JPH11204005A - 温度ヒュ−ズ及び電池における温度ヒュ−ズの内付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】リチウムイオン二次電池の防爆弁板と正極蓋と
の間に良好に取付け得、かつ、円滑・確実な作動を保証
し得る温度ヒュ−ズを提供する。 【解決手段】環状部１２ａ（１２ｃ）の内周にリ−ド部
１１ａ（１１ｃ）を有するシ−ト状電極１ａ，１ｃが絶
縁スペ−サフィルム１ｂを介し且つリ−ド部１１ａ，１
１ｃが互い違いにされて重畳されてなるフレ−ム１の中
央空間に絶縁ベ−スフィルム２１が配され、前記リ−ド
部１１ａ，１１ｃが絶縁ベ−スフィルム２１にリ−ド部
先端間に間隔をおいて固着され、両リ−ド部１１ａ，１
１ｃの先端間に低融点可溶合金片２２が接続され、この
低融点可溶合金片２２が絶縁被覆層３で封止されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術的分野】本発明はリチウムイオン電
池等の密閉型二次電池内に取付けて使用する温度ヒュ−
ズ及びその内付け構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、携帯用電気機器等の電源としてリ
チウムイオン二次電池等の大容量電池が使用されてい
る。かかる大容量電池においては、充電時や放電時に相
当に大きな電流が流れ、充電時や本体機器の故障時に過
電流により異常に発熱する畏れがある。機器の異常発熱
を未然に防止して機器を保護する回路保護素子として
は、通常温度ヒュ−ズが使用されている。すなわち、温
度ヒュ−ズを機器に直列に接続し、かつ機器の発熱を効
率よく感熱し得るように機器に熱的に密接に取付け、機
器の所望の限界温度で温度ヒュ−ズを作動させて機器の
通電を遮断している。

【０００３】上記電池においては、電解液の異常内圧時
に作動する防爆弁板上に正極蓋を配し、その防爆弁板外
周端部と正極蓋外周端部とを負極缶の上端部でパッキン
グを介しかしめて負極缶内の電解液を封止してあり、こ
の防爆弁板外周端部と正極蓋外周端部との間に絶縁スペ
−サを挾み、防爆弁板と正極蓋との間の空間に温度ヒュ
−ズを収容し、この温度ヒュ−ズの一方のリ−ド導体を
絶縁スペ−サと防爆弁板外周端部との間で挾持し、同温
度ヒュ−ズの他方のリ−ド導体を絶縁スペ−サと正極蓋
外周端部との間で挾持して電池回路に温度ヒュ−ズを直
列に取り付けることが提案されている（特願平９−９４
８５８号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記温
度ヒュ−ズの取付け構造では、負極缶の上端部でかしめ
られる内部に温度ヒュ−ズのリ−ド導体端部が存在し、
その箇所が他の部分よりもかしめ難くなるので、かしめ
が局部的に不均等になり、電解液の封止性低下が懸念さ
れる。また、温度ヒュ−ズの作動はヒュ−ズエレメント
（低融点可溶合金片）が溶融され、その溶融金属のヒュ
−ズエレメント接続用電極への濡れで分断されることに
依存しているが、上記電池の防爆弁板と正極蓋との間の
空間に温度ヒュ−ズを収容するには、温度ヒュ−ズの超
小型化が必要であり、かかる超小型化では上記分断が生
じ難くなり、温度ヒュ−ズの作動性の低下が懸念され
る。

