特許 6494066 バッテリパック

(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】6494066

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】バッテリパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20190325BHJP

   H01M 2/20 20060101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 M

   H01M2/10 F

   H01M2/20 A

【請求項の数】19

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-145519(P2014-145519)

(22)【出願日】2014年7月16日

(65)【公開番号】特開2015-56401(P2015-56401A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2017年6月22日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0110614

(32)【優先日】2013年9月13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】鄭 ▲益▼ 在

(72)【発明者】

【氏名】▲裴▼ ▲眠▼ 徹

(72)【発明者】

【氏名】魯 ▲日▼ 桓

(72)【発明者】

【氏名】崔 洪 根

【審査官】 山内 達人

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１９６２０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２４８２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９９５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８７９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２５９３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／２０

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の単位電池と、
前記複数の単位電池が載置されるバッテリホルダーと、
前記バッテリホルダー上に配置される電極タブと、
前記電極タブ上に一側部が配置されるバスバーと、を含み、
前記バッテリホルダーは、
前記電極タブと接触する溶接部と、
前記単位電池が載置される載置面と、
前記載置面と離隔されており、前記バッテリホルダーの上部または下部に、前記溶接部が挿入されるように、所定の深さを有する挿入部と、を含み、前記電極タブ及び前記バスバーは前記溶接部に溶接されたことを特徴とするバッテリパック。

【請求項2】

前記単位電池は、円筒状電池であることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項3】

前記溶接部は、前記バッテリホルダーの上部の中心部、または前記バッテリホルダーの下部の中心部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項4】

前記溶接部の上面と、前記バッテリホルダーの上面は、互いに同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項5】

前記溶接部は、銅またはニッケルで形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項6】

前記溶接部の上面は、前記単位電池の露出された端子と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項7】

前記電極タブは、前記単位電池の露出された端子と、前記溶接部とを覆うように配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項8】

前記電極タブは、前記溶接部の上面と接触していることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項9】

前記電極タブは、前記単位電池の端子と溶接される接点部を含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項10】

前記電極タブは、ニッケル、アルミニウム、銅または銀のうち選択される少なくとも一つの材質で形成されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項11】

前記バスバーは、前記溶接部とオーバーラップされるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項12】

前記バスバーは、前記電極タブを挟んで、前記溶接部と溶接工程により結合されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。

【請求項13】

前記溶接工程は、レーザー溶接工程であることを特徴とする請求項１２に記載のバッテリパック。

【請求項14】

複数の単位電池が載置され、互いに隣接して配置される複数のバッテリホルダーと、
前記バッテリホルダー上に配置される電極タブと、
前記電極タブ上に一側部が配置されるバスバーと、を含み、
前記バッテリホルダーは、
前記単位電池が載置される載置面と、
前記載置面と離隔されており、前記バッテリホルダーの上部または下部に、所定の深さを有するように形成された挿入部と、
前記挿入部に挿入され、前記電極タブと結合する溶接部と、を含み、
前記電極タブ及び前記バスバーは前記溶接部に溶接されたことを特徴とするバッテリパック。

【請求項15】

前記電極タブは、前記単位電池の端子及び前記溶接部と結合されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。

【請求項16】

前記バスバーと結合される前記電極タブの領域の下部に、前記溶接部が配置されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。

【請求項17】

前記載置面は、少なくとも二面以上であることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。

【請求項18】

前記溶接部の上部は、前記バッテリホルダーに載置された前記単位電池の端子と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。

【請求項19】

前記溶接部は、銅またはニッケルで形成されることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリパック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリパックに関する。

【背景技術】

【0002】

ノート型パソコン、タブレットコンピュータ、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、外部の電源と分離された状態でも一定の時間の間使用できるように電力を保存するバッテリパックを備える。かかるバッテリパックは、反復的に使用でき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セルを備える。
一方、複数のバッテリセルを含むバッテリパックを製造する場合、電極タブとバスバーとを結合するための工程が要求される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、工程を単純化して、工程コストを低減し、バッテリパックのサイズを縮小させるバッテリパックを提供するところにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一側面によれば、複数の単位電池と、前記複数の単位電池が載置されるバッテリホルダーと、前記バッテリホルダー上に配置される電極タブと、前記電極タブ上に一側部が配置されるバスバーと、を含み、前記バッテリホルダーは、前記電極タブと接触する溶接部を含むバッテリパックを提供する。

【0005】

本発明の一特徴によれば、前記単位電池は、円筒状電池である。
本発明の他の特徴によれば、前記バッテリホルダーは、前記単位電池が載置される載置面と、前記載置面と離隔されており、前記バッテリホルダーの上部または下部に、前記溶接部が挿入されるように、所定の深さを有する挿入部と、を含む。

