新しい構造の二次バッテリパック
【課題】部品の数が削減されることにより、組立プロセスが簡略化され、且つ構造的な安定性を向上するバッテリパックを提供する。
【解決手段】二次バッテリパック９００は、プレート形状の導電性部材からなり保護回路モジュール（ＰＣＭ）５００に電気的に接続されるバッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０と、一端に両端子を有し、端部に熱溶着された余剰部１３０を有するバッテリセルと、保護回路を有し一方にカソード端子接続部２３０及びアノード端子接続部２２０が設けられ、他方の側に外部入出力端子接続部が設けられるプリント回路基板（ＰＣＢ）、このＰＣＢの保護回路に端子接続部を介して電気的に接続される外部入出力端子２１０及びＰＣＢが取り付けられた電気絶縁性のＰＣＭケース３００を含み、バッテリセルの熱溶着された余剰部にＰＣＭがバッテリセルに電気接続されて搭載されるＰＣＭケースと、を含む。
【解決手段】二次バッテリパック９００は、プレート形状の導電性部材からなり保護回路モジュール（ＰＣＭ）５００に電気的に接続されるバッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０と、一端に両端子を有し、端部に熱溶着された余剰部１３０を有するバッテリセルと、保護回路を有し一方にカソード端子接続部２３０及びアノード端子接続部２２０が設けられ、他方の側に外部入出力端子接続部が設けられるプリント回路基板（ＰＣＢ）、このＰＣＢの保護回路に端子接続部を介して電気的に接続される外部入出力端子２１０及びＰＣＢが取り付けられた電気絶縁性のＰＣＭケース３００を含み、バッテリセルの熱溶着された余剰部にＰＣＭがバッテリセルに電気接続されて搭載されるＰＣＭケースと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新しい構造の二次バッテリパックに関し、より具体的には、プレート形状の導電性部材からなり、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に電気的に接続される、バッテリセルのアノード端子及びカソード端子と、バッテリセルであって、このバッテリセルの一端に形成されたアノード端子及びカソード端子を有し、このバッテリセルには、その端部に熱溶着された余剰部が設けられているバッテリセルと、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、その上に形成された保護回路を有し、その一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つこのＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられるＰＣＢ、ＰＣＢの保護回路にＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子、及びＰＣＢが挿入方式で取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケース、を含み、バッテリセルの熱溶着された余剰部に、ＰＣＭがバッテリセルに電気的に接続されている状態で搭載されるＰＣＭと、を含む二次バッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器が次第に進歩し、このようなモバイル機器に対する要求が増大するにつれて、二次バッテリに対する要求も急速に増加してきた。このような二次バッテリには、高いエネルギー密度及び動作電圧、並びに優秀な保存特性及び耐用年数特性を示すリチウム二次バッテリがあり、このリチウム二次バッテリは、様々な電子製品及びモバイル機器ためのエネルギー源として広く用いられてきた。
【０００３】
中で二次バッテリが用いられる外部機器の種類に応じて、二次バッテリは取り外し可能なタイプの構造を有して、二次バッテリを容易に外部機器内に挿入し、且つ外部機器から除去することを可能にするか、又は埋め込みタイプの構造を有して、二次バッテリが外部機器内に埋め込まれるように構成することができる。例えば、使用者が、ラップトップコンピュータのような機器内にバッテリを挿入するか、又は機器からバッテリを除去することが可能である。他方では、携帯電話、ＭＰＥＧオーディオレイヤー３（ｍｐ３）プレイヤー、タブレットＰＣ又はスマートパッドのような機器は、これら機器の構造及び容量に起因して、埋め込みタイプのバッテリパックを必要とする。
【０００４】
その一方で、様々な種類の可燃性材料がリチウム二次バッテリ内に包含されている。結果として、リチウム二次バッテリは、バッテリの過充電、バッテリ内の過電流、又は別の外的な物理的衝撃に起因して、加熱又は破裂する場合がある。すなわち、リチウム二次バッテリの安全性は非常に低い。その結果として、正温度係数（ＰＴＣ）要素及び保護回路モジュール（ＰＣＭ）のような安全要素が、リチウム二次バッテリの過充電又はリチウム二次バッテリ内の過電流のようなリチウム二次バッテリの異常状態を効果的に制御するためにバッテリセルに接続される。
【０００５】
通常、埋め込みタイプの二次バッテリパックは、電気的接続に適しているプレート形状のバッテリセルを用い、且つＰＣＭが、バッテリセルに導電性ニッケルプレートを介して溶接又ははんだ付けによって接続される。すなわち、ニッケルプレートがバッテリセルの電極端子に溶接又ははんだ付けによって接続され、プリント回路基板（ＰＣＢ）が両面粘着テープの一方の側に取り付けられ、保護テープが両面粘着テープの他方の側に取り付けられ、ＰＣＢの電極タブとニッケルプレートとが、ＰＣＢがバッテリセルに緊密に接触した状態で互いに溶接によって接続される。このようにして、ＰＣＭはバッテリに接続され、バッテリパックが製造される。
【０００６】
ＰＣＭを含む安全要素が、バッテリセルの電極端子との電気的な接続を保持され、同時に、バッテリセルの別の部品から電気的に絶縁されることが必要とされる。
【０００７】
このために、絶縁テープが、ＰＣＭを含む様々な部材に取り付けられる。加えて、中にバッテリが取り付けられているバッテリケースのシール部が部分的に曲げられ、絶縁テープがこのシール部に取り付けられるか、又はバーコードがこのシール部に印刷される。すなわち、プロセスは非常に複雑である。
【０００８】
複数の絶縁テープ又は部品が、上述されたような安全な接続を達成するために必要とされるので、バッテリパックの組立プロセスは複雑であり、製造コストは増大する。
【０００９】
また、外的衝撃がバッテリパックに加えられた際に、ＰＣＭが損傷する場合があり、又は、低い機械的強度を示す絶縁テープの使用に起因して、寸法安定性が大きく低下する場合がある。
【００１０】
従って、バッテリセルに取り付けられる部材の数を削減して組立プロセスを単純化すること、バッテリセル内に搭載される部材間の安定した結合を達成すること、及びＰＣＭを保護することを可能にする技術に対する高い必要性が存在する。
【００１１】
さらに、重量及びサイズが削減された機器の開発動向を考慮して、同じサイズを有しながら大容量を提供することを可能とするバッテリパックに対する高い必要性も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明は、上述の問題、及び依然として解消されていない別の技術的問題を解決するために行われた。
【００１３】
特に、本発明の目的は二次バッテリパックの提供であり、このバッテリパックを製造するために必要な部品の数が削減され、このことによって組立プロセスが簡略化され、且つバッテリパックの構造的な安定性が向上する。
【００１４】
本発明の別の目的は二次バッテリパックの提供であり、バッテリパックの内部構造は、同じ規格を有するバッテリパックと比較して最大の容量を提供するように変更されている。
【００１５】
本発明のさらなる目的は保護回路モジュール（ＰＣＭ）の提供であり、このＰＣＭは外的衝撃から保護され、このＰＣＭの寸法安定性は高く、及びこのＰＣＭはバッテリパックの外側に配置され、さらに皺がない整った外観を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様によると、上述の目的及び別の目的は、プレート形状の導電性部材から成り、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に電気的に接続される、バッテリセルのアノード端子及びカソード端子と、バッテリセルであって、このバッテリセルの一端に形成されたアノード端子及びカソード端子を有し、このバッテリセルには、その端部に熱溶着された余剰部が設けられているバッテリセルと、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、その上に形成された保護回路を有し、このＰＣＢの一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つこのＰＣＢの他方の側において外部入出力端子接続部が設けられているＰＣＢ、ＰＣＢの保護回路にＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子、及びＰＣＢが挿入方式で取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケース、を含み、バッテリセルの熱溶着された余剰部に、ＰＣＭがバッテリセルに電気的に接続された状態で搭載されるＰＣＭと、を含む二次バッテリバックの提供によって達成することができる。
【００１７】
すなわち、本発明による二次バッテリパックにおいては、ＰＣＢがＰＣＭケース内に挿入方式で取り付けられる構造を有するように構成されているＰＣＭは、バッテリセルの熱溶着された余剰部に搭載される。従って、従来の埋め込みタイプの二次バッテリパックと比較して、効果的にＰＣＭを保護すること、及び、大幅に部品の数を削減し、その結果製造プロセス効率を大きく改善することが可能となる。
