TWI485911B - 二次電池組以及製造用於二次電池組之電池芯的方法 - Google Patents

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Description

二次電池組以及製造用於二次電池組之電池芯的方法
本發明係相關於具有新穎結構的嵌式二次電池組，尤其是相關於二次電池組，包括：電池芯，其具有形成在其頂部之第一和第二電極端子；電絕緣安裝構件，其具有開口，經由開口露出電池芯的第二電極端子，電絕緣安裝構件係安裝到電池芯的頂部；保護電路模組(PCM)，其包括負載於電絕緣安裝構件上之具有保護電路的保護電路板(PCB)，連接到電池芯的第一電極端子之連接構件(A)，及透過安全元件連接到電池芯的第二電極端子之連接構件(B)，PCB係設置有通孔，經由通孔露出連接構件(B)；以及絕緣帽蓋，係耦合至電池芯的上端，以在連接構件和保護電路板係負載於電絕緣安裝構件上之狀態中，將電絕緣安裝構件圍住，其中，PCM的高度和絕緣帽蓋的高度之總和為3.0mm或更少。
隨著行動裝置發展越來越多，及此種行動裝置的需求增加，對二次電池的需求也明顯增加。在此種二次電池之 中，鋰二次電池展現高能量密度及操作電壓與絕佳的充電保持及服務壽命特性，其已被廣泛使用作為各種電子產品與各種行動裝置的能量來源。
依據使用鋰二次電池之外部裝置的種類，鋰二次電池可被組構成具有可拆卸型結構，其中可容易將鋰二次電池插入外部裝置及從外部裝置移除；或者具有嵌式結構，其中鋰二次電池被嵌入外部裝置中。例如，視需要鋰二次電池可被插入至諸如行動電話或膝上型電腦等裝置或自裝置移除。另一方面，諸如MPEG(動態圖形專家小組)音頻第三層(MP3)播放器的另一種裝置由於其結構或容量需要嵌式電池組。
然而，在鋰二次電池中包含各種可燃材料。結果，由於鋰二次電池的過度充電、鋰二次電池中的過量電流、或施加到鋰二次電池的其他外來實體撞擊，導致鋰二次電池會發熱或爆炸。即、鋰二次電池的安全性非常低。結果，有效控制諸如鋰二次電池的過度充電或鋰二次電池中的過量電流等鋰二次電池的不正常狀態之諸如正溫度係數(PTC)元件和保護電路模組(PCM)等安全元件在安全元件連接到電池芯的狀態中被負載於電池芯上。
通常，PCM係藉由熔接或焊接透過導電鎳板電連接到電池芯。即、鎳板係藉由熔接或焊接連接到PCB的電極翼片，及鎳板係藉由熔接或焊接連接到電池芯的電極端子。以此方式，PCM係連接到電池芯，以製造電池組。
包括PCM的安全元件需要與電池芯的電極端子維持 在電連接，同時，與電池芯的其他部件電隔離。為此目的，需要複數個絕緣安裝構件或其他部件，如此使電池組的組合處理變複雜。尤其是，由於降低接收電池芯所需的空間，所以PCM的高度和絕緣帽蓋的高度之總和通常到達3mm。
同時，絕緣帶係裝附至鋰二次電池的各自構件，包括PCM。此外，安裝電池芯之電池殼的密封部被局部彎曲，及絕緣帶係裝附至電池殼或條碼被印在其上。然而，此處理非常複雜。
再者，當外部撞擊施加到電池組時，由於使用展現低的機械強度之絕緣帶，使得PCM會被破壞或者電池組的尺寸穩定性會大幅降低。
結果，對能夠降低安裝置電池芯的上端之構件數目以簡化總成處理，降低熔接處理次數以降低故障率，達成負載於電池芯之上端上的構件之間的穩定耦合，及在解決上述習知問題的同時又能增加電池芯的容量之技術具有高度需要。
因此，進行本發明來解決上述問題及有待解決之其他技術問題。
尤其是，本發明的目的在於提供二次電池組，其部件數目被降低，其總成處理被簡化，及其具有大於具有相同 標準的其他電池組之電池容量的電池容量。
本發明的另一目的在於提供製造具有新穎結構的電池芯之方法，其對抗外來撞擊的耐久性被提高，使得能夠製造上述二次電池組。
根據本發明的一態樣，上述及其他目的係可完成如下：藉由提供二次電池組，其包括：電池芯，其具有以密封狀態連同電解液一起配置在電池殼中之陰極/隔板/陽極結構的電極總成，電池芯具有形成在其頂部之第一和第二電極端子；電絕緣安裝構件，其具有開口，經由開口露出電池芯的第二電極端子，電絕緣安裝構件係安裝到電池芯的頂部；保護電路模組(PCM)，其包括負載於電絕緣安裝構件上之具有保護電路的保護電路板(PCB)，連接到電池芯的第一電極端子之連接構件(A)，及透過安全元件連接到電池芯的第二電極端子之連接構件(B)，PCB係設置有通孔，經由通孔露出連接構件(B)；以及絕緣帽蓋，係耦合至電池芯的上端，以在連接構件和保護電路板係負載於電絕緣安裝構件上之狀態中，將電絕緣安裝構件圍住，其中，PCM的高度和絕緣帽蓋的高度之總和為3.0mm或更少。
