可再充电电池包的制作方法
【专利摘要】公开一种能减少部件的数目并简化组装工艺的可再充电电池包。该可再充电电池包包括：电极组件，执行充电和放电操作；保护电路模块绝缘组件；以及壳，容纳电极组件并接合到保护电路模块绝缘组件。保护电路模块绝缘组件还包括通过穿孔形成的电解质注入口以及密封电解质注入口的密封塞。
【专利说明】可再充电电池包
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及一种能简化电池包组装工艺的可再充电电池包。
【背景技术】
[0002]与不能再充电的一次电池不同，可再充电电池能重复地充电和放电。低容量可再充电电池用于小型便携式电子设备，诸如移动电话、膝上型计算机和摄像机。大容量电池用作用于驱动例如用于混合动力车的电动机的电源。
[0003]可再充电电池包包括裸电池和保护裸电池的保护电路模块(PCM)。保护电路模块包括电路板和安装在电路板上的保护部，其中电路板具有防止裸电池过充电、过放电、过电流和短路的保护电路。
[0004]保护电路模块通过模制部分而与裸电池组装，该模制部分由填充在保护电路模块和裸电池之间的绝缘树脂形成。裸电池包括围绕电极组件的绝缘带、盖板和提供在电极组件与盖板之间的绝缘支撑物(insulation holder),由此在电极组件和保护电路模块之间具有电绝缘结构和密封结构。
[0005]因此，裸电池的部件的数目大，并且裸电池和保护电路模块的组装工艺变复杂。
[0006]在背景部分公开的以上信息仅用于增强对于所描述技术的背景的理解，因此，其可以包含不构成对于本领域的普通技术人员来说已经在该国公知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0007]所描述的技术已经致力于提供一种可再充电电池，该可再充电电池减少部件的数目并简化组装工艺。
[0008]示例性实施方式提供一种可再充电电池包，该可再充电电池包包括:电极组件，执行充电和放电操作；保护电路模块绝缘组件；以及壳，容纳电极组件并接合到保护电路模块绝缘组件。保护电路模块绝缘组件还包括电解质注入口以及用于密封电解质注入口的密封塞。
[0009]根据示例性实施方式，该可再充电电池包通过以下工艺制造:当保护电路模块绝缘组件和电极组件连接时，将电极组件插入所述壳中；以及将保护电路模块绝缘组件接合到所述壳，由此减少部件的数目并简化组装工艺。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明第一示例性实施方式的可再充电电池包的分解透视图；
[0011]图2是根据本发明第一示例性实施方式的可再充电电池包的透视图；
[0012]图3是沿图2的线II1-1II截取的截面图；
[0013]图4是图3的保护电路模块绝缘组件的截面图；
[0014]图5是根据本发明第二示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图；[0015]图6是根据本发明第三示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图；
[0016]图7是根据本发明第四示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图；
[0017]图8是根据本发明第五示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图。
【具体实施方式】
[0018]以下将参考附图更全面地描述本发明，在附图中显示出本发明的示例性实施方式。如同本领域的技术人员将了解的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改，所有修改都不脱离本发明的精神或范围。附图和描述将被认为本质上是说明性的而非限制性的。相似的附图标记在整个说明书中表示相似的元件。
