CN101478034A - 保护电路板、电池包及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保护电路板、一种电池包及其制造方法,所述保护电路板包括安装板和设置在安装板的一侧的多个引线端子,其中,引线端子包括与安装板的一侧表面接触的第一端子以及相对于第一端子成一定角度弯曲的第二端子。
Description
技术领域
实施例涉及一种保护电路板、一种电池包及其制造方法。更具体地说,实施例涉及一种保护电路板、一种电池包及其制造方法,其中,这样构造裸电池(bare cell)的电极接线片和保护电路板的引线端子之间的电连接结构,使多个电极接线片可同时电连接到引线端子,并且可提高电极接线片和引线端子之间的结合强度。
背景技术
正在积极地进行尺寸紧凑且重量轻的便携式电气/电子装置(例如,蜂窝电话、笔记本计算机、便携摄像机等)的开发和制造。便携式电气/电子装置可包括电池包,从而所述装置即使在没有供电的地方也可以工作。二次电池主要分为镍-镉(Ni-Cd)电池、镍-金属氢化物(Ni-MH)电池以及锂离子(Li-ion)二次电池。
锂离子二次电池的工作电压是Ni-Cd电池或Ni-MH电池的工作电压的3倍高,并且每单位重量的能量密度高,所以锂离子二次电池被广泛地用于便携式电气/电子装置中的电池包。根据要使用的电解液的种类,锂离子二次电池可分为使用液体电解液的锂离子电池和使用聚合物电解液的锂聚合物电池。此外,根据制造的形状,锂离子二次电池可分为棱柱式电池、圆柱式电池和袋式电池。
通常,使用锂离子二次电池的电池包可包括裸电池和保护电路板,所述裸电池包括电极组件和外壳,外壳容纳电极组件和能使锂离子在电极组件之间迁移的电解液,所述保护电路板电连接到裸电池,以控制裸电池充电或放电时的电压或电流。
可通过利用焊接将正极接线片和负极接线片电连接到保护电路板的引线端子来实现裸电池和保护电路板之间的电连接,其中,正极接线片电连接到电极组件的正极板,负极接线片电连接到电极组件的负极板。此外,由于正极板和负极板可由彼此不同的材料形成,所以为了使裸电池的效率最大化,正极接线片和负极接线片也可由彼此不同的导电材料形成。
为了将可由彼此不同的导电材料形成的正极接线片和负极接线片电连接到保护电路板的引线端子,应当分别执行将正极接线片电连接到保护电路板的引线端子的工艺,以及将负极接线片电连接到保护电路板的引线端子的另一工艺。这会导致良率和工艺效率劣化,并且会导致正极接线片与引线端子之间以及负极接线片与引线端子之间的结合强度也劣化。
发明内容
因此,实施例在于一种保护电路板、一种电池包及其制造方法,基本上克服了由于现有技术的局限性和缺点导致的一个或多个问题。
因此,实施例的一个特征在于提供一种电池包,其中,正极接线片和负极接线片由不同的材料形成。
因此,实施例的另一特征在于提供一种制造电池包的方法,其中,负极接线片和端子之间的连接以及正极接线片和端子之间的连接基本上同时发生。
可通过提供一种保护电路板来实现上面的和其它的特征和优点中的至少一个,所述电路板包括安装板和设置在安装板的一侧的多个引线端子,其中,引线端子包括与安装板的一侧表面接触的第一端子以及相对于第一端子成一定角度弯曲的第二端子。
第一端子可基本上与第二端子垂直。
安装板可包括多个通孔,所述通孔至少部分地将第一端子暴露到安装板的与第一端子相对的侧部。
所述多个引线端子可包含镍。
还可通过提供一种电池包来实现上面的和其它的特征和优点中的至少一个,所述电池包包括:电极组件;外壳,包括用于容纳电极组件的空腔以及用于密封所述空腔的密封单元;多个电极接线片,电连接到电极组件并且至少部分地突出到外壳的外部;保护电路板,包括安装板和多个引线端子,引线端子设置在安装板的一侧并且电连接到所述电极接线片,其中,引线端子至少部分地围绕电极接线片。
引线端子可包括第一端子和第二端子,第一端子与安装板的一侧表面接触,第二端子弯曲以至少部分地围绕所述电极接线片。
所述电极接线片可与引线端子的第一端子接触。
安装板可包括多个通孔,所述通孔至少部分地将第一端子暴露到安装板的与第一端子相对的侧部。
电极接线片可与安装板的设置有通孔的侧表面接触。
所述多个电极接线片可包括至少一个正极接线片和至少一个负极接线片,正极接线片可包含与负极接线片的导电材料不同的导电材料。
还可通过提供一种制造电池包的方法来实现上面的和其它的特征和优点中的至少一个,所述方法包括以下步骤:设置裸电池,所述裸电池包括电极组件和用于容纳电极组件的外壳,多个电极接线片电连接到电极组件并突出到外壳外部;设置保护电路板,所述保护电路板包括安装板和多个引线端子,所述引线端子具有与安装板的一侧表面接触的第一端子和相对于第一端子成一定角度弯曲的第二端子;将裸电池和保护电路板对准,使得多个电极接线片被设置为与安装板的表面相邻;将引线端子的第二端子弯曲,使得引线端子至少部分地围绕对应的电极接线片;将引线端子电连接到对应的电极接线片。
