АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ НЕ ТРЕБУЮЩЕГО СВАРКИ ТИПА Российский патент 2009 года по МПК H01M2/10 

Область техники

[1] Настоящее изобретение относится к аккумуляторной батарее не требующего сварки типа, более конкретно к аккумуляторной батарее, которая содержит соединительный элемент, включающий в себя пару соединительных выступов, модуль защитной схемы (РСМ), включающий в себя соединительные канавки, в которые соединительные выступы вставляются так, что РСМ может быть соединен с соединительным элементом, и которые соединены с защитной схемой, и корпусную крышку, соединенную с соединительным элементом или аккумулятором в то время, как РСМ окружен корпусной крышкой.

Уровень техники

[2] Так как мобильные устройства развиваются все больше и больше, и потребность в таких мобильных устройствах увеличилась, также резко возросла потребность в аккумуляторных (вторичных) батареях в качестве источника энергии для таких мобильных устройств. Одной из аккумуляторных батарей является литиевая аккумуляторная батарея, обладающая высокой плотностью энергии, высоким рабочим напряжением и превосходными характеристиками аккумулирования и срока службы, которая в настоящее время широко используется в качестве источника энергии для различных электронных изделий, а также для мобильных устройств различных типов.

[3] Тем не менее, в литиевой аккумуляторной батарее содержатся различные горючие материалы. В результате существует вероятность возникновения опасности того, что литиевая аккумуляторная батарея может нагреться или взорваться из-за избыточного заряда, избыточного тока или любых других внешних физических воздействий. Другими словами, литиевая аккумуляторная батарея имеет низкую безопасность. Следовательно, в литиевую аккумуляторную батарею устанавливают модуль защитной схемы (РСМ) для эффективного контроля отклонений батареи от нормы, таких как избыточный заряд, причем РСМ подсоединяют к аккумулятору литиевой аккумуляторной батареи.

[4] РСМ включает в себя полевой транзистор (FET), который служит переключающим элементом для управления электрическим током, индикатор напряжения и пассивные элементы, такие как резистор и конденсатор. РСМ прерывает избыточный заряд, избыточный разряд, избыточный ток, препятствует появлению коротких замыканий и обратного напряжения для предотвращения взрыва или перегрева батареи, утечки жидкости из батареи и ухудшения зарядных и разрядных характеристик батареи и для предотвращения понижения электрической эффективности батареи и аномального физико-химического поведения батареи, устраняя тем самым опасные факторы в батарее и увеличивая срок службы батареи.

[5] Обычно, РСМ подсоединяют к аккумулятору через проводящую никелевую пластину посредством сварки или пайки. Конкретнее, никелевую пластину прикрепляют к электродному отводу РСМ с помощью сварки или пайки, а затем эту никелевую пластину прикрепляют к электродным клеммам аккумулятора с помощью сварки или пайки. Таким образом, РСМ подсоединяют к аккумулятору, в результате чего изготавливают аккумуляторную батарею.

[6] В этом случае для изготовления аккумуляторной батареи требуется несколько операций сварки или пайки. Вместе с тем, эти операции сварки или пайки должны выполняться с очень большой точностью, так как конструкция аккумуляторной батареи является маленькой. В результате, увеличивается процент дефектной продукции. Кроме того, операции сварки или пайки прибавляются к общему процессу производства продукта, что увеличивает затраты на производство продукта.

[7] Следовательно, настоятельно требуется способ сборки РСМ и аккумулятора без выполнения процесса точечной сварки или пайки. Поэтому до сих пор проводится много исследований в отношении технологий, позволяющих исключить процесс сварки или пайки.

[8] Например, в публикации нерассмотренной заявки на патент Кореи № 2005-81175 раскрывается аккумуляторная батарея, включающая в себя сборку РСМ, корпусную крышку, предназначенную для заключения внутри нее сборки РСМ, и электродные выводы для электрического соединения, причем на аккумуляторе установлен РСМ блок, имеющий множество канавок, которые взаимодействуют со сборкой РСМ и корпусной крышкой так, что электродные выводы обнажены наружу.

