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KR101726755B1 - Top Plate For Plasmatic Battery And Battery Pack Comprising the Same - Google Patents

Top Plate For Plasmatic Battery And Battery Pack Comprising the Same Download PDF

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Publication number
KR101726755B1
KR101726755B1 KR1020140054707A KR20140054707A KR101726755B1 KR 101726755 B1 KR101726755 B1 KR 101726755B1 KR 1020140054707 A KR1020140054707 A KR 1020140054707A KR 20140054707 A KR20140054707 A KR 20140054707A KR 101726755 B1 KR101726755 B1 KR 101726755B1
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KR
South Korea
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battery pack
battery
pcm
cell
cell case
Prior art date
Application number
KR1020140054707A
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Korean (ko)
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KR20150128024A (en
Inventor
이재기
손영호
이규성
이정훈
조용호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 내부에 장착하기 위하여 상단이 개방되어 있는 구조의 셀 케이스와, 상기 셀 케이스의 개방 상단에 결합되고 셀 케이스의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부가 형성되어 있는 탑 플레이트(top plate)를 포함하고 있는 전지셀; 및 상기 전지셀에 전기적으로 연결되는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 장착되는 PCM형(PCM-typed) 캡;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.The present invention relates to an electrode assembly having an anode assembly, a separator assembly, and a cathode assembly. The assembly includes a cell case having an open upper end for mounting the electrode assembly therein, A battery cell including a top plate on which a recessed housing part is formed; And a PCM-typed cap including a protection circuit and a safety element electrically connected to the battery cell and mounted on an upper portion of the battery cell.

Description

각형 전지용 탑 플레이트 및 이를 포함하는 전지팩 {Top Plate For Plasmatic Battery And Battery Pack Comprising the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a top plate for a prismatic battery,

본 발명은 각형 전지용 탑 플레이트 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.The present invention relates to a top plate for a rectangular battery and a battery pack including the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.Due to the development of technology and demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries, which have high energy density, high operating voltage and excellent storage and life characteristics, It is widely used as an energy source.

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목 받고 있다.The secondary battery is roughly classified into a cylindrical battery, a prismatic battery and a pouch-shaped battery according to the structural characteristics of the outside and the inside. Among them, the secondary battery can be stacked with a high degree of integration, and prismatic batteries and pouch- .

또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목 받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 어플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되어 가고 있으며, 향후에는 지금보다 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.The secondary battery is also attracting attention as an energy source for electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are proposed to solve air pollution of existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. Accordingly, the types of applications using secondary batteries are diversifying due to the advantages of secondary batteries, and it is expected that secondary batteries will be applied to more fields and products in the future.

그러나, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 보호회로 모듈(PCM)이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.However, the lithium secondary battery contains various combustible materials, and there is a danger of overheating or explosion due to overcharging, overcurrent, other physical external impact, etc., and thus has a serious safety drawback. Therefore, the lithium secondary battery is mounted with a protection circuit module (PCM), which is capable of effectively controlling an abnormal state such as overcharging, connected to the battery cell.

PCM은 전류의 통전을 제어하는 스위칭 소자로서의 전계 효과 능동소자(FET; Field Effect Transistor)와, 전압 검출기, 저항, 축전기 등의 수동소자로 구성되어 있으며, 전지셀의 과충전, 과방전, 과전류, 단락, 역전압 등을 차단하여, 전지셀의 폭발이나 과열 또는 누액 및 충방전 특성의 악화를 방지하고, 전기적 성능의 저하와 물리화학적 이상거동을 억제함으로써, 위험 요소를 제거하고 사용수명을 연장시킨다.The PCM is composed of a passive element such as a field effect transistor (FET), a voltage detector, a resistor, and a capacitor as a switching element for controlling the conduction of a current. The overcharge, overdischarge, , Reverse voltage, and the like are prevented, thereby preventing deterioration of the battery cell, overheating, deterioration of leakage and charge / discharge characteristics, suppression of electrical performance and physicochemical abnormal behavior, thereby eliminating risk factors and extending service life.

