專利名稱：帶有正溫度系數器件的可再充電電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可再充電電池。更具體地說，本申請涉及一種包括正溫度系數(PTC)器件的可再充電電池，該器件包括設置在PTC主體的表面上的覆蓋件。
本申請要求享有申請日為2005年7月25日、申請號為2005-0067192的韓國專利申請的優先權，該申請公開的全部內容作為本發明的參考。
背景技術：
可再充電電池通過反復充電、放電操作可再利用。可再充電電池可用于先進的電子設備，如蜂窩電話、筆記本電腦和錄像攝像機。
鋰可再充電電池可提供約3.6V的工作電壓，此電壓約高于Ni-Cd電池或Ni-MH電池電壓的三倍。另外，鋰可再充電電池單位重量的能量密度高，因此廣泛用于先進電子技術領域。
鋰可再充電電池可使用以鋰為基的氧化物作為正電極活性物質及使用碳作負電極活性物質。可將鋰可再充電電池制作成不同的形狀，如圓柱形、方形和袋形(pouches)。
可再充電電池可包括裸電池(bare cell)、含有保護電路的保護電路模塊、設置在保護電路模塊和裸電池之間的PTC器件、以及設置在形成于保護電路模塊和裸電池之間的空隙中的模制樹脂。裸電池可包括殼體、容納在殼體中的電極組件和與殼體耦連的蓋組件。
另外，可將如PTC器件、熱熔絲和保護電路模塊之類的安全部件安裝在殼體的外部。安全部件可與裸電池的正和負電極端子連接。如果可再充電電池的電壓由于升溫、電池的過充電或過放電而突然升高時，安全部件可切斷電池的電流。
圖1是安裝有常規的PTC器件170的可再充電電池的部分透視圖。
PTC器件170是可逆的安全部件，由于可再充電電池故障引起可再充電電池內部溫度升高而超過預定溫度時，該安全部件能中止或減小流過它的電流。
參考圖1，傳統的可再充電電池的PTC器件170可包括PTC主體174，其具有呈平的上、下表面的圓柱形結構；第一導電部分172，其與PTC主體174的上表面耦連，并與負或正電極耦連；第二導電部分176，其與PTC主體174的下表面耦連，并與用于與外部設備接觸的端子220耦連。在PTC器件170和蓋板110之間可設置絕緣件185，以防止殼體11和PTC器件170之間因殼體11與PTC器件170的極性可能相反而引起的短路。
PTC主體174可通過將導電顆粒分散到結晶聚合物中制成。只要可再充電電池的內部溫度維持在預定溫度以下，電流就可流過PTC主體174。如果可再充電電池內部的溫度超過預定溫度，PTC主體174將會膨脹而增加導電顆粒之間的距離，因此中斷或減小流過它的電流。這可以防止電池爆炸或其它的損壞。另外，如果可再充電電池的內部溫度降到低于預定溫度時，結晶聚合物收縮，使導電顆粒結合在一起，電流又能流過PTC主體174。
然而，在制造過程中，將如環氧模塑料(epoxy-molding compound)之類的熱熔樹脂注入保護電路模塊和蓋板之間的空隙時，傳統的PTC器件170可能受損。熱熔樹脂冷卻時，PTC主體174將收縮，圍在PTC主體174周圍的硬樹脂會阻礙PTC主體174的膨脹。這樣，PTC器件170在預定溫度時可能不能中斷或減小電流。因此即使當內部溫度達到危險程度，電池仍可能繼續工作。
此外，熱熔樹脂是在大約200℃的溫度下與PTC主體174的表面直接接觸，如果PTC主體174在該熱熔樹脂之后冷卻時，PTC主體174中可能會出現斷開現象(trip phenomenon)，因此導致均勻分布在PTC主體174中的導電顆粒部分偏置而產生電阻偏差。PTC器件170的工作溫度可能與原始預定溫度不同。
發明內容
本發明的目的是提供一種包括PTC器件的可再充電電池，該PTC器件包括設置在PTC主體的表面上的覆蓋件，以防止在制造過程中熱熔樹脂直接與PTC主體的表面接觸。
本發明的其它特征記載于以下的內容中，其中一部分特征可從這些描述中明顯得知，或者從本發明的實踐中得到啟示。
本發明披露的可再充電電池包括裸電池，該裸電池包括設置在殼體里的電極組件以及與位于殼體上部的開口耦連的蓋組件；保護電路模塊；正溫度系數器件，其包括與裸電池的一個電極電耦連的第一導電部分、與保護電路模塊電耦連的第二導電部分、設置在第一導電部分和第二導電部分之間的正溫度系數主體和至少覆蓋正溫度系數主體的一部分表面的覆蓋件；以及設置在保護電路模塊和裸電池之間的空隙中的模制樹脂。
應當理解的是，前面的概述和后面的詳細描述都是示例性和解釋性的，用于進一步解釋所要保護的本發明。
為進一步理解本發明所提供的附圖構成本說明書的一部分，它們圖示出了本發明的一些實施方式，并與文字說明部分一起用于解釋本發明的原理。
圖1是包括傳統的PTC器件的可再充電電池的部分透視圖；圖2是本發明一示例性實施方式的可再充電電池的分解透視圖；圖3是本發明一示例性實施方式的可再充電電池的PTC器件的分解透視圖；圖4是沿圖3中A-A線剖切的截面圖。
