专利名称：电池组合体的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池组合体。
热敏电流阻断元件一般安装在位于电池主体的外表面上的引线之间。当电池产生的异常热量引起过充电等时，热敏电流阻断元件检测热量，中断或降低通过引线的电流，可防止电池的热逸出。
该热敏电流阻断元件的具体例子包括PTC(正温度系数)元件、热熔丝和双金属器件。PTC元件包括具有正温度系数的电阻，使得当温度升高时，电阻率升高。当温度达到预定水平时，PTC元件突然上升，限制电流。热熔丝包括由其中含有在相对低的温度下熔化的低熔点合金制成的引线。当温度达到预定水平时，该引线熔化，中断电流。双金属器件包括具有不同的膨胀系数和触点的两片金属板的叠层。当温度达到预定水平时，两片金属板从触点分开，中断电流。
为确保热敏电流阻断元件的运行，必须将电池中的温度升高快速并可靠传输到热敏电流元件上。为此，热敏电流阻断元件一般安装在电池主体的外表面上。
然而，当电池组合体经受振动或掉落引起的冲击时，热敏电流阻断元件可与电池主体的外表面分离。在这种情况下，当电池的温度升高时，热敏电流阻断元件不能快速检测到热量，导致对限制电流的操作的延迟。当该延迟增大时，在限制电流之前电池中的温度过度升高，使得电池热量逸出。
甚至在产生振动或冲击时，本发明的电池组合体可保持热敏电流阻断元件与电池主体外表面紧密接触。在该结构中，电池主体中的热量可快速并可靠传送到热敏电流阻断元件上，确保可防止电池热量逸出。
本发明的靠压部分可以是与外壳整体形成的突起，或者可以是与外壳分开形成的靠压部件，并适合于安装外壳上。在靠压部分与外壳整体形成的情况下，可防止靠压部分偏离位置或从外壳脱落，确保热敏电流阻断元件与电池主体的外表面紧密接触。
在靠压部分是与外壳分开形成的靠压元件的情况下，优选靠压元件包括弹性元件或弹簧元件。这些元件起到吸收施加给电池组合体的振动或冲击的作用，可防止热敏电流阻断元件的损坏。
更优选靠压部分由导热率比外壳要低的材料形成。在该结构中，可防止电池中产生的热量经过靠压部分传送到外壳，然后逸出电池外部，确保热敏电流阻断元件检测到电池主体的温度升高。
图3是电池组合体的第二实施例的截面图；图4是描述第二实施例的突起的放大图；和图5是电池组合体的第三实施例的截面图。
发明详述第一实施例参考
图1和2，下文将进一步描述本发明电池组合体的第一实施例的示意例子。
图1描述本实施例的电池组合体1的透视图，而图2描述本实施例的电池组合体1的截面图。电池组合体1包括外壳10、位于外壳10内部的电池主体20、安装在电池主体20的外表面上PTC元件30(对应本发明的热敏电流阻断元件)和与外壳10的内表面14相接的垫圈15(对应本发明的靠压部分)。
电池组合体1的外壳10形成在大体扁平的箱中，通过将分成基本相同的垂直部件的壳部分11与盖部分12结合而形成。
所述壳部分11由聚碳酸酯树脂制成扁平盒状，其中收纳电池主体20。另一方面，由聚碳酸酯形成扁平箱形式的盖部分12，与壳部分11咬合，从而装配在壳部分11上，覆盖电池主体20。分别形成壳部分11的侧壁部11A和盖部分12的侧壁部分12A，从而安装在其配合部件上。在配合区处超声波相互焊接侧壁部分。
将放置在电池组合体1的内部的电池主体20是棱形锂离子二次电池。电池主体20包括端封闭的棱形容器内的铝质电池壳21。在电池壳21的内部，装纳发电元件。电池壳21也充满电解质。电池壳2开口通过盖部分而封闭。盖部分与负极端子23固定，绝缘填料夹在其间。
