JPH11265698A - リチウム二次電池の安全構造 - Google Patents
リチウム二次電池の安全構造Info
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- JPH11265698A JPH11265698A JP10065703A JP6570398A JPH11265698A JP H11265698 A JPH11265698 A JP H11265698A JP 10065703 A JP10065703 A JP 10065703A JP 6570398 A JP6570398 A JP 6570398A JP H11265698 A JPH11265698 A JP H11265698A
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- core rod
- negative electrode
- battery
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- 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)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造が簡単で部品点数も少なく省スペースで
電流路を遮断できるリチウム二次電池の安全構造。 【解決手段】 絶縁心棒5とその上下に機械的に接合さ
れた正極1および負極芯棒11からなる巻芯12に巻き取り
電極3を巻き付け外装缶20に収容し、巻き取り電極の端
面に集電プレート2を電気的に接続し、外装缶20の開口
部を密閉する蓋9に正極または負極端子4の一端を固定し
他の一端をこの集電プレート2に接合された正極または
負極芯棒1に固定し、集電プレート2から正極1または負
極心棒11を介して正極または負極端子に電流路を構成し
た電池において、正極1または負極芯棒11に低強度部1a
を設けたものであって、過充電または過放電等の電池異
常時に電池内圧が上昇すると、外装缶20を密閉する蓋9
は膨大し電池の外側へ向かって変位するので、正極芯棒
または負極芯棒1に引っ張り応力が作用し、低強度部1a
が破断し電流路が遮断されるため、更なる内圧上昇が停
止する。
電流路を遮断できるリチウム二次電池の安全構造。 【解決手段】 絶縁心棒5とその上下に機械的に接合さ
れた正極1および負極芯棒11からなる巻芯12に巻き取り
電極3を巻き付け外装缶20に収容し、巻き取り電極の端
面に集電プレート2を電気的に接続し、外装缶20の開口
部を密閉する蓋9に正極または負極端子4の一端を固定し
他の一端をこの集電プレート2に接合された正極または
負極芯棒1に固定し、集電プレート2から正極1または負
極心棒11を介して正極または負極端子に電流路を構成し
た電池において、正極1または負極芯棒11に低強度部1a
を設けたものであって、過充電または過放電等の電池異
常時に電池内圧が上昇すると、外装缶20を密閉する蓋9
は膨大し電池の外側へ向かって変位するので、正極芯棒
または負極芯棒1に引っ張り応力が作用し、低強度部1a
が破断し電流路が遮断されるため、更なる内圧上昇が停
止する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池の
安全構造に関する。
安全構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、鉛やニッカドに代わる新しい二次
電池として、リチウム電池が注目を集めている。これ
は、同容量の鉛電池やニッカド電池に比べ3〜4倍の高
い重量エネルギ密度を持つため、携帯電話用電池等小型
軽量化が要求される用途に最適である。
電池として、リチウム電池が注目を集めている。これ
は、同容量の鉛電池やニッカド電池に比べ3〜4倍の高
い重量エネルギ密度を持つため、携帯電話用電池等小型
軽量化が要求される用途に最適である。
【0003】しかしながら、リチウム二次電池の電解液
は混合溶媒を主体とする有機溶媒を用いた電池であるた
め、過充電や過放電、外部短絡、過大電流、異常高温な
どの過酷な条件に遭遇した場合などに、電池化学反応が
暴走し内圧が異常に高まって破裂するおそれがあり、そ
の安全確保が最大の課題である。
は混合溶媒を主体とする有機溶媒を用いた電池であるた
め、過充電や過放電、外部短絡、過大電流、異常高温な
どの過酷な条件に遭遇した場合などに、電池化学反応が
暴走し内圧が異常に高まって破裂するおそれがあり、そ
の安全確保が最大の課題である。
【0004】このようなリチウム二次電池の内圧異常上
昇の際の安全装置として、特開平2−288063号公
報に、電池の安全装置の発明が提案されている。この発
明においては、電極巻回体を収納する円筒状の外装缶の