[0019]本发明针对一种可再充电电池,该可再充电电池包括壳、布置在壳内的电极组件、以及布置在壳中的开口中以将电极组件密封在壳内的保护电路模块。保护电路模块包括:电路板；树脂，至少部分地覆盖电路板的一侧，朝向电极组件设置；电解质注入口，延伸穿过电路板和树脂；第一电极接线片和第二电极接线片，每个连接到电路板。树脂可以形成围绕保护电路模块(circuit module)的外围边界，该保护电路模块与所述壳中的开口周围的内部外围配合，由此形成密封。
[0020]图1是根据本发明第一示例性实施方式的可再充电电池包的分解透视图。图2是根据本发明的第一示例性实施方式的可再充电电池包的透视图。
[0021]参考图1和图2，第一示例性实施方式的可再充电电池包包括:执行充电和放电操作的电极组件10 ;保护电路模块绝缘组件20 ；以及壳30，接收电极组件10并接合到保护电路模块绝缘组件20。
[0022]电极组件10通过以下步骤形成:在用作电绝缘体的分隔板13的两侧上层叠第一电极(在下文中，“正电极”)11和第二电极(在下文中，“负电极”)12并且在其间插入绝缘体13，并且以果子冻卷形卷绕上述部件。
[0023]电极组件10包括连接到正电极11的第一电极引线(在下文中，“正引线”)14以及连接到负电极12的负引线15，并且可以电连接到保护电路模块绝缘组件20。
[0024]图3是沿图2的线II1-1II截取的截面图。参考图1至图3，保护电路模块绝缘组件20与保护电路模块40、金属构件50和模制部分60 —体形成，由此密封所述壳30的开□。
[0025]保护电路模块40包括:电路板21，具有用于保护电极组件10过充电、过放电、过电流和短路的保护电路；以及连接到电路板21的第一电极接线片(在下文中，“正电极接线片，，)22和第二电极接线片(在下文中，“负电极接线片”)23。
[0026]电路板21具有印刷在该板上的布线图案，该布线图案可以提供在具有绝缘结构的多层中。在一示例中，电路板21具有沿纵向方向纵向延伸从而插入所述壳30的开口中的矩形薄板状的形状，并且形成为在与纵向方向交叉的横向方向上较窄。
[0027]正电极接线片22实质上靠近电路板21的第一表面(图3的内表面)的中心安装，并且电连接到电路板21。例如，正电极接线片22是由导电材料制成的镍接线片或铝接线片，并且焊接到正电极引线14从而电连接电路板21和电极组件10。
[0028]负电极接线片23安装在电路板21的第一表面的一端，并且电连接到电路板21。例如，负电极接线片23是由导电材料制成的镍接线片或铝接线片，并且焊接到负电极引线15从而电连接电路板21和电极组件10。
[0029]电路板21包括安装在印刷图案中以形成保护电路的保护器件121和外部端子122。保护器件121设置在电路板21的第一表面(内表面)上，并且可以由诸如控制1C、充电/放电开关等的器件组成。外部端子122设置在电路板21的第二表面(图3中的外表面)上，并且连接到外部负载以执行放电或者连接到充电器以执行充电。
[0030]也就是说，电路板21的第一表面(内表面)面对在保护电路模块绝缘组件20内部的电极组件10，其第二表面(外表面)面对保护电路模块绝缘组件20的外部。
[0031]金属构件50沿保护电路模块绝缘组件20的外围延伸从而从保护电路模块绝缘组件20的边缘突出。金属构件50的突出部通过焊接接合到在所述壳30的一侧的开口，由此允许保护电路模块绝缘组件20密封所述壳30的开口。
[0032]图4是图3的保护电路模块绝缘组件20的截面图。参考图3和图4，金属构件50形成为矩形板状形状并且接合到保护电路模块40的顶部。
[0033]也就是说，金属构件50接合到电路板21的顶部，并且进一步从电路板21的横向端向外突出。因此，保护电路模块40和电路板21插入所述壳30中，金属构件50在所述壳30的开口的边缘处终止。
[0034]金属构件50的突出部的突出范围与具有开口的所述壳30的边缘厚度相应，由此防止突出部和所述壳30的焊接部突出超过所述壳30的侧表面。
[0035]金属构件50和保护电路模块40，S卩，金属构件50和电路板21彼此电绝缘。例如，金属构件50和电路板21可以通过熔焊(fusion bonding)等接合,并且缓冲层(未示出)可以在其之间提供绝缘。
[0036]金属构件50具有在与外部端子122相应的位置处的通孔51 (见图3和图8)，所述位置允许形成在电路板21的第二表面(外表面)上的外部端子122突出超过保护电路模块绝缘组件。因为金属构件50设置在电路板21的第二表面上，所以安装在电路板21的第一表面上的保护器件121不妨碍金属构件50。
