JPH117931A

JPH117931A - 二次電池

Info

Publication number: JPH117931A
Application number: JP9160880A
Authority: JP
Inventors: Morio Kobayashi; 守夫小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の内部短絡による発煙・発火・爆発の防
止、および過充電，逆充電の防止により電池の安全性を
向上した二次電池の提供。【解決手段】電池ケースの封口部に温度スイッチまたは
圧力スイッチによる端子間をオン・オフする安全装置を
設置し、電池の異常温度上昇時に正負極端子間を短絡さ
せて、バイメタルスイッチに短絡電流を流し、電池の正
負極端子間に接続したツェナーダイオードで電池にかか
る電圧を制限して過充電，逆充電を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車，電動
カート等の移動体機器，ビデオカメラ，パソコン等の携
帯機器，停電時のバックアップ機器、及びセキュリテイ
機器等の製品の電源として使われる二次電池の過充電や
逆充電および内部短絡等の異常発熱，圧力上昇による発
火や爆発を防止し、異常電池を切り離しバイパスして使
用する電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の異常温度となった電池の発電要素
を切り離してバイパスして使う電池の安全保護装置とし
ては、特開平6−290767 号公報に示されている通り、電
池反応部と正又は負の極端子と他の極端子を兼ねる電池
容器とを有する化学電池で、電池の異常反応時に発生す
るガス圧又は反応熱にて駆動する駆動部材により、電極
に接続され絶縁材を介して電池容器を密封している仕切
板と極端子間の導通を遮断し、極端子と電池容器間を短
絡する方法等が知られている。

【０００３】また、過充電保護としては、特開平5−234
614 号公報に示されている通り、正極と負極および電解
液が密封された二次電池において、容器内の空隙部分に
温度スイッチ又は温度ヒューズが電池に対して直列に、
ツェナーダイオードが並列に電気的接続されたもの、お
よび、特開平5−325943 号公報に示されている通り、正
極と負極および電解液が密封された二次電池において、
容器内の空隙部分に２個直列の温度ヒューズが電池の正
極端子に直列に接続され、かつ２個の温度ヒューズの接
続点と電池の負極端子間にツェナーダイオードが接続さ
れたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平6−290767 号公報のように、異常温度となった電極
を外部端子と電気的に遮断し正負極端子間を短絡してバ
イパスする方法には、次のような問題がある。

【０００５】単に電池ケース内の異常温度となった発電
要素を電気回路的に遮断する方法では、外部短絡や過充
電，過放電等の外部に原因がある場合には効果がある
が、異物混入，活物質脱落，デンドライト析出等による
発電要素自身の内部に原因のある短絡に対しては、外部
電気回路と遮断しても効果はない。しかも、外部要因に
ついては電池と外部回路を遮断すれば良いので保護手段
は色々あるが、電池内の短絡については発電要素自身内
の正極と負極間で蓄電されたエネルギーが電池内に放電
されるので、保護する手段がないのが現状である。

【０００６】また、上記特開平5−234614 号公報や特開
平5−325943 号公報のように、電池ケース内が異常温度
になった場合、温度スイッチや温度ヒューズで発電要素
を電気的に遮断しても、発電要素内の内部短絡に対して
は保護機能がないことは明らかである。

【０００７】また、過充電保護回路であるツェナーダイ
オード，温度スイッチについても、電解液が充填された
電池容器内に設置されており電解液による腐食や電池作
用時の電気化学による腐食から防御する必要がある。つ
まり、耐電解液性の材料でツェナーダイオードや温度ス
イッチを密閉しなければならない。

【０００８】しかし、ツェナーダイオードや温度スイッ
チ等の部品は耐電解液の樹脂等で密閉可能であるが、各
電気部品と電極との接続部は密閉が難かしい。しかもツ
ェナーダイオード，温度ヒューズ等の電気素子のリード
線は銅系金属であるのが一般的であり、また正極集電体
は電池の電気化学反応の関係からアルミニウム箔が使わ
れており、銅リード線とアルミニウム箔の溶接が難かし
いことや電解液の中で異種金属を接続すると急速に腐食
断線に至るという問題がある。

