用於電化學電池的電流分斷器的製作方法

2023-05-09 02:24:51 1

專利名稱：用於電化學電池的電流分斷器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電化學電池的電流分斷器，該電流分斷器在電池中溫度和氣體壓力過分升高時安全地防止電流流經電池。
電化學電池，特別是諸如其中鋰或鋰離子是活性材料的那些電池之類的高能密度電池，易發生洩漏或破裂，這又能導致對由電池供電的裝置或對周圍環境的危害。在可再充電電池的情況下，電池內部溫度的升高能起因於過充電。不良的溫度升高常常伴隨有內部氣體壓力的相應增大。這即使在外部短路狀態下也可能發生。而且，即使電池過放電，內部氣體壓力也可能增大。希望安全裝置伴隨著電池，而不過分增大電池的成本、尺寸或質量。
這樣的電池，特別是把鋰或鋰離子用作活性材料的可再充電電池，由常常伴隨有壓力相應增大的電池內部溫度升高易於引起洩漏或斷裂。這可能由諸如過充電之類的誤用狀態或由在過充電期間可能發生的短路狀態引起。重要的還有，氣密地密封這些電池，以防止電解質溶劑外流和水分從外部環境進入。
如上所述，如果對這樣一種電池過充電，則發生自加熱。以過快的速率充電或過充電能導致溫度升高。如果充電電壓或充電電流太高引起電池迅速過熱，則對電池的過充電可能發生，因而有安全擔心。當溫度超過依據電池的化學性質和結構變化的一定點時，不良和難以控制的熱耗散狀態開始。此外，因為過熱，內部壓力升高，並且電解質可能從電池突然排出。在這發生之前，最好開始受控排放。其電阻隨穿過其的電流通過增大的PTC(正熱膨脹係數裝置)一直在使用，試圖防止過大的電池流量通過可再充電電池。然而，如果電池被過充電，例如，如果採用過高的充電電壓，則這種裝置在防止熱耗散狀態免於發生方面是不夠的。
一些可再充電電池能很薄，例如薄的稜形電池、或用於蜂窩電話的小尺寸圓柱形電池。一直難以把可靠的電流分斷安全裝置併入這樣的電池中，因為其尺寸小。但對這種安全裝置的需要反而更大，因為在正常蜂窩電話操作期間電池靠近用戶。
常規電池結構採用一種端蓋配件，在把電池陽極和陰極活性材料及適當隔離材料和電解質插入圓柱形殼體之後，把該端蓋配件插入到開放端部的圓柱形殼體中。端蓋與陽極或陰極材料之一電接觸，並且端蓋的暴露部分形成電池終端之一。電池殼體的一部分形成另一個終端。
本發明使一個或幾個電流分斷組件，集成在單個電池內且便利地應用於一次或二次(可再充電)電池。本發明的端蓋組件特別適用於可再充電電池，例如鋰離子和可再充電鋰電池及使用液體或聚合物電解質的或混合聚合物/液體電解質和鎳金屬氫化物、鎳鎘的類似電池，或其他可再充電電池。本發明的端蓋組件克服了在暴露於高溫、過分或不適當充電或放電、或電池短路期間電池過熱和電池中壓力升高的危險。
在一個方面，本發明旨在一種用於薄稜形電池或小直徑圓柱形電池的電流分斷機構。一個小型熱響應電流分斷組件布置在電池內。電流分斷組件最好是一種自主密封裝置，該裝置具有可以單獨製造且在電池構造期間作為單獨單元插入在電池中的優點。當電池內部過熱超過一個預定溫度時，在自主組件內的熱響應電流分斷機構動作而關閉，並且防止電流流經電池。該電流分斷機構包括一個熱響應件，希望是一個最好由帶有彎曲表面的形狀記憶金屬合金構成的可彎曲盤。在正常的電池工作中，形狀記憶合金盤最好形成電池電極之一與連接電極的一個終端之間的電氣通路的一部分。當電池內的溫度達到一個預定值時，形狀記憶盤偏轉以斷開在所述電極與終端之間的電氣通路，由此關閉電池。一個最好是齊納二極體的二極體，便利地安置在電流分斷組件內，靠近形狀記憶盤。齊納二極體並聯電氣連接到電池終端上。如果電池被偶然過充電，則延長的充電或在過高電壓下的充電將引起二極體的加熱，這又引起形狀記憶盤偏轉以斷開所述電氣通路，由此關閉電池。
在本發明的另一個方面，電流分斷組件是一個包括一個熱響應電流分斷機構和一個壓力致動電流分斷機構的自主單元。電流分斷組件帶有一塊起電池的一個終端作用的暴露端蓋板。當把組件應用於電池並且電池在正常操作中時，端蓋板與電池電極(陽極或陰極)電氣連通。電流分斷機構包括一個由形狀記憶金屬合金或雙金屬構成的熱響應可彎曲件，希望該件為偏轉盤的形式，可以與一個可彎曲導電件物理連通。在熱響應件與可彎曲導電件之間的物理連通可以由在這兩個元件之間定位的非導電可移動杆實現。在正常的電池工作中，可彎曲導電件形成在電池電極之一與端蓋(終端)之間的電氣通路的一部分。當在電池內的溫度達到一個預定值時，熱響應件偏轉引起非導電可移動杆推壓可彎曲導電件，這又使導電件偏轉並且斷開在所述電極與終端之間的電氣通路。
組件在靠近熱響應件處可以包括一個最好是齊納二極體的二極體。齊納二極體與電池終端並聯連接。如果電池被偶然過充電，則延長的充電或在過高電壓下的充電將引起二極體的加熱，這又引起熱響應件偏轉以斷開所述電氣通路，由此關閉電池。組件希望也包括一個壓力致動電流分斷機構，該機構最好包括一個壓力致動金屬膜片。該膜片最好形成電流分斷器組件外殼的一部分，並且當電池內壓力超過一個預定值時偏轉。膜片的偏轉引起電池電極與相應終端之間的電氣通路的中斷，由此關閉電池。
在另一個方面，電池可以包含以上兩種類型的自主電流分斷組件的兩種，即僅包含一個熱響應電流分斷機構的一種和既包含一個熱響應電流分斷機構又包含一個壓力致動電流分斷機構的另一種。這提供具有多個獨立電流分斷安全特徵的電池。這種結構可以便利地使用，條件是電池具有足夠的直徑容納兩種電流分斷組件，例如電池具有在約5與20毫米之間的直徑或總厚度。在這種實施例中，僅包含熱響應電流分斷機構的電流分斷組件可以便利地完全布置在電池內部，從而它靠近電池的最熱部分。一個最好是齊納二極體的二極體可以包括一個或兩個這種自主電流分斷組件內，並且與電池終端並聯電氣連接。


圖1是完全置於一個稜形電池內的本發明的電流分斷組件一個圖2是圖1中所示電池和電流分斷器組件的剖視圖。
圖3是圖1和2中所示電流分斷器組件的元件的分解立體圖。
圖4是帶有表示從電池一端突出的電流分斷器組件的另一個實施例的稜形電池的立體圖。
圖5是帶有圖4中所示電流分斷器組件的相同實施例的圓柱形電池的立體圖。
圖6是圖4和5中所示電流分斷器組件的剖視圖。
圖7是圖4、5和6中所示電流分斷器組件的分解立體圖。
圖8是包含圖2和6中所示電流分斷器組件實施例的圓柱形電池的豎直剖視圖。
圖9是用於二極體子組件的一種蛋形盤狀輪廓的立體圖。
