CN117317536A - 一种锂离子电池的保护元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池的保护元件，涉及电子电路保护技术领域，该保护元件包括基板和上盖，所述上盖设置于基板之上，所述基板上印刷并烧结有第一电极层，所述第一电极层上印刷并烧结有发热体，所述发热体上印刷并烧结有绝缘层，所述绝缘层上印刷并烧结有第二电极层，所述第二电极层上焊接有保险丝，所述保险丝表面涂覆有助熔断剂，帮助保险丝更快地熔断，所述上盖内部设置有用来固定助熔断剂的圆环，通过设置更合理的发热体分布方式，达到更安全、更快速熔断、熔断更彻底的三端保险丝，具有过电流、过电压双重保护功能，可以更大程度地对锂离子电池进行安全保护。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路保护技术领域，具体是一种锂离子电池的保护元件。
背景技术
锂离子电池在近三十年来，因为其可以重复充电使用、高能量密度，得到越来越广范的应用。我们日常生活中的各种电子设备都越来越多的采用锂离子电池，如手机、笔记本、平板电脑、电动自行车、电动滑板、平衡车、数码相机、智能音箱、电动窗帘、智能机器人、吸尘器、扫地机、备用电源、储能电源等都会用到。但锂离子电池也有其缺点，即锂金属作为一种活泼金属，很容易起火燃烧，再加上锂离子电池中的电解液是有机易燃液体，一旦没能在严格管控下使用，就很容易变成一个危险的爆炸、起火源。所以不论是国际上还是国内，对于锂离子电池的完全标准要求都是越来越严格的，为了满足国内外的各种安全标准要求，越来越多的锂离子电池厂家采用三端Fuse这种既能过电流保护，又能过电压保护的元器件作为二级保护元件。这种保护元件相比于其它保护元件，如PTC热敏电阻、一次性保险丝、温度保险丝、温度开关等，在安全保护等级上，安全性更高，并且可以通过常规的回流焊焊接来贴装在电池保护板上，节省安装成本，所以在越来越多的场合，得到越来越多厂家的应用。但作为一种安全器件，如果不能在需要熔断的时候有效熔断，或不能在要求的熔断时间范围内熔断，就达不到更好的完全保护功能。目前市场常用的三端保险丝，发热体均是均质连续设计，在较大功率下，有熔断不彻底或熔断速度较慢的安全隐患。
基于此，现在提供一种锂离子电池的保护元件，可以消除现有保护元件存在的弊端。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池的保护元件，以解决背景技术中保险丝熔断不彻底或熔断速度较慢的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂离子电池的保护元件，包括基板和上盖，所述上盖设置于基板之上，所述上盖与基板间形成一定的空间，所述基板上印刷并烧结有第一电极层，所述第一电极层上印刷并烧结有发热体，所述发热体的两侧与第一电极层的两个电极相连接，所述发热体上印刷并烧结有绝缘层，所述绝缘层覆盖发热体及与发热体相连接的两个电极，所述绝缘层上印刷并烧结有第二电极层，所述第二电极层一侧与第一电极层一侧相连接，所述第二电极层上焊接有保险丝，所述保险丝表面涂覆有助熔断剂，所述上盖内部设置有用来固定助熔断剂的圆环。
在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：
在一种可选方案中：所述基板为耐高温的高分子树脂材料。
在一种可选方案中：所述发热体是一个整体，整体的电阻率一致。
在一种可选方案中：所述发热体采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块并联，所述第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块之间有间隙，所述第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块的电阻率相同。
在一种可选方案中：所述发热体采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块并联，所述第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块之间有间隙，所述第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块的电阻率采用不相同的发热体浆料。
在一种可选方案中：所述发热体采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块串联，所述第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块之间有间隙，所述第一发热体块、第二发热体块与第三发热体块的电阻率采用不相同的发热体浆料。
在一种可选方案中：所述保险丝为高熔点与低熔点叠层的无铅合金。
在一种可选方案中：所述上盖为LCP树脂材料。
在一种可选方案中：所述第一电极层的三侧方向均设置有接出口，相对的两个接出口间焊接有保险丝。
在一种可选方案中：所述保险丝与第二电极层间采用高温锡膏或中低温锡膏进行焊接。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明通过设置更合理的发热体分布方式，达到更安全、更快速熔断、熔断更彻底的三端保险丝，具有过电流、过电压双重保护功能，可以更大程度地对锂离子电池进行安全保护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的第一电极层结构示意图。
图3为本发明的发热体整体结构示意图。
图4为本发明的断续均匀发热体结构示意图
图5为本发明的断续不均匀发热体结构示意图。
图6为本发明的绝缘层结构示意图。
图7为本发明的第二电极层结构示意图。
图8为本发明的保险丝结构示意图。
图9为本发明的上盖结构示意图。
附图标记注释：101基板、102第一电极层、103绝缘层，104第二电极层、105保险丝、106发热体、106-1第一发热体块、106-2第二发热体块、106-3第三发热体块、107助熔断剂、108上盖。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例中：如图1-图9所示，一种锂离子电池的保护元件，包括基板101和上盖108，所述上盖108设置于基板101之上，所述上盖108通过胶粘剂与基板101连接，所述上盖108与基板101间形成一定的空间，所述基板101上印刷并烧结有第一电极层102，所述第一电极层102上印刷并烧结有发热体106，所述发热体106的两侧与第一电极层102的两个电极相连接，所述发热体106上印刷并烧结有绝缘层103，所述绝缘层103覆盖发热体106及与发热体106相连接的两个电极，所述绝缘层103上印刷并烧结有第二电极层104，所述第二电极层104一侧与第一电极层102一侧相连接，所述第二电极层104上焊接有保险丝105，发热体106发热后，很容易传导过绝缘层103到其上方的保险丝105，发热体106流经合适大小的电流后，发热体106发的热可以传导到其上方保险丝105，使保险丝105熔断并形成开路，所述保险丝105表面涂覆有助熔断剂107，帮助保险丝105更快地熔断，所述上盖108内部设置有用来固定助熔断剂107的圆环，避免产品经过高温回流焊炉后助熔断剂107流失。
