專利名稱：電池組及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組，例如用于鋰離子聚合物二次電池的電池組，以及生產(chǎn)這種電池組的方法。
背景技術(shù)：
近年來，便攜式電子設(shè)備，如膝上型個人計算機(jī)，手機(jī)，和PDA(個人電子助手)，已經(jīng)被廣泛地引入市場，并且作為這些設(shè)備的電源，鋰離子電池因?yàn)榫哂腥缣峁└唠妷海吣芰棵芏?，輕量等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地使用。
此外，為了解決在使用液態(tài)電解質(zhì)時可能發(fā)生的液體泄漏問題，鋰離子聚合物二次電池已經(jīng)開始實(shí)際使用。這種電池的實(shí)例如鋰離子聚合物二次電池，其使用一種含有充滿了無水電解液或固態(tài)電解質(zhì)的聚合物的凝膠聚合物薄膜作為電解質(zhì)。
聚合物鋰離子電池具有包括電池元件的電池結(jié)構(gòu)，此電池元件具有一個正電極，一個負(fù)電極以及聚合物電解質(zhì)，其中正電極和負(fù)電極各自電連接至引線，并且此電池元件被包裝膜所覆蓋，如鋁制薄片。此外，電池和一個其上安裝有電路部分的線板一起被裝進(jìn)一個盒狀塑料模制容器中，該容器包括上部和下部容器。
例如，日本公開專利申請第2002-260608號中有一個具有上述結(jié)構(gòu)的鋰離子聚合物二次電池的實(shí)例的描述。

發(fā)明內(nèi)容
通常，連接到電池元件的正電極和負(fù)電極的引線通過電阻焊接連接到電路板上并且與電池元件一起被裝進(jìn)在一個塑料模制容器中。
在本說明書中，一個條狀正電極，一個條狀負(fù)電極，和聚合物電解質(zhì)和/或一個放置在正負(fù)電極之間的隔離物，它們互相層疊并且沿縱向以螺旋狀纏繞在一起，其中正電極和負(fù)電極各自電連接至引線端子，這些被稱為“電池元件”。覆蓋了外殼(包裝)的一組電池元件稱為“電池”。進(jìn)一步含有其上安裝有電路，如保護(hù)電路的電路板的電池稱為“電池組”。
使用盒狀模制容器的電池的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有厚度增加的缺點(diǎn)。為了解決現(xiàn)有問題傳統(tǒng)電池已經(jīng)得到了改善，并且有關(guān)無需在電池厚度方向覆蓋上下模制容器的電池，以及用薄金屬平板作為包裝的的電池的研究已經(jīng)展開。在這些電池中一種樹脂模制品從電池的兩個端面插入蓋中。關(guān)于傳統(tǒng)的電池組，其組成部分是在電池完成之后裝配的。另外，電池和電池組的裝配線是互相分開的。
圖15展示了一個說明電路板如何裝配在傳統(tǒng)的電池組上的圖示。在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電池組中，電路板被裝進(jìn)一個由包裝膜限定的容器空間內(nèi)，同時彎曲各自連接在電池元件正負(fù)極上的引線。
圖15中，附圖標(biāo)記21指電路板。電路板21上安裝了一個具有如PTC，保險絲，熱敏電阻或類似保護(hù)元件的保護(hù)電路。另外，電池元件的引線22通過電阻焊接與電路板21連接在一起。將電路板21沿順時針方向旋轉(zhuǎn)90°，放置在用于容納電池的包裝23上部端面的開口中，然后放置在專用的模具中并經(jīng)受樹脂模型整體模塑。
然而，在具有上述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)電池組中，引線依靠夾具或手工彎曲，并結(jié)合在包裝膜上，因此這種引線彎曲方式的不穩(wěn)定產(chǎn)生了問題。另外，整體模塑的模具和用于整體模塑的專用注射模塑機(jī)是必需的，并且進(jìn)一步存在由于在樹脂模塑過程中引起的溫度升高對電路板上的IC部分或焊接部分產(chǎn)生不利影響的問題。
關(guān)于傳統(tǒng)的電池組，其組成部分是在電池完成之后裝配的。另外，電池和電池組的裝配線是互相分開的。因此，產(chǎn)生了電池組生產(chǎn)過程復(fù)雜的問題。另一方面，已知一種先完成電池的方式其后電池與樹脂模型部分經(jīng)過整體模塑的方法，但是這種方法有在樹脂模塑過程中引起的溫度升高對電路板上的IC部分或焊接部分產(chǎn)生不利影響的問題，和電池組的尺寸精度不夠的問題。
因此，本發(fā)明針對提供一種電池組及其生產(chǎn)方法作出了設(shè)想，其優(yōu)點(diǎn)不但是能夠穩(wěn)定彎曲引線，而且不需要整體模塑，從而避免了在模塑過程中溫度升高產(chǎn)生的不利影響。
