CN101465413B - 保护电路板和使用该保护电路板的电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保护电路板和一种使用该保护电路板的电池组，其扩大了保护装置的安装区域并改进了其可操作性和可加工性。所述电池组包括：包括盖板和电极端子的裸电池；以及定位在该裸电池外侧并由柔性印刷电路板形成的保护电路板，且在该柔性印刷电路板上安装有保护模块、正温度系数热敏电阻器和第一与第二电源端子。因此，用于安装多个保护装置的空间以及用于形成高电流模式的空间得以确保，并且安装保护装置和形成高电流模式的工作易于进行。而且，由于不再需要用于补偿保护装置与电极端子的高度差的任何特定结构，所以提高了可操作性和可加工性。
Description
技术领域
本发明的各方面涉及一种保护电路板和一种使用该保护电路板的电池组，更具体而言，涉及使保护装置的安装区域扩大并提高了可操作性和可加工性的保护电路板和使用该保护电路板的电池组。
背景技术
二次电池可通过重复充电和放电而能够被重复使用。因此，与一次电池相比二次电池是经济的。目前，由于二次电池在小尺寸下具有高容量，二次电池被广泛用作诸如手机、摄像机、笔记本电脑等的便携式电子/电器产品的电源。
二次电池的实例包括镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池、锂二次电池等。在这些电池中，由于锂二次电池被制造成小尺寸和具有高容量并且具有高的工作电压和高的单位重量能量密度，所以已经被广泛使用。
根据放置电极组件的电池壳体的类型，锂二次电池可分为罐型和袋型。电极组件包括正电极板、负电极板和布置在正电极板和负电极板之间的隔板。罐型可进一步分为圆柱型和棱柱型。
当锂二次电池为罐型时，电池壳体一般由诸如铝等金属形成，罐型可以是圆柱型、棱柱形，或者具有曲形边缘的柱型。
开口形成在罐的一侧。在电极组件和电解液经由该开口被布置在罐中之后，该开口被盖组件密封，从而完成二次电池。
在二次电池的制造或使用过程中，由于例如过充电、过放电或者过电流等异常操作而可能产生爆炸或起火。因此，二次电池通过被连接到其上安装有保护装置的保护电路板上被使用，以防止意外事故。
在保护电路板的一侧安装有保护装置，例如正温度系数(PTC)热敏电阻器、充电/放电装置、充电/放电控制单元、电阻器、电容器等。在保护电路板的另一侧，安装有与外部设备相连的外部连接端子。
二次电池需要具有小尺寸，具有高容量以及确保安全。但是，在确保用于将多个保护装置安装在保护电路板的有限区域内的空间以及确保用于形成高电流模式(high current pattern)的空间方面，存在很多限制。
而且，即使确保了用于安装多个保护装置的空间以及用于形成高电流模式的空间，仍然存在着在有限区域内安装保护装置和形成高电流模式的困难。
另外，由于所安装的保护装置的高度高于从二次电池向外突出的电极端子的高度，所以需要补偿相应于保护装置与电极端子之间的高度差的高度，以便保护装置被适当地安装。
发明内容
本发明的各方面提供一种保护电路板和一种使用该保护电路板的电池组，其使保护装置的安装区域扩大并提高了可操作性和可加工性。
本发明的各方面提供一种保护电路板，包括柔性印刷电路板，以及安装在该柔性印刷电路板上的保护模块、PTC热敏电阻器和第一与第二电源端子。
本发明的各方面提供一种电池组，包括：包括盖板和电极端子的裸电池，以及定位在该裸电池外侧并由柔性印刷电路板形成的保护电路板，在所述柔性印刷电路板上安装有保护模块、PTC热敏电阻器和第一与第二电源端子。
根据本发明的各方面，所述保护电路板可包括安装有所述保护模块、PTC热敏电阻器和第一与第二电源端子的第一区域，以及形成有待与外部装置相连的外部连接端子和用于将所述第一与第二电源端子连接至该外部连接端子的导线的第二区域。
根据本发明的各方面，所述保护电路板可包括设置为与所述第二区域关于所述第一区域相对的第三区域。
根据本发明的各方面，所述外部连接端子可设置在所述裸电池的底部。
根据本发明的各方面，所述外部连接端子可设置在所述裸电池的设置有第三区域的一侧。
根据本发明的各方面，所述外部连接端子可被设置为与所述第三区域重叠。
