专利名称：用于具有多个单独电池的袋式蓄电池组的紧凑保险装置的制作方法
技术领域：
本申请引用了于2002年12月18日向韩国知识产权部提交且已适时转让的题为“袋式蓄电池组”的在先申请No.2002-81072，该申请通过引用结合于本文中，并根据美国法典第35条119款要求享有该申请的全部利益。
本发明涉及一种蓄电池组，更具体地涉及一种具有两个或多个互连的单独袋式蓄电池的蓄电池组，该电池组具有用于电池组中所有单独电池的一个保护电路板，该单个保护电路板不会增加电池组的尺寸、体积或容积。
背景技术：
传统上说，蓄电池除了可再充电外还具有较小的尺寸和较大的存储容量。这种蓄电池的代表性示例包括镍-氢(Ni-MH)电池和锂(Li)蓄电池。
根据用于容纳电池主体的外壳形状，蓄电池可分成使用了圆柱形铝壳的圆柱形电池、使用了棱柱形铝壳的棱柱形电池，以及采用了薄袋式外壳的袋式电池。
在它们中，袋式蓄电池具有用于产生预定电流的电池主体和用于封闭电池主体的袋式外壳。电池主体还具有引线，其与从电池主体一侧上延伸出的电极接片相连，以便提供到外部的电通路。引线的一些部分安装成从袋式外壳中暴露出来。
袋式外壳包括具有可容纳电池主体的空间的外壳体，以及从外壳体的一端延伸出并与外壳体形成一个整体结构的外壳罩。外壳体的边缘形成有凸缘，以便通过将外壳体与外壳罩连接起来而密封外壳体。
具有上述结构的袋式蓄电池的袋式外壳由金属箔和树脂层的混合片材制成。作为示例，具有铝箔的袋式外壳可通过将铝箔、热粘合层和树脂层压制在一起来形成。热粘合层可形成于铝箔的内表面处。热粘合层和树脂层顺序地形成在铝箔的外表面处。热粘合层由聚合物树脂制成，包括改性的聚丙烯如铸塑聚丙烯(CPP)。树脂层由尼龙和聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。存在着多种形状的袋式外壳，例如在美国专利No.6042966和No.6106973中所公开的袋式外壳。
通常来说，具有上述结构的袋式蓄电池具有较小的存储容量，因此当用于电功率消耗较高的电子设备如笔记本式计算机时，它们并联或串联在一起。
同时，袋式蓄电池还具有保险装置，用于防止电池因在充电或放电时由过度充电或电极间短路所产生的气体而引起爆炸。保险装置可以是具有正温度系数(PTC)器件的保护电路板和安全端口(safetyvent)，其根据外壳的内部压力而安装在外壳的一侧以改变其结构。保护电路板可安装在各电池内。或者，在多个电池并联或串联在一起时，可以采用一个保护电路板，该单个电路板与电池组内的各个单独电池的端子电连接，而这些端子与各单独电池的电极端子相连。
然而在这种情况下，需要引线来将保护电路板与单个电池的电极端子相连，保护电路板的安装产生了许多限制。特别是，在蓄电池用于便携式电子设备中的情况下，由于保护电路板占据了一部分面积，因此电池组的体积增大。因此，很难限制具有通过保护电路板而串联或并联式互连的多个蓄电池的蓄电池组的尺寸。
在韩国专利公开出版物No.1999-54989中公开了包括有并联或串联式互连的多个蓄电池的蓄电池组的一个例子。该电池组包括多个并联或串联式互连的单独电池，各单个电池具有交替层压的多个正电极和多个负电极，正、负电极通过隔板而隔开。电池组具有用于将多个正电极相互连接的正电极连接装置和用于将多个负电极相互连接的负电极连接装置。
韩国专利公开出版物No.1999-5862公开了一种具有较高能量密度的蓄电池，它是通过将电极与电流集电器和电极端子的整体结构并联式互连来实现的。
在上述蓄电池组中，必须在各电池的侧面部分或正面部分处安装单独的保护电路板，因此，很难降低电池组的尺寸。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于由超过一个袋式蓄电池构成的电池组的设计，整个电池组具有一个保险装置。
本发明的另一目的是提供一种由超过一个袋式蓄电池构成的电池组，该电池组具有一个用于整个电池组的保险装置，该保险装置不会增加电池组的总体积。
