CN101002359A - 一种防止二次电池过度充电的安全器件以及具有该安全器件的二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是通过使用简单的安全器件而提供用于安全地防止二次电池由过度充电引起的过电压和过热的器件，本发明提供了一种接触式安全器件，该器件连接过电压状态下表现出放电特性的恒定电压元件与在过热状态下表现出放电特性的MIT(金属绝缘体转变)元件。在二次电池的阴极引线与阳极引线之间平行连接各恒定电压元件和MIT元件。该接触式安全器件具有结合恒定电压元件的放电/热散逸特性与立即响应恒定电压元件热散逸的MIT元件的放电特性的特性，从而由于该接触式安全器件在过度充电的情况下根据电压和温度两因素而进行放电，所以产生了有利地防止过度充电的效果。

Description

一种防止二次电池过度充电的安全器件以及具有该安全器件的二次电池
技术领域
本发明涉及一种安全器件，其包括用于防止二次电池由过度充电引起的过电压和过热的简单的安全元件。
背景技术
二次电池通常包括能够充放电的电池，诸如常规的Ni/Cd(镍镉)电池、Ni/MH(镍金属氢化物)离子锂电池和目前的锂离子电池。近年来，对锂离子电池日益增多的关注已经使研究与开发更加活跃。
这是由于锂离子电池具有比常规的Ni/Cd电池或Ni/MH电池等更高的能量密度。换句话说，由于锂离子电池可以制成小型轻质，所以其不仅可以用于包括移动电话、可携式摄像机和笔记本式计算机的移动装置的电源，而且可以考虑作为电动车辆的动力源。
发明内容
技术问题
尽管具有上述优点，但锂离子电池具有由于过度充电而易损坏的缺点。就是说，在二次电池无防止过度充电的安全器件而被疏忽的情况下，存在事故的危险，从而由爆炸引起的燃烧会导致丧命或财产损失。
考虑到在过度充电时形成电池的构成物之间的反应，在锂离子电池阴极中的活性物质LiCoO2与电解质之间发生越来越多的副反应。此外，该副反应导致在阴极中的活性物质的结构崩塌和电解质的氧化。
因此，可以将锂沉积在由石墨等组成的阳极活性物质上。如果在电池达到上述情形后电压继续升高，则将爆炸或燃烧，这会造成事故。
特别地，当二次电池中所用的电压标准为高电压时，情形会变得更坏。例如，在锂离子二次电池与机动车的电源连接的情况下，汽车使用12V电压，卡车通过使两个12V的电源串联在一起而使用24V电压。这样，在二次电池过度充电瞬时高于其指定的标准电压的情况下，需要有防止二次电池的瞬时过电压的安全器件。
在现有技术中，通常使用具有高价、复杂结构和占有面积较大的充电/放电控制电路来防止二次电池的过度充电。通常，充电/放电控制电路设计成，比较输入电压与电池电压、或向外的输出电压与电池电压，从而选择性地转换充电/放电电路。然而，由于充电/放电控制的控制参数是电压，所以二次电池几乎不能防止过热(温度)。考虑了通过添加如PTC或热切断(thermal cutoff)的温度反应元件以防止二次电池过热的方案。向充电/放电控制电路添加PTC或热切断可以通过切断过度充电的外加电流而有助于防止电池的过度充电和电池的温度升高。然而，由于PTC或热切断在规定温度之上的温度起作用，所以需要电池的温度升到在PTC或热切断起作用的高于规定温度的温度。此外，在电池已处于充电的情况下，当由于外部震动、外界环境变化和内部电流短路等引起电池温度上升时，仅用PTC或热切断只切断外加电流，难于获得电池的稳定性。
技术方案
本发明的目的是提供一种通过使用简单的安全元件而安全地防止二次电池由过度充电引起的过电压和过热的器件。
本发明提出一种新型接触式安全器件的简单结构。该接触式安全器件的特征在于，物理连接两个元件，在发生过度充电时根据电压和热量两因素而促进放电。
根据本发明的接触式安全器件的特征在于，将在规定电压之上具有放电/热散逸特性的恒定电压元件与在规定温度之上具有放电特性的金属绝缘体转变(MIT)元件接合在一起。因此，由于在发生过度充电时，恒定电压元件中产生的热量对MIT元件产生影响，从而使MIT元件进行放电，所以即使使用具有低容量(capacity)的恒定电压元件，也可获得二次电池的稳定性。
根据本发明的接触式安全器件的特征在于，超出二次电池标准的过电压的外加部分根据恒定电压元件的放电特性进行初级放电，以及由于在初级放电期间恒定电压元件中产生的热量促使在恒定电压元件附近设置的MIT元件起作用，所以进行次级放电。在此情况下，MIT元件通过对由于其它原因以及由于恒定电压元件的热散逸引起的温度升高作出反应而进行放电。
有益效果
因此，由于恒定电压元件的放电/热散逸特性与放电特性结合在一起，所以可以根据电压和温度两因素进行放电，从而相互地提高放电效果。由于放电状态下的电池具有低于充电状态下电池的能量，且前者在其活性物质和电解质中具有更稳定的状态，所以放电状态下的电池在有关由于外界环境变化、外部震动和内部电流短路涉及的问题中更安全。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施方式将接触式安全器件与电池结合的结构。
