TW390048B

TW390048B - Current interrupter for electrochemical cells

Info

Publication number: TW390048B
Application number: TW087105386A
Authority: TW
Inventors: Jeffrey Poipier; Paul Cheeseman; Michael Mcdermott; Jane A Blasi; Reynald Cantave
Original assignee: Duracell Inc
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2000-05-11
Also published as: WO1998045888A1; CA2285186A1; CN1252170A; AR012380A1; EP0974168A1; ATE363737T1; EP0974168B1; DE69837843T2; CN1145229C; US6037071A; JP2001519086A; AU6873098A; DE69837843D1

Description

經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 . 五、發明説明（l ) 電化電池’特別高能量密度電池如以鋰為活性材料電池容易漏電或破裂，其又對由該電池供電的裝置或對周圍環境造成傷害。於可再充電電池之例’電池内溫升高可能由於過度充電之故。非期望的溫度升高經常伴隨有内部氣壓相對升高。可能發生於外部短路情況。希望可獲得使用該電池之裝置安全性而未不當地增加電池成本、尺寸或質量。此種電池特別使用鋰作活性材料之充電電池容易因電池内溫升高而引起漏電或破裂，内溫升高常伴隨有相對的壓力升尚。可能是由於濫用情況引起例如過度充電或短路情況。要緊地，此等電池須氣密密封以防電解液溶劑流出及外部環境水份侵入。如前述，若此種電池過度充電則發生自行加熱。充電速率過快或過度充電可能導致溫度升高。若充電電壓或充電電流過高可能發生電池過度充電，引起電池快速過熱，如此造成安全上的憂慮。當溫度超過某一點時（該溫度隨電池之化學及結構而異），可能出現非期望且無法控制的熱失控情況》此外因過熱使内部壓力積聚，電解液突然由電池内溢出。較佳於出現此種現象前起動控制通風。 PTC(正熱膨脹係數）裝置其電阻隨著通過電流而增加，嘗試用於防止過大電流通量通過充電電池。但單獨此種裝置不足以防止於電池過度充電例如使用過高充電電壓時的熱失控情況。習知電池設計使用一個端蓋配件其係於電池陽極及本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1')

經濟部中央標準局®:工消費合作社印製 A7 B7 - 〜丨丨一 --------- ~ —.— — .......- — 五、發明説明（2) 陰極活性材料及適當間隔器材料及電解液已經嵌入筒形殼體後插入一端開啟的筒形殼體内部。端蓋與陽極或陰極材料之一作電接觸，端蓋暴露部分形成電池一端"電池殼體之一部分形成另一端。本發明有一種或數種電流斷續機制整合於單一端蓋總成内部，其較佳施用於一次或二次（充電）電池，例如將端蓋總成嵌入電池殼體之開放端。本發明之端蓋總成特別可應用於充電電池，例如鋰離子及充電鋰電池等使用液體或聚合物電解液或混成聚合物/液體電解液及鎳金屬氫化物，鎳鎘或其它充電電池。本發明之端蓋總成可克服暴露於高溫’充放電過度或不當，或電池短路期間電池過熱及壓力積聚的風險》本發明之一個態樣係針對電化電池之一種端蓋總成 ’其中該端蓋總成内部整合一種熱反應性電流斷續機制，當電池内部過熱超過預定溫度時，該機制被激發而中斷防止電流流經電池。端蓋總成具有一個暴露端蓋板，其作為電池一端。當總成施用於電池且電池工作正常時，該端蓋總成係與電池電極（陽極或陰極）電連通β整合於端蓋總成的熱激發電流斷續機制包含雙金屬件’其當暴露於高於預定值之溫度時偏折。雙金屬件偏折推迫牴住活動金屬件，切斷電池電極與端蓋端板間之電連接。如此防止電流埤經電池。另外，本發明之另一態樣可使用熱反應性丸粒替代雙金屬件。若電池溫度超過預定值，熱丸粒熔化使支撐其上的金屬件充分偏折而切斷電池電極與端蓋端板間之本紙張尺度相) A4· (2iQx 297公楚)- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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、tT 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 _______ B7 ·___ 五、發明説明（3 ) 路。本發明之另一態樣中，熱反應性電流斷續機制包含形狀記憶备金件整合於端蓋總成β電池正常工作期間，形狀記憶件提供端蓋板與一個電池電極間之部分電通路使電流流經電池。當電池溫度到達預定值時，形狀記憶件偏折因此切斷電通路，即刻中斷電流流經電池。二極體較佳增納二極體可優異地置於電流斷續總成内部於熱反應件附近，亦即於雙金屬圓盤，形狀記憶件或可熔化丸粒附近。增納二極體並聯電連接至電池端子。若意外將電池過度充電，長時間充電或以過高電壓充電，則將使二極體加熱，其又使雙金屬圓盤或形狀記憶件偏折或引起丸粒（存在時）熔化，而使電通路斷路因而關斷電池。裂板或膜可連同熱反應性電流斷續機制整合入端蓋總專内部。當電池内部壓力積聚至超過預定值時，板或膜破裂使氣體由電池内部逸出至外界環境。本發明之另一態樣係針對一種電池，特別充電電池之端蓋總成，其中端蓋整合兩個電流斷續機制，一者為熱反應性而另一者為壓力反應性。熱反應性電流斷續機制較佳採用雙金屬件，形狀記憶件或熱反應性可熔化丸粒，當電池内部過熱超過預定溫度時，該機制袜激發而切斷電流流經電池。壓力反應性電流斷續機制係於電池氣壓積聚超過預定值時被激發而切斷電流。此種情況下，.壓力斷續機制引起端蓋總成内部之金屬隔膜偏折，因此切斷電池端蓋端板與電池電極間之電連接，因而防止電流流經電池。於極埃·氣壓積聚之例，金屬隔膜也可能破裂使氣體進入端蓋本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------訂---------- ! I i^i* A7 B7 · 五、發明説明（4 ) 總成内部腔室並經由一系列通風孔逸出外界環境。本發明之另一態樣係針對本發明之端蓋總成之密封機制β密封機制可防止電解液、液體或氣體由端蓋内部滲漏至外界環境及防止水分入侵電池。本發明特點經由參照附圖將更加明瞭，附圖中：第1 ’ 2及3圓為通過第6困之端蓋總成視線1-1所取垂直剖面圊。第1圖顯示於電路連接模態之熱激發電流斷續機制及壓力激發電流斷續機制》第2圖顯示於電路切斷模態之熱激發電流斷續機制。第3圖顯示於壓力激發而電路切斷模態之壓力激發電流斷續機制》第4圖為端蓋總成另一具體例之垂直剖面圖，該端蓋總成整合有壓力激發電流斷續機制及熱激發電流斷續機制，其中感熱件軟化釋放彈性件而使電路開放。第5圖為第1圖至第9圖之具體例所示本發明之端蓋總成組件之分解透視圖。經濟部中央標率局男工消費合作社印裝 -------L /裝—卜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) I-^ ·' 第6圖為端蓋總成底部之透視圖顯示耐壓板及貫穿其中的通風孔。第7圖為透視圚顯示本發明之端蓋總成嵌入電池筒形殻艘之開放端。第8圈為透視圖顯示完整電池，本發明之端蓋總成嵌入電池筒形殼體之開放端，而總成之端蓋板形成電池一端〇本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ΐ〇χ297公釐） A7 ______B7 五、發明説明（5 ) 第9圖為垂直剖面圖’其顯示採用形狀記憶件之熱激發電流斷續機制及於電路連接模態之壓力激發電流斷續機制。第10圖為垂直剖面圖，其顯示於斷路模態使用形狀記憶件之熱激發電流斷續機制。第11圖為二極體次總成卵形盤構造之透視圖。第12圖為二極體次總成矩形盤構造之透視圖。，本發明之端蓋總成10(第1圓）可應用至一次或二次（充電）電池。較佳具體例中，端蓋總成10嵌入電池典型筒形殼體90之開放端95(第7圖）。電池含有一個正電極（放電時稱做陰極）’ 一個負電極（放電時稱做陽極），間隔器及電解液及正及負外端子分別與正及負電極做電連通。參照附圚第1圖，欲插入電池殼艎開放端之端蓋總成 10包含一個可熱激發電流斷續器次總成38及一個壓力釋故次總成48整合於其中。次總成38與48藉共用支撐板60分隔。次總成38及48固定於蓋30内，蓋界定端蓋總成10之外壁。斷續器次總成38於其頂端係由杯形端蓋板20界定，及於其底端係由接觸板15界定，接觸板焊於支撐板60。杯形端蓋板20形成電池外端之一》支撐板60分隔熱次總成38内部腔室68與壓力釋放次總成48内部腔室78。接觸板15電連接至支撐板60,支撐板於端蓋總成10施用至電池時又電連接至電池電極88(陽極或陰極）。提供熱反應性電流斷續器機制（40，50)而完成接觸板15與端蓋板20間之電路。若電池内部溫度超過預定閾值，則斷續器機制激發端蓋20與接觸本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規i ( 210X297公釐） am—

