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소원 금
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1 한국산학기술학회논문지 Vol. 10, No. 7, pp , 2009 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 조경호 1*, 양해술 2 1 호서대학교벤처전문대학원 IT 응용기술학과 Battery Pack of Elastically Adhering Protection Circuit Module Cho, Kyeung Ho 1* and Yang, Hae Sool 2 1 Department of IT science and technology, Graduate School of Venture, Hoseo University 요약디지털컨버전스로대표되는모바일기기의진화에따라카메라, MP3, TV, 게임기등의기능이휴대폰에탑재되었으며, 이에따른모바일기기의소비전력증가는차세대초고용량리튬이온전지의개발을촉진시키고있다. 또한환경규제및유가상승으로인하여하이브리드자동차에대한수요가증가하고있고, 이에따라중대형전지에대한관심이집중되면서전지의저가격화, 고출력화, 고안전화를이루기위한노력이계속되고있다. 본연구에서는리튬이온전지패킹에관한기술로서공정축소및생산성을향상시킬수있고전지본체 CELL을제외한나머지부품을재활용할수있는특허기술을제시하였다. 보호회로가탄성적으로부착된리튬이온전지팩은보호회로와전지본체의순간적인단락을방지하고, 보호회로와전지본체의전기적인연결을용이하게수행할수있도록탄성적으로부착된전지팩을제공한다. Abstract As mobile devices evolve and digital convergence trend is here to stay, mobile phones are built with multiple functions including cameras, MP3s, TVs and game consoles. As a consequence, such multi-functional mobile phones come to spend more power, facilitating development of next-generation ultra-capacity lithium ion battery. In addition, environmental regulations and rising oil prices cause demand for hybrid cars to keep rising. Accordingly, more and more attention is being paid to medium and large batteries and more efforts are being made to realize lower battery prices, higher outputs and stability. This study presented a patent technology related to the lithium ion battery packing that allows reducing processes related, increasing productivity and recycling parts other than the body. The lithium ion battery pack to which protection circuits are elastically attached provides short circuit protection for the circuit and the body and makes electric connection of the circuit and the body easier. Key Words : lithium ion battery pack, Protection Circuit Module. 1. 서론 2차전지는널리알려졌듯이, 충전과방전을반복할수있는특성으로노트북 PC를중심으로휴대전화등소형 Digital Appliance에필수적인부품으로인지되고있다. 향후휴대전화를포함한각종 Digital Appliance가 Convergence' 화되고, Ubiquitous' 화됨에따라 2차전지의중요성이더욱더커질전망이다. 결국 Convergence / Ubiquitous가보편화되는시대에있어서는 2차전지, 그중소형또는극소형 2차전지가 Personalization' 과 Portavility' 가특징인미래의 Digital Appliance에빠르게적용될것으로기대된다. 본연구에서는 2차전지시장, 특히향후 Convergence 시대의각종디지털콘텐츠의 Window 역할을수행할휴대단말및가전기기등주요정보통신단말에적용될소형 2차전지팩에대한기술을중심으로언급코자한다. 최근, 급증하고있는휴대용전자기기를위한 2차전 * 교신저자 : 조경호 (ckh7505@hanmail.net) 접수일 09 년 05 월 29 일수정일 (1 차 09 년 06 월 23 일, 2 차 09 년 06 월 29 일 ) 게재확정일 09 년 07 월 22 일 1740