内周面に環状ガスケットを介して中間導体を兼ねる円板
状の安全弁を嵌着し、安全弁の下面に接して中心に挿通
孔を貫通した円板状のリードストリッパを設け、正極リ
ード板をこの挿通孔に臨ませると共に、安全弁の中心に
設けられ下方に突出する突出部を挿通孔に貫通し正極リ
ード板に溶接したものである。
昇の際の安全装置として、特開平2−288063号公
報に、電池の安全装置の発明が提案されている。この発
明においては、電極巻回体を収納する円筒状の外装缶の
内周面に環状ガスケットを介して中間導体を兼ねる円板
状の安全弁を嵌着し、安全弁の下面に接して中心に挿通
孔を貫通した円板状のリードストリッパを設け、正極リ
ード板をこの挿通孔に臨ませると共に、安全弁の中心に
設けられ下方に突出する突出部を挿通孔に貫通し正極リ
ード板に溶接したものである。
【0005】この発明においては、過充電等により電池
内の内圧が上昇すると、安全弁が押圧され電池の外側に
膨大し変位するので、安全弁の中心に設けた突出部が移
動し突出部の下面に溶接されていた正極リードが剥離ま
たは破断する。そのため電流が遮断され電池の破裂が防
止される構造となっている。
内の内圧が上昇すると、安全弁が押圧され電池の外側に
膨大し変位するので、安全弁の中心に設けた突出部が移
動し突出部の下面に溶接されていた正極リードが剥離ま
たは破断する。そのため電流が遮断され電池の破裂が防
止される構造となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案においては、内圧上昇に伴って電流路を遮断するため
に部品点数が多く、またこれら部品を配置するために多
くのスペースを必要とし電池の小型化に逆行するという
問題点がある。本発明は従来のリチウム二次電池の安全
装置の前記の問題点に鑑みてなされたものであって、構
造が簡単で部品点数も少なく省スペースで電流路を遮断
できるリチウム二次電池の安全構造を提供することを目
的とする。
案においては、内圧上昇に伴って電流路を遮断するため
に部品点数が多く、またこれら部品を配置するために多
くのスペースを必要とし電池の小型化に逆行するという
問題点がある。本発明は従来のリチウム二次電池の安全
装置の前記の問題点に鑑みてなされたものであって、構
造が簡単で部品点数も少なく省スペースで電流路を遮断
できるリチウム二次電池の安全構造を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のリチウム二次電
池の安全構造は、絶縁芯棒と前記絶縁芯棒の上部および
下部に接合した正極芯棒または負極芯棒とからなる巻芯
と、該巻芯に捲回し、正極芯棒または陰極芯棒に、電気
的に接続された巻き取り電極と、前記巻芯と前記巻き取
り電極を収納する外装缶と、中心に正極端子または負極
端子取付孔を有し前記外装缶の上端および下端の開口部
を密閉する蓋と、一端は外装缶に収納された正極芯棒ま
たは負極芯棒に固定され他の一端は前記蓋の前記端子取
付孔から外側に突出すると共に前記蓋に気密的に固定さ
れた正極端子および負極端子とからなるリチウム二次電
池において、前記正極芯棒および/または前記負極芯棒
に電池の内圧上昇による蓋の外側への膨大により破断す
る低強度部を設けたことを特徴とする。
池の安全構造は、絶縁芯棒と前記絶縁芯棒の上部および
下部に接合した正極芯棒または負極芯棒とからなる巻芯
と、該巻芯に捲回し、正極芯棒または陰極芯棒に、電気
的に接続された巻き取り電極と、前記巻芯と前記巻き取
り電極を収納する外装缶と、中心に正極端子または負極
端子取付孔を有し前記外装缶の上端および下端の開口部
を密閉する蓋と、一端は外装缶に収納された正極芯棒ま
たは負極芯棒に固定され他の一端は前記蓋の前記端子取
付孔から外側に突出すると共に前記蓋に気密的に固定さ
れた正極端子および負極端子とからなるリチウム二次電
池において、前記正極芯棒および/または前記負極芯棒
に電池の内圧上昇による蓋の外側への膨大により破断す
る低強度部を設けたことを特徴とする。
【0008】正常時の電流路は、電極体の巻き取り方向
の端面に電気的に接合した集電プレートから、正極芯棒
を介して、正極端子に流れる。過充電または過放電等の
電池異常時に温度上昇や電解液の分解により電池内圧が
上昇すると、蓋は膨大し電池の外側へ変位する。しかる
に、正極端子の一端は外装缶に収納された正極芯棒に固
定され他の一端は蓋の端子取付孔に気密的に固定されい
るので、正極芯棒に引っ張り応力が作用する。そのた
め、正極芯棒は低強度部で破断し、電流路が遮断され
る。
の端面に電気的に接合した集電プレートから、正極芯棒
を介して、正極端子に流れる。過充電または過放電等の
電池異常時に温度上昇や電解液の分解により電池内圧が
上昇すると、蓋は膨大し電池の外側へ変位する。しかる
に、正極端子の一端は外装缶に収納された正極芯棒に固
