JPH11273651A

JPH11273651A - 二次電池の安全装置

Info

Publication number: JPH11273651A
Application number: JP10077536A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Hayashi; 敏治晨; Hisashi Hayashi; 久林; Toshizo Kameishi; 敏造亀石; Akira Imoto; 章井元
Original assignee: Wako Electronics Co Ltd
Current assignee: Wako Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 1999-10-08
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JP4303801B2

Abstract

(57)【要約】【課題】二次電池の安全装置を提供する。【解決手段】中央の溶着位置Ｃの同心円上に通気孔４
ｂを設けた下側アルミ箔４を金属ケース１の底面に溶着
しておき、下側アルミ箔４と周囲で絶縁リング５を挟ん
で積層した上側アルミ箔３を溶着位置Ｃで溶着して封止
体２０とする。上側アルミ箔３の上面に端子キャップ２
の周縁と挟んでリング状のＰＴＣ素子６を配設する。過
大電流が流れてＰＴＣ素子６の抵抗値が増大すると、通
電電流が減少して電池の損傷を防止する。ガスが発生す
ると、下側アルミ箔４の通気孔４ｂを通して上側アルミ
箔３をガスが直接押圧し、その通気孔４ｂに剪断力が作
用して下側アルミ箔４が破断する。両アルミ箔３、４が
離間して、通電経路の電流が遮断され、電池の温度上昇
を阻止する。内圧がさらに上がると、ＰＴＣ素子６の内
周縁に上側アルミ箔３が押しつけられて破断し、ガスが
外部に抜ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発電物質の分解
による温度上昇や、ガスの発生による内圧の上昇を阻止
するための二次電池の安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ヘッドホンステレオ、ビデオカメ
ラ、携帯電話機等の電子機器が目覚ましく普及してい
る。それに伴い、それらコードレス仕様の電子機器の電
源となる二次電池の開発が盛んであり、特に、重負荷特
性の改善や、小型、軽量ながら高密度エネルギーを有す
るものへの要求が強まってきている。この要求を満たす
二次電池として、従来より利用されているものにニッケ
ルカドミウム電池があるが、最近では、高エネルギ密度
のリチウムイオン二次電池が特に注目を集めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の二
次電池は、短絡、過充電、逆充電等、誤って異常な使わ
れ方がなされた場合には、電池内の電解液や活物質の分
解によりガスが多量に発生し、外装筐体内の内圧が急激
に上昇する。内圧が上昇すると、電池の温度も急激に上
昇し、発火や爆発に至ることがある。

【０００４】そこで、この発明の課題は、そのような電
池の誤使用（異常使用）に基づく発火や爆発の危険を回
避するため、電池に配設すべき安全装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、通気孔を有する導電性のケ
ース内に、そのケースとそれに被せる端子キャップとの
電気的導通を図って封止体が収納された二次電池の安全
装置であって、上記封止体は、周縁に絶縁体を挟んで上
下に積層された第１と第２の金属箔を有し、両金属箔は
前記絶縁体を挟んでいる部分の内側で部分的に電気的・
機械的に接合されており、下側に位置する第１の金属箔
には、その接合部を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い
部分を設けたのである。

【０００６】このようにしたことにより、短絡、過充
電、逆充電等の異常使用の際に外装筐体内に発生したガ
スによって前記第２の金属箔が上向きに押圧された場合
に、前記第１の金属箔が前記強度の弱い部分で破断して
第２の金属箔との電気的接続が絶たれるので、電流が遮
断され、ガスの発生や温度の上昇が阻止される。第１の
金属箔は破断されるが、第２の金属箔は破断されないの
で、引き続き外装筐体内の封止物を封止する。

【０００７】上記強度の弱い部分を、金属箔の表面に溝
を設けたり（請求項５）、半抜き加工を施したり（請求
項６）、ハーフカットを施して（請求項７）形成するこ
とができる。