2 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 지를패키지하기위한다양한전지팩이개발되고있다. 휴대용전자기기에적용되는전지는반복적인충전및방전이가능한 2차전지로서리튬이온전지가주로사용되고있다. 이러한, 2차전지는과충전, 과방전및과전류의경우수명이급격하게감소하므로, 이를방지하기위한전지보호회로 (protection circuit module; PCM) 를전지팩에내장하고있다. 한편, 보호회로를전지본체에전기적으로연결하기위한다양한방법이시도되고있다. 예를들어, 보호회로를전지본체에스팟 (spot) 용접하여연결할수있다. 하지만, 용접에의한방법은물리적인충격에의해전지본체와보호회로가순간적으로단락될수있고, 용접을위한자재비및공정등에추가적이비용이소요된다. 또한, 용접하는과정에서열등에의하여전지본체의손상을가져올수있다. 이를극복하기위하여, 무접점방식에의한연결방법이제안되었다. 무접점방식의전지팩은전지본체, 보호회로, 전지본체양쪽의고정부및포장라벨을포함한다. 전지팩은전지본체의한쪽의고정부와다른쪽의고정부가조립되어전지본체를패키징하고, 포장라벨로감싸서외장을마무리하여제조된다. 보호회로와전지본체의접촉은보호회로가전지본체에밀착되도록한쪽의고정부일부가전지본체의외면을덮고, 포장라벨에의해고정함으로써이루어진다. 이에따라, 보호회로는용접등에의해접합이없이물리적으로전지본체에접촉한다. 하지만, 종래의무접점방식에의한전지팩을제조하는방법은용접등을위한비용을들이지않고, 전지본체의손상을방지할수있으나, 보호회로와전지본체의접촉이완전하지않다는문제점이있다. 즉, 물리적인충격에의하여, 보호회로와전지본체가순간적으로단락될수있는가능성은여전히존재한다. 한편, 보호회로에탄성부재를고정하여탄성부재에의해보호회로와전지본체를전기적으로연결하는방법이제시된바있다. 하지만, 이러한방법은탄성부재를보호회로에고정시키는과정이복잡하다. 또한, 전지를조립하는과정에서가해지는힘이불균일하면, 탄성부재가전지본체에정확하게연결되지않을수도있으며외부의충격이있을경우탄성부재자체의탄성력에의해보호회로와전지본체가순간적으로단락될가능성도있다. 이에본연구가이루고자하는기술적과제는양방향접점신호고정부의접점방식을이용하되, 외부의충격에대해견고하고, 외부의이물질또는물의침투에대해방수기능이확보된전지팩을제공하는데그목적이있으며 [1], 전지를수용하기위한프레임은전원공급체인전 지가삽입될수있고, 보호회로의전원을필요로하는매체와접촉하는접촉단자가외부로돌출되어노출됨으로써전원을필요로하는매체와접촉할수있도록전면부가보호회로의접촉단자형상대로통공되어있는프레임내부에삽입되는접촉단자와전원공급체인전지와접촉하는접촉단자로구성되는데종래의일체식전지팩에비해전지가착탈식으로결합할수있어전지가수명을다했을경우전지만교체하고프레임은재생해서사용할수있는효과를발휘한다 [2]. 2. 전지팩에대한관련연구 2.1 리튬이온전지개요 리튬이온전지 (LIB) 는양극과음극사이를리튬이온이가역적으로드나들면서화학에너지를전기에너지로변환시키는 2차전지로서양극으로리튬금속산화물 (lithium metal oxide), 음극으로탄소 (carbon) 계물질을사용한다. 리튬이온을전달하는매개체인전해액 (electrolyte) 으로리튬염 (lithium salt) 이포함된유기용매가사용되고있다. 리튬이온전지는방전전압이 3.7v로니켈카드뮴 (Ni-Cd), 니켈수소 (Ni-MH) 2차전지에배해 3배이상높아고에너지밀도특성을갖게되며, 이러한특성을바탕으로현재디지털컨버전스 (Digital Convergence), 하이브리드자동차, 로봇산업등의전원으로널리사용되고있다. 지능형로봇의보급이본격화되면서로봇의전원으로리튬이온전지가사용될것이확실시되며, 산업, 전력, 군사, 바이오등신규분야에대한리튬이온전지의채택도가시화됨에따라각용도에적합한리튬이온전지개발이필요조건이되고있다. 친환경, 신재생에너지등새로운에너지원의확대와더불어에너지저장장치분야에서도리튬이온전지의개발노력이확대되는추세이다. 전자기기의경량화, 모바일기기의고기능, 고성능화추세에따른고용량리튬이온전지개발의필요성, 그리고하이브리드자동차용고출력대형리튬이온전지개발의필요성이대두되면서새로운물질로전극재료를대체하려는움직임도있다 [4]. 1741

한국산학기술학회논문지제 10 권제 7 호, 2009 [ 그림 1] 리튬이온이차전지구조및작동원리 [3] 2.

산요의경우주로노키아에납품하는전지가 30% 로가장많으며삼성전자, LG전자, Dell, Acer, 도시바 Lenovo 등의휴대폰및노트북용전지를납품하고있다.

