CN1728417A - 用于二次电池的二次保护元件 - Google Patents

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Abstract

一种二次保护元件，包括：功能元件；在该功能元件的上表面和下表面其中至少之一上布置的铅板；在该铅板的预定部分上布置的至少一个弯曲部分。

Description

用于二次电池的二次保护元件
本申请参照、合并2004年7月28日递交于韩国知识产权局的韩国专利申请10-2004-0059430，其主题为“用于二次电池的二次保护元件”，并且由此根据35U.S.C§119而受益。
技术领域
本发明涉及一种用于二次电池的二次保护元件，并具体涉及这样一种用于二次电池的二次保护元件，其中二次保护元件的铅板的预定部分包括弯曲部分，当二次保护元件安装到二次电池组上时铅板的弯曲部分是弯曲的，从而防止二次保护元件的性质下降。
背景技术
如本领域中众所周知的，诸如摄像机、便携电话和便携式计算机之类的便携式无线装置趋于体积小和重量轻，同时包含高级功能，对于用作这些便携式无线装置的电源的二次电池进行了多种研究。例如，二次电池包括Ni-Cd(镍镉)电池、Ni-MH电池、Ni-Zn(镍锌)电池和锂二次电池。其中，锂二次电池是制造成小尺寸、具有大容量的可再充电电池。锂二次电池具有高工作电压且每单位重量具有高能量密度，从而锂二次电池广泛地用在先进的电子技术领域中。
不过，在这种锂二次电池中，如果在锂二次电池中发生电极组件的内部短路、外部短路或者过度充电，则电压会突然升高。在此情形中，锂二次电池会损坏。为了防止二次电池中发生短路，不仅将绝缘带固定到电极组件的正电极板和负电极板的端部，而且还将绝缘带固定到电极接片的焊接部分。此外，二次电池与诸如正温度系数(PTC)元件、包含热熔丝的二次保护元件以及保护电路之类的安全装置电连接。当二次电池的电压或温度突然升高时，这些安全装置切断电流，从而防止二次电池的性质下降。
二次保护元件可以是用于二次电池的正温度系数(PTC)元件。二次保护元件包括功能元件和铅板。二次保护元件靠近二次电池的壳的外表面设置。二次保护元件检测壳中温度的改变，以便根据壳温变化进行操作。
功能元件具有PTC性质，并且由包括树脂和碳粉的树脂-碳成份制成或者由陶瓷制成。功能元件在常温下起导体的作用。不过，如果功能元件周围的环境温度升高，则功能元件的电阻与环境温度成正比地增大，直到功能元件作为非导体。因此，如果由于电极之间发生短路或者由于过度充电导致二次电池的壳内温度升高时，功能元件检测到温度升高，并切断二次电池的电流，从而保护二次电池。
铅板具有平板形状，且按照以下方式与功能元件的上表面和下表面电接触，使功能元件可以与二次电池的电极接线端和保护电路模块的负电极输入端电接触。取决于二次电池的种类，二次保护元件可以设置在多个位置处。本发明不局限为将二次保护元件的一部分与铅板相连。例如，根据二次电池的种类，二次保护元件可以与壳的下表面和保护电路模块的正输入端相连。
铅板包括分别与功能元件的上表面和下表面连接的第一铅板和第二铅板。
当二次保护元件设置在电极接线端或者壳的下部与保护电路模块之间时，铅板的预定部分必须在距功能元件预定的距离处弯曲。具体而言，如果铅板的弯曲部分紧靠功能元件，则向功能元件施加压力，可改变功能元件的性质或者有可能损坏功能元件。为此，铅板通常弯曲和焊接在离开功能元件预定距离的位置处。
不过，如果二次电池组包括二次保护元件，则必须在狭窄的空间内执行铅板的弯曲以及二次保护元件的安装，从而非常难以在距功能元件某一预定距离的位置处使铅板弯曲。从而，当将功能元件安装到二次电池组上时，功能元件的性质会发生改变。
发明内容
因而，为了解决现有技术中存在的一个或多个上述问题而提出本发明，并且本发明在于提供一种用于二次电池的二次保护元件，其中二次保护元件的铅板在其预定位置处形成弯曲部分，从而当二次保护元件安装到二次电池组上时，使铅板的弯曲部分发生弯曲，从而防止二次保护元件的性质下降。
为了实现这一目的，提供一种二次保护元件，包括：功能元件；在该功能元件的上表面和下表面其中至少之一上布置的铅板；以及在该铅板的预定部分上布置的至少一个弯曲部分。
该功能元件优选包括从由正温度系数(PTC)元件、热熔丝和热断路器组成的组中所选择出的元件。
该弯曲部分优选与该功能元件分隔预定的距离。该预定的距离优选至少为3mm。
该弯曲部分优选包括布置在该铅板的两侧端部处的槽。该槽优选包括三角形或半圆形截面。该弯曲部分的该槽的宽度优选处于该铅板的宽度的25％之内。
该弯曲部分优选包括布置在该铅板的内部部分的孔。该弯曲部分优选包括方形或椭园形状、矩形形状、或菱形形状。该弯曲部分的宽度优选处于1.0mm之内，长度处于该铅板宽度的50％之内。该弯曲部分优选包括至少两个彼此分隔的孔。
