CN101217191A - 一种方形锂电池的结构 - Google Patents

Abstract

一种方形锂电池的结构，包括相互串联的单体电池及其输出端子，在输出端子与单体电池间还设置有锂电池保护电路板且该保护电路板位于累叠后的电池组一侧。加工时，单体电池的正、负电极均借助镍片与电池保护电路板上的电路连接，各电子元件均以贴片形式与电池保护电路板点焊连接。本发明克服了现有9伏锂电池无保护电路的现状，解决了现行制造工序多、不能全部采用自动化作业及镍使用量大、镍片焊接处有较高焊点的弊端；电池保护电路板上各元器件用贴片点焊方式连接，其中温敏电阻保证了电池在运作过程中的安全可靠；借助点焊使器件间的连接平滑顺畅，解决了锡焊的高焊点和环保问题，产品的整体一致性高、无空间浪费，大幅度降低了镍片的使用量。

Description

一种方形锂电池的结构

技术领域

本发明涉及一种锂电池的内部结构，特别是指一种方形锂电池内部各器件间的连接结构。

背景技术

由于容量和放电时间、体积等诸多方面的优势，现在采用的锂电池多为锂离子/锂聚合物电池，而随着锂离子电池技术的发展，其性价比不断提高，导致其被各行各业广泛应用。与其他电池一样，一般情况下锂电池使用时也要通过电池盒或类似的安装位进行安装，并借助弹簧等压紧机构进行定位和电连接，因此这些需内置的电池都具有较高的刚度。但对于聚合物锂离子软包装电池来说，其电芯采用比较软的铝塑包装膜进行包装，故电池结构设计上必须进行改进，以提高电池本身的刚度和尽可能缩小其所占的空间及提高其体积容量系数。中国ZL00124327.6号专利《锂电池电芯方形壳体制造方法》及ZL01109135.5《锂电池电芯方形壳体及其制造方法》提出了一种锂电池电芯方形壳体制造方法，采用成形快速的常温冲压成形/钎焊组合工艺，虽然生产效率高、费用较低，但相对而言钎焊工艺仍然繁琐复杂，并未真正实现高效。中国ZL99244912.X号专利《一种锂离子电池的封装外壳》提出了一种用塑料壳替代金属壳的方案，但其实质仅为简单的材料替换，在结构连接方面并无新意。中国ZL01136578.1号专利《锂离子电池方形壳体及其制造方法》采用冲片后再焊接的方法，实用价值有限，特别是对采用软包装锂电芯时如何装配并未涉及。

方形锂电池因其与传统电池的造型一致且更多地用于较高压的电池而得到快速地发展。但现有的市售方形锂电池特别是常用的9伏方形电池均无保护电路设计，这对锂电池来讲甚至可能是致命的；在结构方面，极耳一般采用长镍片引出后折叠点焊的工艺，造成制造工序多、不能全部采用造化作业，且镍使用量大，成本高，镍片焊接处有较高的锡焊点堆积使外部硬壳必须预留空间且成形困难，造成了多余的空间浪费和尺寸的一致性差并进一步增大了原材料成本；另外，锡焊工艺还难以满足环保要求，属应淘汰类工艺。

发明内容

本发明需解决的问题是提供一种方形锂电池的结构，在增加9伏电池保护电路的前提下，降低镍金属等原材料的使用量、淘汰锡焊工艺、尽可能压缩无用空间、提高产品的尺寸一致性，提高生产效率。

根据上述需的问题设计了一种方形锂电池的结构，包括相互电串联的单体电池，该单体电池的正负极连接线分别与正极输出端和负极输出端连接，正极和负极输出端设置在电极板上；所述单体电池间相互累叠形成电池组，该累叠后的电池组由外壳包裹，但在电极板与单体电池间还设置有锂电池保护电路板，从单体电池引出的正负极连接线与该电池保护电路板连接后，该电池保护电路板再与电极板连接。

装配时，所述电池保护电路板位于累叠后的电池组一侧，其长宽与累叠后的电池组一侧的长宽相匹配；此时的单体电池以长方体形为宜，或是其它利于累叠的形状。所述电池保护电路板上的电路结构为，每个单体电池与二极管正向并联后再相互串联形成的电池组与温敏电阻F1串联，该温敏电阻的引出端与电极板上的正极和负极输出端的一端连接，电池组的另一引出端与正极和负极输出端的另一端连接。加工中，所述的每个单体电池的正、负电极均借助镍片与电池保护电路板上的电路连接，该镍片与单体电池的正、负电极间为常规的焊或铆连接，镍片与电池保护电路板上的电路间的连接也为的焊或铆连接。在电池保护电路板上设有供焊接镍片用的点焊孔，且温敏电阻、二极管、镍片等各元器件均以贴片形式与电池保护电路板焊连接，同时在所述的镍片上也设有与电池保护电路板上的点焊孔相匹配的点焊孔。

