電池組的保護裝置和制造該保護裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了電池組的保護裝置和制造該保護裝置的方法。該保護裝置適于鄰近具有至少一個電極的電池的裸電池的第一側設置。該保護裝置包括：第一和第二引線板，適于連接到裸電池的至少一個電極；以及焊盤單元，包括多個導電焊盤，該多個導電焊盤適于使得外部裝置通過焊盤單元的導電焊盤聯接到電池。該保護裝置還包括：器件單元，包括為電池的裸電池提供保護的電部件；布線，將第一和第二引線板、焊盤單元以及器件單元互連；以及絕緣體，封裝第一和第二引線板、焊盤單元、器件單元和布線的至少一部分。
【專利說明】電池組的保護裝置和制造該保護裝置的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明的一個或多個實施方式涉及用于電池組的保護裝置、制造該保護裝置的方法以及包括該保護裝置的電池組。

【背景技術】
[0002]近來，電池組被不同地用作便攜式電子器件的電源。而且，由于在各個領域中使用便攜式電子器件，所以對電池組的需求已經日益增加。電池組被充電和放電以進行多次使用，因此其經濟效果和環(huán)境效果高。于是，促進了電池組的使用。
[0003]此外，由于需要更小和重量更輕的電子器件，所以也需要更小和重量更輕的電池組。但是，電池組包括高反應性材料，諸如鋰。因此，其穩(wěn)定性是制造更小和重量更輕的電池組的限制因素。因而，對于具有高穩(wěn)定性的小且重量輕的電池組的開發(fā)，正在進行各種研究。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的一個或多個實施方式提供了用于電池組的保護裝置、制造該保護裝置的方法以及包括該保護裝置的電池組，該電池組能夠是重量輕的并且能夠小型化。
[0005]根據本發(fā)明的實施方式，由于用于電池組的保護裝置的封裝，因此用于電池組的保護裝置可以小型化。
[0006]在一個方面或實施方式中，本發(fā)明包括用于電池組的保護裝置，該保護裝置適于鄰近具有至少一個電極的電池的裸電池的第一側設置。在此方面中，該保護裝置包括:第一和第二引線板，適于連接到裸電池的至少一個電極；以及焊盤單元，包括多個導電焊盤，該多個導電焊盤適于使得外部裝置通過焊盤單元的導電焊盤聯接到電池。在此方面中，該保護裝置還包括:器件單元，包括為電池的裸電池提供保護的電部件；布線，將第一和第二引線板、焊盤單元以及器件單元互連；以及絕緣體，封裝第一和第二引線板、焊盤單元、器件單元和布線的至少一部分。
[0007]在另一方面或實施方式中，本發(fā)明包括制造用于電池組的保護裝置的方法，該方法包括:圖案化導電板以形成第一引線板、第二引線板、焊盤單元和框架，其中，第一引線板、第二引線板和焊盤單元通過框架相對于彼此保持在所需取向上；以及將器件單元安裝到保持在框架內的圖案化的導電板上。在此方面中，該方法還包括:通過在器件單元、第一引線板和焊盤單元的至少一些之間延伸布線而將器件單元、第一引線板、第二引線板和焊盤單元互連；用絕緣體覆蓋第一引線板、第二引線板、器件單元、焊盤單元和布線的至少一部分；以及去除框架。
[0008]此外，由于包括用于電池組的保護裝置和溫度保護器件，因此，即使在電池組被小型化時，電池組也可以具有提高的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是根據本發(fā)明的實施方式的電池組的示意性透視圖。
[0010]圖2和圖3是圖1的電池組中包括的保護裝置的示意性透視圖。
[0011]圖4是圖1的電池組中包括的保護裝置的示意性平面圖，從該保護裝置去除了絕緣體的一部分。
[0012]圖5和圖7是解釋制造在圖1的電池組中包括的保護裝置的方法的示意性平面圖。

【具體實施方式】