【0006】

本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接部は、前記バッテリホルダーの上部の中心部、または前記バッテリホルダーの下部の中心部に配置される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接部の上面と、前記バッテリホルダーの上面は、互いに同一平面上に位置する。

【0007】

本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接部は、銅またはニッケルで形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接部の上面は、前記単位電池の露出された端子と同一平面上に位置する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極タブは、前記単位電池の露出された端子と、前記溶接部とを覆うように配置される。

【0008】

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極タブは、前記溶接部の上面と接触する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極タブは、前記単位電池の端子と溶接される接点部を含む。

【0009】

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電極タブは、ニッケル、アルミニウム、銅または銀のうち選択される少なくとも一つの材質で形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記バスバーは、前記溶接部とオーバーラップされるように配置される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記バスバーは、前記電極タブを挟んで、前記溶接部と溶接工程により結合される。

【0010】

本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接工程は、レーザー溶接工程である。
本発明の他の側面によれば、複数の単位電池が載置され、互いに隣接して配置される複数のバッテリホルダーと、前記バッテリホルダー上に配置される電極タブと、前記電極タブ上に一側部が配置されるバスバーと、を含み、前記バッテリホルダーは、前記単位電池が載置される載置面と、前記載置面と離隔されており、前記バッテリホルダーの上部または下部に、所定の深さを有するように形成された挿入部と、前記挿入部に挿入され、前記電極タブと結合する溶接部と、を含むバッテリパックを提供する。

【0011】

本発明の一特徴によれば、前記電極タブは、前記単位電池の端子及び前記溶接部と結合される。
本発明の他の特徴によれば、前記バスバーと結合される前記電極タブの領域の下部に、前記溶接部が配置される。

【0012】

本発明のさらに他の特徴によれば、前記載置面は、少なくとも二面以上である。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接部の上部は、前記バッテリホルダーに載置された前記単位電池の端子と同一平面上に位置する。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記溶接部は、銅またはニッケルで形成される。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、バッテリホルダーに溶接部を形成することによって、電極タブとバスバーとを容易に結合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリパックの外観斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態によるバッテリパックの分解斜視図である。

【図3】図１のＡ−Ａ′線に沿って切断した断面を概略的に示す断面図である。

【図4】図１のＢ−Ｂ′線に沿って切断した断面を概略的に示す断面図である。

【図5】本発明の他の実施形態によるバッテリホルダーを概略的に示す平面図である。

【図6】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリホルダーを概略的に示す平面図である。

【図7】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリホルダーを概略的に示す平面図である。

【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、ただ、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のである。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バッテリパックの外観斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態によるバッテリパックの分解斜視図である。
図１及び図２を共に参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリパック１００は、複数の単位電池１１０と、前記複数の単位電池１１０が実装されるバッテリホルダー１２０と、前記複数の単位電池１１０を直列または並列に接続する電極タブ１３０と、前記電極タブ１３０上に電気的に接続されるバスバー１４０とを含む。

【0017】

前記複数の単位電池１１０は、円筒状電池である。図示した例において、前記単位電池１１０は、一側の第１端子１１２と、他側の第２端子１１４とを含む。前記単位電池１１０は、リチウムイオン電池であり、前記バッテリホルダー１２０に互いに隣接する単位電池の極性が互いに同一な極性を有するように配置される。すなわち、正極（＋）が一端に位置する単位電池と隣接する単位電池も、正極（＋）が一端に位置するように配置される。しかし、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではなく、直列連結であるか並列連結であるかということによって、互いに隣接する前記単位電池１１０の極性は、異なる極性を有するように配置してもよい。

【0018】

また、前記複数の単位電池１１０は、前記バッテリホルダー１２０の内側に配置されて固定される。
バッテリホルダー１２０は、前記単位電池１１０が載置される載置面１２２と、前記載置面１２２と離隔されており、前記バッテリホルダー１２０の上部または下部に、所定の深さを有するように形成された挿入部１２４と、前記挿入部１２４に形成される溶接部１２６とを含む。

【0019】

前記バッテリホルダー１２０は、前記溶接部１２６を除いて、プラスチックまたは任意の適切な材料を利用して形成する。
前記載置面１２２は、前記円筒状の単位電池１１０の外周面と一致するように、円形を有する。しかし、それに限定されるものではなく、前記単位電池１１０の形状によって、前記載置面１２２の形状は変わりうる。また、前記バッテリホルダー１２０は、８面の載置面１２２を有するものと示した。しかし、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではなく、要求される充電及び放電の容量によって、前記バッテリホルダー１２０に形成される載置面１２２の面数は変わりうる。

