專利名稱：二次電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種二次電池，更具體地涉及一種在二次電池中PTC(正溫度系數)元件的附加結構。
背景技術：
和一次電池不同，二次電池可以充電。普通類型的二次電池包括鎳氫電池、鋰電池和鋰離子電池。二次電池可以制成電池組并用作各種便攜電子設備如手機、膝上型電腦和便攜式攝像機的電源。
根據外部形狀，二次電池可以分為不同的類型，例如，方形、圓柱形和袋形電池。對于方形二次電池，該類型的電池包括一電極組件，其中一陽極板和一陰極板疊置，且一隔板插入其間。電極板和電解質放置在金屬外殼中，該外殼基本上為規則的六面體，且一蓋組件密封外殼上端的開口。
外殼可以由鋁或鋁合金制成，它們比例如鐵的其它金屬輕并且不容易腐蝕。外殼本身可以用作一電極端子。例如，蓋組件中與外殼絕緣的電極端子用作陰極端子，外殼則用作陽極端子。
而且，在如上所述的二次電池中，例如PTC元件、熱熔絲和PCM(保護電路模塊)的安全裝置可以在將外殼安裝到電池組中之前安裝到外殼外部。這些安全裝置被安裝到陽極端子和陰極端子以便當由于電池溫度升高或過充/放電而導致電池電壓突然升高時切斷電流，從而防止電池爆炸。
上述安全裝置使用導板(lead plate)連接到電池的陽極端子和陰極端子。導板由鎳或鎳合金、或者鍍鎳的不銹鋼制成，并由此具有預定的硬度和導電性。
然而，當把由鎳(或上述的其變形)制成的導板焊接到由鋁制成的外殼的下表面時，產生了許多問題。因為鎳的不溶性和鋁的導電性，由于當使用超聲波焊接或電阻焊接來連接這兩個元件時遇到了困難，有必要使用激光焊接。然而，激光焊接也有它自己的問題。具體地，在激光焊接中使用的激光束產生的熱量被傳導至安全裝置而危及該裝置的可靠性。
在為了克服這些困難而采取的努力中，美國專利No.5976729公開了一種二次電池，其中由鎳制成的第一導板先于電池組件連接到鋁外殼的下表面。而且，使用電阻焊接將第二導板連接到第一導板。這些導板用于安全裝置的連接。
圖4為帶有PTC元件的常規二次電池的正視圖。PTC元件1固定到附著于外殼3的下表面3a的板5。而且，第一導板7從PTC元件1延伸到PCM9，PCM 9安裝到外殼3的一側面以將這些元件互相連接。第二導板11從PCM 9延伸到蓋組件端子13以將這些元件互相連接。結果，PTC元件1和PCM 9與電池的陽極端子和陰極端子在電學上連接起來。
由于PTC元件1連接到外殼3的下表面3a和板5插入其間的結構，PTC元件1與外殼3的下表面3a隔開的距離等于板5的厚度。結果，當二次電池溫度升高時，通過板5向PTC元件1產生熱傳遞。所以，一些熱量消散在板5中，并不是將電池的所有熱量都傳遞到PTC元件1。
最終結果是PTC元件1不能對電池溫度進行準確的檢測。所以，電流的切斷比需要時執行的慢，因此不能確保電池安全。

發明內容
在本發明的一個示范性實施例中，提供一種能使PTC元件對電池中產生的熱量更靈敏的二次電池。
在本發明的一示范性實施例中，二次電池包括具有插在陽極板和陰極板之間的隔板的一電極組件。一容器容納電極組件和電解質。容器與陽極板和陰極板中的一個在電學上連接。二次電池還包括具有電極端子的蓋組件，該電極端子與陽極板和陰極板中的另一個在電學上連接。蓋組件固定到容器的開口并將其密封。二次電池還包括具有PTC(正溫度系數)元件的安全裝置，該PTC元件與容器緊密接觸地安裝而沒有插入其間的元件。
根據本發明的另一個方面，PTC元件緊密接觸容器的下表面。安全裝置包括和PTC元件隔開預定距離安裝到容器下表面的下板、使下板和PTC元件在電學上互連而安裝的第一導板和安裝在PTC元件和蓋組件的電極端子之間以使這些元件在電學上互連的第二導板。
根據本發明的另一個方面，安全裝置進一步包括安裝到第二導板端部的PCM(保護電路模塊)，以及使PCM和電極端子在電學上互連的第三導板。
