CN103988332A - 具有新颖结构的棱柱状电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种棱柱状电池组，其包括：电极组件，该电极组件具有以电解质浸渍的正电极/隔膜/负电极结构；棱柱状罐，该棱柱状罐是电池壳体，电极组件被内置在该电池壳体中，并且该棱柱状罐具有沿着电池组的纵向方向形成在该棱柱状罐的底表面上的至少一个下陷凹槽；盖板，该盖板被联接到棱柱状罐的敞开的上端部，电极组件被内置在该棱柱状罐中；保护电路模块(PCM)，该保护电路模块包括控制电池组的操作的保护电路，并且被安装在盖板上；以及绝缘帽，该绝缘帽包围PCM并且被联接到棱柱状罐。

Description

具有新颖结构的棱柱状电池组

技术领域

本发明涉及一种具有新颖结构的棱柱状电池组，并且更加具体地，涉及一种棱柱状电池组，该棱柱状电池组包括：以电解质浸渍的阴极/间隔物/阳极结构的电极组件；棱柱状容器，电极组件被安装在该棱柱状容器中，棱柱状容器具有在棱柱状电池组的纵向方向中被形成在其底部的至少一个下陷凹槽；盖板，该盖板被联接到棱柱状容器的敞开的上端，该电极组件被安装在其中；保护电路模块(PCM)，包括控制棱柱状电池组的操作的保护电路，该PCM被装载在盖板上；以及绝缘帽，该绝缘帽被安装到棱柱状容器同时包围PCM。

背景技术

随着移动装置的日益发展，以及对这种移动装置的需求的增加，对二次电池的需求也急剧增加。这样的二次电池当中有呈现高能量密度和工作电压以及优良的保存和使用寿命特性的锂二次电池，锂二次电池作为用于各种电子产品以及移动装置的能量源已被广泛地使用。

取决于锂二次电池在其中使用的外部装置的种类，锂二次电池可以被构造为具有其中锂二次电池能够被容易地***到外部装置和从外部装置移除的可拆式结构，或者具有其中二次电池被嵌入在外部装置中的嵌入式结构。例如，必要时，锂二次电池能够被***到外部装置中或者从该外部装置移除，所述外部装置诸如平板个人计算机(PC)或者膝上型计算机。另一方面，由于其结构或者其容量，其它外部装置诸如智能电话或者智能板要求嵌入式电池组。

此外，基于其功能和特性，上述装置要求具有大容量的锂二次电池。

然而，与装置的功能和特性相比，锂二次电池的容量是有限的。

当然，可增加锂二次电池的容量，以便于克服锂二次电池的容量的限制。然而，如果增加锂二次电池的厚度，则可能难以将锂二次电池应用于上述装置，上述装置中的每一个均具有移动性的优势。

可替代地，可以使用呈现高性能的辅助二次电池以克服锂二次电池的容量的限制。然而，在这样的情况下，有必要与上述装置一起携带辅助二次电池。为此，对于克服锂二次电池的容量的限制，该方法不是有效的。

同时，已经开发使用环境友好的方法来克服锂二次电池的容量的限制的装置。

例如，已经开发了太阳能充电式移动电话。该太阳能充电式移动电话被构造使得太阳光面板被设置在液晶部处以在没有另外的充电装置或者插座的情况下对太阳能充电式移动电话连续地充电。然而，太阳能充电式移动电话要求具有比预定的照明强度高的光。而且，充电时间非常长。由于这些原因，该方法对于克服锂二次电池的容量的限制不是有效的。

作为另一示例，已经开发风力发电式充电装置。然而，风力发电式充电装置要求超过预定速度的风。而且，有必要与上述装置一起携带风力发电式充电装置。由于这些原因，该方法对于克服锂二次电池的容量的限制不是有效的。

