JPH1154007A - 電流遮断装置及びこれを用いた電池 - Google Patents

電流遮断装置及びこれを用いた電池

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JPH1154007A
JPH1154007A JP9223001A JP22300197A JPH1154007A JP H1154007 A JPH1154007 A JP H1154007A JP 9223001 A JP9223001 A JP 9223001A JP 22300197 A JP22300197 A JP 22300197A JP H1154007 A JPH1154007 A JP H1154007A
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JP
Japan
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fuse wire
fuse
current interrupting
interrupting device
melting point
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Application number
JP9223001A
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English (en)
Inventor
Yutaka Fukuda
豊 福田
Keiichi Tanaka
啓一 田中
Takehiro Hosokawa
武広 細川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 300℃以下の融点を有するヒュー
ズワイヤを用いた電流遮断装置であって、ヒューズワイ
ヤの両端が固定されており、そのヒューズワイヤには該
ヒューズワイヤの融点より低い温度で収縮する収縮テー
プが貼り付けられている電流遮断装置。 電流遮断装
置が2枚の絶縁フィルムの間に挟み込まれて一体化され
た。 ヒューズワイヤは板状で真中部がくびれた形を
している。ヒューズワイヤの両端には金属箔が接続さ
れており、そのもう一方の端部は絶縁外部に出ている。
これらいずれかに記載の電流遮断装置を組み込んだ
二次電池。 【効果】 過昇温度時の電流を確実に遮断できて、二次
電池等の小型電気・電子機器を薄型にでき、省スペース
化に有効である電流遮断装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池等の小型
電気・電子機器の安全装置等に用いられる電流遮断装置
に関し、特に省スペース化に有効である電流遮断装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、二次電池等の作動時での過昇温度
時の電流を遮断する方法として種々の平型又は丸型温度
ヒューズが広く用いられている。例えば、特開平9−1
7302号公報には、電気・電子機器の絶縁板に設けた
両極間に鉛、錫、インジュム等の低融点金属合金を丸形
又は平型のワイヤに成形した低融点金属体を接続し、こ
れらを覆う絶縁外包体を設けた温度ヒューズにおいて、
(イ)低融点金属体に重りなどを付けておき剪断力の作用
下で強制的に通電を遮断するか、 (ロ)切り込みを設けた
合成樹脂フィルムの切り込み部を縫って低融点金属体を
組み込み、作動温度下での該シートの熱膨張による剪断
力の作用で強制的に通電を遮断する方法が従来例として
開示されている。
【0003】更に、 (ハ)該外包体と低融点金属体の接続
部との間に圧縮された弾性体(シリコーンゴム等の発泡
体)又は低融点金属の融点より低い温度で発泡する未発
泡体を介在させた電流遮断装置が記載されている。この
場合、圧縮弾性体では低融点金属の溶融時に電極間に残
った低融点金属と電極端部との間に入り込み、通電を遮
断するし、或いは未発泡体では低融点金属の溶融直前に
発泡して低融点金属体に押圧力を働かせて電極間に残っ
た低融点金属と電極端部との間に入り込み、通電を遮断
するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来、二
次電池等に組み込んだ温度ヒューズを切断するには、何
れにしてもヒューズの周りに、或る程度のスペースが必
要になり、少なくとも1mm近くの厚さは必要とされて
いる。しかしながら、最近では省スペース化が重要な課
題となっており、それ以上に薄いタイプのものが要求さ
れている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課
題、即ちヒューズワイヤを組み込んだ小型電気・電子機
器の薄肉化を実現するために、ヒューズの周りに或る程
度のスペースを取らなくても良い方法を検討した結果、
収縮テープを用いれば可能であることを見出し、本発明
を完成するに至った。
【0006】即ち、本発明は: 300℃以下の融点を有するヒューズワイヤを用い
た電流遮断装置であって、ヒューズワイヤの両端が固定
されており、そのヒューズワイヤには該ヒューズワイヤ
の融点より低い温度で収縮する収縮テープが貼り付けら
れている電流遮断装置を提供する。また、 電流遮断装置が2枚の絶縁フィルムの間に挟み込ま
れて一体化された点にも特徴を有する。また、 ヒューズワイヤは板状で真中部がくびれた形をして
いる点にも特徴を有する。また、 ヒューズワイヤの両端には金属箔が接続されてお
り、そのもう一方の端部は絶縁外部に出ている点にも特
徴を有する。 〜のいずれかに記載の電流遮断装置を組み込ん
だ二次電池を提供する。
【0007】以下、本発明を図面に基いて詳細に説明す
る。 (A) 電流遮断装置の構造 図1は、 (イ)本発明のヒューズワイヤーの基本的な形態
を示し、 (ロ)過昇温度時にヒューズの融点以上に加熱し
た場合の状態を示し、 (ハ)収縮テープの両端を固定しな
い場合の同様のヒューズの状態を示す比較・模式図であ
る。図2は、収縮テープの両端を固定しない場合に、本
発明のヒューズワイヤー上に絶縁フィルムで覆った状態
を示す比較・模式図である。図3は、本発明のヒューズ
ワイヤーに、くびれを持たせた本発明の別の態様を示す
模式図である。図4は、本発明のヒューズワイヤーに、
ヒューズ末端を金属箔に接続した本発明の他の態様を示
す模式図である。
【0008】図1〜4において、1は収縮テープ、2は
ヒューズワイヤ、3、3’はヒューズワイヤ片、4は収
縮テープ片、5は絶縁フィルム、6はヒューズワイヤに
設けたくびれ、7はヒューズ末端に接続した金属箔であ
る。収縮テープとしては、常法に従って、架橋剤の配合
・熱架橋して、或いは電離性放射線(電子線等)を照射
して部分架橋した後に、延伸・固定することにより得ら
れたものであり、一定温度に加熱することにより容易に
収縮する機能を有するものを指す。
【0009】絶縁フィルムとしては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエステル、ポリイミド等の熱可塑性
樹脂フィルムを挙げることができる。本発明のヒューズ
ワイヤは、図1− (イ)に示されるように、基本的に、3
00℃以下の融点を有するヒューズワイヤーを用いた電
流遮断装置であって、ヒューズワイヤーの両端が固定さ
れており、そのヒューズワイヤーには該ヒューズワイヤ
ーの融点より低い温度で収縮する収縮テープが貼り付け
られている形態を呈している(クレーム1)。
【0010】図1− (イ)に示された構造を有する本発明
のヒューズワイヤは、二次電池のような電子・電気機器
に挿入された場合に相当する実験において、ヒューズワ
イヤの融点より僅かに収縮温度の低い収縮テープをヒュ
ーズワイヤに貼り付けて加熱すると、先ず収縮テープが
収縮を開始しようとするが、ヒューズに保持されている
ので大きくは収縮しない。しかし、このまま温度が上昇
して、ヒューズの融点に達すると、図1− (ロ)に示すよ
うに、ヒューズは溶融し、それと同時に収縮テープが収
縮するために、ヒューズは切断される。ただし、この時
にヒューズの両端(正確には両端でなくても良いが、収
縮テープを付けている部分を挟んで任意の2点で良く、
勿論、両端の場合に良好な結果がでる)が固定されてい
なければ、図1− (ハ)に示すように、ヒューズは収縮テ