根據本發明的另一個方面，容器由鋁或鋁合金制成。
根據本發明的另一個方面，容器與電極組件的陽極板在電學上連接，電極端子與電極組件的陰極板在電學上連接。
根據本發明的另一個方面，二次電池進一步包括形成在容器中的安全口。
本發明的其它方面和/或優點將在下面的描述中被部分地闡述并將從描述中變得顯而易見，或可以從本發明的實踐中認識到。


通過結合附圖的對實施例的以下描述，本發明的這些和/或其他方面和優點將變得顯而易見和更容易理解。
圖1為根據本發明一實施例的二次電池的分解透視圖。
圖2為圖1的二次電池的正視圖。
圖3為圖1的PTC元件和第一與第二導板的分解透視圖。
圖4為常規二次電池的正視圖。
具體實施例方式
現在具體參考本發明的實施例，并根據

本發明的實例，從始至終相同的參考數字代表相同的元件。下面通過參考附圖來描述實施例以解釋本發明。
圖1為根據本發明一實施例的二次電池的分解透視圖，圖2為圖1的二次電池的正視圖。
二次電池包括基本上為規則六面體形的容器2。隔板4插在陽極板6和陰極板8的疊層之間，該組件以薄卷結構纏繞而形成電極組件10。電極組件10與預定量的電解質一起置于容器2中。蓋組件12安裝到容器2的上端并由此關閉和密封容器2的開口2a。而且，PTC元件14安裝到容器2的外表面并與其緊密接觸。PTC元件14是安全裝置16的一部分，安全裝置16響應在容器2中產生的熱量而直接工作。
容器2包括形成在它的一個側面上的開口2a，電極組件10插入開口2a。容器2由金屬制成并由此用作一端子。
在本發明的示范性實施例中，容器2由鋁或鋁合金制成。容器2可以與電極組件10的陽極板6在電學上連接并由此用作陽極端子。當在蓋組件12中與容器2絕緣的電極端子18與電極組件10的陰極8在電學上連接時，容器2也可以用作陰極端子。
為了實現上述不同結構以允許容器2用作陽極端子和陰極端子時，具有預定長度的陽極導線20固定到電極組件10的陽極板6上，且陽極導線20被焊接到蓋組件12的蓋板22的下表面。因為安裝蓋板22以及密封容器2的開口2a，蓋板22和容器2在電學上連接到陽極板6，從而使容器用作陽極端子。
此外，具有預定長度的陰極導線24固定到電極組件10的陰極板8。陰極導線24被焊接到電極端子18的下表面從而使電極端子18在電學上連接到陰極板8。通過絕緣墊(未示出)電極端子18與蓋板22保持絕緣狀態。
安全裝置16安裝在容器2的第一表面2b和蓋組件12的電極端子1 8之間，其中第一表面2b可以用作陽極端子，電極端子18可以用作陰極端子。安全裝置16執行電流切斷以防止電池爆炸。在發生外部短路時、由施加到電池的機械震動引起內部短路時或當由過充電和過放電造成電壓突然升高時，安全裝置16工作。
PTC元件14被安裝到容器2的第一表面2b并在到電極18的電流通路中。PTC元件14安裝到容器2的外表面而在其間沒有任何插入元件，由此直接接收在容器中產生的熱量并可以即時工作。
具體地，安全裝置16包括安裝到容器2的第一表面2b的下板26、和下板26具有預定距離也安裝到容器2的第一表面2b的PTC元件14、將下板26和PTC元件14在電學上連接的第一導板28、以及安裝在PTC元件14和蓋組件12的電極端子18之間以將這些元件在電學上互連的第二導板30。
此外，安全裝置16包括安裝到容器2一個側面中心區域的PCM 32。第二導板30的一端與PCM 32連接，相對端連接到PTC元件14。而且，第三導板34從電極端子18延伸到PCM 32。所以，安全裝置16包括PTC元件和PCM。
