WO2006123571A1 - 封口体およびそれを用いた電池パック - Google Patents

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sealing body
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Takashi Hasunuma
Arata Tanaka
Hiroyuki Koyama
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Tyco Electronics Raychem K.K.
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Definitions

  • the present invention relates to a sealing body (or sealing plate) and a battery pack having the same.
  • a so-called polymer PTC element (or PPTC element) in which electrodes are arranged so as to sandwich a conductive polymer element in which carbon black is dispersed, is used.
  • a secondary battery having such a PTC element is schematically shown in a perspective view in FIG. 4 as an example of a battery pack.
  • an aluminum or steel can 10 is used as a casing of the battery constituting the battery pack, and this also functions as a terminal of one of the poles (+ or pole) of the battery.
  • a terminal 14 (shown by a broken line because it is not visible) protruding from the sealing body 12 arranged at one end of the casing functions as a terminal of the other pole (one or + pole).
  • the PTC element 16 is arranged on the side surface 18 of the can-like body to constitute a battery pack with improved safety.
  • One lead 20 of the PTC element is electrically connected to the terminal 14.
  • the other lead 22 of the PTC element (opposite the lead 20 via the PTC element) is electrically connected to another circuit (not shown) in a predetermined manner.
  • a battery pack in which a PTC element is arranged at the bottom of a battery can has been proposed (see Patent Document 1 below).
  • this battery pack has a recess formed in the bottom surface of the can-like body and the PTC element is arranged in the recess, as a result, the overall bulk of the can-like body required for the battery is increased. It will grow larger by the amount of the recess. Therefore, the battery pack in which the PTC element is arranged at the bottom of the can-like body also becomes a bulky battery pack, similarly to the aspect in which the PTC element is arranged on the side surface of the can-like body.
  • Patent Document 1 JP-A-7-169506
  • the problem to be solved by the invention is to provide a more compact battery pack.
  • the present invention relates to a secondary battery comprising a can-like body and a sealing body for sealing the opening, and a battery pack comprising a PTC element, wherein the sealing
  • the battery pack is characterized by comprising a PTC element mounted on the body.
  • the PTC element is attached immediately above the sealing body.
  • This attachment is achieved by the connecting elements present between the PTC element and the sealing body so that they are placed adjacent to each other and connect them electrically (and mechanically).
  • connection elements include adhesive materials such as solder (which may be formed by a solder paste) described later and a conductive adhesive.
  • solder which may be formed by a solder paste
  • conductive adhesive a conductive adhesive.
  • Such connecting elements are PT Connect the c-element (more specifically, its metal layer, eg, metal foil) to the sealing body.
  • an adhesive material such as solder or conductive adhesive existing as a connection element exists in the form of a layer between the PTC element (more specifically, the metal layer of the element) and the sealing body. I like it.
  • a layer is preferably present between the PTC element and the sealing body, and between the sealing body and the entire bottom surface of the PTC element.
  • conductivity it is not always necessary.
  • an adjacent PTC element (more specifically, its metal layer) and a metal lead are electrically (and mechanically) connected such that the metal lead is adjacent to the sealing body. It may be electrically (and mechanically) connected to the sealing body.
  • the connection between the PTC element and the metal lead can be performed by, for example, an adhesive material (preferably in the form of a layer) such as a solder or a conductive adhesive, and between the metal lead and the sealing body.
  • an adhesive material preferably in the form of a layer
  • an adhesive material preferably in the form of a layer
  • the connecting element located between the PTC element and the sealing body is constituted by a metal lead and a layer of adhesive material on both sides thereof.
  • the connection between the metal lead and the sealing body can be performed by welding, and it is particularly preferable to perform such a connection in general.
  • the connection element located between the PTC element and the sealing body is constituted by the metal lead and the adhesive material (preferably in the form of a layer) located on the PTC element side.
  • the metal lead may be in any suitable form as long as the PTC element and the sealing body can be connected as described above, and is usually in the form of a plate or a strip.
  • the lower surface force of the PTC element It may have a part extending toward the side (see Fig. 3 below).
  • an adhesive material as the connecting element described above applies as well (ie, it is necessary that the adhesive material be present throughout the two objects to be connected). Not necessarily).
  • a welded portion in which these are welded is formed between the PTC element and the sealing body.
  • a good weld (which may be in the form of a layer) is a part formed by melting (and then cooling) the metal lead and the sealing body adjacent to it at the contact interface between them. Melting can be performed by generating heat by suitable means at such a contact interface (eg, using ultrasonic welding), and the weld can be the entire contact interface or necessary. It may be formed on a part of the contact interface as long as it has good conductivity (see Fig. 3 for example).
