[發明專利]具有正熱系數外層的鋰電池

有效

• 申請號: 200680055431.1
• 申請日: 2006-06-23
• 公開（公告）號: CN101501882A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 菲利普·E.·帕汀;宋彥寧
• 申請（專利權）人: 波士頓電力公司
• 主分類號: H01M2/00
• 分類號: H01M2/00;H01M2/10;H01M2/34;H01M10/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許 靜

背景技術

一種正熱系數PTC層典型運用于一種二次電池，諸如：鋰離子二次電池，以提供對于電池外部的短路的保護，即：當供應一過電流或一過電壓時而中斷電流路徑。

典型PTC層包括隨著提高溫度而提高電阻率的材料。其概括為包括少量的半導體材料于一多晶陶瓷中，或具有碳粒嵌入于一片塑料或聚合物。當溫度達到一臨界點，半導體材料或具有嵌入碳粒的塑料形成對于電流的一障壁，且電阻極為快速升高。發生此舉的溫度可通過調整PTC材料的組成物而改變。PTC材料的此通-斷(on-off)行為有用于設備將由容易定義事件所損壞的情況，諸如：電池，其包括二次鋰離子電池。舉例而言，當暴露于一過電流情況，此正常導電的PTC層加熱且相變，使得電阻增大數個量級。一旦移除短路，PTC層冷卻且返回至其導電狀態。

典型而言，該PTC層要求其表面積為增大，以提高電池的操作電流額定值。即，針對于電池(尤其是：其具有大于約每個電池為3.0安培小時(Ah/cell)的一容量的電池)的高電流充電率，通常需要具有較大表面積的PTC層。然而，概括而言，于此技藝的整合有PTC層的電池，PTC層已經納入于電池之內，因而大為限制其表面積，同時占據電池之內的空間，因而亦降低電池的容量。

因此，需要一種新穎的電池設計，以順應具有較大表面積的一PTC層，使得針對于一種給定電池的PTC層的電流能力為最大化。

發明內容

本發明概括關于一種鋰離子電池，其整合了電池的電池殼體的外部的一或多個PTC層，本發明還關于包括多個這種電池的一種電池組，且關于備制這種電池的方法。

于一個實施例，本發明針對一種鋰離子電池，其包括：一第一端子，電連通于電池的一第一電極；一第二端子，電連通于電池的一第二電極；一電池殼體，其包括一封蓋，其電連通至電池殼體；及一正熱系數PTC層，電連通于第一端子且位于電池殼體的封蓋之上。較佳而言，該鋰離子電池還包括：一第一導電層與一第二導電層，其中，PTC層位于第一與第二導電層之間。較佳而言，第一導電層的至少一部分為第二端子的至少一構件、或是電連接至第一端子、更佳為第二端子的一構件。

于另一個實施例，本發明針對一種電池組，其包括多個鋰離子電池，其中，各個電池包括：針對于本發明的一種鋰離子電池的上述特征。

本發明還包括一種制造上述鋰離子電池的方法。該方法包括：形成一電池殼體，其包括電連接至該電池殼體的一封蓋。該電池殼體電絕緣于一第一端子而電連通于一第二端子。電連通于第一端子的一第一電極、與電連通于第二端子的一第二電極配置于電池殼體之內。該方法還包括：配置一迭層于該電池殼體之上。該迭層包括：于電池殼體之上的一第一導電層、一第二導電層、及于第一與第二導電層之間的一PTC層。該迭層電連通于電池的第一端子，且為電絕緣于電池殼體。第一導電層的至少一部分為第一端子的至少一部分，或為電連接至第一端子。

借著本發明，具有較大的表面積(例如：大于PTC層為電連通于端子的表面積)的一PTC層可整合至一鋰離子電池，而電池高度的增加為最小化。該大表面積為有利的，因為可允許電池的較高電流。即，較高的電流充電率可達成于本發明的電池，尤其是具有大于約3.0Ah/cell的一容量的電池。此外，借著本發明，其中，一PTC層配置于電池的電池殼體的外部，額外的空間可利用于電池殼體之內以容納更多的作用陰極與陽極材料(例如：膠狀卷(jelly?roll))，因而允許較高的容量。

附圖說明

圖1為本發明的一種鋰離子電池的一個實施例的分解代表圖。

圖2為圖1的鋰離子電池的橫截面圖。

圖3為圖1的鋰離子電池的俯視圖。

圖4(a)與圖4(b)為本發明的鋰離子電池的其它實施例的示意橫截面圖。

圖5為本發明的一種鋰離子電池的又一個實施例的示意橫截面圖。

圖6(a)與圖6(b)為示意圖，其比較不同電池形式因子的不同空間利用，包括：本發明的長橢圓形電池(圖6(a))、與包括并聯的二個18650電池的商用電池(圖6(b))。

圖7為示意電路，其顯示于本發明的個別電池當一起配置于一電池組而如何較佳連接。

具體實施方式

前述為將由本發明以下實施例的更特定說明而為顯明，如于伴隨圖式所示，其中，類似的參考符號為指不同視圖的相同部分。圖式未必依比例所繪制，而是強調示范本發明的實施例。