KR101297260B1 - 캡 조립체 및 이를 구비한 배터리 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캡 조립체 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체는 제1 면과 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 관통하는 제1 홀이 형성된 캡 플레이트, 상기 제1 면 상에 위치하는 상부 단자, 상기 제2 면 상에 위치하는 하부 단자 및 상기 상부 단자와 상기 하부 단자를 연결하고 상기 제1 홀에 삽입된 연결부를 구비한 제1 전극 단자, 상기 상부 단자의 상면에 배치된 온도보호소자 및 상기 캡 플레이트와 상기 제1 전극 단자 사이에 개재되고, 상기 상부 단자와 상기 온도보호소자를 수용하는 제1 인입부가 형성된 절연부를 포함한다. 이에 의해, 배터리 팩은 컴팩트해 질 수 있다.
Description
본 발명은 캡 조립체 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충·방전이 가능한 전지를 의미하는 것으로서, 이차 전지는 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터와 같은 모바일 전자기기의 에너지원뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이와 같이, 이차 전지의 사용 영역이 증가함에 따라, 이차 전지의 고출력, 고용량화가 요구되고 있으며, 이와 더불어 이차 전지의 슬림화 및 안정성이 요구되고 있다. 그러나, 이와 같은 다양한 요구의 증가에 따라, 부품을 실장 할 수 있는 공간적 제약이 늘어나고 있으며, 그에 따른 제조 비용도 증가하는 문제도 늘어나고 있다.
본 발명의 목적은, 온도보호소자가 일체적으로 형성된 캡 조립체 및 이를 구비한 배터리 팩을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 조립체는, 제1 면과 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 관통하는 제1 홀이 형성된 캡 플레이트, 상기 제1 면 상에 위치하는 상부 단자, 상기 제2 면 상에 위치하는 하부 단자 및 상기 상부 단자와 상기 하부 단자를 연결하고 상기 제1 홀에 삽입된 연결부를 구비한 제1 전극 단자, 상기 상부 단자의 상면에 배치된 온도보호소자 및 상기 캡 플레이트와 상기 제1 전극 단자 사이에 개재되고, 상기 상부 단자와 상기 온도보호소자를 수용하는 제1 인입부가 형성된 절연부를 포함한다.
또한, 상기 상부 단자와 상기 하부 단자의 넓이는 상기 제1 홀의 수평 단면적보다 크다.
또한, 상기 절연부는 상기 제2 면 상에 제1 고정부를 형성하고, 상기 제1 고정부는 상기 하부 단자를 수용하는 제2 인입부가 형성된다.
또한, 상기 절연부는 상기 제1 면상에서 상기 캡 플레이트의 길이방향을 따라 연장된 연장부를 포함한다.
또한, 상기 캡 플레이트는 상기 제1 홀과 이격된 제2 홀을 포함하고, 상기 절연부는 상기 제2 면 상에 상기 제1 고정부와 이격된 제2 고정부를 포함하며, 상기 제2 고정부와 상기 연장부는 상기 제2 홀을 통해 연속적으로 형성된다.
또한, 상기 캡 플레이트와 상기 상부 단자 사이에 위치하는 상기 절연부에는 복수의 홀이 형성된다.
또한, 상기 온도보호소자의 상면에는 리드 탭이 부착된다.
또한, 상기 리드 탭은 상기 연장부의 상면까지 연장되어 형성된다.
또한, 상기 온도보호소자와 상기 리드 탭 사이에는 상기 리드 탭과 상이한 재질의 금속층이 형성된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은, 개구가 형성된 캔, 상기 개구를 통해 상기 캔 내부에 수용된 전극 조립체 및 상기 개구를 폐쇄하는 캡 조립체를 포함하고, 상기 캡 조립체는, 제1 면과 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 관통하는 제1 홀이 형성된 캡 플레이트, 상기 제1 면 상에 위치하는 상부 단자, 상기 제2 면 상에 위치하는 하부 단자 및 상기 상부 단자와 상기 하부 단자를 연결하고 상기 제1 홀에 삽입된 연결부를 구비한 제1 전극 단자, 상기 상부 단자의 상면에 배치된 온도보호소자 및 상기 캡 플레이트와 상기 제1 전극 단자 사이에 개재되고, 상기 상부 단자와 상기 온도보호소자를 수용하는 제1 인입부가 형성된 절연부를 포함한다.
