本發(fā)明涉及用于使電流流向電氣裝置或者從電氣裝置流過的電極(例如用于二次電池的引出電極)以及具有該電極的電氣裝置(例如二次電池)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著電子設(shè)備的高性能化和高功能化的發(fā)展，與此相伴的消耗電力也增加，越來越需要具有更高容量的電池。另外，在這些電子設(shè)備中，移動設(shè)備(手機、智能手機、平板終端和筆記本pc等)快速普及，希望這樣的移動設(shè)備更小型且更輕便，用于配置電池的箱體內(nèi)的空間受到限制。進而，伴隨著高功能化，箱體內(nèi)的其它電子器件(例如照相機、各種傳感器等)所占據(jù)的空間也增加，更難以充分確保用于配置電池的空間。

當前，小型且高容量的鋰離子二次電池廣泛用于電子設(shè)備、特別是移動設(shè)備中，然而，鋰離子二次電池的電解質(zhì)是液體，所以為了防止液體滲漏，將具有某種程度的強度的鋁罐或鐵罐等用于外包裝。因此，盡管鋰離子二次電池輕便且小型，但是為了使外包裝有強度，具有在某種程度以上無法更薄、無法更輕這樣的結(jié)構(gòu)上的限制。另外，由于鋰離子二次電池的外包裝使用硬質(zhì)的材料，所以在形狀方面也有限制。

因此，電解質(zhì)不使用液體的鋰離子聚合物二次電池受到關(guān)注。鋰離子聚合物二次電池中使用凝膠等沒有流動性的物質(zhì)作為電解質(zhì)。由于不擔心液體滲漏，可以使用鋁質(zhì)層疊膜等作為外包裝，所以可以為袋型(pouch-type)電池，具有特別輕、小并且形狀的自由度高的優(yōu)點。

然而，為了保護二次電池避免過電流和異常發(fā)熱，在使用二次電池的電路中使用保護元件。通常使用ptc(正溫度系數(shù))元件作為這樣的保護元件。為了減少安裝空間以及降低安裝成本，將這樣的ptc元件配置于鋰離子聚合物二次電池的電極與基板之間。即，ptc元件配置在基板上，優(yōu)選地以與熔接片提前一體化的狀態(tài)配置在基板上，在其上連接鋰離子聚合物電池的電極。

用作二次電池的保護元件的ptc元件在達到預(yù)定的溫度時進行動作(斷路)，切斷在此流過的電流并保護待保護的對象。在保護二次電池避免異常發(fā)熱的情況下，在二次電池單元發(fā)生了異常發(fā)熱時，該熱被傳遞至ptc元件，從而ptc元件的溫度升高，ptc元件進行動作來切斷電流，保護待保護的對象。另外，在保護二次電池或者與二次電池連接的電路避免過電流的情況下，ptc元件由于在此流過的過電流而發(fā)熱，當通過該熱而達到預(yù)定的溫度時進行動作來切斷電流，保護待保護的對象。

圖4示出了以往的二次電池以及ptc元件38與基板40電連接的狀態(tài)的一個例子，其中以往的二次電池由電池單元32、正極34和負極36構(gòu)成。在圖4中，ptc元件38配置于基板40上，并通過熔接片42而與負極36連接。正極34以被用于使向基板熔接容易的熔接片44包圍的狀態(tài)連接于基板40。

現(xiàn)有技術(shù)的文件

專利文件

專利文件1：日本特開2014-044865號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明待解決的問題

本發(fā)明人注意到，當如以往那樣將ptc元件配置于基板上(或者接近基板)時，由于基板的熱容量較大，傳遞至ptc元件或者由ptc元件產(chǎn)生的熱傳遞至基板而熱容易地消散，ptc元件的溫度難以升高，所以有時動作延遲。另外，作為其它問題，本發(fā)明人還注意到，處于基板上的其它電子器件(例如fet(場效應(yīng)晶體管：fieldeffecttransistor))所產(chǎn)生的熱通過基板而傳遞至ptc元件，ptc元件的溫度升高(即，電阻變大)，可能降低ptc元件的保持電流。

因此，本發(fā)明的目的是提供保護元件，當在二次電池單元中發(fā)生了異常發(fā)熱時迅速進行動作而切斷電流，另外，該保護元件不容易受到其它電子器件的影響。

解決上述問題的手段

廣泛研究的結(jié)果是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在ptc單元的兩個主表面上或者一個主表面上配置端子而將其作為二次電池的引出電極，使電極具有作為保護元件的功能，從而能夠解決上述問題，實現(xiàn)本發(fā)明。

