集成有保護裝置的充電電池的製作方法

2023-06-26 05:30:41

專利名稱：集成有保護裝置的充電電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種充電電池，特別是，涉及一種具有保護裝置的充電電池。
背景技術：
在諸如行動電話、筆記本電腦、數位相機之類的可攜式的電氣或者電子裝置中要 使用諸如鋰離子電池之類的充電電池，以為電子裝置提供能源。在這種充電電池中配備有 PTC(正溫度係數)部件，特別是PPTC(高分子聚合物正溫度係數)部件作為保護裝置，以在 充電電池充電或者放電時防止出現短路，過電流，或者防止電池過充電的異常高溫。圖1是顯示傳統充電電池的立體示意圖。例如鋰離子類型的充電電池100包括 作為兩個引出電極中的一個電極(例如正極)的殼體101、一體地設置在殼體101上的蓋板 111、以及作為兩個引出電極中的另一個電極(例如負極)的外連接柱102，其中連接柱102 和蓋板111之間設有絕緣材料，以在二者之間實現電絕緣。連接柱一般為鉚釘結構並設置 在充電電池100的蓋板111上。圖2是顯示圖1所示的傳統的充電電池配置保護裝置的剖 視示意圖。該保護裝置為一 PTC(正溫度係數)部件103，並包括具有導電性的聚合體元 件104、分別配置在聚合體元件104兩側的例如由鎳片或者箔材料製成的金屬導電層105和 106、配置在金屬層105上的導電層107、通過至少兩個焊接部109焊接在蓋板111上的導電 層110、以及用於電連接導電層106和導電層110的例如由導電粘合劑或釺焊膏形成的連 接層108。在上述結構中，該導電層110和作為PTC部件103的其中一個電極的導電層106 通過連接層108電連接，作為PTC部件103的另一個電極的導電層107與鋰離子充電電池 100的保護電路板或外電路(未示出)連接，從而將PTC部件103連接在充電電池100和外 電路之間，實現PTC部件103對充電電池100的過電流和/或過充電的安全保護功能。在上述傳統的設有保護裝置的充電電池100中，需要在蓋板111上首先通過焊接 部109連接導電層110。這種導電層110例如可以由鎳片形成，一般厚度為0. 05-2.0毫米。 具有這種厚度的額外鎳片與充電電池100的正極或者負極(導電層105或者106)連接，造 成了充電電池100的內阻增加，降低了充電電池本身的效率；這種額外的鎳片還會造成充 電電池的熱量傳遞損失，以至於PTC部件103的過充電保護效果被削弱或過充電保護啟動 滯後；另外，連接層108和鎳片形式的導電層110的引入也使充電電池100的製造工藝複雜 和製造成本提高。實用新型的內容本實用新型所解決的技術問題在於提供一種集成有保護裝置的充電電池，其保護 裝置直接設置在連接柱上，能夠減少整個電池組的阻抗，改善電池組的性能，延長電池的使 用時間。根據本實用新型的一個方面，提供一種集成有保護裝置的充電電池，包括殼體， 所述殼體內部容納電極堆與電解質，所述殼體上一體地設有蓋板；以及從所述殼體內部向 外伸出並與所述蓋板電絕緣的連接柱，在所述連接柱上設有與所述連接柱直接電連接的保 護裝置。[0008]在上述充電電池中，所述保護裝置為正溫度係數部件。在上述充電電池中，所述正溫度係數部件包括具有導電性的聚合體元件；以及 配置在所述聚合體元件的第一側的第一導電層。在上述充電電池中，所述聚合體元件的與所述第一側相對的第二側通過焊接或導 電性粘合劑與所述連接柱電連接。在上述充電電池中，所述連接柱為鉚釘結構或螺母螺栓結合的結構。