JP5235949B2 - 安全素子アセンブリー - Google Patents
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Description
このうち、高容量二次電池の場合には、安全性のためにPTCアセンブリーが装着されることが要求される。例えば、ノート型パソコンや、携帯電話などのモバイル機器には、安全性をさらに保証するために、PTCアセンブリーが備えられた二次電池が適用されることが望ましい。一方、高出力二次電池の場合には、PTCアセンブリーが要求されない。例えば、電動ドリルや、電気自動車のように安全性よりは高出力が要求されるデバイスには、PTCアセンブリーが備えられていない二次電池が適している。したがって、高容量及び高出力電機電子デバイスの使用条件によって、二次電池を別途の規格で製造及び管理しなければならない。
さらに、前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、前記安全素子及び第2金属薄板は、第1金属薄板の第2領域が外部に露出されるように少なくとも一部が切開される。
さらに、前記第1金属薄板と第2金属薄板との間には、絶縁体がさらに設けられる。
さらに、前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、前記第1金属薄板は、円形であり、前記第2金属薄板は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、前記安全素子は、リング状の一部が切開されたPTC素子であり、前記絶縁体は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、前記安全素子の内周壁の内側に形成された空間に位置する。
また、前記安全素子の側壁には絶縁体が位置し、前記第1金属薄板の全長は、前記安全素子の長さと前記絶縁体の長さとの和より長い。
第1に、PTC素子の両面に複数の金属薄板が形成され、複数の金属薄板の形状を異ならせることによって、複数の金属薄板が露出される領域をそれぞれ形成して、同一規格で製造された標準化した二次電池を、高出力用または高容量で二次電池の使用条件によって共通的に使用できる。
第3に、安全素子アセンブリーが二次電池の上部、下部、または側部の外部に設けられることによって、同一規格で製造された標準化した二次電池を共通的に使用できる。
図1は、本発明の一実施形態による安全素子アセンブリー100を分離して図示したものである。
ポリマー系伝導性複合体は、ポリマー、伝導性フィラー、酸化防止剤、及び過酸化物架橋剤の混合物で構成されうる。ポリマーには、溶融指数1ないし10の高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリプロピレン(PP)及びエチレン/ポリプロピレン重合体などの高分子化合物が使われうる。伝導性フィラーには、カーボンブラックや、カーボンファイバーまたはニッケルなどの金属材や金属酸化物が使われうる。
もし、特定の温度以上に上昇するか、または過電流が流れれば、前記PTC素子101内のポリマーが膨脹することによって、伝導性粒子間の間隔が広くなって導電経路が遮断されるので、前記PTC素子101は導電性が急激に低下する。
前記第2金属薄板103は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしている。 前記第2金属薄板103は、前記第1金属薄板102に対して積層するとき、前記第1金属薄板102の第2領域Aが外部に露出されるように、円の一部が切開されている。
ここで、前記二次電池300には缶301が設けられ、前記缶301の内部には、正極板、セパレータ及び負極板がジェリー・ロール型に巻き取られた電極組立体(図示せず)が収容され、前記缶301は、いずれか一つの電極板と電気的に連結されて正極または負極の極性を持つ。
前記第1金属薄板102の上面には、PTC素子101及び絶縁体104が設けられている。前記PTC素子101は、前記第1金属薄板102に対して熱圧着によって結合されている。
前記PTC素子101及び絶縁体104の上面には第2金属薄板102が設けられている。前記第2金属薄板103は、前記PTC素子101に対して熱圧着によって結合されている。
これにより、二次電池300は、環境条件によって安全素子アセンブリー100が要求される電機電子デバイスと、要求されない電機電子デバイスとに共通的に適用できる。すなわち、標準化した同じ規格の二次電池300は、高出力及び高容量が要求される電機電子デバイスの種類によって前記安全素子アセンブリー100を選択的に利用できる。
図4は、本発明の他の実施形態による安全素子アセンブリー400を分離して図示したものである。
図4を参照すれば、前記安全素子アセンブリー400は、安全素子401と、第1金属薄板402と、第2金属薄板403と、絶縁体404とを備える。
前記安全素子401は、PTC素子でありうる。
前記第1金属薄板402は円形である。前記第2金属薄板403は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしている。前記第2金属薄板403は、第1金属薄板402に対して積層する時、前記第1金属薄板402の第2領域Aが露出するように一部が切開されている。
さらに、前記絶縁体404の切開された直線部分404aの長さl2は、前記PTC素子401の切開された直線部分401aの長さl1と同一である。前記絶縁体404の厚さt2は、PTC素子401の厚さt1と同一である。
図5は、図4の安全素子アセンブリー400が二次電池300に装着された状態を図示した底面図であり、図6は、図4の安全素子アセンブリー400が二次電池300に装着された状態を示した側断面図である。
