專利名稱：用于pcm和電池的電氣連接的連接結(jié)構(gòu)以及包含其的二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在保護(hù)電路模塊(PCM)和電池之間的電氣連接結(jié)構(gòu)，以及包含其的二次電池組。更具體地，本發(fā)明涉及用于保護(hù)電路模塊和電池的電氣連接結(jié)構(gòu)以及包括其的二次電池組，該電氣連接結(jié)構(gòu)包括電氣連接部件，該電氣連接部件具有特定結(jié)構(gòu)，包括用于將保護(hù)電路模塊的電極接頭連接到電池的電極端子的電極引線，該保護(hù)電路模塊抑制電池的過量充電、過量放電和過電流，以僅僅允許該電氣連接部件的電極引線被焊接到電池，并允許電極端通過PCM和電池之間的嚙合利用電極端子和電極接頭之間的接觸來連接到電極接頭，從而顯著地減少在裝配過程中的步驟數(shù)。
背景技術(shù)：
由于移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用的需求的快速增長(zhǎng)，對(duì)于二次電池的需求也快速增長(zhǎng)，并且特別地，鋰二次電池由于其特性例如高能量密度、高工作電壓和優(yōu)秀的持久性和壽命，現(xiàn)在被廣泛用作包括移動(dòng)裝置的多種電氣應(yīng)用的電源。
然而，由于鋰二次電池包含多種易燃材料，其具有這樣的缺點(diǎn)，例如由過量充電、過電流和外部物理沖擊引發(fā)的生熱和爆炸，導(dǎo)致了電池的不穩(wěn)定性。為了防止這一問題，鋰二次電池具有保護(hù)電路模塊(PCM)，其嵌入在其中并連接到電池，以有效地抑制電池的異常例如過量充電。
PCM包括作為用于控制電流的開關(guān)裝置的場(chǎng)效應(yīng)管，以及多個(gè)無(wú)源裝置例如電壓檢測(cè)器、電阻和電容。PCM抑制電池的過量充電、過量放電和過電流，從而防止電池的爆炸或過熱、液體的滲漏和在充電和放電性能中的退化。此外，PCM抑制了電池的電氣性能中的衰減以及物理和機(jī)械異常。結(jié)果，PCM作用的效果為在消除電池的危險(xiǎn)的同時(shí)增加電池壽命。
在圖1中，描述了一種用于將PCM電氣連接到傳統(tǒng)鋰二次電池中的電池的裝配方法。
參考圖1，電池1包括形成在其上端上的突出陽(yáng)極(負(fù))或陰極(正)端1a(這里，描述了陽(yáng)極端子)，以及構(gòu)成陰極或陽(yáng)極端子作為相反電極的外殼。該電池1還包括用于在電池1和PCM 4之間的電氣連接的兩個(gè)電極引線2和3。陰極引線2焊接到電池1的上端以及設(shè)置在PCM 4的下端處的陰極接頭(未顯示)，而陽(yáng)極引線3連接到電池1的陽(yáng)極端子1a以及設(shè)置在PCM 4的下端處的陽(yáng)極接頭(未顯示)。為了防止由在連接到陽(yáng)極接頭的陽(yáng)極引線3的其他部分和PCM 4之間的接觸而發(fā)生的電氣短路，在其間插入絕緣紙5。
在此結(jié)構(gòu)中，需要多個(gè)焊接步驟來確保在電池和PCM之間的電氣連接。也就是，必需將分別的電極引線2和3焊接到電池1的電極端子，然后將電極引線2和3焊接到PCM 4的電極接頭。另外，由于二次電池的輕量和緊湊度，電池的部件在尺寸上進(jìn)一步減小，并因此這些小部件的焊接需要熟練技術(shù)或精密設(shè)備，從而使得裝配過程變得復(fù)雜。結(jié)果，裝配過程需要很多時(shí)間，并且增加了不合格組件的頻率。此外，為了將焊接到電池1的電極引線2和3再一次焊接到PCM 4的下端的電極接頭，必需在電池罩(cap)的側(cè)面上形成槽，以提供從側(cè)面到相關(guān)聯(lián)的位置的路徑。然而，該槽還用作外來物質(zhì)(例如水)的入口，導(dǎo)致了電池的故障或損害。