(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極アセンブリが、密封状態で樹脂層と金属層を含む高強度ラミネートからなるポーチ形状の電池ケースの受け部内に取り付けられ、
前記電池ケースの側方密封部が、湾曲された外周面を形成するように、前記受け部に向かって曲げられた端部を有し、
保護回路モジュール（ＰＣＭ）が、前記受け部と前記側方密封部との間に設けられた少なくとも一つの内部空間内に設けられてなる、構造で構成された、電池パック。
【請求項２】
前記高強度ラミネートシートが、
ポリマーフィルムからなる外部コーティング層と、
金属箔からなるバリア層と、及び
ポリオレフィンからなる内部シーラント層とを備えてなり、
前記バリア層の金属箔がアルミニウム合金であり、
前記外部コーティング層が、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）層及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層からなり、かつ、前記外部コーティング層の外面で上塗りされてなり、  
前記高強度ラミネートシートが６．５ｋｇｆ以上の先端貫通力への耐性を有する、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記バリア層が２０から１５０μｍの厚みを有する、請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記アルミニウム合金が、合金Ｎｏｓ．8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104及び3105からなる群から選択される一つ以上のものである、請求項２に記載の電池パック。
【請求項５】
前記外部コーティング層が、５から４０μｍの厚みを有する、請求項２に記載の電池パック。
【請求項６】
前記外部コーティング層のポリマーフィルムが、ＰＥＮ又は指向性ナイロンフィルムからなる、請求項２に記載の電池パック。
【請求項７】
前記湾曲した外周面は、垂直断面で円弧構造を有する、請求項１に記載の電池パック。
【請求項８】
絶縁シートが、電池ケースの外面とＰＣＭとの間に配置されてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項９】
前記側方密封部が、前記側方密封部の角が尖らないように湾曲した外周面がＰＣＭの外面に沿って形成されるとともに、前記側方密封部がＰＣＭに堅固に接触するように形成されてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１０】
結合剤、両面テープ又は挿入部材が、前記側方密封部の内部空間内にＰＣＭを安定して固定するために用いられてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１１】
ＰＣＭと電池セルの上端に設けられた電極ターミナルがニッケルプレートからなるバスバーを介して互いに接続されてなり、
前記バスバーが、電池セルの外面と同じ形状で曲げられてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１２】
上端密封部が、電池セルのセル本体に堅固に接続されるように垂直上方に曲げられ、
電極ターミナルが、上端密封部に堅固に接続され、ＰＣＭに電気的に接続されるように垂直下方に曲げられてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１３】
絶縁頂点キャップが、電池セルの上端に取り付けられてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１４】
電極ターミナルが電池セルの上端に設けられてなり、
上端密封部と側方密封部が交差する電池ケースの反対側の上端角が、上端密封部を容易に曲げるように、所定の形状で切断されてなる、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１５】
電極ターミナルが電池セルの上端に設けられてなり、
電池の外部入力ターミナル及び外部出力ターミナルが、電池セルの下端に位置している、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１６】
外部入力ターミナル及び外部出力ターミナルが、側方密封部の内部空間から延在するバスバーであり、電池セルの下端で曲げられる、請求項１５に記載の電池パック。
【請求項１７】
電極ターミナルが電池セルの上端に設けられてなり、
絶縁部材が、電池ケースからバスバーを電気的に絶縁するために電池セルの下端に取り付けられてなり、
絶縁部材が、電池セルの下端と、外部入力ターミナル及び外部出力ターミナルとして機能するバスバーの屈曲端部との間に配置される、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１８】
電極ターミナルが電池セルの上端に設けられてなり、
絶縁キャップ（底面キャップ）が電池セルの下端に取り付けられ、
絶縁キャップが、外部入力ターミナル及び外部出力ターミナルが曝される開口を有する、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１９】
