专利名称：保护电路板、二次电池及电池组的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种二次电池，更具体地讲，涉及一种包括二次保护装置的 保护电路板、一种包括所述保护电路板的二次电池以及一种包括所述二次电池的电池组 (battery pack)0
背景技术：
二次电池是可被重复使用和充电的可充电电池。二次电池被用在诸如蜂窝电话、 膝上型计算机和摄像机之类的各种便携式多媒体装置中。二次电池一般包括罐、设置在罐中的电极组件和裸电池。裸电池可包括连接到罐 的开口并电连接到外部端子的盖组件。二次电池可包括电连接到裸电池的保护电路板。二 次电池可包括在电池组中。此外，可在保护电路板上设置保护电路，以防止裸电池的过充电 和过放电。常常将诸如正温度系数(PTC)装置或温度保险丝(thermal fuse)之类的保护装 置安装在保护电路板上。可将保护装置称为“二次保护装置”，以与诸如安全排气口之类的 一次保护装置相区别。当由于过充电或过放电引起二次电池的电压过度升高或二次电池的温度过度升 高时，典型的二次保护装置将电流切断。从而二次保护装置可防止二次电池的破损或劣化。 一般将一次保护装置安装在裸电池中，从而一次保护装置可对裸电池的温度敏感。一般将二次保护装置安装在裸电池和保护电路板之间的空间内，并且在二次保护 装置上提供用来将保护电路板与裸电池电连接的结构。如此，保护电路板的制造工艺和/ 或保护电路板与裸电池的组装工艺一般很复杂。此外，二次保护装置电连接到裸电池的第一电极并与裸电池的第二电极绝缘。因 此，在传统的二次电池中，要形成额外的结构来使二次保护装置与裸电池的外表面绝缘，从 而使制造工艺复杂并增加了成本。如果未将二次保护装置绝缘，则二次保护装置不能执行 其功能，另外，二次电池易出故障。此外，由于二次保护装置一般安装在裸电池和保护电路板之间的空间内，所以电 池组的尺寸会增加，或者该空间不能用于其他目的。
发明内容
本发明的实施例涉及一种保护电路板、一种二次电池和一种电池组，保护电路板、 二次电池和电池组克服或基本克服了相关领域的局限性和缺点导致的一个或多个问题。本发明实施例的方面通过将二次保护装置设置在保护电路板中而提供了一种具 有简单结构的保护电路板。本发明其他实施例的方面提供了一种二次电池，其中，二次保护装置设置在保护 电路板内部以使二次保护装置与裸电池绝缘。本发明其他实施例的方面提供了一种电池组，其中，二次保护装置设置在保护电路板内部，从而节省了保护电路板和裸电池之间的空间。根据本发明的一个示例性实施例，保护电路板包括板体和板体内部的二次保护装置。板体可具有大致为长方体的形状并在中心部分具有孔，保护电路板还可包括在板 体的一个表面上的外部端子，以及在板体的另一表面上的充电/放电装置。板体可包括至少两个电路层，二次保护装置的第一端部可连接到电路层的最上 层，二次保护装置的第二端部可连接到电路层的最下层。保护电路板还可包括在板体的顶表面上的绝缘层和底表面上的绝缘层。绝缘层可包括感光阻焊(photoimageablesolder resist，PSR)层。二次保护装置不会被暴露到板体的外部。二次保护装置可包括正温度系数(PTC)装置或者与PTC装置基本等同的保护装置。PTC装置可包括PTC主体，具有大致为长方体的形状；第一导电部件，在PTC主体 的至少一个表面上；第二导电部件，与第一导电部件分隔开并在PTC主体的至少一个表面 上，该表面上没有第一导电部件。根据另一示例性实施例，二次电池包括裸电池和电连接到裸电池的保护电路板， 其中，保护电路板包括板体和板体内部的二次保护装置。裸电池可包括罐、罐中的电极组件以及封闭罐的开口的盖组件。保护电路板还可包括电极端子，位于板体的中心部分并连接到裸电池的第一电 极；多个电极，位于板体的端部并连接到裸电池的第二电极。二次保护装置不会被暴露到板体的外部。保护电路板还可包括在板体的顶表面上的绝缘层和底表面上的绝缘层。绝缘层可包括PSR层。二次保护装置可包括PTC装置或者与PTC装置基本等同的保护装置。根据另一示例性实施例，电池组包括裸电池；保护电路板，电连接到裸电池；顶 壳，将保护电路板结合到裸电池的一端，其中，保护电路板包括板体和板体内部的二次保护
