专利名称：电池组及其制造方法
技术领域：
本发明的一个或更多实施例涉及电池组及其制造方法，并且更具体地，涉及包括自攻螺钉的电池组和制造该电池组的方法。
背景技术：
近来，小型和轻型便携式电气/电子设备，例如蜂窝电话、笔记本电脑、可携式摄像机等，正被积极地开发和生产。因此，便携式电气/电子设备包括电池组，因而便携式电子设备即使在不能获得另外电源的位置也可被操作。电池组通常使用经济的能够充电和放电的二次电池。典型的二次电池包括镍(Ni)-镉(Cd)电池、Ni-MH电池、锂(Li)电池、Li 离子二次电池等。锂离子二次电池的工作电压比Ni-Cd电池或Ni-MH电池的工作电压高约三倍，通常用作便携式电子设备的电源。此外，锂离子二次电池由于单位重量的高能量密度而被广泛使用。二次电池一般使用锂基氧化物作为正极活性物质，碳基材料作为负极活性物质。一般而言，根据二次电池中电解质的种类，二次电池可为液体电解质电池和聚合物电解质电池。在这种情况下，使用液体电解质的锂电池被称为Li离子电池，使用聚合物电解质的Li电池被称为锂聚合物电池。二次电池包括裸电池和电连接到裸电池的保护电路基板，裸电池通过密封容纳电极组件和电解质的罐而形成。裸电池通过化学反应充电/放电。保护电路基板控制裸电池的充电/放电，并防止裸电池的过度充电/过度放电以保护裸电池。当裸电池和保护电路基板被连接以形成二次电池时，为了改善充电/放电效率， 应该降低裸电池与保护电路基板之间的电阻。更具体而言，如果裸电池与保护电路基板之间的电阻大，则裸电池的充电/放电效率降低。二次电池可经受可靠性试验，以确定二次电池是否足够稳定以禁得住冲击。这些冲击包括在将二次电池安装到电子产品中时通过整体连接裸电池和保护电路基板而引起的冲击。如果有外部冲击，则裸电池与保护电路基板之间的电阻会增大。电阻随着裸电池与保护电路基板连接处的接触电阻增大而增大。
发明内容
上述需要通过本发明而被满足，在一个实施例中，本发明包括电池组，该电池组包括具有电极组件和盖板的裸电池、位于所述盖板之上的保护电路模块以及位于所述保护电路模块上方的盖。在该实施例中，所述电池组还包括至少一个螺纹连接器，该至少一个螺纹连接器接合所述盖和所述保护电路模块，并被紧固到所述盖板中，以将所述盖和所述保护电路模块紧固到所述盖板。在该实施例中，所述至少一个螺纹连接器的螺纹被抛光，被抛光的所述螺纹接合所述盖板，以将所述至少一个螺纹连接器紧固到所述盖板。
在一个实施例中，所述至少一个螺纹连接器通过化学抛光被抛光。在一个实施例中，所述电池组还包括将所述保护电路模块支撑到所述裸电池的至少一个接头，其中所述至少一个接头包括接纳所述至少一个螺纹连接器的螺纹轴的开口。在一个实施例中，所述螺纹至少一个连接器可包括一个或更多螺钉。 在一个实施例中，所述电池组还包括盖帽，所述盖帽位于所述盖的所述开口内，从而所述盖帽被插入到所述开口的外部与所述至少一个螺纹连接器之间。在另一实施例中，本发明包括制造电池组的方法，该方法包括提供至少一个螺纹连接器，该至少一个螺纹连接器的尺寸设为用于将盖和保护电路模块紧固到电池组的裸电池。所述方法进一步包括抛光所述至少一个螺纹连接器来抛光所述至少一个螺纹连接器的螺纹，从而控制所述至少一个螺纹连接器的所述螺纹的尺寸。在一个实施例中，抛光所述至少一个螺纹连接器的步骤包括化学抛光所述至少一个螺纹连接器。所述电池组的这些和其他目的和优点将通过下文结合附图的描述而变得更加明
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图IA为图示根据本发明实施例的电池组的分解透视图；图IB为图示图IA中的电池组的联接状态的透视图；图IC为沿图IB中的线lc-lc’截取的横截面图；图2为图示根据本发明实施例的电池组的各部分尺寸的示意性分解透视图；图3A为图IC的部分IIIa的放大横截面图；图;3B为图示已经在图3A中的实施例上执行随机自由落体(RFF)试验的状态的横截面图；图4为图示根据本发明实施例的自攻螺钉的示意性横截面图
图5为根据本发明实施例的制造自攻螺钉的方法的流程图；以及图6为化学抛光过程的流程图。
