JP2000149919A - 二次電池の安全装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安全バルブを備えたプレートおよび電流遮断
機の作動をより正確にして電池の異常作動とか暴発に対
する安全性を確保することができる二次電池の安全装置
を提供する。 【解決手段】 電極部２および液体電解質が収納された
カン４の上側開口にガスケット６を介して下から安全バ
ルブを備えたプレート１４およびキャップカバー１０を
順次積層し、前記安全バルブを備えたプレート１４とキ
ャップカバー１０を電気的に連結する電流遮断機１８０
をそのあいだに設けて、その電流遮断機１８０が安全バ
ルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂの上昇動作に
より圧力を受けて剪断されることを特徴とする。
機の作動をより正確にして電池の異常作動とか暴発に対
する安全性を確保することができる二次電池の安全装置
を提供する。 【解決手段】 電極部２および液体電解質が収納された
カン４の上側開口にガスケット６を介して下から安全バ
ルブを備えたプレート１４およびキャップカバー１０を
順次積層し、前記安全バルブを備えたプレート１４とキ
ャップカバー１０を電気的に連結する電流遮断機１８０
をそのあいだに設けて、その電流遮断機１８０が安全バ
ルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂの上昇動作に
より圧力を受けて剪断されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池の安全装置
に関する。さらに詳しくは、電池の異常な作動で内部圧
力が規定圧力以上に上昇する場合に、作動されて電流の
流れを遮断し、内部ガスの圧力を放出して電池の安全性
を確保することができる二次電池の安全装置に関する。
に関する。さらに詳しくは、電池の異常な作動で内部圧
力が規定圧力以上に上昇する場合に、作動されて電流の
流れを遮断し、内部ガスの圧力を放出して電池の安全性
を確保することができる二次電池の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は反復して充電と放電ができる
もので、最近では小型化および大容量化ができるように
なった。代表的な二次電池として、ニッケル水素（Ｎｉ
−ＭＨ）電池、リチウム（Ｌｉ）電池またはリチウムイ
オン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が主に使用されている。
もので、最近では小型化および大容量化ができるように
なった。代表的な二次電池として、ニッケル水素（Ｎｉ
−ＭＨ）電池、リチウム（Ｌｉ）電池またはリチウムイ
オン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が主に使用されている。
【０００３】このような二次電池として広く用いられて
いるリチウムイオン電池は、正極の活物質としてリチウ
ムー遷移金属酸化物が使用され、負極の活物質として炭
素または炭素複合体が用いられ、そのあいだに有機溶媒
にリチウム塩を溶かした液体電解質が注入され、前記正
極と負極とのあいだでリチウムイオンが移動して発生す
る起電極により充電または放電が行なわれる。
いるリチウムイオン電池は、正極の活物質としてリチウ
ムー遷移金属酸化物が使用され、負極の活物質として炭
素または炭素複合体が用いられ、そのあいだに有機溶媒
にリチウム塩を溶かした液体電解質が注入され、前記正
極と負極とのあいだでリチウムイオンが移動して発生す
る起電極により充電または放電が行なわれる。
【０００４】図７は、従来の螺旋形（ｓｐｉｒａｌｌｙ
−ｗｏｕｎｄ）電極部を有するリチウムイオン電池を示
している。正極、セパレータおよび負極がともに巻き取
られた電極部２は、液体電解質とともに前記負極と接続
されたカン４の内部に収納されており、そのカン４の上
部にはガスケット６を介して絶縁されて前記正極と接続
されたキャップアセンブリ８が設けられている。
−ｗｏｕｎｄ）電極部を有するリチウムイオン電池を示
している。正極、セパレータおよび負極がともに巻き取
られた電極部２は、液体電解質とともに前記負極と接続
されたカン４の内部に収納されており、そのカン４の上
部にはガスケット６を介して絶縁されて前記正極と接続
されたキャップアセンブリ８が設けられている。
【０００５】キャップアセンブリ８は、上からキャップ
カバー１０、電流制限機１２および安全バルブを備えた
プレート１４の順で積層され、プレート１４の下部には
絶縁体１６を介して電流遮断機１８が付着されている。
このキャップアセンブリ８は、カン４の上部をクリンプ
するか、他の方法によりアセンブリされるとともに、密
封される。なお、電流遮断機１８は、正極と接触するた