9120억원의매출을달성하였고휴대폰노트북고객과의전략적파트너쉽구축을통해신규제품군으로의사업의다각화와최근에중국공장가동및천안에라인이증설중이며독일보쉬 (Bosch) 와합작하여새로운회사를설립하여 HEV에사용되는중대형전지의개발을수행중이다.

2009년물량증가를위해라인을증설중이고더불어 HEV용전지분야에서앞선기술을보유하여 USABC (US Advanced Battery Consortium) 와함께 HEV용전지의개발을위한과제를수주하여연구및개발을진행중이다.

3 한국산학기술학회논문지제 10 권제 7 호, 2009 [ 그림 1] 리튬이온이차전지구조및작동원리 [3] 2.2 리튬이온전지주요업계동향리튬이온전지의주요업체는 2007년산요가 24% 로 1 위, 삼성 SDI는 16% 로서 2위, 이후소니, MBI, LG화학의순으로시장을점유하고있다. 산요의경우주로노키아에납품하는전지가 30% 로가장많으며삼성전자, LG전자, Dell, Acer, 도시바 Lenovo 등의휴대폰및노트북용전지를납품하고있다. 삼성 SDI의경우 2007년 3분기에소니보다많은매출을달성하여업계 2위를차지하였으며, 연간 2억 7500만셀을판매해 2007년에는 9120억원의매출을달성하였고휴대폰노트북고객과의전략적파트너쉽구축을통해신규제품군으로의사업의다각화와최근에중국공장가동및천안에라인이증설중이며독일보쉬 (Bosch) 와합작하여새로운회사를설립하여 HEV에사용되는중대형전지의개발을수행중이다. LG화학의경우 2차전지생산규모는국내 2500만셀, 해외 500만셀등 2750만셀로세계 4위의규모이며 LG 전자, 소니, 에릭슨, Dell, HP 등에전지를판매하고있으며, 최근에소규모흑자로전환하여 2009년물량증가를위해라인을증설중이고더불어 HEV용전지분야에서앞선기술을보유하여 USABC (US Advanced Battery Consortium) 와함께 HEV용전지의개발을위한과제를수주하여연구및개발을진행중이다. SK의경우 2004년 12월에리튬이온전지용분리막을개발하였으며 2010년까지 4개의생산설비를운영한다는계획이며또한현재 HEV용전지분야에대한연구를활발히수행중이다. Sony의경우 2006년대규모리콜로인해매출의감소가있었으나매출감소를회복중이다. MBI의경우 2007년공장화재로인해생산및매출의감소가발생하였고, 동년도에대량의리콜로인해문제점이발생하였다. [ 그림 2] 리튬이온진지주요제조업체별시장점유율 (2007 년물량기준 )[5] 리튬이온전지의국내생산량은그림 3에서와같이지속적으로증가하고있으며향후각주요업체들의활발한투자에힘입어더욱더성장할것으로예상된다. [ 그림 3] 리튬이온전지국내생산량 [6] 1742