即、在根據本發明的二次電池組中，在PCM係負載於電絕緣安裝構件上的狀態中，經由PCB的通孔露出之連接構件(B)係透過PTC元件從上方電連接到電池芯的 第二電極端子，及連接構件(A)係電連接到電池芯的第一電極端子。結果，使用簡易連接方法達成電連接。再者，容易執行組合操作，藉以大幅提高製造效率。
再者，從PCM的一端延伸之連接構件(A)不被彎曲，及連接構件(B)不需要額外的負載空間。結果，能夠最小化由於在習知技藝中連接構件被彎曲以用於安全元件的電連接之無用空間。
尤其是，在根據本發明的二次電池組中，PCM及絕緣帽蓋的厚度被最小化，以便最小化係安裝到電池芯的上端之PCM及絕緣帽蓋的高度之總和。例如，絕緣帽蓋可具有厚度0.4mm或更少，及PCB可具有厚度0.6mm或更少。
因為PCM及絕緣帽蓋的厚度與PCM及絕緣帽蓋的高度之總和大幅低於習知二次電池組的那些，因此能夠製造具有高於具有相同標準之其他二次電池組的能量密度之二次電池組。
電池殼需要容易機械加工及預定的機械強度。因此，電池殼可以是方形金屬容器。較佳的是，電池殼為鋁容器或不銹鋼容器。
在較佳例子中，第二電極端子可以是陽極端子，及第一電極端子可以是陰極端子。例如，方形電池芯可被組構成具有結構如下：從電池芯的頂部突出之電極端子和電池芯的電池殼分別形成陽極端子及陰極端子，以及諸如墊圈等絕緣構件係配置在陽極端子與陰極端子之間，以將陽極 端子與陰極端子彼此絕緣。因此，在方形電池芯的結構中，第二電極端子可以是從電池殼的頂部突出之陽極端子，及第一電極端子可以是形成在未包括陽極端子之電池殼的頂部中之陰極端子。
連接構件與PCM之間的耦合(電連接)係可使用各種方法來達成。較佳的是，使用表面黏著技術(SMT)，將連接構件耦合至PCB的底部。在焊接期間SMT防止漿糊殘留在PCB的底部，或者在熔接期間防止PCB的底部被熱所破壞。再者，與習知熔接或焊接方法比較，SMT達成準確且可靠的耦合。用於參考，SMT被廣泛用於將表面安裝型部件安裝在諸如印刷電路板(PCB)等電子板上。
在較佳例子中，連接構件(B)係可耦合至PCB之通孔的底部。即、連接構件(B)可經由通孔耦合至連接到第二電極端子之安全元件，藉以進一步簡化組合處理及最小化PCM的厚度。
安全元件為在傳導隨著溫度增加而增加之過量電流或電阻期間會切斷的元件。較佳的是，安全元件為正溫度係數(PTC)元件。當電池組的溫度由於內部短路等等而突然上升時，耦合至PTC元件之連接構件(B)用於中斷電池組的上端之電流。然而，安全元件並不侷限於PTC元件。例如，可使用雙金屬或保險絲作為安全元件。
在上述結構中，PTC元件可包括PTC本體；PCM耦合部，係耦合至PTC本體的頂部；以及電池芯耦合部，係耦合至PTC本體的底部，與PCM耦合部係經由PCB的 通孔耦合至連接構件(B)。
同時，在連接構件(A)的一端延伸長於PCB的外周圍，使得連接構件(A)的一端向上露出之狀態中，連接構件(A)的一端係可耦合至PCB的底部。較佳的是，連接構件(A)具有小於電絕緣安裝構件的厚度之厚度。結果，能夠容易確保定位連接構件(A)在PCM的一端與電池芯之頂部的一端之間所需的空間。
在另一較佳例子中，二次電池組可另包括輔助安裝構件，其具有耦合至PCB的底部之一端，以及耦合至電池芯的頂部之另一端，使得PCB係穩定安裝至電池芯。
尤其是，輔助安裝構件係可耦合至連接構件(A)對面的位置，及在輔助安裝構件延伸長於PCB的外周圍，使得輔助安裝構件的一端向上露出之狀態中，輔助安裝構件係可耦合至PCB的底部。結果，在最小化無用空間的同時，將輔助安裝構件穩定地固定至PCB。
再者，並不特別限制用於輔助安裝構件的材料。較佳的是，輔助安裝構件係由諸如鎳板等金屬板所形成。
例如藉由黏合可達成將電絕緣安裝構件耦合至電池殼的頂部，藉以達成電池組的組合處理之容易性以及確保穩定的耦合狀態。
絕緣帽蓋可具有足夠用於絕緣帽蓋的至少一部分之預定高度，以在將絕緣帽蓋安裝到電池芯之狀態中圍住電池芯的上端之外周圍。較佳的是，絕緣帽蓋具有高度0.4mm或更少，如上述一般。結果，與習知絕緣帽蓋的高度 比較，最小化絕緣帽蓋的高度，因此，能夠製造具有高於具有相同標準之其他二次電池組的能量密度之二次電池組。
不管電池芯的種類或外形為何，可以各種方式應用根據本發明的二次電池組。較佳的是，根據本發明的二次電池組被應用到包括方形二次電池作為電池芯之電池組。
電池芯可被組構成具有結構如下：以密封狀態將電極總成連同電解液一起配置在由鋁或鋁合金所製成的電池殼中。
