CN103579546A - 盖组件、包括该盖组件的电池包及制造电池包的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了盖组件、包括该盖组件的电池包及制造电池包的方法。一种盖组件包括：保护电路模块；以及注塑成型的上盖，与保护电路模块为一体并配置为耦接至容纳电极组件的罐的开口，其中上盖包括在远离保护电路模块的第一方向上延伸的密封部分，其中密封部分配置为接触罐的内表面。

Description

盖组件、包括该盖组件的电池包及制造电池包的方法

技术领域

本发明的一个或多个实施例涉及一种盖组件（cap assembly）、包括该盖组件的电池包（battery pack）以及制造该电池包的方法。

背景技术

与不能再充电的一次电池不同，二次电池指的是能够放电并再充电的电池，并被广泛用于能量存储系统以及小尺寸高科技装置，诸如移动电话、个人数字助理（PDA）、便携式电脑（laptop）等。

随着对二次电池的不同要求诸如高功率、高容量或者纤薄已经被需要，二次电池的部件的数量已经增加。此外，根据这样的对二次电池的各种要求的增加，增加了空间限制并因此增加了成本。

发明内容

本发明的一个或多个实施例包括一种盖组件、包括该盖组件的电池包以及制造该电池包的方法。

附加的方面将在以下的描述中部分阐述，并将部分地从该描述而变得明显。

根据本发明的一个或多个实施例，一种盖组件包括：保护电路模块；以及上盖，被注塑成型以与保护电路模块形成一体化的结构（all-in-onestructure），并耦接至其中容纳电极组件的罐的开口，其中上盖包括在第一方向上延伸并与罐的内表面接触的密封部分，该第一方向为与设置保护电路模块的方向相反的方向。

盖组件还可以包括电连接到保护电路模块的至少一个连接接片（connection tab），其中上盖被注塑为一体化的结构，以围绕保护电路模块和连接接片的至少一部分。

连接接片可以在第一方向上延伸，连接接片的在第一方向上延伸的一端通过贯穿上盖而暴露于外部。

盖组件还可以包括设置在保护电路模块与连接接片之间的温度元件。

在上盖的一侧可以进一步包括贯穿上盖的电解液入口，电解液入口被塞子封闭。

凹槽可以形成在所述上盖的外壁和所述密封部分之间使得所述罐的上部被插入所述凹槽中。

根据本发明的一个或多个实施例，一种电池包包括：罐，形成有开口；电极组件，通过该开口而容纳在罐中；以及盖组件，封闭该开口，其中盖组件包括：保护电路模块；以及上盖，被注塑成型以与保护电路模块形成一体化的结构，并耦接至其中容纳电极组件的罐的开口，上盖包括在第一方向上延伸且与罐的内表面接触的密封部分，该第一方向为与设置保护电路模块的方向相反的方向。

上盖的下表面可以朝向罐的内部。

上盖的下表面可以面对容纳在罐中的电极组件的上表面。

密封部分可以控制电极组件的移动。

密封部分的下表面可以接触电极组件的上表面。

密封部件通过接触容纳在罐中的电极组件的上表面同时接触罐的内表面来控制电极组件的移动。

电池包还包括电连接到保护电路模块的至少一个连接接片，其中上盖被注塑为一体化的结构以围绕保护电路模块和连接接片的至少一部分。

电池包还包括电连接到保护电路模块的至少一个连接接片，其中连接接片的第一端电连接到保护电路模块，连接接片的第二端电连接到电极组件。

电池包还包括设置在保护电路模块与连接接片之间的温度元件。

在上盖的一侧可以进一步包括贯穿上盖的电解液入口，电解液入口被塞子封闭。

凹槽可以形成在所述上盖的外壁和所述密封部分之间使得所述罐的上部被插入所述凹槽中。

根据本发明的一个或多个实施例，一种制造电池包的方法包括：形成盖组件，盖组件包括保护电路模块和上盖，保护电路模块包括在第一表面上的外部连接端子，上盖被注塑成型以与保护电路模块形成一体化的结构，同时暴露外部连接端子，其中上盖包括在第一方向上延伸且接触罐的内表面的密封部分，该第一方向为与设置保护电路模块的方向相反的方向。

