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KR102501946B1 - 전지 팩 - Google Patents

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KR102501946B1
KR102501946B1 KR1020170169486A KR20170169486A KR102501946B1 KR 102501946 B1 KR102501946 B1 KR 102501946B1 KR 1020170169486 A KR1020170169486 A KR 1020170169486A KR 20170169486 A KR20170169486 A KR 20170169486A KR 102501946 B1 KR102501946 B1 KR 102501946B1
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KR
South Korea
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plate
cell body
battery pack
terrace
battery
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임이레
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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Abstract

본 발명은 셀 본체와, 셀 본체로부터 상향으로 연장되어 있는 테라스 부를 포함하며, 테라스 부를 통해 한 쌍의 전극리드들이 외향 돌출되어 있는 판상형 전지셀; 전극리드에 연결된 상태로 테라스 부의 상단에 안착되어 있는 보호회로기판(PCB); 및 테라스 부와 셀 본체에 걸쳐서 접착된 상태로, 보호회로기판이 안착되어 있는 테라스 부의 상단을 외부로부터 격리된 공간으로 설정하는 절연성 라벨을 포함하고 있고, 절연성 라벨에는, 상기 공간의 외곽 형태를 형성하는 둘 이상의 지지 플레이트들이 부가되어 있는 전지 팩을 제공한다.

Description

전지 팩{BATTERY PACK}
본 발명은 제조 원가가 높은 PCM 케이스 대신 상대적으로 경제적인 절연성 라벨이 PCB 장착 공간을 설정하고 있는 전지 팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 특히, 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 많은 연구 및 상용화가 이루어 지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이러한 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.
도 1에는 적층형 전극 조립체를 포함하고 있는 리튬이온 전지셀의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 리튬이온 전지셀(10)은, 파우치형의 전지케이스(20) 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극 조립체(30)가 내장되어 있고, 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)이 두 개의 전극리드(40, 41)에 용접되어 전지케이스(20)의 외부로 노출되도록 실링(밀봉)되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연(軟)포장재로 되어 있으며, 전극 조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일측이 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.
적층형 전극 조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 전극리드(40, 41)에 각각 용접되어 있다.
이러한 전지셀(10)은 수납부(23)에 전극 조립체(30)를 안착한 후 커버(22)를 덮고 케이스 본체(21)와의 접촉 부위인 외주변을 열융착시켜 제조 되며, 양극 탭들(31) 및 음극 탭들(32)이 위치하는 밀봉 부위에 실링 외주변(또는 '전지셀의 테라스 부')가 형성된다.
한편, 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 이차전지는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속된 전지 팩 구조로 이루어져 있다.
여기서, 전지 팩이라 함은 전지셀의 작동을 제어하는 회로와 모듈이 전지셀에 장착된 후, 전지 팩이 이용되는 외부 시스템에 알맞게 패키징된 것을 지칭한다.
이러한 전지 팩의 일반적인 구조가 도 2에 개시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지 팩(50)은 전지셀(10)의 상부에 보호회로모듈(60)이 장착된 구조로 이루어지며, 구체적으로, 보호회로모듈(60)은 전극리드(40, 41)에 전기적으로 연결된 상태로 전극리드(40, 41)를 절곡하여 전지케이스의 실링 외주변(11) 상에 안착하는 구조로 구성되어 있다.
여기서, 보호회로모듈(60)은, 전극리드(40, 41)에 전기적으로 연결되는 보호회로기판(52)이 모듈 케이스(51)에 내장된 구조로서, 모듈 케이스(51)는 플라스틱 사출 성형으로 제조되는 것이 일반적이다.
그러나, 사출 성형으로 제조되는 모듈 케이스는 전지 팩의 생산 단가 중 큰 비중을 차지하므로, 가격 경쟁력을 약화시킬 수 있다.
또한, 사출 성형에 소요되는 시간을 고려하면 전지 팩의 제조 공정 둔화의 원인일 수 있으므로 이 또한 개선되어야 하는 문제로 인식되고 있다.