【０００９】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、過充電や
逆充電を防止し、複数個直列接続された二次電池の内、
異常温度上昇した電池の正負極端子間を短絡して蓄電エ
ネルギーを電池外に放出し、さらに異常電池のみをバイ
パスし、電池の安全性の向上を図ると共に、使い勝手の
良い二次電池を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、正極，負極およびセパレータを有する電極
群と電解液からなる発電要素を電池ケース内に収納し、
各電極をリード線で封口部材に貫通設置された各極端子
に接続し、前記封口部材で密閉された電解液を有する密
閉容器の外郭部にて、電池の各極端子間に温度スイッチ
または圧力スイッチおよびツェナーダイオードを並列接
続した安全装置を設置した二次電池である。

【００１１】前記安全装置は、通常は正極端子，負極端
子間をオフとし、温度上昇時または圧力上昇時には正負
極端子間をオン状態となるようにしたので、異常温度と
なった電池ケース内部の発電要素の蓄電エネルギーが電
池外で消費されると共に、異常電池のみがバイパスされ
て使用されるものである。

【００１２】また、ツェナーダイオードのツェナー電圧
を電池の充電終止電圧以上に設定することにより電池の
過充電保護ができ、さらに逆充電された場合でもツェナ
ーダイオードの順方向電流により電池に電圧がかからず
保護できるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる二次電池の
一実施例を、リチウムイオン二次電池を例にして図面を
参照しながら説明する。

【００１４】図１は、本発明の二次電池の一実施例を示
す構造縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図
３は図２のＢ−Ｂ断面図である。同図において、１は正
極であり、アルミ箔からなる正極集電体１ａの両面に無
機リチウムインターカレーション材料を正極活物質とす
る正極合剤１ｂ（例えば活物質としてＬｉＭｎ₂Ｏ₄，Ｌ
ｉＣｏＯ₂，ＬｉＮｉＯ₂等、導電剤としてカーボン，結
着剤としてポリフッ化ビニリデンを混合調整したもの）
を保持させたものである。

【００１５】また、２は負極であり、銅箔からなる負極
集電体２ａの両面にリチウムインターカレーションカー
ボン材料を負極活物質とする負極合剤２ｂ（例えば活物
質として黒鉛，結着剤としてポリフッ化ビニリデンを混
合調整したもの）を保持させたものである。３はセパレ
ータであり、微多孔性のポリエチレンフィルム、また
は、ポリプロピレンフィルムからなる。

【００１６】なお、ポリエチレンフィルムは温度が上昇
した時、フィルム自身の溶融によって前記微多孔が閉じ
るシャットダウン開始温度が約１３０℃であり、ポリプ
ロピレンフィルムのシャットダウン開始温度は約１５０
℃である。

【００１７】上記、正極１と負極２はセパレータ３を介
して対向した状態で渦巻き状に捲回され、電極群１５を
形成している。この場合、セパレータ３は正極１，負極
２よりも若干幅広く巻かれており、さらに巻芯部および
巻き終り部において数回セパレータ３単独で巻かれてお
り、正極，負極間及び電極群周囲との絶縁性を持たせて
いる。

【００１８】この電極群１５は電解液（図示せず）に浸
漬されて発電要素となる。上記電解液は、ＬｉＰＦ₆，
ＬｉＢＦ₄，ＬｉＣｌＯ₄，ＬｉＡｓＦ₆等のリチウム塩
を電解質として有機溶媒（プロピレンカーボネート，エ
チレンカーボネート，ジエチルカーボネート，ジメチル
カーボネート等の単独または混合物）に溶解したものが
使われる。

【００１９】１０は電池ケースでステンレス鋼，ニッケ
ルめっき鉄，ニッケルめっき銅やアルミニウムが使わ
れ、上記電極群１５と電解液からなる発電要素を有底円
筒形の容器に収納し、封口部材１１を有する安全装置２
０を被せて、ガスケット１９を介して電池ケース１０の
開口部に加締め蜜封したものである。つまり、電極群１
５と電解液は封口部材１１により密封され、安全装置の
各部品は電解液から完全に隔離されるものである。

