JP2004265722A

JP2004265722A - 二次電池

Info

Publication number: JP2004265722A
Application number: JP2003054722A
Authority: JP
Inventors: Takao Takatsu; 孝夫高津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP4215538B2

Abstract

【課題】充電容量を小さくすることなく、電池温度等の情報を正確に検出する。
【解決手段】二次電池は、外装缶１の開口部を封口板４で閉塞し、正負一方の電極である凸部電極２を封口板４に設けると共に、他方の電極を外装缶１に兼用した電池１０と、前記封口板４上であって凸部電極２の周囲に配置される絶縁プレート６と、絶縁プレート６に固定される信号端子５とを備える。信号端子５は、凸部電極２と電気的に絶縁されており、前記他方の電極と電気接続されて、信号端子５から電池情報を出力する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の情報を出力する信号端子を有する二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は、大きな電流で充放電すると温度上昇が急激になる性質がある。たとえば電池を充電しているときに、温度が異常に高くなると電池性能を低下させる原因となる。充電中に電池温度が異常に高くなるのを防止するために、サーミスタ等の温度センサーで電池温度を検出しながら充電する充電器は開発されている。この充電器は、電池温度が設定温度よりも高くなると充電電流を遮断して、電池の温度上昇を防止する。電池を大電流で急速充電する充電器は、充電時に電池の温度が高くなる傾向が強いので、電池温度を検出しながら充電している。ただ、充電器に装備する温度センサーで電池の温度を検出する方式は、電池の温度上昇を速やかに検出するのが難しい。それは、温度センサーと充電する電池との間に隙間ができたり、あるいはプラスチックケースが介在するからである。
【０００３】
この欠点を解消する二次電池が特許文献１の公報に記載される。この公報の二次電池は、底面にＰＴＣを固定している。ＰＴＣは底面の電極と直列に接続される。この二次電池は、常にＰＴＣが直列に接続されるので、電池温度が高くなり、あるいは過大な電流が流れると、ＰＴＣの抵抗が急激に大きくなって、電池の電流を実質的に遮断する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４０１９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＴＣを電池に接続している二次電池は、過大な電流を遮断できると共に、温度が高くなると電流を遮断できるので安全に使用できる。しかしながら、この構造の二次電池は、規格電池の底面にＰＴＣを積層すると、正負の電極間隔が大きくなる。このため、たとえば単３電池の底面にＰＴＣを積層して直列に接続すると、単３電池の充電器では充電できなくなる。単３の充電器で充電できるようにするには、ＰＴＣを積層する厚さに相当して電池を短くする必要があるが、電池を短くすると充電容量が小さくなってしまう。
【０００６】
さらに、ＰＴＣを直列に接続している二次電池は、ＰＴＣを介して二次電池を充電するので、充電電流でＰＴＣが加熱されて、電池温度のみを正確に検出するのが難しい欠点がある。とくに、充電時間を短くするために充電電流を大きくすると、ＰＴＣの発熱が大きくなって、電池温度を正確に検出できなくなる。また、ＰＴＣを直列に接続して充電すると、電池電圧を正確に検出するのが難しくなる。それは、ＰＴＣの電圧降下が電池電圧を狂わせるからである。このため、電池電圧を検出して満充電を検出する方式にあっては、満充電の正確な検出が難しくなる。
【０００７】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、充電容量を小さくすることなく、電池の温度等の情報を正確に検出できる二次電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次電池は、外装缶１の開口部を封口板４で閉塞し、正負一方の電極である凸部電極２を封口板４に設けると共に、他方の電極を外装缶１に兼用した電池１０と、前記封口板４上であって凸部電極２の周囲に配置される絶縁プレート６と、絶縁プレート６に固定される信号端子５とを備える。信号端子５は、凸部電極２と電気的に絶縁されており、前記他方の電極と電気接続されて、信号端子５から電池情報を出力する。
【０００９】
前記信号端子５は、保護素子７に接続することができる。保護素子７は、サーミスタあるいはＰＴＣとすることができる。前記信号端子５と絶縁プレート６は、それぞれ前記凸部電極２を挿通する貫通孔５Ａ、１４を有するリング状に形成することができる。さらに、前記信号端子５は、凸部電極２の突出面よりも低い位置に配設することができる。さらにまた、前記信号端子５は、熱収縮フィルムで電池１０に固定することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための二次電池を例示するものであって、本発明は二次電池を以下のものに特定しない。
