CN1275249A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

对容纳起电单元(51)的电池壳体(15)其开口端进行封口的封口部(8)中,内置在电路基板(10)上构成电子电路(11)的保护电路。电路基板(10)装配在封口部(8)的外侧端,在电路基板(10)外侧面设置作为二次电池(A)正极端子的正极端子板(16)和靠外部连接控制电子电路(11)工作的S极端子板(14)。利用这种构成,在封口部内配置防止过放电或过充电等的保护电路,在不构成电池组件的情况下构成具有保护电路的二次电池。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及一种具有这样构成的二次电池，即，构成锂离子二次电池这类二次电池的电池内装有电池保护装置，具有保护电池使电池本身免于过充电或过放电之类的功能。
背景技术
对于二次电池来说，为了防止用该二次电池的设备其电池***电路发生短路，正负电极间发生短路，以及过充电或过放电等异常使用对电池造成的损伤，设有种种的保护功能。这些是阻止短路等产生过大放电电流的PTC元件，或因过充电造成电池内压异常升高而切断通电电路以释放内压的安全阀等，这些保护功能作为二次电池本身所具备的功能是众所周知的。而且，锂离子二次电池为了防止过充电或过放电等，还设有保护电路，该保护电路一般作为电池组件形态，与锂离子二次电池一起容纳在封装壳体内并形成为一体。众所周知，这种电池和保护电路均容纳在壳体内并形成为一体的电池组件形态的电池，大多用作使用锂离子二次电池的手机、移动计算机等的电池电源装置。
上述保护电路，除了防止上述过充电或过放电以外，还可具有过电流切断、电池温度监测等功能，并能将它内置于二次电池本身的话，便可以不必构成电池组件，而形成具有保护电路的二次电池，从而可提供一种通用性高的二次电池。作为以电池内容纳保护电路为目的而开发的二次电池，知道有日本特开平8-31460号公报等揭示的方案，但该方案在电池上部配置保护电路等构成要素，并进一步将该保护电路等和电池一起容纳在外装壳体内，只属于与电池组件形态方面相同的方案。对二次电池要求具有保护电路时，所需要的是尺寸形状与没有保护电路的现有二次电池基本相同，且保护电路容纳在该电池壳体内的二次电池。
本申请发明人遵循上述设想，开发出在电池内容纳保护电路的二次电池，并提交了日本专利申请特愿平8-178896号。图37示出其一实施例，将容纳起电单元的电池壳体其开口端封住的封口部90内，配置了包含上述保护电路的电池保护装置。
图37中，所配置的电池保护装置在封口部90内包括：构成电子电路77以形成保护电路的电路基板71，作为阻止短路等过电流用的临界温度电阻体的PTC元件72，以及随电池内压异常升高而断裂以切断通电电路的同时使异常内压释放的电流切断机构73。起电单元的正极经上述电流切断机构73、PTC元件72与电路基板71连接，并从电路基板71与作为电池正极端子的正极引出头75、外接电子电路77负极一端所用的S极引出头76电连接。
图38按电子电路图示出上述构成，所构成的电子电路77包括：具有过充电控制、过放电控制功能的电池保护IC80，和根据该电池保护IC80输出的控制信号对正极一端通电电路进行通/断的FET81。该电子电路77负极一端与上述S极引出头76电连接，因而设置在用该二次电池的设备或充电器上时，通过在S极引出头76和构成二次电池负极端子的电池壳体83之间电连接，而处于工作状态，在设备上未设置该二次电池的状态下，构成为电功率微小但避免电子电路77功率消耗。如图所示，从起电单元78开始的正极一端通电电路串联配置上述电流切断机构73、PTC元件72、电子电路77，因而构成为具有三重电池保护功能的二次电池。
但敛缝固定在封口部90内的PTC元件72因过电流造成自身发热使电阻值提高，处于跳闸状态时，体积膨胀。若重复在该膨胀和正常状态间反复，便存在敛缝固定发生松动，产生微小间隙，发生电解液通过间隙漏液这种问题。
而且存在这样的问题，即接近电流切断机构73配置电路基板71，因而随电池内压异常升高而变形断裂的电流切断机构73其变形所需空间受到限制，变形断裂精度难以得到提高。
本发明目的在于，提供一种减小电池尺寸变化，并且在不降低电池性能的情况下将具有保护电路的电池保护装置容纳在电池内的二次电池。
发明概述
本申请第一发明，为一种二次电池，在形成为有底筒状的电池壳体内容纳起电单元，并用内置电池保护装置的封口部将电池壳体开口端封口而成，其特征在于，所述电池保护装置构成为，在电路基板上形成保护电池免受过充电、过放电等影响的电子电路，使该电路基板其一面上形成的电极端子露出外部并成为配置于所述封口部的保护电路。
利用此构成，在封口部内配置保护电路，装配使经过形成该保护电路的电子电路的电极端子外露，因而二次电池本身内置保护电路，不管电池组件构成如何均可构成带保护电路的二次电池。利用该保护电路所具有的防止过充电、过放电、过大放电电流等功能，防止设备故障或异常使用造成的电池损坏。
本申请第二发明，为一种二次电池，在形成为有底筒状的电池壳体内容纳起电单元，并用内置电池保护装置的封口部将电池壳体开口端封口而成，其特征在于，所述电池保护装置构成为包括：在电路基板上形成保护电池免受过充电、过放电等影响的电子电路，使该电路基板其一面上形成的电极端子露出外部并成为配置于所述封口部的保护电路；以及电池内压异常升高时切断通电电路并释放内压的电流切断手段。
利用此构成，在封口部内配置保护电路和电流切断手段，因而二次电池本身内置保护电路，不管电池组件构成如何均可构成带保护电路的二次电池，保护电路损坏时也可通过电流切断手段切断通电电路，因而可防止设备故障或异常使用造成的电池损坏。
本申请第三发明，为一种二次电池，在形成为有底筒状的电池壳体内容纳起电单元，并用内置电池保护装置的封口部将电池壳体开口端封口而成，其特征在于，所述电池保护装置构成为包括：在电路基板上形成保护电池免受过充电、过放电等影响的电子电路，使该电路基板其一面上形成的电极端子露出外部并成为配置于所述封口部的保护电路；短路等过电流放电时阻止通电的过电流阻止手段；以及电池内压异常升高时切断通电电路并释放内压的电流切断手段。
利用此构成，封口部内配置保护电路、过电流阻止手段、电流切断手段，因而二次电池本身内置有三重电池保护功能，不管电池组件等构成如何，均可以让二次电池本身装备电池保护装置。
上述构成中，过电流阻止手段可采用PTC元件，该元件因过大电流自己发热，通过发热造成电阻值急剧增大来限流的PTC元件。
而保护电路中构成过电流检测切断功能时，PTC可以舍弃，可以配置金属环替代PTC。
而构成保护电路的电路基板在另一面的中央部位形成电池正电极端子、周边部位形成作为保护电路接地部位的外部连接用电极端子，在一面的周边部位形成与起电单元正极连接的正极连接用电极，一面和另一面间的规定位置用通孔连接而成。电路基板另一面配置成从封口板外露，因而正电极端子起到二次电池正极端子的作用，保护电路通过使外部连接用电极端子与形成负极端子的电池壳体连接而工作。
而电极端子可以靠锡焊或导电性粘接剂将金属板装配到电路基板导体图版上构成，适合于通过接合金属板，在设备一侧对二次电池进行电连接。
而且，可通过在与正电极端子(30)接合的金属板(20)其外表面一侧中心部位形成突起，使与设备一侧连接端子进行接触连接时的连接性提高。而且，在焊接连接引线时，可以依靠电阻焊接的焊接电流集中至突起，提高焊接性。
而且，金属板用镍板或镀金金属板或与电池壳体相同材料的金属板形成，从而在镍板场合反复接触的耐受性优异，在镍板和镀金金属板场合抗蚀性优异，可通过镀金使接触电阻降低。而且，通过用与电池壳体相同材料，容易符合串联连接时电阻焊接的焊接条件。
而且，在与起电单元正极电连接且外周一侧固定于封口板内的支持构件内周一侧上面，支持电路基板，使该支持构件与正极连接用电极接触，支持构件和正极连接用电极间靠锡焊或导电性粘接剂接合，利用这种结构，电路基板装配到封口部的同时，可电连接至保护电路。