【００２０】封口部材１１はステンレス，ニッケルめっ
き鉄，ニッケルめっき銅，アルミニウム等の熱伝導性の
良い金属材料からなる。また、電池ケース１０内の封口
部材１１側および容器底部１０ａには電池内充電部と電
池ケース１０との電気絶縁性を保つために、絶縁板１２
ａ，１２ｂが設置されている。４はアルミニウム材の正
極リードであり、正極１の正極集電体１ａとアルミニウ
ム材の正極端子６に溶接等により接続されている。

【００２１】５はニッケル又は銅材の負極リードであ
り、負極２の負極集電体２ａとニッケル又は銅材の負極
端子７に溶接等により接続されている。１３は絶縁デス
タントであり、電極群１５と封口部材１１間に、正極リ
ード４および負極リード５を取りまとめて収納する空間
を確保すると共に、電極群１５が電池ケース１０内で移
動しないように押さえている。

【００２２】正極端子６，負極端子７は、封口部材１１
に、ガラスまたはプラスチック層を介在させて電気絶縁
をすると共に、密封性を持たせたハーメチックシール８
により貫通固定され、さらにスイッチケース２１を貫通
しスイッチケース外に出た部分が外部との電気接続部と
なる。

【００２３】封口部材１１に設けられた防爆穴１１ａ
は、切り込み等の弱点部を有する金属板や薄膜金属板か
らなる防爆弁９（図３）でシールされており、電池ケー
ス１０内の圧力が異常温度上昇により高圧になった場合
に開裂し、電池ケース１０の爆発を防止する。防爆弁９
の部分に位置するスイッチケース２１の鍔部２１ａにも
ガス抜き穴２１ｂが開けられて、ガスが直接外部の大気
中に放出できるようにしてある。防爆弁の設置場所とし
ては、噴出ガスがスイッチケース２１のスイッチ内蔵密
閉空間の外部に放出される位置ならば、封口部材に限定
されずどこでも良い。

【００２４】防爆弁９の作動圧力としては、実使用時の
電池ケース内の圧力上昇限度と、電池ケース自身および
加締め部が先に破壊しない強度から決定され、１０kg／
cm²〜２０kg／cm² が望ましい。

【００２５】安全装置２０はプラスチック等の絶縁材か
ら成る鍔付き帽子形の端子ケース２１と、その鍔部２１
ａ周辺を前記封口部材１１の周辺部で包み込むように加
締められて一体の密閉空間を形成し、その内部に熱応動
のバイメタル等からなる温度スイッチ２２を内蔵してい
る。

【００２６】正極端子６および負極端子７はスイッチケ
ース２１内の封口部材１１面上でクランク状に曲がって
おり、その水平部には正極端子接点６ａおよび負極端子
接点７ａを有している。この正極端子接点６ａと負極端
子接点７ａ間には温度スイッチ２２がスプリング２４を
介し支持棒２３によりスイッチケース２１の底部にねじ
込まれた後、ナット２５により固定されている。支持棒
２３のねじ込み量を調整することにより温度スイッチ２
２の位置が調整でき、バイメタルの接点の接触圧力を適
正にすることができる。

【００２７】温度スイッチ２２はバイメタル両端に接点
２２ａを有する両接点バイメタルであり、通常温度では
上側に湾曲して正極端子接点６ａと負極端子接点７ａか
ら離れオフ状態となり、温度スイッチ２２が設定温度以
上に上昇すると下側に急激に反転湾曲して正極端子接点
６ａと負極端子接点７ａに温度スイッチの接点２２ａが
接触しオン状態になる。つまり、発電要素が温度上昇に
より異常温度になると正極端子と負極端子間が温度スイ
ッチにより短絡するものである。

【００２８】スプリング２４は、温度スイッチ２２を支
持棒２３の端部に押えるのと、温度スイッチ２２が反転
動作する時のバイメタル板の振動を吸収して接点のチャ
タリングを防止する。