PTC元件14也可以安裝在容器2的外表面上的任何區域(包括它的第一表面2b)。在一個實施例中，如上所述PTC元件14安裝到第一表面2b。由于PTC元件14安裝到容器2的第一表面2b，下板26不需要在容器2的整個第一表面2b延伸，與常規結構相比它的尺寸減小了。如上所述，PTC元件14以和下板26的預定距離安裝在容器2的下表面2b上，并且直接接觸容器2而未在其間放置元件，由此直接接收容器2的熱量。
因此，PTC元件14可以在對容器中產生的熱量具有更大的靈敏度下工作，并且處于從第一導板28到第二導板30的電流的直接通路中。
圖3為PTC元件14以及部分第一與第二導板28與30的分解透視圖。PTC元件14包括一PTC主體14a、一絕緣膜14c以及包括一對孔區14b，其中PTC主體14a通過混合聚合物和導電材料制成，因此當聚合物膨脹使其過熱時具有絕緣特性，絕緣膜14c覆蓋PTC主體14c，孔區14b與PTC元件14的表面14e(參見圖2)相對應，其中表面14e與安裝到容器2上時與容器2相鄰的表面14d(參加圖2)相對，。孔區14b使PTC主體14a的預定區域露出。第一導板28的第一端位于孔區14b其中一個的內部，第二導板30的第一端位于孔區14b另一個的內部，由此第一和第二導板28和30與PTC主體14a在電學上連接起來。
在上述的PTC元件14中，沒有在電學上連接到容器2的下表面2b的外表面14d通過第一導板28與30與電池在電學上連接。此外，因為PTC元件14與容器2直接接觸，所以在容器2與PTC元件14之間沒有熱量損失。
因此，由于使用了本發明的安全裝置16，如果有外部短路或內部短路，或者過充/放電引起的容器2溫度的突然升高，PTC元件14可以迅速檢測容器2的過熱并迅速做出反應。這樣，PTC元件14切斷安全裝置16的電流并由此提高電池安全性。
圖1中的參考數字36表示電解質填充開口，參考數字38表示用于密封電解質填充開口36的插塞。此外，參考數字40表示具有小于容器2其它零件厚度的安全口。如果由于電池過充或其它類似問題產生容器2中內壓的上升，在容器2的其它區域破裂之前安全口40破裂。所以安全口可提供附加保護。
此外，圖2中的參考數字42表示使第二和第三導板30和34與容器2絕緣的絕緣層。
如圖1和圖2所示，由于在容器2的第一表面2b上設置PTC元件14，可以減小下板26的尺寸和第一導板28的長度。結果降低了電池的總體制造成本。
在上述本發明的二次電池中，PTC元件緊密接觸電池容器外表面。結果，使容器和PTC元件之間的熱量損失最小化從而使PTC元件可以對電池中產生的熱量更敏感。這使得PTC元件可以在電池過熱時迅速切斷電流，由此提高電池的總體安全性。
雖然已經示出并描述了本發明的一些實施例，但本領域技術人員應理解的是可以對這些實施例進行改變而不背離本發明的原則和精神的，本發明的保護范圍通過權利要求及其等同含義限定。
權利要求
1.一種二次電池，包括一電極組件，其包括插在一陽極板和一陰極板之間的一隔板；一容納所述電極組件和一電解質的容器，該容器與所述陽極板和所述陰極板中的一個在電學上連接；包括一電極端子和一蓋板的一蓋組件，該電極端子與所述陽極板的一端部在電學上連接，該蓋板與所述陰極板的一端部在電學上連接，該蓋組件固定到所述容器的開口并將所述容器密封；以及包括一正溫度系數元件的一安全裝置，該正溫度系數元件與所述容器接觸而沒有插入其間的元件。
2.如權利要求1所述的二次電池，其中所述正溫度系數元件緊密接觸所述容器的一下表面。
3.如權利要求2所述的二次電池，其中所述安全裝置包括和正溫度系數元件隔開預定距離布置并安裝到所述容器下表面的下板；使所述下板和所述正溫度系數元件在電學上互連的一第一導板；和安裝在所述正溫度系數元件和所述蓋組件的電極端子之間以使所述正溫度系數元件和所述蓋組件的電極端子在電學上互連的一第二導板。
4.如權利要求3所述的二次電池，其中安全裝置進一步包括安裝到所述第二導板一端部的保護電路模塊；以及使保護電路模塊和電極端子在電學上互連的第三導板。
