JPH01122560A - 電池の端子ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電池の端子と電池の一方の活性電極物質との
間の電子路を形成しており、端子への電流がきめられた
レベルを越えると切れるか融解するようになっている細
長い部分（ストリップ）を有している導電性タブから成
る電池の端子フ五−ズに関する。

〈従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〉カル
ウアー二電池は多（のポータプル電子機器例えばテープ
レコーダ、ポータプル電話、懐中電灯、ラジオ、補聴器
、時計、計算器等用の主要な電源となっている。電子機
器全体暑できるだけコンパクト化するために、電子機器
にはその電源用の電池を収容する凹みが通常設けられて
いる。

この凹みは電池がこぎれいにその中に収められて、機器
の適切な端子と電子的に接触するように通常構成されて
いる。

電子部品製造業者に対応して、電池工業ではポータプル
電源を必要とする機器の設計で基準となるような数種の
一般的なサイズの電池を供給している。市場には多数の
電池を電源とする機器があるので、標準サイズの電池の
出力を増せという要望がある。それに応えて、さまざま
の機器を作動する充分な出力を与えるように、さまざま
の電池構成が用いられている。然し、電池がショートし
たか又は誤用粂件で放電されると大電流が生じて電池を
高い温度に上昇させるという問題に遭遇した。この高い
温度への昇温は又過度の圧力蓄積をつくり出して、これ
は単独又は昇温と組合さって電池に制御できない爆発を
惹起１−たり電池ハウジングの破裂を惹起する原因とな
る。

短絡した回路で生じるような過電流を防止するさまざま
の防止用部材が電池内又は上で使用されている。これら
の部材の多くは電流が定められたレベルを越した時に、
電流を遮断するために電池内又は上に組立てられた機械
的及び／又は電気的部品を必要としている。これらの部
材は電池の製造コストを増加させ且つある場合には電池
の活性物質が使用できるスペースを占領するという欠点
を有する。

米国特許第４，１・８８，４６０号は内部電池ヒユーズ
を用いた電池を開示しており、このフユーズは熱的に遮
蔽された集電器部分を有しており、短絡回路から生じた
過度の熱の蓄積が該部分に集中して、その熱で遮蔽され
た部分を融解して、過度の内部圧力条件が起こる前に回
路を遮断する。

製造するのにコストが余りかからす、電池内の極めて僅
かのスペースしか占めない電池端子フユーズな提供する
ことが本発明の目的である。

電流がきめられた値を越えるとすぐに回路を遮断するた
めの新規な保安部材を提供することが本発明の第２の目
的である。

熱的に遮蔽する必要がなく、電流がきめられた値を越え
るとすぐに電池の回路を遮断する機能を果す単一の導電
性タブを提供することが本発明の更なる目的である。前
述及び雨傘の目的は以下の記載から充分に明かになろう
。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、 ハウジング内に組合されたアノード活物質とカソード活
物質を有しており、該ハウジングが電気化学的電池の第
２端子と絶縁した該電池の第１端子を有しており、該第
１端子が一方の活物質と電子的に接触し、且つ該第２端
子が他方の活物質と電子的に接触している電気化学的電
池であって； 該第１端子と該第１端子と電気接触する活物質の間の電
子路を形成する導電性タブを有し、該導電性タブは該第
１端子に固着されている第１導電性部分と該活物質に電
子的に接触している該導電性タブの残りの部分との間が
細い導電性ストリップによって一体として結合されてお
り、電池の電流がきまった電流値を越すとストリップが
焼切れて該第１端子への電子路を遮断して、それで電池
内に開路なつくり出すことを特徴とする電気化学的電池
である。