또한, 상기 캡 플레이트의 상기 제2 면이 캔의 내부를 향한다.
또한, 상기 절연부는 상기 제2 면 상에 제1 고정부를 형성하고, 상기 제1 고정부는 상기 하부 단자를 수용하는 제2 인입부가 형성된다.
또한, 상기 절연부는 상기 제1 면상에서 상기 캡 플레이트의 길이방향을 따라 연장된 연장부를 포함한다.
또한, 상기 캡 플레이트는 상기 제1 홀과 이격된 제2 홀을 포함하고, 상기 절연부는 상기 제2 면 상에 상기 제1 고정부와 이격된 제2 고정부를 포함하며, 상기 제2 고정부와 상기 연장부는 상기 제2 홀을 통해 연속적으로 형성된다.
또한, 상기 제1 면 상에는 상기 절연부가 안착되는 안착홈이 형성된다.
또한, 상기 캡 플레이트와 상기 상부 단자 사이에 위치하는 상기 절연부에는 복수의 홀이 형성된다.
또한, 상기 온도보호소자의 상면에는 리드 탭이 부착되고, 상기 리드 탭은 상기 연장부의 상면까지 연장되어 형성된다.
또한, 상기 온도보호소자와 상기 리드 탭 사이에는 상기 리드 탭과 상이한 재질의 금속층이 형성된다.
또한, 상기 전극 조립체는 양극 탭과 음극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭은 상기 캡 플레이트와 연결되고, 상기 음극 탭은 상기 하부 단자와 연결된다.
또한, 상기 전극 조립체와 상기 캡 조립체 사이에 절연 플레이트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캡 조립체에 온도보호소자가 일체적으로 형성되므로, 배터리 팩은 컴팩트해 질 수 있다.
또한, 배터리 팩의 제조 공정이 단순화 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 캡 조립체의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 도 1의 배터리 팩의 캡 조립체의 제조 공정을 도시한 도면들이다.
도 2는 도 1의 I-I'단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 팩의 캡 조립체의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 도 1의 배터리 팩의 캡 조립체의 제조 공정을 도시한 도면들이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 팩의 캡 조립체의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 캔(100), 캔(100)에 수용되는 전극 조립체(120) 및 캔(100)과 결합하는 캡 조립체(200)를 포함할 수 있다. 또한, 전극 조립체(120)와 캡 조립체(200) 사이에는 절연 플레이트(130)가 위치할 수 있다.
캔(100)은 전극 조립체(120)가 삽입될 수 있도록 상부에 개구(102)가 형성되어 있다. 캔(100)은 알루미늄과 같은 도전성 부재로 형성되어, 외부 충격으로부터 전극 조립체(120)을 보호하며, 전극 조립체(120)의 충방전 동작에 수반되는 열을 외부로 방출시키는 방열판의 기능을 할 수 있다.
전극 조립체(120)는 전극 활물질이 도포된 음극판과 양극판 그리고 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 일 예로, 전극 조립체(120)는 젤리롤 형태로서, 음극판, 세퍼레이터 및 양극판이 순차적으로 적층된 적층체를 형성한 후 권취하여 제작할 수 있다. 또 다른 예로서, 도면에 도시되지는 않았으나, 전극 조립체(120)는 음극판, 세퍼레이터, 및 양극판을 순차적으로 적층하여 형성된 구조일 수 있다. 양극판과 음극판 각각은 화학 반응에 의해 형성된 전하를 외부로 인출하기 위한 양극 탭(121) 및 음극 탭(122)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전극 조립체(120)는 전해질(미도시)에 함침된 상태로 캔(100)의 내부에 수용될 수 있다. 캔(100)의 개구(102)는 전극 조립체(120)가 수납된 이후, 캡 조립체(200)에 의해 밀폐될 수 있다.
캡 조립체(200)는 캡 플레이트(210), 제1 전극 단자(220), 제1 전극 단자(220)와 접속하는 온도보호소자(240) 및 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(220)를 절연시키는 절연부(230)를 포함할 수 있다.
캡 플레이트(210)는 캔(100)과 동일한 재질로 형성되며, 상부를 향하는 제1 면과 하부 즉, 캔(100)의 내부를 향하는 제2 면을 포함할 수 있다.
