專利名稱：使用安全元件的二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種具有安全元件的二次電池，更特別的是具有機(jī) 械式連接傳感器作為安全元件的二次電池，該機(jī)械式連接傳感器是固 定于電池單元的外部以檢測(cè)電池單元的壓力，其中該機(jī)械式連接傳感 器是與電阻器及電池單元的端子相連接，且當(dāng)因?yàn)殡姵貑卧牟徽?操作而導(dǎo)致電池單元的內(nèi)部壓力增加，且造成電池單元膨脹時(shí)，機(jī)械 式連接傳感器便開始運(yùn)作，由此將累積于電池單元中的電能強(qiáng)制地消 耗于電阻器，藉此降低電池單元的能量，進(jìn)而防止電池單元發(fā)生爆炸。
背景技術(shù)：
隨著如膝上型電腦、行動(dòng)電話、視頻攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等可攜式 電子設(shè)備的使用日益增加，具有高能量密度、可作為可攜式電子設(shè)備 的電源使用的二次電池的需求也水漲船高。此外，電動(dòng)車所需的二次 電池也日益增加。鋰離子電池是一種二次電池，該鋰離子電池包含以 含碳材料制成的陽(yáng)極，以鋰金屬氧化物制成的陰極，以聚烯烴制成的 隔板及電解質(zhì)。
然而，鋰離子二次電池具有高操作電位。因此得以瞬時(shí)流通高能 量，進(jìn)而由于過(guò)度充電或短路而大幅提升化學(xué)活性。因此，由于與電 解質(zhì)突然的反應(yīng)而產(chǎn)生大量的氣體。結(jié)果，導(dǎo)電池的內(nèi)部溫度及內(nèi)部 壓力突然地升高，進(jìn)一步造成電池爆炸時(shí)損壞電池鄰近的裝置或使人 體受傷。
基于上述原因，將多種防止鋰離子二次電池爆炸的安全裝置安裝
于鋰離子二次電池。例如美國(guó)專利案號(hào)5,738,952揭露一種結(jié)構(gòu)，其中 安全板與陰極引線分接頭以焊接的方式彼此連接，且當(dāng)電池的內(nèi)部壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的臨界壓力程度時(shí)，安全板會(huì)被翻轉(zhuǎn)，進(jìn)而打破安全板與 陰極引線分接頭之間的焊接區(qū)域以截?cái)嚯娏?，藉此可避免電池的溫?及壓力的上升。因此，當(dāng)電池的內(nèi)部壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力程度時(shí)，電 流的流動(dòng)路線會(huì)被截?cái)?，由此避免了壓力的增加?，F(xiàn)有技術(shù)中，安全 板安裝于電池的外部。因此當(dāng)發(fā)生電池的不正常反應(yīng)時(shí)，電池外部的 電流流動(dòng)便會(huì)被截?cái)?。然而，由于能量已?jīng)累積于電池中，因此當(dāng)過(guò) 度充電持續(xù)進(jìn)行或電池的內(nèi)部溫度上升時(shí)，電池可能會(huì)爆炸。此外， 一種已被提出的技術(shù)是當(dāng)電池單元膨脹時(shí)，熔化熱保險(xiǎn)絲，從而形成電池單元的短路(日本未審查專利公開案案號(hào)2004-231319)， 及一種技術(shù)是，當(dāng)電池單元膨脹時(shí)，操縱截?cái)嚅_關(guān)而截?cái)嚯娏?。然而?即使根據(jù)這些技術(shù)，能量也已被累積于電池單元中，因此當(dāng)過(guò)度充電 持續(xù)進(jìn)行或電池的內(nèi)部溫度上升時(shí)，電池單元可能會(huì)爆炸。一種已被提出的技術(shù)可作為解決上述問題的一種方法，其是通過(guò) 根據(jù)來(lái)自壓力檢測(cè)裝置(壓力感應(yīng)電阻器)的信號(hào)來(lái)檢測(cè)電池單元的 膨脹，進(jìn)而將電池單元放電(日本未審查專利公開案2001-243991)。 依據(jù)此項(xiàng)方法，當(dāng)電池單元因過(guò)度充電而膨脹時(shí)，檢測(cè)出電池單元的 壓力以驅(qū)動(dòng)FET。也就是說(shuō)，該FET是由電路操作而驅(qū)動(dòng)的，因此， 上述功能必須額外包括在電路中。