而且，支持构件上形成电路基板定位用伸出部，不仅电路基板装配加工容易，而且与连接位置的位置对准容易。
而且，可通过在保护电路其电子电路部分覆盖树脂，提高电子电路部分的抗蚀性或对于电解液成分等的抗蚀性。
而且，通过构成电池负极端子的电池壳体，和电路基板上外部连接用电极间进行电连接的通电构件，保护电路总是处于通电状态，可以在装到设备上时舍弃外部连接用电极端子与负极端子连接的连接构件等组成部分。保护电路总是通电造成的长时间存放时自放电损耗，与现有电池组件构成相同，在用设备之前利用设备或充电器进行充电，因而没有问题。
而且，通电构件形成为在底面的中央部位和周边部位设置开口部，并嵌合在电池壳体开口端一侧的内径有底筒状，可通过嵌入到电池壳体开口端一侧，在与电路基板上外部连接用电极端子间进行电连接，得到稳定的嵌入状态。可通过在通电构件和外部连接用电极端子之间靠焊锡接合或导电性粘接剂接合，使电连接更稳定。
而且，通电构件由具有弹性的金属材料或与电池壳体焊接性优异的金属材料或与电池壳体相同的金属材料形成，从而在具有弹性的金属材料场合与电池壳体压接，电连接稳定，在通电构件和电池壳体焊接接合时，适合用焊接性优异的金属材料，若是与电池壳体相同的金属材料，则焊接性牢靠。
而且，通电构件在其底面除周边部位以外的表面部分施加绝缘覆盖，因而底面周边部位起到负电极端子的作用，与中央开口部引出的正电极端子一起在电池相同朝向面上构成正负输入输出端子，使设备的电池连接结构简化。上述绝缘覆盖起到这些正负端子间绝缘部分的作用。
而且，构成为对封口部进行敛缝固定的电池壳体的开口端，与外部连接用电极端子所接合的连接用构件电连接，可以不用通电构件使外部连接用电极端子与电池壳体连接。
而且，构成为与支持构件一起配置外周一侧固定于封口部内，内周一侧隔着电路基板与支持构件相对的固定构件，在电路基板周边部位的多个位置上支持构件和固定构件之间隔着电路基板，靠连结手段进行结合来支持电路基板，从而电路基板周边部位从两面保持，可得到牢固的固定结构。
而且，连结手段可以由贯通支持构件、电路基板、固定构件的某一端熔融成型的树脂铆钉形成，靠绝缘体的树脂铆钉结合，因而可确保电路基板两面电绝缘结合。
而且，连结手段由经绝缘物贯通固定构件和电路基板并固定于支持构件的金属构件形成，从而可在封口部固定于电池壳体之后，将电路基板装配到封口部，可方便地进行封口部与电池壳体的敛缝加工。
而且，封口部在其所需组成构件上形成在电池壳体筒壁方向相交叉方向上向外开口的开口部，从而在释放电池内异常升高的气体压力时，可通过在喷出方向相正交方向上形成开口部，来防止电池随气体的排出而飞出来的危险。
而且，电池壳体其表面形成在底面中央部留有比正电极端子外形尺寸大的露出面和在侧周面规定圆周部位留有露出面，其余部分进行缘覆盖构成，底面的绝缘覆盖起到串联连接时与其它电池的绝缘层的作用，圆周部位的露出面可以在侧面得到与电池壳体的负向连接。
而且，电池壳体在其底面中央部位形成直径比正电极端子外形尺寸大的凹部，从而串联连接时可将其它电池的正电极端子嵌入凹部定位。
本申请第四发明，为一种二次电池，在形成为有底筒状的电池壳体内容纳起电单元，并用具有电池保护装置的封口部将该电池壳体开口端封口而成，其特征在于，所述封口部的最外部配置一电路基板，在其内表面一侧构成保护电池免受过充电、过放电等影响的保护电路，该电路基板外表面一侧在其中央部位接合经所述保护电路与正极板连接的正极输入输出端子，在周边部位接合与所述电池壳体嵌合并覆盖电路基板周边部位的外罩。
利用此构成，该二次电池在封口部配置构成保护电路的电路基板，二次电池的正极板经过保护电路与正极输入输出端子连接，二次电池可利用保护电路免受过充电或过放电等的影响，不必将二次电池和保护电路容纳在封装壳体内构成电池组件，可让二次电池本身具有保护电路，从而能提高设置保护电路为必要条件的锂离子二次电池等的通用性，更为紧凑地构成用电池设备。
上述构成中，在电路基板外面一侧设置温度检测端子，并设有连接该端子以检测保护电路和电池温度的温度检测元件，使随保护电路和电池产生的温度变化输出至温度检测端子，因而用电池设备或充电器可以由该温度检测端子检测出电池温度状态，可达到按适当温度利用的目的。
而且，封口部通过形成圆板形状的电流切断手段、形成圆形环状的PTC、形成为中央部位开放的帽状的内罩，经内垫圈靠封口底板外周部夹紧固定其分别叠合的外周部，通过在所述内罩的顶部接合装配在电路基板上的定位环，具备并构成保护电路，该封口部经外垫圈敛缝固定于电池壳体的开口端，通过这样构成，可在封口部内构成电流切断手段、阻止过大放电电流的PTC和保护电路，可利用多个电池保护装置实现二次电池异常使用或设备故障时的安全。
而且，定位环构成为，通过将环状面与电路基板上形成的导体图版接合装配在电路基板上，从环状面将比电路基板更向外侧伸出的接合面与内罩接合，从而使电路基板固定在内罩上，可以方便地进行在封口部配置电路基板的装配作业。
而且，定位环利用铜镍合金或含铜镍合金的金属包层材料形成，因而可构成为接合性、导电性、抗蚀性优异的定位环。
而且，电路基板内表面一侧形成的IC散热导体图版上装IC构件，靠通孔连接接合着外罩的外表面一侧的负极连接用导体图版和上述IC散热用导体图版，上述负极连接用导体图版和温度检测端子连接用导体图版之间配置温度检测元件，通过这样构成，IC构件的热量从IC散热用导体图版传导至负极连接用导体图版，此外电池壳体的热量从外罩传导至负极连接用导体图版，因而与负极连接用导体图版连接的温度检测元件随IC构件和电池壳体的热量而变化。该温度检测元件的变化可以从与温度检测端子连接用导体图版上接合的温度检测端子检测，因而可以在适当温度下利用IC构件和电池。
而且，电路基板在除了其主要部分的规定部位施加焊接抗蚀剂，在岛状图版排成多列的状态下施加上述焊接抗蚀剂，在岛状焊接抗蚀剂的阵列间充填粘接剂，IC构件靠粘接装在岛状图版上，通过这样构成，可以利用焊接抗蚀剂使IC构件与导体图版绝缘，可以减小热传导性低的焊接抗蚀剂面积，利用它们之间充填的粘接剂使IC构件的热量传导至IC散热用导体图版。
而且，岛状焊接抗蚀剂按使正六边形岛状图版边线平行且具有规定间隔方式排列，因而可均匀配置岛状图版，得到适当的在中间充填粘接剂的空间。
而且，温度检测端子和正极输入输出端子，在靠金属成型利用薄壁形成的桥路将中央的温度检测端子和形成包围该检测端子并留有间隔的正极输入输出端子联成一体的金属零件上，靠树脂成型在温度检测端子和正极输入输出端子之间充填绝缘树脂使两者接合之后，将上述桥路切除，从而形成为用绝缘树脂联成一体的复合端子，因此可以用绝缘树脂使温度检测端子和正极输入输出端子绝缘，构成为一体化的复合端子，同时还装配到电路基板上。
而且，温度检测端子其顶部位于低于正极输入输出端子的位置，通过这样形成，在利用其他手段进行温度检测时，通过使平板状连接件与正极输入输出端子连接，也可以不用温度检测端子。此外，串联连接该二次电池构成为电池组件时，电池组件可设置温度检测手段，正极输入输出端子可以与电池壳体底部接触导通，使温度检测端子可变为无效。
而且，外罩用金属材料形成为有底筒状并具有在电池壳体圆周面上嵌合的筒状部和中央部位开口的底面部，底面部上形成有：与电路基板上形成的负极连接用导体图版连接的负极连接片；压住电路基板外面一侧的基板压片；以及高度位置比基板压片深的上面片，形成使所述负极连接片和上面片露出以覆盖除了温度检测端子和正极输入输出端子以外的电路基板外表面一侧的树脂模制部，因而可以使作为负极输入输出端子的电池壳体与电路基板连接，同时用树脂模制部覆盖位于封口部最外部的电路基板周边部位，来防止电路基板的损坏。
而且，树脂模制部形成有环状的凸缘的话，适合于防止中央部位正极输入输出端子和负极连接片之间短路。
而且，外罩利用铜镍合金或含铜镍合金的金属包层材料形成，因而可以形成接合性、导电性、抗蚀性、强度方面优异的外罩。