直ο裸电池可包括罐、罐中的电极组件以及封闭罐的开口的盖组件。保护电路板还可包括电极端子，位于板体的中心部分并连接到裸电池的第一电 极；多个电极，位于板体的端部并连接到裸电池的第二电极。二次保护装置不会被暴露到板体的外部。保护电路板还可包括在板体的顶表面上的绝缘层和底表面上的绝缘层。绝缘层可包括PSR层。二次保护装置可包括PTC装置或者与PTC装置基本等同的保护装置。电池组还可包括结合到裸电池另一端的底壳。电池组还可包括包围裸电池的侧表 面、顶壳和底壳的标签片。
通过参照附图对示例性实施例进行的详细描述，上述和其他特征和优点对本领域的普通技术人员来说将会变得更加明显，其中图1是根据本发明一个实施例的保护电路板的侧视图；图2是图1的保护电路板的透视图；图3是图1的保护电路板的正温度系数(PTC)装置的剖视图；图4是根据本发明一个实施例的二次电池的局部分解透视图；图5是图4中的二次电池的局部正视图，示出了二次电池的组装完的状态；图6是根据本发明一个实施例的电池组的分解透视图。
具体实施例方式在这里参照附图更充分地描述了特定示例性实施例；然而，本发明的实施例可以 用不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，通过举例的方 式提供这些示例性实施例来理解本发明，并将本发明的范围传达给本领域技术人员。在附图中，为了图示的清晰，会夸大层和区域的尺寸。还应该理解的是，当层或元 件被称作“在”另一层或基板“上”时，该层或元件可以直接在另一层或基板上，或者也可以 存在中间层。此外，应该理解的是，当层被称作“在”另一层“之下”时，该层可以直接在另一 层之下，或者也可以存在一个或多个中间层。此外，还应该理解的是，当层被称作“在”两层 “之间”时，该层可以是这两层之间的唯一一层，或者也可以存在一个或多个中间层。此外， 在以下描述中，相同的标号始终表示相同的元件。下文中，将参照附图来详细描述特定的示例性实施例。图1是根据本发明一个实施例的保护电路板的侧视图。图2是图1的保护电路板 的透视图。图3是图1的保护电路板的正温度系数(PTC)装置的剖视图。参照图1至图3，根据一个示例性实施例，保护电路板100包括板体110和设置在 板体110中的二次保护装置120。在一个实施例中，板体110具有大致为长方体或近似长方体的形状。孔111形成 在板体110的中心部分。在一个实施例中，外部端子112安装在板体110的一个表面(例 如，顶表面)上以将电流传输到外面的部件，充电/放电装置113安装在板体110的另一表 面(例如，底表面)上。在一个示例性实施例中，二次保护装置120设置在板体110中，从而二次保护装置 120被嵌入板体110中并且不被暴露到板体110的外部。可在组成板体110的印刷电路板的安装过程中安装二次保护装置120。至少两个 或四个电路层114a、114b、114c和114d会形成在板体110中。在一个示例性实施例中，二 次保护装置120的上端部连接到电路层的最上层114a，二次保护装置120的下端部连接到 电路层的最下层114d。按这种方式，二次保护装置120电连接到板体110的电路层114a和 114d以形成电路结构。在示例性实施例中，用感光阻焊(PSR)油墨来涂覆板体110的顶表面和底表面。当 制造印刷电路板时，执行PSR处理工艺以在印刷电路板的电路上形成绝缘层。PSR处理的 结果是，在后面的焊接工艺中当在印刷电路板上安装组件时，可以防止或基本上防止电路 之间的焊桥的形成。也就是说，通过执行这样的PSR处理工艺，可以使二次保护装置120绝缘。
