(57)【要約】  本発明は、板状型の導電性部材からなっており、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に接続されている電池セルの負極端子及び正極端子、前記負極端子及び正極端子が一側端部にそれぞれ形成されており、前記端部に熱融着余剰部が形成されている電池セル、及び保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記ＰＣＢの保護回路に接続されている外部入出力端子、及び前記ＰＣＢが内蔵される中空型構造からなっており、電池セルの電極端子が導入されるスリットが形成されている電気絶縁性のＰＣＭケースを含んでおり、電池セルに電気的に接続された状態で電池セルの前記熱融着余剰部上に搭載されているＰＣＭを含んでいることを特徴とする二次電池パックを提供する。
2016530667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状型の導電性部材からなっており、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に接続されている電池セルの負極端子及び正極端子と、
前記負極端子及び正極端子が一側端部にそれぞれ形成されており、前記端部に熱融着余剰部が形成されている電池セルと、
保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記ＰＣＢの保護回路に接続されている外部入出力端子、及び前記ＰＣＢが内蔵される中空型構造からなっており、電池セルの電極端子が導入されるスリットが形成されている電気絶縁性のＰＣＭケースを含んでおり、電池セルに電気的に接続された状態で電池セルの前記熱融着余剰部上に搭載されているＰＣＭと、
を含んでいることを特徴とする、二次電池パック。
【請求項２】
前記電池セルは、正極と負極との間に分離膜が介在している電極組立体が、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されている二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項３】
前記ＰＣＭケースは、外部入出力端子を除いてＰＣＭを包んでいることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項４】
前記ＰＣＭケースは中空構造の四角柱形状からなることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項５】
前記ＰＣＭケースは、四角柱形状の両端部が開放されていることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池パック。
【請求項６】
前記ＰＣＭケースは、四角柱形状の一側端部が開放されており、他側端部が閉鎖されていることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池パック。
【請求項７】
前記ＰＣＭケースは、四角柱形状の一側角部にスリットが形成されている構造からなることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池パック。
【請求項８】
前記負極端子、正極端子及び外部入出力端子がＰＣＭケースの一側端部からスリットに挿入されながら、ＰＣＢがＰＣＭケースの内部に装着されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項９】
前記ＰＣＢは、ＰＣＭケースにスライド方式で装着されることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池パック。
【請求項１０】
前記外部入出力端子を除いたＰＣＭと電池セルを包む形態でラベルが付着していることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項１１】
前記ラベルは、外部入出力端子を除いたＰＣＭと電池セルの側面の熱融着外周面を包む構造で付着することを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池パック。
【請求項１２】
前記電池セルはリチウム二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の電池パックを電源として含んでいることを特徴とする、デバイス。
【請求項１４】
前記デバイスは、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、スマートパッド、タブレットＰＣ、及びネットブックから選択されることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の二次電池パックを製造する方法であって、
（ａ）電池セルの正極端子にニッケルプレートを溶接する過程と、
（ｂ）ＰＣＢに形成されている負極端子接続部と正極端子接続部に電池セルの負極端子と正極端子を溶接する過程と、
（ｃ）電池セルの電極端子をスリットに導入しながら、ＰＣＢをＰＣＭケースの内部にスライド方式で装着する過程と、
