第1の要旨において、本発明は、
絶縁性樹脂により形成され、少なくとも1つの貫通開口部を有する層状要素、
層状要素の各主表面上に位置する導電性金属薄層、および
該貫通開口部の少なくとも1つを規定する側面上に位置し、導電性金属薄層を電気的に接続するヒューズ層
を有して成る、保護素子を提供する。
In the first aspect, the present invention provides:
A layered element formed of insulating resin and having at least one through opening;
A conductive metal thin layer located on each main surface of the layered element, and a fuse layer located on a side surface defining at least one of the through openings and electrically connecting the conductive metal thin layer A protective element is provided.
第2の要旨において、本発明は、上述および後述するような本発明の保護素子を有して成る電気装置、例えば2次電池を提供する。より詳しくは、2次電池セル、これを組み合わせた2次電池セルアッセンブリまたは2次電池パックを提供する。
In a second aspect, the present invention provides an electric device, for example, a secondary battery, comprising the protective element of the present invention as described above and below. More specifically, the present invention provides a secondary battery cell, a secondary battery cell assembly or a secondary battery pack that is a combination thereof.
本発明の保護素子は、絶縁性樹脂により形成された層状要素を有して成り、この層状要素は、少なくとも1つの貫通開口部を有する。この開口部は、層状要素の厚さ方向に沿って延びて層状要素を貫通しており、その厚さ方向に垂直な方向の断面形状は特に限定されるものではないが、例えば円形であるのが好ましい。この場合、貫通開口部は円柱状の空間部である。しかしながら、他の形状、例えば正方形、菱形、長方形、楕円形であってもよい。貫通開口部の数は、少なくとも1つである。即ち、1つまたは2つ以上であり、例えば2つ、3つ、4つ、5つであってよいが、保護素子に要求される保護の程度に応じて、適宜選択できる。1つの貫通開口部を有する場合、貫通開口部は層状要素の中心部、より詳しくは、厚さ方向に垂直な方向の断面形状の中心部に位置するのが好ましい。
The protective element of the present invention comprises a layered element formed of an insulating resin, and this layered element has at least one through opening. The opening extends along the thickness direction of the layered element and penetrates the layered element, and the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the thickness direction is not particularly limited, but is circular, for example. Is preferred. In this case, the through opening is a cylindrical space. However, other shapes, such as squares, rhombuses, rectangles, and ellipses may be used. The number of through openings is at least one. That is, it may be one, two or more, and may be two, three, four, five, for example, but can be appropriately selected according to the degree of protection required for the protection element. In the case of having one through opening, the through opening is preferably located at the center of the layered element, more specifically at the center of the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the thickness direction.
層状要素を構成する絶縁性樹脂は、電気的に絶縁性を有する樹脂であれば特に限定されるものではない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素系樹脂等の樹脂を例示できる。特にポリエチレンやポリフッ化ビニリデンのような樹脂を使用するのが好ましく、そのような樹脂は、ポリマーPTC素子に用いるポリマーと同様の柔軟性を持っており、ポリマーPTC素子に代えて本発明の保護素子を2次電池セルの封口板に組み込むことができ、また、一般的に電気装置において信頼して使用できるという点で有利である。別の態様では、本発明の保護素子を、上述の2次電池セルの封口板の内側で用いられているスペーサに代えて素子使用することができ、その場合、保護素子は、ワッシャーとして使用することができる。
The insulating resin constituting the layered element is not particularly limited as long as it is an electrically insulating resin. For example, resins such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, and fluorine resin can be exemplified. In particular, it is preferable to use a resin such as polyethylene or polyvinylidene fluoride. Such a resin has the same flexibility as the polymer used for the polymer PTC element, and the protective element of the present invention is used instead of the polymer PTC element. Can be incorporated into the sealing plate of the secondary battery cell, and is generally advantageous in that it can be used reliably in electric devices. In another aspect, the protective element of the present invention can be used in place of the spacer used inside the sealing plate of the secondary battery cell described above, in which case the protective element is used as a washer. be able to.
