JP2002298829A - Protective element for electrochemical device - Google Patents

Protective element for electrochemical device

Info

Publication number
JP2002298829A
JP2002298829A JP2001098193A JP2001098193A JP2002298829A JP 2002298829 A JP2002298829 A JP 2002298829A JP 2001098193 A JP2001098193 A JP 2001098193A JP 2001098193 A JP2001098193 A JP 2001098193A JP 2002298829 A JP2002298829 A JP 2002298829A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
varistor
electrochemical device
heat
electrochemical
protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001098193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Maruyama
哲 丸山
Makoto Furubayashi
眞 古林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2001098193A priority Critical patent/JP2002298829A/en
Publication of JP2002298829A publication Critical patent/JP2002298829A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protective device for an electrochemical device, with simple construction, requiring little load on a circuit and having no constraint on the mounting position and permitting accurate operation, even under overvoltage condition. SOLUTION: The protecting element for the electrochemical device as a protective element for protecting an electrochemical element comprises a varistor VZ and a heat-sensitive protecting element TF bonded thermally to each other, the heat-sensitive protective element TF operating due to the temperature rise of the varistor VZ.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマーリチウム
二次電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイス
用保護素子に関し、特に、異常時の発熱に対する安全機
構に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protective element for an electrochemical device such as a polymer lithium secondary battery and an electric double layer capacitor, and more particularly to a safety mechanism against heat generation in an abnormal condition.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の携帯機器の目覚しい発展により、
携帯機器用電源として使用される電池、とりわけリチウ
ムイオン電池の重要が急速に高まってきている。さらに
携帯機器の機能の増加に伴い高エネルギー化と、それに
伴う電池特性の改善、安全性の向上が技術開発の目標と
なっている。
2. Description of the Related Art Due to the remarkable development of portable devices in recent years,
The importance of batteries used as power supplies for portable devices, especially lithium ion batteries, is increasing rapidly. Further, with the increase in the functions of portable devices, the goal of technological development is to increase the energy, thereby improving the battery characteristics and safety.

【0003】具体的には以下の項目が挙げられる。 (1)安全性(過充電対策)の向上 (2)高温保存特性の改善 (3)サイクル特性の改善Specifically, the following items are listed. (1) Improvement of safety (counter measure against overcharge) (2) Improvement of high-temperature storage characteristics (3) Improvement of cycle characteristics

【0004】この中で、安全性の面については、現在保
護回路、PTC素子、温度ヒューズ等を装着し、異常時
の発火、破裂減少を防止する措置が採られている。特に
最近では諸要因により安全性が向上し、例えば、NEC
技報53巻No. 10 P93 に記載されているような、保護
回路の簡易化も検討されている。
[0004] Among them, with respect to safety, measures are currently being taken to prevent ignition and reduction of explosion at the time of abnormality by installing a protection circuit, a PTC element, a thermal fuse and the like. Especially recently, safety has been improved due to various factors.
Simplification of the protection circuit as described in Technical Report Vol. 53, No. 10, p. 93 is also being studied.

【0005】図6に、従来の温度ヒューズを用いた充電
回路の概略構成を示す。この充電回路は、二次電池17
の電圧を監視する電圧監視部11や、あるいは温度・電
流を監視する電流・温度監視部12、さらにこれらの情
報を基に制御素子14,15の制御を行う出力制御部1
3を有する1次保護回路を有する。また、この1次保護
回路と外部の回路との電力、情報の授受を入出力端子を
介して行うインターフェース部19を有する。そして、
充電用入出力端子の一方は、温度ヒューズ18を介して
二次電池17の一端に接続され、充電用入出力端子の他
方は、温度ヒューズ16および制御素子14,15を介
して二次電池17の他端に接続されている。また、前記
温度ヒューズ18は電池17と、温度ヒューズ16は制
御素子14,15とそれぞれ熱的に接続されている。
FIG. 6 shows a schematic configuration of a conventional charging circuit using a thermal fuse. This charging circuit includes a rechargeable battery 17
A voltage monitoring unit 11 for monitoring the voltage of the power supply, a current / temperature monitoring unit 12 for monitoring the temperature / current, and an output control unit 1 for controlling the control elements 14 and 15 based on the information.
3 having a primary protection circuit. Further, an interface unit 19 is provided for transmitting and receiving power and information between the primary protection circuit and an external circuit via input / output terminals. And
One of the charging input / output terminals is connected to one end of a secondary battery 17 via a temperature fuse 18, and the other charging / input terminal is connected to the secondary battery 17 via a temperature fuse 16 and control elements 14 and 15. Is connected to the other end. The thermal fuse 18 is thermally connected to the battery 17, and the thermal fuse 16 is thermally connected to the control elements 14 and 15, respectively.

【0006】このように、電池17、充電用制御素子1
4,15それぞれに、熱的に結合した温度ヒューズを設
けることで、いずれかの異常発熱時に、充電ルートを遮
断して、安全性を向上させている。
As described above, the battery 17, the charging control element 1
By providing thermal fuses that are thermally coupled to each of 4 and 15, the charging route is cut off when any abnormal heat is generated, thereby improving safety.

【0007】さらに、この簡易保護回路で述べられてい
るようなヒューズに関しては、抵抗内蔵型も開発されて
いる。この抵抗内蔵型ヒューズは、抵抗と熱的に結合し
ているが、さらに抵抗に通電するためのスイッチング素
子への取り付けが必要となり、装着する場所などの制約
があった。すなわち、前記スイッチング素子は、保護回
路からの電圧信号により充放電を行うものであるが、充
電時にヒューズを動作させるためには、このスイッチン
グ素子と、抵抗素子とを電圧および熱的に結合するよう
に回路を構成する必要があった。
Further, as for the fuse described in this simple protection circuit, a type with a built-in resistor has been developed. Although this fuse with a built-in resistor is thermally coupled to the resistor, it needs to be attached to a switching element for energizing the resistor, and there is a restriction on a place where the fuse is attached. That is, the switching element performs charging and discharging by a voltage signal from the protection circuit. In order to operate the fuse at the time of charging, the switching element and the resistance element must be thermally and voltage-coupled. It was necessary to configure a circuit.

【0008】図7に、このような抵抗内蔵型ヒューズを
用いた充電回路を示す。この例では、電圧監視部11と
並列に、電池17の電圧を検出し、この電圧に応じてス
イッチング素子22を介して抵抗25に電流を与える2
次保護回路21が付加されている。その他の構成要素は
図6と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して
説明を省略する。
FIG. 7 shows a charging circuit using such a fuse with a built-in resistor. In this example, the voltage of the battery 17 is detected in parallel with the voltage monitoring unit 11, and a current is supplied to the resistor 25 via the switching element 22 in accordance with the voltage.
A next protection circuit 21 is added. Other components are the same as those in FIG. 6, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0009】このように、2次保護回路21が異常電圧
を検出したときには、抵抗25を加熱して温度ヒューズ
16を動作させることで、さらに異常充電に対する安全
性を高めている。
As described above, when the secondary protection circuit 21 detects an abnormal voltage, the resistance 25 is heated to operate the thermal fuse 16, thereby further increasing the safety against abnormal charging.