根據本發明的另一態樣，提供有具有上述結構之電池芯的製造方法。
在具體例子中，方法包括(a)在具有預定長度之未覆層邊緣區係從電池殼的上端之外周圍向下設置，及連接用於活化電池芯之充電針腳的連接開口區係形成在電池殼之底部的狀態中，陽極處理電池殼的整個表面；(b)將電極總成安裝在電池殼中，及藉由雷射熔接將帽蓋板連接到電池殼的敞開上端；(c)經由帽蓋板的電解液注入孔注入電解液，及活化該電池芯；以及(d)補充電解液，及密封電解液注入孔。
因此，在根據本發明的電池芯之製造方法中，在陽極處理電池殼的整個表面之前，未覆層邊緣區係設置在電池殼的上端，及連接開口區係設置在電池殼的底部。結果，能夠容易藉由雷射熔接將帽蓋板連接到電池殼的敞開上端，及容易達成電極端子與充電針腳之間的連接。
在具體例子中，步驟(a)可包括：(a1)除油處理：將電池殼浸泡在除油溶液中，從除油溶液取出電池殼，及在水中清洗電池殼；(a2)酸去污處理：將電池殼浸泡在酸去污溶液中，從酸去污溶液取出電池殼，及在水中清洗電池殼；以及(a3)陽極處理處理：陽極處理電池殼的表面。
即、經由電池殼的陽極處理，可提高電池殼的耐久性及抗腐蝕性。再者，由於電池殼的小多孔及纖維特性所以能夠染色電池殼，藉以提高電池殼的抗磨損性及利用。
未覆層邊緣區從電池殼的上端之外周圍向下延伸長度0.5至5mm。若未覆層邊緣區的長度太長，則難以依據表面處理來達成想要的電池殼耐久性，如此並不理想。另一方面，若未覆層邊緣區的長度太短，則無法容易實施雷射熔接，如此並不理想。
並未特別限制未覆層邊緣區的形成方法。例如，在絕緣材料施覆於電池殼或絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於電池殼，及去除絕緣材料、絕緣體、或絕緣帶的狀態中，可藉由陽極處理電池殼來形成未覆層邊緣區。
可根據處理條件改變步驟(b)的雷射熔接。較佳的是，沿著帽蓋板上方的電池芯之外周圍實施步驟(b)的雷射熔接。
在較佳例子中，步驟(a)可包括將連接開口區形成在電池殼的底部，連接開口區係連接在步驟(c)用於活化電池芯之充電針腳。即、連接開口區係形成在接觸充電 針腳之電池殼的底部，尤其是展現陰極極性的陰極針腳，藉以依據穩定接觸來執行有效的充電。
再者，只要連接開口區對應於充電針腳，並不特別限制連接開口區的形狀。例如，連接開口區係可形成平面的圓形、橢圓形、或多邊形。
並不特別限制連接開口區的形成方法。例如，在絕緣材料施覆於電池殼之底部的一部分或絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於電池殼之底部的一部分，及去除絕緣材料、絕緣體、或絕緣帶的狀態中，藉由陽極處理電池殼來形成連接開口區。
同時，方法可另包括在步驟(d)之後使用絕緣構件密封連接開口區，藉以保護電池芯及維持電池芯的電絕緣。
只要絕緣構件保護連接開口區免於外面的破壞及維持連接開口區的電絕緣，並不特別限制絕緣構件的材料。較佳的是，絕緣構件為選自由絕緣帶、膠水、及塗料所組成之群組的至少其中之一。
如同上述說明可明白一般，在根據本發明的二次電池組中，最小化PCM的高度和絕緣帽蓋的高度之總和，因此，與具有相同標準的其他電池組比較，能夠增加二次電池組的電池容量。
再者，在未覆層邊緣區係設置在電池殼的上端，及連 接開口區係設置在電池殼之底部的狀態中，陽極處理電池殼的整個表面，藉以提高二次電池組的耐久性，及容易執行帽蓋總成的雷射熔接與充電針腳的連接。
h‧‧‧長度
w‧‧‧厚度
W‧‧‧厚度
H‧‧‧高度
100‧‧‧二次電池組
110‧‧‧電池芯
111‧‧‧陽極端子
112‧‧‧陰極端子
120‧‧‧電絕緣安裝構件
121‧‧‧開口
130‧‧‧保護電路模組
132‧‧‧連接構件
133‧‧‧保護電路板
134‧‧‧正溫度係數元件
1341‧‧‧正溫度係數本體
1342‧‧‧保護電路模組耦合部
1343‧‧‧電池芯耦合部
135‧‧‧輔助安裝構件
136‧‧‧連接構件
137‧‧‧通孔
140‧‧‧絕緣帽蓋
150‧‧‧電池殼
151‧‧‧未覆層邊緣區
152‧‧‧帽蓋板
153‧‧‧電解液注入孔
160‧‧‧充電針腳
161‧‧‧充電針腳
162‧‧‧連接開口區
165‧‧‧絕緣帶