因此，存在对于能够在没有使用另外的辅助装置的情况下并且在没有增加现有的电池组的体积的情况下增加锂二次电池的容量的技术的高度需求。

发明内容

技术问题

因此，已经做出本发明以解决上述问题以及仍未解决的其它的技术问题。

作为要解决如上所述的问题的各种广泛和深入的研究和试验的结果，本申请的发明人已经研发了具有新颖结构的棱柱状电池组，其包括：电极组件；棱柱状容器，该棱柱状容器具有下陷凹槽；盖板；以及保护电路模块(PCM)，并且发现，当使用这样的棱柱状电池组来制造锂二次电池时，能够容易地实现电池组的联接和脱离，并且另外地最大化具有预定的尺寸的电池组中的电极组件的尺寸，从而增加电池组的容量。基于这些发现已经完成本发明。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面，能够通过提供棱柱状电池组实现以上和其它目的，该棱柱状电池组包括：以电解质浸渍的阴极/间隔物/阳极结构的电极组件；棱柱状容器，电极组件被安装在该棱柱状容器中，该棱柱状容器具有沿着棱柱状电池组的纵向方向形成在棱柱状容器的底部处的至少一个下陷凹槽；盖板，该盖板被联接到棱柱状容器的敞开的上端部，该电极组件被安装在棱柱状容器中；保护电路模块(PCM)，该保护电路模块(PCM)包括控制棱柱状电池组的操作的保护电路，该PCM被装载在盖板上；以及绝缘帽，该绝缘帽被安装到棱柱状容器同时包围PCM。

即，在根据本发明的棱柱状电池组中，常规棱柱状电池组的底盖和双面胶带被所述至少一个下陷凹槽替代，并且因此，在具有预定大小的电池组中以厚度增加电极组件的体积。结果，能够增加电池组的容量。此外，通过设置至少一个下陷凹槽，电极组被容易地联接到装置或者从装置分离，从而改进装置的制造效率。

棱柱状容器可以由各种材料制成，电极组件被安装在该棱柱状容器中。例如，棱柱状容器可以是由铝或者铝合金制成的。

可以通过拉伸形成所述棱柱状容器。

所述拉伸可以从由深度拉伸、方形壳体拉伸、反向再拉伸、非对称拉伸、扩大形成拉伸、二次精冲拉伸、缩口拉伸、扩大拉伸、扩口拉伸和钟形口拉伸中选择的任意一种拉伸。

可以通过锻造或者铣削来形成所述至少一个下陷凹槽。然而，本发明不限于此。

可以基于各种因素，诸如应用该电池组的装置的规格和用于棱柱状容器的材料，来设定所述至少一个下陷凹槽的深度。例如，至少一个下陷凹槽可以具有0.05mm至1.00mm，优选地0.1mm至0.5mm的深度。

也可以基于各种因素设定所述至少一个下陷凹槽的宽度。例如，所述至少一个下陷凹槽可以具有相当于棱柱状电池组的宽度(厚度)的10％至50％，优选地20％至25％的宽度。

如果所述至少一个下陷凹槽的深度或宽度太小，则可能难以获得基于至少一个下陷凹槽的形成的效果。另一方面，如果至少一个下陷凹槽的深度或宽度太大，则在形成所述至少一个下陷凹槽的期间所述至少一个下陷凹槽可能是有缺陷的，并且可能难以增加电池组的容量。为此，在上面限定的范围内适当地设定所述至少一个下陷凹槽的深度或宽度。

所述至少一个下陷凹槽的数目不被特别地限制。例如，所述至少一个下陷凹槽可以包括形成在棱柱状容器的底部处的一个连续的凹槽或者两个平行的下陷凹槽。

在上面的结构中，所述至少一个下陷凹槽可以具有相当于棱柱状电池组的长度(宽度)的60％至95％的长度。

在优选示例中，所述至少一个下陷凹槽可以具有连接开口部分以与用于电池单元活化工艺的充电销连接，该连接开口部分是由于非连续的形状而形成的，其中所述至少一个下陷凹槽被在棱柱状电池组的纵向方向上的中间部分分隔开，并且除了连接开口部分之外的棱柱状容器的外表面可以被涂覆绝缘材料。

