专利名称：电池保护板与电芯的组合及其组合方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种电池保护板与电芯的组合及其 组合方法。
背景技术：
当前电子信息时代对移动电源的需求快速增长，锂离子电池以其具有高电压、高 容量、循环寿命长、安全性能好，自放电小、可快速充放电及工作温度范围大等优点，使其在 便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面得到了广泛的应用。然而，由于锂 离子电池能量密度高，在过充、过放、过流、短路及超高温充放电、过低温度使用时，容易损 坏，因此必须有一套严格的保护措施，以减少使用中的危险性。现有技术中为应用一片具有 保护回路的电路板(以下简称电池保护板)，来做为锂离子电池的电芯的保护界面。如图1所示，为一电芯1’与一电池保护板2’的组合示意图，其中电芯1’通过两 镍连接片3’与电池保护板2’连接，具体的组合方法，如下步骤步骤一，于电芯1’一端面上的正极处和负极处分别焊接一镍片4’，作为电芯1’的 正极和负极的焊接点；步骤二，取两镍连接片3’，分别将两镍连接片3’ 一端以低压直流点焊的方式，与 电芯1’上的正极和负极处的镍片4’熔接；步骤三，分别将两镍连接片3’的另一端，以烙铁手工焊接于电池保护板2’上的正 极和负极处。或者，先在电池保护板2’的正极和负极处以SMT方式分别焊接一镍片4’，再 以低压直流点焊的方式，将两镍连接片3’的另一端与电池保护板2’的正极和负极处的镍 片4，熔接。如图2所示，在用直流点焊机将镍连接片3’焊接于电芯1’及电池保护板2’的正 (负)极处的镍片4’上时，直流点焊机的正电极5’和负电极6’将镍连接片3’压接于镍片 4’上，正电极5’发出的输出电流7’流经镍片4’而由负电极6’流出，从而于镍连接片3’ 与镍片4’的接触处形成熔接点。但是，由于实施点焊的镍连接片3’与镍片4’同为镍金属 材料且为片状，输出电流V会有一大部分经由镍连接片3’散溢而流失焊接功率，使得流经 镍片4’的有效电流8，无法集中在焊接点形成高温，因此，需加大正电极5’和负电极6’之 间的距离a，以增加镍连接片3’的阻抗来减小流经镍连接片3’的损耗电流，以保证点焊成 功。如上所述，电池保护板与电芯的组合的组合方法，由电芯1’通过镍连接片3’与电 池保护板2’连接，在操作时需要四次低压直流点焊焊接，或两次低压直流点焊焊接和两次 手工焊接，工序烦琐；且采用同为片状的镍连接片3’与镍片4’实施点焊，焊接面积大且焊 接质量低；另外，用镍连接片3’将电芯1’和电池保护板2’连接后，还需一保护板支架(图 中未示)，以将电池保护板2’固定于电芯1’上，以避免受外力时电池保护板2’与电芯1’ 产生移位，成本高。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷和不足提供一种电池保护板与电 芯的组合及其组合方法，其可降低成本，简化工序，提高效率，缩小体积，提高焊接质量。为实现上述目的，本发明所提供电池保护板与电芯的组合，包括一电芯及一电池 保护板，电芯上端面设有一正极片和一负极片；电池保护板的一表面上设有控制电路及数 个电子元件，电池保护板的一表面上还设有分别对应焊接于电芯的正极片与负极片的一对 正极连接块与一对负极连接块，正极连接块与负极连接块由表面镀镍的铜制成，电池保护 板的另一表面上对应于正、负极连接块开设有贯穿电池保护板的数个导孔，各导孔内装设 有由铜制成的导电体，各导电体分别电性连接至正、负极连接块的其中之一上。