（ｄ）電池セルの電極端子を折り曲げてＰＣＭを電池セルの熱融着余剰部上に装着する過程と、
（ｅ）前記外部入出力端子及びＰＣＭの上端面を除いたＰＣＭと電池セルをラベルで包む過程と、
を含むことを特徴とする、二次電池パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護回路モジュール（ＰＣＭ）を含む二次電池パックに係り、より詳細には、板状型の導電性部材からなっており、保護回路モジュールに接続されている電池セルの負極端子及び正極端子、前記負極端子及び正極端子が一側端部にそれぞれ形成されており、前記端部に熱融着余剰部が形成されている電池セル、及び保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記ＰＣＢの保護回路に接続されている外部入出力端子、及び前記ＰＣＢが内蔵される中空型構造からなっており、電池セルの電極端子が導入されるスリットが形成されている電気絶縁性のＰＣＭケースを含んでおり、電池セルに電気的に接続された状態で、電池セルの前記熱融着余剰部上に搭載されているＰＣＭを含んでいることを特徴とする二次電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器に対する技術開発及び需要の増加に伴い、二次電池の需要も急増しており、その中でも、エネルギー密度及び作動電圧が高く、保存及び寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種モバイル機器はもとより、様々な電子製品のエネルギー源として広く使用されている。
【０００３】
二次電池は、それが使用される外部機器の種類によって、挿入と離脱が自由な着脱式構造で使用されたり、外部機器の内部に埋め込まれる形態の内蔵型構造で使用されたりする。例えば、ノートパソコンのようなデバイスは、使用者の必要によって電池の挿入及び離脱が可能である一方、一部の携帯電話などのようなデバイスは、その構造及び容量の問題により内蔵型電池パックの使用が要求されることもある。
【０００４】
一方、リチウム二次電池には各種可燃性物質が内蔵されているので、過充電、過電流、その他の物理的な外部衝撃などによって発熱、爆発などの危険性があるため、安全性において大きな欠点を有している。したがって、リチウム二次電池には、過充電、過電流などの異常な状態を効果的に制御できる安全素子として、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子、保護回路モジュール（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍｏｄｕｌｅ：ＰＣＭ）などが電池セルに接続されている。
【０００５】
一般に、内蔵型構造の二次電池パックは、電気的接続構造に適した板状型電池セルを使用し、ＰＣＭなどは、導電性ニッケルプレートを媒介として溶接またはソルダリング方式で電池セルに接続される。すなわち、ニッケルプレートを電池セルの電極端子にそれぞれ溶接またはソルダリングし、一側にはＰＣＢを溶接し、他側には保護テープを付着して電池セルに密着させた状態で、ＰＣＢの電極タブとニッケルプレートが溶接される方法で、ＰＣＭを電池セルに接続して電池パックを製造する。
【０００６】
従来のＰＣＭケースは、上部ケース及び下部ケースで構成された２単位の部材で形成されており、下部ケースにＰＣＢ及び安全素子などを搭載した状態で上部ケースが結合される構造となっている。
【０００７】
このようなＰＣＭを含む安全素子は、電極端子と電気的接続を維持しながら、同時に電池セルの他の部分とは電気的絶縁状態を維持しなければならない。
【０００８】
したがって、ＰＣＭをはじめとするそれぞれの部材に対して絶縁性テープを付着し、その他にも、電池セルを内蔵している電池ケースのシーリング部の一部を折り曲げて絶縁性テープを付着したり、バーコードをプリントするなどの非常に複雑な過程を経るようになる。
【０００９】
このように、安全な接続形態を構成するためには多数の絶縁性テープまたは多数の部品が要求されるので、電池パックの組立工程を複雑にし、製造コストが上昇するという問題を有している。
【００１０】
また、外部から衝撃が加わる場合、電池パックは、機械的剛性の低い絶縁性テープの使用により、ＰＣＭが破損したり、寸法安定性が著しく低下するなどの問題を引き起こすこともある。
【００１１】
したがって、電池セルに装着される部材の数を減少させて組立工程を簡素化し、電池セルに搭載される部材を相互間に安定的に結合させると同時にＰＣＭを安全に保護することができる構造の技術に対する必要性が高い実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１３】
具体的に、本発明の目的は、電池パックに必要とされる部品数を減少させ、製造工程を簡素化し、優れた構造的安定性を発揮することができる二次電池パックを提供することである。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、簡単な工程でＰＣＭケースにＰＣＢを装着することができる構造の電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するための本発明に係る二次電池パックは、