따라서, 이상을 해소할 수 있는 기술의 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 상대적으로 고가이고 제작에 장시간 소요되는 모듈 케이스 대신, 상대적으로 비용이 저렴하고, 단순 부착으로 조립 공정을 단축시킬 수 있는 절연성 라벨을 이용하여 보호회로기판이 안정적으로 격리 및 수납된 구조의 전지 팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 팩은, 셀 본체와, 상기 셀 본체로부터 상향으로 연장되어 있는 테라스 부를 포함하며, 상기 테라스 부를 통해 한 쌍의 전극리드들이 외향 돌출되어 있는 판상형 전지셀; 상기 전극리드에 연결된 상태로 상기 테라스 부의 상단에 안착되어 있는 보호회로기판(PCB); 및 상기 테라스 부와 상기 셀 본체에 걸쳐서 접착된 상태로, 상기 보호회로기판이 안착되어 있는 상기 테라스 부의 상단을 외부로부터 격리된 공간으로 설정하는 절연성 라벨을 포함하고 있고, 상기 절연성 라벨에는, 상기 공간의 외곽 형태를 형성하는 둘 이상의 지지 플레이트들이 부가되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 전지 팩은, 상대적으로 고가이고 제작에 장시간 소요되는 모듈 케이스를 사용하는 종래의 전지 팩과 비교하여, 상대적으로 비용이 저렴한 있는 절연성 라벨이 테라스 부를 감싸면서 보호회로기판을 격리 및 수납시킨 구조인 바 전지 팩 제작 비용이 상대적으로 경제적이며, 특히 상기한 격리와 수납에 절연성 라벨의 단순 부착 공정만이 요구되어 제조 공정성도 향상된 구조이다.
또한, 지지 플레이트들이 연성인 절연성 라벨의 기계적 강성을 보완하여, 외부 충격에 대한 보호회로기판의 장착 안정성을 담보할 수 있다.
상기 지지 플레이트들은 각각 전기 절연성의 고분자 소재로 이루어질 수 있다. 상기 전기 절연성의 고분자 소재는, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리카보네트 등 당업계에 공지된 고분자 수지나 고분자 블렌드일 수 있다.
상기 지지 플레이트들의 두께는 외부 충격에 충분히 견딜 수 있도록 1 밀리미터 이상일 수 있으며, 상기 테라스 부가 형성된 전지 팩 상단 부위에서 상기 지지 플레이트들이 과도한 부피를 점유하지 않도록 10 밀리미터 이하일 수 있다.
상기 지지 플레이트들은, 상면이 동일한 방향을 바라보도록 인접하게 배열되어 있고, 하면이 상기 절연성 라벨에 부착되어 있는 제1플레이트 및 제2플레이트를 포함할 수 있다.
상기 절연성 라벨은, 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트가 부착되어 있지 않는 제1셀 접착면과 제2접착면을 포함하고 있으며, 상기 제1접착면이 상기 테라스 부의 외면에 접착되고, 상기 제2접착면이 상기 테라스 부의 외면과 평행한 상기 셀 본체의 외면에 접착될 수 있다.
상기 절연성 라벨은 또한, 상기 제1플레이트의 상면이 상기 셀 본체를 바라보며, 상기 제2플레이트의 상면이 상기 테라스 부의 내면을 바라보도록 절곡된 상태로 상기 테라스 부의 외면 및 상기 셀 본체의 외면에 부착될 수 있다.
따라서, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트가 서로 실질적으로 수직을 이룰 수 있으며, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트, 상기 테라스 부의 상단인 내면 및 상기 셀 본체가 상기 공간의 내벽들을 형성할 수 있다.
상기 공간에는 전기 절연성의 필러가 충진될 수 있으며, 상기 필러는 예를 들어 우레탄 폼, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌 등의 고분자 수지일 수 있다. 상기 필러는 부착된 상태의 절연성 라벨의 찌그러짐을 방지할 수 있고, 외부 충격을 완화하여 보호회로기판의 파손을 방지할 수 있다.
