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KR100954029B1 - 이차 전지용 보호회로모듈 및 이를 이용한 이차 전지 - Google Patents

이차 전지용 보호회로모듈 및 이를 이용한 이차 전지 Download PDF

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KR100954029B1
KR100954029B1 KR1020070114926A KR20070114926A KR100954029B1 KR 100954029 B1 KR100954029 B1 KR 100954029B1 KR 1020070114926 A KR1020070114926 A KR 1020070114926A KR 20070114926 A KR20070114926 A KR 20070114926A KR 100954029 B1 KR100954029 B1 KR 100954029B1
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Abstract

본 발명은 보호회로모듈과 이를 이용한 이차 전지에 관한 것으로, 본 발명에 의한 이차 전지용 보호회로모듈은 보호회로기판과, 상기 보호회로기판에 실장되는 보호회로부품을 포함하는 이차전지용 보호회로모듈에 있어서, 상기 보호회로기판 상에 상기 보호회로부품의 적어도 일부가 삽입되는 수용부를 형성하여 구성되어, 이러한 보호회로모듈을 각형 전지 또는 파우치형 전지의 베어셀에 결합함으로써 전지의 소형화 및 박형화가 가능해지는 효과를 가진다.
보호회로기판, 보호회로부품, 수용부

Description

이차 전지용 보호회로모듈 및 이를 이용한 이차 전지 {Protection Circuit Module for rechargeable battery and rechargeable battery using the PCM}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제품의 소형화 및 박형화에 적합하도록 한 이차 전지용 보호회로모듈 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지는 재충전이 가능하고 소형화와 더불어 대용량화의 가능성으로 인하여 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 근래에 개발되고 사용되는 것 가운데 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 있다.
이차 전지에서 베어셀의 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 통상 알미늄 또는 알미늄 합금으로 이루어진 캔 또는 파우치에 수납하고, 캔 또는 파우치의 개구부를 밀봉한 후에 외부 단자와 전극 조립체를 전기적으로 연결한다. 캔 또는 파우치의 내부에는 액상의 전해질 또는 고체상태의 전해질이 주입된다. 캔 또는 파우치는 알미늄 또는 알미늄 합금으로 형성하게 되면 알미늄의 가벼운 속성으로 전지의 경량화가 이루어질 수 있고, 고전압하에서 장시간 사용할 때에도 부식되지 않는 등 유리한 점이 있다.
최근 이차 전지는 전지의 용량을 극대화하면서도 다양한 기기에서 사용되는 소형 기기제품의 적합하도록 전지를 소형화 및 박형화하는 추세이기 때문에 외장재 또는 부속 부품인 캡 조립체 및 보호회로모듈(PCM;Protection Circuit Module)이 차지하는 공간을 최소화하는 추세에 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 이차전지의 개발 추세에 부응하여 전지의 소형화 및 박형화에 적합하도록 한 보호회로모듈 및 이를 이용한 이차전지를 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 의한 이차 전지용 보호회로모듈은, 보호회로기판과, 상기 보호회로기판에 실장되는 보호회로부품을 포함하는 이차전지용 보호회로모듈에 있어서, 상기 보호회로기판 상에 상기 보호회로부품의 적어도 일부가 삽입되는 수용부를 형성하여 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 수용부는 상기 보호회로부품의 전체가 삽입되는 깊이로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 수용부는 상기 보호회로기판에 홈의 형태로 형성되거나 또는, 홀의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호회로부품은 상기 수용부의 내부에 뒤집힌 상태로 삽입되어 보호회로부품에 솔더링되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 이차 전지는 음극판, 세퍼레이터, 양극판을 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체 및 전해질을 수용하는 케이스를 포함하는 베어셀과; 상기 베어셀의 일면에 결합되어 과충전 및 과방전으로부터 전지를 보호하기 위한 보호회로부품이 구비된 보호회로기판을 포함하는 보호회로모듈;을 포함하고, 상기 보호회로모듈의 보호회로부품은 상기 보호회로기판에 형성된 수용부에 삽입되어 설치되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 수용부는 상기 보호회로기판에 홈의 형태로 형성되거나, 또는 홀의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호회로부품은 상기 수용부의 내부에 뒤집힌 상태로 삽입되어 상기 보호회로기판에 실장되어 상기 보호회로기판에 솔더링되는 것이 바람직하다.
상기 케이스는 각형의 캔으로 형성되는 각형 전지에 적용될 수 있고, 또는 상기 케이스는 파우치로 형성되는 파우치형 전지에 적용될 수 있다.
본 발명에 의한 이차 전지용 보호회로모듈과 이를 이용한 이차 전지는 전지의 소형화 및 박형화가 가능해지는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예는 보호회로기판에 홈 형태로 수용부를 형성하여 보호회로부품을 삽입하여 실장함으로써 보호회로기판의 수용부에 보호회로부품이 삽입되어지는 두께만큼 전지의 전체 길이를 줄이는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예는 보호회로기판에 홀의 형태로 수용부를 형성하여 보호회로부품을 삽입하여 실장함으로써 보호회로기판의 수용부에 보호회로부품이 삽 입되는 두께 만큼 전체 전지의 길이를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 파우치형 이차 전지에 적용되는 보호회로기판에 수용부를 형성하여 보호회로부품을 수용부의 내측에 설치함으로써 보호회로부품이 베어셀이나 주위 구성요소들과 간섭되어 발생되는 불량을 방지하는 효과가 있다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 부분단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 이차 전지(100)는 베어셀(110)과 상기 베어셀(110)에 전기적으로 연결되는 보호회로모듈(120)을 포함하여 구성된다.
상기 베어셀(110)은 상단에 개구부가 갖는 캔(111)과, 상기 캔(110) 내부에 수용되는 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 권취된 전극 조립체(112)와, 상기 캔(111)에 형성된 개구부에 결합되는 캡 조립체(113)를 포함하여 구성된다.
상기 캔(111)의 내부에는 전극 조립체(112)와 함께 전해액이 주입된다.
상기 캡 조립체(113)는 캡플레이트(114)와, 상기 캡플레이트(114)의 중앙에 전극 조립체(112)의 하나의 극판과 연결된 전극단자(115)를 포함하여 구성된다. 상 기 전극 조립체(112)의 다른 하나의 극판은 상기 캔(111)과 연결되어 상기 전극단자(115)와 반대 극성을 띄면서 베어셀(110)을 이루게 된다.
상기 베어셀(110)에는 이차보호소자(130)가 더 포함될 수 있다. 상기 이차보호소자(130)는 캡플레이트(114)의 상면에 안착되어 전극단자(115)와 보호회로기판(121)를 연결한다. 이차보호소자(130)로는 PTC 소자, 바이메탈 또는 써멀퓨즈가 사용될 수 있다.
상기 보호회로모듈(120)은 보호회로기판(121)과, 상기 보호회로기판(121)의 일면에 실장되는 보호회로부품(122)을 포함하여 구성된다.
