JP2003282046A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量化を図りつつ、限流保護素子が介在
しない短絡回路が形成されてしまうことを防止できる電
池を提供する。 【解決手段】 負極端子２２は、導電性ベース部２４
と、その上面を覆うように配置された接触端子部２５と
の間にサーマルプロテクタ２６を備えて、このサーマル
プロテクタ２６を介して導電性ベース部２４と接触端子
部２５とが電気的に接続されるよう構成されている。こ
れにより、限流保護素子を回路基板に搭載した従来のも
のに比べて小型軽量化を図ることができ、また、外部回
路に連なる端子部が直接導電性ベース部２４に接触する
のを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、限流保護素子を備
えた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電池としては、例えば携帯電話
等の電子機器に使用されるリチウム電池等の二次電池が
あり、これは次のような構造である。即ち、正負の電極
を含む発電要素及び電解液を金属製の電池ケース内に収
容して電池本体を構成し、これを例えばプラスチック製
の外装ケース内に収容する。発電要素の正極側の電極は
電池ケースに電気的に接続され、負極側の電極は電池ケ
ースの蓋に絶縁部材を介して設けられた負極端子（外部
端子）に電気的に接続されている。

【０００３】そして、電池ケースと外装ケースとの間に
は、ＰＴＣ素子等の限流保護素子を搭載した回路基板が
設けられ、限流保護素子の一端側が電池ケースの蓋に、
他端側が外装ケースに設けられた正極接触部にそれぞれ
リード線を介して接続されている。これによりこの限流
保護素子を介して蓋と外部回路との通電路が形成され、
通電路に過電流が流れたときに外部回路への通電を遮断
するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、携帯電話機等の
電子機器のさらなる小型軽量化のため、この種の電池に
も一層の小型軽量化の要請がある。しかし、上述の従来
構造では、限流保護素子を搭載するための回路基板や外
装ケースが電池全体の小型軽量化の障害となっていた。
これに対して、回路基板及び外装ケースを取り除いて、
限流保護素子を蓋に直接搭載し、この限流保護素子に外
部回路に連なる端子部を設ける構成とすることで小型軽
量化を図ることも考えられる。しかしながら、このよう
な構成では、金属製の電池ケースが露出することになる
にもかかわらず、それと反対側電位となる負極端子も直
接的に外部に露出することになる。これでは、万一、電
池の周辺にある導電部材によって負極端子と電池ケース
とが短絡すると、限流保護素子を介さない通電路が形成
されてしまい、過電流が流れても限流保護素子が機能し
ないという事態が生じ得る。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、小型軽量化を図りつつ、限流保護素子
が介在しない短絡回路が形成されてしまうことを防止で
きる電池を提供するところにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明に係る電池は、発電要素を収容した
電池ケースに発電要素を外部回路に電気的に接続するた
めの外部端子を設けたものにおいて、外部端子は、電池
ケースに絶縁部材を介して取り付けられ発電要素に接続
された導電性ベース部と、この導電性ベース部に重ねて
電気的接続状態で設けられ異常時に回路を遮断する限流
保護素子と、導電性ベース部を覆う大きさに形成され限
流保護素子に重ねてこの限流保護素子を介して導電性ベ
ース部に電気的接続状態で設けられた接触端子部とから
なるところに特徴を有する。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の電池
において、絶縁部材は接触端子部に至る高さの囲壁を有
し、その囲壁により導電性ベース部及び限流保護素子の
側面部が覆われているところに特徴を有する。なお、本
発明の「限流保護素子」とは、過電流が流れたときに通
電路を遮断するものをいい、例えば以下のものが含まれ
る。 （１）温度変化に応じて形状を変化させる素子（例え
ば、バイメタルや形状記憶合金等）を利用して、電流の
ジュール熱による温度上昇に伴って形状が変化すること
で通電路が遮断されるよう構成としたもの（例えば、サ
ーマルプロテクタ） （２）温度変化に応じて抵抗値が変化する素子（ＰＴＣ
素子等）を利用したもの （３）例えばヒューズ等で使用される温度変化に応じて
通電路を溶断する可溶材料利用したもの （４）通電路に流れる電流値を検知し、所定の電流値以
上になったときに機械的に通電路を遮断するブレーカ

