专利名称：带有正温度系数器件的可再充电电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可再充电电池。更具体地说，本申请涉及一种包括正温度系数(PTC)器件的可再充电电池，该器件包括设置在PTC主体的表面上的覆盖件。
本申请要求享有申请日为2005年7月25日、申请号为2005-0067192的韩国专利申请的优先权，该申请公开的全部内容作为本发明的参考。
背景技术：
可再充电电池通过反复充电、放电操作可再利用。可再充电电池可用于先进的电子设备，如蜂窝电话、笔记本电脑和录像摄像机。
锂可再充电电池可提供约3.6V的工作电压，此电压约高于Ni-Cd电池或Ni-MH电池电压的三倍。另外，锂可再充电电池单位重量的能量密度高，因此广泛用于先进电子技术领域。
锂可再充电电池可使用以锂为基的氧化物作为正电极活性物质及使用碳作负电极活性物质。可将锂可再充电电池制作成不同的形状，如圆柱形、方形和袋形(pouches)。
可再充电电池可包括裸电池(bare cell)、含有保护电路的保护电路模块、设置在保护电路模块和裸电池之间的PTC器件、以及设置在形成于保护电路模块和裸电池之间的空隙中的模制树脂。裸电池可包括壳体、容纳在壳体中的电极组件和与壳体耦连的盖组件。
另外，可将如PTC器件、热熔丝和保护电路模块之类的安全部件安装在壳体的外部。安全部件可与裸电池的正和负电极端子连接。如果可再充电电池的电压由于升温、电池的过充电或过放电而突然升高时，安全部件可切断电池的电流。
图1是安装有常规的PTC器件170的可再充电电池的部分透视图。
PTC器件170是可逆的安全部件，由于可再充电电池故障引起可再充电电池内部温度升高而超过预定温度时，该安全部件能中止或减小流过它的电流。
参考图1，传统的可再充电电池的PTC器件170可包括PTC主体174，其具有呈平的上、下表面的圆柱形结构；第一导电部分172，其与PTC主体174的上表面耦连，并与负或正电极耦连；第二导电部分176，其与PTC主体174的下表面耦连，并与用于与外部设备接触的端子220耦连。在PTC器件170和盖板110之间可设置绝缘件185，以防止壳体11和PTC器件170之间因壳体11与PTC器件170的极性可能相反而引起的短路。
PTC主体174可通过将导电颗粒分散到结晶聚合物中制成。只要可再充电电池的内部温度维持在预定温度以下，电流就可流过PTC主体174。如果可再充电电池内部的温度超过预定温度，PTC主体174将会膨胀而增加导电颗粒之间的距离，因此中断或减小流过它的电流。这可以防止电池爆炸或其它的损坏。另外，如果可再充电电池的内部温度降到低于预定温度时，结晶聚合物收缩，使导电颗粒结合在一起，电流又能流过PTC主体174。
然而，在制造过程中，将如环氧模塑料(epoxy-molding compound)之类的热熔树脂注入保护电路模块和盖板之间的空隙时，传统的PTC器件170可能受损。热熔树脂冷却时，PTC主体174将收缩，围在PTC主体174周围的硬树脂会阻碍PTC主体174的膨胀。这样，PTC器件170在预定温度时可能不能中断或减小电流。因此即使当内部温度达到危险程度，电池仍可能继续工作。
此外，热熔树脂是在大约200℃的温度下与PTC主体174的表面直接接触，如果PTC主体174在该热熔树脂之后冷却时，PTC主体174中可能会出现断开现象(trip phenomenon)，因此导致均匀分布在PTC主体174中的导电颗粒部分偏置而产生电阻偏差。PTC器件170的工作温度可能与原始预定温度不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括PTC器件的可再充电电池，该PTC器件包括设置在PTC主体的表面上的覆盖件，以防止在制造过程中热熔树脂直接与PTC主体的表面接触。
本发明的其它特征记载于以下的内容中，其中一部分特征可从这些描述中明显得知，或者从本发明的实践中得到启示。
本发明披露的可再充电电池包括裸电池，该裸电池包括设置在壳体里的电极组件以及与位于壳体上部的开口耦连的盖组件；保护电路模块；正温度系数器件，其包括与裸电池的一个电极电耦连的第一导电部分、与保护电路模块电耦连的第二导电部分、设置在第一导电部分和第二导电部分之间的正温度系数主体和至少覆盖正温度系数主体的一部分表面的覆盖件；以及设置在保护电路模块和裸电池之间的空隙中的模制树脂。
应当理解的是，前面的概述和后面的详细描述都是示例性和解释性的，用于进一步解释所要保护的本发明。
为进一步理解本发明所提供的附图构成本说明书的一部分，它们图示出了本发明的一些实施方式，并与文字说明部分一起用于解释本发明的原理。
图1是包括传统的PTC器件的可再充电电池的部分透视图；图2是本发明一示例性实施方式的可再充电电池的分解透视图；图3是本发明一示例性实施方式的可再充电电池的PTC器件的分解透视图；图4是沿图3中A-A线剖切的截面图。