而且，可配置金属环来替代PTC。可以在电路基板上构成的电子电路上构成检测过电流并切断通电电路的功能，因而可以舍弃作为过电流阻止手段的PTC，若将PTC置换为金属环，便可消除PTC膨胀造成的弊端。而且，通过舍弃PTC可减小通电电路的电阻值，有助于减小电池内部的电阻。
附图简要说明
图1是示意本发明第一实施例二次电池构成的剖面图。图2示出基板支持板的构成，图2A是其平面图，图2B是其侧视图，图3示出电路基板的构成，图3A是另一面、图3B是某一面的平面图，图4示出电路基板的变形例，图4A是另一面、图4B是某一面的平面图，图5是示意支持电路基板的上封口板其变形例的剖面图，图6是示意第二实施例二次电池构成的剖面图，图7A是用电子电路示意第一实施例二次电池构成的电路图，图7B是用电子电路示意第二实施例二次电池构成的电路图，图8示出通电罩的构成，图8A是平面图，图8B是侧视图，图8C是变形例的侧视图，图9是示意第三实施例二次电池构成的1/2剖面图，图10是示意第四实施例二次电池封口板构成的1/2剖面图，图11是示意第四实施例二次电池封口板变形构成的1/2剖面图，图12是示意第四实施例二次电池封口板变形构成的1/2剖面图，图13是示意第五实施例二次电池构成的剖面图，图14是示意第六实施例二次电池构成的剖面图，图15是对比本发明构成和现有构成的剖面图，图16是示意电池壳体底面结构和绝缘覆盖结构的立体图，图17是示出串联连接例的模式图，图18是示意第七实施例二次电池构成的剖面图，图19示出电路基板上形成的导体图版，图19A是内表面一侧、图19B是外表面一侧的平面图，图20示出电路基板上施加的焊料抗蚀剂，图20A是内表面一侧、图20B是外表面一侧的平面图，图21示出在电路基板上装电子构件并装配定位环的状态，图21A是内表面一侧、图21B是外表面一侧的平面图，图22～图24示出形成复合端子用的金属零件构成，图22是平面图，图23是沿图22中XXIII-XXIII线的剖面图，图24是沿图22中XXIV-XXIV线的剖面图，图25～图27示出复合端子的构成，图25是平面图，图26是沿图25中XXVI-XXVI线的剖面图，图27是沿图25中XXVII-XXVII线的剖面图，图28示出内罩的构成，图28A是平面图，图28B是侧视图，图29～图30示出形成外罩的金属构件构成，图29A是平面图，图29B是侧视图，图30是沿图29A中XXX-XXX线的剖视图，图31～图32示出外罩的构成，图31A是平面图，图31B是侧视图，图32是沿图31A中XXXII-XXXII线的剖视图，图33是第七实施例二次电池的电路图，图34是对比第七实施例二次电池和现有二次电池的剖面图，图35是示意第八实施例二次电池其封口部构成的剖面图，图36是第八实施例二次电池的电路图，图37是示意现有二次电池其封口部构成的剖面图，图38是现有二次电池的电路图。
实施发明的最佳方式
以下给出的各实施例，均将本发明构成应用于圆筒状的锂离子二次电池，因而示出电池构成的各附图，均按本发明特征构成即封口板一侧在直径方向上的剖面图示出，容纳起电单元的电池壳体内部构成省略。起电单元其构成希望理解为与通常的锂离子二次电池相同。
图1中，本发明第一实施例的二次电池A构成为，在形成为有底圆筒状的电池壳体15内容纳未图示的起电单元，靠敛缝加工通过外垫圈13在该电池壳体15的开口端一侧固定封口部8，对电池壳体15的开口端封口。
上述封口部8从电池内部一侧开始，依次配置封口底板17、构成电流切断手段的下金属薄板22和上金属薄板23、形成为环状的临界温度电阻体PTC元件(过电流阻止手段)21、基板支持板(支持构件)18、内表面一侧构成电子电路以形成保护电路的电路基板所构成。该封口部8为了对有底圆筒状电池壳体15的开口端进行封口，形成为圆盘形状，各组成部分也形成为圆形。图2按平面图(图2A)和侧视图(图2B)示出作为组成部分之一的基板支持板18，该板形成为中央设有开口部18b的帽子形状，上跃部多个位置形成排气孔18a。上述开口部18b的周围形成为环状的平面部支持电路基板10，并成为至电路基板10的电连接部。
上述下金属薄板22、上金属薄板23、PTC元件21、基板支持板18在各自周边部迭层，靠上述封口底板17的周边部通过内垫圈19夹紧固定。而上述电路基板10使基板支持板18上形成电子电路11的形成面朝向封口部8内部一侧放置，利用后面述及的接合方法与基板支持板18接合，封闭基板支持板18的上部开口部。这样便可在封口部8内构成具有电流切断手段、过电流阻止手段和保护电路的电池保护装置。
上述电路基板10如图3A所示，在朝向封口部8内部一侧的另一面中央部位构成电子电路11，为了在周边部与上述基板支持板18电连接，将正极连接用导体图版(正极连接用电极)29形成为环状。构成上述电子电路11的中央部位装上电子构件后，利用树脂印刷或树脂热模覆盖树脂，以设法提高电子电路部分的防湿性、抗蚀性。而朝向封口部8外部一侧的那一面如图3B所示，中央部位形成有正极导体图版(正电极端子)30，周边部形成有S极导体图版(外部连接用端子)31。该电路基板10一面和另一面各自形成的导体图版间靠通孔32在所需位置上导通连接，构成为一面和另一面形成一体的电子电路。
上述正极连接用导体图版29在电路基板10置放于基板支持板18上时与基板支持板18的环状平面部碰接，两者碰接中间靠焊锡焊接或导电性粘接剂接合，电路基板10固定在基板支持板18上，并且在电路基板10的正极连接用导体图版29和基板支持板18之间电连接。
电路基板10形成为如图4所示将圆形的相对位置按直线裁切的电路基板10a，从而可以使基板支持板18上放置的电路基板10a的正极连接用导体图版29和基板支持板18之间利用焊锡焊接或导电性粘接剂的接合变得容易。而电路基板10、10a上形成的电子电路11可以根据电路构成情况，不仅形成在电路基板10、10a的另一面，而且形成在原先那一面。
在基板支持板18上装配该电路基板10、10a时，通过如图5所示在围着基板支持板18周围的多个规定位置形成竖立部(凸出部)34，使电路基板10装到基板支持板18上的装配位置的定位变得容易，可以提高组装封口板8时的工作效率。
而上述正极导体图版30上如图1所示，利用焊锡焊接或导电性粘接剂，接合有形成为圆板形状的正极端子板(金属板)16。此外，上述S极导体图版31上也如图1所示，利用焊锡焊接或导电性粘接剂，接合形成为环状的S极端子板(金属板)14。该正极端子板16和S极端子板14，利用和设备一侧接触端子的接触电阻小、抗蚀性优异的金属材料形成，可以用纯镍材质、镀金金属材质等。而正极端子板16通过用与电池壳体15相同的材料形成，可在串联连接这种场合在相同金属材质间进行电阻焊接，因而容易符合焊接条件而较理想。此外，可通过在正极端子板中心部位预先设置突起，提高与设备一侧接触端子的接触性能，并在对连接引线进行电阻焊接时，靠焊接电流集中至突起部分来提高焊接性能。
上述正极端子板16和S极端子板14，作为二次电池A与设备电连接时的接触部或接合部是有用的，但也可将电路基板10的导体图版本身用作接触部或接合部，只要是将导体图版形成得较厚的电路基板10，便可在不接合金属板的情况下直接连接至导体图版。
利用上述组成如下构成二次电池A的通电电路。电池壳体15内容纳的起电单元的负极与电池壳体15连接，电池壳体15构成二次电池A的负极端子。而从起电单元正极引出的正极引线与封口底板17连接，正极一侧通电电路形成为按封口底板17、下金属薄板22、下金属薄板22与上金属薄板23的焊接点P、上金属薄板23、PTC元件、基板支持板18、电路基板10的正极连接用导体图版29、电子电路11、电路基板10的正极导体图版30、正极端子板16依次相连的电路。