캡 플레이트(210)의 제1 면에는 안착 홈(214)이 형성될 수 있다. 안착 홈(214)에는 절연부(230)가 위치하여 절연부(230)를 고정시킬 수 있으며, 캡 조립체(200)의 높이를 감소시킬 수 있다.
한편, 캡 플레이트(210)에는 제1 면과 제2 면을 관통하는 제1 홀(216)이 형성되며, 제1 홀(216)은 안착 홈(214) 내에 위치한다. 제1 홀(216)에는 후술하는 제1 전극 단자(220)가 결합된다.
또한, 캡 플레이트(210)는 제1 홀(216)과 이격된 제2 홀(218)을 포함할 수있다. 제2 홀(218)은 안착 홈(214) 내에 형성될 수 있다. 제1 홀(216)과 제2 홀(218)의 하부에는 각각 절연부(230)의 제1 고정부(234)와 제2 고정부(238)가 위치할 수 있으며, 제1 고정부(234)와 제2 고정부(238)는 제1 홀(216) 및 제2 홀(218)을 통해 절연부(230)와 일체적으로 형성됨에 따라, 절연부(230)를 더욱 견고히 고정시킬 수 있다.
캡 플레이트(210)의 일측에는 전해질 주입구(212)가 형성된다. 캡 조립체(200)가 캔(100)의 개구(102)와 결합된 이 후 전해질이 전해질 주입구(212)를 통해서 주입되며, 전해질 주입구(212)는 마개(140)에 의해 밀폐될 수 있다.
제1 전극 단자(220)는 상부 단자(222), 하부 단자(224) 및 상부 단자(222)와 하부 단자(224)를 연결하고 제1 홀(216)에 삽입된 연결부(226)를 포함할 수 있다.
제1 전극 단자(220)는 니켈(Ni), 니켈(Ni) 도금된 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 도금된 구리(Cu), 니켈(Ni) 도금된 철(Fe) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 단자(222)는 제1 면 상에 위치하고, 상부 단자(222)의 넓이는 제1 홀(216)의 수평 단면적보다 크게 형성되어, 제1 전극 단자(220)가 하부방향으로 빠지는 것을 방지한다. 또한, 하부 단자(224)는 제2 면 상에 형성되고, 제1 홀(216)의 수평 단면적보다 큰 넓이를 가짐으로써, 상부 단자(222)와 함께 제1 전극 단자(220)를 고정시킨다.
온도보호소자(240)는 온도에 따라 통전과 절연이 가역적인 소자로써, 과전류에 의한 배터리 팩(10)의 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다. 온도보호소자(240)는 예를 들어, 금속 입자 또는 탄소 입자와 같은 도전성 입자를 결정성 고분자에 분산시킨 폴리머 PTC일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
온도보호소자(240)는 제1 전극 단자(220)와 접속한다. 구체적으로, 온도보호소자(240)는 납작한 층상의 형상을 가지고, 상부 단자(222)의 상면과 접촉하여 위치한다. 즉, 온도보호소자(240)는 제1 전극 단자(220) 내에서 전류의 이동방향을 가로 질러 위치한다.
이와 같이, 온도보호소자(240)가 캡 조립체(200) 내에 일체적으로 형성되므로, 온도보호소자(240)를 설치하기 위한 추가적인 공간을 요하지 않는다.
한편, 제1 전극 단자(220)는 전극 조립체(120)의 음극 탭(122)과 전기적으로 연결되며, 이와 동시에 알루미늄 등으로 형성되는 캡 플레이트(210)가 전극 조립체(120)의 양극 탭(121)과 전기적으로 연결되어 제2 전극 단자로서 기능하므로, 제1 전극 단자(220)와 캡 플레이트(210) 간의 단락을 방지하여야 한다. 이를 위해, 캡 플레이트(210)와 제1 전극 단자(220) 사이에는 절연부(230)가 개재된다.
절연부(230)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연부(230)는 염화비닐수지(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PAM), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미드(PI) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연부(230)는 제1 홀(216)의 내측면에 형성되어 연결부(226)와 캡 플레이트(210) 간의 단락을 방지한다. 또한, 절연부(230)는 상부 단자(222)와 캡 플레이트(210) 사이 및 하부 단자(224)와 캡 플레이트(210) 사이에 형성되어 제1 전극 단자(220)와 캡 플레이트(210) 간의 단락을 방지한다.