この層状要素は、その各主表面上に、即ち、その両側の主表面上に配置された導電性金属薄層を有して成る。この金属薄層は、導電性を有する金属の薄い層(例えば、厚さが0.1μm~100μm程度の層)であれば特に限定されるものではなく、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、金等の金属によって構成できる。
The layered element comprises a thin conductive metal layer disposed on each main surface thereof, that is, on the main surfaces on both sides thereof. The thin metal layer is not particularly limited as long as it is a thin layer of conductive metal (for example, a layer having a thickness of about 0.1 μm to 100 μm). For example, copper, nickel, aluminum, gold, etc. It can be made of metal.
導電性金属薄層が各主表面上に位置する層状要素は、例えば層状要素を構成する絶縁性樹脂を、金属薄層を構成する金属シート(または金属箔)と一緒に同時押し出して、金属シート(または金属箔)の間に絶縁性樹脂が挟まれた状態の押出物を得ることによって、製造することができる。別の態様では、絶縁性樹脂の層状物を例えば押出によって得、この層状物を金属シート(または金属箔)の間に挟み、これらを一体に熱圧着して圧着物を得ることによって、製造することもできる。このような押出物(または圧着物)は、導電性金属薄層を両側の主表面に有する、絶縁性樹脂の層状要素が多数隣接して集合した状態であり、押出物(または圧着物)を所定の形状・寸法に切り出して、単一の、各主表面上に導電性薄層を有する層状要素を得ることができる。
The layered element in which the conductive metal thin layer is located on each main surface is obtained by, for example, extruding an insulating resin constituting the layered element together with the metal sheet (or metal foil) constituting the metal thin layer, It can be manufactured by obtaining an extrudate in which an insulating resin is sandwiched between (or metal foils). In another embodiment, a layered product of an insulating resin is obtained by, for example, extrusion, the layered product is sandwiched between metal sheets (or metal foils), and these are thermocompression bonded together to obtain a pressed product. You can also. Such an extrudate (or pressure-bonded product) is a state in which a large number of layered elements of insulating resin having conductive metal thin layers on both main surfaces are gathered adjacent to each other. A single layered element having a conductive thin layer on each main surface can be obtained by cutting into a predetermined shape and size.
更に、別の態様では、絶縁性樹脂の層状要素に導電性金属のメッキを施すことによって、両側の主表面上に導電性金属薄層を形成してもよい。この場合も、上述のような集合状態のものを得、その後、個別の層状要素に分割するのが好ましい。
Furthermore, in another aspect, a conductive metal thin layer may be formed on the main surfaces on both sides by plating a conductive metal on the insulating resin layered element. In this case as well, it is preferable to obtain the aggregated state as described above and then divide it into individual layered elements.
このように、メッキする場合、層状要素は、その主表面に別の金属層、特に好ましくは金属箔を、例えば上述と同様に、押出または熱圧着することによって、予め別の金属層を層状要素に密着させておくのが特に好ましい。この場合、この別の金属層の上に、導電性金属薄層をメッキによって形成するのが好ましい。このように導電性金属薄層をメッキによって形成する場合、導電性金属薄層としてのメッキ層が、層状要素に既に密着している別の金属層に密着できるという点で有利である。例えば、本発明の保護素子は、層状要素の両側主要面に別の金属層としてニッケル箔を有し、ニッケルメッキによって形成された導電性金属薄層およびヒューズ層を有する。即ち、導電性金属薄層とヒューズ層とを同時に形成できる点で有利である。
Thus, in the case of plating, the layered element is preliminarily separated from the layered element by extruding or thermocompressing another metal layer, particularly preferably a metal foil, on its main surface, for example as described above. It is particularly preferable to keep it in close contact. In this case, it is preferable to form a thin conductive metal layer by plating on the other metal layer. When the conductive metal thin layer is formed by plating in this way, it is advantageous in that the plating layer as the conductive metal thin layer can be in close contact with another metal layer that is already in close contact with the layered element. For example, the protection element of the present invention has a nickel foil as another metal layer on both principal surfaces of the layered element, and has a thin conductive metal layer and a fuse layer formed by nickel plating. That is, it is advantageous in that the conductive metal thin layer and the fuse layer can be formed simultaneously.
