CN102177603B - 圆筒形二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池组，包括：圆筒形电池单元，其阳极/分隔膜/阴极结构的电极组件与电解液一起密封在电池盒内；绝缘性安装构件，其形成有开口部，以向上露出上述电池单元的阳极端子，其具有其中下述保护电路模块(PCM)组件搭载于其上部的结构，其安装于电池单元的上端面；PCM组件，其包括在其上面形成有1个外部输入和输出端子的PCM、结合在上述PCM下面的连接构件，而且上述连接构件连接于PCM的保护电路；以及绝缘罩，其以露出上述外部输入和输出端子的状态，包裹PCM组件并结合在电池单元的上端部，在电池单元上搭载绝缘性安装构件和PCM组件的状态下，上述电池单元的阳极端子和阴极端子通过上述连接构件经由所述PCM与外部输入和输出端子电连接。

Description

圆筒形二次电池组
技术领域
本发明涉及一种圆筒形二次电池组。更详细地讲，涉及一种具有如下结构的圆筒形二次电池组：其包括：圆筒形电池单元、绝缘性安装构件、其中连接构件在其下面以特定结构结合的PCM组件以及绝缘罩，并在电池单元上搭载绝缘性安装构件和PCM组件的状态下，电池单元的阳极端子和阴极端子通过上述连接构件经由PCM，与外部输入和输出端子电连接。
背景技术
伴随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对二次电池的需求也急剧增加，其中，能量密度和工作电压高且保存和寿命特性优异的锂二次电池，作为能量源不仅应用于各种移动设备中，还广泛应用于各种各样的电子产品中。
这样的二次电池根据使用它们的外部机器的种类，以单一电池的形式使用、也会以将多数单位电池电连接的电池组的形式使用。例如，像手机等小型设备，用一个电池的输出功率和容量可以在规定时间内运作，而笔记本电脑、小型PC等，因输出功率以及容量等问题，需要使用将多个圆筒形电池以并联或者串联方式连接的电池组。圆筒形电池在容量和输出方面，优选于棱柱形或者聚合物电池。
从而，用于笔记本电脑、小型PC等的电池组具有以下构造：在以并联或串联等方式连接多个圆筒形电池的芯组上连接保护电路模块(Protection Circuit Module：PCM)，并将其搭载于电池组外壳的内部。
另外，最近使用多的设备是如录音摄像一体机、导航仪、PMP(便携式多媒体播放器)等准中型设备。这些设备的电池是比手机等小型设备要求更高的输出功率及容量、比笔记本电脑等中型设备要求更低的输出功率及容量的二次电池组。
作为向这种准中型设备提供所需的输出功率和容量的电源，可以考虑连接多个用于小型设备的棱柱形或袋状电池的电池组，但在此情况下，由于棱柱形和袋状电池的构造特性，存在能量密度变低的问题。
所以，作为准中型设备的电源可以考虑采用圆筒形电池。现有圆筒形电池的结构已优化成适合作为中型设备的单位电池使用，因此存在作为准中型设备的电源，需要大幅度改变电池构造本身的问题。
因此，目前的状况是，非常需要基于适合作为这种准中型设备电源的圆筒形电池的二次电池组。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于，解决如上所述的现有技术中存在的问题的同时也解决一直以来想要解决的技术课题。
具体地，本发明的目的在于，使用已有的圆筒形电池单元，提供一种向准中型设备供给合适的输出功率及容量的二次电池组。
本发明的另一个目的在于，提供一种能够使用圆筒形电池单元以简单构造组装的二次电池组。
解决课题的方法
为了达成上述目的，本发明的二次电池组包括：
圆筒形电池单元，其阳极/分隔膜/阴极结构的电极组件与电解液一起密封在电池盒内部；
绝缘性安装构件，其形成有开口部，以向上露出上述电池单元的阳极端子，其具有其中下述保护电路模块(Protection Circuit Module：PCM)组件搭载于其上部的结构，其安装于电池单元的上端面；
PCM组件，其包括在其上面形成有1个外部输入和输出端子的PCM、结合在上述PCM下面的连接构件，而且上述连接构件连接于PCM的保护电路；以及
绝缘罩，其以露出上述外部输入和输出端子的状态，包裹PCM组件并结合在电池单元的上端部，
在电池单元上搭载绝缘性安装构件和PCM组件的状态下，上述电池单元的阳极端子和阴极端子通过上述连接构件经由PCM与外部输入和输出端子电连接。
