KR101493829B1

KR101493829B1 - 전지 팩

Info

Publication number: KR101493829B1
Application number: KR20140036124A
Authority: KR
Inventors: 이계연; 원희연
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-02-16
Also published as: US9515303B2; CN104953153A; CN104953153B; US20140322562A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 다수의 단위전지들과, 상기 단위전지들과 전기적으로 연결되며, 상기 단위전지들 상에 위치하며 측면에 그루브를 구비하는 보호회로모듈 및 상기 보호회로모듈 상에 배치되며 측면에 형성된 홀을 구비하는 상부 커버를 포함하며, 상기 단위전지들 각각은, 개구를 갖는 캔과, 캔의 내부에 수용되며 제1 전극판, 제2 전극판 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 갖는 전극 조립체와, 캔의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트를 각각 구비하며, 각각의 캡 플레이트가 동일한 방향을 따라 노출되도록 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 베어 셀 및 상기 베어 셀과 상기 보호회로모듈 사이에 배치되며 상기 홀과 결합하는 돌기를 구비하는 홀더를 포함하고, 상기 상부 커버와 상기 홀더가 결합시에, 상기 그루브는 상기 돌기와 같은 축을 형성하도록 상기 돌기의 상부에 배치되는, 전지 팩을 개시한다.

Description

전지 팩{Battery Pack}

본 발명은 전지 팩에 관한 것이다.

무선인터넷이나 통신기술의 발달로 인하여 전원공급장치 없이 전지를 사용하여 운용 가능한 휴대용 컴퓨터의 보급이 빠른 속도로 늘고 있다. 일반적으로 휴대용 컴퓨터는 소형이며 휴대가 간편하여 이동성이 뛰어난 장점이 있어 업무용 또는 개인용으로 널리 사용되고 있다. 휴대용 컴퓨터가 전원공급장치에 구애됨 없이 여러 장소에서 사용되기 위하여 전지 팩을 구비할 수 있다. 전지 팩은 충분한 출력을 제공하기 위하여 충방전을 반복하여 사용할 수 있는 다수의 단위전지들을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는, 전지 팩에 관한 것이다.

본 발명의 일측면은, 다수의 단위전지들과, 상기 단위전지들과 전기적으로 연결되며, 상기 단위전지들 상에 위치하는 보호회로모듈 및 상기 보호회로모듈 상에 배치되며 측면에 형성된 홀을 구비하는 상부 커버를 포함하며, 상기 단위전지들 각각은, 개구를 갖는 캔과, 캔의 내부에 수용되며 제1 전극판, 제2 전극판 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 갖는 전극 조립체와, 캔의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트를 각각 구비하며, 각각의 캡 플레이트가 동일한 방향을 따라 노출되도록 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 베어 셀 및 상기 베어 셀과 상기 보호회로모듈 사이에 배치되며 상기 홀과 결합하는 돌기를 구비하는 홀더를 포함하고, 상기 보호회로모듈은 상기 돌기와 대응하도록 측면에 그루브를 구비하는, 전지 팩을 제공한다.

또한, 상기 그루브는 상기 단위전지들의 두께 방향인 제2 방향을 따라 상기 보호회로모듈의 측면에 오목하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 그루브는, 상기 보호회로모듈의 측면에 한 쌍의 단위로 마주보도록, 상기 단위전지들의 길이방향으로 대칭으로 형성되는 제1 그루브 및 제2 그루브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 그루브와 상기 제2 그루브 사이의 최단거리는 상기 캔의 폭보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 그루브는 상기 보호회로모듈의 길이 방향의 양 측면을 교번하여 배치될 수 있다.

또한, 상기 돌기와 상기 그루브는 적어도 일부분이 겹치도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 그루브는 상기 캔의 외면으로부터 내측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 상부 커버는, 상기 상부 커버의 측벽에 상기 그루브에 삽입되어 결합하는 돌출부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 상부 커버는, 상기 보호회로모듈의 측면을 감싸는 제1 측벽과, 상기 제1 측벽의 하부에 형성되며 상기 캔의 적어도 일부를 감싸는 제2 측벽을 구비할 수 있다.

