特許 6254192 非突出構造のコネクターを含んでいる二次電池パック

(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】6254192

(24)【登録日】2017年12月8日

(45)【発行日】2017年12月27日

(54)【発明の名称】非突出構造のコネクターを含んでいる二次電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20171218BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20171218BHJP

   H01M 2/30 20060101ALI20171218BHJP

   H01M 2/34 20060101ALI20171218BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 M

   H01M2/10 Y

   H01M2/02 K

   H01M2/30 D

   H01M2/34 A

【請求項の数】16

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-552600(P2015-552600)

(86)(22)【出願日】2014年5月22日

(65)【公表番号】特表2016-503229(P2016-503229A)

(43)【公表日】2016年2月1日

(86)【国際出願番号】KR2014004563

(87)【国際公開番号】WO2014189299

(87)【国際公開日】20141127

【審査請求日】2015年7月10日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0058099

(32)【優先日】2013年5月23日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】テ・ウーク・キム

(72)【発明者】

【氏名】ヒュン・ク・ユン

(72)【発明者】

【氏名】ドン・チョル・イ

(72)【発明者】

【氏名】ホ・チョル・ナム

【審査官】 ▲高▼橋 真由

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０２２２１０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２０１３−０３８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７１８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／０２

Ｈ０１Ｍ ２／３０

Ｈ０１Ｍ ２／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セルの密封のためのシーリング部を含む一面上に正極端子及び負極端子が形成されている電池セルと、
保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記保護回路に電気的に連結されている外部入出力端子、前記外部入出力端子に電気的に連結されているコネクター、及び前記保護回路基板（ＰＣＢ）が装着される電気絶縁性の保護回路モジュールケースで構成された保護回路モジュール（ＰＣＭ）と、
を含んでおり、前記保護回路モジュール（ＰＣＭ）は、電池セルに電気的に連結された状態で前記シーリング部上に搭載され、前記コネクターは、二次電池パックの外形から突出しない形状で前記保護回路モジュール（ＰＣＭ）上に形成されており、
前記保護回路モジュールケースには、前記保護回路モジュールケースの内部に配置された前記コネクターが外部に露出されるための開口が形成されており、
前記コネクターは、前記保護回路モジュールケースの表面に対して窪むように配置されており、
前記保護回路モジュールケースは、前記保護回路基板（ＰＣＢ）を覆いながら互いに結合される第１ケース部材と第２ケース部材とからなっており、
前記第２ケース部材は、前記保護回路基板（ＰＣＢ）が挿入・装着され得るように一面が開放されたボックス構造からなっており、前記第１ケース部材はプレート形状であり、一側にコネクターが露出される前記開口が形成されていることを特徴とする二次電池パック。

【請求項2】

前記外部入出力端子は前記保護回路基板（ＰＣＢ）上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項3】

前記コネクターは、前記外部入出力端子上に直接結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項4】

前記外部入出力端子と前記コネクターとの間には電気的連結部材が介在していることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項5】

前記電気的連結部材はフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）であることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池パック。

【請求項6】

前記電池セルは、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されている二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項7】

前記前記保護回路基板（ＰＣＢ）の一面には外部入出力端子が形成されており、他面には負極端子と正極端子に対応する位置にそれぞれ負極端子接続部と正極端子接続部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項8】

前記正極端子接続部と結合される正極端子の上面には、超音波溶接によってニッケルプレートがさらに装着されていることを特徴とする、請求項７に記載の二次電池パック。

【請求項9】

前記電池セルの電極端子のうち一つと前記保護回路基板（ＰＣＢ）との電気的連結部位に安全素子がさらに含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項10】

前記安全素子は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子またはヒューズ（fuse）からなっていることを特徴とする、請求項９に記載の二次電池パック。

【請求項11】

前記コネクターを除いた前記保護回路モジュール（ＰＣＭ）と前記電池セルとを覆う形態でラベルが付着していることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池パック。

【請求項12】

前記ラベルは、前記コネクターを除いた前記保護回路モジュール（ＰＣＭ）と前記電池セルの側面の熱融着外周面とを覆う構造からなることを特徴とする、請求項１１に記載の二次電池パック。

