专利名称：用于二次电池的安全装置及使用该装置的电池组的利记博彩app
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己经被进行。
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l，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
依据本发明的一个方面，上述及其它目的能够通过提供用于二次 电池的安全装置实现，其包括电气连接至保护电路模块的元件("压 电元件")，用于在该压电元件被压制时产生电流；构件("翘翘板构件")，其具有接触板形电池单元的相对表面之一的端部(a)和接触该压电元件 的表面的另一端部(b)，其中，该翘翘板构件被可变地固定至预定区域，
使得当该端部(a)由于该电池单元膨胀而上升时，该端部(b)下降以压制
该压电元件。
因此，当该电池单元由于异常操作或该电池老化而膨胀时，依据 本发明的用于二次电池的该安全装置使用该翘翘板构件压制该压电元 件以产生电流，并根据所产生电流使用该保护电路模块控制该电池的 运行，由此该安全装置能够敏感地响应微小变化，因此该电池的安全 性得以被确保。
图2是说明发明中的该翘翘板构件的运行原理的典型视图。
参考图2，当该电池的膨胀现象发生时，该翘翘板构件的端部(a) 执行圆形旋转运动。此时，力仅沿Y轴方向被绕布置在该翘翘板构件 相对端部之间的可变的固定轴传送至该翘翘板构件的相对的端部(b)， 该翘翘板构件沿X轴方向被结构性地限制。因此，该旋转运动在该翘 翘板构件相对的该端(b)被转变为线性运动，并且该线性运动的能量通 过压电元件转换成电信号。再者，在端部(a)与该可变的固定轴间的距 离大于端部(b)与该可变的固定轴间的距离的情况下，端部(a)的变化更 大，并且因此，端部(b)以与该距离差成比例的更大的下降力压制该压 电元件。因此，该压电元件的运行可靠性被提高。
优选地，该压电元件及该翘翘板构件被安装到在其中安装有电池 单元的框架构件。在此情况下，具有低机械强度和高变形能力的袋形 电池单元能够通过该框架构件被制造成具有预定的标准电池组形状。 因此，避免电极端子受到损害并提高组装效率。
该翘翘板构件的固定模式并无特别限制，只要该翘翘板构件的部 分是被可变地固定使得该翘翘板能够根据图2所示的原理运行。优选地，该翘翘板构件通过铰链结构被连结至该框架构件。当该翘翘板构 件通过该铰链结构被连结至该框架构件时，该铰链结构构成可变的固 定轴(可变旋转轴)。因此，当该翘翘板构件的接触该电池单元表面的端 部(a)由于该电池单元膨胀而上升时，该翘翘板构件接触该压电元件表 面的端部(b)下降。结果，电流从该压电元件产生。所产生的电流通过 连接该压电元件的电缆被传送至保护电路模块。
在一优选实施例中，该框架构件在其上端中心可以提供凹部，在
该凹部中该压电元件被安装并且该翘翘板构件的端部(a)侧区被插入和 连接。通常，二次电池被要求紧凑并且轻巧。因此，并不希望由于提 供该压电元件及该翘翘板构件而增加该二次电池的尺寸。因此，通过 形成依据本发明的该凹部，可以最小化由于提供包括该压电元件及该 翘翘板构件的该安全装置而引起的该电池组的尺寸的增加。
通常，该电池内部压力在该电池厚度方向的增加大于其在该电池 长度方向的增加。具体来说，当该电池内部压力增加时，该电池壳体 厚度的增加大于该电池壳体表面扩张。因此，在该翘翘板构件被构成 为长板结构，且该翘翘板构件的该第一端部(b)具有接触到或接近于该 电池单元的中心的长度的情况下，该电池上述厚度变化被检测，因此， 该压电元件的更精确的测量被实现。
依据本发明的另一个方面，其提供包括按如上述方式构成的该安 全装置的电池组。
依据本发明的技术可以被应用于构成如下结构的电池组，在本结 构中各种电池单元被安装在该电池组中。尤其是，依据本发明的技术 可以被应用于如下这样的电池组，其包括电池单元，该电池单元包括 由包括金属层及树脂层的层压板制成的电池壳体和安装在该电池壳体 中的电极组件，该电池单元具有低机械强度。该电池单元的典型实例 为通过将电极组件放置在由铝层压板制成的折叠型袋形壳体中而制造成的袋形电池单元，并热焊接该袋形壳体的上端及相对侧使得该壳体 能够被密封。
在优选实施例中，该电池组被构成如下的结构，在该结构中该电 池组被安装在包围该电池单元的密封上端及密封相对侧的框架构件 中。因为该电池组被安装在该框架构件中，可以在制造该电池达到预 定标准的同时为该电池提供足够的强度，由此提高组装效率。
该电池组的其它结构和制造该电池组的方法在本发明相关的领域 已经为人所熟知，因此，关于它的详细描述将不再给出。。
上述及本发明的其他对象、特性与其它优点根据下面结合附图进 行的详细描述将能够更为清楚地理解，在附图中 图1是示出普通聚合物电池的透视图2是说明依据本发明的翘翘板构件的运行原理的典型视图；和 图3及图4是说明安装有依据本发明的优选实施例的安全装置的 电池组的透视图和局部放大视图。
<附图的主要参考序号说明>
100:电池单元 101， 102:阴极/阳极端子
210:翘翘板构件 211:铰链构件
220:压电元件 240:框架构件
具体实施例方式
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。然而，应注意 的是本发明的范围并不受限于说明性的实施例。
图3是说明安装有依据本发明的优选实施例的安全设备的电池组 的结构的典型视图。参考图3，电池组200包括如图1中所示构成的袋形电池单元
