KR-20260060769-A - Detachable secondary battery pack

Abstract

본 발명은 착탈식 이차전지팩을 개시한다. 본 발명에 따르는 착탈식 이차전지팩은 발전요소를 내입하도록 일면이 개방된 컨테이너부와, 상기 컨테이너부의 일면을 덮어 밀폐하는 덮개부 및 상기 컨테이너부의 일측이 함몰되어 일 전극을 형성하도록 전극단자부가 설치되는 전극홀을 구비한 함몰설치부를 포함하는데, 이에 의할 때, 전지팩이 소형인 경우에 두께의 제한이 있어 단자부분의 밀폐가 어렵고, 스태킹 극판의 굽힘 가공이 번잡하고 어려운 문제를 해결할 수 있다.

Inventors

• 황만용
• 아베 타카오

Assignees

• 신흥에스이씨주식회사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (8)

1. 발전요소를 내입하도록 일면이 개방된 컨테이너부; 상기 컨테이너부의 일면을 덮어 밀폐하는 덮개부; 및 상기 컨테이너부의 일측이 함몰되어 일 전극을 형성하도록 전극단자부가 설치되는 전극홀을 구비한 함몰설치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰설치부는 평면이 사각형 형상인 경우에 일측면이 다른 3면 보다 낮은 높이를 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰설치부에는 외부의 회로에 연결하는 부품이나 충전상태, 전압, 내부저항 또는 온도 산포를 관리하고 제어하는 부품을 적층하는 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 부품이 적층된 높이는 함몰설치부의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰설치부에는 타 전극이 포함되는 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰설치부에는 전해액 주입홀이 포함되는 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 함몰설치부는 일측의 일부에만 구비되는 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개부는 함몰설치부에 이르도록 연장된 것을 특징으로 하는 착탈식 이차전지팩.