めに組み立てる前に正極タップ２０と熔接されている。
カバー１０、電流制限機１２および安全バルブを備えた
プレート１４の順で積層され、プレート１４の下部には
絶縁体１６を介して電流遮断機１８が付着されている。
このキャップアセンブリ８は、カン４の上部をクリンプ
するか、他の方法によりアセンブリされるとともに、密
封される。なお、電流遮断機１８は、正極と接触するた
めに組み立てる前に正極タップ２０と熔接されている。
【０００６】このように構成された電池は、異常作動と
か、過負荷時、正極で液体電解質の分解が起って、負極
でリチウム金属が析出しショートすることがある。この
とき、内部の圧力が規定された圧力以上に上昇して発熱
および暴発する危険性がある。
か、過負荷時、正極で液体電解質の分解が起って、負極
でリチウム金属が析出しショートすることがある。この
とき、内部の圧力が規定された圧力以上に上昇して発熱
および暴発する危険性がある。
【０００７】このような理由で従来では、安全バルブを
備えたプレート１４に機械的な方法とか、エッチング法
で一定の深さの溝１４ａを形成し、相対的に脆弱に変形
可能に作製して、電池内部の圧力が規定圧力以上に上昇
する場合、まず電流遮断機１８との熔接結合が外れ、つ
いで、溝１４ａおよび脆弱部を破断させるようにして電
流の流れを遮断し、内圧を減少させて暴発を防止してい
る。
備えたプレート１４に機械的な方法とか、エッチング法
で一定の深さの溝１４ａを形成し、相対的に脆弱に変形
可能に作製して、電池内部の圧力が規定圧力以上に上昇
する場合、まず電流遮断機１８との熔接結合が外れ、つ
いで、溝１４ａおよび脆弱部を破断させるようにして電
流の流れを遮断し、内圧を減少させて暴発を防止してい
る。
【０００８】しかし、今までの安全装置には、その作動
の問題点がある。たとえば、安全バルブを備えたプレー
ト１４と電流遮断機１８は互いに熔接により結合され
て、その熔接力により作動圧力が定まるので、技術的に
前記作動圧力を正確に合わせるのが難しいし、とくに誤
作動時に電池が暴発する危険性もある。
の問題点がある。たとえば、安全バルブを備えたプレー
ト１４と電流遮断機１８は互いに熔接により結合され
て、その熔接力により作動圧力が定まるので、技術的に
前記作動圧力を正確に合わせるのが難しいし、とくに誤
作動時に電池が暴発する危険性もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記従来の技
術の問題点を解決するため、安全バルブを備えたプレー
トおよび電流遮断機の作動をより正確にして電池の異常
作動とか暴発に対する安全性を確保することができる二
次電池の安全装置を提供することを目的とする。
術の問題点を解決するため、安全バルブを備えたプレー
トおよび電流遮断機の作動をより正確にして電池の異常
作動とか暴発に対する安全性を確保することができる二
次電池の安全装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これを実現するために本
発明の二次電池は、電極部および液体電解質が収納され
たカンの上側開口にガスケットを介して下から安全バル
ブを備えたプレートおよびキャップカバーを順次積層
し、前記プレートとキャップカバーを電気的に連結する
電流遮断機をそのあいだに設けて、その電流遮断機が前
記プレートの可変部の上昇動作により圧力を受けて剪断
されることを特徴とする。
発明の二次電池は、電極部および液体電解質が収納され
たカンの上側開口にガスケットを介して下から安全バル
ブを備えたプレートおよびキャップカバーを順次積層
し、前記プレートとキャップカバーを電気的に連結する
電流遮断機をそのあいだに設けて、その電流遮断機が前
記プレートの可変部の上昇動作により圧力を受けて剪断
されることを特徴とする。
【００１１】したがって、本発明による二次電池の安全
装置は安全バルブを備えたプレートの可変部の変位差と
電流遮断機の剪断強度により、作動圧力を正確に設定す
ることができるし、電池の異常作動とか暴発に対する安
全性を確保することができる。
装置は安全バルブを備えたプレートの可変部の変位差と
電流遮断機の剪断強度により、作動圧力を正確に設定す
ることができるし、電池の異常作動とか暴発に対する安
全性を確保することができる。
【００１２】前記電流遮断機は、絶縁体を介して配置さ
れた上部導電板および下部導電板と、両導電板を互いに
結合するために導電板から延長された連結部材と、その
連結部材の下部に突出された絶縁突起とからなるのが好
ましい。
れた上部導電板および下部導電板と、両導電板を互いに
結合するために導電板から延長された連結部材と、その
連結部材の下部に突出された絶縁突起とからなるのが好
ましい。
【００１３】前記連結部材は、上部導電板および下部導
電板から各々延長された上部および下部連結部材を包含
しているのが好ましい。
電板から各々延長された上部および下部連結部材を包含