또한, 상기 제1 측벽의 두께는 상기 제2 측벽의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수의 단위전지들 각각은, 상기 보호회로모듈을 향해 돌출된 전극핀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀더는 상기 전극핀과 전기적으로 연결된 온도 소자를 수용할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 다수의 단위전지들과, 상기 단위전지들과 전기적으로 연결되며, 상기 단위전지들의 상부면 상에 위치하는 보호회로모듈 및 상기 보호회로모듈 상에 배치되는 상부 커버를 포함하며, 상기 다수의 단위전지들 각각은, 제1 극성을 가지는 상부면 및 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 가지며 상기 상부면에 대하여 돌출된 전극핀을 각각 구비하는 베어 셀 및 상기 보호회로모듈의 아래이면서 상기 단위전지들 각각의 상기 상부면 상에 배치되는 다수의 홀더들을 포함하고, 상기 보호회로모듈은, 상기 단위전지 보다 폭이 작은 제1 단위체 및 상기 제1 단위체 보다 폭이 작은 제2 단위체를 구비하고, 상기 제1 단위체와 상기 제2 단위체가 교번하도록 형성되는 전지 팩을 제공한다.

또한, 상기 각각의 홀더들 중 적어도 하나는 돌기를 포함하고, 상기 상부 커버는 상기 돌기와 억지 끼움되는 홀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 돌기의 상부에 상기 제2 단위체가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 단위체의 길이는 상기 제 2 단위체의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 커버는, 상기 상부 커버의 측벽에 상기 제2 단위체의 외측과 접촉하여 지지되는 돌출부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 홀더들 중 적어도 하나는 상기 전극핀과 전기적으로 연결된 온도 소자를 수용할 수 있다.

또한, 상기 베어 셀은, 개구를 포함하는 캔과, 상기 개구를 통해 상기 캔의 내부에 수용되며, 제1 극성을 갖는 제1 전극판, 제2 극성을 갖는 제2 전극판 및 상기 제1,2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체 및 상기 개구를 폐쇄하며, 상기 단위전지의 상부면을 형성하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 단위전지들은 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며, 상기 상부 커버의 길이는 상기 제1 방향을 따르는 상기 단위전지들의 전체 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 조립성이 향상되고 두께가 슬림한 전지 팩을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 단위전지를 발췌하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 단위전지들, 보호회로모듈, 상부 커버 및 하부 커버가 조립된 상태를 나타낸 사시도이다.
도4 a는 도 1의 보호회로모듈의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도4 b는 도1의 보호회로모듈의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 3의 Ⅳ 부분을 발췌하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 6는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 다수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 단위전지와 홀더를 발췌하여 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 단위전지들(100), 보호회로모듈(200), 상부 커버(400) 및 하부 커버(500)이 조립된 상태를 나타낸 사시도이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 라벨(600), 및 절연 필름(700)을 생략하고 도시하였다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 전지 팩은 다수의 단위전지들(100), 단위전지들(100)과 전기적으로 연결된 보호회로모듈(200), 각각의 단위전지들(100)을 전기적으로 절연시키는 스페이서(300), 상부 커버(400)와 하부 커버(500), 라벨(600), 및 절연 필름(700)을 포함할 수 있다.

다수의 단위전지들(100)은 제1 방향(x 방향)을 따라 나란하게(side-by-side) 배치될 수 있다. 예컨대, 다수의 단위전지들(100)은 상부면이 동일한 방향을 향하도록 나란하게 배치될 수 있다. 이웃하는 단위전지들(100)은 측면끼리 서로 마주보게 된다. 단위전지(100)는 재충전이 가능한 이차전지로서 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 각각의 단위전지(100)는 베어 셀(B) 및 베어 셀(B)의 상부에 고정된 홀더(140)를 포함할 수 있다.

베어 셀(B)은 개구를 포함하는 캔(110), 개구를 통해 캔(110)의 내부에 수용된 전극 조립체(미도시), 캔(110)의 개구를 밀폐하는 캡 플레이트(120), 캡 플레이트(120) 상에 형성된 전극핀(122)을 포함할 수 있다.

캔(110)은 상부면이 개방된 대략 육면체의 형상으로, 강도를 확보하기 위하여 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작될 수 있다. 전극 조립체가 개구를 통해서 캔(110)에 삽입된 후, 개구는 캡 플레이트(120)에 의해 밀봉될 수 있다. 캡 플레이트(120)는 캔(110)과 마찬가지로 알루미늄 또는, 알루미늄 합금과 같은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 캡 플레이트(120)와 캔(110)이 접하는 부분은 레이저 용접에 의해 결합됨으로써, 내부 기밀을 유지할 수 있다.

전극 조립체는 전극 활물질이 도포된 제1 전극판과 제2 전극판, 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 제1 전극판과 제2 전극판은 서로 다른 극성을 갖는다. 전극 조립체는, 제1 전극판, 세퍼레이터 및 제2 전극판이 순차적으로 적층된 후 젤리롤 형태가 되도록 권취하여 제작될 수 있다.

