TW434926B - Current interrupter for electrochemical cells - Google Patents

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434926 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 本發明係關於電化學電池用的熱感應電流斷續器，其 可當溫度過於增加時安全地防止電流經過電池。本發明同 時關於電池用的壓力感應斷續器，其可於過高的氣壓產生 時’安全的關閉電流。 電化學電池中特別是以鋰或鋰離子為作用物質之 類的高能量電池會漏電或破裂，而導致由電池供給電 的裝置及外界環境的毁壞。對於可再充電電池，電池 内部溫度的上升會導致過度充電，不當的溫度增加通 常會伴隨相對之内部壓力的增加。這當外界短路的情 況時很可能會發生。此外，當電池被過度充電時内部 氣壓會增加。最好電池能附有安全裝置而不會過度增 加電池的成本、體積或重量。 電池中特別是使用鋰或鋰離子作為作用物質的可再充電 電池’會因電池之常常伴隨有相對應壓力增加的内部溫度增加 而導致漏電或破裂。這可能由於如過度充電之濫用的情形或是 過度充電時產生的短路情形所造成。同時重要的是這些電池需 炼接密封以防止電解質溶劑漏出以及溼氣由外在環境滲入。 如前所述，當這樣的電池充電時，會產生自生發熱。 充電速度過快或是過度充電會導致溫度增加《當溫度超過 依電池的化學和結構而變化的某定值時，所不想要的和不 可控制的熱失控情形開始發生。除此以外，由於過熱，内 部壓力增加’而電解質可能突然從電池中被排出。最好在 此發生前能啟動受控制的排氣。 有些可再充電電池可非常薄，例如像薄的稜鏡形電池 —· I I — I —^ I — ir.— I _..-ν·Λ‘ I (請先間讀啃面之注意事項再瑱寫本頁) • •iff—·

Ms --線. 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 434926 經濟部中央標準局員工消资合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) ，或是行動電話用的小尺寸圓筒形電池。由些這些電池的 小尺寸而難以併入可靠的電流斷續安全裝置於其中β然而 由於在正常行動電話操作中電池與消費者非常靠近而這些 安全裝置變的更加需要^ 一般電池設計使用端蓋接頭配件，當電池的陽極和陰 極作用物質以及適當的分隔器物質與電解質被置於圓筒形 外殼後此端蓋接頭配件被置於終端開口的圓筒形外殼中。 此端蓋與陽極或陰極物質之一電性接觸，且端蓋的暴露於 外部份形成電池的終端之一。電池外殼的—部份形成另一 終端。 本發明有一個或數個電流斷續器組件併入於單一電池 之内並有效地應用於初級或次級（可再充電）電池。本發明 之端蓋組件在可再充電電池如鋰離子、鎳金屬氫化物、錄 録或其他可再充電電池中有特殊的應用，可克服在暴露於 高溫下電池的過熱和壓力增加，過度或不當的充電或放電 ，或是電池短路等之危險。 本發明之一特徵是針對薄稜鏡形電池或小直徑圓筒形 電池的電流.n停構。一個小的熱感應電流斷續組件位於 電池之内。此電流斷續組件最好是獨立封閉的裝置，其優 點為可分開製造並在電流建造中作為個別的單位置於電池 之中。在獨立組件中的熱感應電流斷續機構在電池内部過 熱而超^過預定溫度時可作用来斷續並防止電流流經電池。 此電流斷續機構包含有一熱感應物件，最好是由具彎曲表 面形狀記憶金屬合金組成的可變形圓盤。在正常電池操作 本紙張尺度適用巾國國家操率（CNS > Α视枯（2ι〇χ297公势） (对先閱讀背面之注項再填，?§本頁) -丁 -* 434926 經满部中决標準局負工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（3 ) 中此形狀記憶合金圓盤最好形成電池電極之一和與此電池 連接的终端^'間‘酌電性通路。當電池内的溫度達到一預定 值時，此形狀記憶圓盤偏折而打斷該電極與終端間的通路 而關閉電池。 在本發明之另一特徵中電流斷續組件為包含有熱感應 電流斷續機構和壓力致動電流斷續機構的獨立單位《此電 流斷績組件具有暴露於外的端蓋板作為電池的終端。當組 件應用於電池且電池是正常操作時，此端蓋板與一電池電 極（陽極或陰極）電性交流。此電流斷續機構包含有最好是 彎曲狀圓盤形成的形狀記憶金屬合金或雙金屬組成的可變 形熱感應物件，其可與一可變形的導電件實體接觸。熱應 件和可變形導電件之間的實體接觸可中置於此二物件之間 的非導電可移動桿來達成。在正常電池操作時，可變形導 電件形成電池電極之一和端蓋（終端）之間電性通路之一部 份。當電池内的溫度到達預定值時，熱感應件偏折而使得 非導電可移動桿推動可變形導電桿，然後使其偏折而打斷 該電極與終端之間的電性通路。這組件同時希望能包含一 壓力致電流斷續機構，其中最好包含了一壓力致動金屬隔 膜。此隔膜最好形成電流斷讀器組件容室的一部份且當電 ί也内壓力超過預定程度時會偏折。隔膜的偏折使得電池電 極和相對終端間的電性通路被打斷而關閉電池。 在，.另一形式中此電池可同時擁有前述兩種形式獨立的 電池斷續組件，也就是一種僅含有熱感應電流斷續組件而 另一種同時含有熱感應電流斷續裝置及壓力致動電流斷續 本紙张尺度適用中國囤家標隼（CNS )八4说枯（2Ι0Χ 297公处） (邻先閲讀背面之注意事項再填轉本頁)