【0010】しかし、このような構成とすると、回路構
成が複雑になると共に、部品も多く必要とする。また、
それぞれの素子の熱結合を行うため、取り付け場所も制
約されてしまうといった問題を有していた。
However, such a configuration complicates the circuit configuration and requires many components. Also,
There is a problem that the mounting location is restricted because the respective elements are thermally coupled.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な構成で、回路への負担も少なく、取り付け場所の制約
もなく、過電圧状態のときにも確実に動作可能な電気化
学デバイス用保護素子を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a protection for an electrochemical device which has a simple structure, has a small load on a circuit, has no restriction on a mounting place, and can operate reliably even in an overvoltage state. It is to provide an element.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明により解決される。 (1) 電気化学デバイスを保護する保護素子としての
電気化学デバイス用保護素子であって、バリスタと感熱
性保護素子とが熱的に結合され、前記バリスタの温度上
昇により前記感熱性保護素子が動作する電気化学デバイ
ス用保護素子。 (2) 前記バリスタは積層チップバリスタである上記
(1)の電気化学デバイス用保護素子。 (3) バリスタと感熱性保護素子とは、同一ケース内
に封入配置されている上記(1)または(2)の電気化
学デバイス用保護素子。 (4) 前記バリスタと電気化学デバイスとは等価回路
が並列接続となるように接続される上記(1)〜(3)
のいずれかの電気化学デバイス。 (5) 前記電気化学デバイスがリチウム二次電池であ
る上記(1)〜(4)のいずれかの電気化学デバイス用
保護素子。
This and other objects are attained by the present invention described below. (1) A protection element for an electrochemical device as a protection element for protecting an electrochemical device, wherein a varistor and a heat-sensitive protection element are thermally coupled, and the temperature of the varistor rises to activate the heat-sensitive protection element. Element for electrochemical devices. (2) The protection device for an electrochemical device according to (1), wherein the varistor is a multilayer chip varistor. (3) The protection device for an electrochemical device according to the above (1) or (2), wherein the varistor and the heat-sensitive protection element are enclosed in the same case. (4) The varistor and the electrochemical device are connected so that an equivalent circuit is connected in parallel.
Any of the electrochemical devices. (5) The protection device for an electrochemical device according to any one of the above (1) to (4), wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の電気化学デバイス用保護
素子VZ・TFは、例えば図1に示すように、電気化学
デバイスEを保護する保護素子VZ・TFとしての電気
化学デバイス用保護素子であって、バリスタVZと感熱
性保護素子TFとが熱的に結合され、前記バリスタVZ
の温度上昇により前記感熱性保護素子TFが動作するも
のである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A protection element VZ · TF for an electrochemical device according to the present invention is a protection element for an electrochemical device as a protection element VZ · TF for protecting an electrochemical device E as shown in FIG. The varistor VZ and the heat-sensitive protection element TF are thermally coupled to each other,
The heat-sensitive protection element TF operates due to the temperature rise.

【0014】すなわち、本発明の保護素子は、過電流保
護に用いられるヒューズ、PTC素子に対して動作させ
るスイッチング素子を必要としない。具体的には、ヒュ
ーズあるいはPTC素子に、低電圧で機能するバリスタ
を結合させ、バリスタ起動時に、バリスタから発生する
熱によりヒューズやPTC素子を動作させるものであ
る。
That is, the protection element of the present invention does not require a fuse used for overcurrent protection and a switching element that operates on the PTC element. Specifically, a varistor functioning at a low voltage is connected to a fuse or a PTC element, and when the varistor is activated, the fuse or the PTC element is operated by heat generated from the varistor.

【0015】ここで使用されるバリスタとは、主に酸化
亜鉛を主成分とするもので、電圧に対して抵抗が非直線
的に変化するものである。本発明に用いられるバリスタ
は、ヒューズあるいはPTC素子との熱的な結合を容易
にするためチップ型のバリスタであることが望ましい。
The varistor used here mainly has zinc oxide as its main component, and has a resistance which varies non-linearly with voltage. The varistor used in the present invention is desirably a chip-type varistor to facilitate thermal coupling with a fuse or a PTC element.

【0016】通常、バリスタの特性は電流電圧特性を規
定する諸パラメータで表されるが、特に1mAの電流が流
れる電圧を持ってバリスタ電圧と称している。したがっ
て、本発明におけるバリスタは、用途により様々なバリ
スタ電圧を持つ素子を用いる必要がある。具体的には、
3〜40V 、特に4〜15V が好ましい。また、動作時
の電流としては感熱性保護素子を動作させるだけの発熱
が得られればよく、バリスタの種類にもよるが、通常1
〜100mA、特に10〜30mA程度である。
Normally, the characteristics of a varistor are represented by various parameters defining current-voltage characteristics. In particular, a voltage at which a current of 1 mA flows is called a varistor voltage. Therefore, as the varistor in the present invention, it is necessary to use elements having various varistor voltages depending on the application. In particular,
A voltage of 3 to 40 V, particularly 4 to 15 V is preferred. Further, as the current at the time of operation, it is sufficient that enough heat is generated to operate the heat-sensitive protection element.
About 100 mA, especially about 10 to 30 mA.

【0017】このように、使用する電気化学デバイスに
応じて最適なバリスタ電圧を設定することにより、過電
圧を検出し、破裂、発火を防止することができる。つま
り、使用する電気化学デバイスの過電圧に対応するバリ
スタ電圧を有するバリスタを用いることで、過電圧状態
のときにバリスタに電流が流れ、感熱性保護素子を動作
させて電流を遮断することができる。
As described above, by setting the optimum varistor voltage according to the electrochemical device to be used, it is possible to detect an overvoltage and prevent rupture and ignition. That is, by using a varistor having a varistor voltage corresponding to the overvoltage of the electrochemical device to be used, a current flows through the varistor in an overvoltage state, and the current can be cut off by operating the thermosensitive protection element.

【0018】本発明に用いることが好ましいバリスタの
代表的電圧−電流特性を図2に、また、低電圧動作型の
バリスタの代表的電圧−電流特性を図3にそれぞれ示
す。図から明らかなように、所定の(バリスタ)電圧を
超えると、電流が急激に増加するのが解る。このように
増加した電流により、抵抗体であるバリスタ自から発熱
を生じ、これが感熱性保護素子に伝わり感熱性保護素子
を動作させる。
FIG. 2 shows typical voltage-current characteristics of a varistor preferably used in the present invention, and FIG. 3 shows typical voltage-current characteristics of a low-voltage varistor. As is apparent from the figure, when the voltage exceeds a predetermined (varistor) voltage, the current sharply increases. Due to the increased current, heat is generated from the varistor itself, which is transmitted to the heat-sensitive protection element to operate the heat-sensitive protection element.

【0019】本発明の保護素子は、上記バリスタと、感
熱性保護素子が熱的に結合されている。ここで熱的に結
合されているとは、熱伝導ロスの少ない状態となるよう
に両者が接近し、好ましくは接して配置されていること
をいう。このとき、熱伝達ロスは5℃以下、特に2℃以
下であることが望ましい。
In the protection element of the present invention, the varistor and the heat-sensitive protection element are thermally connected. Here, being thermally coupled means that the two are close to each other, preferably in contact with each other, so as to have a small heat conduction loss. At this time, the heat transfer loss is desirably 5 ° C. or less, particularly preferably 2 ° C. or less.

