专利名称：可充电电池及可充电电池用安装封口板的制作方法
技术领域：
本发明涉及内设有安全装置的锂离子可充电电池等密封型的可充电电池，尤其涉及将安全装置的电路小型化。并装入电池的封口部内以及装有安全装置的可充电电池用安装封口板。
背景技术：
密闭型可充电电池中，锂离子可充电电池由于具有高能量密度，常用作摄像机、移动电话、个人计算机等小型便携式装置的驱动电源，其需求日益在急速增大。这种锂离子可充电电池必须有安全装置，该安全装置含有防止过充电、过放电及过电流的安全电路。通常，将作为安全电路的电路部分与电池组合作成电池包，装入使用电池的设备中。
使用锂离子可充电电池的电池包，其结构如
图1所示模式图。图1中，1为安装有圆筒型锂离子可充电电池2、3，形状上可装于被供电装置的壳体，4为安全电路，插于锂离子可充电电池2、3与壳体1端子之间。
已有技术的安全电路4的结构示于图17的方框图，该图中，充电器的正电压经由正极端子5、PTC(正温度系数)元件6、锂离子可充电电池3及2、FET(场效应晶体管)7及8、温度保险丝9、端子10到充电器的负极侧，对锂离子可充电电池2、3进行充电。
锂离子可充电电池2、3经由PTC元件6、正极端子5、设备的正极及负极、负极端子10、温度保险丝9、FET8及7放电。监测电池电压的电压检测器11、12接于控制电路13，当电池电压大于规定值时，FET8截止，执行防过充电功能，当低于规定值时，FET7截止，执行防过放电功能，切断电流。检测FET7的源-漏极间电压的电压检测器14接于控制电路13，当在正极端子5与负极端子10间因外部短路而产生过大电流时，FET7及8都截止，切断电流。热敏电阻15通过端子16从充电器或使用设备侧监测电池的温度。
如上所述，在已有技术的电池包中，单体(节)电池的防止过充电、防止过放电、过大电流时切断、电池温度监测等功能的安全电路4安装配置于印刷电路板，设置于壳体1的内部。
上述已有技术的电池包存在如下所述问题。
1)壳体1的形状及设计是为了易于将电池安装于被供电装置，这样，壳体1作为对应于被供电装置的专用壳体的情况较多。
2)由于壳体1的形状及设计可安装于被供电装置，故充电器要与壳体1相适配，需要有对应于被供电装置的专用充电器。
3)还必须设有用于安装到安全电路或被供电装置的形状和结构的端子，由此产生的体积比容纳锂离子可充电电池2、3的体积大得多。
4)一般消费者难以得到单节的锂离子等可充电电池。因此，已有技术的电池包通用性差。
本发明的揭示本发明为了解决上述问题，特别是将构成安全装置的电器电路装入电池内部，提供一种带有安全装置的其本身的使用可与已有技术的单节电池相同的可充电电池，这种电路可装入电池的封口板内。
本发明为解决上述问题，其目的还在于提供一种当电池内出现不正常高压而使阀体破裂时能将气体方便地排放到外部的封口板及具有该封口板的可充电电池。
本发明权利要求书中记载于权利要求1的发明，是一种在用电池盖封住电池元件的封口部配置有电流切断元件的安全电路的可充电电池，借助于半导体的高集成化技术、元器件小型化技术及安装它们的高密度安装技术，可使安全电路超小型化，并配置在电池上部封口部中的电池盖与电流切断阀之间的通常不与电解液直接接触的部分。因此，内设安全电路的可充电电池的使用与已有技术的单节电池相同，可方便地放入被供电装置的电池盒内。
权利要求书中权利要求2所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，用环氧树脂，聚丁烯对苯二酸盐(poly-butylene-terephthalate)树脂等防水性、防电解液性树脂，对安全电路进行了处理，从而能保护安全电路以防外部侵入的水及电池自身的电解液。
权利要求书中权利要求3所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，在配置有安全电路的安全电路基板上设置有开口部或破断机构，因此，侵入安全电路的电解液或气化的电解液，通过安全电路基板的开口部或破断机构，从电池盖的气体通气孔排放到电池外。
权利要求书中权利要求4所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，安全电路配置有温度保险丝，通过因FET等电流切断元件或电池自身的发热而熔断温度保险丝，能断开电池正极与至外部的正输出端子间的电气连接。
权利要求书中权利要求5所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，安全电路配置有热敏电阻，通过限定充电温度范围，能保证电池的安全性。
权利要求书中权利要求6所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，从可充电电池的正极输出通过PCT元件连接于安全电路，通过FET等电流切断元件发热，也会使PTC元件断开。