經滴.邱中央標率局员工消費合作社印繁 434S28 A7 _____B7 五、發明説明（4 ) 裝置。如此提供了電池多重獨立的電流斷績安全功能。這 樣的設計當電’池有足夠的直徑能同時容納電流斷續組件時 能有利的被使用，例如像是具有直徑或全部厚度在5至 20mm之間的電池*在僅含有熱感應電流斷續機構的電流 斷續組件這樣的實施例中，此組件可完全位於電池的内部 ，因而最接近電池最熱的部份》 第1圖為本發明之電流斷續器組件全部置於稜鏡電池 中之實施例的截斷透視圖。 第2圖為示於第1圖之中的電池和電流斷續器之橫載面 圖。 第3囷為示於第1圖和第2圖之中電流斷續器組件的零 件之分割透視圖。 第4圖為具有如所示從電池一端凸出的電流斷續組件 之另一實施例的稜形電池的透視圖。 第5圖為具有第4圖所示之同樣實施例電流斷續器組件 之圓柱形電池的透視圖。 第6囷為第4圊和苐5圖中所示電流斷續器組件的橫截 面圖。 第7圖為第4、5、6圖中所示電流斷續器組件之分割透 視圖。 第8圖為第2圖和第6圊中所示電流斷續器組件實施例 之®柱.形電池的垂直橫截面囷。 在一較隹實梅例中，本發明之熱感應電流斷續器組件 .....·| | 220可如第1圖所完全位於電池21 5之内。電池215可如第1 本紙張尺度適用中國國家棉準（CNS ) Λ4说格（210X297公玷） {誚先閱讀背而之注意事項再填vir本頁}

i、發明說明（5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖所示為一具有長方體形狀外殼225的稜形電池，或是另 外可為一薄直徑的圓筒形電池。如果電池215是稜形電池 ’它一般有狹小的整體厚度約在3至10mm之間，通常而言 稜形電池非常薄而全部的厚度是在約3至6mm之間。如果電 池215是個小直徑圓筒形電池，直徑通常是在約3至l〇mm之 間。如於此所述電流組件220可併入於較大尺寸X的電池， 例如像具有厚度在約3至15mm之間的稜形電池或是具直徑 在3至15mm之間的圓筒形電池，然而組件220對小厚度稜形 電池或是小直徑的圓筒形電池特別有用。電池215可以是 如像鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池或是鎳鎘電池之類的 初級或可再充電電池，但最好是像鋰離子電池之可再充電 電池。鋰離子可再充電電池之特徵為當池放電時鋰離子由 負電極傳遞至正電極，而當電池充電時由正電極傳遞至負 電極。它一般具有鋰鈷氧化物（UxCo02)或是尖晶石晶體結 構的鋰錳氧化物（LiMn204)正電極和破負電極〇負電極當放 電時構成電池的陽極而當充電時構成陰極，正電極當放電 時構成電池的陰極而當充電時構成陽極。這樣電池的電解 質可包含鋰鹽溶解於非水性溶劑"此鹽類可為LiPF6而溶劑 可包含二甲基碳酸鹽(DMC)、碳酸乙烯（EC)、碳酸丙烯(PC) ，以及它們的混合物。在第1圖所示的特定實施例中，電 池215為具有由相對平坦的主體面205(a)和205(b)、平坦的 側面2〇8(a)和2〇8(b)以及平坦的端面209(a)和209(b)所形成 之外殼225的稜形鋰離子電池。正端245和負端246露於同 一邊面208(a)，且可與被供以電力的裝置連接。所示的電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------Ί I 1.1 I I « \t.-^ 1111111 ·11111111 l,vx[y— _ ! / .. (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 8 434926 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6) 極疊層235中包含一片正電極材料211，一片負電極材料213 加上夾在它們之間的一般多孔分離物材料212〇疊層235可 用一般的膠狀捲的方式纏繞起來，接著弄平纏起來的材料 , 而緊密的裝入電池之中。本發明之熱感應電流斷績器組件 220可如第1圖所示而合併於链離子较形電池215之中。在 此實施例中電流斷續器組件完全置於電池内部，且與正電 極211在一端電性連接，而在另一端與正端245電性連接。 因此，在正常操作下在正電極211和正端245之間有一電性 通路。電流斷續器組件220之一較佳實施例示於第2圖之中 。組件220為一獨立封閉的單位，其中包含了金屬外殼28〇 、金屬端蓋230，最好由形狀記憶合金形成的電流斷續器 圓盤250 ’以及與端蓋230内面接觸的金屬接觸板295。端 盖230是内凹的因而其表面如第2圖所示向外凸起。外殼280 是杯狀的圓形結構形式而如第3圖所示有開口和稍微凸起 的本鱧《組件220在圓盤250的外緣和端蓋230的外緣230(a) 之間有絕緣環290。組件220所有零件的較佳結構如第3圓 所示《«電流斷續器圓盤250的厚度較其直徑或平均寬度為 小’且最好是圓形或圓柱形，但亦可為其他形狀，例如其 可為橢圓形或是薄的平形六面體，或是薄的伸長之厚片其 其厚度低於其長度之30% ,且低於其平均寬度之約3〇%。 因此在此所用而特別是與熱感應件250、350和352連接的 圓盤，疋包含其他上述的形狀的。當是橢圓形的圓盤時， 平均寬度為其主面的最小直徑。