  • the elements for example, a can-like body, a sealing body, a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an electrolyte in the can-like body
  • the elements for example, a can-like body, a sealing body, a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an electrolyte in the can-like body
  • the battery pack of the present invention described above and below will of course include such elements as necessary.
  • the can-like body has an opening, and the sealing body closes and closes the opening of the can-like body.
  • PTC element is attached immediately above the sealing member with any one of the connection elements of the various aspects described above interposed therebetween.
  • the expression “directly (or attach) the (PTC element)” is used herein to mean
  • the present invention provides a sealing body in which a PTC element is arranged, that is, directly arranged.
  • This sealing body can be used for manufacturing a secondary battery pack in combination with a can-shaped body and other elements constituting the secondary battery. “Upper” means one side of the sealing body that is exposed when combined with the battery pack.
  • the surface force terminal protrudes, and therefore, the space between the surface of the sealing body (ie, the upper surface) and the top of the terminal. Part is required for the terminal.
  • the PTC element is placed on the sealing body. In this case, it is possible to accommodate most, preferably substantially all, of the PTC element in such a space portion (ie, the space portion can be used effectively), and this is caused by arranging the PTC element.
  • the increase in the volume of the battery pack can be minimized, and preferably not substantially increased.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an upper part of a battery pack according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of a part of the sealing body to which the PTC element of the battery pack of FIG. 1 is attached.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of a part of another embodiment of the sealing body to which the PTC element of the battery pack of FIG. 1 is attached.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a conventional battery pack.
  • 100 can-like body, 102 ... sealing body, 104 ... terminal, 106 ... current collector,
  • the PTC element includes a PTC element (preferably a layered PTC element) in which a conductive polymer (for example, polyethylene) force in which carbon black as a conductive filler is dispersed is also formed, and It may be a conventional polymer PTC device having electrodes (preferably a layered electrode of metal material, more preferably a foil electrode) disposed on both sides thereof.
  • a conductive polymer for example, polyethylene
  • electrodes preferably a layered electrode of metal material, more preferably a foil electrode
  • a particularly preferred PTC element includes nickel powder or nickel and cobalt alloy powder as a conductive filler.
  • Such an alloy may constitute only the surface part of the particles constituting the powder as the conductive filler, or the inner part may be constituted of nickel.
  • nickel-containing nickel powder is disclosed in, for example, WO2005Z023461, and it is particularly preferable to use a polymer PTC element disclosed therein as a filler as a filler. preferable.
  • the nickel powder is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3635089, and a polymer PTC element containing the nickel powder disclosed therein as a filler is also preferably used in the present invention.
  • the PTC element is mounted on the sealing body.
  • Such a positional relationship between the PTC element and the sealing body is expressed as “the PTC element is directly attached to the sealing body” as described above.
  • One electrode of the PTC element is electrically connected to the metal surface constituting the sealing body, or is electrically connected through a metal lead, preferably a strip-shaped metal lead.
  • an adhesive material such as solder or conductive adhesive.
  • welding ultrasonic welding or the like
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an upper portion (portion where the sealing body is disposed) of the battery pack of the present invention.
  • the sealing body (or sealing plate) 102 is fitted into the opening of the battery can-like body 100 to seal the can-like body.
  • the terminal 104 is inserted through and connected to the current collecting element 106 below. In the illustrated embodiment, these are shown in an integrated state for simplicity.
  • the sealing body is formed of a thin metal plate such as aluminum or steel, has an ultrathin layer portion 108 that can function as a safety valve, and supplies an electrolyte into the can. May be included.
  • an insulating material 112 is disposed between them. Insulating material also acts as a knock.
  • the PTC element 120 is directly disposed on the sealing body 102.
  • the PTC element 120 includes a conductive polymer element] _22 and metal layers 124 and 126 in the form of foils disposed on both sides as electrodes.
  • metal leads 128 are disposed on the metal layer 124.
  • the metal lead 128 may be arranged by any suitable method.
  • the metal lead 128 is electrically connected to the metal layer 124 by connection means such as welding, conductive adhesive, solder, etc. Then, such a connecting means is omitted and not shown).
  • the PTC element 120 is attached onto the sealing body 102 by electrically connecting the metal layer 126 of the PTC element directly to the sealing body 102.
  • the metal lead 128 may be in any suitable form.
