JPH11329403A - 電池の電路遮断部品 - Google Patents

電池の電路遮断部品

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JPH11329403A
JPH11329403A JP10136362A JP13636298A JPH11329403A JP H11329403 A JPH11329403 A JP H11329403A JP 10136362 A JP10136362 A JP 10136362A JP 13636298 A JP13636298 A JP 13636298A JP H11329403 A JPH11329403 A JP H11329403A
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solder
blocking member
leads
sealing material
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JP10136362A
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Tadamitsu Azema
忠満 畦間
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 遮断部材の両端部を両持ち支持して接続する
リードを半田で接続しているが、この半田は周囲の湿度
等が高くなると、電食による腐食が発生しリードと遮断
部材との電気的な導通が悪くなる問題があった。 【解決手段】 本発明の電池の電路遮断部品Tは、第1
と第2のリード9b、9cと遮断部材7が半田10で接
続され、この半田10と第1と第2のリード9b、9c
との接合境界部10aを含む周辺から、半田10の表面
を含んで、半田10と遮断部材7との接合境界面10b
を含む周辺までを封止材11で覆うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池の電路遮断部品
に係わり、電池ケースの内部の圧力が上昇したときに安
全性を確保するために用いられる電池の電路遮断部品に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば電池ケースの内部に有機溶
媒系電解液を注入して密閉したリチウムイオン二次電池
などが、携帯電話機やノートパソコン等の携帯用機器の
電源として広く使用されている。ところが、このような
電池に再充電するときに過充電を行ったり、規定された
電流よりも大きな電流で充電を行ったりすると、電池に
異常が生じて電池内に気体が発生し、電池内の圧力や温
度が上昇して、電池の膨張、さらには電池ケースに亀裂
等が発生し、内部の電解液が外部ににじみ出して、電池
が組み込まれた機器に悪影響を与えることがあった。ま
た、これに至らなくてとも、前述したような異常状態の
ままで、電池の使用を継続すると、電池の膨張が進行
し、電池ケースが破裂したりする危険性があり、異常が
生じた電池は速やかに使用を中止する必要があった。
【0003】そのために、前述したような電池において
は、電池内部の気圧が異常に上昇すると、内部の電流回
路を遮断して、電池内部の気圧の上昇をストップさせ、
電池の爆発等の障害を事前に防止するための図8、9に
示すようなダイヤフラム部22を有する電池の電路遮断
部品Aが提案されている。このような電池の電路遮断部
品Aは、電池ケース(図示せず)の内部を気密に遮蔽す
る電池蓋21が配設され、この電池蓋21の一部にダイ
ヤフラム部22が一体形成されている。このダイヤフラ
ム部22は、電池蓋21の一部を薄肉の円環状に形成し
た連結部22aを有し、この連結部22aが図示下方に
膨出形成されている。また、連結部22aの中央部には
上方に突出形成された凸部22bが形成されている。
【0004】前記ダイヤフラム部22の上方には、セラ
ミックス材料等から成る遮断部材23が配設され、この
遮断部材23の表面には導電性の導電路23aが形成さ
れている。また、遮断部材23は両端部が、ニッケル等