本发明的另外一个目的是提供一种用于具有超过一个袋式蓄电池的电池组的更佳设计，其中采用一个保护电路板来保护整个电池组，该保护电路板与电池组中的电池的端子相连。
本发明的另外一个目的是提供一种用于具有超过一个单独电池的电池组的保护电路板，各单独的电池放置在其自身的外壳中，该单个保护电路板与单独电池的端子相连，该单个保护电路板不会增加电池组的总体积。
本发明的另外一个目的是提供一种用于具有超过一个单独电池的电池组的保护电路板，整个电池组具有一个供各单独电池放置在其中的外壳，该单个保护电路板与单独电池的端子相连，该单个保护电路板不会增加电池组的总体积。
这些和其它目的可通过一种电池组来实现，该电池组具有至少两个封装于一个外壳内的单独袋式蓄电池。电池组具有一个保护电路板或保险装置，其用于电池组中的所有单个电池。保险装置置于外壳内，使得它不会增加电池组的体积。单独电池的电极端子相互间互连并与保护电路板相连。电池组的外壳可以是用于整个电池组的单个外壳，该单个外壳容纳了各单独电池。或者，各单独电池具有其自身的外壳。在任一情况下，外壳具有主体部分和与主体部分相连的盖罩部分，主体部分具有凸缘部分。
通过结合附图进行阅读并参考下述详细介绍，可以更容易地明白且更好地理解本发明的更完整的精髓和众多附属优点，在附图中相似的标号表示相同或相似的部件，其中图1是未卷绕的堆叠电极板的电池主体的局部剖开的透视图，图1所示的电池主体是可用于本发明实施例中的电池主体的第一变型；图2是螺旋式卷绕的电极板的电池主体的透视图，图2所示的电池主体是可用于本发明实施例中的电池主体的第二变型；图3A是根据本发明第一实施例的袋式蓄电池组的分解透视图，其中电池组中的单独电池处于分开的外壳中，图3A显示了根据图1所示电池主体的第一变型的第一实施例；图3B是图3A所示的袋式蓄电池组装配好时的侧视图；图4是根据本发明第二实施例的袋式蓄电池组的透视图；图5A是根据本发明第三实施例的袋式蓄电池组的透视图，其采用了图2所示的螺旋式卷绕型的电池主体；图5B是显示了图5A所示袋式蓄电池组的折叠的透视图；和图6是根据本发明第四实施例的袋式蓄电池组的透视图。
具体实施例方式
在讨论本发明的实施例之前，先讨论可用于本发明实施例中的不同类型的电池主体。来看图1，图1显示了可用于本发明实施例中的电池主体的第一变型，它是堆叠电极板的电池主体25(35)。图1中的各部件采用两个标号来表示的原因是，如果下述实施例具有两个采用了根据图1的电池主体的单独电池，那么第一标号用于表示第一电池，而第二标号用于表示第二电池，即使在两个电池相同时也是如此。如图1所示，堆叠的电极板未被卷绕。如图1所示，图1中的第一电池主体25和第二电池主体35具有正电极板27和37，它们通过用正电极活性材料来涂覆正电极电流集电器而形成，并且形成有正电极端子26和36；负电极板29和39，它们通过用负电极活性材料来涂覆负电极电流集电器而形成，并且形成有负电极端子28和38；以及处于它们之间的隔板210和310。或者，可在下述实施例中使用的电池主体为如图2所示的电池主体55(56)。在此第二变型中，电池主体55(56)是螺旋式卷绕的堆叠电极层。第一和第二电池主体55和56可通过螺旋式卷绕条形正、负电极板来形成，如图2所示。在本发明中，用语“电池组”表示并联或串联式互连的单独电池(电池单元)的组。
现在来看本发明的实施例，图3A和3B显示了根据本发明第一实施例的电池组10。参见图3A和3B，电池组10具有第一和第二袋式蓄电池20和30以及保护电路板40，其安装在第一和第二袋式蓄电池20和30之间的空间内。保护电路板40将电池20和30的第一和第二正电极端子26和36以及第一和第二负电极端子28和38连接在一起。
第一和第二蓄电池20和30分别由第一和第二外壳24和34构成。第一和第二外壳24和34分别由第一和第二外壳体22和32以及第一和第二外壳罩23和33构成，第一和第二外壳体22和32形成有具有预定深度的第一和第二空间21和31，而第一和第二外壳罩23和33与第一和第二外壳体22和32相连以密封第一和第二空间21和31，这里，第一和第二外壳24和34具有柔性结构，这是通过用合成树脂材料来涂覆金属箔如铝箔而形成的，但其并不局限于此。如图3A和3B所示，电池组10具有两个电池(或电池单元)主体25和35以及两个外壳24和34，一个外壳分别用于一个电池主体。
