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CN203277581U - 保护电路模块和二次电池组 - Google Patents

保护电路模块和二次电池组 Download PDF

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CN203277581U
CN203277581U CN2012203928329U CN201220392832U CN203277581U CN 203277581 U CN203277581 U CN 203277581U CN 2012203928329 U CN2012203928329 U CN 2012203928329U CN 201220392832 U CN201220392832 U CN 201220392832U CN 203277581 U CN203277581 U CN 203277581U
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崔钟运
白周桓
尹炯九
金泰旭
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LG Chem Ltd
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Abstract

公开了一种保护电路模块和二次电池组。二次电池组包括：电池单元的阳极端子，由板状导电构件制成且经由安全元件电连接至保护电路模块PCM；电池单元的阴极端子，由板状导电构件制成且直接电连接至PCM；电池单元，其一端形成有阳极端子和阴极端子，且该端设有热焊接余留部分；及PCM，包括形成有保护电路的印刷电路板PCB，PCB的一侧设有阴极端子连接部分和安全元件连接部分且另一侧设有外部输入和输出端子连接部分；外部输入和输出端子，经由外部输入和输出端子连接部分电连接到保护电路；和板状电绝缘壳体，一侧安装有安全元件和PCB，另一侧在电绝缘壳体电连接到安全元件和电池单元的状态下以面对的方式装载在热焊接余留部分上。

Description

保护电路模块和二次电池组
技术领域
本实用新型涉及一种保护电路模块和包括该保护电路模块的二次电池组。二次电池组包括：电池单元的阳极端子，所述阳极端子由板状导电构件制成，所述阳极端子经由安全元件被电连接至保护电路模块（PCM）；电池单元的阴极端子，所述阴极端子由板状导电构件制成，所述阴极端子被直接电连接至PCM；电池单元，在所述电池单元的一端处形成有所述阳极端子和所述阴极端子，并且在所述电池单元的所述端处设有热焊接的余留部分；以及PCM，所述PCM包括印刷电路板（PCB），在所述PCB上形成有保护电路，在所述PCB的一侧处设有阴极端子连接部分和安全元件连接部分，并且在所述PCB的另一侧处设有外部输入和输出端子连接部分；外部输入和输出端子，所述外部输入和输出端子经由所述PCB的所述外部输入和输出端子连接部分电连接到所述PCB的所述保护电路；和板状电绝缘壳体，所述板状电绝缘壳体的一侧安装有所述安全元件和所述PCB，所述电绝缘壳体的另一侧在所述电绝缘壳体被电连接到所述安全元件和电池单元的状态下以面对的方式被装载在所述电池单元的热焊接的余留部分上。 
背景技术
随着移动装置的日益发展，以及对此移动装置的需求的增加，对二次电池的需求也急剧增加。其中，这样的二次电池是呈现高能量密度和工作电压以及优秀保存和使用寿命特性的锂二次电池，其作为用于各种电子产品和移动装置的能量源已被广泛地使用。 
然而，在锂二次电池中含有各种易燃材料。结果，由于电池过充、电池中的过电流或其它外部物理冲击，锂二次电池可能过热或爆炸。即，锂二次电池的安全性是非常低的。因此，在其中安全元件被连接 到电池单元的状态下用以有效地控制锂二次电池的异常状态诸如锂二次电池过充或锂二次电池中的过电流的安全元件，诸如正温度系数（PTC）元件和保护电路模块（PCM），被装载在锂二次电池上。 