본 실시예에서는 전극 조립체가 젤리롤 형태를 갖는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 전극 조립체는, 제1 전극판, 세퍼레이터 및 제2 전극판이 순차적으로 적층된 적층체일 수 있다.

캡 플레이트(120) 상에는 전극핀(122)이 형성되어 있다. 제1 전극판은 캡 플레이트(120)와 전기적으로 연결되고, 제2 전극판은 전극핀(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극판 및 제2 전극판은 서로 다른 극성을 띄므로, 전극핀(122)과 캡 플레이트(120)도 서로 다른 극성을 갖는다. 예컨대, 전극핀(122)은 음극의 극성을 가질 수 있고, 캡 플레이트(120)는 양극의 극성을 가질 수 있다. 이 때, 전극핀(122)과 캡 플레이트(120) 간의 단락을 방지하기 위하여 전극핀(122)과 캡 플레이트(120) 사이에는 가스켓(125)이 구비될 수 있다. 가스켓(125)은 절연성 소재로 제작되며, 전극핀(122)과 캡 플레이트(120) 간의 전기적 단락을 방지한다.

단위전지(100)는 제1,2 전극 탭(131, 132)을 포함할 수 있다. 제1,2 전극 탭(131, 132)은 이차 전지의 양극단자 및 음극단자로서의 기능을 수행할 수 있다.

예컨대, 제1 전극 탭(131)은 캡 플레이트(120) 상에 배치되며 캡 플레이트(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 캡 플레이트(120)가 양극을 띄는 경우 캡 플레이트(120) 상에 용접된 제1 전극 탭(131)도 양극의 극성을 가질 수 있다.

제2 전극 탭(132)은 전극핀(122) 및 TCO (temperature cutoff)와 같은 온도 소자(135)와 연결될 수 있다. 예컨대, 제2 전극 탭(132)은 제1 부분(132a)과 제2 부분(132b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(132a)의 일단은 전극핀(122)과 연결되고 제1 부분(132a)의 타단은 온도 소자(135)와 연결되며, 제2 부분(132b)의 일단은 온도 소자(135)와 연결됨으로써, 제2 전극 탭(132)은 온도 소자를 포함하면서 전극핀(122)과 전기적으로 연결될 수 있다.

제1,2 전극 탭(131, 132)은 캡 플레이트(120) 상에 배치된다. 캡 플레이트(120)는 전술한 바와 같이 양극의 극성을 띄므로 음극의 극성을 띄는 제2 전극 탭(132)과 전기적 단락이 발생하기 쉽다. 따라서, 제2 전극 탭(132)은 캡 플레이트(120) 상에 놓인 홀더(140) 위에 배치될 수 있다.

홀더(140)는 제2 전극 탭(132) 및 온도 소자(135)를 수용할 수 있으며, 단위전지(100)의 온도 변화에 민감하게 반응할 수 있도록 온도 소자(135)의 위치와 대응되는 영역에 형성된 개구(op)를 포함할 수 있다.

홀더(140)는 제2 전극 탭(132)과 온도 소자를 수용한 채로 테이프(150)와 같은 고정 부재에 의해 단위전지(100) 상에 고정될 수 있다.

홀더(140)는 돌기(145)를 포함할 수 있다. 돌기(145)는 단위전지(100)의 두께 방향(y 방향)을 따라 연장 및 돌출될 수 있으며, 후술할 상부 커버(400)에 형성된 홀(405)와 결합될 수 있다. 예컨대, 홀더(140)의 돌기(145)는 상부 커버(400)의 홀(405)와 억지 끼움(interference fit)을 통해 결합할 수 있다.

본 실시예에서는 홀더(140)에 돌기(145)가 형성되고 상부 커버(400)에 홀(405)이 형성된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시에로서, 홀더(140)에 홀(405)이 형성되고 상부 커버(400)에 돌기(145)가 형성되어 돌기(145)와 홀(405)이 억지 끼움을 통해 결합할 수 있다. 다만, 전지 팩의 전체적 두께를 고려하면, 홀더(140)에 돌기(145)가 형성되고 상부 커버(400)에 홀(405)이 형성되는 것이 전지 팩의 두께를 얇게 할 수 있으므로, 보다 바람직하다.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 보호회로모듈(200)은 단위전지들(100)의 상부면 상에, 예컨대 캡 플레이트(120) 상에 배치되며, 단위전지들(100)과 전기적으로 연결되어 단위전지들(100)의 충방전을 제어할 수 있다. 보호회로모듈(200)은 단위전지들의 과충전, 과방전 또는 과전류로 인해 발생되는 과열 및 폭발을 방지할 수 있다. 보호회로모듈(200)은 단위전지들(100)의 상부면에 배치되어 상부 커버(400)에 의해 캡핑되는바, 보호회로모듈(200)의 폭(W3)은 단위전지들(100)의 폭(W1)보다 작게 형성된다.

