KR100664575B1 - 전지 - Google Patents

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KR100664575B1
KR100664575B1 KR1020050042021A KR20050042021A KR100664575B1 KR 100664575 B1 KR100664575 B1 KR 100664575B1 KR 1020050042021 A KR1020050042021 A KR 1020050042021A KR 20050042021 A KR20050042021 A KR 20050042021A KR 100664575 B1 KR100664575 B1 KR 100664575B1
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insulator
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모토히로 미요시
유키오 에하라
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산요 일렉트릭 컴퍼니 리미티드
상요 지에스 소프트 에너지 가부시끼가이샤
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Abstract

고신뢰성 및 저비용으로 과충전시에 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하여 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공한다. 도전성을 가지는 덮개판(14)에 절연체(22)를 사이에 두고 음극 단자(16)가 설치되는 전지(10)에 있어서, 상기 음극 단자(16) 및 상기 덮개판(14) 간에 접속된 N채널형 전계 효과 트랜지스터(18)를 구비하고 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터(18)의 소스 전극(24)을 음극 단자(16)와 절연체(22) 사이에 접속하고 공통 전극(드레인 전극 및 게이트 전극)(26)을 덮개판(14)에 접속한다.
전지, N채널형, P채널형, FET, 바이패스

Description

전지{Battery}
도 1은 본 발명에 관한 전지의 사시도.
도 2는 전지의 덮개판 부분의 확대 사시도.
도 3은 도 1의 A－A선에 대한 절단 단면도.
도 4a는 전지에 있어서 발전(發電) 요소와 FET(N채널형)와의 접속의 개요를 나타내는 회로도.
도 4b는 FET의 소스 및 게이트간의 전압 Vgs와 드레인 및 소스간의 저항 Rds와의 관계를 나타내는 특성도.
도 5는 음극 단자와 FET의 소스 전극과의 접속예를 나타내는 주요부 단면도.
도 6은 전지에 있어서의 발전(發電) 요소와 FET(P채널형)와의 접속의 개요를 나타내는 회로도.
본 발명은 양극 및 음극간에 N채널형 전계 효과 트랜지스터 또는 P채널형 전계 효과 트랜지스터가 접속되는 전지에 관한 것이다.
최근, 휴대 가능한 전자기기의 고성능화, 소형 경량화가 진행되고 있어 이러 한 전자기기에 사용되는 고에너지 밀도의 전지로서 리튬 이온 배터리 등의 비수 전해질 2차 전지의 이용이 확대되고 있다. 리튬 이온 배터리는, 예를 들면, 세퍼레이터(separator)를 개입시켜 양극판 및 음극판이 감겨진 발전(發電) 요소와 전해액을 장방형상의 바닥 및 측벽을 가지는 케이스에 수납하고, 음극 단자를 갖추는 장방형상의 덮개판에 의해서 케이스의 개구부를 밀봉하여 구성되고 있다.
리튬 이온 배터리는, 사양을 넘어 과충전 되었을 경우, 예를 들면 가스가 발생하는 경우, 발생한 가스를 전지 외로 방출하기 위한 안전밸브가 예를 들면 덮개판에 설치되고 있다. 안전밸브가 작동(파단)했을 경우, 그 전지는 사용 불능인 상태가 되기 때문에, 예를 들면 IC(Integrated Circuit) 및 FET(전계 효과 트랜지스터：Field Effect Transistor)를 편성한 전자 회로, 또는 온도를 검출하여 작동하는 스윗치 소자 등을 이용해 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하도록 하여 과충전시에 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지하고 있다(예를 들면, Japanese Patent Application Laid Open No.2000-116011 참조).