の金属から成る一対のリード24、24に半田付け等で
支持されて取り付けられている。そして、一方のリード
24aは電池内部の発電素子に接続され、他方のリード
24bは電池外部の外部電極に半田25で接続されて、
内部電極と外部電極の間に遮断部材23の導電路23a
を介して電路が形成されている。
【0005】このような従来の電池の電路遮断部品Aを
用いた電池の内部に異常が生じて、電池内部の気体の圧
力が上昇すると、図9に示すようにダイヤフラム部22
に矢印Bの圧力が加わり、ダイヤフラム部22が遮断部
材23側に一気に反転し、凸部22bが遮断部材23の
下面に衝突し、遮断部材23が中央部付近から破断し、
遮断部材23が左右2つ分割され、2つの遮断部材間に
隙間が形成されて導電路23aが切断される。この導電
路23aが切断されることで、電池内部の電路が遮断さ
れ、電池内部に電流が流れなくなり、電池内部の圧力上
昇が停止する。そのために、前述したような電池の電路
遮断部品により、電池の爆発等の障害を事前に防止する
ことができ、電池の安全性を向上させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来提案
されている電池の電路遮断部品は、リチウムイオン二次
電池等の高電圧(例えば4.2V)の電池に多く使われ
れており、このようなリチウムイオン二次電池を、例え
ば周囲が高湿度の劣悪な環境下で使用したりすると、リ
ード24と遮断部材23とを接続している半田25に水
滴等が付着し、この水滴等により半田25に電食(電気
化学的腐食)が発生し、半田25に含まれているスズが
腐食して、リード24と導電路23a間の電気的導通が
阻害される恐れがあった。
【0007】また、前記電食の進行が極端な場合には、
例えば一方のリード24a側に接続されている遮断部材
23の一方の端部23bが電池蓋21上に落下し、電池
蓋21上に例えば水滴等があると、この水滴により電池
蓋21と落下した一方の端部23bの導電路23aとが
導通してショートしたりして、電池が爆発したりする恐
れがあった。本発明は、前述したような従来の課題を解
決して、リード24と遮断部材23の導電路23aとを
接続している半田25が電食しない、安全性の高い電池
の電路遮断部品を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の解決手段として本発明の電池の電路遮断手段
は、発電素子を収納した電池ケースと、この電池ケース
の内部を気密に遮蔽する電池蓋と、この電池蓋の一部に
前記電池ケースの内方に向けて膨出形成したダイヤフラ
ム部と、このダイヤフラム部の上方に配設され、表面に
導電路が形成された遮断部材と、この遮断部材の両端部
を両持ち支持して前記導電路に接続する1と第2のリー
ドとを備え、この第1と第2のリードと前記遮断部材と
の接合境界部を跨ぐと共に、この接合境界部周辺を封止
材で覆うような構成とした。
【0009】また、前記課題を解決するための第2の解
決手段として、前記第1と第2のリードと前記遮断部材
とが半田で接続され、この半田と前記第1と第2のリー
ドとの接合境界部を含む周辺から、外部に露出する半田
の表面を含んで、前記半田と前記遮断部材との接合境界
部を含む周辺までを前記封止材で覆うような構成とし
た。
【0010】また、前記課題を解決するための第3の解
決手段として、前記封止材は柔軟性のある材料から成る
構成とした。
【0011】また、前記課題を解決するための第4の解
決手段として、前記封止材はゴム系の材料から成る構成
とした。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の電池の電路遮断
部品の実施の形態について説明する。図1は本発明の電
池の電路遮断部品の形態の断面正面図、図2は本発明の
電池の電路遮断部品の分解斜視図、図3は本発明の電池
の電路遮断部品のダイヤフラム部の部分拡大断面斜視
図、図4は本発明の電池の電路遮断部品のダイヤフラム
部の部分拡大断面図、図5は本発明の電池の電路遮断部
品のダイヤフラム部の動作を説明する図、図6は本発明
の電池の電路遮断部品の要部拡大断面図、図7は本発明
