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KR101972135B1 - 하부 케이스의 두께가 얇은 전지팩 및 이를 포함하는 노트북 컴퓨터 - Google Patents

하부 케이스의 두께가 얇은 전지팩 및 이를 포함하는 노트북 컴퓨터 Download PDF

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KR101972135B1
KR101972135B1 KR1020150151078A KR20150151078A KR101972135B1 KR 101972135 B1 KR101972135 B1 KR 101972135B1 KR 1020150151078 A KR1020150151078 A KR 1020150151078A KR 20150151078 A KR20150151078 A KR 20150151078A KR 101972135 B1 KR101972135 B1 KR 101972135B1
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 노트북 컴퓨터에 장착되는 전지팩으로서, 충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들이 팩 케이스에 내장되어 있고; 상기 전지셀들은 수직 단면이 원형인 원통형 전지셀들이며; 상기 팩 케이스는, 전지셀들이 안착되는 하부 케이스와, 전지셀들을 밀폐하기 위해 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스로 이루어져 있고; 상기 상부 케이스는 전지셀들의 상단 외주면이 접하는 상접점 부위의 두께가 상부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하이고, 상기 상접점 부위에 대응하는 상부 케이스의 외면에 제 1 시트가 부착되어 있으며; 상기 하부 케이스는 전지셀들의 하단 외주면이 접하는 하접점 부위의 두께가 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하이고, 상기 하접점 부위에 대응하는 하부 케이스의 외면에 제 2 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.

Description

하부 케이스의 두께가 얇은 전지팩 및 이를 포함하는 노트북 컴퓨터 {Battery Pack Having Slim Bottom case and Notebook Including the Same}
본 발명은 노트북 컴퓨터에 장착되는 전지팩으로서, 전지셀들이 내장되어 있는 하부 케이스에서 하단 외주면이 접하는 하접점 부위의 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 전지팩 및 이를 포함하는 노트북 컴퓨터에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 발전은 데스크 탑 컴퓨터에 필적하는 성능을 발휘할 수 있는 노트북 컴퓨터를 제공하기 이르렀고, 최근에는 노트북 컴퓨터에 대한 수요가 매우 높은 실정이다.
노트북 컴퓨터는 기존의 데스크 탑 컴퓨터에 비해 휴대하기가 편리한 것이 최대 장점이라 할 수 있으며, 이러한 휴대를 가능케 하는데 가장 큰 역할을 하는 것 중의 하나는 노트북 컴퓨터의 에너지원인 전지팩이라 할 수 있다.
일반적으로 노트북 컴퓨터의 전지팩은 다수의 단위 전지셀들과 이들을 내장하는 팩 케이스로 이루어져 있으며, 특히 노트북 컴퓨터와 같은 디바이스에 사용되는 이차전지는 고출력 대용량의 원통형 전지셀이 주로 사용된다.
이차전지가 케이스에 장착된 형태에 따라 일반적으로 외장형 전지팩(hard pack)과 내장형 전지팩(inner pack)으로 분류된다. 외장형 전지팩은 그것이 장착되는 외부기기의 외형 일부를 형성하므로 사용시 외부기기에 장착하기 용이한 장점을 가지지만, 전지셀을 내장한 상태에서 케이스를 해당 외부기기의 종류에 맞추어 설계하여야 하므로 상대적으로 고가이고 호환성이 적은 문제점을 가지고 있다.
노트북 컴퓨터와 같은 전자제품들에 있어서 소비자들은 제품의 경량성 및 슬림화를 요구하고 있다. 따라서, 얇고 가벼운 노트북이 요구되는 현재의 추세에 따라, 노트북에 쓰이는 외장형 전지팩 또한 슬림화 되고 있다.
이와 관련하여, 팩 케이스를 이루고 있는 사출물의 특성상 가질 수 있는 싱크 마크(sink mark), 스트레스 마크(stress mark) 등의 외관 불량을 방지하기 위하여 사출물의 기본 두께를 1 mm로 유지해야 한다. 그러나, 이러한 요건은 앞서 설명한 전지팩의 슬림화에 장애 요인으로 작용할 수 있다.
