具有优良加工工艺特性和结构稳定性的二次电池组.pdf

在此公开了一种二次电池组，其被构造为使得绝缘安装件通过特定耦合结构耦合到电池单元的顶部。该二次电池组包括：电池单元，其具有阴极/隔离板/阳极结构的电极组件，该电极组件与处于密封状态的电解液一起安装在电池盒中；绝缘安装件，其具有开口，电池单元的电极端子通过该开口暴露于外，绝缘安装件被构建为如下结构，其中安全元件被安装到绝缘安装件的顶部，绝缘安装件与电池单元顶部直接接触；和绝缘盖，其耦合到电池单元顶部以使得绝缘盖围绕绝缘安装件而安全元件被安装到绝缘安装件上。电池盒在其顶部设有至少一个耦合槽，且绝缘安装件设有与至少一个耦合槽连通的至少一个通孔，从而绝缘安装件到电池单元的耦合通过将所述至少一个耦合部件经所述至少一个通孔插入所述至少一个耦合槽来实现，以使得所述至少一个耦合部件不暴露于绝缘盖的外部。

1.  一种二次电池组，包括：
电池单元，其具有阴极/隔离板/阳极结构的电极组件，该电极组件与处于密封状态的电解液一起安装在电池盒中；
绝缘安装件，其具有开口，电池单元的电极端子通过该开口暴露于外，绝缘安装件被构建为如下结构，其中安全元件被安装到绝缘安装件的顶部，绝缘安装件与电池单元的顶部直接接触；和
绝缘盖，其耦合到电池单元的顶部以使得绝缘盖围绕绝缘安装件而同时安全元件被安装到绝缘安装件，其中
电池盒在其顶部设有至少一个耦合槽，且绝缘安装件设有与所述至少一个耦合槽连通的至少一个通孔，从而使绝缘安装件到电池单元的耦合通过将至少一个耦合部件经所述至少一个通孔插入所述至少一个耦合槽来完成，以使得所述至少一个耦合部件不暴露于绝缘盖的外侧。

2.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中电池盒是金属容器。

3.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中绝缘安装件的尺寸大致相当于电池单元顶部的尺寸，绝缘安装件在其中部设有第一开口，电池单元的第一电极端子经该第一开口暴露于外，并且绝缘安装件在与第一开口间隔开预定距离的位置处设有第二开口，电池单元的电池盒的顶部的一部分(第二电极端子)通过该第二开口暴露于外。

4.  根据权利要求3所述的二次电池组，其中绝缘安装件在其相对侧的末端处设有向上突出预定高度的结构(突出部分)，以使得安全元件能够稳定地耦合到绝缘安装件的顶部。

5.  根据权利要求4所述的二次电池组，其中每个突出结构具有在在其内侧沿水平方向形成的支撑部分。

6.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中所述安全元件选自由正温度系数(PTC)元件、熔丝和保护电路板组成的组。

7.  根据权利要求6所述的二次电池组，其中所述安全元件包括PTC元件和保护电路板，PTC元件的一端连接到电池单元的第一电极端子，PTC元件的另一端连接到保护电路板，且电池单元的第二电极端子直接连接到保护电路板。

8.  根据权利要求7所述的二次电池组，其中在PTC元件和保护电路板之间的电连接(a)以及在电池单元的第二电极端子和保护电路板之间的电连接(b)由可变连接部件实现。

9.  根据权利要求8所述的二次电池组，其中用于电连接(a)的连接部件和用于电连接(b)的部件被耦合到保护电路板，且连接部件被耦合到电池单元的相应的电极端子。

10.  根据权利要求9所述的二次电池组，其中连接部件被耦合到电池单元的电极端子，而保护电路板被置于电池单元的顶部，以使得在保护电路板和电池单元顶部之间的角度是大约90度或更大，可变连接部件弯曲，以使得保护电路板置于绝缘安装件上的同时保护电路板与电池单元的顶部平行，并且连接部件被耦合到保护电路板，以使得连接部件的弯曲部分朝向同一侧。

11.  根据权利要求8所述的二次电池组，其中所述连接部件是镍板。

12.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中所述至少一个耦合部件是金属销。

13.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中所述至少一个耦合部件具有形成于其外侧的螺纹部分。

