專(zhuān)利名稱：用于鋰離子電池的模組式電流遮斷裝置組件的制作方法
用于鋰離子電池的模組式電流遮斷裝置組件相關(guān)申請(qǐng)案本案主張2008年12月19日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案第61/203，157號(hào)及2009年 4月3日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案第61/166，580號(hào)的優(yōu)先權(quán)，上述兩件專(zhuān)利案的內(nèi)容在此提及作為參考。
背景技術(shù)：
在可攜式電子裝置中的鋰離子電池一般會(huì)根據(jù)其使用過(guò)程而受到不同的充電、放電、及儲(chǔ)存等例行程序。使用鋰離子電池化學(xué)作用的電池當(dāng)被過(guò)度充電而超過(guò)其確定的安全極限時(shí)，這些電池會(huì)產(chǎn)生氣體，此氣體可以被用來(lái)觸發(fā)壓力啟動(dòng)式安全裝置，以增進(jìn)電池的可靠性與安全性。典型地，可使用一電流遮斷裝置(Current Interrupt Device, CID), 通過(guò)當(dāng)電池內(nèi)部的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)可遮斷來(lái)自電池的電流路徑，而保護(hù)電池內(nèi)任何過(guò)度的內(nèi)部壓力增加。典型地，電流遮斷裝置包括一破裂圓盤(pán)及一壓力圓盤(pán)，兩者彼此成電氣相連。破裂圓盤(pán)及壓力圓盤(pán)接著分別與電池的一電極及一端子電氣相連；當(dāng)電池內(nèi)部的壓力大于一預(yù)定值時(shí)，壓力圓盤(pán)與電流遮斷裝置的破裂圓盤(pán)彼此分離(例如發(fā)生變形或者相互脫離)，藉此遮斷電極與端子之間的電流。然而，一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中熟知的電流遮斷裝置是以相當(dāng)大的壓力啟動(dòng)，此高壓例如大于約15kg/cm2的內(nèi)部表壓力。典型地，當(dāng)任何過(guò)度的內(nèi)部壓力增加而觸發(fā)電流遮斷裝置的作用時(shí)，電池的內(nèi)部溫度也相當(dāng)高，如此又引起額外的安全性問(wèn)題。對(duì)于相當(dāng)大型的電池來(lái)說(shuō)，例如大于” 18650”的電池(亦即，其外徑約18mm且長(zhǎng)度為65mm)，高溫變成一個(gè)很特別的問(wèn)題。而且，典型地，電流遮斷裝置是在制造電池剩余部位時(shí)一起制造的，且必須具有很小的變化公差以確保能夠在適當(dāng)壓力下產(chǎn)生作用。在一些設(shè)計(jì)中，由于必須提供氣體壓力導(dǎo)管的緣故，所以在電池的凝膠卷(jelly roll)到一凸耳之間實(shí)施熔接所能獲得的表面積就會(huì)受到限制。在圓盤(pán)中的氣體壓力導(dǎo)管經(jīng)常包括至少一通孔，此通孔在凝膠卷到破裂圓盤(pán)之間的凸耳熔接期間必須保持暢通而不能被阻塞住。因此，對(duì)于電池來(lái)說(shuō)，特別是相當(dāng)大型的鋰離子電池來(lái)說(shuō)，亟需要有能夠減少或消除上述問(wèn)題的電流遮斷裝置。

發(fā)明內(nèi)容
—般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明關(guān)于一種模組式電流遮斷裝置、一種包含模組式電流遮斷裝置的電池、及一種用于形成模組式電流遮斷裝置的方法。模組式電流遮斷裝置包括一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)、及一個(gè)裝附于該破裂圓盤(pán)上以形成電氣通路的一導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)。一電氣絕緣環(huán)分開(kāi)破裂圓盤(pán)的周緣與壓力圓盤(pán)的周緣，電流遮斷裝置的一安裝元件將此電氣絕緣環(huán)固定至壓力圓盤(pán)上。破裂圓盤(pán)與電氣絕緣環(huán)至少其中之一界定出一導(dǎo)管，致使通過(guò)此導(dǎo)管而使壓力圓盤(pán)的一側(cè)暴露至足夠的壓力下，而使壓力圓盤(pán)與破裂圓盤(pán)分開(kāi)而切斷一電氣通路。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種包括模組式電流遮斷裝置的電池，其中電流遮斷裝置包括一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)、及一個(gè)裝附于該破裂圓盤(pán)上以形成電氣通路的一導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)。一電氣絕緣環(huán)分開(kāi)破裂圓盤(pán)的周緣與壓力圓盤(pán)的周緣，電流遮斷裝置的一安裝元件將此電氣絕緣環(huán)固定至壓力圓盤(pán)上。破裂圓盤(pán)與電氣絕緣環(huán)至少其中之一界定出一導(dǎo)管， 致使通過(guò)此導(dǎo)管而使壓力圓盤(pán)的一側(cè)暴露至足夠的壓力下，而使壓力圓盤(pán)與破裂圓盤(pán)分開(kāi)而切斷電氣通路。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于形成模組式電流遮斷裝置的方法，包括以下步驟組合一壓力圓盤(pán)及該電流遮斷裝置的一安裝元件；以及組合一破裂圓盤(pán)及一電氣絕緣環(huán)。