しているのが好ましい。
【００１４】前記絶縁突起は連結部材を貫通して結合さ
れるのが好ましい。
れるのが好ましい。
【００１５】前記上部および下部連結部材は互いに重な
って面接触するのが好ましい。
って面接触するのが好ましい。
【００１６】前記連結部材にノッチを設けてなるのが好
ましい。
ましい。
【００１７】前記キャップカバーと電流遮断機とのあい
だに電流制限機をさらに設けるのが好ましい。
だに電流制限機をさらに設けるのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実現するための望
ましい実施の形態を添付図面に基づいてより詳しく説明
する。図１および図２に示されるように、本実施の形態
では二次電池の一つの例として螺旋形構造を有するリチ
ウムイオン電池について、従来技術で説明した部分と同
一な構成に対しては同一符号を使用して説明する。
ましい実施の形態を添付図面に基づいてより詳しく説明
する。図１および図２に示されるように、本実施の形態
では二次電池の一つの例として螺旋形構造を有するリチ
ウムイオン電池について、従来技術で説明した部分と同
一な構成に対しては同一符号を使用して説明する。
【００１９】図１に示されるように本実施の形態の二次
電池は、正極、負極およびセパレータとともに巻き取ら
れた電極部２を液体電解質とともにカン４の内部に収納
し、そのカン４の開口をキャップアセンブリ８０でクリ
ンプまたは他の方法により密封してアセンブリされてい
る。キャップアセンブリ８０はガスケット６によりカン
４と絶縁され、プレート１４にはその中央部に可変部１
４ｂが形成されている。
電池は、正極、負極およびセパレータとともに巻き取ら
れた電極部２を液体電解質とともにカン４の内部に収納
し、そのカン４の開口をキャップアセンブリ８０でクリ
ンプまたは他の方法により密封してアセンブリされてい
る。キャップアセンブリ８０はガスケット６によりカン
４と絶縁され、プレート１４にはその中央部に可変部１
４ｂが形成されている。
【００２０】本実施の形態のキャップアセンブリ８０
は、下から安全バルブを備えたプレート１４とキャップ
カバー１０を順次積層し、前記キャップカバー１０と安
全バルブを備えたプレート１４に互いに連結された電流
遮断機１８０を設けて構成したものである。
は、下から安全バルブを備えたプレート１４とキャップ
カバー１０を順次積層し、前記キャップカバー１０と安
全バルブを備えたプレート１４に互いに連結された電流
遮断機１８０を設けて構成したものである。
【００２１】キャップアセンブリ８０は、孔１０ａが設
けられたキャップカバー１０と電流遮断機１８０とのあ
いだに電流制限機１２をさらに設置することができる。
けられたキャップカバー１０と電流遮断機１８０とのあ
いだに電流制限機１２をさらに設置することができる。
【００２２】このように設けられたキャップアセンブリ
８０では、安全バルブを備えたプレート１４はタップ２
０を用いて電極部２の正極と連結され、続いて正極の最
終端子であるキャップカバー１０に連結されるべきであ
って、本発明ではプレート１４とキャップカバー１０と
のあいだに電流遮断機１８０を設置して連結することを
特徴としている。
８０では、安全バルブを備えたプレート１４はタップ２
０を用いて電極部２の正極と連結され、続いて正極の最
終端子であるキャップカバー１０に連結されるべきであ
って、本発明ではプレート１４とキャップカバー１０と
のあいだに電流遮断機１８０を設置して連結することを
特徴としている。
【００２３】これをより詳しく言えば図１〜２に示され
るように、本実施の形態の電流遮断機１８０は、絶縁体
１６０を介し、キャップカバー１０側に上部導電板１８
２を設けるとともに、安全バルブを備えたプレート１４
側に下部導電板１８４を設け、これらを連結する連結部
材１９を設けて構成されている。この連結部材１９は、
両導電板１８２、１８４から延長された連結部材１８６
ａ、１８６ｂであって、端部を互いに結合して電気的に
通電されている。前記連結部材１８６ａ、１８６ｂは熔
接、ノッチまたは面接触とか他の方法により結合させる
ことができる。
るように、本実施の形態の電流遮断機１８０は、絶縁体
１６０を介し、キャップカバー１０側に上部導電板１８
２を設けるとともに、安全バルブを備えたプレート１４
側に下部導電板１８４を設け、これらを連結する連結部
材１９を設けて構成されている。この連結部材１９は、
両導電板１８２、１８４から延長された連結部材１８６
ａ、１８６ｂであって、端部を互いに結合して電気的に
通電されている。前記連結部材１８６ａ、１８６ｂは熔
接、ノッチまたは面接触とか他の方法により結合させる
ことができる。
【００２４】このように構成された電流遮断機１８０
は、連結部材１８６ａと１８６ｂとのあいだのほぼ中間
の位置に絶縁突起１８８を設けている。このため、連結