따라서, 소비자의 요구에 부응하기 위해서 기존보다 얇은 두께로 전지팩을 설계하는 것이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 전지셀들을 감싸는 팩 케이스를 구성하는 상부 케이스 및 하부 케이스와 전지셀들의 외주면이 접하는 접점 부위의 두께를 상부 및 하부 케이스들의 나머지 부위의 두께보다 얇게 하고 접점 부위에 대응하는 케이스의 외면에 각각 시트를 부착하여 노트북 컴퓨터의 슬림한 디자인의 요구 조건을 만족시킬 수 있는 노트북 컴퓨터용 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 노트북 컴퓨터에 장착되는 전지팩으로서,
충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들이 팩 케이스에 내장되어 있고;
상기 전지셀들은 수직 단면이 원형인 원통형 전지셀들이며;
상기 팩 케이스는, 전지셀들이 안착되는 하부 케이스와, 전지셀들을 밀폐하기 위해 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스로 이루어져 있고;
상기 상부 케이스는 전지셀들의 상단 외주면이 접하는 상접점 부위의 두께가 상부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하이고, 상기 상접점 부위에 대응하는 상부 케이스의 외면에 제 1 시트가 부착되어 있으며;
상기 하부 케이스는 전지셀들의 하단 외주면이 접하는 하접점 부위의 두께가 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하이고, 상기 하접점 부위에 대응하는 하부 케이스의 외면에 제 2 시트가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
종래의 노트북 컴퓨터용 전지팩은 전지팩을 구성하는 케이스의 제작시 외관 불량을 만족하기 위한 지정된 두께를 가지고 있어 슬림한 노트북 컴퓨터 디자인의 요구조건을 만족함에 제한이 있었다.
이러한 종래기술의 전지팩과 비교할 때, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지셀들의 상부 및 하부 외주면이 접하는 접점 부위들에 대응하는 상부 및 하부 케이스들의 외면에 각각 시트가 부착되어 있어서 기존의 전지팩 케이스보다 얇은 두께로 설계할 수 있으므로, 본 발명의 전지팩을 이용할 경우, 더욱 컴팩트 한 구조의 노트북 컴퓨터를 제작할 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스는 고분자 수지의 사출 성형물인 것일 수 있다. 이러한 고분자 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 종래의 노트북 컴퓨터용 전지팩의 케이스에 사용하는 다양한 소재들이 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위가 전지셀들의 상단 외주면에 대응하는 형상으로 상향 만입되어 있는 구조일 수 있다.
또한, 상기 상부 케이스의 상접점 부위와 마찬가지로, 상기 하부 케이스에서 하접점 부위는 전지셀들의 하단 외주면에 대응하는 형상으로 하향 만입되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 상향 만입 및 하향 만입 구조는 상부 케이스 및 하부 케이스의 내부 공간에서 전지셀들이 더욱 안정적으로 장착될 수 있도록 해준다. 만입 깊이는 해당 부위에서의 케이스 두께와 전지셀의 외경에 따라 적절히 결정될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상접점 부위와 마찬가지로, 하부 케이스의 외면에 제 2 시트가 부착되어 있어서, 전지셀들의 하단 외주면이 접하는 하접점 부위의 두께가 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하인 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위의 두께는 상부 케이스의 나머지 부위의 두께의 60% 이하이고, 상기 하부 케이스에서 하접점 부위의 두께는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 60% 이하일 수 있다.
상기 전지셀의 상접점과 하접점은 이들의 최상단 정점 및/또는 최하단 정점이 케이스의 외부로 노출되는 구조일 수도 있으므로, 상접점 부위의 케이스 두께와 하접점 부위의 케이스 두께에서 하한 값은 각각 0%일 수 있다. 즉, 경우에 따라서는, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위는 전지셀들의 상단 외주면의 정점이 노출되도록 개방되어 있을 수 있고, 하부 케이스에서 하접점 부위는 전지셀들의 하단 외주면의 정점이 노출되도록 개방되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위와 하부 케이스에서 하접점 부위의 두께는 0 내지 0.7 mm의 범위일 수 있다.