14.  根据权利要求13所述的二次电池组，其中所述至少一个耦合部件是螺钉或螺栓。

15.  根据权利要求14所述的二次电池组，其中所述至少一个耦合部件是螺钉。

16.  根据权利要求12所述的二次电池组，其中金属销以强迫配合方式被插入所述电池盒的所述至少一个耦合槽。

17.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中在将所述至少一个耦合部件经所述至少一个通孔插入所述至少一个耦合槽之前，将粘合剂插入所述至少一个耦合槽和/或所述至少一个通孔。

18.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中所述绝缘盖向下延伸预定长度，而足以在绝缘盖被安装于电池单元上的同时，使绝缘盖的至少一部分围绕电池单元的顶部的外侧。

19.  根据权利要求18所述的二次电池组，其中绝缘盖的向下延伸部分通过粘合方式或机械耦合方式固定到电池单元顶部的外侧。

20.  根据权利要求1所述的二次电池组，还包括：
耦合到所述电池单元的底部的另一绝缘盖(底盖)。

21.  根据权利要求18所述的二次电池组，还包括：
附接到电池单元的电池盒的外表面的覆膜。

22.  根据权利要求21所述的二次电池组，其中覆膜被附接到电池单元的电池盒的外表面，以使得覆膜围绕绝缘盖的向下延伸部分。

23.  根据权利要求1所述的二次电池组，其中所述电池单元是棱柱形锂二次电池单元。

具有优良加工工艺特性和结构稳定性的二次电池组
技术领域
本发明涉及一种二次电池，其被构造为使得绝缘安装件通过特定耦合结构耦合到电池单元的顶部，而且，更具体地，涉及一种二次电池，包括：电池单元，其具有阴极/隔离板/阳极结构的电极组件，该电极组件与处于密封状态的电解液一起安装在电池盒中；具有开口的绝缘安装件，电池单元的电极端子通过该开口暴露于外，该绝缘安装件被构建为如下结构，其中安全元件被安装到绝缘安装件的顶部，绝缘安装与电池单元顶部直接接触；和绝缘盖，其耦合到电池单元顶部以使得在安全元件被安装到绝缘安装件的同时绝缘盖围绕绝缘安装件，其中电池盒在其顶部设有至少一个耦合槽，且绝缘安装件设有与所述至少一个耦合槽连通的至少一个通孔，从而绝缘安装件到电池单元的耦合通过将至少一个耦合部件经所述至少一个通孔插入至少一个耦合槽来完成，以使得所述至少一个耦合部件不暴露到绝缘盖外侧。
背景技术
随着移动设备日渐发展以及对此类移动设备的需求逐渐加大，对二次电池的需求也急剧增加。其中一种是锂二次电池，其具有高能量密度和高电压，以及优良的保藏和寿命特性，其已被广泛用作各种不同的电子产品以及移动设备的电源。
另一方面，在锂二次电池中包含各种不同种类的易燃材料。因此，锂二次电池可能会由于电池的过充电、电池中的过电流或者其他外部物理撞击，而被加热或爆炸。也就是说，锂二次电池的安全性非常低。因此，锂二次电池包括电路保护模块(PCM)，其被连接到电池单元，以用于有效地控制电池的异常状态，诸如电池过充电。
通常，使用诸如镍板的导电性材料，通过焊接或钎焊来增大PCM和电池单元之间的耦合力，将PCM连接到电池单元。然而，焊接或钎焊工艺需要高度的专业技能，从而需要熟练工人。而且，焊接或钎焊工艺需要较大的工作空间。此外，当电池单元受到物理撞击时，可能发生短路，且因此电池单元可能着火或爆炸。也就是说，会发生安全问题。
因此正在积极推动对能够弥补焊接或钎焊工艺的缺点同时维持焊接或钎焊工艺的优点的各种不同技术的研究。例如，日本专利申请公布No.2004-335387公开了一种结构，其中与电路板集成的电路板块，在其相对末端被设有通孔，由金属材料制成的杆状连接部件被插过对应的通孔，以使得连接部件被拉动而与电池单元顶部接触，且通过电阻焊接将连接部件耦合到电池单元的顶部。