具體實施例方式
下文將參考示出了本發明一些實施方式的附圖更全面地闡述本發明。當然，本發明可以有很多不同的實施形式，而不限于本說明書列舉的實施方式。更明確地說，提供這些實施方式是為了向本領域技術人員全面、透徹地披露本發明的范圍。為了清晰起見，附圖中夸大了層和區域的尺寸和相對尺寸。附圖中相同的附圖標記表示相同的元件。
應當理解，若提到如層、膜、區域或基底之類的元件在另一元件“上”時，這些元件可以直接處于所述另一元件的上面，或者它們之間也可存在中間元件。反之，若提到一個元件“直接處于”另一元件上時，它們之間不存在中間元件。
圖2是本發明一示例性實施方式的可再充電電池的分解透視圖。
參見圖2，可再充電電池10可包括裸電池、包括保護電路的保護電路模塊300、設置在保護電路模塊300和裸電池之間的PTC器件170’、以及設置在保護電路模塊300和裸電池之間的空隙中的模制樹脂。
裸電池可包括電極組件12、容納電極組件12的殼體11以及與殼體11耦連的蓋組件100。
電極組件12可包括板形正和負電極13和15。板形可增加電容量。正和負電極13和15之間可插入隔板14，以使正電極13和負電極15絕緣。正電極13、隔板14和負電極15可依次層疊并卷成凝膠卷(jellyroll)狀。負電極15可通過將如碳之類的負電極活性物質敷覆到銅箔制成的負電極集電體上而制成。正電極13可通過將如LiCoO2之類的正電極活性物質敷覆到鋁箔制成的正電極集電體上而制成。隔板14可包括聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯的共聚物。隔板14可比正和負電極13和15寬，以防止正和負電極13和15之間短路。正和負電極抽頭16和17可與正和負電極13和15耦連并從電極組件12朝上伸出。在正和負電極抽頭16和17與電極組件12之間的邊界面積處圍繞正和負電極抽頭16和17可纏繞絕緣片18，以防止正和負電極13和15之間短路。
方形二次電池的殼體11可以是金屬的容器，其具有通過深沖壓工序制得的基本為六面體的結構。殼體11可由如鋁或鋁合金之類的具有重量輕的導電金屬制成，其也可用作接線端子。殼體11中可容納電極組件12和電解質。殼體11可包括處于上部的開口以容納電極組件12。該開口可用蓋組件100封閉。
蓋組件100可包括蓋板110、電極端子130和固定架182。蓋板110可包括端子孔111，電極端子130可從所述孔中穿過。墊圈120可環繞在電極端子130的周圍以使電極端子130與蓋板110絕緣。
蓋板110的下面設有絕緣板140，接線板150可位于絕緣板140的下面。電極端子130的下端部分可與接線板150耦連。電極組件12的負電極15可通過負極抽頭17和接線板150與電極端子130電耦連。可將正極抽頭16焊接到蓋板110或殼體11上。在接線板150下面可設置絕緣殼體190。絕緣殼體190的中心可形成有引導通孔191，該殼體的一側可形成有電解質通孔192。正和負電極的極性可顛倒。
在蓋板110的一側可設置電解質注入孔112以將電解液注入殼體11中。將電解質注入殼體11中后，可用塞子160或球形件密封電解質注入孔112。 可將固定架182安裝在蓋板110的另一側的突起181上，以增強該處的模制樹脂的抵抗切向力和彎曲力的強度。
在殼體11的外部可安裝包括PTC器件170’和保護電路模塊300的安全部件。安全部件可與可再充電電池的正和負電極端子連接，當由于高溫、可再充電電池的過充電或過放電導致的可再充電電池的電壓突然升高時，安全部件可中斷或減小電流以防止可再充電電池損壞。保護電路板可包括將電池連接到充電器或電子設備上的外部引線311和321以及電引線360和370。電引線360可與板210耦連。
利用熱熔工序將模制樹脂填充在保護電路模塊300和裸電池之間的空隙中，用作抵抗外部彎曲力和擠壓的支撐機構。
圖3是本發明一示例性實施方式的可再充電電池的PTC器件170’的分解透視圖。圖4是沿圖3中A-A線剖切的截面圖。
參考圖3和圖4，PTC器件170’可包括與裸電池的一個電極電耦連的第一導電部分172、與保護電路模塊電耦連的第二導電部分176、使第一導電部分172與第二導電部分176耦連的PTC主體174；以及包圍PTC主體174的上和下表面的覆蓋件177。
如圖3所示，第一導電部分172可與PTC主體174的上表面部分接觸，第二導電部分176的一端部可與PTC主體174的下表面部分接觸。第二導電部分176的另一端部可與連接到外部設備的端子(未示出)電耦連。
或者，可將第一、第二導電部分172和174分別與PTC主體的左部和右部連接。
根據本發明的另一示例性實施方式，可省去第一導電部分，用蓋板或電極端子作為第一導電部分。在這種情況下，蓋板或電極端子可與電極組件的一個電極電耦連。
