專利名稱：二次電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種二次電池，尤其涉及一種包括具有電極組件、殼體和蓋組件的裸電池和與該裸電池電連接的保護電路板的二次電池。
背景技術：
作為公知技術，二次電池可重復充電并且能夠以緊湊的形式制造而具有大的容量，因此，近來人們對二次電池進行了廣泛的研究和開發(fā)。該二次電池的典型例子包括鎳-金屬氫化物(Ni-MH)電池、鋰(Li)電池和鋰-離子(Li-離子)電池。
然而，電池是一種能源并且能夠釋放大量的能量。對于二次電池，高能量以充電后的狀態(tài)存儲在二次電池中。而且，在二次電池充電過程中，需要提供存儲在該電池中的能量的外部能源。如果在上述過程或者狀態(tài)下，發(fā)生內部短路或者二次電池的其它問題，存儲在電池殼體中的能量會在短時間內釋放，從而會產(chǎn)生安全問題，如火災、爆炸等等。
因此，通常，二次電池裝配有不同類型的安全設備，以防止在充電后的狀態(tài)或者在電池充電的過程中由于電池自身的問題引起的起火或者爆炸。這些安全設備通常通過被稱為導板的導電結構連接到裸電池的正極端子和負極端子。在由于過充電或者過放電等而使電池發(fā)熱而高溫或者電池電壓急劇增加時，這些安全設備可以切斷電流，從而防止電池發(fā)生爆炸和起火。連接到裸電池的安全設備的典型例子包括能夠檢測異常的電流或者電壓以切斷電流的保護電路板、檢測由于異常電流引起過熱情況發(fā)生的正溫度系數(shù)(PCT)器件以及雙金屬器件等。
具有連接到安全設備的裸電池的二次電池起初是包含在單獨的外殼內以使二次電池具有完好的外觀。然后，二次電池通常形成為一種塑料包裝型(plastic pack-type)二次電池，其中裸電池的端子和諸如保護電路板的安全設備的端子通過焊接連接到一起，然后連接到保護電路板的裸電池以鑄模的形式設置以使用樹脂模制品(resin molding)填充裸電池和保護電路板之間的空間或者完全覆蓋安全設備的周圍，從而使裸電池與保護電路板物理相連接。
對于塑料包裝型二次電池，與由連接到保護電路板的裸電池組成的芯包裝包含在外殼中的二次電池相比，其優(yōu)點在于，由于鑄模，該電池的外觀很干凈；通過削減外殼的厚度，電池的厚度可以變??；而且可以避免由于電池插入到殼體而帶來的不便。
在包裝型電池中，保護電路板與裸電池的表面平行設置，其中在裸電池的表面形成電極端子。裸電池包括位于面對保護電路板的表面上的正極端子和負極端子。正極端子可以本身是由鋁或者鋁合金形成的蓋板，或者該正極端子是與蓋板相連接的含鎳金屬板。負極端子從蓋板突出，并且通過輔助絕緣墊與蓋板電隔離。
保護電路板包括由樹脂形成且其上設置有電路的面板以及在面板的外表面上形成的外部端子等。保護電路板具有一定的尺寸和形狀，并且其基本上和與其相對的裸電池的表面(蓋帽表面)的尺寸和形狀相同。
與具有外部端子的表面相對的保護電路板的后表面，即保護電路板的內表面，具有電路部分和連接端子。電路部分例如包括保護電池在充電/放電過程中防止過充電或者過放電的保護電路。該電路部分和各外部端子通過貫穿保護電路板的導電結構彼此電連接。
在裸電池和保護電路板之間設置有連接導件(connection lead)和絕緣板等。通常由鎳形成的連接導件用于在蓋板和保護電路板的各連接端子之間建立電連接。其具有“L”型形式或者平面結構。為了在各連接導件和各端子之間建立電連接，可以使用電阻點焊法。
單獨的斷路器設置在位于保護電路板和負極端子之間的連接導件內。這樣，保護電路板的電路部分沒有斷路器。絕緣板在連接到負極端子的連接導件和用作正極端子的蓋板之間起電絕緣的作用。
當由連接到保護電路板的裸電池組成的裝置設置在模具上并且注入樹脂以形成鑄模塑料(molded plastic)從而獲得塑料包裝型二次電池時，會向第一空間和第二空間填充樹脂。向直接連接到入口的第一空間填充樹脂不是問題，但是，向第二空間填充樹脂確實是個問題。換句話說，由于第二空間通過第一空間填充樹脂，在兩個空間之間缺少單獨的連接通道的情況下，保護電路板會阻止樹脂在兩個空間內流動。這是因為用于塑模制品的模具的內部空間在保護電路板的一側和裸電池的一側具有基本一致的形狀，并且保護電路板與裸電池的蓋板具有基本相同的尺寸。
