JP2000294226A - 密閉式二次電池 - Google Patents
密閉式二次電池Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池使用中の過充電や逆充電等による異常発
熱を感知して電解液の分解ガス圧の上昇に伴う電池破損
を阻止することのできる密閉式二次電池を提供するこ
と。 【解決手段】 電池ケース12内にシート状の正極14
と負極16とが、セパレータ18を介して軸芯20に巻
回状態で積層状に配置され、電池ケース12内には電解
液が充填されると共に、電池蓋24が密閉状に被着され
た密閉式二次電池10において、その電池ケース12の
内底壁面、電池蓋24の裏面、電池ケース12の内周側
面、あるいは軸芯20内のいずれかの位置に電池破裂防
止部材30を設け、その感熱応動片34が電池の発熱に
感応して変形するとその感熱応動片34の動きに協動し
て導電性の金属ピン36が突出し、正極・負極間に貫通
されて自らの導電性によりこの正極・負極間が短絡され
るようにした。
熱を感知して電解液の分解ガス圧の上昇に伴う電池破損
を阻止することのできる密閉式二次電池を提供するこ
と。 【解決手段】 電池ケース12内にシート状の正極14
と負極16とが、セパレータ18を介して軸芯20に巻
回状態で積層状に配置され、電池ケース12内には電解
液が充填されると共に、電池蓋24が密閉状に被着され
た密閉式二次電池10において、その電池ケース12の
内底壁面、電池蓋24の裏面、電池ケース12の内周側
面、あるいは軸芯20内のいずれかの位置に電池破裂防
止部材30を設け、その感熱応動片34が電池の発熱に
感応して変形するとその感熱応動片34の動きに協動し
て導電性の金属ピン36が突出し、正極・負極間に貫通
されて自らの導電性によりこの正極・負極間が短絡され
るようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池、ニッカド(Ni−Cd)電池、ニッケル水素電池など
の密閉式二次電池に関し、更に詳しくは、これらの二次
電池の使用中に過充電や逆充電などによって電池が破損
するのを有効に防止する安全機構に関するものである。
池、ニッカド(Ni−Cd)電池、ニッケル水素電池など
の密閉式二次電池に関し、更に詳しくは、これらの二次
電池の使用中に過充電や逆充電などによって電池が破損
するのを有効に防止する安全機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の密閉式二次電池では、例
えば、リチウムイオン電池の場合には、非水系の有機電
解液が用いられ、この有機電解溶液中での充放電により
電池出力が得られるものであるから、この電解液が漏出
しないように電池容器(ケース)を密閉しておく必要が
ある。また、ニッカド電池やニッケル水素電池の場合に
は、アルカリ電解溶液中での充放電が行われるものであ
るが、この場合も同様に電池ケースをシールしておく必
要がある。
えば、リチウムイオン電池の場合には、非水系の有機電
解液が用いられ、この有機電解溶液中での充放電により
電池出力が得られるものであるから、この電解液が漏出
しないように電池容器(ケース)を密閉しておく必要が
ある。また、ニッカド電池やニッケル水素電池の場合に
は、アルカリ電解溶液中での充放電が行われるものであ
るが、この場合も同様に電池ケースをシールしておく必
要がある。
【0003】そこで、これらの二次電池では、例えば、
電池使用中に過充電になったり、あるいは短絡状態にな
ったりすると電解液が分解してガスが発生し、電池の内
圧が上昇することがある。また過充電や短絡により電池
温度が急激に上昇することがあり、そのような状態では
電池が破損するおそれがある。
電池使用中に過充電になったり、あるいは短絡状態にな
ったりすると電解液が分解してガスが発生し、電池の内
圧が上昇することがある。また過充電や短絡により電池
温度が急激に上昇することがあり、そのような状態では
電池が破損するおそれがある。
【0004】そこで、このような危険を回避するため、
電池ケースあるいは封口キャップにガス抜き用の穴を設
け、そこに薄い肉厚の金属箔又は樹脂プレートを接着剤
により、あるいは溶接により貼り付け、破裂弁として用
いたものが、例えば、特公昭62−259342号公
報、特開平1−311550号公報、あるいは特開平1
−220368号公報などにより知られている。これら
の公報に示される技術は、電池の異常発熱あるいは電解
液の分解により内圧が上昇した場合にその破裂弁が破裂
し、電池内の圧力を外に逃して電池の破損を未然に防止
しようというものである。