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明考慮到以上問題而產(chǎn)生，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電氣連接結(jié)構(gòu)，其允許用于電氣連接電池和PCM的焊接操作和部件的數(shù)量的減少，從而減少用于裝配電池組的步驟數(shù)量和裝配時(shí)間。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新電氣連接部件，其用于以上電氣連接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一目的是提供二次電池組，其使用用于在電池和PCM之間的電氣連接的電氣連接結(jié)構(gòu)，以消除傳統(tǒng)電池裝配過程所需要的側(cè)焊接槽，從而防止由通過該槽進(jìn)入的外來物質(zhì)導(dǎo)致的電池的故障或損害。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，以上和其他目標(biāo)可以通過提供用于電氣連接保護(hù)電路模塊(PCM)和電池的電氣連接結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該電氣連接結(jié)構(gòu)包括用于電氣連接PCM和電池的電氣連接部件，該電氣連接部件包括絕緣體，其用于將保護(hù)電路模塊從電池絕緣，以及在彼此電氣絕緣的狀態(tài)中安裝在絕緣體上的陰極引線和陽(yáng)極引線，其中該陰極引線和陽(yáng)極引線的一個(gè)或兩個(gè)都焊接到電池的相關(guān)的電極端子，并且其中該陰極和陽(yáng)極引線在將PCM嚙合到電池的時(shí)候以接觸狀態(tài)連接到PCM的相關(guān)電極接頭。
因此，當(dāng)使用本發(fā)明的電氣連接結(jié)構(gòu)裝配電池組時(shí)，由于僅執(zhí)行焊接用于將電氣連接部件的電極引線連接到電池的電極端子，而電氣連接部件通過和PCM之間的物理接觸例如通過它們之間的機(jī)械嚙合來電氣連接到該P(yáng)CM，因此可以顯著地減少焊接操作的數(shù)量并除去用于將電極引線焊接到電極接頭的側(cè)槽。另外，當(dāng)使用本發(fā)明的電氣連接結(jié)構(gòu)時(shí)，由于不必需提供另外部件(例如現(xiàn)有技術(shù)中的絕緣紙)用于絕緣除了電氣連接到PCM的電極接頭的電池的電極端子的部分之外的其他部分，可以顯著地減少電池組的裝配過程的數(shù)量。
優(yōu)選地，絕緣體具有矩形形狀，并且陰極和陽(yáng)極引線安裝在絕緣體上，以從絕緣體的兩側(cè)延伸，并且分別地在絕緣體的兩側(cè)上與絕緣體的上端和下端間隔預(yù)定距離。利用這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)連接部件裝備在電池和PCM之間，電池和PCM可以經(jīng)由絕緣體電氣絕緣，除了電極引線的預(yù)定部分。
優(yōu)選地，在此結(jié)構(gòu)中，陰極引線和/或陽(yáng)極引線的部分在電池的電極端子的方向上向下彎曲，以容易地接觸電池的相關(guān)電極端子，并且其另一部分在PCM的電極接頭的方向上向上彎曲，以容易地接觸PCM的相關(guān)電極接頭。因此，電極引線和電極端子可以容易地焊接，并且可以容易地得到在它們之間的電氣連接。
優(yōu)選地，絕緣體利用向下開口的孔徑或孔徑在中心處形成，兩個(gè)電極引線的一個(gè)(a)具有形成在絕緣體的附近的向下彎曲部分，以及形成在電極引線的外端處的向上彎曲部分，而另一個(gè)(b)具有延伸到絕緣體的向下開口孔徑或通孔的內(nèi)端，以及形成在其他電極引線的外端處的向上彎曲部分。利用這樣的結(jié)構(gòu)，電極引線(a)的向下彎曲外端接觸電池的相關(guān)電極端子，并且電極引線(b)的內(nèi)端通過向下開口的孔徑或通孔接觸電池的另一相關(guān)電極端子(例如突出電極端子)。此外，電極引線的向上彎曲外端分別地連接到PCM的相關(guān)電極接頭。