-Jy --------.--1‘！ _\衣 i I (請先閱讀嘴面之注意事項再填寫本頁) 訂_ - --線- 434926 A7 _B7 五、發明說明（7 ) 圓盤250的厚度低於1mm，最好的在0.05和〇.5mm之間〇第 3圖中所示最為詳盡的電流斷績器圓盤之較佳實施例具有一外 緣258和中空的中間部份257。一個可變形有彈性的部份255從 外緣258向中空部份257伸入。可變形部份255如第3圖所示在其 表面預先形成稍微向上的彎處255(a)，因而其尾部255(b)可置於 接觸板295的第1位置而完成正電極211和正端245之間的電性通 路。在正常操作中電流由正極211傳遞至連接器帶形物287(a)， 至外殼280 ’至電流斷續器圓盤250和可變形部份255，至接觸 栓塞295,至組件端蓋230,至連接器垂片287(b)，然後至正端245 。可從第1圖中所見，電流斷續器圓盤250位於組件之中，0而 電流穿過圓盤250的厚度，然後再穿過可變形部份255的厚度， 而盡量減少電阻。當電池215的内部溫度超過預定值時，尾端 255(b)向下偏折至第二位置而打斷與接觸板295的接觸，因此打 斷電極211和終端245之間的電性通路而關閉電池。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------W---.----、么--- 〈請先閱讀'"面之注§項再填寫本頁) -線- 參考第3圖中電流斷續器組件220設計為可將電流斷績器圓盤 250裝入外殼280的開口之中，因此置於外殼底面上而便捷構成β 絕緣環290接著裝於圓盤250之上且固態圓盤形栓塞狀的金屬接觸 栓塞295經由絕緣環中的孔徑290(a)插入，直到它停置於最好是由 形狀記憶合金組成的凸出之彈性件255之上。 絕緣扣眼275插於端蓋230之上，且此二物接著被置於金屬接觸栓 塞295之上，因而端蓋230的内面接觸到接觸检塞295的上表面β外殼280 的邊緣和絕緣扣環275的邊緣接著壓摺於端蓋23〇的邊緣23〇⑻之上。在 壓指過程中施以幅射狀壓力因而端蓋23〇邊緣23〇(a)與絕緣扣環275的邊 緣275⑻的内面咬合而在端蓋230和外殼28〇之間形成緊密的封合。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公楚） 10 434928 A7 S—______ 五、發明説明（8 )

V V j (对先閲讀背而之注f項再填{?5本頁) 熱電流斷續器组件之另一實施例，也就是示於第6圖 和第7圖中的缸件320。電流斷續器之此實施例設計為如第 4圖所示從梭形電池的一端凸出，或是如第5囷所示形成圓 枝形電池的一端。在此實施例中稜形電池的全部厚度最好 最少約6mm，一般是在約6至20mm之間而厚度大的足以容 納组件320。如果電池如第5圖中所示為圓筒形，最好它的 直徑至少像AAA尺寸電池一樣大，以能容納組件320。因 此組件320可輕易的使用於AAA、AA、A、C或D尺寸的圓 筒形電池或是直徑約5至20mm的電池而從一端凸出。當以 此方式使用時’組件320突出的部位，也就是端蓋325，可 輕易的形成電池巧終端之一》 電流斷續器組件320如第6圃之中所示，最好能有形成 組件320上方部位而形狀如，過來杯子的端蓋325，以及形 成组件下方部份杯子形狀的主體3 70。端蓋325和主體370 由導電材料所形成。杯狀主體370的底部372最好形成一壓 力致動隔膜，其設計成當電池内的壓力超過預定值時會向 上偏折（朝端蓋325的方向）。一最好由形狀記憶合金或雙 金屬組成的熱感應件350或352位於杯狀物370的底部並鄰 近於壓力隔膜372。熱感應件最好像圓盤35〇或352一樣， 是呈圓盤的形成’如第7圖中所示有彎曲的表面。當使用 形狀記憶合金或雙金屬組今物時，兩種結構均可使用然 而當像用記憶合金時’最好採用伸長厚片或平行六面體的 結構352，而當使用雙金屬組成物時，最好是圓盤35〇結構 。圓盤350(or圓盤352)最好位於組件320之内，因而能放 本紙浪尺度適用中國國家標举（CNS ) Λ4坭格（2ΙΟΧ297^~5 ---- 434926 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 在與端蓋325表面近於平行的平面上* —電絕緣桿或栓塞 340可位於可變形熱感應件350的上表面》組件320最好能 包含有輕易置於主體370的壁架374之上。組件320最好能 包含有一可變形的導電性金屬圓盤330，其中包含了一個 從圓盤330邊緣332延伸至圓盤中空部位333的可變形、有 彈性的物件334。一絕緣環335置於圓盤330的邊緣332和金 屬支撐環360的邊緣之間。可變形的導電圓盤330夾在端蓋 325的邊緣327和絕緣環335之間。一絕緣扣眼375環繞著端 蓋325的邊緣327和杯狀下方主體370的邊緣377,且扣眼375 同時環繞圓盤330和絕緣環335 «外殼380接著包圍著絕緣 扣眼375。 參考第7圖之中，電流斷續組件320可由先將絕緣扣眼 375裝入外殼380之中而構成，因而扣眼的外表面與外殼380 的内壁接觸。接著一個次組件由將熱感應件350或352裝入 杯狀主體370之中，接著裝入金屬支撐環360於杯狀主體370 的架子374之上而構成。塑膠的可移動桿340經由支撐環360 的中間孔徑363插入而停置於物件350之上。絕緣環335置 於支撐環360之上而與其邊緣362接觸。圓盤330接著置於 絕緣環335之上因而圓盤330的邊緣332停放在絕緣環335之 上。端蓋325接著置於圓盤330之上因而端蓋325的邊緣327 停放於圓盤330的邊緣332上。