CN1757138A - 导线端子及电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电源装置,其中的电池和电路板可由引线端子导电地相连。该引线端子(3)适于使焊接部(3a)的厚度薄于传导部(3b)的厚度。因此焊接电流很大程度上在厚度方向上通过,从而使焊接部的电阻变大,电阻所产生的热量也变大。由此,就可以增大焊块(63)。由于形成有较大的焊块,所以引线端子能够以高可靠性地被焊接到电池(2)的终端部(37a)上。

Description

导线端子及电源装置
技术领域
本发明涉及以足够强度与连接体相连的导线端子,及通过这种导线端子与电池和电路板相连的电源装置。
本申请要求2003年1月23日提交的日本专利申请No.2003-015167号的优先权,整个内容作为参考结合在这里。
背景技术
迄今为止,作为笔记本电脑、移动电话、集成照像式VTR(视频信号磁带记录器)和/或PDA(个人数字助理)等电子设备的电源,具有高能量密度的轻质蓄电池是必需的。作为这种具有高能量密度的蓄电池,锂离子蓄电池的能量密度大于含水电解质电池等铅蓄电池、镍镉电池和/或镍氢电池等的能量密度。
锂离子蓄电池包括具有阴阳极的电池件,具有圆柱形容器的密封壳和盖体,上述密封壳的底部用于容纳电池件,该密封壳和阳极导电相连,以便于该密封壳作为阳极端子,上述盖体用以密闭密封壳的开口部,并和阴极导电相连,以便于该盖体作为外部的阴极端子。在上述锂离子蓄电池中,由于盖体过盈压到密封壳的开口部内,因而上述盖体封闭上述密封壳的开口部,上述电池件就被密封到密封壳内。出于这个原因,在锂离子蓄电池中,外部阳极端子的密封壳和外部阴极端子的盖体就都由垫圈而处在绝缘状态中。
在这种结构的锂离子蓄电池用作为上述电子设备的电源时,锂离子蓄电池以电池组的形式安装到电子设备中。在日本专利申请特开2002-343320中就记载着这样一种电池组。
如图1所示,在电池组100中,在和用以对电池过载保护、过放电保护和/或充电/放电控制的电路板102相连的状态下,在一对放置壳103内容纳着两个锂离子蓄电池101。具体的,上述锂离子蓄电池101在串连状态下连接到电路板102上,经由由镍、铁或不锈钢等导体金属构成的带形导线端子104。此时在电池组100中,锂离子蓄电池101中的作为外端子的密封壳105和/或盖体106与引线端子104之间由电阻焊方式进行连接。
如图2所示,这种电阻焊是这样一种方式,即利用引线端子104和盖体106之间电阻产生的热量,使约1200A的电流从一对电极107、108的一侧流到另一侧电极,使引线端子104和盖体106相接触,从而将引线端子104和盖体106焊接,上述电极设置在引线端子104的主要表面上。
在通过这种方式相对上述密封壳105和/或盖体106焊接引线端子104时,需要引线端子104的厚度要薄到一定的程度。具体地说,如果由镍或铁等导体金属构成的引线端子104的厚度不小于0.15mm,则很难进行焊接,而且焊接的可靠性也很难提高。
原因如下,如图3所示,引线端子104的厚度为0.2mm时,由于该引线端子104的厚度过厚,如图3中由箭头X所示,通过引线端子104的电流即所谓无功电流中的一部分就会从进行电阻焊的电极107流到电极108中。
因此,在引线端子104和密封壳105或盖体106之间焊接的过程中,图3中箭头Y所示的电流,即在引线端子104的厚度方向上通过密封壳105或盖体106的电流,也就是所谓的有功电流就减少了,引线端子104电阻的发热值也就从而减小了。因此,在引线端子104和密封壳105或盖体106之间焊接的过程中,就会产生焊接块状物,即所谓的焊块109,所以因引线端子104的有功电流的电阻生热而彼此溶融的引线端子104和密封壳105和/或盖体106就会减少,因而焊接强度就减弱了。
尤其是,在引线端子104由铜、银或铝等金属导体形成时,电阻要小于密封壳105或盖体106的电阻,从电极107流到电极108,无功电流在经由电极108内的电流中占的比重也就越大。因此引线端子104和密封壳105或盖体106之间的焊接强度就进一步减弱了。
对于这种锂离子蓄电池101,如果电池组100在从电子设备上不正确拆卸时掉落,锂离子蓄电池101就会承受撞击,由于引线端子104和密封壳105或盖体106之间的焊接强度很弱,所以引线端子104和密封壳105或盖体106之间的连接就会断裂,从而使电池组100无效(不可用)。
而且,在电池组100中,如果引线端子104很薄,以便于相对密封壳105和/或盖体106提高焊接的可靠性,则在上述锂离子蓄电池101充电/放电过程中经由引线端子104长度方向的电流遇到的电阻就会变大,因此在电池组100中,具有较大电阻的引线端子104,会由充电/放电操作的电流所加热,因而上述锂离子蓄电池101就会因这些热量而变质。即由于需要在每个电池大约1C到2C的电流等大电流下进行放电操作,所以在电池组100中,利用锂离子蓄电池101作为具有高性能的电子设备的电源装置变得非常困难。
而且在这种引线端子中,由于电阻非常大,在充电或放电操作时,在锂离子蓄电池101中就会产生电压降。因此就会损失能量,从而造成能量的利用效率降低。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种新颖的引线端子和利用这种引线端子的电源装置,能够解决上述现有技术中的问题。
本发明的另一个目的就是提供一种焊接到连接体上的引线端子,具有合适的连接强度和减小的电阻。
本发明的另一个目的就是提供一种电源装置,在电池和引线端子之间具有改进(提高)的连接可靠性和优良的大电流负载特性。
根据本发明的引线端子是一种可与第一连接体和第二连接体导电相连的引线端子,该引线端子为由导体金属构成的板状端子,该引线端子包括焊接部,与第二连接体的外部端子相连的连接部,及设置在焊接部和连接部之间且使焊接部和连接部导电的传导部,上述焊接部有电(电流)通过,以便于和第一连接体的外部端子相接触,使焊接部被电阻焊到第一连接体的外部端子上,其特征在于,上述引线端子形成得使焊接部的厚度要小于传导部的厚度。
在该引线端子中,由于上述被电阻焊接到第一连接体的外部端子上的焊接部要薄于传导部,所以在焊接第一连接体的外部端子和焊接部时,有可能使流经焊接部的大部分电流在焊接部的厚度方向上通过。
在根据本发明的引线端子中,电阻焊的电流在很大程度上通过焊接部的厚度方向,从而使焊接部的电阻增加。因此,第一连接体的外部端子和焊接部之间的接触部所产生的发热值变大。所以可以高焊接强度地将焊接部通过电阻焊方式焊接到第一连接体的外部端子上。
在该引线端子中,由于电阻焊的电流在很大程度上通过焊接部的厚度方向,使焊接部的电阻变大,所以焊接部产生的热量也随着电阻增大而增大。因此,就可能相对于第一连接体的外部端子以高焊接强度执行焊接部的电阻焊。
在根据本发明的引线端子中,由于传导部要厚于上述焊接部,所以就能够减小在电流通过传导部时焊接部和连接部之间的电阻即传导部的电阻。
根据本发明的电源装置包括电池、控制电池充电和/或放电操作的电路板和导电连接电池和电路板的引线端子,上述引线端子为由导体金属构成的板状端子,该引线端子包括焊接部和与电路板的外部端子相连的连接部,以及设置在焊接部和连接部之间的且使焊接部和连接部导电的传导部,上述焊接部有电通过,以便于和电池的外部端子相接触,使焊接部被电阻焊接到电池的外部端子上,其中,上述引线端子形成得使焊接部的厚度要小于传导部的厚度。
在该电源装置中,由于上述引线端子的焊接部要薄于传导部,所以在通过电阻焊方式焊接电池的外部端子和引线端子的焊接部时,就有可能使流经引线端子焊接部的大部分电流在引线端子的厚度方向上通过。
在根据本发明的电源装置中,电阻焊的电流在很大程度上通过引线端子的厚度方向,从而使焊接部的电阻增加。因此,电池的外部端子和引线端子的焊接部之间的接触部所产生的发热值变大。所以可以高焊接强度地将引线端子的焊接部通过电阻焊方式合适地焊接到电池的外部端子上。