[9] Кроме того, в публикации нерассмотренной заявки на патент Кореи № 2005-15314 раскрывается аккумуляторная батарея, в которой на аккумуляторе устанавливают печатную плату (РСВ), включающую в себя РСМ и выступающий контакт, а затем РСВ прикрепляют к аккумулятору посредством крепежного элемента.

[10] Вышеупомянутые аналоги имеют преимущества в том, что при производстве аккумуляторной батареи исключен процесс сварки или пайки, в результате чего упрощается процесс сборки батареи, уменьшается количество конструктивных элементов батареи и, следовательно, уменьшаются затраты на производство батареи. Тем не менее, по-прежнему высока потребность в аккумуляторной батарее, которая может быть произведена более экономично и имеет увеличенную эффективность производства.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

[11] Следовательно, настоящее изобретение было сделано для решения вышеупомянутых и других технических проблем, которые по-прежнему должны быть решены.

[12] Конкретно, задачей настоящего изобретения является обеспечение аккумуляторной батареи, процесс сборки которой упрощен, что делает возможным автоматическое производство аккумуляторной батареи, при этом минимизированы дефектность и изменения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи вследствие внешних воздействий, увеличена емкость аккумулятора и улучшена стабильность аккумуляторной батареи.

Техническое решение

[13] В соответствии с настоящим изобретением вышеупомянутые и другие задачи могут быть выполнены обеспечением аккумуляторной батареи, содержащей: (а) соединительный элемент, включающий в себя изоляционную рамку, установленную на верхнем торце аккумулятора, и пару соединительных выступов, образованных на верхней торцевой поверхности рамки, причем соединительные выступы находятся в контакте с электродными клеммами аккумулятора; (b) модуль защитной схемы (РСМ), установленный на соединительном элементе, причем РСМ включает в себя соединительные канавки, в которые соединительные выступы вставлены так, что РСМ может быть соединен с соединительным элементом, и которые соединены с защитной схемой; и (с) корпусную крышку, соединенную с соединительным элементом или аккумулятором в то время, как РСМ окружен корпусной крышкой.

[14] В аккумуляторной батарее согласно настоящему изобретению используется соединительный элемент, который имеет новую конструкцию, которая может быть легко изготовлена, посредством чего уменьшаются затраты на производство аккумуляторной батареи, дополнительно упрощается процесс сборки аккумуляторной батареи и устраняются недостатки, связанные со сваркой или пайкой.

[15] В предпочтительном варианте воплощения соединительный элемент включает в себя изоляционное пластинчатое тело и пару соединительных пластин, расположенных на противоположных концах пластинчатого тела так, что соединительные пластины приведены в контакт с соответствующими электродными клеммами аккумулятора, причем соединительные выступы образованы на соединительных пластинах. Когда соединительный элемент устанавливают между аккумулятором и РСМ, за счет вышеописанной конструкции соединительного элемента аккумулятор и РСМ электрически изолированы друг от друга посредством изоляционного пластинчатого тела, за исключением специальных областей соединительного элемента, т.е. соединительных пластин.

[16] Пластинчатое тело и пара соединительных пластин соединительного элемента могут быть выполнены в отдельной конструкции. Например, пластинчатое тело может быть снабжено на своих противоположных концах канавками, а соединительные пластины могут быть снабжены на своих противоположных торцевых поверхностях выступами, соответствующими канавкам, посредством чего пластинчатое тело соединяется в одно целое с соединительными пластинами за счет вхождения с зацеплением выступов в соответствующие канавки.

[17] С этой целью соединительные пластины соединяют с пластинчатым телом и с РСМ посредством выступов, образованных на верхней и нижней торцевых поверхностях соединительных пластин, и пластинчатое тело и РСМ снабжают соединительными канавками, соответствующими выступам, в тех областях, где пластинчатое тело и РСМ соединены с соединительными пластинами.