如上所述电池保护板与电芯的组合方法，包括以下步骤步骤一，提供一具有数个导孔且导孔内装设有由铜制成的导电体的电池保护板， 将由表面镀镍的铜材料制成的一对正极连接块与一对负极连接块以SMT方式分别焊接于 电池保护板一表面的对应于电芯的正极片和负极片的位置，且每一正极连接块与负极连接 块对应于一导孔并与相应导电体电性连接；步骤二，将电池保护板的焊接有正、负极连接块的一表面盖合于电芯的设有正极 片和负极片的一端面，并使正极连接块与负极连接块分别对应于正极片和负极片；步骤三，将直流点焊机的正、负极棒抵压在电池保护板的另一表面的导电体处，将 电池保护板压紧于电芯上，并将电池保护板通过正、负极连接块而焊接于电芯的正极片及 负极片上，从而将电池保护板与电芯电连接。如上所述，本发明电芯与电池保护板的组合可依照本发明方法，利用直流点焊机 将由表面镀镍的铜材料制成的正极连接块与负极连接块焊接于电芯的正、负极片与电池保 护板之间，使用材料少，减少焊接次数，并缩小焊点尺寸，从而可降低成本，简化工序，提高 效率，缩小体积，提高焊接质量。
图1为现有技术的电芯与电池保护板的连接示意图。
图2为用直流点焊机将镍连接片焊接于电池保护板及电芯镍片上的焊接示意图。 图3为本发明的电池保护板的俯视图。 图4为本发明的电池保护板的仰视图。 图5为本发明的电芯的俯视图。
图6为用直流点焊机将焊接有正极连接块与负极连接块的电池保护板焊接于电
芯的负极片上的焊接示意图<
图中各零部件的附图标记说明如下 [现有技术]
电芯
镍连接片 正电极 输出电流 [本发明]
1， 电池保护板 3’ 镍片
5’ 负电极 V 有效电流
电芯1正极片11
负极片12电池保护板2
电子元件20正极连接块21
正极控制连接块211正极电传导连接块212
负极连接块22负极控制连接块221
负极电传导连接块222导孔2具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。请参阅图4和图5，本发明电池保护板与电芯的组合包括电芯1和电池保护板2。请参阅图5，电芯1的上端面设有正极片11及负极片12。请参阅图3、图4和图5，电池保护板2的下表面上设有控制电路，电池保护板2相 对于电芯1的下表面上以SMT的方式焊接有数个电子元件20及一对正极连接块21与一对 负极连接块22，其中正极连接块21对准电芯1的正极片11，负极连接块22对准电芯1的负 极片12。正极连接块21包括一与电池保护板2的控制电路电连接的正极控制连接块211 及一不与任何电路电连接而仅作为低压直流点焊时的传导路径的正极电传导连接块212 ； 负极连接块22包括一与电池保护板2的控制电路电连接的负极控制连接块221及一不与 任何电路电连接而仅作为低压直流点焊时的电传导路径的负极电传导连接块222。正极连接块21与负极连接块22均由表面镀镍的铜制成，其中镀镍的厚度不小于 15 μ m。负极连接块22的高度与电芯1的负极片12的高度的和等于正极连接块21与电芯 1的正极片11的高度的和。由于正、负极连接块21、22需通过直流点焊机分别焊接于电芯 1的正极片11和负极片12上，两正极连接块21的总的水平面面积小于电芯1的正极片11 的面积，两负极连接块22的总的水平面面积小于电芯1的负极片12的面积；且由于直流点 焊机点焊形成的熔接点的直径大约为0. 5 1mm，为确保有足够的焊接面积，每一正、负极 连接块21、22的长度和宽度需不小于1. 2m，且需保持一定的间距。电池保护板2的上表面 上对应于正、负极连接块21、22开设有贯穿电池保护板2的四个导孔23，导孔23内装设有 由铜制成的导电体(图中未示)，各导电体分别电性连接至一对正极连接块21及一对负极 连接块22的其中之一上，以作为直流点焊机点焊时的接触点。本发明电池保护板与电芯的组合方法，如以下步骤步骤一，提供一具有四个导孔23且导孔23内装设有由铜制成的导电体的电池保 护板2，将一对正极连接块21与一对负极连接块22以SMT方式焊接于电池保护板2的下 表面的对应于电芯1的正极片11和负极片12的位置，且每一正极连接块21及负极连接块 22对应于一导孔23并与相应导电体电性连接。在本步骤中，由于本实施例中电子元件20的最大高度为1. 35mm,电芯1的负极片 12与正极片11的高度差为0. 2mm，直流点焊机点焊形成的熔接点的直径大约为0. 5 1mm， 由此采用的正极连接块21的长宽高尺寸为1. 5 X 1. 5 X 1. 5mm，采用的负极连接块22的长宽 高尺寸为1. 5X1. 5X1. 3mm，正极控制连接块211与正极电传导连接块212之间及负极控制 连接块221与负极电传导连接块222之间的间距为0. 3mm。
