CN102035186B - 电流中断装置和包括电流中断装置的二次电池 - Google Patents

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Abstract

公开一种电流中断装置和包括该电流中断装置的二次电池。根据一个实施例，电流中断装置包括第一端子；第二端子；联接到所述第一端子和所述第二端子的保险丝；和围绕所述保险丝的外部以密封所述保险丝的保险丝体，其中所述第一端子和所述第二端子包括连接到所述保险丝的薄部，并且所述薄部具有比所述第一端子和所述第二端子的其它部分更薄的厚度。当由于电池过放电或过充电导致电池的温度过度升高或电池的电压快速增大时，电流中断装置中断电流，因此防止诸如电池爆炸的意外事故。

Description

电流中断装置和包括电流中断装置的二次电池
技术领域
各实施例涉及一种用于感应温度变化来中断电流的电流中断装置和包括这种电流中断装置的二次电池。
背景技术
随着诸如视频摄像机、移动电话和笔记本电脑等轻量和功能强的便携式无线设备的趋势，正在积极地研究作为上述便携式无线设备的驱动电源的二次电池。例如，二次电池可包括镍-镉电池、镍-氢电池、镍-锌电池和锂二次电池。其中，锂二次电池可再充电并适用于小型化和高容量。另外，由于锂离子二次电池典型地具有高工作电压和高单位重量能量密度，锂离子二次电池被广泛应用在高端电子设备中。
这种二次电池可通过在金属罐中布置包括正电极板、负电极板和隔板的发电单元，即电极组件，并且在罐中注入电解液并密封罐而形成。这样，使用罐密封的二次电池可包括与罐绝缘并且被布置在上侧的电极端子，从而电极端子作为一个电极，而罐作为相反电极。
二次电池可包括电池安全装置，例如控制电池的充电或放电的保护电路模块(PCM)或替代PCM的二次保护装置，并且电池安全装置可布置在电池组中。这种电池安全装置典型地连接到正电极和负电极，以便在由于电池过充电或过放电导致电池温度过度升高或电池电压快速增大时中断电流，从而防止诸如电池爆炸的意外事故。
发明内容
因此，各实施例致力于一种电流中断装置和包括这种电流中断装置的二次电池，其基本解决了由于相关技术的限制和缺点带来的一个或多个问题。
一个实施例提供一种电流中断装置和包括这种电流中断装置的二次电池，其提高抵抗由高温引起的过充电和短路的稳定性。
另一实施例提供一种电流中断装置和包括这种电流中断装置的二次电池，其降低制造成本。
另一实施例提供一种电流中断装置和包括这种电流中断装置的二次电池，其适于大规模生产条件。
以上及其它特征和优点中的至少一个可通过提供一种电流中断装置来实现，该电流中断装置包括：第一端子；第二端子；联接到所述第一端子和所述第二端子的保险丝；以及围绕所述保险丝的外表面以密封所述保险丝的保险丝体，其中所述第一端子和所述第二端子每个均包括连接所述保险丝的薄部，并且所述薄部具有比所述第一端子和所述第二端子的其它部分更薄的厚度。
根据各实施例的所述第一端子和所述第二端子可以由镍、铜、铁或包括镍、铜、铁中至少两者的合金形成。
根据一个实施例，所述第一端子和所述第二端子可由约64％的铁和约36％的镍形成。
根据一个实施例，所述保险丝可具有约98℃±3℃或更高的熔点。
根据一个实施例，所述保险丝体可包括附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的盖，和附接到所述第一端子和所述第二端子的下表面的基底，并且所述第一端子和所述第二端子的端部可被密封在所述盖和所述基底中并且被连接到所述保险丝。
根据一个实施例，所述保险丝体可包括附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的盖，和附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的基底，并且所述第一端子和所述第二端子的部分可穿过所述基底并被连接到所述保险丝。
根据实施例，所述保险丝体可以由包括聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚亚乙基硫醚、聚砜及其混合物中的一种树脂形成。