图2示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图1所示的接触式安全器件周边的结构。
图3示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图1所示各元件的周围后将其连接在一起的结构。
图4示出了根据本发明的另一个实施方式将接触式安全器件与电池结合在一起的结构。
图5示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图4所示的接触式安全器件周边的结构。
图6示出了根据本发明的另一个实施方式将接触式安全器件与电池结合在一起的结构。
图7示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图6所示的接触式安全器件周边的结构。
图8示出了根据本发明的一个实施方式将接触式安全器件与电池的内部连接的结构。
图9示出了根据本发明的一个实施方式将接触式安全器件与电池的外部连接的结构。
图10为表示稳压二极管(一种恒定电压器件)的电流-电压特性的曲线图。
图11为表示当具有MIT特性的材料的温度升高或降低时电阻变化的曲线图。
图12为表示当升高或降低负温度系数(NTC)热敏电阻器件的温度时电阻变化的曲线图。
图13为表示在向稳压二极管(一种恒定电压器件)施加1A恒定电流情况下由电压升高引起的温度变化的曲线图。
图14为表示在向可变电阻(一种恒定电压器件)施加1A恒定电流情况下由电压升高引起的温度变化的曲线图。
具体实施方式
本发明通过使用具有简单、新型结构的接触式安全器件而使二次电池能够安全地防止过度充电情况下的过电压和过热。换句话说，在根据本发明的接触式安全器件中，恒定电压元件在过度充电情况下产生的热量，通过对过电压响应的恒定电压元件和对过热响应的MIT元件的物理邻接结合，立即引起MIT元件的运转。
更具体地说明根据本发明的接触式安全器件的各元件，恒定电压元件与稳压二极管或可变电阻一样，在外部电压高于预定值、如过度充电等时，其具有使电流急速流动的特性。也就是说，通过在过度充电的情况下释放电流，以降低电池的电压而获得电池的稳定性。特别地，在具有小容量的恒定电压元件中，具有泄漏电流的电压与具有急速电流(impetuous current flow)的电压之间的间隔相当短。因此，在过度充电的情况下，当泄漏电流开始在恒定电压元件中流动时发生初级放电，随后，当达到具有急速电流的电压时，恒定电压元件中产生的热量对MIT元件产生作用，从而导致MIT元件的放电。
因此，即使将具有小容量的恒定电压元件用于接触式安全器件，也可以提高稳定性。
同时，MIT元件由如VO、VO2、V2O3等的钒族的氧化物材料和Ti2O3或向这种材料加入了元素St、Ba、La等的材料组成，其具有在规定温度之上其电阻突然降低的MIT(金属绝缘体转变)特性。因此，因为在温度升高时由于电阻降低而引起电流流出，从而产生较低的电压，所以可以安全地保护所述电池。
MIT元件的临界温度优选等于和高于50℃且低于150℃。如果电阻在低于50℃下开始降低，则由于电池在通常电池使用温度-20℃～60℃之间放电，所以残留的容量将减少。如果电阻在高于150℃下开始降低，则电池将由外部震动或外界环境引起燃烧或爆炸。
下文，参考附图，对实施方式进行详细的描述。
图1示出了根据本发明的一个实施方式将接触式安全器件与电池结合在一起的结构。接触式安全器件中包括的元件的连接关系和二次电池的各端子的连接关系如下：首先，恒定电压元件1与MIT元件2在水平方向的一个侧面(接触面)上接合；在电池的阴极引线12与阳极引线11之间平行连接恒定电压元件1；以及还在电池的阴极引线12和阳极引线11之间平行连接MIT元件2。
图2示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图1所示的接触式安全器件周边的结构。同样在此情况下，通过防蚀且防水的外装材料物理连接恒定电压元件和MIT元件。图2中各电极端子与各连接元件之间连接的方式与图1中的相同。
另外，图3示出了用防蚀且防水的外装材料分别涂敷恒定电压元件和MIT元件的周围、两个元件在水平方向的一个侧面(接触面)上接合在一起的结构。同样在此情况下，通过防蚀且防水的外装材料物理连接恒定电压元件和MIT元件。图3中各电极端子与各连接元件之间连接的方式与图1中的相同。
根据图1～3所示的接触式安全器件，当外部电压升高至规定电压之上时，因为恒定电压元件的放电特性，通过与恒定电压元件连接的金属线而发生初级放电，并且当由于初级放电在恒定电压元件中产生的热量，因为恒定电压元件的热散逸特性，使与恒定电压元件物理连接的MIT元件的温度升高时，通过与MIT元件连接的金属线而发生次级放电。因此，根据由其它因素产生的温度上升，MIT元件独立地进行放电，以及MIT元件对由与恒定电压元件的热散逸特性相关联的放电产生的电压升高而起作用。