根据本发明的各方面，所述电池组可进一步包括设置在所述裸电池顶侧上的顶盖，以及设置在所述裸电池底侧上的底盖。
本发明另外的方面和/或优点一部分在以下描述中阐述，一部分通过该描述显而易见，或者可通过本发明的实施而获知。
附图说明
通过以下结合附图对示例性实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明显和更易于理解，其中：
图1A为根据本发明示例性实施例的未折叠的保护电路板的透视图；
图1B为图1A的保护电路板沿虚线被折叠后的透视图；
图1C为图1B的保护电路板倒置后的透视图；
图2为根据本发明另一示例性实施例的包括在电池组中的裸电池的分解透视图；
图3为根据本发明另一示例性实施例的电池组的分解透视图；
图4A至4C为图3的裸电池与保护电路板组合的透视图；
图4D至4F为根据各种示例性实施例的外部连接端子的位置的透视图。
具体实施方式
现在将详细参见本发明的示例性实施例，这些实施例的示例示于附图中，其中全文中相同的附图标记代表相同的元件。以下将通过参见附图来描述实施例以便阐释本发明。在附图中，为了清楚起见放大了层和区域的厚度和长度。可以理解的是，当元件被提及为“设置在”或“连接至”另一元件时，其可以是直接设置在或者直接连接至另一元件，也可以存在有中间元件。相反，当元件被提及为“直接连接”或者“直接联结”至另一元件时，则不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他术语应以类似的方式解释(例如“在......之间”与“直接在......之间”，“相邻”与“直接相邻”，等)。
图1A为根据本发明实施例的未折叠的保护电路板10的透视图，图1B为沿图1A的虚线折叠后的图1A的保护电路板的透视图，而图1C为相对于图1B倒置的图1B的保护电路板的透视图。
参见图1A至图1C，保护电路板10通过将各种保护装置安装在具有预定区域的柔性印刷电路板(FPCB)20上而形成。
通常，FPCB 20形成为多层结构，其中包括铜、镍和/或其他的导线形成在由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)等绝缘片形成的柔性板上，作为电路保护绝缘膜的面层(cover-lay)被层叠在导线上。
FPCB 20可根据本发明的不同方面而具有不同的形状。尽管图1A至1C示出一种实施例来阐释本发明各方面，但本发明的各方面并不限于此。
FPCB 20包括第一区域21，在该区域中安装有由保护电路和电器装置等形成的保护模块31、正温度系数热敏电阻器33以及电源端子35a和35b。
进一步，孔37形成为贯通第一区域21，第二引板53被定位为部分暴露在孔37的上方，从而提供了将第二引板53连接至二次电池(未示出)的通路。
保护模块31控制在诸如过电流、过充电、过放电、内部压力增大等异常操作中的充电/放电，但并不限于此，从而保护模块31也可以防止任何进一步的电流流动，并由此防止起火、爆炸等意外事故。
保护模块31可包括传感器电阻器、充电/放电场效应晶体管(FET)、熔丝、控制单元、温度熔丝和/或其他。保护模块31还可另外包括无源装置，例如电容器、电阻器等，但并不限于此。
电源端子35a被连接至第一引板51的一侧，电源端子35b被连接至第二引板53的一侧，以便将保护电路板电连接至二次电池。
进一步，FPCB 20包括第二区域23，在该区域中形成有待与外部设备相连的外部连接端子41以及用于将外部连接端子41连接至电源端子35a和35b的导线43。FPCB 20可进一步包括位于形成有导线43的第二区域23中的测试端子45以判断FPCB 20是否操作正常。
当保护电路板10被结合到二次电池时，FPCB 20可包括第三区域25用于增强保护电路板10与二次电池之间的连接。
在该示例性实施例中，第三区域25被形成为与第二区域23关于第一区域21相对。然而，本发明的各方面并不限于此。
当图1A的保护电路板10沿图1A中的虚线被折叠时，分别定位在第一区域21的两侧的第二区域23和第三区域25如图1B所示成形。进一步，第二区域的包括外部连接端子41的边缘可如图1B和图1C所示被折叠。第二和第三区域23和25可被折叠为约90度，但是本发明的各方面并不限于此，因此第二和第三区域23和25也可以相对于第一区域21折叠得更多或更少。