일반적으로 PCM은 전도성 니켈 플레이트를 매개로 하여, 용접 또는 솔더링 방식으로 전지셀에 전기적으로 연결된다. 즉, PCM의 접속용 리드에 니켈 플레이트를 각각 용접 또는 솔더링하여 접속한 다음, 그러한 니켈 플레이트를 전지셀의 전극단자에 각각 용접 또는 솔더링하는 것으로 PCM을 전지셀에 연결하여 전지팩을 제조한다.Typically, the PCM is electrically connected to the battery cell via a conductive nickel plate, either by welding or soldering. That is, a nickel plate is welded or soldered to a connecting lead of a PCM, respectively, and then the nickel plate is welded or soldered to an electrode terminal of the battery cell, respectively, thereby connecting the PCM to the battery cell.

이 경우, 전지팩을 구성하기 위하여 다수의 용접 또는 솔더링이 요구되며, 이러한 용접 등은 이차전지의 작은 구조로 인해 매우 정밀한 작업으로 진행되어야 하므로, 그만큼 불량의 가능성이 높다. 더욱이, 제품의 제조공정 중에 이러한 작업의 추가로 인하여 제품단가가 상승하는 요인으로 작용한다. In this case, a large number of welding or soldering is required in order to construct the battery pack. Since such a welding or the like requires a very precise work due to the small structure of the secondary battery, the possibility of failure is high. Moreover, the product cost increases due to the addition of such work during the product manufacturing process.

한편, 최근에는 기판 상에 소자들을 장착하여 PCM을 제조하는 방법에 있어서, 전지팩의 전체적인 부피를 줄이기 위해 칩 온 보드(chip on board) 기술을 사용하여 두께가 매우 얇은 PCM을 제조한 후 전지팩 상단에 탑재하는 기술이 개발되었다. 그러나, 칩 온 보드 기술로 제조된 PCM은 종래기술에 의해 제조된 PCM에 비해 고가이므로, 전지팩의 제조비용을 상승시키는 문제점을 가지고 있다.In recent years, in a method of manufacturing PCM by mounting devices on a substrate, a PCM having a very thin thickness is manufactured using a chip on board (PCM) technology to reduce the overall volume of the battery pack, The technology to mount on the top was developed. However, since the PCM manufactured by the chip-on-board technology is expensive compared with the PCM manufactured by the conventional technology, the manufacturing cost of the battery pack is increased.

따라서, 전지셀 상단에 탑재되는 절연성 장착부재 및 안전소자 등의 조립을 용이하게 하면서 동시에 종래기술에 의해 제조된 PCM을 탑재한 전지팩을 사용할 경우에도 전지팩의 부피를 전체적으로 증가시키지 않을 수 있도록, PCM이 탑재되는 전지팩 상단부의 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 다양한 기술들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Therefore, in order to facilitate assembly of the insulating mounting member and the safety element mounted on the upper end of the battery cell, and to prevent the volume of the battery pack from increasing as a whole even when using the battery pack having the PCM manufactured by the prior art, Various techniques for efficiently utilizing the space at the upper end of the battery pack on which the PCM is mounted are being actively researched.

이와 관련하여, 일 예로, 한국 특허출원공개 제2007-0097143호는 서로 다른 두 전극 및 이들 두 전극 사이에 개재된 분리막이 적층되어 권취된 전극조립체, 상기 전극조립체가 수용되는 캔, 및 상기 캔의 개방된 상부와 결합되는 캡 조립체를 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 전극조립체와 상기 캡 조립체 사이에 절연케이스가 설치되며, 상기 절연케이스에는 상기 캡 조립체의 하방 돌출부위를 적어도 일부 수용하는 제 1 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지를 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Application Publication No. 2007-0097143 discloses an electrode assembly in which two separate electrodes and a separator interposed between the two electrodes are wound and laminated, a can containing the electrode assembly, A secondary battery including a cap assembly coupled to an open top, wherein an insulating case is provided between the electrode assembly and the cap assembly, and the insulating case includes a first groove Is formed on the surface of the secondary battery.

그러나, 상기 절연케이스에 형성된 제 1 홈은 절연케이스의 휨 변형을 방지하고, 캡 조립체와 절연케이스 사이의 불필요한 공간을 최소화 하기 위한 것으로서, 절연성 장착부재 및 안전소자 등의 조립을 용이하게 하거나, PCM의 소자들이 전부 도입될 수 있을 정도의 공간을 제공하지 못하는 구조이므로, 전지팩 상단의 공간을 효율적으로 활용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 전지셀의 전극단자에 용접 또는 솔더링을 통하여 PCM 등의 안전소자를 연결해야 하므로, 전지팩 조립공정을 복잡하게 하는 문제점을 해결하지 못하고 있다.However, the first groove formed in the insulating case prevents bending deformation of the insulating case and minimizes an unnecessary space between the cap assembly and the insulating case. The first groove facilitates assembly of the insulating mounting member and the safety element, There is a problem that it is difficult to efficiently utilize the space at the top of the battery pack. In addition, since a safety element such as a PCM is connected to the electrode terminal of the battery cell through welding or soldering, the problem of complicating the assembling process of the battery pack is not solved.