具体实施例方式
下文将参考示出了本发明一些实施方式的附图更全面地阐述本发明。当然，本发明可以有很多不同的实施形式，而不限于本说明书列举的实施方式。更明确地说，提供这些实施方式是为了向本领域技术人员全面、透彻地披露本发明的范围。为了清晰起见，附图中夸大了层和区域的尺寸和相对尺寸。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
应当理解，若提到如层、膜、区域或基底之类的元件在另一元件“上”时，这些元件可以直接处于所述另一元件的上面，或者它们之间也可存在中间元件。反之，若提到一个元件“直接处于”另一元件上时，它们之间不存在中间元件。
图2是本发明一示例性实施方式的可再充电电池的分解透视图。
参见图2，可再充电电池10可包括裸电池、包括保护电路的保护电路模块300、设置在保护电路模块300和裸电池之间的PTC器件170’、以及设置在保护电路模块300和裸电池之间的空隙中的模制树脂。
裸电池可包括电极组件12、容纳电极组件12的壳体11以及与壳体11耦连的盖组件100。
电极组件12可包括板形正和负电极13和15。板形可增加电容量。正和负电极13和15之间可插入隔板14，以使正电极13和负电极15绝缘。正电极13、隔板14和负电极15可依次层叠并卷成凝胶卷(jellyroll)状。负电极15可通过将如碳之类的负电极活性物质敷覆到铜箔制成的负电极集电体上而制成。正电极13可通过将如LiCoO2之类的正电极活性物质敷覆到铝箔制成的正电极集电体上而制成。隔板14可包括聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯与聚丙烯的共聚物。隔板14可比正和负电极13和15宽，以防止正和负电极13和15之间短路。正和负电极抽头16和17可与正和负电极13和15耦连并从电极组件12朝上伸出。在正和负电极抽头16和17与电极组件12之间的边界面积处围绕正和负电极抽头16和17可缠绕绝缘片18，以防止正和负电极13和15之间短路。
方形二次电池的壳体11可以是金属的容器，其具有通过深冲压工序制得的基本为六面体的结构。壳体11可由如铝或铝合金之类的具有重量轻的导电金属制成，其也可用作接线端子。壳体11中可容纳电极组件12和电解质。壳体11可包括处于上部的开口以容纳电极组件12。该开口可用盖组件100封闭。
盖组件100可包括盖板110、电极端子130和固定架182。盖板110可包括端子孔111，电极端子130可从所述孔中穿过。垫圈120可环绕在电极端子130的周围以使电极端子130与盖板110绝缘。
盖板110的下面设有绝缘板140，接线板150可位于绝缘板140的下面。电极端子130的下端部分可与接线板150耦连。电极组件12的负电极15可通过负极抽头17和接线板150与电极端子130电耦连。可将正极抽头16焊接到盖板110或壳体11上。在接线板150下面可设置绝缘壳体190。绝缘壳体190的中心可形成有引导通孔191，该壳体的一侧可形成有电解质通孔192。正和负电极的极性可颠倒。
在盖板110的一侧可设置电解质注入孔112以将电解液注入壳体11中。将电解质注入壳体11中后，可用塞子160或球形件密封电解质注入孔112。 可将固定架182安装在盖板110的另一侧的突起181上，以增强该处的模制树脂的抵抗切向力和弯曲力的强度。
在壳体11的外部可安装包括PTC器件170’和保护电路模块300的安全部件。安全部件可与可再充电电池的正和负电极端子连接，当由于高温、可再充电电池的过充电或过放电导致的可再充电电池的电压突然升高时，安全部件可中断或减小电流以防止可再充电电池损坏。保护电路板可包括将电池连接到充电器或电子设备上的外部引线311和321以及电引线360和370。电引线360可与板210耦连。
利用热熔工序将模制树脂填充在保护电路模块300和裸电池之间的空隙中，用作抵抗外部弯曲力和挤压的支撑机构。
图3是本发明一示例性实施方式的可再充电电池的PTC器件170’的分解透视图。图4是沿图3中A-A线剖切的截面图。
参考图3和图4，PTC器件170’可包括与裸电池的一个电极电耦连的第一导电部分172、与保护电路模块电耦连的第二导电部分176、使第一导电部分172与第二导电部分176耦连的PTC主体174；以及包围PTC主体174的上和下表面的覆盖件177。
如图3所示，第一导电部分172可与PTC主体174的上表面部分接触，第二导电部分176的一端部可与PTC主体174的下表面部分接触。第二导电部分176的另一端部可与连接到外部设备的端子(未示出)电耦连。
或者，可将第一、第二导电部分172和174分别与PTC主体的左部和右部连接。
根据本发明的另一示例性实施方式，可省去第一导电部分，用盖板或电极端子作为第一导电部分。在这种情况下，盖板或电极端子可与电极组件的一个电极电耦连。