即，本发明的二次电池组的特征在于，通过直接使用现有的圆筒形电池单元，提供适合于准中型设备的输出功率及容量，而且组装容易。
另外，就本发明的二次电池组而言，在圆筒形电池单元上搭载有绝缘性安装构件和PCM组件的状态下，位于电池单元的上端及下端的电极端子通过连接构件A、B、C，经由PCM与电池组的外部输入和输出端子电连接，从而确保安全性。
这样的二次电池组构造是，与现有的使用多个圆筒形电池的笔记本电脑用二次电池组完全不同的、新颖的构造。
上述电池单元的电池盒要求加工容易性和一定程度以上的机械强度，因此可以是金属材质的容器，优选是铝容器或不锈钢容器。
上述连接构件，如上所述那样，结合在PCM的下面，这样的连接构件和PCM的结合只要是使相互间的电连接容易的方法，就无特别限定，例如，连接构件可以通过表面贴装技术(SMT)、钎焊者焊接方式，结合在PCM下面。
作为参考，SMT(Surface Mount Technology)意味着表面贴装技术，多用在如印刷电路基板(PCB)等电子基板上安装各种SMD(Surfacemount Device：表面装配部件)的时候。
作为一个优选例，可采用如下构造：在上述PCM上面的中心部形成有作为一侧外部输入和输出端子的阳极端子(外部输入和输出阳极端子)，并在电池单元的下端通过上述连接构件当中一个连接构件形成有作为另一侧外部输入和输出端子的阴极端子(外部输入和输出阴极端子)。
作为例示，圆筒形电池单元具有如下结构：在上端露出有凸出形的阳极端子、在下端露出有阴极端子的状态下，在电池盒的外面附着有绝缘性薄膜。在这样的圆筒形电池单元构造中，在搭载于电池单元的阳极端子上部的PCM的上面中心部形成有外部输入和输出阳极端子，电池单元的阴极端子借助多个连接构件经由PCM的状态下，在对应于电池单元下端的位置与外部输入和输出阴极端子电连接。因而，能够制造如下的二次电池组：可以直接使用现有的圆筒形电池单元，如同基于棱柱形或袋状电池单元的电池组，通过PCM确保充放电时安全性。
优选地，可以是在上述PCM的下面中心部贴装有保护电路部件的构造。作为例示，上述保护电路部件可以为IC(集成电路，IntegratedCircuit)和FET(场效应晶体管，Field-Effect Transistor)组件，Onechip(单片)，或者COB(Chip On Board)，PCM的高度大约1-3mm。
在此情况下，可以采用如下结构：在中心部的外周面上，分别形成有：用于使电池单元的阴极端子和保护电路部件电连接的接触点部A；用于使保护电路部件和外部输入和输出阴极端子电连接的接触点部B；以及用于使电池单元的阳极端子和保护电路部件电连接的接触点部C。
因而，电池单元的那些电极端子能与位于PCM下面中心部的外周面上的上述接触点部A、B、C连接，经由位于PCM下面中心部的保护电路部件，与电池组的外部输入和输出端子电连接。
可以采用如下结构：上述连接构件当中，连接构件A将位于电池单元下端的电池单元阴极端子和PCM的上述接触点部A电连接，连接构件B将PCM的接触点部B和位于电池组下端的外部输入和输出阴极端子电连接。
即，就圆筒形电池单元而言，由于阴极端子位于电池单元的下端，因此，为了在电池单元的阴极端子经由位于电池单元上端的PCM的状态下，将外部输入和输出阴极端子配置在电池组的下端，需要多个连接构件。从而，上述连接构件A将位于电池单元下端的电池单元阴极端子和位于PCM下面中心部的外周面的接触点部A电连接，并在保护电路内部接触点部A和接触点部B在电路上相连接的状态下，连接构件B将PCM的接触点部B和位于电池组下端的外部输入和输出阴极端子电连接。
在此情况下，可以采用如下结构：上述连接构件A按电池单元的长度方向沿电池单元外面延长，并具有：用于与PCM接触点部A连接的上端弯曲部；和用于与电池单元下端连接的下端弯曲部。由此，连接构件A的上端弯曲部和下端弯曲部分别向电池单元的上端及下端方向弯曲，从而构成为分别与PCM的接触点部A和位于电池单元下端的阴极端子对面的形状。
可以采用如下结构：上述连接构件B按电池单元的长度方向沿着电池单元外面延长，并具有：用于与PCM接触点部B连接的上端弯曲部；和用于以与电池单元下端绝缘的状态形成外部输入和输出阴极端子的下端弯曲部。
即，连接构件B通过上端弯曲部与PCM接触点部B容易连接，下端弯曲部自身可以用作电池组的外部输入和输出端子。另外，连接构件B的下端弯曲部以与位于电池单元下端的阴极端子绝缘的状态构成，因此作为电池组的外部输入和输出阴极端子的下端弯曲部与电池单元的阴极端子不导通。
