KR20050000725A - 파우치 전지팩 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 파우치 전지팩은, 복수개의 파우치 전지를 포함하고, 상기 구조에서 임의의 파우치 전지의 파우치 본체와 이에 결합될 또다른 파우치 전지의 커버 사이에는 저점착성의 접착 테이프가 개재되어 상기 복수개의 파우치 전지는 서로 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 파우치 전지팩에 관한 것이다. 또한 본 발명의 다른 실시예인 파우치 전지팩은, 파우치 전지와 팩케이스를 포함하여 상기 파우치 전지와 팩케이스 사이에는 저점착성의 접착 테이프가 개재되어 상기 파우치 전지와 팩케이스는 서로 탈착가능하게 접착된다. 선택적으로 상기 접착 테이프의 점착력은 400gf/25mm 이하이다.

Description

파우치 전지팩{Pouch type battery pack}

본 발명은 파우치 전지팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 파우치 전지 사이에 저점착성 접착 테이프를 개재시켜 팩을 해체하는 디캡(decap) 작업시에 파우치 외피의 손상을 방지할 수 있는 파우치 전지팩에 관한 것이며, 저점착성 접착 테이프를 사용하여 파우치 전지를 팩 케이스에 부착한 파우치 전지팩에 관한 것이다.

통상적으로 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li) 이차 전지가 사용되고 있다.

이차 전지는 극판 조립체를 수용하고 있는 케이스의 외관에 따라서 원통형 알루미늄 캔을 사용하는 원통형 전지, 각형의 알루미늄 캔을 사용하는 각형 전지 및 박판의 파우치 케이스에 수납되는 파우치형 전지로 구분할 수 있다.

이 중 파우치형 이차 전지의 일반적인 구조는, 소정 전류를 생성하는 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 감싸서 밀봉하는 파우치 케이스를 구비한다. 상기 전극 조립체는 정극판과 부극판이 세퍼레이터를 개재하여 적층 또는 권취되어 형성된 것으로, 상기 각 전극판으로부터 연장된 정극 탭 및 부극 탭과 같은 전극탭을 갖는다. 상기 각 전극탭은 그 표면으로 보호 테이프가 접착되어 파우치 케이스의 외부로 일부 돌출되게 설치된다.

상기 파우치 케이스는 전극 조립체가 안착될 수 있게 내부공간이 마련된 파우치 케이스 본체와, 상기 파우치 케이스 본체의 일단으로부터 일체로 연장되어 형성된 파우치 케이스 커버로 이루어져 있다. 상기 파우치 케이스 본체의 가장자리에는 플랜지가 형성되어 파우치 케이스 커버와 접합되고 파우치 케이스 본체를 밀봉할 수 있도록 되어 있다.

한편, 이러한 파우치 케이스는 알루미늄 박판과 같은 금속질 박판에 그 표면을 절연처리한 것이 많이 사용되는 데, 즉, 알루미늄 박판에 폴리머 수지인 변성 폴리프로필렌, 예컨대, CPP(Casted Polypropylene)가 열접착층을 이루며 도포되어 있고, 그 외측면으로 나일론이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 수지재가 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 파우치 케이스 커버를 파우치 케이스 본체의 플랜지에 접합하여 단일의 파우치 전지로서 전지팩을 형성한다면, 상기 파우치 케이스를 뒤집은 상태로 하나의 파우치 전지에 하나의 보호회로가 연결된다. 즉, 상기 접합된 플랜지 중 정극 탭 및 부극 탭이 도출되지 않은 측면부의 플랜지는 파우치 케이스 본체의 측면으로 접혀지고, 도출된 정극 탭 및 부극 탭은 뒤집힌 파우치 케이스의 바닥면을 향해 접혀지며, 이들 정극 탭 및 부극 탭과 같은 전극탭에 보호회로가 연결된다.

일반적으로는 상기와 같은 단일의 파우치 전지뿐만 아니라 복수개의 파우치 전지와 보호회로 및 기타 자재를 틀 안에 조립한 형태로 핸드폰이나 노트북 기기 등에 장착할 수도 있다. 보호회로는 각각의 파우치 전지에 대하여 장착되는 것이 아니고 결합된 복수개의 전지에 대하여 하나의 보호회로가 장착되어 하나의 전지팩을 구성한다. 이 경우 실질적으로 동일한 구조와 형상을 구비한 파우치 전지들은 서로 밀착되어 접착되는데, 이때 파우치 전지간의 접착 방법으로 종래에는 시중에 일반적으로 판매되는 접착 테이프를 이용하였다. 또한 파우치 전지팩을 제조하기 위해, 파우치 전지를 팩 케이스에 부착하는데도 상기 언급한 바와 같은 종래의 접착 테이프를 사용하여 전지팩을 형성하였다.

