JP2003111269A - 保護回路付き二次電池 - Google Patents
保護回路付き二次電池Info
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- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】安全性の高い二次電池を提供する。
【解決手段】ヒータ１３とダイオード１５を直列接続
し、その直列接続回路に対してサーミスタ１４を並列接
続する。更に、その並列接続回路に対して、フューズ１
１を直列接続し、保護回路６を構成させ、蓄電器７に取
り付けて二次電池５を構成させる。過充電の場合、蓄電
器７の発熱によってサーミスタ１４が昇温し、抵抗値が
増大する。その結果、ヒータ１３に電流が流れ、ヒータ
１３が発熱するとフューズ１１は溶断する。短絡された
場合、ダイオード１５は逆バイアスされ、ヒータ１３に
は電流は流れず、フューズ１１は溶断しない。
し、その直列接続回路に対してサーミスタ１４を並列接
続する。更に、その並列接続回路に対して、フューズ１
１を直列接続し、保護回路６を構成させ、蓄電器７に取
り付けて二次電池５を構成させる。過充電の場合、蓄電
器７の発熱によってサーミスタ１４が昇温し、抵抗値が
増大する。その結果、ヒータ１３に電流が流れ、ヒータ
１３が発熱するとフューズ１１は溶断する。短絡された
場合、ダイオード１５は逆バイアスされ、ヒータ１３に
は電流は流れず、フューズ１１は溶断しない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繰り返し充電が可
能な二次電池の技術分野にかかり、特に、保護回路を内
蔵する二次電池に関する。
能な二次電池の技術分野にかかり、特に、保護回路を内
蔵する二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、保護回路内蔵の二次電池は、
携帯電話や携帯型パーソナルコンピュータに用いられて
おり、充電容量の増大の他、より安全な保護回路が求め
られている。
携帯電話や携帯型パーソナルコンピュータに用いられて
おり、充電容量の増大の他、より安全な保護回路が求め
られている。
【０００３】図３の符号１０１は、従来技術の二次電池
を示しており蓄電器１０７とフューズ１１１とを有して
いる。
を示しており蓄電器１０７とフューズ１１１とを有して
いる。
【０００４】フューズ１１１の一端は、蓄電器１０７の
高電圧側の端子に接続されており、他端は、高電圧側の
外部接続端子１１７に接続されている。蓄電器１０７の
低電圧側の端子は、低電圧側の外部接続端子１１８に接
続されている。
高電圧側の端子に接続されており、他端は、高電圧側の
外部接続端子１１７に接続されている。蓄電器１０７の
低電圧側の端子は、低電圧側の外部接続端子１１８に接
続されている。
【０００５】符号１３０は外部直流電圧源であり、この
外部直流電圧源１３０が外部接続端子１１７、１１８に
接続されると、外部直流電圧源１３０から供給される電
流がフューズ１１１を流れ、蓄電器１０７が充電される
ようになっている。
外部直流電圧源１３０が外部接続端子１１７、１１８に
接続されると、外部直流電圧源１３０から供給される電
流がフューズ１１１を流れ、蓄電器１０７が充電される
ようになっている。
【０００６】一般に、二次電池内の蓄電器が破壊される
と安全性の点で問題があるが、上記のような二次電池１
０１では、外部接続端子１１７、１１８間が短絡された
り、規定電圧以上の電圧が出力される外部直流電圧源が
接続された場合には、フューズ１１１に大電流が流れ、
フューズ１１１が溶断し、蓄電器１０７が保護されるよ
うになっている。
と安全性の点で問題があるが、上記のような二次電池１
０１では、外部接続端子１１７、１１８間が短絡された
り、規定電圧以上の電圧が出力される外部直流電圧源が
接続された場合には、フューズ１１１に大電流が流れ、
フューズ１１１が溶断し、蓄電器１０７が保護されるよ
うになっている。
【０００７】しかしながら、フューズ１１１が溶断する
と、二次電池１０１が使用不能になるため、製造ライン
等で誤って外部接続端子１１７、１１８間を短絡させた
場合、フューズ１１１を交換する必要が生じる。
