專利名稱：封口體以及使用該封口體的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封口體(或者封口板)以及具有該封口體的電池組。
背景技術(shù)：
在便攜用的電氣或者電子裝置中使用各種充電電池。在這樣的裝置中， 為了令構(gòu)成其的元件例如充電電池組所占據(jù)的體積最小化，進(jìn)行了各種研 究。
即便要令體積最小化，也不能妨礙元件的本來的功能以及附屬的功能，
在便攜裝置中使用的充電電池中配置有PTC部件，在電池充電時(shí)以及放電 時(shí)事先防止過剩電流的流過，或者事先防止裝置或者元件異常地變?yōu)楦邷亍?br> 作為這樣的PTC部件，使用以夾持導(dǎo)分散有炭黑的電性聚合體元件的 方式配置電極的所謂的聚合體PTC部件(或者PPTC部件)。以具有這樣的PTC 部件的充電電池作為電池組的例子而在圖4中用立體圖示意地進(jìn)行表示。
在圖示的電池組中，作為構(gòu)成該電池組的電池的殼體4吏用鋁或者鋼的 罐狀體10,它也起到電池的一方的電極(+或者-極)的端子的作用。而 且，從配置在殼體的一方的端部的封口體12伸出的端子14 (由于看不到所 以用虛線表示)起到另一方的電極(-或者+極)的端子的作用。PTC部件 16，配置在罐狀體的側(cè)表面18上，構(gòu)成安全性高的電池組。PTC部件的一 方的導(dǎo)線20與端子14電氣連接。PTC部件的另一方的導(dǎo)線22 (經(jīng)由PTC 部件而朝向?qū)Ь€20)以既定的方式與其他電路(未圖示)電氣連接。
在這樣的電池組中，由于PTC部件配置在罐狀體的側(cè)表面上，所以電 池組的整體的體積變大，所以作為要求更小型化的便攜裝置用的電池組而 言并不優(yōu)選。但是，由于目前使用在市場(chǎng)上銷售的PTC部件，不得不成為 上述那樣的電池組，并且目前正在4吏用這樣的電池組。
另外，提出有在電池的罐狀體的底部配置PTC部件的電池組(參照下 述專利文獻(xiàn)1)。但是，該電池組，由于在罐狀體的底面上形成凹部，并在 該凹部中配置PTC部件，所以其結(jié)果，作為電池所必須的罐狀體的整體的 體積與凹部對(duì)應(yīng)而變大。因此，對(duì)于將PTC部件配置在罐狀體的底部的電 池組，也與將PTC部件配置在罐狀體的側(cè)表面的方式一樣，電池組的體積
變大。
專利文獻(xiàn)1:特開平7-169506號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種更加緊湊的電池組。
通過對(duì)上述課題進(jìn)行反復(fù)研究，認(rèn)為可通過下述方式解決該課題，即 在電池的封口體上安裝PTC部件，即將PTC部件直接(或者緊鄰地)配置 在電池的封口體上。
因此，在第1方案中，本發(fā)明為一種電池組，具有充電電池以及PTC 部件，所述充電電池具有罐狀體以及封閉罐狀體開口部的封口體，其特征 在于，封口體具有安裝在其上的PTC部件。
在本發(fā)明中，PTC部件緊鄰地安裝在封口體的上方。該安裝，以在鄰 接的狀態(tài)下配置PTC部件和封口體并將它們電氣連接(而且機(jī)械連接)的 方式通過存在于它們之間的連接元件而實(shí)現(xiàn)。作為這樣的連接元件，可例 示例如后述的軟釬料(也可以是由釬焊膏形成的材料)、導(dǎo)電性粘合劑等的 粘合材料。這樣的連接元件將PTC部件(更詳細(xì)而言其金屬層、例如金屬 箔)連接在封口體上。
