JP4097790B2 - 薄型温度ヒュ−ズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄型温度ヒュ−ズに関し、例えばリチウムイオン二次電池を過充電や過放電から保護するのに用いる温度ヒュ−ズとして有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、携帯電話、パ−ソナルコンピュ−タ、ビデオカメラ等のパ−ソナルユ−スの携帯用電気機器の電源としてリチウムイオン二次電池等の大容量電池が使用されている。
かかる大容量電池では充電時や放電時に相当に大きな電流が流れる可能性があり、過充電や本体機器の故障により異常に発熱する畏れがある。
そこで、この異常発熱を合金型温度ヒュ−ズで感知し、電池を充電用電源から遮断し、または電池と本体機器との間を遮断することが検討されている。
【０００３】
この電池保護用温度ヒュ−ズにおいては薄型であることが要求され、樹脂ベ−スフィルムの片面上に一対の帯状リ−ド導体の先端部を固着し、帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片を接続し、樹脂ベ−スフィルムの片面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間をヒ−トシ−ルで封止した薄型温度ヒュ−ズが知られている。
この温度ヒュ−ズにおいては、電池が所定の異常温度（８０〜１００℃）に昇温すると、低融点可溶合金片が溶融され、この溶融合金が既溶融のフラックスの作用を受けつつ帯状リ−ド導体先端部への濡れにより分断され、この分断間距離が所定の絶縁距離に達すると通電遮断される。
【０００４】
この薄型温度ヒュ−ズの寸法は、例えばベ−スフィルム及びカバ−フィルムが１１．０ｍｍ×５．０ｍｍ、帯状リ−ド導体が厚み１００μｍ，巾４ｍｍ、帯状リ−ド導体の先端間距離が３．０ｍｍ、低融点可溶合金片の直径が５５０μｍ、長さが５．０ｍｍとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この薄型温度ヒュ−ズでは、樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間の樹脂対金属間の融着性が樹脂ベ−スフィルムと樹脂カバ−フィルムとの樹脂同士の融着性に較べて劣り、しかもリ−ド導体が帯状であって樹脂対金属界面の巾が広いので、電池が使用条件の如何により安全範囲内ではあるがある程度昇温したときにフラックスが熱膨張して漏出し易く、かかる漏出のもとでは温度ヒュ−ズの正常な本来の作動が望めない。
【０００６】
この不具合を排除するために、帯状リ−ド導体の巾を細くすることが考えられるが、かかるもとでは上記溶融した低融点可溶合金の帯状リ−ド導体先端部への濡れが抑えられて遮断作動性能が低下し、また帯状リ−ド導体の巾が４ｍｍ以下の細巾となり該リ−ド導体の電池缶への接合（通常は負極缶へのスポット溶接）が至難となる。
【０００７】
本発明の目的は、フラックスに対する封止性、溶断作動性及び帯状リ−ド導体と被接合箇所との接続性を全て良好に保証できる薄型温度ヒュ−ズを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る一の薄型温度ヒュ−ズは、厚み０．０５〜２．５ｍｍの一対の帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片が接続され、この低融点可溶合金片にフラックスが塗布され、該フラックス塗布低融点可溶合金片が樹脂フィルムで挾まれ、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び各フィルムと帯状リ−ド導体との間が融着により封止されてなる温度ヒュ−ズにおいて、帯状リ−ド導体の被封止部の巾が狭巾にされていることを特徴とする構成である。
【０００９】
本発明に係る他の薄型温度ヒュ−ズは、厚み０．０５〜２．５ｍｍの一方の帯状リ−ド導体の先端部が樹脂ベ−スフィルムにその裏面側から表面側に表出して固着され、厚み０．０５〜２．５ｍｍの他方の帯状リ−ド導体の先端部が樹脂ベ−スフィルムの表面側に固着され、両帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片が接続され、該低融点可溶合金片にフラックスが塗布され、樹脂ベ−スフィルムの表面上に樹脂カバ−フィルムが配され、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと他方の帯状リ−ド導体との間が融着により封止されてなる温度ヒュ−ズにおいて、他方の帯状リ−ド導体の被封止部の巾が狭巾にされていることを特徴とする構成である。
【００１０】
【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）及び図１の（ロ）〔図１の（イ）のロ−ロ断面図〕は、本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一例を示している。