【0020】また、熱伝達ロスを少なくするために両者
を熱伝導性が良好な金属(例えば、Cu,Al,Fe,
Niおよびこれらの合金)、シリコーンゴム、シリコー
ングリース等を介して接続してもよい。
Further, in order to reduce the heat transfer loss, both are made of a metal having good thermal conductivity (for example, Cu, Al, Fe,
Ni and their alloys), silicone rubber, silicone grease and the like.

【0021】さらに、両者を同一ケース内に封入するこ
とで、良好な熱伝導性が得られると共に、取り扱いも容
易になる。このようなケースとしては、通常電子デバイ
スに用いられている樹脂パッケージ、セラミックパッケ
ージ、メタル缶等を用いればよい。
Further, by enclosing both in the same case, good thermal conductivity is obtained and handling is facilitated. As such a case, a resin package, a ceramic package, a metal can, or the like usually used for an electronic device may be used.

【0022】本発明の保護素子は、バリスタVZと電気
化学デバイスEとが、図1に示すように、等価回路で並
列接続となるように、接続・配置されているとよい。こ
のように電気化学デバイスと並列接続とすることによ
り、万が一感熱性保護素子、例えば温度ヒューズが動作
しなくても、温度上昇によりバリスタが絶縁破壊される
ことで短絡状態となり、電気化学デバイス内部の電圧を
急速に低下させ、破裂、発火などの異常状態に至るのを
防止することができる。
The protection element of the present invention is preferably connected and arranged such that the varistor VZ and the electrochemical device E are connected in parallel by an equivalent circuit as shown in FIG. By parallel connection with the electrochemical device in this way, even if the thermosensitive protection element, for example, the thermal fuse does not operate, the varistor is broken down due to the temperature rise, resulting in a short circuit state, and the inside of the electrochemical device is The voltage can be rapidly reduced to prevent an abnormal state such as explosion or ignition.

【0023】本発明で用いることのできる感熱性保護素
子としては、高温状態を検出して電気的遮断、高インピ
ーダンス状態が維持できるものであれば特に限定される
ものではないが、例えば温度ヒューズやPTCサーミス
ターを挙げることができる。
The heat-sensitive protective element that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can detect a high temperature state and can maintain an electrical cutoff and a high impedance state. PTC thermistors can be mentioned.

【0024】PTCとは、Positive Tmperature Coeffc
ientで、温度上昇によって抵抗値が増加する素子であ
る。通常、ある温度で抵抗値は急激に上昇し、抵抗変化
率は三桁以上、材料によっては六桁以上になるものもあ
る。また、温度ヒューズはある温度を超えると溶断し、
電流を遮断し、電流を止めるものである。
PTC stands for Positive Tmperature Coeffc
This is an element whose resistance increases with increasing temperature. Normally, at a certain temperature, the resistance value rises sharply, and the rate of change in resistance is three digits or more, and for some materials, six digits or more. Also, the thermal fuse blows when it exceeds a certain temperature,
It cuts off the current and stops the current.

【0025】感熱性保護素子は、異常発熱を検出して、
電流を遮断、ないし制限しうるものであれば、前記以外
のものでも用いることができる。感熱性保護素子の動作
温度としては、好ましくは70〜110℃、特に80〜
95℃程度である。
The heat-sensitive protection element detects abnormal heat generation,
As long as the current can be cut off or limited, other than the above can be used. The operating temperature of the heat-sensitive protective element is preferably 70 to 110 ° C, particularly preferably 80 to 110 ° C.
It is about 95 ° C.

【0026】また、本発明に用いるバリスタは、積層チ
ップバリスタが好ましい。積層チップバリスタを用いる
ことにより、実装体積を減少させることができ、素子を
小型にすることができると共に、熱結合が容易になり、
熱応答性も向上する。
The varistor used in the present invention is preferably a laminated chip varistor. By using a multilayer chip varistor, the mounting volume can be reduced, the device can be made smaller, and thermal coupling becomes easier,
Thermal response is also improved.

【0027】積層チップバリスタを構成するバリスタ層
は、例えば半導体であるZnOを主成分としている。ま
た、この主成分の酸化亜鉛に加え、酸化コバルト(Co
O)、酸化プラセオジウム(Pr611)、炭酸カルシ
ウム(CaCO3 )、酸化ケイ素(SiO2 )等を総計
5質量%以下含有していてもよい。より具体的には、主
成分の酸化亜鉛(ZnO)98.17質量%に対して、
酸化コバルト(CoO)1.2質量%、酸化プラセオジ
ウム(Pr611)0.5質量%、炭酸カルシウム(C
aCO3 )0.1質量%、酸化ケイ素(SiO2 )0.
03質量%等のものが知られている。また、この他に、
酸化ビスマス(Bi23 )、酸化マンガン(Mn
O)、酸化硼素(B23 )、アルミナ(Al23
等を混合してもよい。
The varistor layer constituting the multilayer chip varistor contains, for example, ZnO which is a semiconductor as a main component. Further, in addition to the main component zinc oxide, cobalt oxide (Co
O), praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and the like may be contained in a total of 5% by mass or less. More specifically, based on 98.17% by mass of zinc oxide (ZnO) as a main component,
1.2 mass% of cobalt oxide (CoO), 0.5 mass% of praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ), calcium carbonate (C
aCO 3 ) 0.1% by mass, silicon oxide (SiO 2 ) 0.
Those having a concentration of 03% by mass or the like are known. In addition,
Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), manganese oxide (Mn)
O), boron oxide (B 2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 )
Etc. may be mixed.

【0028】積層バリスタの電極としては、銀が使用さ
れているが、この銀外部電極はチップ部品を半田付けす
るとき、この半田により侵されてしまうので、銀外部電
極の上にニッケルメッキ等を施してもよい。また、半田
付性を良好にするためにニッケルメッキ等の上にさら錫
または錫−鉛のメッキを施してもよい。
Silver is used as an electrode of the laminated varistor. However, when this silver external electrode is soldered when chip components are soldered, nickel plating or the like is applied on the silver external electrode. May be applied. Further, tin or tin-lead may be further plated on nickel plating or the like to improve solderability.

【0029】積層チップバリスタの大きさとしては、例
えば、長さ1.0〜5.0mm、幅0.2〜2.0mm、高
さ0.2〜1.5mm程度である。
The size of the multilayer chip varistor is, for example, about 1.0 to 5.0 mm in length, 0.2 to 2.0 mm in width, and 0.2 to 1.5 mm in height.

【0030】本発明の保護素子の大きさとしては、用い
る感熱性保護素子やバリスタの種類にもよるが、好まし
くは長さ1.0〜5.0mm、幅0.1〜2.0mm、高さ
0.1〜10mm程度である。
The size of the protection element of the present invention depends on the type of the heat-sensitive protection element and the varistor to be used, but is preferably 1.0 to 5.0 mm in length, 0.1 to 2.0 mm in width, and 0.1 to 2.0 mm in width. It is about 0.1 to 10 mm.

【0031】本発明の保護素子は、小型である上、これ
を電圧駆動、制御するための素子、回路を必要としな
い。このため、電気化学デバイスおよびそれに付随する
回路の構成が簡単になると共に、有効体積が増加し、体
積エネルギー密度を向上させることができる。
The protection element of the present invention is compact and does not require an element or a circuit for driving and controlling the protection element. Therefore, the configuration of the electrochemical device and the circuit associated therewith is simplified, the effective volume is increased, and the volume energy density can be improved.

