Pila.

Una pila

- que tiene una carcasa (1) provista de un terminal positivo (5) y un terminal negativo

(12) en una superficie externa; la carcasa contiene una placa positiva (6), una placa negativa (7) y un separador (8); al menos uno de los terminales y la placa de electrodo correspondiente están conectados entre sí por un miembro conductor (15) situado en la carcasa;

- el miembro conductor (15) que incluye el termistor PTC (20) en una porción expuesta en un espacio interior (2a) en la carcasa; caracterizado por que

- el termistor PTC (20) está recubierto con una capa de protección flexible (25) que protege el termistor PTC de un constituyente de oxígeno y un constituyente alcalino, que están contenidos en una atmósfera de gas cargada en el espacio interior de la carcasa,

- la capa de protección (25) está configurada en una estructura multicapa que incluye una capa de protección impermeable al oxígeno flexible (27) que cubre la periferia del termistor PTC (20) y una capa de protección impermeable al álcali flexible (29) que cubre la periferia de la capa de protección impermeable al oxígeno (27),

- una resistencia interna es igual a o menor de 70 mΩ, y que una subida de temperatura durante un cortocircuito externo a una temperatura ambiente de 23 ºC, con un margen de error de más o menos 2 ºC, no supera los 45 ºC.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11178853.

Solicitante: FDK Corporation.

Inventor/es: WADA, SATOSHI, IZUMI, KOJI, YANO,TAKAYUKI, NAGAI,TATSUYA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Detalles de construcción o procesos de fabricación... > H01M2/34 (con medios para evitar un uso o una descarga no deseada)

PDF original: ES-2532968_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Pila Antecedentes de la invención Campo de la invención La invención se refiere a una pila y, más específicamente, a una pila pequeña tal como una pila de tamaño AA ampliamente utilizada.

Descripción de la técnica relacionada En los últimos años, las pilas pequeñas tales como las pilas de tamaño AA y aquellas de forma compatible, tipificadas como pilas de almacenamiento alcalinas, se han usado ampliamente en aparatos eléctricos, juguetes, etc. Estas pequeñas pilas incluyen pilas de almacenamiento cilíndricas, tales como pilas de manganeso, pilas de manganeso alcalinas, pilas de níquel y pilas de níquel e hidrógeno.

Una pila de almacenamiento cilíndrica tiene un terminal positivo y un terminal negativo en la superficie externa de una carcasa, y está configurada de manera que la carcasa contiene los miembros que constituyen un grupo de electrodo, es decir, las placas positiva y negativa y un separador.

Se sabe que estas pilas pequeñas generan calor debido a la corriente excesiva que fluye dentro de la carcasa cuando hay un cortocircuito fuera de la carcasa.

Dado este factor, se han desarrollado diversas clases de pilas que evitan la corriente excesiva usando un elemento resistor y, de esta manera, evitan la generación de calor en el caso de un cortocircuito fuera de la carcasa -véase la Publicación de Patente Japonesa No Examinada Nº 58-188066, la Publicación de Patente Japonesa No Examinada Nº . 10-275612, y la Publicación de Patente Japonesa No Examinada Nº . 2002-110137.

Sin embargo, las pilas desveladas en los documentos JP 58-188066, JP 10-275612 y JP 2002-110137 tienen el problema de que si el elemento resistor tiene un alto valor de resistencia, esto degrada el rendimiento de las pilas durante el uso normal.

Particularmente, la pila desvelada en el documento JP 10-275612 está configurada de manera que se coloca un elemento resistor fuera de la carcasa. Esto produce una alta cantidad de generación de calor del elemento resistor fuera de la carcasa, lo que no es preferible.

Hay paquetes de pilas que consisten en una pluralidad de pilas, cuya seguridad se asegura instalando un termistor PTC (coeficiente de temperatura positivo) en una trayectoria conductora. El termistor PTC se instala con el fin de controlar la corriente en la pila y evitar una rápida subida de temperatura utilizando la propiedad del termistor PTC de que aumenta la resistencia eléctrica y, de esta manera, garantizando la seguridad.

El termistor PTC controla la corriente, por ejemplo, usando un polímero aislante en el que están dispersadas partículas conductoras, utilizando la propiedad de que todo el polímero aislante se expande por el calor generado cuando fluye una alta corriente debido a un cortocircuito externo o similar, y que esta expansión reduce el contacto entre las partículas conductoras y provoca un aumento brusco en el valor de resistencia. No es necesario decir que, una vez que se ha interrumpido la generación de calor, el polímero aislante se enfría y contrae, y el valor de resistencia se reduce de nuevo.

Una posible solución es incorporar un termistor PTC que sirva como un elemento resistor en una pila de una sola celda para colocarlo junto con otro miembro duro. Sin embargo, en la configuración anterior, la expansión del polímero aislante en el termistor PTC se ve obstaculizada y una corriente excesiva no puede evitarse completamente. Como resultado, sigue habiendo el problema de que la generación de calor no puede controlarse adecuadamente.

Como una manera de aprovechar la propiedad anterior del termistor PTC, se ha considerado instalar el termistor PTC en una porción de un miembro conductor que conduce entre los terminales situados fuera de la carcasa y las placas de electrodos situadas dentro de la carcasa o, más específicamente, como se describe en el documento JP 58-188066, una porción de una lengüeta positiva que conduce entre un terminal positivo y una placa positiva, estando expuesta la porción en un espacio interior de la carcasa.

