CN103378367A - 可再充电电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了可再充电电池。该可再充电电池包括：电极组件；壳体，具有内部空间并接收电极组件；以及保护电路模块，安装有控制电极组件的充电和放电的保护元件，其中保护电路模块包括安装有保护元件的电路板以及固定到电路板且结合到壳体的金属部。

Description

可再充电电池

技术领域

所描述的技术总地涉及包括保护电路模块的可再充电电池。

背景技术

与不能再充电的一次电池不同，可再充电电池能够被反复地充电和放电。低容量可再充电电池已经用于小型电子设备诸如移动电话、膝上型计算机和可携式摄像机，大容量电池已经广泛用作用于驱动混合动力车的发动机的电源。

代表性的可再充电电池包括镍镉（Ni-Cd）电池、镍氢（Ni-MH）电池、锂（Li）电池和锂离子（Li离子）可再充电电池。特别地，锂离子可再充电电池具有主要用作便携式电子设备电源的镍镉电池或镍氢电池的大约三倍的较高操作电压。此外，锂离子可再充电电池具有高的每单位重量的能量密度。

可再充电电池主要使用基于锂的氧化物作为正极活性材料以及使用碳材料作为负极活性材料。通常，可再充电电池根据电解质的种类分为液体电解质电池和聚合物电解质电池，使用液体电解质的电池被称作锂离子电池，而使用聚合物电解质的电池被称作锂聚合物电池。

这种可再充电电池包括控制充电和放电的保护电路模块。保护电路模块防止可再充电电池的过充电和过放电，从而改善可再充电电池的安全性和循环寿命。为了将保护电路模块安装到可再充电电池，保护电路基板必须通过使用绝缘体和接头壳体（tab case）来围绕和固定，使得元件的数目增加并且组装工艺复杂。

在本背景部分公开的以上信息仅用于增强对所描述的技术的背景的理解，因此它可以包含可能不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种简化了组装工艺的可再充电电池。

根据本发明的一个方面，提供一种可再充电电池，该可再充电电池包括：壳体，电极组件布置在壳体内；以及保护电路模块，附接到壳体中的开口以将电极组件密封在壳体内，该保护电路模块包括电路基板和通过电路基板支持的金属层，该电路基板包括印刷电路板和布置在印刷电路板上的电子部件，其中金属层的周边部分附接到壳体以将电极组件密封在内。可再充电电池还可以包括布置在电极组件与电路基板和金属层的每个之间的树脂层。电子部件可以面对电极组件。树脂层可以覆盖电子部件。保护电路模块还可以包括形成在电路基板上且延伸穿过树脂层的引线接头。保护电路模块可以被电解质溶液注入孔穿透。在与穿过保护电路模块的电解质溶液注入孔的位置相应的位置处，树脂层可以被电解质溶液注入孔穿透。金属层可以具有板形并由与壳体相同的材料组成。金属层可以焊接到壳体。

电子部件可以是布置在电路基板的面对电极组件的一侧上的集成电路（IC）芯片，电子部件可以布置在壳体内并可以被树脂层覆盖。电路基板可以包括第一板和第二板，金属层可以布置在第一板与第二板之间，第一板和第二板可以每个均为印刷电路板。金属层可以沿着电路基板的长度从第一和第二板的第一端之外延伸到第一和第二板的第二端之外。金属层可以仅布置在电路基板的周边处并具有插入电路基板的侧壁中的支撑部以及延伸到电路基板的端部的侧壁的外部的突出部。

金属层可以布置在电路基板的顶面上，金属层可以沿着电路基板的长度从电路基板的第一端之外延伸到电路基板的第二端之外。可再充电电池还可以包括布置在电路基板的顶面上以连接到外部装置的外端子，金属层可以具有在外端子附近的孔以防止电连接到外端子。