可以将PTC装置或与PTC装置等同或基本等同的保护装置用作二次保护装置 120 (在下文中也称作PTC装置120)。然而，二次保护装置120并不局限于此，并且可以可 替代地包括任何其他适合的保护装置。进一步参照图3，在一个实施例中，PTC装置120包括PTC主体121，具有大致为长 方体或近似长方体的形状；第一导电部件122，包围PTC主体121的至少一个表面；第二导 电部件123，与第一导电部件122分隔开并包围PTC主体121的余下的表面中的至少一个表 面。第一导电部件122连接到板体110的电路层中的一个电路层114a，第二导电部件123 连接到板体110的电路层中的另一电路层114d。在一个实施例中，通过在结晶聚合物中分散导电颗粒来制造PTC主体121。可将碳 颗粒用作导电颗粒，可将诸如聚烯烃类聚合物之类的合成树脂用作结晶聚合物。在小于或 等于参考温度或者预选温度的温度，PTC主体121的导电颗粒聚集在一起，使得第一导电部 件122和第二导电部件123通过PTC主体121电连接。然而，在高于参考温度的温度，PTC 主体121的结晶聚合物膨胀，并且PTC主体121的导电颗粒被分离而增加了 PTC主体121的 电阻。因此，在第一导电部件122和第二导电部件123之间不会有电流流动，或者仅有少量 电流流动。也就是说，在这种情况下，在连接第一导电部件122和第二导电部件123的PTC 主体121中不会有电流流动或仅有少量电流流动。因此，可将PTC装置120用作用以防止电池破损的安全装置。例如，由于过电流、 过电压或过功耗产生的热，电池的温度会增加得高于预设温度或参考温度。此后，如果PTC 主体121的温度降至等于或低于预设温度的温度，则PTC主体121的结晶聚合物收缩而使 导电颗粒聚集，从而PTC主体121变得导电。在所描述的示例性实施例中，由于PTC装置120( 二次保护装置)设置在保护电路 板100的板体110的内部，所以额外的绝缘结构是不必要的。此外，保护电路板100的尺寸 不因PTC装置120而增加。下面描述根据本发明另一示例性实施例的二次电池。图4是根据本发明一个实施例的二次电池的局部分解透视图。图5是图4中的二 次电池的局部正视图，示出了二次电池的组装完的状态。参照图4和图5，在一个示例性实施例中，二次电池200包括裸电池210和电连接 到裸电池210的保护电路板100。保护电路板100包括在其中设置有PTC装置120的板体 110。在一个实施例中，保护电路板100和PTC装置120具有与上述保护电路板100和PTC 装置120相同或基本相似的结构。因此，对保护电路板100和PTC装置120使用相同的标 号，并且在此将不再重复对它们的详细描述。裸电池210包括罐211、容纳在罐211中的电极组件212和构造为封闭罐211的开 口的盖组件220。在一个实施例中，罐211是大致为长方体形状或近似长方体形状并且具有形成在 罐211的端部中的开口的容器。可通过诸如深冲压之类的方法来形成罐211。在一个实施 例中，罐211起着端子的功能。可由诸如铝之类的轻质导电金属、铝合金或任何其他适合的 材料来形成罐211。将罐211构造为容纳或包含电极组件212和电解液，并且在通过开口将 电极组件212插入到罐211内以后用盖组件220将罐211的开口封闭。电极组件212包括正极板213、分隔件214、负极板215、从正极板213延伸的正极接线片216、从负极板215延伸的负极接线片217、附于正极接线片216和负极接线片217 的绝缘带218。