然而，上述技术存在的问题在于，焊接工艺仍然被用于将杆状连接部件耦合到电池单元的顶部，因此，制造过程困难，且电池单元的安全性仍然较低。
同样，日本专利申请公布No.2006-147193公开了一种结构，其中，电池盒在其顶部设有阴型耦合结构，板形保护电路板在其相对侧设有通孔，电池组盖在其相对侧也设有通孔，螺钉通过通孔拧入电池盒的阴型耦合结构，同时保护电路板被置于电池盒的顶部，且电池组盖被安装到电池盒的顶部。日本专利申请公布No.2006-04783公开了一种结构，其中在电池单元的顶部通过焊接形成耦合突起，电池组盖设有对应于所述耦合突起的阴型耦合部件，且通过将耦合突起强迫插入对应的阴型耦合部件，电池组盖就被耦合到电池单元。
然而，上述技术存在的问题在于，在电池单元的顶部形成另外的耦合结构，这非常麻烦。尤其是对于上述情况，突起型耦合结构形成于电池单元的顶部，而且，使用焊接工艺以形成所述突起型耦合结构，从而使制造过程困难，且电池单元的安全性仍然较低。
此外，日本专利申请公布No.2006-164531公开了一种电池组，其包括电池单元、安装到所述电池单元顶部的电路板、以及上部的盒，其中通过将螺钉经贯通上部盒而形成的通孔而拧入在电池单元顶部形成的耦合槽中，而将上部盒固定到所述电池单元的顶部。韩国专利申请公布No.2006-32591公开了一种构建为如下结构的二次电池，其中，上罩被安装到电池核心的顶部，而用于支撑保护电路板的结构支撑部件被插入，电池核心在其顶部设有定位孔和螺纹孔，上罩在其底部处设有定位凹口和螺纹开口，且通过将定位凹口接合到对应的定位孔内，且将螺钉经螺纹开口拧入螺纹孔中，就将上罩耦合到电池核心的顶部。
然而，上述技术存在问题在于，在电池单元的端子和保护电路板之间插入另外的部件，用于实现在电池单元端子和保护电路板之间的电绝缘，且需要提供另外的连接部件，诸如连接销，用于与电极端子进行电连接，因此使组装过程复杂化。尤其是对于后者情况，连接部件可从电极端子轻易地分离，因此可发生外部短路，且电池组可能在对电池组进行处理和制造期间变得有缺陷。对于绝缘/导电组件的此类额外设置使得组装过程复杂化。此外，当使用焊接工艺时，制造过程非常复杂，且使得电池单元的安全性变差。此外，耦合所必要的螺钉部分地暴露于外，导致发生短路的可能性增大。此外，该电池不具有宜人的美学外观，当消费者选择产品时这会成为妨碍。
从而，亟需一种技术，其能够减少安装到电池单元顶部的部件的数量，以简化组装过程并且确保在电池单元和安装部件之间非焊接类型的稳定耦合的强度。
发明内容
因此，本发明致力于解决上述问题，以及其他待解决的技术问题。
为解决上述问题而进行了多种广泛和深入的研究和实验，由此本发明的发明人已经发现，当绝缘安装件通过特定耦合结构耦合到电池单元的顶部以构建二次电池组时，二次电池组的组装过程大为简化，确保了在制造电池单元期间电池单元的安全性，且同时可以维持对耦合强度的改进。
因此，本发明的一个目的在于提供一种二次电池组，其被构建以使得绝缘安装件通过特定耦合结构耦合到电池单元的顶部。
根据本发明，上述和其他目标可以通过提供一种二次电池组而实现，该二次电池组包括：电池单元，其具有阴极/隔离板/阳极结构的电极组件，该电极组件与处于密封状态的电解液一起安装在电池盒中；绝缘安装件，其具有开口，电池单元的电极端子通过该开口暴露于外，绝缘安装件被构建为如下结构，其中安全元件被安装到绝缘安装件的顶部，绝缘安装件与电池单元顶部直接接触；以及绝缘盖，其耦合到电池单元顶部以使得绝缘盖围绕绝缘安装件而同时安全元件被安装到绝缘安装件，其中电池盒在其顶部设有至少一个耦合槽，且绝缘安装件设有与所述至少一个耦合槽连通的至少一个通孔，从而绝缘安装件到电池单元的耦合通过将至少一个耦合部件通过所述至少一个通孔插入所述至少一个耦合槽来实现，以使得所述至少一个耦合部件不暴露到绝缘盖的外部。