の電池の電路遮断部品の7−7断面図である。
【0013】本発明の電池の電路遮断部品Tは図2に示
すように、全体形状が略矩形に形成され、端子部2と、
絶縁体3と、ダイヤフラム部Dと安全弁部Zとを有する
電池蓋(負ケース)4と、保持体5、外部電極6、遮断
部材7、リベット8、とから主に構成されている。この
ような構成の電池の電路遮断部品Tは、図1に示すよう
に電池蓋4の周囲の鍔部4jが電池ケースKに溶接等で
取り付けられて、電池ケースKの内部が気密に遮蔽され
るようになっている。端子部2はアルミニウム製で、図
2に示すように略直角に折り曲げられており、その長手
方向の一端部にはリベット8の接続部8dと溶接される
接続片部2aが延設されている。また、平坦部2bには
略円形の開口部2cが複数個形成されている。
【0014】絶縁体3はPP等の樹脂材料から成り、一
端寄りにリベット8を貫挿する円筒部3aと、電池蓋4
のダイヤフラム部Dを図示下方側に膨出し得るようにし
た凹部3bと、この凹部3bの底面に貫通形成された通
気孔3c、3cと、溶接用の孔3dと、電池蓋4の安全
弁部Zに連通させる略長方形の開口3e、3eと位置決
め用の突起部3fとから構成されている。電池蓋4はス
テンレス材のような導電性金属板から成り、図2に示す
ように、外形が略矩形の弁当箱状に形成され、外周部に
略矩形の鍔部4jと、この鍔部4jの内側を絞り加工等
で下方に突出させて平坦状の底板4aが形成されてい
る。
【0015】この底板4aの周囲には、鍔部4jと底板
4aとを連結する突条部4bが形成されている。前記底
板4aの一端寄りにはリベット8を挿通した円筒部3a
を貫通する孔部4cが形成されている。この孔部4cの
図示右隣りには、ダイヤフラム部Dが形成されている。
このダイヤフラム部Dは底板4aの裏面の一部を、外周
部を円環状に凹ませた凹部4kが形成され、この凹部4
kの底面を薄肉にした連結部4dが形成されている。ま
た、この連結部4dの中央部付近には、図示上方の遮断
部材7側に突出する凸部4eが形成されている。
【0016】ダイヤグラム部Dは、中央部の凸部を上方
の遮断部材7から遠ざける方向に連結部4dを図示下方
に椀状に膨出形成している。また、図2に示す電池蓋4
の他端寄りの底板4aには、安全弁部Zが形成されてい
る。この安全弁部Zは、底板4aの一部に、外形が円環
状で図示上方に突出する突出部4fと、この突出部4f
の根元部分に形成されて電池蓋4と突出部4fとを連結
する連結部4gとから成り、この連結部4gは突出部4
fより薄肉に形成され、連結部4gの上方から見た形状
は円環状に形成されている。
【0017】このような安全弁部Zは、突出部4fの突
出方向を、電池の内部を気密に遮蔽する電池蓋4の外部
に突出して、電池に異常が発生して電池内部の圧力が異
常に上昇し、この電池内圧が所定位置以上に上昇する
と、薄肉に形成された連結部4gが破断するようになっ
ている。この連結部4gの破断部分から電池内部の高圧
の気体が外部に排出されて、電池の爆発を事前に防止す
るようになっている。また、電池蓋4の他端側で底板4
aの隅部には突条部4bの一部を内側に突出させた位置
決め用の突起部4hが形成され、突条部4bの上端の外
周側には外方に延出する鍔部4jが形成されて電池蓋4
が構成されている。
【0018】また、保持体5はPPS等の樹脂材料で成
形され、図1に示すように電池蓋4の突条部4b内に嵌
合される大きさになっている。保持体5の一端寄りに
は、リベット8を挿通した円筒部3aを貫通する貫通孔
5aと、この貫通孔5aのまわりの凹部に設けられて、
リベット8を接続するリベット接続部9aと、一対の遮
断部材7を支持する第1、第2リード9b、9cをそれ
ぞれ延出する開口部5b、5bと、外部電極6を保持す
る台座部5cと、外部電極6の接続部6cと接続される
電極接続部9dと、電池蓋4と溶接される固定部9e
と、安全弁部Zに対応した位置に形成された開口5d
と、電池蓋4の位置決め用の突起部4hが嵌合される切
欠き部5eとが設けられている。
【0019】このような保持体5には、リベット接続部
9a、第1、第2リード9b、9c、電極接続部9d、