層状要素の形態は、厚さ方向のディメンションが他のディメンションより小さい、このましくは相当小さいもの(例えばシート状形態)であれば、特に限定されるものではない。層状要素の平面形状(層状要素を真上から見た場合の図形、例えば図2に示す保護素子の輪郭形状、従って、主表面の形状)または層状要素の厚さ方向に垂直な方向の断面形状が、幾何学的に線対称および/または点対称の形状、例えば、円形、正方形、長方形、菱形、環状(特に円環状、いわゆるドーナツ状)等であるのが好ましい。
The form of the layered element is not particularly limited as long as the dimension in the thickness direction is smaller than the other dimensions, or preferably considerably small (for example, a sheet-like form). The planar shape of the layered element (the figure when the layered element is viewed from directly above, for example, the contour shape of the protective element shown in FIG. 2, and thus the shape of the main surface) or the sectional shape in the direction perpendicular to the thickness direction of the layered element Are preferably geometrically line-symmetrical and / or point-symmetrical shapes, for example, circular, square, rectangular, rhombus, annular (especially annular, so-called donut-shaped), and the like.
中でも、層状要素は、環状、特に円環状であるのが好ましい。環状の場合、中央の開口部、例えば円環状の場合の中央の円形開口部が、本発明の貫通開口部であってよい。また、層状要素は、環形状を規定する内側周と外側周との間の部分(例えばその中間部)に、追加の貫通開口部、例えば断面が円形の貫通開口部を1またはそれ以上有してよい。従って、層状要素は、少なくとも1つの貫通開口部を有する。
Among them, the layered element is preferably annular, particularly annular. In the case of an annular shape, the central opening, for example, the central circular opening in the case of an annular shape, may be the through opening of the present invention. Further, the layered element has one or more additional through openings, for example, through holes having a circular cross section, at a portion between the inner circumference and the outer circumference defining the ring shape (for example, an intermediate portion thereof). It's okay. Thus, the layered element has at least one through opening.
本発明の保護素子は、そのような貫通開口部の少なくとも1つを規定する側面上に位置するヒューズ層を有する。このヒューズ層は、層状要素の両側主表面に位置する導電性金属薄層を電気的に接続すると共に、一方の主表面上の導電性金属薄層から他方の主表面上の導電性金属薄層に向かって過剰電流が流れようとする場合に、過剰電流が集中的にヒューズ層を流れる結果、それが溶融して回路を開くことによって、そのような電流の流れを遮断する機能(いわゆるヒューズとしての機能)を有する。そのようヒューズ層は、少なくとも1つの貫通開口部を規定する側面上に形成されている。より詳しくは、両側の導電性金属薄層を電気的に接続できる限り、そのような側面の少なくとも一部分にヒューズ層が形成されていてもよいが、そのような側面の全体にわたって形成されているのが好ましい。形成方法は特に限定されるものではないが、導電性金属をメッキ(例えば電解メッキまたは無電解メッキ)する、例えばニッケルメッキすることによって形成するのが特に好ましい。ヒューズ層の厚さは、メッキ条件によってコントロールできるが、例えば0.001~0.02mmであるのが好ましい。
The protective element of the present invention has a fuse layer located on a side surface that defines at least one of such through openings. The fuse layer electrically connects the thin conductive metal layers located on the main surfaces on both sides of the layered element, and the thin conductive metal layer on one main surface to the thin conductive metal layer on the other main surface. When excess current is about to flow towards the fuse layer, the excess current flows through the fuse layer intensively, and as a result, it melts and opens the circuit, thereby blocking such current flow (so-called fuse Function). Such a fuse layer is formed on a side surface defining at least one through opening. More specifically, as long as the thin conductive metal layers on both sides can be electrically connected, a fuse layer may be formed on at least a part of such a side surface. Is preferred. The formation method is not particularly limited, but it is particularly preferable to form the conductive metal by plating (for example, electrolytic plating or electroless plating), for example, by nickel plating. The thickness of the fuse layer can be controlled by plating conditions, but is preferably 0.001 to 0.02 mm, for example.
