TW543217B - Battery pack - Google Patents

Description

543217 五、發明說明（1) 發明領域 本發明有關於一電池組。 發明之背景 以鋰離子二次電池（以下簡稱為"電池”）電池組之過充電 保護機構為例子，此種電池組能量密度高，並且安裝了能 感應電池溫度上升而限制電流流量的熱感性電流阻遏元件 (heat sensitive current blocking element) 〇 \巧感性電流阻遏元件通常安插在位於電池主體表面上的 導線之間。當過充電或這一類伴隨電池内部產生不正常熱 里的彳月形發生日τ ’熱感性電流阻遏元件感測到熱度，而阻 斷或減少導線内的電流，而可以避免電池之熱劇逸。 例如熱感性電流阻遏元件這種特殊的例子，它包括了 PTC (正溫度係數（p0Sitive Temperature c〇efficient) )元件’熱度保險絲（thermal fuse)，以及雙金屬元件 (bimetal device) cpTC元件係由正溫度係數電阻組成， 使得它的電阻係數會隨溫度升高而升高。當溫度升高到預 定的水準時，PTC元件係數會突升而限制電流流通。熱度 保險絲係由低炫點合金導線組成，於相對較低的溫度就會 融化。當溫度到達預定的水準時，這種導線保險絲會燒斷 而阻斷電流。雙金屬元件包含了一種由兩片不同膨脹係數 的金屬薄片組成的層疊狀薄片，以及接觸點。當溫度到達 預疋的水準時’這兩片金屬板會偏離接觸點而阻斷電流·。 為了確保熱感性電流阻遏元件會運作，必需讓電池内鄭 溫度的升高迅速且確實地傳到熱感性電流阻遏元件。為了

二發，明(2) 月匕建到、古 ---- 體的表面：目W ’熱感性電流阻遏元件通常緊貼在電 '、也主 然而 ' 當 感性電流阻 下’當電池 迅逮感測到 時’在電流 能會發生像 t明之概述 本發明之 體，安裝在 及裝設在外 電流阻遏元 即使在遭 感性電流阻 這種配置下 性電流阻遏 本發明的 可以是裝黏 部分是和夕卜 位置或從外 和電池主體 在壓力部 元件最好是

J池：遭文因震動或掉落而產生 遏兀件會從電池主體的矣品名丨M 擎日可，熱内部的溫产上井日士 面剝隹。在這種情況 又上升可，熱感性電流阻遏元件盔半/皿度，引起限流動作的Μ、芦火一必件無法 予以限产之1Φ、 01遲。§廷種延遲增加電、、也^ Θ 6引。池的溫度會過度升高而很可 罨池熱劇逸的情形。 7低J 電池組，包含 電池主體外表 殼内部表面上 件壓制貼附在 受震動或撞擊 遏元件保持和 ，電池主體内 元件，確保避 壓力部份，可 在外殼上和夕卜 殼一體成形的 殼上脫落，而 的外表面緊密^ 分是和外殻分 由彈性元件或 了外殼， 面上的埶 的壓力部 電池主體 的時候， 電池主體 的熱度能 免電池之 以是和外 殼區分開 實例中， 能確保熱 接觸。 開來的壓 彈簧元件 裝設在外 感性電流 分，它是 的外表面 本發明的 的外表面 迅速且確 熱劇逸。 殼一體的 來的壓力 可以避免 感性電流 殼内的電池主 阻遏元件，以 用來將熱感性 上。 電池組能讓熱 緊密接觸。在 實地傳到熱感 突出物，或者 元件。在壓力 壓力部分偏離 阻遏元件保持 力元件的實例中。壓力 、士 .lL JAl hh ί/τ