而且，如图1所示，可以在接触式安全器件的各元件连接在一起之后用防蚀且防水的外装材料涂敷各元件，并且如图3所示，可以在用防蚀且防水的外装材料涂敷各元件之后将各元件连接在一起。
图4示出了根据本发明的另一个实施方式将接触式安全器件与电池结合的结构。参考图4，恒定电压元件1和MIT元件2在水平方向的一个侧面(接触面)上接合，在恒定电压元件和MIT元件的纵向两端部处形成电接触5，并且通过电接触5用二次电池的阴极引线与阳极引线之间的一根共用金属线平行连接接触式安全器件14的各元件。即使在此情况下，在阴极与阳极之间仍平行连接恒定电压元件和MIT元件。
另外，图5示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图4所示的接触式安全器件周边的结构。同样在此情况下，通过防蚀且防水的外装材料物理连接恒定电压元件和MIT元件。
如图4和5所示的接触式安全器件的特征在于，在恒定电压元件和MIT元件接合在一起的接触式安全器件的纵向两端部处形成金属和导电材料的电接触，并且阴极引线和阳极引线通过该电接触能够与一根共用金属线连接。
而且，在图4和5所示的接触式安全器件中，在接触式安全器件的两端部处形成电接触。因此，如果通过一根共用金属线连接阴极/阳极引线和接触式安全器件的各元件，则通过该共用金属线而不是通过恒定电压元件和MIT元件中的各金属线产生放电。在此情况下，有益于减少连接金属线和各元件的过程中所需的焊料的数量。
图6示出了根据本发明的另一个实施方式将接触式安全器件与电池结合的结构。参考图6，恒定电压元件1和MIT元件2通过电接触5在水平方向的一个侧面(接触面)上接合。在各元件的水平方向的另一侧(相对面)上形成另一电接触5。通过与二次电池的阴极引线连接的一根共用金属线3与恒定电压元件和MIT元件之间的接触面的电接触5连接。二次电池的阳极引线11通过相应的金属线3与MIT元件2的另一侧面(相对面)上相应形成的电接触5连接。因此，在电池的阴极引线12与阳极引线11之间平行连接恒定电压元件1和MIT元件2。
另外，图7示出了用防蚀且防水的外装材料涂敷图6所示的接触式安全器件周边的结构。即使在此情况下，通过防蚀且防水的外装材料也可物理连接恒定电压元件和MIT元件。
图6和7所示的接触式安全器件具有在水平方向各元件的另一侧面(相对面)上形成的电接触5，而不具有在如图4和5所示的接触式安全器件的两端部处形成的电接触5。在此情况下，通过共用金属线连接二次电池的阴极引线12和对应于各元件的接触面的电接触，并且通过金属线3将阳极引线11与分别在恒定电压元件和MIT元件的另一侧(相对面)上形成的电接触5连接。因此，在阴极引线与阳极引线之间平行连接恒定电压元件和MIT元件。
如图6和7所示的接触式安全器件通过在各元件的接触面和相对面上形成的电接触与二次电池的阴极/阳极引线连接。在此情况下，考虑到通过沉积法等制备接触式安全器件的电接触，与如图4和5所示的在纵向上形成的电接触相比，这样更容易地制备阴极/阳极引线。
图8示出了根据本发明的一个实施方式将接触式安全器件与电池的内部连接的结构。
图9示出了根据本发明的一个实施方式将接触式安全器件与电池的外部连接的结构。
如图1～7所示的接触式安全器件可以连接在二次电池的阴极引线12与阳极引线11之间，并且可以连接在电池内部或外部。
图10为表示稳压二极管(一种恒定电压器件)的电流-电压特性的曲线图。
恒定电压元件是指这样的元件：在施加高于规定电压的情况下，超出的电压通过泄漏电流而引起电压下降的元件。参考图10，如果施加高于3.5V的电压，则该元件会到达泄漏电流区域，并且如果持续地升高电压，则该元件会到达该元件被完全毁坏的击穿区域。而且，容量越小，泄漏电流越小，并且出现泄漏电流的电压与电流被突然导通的电压之间的差值也越小。并且，导通之后，出现热散逸现象。对热散逸现象进行详细的描述。
图11为表示当升高或降低具有MIT特性的材料的温度时电阻变化的曲线图；以及图12为表示当升高或降低负温度系数(NTC)热敏电阻元件的温度时电阻变化的曲线图。
参考图11，当电池的温度升至70℃时，MIT元件的电阻会突然下降，并且当电池的温度降至62℃时，该电阻会突然升高，在整体上表现出滞后曲线。使MIT元件的电阻变化的温度优选为约50℃～150℃。
参考图12，由于NTC元件具有根据半导体的温度变化而电阻变化的特性，所以该图不同于图11所示的MIT元件的电阻突变，其电阻变化在形式上表现为指数函数曲线图。在半导体的情况下，由于电子向导带迁移而数量增加，并且导带中电子的迁移率也提高了，所以温度越高，电阻降低得越剧烈。因此，主要用于130℃范围的NTC具有如图12所示的电阻变化曲线。因此，因为由在电池通常使用温度-20℃～60℃范围内产生的泄漏电流引起电池放电，所以不需要使用NTC热敏电阻元件。