ープと一緒に切断されずに縮んでしまうことがある。
【0011】また、図2に示すように、本発明のヒュー
ズワイヤを絶縁フィルム5で覆った場合でも、両端部が
固定されていれば同様に切断される(クレーム2)。図
3に示されるように、本発明のヒューズワイヤにおい
て、ヒューズの切断したい部分にくびれ6、6’を持た
せると、そのくびれ度合いによって任意の電流でヒュー
ズを切断できると言う「電流によるヒューズ機能」を持
たせることができる(クレーム3)。図4は、本発明の
ヒューズワイヤにおいて、ヒューズ両端を金属箔7に接
続したものであり、該金属箔の片端を絶縁部(絶縁フィ
ルム5)から出すことで、他の部品等への溶接や半田付
けなどを容易に行うことができる(クレーム4)。
【0012】(B) 本発明の電流遮断装置を組み込んだ二
次電池等の小型電気・電子機器について 本発明の電流遮断装置は、構造的に省スペース化に有効
であるので、特に二次電池等の小型電気・電子機器の安
全装置等として組み込んで好適に用いることができる
(クレーム5)。例えば、適用可能な二次電池として
は、袋状封止容器等を用いる密閉形鉛蓄電池、封入袋を
用い非水二次電池(リチウム等のアルカリ電池等)等を
挙げることができる。二次電池に本発明の電流遮断装置
を組み込むには、二次電池の正極シートと正極端子との
間に、或いは負極シートと負極端子との間に、実装する
ことができる。
【0013】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これらは本発明の範囲を制限しない。図5は実施例1に
よる電流遮断装置の構造を説明する模式図である。図6
は実施例2による電流遮断装置の構造を説明する模式図
である。図5〜6において、1は収縮テープ、2はヒュ
ーズワイヤ、5は絶縁フィルム、6、6’はヒューズワ
イヤに設けたくびれ、、9は絶縁板、10はヒューズ末
端に接続した金属箔、11は(放熱用の)空洞部であ
る。絶縁板としては、フェノール樹脂板、ポリイミドシ
ート、ポリエステルシート等の硬質プラスチック板又は
シートが使用できる。
【0014】(実施例1)融点が120℃で0.1mm
厚の平型温度ヒューズを、1mm巾×20mm長に切断
し、その両端5mmづつを接着テープ8でベークライト
絶縁板9上に固定した。ヒューズ中心部10mmには、
1mm巾×10mm長に切断した収縮テープ1を両面接
着テープ(図示されていない)を介して貼付けた。な
お、収縮テープは0.1mm厚×5mm巾×100mm
長の低密度ポリエチレンフィルム(融点110℃)に加
速電圧200kVの電子線を150kGy照射量で照射
した後、150℃の恒温槽中で200mm長になるまで
一軸延伸し、延伸状態のまま恒温槽外に取り出して冷却
・固定することにより得たものである。このようにして
得られた収縮テープ付け温度ヒューズは、図5に示すよ
うな構造を有している。該収縮テープ付け温度ヒューズ
を100℃の恒温槽中に入れ、1℃/分で昇温していっ
たところ、120℃でヒューズは破断した。
【0015】(実施例2)図6− (ロ)に示すように、融
点が120℃で0.1mm厚の平型温度ヒューズを、2
mm巾×20mm長に切断し、更に中心部10mmを1
mm巾にくびれ6、6’を形成させた。図6− (ハ)に示
すように、その平型温度ヒューズの両端3mmづつを
0.1mm厚×2mm巾×30mm長のニッケル金属箔
10に半田付けした。両端に付けられたニッケル箔10
は、図6− (イ)に示した中央部に空洞部11を設けた
0.1mm厚みの樹脂板9上に接着させて、お互いに動
かないように固定した。温度ヒューズの中心部10mm
には、1mm巾10mm長に切断した収縮テープ1を両
面接着テープを介して貼付する。
【0016】更に、図6− (ハ)に示すように、該温度ヒ
ューズを0.1mm厚みの2枚の低密度ポリエチレンフ
ィルム絶縁フィルム5間に挟んで、温度ヒューズのある
樹脂板9の空洞部11を除いて、ヒートシールを行って
温度ヒューズに該絶縁フィルム5を被せた。このように
して得られた収縮テープ付け温度ヒューズを100℃の
恒温槽中に入れ、1℃/分で昇温していったところ、1
20℃でヒューズは破断した。なお、該収縮テープは、
