JP3188012U - リチウムイオン電池の安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】事故が発生した場合に、セルの過充電によるリスクを防止することができる一方で、外短絡により問題のセルのエネルギーを放出して、もっと大きな安全事故を起こすことを避けることで、電池の安全性能を確保することができるリチウムイオン電池の安全装置を提供する。【解決手段】トップカバーシート７、第一極柱４、第二極柱３、防爆バルブ６及び導電片１を備えるリチウムイオン電池の安全装置であって、第一極柱４、第二極柱３及び防爆バルブ６がそれぞれにトップカバーシート７に設けられ、第一極柱４がトップカバーシート７と電気的に接続し、第二極柱３がトップカバーシート７と絶縁状態で取り付けられ、第二極柱３が導電片１と電気的に接続し、トップカバーシート７にさらに気圧フリップチップ８が設けられ、気圧フリップチップ８にノッチが設けられる。【選択図】図１

Description

本考案はリチウムイオン電池分野に属し、特にリチウムイオン電池の安全装置に関する。

現在社会の発展と人間のエコ意識の向上に従って、多くの設備は、充電可能な二次電池が電源として選ばれ、例えば、携帯電話、パソコン、電動工具及び電気自動車など、これにより、充電可能な二次電池の応用と発展に幅広い空間を提供する。

電気自動車と蓄圧発電所などは一般に大容量を有する動力電池を電源とする必要がある。これらの動力電池は、大容量を有する以外に、さらに良好な安全性及び長いサイクル寿命などを有することで使用標準に達し、人間のニーズに満足できる。

従来、一定程度に動力電池の安全性を確保するために、一般に電池のトップカバーに圧力逃し弁が設けられる。電池が充電不良、短絡または高温などの環境によって問題を起こすと、高エネルギーの電池は大量の気体を生じ、温度が急激に高くなることから、圧力を逃すように、気体が圧力逃し弁を開ける。圧力逃し弁を設けることにより、ある程度、電池の安全性能を高めることができる。

しかしながら、問題を起こした電池自身のエネルギーは放出されることができず、その電池自身が隠れた危険物になり、一定の安全問題が存在し、また、電池が問題を起こした後、過充電を続けると、もっと大きな安全事故が起きる恐れがある。

ところで、特許文献１には再充電電池が開示されており、この電池は、外部電極により短絡し、短絡のままの状態での過充電時の安全性を高める。従来の電池で防爆装置が設けられない電池はスプレー出火で爆発する恐れがあり非常に危険であるが、安全保護装置が設けられる電池であっても、短絡部材の損傷で、すぐには危険なエネルギーを放出できないという危険性も存在する。

中国実用新案第ＣＮ２０１０１０１７１０９５．５号公報

本考案の目的は、従来技術の問題点に対して、事故が発生した場合に、セルの過充電によるリスクを防止することができる一方で、外短絡により問題のセルのエネルギーを放出して、もっと大きな安全事故を起こすことを避けることで、電池の安全性能を確保することができるリチウムイオン電池の安全装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本考案は、トップカバーシート、第一極柱、第二極柱、防爆バルブ及び導電片を備えるリチウムイオン電池の安全装置であって、前記第一極柱、前記第二極柱及び前記防爆バルブがそれぞれに前記トップカバーシートに設けられ、前記第一極柱が前記トップカバーシートと電気的に接続し、前記第二極柱が前記トップカバーシートと絶縁状態で取り付けられ、前記第二極柱が前記導電片と電気的に接続し、前記トップカバーシートにさらに気圧フリップチップが設けられ、前記気圧フリップチップにノッチが設けられることを特徴とする。

本考案は、前記第一極柱が溶接またはかしめで前記トップカバーシートと電気的に接続することを特徴とする。

本考案は、前記第二極柱が射出成形により前記トップカバーシートと絶縁状態で取り付けられることを特徴とする。

本考案は、前記第一極柱と前記第二極柱の下方にそれぞれに転写シートが設けられ、更に、前記転写シートがそれぞれに前記第一極柱と前記第二極柱と電気的に接続することを特徴とする。

本考案は、前記トップカバーシートの形状が矩形、円形または楕円形であることを特徴とする。

本考案は、前記トップカバーシートに穴が設けられ、前記気圧フリップチップがレーザー溶接で前記穴に設けられ、密封されることを特徴とする。

本考案は、前記気圧フリップチップの断面の形状が円弧状であることを特徴とする。

本考案は、前記ノッチの深さが0.05~2mmであることを特徴とする。

本考案は、更に、前記ノッチの深さが0.1~1mmであることを特徴とする。。

以上述べたように、本考案のリチウムイオン電池の安全装置は、トップカバーシート、第一極柱、第二極柱、防爆バルブ及び導電片を備え、前記第一極柱、前記第二極柱及び前記防爆バルブがそれぞれに前記トップカバーシートに設けられ、前記第一極柱が前記トップカバーシートと導通接続し、前記第二極柱が前記トップカバーシートと絶縁状態で取り付けられ、前記第二極柱が前記導電片と導通接続し、前記トップカバーシートにさらに気圧フリップチップが設けられ、前記気圧フリップチップにノッチが設けられる。