【００２９】２６はツェナーダイオードであり、スイッ
チケース２１内でツェナーダイオード２６のカソード端
子２６ａが正極端子６に、アノード端子２６ｂが負極端
子７に溶接等により接続されている。ツェナーダイオー
ド２６はカソード端子に正の電圧を印加し、徐々に電圧
を上げてツェナー電圧に達すると、この電圧を保ったま
まカソードからアノードに逆電流を流す。逆にアノード
端子に正の電圧を印加すると、一般のダイオードと同じ
ように約０.５Ｖの順方向電圧降下でもってアノードか
らカソードに向かって順電流を流す。

【００３０】図４は安全装置２０の他の実施例を示す断
面図である。同図においては、温度スイッチの代わりに
駆動源が圧力の圧力スイッチが採用されており、他の構
成は図１から図３の一実施例と同じものである。

【００３１】２７はベローズやダイヤフラム等の圧力に
より伸縮する圧力可動体であり、封口部材１１の開口穴
１１ｂを塞ぐように半田付けや溶接等によりスイッチケ
ース２１側に取り付けられている。

【００３２】２８はスイッチ片であり両端に接点２８ａ
を有し、正極端子６と負極端子７の各接点６ａ，７ａに
対向している。スイッチ片２８は絶縁材の押棒２９と制
動バネ３０に挟まれて圧力可動体２７とスイッチケース
２１の底部間に移動可能に設置されている。スイッチ片
２８の接点２８ａは、通常の低圧時は圧力可動体２７の
膨張力よりも制動バネ３０の力が大きく、正極端子接点
６ａ，負極端子接点７ａから離れた位置にあり、設定圧
力以上に上昇すると圧力可動体２７の膨張力が制動バネ
３０の力に勝ち、スイッチ片２８を押し上げ接点２８ａ
は正極端子接点６ａ，負極端子接点７ａに押し付けられ
両極端子間を短絡する。つまり、前記一実施例では直接
温度上昇により正極端子と負極端子間が短絡したが、こ
の実施例では温度上昇により二次的に電池内の圧力が上
昇または電解液の分解ガス発生による圧力上昇により、
正極端子と負極端子間が短絡するものである。

【００３３】図５は本発明の二次電池を複数個直列接続
して使用する場合の電気回路ブロック図である。同図で
はｎ個の単電池（４０ａ〜４０ｎ）を直列接続した組電
池４１を示し、組電池４１の出力端子ＸＹはヒューズ４
２，メインスイッチ４３を介して制御回路４４，負荷４
５と接続されている。

【００３４】４６は組電池４１に流れる電流を検出する
電流センサであり、また、４７は組電池の温度を検出す
る温度センサで、それぞれ制御回路４４に入力される。
４８は電流センサ４６または温度センサ４７が異常電流
や異常温度を感知した場合に制御回路４４から出される
出力信号であり、メインスイッチ４３を切る働きをす
る。この回路で単電池の電圧をＥ（Ｖ）とすると、組電
池の出力端子Ｘ−Ｙ間の電圧はｎ×Ｅ（Ｖ）となる。

【００３５】ａは発電要素の正極に接続された正極端子
６、ｂは発電要素の負極に接続された負極端子７を表し
ている。通常は端子ａｂはオフ状態であり、温度上昇又
は圧力上昇により電池が異常となるとオン状態に切り替
わる。ＺＤは各単電池の正負極端子間に接続されたツェ
ナーダイオード２６を表している。

【００３６】次に、本発明による二次電池の組み立て方
法について説明する。先ず、正極１および負極２にそれ
ぞれ正極リード４，負極リード５をスポット溶接または
超音波溶接により取り付けておく。このとき、電池容量
の大きさにより取り付けるリードの数は増減される。

【００３７】上記正極１，負極２をセパレータ３を介し
て捲回し、巻き終り部はテープ等で止めて電極群１５を
作る。有底円筒形容器の底部１０ａ側から絶縁板１２
ｂ，電極群１５，絶縁デスタント１３の順に入れ、正極
リード４，負極リード５をそれぞれ束ねて纏めておく。

