JP7045572B2 - 塗布防止部が備えられたセルフレームを含む二次電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、塗布防止部が備えられたセルフレームを含む二次電池パックに関し、放熱特性と共に安全性をより効果的に向上させた二次電池パックに関する。
本出願は、２０１８年７月２３日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－００８５６２０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
現在、商用化した二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、このうち、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
このような二次電池は、多様な製品への適用が容易であり、高いエネルギー密度を有する電気的特性を有している。このような二次電池は、携帯用機器のみならず電気的駆動源によって駆動する電気自動車またはハイブリッド自動車、電力貯蔵装置などに適用されている。
二次電池は化石燃料の使用を画期的に減少させることができるという一次的な長所のみならず、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目を浴びている。
電子機器などに適用される二次電池パックは、高出力を得るために複数の二次電池を含み、このような二次電池は相互電気的に接続した構造を有している。そして、個々の二次電池は電極組立体であって、正極及び負極集電体、セパレーター、活物質、電解液などを含み、構成要素間の電気化学的反応によって反復的な充放電が可能である。
一方、近来、エネルギー貯蔵源としての活用を含めて大容量構造に対する必要性が高まるにつれ、複数の二次電池が直列及び／または並列に接続した二次電池パックに対する需要が増加しつつある。
このような二次電池パックは、複数の二次電池が狭い空間に密集する形態で製造されるため、各二次電池で発生する熱を外部へ容易に放出することが重要となる。
即ち、二次電池の充電または放電の過程は、電気化学的反応によって熱を発生させる。したがって、充放電過程で発生した二次電池の熱が効果的に除去されなければ、熱蓄積が起こり得る。また、二次電池の劣化が促進され、場合によっては発火または爆発につながることがある。
また、一つの二次電池パックの内部に複数の二次電池が収納された場合、空間的な制約によって二次電池の密集度が非常に高かった。また、二次電池の発熱量は電流の二乗に比例するため、高率放電時、二次電池の温度が急激に上昇する現象が発生しやすかった。特に、二次電池パックの内部に収納された二次電池の配列構造における内側部位（中心部位）に熱が集中するヒートアイランド現象が発生しやすかった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、詳しくは、放熱特性と共に安全性を効果的に向上させた二次電池パックを提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の課題を達成するため、本発明による二次電池パックは、
一端部及び他端部の各々に電極端子が形成され、一方向へ配列された複数の円筒型電池セルと、
前記複数の円筒型電池セルを相互電気的に接続するように構成された接続プレートと、
前記複数の円筒型電池セルが、電極端子が水平方向に位置した形態で載置されるように内部空間が形成されたパックハウジングと、
前記パックハウジングの内部空間を形成する内面と前記複数の円筒型電池セルの外面との間に介在された熱伝導性樹脂と、
前記複数の円筒型電池セルの上部及び前記電極端子が形成された両端部の外面の少なくとも一部を囲むように構成され、前記電極端子が外部に露出するように開口が形成され、前記開口の縁部の少なくとも一部が外側方向へ突出して延びる塗布防止部が形成されたセルフレームと、を含む。
また、前記塗布防止部の外側方向へ突出して延びる構造の外面に沿って前記接続プレートが上下方向または水平方向へ折り曲げられた折り曲げ構造が形成され得る。
さらに、前記塗布防止部には、前記接続プレートの一部が挿入されるように貫通口が形成され得る。
そして、塗布防止部には、前記電極端子が位置した内部空間の空気圧が所定の値以上である場合、前記塗布防止部の内部空気を外部へ排出するように開放されるガスベント構造が形成され得る。
また、前記セルフレームは、前記複数の円筒型電池セルの水平方向の中心を基準にして、一側を覆う第１フレームと、前記第１フレームの他側と結合し、前記複数の円筒型電池セルの水平方向の中心を基準にして他側を覆う第２フレームと、を含み得る。
さらに、前記第１フレーム及び前記第２フレームは、前記複数の円筒型電池セルの上部及び水平方向の側部の各々の少なくとも一部を囲むように内面が形成されたカバーと、前記複数の円筒型電池セルの下部が外部に露出するように開放された開放部と、を備え得る。
そして、前記熱伝導性樹脂は、前記複数の円筒型電池セルの外面のうちの、少なくとも下部を囲むように塗布され得る。
さらに、前記第１フレーム及び前記第２フレームには、前記熱伝導性樹脂の一部が流入して固化するように穿孔された固定口が形成され得る。
また、前記パックハウジングは、前記セルフレームの上部を覆う上部ケースと、前記上部ケースの下面と結合し、内部空間の内側に前記複数の円筒型電池セルの各々の下部の外面と対応するように凹んだ複数の凹み構造が形成された下部ケースと、を備え得る。
さらに、前記下部ケースの外側面には、前記下部ケースの内側部に形成された複数の凹み構造の形状に沿って外側方向へ膨らんでいる複数の凸部が形成され得る。
