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TWI881185B - 電池組及其製造方法 - Google Patents

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TWI881185B
TWI881185B TW110139811A TW110139811A TWI881185B TW I881185 B TWI881185 B TW I881185B TW 110139811 A TW110139811 A TW 110139811A TW 110139811 A TW110139811 A TW 110139811A TW I881185 B TWI881185 B TW I881185B
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吳成鎭
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南韓商Ｌｇ化學股份有限公司
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Abstract

本揭露提供一種電池組，所述電池組包括使用散熱帶的保護電路模組（PCM）的散熱結構，其中應用由具有高的導熱性的材料製成的散熱帶代替傳統的波龍帶，且分散地散發由使用散熱帶形成的保護電路模組（PCM）產生的熱量。

Description

電池組及其製造方法
本揭露是有關於一種電池組，且更具體而言，是有關於一種包括使用散熱帶的散熱結構的袋型電池組（pouch-type battery pack）。
在現代社會中，隨著用於包括行動裝置等的各種資訊技術（information technology，IT）裝置的技術發展及對所述各種IT裝置的需求增加，用於作為IT裝置的能量源的二次電池（secondary battery）的技術的發展及對所述二次電池的需求增加。
二次電池可根據殼體的形狀而分類為圓柱型、多邊型、袋型等。袋型二次電池的形狀可根據產品而容易變形，且袋型二次電池在廉價的生產成本及小的重量方面是有利的。因此，在大小減小/重量減輕的最近趨勢中，袋型二次電池適當地適用於各種IT裝置，例如行動裝置。
一般而言，袋型電池組具有以下結構：在所述結構中，保護電路模組（protection circuit module，PCM）安裝於板形電池胞元的胞元平台部（cell terrace part）上。此時，保護電路模組（PCM）的外表面簡單地以「 」形狀被波龍（Poron）帶覆蓋及包繞，且保護電路模組的上部部分被上部帶覆蓋及包繞。此處，波龍帶是指當衝擊自外部被施加至電池組時，用於對傳遞至保護電路模組（PCM）的衝擊進行緩衝的帶。
在保護電路模組（PCM）中，安裝於電路基板上的場效電晶體（field effect transistor，FET）是主要的最大的加熱因子。如上所述，在其中保護電路模組由波龍帶及上部帶包繞的結構的情形中，保持其中由FET在保護電路模組（PCM）中產生的熱量不被散發的狀態，且溫度由於隨著時間持續的熱量而進一步升高。具體而言，應用於具有大的充電電流的電池組的保護電路模組具有其中設置有多個FET的結構，且在此種情形中，與保護電路模組（PCM）的加熱相關的上述局限變得更差。
保護電路模組（PCM）的連續加熱會導致例如對組件的損壞、劣化、及電池組爆炸的風險等局限。
為了克服上述局限，本揭露提供一種包括使用散熱帶的保護電路模組（PCM）加熱改善結構的袋型電池組。