次組件接著裝入外殼380之 中而於其中包含著絕緣扣眼375。外殼380之端部380(a)和 扣眼375的端部375(a)接著壓摺於端蓋325邊緣327的上面， 因而次組件和其零件被緊緊地和永久地保持於定位並由扣眼 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----- 1'--ι·1! · Ά * ---I I 1 I 訂- ill——· .· {請先閱讀背面之生意事項再填寫本頁) 12 434S26 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10 ) 375和包圍的外殼380密封位。 組件320如第8圖所示可裝入於錁離子圓筒形電池的可 再充電圓筒形電池400中。組件320之端蓋325由電池的一 端凸出並形成電池的終端之一，一般是正端。相似地，組 件320可裝入如第4圖中所示之鋰離子稜形電池之類的可再 充電稜形電池500之中。在此應用之中端蓋325由電池的一 端凸出並形成電池的終端之一，一般是正端。在不論是使 用圓柱形或稜形電池的情形下，此電池可選擇性的同時包 含另外的電流斷續器組件，也就是前述的電流斷續器組件 220。具有兩個分開封裝而獨立的電流斷續器提供了電池 兩個熱感應電流斷續系統可自行運作而互相獨立。 包含電流斷續器組件220和320於其中的電池400示於 第8圖之中。示於第8圖之中的兩個電流斷續組件220和320 .都在“on”的位置，也就在此位置可讓電流正常的從電極211 流至終端端蓋235。當電池400在此操作模式時在電極之一 之間有電性通路，例如電極211和電池終端235之間。在正 常操作下電流從電極211流至連接器帶形物287(a)，至組 件220的外殼280，至接觸栓塞295，至端蓋230，接著至連 接器帶形物287(b)。電流從連接器帶狀物287(b)流至組件 320之下方主體。電流然後從主體370流至支撐環360，至 圓盤330的彈性支臂334，然後從圓盤330至終端端蓋325。 如果電池的内部溫度達到預定值，熱感應彈性件255向下 偏折而打斷物件255和接觸栓塞295之間電性連接。這效應 可切斷電極211和終端端蓋325之間的電性通路而關閉電池 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ίι — J----'\·Λ---1---ί 訂---------線 J)^ .' (請先閱讀啃面之注意事項再填寫本頁) 13 Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作枉印製 五、發明説明（π 。此外，如果電池的内部溫度到達另一預定值，組件320 的熱感應件350(或352)向上偏折至如第6圖中的位置β物 件350向上移動導致塑膠桿34〇向上移動碰著圓盤33〇之可 變形彈性支臂334。這使得彈性支臂334打斷與支撐環360 的接觸而切斷電極211和終端端蓋325之間的電性通路。如 果電池的内部溫度升高的非常快，組件22〇的熱感應件255 和組件320的熱感應件35〇(或352)會同時作用而使得電極 211和終端端蓋325之間電性通路在兩處自然打斷。這保證 電池的立即關閉’並當兩個熱感應件之一不作用時，提供 額外的安全而關閉電池β 另一種情形，如果電池内的氣壓增加而超過預定值， 組件320的隔膜372會向上偏折使得塑膠桿34〇向上移動碰 著彈性支臂334，使得彈性支臂334打斷與支撐環360的接 觸。這於是打斷電極211和終端端蓋325之間的電性通路而 關閉電池。隔臈372镡對電池内部壓力有感應，而作用之 下不受溫度的影響。因此壓力致動隔膜372保證如果電池 内的壓力達到預定值時電池會關閉而與電池的溫度無關。 在第2圖和第3圖之中所示的電流斷續組件實施例，具 有向内延伸性彈性物件255的熱感應圓盤25〇或是第6圖第7 圖之t所示的圓盤350和352最好由形狀記憶合金所組成，， 形狀記憶合金可由已知的形狀記憶合金中選出，例如鎳_ 飲（Nl_'Tl) 1 都;·粹鋁（Cu-Zn:A〗），和銅-鋁-鎳（Cu-AI-Ni)。 然而’最好的形狀記憶合金圓盤25〇或35〇或352所用的合 金發 '現到最好是錦_欽合金。較佳的錄欽記憶合金可從 (請先"讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 » m m» v^— k 14 4349 2 Θ A7 _ B7 五、發明說明（12)

Special Metals Corporation 公司的商標名 NITINOL合金而 取得。圓盤250或圓盤350或352的彈性件255可以是可再還 原的記憶合金，也就是在沒有外力作用下，當加熱時會變 • 形而當冷卻至室溫時會回復原來的形狀。然而最好形狀記 憶合金物件在室溫時不能再還原，也就是當加熱至作用溫 度時能不可逆的變形。這樣保證當電池内的狀況引起過度 内部加熱時’電池不會再度變得可操作。因此，圓盤25〇 、359或352最好用NITINOL合金製造因而當其作用後不會 再還原。較佳的記憶圓盤250可輕易的製成單一片的 NINITOL合金具有圓形邊緣258而從上面向内伸出可變形 物件255。可變形件255可為長方形的形狀而製造成向上變 曲的外支架255(d)與内支架255(c)之間以彎曲線255(a)(第2 圖與第3圖）分隔開。