在本發(fā)明的第一個方面，提供一種電氣裝置的引出電極，該引出電極具有：

ptc單元；

第一端子，配置于ptc單元的一個主表面上，并在一個方向上延伸；以及

第二端子，配置于ptc單元的另一個主表面上，并在與第一端子不同的方向上延伸。

在本發(fā)明的第二個方面，提供一種電氣裝置的引出電極，該引出電極具有：

ptc單元；

第一端子，配置于ptc單元的一個主表面上的一部分，并在一個方向上延伸；以及

第二端子，與第一端子隔開地配置于所述主表面上的另一部分，并在與第一端子不同的方向上延伸。

本發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，在ptc單元的兩個主表面上或者一個主要表面上將第一端子和第二端子配置為分別在不同的方向上延伸，將其用作二次電池的引出電極，從而能夠?qū)tc單元配置得更靠近二次電池單元。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠?qū)tc單元配置得更靠近二次電池單元，所以當二次電池單元發(fā)生了異常發(fā)熱時，ptc單元可以更早地感知該熱并進行動作。另外，由于ptc單元存在于與基板隔開的位置，所以不容易受到由基板上的其它電子器件產(chǎn)生的熱的影響，能夠抑制由于這樣的熱所致的保持電流的降低。

附圖說明

圖1示意性地示出一個實施方式中的本發(fā)明的引出電極1a的立體圖。

圖2示意性地示出圖1的引出電極1a的側(cè)視圖。

圖3示意性地示出一個實施方式中的具有圖1的引出電極1a的二次電池11連接于基板的狀態(tài)的立體圖。

圖4示意性地示出以往的二次電池和ptc元件連接于基板的狀態(tài)的立體圖。

圖5示意性地示出另一個實施方式中的本發(fā)明的引出電極1b的立體圖。

圖6示意性地示出另一個實施方式中的本發(fā)明的引出電極1c的立體圖。

圖7示意性地示出另一個實施方式中的本發(fā)明的引出電極1d的立體圖。

具體實施方式

參照附圖詳細說明本發(fā)明的引出電極的一個實施方式。

本發(fā)明的第一實施方式的引出電極1a大致具有圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)。具體而言，引出電極1a具有ptc單元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單元2的主表面上，從ptc單元在相反的方向上延伸。第一端子4與二次電池單元的內(nèi)部電極或集電體電連接，第二端子與其它電氣單元(例如基板)電連接。本發(fā)明的引出電極1a具有ptc單元，所以其還具有作為保護元件的功能。

作為在本發(fā)明中使用的ptc單元，可以為陶瓷ptc單元或聚合物ptc單元中的任一個，但是使用聚合物ptc單元是優(yōu)選的。與陶瓷ptc單元相比，聚合物ptc單元具有如下優(yōu)點：易于制造，元件自身的電阻值較低，在高于某一溫度也不太容易發(fā)生自損壞。

上述聚合物ptc單元可以使用公知的元件，一般可以通過對包括分散有導(dǎo)電性填充劑(例如炭黑、鎳合金等)的聚合物(例如聚乙烯、聚偏二氟乙烯等)的導(dǎo)電性組成物進行壓制而分割成預(yù)定的尺寸而獲得。

在一個方式中，ptc單元可以在其至少一個主表面、優(yōu)選為在其兩個主表面具有薄的層狀金屬電極(例如，箔電極)(可以是所謂的ptc元件)。即，在一個方式中，本發(fā)明的引出電極還可以具有層狀金屬電極，其位于ptc單元的主表面與配置于其上方的第一端子或第二端子之間。

對構(gòu)成上述層狀金屬電極的材料沒有特別限定，只要是具有導(dǎo)電性的金屬即可，例如可以是銅、鎳、鋁、金或者它們的合金等。

通過將構(gòu)成ptc單元的ptc組成物與構(gòu)成層狀金屬電極的金屬片(或金屬箔)一起同時壓制，得到在層狀金屬電極之間夾著ptc組成物的層狀物的狀態(tài)的壓制物，從而能夠配置上述層狀金屬電極。在另一個方式中，通過例如壓制得到ptc組成物的層狀物，將該層狀物夾于金屬片(或金屬箔)之間，并對其一體地進行熱壓接而得到壓接物，從而能夠配置上述層狀金屬電極。進而，在另一個方式中，也可以通過對ptc組成物的層狀物施加導(dǎo)電性金屬的鍍敷，從而在層狀物的兩個主表面上形成層狀金屬電極。被這樣處理的層狀物為在兩側(cè)的主表面具有層狀金屬電極層、許多ptc單元相鄰地集合的狀態(tài)，按照預(yù)定的形狀、尺寸對該層狀物進行切割，能夠得到單個的具有層狀金屬電極的ptc單元。