在将引线端子的第二端子弯曲为至少部分地围绕对应的电极接线片的步骤之前,可将引线端子的第二端子弯曲为基本上垂直于引线端子的第一端子。
所述方法还可包括形成多个通孔,所述通孔至少部分地将第一端子暴露到安装板的在安装板中与第一端子相对的侧部。
所述方法还可包括将引线端子的第一端子通过通孔电连接到电极接线片的一侧。
所述方法还可包括将第二端子电连接到电极接线片的与电极接线片的电连接到第一端子的侧部相对的侧部。
可基本同时地执行将引线端子的第一端子电连接到电极接线片的一侧的步骤以及将引线端子的第二端子电连接到电极接线片的与电极接线片的电连接到第一端子的侧部相对的侧部的步骤。
可将裸电池和保护电路板对准,使得裸电池的每个电极接线片与对应的引线端子的第一端子接触。
所述多个电极接线片包括至少一个正极接线片和至少一个负极接线片,并且保护电路板的引线端子可包括电连接到正极接线片的正引线端子和电连接到负极接线片的负引线端子,可基本上同时地形成正极接线片和正引线端子之间的电连接以及负极接线片和负引线端子之间的电连接。
每个电极接线片可被焊接到对应的引线端子。
每个引线端子的第一端子与裸电池对应的的电极接线片可接触安装板的彼此相对的侧表面。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例,对于本领域普通技术人员来讲,本发明的上述和其它特征和优点将变得更加明显,在附图中,
图1示出了根据示例性实施例的电池包的分解透视图;
图2A和图2B示出了根据示例性实施例的电池包的保护电路板的不同构造的透视图;
图3A至图3D示出了顺序地显示根据示例性实施例的制造电池包的工艺的剖视图。
具体实施方式
现在,将在下文中参照附图更充分地描述示例实施例;然而,示例实施例可以以不同的形式实施,而不应解释为局限于在此阐述的实施例。相反,提供这些实施例将使本公开是彻底和完全的,并且将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在附图中,为了示出的清晰,可夸大层或区域的尺寸。还应理解的是,当层或元件被称作“在”另一层或基底“上”时,该层或元件可以直接在另一层或基底上,或者也可以存在中间层。此外,应理解的是,当层被称为“在”另一层“下”时,该层可以直接在另一层下,或者也可以存在一个或多个中间层。此外,还应理解的是,当层被称为“在”两个层“之间”时,该层可以是两个层之间的唯一层,或者也可以存在一个或多个中间层。相同的标号始终表示相同的元件。
如在这里使用的,表达方式“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中合取和析取的开放式表达方式。例如,表达方式“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每个包含下面的意思:只有A;只有B;只有C;同时有A和B两个;同时有A和C两个;同时有B和C两个;同时有A、B和C所有这三个。此外,除非通过将这些表达方式与术语“由...组成”组合来特别指出为相反的,这些表达方式都是开放式的。例如,表达方式“A、B和C中的至少一个”还可包括第n构件,其中n大于3,而表达方式“从由A、B和C组成的组中选择的至少一个”则不包括第n构件。
如在这里使用的,除非与术语“任意一个”结合使用,表达方式“或”不是“排他的或”。例如,表达方式“A、B或C”包括只有A;只有B;只有C;同时有A和B两个;同时有A和C两个;同时有B和C两个;同时有A、B和C所有这三个,而表达方式“A、B或C中的任意一个”的意思是只有A、只有B和只有C之一,而不表示同时有A和B两个、同时有A和C两个、同时有B和C两个以及同时有A、B和C所有这三个中的任何一个。
如在这里使用的,单数形式也可以与单个项或多个项结合使用。例如,术语“金属层”可以表示单个化合物(例如,铝)或多个化合物的组合(例如,与钢混合的铝)。
现在,在下文中,将参照附图更充分地描述本发明,在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而,本发明可以以不同的形式实施,而不应理解为局限于在此阐述的实施例。在整个说明书中,相同的标号用来表示相同的元件。当一个部件被描述为“连接到”另一部件时,可理解为表示利用设置在它们之间的装置“电连接到”另一部件。
