KR101002511B1 - 폴리머 전지팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 다른 폴리머 전지팩은 외부 기기로부터 전달되는 전자파를 효과적으로 분산시키기 위하여, 폴리머전지 외부에 배치되는 복수의 금속케이스를 용접하여, 금속케이스간 만나는 위치에서의 저항값을 낮출 수 있다.
상기 폴리머 전지팩은 폴리머 전지 및 폴리머 전지를 감싸도록 위치하며 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스로 구성되는 금속케이스를 포함하고, 상기 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스는 서로 용접될 수 있다.
폴리머 전지팩, 용접, EMC, EMI
Description
본 발명은 전지에 관한 것으로 보다 상세하게는, 폴리머 전지를 감싸는 복수의 금속케이스가 서로 용접된 폴리머 전지팩에 관한 것이다.
리튬이온 이차전지는 유기용매로 이루어진 비수성 액상 전해질을 사용하거나 고분자(polymer) 전해질을 사용할 수 있는데, 후자를 강학상 리튬이온 폴리머전지로 구분할 수 있다.
폴리머 전지는 베어셀 및 베어셀을 감싸는 파우치로 이루어지며, 보호회로모듈 및 케이스 등이 더 장착되어 폴리머 전지팩으로 제품화될 수 있다.
일반적으로 상기 케이스는 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스로 이루어질 수 있다. 상기 복수의 금속케이스는 폴리머 전지을 보호하고, 외부 기기로부터 전달되는 전자파로 인한 전자파간섭(electromagnetic interference, EMI)을 제거하기 위하여, 폴리머전지의 외곽에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스는 상호 결합성을 높이고, 두 금속케이스의 접지(grounding)를 위해 금속제 접착테이프에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 금속케이스와 접착테이프 사이에 형성되는 저항값이 낮을수록 전기전도가 잘되어 원활하게 전자파를 차단할 수 있다. 그런데 상기 접착테이프와 금속케이스 사이에 발생하는 전기 저항값은 수 옴(Ω) 단위로서, 그 수치를 낮추는데 한계가 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부 기기로부터 전달되는 전자파를 효과적으로 분산시키기 위하여, 폴리머전지 외부에 배치되는 복수의 금속케이스를 용접하여, 금속케이스간 만나는 위치에서의 저항값을 낮출 수 있는 폴리머 전지팩을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩은 폴리머 전지 및 폴리머 전지를 감싸도록 위치하며 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스로 구성되는 금속케이스를 포함하고, 상기 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스는 서로 용접될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩은 폴리머 전지 및 폴리머 전지를 감싸도록 위치하며 상호 용접에 의해 전기적으로 연결된 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스로 이루어지며, 용접에 의해 전자파 적합성(EMC)을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩의 제조방법은 전극조립체를 포함하는 폴리머 전지를 마련하는 단계, 폴리머 전지와 보호회로모듈을 연결하는 단계, 폴리머 전지를 감싸도록 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스를 배치하는 단계 및 제 1 금속케이스와 상기 제 2 금속케이스를 용접하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩은 폴리머전지 외부에 배치되는 복수의 금속케이스를 용접하여, 금속케이스의 전체적인 저항값을 줄임으로써, 외부 기기로부터 전달되는 전자파를 효과적으로 분산시켜 제거할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 전자파간섭(electromagnetic interference, EMI)을 줄이고, 외부기기와 폴리머 전지팩의 전자파 적합성(electromagnetic compatibility, EMC)를 향상시킬 수 있다.
후술하는 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 폴리머 전지 팩에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩의 분해도 및 결합도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 폴리머 전지팩은 폴리머 전지(100), 상기 폴리머 전지(100)의 상부에 위치하는 보호회로모듈(200), 상기 폴리머 전지(100)의 외부를 감싸도록 위치하는 금속케이스(400)를 포함할 수 있다. 또한 폴리머 전지(100)와 금속케이스(400) 사이에는 프레임(300)이 더 위치할 수 있다. 상기 금속케이스(400)는 복수의 금속케이스로 이루어지고, 각각의 금속케이스(400)가 용접에 의해 전기적으로 연결되어 금속케이스(400)의 전체적인 저항값을 줄일 수 있다. 이에 관하여는 자세히 후술하기로 한다.
상기 폴리머 전지(100)는 전극조립체 및 전극조립체를 감싸는 파우치(120)로 이루어질 수 있다. 전극조립체는 제 1 전극판, 제 2 전극판, 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 상기 전극조립체는 제 1 전극판과 제 2 전극판 사이에 세퍼레이터가 위치하여 젤리롤 형태로 권취(Jelly-Roll)될 수 있다. 전극조립체는 고분자 전해질과 함께 파우치(120)에 의해 봉해질 수 있다. 파우치(120)의 상면에는 상기 전극조립체로부터 돌출된 제 1 전극탭(111) 및 제 2 전극탭(112)이 위치할 수 있다.
