专利名称：具有优异生产率和结构稳定性的二次电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有优异生产率和结构稳定性的二次电池组，并且更具体而言，涉及包括电池单元、保护电路模块、在其上装载保护电路模块的绝缘安装构件以及绝缘盖的二次电池组，其中电池单元的顶盖提供有分别连接到电极组件阴极和阳极的一对突起型电极端子，绝缘安装构件提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，保护电路模块提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，并且通过连续固定地插入所述突起型电极端子以通过绝缘安装构件和保护电路模块的贯通孔，来实现将绝缘安装构件和保护电路模块率禹合到电池单元。
背景技术：
随着移动装置的持续开发以及对这种移动装置需求的增加，对二次电池的需求也快速增加。在其之中，具有高能量密度和高工作电压以及具有优异的保存和使用寿命特征的锂二次电池，已经被广泛用作各种电子产品以及移动装置的能源。基于二次电池的外部和内部结构，通常将它们分成圆柱形电池、棱柱形电池和袋形电池。特别地，能够以高集成方式堆叠并且具有小的宽长比的棱柱形电池和袋形电池已经引起了极大关注。此外，作为电动车辆和混合电动车辆的能源，二次电池已经引起了极大的关注，已经开发了二次电池来解决由使用化石燃料的现有汽油和柴油车辆所引起的诸如大气污染的问题。结果，由于二次电池的优势而使得使用二次电池的各种应用多样化，并且其后，期望将二次电池应用于比现在更多的用途和产品中。然而，在锂二次电池中包含各种可燃物质。因此，可能存在因过充、过电流或任何其他外部物理冲击而使得锂二次电池受热或爆炸的危险。换句话说，锂二次电池的安全性低。因此，在锂二次电池中安装用于有效控制诸如过充的锂二次电池的异常的保护电路模块(PCM)，同时将所述PCM连接到锂二次电池的电池单元。PCM包括场效应晶体管(FET)，其用作控制电流传导、电压检测器和诸如电阻器和电容器的无源元件的切换元件。PCM会中断电池单元的过充、过放、过电流、短路和反向电压，以阻止电池单元的爆炸或过热、电池单元的液体泄漏以及电池单元的充电和放电特性的劣化，并抑制电池单元的电效率的下降和电池单元的异常物理化学行为，由此消除电池单元的危险因素并增大电池单元的使用寿命。通常，通过焊接或软钎焊，经由导电性镍板将PCM电连接到电池单元。即，通过焊接或软钎焊将镍板连接到连接引线，然后通过焊接和软钎焊将镍板连接到电池单元的相应电极端子上。以此方式，将PCM连接到电池单元，以制造电池组。
在这种情况中，构造电池组需要大量的焊接或软钎焊工艺，并且因为二次电池的结构小，所以必须在高精度下进行焊接或软钎焊工艺。结果，缺陷可能性大。此外，在产品的制造过程期间，由于增加了焊接或软钎焊工艺，因此增加了制造成本。此外，需要安全元件，使其与电池单元的电极端子保持电连接，同时与电池单元的其他部分电隔离，所述安全元件包括PCM。因此，需要多个绝缘安装构件来实现这种连接，导致电池单元组装工艺复杂化。另一方面，在安全元件和绝缘安装构件之间使用粘合剂，以实现安全元件与绝缘安装构件之间的耦合。然而，这种耦合方法减弱了电池单元的强度。因此,在外部冲击施加于电池单元时，由于耦合强度弱而在电池单元中发生电短路,导致电池单元着火或爆炸。换句话说，会引发安全相关问题。因此，对便于组装绝缘安装构件和装载于电池单元顶部的安全元件、并同时提高电池组机械强度的各项技术，已经进行了积极研究。 与此相关的，例如韩国专利申请公布No. 2006-0060801公开了一种二次电池，所述二次电池组括电极组，所述电极组由隔膜以及在隔膜的相对侧上设置的阴极板和阳极板构成；壳，在所述壳中安装电极组；盖组件，所述盖组件耦合到所述壳，用于密封所述壳，所述盖组件具有电连接到电极组的外部端子；垫圈，所述垫圈设置在所述盖组件处形成的相应外部端子贯通孔中，使得所述垫圈设置在相应外部端子与相应贯通孔之间；以及耦合构件，所述耦合构件安装在外部端子上，使得所述耦合构件耦合到与垫圈形成紧密接触的相应外部端子。然而，将在盖组件处形成的并且电连接到电极组的两个外部端子牢固耦合到装载于电池单元顶部的安全元件是不可能的，因此难以提高所述电池单元顶部的机械强度，所述安全元件包括保护电路模块。此外，韩国专利申请公布No. 2004-0054232公开了一种二次电池，所述二次电池组括电极组件，所述电极组件由阴极板、阳极板和在阴极板与阳极板之间设置的隔膜；容器，在所述容器中，容纳所述电极组件以及电解液，所述容器由导电性金属材料制成，所述容器在其底部处提供有至少一个固定突起；在所述容器处形成的开口中耦合的盖板，所述盖板在其上部的一侧处提供有至少一个凹槽；盖组件，所述盖组件通过盖板插入，使得盖组件通过垫圈而与盖板隔离，所述盖组件具有连接到从阴极板和阳极板引出的任意一个极耳(tab)的电极端子；耦合到盖板凹槽中的导板，这通过将导板插入到凹槽中并按压导板而实现，所述导板连接到安全装置。通过按压而耦合到盖板的导板，用于牢固地将安全装置固定在电池单元顶部，由此稍微增强了电池组的机械强度。然而，仍通过焊接或软钎焊将保护电路模块耦合到电池单元的电极端子，导致电池组的组装工艺复杂化。因此，迫切需要一种技术，能够减少安装到电池单元顶部的构件数目，以简化组装工艺，并且能够以无焊接方式实现保护电路模块与绝缘安装构件之间的连接，同时能够确保它们之间的耦合强度。