【００１６】
板状型の導電性部材からなっており、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に接続されている電池セルの負極端子及び正極端子；
【００１７】
前記負極端子及び正極端子が一側端部にそれぞれ形成されており、前記端部に熱融着余剰部が形成されている電池セル；及び
【００１８】
保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記ＰＣＢの保護回路に接続されている外部入出力端子、及び前記ＰＣＢが内蔵される中空型構造からなっており、電池セルの電極端子が導入されるスリットが形成されている電気絶縁性のＰＣＭケースを含んでおり、電池セルに電気的に接続された状態で電池セルの前記熱融着余剰部上に搭載されているＰＣＭ；
【００１９】
を含む構造で構成されている。
【００２０】
したがって、本発明に係る二次電池パックは、ＰＣＢなどに、スリットが形成されているＰＣＭケースを装着した構造のＰＣＭを、電池セルの熱融着余剰部上に搭載した構造からなっているので、従来の内蔵型二次電池パックと比較して、ＰＣＢを効果的に保護することができ、部品数が著しく減少して製造コストを低減することができる。
【００２１】
また、本発明に係る二次電池パックは、１つの部材からなるＰＣＭケースを含んでいるので、従来の組立締結構造で形成されるＰＣＭの組立工程と比較して、製造工程性を大幅に向上させることができ、また、自動化が容易な構造を提供する効果がある。
【００２２】
本発明の二次電池パックに使用できる電池セルは、様々な種類が可能であり、例えば、正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜構造の電極組立体が、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されている、薄い厚さ及び低い重量のパウチ型二次電池であってもよい。
【００２３】
前記ＰＣＭケースは、外部入出力端子を除いてＰＣＭを包んでいる構造で形成されてもよい。
【００２４】
このようなＰＣＭケースは、前記ＰＣＢが内蔵される中空型構造を有すると共に、電池セルの電極端子が導入されるスリットが形成された構造であれば特に限定されず、例えば、多角形柱、円柱、または楕円柱形状からなることができる。一具体例として、前記ＰＣＭケースは、中空構造の四角柱形状からなることができる。
【００２５】
前記のようにスリットが形成された様々な柱形状のＰＣＭケースは、その一側端部が開放され、他側端部が閉鎖されているか、または両端部が開放されている構造からなることができる。
【００２６】
一具体例において、前記ＰＣＭケースのスリットは、柱形状の側面に形成されてもよい。具体的な例として、四角柱形状からなるＰＣＭケースの一側角部にスリットが形成されている構造であってもよい。
【００２７】
このような構造において、ＰＣＢがＰＣＭケースに装着される過程は、前記ＰＣＭケースの構造によって簡単に行うことができる。具体的に、前記負極端子、正極端子及び外部入出力端子がＰＣＭケースの一側端部からスリットに挿入されながら、ＰＣＢがＰＣＭケースの内部に装着され得る。
【００２８】
上述したように、前記ＰＣＭケースは、少なくとも一側端部が開放されており、このような開放された一側端部に前記ＰＣＢが挿入されてスライド方式で装着され得る。このとき、前記ＰＣＢと電池セルを接続する負極端子及び正極端子は、前記スリットに載せられた状態でスライドされ得る。また、ＰＣＢと外部を接続する外部入出力端子も、前記負極及び正極端子と共にスリットに載せられた状態でスライドされてＰＣＭケースに結合される構造をなすことができる。
【００２９】
また、ＰＣＭケースが、一側端部が開放され、他側端部が閉鎖されている構造である場合、前記閉鎖されている他側端部は、ＰＣＢがＰＣＭケースにスライドされるとき、適切な位置でスライドが止まるようにストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）の役割を果たす。
【００３０】
一方、前記外部入出力端子を除いたＰＣＭと電池セルの外面を包む形態でラベルが付着されている構造からなることができ、具体的には、前記ラベルは、外部入出力端子を除いたＰＣＭと電池セルの側面の熱融着外周面を包む構造からなることができる。これによって、全般的に絶縁状態を維持しながら、熱融着外周面を電池セルの本体上に安定的に固定し、電池セルの電極端子とＰＣＢの電気的接続状態をより安定的に担保することができる。
【００３１】
前記電池セルは、その種類が特に限定されず、例えば、体積当たりのエネルギー貯蔵量が大きいリチウム二次電池であってもよい。
【００３２】
本発明はまた、前記二次電池パックを電源として含むデバイスを提供する。前記デバイスは、例えば、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、スマートパッド、タブレットＰＣ、及びネットブックから選択される１つであってもよいが、適用範囲がこれらのみに限定されるものではない。
