CN106653257B - 用于电池组的ptc器件及具备该器件的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PTC器件和电池组，PTC器件包括PTC层、形成于PTC层上表面的上部电极层、以及形成于PTC层下表面的下部电极层，所述上部电极层与所述电池组中的一个电池的端子电连接，所述下部电极层与所述电池组中的另一个电池的端子电连接，所述PTC层和所述上部电极层分别形成有窗，所述下部电极层透过所述PTC层的窗和所述上部电极层的窗向所述上部电极层的一侧露出，所述上部电极层具有一体形成的极耳，该极耳从该上部电极层的主体的边缘向外侧延伸，所述极耳用于与所述一个电池的端子电连接。

Description

用于电池组的PTC器件及具备该器件的电池组

技术领域

本发明涉及一种用于电池组的PTC器件以及具备该器件的电池组。

背景技术

具有多个单体电池的电池组越来越多地应用于照相机、摄像机、计算机等电子设备中，而单体电池多采用能够充放电的二次电池。现有技术中，为了保护电池组不受在反复充放电过程中产生的过电流和过温度等的影响，而使用电路保护器件来连接各个单体电池。

作为上述电路保护器件，通常采用PTC器件(热敏电阻器件)。PTC 器件例如是在聚合物中分散炭黑、金属粒子等导电性粒子，将得到的PTC 组合物形成为片状而构成PTC器件，并在元件主体的表面与背面贴合金属电极、例如金属箔电极等。

这种PTC器件通常为低电阻，在产生过电流或过温度时自身放热、电阻增大，从而隔断电流。

将这种PTC器件用于电池组时，通常是将PTC器件的一个面的电极与一个电池的端子连接，将PTC器件的另一个面的电极与另一个电池的端子连接。如果这两个电池是横向并排排列时，可以在将PTC器件放置在两个电池各自的端子上之后，用点焊方式将两个电极分别固定在两个电池上。而如果这两个电池是纵向上下排列时，则存在如下问题。

如图7A～图7C所示，将图7A的PTC器件连接在纵向上下排列的电池之间时，需要如图7B所示，在图中从上下两个方向(图中由箭头所示的两个方向)进行点焊，从而将PTC固定在两个电池各自的端子上。然后，如图7C所示，将PTC器件弯折两次，从而使图7B的右上方的电池翻转过来，置于下方电池之上。由此，完成纵向排列的电池组的PTC器件的连接。

然而，在如图7B所示的点焊过程中，由于需要焊枪从下方对PTC器件进行点焊，因此，存在操作麻烦、费工时的问题。而且，如图7C所示的完成连接的电池组所示，上下电池在横向上可能会存在错位的问题。

专利文献1：CN102136402A

专利文献2：CN1697092B

专利文献3：CN1161847C

专利文献4：JP2001102039A

发明内容

针对上述问题，本发明人提出了一种适合用于将电池纵向排列的电池组的PTC器件以及具备该器件的电池组。

本发明提供一种用于电池组的PTC器件，其包括PTC层、形成于PTC 层上表面的上部电极层、以及形成于PTC层下表面的下部电极层，所述上部电极层与所述电池组中的一个电池的端子电连接，所述下部电极层与所述电池组中的另一个电池的端子电连接，其特征在于，所述PTC层和所述上部电极层分别形成有窗，所述下部电极层透过所述PTC层的窗和所述上部电极层的窗向所述上部电极层的一侧露出，所述上部电极层具有一体形成的极耳，该极耳从该上部电极层的主体的边缘的一部分向外侧延伸，所述极耳用于与所述一个电池的端子电连接。

由此，下部电极层从PTC层和上部电极层的窗向上部电极层侧露出，该下部电极层的露出的部分用于点焊，因此，该下部电极层的用于点焊的部位与上部电极层的用于点焊的极耳的点焊面朝向同一方向，因此，能够从相同方向对上部电极层和下部电极层进行点焊，操作简单，节省了工时。而且，只需要将PTC器件弯折一次即可使电池组中的电池纵向排列，因此，避免了纵向排列的电池相互错位的问题，实现了电池组的紧凑化。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，所述下部电极层形成为圆形，所述PTC层形成为圆环形，所述上部电极层的主体形成为圆环形，所述下部电极层、所述PTC层和所述上部电极层的主体配置为同心圆状。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，圆形的所述下部电极层的直径为a，圆环形的所述PTC层的内径为b、外径为c，圆环形的所述上部电极层的主体的内径为d、外径为e，其中，c＞a且c＞e，b＜d。

