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KR100884473B1 - 폴리머 전지 팩 - Google Patents

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KR100884473B1
KR100884473B1 KR1020070030167A KR20070030167A KR100884473B1 KR 100884473 B1 KR100884473 B1 KR 100884473B1 KR 1020070030167 A KR1020070030167 A KR 1020070030167A KR 20070030167 A KR20070030167 A KR 20070030167A KR 100884473 B1 KR100884473 B1 KR 100884473B1
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KR
South Korea
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pouch
bare cell
battery pack
type bare
polymer battery
Prior art date
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KR1020070030167A
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고석
서경원
변정덕
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삼성에스디아이 주식회사
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Publication date
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Priority to CNA2008100841228A priority patent/CN101276888A/zh
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Abstract

본 발명은 폴리머 전지 팩에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부 충격에 강하고, 얇은 두께를 확보하는 폴리머 전지 팩을 제공하는데 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩은 상부로 전극 탭이 노출되어 형성된 파우치형 베어셀; 상기 파우치형 베어셀의 전극 탭에 전기적으로 접속된 회로부재; 적어도 상기 회로부재가 배치된 파우치형 베어셀의 상부와, 상기 파우치형 베어셀의 상부와 연결되는 폭이 좁은 양 단측부와, 상기 파우치형 베어셀의 하부를 커버하되, 상기 파우치 베어셀의 상부와 연결되는 폭이 넓은 양 장측부는 외부로 노출되도록 형성되는 프레임 케이스; 및 금속층을 포함하며, 상기 파우치형 베어셀의 상기 양 장측부 및 하부에 일체로 접착되는 보강라벨을 구비하는 것을 특징으로 한다.
폴리머 전지 팩, 프레임 케이스, 보강라벨, 파우치형 베어셀, 회로부재

Description

폴리머 전지 팩{Polymer battery pack}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 완성된 폴리머 전지 팩을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 폴리머 전지 팩의 파우치형 베어셀에서 전극조립체가 밀봉되기전 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 폴리머 전지 팩에서 보강라벨이 부착되기 전 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 보강라벨의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 보강라벨과 다른 구성을 갖는 보강라벨의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 완성된 폴리머 전지 팩을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 폴리머 전지 팩에서 보강라벨이 부착되기 전 상태를 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10, 210: 파우치형 베어셀 20, 210: 회로 부재
30, 230: 프레임 케이스 40, 140, 240: 보강라벨
100, 300: 폴리머 전지 팩
본 발명은 폴리머 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 외부 충격에 강하고, 얇은 두께를 확보할 수 있는 폴리머 전지 팩에 관한 것이다.
종래의 폴리머 전지 팩은 파우치형 베어 셀에 보호회로부재가 접속된 리튬 폴리머 전지와, 상기 리튬 폴리머 전지가 수납된 채 테두리가 플라스틱 케이스 등으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 파우치형 베어 셀은 변성 폴리프로필렌(CPP)/알루미늄/나일론(또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET))으로 이루어진 파우치의 내부에, 양극 전극판/세퍼레이터/음극 전극판으로 이루어진 전극 조립체 및 폴리머 전해액이 수납된 형태를 갖는다. 참고로, 상기와 같은 폴리머 전지는 액상의 전해액을 이용하는 리튬 이온 전지와 다르게 폴리머 전해액을 이용하기 때문에 명명된 것 이다.
한편, 이러한 종래의 폴리머 전지 팩은 베어 셀을 이루는 파우치 및 그것을 감싸는 플라스틱 케이스의 강도가 약함으로써, 구부림(bending), 비틀림(twisting) 및 낙하 등과 같은 외부 충격에 쉽게 손상될 수 있고, 따라서 안정성 및 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
즉, 파우치에 사용되는 알루미늄은 매우 얇은 두께의 포일 형태를 가지며, 또한 그것을 감싸는 플라스틱 케이스 역시 매우 얇은 두께를 가짐으로써, 강도가 약하고 따라서 외력에 의해 쉽게 변형, 파손 및 손상될 수 있다.
이에 따라, 종래의 폴리머 전지 팩은, 보호회로부재와 연결된 파우치형 베어셀에 강도를 보강하기 위한 스테인레스 스틸(stainless steel) 재질의 보강부재를 별도로 부착하고 파우치형 베어셀을 플라스틱 케이스로 커버한 후, 플라스틱 케이스가 결합된 파우치형 베어셀을 둘러가며 라벨지로 부착함으로써 완성된다.
