JP2000197260A - 電池の電流遮断機構及び該電流遮断機構を備えた電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池3 に接続されるとともに外部機器と導通
する接続板4 に設けられる電流遮断機構を、より簡単な
構成にする。 【解決手段】 接続板4 を、電池3 に略接触するように
配置された第１接続板7と、第１接続板に重なるように
配置された第２接続板8 とから構成し、第２接続板8
に、両接続板7,8 が重なった部分の中間部で突出する接
点部8aを設ける。第１接続板7 と第２接続板8 を接点部
8aにおいて所定の接合力で接合し、接点部8aの両側に、
絶縁層9 を両接続板7,8 の間に介在するように配置す
る。この絶縁層9 を、所定温度で発泡する発泡層を含む
粘着テープで構成し、発泡層の発泡に伴う厚みの増大に
よる両接続板7,8 の分離力を、上記所定の接合力よりも
大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池が異常に発熱
したときに電流を遮断する電流遮断機構と、該電流遮断
機構を備えた電池パックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば複数の素電池同士を接
続してケース内に収納した電池パックには、一般に、素
電池が異常に発熱したときの安全装置として、電流を遮
断する機構が設けられている。この電流遮断機構とし
て、例えば、特開平１０−５０２８１号公報には、素電
池同士を接続するとともにコネクタ端子を介して外部機
器と導通するように構成された接続板の一部に、所定温
度で溶断する温度ヒューズ（可溶合金）を設け、素電池
の異常発熱時に温度ヒューズを溶断させて接続板を分断
するようにしたものが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、可溶合金から
なる温度ヒューズは、接続板に対してはんだ付けなどの
方法により接続しなければならないので、電流遮断機構
を簡単に構成するのは困難であった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
て創案されたものであり、その目的とするところは、電
池に接続されるとともに外部機器と導通するように構成
された接続板に設けられる電流遮断機構を、より簡単な
構成にすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、接続板を互い
に重なるように配置した２枚の接続板に分け、両接続板
を通常は接触させておく一方で、電池の異常発熱時に発
泡する発泡層を設けて、発泡時の層の厚さの変化により
両接続板を分離させるようにしたものである。

【０００６】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、電池の異常発熱時に、電池と外部機器との間で流れ
る電流を遮断するように、電池に接続されるとともに外
部機器に導通するように構成された接続板に設けられる
電流遮断機構を前提としている。そして、接続板を、電
池に略接触するように配置された第１接続板と、該第１
接続板に重なるように配置された第２接続板とから構成
し、第１接続板と第２接続板の少なくとも一方に、両接
続板が重なった部分の中間部で両接続板の他方側へ突出
する接点部を設けている。また、第１接続板と第２接続
板を、接点部で接触するように所定の接合力で接合する
とともに、接点部の両側に、絶縁層を両接続板の間に介
在するように配置している。さらに、絶縁層の少なくと
も一方に所定温度で発泡する発泡層を含ませ、発泡層の
発泡に伴う絶縁層の厚みの増大による両接続板の分離力
を上記所定の接合力よりも大きくなるように設定してい
る。

【０００７】なお、この構成において、接点部は、例え
ば、凸状に突出しても、アーチ状に湾曲した状態で突出
してもよく、その突出する態様は任意である。また、第
１接続板と第２接続板は、接点部で接触するようになっ
ている限りは、例えば抵抗溶接などの方法によって接点
部で所定の接合力で接合してもよいし、接点部以外の箇
所で接合してもよい。

【０００８】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、絶縁層を、基材シートの
両面に粘着層を有する粘着テープで構成し、この粘着層
の少なくとも一方を、所定温度で発泡する発泡剤を含ん
だ熱発泡性粘着層としたものである。

【０００９】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第１または第２の解決手段において、電池の表面
に、接点接合テープを接続板の接点部を跨ぐように貼着
し、この接点接合テープによって第２接続板を第１接続
板に押し付けて、第１接続板と第２接続板間に所定の接
合力を与えるようにしたものである。

