JP3698925B2 - 電池用感圧ブレーカー - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池用感圧ブレーカーに係わり、電池ケース内部の圧力が上昇したときに安全性を確保するために用いられる電池用感圧ブレーカーに関する。
【0002】
【従来の技術】
充電が可能なリチウムイオン2次電池等においては、電池の過充電、あるいは過放電等による何らかの異常があると、電解液の分解や蒸発等による多量のガスが発生し、密閉された電池ケース内部の圧力が上昇して、電池ケースが変形して破裂、あるいは電解液の漏れ等の危険性があった。
この対策として、電池ケースの変形により電池の電路を遮断して、電池の過充電、あるいは過放電等を防ぐことができる従来の電池用感圧ブレーカーとして、例えば特開平7−335272号公報が開示されている。
【0003】
従来の電池用感圧ブレーカーは、図8〜図10に示すように、リチウムイオン2次電池等から成る角形の電池28の電池ケース28aの側面に、セラミック基板21を密着させて取り付けるようになっていた。
前記電池28は、図8に示すように、外周部が電池ケース28aに覆われており、電池ケース28aの図示左側面からは第1電極25と第2電極26が、また、図示右側面からは第3電極27がそれぞれ突出して設けられれており、第2と第3の電極26、27間で起電力が発生するようになっている。
また、電池ケース28aの上面には、脆い材料から成る外形が矩形のセラミック基板21が載置されている。このセラミック基板21の上面には導電パターン22が印刷形成され、セラミック基板21の下面には、V字状の溝23がセラミック基板21の幅全域に渡って形成されて、溝23の部分のセラミック基板21が破断容易になっている。
【0004】
また、電池28とセラミック基板21を取り付けてユニット化するための一対の端子24、24が配設されている。この端子24は、バネ性のある燐青銅、あるいはステンレス等の金属板を折り曲げて形成され、導電パターン22に弾接する2股状の脚24a、24bと、電池28の下面に弾接する脚24cと、電池ケース28aの左右の側面から突出する第1と第3の電極25、27が嵌入可能な切り起こし部24dとが設けられて、全体として略コ字状に形成されている。
【0005】
そして、電池用感圧ブレーカーを電池28に取り付けるための組立は、図8、9に示すように、電池ケース28aの上面にセラミック基板21を位置させて、図示左右から端子24、24を、組立冶具(図示せず)により、それぞれ差し込むことにより2股状の脚24a、24bで、電池28とセラミック基板21とが圧接狭持されると共に、第1と第3の電極25、27が切り起こし部24dに嵌入され、第1、第3電極25、27が端子24を介して導電パターン22と電気的に接続される。
即ち、端子24によって、電池28の側面にセラミック基板21が取り付けられて、第1と第3の電極25、27間に電路が形成される。
【0006】
このような構成の従来の電池用感圧ブレーカーの動作を説明すると、携帯用機器(図示せず)等に電池用感圧ブレーカーを取り付けた電池28が組み込まれ、第1と第2の電極25、26が、携帯用機器(図示せず)等の電源端子として用いられている。
ここで、前述したような過充電あるいは過放電が行われると、電池28内の圧力が上昇して電池ケース28aが膨張して変形する。
この電池ケース28aの変形により、図10に示すように、セラミック基板21が溝23から破断されて、導電パターン22が切断される。
これにより、前記第1と第3の電極25、27間の電路が遮断されて、電池28への通電が停止する。この電池28への通電が停止することで、電池ケース28aの膨張がストップして、電池28の破裂を未然に防ぐことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電池用感圧ブレーカーを、近年発売されている薄型軽量のポリマーリチウム2次電池等に用いる場合、ポリマーリチウム2次電池は、電池ケースの材質が、アルミ箔とプラスチックとをラミネートした可撓性のあるフィルムを用いているので、脆い材料から成るセラミック基板21を可撓性のある電池ケースの側面に端子24で圧接狭持して取り付けると、電池ケースが撓んで変形し、セラミック基板21の溝23からヒビ割れが発生して、第1と第3の電極25、27間の電路が遮断されるおそれがあった。
【0008】
また、セラミック基板21を電池28に取り付ける時に、端子24の切り起こし部24dを第1と第3の電極25、27に圧入していたので、専用の組立治具が必要であると共に、組立の作業性が悪かった。
本発明の電池用感圧ブレーカーは、前述したような問題点に鑑みてなされたもので、ラミネートフィルム等からなる電池ケースを有するポリマーリチウム2次電池等にも問題なく用いることができると共に、組立作業性の良い電池用感圧ブレーカーを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第1の解決手段として本発明の電池用感圧ブレーカーは、内部に発電素子を収納した電池ケースを有する電池と、この電池を内包する電池パックと、脆い材料からなるエレメントとを備え、前記電池パックの内面には、前記電池ケースの側面と対向する位置に凹部が形成され、前記電池パックの外部電極に接続される第1端子と前記電池の一方の電極に接続される第2端子とを有し、前記エレメントの表面には導電部が形成され、この導電部の両端部が前記第1と第2の端子に接続されて、前記第1と第2の端子の間に電路が形成され、前記電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる前記電池ケースの前記側面の前記凹部側への撓みにより、前記エレメントが前記凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により前記電路を遮断するような構成とした。