從下面連同附圖的詳細說明可清楚瞭解本發明的上述及其他目的、特徵、與其他有利點，其中：圖1為負載絕緣安裝構件之根據本發明的實施例之電池芯的上端與帽蓋之爆炸立體圖；圖2為圖1之局部放大側視圖；圖3為絕緣安裝構件係安裝到電池芯的上端之狀態的局部立體圖；圖4為保護電路模組(PCM)係安裝到圖2的結構之狀態的局部立體圖；圖5為絕緣帽蓋係安裝到圖4的結構之狀態的局部立體圖；圖6為根據本發明的另一實施例之電池芯的上端之局部立體圖；圖7為圖6之局部側視圖；圖8為耦合在充電處理期間用於活化電池芯之連接針腳的電池芯之前視圖；圖9為電池芯、陽極處理部、及絕緣帽蓋的爆炸立體圖；以及圖10為電池芯的下端之局部立體圖。
現在，將參考附圖詳細說明本發明的較佳實施例。然而，應注意的是，本發明的範圍並不受圖解實施例的限制。
圖1為負載絕緣安裝構件之根據本發明的實施例之電池芯的上端與帽蓋之爆炸立體圖，圖2為圖1之局部放大側視圖，圖3為絕緣安裝構件係安裝到電池芯的上端之狀態的局部立體圖，圖4為保護電路模組(PCM)係安裝到圖2的結構之狀態的局部立體圖，以及圖5為絕緣帽蓋係安裝到圖4的結構之狀態的局部立體圖。
參考這些圖式，二次電池組100被組構成具有結構如下：包括電池芯110；電絕緣安裝構件120，係安裝到電池芯110的頂部；保護電路模組(PCM)130；以及絕緣帽蓋140，其在圍繞絕緣安裝構件120的同時係安裝到電池芯110的上端。
電池芯110被組構成具有結構如下：以密封狀態將陰極/隔板/陽極結構之電極總成連同電解液一起安裝在由鋁製成的電池殼150中；陽極端子111係從電池芯110之頂部的中間突出；以及陰極端子112係形成在未包括陽極端子111之電池芯110的頂部。
電絕緣安裝構件120係設置有開口121，經由開口121露出電池芯110的陽極端子111。
PCM 130包括負載於絕緣安裝構件120上之保護電路板(PCB)133，具有保護電路之PCB 133，連接到陰極端 子112之連接構件132，以及透過正溫度係數(PTC)元件134連接到陽極構件111之連接構件136。PCB 133係設置有通孔137，經由通孔137露出連接構件136。
連接構件136係耦合到PCB 133之通孔137的底部。
參考圖2，PTC元件134包括PTC本體1341；PCM耦合部1342，係耦合到PTC本體1341的頂部；以及電池芯耦合部1343，係耦合至PTC本體1341的底部。PCM耦合部1342係經由通孔137耦合到連接構件136。
同時，藉由在連接構件132的一端延伸長於PCB 133的外周圍，使得連接構件132的一端向上露出之狀態中，以表面黏著技術(SMT)來耦合連接構件132的一端到PCB 133的底部。
設置具有耦合至PCB 133的底部之一端及耦合到電池芯110的頂部之另一端的由鎳板所形成之輔助安裝構件135，使得PCB 133能夠穩定地安裝到電池芯110。輔助安裝構件135係耦合到連接構件132對面的位置。
絕緣帽蓋140係由電絕緣材料所製成。電絕緣帽蓋140被形成在連接構件132及136與保護電路板133係負載於電絕緣帽蓋140上之狀態中圍住絕緣安裝構件120。
再者，參考圖4及5，絕緣帽蓋140係藉由黏合來耦合至電池殼的頂部。絕緣帽蓋140具有厚度w約0.3至0.4mm，及PCB 133具有厚度W約0.4至0.6mm。結果，PCM 130的高度和絕緣帽蓋140的高度之總和H為3.0mm或更少。
因此，在根據本實施例之二次電池組100中，在PCM 130係負載於絕緣安裝構件120上之狀態中，經由PCB 133的通孔137所露出之連接構件136係透過PTC元件134從上方電連接到電池芯110的陽極端子111，及連接構件132係電連接到電池芯110的陰極端子112。結果，使用簡易連接方法達成電連接。再者，PCM 130的高度和絕緣帽蓋140的高度之總和為3mm或更少。結果，能夠製造具有高於具有相同標準的其他電池組之能量密度的能量密度。
圖6為根據本發明的另一實施例之電池芯的上端之局部立體圖，圖7為圖6之局部放大側視圖，以及圖8為耦合在充電處理期間用於活化電池芯之連接針腳的電池芯之正面圖。
參考這些圖式，具有配置在由鋁製成的電池殼150中之電極總成的密封狀態電池芯110被製造如下。首先，在具有預定長度h約3mm之未覆層邊緣區151係從電池殼150的上端之外周圍向下設置，及連接用於活化電池芯110之充電針腳160及161的連接開口區162係形成在電池殼150之底部159的狀態中，陽極處理電池殼150的整個表面(155)(見圖9)。
隨後，將電極總成安裝在電池殼150中，及藉由雷射熔接將帽蓋板152連接到電池殼150的敞開上端，經由帽蓋板152的電解液注入孔153注入電解液，及活化電池芯。隨後，補充電解液，而後密封電解液注入孔153。
