JP3878730B2 - 感温プロテクターの動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は感温プロテクタ−の動作方法に関し、リチウムイオン２次電池の過熱防止に有用なものである。
【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２次電池等の大容量電池が多用されている。
このリチウムイオン２次電池においては、エネルギ−密度が高く、万一の内部短絡時での発熱量が大であること、万一の過充電時でのリチウム結晶の析出により内部短絡が発生すること等の面から、多重の安全手段が施されている。
すなわち、(1)高温で溶融して電流を遮断するセパレ-タの施用、(2)高温で電流を抑制するＰＴＣの施用、(3)電池缶の内圧が上昇したときに放圧作動する安全弁の施用、(4)過充電時での電圧上昇を検知して電流を遮断する保護回路の施用等である。
【０００３】
しかしながら、上記(2)のＰＴＣでは、常温での抵抗値が高く、その結果電池の内部インピ−ダンスが高くなり、電圧降下が大きくなるため、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。
かかる不合理を排除するために、ＰＴＣに代わる感温プロテクタ−が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
リチウムイオン２次電池におけるＰＴＣの配設スペ−スは厚み４００μｍ程度の超薄スペ−スであり、ＰＴＣに代替する感温プロテクタ−には厚み４００μｍ程度の超薄型が要求される。
【０００５】
本発明の目的は厚み４００μｍという超薄型を可能にする接点タイプの感温プロテクタ−を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る感温プロテクターの動作方法は、扁平ケースの両面に電極が設けられ、両電極に相互接触の接点が設けられ、熱収縮性絶縁フィルムが片端固定でかつ孔に接点を受容した状態で扁平ケースに収容されてなる感温プロテクターの動作方法であり、前記熱収縮性絶縁フィルムの熱収縮で前記の接点間に同フィルムを食い込ませて通電を遮断することを特徴とする。
請求項２に係る感温プロテクターの動作方法は、扁平ケースの両面に電極が設けられ、 両電極に相互接触の接点が設けられ、一端に絶縁フィルムを有する熱収縮性フィルムが他端固定でかつ絶縁フィルムの孔に前記接点を受容した状態で扁平ケースに収容されてなる感温プロテクターの動作方法であり、前記熱収縮性フィルムの熱収縮で前記の接点間に前記絶縁フィルムを食い込ませて通電を遮断することを特徴とする。
【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の（イ）は本発明に係る感温プロテクタ−の一例を示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
図１において、１は扁平ケ−スであり、胴部の上下に蓋板部が一体化されており、例えば、セラミックスケ−スやプラスチックケ−スが用いられる。この扁平ケ−ス１には、気密性は要求されず、上下の蓋板１１，１２間に所定厚さの間隙が保持され得れば充分である。２１，２２は扁平ケ−ス１の上下に固着された箔状電極、３１，３２は両電極間に設けられた相互接触の接点である。これらの接点は、例えば箔状電極の切り出しや打ち出しにより設けられ、箔状電極には高弾性の合金、例えば銅合金が使用される。高弾性の接点材を箔状電極に溶接等で固着することもできる。
４は熱収縮性絶縁フィルムであり、片端４１がケ−ス内面に固定され、他端部に孔４２を有し、この孔４２内に上記の接点３１，３２が受容されている。この熱収縮性絶縁フィルム４には、例えば、プラスチックの延伸成形品や形状記憶成形品が使用される。
【０００８】
本発明に係る感温プロテクタ−は、例えばリチウムイオン２次電池の安全弁板と正極蓋との間に挾持して使用され、本感温プロテクタ−のオフ作動で当該電池の両極間が非導通とされ、通電遮断状態とされる。
図２の（イ）及び図２の（ロ）〔図２の（イ）におけるロ−ロ断面図〕は本感温プロテクタ−の作動状態を示し、電池の温度上昇で熱収縮性絶縁フィルム４が収縮され、接点３１，３２間に熱収縮性絶縁フィルム４が食い込んで接点３１，３２間が通電遮断されている。
この場合、接点３１，３２間へのフィルム４の食い込みに対する抵抗力をｆ、熱収縮性絶縁フィルム４の巾及び厚さをｂ及びｔ、熱収縮性絶縁フィルム４の熱収縮率をｋ、熱収縮性絶縁フィルム４の熱収縮時のヤング率をＥとすれば、
[式１] ｋＥｔｂ＞ｆ
が上記作動の条件である。
【０００９】
上記熱収縮性絶縁フィルム４の熱収縮は、歪状態で冷却凍結されたポリマ−の分子鎖や未結晶状態が加熱軟化により解放、結晶化されることにより生じ、上記のヤング率Ｅは常温時のヤング率に較べて小である。しかしながら、上記接点を金属箔の切り出し舌片等の接触で形成して上記ｆを可及的小にし、またケ−ス内空間を最大限に利用してｔｂを極力大とすること（厚さｔをケ−ス内空間の厚みにほぼ等しくし、巾ｂをケ−ス内空間の巾にほぼ等しくしする）により、上記式１の条件を容易に充足させ得、接点間を絶縁フィルムの食い込みで確実に絶縁遮断できる。
【００１０】
上記において、熱収縮性絶縁フィルムには平常時の温度変化（季節間の温度変化、昼夜間の温度変化）で実質上収縮しないものが使用されるが、安全のために、平常時の温度変化による熱収縮性絶縁フィルムの収縮で熱収縮性絶縁フィルムが接点間に食い込む畏れを皆無にするために、接点の前面と孔の後縁端との間に図１の（ロ）に示すように、所定のギャップｇを設けておくことが好ましい。
【００１１】
図３の（イ）は本発明に係る感温プロテクタ−の別例を示す図面、図３の（ロ）は図３の（イ）におけるロ−ロ断面図である。
この感温プロテクタ−では、図１に示したものに対し熱収縮性絶縁フィルムに代え、一端に絶縁フィルム４１１を溶接等により結着した熱収縮性フィルム４０が使用され、絶縁フィルム４１１の孔４２に接点３１，３２が受容されている。
図３において、各符号は図１における符号と同一の構成要素を示し、１は扁平ケ−ス、２１，２２は電極である。
図４の（イ）及び図４の（ロ）〔図４の（イ）におけるロ−ロ断面図〕は図３の感温プロテクタ−の作動状態を示している。
【００１２】
この感温プロテクタ−においては、熱収縮性フィルム４０には絶縁性が必要とされず、前記プラスチックの延伸成形品や形状記憶成形品の外、形状記憶合金も使用できる。また、絶縁フィルム４１１には熱収縮性フィルム４０の収縮温度では熱的に変形せずにほぼ常温時の硬度を維持できる耐熱性プラスチックを使用でき、孔４２の後縁端４２１（接点に最初に食い込む箇所）をナイフ状に加工しておくことにより、上記の食い込み抵抗ｆを低減できる。
【００１３】
【実施例】
図１において、扁平ケ−スとしてセラミック製を使用し、扁平ケ−ス厚さを４００μｍ、ケ−ス内間隙を１５０μｍとした。電極には厚さ６０μｍの銅合金箔を使用し、接点は切り出し舌片で形成した。
熱収縮性絶縁フィルムには、厚さ１２０μｍ，９３℃での熱収縮率が３０％の延伸プラスチックフィルムを使用した。
この感温プロテクタ−を９５℃に加熱した後、解体して作動状態を調べたところ、接点間にプラスチックフィルムが食い込んで接点間が完全に絶縁されていた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係る感温プロテクタ−の動作方法においては、扁平ケ−ス内に突設させた接点間に熱収縮性フィルムをその熱収縮で食い込ませて接点間を遮断させており、扁平ケ−ス内の間隙を熱収縮性フィルムを収容し得るに足る極めて薄い厚さにでき、扁平ケ−スの蓋板も通常の金属箔積層セラミックス板成形技術で極めて薄くでき、しかも、接点間への絶縁フィルムの食い込みにより遮断も確実に行い得るから、超薄型でかつ遮断タイプの感温プロテクタ−を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る感温プロテクタ−の一例を示す図面である。
【図２】 図１の感温プロテクタ−の作動状態を示す図面である。
【図３】 本発明に係る感温プロテクタ−の別例を示す図面である。
【図４】 図３の感温プロテクタ−の作動状態を示す図面である。
【符号の説明】
１ 扁平ケ−ス
２１，２２ 電極
３１，３２ 接点
４ 熱収縮性絶縁フィルム
４１ 熱収縮性絶縁フィルムの一端
４２ 孔
４０ 熱収縮性フィルム
４１１ 絶縁フィルム

Claims (2)

1. 扁平ケースの両面に電極が設けられ、両電極に相互接触の接点が設けられ、熱収縮性絶縁フィルムが片端固定でかつ孔に接点を受容した状態で扁平ケースに収容されてなる感温プロテクターの動作方法であり、前記熱収縮性絶縁フィルムの熱収縮で前記の接点間に同フィルムを食い込ませて通電を遮断することを特徴とする感温プロテクターの動作方法。
2. 扁平ケースの両面に電極が設けられ、両電極に相互接触の接点が設けられ、一端に絶縁フィルムを有する熱収縮性フィルムが他端固定でかつ絶縁フィルムの孔に前記接点を受容した状態で扁平ケースに収容されてなる感温プロテクターの動作方法であり、前記熱収縮性フィルムの熱収縮で前記の接点間に前記絶縁フィルムを食い込ませて通電を遮断することを特徴とする感温プロテクターの動作方法。

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