JP2001243991A - 非水電解液型電池装置及び電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池本体の過剰な内圧上昇を防止する。 【解決手段】 電池ケース１０と蓋１１との間の内部空
間に二次電池本体２０が収容される。二次電池本体２０
の外表面には感圧抵抗素子２７が固定され、電池ケース
１０の内面との間に挟まれ、二次電池本体２０が内圧上
昇によって膨張すると圧縮されて抵抗値を変化させる。
抵抗値が所定値を下回ると、放電回路のＦＥＴがオンさ
れて電池電圧が電解液の分解電圧以下に抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液型の二次
電池本体を備えた電池装置及び電池パックに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】二次電
池を充電する際には、電池電圧が過剰に高くならないよ
うに制御される。しかし、非水電解液を使用した電池、
例えばリチウムイオン電池では、充電電圧を制御するだ
けでは、充電後に二次電池本体内の圧力が異常に上昇す
ることがあるという問題が指摘されてきた。

【０００３】その原因は、リチウムイオン電池を４．１
Ｖ以上の充電状態として高温雰囲気に放置すると、正極
表面で電解液が分解反応を起こし、それによってガスが
発生するためであることが究明されている。このような
条件は、例えばリチウムイオン電池を電源とした携帯電
話を、充電状態のまま夏の車中に放置することにより成
立することがある。近年のリチウムイオン電池は、高電
圧充電化が進み、しかも二次電池本体は耐圧が低いアル
ミニウムケースやアルミニウムラミネートフィルムを使
用しているものがあるから、内圧上昇によって二次電池
本体が膨らみ、最悪の場合には破裂や漏液に至るおそれ
もある。そこで、本発明は、過剰な内圧上昇を防止でき
る非水電解液型電池装置及び電池パックを提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明に係る電池装置は、非水電解液型の
二次電池本体を備えて構成された電池装置において、前
記二次電池本体内の圧力を検出する圧力検出手段を設
け、この圧力検出手段により前記二次電池本体内の圧力
が所定値以上に上昇したことを検出したときには、前記
二次電池本体を前記非水電解液の分解電圧以下に放電さ
せる構成とした。

【０００５】請求項２の発明に係る電池パックは、非水
電解液型の二次電池本体を電池ケース内に収容してなる
ものにおいて、前記電池ケースと前記二次電池本体との
間に前記二次電池本体内の圧力を検出する圧力検出手段
を設けるとともに、前記二次電池本体を放電させる放電
回路を設け、前記圧力検出手段により前記二次電池本体
内の圧力が所定値以上に上昇したことを検出したときに
は、前記放電回路にて前記二次電池本体を前記非水電解
液の分解電圧以下に放電させる構成とした。また、上記
電池パックにおいて、圧力検出手段は、二次電池本体と
電池ケースとの間に配置された感圧抵抗素子により構成
することができる（請求項３の発明）。

【０００６】

【発明の作用及び効果】正極表面における電解液の分解
反応は、電池温度が高くても電池電圧を電解液の分解電
圧以下に低下させれば、抑えられることが判っている。
従って、本発明によれば、圧力検出手段によって二次電
池本体の内圧が上昇したことが検出されると、二次電池
本体が放電されて電池電圧が非水電解液の分解電圧以下
にされるから、電解液の分解反応が抑制されてガス発生
が止まり、二次電池本体の内圧上昇が防止される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を携帯電話用の電池パック
に適用した一実施形態について図面を参照して説明す
る。図１は本実施形態に係る電池パックの全体構造を分
解して示すものである。これは、例えば扁平箱形をなす
合成樹脂製の電池ケース１０の内部に二次電池本体２０
を収容して蓋１１にて密閉した構造をなし、図示しない
携帯電話に着脱自在に装着される。電池ケース１０の一
方の面の端部には外部電極用窓１２から二次電池本体２
０に設けた外部電極２６が覗いており、電池ケース１０
が図示しない携帯電話機に装着されたときにその携帯電
話機の内部回路と接続されて二次電池本体２０の充電及
び放電が可能になる。

【０００８】前記二次電池本体２０は、扁平な渦巻き状
に巻回されている発電要素２１をプラスチックフィルム
製の袋２２に収容し、その開口を密閉して製造されてい
る。上記発電要素２１は、詳細には図示しないが、正負
の両極板をセパレータを挟んで巻回して構成され、正極
活物質を例えばリチウムコバルト酸化物とすると共に負
極活物質をグラファイトとし、かつセパレータに含浸さ
せた電解液としてエチレンカーボネイト、ジエチルカー
ボネイト及びジメチルカーボネイトを２：１：２の割合
に混合した混合液に六弗化リン酸リチウムを添加したも
のを使用した周知の非水電解液型二次電池であるリチウ
ムイオン電池を構成する。また、プラスチックフィルム
は、アルミニウム箔をラミネートした耐圧性及び密閉性
に優れたものを使用している。

【０００９】この二次電池本体２０の端部からは正負一
対のリード線（図示せず）が導出され、これが二次電池
本体２０の端部に設けた制御回路基板２５に接続され、
この制御回路基板２５に設けた安全回路等を介して外部
電極２６に接続されている。

【００１０】また、前記二次電池本体２０の外表面に
は、圧力検出手段に相当する感圧抵抗素子２７が固定さ
れている。この感圧抵抗素子２７は、二次電池本体２０
が電池ケース１０内に収容された状態で電池ケース１０
の内面と二次電池本体２０の外面との間に挟まれ、二次
電池本体２０が内圧上昇によって膨張すると電池ケース
１０の内面に押し付けられて圧縮力を受ける。