通常，PCM经由导电镍板通过熔焊或钎焊被连接到电池单元。即，镍板通过熔焊或钎焊被连接到PCM的电极突片，然后镍板通过熔焊或钎焊被连接到电池单元的相对应的电极端子。通过这种方式，PCM被连接到电池单元以制造电池组。 
要求包括PCM的安全元件保持与电池单元的电极端子电连接并且同时与电池单元的其它部件电绝缘。因此，绝缘带通常被结合到PCM的除了其电极端子连接区域之外的部分以保持电绝缘，从而实现此连接。 
然而，在这种情况下，安全元件由于绝缘带而很难立即感测到电池单元的温度，并且另外，安全元件的抗外部冲击的机械强度是低的。 
而且，如果使用多个绝缘安装构件或多个部件以解决上述问题，则电池组组装工艺是复杂的。当执行大量熔焊或钎焊工艺来构造电池组时，因为二次电池的结构小，必须高精度地执行熔焊或钎焊工艺。结果，故障概率大，并且电池组的体积可能增大。 
因此，对于能够稳固地联接被安装到电池单元上端的构件并且同时简化组装工艺并且制造具有紧凑结构的电池组的技术存在着高度需求。 
实用新型内容
技术问题 
因此，已经做出本实用新型以解决上述问题以及还未解决的其它的技术问题。 
具体地，本实用新型的目的是为了提供一种二次电池组，其具有使用简化的组装工艺制造的紧凑结构同时维持电池组的机械强度和电绝缘性。 
技术解决方案 
根据本实用新型的一个方面，通过提供二次电池组能够实现以上和其它的目的，该二次电池组包括：电池单元的阳极端子，所述阳极端子由板状导电构件制成，所述阳极端子经由安全元件被电连接至保护电路模块（PCM）；电池单元的阴极端子，所述阴极端子由板状导电构件制成，所述阴极端子被直接电连接至PCM；电池单元，在所述电池单元的一端处形成有所述阳极端子和所述阴极端子，并且在所述电池单元的所述端处设有热焊接的余留部分；以及PCM，所述PCM包括印刷电路板（PCB），在所述PCB上形成有保护电路，在所述PCB的一侧处设有阴极端子连接部分和安全元件连接部分，并且在所述PCB的另一侧处设有外部输入和输出端子连接部分；外部输入和输出端子，所述外部输入和输出端子经由所述PCB的所述外部输入和输出端子连接部分电连接到所述PCB的所述保护电路；和板状电绝缘壳体，所述板状电绝缘壳体的一侧安装有所述安全元件和所述PCB，所述电绝缘壳体的另一侧在所述电绝缘壳体被电连接到所述安全元件和电池单元的状态下以面对的方式被装载在所述电池单元的热焊接的余留部分上。 
即，在根据本实用新型的二次电池组中，PCB和安全元件被安装到电绝缘壳体的一侧，并且电绝缘壳体的另一侧被装载在电池单元的热焊接的余留部分上。因此，与使用绝缘带的常规二次电池组相比较，能够有效地保护PCM并且相当大地减少部件的数量，从而大大地提高制造工艺效率。 
特别地，二次电池组被构造成通过被简化的组装工艺具有薄的和 紧凑结构，其是非常优选的。 
在根据本实用新型的二次电池组中可以使用各种电池单元。在根据本实用新型的二次电池组中使用的电池单元可以是如下二次电池，其具有在密封状态被安装在由包括金属层和树脂层的层压片制成的电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，其重量和厚度小。 
在优选的示例中，外部输入和输出端子可以被连接到PCB的一侧，并且阴极端子连接部分和安全元件连接部分可以分别被形成在PCB的另一侧处、在对应于阴极端子和安全元件的位置处，使得电池单元的电极端子能够经由安全元件被容易地电连接到外部输入和输出端子。因此，电池单元的阴极端子可以被直接地连接到设置在PCB的后侧处的阴极端子连接部分，并且安全元件的一侧在其中电池单元的阳极端子被连接到安全元件的另一侧的状态下被连接到安全元件连接部分。 
用于阴极端子连接部分和安全元件连接部分的材料没有特别地限制，只要阴极端子连接部分和安全元件连接部分是由导电材料制成。优选地，阴极端子连接部分和安全元件连接部分是由镍板制成。 