发明内容
因此，为了解决上述问题以及尚未解决的其他技术问题而做出了本发明。作为为了解决如上所述问题而进行的各种广泛而细致的研究和实验的结果，本申请的发明人已经开发了一种二次电池组，其中，通过特定耦合结构将电池单元的顶盖与在电池单元上端处安装的保护电路模块和绝缘安装构件相互耦合在一起，并且发明人还发现，利用上述构造可以大大简化用于组装二次电池组的方法，并且所述二次电池组由于增加的耦合强度而具有优异的结构稳定性。因此，本发明的目的是提供一种二次电池组，其中，电池单元和所述电池单元顶部处安装的保护电路模块和绝缘安装构件通过特定耦合结构而相互耦合。根据本发明的一个方面，通过提供一种二次电池组能够完成上述和其他目的，所述电池组包括电池单元,所述电池单元具有安装在电池壳中的电极组件以及电解液，所述电池壳具有通过顶盖密封的开口顶部；保护电路模块，所述保护电路模块具有用于控制电池单元过充、过放和过电流的保护电路；绝缘安装构件，其中，以将保护电路模块装载在绝缘安装构件顶部的结构来构造所述绝缘安装构件，所述绝缘安装构件安装到电池单元的顶
盖上；以及绝缘盖，以保护电路模块装载在绝缘安装构件上的状态将所述绝缘盖耦合到电池单元的上端部，以用于覆盖所述绝缘安装构件，其中，所述顶盖提供有分别连接到电极组件的阴极和阳极的一对突起型电极端子(第一突起型电极端子和第二突起型电极端子)，所述绝缘安装构件提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，所述保护电路模块提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，并且通过连续固定地插入突起型电极端子以通过绝缘安装构件和保护电路模块的贯通孔，来实现将绝缘安装构件和保护电路模块耦合到电池单元。即，根据本发明的二次电池组由电池单元、保护电路模块、绝缘安装构件和绝缘盖构成，并且通过连续固定地插入所述突起型电极端子以通过绝缘安装构件和保护电路模块的贯通孔，来实现将绝缘安装构件和保护电路模块耦合到电池单元。因此，以简单耦合的方式来实现二次电池组的组装。此外，在根据本发明的二次电池组中，以绝缘安装构件与保护电路模块之间的机械耦合易于实现的结构来构造绝缘安装构件和保护电路模块。因此，与以需要若干焊接或软钎焊工艺的结构构造的常规二次电池组相比，本发明的制造工艺简单并且提供了一种抵抗外部冲击或振动的非常稳定的耦合结构。可以以各种方式，将突起型电极端子牢固地插入穿过绝缘安装构件和保护电路模块的贯通孔。未对突起型电极端子固定插入穿过绝缘安装构件和保护电路模块的贯通孔进行特殊限制，只要突起型电极端子与绝缘安装构件和保护电路模块的相应贯通孔之间的耦合强度增加并且实现电极端子与保护电路模块之间的电连接即可。在示例性实例中，可以以导电性铆钉结构来构造突起型电极端子。在此情况下，铆钉结构的突起型电极端子的端部从保护电路模块的顶部突出预定长度，并且按压突起型电极端子的端部以固定到保护电路模块。具体地，通过一系列简单工艺，将绝缘安装构件和保护电路模块耦合到电池单元并同时实现保护电路模块与电极端子之间的电连接，所述一系列简单工艺包括在顶盖处形成一对导电铆钉，使得导电铆钉分别连接到电极组件的阴极和阳极；连续地插入铆钉，以穿过绝缘安装构件和保护电路模块的相应贯通孔；以及按压从保护电路模块顶部突出的电极端子端部。按压突起型电极端子的端部，进一步提高了绝缘安装构件和保护电路模块与电池单元的耦合强度。在另一个实例中，可以以如下结构构造突起型电极端子，在所述结构中，当突起型电极端子插入穿过绝缘安装构件和保护电路模块的相应贯通孔时，突起型电极端子的端部从保护电路模块的顶部突出预定长度，然后，以机械耦合的方式将突起型电极端子的端部固定到保护电路模块。未对突起型电极端子和保护电路模块之间的机械耦合进行特殊限制。在示例性实例中，通过基于螺母和螺公结构的螺纹啮合，可以实现突起型电极端子与保护电路模块之间的耦合。除了突起型电极端子将保护电路模块和绝缘安装构件牢固耦合到电池单元的顶部之外，另一方面，可以以使电池单元易于制造并且电池单元结构可以简化的结构来构造突起型电极端子。例如，可以以中空结构来构造突起型电极端子中的至少一个，所述中空结构包括与所述电池壳的内部连通的通道。可以将通道用作电解液注入口，在制造电池单元期间，在将电极组件安装在电池壳中之后，通过所述通道注入电解液。即，可以将突起型电极端子中 的至少一个用作电解液注入口，并且因此，与常规电池不同，不需要在顶盖处形成另外的电解液注入口。因此，在将通道用作电解液注入口之后，例如可以使用金属球来密封所述通道。