具體而言，作為連接元件而存在的軟釬料、導(dǎo)電性粘合劑等的粘合材 料優(yōu)選以層的形式存在于PTC部件(更詳細(xì)而言為部件的金屬層)與封口 體之間。這樣的層，優(yōu)選在PTC部件與封口體之間在PTC部件的下表面的 整個(gè)范圍內(nèi)在與封口體之間形成，但只要能夠得到必要的導(dǎo)電性，不一定 要在PTC部件的下表面的整個(gè)范圍上形成(不存在層的部分可作為空隙部 而存在)。
在其他方式中，也可電氣(而且機(jī)械)連接處于鄰接狀態(tài)的PTC部件 (更詳細(xì)而言其金屬層)和金屬導(dǎo)線，并將這樣的金屬導(dǎo)線在與封口體鄰 接的狀態(tài)下電氣(而且機(jī)械)連接在封口體上。此時(shí)，PTC部件與金屬導(dǎo)線 之間的連接可通過例如軟釬料、導(dǎo)電性粘合劑等的粘合材料(優(yōu)選層的形 式)進(jìn)行，此外，金屬導(dǎo)線與封口體之間的連接可通過例如軟釬料、導(dǎo)電 性粘合劑等的粘合材料(優(yōu)選為層的形式)實(shí)現(xiàn)。因此，該情況下，位于PTC 部件與封口體之間的連接元件可以說由金屬導(dǎo)線以及其兩側(cè)的粘合材料的 層構(gòu)成。另外，金屬導(dǎo)線與封口體之間的連接可借助焊接進(jìn)行，通常，特 別優(yōu)選這樣地實(shí)施。該情況下，位于PTC部件與封口體之間的連接元件可
以說由金屬導(dǎo)線以及位于該P(yáng)TC部件側(cè)的粘合材料(優(yōu)選為層的形式)構(gòu) 成。
另外，只要能夠上述那樣地連接PTC部件與封口體，金屬導(dǎo)線可采用 任意的適當(dāng)方式，通常，為板或者帶的形式。此外，該金屬導(dǎo)線可以在PTC 部件的下表面(即朝向封口體的面)的整體范圍內(nèi)延伸，也可以在局部范 圍內(nèi)延伸，在其他方式中，也可具有從PTC部件的下表面向PTC部件的外 側(cè)延伸的部分(參照后述圖3)。
在上述另外的方式中，先前說明的使用粘合材料作為連接元件說明同 樣適用(即，不一定在要連接的兩個(gè)對(duì)象之間的整體范圍內(nèi)存在粘合劑)。 另外，在通過焊接將金屬導(dǎo)線與封口體連接的情況下，在PTC部件與封口 體之間形成焊接這些的焊接部。這樣的焊接部(可為層的形式)是在金屬 導(dǎo)線以及與其鄰接的封口體之間的接觸邊界面上將金屬導(dǎo)線以及與其鄰接 的封口體熔融(之后，冷卻)而形成的部分。熔融可在這樣的接觸邊界面 上通過適當(dāng)?shù)姆椒óa(chǎn)生熱(例如使用超聲波焊接)而進(jìn)行，焊接部可為接 觸邊界面整體，或者只要能夠得到必要的導(dǎo)電性也可形成在接觸邊界面的 一部分上(例如參照?qǐng)D3)。
另外，本發(fā)明中，構(gòu)成充電電池所必須的元件(例如、罐狀體、封口 體、罐狀體內(nèi)的正極板、負(fù)極板、隔離物、電解質(zhì)等)可與現(xiàn)有的元件實(shí) 質(zhì)上相同，即可為通常的充電電池中使用的元件。上述以及后述的本發(fā)明 的電池組當(dāng)然可根據(jù)需要而含有這樣的元件而構(gòu)成。另外，如眾所周知的 那樣，罐狀體具有開口部，封口體封閉罐狀體的開口部而密封。
本發(fā)明的特征之一在于，PTC部件隔著上述各種方式的連接元件的某 一種而緊鄰地配置在封口體上，為了表示這種含義而在本說明書中表示為 "直接配置(或者安裝)(PTC部件)"。
進(jìn)而，在第2方案中，本發(fā)明提供一種封口體，在上方配置即直接配 置PTC部件。該封口體，與罐狀體以及其他的構(gòu)成充電電池的元件組合而 用于制造充電電池組。另外，"上方"是指封口體在組合到電池組上時(shí)露出 的一側(cè)。