그러나, 온도를 검출하여 작동하는 스윗치 소자를 이용했을 경우는, 온도 환경에 의존하기 때문에, 동작이 안정되지 않고 신뢰성이 낮다는 문제가 있다. 또한, 전자 회로를 이용하는 경우는, 복수의 부품을 기판상에 배치할 필요가 있어 코스트 및 사이즈가 증가한다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, N채널형 전계 효과 트랜지스터(이하, N채널형 FET라고 한다)의 소스 전극을 음극에 접속하고, 드레인 전극 및 게이트 전극을 양극에 접속하여 구성하는 것에 의해, 고신뢰성 및 저비용으로 과충전시에 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하여 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 N채널형 FET의 소스 전극, 또는 드레인 전극 및 게이트 전극을 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속하여 구성하는 것에 의해, N채널형 FET가 전지로부터 떼어지는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 P채널형 FET의 소스 전극을 양극에 접속하고, 드레인 전극 및 게이트 전극을 음극에 접속하여 구성하는 것에 의해, 고신뢰성 및 저비용으로 과충전시에 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하여 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 P채널형 FET의 드레인 전극 및 게이트 전극, 또는 소스 전극을 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속하여 구성하는 것에 의해, P채널형 FET가 전지로부터 떼어지는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 양극 및 음극 간에 접속된 N채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하되, 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 음극에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 양극에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 도전성을 가지며, 양극에 해당하는 외장체와, 그 외 장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 음극에 해당하는 전극 단자를 포함하는 전지에 있어서, 상기 전극 단자 및 상기 외장체간에 접속된 N채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 외장체에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 덮개부에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 도전성을 가지며, 음극에 해당하는 외장체와, 그 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 양극에 해당하는 전극 단자를 포함하는 전지에 있어서, 상기 전극 단자 및 상기 외장체간에 접속된 N채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속되고, 소스 전극은 외장체에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 상기 덮개부에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 양극 및 음극간에 접속된 P채널형 전계 효과 트랜지 스터를 포함하되, 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 양극에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 음극에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 도전성을 가지며, 양극에 해당하는 외장체와, 그 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 음극에 해당하는 전극 단자를 포함하는 전지에 있어서, 상기 전극 단자 및 상기 외장체 간에 접속된 P채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속되고, 소스 전극은 외장체에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두어서 설치되며, 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 상기 덮개부에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 도전성을 가지며, 음극에 해당하는 외장체와, 그 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 양극에 해당하는 전극 단자를 포함하는 전지에 있어서, 상기 전극 단자 및 상기 외장체간에 접속된 P채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 외장체에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 전지는, 상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 덮개부에 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 대해서는, N채널형 FET의 소스 전극을 음극에 접속하고, 드레인 전극 및 게이트 전극을 양극에 접속한다. N채널형 FET는 소스 전극(음극측) 및 게이트 전극(양극측) 간의 전압이 소정치를 넘었을 경우에 드레인 전극 및 소스 전극간의 저항이 저하하여, 드레인 전극(양극측)으로부터 소스 전극(음극측)으로 전류가 흐른다. 그 때문에, 양극 및 음극간의 충전 전압이 소정치를 넘은 과충전 상태에서는 양극으로부터 음극에의 방전 또는 충전 전류의 바이패스가 개시된다. 과충전시에 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하여, 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, N채널형 FET를 양, 음극 간에 접속하고 있을 뿐이므로, 저비용화 및 소형화가 가능하다. 또한, 온도를 검출하여 작동하는 스윗치 소자 등을 이용하지 않기 때문에 온도 환경에 의존할 것 없이 신뢰성이 높다.
본 발명에 대해서는, N채널형 FET의 소스 전극을 전극 단자(음극)와 절연체와의 사이에 접속하고, 드레인 전극 및 게이트 전극을 외장체(양극)에 접속한다. N채널형 FET의 소스 전극을 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속하는 것으로써, 상기 소스 전극은 전극 단자 및 절연체에 끼워진 구성이 되기 때문에, N채널형 FET가 전지로부터 떼어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 만일 N채널형 FET가 전지로부터 떼어졌을 경우, 음극 단자 및 그 주변이 데미지를 받고 사용 불능이 될 가능성이 높아, N채널형 FET가 떼어진 전지의 사용을 방지할 수 있다. 다만, 전극 단자가 양 극이고 외장체가 음극인 경우에는, N채널형 FET의 드레인 전극 및 게이트 전극을 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속하고, 소스 전극을 외장체에 접속한다.
