JPH0582119A

JPH0582119A - 過放電過熱防止装置を有する電池

Info

Publication number: JPH0582119A
Application number: JP3171082A
Authority: JP
Inventors: Haruo Kobayashi; 晴夫小林; Kiyoshi Seigenji; 潔清玄寺; Akira Yoshizaki; 明吉崎
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1983-11-01
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-04-02
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPS6076872U; JP2671171B2

Abstract

(57)【要約】【目的】部品数が増加したり、組立てに手間がかかった
りせず、また、過熱によって生じる電池の事故や比較的
低温でも破損し易い部品の破損を防止することができる
過放電過熱防止装置を有する電池を得る。【構成】過電流が流れるとそれ自身が発熱し、温度が高
くなることによって電気抵抗が高まる特性を有する導電
性ポリマーを、電池の陽極体と陽極端子との間、もしく
は陰極体と陰極端子との間のうちいずれか一方に使用す
る。【効果】電池の異常な過熱とそれによる事故や比較的低
温でも破損し易い部材の破損を防止することができる。
また、導電性ポリマーは交換の必要がなく、通常の接続
片や端子のかわりに取付けるだけでよいので、部品数が
増加したり組立に手間がかかることはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は過放電をおこして過熱し
て事故が生じることを防止するための装置を有する電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池を使用している器具においては、何
らかの原因によって電源ショート等が起こる場合があ
る。その場合、電池から大電流が流れ、それによって電
池が過熱し、電池の周囲にあるプラスチック製の部品を
傷めたり、電気回路の構成部品を破壊する恐れがある。
また電池自身も漏液したり、時には爆発する危険もあ
る。

【０００３】従来、このような事故を防止するために温
度ヒューズを使用することが知られており、その構成例
を図１に示している。この図において（１１）は電池
で、２本が並設され、接続片（２０）が一方の陽極と他
方の陰極に溶接されて両者を直列接続している。互いに
接続されていない方の電極には接片（２１）（２２）が
夫々溶着され、各接片（２１）（２２）にはコネクター
（１６）（１７）を介してリード線（２３）（１８）が
接続されている。一方のリード線（１８）は図示しない
回路構成要素に接続されているが、他方のリード線（２
３）はコネクター（１４）を介して温度ヒューズ（１
３）に接続され、該温度ヒューズ（１３）からコネクタ
ー（１５）を介してリード線（１９）が伸び、その先端
が図示しない回路構成要素に接続されている。温度ヒュ
ーズ（１３）は電池（１１）に発生した熱を温度ヒュー
ズ（１３）に伝える熱伝導板（１２）に取り付けられて
おり、この熱伝導板（１２）が一方の電池（１１）の周
に巻かれている。

【０００４】この構成例においてショート等が起こり電
池（１１）が過熱すると、この熱が熱伝導板（１２）を
介して温度ヒューズ（１３）に伝達され、所定の温度を
越えると温度ヒューズ（１３）が切断されて回路が遮断
されるためそれ以上の過熱を防止することができる。

【０００５】ところで、このような温度ヒューズによる
装置においては、一度過熱して温度ヒューズが切断して
しまうとこれを取り換えないと再使用ができないため、
温度ヒューズが交換できる構成にしておかねばならず、
例えば図のようにコネクターで接続したり熱伝導板によ
って取外し可能に保持するなどの必要があり、部品点数
が増え組立にも手間がかかってしまう。又温度ヒューズ
の遮断温度は一般に９５度以上と高温であり、温度ヒュ
ーズが接している部材（例えば電池）が高温にならなけ
れば遮断できず比較的低温でも破損し易いプラスチック
部品の破損を防止するには不十分であった。

【０００６】

【目的】本発明は部品数が増加したり、組立てに手間が
かかったりせず、また、過熱によって生じる電池の事故
や比較的低温でも破損し易い部品の破損を防止すること
ができる過放電過熱防止装置を有する電池を得ることに
ある。

【０００７】

【要旨】本発明は上記の目的を達成するために、１個あ
るいは直列接続された複数個の円筒状電池からなる電源
において、該電池は、陽極の電流を取り出す陽極体と、
該陽極体に接続され、外部へ陽極の電流を取り出す陽極
端子と、陰極の電流を取り出す陰極体と、該陰極体に接
続され、外部へ陰極の電流を取り出す陰極端子とを有
し、上記陽極体と上記陽極端子との間、もしくは上記陰
極体と上記陰極端子との間のうちいずれか一方に、温度
上昇に応じて抵抗値が上昇する導電性ポリマーが一対の
導電板の間に挾まれてなる平板状抵抗部材が介装されて
いることを特徴とする過放電過熱防止装置を有する電池
を提供するものである。