當樹脂流分布開時，在模具中會產(chǎn)生間隙或者針孔，這樣減少了塑模制品的機械強度，外觀變差并且樹脂的填充速度下降，從而降低了處理效率。為了提高樹脂填充速度，必須增加樹脂的溫度或者提高樹脂的注入壓力。這樣，與模具連接設置的PCT器件等會遭到功能性破壞，或者保護電路板錯位，并且外部端子表面被玷污且覆蓋有樹脂。為用于塑模制品的模具提供單獨的通道會由于其使模具的制造工藝復雜并且經(jīng)常需要鑄模后處理(post-moldingtreatment)而具有一定的難度，從而增加了電池的制造成本。
為了解決這一問題，可以將保護電路板的尺寸形成為小于裸電池的蓋板的尺寸。但是，這樣小的保護電路板會具有問題，這是因為，其使用于保護電路板的元件形成變得復雜，從而增加了成本。而且，很難將保護電路板安置在用于塑模制品的模具上，使得保護電路板錯位。這樣，即使完成塑模制品，外部端子也可能偏離正確的位置，使得其不能暴露到外部。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種二次電池，其不需要減少保護電路板的整體尺寸而在塑料鑄模的形成過程中不會切斷樹脂的流動。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種二次電池，其不需要增加溫度或者要注入樹脂的壓力而可以防止在形成塑料鑄模的所有空間內間隙和小孔的產(chǎn)生。
為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明的二次電池包括裸電池，包括容器型殼體、通過該殼體的開口設置在殼體內部的電極組件以及用于封閉該殼體開口的蓋組件；保護電路板，連接到所述裸電池的至少一側，以在其間包括有間隙；以及塑模制品材料，形成在所述間隙內以及所述保護電路板的前表面；其中，在保護電路板的一部分上設置用于連接填充所述間隙的塑模制品材料和設置在所述保護電路板前表面的塑模制品材料的至少一通道。
優(yōu)選地，所述至少一通道包括設置在保護電路板內不具有電路的部分處的至少一開口。
優(yōu)選地，所述至少一通道包括在所述保護電路板的周圍邊緣上的缺切部，該缺切部連同模具的內表面一起形成通道，以使塑模制品實現(xiàn)位于模具上的保護電路板與裸電池的連接。
優(yōu)選地，所述至少一通道包括位于所述保護電路板的周圍邊緣上的至少一凹槽。
優(yōu)選地，所述至少一通道包括在所述保護電路板的拐角處設置的至少一削角。
優(yōu)選地，所述至少一通道的直徑或者最小寬度至少為1mm。


通過參照下面詳細的說明書和附圖，本發(fā)明更完整的優(yōu)點和其它特點將變得更加清楚和更加容易理解，在附圖中，相同的參考標號表示相同或者相似的部件，其中圖1示出了一種包裝型鋰離子電池在連接到塑模制品之前的示意性分解圖；圖2示出了塑料包裝型二次電池的截面圖，其中由裸電池和保護電路板組成的組件在塑模制品之前安置在模具上；圖3示出了按照本發(fā)明一實施例的鋰包裝型電池的示意性分解圖，其中該二次電池包括由連接到保護電路板的裸電池部分組成的組件；圖4示出了按照本發(fā)明一實施例從貫穿保護電路板的開口的截面提取的二次電池的側向截面圖，其中該二次電池包括由連接到所述保護電路板的裸電池組成的裝置，并且該二次電池在進行塑模制品之前安置在模具上；圖5示出了按照本發(fā)明另一實施例的保護電路板表面結構的示意性平面圖，其中沿著該表面的周圍邊緣形成有凹槽；圖6示出了從貫穿所述凹槽的截面提取的使用圖5所示的保護電路板并且在進行塑模制品之前安置在模具上的二次電池裝置的側向截面圖；以及圖7示出了按照本發(fā)明再一實施例的保護電路板的示意圖，其中在該保護電路板的拐角處形成削角。
具體實施例方式
圖1示出了一種包裝型鋰離子電池在連接到塑模制品之前的示意性分解圖。圖2示出了塑料包裝型二次電池的截面圖，其中由裸電池和保護電路板組成的組件在塑模制品之前安置在模具上。