优选该弯曲部分与槽布置在该铅板的一个表面上。该弯曲部分的长度优选至少为该铅板宽度的50％。
该弯曲部分优选被压在该铅板的一个表面上。该弯曲部分的长度优选至少为该铅板宽度的50％。
该弯曲部分优选被压在该铅板的两个表面上。该弯曲部分的深度优选处于铅板厚度的20％之内。
附图说明
根据下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他特征、优点将更加明显。
图1为二次保护元件的透视图；
图2为根据本发明第一实施例的二次保护元件的透视图；
图3a为根据本发明第二实施例的二次保护元件的平面图；
图3b为沿图3a线A-A作出的截面图；
图4为根据本发明第三实施例的二次保护元件的平面图；
图5a为根据本发明第四实施例的二次保护元件的平面图；
图5b为沿图5a线B-B作出的截面图；
图6a为根据本发明第五实施例的二次保护元件的平面图；
图6b为沿图6a线C-C作出的截面图；
图7为根据本发明第六实施例的二次保护元件的平面图；
图8为根据本发明第七实施例的二次保护元件的截面图；以及
图9为安装有根据本发明的二次保护元件的壳型锂离子二次电池的正视图。
具体实施方式
下面，将参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述和附图中，使用相同附图标记表示相同或相似部件，并将省略对相同或相似部件的重复描述。
图1为用于二次电池的二次保护元件的透视图。
该二次保护元件是用于二次电池的正温度系数(PTC)元件。参照图1，该二次保护元件包括功能元件10和铅板12。该二次保护元件靠近二次电池的壳的外表面设置。该二次保护元件检测壳中温度的改变，以便根据壳温变化进行操作。
功能元件10具有PTC性质，并且由包括树脂和碳粉的树脂-碳成份制成或者由陶瓷制成。功能元件10在常温下起导体的作用。不过，如果功能元件10周围的环境温度升高，则功能元件10的电阻与环境温度成正比地增大，直到功能元件10作为非导体。因此，如果由于电极之间发生短路或者由于过度充电导致二次电池的壳内温度升高时，功能元件10检测到温度升高，并切断二次电池的电流，从而保护二次电池。
铅板12具有平板形状，且按照以下方式与功能元件10的上表面和下表面电接触，使功能元件10可以与二次电池的电极接线端(参见图9)和保护电路模块的负电极输入端电接触(参见图9)。取决于二次电池的种类，二次保护元件可以设置在多个位置处。本发明不局限为将二次保护元件的一部分与铅板相连。例如，根据二次电池的种类，二次保护元件可以与壳的下表面和保护电路模块的正输入端相连。
铅板12包括分别与功能元件10的上表面和下表面连接的第一铅板12a和第二铅板12b。
当二次保护元件设置在电极接线端或者壳的下部与保护电路模块之间时，铅板12的预定部分必须在距功能元件预定的距离处弯曲。更详细而言，如果铅板12的弯曲部分紧靠功能元件10，则向功能元件10施加压力，可改变功能元件10的性质或者有可能损坏功能元件10。为此，铅板12通常弯曲和焊接在离开功能元件10预定距离的位置处。
下面，参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的参考标号表示相同或者相近的元件，因此略去对其重复说明。
图2为根据本发明第一实施例的二次保护元件的透视图，图3a为根据本发明第二实施例的二次保护元件的平面图，图3b为沿图3a中所示的线A-A作出的截面图，图4为根据本发明第三实施例的二次保护元件的平面图，图5a为根据本发明第四实施例的二次保护元件的平面图，图5b为沿图5a中所示的线B-B作出的截面图，图6a为根据本发明第五实施例的二次保护元件的平面图，图6b为沿图6a中所示线C-C作出的截面图，图7为根据本发明第六实施例的二次保护元件的平面图，图8为根据本发明第七实施例的二次保护元件的截面图，以及图9为安装有根据本发明的二次保护元件的壳型锂离子二次电池的正视图。
参照图2，根据本发明的二次保护元件包括功能元件100，铅板120和弯曲部分130a。
如上所述，功能元件100具有PTC性质，并且由包括树脂和碳粉的树脂-碳成份制成，或者由陶瓷制成。在常温下，功能元件100起导体的作用。不过，如果功能元件100周围的环境温度升高，则功能元件100的电阻与环境温度成正比地增大，直到功能元件100作为非导体。因此，如果由于电极之间短路或者过度充电导致二次电池的壳内温度升高，功能元件100检测到温度升高，并切断二次电池的电流，从而保护二次电池。除PTC元件以外，还可使用热熔丝或热断路器作为功能元件100。