【００１８】
また、本発明による二次バッテリパックにおいては、ＰＣＢはＰＣＭケース内に挿入方式で取り付けられる。したがって、ＰＣＭが従来のテープによって絶縁されている従来の埋め込みタイプのバッテリパックと比較して、大幅に部品の数を削減し、その結果、製造プロセス効率を大きく改善することが可能となる。その結果として、バッテリパックを製造するプロセスは容易に実行され、不良率は比較的削減され、バッテリパックは、このバッテリパックの外側に皺がない、審美的に美しい外観を示す。
【００１９】
加えて、ＰＣＢは、バッテリセルの熱溶着された余剰部に、ＰＣＢがバッテリセルに対して垂直に直立した状態で、ＰＣＢがバッテリセルのメインボディの上端に面する方向に、装着される。その結果として、ＰＣＢがバッテリセルの熱溶着された余剰部に平行に装着されている構造と比較して、バッテリセルの熱溶着された余剰部を短縮することが可能となり、従って、二次バッテリパックの単位体積当たりの容量が増加する。
【００２０】
好ましくは、ＰＣＭケースは、外部入出力端子を除いたＰＣＭを覆う。その結果として、ＰＣＭケースはバッテリセルの熱溶着された余剰部に装着され、これにより全体的にＰＣＭを覆い、従って安定した据え付け及び絶縁を完全に確保する。
【００２１】
状況によっては、安全要素を、バッテリセルの電極端子のうちの１つ（例えばアノード端子）とＰＣＢとの間の電気的な接続領域にさらに取り付けることができ、これにより、二次バッテリパックの安全性をさらに確保する。この場合は、安全要素を、ＰＣＭケース内にＰＣＢとともに挿入方式で取り付けることができる。
【００２２】
安全要素は、バッテリセルの温度が上昇した際に電流を遮断する要素であり、従ってバッテリパックの安全性を確保する。例えば、安全要素は、抵抗が温度の増大によって増大する正温度係数（ＰＴＣ）要素、又は温度の増大によって切れるヒューズとすることができる。しかしながら、安全要素はＰＴＣ要素又はヒューズに限定されない。
【００２３】
具体例においては、ＰＣＭケースを中空の箱状構造を有するように構成することができ、この中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口されており、このスリットを通じてＰＣＢが挿入される。その結果として、ＰＣＭケースの寸法安定性が増大し、ＰＣＢをＰＣＭケース内に容易に取り付けることができる。
【００２４】
また、ＰＣＭケースは入出力端子を除いてＰＣＭを覆うので、ＰＣＭを外的衝撃から容易に保護することができる。
【００２５】
また、ＰＣＢがＰＣＭケース内に挿入方式で取り付けられるので、フックを用いる組立タイプのＰＣＭケースと比較して、取り付け時間及びプロセスを大きく削減することができる。
【００２６】
好ましくは、絶縁テープが、熱溶着された余剰部の電極端子露出領域にさらに取り付けられる。結果として、屈曲領域における絶縁をより効果的に達成することができる。絶縁テープは、好ましくは両面テープである。両面テープは、ＰＣＭケースが取り付けられた際に、ＰＣＭケースと熱溶着された余剰部との間の結合力を提供し、これにより構造の安定性をさらに改善する。
【００２７】
具体例においては、ＰＣＭケースを、中空の箱状構造を有するように構成することができ、この中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口されており、このスリットを通じてＰＣＢが挿入される。その結果として、ＰＣＭケースの寸法安定性が増大し、且つＰＣＢをＰＣＭケースのスリットを通じて容易に挿入することができる。
【００２８】
様々な種類のバッテリセルを、本発明による二次バッテリパック内において用いることができる。本発明による二次バッテリパック内において用いられるバッテリセルは、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートから成るバッテリケース内にシールされた状態で取り付けられたカソード／セパレータ／アノード構造の電極組立体を有する、ポーチ形状の二次バッテリとすることができ、このポーチ形状の二次バッテリの厚さ及び重さは小さい。
【００２９】
好ましくは、ＰＣＢはフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）である。その結果として、ＰＣＢを必要に応じて容易に屈曲させることができる。参考までに、ＦＰＣＢは、フレキシブル絶縁基板を用いたプリント回路基板を意味する。
【００３０】
上述されたように、バッテリの過充電、過放電、過電流等を制御するための保護回路を有するＰＣＢは、このＰＣＢの一方の側においてカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つこのＰＣＢの他方の側において外部入出力端子接続部が設けられる。
【００３１】
状況に従って、安全要素を、アノード端子及び／又はカソード端子とＰＣＢとの間にさらに取り付けることができ、これにより二次バッテリパックの安全性をさらに確保する。好ましくは、安全要素は、バッテリセルのアノード端子とＰＣＢとの間に配置される。また、安全要素は、ＰＣＭケース内にＰＣＢとともに挿入方式で取り付けることができ、これにより構造の安定性を確保する。
【００３２】
その結果として、バッテリセルのカソード端子をＰＣＢのカソード端子接続部に、変形させることなく、又は追加の部材を用いることなく接続すること、及び、安全要素の一方の側を、ＰＣＭの同じ側に配置されている、ＰＣＢの安全要素接続部に、バッテリセルのアノード端子が安全要素の他方の側に接続されている状態で接続することが可能となる。結果として、構造強度が低い安全要素は、ＰＣＢに安定的に取り付けられ、それによって、製造プロセスにおける欠陥率を削減し、従って製造プロセスの効率を改善する。
【００３３】
安全要素は、バッテリセルの温度が上昇した際に電流を遮断し、これによりバッテリパックの安全性を確保する部材である。例えば、安全要素は、温度の増大によって抵抗が増大する正温度係数（ＰＴＣ）要素、又は温度の増大によって切断されるヒューズとすることができる。しかしながら、安全要素はＰＴＣ要素又はヒューズに限定されない。
【００３４】
一例においては、外部入出力端子をＰＣＢの一方の側に接続することができ、且つアノード端子接続部及びカソード端子接続部を、これらアノード端子接続部及びカソード端子接続部がアノード端子及びカソード端子にそれぞれ対応するように、ＰＣＢの他方の側に形成することができる。
【００３５】
別の例においては、外部入出力端子の形状は、外部入出力端子がＰＣＢに電気的に接続されて、充電器のような外部機器からの電流をバッテリセルに供給するか又はバッテリセルからの電流を携帯電話、ｍｐ３プレイヤー等に供給することができる限り、特に限定されることはない。好ましくは、外部入出力端子はプレート構造を有するように構成され、このプレート構造においては、コネクタがプレート構造の一端に取り付けられる。
【００３６】
ニッケルプレートをカソード端子の頂部に超音波溶着によってさらに取り付けることができ、このニッケルプレートは、カソード端子接続部に接合される。その結果として、通常はアルミニウムから成る、バッテリセルのカソード端子と、ニッケルから成る、ＰＣＢのカソード端子接続部との間の、これら端子及び接続部間における異なる特性に起因する低質な溶着を防ぐことができる。
【００３７】
それと同時に、ラベルを、外部入出力端子を除くＰＣＭとバッテリセルの外側とに取り付けて、ＰＣＭ及びバッテリセルを覆うことができる。特に、ラベルは、外部入出力端子を除くＰＣＭと、バッテリセルの側面において設けられた熱溶着された外周部とを覆うための構造を有するように構成することができる。その結果として、絶縁状態を実質的に保持しながら、熱溶着された外周部をバッテリセルのメインボディに安定的に固定して、バッテリセルの電極端子とＰＣＢとの間の電気的な接続をより安定的に確保することができる。
【００３８】
好ましくは、本発明による二次バッテリパックは、埋め込みタイプの二次バッテリパックである。
【００３９】
本発明の別の態様によると、特定の構造の保護回路モジュールが提供され、この特定の構造は、上に規定された構成を有する二次バッテリパックを構成するために用いられる。
【００４０】
特に、電極端子を有するプレート形状のバッテリセルの頂部に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）であって、これら電極端子それぞれは、プレート形状の導電性部材からなり、バッテリセルの上端に形成され、このＰＣＭは、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、このＰＣＢに形成された保護回路を有し、このＰＣＢは、一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ且つこのＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられているＰＣＢと、ＰＣＢの保護回路にＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子と、電気絶縁性のＰＣＭケースであって、該ＰＣＭケースの中にＰＣＢが、アノード端子及びカソード端子がＰＣＢに電気的に接続された状態で、挿入方式で取り付けられている電気絶縁性のＰＣＭケースと、を含む保護回路モジュールが提供される。
【００４１】