可以将突起型电极端子形成各种形状。例如，如前所述，在按压电极端子的端部以固定到保护电路模块的结构中，突起型电极端子中的每个可以具有从其顶部压下的凹槽，从而使得易于按压相应的突起型电极端子。此外，在以机械耦合方式将电极端子端部固定到保护电路模块上的结构中，例如突起型电极端子中的每个在其端部处提供有螺纹部分。在此情况中，在突起型电极端子的端部从保护电路模块顶部突出的状态中，将突起型电极端子中的每个突起型电极端子的端部可以螺纹啮合入螺帽中，由此实现突起型电极端子和保护电路模块之间的机械耦合。突起型电极端子具有各种用途而不用考虑电池单元的种类和外形。例如，关于棱柱形电池单元，可以将第一突起型电极端子连接到电池单元的阴极，同时电连接到顶盖，并且可以将第二突起型电极端子连接到电池单元的阳极上，同时与顶盖电隔离。因此，第一突起型电极端子可以用作阴极端子并且第二突起型电极端子可以用作阳极端子。 在上述结构中，所述第一突起型电极端子可以与顶盖一体化地形成。即，在按压顶盖的同时，可以形成第一突起型电极端子。然而，当然，可以单独制备所述突起型电极端子，然后将突起型电极端子耦合到顶盖。例如，通过焊接可以将突起型电极端子耦合到顶盖上。然而，考虑到生产率，更优选使用前一种方法来形成突起型电极端子，即在按压顶盖的同时形成突起型电极端子。在另一个实例中，顶盖可以提供有贯通孔，第一突起型电极端子和第二突起型电极端子可以均包括板形主体；上延伸部，所述上延伸部从主体向上延伸，使得所述上延伸部与主体垂直；以及下延伸部，所述下延伸部从主体向下延伸，使得所述下延伸部与主体垂直，构造所述下延伸部被构造成插入穿过顶盖的贯通孔，并且通过在每个突起型电极端子插入穿过顶盖的贯通孔的状态中按压所述下延伸部的端部，可以将每个突起型电极端子耦合到顶盖。在如上所述的顶盖与突起型电极端子之间的耦合结构中，可以更容易并更稳定地将电极端子耦合到顶盖。此外，每个突起型电极端子的上延伸部和下延伸部更牢固并更稳定地将保护电路模块和绝缘安装构件耦合到电池单元。
另一方面，在第二突起型电极端子用作阳极的结构中，例如，可以在第二突起型电极端子与顶盖贯通孔之间的界面处安装电绝缘垫圈，用于实现第二突起型电极端子与用作阴极的顶盖之间的绝缘。以易于按压的结构来构造所述上延伸部和/或下延伸部。例如，所述上延伸部和/或下延伸部可以具有从其端部压下的凹槽，用于使得易于按压所述上延伸部和/或下延伸部。未对突起型电极端子的形状进行特殊限制，只要所述突起型电极端子易于插入穿过保护电路模块和绝缘安装构件的相应贯通孔即可。例如，突起型电极端子的形状可以为圆形、椭圆形或矩形的平面形状。此外，未对用于突起型电极端子的材料进行特殊限制，只要所述突起型电极端子由高导电性材料制成即可。优选地，突起型电极端子由如下物质制成涂布有铜(Cu)、镍(Ni)和/或铬(Cr)的钢；不锈钢;铝(Al)5Al合金；Ni合金；Cu合金；或Cr合金。当突起 型电极端子与顶盖被一体化地形成时，自然地，突起型电极端子由与顶盖相同的材料制成。在具有上述构造的第二电池组中，可以以各种方式，优选以各种耦合方式将绝缘盖固定到绝缘安装构件，下面将描述几个实例。在第一实施例中，绝缘安装构件在其顶部提供有至少一个向上突出的耦合构件，绝缘盖提供有与耦合构件相对应的耦合孔，并且在将绝缘盖安装到在电池单元上装载的绝缘安装构件时，绝缘安装构件的耦合构件插入穿过绝缘盖的耦合孔，然后，从耦合孔突出的耦合构件的端部变形，从而实现将绝缘盖耦合到绝缘安装构件。在这种结构中，通过插入绝缘安装构件而穿过绝缘盖的耦合孔并使得耦合构件的端部变形，来实现将绝缘盖耦合到绝缘安装构件。因此，以简单的耦合方式可以实现绝缘盖与绝缘安装构件之间的组装。在上述结构中，通过各种方法可将耦合构件的突出端部进行可塑性变形。例如，通过热焊接、振动焊接或超声焊接，可以将耦合构件的突出端部进行可塑性变形，使得所述耦合构件的突出端部耦合到耦合孔中。优选这些方法，因为电池组鞘部分的强度增加，并且容易并简单地实现可塑性变形。优选地，耦合构件被形成为比在绝缘盖处形成的耦合孔的深度大，在绝缘安装构件的耦合构件插入穿过绝缘盖的耦合孔时，耦合构件的端部从耦合孔的上端部突出。例如，耦合构件可以从耦合孔的下端部突出的高度等于耦合孔的深度的120 250%。根据情况，绝缘盖在其上端部处可以提供有向下压下预定深度的压下部分，并且所述压下部分可以具有耦合孔。在这种结构中，可以以各种平面形状来形成所述压下部分。例如，可以以半圆形或半椭圆形的平面形状来形成压下部分。此外，在绝缘盖的相对端部处形成的压下部分可以具有与绝缘安装构件突出的相对端部相对应的形状。例如，当绝缘安装构件的突出相对端部被形成为半圆形的平面形状时，还可以将绝缘盖的压下部分形成为半圆形的平面形状。在第二实施例中，绝缘安装构件在其顶部处提供有至少一个向上突出的耦合构件，绝缘盖提供有与突出的耦合构件相对应的耦合孔，并且在将绝缘盖安装到在电池单元上装载的绝缘安装构件时，绝缘安装构件的耦合构件插入穿过绝缘盖的耦合孔，然后，以机械耦合方式将耦合构件耦合到耦合孔中，从而实现将绝缘盖耦合到绝缘安装构件。