尽管未详细描述，将连续长度的正极与连续长度的负极层叠，正负极的两侧上均具有活性材料层，隔板插在正负极之间，然后卷绕叠层，形成发电元件。在所卷绕的正极和负极中，曝露的最外边缘没有活性材料层，并与电池壳21的内表面接触。从正极引出正引线，捻缝到与盖部分焊接的集电垫圈上。另一方面，从负极引出负引线，捻缝到负极端子23的集电垫圈上。
电池主体20与防止过充电或过放电的保护电路板31相连。保护电路板31包括预置的封装电子器件以及与外部装置连接的外端子，外部装置位于尺寸几乎与电池主体20的盖部分相同的方形印刷电路板上。保护电路板电池壳21与盖表面22相对，并经引线部分26与电池主体20相连。外端子32经位于外壳10上的开窗部分13暴露给外部。
冲压镍板，然后卷曲镍板，形成引线部分26，包括较长的正引线27和较短的负引线28。在其一端将负引线28焊接到电池主体20的负极端子23上，并在另一端与保护电路板31的预定位置相连。
另一方面，通过卷曲形式的镍板形成的两个引线片27A、27B，形成正引线27。利用PTC元件，在其端相互连接两个引线片27A、27B，形成较长长度的卷带，两个引线片之一的引线片27A在其大体中心位置处弯曲，产生大体L形状。正引线27沿底表面24和电池主体20的侧表面25(对应本发明的外表面)延伸，并用绝缘胶带29粘接到电池主体20上。将位于电池主体20底表面24上的正引线27的端点焊接到位于电池壳21的底表面上的Al/Ni包覆材料上。Al/Ni包覆材料固定到电池壳21的底表面上，Al表面面对电池壳21。正引线27与Ni表面连接，面对另一侧。另一方面，位于电池主体20的侧表面25上的正引线27的另一端与保护电路板31上预定位置连接。
在外壳10的内部，装备垫圈15。由橡胶形成方形垫圈15(对应本发明的弹性元件)，并用胶粘剂粘接到外壳11的内表面14上，与PTC元件30相对，PTC元件30与电池主体20相接。垫圈15的厚度比外壳10的内表面14与电池主体20相接的PTC元件30之间的缝隙略大一些。在该结构中，当电池主体20位于外壳10内时，PTC元件30夹在垫圈15与电池主体20的侧表面25之间。在这种情况下，保持垫圈15垂直略微受压。所得的弹性恢复力使得PTC元件30靠压在电池主体20的侧表面25上。
至于橡胶形成垫圈15，利用导热率比聚碳酸酯树脂要低的材料，形成外壳10。在该结构中，可防止已从电池主体20传输到PTC元件30的热量经垫圈15传送到外壳10，然后逸出到外部。
下文将描述具有上述组成部分的本发明的效果和优点。
当一般使用电池组合体1时，电池主体20的温度保持在通常范围内。在该点处，电流正常通过，而不受PTC元件30限制。
另一方面，当由于过充电等在电池主体20发生异常放热时，热量传输到与电池主体20的侧表面25紧密接触的PTC元件30上。当温度升高到预定值之外时，PTC元件30的电阻率突然升高，降低电流。如此，通过电路的电流限制到一个安全水平，防止温度进一步升高。
在产生或使用期间，由于某些因素，电池组合体1可产生振动或冲击。例如，在电池组合体1的制备期间，电池主体20位于壳部分11内。盖部分12放入壳部分11内。然后相互焊接壳部分11和盖部分12。由于一般利用超声波焊接工艺完成该焊接，所得的超声波对电池组合体1产生冲击。同时在使用期间，当失手或其它失误掉落时，可对电池组合体1产生冲击。
当该振动或冲击导致引线部分26或PTC元件30从电池主体20的侧表面25分离时，电池主体20产生的热量不能快速传输到PTC元件30上。在电池主体20的温度升高到预定值之外的时间与PTC元件30检测到热量以便限制电流通过电路的时间之间，产生时间延迟。在该时间延迟期间，电流通过电路，导致电池主体20的发热反应继续，从而电池热量逸出。
