保护电路模块和包括该保护电路模块的可再充电电池 【技术领域】
本发明的各实施例涉及一种保护电路模块和一种包括该保护电路模块的可再充电电池。
背景技术
可再充电电池为能够重复充电的电池，近来因其便捷的可携带性和可再充电能力而被广泛应用到各种电子设备从而受到瞩目。可再充电电池，例如正方型可再充电电池，可由包括大致正方形罐、容纳在该罐内的电极组件、和连接到将电极组件插入罐的开口的盖组件的裸电池组成。
裸电池可电连接到保护电路板，从而控制可再充电电池的充电/放电。安全装置，例如，正温度系数(PTC)装置、热熔丝、或类似物可被布置在裸电池与保护电路板之间。
安全装置可连接到裸电池的至少一个电极端子，并可与该裸电池相邻，从而当电池温度升高或电池电压因过度充电/放电而升高超过给定值时，切断从裸电池到外部的电流。也就是，安全装置可用于防止在电池暴露于高温和/或过电压条件时可能出现的电池损坏或性能降低。
PTC装置可安装在保护电路板上以形成保护电路模块。PTC装置可防止在保护电路板中出现高温时电流的流动，因此确保电池安全。该PTC装置可为芯片型PTC装置。该芯片型PTC装置可具有例如易于安装、低成本等优点。
芯片型PTC装置可安装在保护电路板上，与裸电池分隔开。结果是，当裸电池的温度升高时，芯片型PTC装置的温度检测性能降低。也就是，芯片型PTC装置可能无法直接检测由裸电池产生的热，从而可能不能可靠地实现其保护功能。
【发明内容】
因此，各实施例致力于一种保护电路模块和一种包括该保护电路模块的可再充电电池，其基本上克服了因现有技术的限制和缺点而出现的一个或多个问题。
因此，一实施例的特征在于提供一种保护电路模块，其具有改进的温度检测性能。
至少一个以上及其它特征和优点可通过提供一种保护电路模块实现，该保护电路模块包括：电路板主体，其具有被配置为电连接到裸电池的电极端子的电极端子接线片；位于该电路板主体上的芯片型PTC装置；以及连接到该芯片型PTC装置并连接到该电极端子接线片的传热构件。
所述电极端子接线片可为负极端子接线片，并可被电连接到所述裸电池的负极端子。
所述电极端子接线片可包括被配置为连接到所述裸电池的电极端子的端子固定部分，以及与该端子固定部分整体式形成并被固定到所述电路板主体的电路板固定部分。
所述端子固定部分可被弯曲远离所述电路板固定部分，并可被配置为基本平行于所述裸电池的电极端子。
所述端子固定部分可被凹进地弯曲远离所述电路板固定部分，并可被配置为接触所述裸电池的电极端子。
所述传热构件可在所述芯片型PTC装置和所述电极端子接线片之间延伸。
所述传热构件可包括弯曲部分和从该弯曲部分延伸到所述芯片型PTC装置的接触部分。
所述弯曲部分可被连接到所述电极端子接线片。
所述传热构件和所述电极端子接线片可整体式形成。
所述保护电路模块可进一步包括将所述传热构件连接到所述芯片型PTC的粘合构件。
所述粘合构件可为绝缘带。
所述芯片型PTC装置可包括：包括上表面和下表面的PTC主体；具有PTC性质的导电聚合物；第一导电部分和第二导电部分，该第一导电部分和第二导电部分包括位于PTC主体的上表面和下表面上的金属箔。
所述电路板主体可包括下表面，所述传热构件可在该下表面上，所述传热构件可包括连接所述电极端子接线片和所述芯片型PTC装置的热传递路径。
所述热传递路径可包括将所述电极端子接线片和所述芯片型PTC装置电连接的图案和位于该图案的上部的焊剂膏。
所述电极端子接线片可为与所述裸电池的正极端子电连接的正极端子接线片。
至少一个以上及其它特征和优点也可通过提供一种可再充电电池实现，该可再充电电池包括裸电池和与该裸电池电连接的保护电路模块，其中所述保护电路模块包括电路板主体、位于该电路板主体上的芯片型PTC装置、电连接到所述裸电池的电极端子接线片、以及将所述芯片型PTC装置和所述电极端子接线片电连接的传热构件。
所述裸电池可包括负极端子，所述传热构件可通过所述电极端子接线片连接到所述负极端子。