然后，組合好的壓力圓盤(pán)及安裝元件、及組合好的破裂圓盤(pán)與電氣絕緣環(huán)則組接起來(lái)，且破裂圓盤(pán)以激光或電阻點(diǎn)焊方式焊接至壓力圓盤(pán)，以便在兩者之間形成一電氣通路。本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)例如，模組式電流遮斷裝置可以與鋰離子電池分開(kāi)制造，藉此顯著減少電池的制造成本，且增加模組式電流遮斷裝置所能應(yīng)用的形式。而且，相對(duì)于現(xiàn)有用于從電池凝膠卷的凸耳焊接的電流遮斷裝置，本發(fā)明的模組式電流遮斷裝置具有顯著增加的表面積，因此，顯著增加制造期間的電池產(chǎn)量。此外，在一些實(shí)施例中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)壓力圓盤(pán)與電氣絕緣環(huán)界定出一導(dǎo)管，所以壓力圓盤(pán)不需要包括允許氣體通過(guò)的通孔，藉此消除在從電池凝膠卷實(shí)施凸耳焊接期間可能會(huì)阻塞住通孔的問(wèn)題。而且，本發(fā)明的模組式電流遮斷裝置在至少一方位上是通用的，例如通過(guò)呈圓形結(jié)構(gòu)，如此一來(lái)，便不需要在組裝期間對(duì)電流遮斷裝置實(shí)施定向。因此，顯著減少制造期間的誤差以及后續(xù)品質(zhì)檢查時(shí)遭退貨的可能性。在一時(shí)施例中，破裂圓盤(pán)上的一斜面邊緣界定出一通道，且提供以機(jī)械方式將破裂圓盤(pán)固定至電流遮斷裝置的電氣絕緣環(huán)的一機(jī)構(gòu)，如此一來(lái)，破裂圓盤(pán)就不需要界定出通孔而使氣體壓力連通至壓力圓盤(pán)上。


圖1是本發(fā)明模組式電流遮斷裝置的一實(shí)施例的剖面圖。圖2A及圖2B分別是圖1的模組式電流遮斷裝置的導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)零件的平面圖及剖面圖。圖3A及圖:3B分別是圖1的模組式電流遮斷裝置的導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)零件的平面圖及剖面圖。圖4A、圖4B、圖4C分別是圖1的模組式電流遮斷裝置的電氣絕緣環(huán)零件的一實(shí)施例的立體圖、剖面圖及平面圖。圖5是沿著圖1中的直線V-V對(duì)模組式電流遮斷裝置所作的局部剖面圖。圖6A及圖6B分別是1圖的模組式電流遮斷裝置的安裝元件零件的剖面圖及平面圖。圖7A到圖7D顯示用以制造本發(fā)明模組式電流遮斷裝置的方法的步驟。圖8A、圖8B、及圖8C分別顯示一方型電池的蓋子的外觀示意圖、剖面圖、及內(nèi)部示意圖，顯示模組式電流遮斷裝置被固定至蓋子上。圖9是本發(fā)明的方型電池的剖面圖，以剖面顯示本發(fā)明的模組式電流遮斷裝置安置于蓋子內(nèi)。主要元件符號(hào)說(shuō)明
10-模組式電池遮斷裝置；12-導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)；11、13-凹陷部；14-導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)；16-電氣絕緣環(huán)；18-安裝元件；20、22-斜面邊緣；24-焊接點(diǎn)；26-焊接點(diǎn)；28-截頭圓錐體；30-第一端；32-第二端；34-基座；36-帽蓋；38-基座；40-框邊；46-通道；48-側(cè)邊；50-保持點(diǎn)；52-基座54-隆起部；56-貫通開(kāi)口 ；58-皺褶；60-蓋子；62-貫通開(kāi)口；64-饋通組件；66-零件；70-電池；72-凸耳；74-凸耳。
具體實(shí)施例方式從以下針對(duì)本發(fā)明范例性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，可以更加清楚理解本發(fā)明的上述特點(diǎn)；圖式中的類(lèi)似元件符號(hào)用以在不同圖形中表示相同的部件。這些圖形并非按照實(shí)際比例繪制，且用以強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的實(shí)施例而已。一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明關(guān)于一種用于電池的模組式電流遮斷裝置，例如用于鋰離子電池，且特別是用于方型鋰離子電池。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種包含上述模組式電流遮斷裝置的電池。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種用于制造模組式電流遮斷裝置的方法。以下文中所使用的本發(fā)明電池的「端子」意指電池中連接到外部電子電路的部位或表面。而且，以下文中所使用的句子「電氣連接」、「電氣連通」或「電氣接觸」意指通過(guò)電子流過(guò)導(dǎo)體而使一些部件彼此相通，這一點(diǎn)與牽涉到例如鋰離子等離子通過(guò)電解質(zhì)所引起的電化學(xué)交流是相反的。圖1為模組式電池遮斷裝置10的一實(shí)施例的剖面圖，其包括一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán) 12、一導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14、一電氣絕緣環(huán)16、及一安裝元件18。如圖2A及圖2B所示，破裂圓盤(pán)12包括多個(gè)中央凹陷部11與13，每個(gè)凹陷部獨(dú)立地具有介于大約0. 16mm與大約0. ^mm之間范圍的深度，及介于大約2. 95mm與大約3. 