CN101752592B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池具有裸电池，该裸电池包括罐、位于该罐中的电极组件、和密封该罐的盖组件。保护电路模块位于所述裸电池上，该保护电路模块包括金属保护电路板。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种二次电池。
背景技术
锂离子二次电池可包括由裸电池和保护电路模块组成的核心组。
通常由正电极板、负电极板、电解液和隔板组成的裸电池用作外部电子设备的电源，并能够在其重新充电之后重复使用。保护电路模块保护二次电池免于过充电和过电流，并防止电池可能因过度放电而导致的性能降低。
发明内容
根据本发明的各实施例，提供一种二次电池，其能够通过减少生产过程和成本来实现提高的生产产量和较小的结构。
本发明要解决的问题不限于以上提及的技术问题，还包括这里未提及的对本发明所属领域普通技术人员根据以下描述明显可知的其他技术问题。
在一个实施例中，二次电池具有裸电池，所述裸电池包括罐、位于所述罐内的电极组件、和密封所述罐的盖组件。保护电路模块位于所述裸电池上，所述保护电路模块包括金属保护电路板。所述盖组件可包括具有第一端子孔的盖板、位于所述第一端子孔内的电极端子、和位于所述电极端子与所述盖板之间的衬垫。所述保护电路模块可包括位于所述保护电路板上的绝缘层和和位于所述绝缘层上的充电/放电端子和保护电路部分。所述保护电路板可位于由铝制成的盖板上，并可具有两个外周端部，每个外周端部均被连接到所述盖板的外周端部上。
在一个实施例中，保护电路板包括第二端子孔，所述第二端子孔被配置为容纳所述电极端子和所述衬垫。进一步，衬垫可接触由所述第二端子孔限定的壁，电极端子可与所述第二端子孔分隔开。
该二次电池可进一步包括位于所述绝缘层上的电连接到所述电极端子的负电极引线板，其中绝缘层可为环氧绝缘层。
在一个实施例中，保护电路板可包括多个突起，盖板可包括多个联接孔，其中多个突起中的每一个均被配置为插入多个联接孔中的一个中。突起和联接孔可例如通过干涉配合连接。
附图说明
图1为根据本发明实施例的二次电池的分解透视图。
图2为根据本发明实施例的图1的二次电池的裸电池的分解透视图。
图3为根据本发明实施例的保护电路模块的透视图。
图4为根据本发明实施例的二次电池的一部分的剖视图。
图5为根据本发明另一实施例的二次电池的一部分的剖视图。
具体实施方式
本发明的各实施例将参照附图更为详细地进行描述，以使本领域技术人员能够易于实践本发明。本发明的这些和其他目的、优点和特征以及实现其的方法将通过以下结合附图给出的详细实施例而变得明显。相同的附图标记在整个说明书和附图中表示相同的元件。
下文中，将参照附图更为详细地描述根据本发明各个实施例的二次电池。
图1为根据本发明实施例的二次电池10的分解透视图，图2为根据本发明实施例的二次电池10的裸电池100的分解透视图。
参照图1，二次电池10包括裸电池100、保护电路模块140、标签150、上壳体160和下壳体170。保护电路模块140被定位在裸电池100上，保护电路模块和裸电池可彼此电连接和机械连接。裸电池100的外表面可通过缠绕标签150而被保护。上壳体160可被定位为包住保护电路模块140和裸电池100的上部，下壳体170可被定位为包住裸电池100的下部。
结合图1参照图2，裸电池100可包括罐110、容纳在罐110中的电极组件120、和覆盖罐110的敞口上部110a的盖组件130。
罐110可为大致矩形，其具有倒圆边缘并在其一侧具有敞口上部110a。罐110可由金属形成，且还可用作端子。将在下文中例示的电极组件120可通过敞口上部110a被插入罐110中。
电极组件120可包括第一电极板121、第二电极板122和隔板123。进一步，电极组件120通过堆叠第一电极板121、第二电极板122和在该第一与第二电极板之间的隔板123、并将该形成的堆叠结构卷绕成胶卷形而制成。