然而，如图11所示，由于MIT元件在规定温度处具有电阻迅速从绝缘体向金属变化的金属绝缘体转变特性，所以MIT元件具有与NTC元件在半导体中具有的电阻-温度变化不同的电阻-温度变化的形式。因此，MIT元件可以稳定地被使用而无电池放电的缺陷，以及其仅在电池过度充电时使电池放电。在这点上，本发明使用MIT元件作为用于防止过度充电的安全器件的要素。
图13为表示在向稳压二极管(一种恒定电压器件)施加1A恒定电流情况下由电压升高引起的温度变化的曲线图。
参考图13，可以证明，由于稳压二极管在传导开始时温度突然升高。
图14为表示在向可变电阻(一种恒定电压器件)施加1A恒定电流情况下由电压升高引起的温度变化的曲线图。
同样地，从图14可以证明，由于可变电阻在传导开始时温度突然升高。
本发明在二次电池的阴极引线与阳极引线之间平行连接接触式安全器件，该接触式安全器件具有在高于规定电压下具有放电/热散逸特性的恒定电压元件和被连接时在高于规定温度下具有放电特性的MIT元件，从而在过度充电的情况下可以根据电压和温度两因素进行放电。
换句话说，当在过度充电的情况下电流流向恒定电压元件时，恒定电压元件散发出热量。此时，连接的MIT元件的电阻降低，以对恒定电压元件的温度升高作出响应，从而通过电流产生更高的放电。
工业实用性
因此，根据本发明，使MIT元件与在电压升高时其温度随电流传导而升高的恒定电压元件连接，从而解决了不仅由于温度升高而且由于电压升高引起的着火和爆炸的安全问题。

Claims (12)

1、一种接触式安全器件，其具有结合的恒定电压元件和金属绝缘体转变(MIT)元件，所述恒定电压元件在高于预定电压下具有放电/热散逸特性，所述MIT元件在高于预定温度下具有放电特性。
2、如权利要求1所述的接触式安全器件，其中，所述MIT元件的临界温度等于和高于50℃且低于150℃。
3、如权利要求1所述的接触式安全器件，其中，所述恒定电压元件为稳压二极管或可变电阻。
4、如权利要求1所述的接触式安全器件，其中，所述恒定电压元件具有低容量。
5、如权利要求1所述的接触式安全器件，其进一步包括在所述接触式安全器件的恒定电压元件与MIT元件之间的水平方向的接触面上形成的电接触。
6、如权利要求5所述的接触式安全器件，其进一步包括在所述接触式安全器件的纵向的两个端面上形成的电接触。
7、如权利要求5所述的接触式安全器件，其进一步包括在面对着所述接触式安全器件的水平方向接触面的水平方向的相对面上形成的电接触。
8、一种二次电池，其中，在根据权利要求1～5任一项所述的接触式安全器件中，所述恒定电压元件和MIT元件通过各自的金属线连接在电池的阴极引线和阳极引线之间。
9、一种二次电池，其中，阴极引线和阳极引线分别通过共用金属线与根据权利要求6所述的接触式安全器件的两个端面连接。
10、一种二次电池，其中，在权利要求7所述的接触式安全器件中，所述电池的阴极端子通过共用金属线与在恒定电压元件与MIT元件之间的接触面上形成的电池接触连接，所述电池的阳极端子通过相应的金属线与面对着恒定电压元件与MIT元件之间的接触面的相对面上分别形成的电接触连接。
11、一种二次电池，其中，根据权利要求1～7任一项所述的接触式安全器件在二次电池的内部连接在所述二次电池的阴极引线和阳极引线之间。
12、一种二次电池，其中，根据权利要求1～7任一项所述的接触式安全器件在二次电池的外部连接在所述二次电池的阴极引线和阳极引线之间。
CNB2005800265497A 2004-08-24 2005-07-21 一种防止二次电池过度充电的安全器件以及具有该安全器件的二次电池 Active CN100547850C (zh)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104969432A (zh) * 2013-12-09 2015-10-07 莫布里克株式会社 适用mit技术的高温/过电流自动切断方法及应用该方法的开关
CN112042047A (zh) * 2018-11-29 2020-12-04 株式会社Lg化学 具有提高的散热性的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
CN112088462A (zh) * 2018-11-29 2020-12-15 株式会社Lg化学 具有提高的散热性的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI275193B (en) * 2004-08-20 2007-03-01 Lg Chemical Ltd Secondary battery having constant-voltage device
KR100745354B1 (ko) * 2004-08-24 2007-08-02 주식회사 엘지화학 이차전지의 과충전 방지를 위한 안전 소자 및 그 안전소자가 결합된 이차전지