【００１０】また、本発明が講じた第４の解決手段は、
上記第３の解決手段において、接点接合テープを、絶縁
層に含まれた発泡層の発泡温度以下の温度で発泡する発
泡剤を含んだ構成としたものである。

【００１１】また、本発明が講じた第５の解決手段は、
上記第１または第２の解決手段において、第１接続板と
第２接続板を、接点部において導電性粘着テープにより
接合したものである。

【００１２】また、本発明が講じた第６の解決手段は、
ケース内に、電池（素電池）と、該電池（素電池）に接
続されるとともに外部機器に導通するように構成された
接続板とが収納された電池パックに、請求項１乃至５の
何れか１記載の電流遮断機構を設けたものである。

【００１３】−作用− 上記第１の解決手段では、通常は、第１接続板と第２接
続板とが接点部で接触しているので、両接続板が導通し
ている。したがって、電池と外部機器との間で、接続板
を介して電流が流れる。一方、異常時等に電池が所定温
度以上に発熱すると、その熱が第１接続板から発泡層に
伝達されて該発泡層が発泡し、その厚さが増すことにな
る。このため、第１接続板と第２接続板の間の間隔が、
少なくとも接点部の片側で広がるので両接続板が分離
し、電流が遮断される。

【００１４】また、上記第２の解決手段では、常温時
は、両接続板は接点部の両側で粘着テープにより接続さ
れているが、電池が異常発熱して該粘着テープの発泡性
粘着層が発泡すると、該発泡性粘着層に多くの気泡が発
生する。この気泡は接続板との接触面においても発生す
るので、粘着力が低下し、両接続板が簡単に分離して電
流が遮断される。

【００１５】また、上記第３の解決手段では、両接続板
が接点接合テープによって接点部で接続されているの
で、通常時には両接続板が導通し、異常発熱時には分離
力が接合力に勝るので両接続板が分離する。

【００１６】また、上記第４の解決手段では、接点接合
テープの発泡剤の発泡温度が、絶縁層に含まれた発泡層
の発泡温度以下であるから、まず接点接合テープの発泡
剤が発泡して粘着力が低下し、それと同時か、またはそ
れよりも後に、絶縁層内の発泡層が発泡する。つまり、
接点接合テープの発泡剤が発泡して粘着力が低下した後
か、その粘着力の低下と同時に両接続板の間隔が広がる
ので、両接続板が電池の異常発熱時に簡単に分離する。

【００１７】また、上記第５の解決手段では、通常時は
導電性粘着テープを介して両接続板が導通する一方、絶
縁層に含まれた発泡層の発泡による分離力がこの導通性
粘着テープの粘着力よりも強いので、電池の異常発熱時
は、両接続板が確実に分離して電流が遮断される。

【００１８】また、上記第６の解決手段では、ケース内
に電池（素電池）と接続板とが収納された電池パックに
おいて、上記第１乃至第５の何れか１の解決手段と同様
の作用により、通常時は電池と外部機器との導通状態が
保たれ、電池の異常発熱時は電池と外部機器との間の電
流が遮断されることになる。

【００１９】

【発明の効果】上記第１の解決手段によれば、第１接続
板と第２接続板の少なくとも一方に接点部を設け、両接
続板同士を接点部で接触するように接合する一方で、異
常発熱時には発泡層の厚みの増加で両接続板を分離する
ようにしているので、構成が簡単でありながら、異常発
熱時に電流を確実に遮断できる。

【００２０】また、上記第２の解決手段によれば、接点
部の両側の絶縁層を粘着テープで構成しているので、両
接続板の間に該絶縁層を設けるのが簡単であり、電流遮
断機構をさらに簡単に構成することができる。また、こ
の場合は、両接続板の接続もこの粘着テープで行うこと
ができ、その点でも構成を簡単にできる。

【００２１】また、上記第３の解決手段では、第１接続
板と第２接続板が、接点部において接合されているの
で、通常時の両接続板間の導通状態を確実にすることが
できる。一方、その接合力が、発泡剤の発泡による分離
力よりも弱く設定されているので、電池の異常発熱時の
電流遮断を妨げることはない。しかも、両接続板の接点
部を接点接合テープで接続しているので、構成を簡単に
できる。