그런데, 종래의 폴리머 전지 팩의 강도 보강을 위해 구비되는 스테인레스 스틸 재질의 보강부재는 일정한 두께, 통상적으로 0.1mm 이상의 두께 그리고 일정한 무게가 있기 때문에, 전지 팩의 슬림화 및 소형화되는 추세에 있어 폴리머 전지 팩 자체의 두께를 얇게 하고 폴리머 전지 팩의 무게를 감소시키는데 어려움이 있다.
또한, 종래의 폴리머 전지 팩은 스테인레스 스틸 재질의 보강부재를 별도로 구비하기 때문에 별도 부재의 추가에 따른 전지 팩의 제조비용 및 제조공정수를 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 얇은 두께의 보강라벨을 구비하여 외부 충격에 강하고, 얇은 두께를 확보할 수 있는 폴리머 전지 팩을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 폴리머 전지 팩은 상부로 전극 탭이 노출되어 형성된 파우치형 베어셀; 상기 파우치형 베어셀의 전극 탭에 전기적으로 접속된 회로부재; 적어도 상기 회로부재가 배치된 파우치형 베어셀의 상부와, 상기 파우치형 베어셀의 상부와 연결되는 폭이 좁은 양 단측부와, 상기 파우치형 베어셀의 하부를 커버하되, 상기 파우치 베어셀의 상부와 연결되는 폭이 넓은 양 장측부는 외부로 노출되도록 형성되는 프레임 케이스; 및 금속층을 포함하며, 상기 파우치형 베어셀의 상기 양 장측부 및 하부에 일체로 접착되는 보강라벨을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속층의 일면에는 접착층이 형성되며, 상기 금속층의 타면에는 상기 폴리머 전지팩에 대한 정보가 인쇄될 수 있다.
상기 보강라벨은 상기 금속층의 일면에 형성되는 접착층 및 외부와 접하는 상기 금속층의 타면에 형성되는 수지층을 포함할 수 있다.
상기 수지층은 인쇄가 가능한 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate) 및 나일론(Nylone) 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 수지층은 상기 금속층에 라미네이팅 방식으로 코팅되어 형성될 수 있다.
상기 보강라벨의 금속층은 0.02mm 내지 0.04mm의 두께로 이루어질 수 있다.
상기 보강라벨의 금속층은 알루미늄(Al), 스테인레스스틸(stainless steel), 구리(Cu) 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 프레임 케이스는 상기 파우치형 베어셀의 상부, 양 단측부 및 하부를 커버하는 평면부; 및 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부의 모서리부를 커버하도록, 상기 평면부의 단부로부터 절곡되어 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부 모서리를 향해 연장된 연장부를 포함할 수 있다.
상기 보강라벨은 상기 프레임 케이스의 연장부와 겹치는 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부와 상기 프레임 케이스의 평면부와 겹치는 상기 파우치형 베어셀의 하부에 접착될 수 있다.
상기 파우치형 베어셀의 상부를 덮는 상기 프레임 케이스의 평면부 폭은 상기 파우치형 베어셀의 양 단측부를 덮는 상기 프레임 케이스의 평면부 폭보다 큰 것일 수 있다.
상기 파우치형 베어셀의 상부를 덮는 상기 프레임 케이스의 평면부의 단부로부터 절곡되어 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부 방향으로 연장되어 형성된 상기 프레임 케이스의 연장부 중 일부의 외면은 상기 보강라벨의 외면과 동일한 높이를 가지며, 상기 연장부의 일부를 제외한 상기 프레임 케이스의 나머지 연장부의 외면은 상기 보강라벨의 외면보다 낮은 높이를 가질 수 있다.
상기 프레임 케이스의 연장부 중 일부는 상기 보강라벨이 접착하지 않는 영역이며, 상기 연장부의 일부를 제외한 상기 프레임 케이스의 나머지 연장부는 상기 보강라벨이 접착하는 영역일 수 있다.
