JPH0765856A - Ptc素子及びこれを用いた二次電池 - Google Patents
Ptc素子及びこれを用いた二次電池Info
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- JPH0765856A JPH0765856A JP5207351A JP20735193A JPH0765856A JP H0765856 A JPH0765856 A JP H0765856A JP 5207351 A JP5207351 A JP 5207351A JP 20735193 A JP20735193 A JP 20735193A JP H0765856 A JPH0765856 A JP H0765856A
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- ptc
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- polymer
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- 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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、発火の起きない安全なPTC素子
及びそれを用いた電池を提供するものである。 【構成】 本発明のPTC素子は、温度が高くなると抵
抗値が上昇する特性を持つポリマーPTC層と金属層が
積重しており、前記PTC素子エッジ部の少なくともポ
リマーPTC層部分を覆うように絶縁層を形成したこと
を特徴とする。また、本発明の二次電池は、PTC素子
の少なくともポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層
を形成したPTC素子を具備していることを特徴とす
る。
及びそれを用いた電池を提供するものである。 【構成】 本発明のPTC素子は、温度が高くなると抵
抗値が上昇する特性を持つポリマーPTC層と金属層が
積重しており、前記PTC素子エッジ部の少なくともポ
リマーPTC層部分を覆うように絶縁層を形成したこと
を特徴とする。また、本発明の二次電池は、PTC素子
の少なくともポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層
を形成したPTC素子を具備していることを特徴とす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PTC素子を用いる二
次電池に関する。
次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラ、ヘッドホンステレ
オなどの電子機器の高性能化、小型化には目覚ましいも
のがあり、これらの電子機器の電源となる二次電池の重
負荷性の改善やエネルギー高密度化の要求が強まってき
ている。このため、リチウム金属、リチウム合金もしく
は、炭素質材料のようなリチウムを吸蔵、放出できる物
質を負極材料に使用する非水電解液電池の開発が活発に
行われるようになった。
オなどの電子機器の高性能化、小型化には目覚ましいも
のがあり、これらの電子機器の電源となる二次電池の重
負荷性の改善やエネルギー高密度化の要求が強まってき
ている。このため、リチウム金属、リチウム合金もしく
は、炭素質材料のようなリチウムを吸蔵、放出できる物
質を負極材料に使用する非水電解液電池の開発が活発に
行われるようになった。
【0003】しかしながら、高度密度化にともない危険
性も増してくる。例えば、上記の非水電解液電池は、充
電時に通常よりも長い電流が供給されて過電流状態にな
ったり、あるいは、放電時に誤使用や前記電池を使用す
る機器の故障等により大電流が流れて短絡状態になった
りすると、電解液が分解し、ガスが発生し、電池内圧が
上昇してしまう。更に過電流或いは短絡が続くと、電解
液の分解による発熱のため電池温度が急激に上昇し、電
池が発火したり、破裂してしまう場合がある。
性も増してくる。例えば、上記の非水電解液電池は、充
電時に通常よりも長い電流が供給されて過電流状態にな
ったり、あるいは、放電時に誤使用や前記電池を使用す
る機器の故障等により大電流が流れて短絡状態になった
りすると、電解液が分解し、ガスが発生し、電池内圧が
上昇してしまう。更に過電流或いは短絡が続くと、電解
液の分解による発熱のため電池温度が急激に上昇し、電
池が発火したり、破裂してしまう場合がある。
【0004】そこで内圧上昇や前記発熱による発火、破
裂を未然に防ぐことが、電池の実用化には必須である。
以下、図5を参照して従来の非水電解電池、例えば円筒
型リチウムイオン二次電池を説明する。