在该电源装置中,由于引线端子处的传导部要厚于上述焊接部,所以在对电池充电/放电的电流通过引线端子时,就能够减小焊接部和连接部之间的电阻,即传导部的电阻。因而引线端子处传导部的电阻就能够得以减小,从而在电通过引线端子时,可减小引线端子受电阻影响产生的热量。
此外,在根据本发明的电源装置中,可减小引线端子的电阻,从而在充电/放电操作时使电压降和能量损失都得以减少。因此,能够使充电/放电的效率令人满意。
参考附图,根据下列给出的实施例,本发明的其他目的和实际优点将更加显而易见。
附图说明
图1是示出传统电池组的分解视图;
图2是示出引线端子被焊接到构成电池组的锂离子蓄电池上状态的透视图;
图3是以模块图示出进行电阻焊的电流通过电池组上引线端子状态的主要零件剖视图;
图4是利用本发明中引线端子的电池组的透视图;
图5是示出电池组的分解透视图;
图6是构成电池组的电池模块的透视图;
图7是示出设置在电池组内的引线端子实例的主要零件剖视图;
图8是示出引线端子和电池之间连接部的主要零件剖视图;
图9是示出构成电池组的电池内部结构的透视图;
图10是示出了用于连接引线端子和电池的电阻焊接机的透视图;
图11是将引线端子连接到电池上的示意图,示出了电池安装在焊头上的状态;
图12是将引线端子连接到电池上的示意图,示出了引线端子被焊接在电池上的状态;
图13是将引线端子连接到电池上的示意图,以主要零件剖视图的形式理论地示出了引线端子中通过的电阻焊电流;
图14是示出了在引线端子中设置开缝且电池被焊接到引线端子上状态的透视图;
图15是一种主要零件的剖视图,理论地示出了在引线端子上设置的开缝及引线端子中通过的电阻焊电流;
图16是示出形成菱形的引线端子的焊接部的透视图;
图17是示出在引线端子上设置弯曲部的状态的透视图;
图18是示出引线端子在弯曲部弯曲状态的透视图;
图19是示出引线端子的另一个实施例的透视图;
图20是示出引线端子的另一个实施例的透视图;
图21是示出引线端子的又一个实施例的透视图;
图22A还是示出了引线端子的另一个实施例的透视图,图22B是其主要部件的剖视图;
图23是示意性示出根据本发明的电池组的另一个实施例的部分分解透视图。
具体实施方式
下面,参考图4、5中所示的电池组1来说明引线端子和利用本发明中引线端子的电源装置。上述电池组1被加载到集成照像式VTR等电子设备中的加载部上,从而能够稳定地将预定电压输送到电子设备上。
另外,电池组1包括一对作为发电器件的大致圆柱形的电池2a、2b,连接到上述电池对2a、2b的外部端子的引线端子3及电路板4,该电路板可经由引线端子3和上述电池对2a、2b导电相连,从而相对上述电池对2a、2b进行充电/放电操作的控制,其中上述电池对2a、2b,引线端子3和电路板4均容纳在一个大致盒状的放置壳5内。
在电池模块6中的上述电池对2a、2b由引线端子3并联连接,从而能够通过引线端子3和电路板4集成连在一起,由此方式设置上述电池组1。应该注意的是,尽管在这里会对电池模块6中的上述电池对2a、2b的并联连接进行解释,但本发明并不限定于此,还可以是电池模块中的上述电池对2a、2b进行串连,可任意选择电池的数量和/或设置的形式。
在下列的叙述中,这里所示的电池对2a、2b之一均可简单地表示为电池2。
如图6所示,构成电池模块6的引线端子3为由导体材料构成的板状材料,包括多个和作为上述电池对2a、2b的外部端子的两个端面相连的焊接部3a,多个和电路板4的连接端部7相连的连接部3b及设置在这些焊接部3a之间和连接部3a和3b之间的传导部3c,该传导部用以使这些元件导电。
上述引线端子由含有镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌、锌合金、铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钼、钼合金、钨、钨合金、钛、钛合金、铍、铍合金、铑和铑合金等导体金属中的任何一种构成。
引线端子3可适于使焊接部3a分别被焊接到位于上述电池对2a、2b的两个端面上的相同极上,从而将上述电池对2a、2b整合构成上述电池模块6。具体地说,上述电池对2a、2b中的一个端面都分别由一个引线端子3通过电阻焊并联连接,而上述电池对2a、2b中的另一个端面也分别由一个引线端子3通过电阻焊并联连接,从而构成上述电池模块6。在该实施例中,在电池模块6中,由于电池对2的端面和焊接部3a由电阻焊方式进行电阻焊,所以在由超声波焊进行焊接时就有可能防止电池变质,超声波被传递到电池中。因此,相比较费用较高的激光焊接时,就有可能降低制造成本。
在通过这种方式构成的电池模块6时,由于引线端子3分别被焊接到上述电池对2a、2b的两个端面上,可以防止在电池2外周方向上的旋转,所以电池对2a、2b被固定在可以彼此相邻的状态中。而且,引线端子3适于使连接部3b通过钎焊被焊接到电路板4的连接端部7上,从而导电地将电路板4和上述电池对2a、2b连在一起。
在引线端子3中,大致矩形的焊接部3a的厚度要小于传导部2c的厚度。具体地说,相对于具有约0.3mm厚度的传导部3c,焊接部3a要薄至大约0.15mm。
因此,在引线端子3中,由于通过电阻焊分别被焊接到作为上述电池对2a、2b外部端子的两个端面上的焊接部3a要薄于传导部3c的厚度,所以通过焊接部3a中的大部分焊接电流在焊接电池2的端面和焊接部3a时就通过焊接部3a的厚度方向。
因此在引线端子3中,用于焊接的电流在很大程度上通过焊接部3a的厚度方向,从而使焊接部3a的电阻增加了。所以电池2的端面和焊接部3a之间产生的发热值也变得很大。因此焊接部3a能够以很高的焊接强度焊接到电池2的端面上。
在该实施例中,在引线端子3上,除了设置有焊接部3a的部分之外,均被掩膜盖住,在此状态使用刻蚀处理等操作,使焊接部3a具有薄的所需厚度。在引线端子3中,浸入蚀刻剂的时间是可控的,因而焊接部3a可以具有设定的厚度。在引线端子3中,除了刻蚀处理以外,焊接部3a的厚度还可以通过激光处理和/或回火处理来达到很薄的厚度。
如图7所示,在引线端子3中,尽管焊接部3a可以由在金属导体板状材料的主要表面上彼此相反的槽部构成,但是如图8所示,焊接部3a的一个主要表面也可以为没有凹槽(offset)的平坦面,使该平坦面相对电池2的两个端面进行焊接,从而有可能将焊接部3a合适地电阻焊到电池2的端面上,而在焊接部3a和电池2之间不会产生间隙2。
在引线端子3中,由于用以在焊接到电池2的焊接部3a和连接于电路板4的连接部3b之间导电的传导部3c在厚度上要厚于焊接部3a,因而当使电池2充电/放电的电流通过时,焊接部3a和连接部3b之间产生的电阻,即传导部3c的电阻就会减小。因此在引线端子3中,由于传导部3c的电阻减小了,甚至在需要1C到2C等大电流通过的电子设备中,电阻的发热值也被减小了。此时在引线端子3中,传导部3c的厚度可以较厚,可以为约1-2mm。
在电路板4经由引线端子3和电池模块6相连时,在板8上设置具有金属导体连接端部7的压花线(未示出),由钎焊等方式使引线端子3和连接到上述压花线上的IC(集成电路)芯片和/或LSI(大规模集成电路)芯片(未示出)等电路器件相连,用于对电池模块6和/或诸如温度保险丝等保护元器件,进行放电/充电控制,和/或过放电和/或过载保护。
而且,在电路板4中,相对固定着电路的一个侧面,通过钎焊和压花线可导电地相连的连接器9被固定到另一侧面上。当电源组1和电子设备相连时,连接器9和外部端子相啮合,从而可导电地进行连接,作为向电子设备供电的端口。当电池模块6进行充电时,连接器9还可以作为和AC电源相连的连接部。电路板4沿着放置壳5的侧壁容纳在放置壳5内,大致盒状的放置壳5的侧壁和板8的另一侧面彼此相对。
容纳着电池模块6和电路板4的放置壳5由聚碳酸酩或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂等绝缘树脂构成,并包括上壳10和下壳11。上壳10和下壳11的形状分别是沿着大致矩形的主要表面的外周边部以突出的方式设置侧壁,并通过将各自的侧壁分别对接一起构成大致盒状的放置壳5。