尽管图3中所示的PTC主体174具有圆柱形结构，PTC主体174可以有其它不同的形状。
可通过将导电颗粒分散到结晶聚合物中制成PTC主体174。导电颗粒可包括如镍粉之类的金属颗粒或碳颗粒。结晶聚合物可包括如聚乙烯树脂或以聚烯烃为基的树脂之类的合成树脂。
另外，每个覆盖件177可包括可移动的减震部件和/或内部空隙部分。 覆盖件177可防止PTC主体174在构成电池组(battery pack)的热熔过程中与热熔树脂(未示出)直接接触。因此，在热熔树脂冷却时，覆盖件177可防止PTC主体174收缩，因而可避免出现断开现象。
PTC器件170’还可包括设置在PTC主体174表面上的抗氧化覆盖层(未示出)。覆盖件177可包围抗氧化覆盖层，以防止热熔树脂与抗氧化覆盖层直接接触，因此可防止抗氧化覆盖层变形或移动。
当PTC器件170’正常工作时，覆盖件177的内部空隙部分可允许PTC主体174充分膨胀。PTC器件170’正常工作时，与PTC主体174表面接触的减震部件也可允许PTC主体174充分膨胀。减震部件可包括如胶合带或双面胶合带之类的弹性部件。如果采用双面胶合带，双面胶合带的一侧可与PTC主体174和第二导电部分176粘接，双面胶合带的另一侧可与绝缘件粘接，借此固定PTC器件170’(图2)。
覆盖件177可围绕PTC主体174的全部表面、仅包围PTC主体174的上和下表面或仅包围PTC主体174的上表面。
显然，对本领域技术人员来说，在不超出本发明的构思和范围的前提下可对本发明作出各种改型和变换。因此，本发明力图涵盖本发明所附权利要求所要求的保护范围及其等同范围内的改型和变换。
权利要求
1.一种可再充电电池，包括裸电池，其包括装在壳体内的电极组件以及与位于壳体上部的开口耦连的盖组件；保护电路模块；正温度系数器件，其包括与所述裸电池的一个电极电耦连的第一导电部分、与所述保护电路模块电耦连的第二导电部分、设置在所述第一导电部分和第二导电部分之间的正温度系数主体和至少覆盖所述正温度系数主体的一部分表面的覆盖件；及设置在所述保护电路模块和裸电池之间的空隙中的模制树脂。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述第一导电部分与所述正温度系数主体的平坦的上表面的一部分相接触，及其中所述第二导电部分与被设置成与所述第一导电部分相对的正温度系数主体的下表面的一部分相接触。
3.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述覆盖件覆盖所述正温度系数主体的整个上表面。
4.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述覆盖件覆盖所述正温度系数主体的整个上表面。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述覆盖件覆盖所述正温度系数主体的整个上表面和所述正温度系数主体的整个下表面。
6.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中，所述覆盖件覆盖所述正温度系数主体的整个上表面和所述正温度系数主体的整个下表面。
7.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述覆盖件包括可移动的减震部件。
8.根据权利要求7所述的可再充电电池，其中，所述减震部件包括弹性部件。
9.根据权利要求8所述的可再充电电池，其中，所述弹性部件是胶合带或双面胶合带。
10.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述覆盖件包括内部空隙部分。
11.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述正温度系数器件还包括设置在所述正温度系数主体的表面上的抗氧化覆盖层。
12.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中，所述正温度系数主体包括分散在结晶聚合物中的导电颗粒。
13.根据权利要求12所述的可再充电电池，其中，所述导电颗粒包括金属颗粒或碳颗粒。
14.根据权利要求12所述的可再充电电池，其中，所述结晶聚合物包括聚乙烯树脂或以聚烯烃为基的树脂。
全文摘要
本发明公开了一种可再充电电池，其包括PTC器件，该PTC器件包括设置在PTC主体表面上的覆盖件，以便在构成电池组时防止高温热熔树脂与PTC主体的表面直接接触，并可提供在PTC器件工作时允许PTC主体膨胀的空间。
文档编号H01M2/34GK1941489SQ20061014701
公开日2007年4月4日 申请日期2006年7月25日 优先权日2005年7月25日
发明者金俊虎 申请人:三星Sdi株式会社