JP4497141B2 - PTC element and battery protection system - Google Patents

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Description

本発明は、電池や電子回路を過電流から保護すること等を目的として使用されるPTC素子と、そのPTC素子を有する電池保護システムとに関する。   The present invention relates to a PTC element used for the purpose of protecting a battery or an electronic circuit from an overcurrent, and a battery protection system having the PTC element.

PTC(positive temperature coefficient)素子は、所定の温度領域において、素子の温度が上昇すると、素子の抵抗値が増加する特性を有する。特に、PTC素子の温度がキュリー温度に達すると、PTC素子の抵抗が急激に増加する。このような性質はPTC特性と呼ばれる。   A PTC (positive temperature coefficient) element has a characteristic that the resistance value of the element increases when the temperature of the element rises in a predetermined temperature region. In particular, when the temperature of the PTC element reaches the Curie temperature, the resistance of the PTC element increases rapidly. Such a property is called a PTC characteristic.

PTC素子は、電子機器等の電気回路に組み込まれる。電子機器の使用中に、何らかの理由によって回路に過剰電流が流れた場合、電子機器の温度が上昇し、それに伴いPTC素子自体の温度も上昇する。そして、PTC素子の温度がキュリー温度に達すると、PTC素子の抵抗値が急激に増加する。その結果、電気回路において、PTC素子が過剰電流を遮断する。よって、電気機器が過剰電流によって故障することを未然に防止できる。   The PTC element is incorporated in an electric circuit such as an electronic device. If an excessive current flows in the circuit for some reason during use of the electronic device, the temperature of the electronic device rises, and the temperature of the PTC element itself rises accordingly. When the temperature of the PTC element reaches the Curie temperature, the resistance value of the PTC element increases rapidly. As a result, the PTC element blocks excess current in the electric circuit. Therefore, it is possible to prevent the electrical device from being damaged due to excessive current.

このように、PTC素子は、過熱、過剰電流に対する安全保護装置として使用される。具体的には、PTC素子は、携帯電話の電源である2次電池を過剰電流から保護するための回路(保護回路)に組み込まれたりする。2次電池の充電中または放電中に過剰電流が流れた場合、PTC素子は電流を遮断して2次電池を保護する。   Thus, the PTC element is used as a safety protection device against overheating and excessive current. Specifically, the PTC element is incorporated in a circuit (protection circuit) for protecting a secondary battery that is a power source of the mobile phone from excessive current. When an excessive current flows during charging or discharging of the secondary battery, the PTC element cuts off the current and protects the secondary battery.

このようなPTC素子の一例としては、ポリマー材料(結晶性重合体)に導電性粒子を分散させた素子本体(重合体正温度係数抵抗体)を、電極板(あるいは金属箔)で挟んだ構造を有する、ポリマーPTC素子が知られている(特許文献1参照)。   An example of such a PTC element is a structure in which an element body (polymer positive temperature coefficient resistor) in which conductive particles are dispersed in a polymer material (crystalline polymer) is sandwiched between electrode plates (or metal foils). There is known a polymer PTC element having the following (see Patent Document 1).

ポリマーPTC素子は、従来、以下のような方法によって製造される。まず、金属粒子、カーボンブラック等の導電性フィラーを含む高分子(高密度ポリエチレン等)を押出成形し、素子本体を形成する。次に、素子本体の表裏面に、電極板を熱圧着することによって、ポリマーPTC素子が完成する。   Conventionally, the polymer PTC element is manufactured by the following method. First, a polymer (such as high-density polyethylene) containing a conductive filler such as metal particles and carbon black is extruded to form an element body. Next, the polymer PTC element is completed by thermocompression bonding the electrode plate to the front and back surfaces of the element body.

このポリマーPTC素子を所定の保護回路に組み込む際は、ポリマーPTC素子の電極板を、保護回路と電気的に接続された端子板へ接合する。この接合は、従来、ハンダ付け、溶接等により実施される。   When this polymer PTC element is incorporated in a predetermined protection circuit, the electrode plate of the polymer PTC element is joined to a terminal board electrically connected to the protection circuit. This joining is conventionally performed by soldering, welding, or the like.

ハンダ付け、溶接等を行う場合、電極板および端子板の少なくとも一部分を高温に加熱する必要がある。ポリマーPTC素子の電極板(あるいは金属箔)は非常に薄いため、ハンダ付け、溶接の際に電極板へ加わる熱が、直ちに素子本体に伝導する。その結果、素子本体が高温になり、熱劣化(軟化または溶融)することがある。素子本体が軟化または溶融すると、ポリマー中の導電性粒子の分散性が不均一となる。このような熱履歴を経たポリマーPTC素子においては、室温での抵抗値(室温抵抗値)がこの熱履歴前に比べて大きく増大してしまう。   When performing soldering, welding, etc., it is necessary to heat at least a part of the electrode plate and the terminal plate to a high temperature. Since the electrode plate (or metal foil) of the polymer PTC element is very thin, heat applied to the electrode plate during soldering and welding is immediately conducted to the element body. As a result, the element body becomes high temperature and may be thermally deteriorated (softened or melted). When the element body is softened or melted, the dispersibility of the conductive particles in the polymer becomes non-uniform. In a polymer PTC element that has undergone such a thermal history, the resistance value at room temperature (room temperature resistance value) is greatly increased compared to that before this thermal history.

さらには、このようなポリマーPTC素子に対して、温度の上昇、下降を繰り返すと、ポリマーPTC素子の室温抵抗値がますます高くなってしまう。このように室温抵抗値の高くなったポリマーPTC素子においては、消費電力が増加してしまう。   Furthermore, if the temperature is repeatedly increased and decreased with respect to such a polymer PTC element, the room temperature resistance value of the polymer PTC element becomes higher. In such a polymer PTC element having a high room temperature resistance value, the power consumption increases.

こように、電極板と端子板とを接合する際の加熱に起因するポリマーPTC素子の室温抵抗値の増大は、携帯電話などの小型機器に搭載する場合に、電力浪費、あるいは電池の短寿命化などの問題につながる。
国際公開 WO2004/023499
As described above, the increase in the room temperature resistance value of the polymer PTC element caused by heating at the time of joining the electrode plate and the terminal plate is a waste of power or a short battery life when mounted on a small device such as a mobile phone. It leads to problems such as conversion.
International publication WO2004 / 023499

本発明の目的は、電極板と端子板とを溶接等によって接合する際に、素子本体が熱劣化することを防止できるPTC素子を提供することである。また、本発明の別の目的は、過剰な電流が流れた場合に、電池を有効に保護することができる電池保護システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a PTC element capable of preventing the element body from being thermally deteriorated when the electrode plate and the terminal plate are joined together by welding or the like. Another object of the present invention is to provide a battery protection system capable of effectively protecting a battery when an excessive current flows.

上記目的を達成するために、本発明に係るPTC素子は、
所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、
前記素子本体の表裏面に接合された2つの電極板と、を有するPTC素子であって、
前記電極板のうち少なくとも一方が、該電極板と前記素子本体とが重複する一部分において、所定回路と接続するための端子板との接合部を有し、
前記接合部が該電極板の表面から突出し、
突出した前記接合部の表面(端子板と接合する面)が平坦化されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the PTC element according to the present invention includes:
An element body whose resistance value increases as the temperature rises in a predetermined temperature range;
A PTC element having two electrode plates bonded to the front and back surfaces of the element body,
At least one of the electrode plates has a joint portion with a terminal plate for connecting to a predetermined circuit in a portion where the electrode plate and the element body overlap.
The joint protrudes from the surface of the electrode plate;
The protruding surface of the joint (surface to be joined to the terminal board) is flattened.