91106955.ptd 第6頁 543217 發明說明（3) 用 感 是要吸收’作用在電池組上的震動及撞擊，而 性電流阻遏元件的損傷。 熱 製 最理想地是要！力部分是以導熱度比外殼要低 一成。在此配置中，可以防止從電池產生的熱藉由壓 分傳至外殼上而散失在電池外面。而能確保電池主體產L 的溫度，可以由熱感性電流阻遏元件所感測到。 發明之詳細^!^ 〈第一具體例〉 本發明電池組第一具體例之說明性例子，將於下文參照 圖1及圖2而作進一步的描述。 、 > … 圖1顯示出本具體例之電池組1的透視圖，而圖2顯示出 本具體例之電池組1的剖視圖。本電池組1包含了外殼丨〇， 裝a又於外5又1 〇内σ卩的電池主體2 0 ’貼附在電池主體2 〇外部 表面的PTC元件30(相當於本發明中的熱感性電流阻遏元 件）’以及貼附在外殼10内部表面14的間隔器15(同本項發 明的壓力部分）。 電池組1的外殼1 0通常作成平板盒的樣子，是結合兩個 垂直部分大致相同的匣子部分11，和蓋子部分丨2而組成

匣子部分11是以聚碳酸酯成型成平板盒的樣子，電池主 體2 γ可以裝設在裡面。另一方面，蓋子部分1 2，是以聚石炭 I二成成平板盒的樣子，並和匣子部分1 ， 以…分11而蓋住電池主體2。。…分11 二“二蓋子部分12的側壁部分12A，是各自和 刀口疋成型在一起。各自所屬的側壁部分會以

第7頁 543217 五、發明說明（4) 超音波而熔接在一起。 ^電池主體20是裝設在本電池組i的内部 鋰離子二次電池。本電池主體2〇包含了一個 形容器内的鋁製電池罐21。纟電池罐21内部 流產生凡件。本電池罐21裡面亦注滿了電解 21的開口是用蓋子部分封閉起來。說到苗子 當作負電極端23 ’其間安插了絕緣襯墊。 雖然沒有表示很詳細，電流產生元件的组 度連續的正電極及長度連續的負電極，兩邊 材料層’兩者之間並且插入了隔離紙，然後 物。在將正電和負電極捲曲的狀況下，每個 的周面沒有作用材料層在上面，並且和電池 面接觸在一起。從正電極處，拉出一條正電 焊接在蓋子部分的集電墊片。另一方面，從 一條負電極導線填塞到負電極端23的集電墊 至於電池主體2 0，它連接了保護電路板3 ) 電或過放電。該保護電路板31為一長方形的 其上包含了預先设計的電子零件組，以及用 件的外接端32，尺寸幾乎和電池主體2〇的蓋 此保護電路板3 1是擺放在和電池罐2 1之蓋子 位置’並且藉由導線部份2 β和電池主體2 〇相 立而3 2則疋透過外殼1 〇上的窗口部分1 3露在外 導線部26的製作方式為打印出一片鎳片， 鎳片；它包含了長度較長的正極導線27，以 為一斜方 曰曰 置於密面斜方 安置了 電 液。本電池罐 部分，是固定 成方為 各自有 捲繞這 暴露在 罐21的 極導線 負電極 片上。 用來防 印刷電 來連接 子部分 表面22 連接。 面0 然後彎 及長度 層疊長 作用的 個層疊 最外層 内部表 填塞到 處拉出 止過充 路板， 外部元 相同。 的相對 而外接 曲這片 較短的 543217 五、發明說明（5) 負極導線28。負極導線28的一端是焊接在電池主體2〇的負 電極端2 3上，而另一端則是連接在保護電路板3丨上預定的 位置。 另一方面，正極導線是由兩片帶狀鎳導線片27Α、27β組 成。兩導線片27A、27B各自的一端和PTC元件相連接，而 $成一條長度較長的帶狀物；而由於兩導線片其中之一的 導線27A，在差不多中間的地方予以彎曲，因此形成如一 般L的形狀。此正極導線27是沿著電池主體2〇的底部表面 24以及側表面25(同本項發明的外表面）延伸，並且用絕緣 膠帶29黏貼在電池主體20上。正極導線27位在電池主體2〇 之底部表面2 4的一端，是用A 1 / N i包被材料點焊在電池罐 21的底部表面上。此Al/Ni包被材料是固定在電池罐21底 部表面上，其中A1表面面向電池罐21。而正極導線則連接 在面向另一面的Ni表面上。另一方面，位在電池主體2〇之 側表面2 5的正極導線的另一端則是連接在保護電路板3 1上 的預定位置。 在外殼1 0的内部，放入了間隔器1 5。此間隔器1 5是用橡 膠（同本項發明中的彈性元件）作成長方形的樣子；並且一 面貼在外殼1 1的内部表面1 4上，一面貼附在電池主體2〇上 的P T C元件3 0上。間隔器1 5的厚度是稍大於外殼1 〇之内部 表面14和貼附在電池主體20上之PTC元件3〇兩者之間的間 隙。在這種配置下，當把電池主體20裝入外殼1〇時，pTc 元件30會予以夾緊在間隔器15和電池主體2〇的側表面之 間。在這種狀況下，間隔器1 5則予以稍微垂直壓縮。結果 I麵