Description

착탈식 이차전지팩{Detachable secondary battery pack} 본 발명은 착탈식 이차전지팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지팩이 소형인 경우에 두께의 제한이 있어 단자부분의 밀폐가 어렵고, 스태킹 극판의 굽힘 가공이 번잡하고 어려운 문제를 해결하는 착탈식 이차전지팩에 관한 것이다. 기존 휴대폰은 본체의 박형화와 배터리의 고용량화를 위해 폴리머 전지를 내장화하는 방식이 주류였다. 그런데, 2023년 8월 EU 배터리 라이프사이클 관리에 관한 새로운 규칙이 시행되고 있으며, 주요 요지는 휴대 기기의 배터리를 사용자가 교체할 수 있도록 의무화한 것이다. 이와 같이 배터리를 교체할 수 있도록 하려면 폴리머 전지의 외장이 파우치인 경우에는 강도가 약하고, 취급 시 배터리 내부를 손상시킬 위험이 있으므로, 새롭게 고용량으로 박형화가 가능하고 외장 강도가 있는 배터리가 요구되고 있다. 이러한 추세에 맞춘 종래 기술을 보면, 미국 공개번호 제20210074958는 도 11에서 볼 수 있듯이, 하우징(310), 전극(320), 플랜지(312), 베이스(314), 덮개(316) 등으로 구성되어 있는데, 얇은 금속을 사용하여 CAN(310) 측면에 단자를 설치하는 구조를 채용하고 있다. 그런데, 이러한 단자 부분(332)은 리벳팅하는 구조를 사용하면, 각형에 비하여 전지 캔(CAN) 두께가 얇기 때문에, CAN 내경 부분의 Gasket 압축에 의한 밀폐는 거의 기대하기 어려운 문제가 있다. 왜냐하면, 일정 발전용량을 가진 전지셀(Cell) 자체의 두께의 제한이 있기 때문이다. 종래 폴리머이차전지(Polymer cell)는 내압이 5kgf/cm2 정도라도 상승하면, 파우치가 부풀어 사용 불가하며, 재질을 변경하여 서스로 된 캔(SUS CAN)으로 변경해도 두께가 얇기 때문에 부풀어 사용하기 어렵다 또한, 스태킹 극판(322, 324)이 CAN 외부에 있는 상태에서 극판과 리벳 플레이트(332)를 용접한 후 극판을 CAN 내부에 내입하여야 하는데, 이때 극판(양극)과 CAN이나 Cover Plate(음극)가 접촉하지 않도록 굽힘 가공할 필요가 있지만, 두께가 제한된 극히 좁은 영역(Area)이므로 공정이 번잡하고 어려운 문제가 있다(극판이 길어서 여러 번 구부려 내입시키므로). 도 1은 본 발명에 따르는 착탈식 이차전지팩의 평면을 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면으로 전해액 주입홀을 전해액 주입후 막고 용접한 형상을 보여주고, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면으로 리벳으로 조립하여 전극을 구성한 형상을 나타내며, 도 5는 본 발명에 따르는 단자탭을 용접한 후 절연층을 덮고 덮개부를 부착하고 고정하는 형상을 보여는 단면도이고, 도 6은 도 3의 홀을 전해액 주입후 막고 열융착한 형상을 보여주며, 도 7은 도 4의 리벳을 대신하여 열융착으로 전극을 구성한 형상을 보여주고, 도 8은 도 1의 함몰설치부가 컨테이너부의 전부가 아닌 일부에 구비된 형상을 평면적으로 보여주며, 도 9는 도 8의 일부 함몰설치부를 단면적으로 보여주는 그림이고, 도 10은 본 발명의 덮개부를 연장시켜 함몰설치부를 감싸는 형상으로 나타낸 그림이며, 도 11은 종래 착탈식 이차전지팩을 분해한 사시도이다. 후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따르는 착탈식 이차전지팩의 평면을 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면으로 전해액 주입홀을 전해액 주입후 막고 용접한 형상을 보여주고, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절취한 단면을 보여주는 도면으로 리벳으로 조립하여 전극을 구성한 형상을 나타내며, 도 5는 본 발명에 따르는 단자탭을 용접한 후 절연층을 덮고 덮개부를 부착하고 고정하는 형상을 보여는 단면도이고, 도 6은 도 3의 홀을 전해액 주입후 막고 열융착한 형상을 보여주며, 도 7은 도 4의 리벳을 대신하여 열융착으로 전극을 구성한 형상을 보여주고, 도 8은 도 1의 함몰설치부가 컨테이너부의 전부가 아닌 일부에 구비된 형상을 평면적으로 보여주며, 도 9는 도 8의 일부 함몰설치부를 단면적으로 보여주는 그림이고, 도 10은 본 발명의 덮개부를 연장시켜 함몰설치부를 감싸는 형상으로 나타낸 그림인데, 이를 참고하여 설명한다. 