【０００８】

【実施例】次に本発明の実施例につき、図面を参照して
説明する。近年、温度が上昇するとそれによって電気抵
抗が大きくなる特性を有する導電性ポリマーが開発され
ている。この導電性ポリマーは常温では抵抗値が０．０
４Ω程度であり、一般的なサーミスタに比べておよそ２
５０分の１の抵抗しかなく導電性が極めてよいが、温度
が上昇すると抵抗が大幅に増大する。図２はこの導電性
ポリマーの温度に対する抵抗値を示しており、抵抗値が
１０⁶〜１０⁷まで極めて広範囲に変化することが示され
ている。

【０００９】図３は導電性ポリマーの放熱カーブと発熱
カーブを示しており、（Ｐ₁）は正常電流が流れている
ときの発熱カーブ、（Ｐ₂）は周囲温度がＴ℃であると
きの放熱カーブである。発熱カーブ（Ｐ₁）と放熱カー
ブ（Ｐ₂）は点（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で交差しているが、
このうち点（Ａ）（Ｃ）は温度の上昇によって発熱カー
ブ（Ｐ₁）よりも放熱カーブ（Ｐ₂）が大きく上昇する点
であり、温度の平衡点となっている。点（Ａ）は常温付
近、点（Ｃ）は高温付近であり、通常においては（Ａ）
で平衡している。この時、導電性ポリマーの抵抗値は約
０．０４Ωであり電流は常に流れている。

【００１０】何らかの原因で過電流が流れると発熱カー
ブは（Ｐ₁）から全体が上方へ移動するように変化す
る。この時の一状態を図中（Ｐ₃）で示している。この
ように発熱カーブが上方へ移動すると常温付近で発熱カ
ーブ（Ｐ₃）と放熱カーブ（Ｐ₂）の平衡点がなくなり、
発熱量が放熱量を上回って、電池など他の構成部品が比
較的低温のうちに導電性ポリマーの温度が上昇する。温
度が上昇すると、図２に示すように導電性ポリマーの抵
抗値が増大するため電流が流れ難くなり、逆に発熱量が
低下する。このことによって発熱カーブ（Ｐ₃）と放熱
カーブ（Ｐ₂）は高温付近の点（Ｄ）で交差し、この点
を平衡点として温度が安定する。この後は、平衡点では
導電性ポリマーはきわめて大きな抵抗値を示して電流の
流れを阻止するので電池その他の部品は比較的低温のま
までそれ以上過熱することはなく、部品の破壊等が防止
される。

【００１１】この後過電流の原因が取り除かれ周囲温度
が低下すると発熱カーブが正常な状態に復帰し、導電性
ポリマーは正常な平衡点（Ａ）に達して再び通常の状態
での使用が可能となる。

【００１２】このように導電性ポリマーを使用すること
により、過電流による温度の上昇が原因となって生じる
プラスチック部品や回路部品の破損を防止することがで
きると共に、原因を取り除くことによって再び正常に使
用することができるようになる。

【００１３】図４は導電性ポリマーの形状を示してい
る。導電性ポリマー（４）は薄く形成され、一対の導電
板（５）に挾まれて一体化させることによって導電性ポ
リマー部材（２）を形成している。図５はこの導電性ポ
リマー部材（２）を電池の陰極に一体設置したものであ
る。電池は通常その外装缶に商品名等を印刷したラベル
を巻き、さらに熱収縮性のある塩化ビニルパイプで外装
してあるので、本実施例では陰極全体を覆うように設置
した導電性ポリマー部材（２）の周部を塩化ビニルパイ
プ（３）で包むようにしてある。従って、この導電性ポ
リマー部材（２）を介してでなければ電池（１）の陰極
を他の部材に接続することができない。この実施例では
電池自体に導電性ポリマー部材が取り付けられているた
め、使用者がどのような機器に電池を使用しても過放電
過熱を防止することができる。また導電性ポリマー部材
（２）は電極の外側に取り付けられるものであるので電
池の製造工程を大幅に変えなくともよいというメリット
もある。

【００１４】図６は２本の電池を直列接続して一体化し
たものにおいて、２本の電池（１）の電極間に導電性ポ
リマー部材（２）を挾み、その外側を熱収縮性の塩化ビ
ニルパイプ（３）で包んで外装としている。