【０００８】上記構成において、上記第１の金属箔の前
記絶縁体と当接している部分の内側に通気孔を設けた構
成（請求項２）とすることができ、そのようにすれば、
ガスがその通気孔を通して直接上側の第２の金属箔を押
圧するので、下側にある第１の金属箔に通気孔が無く、
第１の金属箔とともに押圧される場合よりも押圧効率が
よく、両金属箔の変形がスムーズに行われて第１の金属
箔の破断に至る反応性が良くなる。

【０００９】請求項３に係る発明では、上記第１の金属
箔を導電性の部品に電気的・機械的に接合して強度的に
補強したのである。

【００１０】そのようにすれば、第１の金属箔と第２の
金属箔を接合する際に、第１の金属箔が導電性の部品に
接合されていて強度的に補強されているので、単体の第
１の金属箔を第２の金属箔に溶着する場合よりも製作中
に破損するおそれが少なく、製作が容易で歩留りの高い
封止体を得ることができる。また、使用時の破損のおそ
れも少ない。

【００１１】また、請求項４に係る発明では、上記請求
項１に記載の封止体に代えて、上記端子キャップと絶縁
体に周縁を挟まれた第２の金属箔と、その第２の金属箔
の下方で導電性の部品に電気的・機械的に接合されて強
度的に補強された第１の金属箔を有し、両金属箔は上記
第１の金属箔の前記導電性の部品への接合位置の内側の
閉領域内で部分的に電気的・機械的に接合されており、
かつ、第１の金属箔には、前記閉領域内の前記第２の金
属箔との接合部を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い部
分が設けられているものを封止体としたのである。

【００１２】この場合も、第１の金属箔が強度的に補強
されているので、第２の金属箔との接合の際に簡単に壊
れるおそれがなく、製作が容易で歩留りの高い封止体を
得ることができ、また、使用時の破損のおそれも少な
い。

【００１３】請求項８に係る発明は、上記端子キャップ
と第２の金属箔の間に、内側を開口した導電性の板体
を、その周縁を挟んで配設したのである。このようにす
れば、第１の金属箔の破断後に、第２の金属箔に上向き
の圧力が加わった際に、第２の金属箔が前記板体の内周
縁に押しつけられるので、その部分に亀裂が生じて破断
し、電池内部の圧力を外部に逃がし、電池の破裂を防止
する。

【００１４】この場合の第２の金属箔の破れ易さは、そ
れ自身の材質・厚みとともに、導電性の板体について
は、その開口の大きさで調整することができる。板体の
開口が大きい場合には、第２の金属箔が変形するための
受圧面積が大きくなるので、破るための圧力が小さくて
済み、破断感度が良くなる。

【００１５】請求項９に係る発明は、上記各構成におい
て、通電経路にＰＴＣ素子を介在させたのである。この
ようにすれば、ＰＴＣ素子は、それが組み込まれた電流
回路に大電流が投入された場合や高電圧が印加された場
合に、その抵抗が急激に上昇して電流を遮断する正温度
特性の抵抗素子であるので、温度が上昇すれば、安全装
置の通電経路の抵抗を高めて、電流を抑制もしくは、遮
断して、それ以上の電池の温度の上昇を阻止する。

【００１６】また、請求項１０に係る発明では、ＰＴＣ
素子に代えて、上記第２の金属箔の下に、周囲の温度変
化によって変形して第２の金属箔を上方に押圧するバイ
メタルを設けたのである。このようにすれば、温度上昇
によってバイメタルが第２の金属箔を押圧してこれを変
形させて、第１の金属箔が強度の弱い部分で破断して電
流が遮断される。

【００１７】その際、上記バイメタルが下向き凸の皿状
に成形され、その底部が貫通しており、その貫通穴の位
置に上記第１の金属箔と第２の金属箔との接合部が位置
している構成（請求項１１）とすることができ、そのよ
うにすれば、皿状のバイメタルは、温度が上昇していっ
て、そのバイメタルの材質、厚み、硬さや形状（皿面の
曲率）特有の反転温度に達すると瞬時に反転するので、
その瞬間的な変形により、第２の金属箔を確実に変形さ
せることができ、所望の温度において、第１の金属箔を
確実に破断することができる。

