TWI568060B - 具有安裝在盒框架內之電池的二次電池組 - Google Patents

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Description

具有安裝在盒框架內之電池的二次電池組
本發明係關於一種二次電池組，其包含被安裝在盒框架中的電池單元，更特別地，係關於一種包含電池單元陣列的二次電池組，該電池單元陣列被配置為具有一種結構，其中二或多個電池單元並排，各電池單元包含形成於其一側的電極端子及形成於該側的有該電極端子形成之經熱黏合的剩餘部份，保護電路模組(PCM)，其被配置為具有一種結構，該結構包含具有形成於其上的保護電路之保護電路板(PCB)、連接於該PCB之保護電路的外部輸入與輸出端子、及內部安裝著該PCB的PCM外殼，該PCM以被電氣連接於該電池單元之狀態被裝在該電池單元之經熱黏合的剩餘部份上，盒框架，其包含二或多個用於分別固定該二個電池單元的電池單元定位部件，各電池單元定位部件被形成為和相應的一個電池單元之外部周邊符合的框架形狀，及包覆標籤，其被附著在該盒框架以使得該包覆標籤以將連接著該PCM的該電池單元固定於該盒框架內之狀態包裝該盒框架。
視所使用的二次電池之外部裝置種類而定，該二次電池可被配置為具有可拆卸式結構，其中該二次電池可被容易地插入該外部裝置中及從該外部裝置中取出，或可被配置為具有嵌入式結構，其中該二次電池被嵌入該外部裝置中。例如，根據需要可將二次電池插入裝置(例如膝上型電腦(laptop computer))中或從裝置中取出二次電池。另一方面，由於裝置(例如有些種類的行動電話、MPEG標準聲頻層3(MP3)播放器(MPEG Audio Layer-3(MP3)player)、平板電腦(tablet PC)、與智慧型觸控平板電腦(smart pad))之結構或容量，該裝置需要嵌入式電池組。
同時，該鋰二次電池含有各式各樣種類的可燃性材料，近年來該可燃性材料的使用遞增。因此由於鋰二次電池之充電過度、鋰二次電池之過電流、或其他的施加於鋰二次電池的外力撞擊，可使鋰二次電池發熱或爆炸。也就是說，鋰二次電池之安全性很低。所以將安全元件，例如用於有效控制鋰二次電池之異常狀態的正溫度係數(PTC)元件與保護電路模組(PCM)連接電池單元，該鋰二次電池之異常狀態例如鋰二次電池之充電過度或鋰二次電池之過電流。
優選地，具有儘可能小的尺寸與重量的二次電池被製造。因此通常將具有小的重量容量比之稜柱形電池或袋形電池用作為二次電池之電池單元。特別地，由於袋形電池 質輕且製造成本低，目前人們很關注於使用鋁積層片作為包覆構件的袋形電池。
當使用前述袋形電池製造電池模組或電池組時，在藉由熔接的袋形電池電極端子之間的連接過程中引起各式各樣困難與問題。此外，袋形電池外殼的優點是由於袋形電池外殼之結構特性，袋形電池外殼在外力撞擊袋形電池外殼，例如袋形電池外殼掉落或震動時容易破裂。
為了解決前述問題，人們業已對以下進行研究：將電池單元蓋安裝在袋形電池單元上下部之結構、使用用於固定袋形電池單元的盒之結構、與使用黏著性帶使二或多個電池單元彼此連接之結構。然而在這些結構中由於部件數量增加以致製造成本增加及可加工性降低。此外，連接著袋形電池單元的電池組或電池模組的體積增加。
因此高度需要具有密實結構及顯出結構穩定性並解決前述問題的電池組。此外，根據使裝置小型化及薄型化的趨勢，高度需要具有大的容量尺寸比的電池組。
因此，本發明之目的是解決前述難題及其他尚待解決的技術難題。
具體地說，本發明之目的是提供一種顯出高的抗外力撞擊之結構穩定性的二次電池。
本發明之另一目的是提供在連接電池單元以構成電池 組時能夠改良電池組之結構穩定性而不使電池組總體積增加的二次電池。