と、二次電池１０１が使用不能になるため、製造ライン
等で誤って外部接続端子１１７、１１８間を短絡させた
場合、フューズ１１１を交換する必要が生じる。
【０００８】フューズ１１１に替え、温度上昇によって
抵抗値が増大するサーミスタによって保護しようとする
と、サーミスタは回路を完全に切断するものではないた
め、過充電によってサーミスタの抵抗値が増大しても蓄
電器１０７が充電され続けてしまうと言う不都合があ
る。
抵抗値が増大するサーミスタによって保護しようとする
と、サーミスタは回路を完全に切断するものではないた
め、過充電によってサーミスタの抵抗値が増大しても蓄
電器１０７が充電され続けてしまうと言う不都合があ
る。
【０００９】近年では、携帯型コンピュータ等の電子器
機の使用時間を長くするために、高エネルギー密度のリ
チウムイオン電池が好まれているが、リチウムイオン電
池が過充電されると危険な状態になる。
機の使用時間を長くするために、高エネルギー密度のリ
チウムイオン電池が好まれているが、リチウムイオン電
池が過充電されると危険な状態になる。
【００１０】そこでリチウムイオン電池を過電流、過充
電から保護するために、ＩＣとＦＥＴを使用した保護回
路が用いられており、この場合、ＩＣとＦＥＴは繰り返
し使用が可能なことから、製造ラインにおいて短絡して
もＩＣとＦＥＴを交換する必要がないという利点があ
る。
電から保護するために、ＩＣとＦＥＴを使用した保護回
路が用いられており、この場合、ＩＣとＦＥＴは繰り返
し使用が可能なことから、製造ラインにおいて短絡して
もＩＣとＦＥＴを交換する必要がないという利点があ
る。
【００１１】しかしながらＩＣとＦＥＴは、フューズと
は異なり、故障の場合、例えば静電気等で破壊されると
ショートしてしまい、蓄電器を過充電から保護できなく
なるという問題がある。
は異なり、故障の場合、例えば静電気等で破壊されると
ショートしてしまい、蓄電器を過充電から保護できなく
なるという問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、回路が簡単で安全性の高い二次電池を提供する
ことにある。
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、回路が簡単で安全性の高い二次電池を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、繰り返し充放電が可能な蓄
電器と、前記蓄電器に接続され、前記蓄電器の充放電電
流が流れる保護回路とを有する二次電池であって、前記
保護回路は、通電によって発熱するヒータと、前記ヒー
タに直列接続され、外部直流電圧源から前記蓄電器に充
電電流が供給されるときに順バイアスされるダイオード
と、 前記ヒータと前記ダイオードの直列接続回路に対
して並列接続され、温度上昇によって抵抗値が増大する
サーミスタと、前記直列接続回路と前記サーミスタの並
列接続回路に対して直列接続されたフューズとを有する
二次電池である。請求項２記載の発明は、前記保護回路
は前記蓄電器に取り付けられ、前記サーミスタは前記蓄
電器の温度上昇によって昇温するように構成された請求
項１記載の二次電池である。請求項３記載の発明は、前
記フューズは、前記ヒータの発熱によって温度上昇し、
溶断するように構成された請求項１又は請求項２のいず
れか１項記載の二次電池である。
に、請求項１記載の発明は、繰り返し充放電が可能な蓄
電器と、前記蓄電器に接続され、前記蓄電器の充放電電
流が流れる保護回路とを有する二次電池であって、前記
保護回路は、通電によって発熱するヒータと、前記ヒー
タに直列接続され、外部直流電圧源から前記蓄電器に充
電電流が供給されるときに順バイアスされるダイオード
と、 前記ヒータと前記ダイオードの直列接続回路に対
して並列接続され、温度上昇によって抵抗値が増大する
サーミスタと、前記直列接続回路と前記サーミスタの並
列接続回路に対して直列接続されたフューズとを有する
二次電池である。請求項２記載の発明は、前記保護回路
は前記蓄電器に取り付けられ、前記サーミスタは前記蓄
電器の温度上昇によって昇温するように構成された請求
項１記載の二次電池である。請求項３記載の発明は、前
記フューズは、前記ヒータの発熱によって温度上昇し、