根据一个实施例，所述保险丝体可以具有薄膜形状。
根据实施例，其中所述薄部的厚度可以是所述第一端子和所述第二端子厚度的约1/2至约3/4。
根据实施例，所述第一端子和所述第二端子的厚度可以是约0.4mm，并且所述薄部的厚度可以是约0.2mm至约0.3mm。所述薄部的厚度可以是约0.25mm。
根据实施例，所述第一端子和所述第二端子的厚度可以是约0.3mm，并且所述薄部的厚度可以是约0.15mm至0.25mm。所述薄部的厚度可以是约0.2mm。
根据一个实施例，所述薄部可以具有允许所述保险丝体附接到所述第一端子和所述第二端子的区域。
以上及其它特征和优点中的至少一个可以通过提供一种二次电池的来实现，该二次电池包括：罐；容纳在所述罐中的电极组件；盖组件，该盖组件被联接到所述罐的开放上端以密封所述罐，并且作为与外部的电连接介质，其中所述盖组件包括热保险丝，所述热保险丝在电极组件过充电和过放电引起温度升高时中断电流。
根据一个实施例，所述热保险丝可以被布置在所述罐中并被电连接到所述电极组件和所述盖组件。
根据一个实施例，所述盖组件可包括联接到所述罐的上部的盖板、插入到所述盖板中并且与所述盖板之间具有垫圈的负极端子、布置在所述盖板的下表面的绝缘板以及布置在绝缘板的下表面并且被电连接到所述负极端子的端子板，所述端子板可以是所述热保险丝。
根据一个实施例，所述绝缘板的一侧可以提供有止动件，并且所述端子板的一侧可以提供有与所述止动件对应的止动缺口。
根据一个实施例，所述热保险丝可包括：第一端子、第二端子、连接所述第一端子和所述第二端子的保险丝；以及围绕所述保险丝的外表面以密封所述保险丝的保险丝体，其中所述第一端子和所述第二端子每个均包括连接到所述保险丝的薄部，并且所述薄部具有比所述第一端子和所述第二端子的其它部分更薄的厚度。
根据实施例，所述第一端子和所述第二端子可以由镍、铜、铁或包括镍、铜、铁中至少两者的合金形成。
根据实施例，所述第一端子和所述第二端子可以由约64％的铁和约36％的镍形成。
根据实施例，所述保险丝可以具有约98℃±3℃或更高的熔点。
根据一个实施例，所述保险丝体可包括附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的盖，和附接到所述第一端子和所述第二端子的下表面的基底，并且所述第一端子和所述第二端子的端部可以被密封在所述盖和所述基底中并且被连接到所述保险丝。
根据一个实施例，所述保险丝体可包括附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的盖，和附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的基底，并且所述第一端子和所述第二端子的部分可以穿过所述基底并且被连接到所述保险丝。
根据实施例，所述保险丝体可以由包括聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚亚乙基硫醚、聚砜及其混合物中的一种树脂形成。
根据实施例，其中所述薄部的厚度可以是所述第一端子和所述第二端子厚度的约1/2至约3/4。
根据实施例，所述第一端子和所述第二端子的厚度可以是约0.4mm，并且所述薄部的厚度范围可以是约0.2mm至0.3mm。所述薄部的厚度可以是约0.25mm。
根据实施例，所述第一端子和所述第二端子的厚度可以是约0.3mm，并且所述薄部的厚度范围可以是约0.15mm至0.25mm。所述薄部的厚度可以是约0.2mm。
根据一个实施例，所述薄部可以具有允许所述保险丝体附接到所述第一端子和所述第二端子的区域。
附图说明
通过参照所附附图对示例性实施例进行的详细描述，以上及其它特征和优点对于本领域技术人员来说将变得更加明显，附图中：
图1是描绘根据一个实施例的热保险丝的俯视图；
图2是沿图1的线II-II截取的截面图；
图3是描绘根据一个实施例的热保险丝的工作的示意图；
图4是描绘根据一个实施例的热保险丝的截面图；