여기서, 폴리머 전지팩을 이루는 구성요소간의 위치관계를 명확히 하기 위하여, 폴리머 전지(100)의 각 면을 정의하기로 한다. 도 1의 방향표시부호에서, x, y, z는 폴리머 전지의 높이, 폭, 두께 방향을 나타낼 수 있다. 폴리머 전지의 각 면은 폭방향과 두께방향으로 정의되는 제 1 면(101) 및 제 2 면(102), 높이 방향과 두께방향으로 정의되는 제 3 면(103) 및 제 4 면(104), 폭방향과 높이 방향으로 정의되는 제 5 면(105) 및 제 6 면으로 이루어질 수 있다.
상기 보호회로모듈(200)은 기판 상에 보호회로소자 및 충방전단자들이 도전성 금속패턴에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 보호회로모듈(200)은 폴리머 전지의 제 1 면(101) 상에 위치하여 제 1 전극탭(111) 및 제 2 전극탭(112)과 전기적으로 연결될 수 있다. 보호회로모듈(200)은 과충전 및 과전류로부터 전류를 보호하고 과방전으로 인한 성능저하를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 프레임(300)은 보호회로모듈(200) 및 폴리머 전지(100)의 제 1 면 내지 제 4 면(101, 102, 103, 104)을 감싸도록 위치할 수 있다. 프레임(300)은 일반적으로 플라스틱 등으로 이루어지면 폴리머 전지(100)와 보호회로모듈(200)을 고정시키고 외부충격으로부터 상기 소자들을 보호할 수 있다.
상기 금속케이스(400)는 제 1 금속케이스(410) 및 제 2 금속케이스(420)로 이루어지며, 상기 폴리머 전지(100)의 제 3 면 내지 제 6 면(103, 104, 105, 106)을 감싸도록 위치할 수 있다. 보다 상세하게 설명하면, 제 1 금속케이스(410)는 상기 제 5 면(105)을 감싸는 제 1 플레이트(411) 및 상기 제 3 면(103) 및 제 4 면(104)을 감싸는 제 2 플레이트(412) 및 제 3 플레이트(413)로 이루어지며, 상기 제 2 금속케이스(420)는 상기 제 6 면(106)을 감싸는 제 4 플레이트(421) 및 상기 제 3 면(103) 및 제 4 면(104)을 감싸는 제 5 플레이트(422) 및 제 6 플레이트(423)로 이루어질 수 있다. 금속케이스(400)는 철(Fe), 알루미늄(Al) 또는 스테 인리스강(SUS) 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 금속케이스(400)가 폴리머 전지(400)의 외부에 위치할 때, 상기 제 2 플레이트(412)는 상기 제 5 플레이트(422)의 외측에 위치하고, 상기 제 3 플레이트(413)는 상기 제 6 플레이트(423)의 외측에 위치한 상태에서 각각 용접될 수 있다. 따라서, 제 1 플레이트(411)의 폭은 제 4 플레이트(421)의 폭보다 제 5 플레이트(422) 및 제 6 플레이트(423)의 두께를 합한 수치만큼 클 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전지팩에서 C-C' 선에 따른 단면도, A 영역의 확대도, 폴리머 전지팩의 측면도이다. 도면에서 용접된 위치는 도면부호 430으로 나타냄을 미리 밝혀둔다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제 1 금속케이스(410)와 제 2 금속케이스(420)는 저항용접 또는 레이저용접될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 제 1 금속케이스(410)의 제 2 플레이트(412)와 제 2 금속케이스(420)의 제 5 플레이트(422)는 상호 저항용접 또는 레이저용접될 수 있다. 또한, 제 1 금속케이스(410)의 제 3 플레이트(413)와 제 2 금속케이스(420)의 제 6 플레이트(423)는 상호 저항용접 또는 레이저 용접될 수 있다. 상기 용접은 제 2 플레이트(412)와 제 5 플레이트(422), 제 3 플레이트(413)와 제 6 플레이트(423) 각각의 쌍 중 어느 하나의 쌍에만 행해질 수 있으나, 두 쌍 모두 행해질 수 있다.
저항 용접이란 용접 모재에 큰 전류를 흘려서, 접합부의 접촉저항에 의한 발열로 용접모재를 가열하여 용융상태로 만들고 기계적 압력을 가해서 용접하는 방법이다. 맞대기 용접, 점용접, 심용접 등이 있다. 레이저 용접이란 용접하고자 하는 위치에 레이저 광선을 쏘아 금속을 녹여 붙이는 용접을 일컫는다.