而且，镍板中的每一个可以被构造为具有下面的结构：其中，镍板中的每一个的一端优选地在其中镍板中的每一个的另一端被联接到PCB的后侧的状态下被垂直地弯曲，使得镍板能够被容易地焊接到阴极端子和安全元件。 
同时，安全元件是其电阻随着温度的增加而增加的元件。优选地，安全元件是正温度系数（PTC）元件。当电池组的温度由于内部短路等原因突然升高时，被联接到PTC元件的连接构件用以在电池组上端处中断电流。然而，安全元件不限于PTC元件。例如，双金属器件或熔断器可以被用作安全元件。 
外部输入和输出端子的形式没有特别地限制，只要外部输入和输出端子能够被电连接到PCB以将来自于诸如充电器的外部装置的电流供应给电池单元或者将来自于电池单元的电流供应给移动电话、mp3播放器等等。优选地，外部输入和输出端子被构造成一端安装有连接器的电线的形式。 
在另一个优选示例中，可以通过超声焊接将镍板进一步安装到阴极端子的被联接到阴极端子连接部分的一侧。因此，能够防止在由铝制成的阴极端子与镍之间由于熔点不同而造成的不良焊接。 
同时，电绝缘壳体可以设有安装孔，PCB和安全元件被安装在安装孔中。 
即，PCB和安全元件被安装在电绝缘壳体的除了通过安装孔延伸的外部输入和输出端子和电池单元的电极端子之外的部分中，以形成PCM。 
因此，PCM以面对的方式被装载在电池单元的热焊接的余留部分上，并且因此，能够构造电池组使得电池组具有紧凑结构同时提高电池组的机械强度。 
同时，可以将标签附接到的除了外部输入和输出端子之外的部分以及电池单元，以覆盖PCM的除了外部输入和输出端子之外的部分和电池单元。因此，能够保持二次电池组的整体绝缘状态。 
根据情况，标签可以被构造为具有下面的结构：该结构覆盖PCM的除了外部输入和输出端子之外的部分以及覆盖被设置在电池单元的横向表面处的热焊接的外周。因此，能够在没有使用附加的绝缘带的情况下更加稳固地固定电池单元的电极端子和PCB之间的电连接。 
在优选的示例中，标签可以被构造成具有片状结构，其包括覆盖电池单元的一个主表面的第一附接表面、从第一附接表面延伸以覆盖电池单元的相对横向表面的第二和第三附接表面以及从第一附接表面延伸以覆盖PCM的第四附接表面。 
对于具有此独特的片状结构的标签来说有效地覆盖电池单元的仅必要部分并且大大地提高制造工艺的效率是可能的。 
根据本实用新型的另一方面，提供一种特定结构的保护电路模块，其被用于组成具有上述构造的二次电池组。 
具体地，提供一种保护电路模块（PCM），所述PCM被安装到板状电池单元的顶部，所述板状电池单元具有在所述板状电池单元的上端处形成的由板状导电构件制成的阳极端子和阴极端子，其中：所述PCM包括：印刷电路板（PCB），在所述PCB上形成有保护电路，在所述PCB的一侧处设有阴极端子连接部分和安全元件连接部分，并且在所述PCB的另一侧处设有外部输入和输出端子连接部分；外部输入和输出端子，所述外部输入和输出端子经由所述PCB的所述外部输入和输出端子连接部分电连接到所述PCB的所述保护电路；以及板状电绝缘壳体，在电连接到所述阳极端子的安全元件被电连接到所述PCB并且所述外部输入和输出端子向外延伸的状态下，所述PCB和所述安全元件被安装到所述板状电绝缘壳体的一侧。 
在组装电池组的一般工艺中，连接构件和F-PCM被联接，并且在每个步骤中附接绝缘带，使得PCM组件被安装在电池单元上。即，使用大量部件将PCM组件安装到电池单元。因此要求大量的工艺。而且，电池组的机械强度和结构稳定性低。 
另一方面，根据本实用新型的保护电路模块被构造成具有下述结构：其中，在安全元件被焊接到电池单元的阳极端子的状态下，安全 元件被连接到PCB并且被安装到电绝缘壳体。因此，甚至在其中电池组薄且紧凑的情况下，电池组的机械强度也非常高，并且制造电池组的工艺被大大地简化。 
在优选的示例中，外部输入和输出端子可以被连接到PCB的前侧，阴极端子连接部分和安全元件连接部分可以被形成在PCB的后侧处使得阴极端子连接部分和安全元件连接部分分别对应于阴极端子和安全元件，并且安全元件的一端可以在其中安全元件的另一端被连接到阳极端子的状态下被连接到安全元件连接部分。 