根據本揭露的一種電池組包括：板形電池胞元，包括在所述板形電池胞元的一個側表面上向上延伸的胞元平台部，且具有穿過所述胞元平台部向外突出的一對電極引線；保護電路模組（PCM），包括設置於所述保護電路模組的上表面及下表面中的每一者上的兩個FET，且安裝於所述胞元平台部上；散熱帶，在以「 」形狀包繞所述保護電路模組（PCM）的同時被貼合，以在所述電池胞元的所述側表面、位於所述保護電路模組（PCM）與所述胞元平台部之間的區以及所述保護電路模組（PCM）的上部部分中的每一者處形成接觸區；以及上部帶，覆蓋由所述散熱帶包繞的所述保護電路模組（PCM）的所述上部部分。
所述電池組可更包括：下部帶，覆蓋所述電池胞元的下表面；側表面帶，覆蓋所述電池胞元的兩個側表面中的每一者；以及前表面帶，貼合至所述電池胞元的前表面。
所述散熱帶可包括：第一接觸部，與所述保護電路模組（PCM）的所述上表面接觸；第二接觸部，以自所述第一接觸部彎曲及延伸的形狀與位於所述保護電路模組（PCM）的側表面和所述電池胞元的上端表面之間的區接觸；第三接觸部，以自所述第二接觸部彎曲及延伸的形狀與位於所述保護電路模組（PCM）的所述下表面和所述胞元平台部的上表面之間的區接觸；第四接觸部，以自所述第三接觸部彎曲及延伸的形狀與所述胞元平台部的側部部分接觸；以及第五接觸部，以自所述第四接觸部彎曲及延伸的形狀與所述胞元平台部的下表面接觸。
因此，所述散熱帶可形成FET產熱傳遞路徑，自所述保護電路模組（PCM）的FET產生的熱量經由所述FET產熱傳遞路徑在自所述第一接觸部至所述第五接觸部的方向上移動。
此時，移動經過所述FET產熱傳遞路徑的熱量可在藉由所述第一接觸部、所述第四接觸部及所述第五接觸部中的每一者被分散之後被散發。
所述散熱帶可由具有高的導熱性的材料製成。
特別地，所述散熱帶可由石墨帶或包含鋁（Al）的合成帶製成。
根據本揭露，一種用於製造電池組的方法，所述電池組包括對自安裝於保護電路模組（PCM）中的FET產生的熱量進行輻射的結構，所述方法包括：保護電路模組安裝步驟，使用具有「 」形狀的散熱帶在電池胞元的側表面、位於所述保護電路模組（PCM）與在所述電池胞元的一個側表面上向上延伸的胞元平台部之間的區以及所述保護電路模組（PCM）的上部部分中的每一者處形成接觸區而在所述胞元平台部上安裝所述保護電路模組（PCM）；側表面覆蓋步驟，藉由將側表面帶貼合至所述電池胞元的兩個側表面中的每一者來覆蓋所述電池胞元的所述側表面；上部部分及下部部分覆蓋步驟，將上部帶及下部帶分別貼合至所述電池胞元的所述上部部分及所述下部部分，以覆蓋所述電池胞元的所述上部部分及所述下部部分；以及前表面覆蓋步驟，將前表面帶貼合至所述電池胞元的前表面以覆蓋所述電池胞元的所述前表面。
特別地，在所述保護電路模組安裝步驟中，所述散熱帶可以形成以下的結構貼合：第一接觸部，與所述所述保護電路模組（PCM）的上表面接觸；第二接觸部，以自所述第一接觸部彎曲及延伸的形狀與位於所述保護電路模組（PCM）的側表面和所述電池胞元的上端表面之間的區接觸；第三接觸部，以自所述第二接觸部彎曲及延伸的形狀與位於所述保護電路模組（PCM）的下表面和所述胞元平台部的上表面之間的區接觸；第四接觸部，以自所述第三接觸部彎曲及延伸的形狀與所述胞元平台部的側部部分接觸；以及第五接觸部，以自所述第四接觸部彎曲及延伸的形狀與所述胞元平台部的下表面接觸。
此時，所述散熱帶可形成FET產熱傳遞路徑，自所述保護電路模組的FET產生的熱量經由所述FET產熱傳遞路徑在自所述第一接觸部至所述第五接觸部的方向上移動。
