(57)【要約】【課題】本発明は、保護回路組立体、二次電池を含む電池組立体及び保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法を提供する。【解決手段】本発明は、保護回路基板に２次保護素子であるＰＴＣ素子を具備して、前記ＰＴＣ素子が二次電池のベアセルの電極端子と電気的に連結されるようにＰＴＣ素子を設置する。従って、前記ＰＴＣ素子は保護回路基板に設置された状態で前記ベアセルと電気的に連結されてベアセルの温度変化に敏感に反応することで電流の流れを遮断して電池の爆発、発火を防止する安全装置の性能が向上する。また、前記ＰＴＣ素子は保護回路基板に設置された状態で前記ベアセルに電気的に連結されるので、保護回路基板でベアセルと電気的に連結するための電極リードを排除して保護回路基板に設計されるパターン面積が増大する効果がある。【選択図】図１Ａ
2010062149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池組立体の保護回路組立体は、少なくとも一つの電極を具備したベアセルを含み、
ベアセルの充電と放電を制御する保護回路基板と、
ＰＴＣ本体と、
第１リード及び第２リードを含むＰＴＣ素子と、
を含み、
前記第１導電プレートは、前記ＰＴＣ本体と前記保護回路基板に付着して、前記第２導電プレートは前記ＰＴＣ本体と前記ベアセルの少なくとも一つの電極と連結される、保護回路組立体。
【請求項２】
前記第１導電プレートは、前記保護回路基板に前記ＰＴＣ本体を保有するように設置されることを特徴とする、請求項１に記載の保護回路組立体。
【請求項３】
前記保護回路基板には導電層が形成され、前記第１導電プレートは前記導電層にスポット溶接されて前記保護回路基板と電気的に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の保護回路組立体。
【請求項４】
前記導電層は、ニッケル導電層を含むことを特徴とする、請求項３に記載の保護回路組立体。
【請求項５】
前記第１導電プレートは、リフローはんだ付けされて前記保護回路基板と連結されることを特徴とする、請求項１に記載の保護回路組立体。
【請求項６】
前記第１導電プレートは、
前記保護回路基板と電気的に結合される第１導電部と、
前記ＰＴＣ本体の第１表面と電気的に結合される第２導電部と、
前記第１導電部と前記第２導電部との間に離隔される空間に介される第３導電部と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の保護回路組立体。
【請求項７】
前記第２導電プレートは、
前記ベアセルの少なくとも一つの電極と電気的に結合される第１導電部と、
前記ＰＴＣ本体の第２表面と電気的に結合される第２導電部と、
前記第１導電部と前記第２導電部との間に前記第１導電部と前記第２導電部とが分離されて間隔を有するように介される第３導電部を含むことを特徴とする、請求項６に記載の保護回路組立体。
【請求項８】
前記ＰＴＣ本体は、前記保護回路基板と接して設置されて、前記保護回路基板の前記第２導電プレートの前記第２導電部は、ＰＴＣ本体の第２表面と保護回路基板との間に介在し、前記第１導電プレートの第２導電部は前記ＰＴＣ本体の第１表面に結合されることを特徴とする、請求項７に記載の保護回路組立体。
【請求項９】
ベアセルと、
前記ベアセルの充電と放電を制御する保護回路基板と、
ＰＴＣ本体と、
前記保護回路基板と電気的に結合する第１導電プレートと、
前記ベアセル電極と前記ＰＴＣ本体とを電気的に結合する第２導電プレートと、
を備え、
前記ＰＴＣ本体は前記ベアセルと前記保護回路基板との間に電気的に連結されるＰＴＣ素子と、を含むことを特徴とする、電池組立体。
【請求項１０】
前記ベアセルは、
第１電極板および第２電極板と、
前記第１電極板および前記第２電極板の間にセパレーターが介在する電極組立体と、
前記第１電極板および前記第２電極板にそれぞれ付着された第１電極タブ及び第２電極タブと、
前記電極組立体が内部に収容される開口部が形成された缶と、
前記缶と結合されて前記第１電極タブと前記第２電極タブの少なくとも一つと電気的に連結される電極端子を含むキャップ組立体と、
を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電池組立体。
【請求項１１】
前記保護回路基板と前記ベアセルとの間に前記保護回路基板と前記ベアセルとを連結するトップケースをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の電池組立体。
【請求項１２】
