專利名稱：電池組的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組及其制造方法，該電池組利用填充樹(shù)脂、使組成單元合為一體，謀求小型化和提高牢固性，以適合小型便攜電子設(shè)備的電池電源。
背景技術(shù)：
便攜電話機(jī)和PDA等便攜電子設(shè)備小型化或厚度薄化、進(jìn)而高功能化，其進(jìn)展顯著。與此相對(duì)應(yīng)，要求成為其電源的電池小型化、厚度薄化且高容量化。作為可小型化且高容量化的電池，鋰離子二次電池是有效的，其中扁平方形的適合設(shè)備的厚度薄化，作為能重復(fù)使用的二次電池用到便攜電子設(shè)備，不斷增多。
上述鋰離子二次電池的能量密度高，采用可燃性有機(jī)溶媒作為電解液，因而關(guān)心安全性重要。必須確保安全性，使任何原因引起異常時(shí)都不讓設(shè)備和人身受到損傷。例如，電池的正端子與負(fù)端子之間由于某些原因而短路時(shí)，能量密度高的電池中流通過(guò)大的短路電流，由內(nèi)部電阻產(chǎn)生焦耳熱，使電池的溫度升高。電池成為高溫時(shí)，產(chǎn)生正極板活性物質(zhì)與電解液的反應(yīng)和電解液汽化、分解等，電池內(nèi)部的氣體壓力急劇升高，可能導(dǎo)致電池破裂和著火。電池陷于高溫狀態(tài)的原因不僅是上述外部短路，而且還相當(dāng)于對(duì)二次電池進(jìn)行過(guò)充電的情況、將裝好電池的便攜電子設(shè)備放在暖氣設(shè)備附近或放在停泊在烈日下的車內(nèi)的情況等。
電池陷于異常狀態(tài)的原因可考慮電、機(jī)、熱等各種因素，以鋰離子二次電池為首的非水電解質(zhì)二次電池中，設(shè)有防止電池陷于異常狀態(tài)并同時(shí)使陷于異常狀態(tài)的情況下也不形成危險(xiǎn)狀態(tài)的功能。作為電池本身的功能，設(shè)法使極板的活性物質(zhì)和電解液難以產(chǎn)生過(guò)量反應(yīng)，用作隔離物的聚烯類微多孔膜具有成為異常高溫時(shí)軟化并堵住細(xì)孔的關(guān)閉功能。圓筒性鋰離子二次電池中，在封口部安放與輸入輸出電路串聯(lián)的PTC(Positive Thermal Coefficient正溫度系數(shù))元件，設(shè)置限制外部短路造成的過(guò)大電流的保護(hù)功能。在電池內(nèi)沒(méi)有設(shè)置所述PTC元件的空間的小型電池中，一般用布線連接PTC元件和溫度熔斷器，作為外裝電路元件，而且設(shè)置保護(hù)電池免于過(guò)充電和過(guò)放電的電池保護(hù)電路成為必備的必要條件，并將這些組成單元和二次電池一起裝在電池組殼體內(nèi)，構(gòu)成電池組的形態(tài)。
然而，形成所述電池組殼體用的樹(shù)脂成形模，其制作費(fèi)用高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，因而不能適應(yīng)新機(jī)種投入周期短的便攜電子設(shè)備等。又，上述那樣構(gòu)成適應(yīng)便攜電子設(shè)備小型化、厚度薄化的電池組，樹(shù)脂成形可形成的壁厚有限，因而樹(shù)脂成形所得的外裝殼體也有限。
電池組為了防止將其分解后錯(cuò)誤使用和基于興趣使用，在確保安全方面重要的是結(jié)構(gòu)上做成難分解和判明受到分解?？紤]用于便攜電子設(shè)備，還要求能抗跌落等造成的沖擊的牢固結(jié)構(gòu)和電子電路部位的抗?jié)裥?。為了?shí)現(xiàn)這樣的難分解、牢固且具有抗?jié)裥缘慕Y(jié)構(gòu)，設(shè)想利用樹(shù)脂模壓將構(gòu)成電池保護(hù)電路等的電路板與電池合為一體。
利用所述樹(shù)脂模壓的電池組有日本國(guó)專利公開(kāi)公報(bào)2002-134077號(hào)和該公報(bào)2002-166447號(hào)揭示的，其中在金屬模內(nèi)安排由連接構(gòu)件連接電池和電路板的中間完成品，將樹(shù)脂填充到中間完成品的周圍、使電路板上形成的外部連接端子露出到外部。
日本國(guó)專利公開(kāi)公報(bào)2000-315483號(hào)又揭示一種結(jié)構(gòu)，其中在金屬模內(nèi)安排由連接構(gòu)件連接電池和電路板的組件，用樹(shù)脂密封電路板后，將其固定在電池上或電池組殼體(電池蓋體)中，或者用樹(shù)脂密封電路板和電池。
上文所述那樣使用鋰離子二次電池的電池組中，設(shè)有保護(hù)二次電池以免因外部電路和過(guò)充電等而溫度升高的功能，但為了切斷電池電路、作為這種保護(hù)功能不起作用時(shí)的最終保安功能，設(shè)置溫度熔斷器和PTC元件等熱感應(yīng)元件，以構(gòu)成電池組。