4 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 국내에서리튬이온전지및리튬폴리머전지시장의확대와발맞추어관련된소재업체로서한국유미코아, 에코프로, 엘엔에프신소재, 대정화금등의양극재생산회사와, 소디프신소재, 카보닉스등의음극재생산회사, 테크토세미켐, 제일모직등의전해질관련회사등이지속적으로성장발전하고있다 [7]. 2.3 전지팩분야의종래기술 최근무선전자제품의보급에따라다양한전지팩제품이개발및시판되고있다. 이러한전지팩은통상 PCM, 전지본체, Ni-plate 및케이스로구성된다. 무선전자제품에사용되는전지는반복적인충전및방전이가능한이차전지인리튬이온전지가주로사용된다. 이러한이차전지는과충전, 과방전및과전류의경우수명이급격하게감소되므로이차전지의과충전, 과방전및과전류를방지하는보호회로인 PCM을내장하고있다. 전지팩은그형상에따라크게외장형과내장형으로구분된다. [ 표 1] 도면의주요부분에대한부호의설명 부호 설명 부호 설명 310 라벨 320 제2고정부 330 제1고정부 340, 440, 540 전지본체 350, 450, 550 PCM 352 PCB기판 354 접촉부 356 과충전보호회로부 410, 510, 610 케이스 460 가이드블록 572, 672 절연부재 574, 674 PTC [ 그림 4] 종래의외장형배터리팩의분해사시도면이러한외장형전지팩은그것이채용되는외부기기에손쉽게장착될수있는장점을가지고있지만, 전지팩의형상이외부기기의형상으로고정되므로호환성이한계가있고제조비용이상대적으로고가인문제점을가지고있다. 따라서, 최근에는외장형전지팩보다내장형전지팩에대한관심이높아지고있다. 그림 5를참조하면, 종래의내장형전지팩 (200) 은 PCM(134) 과전지본체 (132) 와의전기적연결을스팟용접또는솔더링으로상하부케이스 (110, 140) 를덮고라벨 (120) 로감싸서외장을마무리함으로완성된다. 이러한전지팩 (200) 은휴대폰본체의내부에삽입되어휴대폰본체에전원을공급한다. 그림 4를참조하면종래의외장형전지팩 (100) 은전지본체 (32) 에 Ni-plate(34) 를스팟 (Spot) 용접하고 PCM(40) 과터미널 (Terminal)(50) 을솔더링한후, 전지본체 (32) 와 PCM(40) 을솔더링한다음케이스 (10, 20) 에수납한다. 최종적으로초음파를이용하여케이스 (10, 20) 를용착하게된다. 케이스 (10, 20) 는외부충격으로부터전지본체를보호하고외부의이물질로부터보호하기위해폴리카보네이트 (poly carbonates) 등으로된합성수지계열의몰딩재를성형하여형성된다. 완성된전지팩 (100) 은휴대폰의본체에부착되어본체에전원을공급한다. [ 그림 5] 종래의내장형전지팩의분해사시도면 1743

5 한국산학기술학회논문지제 10 권제 7 호, 2009 한편, 내장형전지팩중에서케이스를사용하지않고좀더단순하게제조하기위한구조가제안되어있다. 그림 6은이러한단순화된구조의내장형전지팩 (300) 의분해사시도이다. 그림 6을참조하면, 전지본체 (242) 에 Ni-plate를스팟용접한후, PCM(244) 과 Ni-plate를스팟용접하여 PCM(244) 과전지본체 (242) 를연결함으로써전지팩 (300) 을제조한다. PCM(244) 이결합된전지본체 (240) 의양쪽에인서트몰딩부 (220, 230) 를조립한후, 전지본체 (240) 부분을라벨 (210) 로싸서외장을깔끔하게마무리한다. 그러나그림 5 및그림 6의내장형전지팩은 PCM과전지본체와의전기적연결을 Ni-plate의스팟용접등에의해연결하므로, 전지본체에물리적충격을가하게되어전지본체의안정성에문제를일으킬수있다. 또한, 스팟용접으로인해자재비가증가하고추가적인공정이발생하여생산성저하를일으킨다. 더욱이, 그림 6의단순화된구조의내장형전지팩은 PCM과전지본체를 Ni-plate 로용접한후, PCM 부분을인서트사출함으로인한 PCM의신뢰성문제가야기되며조립상의불균형으로인한오차로인해생산성문제가발생한다. 3. 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 본연구의보호회로가탄성적으로부착된전지팩은여러가지다른형태로변형될수있으며, 본연구의범위에서한정되는것은아니다. 본연구의보호회로가탄성적으로부착된전지팩은보호회로와전지본체의전극단자가접촉되는접촉보조체를포함하는전지팩에관한것이다. 접촉보조체는그자체가탄성력을가지며, 이를구현하는방법은지지체가탄성력을갖거나도전성접촉단자가탄성력을가질수있고, 지지체및도전성접촉단자모두가탄성력을가질수있다. [ 표 2] 도면의주요부분에대한부호의설명 부호설명부호설명 110, 112 고정부 120 보호회로 130 접촉보조체 132 도전성접촉단자 134 지지체 140 전지본체 150 포장라벨 [ 그림 6] 내장형배터리팩의분해사시도면따라서, 이러한종래내장형전지팩의불합리한점을극복하고 PCM과전지본체의조립을단순화하면서도안정성및생산성이우수한전지팩에관한요구가높아지고있다. 이와더불어, 전지팩이장착되는외부기기가경박단소화함에따라그에부응할수있는전지팩에대한수요가증가하고있으며, 그럼에도불구하고외부기기또는전지팩의낙하또는외부충격의인가시에도고장의위험성이적은전지팩에대한필요성이높아지고있다 [8]. 그림 7은무접점방식의전지팩 (100) 으로서전지본체 (140), 보호회로 (120), 전지본체 (140) 의양쪽의고정부 (110), 본연구의접촉보조체 (130) 및포장라벨 (150) 을포함한다. 이때, 전지본체 (140) 는충방전이가능하며, 설명의편의를위하여사각단면형태를취하였으나, 이에제한되지않고다양한형태의전지본체를적용할수있다. 전지본체 (140) 는한쪽면에전극단자 (142) 가노출되어있으며보호회로 (120) 는전극단자 (142) 에고정되지않고자유롭게결합하고분리할수있다. 전지팩 (100) 은전지본체 (140) 한쪽의고정부 (110) 와다른한쪽의고정부 (110) 가조립되어전지본체 (140) 를패키징하고, 포장라벨 (150) 로감싸서외장을마무리하여제조된다. 보호회로 (120) 와전지본체 (140) 의접촉은보호회로 (120) 가접촉보조체 (130) 에의해전지본체 (140) 에밀착되도록한쪽의고정부 (110) 일부가전지본체 (140) 의외면을덮고, 포장라벨 (150) 에의해고정함으로써이루어진다. 이에따라, 보호회로 (120) 는용접등에의한접합없이물리적으로전지본체 (140) 에접촉한다. 1744