树脂层可以包括布置在电路基板的底面上的下成型部和布置在电路基板的顶面上的上成型部，树脂层可以具有与可再充电电池的外端子相应的开口。金属层可以从上成型部和下成型部的端侧壁突出。金属层可以布置在电路基板的下侧上并且仅布置在电路模块的周边处。

根据本发明的另一方面，提供一种可再充电电池，该可再充电电池包括：壳体，电极组件布置在该壳体内；以及保护电路模块，与壳体中的开口接合，保护电路模块包括电路基板和接合到电路基板的金属层，该电路基板包括印刷电路板和布置在印刷电路板上的保护元件IC芯片，该印刷电路板包括布置在其上的导电迹线。可再充电电池还可以包括布置在电极组件与保护电路模块之间并覆盖保护元件IC芯片的树脂层。

附图说明

本发明更完整的理解以及本发明所带来的许多优点将易明白的，因为在结合附图考虑时，其将通过参考以下详细的描述变得更好理解，附图中相似的附图标记指代相同或相似的部件，附图中：

图1是根据本发明第一示范性实施例的可再充电电池的分解透视图；

图2是根据本发明第一示范性实施例的可再充电电池的透视图；

图3是沿图2的线III-III截取的截面图；

图4是根据本发明第一示范性实施例的保护电路模块的截面图；

图5是根据本发明第二示范性实施例的保护电路模块的截面图；

图6是根据本发明第三示范性实施例的保护电路模块的截面图；

图7是根据本发明第三示范性实施例的可再充电电池的截面图；

图8是根据本发明第三示范性实施例的示范性变型的保护电路模块的截面图；

图9是根据本发明第四示范性实施例的保护电路模块的截面图；

图10是根据本发明第五示范性实施例的保护电路模块的截面图；以及

图11是根据本发明第五示范性实施例的可再充电电池的分解透视图。

具体实施方式

在下文，将参照附图详细描述本发明的示范性实施例，使得本发明所属的领域内的技术人员能够实现本发明。如本领域技术人员将理解的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有修改都不背离本发明的精神或范围。相同的附图标记在说明书始终指代相同的元件。

现在转到图1和图2，图1是根据本发明第一示范性实施例的可再充电电池101的分解透视图，图2是根据本发明第一示范性实施例的可再充电电池101的透视图。参照图1和图2，根据第一示范性实施例的可再充电电池101包括电极组件110、保护电路模块120和连接到保护电路模块120的壳体160。

电极组件110是螺旋卷绕的叠层，该叠层包括插设在正电极112与负电极114之间的分隔物（separator）115，然而本发明不限于此，因为电极组件可以替代地形成为其中正电极和负电极经由插设在其间的分隔物来放置的结构。正电极接头（tab）116附接到正电极112，负电极接头117附接到负电极114。

保护电路模块120附接到壳体160中的开口以将电极组件110密封在内。保护电路模块120包括电路板121、第一引线接头122和第二引线接头123。电路板121是其上印刷有布线图案的印刷电路板。电路板121具有沿一个方向纵向延伸的矩形薄板形状。保护电路模块120连接到电极组件110以控制电极组件110的操作，所述操作包括充电和放电操作。

第一引线接头122可以由导电材料诸如镍制造，并可以电连接到电路板121。第一引线接头122将电路板121电连接到电极组件110并安装在电路板121的第一表面121c的中央处。第一引线接头122通过焊接连接到电极组件110的正电极接头116。

第二引线接头123位于电路板121的长度方向的一端并将电路板121电连接到电极组件110。第二引线接头123也由导电材料诸如镍制造并通过焊接连接到负电极接头117。

现在转到图3，保护电路模块120还包括安装到电路板121的第一表面121c上的保护元件121b。保护元件121b可以是控制IC，并且是诸如充电和放电开关的元件。这里，第一表面121c是面对电极组件110的表面。此外，外端子121a电连接到外部负载或充电器，并提供在电路板121的第二表面121d上。