TWI303897B (en) 2004-09-07 2008-12-01 Lg Chemical Ltd Safety device for preventing overcharge and secondary battery therewith
KR100734830B1 (ko) * 2005-01-14 2007-07-03 한국전자통신연구원 전하방전수단을 포함하는 리튬 2차전지
KR100640001B1 (ko) * 2005-02-21 2006-11-01 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자를 이용한 전기전자시스템 보호 회로 및그 회로를 포함한 전기전자시스템
KR100714115B1 (ko) * 2005-07-29 2007-05-02 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자, 그 소자를 이용한 고전압 잡음제거회로 및 그 제거회로를 포함한 전기전자시스템
KR100825760B1 (ko) * 2006-06-02 2008-04-29 한국전자통신연구원 급격한 ｍｉｔ 소자, 그 소자를 이용한 ｍｉｔ 센서 및 그ｍｉｔ 센서를 포함한 경보기 및 이차전지 폭발 방지 회로
DE102012209709B4 (de) * 2012-06-11 2021-10-07 Robert Bosch Gmbh Schutzvorrichtung für ein elektronisches Bauelement, elektrische Schaltung, elektrochemischer Energiespeicher, Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung und Verwendung einer flexiblen Hülle
US9660301B2 (en) 2013-10-29 2017-05-23 Xiaomi Inc. Methods and devices for battery protection
CN103812090B (zh) * 2013-10-29 2017-08-01 小米科技有限责任公司 电子设备、电池保护方法和装置
DE102014224574A1 (de) * 2014-12-02 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Eigensichere Bleed-Down-Schaltung und Regelstrategie für Brennstoffzellen-systeme

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU616688A1 (ru) * 1976-10-04 1978-07-25 Предприятие П/Я В-2289 Устройство дл автоматического ограничени зар да аккумул торной батареи
SU748589A1 (ru) * 1978-06-02 1980-07-15 Предприятие П/Я А-7797 Устройство дл защиты аккумул тора от переразр да и перезар да
DE2933546C2 (de) * 1979-08-18 1981-05-27 Pistor Entwicklungs- und Verwaltungs-KG, 5880 Lüdenscheid Elektrische Schaltung zur Kontrolle des Ladezustandes einer Batterie in Kraftfahrzeugen
CH651963A5 (en) * 1981-01-29 1985-10-15 Bbc Brown Boveri & Cie Cathode heating arrangement for a high-power electron tube (electronic tube)
JP2938892B2 (ja) 1989-07-24 1999-08-25 大日本印刷株式会社 感熱謄写版原紙及びその製造方法
JPH0353993U (zh) * 1989-10-03 1991-05-24
JPH09134714A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Wako Denshi Kk 安全装置用の皿バネ