而且，阴极端子连接部分和安全元件连接部分可以被构造为使得阴极端子连接部分的一端和安全元件连接部分的一端在其中阴极端子连接部分的另一端和安全元件连接部分的另一端被联接到PCB的后侧的状态下被垂直地弯曲。 
电绝缘壳体可以在其侧面处设有安装孔，PCB和安全元件被安装在安装孔中。因此，电绝缘壳体能够在其中电绝缘壳体被构造为具有紧凑结构的状态下被装载在电池单元的热焊接的余留部分上。 
本实用新型还公开了一种制造具有上述构造的二次电池组的方法。 
具体地，使用制造二次电子组的方法可以制造根据本实用新型的二次电池组，包括：（a）将电线类型的外部输入和输出端子连接到被形成在PCB的前侧处的外部输入和输出端子连接部分，（b）通过超声焊接将镍板连接到电池单元的阴极端子的后侧，（c）在其中安全元件的另一端被连接到电池单元的阴极端子的后侧的状态下，将安全元件的一端连接到被形成在PCB的后侧处的安全元件连接部分，并且将阴极端子连接到阴极端子连接部分，（d）将电绝缘壳体组装到PCM使得外部输入和输出端子在其中PCM被布置的状态下向外延伸，使得安 全元件连接部分和阴极端子连接部分平行于电池单元而布置，（e）弯曲电池单元的电极端子并且将PCM安装到电池单元的热焊接的余留部分，以及（f）用标签覆盖PCM的除了外部输入和输出端子之外的部分和电池单元的横向侧和外侧。 
与制造常规的二次电池组的方法相比较，根据本实用新型的二次电池组制造方法能够减少制造步骤的数目并且提供展现高机械强度并且具有紧凑结构的电池组。 
而且，根据本实用新型的二次电池组制造方法可以进一步包括：将标签附接到排除外部输入和输出端子的PCM和电池单元的横向侧和外侧使得标签覆盖排除外部输入和输出端子的PCM和电池单元的横向侧和外侧。 
有利效果 
根据上面的描述显然的是，根据本实用新型的二次电池组被构造成具有新型结构，其中包括电绝缘壳体的PCM被装载到电池单元的热焊接的余留部分上。因此，能够简化制造二次电池组的工艺，并且构造二次电池组使得二次电池组具有薄和紧凑的结构。 
附图说明
结合附图并根据下面的详细描述，将会更清楚地理解本实用新型的上述和其它目的、特点和其它优点，其中： 
图1是电池单元的部分透视图； 
图2是显示与电池单元联接的安全元件的部分透视图，； 
图3是显示与印刷电路板（PCB）联接的外部输入和输出端子的部分透视图； 
图4是显示与电池单元的上端联接的PCB和安全元件的部分透视图； 
图5是显示安装到电绝缘壳体的图4的PCB和安全元件的部分透 视图； 
图6是将图5的保护电路模块（PCM）装载到电池单元的热焊接的余留部分上的工艺的典型视图；以及 
图7至9是显示附接标签的工艺的典型视图。 
具体实施方式
现在，将参考附图详细描述本实用新型的示例性实施例。然而，应注意的是，本实用新型的范围不受被示出的实施例限制。 
图1是电池单元的部分透视图，图2是显示与电池单元联接的安全元件的部分透视图，图3是显示与印刷电路板（PCB）联接的外部输入和输出端子的部分透视图，并且图4是典型地显示与电池单元的上端联接的PCB和安全元件的部分透视图。 
参考这些附图，电池单元10是在其一端处形成有阳极端子12和阴极端子11的板状电池单元。具有阴极/隔板/阳极结构的电极组件在密封状态下被安装在由包括金属层和树脂层的层压片制成的电池壳体18中。 
附图标记13指示热焊接的余留部分，其是当电池壳体18在密封状态下被热焊接时形成的上端密封部分。 
通过超声焊接，镍板15被进一步安装到电池单元10的与阴极端子连接部分101相联接的阴极端子11的一侧。 
另一方面，具有被安装到其一端的连接器111的电线类型的外部输入和输出端子110被连接到PCB100的一侧，并且由镍板制成的阴极端子连接部分101和由镍板制成的安全元件连接部分102形成在PCB100的另一侧处，使得阴极端子连接部分101和安全元件连接部分102分别对应于阴极端子11和安全元件120。 