图7A按电路图示出上述二次电池A的通电电路，电池壳体15内容纳的起电单元15的负极与电池壳体15连接，以此作为负极端子。起电单元51的正极经过下金属薄板22和上金属薄板23所构成的电流切断手段24、PTC元件21与电子电路11连接，并经过靠电池保护IC25通/断控制的FET26与正极端子板16连接。而电子电路11的电源电路负端与S极端子板14连接。这样，二次电池A成为输入输出端子由正极端子板16(+)、S极端子板14(S)、电池壳体15(-)所构成的3端子结构。
将本构成的二次电池A设置在用电池设备上，并使设备一侧S极端子板14与负极端子即电池壳体15之间短路连接的话，便形成电子电路11的电源连接，形成经过电子电路11的正极一端输入输出，同时可以在免受过放电、过充电或过放电电流等影响的保护状态下使用二次电池A。通过象这样构成为设备上装二次电池A的状态下电子电路11才工作，不用二次电池A的状态下，即设备上不装二次电池而将它长时间存放时，电子电路11也就没有功率消耗发生，即便电子电路11虽有微小的功率消耗，但也可防止因长期存放造成的自放电损耗。
不能期望电池一定可在正常状态下使用，必须构成为在机器故障或异常使用状态下也能应对。尤其是象锂离子二次电池这种能量密度高的电池，对异常状态的应对很重要。如上所述在封口部8内构成的电池保护装置，对异常状态具有如下作用。
上述下金属薄板22和上金属薄板23构成电流切断手段24，并具有对电池内异常产生的气体起到排出阀的作用。异常使用中电解液分解所产生的气体造成电池内压异常升高时，电池内压就会从封口底板17形成的开口部17a使下金属薄板22和上金属薄板23变形。下金属薄板22的中央部位靠焊接点P焊接上金属薄板23中央部位向电池内部一侧膨胀的中心部，因而变形使焊接点P剥离，将通电电路切断。形成平板面的下金属薄板22一旦变形加剧，便从形成为C字型薄壁的易断裂部22a处断裂，下金属薄板22一旦断裂，内压便作用于上金属薄板23，并使膨胀部翻转，由于进一步的加压同样从上金属薄板23上形成C字型薄壁的易断裂部23a处断裂。下金属薄板22和上金属薄板23一旦断裂，电池内部和封口部8内之间就不再隔绝，气体便从基板支持板18上形成的排气孔18a释放至外部。排气孔18a设置在电池侧面一侧，因而与喷气从电池内部排出的方向交叉，可防止气体排出的冲力致使电池飞出的危险性。
而且，PTC元件21在二次电池A正极、负极间短路情况下，因短路产生的过电流而温度升高，一旦达到规定的临界温度，其电阻值便急剧上升，阻止过电流放电，避免电池损伤。
而且，形成保护电路的电子电路11，除了检测过充电状态或过放电状态以切断正极通电电路这种功能以外，还可在电路构成上任意内置当过大放电电流流过时切断正极通电电路的功能、检测电池温度超过规定温度时切断正极通电电路的功能等，因而可以有效利用能量密度高、在电池充电条件或温度条件等方面有限制的二次电池。
接着说明本发明第二实施例的二次电池B。但对与上述第一实施例构成相同的组成部分加上相同标号，并省略其说明。
图6中，第二实施例的二次电池B的构成与第一实施例的二次电池A基本相同，但构成为靠通电罩(通电构件)20将电路基板10上形成的S极导体图版31与电池壳体15电连接。也就是说，S极端子和负极端子预先连接，电子电路11总处于通电状态。若按电路图将它示出，便如图7B所示，S极导体图版31靠通电罩20与作为负极端子的电池壳体15在电池一侧连接，因而二次电池B的输入输出成为2端子构成。在该构成中，电子电路11总由起电单元51供电，因而在未装到设备上的状态下长时间存放，就会发生自放电损耗。但设备一侧装上电池所需的连接构成简化，因而适合大多装上二次电池B销售的用电池电源设备。
上述通电罩20如图8所示，形成为嵌合在电池壳体15开口端一侧的内径的有底圆筒形状，底面中央部位形成使正极端子板16露出至外部用的开口部20d，而且形成气体排出用的多个排气孔20a。该通电罩20在通过敛缝加工将封口部9固定在电池壳体15开口端后，如图6所示，从封口部9一侧嵌入电池壳体15上，为了将封口部9固定在电池壳体15上，将嵌合部20b嵌入圆周方向上形成的圆周槽15a中定位，并与电池壳体15电连接。而通电罩20的底面与电路基板10上S极导体图版31碰接的位置，在它们中间靠焊锡焊接或导电性粘接剂接合。为了使进行该焊锡焊接时容易对接合部分加热，如图8A中虚线所示在开口部20d多处位置形成切口部20f较理想。
而且，为了使对电池壳体15的嵌入和压接可靠，可以如图8B、图8C所示在通电罩20的圆筒轴方向上形成切缝20c。要利用这种压接牢靠地进行电连接，对于通电罩20的材质来说，磷青铜这种具有弹性的金属材料较理想。而且，为了使电连接更加牢靠，可以如图8C所示构成为，延长形成通电罩20的嵌合部20b的下方，在该延长部20e处与电池壳体15焊接。为了牢靠地进行焊接，通电罩20的材质希望与电池壳体15的材质一致，锂离子二次电池用通常镀镍钢板，因而通电罩20也用镀镍钢板形成较理想。
而且，如图6中虚线所示，通过在通电罩20上配置形成环状的绝缘构件33，使正负电极间的绝缘性加强。虽省略图示，但与通电罩20上形成的排气孔20a相对应的部位上，可考虑在绝缘构件33上形成开口部，以避免将排气孔20a塞住。而且，可通过在图8A中斜线所示部位实施绝缘涂敷54替代该绝缘构件33，将通电罩20的底面周围构成为二次电池B的负输入输出端子，从而如图6所示，二次电池B在同一面上配置正输入输出端子(正极端子板16)和负输入输出端子，使设备一侧的电池连接结构简化。就该输入输出端子结构来说，现有型号电池中正/负输入输出端子位于电池两端，因而与为本构成的二次电池B的差异很明显，不具有与现有型号电池的互换性，可以防止误将现有型号电池和本构成的二次电池B装到设备上发生故障。排除与现有型号电池互换性的结构，在电池标称电压不同的情况下尤为重要。
而且，用热收缩套管覆盖电池壳体15表面时，通过重点覆盖通电罩20表面，来使得通电罩20相对于电池壳体15的固定更牢靠。
接下来，参照图9说明本发明第三实施例的二次电池C。对与上述第一和第二实施例构成共同的组成部分加上相同标号，并省略其说明。
图9中，二次电池C不是在第二实施例二次电池B中用通电罩20在S极导体图版31和电池壳体15之间进行电连接的结构，而是使电池壳体15与连接板(连接用构件)41接触，在S极导体图版31和电池壳体15之间进行电连接的结构。
二次电池C所用的封口部12，在内周部与电路基板10的S极导体图版31接合的连接板41，在其外周部经绝缘板43在封口底板17的折叠部上迭层，利用电池壳体15敛缝固定封口部12时，由电池壳体15经外垫圈35夹紧固定。该封口部12固定时，经过S极导体图版31的连接板41电连接至电池壳体15。要实施更为牢靠的电连接，还可以靠激光焊接或电阻焊接这种接合手段使电池壳体15和连接板41之间连接。
接下来参照图10～图12说明本发明第四实施例。对上述第一、第二、第三实施例构成中共同的组成部分加上相同标号，并省略其说明。而且，各图均按直径方向1/2剖面示出装配到电池壳体15之前的封口部44、45、46。这些第四实施例的封口部44、45、46其构成的特征在于电路基板7的装配结构。
图10中，电路基板7的周边部位在其一面与内支持板(支持构件)55相对，在另一面与外支持板(固定构件)58各自内周一侧的平面部相对，内支持板55、电路基板7、外支持板58各自形成的开口穴从基板支持板55一侧插通树脂铆钉62，通过脉冲焊机使凸出至外支持板58一侧的部分熔融成型，如图所示使这三者结合。这种结合部分在电路基板7周边部位的多处进行，从而在电路基板7上固定内支持板55和外支持板58。外支持板58中与基板支持板55面对的面上，如图所示进行例如莱顿托(レィデント)加工以覆盖耐磨性、绝缘性优异的绝缘被覆61，保证与内支持板55的电绝缘。这些内支持板55和外支持板58的外周一侧，如图所示和PTC元件21以及上金属薄板23、下金属薄板22一起经内垫圈19靠封口底板17的折叠进行迭层压接。这样形成的封口部44经外垫圈13敛缝固定于电池壳体15的开口端。