在上述构造中，连接构件B的下端弯曲部只要是其自身能容易形成外部输入和输出阴极端子的构造即可，无需特别限定，例如，可以形成为平面形状为圆形的构造，以对应于圆筒形电池单元的下端面。
上述连接构件A的下端弯曲部和上述连接构件B的下端弯曲部之间，可夹有用于实现相互间绝缘的绝缘带，根据情况可以在连接构件B的上端面粘贴电绝缘性双面胶，从而使绝缘带容易地夹在连接构件A下端弯曲部和连接构件B下端弯曲部之间。
根据情况，连接构件A可以采用如下结构：与电池单元的阳极端子绝缘的状态下，在电池单元的任意位置上与阴极端子连接。例如，就一般的圆筒形电池单元而言，在上端有凸出形的阳极端子，电池单元剩余的部位以与该阳极端子绝缘的状态形成阴极端子，用绝缘性外包装膜或者管包裹除了上述凸出形阳极端子和电池单元下端之外的电池单元其余的外面整体。由此，根据上述外包装膜或者管的构造，阴极端子的位置有可能变更，连接构件A能与这样的阴极端子相对应地连接。这种变型构造也属于本发明的范畴。
上述那些连接构件当中，连接构件C可以将电池单元阳极端子和PCM接触点部C电连接。即，电池单元阳极端子是通过连接构件C与PCM的接触点部C连接。根据情况，也可以采用不使用连接构件C而将电池单元的阳极端子直接与PCM接触点部C连接的结构。这种变型构造也要解释为属于本发明的范畴。
另外，上述连接构件优选由金属板构成，例如，镍板。这种金属板的上端以弯曲的状态附着在PCM的下面，金属板的下端或者与电池单元的电极端子电连接或者形成电池组的外部输入和输出端子。
上述电池单元的电极端子和连接构件的电连接，只要是使相互间连接容易的方法即可，无需特别限制。例如，可以通过焊接完成，上述焊接的例子可以举出激光焊接或电阻焊接等。
上述电池单元的上端面和绝缘性安装构件的结合可以为通过粘接(Bonding)方式的结合，以确保电池组组装工序的容易性以及更稳定的结合状态。
上述绝缘罩起到保护电池单元免受外部冲击，保证装载于电池单元上端的构件的结构稳定性，同时维持电绝缘状态的作用。此外，为了提高绝缘罩和电池单元的结合力，可以采用如下结构：上述绝缘罩以规定长度向下延长，使得在安装于电池单元上的状态下，至少其一部分能包裹电池单元的上端部的外侧面。为了极大化这种效果，上述绝缘罩的向下延长部和电池单元上端部的外侧面可以通过粘接方式或机械连接方式结合。
此外，上述电池单元的电池盒外面及连接构件A、B的外面可附着有外包装膜。通过此构造能保护电池单元以及连接构件A、B免受外部环境的影响，并能保持与外部电绝缘状态。例如，上述外包装膜可以使用热收缩管，它围住电池盒外面及连接构件A、B的外面并附着在其上。
使用于本发明二次电池组的电池单元可以使用多种电池单元，与电池单元的种类及外形无关，优选为锂二次电池。
附图说明
图1是本发明一实施例的二次电池组的分解立体图。
图2是图1的PCM组件的示意图。
图3及图4是图2的PCM上面及下面的示意图。
图5是图2的连接构件A及B的示意图。
图6是图2的连接构件C的示意图。
图7是图1的二次电池组的组装已完成的示意图。
具体实施方式
以下，参照本发明实施例的附图对本发明进行说明，但这只是为了更容易地理解本发明而已，本发明的范畴并不限定于此。
图1示意性地图示了本发明一实施例的二次电池组的分解立体图。
参照图1，二次电池组100包括：其电极组件与电解液一起密封在电池盒内部的圆筒形电池单元200；有效控制过充电和过放电等非正常状态的PCM组件300；在其上部搭载有PCM组件300并安装在电池单元200的上端面210的绝缘性安装构件400；与电池单元200上端部结合的绝缘罩500；包裹电池单元200的电池盒外面并附着于其上的外包装膜520。
在圆筒形电池单元200的上端面210形成有以与电池盒绝缘的状态向上凸出的阳极端子220，电池单元200的下端面形成有阴极端子230。
绝缘性安装构件400搭载于电池单元200的上端面210并与其结合，并在中央部形成有开口410，以使电池单元200的凸出阳极端子220向上露出。
PCM组件300包括：在其上面形成有外部输入和输出阳极端子322的PCM320；结合在PCM320的下面的3个连接构件330、340、350。安装构件330、340、350连接在保护电路320。
另外，绝缘罩500包裹PCM组件300并结合在电池单元200的上端部，在电池单元200的电池盒外面、连接构件A330以及连接构件B340的外面附着有用于确保与外部的电绝缘状态并表示产品信息的外包装膜520。
