CN103797617A - 具有新型结构的顶盖组件 - Google Patents
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Abstract
顶盖组件被安装在电池单元中,在该电池单元中具有阳极/隔膜/阴极结构的电极组件与电解质一起被密封在电池壳体中,并且第一电极端子和第二电极端子被布置在电池壳体的顶部处。顶盖组件包括保护电路模块(PCM)和电绝缘顶盖外壳,该电绝缘顶盖外壳包围PCM的外表面并且被安装在电池壳体的顶部处。PCM包括:保护电路板(PCB),该保护电路板具有被形成在其上的保护电路,并且被联接到在下面描述的端子排的机械结合部;连接部,该连接部被连接到第一电极端子和第二电极端子;安全元件;以及端子排,该端子排被安装在PCB上并且包括连接器。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有新型结构的顶盖组件,并且更具体地,涉及一种被安装到电池单元的顶盖组件,该电池单元具有在密封状态下与电解质一起布置在电池壳体中的电极组件,电池壳体在其上端处设置有第一电极端子和第二电极端子,顶盖组件包括保护电路模块(PCM)和电绝缘顶盖外壳,该电绝缘顶盖外壳被安装到电池单元的上端同时包围PCM的外部,其中PCM包括:保护电路板(PCB),该保护电路板(PCB)具有被形成在其上的保护电路,该PCB被联接到端子排的机械联接部;连接部,该连接部被连接到第一电极端子和第二电极端子;安全元件;以及端子排,该端子排被安装到PCM,该端子排包括连接器。
背景技术
随着移动装置的日益发展以及对这种移动装置的需求的增加,对二次电池的需求也急剧增大。在这种二次电池中,锂二次电池呈现高的能量密度和工作电压以及出色的电荷保持力和使用寿命特性,其作为能量源已被广泛用于各种电子产品以及移动装置。
然而,在锂二次电池中含有各种易燃材料。结果,由于电池过充、电池中的过电流或外部物理冲击,锂二次电池可能受热或爆炸。即,锂二次电池的安全性非常低。因此,为有效地控制锂二次电池的异常状态,诸如锂二次电池过充或锂二次电池中的过电流,在安全元件被连接到电池单元的状态下,安全元件诸如正温度系数(PTC)元件和保护电路模块(PCM)被安装到电池单元。
通常,PCM被插入到顶盖外壳中并且被通过焊接或者软焊联接到顶盖外壳。即,PCM被插入到组装有连接器的顶盖外壳中,并且被通过焊接或者软焊联接到顶盖外壳使得PCM被连接到顶盖组件,并且顶盖组件被联接到电池单元。以此方式,制造电池组。
然而,当执行焊接或者软焊工艺时,由于二次电池的紧凑的结构要求更加精确的工作,因此缺陷率可能增加。而且,由于与焊接有关的工艺诸如焊接、洗涤以及焊料的外观检查,电池组组装工艺复杂。
另外,焊接公差是不可避免的,并且因此,有必要增加组成电池组的电气组件的长度,因此电池单元的容量减少。
因此,对如下技术存在着高度需求,即,能够在没有焊接的情况下稳固地联接被安装到电池单元上端的构件,并且同时简化组装工艺,从而使制造成本最小化。
发明内容
技术问题
因此,已经做出本发明以解决上述问题以及尚未解决的其它的技术问题。
具体地,本发明的目的是提供一种顶盖组件,该顶盖组件具有被形成在保护电路模块(PCM)处的新颖结构的端子排。
本发明的另一目的是提供一种二次电池组,能够通过简化的顶盖组件组装工艺以最小的成本来稳定地制造该二次电池组。
技术解决方案
根据本发明的一个方面,通过提供一种顶盖组件能够完成以上和其它的目的,该顶盖组件被安装到电池单元,该电池单元具有被在密封状态下与电解质一起布置在电池壳体中的阴极/分隔物/阳极结构的电极组件,电池壳体在其上端处设置有第一电极端子和第二电极端子,顶盖组件包括保护电路模块(PCM)和电绝缘顶盖外壳,该电绝缘顶盖外壳被安装到电池单元的上端同时包围PCM的外部,其中PCM包括:保护电路板(PCB),该保护电路板(PCB)具有被形成在其上的保护电路,该PCB被联接到端子排的机械联接部;连接部,该连接部被连接到第一电极端子和第二电极端子;安全元件;以及端子排,该端子排被安装到PCB,该端子排包括连接器。
