特許 7502480 バッテリーパック及びそれを含む電子デバイス

(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】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】バッテリーパック及びそれを含む電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/571 20210101AFI20240611BHJP

   H01M 50/202 20210101ALI20240611BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240611BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20240611BHJP

   H01M 50/557 20210101ALI20240611BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

H01M50/571

H01M50/202 501P

H01M50/284

H01M50/55 301

H01M50/557

H01M50/569

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022579841

(86)(22)【出願日】2021-08-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-26

(86)【国際出願番号】 KR2021011401

(87)【国際公開番号】W WO2022102920

(87)【国際公開日】2022-05-19

【審査請求日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】10-2020-0149671

(32)【優先日】2020-11-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】スン－ジン・オ

【審査官】山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６０４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３６５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－０２１８４８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の電極リードを備えるバッテリーセルと、
前記一対の電極リードとそれぞれ結合される一対の連結端子を備えるＰＣＢ及び前記ＰＣＢを包む熱収縮チューブを含むＰＣＭであって、前記バッテリーセルの過充電を防止するＰＣＭと、
を含み、
前記熱収縮チューブは、前記一対の連結端子を外側に露出する互いに離間した一対の開放部を備えるバッテリーパック。

【請求項2】

前記バッテリーセルは、
電極組立体と、
前記電極組立体に連結される一対の電極リードと、
前記電極リードが外部に引き出されるように前記電極組立体を収容するセルケースと、
を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。

【請求項3】

前記一対の電極リードは、
互いに同一方向に引き出されている、請求項２に記載のバッテリーパック。

【請求項4】

前記セルケースは、
前記電極組立体の収容空間を提供する収容部と、
前記収容部の周縁から外側に延長されるシーリング部と、
を含む、請求項２又は３に記載のバッテリーパック。

【請求項5】

前記シーリング部は、
前記一対の電極リードが引き出される領域であるテラス部と、
前記バッテリーセルの幅方向の両側部にそれぞれ形成される一対のウィング部と、
を含む、請求項４に記載のバッテリーパック。

【請求項6】

前記ＰＣＭは、
前記テラス部上に位置している、請求項５に記載のバッテリーパック。

【請求項7】

前記一対の電極リードは、
前記セルケースの外側で前記収容部に向かって折り曲げられる、請求項４から６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項8】

前記一対の連結端子は、
前記熱収縮チューブの外側に露出して前記一対の電極リードとそれぞれ結合される、請求項２から７のいずれか一項に記載のバッテリーパック。

【請求項9】

前記一対の連結端子は、
前記電極リードの両面のうち、前記テラス部と対面する面の反対面に結合される、請求項５又は６に記載のバッテリーパック。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリーパックを含む、電子デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーパック及びそれを含む電子デバイスに関し、より具体的には、バッテリーパックの製造に必要な副資材の減少を通じて設計競争力を確保し、またバッテリーセル及びＰＣＭ（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ、保護回路モジュール）が占める空間の拡大を通じてエネルギー密度及び製品の品質を向上できる構造を有するバッテリーパック及びそれを含む電子デバイスに関する。

【0002】

本出願は、２０２０年１１月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１４９６７１号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

携帯電話などの小型電子デバイスに適用される小型バッテリーパックは、通常、パウチ型バッテリーセルに連結されて過充電からバッテリーセルを保護するＰＣＭを備える。このようなパウチ型バッテリーセルが適用されたバッテリーパックにおいては、ＰＣＭとバッテリーセルとの間のアノード接続（ａｎｏｄｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を防止する必要がある。アノード接続を防止するためには、ポロン（ＰＯＲＯＮ（登録商標））テープ及び／またはＰＥＴテープ及び／または射出物ケース（ＰＣＭとバッテリーセルとの間を隔離可能な構造を有する形態で射出されたケース）などが適用される。このような部品を適用することで、パウチケースの内部金属層が外側に露出し得るリード引出領域の付近における、前記内部金属層とＰＣＭとの接触による内部金属層の酸化及びそれによるパウチケースの絶縁性低下を防止することができる。