权利要求书中权利要求7所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，在安全电路的正极与外部输入输出用正极之间设有PTC元件，由于电池输出短路会产生过大电流、过高的电池温度或安全电路温度，故也会使PTC元件断开。
权利要求书中权利要求8所记载的发明，是一种如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，封口部的电池盖由安全电路用负极和外部输入输出用正极的2极构成，由于在电池外圆周表面或底面的负极和安全电路用负极接至被供电装置或充电器之前，安全电路不消耗电流，故可不需要电池的过放电保护功能。
权利要求书中权利要求9所记载的发明，是一种如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，安全电路用负极与外部输入输出用正极设有间距，故对电池进行操作时，不易引起外部短路。
权利要求书中权利要求10所记载的发明，是一种如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，安全电路用负极与外部输入输出用正极用电绝缘性粘接，或通过绝缘物装配，能保证电池盖的整体强度，在电池盖的安全电路用负极与外部输入输出用正极之间能进行良好的固定和绝缘。
权利要求书中权利要求11所记载的发明，是一种如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，设于外部输入输出用正极的气体穿过通孔的孔径比设于安全电路用负极的气体穿过通孔的孔径大，能够使电池盖气体穿过通孔的附近不易产生电气短路。
权利要求书中权利要求12所记载的发明，是一种可充电电池，其特征在于，具有安放发电要素并兼作其某一极性端子的电池壳及通过垫圈安装于电池壳开口部的安装封口板，所述安装封口板由相互电绝缘的内电池盖和外电池盖、及规定压力下破裂的金属薄片构成，含有阀体，该阀体具有破开前可断开电气通路的电流切断功能手段，所述电池盖中的一个电池盖通过所述阀体与发电要素的另一极性的电极电气接通，两电池盖分别有用于排出气体的通孔，且两电池盖间有连通所述两通孔的空洞部。
权利要求书中权利要求13所记载的发明，是一种可充电电池，具有安放发电要素并兼作其某一极性端子的电池壳及通过电绝缘的垫圈安装于电池壳开口部的安装封口板，所述安装封口板由印刷电路板、内、外电池盖及规定压力下破开的金属薄片构成，所述印刷电路板装有电路并具有排出气体的通孔或破断机构，该电路含有与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器，所述内、外电池盖连接于印刷电路板中各不同极性的端子部并安装于所述印刷电路板上，所述金属薄片配置在所述印刷电路板的电池内侧，含有阀体和电连接手段，所述阀体具有破开前可断开电气通路的电流切断功能手段，所述电连接手段通过所述阀体将连接于所述印刷电路板的一个电池盖的端子部与发电要素另一极性电极电气相连，两电池盖分别有排出气体的通孔，且两电池盖间有连通所述两通孔的空洞部，所述电路当电池置于装置内时通过另一电池盖连接于所述一极性的端子。
权利要求12、13结构的共同特征是，在内、外电池盖之间设有连通两电池盖通孔的空洞部。当电池内产生异常高压时，该空洞部使阀体破裂后的气体能从内电池盖通孔容易流向外电池盖通孔，流到外面，故不存在电池爆破的危险性。若设于两电池盖的通孔分别处于相对应的位置时，也可不必设置专用的所述空洞部。为作成这种结构，安装电池盖时必须对准位置，使工序复杂。若两电池盖通孔位置一致，则细如发丝的线状金属部件进入两通孔，会使两电池盖电气接通，从而存在使电池短路的不当情况之虑。若按照上述本发明结构，安装封口板时，不需要为使通孔对齐的专门管理，并能减少线状金属部件引起的短路危险性。
权利要求14记载的发明，是一种如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，电路中的电流切断元件受控切断流入电池的过电流，流出电池的过电流，或流入流出的过电流，与权利要求13所述发明一同内设安全电路的可充电电池可与已有单节电池同样使用，能方便地放入被供电装置的电池盒。
权利要求15所记载的发明，是一种如权利要求12或13所述的可充电电池，其特征在于，两电池盖侧面分别有用于排出气体的通孔，且空洞部形成在设于外电池盖侧面的鼓出部的内侧，按照这种结构，能最大限度地利用内电池盖内的空间。