所述裸电池可包括正极端子，所述传热构件可通过所述电极端子接线片连接到所述正极端子。
所述正极端子可为所述裸电池的盖板。
【附图说明】
通过结合附图对示例性实施例的详细描述，以上和其它特征和优点对本领域技术人员而言将变得清楚，其中：
图1A图示说明根据一实施例的保护电路模块的侧视图；
图1B图示说明图1A的保护电路模块中的负极端子接线片的透视图；
图1C图示说明图1A的保护电路模块中的芯片型PTC装置的透视图；
图2A图示说明根据另一实施例的保护电路模块的侧视图；
图2B图示说明图2A的保护电路模块中的负极端子接线片的透视图；
图2C图示说明图2A的保护电路模块处于颠倒状态的透视图；
图3图示说明根据又一实施例的保护电路模块的透视图；
图4图示说明根据再一实施例的保护电路模块的透视图；和
图5图示说明具有根据一实施例的保护电路模块的可再充电电池的分解透视图。
【具体实施方式】
于2008年10月22日提交于韩国知识产权局且名称为“保护电路模块和包括保护电路模块的可再充电电池”的韩国专利申请10-2008-0103639的全部内容并入于此。
现在将参照附图更全面地描述示例性实施例；然而，它们可以以不同的形式实施，且不应被解释为受限于在此所提出的实施例。相反，这些实施例被提供使本公开内容完整而透彻，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
在附图中，各个层和区域的尺寸出于示例清晰的目的而可能夸大。还可理解的是，当层或元件被提及为在另一层或基底“上”时，其可以直接在另一层或基底上，或者也可存在中间层。进一步，可理解的是，当层被提及为在另一层“下”时，其可以直接在下面，且也可存在一个或多个中间层。另外，还可理解的是，当层被提及为在两个层“之间”时，其可为这两个层之间的唯一层，或者也可存在一个或多个中间层。全文中，相同的附图标记表示相同的元件。
下文中，将参照附图更为详细地描述上述优选实施例。首先，根据一实施例的保护电路模块的图示说明如下。图1A图示说明根据一实施例的保护电路模块的侧视图。图1B图示说明图1A的保护电路模块中的负极端子接线片的透视图。图1C图示说明图1A的保护电路模块中的芯片型PTC装置的透视图。
参见图1A到图1C，根据一实施例的保护电路模块100可包括：电路板主体110、在该电路板主体110上的芯片型正温度系数(PTC)装置120、以及该芯片型PTC装置120与裸电池(未示出)的生热部分之间的传热构件130。进一步，主保护电路模块100可包括连接到负极端子(未示出)的负极端子接线片112，该负极端子也可为裸电池的生热部分。
电路板主体110可包括大致位于其中心的孔111。负极端子接线片112可附接到电路板主体110的孔111的下部。负极端子接线片112可电连接到裸电池的负极端子。正极端子接线片113和114可附接到电路板主体110的右端和左端的下表面。正极端子接线片113和114中的至少之一可电连接到裸电池的正极端子。电路板主体110的上表面可包括若干外部端子115，用于将电流从电池传递到外部。另外，电路板主体110的下表面可包括若干保护电路装置116。
负极端子接线片112可包括：电连接到裸电池的负极端子的端子固定部分112a，和与端子固定部分112a整体式形成的电路板固定部分112b。电路板固定部分112b可被固定到电路板主体110。端子固定部分112a可具有矩形板形。该板形端子固定部分112a可基本平行于裸电池的负极端子。当其被焊接到裸电池的负极端子时，端子固定部分112a可被柔性地焊接。因此，端子固定部分112a可被弹性地焊接到裸电池的负极端子。该构造可有利地支持端子固定部分112a与负极端子之间的连接，即使电路板主体110被弯曲亦是如此。电路板固定部分112b可被弯曲远离端子固定部分112a的端部，并可具有矩形板形以紧密接触电路板主体110的下表面。端子固定部分112a和电路板固定部分112b可通过连接部分112c被彼此整体式连接在一起。
