JPS63158744A - 高出力電池パツク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高出力電池パックに関し、より詳細には、温
度上昇に伴って比較的狭い温度域で電気抵抗が急増する
性質（ＰＴＣ特性（ｐｏｓｌｔ１ｖｅｔｅｓ＋ｐｅｒａ
ｔｕｒｅ　ｃｏｅｆｆｌｃｌｅｎｔ　）　）を有する抵
抗素子、即ち、ＰＴＣ素子を備えた高出力電池パックに
関する。

〔従来の技術〕

電池を含む回路において、回路の配線の短絡又は回路構
成素子の破壊による短絡等によって、回路に組込まれた
電池から過剰な電流が流れ、電池の急激な消耗および回
路の致命的破壊を招き、特に高出力電池である場合、大
電流が流れて電池自体が発熱して爆発するなどの危険が
ある。したがって、高出力電池などの電池には、保護素
子とし２てＰＴＣ素子が設けられている。このＰＴＣ素
子は、回路が短絡などしたときジュール熱に基づく自己
発熱により抵抗値が増大して過電流を所定の電流以下に
制限し他方その短絡が取除かれたとき回路が復帰するも
のである。

このＰＴＣ特性を有する物質として、種々の物質が開発
されており、例えば、Ｂ　ａ　Ｔ　Ｌ　Ｏａに１価また
は３価の金属酸化物を添加したセラミック系のもの、ポ
リエチレンなどの重合体に導電性物質が分散されたポリ
マー系のものなどがある。

従来、ＰＴＣ素子１は、第３図に示すように、主にＰＴ
Ｃ組成物２と、これを挟持する金属電極板３と、電極板
３に接続されたリード（端子）４とからなる。このＰＴ
Ｃ素子の製造法は、例えば、ＰＴＣ組成物をまず調製し
、このＰＴＣ組成物の成形体をフィルムの上下にニッケ
ル箔の電極を熱圧着して積層体を形成し、この積層体を
所定の寸法に切断し、電極表面にリード板をスポット溶
接、半田付けなどで溶接することを含む。

電子機器、自動カメラなどに組込まれる高出力電池パッ
クは、従来、第４図Ａの回路図に示すように電気的直列
に接続された２個のリチウム電池１０の間にＰＴＣ素子
１が設けられ、第４図Ｂに示すようにＰＴＣ素子のり−
ド４が、各々のリチウム電池の電極１１にスポット溶接
またはレーザー溶接によって接続されている。高出力電
池パックは、第４図Ｂに示す電池１０およびＰＴＣ素子
１がプラスチック製ジャケット１２に直接に収納され、
第６図に示すように組立てられて構成されている。ジャ
ケット１２は、電池およびＰＴＣ素子をぴったりと収納
するように成形されており、第６図に示すようにジャケ
ット本体１３とジャケットのＷＥ１４とからなって収納
後に接着剤で接合されるか、電池などの収納後に第５図
に示すように２分割されたジャケット１２が一体化され
接着剤で接合される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、電池とＰＴＣ素子とがジャケットに密に
接触されていても、その高出力電池パックの輸送中に、
または組込まれた電子機器や電子カメラの使用中に振動
、衝撃および雰囲気の熱などにより、密に接触した間隔
が広がり、また電池とリードとの溶接部で破断やひび発
生が起こる恐れがある。このような現象は、電子機器等
の信頼性を著しく低下させる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記問題点を解決すべく種々の検討した結
果、高出力電池パックのジャケットの内面に絶縁性弾性
支持体を配設すれば、この発明の目的達成に有効である
ことを見出し、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明による高出力電池パックは、高出力
電池と、その電池と電気的に直列接続されたＰＴＣ素子
と、電池およびＰＴＣ素子を収納するジャケットとから
なる電池パックであって、ジャケット内面に電池および
ＰＴＣ素子の絶縁性弾性支持体を設けて電池端子とＰＴ
Ｃ素子端子との間の接続を確保することを特徴とするも
のである。

以下、この発明を、より詳細に説明する。

高出力電池 この発明の高出力電池パックは、高出力電池と、ＰＴＣ
素子と、ジャケットとから主に構成されている。

この発明における電池は、化学的エネルギーを電気エネ
ルギーに変換する直流電圧源であり、−次電池もしくは
二次電池である。そのようなものとして、マンガン乾電
池、水銀電池、アルカリ・マンガン電池、銀電池、塩化
銀電池、空気温電池、リチウム電池、鉛蓄電池、アルカ
リ蓄電池などがある。この発明において好ましい態様に
おける電池は、その電池に回路を保護する素子を備える
ことから、高出力のものである。例えば、自動カメラに
内蔵するリチウム電池などの高出力電池がある。ＰＴＣ
素子を保護素子として備える電池では、この素子が、電
池端子の一方、または両方に第４図に示すように直列に
設けられる。

