CN100483832C - 可充电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可充电电池，其包括具有电极组件的裸电池、外壳、盖组件及保护电路板。保护电路板包括水平设置于该保护电路板的表面上并与所述盖板平行的电端子。由于本发明对保护电路板和裸电池的连接结构进行了改进，因此在确保容量大的同时可减小可充电电池的尺寸。

Description

可充电电池
技术领域
本发明涉及一种可充电电池，更具体地说，涉及一种包括具有电极组件的裸电池、外壳、盖组件以及与裸电池电连接的保护电路板的可充电电池。
本申请要求享有于2005年5月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0037610的优先权。
背景技术
可充电电池尺寸紧凑且容量大。可充电电池的代表性实例包括镍氢(Ni-MH)电池和包括锂离子聚合物电池的锂离子电池。
图1为传统的罐型(can-type)锂离子电池的分解透视图。图2的部分透视图示出了将保护电路板结合到裸电池之前安装在该电池的裸电池的盖板上的断路器、导线板等。
参照图1和2，锂离子电池包括裸电池，该裸电池具有电极组件212、电解质、外壳10、盖组件以及结合到裸电池上以便在充电和放电期间调节电压或电流的保护电路板300。
电极组件212可由薄板或薄膜型正电极213、隔膜214、负电极215层叠并卷成叠层状。
外壳10可由铝或铝合金制成为近似长方形。可将电极组件212经壳体10的敞开的上部放入该壳体中。于是，壳体10可作为容纳电极组件212和电解质的容器。
盖组件设有平的盖板110。盖板110可具有形成于其上的端子通孔111，因此电极端子可伸出。伸出盖板110的电极端子具有设置在外部的管形垫圈(tubular gasket)120，以使电极端子130和盖板110电绝缘。绝缘板140可设于盖板110的下表面的中央靠近端子通孔111之处。端板150可设于绝缘板140的下表面上。
可从正电极213中引出正电极接片216，并将其焊接在盖板110的下表面上。可从负电极215中引出负电极接片217，并将其焊接在电极端子130的下端。
电极组件212可具有设于其上表面的绝缘壳体190，以使电极组件212与盖组件电绝缘并覆盖电极组件212的上部。绝缘壳体190可由如聚丙烯之类的具有绝缘性能的高分子树脂制成。电极组件212可具有形成于其中心的导线通孔191，负电极接片217可从该孔中伸出，在其侧边可形成电解质通孔192。也可省去电解质通孔。可在紧邻用于负电极接片217的通孔191之处设置用于正电极接片216的通孔。
盖板110可具有形成于其侧面的电解质注入孔112。注入电解质后可用塞子160密封电解质注入孔112。
可将盖板110的周边焊接于外壳10的侧壁上。盖组件与外壳10结合后，可将外壳10侧壁的上端朝内弯而作为盖板110的凸缘。
盖板可以具有形成在其侧面的凸起。将固定件320结合到凸起310上。固定件320具有形成于其中心的凹槽，以致可插入凸起310并可无间隙地装配。一旦将固定件320安装到凸起310上，即使受到侧力，固定件320几乎不动。固定件320可以简单地覆盖凸起310或可将凸起焊接到固定件320上以提高强度。
若将固定件320与凸起310焊接，固定件320可由与凸起310相同或相似的材料制成。即使凸起310的高度低，固定件320能增加从盖板110的水平面垂直延伸的结构高度。所以，即使组装电池(pake battery)受到外部扭力，可以防止成形的树脂部分在型面高度不大(low-profile)的凸起上滑动和与单元电池(unit cell)分离。
可将电极端子130设置在盖组件的中心并从盖板110凸出。电极端子130可以具有以与凸起310和固定件320之间的关系相似的方式附着的单独的接片(未示出)。尽管将接片设置在盖板110的中心并且抵抗外部扭力的能力较弱，但是它足以起抵抗外部弯曲力的支撑的作用。
盖组件包括用于密封开口的盖板110、通过垫圈120与盖板绝缘的电极端子130、以及用于电连接裸电池与保护电路板300的导线板410，其中，通过所述开口将电极组件212放入外壳10中。断路器420被结合到盖板上用作电池安全装置。
电极组件的电极217被焊接到裸电池内侧的端板150上。端板150通过绝缘板140与盖板110的下表面隔开并且电连接到电极端子130上，其中电极端子通过垫圈120与盖板110绝缘。可将电极组件的另一电极216直接焊接到盖板110的表面上。