電池ケースあるいは封口キャップにガス抜き用の穴を設
け、そこに薄い肉厚の金属箔又は樹脂プレートを接着剤
により、あるいは溶接により貼り付け、破裂弁として用
いたものが、例えば、特公昭62−259342号公
報、特開平1−311550号公報、あるいは特開平1
−220368号公報などにより知られている。これら
の公報に示される技術は、電池の異常発熱あるいは電解
液の分解により内圧が上昇した場合にその破裂弁が破裂
し、電池内の圧力を外に逃して電池の破損を未然に防止
しようというものである。
【0005】また、この種の二次電池では、一般にシー
ト状の正極と負極とセパレータを挟んで巻き回し、電池
ケース内に収納した構成としているが、このセパレータ
にポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など
の低融点の樹脂フィルムを用いることにより過充電や逆
充電等による電池自身の異常発熱、及び外部からの急激
な加熱に際してセパレータの溶解によるシャットダウン
効果と呼ばれる現象を起こし、正極・負極間の絶縁、あ
るいは更に温度が高くなった場合には短絡状態とするこ
とにより電池の持つエネルギーを短時間で低下させ、電
池の異常状態をその時点で終了させるというものであ
る。
ト状の正極と負極とセパレータを挟んで巻き回し、電池
ケース内に収納した構成としているが、このセパレータ
にポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など
の低融点の樹脂フィルムを用いることにより過充電や逆
充電等による電池自身の異常発熱、及び外部からの急激
な加熱に際してセパレータの溶解によるシャットダウン
効果と呼ばれる現象を起こし、正極・負極間の絶縁、あ
るいは更に温度が高くなった場合には短絡状態とするこ
とにより電池の持つエネルギーを短時間で低下させ、電
池の異常状態をその時点で終了させるというものであ
る。
【0006】その他、使用電池が数アンペア程度の二次
電池では、過電流が流れた時の加熱ヒューズとなるポリ
スイッチ板(PTC素子)を取り付けたり、破裂弁の作
動と共に通電が遮断されたりするものも実用化されてい
る。
電池では、過電流が流れた時の加熱ヒューズとなるポリ
スイッチ板(PTC素子)を取り付けたり、破裂弁の作
動と共に通電が遮断されたりするものも実用化されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
電池ケースあるいは封口キャップのガス抜き穴に金属箔
や樹脂プレートによる破裂弁を設けただけでは、電池異
常により内圧が上昇して破裂弁が作動した際に、噴出す
るガスとともに電池内容物も吹き出すため、内容物によ
りガス抜き穴が遮蔽され、内圧を外に逃すことができな
くなる場合がある。
電池ケースあるいは封口キャップのガス抜き穴に金属箔
や樹脂プレートによる破裂弁を設けただけでは、電池異
常により内圧が上昇して破裂弁が作動した際に、噴出す
るガスとともに電池内容物も吹き出すため、内容物によ
りガス抜き穴が遮蔽され、内圧を外に逃すことができな
くなる場合がある。
【0008】また、セパレータのシャットダウン効果に
より、電池の通電状態を終了させるとするものでも、そ
の通電状態は一時的に絶たれるが、それまでの通電によ
る温度の上昇が急であると、すぐにまた通電状態とな
り、更に急激な内圧上昇を伴い十分に効果を発揮できな
い。
より、電池の通電状態を終了させるとするものでも、そ
の通電状態は一時的に絶たれるが、それまでの通電によ
る温度の上昇が急であると、すぐにまた通電状態とな
り、更に急激な内圧上昇を伴い十分に効果を発揮できな
い。
【0009】更に、PTC素子や、破裂弁の作動により
通電が遮断される機構は、使用する電流が数アンペア程
度と、比較的小型の電池であれば問題ないが、使用する
電流が数十から百数十アンペア程度になると、PTC素
子や機構自体の抵抗が問題となって電池の性能を低下さ
せるため用いることができないという問題があった。
通電が遮断される機構は、使用する電流が数アンペア程
度と、比較的小型の電池であれば問題ないが、使用する
電流が数十から百数十アンペア程度になると、PTC素
子や機構自体の抵抗が問題となって電池の性能を低下さ
せるため用いることができないという問題があった。
【0010】本発明の解決しようとする問題は、電池使
用中に過充電や逆充電等により電池が異常発熱した場合
に、正極・負極間の強制的な短絡状態を起こさせること
により電池エネルギーの増大を抑制し、電池の破損を未
然に防止することのできる密閉式二次電池を提供するこ
とにある。また、これにより二次電池の高容量化、高密
