JP4215538B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の情報を出力する信号端子を有する二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
二次電池は、大きな電流で充放電すると温度上昇が急激になる性質がある。たとえば電池を充電しているときに、温度が異常に高くなると電池性能を低下させる原因となる。充電中に電池温度が異常に高くなるのを防止するために、サーミスタ等の温度センサーで電池温度を検出しながら充電する充電器は開発されている。この充電器は、電池温度が設定温度よりも高くなると充電電流を遮断して、電池の温度上昇を防止する。電池を大電流で急速充電する充電器は、充電時に電池の温度が高くなる傾向が強いので、電池温度を検出しながら充電している。ただ、充電器に装備する温度センサーで電池の温度を検出する方式は、電池の温度上昇を速やかに検出するのが難しい。それは、温度センサーと充電する電池との間に隙間ができたり、あるいはプラスチックケースが介在するからである。
【0003】
この欠点を解消する二次電池が特許文献1の公報に記載される。この公報の二次電池は、底面にPTCを固定している。PTCは底面の電極と直列に接続される。この二次電池は、常にPTCが直列に接続されるので、電池温度が高くなり、あるいは過大な電流が流れると、PTCの抵抗が急激に大きくなって、電池の電流を実質的に遮断する。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−340192号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
PTCを電池に接続している二次電池は、過大な電流を遮断できると共に、温度が高くなると電流を遮断できるので安全に使用できる。しかしながら、この構造の二次電池は、規格電池の底面にPTCを積層すると、正負の電極間隔が大きくなる。このため、たとえば単3電池の底面にPTCを積層して直列に接続すると、単3電池の充電器では充電できなくなる。単3の充電器で充電できるようにするには、PTCを積層する厚さに相当して電池を短くする必要があるが、電池を短くすると充電容量が小さくなってしまう。
【0006】
さらに、PTCを直列に接続している二次電池は、PTCを介して二次電池を充電するので、充電電流でPTCが加熱されて、電池温度のみを正確に検出するのが難しい欠点がある。とくに、充電時間を短くするために充電電流を大きくすると、PTCの発熱が大きくなって、電池温度を正確に検出できなくなる。また、PTCを直列に接続して充電すると、電池電圧を正確に検出するのが難しくなる。それは、PTCの電圧降下が電池電圧を狂わせるからである。このため、電池電圧を検出して満充電を検出する方式にあっては、満充電の正確な検出が難しくなる。
【0007】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、充電容量を小さくすることなく、電池の温度等の情報を正確に検出できる二次電池を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次電池は、外装缶1の開口部を封口板4で閉塞し、正負一方の電極である凸部電極2を封口板4に設けると共に、他方の電極を外装缶1に兼用した電池10と、前記封口板4上であって凸部電極2の外側周囲に配置される絶縁プレート6と、絶縁プレート6に固定される信号端子5とを備える。信号端子5は、凸部電極2と電気的に絶縁されており、前記他方の電極と電気接続されて、信号端子5から電池情報を出力する。凸部電極2の外側周囲において、凸部電極2の突出部分における突出方向の突出する幅の範囲に信号端子5が配置される。
【0009】
前記信号端子5は、保護素子7に接続することができる。保護素子7は、サーミスタあるいはPTCとすることができる。前記信号端子5と絶縁プレート6は、それぞれ前記凸部電極2を挿通する貫通孔5A、14を有するリング状に形成することができる。さらに、前記信号端子5は、凸部電極2の突出面よりも低い位置に配設することができる。さらにまた、前記信号端子5は、熱収縮フィルムで電池10に固定することができる。
また、前記信号端子5はICチップあるいは抵抗が接続される。凸部電極2の外側周囲において、凸部電極2の突出部分における突出方向の突出する幅の範囲に、保護素子7、ICチップあるいは抵抗が配置される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための二次電池を例示するものであって、本発明は二次電池を以下のものに特定しない。
【0011】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【0012】
図1と図2に示す二次電池は、外装缶1に電極(図示せず)と電解液(図示せず)を入れて気密に閉塞している。電極は、正極と負極とをセパレータを介して積層したもので、正極と負極は、一方を凸部電極2に、他方を外装缶1に接続している。二次電池は、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池等の充電できる電池である。二次電池の外形は、単3サイズである。ただし、二次電池の外形は、単4、単2、単1サイズやその他の形状とすることもできる。
【0013】