そして、前記下部ケースの複数の凸部が形成された外側面には、外側方向へ突出して形成されたリブ形状が縦横方向へ延びる格子部が形成され得る。
なお、上記の課題を達成するために、本発明による電子デバイスは、前記二次電池パックを含む。
また、上記の課題を達成するために、本発明による伝導工具は、前記二次電池パックを含む。
本発明の一面によれば、本発明の二次電池パックは、セルフレームの電極端子が露出した開口の縁部に塗布防止部を形成することで、熱伝導性樹脂が電極端子の外面に塗布されることを防止することができる。これによって、本発明は、熱伝導性樹脂によって安全ベント構造が作動しないことを未然に防止することができ、二次電池パックの安全性を効果的に向上させることができる。
さらに、本発明の一面によれば、本発明の接続プレートの一部には、塗布防止部に対応する形状の折り曲げ構造を形成することで、複数の円筒型電池セルを電気的に接続することができる。さらに、本発明の接続プレートには、電極端子に形成された安全ベント構造が正常に作動できるように回避口が形成されており、二次電池パックの異常作動時における安全性を確保することができる。
そして、本発明の一面によれば、本発明のセルフレームの塗布防止部に接続プレートの一部が挿入されるように貫通口が形成される場合、接続プレートがセルフレームの外側面に堅固に固定され、接続プレートの電極端子と接触するための延長長さを最小化することができるため、材料費を節減することができる。
また、本発明の他面によれば、本発明のセルフレームは、塗布防止部にガスベント構造を形成することで、複数の円筒型電池セルから排出されたガスがセルフレームの塗布防止部の内部に停滞されず、適切に外部へ排出できる。これによって、停滞されたガスによる発火や爆発を防止することができる。
さらに、本発明の他面によれば、本発明のセルフレームに固定口を形成することで、熱伝導性樹脂とセルフレームとの結合力を向上させることができる。そして、熱伝導性樹脂は、固定口によって、セルフレーム、複数の円筒型電池セル、及びパックハウジングの間の結束力を高めることができ、二次電池パックの耐久性をより向上させることができる。
また、本発明の一面によれば、本発明の下部ケースの内側面には凹み構造を形成し、下部ケースの外側面には複数の凸部を形成することで、複数の円筒型電池セルの熱が下部ケースの収容部の内側に形成された凹み構造に吸収され、凹み構造に吸収された熱は複数の凸部に速く伝達されるので、パックハウジングの外部空気に露出した複数の凸部を介して効果的に放熱が可能となる。これによって、二次電池パックの冷却効率を大幅向上させることができる。
さらに、本発明の一面によれば、本発明の下部ケースの凸部が形成された外側面に格子部を形成することで、格子部は、下部ケースの凸部が、外部物体との衝突することを阻止できるだけでなく、下部ケースの凸部が形成された外側部の機械的剛性を効果的に高めることができる。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施例による二次電池パックの概略的な様子を示した斜視図である。 本発明の一実施例による二次電池パックの一部構成を概略的に示した分離斜視図である。 本発明の一実施例による二次電池パックの円筒型電池セルの上下方向の断面の一部を概略的に示した一部断面図である。 図１の二次電池パックの線Ｃ－Ｃ´に沿って見た側面を概略的に示した側断面図である。 本発明の一実施例による二次電池パックの一部構成を概略的に示した一側斜視図である。 本発明の一実施例による二次電池パックの一部構成を概略的に示した一側斜視図である。 図１の二次電池パックの線Ｄ－Ｄ´に沿って見た側面を概略的に示した側断面図である。 図７の二次電池パックのＥ´領域を拡大して概略的に示す側断面図である。 本発明の他の実施例による二次電池パックを一方向へ切断した側面の一部を概略的に示す側断面図である。 本発明のさらに他の実施例による二次電池パックの一部構成であるセルフレームの第１フレームを概略的に示す側面図である。 本発明のさらに他の実施例による二次電池パックの一方向へ切断した側面の一部を概略的に示す側断面図である。 本発明の一実施例による二次電池パックの下部ケースを概略的に示した平面図である。 本発明の一実施例による二次電池パックの下部ハウジングの下部を概略的に示した底面斜視図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
図１は、本発明の一実施例による二次電池パックに対する概略的な様子を示した斜視図である。図２は、本発明の一実施例による二次電池パックの一部構成を概略的に示した分解斜視図である。そして、図３は、本発明の一実施例による二次電池パックの円筒型電池セルの上下方向の断面の一部を概略的に示した一部断面図である。
図１～図３を参照すれば、本発明の二次電池パック２００は、複数の円筒型電池セル１００、接続プレート２１０、パックハウジング２２０及びセルフレーム２４０を含んでいる。
ここで、前記円筒型電池セル１００は、円筒状の電池缶１２０及び前記電池缶１２０の内部に収容された電極組立体１４０を含み得る。
ここで、前記電池缶１２０は、電気伝導性の高い材質からなり、例えば、前記電池缶１２０は、アルミニウム、スチールまたは銅素材を含み得る。また、前記電池缶１２０の水平方向の両端部の各々に電極端子１１１が形成され得る。
具体的に、前記電極端子１１１は、電気的極性が相異なる他の第１電極端子１１１Ａ及び第２電極端子１１１Ｂを含み得る。また、Ｆ方向（図２に図示）から見たとき、前記電池缶１２０の水平方向の一端部（左端部）には、第１電極端子１１１Ａが形成され、水平方向の他端部（右端部）には、第２電極端子１１１Ｂが形成され得る。