负极端子接线片112可与传热构件130整体式形成。传热构件130可从负极端子接线片112的电路板固定部分112b的端部延伸以接触芯片型PTC装置120。传热构件130可包括导电和导热材料。
传热构件130可包括弯曲部分131，其被固定到电路板主体110的下表面并弯曲远离电路板固定部分112b。传热构件130也可包括接触部分132，其从弯曲部分131延伸以接触芯片型PTC装置120的外表面。
传热构件130的弯曲部分131可为竖直的，或者可以以预定倾斜角倾斜。也就是，弯曲部分131可具有一高度，该高度确保接触部分132可接触芯片型PTC装置120的表面。接触部分132可具有足以确保与芯片型PTC装置120的表面接触的长度和面积。
进一步，传热构件130和芯片型PTC装置120可通过粘合构件140彼此附接。也就是，粘合构件140可连接这两个构件，使得传热构件130的接触部分132与芯片型PTC装置120的表面接触。粘合构件140优选为带，更优选为绝缘带。然而，对于可使用的粘合构件140的种类没有特别限制。
芯片型PTC装置120可包括：包括具有PTC性质的导电聚合物的PTC主体121、和采用例如金属箔形式并位于PTC主体121的上下表面上的第一和第二导电部分122和123。PTC主体121可通过将导电颗粒分散在结晶聚合物中而被预备好。当电池处于给定温度之下时，PTC主体121可用作第一导电部分122和第二导电部分123之间的电流路径。当电池暴露于由于例如过电流而高于预定温度的高温时，结晶聚合物可膨胀，导致分散在结晶聚合物中的导电颗粒离解，这可导致电阻快速增大。结果是，第一导电部分122和第二导电部分123之间的电流可被阻断或减小。这可切断从裸电池到外部端子115的电流。PTC主体121可用作安全装置，用于防止例如电池的破裂。当电池随后被冷却到预定温度以下时，PTC主体121的结晶聚合物可收缩，这可导致导电颗粒的重新缔合，从而重新建立电流的平稳流动。
下文中，将描述根据以上构造的实施例的保护电路模块100的工作过程。保护电路模块100的电路板主体110可通过PTC装置120电连接到裸电池，通过传热构件130和负极端子接线片112电连接到孔111的区域。这可通过例如将它们焊接到裸电池的负极端子而完成。
因此，来自裸电池的负极端子的电流可通过负极端子接线片112、传热构件130和芯片型PTC装置120流到电路板主体110上的外部端子115。芯片型PTC装置120可通过传热构件130接收电流和热，传热构件130可与负极端子接线片112的电路板固定部分112b整体式形成。
芯片型PTC装置120可通过与负极端子接线片112整体式形成的传热构件130直接检测来自裸电池的负极端子的热。结果是，芯片型PTC装置120的热检测性质可被显著提高。因此，可产生热的过电流可能导致芯片型PTC装置120的PTC主体121中的内阻快速增大，使得第一导电部分122和第二导电部分123之间的电流流动可被防止。裸电池与外部端子115之间的断开切断电池的生热充电/放电操作。通过该方式，芯片型PTC装置120可防止电池的破裂或点燃。
下文中，将描述根据另一实施例的保护电路模块200。图2A图示说明根据另一实施例的保护电路模块的侧视图。图2B图示说明图2A的保护电路模块中的负极端子接线片的透视图。图2C图示说明图2A的保护电路模块处于颠倒状态的透视图。
参照图2A至图2C，根据另一实施例的保护电路模块200可包括：电路板主体210、位于该电路板主体210上的芯片型PTC装置120、和在芯片型PTC装置120与电池(未示出)的生热部分之间的传热构件230。进一步，保护电路模块200可包括连接到负极端子(未示出)的负极端子接线片212，负极端子也可能为裸电池的生热部分。
电路板主体210可具有大致在其中心的孔211。负极端子接线片212可附接到孔211的下部。位于电路板主体210的右端和左端的下表面上的正极端子接线片113和114、位于电路板主体210的上表面上的外部端子115和位于电路板主体部分210的下表面上的保护电路装置116可具有与前述实施例相同的构造。