6 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 a b [ 그림 7] 보호회로가탄성적으로부착된전지팩의분해사시도면 그림 8은본연구의보호회로가탄성적으로부착된전지팩 (100) 의변형에대한전지팩 (200) 으로써, 그림 7의보호회로가탄성적으로부착된전지팩 (100) 과고정부 (112) 의형태를달리한다. 즉, 고정부 (112) 는전지본체 (140) 의양측면 ( 면적이작은부분 ) 을덮도록연장된리브 (114) 를포함한다. 리브 (114) 는전지팩을구성하는소자들의결합을확고하게하고, 보호회로 (120) 및접촉보조체 (130) 가이탈되는것을방지할수있다. c d e [ 그림 8] 보호회로가탄성적으로부착된전지팩의변형에대한분해사시도면 그림 9-a 내지그림 9-f는지지체 (134) 가탄성력을부여하는접촉보조체 (130) 의사례를제시한것이다. 따라서, 본연구의범주내에서다양한형태의접촉보조체 (130) 가가능할것이며접촉보조체 (130) 는탄성력을부여하는지지체 (134) 와도전성접촉단자 (132) 로이루어진다. 여기서, 참조부호 132는지지체 (134) 가탄성력을부여하는접촉보조체 (130) 의도전성접촉단자를통칭한다. f 1745