進(jìn)一步，本發(fā)明的另一個目的是提供一種生產(chǎn)電池組的方法，其不但對簡化電池組的生產(chǎn)過程有利，而且不需要整體模塑，從而沒有了因整體模塑而產(chǎn)生的問題。
進(jìn)一步，通過插入一臺緊湊型的并能放置于電池類生產(chǎn)線中的熱熔鑄模機(jī)，能夠提供一種電池組以及電池組生產(chǎn)方法，其可以簡化生產(chǎn)線和防止機(jī)械強(qiáng)度退化。
更進(jìn)一步，通過使用能夠在低溫下由樹脂成型塑造的熱熔體(聚酰胺樹脂)，可以避免因模塑過程中的溫度而產(chǎn)生的對電路板的不利影響。
鑒于現(xiàn)有問題已經(jīng)對本發(fā)明的第一種模式作了設(shè)想，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例主要為具有用于二次電池的電池元件、覆蓋電池元件的外包裝的電池組，并且此電池組具有在兩端的第一和第二開口；由樹脂模制的分別適合第一和第二開口的第一和第二蓋；和安置在適合第一開口的第一蓋中的連接了電池元件引線的電路板。
本發(fā)明的第二種模式主要為具有用于二次電池的電池元件的電池組的生產(chǎn)方法，此方法包括連接電路板與安置在兩端有第一和第二開口的外包裝里的電池元件引線的電路板連接過程；在相對于電路板平面的垂直方向上用樹脂模制的頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板，同時將頂蓋與支架接合的頂蓋接合過程；在彎曲引線時通過將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°，然后將頂蓋和支架從第一開口插入外包裝內(nèi)部空間的頂蓋裝配過程；將后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的后蓋裝配過程；及將頂蓋和后蓋連接到外包裝的連接過程。
本發(fā)明的第三種模式主要為具有用于二次電池的電池元件的電池組的生產(chǎn)方法，此方法包括連接電路板與安置在兩端有第一和第二開口的硬質(zhì)外包裝里的電池元件引線的電路板連接過程；在相對于電路板平面的垂直方向上用樹脂模制的頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板，同時將頂蓋與支架接合的蓋接合過程；在彎曲引線時通過將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°，然后將頂蓋和支架從第一開口插入外包裝內(nèi)部空間的蓋裝配過程；將后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的后蓋裝配過程；將頂蓋連接到外包裝的第一連接過程；及通過使用粘合劑或熱熔體將頂蓋連接到外包裝的第二連接過程。
本發(fā)明的第四種模式主要為具有用于二次電池的電池元件的電池組的生產(chǎn)方法，此方法包括連接電路板與安置在兩端有第一和第二開口的硬質(zhì)外包裝里的電池元件引線的電路板連接過程；在相對于電路板平面的垂直方向上用樹脂模制的頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板，同時將頂蓋與支架接合的蓋接合過程；在彎曲引線時通過將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°，然后將頂蓋和支架從第一開口插入外包裝內(nèi)部空間的蓋裝配過程；將后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的后蓋裝配過程；將頂蓋連接到外包裝的連接過程；以及將由樹脂或熱熔體形成的后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的插入過程。
本發(fā)明的第五種模式主要為具有用于二次電池的電池元件的電池組的生產(chǎn)方法，此方法包括將電池元件裝入一種層壓材料的安置過程；連接電路板與電池元件引線的電路板連接過程；將電路板裝配進(jìn)第一蓋的電路板裝配過程；在一種打開狀態(tài)下，將其上裝配有電路板的第一蓋和放置在電池元件另一端的第二蓋安裝在層壓材料上的蓋安裝過程；以及用層壓材料環(huán)繞第一和第二蓋以及電池元件，并且將層壓材料的末端部分連接在一起的連接過程，也就是將層壓材料的內(nèi)表面與第一和第二蓋的周圍表面的連接過程。
