JP3754795B2

JP3754795B2 - 二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造及び絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズ

Info

Publication number: JP3754795B2
Application number: JP09485897A
Authority: JP
Inventors: 和男有山; 智宏丹羽
Original assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Current assignee: Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JPH10269916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉型二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造及びその取り付けに使用される温度ヒュ−ズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、携帯用電子機器等の電源として、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の大容量のものが多く使用されつつある。
図５は、これら二次電池の一例を示し、セパレ−タ８１’を介した正極８２’と負極８３’とのスパイラル巻回体８’を負極缶１’に収容して負極８３’と負極缶１’の底面とを電気的に導通し、負極缶１’の上端内に正極集電極３’を配設して正極８２’をこの集電極３’に電気的に導通し、負極缶１’の上端に放圧板２’及びガス放出孔付き正極蓋４’をガスケット７’を介して封着し、放圧板２’の中央凹部２１’を正極集電極３’に電気的に導通してある。
而して、異常な内圧上昇時、放圧板２’が開放されて正極蓋４’のガス放出孔４１’からガスが放出されると共に放圧板２’と正極集電極３’との電気的導通が遮断される。
【０００３】
上記のリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等においては、容量が大きく充電時や放電時に相当に大きな電流が流れ、充電器や本体機器の故障時には、過電流が流れて異常発熱が惹起されることがある。
従来、かかる異常発熱に対し、二次電池にＰＣＴを取り付けておき、その異常発熱時でのＰＣＴの抵抗値上昇により、充電または放電を抑えることが公知である。また、更に安全性を高めるために、温度ヒュ−ズを併設することも公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＣＴは高分子物質に導電粉末を配合したものであるから、室温での抵抗値が高く、その結果電池の内部インピ−ダンスの上昇が避けられず、電圧降下が大きく、電池の放電終止電圧以上であっても、放電が抑制されてしまい容量の全てを使用し得ない。更に、７０℃〜８０℃で抵抗値が室温時抵抗値の５〜１０倍に激しく上昇し、このとき、回路に流れる電流が１／５〜１／１０になり誤動作を引き起こすこともある。
また、従来、併設する温度ヒュ−ズは電池セルに外付けされており、電池パックにする場合、温度ヒュ−ズの取付けスペ−スが必要となって小型化が困難である。
【０００５】
本発明の目的は、ＰＣＴ内蔵の二次電池に較べ、安全性を確保しながら電池の内部インピ−ダンスを低く抑えると共に電池パックの小型化を可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造は、二次電池の一端に弁板と該弁板を覆う正極蓋とをリング状の絶縁スペ−サを介して気密に取付け、弁板と正極蓋との間に温度ヒュ−ズを納め、温度ヒュ−ズの一方のリ−ド線を弁板の周囲端部とリング状絶縁スペ−サとの間に挾み、温度ヒュ−ズの他方のリ−ド線を正極蓋の周囲端部とリング状絶縁スペ−サとの間に挾んだことを特徴とする構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造の一例を示している。
図１において、１は負極缶である。２は金属製安全弁であり、中央の凹部２１を正極集電極３に電気的に導通させてある。４は金属製正極蓋であり、ガス放出孔４１を設けてある。５はリング状の絶縁スペ−サ、例えばプラスチックスペ−サを、６は温度ヒュ−ズをそれぞれ示し、絶縁スペ−サ５を放圧板の２周囲端部と正極蓋４の周囲端部との間に挾み、温度ヒュ−ズ６の一方のリ−ド線６１を放圧板２の周囲端部と絶縁スペ−サ５との間に挾み、他方のリ−ド線６２を正極蓋４の周囲端部と絶縁スペ−サ５との間に挾み、放圧板２と絶縁スペ−サ５及び正極蓋４の周囲端部に負極缶１の上端開口をガスケット７を介し、かしめ加工で封着してある。
而して、一方のリ−ド線６１と放圧板２との間、他方のリ−ド線６２と正極蓋４との間が加圧接触により電気的に導通されている。
【０００８】
上記において、安全弁２の動作を妨げることのないように、温度ヒュ−ズと安全弁２との間に充分な間隔を確保するために、温度ヒュ−ズを正極蓋４の内面側に温度ヒュ−ズのリ−ド線６１と正極蓋４との電気的絶縁を保てる程度に近接させて支持してある。
図１には、示されていないが、セパレ−タを介した正極と負極とのスパイラル巻回体を負極缶に収容して負極と負極缶底面とを電気的に導通し、正極を正極集電極に電気的に導通してある。
上記絶縁スペ−サ５は安全弁２の周囲端部と正極蓋４の周囲端部との間にかしめ加工により挾みこまれるが、電解液の漏れを防ぐため、その外郭形状は安全弁２や正極蓋４の周囲端部と同様に負極缶１の内側形状に応じた形状とすることが好ましく、内郭形状は安全弁２と正極蓋４との間に充分な空間を確保するために、安全弁２や正極蓋４の周囲端部の内郭からはみださない形状とすることが好ましい。しかし、安全弁２の動作に支障とならない空間を確保し得れば、内郭形状を四角形、６角形、８角形等、または温度ヒュ−ズの輪郭形状よりもやや大きい形状とすることも可能である。