在放置壳5内,在上壳10和下壳11的侧壁上,由切口12形成使固定到电路板4上的连接器9朝外露出的开口部,连接器9和啮合槽部13相配合。
在放置壳5的下壳11中,设置有电池分隔壁14,用于将容纳电池模块6的侧面分隔为两部分。而且,在放置壳5内,电池模块6内的电池对2a、2b分别容纳到由电池分隔壁14所隔开的两个空间内。因此电池分隔壁14插入其间,使电池对2a、2b彼此之间不会碰撞。
在放置壳5的下壳11中,除了上述电池分隔壁14以外,在容纳电池模块6的侧面上还设置有多个卡持件15,用于和电池2的外周面相接触,从而保持上述电池模块6。在下壳11中,在整个两个由电池分隔壁14形成的空间内设置有多个电池卡持件15,适于使具有沿电池卡持件15上电池2外周面的曲面延伸的接触面15a能够和电池2的外周面相接触,从而合适地保持着电池模块6。应该注意的是,在放置壳5内,电池模块6可以通过粘结剂等粘结件粘着到内壁上,从而能够牢固地固定电池模块6。
因此在电池组1中,就有可能容纳着电池模块6,而并不会因放置壳5内设置的上述电池分隔壁14和电池卡持件15而振动。
在电池组1受外部冲击时,例如电池组1不正确地掉落,由于电池分隔壁14插入在电池模块6的电池对2a、2b之间,作为阻尼材料,就有可能防止因电池2a、2c彼此相互碰撞所产生的电池2变形和/或电池变质。此外,电池分隔壁14和/或电池卡持件15的功能是提高放置壳5的刚性。
在这种结构的电池组1内,除了上述电池模块6和电路板4以外,还可以容纳用于绝缘的绝缘器16,以防电池模块6和电路板4之间产生接触。
绝缘器16由聚乙烯、聚丙烯或不易燃(非燃烧性)纸等板状绝缘材料构成,并设置在电池模块6和电路板4之间。因此当电池组1承受外界冲击时,绝缘器16就会防止电池模块6和电路板4相接触。由此就可以防止因电池模块6和电路板4相接触而产生的电池2外部短路。
此外,在电池组1中,在放置壳5的外周面上还固定着一个用于显示制造批号的标签17,从而更加清楚地表示电池模块6和/或电路板4的原产地。
随后将说明将电池2放置在如上构成的电池组1内。如图9所示,电池2包括产生电能的电池件20,在电池件20内移动离子的电解质溶液21,容纳电池件20和电解质溶液21的密封壳22,及密封壳22的开口部的盖体23。
在上述电池件20的结构中,使用锂过渡金属氧化物等作为活性阴极材料的带形阴极24和使用含碳材料作为活性阳极材料的带形阳极,经由带形分隔件26层叠设置,该分隔件将阴阳极彼此隔开,使它们不会彼此接触,且在长度方向绕在一起。电池2中作为发电元件的这种电池件20称之为锂离子蓄电池,其中锂离子在阴极24和阳极25之间传递,从而进行电池反应。
在阴极24的结构中,包含活性阴极材料和粘结剂的阴极配合剂涂层液体相对于阴极集电极27的主要表面进行涂覆、干燥、压实,从而使阴极配合剂层28被压紧且在阴极集电极27的主要表面上成形。阴极24的阴极端子29可导电地连接到阴极集电极27的预定位置上。由铝等金属导体构成的带形金属件等作为阴极端子29。
在阴极24中,作为含在阴极配合剂层28中的活性阴极材料,可以使用掺有或不掺锂离子的材料。具体地说,可以使用由化学式LixMO2(Li的化合价x在0.5~1.1之间,M为任一种或多种过渡金属化合物)表示的锂过渡金属氧化物,不包含锂的金属硫化物或金属氧化物TiS2,MoS2,NbSe2,V2O5等,或特定聚合物等。在这些材料中,作为锂过渡金属氧化物,可以是锂钴氧化物(LiCoO2),锂镍氧化物(LiNiO2),LixNiyCo1-yO2(锂的化合价x和镍的化合价y取决于电池的充电/放电状态,1-y是钴的化合价,这些化合价分别由0<x<1,0.7<y<1.02所表示)和/或由LiMn2O4所表示的尖晶石型锂锰氧化物。而且,在阴极2中,作为活性阴极材料,可以使用上述的任一种金属硫化物、金属氧化物和锂氧化物等或多种材料相混合的混合物。
在阴极24中,作为阴极配合剂层28的粘结剂,可以添加含碳材料等或已知的添加剂等,除了使用树脂材料以外,作为传导材料添加到阳极配合剂层28还可以使用聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等,这些可用作为非水电解质电池的阴极配合剂。此外在阴极24中,也可以使用由铝等传导金属构成的箔形金属或网孔式金属作为阴极集电极27。
在阳极25的结构中,包含活性阳极材料和粘结剂的阳极配合剂液体相对于阳极集电极30的主要表面进行涂覆、干燥、压实,从而使阳极配合剂层31被压紧且在阳极集电极30上成形。在阳极25上,阳极端子32连接到阳极集电极30的预定位置上。可使用由铜或镍等金属导体构成的带形金属件等作为阳极端子32。
在阳极25上,作为含在阳极配合剂层31内的活性阳极材料,可以使用锂,锂合金或者掺有或不掺锂离子的含碳材料。作为使用掺有或不掺锂离子的含碳材料,可以是在低于2000℃的低温下烧结获得的低结晶(结晶特性)碳材料,和/或可以是由适于在3000℃高温附近结晶的烧结(烘焙)材料所获得的人造石墨等高结晶碳材料。具体地说,可以使用热分解碳,焦碳,石墨,玻璃碳纤维,有机高分子合成烧结(烘焙)体,碳纤维和/或活性碳等含碳材料。作为焦碳等类似物,可以是沥青焦炭,针状焦和/或石油焦等。此时,上述有机高分子合成烧结(烘焙)体为酚树脂或呋喃树脂等树脂在合适的温度下碳化而获得的材料。在向电池2充电/放电过程中,这些含碳材料就有可能防止锂向阳极25沉淀。
除了上述含碳材料,作为活性阳极材料,还可以是金属、合金和能够和锂合成的元素,以及它们的混合物等。作为活性阳极材料,当和锂合成的元素由M表示时,则化合物由化学式MxM’yLiz(M’为金属元素,除了Li元素和M元素以外,M的化合价x大于(0),Li和M的化合价y和化合价z为(0)或更大)表示。在该化学式中,B、Si、As等半导体元素可以用作金属元素。具体地说,可以是Mg,B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Pb,Bi,Cd,Ag,Zn,Hf,Zr,Y,B,Si,As等元素和含有这些元素的化合物,例如Li-Al,Li-Al-M(M为2A族,3B族和4B族的过渡金属元素的一种或多种),AlSb和CuMgSb等。
尤其是,作为和锂化合的元素,可以优选地使用3B典型元素。在这些元素中,可优选地使用Si或Sn。而且,更优选地使用Si。具体地说,这里所涉及的作为由化学式MxSi,MxSn(M为除了Si,Sn以外的一种或多种元素,M的化合价x为数值0)所表示的Si化合物和Sn化合物,可以是SiB4,SiB6,Mg2Sn,Ni2Si,TiSi2,MoSi2,NiSi2,CaSi2,CrSi2,Cu5Si,FeSi2,MnSi2,NbSi2,TaSi2,VSi2,WSi2和ZnSi2等。可以使用这些化合物中的一种或者由这些化合物所混合的混合物。
而且,作为活性阳极材料,除了碳以外,还可以利用含有一或多种4B族中非金属元素的元素化合物。在这些化合物中,可以含有多种4B族元素。具体地说,可以是SiC,Si3N4,Si2N2O,Ge2N2O,SiOx(氧的化合价x处在0<x<2的范围内),SnOx(氧的化合价处在0<x<2的范围内),LiSiO和LiSnO等。可以使用这些化合物的任一种或者它们的多种相混合的混合物。
在阳极25中,阳极配合剂层31的粘结剂可以使用聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等树脂材料,这些可用作为非水电解质电池的阳极配合剂。此外在阳极25中,也可以使用由铜等传导金属构成的箔形金属或网孔式金属作为阳极集电极30。
分隔件26用以将阴极24和阳极25彼此隔开。可以用已知的普通材料作为这种非水电解质电池的绝缘微孔薄膜。具体地说,可以使用高分子薄膜,例如聚丙烯或聚乙烯等。此外,从锂离子导体和能量密度之间的关系看出,优选的是分隔件26的厚度要尽可能的小。该分隔件26的厚度为30μm或更小。
