JP2012133947A - External ptc element unit and battery - Google Patents
External ptc element unit and battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012133947A JP2012133947A JP2010283834A JP2010283834A JP2012133947A JP 2012133947 A JP2012133947 A JP 2012133947A JP 2010283834 A JP2010283834 A JP 2010283834A JP 2010283834 A JP2010283834 A JP 2010283834A JP 2012133947 A JP2012133947 A JP 2012133947A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ptc element
- terminal
- external
- element unit
- cap
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 25
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 15
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
- H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C1/00—Details
- H01C1/01—Mounting; Supporting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- 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
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
- H01M50/581—Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
- H01M2200/10—Temperature sensitive devices
- H01M2200/106—PTC
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電流保護機能を有する外付けPTC素子ユニット及びその外付けPTCユニットを取り付けた電池に関するものである。 The present invention relates to an external PTC element unit having a current protection function and a battery to which the external PTC unit is attached.
従来、カメラやライトなどの携帯型電気機器の電源として、組電池が搭載されている。この種の組電池では、複数本の電池を直列に接続して大電流を流す構成となっており、その保護素子として、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子が用いられている(特許文献1,2等参照)。このPTC素子は、通常は低抵抗であるが、電池に大電流が流れて電池温度が上昇したときに、電気抵抗が増大する。従って、このPTC素子を用いれば、電気機器の故障時に回路素子等が短絡して大電流が流れたとしても、電池の電流を遮断することができる。 Conventionally, an assembled battery is mounted as a power source for portable electric devices such as cameras and lights. In this type of battery pack, a plurality of batteries are connected in series to flow a large current, and a PTC (Positive Temperature Coefficient) element is used as a protective element (Patent Documents 1 and 2). Etc.). This PTC element usually has a low resistance, but its electrical resistance increases when a large current flows through the battery and the battery temperature rises. Therefore, if this PTC element is used, even if a circuit element or the like is short-circuited and a large current flows at the time of failure of the electric device, the battery current can be cut off.
特許文献1では、電池における平坦状の端子側または凸状の端子側にPTC素子が装着されている。また、特許文献2では、電池における凸状の端子側にPTC素子が装着されている。 In Patent Document 1, a PTC element is mounted on a flat terminal side or a convex terminal side of a battery. Moreover, in patent document 2, the PTC element is mounted | worn with the convex terminal side in a battery.
ところで、電池において平坦状の端子は比較的面積が大きく、端子の面全体にPTC素子やリード板を取り付ける場合、PTC素子やリード板の平面サイズが大きくなり、部品コストが嵩んでしまう。PTC素子やリード板の平面サイズを小さくして、平坦状の端子の一部にPTC素子を取り付ける場合、端子の平坦面とリード板との距離(PTC素子の厚さ分の距離)が近くなる。このため、電池と接続する相手側の端子がリード板の位置から外れて電池の端子の平坦面に接触する可能性がある。この場合、PTC素子が短絡された状態となり、過電流を防止することができなくなる。これを避けるためには、電池の端子の平坦面における絶縁が必要となるが、手間がかかることに加え部品コストが嵩んでしまう。従って、部品コストを抑えるためには、比較的面積が小さな凸状の端子側にPTC素子を装着することが好ましい。 By the way, a flat terminal in a battery has a relatively large area, and when a PTC element or a lead plate is attached to the entire surface of the terminal, the planar size of the PTC element or the lead plate is increased, resulting in increased component costs. When the planar size of the PTC element or the lead plate is reduced and the PTC element is attached to a part of the flat terminal, the distance between the flat surface of the terminal and the lead plate (distance corresponding to the thickness of the PTC element) becomes short. . For this reason, there is a possibility that the mating terminal connected to the battery comes off the position of the lead plate and contacts the flat surface of the battery terminal. In this case, the PTC element is short-circuited, and overcurrent cannot be prevented. In order to avoid this, it is necessary to insulate the flat surface of the battery terminal. However, in addition to the time and effort, the cost of the components increases. Therefore, in order to reduce the component cost, it is preferable to mount the PTC element on the convex terminal side having a relatively small area.