通常，锂二次电池在锂二次电池的制造期间经历形成工艺。形成工艺是在组装锂二次电池之后对锂二次电池进行充电和放电以活化锂二次电池的工艺。在锂二次电池的充电期间，从锂二次电池的阴极排放的锂离子被移动并且被***到被用作锂二次电池的阳极的碳电极。这时，在阳极的表面处形成固体电解质相界面(SEI)膜。在形成工艺中，以在预定范围中的恒定电流或恒定电压重复地对锂二次电池进行充电和放电。充电销可以用作连接端子以将用于充电和放电的恒定电流或恒定电压施加给二次电池。

因此，在其中阳极和阴极充电销分别接触电池单元的上部和下部的结构中，所述至少一个下陷凹槽具有用于与用于电池单元活化工艺的充电销连接的连接开口部分，该连接开口部分是由于非连续的形状而形成的，其中所述至少一个下陷凹槽被在棱柱状电池组的纵向方向上的中间部分分隔开，并且除了连接开口部分以外的棱柱状容器的外表面被涂覆绝缘材料，从而有效地执行电池单元活化工艺。

用于棱柱状容器的绝缘材料不被特别地限制，只要绝缘材料被涂覆在棱柱状容器的外表面上以使棱柱状容器的外表面与外侧绝缘即可。例如，可以通过阳极化在棱柱状容器的外表面上的氧化铝，通过将绝缘材料喷涂到棱柱状容器的外表面，或者通过将绝缘薄膜标签施加到棱柱状容器的外表面来实现用绝缘材料涂覆棱柱状容器。

使用上面的涂覆或者施加方法使棱柱状容器的外表面与外侧绝缘。

根据情形，可以在执行电池单元活化工艺之后用另外的绝缘材料密封没有被涂覆绝缘材料的连接开口部分。

在优选示例中，PCM可以包括：印刷电路板(PCB)，该印刷电路板(PCB)具有形成在其上的保护电路；连接到电池单元的第一电极端子的连接构件(A)；经由安全元件连接到电池单元的第二电极端子的连接构件(B)，并且PCB可以设有通孔，连接构件(A)通过该通孔暴露。

在具体示例中，安全元件可以是正温度系数(PTC)元件。PTC元件可以包括：PTC主体；PCM联接部，该PCM联接部被联接到PTC主体的顶部；以及电池单元联接部，该电池单元联接部被联接到PTC主体的底部。PCM联接部可以通过PCB的通孔联接到连接构件(A)。

优选地，连接构件(B)的一个端部在其中连接构件(B)的该端部比PCB的外周延伸更长，使得连接构件(B)的该端部向上暴露的状态下被联接到PCB的底部。

根据情形，棱柱状电池组还可以包括辅助安装构件，该辅助安装构件被设置成使得PCB被稳定地安装到电池单元，该辅助安装构件的一个端部被联接到PCB的底部并且另一个端部被联接到电池单元的顶部。

根据本发明的另一方面，提供一种移动装置，其包括具有上述构造的棱柱状电池组作为电源。

在具体示例中，所述移动装置可以是智能电话、智能板、平板个人计算机或膝上型计算机。

包括棱柱状电池组的移动装置的结构及其制造方法在本发明的领域中是众所周知的，并且将会省略其详细描述。

附图说明

结合附图并根据下面的详细描述，将会更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优势，其中：

图1是示出常规电池组的透视图；

图2是示出常规电池组与根据本发明的实施例的电池组之间的比较的视图；

图3是在“A”方向中的图2的侧视图；

图4是沿着图2的线“B”-“B”截取的截面图；

图5是示出图4的部分“C”的详细视图；

图6至图8是示出根据本发明的实施例的下陷凹槽的前视图；

图9是示出根据本发明的实施例的电池组的上部的分解视图；并且

图10是图9的局部放大视图。

具体实施方式

现在，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。然而，应注意的是，将仅为了更好地理解本发明来描述实施例，因此，本发明的范围不受所示意的实施例限制。