電極ターミナルが電池セルの上端に設けられてなり、
頂点キャップ及び／又は底面キャップが、曲げられた側方密封部の内部空間に対応する断面形状を有する下端延在部を含み、
頂点キャップ及び／又は底面キャップの電池セルに対する連結が、下端延在部を側方密封部の内部空間内に挿入することによって達成される、請求項１３又は１８に記載の電池パック。
【請求項２０】
電極ターミナルが電池セルの上端に設けられてなり、
シートフィルムが電池セルの外面に用いられ、
前記キャップが、電池セルの上端及び／又は下端に取り付けられてなる、請求項１３又は１８に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は側方密封部に取り付けられた保護回路モジュール（ＰＣＭ）を含む細くて小さな大きさの電池パックに関する。より詳細には、本発明は、電極アセンブリが、密封状態で樹脂層と金属層を含む高強度ラミネートからなるポーチ形状の電池ケースの受け部内に取り付けられた構造で構成され、電池ケースの側方密封部が、湾曲された外周面を形成するように、前記受け部に向かって曲げられた端部を有し、ＰＣＭが、側方密封部の少なくとも一つの内部空間内に設けられる、電池パックに関する。電池パックは、箱形状のケースとフレームのような付加的なパック被覆部材を用いることなく、薄くてよりコンパクトな構造で製造されることができる。ＰＣＭは電極ターミナルから空間的に離れている。この結果、電池パックは、電池パックが落ちるような、外部衝撃に対して高い安全性を示す。
【背景技術】
【０００２】
携帯装置は徐々に開発され、このような携帯装置の需要が増加し、二次電池の需要も携帯装置に対するエネルギー源としても急速に増加する。それらの間で、リチウム二次電池は、高いエネルギー密度と高い放電圧を有し、多くの研究が実施され、今では商業的に広く使用される。
【０００３】
その見た目において、リチウム二次電池は、円筒形の電池、プリズム状の電池、または、ポーチ形状の電池に分類される。電解質の形状に基づいて、リチウム二次電池は、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池またはリチウムポリマー電池としても分類される。
【０００４】
携帯装置の小型化に向かう近年の傾向は、薄い厚みを有するプリズム状の電池またはポーチ形状の電池の需要が増加している。特に、電池の形状が容易に変化され、電池の製造コストが下がり、電池の重さが小さくなるので、ポーチ形状の電池はかなり魅力的である。
【０００５】
一般的に、ポーチ形状の電池は、電極アッセンブリおよび電解質が密封状態で樹脂層および金属層を含むラミネートシートからなるポーチ形状のケースに含まれる、構造で構成された種類の電池である。電極アッセンブリは、ゼリーロール（jelly-roll）タイプの電極アッセンブリまたは積重タイプの電極アッセンブリからなってもよい。
【０００６】
図１は、積重タイプの電極アッセンブリを含む従来のポーチ形状の二次電池の構造を示す典型的な図であり、図２は、電池が組み立てられた状態を典型的に示す図１の電池の透視平面図である。
【０００７】
まず、図１に示すように、ポーチ形状の二次電池１０は、カソード、アノード、および、電解質で覆われて各カソードとアノードとの間に配置されたセパレータを含む電極アッセンブリ３０がポーチ形状の電池ケース２０内に密封状態で取り付けられ、電極アッセンブリ３０のカソードタップ３１およびアノードタップ３２が、電池ケース２０の外側にさらされた二つの電極リード４０，４１に電気的に接続される、構造で構成されている。
【０００８】
電池ケース２０は、電極アッセンブリ３０を受けるための凹んだ受け部２３を有するケース本体２１と、ケース本体２１に一体で連結されたカバー２２とを含む。
【０００９】
ケース本体２１とカバー２２は、ＯＮｙ（指向性ナイロンフィルム）からなる外部コーティング層２０aと、通常のアルミニウム金属からなるバリア層２０ｂ、および、ＣＰＰ（キャストポリプロピレン）（cast polypropylene）からなる内部シーラント層２０ｃを含む。内部シーラント２０ｃは、その端部で熱溶融層（図示せず）で覆われ、ケース本体２０の上端およびカバー２２は互いに、熱溶接装置（図示せず）によって生成される熱と圧力によって互いに確実に取り付けられる。
【００１０】
積重タイプ電極アッセンブリ３０は、複数のカソードタップ３１と複数のアノードタップ３２の各々が電極リード４０，４１に溶接によって接続されるように、構成される。また、ケース本体２１の上端とカバー２２の上端との間が、熱溶接装置によって互いに熱で溶接されるときに、熱溶接装置と電極リード４０，４１との間の短絡が生じることを防止し、電極リード４０，４１と電池ケース２０との間の密封性を確実にするように、絶縁性フィルム５０が電極リード４０，４１の各々の上面と下面に取り付けられる。
【００１１】
ケース本体２１とカバー２２の接触領域が互いに熱的に溶接されるときに、電解質で充填された電極アッセンブリ３０が受け部２３内に配置され、図２に示すように、上方密封部２５と側方密封部２６が形成される。側方密封部２６は、無益に反対の方向に延び、側方密封部２６が電池パックを製造するように垂直方向に曲げられる。