【請求項13】

板状型の導電性部材からなる正極端子と負極端子が上端に形成されている板状型電池セルの密封のためのシーリング部に装着される保護回路モジュール（ＰＣＭ）であって、
保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）と、
前記保護回路に電気的に連結されている外部入出力端子と、
前記外部入出力端子に電気的に連結されているコネクターと、
前記保護回路基板（ＰＣＢ）が装着される電気絶縁性の保護回路モジュールケースと、
を含んでおり、前記保護回路基板（ＰＣＢ）は、電池セルの正極端子及び負極端子に電気的に連結され、前記コネクターは、保護回路モジュールケースの外形から突出しない形状で装着されており、
前記保護回路モジュールケースには、前記保護回路モジュールケースの内部に配置された前記コネクターが外部に露出される開口が形成されており、
前記コネクターは、前記保護回路モジュールケースの表面に対して窪むように配置されており、
前記保護回路モジュールケースは、前記保護回路基板（ＰＣＢ）を覆いながら互いに結合される第１ケース部材と第２ケース部材とからなっており、
前記第２ケース部材は、前記保護回路基板（ＰＣＢ）が挿入・装着され得るように一面が開放されたボックス構造からなっており、前記第１ケース部材はプレート形状であり、一側にコネクターが露出される前記開口が形成されていることを特徴とする保護回路モジュール。

【請求項14】

前記コネクターは、前記外部入出力端子上に直接結合されていることを特徴とする、請求項１３に記載の保護回路モジュール。

【請求項15】

前記外部入出力端子と前記コネクターとの間には電気的連結部材が介在していることを特徴とする、請求項１３に記載の保護回路モジュール。

【請求項16】

請求項１による二次電池パックを含むことを特徴とするデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非突出構造のコネクターを含んでいる二次電池パックに関し、より詳細には、電池セルの密封のためのシーリング部を含む一面上に正極端子及び負極端子が形成されている電池セルと、保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記保護回路に電気的に連結されている外部入出力端子、前記外部入出力端子に電気的に連結されているコネクター、及び前記ＰＣＢが装着される電気絶縁性のＰＣＭケースで構成されたＰＣＭと、を含んでおり、前記ＰＣＭは、電池セルに電気的に連結された状態で前記シーリング部上に搭載され、前記コネクターは、二次電池パックの外形から突出しない形状でＰＣＭ上に形成されていることを特徴とする二次電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

モバイル機器に対する技術開発と需要の増加により、二次電池の需要も急激に増加しており、そのうち、エネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種モバイル機器はもちろん、多様な電子製品のエネルギー源として広く使用されている。

【0003】

二次電池の構造は、それが使用されるデバイスの種類に応じて、挿入と離脱が自由な着脱式構造と、デバイスの内部に埋め込められる形態の内蔵型構造とに分類されることもある。例えば、従来のモバイルデバイスに使用される二次電池は、使用者の必要に応じて電池の挿入と離脱が可能になるように構成される一方、一部の携帯電話、タブレットＰＣ、スマートパッドなどのデバイスに使用される二次電池は内蔵型で構成されることもある。

【0004】

このような二次電池としてはリチウム二次電池が多く使用されており、これら二次電池には、それが装着されるデバイスと電気的に連結される負極及び正極端子と、二次電池の過充電、過電流などの非正常的な状態を効果的に制御できる安全素子などを含む。安全素子の例としては、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子、保護回路モジュール（Protection Circuit Module：ＰＣＭ）などがある。

【0005】

一般に、内蔵型構造の二次電池パックには、電気的連結構造に適した板状型電池セルを使用し、ＰＣＭなどの各安全素子は、導電性ニッケルプレートを媒介にして溶接またはソルダリング方式で負極及び正極端子を含む電池セルに連結される。負極及び正極端子は、ＰＣＭの負極及び正極端子接続部に接触し、ＰＣＭに形成された外部入出力端子と電気的に連結され、外部入出力端子にはコネクターが電気的に連結されている。

【0006】

従来の二次電池パックは、前記コネクターが電池パックの外部に突出した状態で形成されてデバイスと連結される構造からなっているので、電池パックの内部にコネクターを形成できる空間があるにもかかわらず、デバイスの内部にコネクターが位置し得る空間を別途に設けなければならないという短所を有する。

【0007】

また、電池パックの外部に突出したコネクターとＰＣＭとを連結するために、高価なフレキシブル基板を使用しなければならないので、製造費用が増加するという短所を有する。

【0008】

したがって、突出したコネクターを省略することによってデバイス内部の空間活用度を高め、製造単価を低下させ得る二次電池パックに対する必要性が高い実情にある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、前記のような従来技術の問題と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。

