(57)【要約】【課題】二次電池パックのケースの耐久性向上が可能な二次電池パックに関する。【解決手段】二次電池パックは、二次電池と、二次電池の少なくとも一部分を囲むマウントフレームと、マウントフレームを囲むように設けられて、第１突部が突出する第１ケースおよび第２突部が突出する第２ケースを含むアウタケースと、二次電池に電気的に連結される保護回路モジュールと、含む。ここで、第１ケースと第２ケースとがマウントフレームに設けられた状態で、第１突部は第２突部に固定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と、
前記二次電池の少なくとも一部分を囲むマウントフレームと、
前記マウントフレームを囲むように設けられて、第１突部が突出する第１ケースおよび第２突部が突出する第２ケースを含むアウタケースと、
前記二次電池に電気的に連結される保護回路モジュールと、含み、
前記第１ケースと前記第２ケースとが前記マウントフレームに設けられた状態で、前記第１突部は前記第２突部に固定される二次電池パック。
【請求項２】
前記第１突部は、
前記第１ケースで第１方向に突出する延長部と、前記第１方向と交差する第２方向に折り曲げられて前記第２ケースの前記第２突部に固定される固定部と、を含む、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項３】
前記マウントフレームは、
前記二次電池の両側壁部をカバーする第１フレームと、
前記二次電池の下端部をカバーする第２フレームと、
前記第１フレームに結合して前記保護回路モジュールが設けられる第３フレームと、を含む、請求項２に記載の二次電池パック。
【請求項４】
前記第３フレームには、前記第１突部が挿入される挿入溝が形成される、請求項３に記載の二次電池パック。
【請求項５】
前記第１突部は、前記第１ケースの外側に少なくとも２つ以上の複数で突出する、請求項４に記載の二次電池パック。
【請求項６】
前記第２ケースの第２突部は、前記第３フレーム方向の一側と前記第２フレーム方向の一側とでそれぞれ複数で突出する、請求項５に記載の二次電池パック。
【請求項７】
前記第１突部と前記第２突部は、互いに接触した状態で抵抗溶接またはレーザー溶接で結合される、請求項６に記載の二次電池パック。
【請求項８】
前記アウタケースは、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）またはステレンス鋼（ＳＵＳ）のうちの少なくとも一つからなる、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項９】
前記第１ケースと前記第２ケースは、抵抗溶接またはレーザー溶接で結合される、請求項１に記載の二次電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池パックに関し、より詳しくは二次電池パックのケースの耐久性向上が可能な二次電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池は携帯電話やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く用いられている。
【０００３】
代表的な二次電池には、ニッケル-カドミウム（Ｎｉ-Ｃｄ）電池とニッケル-水素（Ｎｉ-ＮＨ）電池、およびリチウム（Ｌｉ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ-ｉｏｎ）二次電池などがある。特に、リチウムイオン二次電池は、携帯用電子装備の電源として多く使用されているニッケル-カドミウム電池やニッケル-水素電池に比べて、作動電圧が約３倍も高い。また、単位重量あたりのエネルギー密度が高いという側面から幅広く使用されている。
【０００４】
二次電池は、主に正極活物質としてリチウム系酸化物を使用し、負極活物質としては炭素材を使っている。一般には、電解質の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池とに分類され、液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい、高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。
【０００５】
このような二次電池には、充電と放電を制御する保護回路モジュールが設けられる。保護回路モジュールは、二次電池の過充電および過放電を防止して二次電池の安全性および寿命を向上させる役割を果たす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した構成の二次電池は、電極アセンブリーと保護回路モジュールを外部衝撃などから保護するための方法として、電極アセンブリーの外側を囲むケースを備える。このとき、ケースは、電極アセンブリーの外側に嵌合などの物理的結合により、外部衝撃の発生時にケースの結合部位が変形して耐久性が低下するという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、ケースの耐久性を向上させることができる二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態にかかる二次電池パックは、二次電池と、二次電池の少なくとも一部分を囲むマウントフレームと、マウントフレームを囲むように設けられて、第１突部が突出する第１ケースおよび第２突部が突出する第２ケースを含むアウタケースと、二次電池に電気的に連結される保護回路モジュールと、含む。ここで、第１ケースと第２ケースとがマウントフレームに設けられた状態で、第１突部は第２突部に固定される。