Jn ——I* 丨-.-------ril-L· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 B7 . 五、發明説明（6 ) 板15間之斷路電接觸，因而防止電流流經電池。壓力釋放次總成48包含薄金屬隔膜7〇連接至耐壓板 80，财壓板又經焊於板8〇,導電小垂片電連接至電池電極88(熱壓板為導電性且具充分厚度，故於至少高達6〇〇 psi(4.14x106巴斯卡）之升高壓力不會變形）。若電池内部氣壓積聚至超過預定閾值，隔膜70向外膨出而中斷舆耐壓板 80之電接觸’因而防止電流流進或流出電池。对壓板8〇及支撐板60較佳分別也有穿孔73及63，輔助通風及釋放電池内部之壓力積聚。第1圖所示較佳具體例中，端蓋總成1〇可用於充電電池例如链離子充電電池（鋰離子充電電池之特徵為電池放電時’鋰離子由負電極移動至正電極，及電池充電時由正電極移動至負電極）。典型具有鋰鈷氧化物（LixCo02)或尖晶石結晶結構之链猛氧化物（LixMn204)正電極及碳負’電極 β負電極於放電時構成電池陽極及充電時作為陰極，正電極於放電時構成電池陰極及充電時作為陽極。此種電池之電解液包含鋰鹽溶解於非水溶剤混合物。鹽可為LiPF6& 溶劑較佳包含碳酸二曱酯（DMC)，碳酸伸乙酯（EC)，碳酸伸丙酯（PC)及其混合物。本發明也可應用於其它充電電池如鎳金屬氩化物電池及鎳鎘電池》端蓋總成10包含端蓋端板20,其典型作為充電電池之正端子，金屬支撐板60其形成蓋板20下方之支撐底座及一個絕緣體圓盤35介於端蓋20 與支撐板60間。如第1圖所示，蓋總成1〇較佳也設置有壓力釋放隔膜70於支撐板60下方。隔膜70可焊於下方耐壓板本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） — .-------£袭|| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —訂經濟部中央標準局WC工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 80。可方便地經由將隔膜70底部72焊於下方耐壓板80之升高部82完成》隔膜70須為導電材料製成，最小厚度為約oj 至0.5毫米，依據待引動隔膜之歷力而定。隔膜70較佳為鋁製成。隔族70較佳壓紋成可於預定壓力破裂。換言之，隔臈表面可經衝鍛或蝕刻使部分表面厚度比其餘部分更薄。用於本發明之較佳隔膜70經壓紋而於表面加上半圓形.或「C」字形切槽70a。切槽形狀係舆隔膜70周緣主要部分形狀相同或類似，較佳位於周緣附近。進行通風之特殊壓力可經由改變參數如切槽深度、位置或形狀以及材料硬度控制。當壓力過大時隔膜沿切槽線破裂❶端蓋20及支撲板 60介於其間界定一個腔室68，腔室内設置熱激發電流斷續器次總成38。絕緣體圓盤35係由周邊底部35a及由底部延伸出之向下傾#臂35b組成。臂35b延伸入腔室68内部。隔膜70設計成當電池内部氣體積聚達預定閾值時破裂。支律板60與隔膜70間之區域形成腔室78，當隔膜70破裂時電池内部之氣體積聚可通風入腔室。電流斷續器次總成38包含熱反應性雙金屬圓盤4〇, 金屬接觸板15與彈性，彈簧件50電接觸。如第丨及五圖所示，彈性件50可由單一彈性件組成，彈性件具有外部圓形周邊部50a，由周邊部一個圓盤扣件小垂片部5〇c沿徑向方向向内延伸，而於電池任何取向可概略自由固定雙金屬圓盤 40定位不會約束其扣接作用。彈性件可於外部50a—點焊接於端蓋板20,中心接觸部50b接觸板15«此外，接觸部5〇b 可設計成剖面積縮小，故可作為可分解熔絲鏈結而保護電本紙張幻t適用中國國iiiTBiuiiST 210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝

