CN101400209A - 保护电路板及使用该保护电路板的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保护电路板和使用该保护电路板的电池组，该保护电路板包括形成在其一侧的槽，并在该槽中容纳外连接端子。用于电池的保护电路板包括：形成在保护电路板表面上的槽和形成在所述槽内的外连接端子，其中该保护电路板通过在形成有布线图的板上安装若干电气元器件而形成，并且该保护电路板连接到裸电池以保护电池。

Description

保护电路板及使用该保护电路板的电池组

技术领域

本发明涉及一种保护电路板和使用该保护电路板的电池组，更具体地说，涉及一种保护电路板，其包括在一侧形成的用于容纳外连接端子的槽，以及使用该保护电路板的电池组，从而可防止焊丝(wire)焊接后的厚度增加。

背景技术

移动通信终端，例如笔记本电脑、移动电话、PDA及类似物，是便携式的，并可提供除了通信功能之外的各种功能，其已经被认为是现代必需品。

移动通信终端可提供各种功能，例如通信功能、信息发送/接收功能、无线因特网功能、电子日记功能、照相/复制功能以及其他功能，并且通常使用电池作为驱动电源。

考虑到供电时间、尺寸和重量，在确定移动通信终端的可携带性和移动性时，电池被认为是重要的。增大了供电时间，而且体积小重量轻的电池已被开发出来。具体而言，电池通常设置有电池保护电路，以延长电池寿命并防止意外事故。

二次电池包括镍匐辐电池、镍锌电池和锂离子电池。通常，锂离子电池使用广泛。

电池与保护电路电连接形成电池组。电池组根据其形状主要被分成外电池组和内电池组。

图1是传统的内电池组10的一个例子的分解透视图。内电池组10通过以下步骤来完成：将顶部嵌入成型单元16和底部嵌入成型单元17装配到电池单元15的两端，其中电池单元15是通过点焊或钎焊将裸电池11和保护电路板12电连接而成；然后将裸电池11包装在待抛光的标牌部18中。可以不使用顶部嵌入成型单元16，而是在裸电池11与保护电路板12之间进行树脂成型。

当锂离子电池在大约4.5V或高于4.5V电压下过充电时，由于电池内的电解质中剩余的水被分解，产生了氢气，使电池内的压力增大，从而产生热并引起火灾。

此外，当锂离子电池在大约2.7V或低于2.7V电压下过放电时，由于锂被过发射，电极的活性物质通过与电解质反应而熔化。

因此，电池的保护电路防止电池在大约4.35V或高于4.35V电压时过充电，在电压下降至大约4.0V或低于4.0V电压时将电池转变至充电状态，并防止电池在大约2.3V或低于2.3V电压时过放电。

此外，当锂离子电池满载，或由于移动通信终端的电源组的异常而产生过电流时，电池的保护电路板执行切断电源的功能。

图2是电池组中的保护电路板20的一个例子的俯视图。保护电路板20包括板21、安装在板21上的控制单元22、开关单元23、电阻器24和电阻器25、电容器26、正电池连接端子B+和负电池连接端子B-，以及正电源端子P+和负电源端子P-。

控制单元22检测过充电、过放电或过电流，并接通/关闭开关单元23，以应用/切断电路的电源。

电阻器24和电阻器25以及电容器26保护用作控制单元22和开关单元23的集成电路芯片不受异常电压或静电的影响，并去除在集成电路芯片的电源单元中产生的噪声。

正电池连接端子B+和负电池连接端子B-与裸电池电连接。正电源端子P+和负电源端子P-与移动通信终端连接，并在充电和放电时形成电通路。

从而，当对正电源端子P+和负电源端子P-进行焊丝焊接时，正电源端子P+和负电源端子P-由于焊丝或焊接部分的厚度而变厚。此外，由于没有形成用于支撑焊丝的部件，则焊丝的位置在焊接时可移动，因此难以完成该焊接工作。

此外，在待焊接的端子互相靠近设置时，存在短路风险高的问题。

发明内容

按照本发明的一个方面，本发明提供一种保护电路板，该保护电路板包括形成在其第一表面上的槽，以及形成在所述槽内的外连接端子。

按照本发明的另一方面，本发明提供一种电池组，该电池组包括，用于产生电力的电极组件；用于容纳所述电极组件并在其一端具有开口的罐；与所述电极组件相连接的盖组件；以及位于所述盖组件一侧的保护电路单元。所述电极组件包括正极板、负极板和隔板。所述盖组件包括覆盖所述开口的盖板，以及与所述正极板或负极板相连接的电极端子。所述保护电路单元包括保护电路板，并且所述保护电路板进一步包括形成在其第一表面上的槽，以及形成在所述槽内的外连接端子。