定され他の一端は蓋の端子取付孔に気密的に固定されい
るので、正極芯棒に引っ張り応力が作用する。そのた
め、正極芯棒は低強度部で破断し、電流路が遮断され
る。
【0009】この電流路の遮断により、更なる内圧上昇
による電池の破裂や、温度上昇による発火が防止され
る。なお、正・負電極の電流路は電池の上下対象で同様
の構成であるので、電池内圧上昇により惹起した正極の
低強度部の破断は負極でも同様に起こる。正負のいずれ
の極の低強度部が破断しても電流路が遮断されるので、
所期の目的が達成される。
による電池の破裂や、温度上昇による発火が防止され
る。なお、正・負電極の電流路は電池の上下対象で同様
の構成であるので、電池内圧上昇により惹起した正極の
低強度部の破断は負極でも同様に起こる。正負のいずれ
の極の低強度部が破断しても電流路が遮断されるので、
所期の目的が達成される。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下図面に
従って説明する。図1は本発明のリチウム二次電池の安
全構造の一実施例の部分断面図である。巻き取り電極3
の巻芯12は絶縁芯棒5、正極芯棒1および負極芯棒1
1とからなり、絶縁芯棒5を挟んで上部に正極芯棒1が
機械的に接合され、下部には負極芯棒11が機械的に接
合されている。
従って説明する。図1は本発明のリチウム二次電池の安
全構造の一実施例の部分断面図である。巻き取り電極3
の巻芯12は絶縁芯棒5、正極芯棒1および負極芯棒1
1とからなり、絶縁芯棒5を挟んで上部に正極芯棒1が
機械的に接合され、下部には負極芯棒11が機械的に接
合されている。
【0011】巻き取り電極3は、電解液を含浸させた正
極板と負極板の間にセパレータを介在させ巻芯12にロ
ール状に巻き付けたものであって、巻芯12と共に外装
缶20内に収納される。また、巻き取り電極3の巻き取
り軸方向の両端面には集電プレート2が取り付けられ、
正負電極板の端面を軸方向にずらせることにより、上下
の端面に設けた集電プレート2で、それぞれ正・負極の
集電が行えるようになっている。この集電プレート2は
正極芯棒1または負極芯棒11に電気的に接合され正常
時の電流路を形成する。
極板と負極板の間にセパレータを介在させ巻芯12にロ
ール状に巻き付けたものであって、巻芯12と共に外装
缶20内に収納される。また、巻き取り電極3の巻き取
り軸方向の両端面には集電プレート2が取り付けられ、
正負電極板の端面を軸方向にずらせることにより、上下
の端面に設けた集電プレート2で、それぞれ正・負極の
集電が行えるようになっている。この集電プレート2は
正極芯棒1または負極芯棒11に電気的に接合され正常
時の電流路を形成する。
【0012】正極端子4は絶縁パッキング6を受けるフ
ランジ13を有する円柱形の部材であって、下端は正極
芯棒1の先端部に機械的に結合され上端は外装缶20の
開口部から上に突出している。なお、正極芯棒1の先端
部は正極端子4を取り付け、さらに低強度部1aを設け
るため中空パイプ状としたが、正極端子4が取付可能で
あり、低強度部を設けることが可能であれば、中空パイ
プに限定されることなく、どの様な形状でも良い。蓋9
は中心に正極端子4または負極端子(図示せず。)の端
子取付孔14を有する板であって、外周部は外装缶20
の開口端に気密的に嵌着され外装缶20を密閉する。ま
た、この蓋9にはガス抜きのため安全孔9aが開口され
安全弁10が取り付けられている。
ランジ13を有する円柱形の部材であって、下端は正極
芯棒1の先端部に機械的に結合され上端は外装缶20の
開口部から上に突出している。なお、正極芯棒1の先端
部は正極端子4を取り付け、さらに低強度部1aを設け
るため中空パイプ状としたが、正極端子4が取付可能で
あり、低強度部を設けることが可能であれば、中空パイ
プに限定されることなく、どの様な形状でも良い。蓋9
は中心に正極端子4または負極端子(図示せず。)の端
子取付孔14を有する板であって、外周部は外装缶20
の開口端に気密的に嵌着され外装缶20を密閉する。ま
た、この蓋9にはガス抜きのため安全孔9aが開口され
安全弁10が取り付けられている。
【0013】絶縁パッキング6は、蓋9と端子のフラン
ジ13の間、端子取付孔14と正極端子4の間および端
子取付孔14の周縁部上面に一体的に配置されており、
蓋9への正極端子4の取付は、蓋9の端子取付孔14か
ら突出した正極端子4の上からワッシャ7を挿通し、正
極端子4の上部に設けられたネジにナット8を螺合しワ
ッシャ7を介して締め付けることにより、絶縁パッキン
グ6が押圧され、正極端子4は蓋9に気密的に取り付け
られる。
ジ13の間、端子取付孔14と正極端子4の間および端
子取付孔14の周縁部上面に一体的に配置されており、
蓋9への正極端子4の取付は、蓋9の端子取付孔14か
ら突出した正極端子4の上からワッシャ7を挿通し、正