图2为根据本发明另一示例性实施例的包括在电池组中的裸电池100的分解透视图。参见图2，裸电池100包括：形成外部形状的罐100；具有胶卷形并被设置在罐110内的电极组件120；以及与罐110的一侧结合的盖组件130。
罐110可由金属材料形成，并包括在其一侧的开口。罐110可为圆柱形、方形、或者带有曲形边缘的柱形，但并不限于此，从而罐110也可以具有多边形。
电极组件120包括与第一电极接线片121相连的第一电极板122；与第二电极接线片123相连的第二电极板124；以及设置在两个电极板122与124之间的隔板125。电极组件120通过将第一电极板122、隔板125和第二电极板124一起卷起而形成。
第一电极板122和第二电极板124的每一个具有涂覆有包括活性电极材料的浆体的电极集电体，以及未涂覆有浆体的部分(所谓“未涂覆部分”)。第一电极接线片121连接至第一电极板122的未涂覆部分，第二电极接线片123连接至第二电极板124的未涂覆部分。
盖组件130由盖板131、位于盖板131上的电极端子132、以及设置在盖板131和电极端子132之间的垫圈133形成，以密封罐110的开口。
电极端子132电连接至定位在盖板131下方的端子板135。绝缘板134定位在盖板131与端子板135之间并且使盖板131与端子板135绝缘。
电解液被注入时所通过的电解液注入孔131a形成在盖板131的一侧。电解液注入孔131a与电解液注入孔塞131b结合以便被密封。
绝缘壳体136定位在电极组件120上并被容纳在罐110中。绝缘壳体136使电极组件120与盖组件130电绝缘并且防止电极组件120的移动。
电连接至第一电极板122的第一电极接线片121被焊接至盖板131的底部，电连接至第二电极板124的第二电极接线片123被焊接至端子板135的底部。
端子板135的一侧连接至第二电极接线片123，而端子板135的另一侧连接至电极端子132，从而形成第二电极接线片123与电极端子132之间的电通路。垫圈133使电极端子132与盖板131绝缘。
图3为根据本发明另一示例性实施例的电池组的分解透视图，图4A至图4C为与保护电路板10’组合的图3的裸电池100’的透视图，而图4D至图4F为根据各种示例性实施例的外部连接端子的位置的透视图。
参见图3、4A、4B和4C，电池组包括裸电池100’；以及定位在裸电池100’外侧的保护电路板10’，其中裸电池100’通过设置在裸电池100’与保护电路板10’之间的粘合剂或双面胶带200与保护电路板10’组合。
裸电池100’具有与图2的裸电池100相类似的元件，因此，不再进一步对其描述进行阐释。进一步，在图3的裸电池100’中，与图2的裸电池100相同的元件由相同的附图标记表示。
裸电池100’的外部形状由形成外观的罐110、密封罐110的开口的盖板131、以及通过垫圈133与盖板131绝缘的电极端子132形成。
设置在保护电路板10’与裸电池100’之间的双面胶带200可具有各种形状。然而，优选地，由于双面胶带200用于将保护电路板10’粘在裸电池100’上，所以双面胶带200可具有与保护电路板10’相同的形状。
进一步双面胶带200包括孔210，该孔210位于与垫圈133和形成在裸电池100’中的电极端子132的位置对应的位置处，以便通过该孔露出电极端子132。
电池组的外观可通过将顶盖300与裸电池100’的顶侧结合以及将底盖400与裸电池100’的底侧结合而形成。然后，当外部连接端子41定位在裸电池100’的底部时，孔410形成在与裸电池100’的底侧结合的底盖400中，以露出外部连接端子41。
进一步，底盖400的厚度形成为与外部连接端子41的厚度相同，以便不具有用于形成逆向插入防止结构的厚度。因此，逆向插入防止结构310可形成在与裸电池100’的顶侧结合的不安置外部连接端子41的顶盖300上。
电池组可进一步包括：保护电池组外观的电池壳体500。电池壳体500可通过装管或者在裸电池100’的外侧贴标签而形成。电池壳体500可为由塑料或铝材料形成的硬壳体，并可结合到裸电池100’的外侧。
