KR20150096133A - 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있는 전지팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중의 양 측변 실링부들은 수납부 방향으로 수직 절곡되어 있고, 상단 실링부 상에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 전지셀; 보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB), 및 상기 PCB를 내장한 상태로 전지셀의 상단 실링부 상에 장착되는 전기절연성의 PCB 케이스를 포함하는 PCM; 및 상기 PCM과 수납부의 상단 외면 사이의 공간 및 상기 전지셀의 양 측변 실링부들에 부가되어 있는 절연 및 경화성 물질;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩을 제공한다.
Description
본 발명은 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있는 전지팩에 관한 것이다.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 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.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
이러한 파우치형 전지는 전극조립체를 라미네이트 시트에 수납하고 전해액을 주입하여 열융착 등으로 밀봉하는 단계에서, 열융착 부위(실링부)가 전해액 주입과정에서의 오염과 라미네이트 시트의 최내측 수지층에서의 과다한 용융 현상 및/또는 가압으로 인한 내측 수지층의 외부로의 돌출로 인하여, 열융착을 행한 이후에도 완전한 실링 상태를 유지하기 어려워 수분의 침투가 용이하고 전해액의 누액 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
또한, 파우치형 전지는 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에서 금속층이 노출됨으로 인해 절연 파괴 현상이 초래될 수 있고, 상기 단부의 열융착 부위를 통해 수분 등이 침해하는 가능성이 존재한다.
마찬가지로, 상기 파우치형 전지의 전극단자 부위에 보호회로 모듈을 추가로 장착하여 구성되는 전지팩에 있어서, 보호회로모듈과 파우치형 전지 사이에 수분이 침투할 수 있고, 전해액이 누액될 수 있다.
따라서, 파우치형 전지 및 이를 포함하는 전지팩에 있어서, 이 같은 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 목적은 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 수분이 침투하거나 전지케이스 내부의 전해액이 누출되는 것과, 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상을 방지할 수 있는 전지팩을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지팩은,
양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중의 양 측변 실링부들은 수납부 방향으로 수직 절곡되어 있고, 상단 실링부 상에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 전지셀;
보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB), 및 상기 PCB를 내장한 상태로 전지셀의 상단 실링부 상에 장착되는 전기절연성의 PCB 케이스를 포함하는 PCM; 및
상기 PCM과 수납부의 상단 외면 사이의 공간 및 상기 전지셀의 양 측변 실링부들에 부가되어 있는 절연 및 경화성 물질;
로 이루어져 있을 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지팩은, PCM과 수납부의 상단 외면 사이의 공간 및 전지셀의 양측변 실링부들에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있으므로, 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 수분이 침투하거나 전지케이스 내부의 전해액이 누출되는 것과, 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상을 방지할 수 있다.
상기 전극조립체는 폴딩형 구조, 스택형 구조, 스택/폴딩형 구조, 또는 라미네이션/스택형 구조 중 어느 하나의 구조로 구성될 수 있다.
상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있을 수 있으며, 구체적으로, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있다.
상기 수납부의 양측 외면과 측변 실링부들은 전지셀의 중심 방향으로 상향 테이퍼 된 구조를 가지고 있을 수 있고, 상기 측변 실링부들의 상향 절곡 개시점은 수납부의 양측 외면으로부터 소정 간격으로 이격되어 있을 수 있고, 그에 따라, 용이하게 절곡될 수 있다.
구체적으로, 상기 테이퍼된 실링부들의 테이퍼 각은 수납부의 양측 외면에 접하는 가상의 수직선으로부터의 5도 내지 10도일 수 있고, 상기 측변 실링부들의 상향 절곡 개시점은 수납부의 양측 외면으로부터 1 mm 내지 3 mm 이격되어 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 절연 및 경화성 물질은 실링부의 단부를 도포하는 형태로 부가되어 있을 수 있다. 따라서, 실링부의 단부를 외부로부터 절연하기 위한 최소한의 절연 및 경화성 물질을 부가함으로써, 전지팩의 부피가 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에서, 상기 절연 및 경화성 물질은, 상향 절곡된 측변 실링부들과 수납부의 양측 외면 사이의 공간을 채우면서, 측변 실링부들의 단부를 도포하는 구조로 부가되어 있을 수도 있다.