따라서, 전지셀의 상단에 장착되는 부재의 수를 감소시켜 조립공정을 단순화할 수 있고, 비교적 두꺼운 보호회로 모듈 등의 안전소자를 전지팩 상단에 장착할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a technique capable of simplifying the assembling process by reducing the number of members mounted on the upper end of the battery cell and mounting a safety element such as a relatively thick protection circuit module on the top of the battery pack.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 상단이 개방되어 있는 구조의 셀 케이스와, 상기 셀 케이스의 개방 상단에 결합되고 셀 케이스의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부가 형성되어 있는 탑 플레이트(top plate)를 포함하고 있는 전지셀 및 상기 전지셀에 전기적으로 연결되는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있으며 전지셀의 상단에 장착되는 PCM형(PCM-typed) 캡을 포함하는 전지팩을 개발하기에 이르렀고, 이러한 구조의 전지팩은 조립 공정을 크게 단순화시킬 수 있고, 향상된 결합 강도에 의해 우수한 구조적 안정성을 제공함과 동시에 전지팩 상단의 공간을 효율적으로 활용할 수 있음을 확인하였다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and have found that the present invention has a structure in which an upper end is open and a lower end of the upper end of the cell case, A battery cell including a top plate on which a housing part is formed, and a protection circuit and a safety element electrically connected to the battery cell, and a PCM-typed cap And the battery pack having such a structure can greatly simplify the assembling process and can provide an excellent structural stability due to the improved bonding strength and can efficiently utilize the space at the top of the battery pack Respectively.

따라서, 본 발명의 목적은 전지팩 상단의 공간을 효율적으로 활용하면서, 전지셀, 전지셀 상단의 보호회로 모듈이 안정적인 결합할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery pack in which a battery cell, a protection circuit module at the top of a battery cell can be stably coupled while efficiently utilizing a space at the top of the battery pack.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 내부에 장착하기 위하여 상단이 개방되어 있는 구조의 셀 케이스와, 상기 셀 케이스의 개방 상단에 결합되고 셀 케이스의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부가 형성되어 있는 탑 플레이트(top plate)를 포함하고 있는 전지셀; 및In order to accomplish the above object, the present invention provides a battery pack comprising: a cell case having a top opened to mount an electrode assembly having a positive electrode / separator / negative electrode structure therein; A battery cell including a top plate in which a recessed-shaped accommodating portion is recessed inwardly from an upper end of the case; And

상기 전지셀에 전기적으로 연결되는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 장착되는 PCM형(PCM-typed) 캡;A PCM-typed cap including a protection circuit and a safety element electrically connected to the battery cell and mounted on an upper end of the battery cell;

을 포함하는 구조로 구성된다.As shown in FIG.

즉, 본 발명에 따른 전지팩은 셀 케이스의 상단에 결합되는 탑 플레이를 셀 케이스의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부를 포함하도록 구성함으로써, 전지팩의 조립 공정을 크게 단순화시킬 수 있고, 전지셀 상단에 PCM형 캡을 결합하여 우수한 구조적 안정성을 제공함과 동시에 전지팩 상단의 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.That is, the battery pack according to the present invention is configured such that the top play coupled to the upper end of the cell case includes a recessed-shaped receiving portion recessed inwardly from the upper end of the cell case, And the PCM cap is coupled to the top of the battery cell to provide excellent structural stability, and at the same time, the space at the top of the battery pack can be efficiently utilized.

하나의 구체적인 예에서, 상기 셀 케이스는 금속 캔인 것이 바람직하며, 예를 들어, 다이 표면상의 소재판을 원주방향으로 압축하면서 펀치와 다이 사이에 이동시켜 측벽을 만드는 드로잉 가공(drawing work)에 의해 형성되는 각형 캔인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.In one specific example, the cell case is preferably a metal can, for example, by forming work by moving a punch and a die while compressing the material plate on the die surface in the circumferential direction to create sidewalls by drawing work But it is not limited thereto.

