(57)【要約】【課題】電池パック全体の厚さ及び幅を薄型化することのできる電池パックを提供する。【解決手段】本発明の電池パックは、電極組立体と、この電極組立体を収容するケースとを含むベアセル２００と、ベアセル２００を収納する外部ケース３１０、３２０とを備えており、外部ケース３１０、３２０の下端部に形成された段差部３１８、３２８に樹脂材を充填してボトムケース４００を形成し、このボトムケース４００が外部ケース３１０、３２０の側面よりも外側に出ないようにモールディングしたことを特徴とする。【選択図】図４Ｂ
2008108694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極板、第２電極板及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースとを含むベアセルと、  
前記ベアセルを収納する外部ケースと、
前記外部ケースの上端部にモールディングされる上部モールディング部と、
前記外部ケースの下端部にモールディングされる下部モールディング部とを含み、
前記下部モールディング部は前記ベアセルの下端部を覆い、前記外部ケースの側面よりも外側に出ないようにモールディングされることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記外部ケースの下端部には、前記外部ケースの側面から内側に凹んだ段差部が形成され、前記段差部に前記下部モールディング部を形成することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記段差部は、前記ベアセルの側面の下端と前記ベアセルの底面との間の境界部に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記外部ケースは、前記ベアセルの幅の広い側の一方の側面及び幅の狭い側の両側面の一部を覆う第１外部ケースと、前記ベアセルの幅の広い側の他方の側面及び幅の狭い側の両側面の一部を覆う第２外部ケースとから構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項５】
前記第１外部ケース及び前記第２外部ケースは、ステンレス材質で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
前記外部ケースは、パウチ型に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項７】
前記外部ケースは、角形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項８】
第１電極板、第２電極板及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースとを含むベアセルと、前記ベアセルを収納する外部ケースとを備えた電池パックにおいて、
前記外部ケースは、その下端部に前記ベアセルの下端部を覆うボトムカバーを設置するための結合部を備えていることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
前記結合部は、前記外部ケースの側面から内側に凹んだ段差部であることを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記段差部は、前記ベアセルの側面の下端と前記ベアセルの底面との間の境界部に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記外部ケースは、前記ベアセルの幅の広い側の一方の側面及び幅の狭い側の側面の一部を覆う第１外部ケースと、前記ベアセルの幅の広い側の他方の側面及び幅の狭い側の側面の一部を覆う第２外部ケースとから構成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１２】
前記第１外部ケース及び前記第２外部ケースは、ステンレス材質で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の電池パック。
【請求項１３】
前記外部ケースは、パウチ型に形成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項１４】
前記外部ケースは、角形に形成されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項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、電池パックに関し、より詳しくは、陽極と陰極とセパレータを含む電極組立体を収容するための電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、二次電池はリチウムと水分との反応性のため、非水性電解質を用いる。このような電解質はリチウム塩を含む固体ポリマーか、またはリチウム塩が有機溶媒で解離された液状である。
【０００３】
液体電解質はリチウム金属電池やリチウムイオン電池で用いられ、高分子固体電解質はリチウムイオンポリマー電池で用いられている。
【０００４】
完全固体型リチウムイオンポリマー電池の場合には、有機電解液の漏出問題がなく、有機電解液を含むゲル状リチウムイオンポリマー電池の場合にも、液体電解質を用いるリチウムイオン電池と比べると、電解液の漏出問題は金属缶容器の代りにパウチ型容器を用いることで防止することができる。
【０００５】