在電池組中，通常，存在從封口體伸出的端子，所以PTC部件向封口 體上的安裝以下述方式進(jìn)^f亍，即在構(gòu)成電池組時(shí)在不影響端子從封口體伸 出的狀態(tài)下將PTC部件配置在封口體上。
如先前說明的那樣，在充電電池的封口體中，從其表面伸出端子，因
此從封口體的表面(即上側(cè)的表面)到端子的頂部之間的空間部分是端子
所必須的。在本發(fā)明中，在將PTC部件配置在封口體上時(shí)，可在這樣的空 間部分內(nèi)收納PTC部件的大部分，優(yōu)選實(shí)質(zhì)上全部收納(即可有效地利用 空間部分)，可令由于配置PTC部件而產(chǎn)生的電池組的體積的增大最小化， 優(yōu)選可實(shí)質(zhì)上沒有體積的增加。


圖1是本發(fā)明的電池組的上方部分的示意剖視圖。 圖2是安裝有PTC部件的圖1所示的電池組的封口體的一部分的放大 示意圖。
圖3是安裝有PTC部件的圖1的電池組的另外的方式的封口體的一部 分的放大示意圖。
圖4是現(xiàn)有的電池組的示意立體圖。
附圖標(biāo)記"^兌明
100…罐狀體、102…封口體、104…端子、106…集電體、108…薄層部、 110…電解質(zhì)供給口、 112…密封件、120…PTC部件、122…PTC元件、124、 126…電極、128…金屬導(dǎo)線、130…粘合材料、132…金屬導(dǎo)線、134…粘合 材料、136…焊接部
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明中，PTC部件是具有PTC元件以及電極的通常的聚合體PTC部 件，所述PTC元件由分散有作為導(dǎo)電性填充物的炭黑的導(dǎo)電性聚合體(例 如聚乙烯)形成(優(yōu)選為層狀的PTC元件)，所述電極配置在所述PTC元件 兩側(cè)(優(yōu)選為金屬材料的層狀電極、更優(yōu)選為箔狀電極)。
但是，特別優(yōu)選的PTC部件，作為填充物含有作為導(dǎo)電性填充物的鎳 粉或者鎳或鈷的合金的粉末。另外，這樣的合金可僅構(gòu)成粒子的表面部分， 所述粒子構(gòu)成作為導(dǎo)電性填充物的粉末，內(nèi)側(cè)部分可由鎳構(gòu)成。這樣的含 有鈷的鎳粉在例如WO2005-023461號(hào)中^J^開，在本發(fā)明中特別優(yōu)選^f吏用作 為填充物而含有上述公開的鎳粉的聚合體PTC部件。另外，對(duì)于鎳粉，例 如在日本國(guó)特許第3635089號(hào)中公開，本發(fā)明中優(yōu)選使用作為填充物而含 有上述公開的鎳粉的聚合體PTC部件。
在使用這樣的填充物時(shí)，PTC部件自身的大小非常小，可減小PTC部 件所占據(jù)的封口體的面積。因此，對(duì)于除了搭載PTC部件的功能以外還具 有各種功能(提供電解質(zhì)供給口、形成極薄部分而提高安全性、令端子伸 出等)的封口體，使用這樣的填充物而形成的PTC部件特別優(yōu)選。
在本發(fā)明中，PTC部件安裝在封口體上。如上所述，將這樣的PTC部 件與封口體的位置關(guān)系表示為"PTC部件直接安裝在封口體上"。PTC部件 的一方的電極與構(gòu)成封口體的金屬表面電氣連接，或者經(jīng)由金屬導(dǎo)線、優(yōu) 選帶形式的金屬導(dǎo)線而電氣連接。在該電氣連接時(shí)，在將PTC部件的一方 的電極與封口體的金屬表面，或者與金屬導(dǎo)線連接時(shí)，優(yōu)選使用例如軟釬 料或者導(dǎo)電性粘合劑等的粘合材料，在將金屬導(dǎo)線連接在封口體的金屬表 面上時(shí)，優(yōu)選使用例如焊接(超聲波焊接等)。這樣的電氣連接當(dāng)然同時(shí)起 到機(jī)械連接的作用。