、1T 10 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（8 ) 力湧浪情況*雙金屬圓盤40設置成可自由齧合絕緣體圓盤 35之傾斜臂35b，該臂作為圓盤40之圓盤座。雙金屬圓盤4〇也較佳包含一個中孔供接納金屬接觸板15之升高接觸部。接觸板15較隹焊於支撐板60，及提供彈性件50之停靠表面 ’如第1囷所示。端蓋總成10之電流斷續總成38也包括二極體’較佳增納二極體晶片700。二極饉之正金屬面720藉導電焊料附接而連接至端蓋20»導電引線702可呈金屬線或小垂片形式設置成由二極體之負表面730延伸。引線702 可電連接至端蓋總成夾緊環55。連接器引線702可熔接至負表面730 »夹緊環55電連接至外壁30,外壁又藉熔接至電池殼體90電連接至電池負端子。如此由二極體延伸出的負引線702變成電連接至電池負端子（電池殼體）。電絕緣體703設置於負引線702上方及下方包圍引線，保護引線不接觸端蓋20或端蓋總成10内部任何金屬纽_件（其為正電性）。絕緣體703可呈聚酯或聚醢亞胺材料製成的薄膜。另外絕緣體703可為聚乙烯基氣。同理二極體之暴露金展負表面730覆蓋絕緣材料703，例如聚酯或聚醯亞胺材料之絕緣膜’以防止二極鱧之負表面730接觸總成10内部為正電的金屬組件。增納二極體700較佳具增納電壓低於約5.0伏，較佳約4.7至5.0伏及應用於鋰離子電池時用於端蓋總成1〇之瓦特數為約100至500微瓦。用於鋰離子電池用之端蓋總成320之較佳增納二極體可為增納二極體（5〇〇微瓦）晶圆晶片型號CDC5230，具有增納電壓4.7伏，得自Compensated 裝置公司（麻省梅羅斯）。增納二極髏700連同導電引線702 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，·ιτ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7 . 五、發明説明（9 ) 之絕緣體703形成厚度約0.25至0.35毫米之二極體次總成〇增納二極體700為雙端子半導體接面裝置其可為晶圓形’例如薄卵形（第11圖）或多角形晶圓圓盤，較佳為第12 圖所示矩形或方形晶圓圓盤或圓柱形。呈晶圓形或圓盤形時，增納二極體具有金屬化正端子面（陰極）72〇，金屬化負端子面（陽極）730,及磁芯半導艘接面層715介於兩端面間。接面715典型以二氧化矽保護。圓柱形增納二極體中 ’半導體接面位於圓柱内部^圓柱外表面形成端面之一，及圓柱一端形成反端。增納二極艟當連接至電化電池或其它DC(直流）電源時，具有特徵電流相對於電壓曲線。增納二極體可藉增納電壓V*(崩潰電壓）及於增納電壓之功率消耗（瓦）預先選擇。若跨越二極體端子之電壓V改變，則通過二極體之電阻逐漸降低至增納電壓V*。當電壓趨近且交叉通過增納電壓V*時通過二極饉電阻遽降。如此表示當電壓升高遠超過增納電麼V*，二極雄電珥變極小及通過二極體之電流I變極高。當電流通過二極艏時，二極想接受I2R加熱，而其平衡表面溫度為瓦特密度之函數（每單位表面積之功率消耗）。已測定適當選擇二極體較佳增納二極體，及將二極艘置於端蓋總成10内部於熱反應性電流斷續器圊盤40吡蜂 ’可於電池因充電電壓過高或充電電流過高導致過度充電情況時，提供額外安全度。此種情況下，二極體因pR乾、熱饱:連繁复’其又使電流斷續器圓盤40偏折而使電極小垂本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公廢） . - . -----------裝 1^-----訂------ . 'ί-ν (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 Α7 Β7 . 五、發明説明（10) 片87與端蓋20間之電通路斷路及關斷電池。已測定包含增納二極體可於此種過度充電情況時快速關斷反應，原因為電流斷續圓盤40暴露於且感測到額外熱源，亦即二極體。增納二極體較佳選擇使增納電壓遠超過電池之正常工作電壓，但同時表示其希望觸發電流斷續器圓盤40關斷電池的電壓閾值。增納二極體也選擇為載於增納電壓之電流，當熱量達到足夠使電流斷續器圊盤40偏折之溫度時電流散逸。較佳二極體也選擇當未使用電池時，僅引起電池可忽略的電洩。對鋰離子電池而言，希望選擇增納二極體使其於 3.0伏時電洩小於約100微安較佳約20微安電流。鋰離子電池典型於約3至10伏電壓範圍工作。故選擇鋰離子電池之適當增納二極體供用於端蓋總成10及此處所述其它電流斷續端蓋總成較佳具有增納電壓低於約5.0伏，較佳約4.7至5.0伏及瓦特數約100至500微瓦。此種二極體於電池未使用時僅造成電池可忽略的電洩，於正常充電條件下不會產生足夠熱量使電流斷續器圓盤40偏折。較佳用於鋰離子電池之端蓋總成10之增納二極體700可為增納二極體（500微瓦）晶圓晶片型號CDC5230,具有增納電壓4.7 伏，由Compensated裝置公司（麻省梅羅斯）供應β用於鐘離子電池之端蓋總成10之替代增納二極體700可為300微瓦晶圓晶片型號CD4688，具有增納電壓4.7伏。此種晶片寬約〇·6毫米及厚約0.25.毫米。雖然本發明之端蓋總成之較佳二極體700為增納二極體，但可使用其它二極體替代。例如增納二極體可以具適本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 13 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 · 五、發明説明（11 ) 當功率散逸及低電壓電洩之蕭堤（Schottky)二極體或功率整流器二極體替代。此種二極體也具有隨著電壓升高電阻下降的期望特徵，因此可用作加熱元件替代增納二極體使電流斷續器圓盤40於電池受到過度充電情況時偏折。但此種二極體比增納二極體較不合意，因當到達特定電壓例如預定增納電壓時電阻遽降。此處所述端蓋總成較佳具艎例之二極體700永久性並聯於電池端子。前述較佳具體例中，二極髏700之正端子720 及電流斷續器彈性件50(第1囷）電連接至電池正端子。如此當電流斷續件50偏折時，正端子與正電極間之電通路斷路，因此同時關斷電池且使二極體失活化》包含二極體之其它電路設計亦屬可能。其它電阻例如電阻器也可包含於一或二個增納二極體端子間之電路，而增納端子與電池端子之連接具有對應極性。又，二極體700(第1圖）可並聯連接電池端子’及電流斷續器50可串聯連接二極體，例如若二極體700之正表面720連接至接觸板15或金屬支撐板60而非連接至端蓋20。此種具體例中，當電流斷續彈性件5〇偏折時二極體不會失活化。如此’此處及申請專利範圍使用二極體700並聯電連接一詞’並未排除額外電阻器或電流斷續器50插入二極體端子與該端子與具有對應極性之電池端子之連接間之電路接腳。如前述具體例選擇之二極想對電池造成可忽略的電洩。欲完全消除電池的無效電沒，二極體端子之一可永久連接至對應電池端子，而另一端子可藉開關連接至對應電池端子，開關係於電池插入充電裝置 •n m Km m t^n m HI n J (^ 02. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 - 五、發明説明（12) 或裝置被供電時打開。使用含或未含增納二極體700之端蓋總成10並未排除增加習知PTC(正熱膨脹係數）裝置於正電極小垂片87與正端子20間之電通路。若增加此種PTC裝置可置於端蓋總成 10内部或外部。但前述包含增納二極體700之端蓋總成10 之具體例無需PTC裝置。隨著通過電流的增高，PTC裝置之電阻增高。但PTC裝置之電阻不會增至夠高而妨礙全部電流的通過。因此PTC裝置本身可提供如同前述端蓋總成 10較佳具體例之同等保護程度，特別當電池經由使用過度充電電壓或長時間充電而被過度充電時尤為如此。此外，熱電流斷續器圓盤40也可反應而過度充電或放電電流免除須包含PTC裝置來保護此等情況。經濟部中央標率局貝工消費合作社印製有個電絕緣墊圈25其延伸於端蓋20之周緣及沿著隔膜70之下周緣。墊圈25也毗鄰次總成48外緣，如第1圖所示。有個金屬環55夾緊於墊圈25之頂緣且壓迫牴住隔膜70 而密封端蓋總成内部組件。墊圈25用來電絕緣端蓋20與夾緊環55，也用來形成支撐板60與夾緊環55間之密封。端蓋總成10之蓋30如第5圊最明白顯示可由載頭筒形件形成。完整電池總成（第8圖）中，蓋30外側面接觸電池般體90内側面。支撐板60提供次總成38之組件停靠的底座且較佳構成碗形來維持活性徑向壓縮力牴住墊圈25内側面》支撐板 60於其表面設置有穿孔63，當隔膜70破裂時穿孔可通氣至上腔室68。進入上腔室68之氣體將經由端蓋20之主要通風孔67通風至外界環境。端蓋總成蓋30接觸電池殼體90，蓋 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）五、發明説明（13) ,-A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製係接觸反端，於鋰離子充電電池之例為負端。如此墊圈25 提供端蓋20與外壁30間之電絕緣，亦即電池之兩端間之電絕緣因而防止電池短路。如第1圖之示例說明，可有額外絕緣體環，亦即外壁30頂部與壓力板8〇間之絕緣體隔環42 ，也確保電池的正端與負端間不會短路。隔膜70較佳為厚約3至1〇密耳之鋁製杯形。於此種厚度’當電池内部氣壓升高至少約1〇〇 psi至2〇〇 psi(6 894χ1〇5 至13.89χ105巴斯卡）間之閾值時，隔膜底部72與支撐板8〇間之熔接部斷裂’隔膜底部72膨出而與支撐板80分離（第3 圖）(若電池於高於推薦電壓充電或電池短路或誤用時可能發生此種壓力積聚）。但若有所需，隔膜底部72厚度可方便地調整為於其它壓力膨出。隔膜底部72與板80分離切斷隔膜70與板80間之全部電接觸。此種分離也切斷端蓋20及與板80接觸之電池電極88間之電通路，故電流不再由電池流進或流出可有效關斷電池。即使電路斷路後，若電池内部壓力由於其它原因例如於烘箱内加熱而繼績升高，則通風隔膜70也破裂，較佳於至少約250至400 psi(17.2乂105至 27·6χ105巴斯卡）之閾值壓力破裂以防電池爆裂。此種極端情況下，通風隔膜70破裂可使氣艎由電池内部通過耐壓板 80之通風孔73通風（第1及6圖），同時氣饉進入下腔室78( 第1圖）。然後氣艎通過支撐板60之通風孔63(第1圖）及若有所需，通過絕緣體圓盤35之通風孔（未顯示）由下腔室78 進入上腔室68»收集於上腔室68之氣體將經由端蓋板20之主要通風孔67通風至外界環境。請先閲讀背面之注