  • the metal lead 128 may be disposed on a portion of the electrode 124 of the PTC element in a force-sensitive manner that is in the form of a plate of the same size as the electrode 124 of the PTC element.
  • the metal lead may have a portion extending around the electrode 124, one side, or the entire circumferential force outward.
  • the metal lead 128 may be in the form of a strip having a portion disposed on at least a portion of the electrode 124 of the PTC element and a portion extending outwardly of the electrode force (see FIG. 3). In this case, place a part of the metal leads on the electrode 124 of the PTC element and electrically connect them in a spot shape (for example, spot welding!).
  • FIG. 2 schematically shows an enlarged part of the sealing body having the PTC element 120 in the embodiment shown in FIG.
  • the mode shown in FIG. 2 shows a state in which the PTC element is directly electrically connected to the sealing body 102 using the conductive adhesive 130.
  • the PTC element 120 specifically the metal layer 126 thereof, is adjacent to the sealing body 102, and a conductive adhesive 130 is disposed between them in the form of a layer.
  • the layer of the conductive adhesive 130 is illustrated with an exaggerated thickness in order to clarify that it exists.
  • the illustrated sealing body can be manufactured by applying a conductive adhesive on the sealing body 102 and heating the PTC element 120 on the conductive adhesive. Han instead of conductive adhesive It can be manufactured in the same way even if da paste is applied.
  • a secondary battery pack can be obtained by forming a secondary battery using the sealing body 102 having the PTC element 120.
  • a secondary battery is formed using a sealing body by a conventional method, and then a PTC element is adhered to the sealing body 102 by applying a conductive adhesive or solder paste as described above. You can make a battery pack.
  • FIG. 3 schematically shows a PTC element 120 arranged directly on the sealing body 102 as in FIG.
  • the PTC element 120 is indirectly electrically connected to the sealing body 102 (in contrast to “direct” in the case of FIG. 2) via the lead 132 arranged on the sealing body 102 side. It is connected.
  • the PTC element 120 and the metal lead 132 are connected by a layer 134 of solder or conductive adhesive.
  • the metal lead 132 extends to at least a part of the periphery of the PTC element 120 and is welded to the sealing body 102 at that part.
  • the welded portion 136 is connected to the sealing body 102.
  • the welded portion may be formed outside the entire periphery of the PTC element, or may be formed as a part thereof.
  • the electrode 126 of the PTC element is a nickel foil
  • an adhesive material such as a solder, a conductive adhesive, etc.
  • the resistance value tends to increase due to the connection between different materials.
  • the nickel lead 132 is interposed between the PTC element and the sealing body 102, the nickel lead 132 and the sealing body 102 are welded, and the nickel lead and the PTC element are electrically connected, the whole is obtained.
  • the total resistance may be lower than when nickel leads are not used, and the connection strength between the PTC element and the sealing body may be increased.
  • a PTC element in which a metal lead 132 is bonded to a PTC element 120 with an adhesive material such as a conductive adhesive or solder is obtained, and such a PTC element is sealed. Adhere to 102 by welding.
  • a secondary battery pack can be obtained by forming a secondary battery using such a sealing body 102.
  • the PTC element 120 to which the metal lead 132 is bonded may be welded to the sealing body 102 after the secondary battery is formed as described above.
  • the sealing body 102 is molded with a resin, and the PTC element is contained in the resin. Buried in By rubbing in this way, the PTC element is not exposed, so that the PTC element can be prevented from being damaged, and the lead is not exposed over a long distance, so there is a possibility of a short circuit. The battery pack safety is improved.
  • the PTC element since the PTC element is arranged on the sealing body that originally has the protruding portion, the PTC element has an external force compared to the case where the PTC element is arranged on the side surface as in the conventional battery knock and protrudes. It becomes difficult to join.
  • the sealing member of the present invention when used, when the PTC element is disposed in the secondary battery, the increase in the volume of the battery pack is minimized, and preferably the bulk of the secondary battery pack is substantially reduced. Does not increase. Furthermore, since the can-like body 100 and the PTC element are directly arranged, there is no need for a length and lead that is necessary when the PTC element is arranged on the side surface of the can-like body. Necessary increase in resistance value can be prevented.
  • the PTC element is arranged adjacent to the sealing body 102.
  • the PTC element is placed on the terminal 104 protruding from the sealing body 102. You may arrange. Also in this case, similarly to the above arrangement, a safe battery pack can be realized, and there is an advantage that a long lead is not required.
  • sealing body of the present invention When the sealing body of the present invention is used, a more compact secondary battery pack can be formed, which is useful for downsizing portable electronic devices and the like.