【０００８】
第１突部は、第１ケースで第１方向に突出する延長部と、第１方向と交差する第２方向に折り曲げられて第２ケースの第２突部に固定される固定部と、を含み得る。
マウントフレームは、二次電池の両側壁部をカバーする第１フレームと、二次電池の下端部をカバーする第２フレームと、第１フレームに結合して保護回路モジュールが設けられる第３フレームと、を含み得る。第３フレームには、第１突部が挿入される挿入溝が形成され得る。
【０００９】
第１突部は、第１ケースの外側に少なくとも２つ以上の複数で突出し得る。
第２ケースの第２突部は、第３フレーム方向の一側と第２フレーム方向の一側とでそれぞれ複数で突出し得る。
第１突部と第２突部は、互いに接触した状態で抵抗溶接またはレーザー溶接で結合され得る。
アウタケースは、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）またはステレンス鋼（ＳＵＳ）のうちの少なくとも一つからなり得る。
第１ケースと第２ケースは、抵抗溶接またはレーザー溶接で結合され得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、二次電池を保護するケースを第１ケースと第２ケースとで構成して、二次電池を囲んだ状態で互いを溶接結合することにより、二次電池の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる二次電池を概略的に示した図面である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した分解斜視図である。
【図３】第１ケースから突出した第１突部が第３フレームの挿入溝に安着した状態と第１ケースの第２突部が突出した状態を概略的に示した図面である。
【図４】第１ケースの第１突部と第２ケースの第２突部が接触固定された状態を概略的に示した要部図面である。
【図５】図４のＶ-Ｖ線に沿って切断した図面である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる二次電池を概略的に示した分解斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した分解斜視図である。
【図８】図７の第１ケースを概略的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参考にして本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、多様な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略しており、明細書全体にわたって同一または類似した構成要素については同一な参照符号を付した。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態にかかる二次電池を概略的に示した図面である。
図１に示されているように、二次電池１００は、電極アセンブリー１１０と、電極アセンブリー１１０を収容するパウチ１２０とを含む。電極アセンブリー１１０は、正極１１１と、負極１１２と、正極１１１と負極１１２の間に介在したセパレータ１１３とが巻かれた構造となる。
【００１４】
セパレータ１１３は、正極１１１と負極１１２との間に位置して短絡を防止し、リチウムイオンの移動を可能にする。セパレータ１１３は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン高分子膜、またはこれらの多重膜で形成できる。
正極１１１には正極タップ１１４が電気的に連結される。負極１１２には負極タップ１１５が電気的に連結される。このような正極タップ１１４には、正極用絶縁テープ１１６が巻かれており、負極タップ１１５には負極用絶縁テープ１１７が巻かれている。
【００１５】
パウチ１２０は、柔軟性を有するケースを指すものであって、上部ケース１２１と下部ケース１２２とを含む。上部ケース１２１および下部ケース１２２は、少なくとも一面が一体に接合できる。パウチ１２０は、金属箔と、金属箔の両面に積層された絶縁性フイルムとで構成された３層構造であってもよいが、必ずしもこれに限定されるのではない。
図２は、本発明の第１実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した分解斜視図である。
【００１６】
図２に示されているように、本発明の第１実施形態にかかる二次電池パック２００は、二次電池１００と、二次電池１００の少なくとも一部分を囲むマウントフレーム２１０と、マウントフレーム２１０を囲むように設けられるアウタケース２２０と、二次電池１００に電気的に連結される保護回路モジュール２３０とを含む。
二次電池１００には、電極アセンブリー１１０を収容するパウチ１２０が備えられる。パウチ１２０は、一側に、正極タップ１１４の端部と、負極タップ１１５の端部とが外部に露出する。パウチ１２０は、柔軟性を有するケースであって、電極アセンブリー１１０がパウチ１２０の内部に収容された状態で、形状自在に折り畳み可能である。このような二次電池１００は、マウントフレーム２１０によって少なくとも一部分が囲まれている。