度化に対応できるようにすることを目的とするものでも
ある。
用中に過充電や逆充電等により電池が異常発熱した場合
に、正極・負極間の強制的な短絡状態を起こさせること
により電池エネルギーの増大を抑制し、電池の破損を未
然に防止することのできる密閉式二次電池を提供するこ
とにある。また、これにより二次電池の高容量化、高密
度化に対応できるようにすることを目的とするものでも
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、電池ケース内にシート状の正極と負極とが
セパレータを介して積層状の配置されると共に、電解液
が充填され、該電池ケースには電池蓋が密閉状に被着さ
れた密閉式二次電池において、電池ケース内に電池の発
熱に感応して変形する感熱応動片と、該感熱応動片の動
きに協動して正極・負極間に貫通され自らの導電性によ
り該正極・負極間を短絡させる導電性ピンとからなる電
池破裂防止部材が設けられていることを要旨とするもの
である。
に本発明は、電池ケース内にシート状の正極と負極とが
セパレータを介して積層状の配置されると共に、電解液
が充填され、該電池ケースには電池蓋が密閉状に被着さ
れた密閉式二次電池において、電池ケース内に電池の発
熱に感応して変形する感熱応動片と、該感熱応動片の動
きに協動して正極・負極間に貫通され自らの導電性によ
り該正極・負極間を短絡させる導電性ピンとからなる電
池破裂防止部材が設けられていることを要旨とするもの
である。
【0012】上記構成を有する密閉式二次電池によれ
ば、電池使用中に過充電あるいは逆充電等によって電池
が異常に発熱した場合、その電池の発熱が電池破裂防止
部材により感知され、感熱応動片の熱変形に協動して導
電性ピンが正極・負極間に貫通されることにより正極・
負極間がその導電性ピンを介して短絡させられる。その
ために電池の内部エネルギーが速やかに低下し、電解液
の分解によりガスが発生して電池の内圧が上昇してもそ
のガスの発生は停止する。
ば、電池使用中に過充電あるいは逆充電等によって電池
が異常に発熱した場合、その電池の発熱が電池破裂防止
部材により感知され、感熱応動片の熱変形に協動して導
電性ピンが正極・負極間に貫通されることにより正極・
負極間がその導電性ピンを介して短絡させられる。その
ために電池の内部エネルギーが速やかに低下し、電解液
の分解によりガスが発生して電池の内圧が上昇してもそ
のガスの発生は停止する。
【0013】この場合に、前記電池破裂防止部材は、電
池ケースの内底壁面、該電池ケースに被着される電池蓋
の裏面、電池ケースの内周側面、前記シート状の電極が
軸芯の周りに巻回されている場合には該軸芯内を含め、
少なくともいずれかの位置に設けるようにするとよい。
望ましくは、電極上に活物質のない未塗工部で短絡を行
わせることが可能な箇所、すなわち電池ケースの内周側
面又は電池蓋の裏面に前記電池破裂防止部材を設けると
効果的である。
池ケースの内底壁面、該電池ケースに被着される電池蓋
の裏面、電池ケースの内周側面、前記シート状の電極が
軸芯の周りに巻回されている場合には該軸芯内を含め、
少なくともいずれかの位置に設けるようにするとよい。
望ましくは、電極上に活物質のない未塗工部で短絡を行
わせることが可能な箇所、すなわち電池ケースの内周側
面又は電池蓋の裏面に前記電池破裂防止部材を設けると
効果的である。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な実施の形態
を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実
施例に係る密閉式二次電池の代表例としてリチウムイオ
ン電池の概略構成を示したものである。この密閉式二次
電池10は、有底筒状をした電池ケース12内にシート
状の正極14と負極16とがセパレータ18を介して筒
状の軸芯20周りに巻回された状態で収容されている。
そして電池ケース12内には非水系の電解液が充填さ
れ、電池ケース12の上端開口部にはプラス側の電極棒
22が突出した状態で電池蓋(封口キャップ)24が密
閉状に被着シールされている。この場合負極16は、負
極リード線26を介して電池ケース12の内底面に接続
され、正極14は正極リード線28を介して電池蓋24
の裏面に接続されている。
を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実
施例に係る密閉式二次電池の代表例としてリチウムイオ
ン電池の概略構成を示したものである。この密閉式二次
電池10は、有底筒状をした電池ケース12内にシート
状の正極14と負極16とがセパレータ18を介して筒