所述注塑成型包括：将保护电路模块固定至模具中；注入树脂材料以形成上盖；以及硬化树脂材料。

所述方法还包括：形成连接接片，其中连接接片的第一端电连接至保护电路模块，连接接片的第二端在第一方向上延伸，其中连接接片的第二端穿透上盖。

该方法还包括：制备其中容纳电极组件的罐；以及通过使用盖组件封闭罐的开口。

开口的封闭还包括：封闭罐的开口，使得罐的形成有开口的内表面和密封部分的外表面接触。

附图说明

从以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得明显并更易于理解，在附图中：

图1是示意性地示出根据本发明实施例的被拆分的电池包的透视图；

图2A是根据本发明的实施例的盖组件的上视图；

图2B是根据本发明的实施例的盖组件的下视图；

图3是沿着图2A的线III-III的截面图；

图4A至图4G示意性地示出根据本发明的实施例的电池包的制造方法，其中图4A至图4C示出根据本发明的实施例的盖组件的制造方法，图4D至图4G示出在制造盖组件之后完成电池包的制造的方法；

图5是沿着图4G的线V-V的截面图，其示出完成的电池包的内截面；以及

图6是根据本发明的另一实施例的盖组件的截面图。

具体实施方式

现在将详细参照实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。在这一点上，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐明的描述。因此，下面通过参照附图仅描述了实施例以解释本描述的方面，本发明的范围由权利要求限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不意欲限制本发明。如这里使用的，单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地明示。将进一步理解，术语“包括”当在本说明书中使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。将理解，虽然这里使用术语“第一”和“第二”来描述不同的元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件区分开。

图1是示意性地示出根据本发明的实施例的被拆分的电池包10的透视图。

参照图1，电池包10可以包括电极组件120、罐100和盖组件200。

电极组件120可以包括正电极板和负电极板以及位于正电极板与负电极板之间的隔板，正电极板和负电极板二者都涂覆有电极活性材料。电极组件120是果冻卷型电极组件，其可以通过顺序地堆叠负电极板、隔板以及正电极板并卷绕所述堆叠而制成。根据另一个实施例，电极组件120可以具有通过仅顺序地堆叠负电极板、隔板以及正电极板而形成的结构。负电极板和正电极板的每个可以分别电连接到负电极接片121和正电极接片122，以引出通过化学反应形成的电荷。

电极组件120可以被存放在具有注入的电解液的罐100中。在电极组件120被存放之后，罐100的开口102可以通过盖组件200密封。盖组件200可以被插入耦接到开口102，罐100的开口102可以由于盖组件200与罐100的耦接而被封闭。

盖组件200是安装在罐100的开口102中的独立部件，其中盖组件200可以形成为一体化的结构，该一体化的结构包括保护电路模块210、第一和第二连接接片221和222以及围绕保护电路模块210、第一和第二连接接片221和222的上盖230。盖组件200的上盖230可以通过嵌入注塑成型而形成，以围绕保护电路模块210和与保护电路模块210电连接的第一和第二连接接片221和222的至少一部分。例如，盖组件200可以通过在模具中插入并固定保护电路模块210和与保护电路模块210电连接的第一和第二连接接片221和222、在模具中注入熔融的树脂材料以暴露保护电路模块210的外部连接端子215的下端以及然后硬化熔融的树脂材料而形成。上盖230，其是盖组件200的部件中的由树脂材料形成的一个，围绕保护电路模块210以及第一和第二连接接片221和222的至少一部分。

