JP2003178745A - サーモプロテクタが装着された二次電池 - Google Patents
サーモプロテクタが装着された二次電池Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 サーモプロテクタが装着された二次電池を提
供する。 【解決手段】 正極板、セパレータ、負極板の順に巻回
された電池部３１と、電池部３１が収容される空間を提
供するカン３２と、カン３２の上部に結合されるキャッ
プアセンブリ３３と、カン３２の内部に設けられるもの
であり、電池部３１から引出された電極リードとキャッ
プアセンブリ３３に引出された電極端子３６とを相互通
電させ、過充電時に電流の流れを遮断するサーモプロテ
クタ４０とを含み、電池の過充電により内部の温度が上
昇すればサーモプロテクタ４０がこれを正確に感知して
電流を完全に遮断することにより、熱暴走などに連結さ
れずに電池の安全性を信頼できる。
供する。 【解決手段】 正極板、セパレータ、負極板の順に巻回
された電池部３１と、電池部３１が収容される空間を提
供するカン３２と、カン３２の上部に結合されるキャッ
プアセンブリ３３と、カン３２の内部に設けられるもの
であり、電池部３１から引出された電極リードとキャッ
プアセンブリ３３に引出された電極端子３６とを相互通
電させ、過充電時に電流の流れを遮断するサーモプロテ
クタ４０とを含み、電池の過充電により内部の温度が上
昇すればサーモプロテクタ４０がこれを正確に感知して
電流を完全に遮断することにより、熱暴走などに連結さ
れずに電池の安全性を信頼できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池に係り、よ
り詳細にはカン内部の温度を感知して電流を遮断可能な
サーモプロテクタが装着された二次電池に関する。
り詳細にはカン内部の温度を感知して電流を遮断可能な
サーモプロテクタが装着された二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池は充放電が可能な電池
であり、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池や、
ニッケル−メタルヒドリド（Ｎｉ−ＭＨ）電池に比べて
作動電圧と、単位重量当たりエネルギー密度が高いとい
う側面から急速に発展している。リチウム二次電池は電
解液の種類により液体電解質電池と、高分子電解質電池
とに分類される。一般的には、液体電解質を使用する電
池をリチウムイオン電池と言い、高分子電解質を使用す
る電池をリチウムポリマ電池と言う。
であり、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池や、
ニッケル−メタルヒドリド（Ｎｉ−ＭＨ）電池に比べて
作動電圧と、単位重量当たりエネルギー密度が高いとい
う側面から急速に発展している。リチウム二次電池は電
解液の種類により液体電解質電池と、高分子電解質電池
とに分類される。一般的には、液体電解質を使用する電
池をリチウムイオン電池と言い、高分子電解質を使用す
る電池をリチウムポリマ電池と言う。
【０００３】かかるリチウム二次電池は安全性において
さまざまな問題点にさらされている。
さまざまな問題点にさらされている。
【０００４】すなわち、リチウムイオン電池は負極にカ
ーボン系素材、正極にリチウム系酸化物、電解液に有機
溶媒電解質を使用する。電池が過充電される場合には、
正極で電解液の分解が生じ、負極でリチウム金属が析出
される。それにより、電池の特性が劣化し、また発熱や
発火が心配される。
ーボン系素材、正極にリチウム系酸化物、電解液に有機
溶媒電解質を使用する。電池が過充電される場合には、
正極で電解液の分解が生じ、負極でリチウム金属が析出
される。それにより、電池の特性が劣化し、また発熱や
発火が心配される。
【０００５】リチウムポリマ電池は充放電時に局部的に
過熱されるために熱に弱い高分子電解質が部分的に溶解
したり軟化する。従って、電流と電位とが均一ではなく
なって短絡の原因となり、火災と爆発との危険性を抱い
ている。
過熱されるために熱に弱い高分子電解質が部分的に溶解
したり軟化する。従って、電流と電位とが均一ではなく
なって短絡の原因となり、火災と爆発との危険性を抱い
ている。
【０００６】一般的に、発火や発熱を招く電池の機構は
内部短絡と、熱暴走とに分類されうる。かかる危険性を
除去するために、電池はさまざまな形態の保護素子を装
着している。
内部短絡と、熱暴走とに分類されうる。かかる危険性を
除去するために、電池はさまざまな形態の保護素子を装
着している。
【０００７】特許公開１９９９−６７１８８号公報に開
示された二次電池はかかる保護素子を装着した場合を開
示している。それを説明すれば次の通りである。
示された二次電池はかかる保護素子を装着した場合を開
示している。それを説明すれば次の通りである。
【０００８】図１は負極用リード端子１０を示したもの
である。
である。
【０００９】図面を参照すれば、前記リード端子１０は
充電回路用リード片１１と、集電体側リード片１２と、
前記集電体側リード片１２から分岐された放電回路用リ
ード片１３と、前記充電回路用リード片１１と集電体側
リード片１２間に設けられるヒューズ１４とを含む。前