ヒューズ層を側面上に有する貫通開口部を1つ設ける場合、層状要素は円形または他の適当な、元々穴の無い平板形状であり、その中心部(平面形状が円形(即ち、円板状)である層状要素のように、そのような中心部が存在する場合)に貫通開口部(「中心貫通開口部」とも呼ぶ)を設けるのが好ましい。その結果、層状要素は厳密には環状の形状を有することになる。このような環状の形状を有する層状要素の一方の主表面の導電性金属薄層を流れる電流は、貫通開口部の一方の端部に向かって流れ、その後、ヒューズ層を通過して、貫通開口部の他方の端部から層状要素の他方の主表面の導電性金属薄層上を放射状に流れる。
When a single through opening having a fuse layer on the side is provided, the layered element is circular or other suitable flat plate shape without holes, and its central portion (planar shape is circular (ie, disk shape) It is preferable to provide a through opening (also referred to as “center through opening”) in such a layered element where such a central portion exists). As a result, the layered element has a strictly annular shape. The current flowing through the thin conductive metal layer on one main surface of the layered element having such an annular shape flows toward one end of the through opening, and then passes through the fuse layer to form the through opening. Flows radially from the other end of the part over the thin conductive metal layer on the other main surface of the layered element.
このように層状要素に貫通開口部を1つ設ける態様では、後で詳細に説明する複数の貫通開口部を設ける態様と比較して、より大きい貫通開口部を環状要素の中心部に、中心貫通開口部として、設けるのが好ましく、その貫通開口部の側面上にヒューズ層を設ける。そのような保護素子は、抵抗値を小さくできるので、大容量の電流(好ましくは20Aより大きい電流、例えば30~40Aまたはそれより大きい電流、例えば50A)を流す場合に好適に使用できる。また、貫通開口部を1つ設けるだけであるので、保護素子の製造が簡単になる。
Thus, in the aspect in which one through opening is provided in the layered element, a larger through opening is formed in the central part of the annular element as compared with an aspect in which a plurality of through openings to be described in detail later is provided. The opening is preferably provided, and a fuse layer is provided on the side surface of the through opening. Since such a protective element can reduce the resistance value, it can be suitably used when a large-capacity current (preferably a current larger than 20 A, for example, a current of 30 to 40 A or larger, such as 50 A) is passed. Moreover, since only one through opening is provided, the manufacture of the protective element is simplified.
好ましい態様では、層状要素は、後述する図2または図4に示すように、内側周30および外側周34によって規定される円環状である。層状要素の内側周を規定する円の直径は、例えば6~10mmであり、その外側周を規定する円の直径は、例えば13~17mmであるのが好ましい。30~40Aの電流を流す場合の保護素子としては、内側周の円の直径は例えば6.5mmであり、ヒューズ層の厚さは、例えば0.01mmであるのが好ましい。
In a preferred embodiment, the layered element has an annular shape defined by an inner periphery 30 and an outer periphery 34, as shown in FIG. The diameter of the circle defining the inner circumference of the layered element is preferably 6 to 10 mm, for example, and the diameter of the circle defining the outer circumference is preferably 13 to 17 mm, for example. As a protection element when a current of 30 to 40 A is passed, it is preferable that the diameter of the inner circumference circle is 6.5 mm, for example, and the thickness of the fuse layer is 0.01 mm, for example.