또한, 상기 셀 케이스 및 탑 플레이트는 가공상의 용이성과 일정 수준 이상의 기계적 강도를 고려할 때 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하나, 물론 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The above-mentioned cell case and the top plate are preferably made of aluminum or an aluminum alloy in consideration of ease of processing and mechanical strength of a certain level or more, but are not limited thereto.

상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 젤리-롤(jelly-Roll)형 구조, 스택형 구조, 스택-폴딩형 구조, 및 라미네이션-스택형 구조를 들 수 있다. The electrode assembly is not particularly limited as long as it has a structure in which a plurality of electrode tabs are connected to form an anode and a cathode. Preferably, the electrode assembly has a jelly-roll structure, a stack structure, a stack- Lamination-stacked structure.

구체적으로, 젤리-롤은 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조되어 수평 단면 상으로 타원형의 형상을 이룬다.Specifically, the jelly-roll is coated with an electrode active material on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut in a band shape having a desired width and length, diverged from a cathode and an anode using a separator, To form an elliptical shape on the horizontal cross section.

또한, 스택-폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.Further, details of the stack-folding structure of the electrode assembly are disclosed in Korean Patent Application Publication Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001-0082060 of the present applicant, It is incorporated as a reference in the content.

상기 전지팩은 셀 케이스에 전해액과 함께 전극조립체가 장착된 상태에서 탑 플레이트에 의해 밀봉되어 전지셀을 형성하고, 상기 탑 플레이트 상에 PCM형 캡이 결합되어 전지팩을 완성한다.The battery pack is sealed by a top plate in a state where an electrode assembly is mounted together with an electrolyte solution in a cell case to form a battery cell, and a PCM type cap is coupled to the top plate to complete a battery pack.

하나의 구체적인 예에서, 탑 플레이트에 형성된 함몰형 수납부의 깊이는 셀 케이스 전체 길이의 2 내지 20% 범위의 깊이로 형성될 수 있으며, 수직 단면 상으로 탑 플레이트의 외주면 상단에는 결합부가 돌출되어 있고, 셀 케이스의 상단에는 상기 결합부에 대응하는 결합 단차가 형성되어 있는 구조로 구성됨으로써, 탑 플레이트가 셀 케이스의 상단에 안정적으로 고정되는 구조로 구성될 수 있다.In one specific example, the depth of the recessed receiving portion formed in the top plate may be formed to a depth in the range of 2 to 20% of the entire length of the cell case, and the engaging portion is protruded on the upper end of the outer circumference of the top plate And a coupling step corresponding to the coupling part is formed on an upper end of the cell case. Thus, the top plate can be stably fixed to the top of the cell case.

또 하나의 구체적인 예에서, 상기 결합부와 결합 계면이 셀 케이스의 상단면으로 노출되는 형상으로 셀 케이스에 결합 단차가 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 셀 케이스의 상단에 탑 플레이트가 장착된 상태에서 결합 계면에 대해 용접을 수행하여 결합되는 구조일 수 있다.In another specific example, the coupling step and the coupling interface may be exposed to the upper surface of the cell case, and the coupling step may be formed in the cell case. In a state where the top plate is mounted on the upper end of the cell case Or may be a structure that is bonded by performing welding to the bonding interface.

이러한 구조들에 의해 탑 플레이트가 셀 케이스의 상단에 안정적으로 고정된 상태에서 용접을 수행하여 셀 케이스에 탑 플레이?z 결합시킬 수 있으므로, 전지팩의 조립공정을 단순화 할 수 있다.With these structures, the top plate can be welded in a state in which the top plate is stably fixed to the upper end of the cell case, and the top plate can be joined to the cell case, so that the assembling process of the battery pack can be simplified.

한편, 탑 플레이트에 형성된 함몰형 수납부에는 PCM형 캡이 장착되는 구조로 구성되어 있으며, 예를 들어, PCM형 캡의 적어도 일부가 탑 플레이트의 함몰형 수납부에 도입된 상태로 전지셀의 상단에 장착되는 구조일 수 있다.For example, when at least a part of the PCM-type cap is introduced into the recessed accommodating portion of the top plate, the upper end of the battery cell is inserted into the recessed accommodating portion formed in the top plate, As shown in FIG.