圖10是用於二極體子組件的一種矩形盤狀輪廓的立體圖。
在一個最佳實施例中，本發明的熱響應電流分斷器組件220可以完全布置在電池215內部，如圖1中所示。電池215可以是具有圖1中所示平行六面體形狀殼體225的稜形電池，而另一方面可以是細直徑圓柱形電池。如果電池215是稜形電池，則它一般具有在約3與10毫米之間的總厚度，一般稜形電池非常薄，具有約3與6毫米之間的總厚度。如果電池215是小直徑圓柱形電池，則直徑可以一般在約3與10毫米直徑之間。這裡所描述的電流分斷組件220可以集成到較大尺寸的電池中，例如具有在3與15毫米之間厚度的稜形電池或者具有在3與15毫米之間直徑的圓柱形電池，但組件220特別適用於小厚度稜形或小直徑圓柱形電池。電池215可以是一次或可再充電電池，如鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池或鎳鎘電池，但便利的是可再充電電池，如鋰離子電池。鋰離子可再充電電池的特徵在於當電池放電時鋰離子從負電極向正電極轉移，而當對電池充電時從正電極向負電極轉移。它一般可以帶有一根鋰鈷氧化物(LixCoO2)、或鋰鎳氧化物(LiNixO2)、或鈷替代的鋰鎳氧化物(LiCoxNiyO3)或尖晶石晶體結構的鋰錳氧化物(LixMn2O4)的正電極。鋰離子電池一般具有採用碳或氧化錫材料的一根負電極。負電極構成電池在放電期間的陽極和在充電期間的陰極，而正電極構成電池在放電期間的陰極和在充電期間的陽極。用於這種電池的電解質可以包括溶在無水溶劑混合物中的鋰鹽。鹽可以是LiPF6，而溶劑可以便利地包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)及其混合物。在圖1中所示的具體實施例中，電池215是一個稜形鋰離子電池，具有一個由相對扁平體表面205(a)和205(b)、平側面208(a)和208(b)及平端面209(a)和209(b)形成的一個殼體225。正終端245和負終端246從相同的側面208(a)暴露，並且便於連接到一個要供電的裝置上。電極疊層235表示成包括一片正電極材料211、一片負電極材料213，有常規多孔隔離材料212在其之間。疊層235可以以常規膠體滾筒形式纏繞，並且然後弄平纏繞材料，從而它緊湊地裝配在電池內。
本發明的熱響應電流分斷器組件220可以集成到鋰離子稜形電池215內，如圖1中所示。在該實施例中，電流分斷器組件完全置於電池內部，並且在一端電氣連接到正電極211上，而在另一端連接到正終端245上。因而，在正常操作下，在正電極211與正終端245之間有一條電氣通路。電流分斷器組件220的一個最佳實施例表示在圖2中。組件220是一個自主密封單元，包括一個金屬殼體280、一個金屬端蓋230、一個最好由一種形狀記憶合金形成的電流分斷器盤250、及一塊與蓋230的內表面相接觸的金屬接觸板295。端蓋230凸起，從而其表面向外突出，如圖2中所示。殼體280具有杯狀圓形結構的形式，帶有一個開放的端部和一個稍微突起的杯體，如圖3中所示。組件220在盤250的圓周邊緣與端蓋230的圓周邊緣230(a)之間帶有一個絕緣環290。組件220也可以帶有一個二極體，最好是靠近電流分斷器盤250安置在其中的一個齊納二極體晶片600。齊納二極體600可以布置在接觸塞295內。最好齊納二極體600具有晶片形狀，帶有一個與接觸塞295的內表面相接觸的正表面620和一個電氣連接到電池的負終端246上的負表面630。端蓋230可以帶有一個穿過其中的小孔640。該小孔可以用電絕緣墊603嵌入，電絕緣墊603可以由常規聚丙烯或玻璃至金屬的密封材料組成。一個導電連接體或引線602可以從齊納二極體的負表面630穿過絕緣的小孔640延伸，以便連接到電池的負終端246上。連接體602可以是焊接到負表面630上的鎳或銅。二極體600可以裝有由塗敷的聚酯或聚醯亞胺材料組成的絕緣塗層601，以覆蓋和絕緣暴露的負表面630。因而，絕緣塗層601保護負表面630，免於與兩者都是正的接觸塞295或組件端蓋235相接觸。帶有絕緣塗層601的二極體600形成一個具有在約0.25與0.35毫米之間的厚度的二極體組件。
齊納二極體晶片600是一種雙終端半導體結裝置，可以為晶片形式，例如，象薄的蛋形或多邊形晶片盤，最好是圖3中所示的矩形或正方形晶片盤，或者為圓柱形的形式。齊納二極體以晶片形式具有一個金屬化的正終端表面(陰極)620、一個金屬化的負終端表面(陽極)630、及在兩個端表面之間的芯部半導體接合層615。結615一般用二氧化矽保護。在圓柱形齊納二極體中，半導體結位於圓柱內。圓柱的外表面形成終端表面之一，而圓柱的一端形成相對的終端。齊納二極體當連接到電化學電池或D.C.(直流)電源上時，呈現一種作為電壓曲線函數的特徵電流。齊納二極體能由齊納電壓V″(擊穿電壓)和在齊納電壓下的功率消耗(瓦特)預選擇。如果跨過二極體終端的電壓V變化，則通過二極體的電阻減小，逐漸高到齊納電壓V″。隨著電壓接近和穿過齊納電壓V″，通過二極體的電阻急劇下降。這意味著通過二極體的電阻變得非常小，並且隨著電壓增大得遠超過齊納電壓V″，通過二極體的電流I成為非常大。由於電流通過二極體，所以經受I2R加熱，其平衡表面溫度是瓦特密度(每單位表面面積的功率消耗)的函數。
儘管用於本發明的端蓋組件的最佳二極體600是齊納二極體，但在其位置也能使用其他二極體。例如，齊納二極體能用具有適當功率消耗和低電壓漏的肖特基二極體或功率整流器二極體代替。這樣的二極體也呈現出隨施加電壓增大、電阻減小的希望特性，並因此能用作代替齊納二極體的加熱元件，以引起電流分斷器盤250即使電池經受過充電狀態也偏轉。然而，這樣的二極體沒有齊納二極體合意，因為當達到特定電壓，例如預選擇的齊納電壓時，他們沒有呈現電阻的急劇下降。
已經確定，即使電池暴露於由過充電電壓或大充電電流引起的過充電情形，二極體600二極體的適當選擇和在端蓋組件220內靠近熱響應電流分斷器盤250的二極體放置也增加安全性。在這種情況下，二極體由於I2R加熱迅速變熱，這又引起電流分斷器盤250偏轉，以斷開組件220內的電氣通路並且關閉電池。已經確定，包括一個齊納二極體加速在這種過充電情形期間的關閉響應，因為電流分斷盤暴露於和檢測一個另外的熱源，即二極體。把齊納二極體便利地選擇成，其齊納電壓遠超過電池的正常工作電壓，但同時表示在其下希望觸發電流分斷器盤250以關閉電池的電壓閾值。也把齊納二極體選擇成，當熱量達到足以引起電流分斷器盤250偏轉的溫度時，在齊納電壓下傳送的電流消散。最好也把二極體選擇成，當電池不在使用中時，該二極體僅引起電池的可忽略漏電流。對於鋰離子電池，希望把齊納二極體選擇成，在3.0伏特下它以小於約100微安，最好約20微安的電流洩漏。