这种结构的电池件20是一种缠绕体,其中阴极24和阳极25经由分隔件26层叠在一起,且在长度方向上缠绕,在这样的结构中,阴极端子29从缠绕轴向的一个端面伸出(突出),阳极端子32从另一个端面伸出(突出)来。
电解质溶液21为非水电解质溶液,其中电解质盐溶解在非水溶剂中。在电解质溶液21中,作为非水溶剂,可以使用环形碳酯化合物和/或循环碳酯或链式碳酯化合物等,其中卤基或丙烯酸卤化物被氢取代。具体地说,可以是丙烯碳酸盐,乙烯碳酸盐,二乙基碳酸盐,二甲基碳酸盐,1,2-二甲氧基乙烷,1,2-二甲氧基乙烷,γ-丁内酮,四氢呋喃,2-甲基四氢呋喃,1,3-二氧戊环,4甲基1,3二氧戊环,二乙基醚,环丁砜,甲基环丁砜,乙腈,丙腈,甲氧基苯,醋酸脂,丁酸脂和丙酸等。可以使用这些化合物中的任一种。尤其是,从电压稳定性的观点来看,优选的是,可以使用丙烯碳酸盐,二乙基碳酸盐和/或二甲基碳酸盐作为非水溶剂。
而且作为电解质盐,在这里可使用LiPF6,LiClO4,LiAsF6,LiBF4,LiB(C6H5)4,LiCH3SO3,LiCF3SO3,LICl和LiBr等。也可以使用这些材料的任一种或者多种。
密封壳22是一种圆柱形容器,具有由铁、铝或不锈钢等金属导体构成的底部,其中密封壳底部22a大致为圆形。作为密封壳22,也可以使用具有底部的圆柱形容器,包括具有矩形或扁圆形的底部22a。
电池件20中用于防止内部短路的绝缘器33设置在两端面上,该电池件20嵌入在密封壳22内,阳极端子32从电池件20的另一端面突出,并通过钎焊导电地和密封壳底部22a相连,从而使密封壳22作为电池2的外部阳极端子。在该实施例中,在电池2中,通过电阻焊方式,引线端子3的焊接部3a被焊接到密封壳22的底部22a,作为一个端面。
在密封壳22内,压条部22b沿整个圆周在径向向内收缩,该压条部设置在上述开口部附近。当盖体23经由垫圈34过盈装配到密封壳22的上述开口部以封闭上述盖时,上述压条部作为盖体23的支脚,用以确定盖体23在密封壳22开口部上的设置位置,且防止容纳在密封壳22内的电池件20从中脱落。
上述密封壳22适于使上边缘部附近的部分相对压条部22b进行弯曲处理,即所谓的堵缝处理,其中电池件20设置得使盖体23经由垫圈34过盈装配到开口部内,因而盖体23可牢固地固定开口部上,密封电池件20。而且在密封壳22内,当进行堵缝处理时,垫圈34在开口部边缘的整个圆周伸出或突出,从而使上述边缘和盖体23彼此不会相接触。
盖体23过盈装配到密封壳22的开口部中,其中在垫圈34内容纳着且连续层叠着当电池2的电池内压等于预定值时用以中断通过电池2内电流的电流中断机构部35,在预定温度或更大时增加电阻值或者通过电池2的预定电流值、以减小电池2内电流的PTC(正向温度系数)元件36,及作为电池2的外部阴极端子的端板37。
上述电流中断机构部35由在电池内压超过预定值时断开并向电池外部逸出气体的安全阀38,与阴极端子29相连的连接板39,与连接板39相连的盘40以及用于将安全阀38和盘40绝缘的盘架41构成。
上述安全阀38由铝等金属导体构成,其中对盘形金属板进行加压处理,使形成的盘部38a向容纳在密封壳22内的电池件20突出,且使突出部38b从盘部38a的大致中心朝向电池件20突出。而且,在安全阀38中,当电池内压等于预定值或更大时,在盘部38a内设置的薄壁部38c就会断开。
连接板39由铝等金属导体构成,其中通过超声波焊接,安全阀38的突出部38b被焊接到一个主要表面上,且电池件20从其突出的阴极端子29被焊接到另一主要表面上,以使连接板39得以连接。
盘40由具有一定刚性能够保持平面特性的金属板构成,且在大致中心部设置着一个孔部40a,安全阀38的突出部38b可插入其中。
盘架41由绝缘树脂材料构成且为环形,从而相对内周侧安装安全阀38的盘部38a和盘40,以保持盘部38a和盘40。而且,在盘架41上,设置有分隔部41a,将安全阀38的盘部38a和盘40分隔开,使它们不会彼此接触,在整个内周侧上向内突出。此外,在盘架41处,安全阀38的突出部38b所插入的孔部41b被基本上设置在分隔部41a的大致中心部分。
而且,电流中断机构部35的结构中,安全阀38的盘部38a和盘40相对盘架41的内周侧进行装配,从而使它们因分隔部41a而不会彼此接触,安全阀38的突出部38b插入到盘架41的孔部41b和盘40的孔部40a中,使其能够通过电阻焊或超声波焊接方式被焊接到连接板39上。即,电流中断机构部35是适合的,从而使连接板39,盘40,盘架41和安全阀38按顺层叠,以及安全阀38的突出部以穿入盘架41和盘40的方式连接于连接板39。
这种结构的电流中断机构部35对应于电池内压的升高,安全阀38的盘部38a就会变形,相对电池件20向外侧膨胀。而且由于盘40防止了电流中断机构部35因突出部38b受安全阀38的盘部38a的变形影响产生随动从而试图向和上述突出部相连的连接板39外侧移动,所以安全阀38的突出部38b和连接板39之间的连接就被断开。在上述方式中,在电流中断机构部35中,当电池内压升高时,电池件20和盖体23之间的连接被断开,以防止电流通过,导致电池内压升高。
当电池温度升高到一个预定值或更大时,或者预定值或更大的电流通过而导致温度上升时,PTC元件36便会增大其自身的电阻,以减小电池2内的通过电流。因此,在电池2内,PTC元件36控制着电流值,从而就有可能防止电池内部的温度升高。而且,当其电阻值变大使电池2内的通过电流变小从而引起温度下降时,PTC元件36的电阻就会变小,使电流再次通过电池2。
端板37由金属导体构成,包括任铁、铝、不锈钢、镍、锌和锌合金中的一种或多种,而且可经由连接板39、安全阀38和PTC元件36,导电地和从电池件20突出的阴极端子29相连,从而使端板37可作为电池2的阴极外部端子。
在端板37中,对盘形金属板进行加压处理,从而设置相对容纳在密封壳22内的电池件20反向突出的终端部37a。相对作为阴极外部端子的端板37的外侧,该终端部37a作为阴极侧的连接部,并通过接触和/或焊接,还可以作为外界的连接端子。在该实施例中,在电池2中,引线端子3的焊接部3a通过电阻焊方式被焊接到作为另一端面的端板37的端部37a上。
而且在端板37中,还设置有因电池内压升高而使安全阀38断开时用于向外界排出气体的排气孔(未示出)。
随后,将说明具有上述结构的电池2的电池组1的组装方法。首先,说明将引线端子3焊接到电池2上的方法。应该注意的是,这里所给出的说明是对和盖体23的焊接部37a相连的引线端子3实施例进行的。
如图10所示,引线端子3通过电阻焊接机50被焊接到作为电池2外部端子的两个端面上。该电阻焊接机50包括带有一对用于允许电流相对于焊接材料流过的电极51a、51b的焊头52,使电流通过任意电极51a、51b的焊接转换单元53,控制流经电极51a、51b内电流的控制单元54,及向控制单元54发送ON信号以表示焊接操作开始的开关单元55。
焊头52包括经由诸如螺旋弹簧等偏压件(未示出)在上下方向上由气缸驱动的夹紧部56,以与夹紧部56驱动互锁的方式进行移动的一对电极保持部57a、57b,和将作为焊接材料的电池2安装在其上的安装台58,该安装台由绝缘材料形成,使电池2在外部不会短路。而且在焊头52中,电极51a、51b分别由一对彼此绝缘的电极保持部57a、57b所保持。此外,焊头52还包括当电极对51a、51b以预定压力值受焊接材料下压时传送ON信号的限位开关(未示出)。
经由从焊接变压器(未示出)引出的焊接电缆59a、59b,上述焊接转换单元53连接到焊头52的相应对的电极保持部57a、57b。
控制单元54由中央处理器(此后称之为CPU)等构成,用于响应于诸如ON信号和/或指令信号等电信号,控制整个电阻焊接机50。控制单元54包括用于控制整个装置的ON/OFF操作的电源开关54a,对施加在电极对51a、51b上的电压和/或电流进行切换的模式切换开关54b,及对施加在电极对51a、51b上的电压和/或电流进行显示的监视单元54c。而且,上述控制单元54还包括和焊头52相连的且可以将电信号传递到焊头52上或从焊头上传出的致动器电缆60,和焊接变换单元53相连的且可以将电信号传递到焊接变换单元52上或从该单元传出的电力电缆61,以及与电极保持部57a、57b相连以检测电极51a、51b上电压的电压检测电缆62。