图5是描绘根据一个实施例的二次电池的截面图；
图6是描绘根据一个实施例的二次电池的分解透视图；以及
图7是描绘根据一个实施例的二次电池盖组件的下部的透视图。
具体实施方式
下文将参照附图更完全地描述各实施例；然而，这些实施例可以以不同的形式体现，并且不应当被理解为仅限于这里所记载的实施例。相似的附图标记始终指代相似的元件。
下文中，将结合附图详细描述各实施例。
根据一个实施例的电流中断装置是被构造为根据温度变化来中断电流的二次保护装置。
根据一个实施例，热保险丝10被用作二次保护装置。热保险丝10可包括第一端子11、第二端子12、将第一和第二端子11和12彼此连接的保险丝13和围绕保险丝13的外表面以密封保险丝13的保险丝体14和15。第一和第二端子11和12可包括与保险丝13连接的薄部11b和12b。薄部11b和12b能够具有比其它部分更小的厚度。
第一和第二端子11和12可以由镍、铜、铁和包括其中至少两者的合金中的一种形成。例如，第一和第二端子11和12可由包括约64％的铁和约36％的镍并且具有很小的热膨胀系数的不胀钢形成。
第一端子11可包括主体11a和布置在主体11a的一端并且具有比主体11a的厚度更小的厚度的薄部11b。保险丝13可连接到薄部11b。
保险丝体14和15的第一端可被附接到薄部11b。第二端子12可包括主体12a和与主体12a的一端整体形成的薄部12b。保险丝13可被连接到薄部12b，并且保险丝体14和15的第二端可被附接到薄部12b。
保险丝体14和15的第一端和第二端可以通过热焊接被附接到提供在第一和第二端子11和12上的薄部11b和12b的上、下表面，因此，有利于将保险丝体14和15附接到薄部11b和12b。由于焊接材料在对象(第一端子或第二端子)的两个面上通过热焊接可被加热，厚的对象并不适合于热焊接。由于薄部11b和12b能够具有小的厚度，保险丝体14和15可被有效地附接到薄部11b和12b上，以提高密封强度(密封力)。
根据各实施例，薄部11b和12b的厚度范围可以是第一和第二端子11和12厚度的约1/2到约3/4。
例如，当热保险丝10的第一和第二端子11和12具有约0.4mm厚度时，薄部11b和12b可具有约0.2mm至约0.3mm的厚度范围。根据实施例，当保险丝体14和15附接到具有约0.4mm厚度的第一和第二端子11和12时，保险丝体14和15的附接力可能减小。因此，保险丝体14和15对保险丝13的密封性能可能降低。因此，保险丝体14和15附接的第一和第二端子11和12的薄部11b和12b应当具有小的厚度。例如，根据一个实施例，当第一和第二端子11和12具有约0.4mm的厚度时，薄部11b和12b可具有约0.25mm的厚度。
可替代地，根据另一实施例，当热保险丝10的第一和第二端子11和12具有约0.3mm的厚度时，薄部11b和12b可具有约0.15mm至约0.25mm的厚度范围。例如，当第一和第二端子11和12具有约0.3mm的厚度时，薄部11b和12b可具有约0.2mm的厚度。
根据实施例，具有厚度为0.3mm的第一和第二端子11和12的热保险丝的试验结果和具有厚度为0.4mm的第一和第二端子11和12的热保险丝的试验结果如下。
通过密封测试和加压测试实现热保险丝性能测试。
在密封测试中，密封状态是在高温、高内压下评估的。参见表1，两个热保险丝的端子密封状态在135℃时是稳定。当温度超过140℃时，具有0.3mm厚度的第一和第二端子11和12的密封状态得到维持，但是具有0.4mm厚度的第一和第二端子11和12的密封状态没有得到维持。
表1暴露在135℃和140℃下10分钟时的密封状态。
在加压测试中，评估在135℃下被施加负载的第一和第二端子11和12的密封状态。
参见表2，尽管具有0.3mm厚度的第一和第二端子11和12在0.2kgf到0.3kgf时弯曲，但其密封状态得到维持。然而，尽管具有0.4mm厚度的第一和第二端子11和12在0.2kgf到0.3kgf时没有弯曲，但其密封状态没有得到维持。
表2对端子加压1分钟后的密封状态(暴露在135℃下10分钟)