然而，當(dāng)電路運(yùn)作異常，安全元件 便無(wú)法運(yùn)作。因此當(dāng)電池曝露于高溫或由于電路異常而造成電池過(guò)度 放電時(shí)，便無(wú)法保證經(jīng)由電路安全元件的正常運(yùn)作。另一種經(jīng)由放電電阻器而消耗在電池單元內(nèi)累積的電能的方法， 提出了一種結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電部件與電池匣相隔預(yù)設(shè)的距離，該電池匣 也作為電極端子(+ )，該導(dǎo)電部件與另一電極端子(-)相連接，且當(dāng) 電池匣膨脹時(shí)，導(dǎo)電部件便會(huì)與電池匣相互接觸而形成短路，藉此將 電池放電(日本未審査專利公開案2004-319463)。然而，此方法的缺 點(diǎn)在于利用電池匣作為電極端子，也即，將會(huì)限制電池的構(gòu)造且無(wú)法 提供可靠的操作特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明是解決上述問題及其他已經(jīng)解決的技術(shù)問題。
通過(guò)各種廣泛及精心的研究及實(shí)驗(yàn)以解決上述的問題，本發(fā)明的 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過(guò)壓力運(yùn)作的機(jī)械式連接傳感器安裝于電池單元的 外表面，且該機(jī)械式連接傳感器連接至該電池單元的電極端子及具有 適當(dāng)電阻狀況的電阻器時(shí)，如果該電池單元的內(nèi)部壓力過(guò)度地增加， 則該機(jī)械式連接傳感器的開關(guān)便被開啟，進(jìn)而造成該電池單元短路， 且因此使該電池單元在該電阻器上放電，藉以有效地減少該電池單元 的能量。本發(fā)明即基于上述發(fā)現(xiàn)結(jié)果而完成。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，可通過(guò)提供具備機(jī)械式連接傳感器的二次
電池便能達(dá)成上述及其他目標(biāo)，該機(jī)械式連接傳感器是固定于棱柱形
或袋狀電池單元的外表面，且設(shè)定為關(guān)閉。其中該機(jī)械式連接傳感器 是與具有預(yù)設(shè)電阻值的電阻器及該電池單元的陰極與陽(yáng)極相互串聯(lián)。
藉此，當(dāng)該電池單元因不正常的操作而膨脹至臨界值或更高時(shí)，該機(jī) 械式連接傳感器便被開啟，進(jìn)步導(dǎo)致該電池單元的電能消耗于電阻器上。
根據(jù)具有上述構(gòu)造的本發(fā)明，當(dāng)該電池發(fā)生異常時(shí)，該電池能通
過(guò)具備高可靠度的該機(jī)械式連接傳感器而快速且靈敏運(yùn)作。再者，因 為放電運(yùn)作的實(shí)現(xiàn)并非經(jīng)由電路，因此即使電路發(fā)生故障，該安全元 件也能運(yùn)作。再者，與電池的運(yùn)作有關(guān)的電路不須增加額外的功能。 因此本發(fā)明擁有經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的二次電池與棱柱形電池單元或袋狀電池單元有關(guān)， 當(dāng)該電池單元膨脹時(shí)，其體積變化大，而使其難以包含安全元件。該 棱柱形電池單元是具有電極組件的電池，該電極組件是安裝于棱柱形 箱(尤其是六面體的箱子)，及該袋狀電池單元是具有電極組件的電池，該電極組件是安裝于包括樹脂層及金屬層的袋狀疊層片。根據(jù)本發(fā)明，機(jī)械式連接傳感器是固定于該電池單元的外表面。 機(jī)械式連接傳感器是傳感器，可通過(guò)該電池單元的體積變化而機(jī)械地 運(yùn)作。機(jī)械式連接傳感器并未特別限制，只要當(dāng)該電池的體積增加時(shí)， 該機(jī)械式連接傳感器能可靠地由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)。在較佳的具體實(shí)施例中，該機(jī)械式連接傳感器具有兩個(gè)相互垂直 隔開的連接端子且安裝于壓力感應(yīng)襯套中。