根據本發明之一方面，前述及其他目的可藉由提供一種二次電池組而實現，該二次電池組包含電池單元陣列，該電池單元陣列被配置為具有一種結構，其中二或多個電池單元並排，各電池單元包含形成於其一側的電極端子及形成於該側的有該電極端子形成之經熱黏合的剩餘部份，保護電路模組(PCM)，其被配置為具有一種結構，該結構包含具有形成於其上的保護電路之保護電路板(PCB)、連接於該PCB之保護電路的外部輸入與輸出端子、及內部安裝著該PCB的PCM外殼，該PCM以被電氣連接於該電池單元之狀態而被裝在該電池單元之經熱黏合的剩餘部份上，盒框架，其包含二或多個用於分別固定該二個電池單元的電池單元定位部件，各電池單元定位部件被形成為和相應的一個電池單元之外部周邊符合的框架形狀，及包覆標籤，其被附著在該盒框架以使得該包覆標籤以將連接著該PCM的該電池單元固定於該盒框架內之狀態包裝該盒框架。
也就是說，在根據本發明之二次電池組中，電池單元被配置於盒框架內以使得二次電池組之外部周邊受盒框架保護，藉此改良二次電池組之結構強度。
此外，在電池單元被配置於盒框架之各個電池單元定 位部件中時，該電池單元被彼此隔開以防止該電池單元之間的干擾，藉此改良二次電池組之安全性。
電池單元均可為袋形電池單元，其被配置為具有一種結構，其中電極組合被安裝在殼體內，該殼體係用含金屬層與樹脂層的積層片製成且該殼體之外部周邊被密封。
具體地說，電池單元均可為袋形電池單元，其被配置為具有一種結構，其中陰極/隔離件/陽極結構的電極組合和電解液一起以密封狀態被收納於電池外殼內。例如，電池單元均可為板形電池單元，其被配置為具有小的厚度寬度比之近矩形六面體結構。通常，袋形電池單元包含袋形電池外殼。該電池外殼被配置為具有一種積層片結構，其中將由顯出高耐用性的聚合物樹脂形成的外被覆層、由能夠阻隔水分或空氣的金屬材料形成的阻隔層、與由熱黏合聚合物樹脂形成的內密封層循序地堆疊。
袋形電池單元之電池外殼可被配置為具有各式各樣結構。例如，袋形電池單元之電池外殼可被配置為具有一種結構，其中電極組合被收納於形成於雙組構件之上部內表面與/或下部內表面的收納部中及藉由熱黏合而密封電池外殼之外部周邊的上下部接觸區域。具有前述結構的袋形電池單元被揭示於PCT International Application No.PCT/KR2004/003312，該案業已以本專利申請案之申請人的姓名提出申請。以引用方式將前述專利申請案全部內容併入本案作為參考。或者，該電池單元可被配置為具有一種結構，其中電極組合被收納於形成於單組構件之上部內 表面與/或下部內表面的收納部中及藉由熱黏合而密封電池外殼之外部周邊的上下部接觸區域。
在袋形電池單元中，絕緣帶通常被附著在該袋形電池單元之經密封的部份用來絕緣。在根據本發明之二次電池組中，另一方面，盒框架由絕緣材料形成及電池單元被配置於該盒框架內。所以可能在不附著另外的絕緣帶下達到經密封之部份的絕緣。
在排列電池單元時，該電池單元可被配置為具有相同的結構以使得空間可以被最佳地利用。此外，該電池單元均可被配置為具有板形矩形結構以使得在排列電池單元時在有限的空間中使電池單元之體積最大化，藉此提供高的電容量。電池單元可以該電池單元之電極端子以同一方向配置的狀態被排列，以使得該電池單元中的一者之一面及該電池單元中的另一者之一面彼此相鄰。
在這種情形下，該盒框架可被配置為具有一種結構，該結構包含外框架，其安裝著配置於電池單元陣列之外部周邊的經熱黏合的外部剩餘部份，及分隔框架，其安裝著在該電池單元之間的電池單元陣列之經熱黏合的內部剩餘部份。
此外，該盒框架之外框架可設有向外突出的緊固部件，以使得該緊固部件耦接外部裝置。可設有二或多個緊固部件以使得該緊固部件可穩定地耦接外部裝置。
緊固部件之結構均沒有限制，只要該緊固部件可耦接外部裝置即可。也就是說，該緊固部件均可被形成為具有 各式各樣結構。例如，該緊固部件均可被形成為具有一種結構，該結構包含從該外框架向外突出的突出部份及穿過該突出部份所形成的緊固孔。該緊固部件可藉由將螺栓插入穿過該緊固孔以耦接外部裝置。