铅板120具有平板形状，且包括分别与功能元件100的上表面和下表面相连的第一铅板120a和第二铅板120b。根据本发明另一实施例，仅有一个铅板与功能元件100的上表面和下表面其中之一相连。
铅板120按照以下方式与功能元件100的上表面和下表面电接触，使功能元件100可以与二次电池电连接。例如，铅板120使二次保护元件与形成在壳上部的电极接线端(参见图9)和保护电路模块的负电极输入端(参见图9)相连。此外，根据二次电池的种类，铅板120可使二次保护元件与壳的下表面和保护电路模块的正输入端相连。即，根据二次电池的种类，可将二次保护元件设置在二次电池组内的多个位置处。本发明不限制二次保护元件的安装位置。
根据如图2所示本发明的第一实施例，铅板120包括形成在铅板120的预定位置处、与功能元件100分隔开的弯曲部分130a。弯曲部分130a引导铅板120的弯曲位置，使铅板120可以围绕弯曲部分130a发生弯曲。优选地，弯曲部分130a与功能元件100分隔开至少2mm。如果弯曲部分130a与功能元件100之间的距离短于3mm，则在铅板120弯曲时功能元件100的性质会下降。
根据上面安装有二次保护元件的二次电池组的形状，弯曲部分130可以形成在第一铅板120a和第二铅板120b其中至少之一上。弯曲部分130a可以具有多种形状和尺寸。由于铅板120由厚度小于0.5mm的薄金属板制成，铅板120机械强度较弱。从而，必须防止弯曲部分130a削弱负电极片的强度。
在铅板120的横向两侧与铅板120的弯曲位置相应处形成弯曲部分130a。弯曲部分130a具有三角形槽形状或半圆形槽形状。不过，本发明不限制弯曲部分130a的形状。此外，由于弯曲部分130a引导铅板120，使铅板120的预定部分可以弯曲，将弯曲部分130a形成为具有足以使铅板120弯曲的预定尺寸。最好，弯曲部分130a的长度处于铅板120的宽度的25％之内，从而防止铅板120的强度被削弱，因此防止在弯曲操作或后续处理期间铅板120断裂。
根据如图3a和3b所示的本发明第二实施例，在铅板120的弯曲位置形成包括具有预定宽度和预定长度的伸长的孔的弯曲部分130b。弯曲部分130b可以具有多种形状，如方形或椭园形、矩形或菱形。本发明不限制弯曲部分130b的形状。此外，由于弯曲部分130b引导铅板120，使铅板120的预定部分可以弯曲，弯曲部分130b具有足以使铅板120弯曲的预定尺寸。优选地，弯曲部分130b的宽度处于1.0mm之内，并且弯曲部分130b的长度处于铅板120的宽度的50％之内，以防止削弱铅板120的强度，从而防止在弯曲操作或后续处理过程中铅板120断裂。
根据如图4中所示本发明的第三实施例，沿铅板120横向形成包括至少两个孔且它们之间形成预定间隔的弯曲部分130c。优选地，弯曲部分130c的直径或宽度为1.0mm之内，以防止削弱铅板120的强度，从而防止在弯曲操作或后续处理过程中铅板120断裂。
还可以通过组和图2和3a中所示的弯曲部分或者图2和4所示的弯曲部分来形成弯曲部分。
根据图5a和5b中所示本发明的第四实施例，沿铅板120的弯曲线形成槽的形式的弯曲部分130d。优选地，弯曲部分130d的深度处于铅板120的厚度的20之内，以防止在弯曲操作或后续处理过程中铅板120断裂。弯曲部分130d的长度至少为铅板120的宽度的50％。优选地，弯曲部分130d的长度等于铅板120的宽度。弯曲部分130d具有深度较浅的槽。因而，弯曲部分130d的长度必须大于铅板120的宽度的50％，以便引导铅板120的弯曲操作。
根据图6a和6b中所示本发明的第五实施例，沿铅板120的弯曲线通过线性按压铅板120的预定部分，形成弯曲部分130e。因而，在铅板120中形成突起。弯曲部分130e的长度至少为铅板120的宽度的50％。优选地，弯曲部分130e的长度等于铅板120的宽度。因为通过按压操作形成弯曲部分130e，其深度较浅。因而，弯曲部分130e的长度必须大于铅板120的宽度的50％，以引导铅板120的弯曲操作。
根据图7中所示本发明的第六实施例，沿铅板120的弯曲线不规则地设置包括具有预定长度的至少两个孔的弯曲部分130f。可通过参照图5a和5b所述的划线操作或按压操作来形成弯曲部分130f的孔。本发明不限制每个孔的直径。优选弯曲部分130f的每个孔的直径至少为铅板120的宽度的50％。
根据图8中所示本发明的第七实施例，通过沿铅板120的弯曲线按压铅板120的预定部分，在铅板120的两个表面处形成具有预定深度的弯曲部分130g。弯曲部分130g的深度处于铅板120的厚度的20％之内，以防止在弯曲操作或后续处理过程中铅板120断裂。弯曲部分130g的长度至少为铅板120的宽度的50％。优选地，弯曲部分130g的长度等于铅板120的宽度。