본 발명에 대해서는, 상기 외장체가 일단부에 바닥을, 일단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고 있어, N채널형 FET의 드레인 전극 및 게이트 전극을 전극 단자(음극)에 설치된 상기 덮개부(양극)에 접속한다. 다만, 전극 단자가 양극이고 덮개부가 음극인 경우에는, N채널형 FET의 소스 전극을 상기 덮개부에 접속한다. 이것에 의해, 종래의 전지에 대해 본 발명을 용이하게 적용할 수 있다.
본 발명에 대해서는, P채널형 FET의 소스 전극을 양극에 접속하고, 드레인 전극 및 게이트 전극을 음극에 접속한다. P채널형 FET는 게이트 전극(음극측) 및 소스 전극(양극측) 간의 전압이 소정치를 넘었을 경우에 드레인 전극 및 소스 전극간의 저항이 저하하여, 소스 전극(양극측)으로부터 드레인 전극(음극측)으로 전류가 흐른다. 그 때문에, N채널형과 마찬가지로 과충전시에 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하여 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, P채널형 FET를 양,음극 간에 접속하고 있을 뿐이므로, 저비용화 및 소형화가 가능하다.또한, 온도를 검출하여 작동하는 스윗치 소자 등을 이용하지 않기 때문에, 온도 환경에 의존할 것 없이 신뢰성이 높다.
본 발명에 대해서는, P채널형 FET의 드레인 전극 및 게이트 전극을 전극 단자(음극)와 절연체와의 사이에 접속하고, 소스 전극을 외장체(양극)에 접속한다. P채널형 FET의 드레인 전극 및 게이트 전극을 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속하는 것으로써, 상술한 N채널형의 경우와 마찬가지로 P채널형 FET가 전지로부터 떼 어지는 것을 방지할 수 있고, 또한 P채널형 FET가 떼어진 전지의 사용을 방지할 수 있다. 다만, 전극 단자가 양극이고 외장체가 음극인 경우, P채널형 FET의 소스 전극을 전극 단자와 절연체와의 사이에 접속하고, 드레인 전극 및 게이트 전극을 외장체에 접속한다.
본 발명에 대해서는, 상기 외장체가 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고 있어, P채널형 FET의 소스 전극을 전극 단자(음극)에 설치된 상기 덮개부(양극)에 접속한다. 다만, 전극 단자가 양극이고 덮개부가 음극인 경우에는, P채널형 FET의 드레인 전극 및 게이트 전극을 상기 덮개부에 접속한다. 이것에 의해, 종래의 전지에 대해 본 발명을 용이하게 적용할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 목적 및 특징은 첨부 도면에 따른 아래의 상세한 설명에 의해 보다 명백해 질 것이다.
이하, 본 발명을 그 실시의 형태를 나타내는 도면에 근거하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 전지의 사시도이다. 전지(10)는 세퍼레이터(separator)를 개입시켜 음극판 및 양극판이 감겨진 발전요소와 전해액을 알루미늄제의 케이스(12)에 수용한 것이다. 케이스(12)는 장방형상의 바닥 및 측벽으로부터 이루어지는 통체(筒體)를 포함하고, 개구부에는 음극 단자(16) 및 FET(전계 효과 트랜지스터)(18)를 갖추는 장방형상의 알루미늄제의 덮개판(14)이 레이저 용접에 의해서 용착된다.