PCM형 캡에 포함되는 보호회로 및 안전소자는, PCM형 캡의 하부에 위치하는 형태로 함몰형 수납부의 내면에 밀착되는 구조로 구성될 수 있으며, 이때, PCM형 캡은 절연성 기재에 보호회로 및 안전소자를 포함하는 기판이 일체화된 모듈화 구조를 가지는 구조인 것이 바람직하다.The protection circuit and the safety element included in the PCM-type cap may have a structure in which the protection circuit and the safety element included in the PCM-type cap come in close contact with the inner surface of the recessed- And a substrate including a safety element are integrated into a modular structure.

또한, 수직 단면 상으로, PCM형 캡의 외주면 상단에는 셀 케이스의 상단면을 덮는 커버가 바깥쪽으로 연장되어 있는 구조로 구성됨으로써, 보호회로 및 안전소자가 함몰형 수납부에 도입된 형태로 PCM형 캡의 커버가 셀 케이스의 상단에 밀착되어 결합을 이룰 수 있다.Further, since the cover for covering the upper end surface of the cell case extends outward on the upper end of the outer circumferential surface of the PCM-type cap, the protection circuit and the safety element are inserted into the recessed- The cover of the cap is brought into close contact with the upper end of the cell case to achieve the engagement.

상기 전지셀의 상단부에 결합되는 PCM형 캡 이외에 하단부에도 별개의 절연성 캡(하단 캡)이 장착되는 구조일 수 있으며, 상기 전지셀의 케이스 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 구조일 수 있다. 이를 통해 외부 충격으로부터 전지셀을 보호하고 전기적 절연상태를 유지할 수 있다. 바람직하게는 상기 외장 필름은 PCM형 캡과 전지셀 케이스의 결합부위를 감싸는 구조로 부착될 수 있다.In addition to the PCM type cap coupled to the upper end of the battery cell, a separate insulating cap (lower end cap) may be mounted on the lower end of the battery cell. Thus, the battery cell can be protected from external impact and maintained in an electrically insulated state. Preferably, the cover film may be attached in a structure that wraps around the joint between the PCM-type cap and the battery cell case.

이러한 전지셀은 하나의 예에서 리튬이온 전지 또는 리튬 이차전지일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않는다.Such a battery cell may be, for example, a lithium ion battery or a lithium secondary battery in one example, but is not limited thereto.

참고로, 리튬이차 전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. For reference, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 하나이상 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. The present invention also provides a device comprising at least one battery pack, wherein the device is a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle) An electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은 셀 케이스의 상단에 결합되는 탑 플레이를 셀 케이스의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부를 포함하도록 구성함으로써, 전지팩의 조립 공정을 크게 단순화시킬 수 있고, 전지셀 상단에 PCM형 캡을 결합하여 우수한 구조적 안정성을 제공함과 동시에 전지팩 상단의 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the battery pack according to the present invention, the top plate coupled to the upper end of the cell case is configured to include the recessed-shaped receiving portion that is recessed inward from the upper end of the cell case, It is possible to largely simplify the structure, and it is possible to combine the PCM cap on the top of the battery cell to provide excellent structural stability, and to efficiently utilize the space on the top of the battery pack.

도 1 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도이다;
도 2 는 도 1의 전지팩에서 탑 플레이트 부위의 수직 단면도이다;
도 3 은 도 1의 전지펙에서 PCM형 캡이 결합되는 부위의 수직 단면도 이다.
1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention;
2 is a vertical sectional view of the top plate portion in the battery pack of Fig. 1;
3 is a vertical cross-sectional view of a portion where the PCM cap is coupled in the battery pack of FIG.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is an exploded perspective view schematically illustrating a battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전지팩(100)은, 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(도 2참조)를 내부에 장착하기 위하여 상단이 개방되어 있는 구조의 셀 케이스(120)와, 셀 케이스(120)의 개방 상단에 결합되고 셀 케이스(120)의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부(140)가 형성되어 있는 탑 플레이트(130)를 포함하고 있는 전지셀(110) 및 전지셀(110)에 전기적으로 연결되는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 장착되는 PCM형 캡(150)을 포함하도록 구성되어 있다.1, the battery pack 100 includes a cell case 120 having a top opened structure for mounting an electrode assembly (see FIG. 2) having a positive electrode / separator / negative electrode structure therein, The battery cell 110 includes a top plate 130 coupled to an open upper end of the cell case 120 and having a recessed housing part 140 recessed inwardly from an upper end of the cell case 120, And a PCM cap 150 mounted on the upper end of the battery cell. The PCM cap 150 includes a protection circuit and a safety element electrically connected to the cell 110.