裂を未然に防ぐことが、電池の実用化には必須である。
以下、図5を参照して従来の非水電解電池、例えば円筒
型リチウムイオン二次電池を説明する。
【0005】図5に示すように、円筒型リチウムイオン
二次電池20は、セパレータ21を介して正極22と負
極23が巻回積重している電極群が、絶縁膜25を介し
て外装缶24に収納された構造をしており、電解液が注
入されている。外装缶24の開口部には絶縁材30を介
して封口体26がかしめ固定により取り付けられてい
る。この封口体26は、ドーナツ状端子板27と帽子型
端子板28との間に、可破性薄板29とPTC素子(PO
SITIVE TEMPERATURE COEFICIENT)11とが介在した構造
をしている。
二次電池20は、セパレータ21を介して正極22と負
極23が巻回積重している電極群が、絶縁膜25を介し
て外装缶24に収納された構造をしており、電解液が注
入されている。外装缶24の開口部には絶縁材30を介
して封口体26がかしめ固定により取り付けられてい
る。この封口体26は、ドーナツ状端子板27と帽子型
端子板28との間に、可破性薄板29とPTC素子(PO
SITIVE TEMPERATURE COEFICIENT)11とが介在した構造
をしている。
【0006】これら可破性薄板29とPTC素子11は
ともに安全機構である。可破性薄板29は電池の破裂を
未然に防ぐ装置であり、PTC素子11は電池の異常な
過電流・加熱を防止する装置である。
ともに安全機構である。可破性薄板29は電池の破裂を
未然に防ぐ装置であり、PTC素子11は電池の異常な
過電流・加熱を防止する装置である。
【0007】例えば、機器の故障等による内部短絡や過
充電による過電流状態が起きると、電解液が分解するこ
とにより、ガスが発生し電池内圧が上昇してしまう。こ
の電池内圧の上昇によって電池が破裂したり、過電流状
態によって電池の温度が上昇する場合がある。電池内圧
が過上昇すると、可破性薄板29が破壊され、電池内の
ガスは大気中に排出され電池の破裂を未然に防げる。ま
た、温度が上昇するとPTC素子11が働き過電流・過
熱を防止する。
充電による過電流状態が起きると、電解液が分解するこ
とにより、ガスが発生し電池内圧が上昇してしまう。こ
の電池内圧の上昇によって電池が破裂したり、過電流状
態によって電池の温度が上昇する場合がある。電池内圧
が過上昇すると、可破性薄板29が破壊され、電池内の
ガスは大気中に排出され電池の破裂を未然に防げる。ま
た、温度が上昇するとPTC素子11が働き過電流・過
熱を防止する。
【0008】この円筒型リチウムイオン二次電池のPT
C素子11は、図6に示すように、ドーナツ状の形をし
ており、ポリマーPTC13がNi箔等の薄い金属12
で挟まれた構造をしている。このポリマーPTC13
は、導電性のカーボンとポリマーとの特殊な配合からな
り、温度が高くなると抵抗値が上昇する特性を持つ。以
降、文中のPTC素子エッジ部15とは、ポリマーPT
C層と二層のNi箔等の薄い金属層が積重した三層が露
出する部分をいい、円筒型リチウムイオン二次電池では
PTC素子11のドーナツ状の内周部分及び外周部分の
側面を指称する。
C素子11は、図6に示すように、ドーナツ状の形をし
ており、ポリマーPTC13がNi箔等の薄い金属12
で挟まれた構造をしている。このポリマーPTC13
は、導電性のカーボンとポリマーとの特殊な配合からな
り、温度が高くなると抵抗値が上昇する特性を持つ。以
降、文中のPTC素子エッジ部15とは、ポリマーPT
C層と二層のNi箔等の薄い金属層が積重した三層が露
出する部分をいい、円筒型リチウムイオン二次電池では
PTC素子11のドーナツ状の内周部分及び外周部分の
側面を指称する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、過電流状態
による可破性薄板の破断時に、注入されている電解液が
PTC素子のエッジ部に付着すると、発火するという問
題があった。本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、発火の起きない安全なPTC素子及びそれを用いた
電池を提供するものである。
による可破性薄板の破断時に、注入されている電解液が
PTC素子のエッジ部に付着すると、発火するという問
題があった。本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、発火の起きない安全なPTC素子及びそれを用いた
電池を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のPTC素子は、
温度が高くなると抵抗値が上昇する特性を持つポリマー
PTC層と金属層が積重してなり、前記PTC素子のエ
ッジ部の少なくともポリマーPTC層部分を覆うように