与现有9伏锂电池无保护电路相比，本发明解决了现行制造工序多、不能全部采用自动化作业及镍使用量大、镍片焊接处有较高焊点的弊端。在本发明的电池保护电路板上，各元器件均以贴片形式焊接于电路板上，电路中的温敏电阻有效保证了电池在运作过程中的安全可靠；在电池保护电路板上开有便于点焊的通孔，利于借助自动化设备完成点焊操作，再配之以镍片上配套的焊孔，使器件间的连接平滑顺畅，解决了锡焊造成的高焊点和锡堆积，亦克服了锡焊无法避免的环保问题，使电池产品的整体造型尺寸一致性高、无多余空间浪费；在焊接过程中，无需预留镍片的折叠量，提高了镍片材料的利用率、大幅度降低了镍使用量和生产成本。

附图说明

附图1是本发明装配后的立体形态示意图；附图2是附图1的零部件分解示意图；附图3是本发明中电池保护电路板的结构示意图；附图4是本发明电池保护电路板上的电路原理示意图。

具体实施方式

本发明的主旨是减少制造过程中的镍片使用量以降低成本，还减少锡使用量以满足更高的环保要求，同时提高产品有一致性和工作效率。下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1给出了本发明装配后的矩形体形态和外观构造示意图，更准确地说是剥去了外壳后的“完整”产品，由单体电池3、图1的零部件分解示意图2和电极板1组成，单体电池间相互累叠后由外壳包裹，在该电极板1上设置有正极和负极输出端。图示的单体电池呈长方形，也可是其它便于累叠的形状。

图2是图1的零部件分解示意图，图3是图2中电池保护电路板的放大示意图，图4是图3的电路原理示意图。从图可见，从单体电池引出的正负极连接线与该电池保护电路板连接后，该电池保护电路板再与电极板连接。具体的连接结构为：

各长方体形单体电池间相互电串联后形成电池组，该电池组的正负极连接线通过电池保护电路板分别与设置在电极板上的正极输出端和负极输出端连接；为了装配上的方便更重要的是尽可能地压缩空间占用和降低镍消耗量，设计上将电池保护电路板置于累叠后的电池组一侧，且其长宽与累叠后的电池组一侧的长宽相匹配。连接后的电路结构为，每个单体电池(图示为B1、B2、B3)与各二极管(图示为D1、D2、D3)并联后再相互串联形成的电池组与PTC温敏电阻F1串联，该温敏电阻的引出端与电极板上的正极和负极输出端的一端连接，电池组的另一引出端与正极和负极输出端的另一端连接，各二极管间首尾相连。重要的是，图示的每个单体电池的正、负电极均借助镍片与电池保护电路板上的电路连接，该镍片与电池的正、负电极间为常规的焊或铆连接，镍片与电池保护电路板上的电路间的连接也为的焊或铆连接。如是焊连接，则在电池保护电路板上相对每个单体电池的位置设有供焊接镍片用的点焊孔，镍片上也须有相匹配的点焊孔，以利于点焊机的自动作业。鉴于压缩占用空间的需要，在电池保护电路板上的温敏电阻、二极管、镍片等各元器件均以贴片形式与电池保护电路板焊或铆连接。

Claims (7)

1.一种方形锂电池的结构，包括相互电串联的单体电池(3)，该单体电池的正负极连接线分别与正极输出端和负极输出端连接，正极和负极输出端设置在电极板(1)上；所述单体电池间相互累叠形成电池组，累叠后的电池组由外壳包裹，其特征是在电极板与单体电池间还设置有锂电池保护电路板(2)，从单体电池引出的正负极连接线与该电池保护电路板连接后，该电池保护电路板再与电极板连接。

2.根据权利要求1所述的方形锂电池的结构，其特征是所述电池保护电路板位于累叠后的电池组一侧，该电池保护电路板的长宽与累叠后的电池组一侧长宽相匹配。

3.根据权利要求2所述的方形锂电池的结构，其特征是所述电池保护电路板上的电路结构为，每个单体电池与二极管并联后再相互串联形成的电池组与温敏电阻F1串联，该温敏电阻的引出端与电极板上的正极和负极输出端中的一端连接，电池组的另一引出端与正极和负极输出端中的另一端连接。

4.根据权利要求3所述的方形锂电池的结构，其特征是所述的每个单体电池的正、负电极均借助镍片与电池保护电路板上的电路连接，所述的镍片与单体电池的正、负电极间为常规的焊或铆连接，镍片与电池保护电路板上的电路间的连接也为的焊或铆连接。

5.根据权利要求4所述的方形锂电池的结构，其特征是在所述的电池保护电路板上设有供焊接镍片用的点焊孔。

6.根据权利要求5所述的方形锂电池的结构，其特征是在所述的电池保护电路板上，温敏电阻、二极管、镍片等各元器件均以贴片形式与电池保护电路板经点焊连接。

7.根据权利要求4或5或6所述的方形锂电池的结构，其特征是所述的镍片上设有与电池保护电路板上的点焊孔相匹配的点焊孔。

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