断路器420连接到盖板110的上部，同时通过诸如双面胶带之类的绝缘材料320与盖板110绝缘。电极端子130与形成在断路器420的侧面上的电端子421结合，可将形成在断路器420另一侧面上的电端子423连接到保护电路板300的电端子370上。此后，裸电池的电端子130还称为“电极端子”，而电流中断装置的电端子421、423还称为“电极”，以便与保护电路板的电端子区分开。导线板410被焊接到与电极端子130附近的断路器420相对的盖板110的侧面上。导线板410连接到保护电路板的另一电端子360上。断路器420可被串联连接于保护电路板300和裸电池的电极端子130之间，使得充电和放电电流可以通过它。附图标记311和321表示外部端子，以将电池连接到充电器或电子装置。当充电或放电电流出现问题时，将产生热量并使温度升高。通过检测此热量，断路器420可断开电路。
断路器420通常由随温度升高或降低而分别断开或闭合的双金属开关制成，以便断开电路或允许电流通过。然而，尽管可充电电池发生故障时电路可以临时中断，但电压的危险仍然存在，最终可充电电池可能着火或炸裂。因此，近来已考虑采用如PTC(正温度系数)装置之类的不可逆的安全装置来代替断路器420。
当使用如图1和图2所示的断路器420时，需要额外的经费和空间以对断路器420设置分别使断路器420与电极端子130和保护电路板300的电端子370连接的电极421和423。为了电连接到保护电路板300上，导线板410、断路器的电端子421和423以及保护电路板300的电端子360和370都与裸电池连接，并具有近似L形的结构。L形端子的水平部分被固定到裸电池或保护电路板300上，其垂直部分被焊接同时使相应部分叠置。结果，所述垂直部分将增大可充电电池的整体长度。这与当前的使可充电电池紧凑同时确保大容量的趋势相悖。
此外，必需预备如双面胶带之类的隔离绝缘材料并将其粘合到盖板上，以使整个断路器和盖板绝缘。这需要附加材料，从而增加了制造费用。
发明内容
据此，本发明的目的在于提供一种包括带有简化的连接结构的安全装置的可充电电池，以降低部件费用和制造成本。
本发明另一目的在于提供一种包括保护电路板和裸电池的可充电电池，对该可充电电池的连接结构进行改进以减小可充电电池的尺寸同时确保容量大。
在下面的描述中将列出本发明的其他特征，其中一部分将通过说明而清楚体现，或通过本发明的实施而得到启示。
本发明所提供的可充电电池包括具有电极组件的裸电池、外壳、盖组件及保护电路板，电极组件包括两个电极和隔膜，外壳容纳电极组件和电解质，盖组件包括用于密封外壳的开口部分的盖板，保护电路板具有水平地且与盖板平行地形成于保护电路板的部分表面上的电端子。
本发明还提供一种可充电电池，其包括具有电极组件的裸电池、外壳、盖组件及保护电路板和电流中断装置，电极组件包括两个电极和隔膜，外壳容纳电极组件和电解质，盖组件包括用于密封外壳的开口部分的盖板，保护电路板具有水平地且与盖板平行地形成于保护电路板的部分表面上的电端子，电流中断装置设于盖板与保护电路板之间，电流中断装置包括水平设置的上部电极、检测热量并中断电流的主体、和水平设置的下部电极，其中，电流中断装置的下部电极与盖板相连，电流中断装置的上部电极和盖组件的电极端子都与保护电路板的电端子电连接。
应该懂得，上面的概括描述和下面的详细说明都是示例性和说明性的，用于进一步解释本发明所要保护的内容。
附图说明
用于进一步解释本发明并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的具体实施方式，它们与文字描述一起用于解释本发明的原理。
图1为传统的罐型锂离子电池的分解透视图；
图2的部分透视图示出了将保护电路板与裸电池结合之前安装在裸电池的盖板上的断路器、导线板等；
图3为本发明一示例性实施方式的可充电电池的部分透视图，其中，包括被设置在裸电池的盖板上的PTC装置和被对准于PTC装置上方并与其结合的保护电路板；
图4为本发明另一示例性实施方式的可充电电池的部分透视图；
图5为本发明又一示例性实施方式的可充电电池的透视图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的优选实施方式。当然，本发明可以有多种不同的实施方式，而不限于此处所描述的这些实施方式。更确切地说，通过披露这些实施方式可向本领域技术人员更全面地表述本发明的构思。在这些附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的尺寸和相对尺寸。图中相同的附图标记用于代表相同或相似的部件。