权利要求16所记载的发明，是一种如权利要求15所述的可充电电池，其特征在于，鼓出部设于外电池盖上部边缘部，当电池置于装置内时，该鼓出部按弹簧扣(snap hook)方式安装于装置的端子部。
权利要求17所记载的发明，是一种如权利要求15或16所述的可充电电池，其特征在于，外电池盖的通孔设置在内电池盖通孔的下方，按照该结构，如细金属丝之类从外电池盖通孔进入与内电池盖间的空隙部，不会电气接通两电池盖，不会使电池短路。
权利要求18所记载的发明，是一种如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，电连接手段包含PTC元件，因FET等电流切断元件的发热也会使PTC元件断开。该PTC元件也可包含在装于所述印刷板的电路中以代替装入该电连接手段。
权利要求19所记载的发明，是一种如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，电连接手段包含中部焊接于阀体的边缘部电绝缘的辅助过滤器，所述辅助过滤器具有让气体通过的通孔，且所述辅助过滤器与所述阀体的焊接部当进入阀体的气压超过规定值时就脱开，起到作为电流切断功能手段而使辅助过滤器与阀体的电连接断开的作用，在过充电或太大放电电流使电池温度上升情况下能切断电流。
权利要求20所记载的发明，是一种如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，配置有将含有与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器的电路封装成一体以代替印刷板，所述封装设有对应于所述印刷板端子部的端子，按照上述结构，不需要印刷板，且在端子间形成放出气化的电解液的通路。
权利要求21所记载的发明，是一种可充电电池用安装封口板，其特征在于，备有相互电绝缘的内、外电池盖；由在规定压力破开的金属薄片构成的阀体，该阀体有破开前断开电导通的电流切断功能手段；及通过所述阀体将所述电池盖中的一个电连接于发电要素某一极性电极的电连接手段，两电池盖各有排出气体的通孔，且两电池盖间具有连通所述两通孔的空洞部，利用上述封口板可构成如权利要求12所述的可充电电池。
权利要求22所记载的发明，是一种可充电电池用安装封口板，其特征在于，包含装有包含与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器的电路、并具有排出气体的通孔或破断机构的印刷板；分别连接于印刷板中不同极性的端子部并安装于所述印刷板上的内、外电池盖；由配置于从所述印刷板靠电池内侧并在规定压力破开的金属薄片构成的阀体；及通过所述阀体将连接于所述印刷电路板一个电池盖的端子部电连接于发电要素中某个极性的电极的电连接手段，两电池盖各有排出气体的多个通孔，且两电池盖间有连通所述两通孔的空洞部，所述阀体具有破开前断开电导通的电流切断功能手段，利用上述封口板可构成权利要求13所述的可充电电池。
权利要求23所记载的发明，是一种如权利要求22所述的可充电电池用安装封口板，其特征在于，配置有将含有与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器的电路封装成一体以代替印刷板，所述封装设有对应于所述印刷板端子部的端子，按照上述结构，不需要印刷板，且在端子间形成放出气化的电解液的通路。
按照本发明，由于在安装封口板的内电池盖内能确保有装入电池安全电路的空间，故能提供内设安全电路的独立的可充电电池，不必像已有技术那样，将安全电路装于电池外作成电池包而只适用于特定的电池使用装置。
附图概述图1为锂离子可充电电池包的模式图；图2为本发明实施例1圆筒型锂离子可充电电池的封口部的剖面图；图3(a)为上述封口部的分解立体图，图3(b)为该封口部的分解剖视图；图4为本发明实施例1中安全电路的方框图；图5为上述安全电路的变形例方框图；图6为该安全电路的另一变形例方框图；图7为装有图4所示安全电路的实施例2封口部的剖视图；图8(a)为实施例2封口部的分解立体图，图8(b)为图8(a)封口部的分解剖视图；图9为实施例3封口部的剖视图；图10为实施例4封口部的剖视图；图11(a)为封装方式的安全电路的正视图，图11(b)为图11(a)安全电路的侧视图，图11(c)为图11(a)安全电路的引线(端子)的分解立体图；图12(a)为安全电路用负极的正视图，图12(b)为图12(a)中X-X′线的剖视图；图13(a)为可充电电池的被控制输入输出用正极，图13(b)为图13(a)中Y-Y′线的剖视图；图14为备有实施例5安装封口板的锂离子可充电电池主要部分的纵剖视图；图15为实施例6安装封口板主要部分的纵剖视图；图16为装入电池内含有安全装置的电路的方框图；图17为锂离子可充电电池包中已有技术的安全电路的方框图。