為了解釋方便，圖1示出了折疊形狀的中間線。但是，在包裝型電池中，保護電路板30與裸電池的表面平行設置，其中在裸電池的表面上形成電極端子130和111。裸電池包括位于面對保護電路板30的表面上的正極端子111和負極端子130。正極端子111可以本身是由鋁或者鋁合金形成的蓋板，或者是與蓋板相連接的含鎳金屬板。負極端子130從蓋板110突出，并且通過輔助絕緣墊圈與蓋板110電隔離。
保護電路板30包括由樹脂形成并且其上設置有電路的面板以及形成在該面板外表面上的外部端子31和32等。保護電路板30具有一定的尺寸和形狀，其和與裸電池相對的表面(蓋板表面)的尺寸和形狀基本相同。
與具有外部端子31和32等的保護電路板30的表面相對的后表面，即保護電路板的內表面，具有電路部分35以及連接端子36和37。電路部分35包括用于保護電池在充電/放電過程中防止過充電/過放電的保護電路。電路部分35以及各外部端子31和32通過貫穿保護電路板30的導電結構彼此電連接。
連接導件41和42以及絕緣板43等設置在裸電池和保護電路板30之間。通常由鎳形成的連接導件41和42用于在蓋板110和保護電路板30的各連接端子36和37之間建立電連接。其可以具有“L”形狀或者平面結構。為了在各連接導件41、42和各端子36、37之間建立電連接，可以使用電阻點焊法。
在如圖1所示的實施例中，單獨的斷路器設置在位于保護電路板和負極端子之間的連接導件42內。這樣，保護電路板的電路部分35不具有斷路器。絕緣板43使連接到負極端子130的連接導件42和用作正極端子的蓋板之間電絕緣。
如圖2所示，當由連接到保護電路板30的裸電池組成的組件設置在模具上并且注入樹脂以形成鑄模塑料，從而獲得塑料包裝型二次電池時，會向第一空間520和第二空間530填充樹脂。向直接連接到入口510的第一空間520填充樹脂沒有問題。但是，向空間530填充樹脂確實會有問題。換句話說，由于通過第一空間520向第二空間530提供樹脂，由于在兩個空間之間沒有單獨的連接通道，保護電路板30會阻止樹脂在兩個空間之間流動。這是由于用于塑模制品的模具500的內部空間在保護電路板30的一側和裸電池的一側具有基本一致的形狀，而且保護電路板與裸電池的蓋板110具有相同的尺寸。
下面參照附圖描述本發(fā)明的實施例。在下面的說明書和附圖中，相同的參考標號表示相同或者形似的部件，并且在說明書中省略對相同或者相似部件的重復描述。
圖3示出了按照本發(fā)明一實施例的鋰包裝型電池的分解圖，其中該電池包括由連接到保護電路板的裸電池組成的裝置。
參照圖3，鋰包裝型電池具有包括殼體211、包含在殼體211內的電極組件212以及粘接并且密封殼體211的開口頂部的蓋組件。
電極組件212通過將層疊的薄膜或者板狀的正極213、隔板214和負極215卷繞為螺旋形狀形成。
正極213包括由例如是鋁箔的高導金屬薄板形成的正極連接器以及在該正極連接器的兩表面上涂覆的正極活性材料層(active material layer)，該正極活性材料是基于含鋰氧化物。正極導件216電連接到正極連接器中沒有正極材料層的部分。
負極215包括由例如是銅箔的導電金屬薄板形成的負極連接器以及在該負極連接器的兩表面上涂覆的負極活性材料層，該負極活性材料基于含碳材料構成。而且，負極導件217電連接到負極連接器中沒有負極材料層的部分。
正極213和負極215以及正極導件216和負極導件217可以通過改變其極性進行設置。另外，在正極導件和負極導件216和217從電極組件211引出的邊沿部分覆蓋有絕緣條帶218，以防止電極213和215之間電短路。
隔板214可以由聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯和聚丙烯的共聚物形成。優(yōu)選地，隔板214的寬度比正極213和負極215的寬度大，從而可以防止電極板之間的電短路。
如圖3所示的矩形殼體由近似六面體狀的鋁或鋁合金構成。電極組件212通過殼體211的開口頂端插入殼體211，然后作為用于電極組件212和電解質的容器。殼體211可以作為一端子。然而，在圖3所示的實施例中，蓋組件中的蓋板110用作正極端子。