【０００５】本発明の目的は、リチウムイオン二次電池
の防爆弁板と正極蓋との間に良好に取付け得、かつ、円
滑・確実な作動を保証し得る温度ヒュ−ズを提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る温度ヒュ−
ズは環状部の内周にリ−ド部を有するシ−ト状電極の二
枚が絶縁スペ−サフィルムを介し且つリ−ド部が互い違
いにされて重畳されてなるフレ−ムの中央空間に絶縁ベ
−スフィルムが配され、前記リ−ド部が絶縁ベ−スフィ
ルム上にリ−ド部先端間に間隔をおいて固着され、両リ
−ド部の先端間に低融点可溶合金片が接続され、この低
融点可溶合金片が絶縁被覆層で封止されていることを特
徴とする構成であり、絶縁スペ−サフィルムと絶縁ベ−
スフィルムとを一体することもでき、また各リ−ド部の
先端部を絶縁ベ−スフィルムの片面より他面に表出さ
せ、その表出部間に低融点可溶合金片を接続することも
できる。本発明に係る電池における温度ヒュ−ズの内付
け構造は、電池の防爆弁板と正極蓋との間の空間に請求
項１記載の温度ヒュ−ズが配され、同温度ヒュ−ズのフ
レ−ムの環状部が防爆弁板外周端部と正極蓋外周端部と
の間に挾さまれ、これらの外周端部にパッキングを介し
て負極缶の上端部がかしめられていることを特徴とする
構成である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明に係る温度
ヒュ−ズにおいて使用するフレ−ム１の一例を示し、図
２の（イ）に示す環状部１２ａの内周にリ−ド部１１ａ
を有するシ−ト状電極１ａと、図２の（ロ）に示す環状
の絶縁スペ−サフィルム１ｂと、図２の（ハ）に示す環
状部１２ｃの内周にリ−ド部１１ｃを有するシ−ト状電
極１ｃとをリ−ド部１１ａ，１１ｃを１８０°互い違い
にして重畳してあり、一方のリ−ド部１２ａに段差折曲
部１２１ａを設けて両リ−ド部１１ａ，１１ｃの先端部
を同一レベルに位置させてある。上記シ−ト状電極１
ａ，１ｃには、銅合金箔やアルミ合金箔やＮｉ箔等の金
属箔の打ち抜き品を使用でき、上記絶縁スペ−サフィル
ム１ｂには、耐熱性プラスチックフィルム、例えばポリ
エチレンテレフタレ−ト、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リフエニレンサルファィド等のフィルムを使用できる。
上記シ−ト状電極１ａ，１ｃと絶縁ベ−スフィルム１ｂ
の界面の接着には、接着剤や熱融着等を使用できる。

【０００８】図３の（イ）は本発明に係る温度ヒュ−ズ
の一例を示す平面図、図３の（ロ）は図３の（イ）にお
けるロ−ロ断面図、図３の（ハ）は前記温度ヒュ−ズの
一例を示す底面図である。図３において、１は前記のフ
レ−ムである。２１はフレ−ム１の中央空間に配された
絶縁ベ−スフィルムであり、フレ−ム１の両リ−ド部１
１ａ，１１ｃの先端部が片面から他面に表出され（１１
０ａ，１１０ｃは表出部を示す）、絶縁ベ−スフィルム
２１と各リ−ド部１１ａ，１１ｃとの界面が熱融着によ
り接着されている。この絶縁ベ−スフィルム２１には前
記絶縁スペ−サフィルム１ｂと同厚み、同材質のものを
使用することができる。２２はリ−ド部１１ａ（１１
ｃ）の先端表出部１１０ａ（１１０ｃ）間に接続された
低融点可溶合金片、２３は低融点可溶合金片２２に塗布
されたフラックスである。３は絶縁カバ−フィルムであ
り、四方周辺が絶縁ベ−スフィルム２１に熱融着されて
フラックス塗布低融点可溶合金片２２が封止されてい
る。この絶縁カバ−フィルムによる絶縁被覆に代え、エ
ポキシ樹脂等の絶縁塗料の浸漬塗装層や滴下塗装層等を
使用することもできる。上記の各リ−ド部１１ａ，１１
ｃの先端部を絶縁ベ−スフィルムの片面から他面に表出
させるには、各リ−ド部の先端部を絞り出し加工し、加
熱下、絞り出し加工部を絶縁ベ−スフィルムにプラスチ
ックの熱軟化のもとで埋着させると共に各リ−ド部と絶
縁ベ−スフィルムとの接触界面を融着する方法を使用で
きる。

【０００９】図４は本発明に係る温度ヒュ−ズの別例を
示し、絶縁ベ−スフィルム３と絶縁スペ−サフィルム１
ｂとが一体である点を除けば、上記の図３に示した温度
ヒュ−ズと実質的に同じ構成とされている。