特許文献1において、電池の凸状の端子(端子突出部)の上面にPTC素子を装着する場合、端子上面とほぼ等しい大きさの円盤状の金属プレートを用い、金属プレートの周囲を端子上面に溶接固定しその金属プレート上にPTC素子を積層している。この場合、金属プレートにおいて、溶接箇所の確保が必要となるため、PTC素子を設けるスペースが少なくなり、過電流を防止するための十分な性能を有するPTC素子を設置できなくなることがある。また、PTC素子の設置スペースを確保して、溶接部分を少なくすると、接合強度が不足してしまう。このPTC素子に対して横方向に力が加わると、PTC素子が端子上面から外れてしまうといったことが懸念される。因みに、特許文献2の電池でも、電池の凸状の端子上面にPTC素子が溶接固定されているため、同様の問題が生じる。 In Patent Document 1, when a PTC element is mounted on the upper surface of a battery-shaped convex terminal (terminal protruding portion), a disk-shaped metal plate having a size substantially equal to the upper surface of the terminal is used, and the periphery of the metal plate is placed on the upper surface of the terminal. The PTC element is laminated on the metal plate by welding and fixing. In this case, since it is necessary to secure a welding location in the metal plate, a space for providing the PTC element is reduced, and it may be impossible to install a PTC element having sufficient performance for preventing overcurrent. Moreover, if the installation space of a PTC element is ensured and a welding part is decreased, joining strength will become insufficient. If a force is applied to the PTC element in the lateral direction, there is a concern that the PTC element may be detached from the terminal upper surface. Incidentally, the battery of Patent Document 2 also has the same problem because the PTC element is welded and fixed to the upper surface of the convex terminal of the battery.
さらに、特許文献1では、凸状の端子の付け根部分(端子突出部の周囲に設けられた端子平坦部)にPTC素子を設置した電池も提案されている。例えば、リチウム電池は、凸状の端子とそれよりも一段下がった端子の付け根部分とは極性が異なるものがある。この電池において、凸状の端子の付け根部分にPTC素子を設けると、電極間の短絡が問題となる。従って、その短絡を回避するために金属部材間にて絶縁物を設けるなどの構成が複雑となり、その構成を実現することが困難となる。 Further, Patent Document 1 also proposes a battery in which a PTC element is installed at a base portion of a convex terminal (a terminal flat portion provided around a terminal protruding portion). For example, some lithium batteries have different polarities between the convex terminal and the base of the terminal that is one step lower than that. In this battery, if a PTC element is provided at the base of the convex terminal, a short circuit between the electrodes becomes a problem. Therefore, a configuration such as providing an insulator between metal members to avoid the short circuit becomes complicated, and it is difficult to realize the configuration.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池における端子の端子突出部に確実に装着することができる外付けPTC素子ユニットを提供することにある。また、別の目的は、端子の端子突出部に外付けPTC素子ユニットを装着することができ、過電流を確実に防止することができる電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an external PTC element unit that can be securely attached to a terminal protrusion of a terminal in a battery. Another object of the present invention is to provide a battery in which an external PTC element unit can be attached to the terminal protruding portion of a terminal and overcurrent can be reliably prevented.
上記課題を解決するための手段[1]〜[7]を以下に列挙する。 Means [1] to [7] for solving the above problems are listed below.
[1]端子の中央部に端子突出部を有する電池に取り付け可能な外付けPTC素子ユニットであって、第1主面及び第2主面を有しかつ平面視で前記端子突出部と同等の寸法及び形状を有する天板と、前記天板の前記第2主面の外周部から垂直に突設された側壁部とからなり、導電性材料を用いて形成されたキャップ状支持体と、素子裏面及び素子表面を有する板状であり、前記天板の前記第1主面上に前記素子裏面側が接合固定されたPTC素子と、前記PTC素子を覆うべく前記素子表面上に接合固定された外部接続用端子板とを備え、前記天板の前記第2主面側を前記端子突出部の上端面に対向配置した状態で、前記側壁部が前記端子突出部の側面に接続可能であることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 [1] An external PTC element unit that can be attached to a battery having a terminal protrusion at the center of the terminal, and has a first main surface and a second main surface and is equivalent to the terminal protrusion in plan view A cap-like support formed of a conductive material, comprising a top plate having dimensions and a shape, and a side wall portion projecting vertically from the outer peripheral portion of the second main surface of the top plate; A PTC element having a back surface and an element surface, the element back side being bonded and fixed on the first main surface of the top plate, and an external bonded and fixed on the element surface to cover the PTC element A terminal plate for connection, wherein the side wall portion is connectable to a side surface of the terminal protruding portion in a state in which the second main surface side of the top plate is disposed opposite to the upper end surface of the terminal protruding portion. A featured external PTC element unit.