將熱感應(yīng)元件配置成與二次電池?zé)狁詈系臓顟B(tài)，使其不僅按過(guò)大電流而且按二次電池的溫度進(jìn)行工作，由于該元件連接從二次電池到電路板的電路，在二次電池與電路板之間填充樹(shù)脂時(shí)，需要填充樹(shù)脂的溫度不使熱感應(yīng)元件受到熱破壞。在溫度熔斷器的情況下，一般設(shè)定成在104℃熔斷；與此相反，填充的樹(shù)脂即使是熔化溫度低的熱熔樹(shù)脂，該溫度也超過(guò)200℃。熱熔樹(shù)脂比其它成形用的樹(shù)脂熔化溫度低，容易處理，但該溫度還是遠(yuǎn)高于溫度熔斷器的熔斷溫度。此熱熔樹(shù)脂直接接觸溫度熔斷器時(shí)，溫度熔斷器一定熔斷，從而電池組切斷電路，不起作用。在PCT元件的情況下，溫度超過(guò)200℃的樹(shù)脂也導(dǎo)致作為主要組成構(gòu)件的導(dǎo)電性聚合物交聯(lián)狀態(tài)等變化，使溫度一電流特性和斷開(kāi)溫度變化，成為PCT元件可靠性受損的狀態(tài)。因此，用熱感應(yīng)元件構(gòu)成保安功能并由填充樹(shù)脂使二次電池與電路板合為一體地構(gòu)成的電池組中，采取制造過(guò)程中不破壞熱感應(yīng)元件的措施，成為必備的必要條件。
本發(fā)明目的在于提供一種所設(shè)的結(jié)構(gòu)在由樹(shù)脂模壓將電池和電路板合為一體地構(gòu)成電池組時(shí)、作為保安功能設(shè)置的熱感應(yīng)元件不受填充的樹(shù)脂破壞的電池組及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)的第1發(fā)明的電池組，在二次電池的封口板一方、隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板，而且填充在所述間隙并成形的樹(shù)脂、使所述二次電池與電路板合為一體，其中，在所述間隙中配置與二次電池?zé)狁詈系臒岣袘?yīng)元件，用所述樹(shù)脂以外的其它組成單元熱屏蔽所述熱感應(yīng)元件。在間隙填充處于熔融(軟化)狀態(tài)的高溫度成形樹(shù)脂時(shí)，介入連接導(dǎo)線、絕緣片等所述成形樹(shù)脂以外的其它組成單元，包圍熱感應(yīng)元件，通過(guò)該組成單元對(duì)熱感應(yīng)元件熱屏蔽掉成形樹(shù)脂，防止該元件直接對(duì)高溫度的所述成形樹(shù)脂暴露，從而能抑制發(fā)生熱感應(yīng)元件功能破壞和特性劣化。又通過(guò)使熱感應(yīng)元件與二次電池?zé)狁詈?，提高二次電池溫度的檢測(cè)精度。采用在二次電池與電路板的間隙配置熱感應(yīng)元件并同時(shí)在該間隙填充成形樹(shù)脂加以成形的本申請(qǐng)?zhí)赜薪Y(jié)構(gòu)的電池組，具有這種可提高電池溫度檢測(cè)精度的特有效果。另一方面，通過(guò)不使二次電池與熱感應(yīng)元件直接接觸，形成兩者的熱耦合，將二次電池的熱傳到熱感應(yīng)元件，使熱感應(yīng)元件的二次電池溫度檢測(cè)精度提高。熱耦合的結(jié)構(gòu)也可為熱感應(yīng)元件與二次電池之間介入硅樹(shù)脂等具有熱傳導(dǎo)性的絕緣材料。這種結(jié)構(gòu)能確保二次電池與熱感應(yīng)元件的絕緣。與簡(jiǎn)單接觸相比，熱傳導(dǎo)性大幅度提高，在檢測(cè)精度方面發(fā)揮較佳效果。
本申請(qǐng)的第2發(fā)明的電池組，與二次電池隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板，而且通過(guò)在所述間隙填充樹(shù)脂并使其成形、將二次電池與電路板合為一體，其中，在所述間隙內(nèi)配置熱感應(yīng)元件、使其與所述二次電池?zé)狁詈?，并設(shè)置絕熱構(gòu)件、覆蓋此熱感應(yīng)元件。由于用絕熱構(gòu)件覆蓋熱感應(yīng)元件，即使填充在二次電池與電路板之間的樹(shù)脂流入到熱感應(yīng)元件上，熱感應(yīng)元件也不直接接觸樹(shù)脂，由絕熱構(gòu)件抑制樹(shù)脂的熱傳到熱感應(yīng)元件，能構(gòu)成樹(shù)脂填充成形的電池組，而樹(shù)脂填充成形時(shí)不破壞熱感應(yīng)元件。作為絕熱構(gòu)件，可用樹(shù)脂和無(wú)機(jī)物組成的熟知絕熱材料構(gòu)成的薄片，在對(duì)熱感應(yīng)元件進(jìn)行絕熱的同時(shí)，還需要具有對(duì)配置在間隙內(nèi)的連接導(dǎo)線等組成單元的絕緣性。也可采用以具有絕熱性的樹(shù)脂材料覆蓋熱感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)，代替配置絕熱材料組成的薄片的結(jié)構(gòu)。哪一種結(jié)構(gòu)都在二次電池的正極或負(fù)極電連接熱感應(yīng)元件，而且將該元件以與二次電池?zé)狁詈系臓顟B(tài)配置在規(guī)定位置。然后，實(shí)施配置絕熱片或用樹(shù)脂材料覆蓋的工序、以覆蓋熱感應(yīng)元件，從而可用絕熱構(gòu)件覆蓋熱感應(yīng)元件。
