JPH05151944A - 電池封口体 - Google Patents

電池封口体

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JPH05151944A
JPH05151944A JP3311040A JP31104091A JPH05151944A JP H05151944 A JPH05151944 A JP H05151944A JP 3311040 A JP3311040 A JP 3311040A JP 31104091 A JP31104091 A JP 31104091A JP H05151944 A JPH05151944 A JP H05151944A
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battery
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plate
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訓 生川
Satoru Fukuoka
悟 福岡
Keiichi Ito
桂一 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PTC素子と電池の異常な温度上昇を制限し
て安全化を図る。 【構成】 電池封口体は、過電流が流れると抵抗が増加
するPTC素子1を内蔵している。PTC素子1は、端
子板3と蓋板2との間に挟着され、端子板3と蓋板2と
の間は、PTCパッキング5を挟着している。蓋板2と
電池外装缶4との間は外装缶パッキング6を挟着してい
る。外装缶パッキング6の軟化温度は、PTCパッキン
グ5よりも低く設計され、PTCパッキング5が軟化す
るよりも低い温度で外装缶パッキング6が軟化する。 【効果】 PTC素子1が異常に加熱されると、電池外
装缶4を蓋板2に接続し電池内の発電要素を介さずに電
流を流してPTC素子1と電池の温度上昇を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、過大な電流が流れると
急激に抵抗が増大して電流を少なく制御するPTC素子
を内蔵した電池封口体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電池の性能向上により、電池使用
中における安全確保への要請が高まっており、非常時の
危険を回避するために、二重、三重の保護装置を内蔵し
た電池封口体が開発されている。保護装置としてPTC
素子を内蔵した電池パックが実開昭62−153768
号公報に記載される。この公報に記載されるパックは、
外部短絡が起こった際、PTC素子の抵抗を高くして短
絡電流を減少させている。PTC素子は、電池に過大電
流が流れたとき、または電池が高温になった時に、自身
の抵抗を急激に増大させて、電流を抑制する特性があ
る。PTC素子によって、電池が高温になるのを防止で
き、また、内部圧力が上昇して安全弁が作動するのを防
止することもできる。
【0003】PTC素子1は過大電流を少なく制限する
ために、図1に示すように、電池の蓋板2と端子板3と
の間に配設される。すなわち、PTC素子1は、蓋板2
と端子板3の間に直列に接続される。過大電流が流れな
い状態において、PTC素子1の抵抗は数十ミリΩと極
めて小さい。このため、端子板3と蓋板2とは低抵抗の
PTC素子1を介して短絡される。過大電流が流れる
と、PTC素子1の抵抗は急激に増大する。蓋板2と端
子板3との間の抵抗が極めて大きくなって、回路電流が
制限される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】PTC素子1が正常に
動作するかぎり、過大電流は少なく制限される。過大電
流を制限するPTC素子1は、抵抗が大きくなって多量
のジュール熱を発生する。ジュール熱は、蓋板2と端子
板3とを加熱する。加熱された蓋板2と端子板3は、P
TCパッキング5を軟化する。PTCパッキング5が軟
化すると、蓋板2と端子板3とはX部で接触する。X部
の接触は、PTC素子1に並列なバイパス回路を作り、
PTC素子1による過大電流の保護が実現できなくな
る。
【0005】この状態は、電池の直列数が増す等、PT
C素子に定格以上の電圧が長時間印加されたとき発生す
る。このように、PTC素子は、素子に定格以上の電圧
が印加されると故障して本来の発熱温度以上に高温とな
り、その熱によって、PTCパッキング5を軟化し、P
TC素子1を経由しないバイパスが形成される。この状
態になると、電池が強制放電されて破裂、燃焼、安全弁
作動等の危険な状態となる。
【0006】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたもので、本発明の重要な目的は、PTC素
子が異常に加熱されたときには、蓋板を電池外装缶に接
続し、PTC素子と電池の異常な温度上昇を制限して安
全に使用できる電池封口体を提供するにある。
【0007】
【問題点を解決する為の手段】本発明の電池封口体は、
前述の目的を達成すために、下記の構成を備えている。 (a) 電池封口体は、電池の+極または−極となる端
子板3と、発電素子に接続される蓋板2と、過大電流を
制限するPTC素子1と、電池外装缶4と、電池外装缶