【0010】
また、前記課題を解決するための第2の解決手段として、前記エレメントは、前記凹部上において、前記凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されている構成とした。
【0011】
また、前記課題を解決するための第3の解決手段として、前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されている構成とした。
【0012】
また、前記課題を解決するための第4の解決手段として、前記第1と第2の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたU字状の接続部を有し、前記凹部上に位置する前記エレメントの前記他方の端部を前記U字状の前記接続部で狭持するような構成とした。
【0013】
また、前記課題を解決するための第5の解決手段として、前記第1端子、または/および第2端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられている構成とした。
【0014】
また、前記課題を解決するための第6の解決手段として、前記電池パックは、前記第1端子、または/および第2端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成した構成とした。
【0015】
また、前記課題を解決するための第7の解決手段として、前記貫通孔は、シールで塞がれている構成とした。
【0016】
また、前記課題を解決するための第8の解決手段として、前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されている構成とした。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電池の電池用感圧ブレーカーの実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図1は本発明の第1の実施の形態に関する断面図であり、図2はその動作を説明する断面図であり、図3本発明の第1の実施の形態の変形例の要部断面図であり、図4は本発明の第2の実施の形態に関する要部断面図であり、図5は本発明の第2の実施の形態に関する端子構造を説明する要部斜視図であり、図6は図4の動作を説明する要部断面図であり、図7は本発明に係わる組立方法を説明する図である。
【0018】
本発明の第1の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK1は、後述する電池2を内部に内包可能な空洞部1aを有し、外形が矩形状に形成された電池パック1が配設されている。
このような電池パック1は、第1の蓋1bと第2の蓋1cとの2つに分割されて形成され、第1の蓋1bと第2の蓋1cとを接着剤等により接着部1dを接着することにより、内部に電池2を内包可能な空洞部1aが形成されている。
【0019】
また、空洞部1aに内包される電池2は、例えば近年発売されている薄型軽量のポリマーリチウム2次電池で説明すると、アルミ箔とプラスチックのラミネートフィルムで形成された、可撓性があって導電性を有する電池ケース2aで内部が密閉されている。この密閉された電池ケース2a内部にはゲルポリマー電解質等の電解液、および発電素子(図示せず)等が封入されている。
このようなポリマーリチウム2次電池から成る電池2は、厚さが1mm以下に製造可能になっている。
そして電池2は、図1に示すように、幅狭の左側面に、電池ケース2a内部の発電素子の正極側に接続される正極電極2cが絶縁部2bを介して形成されている。また、導電性を有する電池ケース2aは、内部の発電素子の負極側が接続されて負極電極となっている。
【0020】
また、電池パック1の第1の蓋1bの内面の中央部付近には、図1に示すように、空洞部1aに内包された電池2の幅広の側面2dと対向する位置に、所定の幅で形成された左右の両肩部3a、3bにより、所定深さの凹部3が形成されている。
また、電池パック1は、空洞部1aに内包された電池2の正極電極2cに接続される第1外部電極4と、電池2の負極電極である電池ケース2aに接続される第2外部電極5とが、図示左側の側面1eからそれぞれ外部に露出して形成されている。
【0021】
また、第2外部電極5には、第1端子5aが一体形成されて接続されている。そして、第1端子5aの一部が、第1の蓋1bにインサート成型等により埋設されて電池パック1に取り付けられている。
また、電池パック1の内部側に位置する第1端子5aは、一端部5bが一方の肩部3aから凹部3上に所定量延出形成されている。
また、第1端子5aの一端部5bと対向する位置には、一端部6aが凹部3の他方の肩部3bから凹部3上に所定量延出形成された第2端子6を有し、この第2端子6は、その一部が第1の蓋1bにインサート成型等により埋設されて電池パック1に取り付けられている。
【0022】
なお、本発明では第1と第2の端子5a、6の両方を電池パック1に埋設して取り付けたもので説明したが、第1または第2の端子5a、6のいずれか一方を電池パック1に埋設されたものでも良い。
即ち、本発明の電池用感圧ブレーカーは、第1、または/および第2の端子5a、6の一部が電池パック1に埋設されて取り付けられている。
【0023】
また、第1の蓋1bに一部が埋設された第2端子6は、電池パック1の内面から他端部2bが露出しており、この他端部6bに、空洞部1aに内包された電池2の負極電極である電池ケース2aが当接して、第2端子6と電池ケース2aとが電気的接続されている。また、第2端子6と電池ケース2aとの接続を確実にするために、例えば溶接等により接続することも可能である。