然而按照本实施例，外壳10具有位于其中的垫圈15。垫圈15的弹性力使得PTC元件30靠压在电池主体20的侧表面25上。在该结构中，甚至产生如上所述的振动或冲击时，PTC元件30可与电池主体20的侧表面25保持紧密接触。因此，电池主体20所产生的热量可快速并可靠传输到PTC元件30上，确保防止电池热量逸出。
弹性橡胶形成垫圈15，从而起到吸收施加给电池组合体1的振动或冲击的作用。因此，可防止对PTC元件30的损坏。
此外，至于形成垫圈15的橡胶，使用导热率比形成外壳10的聚碳酸酯树脂要低的材料。在该结构中，可防止已从电池主体20传输到PTC元件30上的热量经垫圈15传送到外壳10，然后逸出到外部。这确保电池主体20的温度升高被PTC元件30所检测，从而确保防止电池热量逸出。第二实施例参考图3和4，下文将进一步描述本发明电池组合体的第二实施例的示意例子。在本实施例中，与第一实施例相同的构件用第一实施例所用的相同标号表示，其描述忽略。
本实施例的电池组合体2包括具有与第一实施例所用的相同构件的电池主体20，位于具有与第一实施例所用的相同组成部分的外壳10内。
外壳10具有位于其中的替代第一实施例的垫圈15的肋形突起41。该突起41从外壳10的内表面14突出，与电池主体20相接的PTC元件30相对。突起41的突起高度几乎与外壳10的内表面14和PTC元件30之间的缝隙相同。在该结构中，当电池主体20位于外壳20内时，PTC元件30夹在突起41与电池主体20的侧表面25之间。突起41的压力使得PTC元件30靠压在电池主体20的侧表面25上。
在该结构中，甚至产生振动或冲击时，电池组合体2可保持PTC元件30与电池主体20的侧表面25紧密接触，类似于第一实施例。因此，电池主体20产生的热量可快速并可靠传输到PTC元件30上，确保防止电池热量逸出。此外，突起41与外壳10整体形成，从而不会象与外壳10分开形成的元件那样，偏离位置或掉落。这确保了PTC元件30与电池主体20的侧表面25紧密接触。第三实施例参考图5，下文将进一步描述本发明电池组合体的第三实施例的示意例子。在本实施例中，与第一实施例相同的构件用第一实施例所用的相同标号表示，其描述忽略。
本实施例的电池组合体3包括具有位于外壳10内的叠层膜形电池主体50，外壳具有与第一实施例所用的相同组成部分。
电池主体50包括由叠层膜制成的电池壳51和位于电池壳51内部的发电元件52。
按顺序层叠聚对苯二甲酸亚乙酯膜、铝箔、胶粘剂层、第一改性聚烯烃层和第二改性聚烯烃层，第二改性聚烯烃层在内侧，得到层叠膜，弯曲层叠膜，然后在其侧焊接叠层形成袋，这就是电池壳51。发电元件52和电解质经其开口放入电池壳51内。接着，封闭并热触粘接电池壳的开口，密封电池壳51。
层叠正极和负极，隔膜插在其间，然后类似于第一实施例卷绕叠层，制备发电元件52。分别从正极和负极引出正引线和负引线。这些引线的前端经密封部分53引到外部。弯曲正引线和负引线之一的引线55的前端，形成沿密封部分53的外表面54延伸的发夹曲线，并与引线片56之一相连，PTC元件30插在其间。引线片56是镍板形成的短条。引线片56的另一端与保护电路板31上的预定位置相连。尽管未详细表示，另一引线的前端与与保护电路板31上的预定位置相连。
外壳10具有位于内表面14上的垫圈57。类似于第一实施例，垫圈57由方形橡胶形成，并与外壳10的内表面14相连，胶粘剂与电池主体50相接的PTC元件30相对。垫圈57的厚度比外壳10的内表面14与PTC元件30之间的缝隙要略微大一些。在该结构中，当电池主体50位于外壳10内时，PTC元件30夹在垫圈57与电池主体的密封部分53之间。此时，保持垫圈57略微垂直受压。所得的弹性恢复力使得PTC元件30靠压在密封部分53的外表面54上。
