CN105556709B - 具有保护电路模块的二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二次电池组，包括：构成电池单体且由板状导电构件制成并连接到保护电路模块(PCM)的负极端子和正极端子；具有在其一侧的端部处形成的正极端子和负极端子并且具有在该端部处形成的热结合余留部的电池单体；和PCM，该PCM包括其上形成有保护电路的保护电路板(PCB)、与PCB的保护电路连接的外部输入/输出端子、和电绝缘的PCM外壳，该PCM外壳具有将PCB内置在其中的中空结构并具有在PCM外壳中形成的将电池单体的电极端子引入其中的狭缝，该PCM在电连接到电池单体的同时被安装在电池单体的热结合余留部上。

Description

具有保护电路模块的二次电池组
技术领域
本发明涉及一种包括保护电路模块(PCM)的二次电池组，更具体地，涉及如下一种二次电池组，该二次电池组包括：与PCM连接的电池单体的负极(anode)端子和正极(cathode)端子，所述电池单体的负极端子和正极端子由板状导电构件制成；所述电池单体，所述电池单体具有在所述电池单体的一个端部处形成的负极端子和正极端子，所述电池单体具有热结合余留部，该热结合余留部形成在所述电池单体的形成有负极端子和正极端子的所述端部处；以及PCM，该PCM包括：保护电路板(PCB)，该保护电路板(PCB)上形成有保护电路；外部输入和输出端子，该外部输入和输出端子连接到所述PCB的保护电路；和电绝缘的PCM外壳，该PCM外壳被构造为具有用于将所述PCB安装在其内的中空结构，该PCM外壳设有狭缝，电池单体的电极端子通过该狭缝被插入，所述PCM在所述PCM电连接到电池单体的状态下被装载在电池单体的热结合余留部上。
背景技术
随着移动设备的日益发展以及对这种移动设备的需求的增加，对二次电池的需求也急剧增加了。在这些二次电池中，具有高的能量密度和工作电压以及优异的电量保持和使用寿命特性的锂二次电池已广泛用作各种电子产品以及各种移动设备的能量源。
取决于使用二次电池的外部设备的类型，二次电池可以构造为具有其中二次电池能够容易地插入到外部设备中以及从外部设备中移除的可拆卸式结构，或者具有其中二次电池被内置在外部设备中的内置式结构。例如，根据需要，使用者能够将电池插入到诸如膝上型计算机的设备中或从该设备中移除。另一方面，诸如特殊的移动电话等的设备由于其结构和容量的问题而需要内置式电池组。
同时，锂二次电池中包含了各种可燃性材料。结果，锂二次电池可能由于电池的过度充电、电池中的过电流、或者对电池的其它外部物理冲击而发热或爆炸。即，锂二次电池的安全性非常低。为此，将安全元件(例如正温度系数(PTC)元件)和保护电路模块(PCM)连接到锂二次电池的电池单体，该安全元件和保护电路模块(PCM)能够有效控制锂二次电池的异常状态，例如锂二次电池的过度充电或锂二次电池中的过电流。
通常，内置式二次电池组使用适合于电连接的板状电池单体，并且，通过焊接或钎焊将PCM经由导电镍板连接到电池单体。即，这些镍板通过焊接或钎焊而连接到电池单体的电极端子，保护电路板(PCB)通过焊接而连接到每个镍板的一侧，保护性胶带被贴附到每个镍板的另一侧，并且，在PCB与电池单体紧密接触的状态下，PCB的电极突片与所述镍板通过焊接而相互连接。以此方式，将PCM连接到电池单体以制造电池组。
传统的PCM外壳包括上部外壳和下部外壳。即，PCM外壳是两单元式构件。在PCM和安全元件被装载在下部外壳中的状态下，上部外壳联接到下部外壳。
对于包括PCM的安全元件，要求与电池单体的电极端子维持电连接，同时应与电池单体的其它部分电绝缘。
为此，将绝缘胶带粘附到包括PCM的各种构件。另外，将容纳电池单体的电池外壳的密封部的一部分弯曲，并将绝缘胶带粘附到该部分或在该部分上印上条形码。也就是说，此过程是非常复杂的。
由于需要多个绝缘胶带或多个部件来实现上述安全连接，电池组的组装过程很复杂且增加了制造成本。
另外，当外部冲击施加到电池组时，PCM可能由于使用了具有低机械强度的绝缘胶带而破损或者电池组的尺寸稳定性可能大大降低。
因此，对于能够减少在电池单体处安装的构件数量以简化组装过程、在装载于电池单体上的构件之间实现稳定的联接并对PCM进行保护的技术，存在着高度需求。
发明内容
技术问题
因此，为了解决上述问题以及其他尚未解决的技术问题，已经做出了本发明。