图3的保护电路板10’包括与图1A至图1C的保护电路板10相似的元件，因此，不再对其作进一步的描述。并且，在图3的保护电路板10’中，其与图1A至图1C的保护电路板相同的构件由相同的附图标记表示。
如图3和图4A至图4C所示，保护电路板10’的安装有保护模块31、PTC热敏电阻器33以及电源端子35a与35b的第一区域21，被定位在裸电池100’的形成有电极端子132的顶部。与第一电源端子35a相连的第一引板51被连接到裸电池100’的盖板131，与第二电源端子35b相连的第二引板53被连接到裸电池100’的电极端子132。孔37形成在第一区域21中，与裸电池100’的电极端子132对应，使得部分暴露在孔37上方的第二引板53被连接至裸电池100’的电极端子132。保护模块31、PTC热敏电阻器33以及电源端子35a和35b安装在FPCB 20的上表面，电极端子132通过孔37向外露出。因此，保护模块31、PTC热敏电阻器33、电源端子35a和35b以及电极端子132并不设置在保护电路板10’与裸电池100’之间，从而减小了保护电路板10’与裸电池100’之间的空间。
形成有用于将电源端子35a和35b连接至外部连接端子41的导线43的保护电路板10’的第二区域23，定位在裸电池100’的一侧，第二区域23的包括外部连接端子41的边缘被弯曲使之定位在裸电池100’的底部。然而，如上所述，本发明的各方面并不限于此，从而第一、第二和/或第三区域21、23和25也可以相对于裸电池100、100’被不同地定位。
如图4D所示，保护电路板11的外部连接端子41a可被定位在裸电池100’的一侧。在此情况下，覆盖裸电池100’各侧面的电池壳体(未示出)形成为使得外部连接端子41a被暴露出来。
进一步，如图4E所示，保护电路板12的第二区域23的外部连接端子41b可形成为被定位在裸电池100’的另一侧，该侧定位有保护电路板12的第三区域25。具体地，保护电路板12的第二区域23可以从定位在罐110顶部的第一区域21延伸，向下到罐110的一侧，绕过罐110的底部，然后回到罐110的另一侧。
或者，如图4F所示，保护电路板13的第二区域23的外部连接端子41c可形成为与第三区域25重叠。具体地，保护电路板13的第二区域23可以从定位在罐110顶部的第一区域21延伸，向下到罐110的一侧，绕过罐110的底部，然后回到罐110的另一侧以重叠第三区域25。
当外部连接端子41定位在裸电池100’的侧面时，图3的逆向插入防止结构310可形成在顶盖300和底盖400的任意位置。
进一步，保护电路板10、10’、11、12和13的第三区域25被定位在裸电池100’的另一侧，与裸电池100’的定位有第二区域23的一侧相对，以增强保护电路板10’与裸电池100’之间的固定。然而，本发明的各方面并不限制第三区域25的位置。
根据本发明的各方面，用于安装多个保护装置的空间以及用于形成高电流模式的空间得以确保，并且安装保护装置和形成高电流模式的工作也易于进行。
而且，根据本发明的各方面，由于不需要补偿保护部件与电极端子之间的高度差，所以提高了可操作性和可加工性。
尽管显示和描述了本发明一些实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不背离由权利要求及其等同替换限定范围的本发明的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变。
Claims (20)
1.一种保护电路板，包括：
柔性印刷电路板；以及
安装在所述柔性印刷电路板上的保护模块、正温度系数热敏电阻器和第一电源端子与第二电源端子，
其中所述柔性印刷电路板包括：
第一区域，其上安装有所述保护模块、所述正温度系数热敏电阻器、和所述第一电源端子和第二电源端子；以及
第二区域，其上形成有外部连接端子和用于将所述外部连接端子连接至所述第一电源端子和第二电源端子的导线，
其中所述第一区域包括形成为贯通所述第一区域的孔，
其中所述保护电路板进一步包括：
与所述第一电源端子相连的第一引板；以及