手段1に記載の発明によると、電池の端子における端子突出部の上端に、PTC素子ユニットを設けることができる。また、電池において端子突出部の上端面は比較的面積が小さく、平坦状の端子に設ける場合と比較して、PTC素子ユニットの小型化を図ることができる。さらに、端子突出部の側面にキャップ状支持体の側壁部が固定されているので、PTC素子ユニットに対して横方向に加重が加わったとしても、PTC素子ユニットの固定位置がずれるといった問題を回避することができる。 According to the invention described in the means 1, the PTC element unit can be provided at the upper end of the terminal projecting portion of the battery terminal. Further, in the battery, the upper end surface of the terminal projecting portion has a relatively small area, and the PTC element unit can be downsized as compared with the case where it is provided on a flat terminal. Furthermore, since the side wall portion of the cap-like support is fixed to the side surface of the terminal protruding portion, even if a lateral load is applied to the PTC element unit, the problem that the fixing position of the PTC element unit is shifted is avoided. can do.
[2]手段1において、前記PTC素子は、中心部に貫通孔を有する円板状であることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 [2] The external PTC element unit according to [1], wherein the PTC element has a disk shape having a through hole in a central portion.
手段2に記載の発明によると、PTC素子が円板状に形成されその中心部に貫通孔を有するので、素子の軽量化が可能となる。 According to the invention described in Means 2, since the PTC element is formed in a disk shape and has a through hole at the center thereof, the weight of the element can be reduced.
[3]手段2において、前記外部接続用端子板の表面には、前記外部接続用端子板からその一部を張り出した状態で導電性部材が積層配置されるとともに、前記導電性部材は、前記外部接続用端子板の中心部に対して溶接固定されていることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 [3] In the means 2, a conductive member is laminated on the surface of the external connection terminal plate in a state in which a part of the external connection terminal plate projects from the external connection terminal plate. An external PTC element unit, which is fixed by welding to the center portion of the external connection terminal plate.
手段3に記載の発明のように、外部接続用端子板の中央部に対して導電性部材を溶接固定する場合、外部接続用端子板の中心部に熱が加わる。この場合、PTC素子は円板状に形成されその中央に貫通孔を有しているため、熱が加わりやすい中央部を避けてPTC素子を配置することができ、熱ストレスによるPTC素子の性能劣化を防止することができる。 When the conductive member is fixed by welding to the central portion of the external connection terminal plate as in the invention described in the means 3, heat is applied to the central portion of the external connection terminal plate. In this case, since the PTC element is formed in a disk shape and has a through hole in the center thereof, the PTC element can be disposed avoiding the central part where heat is easily applied, and the performance of the PTC element is deteriorated due to thermal stress. Can be prevented.
[4]手段1乃至3のいずれか1項において、前記キャップ状支持体の前記側壁部は、切欠部を隔てて複数片に分割されていることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 [4] The external PTC element unit according to any one of means 1 to 3, wherein the side wall portion of the cap-shaped support is divided into a plurality of pieces with a notch portion therebetween.
手段4に記載の発明によると、キャップ状支持体の側壁部は、切欠部を隔てて複数片に分割されているので、端子突出部側に撓ませやすくなり、端子突出部の側面に側壁部を確実に接触させることができる。 According to the invention described in the means 4, since the side wall portion of the cap-shaped support is divided into a plurality of pieces with the notch portion therebetween, the side wall portion is easily bent toward the terminal protruding portion side. Can be reliably contacted.
[5]手段4において、複数片に分割された前記側壁部の内面には、前記キャップ状支持体の中心を挟んで対向するように複数のプロジェクション溶接用突起が形成されていることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 [5] In the means 4, a plurality of projection welding projections are formed on the inner surface of the side wall portion divided into a plurality of pieces so as to face each other across the center of the cap-shaped support. External PTC element unit.
手段5に記載の発明によると、複数片に分割された側壁部の内面にプロジェクション溶接用突起が設けられているので、端子突出部の側面に側壁部を確実に溶接することができる。また、プロジェクション溶接の際には、一対の電極のうちの一方の電極をキャップ状支持体の側壁部に接触させるとともに、他方の電極を切欠部の位置にて露出する端子突出部の側面に接触させることができ、抵抗溶接を確実に行うことができる。さらに、キャップ状支持体の側壁部を溶接する場合、キャップ状支持体の天板に設けたPTC素子に熱が伝わりにくいため、熱ストレスによるPTC素子の性能劣化を防止することができる。また、キャップ状支持体の天板を溶接する場合には、その天板において溶接箇所を避けてPTC素子を設置する必要があるため、PTC素子の設置スペースが少なくなる。これに対して、本発明ではキャップ状支持体の側壁部が溶接され、天板は端子突出部と同等の寸法を有するので、PTC素子の設置スペースを十分に確保することができる。 According to the invention described in the means 5, since the projection welding projection is provided on the inner surface of the side wall portion divided into a plurality of pieces, the side wall portion can be reliably welded to the side surface of the terminal protruding portion. Further, during projection welding, one electrode of the pair of electrodes is brought into contact with the side wall portion of the cap-shaped support, and the other electrode is brought into contact with the side surface of the terminal protruding portion exposed at the position of the notch portion. And resistance welding can be performed reliably. Furthermore, when the side wall portion of the cap-shaped support is welded, heat is not easily transmitted to the PTC element provided on the top plate of the cap-shaped support, so that the performance deterioration of the PTC element due to thermal stress can be prevented. Moreover, when welding the top plate of a cap-shaped support body, since it is necessary to install a PTC element avoiding a welding location in the top plate, the installation space of a PTC element decreases. In contrast, in the present invention, the side wall portion of the cap-shaped support is welded, and the top plate has the same dimensions as the terminal protruding portion, so that a sufficient installation space for the PTC element can be secured.
