电极
阅读：730发布：2020-05-13
专利汇可以提供电极专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种电气装置的 电极 ，该电极具有：PTC单元；第一 端子 ，配置于PTC单元的一个主表面上，并在一个方向上延伸；第二端子，配置于PTC单元的另一个主表面上，并在与第一端子不同的方向上延伸。，下面是电极专利的具体信息内容。
1.一种电气装置的电极，该电极具有：
PTC单元；
第一端子，配置于PTC单元的一个主表面上，并在一个方向上延伸；以及第二端子，配置于PTC单元的另一个主表面上，并在与第一端子不同的方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，第二端子以PTC单元为基准，在与第一端子相反的方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，第二端子以PTC单元为基准，在与第一端子约成直角的方向上延伸。
4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，第二端子在两个方向上从PTC单元延伸。
5.根据权利要求4所述的电极，其特征在于，第二端子在两个方向上从PTC单元延伸，在各方向上延伸的第二端子各自在与第一端子约成直角的方向上延伸。
6.一种电气装置的电极，该电极具有：
PTC单元；
第一端子，配置于PTC单元的一个主表面上的一部分，并在一个方向上延伸；以及第二端子，与第一端子隔开地配置于所述主表面上的另一部分，并在与第一端子不同的方向上延伸。
7.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，第二端子以PTC单元为基准，在与第一端子相反的方向上延伸。
8.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，第二端子以PTC单元为基准，在与第一端子约成直角的方向上延伸。
9.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，第二端子在两个方向上从PTC单元延伸。
10.根据权利要求9所述的电极，其特征在于，第二端子在两个方向上从PTC单元延伸，在各方向上延伸的第二端子各自在与第一端子约成直角的方向上延伸。
11.根据权利要求1至10的任意一项所述的电极，其中所述电极为二次电池的引出电极。
12.根据权利要求1至11的任意一项所述的电极，其特征在于，所述电极还具有层状金属电极，所述层状金属电极位于PTC单元的主表面与配置于PTC单元的主表面上的第一端子或第二端子之间。
13.根据权利要求1至12的任意一项所述的电极，其特征在于，第一端子由铝形成。
14.根据权利要求1至13的任意一项所述的电极，其特征在于，第一端子由铝形成，第二端子由镍形成。
15.根据权利要求1至14的任意一项所述的电极，其特征在于，所述电极用作二次电池的正极。
16.根据权利要求15所述的电极，其特征在于，二次电池为锂离子聚合物二次电池。
17.根据权利要求15或16所述的电极，其特征在于，二次电池为袋型二次电池。
18.一种二次电池，具有根据权利要求1至17的任意一项所述的电极。
19.根据权利要求18所述的二次电池，其中所述二次电池为锂离子聚合物二次电池。
20.根据权利要求18或19所述的二次电池，其特征在于，根据权利要求1至17的任意一项所述的电极用作二次电池的正极。
21.根据权利要求18至20的任意一项所述的二次电池，其特征在于，第一端子由铝形成、第二端子由镍形成的根据权利要求1至17的任意一项所述的电极用作正极，由镍形成的另一个电极用作负极。
22.一种根据权利要求1至17的任意一项所述的电极的制造方法，其特征在于，将第一端子和第二端子依次或者同时电连接或机械连接于PTC单元的主表面。
电极
技术领域
背景技术