図の二次電池は、封口板4に凸部電極2を設けている。したがって、凸部電極2を設けている電池端面3を封口板4としている。封口板4は金属板であり、凸部電極と同じ極性となっている。
【0014】
二次電池は、凸部電極2を設けている電池端面3に信号端子5を固定している。信号端子5は金属プレートで、凸部電極2を絶縁状態で貫通させる貫通孔5Aを開口している。信号端子5は、貫通孔5Aに凸部電極2を挿通して、凸部電極2の周囲にリング状に配置される。信号端子5は、絶縁プレート6を介して電池端面3に配設される。すなわち、信号端子5と電池端面3との間に絶縁プレート6を配設して、信号端子5を電池端面3から絶縁している。
【0015】
図の二次電池は、信号端子5を、保護素子7を介して電池10の電極に接続している。保護素子7は一方の端子である第1の端子を電池10の電極に、他方の端子である第2の端子を信号端子5に接続している。保護素子7はサーミスタやPTC等の温度センサーである。保護素子7を温度センサーとして、これを信号端子5に接続している二次電池は、信号端子5で電池温度を検出できる。図3は、電池10の電極と直列に保護素子7を接続する二次電池の回路図を示す。この二次電池は、回路図で示すように、信号端子5を充電器の入力端子に接続して、充電器で二次電池の温度を検出しながら充電できる。充電器は、信号端子5に接続している入力端子と一方の電極との間の電気抵抗から電池温度を検出し、検出した電池温度に基づいて充電電流を制御する。この構造は、電池10に直接に固定している温度センサーで電池温度を正確に検出しながら充電できる。
【0016】
ただし、本発明の二次電池は、信号端子5に必ずしも温度センサー等の保護素子7を接続するとは限らない。信号端子5は、電池温度のみでなく、電池10の真贋を判別する端子としても使用できるからである。信号端子5は、電池温度や真贋判別に限らず、電池情報を出力する端子として使用される。電池10の真贋を判別する二次電池は、信号端子5と電池10の電極との間に抵抗を接続する。二次電池を充電する充電器や二次電池を装着する電気機器は、信号端子5と電極との間の電気抵抗で電池10の真贋を判別する。また、抵抗に代えて電池情報を収納したICチップを接続し、ICチップの信号を読み取って真贋を判別してもよい。
【0017】
図に示す二次電池は、外装缶1の開口部に、凸部電極2を有する封口板4をカシメ構造で気密に固定している。封口板4と外装缶1との間には、パッキン8が挟着される。パッキン8は、封口板4と外装缶1との間を気密に閉塞すると共に、封口板4を外装缶1から絶縁する。この二次電池は、電池端面3の周囲に、カシメ構造によるカシメ凸条9ができる。図の二次電池は、カシメ凸条9の上に絶縁プレート6を配設している。図2の二次電池は、絶縁プレート6をカシメ凸条9の上に固定して、カシメ凸条9と凸部電極2との間にできる凹部に保護素子7を配設している。この構造は、凸部電極2の周囲にできる凹部を有効に利用して保護素子7を配置できる。ただし、絶縁プレートは、カシメ凸条の上面ではなくて、カシメ凸条の内側に配設することもできる。
【0018】
絶縁プレート6は、接着して電池端面3に固定される。ただ、絶縁プレート6は、保護素子7のリード11を介して電池端面3に固定し、さらに二次電池の表面を被覆する外皮12で固定することもできる。外皮12は円筒状の熱収縮フィルムで、二次電池を挿入して熱収縮させて、絶縁プレート6を二次電池に固定することができる。絶縁プレート6を接着して固定している二次電池も、外皮12で絶縁プレート6をより確実に固定することができる。外皮12は、図1と図2に示すように、外装缶1の周囲から絶縁プレート6の外周の一部を覆うように被覆して、絶縁プレート6を固定する。図の二次電池は、外皮12で信号端子5の外周も被覆する。この構造は、外皮12でもって信号端子5が絶縁プレート6から剥離するのも防止できる。
【0019】
図1の二次電池は、絶縁プレート6をプラスチックを成形してなるスペーサー13とする。絶縁プレート6であるスペーサー13は、上面に信号端子5を固定している。絶縁プレート6であるスペーサー13は、凸部電極2のある電池端面3の外形にほぼ等しく、電池端面3から突出しないように、電池端面3の外形よりもわずかに小さく成形される。この絶縁プレート6であるスペーサー13は、凸部電極2を挿通させる貫通孔14を設けて、貫通孔14に凸部電極2を挿通している。さらに、図の絶縁プレート6であるスペーサー13は、貫通孔14の周囲に、上方に突出する周壁15を一体的に成形して設けている。周壁15の外側にリング状の信号端子5を固定している。いいかえると、リング状の信号端子5の貫通孔14に、絶縁プレート6であるスペーサー13の周壁15を嵌入している。この構造は、信号端子5と凸部電極2を理想的な状態で絶縁して、信号端子5を定位置に固定できる特長がある。
【0020】
絶縁プレート6であるスペーサー13は、図4の分解斜視図に示すように、外周の一部に切欠部16を成形して設け、あるいは切除して設けて、ここに保護素子7を配設している。絶縁プレート6であるスペーサー13は、上下に貫通するように切欠部16を設けて、ここに保護素子7を配設している。保護素子7は上面を信号端子5に接続して、下面にリード11を接続している。リード11は電池10の一方の電極である外装缶1の側面に溶接等の方法で連結される。図4に示す絶縁プレート6であるスペーサー13は、外周に外周壁17を一体的に成形して設けている。このスペーサー13は、外周壁17と周壁15の間にスペーサー13を嵌入して、位置ずれしないように固定できる。
