TW513836B - Lithium-ion battery and lithium-ion battery pack - Google Patents

Description

513836 案號 89122329 曰 修正 五、發明說明（1) 發明之領域 本發明通常係關於電池，特別是關於薄鋰離子電池之安 全裝置。 發明之背景 微電子方面之改良增加對電池中電解池之需求，電池可 被直接地裝入電子裝置内，俾可產生手提最終包裝件，例 如格體式電話或疊頂電腦。由於微電子之改良減少電子裝 置之尺寸，分配至該裝置内之電供應之空間同樣減少。因 此，重要的是電池可提供每單元空間電力最大化。

當需要極薄或不尋常成形電池時，包含於撓性包裝件内 之電池被發現優異應用。包含於撓性層合包裝件内之電池 提供裝置内更有效之空間利用，其中電池與包裝件可採用 各種形狀，容許適應裝置内空間限制之電池設計。

包含於撓性包裝件内之電池之問題在於，其對溫度及過 電壓或過電流情況過酸。在此方面，撓性包裝件内之電池 在極端溫度或在極端過電壓或過電流情況下容易π裝填空 氣π或”膨脹起來”。過度熱、電流或電壓可造成電池内液 態電解質分解成可燃燒氣態副產物。由此氣體集結所產生 之内壓會造成撓性包裝件膨脹，甚至破裂。此外，在電池 内若無液態電解質時，電極變成阻性元件及對其提供之能 量（例如藉電池充電器）被轉化成熱。若電極溫度超過電池 内之產生之烴氣體之閃點時，撓性包裝件會破裂。雖然撓 性包裝件比較剛硬金屬或塑膠容器較不易極端充氣或災難 故障，撓性包裝件之破裂會損害電池附近之電子設備。

O:\67\67097-910816.ptc 第5頁 513836 _案號89122329_年月日__ - 五、發明說明（2) ^ 本發明克服此問題以及其他問題並提供一種鋰離子電池 ，具有電流中斷安全組件以防用撓性包裝件之災難故障。 · 發明之概述 根據本發明之較佳具體例，提供一種由界定一般長方形 腔之剛硬塑膠外殼所構成。外殼具有刻意扁平表面及多個 自腔延伸至外殼之開口 。具有撓性外包裝件之可再充電電 池包含於外殼之腔内。電池通常呈長方形，並具有扁平外 表面及二導線。導線自電池延伸過多個通過外殼之開口之 選定者。電池遭受正常操作情況時具有正常組態，遭受不 正常操作情況時則具有不正常組態。扁平平面開關配置在 外殼之扁平内表面與電池之扁平外表面之間。開關具有至 φ 少一個開關導線，自其延伸過另外多個通過外殼之開口。 當電池具有正常組態時，開關具有第一電氣情況，當電池 具有不正常組態時則具有第二氣電情況。 根據本發明之另一態樣，提供一種由剛硬外殼與包含於 外殼内之可再充電電池所構成之電池組。電池具有撓性外 包裝件，當遭受正常操作情況時保持正常組態，當遭受不 正常操作情況時則保持不正常組態。電池具有負導線與正 導線，其被電連接至外殼上之外接觸件。接觸件適於銜接 負荷物上之接觸件或充電裝置。外殼内之電路被連接過正 導線與負導線。電路包括開關元件，配置在外殼之内表面 與電池之外表面之間。開關元件在電池呈正常組態時具有 ® 正常打開之開關位置，而在電池呈不正常情況時則具有關 閉之開關位置。電路亦包括一間斷裝置，當開關元件呈正

O:\67\67097-910816.ptc 第6頁 513836 _案號 89122329_年月曰__ · 五、發明說明（3) 常打開開關位置時，具有連接正鉛至各個外接觸件之一之 第一關閉位置，及當開關元件呈關閉開關位置時，具有間 _ 斷正導線與各個外接觸件之一間之電連接之第二打開位置 〇 本發明之一目的為提供一種用於電子裝置之可再充電電 池組，電子裝置包括安全裝置以防止電池由於故障情況之 不正常操作。 本發明之另一目的為提供一種上述可再充電電池組，其 係由含有撓性外包裝件之電池之外殼與可操作以感應不正 常操作情況之開關機構所構成。 本發明之又一目的為提供一種上述可再充電電池組，其 φ 中電池被包含於撓性外包裝件内而開關機構被配置於電池 與外殼間之外殼内。 本發明之另一目的為提供一種上述可再充電電池組，包 括電路以防止電池遭受不正常操作情況並防止損害電路及 電池組外部之組件。 由本發明較佳具體例之說明連同附圖，當可更加明白此 等及其他目的及優點。 附圖之簡單說明 本發明在某些零件及零件之排列方面可採取物理形式， 其具體例被詳述於說明書中並例示於附圖，其中； 圖1為可再充電電池組之分解圖，例示本發明之一較佳 β 具體例； 圖2為圖1所示之一部份電池組之截面立面圖，顯示電池