極端子4の上部に設けられたネジにナット8を螺合しワ
ッシャ7を介して締め付けることにより、絶縁パッキン
グ6が押圧され、正極端子4は蓋9に気密的に取り付け
られる。
【0014】図2は低強度部1aを設けた正極芯棒1の
斜視図である。低強度部1aは図1に示すように正極端
子4の接合部や集電プレート2との接続部を避けて設け
られており、正極芯棒1の表面を所望の高さと深さに環
状に切削して薄肉部として設けても良いし、また図3に
示すように表面から一定の深さのV字状の溝を設けても
良いし、また図4に示すように微少な間隙を隔てて開口
部を打ち抜いても良い。なお、以上の説明は正極側につ
いて説明したが、正・負極の構造は上下対象であり陰極
側の構成も正極側と同じであるので説明を省略する。
斜視図である。低強度部1aは図1に示すように正極端
子4の接合部や集電プレート2との接続部を避けて設け
られており、正極芯棒1の表面を所望の高さと深さに環
状に切削して薄肉部として設けても良いし、また図3に
示すように表面から一定の深さのV字状の溝を設けても
良いし、また図4に示すように微少な間隙を隔てて開口
部を打ち抜いても良い。なお、以上の説明は正極側につ
いて説明したが、正・負極の構造は上下対象であり陰極
側の構成も正極側と同じであるので説明を省略する。
【0015】本実施例の安全機構の作動について説明す
ると、正常時の電流路は、巻き取り電極3により発生し
た電流は、巻き取り軸方向の端面に電気的に接合した集
電プレート2により集電され、集電プレート2に接続さ
れた正極芯棒1を介して、正極端子4に流れる。過充電
または過放電等の電池異常時に温度上昇や電解液の分解
により電池内圧が上昇すると、外装缶20を密閉する蓋
9は膨大し電池の外側へ向かって変位する。しかるに、
正極端子4の下部は外装缶20に収納された正極芯棒1
に固定され上部は蓋9の端子取付孔に絶縁パッキング9
を介して気密的に固定されいるので、正極芯棒1に引っ
張り応力が作用する。そのため、正極芯棒1は低強度部
1aで破断し、電流路が遮断される。
ると、正常時の電流路は、巻き取り電極3により発生し
た電流は、巻き取り軸方向の端面に電気的に接合した集
電プレート2により集電され、集電プレート2に接続さ
れた正極芯棒1を介して、正極端子4に流れる。過充電
または過放電等の電池異常時に温度上昇や電解液の分解
により電池内圧が上昇すると、外装缶20を密閉する蓋
9は膨大し電池の外側へ向かって変位する。しかるに、
正極端子4の下部は外装缶20に収納された正極芯棒1
に固定され上部は蓋9の端子取付孔に絶縁パッキング9
を介して気密的に固定されいるので、正極芯棒1に引っ
張り応力が作用する。そのため、正極芯棒1は低強度部
1aで破断し、電流路が遮断される。
【0016】このように電流路が遮断されると、更なる
内圧上昇が停止し、電池の破裂や、温度上昇による発火
が防止される。なお、正・負電極の電流路は電池の上下
対象で同様の構成であるので、電池内圧上昇により惹起
した正極芯棒1の低強度部1aの破断は、負極芯棒11
の低強度部(図示せず)でも同様に起こる。正負のいず
れの極の低強度部が破断しても電流路が遮断されるの
で、所期の目的が達成される。
内圧上昇が停止し、電池の破裂や、温度上昇による発火
が防止される。なお、正・負電極の電流路は電池の上下
対象で同様の構成であるので、電池内圧上昇により惹起
した正極芯棒1の低強度部1aの破断は、負極芯棒11
の低強度部(図示せず)でも同様に起こる。正負のいず
れの極の低強度部が破断しても電流路が遮断されるの
で、所期の目的が達成される。
【0017】
【発明の効果】本発明のリチウム二次電池の安全構造は
以上詳述したように、絶縁心棒とその上下に機械的に接
合された正極芯棒および負極芯棒からなる巻芯に、正極
芯棒または陰極芯棒に電気的に接続された巻き取り電極
を巻回し、この巻芯と巻き取り電極を外装缶に収容し、
外装缶の開口部を密閉する蓋に正極または負極端子の一
端を固定し他の一端を正極または負極芯棒に固定し、巻
き取り電極から正極または負極心棒を介して正極または
負極端子に電流路を構成した電池において、正極または
負極芯棒に低強度部を設けたものであって、過充電また
は過放電等の電池異常時に温度上昇や電解液の分解によ
り電池内圧が上昇すると、外装缶を密閉する蓋は膨大し
電池の外側へ向かって変位するので、正極芯棒または負
極芯棒に引っ張り応力が作用し、電流路が遮断され、更
なる内圧上昇が停止し、電池の破裂や、温度上昇による
発火が防止される。
以上詳述したように、絶縁心棒とその上下に機械的に接
合された正極芯棒および負極芯棒からなる巻芯に、正極
芯棒または陰極芯棒に電気的に接続された巻き取り電極
を巻回し、この巻芯と巻き取り電極を外装缶に収容し、
外装缶の開口部を密閉する蓋に正極または負極端子の一
端を固定し他の一端を正極または負極芯棒に固定し、巻