【００２２】また、上記第４の解決手段によれば、接点
接合テープの粘着力が弱くなってから絶縁層を発泡させ
るようにしているので、電池の異常発熱時の電流の遮断
を確実にすることができる。

【００２３】また、上記第５の解決手段によれば、第１
接続板と第２接続板が、接点部において接合されている
ので、通常時の両接続板間の導通状態を確実にすること
ができ、しかもその接合力が、発泡層の発泡による分離
力よりも弱く設定されているので、電池の異常発熱時の
電流遮断を妨げることがない。

【００２４】また、上記第６の解決手段によれば、ケー
ス内に電池と接続板とが収納された電池パックにおい
て、異常発熱時に電池と外部機器との間の電流を遮断す
るための機構を、簡単な構成にすることができ、しかも
通常時の導通と異常発熱時の電流の遮断とを確実にする
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態１を図
１及び図２に基づいて詳細に説明する。

【００２６】この実施形態１は、リチウムイオン２次電
池の電池パック1 に電流遮断機構を設けたものである。
電池パック1 のケース2 内には、複数本の素電池3 が収
納されている。各素電池3 は、正極3a側と負極3b側にお
いて、それぞれ、幅が４〜５ｍｍ程度で厚さが数十μｍ
程度のニッケル板からなる接続板4,5 により互いに接続
されている。

【００２７】接続板4,5 は、各素電池3 を並列に接続す
るとともに、外部機器6 と導通するように構成されてい
る。詳細は図示していないが、ケース2 内には安全保護
回路が設けられていて、ケース2 の表面には電池パック
1 を外部機器6 と接続するためのコネクタ端子が設けら
れている。そして、各接続板4,5 は、安全保護回路を介
してコネクタ端子と接続されていて、各素電池3 が、該
コネクタ端子を介して外部機器6 と導通するように構成
されている。

【００２８】本実施形態１では、電流遮断機構は、素電
池3 の異常発熱時に該素電池3 と外部機器6 との間の電
流を遮断するように、正極3a側の接続板4 に設けられて
いる。この接続板4 は、図２に示しているように、素電
池3 の表面に接触するように配置された第１接続板7
と、この第１接続板7 に一部分が重なるように配置され
た第２接続板8 とから構成されている。そして、第１接
続板7 が、各素電池3 の正極側の端子3aと接続されてい
る。

【００２９】第２接続板8 は、第１接続板7 に重ねられ
た部分の中間部で第１接続板7 側へ突出する接点部8aを
備えている。この接点部8aは、第２接続板8 の一部を凸
状に折り曲げることにより構成されているが、アーチ状
に湾曲させることにより形成してもよい。また、第１接
続板7 と第２接続板8 は、この接点部8aにおいて、例え
ば抵抗溶接や超音波溶接により、所定の接合力で接合さ
れている。

【００３０】接点部8aの両側には、第１接続板7 と第２
接続板8 の間に介在するように、絶縁層9 が設けられて
いる。本実施形態１において、絶縁層9 は、詳細構造を
示していないがポリエステルなどの基材シートの両面に
粘着層を有する粘着テープで構成されている。そして、
基材シートの少なくとも片面の粘着層が、所定温度で発
泡する発泡剤を含んだ熱発泡性粘着層（発泡層）になっ
ている。このような粘着テープとしては、例えば日東電
工株式会社製の熱剥離シートである「リバアルファ」を
使用できるが、所定温度で発泡するように構成した発泡
ポリウレタンや発泡ポリエチレンの層を含んだものであ
れば使用可能である。

【００３１】絶縁層である粘着テープ9 は、熱発泡性粘
着層が加熱されて発泡すると、その厚さが増して、両接
続板7,8 を分離させようとする。本実施形態では、この
ときに生じる分離力が、両接続板7,8 間の接合力よりも
大きくなるように設定されている。また、熱発泡性粘着
層が所定温度で発泡すると、接続板7,8 との接着面にも
多くの気泡が発生するので、厚さが増すと同時に粘着性
が低下し、接続板7,8が剥がれやすくなる。

