电池组及其制造方法与流程

本发明涉及一种电池组及其制造方法，更具体地，涉及包括用于保护连接到袋型电池单元的pcb且具有钩状凸起的顶盖的电池组及其制造方法。

背景技术：

典型的电池组是锂二次电池且根据电池外壳的形状被分为圆柱型、棱柱型和袋型。

其中，袋型锂二次电池(以下称作电池组)具有柔性，还具有相对自由的形状，重量轻，且具有优良安全性，由此，用于诸如移动电话、可携式摄像机以及笔记电脑的便携式电子器件的需求日益增加。

电池组中含有多种易燃材料，由此，由于过充电、过电流、其他物理的外部碰撞等导致电池组在安全性方面具有严重缺陷，引起发热和爆炸。

由此，电池组被提供有用于持续检测诸如电压、电流、温度的值并有效控制基于检测的值确定的异常状态的保护电路模块(protectioncircuitmodule，pcm)，以及诸如熔丝型正温度系数(ptc，positivetemperaturecoefficient)元件以及热切断(tco，thermalcut-out)器件的安全元件。

pcm被设置在印刷电路板(pcb，printedcircuitboard)上，pcb通过焊接或者软焊电连接至电池单元。

由于包括pcm的安全元件必须电连接至电池单元的电极端子且同时必须保持与电池单元的其他部分电绝缘。由此，将绝缘带贴附到包括pcm的每个部件。

但是，这种绝缘带贴附方法非常麻烦且除了绝缘之外没有其他功能。

为了解决上述问题，如图1中所示出的，使用了根据现有技术的上部外壳。

图1是示出提供有上部外壳的电池组的结构的示意图。

参考图1，根据现有技术被提供在电池组中的上部外壳包围连接到电池单元上端的pcb的前表面和后表面。

而且，上部外壳由电绝缘材料制成。与绝缘带贴附方法不同，上部外壳可被简单安装或贴附至电池单元的上端，即使施加外部碰撞，上部外壳仍可保护pcb。

但是，由于上部外壳具有开放的顶部表面，因此外来物质会被引入其中。此外，由于与绝缘带贴附方法相似，手动安装或贴附上部外壳，因此增加了生产电池组所需的交付周期。

由此，需要开发一种防止外部物质被引入到保护pcb的上部外壳中并且减少电池组交付时间的技术。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)kr1023898b

技术实现要素：

技术问题

本发明提供了一种电池组及其制造方法，这种电池组保护印刷电路板(pcb)并且具有比常规交付时间少的交付时间。

技术方案

根据本发明实施例的电池组包括：电池单元；电池单元外壳，电池单元外壳的上部部分包括pcb容纳部分以及电连接到电池单元的接片的外壳引线部分；印刷电路板(pcb)，包括用于控制电池单元的操作的保护电路，pcb被安装在提供于电池单元外壳的上部部分的pcb容纳部分中，以便耦合至电池单元外壳；和绝缘顶盖，在绝缘顶盖的两个端面上设置有一对钩状凸起以便被按压装配到pcb，绝缘顶盖耦合至pcb从而面对pcb容纳部分，由此覆盖被安装在pcb容纳部分中的pcb的整个表面。

在不与pcb容纳部分交叠的区域中，电池单元外壳可具有容纳电池单元的电池单元容纳区域。

顶盖可包括自顶盖的内周凸起的多个肋拱，以便当将顶盖耦合到pcb上时，在设置于pcb上的电子部件之间提供分隔壁。

每个肋拱的高度可对应于电池单元外壳的高度和安装于pcb容纳部分中的pcb的高度之间的差。

顶盖的每个钩状凸起可被确定处于一位置，使得钩状凸起被设置在与每个肋拱的高度和安装在pcb容纳部分中的pcb的厚度的总和对应的位置。

顶盖可包括前部件、侧部件以及顶部件，贯穿沟槽可被限定在前部件中，外部输入/输出端子穿过贯穿沟槽延伸至外部。

用于消散自正(+)电极/负(-)电极引线产生的热的散热孔可被限定在顶盖的前部件中，散热孔可被提供成允许前部件的一部分保持预定高度，以便防止正(+)电极/负(-)电极引线伸出到外部。