本申請(qǐng)的第3發(fā)明的電池組，在二次電池的封口板一方、隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板，而且通過(guò)在所述間隙填充樹(shù)脂并使其成形、將所述二次電池與電路板合為一體，其中，在所述封口板上形成的凹陷部?jī)?nèi)配置熱感應(yīng)元件、使其與所述二次電池?zé)狁詈?，并配置絕熱構(gòu)件或其它組成單元、覆蓋在所述凹陷部上。在凹陷部配置熱敏元件，并配置其它組成單元，覆蓋在凹陷部上，從而能將電池組構(gòu)成得熱感應(yīng)元件不接觸填充的樹(shù)脂，使樹(shù)脂填充成形時(shí)熱感應(yīng)元件不因樹(shù)脂的溫度而破壞。把熱感應(yīng)元件配置在凹陷部?jī)?nèi)，還使二次電池的熱容易傳到熱感應(yīng)元件，從而能快速檢測(cè)出二次電池的異常溫度升高并動(dòng)作。
本申請(qǐng)的第4發(fā)明的電池組，在二次電池的封口板一方、隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板，而且填充在所述間隙并成形的樹(shù)脂使所述二次電池與電路板合為一體，其中，在所述間隙中配置與二次電池?zé)狁詈系臒岣袘?yīng)元件，該熱感應(yīng)元件上形成具有絕熱性的被覆層。結(jié)構(gòu)上做成熱感應(yīng)元件具有的被覆層具有絕熱性，并且形成該被覆層的一方靠近成形樹(shù)脂，從而防止樹(shù)脂成形時(shí)把熱感應(yīng)元件暴露給高溫成形樹(shù)脂，能防止元件特性劣化。此結(jié)構(gòu)，用被覆層保護(hù)熱感應(yīng)元件，不需要用絕熱構(gòu)件覆蓋熱感應(yīng)元件。制造時(shí)，不需要配置絕熱手段，在實(shí)現(xiàn)減少工序數(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)減少零件數(shù)，在減少費(fèi)用方面奏效。所述被覆層最好應(yīng)用具有絕熱性的樹(shù)脂材料。另一方面，需要對(duì)二次電池?zé)狁詈?，所以最好靠近二次電池的部位不形成被覆層。因此，通過(guò)采用僅靠近二次電池的部位不形成被覆層的結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂成形時(shí)的熱屏蔽和二次電池溫度檢測(cè)精度良好的熱感應(yīng)元件。這種元件的制作工序數(shù)增加，而且導(dǎo)致二次電池上配置熱感應(yīng)元件時(shí)的工序復(fù)雜，所以采用的樹(shù)脂具有實(shí)施樹(shù)脂成形的短時(shí)間內(nèi)熱屏蔽奏效并且構(gòu)成電池組后不使二次電池溫度檢測(cè)精度降低的程度的熱特性，從而能提供除熱屏蔽、檢測(cè)精度良好外，制作工序數(shù)、費(fèi)用也良好的熱感應(yīng)元件。
上述各結(jié)構(gòu)中，可將熱感應(yīng)元件構(gòu)成為溫度熔斷器，在二次電池的溫度異常升高時(shí)熔斷，從而切斷電池電路，可斷絕對(duì)成為溫度升高源的電池電路的連接。熱感應(yīng)元件也可用PCT元件，不僅在發(fā)生外部短路時(shí)限制過(guò)大電流，而且利用二次電池異常溫度升高，使電阻值急劇增大，對(duì)電池電路的電流也進(jìn)行限制，所以能形成切斷連接成為溫度升高源的電池電路的狀態(tài)。熱感應(yīng)元件還可用雙金屬片式恒溫控制器，不僅利用發(fā)生外部短路時(shí)的溫度升高切斷電流，而且利用二次電池異常溫度升高切斷電路，限制電池電路的電流，所以能形成切斷連接成為溫度升高源的電池電路的狀態(tài)。