如图4中所示，在其中阴极端子连接部分101的一端和安全元件连接部分102的一端被联接到PCB100的后侧的状态下，阴极端子连接部分101的另一端和安全元件连接部分102的另一端被垂直地弯曲。因此，连接部分101和102能够分别被容易地焊接到阴极端子11和安全元件120。安全元件可以是正温度系数（PTC）元件。 
图5是显示被安装到电绝缘壳体的图4的PCB和安全元件的部分透视图，并且图6是显示将图5的保护电路模块（PCM）装载到电池单元的热焊接的余留部分上的工艺的典型视图。 
参考这些附图，PCB100和安全元件120被安装到被形成为板状的电绝缘壳体200的一侧。 
PCB100和安全元件120被安装在其中的安装孔210形成在电绝缘壳体200的侧面处。 
因此，其中PCB100和安全元件120被安装在电绝缘壳体200的安装孔210中的PCM300被装载在电池单元10的热焊接的余留部分13上。因此，与常规的二次电池组相比，甚至在二次电池组具有薄的和紧凑的结构的情况下也能够有效地保护PCM，并且相当大地减少部件的数量，从而大大地提供制造工艺效率。 
图7至9是典型地显示将标签400附接到如图6中所示制造的电池单元的工艺的视图。 
参考这些图，标签400被构造成具有片状结构，其包括：覆盖电池单元10的一个主表面的第一附接表面410，从第一附接表面410延伸以覆盖电池单元10的相对横向表面的第二和第三附接表面420和430，以及从第一附接表面410延伸以覆盖PCM300的第四附接表面 440。 
因此，电池单元10的一个主表面被定位于第一附接表面410上，第二和第三附接表面420和430被弯曲并且附接到电池单元10的相对横向表面使得第二和第三附接表面420和430覆盖电池单元10的相对横向表面，并且第四附接表面440被弯曲使得第四附接表面440覆盖PCM。通过这种方式，将标签400附接到电池单元10。 
显示产品信息的标签400被构造为具有下面的结构：该结构覆盖被设置在电池单元10的横向侧以及外侧处的热焊接的外周，从而更稳定地确保电池单元的电极端子与PCB之间的电连接，同时维持电池组的绝缘状态。 
尽管为了说明性目的已经公开本实用新型的示例性实施例，但本技术领域的技术人员将会认识到，在不背离如随附的权利要求书中公开的本实用新型的精神和范围的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。 

Claims (16)

1.一种二次电池组，包括： 
电池单元的阳极端子，所述阳极端子由板状导电构件制成，所述阳极端子经由安全元件电连接至保护电路模块； 
电池单元的阴极端子，所述阴极端子由板状导电构件制成，所述阴极端子被直接电连接至保护电路模块； 
电池单元，在所述电池单元的一端处形成有所述阳极端子和所述阴极端子，并且在所述电池单元的所述端处设有热焊接的余留部分；以及 
保护电路模块，所述保护电路模块包括印刷电路板，在所述印刷电路板上形成有保护电路，在所述印刷电路板的一侧处设有阴极端子连接部分和安全元件连接部分，并且在所述印刷电路板的另一侧处设有外部输入和输出端子连接部分；外部输入和输出端子，所述外部输入和输出端子经由所述印刷电路板的所述外部输入和输出端子连接部分电连接到所述印刷电路板的所述保护电路；和板状电绝缘壳体，所述板状电绝缘壳体的一侧安装有所述安全元件和所述印刷电路板，所述电绝缘壳体的另一侧在所述电绝缘壳体被电连接到所述安全元件和所述电池单元的状态下以面对的方式被装载在所述电池单元的热焊接的余留部分上。 
2.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述电池组是具有在密封状态下安装在电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件的二次电池，所述电池壳体由包括金属层和树脂层的层压片制成。 