顶盖可进一步包括后部件作为增加与电池单元的耦合力的耦合加强部件。

根据本发明实施例的用于制造电池组的方法包括：电池单元制备步骤，用于制备具有密封袋型的电池单元；pcb连接步骤，用于连接包括保护电路的pcb至电池单元制备步骤中制备的电池单元；和顶盖耦合步骤，用于将顶盖按压装配到pcb连接步骤中连接至电池单元的pcb。

所述方法还包括，在pcb连接步骤之前的输入/输出端子连接步骤，用于将外部输入/输出端子连接到pcb。

所述方法还包括，在pcb连接步骤之前的电池单元耦合步骤，用于将电池单元制备步骤中制备的电池单元安装在包括电池单元容纳部分、外壳引线部分和pcb容纳部分的电池单元外壳的电池单元容纳部分中，以将安装的电池单元的接片电耦合至电池单元外壳的外壳引线部分。

在pcb连接步骤之前，电池外壳的外壳引线部分可弯曲向pcb容纳部分的内部，在其上方结合pcb。

有益效果

在根据本发明实施例的电池组及其制造方法中，可提供保护pcb的上部外壳的顶表面以防止外部物质被引入，且可将钩状凸起形成在上部外壳的两个表面上，以便能进行自动处理以快速制造电池组。

附图说明

图1是提供有上部外壳的电池组结构的示意图。

图2是根据本发明实施例的电池组的分解透视图。

图3是根据本发明实施例的电池组中的顶盖的整体截面图。

图4是示出根据本发明实施例的电池组中的顶盖的内部的透视图。

图5是根据本发明实施例的电池组中的钩状凸起的放大图。

图6是示出根据本发明实施例的用于制造电池组的方法的示意图。

图7是根据本发明实施例的电池组中的顶盖的组合侧视图。

具体实施方式

以下，将参考附图具体描述本发明的实施例。但是，本发明不限于以下实施例。而是，提供这些实施例使得本公开全面且完整，且将本发明的范围完整传达给本领域技术人员。

而且，将理解，尽管本文中使用了如第一和第二的顺序数字来描述不同元件，但是这些元件不受这些数字限制。术语仅用来区分一个部件和另一个部件。例如，在一个实施例中被称作第一元件的第一元件在另一实施例中可被称作第二元件，而不脱离所附权利要求的范围。在下文描述中，技术术语仅用于解释具体的示范性实施例，而非限制本发明。单数形式的术语可包括复数形式，除非相反地指出。

虽然考虑到本发明的功能，本发明中使用的术语选择当前广泛使用的一般术语，但是可以理解，根据本领域技术人员的意图或者判例、新技术的出现等可以改变这些术语。而且，在某些情况下，可以有申请人任意选择的术语，且这种情况下，在相应发明的描述中将具体描述其含义。由此，应当基于术语的含义限定本发明中使用的术语，术语不是基于简单术语的名称来限定，而是基于本发明的整体内容来限定。

<实施例1>

以下，将描述根据本发明实施例的电池组。

根据本发明实施例的电池组由电池单元、具有保护电路的pcb以及具有闭合顶表面且设置有钩状凸起的顶盖构成，顶盖被按压装配到pcb以防止pcb被外部碰撞损坏。

图2是根据本发明实施例的电池组的分解透视图。

参考图2，根据本发明实施例的电池组包括：电池单元111；电池单元外壳110，电池单元外壳110在其上部部分包括pcb容纳部分和电连接至电池单元接片的外壳引线部分；包括用于控制电池单元110的操作的保护电路的印刷电路板(pcb)120，印刷电路板(pcb)120被安装在提供于电池单元外壳110的上部部分的pcb容纳部分中以便耦合至电池单元外壳；以及绝缘顶盖130，绝缘顶盖130在两个端面上设置有一对钩状凸起以便被按压装配到pcb120，绝缘顶盖被耦合成面对pcb容纳部分，从而覆盖安装于pcb容纳部分中的pcb的整个表面。