한편, 상부 단자(222)와 캡 플레이트(210) 사이에 형성되는 절연부(230)에는 다수의 홀(233)이 형성될 수 있다. 다수의 홀(233)은 전극 조립체(120)의 충방전 동작에 수반되는 열이 절연부(230)에 의하여 차단되지 않고, 온도보호소자(240)로 효율적으로 전달되도록 한다. 이에 의해 온도보호소자(240)가 온도 변화에 민감하게 반응하여, 온도보호소자(240)의 반응 속도가 향상될 수 있다.
절연부(230)에는 상부 단자(222)와 온도보호소자(240)를 수용하는 제1 인입부(231)가 형성된다. 이에 의해, 상부 단자(222)와 온도보호소자(240)는 제1 인입부(231)에 안착함으로써 부품을 실장할 수 있는 공간적 제약을 최소화할 수 있다. 또한, 상부 단자(222)와 온도보호소자(240)의 측면이 절연부(230)에 의해 감싸지게 되므로 제1 전극단자(220)가 다른 도전체와 단락 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 절연부(230)는 캡 플레이트(210)의 제2 면 상에 제1 고정부(234)를 형성하며, 제1 고정부(234)에는 하부 단자(224)를 수용하는 제2 인입부(도 5b의 232)가 형성된다. 따라서, 절연부(230)는 하부 단자(224)의 측면을 에워싸므로, 제1 전극단자(220)가 다른 도전체와 단락 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연부(230)는 제1 홀(216)을 통해 제1 고정부(234)와 일체적으로 형성되므로, 절연부(230)는 캡 플레이트(210)에 고정될 수 있다.
또한, 절연부(230)는 캡 플레이트(210)의 제1 면상에서 캡 플레이트(210)의 길이방향을 따라 연장된 연장부(236)를 포함하며, 캡 플레이트(210)의 제2 면상에 제1 고정부(234)와 이격된 제2 고정부(238)를 포함한다. 연장부(236)는 캡 플레이트(210)에 형성된 안착 홈(214) 내에 위치하고, 연장부(236)와 제2 고정부(238)는 제2 홀(218)을 통해 연속적으로 형성된다. 따라서, 절연부(230)는 캡 플레이트(210)에 더욱 견고히 고정될 수 있다.
본 실시예에서는 제1 고정부(234)와 이격된 하나의 제2 고정부(238)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2 고정부(238)가 형성되지 않을 수도 있고, 제1 고정부(234)와 제2 고정부(238)가 일체로 형성될 수도 있으며, 3개 이상의 고정부를 포함하도록 형성될 수도 있다.
한편, 온도보호소자(240)의 상면에는 리드 탭(250)이 부착된다. 리드 탭(250)은 니켈(Ni), 니켈(Ni) 도금된 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 도금된 구리(Cu), 니켈(Ni) 도금된 철(Fe) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
리드 탭(250)은 전극 조립체(120)의 과충전 및 과방전을 제어하는 보호회로모듈(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 리드 탭(250)은 연장부(236)의 상면까지 연장되어 형성될 수 있고, 이에 의해, 보호회로모듈(미도시)과 안적적으로 접촉할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 리드 탭(250)과 온도보호소자(240) 사이에는 리드 탭(250)과 상이한 재질로 형성된 금속층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속층(미도시)은 구리(Cu)로 형성될 수 있다. 구리로 형성된 금속층(미도시)이 형성되면, 저항이 감소되고, 용접성이 향상되어 리드 탭(250)과 온도보호소자(240) 간의 부착이 용이하고, 저항을 감소시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전극 조립체(120)와 캡 조립체(200) 사이에는 절연 플레이트(130)가 위치할 수 있다.
절연 플레이트(130)는 평평한 평판 영역(131)과 평판 영역(131)의 둘레를 따라 상부 방향으로 일정 길이 연장된 주변 영역(132)을 포함할 수 있다.
