CN102646547B - 锂离子电池保护器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池保护器，包括由壳体构成的密闭扁平腔体，腔体内有两个正温度系数热敏电阻PTC1和PTC2，以及双金属片组合开关。其中PTC1与双金属片组合开关串联连接，他们与PTC2并联连接形成组合体，两带状金属电极分别穿过壳体与上述组合体两端连接。本发明在电路发生过电流或过温度情况时，可通过双金属片发生形变实现组合开关的通断，实现锂离子电池过热过电流双重保护。

Description

锂离子电池保护器

技术领域

本发明涉及过热及过电流防护用电子元器件，具体涉及一种锂离子电池过热过电流双重保护器。

背景技术

锂离子二次电池越来越广泛的应用到各种便携式电器设备当中，包括手机、平板电脑、笔记本电脑、游戏机、数码相机、GPS等数码设备，以及各种便携式电动工具。其具有容量大，体积小的优点，是目前电池市场的主流。但是，锂离子二次电池在遇到短路、过充电等异常情况时，容易引起电池剧烈升温，此时如果没有保护措施，就会发生***、燃烧等恶性事故。所以，锂离子二次电池必须强制安装过温、过电流保护装置。

目前，锂离子二次电池采用的保护方案主要有以下三种： 高分子PTC自恢复保险丝、温度保险丝和双金属保护器。

高分子PTC自恢复保险丝实际上是具有正温度系数特性的热敏电阻，当电路中电流增大引起温度升高时，或者由于外部环境温度升高，造成其温度升高到某个特定温度值以上时，其电阻值从低电阻状态转变为高电阻状态，从而起到限流作用。当温度下降后，其又可以恢复到低电阻状态。因此从理论上讲，高分子PTC自恢复保险丝可以同时起到过电流和过温度保护作用。但是，由于受到材料方面的限制，目前其保护温度往往在90℃以上，超过锂离子二次电池的允许的使用温度。因此，高分子PTC自恢复保险丝只能作为过电流保护使用。

温度保险丝的工作原理是：当电池温度超过低温合金熔点时，低温合金丝熔化断开，造成电路开路。由于这是一次性保险丝，不适合目前免维护电池的发展趋势，已逐渐为市场所淘汰。

双金属保护器是利用双金属片在特定温度下的开关特性，起到过温度保护的作用。由于其开关温度可以精确控制，并且可以自恢复、重复使用，目前在锂离子二次电池过温度保护领域日益受到关注。其主要缺点是不能实现精确的过电流保护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同时具有过热过电流双重保护的锂离子二次电池用元器件，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种锂离子电池保护器，包括由壳体构成的密闭扁平腔体，腔体内有两个正温度系数的热敏电阻PTC1和PTC2，以及双金属片组合开关。其中热敏电阻PTC1与双金属片组合开关串联连接，串联连接后的结构与热敏电阻PTC2并联连接形成组合体，两带状金属电极分别穿过密闭扁平的腔体与上述的组合体的两端连接。

所述正温度系数热敏电阻PTC1为高分子PTC热敏电阻，其电阻值不超过20mΩ；

所述正温度系数热敏电阻PTC2为高分子PTC热敏电阻或者陶瓷PTC热敏电阻，优选高分子PTC热敏电阻；

所述PTC2的电阻值大于PTC1电阻值；

所述双金属片组合开关包括：带有金属触点的弹簧片，弹簧片的下面有一双金属片，当环境温度到达某个特定温度值时，双金属片发生形变，带动弹簧片运动，引起与弹簧片相连接的金属触点运动。

本发明在正常情况下，双金属组合开关处于闭合状态，电路正常工作。当电路发生过电流或过温度情况时，正温度系数热敏电阻温度升高引起双金属片发生形变或直接引起双金属片发生形变，导致双金属片组合开关断开，PTC1的分流作用停止，引起PTC2处于高温高电阻状态，对电路进行限流保护，同时其处于高温状态，也会持续对双金属片加热，使其处于断开锁定状态。进而可以实现过热过电流的双重保护。