【００１８】請求項１２に係る発明では、上記各構成に
おいて、上記第２の金属箔を下向き凸の皿状に成形した
のである。そのようにすれば、上記バイメタルの場合と
同様に、皿状の金属箔が上向きに押圧されて行くと、そ
の形状や材質に基づく反転圧力において瞬時に上向き凸
の状態になるので、第２の金属箔を瞬時に上向きに押圧
し、その変形を確実にする。従って、第１の金属箔も確
実に変形を受け、その強度の弱い部分で破断する。

【００１９】請求項１３に係る発明では、上記各構成に
おいて、上記端子キャップとケースのいずれか一方又は
両方に絶縁体を介在させて導電性の部品を装着し、それ
を安全装置の単位としたのである。そのようにすれば、
安全装置と電池の外装筐体を組み合わせる際には、その
導電性の部品に電池の外装筐体を接合すればよいので、
従来のように、一々絶縁部品を組み込む必要がなく、そ
の分の工程が簡略化される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態を説明する。（第１の実施の形態）図１（ａ）は、円筒型電池の図示
しない外装筐体の開口端に付設される安全装置１０を、
電池の軸中心を含む鉛直面による断面で示している。こ
の安全装置１０は、一端が開口された扁平な円筒の金属
ケース１の中に、外装筐体内で発生したガス圧を感知し
て電流を遮断するための封止体２０を有し、そのケース
１に、電池の外部端子となる帽子状の金属キャップ２
（端子キャップ２）を被せて外装筐体の開口端に一体化
してかしめたもので、この安全装置１０によって外装筐
体内に発電物質を封止している。

【００２１】前記封止体２０は、二枚の円形のアルミ箔
３、４がその周囲で絶縁リング５を挟んで積層されてお
り、絶縁リング５は、ポリプロピレン樹脂を図のような
断面を有するリングに成形したものである。

【００２２】上側アルミ箔３の周囲上面には端子キャッ
プ２の周縁に挟まれてリング状のＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉ
ｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎ
ｔ）素子６が配設されている。ＰＴＣ素子６は、それが
組み込まれた電流回路に大電流が投入された場合や高電
圧が印加された場合に、その抵抗が急激に上昇して電流
を遮断する正温度特性の抵抗素子である。下側のアルミ
箔４は、その周縁において前記絶縁リング５と金属ケー
ス１に挟まれている。

【００２３】この上下のアルミ箔３、４は、互いの中央
部Ｃ（円形の中心）で超音波溶接又はレーザー溶接によ
って溶着されており、下側のアルミ箔４の裏面には、そ
の溶着位置Ｃと同心の円に沿って所定の深さの溝４ａが
設けられていて、その部分が薄肉４ａとなっている。

【００２４】金属ケース１の底部には、短絡、過充電等
の異常使用の際に、その下に封止された発電要素が反応
して発生したガスを安全装置１０内に導くための通気孔
１ａが設けられており、底部外面には、発電要素に繋が
るリード線３１が接続されている。以上が、この実施形
態の安全装置１０の構造であるが、次に、この安全装置
１０の作用を示す。

【００２５】外部短絡等の誤使用時に電池に過大電流が
流れた場合、先ず、前記ＰＴＣ素子６が動作温度に達し
てその抵抗値が増大し、通電電流が大幅に減少維持され
る。それにより、電池の著しい損傷を防止できる。

【００２６】次に、例えば、リチウムイオン二次電池で
は、充電器の故障などによる無制限での過充電、あるい
は逆充電等に至った場合、上記ＰＴＣ素子６の動作電流
以下の電流が流れている場合でも、電池の安全許容電流
を超えて電池内圧が上昇することが多い。この場合、さ
らに継続して電池に電流が流れた場合には、外装筐体内
の電解液や活物質の分解などを伴いながら電池温度が急
激に上昇して、大量のガスあるいは蒸気を発生させ、発
火あるいは爆発的損傷に至ることがある。