그런데 하드팩이나 코아팩의 작업 불량품 중 검사 결과 내부 자재는 불량이 아닐 때에는 팩을 해체하여 내부자재를 꺼낸 후 다시 팩작업을 할 필요가 발생하게 되는데, 이 경우 전지몸체에 붙은 종래의 일반적인 접착 테이프에 의해 파우치 외피가 늘어나거나 파우치 외피가 손상되어 전지를 다시 사용하지 못하게 되는 경우가 발생하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 파우치 전지를 사용하여 코어팩이나 하드팩을 구성하여 전지팩을 이룰 때 저점착성 테이프를 이용하여 전지를 접착하거나, 또는 저점착성 테이프를 이용하여 파우치 전지를 팩 케이스에 부착함으로써 팩을 제조하여, 필요에 따라 팩을 해체하는 디캡 작업시에는 전지의 외관 손상을 줄여 팩 불량의 발생율을 낮출 수 있는 파우치 전지팩을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전지팩의 조립과정을 도시하는 사시도이며;

도 2는 본 발명에 따른 조립된 전지팩의 사시도이며;

도 3은 본 발명의 전지팩 중 코아팩의 개략적 블럭도이고;

도 4는 접착 부분의 부분 절개 확대 단면도이며;

도 5는 본 발명에 따른 변형예의 조립 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

a : 제 1 파우치 전지 b : 제 2 파우치 전지

2a, 2b, 6a, 6b : 플랜지 4a, 4b : 파우치 케이스 본체

8a, 8b : 전극탭 10a, 10b : 밀봉부

14a, 14b : 파우치 케이스 커버 20 : 접착 테이프

22, 26 : 접착제층 24 : 접착 기재

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파우치 전지팩은 복수개의 파우치 전지를 포함하며, 임의의 파우치 전지의 파우치 케이스 본체와 이에 결합될 또다른 파우치 전지의 커버 사이에는 저점착성 접착 테이프가 개재되어 상기 복수개의 파우치 전지는 서로 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 본 발명의 파우치 전지팩은 파우치 전지와 팩케이스를 포함하여, 상기 파우치 전지와 팩케이스 사이에 저점착성 접착 테이프를 개재되어, 상기 파우치 전지와 상기 팩케이스는 서로 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

선택적으로는, 상기 접착 테이프의 점착력은 400gf/25mm 이하인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 복수개의 파우치 전지를 접착 테이프로 접착하여 조립하는 과정을 도시한다. 제 1 파우치 전지(a)와 제 2 파우치 전지(b)는 실질적으로 동일한 형상과 구조를 가지므로 각 전지의 구성은 그 중 하나인 제 1 파우치 전지를 기준으로 설명한다.

일반적인 파우치 전지의 구조에 있어서, 파우치 케이스 본체(4a) 내부에는 도면에 도시되지는 않았으나 전지 조립체가 장착되어 파우치 케이스 커버(14a)로 덮혀서 포장되고, 한 쌍의 전극탭(8a)이 밀봉부(10a) 외부로 돌출된다. 도 1에서는 이러한 파우치 전지가 뒤집어진 형상으로 도시되어 있다. 파우치 케이스 본체(4a)의 양 측면에는 플랜지(2a, 6a)가 길이방향으로 형성되어 있다.

상기와 같은 구조의 제 1 파우치 전지(a)와 이와 실질적으로 동일한 형상의 제 2 파우치 전지(b) 사이에는 양면으로 접착성을 가진 접착 테이프(20)가 개재되어 상기 제 1 파우치 전지 및 제 2 파우치 전지는 접착 테이프에 의해 접착된다. 접착 테이프의 형상은 도 1에 도시된 바와 같은 사각형에 한정되지 않고 필요에 따라 원형 등 여러가지 형상을 가질 수 있다. 그러나 접착 테이프(20)는 제 1 파우치 전지(a)의 파우치 케이스 커버(14a)와 제 2 파우치 전지(b)의 파우치 케이스 본체(4b)에 접착되기 때문에 상기 접착 테이프(20)의 크기는 상기 파우치 케이스 커버(14a) 및 상기 파우치 케이스 본체(4b)의 크기보다는 작거나 같으며 접착 테이프가 전지 외부로 돌출되지는 않는다.

접착 테이프(20)를 사이에 두고 제 1 파우치 전지(a)의 파우치 케이스 커버(14a)와 서로 접하게 되는 제 2 파우치 전지(b)의 파우치 케이스 본체(4b)는 제 2 파우치 전지의 양 플랜지(2b, 6b) 보다 높은 위치로 돌출되거나 적어도 동일한 높이를 가져서, 접착 테이프(20)가 개재될 경우 접착 테이프(20)의 양면이 제 1 파우치 전지의 파우치 케이스 커버(14a)와 제 2 파우치 전지의 파우치 케이스 본체(4b)와 접촉된다.