O:\67\67097-910816.ptc 第7頁 513836 案號 89122329 Λ_ 曰 修正 五、發明說明（4) 組上之電接觸件； 圖3為沿圖2之線3 - 3所取之截面圖，顯示在正常操作情 況下圖1之電池組之組態； 圖4為截面圖，顯示在不正常操作情況下圖1之電池組之 組態； 圖5為圖1所示之電池組類型之概略圖，其亦包括内電路 以防損害至外組件及電路，例示本發明之另一具體例； 圖6為圖5所示之電池組之截面圖，概略顯示在故障情況 下内電路之操作。 較佳具體例之詳細說明 現參照附圖，其中顯示物僅為了例示本發明之較佳具體 例，而非限制本發明之具體例，圖1以分解圖顯示電池組 1 0，例示本發明之較佳具體例。廣言之，電池組1 0係由外 殼2 0，電池7 0及開關9 0所構成。 外殼20包括下殼段22與上殼段24。殼段22，24 —起界定 内腔26，其具尺寸以容納電池70。下殼段22包括一般平面 底壁28、側壁32，34及端壁36，38。側壁32，34及端壁36 ，3 8之上端被底割，以界定唇部4 2及突出部4 4。多個隔開 之凹面46被形成在側壁32，34及端壁36，38之突出部44内 。在所示具體例中，四個接觸缝，標示為52a，52b，52c 及52d，形成於側壁32内。各接觸縫52a，52b，52c及52d 包括開口 5 4，其延伸過側壁3 2並與腔2 6及接觸件安裝板5 6 連通。 上殼段24通常呈長方形並具有尺寸以容納側壁32，34及

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膜開關9 0被選擇 操作壓力。在此方 ’並可貫質上被形 下文中，僅重要的 作成大小。 具有與電池70之大 面’膜開關可用於 成以符合任何所欲 是’膜開關之作動 小及形狀相關之預定 各種形狀及作動壓力 地形。在本發明之上 力相對於所用之電池 開,開位關J0,車VS一有产—操作情況’其中開關90呈正常'，打 力"#第二操作情況，其中開關9 0在開關之”作動 力被達到時，呈”關閉”位置。 。兩:不，、電池70與開關90被配置在外殼2〇之腔26内 ? 之電導線82，84延伸過接觸縫52a及52d之開口54

。=，關90之導線92，94延伸過接觸縫52b及5 2c之開口 54 ° ^電池70與開關90在腔26内定位，上殼段24被連鎖在 下j段22上以形成電池組1 0，如圖3及4之截面所示。因此 ’電池組10提供電池7〇及安全裝置9〇，包含於壓實外殼2〇 内。電池70之導線82，84及開關90之導線92，94被暴露在 $壁3 2之外表面上以便與電裝置之對置接觸件或電池充電 器内之對置接觸件操作銜接。

現參照電池組丨〇之操作，外殼2 〇具有尺寸以裝設在電子 裝置（圖未示）之開口内，或電池充電器（圖未示）之開口或 縫内。電池7 0之導線8 2，8 4被定位以銜接電子裝置或電池 充電器之對應電力導線。來自開關9 〇之導線9 2，9 4被定位 以銜接電子裝置或電池充電器内來自電路（圖未示）之對應 導線。若開關9 0自其第一情況改變至其第二情況時，電路 較佳適於間斷電池組1 〇間之電連接。電路亦可，例如，藉

