专利名称：具有新型结构的二次电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有新型结构的二次电池组，并且，更具体地，涉及一种如下的二次电池组，其包括电池单元，所述电池单元具有与电解质一起以密封状态布置在电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，在所述电池壳体的上端处设有第一电极端子、第二电极端子以及一对紧固凹槽；保护电路模块(PCM)，所述PCM包括其上形成有保护电路的保护电路板(PCB)、分别被连接到所述第一电极端子和所述第二电极端子的连接构件A和B、以及安全元件；绝缘安装构件，所述绝缘安装构件被构造成具有如下结构，即在所述PCM的上端和下端由所述绝缘安装构件包围的同时，在横向方向上将所述PCM插入到所述绝缘安装构件中；以及电绝缘顶盖，在所述顶盖包围所述绝缘安装构件的同时，将所述顶盖安装到所述电池单元的上端，所述顶盖设有与所述紧固凹槽连通的通孔，其中在所述顶盖和装配有所述PCM的所述绝缘安装构件被装载在所述电池单元的上端的状态下，紧固构件通过所述顶盖的通孔被联接到所述电池单元的所述紧固凹槽中。
背景技术：
随着移动装置的日益开发以及对这种移动装置的需求的增加，对二次电池的需求也急剧增大。这样的二次电池包括呈现高的能量密度和工作电压以及出色的保存和使用寿命特性的锂二次电池，其作为能量源已被广泛用于各种电子产品以及各种移动装置。然而，在锂二次电池中含有各种可燃材料。结果，由于电池过充、电池中的过电流或其它外部物理冲击，锂二次电池可能被加热或爆炸。即，锂二次电池的安全性是非常低的。因此，为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，诸如正温度系数(PTC)元件和保护电路模块(PCM)的安全元件被连接到电池单元。通常，通过熔焊或钎焊经由导电镍板将PCM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，并且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。这样，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部分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难以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。因此，对如下技术存在着高度需求，即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使用安全元件立即感测电池单元的温度，从而提高电池单元的安全性。
发明内容
技术问题因此，已经做出本发明以解决上述问题以及还未解决的其它的技术问题。具体地，本发明的目的是为了提供一种二次电池组，其具有通过使用简化的组装工艺获得的稳定的组装结构同时维持机械强度和电绝缘性。本发明的另一目的是为了提供一种二次电池组，其中使用安全元件立即感测电池单元的温度，从而提高电池单元的安全性。技术解决方案根据本发明的一个方面，通过提供如下的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，所述电池单元具有与电解质一起以密封状态布置在电池 壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，在所述电池壳体的上端处设有第一电极端子、第二电极端子以及一对紧固凹槽；保护电路模块(PCM)，所述PCM包括其上形成有保护电路的保护电路板(PCB)、分别被连接到所述第一电极端子和所述第二电极端子的连接构件A和B、以及安全元件；绝缘安装构件，所述绝缘安装构件被构造成具有如下结构，即在所述PCM的上端和下端由所述绝缘安装构件包围的同时，在横向方向上将所述PCM插入到所述绝缘安装构件中；以及电绝缘顶盖，在所述顶盖包围所述绝缘安装构件的同时，将所述顶盖安装到所述电池单元的上端，所述顶盖设有与所述紧固凹槽连通的通孔，其中在所述顶盖和装配有所述PCM的所述绝缘安装构件被装载在所述电池单元的上端的状态下，紧固构件通过所述顶盖的通孔被联接到所述电池单元的所述紧固凹槽中。即，在根据本发明的二次电池组中，PCM被装配在绝缘安装构件中，从而保持二次电池组的电绝缘状态并且提高二次电池组的机械强度。“横向方向”意指当PCM在平面上具有长轴和短轴时平行于PCM的长轴的方向。因此，“在横向方向上被插入”意指在其中绝缘安装构件平行于PCM的长轴的状态下PCM被插入到绝缘安装构件中。