【００３３】
本発明はまた、前記二次電池パックを製造する方法を提供する。
【００３４】
具体的に、本発明に係る二次電池パックは、
【００３５】
（ａ）電池セルの正極端子及び負極端子にそれぞれニッケルプレートを溶接する過程；
【００３６】
（ｂ）ＰＣＢに形成されている負極端子接続部と正極端子接続部に電池セルの負極端子と正極端子を溶接する過程；
【００３７】
（ｃ）電池セルの電極端子をスリットに導入しながら、ＰＣＢをＰＣＭケースの内部にスライド方式で装着する過程；
【００３８】
（ｄ）電池セルの電極端子を折り曲げてＰＣＭを電池セルの熱融着余剰部上に装着する過程；及び
【００３９】
（ｅ）前記外部入出力端子及びＰＣＭの上端面を除いたＰＣＭと電池セルをラベルで包む過程；
【００４０】
を含む方法で製造することができる。
【００４１】
このような製造方法は、二次電池パックの製造工程でのＰＣＭを組み立てる過程を単純化して生産性を向上させる。具体的に、上部ケース及び下部ケースで構成されたＰＣＭケースにＰＣＢが装着される従来のＰＣＭの構造では、下部ケースに前記ＰＣＢが搭載された状態で上部ケースを結合させる方法を使用して製造され、このような方法は、ＰＣＭの組立時に、多数のステップと精密な制御を必要とするという欠点があった。
【００４２】
しかし、本発明に係る二次電池パックの製造方法では、ＰＣＢをＰＣＭケースの内部にスライド方式で簡単に装着可能であるので、製造工程性に優れ、自動化過程を容易に具現できるという利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例に係る二次電池パックの分解斜視図である。
【図２】図１のＰＣＭケースの拡大図である。
【図３】更に他の実施例に係るＰＣＭケースの斜視図である。
【図４】図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。
【図５】図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。
【図６】図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図である。
【図７】図６の構造に外部入出力端子が追加された構造の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
【００４５】
図１には、本発明の一実施例に係る二次電池パックの分解斜視図が模式的に示されている。
【００４６】
図１を参照すると、二次電池パック１００は、負極端子１１４及び正極端子１１２が一側端部に突出した電池セル１１０、保護回路モジュール（ＰＣＭ）１２０、及びラベル１４０で構成されている。
【００４７】
電池セル１１０の負極端子１１４及び正極端子１１２は、板状型の導電性部材であって、ＰＣＭ１２０の保護回路基板（ＰＣＢ）１２２上に電気的に接続されている。
【００４８】
電池セル１１０は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されているパウチ型二次電池であって、負極端子１１４及び正極端子１１２が一側端部にそれぞれ形成されており、端部である上端ケース延長部に熱融着余剰部１１５が形成されている。
【００４９】
ＰＣＭ１２０は、保護回路が形成されているＰＣＢ１２２、ＰＣＢ１２２の保護回路に電気的に接続されている外部入出力端子１２８、及びＰＣＢ１２２を包みながら結合されるＰＣＭケース１２４を含んでいる。
【００５０】
また、ＰＣＭ１２０は、電池セル１１０に電気的に接続された状態で電池セル１１０の熱融着余剰部１１５上に搭載される。
【００５１】
ＰＣＭケース１２４は、ＰＣＢ１２２を内蔵することができるように中空型構造となっており、電池セル１１０の電極端子１１２，１１４が導入されるスリット１２５が形成されている。
【００５２】
また、外部入出力端子１２８は、端部にコネクタが装着されているプレート構造となっている。
【００５３】
したがって、電池セル１１０の正極端子１１２及び負極端子１１４に電気的に接続されたＰＣＢ１２２をＰＣＭケース１２４が包む構造のＰＣＭ１２０を、電池セル１１０の上端ケース延長部に位置した熱融着余剰部１１５上に搭載するので、従来の内蔵型二次電池パックと比較して、ＰＣＭ１２０を効果的に保護するだけでなく、部品数を減少させることができ、よりコンパクトな構造を形成することができる。
【００５４】
また、多数の部品が組み立てられる構造の従来のＰＣＭケースとは異なり、１つの部材からなるＰＣＭケース１２４がＰＣＢ１２２にスライド挿入方式で装着される構造で構成されているので、製造工程性を向上させる効果を提供する。
【００５５】
図２には、図１のＰＣＭケースの拡大図が示されている。
【００５６】
図２を図１と共に参照すると、ＰＣＭケース１２４は、両端部が開放されている四角柱の形状からなっており、内部にＰＣＢ１２２を装着できるように中空構造が形成されている。四角柱形状の一側角部にはスリット１２５が形成されているので、電池セル１１０の負極端子１１４、正極端子１１２及び外部入出力端子１２８が、ＰＣＭケース１２４の一側端部からスリット１２５に挿入されながら、ＰＣＢ１２２がＰＣＭケース１２４の内部に装着される構造となっている。