尽管盖组件200的上表面大部分用树脂材料覆盖，但是形成在保护电路模块210的上表面上的外部连接端子215通过盖组件200的上表面的一些开口暴露。此外，虽然盖组件200的下表面大部分用树脂材料覆盖，但是第一和第二连接接片221和222可以通过盖组件200的下表面向下延伸而暴露。

第一和第二连接接片221和222的第一端均电连接到保护电路模块210，而第一和第二连接接片221和222的第二端通过焊接等分别电连接到负电极接片121和正电极接片122。电极组件120和保护电路模块210可以通过第一和第二连接接片221和222而电连接。

密封部分232形成在盖组件200的下表面上，或者更具体地，形成在上盖230的下表面上，从而防止耦接到罐100的开口102的盖组件200与罐100分离。密封部分232具有从盖组件200的整体阶梯形状，其中密封部分232的外表面与罐100的内表面直接接触，从而以预定压力来挤压罐100的内表面。因此，通过密封部分232耦接的盖组件200不会与罐100分离，从而可以防止罐100中包括的电解液泄露和电极组件120被暴露。在一个实施例中，在盖组件200与罐100的开口102耦接之后，罐100的外表面和盖组件200的外表面的一部分可以用保护片诸如标签包裹。

电解液入口234可以形成在盖组件200的一侧。在盖组件200与罐100的开口102耦接之后，电解液通过电解液入口234注入，并且电解液入口234用塞子300密封。

图2A至图3示出图1所示的盖组件200。

图2A是根据本发明的实施例的盖组件200的上视图，图2B是根据本发明的实施例的盖组件200的下视图。图3是沿着图2A的线III-III的截面图。

参照图2A，盖组件200的上表面大部分用上盖230的上表面覆盖。也就是，盖组件200的上表面大部分用树脂材料覆盖，从而形成在保护电路模块210的上表面上的外部连接端子215可以通过盖组件200的上表面的一些区域暴露。贯穿盖组件200（或上盖230）的电解液入口234形成在盖组件200的上表面的其他区域中。

参照图2B，盖组件200的下表面大部分用上盖230的下表面覆盖。也就是，盖组件200的下表面大部分用树脂材料覆盖，从而第一和第二连接接片221和222可以延伸以贯穿盖组件200的下表面从而暴露到外部。

参照图3，盖组件200可以包括保护电路模块210、第一和第二连接接片221和222以及围绕保护电路模块210、第一和第二连接接片221和222且由树脂材料形成的上盖230。树脂材料可以是聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等。

保护电路模块210包括基板211和安装在基板211上的多个保护电路212。保护电路可以控制电极组件120的过充电和过放电。保护电路可以被实施为多个元件。例如，基板211可以包括集成电路和安全元件，诸如无源元件（例如电阻器或电容器）和有源元件（诸如场效应晶体管）。

保护电路模块210电连接到电极组件120以控制电池包10的过充电和过放电，二者之间的连接能够通过第一连接接片221和负电极接片121之间的电连接以及第二连接接片222和正电极接片122之间的电连接来实现。

第一和第二连接接片221和222可以朝向盖组件200的下方（即，在朝向罐100的开口102的方向上）延伸，以分别与电极组件120的负电极接片121和正电极接片122焊接。第一连接接片221的第一端电连接到保护电路模块210，第一连接接片221的第二端可以暴露到盖组件200的外部以与负电极接片121焊接。此外，第二连接接片222的第一端与保护电路模块210电连接，第二连接接片222的第二端可以暴露到盖组件200的外部以与正电极接片122焊接。

上盖230形成与保护电路模块210以及第一和第二连接接片221和222一体化的结构，以围绕保护电路模块210以及第一和第二连接接片221和222的至少一部分。上盖230形成为围绕保护电路模块210的大部分，除了形成在保护电路模块210的上表面上的外部连接端子215。因此，如图2B所示，保护电路模块210没有通过盖组件200的下表面暴露。因此，当盖组件200与罐100的开口102耦接时，容纳在罐100中的电极组件120的上表面面对由树脂材料形成的上盖230的下表面。