【0032】この保護素子は、熱伝導性を考慮すると熱
導電性ペースト、熱導電性シートを介して外装袋に固定
することが好ましい。また、固定するための手段も、接
着剤、テープ、ネジ止め、外装ケースによる圧着等種々
の固定手段を用いることが可能であるが、好ましくは熱
導電性の接着剤が好ましい。保護素子を接着する材料
は、−40℃から160℃の間で接着力が弱まらないも
のが好ましい。具体的には、熱伝導性エポキシ接着剤等
を挙げることができる。
In consideration of thermal conductivity, this protective element is preferably fixed to an outer bag via a thermal conductive paste and a thermal conductive sheet. As the fixing means, various fixing means such as an adhesive, a tape, a screw, and a pressure bonding by an outer case can be used, but a heat conductive adhesive is preferable. It is preferable that the material for bonding the protective element does not weaken the adhesive strength between -40 ° C and 160 ° C. Specifically, a heat conductive epoxy adhesive or the like can be used.

【0033】保護素子を電気化学デバイス外装袋表面に
付けるにあたり、保護素子を含めた電気化学デバイスの
最大厚みを増やすことは、電気化学デバイスが使用され
る携帯機器等の電子機器において、近年さらに要求が高
まりつつある小型、薄型化傾向を考えると好ましくな
い。よって電池の最大厚みよりも薄い場所に取り付ける
ことが好ましい。
In attaching a protective element to the surface of an outer bag of an electrochemical device, increasing the maximum thickness of the electrochemical device including the protective element has been required in recent years in electronic equipment such as portable equipment in which the electrochemical device is used. However, it is not preferable in view of the trend toward smaller and thinner devices. Therefore, it is preferable to attach the battery to a place thinner than the maximum thickness of the battery.

【0034】また、電気化学デバイスの表面温度は均一
とは限らない。放熱しやすい部分や、熱伝導の低い部分
は温度が低くなる。よって、付ける位置によっては他の
部分の温度よりも低い温度でしか作動しないことがあ
る。そのため充電を制する時期が遅くなり、ガスの発生
や発火を防ぐことができない場合がある。
Further, the surface temperature of the electrochemical device is not always uniform. The temperature is low in a part where heat is easily radiated and a part with low heat conduction. Therefore, depending on the attaching position, it may operate only at a temperature lower than the temperature of other parts. As a result, the timing of controlling charging is delayed, and it may not be possible to prevent gas generation or ignition.

【0035】本発明に用いられる電気化学デバイスは、
例えば図4に示すように、外装袋2と、この外装袋2内
に封入される電気化学素子3と、この電気化学素子3を
保護する保護素子5とを有する。そして、前記外装袋2
の実質的に電気化学素子3が封入されていない位置に保
護素子5を配置するとよい。
The electrochemical device used in the present invention comprises:
For example, as shown in FIG. 4, the package includes an outer bag 2, an electrochemical element 3 sealed in the outer bag 2, and a protection element 5 for protecting the electrochemical element 3. And the outer bag 2
The protection element 5 may be arranged at a position where the electrochemical element 3 is not substantially sealed.

【0036】また、好ましくは電気化学デバイスの内部
電極またはこの内部電極の取り出しタブ、あるいは外部
電極が配置されている位置に配置されていることが好ま
しい。
It is also preferable that the internal electrode of the electrochemical device, a tab for taking out the internal electrode, or a position where the external electrode is disposed.

【0037】このように、保護素子を実質的に電気化学
素子3が封入されていない位置に配置することにより、
電気化学デバイスの最大厚みを増加させることなく、保
護素子を取り付けることができる。
As described above, by disposing the protection element at a position where the electrochemical element 3 is not substantially sealed,
The protection element can be mounted without increasing the maximum thickness of the electrochemical device.

【0038】すなわち、電気化学デバイス1は、例えば
図4に示すように、外装袋2内に封入された電気化学素
子3と、この電気化学素子3の内部電極またはこれと接
続されている内部電極の取り出しタブ4と、この内部電
極、または取り出しタブ4と接続され、外装袋2の外部
に導出している外部電極6とを有する。このため、図示
例のように、外装袋2内に実質的に電気化学素子3が封
入されていない領域では、単に内部電極、または取り出
しタブ4や、外部電極6のみが封入された肉薄の部分を
有している。従って、この肉薄部に保護素子5を配置す
れば、余分なスペースを有効に利用できると共に、電気
化学素子3自体の最大厚みを増加させずに済む。
That is, as shown in FIG. 4, for example, the electrochemical device 1 includes an electrochemical element 3 sealed in an outer bag 2 and an internal electrode of the electrochemical element 3 or an internal electrode connected thereto. And an external electrode 6 connected to the internal electrode or the extraction tab 4 and led out of the outer bag 2. For this reason, in the region where the electrochemical element 3 is not substantially sealed in the outer bag 2 as shown in the illustrated example, a thin portion in which only the internal electrode or the takeout tab 4 or only the external electrode 6 is sealed. have. Therefore, if the protection element 5 is arranged in this thin portion, an extra space can be effectively used, and the maximum thickness of the electrochemical element 3 itself does not need to be increased.

【0039】また、保護素子5は、図4に示すように、
内部電極またはこの内部電極の取り出しタブ、あるいは
外部電極が配置されている位置に配置されていることが
好ましい。つまり、電気化学デバイス1は、例えばリチ
ウム二次電池などの場合、正極(内部電極)、電解質、
負極(内部電極)が積層された電気化学素子を、外装袋
2の中に封入した構造となっている。このとき、電気化
学素子の外部電極(導出端子)3を外部に突き出した状
態で収納し、外装袋2の開口した端面を外部電極3を挟
んで熱融着で封口してシール部を形成して構成されてい
る。従って、内部電極またはこの内部電極の取り出しタ
ブ、あるいは外部電極は、比較的熱伝導性に優れた金属
が用いられ、内部の熱が伝達しやすい。このため、これ
らの金属の封入されている位置の外装体上に保護素子を
配置することにより、保護素子の動作感度が向上する。
換言すると内部温度により近い温度で保護素子を動作さ
せることができる。
As shown in FIG. 4, the protection element 5
It is preferable that the internal electrode, a tab for taking out the internal electrode, or a position where the external electrode is disposed. That is, for example, in the case of a lithium secondary battery or the like, the electrochemical device 1 includes a positive electrode (internal electrode), an electrolyte,
It has a structure in which an electrochemical element in which a negative electrode (internal electrode) is laminated is sealed in an outer bag 2. At this time, the external electrode (outgoing terminal) 3 of the electrochemical element is housed in a state of protruding outside, and the opened end face of the outer package 2 is sealed by heat fusion with the external electrode 3 interposed therebetween to form a seal portion. It is configured. Therefore, the internal electrode, the tab for taking out the internal electrode, or the external electrode is made of a metal having relatively excellent thermal conductivity, and the internal heat is easily transmitted. For this reason, by arranging the protection element on the exterior body at the position where these metals are sealed, the operation sensitivity of the protection element is improved.
In other words, the protection element can be operated at a temperature closer to the internal temperature.