蓋組件裝配有對應于殼體211的開口頂端的尺寸和形狀的平的蓋板110。蓋板110的中間部分具有孔113，電極端子貫穿孔113。管狀襯墊120設置在貫穿蓋板110的中間部分的負極端子的外部，以使負極端子130與蓋板110電絕緣。絕緣板140位于蓋板110的底表面上并且鄰近蓋板110的中央部分和孔113。端板150位于絕緣板140的底表面上。
負極端子130插入周圍被襯墊120所環(huán)繞的孔113。負極端子130的底部與端板150電連接，并且在其中插有絕緣板140。
從正極213引出的正極導件216焊接在蓋板110的底部，并且從負極215引出的負極導件217以折疊狀態(tài)焊接在負極端子130的底部。
在電極組件212的頂部表面上設置有絕緣外殼190以使電極組件212與蓋組件電絕緣并且覆蓋電極組件212的頂部。在絕緣外殼190內形成一孔191，電極組件212的中間部分和負極導件217可以通過該孔。而且，在絕緣外殼190的一側形成有電解液通道孔192。
電解液注入孔112形成在蓋板110的一側。電解液注入孔112具有阻塞物160，用于在注入電解液之后密封該電解液注入孔。為了將蓋組件連接到殼體211，蓋板110的周圍焊接到殼體211的側壁上。
導板410焊接到蓋板110的側邊上的阻塞物160的周圍，其中導板410具有通過其底部的橋接部分彼此連接的平行側壁以及對應于阻塞物160的孔。盡管導板用于電連接，但是當側壁朝向位于側壁和塑模制品之間的界面處的塑模制品突起時，通過將導板嵌入到塑模制品中可以使塑模制品固定到裸電池。
優(yōu)選地，導板410由鎳、鎳合金或者鍍鎳不銹鋼材料形成。導板410的厚度與殼體和焊接部分的厚度有關。如果導板410的厚度比較大，其優(yōu)點是當電池扭曲或者彎曲時，通過向由蓋組件密封的殼體211和保護電路板之間填充樹脂獲得的包裝型電池能夠具有增強的抵抗外部施加的作用力的能力。
保護電路板300具有包括在合成樹脂面板上的電路芯片的電路。沒有形成電路的部分保護電路板300至少具有一圓形或者矩形的開口330。
圖4示出了按照本發(fā)明一實施例從貫穿保護電路板的開口提取的二次電池的側向截面圖，其中該二次電池包括由連接到保護電路板的裸電池組成的組件，并且該電池在進行塑模制品之前安置在模具上。
如圖4所示，當液體樹脂通過注入孔510注入時，樹脂開始填充第一空間520并且樹脂的高度逐漸增加。當然，部分樹脂會通過模具500和保護電路板300之間的微小間隙填充第二空間530。當液體樹脂的高度到達開口330時，液體樹脂很快通過開口330移動到第二空間530并且以高于第一空間520的高度增加速度填充第二空間530。開口的尺寸由樹脂粘度、制造工藝中要求的填充速度等因素決定，優(yōu)選地，該開口的直徑或者最小寬度至少為1mm。
因此，第一空間和第二空間內的液體高度相同，并且所有空間都填充有樹脂。初始占據(jù)這些空間的氣體通過模具500的內部空間頂部以及保護電路板300之間的微小間隙排出，并且通過與注入孔510并行形成的排氣孔(未示出)或者模具的狹縫排放出。
圖5示出了按照本發(fā)明另一實施例的保護電路板的表面結構的示意性平面圖；圖6示出了使用圖5所示的保護電路板的二次電池裝置的側向截面圖，該二次電池裝置在進行塑模制品之前安置在模具上，其中圖6所示的側截面貫穿沿著圖5所示的保護電路板的周圍邊緣形成的凹槽。
如圖5所示，在本發(fā)明的另一實施例中，沿著保護電路板300的周圍邊緣形成凹槽340，而不是在保護電路板內形成孔。同樣，凹槽340在保護電路板300的非電路部分做得盡可能大。
參照圖6，當液體樹脂通過注入孔510注入時，樹脂填充第一空間520。隨著第一空間520內液體樹脂高度的增加，樹脂利用由于第一空間和第二空間之間的液體高度差而產(chǎn)生的壓力通過形成在保護電路板底部上的凹槽340流入第二空間530。按照這種方式，流入第一空間的液體樹脂液填充第二空間。如果形成在下部的凹槽的尺寸足夠大，第一空間520和第二空間530的液體高度以大約相同的速度增加，并且兩個空間一起填充樹脂。與圖5所示的實施例一樣，初始占據(jù)這些空間的氣體通過用于塑模制品的模具的內部空間項部與保護電路板之間的微小間隙排出。而且，氣體可以通過形成在上部的凹槽充分排放出。