【０００９】
上記の温度ヒュ−ズには、図２の（イ）に示すように、リ−ド線６１，６２間に低融点可溶合金片６３を溶接等で接合し、その低融点可溶合金片６３にフラックス６４を塗布し、このフラックス塗布可溶合金片上に絶縁筒６５、例えばセラミックス筒を挿通し、絶縁筒６５の各端と各リ−ド線６１，６２との間を接着剤６６、例えばエポキシ樹脂で封止したもの、あるいは、図２の（ロ）に示すように、二本のラジアルリ−ド線６１，６２の先端間に低融点可溶合金片６３を溶接等で接合し、その低融点可溶合金片上にフラックス６４を塗布し、その上に絶縁被覆層６６、例えば、エポキシ樹脂の浸漬被覆を施したもの等を使用できる。
また、図２の（ハ）に示すように、セラミックス基板のような絶縁基板６０上に導電ペ−ストの印刷焼き付けにより対向電極６１１，６２１を形成し、これらの電極間に低融点可溶合金片６３を溶接等により接合し、その低融点可溶合金片６３上にフラックス６４を塗布し、絶縁基板上に絶縁被覆層６６、例えば、エポキシ樹脂の浸漬被覆を施したものも使用できる。
上記リ−ド線６１，６２には丸線を使用し、挾持される端部を扁平に圧縮加工することが好ましい。
【００１０】
上記絶縁スペ−サの上下面には、リ−ド線と正極蓋または放圧板との電気的導通を良好にするために、電極層を設けることが好ましい。例えば、絶縁スペ−サの上下面に銅箔を接着剤、または熱融着により貼着することが好ましく、この場合、プラスチックシ−トの上下面に銅箔を貼着し、これをリング状に打ち抜くことにより絶縁スペ−サを得ることができる。
【００１１】
上記絶縁スペ−サ５の上下の各面とその各面の各リ−ド線端部ｅとは、図３の（イ）または図３の（ロ）に示すように、面一にすることが好ましく、このため、絶縁スペ−サの上下各面に溝ａを加工しておくことが望ましい。図３の（ロ）において、ｃは銅箔を示している。
【００１２】
上記において、図４の（イ）及び図４の（ロ）〔図４の（イ）におけるロ−ロ断面図〕に示すように、絶縁スペ−サ５に温度ヒュ−ズ６のリ−ド線６１，６２を予め止着しておき、この絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズの絶縁スペ−サを放圧板と正極蓋との間に挾むことが作業性の点で有利である。この場合、図３の（ハ）に示すように、絶縁スペ−サ５の上面に接着剤ｂを塗布し、温度ヒュ−ズ６のリ−ド線端部ｅをその接着剤層ｂ上に載置し、その上に銅箔ｃを加熱圧着することを両面について行うことにより、平滑な銅箔電極を両面に有する絶縁スペ−サ付きの温度ヒュ−ズを得ることができる。この絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズにおいて、リ−ド線に銅箔を溶接し、この銅箔を、接着剤を塗布した絶縁スペ−サ面に加熱圧着することもできる。
【００１３】
１８６５０サイズのリチウムイオン電池における正極蓋４と安全弁２との空間はほぼ２ｍｍ、内径はφ８ｍｍであり、図に示す筒型温度ヒュ−ズの場合、筒外径がφ１．４〜２．０ｍｍ、筒長さが４ｍｍ〜６ｍｍ、リ−ド線直径がφ０．５ｍｍのものが使用され、リ−ド線端部が厚み０．３ｍｍ以下に圧縮扁平加工される。
【００１４】
上記実施例では、温度ヒュ−ズに合金型温度ヒュ−ズを使用しているが、所定温度で溶融するペレットを内蔵させ、そのペレットの溶融で接点を開放させるペレット型温度ヒュ−ズを使用することもできる。
【００１５】
本発明に係る、二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造を組み立てるには、正極と負極とのスパイラル巻回体及び正極集電極等を収容した負極缶に放圧板を入れ、更に絶縁スペ−サと上記合金型またはペレット型温度ヒュ−ズとを配すると共に当該温度ヒュ−ズの一方のリ−ド線を絶縁スペ−サの下側に、他方のリ−ド線を絶縁スペ−サの上側にそれぞれ配し、更にその絶縁スペ−サ上に正極蓋を配し、正極蓋と絶縁スペ−サと放圧板との周囲に負極缶の開口上端部をガスケットを介してかしめ加工すればよい。
また、放圧板に上記した絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズの絶縁スペ−サを配し、更にその絶縁スペ−サ上に正極蓋を配し、負極缶の開口上端部を放圧板と絶縁スペ−サと放圧板との周囲にガスケットを介してかしめ加工することもできる。
【００１６】
本発明により温度ヒュ−ズを取り付けるリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池は、温度ヒュ−ズの抵抗値が数Ω程度であるので、ＰＣＴを内蔵させる場合に較べ、内部インピ−ダンスを低くでき、室温から８０℃付近までの温度変化による抵抗値変化も実質上排除できるため、使用可能となる電池容量を増加させ得る。
また、電池をパックする場合、電池セル内部に温度ヒュ−ズを内蔵させているので、従来の温度ヒュ−ズ外付けの場合に較べ、電池パック全体の小型化が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造によれば、使用可能となる電池容量を増加させ得、電池の高効率利用を図ることができ、電池パックにした場合は、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度ヒュ−ズの取付け構造を示す図面である。
【図２】本発明において使用する三種の温度ヒュ−ズを示す図面である。
【図３】本発明における絶縁スペ−サと温度ヒュ−ズのリ−ド線との三種の止着構造を示す図面である。
【図４】本発明に係る絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズを示す図面である。
【図５】二次電池の構造を示す図面である。
【符号の説明】
１負極缶
２弁板
３正極集電極
４正極蓋
４１ガス放出孔
５リング状絶縁スペ−サ
６温度ヒュ−ズ
６１リ−ド線
６２リ−ド線
７ガスケット