記リード片１１ないし１３と、ヒューズ１４とは複数の
樹脂フィルム１５間に介在される。
充電回路用リード片１１と、集電体側リード片１２と、
前記集電体側リード片１２から分岐された放電回路用リ
ード片１３と、前記充電回路用リード片１１と集電体側
リード片１２間に設けられるヒューズ１４とを含む。前
記リード片１１ないし１３と、ヒューズ１４とは複数の
樹脂フィルム１５間に介在される。
【００１０】前記リード端子１０を使用したリチウム二
次電池は図２に示された通りである。
次電池は図２に示された通りである。
【００１１】図面を参照すれば、電池は電池部１９と、
前記電池部１９が収容されるケース２０とを含む。前記
電池部１９は公知の如く正極シートと、セパレータと、
負極シートとが巻回されている。
前記電池部１９が収容されるケース２０とを含む。前記
電池部１９は公知の如く正極シートと、セパレータと、
負極シートとが巻回されている。
【００１２】前記電池部１９には負極シートに付着され
た負極用リード端子１０のうち充電回路用リード片１１
と、放電回路用リード片１３とが突出されている。そし
て、正極シートに付着された正極用リード端子２５が樹
脂フィルム２６に固定されて突出されている。
た負極用リード端子１０のうち充電回路用リード片１１
と、放電回路用リード片１３とが突出されている。そし
て、正極シートに付着された正極用リード端子２５が樹
脂フィルム２６に固定されて突出されている。
【００１３】前記のような構造を有する二次電池は過充
電により発熱すれば、前記負極用リード端子１０に内蔵
されているヒューズ１４も同時に昇温する。そして、そ
の温度が、例えば１３０℃まで上昇すれば、前記ヒュー
ズ１４は溶けて切れる。それにより、前記充電回路用リ
ード片１１は集電体側リード片１２との通電がなされ
ず、充電電流が遮断される。
電により発熱すれば、前記負極用リード端子１０に内蔵
されているヒューズ１４も同時に昇温する。そして、そ
の温度が、例えば１３０℃まで上昇すれば、前記ヒュー
ズ１４は溶けて切れる。それにより、前記充電回路用リ
ード片１１は集電体側リード片１２との通電がなされ
ず、充電電流が遮断される。
【００１４】ところで、前述のリチウム二次電池は次の
ような問題点を有する。
ような問題点を有する。
【００１５】前記ヒューズ１４は樹脂フィルム１５内に
密封されてケース２０の内部に挿入されている。この
時、前記ヒューズ１４はその厚さにより前記樹脂フィル
ム１５との間に若干の間隙が存在するようになる。前記
ケース２０内には電解質が存在するので、前記ヒューズ
１４は間隙を通じて入り込んだ電解質により物性が変化
する。それにより、ヒューズ１４は特定の温度で正確に
作動し難い。その結果、二次電池の安全性を信頼できな
くなる。
密封されてケース２０の内部に挿入されている。この
時、前記ヒューズ１４はその厚さにより前記樹脂フィル
ム１５との間に若干の間隙が存在するようになる。前記
ケース２０内には電解質が存在するので、前記ヒューズ
１４は間隙を通じて入り込んだ電解質により物性が変化
する。それにより、ヒューズ１４は特定の温度で正確に
作動し難い。その結果、二次電池の安全性を信頼できな
くなる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解決するためのものであり、電池の過充電時に
電流を完全に遮断できる保護素子がケースの内部に装着
されて電池の安全性を向上させるように構造が改善され
たサーモプロテクタが装着された二次電池を提供すると
ころにその目的がある。
問題点を解決するためのものであり、電池の過充電時に
電流を完全に遮断できる保護素子がケースの内部に装着
されて電池の安全性を向上させるように構造が改善され
たサーモプロテクタが装着された二次電池を提供すると
ころにその目的がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために本発明の一側面によるサーモプロテクタが装
着された二次電池は、正極板、セパレータ、負極板の順
に巻回された電池部と、前記電池部が収容される空間を
提供し、電解液が注入されたカンと、前記カンの上部に
結合されるキャップアセンブリと、前記カンの内部に設
けられ、前記電池部から引出された電極リードと前記キ
ャップアセンブリに引出された電極端子とを相互通電さ
せ、過充電時に電流の流れを選択的に遮断するサーモプ
ロテクタとを含むことを特徴とする。
するために本発明の一側面によるサーモプロテクタが装
着された二次電池は、正極板、セパレータ、負極板の順
に巻回された電池部と、前記電池部が収容される空間を
提供し、電解液が注入されたカンと、前記カンの上部に
結合されるキャップアセンブリと、前記カンの内部に設
けられ、前記電池部から引出された電極リードと前記キ
ャップアセンブリに引出された電極端子とを相互通電さ
せ、過充電時に電流の流れを選択的に遮断するサーモプ
ロテクタとを含むことを特徴とする。
【００１８】その上、前記サーモプロテクタは、本体
と、前記本体部に装着されるヒューズと、前記ヒューズ
の端部にそれぞれ連結される複数のリードと、前記リー
ドのうち一つと電気的に連結される接続手段とを含むこ
とを特徴とする。
と、前記本体部に装着されるヒューズと、前記ヒューズ