参照图1,根据示例性实施例的电池包可包括裸电池,所述裸电池包括电极组件100和具有容纳电极组件100的空腔的外壳200。外壳200可包括用于密封空腔230的密封单元215和225。裸电池还可包括可电连接到电极组件100并平行地局部突出到外壳200外部的正极接线片115和负极接线片125。电池包还可包括电连接到裸电池的电极组件100的保护电路板400。
电极组件100可包括正极板110,正极板110包含正极活性材料(未示出)和在可其上涂覆正极活性材料的正极集流体(未示出)。电极组件100还可包括负极板120,负极板120包含负极活性材料(未示出)和可在其上涂覆负极活性材料的负极集流体(未示出)。电极组件还可包括设置在正极板110和负极板120之间的分隔件130。
含锂的过渡金属氧化物或者锂的硫族化物可被用作正极活性材料,这些过渡金属氧化物可由诸如LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4或LiNi1-x-yCoxMyO2(这里,0≤x≤1、0≤y≤1且0≤x+y≤1,并且M可以是诸如Al、Sr、Mg、La等的金属)的金属氧化物来表示。此外,负极活性材料可以是碳材料(例如,结晶形碳、无定形碳、碳复合材料、碳纤维等)、锂金属或锂合金。
正极集流体和负极集流体可包含不锈钢、镍、铜、铝和它们的合金中的至少一种。优选地,正极集流体由铝或铝合金形成,负极集流体由铜或铜合金形成,以使效率最大化。
分隔件130可设置在正极板110和负极板120之间,以在使得锂离子能够迁移的同时防止电短路。分隔件130可由例如聚烯烃类聚合物层(例如,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP))或其多层来形成。
外壳200可包括具有第一外壳210和第二外壳220,在第一外壳210的边缘形成第一密封单元215。第二外壳220可包括用于容纳电极组件100的空腔230。可在第二外壳上形成第二密封单元225以对应于第一密封单元215。可通过冲压工艺(press process)来形成第二外壳220的空腔230。虽然在示例性实施例中示出了空腔230可以形成在设置在外壳200的下部的第二外壳220中,但是空腔230可形成在设置在外壳200上部的第一外壳210中。
第一外壳210和第二外壳220可具有多层结构。所述层可包括金属层212、热熔层(thermal fusion layer)211和绝缘层213。热熔层211可形成在第一外壳210与第二外壳220接触的侧部上。绝缘层213可形成在相对侧上。金属层212可形成在热熔层211和绝缘层213之间。金属层212可包含铝、钢、不锈钢和它们的合金中的至少一种。绝缘层213可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙或它们的堆叠层中的至少一种。
此外,热熔层211可包含流延聚丙烯(CPP)、聚丙烯(PP)或它们的堆叠层中的至少一种,和/或热熔层211可由具有热熔特性的任何合适的材料形成以用作密封材料。
正极接线片115和负极接线片125可分别电连接到电极组件100的正极板110和负极板120。正极接线片115和负极接线片125可基本彼此平行地局部突出到外壳200的外部。为了防止空腔230的未密封,正极接线片115和负极接线片125均可包括在密封单元215和225与正极接线片115和负极接线片125接触的区域设置的绝缘片带(insulating tab tape)140。
保护电路板400可包括设置在安装板410的一侧上的两个引线端子420,引线端子420分别电连接到正极接线片115和负极接线片125。保护电路板400还可包括电连接到外部负载(未示出)的外部端子440。虽然在示例性实施例中描述了一个正极接线片115和一个负极接线片125突出到外壳200外部,但是根据需要,多个正极接线片115和多个负极接线片125可以突出到外壳200外部。电连接到正极接线片115和负极接线片125的引线端子140的个数可等于突出到外壳200外部的正极接线片115和负极接线片125的个数之和。
安装板410可通过引线端子420电连接到裸电池的电极组件100。可在安装板上安装用于在裸电池充电或放电时控制电压或电流的一个或多个部件(未示出)。可在安装板410上形成用于在引线端子420、安装的部件和外部端子440之间电连接的导电图案(未示出)。