上述开关单元55就是所谓的通过电缆和控制单元54相连的脚踏开关,用于向控制单元54发送ON信号来启动焊接操作。
如图11所示,在通过使用这种结构的电阻焊接机50将引线端子3连接到盖体23的终端部37a上时,上述电池2以盖体23和电极51a、51b彼此相对的方式首先被安装在焊头52的安装台58上。
随后如图12所示,引线端子3的焊接部3a以引线端子3的焊接部3a正对其上的方式设置在盖体23的终端部37a上。因此,焊接部3a上没有凹槽的平坦面就会与之接触。
然后,将电阻焊接机50的开关单元55拧到ON,从而将引线端子3焊接到盖体23的终端部37a上。
具体地说,当开关单元55拧到ON时,控制单元54经由电缆被供以ON信号,并向焊头52发送一个通过该ON信号CPU操作夹紧部56的指令信号。
此后,根据控制单元54的指令信号,焊头52使夹紧部56下落,以使电极对51a、51b受该下落运动的影响而分别下压引线端子3的焊接部3a。
然后,在焊头52,当电极对51a、51b分别下压引线端子3的焊接部3a的压力达到预定值时,限位开关就转动到ON位置,发送ON信号。
然后,控制单元54被供以ON信号,即焊头52的限位开关经由致动器电缆60向变换单元53发送一个指令信号,CPU根据该ON信号,使预定值的电流通过电极51a。
此外,受控制单元54输出的指令信号,焊接变换单元53传递的电流从电极51a流经焊接电缆59a和电极保持部57a,并经由引线端子3的焊接部3a流到端板37的终端部37a上。
此时如图13所示,在引线端子3上,具有预定电流值和预定电压值的电从一个电极51a流到另一个电极51b上,使大部分电实际上经由焊接部3a、终端部37a和焊接部3a的路径,即图13中箭头A所示的路径通过。
即在引线端子3上,焊接部3a的厚度要薄于传导部3c的厚度。由于电极51a和终端部37a之间的距离B缩短了,所以电阻焊的电流就被允许以焊接部3a的厚度方向通过。因此,可以防止现有技术中那样的电流流经引线端子的平面,即防止产生所谓的无功电流。
因此,在引线端子3中,焊接电流在很大程度上流经焊接部3a的厚度方向。所以焊接部3a的电阻增加了,因电阻产生的发热值也增加了。而且在引线端子3中,在焊接部3a和终端部37a内热熔或溶融的金属量增多,焊接部3a和终端部37a受热彼此熔接产生的焊接块状物,即所谓的焊块63也变大了。具体地说,在数值关系上,焊接部3a的热量和流经电极51a的电阻焊电流平方成正比。
因此,在引线端子3中,由于受具有高焊接强度的较大焊块63的影响,焊接部3a被焊接到终端部37a上,引线端子3被连接到盖体23的终端部37a上,连接的可靠性得以提高(改善)。
如图14所示,在引线端子3中,在与焊接部接触的电极对51a、51b之间设置着开缝3d,这样就可能使焊接部3a焊接到终端部37a上,其中连接的可靠性进一步得以提高(改善)。具体地说,如图15所示,除了电极51a和终端部37之间的距离可以缩短以外,上述开缝3d还可以进一步减小仅从电极51a经由引线端子3流到电极51b内的无功电流。因此,更多的有功电流就会通过引线端子3的厚度方向。所以在引线端子3中,开缝3d设置得使焊块63能够进一步变大。因而引线端子被焊接到具有高焊接强度的终端部37a上。
尽管在上述实施例中给出了具有大致矩形的焊接部3a的引线端子3实施例,但是本发明并不限于这种结构,如图16所示,对应于和焊接部3a相接触的电极对51a、51b的位置,焊接部3a还可以为菱形。
而且,引线端子3可以通过上述的方式被焊接到电池对2a、2b的端面上,从而能够组成(制成)电池模块6。在该实施例中,在电池2中固定着绝缘垫片42和绝缘管43,它们能够插入在同盖体23相连的引线端子3和密封壳22之间,从而使密封壳22和盖体23不会经由引线端子3而彼此接触,造成外界短路。具体地说,上述绝缘垫片42被固定在盖体23的上部,从而使绝缘管43能够至少覆盖一部分外周面和密封壳22的开口部附近区域。
然后,引线端子3的连接部3b通过电阻焊、超声波焊、激光焊、离子焊或钎焊等被焊接到电路板4上的连接端部7,从而使以上述方式制成的电池模块6可导电地和电路板4相连。
而且如图5所示,电池模块6和电路板4设置在放置壳5的上壳10和下壳11之间,此后将该上下壳的周壁彼此连接或粘结在一起。以上述方式组装电池组1,其中连接器9从如图4所示的开口部露出。
在以上述方式组装的电池组1中,引线端子3被焊接到电池模块内的电池对2a、2b的两个端面上时,连接的可靠性能够得以提高(改善)。因此与现有技术那样,当从电子设备上拆卸而使电池组1不正确地下落从而受到外界冲击时,就不会造成不便,导致电池和引线端子之间的连接在焊接部处断开,使电池组处于无效状态。
在该电池组1,引线端子3的传导部3c要厚于焊接部3a。因此在放电/充电操作中,就有可能由通过引线端子3长度方向的电流减小引线端子3的电阻。
所以在电池组1中,由于引线端子3的电阻很小,所以在用于放电/充电操作的电流通过引线端子3时,就很可能抑制引线端子3中电阻的发热值。因而在电池组1中,就可以防止如现有技术中因放电/充电操作中电流产生的引线端子热量所造成的变质。
在电池组1中,由于引线端子3的电阻很小,所以就可以防止如现有技术中大电流通过时电池组内的温度保险丝或恒温器由引线端子的电阻来操作而导致不能充电/放电操作。因此在电池组1中,就可以由大电流进行所谓的放电/充电操作,其中根据电子设备的要求,每电池可以通过1C到2C数量级的电流。
而且,在电池组1中,由于传导部3c要厚于焊接部3a,从而使引线端子3的表面区域很大,引线端子3作为辐射板,就有可能在放电/充电操作的电流通过时,进一步减小引线端子3电阻产生的热量。
尽管在上述实施例中通过采用仅焊接部3a厚度减薄的引线端子的实施例进行了解释,但本发明并不限定于此,而是还可以如图17、18所示,使用具有弯曲部70a的引线端子70,其厚度要小于传导部3c的厚度。应该注意的是,在下面将说明的引线端子70、71、72、73、74中,对相同部分将省去叙述,且相同的附图标记指示与上述引线端子3相类似的材料、形状和部分。
引线端子70设置有弯曲部70a,该弯曲部的厚度要小于传导部3c的厚度,且在传导部3c的宽度方向上从一端贯穿到另一端,并能够很容易地在长度方向上弯曲。在这里,该弯曲部以70a作为参考。
在引线端子70中,类似于焊接部3a,由刻蚀处理形成弯曲部70a。因此在焊接部3a成型时,弯曲部70a可以正确地得以成型。弯曲部70a适于引线端子70弯曲而设置成由刻蚀传导部3c的主要表面而获得的偏置在引线端子70弯曲时朝外。
而且,在上述实施例中,除了引线端子3和/或引线端子70以外,还可以使用这样的引线端子,即如图19所示的引线端子71,其中和电路板4的连接端部7相连的连接部71a的厚度小于传导部3c的厚度。
在引线端子71中,由于连接部71a的厚度设置得小于传导部3c的厚度,所以就能够在将传导部71a钎焊到电路板4的连接端部7上时,防止钎焊的热量从连接部71a辐射出来。因此,引线端子71可以连接在连接端部7上,此时连接部71a的连接可靠性得以提高(改善)。而且,由于连接部71a能够轻易地加热,所以有可能缩短将连接部71a钎焊到连接端部7上所需的时间。在该实施例中,在引线端子71中,还可以类似于焊接部3a,通过刻蚀处理,减薄连接部71a。因此,连接部71a可以在焊接部3a成型过程中形成。
而且,在上述实施例中,还可以使用这样的引线端子,即多个连接部72a的厚度要薄于仅设置在电阻焊中电极对51a、51b相互接触的部分上的传导部3c的厚度。
在引线端子72中,由于在厚度上传导部3c大于焊接部72a的区域变得更大,就有可能在进行充电/放电操作中,进一步减小通过长度方向的电流所产生的电阻。因此,在引线端子72中,由于电阻小,因充电/放电操作电流由电阻所产生的热量和电压降就可以进一步减小。