05mm 之間范圍的寬度。如圖2A所示，導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12是一多邊形。雖然圖2A中顯示具有十四個(gè)側(cè)邊，導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12 —般具有大約10到20個(gè)側(cè)邊48。導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12的側(cè)邊48相交而界定出多個(gè)保持點(diǎn)50，選擇性地或者作為另一替代方式，破裂圓盤(pán)12包括多個(gè)未顯示的通孔，破裂圓盤(pán)12的斜面邊緣20、22相對(duì)于破裂圓盤(pán)12的主要平面具有一角度，此角度的范圍一般介于大約40度到55度的范圍之間。較佳地，斜面邊緣20、22的角度介于大約45度到49度的范圍之間，且最好是大約47度。典型地，破裂圓盤(pán)12具有一主要直徑D (其范圍介于大約6mm與大約16mm之間)，及一厚度T (其范圍介于大約0. 3mm與 0. 7mm之間)。較佳地，破裂圓盤(pán)12的直徑大約為11mm，而其厚度大約為0. 5mm。破裂圓盤(pán) 12的厚度在凹陷部11、13—般來(lái)說(shuō)介于大約0. 065mm與0. 085mm之間的范圍內(nèi)；破裂圓盤(pán) 12是由適當(dāng)材料制成，適當(dāng)材料的范例包括鋁、鎳、及銅，適當(dāng)材料的范例包括鋁3003系列(例如鋁3000 H-O或H-14系列、且較佳為H-14系列)。再次參考圖1，導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14以焊接點(diǎn)2436裝附于導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12上； 選擇性地，導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14可以不通過(guò)任何焊接點(diǎn)、單一焊接點(diǎn)、或三個(gè)以上的焊接點(diǎn)而連接到導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12。典型地，焊接點(diǎn)是以點(diǎn)焊方式形成的焊接點(diǎn)。在一特別較佳實(shí)施例中，焊接點(diǎn)包括鋁。雖然具有其他結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14也可以運(yùn)用于本發(fā)明的模組式電流遮斷裝置上，但是，較佳地，如圖3A及圖;3B所示，導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14包括截頭圓錐體觀，此截頭圓錐體觀包括第一端30及第二端32，第一端30具有比第二端32更大的直徑。導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14亦包括一基座34，其徑向延伸自截頭圓錐體觀的第一端30的周緣；帽蓋36密封住截頭圓錐體觀的第二端。在此所使用的「截頭圓錐體」一詞意指標(biāo)準(zhǔn)圓錐體(以直角三角形繞著其一腳旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的圓錐體)切除其頂部后的基本壁部(不包括頂端與底端)。 在一實(shí)施例中，帽蓋36大致上呈平面狀。在此所使用的「大致平面狀或帽蓋」意指充分類(lèi)似一平面的表面，致使能夠以一點(diǎn)或多點(diǎn)隨意接觸另一個(gè)平面狀表面，且通過(guò)點(diǎn)焊接等適當(dāng)方式而熔接至此表面。在一些實(shí)施例中，盡管制造壓力圓盤(pán)14或組裝形成模組式電流遮斷裝置10所引起的變形(例如，通過(guò)焊接導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12到導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14所引起的變形)，然而帽蓋36還是可以被認(rèn)為是大致呈平面狀。一根成型銷(xiāo)能夠同時(shí)使壓力圓盤(pán)14上的帽蓋36及破裂圓盤(pán)12上的錢(qián)幣狀部位 11產(chǎn)生變形；接著，壓力圓盤(pán)14被裝附至破裂圓盤(pán)12上，以形成一導(dǎo)電通路。較佳地，壓力圓盤(pán)14與破裂圓盤(pán)12以點(diǎn)焊方式通過(guò)多個(gè)焊接點(diǎn)位置而焊接在一起，這些焊接點(diǎn)位置的數(shù)量介于1到6個(gè)之間，例如2個(gè)焊接點(diǎn)。較佳地，可以使用激光焊接；較佳地，安裝激光焊接設(shè)備以快速連續(xù)的多個(gè)重復(fù)激光脈沖而撞擊焊接點(diǎn)；調(diào)整每個(gè)重復(fù)激光脈沖的能量，致使在一個(gè)焊接點(diǎn)的所有重復(fù)激光脈沖的組合能量足以局部熔化壓力圓盤(pán)14及破裂圓盤(pán) 12中的鋁，藉此將它們以金相方式結(jié)合在一焊接點(diǎn)中。相較于使用較高功率的單次激光脈沖的方式，使用多個(gè)重復(fù)激光脈沖的優(yōu)點(diǎn)在于顯著減少每個(gè)焊接點(diǎn)所提供的總激光能量變化，藉此在焊接點(diǎn)強(qiáng)度產(chǎn)生較小的變化。較佳地，帽蓋36及/或基座34各自獨(dú)立地具有一材料厚度(圖:3B中以字母d表示)，此厚度的范圍介于大約0. 05mm到0. 5mm之間，例如大約0. 05mm到0. 3mm之間、0. 05mm 到0. 2mm之間、大約0. 