该构成中，从起电单元正极开始的正极一侧通电电路经过封口底板17、下金属薄板22、上金属薄板23、PTC元件21、内支持板55与电路基板7一面周边部位形成的正极连接用导体图版29连接。外支持板58与内支持板55绝缘，靠上述结合结构与电路基板7另一面周边部位形成的S极导体图版31连接，因而可以将它象第一实施例构成那样形成S极端子构成作为3端子型电池，也可以构成使之与作为电池负极端子的电池壳体15连接，形成保护电路总通电的2端子型电池。
图11是靠螺丝紧固构成电路基板7结合固定的，在用绝缘垫片64使之与外支持板59和电路基板7电绝缘状态下从外支持板59一侧***金属螺丝(金属构件)63，通过旋入内支持板56，由外支持板59和内支持板56结合固定电路基板7的周边部。其他构成与先前的树脂铆钉62的结合结构相同，形成为封口部45。该金属螺丝63的头部也可进行例如莱顿托(レィデント)加工加以覆盖。
而图12示出的是上述树脂铆钉62结合结构和金属螺丝63结合结构的变形例，如图所示内支持板57的剖面形状形成为S字型。可利用该内支持板57的构成，防止由封口底板17敛缝固定外支持板58和内支持板57时应力所造成的变形，缓解加在电路基板7上的畸形。
上述第四实施例各构成中，在与内支持板55、56、57和外支持板58、59的电池轴方向相交叉方向上分别形成有开口部55a、56a、57a、58a、59a，这些构成异常内压气体释放时的排气口。而电路基板7另一面中央部位形成的正极导体图版30所接合的正极端子板6，由厚度比树脂铆钉62或金属螺丝63高度高的材料形成。
如以上说明的各实施例构成所示，电池内装备保护电路的话，可具有利用电子电路11的构成阻止过电流放电的功能，因而可以放弃装备起到阻止短路等所造成的过电流放电作用的PTC元件21。具体来说，电子电路11的功能具有过电流检测功能，且检测出时便切断通电电路，因而可舍弃PTC元件21。保护电路还具有阻止过充电的功能，因而可以对电解液过充电分解所造成的电池内压异常升高防患于未然，舍弃上述PTC元件21的同时还可一起舍弃随电池内压异常升高切断通电电路的电流切断手段。以下说明舍弃该PTC元件21的结构以及舍弃PTC元件21和电流切断手段两者的结构。
图13示出第五实施例二次电池D的构成，从第一实施例构成当中舍弃PTC元件21构成。电子电路11中舍弃起到过电流放电阻止功能的PTC元件设置，构成为结构简洁的封口部40。本构成的封口部40从电池内部一侧开始依次配置封口底板17、下金属薄板22、上金属薄板23、基板支持板18、电路基板10，下金属薄板22、上金属薄板23、基板支持板18在其周边部位经过内垫圈19由封口底板17敛缝固定。封口底板17与未图示起电单元的正极进行引线连接，形成从封口底板17、下金属薄板22、下金属薄板22和上金属薄板23的焊接点P、上金属薄板23、基板支持板18通至电路基板10的正极连接用导体图版29的正极通电路径。电路基板10上的连接和工作，与上述第一实施例构成相同，省略其说明。本构成中，也可以设置通电罩20构成为没有S极端子板14的2端子结构。
而且，PTC元件21由于在相同位置配置同一形状同一尺寸的金属环来替代它，因而也可以舍弃。
而图14示出第六实施例二次电池E的构成，将封口部65做成仅具有保护电路构成作为电池保护装置。该封口部65从电池内部一侧开始依次配置封口底板66、隔绝板67、基板支持板18、电路基板10，隔绝板67和基板支持板18的周边部位经过内垫圈19由上述封口底板66敛缝固定。上述隔绝板67将电池内和封口部65内部之间隔绝，可由该隔绝板67保证电池内的密闭性。而隔绝板67在其中央部位向电池内部一侧膨胀的中心位置与封口底板66的中央凸出部焊接，形成经过与未图示起电单元的正极引线连接且通过封口底板66、隔绝板67、基板支持板18的正极通电路径，构成从基板支持板18开始通过电路基板10的正极连接用导体图版29、电子电路11并将正极端子板16作为正极输入输出端子的正极电路。而且，上述隔绝板67形成有按C字型形成薄壁的易断裂部67a，因而异常使用等造成电池内压异常升高时，通过封口底板66形成的开口部66a所加的异常内压在膨胀部分翻转方向上加压时，从上述易断裂部67a处断裂，切断正极通电电路的同时，还将异常内压从基板支持板18侧面形成的排气孔18a释放至外部。电路基板10上的连接和工作与上述第一实施例的构成相同，因而省略其说明。本构成中，也可以设置通电罩20构成为没有S极端子板14的2端子结构。
以上说明的各实施例构成，形成为与未内置保护电路的现有锂离子二次电池外观尺寸基本相同。图15以中心线为对称示出第一实施例给出的二次电池A和现有的未内置保护电路的二次电池Q，若为相同规格的电池容量，直径和上下尺寸基本相同。因而，用电池电源的设备其电池容纳空间相同，同时不需要以往为了构成保护电路而形成为电池组件样式，可减小电池电源的容纳空间，有利于设备小型化、减轻重量。而且，还可以串联连接使用，每一电池具有保护电路，可方便地利用设备充电功能进行充电。
考虑电池串联连接的情况，可如图16所示在电池壳体15的底面中央形成凹部68。而对电池壳体15表面施加的绝缘覆盖69，可形成为如图所示留有侧周面一部分和上述凹部68。该侧周面中一部分未覆盖部位可用作电池连接的负向端子70。该电池给出的是应用于作为第二实施例示出的二次电池B的例子，如图17所示，可串联连接使用。如图所示将串联连接的第二节二次电池B2的正极端子板16与第一节二次电池B1的上述凹部68接触进行串联连接，这样串联连接的电池负向一侧便从第二节二次电池B2的负向端子70处引出。图17虽然是2节串联连接的情形，2节以上的串联连接也一样。
接下来说明第七实施例的构成。图18按封口部分的剖面图示出本实施例二次电池F，形成为有底圆筒的电池壳体15内容纳起电单元，通过在电池壳体15开口端一侧经过外垫圈113靠敛缝加工固定封口部108，从而构成为对电池壳体15开口端封口。
上述封口部108，从电池内部一侧开始依次配置封口底板117、构成电流切断手段的下金属薄板122和上金属薄板123、形成为圆环状构成过电流阻止手段的PTC元件121、支持电路基板110的内罩118、构成形成保护电路的电子电路的电路基板110来构成。该封口部108为了对有底圆筒形状的电池壳体15的开口端进行封口，形成圆盘形状，各组成部分也形成为圆形。上述下金属薄板122、上金属薄板123、PTC元件121、内罩118在它们的周边部位迭层，经内垫圈119由上述封口底板117的周边部位夹紧固定，经过定位环111将电路基板110装配到内罩118上。这样便可在封口部108内构成具有电流切断手段、过电流阻止手段、保护电路的电池保护装置。
由如上所述构成的封口部108对电池壳体15的开口端进行封口后，通过在电池壳体15开口端一侧套上外罩120，包入电路基板110外表面一侧周边部，并将该外罩120与电路基板110和电池壳体15接合，完成具有电池保护装置的二次电池F。
上述构成中，容纳在电池壳体15内的正负极板中正极板与封口底板117进行引线连接，形成通至封口底板117、下金属薄板122、下金属薄板122和上金属薄板123的接合点P、上金属薄板123、PTC元件121、内罩118、定位环111、电路基板110上形成的保护电路、电路基板110外面一侧接合的正极输入输出端子102等的正极输入输出电路。正负极板的负极板与电池壳体15连接，因而电池壳体15为负极输入输出端子，并由该电池壳体15所接合的外罩120使二次电池负极与电路基板110连接。
而且，封口部108的内部靠上述下金属薄板122和上金属薄板123与电池壳体15内隔绝，可防止注入到电池壳体15内的电解液或其蒸发气体等使电路极板110或其他组成部分受到绝缘破坏或腐蚀等的影响。
接下来具体说明各组成部分。利用下金属薄板122和上金属薄板123的电流切断手段、利用PTC元件121的过电流限流手段这些构成，是与先前实施例构成相同的组成部分，省略其说明。