根据本发明的二次电池组包括：电池单元，其中安装有电极组件；绝缘安装件，在其顶部处安装有安全元件，以使得绝缘安装件与电池单元顶部紧密接触；以及绝缘盖，其被耦合到电池单元的顶部。从而，在绝缘安装件和电池单元之间的耦合通过将至少一个耦合部件经所述至少一个通孔插入所述至少一个耦合槽来实现。
在此结构中，所述至少一个耦合部件并未暴露于外。从而，发生短路的可能性被最小化，且电池组的宜人美学外观未受不利影响。此外，通过绝缘安装件使安装到电池单元顶部的部件的数量得以减少，结果就使组装过程被简化，且因此增进生产效率。
电池盒被要求易于制造，且展现大于预定等级的机械强度。为此原因，电池盒是金属容器，优选地是铝容器。
绝缘安装件被构建为如下结构，其中安全部件被安装在绝缘安装件的顶部。绝缘安装件是与电池单元顶部直接接触的绝缘部件。在一个优选实施例中，绝缘安装件的尺寸大致相当于电池单元顶部的尺寸，绝缘安装件在其中部设有第一开口，电池单元的第一电极端子通过该第一开口暴露于外，而绝缘安装件在与第一开口间隔开预定距离的位置处设有第二开口，电池单元的电池盒的顶部的一部分(第二电极端子)通过该第二开口暴露于外。
在一个优选实施例中，绝缘安装件在其相对侧的末端处设有向上突出预定高度的结构(突出结构)，以使得安全元件可稳定地耦合到绝缘安装件的顶部。优选地，每个突出结构具有在水平方向上形成于其内侧的支撑部分。突出结构和支撑部分用于支撑安全元件(例如，保护电路板)的相对末端，以使得安全元件可被稳定安装在绝缘安装件上。根据情况，绝缘安装件可在其前部和/或后部整体地或局部地设有一侧壁，其具有大致与突出结构相同的高度。而且，侧壁可设有突出或槽，且安全元件可在其外侧局部地设有槽或突出，对应于侧壁的突出或槽。从而，通过在侧壁的突出或槽和安全元件的槽或突出之间的接合，安全元件被稳定地安装在绝缘安装件上。
安全元件可包括矩形保护电路模块(PCM)，其具有用于控制电池的过充电、过放电以及过电流的保护电路，以及电连接到保护电路的一对连接部件，其被安装到矩形保护电路模块的底部。例如，安全元件可以是选自由正温度系数(PTC)元件、熔丝和保护电路板组成的组中的一种或多种。
根据情况，安全元件可包括PTC元件和保护电路板。PTC元件的一端可被连接到电池单元的第一电极端子，PTC元件的另一端可被连接到保护电路板，且电池单元的第二电极端子可连接到保护电路板。
优选地，在PTC元件和保护电路板之间的电连接(a)和在电池单元的第二电极端子和保护电路板之间的电连接(b)由可变的连接部件实现。更优选地，用于电连接(a)的连接部件和用于电连接(b)的部件被耦合到保护电路板，且连接部件被耦合到电池单元的相应的电极端子。
连接部件不被特别限制，只要连接部件是由可变导电材料制成即可。优选地，连接部件是镍板。
连接部件被耦合到电池单元的电极端子，而保护电路板被置于电池单元的顶部，以使得在保护电路板和电池单元顶部之间的角度大约90度或更大，可变连接部件弯曲，以使得保护电路板置于绝缘安装件上，且保护电路板与电池单元的顶部平行，且连接部件被耦合到保护电路板，以使得连接部件的弯曲部分朝向同一侧。
例如，镍板可通过点焊耦合到电极端子，而板状PCM被定位以使得PCM垂直于电池单元的顶部，且镍板可被弯曲以使得PCM置于绝缘安装件上，同时PCM平行于电池单元顶部。
所述至少一个耦合部件不被特别限制，只要在所述至少一个耦合部件通过所述至少一个通孔插入所述至少一个耦合槽之后，耦合部件展现大于预定程度的机械强度。
在一个优选实施例中，所述至少一个耦合部件是金属销。优选地，金属销的外直径等于或略大于电池盒的对应耦合槽的内直径，以使得金属销以强迫配合方式插入对应的耦合槽。强迫配合方式是这样一种方式，其中金属销位于对应通孔的入口，使用锤子将外力在金属销上方施加于金属销，以使得金属销通过通孔插入耦合槽。此外，金属销沿着电池单元的纵向方向插入，结果就使在耦合槽、通孔和金属销之间的耦合结构，可能变得更弱，原因在于纵向拉伸力甚于施加到电池单元的垂直冲击。从而，在将粘合剂注入耦合槽和/或通孔之后，耦合部件可通过通孔插入耦合槽，以解决上述问题。