図7は、本発明のさらに他の実施形態による安全素子アセンブリー700を分離して図示したものであり、図8は、図7の安全素子アセンブリー700が二次電池300に装着された状態を図示したものである。
前記安全素子701は、PTC素子でありうる。
前記PTC素子701の上面には第1金属薄板702が位置し、前記PTC素子701の下面には第2金属薄板703が位置する。前記絶縁体704は、前記第1金属薄板702と第2金属薄板703との間に位置する。
本実施形態のPTC素子701、第2金属薄板703、及び絶縁体704は、図1に図示されたPTC素子701、第2金属薄板703、及び絶縁体704とそれぞれ対応する形状であり、同じ曲率半径を持っているので、ここでは説明を省略する。
これにより、第1金属薄板702の露出された第2領域A及び第2金属薄板703の露出された領域Bには、二次電池300の使用条件によって外部リードプレート310、320の端部が選択的に溶接できる。
図9及び図10を参照すれば、前記安全素子アセンブリー900は、安全素子901と、第1金属薄板902と、第2金属薄板903とを備える。
前記PTC素子901の上面には第1金属薄板902が位置し、前記PTC素子901の下面には第2金属薄板903が位置する。
このように、前記第1金属薄板902、PTC素子901、第2金属薄板903は重畳する構造である。重畳時、第1金属薄板902は、前記PTC素子901及び第2金属薄板903に対して積層される第1領域Bと、前記PTC素子901及び第2金属薄板903に対して積層されずに外部に露出する第2領域Aとを備える。
一方、第2金属薄板703の露出された全体領域Bに外部リードプレート320を溶接する時には、前記第1金属薄板902と第2金属薄板903との間の絶縁体が存在していない空間に溶接ジグ200を位置させ、溶接棒210を利用して、第2金属薄板903に対して外部リードプレート320を溶接させることができる。この時、溶接される位置は、溶接ジグ200と対向する外部リードプレート320の部分である。
図面を参照すれば、前記安全素子アセンブリー1000は、安全素子1010と、第1金属薄板1020と、第2金属薄板1030と、絶縁体1040とを備える。
前記サーマルヒューズ1010は、その一端部が第1金属薄板1020に電気的に連結され、その他端部が第2金属薄板1030に電気的に連結されており、前記第1金属薄板1020と第2金属薄板1030との間には、前記サーマルヒューズ1010の周辺に絶縁体1040が介在している。
しかし、円形の二次電池以外に、他の形状、例えば、角形やポーチ型の電池にも前記安全素子アセンブリーを適用できる。この時、安全素子アセンブリーは、第1金属薄板の露出された第2領域と、第2金属薄板の露出された全体領域とが確保されるならば、他の形状に製造できる。
前記安全素子1310はPTC素子でありうる。
前記PTC素子1310の上面には第1金属薄板1320が位置し、前記PTC素子1310の下面には第2金属薄板1330が位置し、前記PTC素子1310の側壁には絶縁体1340が位置する。
以下、図14Aないし図14Dを参照して、図1に図示された安全素子アセンブリー100が装着された二次電池300を製造する方法について説明すれば、次の通りである。
次いで、図14Bに図示されているように、第1金属薄板102、PTC素子101、第2金属薄板103が順次に積層された安全素子アセンブリー100を前記缶301の底面302に付着する。
また、PTC素子101に対応する第2金属薄板103部分に溶接せず、絶縁体104に対応する第2金属薄板103が露出した全体領域Bに溶接することによって、PTC素子101の損傷を防止できる。
一方、外部リードプレート310が、第1金属薄板102が露出した第1領域Aに接続されたならば、二次電池300の放電回路はPTC素子101を備えず、これにより、二次電池300は高出力が要求される電機電子デバイスに好適に使われる。
102 第1金属薄板
103 第2金属薄板
104 絶縁体
300 二次電池
301 缶
302 缶の底面
310 外部リードプレート
320 外部リードプレート
A 第2領域
B 第1領域
Claims (22)
- 二次電池の過熱及び過電流を遮断するためのものであって、
前記二次電池に結合された第1金属薄板と、
前記第1金属薄板上に結合された安全素子と、
前記安全素子上に結合された第2金属薄板と、を備えるが、
前記第1金属薄板は、前記安全素子及び第2金属薄板に対して積層される第1領域と、前記安全素子及び第2金属薄板に対して積層されずに外部に露出される第2領域とを備え、
前記第1金属薄板のサイズは、安全素子及び第2金属薄板のサイズより大きく形成され、
前記第1金属薄板の第1領域には、前記安全素子を経ない高出力が要求される電機電子デバイスの外部リードプレートの端部が溶接され、
前記第2金属薄板の全体領域には、前記安全素子を経る高容量が要求される電機電子デバイスの外部リードプレートの端部が溶接されることを特徴とする安全素子アセンブリー。 - 前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、
前記安全素子及び第2金属薄板は、第1金属薄板の第2領域が外部に露出されるように少なくとも一部が切開されたことを特徴とする請求項1に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記安全素子は、PTC素子であることを特徴とする請求項1に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記安全素子は、サーマルヒューズであることを特徴とする請求項1に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記第1金属薄板と第2金属薄板との間には、絶縁体がさらに設けられたことを特徴とする請求項1に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記第2金属薄板に対して対向する絶縁体及び安全素子の表面は、同じ水平面であることを特徴とする請求項5に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記第1金属薄板のサイズは、第1金属薄板と第2金属薄板との間に共に設けられた安全素子及び絶縁体の全体サイズよりさらに大きく形成されたことを特徴とする請求項6に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、