【0010】

具体的に、本発明は、二次電池パックの外形から突出しない形状でＰＣＭ上にコネクターを形成し、コネクターによるデバイス内部の死空間を除去し、製造単価を低下させ得る二次電池パックを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このような目的を達成するための本発明に係る二次電池パックは、
電池セルの密封のためのシーリング部を含む一面上に正極端子及び負極端子が形成されている電池セルと、
保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）、前記保護回路に電気的に連結されている外部入出力端子、前記外部入出力端子に電気的に連結されているコネクター、及び前記ＰＣＢが装着される電気絶縁性のＰＣＭケースで構成されたＰＣＭと、
を含んでおり、
前記ＰＣＭは、電池セルに電気的に連結された状態で前記シーリング部上に搭載され、前記コネクターは、二次電池パックの外形から突出しない形状でＰＣＭ上に形成されている構造からなり得る。

【0012】

したがって、本発明に係る二次電池パックは、電池パックの外形から突出しない形状でＰＣＭ上にコネクターを形成することによって、コネクターを装着するためのデバイス内部の空間を最小化することができ、ＰＣＭとコネクターとの間に長く延長されていたフレキシブル基板を省略することによって製造単価を低下させ得るという効果を有する。

【0013】

一つの実施例において、前記電池セルの正極端子及び負極端子はＰＣＢに電気的に連結されており、前記外部入出力端子は、ＰＣＢ上に形成され、正極端子及び負極端子と電気的連結をなす構造であり得る。

【0014】

前記コネクターは、例えば、外部入出力端子上に別途の部材なしで直接結合されている構造からなっており、電池セルの正極端子及び負極端子からＰＣＢと外部入出力端子を経てコネクターに至る電気的連結を達成することができる。

【0015】

コネクターと外部入出力端子が前記のように直接結合される構造とは異なり、外部入出力端子とコネクターとの間に電気的連結部材を介在させ、コネクターと外部入出力端子との間の電気的連結を達成する構造も可能であり得る。

【0016】

この場合、前記電気的連結部材は、フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣＢ）であり得るが、これのみに限定されないことは当然である。この場合にも、コネクターが電池パックの外形から突出しない形状でＰＣＭ上に位置するので、従来の構造とは差別化される。

【0017】

一つの具体的な例において、前記ＰＣＭケースには、コネクターが外部に露出されるための開口が形成されていてもよい。

【0018】

具体的に、前記ＰＣＭケースは、ＰＣＢを覆いながら互いに結合される第１ケース部材と第２ケース部材とからなっていてもよい。

【0019】

前記第２ケース部材は、ＰＣＢが挿入・装着され得るように一面が開放されたボックス構造からなっており、前記第１ケース部材は、一側にコネクターが露出される開口が形成されていてもよい。

【0020】

一つの具体的な例において、前記ＰＣＢの一面には外部入出力端子が形成されており、他面には負極端子と正極端子に対応する位置にそれぞれ負極端子接続部と正極端子接続部が形成されていてもよい。

【0021】

前記正極端子接続部と結合される正極端子の上面には、超音波溶接によってニッケルプレートがさらに装着されていてもよい。

【0022】

前記電池セルの電極端子のうち一つとＰＣＢとの電気的連結部位に安全素子がさらに含まれていてもよい。

【0023】

具体的に、前記安全素子は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子またはヒューズ（Fuse）からなっていてもよいが、これらのみに限定されないことは当然である。

【0024】

本発明に係る二次電池パックは、前記コネクターを除いたＰＣＭと電池セルを覆う形態でラベルが付着している構造で形成され得る。

【0025】

具体的に、前記ラベルは、コネクターを除いたＰＣＭと電池セルの側面の熱融着外周面を覆う構造からなっていてもよい。

【0026】

前記電池セルは、正極／分離膜／負極構造の電極組立体が金属層及び樹脂層を含むラミネートシートの電池ケースに密封されている二次電池であり得る。

【0027】

また、本発明は、板状型の導電性部材からなる正極端子と負極端子が上端に形成されている板状型電池セルの密封のためのシーリング部に装着される保護回路モジュール（ＰＣＭ）であって、
保護回路が形成されている保護回路基板（ＰＣＢ）と、
前記保護回路に電気的に連結されている外部入出力端子と、
前記外部入出力端子に電気的に連結されているコネクターと、
前記ＰＣＢが装着される電気絶縁性のＰＣＭケースと、
を含んでおり、前記ＰＣＢは、電池セルの正極端子及び負極端子に電気的に連結され、前記コネクターは、ＰＣＭケースの外形から突出しない形状で装着されていることを特徴とする保護回路モジュールを提供する。