应该了解，将如层、薄膜、区域、或基底之类的元件描述为置于其他元件“上”时，其可以直接置于其他元件上或者也可以存在中间元件。反之，若描述成某元件直接置于其他元件“上”，则不存在中间元件。
图3为本发明一示例性实施方式的可充电电池的部分透视图，其中，PTC装置被设置在裸电池的盖板上，保护电路板被对准于PTC装置的上方，并与其结合。
参照图3，PTC装置20可包括上部电极21、下部电极25以及设置在上部电极21和下部电极25之间由热敏材料制成的主体23。上部和下部电极21和25由金属板制成并被分别焊接到保护电路板300的电端子380上和盖板110上。
下部电极25直接连接到部分盖板110上，而且没有夹设绝缘材料，根据现有技术，断路器被附着于(attached)盖板上。采用导电粘结剂或者焊接将下部电极25连接到部分盖板110上。若采用焊接，如附图所示，将下部电极25的周边沿侧向从下部电极25或主体23部分地伸出并形成端子27。在这种情况下，从端子开始焊接。如果盖板110或下部电极25由如铝之类的具有低电阻和高热导率的金属制成，可采用激光焊接。
PTC装置20的上部电极具有的极性可与盖板相同，并通过焊接被连接到保护电路板300的正电端子380上。为了进行焊接和在焊接工艺中保护主体，可以使用如镍和镍合金之类的具有耐热性能的金属厚板。
可将电极端子130设置在盖组件的中央。
保护电路板300具有部分地由金属板制成的水平的电端子380和390，而取代现有技术中形成为垂直金属板的电端子。通过将这些部件叠置和从上方照射激光束而进行激光焊接，可将水平的电端子380和390分别与PTC装置的平板型上部电极21和电极端子130的上端连接。
以这种方式，PTC装置20的上部电极21和电极端子130的上端分别直接连接到保护电路板300的电端子380和390上，而没有传统的可充电电池的L形电端子的垂直部分。这使用于电连接的相应垂直部分的长度缩短。
图4为本发明另一实施方式的可充电电池的部分透视图。
参照图4，可充电电池具有断路器40，该断路器具有下部端子45、双金属制动器43和上部端子41，但没有导线平板型端子。下部端子45直接连接到盖板110上，并且没有采用使断路器40与盖板110绝缘的如双面胶带之类的绝缘材料。附图标记47是下部端子45的盘旋部分。
与图3所示的示例性实施方式不同，盖板110具有设置在其部分上的电极端子30，其以与断路器40相反的方向从纵向中心偏移。保护电路板300具有水平结构的电端子381和391。电端子381和391分别被焊接到断路器40的上部端子41和电极端子30的上表面31上。
断路器40具有形成在其侧面的盖(未示出)，以附着在形成于盖板上的凸起310上。电极端子30的上部31的宽度可以比电极端子的其它部分的宽度宽，可使上部分31更方便地焊接到保护电路板300上。此外，较宽部分可以作为锁闭台阶(latching steps)，以便在用热熔树脂填充裸电池和保护电路板300之间时有利于使树脂部分附着到裸电池上。
根据上述示例性实施方式，热量可直接从裸电池传送到没有夹设绝缘材料的PTC装置或断路器上，因此，当可充电电池发生故障和产生过量的热时，安全装置可以更快启动。这可提高电池的安全性。为此，PTC装置或断路器的下部电极可由具有优异的热传导性能的薄形材料制成。
若如图4所示将电极端子的位置改变，据此，盖板的端子通孔111的位置、电解质注入孔112的位置、及电极接片从中伸出的电极组件的那部分的位置也可改变，端板150或在盖板110下面的绝缘板140的形状和配置也也一起改变。
在图3和图4所示的那些示例性实施方式中，电极组件或裸电池可以具有与传统的可充电电池相似的内部结构。
图5为本发明又一实施方式的可充电电池的透视图。
参照图5，裸电池可具有由绝缘材料制得的盖板110’。盖板110’具有形成于其上的两道凹槽，通过这些凹槽分别从电极组件的电极中伸出电极接片216’和217’。凹槽由粘结剂树脂116密封，电极接片216’和217’延伸穿过这些凹槽。然后，可使电极接片216’和217’弯曲并将它们固定在盖板110’上的预定位置中。