在这种结构中，通过插入绝缘安装构件的耦合构件而穿过绝缘盖的耦合孔并以机械耦合的方式将耦合构件耦合到耦合孔中，来实现将绝缘盖耦合到绝缘安装构件。因此，以简单的耦合方式可以实现绝缘盖与绝缘安装构件之间的组装。优选地，以在插入绝缘安装构件的耦合构件而穿过绝缘盖的耦合孔时耦合构件发生弹性变形并且耦合到绝缘盖的耦合孔中的结构，在绝缘安装构件上形成耦合构件。即，在绝缘安装构件的顶部处形成的耦合构件发生弹性变形并且插入穿过绝缘盖的耦合孔，并且耦合构件的端部弹性恢复，由此实现了绝缘盖与绝缘安装构件之间的耦合。在这种结构中，可以以耦合构件与耦合孔相互弹性耦合的各种结构来形成耦合构件和耦合孔。在示例性实例中，耦合孔可以被形成为狭缝形状，并且耦合构件可以被形成为楔形形状。在具体实例中，绝缘盖可以提供有以长宽比大的狭缝结构构造的耦合孔，并且可以在绝缘构件处形成具有与耦合孔形状相对应的形状的耦合构件，即，在其水平截面上具有大的长宽比并且在其垂直截面上具有楔形形状，使得耦合构件从绝缘安装构件向上突 出。在此情况中，在楔形形状的耦合构件插入穿过狭缝形的耦合孔时，耦合构件的端部通过楔形形状结构而弹性恢复，从而容易地实现在绝缘盖与绝缘安装构件之间的连接。在另一个实例中，以耦合构件与耦合孔具有相同的水平截面形状的结构来构造耦合构件和耦合孔，并且在耦合构件被扭曲时，使得耦合构件的水平截面形状与耦合孔的形状相同，然后插入穿过耦合孔，耦合构件弹性恢复至其原始形状，从而将耦合构件耦合到耦合孔中。作为该结构的具体实例，耦合构件提供有从耦合构件的中轴在水平截面中放射状地延伸的耦合突起，并且耦合孔被形成为与耦合构件的水平截面形状相对应。在此情况中，在稱合突起插入穿过稱合孔之前,稱合突起与稱合孔以预定角度相互抵消。因此，耦合构件的耦合突起被插入穿过耦合孔，同时耦合突起发生扭曲。在耦合突起插入穿过耦合孔之后，耦合构件的扭曲耦合突起由于其弹性而恢复至其原始形状并固定在耦合孔中。因此，防止耦合构件与耦合孔之间的分离。即，稳定地实现耦合构件与耦合孔之间的耦合。对用于实现上述弹性耦合结构的耦合构件与耦合孔的水平截面形状未进行特殊限制。例如，耦合构件与耦合孔可以具有或“Y”的水平截面形状。此外，可以以具有蘑菇的垂直截面形状的向上锥形结构来构造耦合构件，使得容易地插入耦合构件而从下面穿过耦合孔。即，在上述结构中，耦合构件发生弹性变形，同时从其原始形状扭曲成与耦合孔相对应的形状，同时插入耦合构件而穿过耦合孔。在插入耦合构件而穿过耦合孔之后，耦合构件恢复至其如前所述的原始形状。此外，如前所述，绝缘盖在其上端部处可以提供有向下压下预定深度的至少一个压下部分，并且可以在压下部分处形成耦合孔。优选这种结构，因为耦合构件的端部位于压下部分中，同时执行耦合构件与耦合孔之间的耦合，因此，在耦合构件插入穿过耦合孔之后，防止耦合构件的端部从耦合孔的上端部突出，并由此可以防止电池组总体积的增大。同时，在本发明中，在形成绝缘安装构件时，耦合构件可以与绝缘安装构件一体化地形成。可替选地，可以分开地制造耦合构件，然后耦合构件可以耦合到绝缘安装构件。考虑到生产率和耦合构件与绝缘安装构件之间的耦合强度，更优选使用前一种方法。当绝缘安装构件由具有预定弹性的材料制成时，在执行绝缘安装构件与耦合孔之间耦合的同时，实现绝缘安装构件的弹性变形和恢复。在根据本发明的二次电池组中，要求电池单元的电池壳具有方便地可加工性能和预定水平或以上的机械强度。鉴于此，电池壳可以为金属容器。优选地，电池壳为铝容器。未对用于绝缘安装构件的材料进行特殊限制，只要绝缘安装构件与顶盖绝缘即可。例如，绝缘安装构件可以由同时具有弹性和机械强度的聚合物树脂制成。优选地，将诸如聚乙烯或聚丙烯的热塑性树脂用作用于绝缘安装构件的材料。如前所述，在绝缘盖的压下部分处形成耦合孔，并且在与耦合孔相对应的绝缘安装构件区域处形成耦合构件，由此容易地实现耦合孔和耦合构件之间的耦合。考虑到保护电路模块与电极端子的位置，优选在电池单元的上端部的相对端部处形成耦合构件和耦合孔。
因此，绝缘安装构件可以具有在向上的方向上突出的相对纵向方向端部，用于确保将保护电路模块牢固地安装到绝缘安装构件，并且耦合构件可以从绝缘安装构件的每个纵向方向端部向上突起。其间，优选通过使用粘合剂的结合方法，可以将绝缘安装构件耦合到电池单元，使得绝缘安装构件牢固地安装到顶盖。绝缘盖用于保护电池单元免受外部冲击，补充在电池单元的顶部处安装的构件的机械强度，并且保持构件之间的电绝缘。优选地，绝缘盖向下延伸预定长度，使得以将绝缘盖安装到电池单元的上端部的状态，将绝缘盖的至少一部分覆盖电池单元的上端部的外表面，由此提高与电池单元的耦合。为了使这种效果最大化，优选通过结合或机械耦合，将绝缘盖的向下延伸部接合到电池单元的上端部的外表面上。除了将绝缘盖耦合到电池单元的上端部之外，还可以将另外的绝缘盖(底盖)安装到电池单元的下端部。此外，将鞘膜可以附着到电池单元的电池壳外表面。因此，通过提供鞘膜，可以保护电池单元免受外部冲击，并且可以保持电池单元的电绝缘。优选地，将鞘膜附着到电池壳的外表面，使得鞘膜覆盖绝缘盖的下延伸部。可以以各种方式使用根据本发明的二次电池组而不考虑电池单元的种类和外观。优选地，电池单元是具有在金属容器中安装的阴极/隔膜/阳极结构的电极组件的棱柱形电池。