具体地，本发明的一个目的在于提供一种电池组，其中，减少了制造电池组所需的部件的数目，从而简化了组装过程，并且提高了电池组的结构稳定性。
本发明的另一个目的在于提供一种电池组，该电池组被构造为具有以下结构：其中，通过简化的过程将保护电路板(PCB)安装在保护电路模块(PCM)外壳中。
技术方案
根据本发明的一个方面，能够通过提供一种二次电池组来实现上述及其它目的，该二次电池组包括：与保护电路模块(PCM)连接的电池单体的负极端子和正极端子，该电池单体的负极端子和正极端子由板状导电构件制成；具有在其一个端部处形成的负极端子和正极端子的电池单体，该电池单体具有热结合余留部，该热结合余留部形成在电池单体的形成有所述负极端子和正极端子的所述端部处；以及PCM，该PCM包括：保护电路板(PCB)，该保护电路板(PCB)上形成有保护电路；外部输入和输出端子，该外部输入和输出端子连接到PCB的保护电路；和电绝缘的PCM外壳，该PCM外壳被构造为具有用于将所述PCB安装在其内的中空结构，该PCM外壳设有狭缝，电池单体的电极端子通过该狭缝被插入，所述PCM在所述PCM电连接到电池单体的状态下被装载在电池单体的热结合余留部上。
如上所述，根据本发明的二次电池组被构造为具有如下结构：其中，包括PCM外壳的PCM被装载在电池单体的热结合余留部上，所述PCB通过在PCM外壳处形成的狭缝安装在该PCM外壳中。因此，与传统的内置式二次电池组相比，能够有效地保护所述PCB并大大减少构成该二次电池组的部件数量，从而降低了制造成本。
另外，根据本发明的二次电池组包括由单个构件构成的PCM外壳。因此，与被构造为具有组件紧固结构的传统PCM的组装过程相比，能够大大改善制造加工性能。此外，根据本发明的二次电池组被构造为具有能够容易地自动化的结构。
在根据本发明的二次电池组中，可以使用各种类型的电池单体。例如，该电池单体可以是具有小厚度和轻重量的二次电池，该二次电池被构造为具有以下结构：其中，包括正极、负极以及布置在正极和负极之间的隔板的电极组件在密封状态下安装在由包括金属层和树脂层的层合片材制成的电池外壳中。
PCM外壳可以包覆所述PCM的除了外部输入和输出端子以外的部分。
该PCM外壳不受特别限制，只要该PCM外壳被构造为具有用于将所述PCB安装在其内的中空结构且另外设有通过其将电极端子插入到PCM外壳中的狭缝即可。例如，该PCM外壳可以形成为多边形柱、圆形柱或卵形柱的形状。在一个具体实例中，该PCM外壳可以形成为具有中空结构的四棱柱的形状。
以具有狭缝的上述各种柱之一的形状形成的该PCM外壳可以构造为具有其中该柱的一端敞口且该柱的另一端闭合的结构。替代地，该PCM外壳可以构造为具有其中该柱在其两个相反端处敞口的结构。
例如，PCM外壳的所述狭缝可以形成在该柱的一侧处。在一个具体实例中，所述狭缝可以形成在以四棱柱的形状形成的PCM外壳的一侧的边缘处。
由于PCM外壳的上述结构，PCM可以容易地安装在PCM外壳中。具体地，电池单体的负极端子和正极端子以及PCM的外部输入和输出端子可以从该PCM外壳的一端通过所述狭缝被插入，从而将所述PCB安装到PCM外壳中。
如上所述，该PCM外壳的至少一端可以是敞口的，并且所述PCB可以通过PCM外壳的该敞开端被插入，以便以滑动方式将所述PCB安装到PCM外壳中。此时，该负极端子和正极端子(所述PCB经由该负极端子和正极端子连接到电池单体)可以沿着所述狭缝滑动。另外，外部输入和输出端子(所述PCB经由该外部输入和输出端子连接到外部设备)可以与负极端子及正极端子一起沿着所述狭缝滑动，使得该外部输入和输出端子联接到PCM外壳。
另一方面，在PCM外壳被构造为具有其中PCM外壳的一端敞口且PCM外壳的另一端闭合的结构的情况下，PCM外壳的闭合端可以用作止动部，以在PCB滑动到PCM外壳中时在PCM外壳的适当位置处停止PCB的滑动。
同时，根据本发明的二次电池组还可以包括标签，该标签以包覆方式贴附到PCM的除了外部输入和输出端子以外的部分以及电池单体的外表面。具体地，该标签能够以包覆方式贴附到PCM的除了外部输入和输出端子以外的部分以及电池单体的两个相反侧面的热结合边缘。因此，该标签能够固定所述热结合边缘，使得在维持电池单体的绝缘状态的同时、所述热结合边缘与电池单体的主体紧密接触。另外，该标签能够更稳定地确保电池单体的电极端子与所述PCB之间的电连接。
