KR101749724B1 - 관통구가 형성된 pcb를 포함하는 전지팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 위치한 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀; 상기 전지셀의 작동을 제어하기 위한 보호회로를 포함하고 있고, 전지셀의 전극단자들에 연결된 상태에서 전지셀 상에 탑재되는 인쇄회로 기판(printed circuit board: PCB); 및 상기 PCB를 감싸는 형태로 전지셀의 상부에 결합되는 전기절연성의 상단 캡;을 포함하고 있으며, 상기 PCB는 전지셀에 대면하는 제 1 면과 상기 제 1 면의 대향 면(반대 면)인 제 2 면을 포함하고 있고, 상기 제 1 면과 제 2 면이 연통되는 하나 이상의 전해액 관통구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
Description
본 발명은 관통구가 형성된 PCB를 포함하는 전지팩에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따른 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 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 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
리튬 이차전지는 과충전 또는 과방전 때문에 파괴될 위험이 있으며, 또한 충전 및 방전이 개별 전지에 따라 차이가 난다. 따라서, 특히 복수의 리튬 이차전지들을 사용하는 배터리 팩에서, 각각의 모든 전지들에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로, 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로와 같은 보호회로를 연결하는 경우가 많다. 이러한 회로는 보호회로 모듈(Protective Circuit Module:PCM)의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board:PCB)에 형성되며 예컨대 니켈(Ni)로 만들어진 탭(tab) 또는 도전성 와이어(wire)에 의해 베어 셀과 전기적으로 연결된다.
도 1에는 종래의 각형 전지의 캡 어셈블리에 대한 일반적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 PCB는 PCB의 전지셀(20)과 대면하는 면(16)에는 전지셀의 전극단자(17)들이 연결되기 위한 전극단자 연결부들 및 보호회로소자들(15)이 위치하고 있고, 상기 전지셀과 대면하는 면의 반대면(14)에는 전지케이스 상단 캡(11)의 개구들(18)로 노출되는 외부 입출력 단자(12)가 형성되어 있다.
한편, 전지들과 보호 회로가 직접 용접되거나 납땜되어 있는 종래의 배터리 팩에서, 리튬 이차전지가 과방전 또는 과충전 때문에 파괴된 경우에, 유기 용제로 되어 있는 전해액이 누출하여 상기 보호 회로 모듈(PCM)과 니켈 탭 또는 도전성 와이어의 손상 또는 부식을 유발시킬 수 있다. 특히, 전해액에 의해 보호 회로 모듈(PCM)이 손상을 입게 되면, 전지의 충방전 과정에 대한 정상적인 제어가 어렵다. 또한, 보호 회로 모듈(PCM) 내에 단락(short)이 발생하게 되면 전지가 발열되거나 폭발하는 문제가 발생한다.
이런 이유로, 현재 상용화된 배터리 팩은 베어 셀과 보로 회로 모듈(PCM)이 분리 되도록 이들을 수용하는 케이스 내에 일체화된 차단벽을 구비하고 있다. 그런데, 상기 구성의 배터리 팩은 차단벽에 의해 베어 셀과 보호 회로 모듈(PCM)이 단순하게 분할된 구조를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 배터리 팩에서, 상기 베어 셀의 전해액으로 사용되는 가연성 유기 용매가 베어 셀로부터 누액될 경우 전해액의 증발에 의해 발생된 가스가 수증기 등에의해 노출되어 격렬한 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 상기와 같은 누액이 차단벽 내의 틈 또는 차단벽과 케이스 사이의 틈을 통과해 상기 보호 회로 모듈(PCM)에 접하여 단락(short)을 일으키거나, 보호 회로 모듈(PCM)에 마련된 컨트롤러 칩과 같은 열원에 접촉되어 발화될 염려가 있다.