在另一实施例中，所述至少一个耦合部件具有形成于其外侧的螺纹部分。例如，所述至少一个耦合部件可以是螺钉或螺栓。优选地，至少一个耦合部件是螺钉。对应于所述至少一个耦合件的内螺纹结构，可形成在形成于电池盒的顶部的所述至少一个耦合槽的内侧。替代地，在将所述至少一个耦合部件插入所述至少一个耦合槽期间，内螺纹结构可以形成在所述至少一个耦合槽内侧。从而，在所述至少一个耦合槽的内侧处形成内螺纹结构，并非关键。从而，当在耦合槽处形成对应于耦合部件的螺纹部分时，在耦合部件和耦合槽之间的接合力进一步增大，且因此，维持更稳定的结构。
耦合部件具有不暴露于绝缘盖外部的长度。优选地，耦合部件的长度等于或略大于在绝缘安装件处形成的通孔的长度与在电池盒中形成的耦合槽的深度的总和。
根据情况，可将粘合剂应用于电池单元的顶部或绝缘安装件的底部，以弥补由耦合部件提供的耦合强度。
绝缘盖用于保护电池单元免受外部撞击，以弥补安装到电池单元顶部的部件的机械强度，且同时保持电绝缘。由此，绝缘盖可向下延伸预定长度，足以让绝缘盖的至少一部分围绕电池单元的顶部外侧，同时绝缘盖安装在电池单元上。为了最大化此效应，绝缘盖的向下延伸部分可通过粘合方式或机械耦合方式固定到电池单元的顶部外侧。
除了耦合到电池单元顶部的绝缘盖，第二电池组还可以包括另一个绝缘盖(底盖)，其耦合到电池单元的底部。此外，二次电池组还可以包括附接到电池单元的电池盒的外表面的覆膜。从而，可以保护电池单元免受外部撞击且保持电绝缘。优选地，覆膜被附接到电池单元的电池盒的外表面，以使得覆膜围绕绝缘帽的向下延伸部分。
根据本发明的二次电池组适用于各种形式的任意电池单元，与电池单元的种类和形状无关。优选地，该电池单元是棱柱形锂二次电池单元。
附图说明
本发明的上述和其他目标、特征以及其他优势，从下文的具体描述结合附图，将得到更清晰的理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的一个优选实施例的二次电池组在绝缘安装件被耦合到该二次电池组的电池单元之前的结构的前视图；
图2是示出了根据本发明的另一优选实施例的二次电池组在绝缘安装件被耦合到该二次电池组的电池单元之前的结构的前视图；
图3是示出了图1中所示的二次电池组在绝缘安装件耦合到二次电池组的电池单元之后的结构的前视图；
图4是示出了根据本发明的一个优选实施例的二次电池组的分解立体图；
图5是示出了根据本发明的一个优选实施例的电池单元的顶部的局部立体图；
图6是示出了绝缘安装件的立体图，根据本发明，其将耦合到电池单元的顶部；
图7是示出了安全元件的立体图，根据本发明，其将耦合到绝缘安装件；
图8到11是示出了用于组装图1所示的二次电池组的过程的局部前视图；
图12是示出了根据本发明的一个优选实施例的二次电池组的典型视图；
图13是示出了根据本发明的一个优选实施例制造的二次电池组的立体图；
图14和15是示出了本发明的实验实例1的实验过程的照片；而
图16和17是示出了本发明的实验实例2的实验过程的照片。
<附图中主要附图标记的说明>
100：电池单元      110：耦合槽
200：绝缘安装件    210：通孔
230：金属销      231：螺钉
300：安全元件    400：绝缘帽
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。然而应注意，本发明的范围不由所示实施例所限制。