因此，通过简单的组装工艺能够实现其中PCM与电池单元绝缘的结构，并且其中PCM被插入到绝缘安装构件中的结构是非常稳固的。对于加工简单并且展现预定程度的机械强度的电池壳体存在高度需求。因此，电池壳体可以是金属容器。优选地，电池壳体是铝容器或者不锈钢容器。在优选示例中，第一电极端子可以是阴极端子，并且第二电极端子可以是阳极端子。例如，棱柱状电池单元可以被构造成具有下述结构，其中，从电池单元的顶部突出的电极端子以及电池壳体分别构成阳极端子和阴极端子，并且诸如衬垫的绝缘构件被布置在从电池单元的顶部突出的电极端子与电池壳体之间，从而在其间实现绝缘。因此，在这样的棱柱状电池单元中，第一电极端子可以是电池壳体的顶部，即，阴极端子，并且第二电极端子可以是从电池壳体的顶部突出的阳极端子。紧固凹槽可以被设置在电池壳体的上端的相对两侧处。紧固凹槽中的一个可以被形成在第一电极端子处，或者两个紧固凹槽均可以被形成在第一电极端子处。可以使用各种方法实现连接构件A与PCB之间的联接(电连接)。优选地，通过钎焊将连接构件A联接到PCB的底部。在具体示例中，在其中连接构件A和B的电极端子连接部分被向下暴露的状态下PCM可以被插入到绝缘安装构件的开口中，并且连接构件A和B可以被弯曲从而将PCM安装到电池单元。因此，在PCM被绝缘安装构件电绝缘的状态下，PCM的除了连接构件A和B之外的部分被装载在电池单元上，从而提高电池组的电气和机械稳定性。在另一具体示例中，在连接构件A通过绝缘安装构件的开口从PCB的一端在横向方向上突出的状态下连接构件A可以被联接到PCB的底部，并且在其中连接构件B的第二电极端子连接部分位于PCB的底部处的状态下经由安全元件可以将连接构件B电连接到电池单元的第二电极端子。在该结构中，在其中连接构件B被布置在绝缘顶盖中的状态下通过熔焊将连接构件B联接到电池单元的第二电极端子以实现其间的电连接，并且连接构件B被弯曲并且被安装到电池单元的上端，连接构件B与安全元件一起被包括在PCM中。在优选示例中，安全元件可以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。当由于内部短路等电池组的温度突然上升时，被联接到PTC元件的连接构件B在电池组的上端处中断电流。然而，安全元件不限于PTC元件。例如，双金属件或者熔断器可以被用作安全元件。 具体地，在根据本发明的二次电池组中，绝缘安装构件可以被构造成具有阶梯部以便暴露安全元件的至少一部分。因此，除了安全元件和绝缘安装构件的电极端子连接部分之外的剩余部分通过绝缘安装构件与外部绝缘。因为从绝缘安装构件朝着电池单元暴露的安全元件更加灵敏地响应于电池单元的温度，从而提高二次电池组的安全性。更加优选地，安全元件从绝缘安装构件完全地暴露。构成连接构件A和连接构件B的材料没有被特别地限制，只要连接构件A和连接构件B由导电材料形成即可。优选地，连接构件A和连接构件B由镍板形成。可以使用通过顶盖的通孔被联接到电池单元的紧固凹槽中的各种紧固构件。例如，紧固构件可以是螺钉，然而，紧固构件不限于此。通过上述联接方法实现将顶盖联接到电池单元的上端，从而确保电池组的稳定的联接状态。在其中紧固构件被插入通过通孔的状态下，粘合剂可以被涂覆到通孔的内部余留区域中。优选地,密封构件被插入到通孔的内部余留部分中。密封构件中的每个的示例可以是橡皮塞。然而，密封构件不限于此。除了被联接到电池单元的上端的绝缘顶盖之外，绝缘底盖可以被安装到电池单元的下端。防护膜可以被附接到电池壳体的外部。因此，能够保护电池单元免受外部冲击并且保持电池组的电绝缘状态。在根据本发明的二次电池组中，可以以各种方式使用任何电池单元，不管电池单元的种类和形状。优选地使用棱柱状锂二次电池单元。根据本发明的另一方面，提供一种保护电路模块(PCM)组件，一种保护电路模块(PCM)组件，所述PCM组件被安装到电池单元，所述电池单元具有与电解质一起以密封状态布置在电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，在所述电池壳体的上端处设有第一电极端子和第二电极端子，所述PCM组件包括PCM，所述PCM包括其上形成有保护电路的保护电路板(PCB)、分别被连接到所述第一电极端子和所述第二电极端子的连接构件A和B、以及安全元件；绝缘安装构件，所述绝缘安装构件被构造成具有如下结构，即在所述PCM的上端和下端由所述绝缘安装构件包围的状态下，在横向方向上将所述PCM插入到所述绝缘安装构件中；以及电绝缘顶盖，在所述绝缘安装构件被布置在所述顶盖中的同时，所述电绝缘顶盖被安装到所述电池单元的上端，所述顶盖设有与紧固凹槽连通的通孔，其中在所述顶盖和装配有所述PCM的所述绝缘安装构件被装载在所述电池单元的上端的状态下，紧固构件通过所述顶盖的通孔被联接到所述电池单元的所述紧固凹槽中。