보호회로모듈(200)은 회로 기판(210), 회로 기판(210)에 마운트된 보호 소자(220)들 및 외부 단자(230)를 포함할 수 있다. 회로 기판(210)은 다수의 단위전지들(100)의 배열 방향을 따라 길게 연장되며, 보호 소자(220)는 회로 기판(210)의 저항 및 콘덴서와 같은 수동소자나 전계트랜지스터와 같은 능동소자로 이루어지는 안전 소자, 또는 집적 회로들이 선택적으로 형성될 수 있다.

회로 기판(210)은 접속홀(241)을 포함할 수 있다. 단위전지(100) 각각에 구비된 제1,2 전극 탭(131, 132)은 회로 기판(210)에 형성된 접속홀(241)에 삽입된 후 납땜될 수 있다. 회로 기판(210)에는 단위전지(100)를 직렬 또는/및 병렬로 연결할 수 있는 패턴이 형성되어 있다. 따라서, 각각의 단위전지(100)의 제1,2 전극 탭(131, 132)이 회로 기판(210)에 형성된 접속홀(241)에 직접 연결됨으로써, 다수의 단위전지들(100)은 보호 소자(220)의 구동에 따라 충방전 제어를 받을 수 있는 동시에 직렬 또는/및 병렬로 연결될 수 있다.

보호회로모듈(200)은 ?면에 돌기(145)와 대응하는 위치에 그루브(260)를 구비할 수 있다. 즉, 그루브(260)는 회로 기판(210)과 보호 소자(220)의 측면에 단위전지(100)의 두께방향인 제2 방향을 따라 오목하게 형성되어 캔(110)의 외면으로부터 내측에 배치될 수 있다.

그루브(260)는 돌기(145)와 적어도 일부분이 겹치도록 배치도리 수 있다. 즉, 돌기(145)는 그루브(260)가 형성된 구간에 포함하도록 그루브(260)의 하부에 형성될 수 있다. 그루브(260)는 상부 커버(400)의 돌출부(403)가 삽입되어 보호회로모듈(200)과 상부 커버(400)의 결합력을 증가할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

스페이서(300)는 이웃하는 단위전지들(100) 사이에 개재되며, 스페이서(300)의 일 단부는 보호회로모듈(200)을 지지하도록 보호회로모듈(200)을 향해 연장될 수 있다. 예컨대, 스페이서(300)는 이웃하는 단위전지들(100) 사이에 개재되는 제1 부분(310), 및 제1 부분(310)으로부터 보호회로모듈(200)을 향하여 연장된 제2 부분(320)을 포함할 수 있다.

스페이서(300)의 제1 부분(310)은 이웃하는 단위전지들(100)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 단위전지(100)의 캔(110)과 캡 플레이트(120)는 금속성 소재로 제작되고, 캔(110)은 캡 플레이트(120)와 용접되므로, 캡 플레이트(120)와 동일한 극성을 가질 수 있다. 이와 같은 단위전지들(100)이 도 1에 도시된 바와 같이 나란하게 배치되는 경우, 인접한 단위전지들(100) 간에 불필요한 전기적 연결이 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 스페이서(300)의 제1 부분(310)이 이웃하는 단위전지들(100) 사이에 개재되므로 불필요한 전기적 연결을 방지할 수 있다.

스페이서(300)의 제2 부분(320)은 보호회로모듈(200)과 단위전지들(100) 사이의 공간(또는 갭)에 개재되며, 보호회로모듈(200)을 지지할 수 있다. 단위전지(100)는 상부를 향해 돌출된 전극핀(122)을 포함하고 단위전지(100) 상에는 홀더(140)가 개재될 수 있으므로, 단위전지(100)의 상부면과 보호회로모듈(200)의 하부면 사이에는 공간이 형성된다. 이 공간에 스페이서(300)의 제2 부분(320)이 개재되면서 보호회로모듈(200)이 지지됨과 동시에 보호회로모듈(200)에 가해지는 외력으로부터 보호회로모듈(200)을 보호할 수 있다.

상부 커버(400)는 보호회로모듈(200) 상에 배치될 수 있다. 상부 커버는 보호회로모듈(200)에 형성된 외부 단자(230)을 노출시킬 수 있는 개구(410)을 포함할 수 있다.