图2图示了图1的PCM组件的示意图。图3及图4图示了图2的PCM的上面及下面的示意图。
同时参照这些附图和图1，PCM320的上面321中心部形成有外部输入和输出阳极端子322，在电池单元200的下端，借助连接构件B340形成有外部输入和输出阴极端子380。
PCM320下面，通过SMT方式结合有连接构件A330、连接构件B340、连接构件C350，连接构件330、340、350是镍板且电连接于PCM320的保护电路部件324。
另外，PCM320的下面323的中心部贴装有保护电路部件324。同时，将电池单元200的阴极端子230电连接到保护电路部件324的接触点部A325、将保护电路部件324连接到外部输入和输出阴极端子380的接触点部B326、以及将电池单元200的阳极端子220连接到保护电路部件324的接触点部C327，这些在中心部的外周面上以三角对称构造形成。
图5图示了图2的连接构件A及B的示意图，图6图示了图2连接构件C的示意图。
同时参照图5和图1及图4，连接构件A330使位于电池单元200下端的电池单元阴极端子230和PCM320的接触点部A325电连接，连接构件B340使PCM320的接触点部B326和位于电池组下端的外部输入和输出阴极端子380电连接。
连接构件A330包括：按电池单元200长度方向沿着其外面延长的部位331；与PCM320的接触点部A325连接的上端弯曲部332；以及与电池单元200的下端230连接的下端弯曲部333。
另外，连接构件A330的上端弯曲部332和下端弯曲部333，通过焊接分别与PCM320的接触点部A325和位于电池单元200下端的阴极端子形成相互之间的电连接。
连接构件B340包括：按电池单元200的长度方向沿着其外面延长的部位341；与PCM320的接触点部B326连接的上端弯曲部342；以及在电池单元200下端形成外部输入和输出阴极端子380的下端弯曲部380。
另外，连接构件B340的下端弯曲部380具有与电池单元200下端面对应的平面形状为圆形的构造。
因此，连接构件B340上端弯曲部342和PCM320的接触点部B326通过焊接电连接至电池单元200的下端，而下端弯曲部380自身形成电池组的外部输入和输出阴极端子。
绝缘带360夹在连接构件A330下端弯曲部333和连接构件B340的下端弯曲部380的之间，维持相互之间的绝缘状态。
同时参照图6和图1，连接构件C370的上端面371和下端面373分别被弯曲，在下端面373通过焊接与电池单元200的阳极端子220结合的状态下，上端面371通过形成有开口410的绝缘性安装构件400与PCM320的接触点部C327电连接。
图7图示了图1中的二次电池组的组装完成的示意图。
同时参照图7和图1，二次电池组100如上所述那样，在圆筒形电池单元200的上端部结合有绝缘罩500，在电池单元200的电池盒外面、连接构件A330及连接构件B340的外面附着有用于确保与外部的电绝缘状态的外包装膜。
绝缘罩500向下延长规定长度(L)，以能够包裹电池单元200的上端部外侧面，二次电池组100的外部输入和输出阳极端子322向上露出。
外包装膜520是由热收缩性材料构成，制造成管(tube)状，其包裹电池单元200的电池盒外面、连接构件A330及连接构件B340的外面后，通过加热收缩并贴紧在电池单元200的电池盒外面、连接构件A330及连接构件B340的外面。
另外，在二次电池组100下端向外露出有外部输入和输出阴极端子380。
因此，在现有的圆筒形电池单元200的上端搭载绝缘性安装构件400和PCM组件300后，用外包装膜520包裹这样组装的组装体的外面，并把绝缘罩500结合在圆筒形电池单元200的上端，由此可以容易制造出在上端及下端分别形成有外部输入和输出阳极端子310和外部输入和输出阴极端子380的二次电池组100。
工业实用性
如上所述，本发明的二次电池组，在电池单元上搭载绝缘性安装构件和PCM组件的状态下，电池单元的阳极端子和阴极端子通过连接构件经由PCM与外部输入和输出端子电连接。因此可以以简单构造进行组装，并且与棱柱形或者袋状电池组相比可以提供更高的输出功率及容量。
另外，以上述结构构成的二次电池组可以提供较高的输出功率及容量，因此可以优选用作导航仪等准中型设备的电源。
只要是本领域技术人员，可根据上述内容，在本发明的范畴内进行各种应用和变形。