【００２７】それを防止するために設けたのが前記封止
体２０である。ガスが発生すると、それは前記ケース底
部の通気孔１ａから安全装置１０内に浸入し、下側のア
ルミ箔４と、それに溶着された上側のアルミ箔３を押圧
する。そうすると、図１（ｂ）に示すように、両アルミ
箔３、４が断面アーチ状に変形して張力がかかるので、
そのことにより、下側アルミ箔４の前記薄肉部４ａに剪
断力が作用して、最終的に、図１（ｃ）に示すように、
その薄肉部４ａの部分で下側アルミ箔４が破断する。

【００２８】こうして、中心の溶着部Ｃを通じてのみ導
通していた両アルミ箔３、４が離間するので、金属ケー
ス１、下側アルミ箔４、上側アルミ箔３、ＰＴＣ素子
６、キャップ２端子と繋がっていた通電経路の電流が遮
断され、電池の温度上昇が阻止される。上側のアルミ箔
３は破断せず、引き続き発電要素を外装筐体内に封止す
る。

【００２９】この下側のアルミ箔４を破断させるための
強度の弱い部分の形成方法としては、図２（ａ）に示す
ような溝４ａを形成することによる薄肉部４ａの形成以
外にも、図２（ｂ）、（ｃ）に示すような、半抜き加工
やハーフカット等の形態があり、これらは、プレス成
形、エッチング、電鋳等の方法で成形する。

【００３０】さらに、強度の弱い部分を有するものとし
て、図２（ｄ）に示すような、クラッド板形態のものを
形成してもよい。このものは、本体となるアルミ箔４の
表面に、リング状の別種の金属４ｒを被覆するものであ
り、そのリング４ｒの内周縁がアルミ箔４の表面に設け
られるべき強度の弱い部分に沿うようにする。この形態
のものでは、アルミ箔４の下面に上向きの圧力が加わっ
た際に、その表面がリング４ｒの内周縁に押しつけられ
て、その部分で破断する。このクラッド板形態のものは
鋳造法や圧延法で形成する。

【００３１】（第２の実施形態）第２の実施形態では、
上記第１の実施形態の構成を基にして、図３（ａ）に示
すように、下側のアルミ箔４に通気孔４ｂを設けた。

【００３２】通気孔４ｂを設けると、ガスがそこから浸
入し、上側のアルミ箔３を直接押圧して、それを変形さ
せる。この時、前記第１の実施形態の場合と同様、その
中央Ｃで溶接されている下側のアルミ箔４を変形させる
が、この場合、それを破断に至らせるための有効な受圧
面積は上側のアルミ箔３の全面積（図３（ａ）の符号Ｓ
₃参照）に対応し、下側のアルミ箔４に通気孔４ｂを設
けず、上側のアルミ箔３が下側のアルミ箔４とともに押
圧される場合の破断に有効な受圧面積、すなわち、破断
位置（薄肉部４ａ）の内側の面積（図１（ａ）の符号Ｓ
₁参照）より大きい。受圧面積を大きく取れるというこ
とは、破断圧力のバラツキを小さくできるということで
あり、所望の圧力に近い状態で電流遮断を起こさせるこ
とができる。

【００３３】近年、機器の小型化に伴い、それに搭載さ
れる電池についても、ますます小型化が要求されるが、
そういう状況の下、同じ寸法のケースの電池において、
ガスの受圧面積を相対的に大きくとれるということは電
池の小型化にとって大いに有利なことである。

【００３４】なお、この第２の実施形態では、下側のア
ルミ箔４を破断させるために設ける強度の弱い部分を、
この通気孔４ｂに兼用させた。図３（ｂ）は封止体２０
の変形途中を示しており、図３（ｃ）は下側のアルミ箔
４が破断した後の様子を示している。