3.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述外部输入和输出端子被连接到所述印刷电路板的一侧，并且，所述阴极端子连接部分和所述安全元件连接部分形成在所述印刷电路板的另一侧处，使得所述阴极端子连接部分和所述安全元件连接部分分别对应于所述阴极端子和所述安全元件。 
4.根据权利要求3所述的二次电池组，其中，所述阴极端子连接部分和所述安全元件连接部分由镍板制成。 
5.根据权利要求4所述的二次电池组，其中，所述镍板中的每一个被构造成使得所述镍板中的每一个的一端在所述镍板中的每一个的另一端被联接到所述印刷电路板的后侧的状态下被垂直地弯曲。 
6.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述安全元件包括正温度系数元件或者熔丝。 
7.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，所述外部输入和输出端子被构造成在其一端安装有连接器的电线的形式。 
8.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，镍板通过超声焊接被进一步安装到所述阴极端子的与所述阴极端子连接部分相联的一侧。 
9.根据权利要求1所述的二次电池组，其中，在所述电绝缘壳体的侧面处设有安装孔，所述印刷电路板和所述安全元件被安装在所述安装孔中。 
10.根据权利要求1所述的二次电池组，进一步包括标签，所述标签被附接到所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子之外的部分以及所述电池单元，以便覆盖所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子的部分以及所述电池单元。 
11.根据权利要求10所述的二次电池组，其中，所述标签被构造成具有覆盖所述保护电路模块的除了所述外部输入和输出端子之外的部分以及覆盖被设置在所述电池单元的横向表面处的热焊接的外周的 结构。 
12.根据权利要求10所述的二次电池组，其中，所述标签被构造成具有片状结构，所述片状结构包括覆盖所述电池单元的一个主表面的第一附接表面、从所述第一附接表面延伸以覆盖所述电池单元的相对横向表面的第二和第三附接表面、以及从所述第一附接表面延伸以覆盖所述保护电路模块的第四附接表面。 
13.一种保护电路模块，所述保护电路模块被安装到板状电池单元的顶部，所述板状电池单元具有在所述板状电池单元的上端处形成的由板状导电构件制成的阳极端子和阴极端子，其中： 
所述保护电路模块包括：印刷电路板，在所述印刷电路板上形成有保护电路，在所述印刷电路板的一侧处设有阴极端子连接部分和安全元件连接部分，并且在所述印刷电路板的另一侧处设有外部输入和输出端子连接部分；外部输入和输出端子，所述外部输入和输出端子经由所述印刷电路板的所述外部输入和输出端子连接部分电连接到所述印刷电路板的所述保护电路；以及板状电绝缘壳体，在电连接到所述阳极端子的安全元件被电连接到所述印刷电路板并且所述外部输入和输出端子向外延伸的状态下，所述印刷电路板和所述安全元件被安装到所述板状电绝缘壳体的一侧。 
14.根据权利要求13所述的保护电路模块，其中，所述外部输入和输出端子被连接到所述印刷电路板的前侧，阴极端子连接部分和安全元件连接部分被形成在所述印刷电路板的后侧处使得所述阴极端子连接部分和所述安全元件连接部分分别对应于所述阴极端子和所述安全元件，并且所述安全元件的一端在所述安全元件的另一端被连接到所述阳极端子的状态下被连接到所述安全元件连接部分。 
15.根据权利要求14所述的保护电路模块，其中，所述安全元件连接部分被构造成使得所述安全元件连接部分的一端在所述安全元件 连接部分的另一端被联接到所述印刷电路板的后侧的状态下被垂直地弯曲。 
16.根据权利要求13所述的保护电路模块，其中，在所述电绝缘壳体的侧面处被设有安装孔，所述印刷电路板和所述安全元件被安装在所述安装孔中。 
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