在锂蓄电池的情况下，通常采用铝箔作为正电极集电器，并采用铜箔作为负电极集电器。正电极活性材料为包括锂基氧化物的混合物，而负电极活性材料为包括含碳材料的混合物。
当将第一电池主体25插入到第一空间21内并将第一外壳体22和第一外壳罩23相互连接在一起时，第一正、负电极端子26和28就从相连的第一外壳体22和外壳罩23的一侧暴露出来。另一方面，当将第二电池主体35插入到第二空间31内并将第二外壳体32和第二外壳罩33相互连接在一起时，第二正、负电极端子36和38就从相连的第二外壳体32和外壳罩33的一侧伸出来。两个电池20和30对齐，使得第一正电极端子26与第二正电极端子36相邻，并且第一负电极端子28与第二负电极端子38相邻。也就是说，第一和第二蓄电池20和30安装成使得两个蓄电池的相同极性的端子相互面对。
同时，保护电路板40处于相连的第一和第二电池20和30之间，并且与第一和第二正电极端子26和36以及第一和第二负电极端子28和38相连。保护电路板40最好安装在第一外壳体的凸缘部分22a和第二外壳体的凸缘部分32a之间，第一正、负电极端子从凸缘部分22a处向外延伸，而第二正、负电极端子从凸缘部分32a处向外延伸。这样，增加保护电路板40不会增大电池组10的整体尺寸或体积。
最好，第一和第二蓄电池20和30排列成使得第一和第二空间21和31的突出外表面相互间接触，因而凸缘部分22a和32a相互间隔开且保护电路板40处于凸缘部分22a和32a之间，这样便不会增大电池组10的体积。在凸缘(或凸缘部分)22a和32a之间存在外部空隙49。外部空隙49实际上是外壳之外的空间，当外壳如图3B所示的相互间堆叠时它处于外壳之间。外部空隙49处于任何外壳之外但处于两个相邻外壳之间。保护电路板40放置于外部空隙49内。由于保护电路板40处于外部空隙49内，因此保护电路板40不会增大电池组10的体积或容积。
在上文中已经针对采用图1所示堆叠电极板作为电池组10的电池主体25和35的第一实施例。然而本发明并不限于此。作为替代，可以在第一实施例中使用图2所示的螺旋式卷绕的电池主体55和56，以取代图1所示的堆叠电极的电池主体25和35。另外，也可使一个电池主体堆叠而使另一个电池主体螺旋式卷绕。因此，图3A和3B所示的设置可以是混合的堆叠和螺旋式卷绕的电池，或者是相配的堆叠电池或螺旋式卷绕的电池。
来看图4，图4显示了根据本发明第二实施例的电池组11。图4与图3A和3B所示的实施例相似，不同之处在于第一和第二空间21和31在图4中沿同一方向排列，而不是如图3A和3B所示的沿相反方向排列。如同第一实施例一样，在图4所示的第二实施例中，最好将第一和第二电池20和30安装成使得第一和第二正电极端子相互面对，并且第一和第二负电极端子相互面对。如同第一实施例一样，第二实施例可以是混合式的或相配的如图1所示的堆叠电极的电池主体25和35或如图2所示的螺旋式卷绕的电池(或电池单元)主体55和56。
来看图5A和5B，图5A和5B显示了根据本发明第三实施例的袋式蓄电池组50。参见图5A和5B，袋式蓄电池组50只具有一个外壳51以及第一和第二电池主体55和56。在图5A和5B中显示了螺旋式卷绕的电池55和56，然而也可替代性地使用图1所示的堆叠型电池。另外，一个电池主体可以是螺旋式卷绕的，而另一电池主体可以是堆叠的。
外壳51具有外壳罩57和外壳体52，外壳体52形成有两个空间53和54(图5A)，它们相互间隔开预定的距离。第一电池主体55具有第一正、负电极端子55a和55b，第二电池主体56具有第二正、负电极端子56a和56b。电池主体55和56插入到外壳51的各个空间53和54中。