而且在上述实施例中,如图21所示,对于引线端子73,还可以使用这样的引线端子,即在焊接部73a上形成有在厚度方向贯穿的孔部73b。
在该引线端子73中,由于孔部73b设置在焊接部73a上,所以可以提高在制造过程中的产量,使孔部73b在进行电阻焊过程中能够被标记,从而缩短电阻焊所需的时间。
而且,尽管在上述实施例中已经叙述了引线端子3的实例,其中焊接部3a、连接部3b和传导部3c可由单块的金属导体形成,但本发明并不限定于此,还可以使用由包层材料形成的引线端子,如图22A-22B所示,可以是由具有不同导电率的多层金属导体层叠在一起的引线端子74。
引线端子74由第一金属层74a和第二金属层74b构成,第一金属层由第一金属导体构成,包括下列中的一种或多种,即镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌和锌合金等,第二金属层由第二金属套体构成,包括下列中的一种或多种,即铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钨、钨合金、铍、铍合金、铑和铑合金等。具体地说,上述引线端子74为层叠结构即包层材料,其中金属箔由第一金属导体构成,而另一金属箔由第二金属导体构成,具有高于第一金属导电率的导电率。在将这些金属导体层叠在一起加热时进行加压,使这些金属箔的相对主要表面被加压装配而连接(粘结)构成第一金属层74a和第二金属层74b。
应该注意的是,在引线端子74中,即由第一金属导体构成的金属箔和由第二金属导体构成的金属箔还可以被加热和加压,在这些金属箔经过导电粘结剂或薄膜式焊料(soldering film)层叠,并连接(粘结)第一金属层74a和第二金属层74b。而且,第一金属层74a和第二金属层74b可以层叠并由简单加压层叠的第一金属层74a和第二金属层74b的冷压装配方式连接(粘结)。而且,第一金属层74a和第二金属层74b还可以在层叠的预定位置进行电阻焊,从而将它们层叠或连接(粘结)在一起。
而且,对焊接部74c进行刻蚀处理时,在除了第二金属层74b的主要表面上设置焊接部74c以外的部分上掩膜,直到露出第一金属层74a,从而形成露出第一金属导体的焊接部74。在该实施例中,类似于上述引线端子3,引线端子74还可以包括通过钎焊与电路板4的连接端部7相连的连接部74d,以及使焊接部74c和连接部74d导电的传导部74e。
在引线端子74中,焊接部74c仅由第一金属导体构成,而该第一金属导体的导电率低于第二金属导体的导电率,在电阻焊过程中通过焊接部74c厚度方向上的有功电流所产生的单位体积电阻就变大。由此,该电阻的发热值也就变大。
具体地说,在引线端子74中,由于具有低导电率的第一金属导体的热传导率很低,所以焊接部74c的热量很难向周边辐射出去,因此焊接部74c的升温就很大。而且在引线端子74,焊接部74c很薄。举例来说,由于在进行电阻焊时电极51a和终端部37a之间的距离变短,所以流经焊接部74c的电阻焊电流值就变大了。由此,在引线端子74中,焊接部74c就可以被焊接到具有高焊接强度的电池2的外部端子上。此时,这里电阻焊发热值的一半或更多是依靠焊接部74c和电池2的外部端子之间的连接(粘结)表面的接触电阻贡献的。
在引线端子74处,传导部74e适于除了第一金属层74a以外,还层叠着由铜等金属形成的第二金属层74b,其导电率高于第一金属层74a的导电率。由此,相比较于由镍、铁、不锈钢、锌和锌合金等金属或合金形成的引线端子3来说,在电池组1的充电/放电操作中,就可以进一步减小通过长度方向的电流所产生的电阻。因此,在引线端子74中,由于可以由传导部74e的第二金属层74b进一步减小电阻,所以就有可能进一步减小充电/放电操作电流所产生的电阻发热值和压降。
在引线端子74中,还可以提供和上述引线端子70一样的弯曲部70a,还可以象上述引线端子71,使连接部74d减薄,以使其薄于传导部74e。而且在引线端子74中,尽管叙述了使用双层结构的包层材料的实施例,但也还可以使用两层或多层的包层材料。
在引线端子74中,具有防锈功能的诸如金或镍等导体金属的表面可由电解质涂料或非电解质涂料所覆盖,从而使其能够进一步防锈。因此在引线端子74中,由于表面能够防锈,所以在电阻焊过程中大的电流就可以流经焊接部74c。由此,就可以适度地溶解焊接部74c和电池的外部端子。因此焊接强度就提高了。
例如,在引线端子74的表面上发生锈蚀时,进行电阻焊的电流因为有锈就可能在连接面上很困难通过焊接部74c,从而难于进行电阻焊。而且此时,在连接部74d中,由于生锈防止合金层在焊接到连接端部7过程中成型,所以连接端部7的连接强度就可能减弱。尤其是,在引线端子74中,如果包括有铜,则因为容易生锈,所以如前所述,表面覆盖着具有防锈功能的金属导体所产生的效果/优点就会变大。
应该注意的是,如果引线端子74的表面由具有防锈功能的金属导体覆盖,由于具有防锈功能的金属导体层由电镀形成,因而很薄,而在电阻焊时具有高生锈特性的金属导体熔化到引线端子74一侧,则有可能对焊接部74c和电池的外部端子进行电阻焊,而不会降低焊接强度。而且,尽管叙述了由包层材料等构成的引线端子74,但也可以在由上述金属或合金构成的引线端子3的表面上通过设置具有高生锈特性的金属导体层来获得类似的效果/优点。
而且,尽管在上述实施例中叙述了在电池组1中设置有并联连接的电池2a、2b的单电池模块6,但是本发明并不限定于这种结构的电池组1,还可以如图23所示,应用设置有两个或多个电池模块的电池组80,这些电池模块中具有两个或多个电池。
类似于上述电池组1,电池组80可以装载笔记本式电脑等电子设备上设置的装载部,从而可以稳定地向电子设备提供预定电压的电能。
而且电池组80包括大致柱状的六个电池81a、81b、81c、81d、81e、81f,作为发电元件,和这些电池81a-81f的外部端子相连的引线端子82a、82b,及与电池81a-81f导电相连的电路板83,该电路板对电池81a-81f进行充电/放电控制,因而电池81a-81f,引线端子82和电路板83均容纳在大致盒状的放置壳84内。
电池组80适于使电池81a-81f三个三个地并联连接,分别构成集成式电池模块85a、85b,这些电池模块85a、85b设置得以它们在电路板83上并联连接的方式容纳。具体地说,电池模块85a由电池81a-81c构成,而电池模块85b由电池81d-81f构成。应该注意的是,尽管已经叙述了具有电池81a-81f三个三个并联连接的电池模块85a、85b,但是本发明并不受限于此,电池模块中的多个电池81a-81f也可以串连,电池模块的数量和/或设置也可以任意进行选择。在该实施例中,示出了非限定的电池81a-81f,标号也可简单地由电池81表示。
在电池组80中,为了使电池81a-81f三个三个地并联连接从而构成电池模块85a、85b,引线端子82a、82b由类似于上述引线端子3材料的金属导体构成。具体地说,引线端子82a连接着端面,使在电池模块85a中的电池81a-81c具有相同的极性,使在电池模块85b中的电池81d-81f相比于在电池模块85a的引线端子82a处相连的端面具有相反的极性。相对于连接在电池模块85a、85b的引线端子82a处的端面,引线端子82b连接到另一侧的端面上。即,引线端子82b串连连接电池模块85a和电池模块85b,其中电池81a-81c在电池模块85a中并联,以及电池81d-81f在电池模块85b中并联。
构成电池模块85a、85b的引线端子82a、82b为由类似于上述引线端子3的材料构成的带形金属导体,包括和端面相连的且作为电池82的外部端子的多个焊接部86,和电路板83的连接端部91相连的连接部87,及设置在这些焊接部86之间和焊接部86、连接部87之间的传导部88,该传导部用于使连接部导电。而且在引线端子82b中,除了这些焊接部86,连接部87和传导部88以外,类似于上述引线端子70的弯曲部89在长度方向上设置在大致中央部的附近。