前記凹部3の両肩部3a、3bから凹部3上に延出する第1と第2の端子5a、6の一端部5b、6aには、脆い材料からなるセラミック基板等の板状のエレメント7が取り付けられている。このエレメント7には、図示上方の表面全面に、例えば銀ペースト等からなる導電部7aが印刷等により形成されている。
【0024】
前記エレメント7は、凹部3上において、凹部3の両側に位置する両肩部3a、3bにまたがるように橋渡しされて支持され、導電部7aの両端部が第1と第2の端子5a、6の一端部5b、6aに溶接等により接続されて、第1と第2の端子5a、6の間に電路が形成されている。
【0025】
本発明の第1の実施の形態の説明では、第1と第2の端子5a、6の一部が電池パック1に埋設して取り付けたもので説明したが、変形例として、図3に示すように、エレメント7に取り付けられた第1と第2の端子5a、6は、第1の蓋1bの内面に、例えば接着剤等により貼り付けたものでも良い。
このような本発明の第1の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK1の動作は、空洞部1a内に内包した電池2が、使用中に何らかの異常が発生して、電池2の内圧が所定値以上に上昇すると、凹部3側に位置する電池ケース2aの幅広の側面2dが、矢印Pの凹部3側に膨らんで撓む。
【0026】
前記電池ケース2aの凹部3側への撓みにより、エレメント7が図2に示すように、凹部3側に変形して破断される。このエレメント7の破断により導電部7aが切断されて、第1外部電極4と第2外部電極5間の電路が遮断される。
そのために、電池2内部の発電素子(図示せず)への通電が遮断され、電池の内圧上昇が停止して、電池2の破裂等の障害を未然に防ぐようになっている
【0027】
また、本発明の第2の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK2を図4〜図6に基づいて説明すると、エレメント7は、図4に示すように、左側の一方の端部が凹部3の一方の肩部3aに位置して第1端子5aの一端部5bに接続されて支持され、図示右側の他方の端部が凹部3上に位置して第2端子8の端部側に支持されている。
このとき、第1端子5aの一端部5bは、凹部3の一方の肩部3a上に位置して、凹部3上には延出しないようになっている。そのために、電池2の電池ケース2aが撓むと、エレメント7は、凹部3上の一方の肩部3a近傍が破断されるようになっている。
また、前記第2端子8の端部側には、図5に示すような、切り起こし形成されたU字状の接続部8aを有し、凹部3上に位置するエレメント7の他方の端部をU字状の接続部8aに圧接狭持して支持するようになっている。
【0028】
本発明の第2の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK2の組立は、エレメント7の他方の端部を第2端子8のU字状の接続部8aに差し込むだけで、エレメント7が第2端子8の接続部8aに狭持されて、第2端子8とエレメント7の導電部7aとを電気的に接続することができる。
このような本発明の第2の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK2は、図6に示すように、電池2の側面1eが矢印Pの凹部3側への撓みにより、一方の肩部3a近傍の凹部3上のエレメント7が、凹部3側に変形して破断されるようになっている。
なお、本発明の第2の実施の形態の説明では、U字状の接続部8aを第2端子側8に形成したもので説明したが、U字状の接続部は、第1と第2の端子5a、8のいずれか一方の端部側に形成したもので良い。
【0029】
また本発明の第1の実施の形態における、第1と第2の端子5a、6にエレメント7を接続する方法を、図7に基づいて説明すると、電池パック9の第1の蓋10には、第1および第2の端子5a、6とエレメント7との接続箇所に対向して貫通孔10a、10bが形成され、また、第2端子6の他端部6bと電池ケース2aとの接続箇所に対向して貫通孔10cが形成されている。
そして、それぞれの貫通孔10a、10b、10cに、例えば超音波溶接機等の電極を位置させて、第1と第2の端子5a、6とエレメント7、および第2端子6と電池ケース2aとを溶接して、それぞれ電気的に接続できるようになっている。
【0030】
また、図7に示すように、第1の蓋10の図示上方外側で、貫通孔10a、10b、10cが形成された部分に、凹状のシール溝10dが所定の深さで形成され、このシール溝10dに、例えば説明用のシール11を貼ることにより、貫通孔10a、10b、10cが塞がれて、外部から空洞部1a内にゴミ等が侵入しないようになっている。
また、本発明の第2の実施の形態においても、図4に示す第1端子5aとエレメント7との接続箇所に対向して電池パック1に貫通孔(図示せず)を形成しても良い。また、第2端子8側は、U字状の接続部8aにエレメントの端部が圧接狭持されて支持されるので、溶接する必要がなく、接続部8aが対向する側の電池パック1には貫通孔を形成する必要がない。
即ち、電池パック1は、第1端子5a、または/および第2端子6とエレメント7との接続箇所に対向して貫通孔10a、10bが形成されている。
【0031】
また、電池パック1、および電池2は外形が矩形状に形成され、凹部3は、図示を省略するが、空洞部1aに内包した側面2d方向から見た電池2の対角線が位置する部分の電池パック1の内面に形成されている。