一方、本明細書においては、特に説明しない限り、上、下、前、後、左、右の方向は、Ｆ方向から見たときを基準とする。
さらに、前記電極組立体１４０は、正極と負極との間に分離膜を介在した状態でゼリーロール型に巻き取った構造で形成され得る。また、前記正極（図示せず）には、正極タブ１７０が付着され、電池缶１２０の上端の第１電極端子１１１Ａに接続し得る。さらに、前記負極（図示せず）には、負極タブ（図示せず）が付着され、電池缶１２０の右側端の第２電極端子１１１Ｂに接続し得る。
例えば、図２に示したように、二次電池パック２００には、一方向へ配列された５個の円筒型電池セル１００が備えられ得る。また、５個の円筒型電池セル１００の電極端子１１１は相異なる極性の電極端子１１１が相互隣接するように配置され得る。即ち、最前方の円筒型電池セル１００の電極端子１１１は、電池缶１２０の左端部に第１電極端子１１１Ａが位置し、電池缶１２０の右端部に第２電極端子１１１Ｂが位置し得る。
また、図３を参照すれば、前記円筒型電池セル１００は、上部キャップ１１０を備え得る。また、前記上部キャップ１１０は、突出した形態を有し得る。そして、上部キャップ１１０は、円筒型電池セル１００の電極端子１１１として用いられ得る。そして、上部キャップ１１０は、少なくとも一部が、内部ガスが特定の気圧以上に到達する場合、穿孔されるように構成され得る。
また、前記円筒型電池セル１００は、下部に、電池缶１２０の内部の温度上昇時、電池抵抗が大きく増加することで電流を遮断する安全素子１２２（例えば、ＰＴＣ素子（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ））を備え得る。そして、前記円筒型電池セル１００は、定常状態では下向きに突出した形状になっているが、電池内部の圧力が上昇したとき、一方向へ突出しながら破裂することで気体を排気する安全ベント構造（ｓａｆｅｔｙ ｖｅｎｔ）１３０を備え得る。
さらに、前記円筒型電池セル１００は、上端の一側部位が安全ベント構造１３０に結合しており、下端の一側が電極組立体１４０の正極に接続している電流遮断部材（ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｄｅｖｉｃｅ，ＣＩＤ）１５０を備え得る。
しかし、本発明による二次電池パック２００には、前述した円筒型電池セル１００のみに限定されず、本願の出願時点における公知の多様な円筒型電池セル１００が採用可能である。
また、図２を参照すれば、前記接続プレート２１０は、前記複数の円筒型電池セル１００の電極端子１１１に接触して前記複数の円筒型電池セル１００を相互電気的に接続するように構成され得る。即ち、前記接続プレート２１０は、バスバーの役割を果たすと言える。例えば、前記接続プレート２１０は、電気伝導性の高い金属素材からなり得る。例えば、前記金属素材は、金、アルミニウム、銅、ニッケルなどが含まれた合金であり得る。
具体的に、前記接続プレート２１０には、一つの円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａと、他の一つの円筒型電池セル１００の第２電極端子１１１Ｂとが電気的に接続するように、一端が一つの円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａに接触し、他端が他の一つの円筒型電池セル１００の第２電極端子１１１Ｂに接触し得る。
また、前記接続プレート２１０には、外部電子機器に電力を伝達するか、円筒型電池セル１００の電圧センシングのために前記電極端子１１１と接触した本体部２１０ｂ１の一端から延びた延長部２１０ｂ２が形成され得る。即ち、このような延長部２１０ｂ２は、外部に電力を伝達できるように外部入出力端子２５２と電気的に接続するか、または、下記のバッテリー管理ユニットの電圧センシング端子と接続し得る。
例えば、図２に示したように、６個の接続プレート２１０のうち、４個の接続プレート２１０ｂの本体部２１０ｂ１が、一つの円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａと、他の一つの円筒型電池セル１００の第２電極端子１１１Ｂとを電気的に接続するように構成され得る。そして、４個の接続プレート２１０ｂには、下記のバッテリー管理ユニットが電圧をセンシングできるように本体部２１０ｂ１の一端から延びた延長部２１０ｂ２が形成され得る。
また、図２に示したように、残りの二つの接続プレート２１０ａは、一つの円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａまたは第２電極端子１１１Ｂと電気的に接続するように設定され得る。この際、二つの接続プレート２１０ａには、他の形態の接続プレート２１０ｂと同様に、外部電子機器に電力を伝達するように本体部の一端から延びた延長部が形成され得る。
さらに、図２には示していないが、前記複数の円筒型電池セル１００を電気的に並列接続するように構成する場合、前記接続プレート２１０は、一つの円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａと、他の一つの円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａとが電気的に接続するか、または、一つの円筒型電池セル１００の第２電極端子１１１Ｂと、他の一つの円筒型電池セル１００の第２電極端子１１１Ｂとが電気的に接続するように構成され得る。