평판 영역(131)에는 양극 탭(121)이 통과할 수 있는 제1 절개부(133)와 음극 탭(122)이 통과할 수 있는 제2 절개부(134)가 형성된다. 또한, 평판 영역(131)에는 제1 절개부(133) 및 제2 절개부(134)와 이격된 지점에 제2 전해질 주입구(135)가 형성된다.
이와 같은 절연 플레이트(130)는 전극 조립체(120)의 상하 유동을 억제 시킬 수 있다. 특히, 절연 플레이트(130)의 주변 영역(132)은 전극 조립체(120)와 캡 조립체(200)가 일정 간격 이격 되도록 하므로, 이에 따라 전극 조립체(120)의 상하 유동이 더욱 효과적으로 방지될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 도 1의 배터리 팩의 캡 조립체의 제조 공정을 도시한 도면들이다.
이하에서는 도 4 내지 도 7과 함께 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 캡 조립체(200)의 제조방법을 설명한다.
먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(210)를 가공한다. 캡 플레이트(210)는 일 예로 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 프레스 가공 또는 주조 등을 통해 형성될 수 있다. 캡 플레이트(210)는 평평한 제1 면과 이와 반대되는 제2 면을 포함할 수 있으며, 제1 면에는 안착 홈(214)이 형성되며, 안착 홈(214)에는 서로 이격하는 제1 홀(216)과 제2 홀(218)이 형성된다.
또한, 캡 플레이트(210)의 일측에는 전해질 주입구(212)가 형성된다. 전해질 주입구(212)는 후에 마개(140)에 의해 밀폐된다.
이어서, 도 5a 및 도 5b와 같이 절연부(230)를 형성한다. 도 5b는 도 5a의 II-II"의 단면을 도시한 단면도이다.
절연부(230)는 캡 플레이트(210)와 인서트 사출 성형을 함으로써 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 캡 플레이트(210)의 상부와 하부에 금형틀을 위치시킨 다음, 절연부(230)를 형성하는 몰딩 수지를 금형틀 내로 주입함으로써 형성할 수 있다.
몰딩 수지는 염화비닐수지(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PAM), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리이미드(PI), 불소 수지 또는 에폭시 수지 등일 수 있다.
형성되는 절연부(230)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(234), 제2 고정부(238) 및 연장부(236)를 포함하며, 제1 고정부(234)와 제2 고정부(238)는 제1 홀(도 4의 216)과 제2 홀(도 4의 218)을 통해 연장부(236)와 일체적으로 형성된다. 즉, 절연부(230)는 두 개의 고정부(234, 236)가 일체적으로 형성됨에 따라, 캡 플레이트(210)에 효과적으로 고정될 수 있다.
또한, 절연부(230)가 캡 플레이트(210)의 안착 홈(214) 내에 위치함에 따라, 절연부(230)의 고정과 함께 형성되는 캡 조립체(200)의 높이를 감소시킬 수 있다.
한편, 연장부(236)의 일측에는 제1 인입부(231)가 형성되고, 제1 고정부(234)에는 제2 인입부(232)가 형성된다. 또한, 제1 인입부(231)의 바닥에는 다수의 홀(233)이 형성되는데, 그 중 하나는 캡 플레이트(210)에 형성된 제1 홀(도 4의 216)과 동일한 중심을 가지되, 제1 홀(216) 보다는 직경이 작게 형성된다. 즉, 절연부(230)는 제1 홀(도 4의 216)의 내측면에 형성되게 된다. 다수의 홀(233) 중 나머지 홀(233) 들은 캡 플레이트(210)의 표면이 노출되도록 형성된다.
이어서, 도 6a 및 도 6b와 같이, 제1 전극 단자(220)를 형성한다. 도 6b는 도 6a의 III-III'의 단면을 도시한 단면도이다.
먼저, 도 6a와 같이 상부 단자(222)를 제1 인입부(도 5b의 231)에 삽입하고, 하부 단자(224)를 제2 인입부(도 5b의 232)에 삽입한다. 상부 단자(222)와 하부 단자(224)에는 연결부(226)가 일부 부착되어 있으며, 연결부(226)는 내측면에 절연부(230)가 형성된 제1 홀(도 4의 216)에 삽입된다.
