TW201112472A - Battery protect board and battery core assembly and manufacture method - Google Patents

Description

201112472 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種電池保 護板與電芯的組合及其組合方法。 【先前技術】 按’當前電子信息時代對移動電源的需求快速增長，鍾離 子電池以其具有高電壓、高容量、循環壽命長、安全性能好 自放電小、可快速充放電及工作溫度範圍大等優點，彳^其’ 便攜式電子設備、電動汽車、空間技術、國防工業等多“在 得到了廣泛的應用。惟，由於鋰離子電池能量密度高，= 充、過放、過流、短路及超高溫充放電、過低溫度使用過 容易損壞，因此必須有一套嚴格的保護措施，以減少使用中 的危險性。習知技術中為應用-片具有保護迴路的電路板 下簡稱電池保護板），來做為鋰離子電池之電芯的保護界 如第-圖所示，為-電芯i，與一電池保護板2，的=_。 意圖，其中電芯i，通過兩鎳連接片3,與電池保護板二不 具體的組合方法，如下步驟： 得’ 步驟-：於電以，-端面上的正極處和負極處分別焊接— 鎳片4，作為電芯1’之正極和負極的焊接點. 步驟二:取兩錄連接片3’，分別將兩銻連接片3，-端以 低壓直流點焊的方式，與電芯【，上的正極和負極處的錄片4, 炼接， 於電步也"^=別將_連接片Υ的另·'端，以烙鐵手工焊接 正極和負極處。或者，先在電池保護板 ^正極和負極處以SMT方式分卿接 直流點焊的方式，將兩錦連接片3,的另一端與電池保護板2, 201112472 的正極和負極處的鎳片4,熔接。 在用直流點焊機闕_ 3,焊接於電芯 機的正雷二，2的正（負）極處的鎳片4,上時，直流點焊 機的正電極5和負電極6’將鎳連接片3’壓接於錄片4,上正 電極5’發出的輪出電流7,流經鎳片4,而由負電極6，流出，從 而於鎳連接片3’與鎳片4’的接觸處形絲接點。惟，由 施點焊的錄連接片3,與鎳片4’同為錄金屬材料且為片狀，、輸 出電流7,會有一大部分經由錄連接片3,散溢而流失焊接功

使得流經錄片4’的有效電流8’無法集中在焊接點形成高 溫，因此，需加大正電極5’和負電極6,之間的距離a，以增 加鎳連接片3,的阻抗來減小流經鎳連接片3，的損耗電流，以 保證點焊成功》 ;1 如上所述，電池保護板與電芯的組合的組合方法，藉由電 芯1’通過鎳連接片3’與電池保護板2’連接，在操作時需要四 次低壓直流點焊焊接，或兩次低壓直流點焊焊接和兩次手工 焊接，製程煩瑣；且採用同為片狀的鎳連接片3,與鎳片4,實 施點焊，焊接面積大且焊接品質低；另外，用鎳連接片3，將 電芯1 ’和電池保護板2’連接後，還需一保護板支架（圖中未 示），以將電池保έ蒦板2’固定於電芯1’上，以避免受外力時 電池保護板2’與電芯1’產生移位，成本高。 【發明内容】 本發明之目的係針對上述習知技術之不足提供一種電池 保護板與電芯的組合及其組合方法，其可降低成本，簡化製 程，提高效率，縮小體積，提高焊接品質。 為達成上述目的，本發明提供的電池保護板與電芯的組 合’包括一電芯及一電池保護板《電芯上端面設有一正極片 201112472 和-負極片。電池保護板一表面上設有控制電路、數個電子 元件及分別對應焊接於電芯之正極片與負極片的—對正極連 接塊與-對負極連魏，正極連接塊與負極連接塊由表面錢 鎳的銅材料所製成，電池保護板的另—表面上對應於正、負 極連接塊開設有貫穿電池保護板的數個導孔，導孔内充填有 由銅製成的導電體’各導電體分別電性連接至正、負極 塊的其中之一上。 