分隔件214设置在正极板213和负极板215之间，正极板213、分隔件214和负极 板215按所谓的“凝胶卷(jelly roll) ”形状缠绕。通过用诸如二氧化锂钴(LiCoO2)之类 的正极活性材料涂覆铝箔集流体来形成正极板213，通过用诸如碳之类的负极活性材料涂 覆铜箔集流体来形成负极板215。可由聚乙烯、聚丙烯，或者聚乙烯和聚丙烯的共聚物来形 成分隔件214。分隔件214可比正极板213和负极板215宽，以在正极板213和负极板215 之间可靠地提供绝缘。连接到正极板213的正极接线片216和连接到负极板215的负极接线片217从电 极组件212延伸。绝缘带218在正极接线片216和负极接线片217从电极组件212延伸的 位置围绕正极接线片216和负极接线片217缠绕，从而在正极板213和负极板215之间提
供绝缘。在一个实施例中，盖组件220包括盖板221、垫片222、电极端子223、绝缘板224、 端子板225和绝缘壳226。在一个实施例中，端子穿过孔221a穿过盖板221的中心部分形成以容纳电极端子 223，垫片222围绕电极端子223设置以使电极端子223与盖板221绝缘。在一个实施例中， 电解液注入孔221b形成在盖板221的一侧，以将电解液注入到罐211中。在将电解液注入 到罐211中之后，使用塞子227将电解液注入孔221b封闭。在一个实施例中，电极端子223电连接到负极接线片217并起着负极端子的功能。 可选择地，可将电极端子223电连接到正极接线片216并用作正极端子。将绝缘板224设置于盖板221的底表面，并将端子板225设置于绝缘板224的底 表面。也就是说，绝缘板224将盖板221与端子板225绝缘。端子板225结合到电极端子223的下端部分。在一个实施例中，电极组件212的 负极板215通过负极接线片217电连接到端子板225和电极端子223。例如通过将正极接 线片217焊接到盖板221的底表面，可将电极组件212的正极板213电连接到盖板221的
底表面。绝缘壳226设置在电极组件212的顶表面。绝缘壳226包括负极接线片穿过部分 226a、正极接线片穿过部分226b、与用来将电解液注入到罐211中的电解液注入孔221b相 应的电解液注入孔226c。在通过电解液注入孔221b和226c将电解液注入到罐211中之后，使用塞子227 将电解液注入孔221b封闭。保护电路板100包括板体110和设置在板体110中的PTC装置120。在一个实施 例中，电极端子114设置在形成在板体110的中心部分中的孔111的下端，并且引线板115 和116设置在板体110的底表面的两侧。在一个实施例中，将电极端子114用作负极端子， 将引线板115和116用作正极端子。可选择地，可将电极端子114用作正极端子，可将引线 板115和116用作负极端子。在上述二次电池200中，保护电路板100电连接到裸电池210。在一个实施例中，通过板体110的孔111将电极端子114点焊到裸电池210的电极 端子223。此外，在一个实施例中，通过激光焊接将引线板115和116连接到裸电池210的
8顶表面。在一个实施例中，电极端子223是裸电池210的负极端子，盖板221是裸电池210 的正极端子，并且引线板115和116中的至少一个被焊接到盖板221的顶表面并电连接到 裸电池210的正极端子。在上述二次电池200中，PTC装置120 ( 二次保护装置)设置在板体100内部，从而 当二次电池200的温度因内部或外部原因而过度升高时通过切断电流来防止二次电池200 起火或爆炸。由于PTC装置120设置在板体110内部，所以PTC装置120可有效地与裸电池210 绝缘。此外，PTC装置120可有效地与裸电池210绝缘而不需要额外的组件。此夕卜，由于PTC装置120不位于保护电路板100和裸电池210之间的空间内，所以 可将其他组件或装置布置在保护电路板100和裸电池210之间的空间内。