引线端子420可包括第一端子420a和第二端子420b,第一端子420a与安装板410的一个侧表面接触。在组装之前,第二端子420b可被弯曲成基本上与第一端子420a垂直,并且可远离安装板410的一侧突出。为了使正极接线片115和负极接线片125能电连接到第一端子420a,可在安装板410中形成至少将第一端子420a部分地暴露到安装板410的相对侧的通孔430。
如图2A所示,引线端子520的第一端子520a可与安装板410的形成有外部端子440的侧表面接触。引线端子520的第二端子520b可远离安装板410的一侧突出。
此外,如图2B所示,引线端子620的第一端子620a可与安装板410的未形成外部端子440的侧表面接触,引线端子620的第二端子620b可沿远离安装板410的形成有外部端子440的这侧的方向突出。
现在将参照图1和图3A至图3D来描述根据示例性实施例的制造电池包的工艺。
首先,如图3A所示,可以提供裸电池,所述裸电池具有电连接到电极组件100并基本上彼此平行地突出到外壳200的外部的多个电极接线片135。还可提供包括安装板410和多个引线端子420的保护电路板400。引线端子420可包括与安装板410的一侧表面接触的第一端子420a以及可以相对于第一端子420a成一定角度弯曲的第二端子420b。
在引线端子420中,对应于第一端子420a的区域与安装板410的一侧表面接触,对应于不与安装板410的一侧表面接触的第二端子420b的另一区域可被弯曲,使得可在第一端子420a和第二端子420b之间形成角度。在组装过程中,可以将第二端子420b弯曲成为至少部分地围绕裸电池的电极接线片135。因此,第一端子420a可与第二端子420b基本垂直,使得第二端子420b能够被容易地弯曲成至少部分地围绕电极接线片135。
如图3B所示,可对准裸电池和保护电路板400,使得引线端子420的第一端子420a接触电极接线片135。此外,可将裸电池和保护电路板400对准,使得多个电极接线片135被设置为与安装板410的表面相邻。可选地,再次参照图2B,电极接线片135可与安装板410的与引线端子420的第一端子420a相对的侧表面接触。
如图3C所示,引线端子420的第二端子420b可被弯曲,使得引线端子420至少部分地围绕电极接线片135。第二端子420b可电连接到电极接线片135的与第二端子420b接触的一侧。为了进一步加强引线端子420和电极接线片135之间的电连接,可在安装板410中形成通孔430,通孔430设置在安装板410的一侧表面上。通孔430可至少部分地将第一端子420a暴露到安装板410的相对侧。第一端子420a可通过通孔430电连接到电极接线片135的一侧。可基本上同时地执行将第二端子420b电连接到电极接线片135的一侧的工艺,以及通过通孔430将第一端子420a电连接到电极接线片135的相对侧的工艺。
考虑到会对可通过电连接工艺安装在安装板410和电极组件100上的安装部件进行撞击,可通过焊接(例如,电阻焊接)来实现引线端子420和电极接线片135之间的电连接。考虑到导电性,引线端子420可包含镍材料。
如图3D所示,为了固定保护电路板400,可将电极接线片135的区域A弯曲,使得保护电路板400基本上垂直于裸电池的一侧表面。然后,可使用成型材料(例如,热熔料(hot-melt)或树脂)执行用于填充保护电路板400和裸电池之间的空间的成型工艺,以固定保护电路板400和裸电池。这还可以防止保护电路板400和裸电池之间的电连接因外部撞击而被短路。
在下面的表1中,比较了根据示例性实施例的电池包与传统的电池包的正极接线片和负极接线片与引线端子之间的焊接强度。
表1
正极接线片和引线端子之间的焊接强度(kgf) | 负极接线片和引线端子之间的焊接强度(kgf) | |
传统的电池包 | 2.25 | 2.35 |
根据实施例的电池包 | 2.75 | 2.85 |
如表1所示,与传统的电池包相比,根据实施例的电池包表现出增强了的正极接线片与对应的引线端子之间以及负极接线片和对应的引线端子之间的焊接强度。
因此,在实施例的电池包中,保护电路板的引线端子可围绕电极接线片(例如,裸电池的正极接线片和负极接线片),然后引线端子可电连接到电极接线片。多个电极接线片包括至少一个正极接线片和至少一个负极接线片,并且保护电路板的引线端子包括电连接到正极接线片的正引线端子和电连接到负极接线片的负引线端子,基本上同时地形成正极接线片和正引线端子之间的电连接以及负极接线片和负引线端子之间的电连接。保护电路板的引线端子可基本同时电连接到裸电池的正极接线片和负极接线片。可提高正极接线片和引线端子之间以及负极接线片和引线端子之间的焊接强度。