[18] Соединительный элемент может быть установлен на аккумуляторе различными способами. Например, соединительный элемент может быть соединен с аккумулятором, используя способ крепления, при котором соединительный элемент прикрепляют к аккумулятору с помощью двусторонней клейкой ленты или клеящего вещества, способ крепления, при котором соединительный элемент прикрепляют к аккумулятору с помощью сварки или пайки, или способ механического соединения, при котором на области контакта аккумулятора и соединительного элемента устанавливают дополнительные соединительные элементы или же области контакта аккумулятора и соединительного элемента образуют в соединительной конструкции.

[19] В предпочтительном варианте воплощения соединительный элемент снабжают в его середине сквозным отверстием, чтобы сделать возможной прохождение сквозь него выступающей клеммы, образованной на верхнем торце аккумулятора. Выступающая клемма и соединительная пластина приводятся в контакт друг с другом через сквозное отверстие, тем самым выполняется электрическое подсоединение.

[20] Согласно настоящему изобретению корпусная крышка является элементом, имеющим более низкую конструкцию, приблизительно соответствующую верхней торцевой поверхности аккумулятора, так что корпусная крышка соединена с аккумулятором в то время, как РСМ, установленный на верхнем торце аккумулятора, установлен в корпусной крышке.

[21] По обстоятельствам, корпусная крышка может быть отформована как одно целое с РСМ посредством литьевого формования со вставкой. Эта выполненная заодно конструкция раскрыта в заявке на патент Кореи № 2003-88528, которая была подана на имя заявителя настоящей заявки на патент. Раскрытие вышеупомянутой заявки на патент Кореи включено в настоящую заявку во всей полноте посредством ссылки.

[22] Корпусная крышка снабжена сквозными отверстиями, сквозь которые открыты внешние входные и выходные клеммы РСМ в то время, как РСМ установлен на нижней торцевой поверхности корпусной крышки. Корпусная крышка выполнена из изоляционного материала, посредством чего эта корпусная крышка электрически изолирована снаружи, за исключением внешних входных и выходных клемм.

[23] Также, корпусная крышка может быть установлена на аккумуляторе различными способами, которые аналогичны вышеупомянутым способам установки, с помощью которых на аккумуляторе устанавливают соединительный элемент. По обстоятельствам, корпусная крышка может быть снабжена на своем нижнем торце боковым удлинением, которое частично покрывает аккумулятор, когда корпусная крышка установлена на аккумуляторе. Следовательно, когда упаковочную пленку прикрепляют к внешней поверхности аккумулятора, упаковочную пленку также прикрепляют и к боковому удлинению, в результате чего совершают установку корпусной крышки на аккумулятор.

[24] Аккумулятор, используемый в настоящем изобретении, является аккумуляторной (вторичной) батареей, имеющей электродную сборку, которая содержит катоды, аноды и сепараторы, пропитанные в электролите в герметичном состоянии. Предпочтительно, аккумулятором может быть так называемая прямоугольная батарея, имеющая такую электродную сборку, установленную в прямоугольный металлический корпус.

Краткое описание чертежей

[25] Вышеописанные и другие задачи, признаки и другие преимущества настоящего изобретения будут лучше поняты из последующего подробного описания, приведенного в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:

[26] ФИГ. 1 является видом в перспективе, иллюстрирующим аккумуляторную батарею согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения;

[27] ФИГ. 2 является видом в перспективе с пространственным разделением деталей аккумуляторной батареи, показанной на ФИГ. 1;

[28] ФИГ. 3 является видом сверху аккумуляторной батареи, показанной на ФИГ. 1; и

[29] ФИГ. 4 является видом в перспективе, типично иллюстрирующим последовательность операций по сборке модуля защитной схемы (РСМ) с аккумулятором аккумуляторной батареи, показанной на ФИГ. 1, не требующим сварки способом.