そして、エレメント7は、電池2の前記対角線上に位置するように配置されて、両端部が第1と第2の端子に接続されて電池パック1に取り付けられている。そのために、電池の外形が小型であったとしても、凹部3上に橋渡しするエレメント7の長さを長くすることができ、電池ケース2aの小さな膨らみでも、容易にエレメント7を破断することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明は、電池パックの内面に凹部が形成され、エレメントの表面には導電部から成る電路が形成され、前記導電部の両端部が第1と第2の端子に接続されて、電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる電池ケースの側面の凹部側への撓みにより、エレメントが凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により電路を遮断するようにしたので、電池が薄型であっても、電池ケースの側面に撓みが発生すると、エレメントを容易に破断して電路を遮断することができ、電池内部に何らかの異常が発生したとしても、電池が破裂、あるいは電解液の漏れ等をおこさない高性能で安全な電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【0033】
また、前記エレメントは、凹部上において、凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されているので、電池ケースが変形した場合に、エレメントは両肩部を支点として、中央部から破断して電路を確実に遮断することができる。
【0034】
また、前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されているので、エレメントは凹部の一方の肩部に片持ち支持されて、凹部上に位置する他方の端部が自由端側となり、電池ケースの小さな撓みでも自由端側を押し上げて、容易にエレメントを破断することができる。
【0035】
また、前記第1と第2の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたU字状の接続部を有し、前記エレメントの前記凹部上に位置する前記他方の端部を前記U字状の前記接続部で狭持するようにしたので、エレメントの他方の端部を第1と第2の端子のいずれか一方に形成した接続部に差し込んむだけで、接続することができ、組立性の良い電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【0036】
また、前記第1端子、または/および第2端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられているので、第1端子、または/および第2端子を電池パックに取り付け工数が削減でき組立性がよい。
【0037】
また、前記電池パックは、前記第1端子、または/および第2端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成したので、この貫通孔を用いてそれぞれの端子とエレメントとを溶接等で接続することができ、組立性の良い電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【0038】
まあた、前記貫通孔は、シールで塞がれているので、外部から内部の空洞部にゴミ等の侵入を防止することができる。
【0039】
また、前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されているので、凹部上に橋渡しされるエレメントを長くすることができ、電池ケース2aの小さな膨らみでも、容易にエレメント7を破断することができる、高性能な電池用感圧部ブレーカーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に関する断面図である。
【図2】図1の動作を説明する断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の変形例を示す要部断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に関する要部断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に関する端子構造を説明する要部斜視図である。
【図6】図4の動作を説明する要部断面図である
【図7】本発明に係わる組立方法を説明する図である。
【図8】従来の電池用感圧ブレーカーの分解斜視図である。
【図9】従来の電池用感圧ブレーカーの側面図である。
【図10】従来の電池用感圧ブレーカーの動作を説明する概略図である。
【符号の説明】
1 電池パック
1a 空洞部
1b 第1の蓋
1c 第2の蓋
1f シール溝
2 電池
2a 電池ケース
2c 正極電極
2d 側面
3 凹部
3a、3b 肩部
4 第1外部電極
5 第2外部電極
5a 第1端子
5b 一端部
6 第2端子
6a 一端部
6b 他端部
7 エレメント
7a 導電部
【発明の属する技術分野】
本発明は電池用感圧ブレーカーに係わり、電池ケース内部の圧力が上昇したときに安全性を確保するために用いられる電池用感圧ブレーカーに関する。
【0002】
【従来の技術】
充電が可能なリチウムイオン2次電池等においては、電池の過充電、あるいは過放電等による何らかの異常があると、電解液の分解や蒸発等による多量のガスが発生し、密閉された電池ケース内部の圧力が上昇して、電池ケースが変形して破裂、あるいは電解液の漏れ等の危険性があった。
この対策として、電池ケースの変形により電池の電路を遮断して、電池の過充電、あるいは過放電等を防ぐことができる従来の電池用感圧ブレーカーとして、例えば特開平7−335272号公報が開示されている。
【0003】
従来の電池用感圧ブレーカーは、図8〜図10に示すように、リチウムイオン2次電池等から成る角形の電池28の電池ケース28aの側面に、セラミック基板21を密着させて取り付けるようになっていた。
前記電池28は、図8に示すように、外周部が電池ケース28aに覆われており、電池ケース28aの図示左側面からは第1電極25と第2電極26が、また、図示右側面からは第3電極27がそれぞれ突出して設けられれており、第2と第3の電極26、27間で起電力が発生するようになっている。