一方、前記二次電池パック２００は、外部装置から電力の供給を受けるか、または、電力を供給するように構成された外部入出力端子２５２を備え得る。例えば、前記外部入出力端子２５２は、以下で詳述する複数の円筒型電池セル１００の充放電を制御するバッテリー管理ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ，ＢＭＵ）２５０と電気的に接続し得る。具体的に、バッテリー管理ユニット２５０は、バッテリー単位の充電または放電状態によってスイッチ素子（図示せず）をオン／オフ制御してバッテリーの充電及び放電が行われるように制御する。
一方、前記パックハウジング２２０は、一体型で構成され得、または二つの部材が結合するように構成され得る。具体的に、前記パックハウジング２２０は、上部ケース２２１及び下部ケース２２６を備え得る。前記パックハウジング２２０は、電気絶縁性素材からなり得る。例えば、前記パックハウジング２２０は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリ塩化ビニル素材を含み得る。
例えば、図２に示したように、前記パックハウジング２２０は、相対的に上部に位置する上部ケース２２１と、前記上部ケース２２１の下面と結合する下部ケース２２６と、を含み得る。即ち、前記パックハウジング２２０は、前記上部ケース２２１と前記下部ケース２２６とが相互結合して構成され得る。
そして、前記パックハウジング２２０の内部には、複数の円筒型電池セル１００、セルフレーム２４０及びバッテリー管理ユニット２５０などの構成を収容できる空間が形成され得る。
具体的に、前記パックハウジング２２０には、前記複数の円筒型電池セル１００が、電極端子１１１が水平方向（ｘ方向）に位置して載置されるように内部空間が形成され得る。即ち、前記複数の円筒型電池セル１００は、電池缶１２０の上下方向（ｚ方向）の側部がパックハウジング２２０の内面に接するように配置され得る。
また、前記パックハウジング２２０の下部ケース２２６の内部には、前記円筒型電池セル１００を収容するように空間が形成された収容部２２６ａが備えられ得る。例えば、図２に示したように、５個の円筒型電池セル１００が前記パックハウジング２２０の内部に収容され得る空間を有した収容部２２６ａが形成され得る。
さらに、前記パックハウジング２２０の上部ケース２２１の上部には、外部空気が内部へ流入するように少なくとも一つ以上の開口が形成された空気流入部１２５が備えられ得る。例えば、図２に示したように、前記空気流入部１２５は、Ｆ方向から見たとき、前記パックハウジング２２０の上部に形成され得る。
ここで、前、後、左、右、上、下のように方向を示す用語は、観測者の位置や対象が置かれた形態によって変わり得る。但し、本明細書においては、説明の便宜のために、Ｆ方向から見たときを基準にして、前、後、右、左、上、下などの方向を区分して示す。
図４は、図１の二次電池パックの線Ｃ－Ｃ´に沿って見た側面を概略的に示す側断面図である。
図２と共に図４を参照すれば、本発明の二次電池パック２００は、熱伝導性樹脂２３０を含み得る。
具体的に、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記パックハウジング２２０の内部空間を形成する内面と前記複数の円筒型電池セル１００の外面との間に介在されるように付加され得る。また、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記パックハウジング２２０の内部に収納された前記複数の円筒型電池セル１００の外面のうちの、少なくとも下部を囲むように塗布され得る。
さらに、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記パックハウジング２２０の内部に収納された複数の円筒型電池セル１００の外面において、電極端子１１１が形成された左右方向（図２のｘ方向）の両端面の一部に接触するように付加され得る。そして、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記下部ケース２２６の内部の下面と接触するように付加され得る。例えば、図４に示したように、５個の円筒型電池セル１００の電池缶１２０の下側面と下部ケース２２６の内部面との間には、熱伝導性樹脂２３０が介在され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記複数の円筒型電池セル１００と前記パックハウジング２２０の内面との間に介在されることで、前記複数の円筒型電池セル１００で発生した熱を効果的に前記パックハウジング２２０に伝達することができ、二次電池パック２００の放熱効果を極大化することができる。
図５は、本発明による二次電池パックの一部構成を概略的に示した一側斜視図である。
また、図２と共に図５を参照すれば、前記セルフレーム２４０は、前記複数の円筒型電池セル１００の上部を囲むように形成され得る。
具体的に、前記セルフレーム２４０は、第１フレーム２４１及び第２フレーム２４６を備え得る。また、前記第１フレーム２４１は、前記複数の円筒型電池セル１００の水平方向（ｘ方向）の中心を基準にして一側（左側）を覆い得る。さらに、前記第２フレーム２４６は、前記第１フレーム２４１の他側と結合し、前記複数の円筒型電池セル１００の水平方向（ｘ方向）の中心を基準にして他側（右側）を覆うように構成され得る。
そして、前記セルフレーム２４０は、前記複数の円筒型電池セル１００の上部の一部を囲むように形成され得る。このために、前記セルフレーム２４０の内部の上面には、前記複数の円筒型電池セル１００の上部の外面と対応する屈曲構造２４１ａが形成され得る。
そして、前記セルフレーム２４０は、カバー部２４０ｃ及び開放部２４０ｈを含み得る。
より具体的に、前記カバー部２４０ｃは、前記複数の円筒型電池セル１００の上部及び水平方向の側部の各々の少なくとも一部を囲むように内面が形成され得る。
また、前記開放部２４０ｈは、前記複数の円筒型電池セル１００の下部が外部に露出するように開放された構造であり得る。