溶断するように構成された請求項１又は請求項２のいず
れか１項記載の二次電池である。
【００１４】本発明は上記のように構成されており、負
荷を接続する外部接続端子と蓄電器の間に保護回路が設
けられており、蓄電器の充放電電流は保護回路を流れる
ようになっている。
荷を接続する外部接続端子と蓄電器の間に保護回路が設
けられており、蓄電器の充放電電流は保護回路を流れる
ようになっている。
【００１５】蓄電器を充電する場合、ダイオードが順バ
イアスされるが、常温では、ヒータの抵抗はサーミスタ
よりも高いため、充電電流は主としてサーミスタに流れ
る。蓄電器が過充電されると蓄電器が昇温し、その熱に
よってサーミスタが加熱され、サーミスタの抵抗値が増
大し、ヒータの抵抗値よりも大きくなる。
イアスされるが、常温では、ヒータの抵抗はサーミスタ
よりも高いため、充電電流は主としてサーミスタに流れ
る。蓄電器が過充電されると蓄電器が昇温し、その熱に
よってサーミスタが加熱され、サーミスタの抵抗値が増
大し、ヒータの抵抗値よりも大きくなる。
【００１６】この状態では主としてヒータに電流が流
れ、ヒータが発熱するので、その熱によってフューズが
溶断される。
れ、ヒータが発熱するので、その熱によってフューズが
溶断される。
【００１７】二次電池が短絡された場合はダイオードが
逆バイアスされ、ヒータに電流は流れないのでフューズ
は溶断しない。
逆バイアスされ、ヒータに電流は流れないのでフューズ
は溶断しない。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１の符号５は、本発明の一例の
二次電池を示している。この二次電池５は、保護回路６
と、蓄電器７と、外部接続端子２５と、接地端子２９と
を有している。
二次電池を示している。この二次電池５は、保護回路６
と、蓄電器７と、外部接続端子２５と、接地端子２９と
を有している。
【００１９】保護回路６は、内部入出力端子２１と、外
部入出力端子２２と、フューズ１１と、ヒータ１３と、
サーミスタ１４と、ダイオード１５とを有している。
部入出力端子２２と、フューズ１１と、ヒータ１３と、
サーミスタ１４と、ダイオード１５とを有している。
【００２０】ダイオード１５のアノード端子には、ヒー
タ１３の一端が接続されており、カソード端子は、内部
入出力端子２１に接続されている。
タ１３の一端が接続されており、カソード端子は、内部
入出力端子２１に接続されている。
【００２１】ヒータ１３の他端は、フューズ１１の一端
に接続されており、該フューズ１１の他端は外部入出力
端子２２に接続されている。
に接続されており、該フューズ１１の他端は外部入出力
端子２２に接続されている。
【００２２】サーミスタ１４の一端は、フューズ１１と
ヒータ１３とが接続された部分に接続されており、他端
は内部入出力端子２１に接続されている。従って、サー
ミスタ１４は、ヒータ１３とダイオード１５の直列接続
回路に並列接続されている。符号２３は、フューズ１１
とヒータ１３とが接続された部分であり、後述する中間
電極層である。
ヒータ１３とが接続された部分に接続されており、他端
は内部入出力端子２１に接続されている。従って、サー
ミスタ１４は、ヒータ１３とダイオード１５の直列接続
回路に並列接続されている。符号２３は、フューズ１１
とヒータ１３とが接続された部分であり、後述する中間
電極層である。
【００２３】蓄電器７は、リチウムイオン電池やニッケ
ル水素電池等の二次電池であり、その高電圧側の端子は
内部入出力端子２１に接続されている。
ル水素電池等の二次電池であり、その高電圧側の端子は
内部入出力端子２１に接続されている。
【００２４】保護回路６は蓄電器７に固定されており、
一つの筺体内に納められている。外部接続端子２５と接
地端子２９は筺体の外部に取り出された電気的な接触部
材であり、外部接続端子２５は、保護回路６の外部入出
力端子２２に接続されている。
一つの筺体内に納められている。外部接続端子２５と接
地端子２９は筺体の外部に取り出された電気的な接触部
材であり、外部接続端子２５は、保護回路６の外部入出
力端子２２に接続されている。
【００２５】また、接地端子２９は蓄電器７の低電圧側
の端子に接続されており、充電時は、直流電圧源を外部