[0002] 近年来，随着电子设备的高性能化和高功能化的发展，与此相伴的消耗电力也增加，越来越需要具有更高容量的电池。另外，在这些电子设备中，移动设备(手机、智能手机、平板终端和笔记本PC等)快速普及，希望这样的移动设备更小型且更轻便，用于配置电池的箱体内的空间受到限制。进而，伴随着高功能化，箱体内的其它电子器件(例如照相机、各种传感器等)所占据的空间也增加，更难以充分确保用于配置电池的空间。
[0003] 当前，小型且高容量的锂离子二次电池广泛用于电子设备、特别是移动设备中，然而，锂离子二次电池的电解质是液体，所以为了防止液体渗漏，将具有某种程度的强度的铝罐或铁罐等用于外包装。因此，尽管锂离子二次电池轻便且小型，但是为了使外包装有强度，具有在某种程度以上无法更薄、无法更轻这样的结构上的限制。另外，由于锂离子二次电池的外包装使用硬质的材料，所以在形状方面也有限制。
[0004] 因此，电解质不使用液体的锂离子聚合物二次电池受到关注。锂离子聚合物二次电池中使用凝胶等没有流动性的物质作为电解质。由于不担心液体渗漏，可以使用铝质层叠膜等作为外包装，所以可以为袋型(pouch-type)电池，具有特别轻、小并且形状的自由度高的优点。
[0005] 然而，为了保护二次电池避免过电流和异常发热，在使用二次电池的电路中使用保护元件。通常使用PTC(正温度系数)元件作为这样的保护元件。为了减少安装空间以及降低安装成本，将这样的PTC元件配置于锂离子聚合物二次电池的电极与基板之间。即，PTC元件配置在基板上，优选地以与熔接片提前一体化的状态配置在基板上，在其上连接锂离子聚合物电池的电极。
[0006] 用作二次电池的保护元件的PTC元件在达到预定的温度时进行动作(断路)，切断在此流过的电流并保护待保护的对象。在保护二次电池避免异常发热的情况下，在二次电池单元发生了异常发热时，该热被传递至PTC元件，从而PTC元件的温度升高，PTC元件进行动作来切断电流，保护待保护的对象。另外，在保护二次电池或者与二次电池连接的电路避免过电流的情况下，PTC元件由于在此流过的过电流而发热，当通过该热而达到预定的温度时进行动作来切断电流，保护待保护的对象。
[0007] 图4示出了以往的二次电池以及PTC元件38与基板40电连接的状态的一个例子，其中以往的二次电池由电池单元32、正极34和负极36构成。在图4中，PTC元件38配置于基板40上，并通过熔接片42而与负极36连接。正极34以被用于使向基板熔接容易的熔接片44包围的状态连接于基板40。
[0008] 现有技术的文件
[0010] 专利文件1：日本特开2014-044865号公报
发明内容
[0011] 本发明待解决的问题
[0012] 本发明人注意到，当如以往那样将PTC元件配置于基板上(或者接近基板)时，由于基板的热容量较大，传递至PTC元件或者由PTC元件产生的热传递至基板而热容易地消散，PTC元件的温度难以升高，所以有时动作延迟。另外，作为其它问题，本发明人还注意到，处于基板上的其它电子器件(例如FET(场效应晶体管：Field Effect Transistor))所产生的热通过基板而传递至PTC元件，PTC元件的温度升高(即，电阻变大)，可能降低PTC元件的保持电流。
[0013] 因此，本发明的目的是提供保护元件，当在二次电池单元中发生了异常发热时迅速进行动作而切断电流，另外，该保护元件不容易受到其它电子器件的影响。
[0014] 解决上述问题的手段
[0015] 广泛研究的结果是，本发明人发现，通过在PTC单元的两个主表面上或者一个主表面上配置端子而将其作为二次电池的引出电极，使电极具有作为保护元件的功能，从而能够解决上述问题，实现本发明。
[0016] 在本发明的第一个方面，提供一种电气装置的引出电极，该引出电极具有：
[0017] PTC单元；
[0018] 第一端子，配置于PTC单元的一个主表面上，并在一个方向上延伸；以及[0019] 第二端子，配置于PTC单元的另一个主表面上，并在与第一端子不同的方向上延伸。