好ましくは、前記素子本体が、正の温度係数を持つ導電性ポリマーである。   Preferably, the element body is a conductive polymer having a positive temperature coefficient.

電極板と端子板とを接合する際に、端子板において接合部の上に重なる部位のみに、スポット溶接用電極棒を接触させる。その結果、溶接時に流れる電流が接合部近辺に集中する。よって、接合部近傍においてのみ、ジュール熱が発生する。その結果、溶接時に発生するジュール熱を必要最小限に抑えることができる。そのため、溶接部位から素子本体への熱伝導が抑制され、熱伝導による素子本体の熱劣化を防止することができる。   When joining the electrode plate and the terminal plate, the electrode rod for spot welding is brought into contact only with the portion of the terminal plate that overlaps the joint portion. As a result, the current flowing during welding is concentrated near the joint. Therefore, Joule heat is generated only in the vicinity of the joint. As a result, Joule heat generated during welding can be minimized. Therefore, heat conduction from the welded part to the element body is suppressed, and thermal deterioration of the element body due to heat conduction can be prevented.

また、接合部が電極板の表面から突出しているため、溶接時に、端子板と電極板の表面(接合部以外の部分)との間に隙間が生じる。溶接時に溶接部位(接合部)で発生したジュール熱は、この隙間から放熱される。その結果、素子本体への熱伝導が抑制され、素子本体の熱劣化を防止することができる。   Further, since the joint portion protrudes from the surface of the electrode plate, a gap is generated between the terminal plate and the surface of the electrode plate (portion other than the joint portion) during welding. Joule heat generated at the welding site (joint) during welding is radiated from this gap. As a result, heat conduction to the element body is suppressed, and thermal deterioration of the element body can be prevented.

さらに、溶接ポイントを接合部のみに限定し、かつ、接合部表面を平坦化することによって、溶接効率を向上させることができる。溶接ポイントである接合部表面が粗面であると溶接しにくいが、接合部表面を平坦化すると、接合部と端子板とが密着するため、溶接しやすくなる。   Furthermore, it is possible to improve the welding efficiency by limiting the welding point to only the joint portion and flattening the surface of the joint portion. Although it is difficult to weld if the surface of the joint, which is a welding point, is rough, when the surface of the joint is flattened, the joint and the terminal plate come into close contact with each other, so that welding becomes easy.

好ましくは、前記接合部を有する前記電極板の表面において、前記接合部以外の部分が粗面化されている。   Preferably, on the surface of the electrode plate having the joint portion, a portion other than the joint portion is roughened.

電極板の表面において、接合部以外の部分(以下、粗面化部位と記す)を粗面化することによって、接合部以外の部分の実質的な表面積が、粗面化しない場合に比べて大きくなる。従って、電極板の表面を粗面化することにより、溶接時に発生した熱を、電極板表面から放熱させる効果を向上させることができる。その結果、熱伝導による素子本体の熱劣化を防止することができる。   On the surface of the electrode plate, by roughening the portion other than the joint (hereinafter referred to as the roughened portion), the substantial surface area of the portion other than the joint is larger than that when the surface is not roughened. Become. Therefore, by roughening the surface of the electrode plate, the effect of dissipating heat generated during welding from the surface of the electrode plate can be improved. As a result, thermal deterioration of the element body due to heat conduction can be prevented.

好ましくは、2つの前記電極板のうち、前記接合部を有する前記電極板とは別の電極板に、クラッド板が接合されている。   Preferably, a clad plate is bonded to an electrode plate different from the electrode plate having the bonding portion, out of the two electrode plates.

好ましくは、前記端子板が、Niを主として含むNi端子板で構成される。   Preferably, the terminal plate is composed of a Ni terminal plate mainly containing Ni.

Niを主成分とする端子板を用いることによって、Niを主成分とする電極板とのスポット溶接の強度を向上させることができる。   By using a terminal plate containing Ni as a main component, the strength of spot welding with an electrode plate containing Ni as a main component can be improved.

好ましくは、前記素子本体の表面のうち外部に露出した面上に、保護膜が形成されている。   Preferably, a protective film is formed on a surface of the element body exposed to the outside.

素子本体の表面のうち外部に露出した面上に、保護膜を形成することによって、大気中の酸素による素子本体の酸化を抑制し、素子本体の劣化を防止することができる。   By forming a protective film on the surface of the element body that is exposed to the outside, it is possible to suppress oxidation of the element body due to oxygen in the atmosphere and prevent deterioration of the element body.

本願発明に係る電池保護システムは、
前記PTC素子と、
前記PTC素子の有する電極板の一方に電気的に接続される保護回路と、
前記PTC素子の有する電極板のうち前記保護回路に接続されていないもう一方の電極板に電気的に接続される電池とを有する。
The battery protection system according to the present invention is:
The PTC element;
A protection circuit electrically connected to one of the electrode plates of the PTC element;
A battery electrically connected to the other electrode plate not connected to the protection circuit among the electrode plates of the PTC element.

電池保護システムが、熱劣化がなく室温抵抗値の小さいPTC素子を有することによって、電池保護システム、および電池保護システムを有する電子機器全体の消費電力を減少させることができる。   When the battery protection system includes the PTC element that has no thermal deterioration and has a low room temperature resistance value, the power consumption of the battery protection system and the entire electronic device including the battery protection system can be reduced.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子、2次電池、および保護回路の接続関係を示す概略図、
図2は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子の概略断面図、
図3は、図2に示す接合部、およびその近傍における第1電極板の表面(粗面化部位)の拡大概略図、
図4は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子を、図2のIV方向に見た外観図であって、電極板、接合部、および端子板の位置関係を示す概略図、
図5は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子を、図4のV方向に見た断面概略図であって、ポリマーPTC素子の製造工程における電極板の接合部、端子板、およびスポット溶接用電極棒の位置関係を示す概略図、
図6、図7は、本発明の別の実施形態に係るポリマーPTC素子の概略断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a connection relationship of a polymer PTC element, a secondary battery, and a protection circuit according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a polymer PTC element according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged schematic view of the surface (roughened portion) of the first electrode plate in the vicinity of the joint shown in FIG.
FIG. 4 is an external view of a polymer PTC element according to an embodiment of the present invention viewed in the IV direction of FIG.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a polymer PTC element according to an embodiment of the present invention as viewed in the direction V in FIG. Schematic showing the positional relationship of the electrode rod for welding,
6 and 7 are schematic cross-sectional views of a polymer PTC element according to another embodiment of the present invention.

ポリマーPTC素子の全体構成
まず、本発明に係るPTC素子の一実施形態として、携帯電話の電源として用いられる2次電池セルを保護するためのポリマーPTC素子について説明する。
Overall Configuration of Polymer PTC Element First, a polymer PTC element for protecting a secondary battery cell used as a power source of a mobile phone will be described as an embodiment of a PTC element according to the present invention.