该电池单体的类型不受特别限制。例如，该电池单体可以是具有大的单位体积能量存储容量的锂二次电池。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括具有上述构造的二次电池组作为电源的设备。例如，该设备可以是选自如下项中的任一种：移动电话、便携式计算机、智能手机、智能PAD、平板PC和上网本电脑。然而，本发明不限于此。
根据本发明的又一方面，提供了一种制造具有上述构造的二次电池组的方法。
具体地，可以使用如下方法来制造根据本发明的二次电池组，该方法包括：(a)通过焊接将镍板连接到电池单体的正极端子；(b)通过焊接将电池单体的负极端子和正极端子分别连接到在PCB处形成的负极端子结合部和正极端子结合部；(c)将电池单体的电极端子通过狭缝插入，以便将PCB以滑动方式安装到PCM外壳中；(d)弯曲所述电池单体的电极端子并将PCM安装在电池单体的热结合余留部处；以及(e)将PCM的除了外部输入和输出端子和PCM的顶部以外的部分以及所述电池单体包覆在标签中。
根据本发明的制造方法简化了PCM组装过程(它是制造二次电池组的过程的一部分)，从而提高了生产率。具体地，在PCB安装在包括上部外壳和下部外壳的PCM外壳中的传统PCM的结构中，上部外壳在PCB被装载在下部外壳上的状态下联接到下部外壳。结果，传统的制造方法具有在PCM的组装期间需要多个步骤和精确控制的缺点。
另一方面，在根据本发明的制造二次电池组的方法中，PCB以滑动方式简单而容易地安装到PCM外壳中。因此，根据本发明的制造方法具有能够改善制造加工性能并容易实现自动化的优点。
附图说明
图1是示出了根据本发明一个实施例的二次电池组的分解透视图；
图2是图1所示的保护电路模块(PCM)外壳的放大图；
图3是示出了根据本发明另一个实施例的PCM外壳的透视图；
图4到6是示出了制造图1的二次电池组的过程的透视图；并且
图7是示出了连接到图6所示结构的外部输入和输出端子的透视图。
具体实施方式
现在，将参考附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，应当注意，本发明的范围不限于所示出的实施例。
图1是典型示出了根据本发明一个实施例的二次电池组的分解透视图。
参考图1，二次电池组100包括电池单体110、保护电路模块(PCM)120和标签140，该电池单体110具有从其一个端部突出的负极端子114和正极端子112。
电池单体110的负极端子114和正极端子112由板状导电构件制成。电池单体110的负极端子114和正极端子112电连接到保护电路模块(PCM)120的保护电路板(PCB)122。
电池单体110是袋状二次电池，其具有在密封状态下被容纳在由包括金属层和树脂层的层合片材制成的电池外壳中的、正极/隔板/负极结构的电极组件。负极端子114和正极端子112形成在电池单体110的一个端部处。热结合余留部115形成在电池单体110的上端外壳的延长部处。
PCM 120包括：PCB 122，该PCB 122上形成有保护电路；外部输入和输出端子128，该外部输入和输出端子128电连接到PCB 122的保护电路；和PCM外壳124，该PCM外壳124在包覆PCB 122的同时联接到PCB 122。
另外，PCM 120在PCM 120电连接到电池单体110的状态下被装载在热结合余留部115上。
PCM外壳124被构造为具有用于将PCB 122安装在其内的中空结构。另外，PCM外壳124设有狭缝125，电极端子112和114通过该狭缝125被插入到PCM外壳124中。
外部输入和输出端子128被构造为具有板结构，其包括安装在其一端处的连接器。
在与电池单体110的正极端子112和负极端子114电连接的PCB 122被PCM外壳124包覆的状态下，PCM 120被装载在位于电池单体110的上端外壳延长部处的热结合余留部115上。因此，与传统的内置式二次电池组相比，能够有效地保护PCB 122，大大减少构成该二次电池组100的部件数量，并能够将二次电池组100构造为具有更紧凑的结构。
另外，与具有其中组装了多个部件的结构的传统PCM外壳不同的是，PCB 122以滑动插入的方式插入到由单个构件构成的PCM外壳124中。因此，能够改善制造加工性能。
图2是图1所示的PCM外壳的放大图。
与图1一起参考图2，PCM外壳124被形成为在其两个相反端处敞口的四棱柱的形状。另外，PCM外壳124被构造为具有用于将PCB 122安装在其内的中空结构。狭缝125沿着所述四棱柱的一侧的边缘形成。电池单体110的负极端子114和正极端子112以及PCM 120的外部输入和输出端子128从PCM外壳124的一端通过狭缝125插入，从而将PCB 122安装到PCM外壳124中。