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Abstract

　缶状体（１００）およびその開口部を封じる封口体（１０２）を有して成る二次電池、ならびにＰＴＣ素子（１２０）を有して成る電池パックにおいて、封口体が、その上に取り付けられたＰＴＣ素子を有して成ることを特徴とする、よりコンパクトな電池パックを提供する。

Description

明 細 書
封口体およびそれを用いた電池パック
技術分野
[0001] 本発明は、封口体 (または封口板)およびそれを有する電池パックに関する。
背景技術
[0002] 種々の二次電池が携帯用の電気または電子デバイスに使用されている。そのような デバイスでは、それを構成する要素、例えば二次電池パックが占める体積を最小限 にすベぐ種々の工夫が為されている。
[0003] 体積を最小限にしょうとする場合であっても、要素の本来の機能および付属の機能 が阻害されてはならず、携帯用のデバイスに用いる二次電池には PTC素子が配置さ れ、電池の充電時および放電時における過剰電流が流れるのを未然に防止し、ある いはデバイスまたは要素が異常に高温になることを未然に防止するようになっている
[0004] そのような PTC素子として、カーボンブラックが分散している導電性ポリマー要素を 挟むように電極が配置された、 V、わゆるポリマー PTC素子（または PPTC素子）が使 用されている。そのような PTC素子を有する二次電池を電池パックの例として図 4に 斜視図で模式的に示す。
[0005] 図示した電池パックにおいて、それを構成する電池のケーシングとしてアルミまたは スチールの缶状体 10が用いられ、これは、電池の一方の極（+または 極）の端子と しての機能も有する。そして、ケーシングの一方の端部に配置された封口体 12から 突出する端子 14 (見えないので破線で図示）が他方の極（一または +極)の端子とし て機能する。 PTC素子 16は、缶状体の側面 18に配置され、安全性が高められた電 池パックを構成している。 PTC素子の一方のリード 20は、端子 14と電気的に接続さ れている。 PTC素子の他方のリード 22 (PTC素子を介してリード 20と対向する）は、 所定のように他の回路（図示せず）に電気的に接続される。
[0006] このような電池パックでは、 PTC素子が缶状体の側面に配置されているために電池 ノックの全体としての嵩を大きくすることになるので、より一層の小型化を要求される 携帯用デバイス用の電池パックとしては必ずしも好ましくない。し力しながら、市販の
PTC素子を用いるためには、そのような電池パックとならざるを得ず、このような電池 パックが現在使用されて 、る。
[0007] 尚、電池の缶状体の底部に PTC素子を配置した電池パックが提案されている（下 記特許文献 1参照)。し力しながら、この電池パックは、缶状体の底面に凹部を形成し 、その凹部に PTC素子を配置しているので、結果的に、電池に必要な缶状体の全体 としての嵩が凹部の分だけ大きくなつてしまう。従って、 PTC素子を缶状体の底部に 配置した電池パックについても、 PTC素子が缶状体の側面に配置されている態様と 同様に、嵩高い電池パックとなってしまう。
特許文献 1 :特開平 7— 169506号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 従って、発明が解決しょうとする課題は、よりコンパクトな電池パックを提供すること である。
課題を解決するための手段
[0009] 上述の課題にっ 、て検討を重ねた結果、この課題は、電池の封口体がその上に P
TC素子を有すること、即ち、電池の封口体に PTC素子を直接 (または直上に)配置 すること〖こより解決されることが見出された。
[0010] 従って、第 1の要旨において、本発明は、缶状体およびその開口部を封じる封口体 を有して成る二次電池、ならびに PTC素子を有して成る電池パックであって、 封口体は、その上に取り付けられた PTC素子を有して成ることを特徴とする電池パ ック
を提供する。
[0011] 本発明において、 PTC素子は、封口体の直ぐ上に取り付けられている。この取り付 けは、 PTC素子と封口体とが隣接状態で配置され、これらを電気的に (そして機械的 に)接続するように、これらの間に存在する接続要素によって達成される。そのような 接続要素として、例えば後述するハンダ (ノヽンダペーストによって形成されるものであ つてもよい)、導電性接着剤等の接着材料を例示できる。このような接続要素は、 PT c素子 (より詳しくはその金属層、例えば金属箔)を封口体に接続する。