ＰＴＣ組成物 この発明において用いられるＰＴＣ素子は、通常、２以
上の電極と、その電極と電気的に接合されたＰＴＣ組成
物とからなるものである。このＰＴＣ組成物は、例えば
、ＢａＴｉＯ２に１価または３価の金属酸化物を添加し
たもの、重合体と導電性粒子との混合物などがある。

この発明に於いて用いることのできる重合体として、ポ
リエチレン、ポリエチレンオキシド、を−４−ポリブタ
ジェン、ポリエチレンアクリレート、エチレン−エチル
アクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体
、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリカプ
ロラクタム、フッ素化エチレン−プロピレン共重合体、
塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化エチレン、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリ塩化
ビニル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアル
キレンオキシド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホ
ン、フッ素樹脂、およびこれ等のうちから選ばれた少な
くとも２種のブレンドポリマー等がある。この発明のお
いて、重合体の種類、組成比などは、所望の性能、用途
などに応じて適宜選択することができる。

また、重合体に分散される導電性粒子としては、カーボ
ンブラック、グラファイト、炭素粉、スズ、銀、金、銅
などの導電性物質の粒子、銀や銅メッキされたセラミッ
ク粒子などを用いることができる。ＰＴＣ組成物の調製
に際して、上記の重合体、導電性粒子以外に、必要に応
じて種々の添加剤を混合することができる。そのような
添加剤として、例えば、アンチモン化合物、リン化合物
、塩素化化合物、臭素化化合物などの難燃剤、酸化防止
剤、安定剤、熱伝導性粒子などがある。

この発明においてＰＴＣ組成物は、その原材料、重合体
、導電性粒子、その他添加剤を所定の割合いで配合・混
練して調製される。

ＰＴＣ素子 この発明のＰＴＣ素子は、上述のＰＴＣ組成物と、それ
と接触する２以上の電極とからなる。ここで用いること
のできる電極材料の種類としては、通常の電極として用
いることのできる金属であり、その様なものとして、例
えば、ニッケル、コバルト、アルミニウム、クロム、ス
ズ、銅、銀、鉄（ステンレス鋼などの鉄合金を含む）、
亜鉛、金、鉛、白金などがある。電極の形状、寸法など
はＰＴＣ素子の用途などに応じて適宜選択することが望
ましい。この発明において電極材料として、圧延金属箔
の他、焼鈍処理した金属がよい。ここで焼鈍は、金属を
所定の温度に加熱後、徐冷して行われる。加熱速度、加
熱温度、加熱時間、加熱雰囲気、冷却速度、冷却雰囲気
などの焼鈍条件は、熱処理対象物である金属の材質など
によって適宜選択する。

次いで、この発明においてＰＴＣ組成物と電極とを接合
する方法の一例を説明する。得られたＰＴＣ組成物を、
例えば、フィルム状に成形し金属電極をフィルムの上下
に熱圧着して積層体を形成し、また、導電性接着剤を用
いて電極板とＰＴＣ組成物とを接合して積層体を形成し
、この積層体を所定の寸法に切断し、電極表面にリード
線をスポット溶接、半田付けなどで接続してＰＴＣ素子
を製造することができる。

ジャケット この高出力電池パックにおけるジャケットは、通常の電
気機具の材料として用いられているポリ塩化ビニル、ポ
リオレフィン、ポリカーボネートなどのプラスチックな
どを成形して製造することができる。ジャケットの形状
、寸法、材質などは電池、ＰＴＣ素子、および電池用途
などに応じて適宜変更・選択して決めることが望ましい
。

絶縁性弾性支持体 この発明における特徴の一つは、ジャケット内面に電池
およびＰＴＣ素子の絶縁性弾性支持体が設けられている
ことである。この絶縁性弾性支持体は、電池およびＰＴ
Ｃ素子がジャケット内部で変動および移動することを防
止し、即ち電池およびＰＴＣ素子を固定し、外部からの
衝撃を吸収する機能を果すものである。絶縁性弾性支持
体を設けるジャケットの位置、その寸法、形状などは、
上記の機能を果たすように適宜選択することが好ましい
。

第１図および第２図に高出力電池パックに絶縁性弾性支
持体を設けた態様例を示す。これらの例では、高出力電
池１０およびＰＴＣ素子（図示せず）を内臓するジャケ
ット１２の底部、および蓋の内側に各々絶縁性弾性支持
体８が設けられる。

この発明はこれらの例に限定されず、種々の変形例が可
能である。例えば、絶縁性弾性支持体をジャケットの側
内面に設けて電池本体を固定し、ＰＴＣ素子が設けられ
るジャケットの底部または上部に空洞を設けることがで
き、また、ジャケットの内金面に絶縁性弾性支持体の層
を設けることができる。

