JPH06176753A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JPH06176753A JPH06176753A JP4356195A JP35619592A JPH06176753A JP H06176753 A JPH06176753 A JP H06176753A JP 4356195 A JP4356195 A JP 4356195A JP 35619592 A JP35619592 A JP 35619592A JP H06176753 A JPH06176753 A JP H06176753A
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- Japan
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- battery
- negative electrode
- electrode terminal
- conductor
- electric conduction
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、過充電による事故を防ぐための
電気的導通遮断機構を備えた二次電池に関するものであ
る。 【構成】 電池素子の電極リード（３８）が中央部導電
体（３）に接続され、電池の外部端子である閉塞蓋体
（４１）は外周部導電体（２）と導通し、両導電体は少
なくとも一部で電気的に導通する導通部（４）を有す
る。過充電により電池内圧が上昇すると中央部導電体が
隆起し、前記導通部（４）が破断し、電池内素子と電池
外部端子との導通が絶たれ、直ちに充電不能となる。
電気的導通遮断機構を備えた二次電池に関するものであ
る。 【構成】 電池素子の電極リード（３８）が中央部導電
体（３）に接続され、電池の外部端子である閉塞蓋体
（４１）は外周部導電体（２）と導通し、両導電体は少
なくとも一部で電気的に導通する導通部（４）を有す
る。過充電により電池内圧が上昇すると中央部導電体が
隆起し、前記導通部（４）が破断し、電池内素子と電池
外部端子との導通が絶たれ、直ちに充電不能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、密閉型二次電池の過
充電による事故を防ぐための改善に関するものである。
充電による事故を防ぐための改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に密閉型の二次電池は大きな充電電
流により過充電された場合は、発火したり、破裂したり
かなり危険な事態を招く。そこで従来、充電末期には充
電電流が小さくなるように充電器に種々の試みがなさ
れ、大電流による過充電を防止する安全策が採られてい
る。しかし、その専用充電器の故障や、過って他の充電
器を使用したりして、大電流によって過充電される可能
性は以前として残り、二次電池充電時の安全性には不安
を残している。このような誤使用での安全性の確保に
は、誤使用においては電池が安全に壊れてしまうことが
望ましい。しかし、従来の密閉型ニッケルカドミウム電
池などでは、係る誤使用においては電解液成分の水の電
気分解によるガス発生が起こり、電池内圧が急上昇す
る。そこで、安全性を確保する構造として防爆弁を儲け
て、電池内で発生するガスを破裂に至る前に外部へ放出
する方法が採られてきた。しかし、充電電流そのものは
それ以後も流れ続けるわけで、大きな発熱をともなった
り、必ずしも充分な安全対策とは言えなかった。さら
に、有機電解液を使用するリチウム二次電池やその他の
非水電解液二次電池においては、単に防爆弁を儲けて内
圧の上昇を防いでも、過充電を続ける限り、最終的には
電池内部の電解液やリチウムなどが燃えだし、発火に至
るケースが多い。
流により過充電された場合は、発火したり、破裂したり
かなり危険な事態を招く。そこで従来、充電末期には充
電電流が小さくなるように充電器に種々の試みがなさ
れ、大電流による過充電を防止する安全策が採られてい
る。しかし、その専用充電器の故障や、過って他の充電
器を使用したりして、大電流によって過充電される可能
性は以前として残り、二次電池充電時の安全性には不安
を残している。このような誤使用での安全性の確保に