상기 파우치형 베어셀은 파우치와, 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 적층되고 다수회 권취되어 상기 파우치에 수납된 전극 조립체와, 상기 파우치에 수납되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액과, 상기 전극 조립체에 접속되고 상기 파우치 외측으로 노출된 전극 탭을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 프레임 케이스에는 상기 회로부재에 포함된 인쇄회로 기판에 설치된 외부 단자부가 노출될 수 있도록 상기 외부 단자부에 대응하는 위치에 개구를 가질 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 완성된 폴리머 전지 팩을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 폴리머 전지 팩의 파우치형 베어셀에서 전극조립체가 밀봉되기전 상태를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 폴리머 전지 팩에서 보강라벨이 부착되기 전 상태를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩(100)은 파우치형 베어셀(10), 회로부재(20), 프레임 케이스(30), 및 보강라 벨(40)을 포함한다.
먼저, 파우치형 베어셀(10)은 폴리머 전해액(또는 액체 전해액도 가능함)이 수용된 재충전 가능한 리튬 폴리머 전지일 수 있으며, 이는 상부에 소정 길이의 전극 탭(5,6)이 노출되어 있다. 물론, 상기 전극 탭(5,6)을 통하여 파우치형 베어셀(10)의 충전 및 방전이 수행된다.
이러한 파우치형 베어셀(10)에서, 파우치(11)가 외관을 형성한다.
파우치(11)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 대향되는 방향에 상대적으로 넓은 면적을 가지며 형성된 2개의 장변부와, 장변부의 가장자리를 따라 상대적으로 좁은 면적을 가지며 형성된 4개의 단변부를 포함한다. 여기서, 4개의 단변부중 3개의 단변부는 상호 열용착되어 있으며, 도 2를 참조할때 높이 방향을 따라 좌ㆍ우 방향에 형성된 단변부는 파우치형 베어셀(10)의 폭이 최소화 되도록 소정 각도 절곡되어 있다. 이러한 파우치(11)를 이루는 장변부 및 단변부 내측에는 다수회 권취된 전극 조립체가 내장되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 통상의 전극 조립체(1)는 양극판(2), 세퍼레이터(3), 음극판(4)의 순서로 적층된 다층막을 와형으로 권취하여 젤리 롤(Jelly Roll)로 형성된다. 젤리 롤을 권취 형성할 때 양극판(2)과 음극판(4)의 단락을 막기 위해 롤(roll)의 외부로 드러나는 전극면 혹은 내부 전극면에는 세퍼레이터(3)가 덧붙여진다.
형성된 젤리 롤은 파우치 전면(12)의 성형된 홈(12a)에 놓여 진다. 그리고 파우치 후면(13)으로 파우치 전면(12)을 덮은 후, 홈(12a)의 가장자리부를 밀착시 킨 상태에서 가열 가압하여 파우치 밀봉을 실시하고 파우치(11)의 단변부를 절곡하여 파우치형 베어 셀 전지가 형성된다.
이 때, 전극 조립체의 각 극판으로부터 인출된 전극탭들(5,6)의 단부는 밀봉되는 파우치(11)의 외부로 노출된다. 여기서, 전극탭들(5,6)과 파우치(11) 사이의 단락을 방지하기 위해, 절연 테이프(7)가 더 구비될 수 있다.
노출된 전극탭들(5,6)은 전지의 안전성을 위하여 설치되는 도 2의 회로 부재(20)와 전기적으로 접속되게 된다. 다시 말하면, 파우치형 베어 셀(10)의 상부, 즉, 좌ㆍ우 방향에 형성된 단변부 사이의 상부에 회로 부재(20)가 배치되어 파우치형 베어셀(10)과 회로부재(20)가 전기적으로 연결된다.
회로 부재(20)는 인쇄 회로 기판(21)을 포함한다. 인쇄 회로 기판(21)에는 전지에 대하여 충전 및 방전을 제어함으로써 충전 상태를 균일하게 하는 회로(미도시), 또는 과방전 및 과충전을 방지하는 회로(미도시)와 같은 보호회로가 형성되어 있다. 또한, 회로 부재(20)는 서미스터(thermistor) 또는 온도 퓨즈와 같은 보호소자를 포함할 수 있으며, 이들도 전지의 고온 상승이나, 과도한 충방전 등으로 전지의 전압, 전류가 규정이상으로 되는 등의 경우에 전류를 차단해 전지의 파열, 발화 등 위험을 방지한다.