本申請(qǐng)的第5發(fā)明的電池組制造方法，在金屬模內(nèi)安排與二次電池隔開(kāi)間隙地配置形成使二次電池連接電路的外部連接端子的電路板的樹(shù)脂填充對(duì)象物，通過(guò)在所述間隙內(nèi)填充樹(shù)脂并使其成形、將二次電池與電路板合為一體，其中，用熱傳導(dǎo)性良好材料形成至少安放在所述間隙內(nèi)的熱感應(yīng)元件的安放位置所對(duì)應(yīng)的部位的金屬模中，安排所述樹(shù)脂填充對(duì)象物，把樹(shù)脂填充到間隙內(nèi)并使其成形。通過(guò)利用熱傳導(dǎo)性良好的材料形成金屬模中熱感應(yīng)元件安放位置所對(duì)應(yīng)的部位，使填充的樹(shù)脂的熱傳到熱傳導(dǎo)性良好的材料表面，因而抑制從樹(shù)脂傳到熱感應(yīng)元件的熱量，不會(huì)由于填充的樹(shù)脂的熱而使熱感應(yīng)元件受到熱破壞，能制造利用填充樹(shù)脂將二次電池和電路板合為一體的電池組。


圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式的電池組的外觀的立體圖；圖2是示出該電池組各組成單元的分解立體圖；圖3A是示出二次電池的組成的俯視圖，圖3B是該二次電池的封口板方的截面圖，圖3C是該二次電池裝有溫度熔斷器的狀態(tài)的俯視圖；圖4A是示出電路板的組成的外表面方的立體圖，圖4B是該電路板內(nèi)表面方的立體圖，圖4C是示出對(duì)該電路板安裝導(dǎo)線板的狀態(tài)的立體圖；圖5A～圖5B是示出該電路板對(duì)二次電池的安裝狀態(tài)的立體圖；圖6是說(shuō)明金屬模定位方法的模式圖；圖7是示出一次模壓金屬模的組成的立體圖；圖8是示出形成一次模壓體的狀態(tài)的截面圖；圖9是示出二次模壓金屬模的組成的立體圖；
圖10是示出形成二次模壓體的狀態(tài)的截面圖；圖11A～圖11C是依次示出制造工序各階段中的形成狀態(tài)的立體圖；圖12是說(shuō)明連接成形部的形成位置的截面圖；圖13是示出溫度熔斷器安放結(jié)構(gòu)的另一形態(tài)的截面圖。
最佳實(shí)施方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式，以供理解本發(fā)明。下面所示的實(shí)施方式是使本發(fā)明具體化的一個(gè)例子，并不限定本發(fā)明的技術(shù)范圍。
本實(shí)施方式示出使用扁平方形鋰離子二次電池構(gòu)成用于便攜電話機(jī)的電池組的例子。要求用于便攜電話機(jī)的電池組除小型、重量輕、厚度薄以外，還具有適應(yīng)高功能化的高能量密度、能抵抗作為便攜設(shè)備不可避免的跌落等的沖擊的機(jī)械強(qiáng)度、難分解的結(jié)構(gòu)、保護(hù)二次電池免受短路、過(guò)充電和高溫影響的保安功能。按照滿足這些必要條件的方式，構(gòu)成以下所示的電池組。
圖1示出實(shí)施方式的電池組1的外觀，構(gòu)成扁平形狀，使正端子、負(fù)端子和溫度檢測(cè)端子組成的外部連接端子6在一個(gè)端面上露出到外部，并且貼有水印封簽9。圖2分解該電池組1，并且示出各組成單元。下面說(shuō)明各組成單元的細(xì)節(jié)和使用各組成單元的電池組1的制造方法。
如圖3A和圖3B所示，鋰離子二次電池(下文稱為二次電池)在把橫截面形狀形成為橢圓形有底狀的鋁制電池罐22內(nèi)收裝發(fā)電單元，電池罐22通過(guò)在其開(kāi)口端激光焊接封口板23加以封口。與電池罐22接合并成為電池正極的封口板23在其中央凸出地形成電池負(fù)極25，并且用上墊圈24a和下墊圈24b加以絕緣。在封口板23的兩側(cè)，對(duì)封口板23進(jìn)行沖壓加工，形成菌形的結(jié)合突起26、26。27是封閉電解液注入口的封栓，在電池罐22內(nèi)注入電解液后，用封栓27封住電解液注入口，把封栓27焊接在封口板23上。
所述接合突起26利用沖壓加工在封口板23的規(guī)定位置形成圓筒狀的突起部后，進(jìn)行沖壓加工，使其頭部往四周張開(kāi)，則形成圖中所示的菌形。也可不依靠沖壓加工，而利用在封口板23上焊接菌形或倒L字形的構(gòu)件，形成接合突起部26。
所述二次電池2中，如圖3C所示，在電池負(fù)極25上點(diǎn)焊溫度熔斷器(熱感應(yīng)元件)10的一個(gè)連接片10a。在溫度熔斷器10的上表面張貼絕熱片16(如虛線所示)，以防止后文說(shuō)明的溫度熔斷器10在填充樹(shù)脂時(shí)熔斷。作為絕熱片16，這里用對(duì)丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行發(fā)泡處理的薄片上形成粘結(jié)劑層所得的厚0.6mm的VHB丙烯泡沫體(住友3M公司制)，但也可用后文說(shuō)明的材料。在貼在封口板23上的絕緣紙21上配置溫度熔斷器10的另一個(gè)連接片10b，并連接后文說(shuō)明的負(fù)極導(dǎo)線板5。利用熱傳導(dǎo)性粘結(jié)劑將溫度熔斷器10固定在封口板23上，從而將其配置成與二次電池2熱耦合的狀態(tài)。