本発明の導電性タブの細いストリップの巾は、電流が規
格の電流能力を越すと通常の家庭用ヒユーズで起るのと
同一の方法で、定められた量以上の電流がストリップを
焼切り、又は溶融する様に選ばれる。導電性タブの一端
は電池の１端子に固着されている必要があり、且つ端子
への電流が導電性タブの細いス）　ＩＪツブをすべて通
過するように組立てられている必要がある。細いストリ
ップの巾は、選択した材質及び使用した材料の厚みに応
じて、きめられた電流レベルに達すると切断するように
選ぶ。円筒形電池では、導電性タブは円板の中心の周り
に実質上同心円に近いまで延びている弓形の溝を有する
円形ディスクとなり得る。この構成で、ディスクの中心
部分は弓形の溝の両端がその細いストリップの縁の形を
きめている細いストリップによってディスクの残りの部
分に一体的に結合されている。端子が電池用カバーにガ
ラス対金属シールで固定できるように導電性タブの中心
領域部分は電池の端子に固着される。導電性タブの外側
部分は電池の活物質の一端と電子的に接続される。この
構成で電池からの電流は細いストリップを流れることに
なり、この細いストリップの巾をきめると、電流がきま
った量を越えると即刻、細いス）　ＩＪツブが切断さ一
１〇− れることになる。殆んどの用途ではニッケル製ストリッ
プの巾は約０．０５ｃＩｒＬ（０，０２インチ）と約０
．２０ｃ＋＋ｔ（０，０８インチ）の間であることが好
ましい。約２０アンペア以下の電流に適合するには、ニ
ッケル製ストリップの巾は約０．９８ｃｍ（０，０３イ
ンチ）乃至約０．１８ｃＩＩＬ（０，０フインチ）、好
ましくは約０．１３ｃｒＩＬ（０，０５インチ）である
必要がある。

一般にはストリップを切断する溶解時間は約５秒以内で
ある。上述のように、ストリップの巾は選択した材料及
び厚みによって変る。

導電性タブの上記のような構造は、更なる利点として、
タブの周辺領域に影響を及ぼさずに中央部分をタブ面の
上と下の限られた巾の中でたわませることができる。そ
れで端子に結合しているタブの中心領域は、電池が膨張
すると電池の電子的連続性をそこなわずにたわむことに
なる。

本発明で使用するタブは導電性材料例えばニッケルめっ
きステンレス鋼、ニッケル箔、アルミニウム及びステン
レス鋼、又は導電性層で被覆した非導電性材料例えば金
属層又は導電性ペンキ層で被覆したプラスチック（ポリ
エステル）フィルムからつくられる。一般に、このタブ
は円形の電池と適合する円形の形状で且つ比較的薄（、
容易にたわめることができるのが好ましい。殆んどの用
途では、円形タブは約（１００２５ｃｒＩＬ（０，００
１インチ）乃至約０．０２５工（０，０１インチ）厚及
びより好ましくは約０．００５ｃＩＩＬ（０，００２イ
ンチ）乃至０．０１３ｃｍ（０，００５インチ）厚であ
る。タブが比較的薄く、電池内で僅かの容積しか占めな
いようにすべきである〇 本発明の導電性タブ又は電池端子ヒユーズはすべての株
類の電池システム及び如何なる形状の電池にも適してい
る。

この電池端子ヒユーズと共に用いる理想的な電池の構造
はコイル状の電極組立体を用いる電池である。コイル状
の電極組立体は典型的には２枚の電極板とセパレータか
ら成る。

一方の電極板がアノード又はアノード電流集電器となり
、他方がカソード又はカソード電流集電器となる。アノ
ード又はアノード電流集電器、カソード又はカソード電
流集電器及びセパレータは可撓性材料からつくられてい
て且つ典型的には薄板に形成されて、相互に一方の電極
が他方を部分的に覆うように重なり合う。これは画電極
板間にセパレータを挿入して、第１の電極を第２の電極
で覆い少しずらしてかさなり合わせることで達成される
。この組立体を次に巻いて好ましくは円筒形の外形の、
中央に開口を持ち、そして好甘しくは少なくとも一方の
電極板の縁が電極組立体の上部又は底部から突出ている
コイル状の電極組立体を形成する。コイル状電極組立体
の中央開口は典型的には円筒形であるが楕円又は如何な
る形状ともなり得る。

本明細書では、電極板とは活性電極例えば電池の固体ア
ノード又はカソード又は、電気化学的に不活性な板例え
ば活性液体、固体又は気体アノード又はカソードとそれ
ぞれ共に用いられるアノード集電器又はカソード集電器
を意味するものとする。

本発明の好ましい態様で檄カバーは電池の容器から絶縁
されており電池の一方の端子として用いられる円形ディ
スクである。カバーは通常のガラス対金属シールを用い
て、ガラスシール中の導電性端子が導電性タブと電子的
に接続されていて、それで端子が電池の電極端子の役を
果す。他の態様のカバーも本発明と共に使用し得る。