【００１２】
上述されたように、ポーチ形状の電池１０は、ケース本体２１とカバー２２が、ＯＮｙ（指向性ナイロンフィルム）からなる外部コーティング層２０aと、通常のアルミニウム金属からなるバリア層２０ｂ、および、ＣＰＰ（キャストポリプロピレン）からなる内部シーラント層２０ｃを含む構造で構成され、ケース本体２１とカバー２２が傷つけられやすいので、物理的な衝撃がポーチ形状の電池１０が加わったり、尖った物体がポーチ形状の電池１０を押圧したりし、この結果、ポーチ形状の電池１０が燃えたり破裂したりすることがある。
【００１３】
このため、側方密封部２６を垂直方向に曲げることによって形成された電池セル１０’が、一般的に、電池パックを構成するように所定の機械的強度を有するケース（図示せず）内に、取り付けられる。
【００１４】
図３および図４の各々は、電池パックの組み立て後と前の電池パックの構造を示している。
【００１５】
これらの図面に示すように、電池パック６０は電池セル１０’を含み、当該電池セル１０’内で、電極アッセンブリがカソード、アノードおよびセパレータを含み、電解質は密封状態で含まれ、パックケース本体７０が電池セル１０’を受けるための内部空間を有し、上方カバー８０がパックケース本体７０に連結され、パックケース本体７０内で電池セル１０’が電池セル１０’を密封するために受けられる。パックケース本体７０と電池セル１０’との間と、上方カバー８０と電池セル１０’との間に、二重で隣接した両面テープ９０が設けられている。
【００１６】
一般的に、上述された構造を有する電池パック６０は、パックケース本体７０と上方カバー８０との間が連結されることによって組み立てられ、これらは、ポリカーボネート（ＰＣ）またはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）のようなプラスチック材料からなり、超音波溶接法を使用する。超音波溶接法は、例えば２０，０００Ｈｚのような高周波振動によって生成される摩擦熱を用いて二つの表面を溶接して取り付ける方法である。
【００１７】
しかしながら、厚みの薄い電池パックの需要の増加するにつれて、パックケース本体７０と上方カバー８０の近年の厚みは０．３から０．３５ｍｍに減らされる。この結果、ダイキャスティングおよび射出モールディングを実施することが難しくなる。さらに、溶接強さが減少され、このため、溶接欠陥比率が高くなる。
【００１８】
金属ケースの厚みが金属ケースの特徴のためにとても小さいときであっても、金属ケースを用いた電池（すなわち、プリズム形状の電池）は、外部衝撃に対して適切な強度を提供する。しかしながら、図１に示された構造を有するポーチ形状の電池１０は、ポーチ形状の電池の構造の特徴のために、外部衝撃に対して小さな強度を提供する。この結果、薄いパックケースの適用が制限される。
【００１９】
さらに、保護回路モジュール（ＰＣＭ）は、電池セル１０’の上端、すなわち電極ターミナル（図示せず）に隣接して取り付けられる。この結果、例えば電池セル１０’が落ちるというように外部衝撃が電池セル１０’に加えられると、短絡の発生する可能性が高くなる。例えば、電池セル１０’が電極ターミナルを下にして落ちると、電池セル１０’が前方に曲がり、このため、電池セル１０’がＰＣＭと接触するようになる。このとき、電極ターミナルがＰＣＭの回路が接触され、短絡が生じる。この結果、電池パックの安全性がテストされるときに、落下テストは、短絡の発生をチェックするように前方に落ちるよう、一般的に実施される。短絡の発生の可能性は、コンパクトで薄い構造で構成された電池パックのときに増加される。
【００２０】
この結果、容易に製造され、外部衝撃に対して適切な強度と短絡に対する高抵抗を有し、よりコンパクトかつ薄い構造で構成される電池パックの高い必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このため、本発明は、上述した問題と、未だ解決されていない他の技術的な問題を解決するためになされた。
【００２２】
特に、本発明の目的は、単純な組立工程で容易に組み立てることができ、電池パックの製造コストが減らされる電池パックを提供することを目的とする。
【００２３】
本発明の別の目的は、箱形状のケースとフレームのような従来のパック被覆部材を用いることなく適切な強度を有する電池パックを提供し、電池パックが薄くてコンパクトな構造で構成される。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、電池パックの落下のような電池パックに外部衝撃が加えられることに起因する短絡について高抵抗を有する電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明によれば、上述された目的と他の目的は、電極アセンブリが、密封状態で樹脂層と金属層を含む高強度ラミネートからなるポーチ形状の電池ケースの受け部内に取り付けられ、電池ケースの側方密封部が、湾曲された外周面を形成するように、前記受け部に向かって曲げられた端部を有し、保護回路モジュール（ＰＣＭ）が、側方密封部の少なくとも一つの内部空間内に設けられる構造で構成された電池パックの提供によって達成されうる。
【００２６】