负极端子接线片212可与传热构件230整体式形成。负极端子接线片212和传热构件230可包括导热和导电材料。整体式形成的负极端子接线片212和传热构件230可将裸电池与芯片型PTC装置120电和热连接。负极端子接线片212可包括：连接到裸电池的负极端子的端子固定部分212a，以及与端子固定部分212a整体式形成并固定到电路板主体210的电路板固定部分212b。电路板固定部分212b可具有矩形板形。端子固定部分212a可被向下凹进地弯曲以具有U形截面，使得其可与裸电池的接近电路板固定部分212b的内侧中心的负极端子接触。
传热构件230可从负极端子接线片212的电路板固定部分212b的端部延伸以接触芯片型PTC装置120。传热构件230可包括弯曲部分231，其被固定到电路板主体210的下表面并弯曲远离电路板固定部分212b。传热构件230也可包括接触部分232，其从弯曲部分231延伸以接触芯片型PTC装置120的外表面。
传热构件230的弯曲部分231可为竖直的，或者可以以预定倾斜角度倾斜。也就是，弯曲部分231可具有一高度，该高度确保接触部分232可接触芯片型PTC装置120的表面。接触部分232可具有足以确保与芯片型PTC装置120的表面接触的长度和面积。进一步，传热构件230和芯片型PTC装置120可通过粘合构件140被彼此附接。芯片型PTC装置120可具有与前述实施例相同的构造，所以不再对其进行重复描述。
下文中，将描述根据以上构造的另一实施例的保护电路模块200的操作。保护电路模块200可电连接到裸电池，使得负极端子接线片212的端子固定部分212a可被焊接到裸电池的负极端子(未示出)。端子固定部分212a可具有大致U形截面，并可向下凹进地弯曲朝向裸电池的负极端子。结果是，裸电池的负极端子可被端子固定部分212a稳固地支撑。
因此，来自裸电池的负极端子的电流可通过负极端子接线片212、传热构件230和芯片型PTC装置120传递到位于电路板主体210上的外部端子115。芯片型PTC装置120可通过导热和导电的传热构件230接收电流和热，传热构件230可与负极端子接线片212整体式形成。
这样，芯片型PTC装置120可通过传热构件230直接检测来自裸电池的负极端子的热。因此，可能在裸电池中产生热的过电流可导致芯片型PTC装置120的内阻快速增大，从而阻断裸电池与外部端子115之间的电流，从而防止例如电池破裂或点燃。裸电池与外部端子115之间的断开切断电池的生热充电/放电操作。
下文中，将描述根据又一实施例的保护电路模块300。图3图示说明根据该实施例的保护电路模块处于颠倒状态的透视图。参照图3，根据本实施例的保护电路模块300可包括电路板主体210、位于该电路板主体210上的芯片型PTC装置120、和在芯片型PTC装置120与裸电池的生热部分(未示出)之间的传热构件330。
电路板主体210和PTC装置120可具有与前述实施例相同的构造。在整个说明书和附图中相同的附图标记表示相同的元件，所以不再对其进行重复描述。
根据本实施例，传热构件330可在电路板主体210的下表面上的负极端子接线片212与芯片型PTC装置120之间提供电和热连接。因此，负极端子接线片212可被连接到裸电池的负极端子(未示出)，所以芯片型PTC装置120和裸电池的负极端子可通过传热构件330彼此相连。传热构件330和外部端子115可通过芯片型PTC装置120电连接。
传热构件330可包括传热路径。传热路径可包括图案(P)，用于将负极端子接线片212和芯片型PTC装置120电连接。导热焊剂膏(S)然后可施加到图案(P)的上部。图案(P)可用作电流路径；且焊剂膏(S)可用作传热路径，因此芯片型PTC装置120的热检测性能可被显著提高。焊线或类似物可用于传热构件330。传热构件330可从负极端子接线片212的电路板固定部分212b延伸到芯片型PTC装置120。