図1に示すように、ポリマーPTC素子2は、携帯電話の電源である2次電池セル32の上に形成してあるスペーサ36の上に配置される。ポリマーPTC素子2は、2次電池セル32と、その2次電池セル32を過電流から保護するための保護回路30(所定回路)との間に組み込まれる。ポリマーPTC素子2は、保護回路30によっても制御しきれない過電流が2次電池セル32の充電中または放電中に流れた場合、保護回路30と2次電池セル32との間の電流を遮断して2次電池セル32を保護する。
以下では、ポリマーPTC素子の全体構成について説明する。
As shown in FIG. 1, the polymer PTC element 2 is disposed on a spacer 36 formed on a secondary battery cell 32 that is a power source of a mobile phone. The polymer PTC element 2 is incorporated between a secondary battery cell 32 and a protection circuit 30 (predetermined circuit) for protecting the secondary battery cell 32 from overcurrent. The polymer PTC element 2 cuts off the current between the protection circuit 30 and the secondary battery cell 32 when an overcurrent that cannot be controlled by the protection circuit 30 flows during charging or discharging of the secondary battery cell 32. Thus, the secondary battery cell 32 is protected.
Below, the whole structure of a polymer PTC element is demonstrated.

図2に示すポリマーPTC素子2は、正の抵抗温度特性(PTC特性)を有する素子本体4を備えている。この素子本体4は、表裏面(互いに対向した第1面6および第2面8)を有する。第1面6、第2面8には、それぞれ第1電極板10、第2電極板12が接合されている。したがって、素子本体4は、第1電極板10と第2電極板12との間に挟まれるように配置される。   A polymer PTC element 2 shown in FIG. 2 includes an element body 4 having a positive resistance temperature characteristic (PTC characteristic). The element body 4 has front and back surfaces (a first surface 6 and a second surface 8 facing each other). A first electrode plate 10 and a second electrode plate 12 are joined to the first surface 6 and the second surface 8, respectively. Therefore, the element body 4 is disposed so as to be sandwiched between the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12.

素子本体4の形状は、特に限定されず、直方体型、円柱型等が例示される。素子本体4の形状が直方体の場合、素子本体4の寸法は、縦L1(3.0〜1.0)mm×横W1(2.0〜6.0)mm×厚さH1(0.2〜1.0)mm程度である(図2、図5参照)。   The shape of the element body 4 is not particularly limited, and examples thereof include a rectangular parallelepiped type and a cylindrical type. When the shape of the element body 4 is a rectangular parallelepiped, the dimensions of the element body 4 are L1 (3.0 to 1.0) mm × W1 (2.0 to 6.0) mm × H1 thickness (0.2). .About.1.0) mm (see FIGS. 2 and 5).

第1電極板10は、第1電極板10と素子本体4とが重複する一部分において、接合部14を有する。接合部14は、第1電極板10の表面から突出している。突出した接合部14の表面は平坦化されている。接合部14において、第1電極板10と、端子板16とが接合している。   The first electrode plate 10 has a joint portion 14 in a portion where the first electrode plate 10 and the element body 4 overlap. The joint portion 14 protrudes from the surface of the first electrode plate 10. The surface of the protruding joint portion 14 is flattened. In the joint portion 14, the first electrode plate 10 and the terminal plate 16 are joined.

素子本体4の表面のうち外部に露出した面上には、必要に応じて保護膜3が形成されている。保護膜3を形成することで、大気中の酸素による素子本体4の酸化を抑制し、素子本体4の劣化を防止することができる。保護膜3の種類としては、酸素を遮蔽する機能を有するものであれば特に限定されないが、エポキシ樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂等が例示される。なお、保護膜3は、必ずしも形成されていなくても良い。   A protective film 3 is formed on the exposed surface of the element body 4 as needed. By forming the protective film 3, it is possible to suppress the oxidation of the element body 4 due to oxygen in the atmosphere and to prevent the element body 4 from being deteriorated. The type of the protective film 3 is not particularly limited as long as it has a function of shielding oxygen, and examples thereof include an epoxy resin and an ethylene-vinyl alcohol copolymer resin. Note that the protective film 3 is not necessarily formed.

好ましくは、第1電極板10の表面において、接合部14以外の部分(粗面化部位24)が粗面化されている。すなわち、粗面化部位24の表面には、意図的に凹凸が形成されている。   Preferably, on the surface of the first electrode plate 10, a portion (roughened portion 24) other than the joint portion 14 is roughened. That is, irregularities are intentionally formed on the surface of the roughened portion 24.

粗面化部位24の凹凸差(表面粗さRy)は、特に限定されないが、好ましくは、100〜200μm程度である。表面粗さRyをこの範囲内とすることによって、粗面化部位24の実質的な表面積が、粗面化しない場合に比べて適度に大きくなる。その結果、第1電極板10と端子板16とのスポット溶接時に発生したジュール熱を、第1電極板10(粗面化部位24)の表面から放熱させる効果を向上させることができる。   Although the uneven | corrugated difference (surface roughness Ry) of the roughening site | part 24 is not specifically limited, Preferably, it is about 100-200 micrometers. By setting the surface roughness Ry within this range, the substantial surface area of the roughened portion 24 is appropriately increased as compared with the case where the surface is not roughened. As a result, it is possible to improve the effect of radiating Joule heat generated during spot welding of the first electrode plate 10 and the terminal plate 16 from the surface of the first electrode plate 10 (roughened portion 24).

なお、表面粗さRy(最大高さ)は、以下に示すように、JIS規格に準拠して求められる。表面粗さRyの測定においては、図3に示すように、接合部14と、その近傍に位置する第1電極板10の一部を含む基準長さL に収まる領域を、測定領域とする。そして、測定領域内の粗面化部位24において、平均線Laverageから、平均線Laverageに対して最も高い部位(頂上部5)までの距離Ypを求める。また、平均線Laverageから、平均線Laverageに対して最も低い部位(谷部7)までの距離Yvを求める。表面粗さRy(最大高さ)は、式Ry=Yp+Yvによって算出される。 The surface roughness Ry (maximum height) is determined according to the JIS standard as shown below. In the measurement of the surface roughness Ry, as shown in FIG. 3, a region that falls within the reference length L 0 including the joint 14 and a part of the first electrode plate 10 located in the vicinity thereof is defined as a measurement region. . Then, the roughened portion 24 in the measurement region, the mean line L average, determine the distance Yp to the highest part to the average line L average (top part 5). Further, from the average line L average, determine the distance Yv of the most to a low site (valley 7) relative to the mean line L average. The surface roughness Ry (maximum height) is calculated by the formula Ry = Yp + Yv.

本願発明において、図2の接合部14が第1電極板10の表面から突出していることは、図3に示す接合部14の突出高さHが、H>Ry=Yp+Yvを満たすことと同義である。また、接合部14の突出高さHは、特に限定されないが、好ましくは、図3の谷部7に対して、250〜500μm程度である。接合部14の突出高さHをこの範囲内とすることによって、粗面化部位24の凹凸に妨げられることなく、接合部14の平坦化された表面と、端子板16をとが密着し、接合すること(スポット溶接されること)が可能となる。さらには、スポット溶接において、粗面化部位24と、端子板16との間に、適度な間隔が生じ、この間隔から、溶接時に発生するジュール熱を大気中に放熱させることができる。その結果、溶接部から素子本体4への熱伝導を抑制し、素子本体4の熱劣化を防止できる。 In the present invention, the bonding portion 14 in FIG. 2 protrudes from the surface of the first electrode plate 10 because the protruding height H 0 of the bonding portion 14 shown in FIG. 3 satisfies H 0 > Ry = Yp + Yv. It is synonymous. The height H 0 projection of the joint 14 is not particularly limited, preferably, with respect to the troughs 7 of FIG. 3, is about 250~500Myuemu. By setting the protrusion height H 0 of the joint portion 14 within this range, the flattened surface of the joint portion 14 and the terminal plate 16 are brought into close contact with each other without being disturbed by the unevenness of the roughened portion 24. It is possible to join (spot welding). Furthermore, in spot welding, an appropriate interval is generated between the roughened portion 24 and the terminal plate 16, and Joule heat generated during welding can be radiated into the atmosphere from this interval. As a result, heat conduction from the welded portion to the element body 4 can be suppressed, and thermal deterioration of the element body 4 can be prevented.