図１において、１ａ，１ｂは樹脂フィルムを、２は帯状リ−ド導体を、３は低融点可溶合金片を、４はフラックスをそれぞれ示し、樹脂フィルム１ａ，１ｂ間に封止される各帯状リ−ド導体２の被封止部２０は、図２に示すように狭巾にされている。
【００１１】
上記帯状リ−ド導体２には、例えば、ニッケル導体、ニッケルメッキ鉄導体、銅導体、銅メッキニッケル導体等を使用できる。
上記樹脂フィルム１ａ，１ｂや後述の樹脂ベ−スフィルム、樹脂カバ−フィルムには、例えばポリエチレンテレフタレ−ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンサルファイド、ポリサルホン等のエンジニアリングプラスチックを使用できる。
【００１２】
上記薄型温度ヒュ−ズを製造するには、まず図１において一対の帯状リ−ド導体２，２の先端片面間に低融点可溶合金片３を溶接等により接続し、この接続した低融点可溶合金片３上にフラックス４を塗布し、次ぎに、フラックス塗布低融点可溶合金片を樹脂フィルム１ａ，１ｂで挾み、樹脂フィルム１ａ，１ｂの周辺の樹脂フィルム同士及び各樹脂フィルムと帯状リ−ド導体被封止部２０との間をヒ−トシ−ル、超音波融着またはレ−ザ照射 により封止することができる。
【００１３】
あるいは、図１において被封止部２０を狭巾とした一対の帯状リ−ド導体２，２の先端部を樹脂フィルム１ａの片面に熱プレスまたは接着剤等で固着し、次いで、これらの固着帯状リ−ド導体２，２の先端部間に低融点可溶合金片３を溶接等で接合し、更に低融点可溶合金片３上にフラックス４を塗布し、次いで、樹脂フィルム１ａの片面上に樹脂フィルム１ｂを配し、樹脂フィルム１ａの周辺と樹脂フィルム１ｂの周辺との間及び樹脂フィルム１ｂの周辺と帯状リ−ド導体の被封止部２０との間をヒ−トシ−ル、超音波融着またはレ−ザ照射等により封止することもできる。
【００１４】
上記ヒ−トシ−ルには、樹脂フィルムの周辺部分に接触される枠形熱板を所定の温度、圧力及び時間で接触させる方法を用いることができる。
上記超音波融着には、樹脂フィルムの周辺部分に接触される枠形ホ−ンを押し付け、この押し付けホ−ンを発振器の作動で所定の超音波出力で振動させる方法を用いることができる。
上記接着剤には、ゴム系、アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ポリアミド系、フェノ−ル系または酢酸ビニル系の接着剤を用いることができる。
【００１５】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズにおいては、帯状リ−ド導体の被封止部の巾を狭くしてあるから、樹脂フィルムと帯状リ−ド導体との融着界面の巾をそれだけ狭くでき、フラックスの熱膨張に対する封止性を高めることができ、電池の許容温度内での昇温によってフラックスが熱膨張してもフラックスをよく保持させ得る。また、低融点可溶合金片の接合部である帯状リ−ド導体先端部の巾を広巾にしてあるから、温度ヒュ−ズの作動時、既溶融フラックスのフラックス作用を受けつつ溶融した低融点可溶合金の帯状リ−ド導体先端部への濡れ拡がりをスム−ズに行わせ得て溶融合金を迅速に分断させ得る。
従って、フラックスの確実な保持と溶融金属の充分な濡れ面積の確保の結果、確実・迅速な作動を保証できる。
【００１６】
また、温度ヒュ−ズの帯状リ−ド導体を取付け部位に接合するとき、例えば電池の負極缶にスポット溶接するとき、図２の（ロ）に示すように帯状リ−ド導体端部にスリット２２を入れ、このスリット２２の両サイド部にピン電極を当接して抵抗溶接することが可能となり、所定の通電抵抗値のもとで容易に抵抗溶接することができる。
【００１７】
図３の（イ）及び図３の（ロ）〔図３の（イ）のロ−ロ断面図〕は、本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの他の別例を示し、一方の帯状リ−ド導体２１の先端部を熱プレス等で樹脂ベ−スフィルム１ａにその裏面側から表面側に表出させて固着し、被封止部２０に狭巾した他方の帯状リ−ド導体２の先端部を樹脂ベ−スフィルム１ａの表面に熱プレス等で固着し、更に両帯状リ−ド導体２，２１の先端間に低融点可溶合金片３を溶接等で接合し、更に低融点可溶合金片３上にフラックス４を塗布し、次いで樹脂ベ−スフィルム１ａの片面上に樹脂カバ−フィルム１ｂを配し、樹脂カバ−フィルム１ｂの周辺と樹脂ベ−スフィルム１ａの周辺との間及び樹脂カバ−フィルム１ｂと他方の帯状リ−ド導体２の被封止部２０との間をヒ−トシ−ルまたは超音波融着或いはレ−ザ照射により封止してある。
【００１８】
上記において帯状リ−ド導体の巾Ｗは通常２．０〜４．０ｍｍ、厚さは通常０．０５〜２．５ｍｍとされ、狭巾部２０の巾ｗは（０．３〜０．９）Ｗ、好ましくは（０．５〜０．８）Ｗとされる（０．３Ｗ未満では、搬送や上記取付け部位への接合時に狭巾での折れが生じ易く、０．９Ｗを越えると前記の封止性向上効果が満足に得られない）。
帯状リ−ド導体２の狭巾部２０には、エメリ−クロスやグリ−ドブラスト等の粗面加工を施すこともできる。また、狭巾部２０の両サイドのくびれは図２の（ハ）に示すように非対称とすることも可能である。
【００１９】
上記帯状リ−ド導体の先端間の距離は通常４．０〜５．０ｍｍに設定される。