前記保護回路基板上に導電層が形成されて、前記第１導電プレートは、前記導電層にスポット溶接されて前記保護回路基板に電気的に結合されることを特徴とする、請求項９に記載の電池組立体。
【請求項１３】
前記導電層は、ニッケル導電層を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の電池組立体。
【請求項１４】
前記第１導電プレートは、リフローはんだ付けされて前記保護回路基板に連結されることを特徴とする、請求項９に記載の電池組立体。
【請求項１５】
前記保護回路基板は基板本体を含み、
前記基板本体の中央には溶接ホールが形成されることを特徴とする、請求項９に記載の電池組立体。
【請求項１６】
前記ＰＴＣ素子の第２導電プレートは、前記保護回路基板の溶接ホールを通じて前記ベアセルの電極端子と抵抗溶接されて連結されることを特徴とする、請求項１５に記載の電池組立体。
【請求項１７】
前記保護回路基板は基板本体を含み、
前記基板本体の両端部に電極リードを具備することを特徴とする、請求項９に記載の電池組立体。
【請求項１８】
前記保護回路基板の前記電極リードは、前記ベアセルの上端表面にレーザー溶接されることを特徴とする、請求項１７に記載の電池組立体。
【請求項１９】
ＰＴＣ素子は、保護回路組立体の保護回路基板にＰＴＣ素子の第１導電プレートによって電気的に連結して、
前記ＰＴＣ素子は、ベアセルの一つの電極に第２導電プレートによって電気的に連結して、
前記ＰＴＣ素子と保護回路基板とを電気的に連結することを特徴とする、保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法。
【請求項２０】
前記ＰＴＣ素子の第１導電プレートを前記保護回路基板への電気的な連結時に、前記保護回路基板の導電層に前記第１導電プレートをスポット溶接することを特徴とする、請求項１９に記載の保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法。
【請求項２１】
前記ＰＴＣ素子の第１導電プレートの前記保護回路基板への電気的な連結時に、前記保護回路基板に直接前記第１導電プレートをリフローはんだ付けすることを特徴とする、請求項１９に記載の保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法。
【請求項２２】
前記ＰＴＣ素子の第２導電プレートの前記ベアセルの前記一つの電極との電気的な連結時に、前記保護回路基板の溶接ホールを通じて抵抗溶接することを特徴とする、請求項１９に記載の保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法。
【請求項２３】
前記保護回路基板の電極リードは、前記ベアセルの他の一つの電極とレーザー溶接することを特徴とする、請求項１９に記載の保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護回路組立体、電池組立体及び保護回路組立体と電池組立体との結合方法に関するものであり、より詳細には、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ）を具備した保護回路組立体と、電池組立体と、保護回路組立体と電池組立体との結合方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、放電後に充電を実施して繰り返し使用する電池である。したがって、携帯電話とノートブック、キャムコーダ（商標）など携帯用マルチ機器に多様に適用されている。
【０００３】
二次電池は、缶と、該缶の内部に収容される電極組立体と、缶に結合されるキャップ組立体を含んだベアセル（ｂａｒｅ  ｃｅｌｌ）を形成して構成される。そして、ベアセルと電気的に連結された保護回路基板を具備して電池パックを構成する。保護回路基板に具備された保護回路は、ベアセルの充電及び放電を制御する。
【０００４】
電池セルと保護回路基板との間にはＰＴＣ素子及びサーマルヒューズ（ｔｈｅｒｍａｌ  ｆｕｓｅ）などの保護素子（ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）が設置される。安全装置らは電池セルに設けられた１次的な保護素子と区別して２次保護素子と呼ばれる。２次保護素子は、ベアセルと電気的に連結されて電池が高温に上昇するか、または過度な充・放電などによる設定電圧の異常発生時に外部との電流の流れを遮断する。従って、２次保護素子は電池の破損、劣化を防止する役割をする。このような２次保護素子は、一般的にベアセルに設置されてベアセルの温度変化により敏感に反応する。
【０００５】