또한, 회로부재(20)는 인쇄 회로 기판(21)에 파우치형 베어셀(10)의 전극탭(5,6)과의 전기적인 접속을 위해 설치된 전기접속단자(25,26)를 포함한다.
또한, 회로 부재(20)는 파우치형 베어 셀(10)과 외부기기(미도시)와의 사이에 전기신호를 주고 받기 위한 것으로, 이를 위해 상부에 회로 부재(20)와 외부 기 기와의 전기적 매개체 역할을 하는 외부 입출력 단자부(27)를 더 포함한다. 이러한 외부 입출력 단자부(27)는 금속부(27a), 금속부(27a)를 감싸는 하우징부(27b)를 포함하여 이루어진다.
금속부(27a)는 전도성 재질인 금(Au)으로 도금되어 이루어져 파우치형 베어셀(10)과 외부기기(미도시)와의 사이에 전기를 흐를 수 있게 하는 역할을 하며, 하우징부(27b)는 절연성 재질인 플라스틱 재질로 이루어져 하우징부(27b)에 일정간격으로 개재된 금속부(27a)를 상호 절연하는 역할을 한다.
한편, 회로 부재(20)와 파우치형 베어셀(10)의 불필요한 접속에 따른 단락을 방지하기 위하여 파우치형 베어셀(10) 상단면에 절연시트(15)가 더 형성될 수 있다.
상기와 같이 전극탭(5,6)을 통해 회로부재(20)와 전기적으로 연결되는 파우치형 베어셀(10)에는 외관 일부를 형성하도록 프레임 케이스(30)가 결합된다.
프레임 케이스(30)는 회부 부재(20)가 배치된 파우치형 베어셀(10)의 상부(10a)와, 상기 파우치형 베어셀(10)의 하부(10f) 및 상기 파우치형 베어셀(10)의 상부(10a)와 연결된 폭이 좁은 양 단측부(10b,10c)를 커버하되, 상기 파우치형 베어셀(10)의 상부(10a)와 연결되는 폭이 넓은 양 장측부(10d,10e)는 외부로 노출되도록 프레임 형태로 형성된다. 본 발명에서 프레임 케이스(30)를 프레임 형태로 형성하는 이유는 폴리머 전지팩을 경량화 및 슬림화하는데 유리하기 때문이다. 여기서, 프레임 케이스(30)는 파우치형 베어셀(10)의 양 장측부(10d,10e)의 모서리부를 덮도록 형성된다.
자세히 설명하면, 프레임 케이스(30)는 파우치형 베어셀(10)의 상부(10a), 양 단측부(10b,10c) 및 하부(10f)를 커버하는 평면부(30a)와, 파우치형 베어셀(10)의 양 장측부(10d,10e)의 모서리부를 커버하도록 상기 모서리부와 평행한 평면부(30a)의 단부로부터 절곡되어 파우치형 베어셀(10)의 양 장측부(10d,10e)를 향해 연장된 연장부(30b)를 포함하여 형성된다. 여기서, 파우치형 베어셀(10)의 상부(10a), 양 단측부(10b,10c) 및 하부(10e)를 덮는 평면부(30a) 각각은 동일한 폭을 갖는다.
그리고, 프레임 케이스(30)의 평면부(30a) 중 파우치형 베어셀(10) 상부에 배치된 회로부재(20)의 인쇄 회로 기판(21)에 설치된 외부 단자부(27)에 대응되는 영역에, 외부 단자부(27)를 노출하기 위한 개구(30c)가 형성된다.
그리고, 프레임 케이스(30)는 외부 기기와 완성되는 폴리머 전지 팩(100)을 물리적으로 연결시키기 위한 라커(30d) 및 후크(30e)가 형성된다.
이러한 프레임 케이스(30)는 파우치형 베어셀(10)을 중심으로 파우치형 베어셀(10)의 일 장측부(10d)에 대향하는 전방 프레임 케이스(32)와, 파우치형 베어셀(10)의 타 단측부(10e)에 대향하는 후방 프레임 케이스(34)가 용접, 예를 들어 초음파 용접으로 결합되어 이루어진다.
상기와 같이, 회로부재(20)가 배치된 파우치형 베어셀(10)에 프레임 케이스(30)를 결합한 후, 보강라벨(40)을 부착하면 폴리머 전지 팩(100)이 완성된다.