具体实施例方式现在将详细参照各实施例，各实施例的示例图示在附图中。根据本发明实施例，电池组100涉及用于联接裸电池110和盖壳体150的自攻螺钉141和142，并涉及制造自攻螺钉141和142的方法。在下文中，将参照图IA至图IC以及图2描述电池组100，并参照图3至图6描述自攻螺钉141和142以及制造自攻螺钉141 和142的方法。图IA为图示根据本发明实施例的电池组的分解透视图。图IB为图示图IA中的电池组的联接状态的透视图。图IC为沿图IB中的电池组的线lc-lc’截取的横截面图。如图 IA至图ID中所示，电池组100包括裸电池110、保护电路基板(或称为保护电路模块)120、 位于保护电路模块120上方的盖壳体(或称为盖)150和自攻螺钉(或称为螺纹连接器)141 和 142。裸电池110包括电极组件(未示出)和容纳电极组件的密封组件111。电极组件可通过以已知方式卷绕正极板(未示出)、负极板(未示出)和隔板(未示出)而形成。密封组件111可包括盖板Illa和金属型罐111b，并可由导电材料，例如铝，形成。 金属型罐Illb具有开口端，并且盖板Illa覆盖金属型罐Illb的开口端。通过绝缘体IHa 绝缘的电极端子114可形成在金属型罐Illb或盖板Illa中。参见图IA和图1C，通过绝缘体IHa绝缘的电极端子114被插入到盖板Illa中。 裸电池110的正极板可电连接到密封组件111，裸电池110的负极板可电连接到电极端子 114。连接到裸电池110的负极板的电极端子114和连接到裸电池110的正极板的密封组件111可具有不同的极性。在当前实施例中，电极端子114电连接到裸电池110的电极组件的负极板以作为负电极P-，密封组件111电连接到裸电池110的电极组件的正极板以作为正电极P+，但本发明不限于此。换言之，裸电池110可为矩形电池，其中电极组件通过金属材料形成的密封组件111被密封，并且其中电极组件的正极板和负极板中的任何一个板电连接到密封组件 111，而另一个板连接到电极端子114。在该实施例中，裸电池110可为二次电池。例如，裸电池110可为离子电池或锂聚合物电池。然而，本发明不限于此。因而，裸电池Iio可为二次电池，例如镍(Ni)-镉(Cd) 电池、Ni-金属氢化物(MH)电池或类似物。在该实施例中，裸电池110的盖板Illa的一个表面可包括从螺钉接纳开口 112和 113构成的组中选择的至少一个。参见图IA或图1C，盖板Illa包括第一螺钉接纳开口 112 和第二螺钉接纳开口 113。第一螺钉接纳开口 112可与第一自攻螺钉141联接，第二螺钉接纳开口 113可与第二自攻螺钉142联接。此外，第一螺钉接纳开口 112和第二螺钉接纳开口 113的内周界表面的每一个中可形成螺纹，以使第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142 与其联接。第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142的端部与第一螺钉接纳开口 112和第二螺钉接纳开口 113的底部分隔开，以限定第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142的该端部与盖板Illa之间的间隙。盖板Illa可形成对应于螺钉接纳开口 112和113的突出部P。保护电路基板120位于盖板Illa之上并可包括绝缘基板121、印刷电路图案(未示出)、导电垫123、保护电路单元124、充电/放电端子125以及第一接头131和第二接头 132。导电垫123、保护电路单元IM和充电/放电端子125可被焊接到形成在绝缘基板121 上的印刷电路图案。保护电路基板120可电连接到裸电池110。也就是说，保护电路基板 120的负电极可通过引线接头120a电连接到作为裸电池110的负电极P-的电极端子114， 保护电路基板120的正电极可通过第一接头131电连接到作为裸电池110的正电极P+的密封组件111。正温度系数(PTC)装置120al电连接在保护电路基板120的负电极与电极端子114之间，并可在保护电路基板120的负电极和电极端子114的温度过高或电流过度流过保护电路基板120的负电极和电极端子114时，阻断保护电路基板120的负电极和电极端子114之间的电连接。保护电路单元IM可选择性地包括无源器件(例如电阻器、电容器或类似物)、有源器件(例如场效应晶体管)、保护装置(例如PTC装置120al)和集成电路。保护电路单元124在裸电池110将被充电/放电时对裸电池110充电或放电，并在裸电池110过热和处于过电流状态时阻断裸电池110中的充电/放电路径，从而保护裸电池 110免于寿命降低、过热、爆炸以及类似情形。裸电池110可进一步由辅助壳体170覆盖，使得裸电池110的边缘部分可被保护而不受外部震动。关于这一点，双侧带171可形成在辅