これに対して最近には、２次保護素子で主に使用されるＰＴＣ素子を保護回路基板に単一部品の形態で設置されている。このような保護回路基板は、製造工程が簡素化される利点がある反面、下のような欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
保護回路基板は、単一部品の形態でＰＴＣ素子が設置されており、ＰＴＣ素子はベアセルと直接的に連結されていない。すなわち、ＰＴＣ素子は保護回路基板を通じてベアセルと連結されるので、熱伝達効率が低く、２次保護素子の性能が低下するという問題があった。
【０００７】
併せて、保護回路基板はベアセルと電気的な連結のための電極リードを具備しなければならない。そのため、保護回路基板に電極リードが設置されることができる面積だけパターンの設計面積が減少する。従って、保護回路基板は、パターン面積を確保するために少なくとも４層以上の多層基板を使用するので、製造費用が上昇するという問題があった。
【０００８】
また、保護回路基板は、ＰＴＣ素子によって内部抵抗（Ｉｎｎｅｒ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が増加するという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ベアセルの電極端子と電気的に連結される２次保護素子を具備する、新規かつ改良された保護回路組立体、電池組立体及び保護回路組立体と電池組立体との結合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電池組立体の保護回路組立体は、少なくとも一つの電極を具備したベアセルを含み、ベアセルの充電と放電を制御する保護回路基板と、ＰＴＣ本体と、第１リード及び第２リードを含むＰＴＣ素子と、を含み、前記第１導電プレートは、前記ＰＴＣ本体と前記保護回路基板に付着して、前記第２導電プレートは前記ＰＴＣ本体と前記ベアセルの少なくとも一つの電極と連結される、保護回路組立体が提供される。
【００１１】
前記第１導電プレートは、前記保護回路基板に前記ＰＴＣ本体を保有するように設置されていてもよい。
【００１２】
前記保護回路基板には導電層が形成され、前記第１導電プレートは前記導電層にスポット溶接されて前記保護回路基板と電気的に結合されていてもよい。
【００１３】
前記導電層は、ニッケル導電層を含んでいてもよい。
【００１４】
前記第１導電プレートは、リフローはんだ付けされて前記保護回路基板と連結されていてもよい。
【００１５】
前記第１導電プレートは、前記保護回路基板と電気的に結合される第１導電部と、前記ＰＴＣ本体の第１表面と電気的に結合される第２導電部と、前記第１導電部と前記第２導電部の間に離隔される空間に介される第３導電部と、を含んでいてもよい。
【００１６】
前記第２導電プレートは、前記ベアセルの少なくとも一つの電極と電気的に結合される第１導電部と、前記ＰＴＣ本体の第２表面と電気的に結合される第２導電部と、前記第１導電部と前記第２導電部との間に前記第１導電部と前記第２導電部とが分離されて間隔を有するように介される第３導電部を含んでいてもよい。
【００１７】
前記ＰＴＣ本体は、前記保護回路基板と接して設置されて、前記保護回路基板の前記第２導電プレートの前記第２導電部は、ＰＴＣ本体の第２表面と保護回路基板との間に介在し、前記第１導電プレートの第２導電部は前記ＰＴＣ本体の第１表面に結合されていてもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ベアセルと、前記ベアセルの充電と放電を制御する保護回路基板と、ＰＴＣ本体と、前記保護回路基板と電気的に結合する第１導電プレートと、前記ベアセル電極と前記ＰＴＣ本体とを電気的に結合する第２導電プレートと、を備え、前記ＰＴＣ本体は前記ベアセルと前記保護回路基板との間に電気的に連結されるＰＴＣ素子と、を含むことを特徴とする、電池組立体が提供される。
【００１９】
前記ベアセルは、第１電極板および第２電極板と、前記第１電極板および前記第２電極板の間にセパレーターが介在する電極組立体と、前記第１電極板および前記第２電極板にそれぞれ付着された第１電極タブ及び第２電極タブと、前記電極組立体が内部に収容される開口部が形成された缶と、前記缶と結合されて前記第１電極タブと前記第２電極タブの少なくとも一つと電気的に連結される電極端子を含むキャップ組立体と、を含んでいてもよい。
【００２０】
上記電池組立体は、前記保護回路基板と前記ベアセルとの間に前記保護回路基板と前記ベアセルとを連結するトップケースをさらに含んでいてもよい。
【００２１】
前記保護回路基板上に導電層が形成されて、前記第１導電プレートは、前記導電層にスポット溶接されて前記保護回路基板に電気的に結合されていてもよい。