【００１１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１２】
図１と図２に示す二次電池は、外装缶１に電極（図示せず）と電解液（図示せず）を入れて気密に閉塞している。電極は、正極と負極とをセパレータを介して積層したもので、正極と負極は、一方を凸部電極２に、他方を外装缶１に接続している。二次電池は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池等の充電できる電池である。二次電池の外形は、単３サイズである。ただし、二次電池の外形は、単４、単２、単１サイズやその他の形状とすることもできる。
【００１３】
図の二次電池は、封口板４に凸部電極２を設けている。したがって、凸部電極２を設けている電池端面３を封口板４としている。封口板４は金属板であり、凸部電極と同じ極性となっている。
【００１４】
二次電池は、凸部電極２を設けている電池端面３に信号端子５を固定している。信号端子５は金属プレートで、凸部電極２を絶縁状態で貫通させる貫通孔５Ａを開口している。信号端子５は、貫通孔５Ａに凸部電極２を挿通して、凸部電極２の周囲にリング状に配置される。信号端子５は、絶縁プレート６を介して電池端面３に配設される。すなわち、信号端子５と電池端面３との間に絶縁プレート６を配設して、信号端子５を電池端面３から絶縁している。
【００１５】
図の二次電池は、信号端子５を、保護素子７を介して電池１０の電極に接続している。保護素子７は一方の端子である第１の端子を電池１０の電極に、他方の端子である第２の端子を信号端子５に接続している。保護素子７はサーミスタやＰＴＣ等の温度センサーである。保護素子７を温度センサーとして、これを信号端子５に接続している二次電池は、信号端子５で電池温度を検出できる。図３は、電池１０の電極と直列に保護素子７を接続する二次電池の回路図を示す。この二次電池は、回路図で示すように、信号端子５を充電器の入力端子に接続して、充電器で二次電池の温度を検出しながら充電できる。充電器は、信号端子５に接続している入力端子と一方の電極との間の電気抵抗から電池温度を検出し、検出した電池温度に基づいて充電電流を制御する。この構造は、電池１０に直接に固定している温度センサーで電池温度を正確に検出しながら充電できる。
【００１６】
ただし、本発明の二次電池は、信号端子５に必ずしも温度センサー等の保護素子７を接続するとは限らない。信号端子５は、電池温度のみでなく、電池１０の真贋を判別する端子としても使用できるからである。信号端子５は、電池温度や真贋判別に限らず、電池情報を出力する端子として使用される。電池１０の真贋を判別する二次電池は、信号端子５と電池１０の電極との間に抵抗を接続する。二次電池を充電する充電器や二次電池を装着する電気機器は、信号端子５と電極との間の電気抵抗で電池１０の真贋を判別する。また、抵抗に代えて電池情報を収納したＩＣチップを接続し、ＩＣチップの信号を読み取って真贋を判別してもよい。
【００１７】
図に示す二次電池は、外装缶１の開口部に、凸部電極２を有する封口板４をカシメ構造で気密に固定している。封口板４と外装缶１との間には、パッキン８が挟着される。パッキン８は、封口板４と外装缶１との間を気密に閉塞すると共に、封口板４を外装缶１から絶縁する。この二次電池は、電池端面３の周囲に、カシメ構造によるカシメ凸条９ができる。図の二次電池は、カシメ凸条９の上に絶縁プレート６を配設している。図２の二次電池は、絶縁プレート６をカシメ凸条９の上に固定して、カシメ凸条９と凸部電極２との間にできる凹部に保護素子７を配設している。この構造は、凸部電極２の周囲にできる凹部を有効に利用して保護素子７を配置できる。ただし、絶縁プレートは、カシメ凸条の上面ではなくて、カシメ凸条の内側に配設することもできる。
【００１８】
絶縁プレート６は、接着して電池端面３に固定される。ただ、絶縁プレート６は、保護素子７のリード１１を介して電池端面３に固定し、さらに二次電池の表面を被覆する外皮１２で固定することもできる。外皮１２は円筒状の熱収縮フィルムで、二次電池を挿入して熱収縮させて、絶縁プレート６を二次電池に固定することができる。絶縁プレート６を接着して固定している二次電池も、外皮１２で絶縁プレート６をより確実に固定することができる。外皮１２は、図１と図２に示すように、外装缶１の周囲から絶縁プレート６の外周の一部を覆うように被覆して、絶縁プレート６を固定する。図の二次電池は、外皮１２で信号端子５の外周も被覆する。この構造は、外皮１２でもって信号端子５が絶縁プレート６から剥離するのも防止できる。
【００１９】
図１の二次電池は、絶縁プレート６をプラスチックを成形してなるスペーサー１３とする。絶縁プレート６であるスペーサー１３は、上面に信号端子５を固定している。絶縁プレート６であるスペーサー１３は、凸部電極２のある電池端面３の外形にほぼ等しく、電池端面３から突出しないように、電池端面３の外形よりもわずかに小さく成形される。この絶縁プレート６であるスペーサー１３は、凸部電極２を挿通させる貫通孔１４を設けて、貫通孔１４に凸部電極２を挿通している。さらに、図の絶縁プレート６であるスペーサー１３は、貫通孔１４の周囲に、上方に突出する周壁１５を一体的に成形して設けている。周壁１５の外側にリング状の信号端子５を固定している。いいかえると、リング状の信号端子５の貫通孔１４に、絶縁プレート６であるスペーサー１３の周壁１５を嵌入している。この構造は、信号端子５と凸部電極２を理想的な状態で絶縁して、信号端子５を定位置に固定できる特長がある。