根據(jù)本發(fā)明，適合電路板的樹脂模塑蓋是一個在另外步驟中單獨(dú)生產(chǎn)的模制物品，因此電路板不會受到發(fā)熱的影響從而提高了可靠性，而這種發(fā)熱是在樹脂模具部分與電池一起經(jīng)歷整體模塑時引起的。另外，樹脂模塑蓋能夠在尺寸精度上有所改善。進(jìn)一步，電池生產(chǎn)線和電池組生產(chǎn)線能夠聯(lián)合起來，從而提高了生產(chǎn)效率。
根據(jù)本發(fā)明，樹脂模塑蓋和包裝能夠牢固地連接在一起，因此包裝的邊緣能夠防止被剝掉。進(jìn)一步，它們可以通過熱粘合，由熱粘合片材的熱壓連接，使用粘合劑或類似方法連接在一起，因此僅需要不貴重的設(shè)備進(jìn)行連接，所以可以減少電池組的生產(chǎn)成本。
根據(jù)本發(fā)明，電池組的組成部分是在層壓材料打開的狀態(tài)下裝配的，從而使電池組的組成部分容易裝配成為可能。
在本發(fā)明中，層壓材料是根據(jù)樹脂模塑蓋的形狀彎曲的，從而使層壓材料的彎曲形狀變得穩(wěn)定。
在本發(fā)明中，組件是在支持樹脂支架的同時裝配的，因此可以防止電路板直接與手接觸。
在本發(fā)明中，不用夾具引線就可以穩(wěn)定地彎曲。
在本發(fā)明中，可以通過引進(jìn)一臺緊湊型的并能放置于電池類生產(chǎn)線中的熱熔模塑來避免機(jī)械強(qiáng)度的退化。
在本發(fā)明中，通過使用能夠在低溫下塑造的熱熔體，可以避免因溫度而對電路板的不利影響。


根據(jù)隨后結(jié)合附圖給出的本發(fā)明現(xiàn)有的優(yōu)選的典型實(shí)施例的描述，本發(fā)明的以上或其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變的更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其顯示了電路板安裝在電池引線上的狀態(tài)；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其說明了頂蓋是如何安裝的；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其說明了支架是如何安裝的；圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其顯示了頂蓋與支架彼此安裝的細(xì)節(jié)部分；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其說明了引線是如何彎曲的；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其說明了將頂蓋和支架插入位于電池端面的開口的操作；圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的橫斷面視圖，從細(xì)節(jié)上說明了引線是如何彎曲的；圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的橫斷面視圖，其顯示了頂蓋和支架被插入位于電池端面的開口的狀態(tài)；圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其說明了底蓋是如何插入的；圖10是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其說明了熱粘合的處理；圖11是表示安置在電池里的頂蓋和支架的透視圖；圖12是底蓋的平面圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其顯示了蓋放置在打開狀態(tài)的層壓包裝膜上的狀態(tài)；圖14是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其顯示了將層壓包裝膜折疊并封上的狀態(tài)；及圖15是說明傳統(tǒng)電池組的橫斷面視圖；具體實(shí)施方式
下面，將根據(jù)裝配順序，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第一種模式。在圖1中，附圖標(biāo)記1指電池，例如用于由鋰離子聚合物二次電池制備的電池。作為例子，電池1包括由硬質(zhì)層壓材料作為包裝覆蓋的電池元件。
電池元件包括一個條狀正電極，一個條狀負(fù)電極，和聚合物電解質(zhì)和/或一個放置在正負(fù)電極之間的隔離物，它們互相層疊并且沿縱向以螺旋狀纏繞在一起，其中正電極和負(fù)電極各自電連接至引線端子2和3。
正電極包括在條狀陰極集流器上形成的陰極活性材料層，并可進(jìn)一步包括在陰極活性材料層上形成的聚合物電解質(zhì)層。負(fù)電極包括在條狀陽極集流器上形成的陽極活性材料層，并可進(jìn)一步包括在陽極活性材料層上形成的聚合物電解質(zhì)層。引線端子2和3分別被連接到陰極集流器和陽極集流器上。作為陰極活性材料，陽極活性材料，和聚合物電解質(zhì)，已知的材料均可使用。