き取り電極から正極または負極心棒を介して正極または
負極端子に電流路を構成した電池において、正極または
負極芯棒に低強度部を設けたものであって、過充電また
は過放電等の電池異常時に温度上昇や電解液の分解によ
り電池内圧が上昇すると、外装缶を密閉する蓋は膨大し
電池の外側へ向かって変位するので、正極芯棒または負
極芯棒に引っ張り応力が作用し、電流路が遮断され、更
なる内圧上昇が停止し、電池の破裂や、温度上昇による
発火が防止される。
【図1】本発明のリチウム二次電池の安全構造の部分断
面図である。
面図である。
【図2】本発明の正極芯棒の低強度部の一例を示す部分
拡大斜視図
拡大斜視図
【図3】本発明の正極芯棒の低強度部の他の一例を示す
部分拡大斜視図
部分拡大斜視図
【図4】本発明の正極芯棒の低強度部のさらに他の一例
を示す部分拡大斜視図
を示す部分拡大斜視図
1・・・正極芯棒、1a・・・低強度部、2・・・集電
プレート、3・・・巻き取り電極、4・・・正極端子、
5・・・絶縁芯棒、6・・・絶縁パッキング、7・・・
ワッシャ、8・・・ナット、9・・・蓋、9a・・・蓋
の開口部、10・・・安全弁、11・・・負極芯棒、1
2・・・巻芯、13・・・フランジ、14・・・端子取
付孔、20・・・外装缶、
プレート、3・・・巻き取り電極、4・・・正極端子、
5・・・絶縁芯棒、6・・・絶縁パッキング、7・・・
ワッシャ、8・・・ナット、9・・・蓋、9a・・・蓋
の開口部、10・・・安全弁、11・・・負極芯棒、1
2・・・巻芯、13・・・フランジ、14・・・端子取
付孔、20・・・外装缶、
Claims (1)
- 【請求項1】 絶縁芯棒と前記絶縁芯棒の上部および下
部に接合した正極芯棒または負極芯棒とからなる巻芯
と、該巻芯に捲回し、正極芯棒または陰極芯棒に、電気
的に接続された巻き取り電極と、前記巻芯と前記巻き取
り電極を収納する外装缶と、中心に正極端子または負極
端子取付孔を有し前記外装缶の上端および下端の開口部
を密閉する蓋と、一端は外装缶に収納された正極芯棒ま
たは負極芯棒に固定され他の一端は前記蓋の前記端子取
付孔から外側に突出すると共に前記蓋に気密的に固定さ
れた正極端子および負極端子とからなるリチウム二次電
池において、 前記正極芯棒および/または前記負極芯棒に電池の内圧
上昇による蓋の外側への膨大により破断する低強度部を
設けたことを特徴とするリチウム二次電池の安全構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10065703A JPH11265698A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | リチウム二次電池の安全構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10065703A JPH11265698A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | リチウム二次電池の安全構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11265698A true JPH11265698A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13294654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10065703A Pending JPH11265698A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | リチウム二次電池の安全構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11265698A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011238569A (ja) * | 2010-05-13 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | 電池、車両及び電池搭載機器 |
JP2013045744A (ja) * | 2011-08-26 | 2013-03-04 | Gs Yuasa Corp | 蓄電素子 |
CN114976410A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 丰田自动车株式会社 | 蓄电装置 |
-
1998
- 1998-03-16 JP JP10065703A patent/JPH11265698A/ja active Pending
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