【００２２】
前記導電層は、ニッケル導電層を含んでいてもよい。
【００２３】
前記第１導電プレートは、リフローはんだ付けされて前記保護回路基板に連結されていてもよい。
【００２４】
前記保護回路基板は基板本体を含み、前記基板本体の中央には溶接ホールが形成されていてもよい。
【００２５】
前記ＰＴＣ素子の第２導電プレートは、前記保護回路基板の溶接ホールを通じて前記ベアセルの電極端子と抵抗溶接されて連結されていてもよい。
【００２６】
前記保護回路基板は基板本体を含み、前記基板本体の両端部に電極リードを具備していてもよい。
【００２７】
前記保護回路基板の前記電極リードは、前記ベアセルの上端表面にレーザー溶接されていてもよい。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ＰＴＣ素子は、保護回路組立体の保護回路基板にＰＴＣ素子の第１導電プレートによって電気的に連結して、前記ＰＴＣ素子は、ベアセルの一つの電極に第２導電プレートによって電気的に連結して、前記ＰＴＣ素子と保護回路基板とを電気的に連結することを特徴とする、保護回路組立体と電池組立体のベアセルの結合方法が提供される。
【００２９】
前記ＰＴＣ素子の第１導電プレートを前記保護回路基板への電気的な連結時に、前記保護回路基板の導電層に前記第１導電プレートにスポット溶接してもよい。
【００３０】
前記ＰＴＣ素子の第１導電プレートの前記保護回路基板への電気的な連結時に、前記保護回路基板に直接前記第１導電プレートをリフローはんだ付けしてもよい。
【００３１】
前記ＰＴＣ素子の第２導電プレートの前記ベアセルの前記一つの電極との電気的な連結時に、前記保護回路基板の溶接ホールを通じて抵抗溶接してもよい。
【００３２】
前記保護回路基板の電極リードは、前記ベアセルの他の一つの電極とレーザー溶接してもよい。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように本発明によれば、ベアセルの電極端子と電気的に連結された２次保護素子を具備して電池の安全性能を向上させる効果がある。
【００３４】
また、本発明は、２次保護素子が保護回路基板に実装される面積が最小化されて内部抵抗を減少させる効果がある。
【００３５】
また、本発明は、２次保護素子が負極リードの役割を遂行して、保護回路基板に形成されるパターンの設置面積を増大させる効果がある。したがって、従来の保護回路基板は、４層の基板を必要としたが、本発明によると、２層の基板でもパターンの設計が可能で全体の製造費用を節減する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による保護回路基板の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの斜視図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態による保護回路基板に具備されたＰＴＣ素子の側面図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態による保護回路基板の側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による二次電池の分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による二次電池で保護回路基板をベアセルに溶接する状態図である。
【図５】本発明の一実施形態による電池パックの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３８】
先ず、本発明の一実施形態にかかる保護回路基板を添付図面に基づいて説明する。
【００３９】
図１Ａは、本発明の一実施形態による保護回路基板を示す側面図であり、図１Ｂは図１Ａに示した保護回路基板の斜視図であり、図１Ｃは本発明の一実施形態によるＰＴＣ素子の側面図である。
【００４０】
図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、本発明の一実施形態による保護回路組立体１００は、保護回路基板（以下、‘基板本体’と称する）１１０と、該基板本体１１０に設置されるＰＴＣ素子１２０と、を含んで構成される。
【００４１】
基板本体１１０の中央部には溶接ホール１１１が形成されて、上部には電流を外部に伝達する外部端子１１２が実装されて、下部には各種の電気素子１１３が実装されて、両端部の下面には正極リード１１４、１１５が設置される。正極リード１１４、１１５は、基板本体１１０の外部に露出して、溶接されるように折曲されて延長形成される。
【００４２】
