CN202076056U - 外置锂电池保护ptc器件 - Google Patents

Abstract

一种外置锂电池保护PTC器件，由PTC材料，第一导电引线和第二导电引线及绝缘层构成。PTC材料上表面覆盖有第一电极，下表面覆盖有第二电极组成的PTC元件；第一导电引线、绝缘层，第二导电引线组成三明治薄层；第一导电电引线由第一电极延伸形成。第二导电引线由第二电极延伸形成，三明治簿层的厚度小于1毫米，与电池联接后不影响对原来电池的安装使用，有效的保护锂电池，以杜绝由于故障或短路造成的大电流过热导致电池损坏甚至破裂爆炸等危险的发生。

Description

外置锂电池保护PTC器件

技术领域

本发明涉及一种具有正温度系数(positive temperature coefficient，简称PTC)导电聚合体的电子器件，特别是用作锂电池保护的PTC器件。 

背景技术

PTC表现出一种在相对较小的温度范围内由于温度升高引起电阻值迅速升高的性质。具有PTC性质的高分子物质通常用于防止电流过载的保护装置，电路保护单元，加热器以及类似的装置。 

PTC器件是内装在电池组中起保护作用的器件。当单元电池中流过大电流或电池温度上升时，与电池串联连接的PTC器件的电阻急骤增大，大幅减少流经电池中的电流，以保护电池。 

目前，公知的锂电池保护或者采用复杂的检测判断电路来进行保护，或者仅适用于AAA型电池。电池检测芯片(1)和单片机(3)，电池检测芯片(1)设有用于测量锂离子电池(2)的温度传感器、电流传感器及电压传感器，所述电池检测芯片(1)通过所述的温度传感器、电流传感器及电压传感器与锂离子电池(2)相连；单片机(3)的电流信号输入端和温度信号输入端直接与前述的电池检测芯片(1)对应的输出端相连，所述单片机(3)的电压信号输入端通过一电平转换电路(5)与电池检测芯片(1)的电压信号输出端相连，单片机(3)的输出与充电电路(4)的控制输入端相连，充电电路(4)的输出与锂离子电池(2)的充电接口相连 

对于前者：例如专利CN201425959记述了一种锂离子电池保护装置，由电池检测芯片和单片机组成，通过温度传感器、电流传感器及电压传感器检测锂离子电池工作状态，控制进出锂离子电池的电流及锂离子电池端电压，从而达到保护锂离子电池的目的。这种锂电池保护电路结构复杂，成本高，占用体积大，可靠性低。 

对于后者：在专利CN1197534、CN1278366中各有记载，仅适用于AAA电池横向，平行配置，安装有PTC器件的电池组，但又不能适用于电池直线配置的电池组。 

特别是上述专利需要改变现有设备使用的电池，或电池盒结构才能装入锂电池保护电路，给实际使用带来很大麻烦。 

含有多个电池的电池组通常用于电(或电子)装置，如照相机，摄影机，工具，便携式电话，便携式计算机，电动汽车。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂电池中起保护作用的PTC器件，可在不改变原有电气或电子装置、电池盒结构的情况下，方便快捷地将电池与本发明PTC器件安装于电池盒中，对电池起到保护作用，并确保小的有效空间占有，同时能有效杜绝可能的短路。 

本发明的目的是这样实现的：本发明提供的电池保护PTC器件与电池串联安装在用电设备的电池盒内，所述PTC器件由PTC材料，第一导电引线和第二导电引线及绝缘层构成，其特征在于：PTC保护器由两部分组成，一部分是由PTC材料上表面覆盖有第一电极，下 表面覆盖有第二电极组成的PTC元件；一部分是由第一导电引线、绝缘层，第二导电引线组成的三明治薄层；第一导电电引线由第一电极延伸形成，第二导电引线由第二电极延伸形成，从而使PTC保护器的PTC元件与三明治薄层间无缝连接成一个整体。绝缘层处在第一导电引线和第二导电引线之间，从而在PTC元件一端弯头延伸处构成三明治簿层，用来隔离第一导电引线和第二导电引线，三明治簿层的厚度小于1毫米，优选小于0.5毫米，与电池联接后不影响对原来电池的安装使用，三明治簿层用来实现在电池与电池盒簧片之间插入PTC器件时的电连接。在PTC元件过渡到三明治薄层处，用逐渐收窄收薄的绝缘层取代PTC材料，由第一电极延伸并收窄形成第一导电引线，第二电极延伸并收窄形成第二导电引线。PTC元件平面与三明治薄层平面弯折后互呈90度角，三明治薄层平面的宽度及长度以能恰好覆盖锂电池某一电极端子及电池盒相应电极簧片为准，视锂电池种类不同裁取不同宽度及长度。三明治薄层距PTC元件边距以锂电池某一电极端子距锂电池宽度边距为准，使三明治薄层能恰好覆盖锂电池某一电极端子。PTC元件的宽度与锂电池的宽度相同，以使三明治薄层在宽度方向定位恰好与锂电池负极对准，PTC元件的长度可小于锂电池长度尺寸，视锂电池额定电流裁取适当长度，PTC元件的厚度以电池盒能够容纳为限。第一导电引线包括第一电极在内由良导电金属簿层组成，第二导电引线包括第二电极在内由良导电金属簿层组成，并分别能与电池某一电极端子或电池盒相应电极簧片电连接。PTC材料由PTC导电聚合物构成，第一电极与第二电极相互相对并附着于PTC材料的上、下两个表面上。PTC元件的外形除可以是扁平状矩形外，还可以是圆形或多边形，或者是圆形，矩形或多边形的组合，但无论那种外形均以不超出锂电池平而尺寸为限。PTC元件的外形边缘涂有保护涂层，以保护PTC材料与第一二电极结合部免受潮气及有害气体的侵蚀。 