【００３２】なお、熱発泡性粘着層の発泡温度は、この
種の電池において内部に設けられる電流遮断機構（例え
ば電池缶の内部で正極と負極との間に配置されるセパレ
ータ：微小な孔を有し、所定温度になるとこの孔が塞が
れて電流を遮断する部材）の作動温度との関係で選定す
ればよいが、通常は、約１００°Ｃ前後の温度が選定さ
れる。

【００３３】粘着テープ9 として、基材シートの一方の
面に熱発泡性粘着層が形成され、他方の面に熱発泡性で
ない粘着層が形成されたものを使用する場合、熱発泡性
のない粘着層を第１接続板7 に貼着し、熱発泡性の粘着
層を第２接続板8 に貼着するとよい。粘着テープ9 を逆
向きに貼着すると、例えば第２接続板8 を上向きに押し
上げて両接続板7,8 を分離させる際に、粘着テープ9 が
自重分も持ち上げることになるため、発泡層が横に広が
って厚みが十分に増大しないことが考えられるが、この
向きであれば、自重分を持ち上げる必要がなく、第２接
続板8 のみを持ち上げればよいので、両接続板7,8 の分
離を確実にできる。

【００３４】本実施形態１では、電池が異常発熱してい
ない通常時には、第１接続板7 と第２接続板8 とが接点
部8aで接触した状態に確実に保たれるので、両接続板7,
8 は導通状態に維持される。したがって、素電池3 と外
部機器6 との間で、接続板4(7,8),5 と、図示しない安
全保護回路及びコネクタ端子とを介して電流が流れるこ
とになる。

【００３５】一方、電池3 の異常発熱が生じると、その
熱が第１接続板7 から粘着テープ9に伝達され、該粘着
テープ9 に含まれた熱発泡性粘着層が発泡する。そし
て、抵抗溶接や超音波溶接による両接続板7,8 の接合力
よりも、この熱発泡性粘着層の発泡による分離力の方が
大きいので、この発泡に伴って粘着テープ9 の厚さが増
すことにより、第１接続板7 と第２接続板8 が分離す
る。また、このとき、発泡に伴って粘着テープ9 の粘着
力が低下するので、両接続板7,8 は簡単に分離する。

【００３６】−実施形態１の効果− 本実施形態１によれば、第２接続板8 に接点部8aを設
け、両接続板7,8 をこの接点部8aで接合するとともに、
この接点部8aの両側に所定温度で発泡して厚さの増す粘
着テープ9 を設けるだけの簡単な構成でありながら、通
常時に両接続板7,8 を確実に導通させ、異常発熱時に電
流を確実に遮断できる。

【００３７】

【発明の実施の形態２】本発明の実施形態２は、図３に
示すように、第１接続板7 と第２接続板8 の接点部8aで
の接合を、抵抗溶接や超音波溶接の代わりに、接点接合
テープ10を使用して行うようにしたものである。

【００３８】両接続板7,8 は、実施形態１と同様に、接
点部8aの両側で、絶縁性と熱発泡性を有する粘着テープ
9 により接着されている。そして、両接続板7,8 は溶接
などでは接合されず、素電池3 の表面に接点部8aを跨い
で貼着された接点接合テープ10によって第２接続板8 が
第１接続板7 に押し付けられて、両接続板7,8 間に所定
の接合力が与えられている。なお、この接点接合テープ
10の粘着層には、絶縁層9 に含まれた発泡層の発泡温度
以下の温度で発泡する発泡剤が含まれている。

【００３９】このように構成しても、上記実施形態１と
同様の作用により、通常時には両接続板7,8 が導通し、
異常発熱時には両接続板7,8 が分離する。また、接点接
合テープ10の発泡温度が、絶縁層9 に含まれた発泡層の
発泡温度以下であるから、接点接合テープ10が発泡する
のと同時か、またはそれよりも後に、絶縁層9 内の発泡
層が発泡する。つまり、接点接合テープ10が発泡して粘
着力が低下した後か、その粘着力の低下とほぼ同時に両
接続板7,8 の間隔が広くなるので、両接続板7,8 が、電
池の異常発熱時に簡単に分離することになる。