由此，PTC层起到阻隔上部电极层和下部电极层意外接触而造成的PTC 器件失效的效果。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，所述上部电极层的极耳形成为长条状。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，所述极耳的与所述上部电极层的主体相反的一侧的端部形成为圆形，所述端部的直径＞所述PTC层的内径b。

由此，弯折后的极耳的端部搭在PTC层的内周边缘上，可以进一步防止上部电极层与下部电极层接触而造成的PTC器件失效。

本发明提供的另一种用于电池组的PTC器件，其包括PTC层、形成于 PTC层上表面的上部电极层、以及形成于PTC层下表面的下部电极层，所述上部电极层与所述电池组中的一个电池的端子电连接，所述下部电极层与所述电池组中的另一个电池的端子电连接，其特征在于，所述下部电极层从所述PTC层的周向外侧、而且是所述上部电极层的周向外侧向所述上部电极层的一侧露出，所述上部电极层具有一体形成的极耳，该极耳从该上部电极层的主体的边缘的一部分向外侧延伸，所述极耳用于与所述一个电池的端子电连接。

由此，下部电极层从PTC层以及上部电极层的周向外侧向上部电极层侧露出，该下部电极层的露出的部分用于点焊，因此，下部电极层用于点焊的部位与上部电极层的用于点焊的极耳的点焊面朝向同一方向，因此，能够从相同方向对上部电极层和下部电极层进行点焊，操作简单，节省了工时。而且，只需要将PTC器件弯折一次即可使电池组中的电池纵向排列，因此，避免了纵向排列的电池相互错位的问题，实现了电池组的紧凑化。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，所述下部电极层、所述PTC 层和所述上部电极层的主体都形成为圆形，且所述下部电极层、所述PTC 层和所述上部电极层的主体配置为同心圆状，所述下部电极层的直径＞所述PTC层的直径＞所述上部电极层的主体的直径。

由此，PTC层起到阻隔上部电极层和下部电极层意外接触而造成的PTC 器件失效的效果。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，所述上部电极层的极耳形成为长条状。

在用于电池组的PTC器件中，也可以是，所述极耳上安装有绝缘套管，所述绝缘套管覆盖所述极耳的靠近所述上部电极层的一部分。

由此，可以进一步防止上部电极层与下部电极层接触而造成的PTC器件失效。

本发明还提供一种电池组，其具备：至少两个电池以及连接在两个电池之间的PTC器件，其特征在于，所述PTC器件是所述的PTC器件，所述两个电池纵向排列，所述下部电极层通过向所述上部电极层的一侧露出的部分而被点焊于下方的电池的上部端子，所述上部电极层的所述极耳被点焊于上方的电池的下部端子，所述极耳被弯折为与所述上部电极层的主体相对置。

在上述电池组中，也可以是，弯折后的所述极耳与所述上部电极层的主体之间设置有绝缘片。

由此，可以进一步防止上部电极层与下部电极层接触而造成的PTC器件失效。

根据本发明，由于可以将PTC器件仅弯折一次，因此避免了从下方对 PTC器件进行点焊、纵向排列的电池之间出现错位等问题，减少了操作工时，并能够得到紧凑化的电池组。

附图说明

图1是表示电池组内部连接的示意图。

图2A表示本发明的一个实施方式的PTC器件的俯视图，图2B是主视图。

图3是表示将PTC器件向电池进行点焊的示意图。

图4是表示将两个电池纵向连接时的示意图。

图5A是表示本发明的另一个实施方式的PTC器件的俯视图，图5B是其主视图。

图6A是表示本发明的又一个实施方式的PTC器件的俯视图，图6B 是其主视图。

图7A是表示现有技术中的PTC器件的俯视图，图7B是表示用现有技术中的PTC器件将两个电池纵向连接时的示意图，图7C是表示用现有技术中的PTC器件将两个电池纵向连接后的示意图。