일반적으로 상기 폴리머 전지팩은 외부 전자기기에 전원공급용으로 사용될 수 있다. 이 때, 폴리머 전지팩에 포함되는 보호회로모듈(200) 및 외부 전자기기는 각각 전자파를 발생시킬 수 있다. 이로 인해, 폴리머 전지팩이 사용되는 외부 전자기기 및 상기 외부 전자기기와 근접하여 위치하는 다른 전자기기들은 신호의 수신에 있어서 장애를 받을 수 있고, 이를 전자파간섭(electromagnetic interference, EMI)이라고 한다.
폴리머 전지팩은 상기 외부 전자기기와 연결되어, 외부 전자기기 및 폴리머 전지팩에서 발생하는 전자파의 영향하에 있다. 이 때, 폴리머 전지팩의 금속케이스(400)는 외부 전자기기로부터 받은 전자파를 외부로 분산시켜, 전자파간섭 현상을 줄일 수 있다. 이 때, 멕스웰 이론에 따라, 상기 금속케이스(400)에는 전자파로 인해 전류가 극히 미량 흐를 수 있다. 상기 전류는 전자파로부터 발생되어 제 1 금속케이스(410) 및 제 2 금속케이스(420)를 흐르다가 그라운딩된 접지(용접부위)에서 외부로 방출될 수 있다. 이 때, 상기 전자파를 효과적으로 제거하기 위하여 제 1 금속케이스(410)와 제 2 금속케이스(420) 사이의 전기전도성이 좋아야 하고, 이는 저항값이 낮을수록 좋다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩에서 용접된 제 1 금속케이스(410) 및 제 2 금속케이스(420) 사이의 저항은 수 mΩ 단위이다. 제 1 금속케이스(410) 및 제 2 금속케이스(420) 사이의 저항값이 매우 작아, 상호간 전기전도성이 뛰어나, 외부 전자기기로부터 발생하는 전자파를 효과적으로 분산 및 방출시킬 수 있다. 따라서, 외부 전자기기에서 발생한 전자파로 인한 전자파간섭(electromagnetic interference, EMI)을 줄이고, 외부기기와 폴리머 전지팩의 전자파 적합성(electromagnetic compatibility, EMC)을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지팩의 측면도이다. 본 도에서 용접된 위치는 도면부호 530으로 표시하였음을 미리 밝혀둔다.
도 6을 참조하면, 상기 용접은 금속케이스(400)에서 제 2 플레이트(412)와 제 5 플레이트(422)가 겹쳐진 위치의 중앙 또는 양측부 중 적어도 어느 한 위치에 용접될 수 있다. 도면상에는 도시되지 않았으나, 제 2 플레이트(412) 및 제 5 플레이트(422)와 대응하는 제 3 플레이트(413)와 제 6 플레이트(423)가 겹쳐진 위치의 중앙 도는 양측부 중 적어도 어느 한 위치에 용접될 수 있다.
또한, 제 2 플레이트(412)와 제 5 플레이트(422), 제 3 플레이트(413)와 제 6 플레이트(423)는 두 개의 포인트에서 용접되는 것을 한 번으로 기준하여 각각 1번 내지 5번 용접될 수 있다. 용접의 횟수가 늘어날수록 공정은 지체될 수 있지만 제 1 금속케이스(410) 및 제 2 금속케이스(420) 간의 결합력이 향상되며, 저항값도 더욱 낮출 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그 러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전지팩의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 폴리머 전지팩의 결합도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전지팩에서 C-C'선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전지팩에서 A 영역의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 전지팩의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지팩의 측면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100 : 폴리머 전지
400 : 금속케이스
Claims (16)
- 폴리머 전지; 및상기 폴리머 전지를 감싸도록 위치하며, 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스로 구성되는 금속케이스;를 포함하고, 상기 제 1 금속케이스는 제 2 플레이트와 제 3 플레이트를 포함하여 형성되고, 상기 제 2 금속케이스는 제 5 플레이트와 제 6 플레이트를 포함하여 형성되며, 상기 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스는 상기 제 2 플레이트와 제 5 플레이트 사이 또는 상기 제 3 플레이트와 제 6 플레이트 사이 중 적어도 한 곳이 용접되어 서로 결합되며,상기 제2 플레이트는 상기 제5 플레이트의 외측에 위치하고, 상기 제3 플레이트는 상기 제6 플레이트의 외측에 위치한 상태에서 각각 용접되며,상기 제1 금속케이스는 제1 플레이트를 더 포함하여 형성되고, 상기 제2 금속케이스는 제4 플레이트를 더 포함하며,상기 제1 플레이트의 폭은 상기 제4 플레이트의 폭보다 상기 제5 플레이트 및 상기 제6 플레이트의 두께를 합한 수치만큼 큰 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 