パウチは、金属ホイル層とこれを覆う合成樹脂層の多層膜で構成されているが、これを用いると、金属缶を使用した場合よりも電池の重さを著しく軽量化できる。このとき、多層膜からなるパウチにおいて、ホイルを形成する金属としてはアルミニウムが用いられ、パウチ膜の内側を形成するポリマー膜は電解質から金属ホイルを保護すると共に陽極と陰極、そして電極タブの間の短絡を防止する。
【０００６】
パウチ型リチウム二次電池を形成するためには、陽極板、セパレータ、陰極板を積層し、積層した後に巻き取って形成された電極組立体を仮封止状態のパウチ内に配置する。そして、パウチの開放された端部で上、下部パウチ膜を加熱融着すると、密封されたパウチ型のベアセル電池が製造される。
【０００７】
このようなベアセル電池は、少なくとも１つ以上のベアセル電池を接続して使うことができ、ベアセルには保護回路基板（ＰＣＭ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ）や、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）などが設けられている。
【０００８】
ベアセル電池の前面、後面及び両側の側面はケースによって包まれており、前記ケースによって包まれていないベアセル電池の上面と下面は、樹脂が注入されてモールディングされるホットメルト法によって外部と絶縁されている。
【０００９】
ところで、従来ではベアセル電池の下面にモールディングされる樹脂材は、ベアセル電池を包んでいるケースの下端部を包むような状態でモールディングされていた。したがって、モールディングした樹脂剤がケースの側面から外側に突き出た状態でモールディングが完了するので、電池パック全体の厚さが厚くなり、電池の薄型化を困難にするという問題があった。
【００１０】
また、従来では、ベアセル電池の下面にモールディングされる樹脂材は、ケースの下面に別の結合構造を有していない状態でモールディングされていた。したがって、樹脂材がベアセル電池と分離し易いという不良が発生する問題もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような問題点に鑑みて案出された本発明の目的は、ベアセル電池にモールディングされる樹脂材がケースの側面よりも外側に出ないように形成することで電池パックの厚さ及び幅が大きくなるという問題を解消した電池パックを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、モールディングされた樹脂材によってベアセルの下端に形成されたボトムカバーが安定して固定され、樹脂材がベアセル電池から分離してしまう不良を防止した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】
【００１３】
前記目的を達成するための本発明の一側面による構成は、第１電極板、第２電極板及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースとを含むベアセルと、前記ベアセルを収納する外部ケースと、前記外部ケースの上端部にモールディングされる上部モールディング部と、前記外部ケースの下端部にモールディングされる下部モールディング部とを含み、前記下部モールディング部は前記ベアセルの下端部を覆い、前記外部ケースの側面よりも外側に出ないようにモールディングされることを特徴とする電池パックに関する。
【００１４】
また、本発明の他の側面による構成は、第１電極板、第２電極板及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースとを含むベアセルと、前記ベアセルを収納する外部ケースとを備えた電池パックにおいて、前記外部ケースは、その下端部に前記ベアセルの下端部を覆うボトムカバーを設置するための結合部を備えていることを特徴とする電池パックに関する。
【００１５】
このように樹脂材のモールディング時に、外部ケースの下端部の外周縁に形成された段差部に樹脂材を充填することにより、ボトムカバーを安定的に結合する効果がある。さらに、外部ケースの下端部には結合部として段差部が形成されているので、ボトムカバーを構成する樹脂材が外部ケースの側面の外側にオーバーフローされずに、電池パックの厚さ及び幅が大きくなることを防止する効果がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電池パックは、ベアセルの表面を覆う外部ケースの下端部において、外部ケースの厚さ及び幅を超えないように樹脂材をモールディングして下部モールディング部を形成し、このような下部モールディング部がボトムカバーとして凝固して結合するので、電池パック全体の厚さ及び幅を薄型化する効果がある。
【００１７】
また、本発明の下部モールディング部によって形成されるボトムカバーは、外部ケースの下端部に形成された段差部に充填された形態で結合されるので、ベアセルと外部ケースからボトムカバーが簡単に分離してしまうことがなくなり、堅固に固定されるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の望ましい実施例を添付した図面に基づいてより詳しく説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施例に係る電極組立体をケースに収容する過程を示した図であり、図２は本発明の一実施例に係る電池パックの分解斜視図である。
【００２０】
図１及び図２に示したように、本発明の一実施例に係る電池パックは電子機器に装着されるベアセル２００を含んでいる。