Claims (14)

1.一种二次电池组，其特征在于，包括：
圆筒形电池单元，其阳极/分隔膜/阴极结构的电极组件与电解液一起密封在电池盒内部；
绝缘性安装构件，其形成有开口部，以向上露出上述电池单元的阳极端子，其具有其中下述保护电路模块组件搭载于其上部的结构，其安装于电池单元的上端面；
保护电路模块组件，其包括在其上面形成有1个外部输入和输出端子的保护电路模块、结合在上述保护电路模块下面的连接构件，而且上述连接构件连接于保护电路模块的保护电路；以及
绝缘罩，其以露出上述外部输入和输出端子的状态，包裹保护电路模块组件并结合在电池单元的上端部，
在电池单元上搭载绝缘性安装构件和保护电路模块组件的状态下，上述电池单元的阳极端子和阴极端子通过上述连接构件经由所述保护电路模块与外部输入和输出端子电连接；
其中在上述保护电路模块下面中心部贴装有保护电路部件；
其中在上述保护电路模块下面中心部的外周面上，分别形成有：用于使电池单元的阴极端子和保护电路部件电连接的接触点部A；用于使保护电路部件和外部输入和输出阴极端子电连接的接触点部B；以及用于使电池单元的阳极端子和保护电路部件电连接的接触点部C；
其中在上述连接构件当中，连接构件A’将位于电池单元下端的电池单元阴极端子和保护电路模块的上述接触点部A电连接，连接构件B’将保护电路模块的接触点部B和位于电池组下端的外部输入和输出阴极端子电连接；
其中上述连接构件B’按电池单元的长度方向沿着其外面延长，并具有：用于与保护电路模块接触点部B连接的上端弯曲部；和用于以与电池单元下端绝缘的状态形成外部输入和输出阴极端子的下端弯曲部；
其中上述连接构件B’的下端弯曲部形成为平面形状为圆形的构造。
2.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述电池盒为金属容器。
3.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述连接构件通过表面贴装技术、钎接或焊接方式结合在保护电路模块的下面。
4.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，在上述保护电路模块上面中心部形成有外部输入和输出阳极端子，并在电池单元的下端通过上述连接构件当中一个连接构件形成外部输入和输出阴极端子。
5.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述连接构件A’按电池单元的长度方向沿着其外面延长，并具有：用于与保护电路模块接触点部A连接的上端弯曲部；和用于与电池单元下端连接的下端弯曲部。
6.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述连接构件A’的下端弯曲部和上述连接构件B’的下端弯曲部之间，夹有绝缘带。
7.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述连接构件当中，连接构件C’电连接电池单元阳极端子和保护电路模块接触点部C。
8.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述连接构件由金属板构成。
9.根据权利要求8所述的二次电池组，其特征在于，上述连接构件为镍板。
10.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述电池单元电极端子和连接构件的电连接通过焊接来完成。
11.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述电池单元上端面和绝缘性安装构件的结合通过粘接方式来完成。
12.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述绝缘罩以规定长度向下延长，使得在安装于电池单元上的状态下，至少其一部分能包裹电池单元的上端部的外侧面。
13.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，在上述电池单元的电池盒外面及连接构件A’、B’的外面附着有外包装膜。
14.根据权利要求1所述的二次电池组，其特征在于，上述电池单元为锂二次电池。
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