在正電極中，可以根據(jù)所要求電池的類型使用金屬氧化物，金屬硫化物，或特定聚合物作為陰極活性材料。例如，當(dāng)制造鋰離子電池時，可以使用一種主要包括LixMO2的含鋰復(fù)合氧化物(其中M代表過渡金屬，x通常為0.05-1.10，并且可以根據(jù)電池的充電放電狀態(tài)進(jìn)行變化)作為陰極活性材料。作為組成含鋰復(fù)合氧化物的過渡金屬M(fèi)，優(yōu)選Co，Ni，或Mn。
含鋰復(fù)合氧化物的特例有LiCoO2，LiNiO2，LiNiyCo1-yO2(其中0＜y＜1)和LiMn2O4。這些含鋰復(fù)合氧化物能夠表現(xiàn)出高電壓和優(yōu)秀的能量密度。可選擇地，不含鋰的金屬硫化物或氧化物，如TiS2，MoS2，NbSe2或V2O5也可以作為陰極活性材料使用。在正電極中，一組這樣的陰極活性材料可以混合使用。進(jìn)一步，當(dāng)使用上述陰極活性材料形成正電極時，還可加入導(dǎo)電體，結(jié)合劑或類似物。
作為負(fù)電極的材料，可以使用一種能夠摻入并能夠分離出鋰的材料。例如，可以使用含碳材料，如非石墨化的碳材料或石墨材料。更具體地，可以使用如熱解碳，焦炭(瀝青焦炭，針狀焦炭，石油焦炭)，石墨，玻璃質(zhì)碳，有機(jī)聚合物化合物的煅燒產(chǎn)物(通過在適當(dāng)溫度下燒結(jié)酚醛樹脂，呋喃樹脂或類似物，并作燒結(jié)品碳化而得到)，碳纖維或活性炭等含碳材料。另外，可以使用如聚乙炔或聚吡咯的聚合物，或如SnO2這樣的氧化物作為能夠摻入并能夠分離出鋰的材料。當(dāng)使用上述材料形成負(fù)電極時，還可加入結(jié)合劑或類似物。
聚合物電解質(zhì)包括一種結(jié)合了通過將聚合物材料混合而得到的凝膠電解質(zhì)的聚合物，一種電解質(zhì)溶液和一種電解質(zhì)鹽。聚合物材料可以選用具有如能夠與電解質(zhì)溶液相容的性質(zhì)的材料，諸如硅凝膠，丙烯酸凝膠，丙烯腈凝膠，含磷氮鏈聚合物改性聚合物，聚環(huán)氧乙烷，聚環(huán)氧丙烷，或復(fù)合聚合物，交聯(lián)聚合物，或它們的改性聚合物，或含氟聚合物，聚合物材料如聚偏二氟乙烯，聚(偏二氟乙烯-共-tetrafluorosafluoropropylene)，或聚(偏二氟乙烯-共-三氟乙烯)，或它們的混合物。
電解質(zhì)溶液組分可以分散在上述的聚合物材料中，并且可以使用如碳酸亞乙酯(EC)，碳酸亞丙酯(PC)，碳酸亞丁酯(BC)或類似物作為一種疏質(zhì)子溶劑。可以使用能夠與溶劑相容的鹽作為電解質(zhì)鹽，并且電解質(zhì)鹽由陽離子與陰離子的結(jié)合體組成?？梢允褂脡A金屬或堿土金屬作為陽離子。使用Cl-，Br-，I-，SCN-，ClO4-，BF4-，PF6-，CF3SO3-或類似物作為陰離子。更具體地，可以使用其濃度為能夠溶解于電解質(zhì)溶液的六氟磷酸鋰或四氟硼酸鋰作為電解質(zhì)鹽。
硬質(zhì)層壓材料具有例如與內(nèi)部軟質(zhì)層壓材料層疊起來的結(jié)構(gòu)。為什么使用軟質(zhì)層壓材料的原因在于容納電池元件的凹面部分是通過拉伸(drawing)成型的。作為一個實(shí)例，內(nèi)部軟質(zhì)層壓材料從內(nèi)側(cè)(接觸硬質(zhì)層壓材料的一側(cè))開始包括一層作為連接層的聚丙烯(PP)層，一層軟質(zhì)鋁金屬層，和一層聚丙烯(PP)層，并且它們互相層疊。
聚丙烯層得到熱粘合并且可以防止聚合物電解質(zhì)性能改變?？梢允褂描T造聚丙烯(CPP)或類似物作為聚丙烯層。例如，形成具有約30μm厚度的聚丙烯(PP)層。聚丙烯(PP)層具有一個在熱粘合時施加在電池上的熱量不會對電池產(chǎn)生不利影響的熔融溫度。
軟質(zhì)鋁金屬層可以防止?jié)駳膺M(jìn)入電池元件?？梢允褂猛嘶痄X(3003-O JISH 4160)或(3004-O JIS H 4160)或具有約30至130μm厚度范圍的類似物，作為軟質(zhì)鋁金屬層16A。
露在外表面的硬質(zhì)層壓材料非常硬，以至于它能夠在被彎曲時還保持形狀并且能抵抗由于外力產(chǎn)生的形變。硬質(zhì)層壓材料具有一層作為連接層的聚丙烯層，一層硬質(zhì)鋁金屬層，和一層作為表面保護(hù)層的尼龍層或PET層。尼龍層或PET層保護(hù)表面。尼龍層或PET層具有約10至30μm的厚度。