外壳体52与外壳罩57相连以密封空间53和54。外壳体52和外壳罩57可形成为具有整体式结构。蓄电池组50可折叠(图5B)成使得外壳体52的空间53和54的突出外表面相互间接触，从而在电极端子55a，55b，56a，56b之间以及在折叠的外壳罩57的相对部分之间形成了外部空隙59。与空间53和54不同，外部空隙59并未被密封在外壳51中。相反，外部空隙59形成在外壳51的单独折叠部分之间，各部分包括一个单独的袋式电池。外部空隙59实际上是外壳之外的空间，当外壳如图5B所示地自身折叠时它处于外壳的相邻部分之间。在此外部空隙59内可设置保护电路板40，如图5B所示。如图5B所示，由于保护电路板40处于蓄电池组50的外部空隙59内，因此保护电路板40不会增大电池组50的体积或容积。在这种情况下，第一和第二正电极端子55a和56a以及第一和第二负电极端子55b和56b与保护电路板40的信号线相连。最好，第一和第二正电极端子55a和56a相互面对，并且第一和第二负电极端子55b和56b相互面对。电池主体55和56可以与图2所示的电池主体55和56相同，或者与图1所示的电池主体25和35相同。
图6显示了根据本发明第四实施例的袋式蓄电池组80。参见图6，外壳70由外壳体71和外壳罩72构成。外壳体71形成有多个排成直线的空间73。带有暴露出来的电极端子74的电池主体(未示出)设于各个空间73内。外壳70折叠成使得电池主体相互覆盖，从而在它们之间形成了空隙。保护电路板40安装在形成于包含有电池主体的空间73之间的空隙中。与其它实施例一样，电池主体可如图2所示地螺旋式卷绕，或者如图1所示地堆叠，或者是它们的组合。
从上述介绍中可以清楚，在根据本发明的袋式蓄电池组中，保护电路板可安装在形成于单独的蓄电池之间的额外空隙或空间中，因此，不会因为加入了保护电路板而增大电池组的体积。特别是，至少两个蓄电池采用了一个或共用的可保护电池组内的各个电池的保护电路板，因此，可以降低蓄电池组的组成构件的数量。
虽然已经参考代表性实施例具体地显示和介绍了本发明，然而本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明的形式和细节进行各种变化。
权利要求
1.一种袋式蓄电池组，包括第一蓄电池，其包括第一蓄电池主体和第一外壳，所述第一蓄电池主体置于所述第一外壳中，所述第一蓄电池还包括从所述第一外壳中穿出来的第一正电极端子和第一负电极端子；第二蓄电池，其包括第二蓄电池主体和第二外壳，所述第二蓄电池主体置于所述第二外壳中，所述第二蓄电池还包括从所述第二外壳中穿出来的第二正电极端子和第二负电极端子；置于所述电池组内的外部空隙中的保护电路板，所述外部空隙形成为处于所述第一和第二蓄电池之间，所述保护电路板与所述第一和第二正电极端子以及所述第一和第二负电极端子电连接。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第一和第二外壳均包括具有用于容纳所述第一和第二电池主体之一的空间的外壳体；和与所述外壳体相连以密封包含于所述外壳体内的电池主体的外壳罩。
3.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，各所述外壳体包括凸缘部分，所述正、负电极端子在所述外壳体的凸缘部分处穿过各自的外壳。
4.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第一电池和第二电池定位成使得所述第一正电极端子接近所述第二正电极端子，并且所述第一负电极端子接近所述第二负电极端子
5.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第一和第二电极主体是螺旋式卷绕的正电极板和负电极板。
6.一种袋式蓄电池组，包括外壳，其包括具有多个空间的外壳体，所述多个空间中的每一个均与另一个相互间隔开预定的距离，所述外壳还包括从所述外壳体的一侧延伸出并与所述外壳体连接以密封全部所述多个空间的外壳罩，其中所述外壳罩折叠成使得所述空间一个堆叠在另一个上；多个电池，各所述电池具有电池主体和两个电极端子，各所述电池主体置于所述多个空间中的各个空间内，各所述电池主体具有穿过所述外壳而向外延伸出的正、负电极端子；和保护电路板，其置于通过折叠所述外壳罩而形成的外部空隙中，所述保护电路板与所述多个电池中每一个的各所述正电极端子和负电极端子相连。