도 2에는 제 1 파우치 전지(a)와 제 2 파우치 전지(b)가 접착되고 추가로 보호회로가 장착된 상태의 사시도를 도시하고 있다. 제 1 파우치 전지(a)의 두개의 전극탭(8a)과 제 2 파우치 전지의 두개의 전극탭(8b)은 보호회로(30)에 연결되고 보호회로(30)는 인접하는 복수개의 파우치 전지 중 어느 하나의 밀봉부의 상부, 바람직하게는 밀봉부가 외부에 노출된 파우치 전지의 밀봉부의 상부에 장착된다.

도 3은 본 발명에 따른 전지팩 중 코아팩의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3은 예시적으로 두개의 파우치 전지를 이용하여 코아팩을 이룬 상태를 도시하고 있다. 그러나 본 발명은 두개의 파우치 전치를 사용하는 것에 한정되지 않으며 필요에 따라 3개 이상의 파우치 전지를 사용할 수도 있다. 실질적으로 동일한 구조와 형상을 가진 제 1 파우치 전지(a)와 제 2 파우치 전지(b) 사이에는 상기 양 파우치 전지를 접착시키는 양면 접착 테이프(20)가 개재되어 양 파우치 전지는 서로 접착된다. 또한 상기 제 1 파우치 전지 및 제 2 파우치 전지의 각각의 전극탭(8a, 8b)은 보호회로(30)에 전기적으로 연결되어 코아팩을 이루게 되고, 도면에 도시되지는 않았지만 코아팩은 기타 자재와 함께 틀 안에 넣어지는 팩 작업을 거쳐서 완전한 전지팩을 이루게 된다.

상기와 같이 접착된 복수개의 파우치 전지는, 디캡 작업이 필요할 경우, 접착 테이프의 점착력을 능가하는 힘에 의해서 분리될 수 있다.

도 4는 접착 테이프와 제 1 파우치 전지 및 제 2 파우치 전지가 접착되는 부분을 부분적으로 절개하여 확대한 단면도이다. 접착 테이프(20)는 접착 기재(24)의 양면에 일정한 점착력을 가진 접착제층(22, 26)이 도포된 구조이다. 이에 따라 접착 기재(24)의 일측면에 도포된 접착제층(22)은 제 1 파우치 전지의 파우치 케이스 커버(14a)에 부착되고, 접착 기재(24)의 또다른 측면에 도포된 접착제층(26)은 제 2 파우치 전지의 파우치 케이스 본체(4b)에 부착되어, 상기 접착 테이프(20)를 통해 제 1 파우치 전지와 제 2 파우치 전지는 일체로 된다.

도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예로부터 변형된 실시예를 도시한다. 보다 상세히 설명하면, 도 5는 파우치 전지와 팩케이스가 결합되어 조립되는 과정을 나타내고 있다. 도 1 내지 도 4는 파우치 전지끼리 결합되는 경우를 도시하지만, 도 5는 접착 테이프를 이용하여 파우치 전지가 팩케이스에 접착되는 구조를 도시한다. 파우치 전지(a')의 파우치 케이스 커버(14a')가 장착될 팩케이스(34)는 상기 파우치 케이스 커버를 수용할 수 있도록 상보적인 형상을 지닌 장착부(32)를 구비한다. 파우치 전지(a')와 팩케이스(34) 사이에는 저점착성의 접착 테이프가개재되어 파우치 전지는 팩케이스에 탈착가능하게 접착된다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 파우치 전지(a')의 파우치 케이스 커버(14a')와 파우치 전지가 수납되어 안착되는 팩케이스의 장착부 사이에는 양면에 접착제층을 구비한 저점착성의 접착 테이프가 개재되어 접착 테이프의 양면에 파우치 전지와 팩케이스가 접착되어, 결과적으로 파우치 전지와 팩케이스가 결합되게 된다. 접착 작업 후 디캡 작업이 필요할 경우, 접착 테이프의 점착력을 능가하는 힘을 가하여 파우치 전지와 팩케이스를 분리할 수 있다.

도 5에는 단일의 파우치 전지가 팩케이스에 접착되는 것을 도시하고 있지만, 복수개의 결합된 파우치 전지가 동일한 방법으로 팩케이스에 접착될 수도 있다. 즉, 파우치 전지와 전지 사이에도 접착 테이프가 개재되고, 파우치 전지와 팩케이스 사이에도 접착 테이프가 개재될 수 있다.

한편 점착력은 테이프나 결착제들이 다른 물건에 붙어있는 힘을 수치화한 것으로, 테이프류의 점착력을 측정하는 표준화된 방법은 한국 표준규격인 KSP36978의 방법에 의한다. SUS 판에 테이프 등을 붙이고 떼어내는 힘을 측정하는 방법으로 점착력이 측정된다. 일반적으로 점착력은 gf/mm 단위로 나타내어 진다.

