TW201342691A - 新穎結構的頂蓋總成 - Google Patents

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Abstract

在此中所揭示者係頂蓋總成，其被安裝至具有陰極/分隔件/陽極結構之電極總成的電池單元，該電極總成隨同電解質以密封狀態設置於電池殼體中，該電池殼體係在其上端設有第一電極端子及第二電極端子，該頂蓋總成包括一保護電路模組(PCM)及一電絕緣頂蓋外殼，該電絕緣頂蓋外殼被安裝至該電池單元的上端，同時圍繞該PCM的外側，其中該PCM包括保護電路板(PCB)，在其上面形成有一保護電路，該PCB被耦接至端子區段之機械式耦接部件；連接部件，被連接至該第一電極端子及該第二電極端子；安全元件；及該端子區段被安裝至該PCM，該端子區段包含連接器。

Description

新穎結構的頂蓋總成
本發明有關一具有新穎結構之頂蓋總成，且更特別地是有關一安裝至電池單元之頂蓋總成，該電池單元具有一隨同電解質以密封狀態設置在電池殼體中之電極總成，該電池殼體係在其上端設有第一電極端子及第二電極端子，該頂蓋總成包含一保護電路模組(PCM)及一電絕緣頂蓋外殼，該電絕緣頂蓋外殼被安裝至該電池單元的上端，同時圍繞該PCM的外側，其中該PCM包含保護電路板(PCB)，在其上面形成有一保護電路，該PCB被耦接至端子區段之機械式耦接部件；連接部件，被連接至該第一電極端子及該第二電極端子；安全元件；及該端子區段被安裝至該PCM，該端子區段包含連接器。
當行動裝置已日漸地發展，且用於此行動裝置之需求已增加時，用於二次電池之需求亦已急劇地增加。在此等二次電池之中，二次鋰電池呈現高能量密度及操作電壓與優異之充電保持能力及使用壽命特徵，其已被廣泛地用作一用於各種電子產品以及行動裝置之能量來源。
然而，各種易燃材料被包含在該二次鋰電池中。其結果是，由於該電池之過度充電、該電池中之過載電流、或外部物理撞擊，該二次鋰電池可被加熱或爆炸。亦即，該二次鋰電池之安全性很係低的。因此，安全元件、諸如正 溫度係數(PTC)元件及保護電路模組(PCM)於該安全元件連接至該電池單元之狀態中被安裝至電池單元，以有效地控制該二次鋰電池之異常狀態、諸如該二次鋰電池之過度充電或該二次鋰電池中之過載電流。
大致上，PCM被插入頂蓋外殼，且藉由焊接或軟焊被耦接至該頂蓋外殼。亦即，該PCM被插入該頂蓋外殼，一連接器被組裝在該頂蓋外殼中，且藉由焊接或軟焊被耦接至該頂蓋外殼，以致該PCM被連接至頂蓋總成，且該頂蓋總成被耦接至電池單元。這樣一來，電池組被製成。
然而，當一焊接或軟焊製程被進行時，由於該二次電池之小巧結構，更精密之工作係需要的，其結果是缺陷比率可為增加。由於有關軟焊、諸如錫焊、清洗、及焊接封口的外觀檢查之製程，電池組組裝製程亦係變得複雜。
此外，軟焊容差係無法避免的，且因此，其係需要增加構成該電池組的電零組件之長度，其結果是該電池單元之容量被減少。
因此，對於能夠沒有軟焊而穩定地耦接被安裝至電池單元的上端之構件、且同時簡化一組裝製程的技術有一高度需求，藉此使製造成本減至最小。
因此，本發明已被製成來解決上面之問題、及其他尚未解決之技術問題。
明確地是，本發明之一目的係提供一具有形成在保護電路模組(PCM)上之新穎結構的端子區段之頂蓋總成。
本發明之另一目的係經過頂蓋總成之簡化的組裝製程提供可在最小成本被穩定地製成之二次電池組。
按照本發明的一態樣，上面及其他目的能藉由安裝至電池單元的頂蓋總成之製備所完成，該電池單元具有隨同電解質以密封狀態設置於電池殼體中之陰極/分隔件/陽極結構的電極總成，該電池殼體係在其上端設有第一電極端子及第二電極端子，該頂蓋總成包含一保護電路模組(PCM)及一電絕緣頂蓋外殼，該電絕緣頂蓋外殼被安裝至該電池單元的上端，同時圍繞該PCM的外側，其中該PCM包含保護電路板(PCB)，在其上面形成有一保護電路，該PCB被耦接至端子區段之機械式耦接部件；連接部件，被連接至該第一電極端子及該第二電極端子；安全元件；及該端子區段被安裝至該PCM，該端子區段包含連接器。
因此，於根據本發明之頂蓋總成中，該端子區段可經過一簡單之組裝製程被耦接至該PCM。其結果是，於零組件間之運動被減至最小，且因此，該頂蓋總成具有一很穩定之結構。