특히, 전기자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 중대형 전지팩에 사용되는 이차전지는 장기간의 수명이 필요하고 다수의 전지셀들이 밀집되는 특성상 안전성 확보가 매우 중요하다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 전지셀의 전극단자들에 연결된 상태에서 전지셀 상에 탑재되는 인쇄회로 기판(PCB)에 하나 이상의 전해액 관통구를 형성하는 경우, 상기 관통구로 전해액이 흘러 나가게 함으로써, 상기 PCB에 부착된 소자들이 전해액과 접하지 않을 수 있다는 점을 착안하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 PCB 소자들에 전해액이 접하는 것을 방지함으로써 전해액의 누액으로 인한 단락 또는 발화 등을 방지할 수 있는 전지팩을 제공하기 위함이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은, 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 위치한 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀; 상기 전지셀의 작동을 제어하기 위한 보호회로를 포함하고 있고, 전지셀의 전극단자들에 연결된 상태에서 전지셀 상에 탑재되는 인쇄회로 기판(printed circuit board: PCB); 및 상기 PCB를 감싸는 형태로 전지셀의 상부에 결합되는 전기절연성의 상단 캡;을 포함하고 있으며, 상기 PCB는 전지셀에 대면하는 제 1 면과 상기 제 1 면의 대향 면(반대 면)인 제 2 면을 포함하고 있고, 상기 제 1 면과 제 2 면이 연통되는 하나 이상의 전해액 관통구를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
그러나, 종래의 전지팩은 누액된 전해액이 PCB에 접촉하지 않도록 하기 위해서, 베어셀과 보호회로모듈(PCM)이 분리되도록 이들을 수용하는 케이스 내에 일체화된 차단벽을 구비하고 있는 구조이거나, PCB에 관통구가 형성되어 있더라도, 상기 관통구는 가스 또는 열을 통과시키기 위한 것 또는 PCB를 전지셀에 고정시키기 위한 역할을 하기 위함이었다.
그러나, 본원발명은 전지셀의 전극단자들에 전기적으로 연결된 PCB의 양면을 연통하는 관통구를 형성함으로써, 누액된 전해액이 흐를 수 있는 통로를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전해액이 누액되는 경우, 상기 관통구를 통과하게 함으로써, PCB에 위치한 전극단자 연결부들과 보호회로를 구성하는 소자들이 전해액에 되도록 접촉하지 않게 할 수 있다. 이를 통해서, 전해액 누액으로 인한 전지의 손상 또는 부식을 방지할 수 있다. 나아가, 보호회로모듈 내에 발생하는 단락으로 인한 전지의 발열 및 폭발의 사고를 예방할 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩을 구성하는 전지셀의 셀 케이스는 각형의 금속 캔일 수 있다.
이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 최근에는, 모바일 기기의 소형화에 따라 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.
그 중, 각형 전지는 각형의 전지케이스 내부에 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 내장하고 상단에 베이스 플레이트를 용접 등의 방법으로 장착한 뒤, 베이스 플레이트에 형성되어 있는 전해액 주입구를 통해 전지케이스 내부에 전해액을 주입하고 금속 볼을 이용하여 밀봉하며, 그 위에 안전소자와 보호회로 부재 등을 실장한 뒤, 하우징(외부 케이스)으로 밀봉하여 제조된다.
본 발명에 따른 전지팩에 있어서, 전지셀에 대면하는 PCB의 제 1 면에는, 전지셀의 전극단자들이 연결되기 위한 전극단자 연결부들과 보호회로를 구성하는 소자들이 위치할 수 있고, 상기 제 1 면의 대향 면인 제 2 면에는 전지팩의 외부 입출력 단자들이 위치할 수 있다.