[0012] 具体的には、接続要素として存在するハンダ、導電性接着剤等の接着材料が、 PT C素子 (より詳しくは素子の金属層）と封口体との間に層の形態で存在するのが好ま しい。そのような層は、 PTC素子と封口体との間で PTC素子の下面の全部にわたつ て封口体との間で存在するのが好ましいが、必要な導電性が得られる限り、必ずしも
PTC素子の下面の全部にわたって存在する必要はない (層が存在しない部分は空 隙部として存在してよい)。
[0013] 別の態様では、隣接状態にある PTC素子 (より詳細にはその金属層）と金属リードと を電気的に (そして機械的に)接続し、そのような金属リードが封口体と隣接状態で封 口体に電気的に (そして機械的に)接続されていてよい。この場合、 PTC素子と金属 リードとの間の接続は、例えばノヽンダ、導電性接着剤等の接着材料 (好ましくは層の 形態のもの）によって実施でき、また、金属リードと封口体との間の接続は、例えばノヽ ンダ、導電性接着剤等の接着材料 (好ましくは層の形態のもの）によって実施できる。 従って、この場合、 PTC素子と封口体との間に位置する接続要素は、金属リードおよ びその両側の接着材料の層によって構成されると言える。尚、金属リードと封口体と の間の接続は、溶接によって実施することができ、通常、そのように実施するのが特 に好ましい。この場合、 PTC素子と封口体との間に位置する接続要素は、金属リード およびその PTC素子側に位置する接着材料 (好ましくは層の形態のもの）によって構 成されると言える。
[0014] 尚、金属リードは、 PTC素子と封口体とを上述のように接続できる限り、いずれの適 当な形態であってもよぐ通常は、プレートまたはストリップの形態である。また、 PTC 素子の下面 (即ち、封口体に対向する面）の全体にわたって延在しても、あるいは一 部分にわたって延在してもよぐ別の態様では、 PTC素子の下面力 PTC素子の外 側に向力つて延在して 、る部分を有してもょ 、（後述の図 3参照)。
[0015] 上述の別の態様において、先に説明した接続要素として接着材料を用いる場合の 説明が同様に当て嵌まる (即ち、接続すべき 2つの対象の間の全体にわたって接着 材料が存在する必要は必ずしも無い)。尚、金属リードを溶接によって封口体に接続 する場合、 PTC素子と封口体との間にこれらが溶着した溶接部が形成さる。そのよう な溶接部 (層の形態であってもよい）は、金属リードおよびそれに隣接する封口体を、 これらの間の接触界面において、溶融して (その後、冷却されて)形成される部分で ある。溶融は、そのような接触界面にて適当な手段によって熱を生じさせることによつ て（例えば超音波溶接を用いて）実施でき、溶接部は、接触界面の全体であっても、 あるいは必要な導電性が得られる限り、接触界面の一部分に形成されてもよい（例え ば図 3参照)。
[0016] 尚、本発明において、二次電池を構成するために必要な要素（例えば、缶状体、封 口体、缶状体内の正極板、負極板、セパレータ、電解質等）は、従来のものと実質的 に同じであってよぐ即ち、常套的に二次電池において使用されているものであって よい。上述および後述の本発明の電池パックは、必要に応じてそのような要素を含ん で成ることは勿論である。尚、周知のように、缶状体は開口部を有し、封口体は缶状 体の開口部を閉じて封じる。
[0017] 本発明の特徴の 1つは、封口体の直ぐ上に、上述の種々の態様の接続要素のいず れかを介在させて、 PTC素子が取り付けられていることであり、このことを意味するこ とを意図して、「 (PTC素子を)直接配置する（または取り付ける）」なる表現を本明細 書において用いている。
[0018] 更に、第 2の要旨において、本発明は、 PTC素子が上に配置された、即ち、直接配 置された封口体を提供する。この封口体は、缶状体および他の二次電池を構成する 要素と組み合わせて、二次電池パックを製造するために使用できる。尚、「上」とは、 電池パックに組み合わせた場合に露出する、封口体の一方の側を意味する。
[0019] 電池パックにおいて、通常、封口体力 突出している端子が存在するので、 PTC素 子の封口体上への取り付けは、電池パックを構成するに際して封口体力 端子が突 出するのを阻害しな 、状態で、封口体上に PTC素子が位置することとなるように実施 する。
発明の効果
[0020] 先に説明したように、二次電池の封口体では、その表面力 端子が突出しており、 従って、封口体の表面 (即ち、上側の表面)からその端子の頂部までの間の空間部 分が端子のために必要である。本発明にお 、て PTC素子を封口体上に配置する場 合、そのような空間部分内に PTC素子の大部分、好ましくは実質的に全部を収容す ることが可能となり（即ち、空間部分を有効に利用でき）、 PTC素子を配置することに よって生じる電池パックの体積の増加を最小限にすることができ、好ましくは、実質的 に増加しないようにできる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の電池パックの上方部分の模式的断面図である。