在组装电池组的普通工艺中，连接构件和PCM被顺序地联接到或者被装载在电池单元上，并且在其中绝缘带被附接的状态下顶盖被安装到电池单元。以这样的方式，PCM组件被安装到电池单元。因此，不能够获得高的机械强度，并且组装工艺是复杂的。在根据本发明的PCM组件中，另一方面，在其中顶盖和装配有PCM的绝缘安装构件被装载在电池单元的状态下通过使用紧固构件紧固而将绝缘安装构件和顶盖安装到电池单元，从而解决上述问题。该PCM组件在本发明所属的领域中是新的。根据本发明的另一方面，提供一种制造二次电池组的方法，包括Ca)将连接构件B联接到安全元件的一侧；(b)将所述安全元件的另一侧联接到保护电路板(PCB)的底部， 在所述PCB上形成有保护电路；(c)在连接构件A从所述PCB的一端在横向方向上突出的状态下将所述连接构件A连接到所述PCB的底部以制造保护电路模块(PCM) ； Cd)将所述PCM插入到绝缘安装构件中，所述绝缘安装构件被构造成使得所述连接构件A的第一电极端子连接部分和所述连接构件B的第二电极端子连接部分被敞开；(e)将所述PCM布置在绝缘顶盖中；(f )通过熔焊将所述连接构件B联接到所述第二电极端子，弯曲所述连接构件B，并且将所述顶盖安装到电池单元的上端；(g)通过螺钉联接将所述顶盖紧固到所述电池单元，以实现所述第一电极端子和所述连接构件A之间的电连接和机械联接；(h)使用粘合剂将绝缘底盖联接到所述电池单元的下端；(i)将粘合剂注入到所述顶盖的插入有螺钉的通孔中或者将所述密封构件插入到所述顶盖的插入有螺钉的所述通孔中；以及(j)利用防护膜覆盖所述电池组的外部。因此，与制造二次电池组的传统方法相比较，能够制造展现显著提高的机械强度和稳定性的电池组。当然，基于本领域的技术人员的水平根据需要可以从该制造方法中省略一些工艺或者其它工艺可以被附加地添加到该制造方法。
从下面的详细描述并结合附图，将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特点和其它优点，其中图I是示出根据本发明的实施例的电池单元的上端和绝缘安装构件被装载在其上的绝缘顶盖的部分透视图；图2是示出绝缘顶盖和在其中装配有保护电路模块(PCM)的绝缘安装构件的分解透视图；图3是示出紧固构件和被安装到电池单元的上端的绝缘顶盖的典型视图；图4是示出图2的PCM和绝缘顶盖的分解透视图；图5是示出被联接到保护电路板(PCB)的底部的连接构件A和B以及正温度系数(PCT)元件的透视图；并且
图6是示出电池单元、绝缘底盖以及防护膜的分解透视图。
具体实施例方式现在，将参考附图来描述本发明的示例性实施例。然而，应当注意，所示出的实施例不限制本发明的范围。图I是示出根据本发明的实施例的电池单元的上端以及绝缘安装构件被装载于其上的绝缘顶盖的部分透视图，图2是示出保护电路模块(PCM)和绝缘安装构件的分解透视图，图3是示出紧固构件和被安装到电池单元的上端的绝缘顶盖的典型视图，并且图4是示出图2的PCM和绝缘顶盖的分解透视图。参考图1，二次电池组100被构造成具有下述结构，该结构包括电池单元110 ;保护电路模块(PCM) 120 ;绝缘安装构件130，PCM 120被装配在该绝缘安装构件130中；以及顶盖140，在其中顶盖140包围绝缘安装构件130的状态下该顶盖140被安装到电池单元110的上端。 电池单元110被构造成具有其中电极组件与电解质一起以密封状态被布置在电池壳体中的结构，并且阴极端子111、阳极端子112以及一对紧固凹槽113和114被形成在电池壳体的上端处。PCM 120包括保护电路板(PCB) 123，在该保护电路板(PCB) 123上形成有保护电路；连接构件121和122，该连接构件121和122分别被连接到阴极端子111和阳极端子112 ;以及正温度系数(PTC)元件124。绝缘安装构件130被构造成具有下述结构，即PCM 120以通过绝缘安装构件130包围PCM 120的上端和下端的状态在横向方向(通过图4的箭头指示的方向)上插入到绝缘安装构件130中。顶盖140是由电绝缘材料形成。在顶盖140的相对两侧处设有通孔133和134，该通孔133和134分别与紧固凹槽113和114连通。电池单元110在其顶部处设有阳极端子112，在其中阳极端子112与由金属容器形成的电池壳体绝缘的状态下该阳极端子112向上突出。电池单元110的顶部的除了阳极端子112以外的剩余部分构成阴极端子111。电池单元110在其顶部的一侧处设有电解质注入端口 116，该电解质注入端口 116由金属球和聚合树脂来密封。