第2電極板12には、クラッド板18が接合されている。   A clad plate 18 is joined to the second electrode plate 12.

第1電極板10および第2電極板12の材質としては、導電材であれば特に限定されないが、Ni、Cu、およびNiメッキを施したCu箔等が例示される。好ましくは、第1電極板10および第2電極板12として、Ni板を用いる。各電極板としてNi板を用いることによって、Niを主成分とする端子板とのスポット溶接の強度を向上させることができる。第1電極板10、第2電極板12それぞれの厚みは、特に限定されないが、通常、100〜500μm程度である。   The material of the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include Ni, Cu, and Cu foil plated with Ni. Preferably, Ni plates are used as the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12. By using a Ni plate as each electrode plate, the strength of spot welding with a terminal plate containing Ni as a main component can be improved. The thickness of each of the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12 is not particularly limited, but is usually about 100 to 500 μm.

端子板16の材質としては、導電材であれば特に限定されないが、好ましくは、端子板16が主としてNiを含む。また、端子板16の厚さは、特に限定されないが、通常100〜300μm程度である。端子板16の長さL2は、特に限定されず、用途に応じて自由に設計される。   The material of the terminal plate 16 is not particularly limited as long as it is a conductive material, but preferably the terminal plate 16 mainly contains Ni. The thickness of the terminal board 16 is not particularly limited, but is usually about 100 to 300 μm. The length L2 of the terminal board 16 is not particularly limited and can be freely designed according to the application.

クラッド板18としては、特に限定されないが、好ましくは、クラッド板18が、ニッケル層20と、アルミニウム層22とから構成される。ニッケル層20は、第2電極板12と接合される。また、アルミニウム層22は、図1に示すように、2次電池セル32の電極端子34と接合される。クラッド板18の厚さは、特に限定されないが、通常、100〜500μm程度である。クラッド板18の長さL3は、特に限定されず、用途に応じて自由に設計される。   The clad plate 18 is not particularly limited, but the clad plate 18 is preferably composed of a nickel layer 20 and an aluminum layer 22. The nickel layer 20 is joined to the second electrode plate 12. Moreover, the aluminum layer 22 is joined to the electrode terminal 34 of the secondary battery cell 32 as shown in FIG. The thickness of the clad plate 18 is not particularly limited, but is usually about 100 to 500 μm. The length L3 of the clad plate 18 is not particularly limited and can be freely designed according to the application.

ポリマーPTC素子2の製造方法
次に、ポリマーPTC素子2の製造方法について説明する。
Manufacturing Method of Polymer PTC Element 2 Next, a manufacturing method of the polymer PTC element 2 will be described.

(素子本体4の形成)
図2の素子本体4は、通常、主成分である重合体(熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の高分子化合物)および導電性粒子を含む樹脂組成物(導電性ポリマー)から構成される。なお、素子本体4が、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との両方を含んでもよい。
(Formation of element body 4)
The element main body 4 of FIG. 2 is normally comprised from the polymer (high molecular compounds, such as a thermosetting resin and a thermoplastic resin) which are a main component, and the resin composition (conductive polymer) containing electroconductive particle. Note that the element body 4 may include both a thermosetting resin and a thermoplastic resin.

素子本体4の形成においては、まず、高分子化合物(熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等)、導電性粒子(金属粉、カーボンブラック等)、低分子有機化合物および、高分子化合物同士を架橋反応させるための反応開始剤等を秤量、混練し、PTC組成物を調整する。混練の方法としては、特に限定されないが、ニーダ、押出機、ミル等が例示される。また、PTC組成物に含有させる導電性粒子としては、ふるい機等によって所定の粒径をもつ導電性粒子のみを分級し、これを用いる。次に、このPTC組成物を成形し、素子本体4を得る。   In forming the element body 4, first, a polymer compound (thermosetting resin, thermoplastic resin, etc.), conductive particles (metal powder, carbon black, etc.), a low molecular organic compound, and a polymer compound are cross-linked. Weigh and knead the reaction initiator and the like to adjust the PTC composition. The kneading method is not particularly limited, and examples thereof include a kneader, an extruder, and a mill. Further, as the conductive particles to be contained in the PTC composition, only conductive particles having a predetermined particle diameter are classified using a sieve or the like. Next, this PTC composition is shape | molded and the element main body 4 is obtained.

熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。好ましくは、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる。エポキシ樹脂を用いることによって、ポリマーPTC素子が、十分な抵抗変化量及び耐熱性を有することができる。熱硬化性樹脂の分子量は、通常、重量平均分子量Mwが300〜10000程度である。上記の熱硬化性樹脂は単独で用いてもよく、また複数種の樹脂を用いてもよい。また、異なる種類の熱硬化性樹脂同士が架橋された構造を有する化合物を用いてもよい。   Although it does not specifically limit as a thermosetting resin, An epoxy resin, a polyimide resin, unsaturated polyester resin, a silicon resin, a polyurethane resin, a phenol resin, etc. are mentioned. Preferably, an epoxy resin is used as the thermosetting resin. By using an epoxy resin, the polymer PTC element can have a sufficient resistance change amount and heat resistance. As for the molecular weight of the thermosetting resin, the weight average molecular weight Mw is usually about 300 to 10,000. Said thermosetting resin may be used independently and multiple types of resin may be used. Moreover, you may use the compound which has a structure where different kinds of thermosetting resins were bridge | crosslinked.

熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、好ましくは、結晶性ポリマーをを用いる。熱可塑性樹脂の融点は、特に限定されないが、好ましくは、70〜200℃程度である。融点がこの範囲にある樹脂を用いることによって、ポリマーPTC素子動作時における熱可塑性樹脂の融解、流動、素子本体の変形を防止することができる。   Although it does not specifically limit as a thermoplastic resin, Preferably, a crystalline polymer is used. The melting point of the thermoplastic resin is not particularly limited, but is preferably about 70 to 200 ° C. By using a resin having a melting point within this range, it is possible to prevent the thermoplastic resin from melting, flowing, and deformation of the element body during the operation of the polymer PTC element.

熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリエチレン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニルコポリマ−等のコポリマ−、ポリビニルクロライド、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフルオライド等のハロゲン化ビニルおよびビニリデンポリマ−、12−ナイロン等のポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、熱可塑性エラストマ−、ポリエチレンオキサイド、ポリアセタ−ル、熱可塑性変性セルロ−ス、ポリスルホン類、ポリメチル(メタ)アクリレ−ト等が挙げられる。   The thermoplastic resin is not particularly limited, but polyolefins such as polyethylene, copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, vinyl halides such as polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride, and vinylidene polymers, 12- Examples thereof include polyamide such as nylon, polystyrene, polyacrylonitrile, thermoplastic elastomer, polyethylene oxide, polyacetal, thermoplastic modified cellulose, polysulfones, polymethyl (meth) acrylate and the like.