さらに、前記セルフレーム２４０の上側部には、前記パックハウジング２２０の上部ケース２２１に形成された空気流入部（図２）１２５から流入した空気をセルフレーム２４０の内部に収容された複数の円筒型電池セル１００によく伝達されるように形成された流入管２４３が形成され得る。そして、前記流入管２４３は、上方へ延びて内部が空いている中空構造に形成され得る。さらに、前記流入管２４３の上端には、空気が流入する流入口２４３ａが形成され、下部には一側に開口した排出口２４３ｂが形成され得る。
また、前記第１フレーム２４１及び前記第２フレーム２４６が結合したセルフレーム２４０の上側部には、内部の複数の円筒型電池セル１００が外部に露出する露出部０１が形成され得る。そして、前記露出部０１は、前記流入管２４３の排出口２４３ｂと接続するように隣接した位置に形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記セルフレーム２４０の上側部に流入管２４３及び露出部０１を形成することで、外部から流入した空気がセルフレーム２４０の内部に流入されるようにガイドできる。これによって、二次電池パック２００は、効率的に外部空気を内部へ移動させることができ、二次電池パック２００の冷却効率を効果的に高めることができる。
図６は、本発明による二次電池パックの一部構成を概略的に示した一側斜視図である。
図２と共に図６を参照すれば、前記セルフレーム２４０には、前記電極端子１１１が形成された両端部の外面の少なくとも一部を囲むように構成された端子カバー部２４０ｄが形成され得る。具体的に、前記端子カバー部２４０ｄは、前記複数の円筒型電池セル１００が水平方向に配列される場合、電極端子１１１が形成された前記複数の円筒型電池セル１００の左右方向（Ｘ方向）の両端部を囲むように形成され得る。
そして、前記端子カバー部２４０ｄは、前記セルフレーム２４０の上部を覆っているカバー部２４０ｃのｘ方向の両側端から下方へ延びた形態であり得る。この際、前記端子カバー部２４０ｄは、複数の円筒型電池セル１００の電極端子１１１の少なくとも一部を囲み得る。
また、前記端子カバー部２４０ｄには、前記電極端子１１１が外部に露出するように開口０２が形成され得る。この際、前記接続プレート２１０の一部は、前記セルフレーム２４０の開口０２を通して、前記電極端子１１１と接触し得る。
図７は、図１の二次電池パックの線Ｄ－Ｄ´に沿って見た様子を概略的に示す側断面図である。
図２及び図５と共に図７を参照すれば、前記セルフレーム２４０には、前記開口０２の縁部の少なくとも一部が外側方向へ突出して延びる塗布防止部２２８が形成され得る。
具体的に、前記セルフレーム２４０には、前記パックハウジング２２０の内部面と対向するように外側方向へ突出して延びる塗布防止部２２８が形成され得る。即ち、前記塗布防止部２２８は、前記円筒型電池セル１００の電極端子１１１の周辺部を囲むように突出して延びる形態であり得る。
例えば、図２及び図５に示したように、前記塗布防止部２２８は、前記セルフレーム２４０の端子カバー部２４０ｄから左右方向（Ｘ方向）へ延びた中空構造の管状であり得る。
また、図３及び図５と共に図７を参照すれば、前記円筒型電池セル１００の両端部に形成された電極端子１１１Ａ、１１１Ｂのいずれか一つには、特定の耐圧以上に内部ガスが発生する場合、外部へガスを噴出する安全ベント構造１３０が形成され得る。この際、前記塗布防止部２２８は、前記複数の円筒型電池セル１００の電極端子１１１Ａ、１１１Ｂのうち、安全ベント構造１３０が形成された電極端子１１１Ａと対向した部位に形成され得る。
例えば、図２に示したように、前記複数の円筒型電池セル１００は、第１電極端子１１１Ａが形成された部位に安全ベント構造１３０が形成され得る。そして、前記セルフレーム２４０の両端部に形成された二つの塗布防止部２２８は、前記複数の円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａと対向する位置に形成され得る。
即ち、前記熱伝導性樹脂２３０が、安全ベント構造１３０が形成された電極端子１１１を覆って密閉する場合、高圧のガスが生成時に前記円筒型電池セル１００の内部に発生した高圧のガスを排出できず、前記円筒型電池セル１００が発火するか、爆発するなどの事故が発生し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記セルフレーム２４０に、前記複数の円筒型電池セル１００の安全ベント構造１３０が形成された電極端子１１１に熱伝導性樹脂２３０が塗布されないように、塗布防止部２２８を形成することで、前記熱伝導性樹脂２３０が前記電極端子１１１の外面に塗布されることを防止することができる。
これによって、本発明は、前記熱伝導性樹脂２３０によって安全ベント構造１３０が作動しないことを未然に防止することができ、二次電池パック２００の安全性を効果的に向上させることができる。
図８は、図７の二次電池パックのＥ´領域を拡大して概略的に示す一部側断面図である。
図２及び図７と共に図８を参照すれば、前記複数の円筒型電池セル１００の電極端子１１１の両端部に位置した接続プレート２１０ｂには、折り曲げ構造２１０ｃ及び回避口０３が形成され得る。
具体的に、前記接続プレート２１０ｂには、前記塗布防止部２２８の外側方向へ突出して延びる構造の外面に沿って前記接続プレート２１０ｂが上下方向または水平方向に折り曲げられた折り曲げ構造２１０ｃが形成され得る。即ち、前記接続プレート２１０ｂの本体部２１０ｂ１の一部は、前記セルフレーム２４０の塗布防止部２２８の内部に挿入され、折り曲げられた形態であり得る。
さらに、前記接続プレート２１０ｂの本体部２１０ｂ１の一部が前記円筒型電池セル１００の電極端子１１１と接触するように上下方向または水平方向へ折り曲げ構造２１０ｃを有し得る。