도 2에서와 같이, 전지셀의 상부에 결합되는 전기절연성의 상단 캡에는 PCB의 외부 입출력 단자들이 별도의 전도성 부재가 없더라도 외부전원과 연결될 수 있도록 노출되기 위한 개구들이 천공되어 있으며, PCB의 제 2 면에는 외부전원과 연결될 수 있도록 외부 입출력 단자가 형성됨으로써, 외부전원과의 연결을 위해 별도의 부재가 요구되지 않으므로 전체적인 캡 어셈블리의 부피를 줄일 수 있게 되어 전지의 용량 증가 및 공정상 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀은 전지케이스의 상면 외부로 돌출되어 있는 전극이 전지케이스 상면 중앙에 위치하고 상기 전극의 외부전극과의 전기적인 연결을 위한 전극단자 연결부들 및 보호회로를 구성하는 소자들이 PCB의 제 1 면에 위치하고 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전해액 관통구는 PCB의 외주면 인접 부위에 위치할 수 있으며, 상세하게는, 상기 PCB를 평면상으로 보았을 때 직사각형 구조를 갖는 경우에, 상기 전해액 관통구가 위치하는 외주면 인접 부위(a)는 PCB의 단축 길이(L)에 대해 0.01 내지 0.45배의 폭 크기 범위에서 직사각형의 외주면을 따라 형성되는 부위에 위치할 수 있고, 더욱 상세하게는 PCB의 단축 길이(L)에 대해 0.05 내지 0.35배의 폭 크기 범위에서 형성되는 부위에 위치할 수 있다. 상기 전해액 관통구가 PCB의 단축 길이(L)에 대해 0.05배의 폭 크기 보다 더 작게 형성되는 경우에는, 전해액의 표면장력에 의해 전해액이 관통구를 원활하게 통과하는 데 어려움이 있으며, 0.35배 보다 더 크게 형성되는 경우에는, PCB에 구멍이 너무 크게 생기기 때문에, 강도가 약해지는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전해액 관통구는 둘 이상 형성되어 있을 수 있으며, 누액된 전해액이 PCB의 제 2 면 쪽으로 원활하게 흐를 수 있으면서 PCB의 강도를 유지할 수 있는 구성이라면 관통구의 개수는 제한되지 않는다. 또한, 상기 전해액 관통구는 PCB 엣지의 외주면 인접 부위에 위치하도록 구성함으로써, 전지팩이 사용되는 위치 또는 위상에 관계 없이 누액된 전해액이 PCB의 제 1 면에서 제 2 면 쪽으로 흘러가는 것이 용이하게 형성될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전해액 관통구는 PCB의 측면으로 개방되도록 PCB의 외주면 경계선에 접해있을 수 있다. 이와 같은 구조를 택하는 경우에는, 관통구가 외주면 인접 부위에 위치하는 경우에 비하여, 누액된 전해액이 매우 소량인 경우이더라도 PCB에 부착된 중요 단자들이 전해액에 젖지 않도록 방지하는 효과가 더욱 향상될 수 있으므로, 전해액 누액으로 인한 2차 피해를 예방하는 데 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 하나의 구체적인 예에서, 전해액 관통구의 직경은 전지셀의 크기에 따른 PCB의 면적이 일정 범위 이상에 해당하는 경우라면, 일반적으로 0.1 mm 내지 2 mm 범위의 직경 크기를 가질 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 전해액 관통구의 직경은 0.5 mm 내지 1.5 mm의 범위에 해당될 수 있다. 전해액 관통구의 크기가 너무 작으면 전해액이 빠져나가는 데에 어려움이 있고, 너무 크면, PCB의 파단 염려가 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 사용되는 전해액의 종류에 따른 표면장력 및 PCB의 소재에 따른 강도를 고려하여, 상기 전해액 관통구의 크기를 상기의 범위 내에서 적절하게 선택할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전해액 관통구는 PCB를 평면상으로 관찰하였을 때, 원형, 타원형, 반달형, 다각형 또는 슬릿의 형태일 수 있다. 따라서, 상기 전해액 관통구의 형상은 특정한 형상으로 이루어지는 것으로 한정되지 않고, 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 두 개 이상의 각각의 관통구가 모두 동일한 형상일 수도 있고, 두 개 또는 그 이상이 별개의 형상을 구성할 수도 있으며, PCB에 형성되는 인쇄회로의 형상 및 중요 소자들의 위치를 고려하여, 적절한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전해액 관통구의 직경은 PCB의 제 1 면에 접한 직경과 PCB의 제 2 면에 접한 직경의 크기가 동일할 수 있고, 또는 서로 상이할 수도 있다. 구체적으로 제 1 면에 접한 직경이 제 2 면에 접한 직경보다 작은 테이퍼 구조로 이루어질 수 있으며 또는 제 1 면에 접한 직경이 제 2 면에 접한 직경보다 큰 테이퍼 구조를 이룰 수도 있다. 제 1 면에 접한 직경이 제 2 면에 접한 직경보다 큰 경우에는, 전해액이 PCB의 관통구에 진입하여 제 2 면으로 흐르는 것이 용이할 수 있으므로, PCB의 두께 및 전해액의 종류를 고려하여 상기 원통형 또는 테이퍼 구조 가운데에 적절히 선택하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 테이퍼 구조를 형성하는 경우, 제 1 면 또는 제 2 면의 작은 직경 또는 큰 직경은 전해액의 종류에 따른 표면장력, 전지셀의 크기에 따른 PCB의 면적 및 PCB의 소재에 따라 PCB의 단축 길이(L)에 대해 0.05 내지 0.35배의 폭 크기 범위에서 선택적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전지팩을 구성하는 PCB의 제 1 면에 위치하는 보호회로를 구성하는 소자들 중의 적어도 하나의 PCB 소자의 주위에는 상기 PCB의 제 1 면과 제 2 면을 연통하는 보조 관통구가 PCB에 추가로 천공되어 있을 수 있다. 