[0037]保护电路模块绝缘组件20以一体方式形成，接合的保护电路模块40和金属构件50包含在模制部分60内。由树脂形成的模制部分60可以通过嵌件成型(insert molding)形成。
[0038]也就是说，接合的保护电路模块40和金属构件50安装在模制件内部并且熔化树脂注入模制件中，使得熔化树脂围绕保护电路模块40和金属构件50的外部。随着熔化的树脂凝固，形成了模制部分60。因此，保护电路模块40、金属构件50和模制部分60 —体形成。
[0039]因为模制部分60以如下方式覆盖在其中接合的保护电路模块40和金属构件50:围绕电路板21的第一表面和侧端以及金属构件50的顶表面，所以保护器件121和电路板21能被安全地保护而不受外部环境和填充在所述壳30中的电解质影响。
[0040]树脂可以至少部分地覆盖电路板的一侧，并且可以朝向电极组件设置。树脂还可以完全覆盖电路板的一侧。此外，树脂可以至少部分地覆盖电路板的第二侧，或者树脂可以完全覆盖电路板的两侧。如上所述，当树脂完全覆盖电路板的两侧时，树脂能保护电路板不受外部环境和电解质二者的影响。
[0041]连接并安置到电路板21的第一表面(内表面)上的正电极接线片22和负电极接线片23被暴露于模制部分60的下侧从而面对电极组件10，并且分别连接到正电极引线14和负电极引线15。
[0042]以此方式，保护电路模块绝缘组件20与保护电路模块40 —体形成，因此可再充电电池包的部件的数目可以减少。可再充电电池包可以通过以下工艺制成:在保护电路模块绝缘组件20和电极组件10连接时将电极组件10插入所述壳30中并且将保护电路模块绝缘组件20接合到所述壳30的开口。因此，可再充电电池包组装工艺简化。
[0043]可再充电电池包的制造工艺还包括以下步骤:在保护电路模块绝缘组件20附接到所述壳30时在所述壳30中容纳电极组件10并且注入电解质。因此，保护电路模块绝缘组件20具有电解质注入口 70使得电解质注入可再充电电池包(S卩，壳30)中。
[0044]参考图3和图4，电解质注入口 70以如下方式形成:其穿透保护电路模块绝缘组件20并且连接可再充电电池包的内部和外部。
[0045]在注入电解质之后，用密封塞71密封电解质注入口 70。例如，电解质注入口 70可以通过顺序地穿透模制部分60、金属构件50、保护电路模块40和模制部分60而形成。
[0046]电解质注入口 70通过穿透在保护电路模块绝缘组件20的内侧和外侧的模制部分60而形成，并且形成为在保护电路模块40的电路板21和金属构件50中的孔。绝缘层61沿穿透孔的内壁形成，绝缘层61实质上在电路板21和金属构件50的相应区域处限定电解质注入口 70。
[0047]例如，绝缘层61可以通过凝固用于形成模制部分60的熔化树脂而形成。也就是说，绝缘层61允许整个电解质注入口 70由与模制部分60相同的材料形成，由此消除用于使电路板21和金属构件50的穿透孔绝缘的步骤。
[0048]电解质注入口 70通过形成模制部分60且形成电路板21和金属构件50的穿透孔的绝缘层61的树脂而形成，其中模制部分60形成保护电路模块绝缘组件20的内侧和外侧。因此，密封塞71可以执行密封功能同时与全部电解质注入口 70中的树脂接触，密封塞71是与所述树脂相同的材料。
[0049]也就是说，即使当电解质注入口 70通过穿透不同材料的各层而形成时，即，即使当电路板21、金属构件50和模制部分60由不同的材料形成时，密封塞71也能通过防止局部热变形而表现出优良的密封性能。
[0050]在下文中，将说明本发明的各种示例性实施方式。将省略与第一示例性实施方式和上述示例性实施方式相同组件的描述，且仅将描述不同的组件。
[0051]图5是根据本发明第二示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图。参考图5，在第二示例性实施方式的保护电路模块绝缘组件220中，保护电路模块240 (BP,电路板221)与电解质注入口 270间隔开地形成。也就是说，电解质注入口270形成为以下结构:其穿透保护电路模块绝缘组件220并且连接可再充电电池包的内部和外部。
