TWI250682B - Battery pack - Google Patents

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TWI250682B
TWI250682B TW93140846A TW93140846A TWI250682B TW I250682 B TWI250682 B TW I250682B TW 93140846 A TW93140846 A TW 93140846A TW 93140846 A TW93140846 A TW 93140846A TW I250682 B TWI250682 B TW I250682B
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Toshio Takeshita
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Description

1250682 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電池組，特定言之係關於其中以堆聂方弋 谷納複數個電池單元的電池組，個別電池單元係藉由將一 電極堆疊及一電解質容納於一盒狀外殼中而配置。 【先前技術】 如今電子裝置尺寸日趨縮小，電子裝置所用的各種電池 亦逐漸變小，且具有各種不同的形狀。其中，盒狀經離子 電池由於其能量密度可得到提高而廣泛使用於行動電話、 筆記型個人電腦等產品。 藉由將複數個盒狀鋰離子電池堆疊於電池組中，可獲得 調適用於各種電子裝置的電池容量及電壓。並聯連接該等 堆疊的複數個電池亦可提高電池組的電池容量。串聯連接 忒等堆豐的複數個電池可進一步提高電池組的輸出電壓。 於此類電池組中，以堆疊方式排列的電池單元之間的絕 緣係藉由使用諸如膠帶之類的分隔部件來實現。例如，藉 由將膠帶黏貼於盒狀電池外殼之外周邊部分周圍所提供的 間隙，可保證相鄰電池之間的絕緣。 但是與圓筒電池相比，盒狀電池之電池外殼強度較小， 因此諸如鋰離子電池之類具有大能量密度的盒狀電池存在 一缺點，即電池外殼會隨著電池内部壓力的增大而膨脹， 因此會降低耐久性及可靠性。 為消除該缺點，以下專利文件丨揭示一種封裝式電池裝 置，其中電池係藉由一具有側板膨脹吸收空間的間隔件來 97497.doc 1250682 支樓（專利文件1 ··曰本專利申請案公告第2519576號）。 因為該側板膨脹吸收空間係由該間隔件於堆疊電池的電 池外殼之間提供，所以該等封裝式電池裝置可將膨脹部分 吸收於側板膨脹吸收空間中，即使盒狀電池外殼的側板引 起桶狀膨脹。 【發明内容】 而，上述傳統電池組存在以下的缺點。即傳統堆疊型 電池組使用膠帶、間隔件或類似物當作分隔部件用於絕緣， 此使得組態不合意地變得複雜，且使得組裝困難。 另-缺點是’電池間放置的分隔部件主要用於提供電池 門的間隙或引‘電池’因此裝載電池後的電池組之組裝件 強度取決於諸如膠帶及間隔件之類個別元件的強度。另一 缺點是，傳統電池組並非係配置成用以支撐整個電池組裝 件，此導致結構強度不佳。 另一缺點是，傳統分隔部件不具有對準電池、基板與端 子的導板部件，使得必須由某些設傷來調整位置精確度。 =此，本發明提供—種容易組裝且可靠性高的電池組。 中t—態樣在於提供—種具有複數個容納於一外殼 中的i狀電池單元之電池组，其包 複數個盒狀電池單元之-分隔部件，使該等電 隔開’其中至少於該分隔部件上提：…此 並聯電連接的電池κ之間提供、部件，用以於 =明中，僅使用分隔部件以堆疊方式 電…’使該等電池單元彼此隔開，電池單元可得= 97497.doc 1250682 j牢固且％疋地支樓，同時彼此絕緣。