圖1表示本發(fā)明的電池組的上方部分(封口體所配置的部分)的示意 剖視圖。在圖示的方式中，在電池的罐狀體100的開口部上嵌入封口體(或 者封口板)102而封閉罐狀體。端子104貫通插入封口體102的中央附近， 并與下方的集電元件106連接。另外，在圖示的方式中，為了簡(jiǎn)單而以一 體狀態(tài)表示它們。因此罐狀體100中，嵌入其中的封口體102作為一方的 電極(例如+極)起作用，端子104作為另一極(例如-極)的電極起作 用。
一般而言，封口體由鋁、鋼等的金屬的薄板形成，具有可起到安全閥 的作用的極薄層部108，此外，具有可向罐狀體內(nèi)供給電解質(zhì)的口 110。另 外，為了將端子104與封口體102維持為絕緣狀態(tài)，在它們之間配置絕緣 材料112。絕緣材料還作為密封件而起作用。
PTC部件120，直接配置在封口體102上。PTC部件120具有導(dǎo)電性聚 合體元件122和電極，所述電極是配置在聚合體元件的兩側(cè)的箔形式的金 屬層124以及126。在圖示的狀態(tài)下，在金屬層124上配置金屬導(dǎo)線128。 金屬導(dǎo)線128可用任意的適當(dāng)方法配置，例如可借助焊接、導(dǎo)電性粘合劑、 軟釬料等的連接方法與金屬層124電氣連接(另外，圖1~圖3中省略而未 圖示這樣的連接機(jī)構(gòu))。在圖示的方式下，通過將PTC部件的金屬層126直 接電氣連接在封口體102上而將PTC部件安裝在封口體102上。
另外，金屬導(dǎo)線128可為任意的適當(dāng)形式。在圖示形式下，金屬導(dǎo)線 128是與PTC部件的電極124相同尺寸的板形式，但在其他的形式中也可配
置在PTC部件的電極124的一部分上。此外，金屬導(dǎo)線除了配置在PTC部 件的電極124的至少一部分上的部分外，還可具有電極124的周圍的一部 分、從一邊或者全部周邊向外延伸的部分。例如，金屬導(dǎo)線128，可為具有 配置在PTC部件的電極124的至少一部分上的部分以及從電極向外延伸的 部分的帶形式(參照?qǐng)D3)。該情況下，可在PTC部件的電極124上配置金 屬導(dǎo)線的一部分而將它們點(diǎn)狀地電氣連接(例如可為點(diǎn)焊)
圖2中，放大而示意地表示具有圖1所示的方式的PTC部件120的封 口體的一部分。圖2所示的方式，表示使用導(dǎo)電性粘合劑130而將PTC部 件直接電氣連接在封口體102上的情況。PTC部件120,詳細(xì)而言其金屬層 126與封口體102為鄰接狀態(tài)，在它們之間以層的狀態(tài)配置導(dǎo)電性粘合劑 130。在圖示狀態(tài)下，在PTC部件的下表面的整體上存在粘合劑層，但不一 定在整體范圍內(nèi)存在。另外，導(dǎo)電性粘合劑130的層為了明確其存在而夸 張地表示厚度。
圖示的封口體，能夠通過在將導(dǎo)電性粘合劑涂敷在封口體102上并在 封口體102上配置有PTC部件120的狀態(tài)下進(jìn)行加熱而制造。取代導(dǎo)電性 粘合劑而涂敷釬焊膏也可同樣地制造。該情況下，通過使用具有PTC部件120 的封口體102而形成充電電池，可得到充電電池組。在另外的方式中，也 可在用通常方法使用封口體形成充電電池后，如上述那樣使用導(dǎo)電性粘合 劑或者釬焊膏而將PTC部件粘合在封口體102上而制作充電電池組。