상기 보호회로기판(121)은 리드 플레이트(123)(124)가 구비된다. 상기 리드 플레이트중 하나의 리드 플레이트(123)는 상기 캡플레이트(114)의 상면에 구비된 리드 플레이트(116)와 전기적으로 연결되고, 다른 하나의 리드 플레이트(124)는 상기 이차보호소자(130)와 연결되어 상기 전극단자(115)와 전기적으로 연결된다.
상기 보호회로기판(121)은 하면에 상기 보호회로부품(122)이 실장되는 위치에 보호회로부품(122)이 삽입될 수 있는 수용홈(121a)이 형성된다.
상기 수용홈(121a)은 상기 보호회로부품(122)의 폭과 길이보다는 크게 형성되어야 하고 부품이 적어도 일부가 삽입될 수 있는 깊이로 형성된다. 바람직하기는 부품이 완전히 삽입될 수 있는 깊이로 형성된다.
상기 수용홈(121a)은 도면에서는 보호회로기판(121)에 2개소 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 보호회로부품(122)이 설치되는 갯수 만큼 형성되는 것이 당연하다.
상기 보호회로부품(122)은 상기 보호회로기판(121)에 형성된 수용홈(121a)의 내측으로 삽입된다. 그리고 상기 보호회로부품(122)은 보호회로기판(121)에 형성된 회로패턴(미도시)과 솔더링 된다.
상기 보호회로부품(122)은 수용홈(121a)에 삽입시 180°뒤집은 상태로 삽입한다. 그리하여 상기 보호회로부품(122)은 하방향으로 인출된 리드프레임(122a)이 수용홈(121a)의 바깥쪽으로 돌출되는 상태에서 보호회로기판(121)의 회로패턴과 연결된다.
이와 같이 상기 보호회로기판(121)의 수용홈(121a)에 상기 보호회로부품(122)이 삽입되면 보호회로기판(121)의 일면에서 상기 보호회로부품(220)이 차지하는 공간이 배제되어 전체 보호회로모듈(120)의 두께를 줄일 수 있게 된다.
이차 전지에 적용되는 보호회로부품(122)은 통상적으로 보호회로기판(121)의 하면에 설치되어 보호회로기판(121)과 베어셀(110) 사이에서 소정의 공간을 차지하게 된다. 그러므로 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 베어셀(100)과 보호회로기판(210) 사이의 공간이 줄어들게 되어 전체 전지의 길이를 줄일 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 부분단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈의 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지(200)는 베어셀(110)과 상기 베어셀(110)에 전기적으로 연결되는 보호회로모듈(220)을 포함 하여 구성된다. 여기서 보호회로모듈(220)의 구성이 변경되며, 본 발명의 일 실시예와 동일한 구성은 동일 부호를 사용하며 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
상기 베어셀(110)은 캔(111)과 전극조립체(112) 및 캡 조립체(113)를 포함하여 구성된다.
상기 보호회로모듈(220)은 보호회로기판(221)과, 상기 보호회로기판(221)에 실장되는 보호회로부품(222)을 포함하여 구성된다.
상기 보호회로기판(221)에서 보호회로부품(222)이 실장되는 위치에 부품이 삽입될 수 있는 공간만큼 보호회로기판(221)을 관통하는 수용공(221a)이 형성된다.
상기 보호회로기판(221)에 형성된 수용공(221a)을 통해 보호회로부품(222)을 삽입시킨다. 그리고 보호회로기판(221)상에 형성된 회로패턴과 보호회로부품(222)의 리드 프레임(222a)을 연결하면 보호회로부품(222)은 보호회로기판(221)과 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 보호회로부품(222)은 수용공(221a)에 180°뒤집은 상태로 삽입하여 보호회로부품(222)의 리드프레임(222a)을 회로패턴과 연결하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예는 보호회로기판(221)에 수용부가 홀의 형태로 형성되므로 보다 두꺼운 두께를 갖는 보호회로부품도 보호회로기판의 내부에 은폐시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서 최대 0.8mm의 두께를 갖는 보호회로기판에 보호회로부품을 삽입할 수 있어 전지의 총고를 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 도시한 분해사시도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(300)는 베어셀(310)과, 베어셀(310)의 전방으로 전극탭(311)(312)이 외부로 돌출된 부위와 대응되게 설치되는 보호회로모듈(320)을 포함하여 구성한다.
상기 베어셀(310)은 파우치형 케이스의 내부에 전극조립체를 수납하여 밀봉한 파우치 전지이다. 이러한 파우치 전지에 대한 구성은 일반적으로 알려져 있는 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 보호회로모듈(320)은 보호회로기판(321)과, 상기 보호회로기판(321)에 설치되는 보호회로부품(322)을 포함하여 구성된다.
상기 보호회로기판(321) 상에는 보호회로부품(322)이 삽입되는 수 개의 수용홈(321a)이 형성된다.
상기 보호회로기판(321)에 형성되는 수용홈(321a)의 형상과 크기 및 갯수 등은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 보호회로부품(322)은 상기 보호회로기판(321)에 형성된 수용홈(321a)의 내측으로 삽입된다. 그리고 상기 보호회로부품(322)은 보호회로기판(321)에 형성된 회로패턴(미도시)과 솔더링 된다.
또한, 상기 보호회로부품(322)은 수용홈(321a)에 삽입시 180°뒤집은 상태로 삽입한다. 그러면 보호회로부품(322)의 하방향으로 인출된 리드프레임이 수용홈(321a)의 바깥쪽으로 돌출되어 용이하게 회로패턴과 연결된다.
이와 같이 상기 보호회로부품(322)이 수용홈(321a)에 삽입되면 상기 보호회로부품(322)이 보호회로기판(321)의 표면으로 돌출되지 않게 되어 베어셀(310) 또 는, 다른 부품들과 접촉되거나 간섭되는 현상을 방지하게 되므로 전지의 불량 발생을 방지하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예는 파우치 전지에서 보호회로기판에 수용부가 홈의 형태로 형성된 상태를 도시하고 설명하였으나, 파우치 전지에서 보호회로기판에 수용부가 홀의 형태로 형성된 실시예에는 상술한 실시예들에 의하여 어렵지 않게 실시할 수 있는 자명한 사실에 해당된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명 및 첨부 도면의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시가능하며, 이러한 변형된 실시예도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 당연하다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 부분단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호회로모듈의 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 부분단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보호회로모듈의 사시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 분해사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100,200 ; 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 의한 이차전지
110 ; 베어셀 111 ; 캔
112 ; 전극 조립체 113 ; 캡 조립체
120,220 ; 보호회로모듈 121,221 ; 보호회로기판
122,222 ; 보호회로부품 122a ; 수용홈
221a ; 수용공
300 ; 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이차전지
310 ; 베어셀 320 ; 보호회로모듈
321 ; 보호회로기판 322 ; 보호회로부품
322a ; 수용홈