所述保护电路板可包括至少两个槽和至少两个外连接端子，并且所述槽的数量与所述外连接端子的数量相同。

所述槽的深度可以等于或者大于由焊丝或焊料产生的厚度。

所述保护电路板可进一步包括：与电池的正极接线片相连接的正极端子，以及与电池的负极接线片相连接的负极端子。所述正极端子和负极端子均形成在所述保护电路板的与所述第一表面相对的第二表面上。

所述电池组的盖组件可进一步包括：布置在所述盖板与所述电极组件之间的绝缘壳体；布置在所述盖板与所述绝缘壳体之间的端子板，其中所述端子板与所述电极端子相连接；布置在所述盖板与所述端子板之间的绝缘板，其中所述绝缘板将所述端子板与所述盖板绝缘；以及安装于所述盖板上形成的孔中的绝缘垫圈。所述电极端子与所述绝缘垫圈相接合。

根据本发明，可防止由于焊丝焊接而产生的厚度使端子变厚。而且，由于产生了位置基准点，所以在焊丝焊接工作时端子与焊丝之间的移动被防止，从而提高焊丝焊接工作的容易度。而且，由于焊接在所述槽内进行，故可以防止端子之间的短路。

附图说明

结合附图并参照以下的详细说明，本发明的更完整评价及其许多伴随的优点将变得更好理解，从而将使其更容易清楚。其中相同的附图标记表示相同或类似的元件，其中：

图1是内电池组的一个实例的分解透视图；

图2是电池组中包括的保护电路板的一个实例的俯视图；

图3是根据本发明一实施例的电池组的构造的分解透视图；

图4是图3中的电池组连接后的截面图；

图5是根据本发明另一实施例的电池组的一部分的透视图；以及

图6A和6B是在图5中的保护电路板上进行焊丝焊接的俯视图和截面图。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明进行更充分的描述，其中揭示了本发明的优选实施例。在附图中，为清楚起见，层和区域的厚度被夸大了。

图3是根据本发明一实施例的电池组的构造的分解透视图，图4是图3中的电池组连接后的截面图。

参见图3和图4，电池组包括电极组件100、罐200和盖组件300。电极组件100通过层压包括正极接线片的正极板、包括负极接线片的负极板和隔板而形成。层压后的板被卷绕以形成电极组件100。罐200在一端处具有开口，并容纳电极组件100。盖组件300密封罐200的开口，并与电极组件100的正极接线片和负极接线片电连接。

电池组可进一步包括保护电路单元400和成型单元500。保护电路单元400与盖组件300电连接，并包括有保护电路板，该电路板包括有电子电路和用于安全装置的电端子。通过使用熔化树脂，成型单元500将盖组件300的一部分连接至保护电路单元400的一部分。

电极组件100包括：利用正极活性材料涂覆正极集电体而形成的正极板110；利用负极活性材料涂覆负极集电体而形成的负极板120；隔板130，其介于正极板110与负极板120之间，防止正极板110与负极板120之间的短路，并实现锂离子的运动；连接至正极板110的正极接线片140；以及连接至负极板120的负极接线片150。

正极板110由正极集电体和涂覆正极集电体的正极活性材料形成。正极活性材料可包括含锂的层状复合物，提高粘合力的粘结剂以及提高传导率的传导材料。

正极集电体通常使用铝构成。正极集电体为从正极活性材料产生的电荷移动所通过的路径，并支撑着正极活性材料。正极活性材料形成在正极集电体的除其一侧端(在下文中，称为正极未涂覆部分)的整个表面上。正极接线片140与该正极未涂覆部分相连接。

负极板120由负极集电体和涂覆负极集电体的负极活性材料形成。负极活性材料使用硬碳或含碳的石墨，并且，其可包括提高负极活性材料之间粘结力的粘结剂。

负极集电体通常使用铜构成。负极集电体为从负极活性材料产生的电荷移动所通过的路径，并支撑着负极活性材料。负极活性材料形成在负极板120的除其一侧端(在下文中，称为负极未涂覆部分)的整个表面上。负极接线片150与该负极未涂覆部分相连接。

隔板130介于正极板110与负极板120之间，使正极板110和负极板120互相绝缘，并实现锂离子的运动。

通常，隔板130由基于诸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的聚烯烃的聚合物层形成或由其多层形成。不过，本发明不限制该隔板的材料。此外，该隔板可包括电解质，或者该隔板可形成为液态或凝胶态。

罐200的形状为顶端开口，并且其可由金属材料形成。罐200容纳电极组件100和电解质。在开口单元内部支持有一绝缘壳体。优选地，金属材料可为轻质且柔软的铝、铝合金或不锈钢，以使罐200能够起端子的作用。

罐200可以是棱柱形状，或者是其中拐角弯曲的椭圆形状。罐200的开口单元被焊接或热结合至一盖板，以便实现密封。从而，绝缘壳体被支持在罐200内，并使正极接线片140和负极接线片150互相绝缘地向外突出。