일반적으로 전지를 접착하는데 사용되는 기존의 접착 테이프의 점착력은 550gf/25mm 이상이다. 접착 테이프의 접착 강도가 높다면 전지의 접착 성능은 우수하겠지만 팩을 해체하는 디캡 작업시에 파우치가 손상되는 경우가 빈번하므로 접착 강도가 높다고 반드시 바람직한 것은 아니다. 또한 접착 강도가 너무 낮다면 접착 테이프 본래의 목적인 접착에 있어서 신뢰성이 떨어지게 된다. 따라서 접착테이프의 점착력은 디캡 작업시에 파우치를 손상시키지 않으면서 신뢰할 수 있는 접착 강도를 가지도록 적정 수준을 유지하는 것이 바람직하다.

복수개의 파우치 전지를 접착하는 경우로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 재질의 파우치 케이스 본체 및 파우치 케이스 커버에 사이에 개재되는 접착 테이프의 점착력에 따른 파우치 케이스 본체 또는 파우치 케이스 커버의 손상에 대한 실험결과에서, 접착 테이프의 점착력이 550gf/25mm 이상인 경우는 디캡 작업시 파우치의 외관이 손상되는 비율이 평균 50% 를 상회하였다. 한편 동일 재질 및 형상의 파우치에 대하여 접착 테이프의 점착력이 500gf/25mm 인 경우는 디캡 작업시 파우치 외관 손상 비율이 평균 45% 이었다. 역시 동일 재질 및 형상의 파우치에 대하여 접착 테이프의 점착력이 400gf/25mm 인 경우에는 디캡 작업시 파우치 외관 손상 비율이 평균 10% 이었으며, 이 경우 전지 사이의 접착 강도는 신뢰할 수 있는 수준을 유지하였다. 나아가 300gf/25mm 이하의 점착력을 가진 접착 테이프의 경우에는 외관 손상 비율은 현저하게 떨어졌지만 이에 상응하여 전지 사이의 접착 강도 역시 상당히 저하되는 것을 알 수 있었다.

파우치 전지와 팩케이스 사이에 접착 테이프를 개재시켜 디캡 작업을 하는 경우에도 역시 상기 파우치 전지간의 접착실험과 거의 동일한 결과가 도출되었다.

실험결과를 종합하여 보면, 접착 테이프의 점착력이 400gf/25mm이하로 되면 파우치 외피의 손상율이 현저히 낮아지게 되어 바람직한 성능을 나타냄을 알 수 있다.

상기와 같은 점착력을 가진 점착 테이프를 이용하여 파우치 전지를 접착한후, 전지팩을 제조하는 과정에서 불량품이 발견되었지만 내부의 전지나 보호회로 등과 같은 내부 자재에 하자가 있는 것이 아니라면 접착 테이프로 접착된 전지를 서로 분리하거나 팩케이스에서 전지를 분리하는 디캡 작업을 시행하여 사용가능한 내부 자재를 분리한다. 이 경우, 400gf/25mm 이하의 점착력을 가진 접착 테이프에 의해 접착된 파우치 전지는 파우치의 외피의 손상 없이 파우치 전지가 분리되어 파우치 전지는 외피가 양호한 상태를 유지하게 되며, 분리된 파우치 전지는 별도로 재사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 디캡 작업시에 파우치가 늘어나게 되는 현상을 현저히 방지하게 되며, 외관상 불량율을 떨어뜨려서, 구체적으로는 본 발명에 따른 파우치 전지팩은 외관 불량율이 50%에서 10% 이하로 낮아지게 된다.

둘째, 디캡 작업시에 파우치의 외형이 늘어나지 않게 됨으로 인하여 파우치 전지로 팩을 구성할 때 팩 사이의 공간이 두꺼워 지지 않고 적절한 두께를 유지하게 되어 팩에 파우치 전지를 넣기가 용이하다.

셋째, 파우치의 외피 손상을 방지하여 파우치의 부식을 방지할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 복수개의 파우치 전지를 포함하는 파우치 전지팩에 있어서,

   임의의 파우치 전지의 파우치 케이스 본체와 이에 결합될 또다른 파우치 전지의 파우치 케이스 커버 사이에는 저점착성의 접착 테이프가 개재되어 상기 복수개의 파우치 전지는 서로 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 파우치 전지팩.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 접착 테이프의 점착력은 400gf/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 파우치 전지팩.
3. 파우치 전지 및 팩케이스를 포함하는 파우치 전지팩에 있어서,

   상기 파우치 전지와 팩케이스 사이에는 저점착성의 접착 테이프가 개재되어 상기 파우치 전지는 팩케이스와 서로 탈착가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 파우치 전지팩.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 접착 테이프의 점착력은 400gf/25mm 이하인 것을 특징으로 하는 파우치 전지팩.