この結果、本発明による電池パックは、追加的なパック被覆部材を用いることなく構成されて電池パックの組立工程が単純になり、電池パックは、減少された製造コストで薄くかつコンパクトに製造され、電池パックは外部衝撃に対して高い安全性を示す。本発明の特徴は、高強度のラミネートシートの電池ケースを作り、特別な形状の電池ケースの側方密封部を形成し、曲げられた側方密封部の少なくとも一つの内部空間内にＰＣＭを配置することによって得られる。
【００２７】
好ましい実施の形態において、高強度ラミネートシートがポリマーフィルムからなる外部コーティング層を含み、バリア層が金属箔からなり、内部シーラント層がポリオレフィンベースの金属からなり、バリア層の金属箔はアルミニウム合金であり、外部コーティング層はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなり、および／または、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層が外部コーティング層の外面で上塗りされ、ラミネートシートが６．５ｋｇｆ以上の先端貫通力への耐性を有し、この詳細は、本出願の出願人によって提出された韓国国際出願PCT/KR2005/3436内に開示されている。上述した出願の開示は、まるでここで十分に説明されているように、参照として本願に組み入れられる。
【００２８】
高強度ラミネートシートにおいて、金属箔は、材料の導入または漏れを防止する機能をし、さらに、電池ケースの強度を増加させる。この結果、金属箔は、外部コーティング層または外部コーティング層の外面に追加的に用いられる樹脂層とともに、高強度を提供する。
【００２９】
先端貫通力は、ＦＴＭＳ １０１Ｃによって測定された貫通力を意味する。従来のラミネートシートからなる電池は、５．０ｋｇｆの先端貫通力を有し、本発明による電池ケースは少なくとも６．５ｋｇｆ、好ましくは６．５から１０．９ｋｇｆ、さらに好ましくは７．０から８．５ｋｇｆの先端貫通力を有している。先端貫通力の上記で特定された範囲は、電池を用いるときに様々な先端部材による電池のダメージに対して電池の安全を確実にする範囲である。
【００３０】
強度を増加するためのバリア層は２０から１５０μｍの厚みを有している。バリア層の厚みがあまりに薄いと、浸入されたり漏れたりする物質の防止と、強度の増加を期待することは難しい。他方で、バリア層の厚みがあまりに厚いと、バリア層の工程効率が減少され、ラミネートシートの厚みが増加される。
【００３１】
バリア層を構成するアルミニウム合金は、合金の構成に応じて様々な異なる強度を有する。例えば、アルミニウム合金は、限定されることはないが、合金Ｎｏｓ．8079, 1N30, 8021, 3003, 3004, 3005, 3104および3105であることが好ましい。これらの合金は独立して、または、二つ以上の合金が組み合わされて使用される。好ましくは、合金Ｎｏｓ．8079, 1N30, 8021および3004がバリア層の金属箔として使用される。
【００３２】
外部コーティング層のポリマーフィルムは、５から４０μｍの厚みを有していることが好ましい。ポリマーフィルムの厚みがあまりに薄いと、ポリマーフィルムは期待される強度を提供することができない。他方、ポリマーフィルムの厚みが厚くなりすぎると、ラミネートシートの厚みが厚くなる。本発明によれば、外部コーティング層のポリマーフィルムはＰＥＮまたは指向性ナイロンフィルムからなることが好ましい。
【００３３】
ＰＥＴ層が外部コーティング層の外面に選択的に適用されると、ＰＥＴ層は５から３０μｍの厚みを有することが好ましい。ＰＥＴ層の厚みがあまりに薄いと、ＰＥＴ層を追加することによる強度の増加が期待されない。他方、ＰＥＴ層の厚みが厚くなりすぎると、ラミネートシートの厚みが増加される。
【００３４】
外部コーティング層としてのＰＥＮフィルムの使用、および、外部コーティング層の外面へのＰＥＴの追加は選択的に行われるが、所定の先端貫通力は、これらのうちの少なくとも一つを適用することによって得られる。これらを同時に用いることは、ラミネートシートの強度を増加する。
【００３５】
内部シーラント層は、キャストポリプロピレン（ＣＰＰ）からなり、２０から１５０μｍの厚みを有することが好ましい。
【００３６】
上述した構造を有するラミネートシートはとても優れた強度を有し、このため、ラミネートシートそれ自身が、電池パックに必要な物理的特性、すなわち、高伸張力、高衝撃強度および高耐久性、を追加的なパック被覆部材を用いることなく提供する。
【００３７】
ラミネートシートは様々な方法で製造される。例えば、各層を構成するフィルムおよび金属箔のような様々な部材が互いに連続して積み重ねられ、その後互いに接着される。接着は、乾燥積層法または噴出積層法によって達成されるとよい。乾燥積層法は、隣接する部材の間に接着剤を配置し、当該接着剤を乾燥させ、隣接する部材が室温よりも高い温度でかつ所定の圧力で互いに接着されるように、加熱ローラを用いて接着剤によって隣接する部材に熱と圧力を提供する方法である。他方、噴出積層法は、隣接する部材の間に接着剤を配置し、隣接する部材が室温および所定の圧力で互いに接着されるように、押圧ローラを用いて接着剤によって隣接する部材に圧力を提供する方法である。
【００３８】