鋰離子電池在一般為在約3與4伏特之間的電壓範圍內工作。因此，對於用在端蓋組件220和下文描述的其他電流分斷端蓋組件中的鋰離子電池的適當齊納二極體的選擇，可以希望具有在約5.0伏特以下，最好在約4.7與5.0伏特之間的齊納電壓，和在約100與500微瓦特之間的瓦特數，從而在約3與4伏特之間的電池工作電壓範圍內，通過二極體的電流將較低。就是說，應該這樣選擇二極體，從而它在正常充電狀態下不會產生足以引起電流分斷盤250偏轉的熱量，以及當電池不在使用中時不會從電池洩漏明顯的電流而顯著消耗電池。應用於結合鋰離子電池使用的端蓋組件220的一種最佳齊納二極體600，可以是由Melrose.Mass的Compensated Devices Inc.供給的具有4.7伏特齊納電壓的齊納二極體(500微瓦特)，晶片晶片型號CDC 5230。對於一種鋰離子電池應用於使用的端蓋組件220的一種另外的齊納二極體600，可以是具有4.7伏特齊納電壓的300微瓦特晶片晶片型號CDC 4688。這種晶片具有約0.6毫米的寬度和約0.25毫米的厚度。
包括或不包括齊納二極體600的端蓋組件220的使用，不排除在電池的正電極與正終端245之間的電氣通路內添加一個常規的PTC(正熱膨脹係數)裝置。這種PTC裝置如果添加，則能放置在端蓋組件220內或在其外部。然而，用於包括齊納二極體600的端蓋組件220的上述實施例，不需要PTC裝置。當通過其中的電流增大時，PTC裝置呈現增大的電阻。然而，PTC裝置的電阻不會增大到足以防止所有電流從其中通過。因此對於端蓋組件220，PTC裝置本身沒有提供與上述最佳實施例相同程度的保護，特別是當電池通過使用過高充電電壓或過長充電而經受過充電時。另外，熱電流分斷器盤250也能夠對過充電或放電電流反應，消除了包括PTC裝置以提供對這種情形的保護的需要。
用於組件220元件每一個的最佳結構表示在圖3中。電流分斷器盤250具有與其直徑或平均寬度相比較小的厚度，並且最好是圓形的或圓柱形的，但也可以具有其他形狀，例如，它可以是蛋形的、橢圓形的或為薄平行六面體的形式或薄細長平板或帶有可以不平行的一對或多對相對邊緣的板。這樣的結構最好具有小於其長度約30％且也小於其平均寬度的約30％的厚度。因而術語盤，如這裡和特別是關於熱響應件250、350及352使用的那樣，打算指包括這樣的其他形狀。在蛋形或橢圓形形狀盤的情況下，術語平均寬度將是指其主表面的最小直徑。
盤250的厚度希望小於1毫米，最好在約0.05與0.5毫米之間。在圖3中表示得最清楚的電流分斷器盤250的一個最佳實施例具有一個外邊緣258和空心中央部分257。一個可彎曲的彈性部分255從圓周邊緣258向內突出到空心部分257中。便利地預製可彎曲部分255，在其表面中有一個稍微向上的彎頭255(a)，如圖3中所示，從而其端部255(b)安置在靠著接觸板295的第一位置，以完成在正電極211與正終端245之間的電氣通路。在正常工作期間，電流從正電極211通到連接片287(a)、到殼體280、到電流分斷器盤250和可彎曲部分255、到接觸塞295、到組件端蓋230、到連接片287(b)及然後到正終端245。如可以由圖1看到的那樣，電流分斷器盤250定位在組件內，從而電流穿過盤250的厚度，並因此穿過可彎曲部分255的厚度，以使電阻最小。當電池215內的溫度超過一個預定值時，端部255(b)向下偏轉到一個第二位置，以中斷與接觸板295的接觸，由此中斷在電極211與終端245之間的電氣通路以關閉電池。
參照圖3，把電流分斷器組件220設計成易於通過把電流分斷器盤250插入到開放端部的殼體280中而建造，從而它安置在殼體的底面上。齊納二極體600的正表面620連接到接觸塞295的內表面上。然後在盤250上方插入絕緣環290，並且穿過絕緣環中的小孔290(a)插入為固體盤形塞形式的金屬接觸塞295，直到它安置在最好由形狀記憶合金構成的突起彈性件255上。絕緣墊圈275插入在端蓋230上方，並且這兩件然後放置在金屬接觸塞295上方，從而端蓋230的內側表面與接觸塞295的上表面相接觸。殼體280的圓周邊緣和絕緣墊圈275的圓周邊緣然後在端蓋230的圓周邊緣230(a)上方捲曲。在捲曲期間施加徑向壓力，從而端蓋230的圓周邊緣230(a)咬入絕緣墊圈275的圓周邊緣275(a)的內側表面，以形成在端蓋230與殼體280之間的緊密密封。
熱電流分斷器組件的另一個實施例，即組件320表示在圖6和7中。電流分斷器的該實施例設計成如圖4中所示從一個稜形電池的端部突出或如圖5中所示從一個圓柱形電池的端部突出。在該實施例中，稜形電池的總厚度便利地為至少約6毫米，一般在約6與20毫米之間，該厚度大得足以容納組件320。如果電池是圓柱形的，如圖5中所示，則希望具有至少與AAA尺寸電池一樣大的直徑，以便容納組件320。因而，可以方便地使用組件320以從AAA、AA、A、C或D尺寸圓柱形電池，或者例如具有在約5與20毫米之間的直徑的電池的端部突出。當以這種方式使用時，組件320的突出部分，即端蓋325可以便利地形成電池終端之一。
電流分斷器組件320可以具有一個形成組件320上部的希望倒置杯形的端蓋325、和一個形成組件下部的杯形體370，如圖6中所示。端蓋325和杯體370由導電材料形成。杯形體370的底座372最好形成一個壓力致動膜片，該壓力致動膜片設計成當電池內的壓力超過一個預定值時向上(向端蓋325)偏轉。便利地由形狀記憶合金或雙金屬構成的可彎曲熱響應件350或352布置在杯370的底部內，並且靠近壓力膜片372。可以希望熱響應件具有盤的形式，如盤350或352，具有圖7中所示的彎曲表面。當採用形狀記憶合金或雙金屬構成時，可以使用任一種結構，然而，當採用形狀記憶合金時，細長板或平行六面體結構352是最佳的，而當採用雙金屬構成時，圓盤350結構是最佳的。希望的盤350(或盤352)定位在組件320內，從而它基本位於與端蓋325的表面平行的平面內。電絕緣杆或塞340可以安置在可彎曲熱響應件350的上表面上。組件320希望包括一個可以方便地布置到杯體370的邊緣374上的金屬支撐環360。組件320希望包括一個可彎曲導電金屬盤330，金屬盤330包括一個從其圓周邊緣332延伸到盤330的空心部分333中的可彎曲彈性件334。一個絕緣環335放置在盤330的圓周邊緣332與金屬支撐環360的邊緣362之間。可彎曲導電盤330夾持在端蓋325的圓周邊緣327與絕緣環335之間。一個絕緣墊圈375圍繞端蓋325的圓周邊緣327和杯形下部杯體370的圓周邊緣377，並且墊圈375也圍繞著盤330和絕緣環335。一個殼體380又圍繞著絕緣墊圈375。