密封部分232从上盖230的下表面向下延伸，由于密封部分232的外表面直接接触罐100的开口102的内表面，所以密封部分232可以具有从盖组件200的阶梯形状。更详细地，密封部分232形成为具有到盖组件200的外壁231的阶梯形状，因此槽g可以形成在盖组件200中，即在上盖230的外壁231与密封部分232之间。如将在图5中描述的，罐100的上部可以被插入槽g中。

密封部分232能够使盖组件200与罐100耦接，同时，能够控制容纳在罐100中的电极组件120的移动。当盖组件200和罐100被耦接时，密封部分232的外表面与罐100的内壁接触，并且密封部分232的下表面与电极组件120的上表面接触。因此，可以控制电极组件120在罐100内部移动。也就是，如果容纳在罐100中的电极组件120和密封部分232之一的总高度基本上与罐100的高度相同，则电极组件120的上表面与密封部分232的下表面接触，因此可以控制电极组件120在罐100内部的移动。

电解液入口234可以贯穿盖组件200形成，更具体地，电解液入口234形成为贯穿上盖230的一个区域。由于电解液入口234形成为贯穿盖组件200，所以保护电路模块210可以形成得比整个盖组件200的长度短。电解液入口234可以用塞子300密封，如上所述。

图4A至图4G示意性地示出根据本发明的实施例的电池包10的制造方法。图4A至图4C示出根据本发明的实施例的盖组件200的制造方法，图4D至图4G示出在制造盖组件200之后完成电池包10的制造的方法。

参照图4A，首先，制备保护电路模块210。保护电路模块210可以包括基板211和安装在基板211上的多个保护电路212。用于将电供应到外部电器件的外部连接端子215形成在保护电路模块210的上表面的一侧上。如果保护电路模块210的长度相对长，则孔214可以形成为贯穿与盖组件200的电解液入口234相对应的区域。备选地，保护电路模块210的长度可以缩短。

参照图4B，保护电路模块210以及第一和第二连接接片221和222被电连接。第一和第二连接接片221和222可以作为一对被包括，并可以通过焊接或者通过使用回流焊接方法而电连接到保护电路模块210的下表面。

参照图4C，保护电路模块210，包括第一和第二连接接片221和222，被插入到模具的模制空间中，然后熔融的树脂材料被注入到模具中以进行嵌入注塑成型。这里，插入到成型空间中的第一和第二连接接片221和222被取向为在与外部连接端子215被暴露的方向相反的方向上延伸。随着被注入的熔融的树脂材料冷却，上盖230（其围绕保护电路模块210以及第一和第二连接接片221和222的至少一部分并包括在与第一和第二连接接片221和222相同的方向上延伸的密封部分232）被完成从而形成盖组件200。随着熔融的树脂材料冷却而总体地固定保护电路模块210以及第一和第二连接接片221和222的位置，完成了一体化类型的盖组件200。

参照图4D，存放在罐100中的电极组件120的负电极接片121和正电极接片122被分别焊接至第一和第二连接接片221和222。例如，在第一和第二连接接片221和222当中，连接至保护电路模块210的负电极的第一连接接片221被焊接至电极组件120的负电极接片121，电连接至保护电路模块210的正电极的第二连接接片222被焊接至电极组件120的正电极接片122。因此，电极组件120和保护电路模块210通过分别将第一和第二连接接片221和222焊接至负电极接片121和正电极接片122而电连接。

参照图4E，通过利用盖组件200的下表面，盖组件200与罐100的开口102耦接，电极组件120容纳在罐100中。例如，通过在罐100的内壁上涂覆具有粘附性质的材料、将盖组件200插入罐100中、然后对罐100和盖组件200应用热密封方法，可以耦接罐100和盖组件200。此时，形成在盖组件200的下表面上的密封部分232被插入到罐100中，而密封部分232的外表面与罐100的内壁接触。由于密封部分232与罐100的开口102的耦接，罐100的开口102可以通过被密封而保持气密性。