91106955.ptd 第9頁 543217 五、發明說明（6) 反向彈力將p T C元件3 〇壓抵住在電池主體2 〇的側表面2 5 上。 用橡膠做間隔器1 5時，是使用導熱度比作成外殼1 〇的聚 石反酸S旨要低的材料。在這種配置下，從電池主體2 〇傳到 PTC元件30的熱’可以避免透過間隔器15傳到外殼1〇而散 失在外面。上文中提到的本發明結構的效用及優點，將於 下文中作描述。 #當電池組1正常使用時，電池主體2 〇的溫度是保持在正 常的範圍内。在這個情況下，電流正常流動，不會為PTC 元件3 0所限制。 另一方面，當電池主體2〇中因過充電或這一類情況而產 生不正常的熱量時，熱會傳到緊貼在電池主體2〇之側表面 25上的PTC元件30。當溫度上升超出預定值時，PTC元件發 生電阻係數突然升高的情況，因而降低了電流流通。用這 種方法’流通在電路内的電流量則限制在安全的程度。 電池組1可能因生產或使用時的一些因素而遭受震動或 撞擊。例如，生產電池組1時，電池主體2〇則予以裝入匣 子部分11。蓋子部分12放在匣子部分11上面。然後匣子部 分11和蓋子部1 2則熔接在一起。因為熔接通常是用超音波 熔接製程來進行，結果超音波會衝擊到電池1。使用的時 候也一樣，電池組1會因意外或其他麻煩引起的掉落而受 撞擊。 當震動或撞擊造成導線部26或PTC元件30從電池主體20 的側表面2 5分開時，產生於電池主體2 0的熱無法迅速傳到

91106955.ptd 第10頁 543217 五、發明說明（7) PTC元件30。這樣會造成，電池主體20内溫度升高到預定 值時，以及PTC元件感測到熱並限制電流流入電路時，時 間的延遲。在時間延遲的期間，電流流到電路，造成熱生 成反應在電池主體2 0内持續進行，因而可能造成電池熱劇 逸。 然而，依照本具體例，外殼1 0内裝入間隔器1 5。間隔器 1 5的彈力將P T C元件3 0壓抵在電池主體2 0的側表面2 5上。 在這種配置下，即使電池組1遭受如同前所提及的震動或 撞擊時，PTC元件3 0可以保持緊密貼附在電池主體2 0的側 表面25上。因此，電池主體20產生的熱可以迅速確實地傳 到PTC元件30上，確保避免了電池熱劇逸。 間隔器1 5是用有彈性的橡膠製成，因此可以用來吸收作 用在電池組1的震動或撞擊。所以PTC元件30的損害可予以 避免。 用橡膠做間隔器1 5時，是使用導熱度比作成外殼1 0的聚 碳酸酯要低的材料。在這種配置下，從電池主體20傳到 PTC元件3 0的熱，可以避免透過間隔器1 5傳到外殼1 0而散 失在外面。這樣確保了電池主體20内的溫度上升可以由 PTC元件3 0感測到，因而確保電池的熱劇逸可以避免。 〈第二具體例〉 本發明電池組之第二/具體例的說明例子，請參照圖3和 圖4，將於下文作進一步描述。在本具體例，一些和第一 具體例相同的構造將標註同第一具體例中所使用的，並且 省略掉它們的描述。本具體例的電池組2包含了同第一具