構(gòu)成從過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流下保護(hù)二次電池2的保護(hù)電路的電路板3在其成為外表面方的一個(gè)面上形成所述外部連接端子6和測(cè)試端子30(如圖4A所示)，在成為二次電池2方的另一個(gè)面上安裝以集成電路為首的電子部件31(如圖4B所示)，并且在兩側(cè)形成連接二次電池2用的正焊盤(pán)32和負(fù)焊盤(pán)33。各圖省略電路圖案和通孔。所述正焊盤(pán)32在電子部件31上配置絕緣紙34，并焊接正導(dǎo)線板(連接構(gòu)件)4的一端，而負(fù)焊盤(pán)33焊接負(fù)導(dǎo)線板(連接構(gòu)件)5的一端，如圖4C所示。
完成此連接加工的電路板3如圖5A所示，對(duì)二次電池2將正導(dǎo)線板32的另一端和負(fù)導(dǎo)線板33的另一端分別點(diǎn)焊到封口板23的板面上和所述溫度熔斷器10的另一連接片10b上。此連接狀態(tài)下，電路板3成為對(duì)封口板23的板面正交的方向，因而如圖5B所示，將正、負(fù)導(dǎo)線板4、5折彎，并且在電路板3的板面與封口板23的板面之間設(shè)置間隙，整形成與封口板23大致平行。這樣在二次電池2上連接電路板3，從而形成圖11A所示的樹(shù)脂填充對(duì)象物7。
在所述樹(shù)脂填充對(duì)象物7中二次電池2與電路板3之間的間隙填充樹(shù)脂，將二次電池2與電路板3合為一體。這時(shí)，重要的是樹(shù)脂成形得二次電池2的底面至電路板3的外部連接端子6的形成面的高度H為規(guī)定的尺寸。下面說(shuō)明實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)的制造方法。
如圖6所示，將一次模壓金屬模35的下模36構(gòu)成活動(dòng)部41靠加力手段45可移動(dòng)到固定部42方，并且活動(dòng)部41中設(shè)有真空吸附部43。形成使所述活動(dòng)部41后退的狀態(tài)，就將樹(shù)脂填充對(duì)象物7(圖中僅示出二次電池2和電路板3)安排在下模36內(nèi)；使活動(dòng)部41前進(jìn)，則將二次電池2的底面按壓到固定部42內(nèi)的壁面，得以定位。另一方面，電路板3由于來(lái)自真空吸附部43的真空吸引，緊貼在真空吸附部43的壁面上，得以定位。
所述二次電池2的底面至電路板3的外部連接端子6的形成面的高度H由于二次電池2的高度尺寸h的偏差和電路板3不固定在一定位置，產(chǎn)生變動(dòng)，但活動(dòng)部41的前進(jìn)量隨二次電池2的高度尺寸h變化，所以在下模36內(nèi)定位的二次電池2和電路板3利用它們之間的間隙的高度尺寸G的變化，使二次電池2的底面至電路板3的外部連接端子6的形成面的高度H為一定的狀態(tài)。
如圖7所示，使上模37下降到以上那樣將二次電池2和電路板3定位的下面36上，從設(shè)在上模37的門(mén)44將樹(shù)脂注入二次電池2與電路板3之間的間隙。如圖8所示，注入的樹(shù)脂蔓延到裝在電路板3上的電子部件31的正、負(fù)導(dǎo)線板4、5的周圍，與電路板3接合，也蔓延到形成在二次電池2的封口板23上的結(jié)合突起26的下切部分，與封口板23接合。樹(shù)脂以不對(duì)電子部件31和二次電池3或溫度熔斷器10產(chǎn)生不良影響的程度的溫度進(jìn)行流動(dòng)，適合采用因溫度下降而硬化的熱熔樹(shù)脂。
即使樹(shù)脂溫度較低也超過(guò)200℃，因而接觸將溫度設(shè)定為104℃的溫度熔斷器10時(shí)，溫度熔斷器10熔斷，使電池組1本身的功能停止。作為其對(duì)策，如上文所述，用絕熱片16覆蓋溫度熔斷器10，對(duì)溫度熔斷器10屏蔽樹(shù)脂的熱。
使填充的樹(shù)脂硬化后，打開(kāi)上模37，接觸真空吸附部的真空吸引，并且使活動(dòng)部41后退，則由樹(shù)脂硬化所形成的一次模壓體11將二次電池2和電路板3合為一體，并可作為中間完成品8從下模36取出。通過(guò)對(duì)該中間完成品8的周圍施加外裝被覆，可形成電池組1。
利用二次模壓和裝卷繞片，形成外裝被覆。實(shí)施二次模壓前，在二次電池2的底部裝絕緣體14。