【００３８】一方、安全装置２０はスイッチケース２１
内にツェナーダイオード２６および温度スイッチ機構ま
たは圧力スイッチ機構を組み込み、封口部材１１で蓋を
して密閉一体構造としておく。次に、絶縁板１２ａを安
全装置２０の封口部材１１側に重ね合わせ、正極リード
４，負極リード５を封口部材１１の正極端子６，負極端
子７に溶接する。次に電池ケース１０の開口部付近にネ
ッキング成形してから電解液を注入し、安全装置２０を
ガスケット１９を介して加締めにより密封して完成す
る。このように、安全装置２０を備えた二次電池を従来
の組立工程と変わりなく組み立てられるので作業性が良
い。

【００３９】次に、本発明による二次電池の作用につい
て説明する。電池は充電回路の故障により充電終止電圧
以上に過充電されると、リチウムインターカレーション
としての電池反応以外の電解液を分解する化学反応を起
こし、電池を劣化させると共に電池の圧力を上昇させ
る。さらに、過充電が進んだり急速充電されると、負極
にデントライト反応によりリチウム金属が析出し、セパ
レータ３を突き破り、正・負極間短絡を起こし、短絡電
流が流れて異常温度になる。

【００４０】また、放電回路の故障により放電終止電圧
以下に過放電されたり、長期放置状態での自己放電によ
る過放電，複数個の電池を直列使用する場合での容量不
足電池の強制的な過放電が起こると、負極集電体の銅が
電解液に溶解し電池性能を劣化させる。さらに、過放電
が進み正負電極の電位が逆転する転極が起こったり、間
違って逆充電された場合には、電解液が分解しガスが発
生したり、電池が異常発熱する。また、通常の電池の使
用温度範囲を超えた高温での使用や、誤使用による外部
短絡、何らかの原因による電池内の内部短絡によって
も、電池は発熱し異常温度となる。

【００４１】二次電池の温度が上昇すると、正極１，負
極２間にあるセパレータ３のフィルムが１３０℃〜１５
０℃で溶融し、フィルムの微多孔が閉じて、正負電極間
のリチウムイオンの移動を停止させるシャットダウン効
果により電流を遮断する働きがある。しかしながら、セ
パレータの材料であるポリエチレンフィルムやポリプロ
ピレンフィルムは、更なる温度上昇により溶融収縮し、
正負電極間の絶縁性が確保出来ずに、電極間短絡に至っ
てしまう場合がある。

【００４２】電池内温度が１５０℃を超えると、電極に
使われている正極活物質が熱暴走を起こし、発煙・発火
・爆発に至る危険な温度領域となる。つまり、正極活物
質であるＬｉＭｎ₂Ｏ₄，ＬｉＣｏＯ₂，ＬｉＮｉＯ₂等の
結晶格子からの酸素脱離反応により、急激な発熱を伴い
熱暴走状態になる。酸素脱離開始温度は活物質の種類や
各元素の構成比，充電状態により異なるが１５０℃〜４
００℃の範囲にある。

【００４３】ここで、電池が何らかの原因により異常温
度上昇し、電池内の電解液が分解してガス発生、およ
び、電解液と正極，負極の活物質が化学反応を起こして
ガス発生し、電池ケース内の圧力が上昇した場合を考え
てみる。

【００４４】電池の異常温度上昇は熱伝導の良い封口部
材１１を通して、安全装置２０の温度スイッチ２２の温
度を上昇させ、バイメタルを反転して正極端子６と負極
端子７が発電要素を接続したまま短絡される。または、
電池の異常温度により電解液がガス化して電池ケース１
０内の圧力が上昇すると、圧力可動体２７が膨張し、ス
イッチ片２８を押し上げて正極端子６と負極端子７が、
発電要素を接続したまま短絡される。

【００４５】つまり、図５の異常単電池のａ−ｂ間が短
絡される。従って、異常単電池の電極間が短絡されると
共に、異常単電池が切り離されてバイパスされた直列回
路が形成され、出力電圧は（ｎ−１）×Ｅ（Ｖ）で運転
を継続する。この時、内部短絡が原因で電池が温度上昇
した場合、密封された発電要素の蓄電エネルギーを電池
内部の正極・負極間に放電すると同時に温度スイッチま
たは圧力スイッチを通して電池ケース１０外にも放電す
るので、電池内の温度上昇が抑えられる効果がある。つ
まり、本来の内部短絡の場合は蓄電エネルギーが電池内
で供給と消費を完結していたが、本案によれば蓄電エネ
ルギーの消費の一部が電池外で行われるので、電池内の
温度上昇が軽減され、最悪の爆発に至る危険温度状態に
なる可能性を低減できるものである。