6助壳体170与裸电池110之间，并且，辅助壳体170可通过双侧带171与裸电池110结合。 在盖壳体150与保护电路基板120结合之后，盖壳体150与标签160可覆盖裸电池110。第一接头131和第二接头132分别形成在保护电路基板120的不同端部上，以电连接保护电路基板120和裸电池110。第一联接孔(或称为开口)131a和第二联接孔13 可分别形成在第一接头131和第二接头132中并对应于螺钉接纳开口 112和113，以分别接纳第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142。参见图1C，第一接头131和第二接头132连接到裸电池110的盖板111a。分别对应于盖板Illa的第一螺钉接纳开口 112和第二螺钉接纳开口 113的第一联接孔131a和第二联接孔13 形成在第一接头131和第二接头132 中。第一接头131和第一接头132支撑保护电路基板120，使得保护电路基板120被安装在裸电池110的表面上，并电连接保护电路模块120的正电极和裸电池110的正电极。第一接头131和第二接头132两者均可由Ni或包含Ni的合金形成，并可被焊接到保护电路基板120。在此情形下，在图IA中，保护电路基板120被连接到两个接头，即第一接头131和第二接头132，但接头的数量并不限于两个。例如，保护电路基板120可仅包括第一接头131。第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142包括主体部分(或称为螺纹轴)141a和 142a以及头部141b和14 。第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142的主体部分141a和 142a包括螺纹联接到裸电池110的螺钉接纳开口 112和113的螺纹。第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142的头部141b和142b形成在主体部分141a和14 的上部，并且具有的直径大于主体部分141a和14 的直径。在图IA中，用+标记的凹槽形成在第一自攻螺钉 141和第二自攻螺钉142的头部141b和142b中以便于旋转。凹槽的形状不限于此。在本发明中，本领域普通技术人员可使凹槽体现为具有各种形状。除标记+之外，凹槽可用‘_或 *标记。螺丝刀插入到凹槽中，从而第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142可螺纹联接到裸电池110。第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142联接到形成在裸电池110的不同侧上的第一螺钉接纳开口 112和第二螺钉接纳开口 113，从而保护电路基板120不能扭转，并且通过焊接在第一接头131和第二接头132与保护电路基板120之间的联接被加强，因而防止接触电阻增大。此外，第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142包括导电材料，从而保护电路基板120和裸电池110可通过第一接头131和第二接头132彼此电连接。螺钉凹槽可形成在螺钉接纳开口 112的内周界表面中以与第一自攻螺钉141联接。可替换地，不形成螺钉凹槽，内周界表面被形成为小于第一自攻螺钉141的外径，从而第一自攻螺钉141的螺纹通过切割螺钉接纳开口 112的内周界表面而联接到螺钉接纳开口 112的内周界表面。例如，盖板Illa的螺钉接纳开口 112的内径可大于主体部分141a 的内径，并小于主体部分141a的外径。因此，当螺钉接纳开口 112被联接到第一自攻螺钉 141时，螺钉接纳开口 112的内周界表面变形，以紧密附着到第一自攻螺钉141的主体部分 141a。