상기 절연 및 경화성 물질은 상단이 전극조립체 수납부 방향으로 상향 테이퍼 된 구조로 부가되어 있을 수 있다.
또한, 상기 절연 및 경화성 물질은 전지셀의 두께 이하의 높이로 도포되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 절연 및 경화성 물질의 두께는 0.5 mm 내지 1.0 mm 일 수 있다.
상기 절연 및 경화성 물질의 점성 계수는 18,000 mPa·s 내지 35,000 mPa·s 일 수 있고, 구체적으로, 24,000 mPa·s 내지 29,000 mPa·s 일 수 있다. 상기 절연 및 경화성 물질의 점성 계수가 18,000 mPa·s 미만일 경우에는, 상기 절연 및 경화성 물질이 전지팩에 도포된 후에, 경화되는 과정에서 흘러내려 소망하는 위치를 벗어날 수 있고, 반대로 상기 절연 및 경화성 물질의 점성 계수가 35,000 mPa·s 를 초과하는 경우에는, 소망하는 위치에 절연 및 경화성 물질을 도포하는게 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 절연 및 경화성 물질의 적정한 점성 계수는 24,000 mPa·s 내지 29,000 mPa·s 일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 절연 및 경화성 물질은 자외선(UV) 경화성 물질일 수 있다.
상기 자외선 경화성 물질은 자외선의 조사시 화학 반응에 의해 가교 결합이 이루어지면서 높은 분자간 결합력을 발휘하는 물질로서, 예를 들어, 불포화 폴리에스테르계 물질이나, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등의 폴리아크릴레이트계 물질 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 자외선 경화성 물질은 친수성 기(hydrophilic function group)를 가진 물질일 수 있는 바, 친수성 기를 가진 자외선 경화성 물질을 사용함으로써, 전지 내부로 유입되는 수분을 포집하여, 밀봉성을 높임과 동시에 수분의 침투를 억제할 수 있다.
상기 절연 및 경화성 물질은 전지셀에 대응하는 형상이 각인되어 있는 다이에 전지셀을 장착한 상태에서 부가되어 있을 수 있다.
상기 전지셀은 리튬 이차전지일 수 있고, 구체적으로, 리튬 이온 전지 또는 리튬 이온 폴리머 전지일 수 있다.
상기 PCB에는 외부 입출력 단자가 형성되어 있을 수 있고, 상기 외부 입출력 단자는 상기 PCB 케이스에 형성된 개구를 통해 노출되어 있을 수 있으며, 상기 외부 입출력 단자는 전지셀의 전극단자와 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 또는 넷북 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지팩은, PCM과 수납부의 상단 외면 사이의 공간 및 전지셀의 양측변 실링부들에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있으므로, 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 수분이 침투하거나 전지케이스 내부의 전해액이 누출되는 것과, 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지팩의 수직 단면도이다;
도 4는 도 3의 A 부위에 대한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도이다.
도 3은 도 2의 전지팩의 수직 단면도이다;
도 4는 도 3의 A 부위에 대한 확대도이다.
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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지팩의 사시도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지팩(100)은 전지셀(110) 및 PCM(120)으로 이루어져 있다.
전지셀(110)의 양 측변 실링부들(111)은 전지셀(110)의 수납부(112) 방향으로 수직 절곡되어 있고, 전지셀(110)의 측변 실링부들(111)의 단부 및 PCM(120)과 수납부(112) 사이의 빈 공간에는 절연 및 경화성 물질(130)이 도포되어 있다.
도 3에는 도 2의 전지팩의 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 A 부위에 대한 확대도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 수납부(112)의 양측 외면(114)과 측변 실링부들(111)은 전지셀(110)의 중심(B) 방향으로 상향 테이퍼 되어 있다. 측변 실링부들(111)의 전지셀(110)의 중심(B)에 대한 테이퍼 각은 5 내지 10도를 이루고 있다.
또한, 측변 실링부들(111)의 상향 절곡 개시점(113)은 수납부(112)의 양측 외면(114)으로부터 3 mm 만큼 이격되어 있어서, 양 측변 실링부들(111)은 전지셀(110)의 중심(B) 방향으로 용이하게 절곡될 수 있다.