[図 2]図 1の電池パックの PTC素子を取り付けた封口体の一部分の拡大模式図であ る。
[図 3]図 1の電池パックの PTC素子を取り付けた別の態様の封口体の一部分の拡大 模式図である。
[図 4]従来の電池パックの模式的斜視図である。
符号の説明
[0022] 100· ··缶状体、 102· ··封口体、 104· ··端子、 106· ··集電体、
108…薄層部、 110…電解質供給口、 112…パッキング、
120- PTC素子、 122- PTC要素、 124, 126· ··電極、
128…金属リード、 130· ··接着材料、 132· ··金属リード、 134· ··接着材料、
136…溶接部。
発明を実施するための形態
[0023] 本発明にお 、て、 PTC素子は、導電性フィラーとしてのカーボンブラックが分散し ている導電性のポリマー（例えばポリエチレン)力も形成される PTC要素 (好ましくは 層状の PTC要素）、およびその両側に配置された電極 (好ましくは金属材料の層状 電極、より好ましくは箔状電極)を有して成る常套のポリマー PTC素子であってよい。
[0024] し力しながら、特に好ましい PTC素子は、導電性フイラ一としてニッケル粉または- ッケルおよびコバルトの合金の粉末をフイラ一として含むものである。尚、そのような合 金は、導電性フィラーとしての粉末を構成する粒子の表面部分のみを構成してもよく 、内側部分は、ニッケルで構成されていてもよい。このようなコバルトを含むニッケル 粉は、例えば WO2005Z023461号に開示されており、そこに開示されている-ッ ケル粉をフイラ一として含むポリマー PTC素子を本発明において使用するのが特に 好ましい。尚、ニッケル粉については、例えば日本国特許第 3635089号に開示され ており、そこに開示されているニッケル粉をフイラ一として含むポリマー PTC素子を本 発明にお 、て使用するのも好ま 、。
[0025] このようなフィラーを用いる場合、 PTC素子自体の大きさが非常に小さくなり、 PTC 素子が占有する封口体の面積を小さくできる。従って、 PTC素子を搭載する機能以 外に種々の機能 (電解質供給口を提供すること、極薄部分を形成して安全性を高め ること、端子を突出させること等)を有する封口体には、そのようなフィラーを用いて形 成した PTC素子が特に好ま 、。
[0026] 本発明において、 PTC素子は、封口体の上に取り付けられている。このような PTC 素子と封口体との位置関係を、上述のように、「PTC素子が封口体に直接取り付けら れている」と表現する。封口体を構成する金属表面には、 PTC素子の一方の電極が 、電気的に接続されているか、あるいは金属リード、好ましくはストリップ形態の金属リ ードを介して電気的に接続されている。この電気的接続に際して、 PTC素子の一方 の電極を封口体の金属表面に、あるいは金属リードに接続する場合は、例えばハン ダまたは導電性接着剤等の接着材料を用いることが好ましぐ金属リードを封口体の 金属表面に接続する場合は、例えば溶接 (超音波溶接等)を用いることが好ましい。 このような電気的接続が、同時に機械的な接続をもたらすことは言うまでもない。
[0027] 本発明の電池パックの上方部分 (封口体が配置されて!、る部分)を模式的断面図 にて図 1に示す。図示した態様では、電池の缶状体 100の開口部に封口体 (または 封口板） 102が嵌め込まれて缶状体が封じられている。封口体 102の中央付近では 、端子 104が貫通して嵌め込まれ、下方の集電要素 106と接続されている。尚、図示 した態様では、簡単のため、これらを一体状態で示している。缶状体 100、従って、 それに嵌め込まれた封口体 102は一方の極 (例えば +極）の電極として作用し、端 子 104は、他方の極 (例えば 極）の電極として作用する。
[0028] 一般的に、封口体は、アルミニウム、スチール等の金属の薄板で形成されており、 安全弁として機能できる極薄層部 108を有し、また、電解質を缶状体内に供給する 口 110を有してよい。尚、端子 104と封口体 102とを絶縁状態で維持するために、こ れらの間に絶縁材料 112が配置されている。絶縁材料は、ノ ッキングとしても作用す る。