I 裝- 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 16 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 Α7 Β7 · 五、發明説明（14) 本發明之電流斷續特點將參照第1-3圖說明。注意所示特疋具趙例中當端蓋總成1〇施用於電池時，電池電極之一經由小垂片87接觸板80。電池正常工作期間，板8〇又電連接至端蓋板20〇鋰離子電池中，接觸板8〇之電極88可方便地為正電極》正電極可與電池殼體9〇絕緣。負電極（未顯示）連接至電池殼體90。第1圖具體例顯示電流被熱電流斷續器雙金屬圓盤40激發或壓力釋放隔膜激發切斷前之端蓋總成構造。第1圖所示特定具體例中，板8〇電接觸隔膜70,及隔膜70電接觸支撲板60。支撑板60電接觸接觸板 15’接觸板電接觸彈性件50’彈性件又電接觸端蓋2〇。第 1闽所示本發明之整合一體端蓋設計中，接觸壓力板8〇之電極88與端蓋20間之電接觸可以兩種方式斷續。如前述，若電池壓力積聚至預定閾值，則當隔膜底部72膨出遠離壓力板80時，隔膜70與壓力板80間之接觸t斷。此種切斷電路可防止電流流進或流出電池。另外若電池過熱，當電池内溫或二極體700温度達到預定程度時，熱斷續次總成38 之雙金屬圓盤40被激發。如此雙金屬圓盤由絕緣體35b向上推，使彈性件50由接觸板15脫離。如此，事實上可切斷電極小垂片87與端蓋20間之電通路，如此防止電流流進或流出電池。本發明之優點係合併兩個斷續器機制於單一端蓋總成10,其呈單一單元嵌入電池殼艘之開放端。本發明之另一優點係合併增納二極體700於端蓋總成10供增進熱靈敏度及額外安全度，特別於長時間充電或使用過高充電電壓引起電池加熱之情況。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 17 -------^- -ri 1”-----訂-------1. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本Γ) - A 7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 1、發明説明（15) 雙金屬圓盤40較佳位於下方絕緣體圓盤35做物理附接’反而可自由移動，亦即如第1圖所示，以自由浮動條件停靠於圓盤臂35b上。於此種設計，無論電池為充電或玫電’任何時間電流不會流經雙金屬圓盤4〇。原因為當圓盤40未被激發時未與接觸板15做電接觸β但若電池過熱超過預定閾值溫度，雙金屬圓盤40設計成可適當校正，故扣合或變形（第2圖）將彈性件50推離接觸板15,因而組止電流流經電池兩端。雙金屬圓盤40經校正，故具有預定圚盤形，當達到預定閾值溫度時，可使圓盤引動。前述雙金屬圓盤40於絕緣體圓盤臂35b之自由浮動設計無論於電池充放電時皆無法使電流流經圓盤。如此可使圓盤40之校正更容易且更準確，原因為並無電流流經雙金屬圓盤4〇引起的加熱作用（I2R加熱）。雙金屬圓盤40方便地包含兩層具有不同熱膨脹係數的不同金屬》雙金屬圓盤40頂層（最接近端蓋20該層）由高度熱膨脹金屬較佳鎳_鉻·鐵合金組成，下層或底層係由低熱膨脹金屬較佳鎳鐵合金組成。此種具體例中，當溫度升高至至少約60至75eC時，圓盤40被移動使圓盤40充分變形而將彈性件50推離與接觸板15的接觸。也可選用高及低熱膨脹金屬層，故除非溫度低於_2(TC 否則圓盤40不會復置’低於-2〇°C之溫度於大半情況下可使裝置變成單一作用之恆溫裝置》前述組件之較佳材料說明如下：端蓋2〇較佳為不鏽鋼或鍍鎳鋼製成，厚約8至15密耳（0.2至0.375毫米）可提供充分支撐、強度及防蝕性。端蓋總成1〇外壁3〇也較佳為不鏽本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 f' • St— m ΙΑ— · 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（16) 鋼或鍍鎳鋼製成，厚約8至15密耳（0.2至0.375毫米）》壓力板80較佳為鋁製成，厚度約1〇至2〇密耳（〇 25至〇 5毫米），於中央於與隔膜底部72之熔接接觸點可缩小至約2至5密耳 (〇.〇5至0.125毫米）》絕緣體隔環42可由高溫熱塑材料組成 ’例如具有高強度及耐久性之高溫聚酯，可以商品名菲樂士（VALOX)得自奇異塑膠公司。夾緊環55較佳為不鏽鋼或鍍鎳鋼製成’厚度約8至15密耳（0.2至0.375毫米）俾獲得強度及防蝕性。隔膜70較佳為鋁製成，厚度約3至10密耳 (0.075至0.25毫米）。於此種厚度，當内部氣體壓力超過1〇〇至250 psi(6.89xl05至17.2x10s巴斯卡）之閾值壓力時，隔膜裂離其與壓力板80之熔接部。若内部氣體壓力超過約250 至400 psi(17.2xl05至27.6χ105巴斯卡）之壓力，則隔膜70破裂而可額外釋放積聚的氣壓。雙金屬圓盤40停靠其上之絕緣體圓盤35較佳為高度壓縮強度及高度熱安定性及低模塑收縮率之材料製成。圓盤35之適當材料為液晶聚合物等，厚度約10至30密耳（0.25至0.75毫米），可以商品名伐克拉 (VECTRA)得自Celanese公司。支撐板60較佳為不鏽鋼或鍍鎳鋼製成，於10至30密耳（0.25至0.75毫米）厚度提供適當強度及防蝕性。彈性件50較佳由鈹-銅，鎳-銅合金，不鏽鋼等製成，其具有良彈性及絕佳導電性》彈性件50當由鈹-銅或鎳-銅合金製成時之適當厚度為約3至8密耳（0.075 至0.2毫米）獲得足夠強度及載流能力。此種材料於接觸區可鍍或鋪銀或金而於此區提供較低電阻。接觸板15較佳由鍍贵金屬如金或銀之冷軋鋼製成而降低接觸電阻及改良可本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 19 J---„-------f 「^-- {請先聞讀背面之注意事項再填寫本•頁)

、1T " A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印11 五、發明説明（i 7) 靠度。也可由鎳-銅護套合金，不鏽鋼或鍍鎳鋼製成。墊圈25典型由聚合物材料如尼龍或聚丙烯製成。端蓋總成組件周圍之封須為氣密封以防電解液包括液態及氣態進入端蓋腔室或離開電池。於端蓋總成10完成後，端蓋總成嵌入第7圖所示筒形電池殼體90之開放端95。電池殼體90之周緣於其開放端係熔接至端蓋總成10之蓋30外壁而提供端蓋總成10與電池殼體90間之氣密封。夹緊環55周緣壁對墊圈25及隔膜70之徑向壓力產生環繞端蓋總成10内部組件之氣密封。整合有壓力釋放機制及熱激發電流斷續機制二者之端蓋設計之替代具體例顯示於第4圖之端蓋總成110。第4 圖之具體例類似前文就第1-3圖所示，但未採用雙金屬園盤來激發仿彈簧機制。反而設置熱丸粒175固定彈性仿彈簧件150與接觸板115電接觸。接觸板115又與端蓋板20電接觸。彈性件150包含細長金屬臂150a，其於一端熔接於支撐板60。支撐板60與隔膜70電接觸，其又熔接於下方耐壓板80之升高部82。電極小垂片87與板80電接觸。彈性件 150較佳於其反端止於杯形或凸面形部150b其接觸接觸板 115。於支撐板60之周緣60a上方有個電絕緣體圓盤120可防止支撐板60與接觸板115間之直接接觸。如此只要彈性件150維持壓迫接觸板115，則支撐板60與端蓋20間有電接觸。支撐板60又與鋁隔膜70做電接觸，隔膜於端蓋總成11() 施用於電池時經由；】、垂片87與板80及電池電極88接觸（端蓋總成110也以前文就第1圖所示具體例之相同方式插入筒本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------裝-- (請先W讀背面之注意事項再填寫本1)