金属构件125的沿电路板121的外围方向形成的金属部125a形成为保护电路模块120的边缘或周界。电路板121具有矩形板形状，金属部125a从电路板121的侧端突出至外部，从而形成大致矩形形状同时围绕电路板121的周界。金属部125a在开口161周围通过焊接附接到壳体160，从而密封壳体160。

现在转到图4，保护电路模块120还包括设置在上侧的第一板126、设置在第一板126下面的第二板127以及金属构件125，该金属构件125设置在第一板126与第二板127之间且具有板形状。第一板126和第二板127设置为彼此面对，金属构件125插入且设置在第一板126与第二板127之间。这里，第一板126和第二板127成为电路板121。

金属构件125在电路板121的制造工艺中插入第一板126与第二板127之间，并与电路板121一体形成。金属构件125由与壳体160相同的材料制成，根据本示范性实施例的金属构件125可以由铝制成。备选地，金属部125a可以与金属构件125一体形成并依照金属构件125的侧端形成。

此外，保护电路模块120包括保护元件121b以及覆盖电路板121的下表面121c的树脂层124。树脂层124通过嵌入成型（insert molding）形成，并在保护电路模块120附接到壳体160或电极组件110之前形成在电路板121的下表面121c上。在电路板121被安装时的状态下，树脂层覆盖保护元件121b和电路板121的下表面121c。在本发明中，树脂层124以及保护元件121b布置在壳体160内，从而树脂层124用于防止保护元件121b暴露于电解质。第一引线接头122和第二引线接头123安装为在树脂层124下面突出，金属部125a安装为比树脂层124远地突出到外部。

另外，保护电路模块120还包括用于注入电解质溶液的电解质溶液注入口129，电解质溶液注入口129形成为穿过电路板121和树脂层124。电解质溶液注入口129安装有密封该电解质溶液注入口129的密封阀128。

壳体160包括接收电极组件110的空间，开口161形成在上部。壳体160可以具有包含与开口161相对的底部162的立方体形。此外，壳体160可以由金属材料制成，诸如包括铝的金属。

电极组件110插入其中的开口161形成在壳体160的上端，金属部125a与开口161结合。金属部125a和壳体160二者均由可包括铝的相同金属材料制成，使得金属部125a能容易地焊接到壳体160，从而稳定地密封壳体160。

在本示范性实施例中，保护电路模块120在形成树脂层124时一体地形成，从而可以简化保护电路模块120和壳体160的组装，并且保护元件121b和电路板121可以被稳定地保护而免受电解质溶液影响。此外，如果金属部125a通过焊接结合到壳体160，则壳体160被稳定地密封，从而可以防止内部电解质溶液的泄漏。

现在转到图5，图5是根据本发明第二示范性实施例的保护电路模块210的截面图。参照图5，根据第二示范性实施例的可再充电电池形成为具有与第一示范性实施例的可再充电电池相同的结构，除了保护电路模块210的结构之外，因而重复的描述被省略。根据第二示范性实施例的保护电路模块210包括电路板211以及插入电路板211的侧端中的金属构件215。

第一引线接头212、第二引线接头213、外端子211a和保护元件211b安装在电路板211处。金属构件215包括突出电路板211外的金属部215a和插入到电路板211中的支撑部215b。金属构件215从电路板211的端侧壁朝向内部插入和安装。

电路板211具有大致矩形形状，金属构件215具有矩形形状并围绕电路板211。金属部215a沿电路板211的外围形成并沿电路板211的侧端在外面突出。在电路板211的制造工艺中，金属构件215安装为部分地插入电路板211中。金属部215a通过诸如焊接或熔化的技术固定到壳体160的开口以封闭和密封壳体160。

此外，保护电路模块210包括覆盖电路板211的下表面和保护元件211b的树脂层214。树脂层214通过嵌入成型形成，当安装电路板211时，树脂层214覆盖电路板211的下表面和保护元件211b。安装在电路板211中的第一引线接头212和第二引线接头213在树脂层214下面突出，金属部215a安装为比树脂层214更远地从侧端突出。