根據(jù)本發(fā)明，該機(jī)械式連 接傳感器是固定于該電池單元的外表面且設(shè)定為斷開狀態(tài)。當(dāng)該電池 單元膨脹時(shí)，該機(jī)械式連接傳感器便轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)通該機(jī) 械式連接傳感器。于上述的較佳結(jié)構(gòu)中，當(dāng)該電池單元膨脹時(shí)，壓力 感應(yīng)襯套遭壓縮，藉此引起所述連接端子相互接觸。另一方面，當(dāng)該 電池單元由于各種原因而縮小時(shí)，該機(jī)械式連接傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_狀 態(tài)，因此截?cái)嚯姷膶?dǎo)通。為使該機(jī)械式連接傳感器能精確的配合電池單元的膨脹，而由斷 開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)以誘發(fā)電的導(dǎo)通，該機(jī)械式連接傳感器中的兩 個(gè)連接端子可能以各式各樣的型態(tài)相互隔開。較佳實(shí)施例如下所示。在第一種結(jié)構(gòu)實(shí)施例中，彈性部件(例如壓縮彈簧)可安裝于連 接端子之間。尤其，彈性部件的其中一端可固定于壓力感應(yīng)襯套，且 其中一個(gè)連接端子可通過(guò)該彈性部件的另一端被彈性地支撐(請(qǐng)參考 圖5)。或者，其中一個(gè)連接端子可具備一個(gè)或多個(gè)突出的連接端，且 所述兩個(gè)連接端子可通過(guò)彈性部件予以彈性地支撐，該彈性部件安置 于連接端子之間(請(qǐng)參考圖7)。因此，通過(guò)該彈性部件將所述兩個(gè)連 接端子維持相互隔開(斷開狀態(tài))，且當(dāng)該電池單元膨脹時(shí)，該彈性 部件被壓縮。因此，引發(fā)所述兩個(gè)連接端子相互接觸，進(jìn)而完成電導(dǎo) 通(導(dǎo)通狀態(tài))。在第二種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，可通過(guò)設(shè)置于連接端子之間的膜狀絕 緣部件而將所述連接端子相互隔開，至少其中一個(gè)連接端子安裝導(dǎo)電 穿透部件，當(dāng)施加外力(該電池單元的膨脹力)到至少其中一個(gè)連接 端子時(shí)，該導(dǎo)電穿透部件便穿透該絕緣部件且連接至另一連接端子(請(qǐng) 參考圖9)。因此，當(dāng)施加外力時(shí)，該導(dǎo)電穿透部件便穿透該絕緣部件， 藉此完成電的導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))。在第三種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，至少其中一個(gè)連接端子由能夠由于外 力而變形的材料或形狀形成，且將至少兩個(gè)絕緣體安裝于兩個(gè)連接端 子之間，藉此使所述至少兩個(gè)絕緣體相互隔開(請(qǐng)參考圖11及圖13)。 因此，通過(guò)所述至少兩個(gè)絕緣體將連接端子維持為相互隔開(斷開狀 態(tài))，且當(dāng)施加來(lái)自于電池單元膨脹的外力時(shí)，至少其中一個(gè)連接端 子會(huì)在至少兩個(gè)絕緣體之間限定的空間內(nèi)發(fā)生變形。因此，引起所述 兩個(gè)電極端子相互接觸，進(jìn)而完成電的導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))。雖然通過(guò)以上的描述而說(shuō)明了一些較佳實(shí)施例，但請(qǐng)注意依據(jù)本 發(fā)明的其他多種結(jié)構(gòu)是可行。較佳的，將該機(jī)械式連接傳感器安裝于該電池單元的中間部位， 當(dāng)該電池單元膨脹時(shí)，在該部位處電池單元的體積變化最大。同樣地，并未特別限制該機(jī)械式連接傳感器的尺寸。較佳的尺寸 是，能使該機(jī)械式連接傳感器對(duì)該電池單元的膨脹產(chǎn)生靈敏的反應(yīng)， 且能防止因該電池單元的重量而產(chǎn)生的無(wú)意的導(dǎo)通。引起該機(jī)械式連接傳感器的運(yùn)作的電池單元膨脹可被設(shè)定為多種 條件。