Claims (13)

  1. 보호회로기판과, 상기 보호회로기판에 실장되는 보호회로부품을 포함하는 이차전지용 보호회로모듈에 있어서,
    상기 보호회로기판 상에 상기 보호회로부품의 적어도 일부가 삽입되는 수용부를 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 보호회로부품의 전체가 삽입되는 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 보호회로기판에 홈의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 보호회로기판에 홀의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호회로부품은 상기 수용부의 내부에 뒤집힌 상태로 삽입되어 상기 보호회로기판에 실장된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보호회로부품은 상기 보호회로기판에 솔더링된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 보호회로모듈.
  7. 음극판, 세퍼레이터, 양극판을 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체 및 전해질을 수용하는 케이스를 포함하는 베어셀과;
    상기 베어셀의 일면에 결합되어 과충전 및 과방전으로부터 전지를 보호하기 위한 보호회로부품이 구비된 보호회로기판을 포함하는 보호회로모듈;을 포함하고,
    상기 보호회로모듈의 보호회로부품은 상기 보호회로기판에 형성된 수용부에 삽입되어 설치되도록 구성한 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 보호회로기판에 홈의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 보호회로기판에 홀의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호회로부품은 상기 수용부의 내부에 뒤집힌 상태로 삽입되어 상기 보호회로기판에 실장되는 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보호회로부품은 상기 보호회로기판에 솔더링된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 케이스는 각형의 캔으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 케이스는 파우치로 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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