[0013]在下文中，將參照附圖更全面地描述本發(fā)明，圖中示出了本發(fā)明的示例性實施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，并且不應被解釋為限于在此闡述的示例性實施方式。對于本領域的普通技術人員而言顯而易見的是，示例性實施方式將涵蓋落入本發(fā)明的范圍內的所有變形、等同方案和備選方案。在下面的描述中，公知的功能或結構如果確定其由于不必要的細節(jié)而使本發(fā)明不清楚，則其沒有被詳細描述。
[0014]將理解的是，雖然術語“第一”、“第二”、“第三”等在此可以被用于描述不同的元件，但是這些元件不應受這些術語限制。這些術語僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或者部分與另一個元件、部件、區(qū)域、層或者部分區(qū)別開。
[0015]在此使用的術語僅被用于解釋特定實施方式，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。在描述本發(fā)明的上下文中，術語“一”和“該”以及類似指示語的使用應解釋為涵蓋單數和復數二者。術語“包括”或“具有”被用于表示在說明書中使用的特性、數量、工藝、操作、構成或其組合的存在，并且應被考慮為使得沒有事先排除一個或多個特性、數量、工藝、操作、構成或其組合的存在或者其添加的可能性。
[0016]在下文中，通過參照示出實施方式的附圖來詳細描述本發(fā)明的一個或多個實施方式。
[0017]圖1是根據本發(fā)明的實施方式的電池組10的示意性透視圖。圖2和圖3是在圖1的電池組10中包括的保護裝置200的示意性透視圖。
[0018]首先，參照圖1，根據本實施方式的電池組10可以包括:裸電池100 ;用于電池組10的保護裝置200，提供在裸電池100的一側；以及溫度保護器件300，設置在裸電池100和保護裝置200之間。
[0019]裸電池100可以包括容納電極組件(未示出)的罐101和聯接到罐101以密封裸電池100的蓋板102。
[0020]電極組件(未示出)可以包括陽極板和陰極板以及設置在陽極板和陰極板之間的隔板，陽極板和陰極板的每個具有在其上摻雜的電極活性材料。根據本發(fā)明的實施方式，電極組件(未示出)可以通過以果凍卷的形式卷繞包括陽極板、隔板和陰極板的疊層結構而制造，其中陽極板、隔板和陰極板按此說明的次序順序地疊置。根據本發(fā)明的另一實施方式，雖然在圖中未示出，電極組件(未示出)可以具有包括陽極板、隔板和陰極板的結構，其中陽極板、隔板和陰極板按此說明的次序順序地疊置。
[0021]罐101可以具有上部，該上部具有用于插入電極組件(未示出)的開口(未示出)。罐101可以由導電構件諸如鋁形成。罐101可以保護電極組件免受外部沖擊，并且可以用作將電極組件的充電和放電期間引起的熱發(fā)射到外部的散熱板。
[0022]蓋板102和罐101可以由相同的材料形成，在電極組件(未示出)被插入到罐101內時，蓋板102設置在罐101的一側并且通過例如焊接附接到罐101，由此與罐101 —起密封裸電池100。
[0023]電極端子110設置在蓋板102上。電極端子110可以電連接到例如電極組件的陽極板(未示出)。此外，電極組件(未示出)的陰極板(未示出)可以電連接到蓋板102。但是，本實施方式不限于此，根據用途，電極端子110可以電連接到電極組件的陰極，蓋板102可以電連接到電極組件的陽極。此外，絕緣體(未示出)設置在電極端子110和蓋板102之間，以防止電極端子110和蓋板102之間發(fā)生短路。
[0024]蓋板102可以具有電解質入口 120。當蓋板102聯接到罐101時，電解質通過電解質入口 120被提供到罐101中，一旦電解質的提供完成，電解質入口 120可以通過蓋(未示出)來密封。
[0025]保護裝置200可以設置在裸電池100的一側，并且可以電連接到裸電池100，以控制裸電池100的過充電和過放電(under-discharging)。保護裝置200可以包括構成保護裝置200的主體的絕緣體210、接觸外部裝置的焊盤單元250、以及從絕緣體210延伸以暴露于外部的第一引線板222和第二引線板223。