El espacio interior de la carcasa entre el terminal positivo y la placa positiva, en el que está colocado el termistor PTC, se carga con una atmósfera de gas que es una mezcla de un constituyente de oxígeno (atmósfera de oxígeno a alta presión) producido por reacción química durante la carga/descarga y un constituyente alcalino (atmósfera alcalina) producido por el electrolito que existe dentro de la pila.

Sin embargo, cuando se expone a una atmósfera de oxígeno y una atmósfera alcalina, el termistor PTC está influido por los constituyentes de oxígeno y alcalino, y falla a la hora de satisfacer la función de controlar la corriente. El constituyente de oxígeno en la atmósfera erosiona la resina del termistor PTC y un agente conductor, y el constituyente alcalino erosiona una parte soldada (parte unida) en la que el termistor PTC y la lengüeta positiva están unidos entre sí. Como resultado, el termistor PTC se deteriora o resulta no funcional.

Para resolver la cuestión anterior, el termistor PTC instalado en la carcasa se sujeta dentro de un módulo sellado que constituye una parte de la carcasa de la pila de almacenamiento cilíndrica como se muestra en el documento JP 10-275612 o se coloca en las placas de electrodo del grupo de electrodo de una pila de almacenamiento cilíndrica como se muestra en el documento JP 2002-110137. De esta manera, el termistor PTC se incorpora y se sella dentro de un componente situado en un lugar distinto del espacio interior de la carcasa, quedando así protegido del deterioro. En algunos casos, para fomentar la protección del termistor PTC, todo el módulo sellado y el termistor PTC del grupo del electrodo se sellan con un miembro de resina sintética.

Por otro lado, para incorporar el termistor PTC en un área estrecha, tal como un módulo sellado y las placas de electrodo de un grupo de electrodo mostrado en los documentos JP 10-275612 y JP 2002-110137, es necesario situar el termistor PTC a lo largo de otro miembro duro. En otras palabras, el termistor PTC está rodeado por los componentes del módulo sellado duro, los miembros duros del grupo de electrodo, etc. Por lo tanto, el termistor PTC posiblemente interfiere con estos componentes y miembros, y se evita que se expanda, fallando a la hora de satisfacer adecuadamente la función de controlar la corriente.

El documento EP 2043181 A1 desvela una pila con un módulo de circuito de protección que tiene un dispositivo con coeficiente de temperatura positivo conectado a los terminales de una tarjeta de circuitos de protección. Un cuerpo principal del PTC del dispositivo PTC está recubierto con un material resistente a la oxidación para evitar que el cuerpo principal del PTC se oxide.

El documento EP 1422771 A1 desvela un fusible térmico y un elemento PTC dispuestos dentro de una carcasa de la pila. El fusible térmico y el elemento PTC entran en contacto con el electrolito contenido en la carcasa de la pila. El fusible térmico y el elemento PTC se cubren con una resina aislante que es químicamente estable cuando entra en contacto con el electrolito. Como el material de resina se usa una resina de silicio o una resina epoxi.

El documento US 2005/0026033 A1 desvela una pila con un elemento PTC que está parcialmente localizado fuera de la carcasa de la pila. Desvela adicionalmente que se forma una película de resina de olefina en una pared interna de un anillo del elemento de PTC.

El documento US 2006/0008698 A1 desvela un dispositivo electroquímico que tiene un dispositivo de protección que puede incorporarse como una lámina de PTC, que está recubierto con un polímero, incluyendo los ejemplos de polímero polietileno, polipropileno, poliuretano, resina epoxi y silicio.

Especialmente,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una pila -que tiene una carcasa (1) provista de un terminal positivo (5) y un terminal negativo (12) en una superficie externa; la carcasa contiene una placa positiva (6) , una placa negativa (7) y un separador (8) ; al menos uno de los terminales 5 y la placa de electrodo correspondiente están conectados entre sí por un miembro conductor (15) situado en la carcasa;

- el miembro conductor (15) que incluye el termistor PTC (20) en una porción expuesta en un espacio interior (2a) en la carcasa; caracterizado por que -el termistor PTC (20) está recubierto con una capa de protección flexible (25) que protege el termistor PTC de un 10 constituyente de oxígeno y un constituyente alcalino, que están contenidos en una atmósfera de gas cargada en el espacio interior de la carcasa, -la capa de protección (25) está configurada en una estructura multicapa que incluye una capa de protección impermeable al oxígeno flexible (27) que cubre la periferia del termistor PTC (20) y una capa de protección impermeable al álcali flexible (29) que cubre la periferia de la capa de protección impermeable al oxígeno (27) , -una resistencia interna es igual a o menor de 70 mO, y que una subida de temperatura durante un cortocircuito externo a una temperatura ambiente de 23 º C, con un margen de error de más o menos 2 º C, no supera los 45 º C.

2. La pila de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque es una pila de tamaño AA.

3. La pila de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada por ser una pila de níquel e hidrógeno.

4. La pila de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque:

el miembro conductor (15) es una lengüeta positiva (15a, 15b) que conduce entre el terminal positivo (5) y la placa positiva (6) .

5. La pila de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque:

la capa de protección impermeable al oxígeno (27) se forma recubriendo la periferia del termistor PTC (20) con un 25 miembro de resina epoxi (27a) ; y la capa de protección impermeable al álcali (29) se forma cubriendo la periferia de la capa de recubrimiento del miembro de resina epoxi (27a) con una pluralidad de tiras de cinta de polipropileno (30) .