【0020】

また、前記バッテリホルダー１２０の前記一つの載置面１２２には、一つの単位電池１１０が載置されるものと示したが、それに限定されるものではなく、複数の単位電池１１０が前記載置面１２２に上下に載置してもよい。
前記挿入部１２４は、前記バスバー１４０と一定の領域でオーバーラップされるように、前記バッテリホルダー１２０に形成される。例えば、前記挿入部１２４は、前記バッテリホルダー１２０の中心部に形成され、前記溶接部１２６が形成されるように、所定の深さを有する。しかし、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではなく、工程によって、前記複数の載置面１２２のうち、任意の載置面１２２に近接するように形成してもよい。

【0021】

前記溶接部１２６は、前記挿入部１２４に形成され、導電性物質で形成される。例えば、前記溶接部１２６は、銅またはニッケルのような金属で形成されるが、本発明の技術的思想は、それらに限定されるものではない。また、前記溶接部１２６は、前記載置面１２２に載置される単位電池１１０の最上部または最下部と同一平面をなすように配置される。ここで、前記単位電池１１０の最上部は、前記第１端子１１２の上端であり、最下部は、前記第２端子１１４の下端である。または、前記単位電池１１０の最上部が、前記第２端子１１４の上端であり、最下部が、前記第１端子１１２の下端であってもよい。

【0022】

前記溶接部１２６、前記電極タブ１３０及び前記バスバー１４０は、一定の領域で互いにオーバーラップされるように配置され、溶接工程、例えば、レーザー溶接工程により互いに結合される。
前記電極タブ１３０は、前記バッテリホルダー１２０の上面または下面に配置され、前記バッテリホルダー１２０に載置されて、互いに隣接して位置する複数の単位電池１１０と電気的に連結される。前記電極タブ１３０は、コーナー部位及び前記コーナーの間に、前記単位電池１１０の第１端子１１２または第２端子１１４と溶接される接点部１３２を含む。また、前記電極タブ１３０は、前記バッテリホルダー１２０の溶接部１２６を覆うように、前記バッテリホルダー１２０上に配置される。

【0023】

前記電極タブ１３０は、伝導性が良好な金属材質で形成される。例えば、前記電極タブ１３０は、ニッケル、アルミニウム、銅または銀のうち選択される少なくとも一つの材質で形成される。しかし、本発明の技術的思想は、それらに限定されるものではない。また、図面では、一つの電極タブ１３０が８個の単位電池１１０を互いに電気的に連結するものと示したが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではなく、一つの電極タブ１３０と互いに電気的に連結される単位電池１１０の個数が変わりうる。

【0024】

バスバー１４０は、一側部が前記電極タブ１３０の上面上に配置され、前記溶接部１２６と所定の領域で互いにオーバーラップされるように形成される。前記バスバー１４０は、溶接工程により、前記電極タブ１３０と電気的及び機械的に互いに連結される。

【0025】

前記バスバー１４０の一側部は、前記電極タブ１３０の上面に配置されるが、前記バスバー１４０の他側部は、他の電極タブ１３０上に配置される。それによって、前記バスバー１４０は、互いに隣接して配置された二つのバッテリホルダー１２０間を互いに電気的に連結する媒介体として機能する。前記バスバー１４０を利用して、前記複数の電極タブ１３０を連続的に連結すれば、大容量のバッテリパック１００を製造することができる。図面では、８個の単位電池１１０を収容するバッテリホルダー１２０が三つ配置されて、バッテリパック１００を形成するものと示したが、前記バッテリパック１００に含まれる前記バッテリホルダー１２０の個数は、要求される充電及び放電の容量を考慮して決定される。

【0026】

また、前記バスバー１４０の他側部は、他の電極タブ１３０の上面に配置されるものではなく、バッテリパック１００の第１端子または第２端子として、外部端子（図示せず）と電気的に連結することもできる。
本発明の技術的思想によれば、前記バッテリホルダー１２０は、前記溶接部１２６を含むことによって、溶接工程のみで、前記電極タブ１３０を前記バスバー１４０と結合させることができる。

【0027】

前記バッテリホルダー１２０上に配置され、複数の単位電池１１０を互いに電気的に連結する電極タブ１３０の厚さは、前記バスバー１４０の厚さに比べて相対的に薄い。したがって、前記電極タブ１３０と前記バスバー１４０とを溶接により結合するのに限界があるが、前記電極タブ１３０の下部に、前記溶接部１２６が配置され、溶接工程により、前記電極タブ１３０と前記バスバー１４０とを結合することができる。前記溶接工程は、例えば、レーザー溶接工程であるが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではない。

【0028】

また、ボルトのような締結手段によらず、溶接工程により、前記バスバー１４０と前記電極タブ１３０とを結合させることができるので、工程の単純化及び工程コストの低減はいうまでもなく、バッテリパック１００のサイズも縮小させることができる。
図３は、図１のＡ−Ａ′線に沿って切断した断面を概略的に示す断面図であり、図４は、図１のＢ−Ｂ′線に沿って切断した断面を概略的に示す断面図である。