在上述的較佳實(shí)施例中，可依據(jù)壓力感應(yīng)襯套的機(jī)械強(qiáng)度及連 接端子間的距離而確定該電池單元的膨脹。當(dāng)該機(jī)械式連接傳感器導(dǎo)通時(shí)，該電阻器用于通過(guò)產(chǎn)生熱以消耗該電池單元的能量。由于必須經(jīng)由導(dǎo)通以消耗累積于電池單元中的過(guò) 量電能，因此可能會(huì)由電阻器產(chǎn)生大量的熱。因此，在電池單元的強(qiáng) 制放電期間，由于電流流動(dòng)所產(chǎn)生的熱量必須有效地散發(fā)，進(jìn)而，優(yōu) 選地，將電阻器安裝于該電池單元的外部區(qū)域，在該處，發(fā)熱的影響 被最小化。該區(qū)域可位于該電池單元的下端。根據(jù)情況，可將該電阻 器安裝于與該電池單元分開的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，該電阻器的電阻值是可調(diào)整，藉以控制強(qiáng)制放電的 程度。可在如下范圍內(nèi)確定該電阻器的電阻值，該電阻值高于電線與 用于連接電阻器的連接傳感器的電阻總和，同時(shí)，但該電阻值也不可 過(guò)高。當(dāng)該電阻值太小時(shí)，會(huì)因?yàn)檫^(guò)度地快速放電而導(dǎo)致著火，或因 為極度地產(chǎn)生熱而引起火災(zāi)。另一方面，當(dāng)該電阻值太大時(shí)，將降低 放電速度，而導(dǎo)致安全性下降。于較佳的具體實(shí)施例中，可依據(jù)該電池的容量及電壓來(lái)設(shè)定該電 阻值，以便能在最短約IO秒及最長(zhǎng)約IO小時(shí)內(nèi)釋放該電池的總?cè)萘俊?因此，該電阻值的可使用范圍是取決于該電池的容量及電壓而改變的。例如，該電阻值可設(shè)定為能以720A至0.2A之間的電流完成放電， 以便將本發(fā)明的該安全元件安裝至具有4V/2Ah的電池。較佳的，包含 電阻器及連接傳感器及電線的電阻的總電阻值可具有5mQ到20mQ的 范圍。更佳的，將該電阻值設(shè)定為能于約1分鐘至2小時(shí)內(nèi)完成放電。 在此例中，較佳為流動(dòng)120A到1A的電流，且將總電阻值設(shè)定于33mQ 到4Q的范圍內(nèi)。此外，必須將連接傳感器及電線的電阻值設(shè)定為，使 得該連接傳感器及電線的電阻值是該電阻器的電阻值的一半或低于該 電阻器的電阻值。該二次電池可應(yīng)用于具有安裝于組件箱的單電池單元的小型電池 組或具有以多個(gè)二次電池作為單元電池的中型或大型電池組，其中的 所述二次電池安裝于組件箱內(nèi)，且以高密度彼此層疊。優(yōu)選地，將該二次電池應(yīng)用于具有因二次電池膨脹而具有嚴(yán)重的安全問題的中型或 大型電池組。依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了中型或大型電池組，其包含具 有以上述安全元件的二次電池作為單元電池。于中型或大型電池組中，可將機(jī)械式連接傳感器安裝于該組件箱 及相對(duì)應(yīng)的電池單元之間，或安裝在所述各電池單元之間，或安裝在 另一個(gè)部件(框架部件)與相對(duì)應(yīng)的電池單元之間。雖然將單個(gè)機(jī)械式連接傳感器安裝于單個(gè)電池單元的外表面，但 也可將兩個(gè)或多個(gè)機(jī)械式連接傳感器安裝于單個(gè)電池單元的外表面， 以使所述機(jī)械式連接傳感器以并聯(lián)的方式相互連接。


通過(guò)下列隨附的圖式并配合詳細(xì)的描述，將可更清楚地了解本發(fā) 明的上述及其他物件、特征及其他優(yōu)點(diǎn)。