在上述充電電池中，所述蓋板上設有通孔，所述電解質通過所述通孔供給到所述 殼體內，並且所述通孔上設有蓋體。在上述充電電池中，所述蓋板上設有用做安全閥的薄層。根據本實用新型的充電電池，在連接柱上設有保護裝置，作為保護裝置的PTC部 件貼近電池芯，與電池芯熱連接，可以提供更好的過充電(過溫)保護功能；鋰離子充電電 池的保護裝置直接設置在連接柱上，而不需要用做連接結構的連接層或連接條，這樣可以 簡化後續電池組的製造工藝，減少了鎳帶的使用長度、數量和點焊次數，從而降低了整個電 池組的製造成本；改善電池尺寸空間；進一步地，能夠減少整個電池組的阻抗，改善電池組 的性能，延長電池的使用時間。

本發明將參照附圖來進一步詳細說明，其中圖1是顯示傳統充電電池的立體示意圖；圖2是顯示圖1所示的傳統的充電電池配置保護裝置的剖視示意圖；圖3是顯示根據本實用新型的具有保護裝置的充電電池的俯視圖；以及圖4是顯示沿圖3中的A-A線的局部剖視圖。
具體實施方式
雖然將參照含有本實用新型的較佳實施例的附圖充分描述本實用新型，但在此描 述之前應了解本領域的普通技術人員可修改本文中所描述的實用新型，同時獲得本實用新 型的技術效果。因此，須了解以上的描述對本領域的普通技術人員而言為一廣泛的揭示，且 其內容不在於限制本實用新型所描述的示例性實施例。參見附圖3和4，其中圖3是顯示根據本實用新型的具有保護裝置的充電電池的 俯視圖，圖4是顯示沿圖3中的A-A線的局部剖視圖。根據本實用新型的一種示例性實施 例的充電電池10例如可以是一種鋰離子充電電池，包括殼體，所述殼體例如由鋁、鋼等金 屬薄板製成，並且其內部容納用於產生電能的電極堆和電解質，所述殼體上一體地設有蓋 板1 ；以及從蓋板1內部向外伸出並與蓋板1通過絕緣材料4電絕緣的連接柱2，在連接柱 2上設有與連接柱2直接電連接的保護裝置3。在蓋板1的內部，在連接柱2還與集電元件 5電連接。例如，蓋板1可以是充電電池10的正極，而連接柱2和集電元件5可以是充電電 池10的負極。在本實用新型的一種示例性實施例中，保護裝置3為正溫度係數(PTC)部件，進一 步地，可以是高分子聚合物正溫度係數(PPTC)部件。這種正溫度係數部件包括具有導電 性的聚合體元件6 ；以及配置在聚合體元件6的第一側的第一導電層7。聚合體元件6 —般為層狀的，並且由分散有作為導電性填充物的炭黑的導電性聚合物(例如聚乙烯)形成。 作為引出電極的導電層7例如可以是鎳片、鍍鎳鋼片、銅片、鋁鎳複合片等導電性良好的金 屬片。進一步地，聚合體元件6的與所述第一側相對的第二側通過焊接與連接柱2的暴露 在蓋板1外部的表面電連接。連接柱2為由導電性能良好的諸如鎳，鋼，銅之類的金屬材料 製成鉚釘結構。具體而言，連接柱2包括圓柱部分和從圓柱部分的一端徑向延伸的凸緣部 分。圓柱部分從蓋板1的外部延伸到蓋板1的內部，凸緣部分暴露在蓋板1的外部，圓柱部 分的位於蓋板1內部的一端通過鉚接方式與集電元件5電連接。由於連接柱2的凸緣部分 和圓柱部分具有相對較厚的厚度，從而允許將保護裝置3的聚合體元件6直接通過焊接或 導電性粘合劑採用回流焊工藝電連接在連接柱2的凸緣部分上，使PTC部件與鉚釘結構的 連接柱2形成為一個整體，而不會破壞連接柱2本身的結構並影響連接柱的導電性能。可 選地，圓柱部分的位於蓋板1內部的一端具有螺紋，並且連接柱2為螺母螺栓結構，從而通 過螺栓螺母連接方式使集電元件5與圓柱部分電連接。進一步可選地，圓柱部分的位於蓋 板1內部的一端可以直接通過焊接與集電元件5電連接。