而且，以下将更具体描述电池组的每一个构成部分。

由于电池单元111一般使用锂二次电池，因此电池单元具有层叠多个正电极(铝箔)和负电极(铜箔)，隔膜介于正负电极之间以形成电极组件的结构。

而且，正电极接片被焊接至正电极，负电极接片被焊接至负电极。使用铝袋包裹除了正电极接片和负电极接片之外的整个电极组件以构成密封的电池单元111。

而且，基于高韧性以及薄的铝层制造包裹电极组件的铝袋，通过另外安装电池单元外壳110，电池单元111可被构造成保持电极组件的形状，且保护其内部不受外部碰撞的影响。

而且，在电池单元111中，铝袋可构成电池单元外壳110而不需要单独的其他外壳。

而且，电池单元外壳110在其上部部分包括pcb容纳部分112以及电连接至电池单元的接片的外壳引线部分113。在pcb容纳部分112中，电池单元外壳上端的左侧和右侧可比pcb更进一步延伸，使得pcb被容纳于电池单元外壳的上端。

而且，电池单元111被容纳在电池单元外壳110的电池单元容纳区域中，电池单元容纳区域被提供在不与pcb容纳部分112重叠的区域中。

而且，通过采用诸如绝缘带的绝缘材料，pcb容纳部分112可被保持在绝缘状态。

而且，电池单元外壳的外壳引线部分113电连接至电池单元的接片。自外壳引线部分113延伸至电池单元外壳内部的构成部件可被焊接至电池单元的接片，使得电池单元和外壳彼此电连接。

pcb120包括用于控制电池单元111的操作的保护电路且被安装在提供于电池单元外壳110上部部分的pcb容纳部分112中。pcb可电连接至电池单元111以防止电池单元111过充电、过放电或过热以及由于过电流导致的爆炸。

而且，pcb120可包括安全元件，安全元件包括诸如电阻器和冷凝器这样的无源元件，或者诸如场效应晶体管或其中提供了集成电路的保护元件这样的有源元件，且pcb120可包括电连接至外部器件以自电池组100接收功率的外部输入/输出端子140。

此处，外部输入/输出端子140的形状不限于图2，且可根据用户需求进行各种改变。

而且，顶盖130的两个端面上可设置有一对钩状凸起131以便被按压装配到pcb，顶盖耦合成面对pcb容纳部分112，由此覆盖安装在pcb容纳部分112中的pcb的整个表面。顶盖130可由电绝缘材料制成。

更具体地，顶盖130可由具有低导电性的聚合物材料或者纸制成。聚合物材料可包括以下一种或多种的材料：聚乙烯(polyethylene,pe)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚苯乙烯(polystyrene,ps)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚酰胺(polyamide,pa，尼龙)、聚酯(polyester,pes)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,pvc)、聚氨酯(polyurethanes,pu)、聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidenechloride,pvdc)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,ptfe，特氟纶)、聚醚醚酮(polyetheretherketone,peek，聚酮)和聚醚酰亚胺(polyetherimide,pei，ultem)。

而且，顶盖130可具有长轴和短轴，长轴的长度小于电池单元外壳110的长度，短轴的长度大于pcb120的长度。

而且，由于生产数量可从每1个模具生产4片至8片增加至每1个模具生产16片，因此可降低顶盖130的制造成本。

而且，将参考图3至5更具体描述顶盖130的构成部件。

图3是示出根据本发明实施例的电池组中的顶盖的整体截面图。

图4是示出根据本发明实施例的电池组中的顶盖内部的透视图。也就是，为了便于理解其结构，图4是示出其中耦合了除了后部件(图3的d)之外的图3的顶盖130的各部件的结构图。