該電池組之組装 *易。因為在被並聯連接的電池單元間形成絕緣之該絕緣 部件被至少地提供給該分隔部件，所以亦可更可靠地絕緣 具有不同電位之該等電池單元。因此，依據本發明，可理 想地設計出在放置於其中的電池單元間之接線，且可提供 具^良好強度及内部元件定位精確性的高度可靠電池組。 右该分隔部件係配置成為可於其周邊部分上支撐該等電 池單兀，且配置成為具有_位於其與該等電池單元的接觸 表面之中心部分中的開口，或配置成為在其與該等電池單 元的接觸表面之中心部分處變薄，則即使當該等電池單元 膨脹時亦可免受加壓影響。&可進一步改善可靠性。 提供對準該等電池單元與該分隔部件之—對準機制，可 進V有助於組裝，且改善該等電池單元的位置精確性。 提供對準f池單S電連接所肖之W與該分隔料之—對 準機制’可進-步有助於組裝，且改善該等薄片的位置精 確性。提供對準—其上安裝保護電路的電路板與該分隔部 件之-對準制，可進—步有助独裝，錢善該電路板 的位置精確性。提供對準一外殼與該分隔部件之一對準機 制，使得該分隔部件支撐該外殼内側，可進一步有助於組 裝，且改善強度。 、 【實施方式】 下文將參考附圖說明本發明之具體實施例。圖】顯示依據 本發明一項具體實施例之一電池組的示範性組態。參考數 字1表示一用作電源以驅動諸如視訊攝影機之類電子裝置 97497.doc 1250682 的電池組。應注意，圖丨係電池組丨的分解圖，其中個別元 件係沿二點鍵線所示方向組合。 電池組1係配置成使得分隔部件2可被容納於由上殼3及 下殼4構成之一外殼中。上殼3係一構成該外殼上部的元件， 而下殼4係一構成該外殼下部的元件。上殼3及下殼4藉由熔 接或採用黏合劑而被焊接在―起，以便緊密地密封該外殼 内部。分隔部件2係配置成可用以支撐複數個電池單元5(圖 中顯示4個電池單元化至冲，並使其彼此隔開。 、：上级3、下设4及分隔部件2係由諸如塑膠等相當堅硬的材 只；製成上〃又3、下设4及分隔部件2較佳係由輕質且絕緣的 材，製成。4擇輕質材料可改善電池組及使用電池組工的電 、置之可拓〖生。選擇絕緣材料可避免源於電池組1的電連 接故障，諸如構成電池組i的個別元件或電子裝置短路等。 下文中將詳細說明分隔部件2。 早兀5係盒狀鋰離子二次電池。更明確地說，各電池 早疋5皆係—單位電池單元’其被配置成可將-電極堆最及 一電解質容納於-盒狀外殼中，其中該電極堆疊中堆疊有 二電極及；負電極，同時於二者之間放置一隔離件。各 早人；^5白具有作為—正端子的—正電極接針。各電池單 二之盒狀外殼係由諸如鐵、鐵合金、銘㈧)及紹合金之類 ::料製成，且用作陽極，其可電連接至該負電極。 的拙r :^心㈣以成可個別插人分隔部们上提供 世空間且與之嚙合。電池單元城 入分隔部件2且盥夕去入 万向插 ^嚙5，使得該方向左側可用作正電極， 97497.doc 1250682 電池單元5c及兄係沿_方向 使得該方向左側可用作負電 極。此有助於下述電池單元5 而該方向右侧可用作負電極。 插入分隔部件2且與之嚙合， 極，而該方向右側可用作正電 間之電連接。 電池組！中電池單元5之並聯連接可提高電池容量， 聯連接可提高輸出電壓。電池組4，固^於分隔部件2之 電：單及電池單元5b係並聯電連接，固定於分隔部件2 之电池單7G5e及電池單元5(1亦係並聯電連接。電池單元^ 及5b與電池單元化及以係串聯連接。 電池單元5間之電連接係透過正電極薄片6、負電極薄片7 及中間薄片8貫現。正電極薄片6、負電極薄片7及中間薄片 8係導電部件，由諸如金屬之類的材料製成。