图19示出的是上述电路基板110的内表面一侧110a和外表面一侧110b形成的导体图版，两面导体图版在主要部分靠通孔140连接。如图19A所示，内表面一侧110a中央部位形成装上IC构件等电子构件以构成保护电路用的电路图版，周边部位接合上述定位环111，并形成通过封口底板117、下金属薄板122、上金属薄板123、PTC元件121、内罩118、定位环111与起电单元正极连接用的正极连接用导体图版129。而且如图19B所示，在外表面一侧110b中央部位形成温度检测端子连接用导体图版130，并包围该图版130形成正极输入输出端子连接用导体图版131。进而，在其外侧直径方向上与其相对还形成负极连接用导体图版132、132，和进行电路基板110工作测试用的检查用导体图版133。
该电路基板110上如图20所示，在其两面除了主要部位以外的部位施加焊接抗蚀剂109(用阴影线表示)。该焊接抗蚀剂109的施加，通常为了达到防止焊锡桥接等焊接不良，防止导体图版间的绝缘老化，防止导体图版表面腐蚀等目的，但本实施例构成则起到不同作用。具体来说，电路基板110内表面一侧110a的中央装上双片形式的IC构件105(参照图21)，该安装位置出于后面述及的温度检测必要性，形成通过通孔140与外表面一侧110b的负极连接用导体图版132连接的IC散热用导体图版134，因而要与此绝缘装上IC构件105，焊接抗蚀剂109起到确保IC构件105和IC散热用导体图版134之间绝缘性的作用。但焊接抗蚀剂109的热传导特性低，因而IC构件105的散热性受损。因此，焊接抗蚀剂109在IC构件105安装位置上的形成，如图20A所示，在排列成六边形形状的六边形阵列抗蚀剂109a状态下进行。该六边形阵列焊接抗蚀剂109a上涂敷粘接剂粘接IC构件105的话，粘接剂便充填至六边形阵列抗蚀剂109a的阵列间隙，IC构件105的散热靠经过粘接剂的热传导，散热至IC散热用导体图版134，IC构件105靠六边形阵列抗蚀剂109a确保绝缘的同时，还得到经过粘接剂的散热。六边形阵列抗蚀剂109a也可以按其他形状排列，但六边形阵列可容易均匀排列，充分确保IC构件105的安装位置空间中没有六边形阵列抗蚀剂109a的部位即粘接剂所占的面积。
施加焊接抗蚀剂109的电路基板110上如图21所示，在其内表面一侧110a装上上述IC构件105或电子构件114，在外表面一侧110b装上热敏电阻(温度检测元件)112将温度检测端子连接用导体图版130和负极连接用导体图版132之间加以连接。六边形阵列抗蚀剂109a上粘接的IC构件105如图所示靠细丝压焊进行布线连接，电子构件114和热敏电阻112靠锡焊来连接。此外，靠锡焊使定位环111接合到内面一侧110a的正极连接用导体图版129上。该锡焊安排成在定位环111所形成的开口部111b、111b下面露出的正极连接用导体图版129上未施加焊接抗蚀剂109的部位，对定位环111进行锡焊。而定位环111利用铜镍合金(Cu55％-Ni45％)或含铜镍合金的金属包层材料形成，接合性、导电性等方面优异，较理想。而且，外表面一侧110b的温度检测端子连接用导体图版130和正极输入输出端子连接用导体图版131上，如图25所示接合正极输入输出端子102和温度检测端子103一体化的复合端子104。
上述复合端子104，靠金属成型和树脂成型一体形成温度检测端子103和正极输入输出端子102。如图22～图24所示，在中央的温度检测端子103和其外侧的正极输入输出端子102之间用形成薄壁的桥路141、141连接，靠金属成型形成一体化的金属零件106。该金属零件106的温度检测端子103和正极输入输出端子102之间的空间，如图25～图27所示通过靠树脂成型充填绝缘树脂107后，切除桥路141、141，使正极输入输出端子102和温度检测端子103用绝缘树脂107电气绝缘，形成为两者由绝缘树脂107连接形成一体的复合端子104。
构成该复合端子104的温度检测端子103可通过如图25～27所示，其顶部位于比正极输入输出端子102顶部低的位置，通过这样构成，可用于任意使温度检测无效。具体来说，二次电池F串联连接构成电池组件时，可以按电池组件设置温度检测功能，因而将正极输入输出端子102与某一二次电池F电池壳体15的底部碰接时，处于比正极输入输出端子102低的位置的温度检测端子103便处于未接触状态，可以使其温度检测功能无效。而且，即便单独使用时，将平板状接触件与正极输入输出端子102连接的话，可以使对温度检测端子103的利用无效。
反之，在设备一侧构成中心位置形成至温度检测端子103的连接件，其周围形成至正极输入输出端子102的连接件的同轴结构的复合连接件的话，便可同时连接至正极输入输出端子102和温度检测端子103。而后面述及的外罩120上则将负极连接部形成在与正极输入输出端子102和温度检测端子103同一面，因而可以从同一方向对二次电池F的正极、负极、温度检测分别进行连接，还可以简洁地构成设备一侧的电池连接结构。
如上所述形成的电路基板110如图18所示，靠定位焊接使装配的定位环111的两端突起111a、111a与内罩118接合，固定于封口部108的最外部。内罩118如图28所示，在形成为帽子形状的顶部形成放出电路基板110上安装的电路构成部分的开口部118b，该开口部118b周围形成的平面部118c定位焊接有上述定位环111。而且，内罩118的周围形成有多个排气孔118a。
成为上述构成的封口部108，通过经外垫圈113敛缝固定于电池壳体15的开口端，对电池壳体15的开口端进行封口。靠封口部108封口的电池壳体15开口端一侧如图18所示盖上外罩120。外罩120如图31所示构成为，形成为有底圆筒形状的筒状部与电池壳体15嵌合，底部由金属部分与电路基板110连接，同时由树脂部分覆盖电路基板110除端子部分以外的外表面一侧。
图29～图30示出的是构成上述外罩120的金属构件124的构成，通过对铜镍合金(Cu55％-Ni45％)或含铜镍合金的金属包层材质的板材进行冲压加工，将有底圆筒底部形成为三层结构，半高位置上在直径方向相对形成负极连接片125、125，在与该负极连接片125相同形成高度上形成多个基板压片126，同时在比上述基板压片126深的高度位置上形成多个上面片127。而且，上面片127的位置上形成排气孔136，筒状部在多个位置上形成切缝128，达到对电池壳体15的嵌合性提高的目的。
成为上述构成的金属构件124上，如图31～图32所示，通过在底部靠树脂成型形成树脂模制部138，形成一中央设有端子贯通孔137的底面。该树脂模制部138与上述端子贯通孔137一起在负极连接片125的上部形成负极开口部143，从端子贯通孔137当中插通复合端子104，构成为可从负极开口部143将负极连接片125与电路基板110上负极连接用导体图版132接合。而且，在除上述负极开口部143部分的部位上形成环状的凸缘139，达到防止正极和负极之间短路的目的。
从上述负极开口部143引出的负极连接片125和电路基板110上负极连接用导体图版132之间靠超声波焊接等手段接合。从负极开口部143引出的负极连接片125可用作设备一侧二次电池F的负极输入输出端子，可以在正极输入输出端子102和温度检测端子103相同面上构成负极接触部，从而可简易地构成设备一侧对二次电池F的连接结构。二次电池F负极的连接，不仅是该负极连接片125，还可以对电池壳体15的底部进行。
按电路图给出如上说明的二次电池F构成的话，便如图33所示，电池壳体15内容纳的起电单元151的负极板与电池壳体15连接，以此作为负极输入输出端子。而起电单元151的正极板通过下金属薄板122与上金属薄板123构成的电流切断手段、PTC元件121与电路基板110上的保护电路连接，并通过靠控制电路150通/断控制的FET152与正极输入输出端子102连接。而电路基板110外面装上的热敏电阻112与温度检测端子T连接。