图1是示出根据本发明的一个优选实施例的二次电池组在绝缘安装件被耦合到该二次电池组的电池单元之前的结构的前视图，其中金属销被用作耦合部件；图2是示出根据本发明的另一优选实施例的二次电池组在绝缘安装件被耦合到该二次电池组的电池单元之前的结构的前视图，其中螺钉被用作耦合部件；而图3是示出图1中所示的二次电池组在绝缘安装件耦合到二次电池组的电池单元之后的结构的前视图。
参见这些附图，根据本发明的二次电池组被构建在如下结构中，其中多个耦合槽110形成在电池单元100的顶部，绝缘安装件200设有通孔210，其与耦合槽110分别相通，且金属销230或螺钉231分别通过通孔210插入耦合槽110。电池单元100构建于如下结构中，其中，阴极/隔离板/阳极结构的电极组件(未示出)，与处于密封状态的电解液一起，被安装在电池盒中。电极端子形成于电池单元100的顶部。
绝缘安装件200是具有开口(未示出)的绝缘部件，通过此开口，电极端子暴露于外，同时保持在电池单元100和开口之间的电绝缘。另外，绝缘安装件200在其对侧末端设有结构220，其向上突出预定高度，以使得安全元件(未示出)可稳定地耦合到绝缘安装件200的顶部。在每个突出结构220的内部，沿水平方向形成支撑部分240。突出结构220和支撑部分240构成容纳部分，在其中稳定安装安全元件。另外，绝缘安装件200可在其前部和/或后部设有侧壁250，其具有与支撑部分240大致相同的高度。
形成于绝缘安装件200的相对侧处的通孔210，与形成于电池单元100的顶部处的耦合槽110连通。金属销230或231，作为耦合部件，分别通过通孔120插入耦合槽110，从而实现在绝缘安装件200和电池单元100之间的耦合。
除了金属销230和螺钉231之外，其他能够在通过通孔210插入耦合槽110之后显示出高于预定等级的机械强度的部件，可用作耦合部件。
金属销230或螺钉231的外直径等于或略大于耦合槽110的内直径。当金属销230被用作耦合部件时，以强迫配合方式将金属销230插入对应的槽中，从而稳定地实现在绝缘安装件200和电池单元100之间的耦合。另一方面，当螺钉231被用作耦合部件时，可以在电池单元100的每个耦合槽内侧形成螺纹部分。替代地，在通过旋转螺钉230而将螺钉230插入耦合槽110期间，每个耦合槽110的内侧均可变形，以使得在每个耦合槽110内侧形成内螺纹结构。在此情况下，也实现了在绝缘安装件200和电池单元100之间的紧固耦合。
图4是示出根据本发明的一个优选实施例的二次电池组的分解立体图。
参见图4，根据本发明的二次电池组500，包括电池单元100、绝缘安装件200、包含保护电路板310和正温度系数(PTC)元件320的安全元件、绝缘顶盖400和底盖410、以及覆膜140。
在电池单元100的顶部的相对侧的末端处形成多个耦合槽110，绝缘安装件200通过所述多个耦合槽110耦合到电池单元100的顶部。
绝缘安装件200具有开口，电池单元100的电极端子通过此开口暴露于外。绝缘安装件200的相对侧的末端向上突出预定高度，以使得安全元件可稳定地耦合到绝缘安装件200的顶部。绝缘安装件200被耦合到电池单元100的顶部，以使得绝缘安装件200被拉动而与电池单元100的顶部直接接触。绝缘安装件200具有通孔210(见图1或图2)，其与对应的耦合槽110连通。金属销230，作为耦合部件，通过通孔210插入耦合槽110，从而实现在绝缘安装件200和电池单元100之间的耦合。
绝缘顶盖400被耦合于电池单元100的顶部，以使得绝缘顶盖400围绕绝缘安装件200，同时安全元件被耦合到绝缘安装件200的顶部。绝缘顶盖400向下延伸预定长度，该预定长度足以围绕电池单元100的顶部外侧。授权标签420被附接到绝缘顶盖400的顶部的一侧。通过粘性底盖胶带411将底盖410附接到电池单元100的底部。电池单元100的外周界被绝缘覆膜140所围绕。在下文中将参考图7详细描述安全元件的结构。
在下文中，将参考图5和图6更详细地描述电池单元的顶部和将要耦合到电池单元顶部的绝缘安装件。