は、誤使用においては電池が安全に壊れてしまうことが
望ましい。しかし、従来の密閉型ニッケルカドミウム電
池などでは、係る誤使用においては電解液成分の水の電
気分解によるガス発生が起こり、電池内圧が急上昇す
る。そこで、安全性を確保する構造として防爆弁を儲け
て、電池内で発生するガスを破裂に至る前に外部へ放出
する方法が採られてきた。しかし、充電電流そのものは
それ以後も流れ続けるわけで、大きな発熱をともなった
り、必ずしも充分な安全対策とは言えなかった。さら
に、有機電解液を使用するリチウム二次電池やその他の
非水電解液二次電池においては、単に防爆弁を儲けて内
圧の上昇を防いでも、過充電を続ける限り、最終的には
電池内部の電解液やリチウムなどが燃えだし、発火に至
るケースが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、専用充電器の
故障や、過つて他の充電器を使用したりして起こりうる
過充電への安全対策は今だ充分ではない。本発明は係る
誤使用においては、充電そのものが出来なくなるように
電池そのものの機能を壊してしまおうとするものであ
る。
故障や、過つて他の充電器を使用したりして起こりうる
過充電への安全対策は今だ充分ではない。本発明は係る
誤使用においては、充電そのものが出来なくなるように
電池そのものの機能を壊してしまおうとするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】二次電池が大きい電流で
過充電される場合、電池の正極端子、もしくは負極端子
が電池内素子との電気的導通を絶たれ、電池としての機
能を停止する、いわゆる電気的導通遮断機構を備えた二
次電池とすることによって、専用充電器の故障や、過っ
て他の充電器を使用したりして起こりうる過充電への安
全対策を完成しようとするものである。その具体的手段
としては、前記遮断機構が次のように構成される。 イ）電池の正負何れかの外部端子とつながる外周部導電
体と電池内素子の正負何れかの電極リードにつながる中
央部導電体を有し、両者が少なくとも一部で電気的に導
通する導通部を有する。 ロ）中央部導電体は電池内圧の上昇によって、隆起す
る。 ハ）中央部導電体の隆起によって前記導通部は切断もし
くは破断し、又は電気的接触が離れて、電気的導通を失
う。
過充電される場合、電池の正極端子、もしくは負極端子
が電池内素子との電気的導通を絶たれ、電池としての機
能を停止する、いわゆる電気的導通遮断機構を備えた二
次電池とすることによって、専用充電器の故障や、過っ
て他の充電器を使用したりして起こりうる過充電への安
全対策を完成しようとするものである。その具体的手段
としては、前記遮断機構が次のように構成される。 イ）電池の正負何れかの外部端子とつながる外周部導電
体と電池内素子の正負何れかの電極リードにつながる中
央部導電体を有し、両者が少なくとも一部で電気的に導
通する導通部を有する。 ロ）中央部導電体は電池内圧の上昇によって、隆起す
る。 ハ）中央部導電体の隆起によって前記導通部は切断もし
くは破断し、又は電気的接触が離れて、電気的導通を失
う。
【０００５】
【作用】次に本発明の作用を述べる。本発明の具体的な
構造例を図１に示した。さらに図２および図３に本発明
の主要部品である導通遮断機構部の構造例をそれぞれ平
面図および断面図にて示した。導通遮断機構部の構成は
プラスチック体（１）の上に厚さ１０μｍの銅板が貼り
付けられ、その銅板は外周部導電体（２）と中央部導電
体（３）および導通部（４）を形成している。プラスチ
ック体（１）には外周部導電体（２）と中央部導電体
（３）の境目の位置に約７／８円周にわたって、肉薄部
（６）が儲けられている。本発明は図１に示すように上
記導通遮断機構部（３９）を電池内部に設置してなる。
電池素子の負極リード（３８）が中心部の穴（５）を通
して前記中央部導電体（３）に半田付けされている。又
外周部導電体は（必要に応じてはドーナツ型ＰＴＣスイ
ッチを介して）電池負極端子である閉塞蓋体（４１）と
導通している。本発明の構成によれば、過充電により電
池内圧が上昇し始めるとプラスティック体の肉薄部の変
形により中央部導電体が隆起し、所定の内圧に達したと
き、前記導通部（４）が破断し、電池内素子と外部負極
端子である閉塞蓋体との導通が絶たれ、直ちに充電不能
となり、発火や破裂を阻止することが出来る。