接続端子２５と接地端子２９に接続して二次電池５を充
電し、使用時にはノートパソコン等の負荷３０に装着
し、負荷３０の端子を外部接続端子２５と接地端子２９
に接続し、負荷３０に電力を供給するようになってい
る。
の端子に接続されており、充電時は、直流電圧源を外部
接続端子２５と接地端子２９に接続して二次電池５を充
電し、使用時にはノートパソコン等の負荷３０に装着
し、負荷３０の端子を外部接続端子２５と接地端子２９
に接続し、負荷３０に電力を供給するようになってい
る。
【００２６】次に、保護回路６の内部構成を説明する。
図２(ａ)は保護回路６の平面図、同図(ｂ)はそのＡ−Ａ
線截断面図、同図(ｃ)はＢ−Ｂ線截断面図である。
図２(ａ)は保護回路６の平面図、同図(ｂ)はそのＡ−Ａ
線截断面図、同図(ｃ)はＢ−Ｂ線截断面図である。
【００２７】図２(ａ)〜(ｃ)を参照し、保護回路６は、
アルミナから成り、厚さ約０．５ｍｍ程度の絶縁基板２
０を有している。
アルミナから成り、厚さ約０．５ｍｍ程度の絶縁基板２
０を有している。
【００２８】この絶縁基板２０の裏面は、接着剤によっ
て蓄電器７に貼付されており、絶縁基板２０の表面に
は、銀ペースト(ＱＳ１７４、デュポン(株)社製)と酸化
ルテニウム系の抵抗ペースト(ＤＰ１９００、デュポン
(株)社製)とが所定パターンに塗布され８７０℃、３０
分間焼成され、銀ペーストによって、内部入出力端子２
１と、外部入出力端子２と、２本の配線２７1、２７2と
が形成されており、抵抗ペーストによってヒータ１３が
形成されている。
て蓄電器７に貼付されており、絶縁基板２０の表面に
は、銀ペースト(ＱＳ１７４、デュポン(株)社製)と酸化
ルテニウム系の抵抗ペースト(ＤＰ１９００、デュポン
(株)社製)とが所定パターンに塗布され８７０℃、３０
分間焼成され、銀ペーストによって、内部入出力端子２
１と、外部入出力端子２と、２本の配線２７1、２７2と
が形成されており、抵抗ペーストによってヒータ１３が
形成されている。
【００２９】２本の配線２７1、２７2のうち、一本の配
線２７1は内部入出力端子２１に接続され、他方の配線
２７2はヒータ１３に接続されている。内部入出力端子
２１と外部入出力端子２２同士や、２本の配線２７1、
２７2の同士は分離されている。
線２７1は内部入出力端子２１に接続され、他方の配線
２７2はヒータ１３に接続されている。内部入出力端子
２１と外部入出力端子２２同士や、２本の配線２７1、
２７2の同士は分離されている。
【００３０】次に、ヒータ１３の表面にシリカ系絶縁ペ
ースト(ＡＰ５３６４、デュポン(株)製)を塗布し、５０
０℃、３０分間の焼成によって絶縁層２４を形成した。
この絶縁層２４は、ヒータ１３と配線２７1とが接続さ
れた部分を覆っている。ヒータ１３と配線膜２７1とが
接続された部分とは反対側の部分の表面は露出してい
る。
ースト(ＡＰ５３６４、デュポン(株)製)を塗布し、５０
０℃、３０分間の焼成によって絶縁層２４を形成した。
この絶縁層２４は、ヒータ１３と配線２７1とが接続さ
れた部分を覆っている。ヒータ１３と配線膜２７1とが
接続された部分とは反対側の部分の表面は露出してい
る。
【００３１】次に、絶縁層２４の表面とヒータ１３の露
出した表面とに上記配線２７1、２７2等を構成する銀ペ
ーストと同じ銀ペーストを塗布し、焼成して中間電極層
２３を形成した。焼成条件は配線２７1、２７2等を形成
したときと同じ温度、時間である。
出した表面とに上記配線２７1、２７2等を構成する銀ペ
ーストと同じ銀ペーストを塗布し、焼成して中間電極層
２３を形成した。焼成条件は配線２７1、２７2等を形成
したときと同じ温度、時間である。
【００３２】この中間電極層２３はヒータ１３の露出面
でヒータ１３と電気的に接続されている。
でヒータ１３と電気的に接続されている。
【００３３】次に、内部入出力端子２１の一隅の上に、
予め下記工程によって作製したサーミスタ１４を配置す
る。
予め下記工程によって作製したサーミスタ１４を配置す
る。
【００３４】サーミスタ１４の製造工程を説明する。ポ
リエチレン(日本ポリケム(株)製、商品名ＬＣ５００)５
７容量部と、エチレン−エチルアクリレートコポリマー
(ＥＥＡ：日本ユニカー(株)製、商品名ＮＵＣ６１７０)
３容量部と、導電粒子(日本カーボン(株)製、商品名Ｐ