其中圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的袋狀二次電池的典型 外觀圖；圖2是典型地顯示根據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的剖面 圖，在所述結(jié)構(gòu)中，將機(jī)械式連接傳感器安裝于單元電池與組件箱之 間；圖3是典型地顯示根據(jù)本發(fā)明的另一較佳具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的剖 面圖，在所述結(jié)構(gòu)中，將機(jī)械式連接傳感器安裝于中型或大型電池組 的兩個(gè)單元電池之間，該中型或大型電池組包含多個(gè)彼此層疊的二次 電池作為單元電池，以具有高輸出及大容量；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一較佳具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的剖面圖， 在所述結(jié)構(gòu)中，將兩個(gè)機(jī)械式連接傳感器安裝于單元電池的外表面；圖5及圖6是典型地顯示使用于本發(fā)明的示例性機(jī)械式連接傳感 器(a)的運(yùn)作的剖面圖；圖7及圖8是典型地顯示使用于本發(fā)明的示例性機(jī)械式連接傳感 器(b)的運(yùn)作的剖面圖；圖9及圖IO是典型地顯示使用于本發(fā)明的示例性機(jī)械式連接傳感 器(C)的運(yùn)作的剖面圖；圖11及圖12是典型地顯示使用于本發(fā)明的示例性機(jī)械式連接傳 感器(d)的運(yùn)作的剖面圖；及圖13及圖14是典型地顯示使用于本發(fā)明的示例性機(jī)械式連接傳 感器(e)的運(yùn)作的剖面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，通過(guò)參考隨附的圖式詳細(xì)地描述本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。 然而請(qǐng)注意，本發(fā)明的范圍不受限于所說(shuō)明的具體實(shí)施例。圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的袋狀電池單元100的 外觀代表圖。參考圖1，該電池單元100是建構(gòu)為如下結(jié)構(gòu)，其中電極 組件(未顯示)是安裝在袋狀電池匣130中，且陰極分接頭110及陽(yáng) 極分接頭120從該電池匣130的上端突出。該袋狀電池匣130被建構(gòu) 為疊層片結(jié)構(gòu)，其包含金屬層及樹脂層并具有絕緣的外表面。因此， 當(dāng)該電池單元100的內(nèi)部壓力增加時(shí)，該電池單元IOO容易膨脹。圖2及圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例的安裝于該電池 單元的安全元件的剖面圖，該安全元件基于壓力檢測(cè)而使該電池單元 強(qiáng)制放電。具體來(lái)說(shuō)，圖2是剖面圖，其典型地顯示將機(jī)械式連接傳 感器安裝于單元電池與組件箱之間的結(jié)構(gòu)；圖3是剖面圖，其典型地 顯示將機(jī)械式連接傳感器安裝于電池組的兩個(gè)單元電池之間的結(jié)構(gòu)， 該電池組包含多個(gè)彼此層疊的二次電池作為單元電池且安置于組件箱 內(nèi)，以具有高輸出及大容量。首先參考圖2，將機(jī)械式連接傳感器210的相對(duì)端與該電池單元 100的陰極110及陽(yáng)極120串聯(lián)連接。該陽(yáng)極120與該機(jī)械式連接傳感器210之間還連接有電阻器220。將該連接傳感器210安裝于該電池單 元100與組件箱300之間限定的空間中，如此一來(lái)，當(dāng)該電池單元100 膨脹時(shí)，連接傳感器210的一個(gè)側(cè)表面受到該電池單元100的壓迫， 且該連接傳感器210的另一側(cè)表面由該組件箱300所支撐。參考圖3，多個(gè)二次電池101、 102、 103及104被順序地彼此層 疊作為單元電池，且將機(jī)械式連接傳感器210安裝于單元電池102及 103之間。該機(jī)械式連接傳感器210的一端連接于該第一單元電池101 的陽(yáng)極端子121，且該機(jī)械式連接傳感器210的另一端連接于該第四單 元電池104的陰極端子114。該陰極端子114與該機(jī)械式連接傳感器 210之間還連接有電阻器220。因此，當(dāng)所述單元電池101、 102、 103 及104的其中一個(gè)發(fā)生膨脹時(shí)，該機(jī)械式連接傳感器210導(dǎo)通，進(jìn)而 通過(guò)該電阻器22 0消耗該電池組的總電能。