電流分斷器組件320可以包括一個可以為晶片形式的二極體盤700，例如，象薄蛋形(圖9)或多邊形晶片盤。最好二極體700具有圖10中所示矩形或正方形晶片的形式。二極體700最好一個齊納二極體，但也能使用其他二極體，例如具有適當功率消耗和低電壓消耗的肖特基二極體或功率整流二極體。二極體的正金屬表面720通過用導電焊劑把它固定到其上而連接到端蓋325上(圖6)。提供一根可以具有金屬導線或片形式的導電引線702，從二極體的負表面730延伸。引線702可以電氣連接到組件殼體380上，殼體380又通過把焊接到電池的殼體上而電氣連接到電池的負終端上。電氣絕緣物703提供在負引線702的上方和下方，以保護它免於與端蓋325或在組件320內是正的內部金屬元件的任一個相接觸。絕緣物703可以具有聚酯或聚醯亞胺材料膜的形式。另外，絕緣物703可以是聚氯乙烯。類似地，二極體暴露的金屬負表面730覆蓋有絕緣材料，如聚酯或聚醯亞胺材料絕緣膜，以防止在二極體的負表面730與在組件320內是正的金屬元件之間的接觸。二極體700最好是一個齊納二極體，對於在端蓋組件320內和應用於鋰離子電池的用途，具有在約5.0伏特以下，最好在約4.7與5.0伏特之間的齊納電壓，和在約100與500微瓦特之間的瓦特數。這種二極體對電池施加可忽略的漏電流。應用於結合鋰離子電池使用的端蓋組件320的一種最佳齊納二極體700，可以是從Melrose.Mass的Compensated Devices Inc.買到的具有4.7伏特齊納電壓的齊納二極體(500微瓦特)，晶片晶片型號CDC 5230。齊納二極體700與導電引線702和絕緣物703一起形成一個二極體組件，具有在約0.25與約0.35毫米之間的厚度。
在用於這裡描述的端蓋組件的最佳實施中的二極體600或700，永久地與電池的終端並聯電氣連接。在上述最佳實施例中，二極體600或700及電流分斷器250或350都電氣連接到電池的正終端上。因而，當電流分斷器250或350致動時，在正終端與正電極之間的電氣通路斷開，由此同時關閉電池和使二極體無效。用於包括二極體的另外電路結構也是可能的。其他的電阻，例如電阻器，可以包括在一個或兩個齊納二極體終端、與所述齊納終端與一個相應電池終端的連接之間的電路中。而且，二極體，例如二極體700(圖6)，能與電池終端並聯連接，並且電流分斷器彈性臂330能與二極體串聯連接。例如，如果二極體700的正表面720，連接到金屬支撐板360(圖6)上，而不是端蓋320上。在這樣的實施例中，當電流分斷件350和彈性臂330偏轉時，二極體不會無效。因而，這裡和在權利要求書中所使用的術語二極體的並聯連接，不打算排除這樣的可能性把另外的電阻器或熱響應電流分斷器的導電部分，例如彈性臂330，插入在一個二極體終端與該終端與相應極性的電池終端的連接之間的電路支腿中。按上述選擇的二極體把可忽略的漏電流施加在電池上。為了完全消除電池上的任何無功漏電流，能把二極體終端之一永久地連接到一個相應電池終端上，而其終端的另一個通過一個開關可連接到相應電池終端上，當把電池插入在充電裝置或供電裝置中時，接通該開關。
包括或不包括齊納二極體700的端蓋組件320的使用，不排除在正電極211與正終端325之間的電氣通路內添加一個常規的PTC(正熱膨脹係數)裝置。這種PTC裝置如果希望添加，則能放置在電池內和端蓋組件320的外部。然而，用於包括齊納二極體700的端蓋組件320的上述實施例，提供比單獨使用PTC裝置更強的保護，特別是當電池經受過高充電電壓時。
參照圖7，電流分斷器組件320可以通過首先把絕緣墊圈375插入在殼體380中而構造，從而墊圈的外表面與殼體380的內側壁接觸。然後，通過把熱響應件350或352插入到杯形體370內、然後把金屬支撐環360插入到杯形體370的邊緣374上建造一個子組件。把塑料可移動杆340經支撐環360的中心小孔363插入，從而安置在件350上。絕緣環335安置在支撐環360的上方與其圓周邊緣362相接觸。盤330然後安置在絕緣環335上，從而盤330的圓周邊緣332安置在絕緣環335上。齊納二極體700的正表面連接到端蓋325的內表面上。端蓋325然後放置在盤330上方，從而端蓋325的圓周邊緣327安置在盤330的圓周邊緣332上。然後把組件插入到殼體380中使絕緣墊圈375包含在其中。然後在端蓋325的圓周邊緣327上方圈曲殼體380的端部380(a)和墊圈375的端部375(a)，從而子組件和其元件緊密地保持和永久到位，並且由墊圈375和周圍殼體380密封。
組件320插入到一個可再充電圓柱形殼體400內，例如一個鋰離子圓柱形電池內，如圖8中所示。組件320的端蓋325從電池的一端突出，並且形成電池終端之一，一般是正終端。類似地，可以把組件320插入到一個可再充電稜形電池中，例如圖4中所示的鋰離子稜形電池500中。在這種用途中，端蓋325從電池的一端突出，並且形成電池終端之一，一般是正終端。在採用圓柱形或稜形電池的任一種情況下，電池可選擇地還包括一個另外的電流分斷器組件，即上述的電流分斷器組件220。具有兩個獨立封裝的自主電流分斷器組件，給電池提供彼此獨立自致動的兩個熱響應電流分斷系統。