상부 단자(222)와 하부 단자(224)를 각각 제1 인입부(도 5b의 231)와 제2 인입부(도 5b의 232)에 삽입한 다음에는 이를 퍼징(Forging)한다. 이에 의해, 상부 단자(222)와 하부 단자(224)는 각각 제1 인입부(도 5b의 231)와 제2 인입부(도 5b의 232)에 견고하게 결합하게 되고, 연결부(226)가 전기적인 패스를 형성할 수 있다. 이와 같이 형성되는 상부 단자(222)와 하부 단자(224)는 제1 홀(도 4의 216)의 단면적보다 크므로, 각각 하부방향과 상부방향으로 제1 전극 단자(220)가 빠지는 것을 방지한다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 단자(222)의 상면에 온도보호소자(240)를 부착한다. 온도보호소자(240)의 상면에는 리드 탭(250)이 부착되는데, 도 7과 같이 온도보호소자(240)와 리드 탭(250)이 부착된 상태에서, 온도보호소자(240)와 상부 단자(222)를 부착할 수도 있다.
한편, 온도보호소자(240)는 상부 단자(222)와 함께 제1 인입부(도 5b의 231)에 수용된다. 따라서, 온도보호소자(240)가 캡 조립체(200) 내에 일체적으로 형성되므로, 온도보호소자(240)를 설치하기 위한 추가적인 공간을 요하지 않으며, 캡 조립체(200)의 높이가 감소하는 바, 컴팩트한 구성을 가질 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제1 인입부(도 5b의 231)의 저면에는 캡 플레이트(210)의 표면을 노출시키는 다수의 홀(233)들이 형성되므로, 전극 조립체(도 1의 120)의 충방전 동작에 수반되는 열이 절연부(230)에 의하여 차단되지 않고, 온도보호소자(240)로 효율적으로 전달되도록 함으로써, 온도보호소자(240)의 반응 속도가 향상될 수 있다.
이와 같이 형성되는 캡 조립체(200)는 단순히 캔(도 1의 100)의 개구(도 1의 102)에 끼워짐으로써, 배터리 팩(도 1의 10)을 제조할 수 있으므로, 배터리 팩(도 1의 10)의 구성이 컴팩트해질 수 있으며, 이의 제조 공정이 단순화될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10: 배터리 팩 100: 캔
102: 개구 120: 전극 조립체
121: 양극 탭 122: 음극 탭
130: 절연 플레이트 131: 평판 영역
132: 주변 영역 133: 제1 절개부
134: 제2 절개부 135: 제2 전해질 주입구
140: 마개 200: 캡 조립체
210: 캡 플레이트 212: 전해질 주입구
214: 안착 홈 216: 제1 홀
218: 제2 홀 220: 제1 전극 단자
222: 상부 단자 224: 하부 단자
226: 연결부 230: 절연부
231: 제1 인입부 232: 제2 인입부
233: 홀 234: 제1 고정부
236: 연장부 238: 제2 고정부
240: 온도보호소자 250: 리드 탭
102: 개구 120: 전극 조립체
121: 양극 탭 122: 음극 탭
130: 절연 플레이트 131: 평판 영역
132: 주변 영역 133: 제1 절개부
134: 제2 절개부 135: 제2 전해질 주입구
140: 마개 200: 캡 조립체
210: 캡 플레이트 212: 전해질 주입구
214: 안착 홈 216: 제1 홀
218: 제2 홀 220: 제1 전극 단자
222: 상부 단자 224: 하부 단자
226: 연결부 230: 절연부
231: 제1 인입부 232: 제2 인입부
233: 홀 234: 제1 고정부
236: 연장부 238: 제2 고정부
240: 온도보호소자 250: 리드 탭
Claims (20)
- 제1 면과 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 관통하는 제1 홀이 형성된 캡 플레이트;
상기 제1 면 상에 위치하는 상부 단자, 상기 제2 면 상에 위치하는 하부 단자 및 상기 상부 단자와 상기 하부 단자를 연결하고 상기 제1 홀에 삽입된 연결부를 구비한 제1 전극 단자;
상기 상부 단자의 상면에 배치된 온도보호소자; 및