[0026]絕緣體210可以在其中密封器件單元(見圖4的230)和布線單元(見圖4的240)，使得器件單元230和布線單元240不會暴露于外部，并且也可以固定器件單元230和布線或布線單元240的位置。具體而言，器件單元230和布線單元240設置在圖案單元(見圖4的220)上，然后器件單元230和布線單元240被密封以形成絕緣體210。
[0027]也就是，保護裝置200通過將待安裝到印刷電路板上的電子器件和印刷電路板封裝而制造并且能夠被小型化。后面，結合圖4給出相關的描述。
[0028]絕緣體210可以由聚合物樹脂諸如聚碳酸酯形成，并且可以通過例如模制形成。
[0029]此外，絕緣體210可以具有開口 212。開口 212可以形成為對應于電極端子110所處的位置。因為電極端子I1通過焊接而附接至電極接頭310(這將在后面描述)，所以，由于開口 212形成為對應于電極端子110所處的位置而可以容易地執(zhí)行將電極接頭310焊接到電極端子110。
[0030]焊盤單元250電接觸外部裝置，并且可以通過去除絕緣體210的一部分以暴露于外部而形成。焊盤單元250可以包括第一電壓施加于其上的第一焊盤251、第二電壓施加于其上的第二焊盤252以及作為接地焊盤的第三焊盤253。
[0031]第一引線板222從絕緣體210的一端沿著第一方向延伸并暴露于外部，并且可以電連接到蓋板102。例如，第一引線板222可以通過例如焊接而附接至蓋板102，為此，第一引線板222的一部分可以具有彎曲形狀。
[0032]此外，第一引線板222可以與第一焊盤251—體地形成。因此，施加到蓋板102的第一電壓可以通過第一引線板222而施加到第一焊盤251。例如，第一電壓可以是正電壓。
[0033]第二引線板223可以從絕緣體210的另一端沿著與第一方向相反的第二方向延伸并可以暴露于外部，并且第二電壓可以從電極端子110施加于其上。例如，第二電壓可以是負電壓。第一焊盤251能夠經由器件單元230和布線單元240而連接到第二引線板223。此外，第二引線板223可以電連接到第二焊盤252，從電極端子110施加的第二電壓可以施加到第二焊盤252。
[0034]溫度保護器件300設置在裸電池100和保護裝置200之間，并且防止電池組10由于過電流而點燃或爆炸。例如，溫度保護器件300的一側連接到第二引線板223，溫度保護器件300的另一側通過電極接頭310電連接到電極端子110。
[0035]溫度保護器件300是允許電流從其流過或隔離電流流過的器件，并可以由例如聚合物PTC形成，在該聚合物PTC中諸如金屬顆粒或碳顆粒的導電顆粒分散在結晶聚合物中。但是，用于溫度保護器件300的材料不限于此。
[0036]此外，圖2和圖3是圖1的電池組10的保護裝置200和溫度保護器件300的視圖，其中保護裝置200附接至溫度保護器件300。
[0037]參照圖2和圖3以及圖1，溫度保護器件300可以具有平面層形狀，溫度保護器件300的一側可以通過例如焊接而附接至第二引線板223，其另一側可以附接至電極接頭310的端部。在這點上，電極接頭310的另一端附接至電極端子110，考慮電極端子110的高度，電極接頭310的一部分可以彎曲，使得電極接頭310具有臺階形狀。
[0038]此外，由于絕緣體210的開口 212形成為對應于電極端子110所處的位置，因此將溫度保護器件300電連接到電極端子110的電極接頭310可以位于開口 212內側。如上所述，由于電極接頭310位于開口 212內側，因此在將電極端子110焊接到電極接頭310期間，焊條(未示出)可以通過開口 212容易接近電極接頭310。因此，電池組10可以被更高效地制造。
[0039]此外，由于開口 212的位置和尺寸可以根據電池組10的電極端子110所處的位置而變化，因此保護裝置200可以被用于各種電池組中，每個電池組可以包括位于不同位置的電極端子。