盖组件300包括：电极端子310，其将电极组件100的负极接线片150电连接至负极引导板430；绝缘壳体320，其被支持在容纳电极组件100的罐200的开口单元内；以及端子板330，其被支持在绝缘壳体320的一侧，并且是由传导材料形成，以便形成电通路。

盖组件300进一步包括：绝缘板340，其将端子板330的外表面绝缘，并包括用于连接电极端子310和端子板330的孔；盖板350，其包括电解质注入孔和电极端子孔，并覆盖罐200的开口单元；绝缘垫圈360，其包容电极端子310的主体，并与盖板350的电极端子孔相连接；以及电解质注入孔塞370，其密封盖板350的电解质注入孔。

电极端子310由主体和顶部构成，且其顶部具有一定程度的宽广面积。电极端子310的主体贯穿绝缘垫圈360上的孔、盖板350和绝缘板340后与端子板330相连接。向外突出的顶部与负极引导板430相连接，以形成从电极组件100的负极接线片150至保护电路单元的电通路。

绝缘壳体320被支持在罐200的开口单元内，并覆盖罐200的电极组件100的顶部表面。绝缘壳体320具有形成了壁的边缘，以支持覆盖端子板330的绝缘板340，且此绝缘板340覆盖端子板330。绝缘壳体320将正极接线片与负极接线片隔开以防止短路，并且其具有开口以便突出正极接线片和负极接线片。

端子板330通过孔与电极端子310相连接，并同时在其下表面上与负极接线片150相连接。绝缘板340形成为覆盖端子板330，并包括电极端子孔，带有绝缘垫圈360的电极端子310插入该电极端子孔中。

盖板350形成为覆盖罐200的开口单元，并包括有电极端子孔，带有绝缘垫圈360的电极端子310的主体贯通该电极端子孔。

盖板350在其一侧端具有电解质注入孔。盖板350可具有排气口，在由于电极组件100的过载而使得内压升高时，该排气口可防止爆炸。

绝缘垫圈360在其中部包括用于包容电极端子310的孔，以及所形成的宽阔的顶部，这一点不同于插入在盖板350中的电极端子310的主体。

保护电路单元400位于盖组件300的一侧，并检查电池的状态，例如，过充电、过放电和过电流。如果出现异常的工作状态，具有切断充电/放电电路的保护电路单元400将切断充电/放电操作，这样就提供了二次电池的安全性和可靠性。

保护电路单元400包括：保护电路板410，其包括控制二次电池所有操作的电路；正极引导板420和负极引导板430，其用于将盖组件300连接至保护电路板410；正极端子440和负极端子450，其从保护电路板410伸出。

保护电路板410通过在印刷电路板上安装若干电气元器件形成，且在印刷电路板上有布线图。正极端子440和负极端子450布置在保护电路板410的一侧，以便与正极引导板420和负极引导板430进行连接，从而实现与盖组件300的电连接。

此外，用于外连接的外连接端子460和外连接端子470，布置在与安装有若干电气元器件、正极端子和负极端子的所述侧相对的另一侧。在本实施例中，两个外连接端子在图中示出。不过，外连接端子的数量可通过本领域的技术人员改变(例如两个到三个)。所述外连接端子可以执行如下端子的功能：具有通往电池外部的电通路的电源端子、接地端子，以及电池信息的输入/输出端子。

当外连接端子被安装时，这些外连接端子可能不形成在保护电路板的固定位置。外连接端子可位于任一位置，该任一位置的外连接端子与使用该电池的设备相连接，从而实现功能。

此外，保护电路板包括所形成的槽415，用于容纳待安装的外连接端子。因此，每个端子都形成在所述槽内。优选地，所述槽的数量可与所述待安装的外连接端子的数量相同。

所述槽可在所述保护电路板被成型或制造时形成。当焊接焊丝时，优选地，所述槽的深度可形成为与所述焊丝或焊丝产生的厚度相等或者比其更大，以使厚度不会因焊丝或焊料而增加。

所述槽之间的间隔可根据所包含的端子的位置而改变。由于所述端子之间的短路可以被防止，故与传统端子形成为高于保护电路板的情况相比，所述端子的间隔可在比传统端子的间隔更宽的范围内进行确定。

此外，所述槽可为圆形形状、多边形形状或能够包括外连接端子的任意形状。不过，优选地，所述槽可被形成为易于进行焊接焊丝工作的结构。

因此，由焊丝焊接产生的厚度增加被防止。在焊接焊丝工作时产生了位置基准点，这样就能防止端子与焊丝之间的移动，从而提高焊接焊丝工作的容易度。所述焊接在所述槽内进行，从而防止所述端子之间的短路。