양극판은 양극 페이스트를, 예를 들면 두께 15μm의 알루미늄박 집전체(集電 體)에 균일하게 도포하고 건조시킨 후, 롤 프레스로 압축 성형하는 것에 의해 제작한다. 상기 양극 페이스트는 양극활성물질로서의 리튬 코발트 복합 산화물 LiCoO2과 도전조제(導電助劑)로서의 아세틸렌 블랙과 결착제(結着劑)로서의 폴리 불화 비닐리덴을 질량비로 95：2：3이 되도록 혼합하고, N－메틸-2－피롤리돈을 적당량 가하고 교반하여 얻는다. 양극판은 양극 리드를 개입시켜 케이스(12) 내면 또는 덮개판(14) 내면에 접속된다. 따라서, 케이스(12) 및 덮개판(14)은 양극 단자로서 기능한다.
또한, 음극판은 음극 페이스트를, 예를 들면 두께 10μm의 동박 집전체(集電體)의 양면에 도포하고 건조 후, 프레스하여 제작한다. 상기 음극 페이스트는 그라파이트(흑연)와 결착제로서의 폴리 불화 비닐리덴을 질량비로 90：10으로 한 음극 합제(合劑)에, N－메틸-2－피롤리돈을 적당량 가하여 얻는다. 음극판은 음극 리드를 개입시켜 음극 단자(16)에 접속된다. 덧붙여 음극 단자(16)는 덮개판(14)로 절연된다.
세퍼레이터(separator)에는 폴리에틸렌제 미세 다공막을 이용한다. 전해액에는 에틸렌 카보네이트와 디에틸 카보네이트와 에틸 메틸 카보네이트와의 체적비가 3：5：2인 혼합 용매에, LiPF6 를 1mol/l 용해시킨 것을 이용한다. 또한, 케이스(12)의 사이즈는, 예를 들면 세로폭 40mm, 가로폭 30mm, 두께 5mm이며 전지(10)의 용량은 600mAh이다.
도 2는 전지(10)의 덮개판(14) 부분의 확대 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1 의 A－A선 절단 단면도이다. FET(18)는 N채널형 FET이며, 관통공(24a)이 형성된 소스 전극(24)과 게이트 전극 및 드레인 전극을 접속한 공통 전극(26)을 구비한다. 음극 단자(16)는 판 모양이며 이면(裏面) 중앙에 원통형의 돌기가 형성된다. 또한, 덮개판(14)의 중앙부에는 음극 단자(16)의 상기 원통형의 돌기가 삽입되는 관통공이 형성된다. 음극 단자(16)의 상기 돌기를 우선 FET(18)의 소스 전극(24)의 관통공(24a)에 삽입하고, 다음으로 절연체(22)의 관통공에 삽입한 후, 덮개판(14)의 관통공에 삽입한다. 절연체(22)는 음극 단자(16) 및 FET(18)의 소스 전극(24)과 덮개판(14)과의 사이를 절연하기 위한 것이다.
덮개판(14)의 관통공에 삽입되어 덮개판(14)의 이면으로부터 돌출되어 있는 음극 단자(16)의 상기 돌기에는, 우선 패킹(32)의 관통공이 삽입되고 다음으로 음극 접속판(34)의 관통공이 삽입된다. 음극 접속판(34)은 상기 음극 리드가 접속되는 금속판이며, 패킹(32)은 음극 접속판(34)과 덮개판(14) 이면과의 사이를 절연 함과 동시에, 덮개판(14)의 관통공의 밀봉성을 유지하는 것이다. 음극 단자(16)의 상기 돌기의 선단부를 밀실하게 코킹하는 것에 의해, 음극 접속판(34)과 음극 단자(16)의 상기 돌기와의 접속 및 음극 단자(16)와 소스 전극(24)과의 접속이 유지된다.
FET(18)의 공통 전극(26)은, 덮개판(14)의 표면과 접속되고 있다. 예를 들면 공통 전극(26)이 알루미늄 합금인 경우, 스포트 용접에 의해 공통 전극(26)을 덮개판(14)의 표면에 용착하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들면 공통 전극(26)이 니켈 합금인 경우 알루미늄층 및 니켈층을 가지는 클래드재를 이용하여 공통 전극(26)을 덮개판(14)의 표면에 용착하는 것이 가능하다. 또한, 음극 단자(16)과 소스 전극 (24)을 스포트 용착 등으로 용착하는 것도 가능하다.