部材１８６ａと１８６ｂとの結合部の絶縁突起１８８
は、電池の内部圧力が規定圧力以上に上昇して安全バル
ブを備えたプレート１４の可変部１４ｂが上昇する場合
に、その可変部１４ｂと接触して圧力を受けるので、前
記結合部から剪断されて電流が遮断する。
は、連結部材１８６ａと１８６ｂとのあいだのほぼ中間
の位置に絶縁突起１８８を設けている。このため、連結
部材１８６ａと１８６ｂとの結合部の絶縁突起１８８
は、電池の内部圧力が規定圧力以上に上昇して安全バル
ブを備えたプレート１４の可変部１４ｂが上昇する場合
に、その可変部１４ｂと接触して圧力を受けるので、前
記結合部から剪断されて電流が遮断する。
【００２５】すなわち、本実施の形態の電流遮断機１８
０の連結部材１８６ａ、１８６ｂは、図３のように電池
の内圧が上昇する場合に、その圧力により上側へ変形さ
れる安全バルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂに
より、圧力を受けて押し上げながら変形される。そし
て、その圧力が規定圧力以上に上昇する場合には、電流
遮断機１８０の連結部材１８６ａ、１８６ｂが剪断され
て、電流制限機１２およびキャップカバー１０側に設け
られた上部導電板１８２と安全バルブを備えたプレート
１４側に設けられた下部導電板１８４とのあいだに流れ
る電流を遮断する。
０の連結部材１８６ａ、１８６ｂは、図３のように電池
の内圧が上昇する場合に、その圧力により上側へ変形さ
れる安全バルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂに
より、圧力を受けて押し上げながら変形される。そし
て、その圧力が規定圧力以上に上昇する場合には、電流
遮断機１８０の連結部材１８６ａ、１８６ｂが剪断され
て、電流制限機１２およびキャップカバー１０側に設け
られた上部導電板１８２と安全バルブを備えたプレート
１４側に設けられた下部導電板１８４とのあいだに流れ
る電流を遮断する。
【００２６】この際、電流遮断機１８０の連結部材１８
６ａ、１８６ｂの剪断強度は、絶縁突起１８８を貫通結
合するために設けた孔の直径により、剪断部位の断面積
を調整して定めることができるとともに、作動圧力にし
たがってその強度を調整することもできる。なお、本発
明においては、前記絶縁突起に代えて、図４に示される
ように絶縁突起１８８ａを底面に付着した状態で任意の
位置で設けられるノッチ１９０とすることができる。本
実施の形態では、ノッチ１９０により、剪断部位の断面
積を調整して定めることができるとともに、作動圧力に
したがってその強度を調整することもできる。または、
図５および図６に示されるように、連結部材１８６ａ、
１８６ｂは互いに重ね合わせて面接触にすることもでき
る。
６ａ、１８６ｂの剪断強度は、絶縁突起１８８を貫通結
合するために設けた孔の直径により、剪断部位の断面積
を調整して定めることができるとともに、作動圧力にし
たがってその強度を調整することもできる。なお、本発
明においては、前記絶縁突起に代えて、図４に示される
ように絶縁突起１８８ａを底面に付着した状態で任意の
位置で設けられるノッチ１９０とすることができる。本
実施の形態では、ノッチ１９０により、剪断部位の断面
積を調整して定めることができるとともに、作動圧力に
したがってその強度を調整することもできる。または、
図５および図６に示されるように、連結部材１８６ａ、
１８６ｂは互いに重ね合わせて面接触にすることもでき
る。
【００２７】このように、本発明の安全装置は、安全バ
ルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂの変位を調整
する方法により、その作動圧力を調整することができ
る。この場合、可変部１４ｂの変位は溝１４ａおよび安
全バルブを備えたプレート１４の材質の厚さにより決定
することができる。
ルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂの変位を調整
する方法により、その作動圧力を調整することができ
る。この場合、可変部１４ｂの変位は溝１４ａおよび安
全バルブを備えたプレート１４の材質の厚さにより決定
することができる。
【００２８】このような構成にしたがって、本発明の安
全装置は、安全バルブを備えたプレート１４の可変部１
４ｂの変位差と電流遮断機１８０の連結部材１８６ａ、
１８６ｂの剪断強度を設計値に合うように調整すること
により、作動圧力を正確に設定することができる。
全装置は、安全バルブを備えたプレート１４の可変部１
４ｂの変位差と電流遮断機１８０の連結部材１８６ａ、
１８６ｂの剪断強度を設計値に合うように調整すること
により、作動圧力を正確に設定することができる。
【００２９】したがって、本発明による二次電池は、異
常な作動により内部圧力が規定圧力以上に上昇する場