正電極薄片6 係提供用於電連接電池單元5 a之正電極與電池單元5 b之正 電極’負電極薄片係提供用於電連接電池單元&之負電極 與電池單元5d之負電極，且中間薄片8係提供用於電連接電 池單元5a之負電極與電池單元兄之正電極。 電池單元5&至5(1之負電極分別具有㈣元件11a至lid， ,於该等個別電池單元負電極側上之電連接分別係透過該 等，護元件Ha至lld來建立。該等電池單元^5d、正電 極溥片6、負電極薄片7、中間薄片8與保護元件⑴至叫間 之包連接係透過如錫焊之炼接建立，錢過採用霉占合劑的 焊接建立。 保4元件11 a至11 d係能夠在偵測到異常狀況時斷開電連 接的元件，諸如正電敏電阻器（PTC :正溫度係數）、溫度保 97497.doc 1250682 險絲及恆溫器等。 正電敏電阻器(PTC)係由諸如石墨及金屬粉末之類的導 體與樹脂混合構成’高溫加熱時，由於樹脂膨脹及伴隨的 導體焊接密度降低，故能夠提高電阻率值。 溫度保險絲係由低熔點金屬棒製成，其中該低熔點金屬 於高溫加熱時熔斷。該低熔點金屬具有附著於其周邊部分 上之助熔劑。 刀 恆溫器係由具有彼此焊接在一起的兩種金屬之雙金屬及 具有彈性的金屬板配置而成，其中對該雙金屬及該金屬板 各提供一開關接點。雙金屬與金屬板二者中，一者可上下 移動’而另一者固定不動。有些類型的恆溫器僅於雙金屬 與金屬板i者中的一者上具有一開關接點。冑金屬上提供 ^開關接點與金屬板上提供的開關接點通常係處於接觸狀 態，一旦受熱而達到敎溫度，雙金屬沿相反方向移動而 彎曲，從而斷開開關接觸。當溫度重新回到通常狀態時， 雙金屬與金屬板之個別開關接點的接觸狀態便會恢復。 岔封件12a至I2d通常係由絕緣膠帶製成，其一表面上具 有黏合劑，且附著於電池單元5上以提供絕緣。密封件12a 係於電池早凡5a與保護元件丨la連接至中間薄片8的該側之 間提供絕緣的部件，密封件12b係於電池單元5b與保護元件 1 lb連接至中間薄片8的該側之間提供絕緣的部件。密封件 12c係於電池單元5c與保護元件η。連接至負電極薄片7的 β側之間提供絕緣的部件，密封件⑶係於電池單元^與保 羞兀件1 id連接至負電極薄片7的該側之間提供絕緣的部 97497.doc 1250682 件。 絕緣板13a係具有絕緣特性的部件，其保護保護元件丨^ 與lib不受外部影響，且係提供於保護元件山與爪之外表 面上，從而防止保護元件lla、Ub與電池單元化、外之間 的連接與其他部件或連接部分發生短路。絕緣板〗3 b係具有 、巴、彖特|·生的D卩件，其保護保護元件丨丨c與丨1 d不受外部影響， 且係提供於保護元件lle與lld之外表面上，從而防止保護 凡件11c、lid與電池單元5c、5d之間的連接與其他部件或 連接部分發生短路。
電路板9係-印刷電路板，其構成一保護電路，具有保證 電池組1女全充電及放電的功能，諸如提供過充電保護、過 放電保護及過電流保護等。端子部件1崎成電池組！之正端 子及負端子’從而連接至電子裝置或充電器。正電極薄片6 及負电極薄片7分別透過電路板9上的電路電連接至端子部 件10之正知子及負端子。正電極薄片6及負電極薄片7各盘 電路板9的電連接，以及端子部㈣之正端子及負端子各與 電路板9的電連接，通常係透過焊接建立。 電路板9及、子件1 〇通常係藉由螺絲鎖緊固定於分[ P牛刀JW件2具有對準機制，用以對準電路板9及端」 部㈣。例如，分隔部件2具有一突出部分，以與電路板 或端子部件10上提供的凹陷部分相喷合，可使電路板㈣ 準。 部件2上提供有用於對準下殼4的對準機制。更明確 地况’下叙4内部之底部部分具有一不規則形狀，允許與結 97497.doc 12 1250682 口有電：,9及端子部件】。