固定部9e等が、インサート成形等により一体化されて
いる。前記保持体5には電極接続部9dの下面を露出さ
せる孔部5fが形成され、この孔部5fに溶接具を通し
て保持体5の電極接続部9dに当て、上方から溶接具を
外部電極6の接続部6cに当てて挟み込んでスポット溶
接を行って、外部電極6を保持体5に固定すると共に第
2リード9cに電気的に接続させている。
【0020】前記リベット接続部9aと第1リード9b
とは接続され、遮断部材7の導電路7bを介して第1と
第2のリード9b、9cとが接続されて、リベット8と
外部電極6とが電気的に接続されている。一方、固定部
9eは独立しており、他と電気的に接続されていない。
そして、保持体5は、スポット溶接等により固定部9e
が電池蓋4の底板4aに取り付けられている。
【0021】また、外部電極6は鉄板等の金属板にニッ
ケルメッキが施され、外形が略矩形の電極部6aと、こ
の電極部6aの両側縁から下方に折り曲げられた脚部6
b、6bと、保持体5の電極接続部9eと接続される接
続部6cとが設けられている。 そして、外部電極6
は、電池の電路遮断部品Tを電池ケースKに組み込んだ
とき、電池の正極となるものである。前記ダイヤフラム
部Dに配設された遮断部材7は、セラミックス等の脆い
絶縁性材料から成り、図2に示すように略帯状で、遮断
部材7の略中央部が両端部より細幅に形成された破断可
能な細幅部7aを有している。この遮断部材7の上面側
には、銀等の導電性部材を印刷、または金属箔を粘着等
で形成した導電路7bが設けられている。
【0022】前記遮断部材7は両端部の幅広の導電路7
bが、図3に示すように保持体5の第1、第2リード9
b、9cに両持ち支持され、第1、第2リード9b、9
cと遮断部材7とが半田10で接続されている。そし
て、第1、第2リード9b、9c間には導電路7bによ
り電路が形成されている。また、図6、7に示すよう
に、第1、第2リード9b、9cと半田10の接合境界
部10aを含む周辺から、外部に露出する半田10の表
面を含んで、半田10と遮断部材7との接合境界部10
bを含む周辺までを、封止材11で覆うようにしてい
る。
【0023】前記封止材11はゴム系の材料をトルエン
系の溶剤で溶かして液体状にし、この液体状の封止材1
1を前述したように、第1、第2リード9b、9cと半
田10の接合境界部10aを含む周辺から、外部に露出
する半田10の表面を含んで、半田10と遮断部材7と
の接合境界部10bを含む周辺までを塗布する。その
後、塗布した液体状の封止材11を乾燥させて、薄膜の
塗布膜から成る封止材11が形成されるようになってい
る。
【0024】また、封止材11は、前述のような半田1
0を含む半田10の周辺に形成するだけでなく、図6に
示すように半田10のない、遮断部材7の端面7c側の
第1、第2リード9b、9cと遮断部材7との接合境界
部7dを含んで、この接合境界部7d周辺の第1、第2
リード9b、9cと遮断部材7とを、封止材11で覆う
ようにしたものでもよい。前述したような封止材11に
より、外部に露出した半田10の表面が外気から封止す
ることができ、周囲環境が高湿度等の劣悪な環境になっ
たとしても、電食等による半田10の腐食を防止するこ
とができる。
【0025】また、リベット8はアルミ製で、図2に示
すように、先端側をやや細くした円柱部8aと、下端に
設けられた鍔部8bと、鍔部8bの外周に沿って上方に
突設された環状突条部8cと、鍔部8bから横方向に突
設された接続部8dとから成り、この接続部8dには前
記端子部2の接続片部2aが溶着されるようになってい
る。また、絶縁体3、電池蓋4、および保持体5は、リ
ベット8の円柱部8aの先端がカシメられて一体化さ
れ、このカシメ部分が保持体5のリベット接続部9aに
接続されている。従って、外部電極6は遮断部材7の導
電路7b等を経て端子部2と電気的に接続されている。
【0026】前述したような本発明の電池の電路遮断部
品Tを、例えばリチウムイオン2次電池等から成る電池
(図示せず)に用いたもので説明すると、図1に示すよ
うに開放された電池ケースKの上方から、本発明の電池
の電路遮断部品Tを挿入し、電池蓋4の鍔部4jをケー