在根据实施例的电池包中,保护电路板的引线端子可至少部分地围绕裸电池的正极接线片和负极接线片。这可允许保护电路板的引线端子基本同时电连接到裸电池的正极接线片和负极接线片。这可使得电池包的良率提高,并提高工艺效率。此外,可提高引线端子和正极接线片之间以及引线端子和负极接线片之间的焊接强度。因此,还可加强保护电路板和裸电池之间的电连接。
已经在此公开了本发明的示例性实施例,虽然使用了特定的术语,但是使用它们仅以一般的和描述性的意思来理解,而不是出于限制的目的。因此,本领域普通技术人员应该理解,在不脱离如权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节上进行各种改变。
Claims (20)
1、一种保护电路板,包括:
安装板;
多个引线端子,设置在安装板的一侧,
其中,所述引线端子包括第一端子和第二端子,第一端子与安装板的一侧表面接触,第二端子相对于第一端子成一定角度弯曲。
2、如权利要求1所述的保护电路板,其中,第一端子与第二端子垂直。
3、如权利要求1所述的保护电路板,其中,安装板包括多个通孔,所述通孔至少部分地将第一端子暴露到安装板的与第一端子相对的那一侧。
4、如权利要求1所述的保护电路板,其中,所述多个引线端子包含镍。
5、一种电池包,包括:
电极组件;
外壳,包括空腔和密封单元,空腔用于容纳电极组件,密封单元用于密封所述空腔;
多个电极接线片,电连接到电极组件并且至少部分地突出到外壳的外部;
保护电路板,包括安装板和多个引线端子,引线端子设置在安装板的一侧并且电连接到所述电极接线片,
其中,所述引线端子至少部分地围绕所述电极接线片。
6、如权利要求5所述的电池包,其中,所述引线端子包括第一端子和第二端子,第一端子与安装板的一侧表面接触,第二端子弯曲以至少部分地围绕所述电极接线片。
7、如权利要求6所述的电池包,其中,所述电极接线片与所述引线端子的第一端子接触。
8、如权利要求6所述的电池包,其中,安装板包括多个通孔,所述通孔至少部分地将第一端子暴露到安装板的与第一端子相对的那一侧。
9、如权利要求8所述的电池包,其中,所述电极接线片与安装板的设置有通孔的侧表面接触。
10、如权利要求5所述的电池包,其中,所述多个电极接线片包括至少一个正极接线片和至少一个负极接线片,所述正极接线片包含与所述负极接线片的导电材料不同的导电材料。
11、一种制造电池包的方法,该方法包括以下步骤:
设置裸电池,所述裸电池包括电极组件和用于容纳电极组件的外壳,多个电极接线片电连接到电极组件并突出到外壳外部;
设置保护电路板,所述保护电路板包括安装板和多个引线端子,所述引线端子具有与安装板的一侧表面接触的第一端子和相对于第一端子成一定角度弯曲的第二端子;
将裸电池和保护电路板对准,使得所述多个电极接线片被设置为与安装板的表面相邻;
将所述引线端子的第二端子弯曲,使得所述引线端子至少部分地围绕对应的电极接线片;
将所述引线端子电连接到对应的电极接线片。
12、如权利要求11所述的方法,其中,在将所述引线端子的第二端子弯曲为至少部分地围绕对应的电极接线片的步骤之前,将所述引线端子的第二端子弯曲为垂直于所述引线端子的第一端子。
13、如权利要求11所述的方法,还包括形成多个通孔,所述通孔至少部分地将第一端子暴露到安装板的在安装板中与第一端子相对的那一侧。
14、如权利要求13所述的方法,还包括将所述引线端子的第一端子通过所述通孔电连接到电极接线片的一侧。
15、如权利要求14所述的方法,还包括将第二端子电连接到所述电极接线片的与所述电极接线片的电连接到第一端子的那一侧相对的一侧。
16、如权利要求15所述的方法,其中,同时地执行将所述引线端子的第一端子电连接到所述电极接线片的一侧的步骤以及将所述引线端子的第二端子电连接到所述电极接线片的与电极接线片的电连接到第一端子的那一侧相对的一侧的步骤。
17、如权利要求11所述的方法,其中,将裸电池和保护电路板对准,使得裸电池的每个电极接线片与对应的引线端子的第一端子接触。
18、如权利要求11所述的方法,其中:
所述多个电极接线片包括至少一个正极接线片和至少一个负极接线片,并且保护电路板的引线端子包括电连接到正极接线片的正引线端子和电连接到负极接线片的负引线端子,
同时地形成正极接线片和正引线端子之间的电连接以及负极接线片和负引线端子之间的电连接。
19、如权利要求11所述的方法,其中,每个电极接线片焊接到对应的引线端子。
20、如权利要求11所述的方法,其中,每个引线端子的第一端子与裸电池的对应的电极接线片接触安装板的彼此相对的侧表面。
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