상기 절연성 라벨은, 셀 본체의 외면과 인접한 상기 판상형 전지셀의 양 측면들에 접착되는 제3접착면들을 더 포함할 수 있다.
상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트에는, 상기 보호회로기판에 연결된 외부입출력단자가 도출되는 적어도 하나의 제1슬릿이 천공되어 있고, 상기 절연성 라벨에는, 상기 제1슬릿과 대응하는 위치에서 적어도 하나의 제2슬릿이 천공되어 있을 수 있다.
한편, 상기 판상형 전지셀은, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 전해액과 함께 내장된 상태로 전지케이스의 외주변들이 열융착 실링(sealing)된 구조이고, 상기 테라스 부는, 상기 전극리드들이 위치하는 외주변이고, 상기 테라스 부를 제외한 나머지 외주변들은 상기 셀 본체 방향으로 절곡될 수 있다. 상기 셀 본체 방향으로 절곡된 외주변들은, 실질적으로 상기 판상형 전지셀의 양 측면을 이룰 수 있다.
상기 판상형 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
앞에서 설명한 전지 팩은 핸드폰, 노트북 등의 모바일 기기 또는 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로서 상기 모바일 기기 또는 상기 동력 장치와 같은 전자 기기에 사용될 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
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.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
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.
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.
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.
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.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
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.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 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.
상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 비수계 유기용매로는, 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.
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.
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.
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.
또한, 비수 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 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩은, 상대적으로 고가이고 제작에 장시간 소요되는 모듈 케이스를 사용하는 종래의 전지 팩과 비교하여, 상대적으로 비용이 저렴한 절연성 라벨이 테라스 부를 감싸면서 보호회로기판을 격리 및 수납시킨 구조인 바, 전지 팩 제작 비용이 상대적으로 경제적이며, 특히 격리와 수납 구조에 절연성 라벨의 단순 부착 공정만이 요구되어 제조 공정성도 향상된 구조이다.
또한, 지지 플레이트들이 연성의 절연성 라벨의 기계적 강성을 보완하여, 외부 충격에 대한 보호회로기판의 구조 안정성을 담보할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전지셀의 모식도이다.
도 2은 종래 기술에 따른 전지 팩의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 모식도이다.
도 4는 절연성 라벨의 평면 모식도이다.
도 5은 도 3의 전지 팩에서 테라스 부와 인접한 전지 팩 상단의 수직 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩 상단의 수직 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩 상단의 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 팩의 모식도가 도시되어 있다.
또한 도 4에는 절연성 라벨의 평면 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 3의 전지 팩에서 테라스 부와 인접한 전지 팩 상단의 수직 단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 함께 참조하여 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 팩을 상세하게 설명한다.
전지 팩(100)은, 판상형 전지셀(110), 보호회로기판(120) 및 절연성 라벨(130)을 포함할 수 있다.
판상형 전지셀(110)은, 셀 본체(112)와, 셀 본체(112)로부터 상향으로 연장되어 있는 테라스 부(도 5의 118)를 포함할 수 있다.
판상형 전지셀(110)은, 전극 조립체(도시하지 않음) 및 전해액이 연성의 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장된 구조이며, 라미네이트 시트의 외주변들(116, 118)이 열융착되어 밀봉된 구조일 수 있다. 또한, 전극리드들(101)은 외주변들(116, 118) 중, 상단 방향에 위치한 외주변(118)을 통해 외측으로 도출될 수 있다.
여기서, 실질적으로 장방형 및 판상형인 전극 조립체의 외형에 대응하는 수납부가 전지케이스에 형성되어 있으며, 본 발명에서는 밀봉된 전지케이스에서 전극 조립체의 외형에 대응하는 외곽 부분을 셀 본체(112)라 정의한다.
또한, 셀 본체(112)로부터 연장되어 있으되, 전극리드들(101)이 도출되어 있는 외주변(118)을 테라스 부(118)라 정의한다.