構造例を図１に示した。さらに図２および図３に本発明
の主要部品である導通遮断機構部の構造例をそれぞれ平
面図および断面図にて示した。導通遮断機構部の構成は
プラスチック体（１）の上に厚さ１０μｍの銅板が貼り
付けられ、その銅板は外周部導電体（２）と中央部導電
体（３）および導通部（４）を形成している。プラスチ
ック体（１）には外周部導電体（２）と中央部導電体
（３）の境目の位置に約７／８円周にわたって、肉薄部
（６）が儲けられている。本発明は図１に示すように上
記導通遮断機構部（３９）を電池内部に設置してなる。
電池素子の負極リード（３８）が中心部の穴（５）を通
して前記中央部導電体（３）に半田付けされている。又
外周部導電体は（必要に応じてはドーナツ型ＰＴＣスイ
ッチを介して）電池負極端子である閉塞蓋体（４１）と
導通している。本発明の構成によれば、過充電により電
池内圧が上昇し始めるとプラスティック体の肉薄部の変
形により中央部導電体が隆起し、所定の内圧に達したと
き、前記導通部（４）が破断し、電池内素子と外部負極
端子である閉塞蓋体との導通が絶たれ、直ちに充電不能
となり、発火や破裂を阻止することが出来る。
【０００６】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
【０００７】実施例１ まず、図２および図３に示す本発明の主要部品である導
通遮断機構部を次のように組み立てる。プラスチック体
（１）は円盤状で、約１／２〜２／３半径の位置に約７
／８円周にわたって肉薄部（６）を儲ける。このプラス
チック体（１）に図２に示した形状の厚さ１０μｍの銅
板を接着剤にて貼り付ける。この銅板形状は外周部導電
体（２）と中央部導電体（３）および導通部（４）を形
成している。プラスチック体の中心には銅板を貫通して
小穴（５）を儲ける。さらに図１を参照しながら本発明
の具体的な電池について説明する。本発明を実施するた
めの発電要素である電池素子は次のようにして用意され
る。粉末状のピッチコークス９０重量部と、結着剤とし
てポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部を溶剤
であるＮ−メチルー２−ピロリドンと湿式混合してスラ
リー（ペースト状）にする。次に、このスラリーを負極
集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に均一に塗布
し、乾燥後ロールプレス機で加圧成型して帯状の負極
（３１）を作成する。又正極は次のようにして用意され
る。市販の炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）と炭酸コバル
ト（ＣｏＣＯ３）をＬｉとＣｏの原子比が１：１の組成
比になるように混合し、空気中で約５時間焼成してＬｉ
ＣｏＯ２を得る。次にこのＬｉＣｏＯ２を９１重量部、
導電剤としてグラファイトを６重量部、結合剤としてポ
リフッ化ビニリデン３重量部を溶剤であるＮ−メチルー
２−ピロリドンと湿式混合してスラリー（ペースト状）
にする。次に、このスラリーを正極集電体となる厚さ２
０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後
ローラープレス機で加圧成型して帯状の正極（３２）を
作成する。続いてこの帯状の負極（３１）と正極（３
２）との間に多孔質ポリプロピレン製セパレータ（３
３）を挟んでロール状に巻き上げて電池素子を作成す
る。次にアルミニウム製の電池缶（３４）の底部に絶縁
板（３５）を設置し、上記電池素子を収納する。この電
池素子の正極より取り出した正極リード（３６）を上記
電池缶の底に溶接し、電池缶の中に電解液として１モル
／１のＬｉＰＦ６を溶解したプロピレンカーボネイトと
ジエチルカーボネートの混合溶液を注入する。この時、
電解液量は電池内部の全ての空隙に充満させる量ではな
く、電池の内容積に対して１．５％〜４．２％の空隙を
電池内部に残すように電解液量は調節することが望まし
い。その後、電池素子の上部にも絶縁板（３５）を設置
し、ガスケット（３７）を嵌め、ここに、用意した導通
遮断機構部（３９）を図１に示すように電池内部に設置
する。この遮断機構部の中心部に儲けた、前述の小穴
（５）を通して引き出された電池素子の負極リード（３