因此，在顶盖140和装配有PCM 120的绝缘安装构件130被装载在电池单元110的上端上的状态下，紧固构件151和152通过顶盖130的通孔133和134而分别联接到电池单元110的紧固凹槽113和114，并且密封构件153和154被分别插入到通孔133和134的内部剩余部分中。这样，实现了电池单元110、绝缘安装构件130与顶盖140之间的机械联接。图5是示出被联接到PCB的底部的连接构件A和B以及PTC元件的透视图。与图I和图3—起参考图5，绝缘安装构件130在其一侧处设有开口 132，PCM 120在横向方向上通过该开口 132插入到绝缘安装构件130中。因此，在其中连接构件A 121和连接构件B 122的电极端子连接部分被暴露的状态下在横向方向上将PCM 120插入到绝缘安装构件130中，并且在其中PCM 120被装配在绝缘安装构件130中的状态下将连接构件A121和连接构件B 122弯曲并且安装到电池单元111的上端11。而且，绝缘安装构件130的下端被构造成具有阶梯部135。因此，PTC元件124能够被直接地暴露于电池单元100。因为在其中PCM 120被装配在绝缘安装构件130中的状态下绝缘安装构件130被安装到电池单元110，因此，二次电池组的整体机械强度被提高，并且二次电池组具有稳定的结构。而且,PTC元件124灵敏地响应于从电池单元110产生的热，从而提高二次电池组的安全。在其中连接构件A 121通过绝缘安装构件130的开口 132从PCB 123的一端在横向方向上突出的状态下连接构件A 121被联接到PCB 123的底部。在其中连接构件B 122的阳极端子连接部分位于PCB 123的底部的状态下经由PTC元件124将连接构件B 122电连接到电池单元的阳极端子112。图6是示出电池单元、绝缘底盖以及防护膜的分解透视图。参考图6，二次电池组被构造成具有下述结构，其包括被联接到电池单元110的下 端的绝缘底盖150和被附接到电池单元110的电池壳体的外部的防护膜160以便覆盖电池单元110的壳体的外部。防护膜160是由热收缩材料形成,该防护膜160显不产品信息同时在电池壳体的外部保持电绝缘状态。防护膜160被构造成包围电池单元110的管的形式，通过被施加到管的热来收缩防护膜160，并且防护膜160紧密接触电池单元110的电池壳体的外部。尽管为了示例的目的已经公开了本发明的示例性实施例，但是本领域的技术人员应当明白，在不偏离如在所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和代替。工业实用性如根据上面的描述显而易见的，基于绝缘安装构件的特定结构通过将PCM插入到绝缘安装构件的简单工艺能够制造根据本发明的二次电池组。
权利要求
1.一种二次电池组，包括 电池单元，所述电池单元具有与电解质一起以密封状态布置在电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，在所述电池壳体的上端处设有第一电极端子、第二电极端子以及一对紧固凹槽； 保护电路模块(PCM)，所述PCM包括其上形成有保护电路的保护电路板(PCB)、分别被连接到所述第一电极端子和所述第二电极端子的连接构件A和B、以及安全元件； 绝缘安装构件，所述绝缘安装构件被构造成具有如下结构，即在所述PCM的上端和下端由所述绝缘安装构件包围的同时，在横向方向上将所述PCM插入到所述绝缘安装构件中；以及 电绝缘顶盖，在所述顶盖包围所述绝缘安装构件的同时，将所述顶盖安装到所述电池单元的上端，所述顶盖设有与所述紧固凹槽连通的通孔，其中 在所述顶盖和装配有所述PCM的所述绝缘安装构件被装载在所述电池单元的上端的状态下，紧固构件通过所述顶盖的通孔被联接到所述电池单元的所述紧固凹槽中。
2.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述电池壳体是金属容器。
3.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述第一电极端子是阴极端子，并且所述第二电极端子是阳极端子。
4.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述紧固凹槽被设置在所述电池壳体的上端的相对两侧处。
5.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述连接构件A通过钎焊被联接到所述PCB的底部。
6.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述PCM以所述连接构件A和B的电极端子连接部分向下暴露的状态被插入到所述绝缘安装构件的开口中，并且所述连接构件A和B被弯曲从而将所述PCM安装到所述电池单元。