絶縁層が形成されていることを特徴とする。また、本発
明の二次電池は、PTC素子の少なくともポリマーPT
C層部分に絶縁層が形成されたPTC素子を具備してい
ることを特徴とする。
温度が高くなると抵抗値が上昇する特性を持つポリマー
PTC層と金属層が積重してなり、前記PTC素子のエ
ッジ部の少なくともポリマーPTC層部分を覆うように
絶縁層が形成されていることを特徴とする。また、本発
明の二次電池は、PTC素子の少なくともポリマーPT
C層部分に絶縁層が形成されたPTC素子を具備してい
ることを特徴とする。
【0011】
【作用】過充電等による過電流状態にあるPTC素子エ
ッジ部に電解液が付着すると、PTC素子のエッジ部か
らポリマーPTCを形成するカーボンと思われる黒粉体
が析出し、電解液中で火花が発生しPTC素子が発火す
るという現象が起きる。これは、ポリマーPTCを挟む
Ni箔等の薄い金属層二層が電解液と電解反応し短絡す
ることによって火花が散り、この火花がPTC素子のエ
ッジ部からの黒粉体と反応して発火したと考えられる。
ッジ部に電解液が付着すると、PTC素子のエッジ部か
らポリマーPTCを形成するカーボンと思われる黒粉体
が析出し、電解液中で火花が発生しPTC素子が発火す
るという現象が起きる。これは、ポリマーPTCを挟む
Ni箔等の薄い金属層二層が電解液と電解反応し短絡す
ることによって火花が散り、この火花がPTC素子のエ
ッジ部からの黒粉体と反応して発火したと考えられる。
【0012】本発明では、PTC素子エッジ部の少なく
ともポリマーPTC層を覆うように絶縁層を形成するこ
とにより、PTC素子のエッジ部からの黒粉体の析出を
防止し、発火を防ぐことができる。
ともポリマーPTC層を覆うように絶縁層を形成するこ
とにより、PTC素子のエッジ部からの黒粉体の析出を
防止し、発火を防ぐことができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明のPTC素子の実施例について
説明する。本発明のPTC素子の一実施例は、図1
(b)に示すようにPTC素子のエッジ部15に絶縁層
14が形成されている。絶縁層14は、PTC素子11
のエッジ部15に、タフテックス(商品名)をトルエン
で希薄したものをディスペンサーにより塗布し乾燥させ
て形成した。尚、図1(a)はPTC素子を示し、図1
(b)は図1(a)の1b−1bの横断面図を示す。
説明する。本発明のPTC素子の一実施例は、図1
(b)に示すようにPTC素子のエッジ部15に絶縁層
14が形成されている。絶縁層14は、PTC素子11
のエッジ部15に、タフテックス(商品名)をトルエン
で希薄したものをディスペンサーにより塗布し乾燥させ
て形成した。尚、図1(a)はPTC素子を示し、図1
(b)は図1(a)の1b−1bの横断面図を示す。
【0014】以下、本発明の一実施例のPTC素子と従
来のPTC素子との比較実験例を示す。絶縁層14が形
成されたPTC素子11を、図2(a)に示すように、
簡単な回路に接続し、電流を流して過充電状態にし、シ
リンジにて電解液16を絶縁層14が形成された外周部
分のエッジ部15に付着させ、発火現象有無の確認試験
を行なった。比較例として、図2(b)に示すように、
絶縁層14が形成されていない従来のPTC素子を用い
て、絶縁層14が形成されたPTC素子と同様の条件
で、電解液を付着させ発火現象有無の確認試験を行なっ
た。結果を表1に示す。尚、表中の○は発火現象あり、
×は発火現象無しを示す。
来のPTC素子との比較実験例を示す。絶縁層14が形
成されたPTC素子11を、図2(a)に示すように、
簡単な回路に接続し、電流を流して過充電状態にし、シ
リンジにて電解液16を絶縁層14が形成された外周部
分のエッジ部15に付着させ、発火現象有無の確認試験
を行なった。比較例として、図2(b)に示すように、
絶縁層14が形成されていない従来のPTC素子を用い
て、絶縁層14が形成されたPTC素子と同様の条件
で、電解液を付着させ発火現象有無の確認試験を行なっ
た。結果を表1に示す。尚、表中の○は発火現象あり、
×は発火現象無しを示す。
【0015】
【表1】
【0016】また、ダミー電池においても、発火現象有
無の確認試験を行なった。このダミー電池は、図3に示
すように外径17mm、高さ65mmのステンレス製の
外装缶に、安全装置としてPTC素子のみを備えた封口
体を用いてかしめ密封したもので、電極体及び電解液は
未収容の円筒型の電池である。ダミー電池は、絶縁層1
4が形成されていない従来のPTC素子11を用いた電
池と、前記の実験で用いたPTC素子11のエッジ部1
5に絶縁層14を形成したPTC素子11を用いた電池
の2種類を用意した。この2種類のダミー電池に電流を
加えて過充電状態にし、可破性薄板が破断したことを想