８）は中央部導電体（３）に半田付けし、その上に絶縁
シート（４４）を設置し、又外周部導電体の上にドーナ
ツ型ＰＴＣスイッチ（４０）を介して負極外部端子であ
る閉塞蓋体（４１）を重ね、電池缶の外周部をかしめて
密封し、電池（Ａ）を作成する。
通遮断機構部を次のように組み立てる。プラスチック体
（１）は円盤状で、約１／２〜２／３半径の位置に約７
／８円周にわたって肉薄部（６）を儲ける。このプラス
チック体（１）に図２に示した形状の厚さ１０μｍの銅
板を接着剤にて貼り付ける。この銅板形状は外周部導電
体（２）と中央部導電体（３）および導通部（４）を形
成している。プラスチック体の中心には銅板を貫通して
小穴（５）を儲ける。さらに図１を参照しながら本発明
の具体的な電池について説明する。本発明を実施するた
めの発電要素である電池素子は次のようにして用意され
る。粉末状のピッチコークス９０重量部と、結着剤とし
てポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部を溶剤
であるＮ−メチルー２−ピロリドンと湿式混合してスラ
リー（ペースト状）にする。次に、このスラリーを負極
集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に均一に塗布
し、乾燥後ロールプレス機で加圧成型して帯状の負極
（３１）を作成する。又正極は次のようにして用意され
る。市販の炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）と炭酸コバル
ト（ＣｏＣＯ３）をＬｉとＣｏの原子比が１：１の組成
比になるように混合し、空気中で約５時間焼成してＬｉ
ＣｏＯ２を得る。次にこのＬｉＣｏＯ２を９１重量部、
導電剤としてグラファイトを６重量部、結合剤としてポ
リフッ化ビニリデン３重量部を溶剤であるＮ−メチルー
２−ピロリドンと湿式混合してスラリー（ペースト状）
にする。次に、このスラリーを正極集電体となる厚さ２
０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後
ローラープレス機で加圧成型して帯状の正極（３２）を
作成する。続いてこの帯状の負極（３１）と正極（３
２）との間に多孔質ポリプロピレン製セパレータ（３
３）を挟んでロール状に巻き上げて電池素子を作成す
る。次にアルミニウム製の電池缶（３４）の底部に絶縁
板（３５）を設置し、上記電池素子を収納する。この電
池素子の正極より取り出した正極リード（３６）を上記
電池缶の底に溶接し、電池缶の中に電解液として１モル
／１のＬｉＰＦ６を溶解したプロピレンカーボネイトと
ジエチルカーボネートの混合溶液を注入する。この時、
電解液量は電池内部の全ての空隙に充満させる量ではな
く、電池の内容積に対して１．５％〜４．２％の空隙を
電池内部に残すように電解液量は調節することが望まし
い。その後、電池素子の上部にも絶縁板（３５）を設置
し、ガスケット（３７）を嵌め、ここに、用意した導通
遮断機構部（３９）を図１に示すように電池内部に設置
する。この遮断機構部の中心部に儲けた、前述の小穴
（５）を通して引き出された電池素子の負極リード（３
８）は中央部導電体（３）に半田付けし、その上に絶縁
シート（４４）を設置し、又外周部導電体の上にドーナ
ツ型ＰＴＣスイッチ（４０）を介して負極外部端子であ
る閉塞蓋体（４１）を重ね、電池缶の外周部をかしめて
密封し、電池（Ａ）を作成する。
【０００８】比較例１ 本発明の効果確認のため、従来の安全弁構造を備えた電
池を次のように作成する。その電池構造は模式断面図で
図４に示す。具体的には、実施例１と同様の方法、手順
で電池素子を作成し、ニッケルメッキを施した鉄製の電
池缶（５６）の底部に絶縁板（３５）を設置し、上記電
池素子を収納する。電池素子の負極より取り出した負極
リード（３８）を上記電池缶の底に溶接し、電池缶の中
には電解液として１モル／１のＬｉＰＦ６を溶解したプ
ロピレンカーボネイトとジエチルカーポネートの混合溶
液を注入する。その後、電池素子の上部にも絶縁板（３
５）を設置し、ガスケット（３７）を嵌め、ここに、防
爆弁（４９）を図４に示すように電池内部に設置する。
内部に設置する防爆弁は図４に示した皿状のアルミニュ
ウム円板で、所定の電池内圧では一部に儲けられた肉薄
部が点線で示した様に破断して内圧を開放し、電池内の