05mm到0. 15mm之間(例如大約0. 127mm)、或大約千分之五英寸。較佳地，帽蓋36的直徑(在圖3A及圖;3B中以字母b標(biāo)示)介于大約2mm到大約 IOmm之間的范圍內(nèi)，較佳地介于5mm到IOmm之間，最好介于5mm到8mm之間(例如，介于大約0. 20英寸到0. 25英寸之間)，例如大約5. 5mm(或者大約為0. 215英寸)。較佳地，帽蓋36從基座34凸出的高度(圖中以字母c表示)介于大約0. 5mm 到大約Imm之間的范圍內(nèi)，較佳地介于大約0. 55mm到大約0. 65mm之間的范圍內(nèi)，例如大約為0. 596mm(或者大約為0. 024英寸)。較佳地，截頭圓錐體觀與平行于基座34的一平面之間的角度介于大約15度到大約25度之間的范圍內(nèi)，例如介于大約18度到大約23度的范圍內(nèi)，或者介于大約19度到大約21度的范圍內(nèi)。較佳地，截頭圓錐體觀與平行于基座34的一平面之間的角度大約為21 度。較佳地，截頭圓錐體觀中第一端30對(duì)第二端32的直徑比(亦即圖:3B中b對(duì)a的比例)介于大約1 1.20到大約1 1.35之間的范圍內(nèi)，例如介于大約1 1.23到大約 1 1. 之間的范圍內(nèi)。再次參考圖1，當(dāng)施加于導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14中接觸到導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12的一表面上的內(nèi)部表壓力在介于大約4kg/cm2到lOkg/cm2之間的范圍內(nèi)時(shí)，例如介于大約4kg/cm2到 9kg/cm2之間的范圍內(nèi)時(shí)、介于大約^g/cm2到^ig/cm2之間的范圍內(nèi)時(shí)、或介于大約Ag/ cm2到9kg/cm2之間的范圍內(nèi)時(shí)，導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12就會(huì)與導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14分開(kāi)，而導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14與導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12的分開(kāi)就”致動(dòng)”此模組式電流遮斷裝置10。以下文中所用的模組式電流遮斷裝置10的「致動(dòng)」意指中斷導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12與導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14之間的電流。較佳地，當(dāng)導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14與導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12分開(kāi)時(shí)，仍可以維持導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14的完整性，藉此壓力圓盤(pán)14并不會(huì)破裂，或以其他方式允許氣體從壓力圓盤(pán)14的一側(cè)流動(dòng)壓力圓盤(pán)14的另一側(cè)。典型地，壓力圓盤(pán)14與破裂圓盤(pán)12的分開(kāi)會(huì)使導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14與破裂圓盤(pán)12之間的任何焊接點(diǎn)產(chǎn)生破裂。壓力圓盤(pán)14可以由適當(dāng)金屬制成，例如鋁、銅、與鎳。適當(dāng)?shù)匿X材范例為鋁3003 系列，例如鋁3003H-0或H-14系列。較佳地，壓力圓盤(pán)14包括鋁，且較佳地主要由鋁所制成。電氣絕緣環(huán)16將破裂圓盤(pán)12的周緣與壓力圓盤(pán)14的周緣相互隔開(kāi)。參考圖4A、 圖4B及圖4C，電氣絕緣環(huán)16包括一基座38及一框邊40。典型地，框邊40與基座38的周緣隔開(kāi)一段距離b，此距離介于大約0. 4mm到大約0. 55mm之間的范圍內(nèi)。典型地，框邊40 的高度介于大約0. 80mm到大約0. 90mm之間的范圍內(nèi)。唇緣44延伸自框邊40且重疊導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12 ；在一實(shí)施例中，唇緣44接觸破裂圓盤(pán)12，藉此在基座38與破裂圓盤(pán)12之間產(chǎn)生干涉配合，如圖4A所示，電氣絕緣環(huán)16在基座38上界定出多個(gè)通道46 ；在一實(shí)施例中，如圖4C所示，至少一通道46具有一條主軸，此主軸大致垂直于電氣絕緣環(huán)16所界定