步骤二，将电池保护板2的焊接有正、负极连接块21、22的下表面盖合于电芯1的 设有正极片11和负极片12的上端面，并使正、负极连接块21、22分别对应于正极片11和 负极片12。步骤三，将直流点焊机的正、负极棒抵压在电池保护板2的另一表面的导电体处， 将电池保护板2压紧于电芯1上，并将电池保护板2通过正、负极连接块21、22而焊接于电 芯1的正极片11及负极片12上，从而将电池保护板2与电芯1电连接。在步骤三中，具体的实施方式为1.将直流点焊机的正、负极棒抵压在电池保护板2的上表面上的对应于正极片11 的导孔23内的导电体上(请参见图6)，并分别对准正极控制连接块211及正极电传导连接 块212，然后施加1 1. 5Kg的压力持续100ms，以确保直流点焊机的正、负极棒与电池保护 板2以及正极控制连接块211及正极电传导连接块212与电芯1的正极片11接触良好。2.直流点焊机经由正负极棒第一次输出2V/1. 2KA的能量持续2. 5ms，将正极控制 连接块211及正极电传导连接块212与电芯1的正极片11之间的细微尖点及脏污熔化削 除。在此，直流点焊机的正、负极棒由铜材料制成，电池保护板2的导孔23内为铜材 料，正极控制连接块211及正极电传导连接块212为表面镀镍的铜材制成，因此正极控制连 接块211及正极电传导连接块212与电芯1的正极片11之间的接触阻抗大于直流点焊机 的正、负极棒与电池保护板2之间的接触阻抗，从而使得直流点焊机输出能量的大部分在 正极控制连接块211及正极电传导连接块212与电芯1的正极片11的接触点上以发热形 式消耗，进而直流点焊机第一次输出能量产生的高热，将正极控制连接块211及正极电传 导连接块212与电芯1的正极片11之间的细微尖点及脏污熔化削除。3.停留大约IOms后，直流点焊机第二次输出能量，即输出2V/1. 2KA的能量持续约 2. 5ms，则第二次输出能量产生的高热，将正极控制连接块211及正极电传导连接块212通 过其镀镍层熔接于电芯1的正极片11上。4.重复1 3的步骤将负极控制连接块221及负极电传导连接块222用直流点焊 机熔接于电芯1的负极片12上。综上所述，本发明电池保护板与电芯的组合及其组合方法，利用直流点焊机将表 面镀镍的由铜金属材料制成的正、负极连接块21、22焊接于电芯1的正、负极片11、12与电 池保护板2之间，其优点在于1.以SMT方式将正、负极连接块21、22分别焊接于电池保护板2上的对应位置，较 人工焊接方式定位准确。2.只需两次低压直流点焊，与现有技术的四次低压直流点焊或两次低压直流点焊 焊接加上两次手工焊接比较，工序简化。3.镀镍铜材制成的正、负极连接块21、22，与现有技术的两片镍连接片3’比较，材 料成本减少50 %，作业成本及检验成本也相对减少。4.本发明点焊的焊接点为两个独立的表面镀镍的铜材制成的正极连接块21和两 个独立的表面镀镍的铜材制成的负极连接块22，点焊时没有电流分流的情况，所以两正极 连接块21之间及两负极连接块22之间的间距只需符合SMT工艺的安全距离即可，焊接能 量可以集中在焊点上，能量损耗少，点焊质量提升，且减小焊接面积，使产品小型化。
权利要求