보강라벨(40)은 대략 직사각형으로 형성되며, 프레임 케이스(30)의 연장부(30b)와 겹치는 파우치형 베어셀(10)의 양장측부(10d,10e) 및 프레임 케이스(30) 의 평면부(30a)와 겹치는 하부(10f)에 일체로 부착되어 파우치형 베어셀(10)과 프레임 케이스(30)의 결속력을 높이는 역할을 한다. 이때, 보강라벨(40)은 파우치형 베어셀(10)에 결합된 프레임 케이스(30)의 연장부(30b)까지 덮도록 부착되되, 연장부(30b)의 일부(30ba)는 노출된다. 이는, 프레임 케이스(30)의 평면부(30a) 및 연장부(30b)에 걸쳐 형성된 라커(30d) 및 후크(30e)와의 간섭을 일으키지 않기 위해서이다. 여기서, 보강라벨(40)이 부착되어 폴리머 전지 팩(100)이 완성된 경우, 보강라벨(400)의 두께로 인해 보강라벨(400)의 외면과 프레임 케이스(30)의 일부분을 이루는 연장부(30b) 일부(30ba)의 외면은 높이차를 갖는다.
또한, 보강라벨(40)은 완성된 폴리머 전지 팩(100)을 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 이러한 보강라벨(40)의 구체적인 구성은 도 5를 통해 자세히 설명하기로 한다.
도 5는 도 2에 도시된 보강라벨의 단면을 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 보강라벨과 다른 구성을 갖는 보강라벨의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 보강라벨(40)은 금속층(41) 및 접착층(42)을 포함한다.
보강라벨(40)의 금속층(41)은 폴리머 전지 팩(100)을 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 이에 따라, 금속층(41)은 강도가 강하고 외부 공기에 부식되지 않는 금속, 예를 들어 알루미늄(Al), 스테인레스 스틸(SUS), 구리(Cu), 금속 합금 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으며, 여기서 금속층(41)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이러한 보강라벨(40)의 금속층(41)은 0.02mm 내지 0.04mm의 얇은 두께를 갖 는 박판 형태로 형성된다. 이는, 금속층(41)이 0.02mm보다 작은 두께를 가지면, 파우치형 베어셀(10)을 외부 충격으로부터 보호하는데 충분하지 않고, 금속층(41)이 0.04mm보다 큰 두께를 가지면 폴리머 전지 팩의 무게가 무거워지기 때문이다.
상기와 같이, 보강라벨(40)의 금속층(41)은 종래의 폴리머 전지 팩에서 동일한 작용을 하는 대략 0.1mm의 두께를 갖는 금속재질의 보강부재보다 얇은 두께를 가지기 때문에, 폴리머 전지팩의 두께를 얇게 하는데 유리하다. 그리고, 본 발명에서 보강라벨(40)이 종래의 폴리머 전지 팩에 구비되는 별도의 보강부재를 대신하므로, 별도의 보강부재에 대한 공정이 제거될 수 있다.
접착층(42)은 보강라벨(40)의 일면에 형성되며, 보강라벨(40)이 파우치형 베어셀(100)에 부착될 수 있도록 접착성 있는 재질, 예를 들어 양면 테이프 또는 본드로 이루어질 수 있다.
이러한 보강라벨(40)의 금속층(41)에서, 접착층(42)과 접하지 않는 타면(41a)에는 폴리머 전지 팩(100)에 관한 정보가 직접 인쇄되어 사용자가 폴리머 전지 팩(100)의 정보를 알 수 있도록 한다.
이렇게 구성되는 보강라벨(40)은 다른 구성을 가지고 형성될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 보강라벨(140)은 금속층(141), 접착층(142) 및 수지층(143)을 포함한다.