二次模壓，如圖9所示，在二次模壓金屬模46裝安排所述中間完成品8后，在中間完成品8的所需部位，使樹(shù)脂成形。在二次模壓金屬模46的下模47形成收裝中間完成品8的凹陷部50，凹陷部50一側(cè)的壁面設(shè)置往內(nèi)作進(jìn)入加力的3個(gè)外部連接端子用突起51和測(cè)試端子用突起52，對(duì)置的另一側(cè)的壁面設(shè)置往內(nèi)作進(jìn)入加力的底面用突起54。在凹陷部50內(nèi)安排中間完成品8，并使所述外部連接端子用突起51、測(cè)試端子用連接端子52和底面用連接端子54進(jìn)入，則外部連接端子用突起51壓接電路板3上形成的3個(gè)部位的外部連接端子6，底面用突起54壓接二次電池中裝在底面的絕緣體14。
用上模48封閉此狀態(tài)的下模47，并從設(shè)在上模48的門(mén)53將樹(shù)脂填充到二次模壓金屬模46內(nèi)。樹(shù)脂從4處注射到二次模壓金屬模46內(nèi)，如圖10所示，覆蓋一次模壓體11和電路板3，使中間完成品8的外部連接端子6和測(cè)試端子30露出外部，又如圖11C所示，形成裝定在二次電池2的封口板23上的上部成形部17，同時(shí)在二次電池2的底面形成包圍絕緣體14的四周并且按規(guī)定厚度裝定的下部成形部18，進(jìn)而形成在二次電池的側(cè)角聯(lián)結(jié)所述上部成形部17和下部成形部18的聯(lián)結(jié)成形部。如圖12所示，使樹(shù)脂成形，讓所述聯(lián)結(jié)成形部19在橫截面形狀為橢圓的二次電池2的圓弧側(cè)面一側(cè)的90度部位形成直角。所述上部成形部17和下部成形部18利用聯(lián)結(jié)成形部19，形成圖2所示的二次模壓體12。
在所述上部成形部17的周面靠二次電池處，形成階梯部38，將其作為安裝定位線，圍繞二次電池2的側(cè)周面安裝卷繞片13。然后，用測(cè)試端子30檢查動(dòng)作狀態(tài)，對(duì)檢查合格品在測(cè)試端子30的周圍的凹陷部?jī)?nèi)張貼水印封簽9，用水印封簽9覆蓋測(cè)試端子30，使其隱蔽，從而形成圖1所示的電池組1。
這樣形成的電池組1，使其一扁平面的兩肩部分形成表面呈現(xiàn)二次電池2中兩個(gè)側(cè)面的圓弧的圓弧角，另一面的兩肩部分利用聯(lián)結(jié)成形部19形成方角，因而與在非對(duì)稱位置形成外部連接端子6相結(jié)合，能防止對(duì)設(shè)備的裝填顛倒。圓弧角與設(shè)備殼體角部的R形狀對(duì)應(yīng)，可收裝到設(shè)備中，沒(méi)有形成無(wú)用空間。
上述結(jié)構(gòu)中，所示的結(jié)構(gòu)安裝絕熱片16，以防止填充的樹(shù)脂的熱導(dǎo)致溫度熔斷器10等熱感應(yīng)元件破壞或變質(zhì)，但可用能阻止所填充樹(shù)脂固化前的期間對(duì)熱感應(yīng)元件的熱影響的元件。作為絕熱處理的方式，可用在熱感應(yīng)元件上貼絕熱性薄片的方法和用絕熱性樹(shù)脂覆蓋熱感應(yīng)元件的方法。
作為覆蓋熱感應(yīng)元件的絕熱性樹(shù)脂，選擇具有高于所填充的樹(shù)脂的熔化溫度的樹(shù)脂，PPS(聚亞苯基硫化物)、PA(聚酰胺)、PAI(聚酰胺-聚酰亞胺)、PI(聚酰亞胺)、PEEK(聚醚-酮醚)等樹(shù)脂較佳，與所填充樹(shù)脂的粘合性良好的樹(shù)脂更好。
作為貼在熱感應(yīng)元件上的絕熱片，可用施加發(fā)泡處理的丙烯樹(shù)脂和聚亞胺酯絕熱片、采用上述絕熱性樹(shù)脂的絕熱片和采用聚亞胺酯、液晶聚合物、酚醛樹(shù)脂、氟樹(shù)脂的絕熱片。也可用將陶瓷、玻璃棉、玻璃布等作為基底并浸漬耐熱性樹(shù)脂的絕熱片。根據(jù)樹(shù)脂絕熱和防護(hù)注射牙祭的觀點(diǎn)，厚度以0.3mm~1.0mm為佳。
上述結(jié)構(gòu)中，作為使二次電池2與電路板3之間填充樹(shù)脂時(shí)樹(shù)脂的熱不影響溫度熔斷器10的對(duì)策結(jié)構(gòu)，可用以下所示的對(duì)策結(jié)構(gòu)或填充成形方法。
如圖13所示，二次電池2的封口部3上形成凹陷部28，在該凹陷部28內(nèi)安放溫度熔斷器10。該溫度熔斷器10上張貼絕熱片16，以關(guān)閉凹陷部28的開(kāi)口，但配置其它組成單元，以阻止樹(shù)脂流入到凹陷部28內(nèi)，也能獲得同樣的效果。這種結(jié)構(gòu)的情況下，二次電池2的溫度容易傳到溫度熔斷器10，因而能獲得溫度熔斷器10檢測(cè)出二次電池2異常溫度升高并動(dòng)作的檢測(cè)精度和響應(yīng)速度提高的效果。設(shè)在溫度熔斷器10兩側(cè)所棱鏡片10a、10b分別用絕緣紙29、29使其與封口板23絕緣，溫度熔斷器10本身由粘結(jié)劑(流入硅樹(shù)脂)固定在凹陷部28內(nèi)，從而配置成與二次電池2熱耦合的狀態(tài)。