ＰＴＣ素子１２０は、ＰＴＣ本体１２１と、該ＰＴＣ本体１２１の一面に連結された第１導電プレート１２２と、ＰＴＣ本体１２１の他側面に連結された第２導電プレート１２３と、を含む。
【００４３】
ＰＴＣ本体１２１は、導電性粒子を結晶性高分子に分散させて製造される。導電粒子としては、炭素粒子を使用してもよく、結晶性高分子としては、ポリオレフイン系樹脂などの合成樹脂を使用してもよい。ＰＴＣ本体１２１は設定された温度以下では導電性粒子が固まっていて第１導電プレート１２２と第２導電プレート１２３との間の電流の流れを連結する。ところが、設定された温度以上になると、結晶性高分子の膨張によって導電性粒子が分離して抵抗が急激に増加することで、電流の流れが遮られるか、または低い量の電流が流れるようになる。これによってＰＴＣ本体１２１は、電池の破裂を防止する安全装置としての役割を遂行する。この時、電池が設定温度より上昇するのは、電池使用中に過電流や過電圧が流れるか、または消費電力が高くなって、これによる熱が発生するからである。その後、ＰＴＣ本体１２１が再び設定温度以下まで冷却されると、結晶性高分子が収縮されながら導電性粒子が再び連結して、電流の流れが発生する。
【００４４】
第１導電プレート１２２は、基板本体１１０と連結される第１導電部１２２ａと、ＰＴＣ本体１２１と連結される第２導電部１２２ｂと、第１導電部１２２ａと第２導電部１２２ｂとを連結する連結部１２２ｃを含む。連結部１２２ｃは、第１導電部１２２ａと第２導電部１２２ｂがお互いに高さの差を有するように、第１導電部１２２ａと第２導電部１２２ｂとに対して垂直に形成される。
【００４５】
第２導電プレート１２３は、後述するベアセルの電極端子と連結される第１導電部１２３ａと、ＰＴＣ本体１２１と連結される第２導電部１２３ｂと、第１導電部１２３ａと第２導電部１２３ｂを連結する連結部１２３ｃを含む。連結部１２３ｃは、第１導電部１２３ａと第２導電部１２３ｂがお互いに高さの差を有するように、第１導電部１２３ａと第２導電部１２３ｂとに対して垂直に形成される。
【００４６】
本発明の一実施形態による保護回路組立体１００は、基板本体１１０に対してＰＴＣ素子１２０がスポット溶接（Ｓｐｏｔ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）される方式によって設置される。この時、基板本体１１０の下面にニッケル材質の導電層１１６が設置されて、ＰＴＣ素子１２０は第１導電プレート１２２の第１導電部１２２ａが導電層１１６にスポット溶接されて電気的に連結される。
【００４７】
このように構成される本発明の一実施形態による保護回路組立体１００は、基板本体１１０にＰＴＣ素子１２０の第１導電プレート１２２がスポット溶接方式によって接続されて、第２導電プレート１２３はベアセルの負極端子（図示せず）と抵抗溶接方式によって接続される。このようにＰＴＣ素子１２０は第１導電プレート１２２と第２導電プレート１２３との溶接によって設置される。したがって、第１導電プレート１２２、第２導電プレート１２３と連結されたＰＴＣ本体１２１に熱的に大きな影響を及ぼさない。このようにＰＴＣ本体１２１が熱による影響を受けない状態で設置されるので、ＰＴＣ素子１２０は性能が最適化される。
【００４８】
ＰＴＣ素子１２０は、保護回路組立体１００の基板本体１１０に設置されると共にベアセルの電極端子と電気的に連結される。したがって、ベアセルでＰＴＣ素子１２０に伝達される熱伝逹効率が向上して安全性能が向上する。
【００４９】
ＰＴＣ素子１２０は、ベアセルの電極端子と連結される電気的連結通路の役割をするので、基板本体１１０側にベアセルの電極端子と連結される別途の電極リードを設置する必要がない。したがって、基板本体１１０に形成されることができるパターン面積を増大させることができる。
【００５０】
次には、本発明の他の実施形態による保護回路基板を説明する。
【００５１】
図２Ａは、本発明の他の実施形態による保護回路基板の側面図であり、図２Ｂは図２Ａに示した保護回路基板の斜視図である。
【００５２】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本発明の他の実施形態による保護回路組立体１００’は基板本体１１０と、該基板本体１１０に設置されるＰＴＣ素子１２０を含んで構成される。
【００５３】
このように本発明の他の実施形態による保護回路組立体１００’は基板本体１１０とＰＴＣ素子１２０の構成は、上述した本発明の一実施形態と同一な構成を有する。同一構成に対して同一符号を使って、各構成に対する詳細な説明は省略する。
【００５４】
本発明の他の実施例による保護回路組立体１００’と本発明の一実施形態による保護回路組立体１００の差異は、基板本体１１０に対してＰＴＣ素子１２０が設置される方式と関わる。