[30] Описание основных ссылочных позиций на чертежах

[31] 10: аккумулятор;

[32] 20: соединительный элемент;

[33] 30: РСМ;

40: корпусная крышка.

Вариант изобретения

[34] Далее будет подробно описан предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Следует заметить, что объем настоящего изобретения не ограничен проиллюстрированным вариантом воплощения.

[35] ФИГ. 1 является видом в перспективе, иллюстрирующим аккумуляторную батарею согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения, а ФИГ. 2 является видом в перспективе с пространственным разделением деталей аккумуляторной батареи, показанной на ФИГ. 1.

[36] Обращаясь к ФИГ. 1 и 2, аккумуляторная батарея 100 включает в себя соединительный элемент (не показан), установленный на верхнем торце аккумулятора 10, модуль 30 защитной схемы (РСМ), установленный на этом соединительном элементе, корпусную крышку 40, соединенную с аккумулятором 10 в то время, как РСМ 30 установлен в корпусной крышке 40, и нижнюю крышку 50, установленную на нижнем торце аккумулятора 10.

[37] Соединительный элемент 20 установлен на верхней торцевой поверхности 17 аккумулятора 10, которая составляет катод (или анод) и снабжена в ее середине выступающей клеммой 16, которая составляет анод (или катод).

[38] Соединительный элемент 20 включает в себя изоляционное пластинчатое тело 21, которое имеет сквозное отверстие 25, образованное в его середине для обеспечения возможности прохождения сквозь него выступающей клеммы 16, и соединительные пластины 22, которые электрически подсоединены к соответствующим электродным клеммам 16 и 17 аккумулятора 10 и соединены (связаны) с противоположными концами пластинчатого тела 21.

[39] Изоляционное пластинчатое тело 21 может быть установлено на верхней торцевой поверхности 17 аккумулятора различными способами соединения. Механическое соединение и электрическое подсоединение между изоляционным пластинчатым телом 21 и РСМ 30 реализуется соединительными пластинами 22.

[40] Конкретнее, соединительные пластины 22 соединительного элемента 20 снабжены на своих верхней и нижней торцевых поверхностях выступами 23. Пластинчатое тело 21 соединительного элемента и РСМ 30 снабжены канавками 24 и 34 соответственно, которые соответствуют выступам 23. Следовательно, соединение между соединительным элементом 20 и РСМ 30 легко выполняется посредством вхождения с зацеплением выступов в соответствующие канавки.

[41] Когда вышеупомянутое соединение выполнено, односторонние части соединительных пластин 22 приведены в контакт с электродными клеммами 16 и 17 аккумулятора 10. Следовательно, соединительные пластины 22 также служат для электрического соединения аккумулятора 10 и РСМ 30 друг с другом. К нижней торцевой поверхности РСМ 30, которая находится в контакте с соединительными пластинами 22, присоединена защитная схема, и поэтому электрическое соединение выполняется естественным образом, когда соединительные пластины 22 и РСМ 30 приводятся в контакт друг с другом.

[42] Корпусная крышка 40 включает в себя открытый нижний конец, имеющий конструкцию, соответствующую верхней торцевой поверхности 17 аккумулятора 10, так что корпусная крышка 40 соединена с аккумулятором 10 посредством соединительного элемента 20 в то время, как РСМ 30, установленный на аккумулятор 10, установлен в корпусной крышке 40. Также, корпусная крышка 40 снабжена множеством сквозных отверстий 45, в которых открыты внешние входные и выходные клеммы РСМ 30.

