特許 6245729 リードタブ、それを備えるバッテリーパック、及びリードタブの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6245729

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】リードタブ、それを備えるバッテリーパック、及びリードタブの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20171204BHJP

   H01M 2/20 20060101ALI20171204BHJP

   H01M 2/34 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 M

   H01M2/20 A

   H01M2/34 A

【請求項の数】8

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-73138(P2013-73138)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-56809(P2014-56809A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2016年3月10日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0100663

(32)【優先日】2012年9月11日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(74)【代理人】

【識別番号】100159042

【弁理士】

【氏名又は名称】辻 徹二

(72)【発明者】

【氏名】元 熙 淵

(72)【発明者】

【氏名】文 大 淵

【審査官】 田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１２７８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４３３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７３１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３６８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５１２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４３３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４３３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４３３１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／２０ − ２／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

突設されたボス部と、第２貫通口と、を含み、電気絶縁素材で形成される絶縁カバーと、
過熱遮断素子と、前記過熱遮断素子に電気的に結合される第１リード及び第２リードと、前記絶縁カバーのボス部に嵌め込まれる孔とを含む過熱遮断素子組立体と、を含み、
前記絶縁カバーのボス部は、前記絶縁カバーと前記過熱遮断素子組立体の分離が制限されるように、その端部が前記孔より大きく形成され、前記過熱遮断素子組立体の前記孔は前記第２リードから延設された結合部に位置し、前記第２リードにおいて前記過熱遮断素子と前記孔との間にリードプレートが溶接され、
前記過熱遮断素子は、前記絶縁カバーの前記第２貫通口を通じて、前記絶縁カバーの底面に露出され、前記過熱遮断素子は前記絶縁カバーの側壁の高さより小さい厚さを有し、前記絶縁カバーの底面はバッテリーセルに接することを特徴とするリードタブ。

【請求項2】

前記絶縁カバーは、第１貫通口を備え、
前記過熱遮断素子組立体の前記第１リードは、前記第１貫通口を通じて、前記絶縁カバーの底面に露出されることを特徴とする請求項１に記載のリードタブ。

【請求項3】

前記絶縁カバーは、前記過熱遮断素子組立体の周囲の少なくとも一部を取り囲む側壁部を含むことを特徴とする請求項１に記載のリードタブ。

【請求項4】

端子を備える複数のバッテリーセルと、
前記バッテリーセルの端子に結合される、請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のリードタブと、を含み、前記第２リードにおいて前記過熱遮断素子と前記孔との間にリードプレートが溶接されたことを特徴とするバッテリーパック。

【請求項5】

突設されたボス部と、第２貫通口と、を含み、電気絶縁素材で形成される絶縁カバーを設けるステップと、
過熱遮断素子と、前記過熱遮断素子に電気的に結合される第１リード及び第２リードと、前記絶縁カバーのボス部が嵌め込まれる孔とを含む過熱遮断素子組立体を設けるステップと、
前記過熱遮断素子組立体の前記孔が、前記絶縁カバーのボス部に嵌め込まれるように、前記過熱遮断素子組立体を、前記絶縁カバーの上側に配置するステップと、
前記過熱遮断素子組立体の前記孔を通じて突出した前記絶縁カバーの前記ボス部の端部を熱加圧するステップと、を含み、
前記過熱遮断素子組立体の前記孔は前記第２リードから延設された結合部に位置し、前記第２リードにおいて前記過熱遮断素子と前記孔との間にリードプレートが溶接され、
前記過熱遮断素子は、前記絶縁カバーの前記第２貫通口を通じて、前記絶縁カバーの底面に露出され、前記過熱遮断素子は前記絶縁カバーの側壁の高さより小さい厚さを有し、前記絶縁カバーの底面はバッテリーセルに接することを特徴とするリードタブの製造方法。

【請求項6】

前記絶縁カバーは、第１貫通口を備え、
前記過熱遮断素子組立体を、前記絶縁カバーの上側に配置するステップにおいて、前記過熱遮断素子組立体の前記第１リードは、前記第１貫通口を通じて、前記絶縁カバーの底面に露出されることを特徴とする請求項５に記載のリードタブの製造方法。