同时，保护电路模块210包括用于注入电解质溶液的电解质溶液注入口219，电解质溶液注入口219穿过电路板211和树脂层214。电解质溶液注入口219用密封电解质溶液注入口219的密封阀218来填充。

现在转到图6，图6是包括根据本发明第三示范性实施例的保护电路模块220的可再充电电池102的截面图，图7是根据本发明第三示范性实施例的保护电路模块220的截面图。

现在参照图6和图7，根据第三示范性实施例的可再充电电池102包括电极组件110、保护电路模块220和连接到保护电路模块220的壳体160。根据第三示范性实施例的可再充电电池102形成为具有与第一示范性实施例的可再充电电池相同的结构，除了保护电路模块220之外，因而重复的描述被省略。

根据第三示范性实施例的保护电路模块220包括电路板221和结合到电路板221的金属构件225。第一引线接头222、第二引线接头223、保护元件221b和外端子221a安装到电路板221。

金属构件225具有板形状并固定到电路板221的顶表面，该顶表面暴露到可再充电电池102的外部。金属构件225具有在电路板221外突出的金属部225a。

电路板221具有大致矩形形状，金属部225a沿电路板221的外围布置并沿电路板221的侧端在外面突出。金属构件225通过诸如熔化的方法固定到电路板221，用于绝缘的缓冲层可以形成在电路板221与金属构件225之间。

此外，保护电路模块220包括覆盖电路板221的下表面上的保护元件221b的树脂层224。树脂层224通过嵌入成型形成，在安装电路板221的状态下，树脂层224覆盖保护元件221b、电路板221的下表面和侧表面。

树脂层224具有覆盖电路板221的下表面的下成型部224a以及从下成型部224a向上突出并围绕电路板221的侧表面的侧成型部224b。因而，保护元件221b和电路板221可以被树脂层224稳定地保护。

连接并安装到电路板221的第一引线接头222和第二引线接头223在树脂层224下面突出，第一引线接头222连接到正电极接头116，第二引线接头223连接到负电极接头117。

金属部225a安装为比树脂层224远地在外面突出，并通过诸如焊接或熔化的方法固定到壳体160的开口以封闭和密封壳体160。同时，保护电路模块220包括在注入电解质溶液之后密封电解质溶液注入口的密封阀228。

现在转到图8，图8是根据本发明第三示范性实施例的变型的保护电路模块220'的截面图。根据图8的变型的可再充电电池具有与根据第三示范性实施例的可再充电电池相同的结构，除了树脂层226的结构之外，因而重复的描述被省略。

保护电路模块220'包括覆盖保护元件221b和电路板221的树脂层226。树脂层226通过嵌入成型形成，并在安装电路板221的状态下围绕保护元件221b和电路板221。

树脂层226包括覆盖电路板221的下表面的下成型部226a、从下成型部226a向上突出并覆盖电路板221的侧表面的侧成型部226b、以及形成在侧成型部226b上且覆盖电路板221的上表面的上成型部226c。上成型部226c包括使得外端子221a暴露于外的孔。图8的变型的保护电路模块220'与图6和图7的保护电路模块220的区别在于，图8的保护电路模块220'还包括在金属构件225的顶侧的上成型部226c。在图8的保护电路模块220'中，树脂层226安装为完全围绕电路板221，使得保护元件221b和电路板221可以被更稳定地保护。

现在转到图9，图9是根据本发明第四示范性实施例的保护电路模块230的截面图。现在参照图9，根据第四示范性实施例的可再充电电池具有与根据第一示范性实施例的可再充电电池相同的结构，除了保护电路模块230之外，因而重复的描述被省略。

根据第四示范性实施例的保护电路模块230包括电路板231以及在电路板231的底表面上形成有图案形状的金属部235。第一引线接头232、第二引线接头233、保护元件231b和外端子231a安装在电路板231处。