下文中，将描述根据本实施例的保护电路模块300的工作过程。保护电路模块300的外部端子115可通过负极端子接线片212的焊接到裸电池的负极端子(未示出)的端子固定部分212a电连接到裸电池。因此，来自裸电池的负极端子的电流和热可通过被电和热连接到负极端子接线片212的传热构件330经由负极端子接线片212流动到芯片型PTC装置120。
因此，芯片型PTC装置120可通过传热构件330直接检测来自裸电池的负极端子的热。因此，可能在电池中产生热的过电流可切断裸电池与外部端子115之间的电流，以防止例如电池破裂或点燃。
下文中，将描述根据再一实施例的保护电路模块400。图4图示说明根据再一实施例的保护电路模块处于颠倒状态的透视图。参照图4，根据本实施例的保护电路模块400可包括电路板主体210、位于电路板主体210上的芯片型PTC装置、以及在芯片型PTC装置120与裸电池的生热部分(未示出)之间的导热和导电的传热构件430。
电路板主体210和芯片型PTC装置120可具有与前述实施例相同的构造。整个说明书和附图中相同的附图表面表示相同的元件，所以将省略其重复描述。
在根据本实施例的保护电路模块400中，在电路板主体210的右端和左端的下表面上的正极端子接线片113和114中的至少之一可通过传热构件430电和热连接到位于电路板主体210的下表面上的芯片型PTC装置120。
正极端子接线片113和114可连接到用作裸电池的正极端子的盖板(未示出)。因此，芯片型PTC装置120可经由传热构件430电和热连接到与裸电池的生热部分对应的正极端子。
正极端子接线片113和114中的至少之一可通过传热构件430电和热连接到芯片型PTC装置120。尽管在图4中芯片型PTC装置120与正极端子接线片114连接，但另一正极端子接线片113也可连接到芯片型PTC装置120。
传热构件430可包括传热路径。传热路径可包括将正极端子接线片114和芯片型PTC装置120电连接的图案(P)。导热焊剂膏(S)可随后被施加到图案(P)的上部。通过传热构件430，图案(P)可形成电流路径，导热焊剂膏(S)可形成传热路径，因此芯片型PTC装置120的热检测性能可被显著提高。焊线或类似物可用作传热构件430。传热构件430可接触正极端子接线片114和芯片型PTC装置120的端部。
下文中，将描述根据本实施例的保护电路模块400的工作过程。保护电路模块400的外部端子115可通过被焊接到裸电池的负极端子(未示出)的负极端子接线片212而被电连接到裸电池。另外，位于电路板主体210的右端和左端的下表面上的正极端子接线片113和114可被焊接到裸电池的盖板(未示出)的上表面，并还被电连接到外部端子115。裸电池的盖板可对应于裸电池的正极端子，使得正极端子接线片113和114可被电连接到裸电池的正极端子。
因此，来自裸电池的盖板的电流和热可通过正极端子接线片114被传递到传热构件430，然后可通过传热构件430被传递到芯片型PTC装置120。芯片型PTC装置120可通过导电和导热的传热构件430而直接检测来自裸电池的盖板的电流和热。因此，可在电池中产生热的过电流可快速增大芯片型PTC装置120的内阻，由此阻断裸电池与外部端子115之间的电流，从而防止例如电池破裂或点燃。
下文中，将描述具有根据上述各个实施例的保护电路模块的正方型可再充电电池。图5图示说明具有根据一实施例的保护电路模块的可再充电电池的分解透视图。
参见图5，可再充电电池10可包括裸电池20和被电连接到裸电池20的保护电路模块100。裸电池20可包括罐21、容纳在罐21中的电极组件22、以及用于密封罐21的开口部分21a的盖组件30。
在正方形可再充电电池中，罐21可为大致矩形金属容器，其一端具有开口部分21a，并可通过例如深冲压等加工方法形成。因此，罐21也可用作端子。罐21优选由例如为轻质导电金属的铝或铝合金形成。