7 한국산학기술학회논문지제 10 권제 7 호, 2009 g a [ 그림 9] 지지체가탄성력을부여하는접촉보조체단면도들지지체 (134) 는, 외부의압력에의해탄성변형을함으로써, 도전성접촉단자 (132) 와전극단자인그림 7의 142 사이의접촉을확실하게할수있다. 또한, 지지체 (134) 는, 외부의압력에의해잘구부러질수있는 flexible한것이며, 이에따라전지팩을형성하는과정에서가해지는압력을적절하게분배할수있고지지체 (134) 는실리콘고무로이루어질수있다. 지지체 (134) 에대하여적어도한쪽면이노출된 1개또는복수개의도전성접촉단자 (132) 는지지체 (134) 에다양한형태로배열되면서수용된다. 구체적으로, 그림 9-a에서와같이 1개의도전성접촉단자 (132) 가지지체 (134) 에양쪽면이노출되어수용될수있다. 이때, 지지체 (134) 의다른부분에는필요에따라적절한홀이형성될수있다. 또한, 도전성접촉단자 (132) 는그림 9-b와같이복수개가지지체 (134) 에장착되고지지체 (134) 의한쪽에만개방된홈이형성될수있다. 경우에따라서는홀이나홈을형성하지않을수도있다. 도전성접촉단자 (132) 는필요에따라일부는지지체 (134) 의한쪽으로노출되고나머지접촉단자 (132) 는지지체 (134) 의다른한쪽으로노출될수있다. 그림 9-c와같이서로다른방향으로노출된각각의도전성접촉단자 (132) 는도전라인 (138) 에의해연결될수있다. 서로다른방향으로노출된도전성접촉단자 (132) 를도전라인 (138) 에의해연결하면, 그림 9-d와같이, 전지본체의형상에제한되지않고원하는곳에전극단자와보호회로를전기적으로접속할수있다. 지지체 (134) 는전지본체의형상에따라꺽이거나휘어질수있다. 예컨대, 꺽인선형태의지지체 (134) 는각각 90 만큼이격되어배치된전극단자와보호회로를본연구의접촉보조체 (130) 에의해전기적으로연결할수있다. 한편, 노출된접촉단자 (132) 는돌기가형성되어각각보호회로인그림 7의 120과전극단자인그림 7의 142의접촉력을향상시킬수있다. 돌기는, 예를들어그림 9-e 내지그림 9-g에서와같이, 요철 ( 凹凸 ) 단면형상 (132a), 삼각형단면형상 (132b) 및일부가원인단면형상 (132c) 를가질수있다. b c d e [ 그림 10] 탄성력을가지는접촉단자의접촉보조체단면도들 그림 10-a 내지그림 10-e는본연구의탄성력을가지는접촉단자에의한접촉보조체 (230) 의사례를개략적으로나타낸단면도들이다. 탄성력을가지는접촉단자에의한접촉보조체 (230) 는도전성접촉단자 (232) 가탄성력을부여하는것으로서, 본연구의범주내에서다양한형태의접촉보조체 (230) 가가능하며접촉보조체를제외한전지팩은그림 7 및그림 8을참조하여설명한보호회로 1746

보호회로가탄성적으로부착된전지팩 가탄성적으로부착된전지팩과동일하다. 참조부호 232 는탄성력을가지는접촉단자를통칭하는것이다. 접촉보조체 (230) 는탄성력을부여하는지지체 (234) 와도전성접촉단자 (232) 로이루어지며. 지지체 (234) 는지지체가탄성력을부여하는접촉보조체와는달리상대적으로탄성력이작을수있다.

접촉단자 (232) 의형상을제외한개수, 배열방법등은그림 9-a 내지그림 9-d 를참조하여설명한지지체가탄성력을부여하는접촉보조체와같다. 따라서, 도전성접촉단자 (232) 는필요에따라일부는지지체 (234) 의한족으로노출되고나머지접촉단자 (232) 는지지체 (234) 의다른한쪽으로노출될수있다.