图5是根据本发明实施例的电池组中的钩状凸起的放大图。

参考图3，顶盖130包括前部件(图3的a)、顶部件(图3的b)、侧部件(图3的c)和后部件(图3的d)。

参见图4，通过诸如按压装配、焊接、粘结接合等一般组装方法组装的图3的各部件。

而且，参考图4，顶盖130包括设置在侧部件(图3的c)上的一对钩状凸起131，设置在顶部件(图3的b)和前部件(图3的a)内部的多个肋拱132，限定在前部件(图3的a)中的贯穿沟槽133，以及限定在前部件(图3的a)中的一对散热孔134。

而且，参考图4和5，一对钩状凸起131被构造成稳定固定顶盖130至pcb120。由此，当电池组100摔落时，pcb120分开的频次降低，与常规结构相比能更稳定保护pcb120。

而且，一对钩状凸起131被彼此对称设置在侧部件(图3的c)上。一对钩状凸起131中的每一个具有向顶盖内部突出的三角形状，但是实施例不限于此。

而且，钩状凸起131可被确定处于这样的位置，即使得钩状凸起131被设置在与肋拱132的高度和安装在pcb容纳部分112中的pcb120的厚度的总和对应的位置。此处，钩状凸起的位置表示钩状凸起的底表面(图5中三角形的底表面)的位置。

而且，多个肋拱132向顶部件(图3的b)和前部件(图3的a)的内部凸起。当顶盖耦合到pcb120时，多个肋拱132可在提供于pcb120上的电子部件之间提供分隔壁以进行静电放电(esd，electrostaticdischarge)。

而且，由于在不设置位于pcb120上的安全元件和保护元件的位置处设置多个肋拱132，因此可根据设置在pcb120上的安全元件和保护元件的类型、数量和位置而改变肋拱132的位置。

而且，多个肋拱132中的每一个被设置的高度可对应于电池单元外壳110的高度和安装在pcb容纳部分112中的pcb120的高度之间的差，使得电池单元外壳110和顶盖130的平坦度彼此匹配。

而且，作为示例提供了四个肋拱132，但是不限于此。

而且，贯穿沟槽133被限定在前部件(图3的a)中，使得连接到pcb120的外部输入/输出端子140穿到顶盖130外部。

而且，一对散热孔134被限定在前部件(图3的a)中，以消散自电池单元外壳的正(+)电极/负(-)电极引线产生的热。

一般，散热孔134被提供成允许前部件(图3的a)的一部分保持预定高度，使得由于自正(+)电极/负(-)电极引线产生的热导致完全打开的孔的一部分被局部悬于每一个正(+)电极/负(-)电极引线上。

由此，散热孔134减少了正(+)电极/负(-)电极引线中产生的热，并防止正(+)电极/负(-)电极引线由于诸如电池组100摔落等各种原因伸出到外部。

而且，顶盖130可以是用于增加与电池单元的耦合力的耦合加强部件，且可另外包括后部件(图3的d)。

而且，后部件(图3的d)可被设置成具有短轴长度，该短轴长度与每一个肋拱132的高度和pcb120自身厚度的总和对应，使得顶盖130和pcb120可彼此更稳定耦合。

<实施例2>

以下，将描述根据本发明实施例的用于制造电池组的方法。

在根据本发明实施例的用于制造电池组的方法中，制备电池单元，且将印刷电路板(pcb)接合到制备的电池单元上。之后，将顶盖按压装配到接合的pcb以制造保护pcb的电池组。

图6是示出根据本发明实施例的用于制造电池组的方法的示意图。

参考图6，根据本发明实施例的用于制造电池组的方法包括：制备具有密封袋型的电池单元的工艺(电池单元制备步骤：s510)，和将包括保护电路的pcb连接到电池单元制备步骤(s510)中制备的电池单元的工艺(pcb连接步骤：s520)。