第一端子4配置在ptc單元2的一個主表面上，而第二端子6配置在另一個主表面上。

ptc單元與各端子的接合方法沒有特別限定，例如可以列舉壓接、使用導(dǎo)電性粘合材料的方法。作為其它方法，也可以使用ptc元件(在ptc單元的兩個主表面上具有薄層金屬電極)，通過焊接、熔接、壓接、導(dǎo)電性粘合材料來將ptc元件的薄層金屬電極與各端子接合。為了使上述接合容易，在各端子中也可以使用包層材料、部分包層材料，另外，也可以對各端子的與ptc單元(ptc元件)的接合部進行鍍敷處理。

對上述第一端子4和第二端子6的形狀沒有特別限定，只要是可以作為引出電極發(fā)揮功能的形狀即可，例如可以是棒狀、帶狀。另外，第一端子4和第二端子6的形狀可以是相同的，也可以不同。

如圖所示，第一端子4和第二端子6各自具有從ptc單元的主表面向外延伸的延伸部8、10。優(yōu)選地，第一端子4和第二端子6的延伸部8、10從ptc單元的主表面分別在相反的方向(成180°的方向)上延伸。但是，本發(fā)明不限于這樣的方式，只要第一端子4可以與二次電池單元連接、并且第二端子可以與其它電氣單元連接，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為成90°(直角)。此外，第二端子不僅可以在一個方向上延伸，還可以在兩個方向或三個方向上延伸。

優(yōu)選的是，第一端子4和第二端子6如圖所示配置成除了延伸部8以外與ptc元件的主表面的形狀一致，并覆蓋整個主表面。但是，本發(fā)明不限于這樣的方式，各端子還可以配置成僅覆蓋ptc單元的主表面的一部分。另外，各端子還可以配置成從ptc單元的主表面突出，即在任意方向上稍微延伸。

對上述第一端子4和第二端子6的厚度沒有特別限定，例如可以為0.05mm至3.0mm，優(yōu)選為0.07至0.30mm，更優(yōu)選為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勻的，也可以不同。

例如，第一端子的長度可以為10至200mm，優(yōu)選為20至140mm，更優(yōu)選為30至80mm。此外，第二端子的長度可以為5至100mm，優(yōu)選為7至50mm，更優(yōu)選為10至30mm。

對上述第一端子4和第二端子6的長度沒有特別限定。例如，可以根據(jù)配置本發(fā)明的引出電極的二次電池的大小、種類、ptc單元和二次電池單元之間的距離等來適當?shù)剡x擇第一端子的長度，可以根據(jù)其它電氣單元(例如基板)的大小、形狀、ptc單元和其它電氣單元之間的距離等來適當?shù)剡x擇第二端子的長度。

構(gòu)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。對構(gòu)成第一端子4和第二端子6的材料沒有特別限定，只要是導(dǎo)電性材料即可，例如可以列舉導(dǎo)電性金屬材料，具體可以列舉鎳、鋁、不銹鋼、鐵、銅、錫、鈦或者這些金屬的合金。

上述第一端子4和第二端子6可以分別由僅一種金屬形成，也可以由多個金屬形成。例如，上述第一端子和第二端子可以具有粘合兩種或兩種以上的金屬層的多層構(gòu)造。例如，第一端子和第二端子可以是所謂的包層材料，另外，也可以在表面具有鍍敷層。多層構(gòu)造可以存在于各端子的全部，也可以僅存在于一部分。通過這樣使各端子成為多層構(gòu)造，例如各端子與ptc元件(在ptc單元的兩個主表面上具有薄層金屬電極)的接合變得容易。

優(yōu)選的是，第一端子4的材料與二次電池單元的內(nèi)部電極或集電體的材料相同。在一個方式中，構(gòu)成第一端子4的材料可以為鋁。通過使用鋁作為構(gòu)成第一端子4的材料，在構(gòu)成連接第一端子4的二次電池單元的內(nèi)部電極或集電體的材料為鋁時，引出電極1a和內(nèi)部電極或集電體之間的電連接變得容易。另外，在另一個方式中，構(gòu)成第一端子4的材料也可以為鎳。通過使用鎳作為構(gòu)成第一端子4的材料，在本發(fā)明的電極用作負極時，電極和二次電池單元的內(nèi)部電極或集電體之間的電連接變得容易。