スの嵌合部全周に亘って溶接等で接続し、電池ケースK
の側面に設けられた電解液注入孔(図示せず)から電解
液を注入した後、当該注入孔溶接等で塞ぐことで、電池
ケースKの内部が密閉される。
【0027】また、本発明の電池の電路遮断部品Tを用
いた電池を充電するときの電流の経路は、外部電極(正
極)6から順次、第2リード9c、遮断部材7の導電路
7b、第1リード9b、リベット8、端子部2を経て、
電池内部の発電素子(図示せず)に導出される。このよ
うな電池(図示せず)に、過充電が行われたり、規定さ
れた電流よりも大きな電流で充電が行われたりすると、
電池内部に異常が発生し電池内部の圧力や温度が異常に
上昇する。
【0028】すると、本発明の電池の電路遮断部品Tに
電池内部の上昇した内圧が伝わり、この上昇した電池内
圧が、絶縁体3の通気孔3c、3cを介してダイヤフラ
ム部Dと、開口3e、3eを介して安全弁部Zとに伝わ
る。そして、電池内圧が所定の圧力に達すると、ダイヤ
フラム部Dは薄肉形成された連結部4dが、図4に示す
ように一気に上方に反転する。この連結部4dの一気の
反転で、上方の遮断部材7の細幅部7aの下面にダイヤ
フラム部Dの凸部4eが衝突し、遮断部材7が細幅部7
aから破断される。この遮断部材7の破断により導電路
7bが切断され、リード9の第1、第2リード9b、9
c間の電路が遮断されると共に、外部電極6と電池内の
発電素子(図示せず)間の電路が遮断され、電池への充
電が停止される。それにより、電池内部の圧力上昇が抑
えられ、電池の破裂等による障害を未然に防止すること
ができる。
【0029】また、もしも前記遮断部材7を破断して電
路を遮断しても、電池内部の電解液の影響等で電池内圧
が更に上昇するような場合には、電池蓋4の安全弁部Z
の薄肉に形成されている連結部4gを破断して、この破
断部分から電池内の高圧力の気体を開口5dを経由し
て、電池の外部に排出することができ、本発明の電池の
電路遮断部品は二重の安全対策がなされている。そし
て、例えば本発明の電池の電路遮断部品Tの動作圧力
は、4〜10気圧の範囲でダイヤフラム4dが一気に反
転して動作し、10〜20気圧の範囲で安全弁部Zの連
結部4gが破断されるように設定されている。
【0030】本発明の電池の電路遮断部品では、第1、
第2リード9b、9cを導電路7bに接続した部分の半
田10の表面、及び接合境界部10a、10b周辺を封
止材11を塗布して覆うようにしたが、この封止材11
を塗布するときに、図6に示すように、封止材11が保
持体5の側壁5gに付着したとしても、封止材11は柔
軟性のあるゴム系の材料から製造されているので、ダイ
ヤフラム部Dの反転で遮断部材7が破断されると、破断
後の遮断部材7が上方に押し上げられて、導電路7bを
確実に切断することができるようになっている。
【0031】また、本発明の電池の電路遮断部品のその
他の実施の形態として、図8に示すように、例えば第
1、第2リード9b、9cと遮断部材7との間にクリー
ム半田12を塗布し、このクリーム半田12を溶融させ
て、第1、第2リード9b、9cと遮断部材7とを接続
させたものでもよい。この場合、半田10が外部に露出
されないので、第1、第2リード9b、9cと遮断部材
7との接合境界部7dを含んで、この接合境界部7d周
辺の第1、第2リード9b、9c、及び遮断部材7を封
止材11で覆うようにしたものでもよい。
【0032】
【発明の効果】本発明の電池の電路遮断部品は、第1と
第2のリードと前記遮断部材との接合境界部を含む共
に、この接合境界部周辺を封止材で覆うようにしたた
め、外部に露出する半田を電食等による腐食を防止する
ことができ、例えば周囲環境が高湿状態の劣悪な環境下
で使われたとしても、電食等による障害が発生しない高
品質の電池の電路遮断部品を提供できる。
【0033】また、第1と第2のリードと前記遮断部材
とが半田で接続され、この半田と前記第1と第2のリー
ドとの接合境界部を含む周辺から、外部に露出する半田
の表面を含んで、前記半田と前記遮断部材との接合境界
部を含む周辺までを前記封止材で覆うようにしたので、