상기 캡 플레이트와 상기 제1 전극 단자 사이에 개재되고, 상기 상부 단자와 상기 온도보호소자를 수용하는 제1 인입부가 형성된 절연부;를 포함하는 캡 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 상부 단자와 상기 하부 단자의 넓이는 상기 제1 홀의 수평 단면적보다 큰 캡 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 절연부는 상기 제2 면 상에 제1 고정부를 형성하고, 상기 제1 고정부는 상기 하부 단자를 수용하는 제2 인입부가 형성된 캡 조립체. - 제3항에 있어서,
상기 절연부는 상기 제1 면상에서 상기 캡 플레이트의 길이방향을 따라 연장된 연장부를 포함하는 캡 조립체. - 제4항에 있어서,
상기 캡 플레이트는 상기 제1 홀과 이격된 제2 홀을 포함하고,
상기 절연부는 상기 제2 면 상에 상기 제1 고정부와 이격된 제2 고정부를 포함하며, 상기 제2 고정부와 상기 연장부는 상기 제2 홀을 통해 연속적으로 형성된 캡 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 캡 플레이트와 상기 상부 단자 사이에 위치하는 상기 절연부에는 복수의 홀이 형성된 캡 조립체. - 제4항에 있어서,
상기 온도보호소자의 상면에는 리드 탭이 부착된 캡 조립체. - 제7항에 있어서,
상기 리드 탭은 상기 연장부의 상면까지 연장되어 형성된 캡 조립체. - 제7항에 있어서,
상기 온도보호소자와 상기 리드 탭 사이에는 상기 리드 탭과 상이한 재질의 금속층이 형성된 캡 조립체. - 개구가 형성된 캔;
상기 개구를 통해 상기 캔 내부에 수용된 전극 조립체; 및
상기 개구를 폐쇄하는 캡 조립체를 포함하고,
상기 캡 조립체는,
제1 면과 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 관통하는 제1 홀이 형성된 캡 플레이트;
상기 제1 면 상에 위치하는 상부 단자, 상기 제2 면 상에 위치하는 하부 단자 및 상기 상부 단자와 상기 하부 단자를 연결하고 상기 제1 홀에 삽입된 연결부를 구비한 제1 전극 단자;
상기 상부 단자의 상면에 배치된 온도보호소자; 및
상기 캡 플레이트와 상기 제1 전극 단자 사이에 개재되고, 상기 상부 단자와 상기 온도보호소자를 수용하는 제1 인입부가 형성된 절연부;를 포함하는 배터리 팩. - 제10항에 있어서,
상기 캡 플레이트의 상기 제2 면이 캔의 내부를 향하는 배터리 팩. - 제10항에 있어서,
상기 절연부는 상기 제2 면 상에 제1 고정부를 형성하고, 상기 제1 고정부는 상기 하부 단자를 수용하는 제2 인입부가 형성된 배터리 팩. - 제12항에 있어서,
상기 절연부는 상기 제1 면상에서 상기 캡 플레이트의 길이방향을 따라 연장된 연장부를 포함하는 배터리 팩. - 제13항에 있어서,
상기 캡 플레이트는 상기 제1 홀과 이격된 제2 홀을 포함하고,
상기 절연부는 상기 제2 면 상에 상기 제1 고정부와 이격된 제2 고정부를 포함하며, 상기 제2 고정부와 상기 연장부는 상기 제2 홀을 통해 연속적으로 형성된 배터리 팩. - 제13항에 있어서,
상기 제1 면 상에는 상기 절연부가 안착되는 안착홈이 형성된 배터리 팩. - 제10항에 있어서,
상기 캡 플레이트와 상기 상부 단자 사이에 위치하는 상기 절연부에는 복수의 홀이 형성된 배터리 팩. - 제13항에 있어서,
상기 온도보호소자의 상면에는 리드 탭이 부착되고, 상기 리드 탭은 상기 연장부의 상면까지 연장되어 형성된 배터리 팩. - 제17항에 있어서,
상기 온도보호소자와 상기 리드 탭 사이에는 상기 리드 탭과 상이한 재질의 금속층이 형성된 배터리 팩. - 제10항에 있어서,
상기 전극 조립체는 양극 탭과 음극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭은 상기 캡 플레이트와 연결되고, 상기 음극 탭은 상기 하부 단자와 연결된 배터리 팩. - 제10항에 있어서,
상기 전극 조립체와 상기 캡 조립체 사이에 절연 플레이트를 포함하는 배터리 팩.
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