在優(yōu)選的方式中，第二端子6的材料與其它電氣單元與二次電池的連接部位的材料是相同的材料。通過使第二端子6的材料與其它電氣單元的連接部位的材料相同，引出電極1a和其它電氣單元之間的電連接變得容易。

在另一個優(yōu)選的方式中，構(gòu)成第二端子6的材料與其它引出電極(即，當本發(fā)明的引出電極用作正極時為負極的引出電極，當本發(fā)明的引出電極用作負極時為正極的引出電極)的材料可以是相同的材料。例如，當其它引出電極由鎳構(gòu)成時，本發(fā)明的引出電極1a的第二端子6由鎳構(gòu)成。

通過這樣使第二端子與其它引出電極的材料相同，在正極和負極的引出電極連接于基板等其它電氣單元時，向其它電氣單元的連接變得容易。例如，當其它電氣單元為印刷基板時，引出電極的連接部位(例如墊)的表面通常由一種金屬構(gòu)成。即，在二次電池的正極和負極材料不同時，至少一方的材料不同于基板的連接部位的材料，需要不同金屬間的連接。具體而言，當正極為鋁，負極為鎳，并且基板的連接部位的材料為鎳時，正極和基板之間的連接為不同種類金屬間的連接，所以產(chǎn)生熔接變困難等問題，需要各種各樣的解決辦法。通過使第二端子和其它引出電極的材料相同，可以避免這樣的問題，可以使向其它電氣單元的連接變得容易。

如上所述，在本發(fā)明的引出電極中，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可以使用適應(yīng)于二次電池單元的材料，第二端子6可以使用適應(yīng)于基板的材料，在這一點上是有利的。

因此，本發(fā)明的引出電極1a適用于鋰離子聚合物二次電池的引出電極，特別適用于正極的內(nèi)部電極或集電體為鋁而負極的內(nèi)部電極或集電體為鎳的鋰離子聚合物二次電池的引出電極。

另外，本發(fā)明的引出電極1a適用于在正極和負極兩者中都需要引出電極的袋型的二次電池。

因此，本發(fā)明還提供具有本發(fā)明的引出電極的二次電池。

對本發(fā)明的二次電池沒有特別限定，可以是鋰離子聚合物二次電池、鋰離子二次電池、堿性二次電池等，優(yōu)選的是鋰離子聚合物二次電池。

圖3示出本發(fā)明的一個方式的鋰離子聚合物二次電池11(下文中簡稱為“二次電池11”)電連接于基板12的狀態(tài)。本發(fā)明的鋰離子聚合物二次電池11具有電池單元14、作為正極的本發(fā)明的引出電極1a以及負極16。通常，多個二次電池單元層積在二次電池組的內(nèi)部。在二次電池11中，引出電極1a的第一端子4與電池單元14內(nèi)部的二次電池單元的內(nèi)部電極或集電體電連接。引出電極1a的第二端子6通過熔接片18而與基板12電連接(注意，基板上的配線被省略)。

在該方式中，本發(fā)明的二次電池11具有上述本發(fā)明的引出電極1a作為正極的引出電極。在鋰離子聚合物二次電池中，二次電池單元的內(nèi)部電極和集電體優(yōu)選由以鋁為主要成分的材料構(gòu)成，在該情況下，為了容易地熔接引出電極和正極集電體，引出電極的與正極集電體的連接部優(yōu)選由鋁構(gòu)成。但是，在如以往那樣引出電極整體為鋁的情況(例如圖4的方式)下，有時與連接部位為鋁以外的基板等其它電氣單元的連接成為不同種類金屬間的連接而變得困難。當發(fā)生了這樣的問題時，如圖4所示，需要設(shè)法通過鎳片44夾入正極34來熔接等。然而，通過使用上述本發(fā)明的引出電極1a作為正極的引出電極，與二次電池單元的內(nèi)部電極或集電體的連接部(即，第一端子)可以由鋁構(gòu)成，與其它電氣單元的連接部(即，第二端子)可以由適于與其它電氣單元連接的另外的材料(例如鎳)構(gòu)成。即，可以使與二次電池單元的連接和與其它電氣單元的連接都變?nèi)菀住?/p>