圖3與圖2同樣示意地表示直接配置在封口體102上的PTC部件120。 但是，在圖示方式中，PTC部件120經(jīng)由配置在封口體102側(cè)的導(dǎo)線132而 間接地電氣連接在封口體102上(與圖2所示的"直接地"對(duì)應(yīng))。另外， PTC部件120與金屬導(dǎo)線132由軟釬料或者導(dǎo)電性粘合劑連接的層134連 接。金屬導(dǎo)線132從PTC部件120的周邊部的至少一部分向外側(cè)延伸，并 且在該部分處焊接在封口體102上。在圖示方式下，該金屬導(dǎo)線借助焊接 部136連接在封口體102上。另外，焊接部可在PTC部件的全周邊的外側(cè) 形成，或者也可在其一部分上形成。
例如，在PTC部件的電極126為鎳箔時(shí)，若借助軟釬料、導(dǎo)電性粘合 劑等的粘合材料將其直接連接在鋁制的封口體102上，則由于是不同材料 之間的連接而它們之間的阻值容易變大。這種情況下，若在PTC部件和封 口體102之間夾入鎳導(dǎo)線132并焊接鎳導(dǎo)線132與封口體102，而電氣連接 鎳導(dǎo)線與PTC部件，則整體的阻值可能比沒有使用鎳導(dǎo)線時(shí)小，且PTC部 件與封口體之間的連接強(qiáng)度也變大。優(yōu)選這樣地使用與PTC部件的電極為 相同材料的導(dǎo)線并將該導(dǎo)線焊接在封口體102上。
為了制造這樣的封口體102，得到借助導(dǎo)電性粘合劑或者軟釬料等的 粘合材料將金屬導(dǎo)線132粘合在PTC部件120上的PTC部件，并將這樣的PTC 部件通過焊接而粘合在封口體102上即可。通過使用這樣的封口體102而 形成充電電池，可得到充電電池組。在另外的方法中，可在首先同樣地形 成充電電池后，將粘合有金屬導(dǎo)線132的PTC部件120焊接在封口體102 上。
在本發(fā)明的特別優(yōu)選的方式中，在上述那樣制作了在封口體102上連 接PTC部件120的電池組后，利用樹脂將封口體102模塊化，將PTC部件 埋設(shè)在樹脂中。由此，由于PTC部件沒有露出，所以可防止PTC部件受損， 并且由于導(dǎo)線沒有長(zhǎng)距離地露出，所以短路的可能性也降低，可提高電池 組的安全性。進(jìn)而，由于在原本具有突出部的封口體上配置PTC部件，所 以與以往的電池組那樣PTC部件單獨(dú)配置在側(cè)表面上而突出的情況相比不 易在PTC部件上施加外力。
若使用上述本發(fā)明的封口體，則在向充電電池配置PTC部件時(shí)，電池 組的體積的增加為最小限，優(yōu)選充電電池組的體積實(shí)質(zhì)上沒有增加。進(jìn)而， 由于罐狀體ioo與PTC部件直接配置，所以由于無需將PTC部件配置在罐 狀體的側(cè)表面上時(shí)所必須的長(zhǎng)導(dǎo)線，所以可防止與之對(duì)應(yīng)的不必要的阻值 增加。
另外，在上述封口體102中，PTC部件與封口體102鄰接而配置在其 上方，但在另外的方式中，也可將PTC部件配置在從封口體102伸出的端 子104上。這種情況下也能與上述配置相同實(shí)現(xiàn)安全的電池組，此外，具 有無需長(zhǎng)導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)。
若使用本發(fā)明的封口體，則可構(gòu)成更緊湊的充電電池組，有利于便攜 電子裝置等的小型化。