符号说明

1 电池

1A 负极端子2 电池

2A 正极端子

3 PTC器件

31 上部电极层

32 PTC层

322 窗

33 下部电极层

311 主体

312 极耳

313 窗

314 端部

5 PTC器件

51 上部电极层

52 PTC层

53 下部电极层

511 主体

512 极耳

具体实施方式

下面，结合附图来对本发明的用于电池组的PTC器件以及具备该PTC 器件的电池组进行具体说明。但是，本发明的PTC器件和电池组并不局限于下述说明的具体方式。

本发明中例示的电池组由两个电池纵向排列而成。如图1所示，电池1 位于下部，电池2位于上部，电池1的上部端子1A与电池2的下部端子 2A之间由PTC器件串联连接。将连接后的电池1、2装入未图示的壳体后构成了电池组。

(实施方式1)

首先，参照图2～图4对本发明的实施方式1的用于电池组的PTC器件进行说明。

图2A是表示本发明的一个实施方式的PTC器件的俯视图。图2B是该封口板组件1的主视图。

图2A的PTC器件3包括上部电极层31、PCT层32以及下部电极层 33，该上部电极层31、PCT层32以及下部电极层33按照从上到下的顺序层叠，并粘接在一起。

在俯视该PTC器件3时，如图2A所示，位于最上层的上部电极层31 的主体311形成为圆环状，从其外侧边缘的一部分向径向外侧延伸形成有极耳312。主体311的内周围成了上部电极层31的窗313，用于露出后述的PTC层32和下部电极层33。极耳312优选形成为长条状，在将PTC器件安装于两个电池之间时，该极耳312弯折为与主体311对置，这时，极耳312的长度设计为不与PTC层32相面对，以防止极耳312与PTC层32 接触造成短路。

位于中间层的PTC层32形成为圆环形，该PTC层32的内周围成了 PTC层32的窗322，用于露出下部电极层33。

位于最底层的下部电极层33形成为圆形，从PTC层32和上部电极层 31各自的窗向上部电极层31侧露出。

上部电极层31的主体311、PTC层32、下部电极层33相互同心地层叠。当设下部电极层33的直径为a，圆环形的PTC层32的内径为b、外径为c，上部电极层31的圆环形的主体311的内径为d、外径为e时，满足： c＞a且c＞e，b＜d。

由此，在图2A的俯视图中，PTC层32从上部电极层31的圆环形的主体311的周向外侧露出，并从主体311的周向内侧露出。这里，优选PTC 层32从上部电极层31 的周向外侧露出1mm，且从上部电极层31 的周向内侧露出1mm。这样，能够防止上部电极层31和下部电极层33的飞边或毛刺相互连接而使PTC器件失效。

另外，由于PTC层32的外径c大于下部电极层33的直径a，因此，在俯视PTC器件3时，下部电极层33不从PTC层32的周向外侧露出，能够更进一步防止下部电极层33与上部电极层31相互接触而造成的PTC器件失效。

此外，作为防止下部电极层33与上部电极层31相互接触的方法，例如也可以在极耳312的靠近上部电极层31的主体的一部分配置绝缘套筒的方法等。

下面，参照图3、图4对用本实施方式的PTC器件3将两个电池1、2 纵向串联连接的方式进行说明。

首先，将两个电池1、2左右并排排列，如图3所示，电池1的负极端子1A朝上，电池2的正极端子2A朝上。这里仅是例示，也可以是电池1 的正极端子朝上，而电池2的负极端子朝上。

然后，将PTC器件3置于电池1、2的上方，使下部电极层33、PTC 层32、上部电极层31的主体311与电池1的轴向中心同心地配置，使极耳 312以至少覆盖电池2的正极端子的方式延伸配置到电池2的正极端子的上方。这时，下部电极层33的用于点焊的区域即从PTC层32的窗露出的部分和上部电极层31的用于点焊的区域即极耳312的点焊面都朝向同一个方向，便于焊枪从同一个方向进行点焊，点焊方向如图中箭头所示。

