[实用新型]二次电池用多层电极板

说明书

本实用新型涉及一种二次电池用多层电极板，尤其涉及一种特别适用于锂离子电池的具有保安功能且能增加电极板的结合力的多层电极板，可以防止因充电过度或因内部短路而引起的高热或爆炸，而有效地增加电池的安全性并延长电池寿命。

随着二次电池的普及，有关二次电池的充电亦日形重要。尤其在如何使二次电池以适当充电电压、充电电流、充电时间充电，以避免结构受损上，更有多种方案，其中一种是通过在充电电路中配置一具正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)性质的电阻，亦即其电阻系数会因温度的升高而增加的电阻。

所谓具有PTC性质的材料大都由导电塑胶材料所构成，例如高分子正温度系数(Polymer Positive Temperature Coefficient，PPTC)材料，通过选择适当塑胶结晶温度与导电添加剂的比例，而可使导电塑胶在温度达到塑胶结晶温度时，迅速增加其电阻系数，而有效地降低通过的电流流量。

具PTC性质的材料原来被用作为可恢复性保险开关。于1981年，在美国专利第4,255,98号中公开了利用该材料作为防止电池短路的安全装置。通过使用该安全装置，当充放电电流过大而造成温度上升时，其电阻系数将增大，而有效地降低通过的电流，从而抑制电池温度的上升。因此，可防止电池过度充电或是外部电路短路所造成的危险。

此外，例如美国专利第5,592,068号亦公开了在充放电电路中串联一正温度系数电阻作为安全装置，以防止电池受到一过大电流的充电，进而防止电池因温度过度上升，而造成电池的损坏或是起火或是爆炸。此对于锂离子电池而言尤其重要。

但前述各专利案所公开的安全装置皆属于电池的外部电路的一部分，因而若是发生电池内部短路的话，由于该在外部的安全装置并不会感受到该内部短路电流，而无法适时进行保护，终究还是导致电池毁损或爆炸。

事实上，在许多锂离子电池的安全测试中，例如铁钉穿刺测试，或是UL1642的挤压测试、高温充电测试等，都显示出多种会引起电池内部短路的可能，会使得电池经由内部回路而大量放电，并导致电池高热而发生爆炸或起火。虽然此种危险可通过使用可热熔的隔离膜而减低，然而仍不是非常有效。

本实用新型的目的之一在于提供一种具有PTC性质的二次电池用电极板，在电极板的温度升高时，可因极板本身内阻的增加，而有效地降低电流的通过量，防止电池因短路产生高热而起火爆炸，有效地增加电池的安全性。

本实用新型的另一目的在于提供一种兼具有较佳粘合力的二次电池用电极板，不仅使电极板具有保护功能，并能在电池组装及使用时不易剥落，而延长电池寿命。

为达到上述目的，根据本实用新型的二次电池用电极板，其特征在于包含：

一金属箔板，以供外接电路；

至少一极板反应层，供产生反应而进行充放电；以及

至少一PTC材料层，位于该金属箔板与该极板反应层之间。

通过使用上述结构，由于在金属箔板与极板反应层之间加了一层PTC材料层，当电池内部短路而升温时，该PTC材料层将能马上感应到该温度变化，而使极板反应层和金属箔板间的界面电阻大幅上升，进而导致内部回路的电阻也大幅上升，使得短路电流下降，而可以限制电池的温升，进而防止电池的损坏、起火、甚至爆炸等。另外，当PTC材料层由PPTC材质构成时兼有强化极板反应层与金属箔板间的结合程度的效果。

图1显示一现有二次电池的内部配置及以外部安全装置的示意电路图。

图2显示一根据本实用新型而制成的二次电池用电极板的剖面示意图。

图1显示一现有二次电池的内部配置以及外部安全装置的配置位置的示意电路图。如图1所示，电池1在使用时大体可分成电池本身的内部电路2和外部电路3。电池1的构造大体上包含正极板4与负极板5，以及位于其间的隔离膜6。已知的保护方法是在外部充电或放电电路中设置一PPTC电阻7而达成过载或过充保护功能。

在该方法中，当发生内部短路时，将在电池内部自成一回路，如图1中的线段8以及箭号所示，而无法由外部的PPTC电阻保护。