【0021】
図2の二次電池は、絶縁プレート6を回路基板18とする。絶縁プレート6である回路基板18は、表面に信号端子5を接着して固定している。絶縁プレート6である回路基板18は、ガラス繊維で補強されたガラスエポキシ樹脂基板等の絶縁基板である。絶縁プレート6である回路基板18は、図5の分解斜視図に示すように、凸部電極2を挿通させる貫通孔14を設けて、貫通孔14に凸部電極2を挿通している。リング状の信号端子5は、凸部電極2に接触しないように、内形を凸部電極2の外形よりも大きくしている。すなわち、凸部電極2と信号端子5との間に隙間を設けている。
【0022】
絶縁プレート6である回路基板18は、裏面に保護素子7を固定している。保護素子7は、カシメ凸条9の内側であって、カシメ凸条9と凸部電極2との間にできる凹部に配設される。ここに配設される保護素子7は、封口板4から絶縁するために、封口板4との間に絶縁シート19を配設している。保護素子7の上面は、絶縁プレート6である回路基板18の上面に固定している信号端子5に接続され、保護素子7の下面にはリード11を接続している。保護素子7の上面は、回路基板18に設けているスルーホール(図示せず)を介して信号端子5に接続される。リード11は、外装缶1の側面に溶接して固定される。
【0023】
【発明の効果】
本発明の二次電池は、充電容量を小さくすることなく、電池の温度等の情報を正確に検出できる特長がある。それは、本発明の二次電池が、凸部電極の周囲に配置される絶縁プレートと、この絶縁プレートに固定される信号端子5とを備え、信号端子を凸部電極から電気的に絶縁すると共に、他方の電極に電気接続して、信号端子から電池情報を出力しているからである。この二次電池は、電池の電極に接続している信号端子から、電池温度等の電池情報を出力できる。したがって、大電流で急速充電するときに電池温度を正確に検出しながら充電できる。
【0024】
とくに、本発明の二次電池は、電池容量を小さくすることなく、信号端子を設けない従来の電池と全長を同じにすることができるから、使用する機器に対しても互換性を持つ。
【0025】
また、電池端面に設けている信号端子は専用の端子であって、ここから二次電池を充電したり、あるいは放電するものでない。このため、大電流で急速充電しながら電池電圧を正確に検出して、満充電を正確に検出できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる二次電池の凸部電極側の拡大断面図
【図2】本発明の他の実施例にかかる二次電池の凸部電極側の拡大断面図
【図3】本発明の一実施例にかかる二次電池の回路図
【図4】図1に示す二次電池の信号端子と絶縁プレートと保護素子とリードの分解斜視図
【図5】図2に示す二次電池の信号端子と絶縁プレートと保護素子とリードの分解斜視図
【符号の説明】
1…外装缶
2…凸部電極
3…電池端面
4…封口板
5…信号端子 5A…貫通孔
6…絶縁プレート
7…保護素子
8…パッキン
9…カシメ凸条
10…電池
11…リード
12…外皮
13…スペーサー
14…貫通孔
15…周壁
16…切欠部
17…外周壁
18…回路基板
19…絶縁シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary battery having a signal terminal for outputting battery information.
[0002]
[Prior art]
Secondary batteries have the property that the temperature rises abruptly when charged and discharged with a large current. For example, when the battery is charged, if the temperature becomes abnormally high, the battery performance may be reduced. In order to prevent the battery temperature from becoming abnormally high during charging, a charger for charging while detecting the battery temperature with a temperature sensor such as a thermistor has been developed. When the battery temperature becomes higher than the set temperature, the charger cuts off the charging current to prevent the battery temperature from rising. A charger that rapidly charges a battery with a large current has a strong tendency to increase the temperature of the battery during charging. Therefore, the battery is charged while detecting the battery temperature. However, the method of detecting the temperature of the battery with the temperature sensor provided in the charger is difficult to quickly detect the temperature rise of the battery. This is because there is a gap between the temperature sensor and the battery to be charged, or a plastic case is interposed.