[43] ФИГ. 3 является видом сверху аккумуляторной батареи, показанной на ФИГ. 1

[44] Обращаясь к ФИГ. 3, аккумуляторная батарея включает в себя аккумулятор 10, соединительный элемент 20, который установлен на аккумуляторе 10 и снабжен на своих противоположных концах выступами 23 для механического соединения и электрического подсоединения, РСМ 30, который имеет канавки (не показаны), соответствующие выступам 23, и корпусную крышку 40, которая соединена с аккумулятором 10 в то время, как РСМ 30 установлен в этой корпусной крышке 40, как подробно описано выше со ссылкой на ФИГ. 1 и 2.

[45] На нижнем торце корпусной крышки 40 образовано боковое удлинение 48, которое простирается по направлению к аккумулятору 10, так что корпусная крышка 40 может быть легко соединена с аккумулятором 10. Боковое удлинение 48 частично покрывает аккумулятор, когда корпусная крышка 40 установлена на аккумуляторе 10. Следовательно, когда упаковочную пленку прикрепляют к внешней поверхности аккумулятора 10, сила соединения между корпусной крышкой 40 и аккумулятором 10 увеличивается.

[46] ФИГ. 4 является видом в перспективе, типично иллюстрирующим последовательность операций по сборке модуля защитной схемы (РСМ) с аккумулятором аккумуляторной батареи, показанной на ФИГ. 1, не требующим сварки способом.

[47] Обращаясь к ФИГ. 4, аккумуляторную батарею 100 собирают следующим образом. Сначала на верхний торец аккумулятора 10 и/или нижний торец соединительного элемента 20 наносят клеящее вещество, а затем аккумулятор 10 и соединительный элемент 20 прикрепляют друг к другу, тем самым прочно устанавливая соединительный элемент 20 на аккумуляторе 10. Это прикрепление выполняют между пластинчатым телом соединительного элемента 20 и аккумулятором 10.

[48] Далее на соединительный элемент 20 устанавливают РСМ 30 таким образом, чтобы выступы, образованные на противоположных концах соединительного элемента 20, конкретнее выступы 23, образованные на соединительных пластинах соединительного элемента 20, входили с зацеплением в соответствующие канавки, образованные на РСМ 30, тем самым прочно соединяя РСМ 30 с соединительным элементом 20. Это соединение между РСМ и соединительным элементом выполняют за счет зацепления выступов в соответствующих канавках, и поэтому соединение между РСМ и соединительным элементом выполняется очень легко и просто. При этом выступы 23, образованные на соединительных пластинах соединительного элемента 20, входят с зацеплением в соответствующие канавки, образованные на пластинчатом теле. По обстоятельствам, на границу раздела между пластинчатым телом и соединительными пластинами может быть нанесено клеящее вещество.

[49] После этого к верхнему торцу аккумулятора 10 присоединяют корпусную крышку 40 таким образом, чтобы внешняя поверхность РСМ 30 была покрыта корпусной крышкой 40, тем самым производя аккумуляторную батарею 100. По обстоятельствам, к внешней поверхности аккумулятора 10 может быть прикреплена упаковочная пленка (не показана).

[50] Операции сборки аккумуляторной батареи 100 не ограничены вышеописанными операциями сборки. Например, эти операции сборки аккумуляторной батареи 100 могут быть выполнены в состоянии, при котором РСМ 30 был предварительно соединен с соединительным элементом 20 или корпусной крышкой 40.

[51] Хотя выше с целью иллюстрации был раскрыт предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможны различные модификации, дополнения и замены без отклонения от объема и сущности изобретения, раскрытого в приложенной формуле изобретения.