此處，移動經過所述FET產熱傳遞路徑的熱量可在藉由所述第一接觸部、所述第四接觸部及所述第五接觸部中的每一者被分散之後被散發。
所述散熱帶可由具有高的導熱性的材料製成。
特別地，所述散熱帶可由石墨帶或包含鋁（Al）的合成帶製成。
在下文中，將參照所附圖式詳細闡述實施例，以易於熟習本揭露所屬技術者施行。然而，本揭露可以各種不同的形式實施，且並不限於本文中陳述的實施例。另外，為了清楚地闡釋圖式中的揭露內容，省略與說明無關的部分，且在說明書通篇中，相似的參考編號被指配給相似的部件。
在下文中，將參照圖式詳細闡述本揭露。 1. 根據本揭露的電池組
圖1是示出根據本揭露的電池組的拆卸狀態的分解圖，且圖2是示出圖1所示組件的耦合狀態的視圖。參照圖1及圖2，本揭露的電池組100主要包括板形電池胞元110、保護電路模組（PCM）120、散熱帶130以及第一帶140至第四帶170。 1.1. 板形電池胞元 110
板形電池胞元具有以下結構：在所述結構中，包括正電極板、負電極板及分隔件（separator）的電極總成密封於袋中，且所述袋可被形成為包繞電極總成的多層式片材結構。
所述袋包括自袋的一個側延伸的胞元平台部1142。胞元平台部1142形成預定區，且電池胞元的一對電極引線穿過所述區向外突出。另外，將在下文中闡述的保護電路模組120可穩定地放置於胞元平台部1142上。 1.2. 保護電路模組（ PCM ） 120
保護電路模組提供例如電池組過充電保護、過放電保護、過電流保護及短路保護等功能。如上所述，此種保護電路模組（PCM）安裝於胞元平台部1142上。
更具體而言，保護電路模組具有一般結構，所述一般結構包括：印刷電路板（printed circuit board，PCB）122，印刷電路圖案及可向電池胞元110提供過充電保護功能、過放電保護功能、過電流保護功能及短路保護功能的各種電子組件聚集於印刷電路板122中；以及外部輸入/輸出端子124，電性連接至PCB 122且具有形成於外部輸入/輸出端子124的端部處的連接件1242，以可連接至外部裝置。
圖3A及圖3B是分別示出保護電路模組（PCM）的上表面及下表面的視圖。本揭露的保護電路模組是應用於具有2.0庫侖或大於2.0庫侖的充電電流的電池組的保護電路模組。如圖3A及圖3B中所示，此種保護電路模組具有其中FET 1221、1222、1223及1224中的兩者安裝於保護電路模組的上表面或下表面中的每一者上的結構。 1.3. 散熱帶 130
散熱帶以包繞保護電路模組（PCM）120的形狀貼合，以形成預定散熱結構，且因此起到將保護電路模組120穩定地固定至胞元平台部1142上且對自保護電路模組120產生的熱量進行輻射的作用。
參照圖4，預定散熱結構可為在電池胞元110的側表面、位於保護電路模組120與胞元平台部之間的區以及保護電路模組（PCM）120的上部部分中的每一者處形成接觸區的結構。
特別地，散熱帶可以包繞保護電路模組120的形狀貼合，以形成：第一接觸部130a，與保護電路模組120的上表面接觸；第二接觸部130b，其以自第一接觸部130a彎曲及延伸的形狀與位於保護電路模組120的側表面和電池胞元110的上端表面之間的區接觸；第三接觸部130c，以自第二接觸部130b彎曲及延伸的形狀與位於保護電路模組120的下表面和胞元平台部1142的上表面之間的區接觸；第四接觸部130d，以自第三接觸部130c彎曲及延伸的形狀與胞元平台部1142的側部部分接觸；以及第五接觸部130e，以自第四接觸部130d彎曲及延伸的形狀與胞元平台部1142的下表面接觸。亦即，散熱帶以「 」形狀包繞保護電路模組120。