第一和第二端子11和12的薄部11b和12b可具有刚好允许保险丝体14和15附接到第一和第二端子11和12的长度。
第一端子11可被提供为具有端子孔16，并且第二端子12可被提供有具有开口侧的止动缺口17，这将在下面关于二次电池的实施例中详细描述。
保险丝13可由锡或铅形成，但其材料并不限于此。例如，可使用不造成环境污染的包括Sn、Bi、In和Zn的合金，或包括Sn、In和Zn的合金。
熔接剂(未示出)可施加到保险丝13。保险丝13可具有98℃±3℃的熔点。包括根据本实施例的电流中断装置的电池可在高速放电时具有约90℃或更高的内部温度。因此，根据实施例，保险丝13可以具有98℃±3℃的工作温度。根据一个实施例，保险丝13的工作温度的上限可以是防止二次电池爆炸或燃烧的温度。
保险丝体14和15也可分别指附接到第一和第二端子11和12的上表面的盖和附接到第一和第二端子11和12的下表面的基底。
第一端子11的第一端(薄部11b所处的一端)的上表面和第二端子12的第一端(薄部12b所处的一端)的上表面可被提供为具有盖14。第一端子11的第一端的下表面和第二端子12的第一端的下表面可被提供为具有基底15。盖14和基底15可通过热焊接、超声焊接和激光照射中的一种被附接。
因此，第一和第二端子11和12的第一端可被密封在盖14和基底15之内并连接到保险丝13。
盖14和基底15可由树脂形成。例如，盖14和基底15可由包括聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚亚乙基硫醚、聚砜中的一种或其混合物形成。
盖14和基底15的树脂可形成为膜。盖14和基底15可由彼此相同的一种材料或多种材料形成。
参见图3，当环境温度高于设定的工作温度时，热保险丝10的保险丝13可熔化并断裂。因此，第一端子11和第二端子12之间的电连接可被切断，以防止由于过电流导致的燃烧和爆炸。
下文中，将描述根据一个实施例的热保险丝20。
热保险丝20可包括第一端子21、第二端子22、将第一端子21和第二端子22彼此连接的保险丝23和围绕保险丝23的外表面以密封保险丝23的保险丝体24和25。第一和第二端子21和22可包括与保险丝23连接的薄部21b和22b。薄部21b和22b能够具有比其它部分更小的厚度。
由于第一和第二端子21和22以及保险丝23可以与前面的实施例部分地相同，其描述将被省略。
第一和第二端子21和22可包括主体21a和22a，薄部21b和22b可被布置在主体21a和22a的第一端，弯曲部21c和22c分别从薄部21b和22b突出。
保险丝体24和25可与前面的实施例相同的是，盖(也由24指代)可附接到第一和第二端子21和22的上表面。然而，基底(也由25指代)同盖24一起，也可附接到第一和第二端子21和22的上表面。在这种情况下，第一和第二端子21和22的弯曲部21c和22c穿过基底25。穿过基底25的弯曲部21c和22c可通过保险丝23彼此连接。因此，第一和第二端子21和22可通过保险丝23彼此连接。保险丝23可由盖24和基底25密封。
由于热保险丝20与热保险丝10的操作相同，因此省略对其的描述。
下文中，将描述根据一个实施例二次电池100。
二次电池100可包括具有开放上端的罐111、布置在罐111中的电极组件112、联接到罐111的开放上端以密封罐111的盖组件120、以及作为二次保护装置被电连接到电极组件112和盖组件120的热保险丝10。热保险丝10可布置在罐111内。
罐111可以是具有内部空间的棱柱形金属壳体。电极组件112可包括被堆叠或以胶卷形卷绕的正电极板113、隔板114和负电极板115。虽然在示例性实施例中电极组件112具有胶卷形形状，但也可使用堆叠型的电极组件。
正极引线116和负极引线117可分别从正电极板113和负电极板115延伸出来。
盖组件120可包括联接到罐111的上部的盖板121、插入到盖板121中并且与盖板121之间具有垫圈122的负极端子123、布置在盖板121的下表面的绝缘板124以及布置在绝缘板124的下表面并且被电连接到负极端子123的端子板。盖板121可被提供为具有电解液注入孔125，电解液注入孔125提供了电解液注入罐111的通道。电解液注入孔125可在电解液注入罐111之后被球126密封。正极引线116可直接连接到盖板121的下表面，负极引线117可通过端子板被电连接到负极端子123。