一種其中包括兩種電流分斷組件220和320的電池400表示在圖8中。表示在圖8中的兩個電流分斷組件220和320都處於「通」的位置，就是說處於允許電流正常從電極211流到終端端蓋325的位置。當電池400處於該工作模式時，在電池電極之一，例如電極211與電池終端325之間有一條電氣通路。在正常工作中，電流從電極211流到連接片287(a)、到組件220的殼體280、到接觸塞295、到端蓋230、及然後到連接片287(b)。電流從連接片287(b)流到組件320的下部杯體370。電流然後從杯體370流到支撐環360、到盤330的彈性臂334、及然後從盤330到終端端蓋325。如果電池的內部溫度達到一個預定值，則熱響應彈性件255向下偏轉，由此斷開件255與接觸塞295之間的電氣連接。這具有切斷電極211與終端端蓋325之間的電氣通路以關閉電池的作用。而且，如果電池的內部溫度達到另一個預定值，組件320的熱響應件350(或352)向上偏轉到圖6中所示的位置。件350的這種向上運動引起塑料杆340克服盤330的可彎曲彈性臂334向上運動。這引起彈性臂334斷開與支撐環360的接觸，由此切斷在電極211與終端端蓋325之間的電氣通路。如果電池的內部溼度升高得非常快，則組件220的熱響應件255和組件320的熱響應件350(或352)將同時致動，使在電極211與終端端蓋325之間的電氣通路在兩處自然斷開。這保證電池的立即關閉，並且提供即使兩個熱響應件的一個失效電池也將關閉的附加安全性。
另外，如果在電池內的氣體壓力升高超過一個預定值，則組件320的膜片372向上偏轉，使塑料杆340克服彈性臂334向上運動，引起彈性臂334斷開與支撐環360的接觸。這又具有斷開電極211與終端端蓋325之間的電氣通路的作用，由此關閉電池。膜片372僅響應電池的內部壓力，並且象這樣獨立於電池的內部溫度致動。因而，壓力致動的膜片372保證如果電池內的氣體壓力達到一個預定值，則關閉電池而與電池的溫度無關。
在圖2和3中所示的電流分斷組件實施例中，帶有圖6和7中所示向內延伸的彈性件255或盤350或盤352的熱響應盤250希望由形狀記憶合金組成。形狀記憶合金可以從已知的記憶合金組中選擇，例如，鎳-鈦(Ni-Ti)、銅-鋅-鋁(Cu-Zn-Al)、及銅-鋁-鎳(Cu-Al-Ni)。然而，已經確定用於形狀記憶合金盤250或盤350或352的最希望合金是鎳-鈦合金。最佳鎳鈦記憶合金可在商品名NITINOL合金下從特殊金屬公司(Special Metals Corproation)得到。盤250或盤350或352的彈性件255可以是可復位的記憶合金，即是當受熱時變形而當冷卻到環境溫度時不用施加外力返回其原始形狀的合金。然而，希望形狀記憶合金件在環境溫度下不可復位，即，當受熱到其致動溫度時不可逆地變形。這保證一旦電池內的條件引起過度內部加熱，電池就不會再次成為可工作的。因而，盤250、350或352最好使用NITINOL合金建造，從而一旦致動它就是不可復位的。最佳記憶盤250可以便利地建造成單件NITINOL合金，帶有一個從其向內突出一個可彎曲件255的圓周邊緣258。可彎曲件255方便地建造為矩形形狀，向上偏轉的外支腿255(d)由偏轉線255(a)與內支腿255(c)分離(圖2和3)。彈性件255可以希望寬在約2與5毫米之間而長在3與8毫米之間及厚度在約0.05與0.5毫米之間。當在約60℃與120℃之間的溫度引起件255與接觸塞295之間的接觸斷開時，支腿255(d)沿偏轉線255(a)向下偏轉。盤250可以希望具有在約5與15毫米之間的直徑。
為了實現這種致動作用，已經確定記憶盤250和彈性件255的厚度可以便利地在0.05與0.5毫米之間的範圍內，具有一個表面面積，從而所述件的電阻小於約5毫歐。用於盤250的上述形狀，即具有從其向內突出可彎曲部分255的圓周邊緣的空心盤，是希望的，因為它允許減小的厚度和良好的接觸區域，以減小盤250在正常電池工作期間當電流流經其厚度時的整個電阻。形狀記憶件255希望不會有大於約百分之8的變形偏轉。偏轉角希望在約10與30度之間，即端部255(b)從盤平面向上在約10與30度之間的一個角度偏轉。這允許記憶件255遠離接觸塞295偏轉，並且當達到致動溫度時壓平。在對於鋰離子電池的用途中，用於記憶盤的上述最佳結構可以導致其整體電阻小於5毫歐，這在連續電池工作下又允許高達5安培的耗電量。
在圖6和7中所示的電流組件實施例中，偏轉圓形盤350形式的熱響應件或薄彎曲的細長板或平行六面體形式的盤352可以便利地由上述形狀記憶合金，最好由NITINOL合金構成。(如果盤352具有薄細長板的形式，則它可以是蛋形的或具有一對或多對不平行的相對邊緣)。當暴露於希望在約60℃與120℃之間的預定溫度時，盤350或352最好建造成不可逆地變形。如果電池內部溫度超過一個預定值，則盤或板偏轉反向或變平，使塑料杆340推壓盤330的彈性臂334。這又如上述那樣使盤330與金屬支撐環360之間的電氣接觸斷開以中斷電流流動。熱響應盤350或352另一方面可以具有雙金屬結構，即包括兩層具有不同熱膨脹係數的不同金屬。如果採用雙金屬結構，則雙金屬盤350或板352的頂層(最靠近端蓋325的層)可以由高熱膨脹金屬，最好是鎳-鎘合金構成，並且下層或底層可以由低熱膨脹金屬，最好是鎳鐵合金構成。另一種適當的雙金屬成分是鎳和鈦。在該實施例中，當電池溫度升高到至少60℃時，盤350(或盤352)將致動，並且一般能在約60℃與120℃之間的電池溫度下致動。還有可能選擇高和低熱膨脹金屬層，從而除在低於-20℃的溫度下外盤350或352將不會復位，這在大多數用途中使該裝置是一個單次動作恆溫裝置。
參照電流分斷器組件220(圖2和3)，殼體280可以由用於增加強度和抗腐蝕性的鋁、不鏽鋼或鈦形成。殼體280希望具有在約0.1毫米與0.5毫米之間的壁厚。殼體280及因此組件220最好直徑在約3與15毫米之間，一般直徑在約3與8毫米之間，並且具有在約1與10毫米之間的深度，一般在約1與3毫米之間。具有這種整體尺寸的組件220能插入在具有在約3與6毫米之間總厚度的非常薄的稜形電池中，而不顯著減小電池容量或損害電流分斷器功能。
內部絕緣環290希望由具有較高的抗壓強度和溫度穩定性的耐蝕熱塑性材料構成。用於絕緣環290的最佳材料是在商品名稱VECTRA聚合物下可從Celanese Co.買到的液晶聚合物，或在商品名稱VALOX聚合物下可從通用電氣塑料公司(General ElectricPlastic Company)買到的聚酯。接觸塞295希望由冷軋鋼或不鏽鋼形成，從而它可以容易地焊接到端蓋230的下表面上。接觸塞295可以鍍有諸如銀之類的貴金屬，以降低其接觸電阻。希望端蓋230由不鏽鋼、鋁或鈦形成，以提供強度和耐蝕性的要求組合，並且具有在約3與15毫米之間，最好在約4與8毫米之間的總直徑，和在約1毫米以下，一般在約0.1與1毫米之間的總深度。絕緣墊圈275可以希望具有在約0.1與0.5毫米之間的厚度，和在約3與15毫米之間，最好在約4與8毫米之間的總直徑。絕緣墊圈275可以由耐用而有彈性的抗腐蝕熱塑性材料形成，例如由高密度聚丙烯形成，這種材料與電解質不起反應並且具有足夠的彈性，以在殼體280與組件220內部元件之間提供良好的密封。