埋め込みタイプの二次バッテリパックを組み立てる通常のプロセスにおいては、接続部材とＰＣＭとが結合され、絶縁テープがステップそれぞれにおいて取り付けられ、これによりＰＣＭ組立体がバッテリセルに取り付けられる。すなわち、ＰＣＭ組立体は、多数の部品を用いてバッテリセルに取り付けられる。その結果として、多数のプロセスが必要とされる。また、バッテリパックの機械的強度及び構造安定性は低い。
【００４２】
他方で、本発明による保護回路モジュールは、ＰＣＢがＰＣＭケース内に取り付けられる構造を有するように構成される。その結果として、バッテリパックの構造安定性は改善され、バッテリパックを製造するプロセスは大幅に簡略化される。
【００４３】
さらに、ＰＣＢは、バッテリセルの熱溶着された余剰部へ、ＰＣＢがバッテリセルのメインボディの上端に面する方向に、上述された特定の構造を通じて搭載され、従って、同じ規格を有するバッテリパックと比較して、バッテリパックの容量を最大化することができる。
【００４４】
好ましい例においては、外部入出力端子はＰＣＢの一方の側に接続することができ、アノード端子接続部及びカソード端子接続部は、これらアノード端子接続部及びカソード端子接続部がアノード端子及びカソード端子にそれぞれ対応するように、ＰＣＢの他方の側に形成することができる。
【００４５】
好ましくは、外部入出力端子はプレート構造を有するように構成され、このプレート構造において、コネクタがプレート構造の一端に取り付けられる。
【００４６】
好ましくは、ＰＣＭケースは中空の箱状構造を有するように構成され、この中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口され、このスリットを通じてＰＣＢが挿入される。
【００４７】
本発明のさらなる態様によると、上述された構造を有する二次バッテリパックを製造する方法が提供される。
【００４８】
特に、本発明による二次バッテリパックは、（ａ）ニッケルプレートをバッテリセルのカソード端子の頂部に超音波溶着によって接続するステップと、（ｂ）バッテリセルのアノード端子及びカソード端子を、ＰＣＢの後部に形成されたアノード端子接続部及びカソード端子接続部にスポット溶接によって接続するステップと、（ｃ）アノード端子接続部及びカソード端子接続部がバッテリセルに平行に配置されるようにＰＣＭを屈曲させるステップと、（ｄ）ＰＣＭを、外部入出力端子が外側に延在するように形成された中空の箱状構造を有するように構成されたＰＣＭケース内に挿入するステップと、（ｅ）バッテリセルの電極端子を屈曲させ、ＰＣＭをバッテリセルの熱溶着された余剰部に取り付けるステップと、（ｆ）外部入出力端子を除いたＰＣＭとバッテリセルの外側とを、ラベルによって覆うステップとを含む、二次バッテリパックを製造する方法を用いて製造することができる。
【００４９】
従来の埋め込みタイプの二次バッテリパックを製造する方法と比較して、本発明による、二次バッテリパックを製造する方法は、製造プロセス数を削減し、且つ改善された構造安定性を示す二次バッテリパックを提供することができる。
【００５０】
また、この二次バッテリパックを製造する方法においては、ラベル又は絶縁テープのような追加の部材なしに、ＰＣＭケースを用いてＰＣＭの保護及び絶縁を達成することができ、このケースは、ＰＣＢが電極端子に電気的に接続され屈曲プロセスが完了した後に取り付けられる。結果として、屈曲プロセスの間に露出領域が形成されず、従って、追加的な絶縁材料は必要とされない。
【００５１】
状況によっては、二次バッテリパックを製造する方法は、絶縁テープを、熱溶着された余剰部の電極端子露出領域に、屈曲ステップの前に取り付けるステップをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００５２】
上述の記載から明らかなように、本発明による二次バッテリパックにおいては、ＰＣＭケースを含む保護回路モジュール（ＰＣＭ）が、バッテリセルの熱溶着された余剰部に搭載されている。その結果として、バッテリパックの組立プロセスを簡素化し、且つバッテリパックの構造安定性を改善することができる。
【００５３】
さらに、本発明による二次バッテリパックは、特定の内部構造を有し、これによって、同じ規格を有するバッテリパックと比較して最大の容量を提供する。
【００５４】
加えて、本発明によるＰＣＭにおいては、ＰＣＭは外的衝撃から保護され、ＰＣＭの寸法安定性は高く、及びＰＣＭは皺がない整った外観を有しながらバッテリパックの外側に配置される。
【００５５】
上述の、及びその他の本発明の目的、特性、及び別の利点は、添付の図面と組み合わせて解釈される、以下の詳細な記載からより明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態による二次バッテリパックの分解斜視図である。
【図２】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図３】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図４】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図５】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図６】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図７】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図８】図６の領域Ａを示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
ここで、本発明の例示的な複数の実施形態が、添付の図面を参照して詳細に記載される。しかしながら、本発明の技術的範囲が、説明された実施形態によっては限定されないことが理解されるべきである。
【００５８】
図１は、本発明の一実施形態による二次バッテリパックの分解斜視図である。
【００５９】
図１を参照すると、二次バッテリパック９００は、アノード端子１２０及びカソード端子１１０を有するバッテリセル１００と、保護回路モジュール（ＰＣＭ）５００と、ラベル４００とを含んでいる。
【００６０】
バッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０は、プレート形状の導電性部材である。バッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０は、ＰＣＭ５００のプリント回路基板（ＰＣＢ）２００に電気的に接続されている。
【００６１】
アノード端子１２０及びカソード端子１１０は、バッテリセル１００の一端に形成されている。熱溶着された余剰部１３０は、バッテリセル１００の上端のケース拡張部に形成されている。
【００６２】
ＰＣＭ５００は、上に形成された保護回路を有しているＰＣＢ２００と、このＰＣＢ２００の保護回路に電気的に接続されている外部入出力端子２１０と、ＰＣＢ２００が挿入方式で中に取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケース３００とを含む。
【００６３】
また、ＰＣＭ５００は、バッテリセル１００の熱溶着された余剰部１３０に、ＰＣＭ５００がバッテリセル１００に電気的に接続された状態で搭載される。
【００６４】
従って、本発明による、埋め込みタイプの二次バッテリパックにおいては、バッテリセル１００のカソード端子１１０とアノード端子１２０とに電気的に接続されたＰＣＢ２００が中に取り付けられているＰＣＭ５００は、バッテリセル１００の上端のケース拡張部に配置された、熱溶着された余剰部１３０に搭載される。従って、従来の埋め込みタイプの二次バッテリパックと比較して、効果的にＰＣＭ５００を保護し、且つ大幅に部品の数を削減することが可能であり、これにより製造プロセスの効率が大きく改善される。
【００６５】
ＰＣＭケース３００は、中空の箱状構造を有するように構成されており、この中空の箱状構造の一端は、スリット形状に開口している。この結果として、ＰＣＢ２００は、安定的且つ容易に箱内に挿入される。
【００６６】
バッテリセル１００は、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートから成るバッテリケース内にシール状態で取り付けられたカソード／セパレータ／アノード構造の電極組立体を有する、ポーチ形状の二次バッテリである。
【００６７】
外部入出力端子２１０はＰＣＢ２００の一方の側に接続され、このＰＣＢ２００はフレキシブルプリント回路基板である。アノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０が、これらアノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０がアノード端子１２０及びカソード端子１１０にそれぞれ対応するように、ＰＣＢ２００の他方の側に形成される。
【００６８】
また、外部入出力端子２１０もプレート状構造を有し、このプレート状構造において、コネクタがプレート状構造の一端に取り付けられている。
【００６９】
図２〜図７は、図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを典型的に図示する斜視図であり、図８は、図６の領域Ａを典型的に図示する拡大斜視図である。
【００７０】
二次バッテリバックを製造するプロセスは、これら図面を図１とともに参照して記載される。
【００７１】
まず、図２を参照すると、ニッケルプレート１４０が、バッテリセル１００のカソード端子１１０の頂部に接続されており、このニッケルプレートは超音波溶着によってＰＣＢ２００のカソード端子接続部２３０に結合される。
【００７２】