於一較佳範例中，該第一電極端子可為陰極端子，且該第二電極端子可為陽極端子。譬如，方型電池單元被建 構成具有一結構，其中由該方型電池單元的上端突出之電極端子及一電池殼體分別形成一陽極端子及一陰極端子，且諸如墊圈之絕緣構件被設置於該陽極端子及該陰極端子之間。因此，於此一方型電池單元之結構中，該第一電極端子可為陰極端子，其係該電池殼體的上端，且該第二陰極端子可為由該電池殼體的上端突出之陽極端子。
該連接部件可被形成在該PCB之底部。譬如，該連接部件可被形成在對應於該第一電極端子及該第二電極端子的位置。
於另一較佳範例中，該機械式耦接部件可包括一由該端子區段的下端突出往下之緊固突出部份，且該PCB可為設有一形成在對應於該緊固突出部份之位置的緊固溝槽。
因此，該端子區段可經過該緊固突出部份及該緊固溝槽間之耦接被輕易地安裝至該PCB，藉此簡化一組裝製程及改善機械穩定性。
於上面之結構中，該端子區段可具有由該處突出往下之至少一鉤子，以固定地緊固該PCB，同時於該緊固突出部份被插入該緊固溝槽之狀態中圍繞該PCB的外側，以便確保一更穩定之耦接狀態。
該緊固突出部份之突出高度可為等於該PCB之厚度。如果該緊固突出部份之突出高度係太低，則由於該緊固突出部份及該緊固溝槽間之耦接力量可被減少的結果，該緊固突出部份不能起作用。在另一方面，如果該緊固突出部份之突出高度係太高，則該頂蓋總成之體積被增加，這不 是較佳的。因此，考慮上面之情事，該緊固突出部份之突出高度被適當地設定。該緊固突出部份之突出高度較佳地係等於該PCB之厚度，如上面所述。
於一具體範例中，該端子區段可為在其一主要表面設有用於與該頂蓋外殼機械式緊固之導引唇部、及設置在該導引唇部之相反兩側的鉤子。
該頂蓋外殼亦可為設有一端子唇部，該端子唇部被提供於錐形部件之間；及一對孔隙開口，分別對應於該導引唇部及該鉤子。特別地是，該突出端子唇部被形成於該等錐形部件之間。因此，當該頂蓋外殼被安裝至該PCM時，該鉤子及該導引唇部可用力量裝配被分別緊固至該端子唇部及該孔隙開口。
既然該頂蓋外殼及該端子區段間之耦接係經過此一相互耦接的方式藉由力量裝配所達成，其係可能確保該頂蓋總成的一穩定之耦接狀態。
於上面之結構中，當該頂蓋外殼被安裝至該PCM時，該鉤子及該導引唇部分別被緊固至該端子唇部及該孔隙開口。因此，於相互耦接期間，該頂蓋外殼、該端子區段、及該PCM間之運動被減至最小，藉此改善組裝準確性。軟焊製程亦被省略，且因此，該電池單元之總長度係增加，藉此最大化該電池單元之容量。
同時，該端子區段的安全元件及該連接器間之耦接可被以各種方式達成。譬如，該端子區段之連接器可使用表面安裝技術(SMT)被安裝至該PCB。
使用此SMT，其係可能防止軟膏於軟焊期間殘留在該PCM之底部，或防止該PCM之底部由於焊接期間之熱而被損壞。如與使用傳統焊接或軟焊比較，其係亦可能達成精確及可靠之耦接。僅供參考，SMT被廣泛地使用於將表面安裝型部件安裝至一電子機板、諸如印刷電路板(PCB)。
於一範例中，該安全元件可為一元件，當該元件之溫度被增加時，其阻抗係增加。較佳地係，該安全元件為正溫度係數(PTC)元件。當電池組之溫度係由於內部短路而突然增加時，耦接至該PTC元件之連接構件具有中斷來自該電池組的上端之電流的作用。當然，該安全元件不被限制於該PTC元件。譬如，雙金屬或保險絲可被用作該安全元件。
於另一範例中，該頂蓋外殼可為設有一開口，該開口具有對應於被安裝至該PCB之端子區段的尺寸。因此，該端子區段可被輕易地安裝至該頂蓋外殼。
按照本發明之另一態樣，設有二次電池組，其被建構，以致具有根據本發明的上述結構之頂蓋總成被安裝至電池單元的上端，該電池單元具有陰極/分隔件/陽極結構之電極總成，該電極總成隨同電解質以密封狀態設置於電池殼體中。
該二次電池組可被以各種方式應用，而不管該電池單元之種類及外觀。譬如，包含方型二次鋰電池當作該電池單元之電池組可被應用。
按照本發明之另一態樣，提供有製造頂蓋總成之方法，包含(a)使用機械式緊固方法將端子區段耦接至該PCB之頂部，以製造PCM，及(b)將絕緣頂蓋外殼安裝至該PCM。
於一較佳範例中，緊固突出部份在步驟(a)被耦接至緊固溝槽，且一導引唇部與形成在該頂蓋外殼的內側之鉤子係在步驟(b)分別緊固至錐形部件及形成在該端子區段的後面之孔隙開口。