在配置好PTC器件3之后，如图3中的箭头所示，用点焊机从上向下将PTC器件点焊到电池端子上。

具体来说，如图3中的左侧的箭头所示，点焊机对准从PTC层32的窗 322和上部电极层31的主体311的窗313向上方露出的下部电极层33，从上向下施力，将下部电极层33点焊到电池1的负极端子1A上。如图3中的右侧的箭头所示，点焊机对准极耳312和电池2的正极端子2A，将极耳 312点焊到电池2的正极端子2A上，由此，将上部电极层31电连接到电池2的正极端子2A。

最后，如图4所示，以PTC器件3中的上部电极层31的主体311与极耳312的交界处附近为中心，用工具将电池2向逆时针方向旋转180度。由此，将电池2与电池1通过PTC器件而纵向串联连接。其中，电池2的正极端子2A与PTC器件的上部电极层31的极耳312电连接，电池1的负极端子1A与PTC器件的下部电极层33电连接，极耳312与下部电极层33 对置。

这里，为了防止相互对置的极耳312与下部电极层33电连接而造成 PTC器件失效，可以在极耳312与对置的下部电极层33之间夹入绝缘层。

由于本实施方式的PTC器件在安装到电池组中时仅需要弯折一次，因此能够保证电池1、2不会在横向方向上相互错位，从而使电池1、2在纵向和横向都能够同心对齐，确保电池组的紧凑化。

(实施方式2)

下面，参照图5说明本发明的实施方式2。对实施方式2与实施方式1 相同的地方省略详细说明，而仅对不同点进行说明。

如图5A所示，上部电极层31在极耳312的与主体311相反的一端具有圆形的端部314，该端部314的直径为f。优选该端部314的直径f大于 PTC层32的内径b。这里，端部314被用作进行点焊的部位

这是因为，当将端部314点焊到电池2上，并将电池2逆时针旋转180 度到电池1的上方时，端部314与从上部电极层31的主体311的窗313和 PTC层32的窗312露出的下部电极层33对置，由于端部314的直径f大于PTC层32的内径b，因此，端部314的边缘能够搭在PTC层32的窗322 的边缘上，从而，上部电极层31的该端部314不会与从窗322露出的下部电极层33接触。

这里，优选极耳312弯折后不与下部电极层33接触，例如：极耳312 与端部314的总长度与上部电极层31的主体311的直径大致相同。

实施方式2的PTC器件用于电池组时，可不必在极耳312与对置的下部电极层33之间夹入绝缘层。当然，如果加入绝缘层将能够更好地防止PTC 器件失效。

(实施方式3)

参照图6A、图6B对实施方式3的PTC器件5进行说明。

PTC器件5也具有上部电极层51、PTC层52和下部电极层53。在上部电极层51的主体511的边缘向径向外侧延伸有长条状的极耳512。

上部电极层51的主体511、PTC层52、下部电极层53均形成为圆形，且下部电极层53的直径大于PTC层52的直径，PCT层52的直径大于上部电极层51的主体511的直径。由此，从图6A的PTC器件5的俯视图观察，PTC层52从上部电极层51的主体511的外周边缘露出，下部电极层 53从PTC层52的外周边缘露出。

这里，PTC层52从上部电极层51的主体511的外周边缘露出大约1mm，以防止上部电极层51与下部电极层53接触而造成PTC器件失效。并且，下部电极层53从PTC层52的外周边缘露出大约5mm，以便能够通过点焊焊接到电池端子上。当然，具体的尺寸可以根据实际情况做出调整。

与实施方式1、2不同，下部电极层53的点焊部位不是位于中心，而是位于边缘，因此，优选将上部电极层51的主体511、PTC层52、下部电极层53配置在电池端子面积更大的负极端子上，以便能够将下部电极层53 点焊到电池上。

另外，为了防止上部电极层51与下部电极层53电连接，优选在极耳 512的靠近主体511的一部分配置绝缘套筒。这样，极耳512弯折之前与弯折之后都不会与下部电极层53电连接。