高強度ラミネートシートは、従来のラミネートシートよりも高い機械強度を有する。この結果、ラミネートシートに所定の機械的な力が作用され、ラミネートシートが所定の形状に変形されるときに、ラミネートシートの変形した形状は、上述した機械的な力よりも低い力がラミネートシートに作用されても維持される。
【００３９】
このため、本発明によれば、従来のポーチ形状の電池では利用されない側方密封部が湾曲した外周面を形成するように変形され、側方密封部が役立つように機能する。
【００４０】
二つのラミネートシート（ケース本体とカバー）を熱溶接することによって形成された側方密封部は、薄い板形状の構造で構成される。この結果、側方密封部の端部の各々は鋭くなる。図３および図４に示すような従来の電池パックにおいて、側方密封部は、垂直に折り曲げられ、パック被覆部材（ケース）の内方に位置づけられる。他方、本発明によれば、電池パックが製造されるときに、追加的なパック被覆部材を用いることなく、側方密封部が電池パックの外観部を構成する。この結果、側方密封部が湾曲された外周面を形成するときに、内方に向けられ、側方密封部は、当該側方密封部が電極アセンブリの受け部で電池ケースの外面を囲むように変形される。さらに、湾曲した外周面を形成するように変形された側方密封部はなだらかな外面（側面）を形成し、このため、シートフィルムが電池ケースの外面に用いられるときに、シートフィルムが電池ケースの外面に容易に取り付けられる。また、このようななだらかな側面を有する電池パックは装置に容易に取り付けられる。
【００４１】
湾曲した外周面は、側方密封部の端部が電極アセンブリの受け部に向かって、すなわち内側に向かって曲げられた構造を意味し、湾曲した表面は緩やかな湾曲、または、角張っていない角を形成する。この結果、湾曲した外周面は様々な構造で形成される。湾曲した外周面は垂直断面で円弧構造を有する。
【００４２】
なだらかに内側に曲げられた側方密封部の端部は、電極アセンブリの受け部で電池ケースの外面に直接接触されている。また、側方密封部は、電極アセンブリの受け部で電池ケースの外面からわずかに分離されてもよい。
【００４３】
本発明によれば、ＰＣＭは、対応する側方密封部の内部空間内に取り付けられる。側方密封部もＰＣＭを取り付けるための空間として使用され、このため、電池パックはよりコンパクトな構造で製造される。ＰＣＭは、電池セルの過充電、過放電および過電流を制御するための保護回路を含む要素である。ＰＣＭはプリント基板（ＰＣＢ）の形態で構成されていることが好ましい。好ましい実施の形態において、絶縁シートが電池ケースの外面とＰＣＭの間に配置され、電気的絶縁性が増加される。
【００４４】
ＰＣＭは、追加部材を用いることなく、対応する側方密封部の内部空間内に安定して固定される。側方密封部は、側方密封部の角が尖らないように湾曲した外周面がＰＣＭの外面に沿って形成されるとともに、当該側方密封部がＰＣＭに堅固に接触するように形成されることが好ましい。例えば、垂直断面で長方形の形状を有するときには、側方密封部は、ＰＣＭの形状に対応して長方形の形状を有するような構造で構成され、側方密封部の角は小さな円弧を形成するように曲げられる。
【００４５】
本発明によれば、結合剤、両面テープまたは挿入部材が、対応する側方密封部の内部空間内にＰＣＭを安定して固定するために用いられる。
【００４６】
ＰＣＭは、二つの側方部のいずれか一つの内部空間内に取り付けられ、状況に応じて、二つの側方部の各内部空間内に取り付けられてもよい。
【００４７】
結合部材が、対応する側方密封部の内部空間内に取り付けられたＰＣＭと、電池セル上端に位置する電極ターミナルとの間の電気的な接続を達成するために使用されてもよい。結合部材は、結合部材によって電気的接続が達成される限り、特に限定されない。結合部材は、電池セルの外面と同じ形状で曲げられた、ニッケルプレートからなるバスバーであることが好ましい。
【００４８】
電池セルの上端は、この電池セルの上端が電極ターミナルが結合部材に結合される領域である以外の付加的な機能を有さない。この結果、電池セルの上端の高さはできる限り低く、電池セルの全体の大きさが小さくなることが好ましい。好ましい実施の形態において、上端密封部が、電池セルのセル本体に堅固に接続されるように垂直上方に曲げられ、電極ターミナルが、上端密封部に堅固に接続され、結合部材に接続されるように垂直下方に曲げられる。絶縁シートは、密封性を確実にするように、上端密封部と電極ターミナルとの間に配置されてもよい。また、頂点キャップが、電池セルの上端を外側から守るように、電池セルの上端に追加的に取り付けられてもよい。
【００４９】
好ましい実施の形態において、頂点キャップは、曲げられた側方密封部の内部空間に対応する断面形状を有する下端延在部を含み、頂点キャップの電池セルに対する連結は、下端延在部を側方密封部の内部空間内に挿入することによって達成される。
【００５０】
本発明によれば、所定の形状で側方密封部をなだらかに曲げる必要がある。この結果、上端密封部と側方密封部が交差する電池ケースの反対側の上端角は、上端密封部容易に曲げるように、所定の大きさで切断される。
【００５１】