[6]手段1乃至5のいずれか1項において、前記キャップ状支持体の前記天板の前記第1主面には凹部が形成され、その凹部に前記PTC素子が配置されかつはんだ付けされていることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 [6] In any one of means 1 to 5, a recess is formed in the first main surface of the top plate of the cap-shaped support, and the PTC element is disposed and soldered in the recess. An external PTC element unit.
手段6に記載の発明によると、キャップ状支持体の天板の第1主面に凹部が形成されているので、その凹部の位置にPTC素子を確実に配置させることができ、PTC素子とキャップ状支持体とをはんだ付けによって容易に接続することができる。さらに、この構成によると、PTC素子ユニットに対して横方向に加重が加わったとしても、PTC素子がキャップ状支持体から脱落するといった問題を回避することができる。 According to the invention described in the means 6, since the concave portion is formed on the first main surface of the top plate of the cap-shaped support, the PTC element can be reliably arranged at the position of the concave portion, and the PTC element and the cap It can be easily connected to the shaped support by soldering. Furthermore, according to this configuration, even if a weight is applied to the PTC element unit in the lateral direction, the problem that the PTC element falls off from the cap-shaped support can be avoided.
[7]手段1乃至6のいずれか1項に記載の外付けPTC素子ユニットが取り付けられた電池。 [7] A battery to which the external PTC element unit according to any one of means 1 to 6 is attached.
手段7に記載の発明によると、電池において端子突出部に取り付けられた外付けPTC素子によって、電池の過電流を確実に防止することができる。 According to the invention described in the means 7, overcurrent of the battery can be surely prevented by the external PTC element attached to the terminal protrusion in the battery.
以上詳述したように、手段1乃至6に記載の発明によると、電池における端子の端子突出部に確実に装着することができる外付けPTC素子ユニットを提供することができる。また、手段7に記載の発明によると、端子の端子突出部に外付けPTC素子ユニットを装着することができ、過電流を確実に防止することができる電池を提供することができる。 As described above in detail, according to the inventions described in the means 1 to 6, it is possible to provide an external PTC element unit that can be securely attached to the terminal protruding portion of the terminal in the battery. Further, according to the invention described in the means 7, it is possible to provide a battery in which an external PTC element unit can be attached to the terminal protruding portion of the terminal, and overcurrent can be reliably prevented.