탑 플레이트(130)에 형성되어 있는 함몰형 수납부(140)에는 상단 방향으로 돌출되어 있는 돌출형 전극단자(160)를 포함하고 있고, 돌출형 전극단자(160)가 전지셀(110)의 음극(도시하지 않음)과 전지적으로 연결되고, 돌출형 전극단자(160)를 제외한 함몰형 수납부(140)가 전지셀(110)의 양극(도시하지 않음)과 연결되어 있다.The protruding electrode terminal 160 protrudes in the upper direction and the protruding electrode terminal 160 protrudes from the cathode of the battery cell 110. The protruding electrode terminal 160 protrudes upwardly from the recessed housing part 140 formed on the top plate 130, (Not shown), and a recessed housing part 140 excluding the protruding electrode terminal 160 is connected to a positive electrode (not shown) of the battery cell 110. [

함몰형 수납부(140)는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있는 PCM형 캡(150)의 일부가 도입될 수 있도록 소정의 깊이로 형성되어 있고, PCM형 캡(150)의 하단에는 전지셀(110)의 음극과 전기적으로 연결되어 있는 돌출형 전극단자(160) 및 전지셀(110)의 양극과 전기적으로 연결되어 있는 함몰형 수납부(140)의 일측에 기계적 체결에 의해 직접적으록 결합되거나 용접에 의해 결합되어 전기적으로 연결되기 위한 접속부재(도시하지 않음)를 포함하고 있다.The recessed-type storage part 140 is formed at a predetermined depth so that a part of the PCM-type cap 150 including the protection circuit and the safety element can be introduced. The lower end of the PCM- A protruding electrode terminal 160 that is electrically connected to the cathode of the battery cell 110 and a recessed receptacle 140 that is electrically connected to the positive electrode of the battery cell 110 are directly coupled or welded by mechanical fastening. And a connecting member (not shown) to be electrically connected by being joined by the connecting member.

따라서, 보호회로 및 안전소자를 포함하는 PCM형 캡(150)의 하단 일부가 함몰형 수납부(140)에 도입된 상태로 전지셀(110) 상단에 결합되는 형태의 구조를 가짐으로써, PCM형 캡(150)을 전지셀(110) 상단에 안정적으로 고정할 수 있다. 또한, 추가적으로 절연부재 및 PCM을 감싸는 절연성 탑캡 등의 부재를 결합하는 공정을 생략할수 있으므로, 공정 효율성이 우수할 뿐만 아니라, 기존의 전지셀(110) 상단에 부가되는 다수의 부재 등의 장착을 위해 낭비되는 공간이 실질적으로 없으므로, 더욱 콤팩트한 전지팩(100)의 제조가 가능하다는 장점이 있다.Accordingly, by having a structure in which a lower end portion of the PCM-type cap 150 including the protection circuit and the safety element is coupled to the upper end of the battery cell 110 while being introduced into the recessed-type storage portion 140, The cap 150 can be stably fixed to the upper end of the battery cell 110. In addition, since the step of joining the insulating member and the insulating top cap, which encloses the PCM, can be omitted, the process efficiency can be improved. In addition, in order to mount a plurality of members attached to the upper end of the existing battery cell 110 There is substantially no wasted space, so that it is possible to manufacture a more compact battery pack 100.

도 2에는 도 1의 전지팩에서 탑 플레이트 부위의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.2 is a schematic vertical sectional view of a top plate portion in the battery pack of Fig.

도 2를 참조하면, 탑 플레이트(130)는 셀 케이스(120)의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부(140)가 형성되어 있고, 함몰형 수납부(140)는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있는 PCM형 캡(150)의 하단 일부가 도입된 상태로 전지셀(110)의 상단에 장착될 수 있도록 셀 케이스(120) 전체 길이의 10% 깊이(d)로 형성되어 있다.2, the top plate 130 is formed with a recessed housing part 140 recessed inwardly from the top of the cell case 120, and the recessed housing part 140 has a protection circuit A depth d of 10% of the entire length of the cell case 120 so that the lower end of the PCM-type cap 150 including the safety element can be mounted on the upper end of the battery cell 110 .