【0028】

前記コネクターは、好ましくは、外部入出力端子上に直接結合されて電気的連結をなすが、場合に応じては、前記外部入出力端子とコネクターとの間に電気的連結部材を介在させて外部入出力端子との電気的連結をなすこともできる。

【0029】

前記ＰＣＭケースには、コネクターが外部に露出される開口が形成されていてもよい。

【0030】

また、本発明は、前記二次電池パックを含むデバイスを提供する。

【0031】

このようなデバイスの例としては、携帯電話、携帯用コンピューター、スマートフォン、タブレットＰＣ、スマートパッド、ネットブックなどを挙げることができ、これらの構造及び製造方法は当業界に公知となっているので、それについての詳細な説明は本明細書で省略する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一つの実施例に係る二次電池パックの斜視図である。

【図2】図１の分解図である。

【図3】本発明の一つの実施例に係る電池セルの斜視図である。

【図4】本発明の一つの実施例に係るＰＣＢ、外部入出力端子及びコネクターの斜視図である。

【図5】本発明の一つの実施例に係るＰＣＭの斜視図である。

【図6】図１のラベルが除去された二次電池パックの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下では、本発明の実施例を図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであって、本発明の範疇がそれによって限定されることはない。

【0034】

図１は、本発明の一つの実施例に係る二次電池パックの斜視図で、図２は、図１の分解図である。

【0035】

図１及び図２を参照すると、二次電池パック１０は、電池セル１００と、ＰＣＢ２００、ＰＣＭケース３１０、３２０及びコネクター４００からなっているＰＣＭ５００とを含む。二次電池パック１０は、コネクター４００を除いたＰＣＭ５００と電池セル１００を覆う形態でラベル６００が付着し、上部にはコネクター４００が二次電池パック１０の外形から突出しない形状で第１ケース部材３１０の開口３１１を介して露出している構造で形成されている。

【0036】

図３は、本発明の一つの実施例に係る電池セルの斜視図であり、図４は、本発明の一つの実施例に係るＰＣＢ、外部入出力端子及びコネクターの斜視図であり、図５は、本発明の一つの実施例に係るＰＣＭの斜視図であり、図６は、図１のラベルが除去された二次電池パックの斜視図である。

【0037】

図３〜図６を図２と共に参照すると、電池セル１００の上端にはシーリング部１１０、正極端子１２０及び負極端子１３０が形成されており、ＰＣＢ２００の上面には、正極端子１２０及び負極端子１３０に対応する位置にそれぞれ正極端子接続部２２０及び負極端子接続部２３０が形成されている。

【0038】

正極端子１２０及び負極端子１３０がそれぞれ正極端子接続部２２０及び負極端子接続部２３０と接触し、電池セル１００とＰＣＢ２００との電気的連結がなされる。負極端子１３０と負極端子接続部２３０との間には安全素子（図示せず）がさらに装着されている。

【0039】

また、正極端子接続部２２０及び負極端子接続部２３０は、外部入出力端子２１０と電気的に連結され、外部入出力端子２１０の上面にはコネクター４００が装着されることによって電気的連結がなされる。コネクター４００と外部入出力端子２１０との間には電気的連結部材（図示せず）がさらに介在することもある。

【0040】

ＰＣＭ５００は、ＰＣＢ２００が第２ケース部材３２０に装着され、第２ケース部材３２０の上部に第１ケース部材３１０が結合されている構造からなっている。第１ケース部材３１０の右側には開口３１１が形成されており、コネクター４００は第１ケース部材３１０の開口３１１を介して露出している。ＰＣＭ５００は、電池セル１００のシーリング部１１０に搭載される。

【0041】

本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、前記内容に基づいて本発明の範疇で多様な応用及び変形を行えるだろう。

【産業上の利用可能性】

【0042】

以上説明したように、本発明に係る二次電池パックは、電池パックの外形から突出しない形状でＰＣＭ上にコネクターが形成されており、コネクターを装着するためのデバイス内部の空間を最小化することができ、ＰＣＭとコネクターとの間に長く延長されていたフレキシブル基板を省略することによって製造単価を低下させ得るという効果を有する。

【符号の説明】

【0043】

１０ 二次電池パック
１００ 電池セル
１１０ シーリング部
１２０ 正極端子
１３０ 負極端子
２００ ＰＣＢ
２２０ 正極端子接続部
２３０ 負極端子接続部
３１０ 第１ケース部材
３２０ 第２ケース部材
４００ コネクター
５００ ＰＣＭ
６００ ラベル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】