在这些引线端子82a、82b中,类似于引线端子3,焊接部86的厚度要薄于传导部88的厚度。由此,由于焊接部86分别焊接到作为电池81外部端子的两个端面上,且该焊接部要薄于引线端子82a、82b上的传导部88,所以在电池81的焊接端面上,通过焊接部86的大部分焊接电流就会通过焊接部86的厚度方向。因此,即使在引线端子82a、82b上,类似于上述引线端子3,焊接部86也可以高焊接强度地焊接到电池81的端面上。
而且在这些引线端子82a、82b中,由于使焊接部86焊接到电池81上的传导部88及与电路板83导电相连的连接部87均比焊接部86要厚,所以就可以减小使电池81充电/放电的电(电流)通过的传导部88的电阻。因而在这些引线端子82a、82b中,即使根据电子设备的要求有1C到2C等级的大电流通过电池81,也可以类似于上述引线端子3减小电阻产生的发热值。
另外在引线端子82b处,由于设置的弯曲部89类似于上述引线端子70,所以以弯曲部89作为参考,可以很容易地在长度方向上将引线端子82b进行弯曲。
在该实施例中,除了设置焊接部86和/或弯曲部89的地方掩膜以外,还可以在引线端子82a、82b中进行刻蚀处理,以使焊接部86和/或弯曲部89的厚度很薄,通过控制这些引线端子浸入刻蚀剂的时间,使这些部分具有预定的厚度。而且,除了刻蚀处理以外,还可以通过激光处理或回火处理等方式,使这些焊接部86和/或弯曲部89形成为引线端子82a、82b。
除了上述效果/优点以外,由于这些引线端子82a、82b和多个电池81的两个端面相连接,所以可以防止电池81在外周方向产生转动,从而将这些电池81固定在彼此相邻的状态中。
而且,由于连接部87通过钎焊直接焊接到电路板83的连接端部91上,所以引线端子82a、82b可导电地和电路板83相连,电池模块85a、85b也就导电相连。而且在引线端子82a、82b中,连接部87相对传导部89在边缘部弯曲,从而使其沿着电池81的外周侧能够将电池模块85a、85b经由引线90和/或温度保险丝97连接到电路板83上,引线90和/或温度保险丝97均通过钎焊和连接部87相连。
在该实施例中,连接部87沿着电池81的外周侧,相对传导部89在边缘部弯曲,连接部87沿着彼此相邻的电池81的外周面之间形成的空间延伸。即大致柱状的电池81的外周面所形成的空间彼此相邻,在放置壳4内形成死角。引线端子82a、82b的连接部87就设置在该死角内。因此在电池模块85a、85b内,连接部87并不设置在相邻的电池81之间,以使在相邻电池81之间没有间隙形成的状态中,它们能够整合在一起。所以就可以实现装置小型化。在电池模块85a中,引线端子82a、82b的连接部87设置在相邻电池81a、81b之间形成的死角内,在电池模块85b中,引线端子82a、82b的连接部87设置在相邻电池81e和81f之间形成的死角内。
经由引线端子82a和/或引线90与电池模块85a、85b相连的上述电路板83适于在由绝缘树脂构成的板状基座92上设置由金属导体构成的压花线(未示出),该压花线包括和引线90相连的引线端子82a和/或连接端部91,和/或与上述压花线相连的电路(未示出)等,用于进行充电/放电控制,和/或过放电/过载保护。
而且,通过钎焊与压花线导电相连的外部单元93被连接到电路板83。当电池组80和电子设备相连时,外部端子93和电子设备上的外部端子相配合,以使该外部端子93可以导电地进行连接,从而可作为电源端口向电子设备供电(电流)。而且在向电池模块85a、85b充电时,外部端子93可作为一个连接部,AC电源与该连接部相连。电路板83以大致盒状放置壳84的侧壁和基座的主要表面彼此相反的方式沿着放置壳84的侧壁容纳在放置壳84中。
容纳着电池模块85a、85b和电路板83的放置壳84由聚碳酸酩或ABS树脂等绝缘树脂构成,且包括上壳94和下壳95。上壳94和下壳95分别具有的形状中侧壁沿着大致矩形主要表面的外周边缘部突出,各自的侧壁彼此对接在一起,从而设置成大致呈盒状的放置壳84。
在放置壳84内,在下壳95的侧壁上形成有使外部端子93向外露出的开口部95a,该外部端子设置在电路板83上。
而且在这种结构的电池组80内,除了上述电池模块85a、85b,电路板83和/或引线90以外,还可以容纳着用以绝缘、防止电池模块85a、85b和电路板83之间产生接触和/或防止电池模块85a、85b和引线90之间产生接触的绝缘器96a,用以在电池模块85a、85b处的死角内保持引线90的保持绝缘器96b,及检测电池模块85a、85b的温度变化、并在温度达到预定值时中断电流的温度保险丝97。
上述绝缘器96a由聚乙烯、聚丙烯或不可燃纸等片状绝缘材料构成,且设置在电池模块85a、85b和引线90之间,和/或设置在电池模块85a、85b和电路板83之间。因此,在电池组80内,当承受下落而带来的冲击时,由于绝缘器96a可防止电池模块85a、85b同电路板83和/或引线90相接触,所以就可以防止电池81因电池模块85a、85b同电路板83和/或引线90相接触而产生外部短路。
保持绝缘器96b由聚乙烯、聚丙烯或不可燃纸等片状绝缘材料构成。该保持绝缘器96b的形状设置成片状绝缘材料在电池模块85a、85b处的相邻电池81外周面彼此接触的切线位置上形成V形(valley)折叠形式。而且在保持绝缘器96b上,引线90和/或温度保险丝97均设置在该V形部内,从而有可能将引线90和/或温度保险丝97卡持在设置有电池模块85a、85b的死角内。
而且在电池组80内,当承受下落而带来的冲击时,由于保持绝缘器96b在功能上可以作为引线90和/或温度保险丝97的阻尼材料,因此就能够防止引线90和引线端子82a、82b的连接部87之间的连接产生断裂,和/或防止温度保险丝受损。
温度保险丝97经由绝缘器96b设置在设有电池模块85a、85b的死角内。温度保险丝97是一种保护元件,在因电池组80不正常操作而使电池模块85a、85b处于过载状态或过放电状态时,温度保险丝97检测电池模块85a、85b的温度,在温度达到预定值时断开电流,从而使过载或过放电状态不再继续。
而且在电池组80内,在放置壳4的外周上固定着表示制造批号等的标签98,用来明确电池模块85a、85b和/或电路板83等的来源。
应该注意的是,类似于上述电池组1,在电池组80内,可以设置有能够防止电池模块85a、85b彼此相碰的电池分隔壁,和/或使电池模块85a、85b不会受振动的电池卡持件。
在上述结构的电池组80内,引线端子82a、82b在连接可靠性得以提高(改善)的情况下被焊接到电池模块85a、85b内的电池81的端面上。因此,就可以防止如现有技术中那样因受外界冲击,电池和引线端子之间的连接在连接部处断开而使电池组无效或不可用。
而且,即使在电池组80内,由于引线端子82a、82b的电阻值变小,可以防止电池组内的温度保险丝97因引线端子的电阻热量而动作,从而避免不能进行充电/放电操作,而该引线端子如同现有技术中一样,有大电流通过。因此,即使在电池组80内,也可以由每个电池为1C到2C数量级的所谓大电流进行充电/放电操作。
应该注意的是,尽管在这里已经叙述了作为电池2的圆柱形锂离子蓄电池实例,但是本发明并不限定于此,还可以应用原电池和/或高分子电池等,它们的引线端子和外部端子相连,但和矩形电池、薄板电池、币式电池和/或纽扣式电池的形状无关。
还应该注意的是,尽管根据附图示出的优选实施例详细地叙述了本发明,但是本领域普通技术人员可以理解,本发明并不限定于这些实施例,在不偏离由随后权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,不同的修改、替换或等效变化等都是应该被允许的。
工业应用性
如上所述,根据本发明,引线端子上厚度薄的部分被焊接到电池的外部端子上,就有可能将引线端子在连接可靠性已经提高(改善)的状态下进行焊接。由此,在受到外界冲击时,就可以防止引线端子和电池之间的连接在焊接部断开。而且根据本发明,引线端子厚度大的部分可用于减小流经引线端子平面方向的电流所产生的引线端子电阻。因此根据本发明,由于可以抑制在电流通过引线端子时电阻产生的热量,所以能够防止电池功能因引线端子被充电/放电操作中电流加热所产生的热量而变质。而且根据本发明,还可以减小电源装置内在电流通过引线端子时电阻产生的电压下降所导致的能量损失,所以能够延长电子设备的工作时间。