如上所述電池保護板與電芯的組合方法，包括以下步驟： 步驟-，提供一具有數個導孔且導孔内充填有由銅製成的 電體的電池保護板，將由表面錄鎳的銅材料製成的一對正 =連接塊與-對負極連接塊以謝方式分別焊接於電池保 護板Γ表面之對應於電芯之正極片㈣極片的位置，且每_ 正極連接塊與負極連接塊對應於一導扎； Μ人步驟―’將電池保護板之焊接有正、負極連接塊的一表面 電芯之設有正極片和負極片的—端面，並使正極連接 L負極連接塊分別對應於正極片和負極片； 步驟二’將直流點焊機的正、負極棒抵齡電池保護板的 池4，面的導電體處’將電池保護板壓緊於電芯上，並將電 ^護板通過正、負極連接塊而焊接於電芯的正極片及負極 從而將電池保護板與電芯電連接。 點焊^_’+發明電8與電池保護板的組合方法利用直流 塊焊接將1面_的鋼材料製成的正極連接塊與負極連接 減少焊之正、1極片與電池保護板之間，使用材料少， 程，/人數’並縮小焊點尺寸，從而可降低成本，簡化製 U效率’縮小體積，提高焊接 【實施方式】 201112472 為詳細說明本發明之技術内容、構造特徵及其所達成之目 的與功效，以下茲例舉實施例並配合圖式詳予說明。 請參閱第四圖和第五圖，本發明電池保護板與電芯的組合 包括電芯1和電池保護板2。 請參閱第五圖，電芯1的上端面設有正極片11及負極片 12 ° 請參閱第三圖、第四圖和第五圖，電池保護板2的下表面 上設有控制電路，電池保護板2相對於電芯1的下表面上以 SMT的方式焊接有數個電子元件20及一對正極連接塊21與 一對負極連接塊22，其中正極連接塊21對準電芯1之正極 片11，負極連接塊22對準電芯1之負極片12。正極連接塊 21包括一與電池保護板2之控制電路電連接的正極控制連接 塊211及一不與任何電路電連接而僅作為低壓直流點焊時的 傳導路徑的正極電傳導連接塊212 ;負極連接塊22包括一與 電池保護板2之控制電路電連接的負極控制連接塊221及一 不與任何電路電連接而僅作為低壓直流點焊時的電傳導路徑 的負極電傳導連接塊222。 正極連接塊21與負極連接塊22皆係由表面鍍鎳的銅材料 所製成，其中鍍鎳的厚度不小於15# m。負極連接塊22的高 度與電芯1之負極片12的高度之和等於正極連接塊21與電 芯1之正極片11的高度之和。由於正、負極連接塊21、22 需通過直流點焊機分別焊接於電芯1之正極片11和負極片 12上，兩正極連接塊21的總的水平面面積小於電芯1之正 極片11的面積，兩負極連接塊22的總的水平面面積小於電 芯1之負極片12的面積；且由於直流點焊機點焊形成的熔接 點的直徑大約為0.5〜1mm，為確保有足夠的焊接面積，每一 正、負極連接塊21、22的長度和寬度需不小於1.2m，且寫 201112472 保持一定的間距。電池保護板2的上表面上對應於正、負極 連接塊21、22開設有貫穿電池保護极2的四個導孔23，導 孔23内裝設有由銅製成的導電體（圖中未示），各導電體分 別電性連接至一對正極連接塊21及一對負極連接塊22的其 中之一上，以作為直流點焊機點焊時的接觸點。 本發明電池保護板與電芯的組合方法，如以下步驟： 步驟一：提供一具有四個導孔23且導孔23内充填有由銅 製成的導電體的電池保護板2，將一對正極連接塊21與一對 負極連接塊22以SMT方式焊接於電池保護板2的下表面之 對應於電芯1之正極片11和負極片12的位置，且每一正極 連接塊21及負極連接塊22對應於一導孔23並與相應導電體 電性連接。 在本步驟中，由於本實施例中電子元件20的最大高度為 1.35mm，電芯1之負極片12與正極片11的高度差為0.2mm， 直流點焊機點焊形成的熔接點的直徑大約為0.5〜1mm，由此 採用的正極連接塊21的長寬高尺寸為1.5* 1.5* 1.5mm，採用 的負極連接塊22的長寬高尺寸為1.5* 1.5* 1.3mm，正極控制 連接塊211與正極電傳導連接塊212之間及負極控制連接塊 221與負極電傳導連接塊222之間的間距為0.3mm。 