图3是示出了根据本发明另一个实施例的PCM外壳的透视图。
参考图3，PCM外壳124’被构造为具有如下结构：其中，与图2中的在其两个相反端处敞口的PCM外壳124不同的是，该PCM外壳124’的一端是敞口的且PCM外壳124’的另一端126是闭合的。PCM外壳124’的闭合端126用作止动部，以在PCB 122滑动到PCM外壳124’中时在PCM外壳124’的适当位置处停止PCB 122的滑动。
图4到6是示出了制造图1的二次电池组的过程的透视图。
将与图1一起参考这些图来描述制造二次电池组的过程。
首先参考图4，通过超声波焊接将镍板132连接到与PCB 122的正极端子结合部123a联接的电池单体110的正极端子112的顶部。随后，通过点焊接将电池单体110的负极端子114和正极端子112分别连接到在PCB 122处形成的负极端子结合部123b和正极端子结合部123a，以将PCB 122电连接到电池单体110。
图5中示出了将PCB 122安装到PCM外壳124中的过程。电池单体110的正极端子112和负极端子114通过狭缝125被插入，以便以滑动方式将PCB 122安装到PCM外壳124中。随后，如图6所示，电池单体110的电极端子112和114被弯曲并且PCM 120被安装在电池单体110的热结合余留部115处。
之后，用标签140包覆PCM 120的除了外部输入和输出端子128以外的部分以及电池单体110的两个相反侧面的热结合边缘，以制造二次电池组100。
标签140固定所述热结合边缘，使得在维持电池单体110的绝缘状态的同时、所述热结合边缘与电池单体110的主体紧密接触。另外，标签140更稳定地确保了电池单体110的正极端子112和负极端子114与PCB 122之间的电连接。
图7是示出了连接到图6所示的结构的外部输入和输出端子的透视图。
参考图7，外部输入和输出端子128连接到通过狭缝125布置在PCM外壳124中的PCB122。在外部输入和输出端子128的一端处形成有连接器129，该连接器129联接到外部设备。
虽然该外部输入和输出端子128在外部输入和输出端子128在电池单体110的正极端子112和负极端子114之间突出的状态下连接到PCB 122，如图7所示，但该外部输入和输出端子128也可以从PCM外壳124的敞口侧突出。
另外，通过图4到6所示的过程，外部输入和输出端子128可以与电池单体110的正极端子112和负极端子114一起连接到PCB 122并然后向外突出。即，电极端子112和114可以被弯曲，使得：PCM外壳124的狭缝125指向电池单体110的向外方向，然后PCM 120可以安装在电池单体110的热结合余留部115处而使外部输入和输出端子128向外突出。
虽然已经出于示意性目的公开了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员将会理解，在不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种变型、添加和替代。
工业适用性
从上文的描述中清楚可知，根据本发明的二次电池组被构造为具有如下结构：其中，包括PCM外壳的保护电路模块(PCM)被装载在电池单体的热结合余留部上，印刷电路板(PCB)通过在PCM外壳处形成的狭缝安装在该PCM外壳中。因此，与传统的内置式二次电池组相比，能够有效地保护所述PCB并大大减少构成该二次电池组的部件数量，从而降低了制造成本。
另外，根据本发明的二次电池组被构造为具有如下结构：其中，所述PCB以滑动插入的方式插入到由单个构件构成的PCM外壳中。因此，与被构造为具有组件紧固结构的传统PCM的组装过程相比，能够大大改善制造加工性能。此外，根据本发明的二次电池组被构造为具有能够容易地自动化的结构。

Claims (14)

1.一种二次电池组，包括：
与保护电路模块(PCM)连接的电池单体的负极端子和正极端子，所述电池单体的所述负极端子和正极端子由板状导电构件制成；
所述电池单体，所述电池单体具有在所述电池单体的一个端部处形成的所述负极端子和正极端子，所述电池单体具有热结合余留部，所述热结合余留部形成在所述电池单体的形成有所述负极端子和正极端子的所述端部处；以及