보강라벨(140)의 금속층(141) 및 접착층(142)은 도 5에 도시된 보강라벨(40)의 그것들과 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
보강라벨(140)의 수지층(143)은 접착층(142)과 일면이 접하는 금속층(141)의 타면에 라미네이팅 방식으로 코팅되어 형성되며, 보강라벨(160)이 파우치형 베어셀(10)에 부착시 외부와 접한다. 이에 따라, 수지층(143) 중 금속층(141)과 접하지 않는 면(143a), 즉 외부와 마주보는 면에 폴리머 전지 팩(100)에 관한 정보가 인쇄되어 사용자가 폴리머 전지 팩(100)의 정보를 알 수 있도록 한다. 이러한 수지층(143)에 실시되는 인쇄는 도 5에 도시된 금속층(141)에 직접 인쇄를 실시하는 것보다 용이하게 이루어진다. 여기서, 수지층(143)은 인쇄가 가능한 재질, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET; Poly Ethlene Terephtalate) 또는 Ny(Nylone)로 이루어질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩은 박판 형태의 금속층을 갖는 보강라벨로 마감되어, 종래의 폴리머 전지 팩이 두꺼운 금속재질의 보강부재가 파우치형 베어셀에 부착되고 케이스가 결합되고 라벨지로 마감되어 완성되는 종래의 폴리머 전지 팩보다 얇은 두께의 폴리머 전지 팩을 실현할 수 있으며 동시에 폴리머 전지팩의 외장강도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지팩은 얇은 두께의 보강라벨로 인해 얇아진 두께만큼 단위 부피당 전기용량을 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩은 종래의 폴리머 전지팩에서 구비된 별도의 금속재질의 보강부재를 제거하므로 별도 부재에 따른 재료비를 줄여 전체 제조비용을 줄일 수 있으며, 별도부재에 따른 공정을 줄여 공정을 단순화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 완성된폴리머 전지 팩을 도시한 사시 도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩을 도시한 분해 사시도이고, 도 9는 도 7에 도시된 폴리머 전지 팩에서 보강라벨이 부착되기 전 상태를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩과 비교할 때, 프레임 케이스의 구조만 다를 뿐 동일한 구성요소를 갖는다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고, 프레임 케이스(230)의 구조 및 파우치형 베어셀(210)에 결합된 프레임(230)에 부착되는 보강라벨(240)에 대해서 중점적으로 살펴보기로 한다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩(300)은 파우치형 베어셀(210), 회로부재(220), 프레임 케이스(230), 및 보강라벨(240)을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩(300)은 전극탭(205,206)을 통해 회로부재(220)와 전기적으로 연결되는 파우치형 베어셀(210)에는 외관 일부를 형성하도록 프레임 케이스(230)가 결합하고, 보강라벨(240)로 마감하여 완성된다.
폴리머 전지 팩(300)의 프레임 케이스(230)는 회부 부재(220)가 배치된 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a)와, 상기 파우치형 베어셀(210)의 하부(210f) 및 상기 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a)와 연결된 폭이 좁은 양 단측부(210b,210c)를 커버하되, 상기 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a)와 연결되는 폭이 넓은 양 장측부(210d,210e)는 외부로 노출되도록 프레임 형태로 형성된다. 본 발명에서 프레임 케이스(230)를 프레임 형태로 형성하는 이유는 폴리머 전지팩을 경량화 및 슬 림화하는데 유리하기 때문이다. 여기서, 프레임 케이스(230)는 파우치형 베어셀(210)의 양 장측부(210d,210e)의 모서리부를 덮도록 형성된다.
자세히 설명하면, 프레임 케이스(230)는 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a), 양 단측부(210b,210c) 및 하부(210f)를 커버하는 평면부(230a)와, 파우치형 베어셀(210)의 양 장측부(210d,210e)의 모서리부를 커버하도록 상기 모서리부와 평행한 평면부(230a)의 단부로부터 절곡되어 파우치형 베어셀(210)의 양 장측부(210d,210e)를 향해 연장된 연장부(230b)를 포함하여 형성된다.
여기서, 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a)를 덮는 평면부(230a)의 폭(Wt)은, 파우치형 베어셀(210)의 양 단측부(210b,210c) 중 예를 들어 파우치형 베어셀(210)의 일 단측부(210b)를 덮는 평면부(230a)의 폭(Ws)보다 크다. 이렇게, 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a)를 덮는 평면부(230a)의 폭(Wt)과, 파우치형 베어셀(210)의 양 단측부(210b,210c) 중 예를 들어 파우치형 베어셀(210)의 일 단측부(210b)를 덮는 평면부(230a)의 폭(Ws)의 차이로 인해, 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 케이스(230)의 연장부(230b)와 연장부(230b)의 일부(230ba)와의 사이에 단차부(234)가 형성된다. 여기서, 프레임 케이스(230)의 연장부(230b) 중 일부(230ba)는 이후에 보강라벨(240)이 접착되지 않는 영역이며, 상기 프레임 케이스(230)의 연장부(230b) 일부(230ba)를 제외한 프레임 케이스(230)의 나머지 연장부(230b)는 보강라벨(240)이 접착하는 영역이다.