次に、図３を参照すると、バッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０が、ＰＣＢ２００の後側に形成されたアノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０に、スポット溶接によって接続される。
【００７３】
図４を参照すると、ＰＣＭ５００のＰＣＢ２００は下方に曲げられ、これによりアノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０はバッテリセル１００に平行に配置され、次いで、両面粘着テープ１６０が、熱溶着された余剰部１３０の電極端子露出領域に取り付けられ、この領域は、バッテリセル１００のメインボディの上端部である。
【００７４】
図５を参照すると、中空の箱状構造を有するように構成され、その一端（図示されていない）がスリットの形状に開口し、このスリットを通じて外部入出力端子２１０が外側に延出する、ＰＣＭケース３００が、ＰＣＭ５００のＰＣＢ２００に、バッテリセル１００の前方から嵌合する。
【００７５】
特に、ＰＣＭケース３００は、ＰＣＢ２００に嵌合し、外部入出力端子２１０を除いたＰＣＭ５００を覆う。
【００７６】
図６及び図８を参照すると、バッテリセル１００のカソード端子１１０及びアノード端子１２０は垂直に上方へ屈曲され、且つＰＣＭ５００は、バッテリセル１００の熱溶着された余剰部１３０に取り付けられる。
【００７７】
最終的に、図７を参照すると、外部入出力端子２１０を除いたＰＣＭ５００と、バッテリセル１００の側面に設けられた熱溶着された外周部とが、ラベル４００によって覆われる。
【００７８】
この結果として、ラベル４００は、バッテリセル１００との絶縁を保持しながら、熱溶着された外周部をバッテリセル１００のメインボディに緊密に固定し、これによって、バッテリセル１００のカソード端子１１０及びアノード端子１２０とＰＣＢ２００との間の電気的な接続をより安定的に固定する。
【００７９】
本発明の例示的な実施形態が例示を目的として開示されたが、当業者は、様々な変更、追加及び置換が、添付の特許請求の範囲において開示されている本発明の技術的範囲及び精神から逸脱することなく可能であることを理解する。
【符号の説明】
【００８０】
１００ バッテリセル
１１０ カソード端子
１２０ アノード端子
１３０ 熱溶着された余剰部
１４０ ニッケルプレート
１６０ 両面粘着テープ
２００ ＰＣＢ
２１０ 外部入出力端子
２２０ アノード端子接続部
２３０ カソード端子接続部
３００ ＰＣＭケース
４００ ラベル
５００ ＰＣＭ
９００ 二次バッテリパック
【技術分野】
【０００１】
本発明は新しい構造の二次バッテリパックに関し、より具体的には、プレート形状の導電性部材からなり、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に電気的に接続される、バッテリセルのアノード端子及びカソード端子と、バッテリセルであって、このバッテリセルの一端に形成されたアノード端子及びカソード端子を有し、このバッテリセルには、その端部に熱溶着された余剰部が設けられているバッテリセルと、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、その上に形成された保護回路を有し、その一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つこのＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられるＰＣＢ、ＰＣＢの保護回路にＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子、及びＰＣＢが挿入方式で取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケース、を含み、バッテリセルの熱溶着された余剰部に、ＰＣＭがバッテリセルに電気的に接続されている状態で搭載されるＰＣＭと、を含む二次バッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器が次第に進歩し、このようなモバイル機器に対する要求が増大するにつれて、二次バッテリに対する要求も急速に増加してきた。このような二次バッテリには、高いエネルギー密度及び動作電圧、並びに優秀な保存特性及び耐用年数特性を示すリチウム二次バッテリがあり、このリチウム二次バッテリは、様々な電子製品及びモバイル機器ためのエネルギー源として広く用いられてきた。
【０００３】
中で二次バッテリが用いられる外部機器の種類に応じて、二次バッテリは取り外し可能なタイプの構造を有して、二次バッテリを容易に外部機器内に挿入し、且つ外部機器から除去することを可能にするか、又は埋め込みタイプの構造を有して、二次バッテリが外部機器内に埋め込まれるように構成することができる。例えば、使用者が、ラップトップコンピュータのような機器内にバッテリを挿入するか、又は機器からバッテリを除去することが可能である。他方では、携帯電話、ＭＰＥＧオーディオレイヤー３（ｍｐ３）プレイヤー、タブレットＰＣ又はスマートパッドのような機器は、これら機器の構造及び容量に起因して、埋め込みタイプのバッテリパックを必要とする。
【０００４】
その一方で、様々な種類の可燃性材料がリチウム二次バッテリ内に包含されている。結果として、リチウム二次バッテリは、バッテリの過充電、バッテリ内の過電流、又は別の外的な物理的衝撃に起因して、加熱又は破裂する場合がある。すなわち、リチウム二次バッテリの安全性は非常に低い。その結果として、正温度係数（ＰＴＣ）要素及び保護回路モジュール（ＰＣＭ）のような安全要素が、リチウム二次バッテリの過充電又はリチウム二次バッテリ内の過電流のようなリチウム二次バッテリの異常状態を効果的に制御するためにバッテリセルに接続される。
【０００５】
通常、埋め込みタイプの二次バッテリパックは、電気的接続に適しているプレート形状のバッテリセルを用い、且つＰＣＭが、バッテリセルに導電性ニッケルプレートを介して溶接又ははんだ付けによって接続される。すなわち、ニッケルプレートがバッテリセルの電極端子に溶接又ははんだ付けによって接続され、プリント回路基板（ＰＣＢ）が両面粘着テープの一方の側に取り付けられ、保護テープが両面粘着テープの他方の側に取り付けられ、ＰＣＢの電極タブとニッケルプレートとが、ＰＣＢがバッテリセルに緊密に接触した状態で互いに溶接によって接続される。このようにして、ＰＣＭはバッテリに接続され、バッテリパックが製造される。
【０００６】
ＰＣＭを含む安全要素が、バッテリセルの電極端子との電気的な接続を保持され、同時に、バッテリセルの別の部品から電気的に絶縁されることが必要とされる。
【０００７】
このために、絶縁テープが、ＰＣＭを含む様々な部材に取り付けられる。加えて、中にバッテリが取り付けられているバッテリケースのシール部が部分的に曲げられ、絶縁テープがこのシール部に取り付けられるか、又はバーコードがこのシール部に印刷される。すなわち、プロセスは非常に複雑である。
【０００８】
複数の絶縁テープ又は部品が、上述されたような安全な接続を達成するために必要とされるので、バッテリパックの組立プロセスは複雑であり、製造コストは増大する。
【０００９】
また、外的衝撃がバッテリパックに加えられた際に、ＰＣＭが損傷する場合があり、又は、低い機械的強度を示す絶縁テープの使用に起因して、寸法安定性が大きく低下する場合がある。
【００１０】
従って、バッテリセルに取り付けられる部材の数を削減して組立プロセスを単純化すること、バッテリセル内に搭載される部材間の安定した結合を達成すること、及びＰＣＭを保護することを可能にする技術に対する高い必要性が存在する。
【００１１】
さらに、重量及びサイズが削減された機器の開発動向を考慮して、同じサイズを有しながら大容量を提供することを可能とするバッテリパックに対する高い必要性も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明は、上述の問題、及び依然として解消されていない別の技術的問題を解決するために行われた。
【００１３】
特に、本発明の目的は二次バッテリパックの提供であり、このバッテリパックを製造するために必要な部品の数が削減され、このことによって組立プロセスが簡略化され、且つバッテリパックの構造的な安定性が向上する。
【００１４】
本発明の別の目的は二次バッテリパックの提供であり、バッテリパックの内部構造は、同じ規格を有するバッテリパックと比較して最大の容量を提供するように変更されている。
【００１５】
本発明のさらなる目的は保護回路モジュール（ＰＣＭ）の提供であり、このＰＣＭは外的衝撃から保護され、このＰＣＭの寸法安定性は高く、及びこのＰＣＭはバッテリパックの外側に配置され、さらに皺がない整った外観を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様によると、上述の目的及び別の目的は、プレート形状の導電性部材から成り、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に電気的に接続される、バッテリセルのアノード端子及びカソード端子と、バッテリセルであって、このバッテリセルの一端に形成されたアノード端子及びカソード端子を有し、このバッテリセルには、その端部に熱溶着された余剰部が設けられているバッテリセルと、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、その上に形成された保護回路を有し、このＰＣＢの一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つこのＰＣＢの他方の側において外部入出力端子接続部が設けられているＰＣＢ、ＰＣＢの保護回路にＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子、及びＰＣＢが挿入方式で取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケース、を含み、バッテリセルの熱溶着された余剰部に、ＰＣＭがバッテリセルに電気的に接続された状態で搭載されるＰＣＭと、を含む二次バッテリバックの提供によって達成することができる。
