[發(fā)明專利]一種將保護(hù)電路內(nèi)置到電池帽蓋內(nèi)部的鋰電池

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910054516.3
• 申請(qǐng)日: 2009-07-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101604764A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂成學(xué);高學(xué)鋒;陳瑤;吳江峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海德朗能電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/36
• 分類號(hào): H01M10/36;H01M10/42;H01M2/34;H01M2/26;H01M2/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有保護(hù)電路的鋰離子電池，特別是一種將保護(hù)電路內(nèi)置到電池帽蓋內(nèi)部的鋰電池。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的充電式圓柱型鋰離子電芯，都是沒(méi)有加裝鋰電專用保護(hù)板的單體電芯，通常都是應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，如筆記本電腦、移動(dòng)DVD等數(shù)碼產(chǎn)品，根據(jù)具體應(yīng)用要求，將電池進(jìn)行串并聯(lián)組合，并加上相應(yīng)的保護(hù)電路后作成電池包，使用到特定的用電器中，與用電器通常是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)品的通用性不強(qiáng)。

由于便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，對(duì)使用高容量、可重復(fù)使用鋰電池的要求越來(lái)越廣泛，由于常見(jiàn)的圓柱型鋰電池最為普及，許多沒(méi)有加保護(hù)措施就直接加以使用，由于濫用導(dǎo)致的電池許多的安全問(wèn)題。所以目前對(duì)于鋰電池的應(yīng)用，都是采用了加裝保護(hù)板的設(shè)計(jì)。

對(duì)應(yīng)單只圓柱電池加裝保護(hù)板的設(shè)計(jì)，常見(jiàn)的有兩種形式

第一種形式，在電池的頭尾或者是側(cè)面加裝保護(hù)板：同類的在頭部、尾部或側(cè)面加有保護(hù)板的電池，存在一些問(wèn)題：

1、電池組外觀需要發(fā)生較大的變化：由于保護(hù)板具有一定的形狀，這些保護(hù)板一定具有一定的體積，當(dāng)保護(hù)板加裝到電池的任意位置后，電池組一定會(huì)發(fā)生形狀的改變。

2、存在絕緣隱患：由于保護(hù)板必須引入B+和B-兩個(gè)信號(hào)，通常信號(hào)都是通過(guò)鎳帶同電池殼身相連的，當(dāng)正極信號(hào)通過(guò)電池殼身側(cè)面和保護(hù)板相連時(shí)，電池的側(cè)面殼身實(shí)際上就是電池的負(fù)極，兩者之間必然存在電位差，一旦此處出現(xiàn)短路，實(shí)際上是電池內(nèi)部在出現(xiàn)了短路，此時(shí)保護(hù)板已經(jīng)失去保護(hù)作用，會(huì)導(dǎo)致電池出現(xiàn)安全隱患。另外一種可能是出現(xiàn)了電池組的電壓通過(guò)P-引出，如果是出現(xiàn)了P-鎳帶和電池的負(fù)極殼身短路現(xiàn)象，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)電池沒(méi)有輸出的現(xiàn)象。

第二種方式：將保護(hù)電路放置到電池的內(nèi)部的方式；現(xiàn)有技術(shù)中，也有將保護(hù)板系統(tǒng)設(shè)計(jì)到電池殼體內(nèi)部的電路，即將保護(hù)板放置到電池鋼殼空腔下方，構(gòu)成保護(hù)板內(nèi)置到鋼殼內(nèi)部的電池組。下面對(duì)將保護(hù)板放置到鋼殼內(nèi)部的方式進(jìn)行一下分析：

目前圓柱型鋰電池，通常都是使用電池的頭部帽蓋作為電池的正極，使用鋼殼的尾部作為電池的負(fù)極。儲(chǔ)存電能的電芯，放置在圓柱鋼殼的空腔內(nèi)部。電芯的靠近上部帽蓋部分，是電池的正極引出鋁帶，并將鋁帶焊接到電池帽蓋下部的鋁餅上，作為引出電池的正極，并且作為隔離電池內(nèi)外的分界，鋁餅的另外一面和圓環(huán)型的熱保護(hù)元件PPTC的一面電極相連，PPTC的另外一面電極和帶有凸起的帽蓋的外部相連，最終帽蓋作為電池的正極和用電器相連；空腔內(nèi)的卷繞電芯的下部，引出的鎳帶作為電池的負(fù)極，這個(gè)鎳帶焊接到電池的鋼殼內(nèi)部殼底部分，通過(guò)導(dǎo)電的鋼殼，作為電池的負(fù)極。

傳統(tǒng)的保護(hù)電路原理圖如圖1所示，電路構(gòu)成由專用集成電路U1，和充當(dāng)開(kāi)關(guān)作用的雙MOS構(gòu)成，這個(gè)典型電路是目前應(yīng)用最為普遍的一種方式，前面提到的內(nèi)置到電池殼體內(nèi)部的電池組，就是使用的這種形式的保護(hù)電路。這種電路的典型特征是起到開(kāi)關(guān)作用的MOS是放置在電池負(fù)極B-和整個(gè)電池組負(fù)極P-之間，而電池的正極B+和整個(gè)電池組的正極P+是公用的。如果將這個(gè)保護(hù)板放置到電池的殼體的內(nèi)部，通常的做法是將保護(hù)系統(tǒng)放置到電芯下方的位置，保護(hù)板的控制MOS放置到電池的下方鎳帶和鋼殼之間。無(wú)疑這會(huì)占用放置電芯的鋼殼空腔部分的體積，同時(shí)整個(gè)保護(hù)板也處于鋼殼內(nèi)部電池的電解液的包圍之中，會(huì)給保護(hù)板上的各種金屬帶來(lái)腐蝕作用，還要考慮保護(hù)板需要引入一個(gè)正極信號(hào)，這個(gè)信號(hào)的引入必然會(huì)帶來(lái)絕緣問(wèn)題。所以，這種結(jié)構(gòu)生產(chǎn)起來(lái)的難度非常大，成品率也很低。但如果想要將保護(hù)板放置到電池頭部帽蓋的部分，由于正極相連的鋁餅是導(dǎo)電的，這樣保護(hù)板必須連接的B-，P-的絕緣是無(wú)法克服的矛盾，生產(chǎn)中幾乎無(wú)法做到。

進(jìn)一步分析，這種方式的電池組上述問(wèn)題還會(huì)導(dǎo)致下面的問(wèn)題：

1、導(dǎo)致電池容量降低：圓柱電池的尺寸已經(jīng)是通用標(biāo)準(zhǔn)，將保護(hù)板放置到電池殼體的空腔下部后，保護(hù)板占用了鋼殼內(nèi)部空腔的體積，必然會(huì)導(dǎo)致空腔內(nèi)部的有效容積減少，導(dǎo)致可以放置的電池的活性材料的容積減少，直接導(dǎo)致電池的容量下降，電池為配套設(shè)備的供電時(shí)間縮短。

2、保護(hù)板被腐蝕的可能：為了使的保護(hù)板上的一些其它金屬免于受到電解液的腐蝕，保護(hù)板必須使用特殊材料進(jìn)行密封隔離，增加成本的同時(shí)也會(huì)留下密封不良的隱患；而且，當(dāng)電解液腐蝕到其它金屬雜質(zhì)后，會(huì)給電池帶來(lái)了不可預(yù)估的其它安全隱患。