複数の貫通開口部を設ける場合、層状要素を通過する電流が可及的に均等に各貫通開口部のヒューズ層を流れるように貫通開口部を配置するのが好ましい。例えば、中心貫通開口部を有する円環状の層状要素の周状部分(即ち、内側周と外側周とによって規定される層状要素の本体部分)に、同じ断面形状およびサイズを有する貫通開口部(「周辺貫通開口部」とも呼ぶ)を複数設けてよく、この場合、円環を規定する内側周の円の中心に関して等角度で貫通開口部を設けるのが好ましい。例えば、180°毎に2つ、120°毎に3つ、90°毎に4つ、60°毎に6つ貫通開口部を設ける。但し、保護素子の使用の条件に応じて、層状要素は、周辺貫通開口部を1つのみ有してもよい。従って、周状貫通開口部の数は、例えば1~6であってよい。
When providing a plurality of through openings, it is preferable to arrange the through openings so that the current passing through the layered element flows through the fuse layer of each through opening as evenly as possible. For example, in a circumferential portion of an annular layered element having a central through opening (ie, a body portion of a layered element defined by an inner circumference and an outer circumference), a through opening having the same cross-sectional shape and size (“ In this case, it is preferable to provide the through openings at an equal angle with respect to the center of the inner circumferential circle that defines the ring. For example, two through openings are provided every 180 °, three every 120 °, four every 90 °, and six every 60 °. However, depending on the conditions of use of the protective element, the layered element may have only one peripheral through opening. Therefore, the number of circumferential through openings may be 1 to 6, for example.
円環状の層状要素を規定する、内側周の円、即ち、中心貫通開口部の断面円の直径が他の貫通開口部、即ち、周辺貫通開口部の直径と同じであるか、それより小さい場合、そのような中心貫通開口部を規定する側面にもヒューズ層を設けてもよい。逆に、中心貫通開口部の断面円の直径が周辺貫通開口部の断面円の直径より大きい場合、中心貫通開口部を規定する側面上にはヒューズ層を設けないのが好ましい。
When the diameter of the inner circumferential circle defining the toroidal layered element, i.e. the cross-sectional circle of the central through opening, is equal to or smaller than the diameter of the other through openings, i.e. the peripheral through openings A fuse layer may also be provided on the side surface defining such a central through opening. Conversely, when the diameter of the cross-sectional circle of the central through opening is larger than the diameter of the cross-sectional circle of the peripheral through opening, it is preferable not to provide a fuse layer on the side surface that defines the central through opening.
このように中心貫通開口部にヒューズ層を設けるか否かは、保護素子の各貫通開口部に設けたヒューズ層を流れる電流が実質的に等量となるか否かにより判断する。簡単には、中心貫通開口部が周辺貫通開口部より大きな円形断面を有する場合、中心貫通開口部にヒューズ層を設けると、保護素子を流れる電流の実質的に大部分そのヒューズ層を流れ易く、より小さい円形断面を有する他の貫通開口部に設けたヒューズ層を電流が流れ難いため、他の貫通開口部にヒューズ層を設ける意味が薄れる。
Whether or not the fuse layer is provided in the central through opening as described above is determined by whether or not the current flowing through the fuse layer provided in each through opening of the protective element is substantially equal. Briefly, when the central through opening has a larger circular cross section than the peripheral through opening, if a fuse layer is provided in the central through opening, substantially the majority of the current flowing through the protective element is likely to flow through the fuse layer, Since it is difficult for current to flow through the fuse layer provided in another through opening having a smaller circular cross section, the meaning of providing the fuse layer in the other through opening is reduced.