定して、電解液は封口体の帽子形の端子穴からシリンジ
で注入して、発火現象の有無の確認を行なった。結果を
表2に示す。尚、表中の○は発火現象あり、×は発火現
象無しを示す。
無の確認試験を行なった。このダミー電池は、図3に示
すように外径17mm、高さ65mmのステンレス製の
外装缶に、安全装置としてPTC素子のみを備えた封口
体を用いてかしめ密封したもので、電極体及び電解液は
未収容の円筒型の電池である。ダミー電池は、絶縁層1
4が形成されていない従来のPTC素子11を用いた電
池と、前記の実験で用いたPTC素子11のエッジ部1
5に絶縁層14を形成したPTC素子11を用いた電池
の2種類を用意した。この2種類のダミー電池に電流を
加えて過充電状態にし、可破性薄板が破断したことを想
定して、電解液は封口体の帽子形の端子穴からシリンジ
で注入して、発火現象の有無の確認を行なった。結果を
表2に示す。尚、表中の○は発火現象あり、×は発火現
象無しを示す。
【0017】
【表2】
【0018】実施例では、絶縁層としてタフテックス
(商品名)を用いたが、電解液と反応せず、電解液が浸
透しない材料であれば良く、更に好ましくは熱などによ
り変形しない材料であることが望ましい。尚、実施例で
は円筒型の電池の場合を用いたが、角型電池にも応用で
き、更に種々の二次電池に用いることができる。
(商品名)を用いたが、電解液と反応せず、電解液が浸
透しない材料であれば良く、更に好ましくは熱などによ
り変形しない材料であることが望ましい。尚、実施例で
は円筒型の電池の場合を用いたが、角型電池にも応用で
き、更に種々の二次電池に用いることができる。
【0019】また、更にPTC素子のエッジ部すなわち
二層の金属層及びポリマーPTC層部分に絶縁層を形成
することにより、エッジ部の二層の金属層部分同志の短
絡を防止することができる。
二層の金属層及びポリマーPTC層部分に絶縁層を形成
することにより、エッジ部の二層の金属層部分同志の短
絡を防止することができる。
【0020】このように電池にPTC素子エッジ部の少
なくともポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層を形
成したPTC素子を、図5に示すように、二次電池に用
いることによって、安全性の高い二次電池を提供するこ
とができる。
なくともポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層を形
成したPTC素子を、図5に示すように、二次電池に用
いることによって、安全性の高い二次電池を提供するこ
とができる。
【0021】
【発明の効果】本発明は、PTC素子エッジ部の少なく
ともポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層を形成す
ることにより、PTC素子のエッジ部からの黒粉体の析
出を防止し、発火を未然に防ぎ、安全性の高い二次電池
を提供することができる。
ともポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層を形成す
ることにより、PTC素子のエッジ部からの黒粉体の析
出を防止し、発火を未然に防ぎ、安全性の高い二次電池
を提供することができる。
【図1】(a) 本発明のPTC素子の一実施例を示す
概略図。 (b) 図1(a)の1b−1bの断面図で、本発明の
一実施例を示すPTC素子の横断面図。
概略図。 (b) 図1(a)の1b−1bの断面図で、本発明の
一実施例を示すPTC素子の横断面図。
【図2】(a) 本発明の一実施例のPTC素子を用い
て、発火有無の現象の実験状態を示す概略図。 (b) 従来のPTC素子を用いて、発火有無の現象の
実験状態を示す概略図。
て、発火有無の現象の実験状態を示す概略図。 (b) 従来のPTC素子を用いて、発火有無の現象の
実験状態を示す概略図。
【図3】 本発明のPTC素子及び従来のPTC素子を
用いたダミー電池による発火有無の現象の実験状態を示
す概略図。
用いたダミー電池による発火有無の現象の実験状態を示
す概略図。
【図4】 本発明の一実施例のPTC素子を用いたリチ
ウムイオン二次電池を示す概略図。
ウムイオン二次電池を示す概略図。
【図5】 従来のPTC素子を用いたリチウムイオン二
次電池を示す概略図。
次電池を示す概略図。
【図6】(a) 従来のPTC素子を示す概略図。 (b) 図6(a)の6b−6bの断面図で、従来のP
TC素子の横断面図。
TC素子の横断面図。
11…PTC素子 12…金属層 13…ポリマーPTC 14…絶縁層 15…エッジ部
Claims (2)
- 【請求項1】 温度が高くなると抵抗値が上昇する特性
を持つポリマーPTC層と金属層が積重してなるPTC
素子において、前記PTC素子のエッジ部の少なくとも
前記ポリマーPTC層部分を覆うように絶縁層が形成さ