可以對(duì)電極引線的一個(gè)或兩個(gè)執(zhí)行將連接部件焊接到電池的電極端子，并可以通過例如激光焊接、電阻焊接等等來實(shí)現(xiàn)。然而，在一些情況下，連接部件可以通過軟焊(soldering)代替焊接來連接到電池的電極端子，應(yīng)該知道這些修改沒有偏離本發(fā)明的范圍。
優(yōu)選地，接觸PCM的電極接頭的兩個(gè)電極引線的向上彎曲部分位于兩個(gè)電極引線的外端處，并且兩個(gè)電極引線的外端以弓形形狀向內(nèi)彎曲，以完成與PCM的電極接頭的彈性接觸。在PCM的下端處形成的電極接頭具有向下垂直部分，這樣電極引線的弓形彎曲部分可以彈性地完成和電極接頭的向下垂直部分的接觸。
此外，電極接頭的垂直部分具有向著連接部件的電極引線突出的浮雕結(jié)構(gòu)(embossing structure)，這樣在電極接頭和電極引線之間的接觸可以進(jìn)一步彈性地執(zhí)行。
特別地，如利用上述實(shí)施例，當(dāng)電極引線的外端具有弓形彎曲結(jié)構(gòu)時(shí)，和/或當(dāng)電極接頭的垂直部分具有向內(nèi)突出的浮雕結(jié)構(gòu)時(shí)，具有這樣的有利效果PCM可以更牢固地安裝在電池上。
在本發(fā)明的電氣連接結(jié)構(gòu)中，電池的電極接頭可以通過和連接部件的電極引線之間的物理接觸來電氣連接到該連接部件的電極引線。物理接觸通過在PCM和電池之間的嚙合來確保。PCM到電池的嚙合可以以多種方式執(zhí)行，包括PCM、電池或其他部件(例如罩殼體(caphousing))的特殊機(jī)械嚙合結(jié)構(gòu)，它們之間的粘接、焊接或軟焊。
優(yōu)選地，PCM具有通過對(duì)于其上形成有保護(hù)電路的保護(hù)電路基板、電極接頭連同用于保護(hù)保護(hù)電路基板和該電極接頭的外表面的罩殼體插入注射成型來形成的結(jié)構(gòu)。在一些情況下，插入注射成型可以在包括安全裝置例如PCM等等的狀態(tài)下執(zhí)行。對(duì)于插入注射成型的PCM的詳細(xì)描述在申請(qǐng)人的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.2003-88528、2004-2625和2005-6886中公開，這些申請(qǐng)通過參考包括在這里。由于結(jié)構(gòu)通過對(duì)于其中嵌入有保護(hù)電路基板的罩殼體的插入注射成型來形成，該罩殼體的低端連接到電池，從而允許執(zhí)行它們之間的機(jī)械嚙合。
如上所述，本發(fā)明提供用于電氣連接結(jié)構(gòu)的新電氣連接部件。其詳細(xì)說明已經(jīng)在上面進(jìn)行了描述。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了使用電氣連接結(jié)構(gòu)裝配的二次電池組。本發(fā)明的二次電池組通過如上所述的電氣連接結(jié)構(gòu)將PCM安裝到具有陰極/隔膜/陽(yáng)極的電極組件的電池來制造。
本發(fā)明的電池可以應(yīng)用到能夠充電和放電的任何二次電池，優(yōu)選地，保護(hù)紙被連接到電池和PCM之間的外部嚙合表面，以便在橫向上緊密地將PCM支持到電池。