參照電流分斷器組件320(圖6和7)，殼體380為了強度和耐蝕性可以由不鏽鋼或鍍鎳冷軋鋼形成。殼體380希望具有在0.1與約0.5毫米之間的臂厚。殼體380及因此組件320最好是，直徑或總寬度在約4與15毫米之間，最好在約4與8毫米之間，並且具有在約1與10毫米之間，一般在約3與6毫米之間的深度。具有這種總尺寸的組件320能插入在具有在約6與20毫米之間總厚度的稜形電池、或具有在約5與20毫米之間的直徑的圓柱形電池中，而不顯著減小電池容量或損害電流分斷器功能。端蓋325一般具有在約4與15毫米之間的總直徑、和在約0.1與約1毫米之間的總深度。端蓋325可以由不鏽鋼或鍍鎳冷軋鋼形成以提供適當的強度和耐蝕性。可彎曲導電盤330希望具有在約4與15毫米之間的直徑和在約0.1與0.5毫米之間的厚度。希望它由具有良好導電率和強度的彈性金屬材料構成，如可以鍍有諸如金或銀之類的貴金屬以降低其接觸電阻的鈹銅合金或彈簧鋼。盤330的彈性臂334可以希望是矩形形狀，具有約2與5毫米的寬度、約3與8毫米之間的長度、及在約0.1與0.5毫米之間的厚度。
內部絕緣環335希望由具有較高的抗壓強度和溫度穩定性的耐蝕熱塑性材料構成。用於絕緣環335的最佳材料是在商品名稱VECTRA聚合物下可從Celanese Co.買到的液晶聚合物，或在商品名稱VALOX聚合物下可從通用電氣塑料公司(General ElectricPlastic Company)買到的聚酯。可移動杆340可以具有在約1與3毫米之間的直徑或寬度及在約1與5毫米之間的長度。杆340基本上是非導電的(由具有高電阻率的材料形成)，並且即使當暴露於高溫例如120℃或更高也應該是熱穩定的。用於杆340的最佳材料是在商品名稱VECTRA聚合物下可從Celanese Co.買到的液晶聚合物。金屬支撐環360希望具有在約4與15毫米之間，最好在約4與8毫米之間的直徑，和在約0.1與1毫米之間的厚度。支撐環360可以容易地由不鏽鋼或冷軋鋼形成以提供適當的強度，該材料可以鍍有諸如金或銀之類的貴金屬以降低其接觸電阻。杯形體370的深度可以希望在約1與3毫米之間。希望形成杯形體370的底部的壓力致動膜片372，可以具有在約4與15毫米之間的直徑和在約0.1與0.5毫米之間的壁厚。杯形體370和膜片372可以容易地由當暴露於升高壓差時容易和永久變形的鋁形成。絕緣墊圈375可以希望具有在約0.1與0.5毫米之間的厚度和在約4與15毫米之間的總直徑。絕緣墊圈375可以由耐用而有彈性的抗腐蝕熱塑性材料形成，例如由高密度聚丙烯形成，這種材料與電解質不起反應並且具有足夠的彈性，以在殼體380與組件320內部元件之間提供良好的密封。
儘管參照最佳實施例已經描述了本發明，但應該理解描述的實施例的改進是可能的而不脫離本發明的概念。因此，本發明不打算限於具體的實施例，而是由權利要求書和其等效文件限定。
權利要求
1．一種帶有一個正和負終端及一對內部正和負電極的電化學電池，所述電池包括一個電流分斷器組件，所述組件包括一個外殼、一個在外殼內的腔室、及一個由所述外殼密封的端蓋，所述組件帶有一條通過所述殼體與所述端蓋之間的導電通路，其中所述組件在所述腔室內包括一個用來防止電流流經所述組件內的所述電氣通路的熱響應裝置，而所述組件進一步包括靠近所述熱響應裝置的電阻裝置，所述電阻裝置隨電流通過引起發熱，所述電阻裝置呈現隨施加到其上的電壓增大而減小的電阻，所述熱響應裝置帶有一個熱響應盤，其中所述盤定位在所述組件內，從而電流在正常的電池工作期間穿過所述盤的厚度，其中當在所述組件內的溫度達到一個預定值時，所述盤的至少一部分偏轉，使通過所述組件的所述電氣通路中斷，由此使電池停止工作。
2．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述電阻裝置包括由布置在所述外殼內的一個二極體，所述二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
3．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述電阻裝置包括由布置在所述外殼內的一個齊納二極體組成的二極體子組件，所述齊納二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
4．根據權利要求3所述的電化學電池，其中所述齊納二極體的一個終端電氣連接到所述組件的所述端蓋板上，其中齊納二極體的所述連接終端具有與所述端蓋板相同的極性。
5．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述組件是一種自主結構。
6．根據權利要求3所述的電化學電池，其中所述二極體子組件包括連接到所述二極體終端之一上的一個導電件，所述導電件從二極體延伸並且電氣連接到一個同極性的電池終端上。
7．根據權利要求6所述的電化學電池，其中所述導電件的本體由電絕緣物圍繞著。
8．根據權利要求3所述的電化學電池，其中齊納二極體具有在約100與500微瓦特之間的瓦特數。
9．根據權利要求8所述的電化學電池，其中齊納二極體具有小於約5伏特的齊納電壓。
10．根據權利要求3所述的電化學電池，其中所述齊納二極體是一個晶片晶片。
11．根據權利要求6所述的電化學電池，其中所述二極體子組件是具有多邊形或蛋形形狀的晶片形式。
12．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述熱響應盤由一種形狀記憶合金組成。
13．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述熱響應盤是雙金屬的。
14．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述熱響應盤具有在0.05與0.5毫米之間的厚度。