通过接触电极组件120的上表面，被插入到罐100中的密封部分232的下表面挤压电极组件120，并控制电极组件120在罐100内部移动。

参照图4F，通过形成在盖组件200中的电解液入口234来注入电解液，电解液入口234用塞子300阻塞，从而完成如图4G所示的电池包10。塞子300可以由诸如橡胶或硅酮的材料形成。

在一个实施例中，如果需要，可以进一步包括围绕罐100和盖组件200的部分的标签。

图5是沿着图4G的线V-V的截面图，其示出完成的电池包10的内截面。

参照图5，电极组件120被容纳在罐100内部，当罐100的开口102与盖组件200耦接时，罐100的内部被密封。当罐100的开口102和盖组件200被耦接时，罐100的上部被插入到形成在盖组件200中的槽g中。也就是，罐100的上部被插入到形成在盖组件200的外壁231与密封部分232之间的槽g中。槽g的宽度形成得基本上与罐100的厚度相同或小于罐100的厚度，当罐100的上部与盖组件200的槽g耦接时，盖组件200可以与罐100耦接。由于罐100与盖组件200的耦接，盖组件200（例如，上盖230）的下表面面对电极组件120的上表面。这里，盖组件200的下表面是由树脂材料形成的上盖230的下表面。

盖组件200的密封部分232的外表面挤压罐100的内表面，密封部分232的下表面挤压电极组件120的上表面，从而防止电极组件120在罐100内部的移动。在这一点上，密封部分232的高度和电极组件120的高度的总和可以基本上与罐100的高度相同。

图6是根据本发明的另一实施例的盖组件200A的截面图。

参照图6，根据另一实施例的盖组件200A也是安装在罐100的开口中的独立部件。盖组件200A可以以与以上参照图2A至图3对盖组件200描述的相同的方式形成为一体化的结构，其包括保护电路模块210、第一和第二连接接片221和222以及围绕该结构的上盖230。

然而，根据本发明的另一实施例的盖组件200A与上述的盖组件200的不同之处在于，进一步包括在保护电路模块210与第一连接接片221之间的温度元件250。在下文，将主要描述盖组件200A的不同。

温度元件250位于保护电路模块210与第一连接接片221之间。温度元件250包括主体253以及第一和第二引线251和252。第一引线251可以形成在主体253的一个表面上，并可以电连接到保护电路模块210。第二引线252可以形成在主体253的另一个表面上，并可以电连接到第一连接接片221。

主体253可以通过在晶体聚合物中散布导电颗粒而制成。导电颗粒可以是碳颗粒，晶体聚合物可以是合成树脂，诸如基于聚烯烃的树脂。由于导电颗粒在设定温度或更低温度下聚集，所以主体253连接第一引线251与第二引线252之间的电流的流动。然而，当主体253的温度升高至设定温度或更高温度时，随着晶体聚合物膨胀，导电颗粒分离，从而电阻迅速增加。结果，第一引线251和第二引线252之间的电流的流动被阻断，或者少量的电流可以在二者之间流动。因此，主体253用作安全器件，其通过电连接至电极组件120而防止电池包10的破损。这里，主体253的温度增加得高于设定温度，该设定温度是由在电池包10被过充电时产生的热引起。随后，当主体253被再次冷却到设定温度以下时，随着晶体聚合物收缩，导电颗粒再次连接，从而可以发生电流的流动。

如上所述，根据本发明的一个或多个上述实施例，可以提供一种盖组件以及通过使用该盖组件能够保持气密性的电池包，从而可以改善生产率，可以降低成本。此外，可以方便地进行电池包的组装工艺。

应该理解，这里描述的示范性实施例应当仅以说明性的含义来理解，而不是为了限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其他实施例中的其他类似的特征或方面。