合、安全バルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂが
上昇して、それにより電流遮断機１８０の連結部材１８
６ａ、１８６ｂが剪断される作用により、一次的に電流
を遮断する。そののち、安全バルブを備えたプレート１
４の溝１４ａが破断することにより、二次的に電池の内
部圧力を解放させて安全性を確保することができる。
常な作動により内部圧力が規定圧力以上に上昇する場
合、安全バルブを備えたプレート１４の可変部１４ｂが
上昇して、それにより電流遮断機１８０の連結部材１８
６ａ、１８６ｂが剪断される作用により、一次的に電流
を遮断する。そののち、安全バルブを備えたプレート１
４の溝１４ａが破断することにより、二次的に電池の内
部圧力を解放させて安全性を確保することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したとおり、構成および作用を
通じて知るように本発明による二次電池の安全装置は、
安全バルブを備えたプレートとキャップカバーとのあい
だに連結される電流遮断機を改善して従来の技術の問題
点を実質的に解消している。
通じて知るように本発明による二次電池の安全装置は、
安全バルブを備えたプレートとキャップカバーとのあい
だに連結される電流遮断機を改善して従来の技術の問題
点を実質的に解消している。
【００３１】すなわち、本発明は安全装置の作動圧力お
よびその作動時機を正確に設定することができるととも
に、それにしたがって電池の内部圧力が規定圧力以上に
上昇する場合、正確な作動を実現し、その結果、安全性
および信頼性を確保することができる。
よびその作動時機を正確に設定することができるととも
に、それにしたがって電池の内部圧力が規定圧力以上に
上昇する場合、正確な作動を実現し、その結果、安全性
および信頼性を確保することができる。
【図１】本発明の二次電池の一実施の形態を示す部分断
面図である。
面図である。
【図２】図１における安全装置を拡大した分離斜視図で
ある。
ある。
【図３】図１における安全装置の作動状態を示す部分断
面図である。
面図である。
【図４】本発明の二次電池の他の実施の形態を示す部分
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の二次電池のさらに他の実施の形態を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図６】図５における安全装置の作動状態を示す部分断
面図である。
面図である。
【図７】従来の二次電池の一例を示す部分断面図であ
る。
る。
２ 電極部 ４ カン ６ ガスケット １０ キャップカバー １２ 電流制限機 １４ 安全バルブを備えたプレート １４ｂ 可変部 １９、１８６ａ、１８６ｂ 連結部材 ８０ キャップアセンブリ １６０ 絶縁体 １８０ 電流遮断機 １８２ 上部導電板 １８４ 下部導電板 １８８ 絶縁突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崔 應吉 大韓民国忠清南道天安市新芳洞873ソンジ セマルアパート105−1002
Claims (7)
- 【請求項１】 電極部および液体電解質が収納されたカ
ンの上側開口にガスケットを介して下から安全バルブを
備えたプレートおよびキャップカバーを順次積層し、前
記プレートとキャップカバーを電気的に連結する電流遮
断機をそのあいだに設けて、その電流遮断機が前記プレ
ートの可変部の上昇動作により圧力を受けて剪断される
ことを特徴とする二次電池の安全装置。 - 【請求項２】 前記電流遮断機が、絶縁体を介して配置
された上部導電板および下部導電板と、両導電板を互い
に結合するために導電板から延長された連結部材と、そ
の連結部材の下部に突出された絶縁突起とからなること
を特徴とする請求項１記載の二次電池の安全装置。 - 【請求項３】 前記連結部材が、上部導電板および下部
導電板から各々延長された上部および下部連結部材を包
含してなることを特徴とする請求項２記載の二次電池の
安全装置。 - 【請求項４】 前記絶縁突起が連結部材を貫通して結合
されることを特徴とする請求項２記載の二次電池の安全
装置。 - 【請求項５】 前記上部および下部連結部材が互いに重
なって面接触することを特徴とする請求項３記載の二次
電池の安全装置。 - 【請求項６】 前記連結部材にノッチを設けてなること
を特徴とする請求項２記載の二次電池の安全装置。 - 【請求項７】 前記キャップカバーと電流遮断機とのあ
いだに電流制限機をさらに設けてなることを特徴とする
請求項１、２、３、４、５または６記載の二次電池の安
全装置。
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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