CN101399378A - 二次电池的保护电路模块及使用该模块的二次电池 - Google Patents

二次电池的保护电路模块及使用该模块的二次电池 Download PDF

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Abstract

一种二次电池的保护电路模块及使用该模块的二次电池，该保护电路模块包括正温度系数(PTC)装置和电路板，其中，PTC装置的端子插入到电路板中，以与电路板的连接端子结合，从而改善可加工性，并降低了制造成本。通过在电路板的上侧或者下侧上安装PTC装置，或者使PTC装置的一个端子延伸到二次电池的裸电池，可使二次电池对二次电池的温度增加的反应更加灵敏。

Description

二次电池的保护电路模块及使用该模块的二次电池
本申请要求于2007年9月27日在韩国知识产权局提交的第2007-97562号韩国专利申请的权益，该申请公开的内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明的各方面涉及一种二次电池，更具体地讲，涉及一种二次电池的保护电路模块以及一种使用该保护电路模块的二次电池，通过该保护电路模块加强了电池的装配可加工性，并可降低制造成本。
背景技术
近来，二次电池由于其可再充电性、小尺寸以及大容量而广泛用于电子产品中。二次电池分成各种类型，包括镍氢电池、锂电池、锂离子电池等。二次电池被构造成包括：电极组件；电解液，容纳在罐内；电极抽头，从电极组件的电极板延伸，以连接到壳体的外部端子。电极组件包括通过分隔件彼此隔开的正极板和负极板。此外，在二次电池中，安全装置(例如，正温度系数(PTC)装置)安装在二次电池的侧部，以防止由于当二次电池暴露于高温或者高电压时内部压力增加而发生的事故(例如，爆炸、燃烧等)。
具体地讲，当电子装置暴露于高温时，PTC装置切断电流。虽然PTC装置应用于各种电子装置，但是当其用于电池时，PTC装置用作安全装置，以防止电池由于高温而爆炸或者燃烧。PTC装置由聚合物和导电材料的混合物制成，所述混合物可导电。当PTC装置暴露于高温，使得PTC装置的温度升高时，聚合物膨胀，导电颗粒(conductive particle)之间的接触断开，使得电阻突然增大，以切断电流。
例如，安装在二次电池中的PTC装置包括PTC主体和连接到PTC主体的端部的导电端子。PTC装置安装在二次电池的裸电池的上侧或者下侧。此外，PTC装置的一个端子连接到电极组件的一个电极，PTC装置的另一个端子通过保护电路模块连接到外部端子。在这种情况下，在被连接到接线板(leadplate)状态下，PTC装置的端子电连接到电极端子或者保护电路模块。因此，用于安装PTC装置的端子之间的传统的连接结构复杂，因此，可加工性较差。另外，由于安装PTC装置需要接线板和绝缘材料，所以需要多个组件，并且制造成本增加。
发明内容
本发明的各方面提供一种二次电池的保护电路板，其中，通过将PTC装置安装在保护电路板上来安装PTC装置，从而改善可加工性。
本发明的各方面还提供一种二次电池，其中，PTC装置安装在保护电路板上，以去除当将PTC装置安装在裸电池上时所需要的另外的组件，从而降低制造成本。
根据本发明的一方面，提供一种二次电池的保护电路模块，该二次电池的保护模块包括：正温度系数(PTC)装置，根据温度切断二次电池的电流；电路板，其中，PTC装置的端子插入到电路板中，以与电路板的连接端子结合。
PTC装置的端子可以接触连接端子。
PTC装置的端子可焊接到连接端子上。
PTC装置可包括：第一端子和第二端子；PTC主体，电连接第一端子和第二端子。
PTC主体可包括具有结晶聚合物树脂和导电材料的导电聚合物。
PTC装置的端子中的每个可包括：连接部分，连接到PTC主体；插入部分，插入到电路板中，以与对应的连接端子结合。
连接部分可以是平板，插入部分可在对应的连接部分的端部弯曲，插入部分的端部可垂直地插入到电路板的表面中。
此外，PTC主体和连接到PTC主体的所述两个端子的外表面可涂覆有绝热材料和/或抗氧化材料。
根据本发明的另一方面，提供一种二次电池，该二次电池包括：裸电池，包括罐和帽组件，其中，罐用于容纳电极组件和电解液，帽组件连接到电极组件的电极，以密封罐的开口；保护电路模块，电连接到裸电池，并包括：保护电路板，包括外部端子和连接端子；正温度系数(PTC)装置，包括插入到保护电路板中并分别与保护电路板的连接端子结合的端子。
PTC装置的端子可接触连接端子。
PTC装置的端子可焊接到保护电路板的连接端子上。
PTC装置可包括：第一端子和第二端子；PTC主体，与第一端子和第二端子电连接在一起。
PTC主体可包括具有结晶聚合物树脂和导电材料的导电聚合物。
PTC装置的每个端子可包括：连接到PTC主体的平板部分；与保护电路板的对应的连接端子结合并垂直地插入到保护电路板的表面中的一部分。