本申请要求于2012年8月6日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2012-0086001的优先权和权益，其公开通过引用整体地结合于此。

Claims (22)

1.一种盖组件，包括：

保护电路模块；以及

注塑成型的上盖，与所述保护电路模块为一体的，并配置为耦接至容纳电极组件的罐的开口，其中所述上盖包括在远离所述保护电路模块的第一方向上延伸的密封部分，其中所述密封部分配置为接触所述罐的内表面。

2.根据权利要求1所述的盖组件，还包括电连接到所述保护电路模块的至少一个连接接片，其中所述上盖围绕所述保护电路模块和所述连接接片的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的盖组件，其中所述连接接片在所述第一方向上延伸，所述连接接片的一端从所述上盖暴露。

4.根据权利要求2所述的盖组件，还包括位于所述保护电路模块与所述连接接片之间的温度元件。

5.根据权利要求1所述的盖组件，其中贯穿所述上盖的电解液入口位于所述上盖中，其中所述电解液入口被塞子封闭。

6.根据权利要求1所述的盖组件，其中凹槽形成在所述上盖的外壁和所述密封部分之间使得所述罐的上部被插入所述凹槽中。

7.一种电池包，包括：

罐，具有开口；

电极组件，容纳在所述罐中；以及

盖组件，密封所述开口，其中所述盖组件包括：

保护电路模块；以及

注塑成型的上盖，与所述保护电路模块为一体的，并耦接至所述罐，其中所述上盖包括在远离所述保护电路模块的第一方向上延伸的密封部分，其中所述密封部分接触所述罐的内表面。

8.根据权利要求7所述的电池包，其中所述上盖的下表面面对所述罐的内部。

9.根据权利要求8所述的电池包，其中所述上盖的下表面面对所述电极组件的上表面。

10.根据权利要求7所述的电池包，其中所述密封部分配置为控制所述电极组件的移动。

11.根据权利要求7所述的电池包，其中所述密封部分的下表面接触所述电极组件的上表面。

12.根据权利要求11所述的电池包，其中所述密封部件配置为通过接触容纳在所述罐中的所述电极组件的上表面同时接触所述罐的内表面来控制所述电极组件的移动。

13.根据权利要求7所述的电池包，还包括电连接到所述保护电路模块的至少一个连接接片，其中所述上盖围绕所述保护电路模块和所述连接接片的至少一部分。

14.根据权利要求7所述的电池包，还包括电连接到所述保护电路模块的至少一个连接接片，其中所述连接接片的第一端电连接到所述保护电路模块，所述连接接片的第二端电连接到所述电极组件。

15.根据权利要求14所述的电池包，还包括位于所述保护电路模块与所述连接接片之间的温度元件。

16.根据权利要求7所述的电池包，其中电解液入口在所述上盖中，其中所述电解液入口被塞子密封。

17.根据权利要求7所述的电池包，其中凹槽形成在所述上盖的外壁和所述密封部分之间使得所述罐的上部被插入所述凹槽中。

18.一种制造电池包的方法，该方法包括：

形成盖组件的保护电路模块，其中所述保护电路模块包括在其的第一表面上的外部连接端子，以及

注塑成型与所述保护电路模块成一体的上盖，同时暴露所述外部连接端子，其中所述上盖包括在远离所述保护电路模块的第一方向上延伸的密封部分，其中所述密封部分接触罐的内表面。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述注塑成型包括：

将所述保护电路模块固定到模具中；

注入树脂材料以形成所述上盖；以及

硬化所述树脂材料。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：形成连接接片，其中所述连接接片的第一端电连接至所述保护电路模块，所述连接接片的第二端在所述第一方向上延伸，其中所述连接接片的所述第二端从所述上盖暴露。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

将电极组件插入到罐中；以及

用所述盖组件密封所述罐的开口。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述开口的密封还包括：将所述密封部分的外表面设置为接触所述罐的内表面。

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