탑 플레이트(130)는 셀 케이스(120)에 전해액과 함께 전극조립체(200)가 장착된 상태에서 셀 케이스(120)의 상단에 결합되게 되며, 수직 단면 상으로, 탑 플레이트(130)의 외주면 상단에는 결합부(171)가 돌출되어 있고, 셀 케이스(120)의 상단에는 탑 플레이트(130)의 결합부(171)에 대응하는 결합 단차(172)가 형성되어 있다.The top plate 130 is coupled to the upper end of the cell case 120 in a state where the electrode assembly 200 is mounted together with the electrolyte solution in the cell case 120, And a coupling step 172 corresponding to the coupling part 171 of the top plate 130 is formed at an upper end of the cell case 120. [

이때, 결합 단차(172)는 셀 케이스(120) 및 결합부(171)와의 결합 계면이 셀 케이스(120)의 상단면으로 노출되는 형상으로 형성되며, 탑 플레이트(130)가 셀 케이스(120)의 상단에 고정된 상태에서 결합 계면에 대해 용접을 수행하여 전지셀(110)을 완성한다.The coupling step 172 is formed such that the coupling interface between the cell case 120 and the coupling part 171 is exposed to the upper end surface of the cell case 120. When the top plate 130 is inserted into the cell case 120, The battery cell 110 is completed by performing welding on the coupling interface.

도 3에는 도 1의 전지펙에서 PCM형 캡이 결합되는 부위의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a vertical cross-sectional view of a portion where the PCM cap is coupled in the battery pack of FIG.

도 3을 참조하면, PCM형 캡(150)은 탑 플레이트(130)에 형성된 함몰형 수납부(140)에 도입된 상태로 전지셀(110) 상단에 장착되기 위하여 보호회로 및 안전소자 등의 부재가 PCM형 캡(150)의 하단으로부터 전지셀(110)의 상단 방향으로 하향 돌출된 형태로 구성되게 되며, PCM형 캡(150)의 하부가 함몰형 수납부(140)의 내면에 밀착되는 구조로 탑 플레이트(130)의 상단에 장착된다.3, the PCM-type cap 150 is inserted into the recessed housing part 140 formed in the top plate 130, and is mounted on the upper part of the battery cell 110, Shaped cap 150 and the lower portion of the PCM-type cap 150 is in close contact with the inner surface of the recessed housing part 140. The lower end of the PCM-shaped cap 150 protrudes downward from the lower end of the PCM- To the top of the top plate 130.

이러한 결합구조를 위하여 PCM형 캡(150)은 절연성 기재에 보호회로 및 안전소자(도시하지 않음)를 포함하는 기판이 PCM형 캡(150)의 하부로 돌출되도록 일체화된 모듈화 구조를 가지며, 함몰형 수납부(140)에 도입되어 장착되므로 안정적으로 고정되는 효과를 제공할 수 있다.For such a coupling structure, the PCM-type cap 150 has a modular structure in which the substrate including the protection circuit and the safety element (not shown) protrudes to the lower portion of the PCM-type cap 150 on the insulating substrate, It is possible to provide an effect of being stably fixed since it is introduced into the storage portion 140 and mounted.

또한, 수직 단면 상으로, PCM형 캡(150)의 외주면 상단에는 셀 케이스(120)의 상단면을 덮는 커버가 바깥쪽으로 연장되어 있는 구조를 가지며, 커버의 단부(180)가 셀 케이스(120)의 상단면을 덮는 길이(L)로 연장되어 셀 케이스(120)의 외면과 일치하는 크기로 형성되고, 탑 플레이트(130)의 상단에 장착된 상태에서 기계적 체결에 의해 결합되어 전지팩(100)을 완성한다.
The cover 180 has a structure in which the cover covering the top surface of the cell case 120 is extended outward from the upper end of the outer circumference of the PCM- The battery pack 100 is formed to have a size that coincides with the outer surface of the cell case 120 and extends in a length L covering the top surface of the battery case 100. The battery pack 100 is mounted on the top of the top plate 130, .

본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (19)