如图2所示，所述基板101为耐高温的高分子树脂材料，提高保护元件的使用寿命。
如图3所示，所述发热体106是一个整体，整体的电阻率一致，有利于产生功率大小均匀的热量，以使保险丝105有效地熔断。
如图8所示，所述保险丝105为高熔点与低熔点叠层的无铅合金，可以承受无铅回流焊炉而不变形或熔断。
如图9所示，所述上盖108为LCP树脂材料，便于成型加工。
如图1所示，所述第一电极层102的三侧方向均设置有接出口，相对的两个接出口间焊接有保险丝105，由接出口流入电流，发热体106流经合适大小的电流后，发热体106发的热可以传导到其上方保险丝105，使保险丝105熔断并形成开路。
如图8所示，所述保险丝105与第二电极层104间采用高温锡膏或中低温锡膏进行焊接，能达到过回流焊炉不变形、不熔断的效果。
实施例2
与实施例1相区别的是：如图4所示，所述发热体106采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3并联，所述第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3之间有间隙，所述第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3的电阻率相同，有利于控制在不同的部位产生功率大小均匀的热量，以使保险丝105有效地熔断。
实施例3
与实施例1相区别的是：如图4所示，所述发热体106采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3并联，所述第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3之间有间隙，所述第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3的电阻率采用不相同的发热体浆料，有利于控制在不同的部位产生不同功率大小的热量，以使保险丝105更快速、有效地熔断，达到更安全的保护。
实施例4
与实施例1相区别的是：如图5所示，所述发热体106采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3串联，所述第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3之间有间隙，所述第一发热体块106-1、第二发热体块106-2与第三发热体块106-3的电阻率采用不相同的发热体浆料，有利于控制在不同的部位产生不同功率大小的热量，以使保险丝105更快速、有效地熔断，达到更安全的保护。
调整发热体浆料，使得发热体阻值为2.2Ω-3.2Ω，焊接保险丝为2.0-2.0-0.06mm，并测最大和最小可熔断的电压值。测试结果如下：
表1
从上述测试结果可见，实施例2、实施例3和实施例4能在实施例1的基础上得到更宽的电压熔断范围，对于产品的安全性、可靠性有较大帮助，采用本元件性能更优越，可以更大程度地对锂离子电池进行安全保护。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种锂离子电池的保护元件，包括基板(101)和上盖(108)，所述上盖(108)设置于基板(101)之上，其特征在于：所述上盖(108)与基板(101)间形成一定的空间，所述基板(101)上印刷并烧结有第一电极层(102)，所述第一电极层(102)上印刷并烧结有发热体(106)，所述发热体(106)的两侧与第一电极层(102)的两个电极相连接，所述发热体(106)上印刷并烧结有绝缘层(103)，所述绝缘层(103)覆盖发热体(106)及与发热体(106)相连接的两个电极，所述绝缘层(103)上印刷并烧结有第二电极层(104)，所述第二电极层(104)一侧与第一电极层(102)一侧相连接，所述第二电极层(104)上焊接有保险丝(105)，所述保险丝(105)表面涂覆有助熔断剂(107)，所述上盖(108)内部设置有用来固定助熔断剂(107)的圆环。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述基板(101)为耐高温的高分子树脂材料。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述发热体(106)是一个整体，整体的电阻率一致。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述发热体(106)采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)并联，所述第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)之间有间隙，所述第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)的电阻率相同。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述发热体(106)采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)并联，所述第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)之间有间隙，所述第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)的电阻率采用不相同的发热体浆料。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述发热体(106)采用不连续分布方式，不连续的第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)串联，所述第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)之间有间隙，所述第一发热体块(106-1)、第二发热体块(106-2)与第三发热体块(106-3)的电阻率采用不相同的发热体浆料。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述保险丝(105)为高熔点与低熔点叠层的无铅合金。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述上盖(108)为LCP树脂材料。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述第一电极层(102)的三侧方向均设置有接出口，相对的两个接出口间焊接有保险丝(105)。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子电池的保护元件，其特征在于，所述保险丝(105)与第二电极层(104)间采用高温锡膏或中低温锡膏进行焊接。
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