电路板231具有大致矩形形状，金属部235具有围绕电路板231的周边的四边形形状。金属部235沿电路板231的周边形成，与电路板231的外周界相接，并固定在电路板231的侧端下面。金属部235还通过诸如熔化的技术固定到壳体160的开口以封闭和密封壳体160。金属部235可以由在电路板231的制造工艺中被蚀刻的图案形成，或者可以通过结合薄金属板到电路板231而制成。

此外，保护电路模块230包括保护元件231b和覆盖电路板231的下表面的树脂层234。树脂层234通过嵌入成型形成，并且树脂层234布置为在安装电路板231的状态下覆盖保护元件231b以及电路板231的下表面。

第一引线接头232和第二引线接头233安装在电路板21中并在树脂层234下面突出。金属部235被树脂层234部分地覆盖并且比树脂层234远地在外面突出从而具有暴露部分。暴露的金属部235通过诸如焊接或熔化的技术固定到壳体160的开口从而封闭和密封壳体160。同时，保护电路模块230包括在注入电解质溶液之后密封电解质溶液注入口的密封阀238。

现在转到图10和图11，图10是根据本发明第五示范性实施例的可再充电电池103的截面图，图11是根据本发明第五示范性实施例的保护电路模块240的分解透视图。现在参照图10和图11，根据第五示范性实施例的可再充电电池103包括电极组件110、保护电路模块240以及结合到保护电路模块240的壳体260。

根据第五示范性实施例的电极组件110形成为与根据第一示范性实施例的电极组件相同，因而重复的描述被省略。

壳体260具有用于接收电极组件110的空间，并包括在下部敞开的开口261。壳体260形成为具有平顶部分262的立方体形。此外，壳体260由诸如铝的金属材料制成。

根据第五示范性实施例的保护电路模块240包括电路板241以及插入电路板241的金属构件245。金属构件245在电路板241的制造工艺中插入在构成电路板241的两个板之间，从而与电路板241整体地形成。金属构件245由与壳体260相同的材料形成，并且根据第五示范性实施例的金属构件245可以由铝制成。

金属构件245具有板形并具有在电路板241外面突出的金属部245a。电路板241具有大致矩形形状，并且金属部245a沿电路板241的周界形成并比电路板241的侧端更远地在外面突出。备选地，金属部245a可以与金属构件245一体形成并沿金属构件245的侧端布置。

金属部245a通过诸如焊接或熔化的技术固定到壳体260的开口261以封闭和密封壳体260。在第五示范性实施例中，开口261布置在壳体260下面，使得保护电路模块240在壳体260下面密封壳体260，因而壳体260可以被稳定地密封而不用额外的盖。

此外，保护电路模块240包括保护元件241b以及覆盖电路板241的上表面的树脂层244。树脂层244经由嵌入成型技术形成，并且树脂层244被成型为以安装电路板241的状态下覆盖保护元件241b以及电路板241的上表面。

电路板241安装有第一引线接头242、第二引线接头243、保护元件241b和外端子241a。连接且安装到电路板241的第一引线接头242和第二引线接头243从树脂层244突出，第一引线接头242连接到正电极接头116，第二引线接头243连接到负电极接头117。

金属部245a安装为比树脂层244远地在外面突出，并通过诸如焊接或熔化的技术固定到壳体260的开口以封闭和密封壳体260。同时，保护电路模块240包括在壳体260注入有电解质溶液之后密封电解质溶液注入口的密封阀248。

不同于可再充电电池的早期设计，根据本发明实施例的可再充电电池使用保护电路模块自身作为壳体中的开口的盖。这导致对于可再充电电池的更紧凑的设计，该可再充电电池具有减少数目的部件和降低的高度，允许较高容量电池被装配在较小的空间中。