参考附图，根据下列详细说明，将更加清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优势，其中图I为示出本发明实施例的二次电池组的分解透视图；图2至6为典型示出第一突起型电极端子的各种变体的垂直截面图；图7为典型示出第二突起型电极端子的垂直截面图；图8为典型示出根据本发明的二次电池组的上部的垂直截面图；图9为典型示出根据本发明实施例的二次电池组上部的垂直截面图；图10为典型示出图9中区域A的放大垂直截面图11为典型示出在通过超声焊接使耦合构件的端部变形之后区域A的垂直截面图；图12为示出根据本发明另一个实施例的二次电池组的分解透视图；图13为典型示出图12中所示出的二次电池组上部的垂直截面图；图14和15为分别典型示出图13的区域A’的放大垂直截面图和放大平面图；图16A至16D为示出根据本发明其他实施例的在耦合孔与耦合构件之间的各种耦合结构的典型图； 图17和18为示出根据本发明的其他实施例的耦合孔结构的变体的典型图；图19为典型示出根据本发明的另一个实施例的二次电池组上部的垂直截面图；以及图20至22为分别示出图19的顶盖、电绝缘垫圈和第二突起型电极端子的透视图。
具体实施例方式现在，参考附图，对本发明的示例性实施例进行详细说明。然而，应注意，不能将本发明的范围限制为所示实施例。图I为典型示出根据本发明实施例的二次电池组的分解透视图。参考图1，根据本发明的二次电池组100包括电池单元130，所述电池单元130与电解液一起被容纳在电池壳中；顶盖120,所述顶盖120用于密封作为开口的电池壳顶部；板形保护电路模块150，所述板型保护电路模块150具有在其上形成的保护电路；绝缘安装构件140,所述绝缘安装构件140安装到电池单元130的顶盖120 ;绝缘盖160,所述绝缘盖160以将保护电路模块150装载在绝缘安装构件140上的状态而耦合到电池单元130的上端部，用于覆盖绝缘安装构件140 ;以及底盖170，所述底盖170安装到电池单元130下端部。一对突起型电极端子112和114，即，第一突起型电极端子112和第二突起型电极端子114，从顶盖120上端部的相对侧向上突出。绝缘安装构件140提供有具有与突起型电极端子112和114的下端部相对应的形状和大小的贯通孔142和144。保护电路模块150提供有具有与突起型电极端子112和114的上端部相对应的形状和大小的贯通孔152和154。第一突起型电极端子112连接到电池单元130的阴极(未示出)，同时电连接到顶盖120。第二突起型电极端子114连接到电池单元130的阳极(未示出)，同时与顶盖120电隔离。通过插入突起型电极端子112和114而穿过位于绝缘安装构件140相对侧处的贯通孔142和144，并穿过位于保护电路模块150相对侧处的贯通孔152和154，并且按压突起型电极端子112和114的端部，来实现绝缘安装构件140与保护电路模块150的耦合。此夕卜，通过粘合剂可以加强绝缘安装构件140与顶盖120的耦合。以将保护电路模块150装载在绝缘安装构件140上的状态，将绝缘盖160耦合到电池单元130的上端部，用于覆盖绝缘安装构件140。绝缘盖160向下延伸预定长度，以覆盖电池单元130上部的外侧。底盖170安装到电池单元150的下端部。
图2至6为典型示出第一突起型电极端子的各种变体的垂直截面图。参考这些图以及图1，图2中所示的第一突起型电极端子112为导电铆钉，其包括板形头1122和从所述头1122垂直延伸的主体1124。利用在第一突起型电极端子112a的中心区域处形成的中空部分1126，能够容易地按压图3中所示的第一突起型电极端子112a。中空部分1126与电池单元130的内部连通。因此，可以将中空部分1126用作电解液注入口。图4中所示的第一突起型电极端子112b在其中心区域处提供有从主体1124的上端部压下预定深度h的压下凹槽1128。因此，在按压主体1124的端部时，主体1124可以容易地向外扩展。此外，图5中所示的第一突起型电极端子112c在其主体1124端部处提供有螺纹部分1125。因此，在第一突起型电极端子112c被依次插入穿过绝缘安装构件140的贯通孔 142和144、以及保护电路模块150的贯通孔152和154之后，利用在主体1124的端部处提供的螺纹部分1125，可以将第一突起型电极端子112c螺纹啮合到螺帽(未示出)中。关于图6中所示的第一突起型电极端子112d，将头1122的下端部与顶盖120 —体化地形成。因此，在制造电池组100时，可以减少部件的数目。另外，在头1122和主体1124的中心部分处形成通道1121。通道1121可以用作电解液注入口。与顶盖120—体化地形成的第一突起型电极端子112d，可以在按压顶盖120的同时形成。图7为典型示出第二突起型电极端子的垂直截面图。