【００４０】−実施形態２の効果− 本実施形態２によれば、第１接続板7 と第２接続板8
を、通常時には確実に導通させ得る一方で、電池3 の異
常発熱時には電流を確実に遮断でき、しかも、両接続板
7,8 の接点部8aでの接続を、抵抗溶接などでなく、接点
接合テープ10で行うようにしているので、構成をより簡
単にできる。

【００４１】特に、接点接合テープ10の粘着力が弱くな
ってから絶縁層9 が厚みを増すようにしているので、電
池の異常発熱時の電流の遮断を確実にすることができ
る。

【００４２】−実施形態２の変形例− 上記実施形態２では、接点接合テープ10に、発泡剤を含
んだ粘着テープを使用しているが、熱発泡性は必ずしも
必要ではなく、所定温度で粘着力が低下する機能だけを
持ったものでもよいし、さらには、粘着力が、絶縁層9
の発泡による分離力よりも弱いまま変化しないものでも
よい。

【００４３】また、実施形態２においては、第２接続板
8 の接点部8aを細かい凹凸のある形状に形成して両接点
板7,8 の接触箇所を増やすことが可能であり、そうすれ
ば、通常時の両接続板7,8 の導通をより確かにすること
ができる。

【００４４】

【発明の実施の形態３】本発明の実施形態３は、 図４
に示すように、第１接続板7 と第２接続板8 を、接点部
8aにおいて抵抗溶接や超音波溶接などで接合したり、接
点接合テープ10で押し付けて接合したりする代わりに、
上記所定の接合力を持った導電性粘着テープ11により直
接に接合したものである。

【００４５】本実施形態３においては、通常時は導電性
粘着テープ11を介して両接続板7,8が導通する一方で、
接点部8aの両側に位置する絶縁層9 の発泡による分離力
がこの導電性粘着テープ11の粘着力よりも強いので、電
池の異常発熱時は、両接続板7,8 が確実に分離して電流
が遮断される。

【００４６】−実施形態３の効果− 本実施形態３によれば、上記各実施形態と同様に、通常
時の両接続板7,8 間の導通状態を確実にすることがで
き、電池の異常発熱時の電流遮断も確実に行える。ま
た、このように両接続板7,8 同士を導電性粘着テープ11
で直接に接合すると、抵抗溶接や超音波溶接を行った
り、電池3 の表面に接点部を跨いで接点接合テープ10を
貼着したりする場合よりも、その接合力の強さをコント
ロールしやすい利点がある。

【００４７】−実施形態３の変形例− 上記実施形態３で使用している導電性テープ11は、熱発
泡性を有するものとして、所定温度で粘着力が低下する
ようにしてもよい。そうすれば、接点部8aの両側の絶縁
層9 が発泡するときに、両接続板7,8 を接点部8aにおい
てより確実に分離させることができる。

【００４８】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記各実施形
態について、以下のような構成としてもよい。

【００４９】例えば、上記各実施形態は、素電池3 を並
列に接続した電池パック1 に関するものであるが、本発
明の電流遮断機構は、素電池3 を直列に接続した電池パ
ックや、直列に接続した複数個の素電池ユニットを並列
に接続した電池パックに適用したりすることも可能であ
る。

【００５０】また、上記各実施形態は、所定温度で発泡
する発泡層を含んだ粘着テープ9 を絶縁層として使用し
たものであるが、粘着テープ9 の代わりに、発泡剤を含
んだ絶縁性の粘着剤を塗布して絶縁層9 を形成し、両接
続板7,8 を所定温度で分離可能に接着してもよい。さら
に、両接続板7,8 が接点部8aで接触するように接続され
ている限りは、この絶縁層9 は接着力がなくてもよい。