因此,在根据本发明的顶盖组件中,通过简单组装工艺端子排可以被联接到PCM。结果,在组件之间的移动被最小化,并且因此,顶盖组件具有非常稳定的结构。
在优选示例中,第一电极端子可以是阴极端子,并且第二电极端子可以是阳极端子。例如,棱柱状电池单元被构造成具有下述结构,即,从棱柱状电池单元的上端突出的电极端子和电池壳体分别形成阳极端子和阴极端子,并且绝缘构件诸如垫圈被布置在阳极端子和阴极端子之间。因此,在这种棱柱状电池单元的结构中,第一电极端子可以是阴极端子,其是电池壳体的上端,并且第二电极端子可以是从电池壳体的上端突出的阳极端子。
连接部可以被形成在PCB的底部处。例如,连接部可以被形成在与第一电极端子和第二电极端子相对应的位置处。
在另一优选示例中,机械联接部可以包括紧固突起,该紧固突起从端子排的下端向下突出,并且PCB可以设置有紧固凹槽,该紧固凹槽被形成在与紧固突起相对应的位置处。
因此,通过在紧固突起和紧固凹槽之间的联接,端子排可以被容易地安装到PCB,从而简化组装工艺并且提高机械稳定性。
在上述结构中,端子排可以具有从端子排向下突出的至少一个钩状物,在紧固突起被插入到紧固凹槽的状态下,该钩状物稳固地紧固PCB同时包围PCB的外部,以便于确保更加稳定的联接状态。
紧固突起的突出高度可以等于PCB的厚度。如果紧固突起的突出高度太低,则紧固突起可能不起作用,因此在紧固突起和紧固凹槽之间的联接力可能减小。另一方面,如果紧固突起的突出高度太高,则顶盖组件的体积增加,这不是优选的。因此,考虑到上述问题,紧固突起的突出高度被适当地设置。优选的是,如上所述,紧固突起的突出高度等于PCB的厚度。
在具体的示例中,端子排可以在其一个主表面处设置有用于与顶盖外壳机械地紧固的引导唇缘(lip)和布置在引导唇缘的相反两侧处的钩状物。
而且,顶盖外壳可以设置有端子唇缘和一对狭缝开口,该端子唇缘被设置在锥形部分之间,该端子唇缘和一对狭缝开口分别对应于引导唇缘和钩状物。特别地,突出的端子唇缘被形成在锥形部分之间。因此,当顶盖外壳被安装到PCM时,通过强力配合引导唇缘和钩状物可以分别被紧固到端子唇缘和狭缝开口。
因为通过这种相互联接方式通过强力配合实现在顶盖外壳和端子排之间的联接,所以能够确保顶盖组件的稳固的联接状态。
在上述结构中,当顶盖外壳被安装到PCM时,引导唇缘和钩状物分别被紧固到端子唇缘和狭缝开口。因此,在相互联接期间,使在顶盖外壳、端子排以及PCB之间的移动最小化,从而提高组装精确度。而且,焊接工艺被省略,并且因此,电池单元的总长度增加,从而使电池单元的容量最大化。
同时,可以以各种方式实现在端子排的安全元件和连接器之间的联接。例如,使用表面安装技术(SMT),端子排的连接器可以被安装到PCB。
使用这种SMT,能够防止在软焊期间糊状物保留在PCM的底部处,或者防止在焊接期间由于热量而导致PCM的底部损坏。而且,与使用常规的焊接或者软焊相比较,能够实现精确和可靠的联接。例如,SMT被广泛地用于将表面安装型部件安装到电子板,诸如印刷电路板(PCB)。
在示例中,安全元件可以是下述元件,即,随着该元件的温度增加元件的电阻增加。优选地,安全元件是正温度系数(PTC)元件。当由于内部短路电池组的温度突然地增加时,被联接到PTC元件的连接构件用于从电池组的上端中断电流。当然,安全元件不限于PTC元件。例如,双金属片(bimetal)或熔断器可以用作安全元件。
在另一示例中,顶盖外壳可以设置有开口,该开口具有与被安装到PCB的端子排相对应的尺寸。因此,端子排能够被容易地安装到顶盖外壳。
根据本发明的另一方面,提供一种二次电池组,该二次电池组被构造成使得根据本发明的具有上述构造的顶盖组件被安装到下述电池单元的上端,该电池单元具有被在密封状态下与电解质一起布置在电池壳体中的阴极/分隔物/阳极结构的电极组件。