【００１５】図７は電池の一方の電極自体を導電性ポリ
マー部材（２）で形成した実施例である。この電池は所
謂アルカリ電池である。

【００１６】図中（１０）は高圧形成された陽極であ
り、（１１）は高純度亜鉛粉末を分散させた陰極であ
る。この陽極（１０）と陰極（１１）はセパレーター
（１３）で隔離されている。電池の陽極端子には傘状に
形成された封口体パッキング（１５）が取り付けられて
封をし、この封口体パッキング（１５）の外側に導電性
ポリマー部材（２）で形成された陰極端子が取り付けら
れている。この陰極端子には集電子棒（１２）が接続さ
れて封口体パッキング（１５）を貫通し、陰極（１１）
内に侵入している。さらに封口体パッキング（１５）と
集電子棒（１２）の間の隙間をなくし漏液を防止するた
めの漏液防止キャップ（１４）が設けられている。電
池の外装は内側から陽極内缶（１６）、陽極外缶（１
７）、絶縁板（１８）、名称等を印したラベル（２
０）、熱収縮性塩化ビニルパイプによる外装部品（２
１）、の順に形成されている。陽極内缶（１６）と陽極
外缶（１７）は内容物を収めた後、絞り加工によって前
記封口体パッキング（１５）を締めつけて密封してい
る。尚、（１９）は陽極端子である。

【００１７】以上の如き電池においては陰極端子全体が
導電性ポリマー部材（２）で形成されているので、この
導電性ポリマー部材（２）を介してのみ陰極の電気接続
が可能となっている。

【００１８】図８は陽極端子を導電性ポリマー部材
（２）で形成した実施例であり、陰極端子は通常の金属
で形成され、その他の構成は前述図７の実施例と同様で
ある。この実施例においては陽極端子全体が導電性ポリ
マー部材（２）で形成されているのでこの部分を介して
のみ陽極の電気接続が可能となっている。

【００１９】図９は電池の形成時に陽極内缶（１６）と
陽極端子（１９）との間に導電性ポリマー部材（２）を
挾み込んだ実施例である。この時陽極外缶（１７）と陽
極端子（１９）とが接触していると導電性ポリマー部材
（２）を介さずに電流が流れるので、この間に絶縁パッ
キング（２２）が設けられている。その他の構成は前述
図８の実施例と同様である。

【００２０】図１０は陰極端子（２３）と集電子棒（１
２）の間の接続部分に導電性ポリマー部材（２）を挾み
込んだ実施例で、その他の構成は前述図７の実施例と同
様となっている。

【００２１】図１１は電池自体にではなく、電池を使用
する機器の電池収納室内に電池を収納したときに電極に
接続される接続部材中に導電性ポリマー部材（２）を配
設したものである。電池（３０）は一般に市販されてい
るものであり、機器の収納室（３１）内に収納される。
（３３）は収納室（３１）の蓋であり、電池（３０）を
押さえるための板バネ（３４）が設けられている。収納
室（３１）内には電池（３０）の陽極及び陰極に接触す
る接点部材を夫々設け、各接点部材から図示しない回路
構成要素に接続がなされている。今、電池の陰極に接続
される接点部材（３２）は導電性ポリマー部材（２）の
一方の導電板（５）に固設されて収納室（３１）内に臨
むように設置されている。導電性ポリマー部材（２）の
他方の導電板（５）は機器の壁部（３５）に取り付けら
れ、図示しない回路構成要素に接続されている。

【００２２】この実施例においては一般の電池を使用し
て効果を得ることができる他、導電性ポリマー部材
（２）が普通の電気配線と同じ作業で設置できるので組
立の手間が繁雑化せずにすむという利点がある。

【００２３】図１２は図１１に実施例と同様な収納室
（３１）において、電池（３０）の電源に直接接触する
接続片を導電性ポリマー部材（２）で形成している。接
続片は弓状に形成されて収納室（３１）内に突出し、電
池（３０）の陰極に接触する。前記接続片にはリード線
が接続されて図示しない回路構成要素と電気接続されて
いる。尚、押さえ蓋（３３）、板バネ（３４）等の構成
は前述図１１の実施例と同様である。

【００２４】図１３はやはり電池自体ではなく、電池の
電極に接続される接続部材中に導電性ポリマー（４）を
配した実施例である。電池は一般に市販されているもの
である。収納室（３１）内には電池（３０）が２本収納
される。