【0004】

しかし、このようにテープ及び／または射出物ケースを適用する場合、部品の追加による工程性の低下及び製造コストの上昇が避けられず、バッテリーパックの体積増加によるエネルギー密度の低下も避けられない。また、ＰＣＭを取り付けるための空間を十分に確保できず、目標とするエネルギー密度を達成するためにはＰＣＭのサイズを減らさなければならない。したがって、ＰＣＭを構成する回路パターン間に十分な距離を設けられず、これにより製品の品質に対する信頼性が低下するおそれがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーパックにおいて、ＰＣＭとバッテリーセルとの間のアノード接続防止のために適用される部品数を減らすことで、工程性、生産性及びエネルギー密度を向上させることを目的とする。

【0006】

本発明が解決しようとする技術的課題は上記の課題に制限されず、その他の課題は下記の発明の説明から当業者に明確に理解できるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を達成するため、本発明の一態様によるバッテリーパックは、一対の電極リードを備えるバッテリーセルと、前記一対の電極リードとそれぞれ結合される一対の連結端子を備えるＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、印刷回路板）及び前記ＰＣＢを包む熱収縮チューブを含むＰＣＭ（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ、保護回路モジュール）であって、前記バッテリーセルの過充電を防止するＰＣＭ（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ、保護回路モジュール）と、を含む。

【0008】

前記バッテリーセルは、電極組立体と、前記電極組立体に連結される一対の電極リードと、前記電極リードが外部に引き出されるように前記電極組立体を収容するセルケースと、を含み得る。

【0009】

前記一対の電極リードは、互いに同一方向に引き出され得る。

【0010】

前記セルケースは、前記電極組立体の収容空間を提供する収容部と、前記収容部の周縁から外側に延長されるシーリング部と、を含み得る。

【0011】

前記シーリング部は、前記一対の電極リードが引き出される領域であるテラス部と、前記バッテリーセルの幅方向の両側部にそれぞれ形成される一対のウィング部と、を含み得る。

【0012】

前記ＰＣＭは、前記テラス部上に位置し得る。

【0013】

前記一対の電極リードは、前記セルケースの外側で前記収容部に向かって折り曲げられ得る。

【0014】

前記一対の連結端子は、前記熱収縮チューブの外側に露出して前記一対の電極リードとそれぞれ結合され得る。

【0015】

前記一対の連結端子は、前記電極リードの両面のうち、前記テラス部と対面する面の反対面に結合され得る。

【0016】

一方、本発明の他の一態様による電子デバイスは、本発明の一態様によるバッテリーパックを含む。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様によれば、バッテリーパックにおいて、ＰＣＭとバッテリーセルとの間のアノード接続防止のために適用される部品数を減らすことで、工程性、生産性及びエネルギー密度を向上させることができる。

【0018】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを示した図である。

【図2】本発明による電極組立体を示した図である。

【図3】本発明による電極組立体を示した図である。

【図4】本発明によるＰＣＭを示した図である。

【図5】本発明によるＰＣＭを示した図である。

【図6】本発明による電極組立体とＰＣＭとの結合構造を示した図である。

【図7】本発明による電極組立体とＰＣＭとの結合構造を示した図である。

【図8】図１に示されたバッテリーパックの一部を示した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

【0021】

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、バッテリーセル１０及びＰＣＭ２０を含む。図示していないが、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、バッテリーセル１０及びＰＣＭ２０の結合体を収容するパックハウジングをさらに含み得る。

【0022】

図２及び図３を参照すると、前記バッテリーセル１０は、電極組立体１１、一対の電極リード１２、及びセルケース１３を含む。前記バッテリーセル１０としては、パウチ型バッテリーセルが適用され得る。

【0023】

前記一対の電極リード１２は、電極組立体１１に形成された電極タブ（図示せず）に結合されて電極組立体１１と電気的に接続される。前記一対の電極リード１２は、互いに同一方向に延びて、バッテリーセル１０の幅方向に沿って互いに離隔した状態でセルケース１３の外側に露出する。

【0024】

前記セルケース１３は、電極リード１２が外部に引き出されるように電極組立体１１を収容する。前記セルケース１３は、電極組立体１１の収容空間を提供する収容部１３ａ、及び収容部１３ａの周縁から外側に延びた形態を有するシーリング部１３ｂを含む。前記セルケース１３は、それぞれパウチフィルムからなる上部ケース及び下部ケースを含み得る。前記パウチフィルムは、金属層、及び金属層を覆う樹脂層を含み得る。前記金属層は、例えばアルミニウムを含み得る。前記金属層は、パウチフィルムの厚さを成す面（切断面）から外側に露出し得る。このように金属層が露出する領域で発生し得るアノード接続を防止するための本発明の熱収縮チューブ２３（図４及び図５）の適用構造の詳細については後述する。