구체적으로, PCB에 위치하는 보호회로 소자가 누액된 전해액에 접촉하는 것을 방지하여, 전지의 단락 또는 발화를 예방하기 위하여, 상기 보조 관통구는 PCB 소자의 외주면 인접 부위에 천공되는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 보조 관통구는 둘 이상 형성될 수 있고, 상기 PCB 소자의 외주면 인접 부위란 일반적으로 사각형의 구조를 이루고 있는 PCB 소자의 경우, 상기 PCB 소자의 엣지의 외주면 인접 부위를 의미한다. 이와 같은 구조로 인해, 전지의 안정성을 크게 향상시킴으로써 전지의 수명을 연장시킬 수 있고, 전지의 단락 또는 발화로 인한 2차 피해를 예방할 수 있다.
상기 보조 관통구의 직경은 전해액 관통구 직경의 0.3 배 내지 1배의 크기일 수 있다. 구체적으로, 보호회로 소자들의 전해액 함침을 방지하여 전지의 안정성을 향상시키기 위해, PCB에 형성된 인쇄회로의 모양 및 보호회로 소자들의 위치를 고려하여, 상기의 수치범위 내에서 적절하게 보조 관통구의 직경을 선택하여 천공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
구체적으로, 상기 전지팩은 고온 안전성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있으며, 이러한 디바이스의 상세한 예로는 모바일 전자기기, 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
중대형 전지모듈은 다수의 전지셀들을 포함하는 것으로 구성되어 있고, 그에 따라 전지셀 제조에 사용되는 부재들의 비용이 전지모듈 전체의 제작 비용에 큰 영향을 미치므로, 본 발명에 따른 이차전지는 이러한 중대형 전지모듈에 특히 바람직하게 적용될 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지셀의 전극단자들에 연결된 상태에서 전지셀 상에 탑재되는 인쇄회로 기판(PCB)에 하나 이상의 전해액 관통구를 형성하는 경우, 상기 관통구로 전해액이 흘러 나가게 함으로써, 상기 PCB에 부착된 소자들이 전해액과 접하지 않을 수 있게 할 수 있다.
또한, 상기 PCB 소자들에 전해액이 접하는 것을 방지함으로써 전해액의 누액으로 인한 단락 또는 발화 등을 방지할 수 있으므로, 안전성이 향상된 전지팩을 제공할 수 있다.
도 1 은 종래의 각형 전지의 캡 어셈블리의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 전지의 캡 어셈블리의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 3 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 4 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 5 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 6 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 7 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 8 은 도 7 의 PCB 관통구의 부분 확대 사시도이다;
도 9 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다; 및
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보호회로 소자를 포함하는PCB의 평면 모식도이다.
도 2 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 전지의 캡 어셈블리의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 3 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 4 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 5 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 6 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 7 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다;
도 8 은 도 7 의 PCB 관통구의 부분 확대 사시도이다;
도 9 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도이다; 및
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 보호회로 소자를 포함하는PCB의 평면 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 각형 전지의 캡 어셈블리에 대한 일반적인 분해 사시도를 도시하고 있다.
도 1에 도시한 종래의 각형 전지의 캡 어셈블리와 비교하여, 도 2는 전지셀(120)에 대면하는 PCB(110)의 제 1 면(106)과 상기 제 1 면의 대향 면(반대 면)인 제 2 면(104)을 포함하고 있고, 상기 제 1 면(106)과 제 2 면(104)이 연통되는 하나 이상의 전해액 관통구들(103)을 더 포함하고 있다.