1.一种电池保护板与电芯的组合，包括一电芯及一电池保护板，电芯上端面设有一正 极片和一负极片；电池保护板的一表面上设有控制电路及数个电子元件，其特征在于所 述电池保护板的一表面上还设有分别对应焊接于电芯的正极片与负极片的一对正极连接 块与一对负极连接块，正极连接块与负极连接块由表面镀镍的铜制成，电池保护板的另一 表面上对应于正、负极连接块开设有贯穿电池保护板的数个导孔，各导孔内装设有由铜制 成的导电体，各导电体分别电性连接至正、负极连接块的其中之一上。
2.如权利要求1所述的电池保护板与电芯的组合，其特征在于所述正极连接块包括 一与电池保护板的控制电路电连接的正极控制连接块及一不与任何电路电连接而仅作为 低压直流点焊时的传导路径的正极电传导连接块；负极连接块包括一与电池保护板的控制 电路电连接的负极控制连接块及一不与任何电路电连接而仅作为低压直流点焊时的电传 导路径的负极电传导连接块。
3.如权利要求2所述的电池保护板与电芯的组合，其特征在于所述正极控制连接块 及正极电传导连接块的总的水平面面积小于电芯的正极片的面积，负极控制连接块及负极 电传导连接块的总的水平面面积小于电芯的负极片的面积。
4.如权利要求2所述的电池保护板与电芯的组合，其特征在于所述负极连接块的高 度与电芯的负极片的高度的和等于正极连接块与电芯的正极片的高度的和。
5.如权利要求2所述的电池保护板与电芯的组合，其特征在于所述正极连接块与负 极连接块表面镀镍的厚度不小于15 μ m。
6.如权利要求2所述的电池保护板与电芯的组合，其特征在于所述每一正极连接块 与负极连接块的长度和宽度不小于1. 2mm，且两正极连接块之间及两负极连接块之间需保 持一定的间距。
7.如权利要求6所述的电池保护板与电芯的组合，其特征在于所述间距为SMT的安 全距离，此安全距离需不小于0. 3mm。
8.—种电池保护板与电芯的组合方法，其特征在于包括以下步骤步骤一，提供一具有数个导孔且导孔内装设有由铜制成的导电体的电池保护板，将由 表面镀镍的铜材料制成的一对正极连接块与一对负极连接块以SMT方式分别焊接于电池 保护板一表面的对应于电芯的正极片和负极片的位置，且每一正极连接块与负极连接块对 应于一导孔并与相应导电体电性连接；步骤二，将电池保护板的焊接有正、负极连接块的一表面盖合于电芯的设有正极片和 负极片的一端面，并使正极连接块与负极连接块分别对应于正极片和负极片；步骤三，将直流点焊机的正、负极棒抵压在电池保护板的另一表面的导电体处，将电池 保护板压紧于电芯上，并将电池保护板通过正、负极连接块而焊接于电芯的正极片及负极 片上，从而将电池保护板与电芯电连接。
9.如权利要求8所述的电池保护板与电芯的组合方法，其特征在于所述步骤三进一步 包括以下步骤(1)将直流点焊机的正、负极棒抵压在电池保护板的另一表面上的导孔处并分别对准 正(负)极控制连接块及正(负)极电传导连接块，然后施加一定的压力持续一段时间；(2)直流点焊机经由正负极棒第一次输出能量持续一段时间；(3)停留一段时间后，直流点焊机第二次输出能量持续约一段时间，使第二次输出能量产生的高热将正(负)极控制连接块及正(负)极电传导连接块通过其镀镍层熔接于电芯 的正(负)极片上。
全文摘要
本发明公开了一种电池保护板与电芯的组合及其组合方法，该组合方法包括以下步骤提供一装设有导电体的电池保护板，将一对正极连接块与一对负极连接块以SMT方式焊接于电池保护板一表面上，且每一正极连接块与负极连接块与相应导电体电性连接；将电池保护板盖合于电芯的设有正极片和负极片的一端面，并使正极连接块与负极连接块分别对应于正极片和负极片；将直流点焊机的正、负极棒抵压在电池保护板的另一表面的导电体处，将电池保护板压紧于电芯上，并将电池保护板通过正、负极连接块而焊接于电芯的正极片及负极片上，从而将电池保护板与电芯电连接。本发明电池保护板与电芯的组合方法提高效率，提高焊接质量。
文档编号H01M2/34GK102035038SQ20091019281
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者陈吉宏 申请人:富港电子(东莞)有限公司, 正崴精密工业股份有限公司