도 4a는 전지(10)에 있어서의 발전(發電) 요소(2)와 FET(N채널형)(18)와의 접속의 개요를 나타내는 회로도이다. 음극 단자(16)에 FET(18)의 소스 전극(24)이 접속되고 덮개판(14)(양극 단자)에 FET(18)의 공통 전극(드레인 전극, 게이트 전극)(26)이 접속되어 있어, 도 4a에 나타낸 바와 같이 발전(發電) 요소(2)와 FET(18)는 병렬로 접속되어 있다. 덧붙여 도 4a에 나타낸 바와 같이, FET(18)는 소스 전극 및 드레인 전극 간에 소스측을 어노드(anode)로 하는 다이오드 성분을 가진다.
도 4b는 FET(18)의 소스 및 게이트간의 전압 Vgs와 드레인 및 소스 간의 저항 Rds와의 관계를 나타내는 특성도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 전압 Vgs가 4.5V를 넘었을 경우에 저항 Rds가 급격하게 저하한다. 전지(10)에 대한 통상의 충전 전압(Vgs)은 4.2V이며, 충전 전압(Vgs)이 4.5V를 넘는 과충전 상태의 경우, 저항 Rds가 저하하여 발전(發電) 요소(2)의 방전 또는 충전 전류의 바이패스가 개시된다. 덧붙여 앞에서 본 저항 Rds가 급격하게 저하하기 시작하는 전압(4.5V)에 대해서는 충전 전압에 대응한 임의 전압의 FET를 이용하는 것이 가능하다.
표 1에 양극 및 음극간에 FET(18)를 병렬로 접속한 본 발명의 전지(10)와 종래의 전자 회로를 포함한 회로 기판을 접속한 전지와의 과충전을 실시했을 경우의 시험 결과를 나타낸다. 덧붙여 종래의 전지에 대해서는, 상기 회로 기판에 FET가 포함되어 있는 경우도 있지만, FET는 전지와 직렬로 접속 되어 있다. 충전 조건은 충전 전압을 10V로 하고, 충전 전류가 600mA, 800mA, 1000mA인 3 종류의 각 충전조건을 각각 3개의 동일한 전지에 대해서 2.5시간 수행했다.
[표 1]
충전조건 본 발명의 전지 종래의 전지
10V / 600mA 사용불능 : 0개 사용불능 : 0개
10V / 800mA 사용불능 : 0개 사용불능 : 2개
10V / 1000mA 사용불능 : 0개 사용불능 : 3개
표 1에 나타낸 바와 같이, 충전 전압 10V, 충전 전류 600mA인 경우 어느 쪽의 전지에 대해서도 안전밸브는 작동하지 않고 사용 불능으로 되지 않는다. 충전 전압 10V, 충전 전류 800mA의 경우 본 발명의 전지(10)는 어느 쪽도 안전밸브는 작동하지 않고 사용 불능으로 되지 않지만, 종래의 전지에 대해서는 2개의 전지에서 안전밸브가 작동하고 사용 불능이 되어 있다. 충전 전압 10V, 충전 전류 1000mA의 경우 본 발명의 전지(10)는 어느 쪽도 안전밸브는 작동하지 않고 사용 불능으로 되지 않지만, 종래의 전지에 대해서는 모든 전지에서 안전밸브가 작동하고 사용 불능이 되어 있다.