【００１０】図５は本発明に係る温度ヒュ−ズの他の例
を示し、フレ−ム１の両リ−ド部１１ａ，１１ｃの先端
部が絶縁ベ−スフィルム２１の上面に熱融着により固定
され、これらのリ−ド部１１ａ，１１ｃの先端間に低融
点可溶合金片２２が接続され、フラックス２３が塗布さ
れ、このフラックス塗布低融点可溶合金片が絶縁カバ−
フィルム３で封止されている。上記の何れの実施例にお
いても、絶縁ベ−スフィルム２１と絶縁カバ−フィルム
３との間の接着は、接着剤による接着とすることもでき
る。

【００１１】図６は本発明に係る、電池における温度ヒ
ュ−ズの内付け構造を示している。この電池において
は、セパレ−タ４１を介在させた正極４２と負極４３と
のスパイラル巻回体ａを負極缶４４に収容して負極４３
と負極缶４４の底面とを電気的に導通し、負極缶４４内
の上端に正極集電極４５を配設して正極４２をこの集電
極４５に電気的に導通し、負極缶４４の上端部４４１を
防爆弁板外４６の外周端部及び正極蓋４７の外周端部に
パッキング４８を介してかしめ加工し、防爆弁板４６の
中央凹部を正極集電極４９に電気的に導通してある。Ａ
は本発明に係る温度ヒュ−ズを示し、防爆弁板４６と正
極蓋４７との間の空間に配され、フレ−ム１の環状部が
防爆弁板４６の外周端部と正極蓋４７の外周端部とで挾
さまれ、これらの外周端部への上記パッキング４８を介
しての負極缶上端部４４１のかしめ加工により負極缶４
４内が電解液に対して封止されている。また、防爆弁板
４６とフレ−ム１のシ−ト状電極１ｃとの電気的接触→
シ−ト状電極１ｃのリ−ド部１１ｃ→低融点可溶合金片
２２→シ−ト状電極１ａのリ−ド部１１ａ→フレ−ム１
のシ−ト状電極１ａと正極蓋４７との電気的接触によ
り、電池に温度ヒュ−ズが電気的に直列に接続されてい
る。

【００１２】上記において、温度ヒュ−ズＡのフレ−ム
１の環状部は両面平坦であり、全周にわたり厚さが一様
であるから、負極缶上端部４４１を周方向にわたり一様
にかしめることができ、温度ヒュ−ズのリ−ド導体端部
を防爆弁板外周端部と正極蓋外周端部との間に挾んで負
極缶の上端部をかしめる従来例とは異なり不均等なかし
めを排除できるから、パッキング４８を周方向にわたり
一様に圧縮して優れた封止性を保証できる。また、シ−
ト状電極１ａ，１ｃのリ−ド部１１ａ，１１ｃの先端部
が絶縁ベ−スフィルム２２の同一面上に配されてリ−ド
部先端間が同一平面上で隔離されているから、その隔離
間隔を絶縁ベ−スフィルム２２の厚さに制約されること
無く充分に広くでき、溶融された低融点可溶合金片がリ
−ド部先端への濡れで分断された際の絶縁距離を大きく
でき、再導通なくスム−ズに確実に分断させ得る。従っ
て、電池が温度上昇して低融点可溶合金片が融点に加熱
されると、低融点可溶合金片の分断で電池回路に直列に
無限大のインピ−ダンスが挿入されて通電が遮断され
る。而して、ヒュ−ズエレメントの融点を電池の危険温
度との関係で所定の温度に設定することによって、異常
発熱の初期に電池の放電または充電を停止させて異常発
熱を防止でき、かつ電解液の安定な封止性を保証でき
る。