下面描述根据本发明另一示例性实施例的电池组。图6是根据本发明一个示例性实施例的电池组的分解透视图。参照图6，在示例性实施例中，电池组300包括裸电池210 ；保护电路板100，电连 接到裸电池210 ；顶壳310，将保护电路板100结合到裸电池210的顶部；底壳320，结合到 裸电池210的底部；标签片330，围绕裸电池210的侧壁卷绕从而将顶壳310和底壳320结 合到裸电池210并保护裸电池210的侧壁。保护电路板100包括在其中设置有PTC装置120的板体110。在示例性实施例中， 保护电路板100和PTC装置120具有与上述保护电路板100和PTC装置120相同或基本相 似的结构。因此，在下面的描述中，对保护电路板100和PTC装置120使用相同的标号，并 且在此将不再重复对它们的详细描述。顶壳310具有大致为长方体或近似长方体的形状。顶壳310的内部空间足够大来 容纳保护电路板100，并且顶壳310的底部是敞开的。在一个实施例中，端子孔311形成在 顶壳310的一侧内，从而保护电路板100的外部端子112可通过端子孔311被暴露。片附 着部件312形成在顶壳310的另一侧，以便使浸没指示片340附于顶壳310。在一个实施例中，边肋(lateral rib) 321形成在底壳320的两条长边上，以支撑 裸电池210的长边的下部。双面胶带350设置在裸电池210和底壳320之间，以将裸电池210的底边与底壳 320的顶边粘合在一起。以这种方式，底壳320结合到裸电池210的底边。在一个实施例中，标签片330围绕顶壳310的下端部、底壳320的边肋321和裸电 池210的侧壁缠绕。在电池组300中，裸电池210和保护电路板100彼此电连接在一起。也就是说，在 示例性实施例中，裸电池210的电极端子223 (例如，负极端子)电连接到保护电路板100 的电极端子114。此夕卜，裸电池210的盖板221(例如，正极端子)电连接到保护电路板100 的引线板115和116。在电池组300中，可通过电极端子223将热传递到设置在保护电路板100中的PTC 装置120。因此，如果电池组300的温度过度升高，PTC装置120可切断电流以防止电池组 300起火或爆炸。PTC装置120安装在板体110的内部，并且在一个实施例中，用PSR涂覆板体110 的顶表面和底表面来形成绝缘层。如此，可在保护电路板100和裸电池210之间提供更可靠的绝缘。此外，不需要额外的组件使PTC装置120与裸电池210绝缘。此外，可以节省保护电路板100和裸电池210之间的空间。因此，可在节省下的空 间内布置另一组件或装置，或者可以减小电池组300的尺寸。如上所述，根据本发明的一个示例性实施例，保护电路板具有在其中设置有二次 保护装置的简单结构。可将二次保护装置简单地安装于保护电路板。根据本发明的另一示例性实施例，二次电池包括具有在其中设置有二次保护装置 的保护电路板，以有效地使二次保护装置与裸电池绝缘。如此，可以不需要用来使二次保护 装置与裸电池绝缘的工艺。根据本发明的另一示例性实施例，电池组包括设置在保护电路板内部的二次保护 装置，以节省保护电路板与裸电池之间的空间。如此，可以减小电池组的尺寸。在这里公开了本发明的特定示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是这些术 语仅仅以上位的和描述性的含义而被使用和解释，而非出于限制的目的。因此，本领域的普 通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求书描述的本发明的精神和范围的情况下，可以 做出各种形式和细节上的改变。
权利要求
一种保护电路板，包括板体；板体内部的二次保护装置。