そして、前記接続プレート２１０ｂの本体部２１０ｂ１には、前記安全ベント構造１３０が外部に開放されることを妨害しないように、前記電極端子１１１の一部が外部に露出する回避口０３が形成され得る。即ち、前記回避口０３は、前記円筒型電池セル１００の内部に高圧のガスが発生したとき、前記安全ベント構造１３０の開放される一部と干渉しないように前記接続プレート２１０ｂの本体部２１０ｂ１の一部が開放されている。
例えば、図８に示したように、前記接続プレート２１０ｂには、前記外側に突出した塗布防止部２２８の突出部位に沿って水平方向または下方へ折り曲げられた折り曲げ構造２１０ｃが形成され得る。さらに、前記接続プレート２１０ｂの本体部２１０ｂ１には、前記電極端子１１１の一部が外部に露出するように回避口０３が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記接続プレート２１０ｂには、前記塗布防止部と対応する形状の折り曲げ構造２１０ｃを形成し、前記複数の円筒型電池セル１００を電気的に接続し得る。さらに、前記電極端子１１１に形成された安全ベント構造１３０が正常に作動するように回避口０３が形成されていることから、二次電池パックの異常作動時に安全性を確保できる。
そして、前記接続プレート２１０ｂの一部は、前記セルフレーム２４０の塗布防止部２２８と前記パックハウジング２２０の内部面との間に介在され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記接続プレート２１０ｂの一部が前記セルフレーム２４０の塗布防止部２２８と前記パックハウジング２２０の内部面との間に介在された構造を有することで、熱伝導性樹脂２３０の流入を遮断する役割を行うことができる。これによって、熱伝導性樹脂２３０が、意図された部位に精密に塗布されるように誘導することができる。
図９は、本発明の他の実施例による二次電池パックの切断された側面の一部を概略的に示す側断面図である。
図９を参照すれば、他の実施例による二次電池パック２００には、セルフレーム２４０の前記塗布防止部２２８に前記接続プレート２１０の一部が挿入されるように貫通口Ｈ１が形成され得る。また、前記接続プレート２１０の前記円筒型電池セル１００の電極端子１１１と接触するように構成された一部が、前記塗布防止部２２８の貫通口Ｈ１に挿入され得る。そして、前記接続プレート２１０の挿入された一部は、前記円筒型電池セル１００の電極端子１１１と接触するように水平方向または下方へ折り曲げられた構造２１０ｃを有し得る。
例えば、図９に示したように、前記接続プレート２１０の一部は、前記塗布防止部２２８に形成された貫通口Ｈ１に挿入され、前記塗布防止部２２８の内部に位置し得る。また、前記接続プレート２１０の挿入された一部は、内側方向へ折り曲げられて前記円筒型電池セル１００の第１電極端子１１１Ａ（図２）の外側面に接続し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明のセルフレーム２４０の塗布防止部２２８に、前記接続プレート２１０の一部が挿入されるように貫通口Ｈ１が形成される場合、前記接続プレート２１０を前記セルフレーム２４０の外側面に堅固に固定でき、前記接続プレート２１０の電極端子１１１と接触するために延びる長さを最小化することができるので、材料費を節減することができる。
また、図９を参照すれば、前記塗布防止部２２８には、前記電極端子１１１が位置した内部空間の空気圧が所定の値以上である場合、前記塗布防止部２２８の内部ガスを外部へ排出するように開放されるガスベント構造Ｖ１が形成され得る。
具体的に、前記ガスベント構造Ｖ１は、前記塗布防止部２２８に形成された切欠き（図示せず）であり得る。また、前記切欠きは、前記塗布防止部２２８の外側に突出した末端部から内側方向へ延びた切欠きであり得る。即ち、前記塗布防止部２２８の外側方向の末端部には、両方へ分かれた形態の切欠きが形成され得る。
そして、さらに他の実施例による前記塗布防止部２２８のガスベント構造Ｖ１は、前記塗布防止部２２８の一部が外部から内部へ貫通した貫通孔Ｈ２と、前記貫通孔Ｈ２を密閉するように形成された栓Ｔ１と、を備え得る。この際、前記栓Ｔ１は、前記塗布防止部２２８の内部の空気圧が所定の値以上である場合、前記貫通孔Ｈ２から上方へ分離するように構成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、本発明のセルフレーム２４０は、前記塗布防止部２２８にガスベント構造Ｖ１を形成することで、前記複数の円筒型電池セル１００から排出されたガスがセルフレーム２４０の塗布防止部２２８の内部に停滞されず、適切に外部へ排出可能となる。これによって、停滞されたガスによる発火や爆発を防止することができる。
図１０は、本発明のさらに他の実施例による二次電池パックの一部構成であるセルフレームの第１フレームを概略的に示した側面図である。そして、図１１は、本発明のさらに他の実施例による二次電池パックを一方向へ切断した側面の一部を概略的に示す側断面図である。ここで、図１０は、本発明の他の実施例による二次電池パック２００のセルフレーム２４０の第１フレーム２４１を左側から見た様子を示す図である。
図１０及び図１１を参照すれば、二次電池パック２００のセルフレーム２４０の第１フレーム２４１の端子カバー部２４０ｄには、左右方向に穿孔された固定口Ｈ３が形成され得る。具体的に、前記固定口Ｈ３は、前記熱伝導性樹脂２３０の一部が流入して固化するように穿孔され得る。即ち、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記パックハウジング２２０の内部に付加する場合、一部が前記セルフレーム２４０に形成された固定口Ｈ３に流入して固化できる。