【請求項7】

前記絶縁カバーは、前記過熱遮断素子組立体の周囲の少なくとも一部を取り囲む側壁部を含むことを特徴とする請求項５に記載のリードタブの製造方法。

【請求項8】

請求項５ないし７のいずれか一項に記載のリードタブの製造方法における前記ボス部の端部を熱加圧するステップの後に、
前記第２リードの前記過熱遮断素子と前記孔との間にリードプレートを溶接するステップをさらに含むバッテリーパックの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リードタブ、それを備えるバッテリーパック、及びリードタブの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ノート型パソコン、タブレットパソコン、スマートフォンなどの携帯用電子機器が広く使われている。かかる携帯用電子機器は、外部の電源と分離した状態でも一定の時間の間使用可能であるように、電力を保存するバッテリーパックを備える。かかるバッテリーパックは、反復的に使用可能であるように、充放電が可能な二次電池からなる複数のバッテリーセルを備える。

【0003】

一方、バッテリーセルの正極端子または負極端子には、リードタブが結合される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、バッテリーセルの過熱を効果的に防止することが可能なリードタブ、及びそれを備えるバッテリーパックを提供することである。

【0005】

本発明の他の目的は、リードタブを簡単かつ迅速に、低い製造コストで製造することが可能なリードタブの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるバッテリーセルのリードタブは、突設されたボス部を備え、電気絶縁素材で形成される絶縁カバー；過熱遮断素子と、前記過熱遮断素子に電気的に結合される第１リード及び第２リードと、前記絶縁カバーのボス部に嵌め込まれる孔とを備える過熱遮断素子組立体；を備え、前記絶縁カバーのボス部は、前記絶縁カバーと前記過熱遮断素子組立体の分離が制限されるように、その端部が前記孔より大きく形成される。

【0007】

また、前記絶縁カバーは、第１貫通口を備え、前記過熱遮断素子組立体の前記第１リードは、前記第１貫通口を通じて、前記絶縁カバーの底面に露出される。

【0008】

また、前記絶縁カバーは、第２貫通口をさらに備え、前記過熱遮断素子組立体の前記過熱遮断素子は、前記絶縁カバーの前記第２貫通口を通じて、前記絶縁カバーの底面に露出される。

【0009】

また、前記過熱遮断素子組立体の前記孔は、前記第２端子から延設された結合部に位置する。

【0010】

また、前記絶縁カバーは、前記過熱遮断素子組立体の周囲の少なくとも一部を取り囲む側壁部を備える。

【0011】

前記目的を達成するために、本発明の他の実施形態によるバッテリーパックは、端子を備える複数のバッテリーセルと、前記バッテリーセルの端子のうち少なくとも一部に結合される、前述のリードタブと、を備える。

【0012】

前記他の目的を達成するために、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーセルのリードタブの製造方法は、突設されたボス部を備え、電気絶縁素材で形成される絶縁カバーを設けるステップ；過熱遮断素子と、前記過熱遮断素子に電気的に結合される第１リード及び第２リードと、前記絶縁カバーのボス部が嵌め込まれる孔とを備える過熱遮断素子組立体を設けるステップ；前記過熱遮断素子組立体の前記孔が、前記絶縁カバーのボス部に嵌め込まれるように、前記過熱遮断素子組立体を、前記絶縁カバーの上側に配置するステップ；前記過熱遮断素子組立体の前記孔を通じて突出した前記絶縁カバーの前記ボス部の端部を熱加圧するステップ；を含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、バッテリーセルの過熱を効果的に防止することができる。また、本発明によれば、リードタブを簡単かつ迅速に、低い製造コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】バッテリーパックの全体的な構成を概略的に示す図面である。