【００５７】
図３には、更に他の実施例に係るＰＣＭケースの斜視図が示されている。
【００５８】
図３を参照すると、ＰＣＭケース１２４’は、両端部が開放されている図２のＰＣＭケース１２４とは異なり、一側端部が開放されており、他側端部１２６が閉鎖されている構造で形成されており、閉鎖されている他側端部１２６は、ＰＣＢ１２２がＰＣＭケース１２４’にスライドされるとき、適切な位置でスライドが止まるようにストッパー（ｓｔｏｐｐｅｒ）の役割を果たす構造で形成されている。
【００５９】
図４乃至図６には、図１の二次電池パックを製造する過程を示す斜視図が順次示されている。
【００６０】
これら図面を図１と共に参照して説明すると、以下の通りである。
【００６１】
まず、図４を参照すると、ＰＣＢ１２２の正極端子接続部１２３ａと結合される電池セル１１０の正極端子１１２の上面に、超音波溶接によってニッケルプレート１３２を溶接する。その後、ＰＣＢ１２２に形成されている負極端子接続部１２３ｂと正極端子接続部１２３ａに、スポット溶接によって電池セル１１０の負極端子１１４と正極端子１１２を溶接して、電池セル１１０とＰＣＢ１２２を電気的に接続する。
【００６２】
図５には、ＰＣＢ１２２にＰＣＭケース１２４が装着される構造が示されており、電池セル１１０の正極端子１１２及び負極端子１１４をスリット１２５に導入しながら、ＰＣＢ１２２をＰＣＭケース１２４の内部にスライド方式で装着した後、図６に示したように、電池セル１１０の電極端子１１２，１１４を折り曲げてＰＣＭ１２０を電池セル１１０の熱融着余剰部１１５上に装着する。
【００６３】
その後、外部入出力端子１２８を除いたＰＣＭ１２０と電池セル１１０の側面の熱融着外周面をラベル１４０で包む過程を行うことで、二次電池パック１００を製造する。
【００６４】
ラベル１４０は、電池セル１１０と絶縁状態を維持しながら、熱融着外周面を電池セル１１０の本体上に密着固定し、電池セル１１０の正極端子１１２及び負極端子１１４とＰＣＢ１２２との電気的接続状態をより安定的に担保する。
【００６５】
図７には、図６の構造に外部入出力端子が追加された構造の斜視図が示されている。
【００６６】
図７を参照すると、ＰＣＭケース１２４の内部のＰＣＢ１２２に、スリット１２５を介して外部入出力端子１２８が接続されている構造となっている。外部入出力端子１２８の端部には、外部と結合するコネクタ１２９が形成されている。
【００６７】
一方、図７では、外部入出力端子１２８が正極端子１１２と負極端子１１４との間に突出するように接続されている構造が示されているが、ＰＣＭケース１２４の開放された側面から突出した構造で形成されてもよい。
【００６８】
また、正極端子１１２及び負極端子１１４と共にＰＣＢ１２２に接続されて、図４乃至図６の過程を通じて、外部入出力端子１２８が外側に突出するようにする構造で形成されてもよい。すなわち、ＰＣＭケース１２４のスリット１２５が電池セル１１０の外側方向に向かうように電極端子１１２，１１４を折り曲げて、ＰＣＭ１２０を電池セル１１０の熱融着余剰部１１５上に装着することによって、外部入出力端子１２８が外側に突出する構造が形成され得る。
【００６９】
本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上で説明したように、本発明に係る二次電池パックは、ＰＣＢなどに、スリットが形成されているＰＣＭケースを装着した構造のＰＣＭを、電池セルの熱融着余剰部上に搭載した構造となっているので、従来の内蔵型二次電池パックと比較して、ＰＣＢを効果的に保護することができ、部品数が著しく減少して、製造コストを低減することができる。
【００７１】
また、本発明に係る二次電池パックは、１つの部材からなるＰＣＭケースがＰＣＢにスライド挿入方式で装着される構造で構成されているので、従来の組立締結構造で形成されるＰＣＭの組立工程と比較して、製造工程性を大幅に向上させることができ、また、自動化が容易な構造を提供する効果がある。
【符号の説明】
【００７２】
１００  二次電池パック
１１０  電池セル
１１２  正極端子
１１４  負極端子
１１５  熱融着余剰部
１２０  保護回路モジュール（ＰＣＭ）
１２２  保護回路基板（ＰＣＢ）
１２３  端子接続部
１２４  ＰＣＭケース
１２５  スリット
１２６  他側端部
１２８  外部入出力端子
１２９  コネクタ
１３２  ニッケルプレート
１４０  ラベル
【図１】
2016530667.tif 000003
【図２】
2016530667.tif 000004
【図３】
2016530667.tif 000005
【図４】
2016530667.tif 000006
【図５】
2016530667.tif 000007
【図６】
2016530667.tif 000008
【図７】
2016530667.tif 000009
【国際調査報告】
2016530667.tif 000010
2016530667.tif 000011
2016530667.tif 000012
2016530667.tif 000013