【００１３】上記において、防爆弁板４６が作動してガ
スが噴出されると、この噴出ガスが温度ヒュ−ズのフレ
−ム１の孔（図３において、１０で示されている）を経
て正極蓋４７のガス放出孔４７１から放出されるので、
異常内圧に対しても良好に対処できる。上記において、
温度ヒュ−ズの作動により防爆弁板と正極蓋との間が遮
断されると、その間に電池電圧が諸に作用するから、フ
レ−ム外周（及び内周）での沿面閃絡を防止するため
に、図７に示すように一方または両方のシ−ト状電極１
ａ，１ｃの外郭（内郭）を絶縁スペ−サフィルム１ｂの
外郭（内郭）より縮めて（広めて）沿面絶縁距離を長く
することが安全である。また、温度ヒュ−ズのフレ−ム
の外郭は電池の断面形状に応じて定められ、上記円形以
外に角形とされることもあり、フレ−ムの内郭形状もこ
の角形に応じて角形にすることもできる。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る温度ヒュ−ズは、二枚のシ
−ト状電極の環状部を絶縁スペ−サフィルムを介して重
畳したフレ−ムを有し、このフレ−ムを回路中の導体接
触面で挾んで使用できる構成であり、このフレ−ムを電
池の正極蓋外周端部と防爆弁板外周端部との間に隙間な
く挾み、これらの外周端部にパッキングを介して負極缶
上端部を周方向に沿い一様にかしめることができるか
ら、電池に電解液の封止性をよく保証して内付けするこ
とができる。また、温度ヒュ−ズのリ−ド部先端間を充
分な距離で隔離でき、溶融した低融点可溶合金片を確実
・スム−ズに分断できるから、温度ヒュ−ズの作動も良
好に保証できる。従って、本発明によれば、リチウムイ
オン二次電池の防爆弁板と正極蓋との間に良好に取付け
得、かつ、円滑・確実な作動性を保証し得る温度ヒュ−
ズを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度ヒュ−ズにおいて使用するフ
レ−ムの一例を示す図面である。

【図２】図１のフレ−ムの構成部材をを示す図面であ
る。

【図３】本発明に係る温度ヒュ−ズの一例を示す図面で
ある。

【図４】本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは異なる別
例を示す図面である。

【図５】本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは異なる別
例を示す図面である。

【図６】本発明に係る電池における温度ヒュ−ズの内付
け構造を示す図面である。

【図７】本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは異なる別
例の要部を示す図面である。

【符号の説明】

１ フレ−ム １ａ シ−ト状電極 １１ａ リ−ド部 １２ａ 環状部 １ｂ 絶縁スペ−サフィルム １ｃ シ−ト状電極 １１ｃ リ−ド部 １２ｃ 環状部 ２１ 絶縁ベ−スフィルム ２２ 低融点可溶合金片 ３ 絶縁カバ−フィルム ４４１ 負極缶上端部 ４６ 防爆弁板 ４７ 正極蓋 ４８ パッキング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状部の内周にリ−ド部を有するシ−ト状
   電極の二枚が絶縁スペ−サフィルムを介し且つリ−ド部
   が互い違いにされて重畳されてなるフレ−ムの中央空間
   に絶縁ベ−スフィルムが配され、前記リ−ド部が絶縁ベ
   −スフィルムにリ−ド部先端間に間隔をおいて固着さ
   れ、両リ−ド部の先端間に低融点可溶合金片が接続さ
   れ、この低融点可溶合金片が絶縁被覆層で封止されてい
   ることを特徴とする温度ヒュ−ズ。
2. 【請求項２】絶縁スペ−サフィルムと絶縁ベ−スフィル
   ムとが一体である請求項１記載の温度ヒュ−ズ。
3. 【請求項３】各リ−ド部の先端部が絶縁ベ−スフィルム
   の片面より他面に表出され、その表出部間に低融点可溶
   合金片が接続されている請求項１または２記載の温度ヒ
   ュ−ズ。
4. 【請求項４】電池の防爆弁板と正極蓋との間の空間に請
   求項１記載の温度ヒュ−ズが配され、同温度ヒュ−ズの
   フレ−ムの環状部が防爆弁板外周端部と正極蓋外周端部
   との間に挾さまれ、これらの外周端部にパッキングを介
   して負極缶の上端部がかしめられていることを特徴とす
   る電池における温度ヒュ−ズの内付け構造。