O:\67\67097-9108I6.ptc 第10頁 513836 ___案號89122329_ 年月日 修正_ - 五、發明說明（7) 傳輪信號可聽、可看或其他電裝置提供開關情況之”指示π 〇 · 當定位於電子裝置或電池充電器時，電池7 0在正常操作 情況下保持一般平面'，正常組態”，如圖3所示。在過電流 或過電壓情況，或在電池組1 0遭受極高溫度之情況下，電 池7 0内之液態電解質會開始分解成一些可燃燒氣態副產物 ，藉以造成撓性包裝件72膨脹，如圖4所示。包裝件72之 膨脹抵住上殼段2 4壓縮膜開關9 0 °當到達膜開關9 0之作動 壓力時，膜開關9 0自其第一（打開）情況轉換成其第二（關 閉）情況，藉以提供電信號至外電路以間斷電池組1 0與電 子裝置或電池充電器間之電連接。本發明因此在電池組1 0鲁 内提供安全裝置（即，開關9 0 )以防止電池7 0之災難故障， 其會從過電壓或過電流情況造成。 現參照圖5，顯示電池組1 0 0，概略例示本發明之替代具 體例。電池組1 0 0係由外殼1 〇 2 ’電池11 0 ’開關1 2 0及電路 1 4 0所構成。外殼1 〇 2 ’電池1 1 0及開關1 2 0較佳類似於前述 有關電池組1 0者。在此方面’外殼1 〇 2為二件式結構’包 含具有前述撓性外包裝件之電池1 1 0。開關1 2 0及前述類型 之膜開關，並配置於電池1 1 〇表面與外殼1 0 2表面之間。 導線1 0 4，1 0 6自電池11 〇延伸並包括延伸外殼1 〇 2外側之 部份。在圖5及6中，顯示電池組100連接至具有導線132， 134之電池充電器130。電池充電器導線132連接至電池組 導線104而電池充電器導線134連接至電池組1〇6。 根據本發明之一悲樣’電路1 4 0被包含於外殼1 〇 2内並適

O:\67\67097-910816.ptc 第 11 頁 513836 案號 89122329 年 月 曰 修正 五、發明說明（8) 於防止電池1 1 0之災難故障。電路1 4 0包括阻性元件1 4 2及 接觸件1 4 4，其係由線圈1 4 6所控制。阻性元件1 4 2被串聯 至開關1 2 0 ，其再串聯至線圈1 4 6。一對二極管1 5 2，1 54被 並聯過開關1 4 4且一起串聯至線圈1 4 6。 圖5顯示正常操作情況之電池組1 0 0，其中電池1 1 0具有 正常組態，且膜開關1 2 0呈打開位置（即，其第一正常位 置）。在此狀況中，當電池組1 0 0之導線1 0 4連接至電池充 電器1 3 0之導線1 3 2而電池組1 0 0之導線1 0 6連接至電池充電 器.1 3 0之導線1 3 4時，電池充電器1 3 0可操作以充電電池1 1 0 。在一些過電壓或過電流情況之情形下，電池11 0會開始 膨脹（如上所述），藉以造成膜開關1 2 0開閉並完成導線1 0 4 與1 0 6間之電路1 4 0。明確而言，傳導路途被發現通過阻性 元件1 4 2，膜開關1 2 0及二極管1 5 4。當線圈1 4 6通電時，接 觸件1 44自其最初關閉位置移至一間斷電池1 1 0與電池充電 器1 3 0間之電路之位置。雖然如此，電池充電器1 3 0，當產 生電路自電池充電器1 3 0通過二極管1 5 4，線圈1 4 6，開關 1 2 0，阻性元件1 4 2及導線1 0 6，1 3 4時，仍感應阻性元件 1 4 2之負荷物。二極管1 5 2防止電流流至電池1 1 0。 圖5及6因此例示如何在電池組1 0 0内可提供簡單電路， 俾可防止電池1 1 0之災難故障，同時防止因設置阻性電路 路逕損害至外電路及組件如電池充電器1 3 0。 前述為本發明之特定具體例。須知此具體例僅為例示目 的說明，而熟悉此技藝者在不脫離本發明之精神及範圍外 ，可對其作各種改變及修正。希望包括所有該修正及改變

O:\67\67097-910816.ptc 第12頁 513836 案號89122329 年月日 修正

O:\67\67097-910816.ptc 第13頁 513836 案號 89122329 Λ_η 修正 圖式簡單說明 主要元件符號說明 10, 100 20, 1 02 22 24 24a 26 28 32,34 36,38 42 44 46 52a, 52b, 52c, 52d 54 56 62 70 72 74 76 82,84,106 90, 120 92,94 110 電池組 外殼 下殼段 下殼段 内表面 内腔 底壁 側壁 端壁 唇部 突出部 凹面 接觸缝 開口 接觸件安裝板 垂片 電池 包裝件 平面表面 缝口 電池導線 開關 開關導線 電池