15．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述組件是一個完全布置在所述電池的內部容積內的自主單元，及其中所述電池是具有在約3與10毫米之間的總厚度的可再充電電池。
16．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述組件是一個完全布置在所述電池的內部容積內的自主單元，及其中所述電池是具有在約3與10毫米之間的總厚度的可再充電稜形電池。
17．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述組件是一個完全布置在所述電池的內部容積內的自主單元，及其中所述熱響應盤帶有一個通孔，並且所述盤帶有一個外邊緣，一個可彎曲部分從外邊緣的一部分伸到所述孔中，其中外邊緣接觸在所述端蓋組件內的一個絕緣件的表面，其中所述可彎曲部分在一個第一位置中帶有一個可彎曲表面，其中當所述組件內的電池溫度達到一個預定值時，所述可彎曲表面運動到一個引起所述電氣通路斷開的第二位置。
18．根據權利要求1所述的電化學電池，其中所述組件形成在所述電極之一與相應電池終端之間的電氣通路的一部分，及其中所述組件的外殼和端蓋之一電氣連接到所述電池電極之一上，而另一個電氣連接到一個相應電池終端上。
19．根據權利要求17所述的電化學電池，其中所述可彎曲部分具有在約0.05與0.5毫米之間的厚度。
20．一種通過把一個電流分斷器組件插入到用於電池的開放端圓柱形殼體中形成的電化學電池，其中所述電池進一步帶有一個正和一個負終端及一對內部正和負電極，其中所述組件帶有一個外殼、一個在所述外殼內的腔室及一塊暴露的端蓋板，所述端蓋板起一個電池終端的作用，其改進包括把所述端蓋板經所述端蓋組件內的一條導電通路電氣連接到所述電極之一上，其中所述端蓋組件在其中包括一個形成所述組件內的所述電氣通路的一部分的可彎曲導電件，所述端蓋組件進一步包括一個當達到一個預定溫度時用來使電流停止流經電池的熱響應裝置，而所述端蓋組件進一步包括靠近所述熱響應裝置的電阻裝置，所述電阻裝置隨電流通過引起發熱，所述電阻裝置呈現隨施加到其上的電壓增大而減小的電阻，其中所述熱響應裝置包括一個帶有彎曲表面的形狀記憶合金件，其中所述組件進一步包括響應所述形狀記憶合金件的表面曲率變化用來使所述可彎曲導電件運動的物理裝置，其中當電池溫度達到一個預定溫度時，所述形狀記憶件偏轉改變對其表面的至少一部分的曲率，使所述可彎曲導電件運動以斷開在所述端蓋板與所述電極之間的所述電氣通路，由此防止電流流經電池。
21．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述電阻裝置包括布置在所述外殼內的一個二極體，所述二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
22．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述電阻裝置包括由布置在所述外殼內的一個齊納二極體組成的二極體子組件，所述齊納二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
23．根據權利要求22所述的電化學電池，其中所述齊納二極體的一個終端電氣連接到所述組件的所述暴露的端蓋板上，其中齊納二極體的所述連接終端具有與所述暴露的端蓋板相同的極性。
24．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述組件是一種自主結構。
25．根據權利要求22所述的電化學電池，其中所述二極體子組件進一步包括連接到所述二極體終端之一上的一個導電件，所述導電件從二極體延伸並且電氣連接到一個同極性的電池終端上。
26．根據權利要求25所述的電化學電池，其中所述導電件的本體由電絕緣物圍繞著。
27．根據權利要求22所述的電化學電池，其中齊納二極體具有在約100與500微瓦特之間的瓦特數。
28．根據權利要求27所述的電化學電池，其中齊納二極體具有小於約5伏特的齊納電壓。
29．根據權利要求22所述的電化學電池，其中所述齊納二極體是一個晶片晶片。
30．根據權利要求25所述的電化學電池，其中所述二極體子組件是具有多邊形或蛋形形狀的晶片形式。
31．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述形狀記憶金屬件包括一個形狀記憶合金盤，其中所述盤帶有一個當達到預定溫度時在其厚度方向偏轉的彎曲表面。
32．根據權利要求31所述的電化學電池，其中所述盤具有在約0.05與0.5毫米之間的厚度。
33．根據權利要求20所述的電化學電池，其中響應所述記憶金屬件的表面曲率變化用來使可彎曲導電件運動的所述裝置，是一個布置在所述腔室內且與所述形狀記憶件物理連通的非導電件，從而當所述記憶件偏轉時，所述非導電件克服所述可彎曲導電件運動以斷開在所述端蓋板與所述電極之間的電氣通路。
34．根據權利要求33所述的電化學電池，其中所述電流分斷器組件進一步包括一個帶有暴露於電池內部的表面的壓力致動膜片、和響應所述膜片的偏轉用來使所述可彎曲導電件運動的裝置，其中當電池內的氣體壓力超過一個預定值時，所述膜片向所述組件的內部偏轉，使用來引起運動的所述裝置移動所述可彎曲導電件，由此斷開在所述端蓋板與所述電極之間的所述電氣通路，以防止電流流經電池。
35．根據權利要求34所述的電化學電池，其中響應所述膜片的偏轉用來使所述可彎曲件運動的所述裝置，是一個與所述膜片物理連通的非導電件，從而當所述膜片向所述組件的內部偏轉時，所述非導電件推壓所述可彎曲導電件以斷開在所述端蓋板與所述電極之間的電氣通路。
36．根據權利要求35所述的電化學電池，其中響應所述形狀記憶件中的表面曲率變化用來使所述可彎曲導電件運動的所述裝置、和響應所述壓力致動膜片的偏轉使所述可彎曲導電件運動的所述裝置是同一的非導電件。
37．根據權利要求33所述的電化學電池，其中所述導電件是一個塑料細長件。
38．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述組件進一步包括一個在所述腔室中且連接到所述殼體上的金屬支撐環，其中所述可彎曲導電件的一部分接觸所述支撐環，以完成在所述組件內的電氣通路，及其中當電池內的溫度或氣體壓力超過一個預定值時，在可彎曲導電件與所述支撐環之間的所述接觸斷開。