【0040】ここで、内部電極またはこの内部電極の取
り出しタブ、あるいは外部電極が配置されている位置に
配置するとは、図4において、内部電極またはこの内部
電極の取り出しタブ、あるいは外部電極の紙面上方から
の投影面と、保護素子の紙面上方からの投影面との重複
部分が、好ましくは保護素子の投影面の50%以上、よ
り好ましくは70%以上、特に80%以上であることを
いう。
Here, the arrangement of the internal electrode, the tab for taking out the internal electrode, or the position where the external electrode is provided means that, in FIG. Means that the projected surface of the protective element overlaps with the projected surface of the protective element from above the paper surface, preferably 50% or more, more preferably 70% or more, particularly 80% or more of the projected surface of the protective element.

【0041】電気化学素子は、例えば、アルミニウム箔
や銅箔等の金属箔等で構成される正負両極の電極と高分
子固体電解質とが交互に積層された構造を有する。正負
両極の電極には、それぞれ外部電極(導出端子)が接続
されている。外部電極3は、アルミニウム、銅、ニッケ
ル、ステンレス等の金属箔で構成される。外部電極3
は、接着剤7で覆われる領域のシール部を有する。
The electrochemical element has a structure in which positive and negative electrodes composed of, for example, a metal foil such as an aluminum foil or a copper foil are alternately laminated with a solid polymer electrolyte. External electrodes (lead-out terminals) are connected to the positive and negative electrodes, respectively. The external electrode 3 is made of a metal foil such as aluminum, copper, nickel, and stainless steel. External electrode 3
Has a seal portion in a region covered with the adhesive 7.

【0042】外装袋2は、例えばアルミニウム等の金属
層の両面に、熱接着性樹脂層としてのポリプロピレン、
ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂層や耐熱性のポリ
エステル樹脂層が積層されたラミネートフィルムから構
成されている。外装袋2は、予め2枚のラミネートフィ
ルムをそれらの3辺の端面の熱接着性樹脂層相互を熱接
着して第1のシール部を形成し、1辺が開口した袋状に
形成される。あるいは、一枚のラミネートフィルムを折
り返して両辺の端面を熱接着してシール部を形成して袋
状としてもよい。
The outer bag 2 is made of, for example, polypropylene as a heat-adhesive resin layer on both sides of a metal layer such as aluminum.
It is composed of a laminated film in which a polyolefin resin layer such as polyethylene or a heat-resistant polyester resin layer is laminated. The outer bag 2 is formed in a bag shape with one side opened by previously bonding two laminated films to each other by thermally bonding the thermo-adhesive resin layers on the end surfaces of the three sides to each other. . Alternatively, a single laminated film may be folded back and the both end faces may be thermally bonded to form a seal portion to form a bag.

【0043】なお、外装袋を構成するラミネートフィル
ムとしては、ラミネートフィルムを構成する金属箔と導
出端子間の絶縁を確保するため、内層側から熱接着性樹
脂層/ポリエステル樹脂層/金属箔/ポリエステル樹脂
層の積層構造を有するラミネートフィルムを用いること
が好ましい。このようなラミネートフィルムを用いるこ
とにより、熱接着時に高融点のポリエステル樹脂層が溶
けずに残るため、導出端子と外装袋の金属箔との離間距
離を確保し、絶縁を確実にすることができる。そのた
め、ラミネートフィルムのポリエステル樹脂層の厚さ
は、5〜100μm程度とすることが好ましい。
In order to secure insulation between the metal foil forming the laminate film and the lead-out terminals, the heat-resinable resin layer / polyester resin layer / metal foil / polyester was used as the laminate film forming the outer package. It is preferable to use a laminate film having a laminated structure of resin layers. By using such a laminated film, the high melting point polyester resin layer remains without melting at the time of thermal bonding, so that a separation distance between the lead terminal and the metal foil of the outer package can be ensured, and insulation can be ensured. . Therefore, the thickness of the polyester resin layer of the laminate film is preferably about 5 to 100 μm.

【0044】本発明における電気化学デバイスは、リチ
ウム二次電池等の電池に限定されるものではなく、これ
と同様な構造を有するキャパシタなどを用いることがで
きる。
The electrochemical device in the present invention is not limited to a battery such as a lithium secondary battery, and a capacitor having a similar structure can be used.

【0045】本発明における電気化学デバイスは、次の
ようなリチウム二次電池、電気二重層キャパシタとして
用いることができる。
The electrochemical device according to the present invention can be used as a lithium secondary battery or an electric double layer capacitor as described below.

【0046】<リチウム二次電池>リチウム二次電池の
構造は特に限定されないが、通常、正極、負極及び高分
子固体電解質から構成され、積層型電池や角型電池等に
適用される。
<Lithium Secondary Battery> Although the structure of the lithium secondary battery is not particularly limited, it is generally composed of a positive electrode, a negative electrode, and a solid polymer electrolyte, and is applied to a stacked battery, a square battery, and the like.

【0047】また、高分子固体電解質と組み合わせる電
極は、リチウム二次電池の電極として公知のものの中か
ら適宜選択して使用すればよく、好ましくは電極活物質
とゲル電解質、必要により導電助剤との組成物を用い
る。
The electrode to be combined with the polymer solid electrolyte may be appropriately selected from those known as electrodes for a lithium secondary battery, and is preferably used as an electrode active material and a gel electrolyte. Is used.

【0048】負極には、炭素材料、リチウム金属、リチ
ウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質を用
い、正極には、リチウムイオンがインターカレート・デ
インターカレート可能な酸化物または炭素材料のような
正極活物質を用いることが好ましい。このような電極を
用いることにより、良好な特性のリチウム二次電池を得
ることができる。
For the negative electrode, a negative electrode active material such as a carbon material, lithium metal, lithium alloy or oxide material is used. For the positive electrode, an oxide or carbon material capable of intercalating / deintercalating lithium ions is used. It is preferable to use such a positive electrode active material as described above. By using such an electrode, a lithium secondary battery having excellent characteristics can be obtained.

【0049】電極活物質として用いる炭素材料は、例え
ば、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、天然あ
るいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラッ
ク、炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉
末として用いられる。中でも黒鉛が好ましく、その平均
粒子径は1〜30μm 、特に5〜25μm であることが
好ましい。平均粒子径が小さすぎると、充放電サイクル
寿命が短くなり、また、容量のばらつき(個体差)が大
きくなる傾向にある。平均粒子径が大きすぎると、容量
のばらつきが著しく大きくなり、平均容量が小さくなっ
てしまう。平均粒子径が大きい場合に容量のばらつきが
生じるのは、黒鉛と集電体との接触や黒鉛同士の接触に
ばらつきが生じるためと考えられる。
The carbon material used as the electrode active material may be appropriately selected from, for example, mesocarbon microbeads (MCMB), natural or artificial graphite, resin fired carbon material, carbon black, carbon fiber and the like. These are used as powders. Above all, graphite is preferred, and its average particle size is preferably 1 to 30 μm, particularly preferably 5 to 25 μm. If the average particle size is too small, the charge / discharge cycle life tends to be short and the variation in capacity (individual difference) tends to be large. If the average particle size is too large, the dispersion of the capacity becomes extremely large, and the average capacity becomes small. It is considered that the capacity variation occurs when the average particle size is large because the contact between the graphite and the current collector and the contact between the graphites vary.