【００２５】（３３）は押さえ蓋であり、一端部を中心
に回動して開閉するように設置されている。押さえ蓋
（３３）の他端部に同押え蓋の面と平行な方向に移動す
るように設置され、他端部から突出するように付勢され
ているロック部材（３６）が設けられている。また、機
器の壁部（３５）のうち押え蓋（３３）を閉じたときに
ロック部材（３６）の突出した先端部に相応する位置に
は凹部（３５ａ）が設けられ、ロック部材（３６）の先
端部が嵌合してロックがなされる。電池（３０）を収納
してロック部材（３６）の先端を一部引っ込めて押え蓋
（３３）を閉じた後、ロック部材（３６）を突出させて
押え蓋（３３）のロックを行うと押え蓋（３３）の内側
に設置されている弾性接続片（３７）が２本の電池の陽
極と陰極をつないで直列接続する。ロック部材（３６）
を付勢力に抗して移動させ突出部分を引っ込めると弾性
接続片（３７）の弾性によって押え蓋（３３）が持ち上
げられ、楽に押え蓋（３３）を開けることができる。

【００２６】このような構成の電池収納室内において収
納室内の一方の電池（３０）の陽極に直接接触する接点
部材は、導電性ポリマー（４）で形成されている。この
導電性ポリマー（４）からなる接点部材は導電部材（３
８）の一端部に固設され、収納室（３１）内に臨むよう
に設置されており、この導電部材（３８）が図示しない
回路構成要素に接続されている。

【００２７】図１４は図１３の実施例の変形例であり、
導電部材（３８）に導電性ポリマー（４）を直接接続せ
ずに導電板（５）で挾まれた導電性ポリマー部材（２）
を使用しており、該導電性ポリマー部材（２）を導電部
材（３８）にハンダ（５２）によって設置し、表面には
ニッケルメッキ（５０）、金メッキ（５１）を施してい
る。このように表面処理することによって接触部分にお
ける抵抗を減らすことができる。また、導電部材（３
８）と導電性ポリマー部材（２）とはハンダ付けでなく
スポット溶接によって接合してもよい。

【００２８】以上、数種の実施例について説明したが、
導電性ポリマー部材の取付位置は、実施例の位置に限ら
ず、電池の電極に接続される接続部材のどこか一箇所に
設置されていれば足りる。

【００２９】また、導電性ポリマーは導電板に挾まれた
ものである必要はなく、そのまま設置されていてもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】以上のごとく、本発明においては、電池
の陽極体と陽極端子との間、もしくは陰極体と陰極端子
との間のうちいずれか一方に、温度上昇に応じて抵抗値
が上昇する導電性ポリマーが一対の導電板の間に挾まれ
てなる平板状抵抗部材を介装したので、電源ショート等
によって電池が過放電をおこしても該導電性ポリマーが
発熱し、電池やその他の部品が比較的低温のうちに電流
を遮断するので、電池の異常な過熱とそれによる事故や
比較的低温でも破損し易い部材の破損を防止することが
できる。また、該導電性ポリマーは、電流を絶って、温
度を下げると再び常態に復するので交換の必要がなく、
通常の接続片や端子のかわりに取付けるだけでよいの
で、部品数が増加したり組立に手間がかかることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す斜視図である。

【図２】導電性ポリマーの特性を示す説明図である。

【図３】導電性ポリマーの特性を示す説明図である。

【図４】導電性ポリマーを示す斜視図である。

【図５】本発明の第１実施例を示す概略断面図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す概略断面図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す断面図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す部分断面図である。

【図９】本発明の第５実施例を示す部分断面図である。

【図１０】本発明の第６実施例を示す部分断面図であ
る。

【図１１】本発明の第７実施例を示す概略断面図であ
る。

【図１２】本発明の第８実施例を示す概略断面図であ
る。

【図１３】本発明の第９実施例を示す概略断面図であ
る。

【図１４】同上実施例の変形例である。

【符号の説明】１７．陽極体１９．陽極端子１２．陰極体２３．陰極端子２．平板状抵抗部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１個あるいは直列接続された複数個の円筒
状電池からなる電源において、該電池は、陽極の電流を取り出す陽極体と、該陽極体に接続され、外部へ陽極の電流を取り出す陽極
端子と、陰極の電流を取り出す陰極体と、該陰極体に接続され、外部へ陰極の電流を取り出す陰極
端子とを有し、上記陽極体と上記陽極端子との間、もしくは上記陰極体
と上記陰極端子との間のうちいずれか一方に、温度上昇
に応じて抵抗値が上昇する導電性ポリマーが一対の導電
板の間に挾まれてなる平板状抵抗部材が介装されている
ことを特徴とする過放電過熱防止装置を有する電池。