【図2】図１のバッテリーパックの一部の構成を概略的に示す図面である。

【図3】本発明の一実施形態によるリードタブを概略的に示す図面である。

【図4】図３のリードタブを製造する過程の一部を概略的に示す図面である。

【図5】図３のリードタブを製造する過程の一部を概略的に示す図面である。

【図6】図３のリードタブの一部分の断面を概略的に示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、添付される図面と共に詳細に説明している実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で具現される。ただし、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲により定義されるだけである。一方、本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、文言で特に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる“含む(comprises)”及び／または“含んだ(comprising)”は、言及した構成要素、段階、動作及び／または素子が、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除するものではない。第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われるが、構成要素は、用語によって限定されてはならない。用語は、一つの構成要素を、他の構成要素から区別する目的のみで使われる。

【0016】

図１は、本発明の一実施形態によるリードタブを備えるバッテリーパックを概略的に示す分解斜視図である。

【0017】

図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、ケース１００、ケース１００の内部に収容される複数のバッテリーセル２００、及び保護回路モジュール４００を備える。

【0018】

ケース１００は、複数のバッテリーセル２００及び保護回路モジュール４００を内部に収容する。ケース１００の内部に収容されるバッテリーセル２００の外装材は、金属性素材を含むカン２１１で製作され、この時、バッテリーセル２００の不要な電気的接続を避けるために、ケース１００は、絶縁性素材を含む。例えば、ケース１００は、プラスチック射出物である。

【0019】

ケース１００は、上部ケース１１０及び下部ケース１２０を備える。上部ケース１１０と下部ケース１２０は、側面に沿って形成されたフック構造を通じて互いに結合される。下部ケース１２０は、バッテリーセル２００が載置される空間Ｓ１と、保護回路モジュール４００が載置される空間Ｓ２とを備える。

【0020】

ケース１００の全体的な厚さを最小化するために、上部ケース１１０の上面または下部ケース１２０の下面は、バッテリーセル２００の上面または下面と対応する領域が開放された状態に形成される。上部ケース１１０と下部ケース１２０の開放された領域は、上部ケース１１０と下部ケース１２０それぞれに付着されるラベル５１０，５２０により覆われる。

【0021】

バッテリーセル２００は、再充電が可能な二次電池であって、リチウム・イオン電池から構成される。バッテリーセル２００は、電極組立体（図示せず）と、電極組立体を収容するカン２１１とを備える。電極組立体は、正極板、負極板、及びそれらの間に介在されたセパレータを積層した後、ゼリーロール形態に巻き取って製作する。カン２１１は、金属性素材で製作される。例えば、カン２１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されるが、これらに限定されるものではない。

【0022】

複数のバッテリーセル２００は、一方向に沿って並んで配置される。バッテリーセル２００それぞれの正極と負極とが前面に配置されるように、バッテリーセル２００は、並んで配置される。例えば、複数のバッテリーセル２００は、リードプレート３００により直列に連結される。リードプレート３００は、テープ３５０によりバッテリーセル２００に安定して結合される。

【0023】

本実施形態では、三つのバッテリーセル２００が直列に連結されて、一つのバッテリーパック１０を構成する場合を説明したが、バッテリーパック１０を構成するバッテリーセル２００の個数や連結方法は、これに制限されず、多様に構成可能である。

【0024】

保護回路モジュール４００は、複数のバッテリーセル２００と電気的に連結される。保護回路モジュール４００は、バッテリーセル２００の過充電、過放電または過電流により発生する過熱及び爆発を防止することができる。保護回路モジュール４００は、基板４１０と、基板４１０の一側または内部に実装される保護素子（図示せず）とを備える。保護素子は、抵抗及びコンデンサのような受動素子や、電界トランジスタのような能動素子からなる安全素子、または集積回路が選択的に形成される。

【0025】

保護回路モジュール４００の一側には、外部の電子機器に電力を供給するためのコネクタ４２０が備えられる。

【0026】

図２は、図１のバッテリーパック１０のバッテリーセル２００、リードタブ７００及びリードプレート３００を示す分離斜視図である。

【0027】

図２を参照すれば、バッテリーセル２００それぞれには、正極端子２１０及び負極端子２２０が設けられる。

【0028】

リードタブ７００は、各バッテリーセル２００の負極端子２２０に接続され、リードプレート３００と電気的に連結される。本実施形態では、リードタブ７００が負極端子２２０に配置されるものと説明するが、リードタブ７００は、バッテリーセル２００の正極端子２１０にのみ配置されても、正極端子２１０と負極端子２２０にいずれも配置されてもよい。