【００２１】
前記ベアセル２００は、陽極または陰極性を有する第１、２電極板１１０、１２０及び第１電極板１１０と第２電極板１２０との間に介在するセパレータ１３０を含む電極組立体１５０と、電極組立体１５０が収容されるケース２１０を含んで構成されている。
【００２２】
ケース２１０は、電極組立体１５０を収容するために所定の空間を有する深絞り部２１０ａが設けられたパウチ型に形成されている。
【００２３】
電極組立体１５０は、第１電極活物質層がコーティングされた第１電極板１１０と、第２電極活物質層がコーティングされた第２電極板１２０と、第１電極板１１０と第２電極板１２０との間に介在して短絡を防止しながらリチウムイオンの移動を可能にするセパレータ１３０とが巻回されて形成されている。第１、２電極板１１０、１２０には、それぞれ電極タブ１４１、１４３が引き出されている。ここでは、第１電極板１１０は陽極として、第２電極板１２０は陰極として形成されているが、極性を逆に形成することも可能である。
【００２４】
第１電極板１１０にコーティングされる陽極活物質としては、カルコゲニド（Ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ）化合物が用いられ、その例としてはＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ１−ＸＣｏＸＯ２（０＜Ｘ＜１）、ＬｉＭｎＯ２などの複合金属酸化物が用いられている。
【００２５】
第２電極板１２０にコーティングされる陰極活物質としては、炭素（Ｃ）系列物質、Ｓｉ、Ｓｎ、ティンオキサイド、ティン合金複合体（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｔｉｎ ａｌｌｏｙｓ）、転移金属酸化物、リチウム金属酸化物などが用いられている。また、一般に陽極電極板は、アルミニウム材質、陰極電極板は銅材質が使用され、セパレータは一般にポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）が使用されるが、本発明ではこのような材質に限定されるわけではない。
【００２６】
ケース２１０は、内部収納空間を有するパウチ型に形成される。したがって、このようなパウチ型のケース２１０は、電極組立体１５０を収納できるように一定の深さを有する深絞り部２１０ａと、この深絞り部２１０ａの周辺部に形成されて深絞り部２１０ａをカバーできるフランジ部２１０ｂとから形成されている。ケース２１０の材質は、軟性材質であってアルミニウム箔を中心層にし、その一方の面には変性ポリプロピレン、例えば、ＣＰＰ（Ｃａｓｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）を用いて接着層として機能させ、絶縁膜はナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材を適用することができる。
【００２７】
また、電極組立体１５０に接続された第１、２電極タブ１４１、１４３は、ケース２１０の外周縁に一定の長さだけ引き出されている。
【００２８】
ケース２１０に電極組立体１５０が収容されたベアセル２００には、保護回路基板１７０が接続される。この保護回路基板１７０は、電極組立体１５０と電気的に接続されて電池が作動不良を起こした際に電流の流れを強制的に遮断する。
【００２９】
ケース２１０の外側に引き出された第１、２電極タブ１４１、１４３には、絶縁部材１６０が設けられ、保護回路基板１７０は絶縁部材１６０を介在させて第１、２電極タブ１４１、１４３と電気的に接続されている。また、保護回路基板１７０は、連結リード１７１によって外部に露出される外部端子１８０と接続される。外部端子１８０は充電の際に外部の電気端子と直接接続されるものである。
【００３０】
図３Ａは本発明の一実施例によって外部ケースが組み立てられた状態の電池パックを示す斜視図であり、図３Ｂは図３Ａのａ−ａ線の断面図である。
【００３１】
図２、図３Ａ及び図３Ｂに示したように、ベアセル２００は外部ケース３００によって覆われている。外部ケース３００は、ベアセル２００の相互に対向する側面を覆う第１、２外部ケース３１０、３２０で構成されている。すなわち、第１外部ケース３１０によってベアセル２００の幅の広い側の一方の側面２０１が覆われ、第２外部ケース３２０によって幅の広い側の他方の側面２０２が覆われている。さらに、第１、２外部ケース３１０、３２０は幅の狭い側の両側面２０３、２０４の一部を覆っている。
【００３２】
第１、２外部ケース３１０、３２０は、ベアセル２００の幅の広い側の側面２０１、２０２を覆う長側面３１２、３２２と、長側面３１２、３２２の両端を直角に折り曲げて延長して形成した短側面３１４、３２４と、長側面３１２、３２２と短側面３１４、３２４の下端部においてそれぞれ折り曲げられて延設された底面３１６、３２６から構成されている。
【００３３】
本発明の外部ケース３００の下端には、段差部が形成されている。第１外部ケース３１０は、長側面３１２及び短側面３１４と底面３１６との間の境界部位である第１外部ケース３１０の下端部に段差部３１８が形成されている。また、第２外部ケース３２０は、長側面３２２及び短側面３２４と底面３２６との間の境界部位である第２外部ケース３２０の下端部に段差部３２８が形成されている。
【００３４】
外部ケース３００を構成する第１外部ケース３１０及び第２外部ケース３２０は、それぞれステンレス材質で形成することが望ましいが、これに限定されるわけではなく、スチール材質またはプラスチック材質で形成してもよい。