上述构成中的电流切断手段，将电池内部和封口部108内部隔绝，防止封口部8内构成的电路基板110等组成部分触及电解液，同时防止电池内部与外部大气相通。而当异常使用中电解液分解所产生的气体造成电池内压异常升高时，因异常内压而变形造成下金属薄板122和上金属薄板123的焊接点P剥离时，便切断通电电流。下金属薄板122和上金属薄板123随变形的加剧，从形成为C字型薄壁的易断裂部122a处断裂，异常内压便释放至外部。从下金属薄板122和上金属薄板123的断裂处释放的电池内部气体，由于在内罩118中形成排气孔118a，在外罩124中形成排气孔136，因而可释放至外部，防止电池损坏。上述各排气孔118a、136在气体释放的喷气方向相交叉方向上，可防止气体排出的冲力致使电池飞出的危险性。
而PTC元件121随二次电池F短路所产生的过电流而自身发热，并且温度升高，达到规定临界温度的话，其电阻值便急剧升高，限制过大电流的放电，以防止电池损坏。
而电路基板110上构成的保护电路，由控制电路150检测出过充电状态或过放电状态的电压和过大放电电流时，将FET152控制为截止状态，切断通电电路，保护二次电池F免受过充电、过放电、过大放电电流的影响。
而热敏电阻112与装上IC构件105的IC散热用导体图版134和靠通孔140连接的负极连接用导体图版132连接，并装到IC构件105的相对面上，其电阻值随IC构件105的热传导而变化，电阻值的变化可以由温度检测端子103检测。而接合热敏电阻112的负极连接用导体图版132，通过外罩120与电池壳体15连接，因而电池壳体15即二次电池F的温度经过传导，电阻值随该温度变化，同样可由温度检测端子103检测出电阻值变化。因而，可从温度检测端子103检测出IC构件和二次电池F的温度，所以例如充电器一面与温度检测端子103导通接触检测温度，一面进行充电的话，便可以根据温度检测出二次电池F的状态，可进行在规定温度范围内实施充电的控制。
如以上说明的实施例构成，在电池内装备保护电路的话，可利用电子电路311的构成具有阻止过大放电电流的功能，因而还可以舍弃装备起到阻止短路等造成的过大放电电流作用的PTC元件121。也就是说，作为电子电路311的功能具有过电流检测功能，检测出该过电流时，切断通电电路，因而可舍弃PTC元件121。对PTC元件121的舍弃，若在相同位置配置与PTC元件121同一形状同一尺寸的金属环，不会引起其他组成部分形态变更，较为理想。
而且，实施例的构成，形成为与未内置保护电路的现有锂离子二次电池外观尺寸基本相同。图34以中心线对称示出本实施例给出的二次电池F和现有的未内置保护电路的二次电池Q，电池容量相同的话，直径和上下尺寸基本相同。因而，用电池电源的设备其电池容纳空间相同，同时不需要象以往为了构成保护电路形成为电池组件的样式，电池电源的容纳空间可减小，可有利于设备小型化、减轻重量。
接下来说明第八实施例构成。图35示出第八实施例二次电池220封口部200的构成，电池保护装置的内置结构采用现有结构，但可构成为解决现有构成的问题。图35中，封口部200构成为从电池内部一侧开始，依次配置封口底板211、其膨胀部中央与该封口底板211上形成的中央凸出部焊接的金属薄板210、形成为环状的金属环205、构成电子电路202的柔软性基板201、成为二次电池正极输入输出端子的正极罩204、二次电池装到设备上时作为形成电子电路202工作电路的S极端子的S极罩203来构成。它们的周围经过内垫圈206由上述封口底板211的周缘部敛缝固定。
上述正极罩204和S极罩203分别与柔软性基板201连接，从而如图36中电路图所示，与电子电路202连接。用电池设备上安上该二次电池时，在设备一侧S极罩203与作为负极端子的电池壳体连接，形成电子电路202的工作电路。电子电路202构成为可由控制电路213对FET214进行通/断控制，由控制电路213检测出过充电、过放电或过电流等异常状况时，便将FET214控制为截止，切断输入输出电路。控制电路213除了过充电和过放电的检测功能，还构成过电流检测功能，因而不需要现有构成所需的PTC元件。如图35所示，配置金属环205替代PTC元件，可防止PTC元件膨胀造成敛缝固定松动产生漏液。
而金属薄板210与封口底板211一起构成电流切断阀218的同时，还构成正常时将封口部200内部和电池内部之间隔离，异常时将气体释放至外部的安全阀。电池内压力异常升高时，金属薄板210因该压力而变形，与封口底板211的焊接点因变形而剥离时，切断通电电路。该金属薄板210设有形成为C字型薄壁的易断裂部210a，电池内压力进一步提高时，便从上述易断裂部210a处断裂，将内压气体释放至外部。柔软性基板201在开口部210a、正极罩204和S极罩203形成有排气口204a、203a，因而气体可通过它们释放至外部。
本构成中的柔软性基板201、正极罩204和S极罩203的结构，采用第一至第六实施例所示构成，无论在制造上还是功能上都更为理想。
工业实用性
综上所述，利用本发明可按简易结构在二次电池中内置保护电池免受过充电、过放电或过电流影响的保护电路，因而可以通过与现有构成具有较大差异的组装作业制造内置保护电路的二次电池。而且，可以形成为与未内置保护电路的现有二次电池具有相同尺寸，因而不需要以往作为电池组件设置保护电路的方式，将二次电池用作电源的设备其容纳电池的空间减小，构成二次电池时可不用专用方式的电池组件，因而有利于同时实现二次电池的通用性和安全性。

Claims (37)

1.一种二次电池(A)，在形成为有底筒状的电池壳体(15)内容纳起电单元(51)，并用内置电池保护装置的封口部(8)将电池壳体(15)开口端封口而成，其特征在于，所述电池保护装置构成为，在电路基板(10)上形成保护电池免受过充电、过放电等影响的电子电路(11)，使该电路基板(10)其一面上形成的电极端子露出外部并成为配置于所述封口部(8)的保护电路。
2.一种二次电池(A)，在形成为有底筒状的电池壳体(15)内容纳起电单元(51)，并用内置电池保护装置的封口部(8)将电池壳体(15)开口端封口而成，其特征在于，所述电池保护装置构成为包括：在电路基板(10)上形成保护电池免受过充电、过放电等影响的电子电路(11)，使该电路基板(10)其一面上形成的电极端子露出外部并成为配置于所述封口部(8)的保护电路；以及电池内压异常升高时切断通电电路并释放内压的电流切断手段(24)。
3.一种二次电池(A)，在形成为有底筒状的电池壳体(15)内容纳起电单元(51)，并用内置电池保护装置的封口部(8)将电池壳体(15)开口端一侧封口而成，其特征在于，所述电池保护装置构成为包括：在电路基板(10)上形成保护电池免受过充电、过放电等影响的电子电路(11)，使该电路基板(10)其一面上形成的电极端子露出外部并成为配置于所述封口部(8)的保护电路；短路等过电流放电时阻止通电的过电流阻止手段；以及电池内压异常升高时切断通电电路并释放内压的电流切断手段(24)。
4.如权利要求3所述的二次电池，其特征在于，过电流阻止手段为PTC(21)。
5.如权利要求4所述的二次电池，其特征在于，保护电路构成过电流检测阻止功能，并配置金属环替代PTC(21)。
6.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，电路基板(10)在一面的中央部位形成电池正电极端子(30)、周边部位形成作为保护电路接地部位的外部连接用电极端子(31)，在另一面的周边部位形成与起电单元(51)正极连接的正极连接用电极(29)，一面和另一面间的规定位置用通孔(32)连接而成。
7.如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，电极端子靠锡焊或导电性粘接剂在电路基板(10)导体图版上装配金属板(20)构成。
8.如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，与正电极端子(30)接合的金属板(20)，在其外表面一侧中心部位形成突起。