[0020] 在本发明的第二个方面，提供一种电气装置的引出电极，该引出电极具有：
[0021] PTC单元；
[0022] 第一端子，配置于PTC单元的一个主表面上的一部分，并在一个方向上延伸；以及[0023] 第二端子，与第一端子隔开地配置于所述主表面上的另一部分，并在与第一端子不同的方向上延伸。
[0024] 本发明的效果
[0025] 根据本发明，在PTC单元的两个主表面上或者一个主要表面上将第一端子和第二端子配置为分别在不同的方向上延伸，将其用作二次电池的引出电极，从而能够将PTC单元配置得更靠近二次电池单元。根据本发明，由于能够将PTC单元配置得更靠近二次电池单元，所以当二次电池单元发生了异常发热时，PTC单元可以更早地感知该热并进行动作。另外，由于PTC单元存在于与基板隔开的位置，所以不容易受到由基板上的其它电子器件产生的热的影响，能够抑制由于这样的热所致的保持电流的降低。附图说明
[0026] 图1示意性地示出一个实施方式中的本发明的引出电极1a的立体图。
[0027] 图2示意性地示出图1的引出电极1a的侧视图。
[0028] 图3示意性地示出一个实施方式中的具有图1的引出电极1a的二次电池11连接于基板的状态的立体图。
[0029] 图4示意性地示出以往的二次电池和PTC元件连接于基板的状态的立体图。
[0030] 图5示意性地示出另一个实施方式中的本发明的引出电极1b的立体图。
[0031] 图6示意性地示出另一个实施方式中的本发明的引出电极1c的立体图。
[0032] 图7示意性地示出另一个实施方式中的本发明的引出电极1d的立体图。
具体实施方式
[0033] 参照附图详细说明本发明的引出电极的一个实施方式。
[0034] 本发明的第一实施方式的引出电极1a大致具有图1和图2所示的结构。具体而言，引出电极1a具有PTC单元2、第一端子4和第二端子6。第一端子4和第二端子6位于PTC单元2的主表面上，从PTC单元在相反的方向上延伸。第一端子4与二次电池单元的内部电极或集电体电连接，第二端子与其它电气单元(例如基板)电连接。本发明的引出电极1a具有PTC单元，所以其还具有作为保护元件的功能。
[0035] 作为在本发明中使用的PTC单元，可以为陶瓷PTC单元或聚合物PTC单元中的任一个，但是使用聚合物PTC单元是优选的。与陶瓷PTC单元相比，聚合物PTC单元具有如下优点：易于制造，元件自身的电阻值较低，在高于某一温度也不太容易发生自损坏。
[0037] 在一个方式中，PTC单元可以在其至少一个主表面、优选为在其两个主表面具有薄的层状金属电极(例如，箔电极)(可以是所谓的PTC元件)。即，在一个方式中，本发明的引出电极还可以具有层状金属电极，其位于PTC单元的主表面与配置于其上方的第一端子或第二端子之间。
[0038] 对构成上述层状金属电极的材料没有特别限定，只要是具有导电性的金属即可，例如可以是铜、镍、铝、金或者它们的合金等。
[0039] 通过将构成PTC单元的PTC组成物与构成层状金属电极的金属片(或金属箔)一起同时压制，得到在层状金属电极之间夹着PTC组成物的层状物的状态的压制物，从而能够配置上述层状金属电极。在另一个方式中，通过例如压制得到PTC组成物的层状物，将该层状物夹于金属片(或金属箔)之间，并对其一体地进行热压接而得到压接物，从而能够配置上述层状金属电极。进而，在另一个方式中，也可以通过对PTC组成物的层状物施加导电性金属的镀敷，从而在层状物的两个主表面上形成层状金属电极。被这样处理的层状物为在两侧的主表面具有层状金属电极层、许多PTC单元相邻地集合的状态，按照预定的形状、尺寸对该层状物进行切割，能够得到单个的具有层状金属电极的PTC单元。
[0040] 第一端子4配置在PTC单元2的一个主表面上，而第二端子6配置在另一个主表面上。
[0041] PTC单元与各端子的接合方法没有特别限定，例如可以列举压接、使用导电性粘合材料的方法。作为其它方法，也可以使用PTC元件(在PTC单元的两个主表面上具有薄层金属电极)，通过焊接、熔接、压接、导电性粘合材料来将PTC元件的薄层金属电极与各端子接合。为了使上述接合容易，在各端子中也可以使用包层材料、部分包层材料，另外，也可以对各端子的与PTC单元(PTC元件)的接合部进行镀敷处理。
