[发明专利]用于二次电池的安全装置及使用该装置的电池组

说明书

技术领域

本发明涉及用于二次电池的安全装置，并且，更特别的是，涉及到用于二次电池的安全装置和包括电池单元的电池组。该安全装置能够在电池单元由于异常操作或电池老化而膨胀时利用被构建于可变的固定结构的翘翘板构件压制压电元件以产生电流，并能够依据所产生的电流使用保护电路模块控制电池的运行，由此确保电池的安全。该电池组包括电池单元，该电池单元具有低机械强度和高变形能力，并被安装在具有安全装置的框架构件中，由此电池的安全性被提高并且电池组的组装效率被提高。

背景技术

随着移动装置渐增地发展，和对此类移动装置的需求的增加，以二次电池作为移动装置的能量来源的需求也急剧地增加。另外，对于满足各种需求的电池的许多研究已经被进行。

尤其是，锂二次电池比传统的镍-镉电池或传统的镍-金属氢化物电池具有较高电压及更优秀的充电/放电循环特性，因此，对于这样的锂二次电池的需求已经急剧增加。

就电池的形状而言，对于足够薄以应用到比如移动电话的产品上的矩形电池或袋形电池具有高度的需求。就电池的材料而言，具有高能量密度及高放电电压的比如锂钴聚合物电池的锂二次电池具有高度的需求。

常见的聚合物电池的说明性结构如图1所示。

参考图1，电池单元100包括：电池壳体110；和从电池壳体110突出的电极端子101及102。

在电池壳体110内安装的电极组件(未显示)包括：阴极；阳极；及面置于阴极与阳极间的隔离器。电极端子101及102通过焊接被贴附至阴极和阳极板的电极接头至电极导线而被形成。电极端子101及102部分地从电池壳体110露出。电极组件设置于电池壳体110内，同时电极端子101及102部分地从电池壳体110露出，电池壳体110充满电解液，且电池壳体110的上盒部及下盒部的边缘111及112被通过施加热及压力于边缘111及112而相互热焊接。电池单元100采用这种方式被制造。

虽然具有上述结构的锂二次电池比传统镍-镉电池或传统镍-金属氢化物电池具有更多的优点，但是，锂二次电池具有弱点问题。具体来说，电解液在电池制造期间的后端工艺过程中被注射进入电池壳体。由于此原因，通常使用具有低沸点的有机溶剂。然而，在此情况，当电池过度充电或当电池放置于高温下时，电池壳体的内部压力增加。结果，电池壳体的外观由于膨胀现象使电极组件或电池壳体膨胀而可以被变形，由此电池壳体可能爆炸。

为了解决上述问题，已提出硬化板形电池的方法，该方法利用紫外线或电子束或涂附凝胶至电极板而不注射电解液(美国专利第5,972,539号，美国专利第5,279,910号，及美国专利第5,437,942号)。这些方法在不同程度上消除了电极组件或电池壳体膨胀的膨胀现象。然而，上述方法并未提供令人满意的安全性。

有些先前技术提出了一种方法，该方法根据被贴附至电池的表面的比如应变计型的压力传感器检测到的数值经由配置于电池的电极端子(阴极及阳极)及输入/输出端子间的保护电路来中断袋形电池的运作。具体来说，当电池壳体即所述袋膨胀时，膨胀程度由传感器检测，检测值被传送至保护电路，当检测值超过预定标准时，保护电路中断电流在阴极与阳极之间的流动。

然而，测量电池壳体膨胀程度的方法在提供高的可靠度上有限制，并且难以稳定的将传感器安装于袋形电池表面。例如，电池由于电池尺寸、重量及厚度的减小而最小化。结果，非常难以通过电池壳体表面的变化精确量测电池壳体的膨胀程度，并同时保持电池壳体的有限大小。而且，应变计型传感器需要大的面积用以精确量测。结果，由于应变计型传感器可以妨碍电池的散热，因此电池的温度可以会有稍许增加。所以，应变计型传感器不能用于具有小的表面膨胀的薄型电池。

因此，从根本上解决上述问题的技术的必要性被高度地增加。

发明内容

技术问题

因此，本发明被提出以解决上述问题，及其它尚未解决的技术问题。

由于经由各种广泛和强化的研究与实验为解决上述问题，本申请的发明人发现，当电池膨胀时，电池由于异常操作或电池老化而引起的膨胀或爆炸可以被有效防止，它是通过使用特定的构成为可变的固定结构的翘翘板构件压制压电元件以产生电流，并依据产生的电流使用保护电路模块控制电池的运行，从而确保电池的安全性。本发明已经基于上述的发现而完成。

技术方案