【００１７】
すなわち、本発明による二次バッテリパックにおいては、ＰＣＢがＰＣＭケース内に挿入方式で取り付けられる構造を有するように構成されているＰＣＭは、バッテリセルの熱溶着された余剰部に搭載される。従って、従来の埋め込みタイプの二次バッテリパックと比較して、効果的にＰＣＭを保護すること、及び、大幅に部品の数を削減し、その結果製造プロセス効率を大きく改善することが可能となる。
【００１８】
また、本発明による二次バッテリパックにおいては、ＰＣＢはＰＣＭケース内に挿入方式で取り付けられる。したがって、ＰＣＭが従来のテープによって絶縁されている従来の埋め込みタイプのバッテリパックと比較して、大幅に部品の数を削減し、その結果、製造プロセス効率を大きく改善することが可能となる。その結果として、バッテリパックを製造するプロセスは容易に実行され、不良率は比較的削減され、バッテリパックは、このバッテリパックの外側に皺がない、審美的に美しい外観を示す。
【００１９】
加えて、ＰＣＢは、バッテリセルの熱溶着された余剰部に、ＰＣＢがバッテリセルに対して垂直に直立した状態で、ＰＣＢがバッテリセルのメインボディの上端に面する方向に、装着される。その結果として、ＰＣＢがバッテリセルの熱溶着された余剰部に平行に装着されている構造と比較して、バッテリセルの熱溶着された余剰部を短縮することが可能となり、従って、二次バッテリパックの単位体積当たりの容量が増加する。
【００２０】
好ましくは、ＰＣＭケースは、外部入出力端子を除いたＰＣＭを覆う。その結果として、ＰＣＭケースはバッテリセルの熱溶着された余剰部に装着され、これにより全体的にＰＣＭを覆い、従って安定した据え付け及び絶縁を完全に確保する。
【００２１】
状況によっては、安全要素を、バッテリセルの電極端子のうちの１つ（例えばアノード端子）とＰＣＢとの間の電気的な接続領域にさらに取り付けることができ、これにより、二次バッテリパックの安全性をさらに確保する。この場合は、安全要素を、ＰＣＭケース内にＰＣＢとともに挿入方式で取り付けることができる。
【００２２】
安全要素は、バッテリセルの温度が上昇した際に電流を遮断する要素であり、従ってバッテリパックの安全性を確保する。例えば、安全要素は、抵抗が温度の増大によって増大する正温度係数（ＰＴＣ）要素、又は温度の増大によって切れるヒューズとすることができる。しかしながら、安全要素はＰＴＣ要素又はヒューズに限定されない。
【００２３】
具体例においては、ＰＣＭケースを中空の箱状構造を有するように構成することができ、この中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口されており、このスリットを通じてＰＣＢが挿入される。その結果として、ＰＣＭケースの寸法安定性が増大し、ＰＣＢをＰＣＭケース内に容易に取り付けることができる。
【００２４】
また、ＰＣＭケースは入出力端子を除いてＰＣＭを覆うので、ＰＣＭを外的衝撃から容易に保護することができる。
【００２５】
また、ＰＣＢがＰＣＭケース内に挿入方式で取り付けられるので、フックを用いる組立タイプのＰＣＭケースと比較して、取り付け時間及びプロセスを大きく削減することができる。
【００２６】
好ましくは、絶縁テープが、熱溶着された余剰部の電極端子露出領域にさらに取り付けられる。結果として、屈曲領域における絶縁をより効果的に達成することができる。絶縁テープは、好ましくは両面テープである。両面テープは、ＰＣＭケースが取り付けられた際に、ＰＣＭケースと熱溶着された余剰部との間の結合力を提供し、これにより構造の安定性をさらに改善する。
【００２７】
具体例においては、ＰＣＭケースを、中空の箱状構造を有するように構成することができ、この中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口されており、このスリットを通じてＰＣＢが挿入される。その結果として、ＰＣＭケースの寸法安定性が増大し、且つＰＣＢをＰＣＭケースのスリットを通じて容易に挿入することができる。
【００２８】
様々な種類のバッテリセルを、本発明による二次バッテリパック内において用いることができる。本発明による二次バッテリパック内において用いられるバッテリセルは、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートから成るバッテリケース内にシールされた状態で取り付けられたカソード／セパレータ／アノード構造の電極組立体を有する、ポーチ形状の二次バッテリとすることができ、このポーチ形状の二次バッテリの厚さ及び重さは小さい。
【００２９】
好ましくは、ＰＣＢはフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）である。その結果として、ＰＣＢを必要に応じて容易に屈曲させることができる。参考までに、ＦＰＣＢは、フレキシブル絶縁基板を用いたプリント回路基板を意味する。
【００３０】
上述されたように、バッテリの過充電、過放電、過電流等を制御するための保護回路を有するＰＣＢは、このＰＣＢの一方の側においてカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つこのＰＣＢの他方の側において外部入出力端子接続部が設けられる。
【００３１】
状況に従って、安全要素を、アノード端子及び／又はカソード端子とＰＣＢとの間にさらに取り付けることができ、これにより二次バッテリパックの安全性をさらに確保する。好ましくは、安全要素は、バッテリセルのアノード端子とＰＣＢとの間に配置される。また、安全要素は、ＰＣＭケース内にＰＣＢとともに挿入方式で取り付けることができ、これにより構造の安定性を確保する。
【００３２】
その結果として、バッテリセルのカソード端子をＰＣＢのカソード端子接続部に、変形させることなく、又は追加の部材を用いることなく接続すること、及び、安全要素の一方の側を、ＰＣＭの同じ側に配置されている、ＰＣＢの安全要素接続部に、バッテリセルのアノード端子が安全要素の他方の側に接続されている状態で接続することが可能となる。結果として、構造強度が低い安全要素は、ＰＣＢに安定的に取り付けられ、それによって、製造プロセスにおける欠陥率を削減し、従って製造プロセスの効率を改善する。
【００３３】
安全要素は、バッテリセルの温度が上昇した際に電流を遮断し、これによりバッテリパックの安全性を確保する部材である。例えば、安全要素は、温度の増大によって抵抗が増大する正温度係数（ＰＴＣ）要素、又は温度の増大によって切断されるヒューズとすることができる。しかしながら、安全要素はＰＴＣ要素又はヒューズに限定されない。
【００３４】
一例においては、外部入出力端子をＰＣＢの一方の側に接続することができ、且つアノード端子接続部及びカソード端子接続部を、これらアノード端子接続部及びカソード端子接続部がアノード端子及びカソード端子にそれぞれ対応するように、ＰＣＢの他方の側に形成することができる。
【００３５】
別の例においては、外部入出力端子の形状は、外部入出力端子がＰＣＢに電気的に接続されて、充電器のような外部機器からの電流をバッテリセルに供給するか又はバッテリセルからの電流を携帯電話、ｍｐ３プレイヤー等に供給することができる限り、特に限定されることはない。好ましくは、外部入出力端子はプレート構造を有するように構成され、このプレート構造においては、コネクタがプレート構造の一端に取り付けられる。
【００３６】
ニッケルプレートをカソード端子の頂部に超音波溶着によってさらに取り付けることができ、このニッケルプレートは、カソード端子接続部に接合される。その結果として、通常はアルミニウムから成る、バッテリセルのカソード端子と、ニッケルから成る、ＰＣＢのカソード端子接続部との間の、これら端子及び接続部間における異なる特性に起因する低質な溶着を防ぐことができる。
【００３７】
それと同時に、ラベルを、外部入出力端子を除くＰＣＭとバッテリセルの外側とに取り付けて、ＰＣＭ及びバッテリセルを覆うことができる。特に、ラベルは、外部入出力端子を除くＰＣＭと、バッテリセルの側面において設けられた熱溶着された外周部とを覆うための構造を有するように構成することができる。その結果として、絶縁状態を実質的に保持しながら、熱溶着された外周部をバッテリセルのメインボディに安定的に固定して、バッテリセルの電極端子とＰＣＢとの間の電気的な接続をより安定的に確保することができる。
【００３８】
好ましくは、本発明による二次バッテリパックは、埋め込みタイプの二次バッテリパックである。
【００３９】
本発明の別の態様によると、特定の構造の保護回路モジュールが提供され、この特定の構造は、上に規定された構成を有する二次バッテリパックを構成するために用いられる。
【００４０】
特に、電極端子を有するプレート形状のバッテリセルの頂部に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）であって、これら電極端子それぞれは、プレート形状の導電性部材からなり、バッテリセルの上端に形成され、このＰＣＭは、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、このＰＣＢに形成された保護回路を有し、このＰＣＢは、一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ且つこのＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられているＰＣＢと、ＰＣＢの保護回路にＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子と、電気絶縁性のＰＣＭケースであって、該ＰＣＭケースの中にＰＣＢが、アノード端子及びカソード端子がＰＣＢに電気的に接続された状態で、挿入方式で取り付けられている電気絶縁性のＰＣＭケースと、を含む保護回路モジュールが提供される。