参考图7，第二突起型电极端子114包括板形主体1142 ;上延伸部1144，所述上延伸部1144从所述主体1142向上延伸，使得上延伸部1144垂直于主体1142 ;以及下延伸部1146，所述下延伸部1146从主体1142向下延伸，使得下延伸部1146垂直于主体1142。下延伸部1146被构造成插入穿过顶盖120的贯通孔122 (图8)。此外，在上延伸部1144和下延伸部1146的端部处分别形成压下凹槽1143和1145。因此，通过提供压下凹槽1143和1145，容易地按压上延伸部1144和下延伸部1146的端部。图8为典型示出根据本发明的二次电池组上部的垂直截面图。参考图8以及图1，绝缘安装构件140和保护电路模块150依次安装到在二次电池组100顶部处的顶盖120上，所述顶盖120与第一突起型电极端子112 —体化地形成。如前所述，在第一突起型电极端子112的中心部分处形成贯通孔1121，其中通过所述贯通孔1121注入电解液。此外，第一突起型电极端子112与顶盖120 —体化地形成。另一方面，插入第二突起型电极端子114的下延伸部1146而从上面穿过顶盖120的贯通孔122。在第二突起型电极端子114和顶盖120的界面处，安装电绝缘垫圈124，用于实现第二突起型电极端子114与顶盖120之间的绝缘。此外，在第二突起型电极端子114的上延伸部1144和下延伸部1146的端部处形成压下凹槽1143和1145。在这种结构中，第一突起型电极端子112和第二突起型电极端子114电连接到保护电路模块150的电路。图9为典型示出根据本发明实施例的二次电池组上部的垂直截面图。参考图9，按压各个突起型电极端子112和114的端部，以电连接到保护电路模块150，并且同时机械耦合到保护电路模块150。顶盖120在其中心区域处提供有压下空间122，所述压下空间被向下压下预定深度C。在保护电路模块150的底部处装载的元件152位于压下空间122中。将在绝缘安装构件140相对端部处形成的、安装到顶盖120的顶部的耦合构件148被装进绝缘盖160的耦合孔164中。图10为典型示出图9区域A的放大垂直截面图，并且图11为典型示出通过超声焊接而使图10中所示耦合构件端部变形之后的垂直截面图。参考这些图，在绝缘安装构件140的顶部处形成的耦合构件148具有的高度为H，其等于绝缘盖160的相应耦合孔164的高度的约200%。因此，当耦合构件148插入穿过耦合孔164时，耦合构件148的端部从耦合孔164的上端部向上突出。耦合构件148的突出端部通过超声焊接U而发生可塑性变形，导致耦合构件148的端部具有的宽度W比耦合孔164的宽度w大。因此，如图11中所示，通过耦合构件148来密封并固定耦合孔164。绝缘盖160的向下压下的压下部分162具有预定深度D。因此，防止耦合构件148 的端部从绝缘盖160的顶部166向上突出。图12为示出根据本发明另一个实施例的二次电池组的分解透视图。参考图12，二次电池组IOOa包括具有电极组件的电池单元130，其中所述电极组件与电解液一起容纳在电池壳中；顶盖120，所述顶盖120用于密封作为开口的电池壳的顶部；板形保护电路模块150，所述板形保护电路模块150具有在其上形成的保护电路；绝缘安装构件140，所述绝缘安装构件140安装到电池单元130的顶盖120 ;绝缘盖160a，所述绝缘盖160a以保护电路模块150装载在绝缘安装构件140a上的状态耦合到电池单元130的上端部，用于覆盖绝缘安装构件140a ;以及底盖170，所述底盖170安装到电池单元130的下端部。绝缘安装构件140a具有在向上方向X上突出的相对端部146。保护电路模块150位于绝缘安装构件140a的相对端部146，由此牢固地安装保护电路模块150。此外，耦合构件148a被形成在绝缘安装构件140a的突出相对端部146处，使得耦合构件148a在向上方向X上从绝缘安装构件140a的相对端部146突出。在与绝缘安装构件140a的突出相对端部146相对应的其相对端部处，绝缘盖160a提供有压下部分162，所述压下部分162被形成为半圆形的平面形状。在所述压下部分162中形成稱合孔164a,通过所述稱合孔插入绝缘安装构件140a的稱合构件148a。因此，在组装二次电池组IOOa时，绝缘安装构件140a的耦合构件148a被插入通过绝缘盖160a的相应耦合孔164a，并且耦合构件148a机械地耦合到相应耦合孔164a中。结果，容易地实现绝缘安装构件140a与绝缘盖160a之间的耦合。此外，电池单元130包括在向上方向X上、从顶盖120上端部的相对侧突出的第一突起型电极端子112和第二突起型电极端子114。绝缘安装构件114a提供有具有与突起型电极端子112和114的下端部相对应的形状和大小的贯通孔142和144。保护电路模块150提供有具有与突起型电极端子112和114的上端部相对应的形状和大小的贯通孔152和 154。第一突起型电极端子112连接到电池单元130的阴极(未示出)，同时电连接到顶盖120。第二突起型电极端子114连接到电池单元130的阳极(未示出)，同时与顶盖120电隔离。