Ｃ１０２０の樹脂粒子に無電解メッキを施した粒子)４
０容量部とを、ニーダーを用いて１６０℃で混練りした
後、３５μｍ厚の電解ニッケル箔(福田金属箔(株)製)で
挟み、ホットプレスで１６０℃、５ｋｇ／ｃｍ2、６０
秒の条件で加圧し、厚さ４００μｍに成形し、サーミス
タ原反を得た。
リエチレン(日本ポリケム(株)製、商品名ＬＣ５００)５
７容量部と、エチレン−エチルアクリレートコポリマー
(ＥＥＡ：日本ユニカー(株)製、商品名ＮＵＣ６１７０)
３容量部と、導電粒子(日本カーボン(株)製、商品名Ｐ
Ｃ１０２０の樹脂粒子に無電解メッキを施した粒子)４
０容量部とを、ニーダーを用いて１６０℃で混練りした
後、３５μｍ厚の電解ニッケル箔(福田金属箔(株)製)で
挟み、ホットプレスで１６０℃、５ｋｇ／ｃｍ2、６０
秒の条件で加圧し、厚さ４００μｍに成形し、サーミス
タ原反を得た。
【００３５】そのサーミスタ原反を２ｍｍ×２ｍｍの大
きさに切断し、サーミスタ１４とした。電解ニッケル箔
から成るサーミスタ１４の２個の電極のうち下側の電極
は内部入出力端子２１に電気的に接続されている。
きさに切断し、サーミスタ１４とした。電解ニッケル箔
から成るサーミスタ１４の２個の電極のうち下側の電極
は内部入出力端子２１に電気的に接続されている。
【００３６】次いで、一枚の低融点金属箔２８の中央を
中間電極層２３の表面に接続し、一端をサーミスタ１４
の上側の電極に接続し、他端を外部入出力端子２２の表
面に接続すると、低融点金属箔２８によって、サーミス
タ１４は中間電極層２３に電気的に接続され、この中間
電極層２３は外部入出力端子２２に電気的に接続され
る。
中間電極層２３の表面に接続し、一端をサーミスタ１４
の上側の電極に接続し、他端を外部入出力端子２２の表
面に接続すると、低融点金属箔２８によって、サーミス
タ１４は中間電極層２３に電気的に接続され、この中間
電極層２３は外部入出力端子２２に電気的に接続され
る。
【００３７】低融点金属箔２８は、鉛、すず、アンチモ
ン、又はそれらの合金から成り、低温で溶断する性質を
有している。低融点金属箔２６のうち、外部入出力端子
２２と中間電極層２３の間の部分によってフューズ１１
が構成されている。また、サーミスタ１４と中間電極層
２３の間の部分１２でもフューズが構成されるが、この
フューズはサーミスタ１４に直列接続されるため動作し
ないため、図１の回路図からは省略してある。
ン、又はそれらの合金から成り、低温で溶断する性質を
有している。低融点金属箔２６のうち、外部入出力端子
２２と中間電極層２３の間の部分によってフューズ１１
が構成されている。また、サーミスタ１４と中間電極層
２３の間の部分１２でもフューズが構成されるが、この
フューズはサーミスタ１４に直列接続されるため動作し
ないため、図１の回路図からは省略してある。
【００３８】最後に、２本の配線２７1、２７2を跨いだ
状態でダイオード１５を配置し、該ダイオード１５のア
ノード電極をヒータ１３側の配線２７2に接続し、カソ
ード電極側を内部入出力端子２１側に接続すると、保護
回路６が得られる。
状態でダイオード１５を配置し、該ダイオード１５のア
ノード電極をヒータ１３側の配線２７2に接続し、カソ
ード電極側を内部入出力端子２１側に接続すると、保護
回路６が得られる。
【００３９】サーミスタ１４の常温での抵抗値は２０ｍ
Ω程度であり、９０℃では５Ω程度に増大する。ヒータ
１３の抵抗値は温度による影響が小さく、１Ω程度であ
る。
Ω程度であり、９０℃では５Ω程度に増大する。ヒータ
１３の抵抗値は温度による影響が小さく、１Ω程度であ
る。
【００４０】負荷３０に替え、この二次電池５の外部接
続端子２５と接地端子２６とを外部直流電圧源に接続
し、蓄電器７を充電する場合、ダイオード１５は順バイ
アスされるが、サーミスタ１４の抵抗はヒータ１３とダ
イオード１５の直列接続回路の抵抗よりも小さいため、
直流電圧源から供給される電流はサーミスタ１４を通っ
て流れ、内部入出力端子２１から蓄電器７内に流れ込
み、二次電池７が充電される。
続端子２５と接地端子２６とを外部直流電圧源に接続
し、蓄電器７を充電する場合、ダイオード１５は順バイ
アスされるが、サーミスタ１４の抵抗はヒータ１３とダ
イオード１５の直列接続回路の抵抗よりも小さいため、