【０００８】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞請求項１の
構成によれば、限流保護素子を、外部端子を構成する導
電性ベース部と、接触端子部との間に設けて、この限流
保護素子を介して導電性ベース部と接触端子部とが電気
的に接続、即ち、電池ケース内の発電要素と外部回路と
が電気的に接続されるよう構成した。従って、上述した
従来の構成のような限流保護素子を搭載するための回路
基板を別途設ける必要がなく小型軽量化を図ることがで
きる。

【０００９】しかも、接触端子部は導電性ベース部を覆
う大きさに形成されているから、外部の導電部材が導電
性ベース部に直接接触することを防止することができ
る。即ち、外部回路と電池との間で限流保護素子を介さ
ない通電路が形成されることを防止することができ、こ
れにより限流保護素子を確実に機能させることができ
る。

【００１０】＜請求項２の発明＞電池ケースと導電性ベ
ース部との間に介在する絶縁部材を、接触端子部に至る
高さの囲壁を有する構成とし、その囲壁により導電性ベ
ース部及び限流保護素子の側面部を覆うようにした。従
って、外部の導電部材が外部端子の側方から接触するよ
うな場合であっても導電性ベース部に直接接触すること
を防止でき、外部回路と電池との間で限流保護素子を介
さない通電路が形成されることをより確実に防止するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、本発明を
リチウム二次電池に適用した第１実施形態について、図
１ないし図３を参照しつつ説明する。二次電池１０の電
池ケース１１は、一端面が開口した扁平な角形容器状を
なすケース本体１２と、このケース本体１２の開口部を
塞いで例えばレーザー溶接によって溶接された蓋１３と
からなり、いずれも例えばアルミニウムで形成されてい
る。電池ケース１１内には、発電要素１４が収納されて
おり、これは詳細には図示しないが帯状の負極と正極と
をセパレータを介して巻回してなる扁平な渦巻き状をな
す周知の構造である。

【００１２】発電要素１４の正極集電板は、蓋１３の裏
面に固着された正極端子接続片１７にリード部１５を介
して電気的に接続されている。そして、蓋１３の上面に
は、四角形状の浅い凹部１９が形成され、その底面に金
メッキを施すことにより正極端子２０が形成されてい
る。なお、蓋１３の図面左寄りには、蓋１３に設けた楕
円形の貫通孔を覆う例えばアルミニウムの薄膜からなる
安全弁２１が設けられている。

【００１３】さて、蓋１３のほぼ中央には、図１に示す
ように、電極取付孔１３Ａが形成され、ここに本発明の
外部端子に相当する負極端子２２が外側ガスケット２３
（本発明でいう「絶縁部材」に相当）を介して取付けら
れている。この負極端子２２は、図２（Ａ）に示すよう
に、導電性ベース部２４と、その上面を覆うように配置
された接触端子部２５との間にサーマルプロテクタ２６
（本発明の「限流保護素子」に相当）を備えて、このサ
ーマルプロテクタ２６を介して導電性ベース部２４と接
触端子部２５とが電気的に接続されるよう構成されてい
る。

【００１４】より詳しくは、導電性ベース部２４は、矩
形状のベース板２４Ｂの下面に、前記電極取付孔１３Ａ
に挿入されるリベット軸部２４Ａを備えてなる金属製部
材である。接触端子部２５は、全体として導電性ベース
部２４の上面を覆う程度の大きさの矩形板状をなし、そ
の中央部分には、上方に膨らみ出る長方形状の膨出部２
５Ａを有する。導電性ベース部２４と接触端子部２５と
は、上記膨出部２５Ａに対応する部分を開口させた絶縁
枠２７を介して接合されている。サーマルプロテクタ２
６を構成するバイメタル片２６Ａは、膨出部２５Ａ内に
配置され、基端部が接触端子部２５の下面と絶縁枠２７
の上面との間に挟み込まれて固定され、接触端子部２５
に電気的に連なる。一方、このバイメタル片２６Ａの先
端部は、常には導電性ベース部２４の上面に設けた接点
部２４Ｃに接触しており、このバイメタル片２６Ａを介
して導電性ベース部２４及び接触端子部２５間の通電路
が形成されている。そして、この通電路に過電流が流れ
た時には、このバイメタル片２６Ａが自身に流れる電流
のジュール熱により上方に反り曲がり先端部が導電性ベ
ース部２４の接点部２４Ｃから離れる。これにより導電
性ベース部２４及び接触端子部２５間の通電路が遮断さ
れることになる。