步驟二：將電池保護板2之焊接有正、負極連接塊21、 22的下表面蓋合於電芯1之設有正極片11和負極片12的上 端面，並使正、負極連接塊21、22分別對應於正極片11和 負極片12。 步驟三：將直流點焊機的正、負極棒抵壓在電池保護板2 的另一表面的導電體處，將電池保護板2壓緊於電芯1上， 並將電池保護板2通過正、負極連接塊21、22而焊接於電芯 1的正極片11及負極片12上，從而將電池保護板2與電芯1 201112472 電連接。 在步驟三中，具體的實施方式為： 1. 將直流點焊機的正、負極棒抵壓在電池保護板2的上表 面上的對應於正極片11的導孔23内的導電體上（請參見圖 6)，並分別對準正極控制連接塊211及正極電傳導連接塊 212，然後施加1〜1.5Kg的壓力持續100ms，以確保直流點焊 機的正、負極棒與電池保護板2以及正極控制連接塊211及 正極電傳導連接塊212與電芯1的正極片11接觸良好。 2. 直流點焊機經由正負極棒第一次輸出2V/1.2KA的能量 持續2.5ms，將正極控制連接塊211及正極電傳導連接塊212 與電芯1之正極片11之間的細微尖點及髒污熔化削除。 在此，直流點焊機的正、負極棒由銅材料製成，電池保護 板2之導孔23内為銅材料，正極控制連接塊211及正極電傳 導連接塊212為表面鍍鎳的銅材料所製成，因此正極控制連 接塊211及正極電傳導連接塊212與電芯1之正極片11之間 的接觸阻抗大於直流點焊機的正、負極棒與電池保護板2之 間的接觸阻抗，從而使得直流點焊機輸出能量的大部分在正 極控制連接塊211及正極電傳導連接塊212與電芯1之正極 片11的接觸點上以發熱形式消耗，進而直流點焊機第一次輸 出能量產生的高熱，將正極控制連接塊211及正極電傳導連 接塊212與電芯1之正極片11之間的細微尖點及髒污熔化削 除。 3. 停留大約10ms之後，直流點焊機第二次輸出能量，即 輸出2V/1.2KA的能量持續約2.5ms，則第二次輸出能量產生 的高熱，將正極控制連接塊211及正極電傳導連接塊212通 過其鍍鎳層熔接於電芯1之正極片11上。 4. 重覆1〜3的步驟將負極控制連接塊221及負極電傳導連 201112472 接塊222用直流點焊機炫接於m之負極片12上。 綜上所述’本發明電池保護板與電芯的組合及其組合方 法’利用直流點焊機將表面鑛錄的由銅金屬材料製成的正、 負極連接塊21、22輝接於電芯i之正、負極片u、12與電 池保護板2之間’其優點在於： 、 1. 以SMT方式將正、負極連接塊21、22分別烊接於電池 保護板2上對應位置，較人工焊接方式定位準確。 2. 只需兩次低壓直流點焊，與習知技術的四次低壓直流點 焊或兩次低壓直流點焊焊接加上兩次手工焊接比較，製程簡 化。 3. 鍵鎳銅材製成的正、負極連接塊21、22，與f知技術的 兩片鎳連接m較，材料成本減少5()%，作業成本及檢驗 成本也相對減少。 4. 本發明點焊的焊接點為兩個獨立的表面鍍鎳的銅材製 成的正極連接塊21和兩個獨立的表面鑛鎳的銅材製成的負 極連接塊22，點焊收有電流分流的情況，所以正、負極連 接塊2i、22之間的間距只需符合SMT製程的安全距離即可， 焊接能量可以集巾在焊點上，能量_少，點焊品質提升， 且減小焊接面積，使產品小型化。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知技術之電芯與電池保護板的連接示音圖。 第二圖制直流_機將鎳連接W接於電池保護板及 電芯之鎳片上的焊接示意圖。 第二圖係本發明之電池保護板的俯視圖。 第四圖係本發明之電池保護板的仰視圖。 第五圖係本發明之電芯的俯視圖。 201112472 第六圖係用直流點焊機將焊接有連接塊的電池保護板焊 接於電芯之負極片上的焊接示意圖。 【主要元件符號說明】 [習知技術] 電芯 Γ 電池保護板 V 鎳連接片 3， 鎳片 4， 正電極 5， 負電極 6, 輸出電流 7, 有效電流 8， [本發明] 電芯 1 正極片 11 負極片 12 電池保護板 2 電子元件 20 正極連接塊 21 正極控制連接塊 211 正極電傳導連接塊 212 負極連接塊 22 負極控制連接塊 221 負極電傳導連接塊 222 導孔 23 11