熱可塑性樹脂の重量平均分子量Mwは、特に限定されないが、好ましくは、10000〜5000000である。これらの熱可塑性樹脂は単独で用いてもよく、また複数種の樹脂を用いてもよい。また、異なる種類の熱可塑性樹脂同士が架橋された構造を有する化合物を用いてもよい。   Although the weight average molecular weight Mw of a thermoplastic resin is not specifically limited, Preferably, it is 10000-5 million. These thermoplastic resins may be used alone or a plurality of types of resins may be used. Moreover, you may use the compound which has a structure where different types of thermoplastic resins were bridge | crosslinked.

素子本体4に含まれる導電性粒子としては、特に限定されないが、金属粉、カーボンブラック等が例示される。好ましくは、導電性粒子として金属粉を用いる。この金属粉としては、好ましくは、ニッケルを主成分とするものを用いる。金属粉の平均粒径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5〜4.0μm程度である。   Although it does not specifically limit as electroconductive particle contained in the element main body 4, Metal powder, carbon black, etc. are illustrated. Preferably, metal powder is used as the conductive particles. As the metal powder, a powder mainly composed of nickel is preferably used. The average particle diameter of the metal powder is preferably 0.1 μm or more, and more preferably about 0.5 to 4.0 μm.

素子本体4において、樹脂組成物中の導電性粒子の含有量は、樹脂組成物全体に対して、好ましくは、20〜80質量%である。導電性粒子の含有量をこの範囲内とすることによって、非動作時の室温抵抗値を十分に低くすることができ、また、大きな抵抗変化量を得ることができる。さらには、素子抵抗のバラツキを十分に減少させることができる。   In the element body 4, the content of the conductive particles in the resin composition is preferably 20 to 80% by mass with respect to the entire resin composition. By setting the content of the conductive particles within this range, the room temperature resistance value during non-operation can be sufficiently lowered, and a large resistance change amount can be obtained. Furthermore, variation in element resistance can be sufficiently reduced.

素子本体4を構成する樹脂組成物は、上記の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および導電性粒子以外に、例えば、ワックス、油脂、脂肪酸、高級アルコ−ル等の低分子有機化合物を更に含んでもよい。その結果、素子本体4の温度上昇に伴う抵抗変化量を増大させることができる。   The resin composition constituting the element body 4 further includes, for example, a low-molecular organic compound such as wax, oil, fatty acid, and higher alcohol in addition to the above-described thermosetting resin, thermoplastic resin, and conductive particles. But you can. As a result, it is possible to increase the resistance change amount accompanying the temperature rise of the element body 4.

素子本体4は、内部に空隙を有し、この空隙に上記樹脂組成物を充填することが可能な基材を含んでもよい。このような基材としては、上記の役割を果たすことが可能なものであれば特に制限されず、織布、不織布、連続多孔質体等が例示される。   The element body 4 may include a base material that has a gap inside and can fill the gap with the resin composition. Such a substrate is not particularly limited as long as it can play the above role, and examples thereof include woven fabrics, nonwoven fabrics, and continuous porous bodies.

(第1金属板10および第2電極板12の形成)
第1金属板10および第2金属板12は、所定厚みのニッケル金属板あるいはニッケル合金板等を打ち抜き成型して形成される。
(Formation of the first metal plate 10 and the second electrode plate 12)
The first metal plate 10 and the second metal plate 12 are formed by punching a nickel metal plate or a nickel alloy plate having a predetermined thickness.

(接合部14および粗面化部位24の形成)
次に、第1電極板10の表面(後に端子板16が接合される面)に接合部14を形成する。接合部14の形成においては、接合部14を第1電極板10の表面から突出させ、かつ、突出した接合部14の表面を平坦化する。さらには、接合部14を有する第1電極板10の表面において、接合部14以外の部分が粗面化される。すなわち、粗面化部位24が形成される。以下では、図4を用いて、接合部14の形成、粗面化部位24の粗面化について説明する。
(Formation of joint 14 and roughened portion 24)
Next, the joint portion 14 is formed on the surface of the first electrode plate 10 (the surface to which the terminal plate 16 is later joined). In the formation of the joint portion 14, the joint portion 14 is protruded from the surface of the first electrode plate 10, and the surface of the protruded joint portion 14 is flattened. Furthermore, on the surface of the first electrode plate 10 having the joint 14, the portion other than the joint 14 is roughened. That is, the roughened portion 24 is formed. Hereinafter, the formation of the joint portion 14 and the roughening of the roughened portion 24 will be described with reference to FIG.

まず、第1電極板10の表面全体を平坦化する。   First, the entire surface of the first electrode plate 10 is flattened.

次に、第1電極板10の表面において、第1電極板板10と素子本体4とが重複する一部分に位置し、かつ、後に端子板16を接合することになる2つの部位(接合部14)にマスキングを施す。   Next, on the surface of the first electrode plate 10, the first electrode plate 10 and the element body 4 are located in a part where they overlap, and the two portions (joining portions 14) to which the terminal plate 16 will be joined later. ) Is masked.

次に、マスキングを施さなかった領域(粗面化部位24)に対して、粗面化処理を施す。その結果、粗面化部位24の表面のみが粗面化される。粗面化処理の方法としては、特に限定されないが、酸による表面処理、切削、ブラスト、あるいはエッチング等が挙げられる。   Next, a roughening process is performed with respect to the area | region (roughening site | part 24) which was not masked. As a result, only the surface of the roughened portion 24 is roughened. The surface roughening method is not particularly limited, and examples thereof include acid surface treatment, cutting, blasting, and etching.

次に、マスキングを除去することによって、表面が平坦化した接合部14が形成される。   Next, by removing the masking, the bonding portion 14 having a flattened surface is formed.

なお、粗面化処理の結果、接合部14が、第1電極板10の表面(すなわち粗面化部位24)から突出する。換言すれば、粗面化処理の結果、接合部14の突出高さHと、粗面化部位24の表面粗さRyとの間に、H>Ryの関係が成り立つことになる(図3参照)。 As a result of the roughening treatment, the joint 14 protrudes from the surface of the first electrode plate 10 (that is, the roughened portion 24). In other words, as a result of the roughening treatment, a relationship of H 0 > Ry is established between the protrusion height H 0 of the joint portion 14 and the surface roughness Ry of the roughened portion 24 (FIG. 3).

(第1金属板10および第2電極板12の熱圧着)
次に、第1電極板10および第2電極板12を、素子本体4の表裏面(第1面6および第2面8)に、熱プレス機等により接合する。
(Thermocompression bonding of the first metal plate 10 and the second electrode plate 12)
Next, the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12 are joined to the front and back surfaces (first surface 6 and second surface 8) of the element body 4 by a hot press or the like.

なお、第1電極板10および第2電極板12を、熱プレス機等により、素子本体4へ熱圧着する際の加熱温度は、素子本体4の材質にもよるが、好ましくは、130〜200℃程度である。また、熱圧着時の圧力は、好ましくは0.1〜2.5MPa程度である。   The heating temperature when the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12 are thermocompression bonded to the element body 4 by a hot press or the like depends on the material of the element body 4, but is preferably 130 to 200. It is about ℃. The pressure during thermocompression bonding is preferably about 0.1 to 2.5 MPa.