此時，藉由在將絕緣材料(未圖示)施覆於電池殼150之狀態中陽極處理電池殼150，並去除絕緣材料，而形成未覆層邊緣區151。
再者，沿著帽蓋板152上方的電池芯110之外周圍實施雷射熔接(見圖6所示之箭頭)，因此能夠容易執行帽蓋總成的雷射熔接。
圖9為電池芯、陽極處理部、及絕緣帶之爆炸立體圖，以及圖10為電池芯的下端之局部立體圖。
參考這些圖式與圖6至8，連接開口區162被形成平面的四邊形。另一選擇是，連接開口區162係可形成平面的各種形狀。
再者，藉由在將絕緣材料(未圖示)施覆於電池殼150之底部的一部分之狀態中陽極處理(155)電池殼150，並去除絕緣材料，而形成連接開口區162。
在補充電解液及密封電解液注入孔的步驟之後，使用絕緣帶165密封連接開口區162。
結果，藉由提供連接開口區162能夠容易達成充電針腳的連接。
雖然已揭示本發明的較佳實施例作為圖解說明用，但是精於本技藝之人士將明白，在不違背附錄申請專利範圍所揭示之本發明的範疇及精神下，可有各種修改、添加、及取代。
100‧‧‧二次電池組
110‧‧‧電池芯
111‧‧‧陽極端子
112‧‧‧陰極端子
120‧‧‧電絕緣安裝構件
121‧‧‧開口
130‧‧‧保護電路模組
132‧‧‧連接構件
133‧‧‧保護電路板
134‧‧‧正溫度係數元件
135‧‧‧輔助安裝構件
137‧‧‧通孔
140‧‧‧絕緣帽蓋

Claims (26)

  1. 一種二次電池組，包含：電池芯，其具有以密封狀態連同電解液一起配置在電池殼中之陰極/隔板/陽極結構的電極總成，該電池芯具有形成在其頂部之第一和第二電極端子；電絕緣安裝構件，其具有開口，經由該開口露出該電池芯的該第二電極端子，該電絕緣安裝構件係安裝到該電池芯的頂部；保護電路模組(PCM)，其包含負載於該電絕緣安裝構件上之具有保護電路的保護電路板(PCB)，連接到該電池芯的第一電極端子之連接構件(A)，及透過安全元件連接到該電池芯的該第二電極端子之連接構件(B)，該PCB係設置有通孔，經由該通孔露出該連接構件(B)；絕緣帽蓋，係耦合至該電池芯的上端，以在該等連接構件和該保護電路板係負載於該電絕緣安裝構件上之狀態中，將該電絕緣安裝構件圍住；以及輔助安裝構件，其具有耦合至該PCB的底部之一端，以及耦合至該電池芯的該頂部之另一端，使得PCB係穩定安裝至該電池芯，其中該PCM的高度和該絕緣帽蓋的高度之總和為3.0mm或更少。
  2. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該絕緣帽蓋具有厚度0.4mm或更少。
  3. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該PCB具有厚度0.6mm或更少。
  4. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該電池殼為方形金屬容器。
  5. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該第二電極端子為從該電池芯之該頂部的中間突出之陽極端子，及該第一電極端子為形成在未包括該陽極端子之該電池芯的該頂部之陰極端子。
  6. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，使用表面黏著技術(SMT)將該等連接構件耦合至該PCB的底部。
  7. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該連接構件(B)係耦合至該PCB之該通孔的底部。
  8. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該安全元件為正溫度係數(PTC)元件。
  9. 根據申請專利範圍第8項之二次電池組，其中，該PTC元件包含：PTC本體；PCM耦合部，係耦合至該PTC本體的頂部；以及電池芯耦合部，係耦合至該PTC本體的底部，該PCM耦合部係經由該PCB的該通孔耦合至該連接構件(B)。
  10. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，在該連接構件(A)的一端延伸長於該PCB的外周圍，使得該連接構件(A)的該端向上露出之狀態中，將該連接構件(A)的該端耦合至該PCB的底部。