附图说明

图1为本发明结构电路示意图。

图2是本发明的结构示意图，其中：

1，    带状金属电极

2，    带状金属电极

3，    热敏电阻PTC1

4，    热敏电阻PTC2

5，    双金属片

6，    金属弹簧片

7，    金属触点

8，    腔体。

具体实施方式

下面结合附图1及附图2进一步说明本发明。

本发明包括一对成直线排列的带状金属电极1和2，两带状金属电极穿过腔体8与内部的组合体连接；PTC热敏电阻（PTC1）3和PTC热敏电阻（PTC2）4的下侧电极都与带状金属电极1电连接；PTC热敏电阻（PTC2）4的上侧电极与带状金属电极2电连接；金属弹簧片6一端固定在带状金属电极2上且与其电连接；金属触点7位于金属弹簧片6的另一端，其在正常态下与PTC热敏电阻（PTC1）3的上侧电极接触；双金属片5位于金属弹簧片6的下方。

PTC热敏电阻（PTC1）3及PTC热敏电阻（PTC2）4为正温度系数热敏电阻，且PTC2的电阻值大于PTC1电阻值。其中，PTC热敏电阻（PTC1）3为高分子PTC热敏电阻，其电阻值不超过20mΩ，优选10 mΩ以下，最大正常通过电流1.5A，动作保护电流3.0A；PTC热敏电阻（PTC2）4为高分子PTC热敏电阻或者陶瓷PTC热敏电阻，优选高分子PTC热敏电阻，其电阻值为200mΩ，最大正常通过电流0.2A，动作保护电流0.5A；双金属片5断开温度为80℃。

上述结构壳体及引出电极都是扁平状，适合安装在锂离子二次电池表面，作为过温度及过电流保护装置使用，具有以下两种保护情况：

1）电路电流不超过1.5A时，电池正常工作。当锂离子二次电池短路时，电路中电流突然增大，一般超过10A以上，引起PTC热敏电阻（PTC2）4处于高温高电阻状态，同时其热量使得双金属片向上弯曲，引起金属弹簧片6向上运动，带动金属触点7运动，从而实现金属触点7与PTC热敏电阻（PTC1）3的上侧电极脱离接触。这时，由于PTC热敏电阻（PTC2）4处于高电阻状态，同时PTC热敏电阻（PTC1）3断开连接，整个装置处于高电阻状态，对电池电路实现限流保护。

2）当锂离子二次电池过充电，电池温度升高超过80℃时，双金属片向上弯曲，引起金属弹簧片6向上运动，带动金属触点7运动，从而实现金属触点7与PTC热敏电阻（PTC1）3的上侧电极脱离接触，使得PTC热敏电阻（PTC1）3断开连接。这时，电路中电流全部通过PTC热敏电阻（PTC2）4为1.5A，超过其动作保护电流0.5A。引起其处于高温高阻状态，整个装置处于高电阻状态，对电池电路实现限流保护。

Claims (2)

1.一种锂离子电池保护器，包括由壳体构成的密闭扁平的腔体，其特征在于：所述腔体内包括第一热敏电阻、第二热敏电阻和双金属片组合开关，所述第一热敏电阻与双金属片组合开关串联连接，串联连接结构与所述第二热敏电阻并联连接形成组合体，两带状金属电极分别与所述组合体的两端连接，所述双金属片组合开关包括带有金属触点的弹簧片，弹簧片的下面有一双金属片，双金属片发生形变，带动与弹簧片相连接的金属触点运动；其中，所述两带状金属电极为第一带状金属电极和第二带状金属电极，第一热敏电阻和第二热敏电阻与第一带状金属电极电连接，第二热敏电阻与第二带状金属电极电连接，弹簧片一端固定在第二带状金属电极上并与其电连接。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池保护器，其特征在于，所述第二热敏电阻为高分子PTC热敏电阻。