【００３５】（第３の実施形態）上記第１、第２の実施
形態では、電池の温度上昇に基づいて電流の遮断作用を
起こすための素子としてＰＴＣ素子６を配設したが、こ
の実施形態ではＰＴＣ素子６に代えて図４（ａ）に示す
ような帯板状のバイメタル７を配設した。

【００３６】バイメタルは、図４（ｂ）に模式的に示す
ように熱膨張率の異なる二枚の金属片を貼り合わせたも
のであり、この実施形態では上側の金属片７ａが下側の
金属片７ｂより低膨張率となっている。このようなバイ
メタル７を、図４（ｃ）に示すように、上下のアルミ箔
３、４の溶着部Ｃと絶縁リング５の間に、一端を上側ア
ルミ箔３と絶縁リング５の間に挟み、他端を自由端とす
る片持ち梁の形態で配設している。なお、この第３の実
施形態は、角型電池で例示しており、９は安全装置１０
を外装筐体３０と絶縁するための絶縁リング、１９は安
全装置１０をその絶縁リング９内にかしめ込み、かつ、
外装筐体３０と電気的・機械的に接合される金属リング
である。この絶縁リング９と金属リング１９についての
意味合いは後述する。

【００３７】以上のようにバイメタル７が配設された安
全装置１０では、周囲の温度が上昇すると、バイメタル
７は低膨張率側、すなわち、この実施形態では上側に曲
がるので、その自由端の部分が上方に反って、上側のア
ルミ箔３を上向きに押圧する。こうして、上側のアルミ
箔３が押圧されることにより、それが変形し、図４
（ｄ）に示すように、それに溶着された下側のアルミ箔
４が上側のアルミ箔３から張力を受けて、前記した薄肉
部４ａで破断する。

【００３８】このバイメタル７としては、前記のような
帯板状のものだけではなく、図５（ａ）に示すような下
向き凸の皿状のもの１７を配設してもよい。皿状のバイ
メタル１７は、周囲の温度が上昇し、そのバイメタル１
７の材質、板厚、あるいは皿面の曲率等の仕様で決まる
特有の温度に達すると凹凸の向きが瞬時に完全に反転す
る。したがって、この皿状のバイメタル１７を、図５
（ｂ）に示すように上側のアルミ箔３の直下に配置すれ
ば、帯板状のもの７と同様、それによって上側のアルミ
箔３を押圧することができる。この皿状のバイメタル１
７が帯板状のバイメタル７と異なるのは以下のような点
である。

【００３９】すなわち、前記の帯板状のバイメタル７は
温度の上昇によって徐々に変位するので、それが押圧す
る上側のアルミ箔３、あるいは、それに溶着された下側
のアルミ箔４がバイメタル７に対して即応性に乏しいも
のである場合、例えば、アルミ箔の厚みが厚い場合や硬
い場合には、両アルミ箔３、４がバイメタル７の押圧に
追随して変形しにくい。従って、所望の温度になって
も、上側のアルミ箔３が下側のアルミ箔４を破断に至ら
せるまでには変形せず、電流遮断のタイミングがずれる
場合がある。

【００４０】他方、皿状のバイメタル１７は、温度が上
昇していって、そのバイメタル１７特有の反転温度に達
すると、図５（ｃ）に示すように瞬時に反転するので、
上記したような即応性に乏しい性質の上側アルミ箔３に
対しても、その瞬間的な変形により、上側アルミ箔３を
確実に変形させることができる。従って、所望の温度に
おいて、下側アルミ箔４を確実に破断することができ
る。この皿状のバイメタル１７が反転する温度は、先に
も述べたように、その材質、厚さや成形具合（皿面の曲
率）を調整することで行え、設定が容易である。

【００４１】なお、以上のバイメタル７、１７を配設す
る形態は先の第１、第２の実施形態の円筒型電池にも適
用可能である。

【００４２】（第４の実施形態）強度の弱い部分を設け
た下側のアルミ箔４は、全体としても強度的に弱いもの
であるので、中央の溶着位置Ｃで上側アルミ箔３と超音
波溶接する際、簡単に破損してしまうことがある。そこ
で、この実施形態では、図６や図７および図８に示すよ
うに、上下のアルミ箔３、４の溶着を行う前に下側のア
ルミ箔４を金属ケース１の底面に溶接で溶着して強度的
に補強するようにした。