の端部にそれぞれ連結される複数のリードと、前記リー
ドのうち一つと電気的に連結される接続手段とを含むこ
とを特徴とする。
【００１９】さらに、前記本体部はリードが連結された
ヒューズが装着される面を提供し、その大きさはカンよ
り大きく形成されて押込み嵌合わせで設けられたことを
特徴とする。
ヒューズが装着される面を提供し、その大きさはカンよ
り大きく形成されて押込み嵌合わせで設けられたことを
特徴とする。
【００２０】併せて、前記ヒューズは一端部が前記電極
端子と電気的に連結される端子リードと溶接され、他端
部が前記電極リードと電気的に連結されるタップリード
と溶接されたことを特徴とする。
端子と電気的に連結される端子リードと溶接され、他端
部が前記電極リードと電気的に連結されるタップリード
と溶接されたことを特徴とする。
【００２１】さらに、前記接続手段は薄板よりなるリー
ドと、前記リード周囲を覆い包む高分子樹脂よりなるフ
ィルムよりなることを特徴とする。
ドと、前記リード周囲を覆い包む高分子樹脂よりなるフ
ィルムよりなることを特徴とする。
【００２２】また、前記ヒューズは８５−１２０℃で作
動可能な低融点の素材よりなることを特徴とする。
動可能な低融点の素材よりなることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照しつ
つ本発明の望ましい実施形態によるサーモプロテクタが
装着された二次電池を詳細に説明する。
つ本発明の望ましい実施形態によるサーモプロテクタが
装着された二次電池を詳細に説明する。
【００２４】図３は本発明の一実施形態によるリチウム
二次電池３０を示す。
二次電池３０を示す。
【００２５】図面を参照すれば、前記電池３０は電池部
３１と、前記電池部３１を収容するカン３２と、前記カ
ン３２と結合されるキャップアセンブリ３３と、サーモ
プロテクタ４０とを含む。
３１と、前記電池部３１を収容するカン３２と、前記カ
ン３２と結合されるキャップアセンブリ３３と、サーモ
プロテクタ４０とを含む。
【００２６】前記電池部３１は正極板と、負極板と、正
極及び負極板間に介在されてそれらを電気的に絶縁させ
るセパレータとを備える。前記正極及び負極板は各集電
体と、集電体の少なくとも一面にコーティングされる活
物室層よりなる。前記電池部３１は正極板、セパレー
タ、負極板の順に位置した状態でゼリーロールタイプに
巻回されている。
極及び負極板間に介在されてそれらを電気的に絶縁させ
るセパレータとを備える。前記正極及び負極板は各集電
体と、集電体の少なくとも一面にコーティングされる活
物室層よりなる。前記電池部３１は正極板、セパレー
タ、負極板の順に位置した状態でゼリーロールタイプに
巻回されている。
【００２７】前記電池部３１は各極板の一つの縁部から
正極リード３１ａと負極リード３１ｂとが引出されてい
る。前記電池部３１の上面には前記負極リード３１ｂが
引出し可能な通孔３４ａが形成された上部絶縁板３４が
設けられている。
正極リード３１ａと負極リード３１ｂとが引出されてい
る。前記電池部３１の上面には前記負極リード３１ｂが
引出し可能な通孔３４ａが形成された上部絶縁板３４が
設けられている。
【００２８】前記上部絶縁板３４の上部にはサーモプロ
テクタ４０が設けられている。前記サーモプロテクタ４
０は本体部４１と、前記本体部４１に設けられるヒュー
ズ４２と、複数のリードとを含んでいる。
テクタ４０が設けられている。前記サーモプロテクタ４
０は本体部４１と、前記本体部４１に設けられるヒュー
ズ４２と、複数のリードとを含んでいる。
【００２９】前記サーモプロテクタ４０の上部には前記
カン３２と結合されるキャップアセンブリ３３が配され
ている。前記キャップアセンブリ３３にはカン３２の上
部と接触して溶接されるキャッププレート３５が作られ
ている。
カン３２と結合されるキャップアセンブリ３３が配され
ている。前記キャップアセンブリ３３にはカン３２の上
部と接触して溶接されるキャッププレート３５が作られ
ている。
【００３０】前記キャッププレート３５には通孔３５ａ
を通じて電極端子３６が挿入可能である。前記電極端子
３６は前記電池部３１から引出された電極リードのうち
いずれの一つと電気的に連結されている。本実施形態で
は前記電極端子３６は負極端子であり、これは負極リー
ド３１ｂと通電されている。正極リード３１ａはカン３
２に溶接されている。代案としては、極板を別にして接
続させることも可能であり、前記リードのうち一つのリ
ードはキャッププレート３３と電気的に連結させ、もう
一つのリードは端子と連結させられるなど多様な実施形
態が存在する。
を通じて電極端子３６が挿入可能である。前記電極端子
３６は前記電池部３１から引出された電極リードのうち
いずれの一つと電気的に連結されている。本実施形態で
は前記電極端子３６は負極端子であり、これは負極リー
ド３１ｂと通電されている。正極リード３１ａはカン３
２に溶接されている。代案としては、極板を別にして接
続させることも可能であり、前記リードのうち一つのリ
ードはキャッププレート３３と電気的に連結させ、もう
一つのリードは端子と連結させられるなど多様な実施形
態が存在する。
【００３１】前記負極端子３６の外周面にはチューブ状
のガスケット３７が設けられている。前記ガスケット３
７は前記キャッププレート３５と、負極端子３６間の電