Claims

二次電池の一端に弁板と該弁板を覆う正極蓋とをリング状の絶縁スペ−サを介して気密に取付け、弁板と正極蓋との間に温度ヒュ−ズを納め、該温度ヒュ−ズの一方のリ−ド線を弁板に導通し、他方のリ−ド線を正極蓋に導通した温度ヒュ−ズの取付け構造であり、前記リング状の絶縁スペ−サが弁板の周囲端部と正極蓋の周囲端部との間に挾まれ、温度ヒュ−ズの一方のリ−ド線が弁板の周囲端部とリング状絶縁スペ−サとの間に挾まれ、温度ヒュ−ズの他方のリ−ド線が正極蓋の周囲端部とリング状絶縁スペ−サとの間に挾まれていることを特徴とする二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造。
温度ヒュ−ズの一方のリ−ド線の端部をリング状絶縁スペ−サの上面に、他方のリ−ド線の端部をリング状絶縁スペ−サの下面にそれぞれ予め止着した絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズを、二次電池の一端の弁板と該弁板を覆う正極蓋との間に挾み、一方のリ−ド線の端部を弁板に接触により導通し、他方のリ−ド線の端部を正極蓋に接触により導通させたことを特徴とする二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造。
請求項２記載の二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造に使用される絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズであり、温度ヒュ−ズの一方のリ−ド線の端部をリング状絶縁スペ−サの上面に、他方のリ−ド線の端部をリング状絶縁スペ−サの下面にそれぞれ止着したことを特徴とする絶縁スペ−サ付き温度ヒュ−ズ。