通过插入突起型电极端子112和114而穿过位于绝缘安装构件140a相对侧处的贯通孔142和144，并穿过位于保护电路模块150的相对侧处的贯通孔152和154，并且按压突起型电极端子112和114的端部，来实现绝缘安装构件140a与保护电路模块150的耦合。此外，通过粘合剂，可以加强绝缘安装构件140a与顶盖120的耦合。以将保护电路模块150装载在绝缘安装构件140a上的状态，将绝缘盖160a耦合到电池单元130的上端部，用于覆盖绝缘安装构件140a。绝缘盖160向下延伸预定长度，以覆盖电池单元130上部的外侧。底盖170安装到电池单元150的下端部。图13为典型示出图12中所示的二次电池组的上部的垂直截面图。参考图13，按压各个突起型电极端子112和114的端部，以电连接到保护电路模块150，并且同时机械地耦合到保护电路模块150。顶盖120在其中心区域处提供有压下空间122，所述压下空间向下压下预定深度C。在保护电路模块150的底部处装载的元件152位于压下空间122内。因此，与具有相同标准的其他电池组相比，利用压下空间122可以进一步降低保护电路模块150的安装高度，由此增加电池组的容量。 在绝缘安装构件140a的相对端部处形成的、安装到顶盖120的顶部的耦合构件148a装入在绝缘盖160a的耦合孔164a中，由此实现了稳定耦合结构。图14和15为分别典型示出图13区域A’的放大垂直截面图和放大平面图。参考这些图，绝缘安装构件140a的每个耦合构件148a被形成为楔形形状，并且绝缘盖160a的每个耦合孔164a被形成为狭缝形状。在绝缘安装构件140a的顶部处形成的楔形耦合构件148a被弹性地插入通过绝缘盖160a的相应耦合孔164a，并且利用耦合构件148a的恢复力，通过绝缘盖160a的耦合孔164a的上端部来固定住耦合构件148a的楔形的一个端部。因此，通过耦合构件148a的楔形结构，防止插入穿过绝缘盖160a的相应耦合孔164a的耦合构件148a与耦合孔164a的分离。此外，可以以具有蘑菇的垂直截面形状的向上锥形结构来构造耦合构件148a。因此，可以容易地将耦合构件148a从下面插入穿过相应耦合孔164a。此外，由于绝缘盖160a的向下压下的压下部分162具有预定深度D，所以阻止耦合构件148a的端部从绝缘盖160a的顶部166向上突出。图16A至16D为示出根据本发明的其他实施例的耦合孔与耦合构件之间各种耦合结构的典型图。参考图16A至16D，在典型的平面图(图16A)中示出在压下部分163处形成的十字形，即，“ + ”形耦合孔167，所述压下部分163被形成在绝缘盖160a的一个端部处，在典型的正视图(图16B)和典型平面图(图16C)中示出与十字形耦合孔167相对应的具有四个耦合突起149的耦合构件148’，并且在典型平面图(图16D)中示出将耦合构件148’耦合在压下部分163中的结构。因此，当耦合构件148’被插入穿过绝缘盖(未示出)的耦合孔167时，由塑性树脂制成的耦合突起149通过其弹性而扭曲，导致耦合突起149被插入穿过十字形耦合孔167。在耦合突起149插入通过十字形耦合孔167之后，耦合突起149通过它们的恢复力而返回至它们的原始形状，导致在耦合孔与耦合构件之间实现牢固的耦合。图17和18为示出本发明其他实施例的耦合孔结构变体的典型图。参考这些图，在绝缘盖160a的压下部分162处形成“Y”形耦合孔168和“I”形耦合孔169。除了耦合构件具有耦合突起的数目与图14或16的耦合构件148或148’的耦合突起149的数目不同之外，与耦合孔168或169相对应的耦合构件(未示出)与图14或16中所示的耦合构件的耦合机理相同。因此，不再对耦合构件进行详细描述。图19为典型示出本发明另一个实施例的二次电池组的上部的垂直截面图，并且图20至22为分别典型示出图19的顶盖120a、电绝缘垫圈124a以及第二突起型电极端子114a的透视图。参考这些图，除了电绝缘垫圈124a和第二突起型电极端子114a的形状与电绝缘垫圈124和第二突起型电极端子114的形状稍微不同之外，电绝缘垫圈124a和第二突起型电极端子114a的结构与电绝缘垫圈124和第二突起型电极端子114的结构相同。因此，不再对电绝缘垫圈124a和第二突起型电极端子114a进行详细描述。工业应用
从上述说明看出，根据本发明的二次电池组的特征在于，使用特定结构的突起型电极端子，来实现电池组顶部处的绝缘安装构件与保护电路模块之间的耦合。因此，本发明通过优异的耦合强度而具有大大简化组装工艺并提高电池组结构稳定性的效果。此外，突起型电极端子不暴露在电池外部。因此，本发明具有改进产品外观的可靠性并防止发生短路的效果。尽管出于示例性目的而公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应理解，在不背离所附权利要求书中所公开的本发明范围和精神的条件下，可以完成各种变体、添加和替代。
权利要求