39．根據權利要求20所述的電化學電池，其中可彎曲導電件包括一個帶有通孔的盤，所述盤帶有一個外邊緣，一個可彎曲部分從外邊緣的一部分伸到所述孔中，其中所述外邊緣安置在所述端蓋組件內的一個絕緣件的表面上，並且所述可彎曲部分可響應所述形狀記憶件的偏轉而運動，以引起所述電氣通路的斷開。
40．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述電池進一步包括一個第二電流分斷組件，所述組件包括一個外殼、一個在外殼內的腔室、及一個由所述外殼密封的端蓋，所述第二組件在所述外殼與所述第二組件端蓋之間有一條穿過其中的導電通路，其中所述第二組件包括一個在所述腔室內用來防止電流流經所述組件內的所述電氣通路的熱響應裝置，所述熱響應裝置包括一個形狀記憶合金件，當所述組件內的溫度達到一個預定值時，該形狀記憶合金件可致動，使穿過所述第二組件的所述導電通路斷開，由此使電池停止工作。
41．根據權利要求20所述的電化學電池，其中所述電池是一種可再充電電池。
42．一種用於電化學電池的電流分斷器組件，所述組件是一個自主密封單元，所述單元包括一個外殼、一個在外殼內的腔室、及一個由所述外殼密封的端蓋，所述組件在所述外殼與所述端蓋之間有一條穿過其中的導電通路，其中所述組件包括一個用來防止電流流經所述組件內的所述電氣通路的熱響應裝置，而所述端蓋組件進一步包括靠近所述熱響應裝置的電阻裝置，所述電阻裝置隨電流通過引起發熱，所述電阻裝置呈現隨施加到其上的電壓增大而減小的電阻，所述熱響應裝置包括一個帶有一個彎曲表面的形狀記憶合金盤，其中所述盤定位在所述組件內以允許電流穿過所述盤的厚度，其中所述盤是可致動的，並且當所述組件內的溫度達到一個預定值時，所述盤表面的曲率改變，使穿過所述組件的所述電氣通路斷開。
43．根據權利要求42所述的電流分斷器組件，其中所述電阻裝置包括布置在所述外殼內的一個二極體，所述二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
44．根據權利要求42所述的電流分斷器組件，其中所述電阻裝置包括由布置在所述外殼內的一個齊納二極體組成的二極體子組件，所述齊納二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
45．根據權利要求44所述的電流分斷器組件，其中所述齊納二極體是一個晶片晶片。
46．根據權利要求42所述的電流分斷器組件，其中所述盤的厚度在約0.05與0.5毫米之間。
47．根據權利要求42所述的電流分斷器組件，其中所述組件可插入在具有在約3與6毫米之間厚度的一種可充電稜形電池中，其中所述組件形成在電池終端之一與一個相應電池終端之間的電氣通路的一部分。
48．一種用於電化學電池的電流分斷器組件，所述組件是一個包括一個外殼、一個在外殼內的腔室、及一個由所述外殼密封的端蓋的自主密封單元，所述組件在所述外殼與所述端蓋之間有一條穿過其中的導電通路，其中所述組件可插入在一個電池中以形成在電池電極之一與一個相應電池終端之間的電氣通路的一部分，其中所述組件包括一個形成所述電氣通路的一部分的可彎曲導電件、和一個當所述組件內的溫度超過一個預定值時用來防止電流流經所述電氣通路的熱響應裝置，所述熱響應裝置包括一個帶有一個彎曲表面的形狀記憶合金的熱響應盤，而所述組件進一步包括靠近所述熱響應裝置的電阻裝置，所述電阻裝置隨電流通過引起發熱，所述電阻裝置呈現隨施加到其上的電壓增大而減小的電阻，其中所述組件進一步包括響應所述熱響應盤的表面曲率變化用來使所述可彎曲導電件運動的物理裝置，其中當電池溫度達到一個預定溫度時，所述盤偏轉致動所述物理裝置，由此運動所述可彎曲導電件以斷開所述組件內的電氣通路。
49．根據權利要求48所述的電流分斷器組件，其中所述電阻裝置包括布置在所述外殼內的一個二極體，所述二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
50．根據權利要求48所述的電流分斷器組件，其中所述電阻裝置包括由布置在所述外殼內的一個齊納二極體組成的二極體子組件，所述齊納二極體帶有分別並聯電氣連接到所述電池的正和負終端上的一個正和一個負終端。
51．根據權利要求50所述的電流分斷器，其中所述齊納二極體是一個晶片晶片。
52．根據權利要求48所述的電流分斷器組件，其中用來使可彎曲導電件運動的所述物理裝置是一個布置在所述腔室內且與所述熱響應盤物理連通的非導電件，從而當所述盤偏轉時，非導電件推壓所述可彎曲導電件以斷開組件內的電氣通路。
53．根據權利要求48所述的電流分斷器組件，其中所述熱響應盤的厚度在約0.05與0.5毫米之間。
54．根據權利要求52所述的電流分斷器組件，其中所述電流分斷器組件進一步包括一個壓力致動膜片，該膜片形成所述組件外殼的一部分、且帶有暴露於所述組件外的環境的一個表面，該表面響應所述膜片的偏轉用來使所述可彎曲導電件運動，其中當所述膜片的暴露側上的氣體壓力超過一個預定值時，所述膜片向所述組件的內部偏轉，使所述非導電件推動所述可彎曲導電件，由此斷開在所述組件內的所述電氣通路。
全文摘要
一種用於電化學電池(215)的電流分斷器組件(220),可以是在電池建造期間可以單獨插入到電池中的自主密封單元。電流分斷器組件(220)特別適用於薄可再充電電池,並且當插入在電池中時形成在一個電池電極(211)與相應終端(245)之間的電氣通路的一部分。電流分斷機構包括一個薄熱響應件,該熱響應件最好包括一個帶有一個彎曲表面的形狀記憶金屬合金盤(250)。該電流分斷機構可以包括一個熱產生電阻裝置,最好是靠近熱響應件的一個齊納二極體(600)。當電池溫度超過一個預定值時,盤偏轉以使組件內的電氣通路斷開。
文檔編號H01H35/34GK1284206SQ98813308
公開日2001年2月14日 申請日期1998年8月19日 優先權日1997年8月22日
發明者傑弗裡·波伊裡爾, 保羅·切斯曼, 麥可·邁克德莫特, 珍妮·A·布雷斯, 雷納爾德·坎塔夫, 傑弗裡·休斯, 葉利那·科茲尼特索瓦, 布潘德拉·帕特爾, 亞歷山大·卡普蘭, 維埃特·維尤, 威廉·T·邁克休, 路西恩·P·方丹, 羅伯特·J·皮納爾特 申請人:杜拉塞爾公司