[0003]
A secondary battery that eliminates this drawback is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-26830. The secondary battery of this publication has a PTC fixed to the bottom surface. The PTC is connected in series with the bottom electrode. In this secondary battery, since the PTC is always connected in series, when the battery temperature rises or an excessive current flows, the resistance of the PTC increases rapidly and the current of the battery is substantially cut off.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-340192
[Problems to be solved by the invention]
The secondary battery in which the PTC is connected to the battery can cut off an excessive current and can be safely used because the current can be cut off at a high temperature. However, in the secondary battery having this structure, when the PTC is laminated on the bottom surface of the standard battery, the positive and negative electrode intervals are increased. For this reason, for example, if PTCs are stacked on the bottom surface of an AA battery and connected in series, the AA battery charger cannot be charged. In order to be able to charge with an AA charger, it is necessary to shorten the battery corresponding to the thickness of the stacked PTC. However, if the battery is shortened, the charge capacity is reduced.
[0006]
Furthermore, since the secondary battery in which the PTCs are connected in series charges the secondary battery via the PTC, it is difficult to accurately detect only the battery temperature because the PTC is heated by the charging current. . In particular, if the charging current is increased in order to shorten the charging time, the heat generation of the PTC increases and the battery temperature cannot be accurately detected. Further, when PTCs are connected in series and charged, it becomes difficult to accurately detect the battery voltage. This is because the voltage drop of the PTC derails the battery voltage. For this reason, it is difficult to accurately detect full charge in the method of detecting battery voltage and detecting full charge.