【００４３】このようにすれば、下側アルミ箔単体だけ
の場合と異なり、製作時にも又製作後の使用時にも破損
しにくく、歩留りの高い、耐久性のある封止体２０を得
ることができる。

【００４４】この下側のアルミ箔４に強度的補強を図る
には、ケース１に直接溶着する他、図９（ａ）、（ｂ）
に示すように、別体の導電性の板体１４に予め溶着して
おき、その板体１４をケース１の上面に絶縁リング５で
挟んだり（（ａ）参照）、ケース１の上面に溶着して
（（ｂ）参照）固定するようにしてもよい。

【００４５】以上の場合、金属ケース１の通気孔１ａを
通じて外装筐体側から安全装置１０側に浸入してくるガ
スが上側アルミ箔３を押圧できるよう、下側アルミ箔４
や板体１４のそれぞれに適宜、通気孔４ｂ、１４ｂを設
けて置く。

【００４６】（第５の実施形態）上記のようなＰＴＣ素
子６やバイメタル７、１７の配設による電流遮断機構に
もかかわらず、電池の急激な温度上昇があった場合に
は、電池の外装筐体の内圧はさらに上がり続けるので、
それが外装筐体や外装筐体と安全装置１０を組み付けて
いる部分の強度限界を超えた圧力になった場合には、電
池が破裂し、電池のみならず、それを搭載している機器
を破壊したり、さらには、その機器を操作している人間
が怪我をするおそれがある。

【００４７】そこで、電池が破裂する前にこのガスを電
池外に解放しなければならないが、そのためには、所望
の圧力になると上側のアルミ箔３が破れるようにする必
要がある。そのためには、下側のアルミ箔４の場合と同
様に、薄肉部を設けたり、半抜き加工を施したりすれば
よいが、そのような方法では、所望の圧力で破断するよ
うに加工するのが困難である。また、そのような強度の
弱い部分の形成は下側アルミ箔４の場合と同様、製作
時、あるいは使用時においても簡単に破損してしまうと
いう欠点がある。

【００４８】そこで、この実施形態では、上側のアルミ
箔３を破断させるのに、箔そのものに加工を施すのでは
なく、図１０（ａ）に示すように、前記第４の実施形態
において上側アルミ箔３の上面にリング状の金属板８を
載置し、それを端子キャップ２との間で挟むようにし
た。このようにすると、ガスが上側のアルミ箔３を押圧
した際に、アルミ箔３が、その金属板８の内周縁８ａに
押し付けられて、図１０（ｂ）に示すように、その内周
縁８ａにおいて破断するようになる。この場合の上側ア
ルミ箔３の破れ易さは、それ自身の厚みや硬さととも
に、金属板８についても、その開口の大きさで調整する
ことができる。すなわち、金属板８の開口が大きい場合
には、上側アルミ箔３が変形するための受圧面積が大き
くなるので、それを破るための圧力が小さくて済む。

【００４９】なお、この上側アルミ箔３を破断させるた
めの金属板８として、前記第１の実施形態におけるＰＴ
Ｃ素子６を兼用することができる。

【００５０】（第６の実施形態）この実施形態は、上記
各構成において、図１１に示すように、上側のアルミ箔
を下向き凸の皿状１３に成形したのである。そのように
すれば、上記した皿状のバイメタル１７の場合と同様、
そのアルミ箔１３の材質や皿形状に基づく特有の圧力で
瞬間的に凸の向きが上向きに変わるので、力を受けて徐
々に変化する平板のアルミ箔３に比べ、下側のアルミ箔
４を確実に変形させ、それを確実に破断させることがで
きる。