なお、熱圧着時には、圧力により素子本体4が厚み方向に多少潰れて、電極板10および12の側方に多少はみ出すこともあるが、不要部分は、容易に除去することができる。   At the time of thermocompression bonding, the element main body 4 is slightly crushed in the thickness direction due to pressure and may protrude slightly to the side of the electrode plates 10 and 12, but unnecessary portions can be easily removed.

好ましくは、第1金属板10および第2電極板12において、素子本体4へ接合される面が粗面化されている。具体的には、第1金属板10および第2電極板10の素子本体への接合面には、節瘤(瘤頂上部に対して瘤中間部乃至基部が、凹凸差5〜15μm程度にくびれている形状)が多数形成されていることが好ましい。その結果、第1金属板10および第2電極板10と素子本体4との接合強度を向上させることができる。第1金属板10および第2電極板12の表面を粗面化する方法(節瘤を形成する方法)としては、特に限定されないが、第1金属板10および第2電極板12と同じ組成の金属(Ni、Cu等)による電気メッキ、または化学メッキ等が例示される。   Preferably, in the first metal plate 10 and the second electrode plate 12, the surfaces to be joined to the element body 4 are roughened. Specifically, the joint surface of the first metal plate 10 and the second electrode plate 10 to the element body has a nodule (the middle part or the base part of the nodule has a concavity and convexity difference of about 5 to 15 μm with respect to the top of the nose) It is preferable that a large number of shapes are formed. As a result, the bonding strength between the first metal plate 10 and the second electrode plate 10 and the element body 4 can be improved. A method for roughening the surfaces of the first metal plate 10 and the second electrode plate 12 (a method for forming a nodule) is not particularly limited, but has the same composition as the first metal plate 10 and the second electrode plate 12. Examples thereof include electroplating with metal (Ni, Cu, etc.) or chemical plating.

なお、第1金属板10において、素子本体4の第1面6へ接合される表面に対する粗面化処理(節瘤の形成)を、前述の接合部14および粗面化部位24の形成の前に行ってもよく、後に行ってもよい。あるいは、節瘤の形成と、粗面化部位24の形成を、同様の方法で同時に行っても良い。また、粗面化部位24の形成は、第1金属板10を素子本体4に対して熱圧着する前に行ったが、熱圧着した後に行っても良い。   In the first metal plate 10, a roughening process (formation of nodules) on the surface bonded to the first surface 6 of the element body 4 is performed before the formation of the above-described joint portion 14 and roughened portion 24. It may be done later or later. Alternatively, the formation of the nodules and the formation of the roughened portion 24 may be performed simultaneously by the same method. The roughened portion 24 is formed before the first metal plate 10 is thermocompression bonded to the element body 4, but may be performed after thermocompression bonding.

(架橋反応)
次に、第1電極板10および第2電極板12が形成された素子本体4に電子線照射を行う。この電子線照射によって、反応開始剤が機能し、高分子同士の架橋反応が促進される。架橋反応のエネルギー源としては、電子線に限定されず、ガンマ線、紫外線、熱等も用いられる。照射する電子線の加速電圧及び電子線照射量は、素子本体4に含まれる高分子化合物の種類、あるいは素子本体の寸法等に応じて、適宜調整すればよい。なお、電子線照射は、第1電極板10および第2電極板12の接合前であっても良い。
(Crosslinking reaction)
Next, the element body 4 on which the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12 are formed is irradiated with an electron beam. By this electron beam irradiation, the reaction initiator functions and the cross-linking reaction between the polymers is promoted. The energy source for the crosslinking reaction is not limited to electron beams, and gamma rays, ultraviolet rays, heat, and the like are also used. What is necessary is just to adjust suitably the acceleration voltage and electron beam irradiation amount of the electron beam to irradiate according to the kind of high molecular compound contained in the element main body 4, or the dimension of an element main body. The electron beam irradiation may be performed before the first electrode plate 10 and the second electrode plate 12 are joined.

(クラッド板18の接合)
次に、第2電極板12に対して、クラッド板18を接合する。接合の方法としては、特に限定されないが、スポット溶接等が例示される。
(Junction of clad plate 18)
Next, the clad plate 18 is bonded to the second electrode plate 12. Although it does not specifically limit as a joining method, Spot welding etc. are illustrated.

(保護膜3の形成)
次に、素子本体4の表面のうち外部に露出した面上に、保護膜3を形成する。保護膜3の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、前述の樹脂を塗布することによって、保護膜3を形成する。
(Formation of protective film 3)
Next, the protective film 3 is formed on the surface of the element body 4 exposed to the outside. A method for forming the protective film 3 is not particularly limited. For example, the protective film 3 is formed by applying the above-described resin.

このようにして、本実施形態に係るポリマーPTC素子2が完成する。   In this way, the polymer PTC element 2 according to this embodiment is completed.

ポリマーPTC素子2の組み付け方法(電池保護システム1の形成)
(第2電極板12とクラッド基板18との接合)
ポリマーPTC素子2は、図1に示すように、2次電池セル32と、保護回路30との間に組み込まれる。ポリマーPTC素子2を、図1に示すように接続するために、たとえば、まず、ポリマーPTC素子2における第2金属板12の先端を、クラッド板18のニッケル層20側に対してスポット溶接する。
Assembly method of polymer PTC element 2 (formation of battery protection system 1)
(Bonding of the second electrode plate 12 and the clad substrate 18)
As shown in FIG. 1, the polymer PTC element 2 is incorporated between the secondary battery cell 32 and the protection circuit 30. In order to connect the polymer PTC element 2 as shown in FIG. 1, for example, first, the tip of the second metal plate 12 in the polymer PTC element 2 is spot-welded to the nickel layer 20 side of the clad plate 18.

(クラッド基板18と2次電池セル32との接合)
次に、あるいは、その前後に、クラッド板18におけるアルミニウム層22を、2次電池セル32の電極端子34と接触してスポット溶接する。ポリマーPTC素子2と2次電池セル32との間に隙間が形成される場合には、スペーサ36などを、ポリマーPTC素子2と2次電池セル32との間に配置させる。
(Junction of the clad substrate 18 and the secondary battery cell 32)
Next or before and after that, the aluminum layer 22 on the clad plate 18 is spot-welded in contact with the electrode terminals 34 of the secondary battery cells 32. When a gap is formed between the polymer PTC element 2 and the secondary battery cell 32, a spacer 36 or the like is disposed between the polymer PTC element 2 and the secondary battery cell 32.

(接合部14と端子板16との接合)
次に、接合部14と端子板16とを接合する。接合部14と端子板16とを接合する方法としては、特に限定されないが、好ましくは、スポット溶接(抵抗溶接)を用いる。
(Junction between the junction 14 and the terminal board 16)
Next, the joining part 14 and the terminal board 16 are joined. A method for joining the joint portion 14 and the terminal plate 16 is not particularly limited, but preferably spot welding (resistance welding) is used.

スポット溶接では、まず、図4に示すように、2つの接合部14の上方に、端子板16を重ねる。   In spot welding, first, as shown in FIG. 4, the terminal plate 16 is overlaid on the two joints 14.