用于使电极组件112与盖组件120绝缘的绝缘壳体127可布置在罐111中的电极组件112的上部上。
根据本实施例，热保险丝10可用作端子板。因此，热保险丝10可布置在罐111中并被电连接到负极引线117。
止动件121a可布置在盖板121的下表面。布置在盖板121的下表面的绝缘板124的两端都可以提供有止动缺口124a，止动件121a安装并固定到止动缺口124a中。这能够防止绝缘板124相对于盖板121旋转。
止动件124b可布置在绝缘板124的下表面的第一侧上。止动缺口17可布置在位于绝缘板124下表面的热保险丝10的第一侧上。止动件124b可被安装到止动缺口17中，使得热保险丝10的第一侧被固定到绝缘板124。这能够防止热保险丝10相对于绝缘板124转动。负极端子123能够穿过分别位于盖板121、绝缘板124和热保险丝10上的端子孔，并且可通过旋压过程被固定。当执行旋压过程时，绝缘板124可以不相对于盖板121旋转。并且，热保险丝10可以不相对于绝缘板124旋转。
按上述描述构造的二次电池可包括热保险丝10，热保险丝10作为二次保护装置感应由于过放电或过充电导致的过度温度升高。热保险丝10可布置在二次电池的罐111中。
布置在盖板121的下表面的热保险丝10可用作端子板。因此，布置在罐111中的热保险丝10可以与电极组件112相邻，并且被电连接到负极引线117，从而感应二次电池的温度过度升高并中断电流。
根据一个实施例，电流中断装置和二次电池能够保证稳定性，防止由于高温导致的过充电和短路。
根据一个实施例，电流中断装置和二次电池能够降低制造成本。
根据一个实施例，电流中断装置和二次电池可以适合于大规模生产条件。
这里已经公开了各实施例，并且尽管采用了具体术语，但是仅在广义和描述的意义上使用并解释它们，而并不用于限定的目的。因此，本领域普通技术人员会理解，在不超出所附权利要求记载的本发明的精神和范围的情况下，可以做各种形式上和细节上的改变。

Claims (26)

1.一种电流中断装置，包括：
第一端子；
第二端子；
联接到所述第一端子和所述第二端子的保险丝；以及
围绕所述保险丝的外部以密封所述保险丝的保险丝体，
其中所述第一端子和所述第二端子每个均包括连接到所述保险丝的薄部，并且所述薄部具有比所述第一端子和所述第二端子的其它部分更薄的厚度,
其中所述保险丝体包括附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的盖和附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的基底，并且所述第一端子和所述第二端子的部分穿过所述基底上的开口并且被连接到所述保险丝。
2.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述第一端子和所述第二端子每个均进一步包括主体，并且所述薄部的厚度比所述主体的厚度更薄。
3.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述第一端子和所述第二端子每个均进一步包括主体和弯曲部，所述弯曲部是所述薄部的突出部，并且所述薄部的厚度比所述主体的厚度薄。
4.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述第一端子和所述第二端子由从镍、铜、铁和包括镍、铜、铁中至少两者的合金组成的组中选择的材料形成。
5.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述第一端子和所述第二端子由64%的铁和36%的镍形成。
6.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述保险丝具有98°C±3°C或更高的熔点。