封止材で半田が完全に覆うことができ、電食等による半
田の腐食を防ぐことができる。
【0034】また、前記封止材は柔軟性のある材料から
成るので、封止材を塗布するときに、保持体の側面に封
止材が付着したとしても、ダイヤフラム部の反転で破断
後の遮断部材をスムーズに上方に押し上げることがで
き、導電路を確実に切断して電路を遮断することができ
る。
【0035】また、前記封止材はゴム系の材料から成る
ので、トルエン系の溶剤で容易に液体状にすることがで
き、塗布が容易で、乾燥後は均一で、且つピンホール等
のない高性能の封止材を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池の電路遮断部品の断面正面図であ
る。
【図2】本発明の電池の電路遮断部品の分解斜視図であ
る。
【図3】本発明の電池の電路遮断部品の要部断面斜視図
である。
【図4】本発明の電池の電路遮断部品の要部断面図であ
る。
【図5】本発明の電池の電路遮断部品の動作を説明する
要部断面図である。
【図6】本発明の電池の電路遮断部品の要部断面図であ
る。
【図7】本発明の電池の電路遮断部品の図6に示す7−
7断面図である。
【図8】本発明の電池の電路遮断部品のその他の実施の
形態の要部断面図である。
【図9】従来の電池の電路遮断部品の要部断面図であ
る。
【図10】従来の電池の電路遮断部品の動作を説明する
要部断面図である。
【符号の説明】
T 本発明の電池の電路遮断部品 2 端子部 2a 接続片部 2b 平坦部 2c 開口部 3 絶縁体 3a 円筒部 3b 凹部 3c 通気口 3d 孔 3e 開口 4 電池蓋 4a 底板 4b 突条部 4c 孔部 D ダイヤフラム部 4d 連結部 4e 凸部 Z 安全弁部 4f 突出部 4g 連結部 4h 突起部 4j 鍔部 4k 凹部 5 保持体 5a 貫通孔 5b 開口部 5c 台座部 5d 開口 5e 切り欠き部 5f 孔部 5g 側面 6 外部電極 6a 電極部 6b 脚部 6c 接続部 7 遮断用エレメント 7a 細幅部 7b 導電路 8 リベット 8a 円柱部 8b 鍔部 8c 環状突条部 8d 接続部 9 リード 9a リベット接続部 9b 第1リード 9c 第2リード 9d 電極接続部 9e 固定部 10 半田 11 封止材 12 クリーム半田

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電素子を収納した電池ケースと、この
    電池ケースの内部を気密に遮蔽する電池蓋と、この電池
    蓋の一部に前記電池ケースの内方に向けて膨出形成した
    ダイヤフラム部と、このダイヤフラム部の上方に配設さ
    れ、表面に導電路が形成された遮断部材と、この遮断部
    材の両端部を両持ち支持して前記導電路に接続する1と
    第2のリードとを備え、この第1と第2のリードと前記
    遮断部材との接合境界部を含む共に、この接合境界部周
    辺を封止材で覆うようにしたことを特徴とする電池の電
    路遮断部品。
  2. 【請求項2】 前記第1と第2のリードと前記遮断部材
    とが半田で接続され、この半田と前記第1と第2のリー
    ドとの接合境界部を含む周辺から、外部に露出する半田
    の表面を含んで、前記半田と前記遮断部材との接合境界
    部を含む周辺までを前記封止材で覆うようにしたことを
    特徴とする請求項1記載の電池の電路遮断部品。
  3. 【請求項3】 前記封止材は柔軟性のある材料から成る
    ことを特徴とする請求項1、または2記載の電池の電路
    遮断部品。
  4. 【請求項4】 前記封止材はゴム系の材料から成ること
    を特徴とする請求項3記載の電池の電路遮断部品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017139176A (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 トヨタ自動車株式会社 二次電池

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