、1T 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 A7 B7 . 五、發明説明（18) 形殼體90開放端而施用至電池）。因此當彈性件15〇藉熱丸粒175保持壓迫牴住接觸板115時，電池電極88(經由小垂片87)與端蓋板20間之電接觸可使電池正常工作。若電池過熱超過預定閾值溫度，丸粒175熔化因而去除彈性件150 之支撐。丸粒175熔化使彈性件150下陷而中斷與接觸板115 的電接觸。實際上切斷電極小垂片87與端蓋20間之電通路 ’如此防止電流流進或流出電池。若電池内部氣體壓力超過預定值，隔膜70破裂而切斷板80與’隔膜70之電接觸，也使氣體分別通過支撐板60及端蓋20之通風孔63及67逸出至外界環境。端蓋總成11〇(第4圖）也包含一個二極體，較佳為晶圓增納二極體700呈卵形或多角形圓盤構型，較佳為第π圈所示之方形構型《增納二極體如第4圖所示置於熱丸粒175 附近。二極體之正金屬面720藉導電焊料連接至端蓋20。呈金屬線或小垂片形式之導電引線702設置成由二極體之負表面730延伸出。引線702可電連接至端蓋總成夾緊環55 。連接器引線702可熔接至負表面730 »夾緊環55電連接至外壁30，外壁又經由熔接至電池殼體9〇而電連接至電池負端子。如此由二極體延伸出的負引線702變成電連接至電池負端子（電池般體）。電絕緣體703提供於負引線702上方及下方包圍引線702,而保護其不接觸端蓋20或端蓋總成 110内部任何為正電性之内部金屬组件。絕緣體7〇3可呈聚酯或聚醯亞胺材料薄膜。另外絕緣體703可為聚乙烯基氯。同理’二極體之暴露金屬負表面730復蓋以絕緣材料如本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八如无格（210X297公釐） (請先M讀背面之注意事項再填寫本I') » nn m —til aif m nn In —L· 1 ·

、tT 21 五、發明説明（l9) A7 B7 · 經濟部中央標準局貝工消费合作社印袈聚酯或聚醯亞胺材料絕緣膜，以防止二極體之負表面73〇與總成110内部之正金屬組件接觸。應用於鋰離子電池時增納二極體700較佳具有增納電壓低於約5.0伏，較佳約4.7 至5.0伏及瓦特數約100至500微瓦供用於端蓋總成110 β應用於鋰離子電池之端蓋總成110之較佳增納二極體7〇〇可為增納二極體（500微瓦）晶圓晶片型號CDC5230，具有增納電壓4.7伏’得自Compensated裝置公司（麻省梅羅斯）。第4圖所示具體例之端蓋20,支撐板60,接觸板115 及鋁隔膜70之較佳材質可如第1-3圊之對應元件且具相同編號所述相同材質。接觸板115較佳由鍵銀或金之不鑛鋼或鍍鎳冷軋鋼製成以降低其接觸電阻。第4圖所示絕緣逋圓盤120較佳為具有絕佳介電性質之高溫熱塑材料製成。圓盤120之較佳材料可為聚釀亞胺，可以商品名凱普同 (KAPTON)得自杜邦公司，或高溫聚酯可以商品名菲樂士得自奇異塑膠公司。彈性件150較佳為鈹-銅合金製成，厚約5至1〇密耳（0125至〇 25毫米）當與板115接觸時可提供良好導電性，當牴住彈性件至丸粒175之壓力移開時可提供可靠的彈性作用。此外彈性臂150可錄娘或金而提高導電性°熱丸粒175較佳由具相對低熔點例如約65°C至100°C之聚合物製成’但該聚合物具有絕佳壓縮強度可保持電池正常作業期間之彈性臂150定位。具有此種性質之熱丸粒175 之適當材質為聚乙烯蠟，可以商品名波麗瓦士（POLYWAX) 得自Petrolyte公司。此種聚乙烯蠟之熱丸粒ι75於約75乞至801之期望溫度範圍熔化。

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I 貪- 裝- 訂 A7 —-___B7_____ 五、發明説明（20) 另一替代具體例中顯示於第9及10圖。此具艎例大體同第1-2圖所述具體例且用於相同用途，但熱反應性電流斷續機制包含形狀記憶合金件45替代雙金屬圓盤40及彈簧 50。形狀記憶合金為一種合金，塑性變形金屬可藉加熱引起固態相？文變而回復原先形狀。形狀記憶反應係由於相穩定於低溫稱做麻田散體與相穩定於高溫稱做沃斯田體間之強力晶相學關係促成。待記憶的形狀係於合金固定定位及加熱時於沃斯田體相形成，而當合金冷卻時材料出現麻田散體結構。使用中’當形狀記憶合金被加熱時回復沃斯田艘之記憶形狀。此處使用之形狀記憶合金市面上例如可得自紐約州紐哈特福特用金屬公司。經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製形狀記憶合金件45(第9圖）為導電性及較佳具有彈簧 50 (第1圖）之相同形狀。如此較佳成形為單一部分中空圓盤例如圓盤45具有非連續表面，亦即有個孔口 45f(第5圖）貫穿其中的表面。圓盤45具有外緣45a(第5圖）及撓性部45b 由周緣45a向内凸進申空部例如凸進孔口内部。撓性部45b 較佳如第9囷所示於其表面略微彆折45e，故終端45c停靠於接觸板15而完成正電極87與端蓋20間之電通路〇撓性部 45b厚度小於長度。撓性部45b之厚度較佳小於1毫米，較佳0.2至0.5毫米。撓性件45b如第9圖所示係於端蓋總成1〇内部水平取向’故流經撓性件45b之電流至少大體於厚度方向，較佳大體全部通過撓性件45b之電流路徑係於其厚度方向。若電池内溫因某種理由例如發生無法控制的放熱反應變過高’記憶金屬件45將柔軟變平坦因而切斷與接觸 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } A4規格（210X297公釐〉經濟部中央標準局貝工消费合作社印褽 A7 ____B7___ 五、發明説明（21) 板15之電接觸。應用於充電電池特別鋰離子電池時，記憶金屬合金45可由製造商預先成形而可於6〇。(：至120°C之溫度滿意地弩曲。當到達此種溫度時，記憶金屬件45立刻弯曲’切斷電.流及關斷電池，如此可防止可能導致熱失控情況的放熱反應。可於此種溫度激發的較佳形狀記憶合金可選自已知記憶合金族群例如鎳-鈦（Ni-Ti)，銅-鋅-鋁（Cu-Zn-Al)及铜 -鋁·鎳（Cu-Al-Ni) »但已知用於前述電化電池之電流斷續器用途之最佳形狀記憶合金件45之合金為媒-鈦合金。較佳鎳-鈦記憶合金可以商品名尼堤諾（NITINOL)合金得自特用金屬公司。形狀記憶件45可為可復置合金，亦即加熱時變形，但冷卻時無需施加外力可回復原先形狀。然而本用途之形狀記憶金屬45無需可復置，亦即當加熱至激發溫度時可能不可逆變形。較佳合金材料尼堤諾合金之記憶件 45通常係製造成一旦激發不會再復置。較佳尼堤諾合金之記憶件45可方便地製造成單件，具有圓形周緣（第5圖），撓性部由周緣向内凸起》撓性部45b可方便為矩形及包含外部45d及内部45c藉彎折部45e隔開。記憶件45於到達預定激發溫度較佳約60°C至120°C時可沿弩折部45e弯曲，如第10囷所示，元件45b偏離與接觸板15接觸，如此切斷電池電流。欲達成此種激發效果，已知尼堤諾合金件45厚度較佳為約0_2至0.5毫米，表面積使件之電阻低於約5毫歐。前述記憶件45之形狀亦即中空圊盤有個圓形外緣45a，由外緣向内凸起一個撓性部45b合所需，原因為可縮小厚本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本k) 訂 24 A7 B7 . 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製五、發明説明（22) 度及獲得良好接觸區而減少件45之整體電阻。記憶件45形狀不具有變形應變大於約8%。又部45c與45d之夾角較佳為約10至30度《如此可使記憶件45b於達到激發溫度時，偏離接觸板15而變平坦。應用於鋰離子電池時，前述記憶件45之較佳設計可使總電阻低於5毫歐，於連續電池工作時又使電流高達5安。雖然撓性部45b之矩形合所需，但也可使用其它形狀，例如件45之撓性部可略為推拔時，45b 平均寬度小於部45d平均寬度。記憶件45底面之較佳設計可光滑’亦即無腳或凸出部凸出。記憶金屬45具有所需組件較少的優點，因可免除連接雙金屬圓盤具體例的彈簧50〇故記憶件45可製造成單一件而被激發時具有熱反應激發及仿彈簧弩曲雙重性質。又，每單位質量記憶件45之仿彈簧力大於雙金屬圓盤4〇β此種性質使記憶件45特別適用於小電池如AAA尺寸電池或薄稜形充電電池。此種例中，電池之直徑或寬度小於AAA 尺寸宽度’寬度小於約10.0毫米，因端蓋總成10内部可利用空間小，故可免除可破裂壓力隔膜70»此種用途中，記憶件45及前述端蓋總成1〇之較佳結構設計仍可採用，但支撐板60及隔膜70合併成單件，具有第9圈所示板60之形狀及取向。此種設計中可免除下腔室78及通風孔63。接觸板 15也非必要’因形狀記憶件45b直接接觸板60而可作為接觸板。 .端蓋總成10(第9及10囷）也包含二極艘較佳晶圓增納二極體700呈卵形或多角形盤狀構型，較佳為方形構型如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I') HI HJW· nd —^n nn He— mBV · -----: r-裝· 訂诔本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 25 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（23 ) 第12囷所示。如第9及10圖所示，增納二極體置於形狀記愧件45附近。較佳增納二極體700合併於端蓋總成1〇俾促進熱靈敏度及增加安全性，特別於長時間充電或使用過高充電電壓促成電池加熱之例尤為如此。二極體之正金屬面 720藉導電焊料附著連接至端蓋2〇〇導電引線702可呈金屬線或小垂片設置成由二極體之負表面730延伸。連接器引線702可電連接至端蓋總成夾緊環55。連接器引線702可熔接至；極體負表面730。夾緊環55電連接至外壁30,外壁又經由熔接至電池殼體90電連接至電池負端子。如此由二極體延伸出的負引線702變成電連接至電池負端子（電池殼體）。電絕緣體703可設置於負引線702上方及下方保護其不接觸端蓋20(第9及10圖）或端蓋總成10内部任何為正電的内部金屬組件。絕緣體703可呈聚酯或聚醢亞胺材料組成之薄膜形式。另外絕緣醴703可為聚乙烯基氣。同理二極體之暴露金屬負表面730覆蓋以絕緣材料703如聚酯或聚釀亞胺材料之絕緣膜以防二極體之負表面730與總成10内部為正的金屬組件接觸。增納二極體7〇〇當應用於鋰離子電池之端蓋總成10時較佳具增納電壓低於約4.7伏，較佳約4.7至5.0伏及瓦特數約1〇〇至500微瓦。較佳用於鋰離子電池之端蓋總成1〇(第9及10圊）之較佳增納二極體700為增納二極體（500微瓦）晶圓晶片型號CDC5230，具有增納電壓4.7伏，得自Compensated裝置公司（麻省梅羅斯）。合併記憶金屬件45之端蓋總成之較佳具體例也具有壓力反應性隔膜70，其於電池内部壓力到達預定程度時被本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS )六4規格（210X297公釐） 26 HH --« - - - ---1 nn —I— IL Ί I - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本r)