本發(fā)明的以上和其他目標(biāo)、特征和其他優(yōu)點(diǎn)結(jié)合附圖從以下的詳細(xì)描述中將更容易地理解，在這些附圖中圖1是描述在傳統(tǒng)鋰二次電池中用于將PCM電氣連接到電池的裝配方法的透視圖；圖2是描述用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二次電池的PCM連接結(jié)構(gòu)的透視圖；圖3是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組的垂直截面圖和部分放大圖，其中電氣連接部件和PCM安裝在電池上；圖4是描述使用根據(jù)本發(fā)明的電氣連接結(jié)構(gòu)來裝配二次電池組的過程的流程圖；以及圖5是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池組的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例現(xiàn)在將參考附圖進(jìn)行描述。要注意本發(fā)明為了描述的目的而公開，但不限制本發(fā)明的范圍。
圖2是描述用于根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的二次電池的PCM連接結(jié)構(gòu)的透視圖。
參考圖2，電池11包括形成在其上端上的中心處的突出陽(yáng)極端子11a，以及構(gòu)成陰極端子的外殼。
用于PCM 17和電池11之間的電氣連接的電氣連接部件14包括矩形絕緣體14、分別地從絕緣體14的兩側(cè)延伸的陰極引線12和陽(yáng)極引線13。陰極引線12和陽(yáng)極引線13的內(nèi)端在絕緣體14中彼此間隔，這樣陰極引線12和陽(yáng)極引線13彼此電氣絕緣。
陰極引線12從絕緣體14延伸預(yù)定距離，然后向下彎曲。因此，當(dāng)連接部件14安裝在電池11的上端上時(shí)，陰極引線12的向下彎曲部分完成與電池11的上端(也就是陰極端子)的接觸。另外，陰極引線12的外端以弓形形狀向內(nèi)彎曲。因此，陰極引線12的外端可以完成與從PCM 17的下端突出的陰極接頭(未顯示)的彈性接觸。
絕緣體14利用位于對(duì)應(yīng)于電池11的陽(yáng)極端子11a的位置處的通孔在中心處形成。由于陽(yáng)極引線13的內(nèi)端延伸到絕緣體14的通孔，其利用安裝在電池11的上端上的連接部件14來接觸電池11的陽(yáng)極端子11a。同時(shí)，和陰極引線12不同，陽(yáng)極引線13沒有形成向下彎曲部分。而是，絕緣材料20粘附到電池11的相關(guān)上端，為了防止當(dāng)陽(yáng)極引線除了內(nèi)端的部分接觸電池11的上端時(shí)電氣短路的發(fā)生。另外，就像對(duì)于陰極引線12，陰極引線13的外端具有弓形彎曲結(jié)構(gòu)，這樣陰極引線13的外端可以完成與從PCM 17的下端突出的陽(yáng)極接頭(未顯示)的彈性接觸。
PCM 17具有一體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過對(duì)于其中嵌入有保護(hù)電路基板(未顯示)的覆蓋殼體進(jìn)行插入注射成型來形成。電極接頭和處于連接到其上的狀態(tài)中的保護(hù)電路基板一起插入注射成型，并且這時(shí)，電極接頭的至少部分從PCM 17的下端暴露，這樣電極接頭連接到電氣連接部件14的電極引線12和13。
當(dāng)電氣連接部件14安裝在電池11的上端上時(shí)，陰極引線12的向下彎曲部分完成與電池11的上端的接觸，以及陽(yáng)極引線13的內(nèi)端經(jīng)由絕緣體14的通孔完成與電池11的陽(yáng)極端子11a的接觸。因此，當(dāng)這些接觸部分的一個(gè)或兩個(gè)都焊接到相關(guān)聯(lián)的接觸部分時(shí)，電氣連接部件14利用電氣連接到電池11的相關(guān)聯(lián)的電極端子(也就是電池的上表面的陰極端子和突出陽(yáng)極端子11a)，安裝在電池11上。然后，當(dāng)PCM 17以覆蓋電氣連接部分14的方式與電池11嚙合時(shí)，電氣連接部件14的電極引線12和13可以連接到PCM 17的相關(guān)電極接頭，而不要另外的焊接操作。
圖3是本發(fā)明的垂直截面圖和部分放大圖，其中電氣連接部件和PCM安裝在電池的上端上。