8 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 가탄성적으로부착된전지팩과동일하다. 참조부호 232 는탄성력을가지는접촉단자를통칭하는것이다. 접촉보조체 (230) 는탄성력을부여하는지지체 (234) 와도전성접촉단자 (232) 로이루어지며. 지지체 (234) 는지지체가탄성력을부여하는접촉보조체와는달리상대적으로탄성력이작을수있다. 다만, 지지체 (134) 는, 외부의압력에의해잘구부러질수있는 flexible한것이며, 이에따라전지팩을형성하는과정에서가해지는압력을적절하게분배할수있고지지체 (134) 는절연체인고분자로이루어질수있다. 지지체 (234) 에대하여적어도한쪽면이노출된 1개또는복수개의도전성접촉단자 (232) 는지지체 (234) 에다양한형태로배열되면서수용된다. 접촉단자 (232) 의형상을제외한개수, 배열방법등은그림 9-a 내지그림 9-d 를참조하여설명한지지체가탄성력을부여하는접촉보조체와같다. 따라서, 도전성접촉단자 (232) 는필요에따라일부는지지체 (234) 의한족으로노출되고나머지접촉단자 (232) 는지지체 (234) 의다른한쪽으로노출될수있다. 이와같이서로다른방향으로노출된각각의도전성접촉단자 (232) 는도전라인그림 9-c의 138에의해연결될수있다. 서로다른방향으로노출된도전성접촉단자 (232) 를도전라인에의해연결하면, 그림 9-d와같이, 전지본체의형상에제한되지않고원하는곳에전극단자와보호회로를전기적으로접속할수있다. 예컨대, 꺽인선형태의지지체 (234) 는각각 90 만큼이격되어배치된전극단자와보호회로를본연구의접촉보조체 (230) 에의해전기적으로연결할수있다. 도전성접촉단자 (232) 는필요에따라다양한형상및재질로제작할수있으며도전성접촉단자 (232) 는, 예를들어그림 10-a 내지그림 10-e와같이, 노출된부분의한쪽면의형상이둥글고한쪽이개방된타원 (232a), 노출된부분의한쪽면의형상이둥근타원 (232b), 스프링형상 (232c), 소정의각만큼꺽인부분의양쪽이지지체 (234) 와평행인한쪽면의형상 (232d) 및탄성력을가진도전성실리콘일수있다 [9]. 본연구에서제시한지지체가탄성력을부여하는접촉보조체와탄성력을가지는접촉단자의접촉보조체는본연구에한정되지않으며, 여러가지형태의변형이가능하다. 식으로보호회로와전지본체사이에탄성력을가지는접촉보조체를이용하여접촉하고양쪽에 case를끼워서라벨로감싼다. 접촉보조체에는지지체가탄성력을부여하는접촉보조체와탄성력을가지는접촉단자의접촉보조체가있으며여러형태의접촉보조체로변형이가능하다. 모든과정이조립방식으로진행되며공정의단순화와축소로인해인건비와자재비를절감할수있으며전지가수명을다했을경우전지만교체하고보호회로와 case 등은재활용할수있는효과를발휘한다. 국내중소기업인 S사는조립방식이지만전지본체에 Ni-Plate를전기용접하고보호회로가이드에보호회로를끼운후다시전지본체와전기용접으로연결하고양쪽에 case를끼워서라벨로감싼다. 이경우전기용접의물리적인충격에의해전지본체와보호회로가순간적으로단락될수있고용접을위한자재비및공정과정이추가된다. 또한용접하는과정에서열등에의하여전지본체가손상될수있다. 4. 종래전지팩과의비교분석 보호회로가탄성적으로부착된전지팩은 case 조립방 1747

9 한국산학기술학회논문지제 10 권제 7 호, 2009 [ 그림 11] 전지팩에대한전개도비교국외기업인 S사역시전지본체에 Ni-Plate를전기용접하고다시보호회로를전지본체에용접한후보호회로를금형에안착하여 Insert 사출 ( 저온, 저압 ) 후 Packing 하는형태이다. 그리고, 세계최초무납땜, 무용접조립방식으로생산공정수가기존전지팩의 1/10 수준이며용접방식을사용하지않고무접점방식에의한연결방식으로되어있어서 CELL에열등을가하지않으므로전지본체의손상을주지않으며프레임재활용으로인하여생산에따른불량률을제로화할수있다. 또한, 고무를이용한양방향접점신호고정부의접점방식을이용할경우외부의이물질또는습기, 물의침투로인한보호회로및전지본체의안전성을향상시키는방수기능이우수한장점이있다. 미래의핵심산업인 2차전지는휴대용기기의 Convergence와 Ubiquitous화를실현함으로본연구의보호회로가탄성적으로부착된전지팩에관한연구는 2차전지팩의차세대성장산업으로각광받을것이다. 참고문헌 5. 결론 본연구에서살펴본바와같이보호회로가탄성적으로부착된전지팩은보호회로와전지본체사이에탄성력을부여할수있는접촉보조체를삽입함으로써, 보호회로와전지본체의순간적인단락을방지하고, 보호회로와전지본체의전기적인연결을용이하게수행할수있도록탄성적으로부착된전지팩을제공한다. 전지팩은한쪽면에전극단자를포함하고충 방전이가능한전지본체와전극단자에결합과분리를자유롭게할수있는보호회로를포함한다. 또한, 전지본체와보호회로사이에위치하며, 전극단자와보호회로를접촉시키는접촉보조체를포함하며접촉보조체는지지체내에수용되어지지체외부로적어도한쪽면이노출된 1개또는복수개의도전성접촉단자의조합에의해탄성력을부여한다. 보호회로가탄성적으로부착된전지팩은종래의일체식전지팩에비해전지를자유롭게탈부착할수있어자연환경에유해물질로작용할수있는전지가수명을다했을경우전지만교체하고프레임은재생해서사용할수있는뛰어난효과가있으며양방향접점신호고정부의접점방식을이용하여, 전지본체와보호회로간에상호전기적으로접점될수있어서전지본체및보호회로의안전성을확보할수있는장점이있고, 그로말미암아자재비절감및공정축소에따른생산성향상을도모할수있다. [1] 강대진, 방수및내구성이향상된전지팩 특허, 출원번호 ( 출원일자 ) [2] 강대진, 조경호, 전지수용프레임 특허, 출원번호 ( 출원일자 ) [3] 전자정보센터, 전지개황및리튬이온전지, 7월, [4] 양순옥, 김성석, 정광식, 유비쿼터스컴퓨팅개론, 한빛미디어, 6월, [5] 리튬이온전지시장동향, 정보통신연구진흥원, [6] 리튬이온이차전지산업동향, 한국전자산업진흥회, 6 월 [7] 윤성훈, 전자정보센터, 리튬이온전지 (LIB) 산업동향, 11월, [8] 엘지화학, 무용접접점방식의 PCM과그것을포함하고있는배터리팩 공개특허, 출원번호 ( 출원일자 ) [9] 양해술, 박상용, 조경호, 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 특허, 출원번호 ( 출원일자 ) 1748