【００１７】
マウントフレーム２１０は、二次電池１００の両側壁部をカバーする第１フレーム２１１と、二次電池１００の下端部をカバーする第２フレーム２１３と、保護回路モジュール２３０が設けられる第３フレーム２１５とを含む。マウントフレーム２１０の第１フレーム２１１と第２フレーム２１３は、一体に形成できる。このようなマウントフレーム２１０は、高分子樹脂を利用した射出成形によって少なくとも二次電池１００の外面一部を囲むように設けられる。そして、第１フレーム２１１には第３フレーム２１５が設けられる。
【００１８】
第３フレーム２１５は、マウントフレーム２１０の開口部に嵌合によって固定することができる。このような第３フレーム２１５には、正極タップ１１４と負極タップ１１５が保護回路モジュール２３０の方向に露出できる貫通ホール２１５ａが形成される。そして、第３フレーム２１５には、複数の挿入溝２１５ｂが形成される。このような挿入溝２１５ｂには、アウタケース２２０の第１突部２２５および第２突部２２７が挿入される。これについては、以下でアウタケース２２０を説明しながらより具体的に説明する。
【００１９】
保護回路モジュール２３０は、電極アセンブリー１１０に連結されて、充放電を含む電極アセンブリー１１０の作動を制御する。参照番号２３１は保護回路モジュール２３０の回路基板を指すものであって、配線パターンが印刷された印刷回路基板であり、一方向に沿って長く延びた長方形の薄い板形状からなり得る。
一方、二次電池１００は、第１ケース２２１および第２ケース２２３を含むアウタケース２２０によって保護される。
【００２０】
第１ケース２２１は、マウントフレーム２１０で保護されない、二次電池１００の露出した第１側面を覆うように設けられる。第２ケース２２３は、マウントフレーム２１０で保護されない、二次電池１００の露出した第２側面を覆うように設けられる。すなわち、第１ケース２２１と第２ケース２２３は、二次電池１００を挟んで対向した側面にそれぞれ設けられて、二次電池１００を保護することになる。
【００２１】
このような第１ケース２２１および第２ケース２２３は、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）またはステレンス鋼（ＳＵＳ）のうちのいずれか一つで形成することができる。これにより第１ケース２２１および第２ケース２２３は、周縁の一部分が互いに重なった状態で溶接で固定可能である。つまり、第１ケース２２１の角部の一部分が第２ケース２２３の角部の一部分と重なって位置した状態で、抵抗溶接またはレーザー溶接で固定することができる。もちろん、第１ケース２２１と第２ケース２２３は、必ずしも溶接固定に限定されるのではなく、物理的嵌合で結合されることも可能である。第１ケース２２１と第２ケース２２３との嵌合時には、第１ケース２２１および第２ケース２２３の側面に凹凸部（図示せず）を形成して、弾性力を利用して嵌合で固定できる。また、第１ケース２２１および第２ケース２２３は、マウントフレーム２１０に嵌合されることも可能である。
【００２２】
第１ケース２２１と第２ケース２２３は、第３フレーム２１５の位置で第１突部２２５と第２突部２２７との結合により固定される。
図３は、第１ケースから突出した第１突部が第３フレームの挿入溝に安着した状態と第１ケースの第２突部が突出した状態を概略的に示した図面である。
図３に示されているように、第１ケース２２１には第１突部２２５が突出する。本第１実施形態では、第１ケース２２１の外側に第１突部２２５が一つ突出したことを例として説明するが、必ずしもこれに限定されるのではなく、第１突部２２５は第１ケース２２１の外側に少なくとも２つ以上突出することも可能である。
【００２３】
第１突部２２５は、第１ケース２２１に連結され、第１方向に突出する延長部２２５ａと、延長部２２５ａに一体に連結されて第１方向と交差する第２方向に折り曲げられて突出する固定部２２５ｂとを含む。ここで、第１方向とは、第１ケース２２１の平面に垂直する方向であり、第２方向とは、第１ケース２２１の平面に水平な方向を指す。しかし、第１方向と第２方向は必ずしもこれに限定されず、所定の角度に変形することも可能である。
【００２４】
延長部２２５ａは、一応第１ケース２２１の角部の部分に一体に連結される。このような延長部２２５ａは、第１ケース２２１の材質と同様に金属材質からなり、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）またはステレンス鋼（ＳＵＳ）のうちのいずれか一つの材質からなり得る。延長部２２５ａは、第１ケース２２１の角部で第２ケース２２３方向に屈曲して延長される。
【００２５】
固定部２２５ｂは、延長部２２５ａの突出した方向と交差する第２方向に屈曲し得る。つまり、固定部２２５ｂは、延長部２２５ａの端部で第２方向と交差する方向に屈曲して第３フレーム２１５の挿入溝２１５ｂに位置する。本実施形態において、延長部２２５ａが突出する第１方向と固定部２２５ｂが突出する第２方向との交差角度は、９０度となる。しかし、第１方向と第２方向との交差角度は、必ずしも９０度に限定されるのではなく、第３フレーム２１５の挿入溝２１５ｂの形状に対応して所定の角度に変更することも可能である。固定部２２５ｂの一側面がマウントフレーム２１０の挿入溝２１５ｂに安着した状態で、固定部２２５ｂの上側面には第２ケース２２３の第２突部２２７が位置する。