第一电极板121可由第一电极集电体和第一电极涂覆部分组成。
当第一电极板121为正电极时，第一电极集电体可由具有优良导电性的铝(Al)箔形成。
第一电极涂覆部分位于第一电极集电体上，并可由第一电极活性材料、导电材料和粘合剂组成。第一电极活性材料的非限制性示例可包括氧化锂钴(LiCoO2)、氧化锂锰(LiMn2O4)、氧化锂镍(LiNiO2)，等。导电材料可包括碳黑或类似物。至于粘合剂，聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)或聚四氟乙烯(PTFE)可以其溶液或离散形式使用在挥发性溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮(NMP))中、有机溶剂中、或水中。
第一电极集电体的两端均可提供有未涂覆电极活性材料的第一电极非涂覆部分。第一电极接线片121a被连接到第一电极非涂覆部分，并朝向罐110的敞口上部110a突出。第一电极接线片121a可由铝或类似物形成。为了防止与罐110以外的部件之间可能的短路，第一绝缘带可被提供在第一电极接线片121a从电极组件120抽出的部分上。
第二电极板122可由第二电极集电体(未示出)和第二电极涂覆部分(未示出)组成。
当第二电极板122为负电极时，第二电极集电体可由具有优良导电性的铜(Cu)箔形成。
第二电极涂覆部分位于第二电极集电体上，并可由第二电极活性材料、导电材料和粘合剂组成。用于第二电极活性材料的物质的非限制性示例可包括碳(C)-基材料、Si、Sn、氧化锡、复合锡合金、过渡金属氧化物、锂金属氮化物、锂金属氧化物，等。典型地，碳(C)-基物质可用作第二电极活性材料。导电材料的示例可包括碳黑等。至于粘合剂，PVDE、SBR或PTFE可通过将其溶解或离散在挥发性溶剂(例如NMP)中、有机溶剂中或水中而使用。由于第二电极活性材料的高导电性，第二电极板122不是必须需要包括导电材料。
第二电极集电体的两端可提供有未涂覆电极活性材料的第二电极非涂覆部分。第二电极接线片122a被连接到第二电极非涂覆部分，并突出朝向罐110的敞口上部110a。第二电极接线片122a可由铜(Cu)或镍(Ni)形成。为了防止与电极端子134以外的部件之间可能的短路，第二绝缘带可被提供在第二电极接线片122a从电极组件120抽出的部分上。
尽管上述构造参照第一电极板121为正电极、第二电极板122为负电极的结构被例示，但是也可以是第一电极板121为负电极、第二电极板122为正电极。在该情况下，用于集流体和涂覆部分的材料可互换。
通常在正方型二次电池10中，用作端子的罐110可为正电极。如果第一电极板121为正电极，胶卷电极组件120的最外侧电极板可为与正电极对应的第一电极板121。如果第一电极板121为负电极，则胶卷电极组件120的最外侧电极板可为与正电极对应的第二电极板122。
下文中，示出如下实施例，其中第一电极板121为正电极，第二电极板122为负电极。
隔板123可由使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的多孔膜或其复合膜形成。隔板123用于阻断可能发生在电极组件120中的第一电极板121与第二电极板122之间的电子传导，并有利于锂离子的平稳迁移。隔板123可通过断开功能或类似功能防止第一电极板121与第二电极板122之间可能的接触，并且在二次电池10的内部温度因外部短路或类似情况而升高时防止电池温度升高。
为了防止第一电极板121与第二电极板122之间的短路，除了隔板123的安装以外，第一电极板121和第二电极板122的一个或两个表面可进一步提供有陶瓷/粘合剂混合物的陶瓷层。
在电极组件120中，当制成的电池充电时，锂离子从第一电极板121迁移至第二电极板122(插入)。与之相反，当放电时，锂离子从第二电极板122迁移至第一电极板121(脱离)。结果是，通过锂离子从第一电极板121到第二电极板122或反之的这种重复的插入/脱离过程，电压可提供到外部设备。