Claims (1)

1. 201112472 七、申請專利範圍： 1.一種電池保護板與電芯的組合，包括 電心其上端面設有一正極片和一負極片；及 一電池保護板，其一表面上設有控制電路、數個電子元件 及分別對應焊接於電芯之正極片與負極片的一對正極連接塊 與一對負極連接塊，正極連接塊與負極連接塊由表面鍍鎳的 銅材料所製成，電池保護板的另一表面上對應於正、負極連 接塊開設有貫穿電池保護板的數個導孔，導孔内充填有由銅 製成的導電體，各導電體分別電性連接至正、負極連接塊的 其中之一上。 · 2·如申請專利範圍第1項所述之電池保護板與電芯的組 合，其中所述正極連接塊包括一與電池保護板之控制電路電 連接的正極控制連接塊及一不與任何電路電連接而僅作為低 壓直流點焊時的傳導珞徑的正極電傳導連接塊；負極連接塊 - 包括一與電池保護板之控制電路電連接的負極控制連接塊及 —不與任何電路電連接而僅作為低壓直流點焊時的電傳導路 徑的負極電傳導連接塊。 人3·如申請專利範圍第2項所述之電池保護板與電芯的組籲 合’其中所述正極控制連接塊及正極電傳導連接塊的總的水 平面面積小於電芯之正極片的面積’負極控制連接塊及負極 電傳導連接塊的總的水平面面積小於電芯之負極片的面積。 入^中請專利範圍第2項所述之電池保護板與電芯的組 二I::述負極連接塊的高度與電芯之負極片的高度之和 ； 接塊與電芯之正極片的高度之和。 人5盆如申請專利範圍第2項所述之電池保護板與電芯的组 。中所迷正極連接塊與負極連接塊表面鍍錄的厚度不小 12 201112472 於 15 // m。 6·如申凊專利範圍第2項所述之電池保護板與電芯的組 合’其中所述每-正極連接塊與負極連接塊的長度和寬度不 小於1.2mm ’且需保持一定的間距。 7. 如申明料j範圍第6項所述之電池保護板與電芯的組 合’其中所述間距為SMT的安全距離，此安全距離需不小於 〇.3mm 〇 8. -種電池賴板與電芯的組合方法，包括以下步驟·· 步驟-’提供-具有數個導孔且導孔内充填有由銅製成的 導電體的電池保護板，將由表面鍍錄的銅材料製成的一對正 極連接塊與一對負極連接塊以SMT方式分別焊接於電池保 護板一表面之對應於電芯之正極片和負極片的位4，且每 正極連接塊與負極連接塊對應於一導孔； 步驟二，將電池保護板之焊接有正、負極連接塊的一表面 蓋合於電怎之設有正極片和負極片的一端面，並使正極連接 塊與負極連接塊分別對應於正極片和負極片； 步驟三，將直流點焊機的正、負極棒抵壓在電池保護板的 另-表面的導電體處’將電池保護板壓緊於電芯上，並將電 池保護板通過正、負極連接塊^焊接於電芯的正極片及負極 片上，從而將電池保護板與電芯電連接。 9. 如申請專利範圍第8項所述之電池保護板與電过的組合 方法，其中所述步驟三進一步包括以下步驟： (1)將直流點焊機的正、負極棒抵壓在電池保護板的另 -表面上的導孔處並分別對準正（負）極控制連接塊及正（負） 極電傳導連接塊，然後施加-定的墨力持續—段時間，以確 保直流點焊機的正、負極棒與電池保護板以及兩正（負）極 連接塊與電芯的正（負）極片接觸良好； 201112472 (2 )直流點焊機經由正負極棒第一次輸出能量持續一段 時間，將兩正（負）極連接塊與電芯之正（負）極片之間的 細微尖點及髒污熔化削除； (3)停留一段時間之後，直流點焊機第二次輸出能量持 續約一段時間，則第二次輸出能量產生的高熱，將正（負） 極控制連接塊及正（負）極電傳導連接塊通過其鍍鎳層熔接 於電芯之正（負）極片上。