电极组件22可通过堆叠正极板23、负极板25和设置在其间的隔板24并将该堆叠结构卷绕为胶卷形而准备好。正极板23可通过在由例如铝制成的集电体上涂覆作为正极活性物质的例如氧化锂钴(LiCoO
2)而形成。负极板25可通过在由例如铜制成的集电体上涂覆作为负极活性物质的例如碳而形成。隔板24可例如由聚乙烯、聚丙烯、或其共聚物形成。
连接到正极板23的正极接线片26和连接到负极板25的负极接线片27可从电极组件22向上拉出。为了防止可能出现在正极板23与负极板25之间的电短路，从电极组件22向上拉出的分界区域可被绝缘带28卷绕。
盖组件30可包括盖板31、垫圈32、负极端子33、绝缘板34、端子板35、绝缘壳体36和塞37。盖板31可包括大致在其中心的端子通孔31a。在将负极端子33组装到盖板31时，垫圈32可被位于负极端子33的外围，然后可穿过端子通孔31a。盖板31的一侧可包括电解液注入孔31b。在电解液的注入完成之后，电解液注入孔31b可用塞27密封。
绝缘板34可布置在盖板31的下面；端子板35可布置在绝缘板34的下面。因此，绝缘板34可在盖板31与端子板35之间提供电绝缘。端子板35可连接到负极端子33的下端。
电极组件22的负极板25可通过负极接线片27和端子板35电连接到负极端子33。进一步，电极组件22的正极板23可通过正极接线片26电连接到盖板31。因此，盖板31可用作正极端子。
绝缘壳体36可布置在电极组件22的上部，由此防止电极组件22与盖组件30之间的电连接。
保护电路模块100可包括：电路板主体110、在该电路板主体110上的芯片型PTC装置120、外部端子115、以及在芯片型PTC装置120与裸电池20的负极端子33之间的导电和导热的传热构件130。电路板主体110、芯片型PTC装置120和传热构件130可具有与上述保护电路模块100相同的构造，所以将省略其重复描述。
下文中，将描述根据本实施例的可再充电电池10的工作过程。保护电路模块100的外部端子115可通过PTC装置120、传热构件130和负极端子接线片112电连接到裸电池。这可通过例如将其激光焊接到裸电池20的负极端子33而完成。另外，正极端子接线片113和114可通过例如电阻焊接方法被电连接到裸电池20的盖板31的上表面的右侧和左侧。因此，盖板31可用作正极端子。
来自裸电池的负极端子33的电流可通过负极端子接线片112、与负极端子接线片112整体式形成的传热构件130和芯片型PTC装置120流动到电路板主体110的外部端子115。也就是，芯片型PTC装置120可通过导电和导热的传热构件130直接接收来自裸电池的热和电流。
如上所述，当裸电池20在芯片型PTC装置120和裸电池的负极端子33彼此电连接的情况下处于预定温度以下时，电流可通过芯片型PTC装置120在裸电池20与外部端子115之间正常发生。另一方面，当裸电池20经历过电流时，由过电流产生的热可导致芯片型PTC装置120的结晶聚合物膨胀并分解分散在结晶聚合物中的导电颗粒。因此，芯片型PTC装置120可阻断电流流动，切断生热充电/放电操作，从而用作可防止例如电池破裂的安全装置。当电池返回到正常温度时，芯片型PTC装置120的导电颗粒可重新组合，由此重新建立电流的正常流动。
由以上描述明显的是，各实施例能够实现提高的电池安全性。为此目的，导电和导热的传热构件可被提供在芯片型PTC装置与裸电池之间，使得芯片型PTC装置可直接检测裸电池中的温度变化。
传热路径可通过与典型地安装在保护电路模块中的负极端子接线片或正极端子接线片形成为一整体而被提供，或者通过向保护电路模块的电路板主体施加焊剂膏或焊线材料而被提供。这种方案可能够减少生产成本和简化生产过程。
在此公开了一些示例性实施例；尽管采用了具体术语，但它们仅被使用和解释为概括和描述性的，而非限制的目的。因此，本领域技术人员可以理解的是，在不背离由所附权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行形式和细节上的各种变化。