*tT 經濟部中央橾準局員工消费合作社印装 A7 _____ B7 ·___ 五、發明説明（24) 激發而以第3圖所示方式膨大而切斷正電極87與端蓋板20 間之電通路。又，如前參照第圖所示具體例所述，壓力隔膜70(第9及10圖）也有切槽63，其設計成可於電池内部壓力超過預定程度時破裂而使氣體通過其中。若電池内部壓力積聚急劇，隔膜70中部45破裂而有更大面積可使氣 _由電池内部逸出。第1及9圖之端蓋總成1〇之放大視圖顯示於第5圖β端蓋總成10可以如下順序組裝第5圖所示組件製造：參照第1 圊所示構造’前總成係由包含組件2〇，50，40，35，15， 60，70，25，及55製成。參照第9圖所示具艘例構造，前總成係由包含組件20，45，35，15，60，70，25，及55製成β 第1圖所示具體例之前總成之方便完成方式係首先將塑膠墊圈25嵌入夾緊環55内部，然後將通風隔膜70嵌入墊圈25内部然後將有接觸板15熔接其上之支撐板60嵌入通風隔膜70内部。絕緣體圓盤35置於接觸板15周圍，雙金屬圓盤40停靠於絕緣體圓盤35之向外傾斜臂35b。雙金屬圓盤40 未黏合至絕緣體圓盤35反而以自由浮動條件停靠其上，絕緣體圓盤辅助作為雙金屬圓盤的定位裝置。彈性仿彈簧件 50外端上表面焊於端蓋20周緣。有彈性件50焊接其上之端蓋20隨後置於絕緣體圓盤35上，故接觸板15之升高中部接觸彈性件50内端，及彈性件50外端底面接觸絕緣艘圓盤35 之周緣。如此彈性件50外端楔形接合於端蓋20與絕緣體圓盤35間，件50之反端或内端接觸接觸板15。本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） 27 • ·ϋ· ma ---------.J'!裝-- (請先閲讀背面之注$項再填寫本_頁)

，1T 經濟部中央標準局兵工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（25) 第9圖所示具體例之前總成係以類似方式構成，但免除雙金屬圓盤40及採用形狀記憶件45替代彈簧50。如此方便地完成第9圖所示具體例之前總成，首先將塑膠墊圈25 嵌合入夾緊環55内部，然後通風隔膜70嵌合入墊圈25内部，然後有接觸板15焊接其上之支撐板60嵌合入通風隔膜7〇内部。然後記憶件45焊至端蓋20周緣。增納二極體700之正金屬面720較佳藉熔接連接至端蓋20内面。有記憶件45 及增納二極體700熔接其上之端蓋20隨後置於絕緣體圓盤 35上，故接觸板15之升高中部接觸記憶件45内端，及記憶件45外端底面接觸絕緣體圓盤35周緣。如此記憶件45外端楔形接合於端蓋20與絕緣體圓盤35間，件45之反端或内端接觸接觸板15。參照第1或9圖之具體例之構造，環55以機械方式夾緊於墊圈25頂緣，而緊密固定墊圈25頂端壓迫端蓋20周緣。此種夾緊係沿環55之質心轴（垂直轴）施加機械力達成。然後於第二夹緊步驟中，機械壓力於徑向方向施加於夾緊環55壁，因此完成前總成的組裝。徑向夾緊用來保持前總成内部組件緊密氣密封於環55内部。然後前總成嵌合入金屬蓋30内部使夾緊環55底面停靠於蓋30之底側内緣。此時夾緊環55之底面焊於蓋30之底側内面。然後壓力板8〇扣合入絕緣體隔環42底部，然後有壓力板80附接其上的隔環42 置於蓋30外側底面，故壓力板80升高中部接觸通風隔膜7〇。然後點焊壓力板80與隔膜70間之接觸點而完成端蓋總成 1 〇構造。端蓋總成10施用於電池之方式例如可如第7圖所本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公着） 28 --------rr^— —----ΐτ------' ^ • - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本1) , A7 B7 . 五、發明説明（26) 示嵌入電池筒形殼體90之開放端及蓋30外表面熔接於筒形殼體90開放端95之内面。如此獲得第8圖所示電池100，而端蓋總成10緊密密封於筒形殼鱧90内部，端蓋板20形成電池一端。雖然已經就某些較佳具體例說明本發明，但本發明非限於特定具體例反而係由申請專利範圍及其相當範圍界定0 -J. · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本_頁) -ΙΊ-—1 . •裝- 訂經濟部中央標準局員工消费合作社印製 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製五、發明説明（27) 10.. .端蓋總成 15.. .接觸板 20.. .端蓋板 25.. .墊圈 30…蓋，外壁 35.. .絕緣體圓盤 3 5 a....周邊底部 35b...臂 38.. .熱可激發電流斷續器次總成 40，50...熱反應性電路斷續器機制 40.. .雙金屬圓盤 45.. .形狀記憶合金件 45a...周緣 45b…撓性部 45c…終端，内部 45·<1...外部 45e...f 折 45f"_ 孔口 48…壓力釋放次總成 50…彈性仿彈簧件 5〇a...圓形外周邊部元件標號對照 50b…圓盤扣件小垂片部 55.. .夾緊環 60.. .支撐板 60a...周緣 63，73...通風孔 68，78·..腔室 70…隔膜 70.. .通風隔膜 70a...切槽 72…隔膜底部 80.. .耐壓板 82.. .升高部 87.·'導電小垂片 88…電池電極 90…筒形殼體 95···開放端 110…端蓋總成 115…接觸板 120…絕緣體圓盤 150…彈性仿彈簧件 150a··.臂 150b…杯形或凸面形部 175…熱丸粒 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • all n. mp » \ )裝. 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 30 A7 B7 . 五、發明説明（28) 320…端蓋總成 715·.·磁芯半導體接面層 700.··增納二極體晶片 720...正金屬面 702…導電引線 730.,,負表面 703...電絕緣體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本r) •裝. 訂經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims

ABCD 經濟部中央揉準局真工消費合作社印裝夂、申請專利範圍 1· 一種應用於電化電池之端蓋總成，該電化電池具有一個正端子及一個負子及一對電極（陽極及陰極），該端蓋總成包含一個殼體及一片暴露端蓋板，該板作為電池端子，該端蓋總成具有導電路徑通過其中，許可於端蓋總成應用至電池時’端蓋板電連接至電池電極，端蓋總成又包含熱反應性裝置可防止電流流經電通路及熱反應性裝置附近的電阻裝置，該電阻裝置於電流通過其中時造成加熱’該電阻裝置隨著施加其上之電壓之升高顯示電阻下降，其中該熱反應性裝置於端蓋總成内部溫度達到預定程度時被激發而引起電通路斷路。 2.如申請專利範圍第1項之端蓋總成，其中該電阻裝置包含一個二極體位於殼體内部，該二極體具有一個正端子及一個負端子供並聯分別電連接至電池之正端子及負端子。 3·如申請專利範圍第1項之端蓋總成，其中該電阻裝置包含一個二極體次總成具有一個增納二極體位於該殼體内卩，該增納二極體具有一個正端子及一個負端子供並聯分別電連接至電池之正端子及負端子。 4. 如申清專利範圍第3項之端蓋總成，其中増納二極體之端子係電連接至總成之暴露端蓋板。 5. 如申請專利範圍第1項之端蓋總成’其中該總成為自容式結構。 6. 如申請專利範圍第3項之端蓋總成，其中該二極體次總 A4規格（210X297公釐） 32 — If裝 n 訂—--1--- ^ —1 • - ' 『、 C請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ·- ··· ·- ··· 經濟部中央棣準局貝工消费合作社印製 A8 B8 C3 D8 申請專利範圍成包含一個導電件連接至二極體端子之一，該導電件由二極體延伸出供電連接至具有類似極性之電池端子〇 7. 如申請專利範圍第6項之端蓋總成，其中該導電件係由電絕緣體包圍》 8. 如申請專利範圍第3項之端蓋總成，其中該增納二極體具有瓦特數約100至500微瓦》 9. 如-申請專利範圍第3項之端蓋總成，其中該增納二極體具有增納電壓低於約5伏》 10. 如申請專利範圍第3項之端蓋總成，其中該增納二極想晶圓晶片。 11. 如申請專利範圍第6項之端蓋總成，其中該二極體次總成係呈具有多角形或卵形之晶圚形式。 12. 如申請專利範圍第1項之端蓋總成，其又包含一個壓力反應性裝置包含一個可破裂件位於端蓋總成之端蓋板反端’該可破裂件於距離該端蓋板最遠側之氣體壓力達到預定程度時破裂’而於該件產生一個裂口可供氣體通過其中。 13. 如申請專利範圍第1項之端蓋總成，其中該電池具有筒形殼艘及端蓋總成係經由嵌合入筒形般體之開放端及熔接端蓋總成至殼體而施用至電池。 14. 如申請專利範圍第i項之端蓋總成，其中該熱反應性裝置包含一個腔室位於端蓋總成内部，其中具有一個雙金屬件及一個彈性導電件，該彈性件形成電通路之一 ΊΟΊ \ --------1^-1裝—-----訂-------^—1 一 ·' - ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 A8 B8 C8 ~ _____P8 · _ '申請專利範圍部分，其中該總成内部之電难溫度達到預定程度時，雙金屬件變形，因此壓迫牴住彈性金屬件使電通路斷路。 15. 如申請專利範圍第14項之端蓋總成，其中該雙金屬件係自由停靠於端蓋總成之電絕緣件表面上。 16. 如申請專利範圍第15項之端蓋總成，其中部分彈性金屬件係夾置於端蓋板部分與電絕緣件部分間，及其中該端蓋總成包含一片接觸板其形成電通路之一部分，其中該彈性件係與接觸板做電接觸。 17. 如申請專利範圍第12項之端蓋總成，其又包含一個分隔件設置跨越端蓋總成内部寬度及介於端蓋板與可破裂件間，該分隔件分隔熱反應性裝置與壓力反應性裝置。 18. 如申請專利範圍第17項之端蓋總成，其中該分隔件包含一片金屬板，金屬板至少有一個孔口，故當可破裂件破裂時，氣體可通過該孔口及進入端蓋總成内部腔室内。 19. 如申請專利範圍第18項之端蓋總成，其中該端蓋板具有至少一個孔口貫穿其中故當可破裂件破裂時，由腔室收集得之氣體通過該端蓋孔口進入周圍環境、 20. 如申請專利範圍第17項之端蓋總成，其中該可破裂件包含可破裂隔膜。 21·如申請專利範圍第16項之端蓋總成，其中該雙金屬件達到預定溫度時變形引起彈性導電件切斷其與接觸板本紙張尺度逋用中困國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 34 --------裝 J-----訂------.V * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貞工消费合作社印装 A8 B8 C8 D8 申請專利範園間之電連接，如此造成電通珞斷路。 22. 如申請專利範圍第2〇項之端蓋總成，其又包含一個電絕緣墊圈與端蓋板周圍及隔膜周緣接觸，該端蓋總成又包含一個金屬件（夾緊件）以機械方式失緊於墊圈周圍而固定隔膜板及端蓋板於機械壓縮力下。 23. 如申請專利範圍第22項之端蓋總成，其又包含一個金屬蓋環繞該夾緊件》 24. 如-申請專利範圍第23項之端蓋總成，其中該端蓋總成係經由嵌合入電池筒形殼體之開放端，及熔接蓋之外表面至殼體内表面而施用至電池，此時端蓋總成變成緊密密封於筒形殼體内部，而端蓋板構成電池之一個端子暴露於外界環境。 25. 如申請專利範圍第丨項之端蓋總成，其中該熱反應性裝置包含一個彈性導電件與端蓋板做電接觸，及一種可炼材料質塊固定彈性導電件於端蓋板與端蓋總成之另一導電部分間做電接觸，該另一導電部分於端蓋總成施用至電池時，電連接至電池電極，因此於電池工作期間可提供端蓋板與電極間之電連接，其中該電池溫度達到預定程度時’該材料質塊熔化因此使彈性金屬件内部之移動切斷端蓋板與電池電極間之電連接藉此防止電池工作。 26_—種施用至電化電池之端蓋總成，該電化電池具有一個正端子及一個負子及一對内部電極（陽極及陰極），該端蓋總成包含一個般艘，一個腔室於殼趙内部及一本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS > Α4洗格（210><297公釐） --^------07裝丨-----訂------k . ,、- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 35 ABCD 經濟部中央標率局身工消費合作社印裝六、申請專利範圍片暴露端蓋板，該板作為一個電池端子，該端蓋總成具有一條導電通路通過其中，可於端蓋總成施用至電池時許可端蓋板電連接至電池電極，該端蓋總成又包含a)熱反應性裝置供防止電流流經電通路及al)電阻一麗！，其係電連接至電池端子供於電流通過其中時造成加熱，該電阻裝置隨著施用電壓之升高贫阻下降，其中該熱反應性裝置包含一個形狀記憶合金件其可於端蓋總成内部溫度達到預定程度時被激發引起電通路斷路；及該端蓋總成又包含b) —個壓力反應性裝置，其包含一個可破裂件位於端蓋總成之端蓋板反端，該可破裂件於最遠離端蓋板該側之氣體壓力到達預定程度時破裂，於該件產生一個裂口許可供氣體通過其中〇 27. 如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該電阻裝置包含一個二極體位於殼體内部，該二極體具有一個正端子及一個負端子供並聯分別電連接至電池之正端子及負端子》 28. 如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該電阻裝置包含一個二極體次總成具有一個增納二極體位於該殼體内部，該增納二極體具有一個正端子及一個負端子供並聯分別電連接至電池之正端子及負端子。 29. 如申請專利範圍第28項之端蓋總成，其中增納二極體之端子係電連接至總成之暴露端蓋板。 30. 如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該總成為自本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A#見格（210X297公釐） 36 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ;裝· ,ιτ' 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裂 A8 B8 C8 . —〜 _D8 · _ 申請專利棚容式結構。 31.如申請專利範圍第28項之端蓋總成，其中該二極體次總成包含一個導電件連接至二極體端子之一，該導電件由二極體延伸出供電連接至具有類似極性之電池端子。 32·如申請專利範圍第31項之端蓋總成，其中該導電件係由電絕緣體包圍。 33·如.申請專利範圍第28項之端蓋總成，其中該増納二極體具有瓦特數約100至500微瓦。 34. 如申請專利範圍第33項之端蓋總成，其中該增納二極體具有增納電壓低於約5伏。 35. 如申請專利範圍第28項之端蓋總成，其中該增納二極體晶圓晶片》 36. 如申請專利範圍第31項之端蓋總成，其中該二極體次總成係呈具有多角形或卵形之晶圓形式。 37. 如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該形狀記憶合金包含一種鎳-鈦合金。 38·如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該電池具有筒形殼體及端蓋總成係經由嵌合入筒形殼體之開放端及熔接端蓋總成至般體而施用至電池。 39.如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該熱反應性裝置包含一個腔室於端蓋總成内部，該形狀記憶合金件形成電通路之一部分，其中當缚成内部電池溫度達到預定程度時，形狀記憶合金件變形，因此引起電通本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝· >?τ ABCD 經濟部中央樣牟局®:工消费合作社印製夂、申請專利範圍路斷路。 4〇·如申請專利H圍第39項之端蓋總成，其中該形狀記憶件包含單件構造且有一個，折面之撓性件，其中當總成内部電池溫度達到預定程度時，形狀記德件變形，因此引起電通路斷路。 41. 如申請專利範圍第39項之端蓋總成，其中該形狀記憶件包含一個圓盤具有一個孔口貫穿其中，該圓盤具有外緣附有撓性部分由外緣部延伸入孔口内部，其中該外緣係停靠於端蓋總成内部絕緣件表面上，其中該撓性部具有彎折面，其宁當總成内部電池溫度達到預定程度時’該彎折面變形造成電通路斷路。 42. 如申請專利範圍第41項之端蓋總成，其中部分彈性金屬件係夾置於端蓋板部分與電絕緣件部分間，及其中該端蓋總成包含一片接觸板其形成電通路之一部分，其中該彈性件係與接觸板做電接觸。 43. 如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其又包含一個分隔件設置跨越端蓋總成内部寬度及介於端蓋板與可破裂件間’該分隔件分隔熱反應性裝置與壓力反應性裝置。 44. 如申請專利範圍第43項之端蓋總成，其中該分隔件包含一片金屬板，金屬板至少有一個孔口故當可破裂件破裂時氣體可通過該孔口及進入端蓋總成内部腔室内〇 45. 如申請專利範圍第43項之端蓋總成，其中該端蓋板具本紙張尺度適用中國固家揉準（CNS ) A4^格（210X297公釐） I n n I— I— n I _裝-Ί (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -、1T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A8 B8 C8 _________D8 六、申請專利範圍有至少一個孔口貫穿其中故當可破裂件破裂時，由腔室收集得之氣體通過該端蓋孔口進入周圍環境。 46. 如申請專利範圍第45項之端蓋總成，其中該可破裂件包含可破裂隔膜。 47. 如申請專利範圍第46項之端蓋總成，其又包含一値電絕緣墊圈與端蓋板周圍及隔膜周緣接觸，該端蓋總成又包含一個金屬件（夾緊件）以機械方式夾緊於墊圈周圍.而固定隔膜及端蓋板於機械壓縮力下。 48. 如申請專利範圍第47項之端蓋總成，其又包含一個金屬蓋環繞該夾緊件。 49. 如申請專利範圍第48項之端蓋總成，其中該端蓋總成係經由嵌合入電池筒形殼體之開放端及熔接蓋之外表面至殼體内表面而施用至電池，此時端蓋總成變成緊密密封於筒形殼體内部，而端蓋板構成變成電池之一個端子暴露於外界環境。 50_如申請專利範圍第26項之端蓋總成，其中該形狀記憶合金件包含一個圓盤具有一個孔口通過其厚度，該形狀記憶件具有一個周緣附有一個撓性部由周緣部向内凸進孔口内部，其中該緣係停靠於端蓋總成内部之絕緣件表面上，其中當電池總成之電池溫度達到預定程度時，該撓性部變形引起電通路斷路。 51_ —種經由端蓋總成嵌合入電池之開放端筒形殼體形成的該型電化電池，該電池又具有一個正端子及一個負子及一對内部電極（陽極及陰極），其中該端蓋總成具本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） --------—.-----訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 39