同時，根據本發明之二次電池組可被配置為具有一種結構，其中具有安裝在PCM外殼內的PCB之PCM被裝在電池單元之經熱黏合的剩餘部份。此時，雙面黏著性帶可附著在該PCM外面以使得該PCM外面被固定於電池單元之經熱黏合的剩餘部份，藉此進一步改良二次電池組之結構穩定性。
此外，可對PCM進行熱熔融工序，以使得該PCM以牢固地固定之狀態被安裝在電池單元之經熱黏合的剩餘部份。
在一具體實例中，該電池單元陣列可被配置為具有一種包含二個電池單元的結構。如前文所述，這二個電池單元可以該電池單元之電極端子以同一方向配置的狀態被排列，以使得該電池單元中的一者之一面及該電池單元中的另一者之一面彼此相鄰。如前述地排列的電池單元可彼此並聯以增加二次電池組之電容量。根據需要，反之，這二個電池單元可彼此串聯。此外，三或多個電池單元可彼此電氣連接。在這種情形下，盒框架可包含三或多個電池單元定位部件，以使得該盒框架之電池單元定位部件數目可符合電池單元數目。
在一具體實例中，該PCM外殼可包圍該PCB但排除 該外部輸入與輸出端子，用來保護該PCB不受外力撞擊的影響。
同時，條碼標籤可被附著在該包覆標籤外面，該條碼標籤中被輸入製造資訊，例如製造公司、製造日期、與二次電池組型式。視情況而定，可藉由印刷使該條碼標籤形成於該包覆標籤外面。
電池單元之型式均沒有特別限制。例如，電池單元均可為具有大的每單位體積能量存量的鋰二次電池。
根據本發明另一方面，本發明提供一種裝置，其包含作為電源的具有前述結構之二次電池組。
該裝置之代表性實例可包含，但不限於，行動電話(mobile phone)、可攜式電腦(portable computer)、智慧型手機(smart phone)、智慧型觸控平板電腦(smart pad)、平板電腦(tablet PC)、及小筆記型電腦(netbook computer)。
該裝置之結構與製造方法是本發明相關技術領域中眾所周知的，所以將彼之詳細說明省略。
根據本發明另一方面，本發明提供一種製造具有前述結構之二次電池組的方法。
具體地說，可使用一種方法製造該二次電池組，該方法包含：(a)將二或多個並排的電池單元之電極端子電氣連接於形成於PCB的電極端子連接部件，(b)將雙面黏著性帶附著在PCM外面，該PCM包含安裝著該PCB的PCM外殼，(c)將該電池單元之電極端子彎曲以將該 PCM安裝在該電池單元之經熱黏合的剩餘部份，(d)將由連接著該PCM的電池單元所構成之電池單元陣列固定於盒框架內，(e)對該安裝在電池單元之經熱黏合的剩餘部份之PCM進行熱熔融，及(f)用標籤包裝安裝著該PCM的電池單元被固定於該盒框架內之結構。
和慣用的製造二次電池組之方法相比，在根據本發明之製造二次電池組的方法中該電池單元被更穩定地裝在二次電池組中。因此改良二次電池組之結構穩定性。
從前面說明顯而易知，在根據本發明之二次電池組中，該電池單元被配置於盒框架內以使得二次電池組之外部周邊受盒框架保護，藉此改良二次電池組之結構強度。 此外，在電池單元被配置於盒框架之各個電池單元定位部件中時，該電池單元被彼此隔開以防止該電池單元之間的干擾，藉此改良二次電池組之安全性。
100‧‧‧二次電池組
110‧‧‧電池單元陣列
111‧‧‧收納部
112‧‧‧電池單元
113‧‧‧電極端子
114‧‧‧電極端子
115‧‧‧經熱黏合的剩餘部份
116‧‧‧電池單元
117‧‧‧側封部份
118‧‧‧側封部份
120‧‧‧保護電路模組
122‧‧‧保護電路板
126‧‧‧PCM外殼
128‧‧‧雙面黏著性帶
130‧‧‧盒框架
132‧‧‧電池單元定位部件
134‧‧‧外框架
135‧‧‧分隔框架
136‧‧‧電池單元定位部件
137‧‧‧緊固部件
138‧‧‧突出部份
139‧‧‧緊固孔
140‧‧‧包覆標籤
142‧‧‧外延伸部份
150‧‧‧條碼標籤