[0040]此外，由于溫度保護器件300位于電極端子110夕卜側，所以電池組10的設置有保護裝置200的一側可以根據電池設計而按需要使用。因此，溫度保護器件300的位置可以自由確定，即使在電池組10尺寸小時，具有預定尺寸的溫度保護器件300也可以容易地安裝于其上。
[0041]此外，雖然未示出，電池組10可以進一步包括保護圍繞罐101的標簽(未示出)和保護裝置100的保護蓋(未示出)。
[0042]保護蓋可以設置在安裝有保護裝置200的裸電池100之上，以保護該保護裝置200免受外部損壞。在這點上，保護蓋可以具有對應于焊盤單元250定位的開口(未示出)，通過該開口(未示出)，焊盤單元250可以連接到外部裝置，以提供或接收電力。
[0043]圖4是圖1的電池組中包括的保護裝置的示意性平面圖，從該保護裝置去除了絕緣體的一部分。
[0044]在下文中，結合圖1至圖4，描述保護裝置200。除了第一引線板222、第二引線板223和焊盤單元250之外，保護裝置200還包括設置在絕緣體210內側的圖案單元220、器件單元230和布線單元240。
[0045]圖案單元220可以由與用于形成第一引線板222、第二引線板223和焊盤單元250相同的材料形成，并且可以包括彼此分離的多個金屬圖案。此外，由于圖案單元220通過器件單元230和布線單元240電連接到第一引線板222、第二引線板223和焊盤單元250，因此圖案單元220可以與第一引線板222、第二引線板223和焊盤單元250 —起用作電路圖案。
[0046]器件單元230可以防止電池組10的過充電、過放電、過電流、短路和反向電壓，使得可以防止電池組10的爆炸、過熱、泄漏以及充電和放電特性退化。此外,可以抑制電性能的降低和異常行為，以消除風險因素，由此延長使用壽命。
[0047]器件單元230可以包括電阻器231、電容器232、變阻器235和開關器件，諸如集成電路(IC) 234，并且可以由絕緣體210密封。
[0048]電阻器231、電容器232和變阻器235可以連接彼此分離的圖案單元220和焊盤單元250，由此形成電路。例如，第二焊盤252通過電阻器231和變阻器235連接到第三焊盤253，構成圖案單元220的多個金屬圖案可以通過電阻器231和電容器232彼此連接。但是，本發(fā)明的實施方式不限于此，器件單元230可以適當地對準，使得保護裝置200作為電池組10的保護電路模塊PCM工作。
[0049]集成電路234可以位于圖案單元220上，并且可以控制裸電池100內的電極組件(未示出)，或者可以在電極組件異常工作時阻斷電路。
[0050]布線單元240允許第一引線板222、第二引線板223、焊盤單元250和圖案單元220彼此連接，由于布線單元240而可以從第一引線板222到第二引線板223進行電連接。
[0051]此外，具有突出形狀的支撐件262可以形成在第一引線板222、第二引線板223、焊盤單元250和圖案單元220的每一個的側部上。在形成絕緣體210之前，后面將描述的支撐件262被用于將第一引線板222、第二引線板223、焊盤單元250和圖案單元220固定在圖5的框架260上。一旦絕緣體210形成，通過切割去除支撐件262。因此，支撐件262的端部的外表面可以暴露于絕緣體210的外側。
[0052]圖5和圖7是解釋制造在圖1的電池組10中包括的保護裝置200的方法的示意性平面圖。
[0053]將結合圖5至圖7以及圖1來描述制造保護裝置200的方法。首先，如圖5所示，導電板被圖案化以形成圖案單元220、第一引線板222、第二引線板223和焊盤單元250。
[0054]圖案化可以通過切割或蝕刻導電板來執(zhí)行。在這點上，由于支撐件262而使圖案單元220、焊盤單元250、第一引線板222和第二引線板223可以被固定在框架260上。
[0055]此外，焊盤單元250可以包括彼此分離的第一焊盤251、第二焊盤252和第三焊盤253。第一焊盤251、第二焊盤252和第三焊盤253當中，第一焊盤251可以與第一引線板222 一體地形成。
[0056]第二引線板223可以具有開口 212。如上所述，開口 212可以形成為對應于電極端子I1所處的位置，開口 212的位置和尺寸可以根據其上安裝有保護裝置200的電池組10的電極端子110的位置而變化。