【００５１】（第７の実施形態）この実施形態では、図
１２（ａ）に示す角型電池において、コ字の上下の辺の
両端が、その辺に直角に上下に突出する突出辺を有する
断面形状のポリプロピレン樹脂性の絶縁リング９で端子
キャップ２とケース１を挟み込み、さらに、その絶縁リ
ング９の断面コ字の部分を囲む断面コ字状の金属リング
１９でそれらをかしめ込んだ。そして、このものを安全
装置の単位１０’としたのである。このような安全装置
１０’を外装筐体３０に取り付ける際には、前記金属リ
ング１９のコ字の上辺の部分で外装筐体３０の上面３０
ａに溶着する。

【００５２】このようにすれば、安全装置１０’を外装
筐体３０に組み込む際には、新たに絶縁を図る必要がな
く、従来のように封止体２０を収納したケース１に端子
キャップ２を被せたものを単位とする安全装置１０のも
のに比べ、この分の製作工程をなくすことができる。

【００５３】また、図１２（ｂ）に示す円筒型電池にお
いては、その金属ケース１の側縁に絶縁リング９ａを取
り付けて金属リング１９ａでかしめ込んだものや、図１
２（ｃ）に示すように、その端子キャップ２の側縁に絶
縁リング９ｂを取り付けて金属リング１９ｂでかしめ込
んだものを安全装置の単位１０”とし、それぞれ、金属
リング１９ａ、金属リング１９ｂの部分で外装筐体３０
の上面３０ａに溶着する形のものとすることもできる。
絶縁リング９ａ、９ｂはポリプロピレン樹脂で形成す
る。図中、Ｗは溶接部である。

【００５４】なお、以上の各実施形態では、封止体２０
を構成する上、下の金属箔３（１３）、４にアルミ箔を
用いたが、電池の極性によっては、ニッケルやステンレ
ス等の箔を用いることもある。

【００５５】また、各絶縁リング５、９、９ａ、９ｂに
ついても、ポリプロピレン樹脂以外にポリブチレンテレ
フタレート（ＰＢＴ）やパーフルオロアルコキシフッ素
樹脂（ＰＦＡ）等の合成樹脂を用いることができ、それ
らが有する耐電解液特性を利用すれば、電解液による電
池の腐食を防止できることにもなる。

【００５６】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明は、安
全装置を設けるようにしたので、電池の異常な温度の上
昇や内圧の増加があった際には、その安全装置により、
通電経路の電流を遮断して、それ以上の温度上昇や内圧
の増加を阻止するので、電池の爆発の危険を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）に第１の実施形態の安全装置を電池の軸
中心を含む鉛直面による断面で示し、（ｂ）に封止体の
変形途中を示し、（ｃ）に下側アルミ箔の破断後の様子
を示したもの

【図２】下側アルミ箔に強度の弱い部分を形成する方法
を（ａ）〜（ｄ）に平面図と断面図で示したもの

【図３】（ａ）に第２の実施形態の安全装置を電池の軸
中心を含む鉛直面による断面で示し、（ｂ）に封止体の
変形途中を示し、（ｃ）に下側アルミ箔の破断後の様子
を示したもの

【図４】（ａ）、（ｂ）に帯板状のバイメタルを平面と
側面で示し、（ｃ）にそれを取り付けた第３の実施形態
を断面で示し、（ｄ）にバイメタルが変形して下側のア
ルミ箔が破断した様子を断面で示した図

【図５】（ａ）に皿状のバイメタルの模式斜視図を、
（ｂ）にそれを取り付けた実施形態の断面図を、（ｃ）
にバイメタルが反転して下側のアルミ箔が破断した様子
を断面図で示したもの