本發明之前述及其他目的、特徵及其他優點將從以下與附圖有關的詳細說明中更清楚地理解，其中：圖1是顯示根據本發明之具體實施方式的二次電池組之典型圖；圖2是圖1所示之二次電池組的分解透視圖；圖3是圖2所示之盒框架的透視圖；及 圖4至10是顯示製造該二次電池組之工序的典型圖。
現在，將參照附圖來詳細說明本發明之優選具體實施方式。但應該注意本發明之範圍不限於該所介紹的具體實施方式。
圖1是顯示根據本發明之具體實施方式的二次電池組之典型圖及圖2是圖1所示之二次電池組的分解透視圖。
參照圖1與2，二次電池組100被配置為具有一種結構，該結構包含電池單元陣列110、保護電路模組(PCM)120、盒框架130、與包覆標籤140。
電池單元陣列110被配置為具有一種結構，其中二個電池單元112與116並排，電池單元112與116均包含形成於其一側的電極端子113與114及形成於該側的有電極端子113與114形成之經熱黏合的剩餘部份115。
PCM 120被配置為具有一種結構，該結構包含具有形成於其上的保護電路之保護電路板(PCB)122及內部安裝著PCB 122的PCM外殼126。PCM 120以被電氣連接於電池單元112與116之狀態被裝在電池單元112與116之經熱黏合的剩餘部份115上。
電池單元112與116被配置為具有相同的結構。電池單元112與116均被配置為具有板形矩形結構。電池單元112與116以電池單元112與116之電極端子113與114 以同一方向配置的狀態被排列，以使得電池單元112之一面及電池單元116之一面彼此相鄰。
盒框架130包含用於分別固定二個電池單元112與116的電池單元定位部件132與136。盒框架130被配置為具有用於固定電池單元112與116之外部周邊的框架結構。
包覆標籤140被附著在盒框架130，以使得包覆標籤140以將連接著PCM 120的電池單元112與116固定於盒框架130內之狀態包裝盒框架130。
圖3是圖2所示之盒框架的透視圖。
參照圖3連同圖2一起，盒框架130包含用於分別固定二個電池單元112與116的二個電池單元定位部件132與136，該電池單元112與116均被配置為具有板形矩形結構。
具體地說，盒框架130被配置為具有一種結構，該結構包含矩形外框架134，其安裝著配置於該電池單元陣列之外部周邊的經熱黏合的外部剩餘部份，及分隔框架135，其安裝著在電池單元112與116之間的該電池單元陣列之經熱黏合的內部剩餘部份，以使得以電池單元112之一面及電池單元116之一面彼此相鄰的狀態排列的電池單元112與116被安裝在盒框架130內。
此外，盒框架130之外框架134設有向外突出的緊固部件137，以使得緊固部件137耦接外部裝置(未顯示)。緊固部件137均被配置為具有一種結構，該結構包 含從外框架134向外突出的突出部份138及穿過突出部份138所形成的緊固孔139。緊固部件137藉由將螺栓插入穿過緊固孔139以耦接外部裝置。
圖4至10是顯示製造圖1所示之二次電池組的工序之典型圖。
首先參照圖4，二個電池單元112與116並排以形成電池單元陣列110。電池單元112與116均為袋形電池單元，其被配置為具有一種結構，其中電極組合被安裝在用積層片製成的電池外殼內。電池單元112與116中的每一個的側封部份117與118被彎成直角，以使得側封部份117與118面對收納著電極組合的收納部111。所以電池單元112與116均具有密實結構。
圖5顯示PCB122耦接圖4之電池單元112與116的結構。參照圖5，電池單元112與116被配置為具有相同的結構，其中電極端子113與114形成於電池單元112與116中的每一個的一側。電池單元112與116之陰極端子113與陽極端子114連接PCB 122以使得電池單元112與116彼此並聯。
圖6是顯示PCM外殼之典型圖及圖7是顯示PCM外殼被安裝在圖5之PCB結構的結構之典型圖。