[0057]然后，如圖6所示，器件單元230安裝到圖案化的導電板上，圖案單元220、第一引線板222、第二引線板223和焊盤單元250通過利用布線單元240彼此連接。
[0058]例如，電阻器231和變阻器235可以安裝在第二焊盤252和第三焊盤253之間，電阻器231和電容器232可以安裝成使得構成圖案單元220的多個金屬圖案彼此連接。但是，本實施方式不限于此。
[0059]此外，布線單元240可以將集成電路234電連接到圖案單元220，將圖案單元220電連接到第一引線板222，將圖案單元220電連接到第一焊盤251，并且將圖案單元220電連接到第三焊盤253。
[0060]因為圖案單元220、焊盤單元250、第一引線板222和第二引線板223在框架260中的位置由于支撐件262而被固定，所以器件單元230和布線單元240可以被精確地安裝。
[0061]隨后,如圖7所示,形成絕緣體210。絕緣體210可以由聚合物材料諸如聚碳酸酯形成，并且可以通過例如模制形成。
[0062]絕緣體210可以密封器件單元230和布線單元240，使得器件單元230和布線單元240沒有被暴露于外部水分子或氧氣。
[0063]此外，絕緣體210可以具有開口 212。開口 212可以通過沿著第二引線板223的開口 212的形狀形成絕緣體210而形成。
[0064]在形成絕緣體210之后，支撐件262被切割以將保護裝置200從框架260分離。由于支撐件262的切割，因此通過器件單元230和布線單元240相互連接的圖案單元220、焊盤單元250、第一引線板222和第二引線板223 —起用作保護電路模塊。
[0065]在這點上，支撐件262的切割部分，即，支撐件262的端部的外表面可以通過絕緣體210而被暴露于絕緣體210的外側。也就是，支撐件262被絕緣體210圍繞，因此均包括支撐件26的圖案單元220、焊盤單元250、第一引線板222和第二引線板223的每一個與絕緣體210之間的結合力被增大。
[0066]此外，在支撐件262通過切割而被去除之前或之后，暴露焊盤單元250的開口(未示出)形成在絕緣體210中。通過利用例如激光工藝或蝕刻工藝，開口(未示出)形成為對應于第一焊盤251、第二焊盤252和第三焊盤253。
[0067]如上所述，根據本發(fā)明的實施方式的保護裝置200具有如下制造的封裝結構:單個導電板被圖案化，然后器件單元230等安裝到圖案化的導電板上，然后所得的結構被絕緣體210密封。因此，保護裝置200可以被精確制造，從而保護裝置200能夠被小型化。
[0068]此外，封裝的保護裝置200可以比其中電子器件安裝到印刷電路板上的傳統(tǒng)結構更容易處理，因為溫度保護器件300和電極接頭310在封裝的保護裝置200附接至裸電池100之前附接至封裝的保護裝置200，所以可以簡化電池組10的制造工藝。
[0069]也就是，如圖2和圖3所示，溫度保護器件300和電極接頭310附接至其上的保護裝置200通過第一引線板222附接至蓋板102以及電極接頭310附接至電極端子110而聯接到裸電池100。因此，可以簡化電池組10的制造工藝。
[0070]雖然已經參照本發(fā)明的示例性實施方式具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領域的普通技術人員將理解，在不背離如所附權利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在其中進行形式和細節(jié)上的各種變化。
【權利要求】
1.一種用于電池組的保護裝置，所述保護裝置鄰近具有至少一個電極的電池的裸電池的第一側設置，所述保護裝置包括: 第一和第二引線板，連接到所述裸電池； 焊盤單元，包括多個導電焊盤，所述多個導電焊盤配置為使得外部裝置經由所述焊盤單元的所述導電焊盤聯接到所述電池； 器件單元，包括為所述電池的所述裸電池提供保護的電部件； 布線，將所述第一和第二引線板、所述焊盤單元以及所述器件單元互連；以及 絕緣體，封裝所述第一和第二引線板、所述焊盤單元、所述器件單元和所述布線的至少一部分。