該機(jī)械式連接傳感器210可選擇性地安裝于所述各個(gè)單元電池 101、 102、 103及104之間限定的空間中，或者安裝在某些所述單元電 池之間限定的空間中。該機(jī)械式連接傳感器210可與任何單元電池的 陰極及陽(yáng)極串聯(lián)連接，只要當(dāng)所述單元電池膨脹時(shí)能導(dǎo)通該機(jī)械式連 接傳感器210，進(jìn)而消耗該電能即可。在順序地彼此層疊的所述單元電 池是以并聯(lián)的方式相互連接的情況下，即使該機(jī)械式連接傳感器連接 至任意單元電池的電極，也能達(dá)到相同的效果。在順序地彼此層疊的 所述單元電池是以串聯(lián)的方式相互連接的情況下，優(yōu)選地，將該機(jī)械 式連接傳感器與設(shè)置在該串聯(lián)連接的相對(duì)端處的單元電池的陰極及陽(yáng) 極相連接，從而消耗所述單元電池的總能量。圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一較佳具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的代表圖， 其中將兩個(gè)機(jī)械式連接傳感器安裝于該電池單元的外表面。參考圖4，兩個(gè)機(jī)械式連接傳感器210A及210B安裝于電池匣130 的中部表面，以使所述兩個(gè)機(jī)械式連接傳感器210A及210B相互平行。具體來(lái)說(shuō)，所述兩個(gè)機(jī)械式連接傳感器210A及210B以并聯(lián)的方式相 互連接。因此，當(dāng)該電池單元100膨脹時(shí)，只要所述機(jī)械式連接傳感 器210A及210B的任何一個(gè)正常地運(yùn)作，就能實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)通，因此，此 種結(jié)構(gòu)具有高靈敏度。所述機(jī)械式連接傳感器210A及210B可以被設(shè)置為相互垂直，或 相可以被設(shè)置為彼此成某一角度?；蛘?，可將該機(jī)械式連接傳感器210A 中的一個(gè)安裝于該電池匣130的中部，且將其他機(jī)械式連接傳感器 210B安裝于該電池匣130的外部周圍，且該機(jī)械式連接傳感器210B 以預(yù)設(shè)的距離與該機(jī)械式連接傳感器210A隔開。根據(jù)情況，可將該機(jī) 械式連接傳感器210B設(shè)置在該電池匣130的背部表面。圖5至圖14是典型地顯示依據(jù)本發(fā)明的當(dāng)電池內(nèi)部產(chǎn)生壓力且由 此電池體積增加時(shí)各種機(jī)械式連接傳感器由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài) 的運(yùn)作的剖面圖。參考圖5及圖6，機(jī)械式連接傳感器210a被建構(gòu)為如下結(jié)構(gòu)，該 結(jié)構(gòu)是將垂直地相互隔開的兩個(gè)連接端子211a及212a安裝于壓力感應(yīng) 襯套213a中。機(jī)械式連接傳感器210a被建構(gòu)為檢測(cè)壓力的開關(guān)的形式。當(dāng)該電 池單元內(nèi)發(fā)生過(guò)度充電時(shí)，或由于外部熱源造成該電池單元的溫度升 高至高溫程度時(shí)，在該電池單元內(nèi)產(chǎn)生氣體，進(jìn)而該電池單元發(fā)生膨 脹。當(dāng)該電池單元發(fā)生異常時(shí)，由此增加了該電池單元的體積，該機(jī) 械式連接傳感器210a的壓力感應(yīng)襯套213a由于該電池單元的壓力而收 到壓迫。因此，彼此垂直地相互隔開的兩個(gè)連接端子211a及212a被互 相接觸而達(dá)成電導(dǎo)通。為使該機(jī)械式連接傳感器210a能精確的考慮該電池單元的膨脹， 而由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)以引發(fā)電導(dǎo)通，將作為彈性部件的壓縮13彈簧214a安裝于所述連接端子211a及212a之間。尤其是該壓縮彈簧214a的一端被固定于壓力感應(yīng)襯套213a，且上 連接端子211a被該壓縮彈簧214a的另一端彈性地支撐。