在pcb连接步骤(s520)中，将顶盖按压装配到连接至电池单元的pcb(顶盖耦合步骤：s530)。

而且，以下将更具体描述用于制造电池组的方法中的每一步骤。

电池单元制备步骤(s510)是制备具有密封袋型的电池单元的步骤。此处，可制备各种袋型电池单元，诸如锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等，以及锂离子电池。

例如，在制备锂离子电池的工艺中，可层叠多个正电极(铝箔)和负电极(铜箔)，使隔膜置于正负电极之间，以形成电池单元。

之后，将正电极接片焊接到正电极，将负电极接片焊接到负电极。之后，由铝袋包裹正电极和负电极以实现密封结构。

更具体地，制造电池单元的工艺大体上被分成三个工艺，如电极工艺、组装工艺以及活化工艺。在电极工艺中，以适当比率混合用于形成正电极和负电极的材料，之后用铝涂覆正电极和用铜箔涂覆负电极。

之后，通过滚压以固定厚度将获得的产物压成平坦的；之后执行划槽工艺以切割获得的产物，以便于电极尺寸匹配。

而且，在组装工艺中，执行用于去除电极的不必要部分的开槽工艺，在彼此顶部上交替层叠正电极材料、隔膜和负电极材料。之后，执行根据电池容量折叠产品数次的堆叠和折叠工艺，或者交叠并卷起(stack&folding)电极和隔膜的卷绕(winding)工艺。

之后，通过使用铝膜封装来包封产品，注入电解液，并且执行用于形成真空状态的密封工艺。

最后，在活化(化成)工艺中，组装的电池单元重复充电和放电以活化电池单元。活化工艺是用于执行脱气处理的工艺，用于排出电池单元在活化时产生的气体。

而且，在制备电池单元之后，对电池单元外壳另外执行电池单元耦合步骤，用于将电池单元制备步骤(s510)中制备的电池单元安装在电池单元容纳部分中，且将安装的电池单元的接片和电池单元外壳的外壳引线部分113彼此电耦合。

电池单元外壳被保持为通过使用铝膜封装简单包封的电极组件的形式，且保护其内部不受外部碰撞影响，由此，电池单元上安装有电池外壳。

由此，电池单元被安装在提供于电池单元外壳下方的电池单元容纳部分中，且自电池单元引出的接片被连接至经由焊接提供在电池单元外壳上的外壳引线部分。之后，覆盖电池单元外壳的上侧以完成组件工艺。

而且，pcb连接步骤(s520)是连接包括保护电路的pcb120至电池单元制备步骤(s510)中制备的电池单元的步骤。此处，自电池单元外壳110引出的引线经由点焊接或软焊耦合至pcb120。

更具体地，由于pcb120必须位于电池单元外壳内的pcb容纳部分112中，因此电池单元外壳内的引线部分113的正(+)引线/负(-)引线弯曲向pcb容纳部分112。

电绝缘体被提供在引线的弯曲内侧以调整引线高度，之后将引线耦合至pcb120。

而且，在连接pcb120之前，执行用于事先连接提供在pcb120上的外部输入/输出端子140的输入/输出端子连接步骤以快速执行工艺。

而且，顶盖耦合步骤(s530)是用于按压装配顶盖到pcb连接步骤(s520)中连接至电池单元的pcb120的步骤。下文将更具体描述该步骤。

图7是根据本发明实施例的电池组中的顶盖的整体侧视图。

参考图7，顶盖130被按压装配到pcb120。这可通过使用夹具的自动耦合方式实现，或者可手动实现。

而且，在顶盖耦合步骤(s530)之后，在电池组100上执行用于包裹电池单元外表面的标签包裹步骤，使得电池组保持防止从外部引入静电的绝缘状态，且固定了电池组的整个构成部件。

[符号说明]

100：电池组

110：电池单元外壳

111：电池单元

112：pcb容纳部分

113：外壳引线部分

120：pcb

130：顶盖

131：钩状凸起

132：肋拱

133：贯穿沟槽

134：散热孔