상부 커버(400)는 제1 방향을 따라 나란하게 배치된 다수의 단위전지들(100)의 전체 길이와 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 상부 커버(400)는 단위전지들(100)과의 사이에 보호회로모듈(200)이 개재되도록 단위전지들(100)과 결합할 수 있다. 예컨대, 상부 커버(400)와 단위전지들(100) 각각에 구비된 홀더(140)가 억지 끼움을 통해 결합할 수 있음은 앞서 언급한 바와 같다.

상부 커버(400)는 보호회로모듈(200)의 측면을 감싸는 제1 측벽(401) 및 제1 측벽(401)의 하부에 형성되어 캔(110)의 적어도 일부를 감싸는 제2 측벽(402)을 구비할 수 있다. 제1 측벽(401)의 두께는 제2 측벽(402)의 두께보다 크다. 보호회로모듈(200)의 폭(W3)이 캔(110)의 폭(W1)보다 작고, 상부 커버(400)의 외면이 평평하게 형성하기 위해서 제1 측벽(401)이 내측으로 제2 측벽(402) 보다 더 두껍게 형성된다.

제1 측벽(401)은 보호회로모듈(200)의 측면 및 홀더(140)의 측면을 둘러싸도록 형성되므로, 홀더(140)의 돌기(145)와 억지끼움 결합하는 홀(405)은 제1 측벽에 형성될 수 있다. 제1 측벽(401)은 그루브(260)에 삽입되어 지지되는 돌출부(403)를 구비할 수 있다. 그루브(260)는 돌기(145)의 상부에 배치되는바, 돌출부(403)는 홀(405)의 상부에 배치될 수 있다.

제2 측벽(402)은 단위전지(100)의 상단을 감싸도록 형성된다. 제2 측벽(402)은 외부의 먼지나 액체 등의 이물질이 전지 팩(1000) 내부로 유입되지 않도록 캔(110)의 상단과 밀착하여 지지될 수 있다.

하부 커버(500)는 상부 커버(400)와 대향하도록 상부 커버(400)의 반대편에 배치될 수 있다. 상부 커버(400)는 보호회로모듈(200)을 개재한 채로 단위전지들(100)의 상부면을 덮도록 배치되며, 하부 커버(500)는 단위전지들(100)의 하부면을 덮도록 배치된다.

라벨(600)은 단위전지들(100)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예컨대, 라벨(600)은 단위전지들(100)의 측면에 부착될 수 있다. 라벨(600)과 단위전지들(100)의 측면 사이에는 절연 필름(700)이 개재될 수 있다.

라벨(600)의 일부분은 상부 커버(400) 및 하부 커버(500)에 부착될 수 있다. 이를 위해, 상부 커버(400)는 단위전지(100)를 향해 연장된 제2 측벽(402)을 구비할 수 있다. 또한, 하부 커버(500)에는 단위전지(100)를 향해 연장된 스커트부(520)가 구비될 수 있다. 제2 측벽(402) 및 스커트부(520) 상에 라벨(600)의 일부분이 부착되면서, 상부 커버(400)와 하부 커버(500) 및 라벨(600)이 단위전지들(100)이 절연됨과 동시에 단위전지들(100)이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 보호회로모듈(200)를 검토한다.

도4 a는 도 1의 보호회로모듈(200)의 일 실시예를 나타낸 평면도이고, 도4 b는 도1의 보호회로모듈(200)의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.

그루브(260)는 보호회로모듈(200)의 측면에 한 쌍의 단위로 마주보도록, 단위전지들(100)의 길이방향으로 대칭으로 형성되는 제1 그루브(250) 및 제2 그루브(255)를 포함할 수 있다. 이때 제1 그루브(250)와 제2 그루브(255) 사이의 최단거리(W2)는 캔(110)의 폭(W1)보다 작게 형성된다. 그루브(260)가 한쌍의 단위로 마주보도록 형성하면, 상부 커버(400)의 돌출부(403)와 그루브(260) 사이의 결합력은 대칭되도록 형성될 수 있다. 또한, 그루브(260)가 형성된 일 지점에서 상부 커버(400)와 보호회로모듈(200)의 결합을 강하게 형성할 수 있다. 그루브(260)와 돌출부(403) 사이의 결합력이 증가하면, 전지 팩(1000)의 내구성이 될 수 있다. 또한, 상부 커버(400)의 폭을 줄일 수 있어, 전지 팩(1000)을 슬림하게 제작할 수 있다.