【0029】

図３は、本発明の一実施形態によるリードタブ７００を概略的に示す斜視図であり、図２及び図３を参照すれば、リードタブ７００は、絶縁カバー７１０と、過熱遮断素子組立体７２０とを備える。

【0030】

絶縁カバー７１０は、過熱遮断素子組立体７２０を支持し、電気絶縁素材、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂で形成される。

【0031】

絶縁カバー７１０のボス部７１２（図４）は、過熱遮断素子組立体７２０との安定した結合のために、過熱遮断素子組立体７２０に形成された孔７２９に嵌め込まれるが、その端部は、過熱遮断素子組立体７２０の孔７２９より広く形成されている。

【0032】

過熱遮断素子組立体７２０は、過熱遮断素子７２２、第１リード７２４、第２リード７２６及び結合部７２８を備える。

【0033】

過熱遮断素子（または、ＴＣＯ(Thermal Cut Off)素子）７２２は、所定の温度以上に温度が上昇すれば、電流を遮断する素子である。かかる過熱遮断素子の例として、正の熱抵抗を有するサーミスタが利用される。また、過熱遮断素子は、商用化された過熱遮断ヒューズを採用することも可能である。

【0034】

第１リード７２４は、過熱遮断素子７２２と、バッテリーセル２００の負極端子２２０とを電気的に連結する。第１リード７２４は、バッテリーセル２００の負極端子２２０と接続されるように、絶縁カバー７１０の底面に露出されて配置される。

【0035】

第２リード７２６は、過熱遮断素子７２２とリードプレート３００とを電気的に連結する。第２リード７２６は、リードプレート３００に溶接により結合される。すなわち、バッテリーセル２００の負極端子２２０は、過熱遮断素子組立体７２０の第１リード７２４、過熱遮断素子７２２及び第２リード７２６を経て、リードプレート３００に電気的に連結される。したがって、バッテリーセル２００が所定の温度以上に加熱されれば、過熱遮断素子７２２が電流を遮断するので、バッテリーセル２００のさらなる過熱を直ちに効果的に遮断することができる。

【0036】

結合部７２８は、第２リード７２６から延設され、孔７２９が形成されている。図６は、絶縁カバー７１０と、過熱遮断素子組立体７２０の結合部７２８とを概略的に示す断面図である。図６を参照すれば、結合部７２８の孔７２９には、絶縁カバー７１０のボス部７１２が嵌め込まれる。絶縁カバー７１０のボス部の端部７１２Ａは、ボス部７１２が結合部７２８の孔７２９から抜けないように、結合部７２８の孔７２９より大きく広がった形態に形成される。

【0037】

リードプレート３００は、各バッテリーセル２００を直列または並列に連結するためのものであって、バッテリーセル２００の正極端子２１０に電気的に連結される第１接続部３１０と、バッテリーセル２００の負極端子２２０に連結されたリードタブ７００の第２リード７２６に電気的に連結される第２接続部３２０とを備える。リードプレート３００の第１接続部３１０と、バッテリーセル２００の正極端子２１０との接続、及びリードプレート３００の第２接続部３２０と、リードタブ７００の第２リード７２６との接続は、溶接により行われる。リードプレート３００は、第１接続部３１０及び第２接続部３２０を備える導電プレートと、その導電プレートの第１接続部３１０及び第２接続部３２０を除いた部分を覆い包む絶縁フィルムとを備える。

【0038】

次いで、本発明の前述したリードタブ７００を製造する方法について説明する。

【0039】

本実施形態によるリードタブ７００の製造方法は、絶縁カバー７１０を設けるステップと、過熱遮断素子組立体７２０を設けるステップと、過熱遮断素子組立体７２０を絶縁カバー７１０の上側に配置するステップと、絶縁カバー７１０のボス部７１２を熱加圧するステップとを含む。