また、電池ケース28aの上面には、脆い材料から成る外形が矩形のセラミック基板21が載置されている。このセラミック基板21の上面には導電パターン22が印刷形成され、セラミック基板21の下面には、V字状の溝23がセラミック基板21の幅全域に渡って形成されて、溝23の部分のセラミック基板21が破断容易になっている。
【0004】
また、電池28とセラミック基板21を取り付けてユニット化するための一対の端子24、24が配設されている。この端子24は、バネ性のある燐青銅、あるいはステンレス等の金属板を折り曲げて形成され、導電パターン22に弾接する2股状の脚24a、24bと、電池28の下面に弾接する脚24cと、電池ケース28aの左右の側面から突出する第1と第3の電極25、27が嵌入可能な切り起こし部24dとが設けられて、全体として略コ字状に形成されている。
【0005】
そして、電池用感圧ブレーカーを電池28に取り付けるための組立は、図8、9に示すように、電池ケース28aの上面にセラミック基板21を位置させて、図示左右から端子24、24を、組立冶具(図示せず)により、それぞれ差し込むことにより2股状の脚24a、24bで、電池28とセラミック基板21とが圧接狭持されると共に、第1と第3の電極25、27が切り起こし部24dに嵌入され、第1、第3電極25、27が端子24を介して導電パターン22と電気的に接続される。
即ち、端子24によって、電池28の側面にセラミック基板21が取り付けられて、第1と第3の電極25、27間に電路が形成される。
【0006】
このような構成の従来の電池用感圧ブレーカーの動作を説明すると、携帯用機器(図示せず)等に電池用感圧ブレーカーを取り付けた電池28が組み込まれ、第1と第2の電極25、26が、携帯用機器(図示せず)等の電源端子として用いられている。
ここで、前述したような過充電あるいは過放電が行われると、電池28内の圧力が上昇して電池ケース28aが膨張して変形する。
この電池ケース28aの変形により、図10に示すように、セラミック基板21が溝23から破断されて、導電パターン22が切断される。
これにより、前記第1と第3の電極25、27間の電路が遮断されて、電池28への通電が停止する。この電池28への通電が停止することで、電池ケース28aの膨張がストップして、電池28の破裂を未然に防ぐことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電池用感圧ブレーカーを、近年発売されている薄型軽量のポリマーリチウム2次電池等に用いる場合、ポリマーリチウム2次電池は、電池ケースの材質が、アルミ箔とプラスチックとをラミネートした可撓性のあるフィルムを用いているので、脆い材料から成るセラミック基板21を可撓性のある電池ケースの側面に端子24で圧接狭持して取り付けると、電池ケースが撓んで変形し、セラミック基板21の溝23からヒビ割れが発生して、第1と第3の電極25、27間の電路が遮断されるおそれがあった。
【0008】
また、セラミック基板21を電池28に取り付ける時に、端子24の切り起こし部24dを第1と第3の電極25、27に圧入していたので、専用の組立治具が必要であると共に、組立の作業性が悪かった。
本発明の電池用感圧ブレーカーは、前述したような問題点に鑑みてなされたもので、ラミネートフィルム等からなる電池ケースを有するポリマーリチウム2次電池等にも問題なく用いることができると共に、組立作業性の良い電池用感圧ブレーカーを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第1の解決手段として本発明の電池用感圧ブレーカーは、内部に発電素子を収納した電池ケースを有する電池と、この電池を内包する電池パックと、脆い材料からなるエレメントとを備え、前記電池パックの内面には、前記電池ケースの側面と対向する位置に凹部が形成され、前記電池パックの外部電極に接続される第1端子と前記電池の一方の電極に接続される第2端子とを有し、前記エレメントの表面には導電部が形成され、この導電部の両端部が前記第1と第2の端子に接続されて、前記第1と第2の端子の間に電路が形成され、前記電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる前記電池ケースの前記側面の前記凹部側への撓みにより、前記エレメントが前記凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により前記電路を遮断するような構成とした。
【0010】
また、前記課題を解決するための第2の解決手段として、前記エレメントは、前記凹部上において、前記凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されている構成とした。
【0011】
また、前記課題を解決するための第3の解決手段として、前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されている構成とした。
【0012】
また、前記課題を解決するための第4の解決手段として、前記第1と第2の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたU字状の接続部を有し、前記凹部上に位置する前記エレメントの前記他方の端部を前記U字状の前記接続部で狭持するような構成とした。
【0013】
また、前記課題を解決するための第5の解決手段として、前記第1端子、または/および第2端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられている構成とした。
【0014】
また、前記課題を解決するための第6の解決手段として、前記電池パックは、前記第1端子、または/および第2端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成した構成とした。