ガスは電池蓋体に儲けたガス抜き穴（４２）を通して外
部へ放出され、電池の破裂を阻止する。電池素子の正極
リード（３６）はこの防爆弁に溶接し、防爆弁の上には
ドーナツ型ＰＴＣスイッチ（３９）を介して、この場合
は電池正極外部端子である閉塞蓋体（４３）を重ね、電
池缶の外周部をかしめて密封し、電池（Ｄ）を作成す
る。
池を次のように作成する。その電池構造は模式断面図で
図４に示す。具体的には、実施例１と同様の方法、手順
で電池素子を作成し、ニッケルメッキを施した鉄製の電
池缶（５６）の底部に絶縁板（３５）を設置し、上記電
池素子を収納する。電池素子の負極より取り出した負極
リード（３８）を上記電池缶の底に溶接し、電池缶の中
には電解液として１モル／１のＬｉＰＦ６を溶解したプ
ロピレンカーボネイトとジエチルカーポネートの混合溶
液を注入する。その後、電池素子の上部にも絶縁板（３
５）を設置し、ガスケット（３７）を嵌め、ここに、防
爆弁（４９）を図４に示すように電池内部に設置する。
内部に設置する防爆弁は図４に示した皿状のアルミニュ
ウム円板で、所定の電池内圧では一部に儲けられた肉薄
部が点線で示した様に破断して内圧を開放し、電池内の
ガスは電池蓋体に儲けたガス抜き穴（４２）を通して外
部へ放出され、電池の破裂を阻止する。電池素子の正極
リード（３６）はこの防爆弁に溶接し、防爆弁の上には
ドーナツ型ＰＴＣスイッチ（３９）を介して、この場合
は電池正極外部端子である閉塞蓋体（４３）を重ね、電
池缶の外周部をかしめて密封し、電池（Ｄ）を作成す
る。
【０００９】実施例２ 市販の過酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ２）と酸化ニッケル
（ＮｉＯ）とをＮａ：Ｎｉの原子比１．０５：１の割合
で混合し、酸素雰囲気中にて９００℃で４時間焼成し、
ＮａＮｉＯ２を得る。このＮａＮｉＯ２は紛砕して硝酸
リチウムをＮａ：Ｌｉの原子比１：２０の割合で混合
し、空気中にて３００℃で３時間加熱し、冷却後よく水
洗してＬｉＮｉＯ２を得る。次に、このＬｉＮｉＯ２を
９１重量部、導電剤としてグラファイト６重量部および
結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量部を溶剤（Ｎ
−メチル−２−ピロリドン）と湿式混合し、ペーストを
作成する。次に、実施例１と全く同じようにこのペース
トをアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後加圧
成型して帯状ＬｉＮｉＯ２電極を作成する。この帯状Ｌ
ｉＮｉＯ２電極を正極とし、他は全て実施例１と同じよ
うにして電池素子を作成し、実施例１とまったく同じ手
順で、同じ電池構造の電池（Ｂ）が作成される。
（ＮｉＯ）とをＮａ：Ｎｉの原子比１．０５：１の割合
で混合し、酸素雰囲気中にて９００℃で４時間焼成し、
ＮａＮｉＯ２を得る。このＮａＮｉＯ２は紛砕して硝酸
リチウムをＮａ：Ｌｉの原子比１：２０の割合で混合
し、空気中にて３００℃で３時間加熱し、冷却後よく水
洗してＬｉＮｉＯ２を得る。次に、このＬｉＮｉＯ２を
９１重量部、導電剤としてグラファイト６重量部および
結着剤としてポリフッ化ビニリデン３重量部を溶剤（Ｎ
−メチル−２−ピロリドン）と湿式混合し、ペーストを
作成する。次に、実施例１と全く同じようにこのペース
トをアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後加圧
成型して帯状ＬｉＮｉＯ２電極を作成する。この帯状Ｌ
ｉＮｉＯ２電極を正極とし、他は全て実施例１と同じよ
うにして電池素子を作成し、実施例１とまったく同じ手
順で、同じ電池構造の電池（Ｂ）が作成される。
【００１０】実施例３ 本発明の主要部品である導通遮断機構部をガスケットと
一体化した構造でも本発明の電池が作成される。その実
施例を図５を参照しながら説明する。まず、ガスケット
と一体化した導通遮断機構部を次のようにして準備す
る。ポリプロピレン製ガスケット（５１）の中央穴にア
ルミニウム製の画鋲形状の中央導電体（５２）を、押さ
えリング（５３）でプラスチックの拡がりを押さえて圧
入し、その中央部導電体の外周にリング状の外周部導電
体（５４）を設置し、中央部導電体と外周導電体との隙
間の一部に導電性コーティング剤を塗って、１５０℃で