在本發(fā)明的引出電極1a中，優(yōu)選ptc單元2盡可能地配置于接近電池單元14的位置，優(yōu)選的是配置為相接觸。即，引出電極1a的第一端子4的延伸部的長度優(yōu)選為與從第一端子與集電體的連接部至第一端子從電池單元露出的部位的長度大致相同或者稍長的長度。通過使ptc單元位于更接近電池單元的位置，在二次電池單元發(fā)生了異常發(fā)熱時，可以更迅速地感知該熱并進行動作。然而，本發(fā)明不限于該方式，例如ptc單元2也可以位于接近基板或者位于基板上。

在本發(fā)明的二次電池中，由于引出電極具有ptc單元，所以二次電池自身具有針對過電流和異常發(fā)熱的保護功能，另外，由于可以將ptc單元配置于接近二次電池單元的位置，所以特別是針對異常發(fā)熱能夠發(fā)揮良好的保護功能。進而，由于可以任意設(shè)定引出電極的第二端子的材料，所以與其它電子元件的連接變得容易。

通過將第一端子與ptc單元的一個主表面連接，并將第二端子與另一個主表面電連接來制造本發(fā)明的電極。第一端子或第二端子與ptc單元的主表面的連接方法沒有特別限定，只要是能夠?qū)⑵潆娺B接或機械連接的方法即可，例如，可以對各端子和ptc單元進行熱壓接，或者也可以使用導(dǎo)電性粘合劑等連接材料來連接兩者。在優(yōu)選的方式中，使用在ptc單元的兩個主表面具有薄層金屬電極的所謂的ptc元件，可以使用焊料、導(dǎo)電性粘合劑、導(dǎo)電性糊膏、銀焊料等連接材料來連接該ptc元件的層狀金屬電極和第一端子或第二端子，或者，也可以通過熔接來連接兩者。ptc單元的主表面與第一端子和第二端子的連接可以同時進行，也可以依次進行。

以上，說明了本發(fā)明的電極以及具有該電極的二次電池，但是，本發(fā)明不限于此，可以進行各種改變，例如本發(fā)明的電極可以用作二次電池以外的電氣裝置的電極。

例如，圖5示出第二實施方式的引出電極1b。在引出電極1b中，第二端子6在與第一端子4約成直角的方向上從ptc單元2延伸。第一端子4和第二端子6所成的角度約為直角，即，不需要完全為直角，例如可以為75°至105°，優(yōu)選為80°至100°，更優(yōu)選為85°至95°。除了第二端子的延伸方向以外，電極1b具有與上文所述的第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)。

圖6示出第三實施方式的引出電極1c。在引出電極1c中，第二端子6在兩個方向上從ptc單元2延伸。在各方向上延伸的第二端子6各自在與第一端子4約成直角的方向上延伸。在各方向上延伸的第二端子6分別與第一端子4所成的角度約為直角，即不需要完全為直角，例如可以為75°至105°，優(yōu)選為80°至100°，更優(yōu)選為85°至95°。除了第二端子的延伸方向以外，電極1c具有與上文所述的第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)。注意，在本實施方式中，第二端子的兩個延伸部相對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，在本實施方式中，第二端子的延伸方向相互為相反的方向，但是不限于此，可以在任意的方向上延伸。例如，第二端子的一個延伸部可以與第一端子成直角地延伸，另一個延伸部可以在與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線狀的，而是彎的形狀，在上述情況下可以是彎曲成直角的形狀。

圖7示出第四實施方式中的引出電極1d。引出電極1d包括：

ptc單元；

第一端子，配置于ptc單元的一個主表面上的一部分，并在一個方向上延伸；以及

第二端子，與第一端子隔開地配置于所述主表面上的另一部分，并在與第一端子不同的方向上延伸。

除了第一端子和第二端子兩者存在于ptc單元的相同的主表面上以外，電極1d與上文所述的第一實施方式具有相同的構(gòu)造。另外，第二端子可以與上述第二和第三實施方式同樣地延伸。注意，在該方式中，在ptc單元2在連接第一和第二端子的主表面上具有層狀金屬電極時，處于第一端子4與ptc單元2之間的層狀金屬電極、以及處于第二端子6與ptc單元2之間的層狀金屬電極被隔開。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的引出電極可以適合地用作各種各樣的二次電池的引出電極。

符號說明

1a、1b、1c、1d:引出電極

2:ptc單元

4:第一端子

6:第二端子

8:第一端子的延伸部

10:第二端子的延伸部

11:鋰離子聚合物二次電池

12:基板

14:電池單元

16:負極

18:熔接片

32:電池單元

34:負極

36:正極

38:ptc元件

40:基板

42:熔接片

44:熔接片