盖板Illa可包括轻合金，例如铝，从而通过第一自攻螺钉141的螺纹141al而易于变形。盖壳体150包括从第一孔(或称为开口)151a和第二孔15 构成的组中选择的至少一个，以接纳第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142。安装凹槽151b和152b形成在第一孔151a和第二孔15 外。例如，安装凹槽151b和152b被形成为具有的内径大于第一孔151a和第二孔15 的内径，以支撑第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142的头部141b和142b。在下文中，安装凹槽151b和152b将分别被称为第一安装凹槽151b和第二安装凹槽152b。第一自攻螺钉141可在穿过形成在盖壳体150中的第一孔151a和形成在第一接头131中的第一联接孔131a之后联接到形成在裸电池110中的第一螺钉容纳凹槽112。 第一自攻螺钉141的头部141b可紧密附着到盖壳体150的第一安装凹槽151b。第二自攻螺钉142可通过类似方式被联接。因此，第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142将盖壳体 150联接到裸电池110。在一个实施例中，盖壳体150是通过模制树脂材料，例如聚碳酸酯， 而制造的塑料壳体，其保护保护电路基板120不受外部冲击，并防止保护电路基板120中的短路。盖壳体150可具有盖帽190、192，该盖帽190、192位于安装凹槽151b、152b内。安装凹槽151b、152b朝向盖壳体150的外部打开。盖帽190、192可被插入到盖壳体150的外部与自攻螺钉141、142之间。参见图1C，肋161形成在盖壳体150内，并且肋161支撑保护电路基板120的上表面，以将保护电路基板120紧密附着到裸电池110，这抑制保护电路基板120移动，并抑制焊接到保护电路基板120的第一接头131和第二接头132与裸电池110之间的接触电阻增大。当盖壳体150与第一自攻螺钉141和第二自攻螺钉142联接时，第一接头131和第二接头132更紧地附着到裸电池110，以减小第一接头131和第二接头132与裸电池110之间的接触电阻增大的可能性。在此情形下，第一接头131和第二接头132与裸电池110之间的接触电阻可通过随机自由落体(RFF)试验来测量。RFF试验通过从1米的高度同时使六个电池组100落下两百次而执行，以测量接触电阻。在此情形下，电池组100的结构可被控制，从而通过RFF 试验获得的接触电阻的变化小于预定值。接触电阻的变化可被控制为小于ΗπιΩ。表1显示在电池组100上执行RFF试验的结果。表 1
序号初始值 (πιΩ)50次 (ma)100次 (πιΩ)150次 (πιΩ)200次 (ιηΩ)结果1134.5137.4141.5146.5144.3良好2131.5135.7138.7139.2139.4良好3135.5137.1142.4143.5180.0差4131.7139.2156.0147.1146.7差5135.0138.4153.0149.0158.0差6134.2145.6183.0156.0156.5差 如表1所示，六个电池组100中的四个电池组100的接触电阻为差。在此情形下， 将参照表2和图2描述使用在RFF试验中的电池组100的尺寸。这里，Wl和W2、Hl和Tl 分别表示裸电池110的宽度、高度和厚度。W3和W4、H2和T2分别表示盖壳体150的宽度、
高度和厚度。
权利要求
1.一种电池组，包括具有电极组件和盖板的裸电池； 位于所述盖板之上的保护电路模块； 位于所述保护电路模块上方的盖；以及至少一个螺纹连接器，该至少一个螺纹连接器接合所述盖和所述保护电路模块，并被紧固到所述盖板中，以将所述盖和所述保护电路模块紧固到所述盖板；其中，所述至少一个螺纹连接器的螺纹被抛光，并且抛光后的所述螺纹接合所述盖板，以将所述至少一个螺纹连接器紧固到所述盖板。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少一个螺纹连接器的所述螺纹通过化学抛光被抛光。
3.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括将所述保护电路模块支撑到所述裸电池的至少一个接头，其中，所述至少一个接头包括接纳所述至少一个螺纹连接器的螺纹轴的开口。