硬化させて、導通部（５５）を儲ける。次にニッケルメ
ッキを施した鉄製の電池缶（５６）の底部に絶縁板（３
５）を設置し、実施例１と同様にして得た電池素子を収
納する。この電池素子の負極より取り出した負極リード
（３８）を上記電池缶（５６）の底に溶接し、電池缶の
中には電解液として１モル／１のＬｉＰＦ６を溶解した
プロピレンカーボネイトとジエチルカーボネートの混合
溶液を注入する。この場合も電解液量は電池内部の全て
の空隙に充満させる量ではなく、電池の内容積に対して
１．５％〜４．２％の空隙を電池内部に残すように電解
液注入量を調節することが望ましい。その後、電池素子
の上部にも絶縁板（３５）を設置し、前述のガスケット
と一体化して用意した導通遮断機構部を図５に示すよう
に電池内部に設置し、電池素子の正極リード（３６）は
中央部導電体（５２）の電池内部への露出部に溶接す
る。外周部導電体（５４）の上にはドーナツ型ＰＴＣス
イッチ（３９）を介して、この場合は正極外部端子であ
る閉塞蓋体（４３）を重ね、電池缶の外周部をかしめて
密封し、電池（Ｃ）が作成される。本実施例において
も、中央部導電体の上には遮断後の中央部導電体（５
２）と閉塞蓋体（４３）の再導通を防ぐ目的で絶縁シー
ト（４４）を設置しているが、本発明において不可欠な
ものではない。上述のようにして作成される本発明実施
例１〜３に係る電池（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のそれぞれ
の過充電テストにおける特性を図６に示す。即ち、図６
に示されるように本発明による電池は、いずれの場合も
充電が進につれて電池電圧は上がり、それと共に電池温
度も上昇してくるが、過充電状態が進むと、発電要素の
化学変化により電池内の圧力が上昇し始め、この電池内
圧によって中央部導電体が隆起し始め、所定以上の隆起
状態に達したとき、前記導通部が破断し、電池内素子と
電池外部端子である閉塞蓋体との導通が絶たれ、直ちに
充電不能となる。充電不能となった直後で電池温度は最
高に達するが、何れも５０℃以下の温度であり、全く危
険性はない。その後は電池温度は速やかに降下し、発火
や破裂には至らない。一方、比較例１による電池（Ｄ）
については、同じ過充電テストにおける特性は図７に示
すとおりとなる。過充電の初期においては、本発明の電
池と同じように電池電圧は上がり、それと共に電池温度
も上昇してくる。しかし、過充電が進につれてその様子
は異なり、まず、過充電開始後約４５分程で、図４に示
すガス抜き穴（４２）から電解液の漏れが観察される。
これは過充電が進むと、電池内の圧力が高まり防爆弁の
開放で電池内のガスと共に電解液が押し出されるもので
ある。防爆弁の働きで、内圧上昇が開放され破裂には至
らないものの、弁開放後も過充電が進み、温度上昇が急
激になり、その後間もなく発火に至る。以上のように実
施例および比較例の過充電テストにおける特性から、二
次電池の過充電における安全性を確保する上で、本発明
が非常に有効であることがわかる。なお、上述の実施例
では、遮断機構部のベース材料として、プラスチック体
を使用しているが、他の絶縁性の材料（例えばガラス、
セラミックス等）を用いても可能である。
一体化した構造でも本発明の電池が作成される。その実
施例を図５を参照しながら説明する。まず、ガスケット
と一体化した導通遮断機構部を次のようにして準備す
る。ポリプロピレン製ガスケット（５１）の中央穴にア
ルミニウム製の画鋲形状の中央導電体（５２）を、押さ
えリング（５３）でプラスチックの拡がりを押さえて圧
入し、その中央部導電体の外周にリング状の外周部導電
体（５４）を設置し、中央部導電体と外周導電体との隙
間の一部に導電性コーティング剤を塗って、１５０℃で
硬化させて、導通部（５５）を儲ける。次にニッケルメ
ッキを施した鉄製の電池缶（５６）の底部に絶縁板（３
５）を設置し、実施例１と同様にして得た電池素子を収
納する。この電池素子の負極より取り出した負極リード
（３８）を上記電池缶（５６）の底に溶接し、電池缶の
中には電解液として１モル／１のＬｉＰＦ６を溶解した
プロピレンカーボネイトとジエチルカーボネートの混合
溶液を注入する。この場合も電解液量は電池内部の全て
の空隙に充満させる量ではなく、電池の内容積に対して
１．５％〜４．２％の空隙を電池内部に残すように電解