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は本実施の形態におけるリチウム電池10を示す斜視図である。また、図2はそのリチウム電池10に取り付けられているPTC素子ユニット20を示す分解斜視図であり、図3はそのPTC素子ユニット20を示す断面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a
図1に示されるように、リチウム電池10は、円筒型の電池であり、一方の端面(図1では上端面)に設けられた端子11の中央部に端子突出部12を有する。このリチウム電池10において、端子11の端子突出部12に外付けPTC素子ユニット20が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
図2及び図3に示されるように、本実施の形態の外付けPTC素子ユニット20は、キャップ状支持体21とPTC素子22と外部接続用端子板23とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the external
キャップ状支持体21は、PTC素子22を支持するための部材であって、第1主面24及び第2主面25を有しかつ平面視で端子突出部12と同等の寸法及び形状を有する天板26と、天板26の第2主面25の外周部から垂直に突設された側壁部27とからなる。キャップ状支持体21は、例えば、ニッケルめっき鋼板などの導電性材料を用いてキャップ状に形成されている。本実施の形態において、端子11の端子突出部12は円形状であり、キャップ状支持体21の天板26も円形状に形成されている。この天板26の第1主面24には、PTC素子22を配置させるための凹部28が形成されている。なおここでは、凹部28の深さをd、PTC素子22の厚さをTとしたとき、0<d<T/2の関係が成り立つように、凹部28が形成されている。
The cap-shaped
また、キャップ状支持体21の側壁部27は、切欠部29を隔てて複数片に分割されている。そして、複数片に分割された側壁部27の内面には、キャップ状支持体21の中心を挟んで対向するように複数のプロジェクション溶接用突起30が形成されている。プロジェクション溶接用突起30は、断面がR形状に形成された、いわゆるダボと呼ばれる突起である。ここで、対向する側壁部27の距離をCS、端子突出部12の半径をrとしたとき、CS≧2rとなるように側壁部27が形成されている。また、対向する2つの突起30間の距離をDBとしたとき、DB<2rの関係が成り立つように側壁部27の突起30が形成されている。つまり、突起30間の距離DBは、端子突出部12の直径(=2r)よりも狭くなっている。このようにすると、端子11の端子突出部12にキャップ状支持体21の側壁部27を嵌め込んだときに、端子突出部12の側面に各突起30が確実に接触することとなる。
Further, the
さらに、端子11の端子突出部12にキャップ状支持体21を嵌め込みやすくするために、側壁部27の先端には、外側に広がるように形成されたR形状の誘い込み部31が設けられている。このR形状の誘い込み部31の先端間の距離をAとしたとき、2r<Aとなるように誘い込み部31が形成されている。また、図1に示されるように、側壁部27の高さは、取り付けられるべき端子突出部12の高さよりも低くなっており、キャップ状支持体21の側壁部27は、端子突出部12の周囲にある端子平坦部13を覆わない構造となっている。なお、本実施の形態では、側壁部27の高さは、端子突出部12の高さの半分程度となっている。
Furthermore, in order to make it easier to fit the cap-shaped
図2及び図3に示されるように、PTC素子22は、素子表面33及び素子裏面34を有する円板状であり、その中央部に貫通孔35が形成されている。このPTC素子22は、正温度特性を有する導電性ポリマー材料を素子電極(具体的には、板状のニッケル電極)間に挟み込んだ構造を有し、温度が上昇することにより、抵抗値が増大する。このように構成されたPTC素子22の素子裏面34側が天板26の第1主面24上に接合固定されている。具体的には、天板26に形成された凹部28にPTC素子22が配置され、はんだリフローによってPTC素子22が天板26の凹部28の位置にはんだ付けされている。凹部28は、PTC素子22の半分の厚さ(T/2)よりも浅く形成されているので、凹部28にPTC素子22がはんだ付けされた状態では、PTC素子22の素子表面33側が凹部28から突出した状態となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
外部接続用端子板23は、PTC素子22を覆うべく素子表面33上に接合されている。外部接続用端子板23は、ニッケルめっき鋼板などの導電性材料を用いて円板状に形成され、はんだリフローによってPTC素子22の素子表面33上にはんだ付けされている。
The external
上記のように構成されたPTC素子ユニット20は、端子11の端子突出部12に抵抗溶接にて接続される。具体的には、リチウム電池10における端子11の端子突出部12に、キャップ状支持体21の側壁部27を嵌め込み、天板26の第2主面25側を端子突出部12の上端面に対向配置させる。ここで、抵抗溶接を行うための一対の電極のうちの一方の電極をキャップ状支持体21の側壁部27に接触させるとともに、他方の電極(捨て電極)を側壁部27の切欠部29の位置にて露出する端子突出部12の側面に接触させる。この状態で通電して突起30の部分に電流を集中的に流して加熱するのと同時に加圧することで、端子突出部12の側面にキャップ状支持体21の側壁部27を溶接する。
The
さらに、本実施の形態のPTC素子ユニット20において、外部接続用端子板23の表面には、外部接続のための金属製のリード板37(導電性部材)が接続される(図4参照)。本実施の形態において、リード板37は、外部接続用端子板23からその一部を張り出した状態で積層配置されるとともに、外部接続用端子板23の中心部に対して溶接固定される。
Furthermore, in the