实施本发明的最佳形态实施例1下面，参照图2至图6说明本发明实施例1。
图2为圆筒型锂离子可充电电池封口部的剖视图，图3(a)为图2封口部的分解立体图，图3(b)为图3(a)的分解剖视图。该封口部具有作为电池发热时减小电流功能手段的PTC元件，作为电池内压上升时切断电流功能手段的电流切断阀，作为电池内压进一步上升时防爆功能手段的防爆阀，并由过滤器17、辅助过滤器18、内垫圈19、阀体20、PTC元件21、电池盖22、封口板环23和垫圈24构成。正常时，从正极流出的电流经导板5，流过具有通孔C的过滤器17，再流入与其面接触并有通孔B的辅助过滤器18。由于次过波器18与阀体20在中部焊接相连，故正极电流进一步通过阀体20，再通过与其面接触的环状PCT元件21，流向具有通孔D的电池盖22。
电池盖22和PTC元件21及阀体20借助环状内垫圈19形成一体，该内垫圈19由聚碳酸酯等绝缘体构成，故次过滤体18与阀体20的电连接仅限定于焊接部。过滤器17的边缘部形成将辅助过滤器18及内垫圈19边缘部卷边封口的结构，夹固结束后，构成一体作为构成封口部的组件。垫片24是将聚碳酸酯等绝缘体制成环状的构件，在将所述封口部的组件装入电池壳26加以卷边封口时，要在电池壳26与过滤器17之间进行绝缘。
阀体20刻有槽A作为防爆功能手段的防爆阀，结构上使得当气化电解液发生时，通过过滤器17的通孔C及设置于辅助过滤器18的通孔B，将阀体20推向电池盖22侧。
下面，说明PTC元件21的电流减小功能手段。PTC元件21是一旦达到规定温度电阻值即急骤上升的元件，过充电或大的放电电流，例如相当于1小时放电的电流值以上的电流，会使电池温度上升，一旦达到规定温度，电阻值就上升，使电流减少，故能防止电池变成热不安全状态。
再说明通过焊接辅助过滤器18与阀体20当电池内压上升时的电流切断功能手段。因发热而气体的电解液通过过滤器17的通孔C及设于辅助过滤器18的通孔B将阀体20推向电池盖22一侧。此时，当气压超过辅助过滤器18与阀体20的焊接力时使焊接脱焊，切断电连接，起到电流切断阀的作用。
再说明阀体20的防爆功能手段。辅助过滤器18和阀体20的电流切断功能手段动作后，因发热气体的电解液将代体20进一步推向电池盖22一侧。另一方面，通过内垫圈19、过滤器17、垫圈24和电池壳26将阀体20四周固定，这样，气压会使设于阀体20的槽A破裂，此时，气化的电解液会向电池盖22一侧流出。因此，气化后的电解液从电池盖22的通孔D放出，使该压力减压，防止电池自爆。
图4为本发明锂离子可充电电池具有的安全电路的方框图。图4中，+为受安全电路27控制的与可充电电池28外部进行输入输出用的正极，S为安全电路27的负极，在被供电装置或充电器侧与形成在可充电电池28外圆周表面或底面的负极相连。-为可充电电池28外圆周表面或底面形成的负极。
可充电电池28的正极输出通过由图2说明的辅助过滤器18和阀体20构成的电流切断功能手段29、PTC元件30(相当于图2中PTC元件21)，接入安全电路27。
在被供电装置或充电器侧S端子处于与可充电电池28负极相连的状态下，若PTC元件30输出侧与S端子间电压在规定值内，则设于封口部内的电压检测器31使FET等电流切断元件32接通，可进行来自充电器的充电。相反，若PTC元件30输出侧与S端子间电压比规定值高，则电压检测器31使FET等电流切断元件32截止，防止可充电电池28过充电。
安全电路27虽然上述作用，但在使用FET作为电流切断元件32的情况下，即使FET为截止状态，也会因其体二极管(body diode)效应，使可充电电池28可通过+极放电。再有，电容器33作为+、-极间的防静电措施，可防止噪声引起的误动作。
图5为图4所示安全电路27的变形例，增加有热敏电阻34，由于电压检测器35增加有监测热敏电阻34随温度的电阻值变化的功能，故增加了一旦可充电电池28的温度超出规定范围(0℃～60℃以内等)就使FET等电流切断元件32截止的作用。
图6为图4所示安全电路27的又一变形例，删除已有技术中环状PTC元件(相当于图2中PTC元件21)，而在安全电路正极端子与外部输入输出用正极之间插入PTC元件36。
在上面说明中，说明了通过与电池连接的被供电装置或充电器的接线从电池壳的负极获得加给安全电路27的负极S的负电压，但也可将安全电路27用的负电压直接连接于电池壳进行实施。然而，此种情况存在的问题是，电池不使用时，安全电路27消耗电流，产生自放电损失，故必须采取措施以便长期保存。
(实施例2)参照图7及图8说明将图4所示安全电路27装入可充电电池28的封口部的情形。图7为封口部的剖视图，图8(a)为该封口部的分解立体图，图8(b)表示该封口部的分解剖视图，从PTC元件21至安全电路用负极37的部分在结构上与图2情况不同。