여기서, 도 4b에 있어서, 전압 Vgs가 증가해 저항 Rds가 최소치에 수렴했을 경우, 드레인 및 소스 간의 전류는 최대치가 되지만, FET(18)의 소스 및 드레인 간에 흘르게 할 수 있는 정격 전류는 상기 최대치보다 크다. 또한, 전압 Vgs가 4.5V보다 작은 통상의 충전시의 저항 Rds는 충분히 높고, 드레인 및 소스 간의 누출되는 전류에 의한 방전은 지극히 적고, FET(18)를 발전(發電) 요소(2)와 병렬로 접속한 것에 의한 전지(10)의 용량 저하는 거의 없다.
상술한 실시의 형태에 있어서는, 음극 단자(16) 및 절연체(22) 간에 FET(18) 의 소스 전극(24)을 접속했지만, 절연체(22) 상에서 소스 전극(24)을 음극 단자(16)에 접속하는 것도 가능하다. 도 5는 음극 단자(16)과 FET(18)의 소스 전극(24)과의 접속예를 나타내는 주요부 단면도이다. 음극 단자(16)과 덮개판(14)와의 사이에는 절연체(22)가 설치되어 있고, 절연체(22) 위에 FET(18) 및 소스 전극(24)가 배치되어, 소스 전극(24)의 선단이 음극 단자(16)와 접속되어 있다. 예를 들면 음극 단자(16) 및 소스 전극(24)이 니켈 합금일 경우, 스포트 용접에 의해 소스 전극(24)의 선단을 음극 단자(16)에 용착하는 것이 가능하다.
다만, 도 5에 나타낸 바와 같이 절연체(22) 위에 소스 전극(24)의 선단을 음극 단자(16)에 접속한 경우, FET(18)를 전지(10)로부터 고의로 떼는 것은 비교적 용이하다. 또한, FET(18)를 뗀 상태로 전지(10)를 사용할 수 있는 가능성은 높다. 한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 음극 단자(16) 및 절연체(22) 간에 소스 전극(24)이 끼어 있는 경우에는, FET(18)를 전지(10)로부터 고의로 떼는 것은 곤란하다. 특히, 소스 전극(24)의 관통공(24a)에 음극 단자(16)의 상기 돌기가 삽입되어 있는 경우, FET(18)를 전지(10)로부터 고의로 떼는 것은 매우 곤란하다. 또한, 만일 FET(18)가 떼어졌을 경우, 음극 단자(16)가 빗나가거나 덮개판(14)의 관통공의 밀봉성이 저하하기 때문에, 전지(10)을 사용할 수 있는 가능성은 매우 낮다. 그 때문에, FET(18)가 떼어지고 과충전시의 방전 또는 충전 전류의 바이패스 기능이 없어진 전지(10)가 사용되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 각 실시의 형태에 있어서는, N채널형 FET를 예로 들어 설명했지만, P채널형 FET를 이용하는 것도 물론 가능하다. 도 6은 전지(10)에 있어서의 발전(發 電) 요소(2)와 FET(P채널형)(18)와의 접속의 개요를 나타내는 회로도이다. 음극 단자(16)에 FET(18)의 공통 전극(드레인 전극, 게이트 전극)(26)이 접속되고, 덮개판(14)(양극 단자)에 FET(18)의 소스 전극(24)이 접속되어 있으며, 발전(發電) 요소(2)와 FET(18)와는 병렬로 접속되어 있다. 이 경우, 도 6에 나타낸 바와 같이, FET(18)는 소스 전극 및 드레인 전극 간에 드레인측을 어노드(anode)로 하는 다이오드 성분을 가진다. 또한, 공통 전극(26)에 관통공이 형성된다. 과충전시는 전압 Vgs가 증가하고, 저항 Rsd가 저하하고, 발전(發電) 요소(2)의 방전 또는 충전 전류의 바이패스가 개시된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전지에 의하면, 고신뢰성 및 저비용으로 과충전시에 방전 또는 충전 전류의 바이패스를 개시하여 전지가 사용 불능이 되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 양극 및 음극 간에, 발전(發電) 요소와 병렬로 접속된 N채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하되,
    상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 음극에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 양극에 접속되며, 양극과 음극 간의 충전 전압이 소정치를 넘는 과충전 상태에서 상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터는 방전 또는 충전 전류의 바이패스의 개시를 위해 켜지는 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    도전성을 가지며, 상기 양극에 해당하는 외장체; 및
    상기 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 음극에 해당하는 전극 단자를 포함하되,
    상기　N채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 상기 전극 단자와 상기 절연체와의 사이에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 외장체에 접속되는 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며,
    상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 덮개부에 접속되는 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    도전성을 가지며, 상기 음극에 해당하는 외장체； 및
    상기 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 양극에 해당하는 전극 단자를 포함하되,
    상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 전극 단자와 상기 절연체와의 사이에 접속되고, 소스 전극은 상기 외장체에 접속되는 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며,
    상기 N채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 상기 덮개부에 접속되는 전지.