次に、図5に示すように、1対のスポット溶接用電極棒52,54を、端子板16の上方に押し当てる。このとき、図5に示すように、1対のスポット溶接用電極棒52,54はそれぞれ、端子板16を介して、2つの接合部14の真上に位置する。   Next, as shown in FIG. 5, a pair of spot welding electrode rods 52 and 54 are pressed above the terminal plate 16. At this time, as shown in FIG. 5, the pair of spot welding electrode rods 52 and 54 are positioned directly above the two joint portions 14 via the terminal plate 16.

次に、端子板16を接合部14に対して圧着しつつ、1対のスポット溶接用電極棒52,54に電流Iを流す。その結果、電流Iが流れた接合部14と、端子板16において接合部14に接する部位とが、発生したジュール熱によって溶解し、接合される。すなわち、接合部14において、第1電極板10と端子板16とが接合される。   Next, a current I is passed through the pair of spot welding electrode rods 52 and 54 while the terminal plate 16 is crimped to the joint portion 14. As a result, the joint 14 through which the current I flows and the portion of the terminal plate 16 that contacts the joint 14 are melted and joined by the generated Joule heat. That is, the first electrode plate 10 and the terminal plate 16 are bonded at the bonding portion 14.

なお、スポット溶接においては、接合部14の表面の面積、端子板16の厚さ等の条件に合わせて、電流、通電時間、および端子板16に対する加圧力等を適宜調整することによって、適切な溶接強度を得ることができる。   In spot welding, appropriate adjustment is made by appropriately adjusting the current, energization time, pressure applied to the terminal plate 16 and the like according to conditions such as the surface area of the joint portion 14 and the thickness of the terminal plate 16. Welding strength can be obtained.

このようにして、ポリマーPTC素子2は、図1に示すように、2次電池セル32と、保護回路30との間に組み込まれ、電池保護システム1が完成する。   In this way, the polymer PTC element 2 is incorporated between the secondary battery cell 32 and the protection circuit 30 as shown in FIG. 1, and the battery protection system 1 is completed.

本実施形態においては、上述のように、第1電極板10と端子板16とを接合する際に、端子板16において接合部14と重なる部位のみに、スポット溶接用電極棒52,54を接触させる。その結果、溶接時に流れる電流が接合部近辺に集中する。よって、接合部14の近傍においてのみ、ジュール熱が発生する。したがって、溶接時に発生するシュール熱を必要最小限に抑えることができる。その結果、溶接部位から素子本体4への熱伝導が抑制され、熱伝導による素子本体4の熱劣化を防止することができる。   In the present embodiment, as described above, when the first electrode plate 10 and the terminal plate 16 are joined, the spot welding electrode bars 52 and 54 are brought into contact with only the portion overlapping the joining portion 14 in the terminal plate 16. Let As a result, the current flowing during welding is concentrated near the joint. Therefore, Joule heat is generated only in the vicinity of the joint 14. Therefore, surreal heat generated during welding can be minimized. As a result, heat conduction from the welded part to the element body 4 is suppressed, and thermal deterioration of the element body 4 due to heat conduction can be prevented.

また、接合部14が第1電極板10の表面から突出しているため、溶接時に、端子板16と第1電極板10の表面(接合部14以外の部分)との間に隙間が生じる。溶接時に発生したジュール熱は、この隙間から放熱される。その結果、溶接部位から素子本体4への熱伝導が抑制され、熱伝導による素子本体4の熱劣化を防止することができる。   Moreover, since the junction part 14 protrudes from the surface of the 1st electrode board 10, a clearance gap arises between the terminal board 16 and the surface (parts other than the junction part 14) of the 1st electrode board 10 at the time of welding. Joule heat generated during welding is radiated from the gap. As a result, heat conduction from the welded part to the element body 4 is suppressed, and thermal deterioration of the element body 4 due to heat conduction can be prevented.

さらに、溶接ポイントを接合部14のみに限定し、かつ、接合部14の表面を平坦化することによって、溶接効率を向上させることができる。溶接ポイントである接合部14の表面が粗面であると端子板を溶接しにくいが、接合部14の表面を平坦化すると、接合部14の表面と端子板16とが密着し、互いに溶接しやすくなる。   Furthermore, it is possible to improve the welding efficiency by limiting the welding point to only the joint 14 and flattening the surface of the joint 14. If the surface of the joint 14 that is a welding point is rough, it is difficult to weld the terminal plate. However, when the surface of the joint 14 is flattened, the surface of the joint 14 and the terminal plate 16 are in close contact with each other and welded together. It becomes easy.

本実施形態においては、第1電極板10の表面において、粗面化部位24(接合部14以外の部分)を粗面化することによって、粗面化部位24の実質的な表面積が、粗面化しない場合に比べて大きくなる。従って、粗面化部位24の粗面化によって、スポット溶接時に発生したジュール熱を、第1電極板10の表面(粗面化部位24)から放熱させる効果を向上させることができる。その結果、熱伝導による素子本体4の熱劣化を防止することができる。   In the present embodiment, by roughening the roughened portion 24 (portion other than the joint portion 14) on the surface of the first electrode plate 10, the substantial surface area of the roughened portion 24 is roughened. It becomes larger than the case where it does not become. Therefore, the roughening of the roughened portion 24 can improve the effect of radiating Joule heat generated during spot welding from the surface of the first electrode plate 10 (roughened portion 24). As a result, thermal deterioration of the element body 4 due to heat conduction can be prevented.

本実施形態においては、ポリマーPTC素子2と、保護回路30と、2次電池セル32とを有する電池保護システム1(図1)では、過剰な電流が流れた場合でも、電池を有効に保護することができる。   In the present embodiment, the battery protection system 1 (FIG. 1) having the polymer PTC element 2, the protection circuit 30, and the secondary battery cell 32 effectively protects the battery even when an excessive current flows. be able to.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.

例えば、図6に示すように、ポリマーPTC素子2において、クラッド板18のニッケル層20が、素子本体4の第2面8に直接接合されても良い。すなわち、図6に示すポリマーPTC素子2においては、クラッド板18が第2電極板の機能を兼ね備えるため、第2電極板が不要となる。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。   For example, as shown in FIG. 6, in the polymer PTC element 2, the nickel layer 20 of the clad plate 18 may be directly bonded to the second surface 8 of the element body 4. That is, in the polymer PTC element 2 shown in FIG. 6, since the clad plate 18 also has the function of the second electrode plate, the second electrode plate is unnecessary. Even in this case, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

また、図7に示すように、素子本体4(導電性ポリマー単独から成るポリマー層)の表裏面に、金属箔60が形成されていてもよい。この素子本体4は、例えば、シート状のポリマー層の両面に金属箔60を熱プレスした後に、これを所定の寸法に打ち抜くことによって形成することができる。第1電極板10およびクラッド板18のニッケル層20と、金属箔60とは、はんだ層62を介して接合されている。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。金属箔60の厚みは、第1電極板10およびクラッド板18の厚みよりも薄く、一般的には、25〜30μm程度である。   Further, as shown in FIG. 7, a metal foil 60 may be formed on the front and back surfaces of the element body 4 (polymer layer made of a single conductive polymer). The element body 4 can be formed, for example, by hot pressing the metal foil 60 on both surfaces of a sheet-like polymer layer and then punching it out to a predetermined dimension. The nickel layer 20 of the first electrode plate 10 and the clad plate 18 and the metal foil 60 are joined via a solder layer 62. Even in this case, the same effect as the above-described embodiment can be obtained. The thickness of the metal foil 60 is thinner than the thicknesses of the first electrode plate 10 and the clad plate 18 and is generally about 25 to 30 μm.