100;和电池组框架210，其被安装到电池单元IOO使得电池单元100 的外周能够被电池组框架210包围。具体来说，电池组框架210被构 成格型结构，在该结构中，电池组框架210的上部及下部开口，使电 池组框架210被从电池单元100之上安装到电池单元100，电池单元 100的侧密封部沿垂直方向向上弯曲。在电池组框架210后部的上端形 成凹槽212，在其中当电池组框架210被安装到电池单元IOO时电池单 元100的阴极101与阳极102分别被定位。电池组框架210前部的上 端安装有压电元件220。另外，翘翘板构件230通过铰链结构被连接于 电池组框架240前部的上端。
因此，当电池单元100由于异常操作或安装到电池组框架210的 电池单元100老化而膨胀时，翘翘板构件230的端部230a由于电池单 元100的膨胀而上升，且翘翘板构件230的另一端部230b下降以压制 压电元件220。电流从压制的压电元件220产生并被传送到保护电路模 块(未显示)。
下面将参考图4进行描述，图4是说明被连接到在图3中所示的 电池组的电池组框架的压电元件和翘翘板构件的放大视图。
参考图4，具有预定尺寸的凹部214被形成在电池组框架240上 端的中心。压电元件220被安装在凹部214中。压电元件220通过一 对电线221及222被连接至保护电路模块(未显示)。
翘翘板构件230的两侧通过铰链232被整体地连接到电池组框架 240的凹部214。翘翘板构件230被定位使得翘翘板构件230的端部230b 接触或邻近于压电元件220的表面。铰链232用作固定翘翘板构件230 至电池组框架210，同时铰链232保障翘翘板构件230的端部230b的 可变的向上和向下运动。因此，铰链232作为翘翘板构件230的可变的旋转轴。因为铰链232被连接于凹部214的内表面，翘翘板构件230 被定位在使翘翘板构件230被实质上插入凹部214的状态，因此，虽 然翘翘板构件230被安装在电池组中，电池组尺寸的增加被最大程度 地限制。
当翘翘板构件230的接触电池单元100表面的另一端部(未显示) 由于电池单元100的膨胀而上升时，翘翘板构件230的接触压电元件 220表面的端部230b下降以压制压电元件220，由此电流被产生。所 产生电流通过电线221及222被传送至保护电路模块，使得电池的运 行被保护电路模块控制。
尽管本发明的优选实施例已经为了说明的目的被公布，然而本领 域技术人员者应明白只要不偏离权利要求中所公布的本发明的范围与 精神，各种的变换、增加与替换即是可能的。
工业应用性
根据上面的描述可以清楚，依据本发明的用于二次电池的安全装 置及电池组使用被可变地固定的翘翘板构件和压电传感器。因此，可 以精确检测电池单元由于异常操作或电池老化而引起的膨胀以控制电 池的运行，并由此改善该电池的安全性。而且，具有低机械强度及高 变形能力的袋形电池单元被安装在具有安全装置的框架构件中。因此， 在组装或使用电池组期间避免了对于电池单元的损害并提高了组装效 率。
权利要求
1.一种用于二次电池的安全装置，包括电气连接至保护电路模块的元件(“压电元件”)，用于在所述压电元件被压制时产生电流；构件(“翘翘板构件”)，具有与板形电池单元的相对的表面之一接触的一个端部(a)和与所述压电元件的表面接触的另一端部(b)，其中该翘翘板构件被可变地固定于预定区域，使得当所述端部(a)由于所述电池单元的膨胀而上升时，所述端部(b)下降以压制所述压电元件。
2. 如权利要求1所述的安全装置，其中，所述压电元件和所述翘翘板构件被安装到在其中安装有所述电池单元的框架构件。
3. 如权利要求l所述的安全装置，其中，所述翘翘板构件通过铰 链结构连接至所述框架构件。
4. 如权利要求2所述的安全装置，其中，所述框架构件在其上端 部的中心提供有凹部，在该凹部中所述压电元件被安装并且所述翘翘 板构件被插入和连接。
5. 如权利要求l所述的安全装置，其中，所述翘翘板构件以长板 结构构成，并且所述翘翘板构件的第一端部(b)具有接触到或接近所述 电池单元的中心的长度。
6. —种电池组，其包括如权利要求1至5中的任一项所述的安全 装置。
7. 如权利要求6所述的电池组，其中，所述电池组还包括电池单 元，该电池单元具有由包括金属层和树脂层的层压板制成的电池壳体， 和安装在所述电池壳体中的电极组件，并且其中，所述安全装置被安装到所述电池组。
8. 如权利要求7所述的电池组，其中，所述电池单元是通过将所 述电极组件置于由铝层压板制成的折叠型袋形壳体中并热焊接所述袋 形壳体的上端及相对侧使得所述壳体能够被密封而制成。
9. 如权利要求8所述的电池组，其中，所述电池单元安装在以格型结构构成的框架构件中，在该格型结 构中，所述框架构件的上部及下部开口，使得该电池单元能够被安装 在该框架构件中，其中所述电池单元的侧密封部沿垂直方向向上弯曲，所述框架构件在其后部的上端提供有凹槽，所述电池单元的电极 端子被设置在该凹槽中，以及所述框架构件在其前部的上端提供有凹部，所述压电元件被安装 在该凹部中，并且翘翘板构件通过铰链结构而连接到该凹部。
全文摘要
本发明公开一种用于二次电池的安全装置，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中的翘翘板构件压制压电元件以产生电流，并依据所产生的电流使用保护电路控制电池运行，由此确保该电池的安全性。并且公开一种包括电池单元的电池组，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。
文档编号H01M2/34GK101322265SQ200680045105
公开日2008年12月10日 申请日期2006年10月23日 优先权日2005年11月30日
发明者李学俊, 赵龙昊 申请人:株式会社Lg化学