低密度ポリエチレンフィルム(融点110℃)に加速電
圧200kVの電子線を150kGy照射量で照射した
後、150℃の恒温槽中で200mm長になるまで一軸
延伸し、延伸状態のまま恒温槽外に取り出して冷却・固
定することにより得たものである。
【0017】(実施例3)市販の角型リチウムイオン二
次電池の先端を切断し、実施例2で得られた電流遮断装
置をその中に挿入することを試みたところ、0.4mm
程度の厚みなのでなんとかうまく挿入することができ
た。更に、作動試験をするために100℃の恒温槽中に
入れ、1℃/分で昇温していったところ、120℃でヒ
ューズは破断した。
【0018】(比較例1)収縮テープ1を貼りつけない
点を除いて、実施例1と同様にして温度ヒューズを得
た。この温度ヒューズを100℃の恒温槽中に入れ、1
℃/分で昇温していったところ、120℃で温度ヒュー
ズは溶融したが、断線には至らなかった。
【0019】(比較例2)従来法により1mm厚の温度
ヒューズを作成し、実施例3と同様にして薄いリチウム
イオン二次電池に挿入しようと試みたが、厚みがありす
ぎて該二次電池のスペースに入らなかった。
【0020】
【発明の効果】以上の通り、本発明では、電流遮断装置
として、収縮テープが貼り付けられ、且つヒューズワイ
ヤの両端が固定さたヒューズワイヤを用いたので、過昇
温度時の電流を確実に遮断できて、二次電池等の小型電
気・電子機器を薄型にでき、省スペース化に有効である
電流遮断装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)本発明のヒューズワイヤーの基本的な形態
を示し、 (ロ)過昇温度時にヒューズの融点以上に加熱し
た場合の状態を示し、 (ハ)収縮テープの両端を固定しな
い場合の同様のヒューズの状態を示す比較・模式図であ
る。
【図2】収縮テープの両端を固定しない場合に、本発明
のヒューズワイヤー上に絶縁フィルムで覆った状態を示
す比較・模式図である。
【図3】本発明のヒューズワイヤーに、くびれを持たせ
た本発明の別の態様を示す模式図である。
【図4】本発明のヒューズワイヤーに、ヒューズ末端を
金属箔に接続した本発明の他の態様を示す模式図であ
る。
【図5】実施例1による電流遮断装置の構造を説明する
模式図である。
【図6】実施例2による電流遮断装置の構造を説明する
模式図である。図6− (イ)は温度ヒューズを載せるため
の絶縁板の形状を示し、図6− (ロ)は中央部に収縮テー
プを貼り付けた温度ヒューズの形状を示し、図6− (ハ)
は絶縁板に収縮テープ付き温度ヒューズを載せ絶縁フィ
ルムで覆った電流遮断装置を示す。
【符号の説明】
1 収縮テープ 2 ヒューズワイヤ 3、3’ ヒューズワイヤ片 4 収縮テープ片 5 絶縁フィルム 6、6’ ヒューズワイヤに設けたくびれ 7 ヒューズ末端に接続した金属箔 9 絶縁板 10 ヒューズ末端に接続した金属箔 11 空洞部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 300℃以下の融点を有するヒューズワ
    イヤを用いた電流遮断装置であって、ヒューズワイヤの
    両端が固定されており、そのヒューズワイヤには該ヒュ
    ーズワイヤの融点より低い温度で収縮する収縮テープが
    貼り付けられていることを特徴とする電流遮断装置。
  2. 【請求項2】 電流遮断装置が2枚の絶縁フィルムの間
    に挟み込まれて一体化されたことを特徴とする請求項1
    記載の電流遮断装置。
  3. 【請求項3】 ヒューズワイヤは板状で真中部がくびれ
    た形をしていることを特徴とする請求項1記載の電流遮
    断装置。
  4. 【請求項4】 ヒューズワイヤの両端には金属箔が接続
    されており、そのもう一方の端部は絶縁外部に出ている
    ことを特徴とする請求項1記載の電流遮断装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の電流遮
    断装置を組み込んだ二次電池。
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