1つの好ましい態様では、層状要素は、外側周および内側周によって規定される環状要素であり、内側周面によって貫通開口部が中心貫通開口部として規定され、更に、別の貫通開口部が、層状要素の内部、即ち、層状要素を規定する内側周と外側周との間(即ち、層状要素を規定する絶縁性樹脂の部分)貫通して周辺貫通開口部として存在してよい。従って、この場合、層状要素には、内側周によって規定される中心貫通開口部(1つ)および層状要素の本体部分中を貫通する少なくとも1つの貫通開口部(上述の周辺貫通開口部に対応)が存在する。
In one preferred embodiment, the layered element is an annular element defined by an outer periphery and an inner periphery, the inner peripheral surface defines the through opening as a central through opening, and another through opening is layered It may exist as a peripheral through opening through the interior of the element, ie, between the inner and outer perimeters that define the layered element (ie, the portion of the insulating resin that defines the layered element). Accordingly, in this case, the layered element has a central through opening (one) defined by the inner circumference and at least one through opening (corresponding to the peripheral through opening described above) penetrating through the body part of the layered element. Exists.
この態様では、ヒューズ層は、周辺貫通開口部を規定する側面(即ち、壁)上に存在する。中心貫通開口部の直径が周辺貫通開口部の直径と大差なく、中心貫通開口部にヒューズ層が存在するとした場合に、そのヒューズ層にも、周辺貫通開口部のヒューズ層と同等に電流が流れるであろうと予想される場合、中心貫通開口部にもヒューズ層を設けてもよい。中心貫通開口部の直径が周辺貫通開口部の直径より大きく、中心貫通開口部にヒューズ層が存在するとした場合に、そのヒューズ層に、周辺貫通開口部のヒューズ層より遥かに多量の電流が流れるであろうと予想される場合、周辺貫通開口部にヒューズ層を設ける意味がなくなるため、中心貫通開口部にヒューズを設けない。
In this embodiment, the fuse layer exists on the side surface (that is, the wall) that defines the peripheral through opening. When the diameter of the central through opening is not much different from the diameter of the peripheral through opening and a fuse layer exists in the central through opening, current flows in the fuse layer as well as the fuse layer in the peripheral through opening. If expected, a fuse layer may also be provided in the central through opening. When the diameter of the central through opening is larger than the diameter of the peripheral through opening and a fuse layer exists in the central through opening, a much larger amount of current flows through the fuse layer than the fuse layer of the peripheral through opening. In the case where it is expected, there is no point in providing a fuse layer in the peripheral through opening, and therefore no fuse is provided in the central through opening.
従って、複数の貫通開口部を有する環状の層状要素、例えば円環状の層状要素を有する保護素子の1つの態様では、中心貫通開口部はヒューズ層を有さず、その回りで周状に配置された複数の周辺貫通開口部を有する。周辺貫通開口部を設ける周は通常1重であるのが好ましいが、場合によっては複数重の周、例えば2重の周または3重の周であってもよい。このように、周辺貫通開口部のみにヒューズ層を設ける態様は、設ける周辺貫通開口部の数に応じて、保護素子の抵抗値をコントロールできる。基本的には、周辺貫通開口部の数を増やすと、抵抗値が減少し、逆に、数を減らすと、抵抗値が増える。従って、上述の中心貫通開口部のみにヒューズ層を設ける態様と比較して、設ける貫通開口部の数を単に変えることによって、保護素子の抵抗値を容易かつ精密に変えることができる利点がある。
Therefore, in one aspect of a protective element having an annular layered element having a plurality of through openings, for example, an annular layered element, the central through opening does not have a fuse layer and is arranged circumferentially around it. And a plurality of peripheral through openings. The circumference in which the peripheral through-opening is provided is usually preferably single, but in some cases, it may be a multiple circumference, for example, a double circumference or a triple circumference. As described above, in the aspect in which the fuse layer is provided only in the peripheral through opening, the resistance value of the protection element can be controlled according to the number of peripheral through openings provided. Basically, when the number of peripheral through openings is increased, the resistance value is decreased. Conversely, when the number is decreased, the resistance value is increased. Accordingly, there is an advantage that the resistance value of the protection element can be easily and precisely changed by simply changing the number of through openings provided, as compared with the above-described embodiment in which the fuse layer is provided only in the central through opening.