彈性物件255最好寬度是在約2mm至 5mm之間而長度約在3至8mm之間，以及厚度約〇·05至 0.5mm之間。支架255(d)延著彎曲線255(a)向下彎曲，當 溫度至60°C至120°C之間時使得物件255和接觸栓塞295之 間的接觸被打斷》圓盤250的直徑最好在5至15mm之間。 為了達到這樣的作用效應，記憶圓盤250和彈性物件 255的厚度最好是在〇.〇5和〇,5mm之間，而表面積則是讓 該物件的電阻低於5 mill-ohm。前述的圓盤250的形狀為 一中空圓盤具有圓形的邊緣，而由此邊緣最好向内凸出一 可變形的部位255 ’因其可.在正常電池操作時電流穿過它 的厚度時能有較薄的厚度和良好的接觸面積。形狀記憶物 件255最好變形應力不要大於8個百分比。彎曲的角度最好是 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規私· <210 X 297公楚） (請先閱讀啃面之注意事項再填寫本頁) 訂·- !線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15 A7 434926 B7 五、發明說明（13) 在10至30度之間，也就是說尾端255(b)由圓盤的平面向上 彎曲的角度是在10至30度之間。如此可讓記憶物件255當 到達作用溫度時能偏離接觸栓塞295並變平。在應用於鋰 離子電池時，前述的記憶圓盤之較佳設計會導致其所有的 電阻低於5-milliohm而讓連續電池操作時的電流高達5安培。 在第6圖和第7圖之中所示的電流組件實施例，熱感應 物件成彎曲圓形盤狀或是成薄的彎曲伸長厚片或是平行六 面體形狀可由如前述形狀記憶合金所組成，而最好是 NITINOL合金。（如果圓盤352是薄的伸長厚片形狀狀，其 可為橢圓形狀或具有不平行的一個或多對不互相平行的邊 緣^ )圓盤350和352最好製造成當暴露於希望溫度在60eC 至120°C時能不可逆的彎形。如果電池的内部溫度超過預 值，圓盤或厚片的曲度還原或彎平使得塑膠桿340推觸/圓 盤330的彈性支臂334 »這樣如前所述打斷圓盤330和金屬 支撐環之間的電性接觸而中斷電流。熱感應圓盤350或352 另外可以是雙金屬的構造，包含兩層具有不同熱膨脹係數 的相異金屬。如果使用雙金屬構造，雙金屬圓盤350或厚 片352的上層（最接近端蓋325的層）可由高膨脹金屬組成， 最好是錄鉻合金，而底層可由低熱膨脹金屬組成，最好是 鎳鐵合金。其他適當的雙金屬組成為鎳和鈦，在這樣的實 施例中當電池溫度升到至少60°C時圓盤350(或352)會起作 用，而一般會作用於電池溫度在約60°C至120°C之間。同 時可以選擇高和低熱膨脹金屬層讓圓盤350和352除非在溫 度低於-20°C時不需要重新設定，這在大部份的應用情形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） ----------”--I ·Ά ----------訂 i — ί — 丨..線 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 4926 A7 B7 五、發明說明（l4) 中使得此裝置成為單一動作的溫度啟動裝置。 參考電流斷續器组件220(第2圖和第3圖），外殼280可 由鋁、不銹鋼或鈦形成以增加強度及抗腐蝕性。外殼280 的壁厚最好在0.1 mm至0.5mm之間，外殼280以及組件220 因而最好直徑是在3至15mm之間，一般在3至8mm之間， 且最好深度在約1至10mm之間，一般是在1至3mm之間。 具有這樣全部尺寸的組件220可被裝入全部厚度約3至6mm 之間的非常薄之稜形電池而顯著減少電池的容量或損害電 流斷續器的功能。 内絕緣環290最好由與具有相對高壓縮強度和溫度穩 定性的抗腐蝕熱塑性物質所組成。絕緣環290之較佳物質 可以從Celanese Co.得到之商標名為VECTRA聚合物的液 晶聚合物，或是由General Electric Plastics公司的商標名 為VALOX聚合物之聚酯類。接觸栓塞295最好由冷軋鉬或 不銹鋼所形成，因而可迅速焊接至端蓋230之底部。接觸 栓塞395可鍍上_層貴重金屬像是銀以減少接觸電阻。端 蓋230最好由不銹鋼、鋁或鈦所形成而提供所需的強度及 抗腐蝕性，且全體直徑在約3至15mm之間，最好是在4至 8mm之間，以及深度低於lnrni，一般在約0.1至1mm之間 。絕緣扣眼275的厚度最好在約0.1至0.5mm之間，且全部 直徑約在3至15mm之間，最好在4至8mm之間。扣眼275可 由财用但具彈性，抗腐敍的熱塑性物質所形成，例如像高 密度聚丙烯，對於電解質是惰性的且有足夠的彈性而提供 外殼280和組件220内部零件間良好的密封。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 訂- !線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434926 A7 B7 五、發明說明（15) 參考電流斷續器組件320(第6圖第7圖）外殼380可由不 銹鋼或鍍鎳的冷軋鋼所形成以增加強度和抗腐蝕性《外殼 380的壁厚最好在約0.1mm至0.5mm之間，外殼380以及組 件320因此最好直徑在約4至15mm之間，或全部的寬度最 好在4至8mm之間，以及深度在1至10mm之間，一般是在3 至6mm之間。