91106955.ptd 第11頁 543217 五、發明說明（8) "-- 月旦例釔構的電池主體2 〇，裝設在同第一具體例結構的外殼 外殼有個肋骨狀的突出物41，用來取代第一具體例中 的間隔器1 5。突出物4丨是從外殼丨〇的内部表面突出物來，

用來將PJC元件3 〇抵住貼附在電池主體2 〇上。該突出物4 J 的凸出向度幾乎和外殼1〇的内部表面14到？1^元件3〇之間 U在巧種配置下，當電池主體裝入外殼10時， 70 0會予以緊密固定在突出物41和電池主體20的側 之間。突出物41的壓力讓pTc元件3◦壓抵住電池主 m 2 0的側表面2 5 〇 ρτΛ'種配置下，即使遭受震動或撞擊時，電池組2能將 兀件30保持緊密貼附在電池主體2〇的側表面託上。因 = 電池主體20產生的熱可以迅速且確實地傳到ptc元件 θ 一邱確保避免了電池熱劇逸。此外，突出物41和外殼1 〇 : 體成型’所以不像這個部分是和外殼1 〇各自分開的情 / 、1可避免位置偏離或脫落。 接^樣確保PTC元件30和電池主體20的側表面25保持緊密 〈第三具體例〉 將$1明電池組之第三具體例的說明例子，請參照圖5， 例；下文作進一步描述。在本具體例中，一些和第一具體 掉^同的構造將標註同第一具體例中所使用的，並且省略 二們的描述。本具體例的電池組3包含了薄片狀的電池 5 0 ’裝設在同第一具體例結構的外殼丨〇内。

543217 五、發明說明（9) 電池主體5 0包含了作成薄片狀的電池殼5 1，以及裝設在 電池殼5 1内的電流產生元件5 2。 電池殼5 1是一個袋狀物，是以彎折層疊狀薄片讓第二調 整聚鏈烯烴（ρ ο 1 y ο 1 e f i η)層在内側’然後熔接層疊狀薄片 的一側的方式作成；其中疊狀薄片是由聚對苯二曱酸乙烯 酯（polyethylene terepht ha late)薄片、鋁辖、膠帶層、 第一調整聚鏈烯烴層、第二調整聚鏈烯烴層依序排列而 成。電流產生元件5 2及電解液從開口處裝入電池殼5 1裡 面。接著封閉電池殼開口並用加熱接觸黏合來密封電池殼 51 ° 電流產生元件5 2是以類似第一具體例中的方式，在正極 和負極的中間放入隔離紙，作成層疊狀薄片，然後捲繞層 疊狀薄片而製成。從正極和負極分別拉出一條正極導線及 負極導線。這些導線的前端從封閉部5 3予以拉到外面。正 極和負極之一的導線5 5，其前端沿著封閉部5 3的外部表面 予以折成髮夾狀彎曲，並以中間插入PTC元件30的方式和 導片5 6相連接。導片5 6是一條帶狀的錄片。導片5 6的另一 端是和保護電路板3 1上的預定位置相連接。儘管沒有表示 很詳細，另一導線的前端是和保護電路板3丨上的預定位置 相接。 此外殼10也有一個間隔器57在内部表面14上。和第一具 體例同樣地，間隔器57是用橡膠製成長方形的樣子，一 ^ 和外殼1 0的内部表面1 4接觸，另一邊和貼附在電池主體5 〇 的PTC元件30黏在一起。間隔器57的厚度是稍大於外殼1〇

