JP2001283933A - 保護素子およびそれを備えた非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニッケル製のリードを有する保護素子を非水
電解質二次電池のアルミニウムセルケースすることが困
難であったため、アルミニウムとニッケルのクラッド材
片を用い、まず前記クラッド材とセルケースとを、クラ
ッド材のアルミニウム側をセルケース側として溶接し、
ついで、保護素子のニッケル製リードとクラッド材のニ
ッケル金属層とを接続していた。この方法には工数や重
量、信頼性の点で問題点を有していた。 【解決手段】 温度検知機能を有し検知温度が所定値以
上になると電流を遮断もしくは減衰させる機能を有する
保護素子本体１のリードを、片面にアルミニウム層３ｂ
を備えた構成とし、アルミニウム製セルケース４とリー
ド片のアルミニウム層側３ｂとを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は温度を検知して電流
を遮断あるいは減衰させる機能を有する感熱式の保護素
子ならびにこれを備えた非水電解質二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話やノートパソコンなどの機器の
電源として、非水電解質二次電池を保護回路ともに収納
体に収納した、いわゆる電池パックが広く普及してい
る。尚、保護回路は、電池の電圧を制御ＩＣが監視し、
過充電時や過放電あるいは外部短絡時に所定の動作値で
電流経路に接続されているＦＥＴを開くことで充電電流
あるいは放電電流を遮断する機能を有している。

【０００３】現在、実用に供されている主な非水電解質
二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。
リチウムイオン二次電池は、ＬｉxＭＯ2（ただし、Ｍは
一種以上の遷移金属）を主体とする化合物やＬｉＭｎ2
Ｏ4等のリチウムイオンを吸蔵放出する物質を正極活物
質とし、リチウム金属やリチウム合金等の、又はリチウ
ムイオンを吸蔵放出できる炭素等を負極活物質に用いた
二次電池である。

【０００４】また、正負極の隔離体には、主としてポリ
エチレン微多孔膜からなるセパレーターを用い、ＬｉＣ
ｌＯ4、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩を溶解した非プロトン
性の有機溶媒を電解液としている。前記有機溶媒として
は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン、2-
メチル-γ-ブチルラクトン、アセチル-γ-ブチロラクト
ン、スルホラン、1,2-ジメトキシエタン、3-メチル-1,3
-ジオキソラン、ジメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、メチルエチルカーボネート等がある。

【０００５】非水電解質二次電池は可燃性の電解液を使
用しているため、通常の設定を大幅に越えた異常な電流
・電圧条件下で継続して充電した場合、発熱や噴煙等の
危険な現象を引き起こすことがある。このため、例えば
４．２±０．０５Ｖなどの定電圧制御機能を有する充電
器で充電を行うが、充電器が故障した場合や制御機能が
不完全な充電器で充電される場合をも想定して、非水電
解質二次電池に直列に保護回路が接続されている。

【０００６】しかし、保護回路は、許容値を超える静電
気が印加された場合や、水に濡れた場合に機能を失い、
異常電流等により電池が高温になる場合がある。そこ
で、検知温度が所定値以上になると電流を遮断あるいは
減衰させる機能をもった保護素子を、非水電解質二次電
池の外装缶の外部表面や内部に電池と直列に接続し、多
重系の保護機能をもった電池パックを設計する手法が広
く用いられている。

【０００７】保護素子の例としては、可溶合金が所定温
度で溶融して電流を遮断する温度ヒューズ、熱膨張した
高分子層が高分子層に保持された導電性経路を切断する
ことによって指数関数的に抵抗値が増大し、電流を減衰
させるＰＴＣ、バイメタルの反転動作によって電流を遮
断するサーマルプロテクターなどがあげられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】保護素子と二次電池と
を接続するリードとしては、従来よりニッケル製が一般
的である。ところで、非水電解質二次電池のセルケース
としては、従来、鉄製が主であったが、最近は軽量化等
の要請からアルミニウム製に代っており、セルケースを
正極端子としても機能させている。

【０００９】ところが、非水電解質二次電池のアルミニ
ウム製セルケースと、保護素子のニッケル製リードとを
良好に溶接するこは困難であったため、片面にアルミニ
ウム層を有し、他面にニッケル層を有するクラッド片を
準備し、このクラッド片とアルミニウム製セルケースと
を、クラッド片のアルミニウム側をセルケース側にして
溶接し、しかる後、クラッド片のニッケル側と保護素子
のニッケル製リードとを接続する方法が採用されてい
た。

【００１０】ところが、この方法には、クラッド片によ
る重量や電気抵抗の増加という問題や、製造工数や部品
点数が増大するという問題や、セルケースと保護素子と
の接続の信頼性において十分ではないという問題があっ
た。携帯電話用等の分野では、非水電解質二次電池に重
量低減の要請は非常に厳しいものがあり、わずか０．１
ｇの重量低減であっても効果は大である。

【００１１】本発明は上記ような課題を解決するために
なされたものであり、重量や製造コストが低減でき、し
かもセルケースと保護素子との接続信頼性が改善された
保護素子およびそれを備えた非水電解質二次電池を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
温度検知機能を有し検知温度が所定値以上になると電流
を遮断もしくは減衰させる機能を有するとともに、片面
にアルミニウム層を備えた板状リードを有することを特
徴とする保護素子である。請求項２記載の発明は、アル
ミニウム製セルケースと請求項１記載の保護素子とを備
え、前記セルケースと前記保護素子のリードとが、リー
ドのアルミニウム層側をセルケース側にして、接続され
ていることを特徴とする非水電解質二次電池である。