【００５５】
すなわち、本発明の他の実施形態による保護回路組立体１００’は、基板本体１１０に対してＰＴＣ素子１２０がリフローはんだ付け（Ｒｅｆｌｏｗ  Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）方式によって設置される。リフローはんだ付け方式は、基板本体１１０に先ずソルダクリームを塗布して、続いてリフローはんだ付けマシン（Ｒｅｆｌｏｗ  Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ）を通過させて、ＰＴＣ素子１２０と基板本体１１０が接合される部位に熱い空気または光を加える。従って、基板本体１１０に塗布されたソルダクリームが溶融されながらＰＴＣ素子１２０が基板本体１１０に付着される。
【００５６】
基板本体１１０に付着されるＰＴＣ素子１２０は、第１導電プレート１２２の第１導電部１２２ａがリフローはんだ付けされて付着される。したがって、基板本体１１０の下面に別途の導電層１１６を形成する必要がない。
【００５７】
このように本発明の他の実施形態による保護回路組立体１００’は、基板本体１１０にＰＴＣ素子１２０の第１導電プレート１２２がリフローはんだ付け方式によって接続されて、ＰＴＣ素子１２０の第２導電プレート１２３はベアセルの電極端子（図示せず）と抵抗溶接などの溶接方式によって接続される。このようなリフローはんだ付け方式による接合は、基板本体１１０側に別途の導電層を形成する必要が無いので、製造工程を大量化、自動化することができる利点がある。
【００５８】
従って、保護回路組立体１００’に設置されたＰＴＣ素子１２０は、ベアセルの電極端子と直接電気的に連結された構造であるので、熱伝逹効率が向上する。
【００５９】
併せて、保護回路組立体１００’は、ＰＴＣ素子１２０によってベアセルの電極端子が連結されるので、保護回路組立体１００’に別にベアセルの電極端子と連結される電極リードを具備しなくなる。したがって、基板本体１１０のパターン面積が増大される。
【００６０】
次には、本発明の一実施形態に係る二次電池について説明する。
【００６１】
図３は、本発明の一実施形態に係る二次電池の分解斜視図であり、図４は本発明の一実施形態に係る二次電池であり、保護回路基板をベアセルに溶接する状態を示した側面図である。
【００６２】
図３及び図４を参照すると、本発明による二次電池２００はベアセル２１０と、該ベアセル２１０に電気的に連結される保護回路組立体１００を含む。保護回路組立体１００は、ＰＴＣ素子１２０を具備した基板本体１１０を含む。ここで保護回路組立体１００は、本発明の一実施例による保護回路組立体１００と同一な構成であるので同一符号を使用する。
【００６３】
ベアセル２１０は、缶２１１と、該缶２１１に収容される電極組立体２１２と、缶２１１の開口部を密封するキャップ組立体２２０を含む。
【００６４】
缶２１１は、おおよそ直方体の形状を有して、一端部が開放された開口部２１１ａを有した金属材質の容器であり、ディープドローイング（ｄｅｅｐ  ｄｒａｗｉｎｇ）などの加工方法で形成する。よって、缶２１１自体が端子の役割を遂行することも可能である。缶２１１の材質としては、軽量の伝導性金属であるアルミニウムまたはアルミニウム合金が望ましい。缶２１１は電極組立体２１２と電解液が収納される容器になって、電極組立体２１２が投入されるように形成された開口部２１１ａはキャップ組立体２２０によって密封される。
【００６５】
電極組立体２１２は、正極板２１３と、セパレーター２１４と、負極板２１５と、正極板２１３から引き出された正極タップ２１６と、負極板２１５から引き出された負極タップ２１７と、正極タップ２１６及び負極タップ２１７に付着する絶縁テープ２１８と、を含む。
【００６６】
正極板２１３と負極板２１５との間には、セパレーター２１４を介して積層して、渦形に巻取して、いわゆる、‘ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ  Ｒｏｌｌ）’形態で形成される。正極板２１３及び負極板２１５はそれぞれアルミニウムホイル及び銅ホイルで形成された集電体に正極活物質であるコバルト酸リチウムと負極活物質である炭素などをそれぞれコーティングさせて形成してもよい。セパレーター２１４は、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリエチレンとポリプロピレンの共重合体（ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）で形成されている。セパレーター２１４は、正極板２１３及び負極板２１５より幅を広く形成することが極板間の短絡を防止するのに有利である。