電池構造にコイル状電極組立体を用いた時は、コイル状
電極組立体の輪郭に合致するように導電性タブが好まし
くは円形となる。コイル状電極組立体は組立体の端から
突出ている少なくとも１枚の電極板を有する。

本発明の好ましい態様では、導電性タブは、タブの外縁
とタブの同心円的な弓形の溝との間にある、少なくとも
１個の開口、好ましくは等間隔の２個以上の開口を有す
る。

開口は内側へのフランジ、即ち組立体の端から突出てい
る電極板の隆起端と接触して、導電性タブと電極板の縁
との間に数多（の接点を提供するフランジの形を有して
いる。

好ましくは、タブの同心円状の弓形の溝のまわりに同心
円的に配置されていて、それぞれ内側に伸びるフランジ
を有する３個以上の開口が電極板の縁と導電性タブとの
間の接点の実質的な数を与える。より好捷しくは、導電
性タブは９０°の間隔で同心円状の溝のまわりに同心円
上に配置されている４個の円形開口を有していて、導電
性タブと電極板の縁との間に多重の接点を与えるのが好
ましい。そして、フランジと電極板との間の電子的接続
の一つが切れても、充分な電子的接続のためのいくつか
の接点が残ったままとなろう。

本発明の別の態様では、タブの外縁と中心領域との間に
ある開口を内側への隆起例えば凹みに置換えられる、こ
れらの隆起は電極板の縁と接触してタブと電極板との間
に多数の接点を与える。

本発明の導電性タブはさまざまの種類の電池系例えば固
体又は流体カソードを使用する水性（即ちアルカリ）又
は非水性電池系例えば−例として、ルクランシエ乾電池
、塩化亜鉛電池、アルカリ−Ｍ％Ｏ１電池、ニッケルー
カドミウム電池、鉛蓄電池及びリチウム非水性電池と使
用できる。

リチウム非水性系でコイル状電極組立体を用いる時は、
リチウムを外側に巻く電極とすることが好ましいことが
多い。

リチウム電極板はその間にセパレータを挟んでカソード
板例えばＭ％Ｏｔ、Ｃ％Ｏ，ＣＦ、、ｐａｓ、　等の上
に重ね合わせて巻いて、コイル状電極組立体の縁から一
方又は両方の電極を突出させる。

本発明で用いるセパレータは多数のイオン透過性物質例
えばポリプロピレン、フェルト状ガラス繊維及びコート
紙から選ばれる。

本発明で用いる適切なカソード電流集電器は焼結ニッケ
ル又は炭素材料例えばテフロン結合した炭素等である。

本発明で用いる適切なアノード電流集電器にはニッケル
箔、ステンレス鋼箔、エキスバンドメタル、穴あき金属
等であるｂ 本発明の好ましい態様で用いる円筒形容器及びカバーは
ステンレス鋼、ニッケルめ２き鋼又は活性電池成分と接
触した時に腐食又は損傷されない他の導電性材料である
。非水性系については好ましくは容器及びカバーは３０
４型ステンレス鋼製である。

カバーと容器の間に置く絶縁ガスケット部材は活性成分
及び放電生成物の存在下で安定である必要があり、ポリ
ブー１’７− ロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン
、弗素化エチレン−プロピレン重合体、弗素化エチレン
プロピレンとエチレンの共重合体、ポリエステル、ポリ
クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシ
重合体等の様な材料から選ばれる。

本発明のい（つかの態様に用いるのに適したアノードは
リチウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、亜
鉛等である。本発明のいくつかの態様で用いるのに適す
るカンードはＭ％０１、Ｈ，Ｏ，Ｈ，、Ｏ％Ｃ％０，１
１５．、Ｔｉｅ、、ＣＣＦ、）％　（但し２はＯより大
で１．１より小である）、５ｏｃｔ、、（Ｃ，Ｆ）ｎ、
ｓｏ、ｃｔ、及びＳＯ，である。本発明で使用するいく
つかの好ましい電池系を下表に示す。