  11. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該輔助安裝構件係耦合至該連接構件(A)對面的位置。
  12. 根據申請專利範圍第11項之二次電池組，其中，在該輔助安裝構件延伸長於該PCB的該外周圍，使得該輔助安裝構件的一端向上露出之狀態中，將該輔助安裝構件耦合至該PCB的該底部。
  13. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該輔助安裝構件為鎳板。
  14. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，藉由黏合將該絕緣帽蓋耦合至該電池殼的頂部。
  15. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該電池芯為鋰二次電池芯。
  16. 根據申請專利範圍第1項之二次電池組，其中，該電池芯具有電極總成，其以密封狀態連同電解液一起配置在由鋁或鋁合金製成的電池殼中。
  17. 一種製造根據申請專利範圍第16項的電池芯之方法，該方法包含：(a)在具有預定長度之未覆層邊緣區係從電池殼的上端之外周圍向下設置，及連接用於活化該電池芯之充電針腳的連接開口區係形成在該電池殼之底部的狀態中，陽極處理該電池殼的整個表面；(b)將電極總成安裝在該電池殼中，及藉由雷射熔接將帽蓋板連接到該電池殼的敞開上端；(c)經由該帽蓋板的電解液注入孔注入電解液，及 活化該電池芯；以及(d)補充該電解液，及密封該電解液注入孔。
  18. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中，該步驟(a)包含：(a1)除油處理：將該電池殼浸泡在除油溶液中，從該除油溶液取出該電池殼，及在水中清洗該電池殼；(a2)酸去污處理：將該電池殼浸泡在酸去污溶液中，從該酸去污溶液取出該電池殼，及在水中清洗該電池殼；以及(a3)陽極處理：陽極處理該電池殼的該表面。
  19. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中，該未覆層邊緣區從該電池殼的該上端之該外周圍向下延伸長度0.5至5mm。
  20. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中，在絕緣材料施覆於該電池殼，或是絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於該電池殼的狀態中藉由陽極處理該電池殼，並去除該絕緣材料、該絕緣體、或該絕緣帶，而形成該未覆層邊緣區。
  21. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中，沿著該帽蓋板上方的該電池芯之外周圍實施該步驟(b)的該雷射熔接。
  22. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中，該步驟(a)包含將該連接開口區形成在該電池殼的該底部，該連接開口區係連接在該步驟(c)用於活化該電池芯之該 等充電針腳。
  23. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中，該連接開口區係形成平面的圓形或多邊形。
  24. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中，藉由在絕緣材料施覆於該電池殼之該底部的一部分，或是絕緣體或絕緣帶係安裝或裝附於該電池殼之該底部的一部分的狀態中陽極處理該電池殼，並去除該絕緣材料、該絕緣體、或該絕緣帶，而形成該連接開口區。
  25. 根據申請專利範圍第22項之方法，另包含：在該步驟(d)之後使用絕緣構件密封該連接開口區。
  26. 根據申請專利範圍第25項之方法，其中，該絕緣構件為選自由絕緣帶、膠水、及塗料所組成之群組的至少其中之一。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102328885B1 (ko) * 2014-11-20 2021-11-18 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 팩
US10355317B2 (en) 2016-11-29 2019-07-16 Microsoft Technology Licensing, Llc Battery circuit in sealed pouch