以此種形狀貼合的散熱帶可由具有高的導熱性的材料製成。舉例而言，散熱帶可為石墨帶或包含鋁（Al）的合成帶。
因此，散熱帶130可在自第一接觸部130a至第二接觸部130b、第三接觸部130c、第四接觸部130d、且然後第五接觸部130e的方向（如圖4中箭頭所示）上形成產生的熱量傳遞路徑。因此，在自FET 1221、1222、1223及1224產生的熱量如上所述在導熱路徑的方向上移動的同時，熱量可藉由暴露於外部的第一接觸部130a、第四接觸部130d及第五接觸部130e被分散地輻射。
在此原理中，本揭露的散熱帶可藉由對自保護電路模組120產生的熱量進行輻射來帶來有效地改善電池組100的加熱的結果。 1.4. 上部帶 140
如上所述，上部帶被形成為包繞由散熱帶130包繞的保護電路模組（PCM）120的上部部分，且因此起到將保護電路模組（PCM）120穩定地固定至胞元平台部1142且自外部保護所述保護電路模組的作用。 1.5. 下部帶 150
下部帶以包繞電池胞元110的下表面的形狀貼合，以覆蓋電池胞元110的下表面。 1.6. 側表面帶 160
側表面帶以包繞電池胞元110的兩個側表面中的每一者的形狀貼合，以覆蓋電池胞元110的所述兩個側表面。 1.7. 前表面帶 170
前表面帶貼合至電池胞元110的前表面。儘管在圖式中未單獨示出，但指示包括電池組100的序列號等的組資訊（pack information）的接墊印刷（pad print）（未示出）可貼合至第四帶的上表面。
上述第一帶140至第四帶170是應用於袋型電池組100的一般組件。 2. 根據本揭露的用於製造電池組的方法
根據本揭露的用於製造袋型電池組的方法可包括如下文所述的步驟。 2.1. 保護電路模組安裝步驟
散熱帶130以包繞保護電路模組120的形狀貼合，以形成預定散熱結構，且因此保護電路模組120可安裝於自板形電池胞元110的一個側延伸的胞元平台部1142上。
預定散熱結構可為在電池胞元110的側表面、位於保護電路模組120與胞元平台部1142之間的區以及保護電路模組120的上部部分中的每一者處形成接觸區的結構。
特別地，如上所述，散熱帶可以包繞保護電路模組120的形狀貼合，以形成：第一接觸部130a，與保護電路模組120的上表面接觸；第二接觸部130b，以自第一接觸部130a彎曲及延伸的形狀與位於保護電路模組120的側表面和電池胞元110的上端表面之間的區接觸；第三接觸部130c，以自第二接觸部130b彎曲及延伸的形狀與位於保護電路模組120的下表面和胞元平台部1142的上表面之間的區接觸；第四接觸部130d，以自第三接觸部130c彎曲及延伸的形狀與胞元平台部1142的側部部分接觸；以及第五接觸部130e，以自第四接觸部130d彎曲及延伸的形狀與胞元平台部1142的下表面接觸。
散熱帶130由石墨帶或包含鋁（Al）的合成帶製成。
因此，在自第一接觸部130a至第二接觸部130b、第三接觸部130c、第四接觸部130d、且然後第五接觸部130e的方向上形成產生的熱量傳遞路徑。移動經過路徑的熱量可藉由與外部接觸的第一接觸部130a、第四接觸部130d及第五接觸部130e被分散地輻射。因此，自保護電路模組120產生的熱量可被有效地散發。
如上所述，保護電路模組120具有應用於具有2.0庫倫或大於2.0庫倫的充電電流的電池組的結構，且其中FET 1221、1222、1223及1224中的兩者安裝於保護電路模組120的上表面或下表面的中的每一者上，如圖3A及圖3B中所示。在保護電路模組120具有此種結構的情形中，作為主要加熱因子的FET的加熱水準為高的。然而，在本揭露中，藉由如上所述的散熱帶130的散熱結構，可有效地降低加熱水準。 2.2. 側表面覆蓋步驟