본 발명에 따르는 착탈식 이차전지팩(100)은 발전요소(JR)를 내입하도록 일면이 개방된 컨테이너부(110)와, 상기 컨테이너부의 일면을 덮어 밀폐하는 덮개부(120) 및 상기 컨테이너부의 일측이 함몰되어 일 전극을 형성하도록 전극단자부(130)가 설치되는 전극홀(212)을 구비한 함몰설치부(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 발전요소(JR)은 이차전지에서 전력을 생산하기 위한 발전하는 전극조립체로서 통상 양극판, 음극판을 분리막(sepatator)을 사이에 두고 적층하여(stacking) 양극과 음극을 띄는 단자탭(스태킹 극판)을 구비하여, 음극은 컨테이너부(110)나 덮개부(120)에 연결하고, 양극은 전극단자부(130)에 연결할 수 있다. 또한, 상기 컨테이너부(110)는 내부에 발전요소인 전극조립체를 매립할 수 있는 일면이 개방된 높이가 낮은 육면체 형상으로 구비되며, 전극조립체를 매립하고, 전극조립체의 단자탭을 용접이나 열융착 등을 통하여 전기적으로 연결하는 공정을 거친 후에 컨테이너부의 일면이 개방된 형상에 대응하는 덮개부(120)를 덮어 밀폐할 수 있다. 상기 컨테이너부(110)와 덮개부(120)의 밀폐를 용접이나 열융착, 접착제 등 다양한 수단을 통하여 이루어질 수 있다. 한편, 상기 컨테이너부의 일측이 함몰되어 일 전극을 형성하도록 전극단자부(130)가 설치되는 전극홀(112)을 구비한 함몰설치부(200)가 포함될 수 있다. 상기 함몰설치부는 컨테이너부의 일측, 평면이 사각형 형상인 경우에 일측면이 다른 3면 보다 낮은 높이를 갖도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 다른 3면의 높이를 컨테이너 높이(H)라고 하면, 함몰설치부의 높이는 컨테이너 높이(H)에서 바닥부 높이(h)를 뺀 높이(H-h)가 될 수 있다. 상기 바닥부(210)은 함몰설치부의 함몰된 바닥 부분을 지칭하고, 이 바닥부에서 컨테이너의 3 면으로 이어지는 함몰벽(220)의 높이는 결국 컨테이너 높이(H)에서 바닥부 높이(h)를 뺀 높이(H-h)가 될 수 있다. 특히, 상기 함몰벽(220)의 높이는 전극단자부(130)를 설치하는데 충분한 공간을 제공하는 것이 바람직하고, 더 나아가, 전극단자부를 외부의 회로에 연결하는 부품이나(예컨데 커넥터모듈), 배터리 상태, 예를 들어 충전상태, 전압, 내부저항, 온도 등 산포를 관리하고 제어하는 BMS(Battery Management System) 같은 부품을 적층할 공간도 제공할 수 있다. 여기서, 상기 부품들이 함몰설치부에 적층되는 경우에 그들의 높이가 함몰설치부의 높이 이하인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 함몰 바닥부(210)는 전극홀(212)을 구비할 수 있다. 상기 전극홀에는 전극단자부(130)가 구비될 수 있다. 상기 전극단자부(130)는 리벳 방식이나 열융착 방식으로 구비할 수 있다. 먼저, 리벳 방식을 보면, 리벳(132)의 타 단부가 가스켓(134)을 사이에 두고 전극홀(212)로 삽입되며 관통하면서, 절연층(136), 리벳플레이트(홀, 138)에 순차적으로 지나도록 구비된 후 리벳을 가압하면 리벳의 타 단부가 리벳플레이트(홀)를 일단부쪽으로 당기며, 타 단부가 펴지면서 리벳팅이 이루어질 수 있다. 상기 리벳(132)의 일단부와 타단부 사이에 가스켓, 절연층, 리벳플레이트가 구비되어 있으므로 밀폐성 확보가 가능한데, 특히 바닥부(210)의 넓이를 원하는 만큼 다양한 크기로 확보할 수 있으므로, 리벳팅시 원활하고 충분한 작업이 가능하므로 밀폐성을 강화시킬 수 있다. 다음으로, 열융착 방식을 보면, 캡업부(132')의 타 단부가 가스켓(134)을 사이에 두고 전극홀(212)로 삽입되며 관통하면서, 절연층(136)을 지나 대향플레이트(138')에 맞닿은 후에 열을 가하며 융착시켜 캡업부의 타 단부와 대향플레이트를 융착시키게 된다. 상기 캡업부(132')의 일단부와 타단부 사이에 가스켓, 절연층을 구비한 채 대향플레이트와 융착되어 있으므로 밀폐성 확보가 가능한데, 특히 바닥부(210)의 넓이를 원하는 만큼 다양한 크기로 확보할 수 있으므로, 열융착시 원활하고 충분한 작업이 가능하므로 밀폐성을 강화시킬 수 있다. 이와 같이, 상술한 리벳(132)이나 캡업부(132')에는 양극에 해당하는 단자탭(미도시)가 연결될 수 있는데, 리벳플레이트(138)나 대향플레이트(138')에 단자탭을 용접하거나 열융착할 수 있다. 한편, 상기 함몰설치부(200)에는 타 전극(140)이 포함될 수 있다. 상기 타전극(140)은 앞서 설명한 리벳(132)이나 캡업부(132')가 양극으로 이용되는 경우에는 음극에 연결되는 전극일 수 있다. 상기 타전극(140)은 매립된 발전요소(JR)에서 음극에 해