7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，所述外壳体包括凸缘部分，所述正、负电极端子穿过所述凸缘部分而延伸。
8.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，所述电池组中的不同电池的正电极端子相互间全部对齐，所述电池组中的不同电池的负电极端子相互间全部对齐。
9.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，各所述电池主体为螺旋式卷绕的正、负电极板。
10.一种袋式电池组，包括外壳，其包括外壳体和外壳罩，所述外壳体与所述外壳罩相连，所述外壳体包括多个空间；多个电池主体，各所述电池主体置于所述多个空间的相应空间中，各所述电池主体具有两个穿过所述外壳体的电极端子；和保险装置，其以不会增加所述电池组的体积的方式与所述电池主体的所述端子电连接，所述保险装置处于所述外壳之外。
11.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述外壳的所述外壳罩折叠到其自身上，使得各所述多个电池主体一个堆叠在另一个上。
12.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述外壳体具有与所述外壳罩相配的凸缘部分，当所述外壳折叠到其自身上以使各所述多个电池主体一个堆叠在另一个上时，所述保险装置处于所述凸缘部分的两个分开的部段之间。
13.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，各所述多个电池主体由一个堆叠在另一个上且未被卷绕的电极板构成。
14.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，各所述多个电池主体由螺旋式卷绕的电极板构成。
15.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，各所述多个电池主体相互间串联式地电连接。
16.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，各所述多个电池主体相互间并联式地电连接。
17.一种袋式蓄电池组，包括多个蓄电池，各电池包括置于密封外壳内的电池主体，各所述电池还包括一对相反电极性的电极端子，它们与所述电池主体电连接并穿过所述外壳；和与各所述多个电池的端子电连接的保护电路板，所述保护电路板以不会增加所述电池组的大小的方式来设置。
18.根据权利要求17所述的电池组，其特征在于，各所述多个蓄电池一个堆叠在另一个上，各所述外壳具有从所述电池主体中向外突出的凸缘部分，其中在相邻堆叠的电池的凸缘部分之间形成了空隙，所述空隙处于所述密封外壳之外，所述保护电路板置于所述空隙内。
19.根据权利要求17所述的电池组，其特征在于，各所述多个电池相互间并联式地电连接。
20.根据权利要求17所述的电池组，其特征在于，所述保护电路板是正温度系数器件和安全端口中的任一个或两个。
全文摘要
一种电池组，其具有至少两个袋式蓄电池和用于电池组中各电池的一个保险装置。各单独电池的主体安装在外壳内的空间中。电池组可使用一个或多个外壳。电池设置成使得不同电池的端子处于电池组内其它电池的端子附近。这些端子与保险装置相连。保险装置可以是设置在电池组内的空间中的保护电路板，因此电池组不会占用比未使用保护电路板时更多的空间。
文档编号H02J7/00GK1508892SQ200310123960
公开日2004年6月30日 申请日期2003年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者李亨馥, 姜秉炫 申请人:三星Sdi株式会社