【００１５】なお、本実施形態では、絶縁枠２７は、そ
の下面が導電性ベース部２４に接着され、その上面には
四隅にリベット部２７Ａがそれぞれ突設されている。一
方、接触端子部２５の四隅には前記各リベット部２７Ａ
に対応して貫通孔２５Ｂが形成されており、各貫通孔２
５Ｂに前記リベット部２７Ａを通してそれらの軸端をか
しめることで導電性ベース部２４と接触端子部２５とが
絶縁枠２７を介して一体的に接合されている。

【００１６】外側ガスケット２３は、図３に示すよう
に、全体として、上面が開口すると共に負極端子２２の
うちリベット軸部２４Ａを除く板状部分２２Ａを収容可
能な箱型形状をなす。そして、外側ガスケット２３の底
面には負極端子２２のリベット軸部２４Ａが挿通される
貫通孔が形成され、外側ガスケット２３の裏面には前記
貫通孔に連通する円筒部２３Ａが突設されている。この
円筒部２３Ａは、その外径が蓋１３の電極取付孔１３Ａ
の内径とほぼ同一の大きさに形成され、また、その軸方
向の長さが負極端子２２のリベット軸部２４Ａのそれよ
り短く形成されている。また、外側ガスケット２３は、
図１に示すように、その囲壁２３Ｂの高さが、収容した
負極端子２２の板状部分２２Ａのうち少なくとも導電性
ベース部２４のベース板２４Ｂの側面部より高くなるよ
う形成され、そのベース板２４Ｂのいずれの側面部も外
部に露出しないようにしてある（請求項２の構成に相
当）。

【００１７】そして、上記負極端子２２は、次のような
構造により蓋１３に対して絶縁状態で組み付けられてい
る。蓋１３の裏面には、図３に示すように、内側ガスケ
ット２８と、その上に重ねて蓋１３と絶縁状態で配置さ
れる負極端子接続片２９とが設けられている。このうち
内側ガスケット２８は、全体として矩形板状をなすと共
に、蓋１３の電極取付孔１３Ａに対応して貫通孔２８Ａ
が形成されており、この貫通孔２８Ａに、蓋１３の裏面
側から突出した前記外側ガスケット２３の円筒部２３Ａ
先端が挿通されている。

【００１８】負極端子接続片２９は、前記内側ガスケッ
ト２８よりやや小さい金属板と、その金属板から下方に
垂れて上記負極リード部１６に接続される接続部とが一
体形成されたものである。この負極端子接続片２９にも
やはり蓋１３の電極取付孔１３Ａに対応して貫通孔２９
Ａが形成されており、この貫通孔２９Ａに、外部ガスケ
ット２３の円筒部２３Ａを貫通して蓋１３の裏面側に突
出した負極端子２２のリベット軸部２４Ａが挿通されて
いる。そして、負極端子接続片２９から下方に突出した
リベット軸部２４Ａの先端部分がかしめられ、これによ
り蓋１３に対して負極端子２２、外側ガスケット２３、
内側ガスケット２８及び負極端子接続片２９が一体的に
固定されている。このような構造によって、負極端子２
２は、蓋１３との絶縁状態を保持した状態で取付けられ
ると共に、負極端子接続片２９を介して負極リード部１
６に電気的に接続されている。