【００６７】
電極組立体２１２は、正極板２１３と連結された正極タップ２１６及び負極板２１５と連結された負極タップ２１７が引き出されている。電極組立体２１２の外部に引き出される境界部には正極板２１３及び負極板２１５の短絡を防止するために絶縁テープ２１８が巻き付けられている。
【００６８】
キャップ組立体２２０は、キャッププレート２２１と、ガスケット２２２と、電極端子２２３と、絶縁プレート２２４と、端子プレート２２５と、絶縁ケース２２６と、を含んで形成される。
【００６９】
キャッププレート２２１は、中央に端子通孔２２１ａが形成されて電極端子２２３が挿入されて、電極端子２２３の外周にはキャッププレート２２１と電極端子２２３を絶縁させるガスケット２２２が位置する。キャッププレート２２１は、一側に缶２１１の内部に電解液を注入するための電解液注入孔２２１ｂが形成されて、電解液が注入された後に電解液注入孔２２１ｂは、栓２２７で密封される。
【００７０】
電極端子２２３は、負極タップ２１７と電気的に連結されて、負極端子の役割を遂行する。しかし、電極端子２２３が正極タップ２１６と連結される場合には、極性が変わって正極端子の役割を遂行するようになる。通常的に電極端子２２３は、負極端子の役割を遂行するようになる。
【００７１】
絶縁プレート２２４は、キャッププレート２２１の下面に設置されて、絶縁プレート２２４の下面には端子プレート２２５が設置される。従って、絶縁プレート２２４はキャッププレート２２１と端子プレート２２５とを絶縁させる役割を有する。
【００７２】
端子プレート２２５は、電極端子２２３の下端部と結合される。そして、電極組立体２１２の負極板２１５は、負極タップ２１７によって端子プレート２２５及び電極端子２２３と電気的に連結される。また、電極組立体２１２の正極板２１３は、キャッププレート２２１の下面に正極タップ２１６が溶接されて電気的に連結される。
【００７３】
絶縁ケース２２６は、電極組立体２１２の上面に設置される。絶縁ケース２２６は負極タップ貫通部２２６ａと、正極タップ貫通部２２６ｂと、電解液注入孔２２６ｃとが形成される。
【００７４】
栓２２７は、キャッププレート２２１に形成された電解液注入孔２２１ｂを通じて缶２１１内部に電解液を注入した後に電解液注入孔２２１ｂを密閉するのに使用される。
【００７５】
保護回路組立体１００は、基板本体１１０と該基板本体１１０に設置されるＰＴＣ素子１２０を含む。基板本体１１０とＰＴＣ素子１２０との構成は、上述したものであるので、詳細な説明は省略する。
【００７６】
このように構成された本発明の一実施形態による二次電池２００は、ベアセル２１０に保護回路組立体１００が電気的に連結されて構成される。
【００７７】
保護回路組立体１００は、基板本体１１０の下面に形成された導電層１１６にＰＴＣ素子１２０の第１導電プレート１２２がスポット溶接方式によって接続される。または、基板本体１１０の下面に導電層１１６を形成しない場合には、保護回路組立体１００’の下面にＰＴＣ素子１２０の第１導電プレート１２２をリフローはんだ付け方式によって接続することもできる。
【００７８】
また、ＰＴＣ素子１２０の第２導電プレート１２３はベアセル２１０の電極端子２２３と抵抗溶接によって接続される。このような溶接工程は基板本体１１０に形成された溶接ホール１１１を溶接棒が通過して第２導電プレート１２３とベアセル２１０の電極端子２２３が接触された面が溶接される。電極端子２２３は、通常的にベアセル２１０の負極端子の役割を遂行する。
【００７９】
電極端子２２３が負極端子である場合に、ベアセル２１０の正極端子の役割は、キャッププレート２２１が担当する。キャッププレート２２１の両側上面には基板本体１１０の両方下面に固定された正極リード１１４、１１５が設置される。すなわち、キャッププレート２２１の上面で正極リード１１４、１１５はスポット溶接されて、キャッププレート２２１と基板本体１１０が電気的に連結される。この時、正極リード１１４、１１５のうちで少なくとも一つは、基板本体１１０の正極端子と電気的に連結される。
【００８０】
このように保護回路組立体１００は、ＰＴＣ素子１２０を通じてベアセル２１０の電極端子２２３と電気的に接続されて、正極リード１１４、１１５を通じてキャッププレート（実施例で正極端子として利用される）２２１が電気的に接続される。従って、保護回路組立体１００はベアセル２１０の正極端子と負極端子が電気的に連結された構成を有する。
【００８１】
ここでＰＴＣ素子１２０は、保護回路組立体１００とベアセル２１０との間の電流が流れる経路上に設置されて二次電池２００が内、外部的に熱に露出される場合に電流の流れを遮断することで電池の爆発または発火を防止するようになる。