9的圓圈的一切線。電氣絕緣環(huán)16的適當(dāng)材料范例包括聚丙烯，例如高密度聚丙烯及有側(cè)鏈的聚四氟乙烯共聚物樹(shù)脂。如圖5所示，典型地，破裂圓盤(pán)12的點(diǎn)50與電氣絕緣環(huán)16的框邊40之間成相互干涉的關(guān)系；導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12的側(cè)邊48及電氣絕緣環(huán)16的框邊40界定出多條導(dǎo)管42， 這些導(dǎo)管可提供氣體壓力從破裂圓盤(pán)12的一側(cè)流體相通道破裂圓盤(pán)12的另一側(cè)。電氣絕緣環(huán)16的通道46亦提供破裂圓盤(pán)12的主要表面之間的流體相通。安裝元件或安裝杯18重疊于壓力圓盤(pán)14上，如圖6A及圖6B所示，安裝元件18 包括基座52及隆起部M，其中隆起部M界定出一貫通開(kāi)口 56。在安裝元件18周緣上的皺褶58用以將壓力圓盤(pán)14固定至電氣絕緣環(huán)16 ；選擇性地，安裝元件18可以利用焊接點(diǎn) (未顯示)而固定至壓力圓盤(pán)14上，在這些焊接點(diǎn)上，安裝元件18接觸導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14。 較佳地，貫通開(kāi)口 56的直徑介于大約2mm到大約4mm之間的范圍內(nèi)。安裝元件18是由適當(dāng)材料所制成，例如鋁、鎳及銅。較佳地，安裝元件18是由金屬制成且電性連接至壓力圓盤(pán) 14。在一實(shí)施例中，安裝元件18包括鋁，且較佳地主要是由鋁制成。作為另一替代方式，壓力圓盤(pán)14是以其他方式連接到電池的一電氣端子上(例如電池殼)，安裝元件18可以由電氣絕緣材料(例如聚丙烯)所制成。圖6為安裝元件 18的平面圖，其顯示安裝元件18的結(jié)構(gòu)為圓形，藉此，在一實(shí)施例中，隆起部M大致上依循壓力圓盤(pán)14的基座34。典型地，形成安裝元件18所使用的材料的厚度介于大約0. 3mm到大約0. 5mm之間的范圍內(nèi)。用以制造本發(fā)明模組式電流遮斷裝置的方法，包括以下步驟組合導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14與安裝元件18，且組合一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12與電氣絕緣環(huán)16。然后，組合好的導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14與安裝元件18、及組合好的導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12與電氣絕緣環(huán)16則通過(guò)機(jī)械方式或其他能夠?qū)?dǎo)電性破裂圓盤(pán)12與導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14結(jié)合起來(lái)的適當(dāng)方式(例如激光或電阻點(diǎn)焊接)彼此固接在一起。安裝元件18的邊緣可以在壓力圓盤(pán)14與電氣絕緣環(huán) 16的邊緣上產(chǎn)生皺褶。在另一實(shí)施例中，如圖7A到圖7D所示，壓力圓盤(pán)14與安裝元件18 組合在一起(圖7A)，然后，通過(guò)產(chǎn)生皺褶的適當(dāng)方法而形成單一接縫(圖7B)；選擇性地， 如現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，具有抗電解質(zhì)特性的適當(dāng)內(nèi)襯化合物(例如密封材料，以柏油為主的密封材料)可以被放置于壓力圓盤(pán)14與安裝元件18的結(jié)合表面之間。如圖7C所示， 然后形成一雙重接縫以作為氣密式密封。然后，電氣絕緣環(huán)16被放置在壓力圓盤(pán)14上，壓力圓盤(pán)14與安裝元件18則再次被壓皺以?shī)A緊電氣絕緣環(huán)16。如圖7D所示，壓力圓盤(pán)12 被放入適當(dāng)位置(如圖1所示)，且如上述般利用點(diǎn)焊接方式焊接至壓力圓盤(pán)14。較佳地，導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14及導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12是由大致相同的金屬制成。在此所用的「大致相同金屬」一語(yǔ)是指在特定電壓(例如電池的操作電壓)下具有相同的化學(xué)及電化學(xué)穩(wěn)定性。在一特定實(shí)施例中，導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12及導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14的其中至少之一包括鋁，例如鋁3003系列。在一特定實(shí)施例中，導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14包括鋁，其比導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12更軟。較佳地，導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)14及導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)12兩者均包括鋁。較佳地，破裂圓盤(pán)12是由鋁3003H-14系列所制成，而壓力圓盤(pán)14是由鋁3003H-0系列所制成。破裂圓盤(pán)12與壓力圓盤(pán)14可以通過(guò)本項(xiàng)技術(shù)中所熟知的適當(dāng)方法制成，例如 沖壓、鑄造、及/或銑磨技術(shù)。圖8A、圖8B、及圖8C分別顯示含有本發(fā)明模組式電流遮斷裝置的一電池的蓋子組件的外觀平面圖、剖面圖、及內(nèi)部平面圖。從圖8A、圖8B、及圖8C中可以看出，電流遮斷裝置10安裝于電池的蓋子60所界定的一貫通開(kāi)口 62內(nèi)，大部份的電流遮斷裝置10位于電池內(nèi)，但安裝元件18的隆起部M則擱置于蓋子60的貫通開(kāi)口 62內(nèi)。安裝元件18通過(guò)適當(dāng)方法(例如干涉配合、焊接、皺褶接合、鉚釘結(jié)合等)而固定至蓋子60上。