[0029] PTC素子 120は、封口体 102上に直接配置されている。 PTC素子 120は、導電性 ポリマー要素 ]_ 22、ならびにその両側に配置された箔の形態の金属層 124および 12 6を電極として有して成る。図示した態様では、金属層 124の上に金属リード 128が 配置されている。金属リード 128はいずれの適当な方法で配置されていてもよぐ例 えば溶接、導電性接着剤、ハンダ等の接続手段によって金属層 124と電気的に接続 されている（尚、図 1〜3では、このような接続手段を省略して図示せず)。図示した態 様では、 PTC素子の金属層 126を封口体 102に直接的に電気的に接続することに よって、封口体 102上に PTC素子 120が取り付けられて!/、る。
[0030] 尚、金属リード 128は、いずれの適当な形態であってもよい。図示した態様では、金 属リード 128は、 PTC素子の電極 124と同じサイズのプレート形態である力 別の態 様では、 PTC素子の電極 124の一部分上に配置されていてもよい。また、金属リード は、 PTC素子の電極 124の少なくとも一部分の上に配置される部分に加えて、電極 124の周囲の一部分、一辺、あるいは全周力 外向きに延在する部分を有してもよい 。例えば、金属リード 128は、 PTC素子の電極 124の少なくとも一部分上に配置され る部分および電極力 外向きに延在する部分を有するストリップ形態であってもよい（ 図 3参照)。この場合、 PTC素子の電極 124上に金属リードの一部分を配置して、こ れらをスポット状に電気的に接続してょ 、（例えばスポット溶接してよ!、)。
[0031] 図 2に、図 1に示した態様における PTC素子 120を有する封口体の一部分を拡大 して模式的に示す。図 2に示す態様は、導電性接着剤 130を用いて PTC素子を封 口体 102に直接的に電気的に接続している様子を示す。 PTC素子 120、詳しくはそ の金属層 126が封口体 102と隣接状態にあり、これらの間に導電性接着剤 130が層 の形態で配置されている。図示した態様では、 PTC素子の下面全体にわたって接着 剤の層が存在するが、必ずしも全体にわたって存在する必要はない。尚、導電性接 着剤 130の層は、それが存在することを明確にするため、厚さを誇張して図示してい る。
[0032] 図示した封口体は、封口体 102上に導電性接着剤を塗布し、その上に PTC素子 1 20を配置した状態で加熱することによって製造できる。導電性接着剤に代えてハン ダペーストを塗布しても同様に製造できる。この場合、 PTC素子 120を有する封口体 102を用いて 2次電池を形成することによって、 2次電池パックを得ることができる。別 の態様では、常套法によって封口体を用いて 2次電池を形成した後、上述のように封 口体 102に導電性接着剤またはハンダペーストを適用して PTC素子を接着して、 2 次電池パックを製造してもよ 、。
[0033] 図 3は、封口体 102上に直接配置した PTC素子 120を、図 2と同様に模式的に示 す。但し、図示した態様では、 PTC素子 120は、封口体 102側に配置したリード 132 を介して封口体 102に（図 2の場合の「直接的」とは対照的に）間接的に電気的に接 続されている。尚、 PTC素子 120と金属リード 132とは、ハンダまたは導電性接着剤 の層 134によって接続されている。金属リード 132は、 PTC素子 120の周辺部の少 なくとも一部分力 外側に延在し、その部分にて封口体 102に溶接されている。図示 した態様では溶接部 136にて封口体 102に接続されている。尚、溶接部は、 PTC素 子の全周辺の外側で形成されて 、てもよく、ある 、はその一部分で形成されて ヽても よい。
[0034] 例えば、 PTC素子の電極 126がニッケル箔である場合、これをノヽンダ、導電性接着 剤等のような接着材料によってアルミニウム製の封口体 102に直接的に接続すると、 これらの間の抵抗値は、異種材料間の接続のために大きくなり易い。このような場合 、 PTC素子と封口体 102との間にニッケルリード 132を介在させ、ニッケルリード 132 と封口体 102とを溶接し、ニッケルリードと PTC素子とを電気的に接続すると、全体と しての抵抗がニッケルリードを使用しない場合より小さくなる可能性があるし、 PTC素 子と封口体との接続強度も大きくなり得る。このように PTC素子の電極と同じ材料のリ ードを用い、そのリードを封口体 102に溶接するのが好ま 、。