【００８２】
また、本発明の一実施形態に係る二次電池２００は、ＰＴＣ素子１２０を具備した保護回路組立体１００または保護回路組立体１００’を具備して、ベアセル２１０でＰＴＣ素子１２０側に熱伝逹効率が向上される。
【００８３】
併せて、ＰＴＣ素子１２０は、ベアセル２１０の電極端子２２３と連結される電気的連結通路の役割をするので、基板本体１１０側にベアセル２１０の電極端子２２３と連結される別途の電極リードを設置する必要がない。したがって、基板本体１１０の形成されるパターン面積が増大される。
【００８４】
次には本発明の一実施形態に係る電池パックに対して説明する。
【００８５】
図５は、本発明の一実施形態に係る二次電池を具備する電池パックを示した斜視図である。
【００８６】
図５を参照すると、本発明の一実施形態に係る電池パック３００は、ベアセル２１０と、該ベアセル２１０に電気的に連結される保護回路組立体１００と、該保護回路組立体１００をベアセル２１０の上面に結合するトップケース３１０と、ベアセル２１０の下面に結合されるボトムケース３２０と、トップケース３１０とボトムケース３２０をベアセル２１０に結合すると共にベアセル２１０の側面を保護するようにベアセル２１０の側面を囲むラベル紙３３０を含む。
【００８７】
トップケース３１０は、内部に保護回路組立体１００が収容されることができる大きさの内部空間を有する下部が開放された直方体の形状を有する。そして、保護回路組立体１００の外部端子１１２が露出される端子孔３１１が一側に形成されて、他側には浸水紙３４０が付着される浸水紙付着部３１２が形成される。
【００８８】
ボトムケース３２０の両側辺には、ベアセル２１０の下端部側面を支持する側面リブ３２１が形成される。
【００８９】
ベアセル２１０とボトムケース３２０との間には、両面テープ３５０が位置して、ベアセル２１０の下面とボトムケース３２０との上面がお互いに接着される。従って、ベアセル２１０の下端にボトムケース３２０が結合される。
【００９０】
ラベル紙３３０は、トップケース３１０の下端部とボトムケース３２０の側面リブ３２１を囲みながらベアセル２１０の側面を囲むようになる。
【００９１】
このように構成される本発明による電池パック３００は、ベアセル２１０と保護回路組立体１００が電気的に連結されている。この時、ベアセル２１０の電極端子２２３は、ＰＴＣ素子１２０で連結されて保護回路組立体１００の負極端子（図示せず）と連結される。また、ベアセル２１０の正極端子であるキャッププレート２２１は、保護回路組立体１００の正極リード１１４、１１５を通じて保護回路組立体１００の正極端子（図示せず）と連結される。
【００９２】
このように保護回路組立体１００に具備されたＰＴＣ素子１２０は、ベアセル２１０の電極端子２２３を通じて熱を直接伝達されるようになる。したがって、電池の過熱による異常発生時電流の流れを遮断して、電池パック３００の爆発、発火を防止することができるようになる。
【００９３】
併せて、ＰＴＣ素子１２０は、ベアセル２１０の電極端子２２３と連結される電気的連結通路の役割をするので、基板本体１１０側にベアセル２１０の電極端子２２３と連結される別途の電極リードを設置する必要がない。従って、基板本体１１０のパターン形成面積が増大する利点がある。
【００９４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、保護回路基板、二次電池及び二次電池の製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１００、１００’    保護回路組立体
１１１  溶接ホール
１１２  外部端子
１１３  電気素子
１１４、１１５  正極リード
１１６  導電層
１２０  ＰＴＣ素子
１２１  ＰＴＣ本体
１２２  第１導電プレート
１２３  第２導電プレート
２００  二次電池
２１０  ベアセル
２１１  缶
２１２  電極組立体
２１３  正極板
２１４  セパレーター
２１５  負極板
２１６  正極タップ
２１７  負極タップ
２１８  絶縁テープ
２２０  キャップ組立体
２２１  キャッププレート
２２２  ガスケット
２２３  電極端子
２２４  絶縁プレート
２２５  端子プレート
２２６  絶縁ケース
２２７  栓
３００  電池パック
３１０  トップケース
３２０  ボトムケース
３３０  ラベル紙
３４０  浸水紙
３５０  両面テープ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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