図４は、第１ケースの第１突部と第２ケースの第２突部が接触固定された状態を概略的に示した要部図面であり、図５は図４のＶ-Ｖ線に沿って切断した図面である。
【００２６】
図４および図５に示されているように、先ず、第１ケース２２１の第１突部２２５が第３フレーム２１５の挿入溝２１５ｂに安着する。そして、第２ケース２２３の第２突部２２７は第１突部２２５の上側に接触するように位置する。このように、第１ケース２２１の第１突部２２５と第２ケース２２３の第２突部２２７とが接触した状態で、第１突部２２５と第２突部２２７は抵抗溶接またはレーザー溶接などで固定することができる。このように、二次電池１００を保護するためのケースとして、二次電池１００を挟んで両側面に第１ケース２２１および第２ケース２２３が位置した状態で、第１ケース２２１と第２ケース２２３を溶接で結合されるようにして、二次電池の耐久性が向上できる。
【００２７】
図６は、本発明の第２実施形態にかかる二次電池を概略的に示した分解斜視図である。図１乃至図５と同じ参照番号は、同じ機能の同じ部材をいう。以下、同じ参照番号についてはその詳しい説明を省略する。
図６に示されているように、本発明の第２実施形態にかかる二次電池パック３００は、二次電池１００と、二次電池１００に電気的に連結される保護回路モジュール２３０と、二次電池１００を囲むように位置して第１ケース３２１および第２ケース２２３を含むアウタケース３２０とを含む。ここで、第１ケース３２１には少なくとも２つ以上突出する第１突部３２５が突出し、第２ケース２２３には第１突部３２５のそれぞれに固定される第２突部２２７が突出する。
【００２８】
本発明の第２実施形態では、第１突部３２５が第１ケース３２１の角部に沿って３つ突出することを例として説明する。これにより、第２突部２２７は、第１突部３２５の個数に対応して第２ケース２２３の角部外側に３つ突出可能である。第１ケース３２１の第１突部３２５と第２ケース２２３の第２突部２２７とは互いに接触した状態で抵抗溶接またはレーザー溶接で結合できる。
【００２９】
このように、第１ケース３２１の第１突部３２５と第２ケース２２３の第１突部２２７とをそれぞれ３つ形成して溶接によって結合することにより、二次電池パックのケースの耐久性をさらに向上させることが可能である。
図７は、本発明の第３実施形態にかかる二次電池パックを概略的に示した分解斜視図であり、図８は図７の第１ケースを概略的に示した斜視図である。図７乃至図８において、同じ参照番号は、同じ機能の同じ部材をいう。以下、同じ参照番号についてはその詳しい説明を省略する。
【００３０】
図７および図８に示されているように、本発明の第３実施形態にかかる二次電池パック４００は、二次電池１００と、二次電池１００の少なくとも一部分を囲むマウントフレーム２１０と、二次電池１００に電気的に連結される保護回路モジュール２３０と、二次電池１００を囲むように設けられて第１ケース２２１および第２ケース２２３を含むアウタケース４２０とを含む。
【００３１】
第１ケース４２１には、上端と下端とにそれぞれ第１突起４２５が突出する。つまり、第１突起４２５は、第１ケース４２１において第３フレーム４１３方向の上端一側と第２フレーム４１３方向の下端一側にそれぞれ突出できる。
第１突起４２５は、第１ケース４２１の上端および下端にそれぞれ同じ形状および同じ大きさで形成することができる。以下、第３実施形態の第１突起４２５は、第１実施形態と同一なものであって、その詳しい説明は省略する。
【００３２】
一方、マウントフレーム４１０は、二次電池１００の両側壁部をカバーする第１フレーム４１１と、二次電池１００の下端部をカバーする第２フレーム４１３と、保護回路モジュール２１５が設けられる第３フレーム２１５とを含む。
第２フレーム４１３には、第１ケース４２１の第１突部４２５と第２ケース４２３の第２突部４２７とが挿入された状態で、固定のための結合ホール４１３ａが形成される。従って、第１ケース４２１と第２ケース４２３は、第１突部４２５および第２突部４２７が第３フレーム２１５位置および第２フレーム４１３位置でそれぞれ溶接で固定されることにより、耐久性を向上させながらより安定した設置が可能である。
【００３３】
以上、本発明を図面に示した実施形態を参照して説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明と均等な範囲に属する多様な変形例または他の実施形態が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  二次電池
１１０  電極アセンブリー
１１１  正極
１１２  負極
１１３  セパレータ
１１４  正極タップ
１１５  負極タップ
１２０  パウチ
２００  二次電池パック
２１０  マウントフレーム
２１１  第１フレーム
２１３  第２フレーム
２１５  第３フレーム
２１５ａ  貫通ホール
２１５ｂ  挿入溝
２２０  アウタケース
２２１  第１ケース
２２３  第２ケース
２２５  第１突部
２２７  第２突部
２３１  回路基板
【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】
2014175300.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014175300.tif 000009
【図８】
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