電池の外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナルは、電池セルの上端または下端に配置されてもよい。電池の外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナルは、電池セルの下端に位置していることが好ましい。例えば、外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナルに設けられた絶縁キャップ（底面キャップ）は、電池セルの下端に取り付けられる。底面キャップが、側方密封部の内部空間に対応した断面形状を有する下端延在部を含むときには、底面キャップの電池セルへの結合は、下端延在部を側方密封部の内部空間内に挿入することによって、容易に達成される。外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナルとＰＣＭとの間の電気的な接続も、バスバーのような結合部材によって達成される。
【００５２】
好ましい実施の形態において、シートフィルムが電池セルの外面に用いられ、頂点キャップと底面キャップの各々が、電池セルの上端と下端に取り付けられる。シートフィルムは、電池セルの外面がシートフィルムによって囲まれるように、電池セルの外面に取り付けられる。シートフィルムは、側方密封部の端部と電池ケースとの間の間隙から異物が侵入することを防止するとともに、頂点および底面キャップと電池セルとの間の結合力を増加させる。製品名、製造者名、製品の使用法および導入が、シートフィルムの外面に印刷されてもよい。
【００５３】
上述された目的および他の目的、特徴並びに本発明の他の利点が、添付された図面とともに、以下の詳細な説明からより明瞭に理解されるだろう。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、本発明の好ましい実施の形態が、添付された図面を参照として記載される。しかしながら、本発明の範囲は示された実施の形態によって限定されないことには注意すべきである。
【００５５】
図５は、本発明の好ましい実施の形態によるポーチ形状の電池１００を示す、典型的な図面である。図５のポーチ形状の電池は、図１および図２に参照として示された従来のポーチ形状の電池と概ね一致している。このため、本発明の特徴部を除くポーチ形状の電池を思い出させる記載は、省略される。
【００５６】
ポーチ形状の電池１００の上方端部と対側とが熱的に溶接されるとき、電極アセンブリが電池ケース内に取り付けられ、密封部１１０，１２０，１３０がポーチ形状の電池１００の上方端部と対側に形成される。本発明によれば、側方密封部１２０，１３０の端部が、電極アセンブリ受け部１４０に向かって徐々に曲げられる。図６は側方密封部の曲がった端部を図示する、図５の直線Ａ−Ａに沿って取られた垂直断面図である。
【００５７】
図６によれば、電池ケースは、二つの積層構造で構成されている。第一積層構造（Ｂ）は、ＯＮｙからなる外部コーティング層１００ａ、アルミニウム合金からなるバリア層１００ｂ、ＣＰＰからなる内部シーラント層１００ｃ、および、外部コーティング層１００ａの外面でコーティングされたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）からなる最外層１００ｄを含む。第二積層構造（Ｃ）は、ポリエチレンナフタレートからなる外部コーティング層１００ｅ、アルミニウム合金からなるバリア層１００ｂ、および、ＣＰＰからなる内部シーラント層１００ｃを含んでいる。熱溶接が行われるときに、ケース本体のシーラント層１００ｃとカバーとが、密封部を構成するように互いに溶接される。
【００５８】
側方密封部１２０，１３０の端部は、受け部１４０に向かって曲げられており、当該受け部１４０内に電極アッセンブリ１５０が取り付けられ、側方密封部１２０，１３０が断面において円弧形状の外周面を形成する。この結果、側方密封部１２０，１３０の尖っている先端１２１，１３１は外側を向いておらず、操作者や使用者が、電池を取り扱っているときに、尖っている先端で傷つけられない。
【００５９】
図５に戻って参照にすると、上端密封部１１０が電池セル１００の高さを減らすように曲げられ、図１１から図１５を参照として後述される。上端密封部１１０を容易に曲げるように、上端密封部１１０と側方密封部１２０，１３０の交差部１７０は、所定の大きさで切り取られる。切り取られた交差部１７０の大きさは、電極アッセンブリの密封可能性が損傷されない範囲内で決定されるとよい。
【００６０】
側方密封部１２０，１３０が矢印で示されたように曲げられる前または曲げられた後で、上端密封部１１０は点線に沿って垂直に曲げられる。
【００６１】
本発明によれば、側方密封部１２０，１３０が例えば図６に示すように曲げられる。この結果、側方密封部１２０，１３０の幅が従来のポーチ形状の電池の側方密封部の幅よりも大きくなるよう、側方密封部１２０，１３０の幅ｗを形成することが好ましい。
【００６２】
図７は、本発明の好ましい実施の形態による電池セルを示した典型的な図面である。
【００６３】
図７に示すように、電池セル１０１は、上端密封部１１０が垂直方向上方に曲げられ、電極リード１６０，１６２が垂直方向下方に曲げられて、電池セル１０１の上端に堅固に接触させられる構造で構成される。また、側方密封部１２０，１３０は、曲げられた外周面が外側で形成されるよう、内側に向かって曲げられる。この結果、内部空間Ｓが形成され、内部空間Ｓの一つに、保護回路モジュール（ＰＣＭ）が取り付けられる。