보호회로가탄성적으로부착된전지팩 조경호 (Kyeung-Ho Cho) [ 정회원 ] 양해술 (Hea Sool Yang) [ 정회원 ] 2005년 2월 : 한국산업기술대학교컴퓨터공학과졸업 ( 공학사 ) 2007년 2월 : 호서대학교벤처전문대학원컴퓨터응용기술학과졸업 ( 공학석사 ) 2007년 3월 ~ 현재 : 호서대학교벤처전문대학원 IT응용기술학과박사과정재학중

10 보호회로가탄성적으로부착된전지팩 조경호 (Kyeung-Ho Cho) [ 정회원 ] 양해술 (Hea Sool Yang) [ 정회원 ] 2005년 2월 : 한국산업기술대학교컴퓨터공학과졸업 ( 공학사 ) 2007년 2월 : 호서대학교벤처전문대학원컴퓨터응용기술학과졸업 ( 공학석사 ) 2007년 3월 ~ 현재 : 호서대학교벤처전문대학원 IT응용기술학과박사과정재학중 2005년 8월 ~ 현재 : 씨엔엘테크놀로지 ( 주 ) 개발부이사 2006년 3월 ~ 08년 2월 : 백석문화대학컴퓨터정보학부강사 2008년 3월 ~ 현재 : 백석문화대학컴퓨터정보학부겸임교수 < 관심분야 > 하드웨어 ( 보호회로 PCM), IT 응용기술 1975년 2월 : 홍익대학교전기공학과졸업 ( 학사 ) 1878년 2월 : 성균관대학교정보처리학과 ( 석사 ) 1991년 2월 : 日本오사카대학정보공학과 SW공학전공 ( 공학박사 ) 1975년 3월 ~ 1979년 12월 : 육군중앙경리단전산장교 1980년 3월 ~ 1995년 2월 : 강원대학교전자계산학과교수 1986년 1월 ~ 1987년 12월 : 日本오사카대학객원연구원 1995년 3월 ~ 2002년 12월 : 한국S/W품질연구소소장 1999년 3월 ~ 현재 : 호서대학교벤처전문대학원교수 < 관심분야 > 소프트웨어공학 ( 특히, S/W 품질보증과평가및품질감리, 프로젝트관리, CBD 기반기술, IT 품질경영 1749

2 차전지시장동향 1. 2 차전지개요 리튬이온전지를중심으로시장확대 2차전지는 1차전지와달리충 / 방전이가능하기때문에환경친화적및경제성 ( 고용량및장수명 ) 의관점에서경쟁력을바탕으로새로운응용분야로사업영역확대추세 대표적인 2차전지로는납축전지 (Lead-acid), 니켈카드뮴

IT 부품 Monitoring Report 09-09 2 차전지시장동향 2009 년 4 월 2 차전지시장동향 1. 2 차전지개요 리튬이온전지를중심으로시장확대 2차전지는 1차전지와달리충 / 방전이가능하기때문에환경친화적및경제성 ( 고용량및장수명 ) 의관점에서경쟁력을바탕으로새로운응용분야로사업영역확대추세 대표적인 2차전지로는납축전지 (Lead-acid), 니켈카드뮴전지