附图说明：

图1是本发明的锂电池保护PTC器件的示意平面图 

图2是用于本发明的锂电池保护PTC器件(图1)的A-A剖视图 

附图中，标号如下所示： 

1PTC元件，2三明治簿层，3第一电极，4第二电极，5PTC材料，6绝缘层，7保护涂层，8第一导电引线，9第二导电引线，10PTC元件边缘 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

图1是本发明优选PTC器件的一个实施例的示意平面图，图2是用于本发明的PTC器件(图1)的A-A剖视图。 

其中锂电池保护PTC器件包括PTC材料5，第一导电引线8和第二导电引线9及绝缘层6，在所示实施例中，绝缘层6处在第一导电引钱8和第二导电引线9之间，从而构成三明治簿层2，用来隔离第一导电引线8和第二导电引线9。第一导电引线8中的第一电极3与第二导电引线9中的第二电极4相互相对并附着于PTC材料5的上、下两个表面上，构成PTC元件。由图1和图2可见，本实施例锂电池保护PTC器件1呈扁平状矩形，但PTC器件1的外形除可以是扁平状矩形外，还可以是例如圆形或多边形，或者是圆形，矩形或多边形的 组合。但无论那种外形均以不超出锂电池平面尺寸为限。PTC器件1的外形边缘涂有保护簿层7。 

所述的PTC器件具有下述特征： 

(1)PTC保护器由两部分组成，一部分是由PTC材料5上表面覆盖有第一电极3，下表面覆盖有第二电极4组成的PTC元件1；一部分是由第一导电引线8、绝缘层6，第二导电引线9组成的三明治薄层2；第一导电电引线8由第一电极3延伸形成。第二导电引线9由第二电极4延伸形成，从而使PTC保护器的PTC元件1与三明治薄层2间无缝连接成一个整体。 

(2)绝缘层6，它覆盖在第一导电引线8和第二导电引线9之间，从而在PTC元件1一端弯头延伸处构成三明治簿层2，用来隔离第一导电引线8和第二导电引线9，三明治簿层2的厚度小于1毫米，优选小于0.5毫米，与电池联接后不影响对原来电池的安装使用，三明治簿层2用来实现在电池与电池盒簧片之间插入PTC器件时的电连接。 

(3)在PTC元件1过渡到三明治薄层2处，用逐渐收窄收薄的绝缘层取代PTC材料5，由第一电极3延伸并收窄形成第一导电引线8，第二电极4延伸并收窄形成第二导电引线9。 

(4)根椐权利要求1、2、3所说的电池保护PTC器件，其特征在于：PTC元件1平面与三明治薄层2平面弯折后互呈90度角，三明治薄层2平面的宽度及长度以能恰好覆盖锂电池某一电极端子及电池盒相应电极簧片为准。视锂电池种类不同而裁取不同宽度及长度。 

(5)三明治薄层2距PTC元件1边距10以锂电池某一电极端子距锂电池宽度边距为参考，三明治薄层2能恰好覆盖锂电池某一电极端子。 

(6)PTC元件1的宽度与锂电池的宽度相同，以使三明治薄层2在宽度方向定位恰好与锂电池负极对准。PTC元件1的长度可小于锂电池长度尺寸，视锂电池额定电流裁取适当长度。PTC元件1的厚度以电池盒能够容纳为限。 

(7)第一导电引线8包括第一电极3在内由良导电金属簿层组成，第二导电引线9包括第二电极4在内由良导电金属簿层组成，并分别能与电池某一电极端子或电池盒相应电极簧片电连接。 

(8)PTC材料5由PTC导电聚合物构成，第一电极3与第二电极4相互相对并附着于PTC材料5的上、下两个表面上。 

(9)PTC元件1的外形除可以是扁平状矩形外，还可以是圆形或多边形，或者是圆形，矩形或多边形的组合，但无论那种外形均以不超出锂电池平面尺寸为限。 

(10)PTC元件1的外形边缘涂有保护涂层7，以保护PTC导电聚合物与第一二电极结合部免受潮气及有害气体的侵蚀。 

在PTC器件1中，PTC材料5由导电聚合物成分制成。第一导电引线8包含第一电极3和第二导电引线9包含第二电极4是呈箔或薄片状的良导体金属。特别优选的是，当金属箔用于电极时，通过任何适当方法，例如，通过使用导电粘合剂，通过溶化时使电极与PTC材料接触，或通过压力作用实现电极和PTC材料之间的接合。 