アノード　　　　カソード　　　　　電解質リチウム　
　　　　Ｍ％０２　　　　　　　有機物リチウム　　　
　　５ｏｃｔ、　　　　　　５ｏｃｔ、中のＬ　ｉＡ！
Ｌ’ｔ。

リチウム　　　　　ＣＣＦ、）％　　　　　　有機物亜
　　鉛　　　　　Ｍ％Ｏ６アルカリ水溶液カドミウム　
　　水酸化ニッケル　　アルカリ水溶液本発明で用いる
アノードがリチウムの場合は、リチウム箔を金属製の導
電性箔又はキャリヤー（アノード集電器）例えばニッケ
ルに固着する。

本発明の態様の例示のために示すのであって、如何なる
意味でも本発明を限定しようとするものでは無い添付図
面を引用する、以下の説明で本発明はさらに明瞭化され
るであろう。

図１及び２に示すように、円形導電性タブ２は細いスト
リップ６でタブ２の残りの部分と一体的に結合されてい
る中心領域４がある。図１及び２かも明らかなように中
心領域４はス）　ＩＪツブ６のまわりでタブ２の平面の
上へ、又は下にたわませることができる。中心領域４の
構造がタブ２の中心に伸縮作用をつくり出している。前
述のとおり、ストリップ６の巾はある量以上の電流が電
池内に生じるとストリップが焼切れて、電池回路の電子
的接触を遮断するようになっている。タブ２には９０°
間隔で中心領域４のまわりに同心円的に間隔を置いた４
個の開口８．１０．１２及び１４がある。各開口には下
方に伸びるフランジがあって、コイル状電極組立体の電
極板の縁と圧縮接着する構造である。各開口８．１０．
１２及び１４にそれぞれ形成されている各フランジ９．
１１．１３及び１５は常法によって電極板の縁に固定で
きる。

図３は容器２４に収容された中間にセパレータ２２があ
る第１″’を極板１８、第２電極板２０から成るコイル
状電極組立体１６を用いた電池の断面を示す、第１電極
板１８と第２電極板２０は部分的にずれて重ね合され又
いて、巻くと電極板２０の縁がコイル状電極組立体の上
に突出る。図１のタブ２は図３では電極板２０の隆起縁
の上に置かれていて、７ランジ１１及び１５は電極板２
０の縁と物理的に接触している。７ランジ９．１１．１
３及び１５はすべて通常の溶接法で溶接して、タブ２を
電極板２０に電気的及び物理的に結合して固定する。カ
バー２６は容器２４上に置かれ、゛溶接又ぽ同様な方法
でその縁２７で容器２４に固着されているように示しで
ある。カバー２６は中央端子３０とガラス対金属シール
を有し、３０はタブ２の中心領域４に通常の溶接法を用
いて固着されている。図３から明らかなように、カバー
が膨張すると、端子と電極板との間の電子的接続をそこ
なわずに中心領域４がたわむことかでき、一方間時に電
流がきまった量を越えると、図１に示した細いス）　Ｉ
Ｊツブ６が焼切れるか溶融し℃、電池及び／又は電池が
組込まれている機器に損傷を与える前に電池に開路をつ
くり出す。

図４及び図５は開口８−１４を内側への隆起３４．３６
．３８及び４０に代えた以外は図１及び２に示したのと
同様な円形導電性タブを示す。これらの隆起又は凹みは
図３でのフランジ９．１１．１３及び１５と同様な方法
で電極板の伸びた縁と物理的接触をする。