  6. 양극 및 음극 간에, 발전(發電) 요소와 병렬로 접속된 P채널형 전계 효과 트랜지스터를 포함하되,
    상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 양극에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 음극에 접속되며, 양극과 음극 간의 충전 전압이 소정치를 넘는 과충전 상태에서 상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터는 방전 또는 충전 전류의 바이패스의 개시를 위해 켜지는 것을 특징으로 하는 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    도전성을 가지며, 상기 양극에 해당하는 외장체； 및
    상기 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 음극에 해당하는 전극 단자를 포함하되,
    상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 전극 단자와 상기 절연체와의 사이에 접속되고, 소스 전극은 상기 외장체에 접속되는 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며,
    상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 상기 덮개부에 접속되는 전지.
  9. 제6항에 있어서,
    도전성을 가지며, 상기 음극에 해당하는 외장체； 및
    상기 외장체에 절연체를 사이에 두고 설치되며, 상기 양극에 해당하는 전극 단자를 포함하되,
    상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 소스 전극은 상기 전극 단자와 상기 절연체와의 사이에 접속되고, 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 외장체에 접속되는 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외장체는 일단부에 바닥을, 타단부에 덮개부를 가지는 통체(筒體)를 포함하고,
    상기 전극 단자는 상기 덮개부에 절연체를 사이에 두고 설치되며,
    상기 P채널형 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전극 및 게이트 전극은 상기 덮개부에 접속되는 전지.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7723961B2 (en) * 2007-08-07 2010-05-25 Honeywell International Inc. MEMS based battery monitoring technical field
DE102013007172A1 (de) 2013-04-24 2014-10-30 Daimler Ag Batteriezellenanordnung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6617069B1 (en) * 1998-09-16 2003-09-09 George Frederick Hopper Battery over-discharge protection

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4013934A (en) * 1974-09-23 1977-03-22 Frye George J Battery charging circuit
US5038093A (en) * 1990-09-27 1991-08-06 Gates Energy Products, Inc. Rechargeable cell terminal configuration and charging device
JP3344054B2 (ja) * 1993-12-29 2002-11-11 ソニー株式会社 非水電解液二次電池
JP3270986B2 (ja) * 1995-02-28 2002-04-02 京セラ株式会社 電池装置の保護回路
JP3787220B2 (ja) * 1997-07-30 2006-06-21 ローム株式会社 チップ型発光素子
JPH11112026A (ja) * 1997-10-03 1999-04-23 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
JPH11191436A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Hitachi Ltd 蓄電保護器
JP2000173580A (ja) * 1998-12-01 2000-06-23 Toshiba Battery Co Ltd 薄形二次電池
JP3819703B2 (ja) * 2000-11-20 2006-09-13 三洋電機株式会社 電池の保護部品と保護部品を有するパック電池
JP2002298931A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Gs-Melcotec Co Ltd 非水電解質二次電池
US6815930B2 (en) * 2002-01-24 2004-11-09 Alliburton Energy Services, Inc. Protection circuit for a battery cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6617069B1 (en) * 1998-09-16 2003-09-09 George Frederick Hopper Battery over-discharge protection

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