盡管圖3中所示的PTC主體174具有圓柱形結構，PTC主體174可以有其它不同的形狀。
可通過將導電顆粒分散到結晶聚合物中制成PTC主體174。導電顆粒可包括如鎳粉之類的金屬顆粒或碳顆粒。結晶聚合物可包括如聚乙烯樹脂或以聚烯烴為基的樹脂之類的合成樹脂。
另外，每個覆蓋件177可包括可移動的減震部件和/或內部空隙部分。 覆蓋件177可防止PTC主體174在構成電池組(battery pack)的熱熔過程中與熱熔樹脂(未示出)直接接觸。因此，在熱熔樹脂冷卻時，覆蓋件177可防止PTC主體174收縮，因而可避免出現斷開現象。
PTC器件170’還可包括設置在PTC主體174表面上的抗氧化覆蓋層(未示出)。覆蓋件177可包圍抗氧化覆蓋層，以防止熱熔樹脂與抗氧化覆蓋層直接接觸，因此可防止抗氧化覆蓋層變形或移動。
當PTC器件170’正常工作時，覆蓋件177的內部空隙部分可允許PTC主體174充分膨脹。PTC器件170’正常工作時，與PTC主體174表面接觸的減震部件也可允許PTC主體174充分膨脹。減震部件可包括如膠合帶或雙面膠合帶之類的彈性部件。如果采用雙面膠合帶，雙面膠合帶的一側可與PTC主體174和第二導電部分176粘接，雙面膠合帶的另一側可與絕緣件粘接，借此固定PTC器件170’(圖2)。
覆蓋件177可圍繞PTC主體174的全部表面、僅包圍PTC主體174的上和下表面或僅包圍PTC主體174的上表面。
顯然，對本領域技術人員來說，在不超出本發明的構思和范圍的前提下可對本發明作出各種改型和變換。因此，本發明力圖涵蓋本發明所附權利要求所要求的保護范圍及其等同范圍內的改型和變換。
權利要求
1.一種可再充電電池，包括裸電池，其包括裝在殼體內的電極組件以及與位于殼體上部的開口耦連的蓋組件；保護電路模塊；正溫度系數器件，其包括與所述裸電池的一個電極電耦連的第一導電部分、與所述保護電路模塊電耦連的第二導電部分、設置在所述第一導電部分和第二導電部分之間的正溫度系數主體和至少覆蓋所述正溫度系數主體的一部分表面的覆蓋件；及設置在所述保護電路模塊和裸電池之間的空隙中的模制樹脂。
2.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述第一導電部分與所述正溫度系數主體的平坦的上表面的一部分相接觸，及其中所述第二導電部分與被設置成與所述第一導電部分相對的正溫度系數主體的下表面的一部分相接觸。
3.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述覆蓋件覆蓋所述正溫度系數主體的整個上表面。
4.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中，所述覆蓋件覆蓋所述正溫度系數主體的整個上表面。
5.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述覆蓋件覆蓋所述正溫度系數主體的整個上表面和所述正溫度系數主體的整個下表面。
6.根據權利要求2所述的可再充電電池，其中，所述覆蓋件覆蓋所述正溫度系數主體的整個上表面和所述正溫度系數主體的整個下表面。
7.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述覆蓋件包括可移動的減震部件。
8.根據權利要求7所述的可再充電電池，其中，所述減震部件包括彈性部件。
9.根據權利要求8所述的可再充電電池，其中，所述彈性部件是膠合帶或雙面膠合帶。
10.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述覆蓋件包括內部空隙部分。
11.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述正溫度系數器件還包括設置在所述正溫度系數主體的表面上的抗氧化覆蓋層。
12.根據權利要求1所述的可再充電電池，其中，所述正溫度系數主體包括分散在結晶聚合物中的導電顆粒。
13.根據權利要求12所述的可再充電電池，其中，所述導電顆粒包括金屬顆粒或碳顆粒。
14.根據權利要求12所述的可再充電電池，其中，所述結晶聚合物包括聚乙烯樹脂或以聚烯烴為基的樹脂。
全文摘要
本發明公開了一種可再充電電池，其包括PTC器件，該PTC器件包括設置在PTC主體表面上的覆蓋件，以便在構成電池組時防止高溫熱熔樹脂與PTC主體的表面直接接觸，并可提供在PTC器件工作時允許PTC主體膨脹的空間。
文檔編號H01M2/34GK1941489SQ20061014701
公開日2007年4月4日 申請日期2006年7月25日 優先權日2005年7月25日
發明者金俊虎 申請人:三星Sdi株式會社