在图7及图8中，PTC元件21的电极与聚酰亚胺材料构成的柔性布线板38面接触，通过通孔及布线连接于安全电路27。E为设于柔性布线板38的用于防爆结构的通孔，相当于上述安全电路板中开口部，也可设置上述安全电路板的破裂机构，即在印刷板上设置因压力而易破裂的部分。另一方面，安全电路用负极37与柔性布线板38面接触，通过布线连接于安全电路27。由安全电路27控制的可充电电池28的输入输出端+，通过柔性布线板38为面接触，构成可充电电池的被控制输入输出用正极39。F为安全电路27的防水性、耐电解液性的金属，41、42为环氧类等热硬化型粘接剂，40、45为粘接固定于安全电路用负极37与可充电电池的被控制输入输出用正极39之间的ABS树脂等绝缘物，44为封口板环。
(实施例3)在图6所示PTC元件36配置在安全电路的正极与外部输入输出用正极之间的情况下，可以如图9所示用PTC构成的可充电电池的被控制输入输出用正极39a本身。其它部分的结构与图7及图8相同。
(实施例4)如图10所示，图7中可充电电池的被控制输入输出用正极39与柔性布线板38的连接，也可以用磷青铜等弹簧构件46将可充电电池的被控制输入输出用正极39连接到柔性布线板38上的元器件。此时，可简化电池盖结构，同时，使柔性布线板38的下侧经相对的PTC元件21与阀体20面接触，使柔性布线板38的上侧与相对的安全电路用负极37面接触，因此封口部容易能够构成一个整体。41。49为环氧树脂系等热硬化型粘接剂。
以上所述的安全电路27，如图11所示，可作成IC封装的规格。在图11中，50为VDD(GND)引线，51为VIN(VSS)引线，52为VOUT引线，各引线50、51和52可代替图7中的印刷板38配置，除了与安全电路用负极37、PTC元件21、可充电电池的被控制输入输出用正极39接触部分G外，用PBT(聚丁烯对苯二酸盐)等耐电解液材料进行绝缘涂层处理，因不需要印刷板，安装封口部时，使装配容易进行。引线50、51、52之间相当于上述空隙部分，构成放出的气化电解液的通路。
图7中的安全电路用负极37如图12所示需要有用于防爆结构的多个气体穿过通孔H，和用于使安全电路用负极37的表面与可充电电池的被控制输入输出用正极39机械接触的通孔I，此时在可充电电池的被控制输入输出用正极39上，如图13所示，在除了比安全电路用负极37的多个气体旁路通孔H大的多个气体旁路通孔J和用于通过安全电路用负极37使其表面与可充电电池的被控制输入输出用正极39机械接触的通孔I以外的区域K，涂敷环氧系等热硬化型粘接剂。在预先加工有各个通孔的镍等金属材料上涂敷环氧类等热硬化型粘接剂后，也能够将安全电路用负极37和可充电电池的被控制输入输出用正极39制成一体。
(实施例5)图14为具有本实施例安装封口板的锂离子可充电电池主要部分的纵剖视图。这里所示的安装封口板60具有内电池盖61，外电池盖65及安装有元件72的印刷板70。
安装封口板进一步具有配置在印刷板70下面的环状PCT元件73；由金属薄片构成的阀体74；中部与阀体74中部焊接、具有用于流通气体的通孔76的辅助过滤器75；具有用于流通气体的通孔78的过滤器77；以及内垫圈79。内垫圈79覆盖从外电池盖65的边缘部至阀体74的边缘部的部分，以防止阀体74与辅助过滤器75周缘部的电接触。过滤器77用其周(边)缘部卷边封口辅助过滤器75和内垫圈79的周缘部，将整体作为单独一个安装封口板进行安装。过滤器77的上面周缘部借助内垫圈79，防止与外电池盖65、印刷板70、PTC元件73及阀体74的周缘部电气接触。
下面，详细说明上述印刷板70。印刷板70在柔性绝缘板上实施布线，将下面要叙述的构成安全电路的电路加以封装后的元件72固定在其中间，同时用例如环氧树脂等电气绝缘性的粘接剂68固定内电池盖61及外电池盖65以覆盖元件72。印刷板70具有用于流通气体的多个通孔71。
内电池盖61有4个用于流通气体的通孔62，其外表面具有用于与外电池盖65电绝缘的绝缘性被膜63。外电池盖65设有向外侧鼓出的鼓出部96，用以在与内电池盖61之间形成流通气体的空洞部95，该鼓出部96进一步设有4个流通气体的通孔66。在内电池盖61与外电池盖65的上部进行绝缘的粘接剂69置于两者之间。印刷板上布线实施分别使得内电池盖61的凸缘64连接于接有元件72的印刷板70的负极端，而外电池盖65的凸缘部67及PTC元件73连接于正极端。
如上述构成的安装封口板60安装在电池壳90的开口部。电池壳90内插有将正极板和负极板卷成螺旋形的隔有隔离板的极板组91。极板组中某一电极如正极导板93焊接于安装封口板60的过滤器77后，将垫圈94安装于安装封口板60的周缘部，通过在该垫圈部分卷边封口电池壳90的上端部，使电池壳90形成液密和气密密封。92表示绝缘板。极板组91的负极导体(未图示)焊接于电池壳底面。因此电池壳90兼作电池的负极端。