盖组件130可包括盖板131、绝缘板132、端子板133、电极端子134和衬垫135。与单独的绝缘壳体136结合的盖组件130在罐110的敞口上部110a组合到电极组件120，由此导致罐110的气密密封。绝缘壳体136可提供有孔136a，用于将电解液注入电极组件120。
盖板131可由金属板形成，具有与罐110的敞口上部110a大致对应的尺寸。盖板131的中心可提供有具有给定尺寸的第一孔131a。在本发明的背景下，形成在盖板130的中心的孔将被定义为第一端子孔131a。盖板131的一侧可提供有电解液注入孔131b。在完成将电解液注入罐110之后，电解液注入孔131b可用例如球的塞131c密封。在本发明的背景下，电解液注入孔131b和塞131c可被称为电解液注入部分。盖板131的相对于第一端子孔131a而与电解液注入孔131b相反的一侧上可提供有安全通气口131d。由于在盖板131的一个表面上形成的槽，安全通气口131d可相对于盖板131的环绕部分具有阶梯构造。安全通气口131d可断裂，以在裸电池100中出现高内部压力时致使气体向外部释放。盖板131可与第一电极接线片121a电连接接触。因此，盖板131可具有与第一电极板121相同的极性。
绝缘板132为板形，并可位于盖板131下面和/或与盖板131相邻。绝缘板132可在与第一端子孔131a大致对应的位置具有第二孔132a。绝缘板132可由与衬垫135相同的绝缘材料形成。
端子板133为板形，并可位于绝缘板132下面和/或与绝缘板132相邻。端子板133可在与第二孔132a大致对应的位置具有第三孔133a。端子板133可由镍或镍合金形成。
电极端子134可通过第一孔131a、第二孔132a和第三孔133a被插入盖板131、绝缘板132和端子板133。电极端子134可电连接到第二电极接线片122a。因此，电极端子134可具有与第二电极板122相同的极性。
衬垫135可位于电极端子134与盖板131之间，以当电极端子134插入盖板131的第一端子孔131a时，提供电极端子134与盖板131之间的绝缘。
保护电路模块140可位于裸电池100的上表面上，由此提供防止二次电池10过充电和过电流的保护，并防止电池可能因过放电而导致的性能降低。下文中，保护电路模块140与裸电池100之间的连接结构将参照附图3和图4更为详细地例示。
图3为根据本发明实施例的保护电路模块140的透视图，图4为根据本发明实施例的二次电池10的一部分的剖视图。
参照图3和图4，保护电路模块140可包括保护电路板141、绝缘层142、充电/放电端子143、保护电路部分144和负电极引线板145。
保护电路板141可具有与盖板131大致对应的板形结构。保护电路板141可由例如铝(Al)的金属形成。保护电路板141与盖板131面对面地接触以在它们之间形成电连接，并可具有与第一电极板121相同的极性。保护电路板141将在下文中更为详细地描述。
绝缘层142可位于保护电路板141上。绝缘层142可具有与保护电路板141大致相符的板形结构。绝缘层142可被提供具有导电金属图案，用于保护电路板141、充电/放电端子143、保护电路部分144和负电极引线板145之间的电连接。对于绝缘层142的材料没有特别的限制，只要这些材料用于绝缘材料即可。在一个实施例中，环氧树脂可用作绝缘层142的材料。第二端子孔140a可形成在保护电路板141和绝缘层142中的与电极端子134和衬垫135对应的位置。电极端子134和衬垫135可插入第二端子孔140a中。进一步，在保护电路板141和绝缘层142中，注入孔140b可形成在与盖板131的电解液注入部分对应的位置。
充电/放电端子143电连接到保护电路板141、保护电路部分144、负电极引线板145和导电金属图案，并可用作与外部电子设备联通的电路径。
在保护电路部分144中，包括保护电路的无源和有源元件可被电连接到导电金属图案。保护电路可通过检查诸如电池的充/放电状态、电流、电压和温度等信息来保护电池。