절연 및 경화성 물질(130)은 측변 실링부들(111)과 수납부(112)의 양측 외면(114) 사이의 공간을 채우는 것과 동시에, 측변 실링부들(111)의 단부를 도포하는 구조로 부가되어 있다.
특히, 절연 및 경화성 물질(130)의 상단은 수납부(112) 방향으로 상향 테이퍼 된 구조로 부가되어 있다.
또한, 절연 및 경화성 물질(130)은 전지셀(110)의 두께 이하의 높이, 즉, 0.5 mm 내지 1.0 mm 의 높이로 도포되어 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (20)
- 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 전지케이스의 수납부에 장착되어 있고, 수납부의 외주면에는 열융착에 의한 실링부들이 형성되어 있으며, 상기 실링부들 중의 양 측변 실링부들은 수납부 방향으로 수직 절곡되어 있고, 상단 실링부 상에 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있는 전지셀;
보호회로가 형성되어 있는 보호회로 기판(PCB), 및 상기 PCB를 내장한 상태로 전지셀의 상단 실링부 상에 장착되는 전기절연성의 PCB 케이스를 포함하는 PCM; 및
상기 PCM과 수납부의 상단 외면 사이의 공간 및 상기 전지셀의 양 측변 실링부들에 부가되어 있는 절연 및 경화성 물질;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩. - 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 폴딩형 구조, 스택형 구조, 또는 스택/폴딩형 구조인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 3 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수납부의 양측 외면과 측변 실링부들은 전지셀의 중심 방향으로 상향 테이퍼 된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 측변 실링부들의 상향 절곡 개시점은 수납부의 양측 외면으로부터 소정 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질은 실링부의 단부를 도포하는 형태로 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질은, 상향 절곡된 측변 실링부들과 수납부의 양측 외면 사이의 공간을 채우면서, 측변 실링부들의 단부를 도포하는 구조로 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질은 상단이 전극조립체 수납부 방향으로 상향 테이퍼 된 구조로 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질은 전지셀의 두께 이하의 높이로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질의 점성 계수는 18,000 mPa·s 내지 35,000 mPa·s 인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 11 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질의 점성 계수는 24,000 mPa·s 내지 29,000 mPa·s 인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질은 자외선(UV) 경화성 물질인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 13 항에 있어서, 상기 자외선 경화성 물질은 친수성 기(hydrophilic function group)를 가진 물질인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 13 항에 있어서, 상기 자외선 경화성 물질은 불포화 폴리에스테르계 물질 또는 폴리아크릴레이트계 물질인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 및 경화성 물질은 전지셀에 대응하는 형상이 각인되어 있는 다이에 전지셀을 장착한 상태에서 부가되는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항에 있어서, 상기 PCB에는 외부 입출력 단자가 형성되어 있고, 상기 외부 입출력 단자는 상기 PCB 케이스에 형성된 개구를 통해 노출되어 있으며, 상기 외부 입출력 단자는 전지셀의 전극단자와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
- 제 19 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드 또는 넷북 인 것을 특징으로 하는 디바이스.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140017186A KR20150096133A (ko) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있는 전지팩 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020140017186A KR20150096133A (ko) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있는 전지팩 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20150096133A true KR20150096133A (ko) | 2015-08-24 |
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ID=54058708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020140017186A KR20150096133A (ko) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | 실링부 단부와 보호회로 모듈 및 전지셀 간 공간에 절연 및 경화성 물질이 부가되어 있는 전지팩 |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR20150096133A (ko) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110071254A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 东莞新能德科技有限公司 | 一种电池及其制备方法 |
US11557804B2 (en) | 2016-11-07 | 2023-01-17 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
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2014
- 2014-02-14 KR KR1020140017186A patent/KR20150096133A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11557804B2 (en) | 2016-11-07 | 2023-01-17 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
CN110071254A (zh) * | 2018-01-23 | 2019-07-30 | 东莞新能德科技有限公司 | 一种电池及其制备方法 |
CN110071254B (zh) * | 2018-01-23 | 2022-09-09 | 东莞新能德科技有限公司 | 一种电池及其制备方法 |
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