分別連接到正電極和負(fù)電極的引線2和3是從電池1的一個端面(頂側(cè)上)導(dǎo)出的。電路板4通過電阻焊接，超聲波焊接或類似方法與引線2和3相連。電路板4上安裝了一個如保險絲，PTC，或熱敏電阻溫度保護(hù)元件，一個用來識別電池組的ID電阻等等的保護(hù)電路。在電路板4上形成有一組接觸部分5，例如三個。在上述保護(hù)電路中，也應(yīng)用了包括一種執(zhí)行二次電池監(jiān)測的IC和控制FET(場效應(yīng)晶體管)，以及充電/放電控制FET的保護(hù)電路。
PTC通過串聯(lián)與電池元件相連，并且當(dāng)電池溫度高于預(yù)定溫度時它會迅速提高電阻以實(shí)質(zhì)上切斷電池中的電流。保險絲或熱敏電阻也是通過串聯(lián)與電池元件相連，并且當(dāng)電池溫度高于預(yù)定溫度時切斷電池中的電流。另外，因?yàn)槿绻坞姵氐亩穗妷撼^4.3～4.4V/二次電池，則有發(fā)熱及著火的危險，所以包括一種執(zhí)行二次電池監(jiān)測的IC和控制FET(場效應(yīng)晶體管)，以及充電/放電控制FET的保護(hù)電路可以在其端電壓超過4.3～4.4V/二次電池時，通過關(guān)掉充電控制FET以防止充電。二次電池的端電壓低至禁止放電電壓時成為過放電，并且當(dāng)二次電池的電壓變?yōu)?V時，二次電池內(nèi)部轉(zhuǎn)成短路，因而其變得無法再次充電了。因此，通過監(jiān)測二次電池的電壓以及關(guān)掉電壓低于禁止放電電壓的放電控制FET以防止放電。
在圖2中，附圖標(biāo)記6指頂蓋，它是由通過注塑或類似方法在另外步驟中單獨(dú)生產(chǎn)的樹脂模塑制品制備的。頂蓋6安裝在電路板4上以覆蓋電路板4。在頂蓋6的內(nèi)部有一個固定器部分以保持電路板4水平。進(jìn)一步，根據(jù)接觸部分5的位置在頂蓋6的頂面上形成有三個開口7。接觸部分5通過開口7露在外面。選擇頂蓋6的寬度以使其稍微小于位于電池1頂部端面的開口高度的內(nèi)部尺寸。
接著，如圖3所示，支架11被安裝于頂蓋6上。支架11是由通過注塑或類似方法在另外步驟中單獨(dú)生產(chǎn)的樹脂模塑制品制備的。向頂蓋突出的肋12a，12b，12c分別形成在支架11的兩端和中間部分。肋12a，12b，12c的端面用作承受頂蓋6里的電路板4的平面，因此電路板4被安全地支撐著。
支架11從底下一側(cè)安裝在頂蓋6上。在這個實(shí)施例中，如圖4的放大視圖所示，它們通過機(jī)械嚙合方法彼此安裝。具體地，用于嚙合的孔8形成于頂蓋6，并且在支架11上的肋12c邊緣部分形成的鉤13被放入孔8中，所以頂蓋6和支架11彼此安裝在一起。一個未顯示的類似鉤子形成在支架11另一側(cè)的肋12a上，并且鉤子被放入頂蓋6的孔中，因此頂蓋6和支架11彼此安裝在一起。
然后，通過手工或夾具將彼此安裝的頂蓋6和支架11沿如圖5中箭頭R所指的順時針方向旋轉(zhuǎn)90°，以使水平放置的電路板4變成垂直的。這樣，電路板4被放置在頂蓋6和支架11中間且沒有露出，因此能夠轉(zhuǎn)動蓋以及支架而不接觸電路板4。
接著，如圖6所示，當(dāng)彎曲引線2和3時，頂蓋6和支架11一起向位于電池1端面的開口移動(沿著如箭頭S所示方向)。如上所述，頂蓋6的寬度W稍微小于開口的內(nèi)部尺寸，因此其中放置了電路板4的頂蓋6和支架11能夠被裝進(jìn)由靠近電池1端面的硬質(zhì)層壓材料所確定的空間里。
圖7是頂蓋6和支架11的局部放大圖，它們被沿著如上述箭頭R所指方向一起轉(zhuǎn)動。圖8是一個橫斷面視圖，顯示了頂蓋6和支架11被放置在由電池1的硬質(zhì)層壓材料所確定的容器空間里的狀態(tài)。頂蓋6被安裝在電池1端面中的開口上，并且頂蓋6的周圍表面與硬質(zhì)層壓材料的內(nèi)表面緊密地互相接觸。
引線2，3沿著支架11側(cè)面和底面的輪廓彎曲?？紤]到將引線連到電路板的焊接以及支架11周圍輪廓的長度，引線2，3選擇可以使引線的彎曲保持穩(wěn)定的長度。如圖8所示，引線2，3被放置在硬質(zhì)層壓材料的內(nèi)部與支架11側(cè)面和底面的縫隙中間。因此，當(dāng)彎曲引線2，3時，不需要用手接觸引線2，3。此外，引線2，3被沿著支架11周圍輪廓彎曲，因此引線的彎曲形式是穩(wěn)定的，并且進(jìn)一步這種彎曲形式在引線被放置在電池1中的狀態(tài)下也是穩(wěn)定的。
此外，如圖9所示，底蓋15插入由硬質(zhì)層壓材料形成的位于電池1底側(cè)端面的開口。底蓋15封閉了底側(cè)上的開口。