気的絶縁と、カン３２内部からの電解液の漏水とを防止
するために高分子樹脂のような絶縁物質よりなる。前記
ガスケット３７に覆い包まれた電極端子３６はリベティ
ングはスピン法により前記キャッププレート３３の通孔
３５ａを通じて固定されている。
のガスケット３７が設けられている。前記ガスケット３
７は前記キャッププレート３５と、負極端子３６間の電
気的絶縁と、カン３２内部からの電解液の漏水とを防止
するために高分子樹脂のような絶縁物質よりなる。前記
ガスケット３７に覆い包まれた電極端子３６はリベティ
ングはスピン法により前記キャッププレート３３の通孔
３５ａを通じて固定されている。
【００３２】前記キャッププレート３５の下には絶縁板
３８がさらに設けられうる。
３８がさらに設けられうる。
【００３３】一方、前記キャッププレート３５には電解
液が注入される電解液注入孔３５ｂが形成されている。
前記電解液注入孔３５ｂは以後に電解液が注入された後
でボールとして密封される。
液が注入される電解液注入孔３５ｂが形成されている。
前記電解液注入孔３５ｂは以後に電解液が注入された後
でボールとして密封される。
【００３４】本発明の特徴によれば、前記カン３２とキ
ャップアセンブリ３３間に電池３０の過充電時に電流を
速かに遮断できるサーモプロテクタ４０が設けられたと
ころにある。すなわち、前記サーモプロテクタ４０はカ
ン３２の内部に設けられて発火や発熱のような電池３０
の危険性を未然に防止できると共に安全への信頼性を向
上させたところに主な特徴がある。
ャップアセンブリ３３間に電池３０の過充電時に電流を
速かに遮断できるサーモプロテクタ４０が設けられたと
ころにある。すなわち、前記サーモプロテクタ４０はカ
ン３２の内部に設けられて発火や発熱のような電池３０
の危険性を未然に防止できると共に安全への信頼性を向
上させたところに主な特徴がある。
【００３５】図４はかかるサーモプロテクタ４０を分離
して示したものである。
して示したものである。
【００３６】図面を参照すれば、前記サーモプロテクタ
４０は本体部４１と、前記本体部４１に挿入されるヒュ
ーズ４２と、前記ヒューズ４２とそれぞれ電気的に連結
されるタップリード４３と、端子リード４４と、電池部
３１から引出された負極リード３１ｂと電気的に連結さ
れる接続手段４５とを含む。
４０は本体部４１と、前記本体部４１に挿入されるヒュ
ーズ４２と、前記ヒューズ４２とそれぞれ電気的に連結
されるタップリード４３と、端子リード４４と、電池部
３１から引出された負極リード３１ｂと電気的に連結さ
れる接続手段４５とを含む。
【００３７】さらに詳細に説明すれば次の通りである。
【００３８】前記本体部４１は前記カン３２の内部に装
着されるので、電解液などに化学的反応が発生しないよ
うに高分子樹脂よるなることが望ましい。また、前記本
体部４１は前記カン３２内部に押込み嵌合わせが可能な
ように熱及び温度に膨脹しやすい素材よりなる高分子樹
脂よりなることが電解液がカン３２の壁面に沿って染み
込むことを防止できるので有利であると言える。従っ
て、前記本体部４１はカン３２より若干大きいと言え
る。
着されるので、電解液などに化学的反応が発生しないよ
うに高分子樹脂よるなることが望ましい。また、前記本
体部４１は前記カン３２内部に押込み嵌合わせが可能な
ように熱及び温度に膨脹しやすい素材よりなる高分子樹
脂よりなることが電解液がカン３２の壁面に沿って染み
込むことを防止できるので有利であると言える。従っ
て、前記本体部４１はカン３２より若干大きいと言え
る。
【００３９】前記本体部４１にはヒューズ４２が装着さ
れうる装着面４１ａが提供されている。前記装着面４１
ａの形は多様な形態にでき、前記ヒューズ４２が特定温
度でだけ作動可能なように電解液と反応しないように設
計することが望ましい。
れうる装着面４１ａが提供されている。前記装着面４１
ａの形は多様な形態にでき、前記ヒューズ４２が特定温
度でだけ作動可能なように電解液と反応しないように設
計することが望ましい。
【００４０】前記装着面４１ａには前記ヒューズ４２が
装着可能である。前記ヒューズ４２は低融点を有する素
材、例えば鉛を含有した合金よりなる。これは電池３０
の内部温度が上昇する時、熱を伝達されて溶けて切れ
る。前記ヒューズ４２は一端部がタップリード４３と溶
接されており、他端部が端子リード４４と溶接されてい
る。前記ヒューズ４２が作動する温度は８５−１２０℃
であり、望ましくは９５±５℃である。
装着可能である。前記ヒューズ４２は低融点を有する素
材、例えば鉛を含有した合金よりなる。これは電池３０
の内部温度が上昇する時、熱を伝達されて溶けて切れ
る。前記ヒューズ４２は一端部がタップリード４３と溶
接されており、他端部が端子リード４４と溶接されてい
る。前記ヒューズ４２が作動する温度は８５−１２０℃
であり、望ましくは９５±５℃である。
【００４１】前記タップ及び端子リード４３，４４は前
記ヒューズ４２が溶接される領域に密封材４６がコーテ
ィングされている。そして、前記ヒューズ４２を含むリ
ード４３，４４の上部には高分子樹脂４７、例えばＰＥ
Ｔ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａ
ｔｅ）のような樹脂が超音波融着されている。従って、