較佳地，安裝元件18與蓋子60彼此焊接在一起，可以使用本項(xiàng)技術(shù)中熟知任何適當(dāng)焊接技術(shù)。較佳地，安裝元件18與蓋子60之間是以氣密方式結(jié)合；較佳地，本發(fā)明運(yùn)用激光焊接技術(shù)；更好地，使用周?chē)す夂附蛹夹g(shù)再兩個(gè)部件的圓周界面上縫焊、或者在安裝元件18的基座62 上實(shí)施穿透焊接，藉此以氣密式地結(jié)合安裝元件18與蓋子60。較佳地，焊接是以圓周方向?qū)嵤┯诨?2的中間或基座52的邊緣；較佳地，在焊接過(guò)程期間(例如激光焊接過(guò)程)， 控制安裝元件18的溫度而不超過(guò)正對(duì)著焊接點(diǎn)的安裝元件18的一表面的熔點(diǎn)溫度，可以利用本項(xiàng)技術(shù)中熟知的任何適當(dāng)冷卻方法實(shí)施上述的溫度控制。較佳地，蓋子60是由大致上與安裝元件18相同的材料所制成，例如鋁3003 H-O或H-14系列。從圖8A可以看出，其為電池的蓋子60的外觀平面圖，可以看得見(jiàn)安裝元件18的隆起部M且大致上具有圓形結(jié)構(gòu)。典型地，安裝元件18、蓋子60的剩余部位、及蓋子60所電氣連接的電池罐作為正端；如圖8A至圖8C所示，饋通組件64 (feed-through assembly) 則作為電池的負(fù)端，且通過(guò)零件66而與蓋子60的剩余部位、模組式電流遮斷裝置10、及蓋子60所電氣連接的電池罐彼此電氣隔離。圖9顯示本發(fā)明的電池70的剖面圖，此電池70包含蓋子60，且其中安裝有模組式電流遮斷裝制10。凸耳72連接一電極(較佳為正電極)與破裂圓環(huán)14 ；可以通過(guò)適當(dāng)方法(例如激光或電阻點(diǎn)焊)而將凸耳72結(jié)合至破裂圓盤(pán)14 ；通過(guò)適當(dāng)方法(例如激光或電阻點(diǎn)焊)，凸耳74將另一電極連接到饋通組件64上。選擇性地，特別是在電流遮斷裝置10被電性連接至電池陽(yáng)極而非陰極時(shí)，模組式電流遮斷裝置10的導(dǎo)電性零件可以由鋁以外的材料制成，例如鍍有鎳的鐵材。雖然已經(jīng)描繪并說(shuō)明了本發(fā)明的一些范例性實(shí)施例，但是要知道的是對(duì)于熟習(xí)本項(xiàng)技術(shù)者來(lái)說(shuō)，仍可以在不違背申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所界定的范圍的前提下構(gòu)思出其他形式與細(xì)節(jié)上的變化。參考專(zhuān)利文件2007年6月22日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案(代理人案號(hào)3853. 1012-001)「用于鋰離子電池的整合型電流遮斷裝置」、2007年6月22日申請(qǐng)的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)案(代理人案號(hào)3853. 1001-015)「鋰離子輔助電池」、2006年6月27日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第 60/816，775號(hào)、2005年9月16日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第60/717，898號(hào)、2005年12 月23日申請(qǐng)的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)案第PCT/US2005/047383號(hào)、2006年6月23日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案第11/474, 081號(hào)、2006年6月23日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案第11/474，056號(hào)、2006 年6月觀日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第60/816,977號(hào)、2006年6月12日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案第11/485，068號(hào)、2006年7月14日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第11/486，970 號(hào)、2006年10月19日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第60/852，753號(hào)、2008年4月24日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第60/125，327號(hào)、及2008年4月M日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案第61/125，281號(hào)，這些專(zhuān)利文件在此提及作為參考。所有的專(zhuān)利案、公告申請(qǐng)案及引證資料中的揭示在此提及作為參考。
1權(quán)利要求
1.一種用于電池的模組式電流遮斷裝置，包括a)一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)；b)一導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)，裝附于該破裂圓盤(pán)上以形成一電氣通路；c)一電氣絕緣環(huán)，隔開(kāi)該破裂圓盤(pán)的周緣與該壓力圓盤(pán)的周緣；以及d)一安裝元件，該安裝元件將該電氣絕緣環(huán)固定至該壓力圓盤(pán)；其中該破裂圓盤(pán)與該電氣絕緣環(huán)的至少之一界定出一導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管而使該壓力圓盤(pán)的一側(cè)暴露至足夠的壓力下，而使該壓力圓盤(pán)與該破裂圓盤(pán)分開(kāi)而切斷該電氣通路。