例えば、図１０に示したように、セルフレーム２４０の第１フレーム２４１には、５個の固定口Ｈ３が形成され得る。また、図１１に示したように、固定口Ｈ３に前記熱伝導性樹脂２３０の一部が流入して固化し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、セルフレーム２４０に固定口Ｈ３を形成することで、前記熱伝導性樹脂２３０と前記セルフレーム２４０との結合力を向上させることができる。また、前記熱伝導性樹脂２３０は、前記固定口Ｈ３によって、前記セルフレーム２４０、複数の円筒型電池セル１００及びパックハウジング２２０の間の結束力を高めることができ、二次電池パック２００の耐久性をより向上させることができる。
図１及び図２をさらに参照すれば、前記パックハウジング２２０の上部ケース２２１には、パックハウジング２２０の内部に内蔵され、バッテリー管理ユニット２５０に電気的に接続した外部入出力端子２５２と外部電子機器の接続端子（図示せず）とを接続するように開口したスリットＳ１が形成され得る。
そして、前記バッテリー管理ユニット２５０は、外部電子機器（図示せず）にデータ信号を伝送するためのデータコネクター２５４を備え得る。さらに、前記上部ケース２２１には、前記データコネクター２５４の一部が前記上部ケース２２１の外部に露出するように開口した接続開口０４が形成され得る。
図１２は、本発明の一実施例による二次電池パックの下部ケースを概略的に示した平面図である。
また、図２及び図１２を参照すれば、前記下部ケース２２６は、締結部材を用いて前記上部ケース２２１と結合するように構成され得る。具体的に、前記下部ケース２２６には、前記上部ケース２２１とのボルト締結のためのボルト締結口２２６ｈが複数個形成され得る。そして、前記上部ケース２２１には、前記下部ケース２２６のボルト締結口２２６ｈと対応する位置にボルト挿入口２２１ｈ（図２）が形成され得る。
さらに、二次電池パック２００は、締結ボルト２７０をさらに備え得る。また、前記締結ボルト２７０は、前記下部ケース２２６の締結口２２６ｈ及び前記上部ケース２２１のボルト挿入口２２１ｈの各々に挿入締結され得る。
例えば、図１２のように、前記下部ケース２２６には、ボルト締結のための ４個のボルト締結口２２６ｈが形成され得る。そして、前記上部ケース２２１には、ボルト締結のための４個のボルト挿入口２２１ｈが形成され得る。さらに、４個の締結ボルト２７０は、前記４個のボルト締結口２２６ｈ及び４個の挿入口２２１ｈの各々に挿入され、前記上部ケース２２１と前記下部ケース２２６とを相互結合し得る。
また、図２と共に図１２を参照すれば、前記下部ケース２２６の収容部２２６ａの内側には、複数の凹み構造Ｗ１が形成され得る。具体的に、前記複数の凹み構造Ｗ１は、内側部に、前記複数の円筒型電池セル１００の各々の下部の外面と対応するように下方へ凹んだ構造であり得る。
例えば、図１２に示したように、前記下部ケース２２６の内側部には、５個の円筒型電池セル１００の各々の下部の外面と対応するように凹んだ５個の凹み構造Ｗ１が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記下部ケース２２６に前記複数の円筒型電池セル１００と対応する複数の凹み構造Ｗ１を形成することで、前記パックハウジング２２０に収容される複数の円筒型電池セル１００との接触面積を最大化することができるため、複数の円筒型電池セル１００で発生した熱を効果的に外部へ排出することができる。
そして、図１３は、本発明の一実施例による二次電池パックの下部ハウジングの下部を概略的に示した底面斜視図である。
また、図２及び図１２と共に図１３を参照すれば、前記下部ケース２２６の外側面に形成された溝には、外側方向へ膨らんでいる複数の凸部Ｂ１が形成され得る。具体的に、前記複数の凸部Ｂ１は、前記下部ケース２２６の収容部２２６ａの内側に形成された複数の凹み構造Ｗ１の形状に沿って外側方向へ膨らんでいる構造を有し得る。即ち、複数の凸部Ｂ１は、前記下部ケース２２６の収容部２２６ａの内側に形成された複数の凹み構造Ｗ１と対応する形状を有し得る。
例えば、図１３に示したように、前記下部ケース２２６の外側面に形成された溝には、５個の凸部Ｂ１が形成され得る。そして、前記５個の凸部Ｂ１は、前記下部ケース２２６の内側面に形成された５個の凹み構造Ｗ１と対応する形状を有し得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記下部ケース２２６の外側面の内側に複数の凸部Ｂ１を形成することで、前記複数の円筒型電池セル１００の熱が、前記下部ケース２２６の収容部２２６ａの内側に形成された凹み構造Ｗ１に吸収され、凹み構造Ｗ１に吸収された熱は、前記複数の凸部Ｂ１に速く伝達されるので、前記パックハウジング２２０の外部空気に露出した複数の凸部Ｂ１によって効果的に放熱できる。これによって、二次電池パック２００の冷却効率を大幅向上させることができる。
また、図１３を参照すれば、前記下部ケース２２６の外側面には、外側方向（下方）へ突出して形成されたリブ形状が縦横方向へ延びる格子部Ｃ１が形成され得る。具体的に、前記下部ケース２２６の複数の凸部Ｂ１が形成された外側面には、前記格子部Ｃ１が形成され得る。
例えば、図１３に示したように、前記下部ケース２２６の凸部Ｂ１が形成された外側面にはリブ形状が５個の縦列と、３個の横列に交差するようになされた格子部Ｃ１が形成され得る。
したがって、本発明のこのような構成によれば、前記下部ケース２２６の凸部Ｂ１が形成された外側面に格子部Ｃ１を形成することで、前記格子部Ｃ１は、前記下部ケース２２６の凸部Ｂ１と外部物体との衝突を阻止するだけでなく、前記下部ケース２２６の凸部Ｂ１が形成された外側部の機械的剛性を効果的に高めることができる。