테라스 부(118)를 기준으로 양 측에 위치하는 외주변들(116)은 셀 본체(112) 방향으로 절곡될 수 있다. 셀 본체(112) 방향으로 절곡된 외주변들(116)은, 실질적으로 판상형 전지셀(110)의 양 측면(114)을 이룰 수 있다.
셀 본체(112) 방향으로 절곡된 외주변들(116)은 또한, 셀 본체(112)에 완전히 밀착된 상태에서, 핫 멜트 수지, 또는 접착제 등에 의해 셀 본체(112)에 접착될 수 있다.
이에 따라 절곡된 외주변들(116)도 전극 조립체의 외형에 대응하는 외곽 부분의 일부를 이룰 수 있으므로, 앞서 설명한 판상형 전지셀(110)의 양 측면(114)이 셀 본체(112)의 양 측면들로서 이해될 수도 있다.
보호회로기판(120)은, 전극리드들(101)에 연결된 상태로 테라스 부(118) 상단(144)에 안착될 수 있다.
절연성 라벨(130)은 테라스 부(118)와 셀 본체(112)에 걸쳐서 접착될 수 있다. 절연성 라벨(130)은 테라스 부(118)와 셀 본체(112)에 걸쳐서 접착되면서, 보호회로기판(120)이 안착되어 있는 테라스 부(118)의 상단(144)을 외부로부터 격리된 공간(150)으로 설정할 수 있다.
절연성 라벨(130)에는 공간(150)의 외곽 형태를 형성하는 지지 플레이트들(131, 132)이 부가되어 있다.
지지 플레이트들(131, 132)은, 상면이 동일한 방향을 바라보도록 인접하게 배열되어 있고, 하면이 절연성 라벨(130)에 부착되어 있는 제1플레이트(131) 및 제2플레이트(132)를 포함할 수 있다.
절연성 라벨(130)은, 제1플레이트(131) 및 제2플레이트(132)가 부착되어 있지 않는 제1접착면(134)과 제2접착면(136)을 포함할 수 있다. 제1접착면(134)이 테라스 부(118)의 외면(142)에 접착되고, 제2접착면(136)이 테라스 부(118)의 외면(142)과 평행한 셀 본체(112)의 외면에 접착될 수 있다.
여기서 셀 본체(112)의 외면이란, 셀 본체(112)를 이루는 면들 중, 외부로 노출된 면을 의미하지만, 좁은 의미에서 가장 넓은 평면적을 가짐으로써 실질적으로 셀 본체(112)의 전면의 면적 중 대부분을 차지하는 면일 수 있으며, 더욱 좁은 의미에서, 가장 넓은 평면적을 가지며 서로 평행한 셀 본체(112)의 상면과 하면을 의미할 수 있다.
셀 본체(112)의 상면은 테라스 부(118)로부터 상대적으로 이격되어 있는 면일 수 있으며, 셀 본체(112)의 하면은 테라스 부(118)로부터 상대적으로 인접하고 있는 면일 수 있다.
테라스 부(118)의 외면(142)과 평행한 셀 본체(112)의 외면에 접착되어 있다는 것은, 테라스 부(118)로부터 상대적으로 이격되어 있는 셀 본체(112)의 상면에 접착된 것일 수 있다.
이때, 제1플레이트(131)의 상면이 셀 본체(112)를 바라보며, 제2플레이트(132)의 상면이 테라스 부(118)의 내면을 바라보도록 절곡된 상태로 테라스 부(118)의 외면 및 셀 본체(112)의 외면에 부착될 수 있다.
제1플레이트(131)와 제2플레이트(132)가 서로 실질적으로 수직을 이루면서 제1플레이트(131)와 제2플레이트(132), 테라스 부(118)의 내면(144) 및 셀 본체(112)가 공간(150)의 내벽들을 형성한다.