在側表面覆蓋步驟中，藉由將側表面帶160貼合至電池胞元110的兩個側表面中的每一者來覆蓋電池胞元110的側表面。
2.3. 上部部分及下部部分覆蓋步驟
在上部部分及下部部分覆蓋步驟中，上部帶140以包繞電池胞元110的安裝有保護電路模組120的上部部分的形狀貼合，且下部帶150以包繞電池胞元110的下部部分的形狀貼合，使得電池胞元110的上部部分及下部部分分別被覆蓋。 2.4. 前表面覆蓋步驟
在前表面覆蓋步驟中，將前表面帶貼合至電池胞元110的前表面。儘管在圖式中未單獨示出，但在前表面帶被貼合之後，可將指示包括電池組100的序列號等的組資訊的接墊印刷（未示出）貼合至前表面帶的上表面。
本揭露的電池組保持總體上與傳統電池組的形狀相似的形狀。應用於傳統電池組的波龍帶被改變成具有高的導熱性的帶，且本揭露的電池組包括FET散熱結構，所述FET散熱結構使用帶將FET產生的熱量分散地輻射經過多個區。
因此，在組可加工性（pack processibility）保持於與以前相同的水準的同時，由PCM的FET產生的熱量被有效地分散輻射，進而確保防止由PCM的連續加熱引起的對組件損壞、劣化以及電池組爆炸的風險的效果。
儘管已參照實施例詳細闡述本揭露的技術理念，但應注意，上述實施例是為了例示的目的，而不是對其進行限制。另外，熟習此項技術者將理解，在本發明的技術理念的範圍內，各種實施例是可能的。
100:電池組 110:板形電池胞元/電池胞元 120:保護電路模組（PCM） 122:印刷電路板（PCB） 124:外部輸入/輸出端子 130:散熱帶 130a:第一接觸部 130b:第二接觸部 130c:第三接觸部 130d:第四接觸部 130e:第五接觸部 140:第一帶/上部帶 150:第二帶/下部帶 160:第三帶/側表面帶 170:第四帶/前表面帶 1142:胞元平台部 1221、1222、1223、1224:FET 1242:連接件
結合所附圖式閱讀以下詳細說明，可更詳細地理解示例性實施例，在所附圖式中： 圖1是示出根據本揭露的電池組的拆卸狀態的視圖。 圖2是示出本揭露的電池組的視圖。 圖3A是示出應用於本揭露的電池組的保護電路模組（PCM）的結構的視圖，且圖3B是示出應用於本揭露的電池組的保護電路模組（PCM）的結構的視圖。 圖4是示出本揭露的電池組的一部分的剖視圖，所述部分是自側方向觀察的。
110:板形電池胞元/電池胞元
122:印刷電路板(PCB)
130:散熱帶
130a:第一接觸部
130b:第二接觸部
130c:第三接觸部
130d:第四接觸部
130e:第五接觸部
160:第三帶/側表面帶
1142:胞元平台部
1221、1222、1223、1224:FET

Claims (13)

  1. 一種電池組，包括： 板形的電池胞元，包括在其一個側表面上向上延伸的胞元平台部，且具有穿過所述胞元平台部向外突出的一對電極引線； 保護電路模組（PCM），包括設置於所述保護電路模組的上表面及下表面中的每一者上的兩個場效電晶體，且安裝於所述胞元平台部上； 散熱帶，在以「 」形狀包繞所述保護電路模組（PCM）的同時被貼合，以在所述電池胞元的所述側表面、位於所述保護電路模組（PCM）與所述胞元平台部之間的區以及所述保護電路模組（PCM）的上部部分中的每一者處形成接觸區；以及 上部帶，覆蓋由所述散熱帶包繞的所述保護電路模組（PCM）的所述上部部分。
  2. 如請求項1所述的電池組，更包括： 下部帶，覆蓋所述電池胞元的下表面； 側表面帶，覆蓋所述電池胞元的兩個側表面中的每一者；以及 前表面帶，貼合至所述電池胞元的前表面。