与所述第二电源端子相连的第二引板，其中所述第二引板通过在所述第一区域中形成的所述孔被部分地暴露。
2.如权利要求1所述的保护电路板，其中所述柔性印刷电路板还包括形成在所述第二区域中的测试端子。
3.如权利要求1所述的保护电路板，其中所述柔性印刷电路板还包括形成为与所述第二区域关于所述第一区域相对的第三区域。
4.如权利要求3所述的保护电路板，其中所述第二区域和所述第三区域相对于所述第一区域被折叠。
5.如权利要求1所述的保护电路板，其中所述外部连接端子形成为靠近所述第二区域的边缘，所述第二区域的形成有所述外部连接端子的部分被折叠。
6.如权利要求1所述的保护电路板，其中所述第一电源端子设置在所述第一区域的边缘处，所述第二电源端子设置在所述第一区域的中心部分。
7.一种电池组，包括：
包括盖板和电极端子的裸电池；以及
相对于所述裸电池被定位的保护电路板，其由安装有保护模块、正温度系数热敏电阻器和第一电源端子和第二电源端子的柔性印刷电路板形成，
其中所述保护电路板包括：
第一区域，其上安装有所述保护模块、所述正温度系数热敏电阻器、和所述第一电源端子和第二电源端子；以及
第二区域，其上形成有外部连接端子和用于将所述外部连接端子连接至所述第一电源端子和第二电源端子的导线，
其中所述第一区域包括形成为贯通所述第一区域的孔，
其中所述保护电路板包括：
将所述第一电源端子电连接至所述盖板的第一引板；以及
将所述第二电源端子电连接至所述电极端子的第二引板，其中所述第二引板通过在所述第一区域中形成的所述孔被部分地暴露。
8.如权利要求7所述的电池组，其中所述保护电路板还包括形成为与所述第二区域关于所述第一区域相对的第三区域。
9.如权利要求7所述的电池组，其中所述电极端子形成在所述裸电池的顶部，所述保护电路板的所述第一区域被设置为与所述电极端子相对应。
10.如权利要求7所述的电池组，其中所述第二区域被设置在所述裸电池的一侧。
11.如权利要求10所述的电池组，其中所述外部连接端子被设置在所述裸电池的所述一侧。
12.如权利要求10所述的电池组，其中所述保护电路板还包括形成为与所述第二区域关于所述第一区域相对的第三区域，所述第三区域被设置在所述裸电池的另一侧，所述另一侧与所述裸电池的设置有所述第二区域的所述一侧相对。
13.如权利要求7所述的电池组，其中所述第二区域的包括所述外部连接端子的边缘被弯曲，以使所述外部连接端子被设置在所述裸电池的底部。
14.如权利要求8所述的电池组，其中所述第三区域位于所述裸电池的一侧上，并且所述第二区域从所述裸电池的另一侧延伸围绕所述裸电池的底部，以使所述外部连接端子被设置在所述裸电池的设置有所述第三区域的所述一侧上。
15.如权利要求14所述的电池组，其中所述第二区域进一步具有与所述第三区域重叠的部分，以使所述外部连接端子被定位在与所述第三区域重叠的该部分上。
16.如权利要求7所述的电池组，其中所述保护电路板还包括形成在所述第二区域的测试端子。
17.如权利要求7所述的电池组，进一步包括：
被设置为覆盖所述裸电池的顶侧的顶盖；和
被设置为覆盖所述裸电池的底侧的底盖。
18.如权利要求17所述的电池组，其中所述顶盖和所述底盖的至少一个包括逆向插入防止结构。
19.如权利要求7所述的电池组，进一步包括设置在所述保护电路板与所述裸电池之间的粘合剂。
20.一种保护电路板，包括：
柔性印刷电路板，其包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域设置在所述第二区域与第三区域之间；
设置在所述柔性印刷电路板的第一区域中的保护模块、正温度系数热敏电阻器和第一电源端子与第二电源端子；和
设置在所述柔性印刷电路板的第二区域中的外部连接端子和用于将所述外部连接端子连接至所述第一电源端子和第二电源端子的导线，
其中所述第一区域包括形成为贯通所述第一区域的孔，
其中所述保护电路板进一步包括：
与所述第一电源端子相连的第一引板；以及
与所述第二电源端子相连的第二引板，其中所述第二引板通过在所述第一区域中形成的所述孔被部分地暴露。
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