因此，通過(guò)該 壓縮彈簧214a，所述連接端子211a及212a被維持為彼此相互分開(斷 開狀態(tài))。然而，當(dāng)該電池單元膨脹而壓縮該彈簧214a時(shí)，進(jìn)而使所 述連接端子211a及212a相互接觸，則獲得了電導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))的結(jié) 果。參考圖7及圖8，機(jī)械式連接傳感器210b與圖5的該機(jī)械式連接 傳感器210a的不同之處在于，兩個(gè)連接端子211b及212b通過(guò)壓縮彈 簧被彈性地支撐，且該壓縮彈簧連接在連接端子211b及212b之間， 以及在該上連接端子211b處形成兩個(gè)突出的連接端215b。參考圖9及圖10，機(jī)械式連接傳感器210c被建構(gòu)為如下結(jié)構(gòu)，在 該結(jié)構(gòu)中，設(shè)置在所述連接端子21 lc及212c之間的絕緣厚膜216c將 連接端子211c及212c相互隔開，在該上連接端子211c設(shè)置導(dǎo)電穿透 部件217c，當(dāng)由于該電池單元膨脹而施加外力于該上連接端子211c時(shí)， 該導(dǎo)電穿透部件217c用于穿透該絕緣厚膜216c，進(jìn)而與該下連接端子 212c相連接。因此，當(dāng)施加該外力時(shí)，該導(dǎo)電穿透部件217c穿透該絕 緣厚膜216c，進(jìn)而將該機(jī)械式連接傳感器210c轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟，也即導(dǎo)通。參考圖11及圖12，機(jī)械式連接傳感器210d被建構(gòu)為如下結(jié)構(gòu)， 在該結(jié)構(gòu)中，將兩個(gè)絕緣體218d安裝于上連接端子211d與下連接端 子212d之間，由此使得所述絕緣體218d被相互隔開。該上連接端子 2Ud由可由于外力而產(chǎn)生變形的材料制成。因此，通過(guò)所述兩個(gè)相互 隔開的絕緣體218d，將該上連接端子211d與該下連接端子212d維持 為相互隔開(斷開狀態(tài))。然而，當(dāng)施加來(lái)自于電池單元膨脹的外力 時(shí)，該上連接端子211d會(huì)在該上連接端子211d與該下連接端子212d 之間的空間內(nèi)發(fā)生變形。因此，將導(dǎo)致該上連接端子211d與該下連接端子212d接觸，進(jìn)一步達(dá)成電導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))。參考圖13及圖14，機(jī)械式連接傳感器210e與圖11的該機(jī)械式連 接傳感器210d的不同之處在于，上連接端子211e與該下連接端子212e 由能變形的材料制成。優(yōu)選地，該機(jī)械式連接傳感器210e具有機(jī)械式 連接傳感器210e安裝于兩個(gè)電池單元之間的結(jié)構(gòu)。雖然基于說(shuō)明的目的揭示本發(fā)明的較佳實(shí)施例，然而本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)了解，可在不背離如所附的權(quán)利要求書所揭示的本發(fā)明的保護(hù) 范圍及精神的情況下，可以進(jìn)行各種修改、增加及替代。工業(yè)上的可利用性從以上說(shuō)明顯然可知，依據(jù)本發(fā)明的具備該安全元件的該二次電 池具有以下的效果，當(dāng)由于該電池的異常反應(yīng)而造成該電池的體積增 加，進(jìn)而向該電池的鄰近裝置施加了過(guò)度的壓力時(shí)，該安全元件檢測(cè) 到壓力并強(qiáng)制將該電池放電，藉以將累積于該電池中的能量釋放于外 部，因此可避免該二次電池失火或爆炸，而達(dá)成安全使用該二次電池 的目標(biāo)。因此本發(fā)明廣泛且有效地應(yīng)用于需要高安全性的二次電池工 業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種具有機(jī)械式連接傳感器的二次電池，該機(jī)械式連接傳感器固定于棱柱形或袋狀電池單元的外表面，且該機(jī)械式連接傳感器被設(shè)定為斷開，其中該機(jī)械式連接傳感器與具有預(yù)設(shè)電阻值的電阻器和該電池單元的陰極與陽(yáng)極串聯(lián)連接，由此當(dāng)該電池單元因電池單元的不正常操作而膨脹至臨界值或更高時(shí)，該機(jī)械式連接傳感器變?yōu)閷?dǎo)通，且由此該機(jī)械式連接傳感器導(dǎo)通，結(jié)果該電池單元的電能被消耗在電阻器上。