금속케이스 및 상기 제 2 금속케이스는 저항용접 또는 레이저 용접된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속케이스는 철(Fe), 알루미늄(Al) 또는 스테인리스강(SUS) 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 폴리머 전지는,폭방향과 두께방향으로 정의되는 제 1 면 및 제 2 면;높이방향과 두께방향으로 정의되는 제 3 면 및 제 4 면; 및폭방향과 높이방향으로 정의되는 제 5 면 및 제 6 면;으로 이루어지며, 상기 제 1 면 내지 제 4 면을 감싸는 프레임 및 상기 제 1 면과 상기 프레임 사이에 위치하는 보호회로모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 4 항에 있어서,제 1 금속케이스는,상기 제 5 면을 감싸는 제 1 플레이트; 및상기 제 3 면 및 제 4 면을 감싸는 제 2 플레이트 및 제 3 플레이트;로 이루어지며, 상기 제 2 금속케이스는상기 제 6 면을 감싸는 제 4 플레이트; 및상기 제 3 면 및 제 4 면을 감싸는 제 5 플레이트 및 제 6 플레이트;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 1 플레이트의 폭은 상기 제 4 플레이트의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 플레이트는 상기 제 5 플레이트의 외측에 위치하고, 상기 제 3 플 레이트는 상기 제 6 플레이트의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 삭제
- 제 5 항에 있어서,상기 금속케이스는 상기 제 2 플레이트와 상기 제 5 플레이트가 용접되고, 상기 제 3 플레이트와 상기 제 6 플레이트가 용접된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 플레이트와 상기 제 5 플레이트의 중앙 또는 양 측부 중 적어도 어느 한 위치에 용접된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 3 플레이트와 상기 제 6 플레이트의 중앙 또는 양 측부 중 적어도 어느 한 위치에 용접된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 플레이트와 상기 제 5 플레이트, 상기 제 3 플레이트와 상기 제 6 플레이트는 각각 1 번 내지 5 번 용접된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 금속케이스와 상기 제 2 금속케이스 사이의 전기 저항은 mΩ 단위인 것을 특징을 하는 폴리머 전지팩.
- 폴리머 전지; 및상기 폴리머 전지를 감싸도록 위치하며, 상호 용접에 의해 전기적으로 연결된 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스;를 포함하고, 상기 제 1 금속케이스는 제 2 플레이트와 제 3 플레이트를 포함하여 형성되고, 제 2 금속케이스는 제 5 플레이트와 제 6 플레이트를 포함하여 형성되며, 상기 제 1 금속케이스와 제 2 금속케이스는 상기 제 2 플레이트와 제 5 플레이트 사이 또는 상기 제 3 플레이트와 제 6 플레이트 사이 중 적어도 한 곳이 용접되어 서로 결합되고, 상기 용접에 의해 전자파 적합성(EMC)을 향상시킬 수 있으며,상기 제2 플레이트는 상기 제5 플레이트의 외측에 위치하고, 상기 제3 플레이트는 상기 제6 플레이트의 외측에 위치한 상태에서 각각 용접되며,상기 제1 금속케이스는 제1 플레이트를 더 포함하여 형성되고, 상기 제2 금속케이스는 제4 플레이트를 더 포함하며,상기 제1 플레이트의 폭은 상기 제4 플레이트의 폭보다 상기 제5 플레이트 및 상기 제6 플레이트의 두께를 합한 수치만큼 큰 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩.
- 전극조립체를 포함하는 폴리머 전지를 마련하는 단계;상기 폴리머 전지와 보호회로모듈을 연결하는 단계;상기 폴리머 전지를 감싸도록 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스를 배치하는 단계; 및제 2 플레이트와 제 5 플레이트 사이 또는 제 3 플레이트와 제 6 플레이트 사이중 적어도 한 곳을 용접하여 상기 제 1 금속케이스 및 제 2 금속케이스를 결합하는 단계;를 포함하며,상기 제2 플레이트는 상기 제5 플레이트의 외측에 위치하고, 상기 제3 플레이트는 상기 제6 플레이트의 외측에 위치한 상태에서 각각 용접되며,상기 제1 금속케이스는 제1 플레이트를 더 포함하여 형성되고, 상기 제2 금속케이스는 제4 플레이트를 더 포함하며,상기 제1 플레이트의 폭은 상기 제4 플레이트의 폭보다 상기 제5 플레이트 및 상기 제6 플레이트의 두께를 합한 수치만큼 큰 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩의 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 용접은 저항용접 또는 레이저용접인 것을 특징으로 하는 폴리머 전지팩의 제조방법.
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