프레임 케이스(230)의 평면부(230a) 중 파우치형 베어셀(210)의 상부에 배치된 회로부재(220)의 인쇄 회로 기판(221)에 설치된 외부 단자부(227)에 대응되는 영역에는, 외부 단자부(227)를 노출시키기 위한 개구(230c)가 형성된다.
그리고, 프레임 케이스(230)는 외부 기기와 완성되는 폴리머 전지 팩(300)을 물리적으로 연결시키기 위한 라커(230d) 및 후크(230e)가 형성된다.
이러한 프레임 케이스(230)는 파우치형 베어셀(210)을 중심으로 파우치형 베어셀(210)의 일 장측부(210d)에 대향하는 전방 프레임 케이스(232)와, 파우치형 베어셀(210)의 타 단측부(210e)에 대향하는 후방 프레임 케이스(234)가 용접, 예를 들어 초음파 용접으로 결합되어 이루어진다.
상기와 같이, 회로부재(220)가 배치된 파우치형 베어셀(210)에 프레임 케이스(230)를 결합한 후, 보강라벨(240)을 부착하면 폴리머 전지 팩(300)이 완성된다.
보강라벨(240)은 대략 직사각형으로 형성되며, 프레임 케이스(230)의 연장부(230b)와 겹치는 파우치형 베어셀(210)의 양장측부(210d,210e) 및 프레임 케이스(230)의 평면부(230a)와 겹치는 하부(210f)에 일체로 부착되어 파우치형 베어셀(210)과 프레임 케이스(230)의 결속력을 높이는 역할을 한다. 이때, 보강라벨(240)은 파우치형 베어셀(210)에 결합된 프레임 케이스(230)의 연장부(230b)까지 덮도록 부착되되, 연장부(230b)의 일부(230ba)는 노출된다. 이는, 프레임 케이스(230)의 평면부(230a) 및 연장부(230b)에 걸쳐 형성된 라커(230d) 및 후크(230e)와의 간섭을 일으키지 않기 위해서이다.
여기서, 보강라벨(240)이 부착되어 폴리머 전지 팩(300)이 완성된 경우, 보강라벨(400)의 외면과, 프레임 케이스(230)의 일부분을 이루는 연장부(230b) 일부(230ba)의 외면, 즉 파우치형 베어셀(210)의 상부(210a)를 덮는 상기 프레임 케 이스(230)의 평면부(230a)의 단부로부터 절곡되어 파우치형 베어셀(210)의 양 장측부(210d,210e) 방향으로 연장되어 형성된 프레임 케이스(230)의 연장부(230b) 중 일부(230ba)의 외면은 보강라벨(400)의 외면과 동일한 높이를 갖는다. 그리고, 프레임 케이스(230)의 연장부(230b) 일부(230ba)를 제외한 나머지 연장부(230b)는 보강라벨(240)의 외면보다 낮은 높이를 갖는다. 이는, 상술한 바와 같이, 프레임 케이스(230)의 연장부(230b) 일부(230ba)와 프레임 케이스(230)의 나머지 연장부(230b)와의 사이에 형성된 단차부(234)에 의해서 생긴 소정의 공간에, 보강라벨(400)이 부착되기 때문이다. 여기서, 프레임 케이스(230)의 나머지 연장부(230b)의 외면과 보강라벨(240)의 외면과의 높이차가 보강라벨(240)의 두께와 동일하도록 하는 것이 전지 팩의 두께를 얇게 하는데 유리하다.
또한, 이러한 보강라벨(240)은 완성된 폴리머 전지 팩(300)을 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.
이러한 보강라벨(240)의 구체적인 구성에 대한 설명은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강라벨(40)과 동일하므로 생략하기로 한다.