구체적으로, 전지셀(120)의 상부에 결합되는 전기절연성의 상단 캡(101)에는 PCB의 외부 입출력 단자들(102) 이 외부전원과 연결될 수 있도록 노출되기 위한 개구(108)들이 천공되어 있으며, PCB(110)의 제 2 면(104)에는 외부전원과 연결될 수 있도록 외부 입출력 단자(102)가 형성되어 있다. 전지셀(120)의 상면에는 전극단자(107)가 형성되어 있고, PCB(110)의 제 1 면에는 상기 전극 단자(107)들이 연결되기 위한 전극단자 연결부들 및 보호회로 소자들(105)이 위치하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지팩은, 전지팩을 구성하는 PCB 상에 제 1 면과 제 2 면이 연통되는 하나 이상의 전해액 관통구(103)를 형성함으로써, 전해액이 누액되는 경우, 보호회로 소자들이 누액된 전해액에 젖지 않도록 함으로써 단락 또는 폭발의 위험을 예방할 수 있고, 더욱 안정성이 향상된 전지팩을 제공할 수 있다.
본 발명에 있어서, PCB는 각형의 전지케이스에 사용하기 위한 것이라면 전체적인 형태가 문제되지 않으므로 PCB 평면의 형태는 정사각형 또는 직사각형이 이에 해당될 수 있으며, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB의 평면 모식도를 도시하고 있다.
또한, 누액된 전해액이 흐를 수 있는 PCB 관통구는 다양한 형상으로 구성될 수 있는바, 구체적으로, 상기 도 3 내지 도 7을 참조하면, 도 3에는 PCB(201)에 형성된 평면상 관통구(202)가 타원형인 것을 도시하고 있으며, 도 4에는 PCB(211)에 형성된 관통구(212)가 반달형인 경우를 도시하고 있고, 도 5에는 PCB(221)에 형성된 관통구(222)가 다각형인 경우를, 도 6에는 PCB(231)에 형성된 관통구(232)가 슬릿형인 경우를, 도7에는 PCB(241)에 형성된 관통구(242)가 원형인 경우를 각각 도시하고 있다. 상기 PCB 관통구들(202, 212, 222, 232, 242)이 다수 개로 형성되는 경우, 각각의 관통구의 형태는 동일하거나 또는 상기 다양한 형상 가운데 어느 한 가지로 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 관통구들(202, 212, 222, 232, 242)은 두 개 이상 형성될 수 있으며, 누액된 전해액이 도 2에 도시된 PCB의 제 1 면(106)에서 상기 제 1 면의 대향면인 제 2 면(104)으로 이동하는 데에 적절한 개수로 형성되는 것이라면, 전체 관통구의 개수는 특별히 제한되지는 않는다.
또한, 도 3 내지 도 7에서와 같이, 상기와 같이 다양한 형태의 전해액 관통구의 직경(a)는 PCB의 단축 길이(L)방향의 직경(a)으로서, PCB(110)가 평면상으로 직사각형 구조를 가지는 경우, PCB 단축 길이(L)에 대해 0.05 내지 0.35 배의 폭 크기 범위 내에서 직사각형의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
만약, 상기 전해액 관통구의 직경이 PCB 단축 길이(L)의 0.35배 보다 크게 형성되는 경우, 도 3내지 도 7에 도시한 바와 같이, 관통구가 PCB 단축 길이(L) 방향으로 동일한 축 상에 형성된다면, PCB의 관통구 외의 구역이 좁아짐으로써, 전체적인 PCB의 강도에 문제가 생겨 파단의 위험이 높아지기 때문에 바람직하지 않다.
도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 PCB 관통구의 확대 사시도를 도시하고 있다.
이 도면을 참조하면, 상기 PCB 관통구는 PCB의 제 1 면(106)과 제 2 면(104)이 동일하게 형성(242)될 수도 있으나, 또 다른 구체적인 예로서, 제 1 면(506)이 제 2 면(504)보다 더 큰 테이퍼 구조로 형성(252)되거나 제 1 면(606)이 제 2 면(604)보다 더 작은 테이퍼 구조로 형성(262)될 수도 있다.
