JPH11354100A - 電 池 - Google Patents

電 池

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JPH11354100A
JPH11354100A JP10173881A JP17388198A JPH11354100A JP H11354100 A JPH11354100 A JP H11354100A JP 10173881 A JP10173881 A JP 10173881A JP 17388198 A JP17388198 A JP 17388198A JP H11354100 A JPH11354100 A JP H11354100A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
shape memory
hole
memory element
conductive ball
Prior art date
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Pending
Application number
JP10173881A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsumune Kataoka
光宗 片岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
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Publication of JPH11354100A publication Critical patent/JPH11354100A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電流が通過する場合を含み、内部で異常な
温度上昇が生じた場合には、電流を遮断して発熱の原因
を除去するとともに、内部の圧力が異常に上昇した場合
には、温度上昇の有無にかかわらず、破裂やこれに伴う
内部充填材の飛散を未然に防ぐ保護機構を具備した電池
を提供すること。 【解決手段】 貫通した孔を有する板状で、Ti−Ni
系合金からなる形状記憶素子1と、孔よりも大きい直径
をもち、孔を塞ぐように位置する導電性ボール3と、導
電性ボール3を形状記憶素子1に向けて常に押し付けて
いる板状のバイアスばね2を具備し、過電流の通過によ
る内部の異常な温度上昇、または内部圧力の上昇による
破裂を防止する保護機構を有する電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池に関し、とく
に過電流等による内部の異常な温度上昇を絶ち、内部の
圧力上昇による破裂等を回避する機能を有する電池に関
する。
【0002】
【従来の技術】電池には、過電流、あるいは他の原因に
よって内部温度が異常に上昇した場合、あるいは、内部
圧力が上昇した場合に備えた保護機構が、従来から備え
られている。
【0003】図2は、従来の電池の構造の説明図であ
る。図2において、内部温度の上昇や、内部圧力上昇等
の異常事態に対処する保護機構は、PTC素子からなる
過電流保護素子5、防爆弁6、排気孔8からなってい
る。常温においては、防爆弁6および排気孔8は閉じた
状態なっている。
【0004】電池内部の正極物質中に、微量の炭酸塩を
あらかじめ混在させておき、電池内部が一定以上の温度
に上昇する異常に対して、二酸化炭素からなる分解ガス
が発生するようになっている。つまり、外部回路の短絡
等による電池の異常発熱や、一定以上の過電流に対して
は、分解ガス発生によって内部圧力を上昇させ、防爆弁
6、排気孔8を開き、分解ガスを排出して、電池の破裂
と、これに伴う内部充填材の飛散を防ぐようにされてい
る。外部回路の短絡等による電池の異常発熱や、一定以
上の過電流に対しては、このほかに、過電流保護素子の
抵抗率が上昇し、電流を遮断する構造となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電池に
おいては、防爆弁6および過電流保護素子5からなる保
護機構の部品点数が多く、かつ、それぞれの接合の信頼
性が高くないところに問題があった。
【0006】また、過電流保護素子5は、樹脂と炭素粉
末からなり、樹脂の融点を動作温度とする。しかし、樹
脂の融点を動作温度とすること自体が原因で、動作温度
の誤差を小さくして機能させることが実質的に困難であ
った。そのため、それぞれの種類の電池に対応して、あ
るいは使用環境に対応して必要にして十分な保護的機能
を設定することができないのが実状であった。
【0007】従来の電池においては、さらに、内部圧力
の上昇は内部温度上昇に伴って起きることのみを想定し
て防爆弁6が設けられており、このため、通常の温度で
内部圧力が上昇する異常には、防爆弁6は動作しないよ
うな構造となっていた。
【0008】本発明の目的は、過電流が通過する場合を
含み、内部で異常な温度上昇が生じた場合には、電流を
遮断して発熱の原因を除去し、内部の圧力が異常に上昇
した場合には、温度上昇の有無にかかわらず、破裂やこ
れに伴う内部充填材の飛散を未然に防ぐ保護機構を具備
した電池を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、貫通した孔を
有する板状で、Ti−Ni系合金からなる形状記憶素子
と、孔よりも大きい直径をもち、孔を塞ぐように位置す
る導電性ボールと、その導電性ボールを形状記憶素子に
向けて常に押し付けている板状のバイアスばねを具備
し、過電流の通過による内部の異常な温度上昇、また
は、内部圧力の上昇による破裂を防止する保護機構を有
する電池である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【0011】図1は、本発明による電池の保護機構の動