上述安装封口板60一旦装入电池壳90，则外电池盖65通过印刷板70、与其接触的PTC元件73、与元件73接触的阀体74、在中部与该阀体74接合的辅助过滤器75及过滤器77，连接于极板组91的正极，作为正极端工作。
下面，说明图16所示安全装置。在图16中，100表示安装有安装封口板60的可充电电池。101表示起电流切断功能手段作用的开关，它由连接于电池正极导板的辅助过滤器75与阀体74的接合部构成。该开关101与所述PTC元件73串联。将电路加以封装的元件72内装有与PTC元件73串联的温度保险丝106及电流切断元件103；检测电压并控制电流切断元件103的电压检测器102；热敏电阻107；及电容器104。
元件72的正极端连接于外电池盖65。相反，负极端S连接于内电池盖61，再通过开关105连接于电池的负极端。因此，若将该电池置于使用电池的装置中，则连接于电池负极端的电池壳的装置侧负极端与内电池盖61电导通。也即，开关105随电池置入装置中才接通。
如上所述，若将装有安装封口板60的电池置于装置中使开关105接通，则在PTC元件73的输出侧与S端子间加有规定电压，电压检测器102接通电流切断元件103，从而可接受来自充电器的充电电流。当PTC元件73的输出侧与S端间电压所显示的电池100的电压比规定值高时，则电压检测器102使电流切断元件103截止，防止电池100过充电电流。
进一步详细说明装入元件72的安全电路。电压检测器102检测电池100的电压及电流切断元件103的电压，控制电流切断元件103。电压检测器102所检测的电池100的电压，高于规定上限设定电压时为过充电，低于规定下限设定电压时为过放电。当所检测的电池电压超过规定上限电压或低于规定下限电压时，电压检测器102切断电流切断元件103，从而切断电流。电压检测器102检测如场效应晶体管(FET)构成的电流切断元件103的输入侧与输出侧间的电压，当高于规定设定电压时，例如检测到因短路等引起的过大电流，就使电流切断元件103截止。而且，电压检测器102还检测热敏电阻107的电压，当电池100及电流切断元件103的温度离开规定范围，如电池温度离开0℃～60℃的范围时，使电流切断元件103截止。温度保险丝106作为电池100或电流切断元件103异常发热而熔断的安全装置而工作。
装入元件72的安全电路有上述作用。若用FET作为电流切断元件103，即使处于截止状态，也会因其体二极管(body diode)效应而使电池100仍可通过正极放电。电容器104是为解决正极与负极间静电而设置的，防止噪声引起误动作。PTC元件73当达到规定温度时其电阻值急骤上升。由于流过过充电电流或大的放电电流，例如流过电流大于相应于1小时放电速率的电流，故电池温度上升，当PTC元件73达到规定温度时，其电阻急骤上升，使电流下降。由此，可防止电池处于热不安全状态。该PTC元件73也可装入元件72内。
下面，说明电池内压上升时安装封口板的作用。不管上述安全电路及PTC元件的作用如何，若电池内形成高温使有机溶媒为主的电解液气化时，则气体通过过滤器77的通孔78及辅助过滤器75的通孔76将阀体74推向印刷板71一侧。气体压力超过辅助过滤器75与阀体74的焊接力的时刻，焊接部脱焊，切断辅助过滤器75与阀体74的电连接。由此，将电池与其充电电路及/或放电电路之间的电连接全部切断。就这样，辅助过滤器75和阀体74作为具有电流切断功能的开关，也即作为电流切断功能手段而工作。
接着，当气压进一步增大时，阀体74被进一步推向印刷板71侧。当气压超过某个值时，阀体74从设于其表面一部分的刻痕处(未图示)破裂。由此，气体从该破裂部通过印刷板的通孔71，进而经过内电池盖61的通孔62、内电池盖61与外电池盖65间的空洞部95、及外电池盖65的通孔66流向外部。
此时，由于在内电池盖61与外电池盖65之间设有空洞部95，故两电池盖的通孔62与66的位置即使不一致，通过通孔62的气体也能通过空洞部95容易到达通孔66，从这里流向外部。若没有空洞部95，在两电池盖的通孔62与66的位置不一致的情况下，瞬间产生的大量气体不能通过两电池盖间的狭小间隙，故会使电池内过压而有爆破的危险。
这样一来，电池因高温使电解液气化、电池内压力异常上升时，一旦由次过波器75与阀体74构成的电流切断功能手段切断电流而压力进一步上升，则作为防爆功能手段的阀体74会破裂，从电池盖61和65的通孔流向外部。因此，电池本身不会有爆破的危险。