【００１３】尚、板状リードとは、必ずしもその全体形
状が板状であることを要せず、少なくともセルケースと
の接続部が板状であればよい。

【００１４】これらにより、従来の如くアルミニウムと
ニッケルとのクラッド片を用いることなく、アルミニウ
ム製セルケースと保護素子のリードとを直接接続するこ
とができるので、部品点数の削減による工数低減と、溶
接個所減少による溶接不良低減とを図ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を示す図１
を用いて説明する。１は保護素子本体であり、温度を検
出するために温度検知手段と回路電流を制限するための
電流制限手段とを備えており（図示ぜす）、ここではＰ
ＴＣ素子を用いている。３ａはリードを構成する０．２
ｍｍの厚みニッケル基材であり、保護素子本体１に接続
されている。３ｂは、ニッケル基材３ｂの片面に溶射法
で形成された０．１２ｍｍ厚のアルミニウム層である。
３Ｃは保護素子本体１に接続されたニッケル製のリード
であり、電池使用機器や充電器に接続される。

【００１６】尚、この例では、片面にアルミニウム層を
備えた板状リードはニッケル３ａとアルミニウム３ｂの
２層よりなるが、アルミニウム-ニッケル−アルミニウ
ムの３層としたりしてもよい。また、セルケース側とな
るアルミニウム層の厚さは、溶接強度等を勘案して適宜
採用し得る設計事項である。さらに、上記例では溶射法
によりニッケル片上にアルミニウム２層を形成したが、
アルミニウム材とニッケル材とのクラッド材を用いるこ
ともできる。

【００１７】２は、リチウムイオンを吸蔵放出する正極
活物質を備えるとともに、アルミニウム製セルケース４
を正極端子とするリチウムイオン二次電池である。５は
リチウムイオン二次電池の上部に配された負極端子であ
る。

【００１８】本発明にかかる非水電解質二次電池は、次
のようにして製作することができる。まず、保護素子本
体１の接続リードのアルミニウム溶射面３ｂをリチウム
イオン二次電池２のアルミニウムセルケース４に超音波
溶着した後、銅箔等に負極活物質を塗布した負極とアル
ミニウム箔等に正極活物質を塗布した正極とをセパレー
タを介して巻回したり積層した発電要素を、アルミニウ
ム製のセルケース４内に収容し、蓋６をレーザー溶接し
た後、非水電解液を充填する。

【００１９】図２は比較例を示す図であり、図１と同じ
記号は同じ構成品を示している。７は、０．１ｍｍのニ
ッケル材７ｂと０．０５ｍｍのアルミニウム材７ａとを
冷間圧接したクラッド材片である。３ｄは、保護素子と
セルケースとを接続する０．２ｍｍ厚のニッケル製接続
リードである。

【００２０】比較例の保護素子付リチウムイオン二次電
池は、まず、クラッド材片７のアルミニウム材側７ａを
アルミニウム製セルケース７に超音波溶着した後、銅箔
等に負極活物質を塗布した負極とアルミニウム箔等に正
極活物質を塗布した正極とをセパレータを介して巻回し
たり積層した発電要素を、アルミニウム製のセルケース
４内に収容し、蓋６をレーザー溶接した後、非水電解液
を充填する。

【００２１】そして、最後に、保護素子１のニッケル製
リード３ｄをクラッド材片７のニッケル材側７ｂに抵抗
溶接して完成させればよい。

【００２２】上記実施例電池と比較例電池との超音波溶
着箇所の接続強度を測定した。表１に各２０個の試料に
ついて接続強度の測定を行った結果を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示したように、本発実施例は比較例
と同等以上の接続強度を有していた。またクラッド材片
を削除することにより、クラッド材１ｍｍ2あたり、
０．９８ｍｇの重量低減と０．２１ｍΩの抵抗値の低減
が可能となった。また、部品点数の削減により、製造工
数の削減に繋がった。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、従来保護素子と非水電
解質二次電池のアルミニウムケースを溶接するうえで必
要であったアルミニウムとニッケルのクラッド片を削除
することができ、製造コスト、部品重量、抵抗値を低減
するとともに、セルケースと保護素子リードとの接続信
頼性が改善された非水電解質二次電池を提供することが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である。

【図２】 参考例を示す図である。

【符号の説明】

１ 保護素子本体 ２ 非水電解質二次電池 ３ａ ニッケル基体 ３ｂ アルミニウム層 ３ｃ 電気機器や充電器との接続リード ４ アルミニウムセルケース ５ 負極端子 ６ 蓋 ７ クラッド材片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度検知機能を有し検知温度が所定値以上
   になると電流を遮断もしくは減衰させる機能を有すると
   ともに、片面にアルミニウム層を備えた板状リードを有
   することを特徴とする保護素子。
2. 【請求項２】アルミニウム製セルケースと請求項１記載
   の保護素子とを備え、前記セルケースと前記保護素子の
   リードとが、リードのアルミニウム層側をセルケース側
   にして、接続されていることを特徴とする非水電解質二
   次電池。