【００３５】
このように構成された外部ケース３００によって電池を構成するが、保護回路基板１７０が接続されるベアセル２００の上端面２０５と、それに対向するベアセル２００の下端面２０６はホットメルト方式によって樹脂材でモールディングされる。
【００３６】
図４Ａはベアセルの下端部に樹脂材がモールディングされた状態を示す斜視図であり、図４Ｂは図４Ａのｂ−ｂ線の断面図である。
【００３７】
図４Ａ及び図４Ｂに示したように、本発明の電池パックでは外部ケース３００の上端部にモールディングされた上部モールディング部と、外部ケース３００の下端部にモールディングされた下部モールディング部とが形成され、このうち下部モールディング部であるボトムカバー４００は樹脂材をベアセル２００の下端面２０６にホットメルト方式でモールディングして形成されている。
【００３８】
第１、２外部ケース３１０、３２０は、長側面３１２、３２２及び短側面３１４、３２４の下端部に段差部３１８、３２８を備えており、この段差部３１８、３２８は第１、２外部ケース３１０、３２０の側面から内側に凹んで形成されている。そして、段差部３１８、３２８に樹脂材が充填されるときには、第１、２外部ケース３１０、３２０の側面よりも外側にオーバーフローして出ることがないような状態でモールディングされる。
【００３９】
このように外部ケース３００の下端部では、外部ケース３００に形成された段差部３１８、３２８の内部に樹脂材を充填してモールディングすることによってボトムカバー４００が形成される。そして、外部ケース３００の段差部３１８、３２８は、ボトムカバー４００を安定的に結合するための結合部としての役割を果たしている。
【００４０】
図３Ｂはボトムカバー４００が結合される前の状態を示す断面図であり、図４Ｂはボトムカバーが結合された後の状態を示す断面図である。
【００４１】
図３Ｂと図４Ｂを比較すると、本発明のボトムカバー４００が外部ケース３００の下端部でモールディングによって形成されたときの高さは外部ケース３００の側面の高さと同じか、外部ケース３００の側面の高さよりも低いので、外部ケース３００の側面よりも外側に出るような過度なモールディングが防止されて電池パック全体の厚さ及び幅が大きくならないように形成されている。
【００４２】
このように、本発明は外部ケース３００の段差部３１８、３２８に樹脂材を充填してモールディングが実施される。また、樹脂材は外部ケース３００の底面３１６、３２６の内側にも充填される。これにより、ボトムカバー４００は外部ケース３００の下端部の周囲を覆うようにして段差部３１８、３２８に結合された状態で形成され、ボトムカバー４００はベアセル２００及び外部ケース３００とより堅固な状態で結合される。
【００４３】
一方、上述した実施例では、主にパウチ型ケースについて説明したが、角形ケースにボトムカバーを形成する場合にも、上述したパウチ型ケースの場合と同様に形成することにより、同じ作用効果を奏することは明らかな事実である。
【００４４】
本発明は、上述した特定の望ましい実施例に限定されるわけではなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱することなく当業者であれば多様な変形を実施することが可能であることは勿論であり、そのような変更は本発明の特許請求の範囲に記載された範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例に係る電極組立体をケースに収容する過程を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る電池パックの分解斜視図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例によって外部ケースが組み立てられた状態を示す電池パックの斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａのａ−ａ線の断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施例によって樹脂材がモールディングされた状態を示す電池パックの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａのｂ−ｂ線の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１０    第１電極板
１２０    第２電極板
１３０    セパレータ
１４１    第１電極タブ
１４３    第２電極タブ
１５０    電極組立体
２００    ベアセル
２０１、２０２    ベアセルの幅の広い側の側面
２０３、２０４    ベアセルの幅の短い側の側面
２０５    ベアセルの上端面
２０６    ベアセルの下端面
２１０    パウチ
３００    外部ケース
３１０    第１外部ケース
３２０    第２外部ケース
３１２、３２２    幅の広い側の側面
３１４、３２４    幅の狭い短側の側面
３１６、３２６    底面
３１８、３２８    段差部
４００    ボトムカバー（ｂｏｔｔｏｍ ｃｏｖｅｒ）
【図１】
2008108694.tif 000003
【図２】
2008108694.tif 000004
【図３Ａ】
2008108694.tif 000005
【図３Ｂ】
2008108694.tif 000006
【図４Ａ】
2008108694.tif 000007
【図４Ｂ】
2008108694.tif 000008