【００１１】上記制御回路基板２５に搭載された電気的
構成は図３に示す通りである。二次電池本体２０の正極
側のリードが外部電極２６の一方に接続され、負極側の
リード線が常時はオン状態にされている制御用ＦＥＴ２
８を介して他方の外部電極２６に接続されている。ま
た、リード線間には放電抵抗２９及び放電用ＦＥＴ３０
を順に連ねた放電回路３１が設けられ、その放電用ＦＥ
Ｔ３０は常時はオフ状態にあるが、これがオンすること
により二次電池本体２０を放電させることができる。そ
して、リード線間の電圧を供給した放電制御ＩＣ３２が
設けられ、ここから感圧抵抗素子２７に電圧が印加され
ている。この放電制御ＩＣ３２は、常時は、放電用ＦＥ
Ｔ３０をオフ、制御用ＦＥＴ２８をオン状態としている
が、感圧抵抗素子２７の抵抗値が所定値を下回ると各Ｆ
ＥＴ２８，３０を反転させ、そして二次電池本体２０の
リード線間の電圧が例えば４．１Ｖにまで低下すると、
各ＦＥＴ２８，３０を再び反転させて当初の状態に戻す
ように構成されている。

【００１２】本実施形態の作用は次の通りである。携帯
電話機が充電器にセットされているとき、制御ＦＥＴ２
８はオン、放電用ＦＥＴ３０はオフされており、二次電
池本体２０は充電器に接続された状態にある。二次電池
本体２０が満充電に至ると、その電圧は４．２Ｖ程度に
達するが、特に問題は生じない。ここで、万一、携帯電
話機が例えば夏の車中に放置される等の高温雰囲気に晒
されると、二次電池本体２０も異常な高温度となり、そ
の結果、二次電池本体２０内の正極表面で電解液が分解
反応を起こし、それによってガスが発生することがあ
る。

【００１３】すると、二次電池本体２０は密閉状態にあ
るから、内部圧力が高まり、二次電池本体２０は膨張傾
向を呈する。すると、二次電池本体２０と電池ケース１
０との間に挟まれている感圧抵抗素子２７が圧縮され、
その抵抗値が低下するため、これが放電制御ＩＣ３２に
検出されて放電制御ＩＣ３２は制御用ＦＥＴ２８をオフ
とし、かつ、放電用ＦＥＴ３０をオンとする。この結
果、二次電池本体２０が充電器から切り離されると共
に、放電回路３１によって放電が行われ、電池電圧は徐
々に低下する。そして、電池電圧が電解液の分解電圧
（この実施形態では例えば４．１Ｖ）以下に低下する
と、放電制御ＩＣ３２は放電用ＦＥＴ３０をオフさせ、
制御用ＦＥＴ３０をオンさせる。この結果、それ以上の
電解液の分解が抑制され、内圧上昇が抑えられるから、
電池パックが異常に膨張したり、甚だしくは破裂に至っ
たりすることを未然に防止することができる。

【００１４】以上述べたように、本実施形態では二次電
池本体２０の内圧が上昇すると、これを感圧抵抗素子２
７が検知して電池電圧を電解液の分解電圧以下まで放電
させるから、電池パックが異常に膨張したり、破裂した
りすることを確実に防止することができるという効果を
奏する。

【００１５】本発明は上記記述及び図面によって説明し
た実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のよ
うな実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さら
に、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更し
て実施することができる。

【００１６】（１）上記実施形態では、二次電池本体２
０を電池ケース１０内に保護回路等と共に収容して電池
パックとして構成し、これを携帯電話機に着脱自在に装
着する構成を例示したが、これに限られるものではな
い。例えば、二次電池本体を機器内に直接に組み込んだ
組み込み構造の電池装置にも適用することができる。こ
の場合には、機器の所要部分と二次電池本体との間に感
圧抵抗素子その他の圧力検出手段を配置する構成とすれ
ばよい。

【００１７】（２）圧力検出手段としては、感圧抵抗素
子に限らず、例えば機械的接点を備えた一般的なスイッ
チを配置し、二次電池本体のケーシングが膨張したとき
にそのスイッチ接点が閉じることをもって検出すること
ができる。また、ピエゾ素子等を利用することもでき、
要は、二次電池本体の圧力自体、或いはそれに基づくケ
ーシングの変形等の他の物理量の変化を検出する構成で
あればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す電池パックの一部
破断斜視図

【図２】 その断面図

【図３】 電池パック内の電気回路を示すブロック図

【符号の説明】

１０……電池ケース ２０……二次電池本体 ２５……制御回路基板 ２７……感圧抵抗素子（圧力検出手段） ２８……制御用ＦＥＴ ２９……放電抵抗 ３０……放電用ＦＥＴ ３１……放電回路 ３２……放電制御ＩＣ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非水電解液型の二次電池本体を備えて構
   成された電池装置において、前記二次電池本体内の圧力
   を検出する圧力検出手段を設け、この圧力検出手段によ
   り前記二次電池本体内の圧力が所定値以上に上昇したこ
   とを検出したときには、前記二次電池本体を前記非水電
   解液の分解電圧以下に放電させることを特徴とする非水
   電解液型電池装置。
2. 【請求項２】 非水電解液型の二次電池本体を電池ケー
   ス内に収容してなるものにおいて、前記電池ケースと前
   記二次電池本体との間に前記二次電池本体内の圧力を検
   出する圧力検出手段を設けるとともに、前記二次電池本
   体を放電させる放電回路を設け、前記圧力検出手段によ
   り前記二次電池本体内の圧力が所定値以上に上昇したこ
   とを検出したときには、前記放電回路にて前記二次電池
   本体を前記非水電解液の分解電圧以下に放電させること
   を特徴とする電池パック。
3. 【請求項３】 前記圧力検出手段は、前記二次電池本体
   と前記電池ケースとの間に配置された感圧抵抗素子であ
   ることを特徴とする請求項２記載の電池パック。