【0015】
また、前記課題を解決するための第7の解決手段として、前記貫通孔は、シールで塞がれている構成とした。
【0016】
また、前記課題を解決するための第8の解決手段として、前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されている構成とした。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電池の電池用感圧ブレーカーの実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図1は本発明の第1の実施の形態に関する断面図であり、図2はその動作を説明する断面図であり、図3本発明の第1の実施の形態の変形例の要部断面図であり、図4は本発明の第2の実施の形態に関する要部断面図であり、図5は本発明の第2の実施の形態に関する端子構造を説明する要部斜視図であり、図6は図4の動作を説明する要部断面図であり、図7は本発明に係わる組立方法を説明する図である。
【0018】
本発明の第1の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK1は、後述する電池2を内部に内包可能な空洞部1aを有し、外形が矩形状に形成された電池パック1が配設されている。
このような電池パック1は、第1の蓋1bと第2の蓋1cとの2つに分割されて形成され、第1の蓋1bと第2の蓋1cとを接着剤等により接着部1dを接着することにより、内部に電池2を内包可能な空洞部1aが形成されている。
【0019】
また、空洞部1aに内包される電池2は、例えば近年発売されている薄型軽量のポリマーリチウム2次電池で説明すると、アルミ箔とプラスチックのラミネートフィルムで形成された、可撓性があって導電性を有する電池ケース2aで内部が密閉されている。この密閉された電池ケース2a内部にはゲルポリマー電解質等の電解液、および発電素子(図示せず)等が封入されている。
このようなポリマーリチウム2次電池から成る電池2は、厚さが1mm以下に製造可能になっている。
そして電池2は、図1に示すように、幅狭の左側面に、電池ケース2a内部の発電素子の正極側に接続される正極電極2cが絶縁部2bを介して形成されている。また、導電性を有する電池ケース2aは、内部の発電素子の負極側が接続されて負極電極となっている。
【0020】
また、電池パック1の第1の蓋1bの内面の中央部付近には、図1に示すように、空洞部1aに内包された電池2の幅広の側面2dと対向する位置に、所定の幅で形成された左右の両肩部3a、3bにより、所定深さの凹部3が形成されている。
また、電池パック1は、空洞部1aに内包された電池2の正極電極2cに接続される第1外部電極4と、電池2の負極電極である電池ケース2aに接続される第2外部電極5とが、図示左側の側面1eからそれぞれ外部に露出して形成されている。
【0021】
また、第2外部電極5には、第1端子5aが一体形成されて接続されている。そして、第1端子5aの一部が、第1の蓋1bにインサート成型等により埋設されて電池パック1に取り付けられている。
また、電池パック1の内部側に位置する第1端子5aは、一端部5bが一方の肩部3aから凹部3上に所定量延出形成されている。
また、第1端子5aの一端部5bと対向する位置には、一端部6aが凹部3の他方の肩部3bから凹部3上に所定量延出形成された第2端子6を有し、この第2端子6は、その一部が第1の蓋1bにインサート成型等により埋設されて電池パック1に取り付けられている。
【0022】
なお、本発明では第1と第2の端子5a、6の両方を電池パック1に埋設して取り付けたもので説明したが、第1または第2の端子5a、6のいずれか一方を電池パック1に埋設されたものでも良い。
即ち、本発明の電池用感圧ブレーカーは、第1、または/および第2の端子5a、6の一部が電池パック1に埋設されて取り付けられている。
【0023】
また、第1の蓋1bに一部が埋設された第2端子6は、電池パック1の内面から他端部2bが露出しており、この他端部6bに、空洞部1aに内包された電池2の負極電極である電池ケース2aが当接して、第2端子6と電池ケース2aとが電気的接続されている。また、第2端子6と電池ケース2aとの接続を確実にするために、例えば溶接等により接続することも可能である。
前記凹部3の両肩部3a、3bから凹部3上に延出する第1と第2の端子5a、6の一端部5b、6aには、脆い材料からなるセラミック基板等の板状のエレメント7が取り付けられている。このエレメント7には、図示上方の表面全面に、例えば銀ペースト等からなる導電部7aが印刷等により形成されている。
【0024】
前記エレメント7は、凹部3上において、凹部3の両側に位置する両肩部3a、3bにまたがるように橋渡しされて支持され、導電部7aの両端部が第1と第2の端子5a、6の一端部5b、6aに溶接等により接続されて、第1と第2の端子5a、6の間に電路が形成されている。
【0025】
本発明の第1の実施の形態の説明では、第1と第2の端子5a、6の一部が電池パック1に埋設して取り付けたもので説明したが、変形例として、図3に示すように、エレメント7に取り付けられた第1と第2の端子5a、6は、第1の蓋1bの内面に、例えば接着剤等により貼り付けたものでも良い。
このような本発明の第1の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK1の動作は、空洞部1a内に内包した電池2が、使用中に何らかの異常が発生して、電池2の内圧が所定値以上に上昇すると、凹部3側に位置する電池ケース2aの幅広の側面2dが、矢印Pの凹部3側に膨らんで撓む。
【0026】