DE29513618U1 (de) * 1995-08-24 1995-11-09 Tai Ming Hwa Ladegerät
JPH09106804A (ja) * 1995-10-09 1997-04-22 Wako Denshi Kk 電池の安全装置
US6037071A (en) * 1996-04-10 2000-03-14 Duracell Inc Current interrupter for electrochemical cells
US5691073A (en) * 1996-04-10 1997-11-25 Duracell Inc. Current interrupter for electrochemical cells
JPH1140204A (ja) * 1997-07-14 1999-02-12 Hitachi Ltd 二次電池
JPH11191436A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Hitachi Ltd 蓄電保護器
US6150051A (en) * 1998-02-27 2000-11-21 Telcordia Technologies, Inc. Thermal switch for use in plastic batteries
JP4303801B2 (ja) * 1998-03-25 2009-07-29 ワコー電子株式会社 二次電池の安全装置
US6331763B1 (en) * 1998-04-15 2001-12-18 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
KR100369069B1 (ko) * 1999-09-08 2003-01-24 삼성에스디아이 주식회사 안전장치가 구비된 파우치를 외장재로 하는 리튬 이차 전지
JP3622676B2 (ja) * 2000-05-18 2005-02-23 ソニーケミカル株式会社 感熱材料及び感熱素子
JP4474765B2 (ja) * 2000-11-02 2010-06-09 株式会社村田製作所 チップ型複合電子部品、温度センサおよび電子機器
JP2002330540A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
CN2505987Y (zh) * 2001-06-05 2002-08-14 南亚塑胶工业股份有限公司 改进的圆筒型锂离子电池的安全防爆结构
KR100433623B1 (ko) * 2001-09-17 2004-05-31 한국전자통신연구원 급격한 금속-절연체 상전이를 이용한 전계 효과 트랜지스터
JP4234940B2 (ja) * 2002-03-28 2009-03-04 日本碍子株式会社 リチウム二次電池
EP1749329B1 (en) * 2004-05-19 2015-10-07 LG Chem, Ltd. Safety element for battery and battery with the same
KR100745354B1 (ko) * 2004-08-24 2007-08-02 주식회사 엘지화학 이차전지의 과충전 방지를 위한 안전 소자 및 그 안전소자가 결합된 이차전지
KR100786937B1 (ko) 2005-07-20 2007-12-17 주식회사 엘지화학 이차전지 보호장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104969432A (zh) * 2013-12-09 2015-10-07 莫布里克株式会社 适用mit技术的高温/过电流自动切断方法及应用该方法的开关
CN112042047A (zh) * 2018-11-29 2020-12-04 株式会社Lg化学 具有提高的散热性的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
CN112088462A (zh) * 2018-11-29 2020-12-15 株式会社Lg化学 具有提高的散热性的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
CN112088462B (zh) * 2018-11-29 2024-03-22 株式会社Lg新能源 具有提高的散热性的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆
CN112042047B (zh) * 2018-11-29 2024-04-09 株式会社Lg新能源 具有提高的散热性的电池模块、包括电池模块的电池组和包括电池组的车辆

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