また、図2に示す粗面化部位24を粗面化する方法としては、前述の方法の他に、めっき法等が挙げられる。   Moreover, as a method of roughening the roughened portion 24 shown in FIG. 2, in addition to the method described above, a plating method or the like can be given.

また、本発明に係るポリマーPTC素子2は、過電流保護素子としてのみならず、自己制御型発熱体、温度センサー、限流素子、過電流保護素子等としても使用される。   The polymer PTC element 2 according to the present invention is used not only as an overcurrent protection element but also as a self-control heating element, a temperature sensor, a current limiting element, an overcurrent protection element, and the like.

また、本発明では、ポリマーPTC素子2の製造方法は、特に限定されない。たとえば上述した実施形態のように、素子本体4、第1電極板10、第2電極板12を、それぞれ単独の状態で互いに接合することなく、以下のようにしてポリマーPTC素子2を製造しても良い。すなわち、切断後に素子本体4を構成するシート状素子本体と、切断後に第1電極板10および第2電極板をそれぞれ構成することになる一対のシート状電極とを、熱圧着した後に、不要部分をプレスで打ち抜くことによって個別のポリマーPTC素子2を形成しても良い。その場合には、ポリマーPTC素子2を構成する部品の集合体同士を、一度に接合することによって、ポリマーPTC素子2の製造工程の効率を向上することできる。   In the present invention, the method for producing the polymer PTC element 2 is not particularly limited. For example, as in the above-described embodiment, the polymer PTC element 2 is manufactured as follows without joining the element body 4, the first electrode plate 10, and the second electrode plate 12 to each other alone. Also good. That is, an unnecessary portion after thermocompression bonding a sheet-like element body constituting the element body 4 after cutting and a pair of sheet-like electrodes that respectively constitute the first electrode plate 10 and the second electrode plate after cutting. The individual polymer PTC elements 2 may be formed by punching out the substrate with a press. In that case, the efficiency of the manufacturing process of the polymer PTC element 2 can be improved by joining the assembly of parts constituting the polymer PTC element 2 at a time.

図1は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子、2次電池、および保護回路の接続関係を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a connection relationship between a polymer PTC element, a secondary battery, and a protection circuit according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a polymer PTC element according to an embodiment of the present invention. 図3は、図2に示す接合部、およびその近傍における第1電極板の表面(粗面化部位)の拡大概略図である。FIG. 3 is an enlarged schematic view of the surface of the first electrode plate (roughened portion) in the vicinity of the joint shown in FIG. 2. 図4は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子を、図2のIV方向に見た外観図であって、電極板、接合部、および端子板の位置関係を示す概略図である。FIG. 4 is an external view of a polymer PTC element according to an embodiment of the present invention viewed in the IV direction of FIG. 2, and is a schematic diagram illustrating a positional relationship between an electrode plate, a joint, and a terminal plate. 図5は、本発明の一実施形態に係るポリマーPTC素子を、図4のV方向に見た断面概略図であって、ポリマーPTC素子の製造工程における電極板の接合部、端子板、およびスポット溶接用電極棒の位置関係を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a polymer PTC element according to an embodiment of the present invention viewed in the direction V of FIG. 4, and includes electrode plate joints, terminal boards, and spots in the manufacturing process of the polymer PTC element. It is the schematic which shows the positional relationship of the electrode rod for welding. 図6は、本発明の別の実施形態に係るポリマーPTC素子の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a polymer PTC element according to another embodiment of the present invention. 図7は、本発明の別の実施形態に係るポリマーPTC素子の概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a polymer PTC element according to another embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1… 電池保護システム
2… ポリマーPTC素子
3… 保護膜
4… 素子本体
10… 第1電極板
12… 第2電極板
14… 接合部
16… 端子板
18… クラッド板
30… 保護回路
24… 粗面化部位
32… 2次電池セル
34… 電極端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery protection system 2 ... Polymer PTC element 3 ... Protective film 4 ... Element main body 10 ... 1st electrode board 12 ... 2nd electrode board 14 ... Junction part 16 ... Terminal board 18 ... Cladding board 30 ... Protection circuit 24 ... Rough surface 32 ... Secondary battery cell 34 ... Electrode terminal

Claims (7)

所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、
前記素子本体の表裏面に接合された2つの電極板と、を有するPTC素子であって、
前記電極板のうち少なくとも一方が、該電極板と前記素子本体とが重複する一部分において、所定回路と接続するための端子板とのスポット溶接用接合部を、前記電極板の表面であって、前記素子本体と反対側の表面から突出するように少なくとも2つ有し、
突出した前記スポット溶接用接合部の表面が平坦化されていることを特徴とするPTC素子。
An element body whose resistance value increases as the temperature rises in a predetermined temperature range;
A PTC element having two electrode plates bonded to the front and back surfaces of the element body,
At least one of the electrode plates, in a portion where the electrode plate and the element main body overlap, a spot welding joint with a terminal plate for connection to a predetermined circuit, the surface of the electrode plate, Having at least two so as to protrude from the surface opposite to the element body ;
A protruding PTC element, wherein the surface of the protruding spot welding joint is flattened.
前記素子本体が、正の温度係数を持つ導電性ポリマーである請求項1に記載のPTC素子。 The PTC element according to claim 1, wherein the element body is a conductive polymer having a positive temperature coefficient. 前記スポット溶接用接合部を有する前記電極板の表面において、前記スポット溶接用接合部以外の部分が粗面化されており、前記粗面化部分の表面粗さRyが100〜200μmであり、前記表面粗さRyと前記接合部の突出高さHoとの関係が、Ho>Ryであることを特徴とする請求項1または2に記載のPTC素子。 Wherein the surface of the electrode plate with the spot welding joint, the portion other than the joint portion for spot welding are roughened, surface roughness Ry of the roughened portions is 100-200 [mu] m, the 3. The PTC element according to claim 1 , wherein the relationship between the surface roughness Ry and the protrusion height Ho of the joint is Ho> Ry . 4. 2つの前記電極板のうち、前記接合部を有する前記電極板とは別の電極板に、クラッド板が接合されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のPTC素子。 The PTC element according to any one of claims 1 to 3, wherein a clad plate is bonded to an electrode plate different from the electrode plate having the bonding portion among the two electrode plates. 前記端子板が、Niを主として含むNi端子板で構成される請求項1〜4のいずれかに記載のPTC素子。 The PTC element according to any one of claims 1 to 4, wherein the terminal plate is composed of a Ni terminal plate mainly containing Ni. 前記素子本体の表面のうち外部に露出した面上に、保護膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のPTC素子。 The PTC element according to claim 1, wherein a protective film is formed on a surface of the element body exposed to the outside. 請求項1〜6のいずれかに記載のPTC素子と、
前記PTC素子の有する電極板の一方に電気的に接続される保護回路と、
前記PTC素子の有する電極板のうち前記保護回路に接続されていないもう一方の電極板に電気的に接続される電池とを有する電池保護システム。
A PTC element according to any one of claims 1 to 6,
A protection circuit electrically connected to one of the electrode plates of the PTC element;
The battery protection system which has a battery electrically connected to the other electrode plate which is not connected to the said protection circuit among the electrode plates which the said PTC element has.
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