图1是示出常规电池组的透视图，图2是示出常规电池组与根据本发明的实施例的电池组之间的比较的视图，并且图3至图9是示出根据本发明的实施例的电池组的视图。

首先参考图2，根据本发明的实施例的棱柱状电池组600包括：电极组件(未示出)；棱柱状容器400，该棱柱状容器400具有沿棱柱状电池组600的纵向方向形成在该棱柱状容器400的底部处的下陷凹槽500；以及上组件单元200，该上组件单元200包括保护电路模块(未示出)。

另一方面，常规棱柱状电池组100包括：电极组件(未示出)；棱柱状容器120；上组件单元110，该上组件单元110包括保护电路模块(未示出)；双面胶带130；以及底盖140。

根据本发明的实施例的棱柱状电池组600不包括双面胶带130和底盖140，双面胶带130和底盖140是常规棱柱状电池组100的部件，但是包括替代双面胶带130和底盖140的下陷凹槽500。因此，与具有与根据本发明的实施例的棱柱状电池组600相同的尺寸的其它电池组相比，根据本发明的实施例的棱柱状电池组600的棱柱状容器400的尺寸增加。结果，安装在棱柱状容器400中的电极组件的大小也增加，从而增加根据本发明的实施例的棱柱状电池组600的容量。

具体地，从根据本发明的实施例的棱柱状电池组600省去占据常规棱柱状电池组100的长度V的双面胶带130和底盖140。结果，与常规棱柱状电池组100的棱柱状容器120相比，根据本发明的实施例的棱柱状电池组600的棱柱状容器400的长度增加了长度V。

因此，根据本发明的实施例的棱柱状电池组600的棱柱状容器400的总长度以L+V增加，使得安装在棱柱状容器400中的电极组件(未示出)增加，从而增加根据本发明的实施例的棱柱状电池组600的容量。

参考图2至图5，棱柱状容器400是由铝合金制成。通过拉伸形成棱柱状容器400。通过锻造形成下陷凹槽500。

如在图5中所示，下陷凹槽500是被下陷到棱柱状容器400中的部分。下陷凹槽500具有0.05mm至1.00mm的深度。下陷凹槽500的宽度H相当于棱柱状电池组600的厚度的10％至50％。此外，下陷凹槽500的长度W’相当于棱柱状电池组600的宽度W的60％至95％。

参考图3和图6，在棱柱状容器400的底部处形成两个平行的下行凹槽510和511或者一个连续的凹槽520。

参考图7和图8，作为另一示例，下陷凹槽530、531、540、541、542和543被形成为非连续的形状，其中下陷凹槽530、531、540、541、542和543被在棱柱状电池组600的纵向方向上的中间部分S和S’分隔开。

具体地，在后续的电池单元活化工艺期间，充电销被连接到中间部分S和S’，在中间部分S和S’处没有形成下陷凹槽530、531、540、541、542和543。

在下陷凹槽500形成在棱柱状容器400中之后，棱柱状容器400的外表面被涂覆绝缘材料。

具体地，通过阳极化棱柱状容器400的外表面上的氧化铝，将绝缘材料喷涂到棱柱状容器400的外表面，或者将绝缘薄膜标签施加到棱柱状容器400的外表面，棱柱状容器400的外表面可以被涂覆绝缘材料。

同时，绝缘材料被涂覆在除了中间部分S和S’以外的棱柱状容器400的外表面上，在中间部分S和S’处没有形成下陷凹槽530、531、540、541、542和543。

在执行随后的电池单元活化过程之后利用绝缘材料密封中间部分S和S’，在中间部分S和S’处没有形成下陷凹槽530、531、540、541、542和543。

参考图9和图10，棱柱状电池组600被构造成具有这样的结构，该结构包括：棱柱状容器400，该棱柱状容器400包括电极组件(未示出)；电绝缘安装构件240，该电绝缘安装构件240被安装到棱柱状容器400的顶部；保护电路模块(PCM)220；以及绝缘帽210，该绝缘帽210被安装到棱柱状容器400的上端同时包围电绝缘安装构件240。