7.根据权利要求I所述的二次电池组， 其中，在所述连接构件A通过所述绝缘安装构件的开口在横向方向上从所述PCB的一端突出的状态下将连接构件A联接到所述PCB的底部，并且 在所述连接构件B的第二电极端子连接部分位于所述PCB的底部处的状态下经由所述安全元件将所述连接构件B电连接到所述电池单元的所述第二电极端子。
8.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述安全元件是正温度系数(PTC)元件。
9.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述绝缘安装构件被构造成具有阶梯部以便暴露所述安全元件的至少一部分。
10.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述连接构件A和所述连接构件B由镍板形成。
11.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述紧固构件是螺钉。
12.根据权利要求11所述的二次电池组，其中，在所述通孔中进一步设置有密封构件，所述紧固构件被插入通过所述通孔以便被紧固到所述电池单元。
13.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，防护膜被附接到所述电池壳体的外部。
14.根据权利要求I所述的二次电池组，其中，所述电池单元是棱柱状锂二次电池单J Li ο
15.一种保护电路模块(PCM)组件，所述PCM组件被安装到电池单元，所述电池单元具有与电解质一起以密封状态布置在电池壳体中的阴极/隔板/阳极结构的电极组件，在所述电池壳体的上端处设有第一电极端子和第二电极端子，所述PCM组件包括 PCM,所述PCM包括其上形成有保护电路的保护电路板(PCB)、分别被连接到所述第一电极端子和所述第二电极端子的连接构件A和B、以及安全元件； 绝缘安装构件，所述绝缘安装构件被构造成具有如下结构，即在所述PCM的上端和下端由所述绝缘安装构件包围的同时，在横向方向上将所述PCM插入到所述绝缘安装构件中；以及 电绝缘顶盖，在所述绝缘安装构件被布置在所述顶盖中的同时，所述电绝缘顶盖被安装到所述电池单元的上端，所述顶盖设有与紧固凹槽连通的通孔，其中 在所述顶盖和装配有所述PCM的所述绝缘安装构件被装载在所述电池单元的上端的状态下，紧固构件通过所述顶盖的通孔被联接到所述电池单元的所述紧固凹槽中。
16.一种制造二次电池组的方法，包括 Ca)将连接构件B联接到安全元件的一侧； (b)将所述安全元件的另一侧联接到保护电路板(PCB)的底部，在所述PCB上形成有保护电路； (c)在连接构件A在横向方向上从所述PCB的一端突出的状态下将所述连接构件A联接到所述PCB的底部，以制造保护电路模块(PCM)； Cd)将所述PCM插入到绝缘安装构件中，所述绝缘安装构件被构造成使得所述连接构件A的第一电极端子连接部分和所述连接构件B的第二电极端子连接部分是敞开的； Ce)将所述PCM布置在绝缘顶盖中； Cf)通过熔焊将所述连接构件B联接到所述第二电极端子，弯曲所述连接构件B，并且将所述顶盖安装到电池单元的上端； (g)通过螺钉联接将所述顶盖紧固到所述电池单元，以实现所述第一电极端子和所述连接构件A之间的电连接和机械联接； (h)使用粘合剂将绝缘底盖联接到所述电池单元的下端； (i)将粘合剂注入到所述顶盖的插入有螺钉的通孔中或者将所述密封构件插入到所述顶盖的插入有螺钉的所述通孔中；以及 (j)利用防护膜覆盖所述电池组的外部。
全文摘要
本发明涉及一种二次电池组。二次电池组包括电池单元，其中，具有正电极/隔板/负电极结构的电极组件与电解质一起被密封在电池壳体内，并且第一和第二电极端子和一对联接凹槽被布置在电池壳体的上端上/中；PCM，该PCM包括PCB、被连接到第一和第二电极端子的连接构件(A，B)、以及安全元件；绝缘安装构件，PCM在由绝缘安装构件包围的同时在横向方向上插入该绝缘安装构件；以及绝缘上端盖，该绝缘上端盖在包围绝缘安装构件的同时被安装到电池单元的上端，其中上端盖具有与联接凹槽连通的通孔。当上端盖和其中插入有PCM的绝缘安装构件被安装在电池单元的上端上时，联接构件通过上端盖的通孔被联接到联接凹槽。
文档编号H01M2/04GK102959766SQ201180031097
公开日2013年3月6日 申请日期2011年11月9日 优先权日2010年12月2日
发明者崔钟运, 白周桓, 柳珍铉 申请人:株式会社Lg 化学