【００４１】
埋め込みタイプの二次バッテリパックを組み立てる通常のプロセスにおいては、接続部材とＰＣＭとが結合され、絶縁テープがステップそれぞれにおいて取り付けられ、これによりＰＣＭ組立体がバッテリセルに取り付けられる。すなわち、ＰＣＭ組立体は、多数の部品を用いてバッテリセルに取り付けられる。その結果として、多数のプロセスが必要とされる。また、バッテリパックの機械的強度及び構造安定性は低い。
【００４２】
他方で、本発明による保護回路モジュールは、ＰＣＢがＰＣＭケース内に取り付けられる構造を有するように構成される。その結果として、バッテリパックの構造安定性は改善され、バッテリパックを製造するプロセスは大幅に簡略化される。
【００４３】
さらに、ＰＣＢは、バッテリセルの熱溶着された余剰部へ、ＰＣＢがバッテリセルのメインボディの上端に面する方向に、上述された特定の構造を通じて搭載され、従って、同じ規格を有するバッテリパックと比較して、バッテリパックの容量を最大化することができる。
【００４４】
好ましい例においては、外部入出力端子はＰＣＢの一方の側に接続することができ、アノード端子接続部及びカソード端子接続部は、これらアノード端子接続部及びカソード端子接続部がアノード端子及びカソード端子にそれぞれ対応するように、ＰＣＢの他方の側に形成することができる。
【００４５】
好ましくは、外部入出力端子はプレート構造を有するように構成され、このプレート構造において、コネクタがプレート構造の一端に取り付けられる。
【００４６】
好ましくは、ＰＣＭケースは中空の箱状構造を有するように構成され、この中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口され、このスリットを通じてＰＣＢが挿入される。
【００４７】
本発明のさらなる態様によると、上述された構造を有する二次バッテリパックを製造する方法が提供される。
【００４８】
特に、本発明による二次バッテリパックは、（ａ）ニッケルプレートをバッテリセルのカソード端子の頂部に超音波溶着によって接続するステップと、（ｂ）バッテリセルのアノード端子及びカソード端子を、ＰＣＢの後部に形成されたアノード端子接続部及びカソード端子接続部にスポット溶接によって接続するステップと、（ｃ）アノード端子接続部及びカソード端子接続部がバッテリセルに平行に配置されるようにＰＣＭを屈曲させるステップと、（ｄ）ＰＣＭを、外部入出力端子が外側に延在するように形成された中空の箱状構造を有するように構成されたＰＣＭケース内に挿入するステップと、（ｅ）バッテリセルの電極端子を屈曲させ、ＰＣＭをバッテリセルの熱溶着された余剰部に取り付けるステップと、（ｆ）外部入出力端子を除いたＰＣＭとバッテリセルの外側とを、ラベルによって覆うステップとを含む、二次バッテリパックを製造する方法を用いて製造することができる。
【００４９】
従来の埋め込みタイプの二次バッテリパックを製造する方法と比較して、本発明による、二次バッテリパックを製造する方法は、製造プロセス数を削減し、且つ改善された構造安定性を示す二次バッテリパックを提供することができる。
【００５０】
また、この二次バッテリパックを製造する方法においては、ラベル又は絶縁テープのような追加の部材なしに、ＰＣＭケースを用いてＰＣＭの保護及び絶縁を達成することができ、このケースは、ＰＣＢが電極端子に電気的に接続され屈曲プロセスが完了した後に取り付けられる。結果として、屈曲プロセスの間に露出領域が形成されず、従って、追加的な絶縁材料は必要とされない。
【００５１】
状況によっては、二次バッテリパックを製造する方法は、絶縁テープを、熱溶着された余剰部の電極端子露出領域に、屈曲ステップの前に取り付けるステップをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００５２】
上述の記載から明らかなように、本発明による二次バッテリパックにおいては、ＰＣＭケースを含む保護回路モジュール（ＰＣＭ）が、バッテリセルの熱溶着された余剰部に搭載されている。その結果として、バッテリパックの組立プロセスを簡素化し、且つバッテリパックの構造安定性を改善することができる。
【００５３】
さらに、本発明による二次バッテリパックは、特定の内部構造を有し、これによって、同じ規格を有するバッテリパックと比較して最大の容量を提供する。
【００５４】
加えて、本発明によるＰＣＭにおいては、ＰＣＭは外的衝撃から保護され、ＰＣＭの寸法安定性は高く、及びＰＣＭは皺がない整った外観を有しながらバッテリパックの外側に配置される。
【００５５】
上述の、及びその他の本発明の目的、特性、及び別の利点は、添付の図面と組み合わせて解釈される、以下の詳細な記載からより明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態による二次バッテリパックの分解斜視図である。
【図２】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図３】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図４】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図５】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図６】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図７】図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを示す斜視図である。
【図８】図６の領域Ａを示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
ここで、本発明の例示的な複数の実施形態が、添付の図面を参照して詳細に記載される。しかしながら、本発明の技術的範囲が、説明された実施形態によっては限定されないことが理解されるべきである。
【００５８】
図１は、本発明の一実施形態による二次バッテリパックの分解斜視図である。
【００５９】
図１を参照すると、二次バッテリパック９００は、アノード端子１２０及びカソード端子１１０を有するバッテリセル１００と、保護回路モジュール（ＰＣＭ）５００と、ラベル４００とを含んでいる。
【００６０】
バッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０は、プレート形状の導電性部材である。バッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０は、ＰＣＭ５００のプリント回路基板（ＰＣＢ）２００に電気的に接続されている。
【００６１】
アノード端子１２０及びカソード端子１１０は、バッテリセル１００の一端に形成されている。熱溶着された余剰部１３０は、バッテリセル１００の上端のケース拡張部に形成されている。
【００６２】
ＰＣＭ５００は、上に形成された保護回路を有しているＰＣＢ２００と、このＰＣＢ２００の保護回路に電気的に接続されている外部入出力端子２１０と、ＰＣＢ２００が挿入方式で中に取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケース３００とを含む。
【００６３】
また、ＰＣＭ５００は、バッテリセル１００の熱溶着された余剰部１３０に、ＰＣＭ５００がバッテリセル１００に電気的に接続された状態で搭載される。
【００６４】
従って、本発明による、埋め込みタイプの二次バッテリパックにおいては、バッテリセル１００のカソード端子１１０とアノード端子１２０とに電気的に接続されたＰＣＢ２００が中に取り付けられているＰＣＭ５００は、バッテリセル１００の上端のケース拡張部に配置された、熱溶着された余剰部１３０に搭載される。従って、従来の埋め込みタイプの二次バッテリパックと比較して、効果的にＰＣＭ５００を保護し、且つ大幅に部品の数を削減することが可能であり、これにより製造プロセスの効率が大きく改善される。
【００６５】
ＰＣＭケース３００は、中空の箱状構造を有するように構成されており、この中空の箱状構造の一端は、スリット形状に開口している。この結果として、ＰＣＢ２００は、安定的且つ容易に箱内に挿入される。
【００６６】
バッテリセル１００は、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートから成るバッテリケース内にシール状態で取り付けられたカソード／セパレータ／アノード構造の電極組立体を有する、ポーチ形状の二次バッテリである。
【００６７】
外部入出力端子２１０はＰＣＢ２００の一方の側に接続され、このＰＣＢ２００はフレキシブルプリント回路基板である。アノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０が、これらアノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０がアノード端子１２０及びカソード端子１１０にそれぞれ対応するように、ＰＣＢ２００の他方の側に形成される。
【００６８】
また、外部入出力端子２１０もプレート状構造を有し、このプレート状構造において、コネクタがプレート状構造の一端に取り付けられている。
【００６９】