Промышленная применимость

[52] Как очевидно из вышеприведенного описания, аккумуляторная батарея не требующего сварки типа согласно настоящему изобретению имеет результатом упрощение процесса сборки аккумуляторной батареи, что делает возможным автоматическое производство аккумуляторной батареи, минимизацию дефектности и изменений внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи вследствие внешних воздействий, увеличение емкости аккумулятора и улучшение стабильности аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к аккумуляторной батареи, которая содержит соединительный элемент, включающий в себя изоляционную рамку, установленную на верхнем торце аккумулятора, и пару соединительных выступов, образованных на верхней торцевой поверхности рамки, причем соединительные выступы контактируют с электродными клеммами аккумулятора, модуль защитной схемы (РСМ), установленный на соединительном элементе, причем РСМ включает в себя соединительные канавки, в которые вставляют соединительные выступы из условия, чтобы РСМ можно было соединить с соединительным элементом, и которые соединены с защитной схемой, а также корпусную крышку, соединенную с соединительным элементом или аккумулятором, в то время как РСМ окружен корпусной крышкой. Техническим результатом изобретения является упрощение сборки аккумуляторной батареи при автоматическом производстве, снижение дефектности и изменения внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи вследствие внешних воздействий, увеличение емкости и улучшение стабильности аккумуляторной батареи. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Аккумуляторная батарея, содержащая:
(a) соединительный элемент, включающий в себя изоляционную рамку, установленную на верхнем торце аккумулятора, и пару соединительных выступов, образованных на верхней торцевой поверхности рамки, причем соединительные выступы находятся в контакте с электродными клеммами аккумулятора;
(b) модуль защитной схемы (РСМ), установленный на соединительном элементе, причем РСМ включает в себя соединительные канавки, в которые соединительные выступы вставлены так, что РСМ может быть соединен с соединительным элементом, и которые соединены с защитной схемой; и
(c) корпусную крышку, соединенную с соединительным элементом или аккумулятором в то время, как РСМ окружен корпусной крышкой.

2. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой соединительный элемент соединяют с аккумулятором, используя способ крепления, при котором соединительный элемент прикрепляют к аккумулятору с помощью двусторонней клейкой ленты или клеящего вещества, способ крепления, при котором соединительный элемент прикрепляют к аккумулятору с помощью сварки или пайки, или способ механического соединения, при котором на области контакта аккумулятора и соединительного элемента устанавливают дополнительные соединительные элементы, или области контакта аккумулятора и соединительного элемента образуют в соединительной конструкции.

3. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой соединительный элемент включает в себя:
изоляционное пластинчатое тело; и
пару соединительных пластин, расположенных на противоположных концах пластинчатого тела так, что соединительные пластины приведены в контакт с соответствующими электродными клеммами аккумулятора, причем соединительные выступы образованы на соединительных пластинах.

4. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой соединительный элемент снабжен в его середине сквозным отверстием для обеспечения возможности прохождения сквозь него выступающей клеммы аккумулятора.

5. Аккумуляторная батарея по п.3, в которой пластинчатое тело снабжено на его противоположных концах канавками, а соединительные пластины снабжены на их противоположных торцевых поверхностях выступами, соответствующими этим канавкам, посредством чего пластинчатое тело соединяется в одно целое с соединительными пластинами посредством вхождения с зацеплением выступов в соответствующие канавки.

6. Аккумуляторная батарея по п.5, в которой соединительные пластины соединены с пластинчатым телом и РСМ посредством выступов, образованных на верхней и нижней торцевых поверхностях соединительных пластин, и пластинчатое тело, и РСМ снабжены соединительными канавками, которые соответствуют выступам, в тех областях, где пластинчатое тело и РСМ соединены с соединительными пластинами.

7. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой РСМ выполнен как одно целое с корпусной крышкой посредством литьевого формования со вставкой.

8. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой корпусная крышка соединена с аккумулятором посредством склеивания, сварки, пайки или механического соединения, в то время как РСМ установлен в корпусной крышке.

9. Аккумуляторная батарея по п.1, в которой корпусная крышка снабжена на ее нижнем торце боковым удлинением, которое частично покрывает аккумулятор, когда корпусная крышка установлена на аккумуляторе, и, когда упаковочную пленку прикрепляют к внешней поверхности аккумулятора, эта упаковочная пленка также прикрепляется к боковому удлинению, посредством чего выполняется установка корпусной крышки на аккумуляторе.