(实施例6)图15为该实施例安装封口板主要部分的纵剖视图。该安装封口板80除了内电池盖81及外电池盖85的结构有变化外，本质上与实施例5的安装封口板60没有什么不同。内电池盖81和外电池盖85分别用粘接剂88粘接于印刷板70，使得内电池盖81的凸缘84与印刷板70的负极端相接触，外电池盖85的凸缘87与印刷板70的正极端相接触。内电池盖81的侧面上方有流通气体的通孔82。
相反，外电池盖85的侧面下方有流通气体的通孔86。外电池盖85通过使上周缘部向外侧鼓起，从而使空洞部97设置于与内电池盖81之间。当电池安装于装置时，该鼓出部98能按簧扣式安装于装置的端子部。在内电池盖外表面设置绝缘性皮膜83及在两电池盖间配置绝缘构件89，这些与实施例5完全相同。
在上述结构中，阀体74破裂进入内电池盖81的通孔82的气体，也很容易从空洞部97穿过外电池盖85的通孔86流向外部。另外，外电池盖85的排出气体用的通孔86由于位于比内电池盖81的通孔82更下方，故不会出现因细金属线类构件从外电池盖通孔进入与内电池盖间的空隙部而将两电池盖电接通引起电池短路的现象。
在上述实施例中，设于内、外电池盖的气体穿过通孔分别为4个，但通孔的数量应根据通孔的大小或电池规格种类进行适当选择。
另外，上述是将电池的正极作成与外电池盖电连接的结构，但也可将电池的正极作成与内电池盖电连接的结构。
PTC元件作为一个构件插在印刷板与阀体之间，但也可将其装入印刷板上元件72内。
上述各实施例中所示材料等只不过是一举例，在实现功能范围内应用时可加以改变。
在上述实施例中，是将本发明应用于锂离子可充电电池为例进行了说明，但不言而喻，本发明同样也可适用于其它的可充电电池。工业上的可应用性按照上述面所述本发明可获得这样的可充电电池，即可在单节电池中控制得不至于过充电、过放电，并能防止可充电电池内气压异常升高的情况产生，而且，可充电电池内气压为异常高压时，能快速放出气体，将电池的爆破防患于未然。
按照上述实施形态，本发明能解决已往电池包中存在的下面问题。
1.为了作成可装于被供电装置的形状及构造的壳体，电池包将作成被供电装置的专用电池包。
2.由于构成了能将电池包装于被供电装置的形状和构造的壳体，充电器也要与电池包适配，或作成具有被供电装置的安放盒的专用充电器。
3.设有安全电路和为装于被供电装置的形状、构造及端子结构的电池包的体积必定大于放置于电池包内的电池的体积。
4.普通消费者不能得到单体锂离子等可充电电池。
而且，若预先规定锂离子等可充电电池的尺寸，则不受各个被供电装置的形状，构造，销售期，销售量的约束，可大量生产供应可充电电池，同时，对于普通消费者，若购买上述电池适用的装置，在需要的时候可容易获得所需量的可充电电池，这一点很有利。
权利要求
1.一种可充电电池，其特征在于，在用电池盖封住电池元件的封口部配置有电流切断元件的安全电路。
2.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，用环氧树脂，聚丁烯对苯二酸盐树脂等防水性、防电解液性树脂，对安全电路进行了处理。
3.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，在配置有安全电路的安全电路基板上设置有开口部或破裂机构。
4.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，安全电路配置有温度保险丝。
5.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，安全电路配置有热敏电阻。
6.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，从可充电电池的正极输出通过PCT元件连接于安全电路。
7.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，在安全电路的正极与外部输入输出用正极之间设有PTC元件。
8.如权利要求1所述的可充电电池，其特征在于，在封口部的电池盖由安全电路用负极和外部输入输出用正极的2极构成，
9.如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，安全电路用负极与外部输入输出用正极设有间距。
10.如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，安全电路用负极与外部输入输出用正极用电绝缘性粘接剂粘合，或通过绝缘物装配。
11.如权利要求8所述的可充电电池，其特征在于，设于外部输入输出用正极的气体穿过通孔的孔径比设于安全电路用负极的气体穿过通孔的孔径大。
12.一种可充电电池，其特征在于，具有安放发电要素并兼作其某一极性端子的电池壳及通过垫圈安装于电池壳开口部的安装封口板，所述安装封口板由相互电绝缘的内电池盖和外电池盖、及规定压力下破裂的金属薄片构成，含有阀体，该阀体具有破开前可断开电气通路的电流切断功能手段，所述电池盖中的一个电池盖通过所述阀体与发电要素的另一极性的电极电气接通，两电池盖分别有用于排出气体的通孔，且两电池盖间有连通所述两通孔的空洞部。