【0029】

図３を参照すれば、バッテリホルダー１２０の載置面１２２に載置された複数の単位電池１１０は、互いに離隔されて配置され、前記バッテリホルダー１２０の中心部に、所定の深さを有する挿入部１２４を形成することによって、溶接部１２６を前記挿入部１２４に載置させる。
前記溶接部１２６の上面は、前記バッテリホルダー１２０の上面と同一平面上に配置され、単位電池１１０の第１端子１１２と接触する電極タブ１３０の下面は、前記溶接部１２６の上面と結合される。

【0030】

より具体的には、前記電極タブ１３０を挟んで、前記バスバー１４０及び前記溶接部１２６は、一部の領域で互いにオーバーラップされるように配置され、前記バスバー１４０と連結される前記電極タブ１３０の下部には、所定の厚さを有する前記溶接部１２６が配置される。

【0031】

したがって、前記バスバー１４０の厚さに比べて、相対的に薄い厚さを有する電極タブ１３０は、溶接工程により、前記バスバー１４０と容易に結合される。
また、前記溶接部１２６の上面は、前記単位電池１１０の第１端子１１２の最上部と同一平面をなすように配置される。
前記単位電池１１０の第１端子１１２、前記溶接部１２６の上面、及び前記バッテリホルダー１２０の上面が同一平面上に位置するので、前記バッテリホルダー１２０は、前記電極タブとより強く結合される。

【0032】

図４を参照すれば、前記溶接部１２６の下面は、前記バッテリホルダー１２０の下面と同一平面上に配置され、単位電池１１０の第２端子１１４と接触する前記電極タブ１３０の上面は、前記溶接部１２６の下面と結合される。
より具体的には、前記電極タブ１３０を挟んで、前記バスバー１４０及び前記溶接部１２６は、一部の領域で互いにオーバーラップされるように配置され、前記バスバー１４０と連結される前記電極タブ１３０の上部には、所定の厚さを有する前記溶接部１２６が配置される。

【0033】

また、前記溶接部１２６の下面は、前記単位電池１１０の第２端子１１４の最下部と同一平面をなすように配置される。
図５ないし図７は、本発明の他の実施形態によるバッテリホルダーを概略的に示す平面図である。

【0034】

図５を参照すれば、バッテリホルダー２２０は、二つの単位電池（図示せず）が載置される複数の載置面２２２と、前記載置面２２２と離隔されて形成される挿入部２２４と、前記挿入部２２４に載置される溶接部２２６とを含む。
図１及び図２に示したバッテリホルダー１２０とは異なり、前記バッテリホルダー２２０は、二つの単位電池が載置される二面の載置面２２２を有し、前記二面の載置面２２２間の空間に溶接部２２６を形成する。

【0035】

図６を参照すれば、バッテリホルダー３２０は、三つの単位電池（図示せず）が載置される複数の載置面３２２と、前記載置面３２２と離隔されて形成される挿入部３２４と、前記挿入部３２４に載置される溶接部３２６とを含む。
図１及び図２に示したバッテリホルダー１２０とは異なり、前記バッテリホルダー３２０は、三つの単位電池が載置される三面の載置面３２２を有し、前記三面の載置面３２２間の空間、すなわち、前記バッテリホルダー３２０の中心部に溶接部３２６を形成する。

【0036】

図７を参照すれば、バッテリホルダー４２０は、四つの単位電池（図示せず）が載置される複数の載置面４２２と、前記載置面４２２と離隔されて形成される挿入部４２４と、前記挿入部４２４に載置される溶接部４２６とを含む。
図１及び図２に示したバッテリホルダー１２０とは異なり、前記バッテリホルダー４２０は、四つの単位電池が載置される四面の載置面４２２を有し、前記四面の載置面４２２間の空間、すなわち、前記バッテリホルダー４２０の中心部に溶接部４２６を形成する。

【0037】

また、図５ないし図７では、前記溶接部２２６，３２６，４２６の形状を円形に示したが、本発明の技術的思想は、それに限定されるものではなく、多様な形状を有してもよい。
以上、本発明の望ましい実施形態について図示して説明したが、本発明は、上述の特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当業者によって多様な変形実施が可能であることはいうまでもなく、かかる変形実施は、本発明の技術的思想や範疇から個別的に理解されてはならない。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明は、例えば、電源コンパクト化関連の技術分野に適用可能である。

【符号の説明】

【0039】

１００ バッテリパック
１１０ 単位電池
１１２ 第１端子
１１４ 第２端子
１２０，２２０，３２０，４２０ バッテリホルダー
１２２，２２２，３２２，４２２ 載置面
１２４，２２４，３２４，４２４ 挿入部
１２６，２２６，３２６，４２６ 溶接部
１３０ 電極タブ
１３２ 接点部
１４０ バスバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】