前記電池ケース2aの凹部3側への撓みにより、エレメント7が図2に示すように、凹部3側に変形して破断される。このエレメント7の破断により導電部7aが切断されて、第1外部電極4と第2外部電極5間の電路が遮断される。
そのために、電池2内部の発電素子(図示せず)への通電が遮断され、電池の内圧上昇が停止して、電池2の破裂等の障害を未然に防ぐようになっている
【0027】
また、本発明の第2の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK2を図4〜図6に基づいて説明すると、エレメント7は、図4に示すように、左側の一方の端部が凹部3の一方の肩部3aに位置して第1端子5aの一端部5bに接続されて支持され、図示右側の他方の端部が凹部3上に位置して第2端子8の端部側に支持されている。
このとき、第1端子5aの一端部5bは、凹部3の一方の肩部3a上に位置して、凹部3上には延出しないようになっている。そのために、電池2の電池ケース2aが撓むと、エレメント7は、凹部3上の一方の肩部3a近傍が破断されるようになっている。
また、前記第2端子8の端部側には、図5に示すような、切り起こし形成されたU字状の接続部8aを有し、凹部3上に位置するエレメント7の他方の端部をU字状の接続部8aに圧接狭持して支持するようになっている。
【0028】
本発明の第2の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK2の組立は、エレメント7の他方の端部を第2端子8のU字状の接続部8aに差し込むだけで、エレメント7が第2端子8の接続部8aに狭持されて、第2端子8とエレメント7の導電部7aとを電気的に接続することができる。
このような本発明の第2の実施の形態の電池用感圧ブレーカーK2は、図6に示すように、電池2の側面1eが矢印Pの凹部3側への撓みにより、一方の肩部3a近傍の凹部3上のエレメント7が、凹部3側に変形して破断されるようになっている。
なお、本発明の第2の実施の形態の説明では、U字状の接続部8aを第2端子側8に形成したもので説明したが、U字状の接続部は、第1と第2の端子5a、8のいずれか一方の端部側に形成したもので良い。
【0029】
また本発明の第1の実施の形態における、第1と第2の端子5a、6にエレメント7を接続する方法を、図7に基づいて説明すると、電池パック9の第1の蓋10には、第1および第2の端子5a、6とエレメント7との接続箇所に対向して貫通孔10a、10bが形成され、また、第2端子6の他端部6bと電池ケース2aとの接続箇所に対向して貫通孔10cが形成されている。
そして、それぞれの貫通孔10a、10b、10cに、例えば超音波溶接機等の電極を位置させて、第1と第2の端子5a、6とエレメント7、および第2端子6と電池ケース2aとを溶接して、それぞれ電気的に接続できるようになっている。
【0030】
また、図7に示すように、第1の蓋10の図示上方外側で、貫通孔10a、10b、10cが形成された部分に、凹状のシール溝10dが所定の深さで形成され、このシール溝10dに、例えば説明用のシール11を貼ることにより、貫通孔10a、10b、10cが塞がれて、外部から空洞部1a内にゴミ等が侵入しないようになっている。
また、本発明の第2の実施の形態においても、図4に示す第1端子5aとエレメント7との接続箇所に対向して電池パック1に貫通孔(図示せず)を形成しても良い。また、第2端子8側は、U字状の接続部8aにエレメントの端部が圧接狭持されて支持されるので、溶接する必要がなく、接続部8aが対向する側の電池パック1には貫通孔を形成する必要がない。
即ち、電池パック1は、第1端子5a、または/および第2端子6とエレメント7との接続箇所に対向して貫通孔10a、10bが形成されている。
【0031】
また、電池パック1、および電池2は外形が矩形状に形成され、凹部3は、図示を省略するが、空洞部1aに内包した側面2d方向から見た電池2の対角線が位置する部分の電池パック1の内面に形成されている。
そして、エレメント7は、電池2の前記対角線上に位置するように配置されて、両端部が第1と第2の端子に接続されて電池パック1に取り付けられている。そのために、電池の外形が小型であったとしても、凹部3上に橋渡しするエレメント7の長さを長くすることができ、電池ケース2aの小さな膨らみでも、容易にエレメント7を破断することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明は、電池パックの内面に凹部が形成され、エレメントの表面には導電部から成る電路が形成され、前記導電部の両端部が第1と第2の端子に接続されて、電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる電池ケースの側面の凹部側への撓みにより、エレメントが凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により電路を遮断するようにしたので、電池が薄型であっても、電池ケースの側面に撓みが発生すると、エレメントを容易に破断して電路を遮断することができ、電池内部に何らかの異常が発生したとしても、電池が破裂、あるいは電解液の漏れ等をおこさない高性能で安全な電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【0033】
また、前記エレメントは、凹部上において、凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されているので、電池ケースが変形した場合に、エレメントは両肩部を支点として、中央部から破断して電路を確実に遮断することができる。
【0034】
また、前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されているので、エレメントは凹部の一方の肩部に片持ち支持されて、凹部上に位置する他方の端部が自由端側となり、電池ケースの小さな撓みでも自由端側を押し上げて、容易にエレメントを破断することができる。