的分隔部件2之底部部分嚙合， :1使二:件2、電路板9及端子部件1〇可與下殼4穩定地 =通节亦可藉•由螺絲鎖緊來固定分隔 焊：二::Γ與下殼4通常係藉由嫁接或採用黏合劑的 谇接緊W地岔封，以避免其間出現間隙。 5的圖八2:!f隔部件2的放大圖，且圖3係其中固定有電池單元 刀^件2之斷面圖，沿垂直於電池單元5插入方向的方 向^取。分隔部件2係配置為具有盒式形狀，以便以堆疊方 二Γ内電池早凡53至5(1。分隔部件2之一個側面係配置為盈 以便允許插人電池單元5。雖然圖中未顯示，但切 放置^何其他側壁相似的侧壁，以便於電池單元5插入後 一盍子。此將進一步改善電池單元5的穩定性。 件2具有位於其内側壁上的突出部分2卜其對應於 ^早几5之厚度，以便允許電池單元5插入，其中藉由如 ，般推電池單元5,以沿突出之幾何結構21插入且。齒 二犬、出之幾何結構21可保持電池單元5之間隔開一預定間 電、=隔部件2係配置成用以於電池單以的周邊部分支撐 /早W，其係沿内表面及突出部分21插入。 二出料21位於分隔部件2之整個内圓周上，但亦可僅提^ =。部分提供可減少重量。突出部分21通常係藉由整 5時果的^分隔部件2-起形成，此可改善其在容納電池單元 大出。P分22係將電池單元5保持於其間的突出部分。為方 97497.d〇c -13- 1250682 便插入及抽出電池單元5,突出部分22通常係提供於分隔部 件2之底部内壁及頂部内壁上，以及提供於突出冑扣之上 部及下部上。突出部分22之形式並不偽限於圖2及圖3所示， 只要電池單元5可歡地保持於其間即可。例如，亦可將突 出部分提供於電池單元5之上下四角處。借助於突出部分 22，電池單元5可以無間隙且穩定的方式固定於分隔部件2。 a於並聯電料㈣池單元5b與電池單元&之間提供絕緣 4件23。絕緣部件23係由具有絕緣的材料製成。此可提供 分隔部件2中堆疊的電池單元5之不同電位間的完全絕緣。 即’可避免電池單元5之間發生短路。提供絕緣部件23亦可 ί南f隔料2之強度。還可將絕緣部件23放置於其他電池 I:置之：，堵如每個相鄰電池單元5之間。此可可靠地絕 緣部件23兩側上的電池單元5。如圖则3所示 门^ 分21之内m緣料23,亦可配置成如 及，諸如㈣料高能量密度盒 池内部壓力增加， 田y包 件2之紝Μ处获 電池外叙側面發生膨脹。分隔部 件之結構能夠釋放膨脹所致的加壓。 插入分隔部件2中的複數^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 之厚度。該間隙可有效保護個別部;部 影響，即使雷 免又知脹所致的加壓 臉胳 兀恥脹。因此，根據電池單元5的可能 知服程度’適當地設計突出部分21之厚度。 的了此 Ο件2遇具有開口用以釋放加摩，其位於與電池單元 97497.d〇( -14- 1250682 代叫3¾光冤池早元5膨 壓。例如，於固定電池單元5a的部分提供開以、開 開口 26及開α 27。應注意，圖2之此側係敵開的，以 :槽’而不具有側壁’因此分隔部件2不會由於電二元5 私脹而受壓。亦應注意，該下側係與電池單元㈣開突出 部分2丨所保證的—間隙’因此分隔部件2不會由於電池單元 5膨脹而受壓。與電池單元&之情形相似，與電池單元处 5=面接觸的該表面上亦提供開口，用以釋 過該等開口釋放電池單元5膨胳5丨土 & 運 私脹引起的加壓，亦可獲得熱輻 分Π可Λ外部放置蓋子，蓋住分隔部件2之全部或部 膨:。’使付为隔部件2之側壁的厚度可吸收電池單元5之 :池單元5b與電池單元5c之間無法採用透過開口以避免 加£之結構，因為其間放置有絕緣部件23。 絕緣部件㈣配置成朝向其中心部分時變薄== / ⑽5丨起的㈣。