[0052]在注入电解质之后，用密封塞71密封电解质注入口 270。例如，电解质注入口 270可以通过顺序地穿透模制部分260、金属构件50和模制部分260而形成。[0053]电解质注入口 270通过穿透在保护电路模块绝缘组件220的内侧和外侧的模制部分260而形成，并且形成为在金属构件50中的孔。绝缘层261沿穿透孔的内壁形成，绝缘层61实质上在金属构件50的相应区域处限定电解质注入口 270。电解质注入口 270提供在保护电路模块240的电路板221的一侧。
[0054]在第一示例性实施方式中，在电路板21横过电解质注入口 70形成时，电解质注入口 70通过穿透电路板21形成。相反，在第二示例性实施方式中，电解质注入口 270未提供在电路板221中。因此，第二示例性实施方式的电路板221和金属构件50在电解质注入口270处实现更有效的电绝缘结构。
[0055]图6是根据本发明第三示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图。参考图6，在第三示例性实施方式的保护电路模块绝缘组件320中，模制部分360具有形成在电解质注入口 70附近的突出部分72 (在电解质注入之前)。例如，突出部分72形成密封塞73，该密封塞73在电解质注入之后热变形并移动且被插入电解质注入口 70中以密封电解质注入口 70。
[0056]也就是说，通过使突出部分72变形而形成的密封塞73密封电解质注入口 70。密封塞73能具有优良的密封性能，因为其由与绝缘层61和模制部分360相同的材料形成。在第三示例性实施方式中，不需要用于密封电解质注入口 70的单独的密封塞。
[0057]在第一和第二示例性实施方式中，用单独的密封塞71密封电解质注入口 70。相反，在第三示例性实施方式中，密封塞73通过使提供在模制部分360处的突出部分72变形而形成。
[0058]因此，通过模制部分360的突出部分72形成的密封塞73能实现电解质注入口 70的密封性能并且进一步减少可再充电电池包的部件的数目。
[0059]图7是根据本发明第四示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图。参考图7，第四示例性实施方式的保护电路模块绝缘组件420包括保护电路模块40和模制部分460而没有金属构件。
[0060]该实施方式的保护电路模块还可以不包括金属构件和除了上述组件之外的任何其它组件。也就是说，保护电路模块可以选择性地由电路板、树脂、电解质注入口(具有密封塞)以及每个连接到电路板的第一电极接线片和第二电极接线片组成，或者可以主要由上述组件构成。
[0061]保护电路模块绝缘组件420以一体方式形成，保护电路模块40包含在模制部分460内。因为模制部分460围绕电路板21的第一表面、第二表面和侧端，所以保护器件121和电路板21能被安全地保护而不受外部环境以及所述壳30中的电解质影响。
[0062]模制部分460包括插入部分462以及停止部分(stopping portion) 463,插入部分462插入所述壳30中，停止部分463从插入部分462进一步横向突出并且在所述壳30的开口的边缘处终止。当组装可再充电电池包时，电极组件10被插入所述壳30中，然后模制部分460的插入部分462被插入所述壳30的开口中。在这一点上，模制部分460的停止部分463限定模制部分的最大插入范围，因为其终止在所述壳30的开口的边缘处。
[0063]当组装保护电路模块绝缘组件420和所述壳30时，所述壳30的内表面以及与其接触的模制部分460的插入部分462可以通过热熔焊接合。也就是说，保护电路模块绝缘组件420安装成在所述壳30处具有电绝缘结构，并且能够密封所述壳30的开口。[0064]在第一至第三示例性实施方式中，金属构件50和所述壳30通过焊接接合。相反，在第四示例性实施方式中，模制部分460通过热熔焊接合到所述壳30。这样，保护电路模块绝缘组件20、220、320和420能以各种方法和依赖于各组件结构的结构而接合到所述壳30。