然后，如圖10所示通過夾具擠壓整段長度以達(dá)到熱粘合。具體地，電池1中靠近頂面末端的部分被夾在由金屬，如銅制成的加熱部件16a和16b的中間，并通過加熱頂蓋6的周圍表面使之與由聚丙烯層組成的層壓材料內(nèi)表面粘合。相似地，電池1中靠近底面末端的部分被夾在加熱部件17a和17b的中間，并通過加熱底蓋15的周圍表面使之與由聚丙烯層組成的層壓材料內(nèi)表面粘合。
這樣，根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的電池組通過上述步驟制備。
下面，將參照附圖來描述本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的透視圖，其表示了頂蓋36和容納在電池1中的支架11。根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的電池組通過以下過程制造，如圖11所示，通過引入將一種熱熔體灌入圖中未顯示的模具中，該裝置包括頂蓋36和容納在電池31中的支架11。如圖11所示，頂蓋36上提供了，例如，兩個孔。提供孔35a用于灌入熱熔體。提供另一個孔35b用于在模塑過程中排氣。舉例來說，孔的尺寸為Φ0.8至1.5mm。
如果熱熔體被灌入，因?yàn)槿鐖D8所示的分空間充滿了熱熔體，所以基底支持物和第一蓋的機(jī)械強(qiáng)度被提高了。例如，適合使用的熱熔體為聚酰胺類熱熔體，但不局限于此。
下面，將參照附圖來描述本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例。
在如圖10所示的熱粘合之前的過程與上述優(yōu)選實(shí)施例的過程相同，如圖9所示，除了針對由硬質(zhì)層壓材料在電池1底側(cè)末端部分形成的開口的底蓋15的引入。然后，通過夾具擠壓全段，如上所述實(shí)施熱粘合，如圖10所示。在這種場合，在本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例中不用在底面上實(shí)施熱粘合。
在本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例中，底面不通過熱卷曲而被連接。在上述的優(yōu)選實(shí)施例中，雖然使用通過樹脂模塑生產(chǎn)的底蓋，以便封閉底部的開口，但在在本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例中是通過使用從頂蓋面上灌入的熱熔體形成的。通過澆鑄所使用的熱熔體，因?yàn)樵陔姵卦袥]有空間剩下來，可以提高機(jī)械強(qiáng)度。
下面，將參照附圖來描述本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例。
圖12是用于本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的底蓋平面圖。在如圖10所示導(dǎo)致熱粘合之前的過程與圖9所示的上述優(yōu)選實(shí)施例的過程相同。本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例使用通過以傳統(tǒng)工藝模塑樹脂制備的底蓋。如圖12所示，在此底蓋上提供有用于樹脂灌入的孔39。舉例來說，孔39為Φ0.8至1.5mm。通過從孔39灌入樹脂(熱熔體)，然后使那里的空間充滿樹脂，從而得到接合。因?yàn)殡姵夭糠趾偷咨w之間形成的空間被注入的樹脂所充滿，所以電池組的機(jī)械強(qiáng)度提高了。另外，用于引入樹脂的孔不局限于一處。
下文中，將參照附圖來描述本發(fā)明的第五優(yōu)選實(shí)施例。在圖13中，附圖標(biāo)記24表示用于電池，如鋰離子聚合物二次電池的電池單元。作為一個實(shí)施例，電池24是薄的，矩形的，并且包括覆蓋有相對軟質(zhì)的，內(nèi)部層壓薄膜材料的電池元件。具體地，用于在里面容納電池元件的凹面部分是在內(nèi)部層壓薄膜材料中通過拉伸形成的，電池元件被插入凹面部分，然后電極引線被電連接至電池元件，凹面部分開口的外圍通過熱連接或類似方法密封，從而生產(chǎn)電池24。
電池24被硬質(zhì)包裝層壓薄膜40覆蓋并纏繞。包裝層壓薄膜40圍繞電池24纏繞以使電池24引出引線的側(cè)面上的端面(稱為“頂側(cè)”)和相對一側(cè)的端面(稱為“底側(cè)”)露出。如圖12所示，在將包裝層壓薄膜圍繞電池覆蓋前，頂側(cè)蓋和底側(cè)蓋被裝配起來，然后包裝層壓薄膜40被折疊。包裝層壓薄膜40具有限定兩側(cè)端面上開口的邊線41a和41b，以及垂直于此的邊線42a和42b。
如上所述，頂側(cè)上的蓋包括互相安裝的頂蓋29和支架32。頂側(cè)蓋和底蓋35分別通過樹脂模塑由另外步驟單獨(dú)制備。