可以以各种方式应用二次电池组,而不管电池单元的种类和外观。例如,可以应用包括棱柱状锂二次电池作为电池单元的电池组。
根据本发明的另外方面,提供一种制造顶盖组件的方法,包括:(a)使用机械紧固方法将端子排联接到PCB的顶部以制造PCM;和(b)将绝缘顶盖外壳安装到PCM。
在优选示例中,在步骤(a)紧固突起被联接到紧固凹槽,并且在步骤(b)被形成在顶盖外壳内部处的引导唇缘和钩状物分别被紧固到被形成在端子排的后面处的锥形部分和狭缝开口。
因此,与制造顶盖组件的常规工艺相比较,能够提高组装效率,并且因此,能够制造具有提高的机械强度和稳定性的电池组。
当然,本领域的技术人员可以省略上述制造方法的一些工艺或者可以将其它的工艺附加地包括在制造方法中。
有益效果
从上面的描述,显然的是,使用下述简化的组装方法能够制造根据本发明的顶盖组件以具有改善的稳定性,该简化的组装方法包括将特定结构的端子排安装到PCB的工艺和将PCM机械地联接到顶盖外壳的工艺。
附图说明
从下面的结合附图的详细描述,将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特点和其它优点,其中:
图1是示出根据本发明的实施例的顶盖组件的分解透视图;
图2是示出图1的保护电路模块(PCM)的透视图;
图3是图1的端子排的透视图;以及
图4是示出图1的顶盖外壳的前透视图。
具体实施方式
现在,将参考附图来描述本发明的示例性实施例。然而,应当注意,本发明的范围并不局限于所图示的实施例。
图1是示出根据本发明的实施例的顶盖组件400的分解透视图。
参考图1,顶盖组件400包括保护电路模块(PCM)100和电绝缘顶盖外壳300,该电绝缘顶盖外壳300被安装到电池单元(未示出)的上端同时包围PCM100的外部。
PCM100包括:保护电路板(PCB)110,该保护电路板(PCB)110具有被形成在其上的保护电路,该PCB110被联接到端子排200的机械联接部(未示出);连接部120和130,该连接部120和130被形成在PCB110的底部处;正温度系数(PTC)元件140;以及安装在PCB110的顶部处的端子排200,该端子排200包括连接器210。
使用表面安装技术(SMT),端子排200的连接器210被安装在PCB110的顶部处。
图2是典型地示出图1的PCM的透视图。
参考图2和图1,机械联接部(未示出)包括紧固突起221,该紧固突起221从端子排200的下端向下突出。PCB110设置有紧固凹槽111,该紧固凹槽111被形成在与紧固突起221相对应的位置处。
紧固突起221的突出高度几乎等于PCB110的厚度。
而且,钩状物222从端子排200向下突出。在紧固突起221被插入紧固凹槽中的状态下,钩状物222稳固地紧固PCB110同时包围PCB110的外部。
图3是示出图1的端子排的透视图,并且图4是示出图1的顶盖外壳的前透视图。
一起参考这些附图和图1及图2,端子排200在其一个主表面处设置有用于与顶盖外壳300机械地紧固的引导唇缘230和布置在引导唇缘230的相反两侧处的钩状物240。
顶盖外壳300设置有分别与引导唇缘230和钩状物240相对应的端子唇缘330和一对狭缝开口320。端子唇缘330被布置在锥形部分310之间。因此,当顶盖外壳300被安装到PCM100时,通过强力配合,引导唇缘230和钩状物240分别被紧固到端子唇缘330和狭缝开口320。
而且,顶盖外壳300设置有开口340,该开口340具有与被安装在PCB110的顶部处的端子排200相对应的尺寸,使得端子排200能够被安装到顶盖外壳300。
虽然在附图中未示出,但是在PCM被电连接到棱柱状电池单元的状态下,如在图2中所示的PCM被安装到棱柱状电池单元(未示出),并且如在图4中所示的顶盖外壳被安装到PCM。结果,制造了电池组。棱柱状电池单元和PCM之间的电连接在本发明所属领域中是公知的,并且因此,将会省略其详细描述。