4と蓋板2とを絶縁する外装缶パッキング6と、蓋板2
と端子板3とを絶縁するPTCパッキング5とを備えて
いる。 (b) PTC素子1は、過大電流が流れると発電素子
と直列に接続されるように、端子板3と蓋板2との間に
挟着されている。 (c) 端子板3と蓋板2との間は、PTC素子1を介
して通電されるように、PTCパッキング5を挟着して
いる。 (d) 蓋板2と電池外装缶4との間は、発電素子の+
極と−極とが接触しないように、外装缶パッキング6を
挟着して、蓋板2を電池外装缶4から絶縁している。 (e) 電池外装缶4は、外装缶パッキング6を介して
蓋板2を挟着する構造にかしめ加工されている。 (f) 外装缶パッキング6は、PTCパッキング5よ
りも先に軟化して、電池外装缶4を蓋板2に接触させる
ように、外装缶パッキング6の軟化温度は、PTCパッ
キング5よりも低く設計されている。 (g) 外装缶パッキング6が、蓋板2を介してPTC
素子1のジュール熱で加熱されると、外装缶パッキング
6は、PTCパッキング5が軟化するよりも低い温度で
軟化され、蓋板2が端子板3に接触するよりも先に、蓋
板2を電池外装缶4に短絡するように構成されている。
【0008】
【作用】本発明の電池封口体は、下記の動作をして、発
電素子を保護する。 正常な状態において、電流は、電池外装缶4→発電
素子(図示せず)→蓋板2→PTC素子1→端子板3の
経路で流れる。この状態においてPTC素子1の抵抗は
ほとんど無視できる値となる。 回路が異常な状態となって、電池に過大な電流が流
れると、PTC素子1の抵抗が急増する。 PTC素子1がジュール熱で発熱する。 PTC素子1が過負荷になると異常に温度が上昇
し、蓋板2を加熱する。 蓋板2は、PTCパッキング5を軟化させるよりも
先に、外装缶パッキング6を軟化して、電池外装缶4を
蓋板2に接触させる。 電池外装缶4と蓋板2とが接触すると、発電素子の
バイパス路ができ、発電素子に電流が流れなくなる。し
たがって、発熱素子に外部から過大電流が流されなくな
り、電池を危険な状態から回避する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化
するための電池封口体を例示するものであって、本発明
の電池封口体は、使用部品の種類や特性、あるいは材質
や構造を下記のものに特定するものでない。本発明の電
池封口体は、特許請求の範囲に於て、種々の変更を加え
ることができる。
【0010】更に、この明細書は、特許請求の範囲を理
解し易いように、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」、および「課題を解決する為の
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。
【0011】本発明による実施例を以下に説明する。図
1に示す電池封口体は、電池の+極となる端子板3と、
内部の発電素子に接続される蓋板2と、過大電流を制限
するPTC素子1と、蓋板2の上面に接着される安全弁
シートを押圧する円筒状のスペーサー7と、電池外装缶
4と、電池外装缶4と蓋板2とを絶縁する外装缶パッキ
ング6と、蓋板2と端子板3とを絶縁するPTCパッキ
ング5を備えている。
【0012】端子板3と蓋板2と電池外装缶4とは金属
をプレス加工して製造される。端子板3は、金属板を帽
子状にプレス加工して製造される。端子板3の中心に
は、安全弁シート9を突き破る突起8を設けている。さ
らに、安全弁シート9を破損したときに電池内のガスを
排気するガス抜孔を設けている。
【0013】蓋板2は、外周縁で端子板3を挟着できる
ように、端子板3よりも大きな外形に裁断されており、
中心に弁孔10を開口している。
【0014】PTC素子1は、電流が増加すると抵抗が
増加する素子、例えば、導電性粉末をバインダーで結合
したポリスイッチ等が使用できる。この構造のPTC素
子には、通電電流が増加することによって、抵抗が急激
に増加する全ての素子が使用できる。PTC素子1は、
外径を端子板3の外径にほぼ等しい円盤状に成形されて
いる。
【0015】PTCパッキング5は蓋板2と端子板3と
を絶縁する。外装缶パッキング6は電池外装缶4と蓋板
2との間を絶縁する。PTCパッキング5は、図1に示
すように、折曲される蓋板2の内側にあって、端子板3
の外周と上面とに位置する。外装缶パッキング6は、電
池外装缶4の内側にあって、折曲した蓋板2の外周面を
覆う位置に挟着される。
【0016】PTCパッキング5と外装缶パッキング6
とは、軟化温度が異なるプラスチックシートで作られ
る。外装缶パッキング6は、PTCパッキング5よりも
早く軟化するように、PTCパッキング5よりも軟化温
度の低いプラスチックが使用される。例えば、PTCパ
ッキング5にポリプロピレンシートを使用して、外装缶
パッキング6にポリエチレンを使用することができる。
【0017】ポリエチレンは、4.6kg/cm2の力
で押圧したときに変形する温度が40〜80℃である。
これに対して、ポリプロピレンは同じ圧力で押圧して変
形する温度が95〜110℃と高い。
【0018】図1で示す構造の電池封口体は、下記の工
程で製造される。 蓋板2の表面に、安全弁シート9を積層する。安全
弁シート9は、ポリエチレンとアルミニウムのラミネー
トシートを円形に打ち抜いたものとする。安全弁シート