A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍有一個殼艘及-個暴露端蓋板，該端蓋板係作為一個電池端子，其改良部分包含該端蓋板係經由端蓋總成内部之導電通路電連接至電極之…其中該端蓋總成包含a)熱反應性裝置包含導電形狀記愧合金件以防電流流經電池及a·1)電阻裝置位於熱反應性裝置附近，該電阻裝置隨著電流通過其中引起加熱，該電阻裝置隨著與施加其上之電壓之升高而電阻下降，其中該形狀.記憶件包含一個撓性件具有一個彆折面及厚度小於其長度，該撓性件係於端蓋總成内部定向而使電流大體於通過撓性件厚度方向之方向流動，其中當溫度達到預定溫度時，形狀記憶件沿弩折面偏折，而使端蓋板與電極間之電通路斷路因而防止電流流經電池。 52. 如申請專利範圍第51項之電化電池，其中該電阻裝置包含一個二極趙位於般想内部，該二極體具有一個正端子及一個負端子供並聯分別電連接至電池之正端子及負端子。 53. 如申請專利範圍第51項之電化電池，其中該電阻裝置包含一個二極體次總成具有一個增納二極體位於該殼艘内部’該增納二極想具有一個正端子及一個負端子供並聯分別電連接至電池之正端子及負端子。 54. 如申請專利範圍第53項之電化電池，其中該増納二極體之一個端子係電連接至總成之暴露端蓋板，其中該增納二極體之連接端子具有與暴露端蓋板相同極性。 55. 如申請專利範圍第51項之電化電池，其中該總成為自本紙張尺度適用t國國家揉準（CNS ) A4规潘（2丨0X297公釐） -40 -------—裝一*1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i i! 六、申請專利範圍經濟部中央橾準局貝工消費合作社印袈 A8 B8 C8 D8 容式結構。 56. 如申請專利範圍第53項之電化電池，其中該二極體次總成包含一個導電件連接至二極餿端子之一，該導電件由二極體延伸出供電連接至具有類似極性之電池端〇 57. 如申請專利範圍第56項之電化電池，其中該導電件本體係由電絕緣體包圍。 58. 如申請專利範圍第53項之電化電池，其令該增衲二極艘具有瓦特數約100至500微瓦。 59·如申請專利範圍第58項之電化電池，其中該增納二極體具有增納電壓低於約5伏。 60·如申請專利範圍第53項之電化電池，其中該增納二極艘晶困晶片。 61. 如申請專利範圍第56項之電化電池，其中該二極體次總成係呈具有多角形或卵形之晶圓形式。 62. 如申請專利範圍第51項之電化電池，其中該形狀記憶件包含一個圓盤具有一個孔口通過其厚度，該圓盤具有一個外周緣附有一個撓性件由周緣部向内凸進孔口内部’該撓性件具有一個彎折面，其於電池溫度達到預定程度時偏折》 63 ·如申請專利範圍第51項之電化電池，其中該形狀記憶件包含一種鎳-鈦合金。 64.如申請專利範圍第51項之電化電池，其又包含b)壓力反應性裝置，其於電池内部氣艘壓力達到預定程度時

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-41 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍許可氣體由電池内部通入端蓋總成内部。 65.如申請專利範圍第64項之電化電池，其中該壓力反應性裝置包含一張可破裂隔膜板位於端蓋總成之端蓋板反端，該隔膜板於最遠離端蓋板該侧之氣體壓力達到預定程度時破裂，於隔膜產生一個裂口許可氣體通過其中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印装 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）