[0042] 对上述第一端子4和第二端子6的形状没有特别限定，只要是可以作为引出电极发挥功能的形状即可，例如可以是棒状、带状。另外，第一端子4和第二端子6的形状可以是相同的，也可以不同。
[0043] 如图所示，第一端子4和第二端子6各自具有从PTC单元的主表面向外延伸的延伸部8、10。优选地，第一端子4和第二端子6的延伸部8、10从PTC单元的主表面分别在相反的方向(成180°的方向)上延伸。但是，本发明不限于这样的方式，只要第一端子4可以与二次电池单元连接、并且第二端子可以与其它电气单元连接，在任意方向上延伸都可以。例如，第一端子和第二端子也可以配置为成90°(直角)。此外，第二端子不仅可以在一个方向上延伸，还可以在两个方向或三个方向上延伸。
[0044] 优选的是，第一端子4和第二端子6如图所示配置成除了延伸部8以外与PTC元件的主表面的形状一致，并覆盖整个主表面。但是，本发明不限于这样的方式，各端子还可以配置成仅覆盖PTC单元的主表面的一部分。另外，各端子还可以配置成从PTC单元的主表面突出，即在任意方向上稍微延伸。
[0045] 对上述第一端子4和第二端子6的厚度没有特别限定，例如可以为0.05mm至3.0mm，优选为0.07至0.30mm，更优选为0.10至0.15mm。第一端子和第二端子的厚度可以是相同的，也可以不同。此外，各端子的厚度不一定是均匀的，也可以不同。
[0046] 例如，第一端子的长度可以为10至200mm，优选为20至140mm，更优选为30至80mm。此外，第二端子的长度可以为5至100mm，优选为7至50mm，更优选为10至30mm。
[0047] 对上述第一端子4和第二端子6的长度没有特别限定。例如，可以根据配置本发明的引出电极的二次电池的大小、种类、PTC单元和二次电池单元之间的距离等来适当地选择第一端子的长度，可以根据其它电气单元(例如基板)的大小、形状、PTC单元和其它电气单元之间的距离等来适当地选择第二端子的长度。
[0048] 构成上述第一端子4和第二端子6的材料可以是相同的，或者也可以不同。对构成第一端子4和第二端子6的材料没有特别限定，只要是导电性材料即可，例如可以列举导电性金属材料，具体可以列举镍、铝、不锈钢、铁、铜、锡、钛或者这些金属的合金。
[0049] 上述第一端子4和第二端子6可以分别由仅一种金属形成，也可以由多个金属形成。例如，上述第一端子和第二端子可以具有粘合两种或两种以上的金属层的多层构造。例如，第一端子和第二端子可以是所谓的包层材料，另外，也可以在表面具有镀敷层。多层构造可以存在于各端子的全部，也可以仅存在于一部分。通过这样使各端子成为多层构造，例如各端子与PTC元件(在PTC单元的两个主表面上具有薄层金属电极)的接合变得容易。
[0050] 优选的是，第一端子4的材料与二次电池单元的内部电极或集电体的材料相同。在一个方式中，构成第一端子4的材料可以为铝。通过使用铝作为构成第一端子4的材料，在构成连接第一端子4的二次电池单元的内部电极或集电体的材料为铝时，引出电极1a和内部电极或集电体之间的电连接变得容易。另外，在另一个方式中，构成第一端子4的材料也可以为镍。通过使用镍作为构成第一端子4的材料，在本发明的电极用作负极时，电极和二次电池单元的内部电极或集电体之间的电连接变得容易。
[0051] 在优选的方式中，第二端子6的材料与其它电气单元与二次电池的连接部位的材料是相同的材料。通过使第二端子6的材料与其它电气单元的连接部位的材料相同，引出电极1a和其它电气单元之间的电连接变得容易。
[0052] 在另一个优选的方式中，构成第二端子6的材料与其它引出电极(即，当本发明的引出电极用作正极时为负极的引出电极，当本发明的引出电极用作负极时为正极的引出电极)的材料可以是相同的材料。例如，当其它引出电极由镍构成时，本发明的引出电极1a的第二端子6由镍构成。