上記低融点可溶合金片には作動温度８０〜１００℃に対応して固相線温度８０〜１００℃、液相線温度８０〜１３０℃の合金が用いられ、断面積は通常０．０３〜０．４ｍｍ
に設定される。
上記樹脂フィルム（樹脂ベ−スフィルム及び樹脂カバ−フィルムを含む）の厚みは通常５０〜２５０μｍとされ、縦×横寸法は通常（３．５ｍｍ〜６．０）ｍｍ×（９．０ｍｍ〜１３．０）ｍｍとされる。
【００２０】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズは、リチウムイオン二次電池を異常発熱から保護するために使用でき、例えば、電池の負極缶に一方の帯状リ−ド導体及び温度ヒュ−ズ本体を密接させると共にその一方の帯状リ−ド導体と負極缶との間を前記したスポット溶接により電気的に接続し、他方の帯状リ−ド導体を負極缶から離隔や絶縁フィルムの介在により絶縁して当該電池に直列に挿入し、電池の異常発熱で低融点可溶合金片を溶断させて電池を本体機器から電気的に遮断させることができる。
【００２１】
図４はリチウムイオン二次電池を示し、セパレ−タ５１を介在させた正極５２と負極５３とのスパイラル巻回体μｍを負極缶５４に収容して負極５３と負極缶５４の底面とを電気的に導通し、負極缶５４内の上端に正極集電極５５を配設して正極５２をこの集電極５５に電気的に導通し、負極缶５４の上端部５４１を防爆弁板外５６の外周端部及び正極蓋５７の外周端部にパッキング５８を介してかしめ加工し、防爆弁板５６の中央凹部を正極集電極５９に電気的に導通してあり、本発明に係る薄型温度ヒュ−ズＡをリチウムイオン二次電池の防爆弁板５６と正極蓋５７との間の空間に配し、防爆弁板５６の外周端部と正極蓋５７の外周端部との間に絶縁スペ−サリングｒを介在させ、一方の帯状リ−ド導体２を防爆弁板５６の外周端部と絶縁スペ−サリングｒとで挾持し、他方の帯状リ−ド導体２を正極蓋５７の外周端部と絶縁スペ−サリングｒとで挾持することもできる。
この場合、挾持される帯状リ−ド導体端部が充分に広巾とされているので、良好な電気的接触で一方の帯状リ−ド導体と正極蓋との間及び他方の帯状リ−ド導体と防爆弁板との間を導通できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズにおいては、低融点可溶合金片を内蔵せる樹脂フィルム間の周辺の封止部に樹脂フィルム同士の接合部と樹脂フィルムと帯状リ−ド導体との接合部が存在するにもかかわらず、帯状リ−ド導体の被封止部を狭巾しているから、良好な封止性を付与できる。また、帯状リ−ド導体の先端部を充分に広巾としてあるから、溶融した低融点可溶合金の帯状リ−ド導体先端部へのスム−ズな濡れにより迅速な遮断作動を保証でき、さらに、帯状リ−ド導体の被接合端部の巾も充分に広巾にしてあるから電池の負極缶等の取付け箇所への溶接も容易に行うことができる。
従って、本発明によれば、作動性や取付け作業性に優れた薄型の温度ヒュ−ズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの一例を示す図面である。
【図２】 本発明において使用する帯状リ−ド導体を示す図面である。
【図３】 本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの別例を示す図面である。
【図４】 本発明に係る薄型温度ヒュ−ズの使用状態の一例を示す図面である。
【符号の説明】
１ａ 樹脂フィルム
１ｂ 樹脂フィルム
２ 帯状リ−ド導体
２０ 帯状リ−ド導体２の被封止部
３ 低融点可溶合金片
４ フラックス

Claims (3)

1. 厚み０．０５〜２．５ｍｍの一対の帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片が接続され、この低融点可溶合金片にフラックスが塗布され、該フラックス塗布低融点可溶合金片が樹脂フィルムで挾まれ、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び各フィルムと帯状リ−ド導体との間が融着により封止されてなる温度ヒュ−ズにおいて、帯状リ−ド導体の被封止部の巾が狭巾にされていることを特徴とする薄型温度ヒュ−ズ。
2. 帯状リ−ド導体の被封止部の巾が帯状リ−ド導体巾の（０．３〜０．９）倍とされている請求項１記載の薄型温度ヒュ−ズ。
3. 一方の厚み０．０５〜２．５ｍｍの帯状リ−ド導体の先端部が樹脂ベ−スフィルムにその裏面側から表面側に表出して固着され、他方の厚み０．０５〜２．５ｍｍの帯状リ−ド導体の先端部が樹脂ベ−スフィルムの表面側に固着され、両帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片が接続され、該低融点可溶合金片にフラックスが塗布され、樹脂ベ−スフィルムの表面上に樹脂カバ−フィルムが配され、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと他方の帯状リ−ド導体との間が融着により封止されてなる温度ヒュ−ズにおいて、他方の帯状リ−ド導体の被封止部の巾が狭巾にされていることを特徴とする薄型温度ヒュ−ズ。

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