도 9에는 본 발명의 하나의 실시예로서, 전해액 관통구(302)가 PCB(301)의 측면으로 개방되도록 PCB의 외주면 경계선에 접하도록 형성될 수 있다. 상기와 같은 구조를 이루는 경우라면, 누액되는 전해액의 양이 소량인 경우라도, 더욱 용이하게 PCB의 제 1 면으로부터 제 2 면으로 누액된 전해액이 이동할 수 있다.
도 10은 평면상 PCB(401) 엣지의 외주면 인접 부위에 위치하는 관통구(402) 외에 PCB(401)에 부착된 소자(403)가 도시되어 있고, 상기 PCB 소자 엣지의 외주면 인접 부위에 보조 관통구들(404)이 형성되어 있다. 상기와 같은 구조로 인해 PCB 소자에 누액된 전해액이 접촉하는 것을 더욱 어렵게 함으로써 안전성이 향상된 전지팩을 제공할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (21)
- 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 위치한 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 셀 케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀;
상기 전지셀의 작동을 제어하기 위한 보호회로를 포함하고 있고, 전지셀의 전극단자들에 연결된 상태에서 전지셀 상에 탑재되는 인쇄회로 기판(printed circuit board: PCB); 및
상기 PCB를 감싸는 형태로 전지셀의 상부에 결합되는 전기절연성의 상단 캡;
을 포함하고 있으며,
상기 PCB는 전지셀에 대면하는 제 1 면과 상기 제 1 면의 대향 면(반대 면)인 제 2 면을 포함하고 있고, 상기 제 1 면과 제 2 면이 연통되는 하나 이상의 전해액 관통구를 포함하고 있고,
상기 전지셀의 셀 케이스는 각형의 금속 캔이며,
상기 PCB의 제 1 면에는, 전지셀의 전극단자들이 연결되기 위한 전극단자 연결부들과 보호회로를 구성하는 소자들이 위치하고 있고,
상기 PCB의 제 2 면에는 전지팩의 외부 입출력 단자들이 위치하고 있으며,
상기 전해액 관통구를 통해 전해액이 PCB의 제 1 면에서 제 2 면 쪽으로 흘러가는 것을 특징으로 하는 전지팩. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 상단 캡에는 PCB의 외부 입출력 단자들이 노출되기 위한 개구들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 PCB의 외주면 인접 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 6 항에 있어서, 상기 PCB는 평면상으로 직사각형 구조를 가지면, 상기 전해액 관통구가 위치하는 외주면 인접 부위는 PCB의 단축 길이(L)에 대해 0.05 내지 0.35배의 폭 크기 범위에서 직사각형의 외주면을 따라 형성되는 부위인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 7 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 둘 이상 형성되어 있고, PCB 엣지의 외주면 인접 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 PCB의 측면으로 개방되도록 PCB의 외주면 경계선에 접해있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 0.1 mm 내지 2 mm 범위의 직경 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 10 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 0.5 mm 내지 1.5 mm 범위의 직경 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 평면상으로 원형, 타원형, 반달형, 다각형 또는 슬릿의 형태인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 제 1 면에 접한 직경과 제 2 면에 접한 직경이 동일한 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 제 1 면에 접한 직경이 제 2 면에 접한 직경 보다 작고 내경이 테이퍼 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전해액 관통구는 제 1 면에 접한 직경이 제 2 면에 접한 직경 보다 크고 내경이 테이퍼 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소자들 중의 적어도 하나의 PCB 소자의 주위에는 PCB의 제 1 면과 제 2 면을 연통하는 보조 관통구가 PCB에 추가로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 16 항에 있어서, 상기 보조 관통구는 PCB 소자의 외주면 인접 부위에 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 17 항에 있어서, 상기 보조 관통구는 둘 이상 형성되어 있고, PCB 소자 엣지의 외주면 인접 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 17 항에 있어서, 상기 보조 관통구의 직경은 전해액 관통구의 직경의 0.3 내지 1배의 크기인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항 및 제 5 항 내지 제 19 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제 20 항에 있어서, 상기 디바이스는 모바일 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.
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