所述保护电路模块，所述保护电路模块包括：保护电路板(PCB)，所述保护电路板(PCB)上形成有保护电路；外部输入和输出端子，所述外部输入和输出端子连接到所述保护电路板的所述保护电路；和电绝缘的保护电路模块外壳，所述保护电路模块外壳被构造为具有用于将所述保护电路板安装在其内的中空结构，所述保护电路模块外壳设有狭缝，所述电池单体的所述电极端子通过该狭缝被插入，所述保护电路模块在所述保护电路模块电连接到所述电池单体的状态下被装载在所述电池单体的所述热结合余留部上，
其中，所述电池单体的所述负极端子和正极端子以及所述保护电路模块的所述外部输入和输出端子从所述保护电路模块外壳的一端通过狭缝插入，以便将所述保护电路板安装到所述保护电路模块外壳中，所述保护电路板以滑动方式安装到所述保护电路模块外壳中，
所述保护电路模块外壳被形成为具有中空结构的四棱柱的形状，所述四棱柱的两个相反端敞口，且在所述四棱柱的一侧的边缘处形成有狭缝，所述外部输入和输出端子连接到通过所述狭缝布置在所述保护电路模块外壳中的所述保护电路板。
2.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述电池单体是二次电池，所述二次电池具有电极组件，所述电极组件包括布置在正极和负极之间的隔板并在密封状态下安装在由包括金属层和树脂层的层合片材制成的电池外壳中。
3.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述保护电路模块外壳包覆所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子以外的部分。
4.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述保护电路模块外壳被构造为具有其中所述四棱柱的一端敞口且所述四棱柱的另一端闭合的结构。
5.根据权利要求1所述的二次电池组，还包括标签，所述标签以包覆方式贴附到所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子以外的部分以及所述电池单体。
6.根据权利要求5所述的二次电池组，其中，所述标签以包覆方式贴附到所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子以外的部分以及所述电池单体的两个相反侧面的热结合边缘。
7.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述电池单体是锂二次电池。
8.一种移动电话，其包括根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组作为电源。
9.一种便携式计算机，其包括根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组作为电源。
10.一种智能手机，其包括根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组作为电源。
11.一种智能PAD，其包括根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组作为电源。
12.一种平板PC，其包括根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组作为电源。
13.一种上网本电脑，其包括根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组作为电源。
14.一种制造根据权利要求1到7中的任一项所述的二次电池组的方法，所述方法包括：
(a)通过焊接将镍板连接到电池单体的正极端子；
(b)通过焊接将所述电池单体的负极端子和正极端子分别连接到在保护电路板处形成的负极端子结合部和正极端子结合部；
(c)将所述电池单体的所述电极端子通过狭缝插入，以便将所述保护电路板以滑动方式安装到保护电路模块外壳中；
(d)弯曲所述电池单体的所述电极端子并将所述保护电路模块安装在所述电池单体的所述热结合余留部处；以及
(e)将所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子及所述保护电路模块的顶部以外的部分以及所述电池单体包覆在标签中。
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