具有這樣大小的組件320可被裝入具有全部 厚度在約6至20mm的稜形電池或是全部厚度約5至20mm的 圓筒形電池之中而不會明顯地減少電池容量或損害電流斷 續器功能。端蓋325 —般的直徑約在4至15mm之間且全部 的深度約在0.1至1mm之間。端蓋325可由不銹鋼或由鍍鎳 的冷軋鋼所形成而提供適當的強度和抗腐蝕性。可變性導 電性圓盤330最好直捏約在4至15mm之間，以及厚度約在 0.1至0.5mm之間。它最好是由具有良好導電性和強度的 彈性金屬物質所形成，像是鈹-銅合金或是是彈簧鋼鍍上 金或銀之類的貴重金屬以減少接觸電阻。圊盤330的彈性 支臂334最好是長方體形狀具有寬度約2至5mm之間，長度 約3至8mm之間，以及厚度約〇.1至〇.5mm。 絕緣環335最好包含具有相對上高壓縮強度和溫度穩 定性的熱塑性物質。絕緣環335的較佳材料之一為可由 Celanese Co.得到商標名為VECTRA聚合物的液晶聚合物 ’或是可由 General Electric Plastics Company 得到之商標 名為VALOX聚合物的聚酯類。可移動桿340的直徑或寬度 可在約1至3mm之間而長度約在1至5 mm之間。桿340實質 上是不導電的（由具有高電阻的物質形成），且即使在置於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 I------ΙΊΙ — -、'·Λ! I! I 1 訂-！II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18 經漓部t央標準局貝工消费合作社印狀 434926 A7 ____137 五、發明説明（16) 高溫，例如120T：或更高時，具有熱穩定性。桿340的較佳 物質為可由Celanese Co.得到之商標為VECTRA聚合物的 液晶聚合物。金屬支撐環360希望直徑在4至15mm之間， 最好是在4至8mm之間，且厚度在0.1至1mm之間。支撐環 360可便捷由不銹鋼或冷軋鋼所形成而提供適當的強度， 這些物質物質可鍍上金或銀之類的貴重金屬而減低接觸電 阻。妹狀主體370的深度最好在約1至3mm之間。形成杯形 主體370基底的壓力致動隔膜372的直徑約在4至15mm之間 而壁厚約在0_1至〇.5mm之間。杯狀主體370和隔膜372可 容易地鋁形成而當暴露於高差壓時可永久變形β絕緣扣眼 375的厚度最好的約〇」至〇.5mrn之間且全部的厚度在約4 至15mm之間。扣眼375可由耐用但有彈性、抗腐蝕的熱塑 性材料形成，例如像是高密度聚丙稀，對電解質不反應且 有足夠的彈性而提供外殼380和組件320内部零件之間良好 的密封。 雖然本發明參考較佳實施例而描述之，然而需知道所 述實施例修改是可行的而不偏離本發明之概念。因此，本 發明不限於特定的實施例而是由申請專利範圍項目或與其 相同之物所定義。 本紙張尺度顧 Α4^ ( 2.0Χ297^ΓΤ ("先間讀背面之注意事項#填寫本頁) -訂. 19 A7 434926 B7 五、發明說明（17) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制拉 元件標號绀照丧 205(a)主體面 287(a)連接器帶形物 205(b)主體面 287(b)連接器帶形# 208(a)側面 290 絕緣環 208(b)側面 290(a)孔徑 209(a)端面 295 接觸栓塞、金屬接觸板 209(h)端面 320 電流斷續組件 211正電極材料 325 端盘 212多孔分離物材料 327 邊緣 213負電極材料 330 圓盤 215電池 332 邊緣 220電流斷續器組件電流斷 333 圓盤中空部位 續器組件 225外殼 334 可變形、有彈性的物件 230端蓋 335 絕緣環 230(a)外緣 340 可移動桿 235電極疊層 335 絕緣環 245正端 350 熱感應件、物件、圓盤 246負端 352 熱感應件、圓盤 250熱感應圓盤 363 中間孔徑 255向内延伸性彈性物件、 370 杯狀主體 可變形物件 255(a)彎曲線、彎處 372 底部、隔膜 255(b)尾部 374 架子 255(c)内支架 375 絕緣扣眼 255(d)外支架 375(a)端部 257中間部份 377 邊緣 258外緣 380 外殼 275絕緣扣眼、絕緣扣環 400 可再充電圓筒形電池 275(a)邊緣 500 可再充電稜形電池 280金屬外殼 (請先閱讀啃面之注意事項再填寫本頁) U : 一5' I . -4. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20

Claims (1)

1. 434926 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 第87113854號專利申請案申請專利範圍修正本 修正曰期：89年04月 1‘一種具有一正端和一負端以及一對内部正極和負極的 電化學電池，該電池包含一電流斷續器組件，該組件 包含一個容室、一個位於該容室内的腔體以及一該容 室封閉的端蓋’該組件於該容室和該端蓋之間有—導 電通路穿越其中，其中該組件包含一在該腔體中的熱 感應裝置用以防止電流流過該組件内的電性通路，該 熱感’應裝置包含一具有厚度小於.