絶縁性弾性支持体の材料として、天然ゴム、イソプレン
ゴム、ブタジェンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ク
ロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、
ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピ
レンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリ
ルゴム、エチレン−アクリルゴム、塩素化ポリエチレン
ゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコ
ン系ゴム、およびフッ素系ゴムから選ばれた少なくとも
一種の物質からなるものがある。その絶縁性弾性支持体
には、添加剤として、例えばアンチモン化合物、リン化
合物、塩素化合物および臭素化合物などの難燃剤もしく
は耐燃剤、酸化防止剤、安定剤、粘着付与剤などを加え
ることができる。

〔作　用〕

上記に述べた技術的構成を有するこの発明では、絶縁性
弾性支持体が電池およびＰＴＣ素子を固定し、外部から
の衝撃があった場合でもジャケット内臓の電池とＰＴＣ
素子は変動しない。また、電池およびＰＴＣ素子が変動
しないために電池とＰＴＣ素子との間の電気的機械的接
続が損なわれない。外部からの衝撃があった場合その衝
撃を絶縁性弾性支持体が吸収し、内部の電池およびＰＴ
Ｃ素子を、またその接続を保護する。さらに弾性支持体
が絶縁性を有するためにジャケット内部の短絡の危険性
を低減する。

〔実施例〕

この発明を例を示して具体的に説明する。

実施例１ 第６図に示すような形状のジャケット１３（３０Ｘ１５
Ｘ５０）の蓋内側にシリコンゴム（直径４　Ｘ　１　ａ
ｍ）でコーティングし、次いで架橋硬化した。このジャ
ケットに第４図Ｂに示すようにＰＴＣ素子が接続された
２個のリチウム電池を挿入して蓋を接着した。得られた
高出力電池パックを１．５ｍの高さから電池の長手方向
に１５回落下させ、ついで２０１１ｚの震動を電池の長
手方向から２ｍｍの振幅で１時間振動させて耐振耐衝撃
試験をした。その結果、５０個の電池に対し全て以上が
無かった。

比較例１ 実施例１と同様に高出力電池パックを調製し、耐振耐衝
撃試験をした。その結果、５０個中、３個が電池電極と
ＰＴＣ素子端子との溶接が破断し、ＰＴＣ素子の電極と
端子との溶接に不良が生じた。

〔発明の効果〕

この発明の高出力電池パックによって、次の効果を得る
ことができる。

絶縁性弾性支持体が電池およびＰＴＣ素子を固定し、外
部からの衝撃があった場合でもジャケット内臓の電池と
ＰＴＣ素子は変動させない。従って、電池およびＰＴＣ
索子が変動しないために電池電極とＰＴＣ素子端子との
間、およびＰＴＣ素子電極とその端子との間の電気的機
械的接続が損なわれない。その為に高出力電池パックの
信頼性がより高めることができる。外部からの衝撃があ
った場合その衝撃を絶縁性弾性支持体が吸収し、より内
部の電池およびＰＴＣ素子を、またその接続を保護する
ことができる。さらに弾性支持体が絶縁性を有するため
にジャケット内部の短絡の危険性を低減することができ
る。ジャケット自体が電池などに密に接触させる必要が
ないためにジャケットの製作費用を低くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明による高出力電池パックの実施例を示
す透視斜視図であり、第２図はこの発明による別の実施
例を示す透視斜視図であり、第３図はＰＴＣ素子の斜視
図であり、第４図はＰＴＣ素子が接続した電池と示す説
明図であり、第５図はジャケットの分解斜視図であり、
第６図は高出力電池パックの組立てを示す斜視図である
。 １・・・ＰＴＣ素子、２・・・ＰＴＣ組成物、３・・・
電極、４・・・端子、８・・・絶縁性弾性支持体、１０
・・・電池、１１・・・電池の電極、１２・・・ジャケ
ット、１３・・・ジャケット本体、１４・・・蓋 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高出力電池と、その電池と電気的に直列接続された
   ＰＴＣ素子と、電池およびＰＴＣ素子を収納するジャケ
   ットとからなる電池パックであつて、ジャケット内面に
   電池およびＰＴＣ素子の絶縁性弾性支持体を設けて電池
   端子とＰＴＣ素子端子との間の接続を確保することを特
   徴とする高出力電池パック。 ２、電池が高出力一次電池である、特許請求の範囲第１
   項記載の電池パック。 ３、高出力一次電池がリチウム電池である、特許請求の
   範囲第１項記載の電池パック。 ４、絶縁性弾性支持体が、天然ゴム、イソプレンゴム、
   ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプ
   レンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチル
   ゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴ
   ム、エチレンープロピレンージエンゴム、アクリルゴム
   、エチレン−アクリルゴム、塩素化ポリエチレンゴム、
   エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコン系ゴ
   ム、およびフッ素系ゴムから選ばれた少なくとも一種の
   物質からなる、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れかに記載の電池パック。