在该结构中，甚至产生振动或冲击时，电池组合体3可使PTC元件30与密封部分53的外表面54紧密接触。因此，电池主体50所产生的热量可快速并可靠传输到PTC元件30上，类似于第一实施例，确保防止电池热量逸出。
在电池主体50的密封部分53处，封闭并热触粘接袋形电池壳51的开口。密封部分的厚度小于装纳发电元件52的那部分厚度。因此，当电池主体50放入外壳10内，在外壳10的内表面14与密封部分53的外表面54之间存在空间。在该空间内放置PTC元件30和垫圈57。在该结构中，可有效利用外壳10的内空间，可使整个电池组合体3最小。
本发明的技术范围不受上述实施例所限制。如下组成部分包括在本发明的技术范围内。
(1)尽管关于热敏电流阻断元件使用PTC元件30的情况，已描述于上述实施例，热敏电流阻断元件的种类并不限定于按照本发明的上述实施例。例如，可以使用热熔丝、双金属器件等。
(2)尽管关于橡胶制成的垫圈15用作弹性元件的情况，已描述于第一实施例，靠压元件的种类并不限定于第一实施例。例如，可使用片簧、弹簧线圈等。
(3)尽管关于垫圈15、57与外壳10的内表面14粘接的情况，描述于第一实施例和第三实施例。靠压元件并不必须需要按照本发明与外壳10的内表面粘接。这些垫圈可仅仅夹在外壳10的内表面和热敏电流阻断元件之间。
(4)尽管关于垫圈15均是由导热率比形成外壳10的聚碳酸酯树脂要低的橡胶材料形成的弹性元件的情况，描述于第一实施例和第三实施例，靠压元件并不必须需要由按照本发明弹性元件形成。例如，这些垫圈可以由合成树脂形成。另一方面，这些垫圈并不必须需要由导热率比外壳要低的材料形成。例如，这些垫圈可以由与外壳一样的材料形成。
(5)尽管关于突起41的形式是肋的情况，描述于第二实施例，突起的形状并不限定于按照本发明的第二实施例。例如，突起的形式可以是柱。
(6)尽管关于垫圈15和57以及突起41的数量均只是1个的情况，描述于各种实施例，靠压元件的数目并不限定于按照本发明的这些实施例。靠压元件的数目可以是2个或更多。
参考具体实施例，描述了本发明，本领域的技术人员可清楚，进行的各种改变和改型并未脱离发明范围。
该申请基于2001年4月11日登记的日本专利申请No.2001-112644，其整个内容包含在内作为参考。
权利要求
1.电池组合体，包括如下元件外壳；电池主体，位于所述外壳内；热敏电流阻断元件，安装在所述电池主体的外表面上；和靠压元件，位于所述外壳的内表面上，用于将所述热敏电流阻断元件靠压在所述电池主体的外表面上。
2.按照权利要求1的电池组合体，其中所述靠压元件是与所述外壳的内表面相接的弹性元件。
3.按照权利要求1的电池组合体，其中所述靠压元件是与所述外壳的内表面相接的弹簧元件。
4.按照权利要求1的电池组合体，其中所述靠压部分由导热率比所述外壳要低的材料形成。
5.按照权利要求2的电池组合体，其中所述靠压部分由导热率比所述外壳要低的材料形成。
6.按照权利要求3的电池组合体，其中所述靠压部分由导热率比所述外壳要低的材料形成。
7.按照权利要求1的电池组合体，其中所述靠压部分是位于所述外壳的内表面上的突起，并与所述外壳整体形成。
全文摘要
本发明的电池组合体包括外壳、位于外壳内的电池主体和安装在电池主体的外表面上的热敏电流阻断元件。在外壳的内表面上,提供靠压部分,用于将热敏电流阻断元件靠压在电池主体的外表面上。在该结构中,甚至当电池组合体产生振动或冲击时,热敏电流阻断元件可与电池主体的外表面保持紧密接触。因此,电池主体产生的热量可快速并可靠传输到热敏电流阻断元件上,确保防止电池热量逸出。
文档编号H01M2/10GK1380713SQ0210585
公开日2002年11月20日 申请日期2002年4月11日 优先权日2001年4月11日
发明者得原幸夫 申请人:杰士魅力科股份有限公司