直流電圧源から供給される電流はサーミスタ１４を通っ
て流れ、内部入出力端子２１から蓄電器７内に流れ込
み、二次電池７が充電される。
【００４１】外部直流電圧源の出力電圧が規定値である
場合は、蓄電池７の電圧は外部直流電圧源の出力電圧と
同程度の電圧まで上昇すると電流は流れなくなり、充電
は終了する。
場合は、蓄電池７の電圧は外部直流電圧源の出力電圧と
同程度の電圧まで上昇すると電流は流れなくなり、充電
は終了する。
【００４２】外部直流電圧源の出力電圧が規定値よりも
大きい場合は、蓄電器７は過充電状態となり、蓄電器７
の電圧は規定値よりも上昇する。
大きい場合は、蓄電器７は過充電状態となり、蓄電器７
の電圧は規定値よりも上昇する。
【００４３】保護回路６は蓄電器７に密着されており、
保護回路６と蓄電器７とは、高い熱結合で固定されてい
る。蓄電器７が規定電圧以上に充電され、温度上昇する
と、サーミスタ１４は蓄電器７と同じ温度に昇温する。
保護回路６と蓄電器７とは、高い熱結合で固定されてい
る。蓄電器７が規定電圧以上に充電され、温度上昇する
と、サーミスタ１４は蓄電器７と同じ温度に昇温する。
【００４４】このサーミスタ１４の抵抗値は、９０℃で
５Ω程度まで上昇するように設定されており、過充電状
態ではサーミスタ１４の抵抗値の方がダイオード１５と
ヒータ１３の直列接続回路の抵抗値よりも大きくなって
いる。
５Ω程度まで上昇するように設定されており、過充電状
態ではサーミスタ１４の抵抗値の方がダイオード１５と
ヒータ１３の直列接続回路の抵抗値よりも大きくなって
いる。
【００４５】従って、過充電状態では、外部直流電圧源
から供給される電流は、抵抗１３とダイオード１５を通
って流れ、ヒータ１３は、流れる電流によって発熱す
る。ヒータ１３に生じた熱は、中間電極層２３を介して
低融点金属箔２６に伝わり、その結果、低融点金属箔２
６の一部で構成されるヒータ１１が溶断すると、外部入
出力端子２２と中間電極層２３との間は開放状態にな
り、蓄電器７に流れる電流は停止する。
から供給される電流は、抵抗１３とダイオード１５を通
って流れ、ヒータ１３は、流れる電流によって発熱す
る。ヒータ１３に生じた熱は、中間電極層２３を介して
低融点金属箔２６に伝わり、その結果、低融点金属箔２
６の一部で構成されるヒータ１１が溶断すると、外部入
出力端子２２と中間電極層２３との間は開放状態にな
り、蓄電器７に流れる電流は停止する。
【００４６】この場合、フューズ１１の溶断は過充電状
態が解消されても元に戻らないため、過充電された蓄電
器７は外部接続端子２５から切り離されるので安全性が
確保される。
態が解消されても元に戻らないため、過充電された蓄電
器７は外部接続端子２５から切り離されるので安全性が
確保される。
【００４７】他方、蓄電器７が充電された状態で誤って
外部接続端子２５と接地端子２６とを短絡させた場合、
ダイオード１５が逆バイアスされ、ヒータ１３には短絡
電流は流れず、サーミスタ１４に流れ、サーミスタ１４
は短絡電流によって自己発熱し、５Ω以上に抵抗値が上
昇すると電流は小さくなる。
外部接続端子２５と接地端子２６とを短絡させた場合、
ダイオード１５が逆バイアスされ、ヒータ１３には短絡
電流は流れず、サーミスタ１４に流れ、サーミスタ１４
は短絡電流によって自己発熱し、５Ω以上に抵抗値が上
昇すると電流は小さくなる。
【００４８】この場合、フューズ１１は溶断しないの
で、短絡状態が解除されると元の状態に戻る。
で、短絡状態が解除されると元の状態に戻る。
【００４９】なお、上記実施例では、低融点金属箔２６
に、スズ・アンチモン合金を使用したが、本発明はそれ
に限定されるものではない。例えば、ビスマス・スズ・
鉛合金(Ｂｉ：Ｓｎ：Ｐｂ＝５２．５：３２．０：１
５．５、液相点９５℃)や、スズ・銀合金(Ｓｎ：Ａｇ＝
９７．５：２．５、液相点２２６℃)等の低融点金属を
用いることができる。
に、スズ・アンチモン合金を使用したが、本発明はそれ
に限定されるものではない。例えば、ビスマス・スズ・
鉛合金(Ｂｉ：Ｓｎ：Ｐｂ＝５２．５：３２．０：１
５．５、液相点９５℃)や、スズ・銀合金(Ｓｎ：Ａｇ＝
９７．５：２．５、液相点２２６℃)等の低融点金属を
用いることができる。
【００５０】
【発明の効果】少ない部品数で過電流と過充電の両方を