[0053] 通过这样使第二端子与其它引出电极的材料相同，在正极和负极的引出电极连接于基板等其它电气单元时，向其它电气单元的连接变得容易。例如，当其它电气单元为印刷基板时，引出电极的连接部位(例如垫)的表面通常由一种金属构成。即，在二次电池的正极和负极材料不同时，至少一方的材料不同于基板的连接部位的材料，需要不同金属间的连接。具体而言，当正极为铝，负极为镍，并且基板的连接部位的材料为镍时，正极和基板之间的连接为不同种类金属间的连接，所以产生熔接变困难等问题，需要各种各样的解决办法。通过使第二端子和其它引出电极的材料相同，可以避免这样的问题，可以使向其它电气单元的连接变得容易。
[0054] 如上所述，在本发明的引出电极中，在第一端子4和第二端子6中可以使用不同的材料，所以第一端子4可以使用适应于二次电池单元的材料，第二端子6可以使用适应于基板的材料，在这一点上是有利的。
[0055] 因此，本发明的引出电极1a适用于锂离子聚合物二次电池的引出电极，特别适用于正极的内部电极或集电体为铝而负极的内部电极或集电体为镍的锂离子聚合物二次电池的引出电极。
[0056] 另外，本发明的引出电极1a适用于在正极和负极两者中都需要引出电极的袋型的二次电池。
[0057] 因此，本发明还提供具有本发明的引出电极的二次电池。
[0058] 对本发明的二次电池没有特别限定，可以是锂离子聚合物二次电池、锂离子二次电池、碱性二次电池等，优选的是锂离子聚合物二次电池。
[0059] 图3示出本发明的一个方式的锂离子聚合物二次电池11(下文中简称为“二次电池11”)电连接于基板12的状态。本发明的锂离子聚合物二次电池11具有电池单元14、作为正极的本发明的引出电极1a以及负极16。通常，多个二次电池单元层积在二次电池组的内部。
在二次电池11中，引出电极1a的第一端子4与电池单元14内部的二次电池单元的内部电极或集电体电连接。引出电极1a的第二端子6通过熔接片18而与基板12电连接(注意，基板上的配线被省略)。
在二次电池11中，引出电极1a的第一端子4与电池单元14内部的二次电池单元的内部电极或集电体电连接。引出电极1a的第二端子6通过熔接片18而与基板12电连接(注意，基板上的配线被省略)。
[0060] 在该方式中，本发明的二次电池11具有上述本发明的引出电极1a作为正极的引出电极。在锂离子聚合物二次电池中，二次电池单元的内部电极和集电体优选由以铝为主要成分的材料构成，在该情况下，为了容易地熔接引出电极和正极集电体，引出电极的与正极集电体的连接部优选由铝构成。但是，在如以往那样引出电极整体为铝的情况(例如图4的方式)下，有时与连接部位为铝以外的基板等其它电气单元的连接成为不同种类金属间的连接而变得困难。当发生了这样的问题时，如图4所示，需要设法通过镍片44夹入正极34来熔接等。然而，通过使用上述本发明的引出电极1a作为正极的引出电极，与二次电池单元的内部电极或集电体的连接部(即，第一端子)可以由铝构成，与其它电气单元的连接部(即，第二端子)可以由适于与其它电气单元连接的另外的材料(例如镍)构成。即，可以使与二次电池单元的连接和与其它电气单元的连接都变容易。
[0061] 在本发明的引出电极1a中，优选PTC单元2尽可能地配置于接近电池单元14的位置，优选的是配置为相接触。即，引出电极1a的第一端子4的延伸部的长度优选为与从第一端子与集电体的连接部至第一端子从电池单元露出的部位的长度大致相同或者稍长的长度。通过使PTC单元位于更接近电池单元的位置，在二次电池单元发生了异常发热时，可以更迅速地感知该热并进行动作。然而，本发明不限于该方式，例如PTC单元2也可以位于接近基板或者位于基板上。
[0062] 在本发明的二次电池中，由于引出电极具有PTC单元，所以二次电池自身具有针对过电流和异常发热的保护功能，另外，由于可以将PTC单元配置于接近二次电池单元的位置，所以特别是针对异常发热能够发挥良好的保护功能。进而，由于可以任意设定引出电极的第二端子的材料，所以与其它电子元件的连接变得容易。