【0050】リチウムイオンがインターカレート・デイ
ンターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む
複合酸化物が好ましく、例えば、LiCoO2、LiM
2 4、LiNiO2、LiV24などが挙げられる。
これらの酸化物の粉末の平均粒子径は1〜40μm 程度
であることが好ましい。
When lithium ions are intercalated on day
Intercalatable oxides include lithium
Complex oxides are preferred, for example, LiCoOTwo, LiM
nTwoO Four, LiNiOTwo, LiVTwoOFourAnd the like.
The average particle size of these oxide powders is about 1 to 40 μm.
It is preferred that

【0051】電極には、必要により導電助剤が添加され
る。導電助剤としては、好ましくは黒鉛、カーボンブラ
ック、炭素繊維、ニッケル、アルミニウム、銅、銀等の
金属が挙げられ、特に黒鉛、カーボンブラックが好まし
い。
A conductive assistant is added to the electrode as necessary. Preferred examples of the conductive auxiliary agent include metals such as graphite, carbon black, carbon fiber, nickel, aluminum, copper, and silver. Particularly, graphite and carbon black are preferable.

【0052】電極組成は、正極では、重量比で、活物
質:導電助剤:ゲル電解質=30〜90:3〜10:1
0〜70の範囲が好ましく、負極では、重量比で、活物
質:導電助剤:ゲル電解質=30〜90:0〜10:1
0〜70の範囲が好ましい。ゲル電解質は、特に限定さ
れず、通常用いられているものを用いればよい。また、
ゲル電解質を含まない電極も好適に用いられる。この場
合、バインダとしてはフッ素樹脂、フッ素ゴム等を用い
ることができ、バインダの量は3〜30質量%程度とす
る。
The electrode composition of the positive electrode is as follows: active material: conductive auxiliary agent: gel electrolyte = 30 to 90: 3 to 10: 1 in weight ratio.
The range of 0 to 70 is preferable. In the negative electrode, active material: conductive auxiliary agent: gel electrolyte = 30 to 90: 0 to 10: 1 by weight ratio.
A range from 0 to 70 is preferred. The gel electrolyte is not particularly limited, and a commonly used gel electrolyte may be used. Also,
An electrode containing no gel electrolyte is also preferably used. In this case, a fluororesin, a fluororubber, or the like can be used as the binder, and the amount of the binder is about 3 to 30% by mass.

【0053】電極の製造は、まず、活物質と必要に応じ
て導電助剤を、ゲル電解質溶液またはバインダ溶液に分
散し、塗布液を調製する。
In the production of the electrode, first, an active material and, if necessary, a conductive auxiliary are dispersed in a gel electrolyte solution or a binder solution to prepare a coating solution.

【0054】そして、この電極塗布液を集電体に塗布す
る。塗布する手段は特に限定されず、集電体の材質や形
状などに応じて適宜決定すればよい。一般に、メタルマ
スク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレー
コート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラ
ビアコート法、スクリーン印刷法等が使用されている。
その後、必要に応じて、平板プレス、カレンダーロール
等により圧延処理を行う。
Then, this electrode coating solution is applied to a current collector. The means for applying is not particularly limited, and may be determined as appropriate according to the material and shape of the current collector. Generally, a metal mask printing method, an electrostatic coating method, a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a doctor blade method, a gravure coating method, a screen printing method, and the like are used.
Thereafter, if necessary, a rolling treatment is performed by a flat plate press, a calender roll, or the like.

【0055】集電体は、電池の使用するデバイスの形状
やケース内への集電体の配置方法などに応じて、適宜通
常の集電体から選択すればよい。一般に、正極にはアル
ミニウム等が、負極には銅、ニッケル等が使用される。
なお、集電体は金属箔、金属メッシュなどが、通常、使
用される。金属箔よりも金属メッシュの方が電極との接
触抵抗が小さくなるが、金属箔でも十分小さな接触抵抗
が得られる。
The current collector may be appropriately selected from ordinary current collectors according to the shape of the device used by the battery and the method of arranging the current collector in the case. Generally, aluminum or the like is used for the positive electrode, and copper, nickel, or the like is used for the negative electrode.
Note that a metal foil, a metal mesh, or the like is generally used as the current collector. Although the metal mesh has lower contact resistance with the electrode than the metal foil, a sufficiently low contact resistance can be obtained even with the metal foil.

【0056】そして、溶媒を蒸発させ、電極を作製す
る。塗布厚は、50〜400μm 程度とすることが好ま
しい。
Then, the solvent is evaporated to produce an electrode. The coating thickness is preferably about 50 to 400 μm.

【0057】高分子膜は、例えば、PEO(ポリエチレ
ンオキシド))系、PAN(ポリアクリロニトリル)
系、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)系等の高分子微
多孔膜を用いることができる。
The polymer film is made of, for example, PEO (polyethylene oxide), PAN (polyacrylonitrile)
And a polymer microporous membrane such as PVDF (polyvinylidene fluoride).

【0058】このような正極、高分子膜、負極をこの順
に積層し、圧着して電池素体とする。
Such a positive electrode, a polymer film, and a negative electrode are laminated in this order and pressed to form a battery body.

【0059】高分子膜に含浸させる電解液は一般に電解
質塩と溶媒よりなる。電解質塩としては、例えば、Li
BF4 、LiPF6 、LiAsF6 、LiSO3
3 、LiClO4 、LiN(SO2 CF32 等のリ
チウム塩が適用できる。
The electrolyte for impregnating the polymer membrane generally comprises an electrolyte salt and a solvent. As the electrolyte salt, for example, Li
BF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSO 3 C
Lithium salts such as F 3 , LiClO 4 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 can be used.

【0060】電解液の溶媒としては、前述の高分子固体
電解質、電解質塩との相溶性が良好なものであれば特に
制限はされないが、リチウム電池等では高い動作電圧で
も分解の起こらない極性有機溶媒、例えば、エチレンカ
ーボネート(略称EC)、プロピレンカーボネート(略
称PC)、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト(略称DMC)、ジエチルカーボネート、エチルメチ
ルカーボネート等のカーボネート類、テトラヒドロフラ
ン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等の環式
エーテル、1,3−ジオキソラン、4−メチルジオキソ
ラン等の環式エーテル、γ−ブチロラクトン等のラクト
ン、スルホラン等が好適に用いられる。3−メチルスル
ホラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキ
シメトキシエタン、エチルジグライム等を用いてもよ
い。
The solvent of the electrolytic solution is not particularly limited as long as it has good compatibility with the above-mentioned solid polymer electrolyte and electrolyte salt, but in a lithium battery or the like, a polar organic solvent which does not decompose even at a high operating voltage. Solvents, for example, carbonates such as ethylene carbonate (abbreviation EC), propylene carbonate (abbreviation PC), butylene carbonate, dimethyl carbonate (abbreviation DMC), diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, etc., tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like A cyclic ether, a cyclic ether such as 1,3-dioxolan, 4-methyldioxolan, a lactone such as γ-butyrolactone, a sulfolane, and the like are preferably used. 3-Methylsulfolane, dimethoxyethane, diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, ethyldiglyme and the like may be used.

【0061】溶媒と電解質塩とで電解液を構成すると考
えた場合の電解質塩の濃度は、好ましくは0.3〜5mo
l/lである。通常、1mol/l辺りで最も高いイオン伝導性
を示す。
When it is considered that the electrolyte is composed of the solvent and the electrolyte salt, the concentration of the electrolyte salt is preferably 0.3 to 5 mol.
l / l. Usually, it exhibits the highest ionic conductivity at around 1 mol / l.