5.如權利要求1所述的二次電池，其中所述容器由鋁和鋁合金中的一種制成。
6.如權利要求1所述的二次電池，其中所述容器在電學上連接到所述電極組件的陽極板，所述電極端子在電學上連接到所述電極組件的陰極板。
7.如權利要求1所述的二次電池，進一步包括形成在所述容器中的一安全口。
8.如權利要求1所述的二次電池，其中所述容器具有六面體形狀。
9.如權利要求1所述的二次電池，其中所述安全裝置切斷到所述二次電池的電流，以阻止所述電池的爆炸。
10.如權利要求1所述的二次電池，其中所述安全裝置響應外部短路、內部短路或當由于過充電和過放電引起的電壓突然改變而工作。
11.如權利要求1所述的二次電池，其中所述正溫度系數元件通過混合一聚合物和一導電材料制成。
12.如權利要求11所述的二次電池，其中所述正溫度系數元件進一步包括一覆蓋所述正溫度系數元件的絕緣膜。
13.如權利要求1所述的二次電池，其中所述正溫度系數元件包括一對位于所述正溫度系數元件相對端的孔區。
14.如權利要求4所述的二次電池，進一步包括使所述第二和第三導板絕緣的一絕緣層。
15.一種二次電池，包括具有一陽極板和一陰極板的一電極組件；容納所述電極組件的一容器；在電學上連接到所述陽極板和所述陰極板的一蓋組件；以及包括一正溫度系數元件的一安全裝置，該正溫度系數元件直接安裝到所述容器的第一表面上。
16.如權利要求15所述的二次電池，其中所述安全裝置進一步包括以和所述正溫度系數元件隔開預定距離布置并安裝到所述容器第一表面的一下板；使所述下板和所述正溫度系數元件在電學上互連的一第一導板；和安裝在所述正溫度系數元件和所述蓋組件之間以使所述正溫度系數元件和所述蓋組件在電學上互連的一第二導板。
17.如權利要求16所述的二次電池，其中所述安全裝置進一步包括安裝到所述第二導板一端部的保護電路模塊；以及使所述保護電路模塊和所述電極端子在電學上互連的一第三導板。
18.如權利要求17所述的二次電池，進一步包括使所述第二和第三導板絕緣的一絕緣層。
19.如權利要求16所述的二次電池，其中所述下板的尺寸和所述第一導板的長度由于所述正溫度系數元件位于所述容器的第一表面上而減小。
20.如權利要求16所述的二次電池，其中所述正溫度系數元件與所述電池的所述容器的一外表面緊密接觸。
21.一種組裝二次電池的方法，該方法包括形成具有一陽極板和一陰極板的一電極組件；將所述電極組件與一電解質一起置于一容器中；將一蓋組件在電學上連接到所述陽極板和所述陰極板；以及將一正溫度系數元件直接安裝到所述容器的第一表面上。
22.如權利要求21所述的方法，進一步包括以和所述正溫度系數元件相隔預定距離將一下板安裝到所述容器的第一表面；沿著所述容器的第一、第二和第三表面形成一絕緣層；在所述下板和所述正溫度系數元件之間安裝一第一導板使所述下板和所述正溫度系數元件在電學上互連；以及在所述正溫度系數元件和所述蓋組件之間安裝一第二導板使所述正溫度系數元件和所述蓋組件之間在電學上互連。
23.如權利要求21所述的方法，進一步包括將保護電路模塊安裝到所述第二導板的一端部；以及將一第三導板安裝在所述保護電路模塊和所述電極端子之間以使所述保護電路模塊和所述電極端子在電學上互連。
全文摘要
二次電池包括具有插在陽極板和陰極板之間的隔板的電極組件。容納電極組件和電解質的容器。容器與陽極板和陰極板中的一個在電學上連接。二次電池還包括具有電極端子的蓋組件，該電極端子在電學上連接到陽極板一端部和陰極板中的其中一個。蓋組件固定到容器的開口并將其密封。它還包括具有PTC(正溫度系數)元件的安全裝置，該PTC元件與容器接觸而沒有插入其間的元件。
文檔編號H01M2/04GK1591956SQ20041008327
公開日2005年3月9日 申請日期2004年6月18日 優先權日2003年6月19日
發明者金俊虎 申請人:三星Sdi株式會社