層状要素が環形状、例えば円環状である場合、周辺貫通開口部は、層状要素の中心に関して対照的に位置するのが好ましい。周辺貫通開口部が複数存在する場合、例えば環状要素の中心、即ち、内側周を規定する図形、例えば円の中心の周囲で等角度で2~12個、好ましくは4~10個、より好ましくは5~9個、特に好ましくは6~8個、例えば180°毎に2個、120°毎に3個、90°毎に4個、60°毎に6個、45°毎に8個、40°毎に9個、36°毎に10個、存在するように構成してよい。
When the layered element is ring-shaped, for example annular, the peripheral through-opening is preferably located in contrast to the center of the layered element. When there are a plurality of peripheral through openings, for example, the center of the annular element, that is, the figure defining the inner circumference, for example, 2 to 12, preferably 4 to 10, more preferably the same angle around the center of the circle. 5-9, particularly preferably 6-8, eg 2 every 180 °, 3 every 120 °, 4 every 90 °, 6 every 60 °, 8 every 45 °, 40 It may be configured so that there are 9 pieces per degree and 10 pieces every 36 degrees.
具体的な態様では、中心貫通開口部(ヒューズ層を設けない)の直径は6~10mmであり、その周囲の周辺貫通開口部(ヒューズ層を設ける)の断面円の直径は、0.2~1mmである。このような態様では、層状要素の外径は、例えば13~17mmであるのが好ましい。20~30Aの電流を流す場合の保護素子としては、例えば、直径0.6mmの周辺貫通開口部を4つ設け、ヒューズ層の厚さは、例えば0.01mmであるのが好ましい。
In a specific embodiment, the diameter of the central through opening (without the fuse layer) is 6 to 10 mm, and the diameter of the cross-sectional circle around the peripheral through opening (with the fuse layer) is 0.2 to 1 mm. In such an embodiment, the outer diameter of the layered element is preferably 13 to 17 mm, for example. For example, four protective through elements having a diameter of 0.6 mm are provided as protective elements when a current of 20 to 30 A is passed, and the thickness of the fuse layer is preferably 0.01 mm, for example.
尚、いずれの態様においても、貫通開口部は、その断面形状(即ち、層状要素の厚さ方向に垂直な断面の形状)は円形であるのが好ましいが、いずれの適当な他の断面形状を有してもよく、通常円形断面を有するのが好ましい。別の態様では、正方形、長方形、菱形、三角形等であってもよい。その場合、上述の直径は、他の断面形状の相当直径に対応する。
In any embodiment, the through-opening portion preferably has a circular cross-sectional shape (that is, a cross-sectional shape perpendicular to the thickness direction of the layered element), but may have any appropriate other cross-sectional shape. It may preferably have a generally circular cross section. In another aspect, a square, a rectangle, a rhombus, a triangle, etc. may be sufficient. In that case, the above-mentioned diameter corresponds to the equivalent diameter of another cross-sectional shape.
貫通開口部を規定する側面(または周面)上に設けたヒューズ層は、層状要素の両側主表面を電気的に接続すると共に、一方の主表面から他方の主表面に向かって過剰電流が流れようとする場合に、ヒューズ層に過剰電流が集中的に流れる結果、それが溶融することによって、そのような電流の流れを遮断する機能を有する。そのようなヒューズ層を構成する材料は、導電性材料、特に導電性金属層である。例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、金等の金属の薄い層によりヒューズ層を形成するのが好ましい。ヒューズ層は、それを構成する金属をメッキすることによって形成するのが特に好ましい。
The fuse layer provided on the side surface (or peripheral surface) that defines the through opening electrically connects the main surfaces on both sides of the layered element, and excess current flows from one main surface to the other main surface. In such a case, as a result of excessive current flowing through the fuse layer in a concentrated manner, it melts, thereby having a function of interrupting such current flow. The material constituting such a fuse layer is a conductive material, in particular a conductive metal layer. For example, the fuse layer is preferably formed of a thin layer of metal such as copper, nickel, aluminum, or gold. The fuse layer is particularly preferably formed by plating a metal constituting the fuse layer.