液注入量を調節することが望ましい。その後、電池素子
の上部にも絶縁板（３５）を設置し、前述のガスケット
と一体化して用意した導通遮断機構部を図５に示すよう
に電池内部に設置し、電池素子の正極リード（３６）は
中央部導電体（５２）の電池内部への露出部に溶接す
る。外周部導電体（５４）の上にはドーナツ型ＰＴＣス
イッチ（３９）を介して、この場合は正極外部端子であ
る閉塞蓋体（４３）を重ね、電池缶の外周部をかしめて
密封し、電池（Ｃ）が作成される。本実施例において
も、中央部導電体の上には遮断後の中央部導電体（５
２）と閉塞蓋体（４３）の再導通を防ぐ目的で絶縁シー
ト（４４）を設置しているが、本発明において不可欠な
ものではない。上述のようにして作成される本発明実施
例１〜３に係る電池（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のそれぞれ
の過充電テストにおける特性を図６に示す。即ち、図６
に示されるように本発明による電池は、いずれの場合も
充電が進につれて電池電圧は上がり、それと共に電池温
度も上昇してくるが、過充電状態が進むと、発電要素の
化学変化により電池内の圧力が上昇し始め、この電池内
圧によって中央部導電体が隆起し始め、所定以上の隆起
状態に達したとき、前記導通部が破断し、電池内素子と
電池外部端子である閉塞蓋体との導通が絶たれ、直ちに
充電不能となる。充電不能となった直後で電池温度は最
高に達するが、何れも５０℃以下の温度であり、全く危
険性はない。その後は電池温度は速やかに降下し、発火
や破裂には至らない。一方、比較例１による電池（Ｄ）
については、同じ過充電テストにおける特性は図７に示
すとおりとなる。過充電の初期においては、本発明の電
池と同じように電池電圧は上がり、それと共に電池温度
も上昇してくる。しかし、過充電が進につれてその様子
は異なり、まず、過充電開始後約４５分程で、図４に示
すガス抜き穴（４２）から電解液の漏れが観察される。
これは過充電が進むと、電池内の圧力が高まり防爆弁の
開放で電池内のガスと共に電解液が押し出されるもので
ある。防爆弁の働きで、内圧上昇が開放され破裂には至
らないものの、弁開放後も過充電が進み、温度上昇が急
激になり、その後間もなく発火に至る。以上のように実
施例および比較例の過充電テストにおける特性から、二
次電池の過充電における安全性を確保する上で、本発明
が非常に有効であることがわかる。なお、上述の実施例
では、遮断機構部のベース材料として、プラスチック体
を使用しているが、他の絶縁性の材料（例えばガラス、
セラミックス等）を用いても可能である。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、過充電状態が進むと、
発電要素の化学変化が引き起こすガス発生や発電要素の
体積膨張などにより、電池内の圧力が上昇し始め、この
内圧上昇によって、中央部導電体が隆起し、所定以上の
隆起状態に達したとき導通部が破断し、電池内素子と電
池外部端子との導通が絶たれ直ちに充電不能となり、そ
の後は電池温度は降下して発火や破裂に至ることがな
く、二次電池の過充電による事故が解消される。この結
果、広範囲な用途で使用できる二次電池を提供できるよ
うになり、その工業的価値は大である。
発電要素の化学変化が引き起こすガス発生や発電要素の
体積膨張などにより、電池内の圧力が上昇し始め、この
内圧上昇によって、中央部導電体が隆起し、所定以上の
隆起状態に達したとき導通部が破断し、電池内素子と電
池外部端子との導通が絶たれ直ちに充電不能となり、そ
の後は電池温度は降下して発火や破裂に至ることがな
く、二次電池の過充電による事故が解消される。この結
果、広範囲な用途で使用できる二次電池を提供できるよ
うになり、その工業的価値は大である。
【図１】実施例１および実施例２における二次電池の構
造を示した模式的断面図
造を示した模式的断面図
【図２】本発明に係わる導通遮断機構部の平面図
【図３】本発明に係わる導通遮断機構部の断面図
【図４】比較例における二次電池の構造を示した模式的
断面図
断面図
【図５】実施例３における二次電池の構造を示した模式
的断面図
的断面図
【図６】本発明に係わる電池の過充電テストにおける特
性図
性図
【図７】比較例による電池の過充電テストにおける特性
図
図
１はプラスティック体、２は外周部導電体、３は中央部