【００１９】本実施形態の二次電池１０によれば、限流
保護素子としてのサーマルプロテクタ２６は、負極端子
２２を構成する導電性ベース部２４及び接触端子部２５
の間に介設されているから、限流保護素子を回路基板に
搭載した従来のものに比べて小型軽量化を図ることがで
きる。しかも、接触端子部２５は導電性ベース部２４の
上面を覆う大きさに形成されているから、外部回路に連
なる端子部が直接導電性ベース部２４に接触するのを防
止することができる。即ち、外部回路と電池との間でバ
イメタル片２６Ａを介さない通電路が形成されることを
防止することができ、これにより過電流が流れた時にサ
ーマルプロテクタ２６を確実に機能させることができ
る。

【００２０】また、例えば更なる小型化を図った結果、
負極端子２２が正極端子２０により近接した構成になる
と、周辺にある導電部材によって両端子２０，２２間が
短絡するおそれがある。しかし、本実施形態の二次電池
１０では、接触端子部２５は導電性ベース部２４を覆う
大きさに形成されているから、やはり正極端子２０と導
電性ベース部２４とが直接短絡することを防止でき、外
部回路と電池との間でバイメタル片２６Ａを介さない通
電路が形成されることを防止することができる。従っ
て、このように小型化等を図った構成であっても過電流
が流れた時にサーマルプロテクタ２６を確実に機能させ
ることができる。

【００２１】更に、特に本実施形態では、蓋１３と導電
性ベース部２４との間に介在する外側ガスケット２３の
側壁を、接触端子部２５の上面に至る高さに形成し、こ
の側壁により導電性ベース部２４及びサーマルプロテク
タ２６の側面部を覆うようにした。従って、外部回路に
連なる端子や正極端子２０等が負極端子２２の側方から
接触或いは近接する場合であってもそれらと導電性ベー
ス部２４とが直接接触或いは短絡するのを確実に防止す
ることができる。

【００２２】＜第２実施形態＞図４ないし図６は第２実
施形態を示す。前記実施形態との相違は、限流保護素子
としてＰＴＣ素子３１を利用したところにあり、その他
の点は前記第１実施形態と同様である。従って、第１実
施形態と同一符号を付して重複する説明を省略し、異な
るところのみを次に説明する。

【００２３】図４には本実施形態の二次電池３０の負極
端子３２の断面図が示されている。負極端子３２は、、
矩形板状体の下面にリベット軸部３４Ａを備えてなる導
電性ベース部３４と、その上面を覆う程度の大きさの矩
形板状の接触端子部３５との間に、矩形のＰＴＣ素子３
１を挟んで形成されている。なお、導電性ベース部３４
及び接触端子部３５と、ＰＴＣ素子３１とは、リフロー
半田付け、導電性接着剤、或いは超音波溶着等により電
気的に接続されている。

【００２４】そして、図５に示すように、上記第１実施
形態と同様、外側ガスケット３３の円筒部３３Ａ内、蓋
１３の電極取付孔１３Ｂ、内側ガスケット３８及び負極
端子接続片３９の各取付孔３８Ａ，３９Ａに貫通した負
極端子３２のリベット軸部３４Ａの先端部をかしめるこ
とにより負極端子３２及び外側ガスケット２３を蓋１３
に固定させる。これにより、やはり蓋１３とは絶縁され
たままで、負極端子３２の導電性ベース部３４が負極集
電板の負極リード部１６と電気的に接続される（図６参
照）。このような構成であっても上記第１実施形態と同
様の効果を得ることができる。

【００２５】＜第３実施形態＞図７ないし図９は第３実
施形態を示す。前記各実施形態では、導電性ベース部２
４，３４の下面にリベット軸部２４Ａ，３４Ａを一体的
に備えた構成としたが、本実施形態の二次電池４０で
は、図７及び図８に示すように、そのリベット軸部２４
Ａ，３４Ａに相当する部分を導電性ベース部から分離し
て別部材（負極端子接合部材４５）としたところに特徴
を有する。その他の点は前記第１実施形態と同様であ
り、前記各実施形態と同一符号を付して重複する説明を
省略し、異なるところのみを次に説明する。