2.如权利要求1所述的保护电路板，其中，所述板体具有大致为长方体的形状并在中 心部分具有孔，其中，保护电路板还包括在板体的一个表面上的外部端子，以及在板体的另一表面上 的充电/放电装置。
3.如权利要求1所述的保护电路板，其中，所述板体包括至少两个电路层，其中，所述二次保护装置的第一端部连接到电路层的最上层，二次保护装置的第二端 部连接到电路层的最下层。
4.如权利要求1所述的保护电路板，其中，所述保护电路板还包括在所述板体的顶表 面上的绝缘层和底表面上的绝缘层。
5.如权利要求4所述的保护电路板，其中，所述绝缘层包括感光阻焊层。
6.如权利要求1所述的保护电路板，其中，所述二次保护装置不被暴露到板体的外部。
7.如权利要求1所述的保护电路板，其中，所述二次保护装置包括正温度系数装置或 者与正温度系数装置基本等同的保护装置。
8.如权利要求7所述的保护电路板，其中，所述正温度系数装置包括 正温度系数主体，具有大致为长方体的形状；第一导电部件，在正温度系数主体的至少一个表面上；第二导电部件，与第一导电部件分隔开并在正温度系数主体的至少一个表面上，该表 面上没有第一导电部件。
9.一种二次电池，包括 裸电池；电连接到裸电池的保护电路板， 其中，保护电路板包括板体和板体内部的二次保护装置。
10.如权利要求9所述的二次电池，其中，所述裸电池包括 罐；罐中的电极组件； 封闭罐的开口的盖组件。
11.如权利要求9所述的二次电池，其中，所述保护电路板还包括 电极端子，位于板体的中心部分并连接到裸电池的第一电极；多个电极，位于板体的端部并连接到裸电池的第二电极。
12.如权利要求9所述的二次电池，其中，所述二次保护装置不被暴露到板体的外部。
13.如权利要求9所述的二次电池，其中，所述保护电路板还包括在板体的顶表面上的 绝缘层和底表面上的绝缘层。
14.如权利要求13所述的二次电池，其中，所述绝缘层包括感光阻焊层。
15.如权利要求9所述的二次电池，其中，所述二次保护装置包括正温度系数装置或者 与正温度系数装置基本等同的保护装置。
16.一种电池组，包括裸电池；保护电路板，电连接到裸电池；顶壳，将保护电路板结合到裸电池的一端，其中，保护电路板包括板体和板体内部的二次保护装置。
17.如权利要求16所述的电池组，其中，所述裸电池包括 罐；罐中的电极组件； 封闭罐的开口的盖组件。
18.如权利要求16所述的电池组，其中，所述保护电路板还包括 电极端子，位于板体的中心部分并连接到裸电池的第一电极；多个电极，位于板体的端部并连接到裸电池的第二电极。
19.如权利要求16所述的电池组，其中，所述二次保护装置不被暴露到板体的外部。
20.如权利要求16所述的电池组，其中，所述保护电路板还包括在板体的顶表面上的 绝缘层和底表面上的绝缘层。
21.如权利要求20所述的电池组，其中，所述绝缘层包括感光阻焊层。
22.如权利要求16所述的电池组，其中，所述二次保护装置包括正温度系数装置或者 与正温度系数装置基本等同的保护装置。
23.如权利要求16所述的电池组，其中，所述电池组还包括结合到裸电池另一端的底
24.如权利要求23所述的电池组，其中，所述电池组还包括包围所述裸电池的侧表面、 顶壳和底壳的标签片。
全文摘要
本发明公开了一种保护电路板、一种二次电池以及一种包括二次电池的电池组。在保护电路板以及二次电池和包括保护电路板的电池组的多个实施例中，二次保护装置设置在保护电路板的板体中，以便于制造并且在不使用额外的结构来使二次保护装置与裸电池绝缘的情况下改善二次保护装置的性能。
文档编号H05K1/18GK101944584SQ201010220349
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月1日 优先权日2009年7月2日
发明者张营喆 申请人:三星Sdi株式会社