參照這些圖示，PCM外殼126被安裝在PCB 122以使得PCM外殼126包圍PCB 122以保護PCB 122。PCM外殼126以電池單元112與116之電極端子113與114連接PCB 122的狀態被安裝在PCB 122外面。此外，電池 單元112與116之電極端子113與114被彎曲，以使得PCM外殼126被配置於電池單元112與116之經熱黏合的剩餘部份115。此時，雙面黏著性帶128被附著在PCM外殼126，以使得PCM外殼126被固定於電池單元112與116之經熱黏合的剩餘部份115。
圖8是顯示盒框架被安裝在圖7之結構的結構之典型圖及圖9是顯示對圖8之結構進行熱熔融工序的典型圖。
參照圖8與9，連接著PCM 120的電池單元112與116被安裝在盒框架130中，該盒框架130被配置為具有用於固定二個板形矩形電池單元112與116之結構，對PCM 120進行熱熔融工序，以使得PCM 120以牢固地固定之狀態被安裝在電池單元112與116之經熱黏合的剩餘部份115及PCM 120被固定於盒框架130。
圖10顯示包覆標籤被附著在圖9之結構的結構。參照圖10，包覆標籤140包裝全部的安裝著電池單元112與116之盒框架130的一主要表面，及一部份的盒框架130的其餘主要表面。也就是說，將包覆標籤140附著在盒框架130的一主要表面然後將包覆標籤140的外延伸部份142彎曲，以使得包覆標籤140之外延伸部份142被附著在盒框架130的其餘主要表面。
最後，條碼標籤150被附著在圖10之結構而完成圖1之二次電池組100。
儘管本發明之優選具體實施方式業已被揭示以介紹本發明，然而該領域之習知技藝者會瞭解在不脫離後附的申 請專利範圍所揭示的本發明之範圍及精神的前提下，各式各樣的修改、加添及替換是有可能的。
100‧‧‧二次電池組
110‧‧‧電池單元陣列
130‧‧‧盒框架
140‧‧‧包覆標籤
150‧‧‧條碼標籤

Claims (17)

  1. 一種二次電池組，其包含：電池單元陣列，其被配置為具有一種結構，其中二或多個電池單元並排，各電池單元包含形成於其一側的電極端子及形成於該側的有該電極端子形成之經熱黏合的剩餘部份；保護電路模組(PCM)，其被配置為具有一種結構，該結構包含具有形成於其上的保護電路之保護電路板(PCB)、連接於該PCB之保護電路的外部輸入與輸出端子、及內部安裝著該PCB的PCM外殼，該PCM以被電氣連接於該電池單元之狀態被裝在該電池單元之經熱黏合的剩餘部份上；盒框架，其包含二或多個用於分別固定該二個電池單元的電池單元定位部件，各電池單元定位部件被形成為和相應的一個電池單元之外部周邊符合的框架形狀；及包覆標籤，其被附著在該盒框架以使得該包覆標籤以將連接著該PCM的該電池單元固定於該盒框架內之狀態包裝該盒框架，其中各電池單元被配置為具有板形矩形結構，其中該電池單元以該電池單元之電極端子以同一方向配置的狀態被排列，以使得該電池單元中的一者之一面及該電池單元中的另一者之一面彼此相鄰，其中該盒框架包含外框架，其安裝著配置於該電池單元陣列之外部周邊的經熱黏合的外部剩餘部份，及分隔框 架，其安裝著在該電池單元之間的該電池單元陣列之經熱黏合的內部剩餘部份。
  2. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中各電池單元被配置為具有一種結構，其中電極組合被安裝在殼體內，該殼體係用含金屬層與樹脂層的積層片製成且該殼體之外部周邊被密封。
  3. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中該電池單元被配置為具有相同之結構。
  4. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中該盒框架之外框架設有二或多個向外突出的緊固部件，以使得該緊固部件容易耦接外部裝置。