절연성 라벨(130)은 또한, 셀 본체(112)의 외면과 인접한 판상형 전지셀(110)의 양 측면들(114), 상세하게는 절곡된 외주변들(116)에 접착되는 제3접착면들(138)을 더 포함할 수 있으며, 제3접착면들(138)이 접착되면서 공간(150)은 외부로부터 완전히 격리될 수 있다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩 상단의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 제1플레이트(231)에는 보호회로기판(220)에 연결된 외부입출력단자(200)가 도출되는 제1슬릿(201)이 천공되어 있다. 절연성 라벨(230)에는, 제1슬릿(201)과 대응하는 위치에서 제2슬릿(202)이 천공되어 있다.
따라서, 제1슬릿(201)과 제2슬릿(202)은 동일 위치에서 연통되며, 연통된 제1슬릿(201)과 제2슬릿(202)을 통해 외부입출력단자(200), 예를 들어 FFC 케이블이 외부로 도출될 수 있다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩 상단의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 보호회로기판(310)이 수납된 공간에는 전기 절연성의 필러(350)가 충진될 수 있다.
필러(350)는 예를 들어 우레탄 폼, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌 등의 고분자 수지일 수 있다.
필러(350)는 부착된 상태의 절연성 라벨(330)의 찌그러짐을 방지할 수 있고, 외부 충격을 완화하여 보호회로기판(310)의 파손을 방지할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 셀 본체와, 상기 셀 본체로부터 상향으로 연장되어 있는 테라스 부를 포함하며, 상기 테라스 부를 통해 한 쌍의 전극리드들이 외향 돌출되어 있는 판상형 전지셀;
    상기 전극리드에 연결된 상태로 상기 테라스 부의 상단에 안착되어 있는 보호회로기판(PCB); 및
    상기 테라스 부와 상기 셀 본체에 걸쳐서 접착된 상태로, 상기 보호회로기판이 안착되어 있는 상기 테라스 부의 상단을 외부로부터 격리된 공간으로 설정하는 절연성 라벨;
    을 포함하고 있고,
    상기 절연성 라벨에는, 상기 공간의 외곽 형태를 형성하는 둘 이상의 지지 플레이트들이 부착되어 있고,
    상기 지지 플레이트들은, 상면이 동일한 방향을 바라보도록 인접하게 배열되어 있고, 하면이 상기 절연성 라벨에 부착되어 있는 제1플레이트 및 제2플레이트를 포함하고,
    상기 제1플레이트 또는 상기 제2플레이트에는, 상기 보호회로기판에 연결된 외부입출력단자가 도출되는 제1슬릿이 천공되어 있고,
    상기 절연성 라벨에는, 상기 제1슬릿과 대응하는 위치에서 제2슬릿이 천공되어 있는 전지 팩.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 라벨은,
    상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트가 부착되어 있지 않는 제1셀 접착면과 제2접착면을 포함하고 있으며,
    상기 제1접착면이 상기 테라스 부의 외면에 접착되고, 상기 제2접착면이 상기 테라스 부의 외면과 평행한 상기 셀 본체의 외면에 접착되어 있는 전지 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연성 라벨은,
    상기 제1플레이트의 상면이 상기 셀 본체를 바라보며,
    상기 제2플레이트의 상면이 상기 테라스 부의 내면을 바라보도록 절곡된 상태로 상기 테라스 부의 외면 및 상기 셀 본체의 외면에 부착되어 있는 전지 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 절연성 라벨은,
    상기 셀 본체의 외면과 인접한 판상형 전지셀의 양 측면들에 접착되는 제3접착면들을 더 포함하는 전지 팩.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판상형 전지셀은,
    수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 전해액과 함께 내장된 상태로 전지케이스의 외주변들이 열융착 실링(sealing)된 구조이고,
    상기 테라스 부는, 상기 전극리드들이 위치하는 외주변이고, 상기 테라스 부를 제외한 나머지 외주변들은 상기 셀 본체 방향으로 절곡되어 있는 전지 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공간에는 전기 절연성의 필러가 충진되어 있는 전지 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지 플레이트들은, 전기 절연성의 고분자 소재로 이루어진 전지 팩.
  10. 제1항의 전지 팩을 포함하는 전자 기기.
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