【００２０】
絶縁プレート６であるスペーサー１３は、図４の分解斜視図に示すように、外周の一部に切欠部１６を成形して設け、あるいは切除して設けて、ここに保護素子７を配設している。絶縁プレート６であるスペーサー１３は、上下に貫通するように切欠部１６を設けて、ここに保護素子７を配設している。保護素子７は上面を信号端子５に接続して、下面にリード１１を接続している。リード１１は電池１０の一方の電極である外装缶１の側面に溶接等の方法で連結される。図４に示す絶縁プレート６であるスペーサー１３は、外周に外周壁１７を一体的に成形して設けている。このスペーサー１３は、外周壁１７と周壁１５の間にスペーサー１３を嵌入して、位置ずれしないように固定できる。
【００２１】
図２の二次電池は、絶縁プレート６を回路基板１８とする。絶縁プレート６である回路基板１８は、表面に信号端子５を接着して固定している。絶縁プレート６である回路基板１８は、ガラス繊維で補強されたガラスエポキシ樹脂基板等の絶縁基板である。絶縁プレート６である回路基板１８は、図５の分解斜視図に示すように、凸部電極２を挿通させる貫通孔１４を設けて、貫通孔１４に凸部電極２を挿通している。リング状の信号端子５は、凸部電極２に接触しないように、内形を凸部電極２の外形よりも大きくしている。すなわち、凸部電極２と信号端子５との間に隙間を設けている。
【００２２】
絶縁プレート６である回路基板１８は、裏面に保護素子７を固定している。保護素子７は、カシメ凸条９の内側であって、カシメ凸条９と凸部電極２との間にできる凹部に配設される。ここに配設される保護素子７は、封口板４から絶縁するために、封口板４との間に絶縁シート１９を配設している。保護素子７の上面は、絶縁プレート６である回路基板１８の上面に固定している信号端子５に接続され、保護素子７の下面にはリード１１を接続している。保護素子７の上面は、回路基板１８に設けているスルーホール（図示せず）を介して信号端子５に接続される。リード１１は、外装缶１の側面に溶接して固定される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の二次電池は、充電容量を小さくすることなく、電池の温度等の情報を正確に検出できる特長がある。それは、本発明の二次電池が、凸部電極の周囲に配置される絶縁プレートと、この絶縁プレートに固定される信号端子５とを備え、信号端子を凸部電極から電気的に絶縁すると共に、他方の電極に電気接続して、信号端子から電池情報を出力しているからである。この二次電池は、電池の電極に接続している信号端子から、電池温度等の電池情報を出力できる。したがって、大電流で急速充電するときに電池温度を正確に検出しながら充電できる。
【００２４】
とくに、本発明の二次電池は、電池容量を小さくすることなく、信号端子を設けない従来の電池と全長を同じにすることができるから、使用する機器に対しても互換性を持つ。
【００２５】
また、電池端面に設けている信号端子は専用の端子であって、ここから二次電池を充電したり、あるいは放電するものでない。このため、大電流で急速充電しながら電池電圧を正確に検出して、満充電を正確に検出できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる二次電池の凸部電極側の拡大断面図
【図２】本発明の他の実施例にかかる二次電池の凸部電極側の拡大断面図
【図３】本発明の一実施例にかかる二次電池の回路図
【図４】図１に示す二次電池の信号端子と絶縁プレートと保護素子とリードの分解斜視図
【図５】図２に示す二次電池の信号端子と絶縁プレートと保護素子とリードの分解斜視図
【符号の説明】
１…外装缶
２…凸部電極
３…電池端面
４…封口板
５…信号端子５Ａ…貫通孔
６…絶縁プレート
７…保護素子
８…パッキン
９…カシメ凸条
１０…電池
１１…リード
１２…外皮
１３…スペーサー
１４…貫通孔
１５…周壁
１６…切欠部
１７…外周壁
１８…回路基板
１９…絶縁シート

Claims

外装缶（１）の開口部を封口板（４）で閉塞し、正負一方の電極である凸部電極（２）を封口板（４）に設けると共に、他方の電極を外装缶（１）に兼用した電池（１０）と、前記封口板（４）上であって凸部電極（２）の周囲に配置される絶縁プレート（６）と、絶縁プレート（６）に固定される信号端子（５）とを備え、信号端子（５）は凸部電極（２）と電気的に絶縁されると共に、前記他方の電極と電気接続されて、信号端子（５）から電池情報を出力するようにしてなる二次電池。
前記信号端子（５）は保護素子（７）が接続され、保護素子（７）がサーミスタあるいはＰＴＣである請求項１に記載される二次電池。
前記信号端子（５）と絶縁プレート（６）は、それぞれ前記凸部電極（２）を挿通する貫通孔（５Ａ）、（１４）を有するリング状に形成されてなる請求項１に記載される二次電池。
前記信号端子（５）が、凸部電極（２）の突出面よりも低い位置に配設されてなる請求項１に記載される二次電池。
前記信号端子（５）は、熱収縮フィルムで電池（１０）に固定されてなる請求項１に記載される二次電池。