此可成功地調和釋放電、、也單元 知脹所致加壓與於電池單元5之間 ' 體之強度可_由將電^^ - 可罪的連接。該結構 突_2二:單=支㈣其 相接觸而得以確保，同時保持今算 電池早70 5彼此隔開預定間隙，並 ’ ' 人 轡舊而可媒& ♦ 使、、、巴、、彖口P件之中心部分 彳 羞七、防範電池單元5發生膨脹。 刀隔口P件2亦具有另一對準機 壁以及突出部分η之日助於分隔部件2之内 分22使分隔部件2中容：的I，可將電池單元5對準。突出部 仵宁奋納的插入之電池單元5穩定。 97497.doc -15- 1250682 導板28及29具有突出部分，用於對準負電極薄片7。圖4 係導板28及29的周邊部分之放大圖。導板以及”之突出部 分可與負電極薄片7上提供的凹陷部分3〇及31嚙合，且係提 供成使得該等嚙合可將負電極薄片7固定於一預定位置，從 而對準負電極薄片7。導板28及29通常係藉由使用附著有負 電極薄片7的分隔部件2之側壁來形成。分隔部件2不僅與負 電極薄片7相連，而且與用於正電極薄片6及中間薄片8的對 準機制相連’連接方式相似。此處較佳係藉由提供與薄片 形狀相對應的凹陷部分於分隔部件2之侧壁上來對準該等 薄片，且將其配置成不會產生分隔部件2與併入其中的薄片 之外壁表面間的位準差異。在圖4所示示範性㈣中，借助 於分隔部分2之凹陷部分32 ’負電極薄片7固定於預定位置， 從而對準負電極薄片7的側面。 與薄片之對準相似，分隔部件2還具有根據構成電池… 的其他元件（諸如保護元件lla至lld及絕緣板⑸與m之類 凡件）的形狀而採用的諸如凹陷部分等對準機制，從而改善 個別凡件的組裝強度，且有助於組裝操作。 圖2所示導板33及34具有用於對準上殼3的突出部分。導 板33及34之突出部分可與上殼3之内表面上提供的凹陷部 分嚙合’且係提供成允許對準上殼3。導板33及34通常係藉 由使用與上殼3接觸的分隔部件2之側壁來形成。導板似 34之突出部分與上殼3接觸’可成功防止外殼與分隔部件2 如上文所述 分隔部件2不僅具有用於上殼3的對準機制 97497.doc -16- 1250682 而且具有用於下殼4的對準機制。因此，分隔部件2具有用 於外殼的對準機制。該電池組係配置成使該外殼係藉由分 隔部件2而支撐於其内側上，此有助於改善電池組】之強度 更明確地說，藉由於電池組旧外殼接觸的部分處提供對準 機制’諸如分隔部件2之突出部分等，使得當上殼3與下殼4 係固定於分隔部件2時，該對準機制可屋在該等殼體之間， 從而改善電池組1的強度。 如上文所述，依據本發明 項具體貫施例之電池組1可成 功防止電池單元5發生短路，因為不同極性的電池單元5之 間（電池單元5b與電池單元5e之間）存在絕緣部件23。提供當 作刀件2之-部分的絕緣部件23，便無需額外的絕緣部 件0 因為借助於分隔部件2之内壁及突出部分21，以堆疊方式 插入m的電池單元w5d可穩定地支料其周邊部分 上口此可以子動方式堆疊個別電池單元5，而無需使用絕 緣膠帶或類似物，且可提高該結構體的強度。 口為刀隔部件2具有用以應付電池單元5之膨脹的開口， 老如開π 24至27等，當作消除盒狀電池單元膨脹的結構， 亡因為絕緣部件23朝向其中心部分時變薄，所以即使電池 單元5膨脹，電池的外形亦不會變形。電池單元$膨服時 分隔部件2亦不會受壓，此可改善電池組㈣安全性及可靠 性。絕緣部件23有助於改善分隔部件2之強度。 _因為：如電池單元5、薄片、電路板9及外殼之類的重要 兀件係藉由分隔部件2對準，所以該電池組對於個別元件具 97497.doc -17- 1250682 有尚度位置精確性，亦很容易組裝。該結構體的強度亦得 到改善。