因此，如與製造一頂蓋總成之傳統製程比較，其係可能改善組裝效率，且因此，其係可能製造一具有改良之機械強度及穩定性的電池組。
當然，上面之製造方法的一些製程可被省略，或其他製程可藉由那些熟諳此技藝者被額外地包含在該製造方法中。
如由上面之敘述變得明顯，根據本發明之頂蓋總成能使用簡化之組裝方法被製成，以具有改善之穩定性，該方法包含將特定結構之端子區段安裝至PCB的製程、及機械式耦接PCM至頂蓋外殼的製程。
現在，本發明之示範實施例將參考所附圖面被詳細地敘述。然而，應注意的是本發明之範圍不被所說明之實施 例所限制。
圖1係一分解立體圖，顯示根據本發明之實施例的頂蓋總成400。
參考圖1，該頂蓋總成400包含一保護電路模組(PCM)100及一被安裝至電池單元的上端(未示出)而圍繞該PCM 100的外側之電絕緣頂蓋外殼300。
該PCM 100包含一在其上面形成有保護電路之保護電路板(PCB)110，該PCB 110被耦接至端子區段200之機械式耦接部件(未示出)、形成在該PCB 110之底部的連接部件120及130，且該端子區段200包含正溫度係數(PTC)元件140與被安裝在該PCB 110之頂部的連接器210。
該端子區段200之連接器210使用表面安裝技術(SMT)被安裝在該PCB 110之頂部。
圖2係一立體圖，典型顯示圖1之PCM。
參考圖2，隨同圖1，該機械式耦接部件(未示出)包含一由該端子區段200的下端突出往下之緊固突出部份221。該PCB 110係設有形成在對應於該緊固突出部份221的位置之緊固溝槽111。
該緊固突出部份221之突出高度係幾乎等於該PCB 110之厚度。
鉤子222亦由該端子區段200往下突出。該鉤子222固定地緊固該PCB 110，同時於該緊固突出部份221被插入該緊固溝槽中之狀態中圍繞該PCB 110的外側。
圖3係一立體圖，顯示圖1之端子區段，且圖4係一前面立體圖，顯示圖1之頂蓋外殼。
參考這些圖面，隨同圖1及2，該端子區段200係在其一主要表面設有一導引唇部230，用於與該頂蓋外殼200機械式緊固；及設置在該導引唇部230之相反兩側的鉤子240。
該頂蓋外殼300係設有一端子唇部330及一對孔隙開口320，該對孔隙開口分別對應於該導引唇部230及該等鉤子240。該端子唇部330被設置於錐形部件310之間。因此，當該頂蓋外殼300被安裝至該PCM 100時，該鉤子240及該導引唇部230係藉由力量裝配分別緊固至該端子唇部330及該孔隙開口320。
該頂蓋外殼300係亦設有一開口340，該開口之尺寸對應於安裝在該PCB 110之頂部的端子區段200之尺寸，以致該端子區段200能被安裝至該頂蓋外殼300。
雖然在該圖面中未示出，如圖2所示，該PCM於該PCM被電連接至該方型電池單元之狀態中被安裝至方型電池單元(未示出)，且如圖4所示，該頂蓋外殼被安裝至該PCM。其結果是，電池組被製成。該方型電池單元及該PCM間之電連接係於本發明有關之技藝中熟知的，且因此其詳細敘述被省略。
雖然為說明之目的，本發明之示範實施例已被揭示，那些熟諳此技藝者將了解各種修改、增加及替代係可能的，而未由本發明之範圍及精神脫離，如在所附申請專利 範圍中所揭示者。
100‧‧‧保護電路模組
110‧‧‧保護電路板
111‧‧‧溝槽
120‧‧‧連接部件
130‧‧‧連接部件
140‧‧‧正溫度係數元件
200‧‧‧端子區段
210‧‧‧連接器
221‧‧‧突出部份
222‧‧‧鉤子
230‧‧‧導引唇部
240‧‧‧鉤子
300‧‧‧頂蓋外殼
310‧‧‧錐形部件
320‧‧‧孔隙開口
330‧‧‧端子唇部
340‧‧‧開口
400‧‧‧頂蓋總成
本發明的上面及其他目的、特色與其他優點將會同所附圖面由以下之詳細敘述被更清楚地了解，其中：圖1係一分解立體圖，顯示根據本發明之實施例的頂蓋總成；圖2係一立體圖，顯示圖1之保護電路模組(PCM)；圖3係一立體圖，顯示圖1之端子區段；及圖4係一前面立體圖，顯示圖1之頂蓋外殼。
100‧‧‧保護電路模組
110‧‧‧保護電路板
120‧‧‧連接部件
130‧‧‧連接部件
140‧‧‧正溫度係數元件
200‧‧‧端子區段
210‧‧‧連接器
300‧‧‧頂蓋外殼
340‧‧‧開口
400‧‧‧頂蓋總成