保護できる。過充電の場合はフューズが溶断し、蓄電器
が外部接続端子から切り離されるが、短絡された場合は
フューズは溶断せず、短絡状態が解除されると元の状態
に復帰する。
保護できる。過充電の場合はフューズが溶断し、蓄電器
が外部接続端子から切り離されるが、短絡された場合は
フューズは溶断せず、短絡状態が解除されると元の状態
に復帰する。
【図１】本発明の二次電池を説明するためのブロック図
【図２】(ａ)：その二次電池の平面図 (ｂ)：そのＡ
−Ａ線切断面図 (ｃ)：そのＢ−Ｂ線切断面図
−Ａ線切断面図 (ｃ)：そのＢ−Ｂ線切断面図
【図３】従来技術の二次電池を説明するための図
７……蓄電器
６……保護回路
１１……フューズ
１３……ヒータ
１４……サーミスタ
１５……ダイオード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月２４日（２００１．１０．
２４）
２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】そこでリチウムイオン電池を過電流、過充
電から保護するために、ＩＣとＦＥＴを使用した保護回
路が用いられており、この場合、ＩＣとＦＥＴは繰り返
し使用が可能なことから、製造ラインにおいて短絡して
もＩＣとＦＥＴを交換する必要がないという利点があ
る。
電から保護するために、ＩＣとＦＥＴを使用した保護回
路が用いられており、この場合、ＩＣとＦＥＴは繰り返
し使用が可能なことから、製造ラインにおいて短絡して
もＩＣとＦＥＴを交換する必要がないという利点があ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】 しかしながらＩＣとＦＥＴは、フューズ
とは異なり、故障の場合、例えば静電気等で破壊される
とショートしてしまい、蓄電器を過充電から保護できな
くなるという問題がある。
とは異なり、故障の場合、例えば静電気等で破壊される
とショートしてしまい、蓄電器を過充電から保護できな
くなるという問題がある。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 田村 久弥
栃木県鹿沼市さつき町12−３ ソニーケミ
カル株式会社第２工場内
(72)発明者 古田 和隆
栃木県鹿沼市さつき町12−３ ソニーケミ
カル株式会社第２工場内
Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 FA04 GA09
5G053 AA01 AA02 AA09 AA14 BA08
CA01 EC05 FA06
5H022 AA00 BB03 CC10 KK01
Claims (3)
- 【請求項１】繰り返し充放電が可能な蓄電器と、 前記蓄電器に接続され、前記蓄電器の充放電電流が流れ
る保護回路とを有する二次電池であって、 前記保護回路は、 通電によって発熱するヒータと、 前記ヒータに直列接続され、外部直流電圧源から前記蓄
電器に充電電流が供給されるときに順バイアスされるダ
イオードと、 前記ヒータと前記ダイオードの直列接続回路に対して並
列接続され、温度上昇によって抵抗値が増大するサーミ
スタと、 前記直列接続回路と前記サーミスタの並列接続回路に対
して直列接続されたフューズとを有する二次電池。 - 【請求項２】前記保護回路は前記蓄電器に取り付けら
れ、前記サーミスタは前記蓄電器の温度上昇によって昇
温するように構成された請求項１記載の二次電池。 - 【請求項３】前記フューズは、前記ヒータの発熱によっ
て温度上昇し、溶断するように構成された請求項１又は
請求項２のいずれか１項記載の二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP2001306048A JP3699381B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 保護回路付き二次電池 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001306048A JP3699381B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 保護回路付き二次電池 |