分隔部件2可與上殼3及下殼4穩定地封裝在一起， 此可改善針對掉落或類似情形時的衝擊強度，即針對外部 負載的強度。 本發明並不侷限於本發明之上述具體實施例，允許進行 各種更改及應用，而不致背離本發明之精神。例如，盒狀 電池單元5並不侷限於上述一項具體實施例中作為範例說 明的鋰離子電池，而是可為具有堆疊表面之鋰聚合物電池 鎳-氫（Νι·ΜΗ)電池、鎳-鎘（Ni_Cd)電池及鋰金屬電池等。 一電池組中容納的電池單元5之數量並不限於四個（電池單 Wa至5d)，而是可為與電池單元5數量相對應的—個或多 個’通^為二個、三個及六個’只要分隔部件2根據電池單 元之數量進行配置即可。上诚者 迩具體貝施例中，亦可將四個 或更、的電池單元5併入雷、、也έ 7 士 汗入電池組1中。電池單元5之連接模式 並不侷限於2P2S(二個並聯，— β 葆式 ^入 Ρ 一個串聯），而是可為任何1 他組合，諸如全部串聯、 ^ 邛亚聯、三個並聯一個串聯、 一個並聯三個串聯等。電 而日班上 早兀5不僅可配置成垂直堆疊， 而且可配置成橫向堆疊、垂 多重堆疊。 且〜秘向堆宜之組合以及 丄地电池組〗具有提供於分隔部件2之
便應付電池單元5之膨 "〇開口，D 版Π崎，但亦可不提 置與電池單元5的側 “開口’而疋配 時變薄。 褒寻表面，以便朝向中心部分 【圖式簡單說明】 97497.doc 1250682 圖1為依據本發明一項具體實施例之電池組的示範性組 態之示意圖； 圖2為分隔部件的放大不意圖， 圖3為容納電池單元的分隔部件之示意斷面圖；以及 圖4為說明薄片對準的示意圖。 【主要元件符號說明】 1 電池組 2 分隔部件 3 上殼 4 下殼 5 電池單元 5a，5b，5c，5d 電池單元 6 正電極薄片 7 負電極薄片 8 中間薄片 9 電路板 10 端子部件 11a， 11b， 11c， lid 保護元件 12a， 12b，12c，12d 密封件 13a， 13b 絕緣板 21 突出部分 22 突出部分 23 絕緣部件 24 開口 97497.doc 19- 開口 開口 開口 導板 導板
凹陷部分 凹陷部分 凹陷部分 導板 導板
20-

Claims (1)

1250682 、申請專利範圍： 1. 種龟池組，其具有複數個容納一 口口- _ Γ A又中之盒狀電池 早兀，该電池組包括： :分隔部件’其以—堆疊方式支禮該等複數個盒狀電 池早兀’並使其彼此隔開；其中 、、、邑緣部件，其在被並聯電連接之該等電池單元間形 成絕緣，該絕緣料被至少提供於該分隔部件上。a / 2.如請求項1之電池組，其中 、，分隔部件係配置成可將該等電池單元切於該等電 池早凡的該等周邊部分處，且具有一開口，其位諱八 隔部件與該等電池單元之一側面相接觸的一表面中。刀 3 ·如請求項1之電池組，其中 該分隔部件係配置成可將該等電池單元支撐於 池早兀的該等周邊部分處，且 ' 咄罝；ΛΛ 表面，其與該等電 二H側面相接觸，且係被形成為 時變薄。 Y ^ ^分 4·如請求項1之電池組，其中 該分隔部件具有一用於該箄 5如^5 用^亥等電池早7L的對準機制。 5·如明求項1之電池組，其中 該分隔部件具有—用於一薄 用於電連接該等電池單元。 制’該薄片係 6.如請求们之電池组，其進一步包括 的電路板；其中 、有保4電路 該分隔部件具有一用於該電路板的對準機制。 97497.doc 1250682 7.如請求項1之電池組，其中 該分隔部件具有一用於該外殼的對準機制，且係配置 成可支撐該外殼之内側。
97497.doc
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