【0062】このような電解液に微多孔性の高分子膜を
浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高
分子固体電解質となる。
When a microporous polymer film is immersed in such an electrolytic solution, the polymer film absorbs the electrolytic solution and gels to form a solid polymer electrolyte.

【0063】高分子固体電解質の組成を共重合体/電解
液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電
解液の比率は40〜90質量%が好ましい。
When the composition of the solid polymer electrolyte is represented by copolymer / electrolyte, the ratio of the electrolyte is preferably 40 to 90% by mass in view of the strength of the membrane and the ionic conductivity.

【0064】<電気二重層キャパシタ>本発明の電気二
重層キャパシタの構造は特に限定されないが、通常、一
対の分極性電極が高分子固体電解質を介して配置されて
おり、分極性電極および高分子固体電解質の周辺部には
絶縁性ガスケットが配置されている。このような電気二
重層キャパシタはペーパー型、積層型等と称されるいず
れのものであってもよい。
<Electric Double Layer Capacitor> Although the structure of the electric double layer capacitor of the present invention is not particularly limited, usually, a pair of polarizable electrodes are arranged via a polymer solid electrolyte, and the polarizable electrode and the polymer An insulating gasket is arranged around the solid electrolyte. Such an electric double layer capacitor may be any type called a paper type, a laminated type, or the like.

【0065】分極性電極としては、活性炭、活性炭素繊
維等を導電性活物質とし、これにバインダとしてフッ素
樹脂、フッ素ゴム等を加える。そして、この混合物をシ
ート状電極に形成したものを用いることが好ましい。バ
インダの量は5〜15質量%程度とする。また、バイン
ダとしてゲル電解質を用いてもよい。
As the polarizable electrode, activated carbon, activated carbon fiber, or the like is used as a conductive active material, and a fluororesin, fluororubber, or the like is added as a binder. Then, it is preferable to use the mixture formed on a sheet-like electrode. The amount of the binder is about 5 to 15% by mass. Further, a gel electrolyte may be used as the binder.

【0066】分極性電極に用いられる集電体は、白金、
導電性ブチルゴム等の導電性ゴムなどであってよく、ま
たアルミニウム、ニッケル等の金属の溶射によって形成
してもよく、上記電極層の片面に金属メッシュを付設し
てもよい。
The current collector used for the polarizable electrode is platinum,
It may be a conductive rubber such as a conductive butyl rubber or the like, may be formed by spraying a metal such as aluminum or nickel, or may be provided with a metal mesh on one surface of the electrode layer.

【0067】電気二重層キャパシタには、上記のような
分極性電極と高分子固体電解質とを組み合わせる。
The electric double layer capacitor is formed by combining the above-mentioned polarizable electrode and a solid polymer electrolyte.

【0068】高分子膜は、例えば、PEO(ポリエチレ
ンオキシド))系、PAN(ポリアクリロニトリル)
系、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)系等の高分子微
多孔膜を用いることができる。
The polymer film is made of, for example, PEO (polyethylene oxide), PAN (polyacrylonitrile)
And a polymer microporous membrane such as PVDF (polyvinylidene fluoride).

【0069】電解質塩としては、(C254 NB
4 、(C253 CH3 NBF4 、(C254 PB
4 等が挙げられる。
As the electrolyte salt, (C 2 H 5 ) 4 NB
F 4 , (C 2 H 5 ) 3 CH 3 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 PB
F 4, and the like.

【0070】電解液に用いる非水溶媒は、公知の種々の
ものであってよく、電気化学的に安定な非水溶媒である
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミ
ド、1,2−ジメトキシエタン、スルホラン単独または
混合溶媒が好ましい。
The non-aqueous solvent used for the electrolytic solution may be various known ones, and propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-
Butyrolactone, acetonitrile, dimethylformamide, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane alone or a mixed solvent is preferred.

【0071】このような非水溶媒系の電解質溶液におけ
る電解質の濃度は、0.1〜3mol/lとすればよい。
The concentration of the electrolyte in such a non-aqueous solvent-based electrolyte solution may be 0.1 to 3 mol / l.

【0072】このような電解液に微多孔性の高分子膜を
浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高
分子固体電解質となる。
When a microporous polymer film is immersed in such an electrolytic solution, the polymer film absorbs the electrolytic solution and gels to form a polymer solid electrolyte.

【0073】高分子固体電解質の組成を共重合体/電解
液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電
解液の比率は40〜90質量%が好ましい。
When the composition of the solid polymer electrolyte is represented by copolymer / electrolyte, the ratio of the electrolyte is preferably 40 to 90% by mass from the viewpoint of the strength of the membrane and the ionic conductivity.

【0074】絶縁性ガスケットとしては、ポリプロピレ
ン、ブチルゴム等の絶縁体を用いればよい。
As the insulating gasket, an insulator such as polypropylene or butyl rubber may be used.

【0075】[0075]

【実施例】以下、本発明について実施例を用いて説明す
る。 <実施例>本実施例で用いるヒューズとして、DC24V 5
A以上であるものを用いた。チップ型のバリスタとして
は、酸化亜鈷を主成分として各種酸化物等を添加物とし
て加え、焼成したものである。バリスタ電圧としては、
4〜6Vのものを用いた。バリスタおよびヒューズから
なる保護素子の配置は図4,5に示すようにした。この
保護素子の大きさは、長さ5mm、幅12mm、高さ2mmで
あった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments. <Example> As a fuse used in this example, DC24V 5
Those with A or more were used. The chip-type varistor is obtained by adding various oxides and the like as additives with oxidized oxide as a main component, followed by firing. As the varistor voltage,
A voltage of 4 to 6 V was used. The arrangement of the protection element composed of the varistor and the fuse was as shown in FIGS. The size of this protection element was 5 mm in length, 12 mm in width, and 2 mm in height.

【0076】<比較例>比較例としてバリスタを熱的に
結合しない状態のヒューズを用いた。この場合ヒューズ
を機能させるために、被対象物の発熱が必要であった。
Comparative Example As a comparative example, a fuse in which a varistor was not thermally coupled was used. In this case, in order for the fuse to function, the object needs to generate heat.

【0077】上記実施例、比較例の保護素子を用いてリ
チウムイオン二次電池の過充電時の特性について評価し
た。結果を表1に示す。
The characteristics of the lithium ion secondary battery at the time of overcharging were evaluated using the protection elements of the above Examples and Comparative Examples. Table 1 shows the results.

【0078】[0078]

【表1】 [Table 1]

【0079】この表からわかるように、本発明実施例に
よる保護素子は、被対象物の熱的な状態にかかわらず、
電池の過充電電圧が4.5V以上に到達すると、バリス
タが機能し、ヒューズが動作して電流が遮断されている
ことがわかる。これに対し、ヒューズのみの場合は、電
流速断の時期により保護できる場合もあれば発火にいた
る場合もあり、保護機能としては確実ではない。
As can be seen from this table, the protection device according to the embodiment of the present invention can be used regardless of the thermal state of the object.
When the overcharge voltage of the battery reaches 4.5 V or more, the varistor functions, the fuse operates, and the current is cut off. On the other hand, in the case of only the fuse, the protection may be performed depending on the time of the current cutoff, or the ignition may occur, and the protection function is not reliable.