圖7示出了按照本發(fā)明再一實施例的保護電路板的示意圖，其中在保護電路板300的拐角處形成有削角350，而不是在保護電路板中形成孔。同樣，削角350連同模具500拐角部分的內壁一起，提供了用于連接填充保護電路板和裸電池之間間隙的塑料樹脂和設置在保護電路板前表面的塑模制品的通道。
通過上述的描述可以看出，按照本發(fā)明，可以不需要減小保護電路板的整體尺寸，在塑模制品形成過程中用于塑模制品的樹脂流過在保護電路板上形成的開口或者凹槽。因此，樹脂可以在由保護電路板分隔開的兩個空間內流動，并且可以在所有空間內形成均勻的塑模制品。
因此，可以在不需要增加要注入的樹脂溫度或者壓力的情況下，防止在要形成塑模制品的所有空間內產(chǎn)生間隙或者針孔。
盡管為了解釋已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實施例，但是對于本領域的技術人員來講，在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明做出各種各樣的修改和變化。
權利要求
1.一種二次電池，包括裸電池，包括容器型殼體、通過所述殼體的開口設置在殼體內的電極組件以及用于封閉所述殼體開口的蓋組件；保護電路板，連接到所述裸電池的至少一側，以在其間包括有間隙；以及塑模制品材料，其形成在所述間隙內以及所述保護電路板的前表面；其中，在所述保護電路板的一部分上至少設置一通道，其用于連接填充所述間隙的塑模制品材料和設置在所述保護電路板前表面的塑模制品材料。
2.按照權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道包括設置在所述保護電路板中不具有電路的部分處的至少一開口。
3.按照權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道包括在所述保護電路板的周圍邊緣上的缺切部，該缺切部連同模具的內表面一起形成通道，以使塑模制品實現(xiàn)位于模具上的保護電路板與裸電池的連接。
4.按照權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道包括位于所述保護電路板的周圍邊緣上的至少一凹槽。
5.按照權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道包括位于所述保護電路板的拐角處設置的至少一削角。
6.按照權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道的直徑或者最小寬度至少為1mm。
7.按照權利要求2所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道的直徑或者最小寬度至少為1mm。
8.按照權利要求3所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道的直徑或者最小寬度至少為1mm。
9.按照權利要求4所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道的直徑或者最小寬度至少為1mm。
10.按照權利要求5所述的二次電池，其特征在于，所述至少一通道的直徑或者最小寬度至少為1mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二次電池，該二次電池包括裸電池，包括容器型殼體、通過該殼體的開口設置在殼體內部的電極組件以及用于封閉該殼體開口的蓋組件；保護電路板，連接到所述裸電池的至少一側，以在其間包括有間隙；以及塑模制品材料，形成在所述間隙內以及所述保護電路板的前表面；其中，在所述保護電路板的一部分上至少設置一通道，其用于連接填充所述間隙的塑模制品材料和設置在所述保護電路板前表面的塑模制品材料。
文檔編號H01M2/02GK1641909SQ20051000202
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月12日 優(yōu)先權日2004年1月13日
發(fā)明者韓奎南 申請人:三星Sdi株式會社