【0040】

絶縁カバー７１０を設けるステップは、ボス部７１２を備える電気絶縁素材で形成される絶縁カバー７１０を設けるステップである。

【0041】

図４は、絶縁カバー７１０及び過熱遮断素子組立体７２０を概略的に示す斜視図である。図４を参照すれば、絶縁カバー７１０は、過熱遮断素子組立体７２０の第１リード７２４が挿入される第１貫通口７１３と、過熱遮断素子組立体７２０の過熱遮断素子７２２が挿入される第２貫通口７１５と、過熱遮断素子組立体７２０の第２リード７２６が載置される第２リード載置部７１６と、過熱遮断素子組立体７２０の結合部７２８の孔７２９に嵌め込まれるボス部７１２とを備える。また、絶縁カバー７１０は、その上側に配置される過熱遮断素子組立体７２０の相対的な移動を制限するように、過熱遮断素子組立体の周囲の少なくとも一部を取り囲む側壁部７１１を備える。

【0042】

過熱遮断素子組立体７２０を設けるステップは、前述した過熱遮断素子組立体７２０を設けるステップである。すなわち、本ステップは、過熱遮断素子７２２と、前記過熱遮断素子７２２の両端子にそれぞれ連結される第１リード７２４及び第２リード７２６と、前記絶縁カバー７１０のボス部７１２が嵌め込まれる孔７２９とを備える過熱遮断素子組立体７２０を設けるステップである。

【0043】

過熱遮断素子組立体７２０を絶縁カバー７１０の上側に配置するステップは、過熱遮断素子組立体７２０を絶縁カバー７１０の上側に結合させるステップである。本ステップにおいて、絶縁カバー７１０のボス部７１２は、過熱遮断素子組立体７２０の結合部７２８の孔７２９に嵌め込まれ、その端部は、過熱遮断素子組立体７２０から上側に突出する。

【0044】

また、過熱遮断素子組立体７２０と絶縁カバー７１０とが結合されれば、過熱遮断素子７２２の第１リード７２４は、絶縁カバー７１０の第１貫通口７１３を通じて、絶縁カバー７１０の下面に露出されて、バッテリーセル２００の負極端子２２０と連結される。また、過熱遮断素子７２２は、絶縁カバー７１０の第２貫通口７１５を通じて、絶縁カバー７１０の下面に露出されて、バッテリーセル２００と接するので、バッテリーセル２００で発生する熱に直接的な影響を受ける。したがって、過熱遮断素子７２２は、バッテリーセル２００で発生する熱に対して敏感に反応する。

【0045】

絶縁カバー７１０のボス部７１２を熱加圧するステップは、過熱遮断素子組立体７２０から突出した絶縁カバー７１０のボス部７１２を、図５に示すように熱融着器Ｐにより加熱融着するステップである。かかる過程を通じて、ボス部７１２が過熱遮断素子組立体７２０の結合部７２８に融着されることはいうまでもなく、ボス部の端部７１２Ａが、図６に示すように広がって、過熱遮断素子組立体７２０が絶縁カバー７１０から離脱することが効果的に防止される。

【0046】

一方、本出願人は、リードタブ７００を製造するための方法として、インサート射出を利用することもあったが、本実施形態によるリードタブ７００の製造方法は、インサート射出工程を利用する場合に比べて、工程が簡単かつ迅速であり、材料コストの低減に有利であるという長所を有する。

【0047】

本発明が前述した望ましい実施形態と関連して説明されたが、発明の要旨と範囲から逸脱することなく多様な修正や変形が可能である。したがって、特許請求の範囲には、本発明の要旨に属する限り、かかる修正や変形を含む。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、例えば、電子機器関連の技術分野に適用可能である。

【符号の説明】

【0049】

１０ バッテリーパック
２００ バッテリーセル
７００ リードタブ
７１０ 絶縁カバー
７１１ 側壁部
７１２ ボス部
７１２Ａ ボス部の端部
７１３ 第１貫通口
７１５ 第２貫通口
７１６ 第２リード載置部
７２０ 過熱遮断素子組立体
７２２ 過熱遮断素子
７２４ 第１リード
７２６ 第２リード
７２８ 結合部
７２９ 孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】