【0080】なお、本発明においては、リチウムイオン
二次電池を用いて説明したが、リチウムイオン導電性を
用いる如何なる態様のリチウム系二次電池に対しても適
用できる。また、その他の二次電池、電圧に過電流を保
護を目的とする電子機器に適用できる。
Although the present invention has been described using a lithium ion secondary battery, the present invention can be applied to any lithium secondary battery using lithium ion conductivity. Also, the present invention can be applied to other secondary batteries and electronic devices for the purpose of protecting a voltage from overcurrent.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単な構
成で、回路への負担も少なく、取り付け場所の制約もな
く、過電圧状態のときにも確実に動作可能な電気化学デ
バイス用保護素子を提供することができる。
As described above, according to the present invention, protection for an electrochemical device which can be operated reliably even in an overvoltage state with a simple structure, a small load on a circuit, no restriction on a mounting place, and the like. An element can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電気化学デバイスの等価回路図であ
る。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the electrochemical device of the present invention.

【図2】バリスタの電圧−電流特性を示したグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing voltage-current characteristics of a varistor.

【図3】バリスタの電圧−電流特性を示したグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing voltage-current characteristics of a varistor.

【図4】電気化学デバイスの構造を示した概略側面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic side view showing the structure of an electrochemical device.

【図5】図4の平面図である。FIG. 5 is a plan view of FIG. 4;

【図6】従来の二次電池の保護回路を示すブロック構成
図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional protection circuit for a secondary battery.

【図7】従来の抵抗内蔵型温度ヒューズを用いた二次電
池の保護回路を示すブロック構成図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional protection circuit for a secondary battery using a built-in resistor type thermal fuse.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 外装袋 3 電気化学素子 4 タブ 5 保護素子 6 外部電極 2 outer bag 3 electrochemical element 4 tab 5 protective element 6 external electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E034 CA04 CA07 CA09 DD03 EA08 EC03 5H022 AA09 CC16 KK01 5H029 AJ12 AJ14 AK03 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM07 AM16 DJ05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5E034 CA04 CA07 CA09 DD03 EA08 EC03 5H022 AA09 CC16 KK01 5H029 AJ12 AJ14 AK03 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM07 AM16 DJ05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気化学デバイスを保護する保護素子と
しての電気化学デバイス用保護素子であって、 バリスタと感熱性保護素子とが熱的に結合され、前記バ
リスタの温度上昇により前記感熱性保護素子が動作する
電気化学デバイス用保護素子。
1. A protection element for an electrochemical device as a protection element for protecting an electrochemical device, wherein a varistor and a heat-sensitive protection element are thermally coupled, and a temperature rise of the varistor causes the heat-sensitive protection element. A protective element for electrochemical devices that operates.
【請求項2】 前記バリスタは積層チップバリスタであ
る請求項1の電気化学デバイス用保護素子。
2. The protection device for an electrochemical device according to claim 1, wherein said varistor is a multilayer chip varistor.
【請求項3】 バリスタと感熱性保護素子とは、同一ケ
ース内に封入配置されている請求項1または2の電気化
学デバイス用保護素子。
3. The protection device for an electrochemical device according to claim 1, wherein the varistor and the heat-sensitive protection device are enclosed in the same case.
【請求項4】 前記バリスタと電気化学デバイスとは等
価回路が並列接続となるように接続される請求項1〜3
のいずれかの電気化学デバイス。
4. The varistor and the electrochemical device are connected such that an equivalent circuit is connected in parallel.
Any of the electrochemical devices.
【請求項5】 前記電気化学デバイスがリチウム二次電
池である請求項1〜4のいずれかの電気化学デバイス用
保護素子。
5. The protection device for an electrochemical device according to claim 1, wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
JP2001098193A 2001-03-30 2001-03-30 Protective element for electrochemical device Pending JP2002298829A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001098193A JP2002298829A (en) 2001-03-30 2001-03-30 Protective element for electrochemical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001098193A JP2002298829A (en) 2001-03-30 2001-03-30 Protective element for electrochemical device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002298829A true JP2002298829A (en) 2002-10-11

Family

ID=18951868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001098193A Pending JP2002298829A (en) 2001-03-30 2001-03-30 Protective element for electrochemical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002298829A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005038702A (en) * 2003-07-15 2005-02-10 Sanyo Gs Soft Energy Co Ltd Battery
JP2006313741A (en) * 2005-05-04 2006-11-16 Samsung Sdi Co Ltd Secondary battery
JP2012074401A (en) * 2004-08-20 2012-04-12 Lg Chem Ltd Secondary battery having constant-voltage element
EP2863454A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Electrochemical energy storage device with voltage-dependent intermediate layer
CN110286325A (en) * 2019-07-29 2019-09-27 四川嘉垭汽车科技有限公司 A kind of local sensitivity degree analysis method of lithium ion battery

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005038702A (en) * 2003-07-15 2005-02-10 Sanyo Gs Soft Energy Co Ltd Battery
JP2012074401A (en) * 2004-08-20 2012-04-12 Lg Chem Ltd Secondary battery having constant-voltage element
JP2006313741A (en) * 2005-05-04 2006-11-16 Samsung Sdi Co Ltd Secondary battery
JP4558671B2 (en) * 2005-05-04 2010-10-06 三星エスディアイ株式会社 Secondary battery
US7939191B2 (en) 2005-05-04 2011-05-10 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery and coupling structure thereof
EP2863454A1 (en) * 2013-10-16 2015-04-22 Siemens Aktiengesellschaft Electrochemical energy storage device with voltage-dependent intermediate layer
CN110286325A (en) * 2019-07-29 2019-09-27 四川嘉垭汽车科技有限公司 A kind of local sensitivity degree analysis method of lithium ion battery
CN110286325B (en) * 2019-07-29 2021-07-20 四川嘉垭汽车科技有限公司 Local sensitivity analysis method of lithium ion battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4173674B2 (en) Electrochemical device module
JP6640690B2 (en) Electrode structure, secondary battery, battery pack and vehicle
RU2325006C1 (en) Battery safety device for and battery equipped with this device
US20080241684A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
US20080254355A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6269310B2 (en) Batteries and electronic devices
JP4132588B2 (en) Electrochemical devices
JP2002298825A (en) Method of producing electrochemical device and the electrochemical device
JPH10241665A (en) Electrode and battery using the same
JPH06231749A (en) Electricity storage element
KR100358224B1 (en) Lithium secondary battery
JP6642555B2 (en) Batteries and electronics
JP3999534B2 (en) Electrochemical devices
JP2008159385A (en) Lithium secondary battery
JP2001057184A (en) Electrochemical device and manufacture thereof
JP2002358947A (en) Electrochemical device
JP2002298829A (en) Protective element for electrochemical device
JP2007234545A (en) Nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP4821043B2 (en) Electrochemical devices
JP3878798B2 (en) Electrochemical devices
JP2002245999A (en) Electro-chemical device and case
JP2002324542A (en) Thin battery
KR100654567B1 (en) Safety element for battery and battery with the same
JP4826288B2 (en) Electrochemical devices
JP5017759B2 (en) Electrochemical device separator and electrochemical device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20040601

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080331

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080617