O:\67\67097-910816.ptc 第14頁 513836 案號89122329 年月日 修正

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Claims (1)

1. 513836 案號 89122329 ϋΠΤ …年 ~ 日 修正 六、申請專利範圍 1 · 表面 腔内 過該 作情 正常 面間 個通 態時 常組 2. 為膜 3. 電氣 置。 4. 為鋰 5. 常組 包裝6. 種鋰離子電 腔之剛 自該腔 界定内 及多個 具有撓 並具有 多個通 況時具 組態； 配置在 之開關 過該外 ，該開 態時則 根據申 開關。 根據申 情況為 根據申 離子電 根據申 態在氣 件膨脹 性外包 一扁平 過該外 有正常 及 該外殼 ，該開 殼之開 關具有 具有第 請專利 池，包括： 性塑膠外殼，該外殼具有實質上扁平内 延伸過該外殼之開口； 裝件之可再充電電池，該電池包含在該 外表面及二導線，該導線自該電池延伸 殼之開口之選定者，該電池遭受正常操 組態而當遭受不正常操作情況時具有不 扁平内表面與該電池之該扁平外表 有至少一個導線，自其延伸過該多 另一導線，當該電池具有該正常組 第一電氣情況，而當該電池具有該不正 氣情況。 第1項之鋰離子電池，其中該開關 之該 關具 口之 二電 範圍 請專利範圍 打開開關位 請專利範圍 池及該撓性 請專利範圍 體形成於該 第2項之鋰離子電池，其中該第一 置而該第二電氣情況為關閉開關位 第3項之鋰離子電池，其中該電池 包裝件為多層層合板。 第4項之鋰離子電池，其中該不正 撓性包裝件内時存在，造成該換性 種鋰離子電池組，包括：

   O:\67\67097-910816.ptc 第16頁 513836 案號 89122329 Λ_η 曰 修正 六、申請專利範圍 剛性外殼； 包含在該外殼内之可再充電電池，該電池具有撓性外 包裝件，其遭受正常操作情況時保持正常組態而當遭受不 正常操作情況時則保持不正常組態，該電池具有負電池及 正電池，該導線電連接至該外殼上之外接觸件，該接觸件 適於銜接負荷物或電充電裝置上之接觸件而該外殼内之電 路連接橫過該正導線及該負導線，該電路包括： (a)配置在該外殼之内表面與該電池之外表面間之開 關元件，當該電池呈該正常組態時，該開關元件具有正常 打開開關位置，當該電池呈該不正常情況時，則具有關閉 開關位置；及 (b )電路間斷裝置，當該開關元件呈該正常打開開關 位置時，具有第一關閉位置，連接該正導線至各個該外接 觸件之一，而當該開關元件呈該關閉開關位置時，則具有 第二打開位置，間斷該正導線與該各個該外接觸件之一間 之電連接。 7.根據申請專利範圍第6項之鋰離子電池組，其中當該 開關元件呈該關閉位置時，該電路形成電路逕橫過該二外 接觸件 。 8 .根據申請專利範圍第7項之鋰離子電池組，其中該電 路包括阻性元件。 9 .根據申請專利範圍第8項之鋰離子電池組，其中該電 路間斷裝置與該開關元件串聯。 1 0.根據申請專利範圍第8項之鋰離子電池組，其中該電

   O:\67\67097-910816.ptc 第17頁 513836 案號 89122329 Λ_ 曰 修正 六、申請專利範圍 路間斷裝置為線圈操作式接觸件。 11.根據申請專利範圍第1 0項之電池組，其中該電路包 括一對橫過該接觸件並聯之二極管。 1 2.根據申請專利範圍第1 1項之電池組，其中該對二極 管與該線圈串聯。 1 3.根據申請專利範圍第7項之電池組，其中電路逕包括 連接至該負導線之阻性元件，該阻性元件與該開關元件、 線圈及一對平行二極管串聯，該二極管連接至該正導線。 1 4.根據申請專利範圍第1 3項之電池組，其中該線圈操 作一接觸件，連接該正導線至各個該外接觸件之一，該二 極管連接橫過該接觸件，該二極管之一連接至該正導線而 另一該二極管則連接至該各個該外接觸件之一。

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