2.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該安裝元件具有導(dǎo)電性且電氣連接至該壓力圓盤(pán)。
3.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該壓力圓盤(pán)及該電氣絕緣環(huán)一起界定出該導(dǎo)管。
4.如權(quán)利要求3所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓盤(pán)包括多個(gè)保持點(diǎn)，該多個(gè)保持點(diǎn)與該電氣絕緣環(huán)形成一干涉配合。
5.如權(quán)利要求4所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓盤(pán)的周緣是一多邊形。
6.如權(quán)利要求5所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該多邊形界定出該多個(gè)保持點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求5所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該多邊形具有10個(gè)到20個(gè)側(cè)邊。
8.如權(quán)利要求7所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該多邊形具有14個(gè)側(cè)邊。
9.如權(quán)利要求3所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該導(dǎo)管局部被該破裂圓盤(pán)的周緣所界定。
10.如權(quán)利要求9所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓盤(pán)的周緣呈斜面狀。
11.如權(quán)利要求9所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓盤(pán)的周緣包括一雙重斜面。
12.如權(quán)利要求11所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，至少一該斜面的角度介于大約40度到大約55度之間的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，至少一該斜面的角度大約為47度。
14.如權(quán)利要求13所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該二斜面的角度大約為 47度。
15.如權(quán)利要求3所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該電氣絕緣環(huán)在該環(huán)的周緣界定出一唇緣，該唇緣重疊于該破裂圓盤(pán)的周緣上。
16.如權(quán)利要求15所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該電氣絕緣環(huán)在該破裂圓盤(pán)的周緣界定出一槽溝，該電氣絕緣環(huán)的該唇緣在該槽溝重疊于該破裂圓盤(pán)上。
17.如權(quán)利要求16所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該電氣絕緣環(huán)的該唇緣的一表面大致上平齊該破裂圓盤(pán)的一表面。
18.如權(quán)利要求3所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該電氣絕緣環(huán)界定出至少一通道，該至少一通道連同該破裂圓盤(pán)一起界定出該導(dǎo)管的至少一部份。
19.如權(quán)利要求18所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該通道具有一主軸，該主軸大致上垂直于該電氣絕緣環(huán)所界定的圓圈的一切線。
20.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓盤(pán)、該壓力圓盤(pán)、 及該安裝元件為鋁制。
21.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該電氣絕緣環(huán)包括一聚合物。
22.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓環(huán)界定出至少一導(dǎo)管。
23.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該電氣絕緣環(huán)在該環(huán)的周緣界定出至少一導(dǎo)管，藉此在該壓力圓盤(pán)的一截頭圓錐狀零件及該電流截?cái)嘌b置的一外表面之間存在流體相通。
24.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該壓力圓盤(pán)包括一截頭圓錐狀零件。