在本发明的实施例中，由于保护元件IC芯片布置在壳体内，所以形成在其上的树脂层防止保护元件IC芯片暴露到电解质。由于金属层和树脂层在可再充电电池的组装工艺之前附接到电路基板，所以可再充电电池的组装工艺被简化并包括较少的步骤，使得根据本发明实施例的可再充电电池优于早期的可再充电电池。

尽管已经结合目前被考虑为实际的示范性实施例描述了本发明，但是将理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反的，本发明旨在涵盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (20)

1.一种可再充电电池，包括：

壳体；

电极组件，布置在所述壳体内；以及

保护电路模块，附接到所述壳体中的开口以将所述电极组件密封在所述壳体内，该保护电路模块包括：

电路基板，包括印刷电路板和布置在所述印刷电路板上的电子部件；和

由所述电路基板支持的金属层，其中所述金属层的周边部分附接到所述壳体以将所述电极组件密封在所述壳体内。

2.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电子部件面对所述电极组件。

3.如权利要求1所述的可再充电电池，还包括布置在所述电极组件与所述电路基板和所述金属层的每个之间的树脂层。

4.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述树脂层覆盖所述电子部件。

5.如权利要求4所述的可再充电电池，所述保护电路模块还包括形成在所述电路基板上并延伸穿过所述树脂层的引线接头。

6.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述保护电路模块被电解质溶液注入孔穿透。

7.如权利要求6所述的可再充电电池，其中在与穿过所述保护电路模块的所述电解质溶液注入孔的位置相应的位置处，所述树脂层被所述电解质溶液注入孔穿透。

8.如权利要求1所述的可再充电电池，其中金属层具有板形并由与所述壳体相同的材料组成。

9.如权利要求8所述的可再充电电池，其中所述金属层被焊接到所述壳体。

10.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述电子部件是布置在所述电路基板的面对所述电极组件的一侧的集成电路芯片，所述电子部件布置在所述壳体内并被所述树脂层覆盖。

11.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电路基板包括第一板和第二板，所述金属层布置在所述第一板与所述第二板之间，所述第一板和所述第二板每个均为印刷电路板。

12.如权利要求11所述的可再充电电池，其中所述金属层沿着所述电路基板的长度从所述第一板和所述第二板的第一端之外延伸到所述第一板和所述第二板的第二端之外。

13.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述金属层仅布置在所述电路基板的周边处，并具有插入所述电路基板的侧壁中的支撑部以及延伸到所述电路基板的端部的侧壁之外的突出部。

14.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述金属层布置在所述电路基板的顶面上，所述金属层沿着所述电路基板的长度从所述电路基板的第一端之外延伸到所述电路基板的第二端之外。

15.如权利要求3所述的可再充电电池，其中所述树脂层包括布置在所述电路基板的底面上的下成型部和布置在所述电路基板的顶面上的上成型部，所述树脂层具有与所述可再充电电池的外端子相应的开口。

16.如权利要求15所述的可再充电电池，其中所述金属层从所述上成型部和所述下成型部的端侧壁突出。

17.如权利要求1所述的可再充电电池，其中所述金属层布置在所述电路基板的下侧上并且仅布置在所述电路模块的周边处。

18.如权利要求14所述的可再充电电池，还包括布置在所述电路基板的顶面上以连接到外部装置的外端子，所述金属层具有在所述外端子附近的孔以防止电连接到所述外端子。

19.一种可再充电电池，包括：

壳体；

电极组件，布置在所述壳体内；以及

保护电路模块，与所述壳体中的开口接合，该保护电路模块包括：

电路基板，包括印刷电路板和布置在所述印刷电路板上的保护元件集成电路芯片，该印刷电路板包括布置在其上的导电迹线，和

接合到电路基板的金属层。

20.如权利要求19所述的可再充电电池，还包括布置在所述电极组件与所述保护电路模块之间并覆盖所述保护元件集成电路芯片的树脂层。

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