又，通過(guò)用熱傳導(dǎo)性良好的材料(例如鋁)形成一次模壓金屬模35的至少安放溫度熔斷器10的位置所對(duì)應(yīng)的部位，使樹(shù)脂的熱擴(kuò)散到金屬模方，抑制對(duì)溫度熔斷器10的熱傳導(dǎo)，從而能防止溫度熔斷器10在樹(shù)脂填充成形時(shí)熔斷。
一次模壓金屬模35通過(guò)用熱傳導(dǎo)性良好的材料(例如鋁合金)形成其整體或下模36的固定部42，能提高安放溫度熔斷器10的部位的熱傳導(dǎo)性。
一次模壓金屬模35和二次模壓金屬模46在樹(shù)脂填充對(duì)象物7或中間完成品8的帶電部位，例如正導(dǎo)線板4、負(fù)導(dǎo)線板5、外部連接端子6、測(cè)試端子30等對(duì)應(yīng)的部位，形成絕緣層，以防止發(fā)生帶電部位接觸金屬模造成短路和漏電。絕緣層通過(guò)在鋁制金屬模進(jìn)行鋁陽(yáng)極化處理、氟樹(shù)脂處理，可做成熱傳導(dǎo)性良好并且還具有絕緣性的金屬模。
上述說(shuō)明中，取為用絕熱片對(duì)溫度熔斷器熱屏蔽掉成形樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了說(shuō)明。然而，可通過(guò)把電連接二次電池和電路板的連接導(dǎo)線配置成覆蓋溫度熔斷器，代替絕熱片熱屏蔽掉成形樹(shù)脂。
以上說(shuō)明的結(jié)構(gòu)中的溫度熔斷器10可改為PTC元件。眾所周知，PTC元件在常溫狀態(tài)下電阻值微小，但溫度升高到規(guī)定溫度時(shí)，電阻值劇增，一鼓作氣地限制流通的電流值，因而在流通短路等造成的過(guò)大電流時(shí)，本身發(fā)熱，使電阻值劇增，對(duì)過(guò)大電流進(jìn)行限制。又配置的與二次電池?zé)狁詈蠒r(shí)，會(huì)對(duì)二次電池2的異常溫度升高感應(yīng)熱，使電阻值增加，一鼓作氣地限制成為異常溫度升高源的電流，從而溫度停止升高。
在采用此PCT元件的情況下，樹(shù)脂填充成形時(shí)直接接觸樹(shù)脂，則可能破壞其功能。因此，與溫度熔斷器10時(shí)相同，也需要熱屏蔽結(jié)構(gòu)。
上述結(jié)構(gòu)眾的溫度熔斷器10還可改為雙金屬片式恒溫控制器。雙金屬片恒溫控制器是一種元件，其中粘合熱膨脹系數(shù)不同的2種金屬，形成活動(dòng)接點(diǎn)，溫度升高到規(guī)定溫度時(shí)，熱膨脹系數(shù)差帶來(lái)的形變使活動(dòng)接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電流，因而流過(guò)短路等造成的過(guò)大電流時(shí)，本身發(fā)熱造成的溫度升高，使電流切斷。配置得與二次電池2熱耦合時(shí)，對(duì)二次電池2異常溫度升高感應(yīng)熱，切斷成為異常溫度升高源的電池電流，使溫度停止升高。
在采用此雙金屬片式恒溫控制器的情況下，樹(shù)脂填充成形時(shí)直接接觸樹(shù)脂，則可能因溫度沖擊等而對(duì)其功能產(chǎn)生不良影響。因此，與溫度熔斷器10時(shí)相同，最好設(shè)置熱屏蔽結(jié)構(gòu)。通過(guò)用絕熱片進(jìn)行覆蓋，進(jìn)一步提高絕熱性，能更可靠地避免對(duì)內(nèi)部雙金屬片元件的熱影響。
采用與二次電池?zé)狁詈系牟课灰酝庥媒^熱樹(shù)脂加以被覆外裝的雙金屬片式恒溫控制器時(shí)，可按單體屏蔽掉樹(shù)脂成形時(shí)的熱；這時(shí)不需要絕熱片。
這些熱感應(yīng)元件可根據(jù)設(shè)計(jì)，組合使用設(shè)定溫度不同的元件。
除與二次電池2熱耦合的熱感應(yīng)元件外，還可使電路板3具備形成發(fā)揮超過(guò)規(guī)定電流值時(shí)切斷電流的非復(fù)原式電流切斷功能的線條圖案熔斷器并且?guī)в卸喾N電流限制/切斷功能的元件，從而能使電池組的可靠性大為提高。此結(jié)構(gòu)中，與溫度熔斷器10和PCT元件相同，線條圖案熔斷器也受來(lái)自處于熔融狀態(tài)的成形樹(shù)脂的熱影響，在與本申請(qǐng)發(fā)明所涉及的課題相同的作用下，導(dǎo)致線條圖案熔斷器特性變差。因此，電路板3中，在線條圖案熔斷器的形成部位添加屏蔽成形樹(shù)脂的熱的單元。具體而言，通過(guò)采用靠權(quán)利要求1所涉及的成形樹(shù)脂以外的其它組成單元進(jìn)行熱屏蔽的結(jié)構(gòu)或配置權(quán)利要求2所涉及的卷繞構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，與本申請(qǐng)發(fā)明相同，也能取得可排除熱影響的效果。