그루브(260)는 보호회로모듈(200)의 길이 방향의 양 측면을 교번하여 배치할 수 있다. 즉, 제1 그루브(250a)는 보호회로모듈(200)의 일 측면에 형성되고, 제2 그루브(255a)는 보호회로모듈(200)의 길이 방향을 따라 보호회로모듈(200)의 다른 측면에 제1 그루브(250a)와 엇갈리게 형성될 수 있다. 상세하게 회로 기판(210)에 보호 소자(220)가 적층된 구간에는 회로 기판(210)에 제1 및 제2 상부 그루브(252a, 256a)가 형성되고, 보호 소자(220)에 제1 및 제2 하부 그루브(251a, 256a)가 형성될 수 있다.

그루브(260a)가 엇갈리게 형성되면, 상부 커버(400)의 돌출부(403)와 그루브(260a) 사이의 결합력이 분산되게 형성될 수 있다. 돌출부(403)와 그루브(260a) 사이의 결합력이 단위전지에 분산되게 형성되며, 전지 팩(1000)의 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 상부 커버(400)의 폭을 줄일 수 있어, 전지 팩(1000)을 슬림하게 제작할 수 있다.

그루브(260)는 회로 기판(210) 및 보호 소자(220) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 상세하게 회로 기판(210)에 보호 소자(220)가 적층된 구간에는 회로 기판(210)에 제1 및 제2 상부 그루브(252, 256)가 형성되고, 보호 소자(220)에 제1 및 제2 하부 그루브(251, 256)가 형성될 수 있다. 또한, 회로 기판(210)에 보호 소자(220)가 적층되지 않는 구간에는 회로 기판(210)에만 제1 및 제2 그루브(250, 255)가 형성될 수 있다.

보호회로모듈(200)은 길이 방향에 따라 제1 단위체(A)와 제2 단위체(B)가 교번하여 배치될 수 있다. 제1 단위체(A)는 단위전지들(100)의 폭(W1) 보다 폭(W3)이 작다. 제2 단위체(B)는 제1 단위체(A)의 폭(W3) 보다 폭(W2)이 작다. 또한, 보호회로모듈(200)의 길이 방향으로 보면 제1 단위체(A)의 길이는 제2 단위체(B)의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

제2 단위체(B)는 돌기(145)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 단위체는 돌기(145)와 홀(405)사이의 걸림량을 증가시켜 상부 커버(400)의 측벽을 얇게 형성하여 상부 커버(400)를 슬림하게 형성할 수 있다. 또한 제2 단위체는 돌기(145)와 홀(405)사이의 걸림량을 증가하여 상부 커버(400)와 보호회로모듈(200)의 내구성을 향상 시킬 수 있다.

상세하게, 상기 돌기의 상부에 상기 제2 단위체가 형성되고, 제2 단위체(B)의 외측은 돌출부(403)와 접촉할 수 있으며, 이때, 보호회로모듈(200)이 상부 커버(400)에 지지될 수 있다. 즉, 돌출부(403)가 제1 단위체(A) 사이에 형성된 제2 단위체(B)에 삽입될 수 있다.

이하에서는 도 5 및 도 6를 참조하여, 상부 커버(400)와 단위전지들(100)의 결합, 예컨대 상부 커버(400)와 단위전지(100)의 홀더(140) 및 보호회로모듈(200)의 결합에 대하여 설명한다.

도 5는 도 3의 Ⅳ부분을 발췌하여 나타낸 분해 사시도이고, 도 6는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도이다.

도 5 및 도 6를 참조하면, 단위전지들(100) 상에 보호회로모듈(200)이 배치되고, 보호회로모듈(200) 상에 상부 커버(400)가 배치된다. 보호회로모듈(200)은 전극핀(122)이 형성된 캡 플레이트(120) 상에 위치할 수 있다. 단위전지들(100) 각각에 포함된 제1,2 전극 탭(131, 132)은 보호회로모듈(200)에 에 형성된 접속홀(241)에 삽입된 후 납땜됨으로써, 보호회로모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있다.

상부 커버(400)는 단위전지들(100)과 상부 커버(400) 사이에 보호회로모듈(200)이 개재되도록 단위전지들(100)과 결합할 수 있다. 예컨대, 상부 커버(400)는 홀(405)을 포함하고, 단위전지들(100)의 홀더(140)는 돌기(145)를 포함할 수 있다. 홀(405)에 돌기(145)가 억지 끼움되면서 상부 커버(400)와 홀더(140)이 결합할 수 있다. 이때, 돌기(145)는 단위전지들(100)의 두께 방향(y 방향)을 따라 연장 및 돌출되어 상부 커버(400)의 홀(405)과 결합할 수 있다.