13.一种可充电电池，其特征在于，具有安放发电要素并兼作其某一极性端子的电池壳及通过电绝缘的垫圈安装于电池壳开口部的安装封口板，所述安装封口板由印刷电路板、内、外电池盖及规定压力下破开的金属薄片构成，所述印刷电路板装有电路并具有排出气体的通孔或破断机构，该电路含有与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器，所述内、外电池盖连接于印刷电路板中各不同极性的端子部并安装于所述印刷电路板上，所述金属薄片配置在所述印刷电路板的电池内侧，含有阀体和电连接手段，所述阀体具有破开前可断开电气通路的电流切断功能手段，所述电连接手段通过所述阀体将连接于所述印刷电路板的一个电池盖的端子部与发电要素另一极性电极电气相连，两电池盖分别有排出气体的通孔，且两电池盖间有连通所述两通孔的空洞部，所述电路当电池置于装置内时通过另一电池盖连接于所述一极性的端子。
14.如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，电路中的电流切断元件受控切断流入电池的过电流，流出电池的过电流，或流入流出的过电流。
15.如权利要求12或13所述的可充电电池，其特征在于，两电池盖侧面分别有用于排出气体的通孔，且空洞部形成在设于外电池盖侧面的鼓出部的内侧。
16.如权利要求15所述的可充电电池，其特征在于，鼓出部设于外电池盖上部边缘部。
17.如权利要求15或16所述的可充电电池，其特征在于，外电池盖的通孔设置在内电池盖通孔的下方.
18.如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，电连接手段包含PTC元件。
19.如权利要求12所述的可充电电池，其特征在于，电连接手段包含中部焊接于阀体的边缘部电绝缘的辅助过滤器，所述辅助过滤器具有让气体通过的通孔，且所述辅助过滤器与所述阀体的焊接部当进入阀体的气压超过规定值时就脱开，起到作为电流切断功能手段而使辅助过滤器与阀体的电连接断开的作用。
20.如权利要求13所述的可充电电池，其特征在于，配置有将含有与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器的电路封装成一体以代替印刷板，所述封装设有对应于所述印刷板端子部的端子。
21.一种可充电电池用安装封口板，其特征在于，备有相互电绝缘的内、外电池盖；由在规定压力破开的金属薄片构成的阀体，该阀体有破开前断开电导通的电流切断功能手段；及通过所述阀体将所述电池盖中的一个电连接于发电要素某一极性电极的电连接手段，两电池盖各有排出气体的通孔，且两电池盖间具有连通所述两通孔的空洞部。
22.一种可充电电池用安装封口板，其特征在于，包含装有包含与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器的电路、并具有排出气体的通孔或破断机构的印刷板；分别连接于印刷板中不同极性的端子部并安装于所述印刷板上的内、外电池盖；由配置于从所述印刷板靠电池内侧并在规定压力破开的金属薄片构成的阀体；及通过所述阀体将连接于所述印刷电路板一个电池盖的端子部边连接于发电要素中某个极性的电极的电连接手段，两电池盖各有排出气体的通孔，且两电池盖间有连通所述两通孔的空洞部，所述阀体具有破开前断开电导通的电流切断功能手段。
23.如权利要求22所述的可充电电池用安装封口板，其特征在于，配置有将含有与电池串联连接的电流切断元件及检测电池电压并控制所述电流切断元件的电压检测器的电路封装成一体以代替印刷板，所述封装设有对应于所述印刷板端子部的端子，按照上述结构，不需要印刷板，且在端子间形成放出气化的电解液的通路。
全文摘要
所提供的可充电电池,其具有通孔并配置有安全电路的柔性布线板,在该布线板上面面接触、分别通过布线连接于安全电路、具有气体穿过通孔的被控制输入输出用正极及具有气体穿过通孔的安全电路用负极,在柔性布线板下面面接触的PTC元件,重叠在其下面、刻印有槽的阀体,利用内垫圈构成一体化,在中部与所述阀体焊接、具有通孔的辅助过滤器和内垫圈,在具有通孔的过滤器周边部通过卷边封口构成封口部,该电池可与已有单体电池一样使用,当电池内气压异常升高时,能快速放出气体,将电池爆破防患于未然。
文档编号H01M2/12GK1197550SQ97190868
公开日1998年10月28日 申请日期1997年7月8日 优先权日1996年7月9日
发明者祝園芳宣, 增本兼人, 鹤谷伸二 申请人:松下电器产业株式会社