【００４６】充電エネルギーを放電すると爆発に対して
安全であることは、充電量を変えた電池でのバーナー燃
焼試験の結果でも確認されている。つまり、電池を加熱
した場合、充電量が少ない電池は全く爆発が生じなかっ
たが、充電量を増していくと爆発が発生し、爆発力は充
電量が大きいほど大きく、また爆発発生温度も低くなっ
た。

【００４７】また、外部短絡が原因で電池が温度上昇し
た場合は、制御回路の電流センサ４６や温度センサ４７
の感知により、出力信号４８が発せられてメインスイッ
チ４３がオフし、組電池４１および負荷４５を保護す
る。

【００４８】さらに、制御回路４４が故障し過電流が流
れた場合には、ヒューズ４２が溶断し二重に保護する。
さらに電池内の圧力が上昇して１０kg／cm² 〜２０kg／
cm²になると、防爆弁９が開裂しガスを電池ケース外に
放出して、電池の爆発力を軽減する。この時、高温ガス
は温度スイッチまたは圧力スイッチのある密閉空間外の
ガス抜き穴２１ｂから放出されるので、スイッチを腐食
させたり、電解液の高温ガスに着火したりすることがな
い。

【００４９】温度スイッチ２２の作動温度としては電池
の実用温度を阻害しない範囲と、電池の劣化が加速され
る温度以上およびセパレータの溶融温度以下との関係か
ら８０℃〜１３０℃が、また、復帰温度は−２０℃以下
が望ましい。こうすることにより、１度作動すると実用
温度範囲では強制的に冷却しない限り非復帰となり、安
全性が向上する。

【００５０】また、外部短絡時の温度スイッチ２２の作
動温度は制御回路４４による作動より高く設定する必要
がある。つまり、外部短絡時の異常温度上昇により制御
回路４４より温度スイッチ２２が先に作動した場合は、
正負極端子間が短絡するので電力が負荷に供給されない
ので負荷は保護される。しかし電池自身は蓄電エネルギ
ーを放電し尽くすまで外部短絡状態が継続されたのと同
じであり、電池自身の温度上昇は元のまま継続されるか
らである。

【００５１】一方、圧力スイッチの作動値は防爆弁の作
動値より低く設定され、電池内圧が３kg／cm² 以上で圧
力スイッチを先に作動させ、電池内の蓄電エネルギーを
減少させて、電池内の温度上昇および圧力上昇を減少さ
せる効果を発揮させた後に、１０kg／cm²〜２０kg／cm²
での防爆弁の破裂を安全に導くことが望ましい。

【００５２】次に、充電回路が故障して単電池の電極間
電圧が例えば充電終止電圧の４.２Ｖになっても充電が
止まらない場合を考えてみる。ツェナーダイオード２６
のツェナー電圧を充電終止電圧以上で、これよりも僅か
に高い４.３Ｖに設定しておけば、単電池電圧が４.３
Ｖまで過充電されると、ツェナーダイオードはツェナ
ー電圧の４.３Ｖを保持したまま電流を流し、単電池へ
の４.３Ｖ以上の充電を防止できる。

【００５３】一般的にリチウムイオン二次電池の場合、
充電終止電圧以上に過充電されると電池の異常温度上昇
やガス発生による圧力上昇が生じ、５Ｖ以上となると発
火・爆発等の危険状態になる。

【００５４】また過放電により電極の電位が反転する転
極が生じたり、間違って逆電圧充電された場合を考えて
みる。この場合ツェナーダイオード２６にはアノードか
らカソードに向かって、つまり順方向に電圧がかかるの
で０.５Ｖの順電圧降下の電圧を保持したまま電流が流
れる。従って、単電池への逆電圧は０.５Ｖに制限さ
れ、電池が逆電圧による異常温度上昇，圧力上昇の危険
状態になるのを防止できる。