绝缘层6的厚度足以电隔离第一导电引线与第二导电引线，确保不在第一导电引线与第二导电引线之间形成短路，但又应当足够薄以使PTC器件固定在电池电极端子或电池盒电极簧片上时所需的空间减至最小。 

绝缘层6可使用聚合物，可以是热固性材料也可是热塑性材料。当绝缘材料是热塑性材料时，其熔点应当高于PTC导电聚合物的熔点，从而保证当PTC器件作用并且温度升高时防止绝缘层变形。并要求绝缘层热膨胀系数与PTC导电聚合物相近。 

从图1、2可见，当使用根据本发明的电路保护器时，能最有效利用电池组件中的空间，也就是说，PTC器件使电池沿长度方向稍微延长三明治薄层2的厚度。也就是说，为电池或电池组(无论串联或并联)加装PTC保护器件，只增加了一个三明治薄层的厚度，而三明治薄层的厚度小于0.5毫米。 

PTC器件1的外形边缘涂有保护涂层7，以保护PTC导电聚合物与第一二电极结合部免受潮气及有害气体的侵蚀。 

如上述的本发明的PTC器件可在各种电路和电池组件中用作电路保护器。 

通过本发明的PTC器件实现电池间的电连接，而不用改动电池盒的任何结构。 

采用本器件的电池除锂电池外还可以是其它任何类型的电池，例如镍镉、镍氢、碱性电池。只要外形及电极结构与手机电池相仿即可。 

本发明提供的锂电池保护PTC器件，可在不改变原有电气或电子装置、电池盒结构的情况下，方便地将电池与本发明PTC器件安装于电池盒中，对电池起到保护作用，以杜绝由于故障或短路造成的大电流过热导致电池损坏甚至破裂爆炸等危险的发生。 

Claims (10)

1.一种外置锂电池保护PTC器件，由PTC材料(5)，第一导电引线(8)和第二导电引线(9)及绝缘层(6)构成，其特征在于：PTC保护器由两部分组成，一部分是由PTC材料(5)上表面覆盖有第一电极(3)，下表面覆盖有第二电极(4)组成的PTC元件(1)；一部分是由第一导电引线(8)、绝缘层(6)，第二导电引线(9)组成的三明治薄层(2)；第一导电电引线(8)由第一电极(3)延伸形成，第二导电引线(9)由第二电极(4)延伸形成，从而使PTC保护器的PTC元件(1)与三明治薄层(2)间无缝连接成一个整体。

2.根椐权利要求1所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：绝缘层(6)，它处在第一导电引线(8)和第二导电引线(9)之间，从而在PTC元件(1)一端弯头延伸处构成三明治簿层(2)，用来隔离第一导电引线(8)和第二导电引线(9)，三明治簿层(2)的厚度小于1毫米，优选小于0.5毫米，三明治簿层(2)用来实现在电池与电池盒簧片之间插入PTC器件时的电连接。

3.根椐权利要求1或2所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：在PTC元件(1)过渡到三明治薄层(2)处，用逐渐收窄收薄的绝缘层取代PTC材料(5)，由第一电极(3)延伸并收窄形成第一导电引线(8)，第二电极(4)延伸并收窄形成第二导电引线(9)。

4.根椐权利要求1或2所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：PTC元件(1)平面与三明治薄层(2)平面弯折后互呈90度角，三明治薄层(2)平面的宽度及长度以能恰好覆盖锂电池某一电极端子及电池盒相应电极簧片为准，视锂电池种类不同裁取不同宽度及长度。

5.根椐权利要求1或2所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：三明治薄层(2)距PTC元件(1)边距(10)以锂电池某一电极端子距锂电池宽度边距为准，使三明治薄层(2)能恰好覆盖锂电池某一电极端子。

6.根椐权利要求1或2所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：PTC元件(1)的宽度与锂电池的宽度相同，以使三明治薄层(2)在宽度方向定位恰好与锂电池负极对准，PTC元件(1)的长度可小于锂电池长度尺寸，视锂电池额定电流裁取适当长度，PTC元件(1)的厚度以电池盒能够容纳为限。

7.根椐权利要求1或2所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：第一导电引线(8)包括第一电极(3)在内由良导电金属簿层组成，第二导电引线(9)包括第二电极(4)在内由良导电金属簿层组成，并分别能与电池某一电极端子或电池盒相应电极簧片电连接。

8.根椐权利要求1所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：PTC材料(5)由PTC导电聚合物构成，第一电极(3)与第二电极(4)相互相对并附着于PTC材料(5)的上、下两个表面上。

9.根椐权利要求1所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：PTC元件(1)的外形除可以是扁平状矩形外，还可以是圆形或多边形，或者是圆形，矩形或多边形的组合，但无论那种外形均以不超出锂电池平面尺寸为限。

10.根椐权利要求1所说的锂电池保护PTC器件，其特征在于：PTC元件(1)的外形边缘涂有保护涂层(7)。 

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