图5是示出根据本发明的一个优选实施例的电池单元的顶部的局部立体图。
参见图5，阳极端子120从电池单元100的顶部中央突出，而由金属材料制成的电池盒构成阴极。阳极端子120通过诸如衬垫的绝缘部件121与电池盒电绝缘。从而，通过将镍板部件附接到电池单元100的顶部的预定区域，形成阴极端子130。在电池单元顶部的相对侧的末端形成一对耦合槽110，以使得绝缘安装件200(见图4)通过预定的耦合部件耦合到电池单元100的顶部。
图6是示出绝缘安装件的立体图，根据本发明，该绝缘安装件将耦合到电池单元的顶部。
参见图6，绝缘安装件200的尺寸大致相当于电池单元100顶部的尺寸。绝缘安装件200在其中部设有第一开口201，电池单元100的阳极端子120(见图5)通过第一开口201暴露于外。另外，在绝缘安装件200处形成第二开口202，位于电池单元100顶部的阴极端子130(见图5)通过第二开口202暴露于外，以使得第二开口202和第一开口201间隔开一段预定距离。
绝缘安装件200在其相对侧的末端设有结构220，其向上突出预定高度，以使得安全元件可被稳定地耦合到绝缘安装件200的顶部。在每个突出结构220的内侧沿水平方向形成支撑部分240。突出结构220和支撑部分240构成容纳部分，安全元件在其中稳定地安装。根据情况，绝缘安装件200在其前部和/或后部可设有侧壁250，其高度与支撑部分240的高度大致相同。在侧壁250处形成突起260，其接合到例如形成于保护电路板310(见图4)的对应区域处的槽内，从而有助于保护电路板的稳定耦合。
另外，绝缘安装件200设有通孔210，其与电池单元的耦合槽分别连通。当螺钉231(见图2)被用作耦合部件时，在每个通孔210内侧形成螺纹部分。替代地，每个通孔210的内侧可局部变形，以使得在螺钉230拧入耦合槽110期间，在每个通孔210内侧形成内螺纹结构，不过也可以不在每个通孔210内侧形成螺纹部分，因为绝缘安装件200由例如绝缘共聚物树脂制成。
图7是示出安全元件的立体图，根据本发明，该安全元件将耦合到绝缘安装件。
参见图7，安全元件300包括保护电路板310和PTC元件320。保护电路板310被构建于印刷电路板(PCB)结构中，在该结构中，用于控制电池的过充电、过放电以及过电流的保护电路(未示出)被印刷在由环氧树脂合成物所制成的矩形结构上。保护电路板310在其前部和/或后部也设有槽340，其对应于形成在绝缘安装件200(见图6)的侧壁处的突出260(见图6)。
一对镍板331和332也附接到保护电路板310的底部，它们将各构件电连接到保护电路板。具体而言，镍板331和332分别电连接到保护电路板310的阳极和阴极。
从而，PTC元件320的一个末端连接到电池单元(未示出)的阳极端子，PTC元件320的另一个末端连接到保护电路板310的阳极，而电池单元的阴极端子直接连接到保护电路板310的阴极，从而实现了在安全元件300和电池单元之间的电连接。
在下文中，将参考图8至图11详细描述用于组装在图1中示出的二次电池组的过程，图8至图11是示出二次电池组组装过程的局部前视图。
首先参见图8，电池单元100在其顶部的相对侧的末端处设有一对耦合槽110，且绝缘安装件200设有与电池单元100的耦合槽连通的通孔。金属销230，作为耦合部件，分别通过通孔120插入耦合槽110，从而实现了在绝缘安装件200和电池单元100之间的耦合。如前所述，将金属销230插入耦合槽110，以强迫配合方式实现。从而，以高耦合强度完成了在绝缘安装件200和电池单元100之间的耦合。然而，根据情况，可在耦合槽110或通孔210中注入粘合剂，或向绝缘安装件200的底部或电池单元100的顶部施加粘合剂，从而进一步增强在绝缘安装件200和电池单元100之间的耦合强度。