또한, 상부 커버(400)는 돌출부(403)를 포함하고, 보호회로모듈(200)은 그루브(260)를 포함할 수 있다. 이때, 돌출부(403)는 단위전지들의 두께방향(y 방향)을 따라 상부 커버(400)의 내측으로 연장 및 돌출되어 보호회로모듈(200)의 그루브(260)와 결합할 수 있다. 그루브(260)에 돌출부(403)가 삽입되어 보호회로모듈(200)과 상부 커버(400)의 결합력을 향상시킬 수 있다.

또한, 보호회로모듈(200)은 단위전지의 폭(W1) 보다 폭(W3)이 작은 제1 단위체(A) 및 제1 단위체의 폭(W3) 보다 폭(W2)이 작은 제2 단위체(B)를 구비하고, 제1 단위체(A)와 제2 단위체(B)가 교번하도록 형성할 수 있다. 이때, 돌출부(403)가 제2 단위체(B)의 외면과 접촉하면서 지지하여 보호회로모듈(200)과 상부 커버(400)의 결합력을 향상시킬 수 있다.

전자 분야의 기술 발달로 전자기기에 관련 시장이 성장함에 따라 전자기기의 구동에 필요한 배터리에 대한 요구도 증가하고 있다. 특히, 배터리의 용량을 증가시키기 위해서 또는 전자기기의 크기를 줄이기 위해서 전지 팩을 슬림(Slim)하게 제작하는 것이 중요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩(1000)은 보호회로모듈(200)의 측면에 그루브(260)를 형성하여 상부 커버(400)와 보호회로모듈(200)의 걸림량을 증가하여 결합력을 향상 시킬 수 있다. 이때, 상부 커버(400)의 폭을 줄여서 전지 팩(1000)을 슬림하게 제작할 수 있다. 또한 상부 커버(400)와 보호회로모듈(200)의 결합력이 증가하여 전지 팩(1000)의 내구성을 향상 시킬 수 있다.

또한, 상부 커버(400)의 측벽에 그루브(260)에 삽입되는 돌출부(403)를 형성하여 상부 커버(400)와 보호회로모듈(200)의 결합력이 증가할 수 있다. 이때, 상부 커버(400)의 폭을 줄여서 전지 팩(1000)을 슬림하게 제작할 수 있다.

또한, 보호회로모듈(200)의 길이방향에 따른 두께를 달리 형성하여 상부 커버(400)와 보호회로모듈(200)의 걸림량을 증가하여 결합력을 향상 시킬 수 있다. 이때, 상부 커버(400)의 폭을 줄여서 전지 팩(1000)을 슬림하게 제작할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 단위전지 110: 캔
120: 캡 플레이트 122: 전극핀
125: 가스켓 131: 제1 전극 탭
132: 제2 전극 탭 132a: 제2 전극 탭의 제1 부분
132b: 제2 전극 탭의 제2 부분 135: 온도 소자
140: 홀더 145: 돌기
150: 테이프 200: 보호회로모듈
210: 회로 기판 220: 보호 소자
230: 외부 단자 250, 250a: 제1 그루브
255, 255a: 제2 그루브 260, 260a: 그루브
300: 스페이서 400: 상부 커버 401: 제1 측벽 402: 제2 측벽
403: 돌출부 405: 홀
500: 하부 커버 520: 스커트부
600: 라벨 700: 절연 필름