従って、想定される過剰電流量に応じて溶融するように、貫通開口部の断面形状、貫通開口部の大きさ(通常、直径)および層状要素の厚さ方向に沿った貫通開口部の長さ、ヒューズの材料およびその層の厚さ、ならびに貫通開口部の数および配置等の種々のファクターを選択し、その数値等を所定のように選択する。この選択は、当業者であれば、これらのファクターに関して例えば試行錯誤によって、実施することができる。
Therefore, the cross-sectional shape of the through-opening, the size of the through-opening (usually the diameter), and the length of the through-opening along the thickness direction of the layered element so as to melt according to the assumed excess current amount Various factors such as the material of the fuse and the thickness of the layer, and the number and arrangement of the through openings are selected, and the numerical values are selected in a predetermined manner. This selection can be made by those skilled in the art with respect to these factors, for example by trial and error.
1つの好ましい態様では、導電性金属薄層およびヒューズ層が、導電性金属のメッキによって、より好ましくはニッケルメッキによって、一体に形成されている。この場合、貫通開口部を有する層状要素をそのような金属でメッキすることによって、これらの層を同時にかつ一体に形成できるので有利である。即ち、ヒューズ層と導電性金属薄層とは、同じ種類の金属で形成される。メッキ法としては、電解メッキまたは無電解メッキ法を用いることができる。
In one preferred embodiment, the conductive metal thin layer and the fuse layer are integrally formed by conductive metal plating, more preferably by nickel plating. In this case, it is advantageous that these layers can be formed simultaneously and integrally by plating a layered element having a through opening with such a metal. That is, the fuse layer and the conductive metal thin layer are formed of the same type of metal. As the plating method, electrolytic plating or electroless plating can be used.
特に好ましい態様では、層状要素の主表面と導電性金属薄層との間に、層状要素に予め密着している金属箔、好ましくはニッケル箔が存在する。この場合、メッキ層として形成された導電性金属薄層が金属箔に密着でき、その結果、導電性金属薄層が金属箔を介して層状要素に強固に結合するという利点がある。
In a particularly preferred embodiment, there is a metal foil, preferably a nickel foil, which is in close contact with the layered element, between the main surface of the layered element and the conductive metal thin layer. In this case, there is an advantage that the conductive metal thin layer formed as the plating layer can be in close contact with the metal foil, and as a result, the conductive metal thin layer is firmly bonded to the layered element via the metal foil.
本発明の保護素子は、保護すべき回路またはそれを構成する電気要素を保護するために、第1電気要素(例えば2次電池)と別の電気要素としての第2電気要素(例えば充電器)とを電気的に直接的または間接的に接続するためにこれらの間に位置し、その結果、一方の導電性金属薄層は第1電気要素と直接または間接的に接触し、他方の導電性金属薄層は第2電気要素と直接または間接的に接触する。従って、本発明の保護素子、ならびにそれによって電気的に接続された回路および/または電気要素を有して成る電気装置をも本発明は提供する。
The protection element of the present invention includes a first electric element (for example, a secondary battery) and a second electric element (for example, a charger) as another electric element in order to protect a circuit to be protected or an electric element constituting the circuit. Between the two, so that one of the thin conductive metal layers is in direct or indirect contact with the first electrical element and the other conductive The thin metal layer is in direct or indirect contact with the second electrical element. Accordingly, the present invention also provides an electrical device comprising the protection element of the present invention and the circuits and / or electrical elements electrically connected thereby.