PTC主体和连接到PTC主体的所述两个端子的外表面可涂覆有绝热材料和/或抗氧化材料。
PTC装置可安装在保护电路板的面对裸电池的表面上，或者安装在与保护电路板的面对裸电池的表面相对的表面上。
此外，PTC装置的第一端子可延伸以接触裸电池。
PTC装置的延伸的端子可接触裸电池的负极或者正极。
根据本发明的另一方面，提供一种二次电池的正温度系数(PTC)装置，该二次电池包括保护电路板，该PTC装置包括：第一端子，通过保护电路板的第一连接端子连接到二次电池的电极；第二端子，通过保护电路板的第二连接端子连接到外部端子；主体，与第一端子和第二端子电连接在一起。
根据本发明的另一方面，提供一种二次电池的保护电路板，该保护电路板包括正温度系数(PTC)装置，该保护电路板包括：外部端子；第一连接端子，将PTC装置的第一端子连接到二次电池的电极；第二连接端子，将PTC装置的第二端子连接到外部端子。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的二次电池的保护电路模块的透视图；
图2是示出根据本发明的实施例的正温度系数(PTC)装置的透视图；
图3是示出图2中的PTC装置的主视图；
图4是示出图2中的PTC装置的侧视图；
图5是示出根据本发明的实施例的使用保护电路模块的二次电池的分解透视图；
图6是示出图5中的装配的二次电池的截面图；
图7是示出根据本发明另一实施例的装配的二次电池的截面图；
图8是示出根据本发明另一实施例的装配的二次电池的截面图；
图9是示出根据本发明另一实施例的装配的二次电池的截面图。
具体实施方式
现在对本发明的本实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图1是示出根据本发明的实施例的二次电池的保护电路模块的透视图。图2至图4分别是示出根据本发明的实施例的正温度系数(PTC)装置的透视图、主视图和侧视图。
参照图1至图4，二次电池的保护电路模块包括：保护电路板100，具有连接端子140和150；正温度系数(PTC)装置200，连接到连接端子140和150。
保护电路板100包括：外部端子110，安装在保护电路板100的表面上；通孔120，形成在或者形成为接近保护电路板100的中部；连接端子140和150，设置在与安装外部端子110的侧部相反的侧部上。
PTC装置200包括：第一端子210，穿过保护电路板100的连接端子140连接到正极或者负极；第二端子220，穿过保护电路板100的连接端子150连接到外部端子110；PTC主体230，位于第一端子210和第二端子220之间。
第一端子210和第二端子220由导电材料制成。此外，第一端子210包括连接到PTC主体230的连接部分212和连接到保护电路板100的连接端子140的插入部分214，第二端子220包括连接到PTC主体230的连接部分222和连接到保护电路板100的连接端子150的插入部分224。连接部分212和222可以是接触PTC主体230的表面的平板。插入部分214在连接部分212的端部竖直地弯曲(例如，垂直于连接部分212)，插入部分224在连接部分222的端部竖直地弯曲(例如，垂直于连接部分222)。因此，插入部分214和224沿着与保护电路板100的表面垂直的方向插入穿过保护电路板100的表面。
具有被旋转90度的“L”形的第一端子210附着到PTC主体230的侧部(例如，上侧)，并与保护电路板100的表面隔开预定距离朝着所述表面垂直地弯曲。此外，具有倒“L”形的第二端子220附着到PTC主体230的另一侧部(例如，下侧)，并在保护电路板100的表面上朝着保护电路板100的表面垂直地弯曲。
PTC主体230由包括结晶聚合物树脂(crystalline polyer resin)和导电材料(例如，碳黑、金属颗粒和金属粉末)的混合物的导电聚合物制成。此外，PTC主体230呈平坦的方形。然而，应该理解，PTC主体230不限于平坦的方形。例如，PTC主体230可具有平坦的圆柱形。
连接到两个端子210和220的PTC主体230的外表面或者外表面的一部分可涂覆有绝热材料。使得从PTC主体230吸收的热不发射到外部。
此外，连接到两个端子210和220的PTC主体230的外表面或者外表面的一部分可涂覆有抗氧化材料，以防止PTC主体230被氧化。
根据示出的本发明的实施例的PTC装置200安装在其上的保护电路模块在安装PTC装置200期间通过将两个端子210和220插入到保护电路板100中而简单地完成。因此，PTC装置200的安装显著简化并得到改善。此外，插入到保护电路板100中的PTC装置200的一些部分可通过焊接稳定地固定到保护电路板100上。