直徑或平均寬度的熱 感應圓盤，其t該圓盤位於該組件内，因而在正常電 池操作時電流經過該圓盤的厚度，其中當在該組件内 之溫度到達一預定值時至少該圓盤的一部份偏折，此 造成經過該組件的電性通路被打斷而藉此造成電池停 止操作》 2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學電池，其中該熱 感應圓盤包含一形狀記憶合金。 3. 如申請專利範圍第1項所述之電化學電池，其中該熱 感應圓盤為一雙金屬。 4. 如申請專利範圍第1項所述之電化學電池，其中該熱 感應圓盤具有一介於0.05與0.5mm之間.的厚度。 5·如申請專利範圍第1項所述之電化學電池，其中該組 件喺為一完全位於該電池内部體積之内的獨立單位， 且其中該電池為一具有介於約3與10mm之間的厚度之 可再充電電池。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 濟 iS 局 員 工 消 印 434926 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 <5.如申請專利範圍第1項所述之電化學電池，其中該組 件係為一完全位於該電池内部體積之内的獨立單位， 且其中該電池為一具有介於約3與1〇min之間的全部厚 度之可再充電稜形電池》 7.如申請專利範圍第丨項所述之電化學電池，其中該組 件為一完全位於該電池内部體積之内的獨立單位，且 其中該熱感應圓盤有一孔徑經過其_，且該圓盤具有 外緣，該外緣具一從該外緣的一部份伸進該孔徑之 中的可變形部位，其中該外緣停置於一在該端蓋組件 内之絕緣件的表面上’其令該可變形成部位在一第一 位置有一可彎曲的表面，其中當該組件内之電池溫度 到達一預定程度時該可彎曲表面移動至一第二位置而 造成該電性通路之打斷6 .8.如申請專利範圍第1項所述之電化學電池其中該組 件形成介於該等電極之一者和相對應電池終端之間的 電性通路之一部份，且其令該容室之一者以及該組件 的端蓋被電性相連至該等電極之一者’且另一電極被 電性相連至一相對應之電池終端。 9. 如申請專利範圍第7項所述之電化學電池，其中該可 變形部位具有一約〇.〇5與〇.5mm之間的厚度。 10. -種呈由-被裝入電池用開口式圓筒型外殼内之電流 斷積器組件所形成的形，式之電化學電池，該電池進 步具有-正端和-負端以及一對内部的正極 其中該組件具有一個容室、一個 個位於該容室内的腔體 i紙張尺度適財國國家標準（CNS)A4規格⑵G χ挪公髮厂

   (請先閱讀嘴面之注意事項再填寫本頁) } -------訂---------線. 8888 ABCD 434821 六、申請專利範圍 以及一個暴露於外的端蓋平板，該端蓋平板作用為— 電池終端，該電池之改良包含該端蓋平板經由在該端 蓋组件之内的一導電通路被電性連接至該等電極之— 者，其中在該端蓋組件内包含一可變形導電物件形成 為在該組件内之該電性通路的一部份，該端蓋組件進 一步包含一熱感應裝置當一預定溫度程度被達到時使 電流停止在電池內流動，其中該熱感應裝置包含一個 具有一彎曲表面的形狀記憶合金之物件，其中該組件 進一步包含用以因應於該形狀記憶物件之表面曲度上 的變化而造成該可變形導電件之移動的物理裝置，其 中當電池溫度到達一預定溫度時該形狀記憶合金偏折 而改變其表面上至少一部份的曲度，此造成該可變形 導電物件之移動而打斷介於該端蓋平板和該電極之間 的該電性通路，藉此而防止電流流過電池。 11.如申請專利範圍第10項所述之電化學電池，其中該形 狀記憶金屬件包含一形狀記憶合金的圓盤，其中該圓 盤具有一彎曲的表面，當到達一預定溫度時，該表面 會在其厚度的方向上偏折。 12‘如申請專利範圍第u項所述之電化學電池，其中該圓 盤具有一介於约0,05與〇.5mm之間之厚度。 13.如申請專利範圍第10項所述之電化學電池，其中該用 以巷1應在該記憶金屬件.，之表面曲度的變化上而造成該 可變形導電物件之移動的裝置係為一位於該腔逋内的 非導電性物件且與該形狀記憶物件呈實體連通，因而 本紙張尺度適用令國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚） (請先閱讀啃面之注意事項再填寫本頁) -E n tt n I E· n^-eJ< 1 I 1 1 I _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 434926 A8 BS C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當該記憶物件偏折時，該非導電性物件移動碰觸該可 變形導電物件以打斷在該端蓋平板和該電極之間的電 性通路。 14_如申請專利範圍第13項所述之電化學電池，其中該電 流斷續器組件進一步包含一具有被暴露於電池内部之 表面的壓力致動隔膜以及用以因應該隔膜的偏折而造 成該可變形導電物件之移動的裝置，其中當在電池内 的氣壓超過一預定值時該隔膜向該組件内部偏折，此 造成該用以造成移動之裝置來移動該可變形導電物 件’而藉此打斷介於該端蓋平板與該電極之間的該電 性通路以防止電流流經電池。 15. 如申請專利範圍第14項所述之電化學電池，其中該用 以因應該隔膜的偏折而造成該可變形物件移動的裝置 係為一與該隔膜呈實體連通的非導電性物件，因而當 該隔膜朝該組件内部向内偏折時該非導電性物件推觸 該可變形導電物件以打斷介於該端蓋平板與該電極之 間的電性通路。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16. 