【００６４】
図８は、図７の領域Ｄの垂直断面を拡大した図である。図８に示すように、プリント基板（ＰＣＢ）の形態で構成されるＰＣＭ４００が側方密封部１２０の内部空間Ｓ内に取り付けられ、側方密封部１２０の端部１２１は、電極アッセンブリ１５０が内部に取り付けられた電池ケースの受け部１４０に向かってなだらかに曲げられている。特に、側方密封部１２０の垂直断面形状は、概ね、ＰＣＭ４００の垂直断面形状、すなわち長方形状に相当し、密封部１２０の角は丸められている。この結果、ＰＣＭ４００は、なだからに曲げられた外面を有する側方密封部１２０の内部空間Ｓ内に安定的に取り付けられる。ＰＣＭ４００とバスバー３００との間の連結は、例えば、スポット溶接、レーザ溶接およびはんだ付けのような様々な方法によって達成されればよい。
【００６５】
図７に戻って参照にすると、入力ターミナル３０２および出力ターミナル３１２は電池セル１０１の下方端部に位置している。電極ターミナル１６０，１６２、ＰＣＭ４００、入力ターミナル３０２および出力ターミナル３１２はバスバー４００，３１０を介して互いに電気的に接続されており、バスバー４００，３１０は電池セル１０１の外面に概ね対応して曲げられている。
【００６６】
図９および図１０の各々は、本発明の別の好ましい実施の形態による電池セルを示す典型的な図である。
【００６７】
図９に最初に示すように、電池セル１０２は、二つのＰＣＭ４０１，４０２が側方密封部１２０，１３０に取り付けられた構造で構成されている。ＰＣＭ４０１，４０２の各々は、電池セル１０２の上端で、電極リード１６０，１６２に接続され、外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナル３０２，３１２に、電池セル１０２の端部で接続されている。
【００６８】
図１０の電池セル１０３は、ＰＣＭ４００が側方密封部１２０に取り付けられている図７の電池セル１０１とは異なり、電池セル１０３の上端で電極リード１６０，１６２に電気的に接続され、電池セル１０３の下端で外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナル３０２，３１２に電気的に接続されている二つのバスバー３００，３１０が、同じ側方密封部１２０に設けられている。
【００６９】
上述されたように、本発明による電池セルは、様々な構造を有してよく、このため、図７、図９および図１０に示された構造と他の可能な修正が、本発明の範囲内に含まれることは、解釈されるべきである。
【００７０】
図１１乃至図１５は、図６に示すような本発明の好ましい実施の形態による二次電池を用いた電池パックを製造するための典型的な工程を示した図である。
【００７１】
図１１に示すように、上端密封部１１０が垂直上方に曲げられ、絶縁シート２００が上端密封部１１０に取り付けられる。次に、カソードリード１６０およびアノードリード１６２が絶縁シート２００に取り付けられるように、カソードリード１６０およびアノードリード１６２が垂直下方に曲げられる。絶縁シート２００によって、電極リード１６０，１６２と電池ケース本体との間の電気的絶縁が安定的に維持される。側方密封部１２０は、図１２のバスバーが続く行程で側方密封部１２０に取り付けられた後で曲げられる。なお、側方密封部１２０は、側方密封部１２０にバスバーが取り付けられる前に曲げられてもよい。
【００７２】
図１２および図１３に示すように、バスバー３００，３１０の各々は、カソードリード１６０およびアノードリード１６２に接続され、バスバー３００，３１０が側方密封部１２０，１３０の内部空間Ｓ内に取り付けられる。電極リード１６０，１６２と対応するバスバー３００，３１０との間の接続は、スポット溶接で行われることが好ましい。
【００７３】
側方密封部１２０の内部空間Ｓ内に取り付けられたバスバー３００に対して、ＰＣＭ４００が接続される。特に、ＰＣＭ４００が接続されたバスバー３００は電極リード１６０に接続され、次に、側方密封部１２０が曲げられる。この結果、図に示されるように、ＰＣＭ４００が側方密封部１２０の内部空間Ｓ内に取り付けられる。
【００７４】
図１４に示すように、方形絶縁部材２２０が、電極ターミナル１６０，１６２に対向している電池セル１０１の下方端部に取り付けられる。次に、バスバー３００，３１０の屈曲端部３０２，３１２が絶縁部材２２０に取り付けられる。絶縁部材２２０は、電池セル１０１のセル本体からバスバー３００，３１０を電気的に絶縁するよう機能するとともに、屈曲端部３０２，３１２が電池セル１０１の下方端部に安定して位置づけられるよう、バスバー３００，３１０の屈曲端部３０２，３１２を支持するよう機能する。さらに、電池セル１０１の浸水をチェックするためのテストポイントも含まれる。バスバー３００，３１０の屈曲端部３０２，３１２は、それ自身が、外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナルとして機能する。
【００７５】
図１５に示すように、頂点キャップ５００と底面キャップ５１０が、電気的な接続部を守り、異物が侵入することを防止するために、電池セルの上端およい下端に取り付けられ、次に、シートフィルム６００が電池セル１０１の外面に貼り付けられる。