參考圖3，當(dāng)電氣連接部件14和PCM 17安裝并裝配到電池11的上端時(shí)，電氣連接部件14的陰極端子12連接到PCM 17的陰極接頭15，并且電氣連接部件14的陽(yáng)極端子13連接到PCM 17的陽(yáng)極接頭16。例如，陽(yáng)極接頭16被彎曲以在連接到PCM 17的保護(hù)電路基板的狀態(tài)中具有形成在其一個(gè)表面上的向下垂直部分18。電氣連接部件14的陽(yáng)極引線13的向上彎曲部分(外端)完成與陽(yáng)極接頭16的垂直部分18的接觸。特別地，陽(yáng)極接頭16的垂直部分18具有向內(nèi)突出浮雕結(jié)構(gòu)24，這樣陽(yáng)極接頭16的垂直部分18可以完成與陽(yáng)極引線13的向上彎曲部分的接觸。它們之間的彈性接觸提供了增強(qiáng)在PCM 17和電池11之間的嚙合的效果。
圖4是描述使用本發(fā)明的電氣連接結(jié)構(gòu)用于裝配二次電池組的過程，而圖5是描述通過該過程裝配的二次電池組的圖。
參考這些圖，在將絕緣材料20附著到電池11的上表面(步驟a)之后，包括陰極引線12和陽(yáng)極引線13的電氣連接部件14被安裝在電池11的上表面上，并且焊接在陰極引線12和/或陽(yáng)極引線13和電池11之間的接觸部分(步驟b)。然后，PCM 17被安裝在電池11上，以覆蓋電氣連接部件14，并且它們之間的電氣連接然后不需要另外的焊接操作而得到(步驟c)。在安裝步驟期間，PCM 17的下鎖定夾(jaw)17a包圍電池11的外圍，這樣PCM 17與電池11嚙合，包括PCM 17的鎖定夾17a的外表面的電池11的上外圍表面利用由透明聚四氟乙烯材料制成的保護(hù)紙來包裹(步驟d)。然后，下蓋23使用雙面膠(未顯示)連接到電池11的下端(步驟e)，以及標(biāo)簽21貼在電池11和PCM 17的下外圍表面(步驟f)。標(biāo)簽21不僅僅起到增強(qiáng)PCM 17到電池的接合力的作用，還起到保護(hù)電池11的作用。另外，標(biāo)簽21還作為用于記錄關(guān)于電池或其制造者的信息的介質(zhì)。
從以上描述可以清楚看到，當(dāng)使用電氣連接結(jié)構(gòu)來制造二次電池組時(shí)，用于在電池和PCM之間的電氣連接的焊接操作和部件的數(shù)量，和用于電池組的裝配過程的步驟數(shù)和時(shí)間一起被減少，從而減少了制造成本和不合格組件的頻率。此外，本發(fā)明不需要現(xiàn)有技術(shù)中需要的焊接操作的側(cè)槽，從而防止由通過該槽進(jìn)入的外來物質(zhì)所導(dǎo)致的電池的故障或損害。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例為了說明的目的而公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道多種修改、添加和替換也是可以的，而不偏離如在附加權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種電氣連接結(jié)構(gòu)，用于電氣連接保護(hù)電路模塊(PCM)和電池，其包括電氣連接部件，其用于電氣連接PCM和電池，該電氣連接部件包括用于從電池絕緣所述保護(hù)電路模塊的絕緣體、在彼此電氣絕緣的狀態(tài)下安裝到該絕緣體上的陰極引線和陽(yáng)極引線，其中陰極引線和陽(yáng)極引線的一個(gè)或兩個(gè)都焊接到該電池的相關(guān)電極端，以及其中陰極和陽(yáng)極引線在將PCM嚙合到該電池時(shí)，在接觸狀態(tài)中連接到PCM的相關(guān)電極接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中絕緣體具有矩形形狀，以及陰極引線和陽(yáng)極引線安裝在該絕緣體上以從絕緣體的兩側(cè)延伸，