図２〜図７は、図１の二次バッテリパックを製造するプロセスを典型的に図示する斜視図であり、図８は、図６の領域Ａを典型的に図示する拡大斜視図である。
【００７０】
二次バッテリバックを製造するプロセスは、これら図面を図１とともに参照して記載される。
【００７１】
まず、図２を参照すると、ニッケルプレート１４０が、バッテリセル１００のカソード端子１１０の頂部に接続されており、このニッケルプレートは超音波溶着によってＰＣＢ２００のカソード端子接続部２３０に結合される。
【００７２】
次に、図３を参照すると、バッテリセル１００のアノード端子１２０及びカソード端子１１０が、ＰＣＢ２００の後側に形成されたアノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０に、スポット溶接によって接続される。
【００７３】
図４を参照すると、ＰＣＭ５００のＰＣＢ２００は下方に曲げられ、これによりアノード端子接続部２２０及びカソード端子接続部２３０はバッテリセル１００に平行に配置され、次いで、両面粘着テープ１６０が、熱溶着された余剰部１３０の電極端子露出領域に取り付けられ、この領域は、バッテリセル１００のメインボディの上端部である。
【００７４】
図５を参照すると、中空の箱状構造を有するように構成され、その一端（図示されていない）がスリットの形状に開口し、このスリットを通じて外部入出力端子２１０が外側に延出する、ＰＣＭケース３００が、ＰＣＭ５００のＰＣＢ２００に、バッテリセル１００の前方から嵌合する。
【００７５】
特に、ＰＣＭケース３００は、ＰＣＢ２００に嵌合し、外部入出力端子２１０を除いたＰＣＭ５００を覆う。
【００７６】
図６及び図８を参照すると、バッテリセル１００のカソード端子１１０及びアノード端子１２０は垂直に上方へ屈曲され、且つＰＣＭ５００は、バッテリセル１００の熱溶着された余剰部１３０に取り付けられる。
【００７７】
最終的に、図７を参照すると、外部入出力端子２１０を除いたＰＣＭ５００と、バッテリセル１００の側面に設けられた熱溶着された外周部とが、ラベル４００によって覆われる。
【００７８】
この結果として、ラベル４００は、バッテリセル１００との絶縁を保持しながら、熱溶着された外周部をバッテリセル１００のメインボディに緊密に固定し、これによって、バッテリセル１００のカソード端子１１０及びアノード端子１２０とＰＣＢ２００との間の電気的な接続をより安定的に固定する。
【００７９】
本発明の例示的な実施形態が例示を目的として開示されたが、当業者は、様々な変更、追加及び置換が、添付の特許請求の範囲において開示されている本発明の技術的範囲及び精神から逸脱することなく可能であることを理解する。
【符号の説明】
【００８０】
１００ バッテリセル
１１０ カソード端子
１２０ アノード端子
１３０ 熱溶着された余剰部
１４０ ニッケルプレート
１６０ 両面粘着テープ
２００ ＰＣＢ
２１０ 外部入出力端子
２２０ アノード端子接続部
２３０ カソード端子接続部
３００ ＰＣＭケース
４００ ラベル
５００ ＰＣＭ
９００ 二次バッテリパック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート形状の導電性部材からなり、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に電気的に接続される、バッテリセルのアノード端子及びカソード端子と、
バッテリセルであって、前記バッテリセルの一端に形成された前記アノード端子及び前記カソード端子を有し、前記バッテリセルには、その端部に熱溶着された余剰部が設けられているバッテリセルと、
その上に形成された保護回路を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記ＰＣＢは、その一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つ前記ＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられるＰＣＢと、前記ＰＣＢの保護回路に前記ＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続される外部入出力端子と、前記ＰＣＢが挿入方式で取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケースと、を備え、前記バッテリセルの熱溶着された余剰部に、前記ＰＣＭが前記バッテリセルに電気的に接続された状態で搭載されるＰＣＭと、
を備える二次バッテリパック。
【請求項２】
前記ＰＣＭケースは、前記外部入出力端子を除いた前記ＰＣＭを覆うことを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項３】
前記ＰＣＭケースは中空の箱状構造を有するように構成され、前記中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口され、前記スリットを通じて前記ＰＣＢが挿入されることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項４】
前記バッテリセルは、金属層及び樹脂層を備えるラミネートシートから成るバッテリケース内にシールされた状態で取り付けられたカソード／セパレータ／アノード構造の電極組立体を有する二次バッテリであることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項５】
前記ＰＣＢはフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）であることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項６】
前記外部入出力端子は前記ＰＣＢの一方の側に接続され、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部は、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部が前記アノード端子及び前記カソード端子にそれぞれ対応するように、前記ＰＣＢの他方の側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項７】
前記外部入出力端子はプレート状構造を有するように構成され、前記プレート状構造において、コネクタが前記プレート状構造の一端に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項８】
前記カソード端子の頂部にさらに取り付けられたニッケルプレートをさらに備え、前記ニッケルプレートは前記カソード端子接続部に超音波溶着によって結合される請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項９】
前記バッテリセルの電極端子のうちの１つと前記ＰＣＢとの間の電気的接続領域にさらに取り付けられる安全要素をさらに備えている請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項１０】
前記外部入出力端子を除く前記ＰＣＭ、及び前記バッテリセルに取り付けられ、これにより前記ＰＣＭ及び前記バッテリセルを覆うラベルをさらに備える請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項１１】
前記ラベルは、前記外部入出力端子を除く前記ＰＣＭと、前記バッテリセルの側面に設けられた熱溶着された外周部とを覆うための構造を有するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の二次バッテリパック。
【請求項１２】
電極端子を有するプレート形状のバッテリセルの頂部に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）であって、前記電極端子それぞれは、プレート形状の導電性部材から成り、前記バッテリセルの上端に形成されている保護回路モジュールにおいて、
前記ＰＣＭは、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記ＰＣＢに形成された保護回路を有し、前記ＰＣＢは、一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つ前記ＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられているＰＣＢと、前記ＰＣＢの保護回路に前記ＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子と、電気絶縁性のＰＣＭケースであって、該ＰＣＭケースの中に前記ＰＣＢが、アノード端子及びカソード端子が前記ＰＣＢに電気的に接続された状態で、挿入方式で取り付けられている電気絶縁性のＰＣＭケースと、を備えることを特徴とする保護回路モジュール。
【請求項１３】
前記外部入出力端子は前記ＰＣＢの一方の側に接続され、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部は、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部が前記アノード端子及び前記カソード端子にそれぞれ対応するように、前記ＰＣＢの他方の側に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の保護回路モジュール。
【請求項１４】