负电极引线板145位于绝缘层142上，并可与电极端子134电连接。负电极引线板145可由钎焊到绝缘层142的部分、焊接到电极端子134的部分、以及连接钎焊部分和焊接部分的部分组成。
保护电路板141可被放置为与裸电池100的上表面面对面地接触，更具体地与盖板131的上表面接触。保护电路板141由金属形成，并与盖板131面对面地接触以在它们之间形成电连接，使得保护电路板141也具有正极性。在保护电路板141中，没有绝缘层142的两个相对侧或端部141a可通过将每个端部与盖板131的相对侧或端部进行激光焊接而以足够的强度被电连接和机械连接到盖板131。
如上所示，裸电池100的衬垫135和电极端子134被插入保护电路模块140的第二端子孔140a。注入孔140b可形成在保护电路模块140中且与裸电池100的电解液注入部分大致对应。因此，保护电路板141可布置在盖板131上，而不会扭曲和倾斜。
就此而言，电极端子134可与保护电路板141分隔开，更具体而言，电极端子134可与限定出第二端子孔140a的内壁分隔开。由于电极端子134呈现负极性，电极端子134应该与限定出第二端子孔140a的内壁分隔开，以避免保护电路板141与电极端子134之间的可能接触。为此目的，衬垫135被布置为与限定出第二端子孔140a的内壁接触，使得可以实现电极端子134与保护电路板141分隔开的结构。
在传统的二次电池10中，保护电路模块140由非金属制成，且包括单独的正电极引线板(或接线片)用于将裸电池100的盖板131与保护电路模块140连接。利用在保护电路模块140与裸电池100之间形成的空间，正电极引线板可被钎焊或焊接到保护电路板141和裸电池100。因此，为裸电池100与保护电路模块140之间的电连接形成不必要的空间，且这种空间可能是减小或最小化二次电池10的尺寸的障碍。
在根据本发明实施例的二次电池10中，保护电路板141由金属制成，并因而能够用作正电极引线板。由于保护电路板141被布置为与盖板131面对面地接触以在它们之间形成电连接，在裸电池100与保护电路模块140之间没有形成空间。因此，通过去除可能由于正电极引线板而形成在裸电池100与保护电路模块140之间的不希望的空间可制成较薄和更为紧凑的二次电池10。
进一步，由于消除了传统的正电极引线板的生产成本以及消除了用于将正电极引线板连接到裸电池100和保护电路模块140的额外的钎焊与焊接过程和成本，因此可以确保二次电池10的价格竞争优势和良好的产量。
进一步，由于用作保护电路模块140的主板的保护电路板141由金属制成，保护电路模块140和二次电池10的强度可增强。
图5为根据本发明另一实施例的二次电池20的一部分的剖视图。下文中，将主要示出图5的实施例与图1至图4的实施例之间的区别。
参照图5，二次电池20可包括裸电池200和保护电路模块240。
保护电路模块240可包括保护电路板241、绝缘层142、充电/放电端子143、保护电路部分144和负电极引线板145。保护电路板241的下表面的两个外周241a可包括突起246。突起246可具有圆柱或六面体形。突起246可与保护电路板241整体式铸造为单个工件，或者以其它任何方式可被焊接到保护电路板241的下表面。可替换地，突起246可通过冲压保护电路板241的将要形成突起246的特定部分而形成。在本实施例中，将示出通过与保护电路板241整体式铸造而形成的突起246的结构。
在裸电池200的盖板231中，与突起246大致对应的位置可提供具有与突起对应的联接孔231e。
保护电路板241可被布置为与裸电池200的上表面面对面地接触，更具体而言，与盖板231的上表面面对面地接触。保护电路板241由金属制成，并以面对面地接触的方式与盖板231电连接，因此保护电路板241也具有正极性。就此而言，保护电路板241与盖板231面对面地接触以在它们之间形成电连接，所以在裸电池200与保护电路模块240之间没有形成空间。因此，通过省去裸电池200与保护电路模块240之间的不希望的空间可制成纤薄和紧凑的二次电池20。
