[发明专利]电池

说明书

发明领域

本发明涉及电池。

发明背景

一般，具有高能量密度的电池如锂二次电池设有保护电路板，以防止电池性能下降或因过充电或过放电引起的电池故障。

图4所示为设有保护电路板104的电池100的分解透视图。图5为电池100的电路框图。所述电池100包括其上设有保护电路板101的电池主体103，其容置于合成树脂材质的外壳102。

保护电路板101具有有源元件如IC(集成电路)和FET(场效应晶体管)结合于矩形印刷电路板。所述保护电路板101通过一对正极引线和负极引线105A、105B以及PTC(正温度系数)元件106连接至电池主体103。保护电路板101具有一对设于其表面上的正极和负极外部端子以连接至外部装置。所述外部端子104A、104B通过设于外壳102的各自开口107向外部暴露。

当电池100的电压超过由于过充电或过放电引起的设定值或当电池100以超过由外部短路或类似情况引起的设定值的电流放电时，在保护电路板101上的IC检测到所述电流或电压以使得FET实施开关操作，从而将电池主体与外部电路断开。当所施加的电压超过设定值或过流电流随后被停止，IC检测到后将使得FET再次实施开关操作，从而恢复外部电路和电池主体103之间的连接。

但是，保护电路板101价格昂贵，而且需要耗费复杂的工艺才能将所述保护电路板101设于电池主体103之上，增加了电池100的成本。

另一方面，即使外部短路或其他问题发生于电池具有较小尺寸和低容量的情况下时，一般不可能发生危险如破裂以及燃烧。因此，此类电池无需先进复杂的保护机构如保护电路板101。因此，可采用包括廉价无源元件作为保护机构的电池。图6所示为此类电池110的电路框图。所述电池经设计以通过一电流熔断器111取代保护电路板101来保护电池主体112。当超过设定熔断电流值的电流流过电流熔断器111时，设于其中的熔断器元件自身发热烧断，断开电路。

此类小型低容量电池110有时在包、口袋或类似物中携带。在这种情况下，电池110的外部端子113A、113B可与金属项链、硬币等接触，引起外部短路。由这种外部短路引起的电流不会大到引起温度上升得如此显著使得电池主体112性能下降、燃烧及破裂。但是，当设于电流熔断器111中熔断器元件自身发热时其将被烧断。不象包括保护电路板101的电池，由熔断器元件断开的电路不会恢复，即使短路电流中断。因此，虽然所述的电池主体112仍可使用，电池110却只能被回收了。

发明简述

本发明的电池包括：电池主体，其上设有一对正极和负极端子；一对外部正极和负极端子，用来将一对正极和负极端子连接至外部装置；以及保护元件，设于所述端子和外部端子之间，其中所述保护元件为包括一热断开装置的无源元件。

热断开装置用作本发明保护元件，在电池经历过充电、过放电、外部短路或类似情况时发热。当所述电池经历过充电、过放电、外部短路或类似情况时，电池的温度升高超过设定值，设于热断开装置中的熔断器元件作为本发明保护元件检测到该烧断热量。这使得电池主体与外部电路断开，防止电池主体产生性能下降、破裂、燃烧等。因此，使用热断开装置将可能无需使用任何昂贵复杂的保护机构如保护电路板来保护所述电池，并且降低了生产成本。

而且，不象电流熔断器等，所述热断开装置检测到由电池主体产生的热来烧断。因此，当小短路电流流经时，所述热断开装置并未将电路与电池断开。因此，在电池主体仍可使用时，电池也要被回收的问题被避免了。

作为本发明电池的保护元件，可与其他无源元件结合使用为热断开装置。但是，由于单独使用热断开装置足以保护电池主体，优选单独使用热断开装置。这可降低一部分成本及简化电池装配步骤，有可能进一步降低生产成本。

与电流熔断器相比，设于热断开装置中熔断器元件具有极低内阻，并且通电时很难自身发热。但是，当所述电池保持短路时间过长或大电流短时间内通过熔断器元件，熔断器元件有可能烧断。在这种情况下，虽然电池主体还可使用，电池必须回收了。

为了避免这类问题，可采用具有高熔断温度的热断开装置。但是，这种结构不是优选的，因为所述电路不易被断开，即使由于误用如将外部端子误连接至外部电源上而使电池主体产生大量的热。

有效的是调节外部端子间的电阻R以满足以下关系式：

R＞Vt/It

其中Vt表示从电池短路开始放电起时间t变化时在外部端子间的电压；及It表示相应于时间t的热断开装置的熔断电流。