導電体、４は導通部５は小穴、６は肉薄部、３１は負
極、３２は正極、３３はセパレータ、３４はアルミニウ
ム製電池缶、３６は正極リード、３７はガスケット、３
８は負極リード、４１は閉塞蓋体、４２はガス抜き穴で
ある。
導電体、４は導通部５は小穴、６は肉薄部、３１は負
極、３２は正極、３３はセパレータ、３４はアルミニウ
ム製電池缶、３６は正極リード、３７はガスケット、３
８は負極リード、４１は閉塞蓋体、４２はガス抜き穴で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】電池内の圧力が上昇すると、電池の正極端
子、もしくは負極端子が電池内発電素子との電気的導通
を遮断され、電池としての機能を停止する、いわゆる電
気的導通遮断機構を有する二次電池において、前記遮断
機構が次のように構成される。 イ）電池の正負何れかの外部端子とつながる外周部導電
体と電池内素子の正負何れかの電極リードにつながる中
央部導電体を有し、両導電体が少なくとも一部で電気的
に導通する導通部を有する。 ロ）中央部導電体は電池内圧の上昇によって、隆起す
る。 ハ）中央部導電体の隆起によって前記導通部は切断もし
くは破断により、又は電気的接触が離れることにより、
電気的導通を失う。 以上のように構成される電気的導通遮断機構を備えた二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4356195A JPH06176753A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4356195A JPH06176753A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176753A true JPH06176753A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18447815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4356195A Pending JPH06176753A (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06176753A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0992334A (ja) * | 1995-09-21 | 1997-04-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | 密閉型非水二次電池 |
| JPH09102330A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-04-15 | Alps Electric Co Ltd | 圧力遮断センサ |
| JP2014049398A (ja) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Kojima Press Industry Co Ltd | 二次電池用ケース及び二次電池 |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP4356195A patent/JPH06176753A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09102330A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-04-15 | Alps Electric Co Ltd | 圧力遮断センサ |
| JPH0992334A (ja) * | 1995-09-21 | 1997-04-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | 密閉型非水二次電池 |
| JP2014049398A (ja) * | 2012-09-04 | 2014-03-17 | Kojima Press Industry Co Ltd | 二次電池用ケース及び二次電池 |
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