在上述結構中，保護裝置3是聚合體元件6與連接柱2電連接，從而使連接柱2作 為保護裝置3的一個電極，而第一導電層7作為保護裝置(正溫度係數部件)3的另一個電 極並與鋰離子充電電池10的保護電路板或外電路(未示出)電連接，從而將保護裝置3連 接在充電電池10和外電路之間，實現保護裝置對充電電池10的過電流和/或過充電的安 全保護功能。根據本實用新型的鋰離子充電電池10，在連接柱2上設有保護裝置，可以避免充 電電池10因短路、過充電和過電流等異常狀況導致的安全性問題和可靠性降低的缺陷；充 電電池10的PTC部件貼近電池芯，與電池芯熱連接，可以提供更好的過充電(過溫)保護 功能；鋰離子充電電池10的保護裝置3直接設置在連接柱2上，而不需要用做連接結構的 連接層(例如鎳片、箔片等)，這樣可以簡化後續電池組(電池包)的製造工藝，減少了鎳帶 的使用長度、數量和點焊次數，從而降低了整個電池組的製造成本；由於不需要用做連接結 構的連接層(例如鎳片、箔片等)，減少了焊點，由此減少了整個電池組的阻抗，改善了電池 組的性能，延長了電池的使用時間。在進一步地是示例性實施例中，蓋板1上設有通孔8，通過通孔8可以將電解質供 給到蓋板1內，並且通孔8上設有蓋體(未示出)，以對蓋板1的內部進行密封。蓋板1上 可以進一步設有用做安全閥的薄層9，以在蓋板1的內部壓力較大時，薄膜9自動破裂，防止 整個充電電池爆裂。進一步地，作為充電電池10的上蓋的蓋板1上可能還設有固定凹槽等 輔助結構。根據本實用新型的進一步地的示例性實施例，在聚合體元件6的與第一側(即設 置第一導電層7的那一側)相對的第二側可以設有第二導電層，所述第二導電層通過焊接 與連接柱2電連接。在詳細說明本實用新型的較佳實施例之後，熟悉本領域的技術人員可清楚的了 解，在不脫離隨附權利要求的保護範圍與精神下可進行各種變化與改變，且本實用新型亦 不受限於說明書中所舉示例性實施例的實施方式。
權利要求一種集成有保護裝置的充電電池，包括殼體，所述殼體內部容納電極堆和電解質，所述殼體上一體地設有蓋板；以及從所述殼體內部向外伸出並與所述蓋板電絕緣的連接柱，其特徵在於，在所述連接柱上設有與所述連接柱直接電連接的保護裝置。
2.如權利要求1所述的充電電池，其特徵在於，所述保護裝置為正溫度係數部件。
3.如權利要求2所述的充電電池，其特徵在於，所述正溫度係數部件包括 具有導電性的聚合體元件；以及配置在所述聚合體元件的第一側的第一導電層。
4.如權利要求3所述的充電電池，其特徵在於，所述聚合體元件的與所述第一側相對 的第二側通過焊接或導電性粘合劑與所述連接柱電連接。
5.如權利要求1-4中的任一項所述的充電電池，其特徵在於，所述連接柱為鉚釘結構 或螺母螺栓結合的結構。
6.如權利要求1-4中的任一項所述的充電電池，其特徵在於，所述蓋板上設有通孔，所 述電解質通過所述通孔供給到所述殼體內，並且所述通孔上設有蓋體。
7.如權利要求1-4中的任一項所述的充電電池，其特徵在於，所述蓋板上設有用做安 全閥的薄層。
專利摘要公開了一種集成有保護裝置的充電電池，包括殼體，所述殼體內部容納電極堆與電解質，所述殼體上一體地設有蓋板；以及從所述殼體內部向外伸出並與所述蓋板電絕緣的連接柱，在所述連接柱上設有與所述連接柱直接電連接的保護裝置。該充電電池的保護裝置直接設置在連接柱上，能夠減少整個電池組的阻抗，改善電池組的性能，延長電池的使用時間。
文檔編號H01M10/0525GK201717324SQ20102017828
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者董湧, 陳力 申請人:瑞侃電子(上海)有限公司