Claims (28)

1、一种引线端子,可和第一连接体、第二连接体导电相连,
该引线端子为由导体金属构成的板状材料,
该引线端子包括:
焊接部,该焊接部有电通过,以便于和第一连接体的外部端子相接触,使焊接部被电阻焊到第一连接体的外部端子上;
和第二连接体的外部端子相连的连接部;以及
设置在焊接部和连接部之间且使焊接部和连接部导电的传导部,
其特征在于,上述引线端子形成得使焊接部的厚度要小于传导部的厚度。
2、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,多个焊接部被设置成焊接部。
3、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,上述焊接部为凹槽部,设置在上述板状材料的两个主要平面上彼此相对的位置上或设置在上述板状材料的一个主要平面的预定位置上。
4、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,焊接部和第一连接体的外部端子之间设置有多个焊接处(点),在这些焊接处之间形成有开缝。
5、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,上述连接部形成得使其厚度要薄于传导部的厚度。
6、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,上述金属导体可以包括下列的一种或多种,即镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌、锌合金、铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钼、钼合金、钨、钨合金、钛、钛合金、铬、铬合金、锆、锆合金、铍、铍合金、铑和铑合金。
7、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,上述传导部由层叠结构形成,该层叠结构层叠着具有第一导电率的多层第一金属导体和具有第二导电率的多层第二金属导体。
8、如权利要求7所述的引线端子,其特征在于,上述焊接部由具有低于第二导电率的第一导电率的第一金属导体构成。
9、如权利要求7所述的引线端子,其特征在于,第一金属导体包括下列的一种或多种,即镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌和锌合金,而第二金属导体包括下列的一种或多种,即铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钨、钨合金、铍、铍合金、铑和铑合金。
10、如权利要求7所述的引线端子,其特征在于,上述层叠结构是一种包层材料,其中第一金属导体和第二金属导体在它们被叠放在一起加热时被加压,从而将第一金属导体和第二金属导体层叠和连接在一起。
11、如权利要求7所述的引线端子,其特征在于,上述层叠结构是一种层压板(胶合板),其中第一金属导体和第二金属导体在加热时被加压,从而将它们层叠和连接在一起,在加热状态中第一金属导体和第二金属导体经由导电粘结剂或薄膜式低熔点金属导体被叠放在一起。
12、如权利要求7所述的引线端子,其特征在于,上述层叠结构是一种层压板(胶合板),其中第一金属导体和第二金属导体在叠放在一起时被彼此焊接在一起,从而将它们层叠和连接在一起。
13、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,上述引线端子在从传导部的一个边缘端向相反的另一边缘端的范围内延伸设置,并可在一个弯曲部弯曲,该弯曲部形成得使它的厚度薄于传导部的厚度。
14、如权利要求1所述的引线端子,其特征在于,上述第一连接体为电池,而焊接部被焊接到该电池的外部端子上。
15、一种电源装置,包括电池、控制电池充电/放电操作的电路板和导电连接电池、电路板的引线端子或端子,
上述引线端子为由导体金属构成的板状材料,该引线端子包括焊接部,和电路板的外部端子相连的连接部,及设置在焊接部和连接部之间的且使焊接部和连接部导电的传导部,上述焊接部有电通过,以便于和电池的外部端子相接触,使焊接部被电阻焊到电池的外部端子上,
其特征在于,上述焊接部形成得使其厚度要小于传导部的厚度。
16、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子适于使多个焊接部被设置成焊接部。
17、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子适于使焊接部和电池的外部端子之间设置有多个焊接处(点),在这些焊接处之间形成有开缝。
18、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子为凹槽部,设置在上述板状材料的两个主要平面上彼此相对的位置上或设置在上述板状材料的一个主要平面的预定位置上。
19、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子形成得使连接部的厚度要薄于传导部的厚度。
20、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子是金属导体,可以包括下列的一种或多种,即镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌、锌合金、铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钼、钼合金、钨、钨合金、钛、钛合金、铬、铬合金、锆、锆合金、铍、铍合金、铑和铑合金。
21、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子适于使传导部由层叠结构形成,该层叠结构层叠着具有第一导电率的多层第一金属导体和具有第二导电率的多层第二金属导体。
22、如权利要求21所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子适于使焊接部由具有低于第二导电率的第一导电率的第一金属导体构成。
23、如权利要求21所述的电源装置,其特征在于,上述第一金属导体包括下列的一种或多种,即镍、镍合金、铁、铁合金、不锈钢、锌和锌合金,第二金属导体包括下列的一种或多种,即铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铂、铂合金、铝、铝合金、钨、钨合金、铍、铍合金、铑和铑合金。
24、如权利要求21所述的电源装置,其特征在于,上述层叠结构是一种包层材料,其中第一金属导体和第二金属导体在它们被叠放在一起加热时被加压,从而将第一金属导体和第二金属导体层叠和连接在一起。
25、如权利要求21所述的电源装置,其特征在于,上述层叠结构是一种层压板(胶合板),其中第一金属导体和第二金属导体在加热时被加压,从而将它们层叠和连接在一起,在加热状态中第一金属导体和第二金属导体经由导电粘结剂或薄膜式低熔点金属导体被叠放在一起。
26、如权利要求21所述的电源装置,其特征在于,上述层叠结构是一种层压板(胶合板),其中第一金属导体和第二金属导体在叠放在一起时被彼此焊接在一起,从而将它们层叠和连接在一起。
27、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述引线端子在从传导部的一个边缘端向相反的另一边缘端的范围内延伸设置,并可在一个弯曲部弯曲,该弯曲部形成得使它的厚度薄于传导部的厚度。
28、如权利要求15所述的电源装置,其特征在于,上述电池为锂离子蓄电池。
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