此外，如上所述，底側(cè)可以使用熱熔體形成。而且，底側(cè)可以通過使用提供了樹脂引進(jìn)孔39的底蓋，此底蓋通過其他步驟的樹脂加工生產(chǎn)，以及通過孔填充熱熔體，然后用樹脂填滿空間的方法接合。
借助于夾具保持其位置，頂側(cè)蓋29，32和底蓋35被排列，然后包裝層壓薄膜40被折疊以使邊線42a和42b互相接觸或者互相面對但是由一條細(xì)小的縫隙隔開。折疊的包裝層壓薄膜40通過熱粘合至內(nèi)部層壓薄膜。
在包裝層壓薄膜40的熱粘合之后，沿著邊線41a的末端區(qū)域的內(nèi)表面通過熱粘合至頂蓋29的周圍表面，沿著邊線41b的末端區(qū)域的內(nèi)表面通過熱粘合至底蓋35的周圍表面。圖13顯示了如此完成的電池組。為了達(dá)到熱粘合，互相面對的內(nèi)部層壓薄膜表面和包裝層壓薄膜表面各自由能夠被熱粘合的粘合層制成。粘合層與由樹脂模塑生產(chǎn)的蓋的周圍表面可以通過熱粘合在一起。
如上所述，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的電池元件包括一個條狀正電極，一個條狀負(fù)電極，和聚合物電解質(zhì)和/或一個放置在正負(fù)電極之間的隔離物，它們互相層疊并且沿縱向以螺旋狀纏繞在一起，其中正電極和負(fù)電極各自電連接至引線端子。用于正電極和負(fù)電極的材料，聚合物電解質(zhì)，電解質(zhì)溶液組分，包裝，頂側(cè)蓋，和PTC的物質(zhì)與第一優(yōu)選實(shí)施例中的那些相似。
本發(fā)明不應(yīng)被解釋為僅局限于上文所介紹的優(yōu)選實(shí)施例，因此各種改進(jìn)，變化，組合，替換組合，及它們的應(yīng)用在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下根據(jù)本發(fā)明是可以實(shí)現(xiàn)的。例如，除了如上述的將樹脂模塑蓋與外部覆蓋部分接合的熱粘合方法，熱粘合可以使用如依靠通過夾入熱粘合片材，粘合劑，熱熔體等的卷邊。此外，連接也可以通過超聲波焊接，胞狀結(jié)構(gòu)或卡合機(jī)構(gòu)等得到。
權(quán)利要求
1.一種電池組，包括一個用于二次電池的電池元件；一個外包裝，用于容納電池元件并在兩端具有第一和第二開口；第一和第二蓋，由樹脂模塑制得，分別安裝于第一和第二開口；及一個連接至電池元件引線的電路板，其安置在安裝于第一開口的第一蓋中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中第一蓋包括通過機(jī)械嚙合方法或粘合來彼此連接在一起的頂蓋和支架；其中電路板從頂蓋打開的一側(cè)插入到頂蓋；支架從頂蓋打開的一側(cè)與頂蓋連接，電路板由支架的支撐面支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中電池元件和第一蓋間的空間被熱熔體填滿。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電池組，其中在彎曲引線的同時將連接在一起的頂蓋和支架轉(zhuǎn)動90°，從所述第一開口插入外包裝的內(nèi)部空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電池組，其中引線是在外包裝內(nèi)部沿著插入外包裝的支架的周圍輪廓彎曲的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的電池組，其中插入外包裝的頂蓋周圍表面與外包裝的內(nèi)表面相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的電池組，其中插入外包裝的頂蓋周圍表面與組成外包裝內(nèi)表面的粘合層通過熱粘合相連接。
8.一種生產(chǎn)包括用于二次電池的電池元件的電池組的方法，此方法包括連接電路板與安置在兩端有第一和第二開口的外包裝里的電池元件引線的電路板連接過程；在相對于電路板平面的垂直方向上用樹脂模制的頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；在通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板時連接頂蓋和支架的蓋接合過程；在彎曲引線時通過將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°，然后將頂蓋和支架從第一開口插入外包裝內(nèi)部空間的蓋裝配過程；將后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的后蓋裝配過程；及將頂蓋和后蓋連接到外包裝的連接過程。
