[发明专利]电气复合元件

说明书

技术领域

本发明提供一种电气复合元件(electric composite element)，具体是提供一种具有聚合物PTC元件和温度熔丝(fuse)部件的电气复合元件。进而，本发明还提供一种包含具有这样的电气复合元件的、例如具有作为电路保护元件的电路的电气器件，例如二次电池组；以及还提供一种使用了这样的电气器件的电气装置，例如充电装置、便携式电话装置等。

背景技术

在使用像二次电池(例如锂离子电池)组这样的电气器件或利用了这样的器件的电气装置的情况下，会发生各种各样的异常状态。当在没有解除这样的异常状态的情况下而继续时，电气器件或者电气装置的温度上升，随后变为过热状态，在最坏的情况下还会导致火灾。

例如，在发生电气器件的端子之间变成短路状态的故障时，电气器件的温度上升变成异常状态，但只要及早发现端子之间的短路状态，将其解除的话，异常状态就会解除。例如，在二次电池组充电过程中，例如由于在端子间夹有像夹片(clip)等的具有导电性的金属片那样的异物，从而突发地发生短路状态变成为异常状态，但通过去除这样的异物，就会返回到正常状态。这样的异常状态可以说是“瞬时的异常状态(例如是能够解决的暂时的故障状态)”。虽然在电气器件中装入了电路保护元件用于在异常时保护电路，但在这样的瞬时的异常状态发生的情况下，电路保护元件使电气器件的电路永久地成为开路状态并不一定是优选的。在这种情况下，因为能够将造成异常状态的原因例如在器件的用户一侧比较简单地去除，所以电路保护元件优选是使电路暂时成为开路的复原型(reverting type)的、即为可复位(resettable)元件，以便能够在去除之后再使用电气器件。

与上述的情况相对照，在电气器件本身存在本质故障的情况(例如，在电气器件的电路设计上存在问题，在某种条件下必然有过电流流动的情况)下，电气器件的温度会上升变成异常状态。这样的异常状态一般并不能够在器件的用户一侧简单地去除其原因。即使暂且断开电流从而使电气器件的温度下降，但因错误地再度通电而使同样的异常状态发生，也会变成非常危险的状态。这样的异常状态是“重大的异常状态(例如是不能够简单地修理的本质的故障状态)”。从安全层面的观点出发，为了避免在没有去除故障原因的情况下再通电而发生的再度过热状态(以及最终发生火灾的危险)，被装入电气器件中的电路保护元件优选是使电气器件的电路永久地成为开路状态的、非复原型的，即为不可复位型(non-resettable)的元件。

作为用作电路保护元件的电气元件，例如有聚合物PTC元件。该元件在过电流流过元件时，由于焦耳热自发热从而变成高温，其结果是电阻升高从而使电路电流减少，由此具有保护电路的功能。此外，在聚合物PTC元件没有自发热，而发生了元件的周围温度上升的异常，其结果是PTC元件的温度上升的情况下，同样地元件的电阻急剧地上升。在这种情况下，当在造成周围温度上升的异常状态的电路中预先装入了聚合物PTC元件时，由于其变成高电阻的元件从而流过该电路的电流实质上被断开，来自电路的发热消失，其结果是上升了的周围温度发生下降。

在本说明书中，将聚合物PTC元件的电阻像这样地急剧上升称为PTC元件“工作(或者是跳闸(trip)(或者是切换))”，将电阻急剧上升之后的PTC元件的温度称为“工作(或者是跳闸(或者是切换))温度”。再有，将电路的异常去除之后，在聚合物PTC元件的温度下降时，其电阻值降低到原来的电阻值或与其接近的值，之后再使用电气装置时不造成实质的影响。从这个意义上说，聚合物PTC元件是复原型的元件。

在另一种方式中，作为用于电路保护器件的电气元件，使用温度熔丝部件。这是由易熔性的金属(是合金也可)形成的、多种多样形态(例如线、条、片等形态)的导电性要素。与聚合物PTC元件的情况同样，在其周围的温度上升成为规定温度时，以熔断从而使装入有熔丝部件的电路开路的方式工作。熔丝部件像这样工作的温度对应于构成熔丝部件的金属(或是合金)的熔点，在市场上有在各种温度工作的温度熔丝作为熔丝部件被出售。再有，熔丝部件在熔断之后，即使返回到比熔点低的温度，其导电功能也不会恢复。从这个意义上说，熔丝部件是非复原型元件，即是使电路永久开路的元件。