  5. 如申請專利範圍第4項之二次電池組，其中各緊固部件含有從該外框架向外突出的突出部份及穿過該突出部份所形成的緊固孔。
  6. 如申請專利範圍第5項之二次電池組，其中該緊固部件藉由將螺栓插入穿過該緊固孔以耦接該外部裝置。
  7. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中雙面黏著性帶被附著在該PCM外面以使得該PCM外面被固定於該電池單元之經熱黏合的剩餘部份。
  8. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中該安裝在電池單元之經熱黏合的剩餘部份的PCM藉由熱熔融被牢固地固定於該電池單元之經熱黏合的剩餘部份。
  9. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中該電池單元陣列包含二個電池單元。
  10. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中該電池單元彼此並聯。
  11. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中該PCM外殼包圍該PCB但排除該外部輸入與輸出端子。
  12. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其進一步包含被附著在該包覆標籤外面的條碼。
  13. 如申請專利範圍第1項之二次電池組，其中各電池單元是鋰二次電池。
  14. 一種裝置，其包含作為電源如申請專利範圍第1至13項中任一項之二次電池組。
  15. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中該裝置係選自下列之中：行動電話(mobile phone)、可攜式電腦(portable computer)、智慧型手機(smart phone)、智慧型觸控平板電腦(smart pad)、平板電腦(tablet PC)、及小筆記型電腦(netbook computer)。
  16. 一種製造如申請專利範圍第1至13項中任一項之二次電池組的方法，該方法包含：(a)將二或多個並排的電池單元之電極端子電氣連接於形成於PCB的電極端子連接部件；(b)將雙面黏著性帶附著在PCM外面，該PCM包含安裝著該PCB的PCM外殼；(c)將該電池單元之電極端子彎曲以將該PCM安裝在該電池單元之經熱黏合的剩餘部份；(d)將由連接著該PCM的電池單元所構成之電池單 元陣列固定於盒框架內；(e)對該安裝在電池單元之經熱黏合的剩餘部份之PCM進行熱熔融；及(f)用標籤包裝安裝著該PCM的電池單元被固定於該盒框架內之結構。
  17. 一種二次電池組，其包含：電池單元陣列，其被配置為具有一種結構，其中二或多個電池單元並排，各電池單元包含形成於其一側的電極端子及形成於該側的有該電極端子形成之經熱黏合的剩餘部份；保護電路模組(PCM)，其被配置為具有一種結構，該結構包含具有形成於其上的保護電路之保護電路板(PCB)、連接於該PCB之保護電路的外部輸入與輸出端子、及內部安裝著該PCB的PCM外殼，該PCM以被電氣連接於該電池單元之狀態被裝在該電池單元之經熱黏合的剩餘部份上；盒框架，其包含二或多個用於分別固定該二個電池單元的電池單元定位部件，各電池單元定位部件被形成為和相應的一個電池單元之外部周邊符合的框架形狀；及包覆標籤，其被附著在該盒框架以使得該包覆標籤以將連接著該PCM的該電池單元固定於該盒框架內之狀態包裝該盒框架，其中，條碼進一步附著在該包覆標籤外面。
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