前記ヒューズ４２は密封材４６と、高分子樹脂４７とに
より密封が二重になされる。
記ヒューズ４２が溶接される領域に密封材４６がコーテ
ィングされている。そして、前記ヒューズ４２を含むリ
ード４３，４４の上部には高分子樹脂４７、例えばＰＥ
Ｔ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａ
ｔｅ）のような樹脂が超音波融着されている。従って、
前記ヒューズ４２は密封材４６と、高分子樹脂４７とに
より密封が二重になされる。
【００４２】前記タップ及び端子リード４３，４４が各
端部に溶接されたヒューズ４２は前記本体部４１の装着
面４１ａに挿入されてその位置を定めている。
端部に溶接されたヒューズ４２は前記本体部４１の装着
面４１ａに挿入されてその位置を定めている。
【００４３】一方、サーモプロテクタ４０がカン３２の
内部に挿入されて電解液に露出されたり接触されること
を未然に防止するために、前記本体部４１には接続手段
４５が形成されている。
内部に挿入されて電解液に露出されたり接触されること
を未然に防止するために、前記本体部４１には接続手段
４５が形成されている。
【００４４】前記接続手段４５は前記負極リード３１ｂ
と電気的に連結される薄板のリード４８と、前記リード
４８の外面に設けられるフィルム４９とを含む。前記フ
ィルム４９は電解液と反応が生じない高分子樹脂よりな
っており、望ましくはＣＰＰ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ
Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ），ＰＥ（Ｐｏｌｙｅｔ
ｈｙｌｅｎｅ），ＣＰＰよりなる三重層の構造である。
前記フィルム４９は前記リード４８の外面に融着されて
いる。
と電気的に連結される薄板のリード４８と、前記リード
４８の外面に設けられるフィルム４９とを含む。前記フ
ィルム４９は電解液と反応が生じない高分子樹脂よりな
っており、望ましくはＣＰＰ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ
Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ），ＰＥ（Ｐｏｌｙｅｔ
ｈｙｌｅｎｅ），ＣＰＰよりなる三重層の構造である。
前記フィルム４９は前記リード４８の外面に融着されて
いる。
【００４５】前記接続手段４５は前記本体部４１に一体
形成されている。すなわち、前記本体部４１内に前記接
続手段４５が配された状態でインサート射出を実施して
一つの本体をなしている。この時、前記リード４８のう
ち上部リード４８ａは前記本体部４１の上部に露出して
おり、下部リード４８ｂは前記本体部４１の下部に露出
している。それにより、前記接続手段４５は前記フィル
ム４９が融着されたリード４８部分が本体部４１内部に
位置し、前記フィルム４９は射出時に前記本体部４１と
溶融して完全に結合されうる。
形成されている。すなわち、前記本体部４１内に前記接
続手段４５が配された状態でインサート射出を実施して
一つの本体をなしている。この時、前記リード４８のう
ち上部リード４８ａは前記本体部４１の上部に露出して
おり、下部リード４８ｂは前記本体部４１の下部に露出
している。それにより、前記接続手段４５は前記フィル
ム４９が融着されたリード４８部分が本体部４１内部に
位置し、前記フィルム４９は射出時に前記本体部４１と
溶融して完全に結合されうる。
【００４６】図５は図４のサーモプロテクタ４０が結合
された状態を示す。
された状態を示す。
【００４７】図面を参照すれば、前記本体部４１の装着
面４１ａにはヒューズ４２が装着されている。前記ヒュ
ーズ４２の一端部はタップリード４３と溶接されてお
り、前記タップリード４２は装着面４１ａの一側方向に
配されている。前記ヒューズ４２の他端部は端子リード
４４と溶接されており、前記端子リード４４は装着面４
１ａの他側方向に配されている。前記端子リード４４は
ガスケット３７に覆い包まれた電極端子３６と電気的に
連結されている。
面４１ａにはヒューズ４２が装着されている。前記ヒュ
ーズ４２の一端部はタップリード４３と溶接されてお
り、前記タップリード４２は装着面４１ａの一側方向に
配されている。前記ヒューズ４２の他端部は端子リード
４４と溶接されており、前記端子リード４４は装着面４
１ａの他側方向に配されている。前記端子リード４４は
ガスケット３７に覆い包まれた電極端子３６と電気的に
連結されている。
【００４８】前記本体部４１の一側には接続手段が設け
られている。すなわち、前述のフィルム４９に覆い包ま
れたリード４８は本体部４１にインサート射出されてお
り、前記リード４８のうち上部リード４８ａは本体部４
１の上部側に露出されている。前記上部リード４８ａは
前記タップリード４３と溶接されている。そして、前記
リード４８のうち下部リード４８ｂは本体部４１の下部
側に露出されている。前記下部リード４８ｂは電池部３
１から引出された負極リード３１ｂと溶接されている。
られている。すなわち、前述のフィルム４９に覆い包ま
れたリード４８は本体部４１にインサート射出されてお
り、前記リード４８のうち上部リード４８ａは本体部４
１の上部側に露出されている。前記上部リード４８ａは