気圧フリップチップは、フリップする時に必要な気圧が低く、所定の気圧に達する際に瞬間にフリップして、電池に安全な短絡を形成させる。

上記の装置により、事故が起きた場合にセルの過充電によるリスクを防止することができる。また、外短絡により問題のセルのエネルギーを放出して、もっと大きな事故を起こすことを避けることにより、電池の安全性能を確保することができるという効果を奏する。

本考案の構造概略図である。 本考案の図１のＡ部拡大図である。

以下、本考案を実施例と図面をあわせてさらに説明するが、本考案の具体の実施方法はこれに限定されるものではない。

図１及び図２に示すように、リチウムイオン電池の安全装置は、トップカバーシート7、第一極柱4、第二極柱3、防爆バルブ6及び導電片1を備え、第一極柱4、第二極柱3及び防爆バルブ6がそれぞれにトップカバーシート7に設けられ、第一極柱4がトップカバーシート7と電気的に接続し、第二極柱3がトップカバー7と絶縁に取り付けられ、第二極柱3が導電片1と電気的に接続する。

トップカバーシート7にさらに気圧フリップチップ8が設けられ、気圧フリップチップ8にノッチ9が設けられる。気圧フリップチップ8のフリップ気圧が0.3~0.5MPaであり、また0.7MPaである気圧に破裂できなく、フリップ高さが0.5mm以上である。
第一極柱4が溶接やかしめでトップカバーシート7と電気的に接続し、トップカバーシート7の材質はアルミ合金またはステンレスなどが望ましい。

第二極柱3は射出成形によりトップカバーシート7と絶縁に取り付けられることが望ましい。

第一極柱4と第二極柱3の下方にそれぞれに転写シート2が設けられ、また、転写シート2はそれぞれに第一極柱4と第二極柱3と電気的に接続することが望ましい。

トップカバーシート7の形状が矩形、円形または楕円形であり、トップカバーシート7の形状は実用性により決定されることが望ましい。

前記トップカバーシート7に穴5が設けられ、前記気圧フリップチップ8がレーザー溶接で前記穴5に設けられ、密封されることが望ましい。

気圧フリップチップ8の断面の形状は円弧形である。

ノッチ9の深さは0.05~2mmであることが望ましく、更に望ましくはノッチ9の深さは0.1~1mmであり、一般にノッチの深さは0.25程度である。この深さについての調整によりフリップ気圧を改善できる。すなわち、ノッチ9付きのフリップチップ周辺は、穴5の縁と固定接続され、ノッチ9の深さが大きければ、気圧フリップチップ8の必要な気圧が低くなる。

セルは、事故が起きる場合、必ずセル内部の気圧の上昇と温度の上昇をさせ、内圧が気圧フリップチップ8のフリップ圧力になると、気圧フリップチップ8が瞬間にフリップし、導電片1と密着して外短絡を形成し、電池正負極に接触させ、安全短絡放電をすることで、電池の安全を確保することができる。

上記の説明で述べた実施方法に対し、当業者が変更と改正を加えることができる。従って、本考案は上記の具体の実施方法に限定されるものではなく、本考案に基づく、いかなる明らかな改善、取替えまたは変形はすべて本考案の保護範囲にも含まれる。そのほか、本明細書で若干の特定の専門用語を使っているが、これらの専門用語は単に容易に説明するためであり、本考案を限定するものではない。

1 導電片
2 転写シート
3 第二極柱
4 第一極柱
5 穴
6 防爆バルブ
7 トップカバーシート
8 気圧フリップチップ
9 ノッチ

Claims (9)

1. トップカバーシート7、第一極柱4、第二極柱3、防爆バルブ6及び導電片1を備えるリチウムイオン電池の安全装置であって、前記第一極柱4、前記第二極柱3及び前記防爆バルブ6がそれぞれに前記トップカバーシート7に設けられ、前記第一極柱4が前記トップカバーシート7と電気的に接続し、前記第二極柱3が前記トップカバーシート7と絶縁状態で取り付けられ、前記第二極柱3が前記導電片1と電気的に接続し、前記トップカバーシート7にさらに気圧フリップチップ8が設けられ、前記気圧フリップチップ8にノッチ9が設けられることを特徴とするリチウムイオン電池の安全装置。
   ことを特徴とするグラフト。
2. 前記第一極柱4が溶接またはかしめで前記トップカバーシート7と電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
3. 前記第二極柱3が射出成形により前記トップカバーシート7と絶縁状態で取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
4. 前記第一極柱4が前記第二極柱3の下方にそれぞれに転写シート2が設けられ、更に、前記転写シート2がそれぞれに前記第一極柱4と前記第二極柱3と電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
5. 前記トップカバーシート7の形状が矩形、円形または楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
6. 前記トップカバーシートに穴5が設けられ、前記気圧フリップチップ8がレーザー溶接で前記穴5に設けられ、密封されることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
7. 前記気圧フリップチップ8の断面の形状が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
8. 前記ノッチ9の深さが0.05~2mmであることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の安全装置。
9. 前記ノッチ9の深さが0.1~1mmであることを特徴とする請求項８に記載のリチウムイオン電池の安全装置。

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