【００２６】負極端子４２の導電性ベース部４４は、図
７に示すように、上記第１実施形態の負極端子２２に対
してリベット軸部２４Ａがないものとなっている。そし
て、その負極端子４２と外側ガスケット３３との間に
は、その負極端子４２と同様の矩形板状体の下面にリベ
ット軸部４５Ａを備えてなる金属製の負極端子接合部材
４５が配され、そのリベット軸部４５Ａを、上記第１実
施形態と同様、外側ガスケット３３の円筒部３３Ａ内、
蓋１３の電極取付孔１３Ｂ、内側ガスケット３８及び負
極端子接続片３９の取付孔３８Ａ，３９Ａに貫通させ
て、その先端部をかしめることにより蓋１３に対して一
体的に接合され、蓋１３とは絶縁されたままで、負極端
子接合部材４５が負極端子接続片３９と電気的・機械的
に接続されている（図９参照）。こうして蓋１３に接合
された負極端子接合部材４５の上面に負極端子４２が、
例えば、リフロー半田付け、導電性接着剤、或いは超音
波溶着等により電気的・機械的に接続される。

【００２７】ここで、上記した第１及び第２の各実施形
態のような構成では、負極端子２２，３２の導電性ベー
ス部２４，３４にリベット軸部２４Ａ，３４Ａが一体成
形されているから、そのリベット軸部２４Ａ，３４Ａの
先端をかしめる際、かしめ荷重に耐え得る強度の材質で
導電性ベース部２４，３４、接触端子部２５，３５、及
び限流保護素子（サーマルプロテクタ２６、ＰＴＣ素子
３１等）を形成する必要が生じる。しかし、本実施形態
の構成であれば、リベット軸部４５Ａを負極端子４２と
別体にしたから、負極端子４２を除いた状態で、負極端
子接合部材４５のリベット軸部４５Ａ先端をかしめる作
業を行うことができる。従って、導電性ベース部４４
等、負極端子４２の各構成部材を、かしめ荷重に耐え得
る強度の材質で形成する必要はない。なお、上記負極端
子４２は、限流保護素子としてＰＴＣ素子等を利用した
ものであっても良い。

【００２８】＜第４実施形態＞図１０ないし図１２は第
４実施形態を示す。本実施形態の二次電池５０は、上記
第３実施形態と同様、リベット軸部４５Ａを導電性ベー
ス部４４から分離して負極端子接合部材４５としたもの
である。第３実施実施形態と異なる点は、接触端子部３
５の縁部を延設して、その縁部先端を導電性ベース部４
４の下面でかしめることで、限流保護素子（サーマルプ
ロテクタ２６）及び導電性ベース部３４の側面を覆いつ
つ一体化させたところにあり、その他の点は前記第３実
施形態と同様である。従って、第３実施形態と同一符号
を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次
に説明する。

【００２９】図１０に示すように、負極端子５２は、上
記第３実施形態の負極端子４２とは異なり、接触端子部
５５の縁部を導電性ベース部４４の下面側まで延ばして
先端をかしめることでサーマルプロテクタ２６及び導電
性ベース部４４と一体的に接合したものである。

【００３０】より詳しくは、接触端子部５５は、第３実
施形態の接触端子部３５に対して長辺方向に長く、リベ
ット用の貫通孔がない形状をなす。導電性ベース部３４
の上面には、接触端子部５５との絶縁性を保持するた
め、第３実施形態の絶縁枠２７より長辺方向に長い絶縁
枠５７が設けられ、この絶縁枠５７の長辺方向の両端部
分が、導電性ベース部４４の側面から下面にかけて断面
コの字状に巻き込むように配されている。そして、導電
性ベース部４４の上面を覆うように接触端子部５５を配
置し、その接触端子部５５の長辺方向の両端部分を前記
絶縁枠５７の外側面を覆うように下方向に曲げてその先
端を導電性ベース部４４の下面側に沿うようにかしめる
ことで導電性ベース部４４と接触端子部５５とが絶縁枠
５７を介して一体的に接合される。サーマルプロテクタ
２６を構成するバイメタル片２６Ａは、膨出部５５Ａ内
に配置され、基端部が接触端子部５５の下面と絶縁枠５
７の上面との間に挟み込まれて固定され、接触端子部５
５に電気的に連なる。一方、このバイメタル片２６Ａの
先端部は、常には導電性ベース部４４の上面に設けた接
点部４４Ａに接触しており、過電流が流れた時には、こ
のバイメタル片２６Ａの先端部が導電性ベース部４４の
接点部４４Ａから離れて、導電性ベース部４４及び接触
端子部５５間の通電路が遮断されることになる。こうし
て蓋１３に接合された負極端子接合部材４５の上面に負
極端子５２が、例えば、リフロー半田付け、導電性接着
剤、或いは超音波溶着等により電気的・機械的に接続さ
れる。