前記タップリード４３と溶接されている。そして、前記
リード４８のうち下部リード４８ｂは本体部４１の下部
側に露出されている。前記下部リード４８ｂは電池部３
１から引出された負極リード３１ｂと溶接されている。
【００４９】かかる構造を有するサーモプロテクタ４０
は電池部３１から引出された負極リード３１ｂが前記下
部リード４８ｂと連結されており、前記下部リード４８
ｂと一体型の上部リード４８ａはタップリード４３と連
結されている。前記タップリード４３は前記ヒューズ４
２を経由して前記端子リード４４と通電される。前記端
子リード４４は前記電極端子３６と電気的に連結されて
いる。このように、前記負極リード３１ｂは上部及び下
部リード４８ａ，４８ｂと、タップリード４３と、ヒュ
ーズ４２と、端子リード４４とを通じて前記電極端子３
６と電流が通じる。
は電池部３１から引出された負極リード３１ｂが前記下
部リード４８ｂと連結されており、前記下部リード４８
ｂと一体型の上部リード４８ａはタップリード４３と連
結されている。前記タップリード４３は前記ヒューズ４
２を経由して前記端子リード４４と通電される。前記端
子リード４４は前記電極端子３６と電気的に連結されて
いる。このように、前記負極リード３１ｂは上部及び下
部リード４８ａ，４８ｂと、タップリード４３と、ヒュ
ーズ４２と、端子リード４４とを通じて前記電極端子３
６と電流が通じる。
【００５０】前記のような構造を有するサーモプロテク
タ４０を含む電池３０を組立てる過程を説明すれば次の
通りである。
タ４０を含む電池３０を組立てる過程を説明すれば次の
通りである。
【００５１】まず、図３を参照すれば、前記カン３２
と、前記カン３２の上部に結合されるキャップアセンブ
リ３５とが作られる。前記カン３２の内部には正極板、
セパレータ、負極板の順に巻回された、いわゆるゼリー
ロールタイプの電池部３１が挿入される。この時、極板
のうち負極リード３１ｂは前記プロテクタ４０の下部リ
ード４８ｂと溶接される位置に合うべくその位置が設定
されねばならない。
と、前記カン３２の上部に結合されるキャップアセンブ
リ３５とが作られる。前記カン３２の内部には正極板、
セパレータ、負極板の順に巻回された、いわゆるゼリー
ロールタイプの電池部３１が挿入される。この時、極板
のうち負極リード３１ｂは前記プロテクタ４０の下部リ
ード４８ｂと溶接される位置に合うべくその位置が設定
されねばならない。
【００５２】次に、上部絶縁板３４を前記電池部３１内
に配した後、前記サーモプロテクタ４０を前記電池部３
１上に挿入する。この時、前記サーモプロテクタ４０の
本体部４１は前記カン３２に対して押込み嵌合わせで組
立て可能なように、本体部４１は前記カン３２より大き
く設計されている。
に配した後、前記サーモプロテクタ４０を前記電池部３
１上に挿入する。この時、前記サーモプロテクタ４０の
本体部４１は前記カン３２に対して押込み嵌合わせで組
立て可能なように、本体部４１は前記カン３２より大き
く設計されている。
【００５３】一般的に、前記カン３２の内壁と本体部４
１周辺部間の間隔を通じて電解液が染み込み、前記サー
モプロテクタ４０内に電解液が浸透されうるが、熱及び
温度の上昇により膨脹しやすい高分子樹脂よりなる本体
部４１が前記カン３２の内部に押込み嵌め合わされて充
放電により電池３０の内部から熱が生じれば、カン３２
の内壁に対して本体部４１の外面が密閉可能に密着され
る。従って、カン３２の内壁に沿って電解液がサーモプ
ロテクタ４０の上部に浸透することを未然に防止でき
る。
１周辺部間の間隔を通じて電解液が染み込み、前記サー
モプロテクタ４０内に電解液が浸透されうるが、熱及び
温度の上昇により膨脹しやすい高分子樹脂よりなる本体
部４１が前記カン３２の内部に押込み嵌め合わされて充
放電により電池３０の内部から熱が生じれば、カン３２
の内壁に対して本体部４１の外面が密閉可能に密着され
る。従って、カン３２の内壁に沿って電解液がサーモプ
ロテクタ４０の上部に浸透することを未然に防止でき
る。
【００５４】この時、前記サーモプロテクタ４０がカン
３２の内部に装着される前に前記電池部３１から引出さ
れた負極リード３１ｂは接続手段４５と電気的に連結さ
れていなければならない。すなわち、本体部４１には多
重層の高分子樹脂よりなるフィルム４９が外面を覆いか
ぶせているリード４８よりなる接続手段４５がインサー
ト射出されている。このうち、前記本体部４１の下部に
露出される下部リード４８ｂは前記負極リード３１ｂと
溶接される。
３２の内部に装着される前に前記電池部３１から引出さ
れた負極リード３１ｂは接続手段４５と電気的に連結さ
れていなければならない。すなわち、本体部４１には多
重層の高分子樹脂よりなるフィルム４９が外面を覆いか
ぶせているリード４８よりなる接続手段４５がインサー
ト射出されている。このうち、前記本体部４１の下部に
露出される下部リード４８ｂは前記負極リード３１ｂと
溶接される。
【００５５】次に、タップリード４３と、端子リード４
４とそれぞれ両端部が溶接されたヒューズ４２とが前記
本体部４１の装着面４１ａに装着された状態で、前記タ
ップリード４３は前記リード４８のうち前記本体部４１
の上部に露出される上部リード４８ａと溶接される。こ
の時、前記端子リード４４はキャッププレート３５の通