【図６】第４の実施形態を示す断面図

【図７】第４の実施形態を示す断面図

【図８】第４の実施形態を示す断面図

【図９】（ａ）、（ｂ）それぞれに第４の実施形態を断
面図で示したもの

【図１０】（ａ）に、上側アルミ箔を破断するための導
電板の配設を断面で示し、（ｂ）にその導電板による上
側アルミ箔の破断の状態を断面で示した第５の実施形態
の図

【図１１】第６の実施形態を示す断面図

【図１２】（ａ）〜（ｃ）に第７の実施形態を断面で示
した図

【符号の説明】

１金属ケース２端子キャップ３上側アルミ箔４下側アルミ箔４ａ薄肉部（溝）４ｂ通気孔５絶縁リング６ＰＴＣ素子７バイメタル８金属板８ａ内周縁９、９ａ、９ｂ絶縁リング１０、１０’、１０” 安全装置１３皿状アルミ箔１４導電性の板体１７皿状バイメタル１９、１９ａ、１９ｂ金属リング２０封止体３０外装筐体３１リード線Ｃ溶着位置Ｓ₁、Ｓ₃ 受圧面積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井元章御所市玉手380番地ワコー電子株式会社御所事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通気孔を有する導電性のケース内に、そ
のケースとそれに被せる端子キャップとの電気的導通を
図って封止体が収納された二次電池の安全装置であっ
て、上記封止体は、周縁に絶縁体を挟んで上下に積層された
第１と第２の金属箔を有し、両金属箔は前記絶縁体を挟
んでいる部分の内側で部分的に電気的・機械的に接合さ
れており、下側に位置する第１の金属箔には、その接合
部を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い部分が設けられ
ており、上側に位置する第２の金属箔が変形した際に、
前記第１の金属箔が前記強度の弱い部分で破断して第２
の金属箔との電気的接続が絶たれるようにしたことを特
徴とする二次電池の安全装置。
【請求項２】上記第１の金属箔の前記絶縁体と当接し
ている部分の内側に通気孔を設けたことを特徴とする請
求項１に記載の二次電池の安全装置。
【請求項３】上記第１の金属箔を導電性の部品に電気
的・機械的に接合して強度的に補強したことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の二次電池の安全装置。
【請求項４】請求項１に記載の封止体に代えて、上記
端子キャップと絶縁体に周縁を挟まれた第２の金属箔
と、その第２の金属箔の下方に位置し、導電性の部品に
電気的・機械的に接合されて強度的に補強された第１の
金属箔を有し、両金属箔は部分的に電気的・機械的に接
合されており、かつ、第１の金属箔には、その第２の金
属箔との接合部を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い部
分が設けられているものを封止体とし、第２の金属箔が
変形した際に、第１の金属箔が前記強度の弱い部分で破
断して両金属箔の電気的導通が絶たれるようにしたこと
を特徴とする二次電池の安全装置。
【請求項５】上記強度の弱い部分を箔の表面に溝を設
けることにより形成したことを特徴とする請求項１から
４のいずれかに記載の二次電池の安全装置。
【請求項６】上記強度の弱い部分を半抜き加工を施し
て形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか
に記載の二次電池の安全装置。
【請求項７】上記強度の弱い部分をハーフカットを施
して形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれ
かに記載の二次電池の安全装置。
【請求項８】上記端子キャップと第２の金属箔の間
に、内側を開口した導電性の板体を、その周縁を挟んで
配設したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに
記載の二次電池の安全装置。
【請求項９】通電経路にＰＴＣ素子を介在させたこと
を特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の二次電
池の安全装置。
【請求項１０】上記第２の金属箔の下に、周囲の温度
変化によって変形して第２の金属箔を上方に押圧するバ
イメタルを設けたことを特徴とする請求項１から８のい
ずれかに記載の二次電池の安全装置。
【請求項１１】上記バイメタルが下向き凸の皿状に成
形され、その底部が貫通しており、その貫通穴の位置に
上記第１の金属箔と第２の金属箔との接合部が位置して
いることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池の安
全装置。
【請求項１２】上記第２の金属箔を下向き凸の皿状に
成形していることを特徴とする請求項１から１１のいず
れかに記載の二次電池の安全装置。
【請求項１３】上記端子キャップとケースのいずれか
一方又は両方に絶縁体を介在させて導電性の部品を装着
し、それを安全装置の単位としたことを特徴とする請求
項１から１２のいずれかに記載の二次電池の安全装置。