  3. 如請求項1所述的電池組，其中所述散熱帶包括： 第一接觸部，與所述保護電路模組（PCM）的所述上表面接觸； 第二接觸部，以自所述第一接觸部彎曲及延伸的形狀接觸在所述保護電路模組（PCM）的側表面和所述電池胞元的上端表面之間的區； 第三接觸部，以自所述第二接觸部彎曲及延伸的形狀接觸在所述保護電路模組（PCM）的所述下表面和所述胞元平台部的上表面之間的區； 第四接觸部，以自所述第三接觸部彎曲及延伸的形狀接觸所述胞元平台部的側部部分；以及 第五接觸部，以自所述第四接觸部彎曲及延伸的形狀接觸所述胞元平台部的下表面。
  4. 如請求項3所述的電池組，其中所述散熱帶形成場效電晶體產熱傳遞路徑，自所述保護電路模組（PCM）的所述場效電晶體產生的熱量經由所述場效電晶體產熱傳遞路徑在自所述第一接觸部至所述第五接觸部的方向上移動。
  5. 如請求項4所述的電池組，其中移動經過所述場效電晶體產熱傳遞路徑的熱量在藉由所述第一接觸部、所述第四接觸部及所述第五接觸部中的每一者分散之後放出。
  6. 如請求項4所述的電池組，其中所述散熱帶由具有高的導熱性的材料製成。
  7. 如請求項6所述的電池組，其中所述散熱帶由石墨帶或包含鋁（Al）的合成帶製成。
  8. 一種用於製造電池組的方法，所述電池組包括對自安裝於保護電路模組（PCM）中的場效電晶體產生的熱量進行散熱的結構，所述方法包括： 保護電路模組安裝步驟，使用具有「 」形狀的散熱帶在電池胞元的側表面、位於所述保護電路模組（PCM）與在所述電池胞元的一個側表面上向上延伸的胞元平台部之間的區以及所述保護電路模組（PCM）的上部部分中的每一者處形成接觸區而在所述胞元平台部上安裝所述保護電路模組（PCM）； 側表面覆蓋步驟，藉由將側表面帶貼合至所述電池胞元的兩個側表面中的每一者來覆蓋所述電池胞元的所述兩個側表面； 上部部分及下部部分覆蓋步驟，將上部帶及下部帶分別貼合至所述電池胞元的所述上部部分及所述下部部分，以覆蓋所述電池胞元的所述上部部分及所述下部部分；以及 前表面覆蓋步驟，將前表面帶貼合至所述電池胞元的前表面以覆蓋所述電池胞元的所述前表面。
  9. 如請求項8所述的方法，其中在所述保護電路模組安裝步驟中，所述散熱帶以形成以下的結構貼合：第一接觸部，與所述所述保護電路模組（PCM）的上表面接觸；第二接觸部，以自所述第一接觸部彎曲及延伸的形狀接觸在所述保護電路模組（PCM）的側表面和所述電池胞元的上端表面之間的區；第三接觸部，以自所述第二接觸部彎曲及延伸的形狀接觸在所述保護電路模組（PCM）的下表面和所述胞元平台部的上表面之間的區；第四接觸部，以自所述第三接觸部彎曲及延伸的形狀接觸所述胞元平台部的側部部分；以及第五接觸部，以自所述第四接觸部彎曲及延伸的形狀接觸所述胞元平台部的下表面。
  10. 如請求項9所述的方法，其中所述散熱帶形成場效電晶體產熱傳遞路徑，自所述保護電路模組（PCM）的所述場效電晶體產生的熱量經由所述場效電晶體產熱傳遞路徑在自所述第一接觸部至所述第五接觸部的方向上移動。
  11. 如請求項10所述的方法，其中移動經過所述場效電晶體產熱傳遞路徑的熱量在藉由所述第一接觸部、所述第四接觸部及所述第五接觸部中的每一者分散之後放出。
  12. 如請求項10所述的方法，其中所述散熱帶由具有高的導熱性的材料製成。
  13. 如請求項12所述的方法，其中所述散熱帶由石墨帶或包含鋁（Al）的合成帶製成。
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