由铝材料制成的棱柱状容器400被构造成具有以下结构，其中，在其中电极组件被电解质浸渍的状态***极/间隔物/阳极结构的电极组件被设置在棱柱状容器400中，阳极端子300从棱柱状容器400的顶部的中间突出，并且阴极端子300形成在除了阳极端子300以外的棱柱状容器400的顶部处。

电绝缘安装构件240设有开口241，棱柱状容器400的阳极端子300通过该开口241暴露。

PCM220包括：印刷电路板(PCB)222，该印刷电路板(PCB)222形成有保护电路，该PCB222被装载在电绝缘安装构件240上；连接构件221，该连接构件221被连接到阴极端子310；以及连接构件225，该连接构件225经由正温度系数(PTC)元件230被连接到阳极端子300。

PCB222被设置有通孔224，连接构件225通过该通孔224暴露。连接构件225被联接到PCB222的通孔224的底部。

参考图10，PTC元件230包括：PTC主体233；PCM联接部234，该PCM联接部234被联接到PTC主体233的顶部；以及电池单元联接部231，该电池单元联接部231被联接到PTC主体233的底部。PCM连接部234通过PCB222的通孔244被联接到连接构件225。

此外，电池单元联接部231包括台阶232，该台阶232的高度等于PTC主体233的高度或者等于PTC主体233的高度与PCM联接部234的高度的总和。因此，虽然PTC元件230被安装到棱柱状容器400，但是借助于包括台阶232的电池单元联接部231，棱柱状电池组600的上组件单元200的高度中的增加被最大化地抑制。

同时，连接构件221的一个端部在其中连接构件221的该端部比PCB222的外周延伸更长，使得连接构件221的该端部向上暴露的状态下通过表面安装技术(SMT)联接到PCB222的底部。

设置由镍板形成的辅助安装构件224使得PCB222能够被稳定地安装到棱柱状容器400，该辅助安装构件224的一个端部被联接到PCB222的底部并且另一端部被联接到棱柱状容器400的顶部。该辅助安装构件224被联接到与连接构件221相对的位置。

绝缘帽210是由电绝缘材料制成的。绝缘帽210被形成为在其中连接构件221和225以及印刷电路板222被装载在绝缘帽210的状态下包围电绝缘安装构件240。

此外，通过粘结将绝缘帽210联接到棱柱状容器400的顶部。

尽管为了说明性目的已经公开本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员将会认识到，在不背离所附权利要求书中公开的本发明的精神和范围的情况下，各种修改、添加和替代是可能的。

本发明的有益效果

根据上面的描述，显而易见的是，在根据本发明的棱柱状电池组中，通过设置下陷凹槽，在具有预定尺寸的电池组中以厚度增加电极组件的体积。结果，能够增加电池组的容量。而且，通过设置下陷凹槽，电池组易于联接到装置或从装置分离，从而改进装置的制造效率。

Claims (22)

1.一种棱柱状电池组，包括：

以电解质浸渍的阴极/间隔物/阳极结构的电极组件；

棱柱状容器，所述电极组件被安装在所述棱柱状容器中，所述棱柱状容器具有沿着所述棱柱状电池组的纵向方向形成在所述棱柱状容器的底部处的至少一个下陷凹槽；

盖板，所述盖板被联接到其中安装有所述电极组件的所述棱柱状容器的敞开的上端；

保护电路模块(PCM)，所述保护电路模块包括控制所述棱柱状电池组的运行的保护电路，所述PCM被装载在所述盖板上；以及

绝缘帽，所述绝缘帽在被安装到所述棱柱状容器的同时包围所述PCM。

2.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述棱柱状容器是由铝或者铝合金制成的。

3.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述棱柱状容器通过拉伸形成。

4.根据权利要求3所述的棱柱状电池组，其中，所述拉伸是从深度拉伸、方形壳体拉伸、反向再拉伸、非对称拉伸、扩大形成拉伸、二次精冲拉伸、缩口拉伸、扩大拉伸、扩口拉伸和钟形口拉伸中选择的任意一种。