前記第1金属薄板は、円形であり、
前記第2金属薄板は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、
前記安全素子は、リング状の一部が切開されたPTC素子であり、
前記絶縁体は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、前記安全素子の内周壁の内側に形成された空間に位置することを特徴とする請求項5に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記安全素子のインナー曲率半径は、前記絶縁体の曲率半径と同一であり、
前記安全素子のアウター曲率半径は、前記第1金属薄板の曲率半径と同一であることを特徴とする請求項8に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記絶縁体の厚さは、前記安全素子の厚さと同一であり、
第2金属薄板に対して対向する絶縁体及び安全素子の表面は、同じ水平面上に位置したことを特徴とする請求項8に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、
前記第1金属薄板は、円形であり、
前記第2金属薄板は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、
前記安全素子は、円形の少なくとも一部が切開されたPTC素子であり、
前記絶縁体は、前記円形の両側が切開された形状であり、切開された部分は、前記安全素子の切開された部分と当接するように位置することを特徴とする請求項5に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記絶縁体の切開された直線部分の長さは、前記安全素子の切開された直線部分の長さと同一であることを特徴とする請求項11に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記絶縁体の厚さは、前記安全素子の厚さと同一であり、
前記第2金属薄板に対して対向する絶縁体及び安全素子の表面は、同じ水平面上に位置したことを特徴とする請求項11に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、
前記第1金属薄板は、リング状であり、
前記第2金属薄板は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、
前記安全素子は、リング状の一部が切開されたPTC素子であり、
前記絶縁体は、前記円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、安全素子の内周壁の内側に形成された空間に位置することを特徴とする請求項5に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記安全素子のインナー曲率半径は、前記絶縁体の曲率半径と同一であり、
前記安全素子のアウター曲率半径は、前記第1金属薄板の曲率半径と同一であることを特徴とする請求項14に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記絶縁体の厚さは、前記安全素子及び第1金属薄板の厚さを合わせた厚さと同一であり、
第2金属薄板に対して対向する絶縁体及び安全素子の表面は、同じ水平面上に位置したことを特徴とする請求項14に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記第1金属薄板、安全素子、及び第2金属薄板は同じ曲率半径を持ち、
前記第1金属薄板は、円形であり、
前記第2金属薄板は、円形の少なくとも一部が切開された形状をなしており、
前記安全素子は、円形の少なくとも一部が切開されたPTC素子であることを特徴とする請求項1に記載の安全素子アセンブリー。 - 互いに対向する第1金属薄板と第2金属薄板との間には、安全素子が配される第1領域の周辺に選択的に、溶接ジグの位置可能な空間が形成されたことを特徴とする請求項17に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記安全素子は、前記第1金属薄板及び第2金属薄板にその両端部が電気的に連結されたサーマルヒューズであり、
前記絶縁体は、前記第1金属薄板と第2金属薄板との間で、前記サーマルヒューズの周辺に設けられたことを特徴とする請求項5に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記安全素子の側壁には絶縁体が位置し、
前記第1金属薄板の全長は、前記安全素子の長さと前記絶縁体の長さとの和より長いことを特徴とする請求項5に記載の安全素子アセンブリー。 - 前記第2金属薄板に対して対向する絶縁体及び安全素子の表面は、同じ水平面上に位置したことを特徴とする請求項20に記載の安全素子アセンブリー。
- 前記第2金属薄板は、前記安全素子に結合される領域と逆になる全体領域が外部に露出されたことを特徴とする請求項1に記載の安全素子アセンブリー。
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