图5是示出根据本发明的实施例的使用保护电路模块的二次电池的分解透视图。参照图5，二次电池包括：裸电池300；保护电路模块400，电连接到裸电池300；上壳体500和下壳体600，分别与裸电池300的上侧和下侧结合。保护电路模块400包括如图1所示的带有外部端子110的保护电路板100。
裸电池300包括：电极组件310，具有正极板312、负极板214和分隔件316；罐320，用于容纳电极组件310和电解液；帽组件330，将罐320的开口密封，并包括帽板334，电极端子332通过帽板334连接到电极组件310。
电极端子332可以是负极端子或者具有改变的正极性的正极端子。此外，接线板336和338安装在帽板334的两个上端，以电连接到保护电路板100，并支撑与裸电池300的上侧平行的保护电路板100。
连接到裸电池300的电极端子332的电端子130穿过(例如，焊接穿过)保护电路板的通孔120。此外，保护电路模块400可包括安装在保护电路模块400的侧部的多种保护电路组件(未示出)和安全装置。
如图所示，二次电池包括保护电路板100，PTC装置200安装在该保护电路板100上。换句话说，PTC装置200通过将两个端子210和220插入到保护电路板100中而安装在保护电路板100上。
如参照图1至图4所描述，由于PTC装置200具有与根据本发明的各方面的二次电池的保护电路板100中使用的PTC装置200的结构相同的结构，所以将省略对其的详细描述。
因此，安装在保护电路板100的上侧的PTC装置200的第一端子210和第二端子220分别电连接到保护电路板100的连接端子140和150。
因此，通过将电极组件310容纳在罐320中，使用帽组件330将罐320的开口密封，注入电解液，然后将裸电池300密封，从而完成二次电池的裸电池300的装配。此外，PTC装置200安装在其上的保护电路板100固定到裸电池300的上侧，将上壳体500与下壳体600结合。
图6是示出根据本发明实施例的二次电池在将上壳体与下壳体结合之前的截面图。参照图6，二次电池包括安装在保护电路板100的上侧的PTC装置200。PTC装置200的两个端子210和220连接到保护电路板100的连接端子140和150。此外，保护电路板100连接到裸电池300的电极端子332以及接线板336和338。
在根据本发明的各方面的二次电池中，由于当二次电池的电流增加时从电池产生高温而使PTC装置200的温度升高。因此，PTC主体230的温度升高，包含在导电材料中的聚合物颗粒膨胀，使得导电颗粒之间的接触断开，从而切断电流。因此，由于PTC装置200安装在保护电路板100上，所以可防止电池的爆炸和燃烧。
图7是示出根据本发明另一实施例的二次电池在将上壳体与下壳体结合之前的截面图。参照图7，二次电池包括安装在保护电路板100上的PTC装置200A。PTC装置200A的两个端子210A和220A连接到保护电路板100的连接端子140和150。此外，保护电路板100连接到裸电池300的电极端子332以及接线板336和338。
图7中示出的二次电池与图6中示出的二次电池之间的区别在于PTC装置200相对于保护电路板100的位置。具体地讲，在图6中，PTC装置200位于保护电路板100的上侧上，而在图7中，PTC装置200A位于保护电路板100的下侧上。因此，PTC装置200A的PTC主体230A位于保护电路板100的下侧，非常靠近裸电池300。
因此，由于在二次电池中，PTC装置200A安装得靠近裸电池300，所以二次电池对温度变化的反应会更加敏感，因此，根据二次电池的电压变化以切断电流的PTC装置200A作为安全装置的性能被改善。
图8和图9是示出根据本发明另外的实施例的二次电池在将上壳体与下壳体结合之前的截面图。参照图8和图9，二次电池包括安装在保护电路板100的上侧的PTC装置200B和PTC装置200C。连接到PTC装置200B的PTC主体230B的第一端子210B和第二端子220B中的一个延伸预定长度，以穿过保护电路板100，并连接到裸电池300的上侧，连接到PTC装置200C的PTC主体230C的第一端子210C和第二端子220C中的一个延伸预定长度，以穿过保护电路板100，并连接到裸电池300的上侧。
如图8所示，PTC装置200B的第一端子210B和第二端子220B中的第一端子210B延伸到裸电池300的电极端子332。具体地讲，PTC装置200B的第一端子210B连接到裸电池300的负极，第二端子220B连接到保护电路板100的外部端子(未示出)。
如图9所示，PTC装置200C的第一端子210C和第二端子220C中的第二端子220C延伸到裸电池300的帽板334。具体地讲，PTC装置200C的第二端子220C连接到裸电池300的正极，第一端子210C连接到保护电路板100的外部端子(未示出)。