另外，本申請(qǐng)根據(jù)曰本國(guó)專利申請(qǐng)第2005-143024號(hào)(2005年5月16 日申請(qǐng)，發(fā)明名稱電池組以及用于該電池組的封口體)而主張基于巴黎 公約的優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)中所述的內(nèi)容通過引用而構(gòu)成本說明書的一部分。
權(quán)利要求
1.一種電池組，具有充電電池以及PTC部件，所述充電電池具有罐狀體以及封閉罐狀體的開口部的封口體，其特征在于，封口體具有安裝在其上的PTC部件。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池組，PTC部件以鄰接的狀態(tài)配置在封口體 上，借助存在于PTC部件與封口體之間的連接元件而將PTC部件安裝在封 口體上以使它們電氣連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的電池組，連接元件是粘合材料的層。
4. 如權(quán)利要求2所述的電池組，連接元件是金屬導(dǎo)線以及金屬導(dǎo)線兩 側(cè)的粘合材料的層。
5. 如權(quán)利要求2所述的電池組，連接元件是金屬導(dǎo)線以及位于金屬導(dǎo) 線與PTC部件之間的粘合材料的層，粘合材料的層連接PTC部件與金屬導(dǎo) 線，金屬導(dǎo)線借助焊接與封口體連接。
6. 如權(quán)利要求3-5的任意一項(xiàng)所述的電池組，粘合材料是導(dǎo)電性粘 合劑或者軟釬料。
7. 如權(quán)利要求1-6的任意一項(xiàng)所述的電池組，PTC部件具有PTC元 件，該P(yáng)TC元件使用鎳粉末或者鎳/鈷粉末作為導(dǎo)電性填充物。
8. —種封口體，在制造具有充電電池以及PTC部件的電池組時(shí)使用， 在上方安裝有PTC部件，所述充電電池具有罐狀體以及封閉該罐狀體的開 口部的封口體。
9. 如權(quán)利要求8所述的封口體，PTC部件以鄰接的狀態(tài)配置在封口體 上，借助存在于PTC部件與封口體之間的連接元件而將PTC部件安裝在封 口體上以^^它們電氣連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的封口體，連接元件是粘合材料的層。
11. 如權(quán)利要求9所述的封口體，連接元件是金屬導(dǎo)線以及金屬導(dǎo)線 兩側(cè)的粘合材料的層。
12. 如權(quán)利要求9所述的封口體，連接元件是金屬導(dǎo)線以及位于金屬 導(dǎo)線與PTC部件之間的粘合材料的層，粘合材料的層連接PTC部件與金屬 導(dǎo)線，金屬導(dǎo)線借助焊接與封口體連接。
13. 如權(quán)利要求10-12的任意一項(xiàng)所述的封口體，粘合材料是導(dǎo)電性 粘合劑或者軟釬料。
14. 如權(quán)利要求8-13的任意一項(xiàng)所述的封口體，PTC部件具有PTC元件，該P(yáng)TC元件使用鎳粉末或者鎳/鈷粉末作為導(dǎo)電性填充物。
全文摘要
提供一種更緊湊的電池組，具有充電電池以及具有PTC部件(120)，所述充電電池具有罐狀體(100)以及封閉其開口部的封口體(102)，其特征在于，封口體具有安裝在其上的PTC部件。
文檔編號(hào)H01M2/04GK101176220SQ200680016958
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月16日
發(fā)明者小山洋幸, 田中新, 蓮沼貴司 申請(qǐng)人:泰科電子雷伊化學(xué)株式會(huì)社