2. 如權(quán)利要求l所述的二次電池，其中該電池單元具有電極組件，該電極組件安裝于絕緣的袋狀電池匣中，該絕緣的袋狀電池匣包括金 屬層及樹脂層。
3. 如權(quán)利要求l所述的二次電池，其中該機(jī)械式連接傳感器具有 兩個(gè)相互垂直隔開的連接端子，且該連接端子安裝于壓力感應(yīng)襯套中。
4. 如權(quán)利要求3所述的二次電池，其中該機(jī)械式連接傳感器還具 有安裝于所述連接端子之間的彈性部件。
5. 如權(quán)利要求4所述的二次電池，其中該彈性部件的其中一端固 定于該壓力感應(yīng)襯套，且其中一個(gè)連接端子被該彈性部件的另一端彈 性地支撐。
6. 如權(quán)利要求4所述的二次電池，其中所述連接端子中的一個(gè)具 有一個(gè)或多個(gè)突出連接端，且所述兩個(gè)連接端子被該彈性部件彈性地 支撐，該彈性部件設(shè)置在所述連接端子之間。
7. 如權(quán)利要求3所述的二次電池，其中通過(guò)設(shè)置在所述連接端子之間的膜狀絕緣部件而將所述連接端子相互隔開，至少其中一個(gè)所述 連接端子具有導(dǎo)電穿透部件，當(dāng)施加外力(該電池單元的膨脹力)于 至少其中一個(gè)所述連接端子時(shí)，該導(dǎo)電穿透部件穿透該絕緣部件且連接至另一連接端子。
8. 如權(quán)利要求3所述的二次電池，其中至少其中一個(gè)連接端子由 通過(guò)外力而能夠變形的材料或形狀形成，且將至少兩個(gè)絕緣體安裝于 所述兩個(gè)連接端子之間，由此使得所述至少兩個(gè)絕緣體相互隔開。
9. 如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中該電阻器被建構(gòu)為在導(dǎo)通期間通過(guò)發(fā)熱而消耗能量。
10. 如權(quán)利要求9所述的二次電池，其中該電阻器具有如下的電 阻值，以所述電阻值，在IO秒至IO小時(shí)內(nèi)釋放該電池單元的總?cè)萘俊?br> 11. 如權(quán)利要求1所述的二次電池，其中兩個(gè)或多個(gè)機(jī)械式連接 傳感器安裝于電池單元的外表面，以使所述機(jī)械式連接傳感器以并聯(lián) 的方式相互連接。
12. —種中型或大型電池組，該電池組包括如權(quán)利要求1至11任 一項(xiàng)所述的二次電池。
13. 如權(quán)利要求12所述的電池組，其中機(jī)械式連接傳感器安裝于 所述作為單元電池的相鄰二次電池的外表面之間。
全文摘要
本發(fā)明是揭露一種二次電池，該電池具有機(jī)械式連接傳感器作為安全元件，其固定于棱柱形或袋狀電池單元的外表面，且設(shè)定為斷開。該機(jī)械式連接傳感器是與具有預(yù)設(shè)電阻值的電阻器及該電池單元的陰極與陽(yáng)極相互串聯(lián)。當(dāng)該電池單元因不正常的操作而膨脹至臨界值或更高時(shí)，該機(jī)械式連接傳感器便被導(dǎo)通，該機(jī)械式連接傳感器導(dǎo)通，結(jié)果電池的電能消耗于電阻器上。根據(jù)本發(fā)明的具有安全元件的二次電池中，當(dāng)該電池因?yàn)殡姵氐牟徽５姆磻?yīng)而膨脹時(shí)，累積于該電池的能量將被強(qiáng)制消耗，而不像現(xiàn)有技術(shù)的電池僅能截?cái)嚯娏?。結(jié)構(gòu)，能根本地防止持續(xù)發(fā)生不正常的反應(yīng)，進(jìn)一步可通過(guò)優(yōu)異的壓力感應(yīng)來(lái)加速過(guò)程。藉此得以改良電池的安全性。
文檔編號(hào)H01M2/20GK101248546SQ200680030699
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者崔亭熙, 柳志憲, 河真雄, 申榮埈 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)