Claims (14)

  1. 一種頂蓋總成，被安裝至具有陰極/分隔件/陽極結構之電極總成的電池單元，該電極總成隨同電解質以密封狀態設置於電池殼體中，該電池殼體係在其上端設有第一電極端子及第二電極端子，該頂蓋總成包括一保護電路模組(PCM)及一電絕緣頂蓋外殼，該電絕緣頂蓋外殼被安裝至該電池單元的上端，同時圍繞該PCM的外側，其中該PCM包括：保護電路板(PCB)，在其上面形成有一保護電路，該PCB被耦接至端子區段之機械式耦接部件；連接部件，被連接至該第一電極端子及該第二電極端子；安全元件；及該端子區段被安裝至該PCM，該端子區段包括連接器。
  2. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該第一電極端子係陰極端子，且該第二電極端子係陽極端子。
  3. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該連接部件係形成在該PCB之底部。
  4. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該機械式耦接部件包括一由該端子區段的下端突出往下之緊固突出部份，且該PCB係設有一形成在對應於該緊固突出部份之位置的緊固溝槽。
  5. 如申請專利範圍第4項之頂蓋總成，其中該端子 區段具有由該處突出往下之至少一鉤子，以固定地緊固該PCB，同時於該緊固突出部份被插入該緊固溝槽之狀態中圍繞該PCB的外側。
  6. 如申請專利範圍第4項之頂蓋總成，其中該緊固突出部份之突出高度係等於該PCB之厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該端子區段係在其一主要表面設有用於與該頂蓋外殼機械式緊固之導引唇部、及設置在該導引唇部之相反兩側的鉤子。
  8. 如申請專利範圍第7項之頂蓋總成，其中該頂蓋外殼係設有一端子唇部，該端子唇部被提供於錐形部件之間；及一對孔隙開口，分別對應於該導引唇部及該鉤子。
  9. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中當該頂蓋外殼被安裝至該PCM時，該鉤子及該導引唇部分別被緊固至該端子唇部及該孔隙開口。
  10. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該端子區段之連接器使用表面安裝技術(SMT)被安裝至該PCB。
  11. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該安全元件係正溫度係數(PTC)元件。
  12. 如申請專利範圍第1項之頂蓋總成，其中該頂蓋外殼係設有一開口，該開口具有對應於被安裝至該PCB之端子區段的尺寸。
  13. 一種二次電池組，被建構成致使根據申請專利範圍第1至12項任一項之頂蓋總成係安裝至電池單元的上 端，該電池單元具有陰極/分隔件/陽極結構之電極總成，該電極總成隨同電解質以密封狀態設置於電池殼體中。
  14. 如申請專利範圍第13項之二次電池組，其中該電池單元係方型鋰二次電池單元。
TW101138908A 2011-10-25 2012-10-22 安裝至電池單元的頂蓋總成、以及包含該頂蓋總成的二次電池組 TWI485912B (zh)

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