9.一種生產(chǎn)包括用于二次電池的電池元件的電池組的方法，此方法包括連接電路板與安置在兩端有第一和第二開口的硬質(zhì)外包裝里的電池元件引線的電路板連接過程；在相對于電路板平面的垂直方向上用樹脂模制的頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；在通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板時連接頂蓋和支架的蓋接合過程；在彎曲引線時通過將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°，然后將頂蓋和支架從第一開口插入外包裝內(nèi)部空間的蓋裝配過程；將后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的后蓋裝配過程；將頂蓋連接到外包裝的第一連接過程；及通過使用粘合劑或熱熔體將頂蓋連接到外包裝的第二連接過程。
10.一種生產(chǎn)包括用于二次電池的電池元件的電池組的方法，此方法包括連接電路板與安置在兩端有第一和第二開口的硬質(zhì)外包裝里的電池元件引線的電路板連接過程；在相對于電路板平面的垂直方向上用樹脂模制的頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；在通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板時連接頂蓋和支架的蓋接合過程；在彎曲引線時通過將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°，然后將頂蓋和支架從第一開口插入外包裝內(nèi)部空間的蓋裝配過程；將后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的后蓋裝配過程；將頂蓋連接到外包裝的連接過程；以及將由樹脂或熱熔體形成的后蓋從第二開口插入外包裝內(nèi)部空間的插入過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10的生產(chǎn)電池組的方法，其中蓋裝配過程還包括沿著插入外包裝的支架的周圍輪廓彎曲引線。
12.一種生產(chǎn)包括用于二次電池的電池元件的電池組的方法，此方法包括將電池元件裝入一種層壓材料的安置過程；連接電路板與電池元件引線的電路板連接過程；將電路板裝配進(jìn)第一蓋的電路板裝配過程；在一種打開狀態(tài)下，將其上裝配有電路板的第一蓋和放置在電池元件另一端的第二蓋安裝在層壓材料上的蓋安裝過程；以及用層壓材料環(huán)繞第一和第二蓋以及電池元件，并且將層壓材料的末端部分連接在一起的連接過程，也就是將層壓材料的內(nèi)表面與第一和第二蓋的周圍表面的連接過程。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的生產(chǎn)電池組的方法，其中第一蓋進(jìn)一步包括均由樹脂模制的頂蓋和支架；其中電路板裝配過程進(jìn)一步包括在相對于電路板平面的垂直方向上用頂蓋覆蓋電路板的頂蓋裝配過程；在通過支架從頂蓋打開的一側(cè)支持電路板時連接頂蓋和支架的蓋接合過程；將充分接合在一起的頂蓋和支架旋轉(zhuǎn)90°的轉(zhuǎn)動過程。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的生產(chǎn)電池組的方法，其中層壓材料包括依次層疊在一起的一層粘合層，一層金屬層，和一層表面保護(hù)層，其中金屬層被做得足夠堅固以保持其形狀并且能抵抗由于外力產(chǎn)生的形變。
全文摘要
為了使位于由外包裝限定的空間里的引線彎曲穩(wěn)定，電池元件的引線2，3被連接至裝于頂蓋6的電路板上。支架11機(jī)械安裝于頂蓋6上，此頂蓋由樹脂模塑材料制得，并通過如注射模制的方式制備。形成于支架11上的肋12a，12b，12c的端面用作承受頂蓋6里的電路板4的平面。彼此安裝的頂蓋6和支架11旋轉(zhuǎn)90°，并且當(dāng)彎曲引線2和3時，它們一起朝位于電池1端面的開口移動，其中引線被沿著支架11側(cè)面和底面的輪廓彎曲，并裝在由外包裝限定的空間內(nèi)。通過加熱使頂蓋6的周圍表面與外包裝的內(nèi)表面粘合。
文檔編號H01M2/34GK1655380SQ20041007588
公開日2005年8月17日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者鈴木文彥, 會田孝行, 菅野弘昭, 渡辺晃司 申請人:索尼株式會社