25.如權(quán)利要求M所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該壓力圓盤(pán)另外包括一末端表面及一周?chē)?，該升高表面通過(guò)該截頭圓錐狀零件而連結(jié)至該周?chē)希移渲性撈屏褕A盤(pán)在該升高表面電氣連接至該壓力圓盤(pán)。
26.如權(quán)利要求25所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該壓力圓盤(pán)在至少一點(diǎn)上電氣連接至該破裂圓盤(pán)。
27.如權(quán)利要求沈所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該點(diǎn)包括一焊接點(diǎn)。
28.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該安裝元件具有導(dǎo)電性。
29.如權(quán)利要求觀所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該壓力圓盤(pán)與該安裝元件電氣連通。
30.如權(quán)利要求四所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該安裝元件通過(guò)在該安裝元件周緣上的一皺褶而將該電氣絕緣環(huán)固定至該壓力圓盤(pán)上。
31.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該安裝元件界定出一安裝元件導(dǎo)管。
32.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，該破裂圓盤(pán)界定出該導(dǎo)管。
33.如權(quán)利要求1所述的模組式電流遮斷裝置，其特征在于，當(dāng)施加于該壓力圓盤(pán)中正對(duì)著該破裂圓盤(pán)的一表面上的表壓力在介于大約4kg/cm2到大約9kg/cm2之間的范圍內(nèi)、或介于大約^^/側(cè)2到大約9kg/cm2之間的范圍內(nèi)時(shí)，則切斷該破裂圓盤(pán)與該壓力圓盤(pán)之間的電氣連接。
34.一種包括模組式電流遮斷裝置的電池，該電流遮斷裝置包括a)一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)；b)一導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)，裝附于該破裂圓盤(pán)上以形成一電氣通路；c)一電氣絕緣環(huán)，隔開(kāi)該破裂圓盤(pán)的周緣與該壓力圓盤(pán)的周緣；以及d)一安裝元件，該安裝元件將該電氣絕緣環(huán)固定至該壓力圓盤(pán)；其中該破裂圓盤(pán)與該電氣絕緣環(huán)的至少之一界定出一導(dǎo)管，通過(guò)該導(dǎo)管而使該壓力圓盤(pán)的一側(cè)暴露至足夠的壓力下，而使該壓力圓盤(pán)與該破裂圓盤(pán)分開(kāi)而切斷該電氣通路。
35.如權(quán)利要求34所述的電池，其中該模組式電流遮斷裝置位于該電池的一蓋子的一凹陷部，該凹陷部界定出該蓋子內(nèi)的一開(kāi)口。
36.如權(quán)利要求35所述的電池，，其中該模組式電流遮斷裝置是一具有該電池正端的零件。
37.如權(quán)利要求36所述的電池，，其中該電池的正端的至少一導(dǎo)線與該模組式電流遮斷裝置的該破裂圓盤(pán)電氣連通。
38.如權(quán)利要求37所述的電池，，其中該電池是一鋰離子為主的電池。
39.一種用于形成模組式電流遮斷裝置的方法，包括以下步驟a)組合一壓力圓盤(pán)及一安裝元件；b)組合一破裂圓盤(pán)及一電氣絕緣環(huán)；c)將組合好的該壓力圓盤(pán)及該安裝元件、及組合好的該破裂圓盤(pán)與該電氣絕緣環(huán)組接起來(lái)；以及d)以激光或電阻點(diǎn)焊方式焊接該破裂圓盤(pán)至該壓力圓盤(pán)，以便在兩者之間形成一電氣通路。
40.一種用于形成電池的方法，包括以下步驟a)組合一壓力圓盤(pán)及一安裝元件；b)組合一破裂圓盤(pán)及一電氣絕緣環(huán)；c)將組合好的該壓力圓盤(pán)及該安裝元件、及組合好的該破裂圓盤(pán)與該電氣絕緣環(huán)組接起來(lái)；d)以激光或電阻點(diǎn)焊方式焊接該破裂圓盤(pán)至該壓力圓盤(pán)，以便在兩者之間形成一電氣通路；以及e)將該模組式電流遮斷裝置放入該電池的一蓋子的一凹陷部?jī)?nèi)，其中該凹陷部界定出該蓋子的一開(kāi)口。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，更包括一步驟在該蓋子的該凹陷部結(jié)合該安裝元件至該蓋子上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種模組式電流遮斷裝置，包括一導(dǎo)電性破裂圓盤(pán)、及一個(gè)裝附于該破裂圓盤(pán)上以形成電氣通路的一導(dǎo)電性壓力圓盤(pán)。電氣絕緣環(huán)分開(kāi)破裂圓盤(pán)的周緣與壓力圓盤(pán)的周緣，安裝元件將電氣絕緣環(huán)固定至壓力圓盤(pán)上。破裂圓盤(pán)與電氣絕緣環(huán)至少其中之一界定出一導(dǎo)管，致使通過(guò)此導(dǎo)管而使壓力圓盤(pán)的一側(cè)暴露至足夠的壓力下，將會(huì)使壓力圓盤(pán)與破裂圓盤(pán)分開(kāi)而切斷電氣通路。
文檔編號(hào)H01M2/22GK102318106SQ200980156643
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者杰-羅杰·林納, 米摩·伊利亞, 菲利普·E·帕汀, 雷蒙·G·凱爾維茲 申請(qǐng)人:波士頓電力公司