保护电路板300被固定到盖板110’的上部，该保护电路板具有形成于其上的水平端子383和393。在本示例性实施方式中，保护电路板300呈薄形并且电极端子383和393只暴露于保护电路板300的下表面。由于电端子的上侧没有暴露，很难通过从上面照射的激光束来进行激光焊接。因此，保护电路板300的电端子383和393可通过导电粘结剂或导电浆料被连接到电极接片216’和217’的端部。保护电路板300的其它部分可通过粘结剂层118结合到盖板110’上。
可将紧凑的断路器或PTC装置设置在保护电路板或裸电池的内侧。
显然，本领域技术人员在不超出本发明的构思和范围的前提下，可进行各种改型。本发明将涵盖所附权利要求及其等同范围内的各种改型和变换。

Claims (19)

1.一种可充电电池，包括：
裸电池，包括
包括两个电极和隔膜的电极组件，
容纳所述电极组件和电解质的外壳，
包括密封所述外壳的开口部分的盖板的盖组件，及
保护电路板，其包括水平设置于该保护电路板的表面上并与所述盖板平行的电端子。
2.如权利要求1所述的可充电电池，
其中，所述保护电路板的电端子与设置于所述裸电池上或设置于所述保护电路板和裸电池之间的安全装置上的水平的相应电端子连接，并与之表面接触。
3.如权利要求2所述的可充电电池，
其中，所述保护电路板的电端子至少部分地被焊接到所述相应电端子上。
4.如权利要求2所述的可充电电池，
其中，所述保护电路板的电端子通过导电粘结剂与所述相应电端子结合。
5.如权利要求1所述的可充电电池，
其中，所述保护电路板的电端子被暴露在所述保护电路板的上表面和下表面两者处。
6.一种可充电电池，包括：
裸电池，包括
包括两个电极和隔膜的电极组件，
容纳所述电极组件和电解质的外壳，
包括密封所述外壳的开口部分的盖板的盖组件，
保护电路板，其包括水平设置于该保护电路板的表面上并与所述盖板平行的电端子，及
设置于所述盖板和保护电路板之间的电流中断装置，该电流中断装置包括水平设置的上部电极、检测热量并中断电流的主体、和水平设置的下部电极，
其中，所述电流中断装置的下部电极与所述盖板连接，
其中，所述电流中断装置的上部电极和所述盖组件的电极端子被电连接到所述保护电路板的所述电端子上。
7.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置是双金属开关型断路器或正温度系数装置。
8.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述保护电路板的所述电端子被设置在所述盖板的中心部分和所述盖板的侧面之间。
9.如权利要求8所述的可充电电池，
其中，所述保护电路板的所述电端子被设置在所述电流中断装置的上方并与之叠置。
10.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的上部电极由镍制成或与由镍构成的单独金属板连接。
11.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的所述下部电极由具有良好的热传导性能的金属制成。
12.如权利要求11所述的可充电电池，
其中，所述具有良好的热传导性能的金属是铝。
13.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的所述下部电极伸出所述电流中断装置的其它部分的边缘并作为用于焊接的端子。
14.如权利要求11所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的所述下部电极伸出所述电流中断装置的其它部分的边缘并作为用于焊接的端子。
15.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的上部电极比所述电流中断装置的下部电极厚。
16.如权利要求10所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的上部电极比所述电流中断装置的下部电极厚。
17.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述电流中断装置的所述上部电极沿侧向伸出所述电流中断装置的其它部分的边缘。
18.如权利要求6所述的可充电电池，
其中，所述盖板的电极端子的上端沿侧向伸出所述盖板的电极端子的其它部分的边缘。
19.如权利要求6所述的可充电电池，其中，在所述裸电池和保护电路板之间的空间填充热熔树脂。
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