【００３１】このような構成であれば、上記第３実施形
態と同様の効果を得ることができる他に、第３実施形態
に係る負極端子４２とは異なり、絶縁枠２７にリベット
を設けたり、そのリベットを挿通させるためのリベット
挿通孔を接触端子部に設けるといった構成を要すること
なく、単に接触端子部５５の両端部分をかしめることで
導電性ベース部４４及びサーマルプロテクタ２６と一体
化させることができる。

【００３２】＜他の実施形態＞本発明は、前記実施形態
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。 （１）本発明の「限流保護素子」としては、サーマルプ
ロテクタ２６やＰＴＣ素子３１以外に、例えば温度ヒュ
ーズや形状記憶合金等であってもよい。

【００３３】（２）上記各実施形態では、リチウム二次
電池に適用した例を説明したが、発電要素を収容した電
池ケースに発電要素を外部回路に電気的に接続するため
の外部端子を設けたもので、限流保護素子を備えた電池
（リチウム電池以外の二次電池、一次電池等）であれば
本発明に適用することで上記各実施形態と同様の効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池の部分的
断面図

【図２】その負極端子の断面図及び上面図

【図３】その負極端子の蓋への組み付け構造部分の分解
斜視図

【図４】第２実施形態に係る二次電池の負極端子の断面
図

【図５】その負極端子の蓋への組み付け構造部分の分解
斜視図

【図６】その二次電池の部分的断面図

【図７】第３実施形態に係る二次電池の負極端子の断面
図

【図８】その負極端子の蓋への組み付け構造部分の分解
斜視図

【図９】その二次電池の部分的断面図

【図１０】第４実施形態に係る二次電池の負極端子の断
面図及び上面図

【図１１】その負極端子の蓋への組み付け構造を説明す
るための各部分の斜視図

【図１２】その二次電池の部分的断面図

【符号の説明】

１０，３０，４０，５０…二次電池 １１…電池ケース １２…ケース本体 １３…蓋 １３Ａ，１３Ｂ…電極取付孔 １４…発電要素 ２０…正極端子 ２２，３２，４２，５２…負極端子（外部端子） ２３，３３…外側ガスケット（絶縁部材） ２４，３４，４４…導電性ベース部 ２４Ａ，３４Ａ，４５Ａ…リベット軸部 ２５，３５，５５…接触端子部 ２６…サーマルプロテクタ ３１…ＰＴＣ素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電要素を収容した電池ケースに前記発
   電要素を外部回路に電気的に接続するための外部端子を
   設けたものにおいて、 前記外部端子は、前記電池ケースに絶縁部材を介して取
   り付けられ前記発電要素に接続された導電性ベース部
   と、 この導電性ベース部に重ねて電気的接続状態で設けられ
   異常時に回路を遮断する限流保護素子と、 前記導電性ベース部を覆う大きさに形成され前記限流保
   護素子に重ねてこの限流保護素子を介して前記導電性ベ
   ース部に電気的接続状態で設けられた接触端子部とから
   なることを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 前記絶縁部材は前記接触端子部に至る高
   さの囲壁を有し、その囲壁により前記導電性ベース部及
   び前記限流保護素子の側面部が覆われていることを特徴
   とする請求項１に記載の電池。