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施の形態のリチウム電池10では、比較的面積が小さな端子突出部12の上端にPTC素子ユニット20が設けられている。この場合、PTC素子ユニット20の小型化を図ることができるため、その部品コストを抑えることができる。また、端子突出部12の側面にキャップ状支持体21の側壁部27が溶接固定されているので、PTC素子ユニット20に対して横方向に加重が加わったとしても、PTC素子ユニット20の固定位置がずれるといった問題を回避することができる。さらに、PTC素子ユニット20を構成するキャップ状支持体21は、端子突出部12の上面に加えて側面からも三次元的に集電することができる。このため、PTC素子ユニット20を端子11に装着したことによる電気抵抗の影響を抑えることができる。このように、PTC素子ユニット20をリチウム電池10に装着したことにより、リチウム電池10の過電流を確実に防止することができる。
(1) In the
(2)本実施の形態のPTC素子ユニット20では、PTC素子22が円板状に形成されその中心部に貫通孔35を有するので、PTC素子22の軽量化が可能となる。また、外部接続用端子板23の中央部に対してリード板37を溶接固定する場合、熱が加わりやすい中央部を避けてPTC素子22が配置されているので、熱ストレスによるPTC素子22の性能劣化を防止することができる。
(2) In the
(3)本実施の形態のPTC素子ユニット20において、キャップ状支持体21の側壁部27は、切欠部29を隔てて複数片に分割されている。この場合、プロジェクション溶接時において、キャップ状支持体21の側壁部27を端子突出部12側に撓ませやすくなり、端子突出部12の側面に側壁部27を確実に接触させることができる。また、溶接用の電極を切欠部29の位置に配置させることができるため、抵抗溶接を確実に行うことができる。さらに、キャップ状支持体21の側壁部27を溶接する場合、キャップ状支持体21の天板26に設けたPTC素子22に熱が伝わりにくいため、PTC素子22の性能劣化を防止することができる。また、キャップ状支持体21の天板26を溶接する場合、その天板26において溶接箇所を避けてPTC素子22を設置する必要があるため、PTC素子22の設置スペースが少なくなる。これに対して、本実施の形態ではキャップ状支持体21の側壁部27が溶接され、天板26は端子突出部12と同等の寸法を有するので、PTC素子22の設置スペースを十分に確保することができる。
(3) In the
(4)本実施の形態のPTC素子ユニット20において、側壁部27の内面には、キャップ状支持体21の中心を挟んで対向するように複数のプロジェクション溶接用の突起30が形成されているので、側壁部27を端子突出部12の側面に確実に溶接することができる。
(4) In the
(5)本実施の形態のPTC素子ユニット20では、キャップ状支持体21の天板26の第1主面24に凹部28が形成されているので、その凹部28の位置にPTC素子22を確実に配置させることができ、PTC素子22とキャップ状支持体21とをはんだ付けによって容易に接続することができる。さらに、この構成によると、PTC素子ユニット20に対して横方向に加重が加わったとしても、PTC素子22がキャップ状支持体21から脱落するといった問題を回避することができる。
(5) In the
(6)本実施の形態のPTC素子ユニット20では、キャップ状支持体21の側壁部27の先端には、外側に広がるようにR形状の誘い込み部31が形成されている。このようにすると、PTC素子ユニット20のキャップ状支持体21を端子突出部12に容易に嵌め込むことができる。
(6) In the
(7)本実施の形態のリチウム電池10では、端子11の端子突出部12にPTC素子ユニット20が装着され、そのPTC素子ユニット20を介して外部装置との接続をとることができる。この場合、端子突出部12の形成材料である鋼板として、表面のめっき処理を省略した鋼板を用いることができ、リチウム電池10の材料コストを抑えることができる。
(7) In the
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
・上記実施の形態の外付けPTC素子ユニット20において、キャップ状支持体21とPTC素子22とをはんだ付けにて接続するとともにそのPTC素子22と外部接続用端子板23とをはんだ付けにて接続していたが、はんだ付けに代えて導電性接着剤等を用いて接続してもよい。
In the external
・上記実施の形態のPTC素子ユニット20では、外部接続用端子板23にリード板37を溶接していたが、このリード板37を接続しない状態で、外部装置の端子を外部接続用端子板23に直接接続してもよい。この場合、PTC素子22の中央部に溶接による熱が加わらないため、貫通孔35を形成しない円板状のPTC素子22を用いてPTC素子ユニット20を構成してもよい。また、PTC素子ユニット20において、キャップ状支持体21の天板26、PTC素子22及び外部接続用端子板23は円板状に形成されていたが、それらの形状は端子11の端子突出部12の形状に合わせて適宜変更することができる。
In the
・上記実施の形態のPTC素子ユニット20では、キャップ状支持体21の側壁部27に切欠部29を設けていたが、この切欠部29を省略し、環状に繋がった側壁部27としてもよい。また、PTC素子ユニット20において、PTC素子22の側面は外部に露出した状態となっているが、そのPTC素子22の側面を封止樹脂等からなる保護膜によって被覆するように構成してもよい。
In the
・本実施の形態では、円筒型のリチウム電池10に外付けPTC素子ユニット20を取り付けていたが、これに限定するものではない。例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池などの他の電池にPTC素子ユニット20を取り付けてもよい。また、ボタン電池にPTC素子ユニット20を取り付けてもよい。なおこの場合、キャップ状支持体21の天板26をそのボタン電池と同等の寸法で形成し、キャップ状支持体21の側壁部27をボタン電池の側面に接続するようにPTC素子ユニット20を形成する。
In the present embodiment, the external
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiments described above are listed below.