상기와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩(300)은 단차부(234)를 갖는 프레임 케이스(230) 및 금속층을 갖는 보강라벨(240)을 구비하여, 단차부(234)로 인해 생긴 소정공간에 보강라벨(240)을 부착시킴으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 팩(100)보다 더 얇은 두께의 폴리머 전지 팩을 실현할 수 있으며 동시에 폴리머 전지팩의 외장강도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리머 전지 팩은 종래의 폴리머 전지 팩에서 구비된 별도의 금속재질의 보강부재를 제거하므로 별도 부재에 따른 재료비를 줄여 전체 제조비용을 줄일 수 있으며, 별도부재에 따른 공정을 줄여 공정을 단순화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩은 폴리머 전지 팩에 별도로 부착되었던 금속재질의 보강부재 대신 얇은 박판의 금속층을 갖는 보강라벨을 사용함으로써, 강도를 확보하는 동시에 얇은 두께의 전지 팩을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩은 별도 금속재질의 보강부재를 제거함으로써, 별도 부재에 따른 재료비를 줄여 전체 제조비용을 줄일 수 있으며, 별도부재에 따른 공정을 줄여 전체 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩은 얇아진 두께만큼 단위부피당 전기용량을 확보할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 폴리머 전지 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 상부로 전극 탭이 노출되어 형성된 파우치형 베어셀;
    상기 파우치형 베어셀의 전극 탭에 전기적으로 접속된 회로부재;
    적어도 상기 회로부재가 배치된 파우치형 베어셀의 상부와, 상기 파우치형 베어셀의 상부와 연결되는 폭이 좁은 양 단측부와, 상기 파우치형 베어셀의 하부를 커버하되, 상기 파우치 베어셀의 상부와 연결되는 폭이 넓은 양 장측부는 외부로 노출되도록 형성되는 프레임 케이스; 및
    금속층을 포함하며, 상기 파우치형 베어셀의 상기 양 장측부 및 하부에 일체로 접착되는 보강라벨을 구비하며,
    상기 프레임 케이스는
    상기 파우치형 베어셀의 상부, 양 단측부 및 하부를 커버하는 평면부; 및
    상기 파우치형 베어셀의 양 장측부의 모서리부를 커버하도록, 상기 평면부의 단부로부터 절곡되어 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부 모서리를 향해 연장된 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층의 일면에는 접착층이 형성되며, 상기 금속층의 타면에는 상기 폴리머 전지팩에 대한 정보가 인쇄되는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강라벨은 상기 금속층의 일면에 형성되는 접착층 및 외부와 접하는 상기 금속층의 타면에 형성되는 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수지층은 인쇄가 가능한 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephtalate) 및 나일론(Nylone) 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수지층은 상기 금속층에 라미네이팅 방식으로 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강라벨의 금속층은 0.02mm 내지 0.04mm의 두께로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강라벨의 금속층은 알루미늄(Al), 스테인레스스틸(stainless steel), 구리(Cu) 중 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강라벨은 상기 프레임 케이스의 연장부와 겹치는 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부와 상기 프레임 케이스의 평면부와 겹치는 상기 파우치형 베어셀의 하부에 접착되는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 파우치형 베어셀의 상부를 덮는 상기 프레임 케이스의 평면부 폭은 상기 파우치형 베어셀의 양 단측부를 덮는 상기 프레임 케이스의 평면부 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 파우치형 베어셀의 상부를 덮는 상기 프레임 케이스의 평면부의 단부로부터 절곡되어 상기 파우치형 베어셀의 양 장측부 방향으로 연장되어 형성된 상기 프레임 케이스의 연장부 중 일부의 외면은 상기 보강라벨의 외면과 동일한 높이를 가지며,
    상기 연장부의 일부를 제외한 상기 프레임 케이스의 나머지 연장부의 외면은 상기 보강라벨의 외면보다 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프레임 케이스의 연장부 중 일부는 상기 보강라벨이 접착하지 않는 영역이며,
    상기 연장부의 일부를 제외한 상기 프레임 케이스의 나머지 연장부는 상기 보강라벨이 접착하는 영역인 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 파우치형 베어셀은
    파우치와,
    양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 적층되고 다수회 권취되어 상기 파우치에 수납된 전극 조립체와,
    상기 파우치에 수납되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액과,
    상기 전극 조립체에 접속되고 상기 파우치 외측으로 노출된 전극 탭을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
  14. 제 1 항에 있어서
    상기 프레임 케이스에는 상기 회로부재에 포함된 인쇄회로 기판에 설치된 외 부 단자부가 노출될 수 있도록 상기 외부 단자부에 대응하는 위치에 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 팩.
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