前記ＰＣＭケースは、中空の箱状構造を有するように構成され、前記中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口され、前記スリットを通じて前記ＰＣＢが挿入されることを特徴とする請求項１２に記載の保護回路モジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の二次バッテリパックを製造する方法であって、
（ａ）ニッケルプレートをバッテリセルのカソード端子の頂部に超音波溶着によって接続するステップと、
（ｂ）前記バッテリセルのアノード端子及び前記カソード端子を、ＰＣＢの後部に形成されたアノード端子接続部及びカソード端子接続部にスポット溶接によって接続するステップと、
（ｃ）前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部が前記バッテリセルに平行に配置されるようにＰＣＭを屈曲させるステップと、
（ｄ）前記ＰＣＭを、外部入出力端子が外側に延在するように形成された中空の箱状構造を有するように構成されたＰＣＭケース内に挿入するステップと、
（ｅ）前記バッテリセルの前記電極端子を屈曲させ、且つ前記ＰＣＭを前記バッテリセルの熱溶着された余剰部に取り付けるステップと、
（ｆ）前記外部入出力端子を除いた前記ＰＣＭとバッテリセルの外側とをラベルによって覆うステップと、
を備えた方法。
【請求項１６】
絶縁テープを、前記熱溶着された余剰部の電極端子露出領域に取り付けるステップをさらに備える請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
プレート形状の導電性部材からなり、保護回路モジュール（ＰＣＭ）に電気的に接続される、バッテリセルのアノード端子及びカソード端子と、
バッテリセルであって、前記バッテリセルの一端に形成された前記アノード端子及び前記カソード端子を有し、前記バッテリセルには、その端部に熱溶着された余剰部が設けられているバッテリセルと、
その上に形成された保護回路を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記ＰＣＢは、その一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つ前記ＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられるＰＣＢと、前記ＰＣＢの保護回路に前記ＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続される外部入出力端子と、前記ＰＣＢが挿入方式で取り付けられる電気絶縁性のＰＣＭケースと、を備え、前記バッテリセルの熱溶着された余剰部に、前記ＰＣＭが前記バッテリセルに電気的に接続された状態で搭載されるＰＣＭと、
を備える二次バッテリパック。
【請求項２】
前記ＰＣＭケースは、前記外部入出力端子を除いた前記ＰＣＭを覆うことを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項３】
前記ＰＣＭケースは中空の箱状構造を有するように構成され、前記中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口され、前記スリットを通じて前記ＰＣＢが挿入されることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項４】
前記バッテリセルは、金属層及び樹脂層を備えるラミネートシートから成るバッテリケース内にシールされた状態で取り付けられたカソード／セパレータ／アノード構造の電極組立体を有する二次バッテリであることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項５】
前記ＰＣＢはフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）であることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項６】
前記外部入出力端子は前記ＰＣＢの一方の側に接続され、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部は、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部が前記アノード端子及び前記カソード端子にそれぞれ対応するように、前記ＰＣＢの他方の側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項７】
前記外部入出力端子はプレート状構造を有するように構成され、前記プレート状構造において、コネクタが前記プレート状構造の一端に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項８】
前記カソード端子の頂部にさらに取り付けられたニッケルプレートをさらに備え、前記ニッケルプレートは前記カソード端子接続部に超音波溶着によって結合される請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項９】
前記バッテリセルの電極端子のうちの１つと前記ＰＣＢとの間の電気的接続領域にさらに取り付けられる安全要素をさらに備えている請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項１０】
前記外部入出力端子を除く前記ＰＣＭ、及び前記バッテリセルに取り付けられ、これにより前記ＰＣＭ及び前記バッテリセルを覆うラベルをさらに備える請求項１に記載の二次バッテリパック。
【請求項１１】
前記ラベルは、前記外部入出力端子を除く前記ＰＣＭと、前記バッテリセルの側面に設けられた熱溶着された外周部とを覆うための構造を有するように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の二次バッテリパック。
【請求項１２】
電極端子を有するプレート形状のバッテリセルの頂部に取り付けられる保護回路モジュール（ＰＣＭ）であって、前記電極端子それぞれは、プレート形状の導電性部材から成り、前記バッテリセルの上端に形成されている保護回路モジュールにおいて、
前記ＰＣＭは、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記ＰＣＢに形成された保護回路を有し、前記ＰＣＢは、一方の側にカソード端子接続部及びアノード端子接続部が設けられ、且つ前記ＰＣＢの他方の側に外部入出力端子接続部が設けられているＰＣＢと、前記ＰＣＢの保護回路に前記ＰＣＢの外部入出力端子接続部を介して電気的に接続されている外部入出力端子と、電気絶縁性のＰＣＭケースであって、該ＰＣＭケースの中に前記ＰＣＢが、アノード端子及びカソード端子が前記ＰＣＢに電気的に接続された状態で、挿入方式で取り付けられている電気絶縁性のＰＣＭケースと、を備えることを特徴とする保護回路モジュール。
【請求項１３】
前記外部入出力端子は前記ＰＣＢの一方の側に接続され、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部は、前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部が前記アノード端子及び前記カソード端子にそれぞれ対応するように、前記ＰＣＢの他方の側に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の保護回路モジュール。
【請求項１４】
前記ＰＣＭケースは、中空の箱状構造を有するように構成され、前記中空の箱状構造の一端はスリットの形状に開口され、前記スリットを通じて前記ＰＣＢが挿入されることを特徴とする請求項１２に記載の保護回路モジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の二次バッテリパックを製造する方法であって、
（ａ）ニッケルプレートをバッテリセルのカソード端子の頂部に超音波溶着によって接続するステップと、
（ｂ）前記バッテリセルのアノード端子及び前記カソード端子を、ＰＣＢの後部に形成されたアノード端子接続部及びカソード端子接続部にスポット溶接によって接続するステップと、
（ｃ）前記アノード端子接続部及び前記カソード端子接続部が前記バッテリセルに平行に配置されるようにＰＣＭを屈曲させるステップと、
（ｄ）前記ＰＣＭを、外部入出力端子が外側に延在するように形成された中空の箱状構造を有するように構成されたＰＣＭケース内に挿入するステップと、
（ｅ）前記バッテリセルの前記電極端子を屈曲させ、且つ前記ＰＣＭを前記バッテリセルの熱溶着された余剰部に取り付けるステップと、
（ｆ）前記外部入出力端子を除いた前記ＰＣＭとバッテリセルの外側とをラベルによって覆うステップと、
を備えた方法。
【請求項１６】
絶縁テープを、前記熱溶着された余剰部の電極端子露出領域に取り付けるステップをさらに備える請求項１５に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３８０６４（Ｐ２０１３−３８０６４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−９７４８８（Ｐ２０１２−９７４８８）
【出願日】平成２４年４月２３日（２０１２．４．２３）
【出願人】（５００２３９８２３）エルジー・ケム・リミテッド (1,221)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９７４８８（Ｐ２０１２−９７４８８）
【出願日】平成２４年４月２３日（２０１２．４．２３）
【出願人】（５００２３９８２３）エルジー・ケム・リミテッド (1,221)
【Ｆターム（参考）】
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