尽管为了说明目的已经公开了本发明的示例性实施例,但是本领域的技术人员将会明白,在不偏离如在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下,能够进行各种变型、添加和代替。
Claims (14)
1.一种顶盖组件,所述顶盖组件被安装到电池单元,所述电池单元具有在密封状态下与电解质一起布置在电池壳体中的阴极/分隔物/阳极结构的电极组件,在所述电池壳体的上端处设置有第一电极端子和第二电极端子,所述顶盖组件包括保护电路模块(PCM)和电绝缘顶盖外壳,所述电绝缘顶盖外壳被安装到所述电池单元的上端同时包围所述PCM的外部,其中所述PCM包括:
保护电路板(PCB),所述保护电路板上形成有保护电路,所述PCB被联接到端子排的机械联接部;
连接部,所述连接部连接到所述第一电极端子和所述第二电极端子;
安全元件;以及
端子排,所述端子排被安装到所述PCB,所述端子排包括连接器。
2.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,所述第一电极端子是阴极端子,并且所述第二电极端子是阳极端子。
3.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,所述连接部形成在所述PCB的底部处。
4.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,所述机械联接部包括紧固突起,所述紧固突起从所述端子排的下端向下突出,并且所述PCB设置有紧固凹槽,所述紧固凹槽形成在与所述紧固突起相对应的位置处。
5.根据权利要求4所述的顶盖组件,其中,所述端子排具有从所述端子排向下突出的至少一个钩状物,在所述紧固突起被插入所述紧固凹槽中的状态下,所述钩状物稳固地紧固所述PCB同时包围所述PCB的外部。
6.根据权利要求4所述的顶盖组件,其中,所述紧固突起的突出高度等于所述PCB的厚度。
7.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,在所述端子排的一个主表面处设置有用于与所述顶盖外壳机械地紧固的引导唇缘和布置在所述引导唇缘的相反两侧处的钩状物。
8.根据权利要求7所述的顶盖组件,其中,所述顶盖外壳设置有端子唇缘和一对狭缝开口,所述端子唇缘被设置在锥形部分之间,所述端子唇缘和所述一对狭缝开口分别对应于所述引导唇缘和所述钩状物。
9.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,当所述顶盖外壳被安装到所述PCM时,所述引导唇缘和所述钩状物分别被紧固到所述端子唇缘和所述狭缝开口。
10.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,使用表面安装技术(SMT),所述端子排的所述连接器被安装到所述PCB。
11.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,所述安全元件是正温度系数(PTC)元件。
12.根据权利要求1所述的顶盖组件,其中,所述顶盖外壳设置有开口,所述开口具有与被安装到所述PCB的端子排相对应的尺寸。
13.一种二次电池组,所述二次电池组被构造成使得根据权利要求1至12中的任一项所述的顶盖组件被安装到下述电池单元的上端,所述电池单元具有在密封状态下与电解质一起布置在电池壳体中的阴极/分隔物/阳极结构的电极组件。
14.根据权利要求13所述的二次电池组,其中,所述电池单元是棱柱状锂二次电池单元。
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