如申請專利範圍第15項所述之電化學電池，其中該用 以因應在該形狀記憶物件中表面曲度的變化上而造成 該可變形導電物件之移動的裝置以及該用以因應該壓 力致動隔膜偏折而造成該可變形導電物件之移動的裝 置係為相同的非導電性物件》 17. 如申請專利範圍第13項所述之電化學電池，其中該非 導電性物件係為一伸長的塑膠物件。 本纸張尺度適用中國國家標準<CNS)A<!規格（210 X 297公爱） 434§2§ AS B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 18·如申請專利範圍第10項所述之電化學電池，其中該组 件進一步包含於該腔體内且與該容室的一部份相接之 一金屬皂撐環，其中該可變形導電物件的一部份與該 支撐環接觸而完成在該組件内的電性通路，且其中當 電池内部的溫度或氣壓超過一預定值時，在該可變形 導電物件和該支撐環間的接觸被打斷。 19. 如申請專利範圍第10項所述之電化學電池，其中該可 變形導電物件包含一具有孔徑穿越其中的圓盤，該圓 盤有一外緣，以一可變形部份從該外緣的一部份伸入 該孔徑之内，其中該外緣停置於該端蓋組件中之一絕 緣物件的表面上，且該可變形部份係可因應該形狀記 憶物件的偏折而移動以造成該電性通路中的打斷。 20. 如申請專利範圍第1〇項所述之電化學電池，其中該電 池進一步包含一第二電流斷續器組件，該組件包含一 個容室、一個位於容室内的腔體以及一個從該容室封 閉的端蓋，該第二組件於該容室和該第二組件端蓋之 間有一導電通路穿越其中，其中該第二組件包含一位 在該腔體内之熱感應裝置用以防止電流流過該組件内 的該電性通路，該熱感應裝置包含一形狀記憶合金物 件會在該組件内的溫度到達一預定溫度時作用，此造 成通經該第二組件内之該導電通路的打斷，而藉此造 成電池停止操作。 21 ·如申請專利範園第1〇項所述之電化學電池，其中該電 池為一可再充電電池。 (請先閱讀嘴面之注意事項再填寫本頁) -1---丨訂-------- 線'

   X 297公釐） S 2 0 4 3 4 A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 22. —種用於電化學電池之電流斷續器組件，該組件為一 獨立、封閉的單位，並包含一個容室、一個位於該容 室内的腔體以及一個從該容室封閉的端蓋，該組件在 該容室和該端蓋之間有一導電通路穿越其中，其中該 組件包含一用以防止電流流過位在該組件内的該電性 通路之熱感應裝置，該熱感應裝置包含一個具有一彎 曲表面之形狀記憶合金的圓盤，其中該圓盤係位於該 組件内以允許電流通過該圓盤的厚度，其中該圓盤是 可起作用的且當組件内的溫度達到一預定值時該圓盤 表面的曲度改變而造成通經該組件的電性通路之打 斷。 23‘如申請專利範圍第22項所述之電流斷續器组件，其中 該圓盤的厚度係介於0.05與0.5mm之間。 24·如申請專利範圍第22項所述之電流斷續器組件，其中 該組件係可裝入至一具有於約3與6 mm之間的厚度之 可再充電稜形電池中，其中該組件形成一介於電池電 極之一者和一相對電池終端之間的電性通路之一部 分。 25. —種用於電化學電池之電流斷續器組件，該組件為一 個獨立、封閉的單位，並包含一個容室、一個位於該 容室内的腔體以及一個從該容室封閉的端蓋，該組件 於該容室和該端蓋之間、-有一導電通路穿越其中，其中 該組件係可裝入一電池之内而形成一介於電池電極之 一者和一相對電池終端之間的電性通路的一部份，其 本紙狀度適財關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - . • 1· I ϋ n I n n I - P一 434i g § A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中該組件包含一可變形的導電物件，該導電物件形成 該電性通路的一部份，以及一種當該組件内的溫度超 過一疋值時用以防止電流流過該電性通路之熱感應裝 置，該熱感應裝置包含一個具有—彎曲表面之形狀記 憶合金的熱感應圓盤，其中該組件進一步包含用以因 應該熱感應圓盤之表面曲度上的變化而造成該可變形 導電物件之移動的物理裝置，其中當電池溫度到達一 預定溫度時該圓盤偏折而使該實體裝置作用，藉此移 動該可變形導電物件以打斷該組件内的電性通路。 26·如申請專利範圍第25項所述之電流斷續器組件，其中 該用以造成在該可變形導電物件中移動的物理裝置為 一位於該腔體内且與該熱感應圓盤呈實體連通之非導 電性物件’因而當該圓盤偏折時，該非導電性物件推 觸該可變形導電物件以打斷在該組件内的電性通路。 27.如申請專利範圍第25項所述之電流斷續器組件，其中 該熱感應圓盤之厚度係介於0.05與〇.5mm之間。 28 _如申請專利範圍第26項所述之電流斷續器組件，其中 該電流斷續器組件進一步包含一壓力致動隔膜，該隔 膜形成該組件容室之一部份且具有一表面暴露於該組 件之外界環境以造成該變形導電物件因應於該隔膜之 偏折而移動’其中當位在該隔膜暴露於外的一邊上的 氣壓超過一預定值時，，該隔膜向該組件的内部偏折而 造成該非導電性物件推觸該可變形導電物件，藉此打 斷該組件内的電性通路。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀臂面之注$項再填寫本頁) --------訂i n ( I n ϋ ϋ I 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製