(1)ボタン電池に取り付け可能な外付けPTC素子ユニットであって、第1主面及び第2主面を有しかつ平面視で前記ボタン電池と同等の寸法及び形状を有する天板と、前記天板の前記第2主面の外周部から垂直に突設された側壁部とからなり、導電性材料を用いて形成されたキャップ状支持体と、素子裏面及び素子表面を有する板状であり、前記天板の前記第1主面上に前記素子裏面側が接合固定されたPTC素子と、前記PTC素子を覆うべく前記素子表面上に接合固定された外部接続用端子板とを備え、前記天板の前記第2主面側を前記ボタン電池の一方側の端面に対向配置した状態で、前記側壁部が前記ボタン電池の側面に接続可能であることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 (1) An external PTC element unit that can be attached to a button battery, having a first main surface and a second main surface, and having a size and shape equivalent to the button battery in plan view, It is a plate having a cap-like support formed by using a conductive material, a device back surface and a device surface, and a side wall portion projecting vertically from the outer peripheral portion of the second main surface of the top plate. A PTC element having the element back surface bonded and fixed on the first main surface of the top plate, and an external connection terminal plate bonded and fixed on the element surface to cover the PTC element, The external PTC element unit, wherein the side wall portion can be connected to a side surface of the button battery in a state where the second main surface side of the plate is disposed opposite to an end surface on one side of the button battery.
(2)技術的思想(1)に記載の外付けPTC素子ユニットが取り付けられたボタン電池。 (2) A button battery to which the external PTC element unit according to the technical idea (1) is attached.
(3)手段1乃至6のいずれか1項において、前記側壁部の高さは、取り付けられるべき前記電池の前記端子突出部の高さよりも低いことを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 (3) The external PTC element unit according to any one of the means 1 to 6, wherein the height of the side wall portion is lower than the height of the terminal protruding portion of the battery to be attached.
(4)手段1乃至6のいずれか1項において、前記側壁部の先端には、外側に広がるようにR形状の誘い込み部が形成されていることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 (4) The external PTC element unit according to any one of means 1 to 6, wherein an R-shaped lead-in portion is formed at the tip of the side wall portion so as to spread outward.
(5)手段5において、対向する2つの前記プロジェクション溶接用突起間の距離は、前記端子突出部の直径よりも狭くなっていることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 (5) An external PTC element unit characterized in that, in the means 5, the distance between the two projection welding projections facing each other is narrower than the diameter of the terminal protrusion.
10…電池としてのリチウム電池
11…端子
12…端子突出部
20…PTC素子ユニット
21…キャップ状支持体
22…PTC素子
23…外部接続用端子板
24…第1主面
25…第2主面
26…天板
27…側壁部
28…凹部
29…切欠部
30…プロジェクション溶接用突起
33…素子表面
34…素子裏面
35…貫通孔
37…導電性部材としてのリード板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1主面及び第2主面を有しかつ平面視で前記端子突出部と同等の寸法及び形状を有する天板と、前記天板の前記第2主面の外周部から垂直に突設された側壁部とからなり、導電性材料を用いて形成されたキャップ状支持体と、
素子裏面及び素子表面を有する板状であり、前記天板の前記第1主面上に前記素子裏面側が接合固定されたPTC素子と、
前記PTC素子を覆うべく前記素子表面上に接合固定された外部接続用端子板と
を備え、前記天板の前記第2主面側を前記端子突出部の上端面に対向配置した状態で、前記側壁部が前記端子突出部の側面に接続可能であることを特徴とする外付けPTC素子ユニット。 An external PTC element unit that can be attached to a battery having a terminal protrusion at the center of the terminal,
A top plate having a first main surface and a second main surface and having a size and shape equivalent to that of the terminal projecting portion in plan view, and vertically projecting from an outer peripheral portion of the second main surface of the top plate And a cap-like support formed using a conductive material.