另外，优选极耳512在弯折为与上部电极层51的主体511对置后，不被绝缘套筒覆盖的部分不与下部电极层53对置。

以上，通过实施方式1～3对本发明的PTC器件的结构进行了说明。但本发明的PTC器件并不局限于上述的具体形态，也可以将上述实施方式中的要素进行自由组合。例如，在PTC器件5的极耳512的与主体511相反的一端形成圆形端部等等。此外，PTC器件的各部分的尺寸可以根据所适配的电池的尺寸进行调整。

以上对本发明的实施方式进行了详细的说明，本发明并不限定于上述具体实施方式。只要不脱离本发明的主旨，本领域技术人员可以进行各种变形或修改，这些变形例和修改例当然也属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于纵向排列的电池组的PTC器件，其包括PTC层、形成于PTC层上表面的上部电极层、以及形成于PTC层下表面的下部电极层，所述上部电极层与所述电池组中的一个电池的端子电连接，所述下部电极层与所述电池组中的与所述一个电池纵向排列的另一个电池的端子电连接，其特征在于，

所述PTC层和所述上部电极层分别形成有窗，所述下部电极层为平坦的电极层，透过所述PTC层的窗和所述上部电极层的窗向所述上部电极层的一侧露出，

所述上部电极层具有一体形成的极耳，该极耳从该上部电极层的主体的边缘的一部分向外侧延伸，所述极耳用于与所述一个电池的端子电连接。

2.根据权利要求1所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，所述下部电极层形成为圆形，所述PTC层形成为圆环形，所述上部电极层的主体形成为圆环形，所述下部电极层、所述PTC层和所述上部电极层的主体配置为同心圆状。

3.根据权利要求2所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，圆形的所述下部电极层的直径为a，圆环形的所述PTC层的内径为b、外径为c，圆环形的所述上部电极层的主体的内径为d、外径为e，

其中，c＞a且c＞e，b＜d。

4.根据权利要求3所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，所述上部电极层的极耳形成为长条状。

5.根据权利要求3所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，所述极耳的与所述上部电极层的主体相反的一侧的端部形成为圆形，所述端部的直径＞所述PTC层的内径b。

6.一种用于纵向排列的电池组的PTC器件，其包括PTC层、形成于PTC层上表面的上部电极层、以及形成于PTC层下表面的下部电极层，所述上部电极层与所述电池组中的一个电池的端子电连接，所述下部电极层与所述电池组中的与所述一个电池纵向排列的另一个电池的端子电连接，其特征在于，

所述下部电极层为平坦的电极层，从所述PTC层的周向外侧、而且是所述上部电极层的周向外侧向所述上部电极层的一侧露出，

所述上部电极层具有一体形成的极耳，该极耳从该上部电极层的主体的边缘的一部分向外侧延伸，所述极耳用于与所述一个电池的端子电连接。

7.根据权利要求6所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，所述下部电极层、所述PTC层和所述上部电极层的主体都形成为圆形，且所述下部电极层、所述PTC层和所述上部电极层的主体配置为同心圆状，所述下部电极层的直径＞所述PTC层的直径＞所述上部电极层的主体的直径。

8.根据权利要求6所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，所述上部电极层的极耳形成为长条状。

9.根据权利要求6所述的用于纵向排列的电池组的PTC器件，其特征在于，所述极耳上安装有绝缘套管，所述绝缘套管覆盖所述极耳的靠近所述上部电极层的一部分。

10.一种纵向排列的电池组，其具备：至少两个电池以及连接在两个电池之间的PTC器件，其特征在于，

所述PTC器件是权利要求1～9中任一项所述的PTC器件，

所述两个电池纵向排列，所述下部电极层通过向所述上部电极层的一侧露出的部分而被点焊于下方的电池的上部端子，所述上部电极层的所述极耳被点焊于上方的电池的下部端子，

所述极耳被弯折为与所述上部电极层的主体相对置。

11.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，弯折后的所述极耳与所述上部电极层的主体之间设置有绝缘片。

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