如上所述，可将弯曲部分形成多种形状，并且如果弯曲部分使铅板能在其预定部分处弯曲，则本发明不限制弯曲部分的形状。
此外，尽管本发明说明在第一铅板120a和第二铅板120b中同时形成弯曲部分130a和130b，不过根据二次保护元件的位置，可以在第一铅板120a和第二铅板120b其中之一上有选择地形成弯曲部分130a至130g。
下面，将参照图9描述根据本发明二次保护元件的操作。
图9为装配有根据本发明具有弯曲部分的二次保护元件的壳型锂离子二次电池的正视图。
如图9中所示，壳型锂离子二次电池包括壳140，容纳在壳140中的电极组件(未示出)，以及与壳140的上部连接且与电极组件电连接的盖组件(未示出)。此外，壳型锂离子二次电池包括在壳140的上部形成的保护电路模块146。二次保护元件100，120a和120b通过焊接或软焊接，电连接在从壳140的上部突出的电极接线端142与保护电路模块146的负电极接线端148之间。此外，壳140通过分离的铅线144与保护电路模块146的正电极接线端147电连接。由于壳140与保护电路模块146之间形成的空间非常小，二次保护元件的第一铅板120a和第二铅板120b在其预定的位置处弯曲。此时，第一铅板120a和第二铅板120b通常在其弯曲部分130a处弯曲，第一铅板120a和第二铅板120b可以具有不变的弯曲位置。从而，二次保护元件的功能元件100的操作性质和功能不会降低。另外，可以简化二次保护元件的第一铅板120a和第二铅板120b的弯曲处理。二次保护元件通过一个分离的绝缘层149与壳140的上部绝缘。
如上所述，根据本发明的二次保护元件，在二次保护元件的第一和第二铅板的预定部分处形成弯曲部分，使第一和第二铅板总是在其弯曲部分处弯曲，从而防止二次保护元件的功能元件100的操作性质和功能下降。
此外，根据本发明，在二次保护元件的铅板中形成的弯曲部分，便于铅板的弯曲操作，从而可缩短使铅板弯曲的处理时间，可以将弯曲位置集中在铅板的预定部分上。
尽管为了说明描述了本发明的优选实施例，不过在不偏离所附权利要求中披露的本发明的范围和精神的条件下，本领域技术人员可想到多种变型、添加和替代。

Claims (17)

1、一种二次保护元件，包括：
功能元件；
在该功能元件的上表面和下表面其中至少之一上布置的铅板；以及
在该铅板的预定部分上布置的至少一个弯曲部分。
2、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该功能元件包括从由正温度系数(PTC)元件、热熔丝和热断路器组成的组中所选择出的元件。
3、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该弯曲部分与该功能元件分隔预定的距离。
4、如权利要求3所述的二次保护元件，其中该预定的距离至少为3mm。
5、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该弯曲部分包括布置在该铅板的两侧端部处的槽。
6、如权利要求5所述的二次保护元件，其中该槽包括三角形或半圆形截面。
7、如权利要求6所述的二次保护元件，其中该弯曲部分的该槽的宽度处于该铅板的宽度的25％之内。
8、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该弯曲部分包括布置在该铅板的内部部分的孔。
9、如权利要求8所述的二次保护元件，其中该弯曲部分包括方形或椭园形状、矩形形状、或菱形形状。
10、如权利要求9所述的二次保护元件，其中该弯曲部分的宽度处于1.0mm之内，长度处于该铅板宽度的50％之内。
11、如权利要求8所述的二次保护元件，其中该弯曲部分包括至少两个彼此分隔的孔。
12、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该弯曲部分与槽布置在该铅板的一个表面上。
13、如权利要求12所述的二次保护元件，其中该弯曲部分的长度至少为该铅板宽度的50％。
14、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该弯曲部分被压在该铅板的一个表面上。
15、如权利要求14所述的二次保护元件，其中该弯曲部分的长度至少为该铅板宽度的50％。
16、如权利要求1所述的二次保护元件，其中该弯曲部分被压在该铅板的两个表面上。
17、如权利要求16所述的二次保护元件，其中该弯曲部分的深度处于铅板厚度的20％之内。
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