孔３５ａを通じて挿入された電極端子３６の下面と溶接
されていることが組立工程上有利であると言える。
４とそれぞれ両端部が溶接されたヒューズ４２とが前記
本体部４１の装着面４１ａに装着された状態で、前記タ
ップリード４３は前記リード４８のうち前記本体部４１
の上部に露出される上部リード４８ａと溶接される。こ
の時、前記端子リード４４はキャッププレート３５の通
孔３５ａを通じて挿入された電極端子３６の下面と溶接
されていることが組立工程上有利であると言える。
【００５６】このように前記サーモプロテクタ４０がカ
ン３２内部に装着された後には、前記プロテクタ４０の
上部にキャップアセンブリ２３を位置させて一般的な電
池工程の順序に沿ってカン３２に対してキャップアセン
ブリ２３を結合させる。その後、前記キャッププレート
３５に形成された電解液注入孔３５ｂを通じて電解液を
注入し、それを密封する。一方、正極リード３１ａはカ
ン３２やキャッププレート３５に溶接されている。
ン３２内部に装着された後には、前記プロテクタ４０の
上部にキャップアセンブリ２３を位置させて一般的な電
池工程の順序に沿ってカン３２に対してキャップアセン
ブリ２３を結合させる。その後、前記キャッププレート
３５に形成された電解液注入孔３５ｂを通じて電解液を
注入し、それを密封する。一方、正極リード３１ａはカ
ン３２やキャッププレート３５に溶接されている。
【００５７】前記のような方式で製造された電池３０は
過充電などの異常が生じて内部温度が上昇すれば、前記
ヒューズ４２の温度も共に上昇する。かかる状態で、特
定温度以上に昇温すれば、前記ヒューズ４２は溶けて切
れる。それにより、前記負極リード３１ｂから電極端子
３６までの電流の流れを強圧的に遮断して熱暴走などの
ような異常反応を未然に防止できる。
過充電などの異常が生じて内部温度が上昇すれば、前記
ヒューズ４２の温度も共に上昇する。かかる状態で、特
定温度以上に昇温すれば、前記ヒューズ４２は溶けて切
れる。それにより、前記負極リード３１ｂから電極端子
３６までの電流の流れを強圧的に遮断して熱暴走などの
ような異常反応を未然に防止できる。
【００５８】表１は電池の過充電に関する実験分結果を
示す。
示す。
【表１】
【００５９】ここで、Ｎ２／Ｎ１においてＮ１は電池の
総数であり、Ｎ２は不良が生じない電池の総数である。
そして、比較例１は保護素子が未装着の場合であり、比
較例２は従来の保護素子を装着した場合であり、実施形
態は本発明のサーモプロテクタ４０を装着した場合であ
る。
総数であり、Ｎ２は不良が生じない電池の総数である。
そして、比較例１は保護素子が未装着の場合であり、比
較例２は従来の保護素子を装着した場合であり、実施形
態は本発明のサーモプロテクタ４０を装着した場合であ
る。
【００６０】表を参照すれば、保護素子が未装着の場合
には安全性テスタ、特に２Ｃ，３Ｃ放電にて電池が不安
定になり発火ないし爆発するのが一般的である。保護素
子が装着された従来の場合には高率放電の３Ｃでは電池
の発火ないし爆発が生じなかったが、２Ｃでは５０の電
池のうち２つの電池が爆発した。
には安全性テスタ、特に２Ｃ，３Ｃ放電にて電池が不安
定になり発火ないし爆発するのが一般的である。保護素
子が装着された従来の場合には高率放電の３Ｃでは電池
の発火ないし爆発が生じなかったが、２Ｃでは５０の電
池のうち２つの電池が爆発した。
【００６１】これに反し、本発明のサーモプロテクタ４
０を採用した電池３０は１Ｃ，２Ｃ，３Ｃ放電において
前記ヒューズ４２が特定温度で作動して発火など爆発し
た場合が全くないということが分かる。これは、前記サ
ーモプロテクタ４０が電池３０の過充電時に上昇した温
度を感知して強圧的に電流の流れを遮断して可能である
と言える。
０を採用した電池３０は１Ｃ，２Ｃ，３Ｃ放電において
前記ヒューズ４２が特定温度で作動して発火など爆発し
た場合が全くないということが分かる。これは、前記サ
ーモプロテクタ４０が電池３０の過充電時に上昇した温
度を感知して強圧的に電流の流れを遮断して可能である
と言える。
【００６２】
【発明の効果】以上の説明でのように、本発明のサーモ
プロテクタが装着された二次電池は次のような効果を得
られる。
プロテクタが装着された二次電池は次のような効果を得
られる。
【００６３】第一に、電池の過充電により内部の温度が
上昇すれば、カン内部に設けられるサーモプロテクタが
これを正確に感知して電流を完全に遮断することにより
熱暴走などに連結されず電池の安全性を信頼できる。
上昇すれば、カン内部に設けられるサーモプロテクタが
これを正確に感知して電流を完全に遮断することにより
熱暴走などに連結されず電池の安全性を信頼できる。
【００６４】第二に、サーモプロテクタが電池の内部に
設けられている場合にも電解液がサーモプロテクタ側に
入り込む現象を未然に防止できて特定温度にて正確に作
動する。
設けられている場合にも電解液がサーモプロテクタ側に
入り込む現象を未然に防止できて特定温度にて正確に作
動する。
【００６５】第三に、安全性を有する保護素子が電池の
内部に設置することが可能になって電池の軽薄短小化を
もたらす。
内部に設置することが可能になって電池の軽薄短小化を
もたらす。
【００６６】第四に、電池の内部温度上昇時にカンの内