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543217 五、發明說明（11) 器15是以橡膠製造，用來當作彈性元 彈簧 類並非限定是要第一具體例中的。例如^壓力元件的種 線圈等等，也可以使用。 葉片彈簧、 (3) 雖然在前文中第一及第三具體例 例，間隔器15，57是黏貼在外殼1〇的 田返參照的實 力元件並不一定要按照本發明一樣，貼^ 士面14上，但壓 面上。這些間隔器也可以是僅僅夾在外 =1〇的内邹表 熱感性電流遮斷器之間。 A 的内部表面和 (4) 雖然在前文中第一及第三具體例 例，間隔器15，W每一個都是用橡膠田制达參照的實 件，導熱度比作成外殼1〇的聚碳酸酷 衣成的彈性元 件並不一定要按照本發明的彈性元件做成f這些壓力元 器也可以用和外殼相同的材料做成。取。例如這些間隔 (5) 雖然在前文中第/具體例所描述泉 物41是肋骨狀的，但這個突出物的形狀不、i 〇貫例，突出 發明第二具體例的樣子。例如突出物也可，弋要按照本 (6) ，然在前文中各個具體例所描述參照的圓挺狀的。 杰1 5和57以及突出物41的數量，每一項都尸錢例，間隔 力元件的數量不必限定要按照本發明具體;列=個，但壓 件可以是兩個或更多。 的。壓力元 雖然本發明已經予以詳細地說明，並有 之參考，但是明顯地，對熟悉本技藝者來說疋的具體例為 開本發明的範圍内作出種種的變化及修改。，部可在不離 本申請案乃是以於2 0 0 1年4月U日申、的

9]106955.ptd 第15頁 日本專利案第 543217 五、發明說明（12) 2 0 0 1 - 1 1 2 6 4 4號為基礎，其全部内容在此併入本文以做參 考。 元件編號說明 1 電池組 2 電池組 3 電池組 10 外殼 11 匣子部分 1 1 A 匣子部分的側壁部分 12 蓋子部分 12A 蓋子部分的側壁部分 13 窗口部分 14 外殼的内部表面 15 間隔器 2 0 電池主體 21 電池罐 2 2 蓋子表面 23 負電極端 24 電池主體的底部表面 2 5 電池主體的侧表面 2 6 導線部份 27 正極導線 27A 帶狀鎳導線片 27B 帶狀鎳導線片

C:\2D-CODE\91-O6\91106955.ptd 第16頁 543217 五、發明說明（13) 28 負極導線 29 絕緣膠帶 30 PTC正溫度係數（Positive Temperature Coefficient)元件

31 保 護 電 路 板 32 外 接 端 41 突 出 物 50 電 池 主 體 51 電 池 殼 52 電 流 產 生 元件 53 封 閉 部 91106955.ptd 第17頁 543217 圖式簡單說明 圖1是顯不完成後之電池組的透視圖， 圖2是本電池組之第一具體例的剖視圖； 圖3是本電池組之第二具體例的剖視圖； 圖4是顯示第二具體例中之突出物的放大圖；以及 圖5是本電池組之第三具體例的剖視圖；

C:\2D-C0DE\91-06\91106955.ptd 第18頁

Claims (1)

1. 543217 六、申請專利範圍 1. 一種電池組，包含下列的元件： 一外殼； 一電池主體，裝設於該外殼内； 一熱感性電流阻遏元件，裝設於該電池主體的外部表面 上； 一壓力部份，裝設在該外殼的内部表面，用來壓制該熱 感性電流阻遏元件，使其抵住該電池主體的外殼。 2. 如申請專利範圍第1項之電池組，其中該壓力部分是 一種彈性元件，貼附在該外殼的内部表面上。 3. 如申請專利範圍第1項之電池組，其中該壓力部分是 一種彈簧元件，貼附在該外殼的内部表面上。 4. 如申請專利範圍第1項之電池組，其中該壓力部分是 由導熱度比該外殼之導熱度還低的材料作成。 5. 如申請專利範圍第2項之電池組，其中該壓力部分是 由導熱度比外殼要低的材料作成。 6. 如申請專利範圍第3項之電池組，其中該壓力部分是 由導熱度比外殼要低的材料作成。 7. 如申請專利範圍第1項之電池組，其中該壓力部分是 一個凸出物，位於該外殼的内部表面上，並和該外殼一體 成形。

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