[0035] このような封口体 102を製造するには、 PTC素子 120に導電性接着剤またはハン ダ等の接着材料によって金属リード 132を接着した PTC素子を得、そのような PTC 素子を封口体 102に溶接によって接着してょ 、。このような封口体 102を用いて 2次 電池を形成することによって、 2次電池パックを得ることができる。別法では、先と同様 に、 2次電池を形成した後、金属リード 132を接着した PTC素子 120を封口体 102に 溶接してよい。 [0036] 本発明の特に好ましい態様では、上述のように封口体 102に PTC素子 120が接続 された電池パックを製造した後、封口体 102を榭脂によってモールドして、 PTC素子 を榭脂中に埋設する。このよう〖こすること〖こよって、 PTC素子が露出しないようになる ので、 PTC素子が損傷を受けることを防止できると共に、リードが長い距離にわたつ て露出することがないのでショートの可能性も激減し、電池パックの安全性が向上す る。更に、元々突出部が存在する封口体に PTC素子を配置するので、従来の電池 ノックのように PTC素子が単独で側面に配置されて突出している場合と比較して、 P TC素子に外力が加わりにくくなる。
[0037] 上述のような本発明の封口体を用いると、 2次電池に PTC素子を配置するに際して 、電池パックの体積の増加が最小限になる、好ましくは 2次電池パックの嵩が実質的 に増加しない。更に、缶状体 100と PTC素子とが直接配置されるので、 PTC素子を 缶状体の側面に配置する場合に必要であるような長 、リードを必要としな 、ので、そ の分だけ不必要な抵抗値増を防止できる。
[0038] 尚、上述の封口体 102においては、 PTC素子は、封口体 102に隣接してその上に 配置している力 別の態様では、封口体 102から突出する端子 104上に PTC素子を 配置してもよい。この場合も上記配置と同様に、安全な電池パックを実現することが でき、また、長いリードを必要としないという利点がある。
産業上の利用可能性
[0039] 本発明の封口体を用いると、よりコンパクトな 2次電池パックを構成でき、携帯用電 子デバイス等の小型化に有用である。
[0040] 尚、本願は、日本国特許出願第 2005— 143024号（2005年 5月 16日出願、発明 の名称：電池パックおよびそれに用いる封口体）に基づくパリ条約上の優先権を主張 し、この引用により、上記出願に記載された内容は、本明細書の一部分を構成する。

Claims

請求の範囲
[I] 缶状体およびその開口部を封じる封口体を有して成る二次電池、ならびに PTC素 子を有して成る電池パックであって、
封口体は、その上に取り付けられた PTC素子を有して成ることを特徴とする電池パ ック。
[2] PTC素子は封口体に隣接した状態で配置され、これらを電気的に接続するように これらの間に存在する接続要素によって、封口体に PTC素子が取り付けられている 請求項 1に記載の電池パック。
[3] 接続要素は、接着材料の層である請求項 2に記載の電池パック。
[4] 接続要素は、金属リードおよびその両側の接着材料の層である請求項 2に記載の 電池パック。
[5] 接続要素は、金属リードおよびそれと PTC素子との間に位置する接着材料の層で あり、接着材料の層は PTC素子と金属リードとを接続し、金属リードは、溶接によって 封口体に接続されて ヽる請求項 2に記載の電池パック。
[6] 接着材料は、導電性接着剤またはハンダである請求項 3〜5のいずれか〖こ記載の 電池パック。
[7] PTC素子は、ニッケル粉末またはニッケル 'コバルト粉末を導電性フイラ一として使 用する PTC要素を有する請求項 1〜6のいずれかに記載の電池パック。
[8] 缶状体およびその開口部を封じる封口体を有して成る二次電池、ならびに PTC素 子を有して成る電池パックを製造する場合に使用する、 PTC素子が上に取り付けら れた封口体。
[9] PTC素子は封口体に隣接した状態で配置され、これらを電気的に接続するように、 これらの間に存在する接続要素によって封口体に PTC素子が取り付けられている請 求項 8に記載の封口体。
[10] 接続要素は、接着材料の層である請求項 9に記載の封口体。
[II] 接続要素は、金属リードおよびその両側の接着材料の層である請求項 9に記載の 封口体。
[12] 接続要素は、金属リードおよびそれと PTC素子との間に位置する接着材料の層で あり、接着材料の層は PTC素子と金属リードとを接続し、金属リードは、溶接によって 封口体に接続されて ヽる請求項 9に記載の封口体。
[13] 接着材料は、導電性接着剤またはハンダである請求項 10〜 12のいずれか〖こ記載 の封口体。
[14] PTC素子は、ニッケル粉末またはニッケル 'コバルト粉末を導電性フイラ一として使 用する PTC要素を有する請求項 8〜 13の 、ずれかに記載の封口体。
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