KR102168675B1 (ko) * 2017-09-28 2020-10-21 주식회사 엘지화학 보호회로모듈을 구비한 파우치형 이차전지 팩
KR102553135B1 (ko) * 2018-01-02 2023-07-07 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 제조 방법
FR3082677B1 (fr) 2018-06-06 2021-04-16 Commissariat Energie Atomique Systeme electrique a cellules commutees et procede de commande d'un tel systeme
KR20200124552A (ko) * 2019-04-24 2020-11-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0935748A (ja) * 1995-07-24 1997-02-07 Ricoh Co Ltd 二次電池
US20010006746A1 (en) * 1997-12-19 2001-07-05 Masayuki Kageyama Non-aqueous electrolyte secondary battery
TW557594B (en) * 2001-07-09 2003-10-11 Hitachi Maxell Battery
TWI265653B (en) * 2004-02-18 2006-11-01 Lg Chemical Ltd Unification type cap assembly containing protection circuit board and secondary battery comprising the same
JP2008192397A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
TW200937697A (en) * 2007-10-18 2009-09-01 Lg Chemical Ltd Secondary battery pack having excellent energy density and PCM assembly therefor

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4391609B2 (ja) * 1998-09-30 2009-12-24 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 組電池用非水電解質二次電池
JP2001291526A (ja) * 2000-04-10 2001-10-19 Nec Mobile Energy Kk 密閉型電池およびその製造方法
US6824917B2 (en) * 2001-12-11 2004-11-30 Nokia Corporation Battery system for a portable electronic device
JP4778699B2 (ja) * 2004-10-27 2011-09-21 パナソニック株式会社 電池パック
JP4902133B2 (ja) * 2005-04-20 2012-03-21 三洋電機株式会社 パック電池
KR100824872B1 (ko) * 2006-08-24 2008-04-23 삼성에스디아이 주식회사 걸이홈 일체형 캔과 이를 이용한 이차전지
JP5216962B2 (ja) * 2007-09-27 2013-06-19 日立マクセル株式会社 電池パック
KR100928131B1 (ko) * 2007-11-08 2009-11-25 삼성에스디아이 주식회사 Ｐｔｃ 소자, ｐｔｃ 소자를 포함하는 보호회로기판 및보호회로기판을 포함하는 이차전지
KR101104148B1 (ko) * 2008-01-10 2012-01-13 주식회사 엘지화학 전지케이스 제조방법
US9166206B2 (en) * 2008-04-24 2015-10-20 Boston-Power, Inc. Prismatic storage battery or cell with flexible recessed portion