并且分別在絕緣體的兩側(cè)上與絕緣體的上端和下端間隔預(yù)定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中陰極引線和/或陽(yáng)極引線的部分在電池的電極端子的方向上向下彎曲，以容易地接觸該電池的相關(guān)電極端子，而其另一部分在PCM的電極接頭的方向上向上彎曲，以容易地接觸PCM的相關(guān)電極接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中絕緣體利用向下開口的孔徑或通孔在中心處形成，兩個(gè)電極引線的一個(gè)具有形成在絕緣體附近的向下彎曲部分，以及形成在電極引線的外端處的向上彎曲部分；而另一個(gè)具有延伸到絕緣體的向下開口孔徑或通孔的內(nèi)端，以及具有形成在其他電極引線的外端處的向上彎曲部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中接觸PCM的電極接頭的兩個(gè)電極引線的向上彎曲部分位于該兩個(gè)電極引線的外端處，以及該兩個(gè)電極引線的外端以弓形形狀向內(nèi)彎曲，以完成和PCM的電極接頭的彈性接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中PCM的電極接頭分別地包括向下垂直部分和向著連接部件的電極引線突出的浮雕結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中PCM到電池的嚙合通過PCM、電池或其他部件的特定機(jī)械嚙合結(jié)構(gòu)、它們之間的粘接、焊接或軟焊來實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣連接結(jié)構(gòu)，其中PCM具有這樣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過對(duì)其上形成有保護(hù)電路的保護(hù)電路基板和，連同用于保護(hù)保護(hù)電路基板和電極接頭的外表面的蓋殼體一起的電極接頭，進(jìn)行插入注射成型而形成。
9.一種用于電氣連接PCM和電池的電氣連接部件，其包括矩形絕緣體，用于從電池絕緣PCM；陰極引線和陽(yáng)極引線，其在彼此絕緣的狀態(tài)下安裝到該矩形體上。
10.使用根據(jù)權(quán)利要求1到8的任何一項(xiàng)的電氣連接結(jié)構(gòu)裝配的二次電池組。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的二次電池組，其中保護(hù)紙被粘貼到在電池和PCM之間的外嚙合表面，以便在橫向上將PCM緊密地支持到電池。
全文摘要
公開了一種電氣連接結(jié)構(gòu)，以及使用該電氣連接結(jié)構(gòu)的二次電池組。該結(jié)構(gòu)包括電氣連接部件，其包括用于將PCM與電池絕緣的絕緣體，以及在彼此電氣絕緣的狀態(tài)下安裝到該絕緣體上的陰極引線和陽(yáng)極引線。陰極和陽(yáng)極引線的一個(gè)或兩個(gè)都焊接到電池的相關(guān)聯(lián)的電極端子。該陰極和陽(yáng)極引線在將PCM嚙合到電池時(shí)，以接觸狀態(tài)連接到PCM的相關(guān)聯(lián)的電極接頭。該連接結(jié)構(gòu)僅允許電極引線被焊接到電池，并且允許電極端通過接觸連接到電極接頭，而不需要另外的焊接操作，從而顯著地減少了裝配步驟的數(shù)量、降低了制造成本并防止了故障。
文檔編號(hào)H01M2/34GK1985387SQ200580023334
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月26日
發(fā)明者文基業(yè) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)