[0065]此外，电解质注入口 470穿透保护电路模块绝缘组件420并且连接可再充电电池包的内部和外部，以及在电解质注入之后用密封塞71密封电解质注入口 470。例如，电解质注入口 470可以通过穿透模制部分460和电路板21形成。
[0066]电解质注入口 470通过穿透在保护电路模块绝缘组件420的内侧和外侧的模制部分460而形成，并且形成为在电路板21中的孔。绝缘层461沿穿透孔的内壁形成，绝缘层461在电路板21的相应区域处基本限定电解质注入口 470。
[0067]在第一示例性实施方式中，电解质注入口 70通过穿透电路板21和金属构件50形成。相反，在第四示例性实施方式中，电解质注入口 470形成在电路板21中而不用金属构件。因此，第四示例性实施方式的电路板21在电解质注入口 470处实现更有效的电绝缘结构。
[0068]图8是根据本发明第五示例性实施方式的可再充电电池包的保护电路模块绝缘组件的截面图。参考图8，在第五示例性实施方式的保护电路模块绝缘组件520中，保护电路模块540 (BP,电路板521)与电解质注入口 570间隔开地形成。
[0069]电解质注入口 570通过穿透在保护电路模块绝缘组件520的内侧和外侧的模制部分560而形成，并且形成为在金属构件50中的孔。绝缘层561沿穿透孔的内壁形成，绝缘层561在金属构件50的相应区域处基本限定电解质注入口 570。
[0070]电路板521具有在一个横向侧敞开的切口部分522。切口部分522使得有可能确保电路板521的宽的有效区域同时防止妨碍电路板521和电解质注入口 570。也就是说，与第二示例性实施方式的电路板221相比，第五示例性实施方式的电路板521在电解质注入口 570的一侧能具有更宽的区域。
[0071]在第二示例性实施方式中，电路板221在纵向方向从电解质注入口 270的一侧完全去除。相反，在第五示例性实施方式中，通过去除电路板的一部分形成的切口部分522被设置在电路板521的一个横向侧。因此，在第五不例性实施方式中，电路板521和金属构件50在电解质注入口 270处形成电绝缘结构，由此加宽电路板521的有效区域。
[0072]虽然已经结合目前被认为的实际示例性实施方式描述了本发明，但是将理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反地，本发明旨在覆盖权利要求的精神和范围内包括的各种变形和等效布置。
【权利要求】
1.一种可再充电电池，包括:壳;电极组件，布置在所述壳内；以及保护电路模块，布置在所述壳中的开口中以将所述电极组件密封在所述壳内，所述保护电路模块包括:电路板；树脂，至少部分地覆盖所述电路板的一侧，朝向所述电极组件设置；电解质注入口，延伸穿过所述电路板和所述树脂以在其中形成孔；以及第一电极接线片和第二电极接线片，每个连接到所述电路板。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电解质注入口还包括设置在所述电路板的所述孔的内壁上的绝缘层。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述树脂形成围绕所述保护电路模块的外围边界，所述保护电路模块与所述壳中的所述开口周围的内部外围配合并由此形成密封。
4.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中所述树脂通过热熔焊密封到所述壳。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，还包括密封所述电解质注入口的密封塞。
6.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中所述电解质注入口通过所述树脂形成并且所述树脂在所述电路板的所述孔的内壁上形成绝缘层。
7.根据权利要求5所述的可再充电电池，其中所述密封塞由与所述树脂相同的材料制
【文档编号】H01M10/02GK103456978SQ201310213619
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】许钟化, 许祥道 申请人:三星Sdi株式会社