れていることを特徴とするPTC素子。 - 【請求項2】 請求項1記載のPTC素子を具備する二
次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5207351A JPH0765856A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Ptc素子及びこれを用いた二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5207351A JPH0765856A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Ptc素子及びこれを用いた二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0765856A true JPH0765856A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16538303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5207351A Pending JPH0765856A (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | Ptc素子及びこれを用いた二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0765856A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998020567A1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-14 | Raychem Corporation | Circuit protection device |
EP0844622A1 (en) * | 1995-08-07 | 1998-05-27 | K.K. Raychem | Ptc device and battery pack using the same |
US9105918B2 (en) | 2009-11-16 | 2015-08-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Safety element assembly |
JPWO2021020235A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP5207351A patent/JPH0765856A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0844622A1 (en) * | 1995-08-07 | 1998-05-27 | K.K. Raychem | Ptc device and battery pack using the same |
EP0844622A4 (en) * | 1995-08-07 | 1999-06-16 | Raychem Kk | C.T.P. AND POWER SUPPLY USING THE SAME |
US6114942A (en) * | 1995-08-07 | 2000-09-05 | Kk Raychem | PTC device and battery pack using the same |
WO1998020567A1 (en) * | 1996-11-04 | 1998-05-14 | Raychem Corporation | Circuit protection device |
US9105918B2 (en) | 2009-11-16 | 2015-08-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Safety element assembly |
US9406923B2 (en) | 2009-11-16 | 2016-08-02 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and method of manufacturing the same |
JPWO2021020235A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | ||
WO2021020235A1 (ja) * | 2019-07-30 | 2021-02-04 | 株式会社村田製作所 | 二次電池、電池パック、電動工具、電動式航空機及び電動車両 |
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