5.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，通过锻造或铣削形成所述至少一个下陷凹槽。

6.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述至少一个下陷凹槽具有0.05mm至1.00mm的深度。

7.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述至少一个下陷凹槽的宽度等于所述棱柱状电池组的宽度(厚度)的10％至50％。

8.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述至少一个下陷凹槽包括形成在所述棱柱状容器的底部处的一个连续的凹槽或两个平行的下陷凹槽。

9.根据权利要求8所述的棱柱状电池组，其中，所述下陷凹槽中的每一个下陷凹槽的长度等于所述棱柱状电池组的长度(宽度)的60％至95％。

10.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述至少一个下陷凹槽被形成为非连续形状，其中所述至少一个下陷凹槽被在所述棱柱状电池组的纵向方向上的中间部分分隔开。

11.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述棱柱状容器的外表面的至少一部分涂覆有绝缘材料。

12.根据权利要求11所述的棱柱状电池组，其中，通过阳极化所述棱柱状容器的所述外表面上的氧化铝来实现用所述绝缘材料涂覆所述棱柱状容器。

13.根据权利要求11所述的棱柱状电池组，其中，通过将所述绝缘材料喷涂到所述棱柱状容器的所述外表面来实现用所述绝缘材料涂覆所述棱柱状容器。

14.根据权利要求11所述的棱柱状电池组，其中，通过将绝缘薄膜标签施加到所述棱柱状容器的所述外表面来实现用所述绝缘材料涂覆所述棱柱状容器。

15.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中，所述至少一个下陷凹槽具有连接开口部分以与用于电池单元活化工艺的充电销连接，所述连接开口部分是由于非连续形状而形成的，其中所述至少一个下陷凹槽被在所述棱柱状电池组的纵向方向上的中间部分分隔开，并且除了所述连接开口部分之外的所述棱柱状容器的外表面被涂覆有绝缘材料。

16.根据权利要求15所述的棱柱状电池组，其中，在执行所述电池单元活化工艺之后用绝缘材料密封所述连接开口部分。

17.根据权利要求1所述的棱柱状电池组，其中

所述PCM包括：印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板上形成有保护电路；连接到电池单元的第一电极端子的连接构件(A)；以及经由安全元件连接到所述电池单元的第二电极端子的连接构件(B)，并且

所述PCB设有通孔，所述连接构件(A)通过所述通孔暴露。

18.根据权利要求17所述的棱柱状电池组，其中，所述安全元件是正温度系数(PTC)元件，所述PTC元件包括：PTC主体；PCM联接部，所述PCM联接部被联接到所述PTC主体的顶部；以及电池单元联接部，所述电池单元联接部被联接到所述PTC主体的底部，所述PCM联接部通过所述PCB的所述通孔被联接到所述连接构件(A)。

19.根据权利要求17所述的棱柱状电池组，其中，在其中所述连接构件(B)的一个端部比所述PCB的外周延伸更长使得所述连接构件(B)的所述端部向上暴露的状态下，所述连接构件(B)的所述端部被联接到所述PCB的底部。

20.根据权利要求17所述的棱柱状电池组，还包括辅助安装构件，所述辅助安装构件的一个端部被联接到所述PCB的底部并且另一端部被联接到所述电池单元的顶部，所述辅助安装构件被设置成使得所述PCB被稳定地安装到所述电池单元。

21.一种移动装置，包括作为电源的根据权利要求1至20中的任一项所述的棱柱状电池组。

22.根据权利要求21所述的移动装置，其中，所述移动装置是智能电话、智能板、平板个人计算机或膝上型计算机。