1.ー种二次电池组，包括 电池单元，所述电池単元具有在电池壳中安装的电极组件以及电解液，所述电池壳具有通过顶盖密封的开ロ顶部； 保护电路模块，所述保护电路模块具有用于控制所述电池単元的过充、过放和过电流的保护电路； 绝缘安装构件，其中，以将所述保护电路模块装载在所述绝缘安装构件顶部处的结构来构造所述绝缘安装构件，所述绝缘安装构件安装到所述电池単元的所述顶盖；以及 绝缘盖，以所述保护电路模块装载在所述绝缘安装构件上的状态，将所述绝缘盖耦合到所述电池単元的上端部，用于覆盖所述绝缘安装构件，其中 所述顶盖提供有分别连接到所述电极组件的阴极和阳极的ー对突起型电极端子，即第一突起型电极端子和第二突起型电极端子，所述绝缘安装构件提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，所述保护电路模块具提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，并且通过连续固定地插入所述突起型电极端子以穿过所述绝缘安装构件和所述保护电路模块的贯通孔，来实现将所述绝缘安装构件和所述保护电路模块耦合到所述电池単元， 其中以中空结构来构造所述突起型电极端子中的至少ー个，所述中空结构包括与所述电池壳内部连通的通道。
2.如权利要求I所述的二次电池组，其中以导电铆钉的结构来构造所述突起型电极端子。
3.如权利要求I所述的二次电池组，其中所述突起型电极端子的端部从所述保护电路模块的顶部突出预定长度，按压所述突起型电极端子的端部以固定到所述保护电路模块。
4.如权利要求I所述的二次电池组，其中所述突起型电极端子的端部从所述保护电路模块的顶部突出预定长度，所述突起型电极端子的突出端部以机械耦合的方式被固定到所述保护电路模块。
5.如权利要求I所述的二次电池组，其中所述通道在被用作电解液注入ロ之后通过金属球来密封。
6.如权利要求I所述的二次电池组，其中所述突起型电极端子中的每个具有从其上端部压下的凹槽，使得易于按压相应的突起型电极端子。
7.—种二次电池组，包括 电池单元，所述电池単元具有在电池壳中安装的电极组件以及电解液，所述电池壳具有通过顶盖密封的开ロ顶部； 保护电路模块，所述保护电路模块具有用于控制所述电池単元的过充、过放和过电流的保护电路； 绝缘安装构件，其中，以将所述保护电路模块装载在所述绝缘安装构件顶部处的结构来构造所述绝缘安装构件，所述绝缘安装构件安装到所述电池単元的所述顶盖；以及 绝缘盖，以所述保护电路模块装载在所述绝缘安装构件上的状态，将所述绝缘盖耦合到所述电池単元的上端部，用于覆盖所述绝缘安装构件，其中 所述顶盖提供有分别连接到所述电极组件的阴极和阳极的ー对突起型电极端子，即第一突起型电极端子和第二突起型电极端子，所述绝缘安装构件提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，所述保护电路模块具提供有与所述突起型电极端子相对应的贯通孔，并且通过连续固定地插入所述突起型电极端子以穿过所述绝缘安装构件和所述保护电路模块的贯通孔，来实现将所述绝缘安装构件和所述保护电路模块耦合到所述电池単元， 其中所述第一突起型电极端子具有与所述顶盖一体化形成的下端部。
8.如权利要求I所述的二次电池组，其中 所述顶盖提供有贯通孔， 所述第二突起型电极端子包括板形主体；上延伸部，所述上延伸部从所述主体向上延伸，使得所述上延伸部与所述主体垂直；以及下延伸部，所述下延伸部从所述主体向下延イ申，使得所述下延伸部与所述主体垂直，所述下延伸部被构造成插入穿过所述顶盖的贯通孔，以及 通过按压所述下延伸部的端部，使第二突起型电极端子耦合到所述顶盖。
9.如权利要求8所述的二次电池组，还包含 电绝缘垫圈，所述电绝缘垫圈安装在所述第二突起型电极端子与所述顶盖的贯通孔之间界面处，用于实现所述第二突起型电极端子与所述顶盖之间的绝缘。
10.如权利要求9所述的二次电池组，其中所述上延伸部和/或所述下延伸部具有从其端部处压下的凹槽，使得易于按压所述上延伸部和/或所述下延伸部。
全文摘要
本发明涉及具有优异生产率和结构稳定性的二次电池组。本发明的二次电池组包括电池单元，具有在具有通过顶盖密封的开口顶部的电池壳中安装的电极组件和电解液；保护电路模块，具有控制电池单元的过充、过放和过电流的保护电路；绝缘安装构件，保护电路模块装载在绝缘安装构件的顶部，绝缘安装构件安装到电池单元的顶盖上；和绝缘盖，以保护电路模块装载在绝缘安装构件上的状态将绝缘盖耦合到电池单元的上端部，以覆盖绝缘安装构件，顶盖有分别连接到电极组件的阴极和阳极的电极端子，绝缘安装构件有与电极端子对应的贯通孔，保护电路模块有与电极端子对应的贯通孔，并且连续固定地插入电极端子以穿过绝缘安装构件和保护电路模块的贯通孔。
文档编号H01M2/04GK102820438SQ201210240668
公开日2012年12月12日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年11月23日
发明者朴永善, 李晶锡, 安根杓, 金春渊, 河晶皓, 分部政之 申请人:株式会社Lg化学