工業(yè)上的實(shí)用性如以上所說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)與二次電池隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板、并且對(duì)該間隙填充樹(shù)脂將電路板與二次電池合為一體構(gòu)成電池組時(shí)，配置在所述間隙內(nèi)的熱感應(yīng)元件不因填充樹(shù)脂而受到熱破壞，因而適合于提供利用樹(shù)脂填充成形牢固地構(gòu)成的電池組。
權(quán)利要求
1.一種電池組，在二次電池(2)的封口板(23)一方、隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板(3)，而且填充在所述間隙并成形的樹(shù)脂、使所述二次電池(2)與電路板(3)合為一體，其特征在于，在所述間隙中配置與二次電池(2)熱耦合的熱感應(yīng)元件(10)，用所述樹(shù)脂以外的其它組成單元熱屏蔽所述熱感應(yīng)元件(10)。
2.一種電池組，與二次電池(2)隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板(3)，而且通過(guò)在所述間隙填充樹(shù)脂并使其成形、將二次電池(2)與電路板(3)合為一體，其特征在于，在所述間隙內(nèi)配置熱感應(yīng)元件(10)、使其與所述二次電池(2)熱耦合，并設(shè)置絕熱構(gòu)件(16)、覆蓋此熱感應(yīng)元件。
3.一種電池組，在二次電池(2)的封口板(23)一方、隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板(3)，而且通過(guò)在所述間隙填充樹(shù)脂并使其成形、將所述二次電池(2)與電路板(3)合為一體，其特征在于，在所述封口板(23)上形成的凹陷部(28)內(nèi)配置熱感應(yīng)元件(10)、使其與所述二次電池(2)熱耦合，并配置絕熱構(gòu)件(16)或其它組成單元、覆蓋在所述凹陷部(28)上。
4.一種電池組，在二次電池(2)的封口板(23)一方、隔開(kāi)間隙地配置形成外部連接端子的電路板(3)，而且填充在所述間隙并成形的樹(shù)脂、使所述二次電池(2)與電路板(3)合為一體，其特征在于，在所述間隙中配置與二次電池(2)熱耦合的熱感應(yīng)元件(10)，該熱感應(yīng)元件(10)上形成具有絕熱性的被覆層。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電池組，其特征在于，熱感應(yīng)元件(10)是溫度熔斷器。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電池組，其特征在于，熱感應(yīng)元件(10)是PTC元件。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電池組，其特征在于，熱感應(yīng)元件(10)是雙金屬片式恒溫控制器。
8.一種電池組制造方法，在金屬模內(nèi)安排與二次電池(2)隔開(kāi)間隙地配置形成使二次電池(2)連接電路的外部連接端子的電路板(3)的樹(shù)脂填充對(duì)象物，通過(guò)在所述間隙內(nèi)填充樹(shù)脂并使其成形、將二次電池(2)與電路板(3)合為一體，其特征在于，用熱傳導(dǎo)性良好材料形成至少安放在所述間隙內(nèi)的熱感應(yīng)元件(10)的安放位置所對(duì)應(yīng)的部位的金屬模中，安排所述樹(shù)脂填充對(duì)象物，把樹(shù)脂填充到間隙內(nèi)并使其成形。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電池組及其制造方法。通過(guò)配置絕熱片(16)，覆蓋安放在二次電池(2)的封口板(23)上的溫度熔斷器(10)，利用絕熱片(16)隔斷填充在二次電池(2)與電路板(3)之間并形成一次模壓體(11)的樹(shù)脂的熱，防止溫度熔斷器(10)受到熱破壞。
文檔編號(hào)H01M2/10GK1703789SQ0380357
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2003年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者高津克巳, 石丸毅, 大澤善樹(shù), 片岡智志, 森豬一郎, 鳥(niǎo)山幸一, 水田雅博, 近田辰久 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社