[0063] 通过将第一端子与PTC单元的一个主表面连接，并将第二端子与另一个主表面电连接来制造本发明的电极。第一端子或第二端子与PTC单元的主表面的连接方法没有特别限定，只要是能够将其电连接或机械连接的方法即可，例如，可以对各端子和PTC单元进行热压接，或者也可以使用导电性粘合剂等连接材料来连接两者。在优选的方式中，使用在PTC单元的两个主表面具有薄层金属电极的所谓的PTC元件，可以使用焊料、导电性粘合剂、导电性糊膏、银焊料等连接材料来连接该PTC元件的层状金属电极和第一端子或第二端子，或者，也可以通过熔接来连接两者。PTC单元的主表面与第一端子和第二端子的连接可以同时进行，也可以依次进行。
[0064] 以上，说明了本发明的电极以及具有该电极的二次电池，但是，本发明不限于此，可以进行各种改变，例如本发明的电极可以用作二次电池以外的电气装置的电极。
[0065] 例如，图5示出第二实施方式的引出电极1b。在引出电极1b中，第二端子6在与第一端子4约成直角的方向上从PTC单元2延伸。第一端子4和第二端子6所成的角度约为直角，即，不需要完全为直角，例如可以为75°至105°，优选为80°至100°，更优选为85°至95°。除了第二端子的延伸方向以外，电极1b具有与上文所述的第一实施方式相同的结构。
[0066] 图6示出第三实施方式的引出电极1c。在引出电极1c中，第二端子6在两个方向上从PTC单元2延伸。在各方向上延伸的第二端子6各自在与第一端子4约成直角的方向上延伸。在各方向上延伸的第二端子6分别与第一端子4所成的角度约为直角，即不需要完全为直角，例如可以为75°至105°，优选为80°至100°，更优选为85°至95°。除了第二端子的延伸方向以外，电极1c具有与上文所述的第一实施方式相同的结构。注意，在本实施方式中，第二端子的两个延伸部相对于第一端子成直角地延伸，但不限于此，也可以各自在任意的方向上延伸。另外，在本实施方式中，第二端子的延伸方向相互为相反的方向，但是不限于此，可以在任意的方向上延伸。例如，第二端子的一个延伸部可以与第一端子成直角地延伸，另一个延伸部可以在与第一端子相反的方向(成180°的方向)延伸。即，第二端子可以不是直线状的，而是弯的形状，在上述情况下可以是弯曲成直角的形状。
[0067] 图7示出第四实施方式中的引出电极1d。引出电极1d包括：
[0068] PTC单元；
[0069] 第一端子，配置于PTC单元的一个主表面上的一部分，并在一个方向上延伸；以及[0070] 第二端子，与第一端子隔开地配置于所述主表面上的另一部分，并在与第一端子不同的方向上延伸。
[0071] 除了第一端子和第二端子两者存在于PTC单元的相同的主表面上以外，电极1d与上文所述的第一实施方式具有相同的构造。另外，第二端子可以与上述第二和第三实施方式同样地延伸。注意，在该方式中，在PTC单元2在连接第一和第二端子的主表面上具有层状金属电极时，处于第一端子4与PTC单元2之间的层状金属电极、以及处于第二端子6与PTC单元2之间的层状金属电极被隔开。
[0072] 产业上的可利用性
[0073] 本发明的引出电极可以适合地用作各种各样的二次电池的引出电极。
[0074] 符号说明
[0075] 1a、1b、1c、1d:引出电极
[0076] 2:PTC单元
[0077] 4:第一端子
[0078] 6:第二端子
[0079] 8:第一端子的延伸部
[0080] 10:第二端子的延伸部
[0081] 11:锂离子聚合物二次电池
[0082] 12:基板
[0083] 14:电池单元
[0084] 16:负极
[0085] 18:熔接片
[0086] 32:电池单元
[0087] 34:负极
[0088] 36:正极
[0089] 38:PTC元件
[0090] 40:基板
[0091] 42:熔接片
[0092] 44:熔接片
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