[0007]
The present invention has been developed for the purpose of solving such drawbacks. An important object of the present invention is to provide a secondary battery that can accurately detect information such as battery temperature without reducing the charge capacity.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the secondary battery of the present invention, the opening of the outer can 1 is closed with the sealing
[0009]
The
The
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following examples illustrate secondary batteries for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify secondary batteries as the following.
[0011]
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, the numbers corresponding to the members shown in the examples are referred to as “the scope of claims” and “the means for solving the problems”. It is added to the member shown by. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
[0012]
In the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2, an electrode (not shown) and an electrolytic solution (not shown) are put in an outer can 1 and hermetically closed. The electrode is formed by laminating a positive electrode and a negative electrode via a separator, and one of the positive electrode and the negative electrode is connected to the
[0013]
In the illustrated secondary battery, the
[0014]
In the secondary battery, the
[0015]
In the illustrated secondary battery, the
[0016]
However, the secondary battery of the present invention does not necessarily connect the
[0017]
In the secondary battery shown in the figure, a sealing
[0018]
The insulating
[0019]
In the secondary battery of FIG. 1, the insulating
[0020]
As shown in the exploded perspective view of FIG. 4, the
[0021]
The secondary battery of FIG. 2 uses the insulating
[0022]
The
[0023]
【The invention's effect】
The secondary battery of the present invention has an advantage that information such as battery temperature can be accurately detected without reducing the charging capacity. The secondary battery of the present invention includes an insulating plate arranged around the convex electrode and a
[0024]
In particular, since the secondary battery of the present invention can have the same overall length as a conventional battery without a signal terminal without reducing the battery capacity, it is compatible with the equipment used.
[0025]
Further, the signal terminal provided on the battery end face is a dedicated terminal from which the secondary battery is not charged or discharged. For this reason, there is also a feature that the battery voltage can be accurately detected while rapidly charging with a large current and the full charge can be accurately detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a convex electrode side of a secondary battery according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a secondary battery according to another embodiment of the present invention on the convex electrode side. 3 is a circuit diagram of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view of a signal terminal, an insulating plate, a protection element, and a lead of the secondary battery shown in FIG. Exploded perspective view of signal terminals, insulating plate, protection element and lead of secondary battery shown
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exterior can 2 ...
Claims (4)
凸部電極(2)の外側周囲において、凸部電極(2)の突出部分における突出方向の突出する幅の範囲に信号端子(5)が配置され、
前記信号端子 (5) は、保護素子と抵抗とICチップのいずれかである素子に接続され、前記保護素子 (7) はサーミスタあるいはPTCであり、
さらに、凸部電極 (2) の外側周囲において、凸部電極 (2) の突出部分における突出方向の突出する幅の範囲に、保護素子 (7) と抵抗とICチップのいずれかである素子が配置される二次電池。The opening of the outer can (1) is closed with the sealing plate (4), and the convex electrode (2), which is one of the positive and negative electrodes, is provided on the sealing plate (4), and the other electrode is attached to the outer can (1). Combined battery (10), insulating plate (6) disposed on the outer periphery of the convex electrode (2) on the sealing plate (4), and a signal terminal fixed to the insulating plate (6) ( 5), the signal terminal (5) is electrically insulated from the convex electrode (2) and electrically connected to the other electrode so that battery information is output from the signal terminal (5). And
Around the outside of the convex electrode (2), the signal terminal (5) is arranged in the range of the protruding width in the protruding direction at the protruding portion of the convex electrode (2),
The signal terminal (5) is connected to an element that is one of a protective element, a resistor, and an IC chip, and the protective element (7) is a thermistor or a PTC,
Further, the outer periphery of the protruding electrode (2), the range of the width that protrudes in the protruding direction of the protruding portion of the protruding electrode (2), the element is either of the protective device (7) resistor and the IC chip Secondary battery arranged .
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