作の説明図である。図1(a)は正常動作していると
き、図1(b)は温度が異常に上昇したとき、および図
1(c)は内部圧力が異常に上昇したときに、保護機構
がそれぞれ動作している状態の説明図である。
【0012】図1において、電池の保護機構部には、板
状の形状記憶素子1、導電性ボール3、およびバイアス
ばね2が組合せて用いられている。形状記憶素子1とバ
イアスばね2の間に導電性ボール3が配置され、導電性
ボール3は、バイアスばね2によって形状記憶素子1側
に常に押さえられている。形状記憶素子1には、100
℃で相変態し、その温度を通過して変化することによっ
て形状回復するTi−Ni系形状記憶合金が用いられて
いる。
【0013】板状の形状記憶素子1には導電性ボール3
よりも小さい直径で、貫通した孔が設けられ、導電性ボ
ール3は、この孔に位置している。導電性ボール3は、
バイアスばね2によって常に押さえられているため、通
常は、形状記憶素子1の孔は導電性ボール3によって塞
がれ、気密が保たれている。
【0014】通常、正極リード9は、導電性ボール3に
接触しており、さらにバイアスばね2に順次通じてい
る。図1に示す電池では、バイアスばね2が、そのまま
正極端子となっている。バイアスばね2には、排気孔8
が設けられている。
【0015】電池が正常に機能している場合には、導電
性ボール3は、バイアスばね2によって、正極リード9
に押し付けられ、バイアスばね2は、導電性ボール3を
介して正極リード9と導通が保たれている[図1
(a)]。
【0016】しかし、過電流発生等の異常を原因とする
電池の内部発熱によって、形状記憶素子が100℃以上
の温度に上昇すると、電流が遮断される[図1
(b)]。すなわち、形状記憶素子1では、相変態によ
る形状回復が生じ、導電性ボール3を介してバイアスば
ね2を押し上げ、導電性ボール3は正極リード9から離
れ導通が遮断され、この時点で過電流がなくなる。この
現象は、内部圧力変化の有無に依存しない。ちなみに、
Ti−Ni系合金は、80−100μΩ・cmの比抵抗
を有することから、電流値に応じてその断面積を選び、
過電流保護の設計をすることができる。
【0017】電池が、外部から加熱されて形状記憶素子
1が100℃以上の温度に上昇した場合でも、形状記憶
素子1が形状回復により、導電性ボール3を押し上げる
[図1(b)]。その結果、内部の圧力上昇が予め防止
されることになる。
【0018】また、電池の内部圧力が上昇した場合に
は、形状記憶素子1の孔を塞ぎ、いわゆる防爆弁の機能
をなしている導電性ボール3が、温度上昇の有無にかか
わらず、内部圧力によって押し上げられる。そして、分
解ガスは、バイアスばね2に設けられた排気孔8をとお
して排出される。その結果、電池の破裂や内部充填材の
飛散等が防止される。
【0019】導電性ボール3は、形状記憶素子1に形成
された孔を塞ぎ、前述のように、いわゆる防爆弁の機能
を果たせばよい。したがって、導電性ボール3は、その
機能を果たす限りにおいて、形状が球形である必然性は
ない。形状記憶素子に形成された孔の形状と導電性ボー
ルの断面の形状が一致し、その孔を気密に塞ぎ、必要に
応じてその気密を解放することができれば、導電性ボー
ルは、たとえば円錐形や角錐形でもよい。また、導電性
ボール3は、その機能から、バイアスばね2に接合して
一体としてもよい。
【0020】形状記憶素子1と、バイアスばね2のばね
力を適切に組み合わせることによって、異常な温度上昇
はもとより、温度変化とは独立した内部圧力の異常な上
昇に対して、破裂等を回避するに有効である。
【0021】本発明による電池は、形状記憶素子1、導
電性ボール3、およびバイアスばね2の、少ない部品数
で単純な構成をなし、組成を制御し、相変態温度を任意
に設定可能で、かつ信頼性の高い形状変化の動作を実現
する。本発明により、それぞれの種類の電池に対応し
て、あるいは使用環境に対応して適切な保護的機能を設
定することも可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、過
電流が通過した場合を含み、内部で異常な温度上昇が生
じた場合には、電流を遮断し、内部の圧力が異常に上昇
した場合には、いわゆる防爆弁の機能を動作させて、破
裂やこれに伴う内部充填材の飛散を未然に防ぐ保護機構
を具備した電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電池の保護機構の動作の説明図。
図1(a)は正常動作しているとき、図1(b)は温度
が異常に上昇したとき、および図1(c)は内部圧力が
異常に上昇したときに、保護機構がそれぞれ動作してい
る状態の説明図。
【図2】従来の電池の構造の説明図。
【符号の説明】
1 形状記憶素子 2 バイアスばね 3 電導性ボール 5 過電流保護素子 6 防爆弁 7 ガスケット 8 排気孔 9 正極リード 11 正極端子 12 正極板 13 負極板 14 セパレータ 15 絶縁板 16 ケース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 過電流の通過による異常な温度上昇、お
    よび、内部圧力の異常な上昇の、少なくとも一方の事象
    を防止する保護機構を有する電池において、貫通した孔
    を有する板状の形状記憶素子と、該孔よりも大きい直径
    をもち、前記孔を塞ぐように位置する導電性ボールと、
    該導電性ボールを前記形状記憶素子に向けて常に押し付
    けている板状のバイアスばねから構成される保護機構を
    具備したことを特徴とする電池。
  2. 【請求項2】 前記形状記憶素子は、Ti−Ni系合金
    からなることを特徴とする請求項1記載の電池。
JP10173881A 1998-06-05 1998-06-05 電 池 Pending JPH11354100A (ja)

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