【００５１】また、両接続板7,8 は、接点部8aで確実に
接触するようになっていれば、接合箇所は接点部8aに限
らず、例えば各実施形態において絶縁層として用いてい
る粘着テープ9 のみで両接続板7,8 を接合するように構
成してもよい。また、接点部8aは、第２接続板8 でな
く、第１接続板7 に形成してもよいし、両方に形成して
もよい。

【００５２】さらに、上記各実施形態の粘着テープ9
は、発泡と同時に粘着力が低下するものであるが、粘着
力が低下することは必ずしも必要ではなく、発泡するこ
とにより両接続板7,8 が分離するように構成されていれ
ば、粘着テープ9 と各接続板7,8 は接着したままであっ
てもよい。

【００５３】また、上記各実施形態では、接点部8aの両
側の絶縁層9 を、所定温度になるといずれも発泡するよ
うに構成しているが、片側のみを熱発泡性にして、反対
側の絶縁層9 は熱発泡性を有さないものにしてもよい。

【００５４】なお、本発明は、絶縁層を発泡させること
により両接続板を分離させるようにしたものであるが、
発泡以外の作用であっても絶縁層の厚みが所定温度で増
すようになっていれば、電流の遮断は可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電池の電流遮断機構を備えた電池
パックの概略構造を示す斜視図である。

【図２】電流遮断機構の実施形態１を示す要部断面図で
ある。

【図３】（ａ）は電流遮断機構の実施形態２を示す要部
断面図、（ｂ）は斜視図である。

【図４】電流遮断機構の実施形態３を示す要部断面図で
ある。

【符号の説明】

1 電池パック 2 ケース 3 素電池 4,5 接続板 6 外部機器 7 第１接続板 8 第２接続板 8a 接点部 9 粘着テープ（絶縁層） 10 接点接合テープ 11 導電性粘着テープ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池の異常発熱時に、該電池と外部機器
   との間で流れる電流を遮断するように、該電池に接続さ
   れるとともに外部機器に導通するように構成された接続
   板に設けられる電流遮断機構であって、 上記接続板は、上記電池に略接触するように配置された
   第１接続板と、該第１接続板に重なるように配置された
   第２接続板とからなり、 第１接続板と第２接続板の少なくとも一方は、両接続板
   が重なった部分の中間部で両接続板の他方側へ突出する
   接点部を備え、 該第１接続板と第２接続板が上記接点部で接触するよう
   に所定の接合力で接合されるとともに、該接点部の両側
   に、絶縁層が両接続板の間に介在するように配置され、
   該絶縁層の少なくとも一方に所定温度で発泡する発泡層
   が含まれ、該発泡層の発泡に伴う絶縁層の厚みの増大に
   よる両接続板の分離力が上記所定の接合力よりも大きく
   なるように設定されている電池の電流遮断機構。
2. 【請求項２】 絶縁層が、基材シートの両面に粘着層を
   有する粘着テープで構成され、該粘着層の少なくとも一
   方が、所定温度で発泡する発泡剤を含んだ熱発泡性粘着
   層である請求項１記載の電池の電流遮断機構。
3. 【請求項３】 電池の表面に、接点接合テープが接続板
   の接点部を跨いで貼着され、該接点接合テープによって
   第２接続板が第１接続板に押し付けられて、第１接続板
   と第２接続板間に所定の接合力が与えられている請求項
   １または２記載の電池の電流遮断機構。
4. 【請求項４】 接点接合テープが、絶縁層に含まれた発
   泡層の発泡温度以下の温度で発泡する発泡剤を含んでい
   る請求項３記載の電池の電流遮断機構。
5. 【請求項５】 第１接続板と第２接続板が、接点部にお
   いて導電性粘着テープにより接合されている請求項１ま
   たは２記載の電池の電流遮断機構。
6. 【請求項６】 ケース内に、電池と、該電池に接続され
   るとともに外部機器に導通するように構成された接続板
   とが収納された電池パックであって、 請求項１乃至５の何れか１記載の電流遮断機構が上記ケ
   ース内に設けられている電池パック。