4.根据权利要求3所述的电池组，其中，所述至少一个螺纹连接器包括第一螺纹连接器和第二螺纹连接器，并且所述至少一个接头包括接纳所述第一螺纹连接器和所述第二螺纹连接器的第一接头和第二接头。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少一个螺纹连接器包括第一螺纹连接器和第二螺纹连接器。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中，所述第一螺纹连接器和所述第二螺纹连接器包括具有头部和螺纹轴的螺钉，并且其中，所述螺纹轴接合位于所述盖板上的开口的内表面，以将所述第一螺纹连接器和所述第二螺纹连接器紧固到所述盖板。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述盖板包括接纳所述至少一个螺纹连接器的开口，并且其中，所述至少一个螺纹连接器的端部与所述开口的底部分隔开，以限定所述至少一个螺纹连接器的所述端部与所述盖板之间的间隙。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述至少一个螺纹连接器的所述螺纹被电镀。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，所述至少一个螺纹连接器的所述螺纹被电镀以防止金属氧化。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述盖包括接纳所述至少一个螺纹连接器的开口。
11.根据权利要求10所述的电池组，进一步包括盖帽，所述盖帽位于所述盖的所述开口内，从而所述盖帽被插入到所述开口的外部与所述至少一个螺纹连接器之间。
12.一种制造电池组的方法，包括提供至少一个螺纹连接器，该至少一个螺纹连接器的尺寸设为用于将盖和保护电路模块紧固到所述电池组的裸电池；以及抛光所述至少一个螺纹连接器来抛光所述至少一个螺纹连接器的螺纹，从而控制所述至少一个螺纹连接器的所述螺纹的尺寸。
13.根据权利要求12所述的制造电池组的方法，其中，抛光所述至少一个螺纹连接器包括化学抛光所述至少一个螺纹连接器。
14.根据权利要求13所述的制造电池组的方法，其中，化学抛光所述至少一个螺纹连接器包括使用苛性钠、表面活性剂和水来执行去除油脂过程；通过控制盐酸、除垢剂和水的组成比来执行酸处理；使用氟化氢铵、过氧化氢和水的抛光液抛光所述至少一个螺纹连接器；活化所述酸处理；使用表面活性剂和三聚磷酸钠中和所述至少一个螺纹连接器。
15.根据权利要求12所述的制造电池组的方法，进一步包括电镀所述至少一个螺纹连接器。
16.根据权利要求12所述的制造电池组的方法，其中，抛光所述至少一个螺纹连接器包括使用抛光液并控制所述抛光液的温度，以控制所述至少一个螺纹连接器的尺寸和表面粗糙度。
17.根据权利要求16所述的制造电池组的方法，其中，抛光所述至少一个螺纹连接器包括使用抛光液并控制所述至少一个螺纹连接器在所述抛光液中的反应时间。
18.根据权利要求17所述的制造电池组的方法，其中，所述温度被控制到30至50摄氏度，并且所述反应时间被控制到10秒至15秒。
19.根据权利要求18所述的制造电池组的方法，其中，根据权利要求17所述的方法处理的所述至少一个螺纹连接器的外径为1. 22mm至1. 27mm,并且内径为0. 88mm至0. 93mm。
20.根据权利要求19所述的制造电池组的方法，其中，所述至少一个螺纹连接器的所述外径为1. 226mm至1. 235mm,并且所述内径为0. 889mm至0. 895mm。
全文摘要
本发明涉及一种电池组及其制造方法，所述电池组包括裸电池和位于所述裸电池的盖板之上的保护电路模块以及盖。螺纹连接器用于将所述盖连接到所述裸电池。所述螺纹连接器被化学抛光以加强所述连接器与所述盖板之间的接合。
文档编号H01M10/04GK102195069SQ20111004300
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年3月3日
发明者白云成, 金大根, 金钟弼 申请人:三星Sdi株式会社