本発明の好ましい態様を詳述したが、本発明の精神と特
許請求の範囲を離れること無く、ここに示した本発明の
好ましい態様を改良又は変更できることは明らかである
。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明で使用する円形導電性タブの平面図である
。 図２は図１の導電性タブの断面正面図である。 −２２＝ 図３は図１の円形導電性タブを用いている電池の断面正
面の部分図である。 図４は本発明で使用する円形導電性タブの別の態様の平
面図である。 図５は図４の導電性タブの断面正面図である。 出　　願　　人　　エバレディ　バッテリー　カンパニ
ー手続補正書 昭和６３年９月２８日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第１９６２３４号 ２、発明の名称 電池の端子ヒユーズ ３補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４代理人 ５補正の対象 願書に添付の図面の浄書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウジング内に組合されたアノード活物質とカソー
   ド活物質を有しており、該ハウジングが電気化学的電池
   の第２端子と絶縁した該電池の第１端子を有しており、
   該第１端子が一方の活物質と電子的に接触し、且つ該第
   ２端子が他方の活物質と電子的に接触している電気化学
   的電池であつて； 該第１端子と該第１端子と電子的に接触する活物質の間
   の電子路を形成する導電性タブを有し、該導電性タブは
   該第１端子に固着されている第１導電性部分と該活物質
   に電子的に接触している該導電性タブの残りの部分との
   間が細い導電性ストリップによつて一体として結合され
   ており、電池の電流がきまつた電流値を越すとストリッ
   プが焼切れて該第１端子への電子路を遮断して、そして
   電池内に開路をつくり出すことを特徴とする電気化学的
   電池。 ２、該ハウジングがカバーで閉じられている容器から成
   り、且つ該カバーが電池の第１端子を有している請求項
   １の電気化学的電池。 ３、該カバーがガラス対金属シールで該カバーに固着さ
   れており且つ該カバーを貫通している端子を有しており
   、該端子が電池の第１端子である請求項１の電気化学的
   電池。 ４、該アノード活物質から成る第２電極板の上に重ね合
   され且つ部分的にこれを覆つている、該カソード活物質
   から成る第１電極板が、該第１電極板と該第２電極板と
   の間にセパレータを挟んでコイル状の電極組立体に巻か
   れていて、該第１電極板が該セパレータによつて該第２
   電極板から電気的に絶縁されており且つ少なくとも一方
   の電極の縁が一端でコイル状電極組立体から突出してい
   て該導電性タブと電子的に接触していて導電性タブが該
   カバーの該電極に固着されている請求項３の電気化学的
   電池。 ５、該タブにはタブの中心領域とタブの外縁との間に形
   成されている少なくとも１個の開口があり且つ該開口が
   コイル状電極組立体から伸びている電極板の縁と物理的
   に接触する付属フランジを有している請求項４の電気化
   学的電池。 ６、タブにはタブの中心領域とタブの外縁との間に少な
   くとも１個の内側への隆起があり、且つ該隆起がコイル
   状電極組立体から伸びている電極板の縁と物理的に接触
   している請求項４の電気化学的電池。 ７、アノード活物質がリチウム、ナトリウム、カルシウ
   ム、マグネシウム及び亜鉛から成る群から選ばれたもの
   である請求項１の電気化学的電池。 ８、カソード活物質がＭｎＯ＿２、ＣｕＯ、Ａｇ＿２Ｏ
   、ＦｅＳ＿２、ＴｉＳ＿２、（ＣＦ＿ｘ）＿ｎ〔但しｘ
   は０より大で且つ１より小である〕及び（Ｃ＿２Ｆ）＿
   ｎより成る群から選ばれたものである請求項１の電気化
   学的電池。 ９、ＳＯＣｌ＿２、ＳＯ＿２Ｃｌ＿２及びＳＯ＿２から
   成る群から選ばれたカソード活物質を使用する請求項１
   の電気化学的電池。 １０、有機電解質を使用し、且つアノード活物質がリチ
   ウムであり且つカソード活物質がＭｎＯ＿２、ＣｕＯ、
   ＦｅＳ＿２及びＴｉＳ＿２より成る群から選ばれたもの
   である請求項１の電気化学的電池。 １１、該アノード活物質が炭素質材料と電子的に接触し
   ており且つ該カソード活物質がＳＯＣｌ＿２、ＳＯ＿２
   Ｃｌ＿２及びＳＯ＿２から成る群から選択されたもので
   ある請求項１の電気化学的電池。 １２、アノード活物質がリチウム、ナトリウム、カルシ
   ウム、マグネシウム及び亜鉛から成る群から選ばれたも
   のである請求項４の電気化学的電池。 １３、カソード活物質がＭｎＯ＿２、ＣｕＯ、Ａｇ＿２
   Ｏ、ＦｅＳ＿２、ＴｉＳ＿２、（ＣＦ＿ｘ）＿ｎ〔但し
   ｘは０より大で且つ１より小である〕及び（Ｃ＿２Ｆ）
   ＿ｎより成る群から選ばれたものである請求項４の電気
   化学的電池。