进一步，由于消除了传统的正电极引线板的生产成本以及消除了用于将正电极引线板连接到裸电池200和保护电路模块240的额外的钎焊与焊接过程和成本，因此可以确保二次电池20的价格竞争优势和良好的产量。进一步，由于用作保护电路模块240的主板的保护电路板241由金属制成，保护电路模块240和二次电池20的强度可被进一步增强。
突起246可通过干涉配合接合到联接孔231e。干涉配合指当轴被插入孔中时的孔-轴接合不存在轴与由孔限定的壁之间的间隙。通过突起246和联接孔231e之间的干涉配合，保护电路板241和盖板231可被充分地彼此电连接和机械连接。导电粘接剂可被进一步应用到突起246与联接孔231e之间，以进一步增强它们之间的电连接和机械连接以及联接。
从上面描述明显可见，根据本发明各实施例的二次电池被制造为设置有由金属制成并直接连接到裸电池的保护电路板，从而保护电路模块与裸电池之间因传统引线板的安装而形成的空间被消除，从而减小或最小化二次电池的尺寸。
进一步，通过缩减传统引线板的生产成本和减少用于连接接线片的钎焊和焊接过程，二次电池的生产成本和过程可降低。
进一步，通过在保护电路模块中使用金属基板，二次电池的强度可增强。
尽管参照附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以理解的是，在不背离由所附权利要求揭示的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。应该理解的是，各实施例和附图仅出于示例目的被公开，本发明仅由所附权利要求限定。而且，可以理解的是，能够由所附权利要求和附图的等同概念推导出的各种修改、添加和替换落入本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种二次电池，包括：
裸电池，其包括罐、位于所述罐中的电极组件、和密封所述罐的盖组件；和
位于所述裸电池上的保护电路模块，
其中所述保护电路模块包括保护电路板，
其中所述盖组件包括盖板；并且
其中所述保护电路板为金属板，与所述盖板面对面地接触以在所述保护电路板与所述盖板之间形成电连接，并用作正电极引线板或负电极引线板。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述盖板具有第一端子孔，并且所述盖组件进一步包括：
位于所述第一端子孔中的电极端子；和
位于所述电极端子与所述盖板之间的衬垫，并且
其中所述保护电路模块进一步包括：
位于所述保护电路板上的绝缘层；和
位于所述绝缘层上的充电/放电端子和保护电路部分。
3.如权利要求2所述的二次电池，其中所述保护电路板具有被配置为容纳所述电极端子和所述衬垫的第二端子孔。
4.如权利要求2所述的二次电池，其中所述保护电路板位于所述盖板上。
5.如权利要求3所述的二次电池，其中所述衬垫接触由所述第二端子孔限定的壁。
6.如权利要求3所述的二次电池，其中所述电极端子与所述第二端子孔的内侧分隔开。
7.如权利要求2所述的二次电池，其中电连接到所述电极端子的负电极引线板位于所述绝缘层上。
8.如权利要求2所述的二次电池，其中所述保护电路板具有两个外周端部，每个所述外周端部均被连接到所述盖板的对应的外周端部。
9.如权利要求1所述的二次电池，其中所述保护电路板由铝形成。
10.如权利要求2所述的二次电池，其中所述绝缘层包括环氧树脂。
11.如权利要求1所述的二次电池，其中所述保护电路板进一步包括多个突起，所述盖板具有多个联接孔，其中所述多个突起中的每一个均被配置为插入所述多个联接孔的一个中。
12.如权利要求11所述的二次电池，其中所述突起和所述联接孔通过干涉配合被联接。
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