A PTC element having an element back surface and an element surface, the element back surface side being bonded and fixed to the first main surface of the top plate;
An external connection terminal plate bonded and fixed on the surface of the element so as to cover the PTC element, and in a state where the second main surface side of the top plate is disposed opposite to the upper end surface of the terminal protruding portion, An external PTC element unit, wherein a side wall portion is connectable to a side surface of the terminal protruding portion.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010283834A JP5683252B2 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | External PTC element unit and battery |
PCT/JP2011/079124 WO2012086526A1 (en) | 2010-12-20 | 2011-12-09 | Externally attached ptc element unit and battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010283834A JP5683252B2 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | External PTC element unit and battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012133947A true JP2012133947A (en) | 2012-07-12 |
JP5683252B2 JP5683252B2 (en) | 2015-03-11 |
Family
ID=46313801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010283834A Active JP5683252B2 (en) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | External PTC element unit and battery |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5683252B2 (en) |
WO (1) | WO2012086526A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012190779A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Shin Heung Energy And Electronics Co Ltd | Secondary battery including cap assembly with which component is bonded |
JP2013101794A (en) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Fdk Tottori Co Ltd | External ptc element unit and cell |
JP2016126994A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | Cylindrical lithium ion secondary battery |
WO2017094400A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Littelfuseジャパン合同会社 | Ptc element |
CN107430913A (en) * | 2015-04-24 | 2017-12-01 | 力特电子(日本)有限责任公司 | Protection element |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019017410A1 (en) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | マクセルホールディングス株式会社 | Battery with external terminals |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0638157U (en) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | 三洋電機株式会社 | Battery pack |
JPH0831402A (en) * | 1994-07-13 | 1996-02-02 | A T Battery:Kk | Sealed electrode terminal structure |
WO1997006538A1 (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-20 | K.K. Raychem | Ptc device and battery pack using the same |
JPH09213505A (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Ptc device and battery pack provided with ptc device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011138647A (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Hitachi Ltd | Protection circuit for secondary battery |
-
2010
- 2010-12-20 JP JP2010283834A patent/JP5683252B2/en active Active
-
2011
- 2011-12-09 WO PCT/JP2011/079124 patent/WO2012086526A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0638157U (en) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | 三洋電機株式会社 | Battery pack |
JPH0831402A (en) * | 1994-07-13 | 1996-02-02 | A T Battery:Kk | Sealed electrode terminal structure |
WO1997006538A1 (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-20 | K.K. Raychem | Ptc device and battery pack using the same |
JPH09213505A (en) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Ptc device and battery pack provided with ptc device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012190779A (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Shin Heung Energy And Electronics Co Ltd | Secondary battery including cap assembly with which component is bonded |
JP2013101794A (en) * | 2011-11-08 | 2013-05-23 | Fdk Tottori Co Ltd | External ptc element unit and cell |
JP2016126994A (en) * | 2015-01-08 | 2016-07-11 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | Cylindrical lithium ion secondary battery |
CN107430913A (en) * | 2015-04-24 | 2017-12-01 | 力特电子(日本)有限责任公司 | Protection element |
WO2017094400A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Littelfuseジャパン合同会社 | Ptc element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5683252B2 (en) | 2015-03-11 |
WO2012086526A1 (en) | 2012-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5652976B2 (en) | Battery unit | |
JP5683252B2 (en) | External PTC element unit and battery | |
JP5924907B2 (en) | PROTECTION CIRCUIT MODULE WITH THERMISTOR AND SECONDARY PACK | |
TWI390785B (en) | Secondary battery pack having excellent energy density and pcm assembly therefor | |
JP5797091B2 (en) | External PTC element unit and battery | |
KR101075333B1 (en) | Secondary Battery | |
US8771851B2 (en) | Battery pack | |
JP5679667B2 (en) | Galvanic element for high stress | |
KR101650030B1 (en) | Secondary Battery Pack Having PCM | |
US10658777B2 (en) | Externally-attached PTC element and tubular battery | |
US20110151293A1 (en) | Secondary battery | |
JP5996302B2 (en) | Battery unit | |
CN109962202B (en) | Rechargeable battery with conductive substrate | |
JP2007200630A (en) | Battery pack, its assembling method, and portable electronic appliance using it | |
JP5878564B2 (en) | Battery unit | |
CN214505622U (en) | Battery cover cap assembly and lithium battery | |
JP5822730B2 (en) | Battery unit | |
JP5670271B2 (en) | Battery unit | |
CN211829007U (en) | Insulating member, power battery cover plate structure and battery | |
CN109994660B (en) | Rechargeable battery with improved circuit unit | |
JP5822731B2 (en) | Battery unit | |
JP5885508B2 (en) | Battery unit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131204 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141007 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150113 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5683252 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |