JP4067820B2

JP4067820B2 - 二次電池

Info

Publication number: JP4067820B2
Application number: JP2001385163A
Authority: JP
Inventors: 守彦奥田; 正紀小暮
Original assignee: 三洋ジーエスソフトエナジー株式会社
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: JP2003187785A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話等の電子機器には、リチウム電池等の二次電池が使用されている。従来、この種の二次電池は例えば次のような構造となっている。すなわち、発電要素が例えば扁平な角形をなすアルミニウム製の電池ケース内に電解液と共に収容されて二次電池本体が構成され、この二次電池本体がこれより大型の扁平角形をなすプラスチック製の外装ケースに収容されている。この外装ケース内にはブレーカ等の感熱保護素子が併せて収容され、二次電池本体に設けた端子とこの感熱保護素子とをリード片で接続することで外部回路への通電路に感熱保護素子が介在する回路構成とし、もって二次電池本体が異常発熱を引き起こしたときに外部回路への通電を遮断するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯電話機などの電子機器のさらなる小型軽量化のため、二次電池にも一層の小型化、コスト低減の要請がある。しかし、上述の従来構造では、樹脂製の外装ケース内に二次電池本体及び感熱保護素子を収めるという二重構造をとっているから、小型化及びコストの低減には限界がある。また、感熱保護素子は二次電池本体の電池ケースに沿わせてはいるものの、発熱源である発電要素からは離れているため、熱的な応答性にも改善の余地があった。
【０００４】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化及びコストの低減を図ることができ、しかも、感熱保護素子の熱的応答性を高めることができる二次電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る二次電池は、発電要素と、これを収納する電池ケースのケース本体と、このケース本体の開口面を塞ぐ金属製の蓋とを備え、前記蓋にはこの蓋とは電気的に絶縁して前記発電要素を外部回路に接続する端子が設けられると共に、前記蓋のケース内側に、熱に応動して、前記発電要素から前記電池ケースの外への回路を遮断する感熱保護素子を含む保護素子アッセンブリが取り付けられており、前記保護素子アッセンブリは、前記感熱保護素子を、前記端子に接続される端子接続片と、前記発電要素に接続されるリード接続片との間に挟んで絶縁性樹脂で覆ってなり、前記端子接続片と前記蓋との間には前記絶縁性樹脂が介されており、前記端子接続片と前記端子とは電気的に接続された状態で固定されているところに特徴を有する。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
請求項１の二次電池によれば、電池ケース内に感熱保護素子を備えているから、この感熱保護素子を収納するための樹脂製の外装ケースが不要となり、小型化、及びコストを低減できる。しかも、感熱保護素子は電池ケース内に位置しており、発熱源である発電要素に近くなるから、熱的な応答性が改善されて異常発熱時に迅速な保護動作を行うことができるようになる。
【０００８】
また、請求項１の二次電池によれば、電池ケースの蓋のケース内側に感熱保護素子が取り付けられて、蓋と感熱保護素子とが一体構造とされているから、二次電池の部品点数が減少し、組み立て作業性が向上するとともに、コストを削減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明をリチウム二次電池に適用した第１実施形態について、図１ないし図５を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
二次電池１の電池ケース３は、一端面を開口した扁平な角形容器状をなすケース本体５と、このケース本体５の開口部を塞いで例えばレーザー溶接によって溶接された蓋７とからなり、共に例えばアルミニウム製である。電池ケース３内には、発電要素９が収納されており、これは詳細には図示しないが帯状の負極と正極とをセパレータを介して巻回してなる扁平な渦巻き状をなす周知の構造である。この発電要素９の一端側からは左右に所定の間隔を隔てて一対の正極集電板の合剤層未塗布部１１及び負極集電板の合剤層未塗布部１３がそれぞれ導出され、それらの合剤層未塗布部１１，１３側がケース本体５の開口部側となるようにして発電要素９が電池ケース３内に収納されている。
【００１１】
一方、蓋７の下面には、感熱保護素子に相当するＰＴＣ素子１５を備えた保護素子アッセンブリ１７が取り付けられている。この保護素子アッセンブリ１７は図５に示すように概ね矩形板状をなし、ＰＴＣ素子１５を負極端子接続片１９と負極リード接続片２１とで挟んだ状態でこれらをインサート成形によって絶縁性樹脂２３で覆った構成である。より詳細には、ＰＴＣ素子１５は矩形板状をなす。その上面に位置する負極端子接続片１９はＰＴＣ素子１５の幅とほぼ同じ幅を有してＰＴＣ素子１５の長辺よりも長い矩形板状をなし、この負極端子接続片１９の一短辺がＰＴＣ素子１５の一短辺と合わせて密着され、その上面（蓋７側の面）は絶縁性樹脂２３が覆っている。また、ＰＴＣ素子１５の下面に位置する負極リード接続片２１は断面Ｌ字状をなし、その一片がＰＴＣ素子１５にほぼ匹敵する大きさを有してＰＴＣ素子１５の下面に固着され、その他方の片はＰＴＣ素子１５の下面から垂直下方向に曲げられ、絶縁性樹脂２３の下面から下方に突出している。
【００１２】
蓋７には、ほぼ中央に電極取付孔７Ａが形成され、ここに下面に軸部２９Ａが突設された負極端子２９が取付けられている。この負極端子２９は、蓋７との間にプラスチック製のガスケット２７を挟んだ状態で、その軸部２９Ａを蓋７の電極取付孔７Ａに貫通させ、さらに前述の保護素子アッセンブリ１７に形成した取付孔１７Ａを貫通させ、その先端をかしめることにより蓋７に固定されている。これにより、蓋７とは絶縁された状態のまま、負極端子２９が保護素子アッセンブリ１７の負極端子接続片１９と電気的に接続されている。なお、保護素子アッセンブリ１７の負極リード接続片２１には発電要素９の負極集電板から引き出された負極集電板の合剤層未塗布部１３が溶接されている。
【００１３】
一方、発電要素９の正極集電板の合剤層未塗布部１１は、蓋７の裏面に固着された正極端子接続片３３を介して蓋７と電気的に接続されている。この蓋７の上面には、略方形の浅い凹部３５を形成し、その底面に金メッキを施すことにより正極端子３７が形成されている。なお、蓋７の図面左寄りには、蓋７に設けた楕円形の貫通孔を覆う例えばアルミの薄膜からなる安全弁３９が設けられている。
【００１４】
本実施形態の二次電池１によれば、電池ケース３内に発電要素９と共にＰＴＣ素子１５を備えているから、この二次電池１単体で使用することができる。従って、これを覆うための樹脂ケースが不要となり、全体として小型化及びコスト低減が可能となる。しかも、ＰＴＣ素子１５は発電要素９に比較的近い位置に設けられることになるため、発電要素９の異常発熱に対する応答性が高くなり、二次電池１の安全性が向上する。
【００１５】
また、特に本実施形態では、ＰＴＣ素子１５を負極端子接続片１９と負極リード接続片２１とで挟んで絶縁性樹脂２３にて覆った保護素子アッセンブリ１７を構成したから、本来的に必要な負極集電板の合剤層未塗布部１３の接続のための部品（負極リード接続片２１を備えた保護素子アッセンブリ１７）を蓋７に取り付けるだけで、ＰＴＣ素子１５が電池ケース３内に内蔵されることになり、部品点数の削減に加えて組立工数も低減させることができ、コスト削減に一層効果的である。
【００１６】
＜第２実施形態＞
図６及び図７は、本発明の第２実施形態を示す。前記実施形態と同一構成については同一符号を付すことにより、構造、作用及び効果についての重複説明を省略する。この第２実施形態では、サーマルプロテクターが、ＰＴＣ素子１５の代わりに取り付けられていることが、第１実施形態と異なっている。この実施形態では、負極リード接続片２１が、バイメタルからなる負極端子接続片１９を介して、負極端子２９に電気的に接続されている。
【００１７】
＜第３実施形態＞
図８及び図９は本発明の第３実施形態を示す。前記第１実施形態と同一構成については同一符号を付すことにより、構造、作用及び効果についての重複説明を省略する。この第３実施形態では、保護素子アッセンブリ１７がＰＴＣ素子１５のポッティングモールドによる成型品であるところが第１実施形態と異なっている。この実施形態では、ＰＴＣ素子１５が負極リード接続片２１と負極端子接続片１９とに挟み込まれた状態で、ポッティングモールドされ、絶縁性樹脂５１により覆われている。
【００１８】
＜第４実施形態＞
図１０及び図１１は本発明の第４実施形態を示す。前記第１実施形態と同一構成については同一符号を付すことにより、構造、作用及び効果についての重複説明を省略する。この第４実施形態では、保護素子アッセンブリ１７がＰＴＣ素子１５のラミネートによる成型品であるところが第１実施形態と異なっている。この実施形態では、ＰＴＣ素子１５が負極リード接続片２１と負極端子接続片１９とに挟み込まれた状態で、さらにその上下から、例えばポリエチレンとアルミニウムとのラミネートフィルム５３によって挟み込まれ、その後、熱でその縁部をラミネートされることによって成形されている。なお、ラミネートフィルム５３のみならず、例えばポリエチレンフィルム等の樹脂フィルムであっても良い。
【００１９】
＜第５実施形態＞
図１２及び図１３は本発明の第５実施形態を示す。前記第１実施形態と同一構成については同一符号を付すことにより、構造、作用及び効果についての重複説明を省略する。この第５実施形態では、ＰＴＣ素子１５が第１実施例と同様にインサート成形によって、保護素子アッセンブリ１７として一体成型されているが、負極リード接続片２１が、断面Ｕ字状であるところが第１実施形態と異なっている。
【００２０】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２１】
（１）上記した実施形態では、ＰＴＣ素子１５又はサーマルプロテクターを使用したが、感熱保護素子であれば特にこれらに限られず、例えばサーミスタ、温度ヒューズ、保護用ＩＣ、ＮＴＣ等を単独で又は組み合わせて備えてもよい。
【００２２】
（２）上記した第１実施形態及び第２実施形態では、ケース本体５は、アルミニウム製としたが、これに限らず、他の金属、合金、又は樹脂製であってもよい。また、蓋７は、アルミニウム製としたが、これに限らず、他の金属、又は合金であってもよい。
【００２３】
（３）上述した実施形態では、二次電池１は、リチウム二次電池としたが、二次電池１の種類は特に限定されず、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池等いずれのものにも適用することができる。
【００２４】
（４）上述した実施形態では、全体として扁平角形状の二次電池１としたが、二次電池１の形状は特に限定されず、例えば円筒形電池であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における二次電池の斜視図
【図２】同じく二次電池の部分断面図
【図３】同じく二次電池の断面図
【図４】同じく二次電池の断面図
【図５】同じくＰＴＣ素子の斜視図
【図６】第２実施形態における二次電池の断面図
【図７】同じく二次電池の断面図
【図８】第３実施形態における二次電池の断面図
【図９】同じく二次電池の断面図
【図１０】第４実施形態における二次電池の断面図
【図１１】同じく二次電池の断面図
【図１２】第５実施形態における二次電池の断面図
【図１３】同じく二次電池の断面図
【符号の説明】
１…二次電池
３…電池ケース
５…ケース本体
７…蓋
９…発電要素
１５…ＰＴＣ素子（感熱保護素子）
１７…保護素子アッセンブリ
１９…負極端子接続片
２１…負極リード接続片
２３…絶縁性樹脂

Claims

発電要素と、これを収納する電池ケースのケース本体と、このケース本体の開口面を塞ぐ金属製の蓋とを備え、前記蓋にはこの蓋とは電気的に絶縁して前記発電要素を外部回路に接続する端子が設けられると共に、前記蓋のケース内側に、熱に応動して、前記発電要素から前記電池ケースの外への回路を遮断する感熱保護素子を含む保護素子アッセンブリが取り付けられており、前記保護素子アッセンブリは、前記感熱保護素子を、前記端子に接続される端子接続片と、前記発電要素に接続されるリード接続片との間に挟んで絶縁性樹脂で覆ってなり、前記端子接続片と前記蓋との間には前記絶縁性樹脂が介されており、前記端子接続片と前記端子とは電気的に接続された状態で固定されていることを特徴とする二次電池。