【0035】
また、前記第1と第2の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたU字状の接続部を有し、前記エレメントの前記凹部上に位置する前記他方の端部を前記U字状の前記接続部で狭持するようにしたので、エレメントの他方の端部を第1と第2の端子のいずれか一方に形成した接続部に差し込んむだけで、接続することができ、組立性の良い電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【0036】
また、前記第1端子、または/および第2端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられているので、第1端子、または/および第2端子を電池パックに取り付け工数が削減でき組立性がよい。
【0037】
また、前記電池パックは、前記第1端子、または/および第2端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成したので、この貫通孔を用いてそれぞれの端子とエレメントとを溶接等で接続することができ、組立性の良い電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【0038】
まあた、前記貫通孔は、シールで塞がれているので、外部から内部の空洞部にゴミ等の侵入を防止することができる。
【0039】
また、前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されているので、凹部上に橋渡しされるエレメントを長くすることができ、電池ケース2aの小さな膨らみでも、容易にエレメント7を破断することができる、高性能な電池用感圧部ブレーカーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に関する断面図である。
【図2】図1の動作を説明する断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の変形例を示す要部断面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に関する要部断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に関する端子構造を説明する要部斜視図である。
【図6】図4の動作を説明する要部断面図である
【図7】本発明に係わる組立方法を説明する図である。
【図8】従来の電池用感圧ブレーカーの分解斜視図である。
【図9】従来の電池用感圧ブレーカーの側面図である。
【図10】従来の電池用感圧ブレーカーの動作を説明する概略図である。
【符号の説明】
1 電池パック
1a 空洞部
1b 第1の蓋
1c 第2の蓋
1f シール溝
2 電池
2a 電池ケース
2c 正極電極
2d 側面
3 凹部
3a、3b 肩部
4 第1外部電極
5 第2外部電極
5a 第1端子
5b 一端部
6 第2端子
6a 一端部
6b 他端部
7 エレメント
7a 導電部
Claims (8)
- 内部に発電素子を収納した電池ケースを有する電池と、この電池を内包する電池パックと、脆い材料からなるエレメントとを備え、前記電池パックの内面には、前記電池ケースの側面と対向する位置に凹部が形成され、前記電池パックの外部電極に接続される第1端子と前記電池の一方の電極に接続される第2端子とを有し、前記エレメントの表面には導電部が形成され、この導電部の両端部が前記第1と第2の端子に接続されて、前記第1と第2の端子の間に電路が形成され、前記電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる前記電池ケースの前記側面の前記凹部側への撓みにより、前記エレメントが前記凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により前記電路を遮断するようにした電池用感圧ブレーカー。
- 前記エレメントは、前記凹部上において、前記凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されていることを特徴とする請求項1記載の電池用感圧ブレーカー。
- 前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されていることをことを特徴とする請求項1記載の電池用感圧ブレーカー。
- 前記第1と第2の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたU字状の接続部を有し、前記凹部上に位置する前記エレメントの前記他方の端部を前記U字状の前記接続部で狭持するようにしたことを特徴とする請求項3記載の電池用感圧ブレーカー。
- 前記第1端子、または/および第2端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられていることを特徴とする請求項1、2、3、または4記載の電池用感圧ブレーカー。
- 前記電池パックは、前記第1端子、または/および第2端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成したことを特徴とする請求項1、2、3、4、または5記載の電池用感圧ブレーカー。
- 前記貫通孔は、シールで塞がれていることを特徴とする請求項6記載の電池用感圧ブレーカー。
- 前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、または5記載の電池用感圧ブレーカー。
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