【0025】

前記上部ケース及び／または下部ケースには収容部１３ａが形成される。前記収容部１３ａの周縁で上部ケースと下部ケースとは当接し、熱融着によってシーリング部１３ｂを形成する。

【0026】

前記シーリング部１３ｂは、テラス部Ｔ及びウィング部Ｗを含む。前記一対の電極リード１２は、シーリング部１３ｂを通ってセルケース１３の外側に引き出される。前記シーリング部１３ｂのうちの電極リード１２が引き出される方向に位置する領域をテラス部Ｔと定義する。前記シーリング部１３ｂのうちのバッテリーセル１０の幅方向の両側部にそれぞれ形成される領域をウィング部Ｗと定義する。前記ウィング部Ｗは、収容部１３ａの側面と対面するように折り畳まれる。

【0027】

図４～図８を参照すると、前記ＰＣＭ２０は、ＰＣＢ２１及び熱収縮チューブ２３を含む。前記ＰＣＭ２０は、ＰＣＢ２１及び熱収縮チューブ２３の他に、コネクタ２２をさらに含み得る。前記ＰＣＭ２０は、バッテリーセル１０と電気的に接続されてバッテリーセル１０の過充電を防止する。

【0028】

前記ＰＣＢ２１は、その一面上に実装される少なくとも一つの電子素子（図示せず）を備える。前記ＰＣＢ２１は、電子素子の実装面の反対面に形成され、一対の電極リード１２とそれぞれ結合される一対の連結端子２１ａを備える。前記連結端子２１ａは、ＰＣＢ２１に形成された印刷回路パターンによって電子素子に連結される。

【0029】

前記ＰＣＢ２１は、一対の連結端子２１ａが形成された一面上に形成されるコネクタホルダー２１ｂを備え得る。

【0030】

前記熱収縮チューブ２３は、ＰＣＢ２１とバッテリーセル１０との間のアノード接続（ａｎｏｄｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を防止するため、ＰＣＢ２１を全体的に包む。前記熱収縮チューブ２３は、一定温度以上に熱が加えられれば収縮する特性（熱収縮性）及び絶縁性を有する。前記熱収縮チューブ２３としては、例えば、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、熱可塑性エラストマー、塩化ビニル、シリコーンゴムなどが用いられ得る。

【0031】

前記熱収縮チューブ２３は、一対の開放部２３ａを備える。前記一対の連結端子２１ａはそれぞれ、一対の開放部２３ａを通じて熱収縮チューブ２３の外側に露出する。前記熱収縮チューブ２３は、長手方向の一側に形成されるホルダー露出部２３ｂを備え得る。この場合、前記コネクタホルダー２１ｂは、ホルダー露出部２３ｂを通じて熱収縮チューブ２３の外側に露出し、コネクタ２２はＰＣＢ２１の長手方向の一側からコネクタホルダー２１ｂに結合される。前記コネクタ２２は、ＰＣＢ２１に形成された印刷回路パターンと結合される。

【0032】

このように、前記熱収縮チューブ２３は、一対の連結端子２１ａ及びコネクタホルダー２１ｂが形成された領域を除いたＰＣＢ２１の全体領域を包む。したがって、前記バッテリーセル１０とＰＣＢ２１との間のアノード接続を防止することができる。このようなアノード接続の防止のため、熱収縮チューブ２３の外側に引き出されるコネクタ２２は、表面が絶縁処理されたＦＰＣＢ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、フレキシブル印刷回路板）の形態で提供され得る。

【0033】

図８を参照すると、前記ＰＣＭ２０は、テラス部Ｔ上に位置し得る。この場合、前記一対の電極リード１２は、セルケース１３の外側で収容部１３ａに向かって折り曲げられた形態を有し、折り曲げられた電極リード１２はテラス部Ｔと対面する。前記一対の連結端子２１ａは、電極リード１２の両面のうち、テラス部Ｔと対面する面の反対面に結合される。このように、ＰＣＭ２０がテラス部Ｔ上に位置する場合、デッドスペース（ｄｅａｄ ｓｐａｃｅ）の活用を通じてエネルギー密度を高めることができる。

【0034】

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0035】

１０ バッテリーセル
１１ 電極組立体
１２ 電極リード
１３ セルケース
２０ ＰＣＭ
２１ ＰＣＢ
２２ コネクタ
２３ 熱収縮チューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】