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|---|---|
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| JP3699381B2 JP3699381B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=19125748
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001306048A Expired - Fee Related JP3699381B2 (ja) | 2001-10-02 | 2001-10-02 | 保護回路付き二次電池 |
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| JP (1) | JP3699381B2 (ja) |
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| KR20140017043A (ko) * | 2012-07-24 | 2014-02-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전류차단장치와 이를 구비하는 배터리 팩 |
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| KR101601151B1 (ko) * | 2013-10-17 | 2016-03-08 | 주식회사 엘지화학 | 못이 이차전지를 관통했을 때의 과전류 시뮬레이션 방법 및 그 프로그램을 저장한 기록매체 |
| US9495493B2 (en) * | 2013-11-25 | 2016-11-15 | Lg Chem, Ltd. | Overcurrent simulation method when nail penetrates secondary battery and recording medium storing the program |
| US10622680B2 (en) | 2017-04-06 | 2020-04-14 | International Business Machines Corporation | High charge rate, large capacity, solid-state battery |
| CN109494419B (zh) * | 2018-12-12 | 2021-03-09 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 一种动力电池热失控监测装置 |
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| EP1149744A3 (en) * | 1994-06-22 | 2001-12-19 | Intra Development A/S | Anti-theft battery |
| JP3185962B2 (ja) | 1995-02-28 | 2001-07-11 | ソニーケミカル株式会社 | 保護回路及び保護素子 |
| KR100193736B1 (ko) | 1996-09-17 | 1999-06-15 | 윤종용 | 배터리 보호 기능을 갖는 배터리 팩 |
| JP3692042B2 (ja) | 2001-02-06 | 2005-09-07 | ソニーケミカル株式会社 | 保護回路付き二次電池 |
-
2001
- 2001-10-02 JP JP2001306048A patent/JP3699381B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-01 US US10/262,232 patent/US7163757B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US20030064257A1 (en) | 2003-04-03 |
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