상기 전지셀의 외면은 절연성 수지의 튜브로 감싸여 있으나, 절연을 통해 더욱 우수한 안전성을 확보하기 위하여, 상기 제 1 시트 및 제 2 시트는 VTM-0 난연성 등급을 가진 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트일 수 있지만, 이들 만으로 한정되지 않음은 물론이다.
또 다른 실시예에서, 상기 하부 케이스의 외면과 제 2 시트 사이에는 금속 플레이트가 추가로 개재되어 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 금속 플레이트는 예를 들어 스테인리스 스틸로 이루어진 것일 수 있지만, 그것으로 한정되지 않음은 물론이다.
상기 금속 플레이트의 두께는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 5% 내지 30% 범위일 수 있다. 상세하게는, 상기 금속 플레이트의 두께는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 10% 내지 25% 범위일 수 있고, 더욱 상세하게는, 12% 내지 22%일 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 금속 플레이트의 두께가 30%를 초과하는 경우에는, 전체 하부 케이스의 두께가 두꺼워져 바람직하지 않고, 5% 미만인 경우에는, 금속 플레이트의 추가적이 개재에 의한 더욱 향상된 강도를 담보한다는 목적을 달성할 수 없으므로 바람직하지 않다.
경우에 따라서는, 상기 하부 케이스에서 하접점 부위는 전지셀들의 하단 외주면의 정점이 금속 플레이트에 직접 접하도록 개방되어 있는 구조일 수도 있다.
상기 금속 플레이트는 예를 들어 제 2 시트와 접착제에 의해 결합되어 있을 수 있다. 그러나, 제 2 시트와 하부 케이스의 외주가 직접 접합되고 금속 플레이트가 이들의 내부 공간에 포함되어 있는 구조도 가능한 바, 다양한 응용 구조를 고려할 수 있으며, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석된다.
상기 상부 케이스와 하부 케이스의 평균 두께는 예를 들어 0.6 내지 2 mm일 수 있다
본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하는 노트북 컴퓨터를 제공한다. 다수의 이차전지들을 내장하고 있는 전지팩을 사용하는 노트북 컴퓨터는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 특정한 구성에 의해 상부 및 하부 케이스들을 각각 얇은 두께로 제작할 수 있으므로, 더욱 슬림한 디자인의 노트북 컴퓨터의 설계를 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩을 모식적으로 나타낸 부분 투시된 사시도이다;
도 2는 도 1의 전지팩의 부분 수직 단면도이다;
도 3은 하부 케이스에 부착된 제 2 시트 부분의 확대도이다;
도 4는 도 3의 변형예로서, 하부 케이스에 부착된 제 2 시트 부분의 확대도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩을 모식적으로 나타낸 부분 수직 단면도이다; 및
도 6는 하부 케이스에 부착된 금속플레이트 및 제 2 시트 부분의 확대도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지팩의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 1을 도 2와 함께 참조하면, 전지팩(100)은 전지셀들(200)이 팩 케이스(300)에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지셀들(200)은 수직 단면이 원형인 원통형 구조이다.
전지셀(200)은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 원통형의 금속 캔으로 이루어져 있는 전지케이스에 내장되어 있는 구조의 원통형 전지셀이다.
팩 케이스는(300)에 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)가 상호 결합되는 구조로 이루어져 있고, 전지셀들(200)이 내장되어 있으며, 상접점 부위들(311, 312), 및 하접점 부위들(321, 322)를 포함하고 있다.
상접점 부위들(311, 312)과 하접점 부위들(321, 322)에 대응하는 부위에서 상부 케이스(310)와 하부 케이스(320)의 외면에는 각각 제 1 시트(400), 및 제 2 시트(410)가 부착되어 있다.
상부 케이스(400) 및 하부케이스(410)는 고분자 수지의 사출 성형물로 이루어져 있다.
상부 케이스(400)와 전지셀들(200)의 상단 외주면이 접하는 상접점 부위들(311, 312)은 전지셀들의 상단 외주면에 대응하는 형상으로 상향 만입되어 있고, 하부 케이스와 전지셀들의 하단 외주면이 접하는 하접점 부위들(321, 322)은 전지셀들의 하단 외주면에 대응하는 형상으로 하향 만입되어 있다.