正极引导板420的一侧连接至盖板350，其另一侧连接至正极端子440；负极引导板430的一侧连接至电极端子310，其另一侧连接至负极端子450，以使盖组件300电连接至保护电路单元400。这样，在负极引导板430与盖板350之间形成了绝缘体，以将负极引导板430与盖板350绝缘。

二次保护元件可形成在负极引导板430与保护电路板410之间。该二次保护元件可利用正温度系数(PTC)器件，双金属器件或热保险丝。当利用PTC器件时，需要防止PTC器件与盖板350之间的短路。

成型单元500包含保护电路单元400的正极引导板420、负极引导板430、正极端子440和负极端子450，并且通过成型盖板350顶部的一部分而形成，其中盖组件300的电极端子310利用树脂形成。

这样，树脂不会被成型在形成于保护电路板410的顶部上的槽415中。

图5是根据本发明另一实施例的电池组的一部分的透视图，其中形成有三个外连接端子和三个槽，而且图6A和图6B是在图5中的保护电路板上进行焊丝焊接的俯视图和截面图。

参见图5、图6A和图6B，罐100′和保护电路板410′通过成型单元500′相互连接并结合。多个槽411、412和413形成在保护电路板410′的顶部，并且外连接端子421、422和423分别形成所述多个槽411、412和413内。

当焊丝连接至每一个外连接端子421、422和423时，优选地，焊丝431、432和433可被焊接为完全布置在包括端子421、422和423的槽411、412和413内，从而使得焊丝不会伸出保护电路板410′。因此可防止由焊丝焊接而产生的厚度增加。

本发明使用优选实施例进行了描述。不过，应理解的是，本发明的范围并不限于所公开的实施例。相反，本发明的范围意在包括本领域技术人员利用目前已知或即将公知的技术及等同物所能得到的各种修改和可替代结构。因此，权利要求书的范围应符合最宽广的解释，以包括所有这些修改和类似的结构。

Claims (15)

1.一种用于电池的保护电路板，包括：

形成在保护电路板的第一表面上的槽；以及

形成在所述槽内的外连接端子。

2.根据权利要求1所述的保护电路板，其中所述保护电路板包括：至少两个槽和至少两个外连接端子，并且所述槽的数量与所述外连接端子的数量相同。

3.根据权利要求1所述的保护电路板，其中所述槽的深度等于或者大于由焊丝或焊料产生的厚度。

4.根据权利要求1所述的保护电路板，其中所述槽在所述保护电路板被成型或制造时形成。

5.根据权利要求1所述的保护电路板，其中所述槽被形成为圆形形状或多边形形状。

6.根据权利要求1所述的保护电路板，进一步包括：

与电池的正极接线片相连接的正极端子；以及

与电池的负极接线片相连接的负极端子，所述正极端子和负极端子均形成在所述保护电路板的与所述第一表面相对的第二表面上。

7.根据权利要求1所述的保护电路板，其中所述外连接端子为电源端子、接地端子或输入/输出端子。

8.一种电池组，包括：

用于产生电力的电极组件，其包括正极板、负极板和隔板；

用于容纳所述电极组件并在其一端具有开口的罐；

与所述电极组件相连接的盖组件，所述盖组件包括：

覆盖所述开口的盖板；以及

与所述正极板或负极板相连接的电极端子；以及

保护电路单元，其位于所述盖组件的一侧，并包括保护电路板，所述保护电路板包括：

形成在所述保护电路板的第一表面上的槽；以及

形成在所述槽内的外连接端子。

9.根据权利要求8所述的电池组，其中所述保护电路板包括：至少两个槽和至少两个外连接端子，并且所述槽的数量与所述外连接端子的数量相同。

10.根据权利要求8所述的电池组，其中所述槽的深度等于或者大于由焊丝或焊料产生的厚度。

11.根据权利要求8所述的电池组，其中所述槽在所述保护电路板被成型或制造时形成。

12.根据权利要求8所述的电池组，其中所述槽被形成为圆形形状或多边形形状。

13.根据权利要求8所述的电池组，其中所述外连接端子为电源端子、接地端子或输入/输出端子。

14.根据权利要求8所述的电池组，其中所述保护电路板进一步包括：

与所述正极板相连接的正极端子；以及

与所述负极板相连接的负极端子，所述正极端子和负极端子均形成在所述保护电路板的与所述第一表面相对的第二表面上。

15.根据权利要求8所述的电池组，其中所述盖组件进一步包括：

布置在所述盖板与所述电极组件之间的绝缘壳体；

布置在所述盖板与所述绝缘壳体之间的端子板，所述端子板与所述电极端子相连接；

布置在所述盖板与所述端子板之间的绝缘板，所述绝缘板将所述端子板与所述盖板绝缘；以及

安装于所述盖板上形成的孔中的绝缘垫圈，所述电极端子与所述绝缘垫圈相接合。

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