Claims

다수의 단위전지들;
상기 단위전지들과 전기적으로 연결되며, 상기 단위전지들 상에 위치하며 측면에 그루브를 구비하는 보호회로모듈; 및
상기 보호회로모듈 상에 배치되며 측면에 형성된 홀을 구비하는 상부 커버;를 포함하며,
상기 단위전지들 각각은,
개구를 갖는 캔과, 캔의 내부에 수용되며 제1 전극판, 제2 전극판 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 갖는 전극 조립체와, 캔의 개구를 밀봉하는 캡 플레이트를 각각 구비하며, 각각의 캡 플레이트가 동일한 방향을 따라 노출되도록 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 베어 셀; 및
상기 베어 셀과 상기 보호회로모듈 사이에 배치되며 상기 홀과 결합하는 돌기를 구비하는 홀더;를 포함하고,
상기 상부 커버와 상기 홀더가 결합시에, 상기 그루브는 상기 돌기와 같은 축을 형성하도록 상기 돌기의 상부에 배치되는, 전지 팩.
제1항에 있어서,
상기 그루브는 상기 단위전지들의 두께 방향인 제2 방향을 따라 상기 보호회로모듈의 측면에 오목하게 형성된, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 그루브는,
상기 보호회로모듈의 측면에 한 쌍의 단위로 마주보도록, 상기 단위전지들의 길이방향으로 대칭으로 형성되는 제1 그루브 및 제2 그루브를 포함하는, 전지 팩.
제3 항에 있어서,
상기 제1 그루브와 상기 제2 그루브 사이의 최단거리는 상기 캔의 폭보다 작은, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 그루브는 상기 보호회로모듈의 길이 방향의 양 측면을 교번하여 배치되는, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 돌기와 상기 그루브는 적어도 일부분이 겹치도록 배치되는 전지팩.
제1 항에 있어서,
상기 그루브는 상기 캔의 외면으로부터 내측에 배치되는, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 상부 커버는,
상기 상부 커버의 측벽에 상기 그루브에 삽입되어 결합하는 돌출부;를 구비하는, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 상부 커버는,
상기 보호회로모듈의 측면을 감싸는 제1 측벽;
상기 제1 측벽의 하부에 형성되며 상기 캔의 적어도 일부를 감싸는 제2 측벽;을 구비하는, 전지 팩.
제9 항에 있어서,
상기 제1 측벽의 두께는 상기 제2 측벽의 두께보다 두꺼운, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 다수의 단위전지들 각각은, 상기 보호회로모듈을 향해 돌출된 전극핀을 포함하는, 전지 팩.
제11 항에 있어서,
상기 홀더는 상기 전극핀과 전기적으로 연결된 온도 소자를 수용하는, 전지 팩.
제1 항에 있어서,
상기 보호회로모듈의 길이방향으로의 상기 돌기의 크기는 상기 보호회로모듈의 길이방향으로의 상기 그루브의 크기보다 작게 형성되는, 전지 팩.
다수의 단위전지들;
상기 단위전지들과 전기적으로 연결되며, 상기 단위전지들의 상부면 상에 위치하는 보호회로모듈; 및
상기 보호회로모듈 상에 배치되는 상부 커버;를 포함하며,
상기 다수의 단위전지들 각각은,
제1 극성을 가지는 상부면 및 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 가지며 상기 상부면에 대하여 돌출된 전극핀을 각각 구비하는 베어 셀; 및
상기 보호회로모듈의 아래이면서 상기 단위전지들 각각의 상기 상부면 상에 배치되는 다수의 홀더들;을 포함하고,
상기 보호회로모듈은,
상기 단위전지의 폭 보다 폭이 작은 제1 단위체 및 상기 제1 단위체의 폭 보다 폭이 작은 제2 단위체를 구비하고, 상기 제1 단위체와 상기 제2 단위체가 교번하도록 형성되며,
상기 각각의 홀더들 중 적어도 하나는 돌기를 포함하고, 상기 상부 커버는 상기 돌기와 억지 끼움되는 홀을 포함하고,
상기 상부 커버와 상기 홀더가 결합시에, 상기 제2 단위체는 상기 돌기와 같은 축을 형성하도록 상기 돌기의 상부에 배치되는, 전지팩.
제14 항에 있어서,
상기 보호회로모듈의 길이방향으로의 상기 돌기의 크기는 상기 보호회로모듈의 길이방향으로의 상기 제2 단위체의 길이보다 작게 형성되는, 전지 팩.
제14 항에 있어서,
상기 제1 단위체의 길이는 상기 제2 단위체의 길이보다 긴, 전지 팩.
제14 항에 있어서,
상기 상부 커버는,
상기 상부 커버의 측벽에 상기 제2 단위체의 외측과 접촉하여 지지되는 돌출부;를 구비하는, 전지 팩.
제14 항에 있어서,
상기 홀더들 중 적어도 하나는 상기 전극핀과 전기적으로 연결된 온도 소자를 수용하는, 전지 팩.
제14 항에 있어서,
상기 베어 셀은,
개구를 포함하는 캔;
상기 개구를 통해 상기 캔의 내부에 수용되며, 제1 극성을 갖는 제1 전극판, 제2 극성을 갖는 제2 전극판 및 상기 제1,2 전극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 및
상기 개구를 폐쇄하며, 상기 단위전지의 상부면을 형성하는 캡 플레이트;를 포함하는, 전지 팩.
제14 항에 있어서,
상기 단위전지들은 제1 방향을 따라 나란하게 배치되며,
상기 상부 커버의 길이는 상기 제1 방향을 따르는 상기 단위전지들의 전체 길이와 실질적으로 동일한, 전지 팩.