제 1 시트(400) 및 제 2 시트(410)는 UL-94 VTM-0 난연성 등급을 만족하는 고분자 수지로 이루어져 있고, 이러한 고분자 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트일 수 있다.
도 3에는 도 2에서 하부 케이스와 제 2 시트의 두께에 대한 확대도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 하부 케이스에서 하접점 부위의 두께(411)는 하부 케이스 나머지 부위의 두께(323)의 70% 이하인 바, 예를 들어, 0 내지 0.7 mm의 범위를 갖는다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지팩의 부분 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 하부 케이스와 그러한 하부 케이스에 부착된 금속 플레이트(420) 및 제 2 시트(410)에 대한 확대도가 도시되어 있다.
도 5을 참조하면, 하부 케이스(320)의 외면과 제 2 시트(410) 사이에는 접착제에 의해 결합된 금속 플레이트(420)가 개재되어 있고, 하부 케이스(320)에서 하접점 부위(321, 322)가 개방되어 있어 전지셀들의 하단 외주면의 정점이 금속 플레이트(420)에 직접 접하고 있다.
도 6를 참조하면, 금속 플레이트(420)는 스테인리스 스틸로 이루어져 있고, 금속 플레이트의 두께(421)는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께(323)의 5% 내지 30% 범위로 형성되어 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 노트북 컴퓨터에 장착되는 전지팩으로서,
    충방전이 가능한 둘 이상의 전지셀들이 팩 케이스에 내장되어 있고;
    상기 전지셀들은 수직 단면이 원형인 원통형 전지셀들이며;
    상기 팩 케이스는, 전지셀들이 안착되는 하부 케이스와, 전지셀들을 밀폐하기 위해 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스로 이루어져 있고;
    상기 상부 케이스는 전지셀들의 상단 외주면이 접하는 상접점 부위의 두께가 상부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하이고, 상기 상접점 부위에 대응하는 상부 케이스의 외면에 제 1 시트가 부착되어 있으며;
    상기 하부 케이스는 전지셀들의 하단 외주면이 접하는 하접점 부위의 두께가 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 70% 이하이고, 상기 하접점 부위에 대응하는 하부 케이스의 외면에 제 2 시트가 부착되어 있고;
    상기 하부 케이스에서 하접점 부위는 전지셀들의 하단 외주면의 정점이 노출되도록 개방되어 있으며;
    상기 하부 케이스의 외면과 제 2 시트 사이에는 금속 플레이트가 추가로 개재되어 있고; 그리고,
    상기 하부 케이스에서 하접점 부위는 전지셀들의 하단 외주면의 정점이 금속 플레이트에 직접 접하도록 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스 및 하부 케이스는 고분자 수지의 사출 성형물인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위는 전지셀들의 상단 외주면에 대응하는 형상으로 상향 만입되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 케이스에서 하접점 부위는 전지셀들의 하단 외주면에 대응하는 형상으로 하향 만입되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위의 두께는 상부 케이스의 나머지 부위의 두께의 60% 이하이고, 상기 하부 케이스에서 하접점 부위의 두께는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 60% 이하인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스에서 상접점 부위는 전지셀들의 상단 외주면의 정점이 노출되도록 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 시트 및 제 2 시트는 VTM-0 난연성 등급을 가진 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 플레이트는 스테인리스 스틸로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 플레이트의 두께는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 5% 내지 30% 범위인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 금속 플레이트의 두께는 하부 케이스의 나머지 부위의 두께의 10% 내지 25% 범위인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 플레이트는 제 2 시트와 접착제에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 케이스와 하부 케이스의 평균 두께는 0.6 내지 2 mm인 것을 특징으로 하는 전지팩.
  18. 제 1 항 내지 제 6 항, 제 9 항, 제 10 항, 제 12항 내지 제 14항, 제 16항, 및 제 17 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로 사용하는 것을 특징으로 하는 노트북 컴퓨터.
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