9.如权利要求7所述的二次电池，其特征在于，金属板(20)用镍板或镀金金属板或与电池壳体相同材料的金属板形成。
10.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，电路基板，在与起电单元(51)正极电连接且外周一侧固定于封口板内的支持构件(55、56、57)内周一侧上面，支持电路基板，使该支持构件(55、56、57)与正极连接用电极(29)接触，支持构件(55、56、57)和正极连接用电极(29)间靠锡焊或导电性粘接剂接合而成。
11.如权利要求10所述的二次电池，其特征在于，支持构件(55，56，57)形成电路基板定位用伸出部。
12.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，保护电路其电子电路部分覆盖树脂而成。
13.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，设有在构成电池负极端子的电池壳体(15)和电路基板(10)上外部连接用电极间进行电连接的通电构件(20)。
14.如权利要求13所述的二次电池，其特征在于，通电构件(20)形成为在底面的中央部位和周边部位设置开口部并嵌合在电池壳体(15)开口端一侧的内径有底筒状。
15.如权利要求13所述的二次电池，其特征在于，通电构件(20)由具有弹性的金属材料或与电池壳体(15)焊接性优异的金属材料或与电池壳体(15)相同的金属材料形成。
16.如权利要求13所述的二次电池，其特征在于，通电构件(20)在其底面除周边部位以外的表面部分施加绝缘覆盖(34)。
17.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，构成为对封口板进行敛缝固定的电池壳体(15)的开口端，与外部连接用电极端子所接合的连接用构件电连接。
18.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，构成为配置与支持构件(55、56、57)一起外周一侧固定于封口部(44、45、46)内，内周一侧隔着电路基板(7)与支持构件(55、56、57)相对的固定构件(58、59)，在电路基板(7)周边部位的多个位置上支持构件(55、56、57)和固定构件(58、59)之间隔着电路基板(7)，并由连结手段(62、63)进行连结来支持电路基板(7)。
19.如权利要求18所述的二次电池，其特征在于，连结手段由贯通支持构件(55)、电路基板(7)、固定构件(58)的某一端熔融成型的树脂铆钉(62)形成。
20.如权利要求18所述的二次电池，其特征在于，连结手段由经绝缘物(64)贯通固定构件(59)和电路基板(7)并固定于支持构件(56)的金属构件(63)形成。
21.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，封口部在其所需组成构件上形成与电池壳体(15)筒壁方向相交叉方向上向外开口的开口部。
22.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，电池壳体(15)其表面在底面中央部留有比正电极端子外形尺寸大的露出面(68)，在侧周面规定圆周部位留有露出面(76)，其余部分进行绝缘覆盖(69)。
23.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，电池壳体(15)在其底面中央部位形成直径比正电极端子外形尺寸大的凹部。
24.一种二次电池(F)，在形成为有底筒状的电池壳体(15)内容纳起电单元(51)，并用具有电池保护装置的封口部(108)将该电池壳体(15)开口端封口而成，其特征在于，所述封口部(108)的最外部配置一电路基板(110)，在其内表面一侧构成保护电池免受过充电、过放电等影响的保护电路，该电路基板(110)外表面一侧，在其中央部位接合经所述保护电路与正极板连接的正极输入输出端子(102)，在周边部位接合与所述电池壳体(15)嵌合并覆盖电路基板(110)周边部位的外罩(120)。
25.如权利要求24所述的二次电池，其特征在于，电路基板(110)外表面一侧设有温度检测端子，并设有连接该端子以检测保护电路和电池温度的温度检测元件(112)。
26.如权利要求24所述的二次电池，其特征在于，封口部(108)通过形成圆板形状的电流切断手段(122、123)、形成圆形环状的PTC(121)、形成为中央部位开放的帽状的内罩(118)，经内垫圈(119)靠封口底板(117)外周部夹紧固定其分别叠合的外周部，并在所述内罩(118)的顶部接合装配在电路基板(110)上的定位环(111)，具备并构成保护电路，该封口部(108)经外垫圈(113)敛缝固定于电池壳体(15)的开口端。
27.如权利要求26所述的二次电池，其特征在于，定位环(111)构成为，通过将环状面与电路基板(110)上形成的导体图版接合装配在电路基板(110)上，从环状面将比电路基板(110)更向外侧输出的接合面与内罩(118)接合，从而使电路基板(110)固定在内罩(118)上。
28.如权利要求26所述的二次电池，其特征在于，定位环(111)利用铜镍合金或含铜镍合金的包层材料形成。
29.如权利要求25所述的二次电池，其特征在于，电路基板(110)在内表面一侧形成的IC散热导体图版(134)上装IC构件(105)，靠通孔(140)连接接合着外罩(120)的外表面一侧的负极连接用导体图版(132)和上述IC散热用导体图版(134)，上述负极连接用导体图版(132)和温度检测端子连接用导体图版(130)之间配置温度检测元件(112)。
30.如权利要求29所述的二次电池，其特征在于，电路基板(110)在除了其主要部分以外的规定部位施加焊接抗蚀剂(109)，在岛状图版排成多列的状态下施加上述焊接抗蚀剂(109)，在岛状焊接抗蚀剂(109)的阵列间充填粘接剂，IC构件(105)靠粘接装在岛状图版上。
31.如权利要求30所述的二次电池，其特征在于，岛状焊接抗蚀剂(109)按正六边形岛状图版边线平行且具有规定间隔方式排列。
32.如权利要求24所述的二次电池，其特征在于，温度检测端子(103)和正极输入输出端子(102)，在靠金属成型利用薄壁形成的桥路(141)将中央的温度检测端子(103)和形成包围该检测端子并留有间隔的正极输入输出端子(102)联成一体的金属零件(106)上，靠树脂成型在温度检测端子(103)和正极输入输出端子(102)之间充填绝缘树脂(107)使两者接合之后，将上述桥路(141)切除，从而形成为用绝缘树脂(107)联成一体的复合端子(104)。
33.如权利要求32所述的二次电池，其特征在于，温度检测端子(103)其顶部位于低于正极输入输出端子(102)的位置。
34.如权利要求24所述的二次电池，其特征在于，外罩(120)用金属材料形成为有底筒状并具有在电池壳体(15)圆周面上嵌合的筒状部和中央部位开口的底面部，底面部上形成有：与电路基板上形成的负极连接用导体图版(132)连接的负极连接片(125)；压住电路基板外面一侧的基板压片(126)；以及高度位置比基板压片(126)深的上面片(127)，形成使所述负极连接片(125)和上面片(127)露出以覆盖除了温度检测端子(103)和正极输入输出端子(102)以外的电路基板外表面一侧的树脂模制部(138)。
35.如权利要求34所述的二次电池，其特征在于，树脂模制部(138)形成环状的凸缘(139)。
36.如权利要求34所述的二次电池，其特征在于，外罩(120)利用铜镍合金或含铜镍合金的金属包层材料形成。
37.如权利要求26所述的二次电池，其特征在于，保护电路构成过电流检测和阻止功能的同时，配置金属环(205)来替代PTC(121)。
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