从而，如图9和图10所示，安全元件300，包括保护电路板310和PTC元件320，被置于绝缘安装件200上。具体而言，当保护电路板310被定位以使得保护电路板310垂直于电池单元100的顶部时，PTC元件320的如前所述连接到保护电路板310的阳极的一个末端，被连接到电池单元100的阳极端子120，PTC元件320的另一个末端被连接到保护电路板310的阳极，而电池单元100的阴极端子130连接到保护电路板310的阴极。此时，在PTC元件320和保护电路板310之间的电连接，以及在电池单元100的阴极端子和保护电路板310之间的电连接，使用镍板331和332实现。
随后，镍板331和332弯曲，以使得保护电路板310可以与电池单元100的顶部平行地被置于绝缘安装件200上。镍板331和332被耦合到保护电路板310，以使得镍板331和332的弯曲部分朝向同一侧。
最后，如图11所示，绝缘盖400被耦合到电池单元的顶部，以使得绝缘盖400围绕绝缘安装件200，同时安全元件被置于绝缘安装件200上。绝缘盖400的向下延伸部分围绕电池单元100的顶部的外侧。从而完成在绝缘盖400和电池单元100之间的机械耦合。
图12是示出根据本发明的一个优选实施例的二次电池组的示意图，其构建为其中顶盖和底盖耦合到电池单元的结构。
参见图12，除了耦合到电池单元100顶部的绝缘盖400之外，另一个绝缘盖(底盖)410被耦合到电池单元100的底部。具体而言，双面底盖胶带411被附接到电池单元100的底部，而绝缘底盖410被底盖胶带411固定到电池单元100的底部。
图13是示出根据本发明的一个优选实施例制造的二次电池组的立体图。
参见图13，第二电池组500被构建为如下结构，其中二次电池组500的除外部输入和输出端子部分之外的其余部分，均通过绝缘顶盖400、覆膜149和底盖(未示出)与外部电绝缘，而安全元件和绝缘安装件被耦合到电池单元的顶部。
形成于电池单元顶部的耦合槽以及对应于耦合槽的耦合突出的形状、位置和数量，均可基于上述说明在本发明的范围内进行改变。
在下文中，将更为详细地描述本发明的实例。然而，应注意到，本发明的范围不受所示的实例所限。
[实例1]
通过以普遍公知成分比例添加锂钴氧化物、PVdf以及导电剂而制备的浆料，被涂覆在铝箔上，以制造阴极。通过以普遍公知成分比例添加石墨、PVdf以及导电剂而制备的浆料，被涂覆在铜箔上，以制造阳极。
尺寸略大于阴极和阳极的尺寸的隔离板被分别置于阴极和阳极之间，以制造电极组件。所制造的电极组件被安装在棱柱形的铝电池容器中。电池容器罩被安装到电池容器，电解液通过一注入口注入电池容器，而注入口被紧密密封，以制造电池单元。
在电池单元顶部放置绝缘安装件，以使得形成在绝缘安装件处的通孔与形成在电池单元顶部相对侧的末端处的耦合槽对准，且金属销通过通孔插入耦合槽，如图1所示，从而使绝缘安装件被耦合到电池单元。
随后，安全元件被连接到绝缘安装件，绝缘顶盖和底盖被耦合到电池单元，且电池单元的外周界被覆以一覆膜，以制造二次电池组。
[实例2]
如图1所示将螺钉作为耦合部件通过通孔拧入耦合槽，除此之外，以与实例1相同的方式制造二次电池组，以使得绝缘安装件耦合到电池单元。
[对比实例1]
以与实例1相同的方式制造二次电池组，不同之处在于，绝缘安装件通过施加在绝缘安装件和电池单元之间的粘合剂耦合到电池单元，不在电池单元和绝缘安装件的顶部形成耦合槽与通孔，也不插入耦合部件。
[实验实例1]
在根据实例1制造的20个电池组、根据实例2制造的20个电池组以及根据对比实例1制造的20个电池组上，执行弯曲测试，以测量在每个电池组的电池单元和耦合到电池单元的绝缘安装件之间的耦合强度(见图14和15)。具体而言，在每个二次电池组的顶盖和底盖被固定的同时，施加到每个二次电池组的中部的负荷逐渐增大，以测量当电池组断裂时负荷的幅度。实验结果在下表1中示出。
<表1>