양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 내부에 장착하기 위하여 상단이 개방되어 있는 구조의 셀 케이스와, 상기 셀 케이스의 개방 상단에 결합되고 셀 케이스의 상단으로부터 내부 방향으로 함몰된 형태의 함몰형 수납부가 형성되어 있는 탑 플레이트(top plate)를 포함하고 있는 전지셀; 및
상기 전지셀에 전기적으로 연결되는 보호회로 및 안전소자를 포함하고 있고 전지셀의 상단에 장착되는 PCM형(PCM-typed) 캡;
을 포함하고,
상기 셀 케이스는 금속의 각형 캔으로 이루어져 있고,
상기 PCM형 캡은 절연성 기재에 보호회로 및 안전소자를 포함하는 기판이 일체화된 모듈화 구조를 가지고 있으며,
상기 함몰형 수납부는 PCM형 캡의 일부가 도입될 수 있도록 소정의 깊이로 형성되어 있고,
상기 PCM형 캡의 하단 일부는 함몰형 수납부에 도입된 상태로 전지셀의 상단에 장착되어 있으며, PCM형 캡의 하부는 함몰형 수납부의 내면에 밀착되는 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
A cell case having an open upper end for mounting an electrode assembly having a positive electrode / separator / cathode structure therein, and a recessed-type housing coupled to an open upper end of the cell case and recessed inward from an upper end of the cell case. A battery cell including a top plate on which an electrode is formed; And
A PCM-typed cap including a protection circuit and a safety element electrically connected to the battery cell and mounted on an upper end of the battery cell;
/ RTI &gt;
The cell case is made of a square can made of metal,
The PCM-type cap has a modular structure in which a substrate including a protection circuit and a safety element is integrated with an insulating substrate,
The recessed receiving portion is formed to a predetermined depth so that a part of the PCM-type cap can be introduced,
Wherein a lower end portion of the PCM cap is attached to the upper end of the battery cell while being introduced into the recessed housing portion and the lower portion of the PCM cap is closely attached to the inner face of the recessed housing portion. pack.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 셀 케이스 및 탑 플레이트는 각각 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the cell case and the top plate are made of aluminum or aluminum alloy, respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 젤리-롤(jelly-Roll)형 구조, 스택형 구조, 스택-폴딩형 구조, 및 라미네이션-스택형 구조 중의 하나인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the electrode assembly is one of a jelly-roll type structure, a stack type structure, a stack-folding type structure, and a lamination-stack type structure. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 케이스에 전해액과 함께 전극조립체가 장착된 상태에서 탑 플레이트에 의해 밀봉되어 전지셀을 형성하고, 상기 탑 플레이트 상에 PCM형 캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery case is sealed by a top plate in a state that the electrode assembly is mounted on the cell case together with the electrolyte, and a PCM-type cap is coupled to the top plate. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰형 수납부의 깊이는 셀 케이스 전체 길이의 2 내지 20% 범위의 깊이인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the depth of the recessed-type storage portion is a depth in a range of 2 to 20% of the total length of the cell case. 제 1 항에 있어서, 수직 단면 상으로 상기 탑 플레이트의 외주면 상단에는 결합부가 돌출되어 있고, 셀 케이스의 상단에는 상기 결합부에 대응하는 결합 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein an engaging portion protrudes from an upper end of an outer circumferential surface of the top plate on a vertical cross section, and a coupling step corresponding to the engaging portion is formed on an upper end of the cell case. 제 8 항에 있어서, 상기 결합부와의 결합 계면이 셀 케이스의 상단면으로 노출되는 형상으로 셀 케이스에 결합 단차가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.9. The battery pack according to claim 8, wherein a coupling step is formed in the cell case in such a shape that the coupling interface with the coupling part is exposed to the upper surface of the cell case. 제 9 항에 있어서, 상기 결합 계면에 대해 용접을 수행하여 셀 케이스에 탑 플레이트를 결합하는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 9, wherein welding is performed to the coupling interface to join the top plate to the cell case. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 수직 단면 상으로, 상기 PCM형 캡의 외주면 상단에는 셀 케이스의 상단면을 덮는 커버가 바깥쪽으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein a cover covering an upper end surface of the cell case extends outward on an upper end of an outer circumferential surface of the PCM-type cap. 제 13 항에 있어서, 상기 커버의 연장 크기는 커버의 단부가 셀 케이스의 외면과 일치하는 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.14. The battery pack according to claim 13, wherein an extension size of the cover is such that an end portion of the cover matches the outer surface of the cell case. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 외면에는 외장 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein an outer film is attached to an outer surface of the battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.The battery pack according to claim 1, wherein the battery cell is a lithium secondary battery. 제 1 항, 제 4 항 내지 제 10 항, 제 13 항, 제 14 항, 제 16 항 및 제 17 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device, comprising at least one battery pack according to any one of claims 1, 4 to 10, 13, 14, 16 and 17. 제 18 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, 웨어러블 전자기기, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.19. The method of claim 18, wherein the device is selected from the group consisting of a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a smart pad, a netbook, a wearable electronic device, a LEV (Light Electronic Vehicle), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, Device. &Lt; / RTI &gt;
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