9は、蓋板2に熱溶着できるように、ポリエチレン面を
蓋板2に接触させるように積層する。 安全弁シート9を、140℃のホットプレスで30
秒加熱して、蓋板2に熱溶着する。 安全弁シート9の上にリング状の樹脂スペーサー7
Cを載せ、蓋板2の外周部分にリング状のPTC素子1
を載せ、蓋板2の上に帽子状の端子板3をかぶせて端子
板3の外周にPTCパッキング5を置く。 蓋板2の外周を上に折り曲げてかしめる。この状態
で、蓋板2と端子板3との間にPTC素子1が挟着され
る。 PTCパッキング5と端子板3とを挟着した蓋板2
を、外装缶パッキング6を介して電池封口体の開口部に
組み込む。 電池封口体の上端縁を内側に折曲し、この部分をか
しめ加工し、外装缶パッキング6を介して蓋板2を挟着
する。
【0019】このようにして製造された電池封口体は、
これを装備する電池を、複数個直列に接続して使用する
ときに、過大電流が流れると、PTC素子が作動する。
さらに、作動中のPTC素子に素子定格以上の電圧が印
加されると故障して、通常作動時の発熱温度より高温に
なる。このとき、PTC素子のジュール熱で、蓋板2と
端子板3とが加熱されて、外装缶パッキング6よりもP
TCパッキング5が先に軟化し、端子板3が蓋板2に接
触すると、PTC素子1を経由しないバイパスが形成さ
れる。
【0020】この状態になると、電池の発電素子は、他
の直列電池による強制過放電状態となり、他の直列電池
よりこの電池の容量が小さい等不具合があるとき、PT
C素子1が故障した電池は破裂、燃焼、弁作動等の危険
にさらされるようになる。
【0021】これに対して、外装缶パッキング6の軟化
温度をPTCパッキング5よりも低くした電池封口体
は、PTC素子1が故障して異常に温度が上昇したとき
には、外装缶パッキング6が軟化して電池外装缶4を蓋
板2に接触させる。この状態になると、電池は正極側端
子である電池外装缶4が、負極側端子である蓋板2に短
絡することになり、電池内部の発電要素を介さずに電流
が流れるようになる。したがって、他の電池の正常なP
TC素子1が作動する等、故障PTC素子1を内蔵した
電池以外の危険回避システムを作動させることができ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明の電池封口体が、電池の温度上昇
を効果的に防止できる状態を図2に示す。図2(a)は
従来品、(b)は本発明の電池封口体を使用した電池を
5本直列に接続した短絡試験結果を示している。
【0023】従来品と本発明の電池封口体を使用した電
池は、A点においてPTC素子が作動する。したがって
回路電流は一定に制限され、電池の温度上昇も制限され
て、PTC素子の温度上昇を一定に制限される。
【0024】従来品は、PTC素子が故障すると、B点
で示すように、回路電流が増加し、PTC素子と電池の
温度も上昇し始め、さらにC点で温度が異常に上昇し
て、電池燃焼に至る。
【0025】これに対して、本発明の電池封口体を使用
した電池は、PTC素子の発熱が低く制限されると共
に、電池の温度上昇を効果的に制限することができる。
このため、電池燃焼等には至らず、安全に使用できる。
このように、本発明の電池封口体は、PTC素子が故障
しても、電池の強制過放電を抑制することができ、電池
使用時における安全性が一段と増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電池封口体の断面図
【図2】PTC素子および電池の温度変化と、回路電流
の変化を示すグラフ
【符号の説明】
1…PTC素子 2…蓋板 3…端子板 4…電池外装缶 5…PTCパッキング 6…外装缶パッキング 7…スペーサー 8…突起 9…安全弁シート 10…弁孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(a)から(g)の全ての構成を
    有する電池封口体。 (a) 電池封口体は、端子板(3)と、蓋板(2)と、PT
    C素子(1)と、電池外装缶(4)と、外装缶パッキング(6)
    と、PTCパッキング(5)とを備えている。 (b) PTC素子(1)は、端子板(3)と蓋板(2)との間
    に挟着されている。 (c) 端子板(3)と蓋板(2)との間は、PTCパッキン
    グ(5)が挟着されて、端子板(3)と蓋板(2)とが絶縁され
    ている。 (d) 蓋板(2)と電池外装缶(4)との間に外装缶パッキ
    ング(6)が挟着されて電池外装缶(4)と蓋板(2)とが絶縁
    されている。 (e) 電池外装缶(4)は、外装缶パッキング(6)を介し
    て蓋板(2)を挟着する構造にかしめ加工されている。 (f) 外装缶パッキング(6)の軟化温度は、PTCパ
    ッキング(5)よりも低く設計されている。 (g) 外装缶パッキング(6)が、蓋板(2)を介してPT
    C素子のジュール熱で加熱されると、外装缶パッキング
    (6)は、PTCパッキング(5)が軟化するよりも低い温度
    で軟化され、電池外装缶(4)を蓋板(2)に短絡するように
    構成されている。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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