部でこれを感知することが可能になって最も正確な時点
で電流の遮断を可能にして電池の熱的変化に最も速かに
作動できる。
部でこれを感知することが可能になって最も正確な時点
で電流の遮断を可能にして電池の熱的変化に最も速かに
作動できる。
【００６７】本発明は図面に示された一実施形態を参考
に説明されたがそれは例示的なものに過ぎず、本技術分
野の当業者ならばこれから多様な変形及び均等な他実施
形態が可能であるという点を理解せねばならない。従っ
て、本発明の真の技術的保護範囲は登録請求範囲の技術
的思想により決まるべきである。
に説明されたがそれは例示的なものに過ぎず、本技術分
野の当業者ならばこれから多様な変形及び均等な他実施
形態が可能であるという点を理解せねばならない。従っ
て、本発明の真の技術的保護範囲は登録請求範囲の技術
的思想により決まるべきである。
【図１】 従来のリード端子の斜視図である。
【図２】 図１のリード端子が適用された二次電池を示
した分離斜視図である。
した分離斜視図である。
【図３】 本発明の一実施形態による二次電池を示した
分離斜視図である。
分離斜視図である。
【図４】 図３のサーモプロテクタを示した分離斜視図
である。
である。
【図５】 図４のサーモプロテクタが結合された状態を
示した斜視図である。
示した斜視図である。
３０ リチウム二次電池
３１ 電池部
３２ カン
３１ａ 正極リード
３１ｂ 負極リード
３３ キャップアセンブリ
３４ 上部絶縁板
３４ａ，３５ａ 通孔
３５ キャッププレート
３５ｂ 注入孔
３６ 負極端子
３７ ガスケット
４０ プロテクタ
４１ 本体部
４２ ヒューズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H022 AA09 AA18 BB11 BB24 CC08
CC21 EE06 KK01
5H029 AJ03 AJ12 AK03 AL06 AM02
AM06 AM16 BJ02 BJ14 BJ27
CJ06 DJ05
Claims (11)
- 【請求項１】 正極板、セパレータ、負極板の順に巻回
された電池部と、 前記電池部が収容される空間を提供し、電解液が注入さ
れたカンと、 前記カンの上部に結合されるキャップアセンブリと、 前記カンの内部に設けられ、前記電池部から引出された
電極リードと前記キャップアセンブリに引出された電極
端子とを相互通電させ、過充電時に電流の流れを遮断す
るサーモプロテクタとを含むことを特徴とするサーモプ
ロテクタが装着された二次電池。 - 【請求項２】 前記サーモプロテクタは、 本体と、前記本体部に装着されるヒューズと、前記ヒュ
ーズの端部にそれぞれ連結される複数のリードと、前記
リードのうち一つと電気的に連結される接続手段とを含
むことを特徴とする請求項１に記載のサーモプロテクタ
が装着された二次電池。 - 【請求項３】 前記本体部はリードが連結されたヒュー
ズが装着される面を提供し、その大きさはカンより大き
く形成されて押込み嵌合わせで設けられたことを特徴と
する請求項２に記載のサーモプロテクタが装着された二
次電池。 - 【請求項４】 前記本体部は電池内部の温度上昇による
熱的膨脹によりその外面がカンの内壁に密着して前記カ
ンの内壁と本体部外面間への電解液漏れを遮断可能な射
出物であることを特徴とする請求項３に記載のサーモプ
ロテクタが装着された二次電池。 - 【請求項５】 前記ヒューズは一端部が前記電極端子と
電気的に連結される端子リードと溶接され、他端部が前
記電極リードと電気的に連結されるタップリードと溶接
されたことを特徴とする請求項２に記載のサーモプロテ
クタが装着された二次電池。 - 【請求項６】 前記ヒューズとリードとが接続される部
分には密閉性を強化するために密封部材が形成されるこ
とを特徴とする請求項５に記載のサーモプロテクタが装
着された二次電池。 - 【請求項７】 前記接続手段は薄板よりなるリードと、
前記リード周囲を覆い包む高分子樹脂よりなるフィルム
とよりなることを特徴とする請求項２に記載のサーモプ
ロテクタが装着された二次電池。 - 【請求項８】 前記接続手段は前記本体部にインサート
射出により一体型に形成されたことを特徴とする請求項
７に記載のサーモプロテクタが装着された二次電池。 - 【請求項９】 前記リードは前記タップリードと溶接可
能に前記本体部上部に上部リードが突出され、前記電極
タップと溶接可能に前記本体部下部に前記上部リードと
一体になる下部リードが突出されたことを特徴とする請
求項８に記載のサーモプロテクタが装着された二次電
池。 - 【請求項１０】 前記電極リードは前記下部リードと電
気的に接続され、前記上部リードはタップリードと電気
的に接続され、前記ヒューズを通じて前記タップリード
は端子リードと電気的に接続され、前記端子リードは前
記電極端子と連結されて一つの電流の流れが形成され、
過充電時には前記ヒューズが溶けて切れて電流の流れを
遮断したことを特徴とする請求項９に記載のサーモプロ
テクタが装着された二次電池。 - 【請求項１１】 前記ヒューズは８５−１２０℃にて作
動可能な低融点の素材よりなることを特徴とする請求項
２に記載のサーモプロテクタが装着された二次電池。
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