2.如權利要求1所述的裝置，還包括溫度保護器件，所述溫度保護器件插設在所述第二引線板與所述電池的所述裸電池之間。
3.如權利要求2所述的裝置，其中，所述溫度保護器件包括電極接頭，所述電極接頭連接到所述電池的所述裸電池的第一電極。
4.如權利要求3所述的裝置，其中，所述絕緣體包括開口，所述開口定位成在鄰近所述電池的所述裸電池的所述第一電極的位置處暴露所述溫度保護器件的所述電極接頭。
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述焊盤單元的所述多個導電焊盤經由所述器件單元和所述布線電連接到所述第一和第二引線板，其中所述絕緣體將所述第一和第二引線板、所述焊盤單元、所述器件單元和所述布線相對于彼此固定到位。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，第一焊盤直接連接到所述第一引線板，并且經由所述器件單元和所述布線連接到所述第二引線板。
7.如權利要求5所述的裝置，其中，第二焊盤通過所述器件單元和所述布線電連接到所述第二引線板。
8.如權利要求1所述的裝置，其中，所述器件單元包括電阻器、電容器、變阻器和開關器件。
9.如權利要求1所述的裝置，還包括多個支撐構件，所述多個支撐構件從所述器件單元、所述焊盤單元以及所述第一和第二引線板向外延伸以延伸到所述絕緣體中。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，所述多個支撐構件具有暴露于所述絕緣體的外部的外端部。
11.一種制造用于電池組的保護裝置的方法，所述方法包括: 圖案化導電板以形成第一引線板、第二引線板、焊盤單元和框架，其中，所述第一引線板、所述第二引線板和所述焊盤單元通過所述框架相對于彼此保持在所需取向上； 將器件單元安裝到保持在所述框架內的圖案化的導電板上； 通過在所述器件單元、所述第一引線板、所述第二引線板和所述焊盤單元的至少兩個之間延伸布線而將所述器件單元、所述第一引線板、所述第二引線板和所述焊盤單元互連； 用絕緣體覆蓋所述第一引線板、所述第二引線板、所述器件單元、所述焊盤單元和所述布線的至少一部分；以及 去除所述框架。
12.如權利要求11所述的方法，其中，圖案化所述導電板包括:圖案化所述導電板而使得所述第二引線板包括開口。
13.如權利要求11所述的方法，其中，圖案化所述導電板包括:限定所述焊盤單元的彼此間隔開的多個焊盤。
14.如權利要求11所述的方法，其中，將所述器件單元、所述第一引線板、所述第二引線板和所述焊盤單元互連包括:將所述焊盤單元的第一焊盤直接連接到所述第一引線板，并且通過所述器件單元和所述布線將所述焊盤單元的第二焊盤電連接到所述第二引線板并將所述第一和第二引線板互連。
15.如權利要求11所述的方法，其中，將器件單元安裝在所述導電板上包括:安裝具有電阻器、電容器、變阻器和開關器件的器件單元。
16.如權利要求11所述的方法，其中，所述框架圍繞所述焊盤單元以及所述第一和第二引線板的外周，其中所述焊盤單元以及所述第一和第二引線板通過支撐構件連接到所述框架。
17.如權利要求16所述的方法，其中，去除所述框架包括:去除所述框架而使得所述支撐構件的一部分保留。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述框架在所述絕緣體已經覆蓋所述第一引線板、所述第二引線板、所述器件單元和所述焊盤單元的至少一部分之后被去除。
19.如權利要求18所述的方法，其中，所述支撐構件延伸到所述絕緣體之外。
【文檔編號】H01M2/10GK104282861SQ201410311016
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權日:2013年7月1日
【發(fā)明者】金載勝, 高錫 申請人:三星Sdi株式會社