【００５５】

【発明の効果】本発明では、各電極端子間を短絡できる
熱応動の温度スイッチまたは圧力駆動による圧力スイッ
チおよびツェナーダイオードを正負極端子間に並列接続
した安全装置により電池ケースの開口部を密封したもの
で、前記安全装置は、通常は正負極端子間がオープン状
態となり、電池の温度上昇時および圧力上昇時は正負極
端子間が温度スイッチおよび圧力スイッチを通して導通
状態となるようにした。したがって、複数個の単電池が
直列接続されて使用される組電池の場合、ある単電池が
異常温度上昇すると異常電池の正負極端子間が短絡され
てバイパスし、残りの正常電池は継続使用できるので使
い勝手が良い。

【００５６】また、内部短絡による異常温度上昇にも発
電要素の蓄電エネルギーが安全装置のスイッチを通して
短絡し、電池ケース外にエネルギー放出が行われるので
電池内の異常温度上昇が抑えられ、安全性が向上する。

【００５７】また、安全装置の受熱板となる封口部材は
熱伝導の良い一枚の金属板であるので、電池内部の熱変
化に対して熱応答性が良く、電池ケース封口部の密閉信
頼性が高い。

【００５８】さらに、安全装置内のスイッチによる接点
切り換え回路がスイッチケース２１と封口部材１１でイ
ンクローズされており、かつ、防爆弁がバイメタルスイ
ッチのある密閉空間外にあるので、ゴミやガス等が入る
恐れがなく接点の接触不良が少なく、接点のアークによ
り噴出した可燃性電解液の高温ガスに着火の恐れもな
い。

【００５９】また安全装置に内蔵されたツェナーダイオ
ードの電圧電流特性により、単電池の過充電や逆充電を
防止できる二次電池の安全装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二次電池の一実施例を示す構造断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明の二次電池の他の実施例を示す構造断面
図である。

【図５】本発明の二次電池を直列接続して使用した電気
回路ブロック図である。

【符号の説明】

１…正極、１ａ…正極集電体、１ｂ…正極合剤、２…負
極、２ａ…負極集電体、２ｂ…負極合剤、３…セパレー
タ、４…正極リード、５…負極リード、６…正極端子、
６ａ…正極端子の接点、７…負極端子、７ａ…負極端子
の接点、８…ハーメチクシール、９…防爆弁、１０…電
池ケース、１０ａ…容器底部、１１…封口部材、１１ａ
…防爆穴、１１ｂ…開口穴、１２ａ，１２ｂ…絶縁板、
１３…絶縁デスタント、１５…電極群、１９…ガスケッ
ト、２０…安全装置、２１…スイッチケース、２１ａ…
鍔部、２１ｂ…ガス抜き穴、２２…温度スイッチ、２２
ａ…温度スイッチの接点、２３…支持棒、２４…スプリ
ング、２５…ナット、２６…ツェナーダイオード、２６
ａ…カソード端子、２６ｂ…アノード端子、２７…圧力
可動体、２８…スイッチ片、２８ａ…スイッチ片の接
点、２９…押棒、３０…制動バネ、４０ａ，４０ｂ，４
０ｎ…単電池、４１…組電池、４２…ヒューズ、４３…
メインスイッチ、４４…制御回路、４５…負荷、４６…
電流センサ、４７…温度センサ、４８…出力信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池の温度が８０℃以上または電池内圧が
３kg／cm² 以上で電池の正極端子，負極端子間を短絡さ
せるスイッチを設けると共に電池内圧が１０kg／cm² 〜
２０kg／cm² で開放する防爆弁をスイッチケース外に設
けたことを特徴とする二次電池。
【請求項２】正極，負極および電解液を有する電池と、
電池の温度上昇または圧力上昇によりオンするスイッチ
と、電池の充電終止電圧以上に設定したツェナー電圧を
有するツェナーダイオードとを電解液を有する密閉容器
の外郭部にて電気的に並列接続したことを特徴とする二
次電池。