また、本発明による電子デバイス（図示せず）は、前記二次電池パック２００を含む。この際、前記電子デバイスは、前記二次電池パック２００からの電力を受けて作動するように構成され得る。例えば、前記電子デバイスは、前記二次電池パック２００の外部入出力端子２５２（図２）またはデータコネクター２５４（図２）と接続するための接続コネクター（図示せず）を備え得る。
そして、本発明による電動工具は、前記二次電池パック２００を含み得る。例えば、前記電動工具は、電動ドリルであり得る。さらに、前記二次電池パック２００は、前記電動工具の下部に結合し得る。
なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
本発明は、セルフレームを含む二次電池パックに関する。また、本発明は、前記二次電池パックが備えられた電子デバイスまたは電動工具関連産業に利用可能である。
１００ 円筒型電池セル
１１１ 電極端子
２００ 二次電池パック
２１０ 接続プレート
２１０ｃ 折り曲げ構造
２２０ パックハウジング
２２１ 上部ケース
２２６ 下部ケース
２２８ 塗布防止部
２３０ 熱伝導性樹脂
２４０ セルフレーム
２４１ 第１フレーム
２４６ 第２フレーム
２４０ｃ カバー部
２５０ バッテリー管理ユニット
Ｂ１ 凸部
Ｈ１ 貫通口
Ｈ３ 固定口
Ｏ３ 回避口
Ｖ１ ガスベント構造
Ｗ１ 凹み構造

Claims (11)

  1. 一端部及び他端部の各々に電極端子が形成され、一方向へ配列された複数の円筒型電池セルと、
    前記複数の円筒型電池セルを相互電気的に接続するように構成された接続プレートと、
    前記複数の円筒型電池セルが、電極端子が水平方向に位置した形態で載置されるように内部空間が形成されたパックハウジングと、
    前記パックハウジングの内部空間を形成する内面と前記複数の円筒型電池セルの外面との間に介在された熱伝導性樹脂と、
    前記複数の円筒型電池セルの上部及び前記電極端子が形成された両端部の外面の少なくとも一部を囲むように構成され、前記電極端子が外部に露出するように開口が形成され、前記開口の縁部の少なくとも一部が外側方向へ突出して延びる塗布防止部が形成されたセルフレームと、
    を含むことを特徴とする二次電池パック。
  2. 前記塗布防止部の外側方向へ突出して延びる構造の外面に沿って前記接続プレートが上下方向または水平方向へ折り曲げられた折り曲げ構造が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池パック。
  3. 前記塗布防止部には、前記接続プレートの一部が挿入されるように貫通口が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池パック。
  4. 前記塗布防止部には、前記電極端子が位置した内部空間の空気圧が所定の値以上である場合、前記塗布防止部の内部空気を外部へ排出するように開放されるガスベント構造が形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池パック。
  5. 前記セルフレームは、
    前記複数の円筒型電池セルの水平方向の中心を基準にして、一側を覆う第１フレームと、前記第１フレームの他側と結合し、前記複数の円筒型電池セルの水平方向の中心を基準にして他側を覆う第２フレームと、を含み、
    前記第１フレーム及び前記第２フレームは、
    前記複数の円筒型電池セルの上部及び水平方向の側部の各々の少なくとも一部を囲むように内面が形成されたカバーと、前記複数の円筒型電池セルの下部が外部に露出するように開放された開放部と、を備え、
    前記熱伝導性樹脂は、前記複数の円筒型電池セルの外面のうちの、少なくとも下部を囲むように塗布されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池パック。
  6. 前記第１フレーム及び前記第２フレームには、前記熱伝導性樹脂の一部が流入して固化するように穿孔された固定口が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の二次電池パック。
  7. 前記パックハウジングは、
    前記セルフレームの上部を覆う上部ケースと、
    前記上部ケースの下面と結合し、内部空間の内側に前記複数の円筒型電池セルの各々の下部の外面と対応するように凹んだ複数の凹み構造が形成された下部ケースと、
    を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池パック。
  8. 前記下部ケースの外側面には、前記下部ケースの内側部に形成された複数の凹み構造の形状に沿って外側方向へ膨らんでいる複数の凸部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の二次電池パック。
  9. 前記下部ケースの複数の凸部が形成された外側面には、外側方向へ突出して形成されたリブ形状が縦横方向へ延びる格子部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の二次電池パック。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池パックを含む、電子デバイス。
  11. 請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池パックを含む、電動工具。
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