US8334063B2 (en) * 2008-09-22 2012-12-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
KR101084982B1 (ko) * 2008-10-14 2011-11-18 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 이차전지 팩
KR101023874B1 (ko) * 2008-10-22 2011-03-22 삼성에스디아이 주식회사 보호회로모듈 및 보호회로모듈을 포함하는 이차전지
KR101036086B1 (ko) * 2008-12-05 2011-05-19 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US8673482B2 (en) * 2009-06-18 2014-03-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery including an extension wall
KR101057535B1 (ko) * 2009-07-06 2011-08-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR101097249B1 (ko) * 2009-10-27 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 Ｐｃｍ 어셈블리와, 이를 이용한 각형 이차 전지
KR101222311B1 (ko) 2010-06-14 2013-01-15 로베르트 보쉬 게엠베하 이차 전지
KR101106328B1 (ko) * 2010-01-26 2012-01-18 에스비리모티브 주식회사 이차 전지용 케이스 및 그 제조 방법
KR200466244Y1 (ko) * 2010-01-29 2013-04-05 주식회사 이랜텍 안전소자가 내장된 보호회로모듈을 포함하는 배터리팩
JP2011243352A (ja) * 2010-05-17 2011-12-01 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
KR101222392B1 (ko) * 2011-01-04 2013-01-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0935748A (ja) * 1995-07-24 1997-02-07 Ricoh Co Ltd 二次電池
US20010006746A1 (en) * 1997-12-19 2001-07-05 Masayuki Kageyama Non-aqueous electrolyte secondary battery
TW557594B (en) * 2001-07-09 2003-10-11 Hitachi Maxell Battery
TWI265653B (en) * 2004-02-18 2006-11-01 Lg Chemical Ltd Unification type cap assembly containing protection circuit board and secondary battery comprising the same
JP2008192397A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Sanyo Electric Co Ltd 電池パック
TW200937697A (en) * 2007-10-18 2009-09-01 Lg Chemical Ltd Secondary battery pack having excellent energy density and PCM assembly therefor

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Publication number Publication date
WO2013118994A1 (ko) 2013-08-15
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