7.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述保险丝体由从聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚亚乙基硫醚、聚砜及其混合物组成的组中选择的树脂形成。
8.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述保险丝体具有薄膜形状。
9.如权利要求1至8任一项所述的电流中断装置，其中所述薄部的厚度是所述第一端子和所述第二端子的厚度的1/2至3/4。
10.如权利要求9所述的电流中断装置，其中所述第一端子和所述第二端子的厚度是0.4mm，并且所述薄部的厚度是0.25mm。
11.如权利要求9所述的电流中断装置，其中所述第一端子和所述第二端子的厚度是0.3mm，并且所述薄部的厚度是0.25mm。
12.如权利要求1所述的电流中断装置，其中所述薄部具有允许所述保险丝体附接到所述第一端子和所述第二端子的区域。
13.一种二次电池，包括：
罐；
位于所述罐中的电极组件；以及
盖组件，该盖组件被联接到所述罐的开放上端以密封所述罐，并且作为与外部的电连接部，
其中所述盖组件包括热保险丝，所述热保险丝被构造为当所述电极组件过充电和过放电引起温度升高时中断电流,
其中所述热保险丝包括：
第一端子；
第二端子；
联接到所述第一端子和所述第二端子的保险丝；以及
围绕所述保险丝的外部以密封所述保险丝的保险丝体，
其中所述第一端子和所述第二端子每个均包括连接到所述保险丝的薄部，并且所述薄部具有比所述第一端子和所述第二端子的其它部分更薄的厚度，
其中所述保险丝体包括附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的盖和附接到所述第一端子和所述第二端子的上表面的基底，并且所述第一端子和所述第二端子的部分穿过所述基底上的开口并且被连接到所述保险丝。
14.如权利要求13所述的二次电池，其中所述热保险丝被布置在所述罐中，并且被电连接到所述电极组件和所述盖组件。
15.如权利要求13所述的二次电池，其中所述盖组件包括被联接到所述罐的上部的盖板、插入到所述盖板中并且与所述盖板之间具有垫圈的负极端子、布置在所述盖板的下表面的绝缘板，以及布置在所述绝缘板的下表面并且被电连接到所述负极端子的端子板，其中所述端子板是所述热保险丝。
16.如权利要求15所述的二次电池，其中所述绝缘板的一侧提供有止动件，并且所述端子板的一侧提供有与所述止动件对应的止动缺口。
17.如权利要求13所述的二次电池，其中所述第一端子和所述第二端子由从镍、铜、铁和包括镍、铜、铁中至少两者的合金组成的组中选择的材料形成。
18.如权利要求13所述的二次电池，其中所述第一端子和所述第二端子由64%的铁和36%的镍形成。
19.如权利要求13所述的二次电池，其中所述保险丝具有98°C±3°C或更高的熔点。
20.如权利要求13所述的二次电池，其中所述保险丝体由从聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚亚乙基硫醚、聚砜及其混合物组成的组中选择的树脂形成。
21.如权利要求13至20任一项所述的二次电池，其中所述薄部的厚度是所述第一端子和所述第二端子的厚度的1/2至3/4。
22.如权利要求21所述的二次电池，其中所述第一端子和所述第二端子的厚度是0.4mm，并且所述薄部的厚度是0.2mm至0.3mm。
23.如权利要求22所述的二次电池，其中所述薄部的厚度是0.25mm。
24.如权利要求21所述的二次电池，其中所述第一端子和所述第二端子的厚度是0.3mm，并且所述薄部的厚度是0.15mm至0.25mm。
25.如权利要求24所述的二次电池，其中所述薄部的厚度是0.2mm。
26.如权利要求13所述的二次电池，其中所述薄部具有允许所述保险丝体附接到所述第一端子和所述第二端子的区域。
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