【００７６】
絶縁材料からなる底面キャップ５１０が、電池セル１０１の下方端部を囲む。底面キャップ５１０は、所定の位置に、複数の開口５１２，５１４を有し、この開口５１２，５１４を介して、バスバー３００，３１０の屈曲端部３０２，３１２、すなわち外部入力ターミナルおよび外部出力ターミナルと、テストポイント２２２が外部に露出される。下端延在部５１６は、下端延在部５１６が電池セル１０１の屈曲側方密封部１２０の内部空間内に挿入されるように、電池セル１０１に向かって延びている。この結果、底面キャップ５１０の電池セル１０１への接続が、側方密封部１３０の内部空間内へ下方延在部５１６を挿入することによって達成される。
【００７７】
状況に応じて、電池パックが落下したときに内部短絡を防止するために、本件出願人と同じ出願人によって出願された韓国特許出願2005-5623号に詳細が開示されているように、絶縁部材２２０の周りの間隙が、絶縁樹脂で満たされてもよく、また、絶縁カバーが絶縁部材２２０の周りの間隙内に取り付けられてもよい。上述した特許出願の開示は、まるでここで十分に説明されているように、参照として本願に組み入れられる。
【００７８】
頂点キャップ５００も、底面キャップ５１０の下端延在部と同様の下端延在部５１６を有し、頂点キャップ５００の下端延在部５１６が側方密封部１３０の内部空間内に挿入されることができるようになっている。しかしながら、電池セル１０１の断面形状に対応した構造を有する頂点キャップ５００が、様々な連結構造を示す目的で図面に示されている。
【００７９】
頂点キャップ５００および底面キャップ５１０が電池セル１０１に取り付けられる間に、シートフィルム６００が電池セル１０１に取り付けられる。シートフィルム６００は、電池セル内に存在する複数の間隙、例えば側方密封部１２０，１３０の端部と電池ケースとの間に画定された間隙、内に異物が侵入することを防止し、電池ケースを保護し、頂点キャップ５００と底面キャップ５１０の電池セル１０１への連結力を増加させる。
【００８０】
上述された組立工程によって、コンパクトで薄い構造を有する小さな大きさの電池が完成される。
【００８１】
本発明の好ましい実施の形態は図示目的のために開示されるが、当業者は、添付された請求項に開示された発明の範囲と精神から離れることなく、様々な修正、付加および交換が可能となることを理解するだろう。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
上述した記載から明らかなように、本発明による電池パックは、電極アッセンブリが取り付けられる電池ケースが高強度を有するラミネートシートからなり、電池ケースの側方密封部が特定の形状で形成され、ＰＣＭが側方密封部の内部空間内に位置づけられる構造からなる。この結果、側方密封部それ自身が、電池パックの外部形状を決定する構造として使用され、同時に、ＰＣＭを取り付けるための空間としても使用される。この結果、追加的なパック被覆部材を用いることなく電池パックを構成し、電池パックの組立工程を簡単にし、製造コストを下げてより薄くてよりコンパクトな構造で電池パックを製造することが可能となる。さらに、ＰＣＭは、電極ターミナルから空間的に離れて、電池セルのどちらかの側部に位置している。この結果、電池パックは、電池パックの落下のような外部衝撃に対して高い安全性を有している。
【００８３】
電池パックは、需要が近年徐々に上昇しているコンパクトで薄い電池パックで、使用されることがより好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来のポーチ形状の電池を示した分解組み立て斜視図。
【図２】図１のポーチ形状の電池の組み立てられた透視図。
【図３】ポーチ形状の電池を含む従来の電池パックの斜視図。
【図４】図３の電池パックの分解組み立て斜視図。
【図５】本発明の好ましい実施の形態によるポーチ形状の電池を示した典型的な図。
【図６】図５の線Ａ−Ａに沿って取られた垂直断面図。
【図７】本発明の好ましい実施の形態による電池セルを示した典型的な図。
【図８】図７の領域Ｄを拡大した垂直断面図。
【図９】本発明の別の好ましい実施の形態による電池セルを示した典型的な図。
【図１０】本発明の別の好ましい実施の形態による電池セルを示した典型的な図。
【図１１】本発明の好ましい実施の形態による図６に示された電池セルを使用する電池セルを製造するための例示的な工程を示した図。
【図１２】本発明の好ましい実施の形態による図６に示された電池セルを使用する電池セルを製造するための例示的な工程を示した図。
【図１３】本発明の好ましい実施の形態による図６に示された電池セルを使用する電池セルを製造するための例示的な工程を示した図。
【図１４】本発明の好ましい実施の形態による図６に示された電池セルを使用する電池セルを製造するための例示的な工程を示した図。
【図１５】本発明の好ましい実施の形態による図６に示された電池セルを使用する電池セルを製造するための例示的な工程を示した図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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