因此，PTC装置200B的端子210B充分地延伸，以连接到裸电池300的上侧，使得PTC主体230B快速检测裸电池300的温度改变，以切断电流。PTC装置200C的端子220C充分地延伸，以连接到裸电池300的上侧，使得PTC主体230C快速检测裸电池300的温度改变，以切断电流。
如上所述，在根据本发明各方面的二次电池的保护电路模块中，PTC装置200安装在保护电路板100上，从而改善可加工性。具体地讲，PTC装置200安装在保护电路板100上，从而当将PTC装置200安装在二次电池的裸电池上时不需要另外的组件。因此，可降低制造成本。
此外，在当将PTC装置200安装在二次电池中的保护电路板的下侧时的情况下，可更加敏感地检测裸电池的温度改变。
此外，在当安装在保护电路板100上的PTC装置200B的一个端子210B延伸足够的距离以连接到裸电池时的情况下，裸电池的热传递到PTC装置200B的导热性得到改善，从而PTC装置200B的电流切断性能能够得到改善。在当安装在保护电路板100上的PTC装置200C的一个端子220C延伸足够的距离，以连接到裸电池时的情况下，裸电池的热传递到PTC装置200C的导热性得到改善，从而PTC装置200C的电流切断性能能够得到改善。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (23)

1、一种二次电池的保护电路模块，包括：
正温度系数装置，切断二次电池的电流；
电路板，
其中，正温度系数装置的端子插入到电路板中，以与电路板的连接端子结合。
2、如权利要求1所述的保护电路模块，其中，正温度系数装置的端子接触连接端子。
3、如权利要求2所述的保护电路模块，其中，正温度系数装置的端子被焊接到电路板的连接端子上。
4、如权利要求1所述的保护电路模块，其中，正温度系数装置包括：
第一端子和第二端子；
正温度系数主体，与第一端子和第二端子电连接在一起。
5、如权利要求4所述的保护电路模块，其中，正温度系数主体包括具有结晶聚合物树脂和导电材料的导电聚合物。
6、如权利要求4所述的保护电路模块，其中，正温度系数装置的第一端子和第二端子中的每个包括：
连接部分，连接到正温度系数主体；
插入部分，插入到电路板中，以与对应的连接端子结合。
7、如权利要求6所述的保护电路模块，其中，每个连接部分是平板，每个插入部分在对应的连接部分的端部弯曲。
8、如权利要求7所述的保护电路模块，其中，插入部分的端部垂直地插入到电路板的表面中。
9、如权利要求4所述的保护电路模块，其中，正温度系数主体和连接到正温度系数主体的第一端子和第二端子的外表面涂覆有绝热材料和/或抗氧化材料。
10、如权利要求4所述的保护电路模块，其中，第一端子延伸穿过电路板，并接触二次电池的裸电池。
11、如权利要求4所述的保护电路模块，其中：
第一端子通过电路板的第一连接端子连接到二次电池的电极；
第二端子通过电路板的第二连接端子连接到外部端子。
12、一种二次电池，包括：
裸电池，包括罐和帽组件，其中，罐用于容纳电极组件和电解液，帽组件连接到电极组件的电极，以密封罐的开口；
保护电路模块，电连接到裸电池，保护电路模块包括：
保护电路板，包括外部端子和连接端子；
正温度系数装置，切断二次电池的电流，正温度系数装置包括插入到保护电路板中并分别与保护电路板的连接端子结合的端子。
13、如权利要求12所述的二次电池，其中，正温度系数装置的端子接触连接端子。
14、如权利要求13所述的二次电池，其中，正温度系数装置的端子被焊接到保护电路板的连接端子上。
15、如权利要求12所述的二次电池，其中，正温度系数装置包括：
第一端子和第二端子；
正温度系数主体，与第一端子和第二端子电连接在一起。
16、如权利要求15所述的二次电池，其中，正温度系数主体包括具有结晶聚合物树脂和导电材料的导电聚合物。
17、如权利要求15所述的二次电池，其中，正温度系数装置的第一端子和第二端子中的每个包括：
连接部分，是连接到正温度系数主体的平板；
插入部分，与保护电路板的对应的连接端子结合，并垂直地插入到保护电路板的表面中。
18、如权利要求15所述的二次电池，其中，正温度系数主体和连接到正温度系数主体的第一端子和第二端子的外表面涂覆有绝热材料和/或抗氧化材料。
19、如权利要求12所述的二次电池，其中，正温度系数装置安装在保护电路板的面对裸电池的表面上。
20、如权利要求12所述的二次电池，其中，正温度系数装置安装在与保护电路板的面对裸电池的表面相对的表面上。
21、如权利要求15所述的二次电池，其中，正温度系数装置的第一端子延伸穿过保护电路板，并接触裸电池。
22、如权利要求21所述的二次电池，其中，正温度系数装置的第一端子接触裸电池的负极或者正极。
23、如权利要求15所述的二次电池，其中：
第一端子通过保护电路板的第一连接端子连接到电极组件的电极；
第二端子通过保护电路板的第二连接端子连接到外部端子。
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