状の軸芯20周りに巻回された状態で収容されている。
そして電池ケース12内には非水系の電解液が充填さ
れ、電池ケース12の上端開口部にはプラス側の電極棒
22が突出した状態で電池蓋(封口キャップ)24が密
閉状に被着シールされている。この場合負極16は、負
極リード線26を介して電池ケース12の内底面に接続
され、正極14は正極リード線28を介して電池蓋24
の裏面に接続されている。
【0015】この実施例では、正極活物質にはマンガン
酸リチウム(LiMn2O4)系のものが用いられ、こ
の正極活物質に導電剤としてグラファイトを配合し、更
にN−メチルピロリドンを分散剤として配合したものを
アルミ(A1)箔の両面に塗布乾燥して正極14として
いる。A1箔の厚みは1μmで、正極活物質の塗工厚さ
は片側およそ55μm、トータルの厚みは125μm程
度である。正極活物質には、コバルト酸リチウム(Li
CoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO 2)系の
ものを用いてもよい。
酸リチウム(LiMn2O4)系のものが用いられ、こ
の正極活物質に導電剤としてグラファイトを配合し、更
にN−メチルピロリドンを分散剤として配合したものを
アルミ(A1)箔の両面に塗布乾燥して正極14として
いる。A1箔の厚みは1μmで、正極活物質の塗工厚さ
は片側およそ55μm、トータルの厚みは125μm程
度である。正極活物質には、コバルト酸リチウム(Li
CoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO 2)系の
ものを用いてもよい。
【0016】また負極活物質には黒鉛系のものが用いら
れ、この負極活物質に結着剤としてポリフッ化ビニリデ
ンを混合し、更にN−メチルピロリドンを分散剤として
配合したものを銅(Cu)箔の両面に塗布乾燥して負極
16としている。Cu箔の厚みは10μmで、負極活物
質の塗工厚さは片側55μm、トータルの厚みは120
μm程度である。
れ、この負極活物質に結着剤としてポリフッ化ビニリデ
ンを混合し、更にN−メチルピロリドンを分散剤として
配合したものを銅(Cu)箔の両面に塗布乾燥して負極
16としている。Cu箔の厚みは10μmで、負極活物
質の塗工厚さは片側55μm、トータルの厚みは120
μm程度である。
【0017】更に、セパレータ18には、ポリオレフィ
ン系の多孔質樹脂フィルム(ポリプロピレン、ポリエチ
レン又は両者をハイブリッドしたもの)を用い、これを
正極14及び負極16よりも幅広に裁断し、正極シート
と負極シートとの間の装着するようにしたもので、その
セパレータシートの厚みは10〜35μm程度であっ
て、正極・電解液間、及び電解液・負極間のリチウムイ
オンのイオン伝導性を考慮し、気孔率30〜70%の範
囲のものを使用している。
ン系の多孔質樹脂フィルム(ポリプロピレン、ポリエチ
レン又は両者をハイブリッドしたもの)を用い、これを
正極14及び負極16よりも幅広に裁断し、正極シート
と負極シートとの間の装着するようにしたもので、その
セパレータシートの厚みは10〜35μm程度であっ
て、正極・電解液間、及び電解液・負極間のリチウムイ
オンのイオン伝導性を考慮し、気孔率30〜70%の範
囲のものを使用している。
【0018】そして、非水系の電解液には、このリチウ
ムイオン電池の場合、エチレンカーボネート(EC)と
ジエチルカーボネート(DEC)とを体積比3:7に混
合し、6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mo
l/1溶解させたものを用いている。ニッカド電池やニ
ッケル水素電池などの場合には、水酸化リチウムと水酸
化カリウムとを混合したアルカリ電解液などが用いられ
る。
ムイオン電池の場合、エチレンカーボネート(EC)と
ジエチルカーボネート(DEC)とを体積比3:7に混
合し、6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mo
l/1溶解させたものを用いている。ニッカド電池やニ
ッケル水素電池などの場合には、水酸化リチウムと水酸
化カリウムとを混合したアルカリ電解液などが用いられ
る。
【0019】かくして本発明では、この図1の実施例図
面に示されるように、電池ケース12の内底面、電池蓋
24の裏側(電池内部側)、電池ケース12の内周側
面、あるいは軸芯20の内側の、少なくともいずれかの
位置に電池破裂防止部材30(30a〜30f)を備え
るようにしている。この図1では、全ての箇所に設けた
状態を示しているが、そうではない。
面に示されるように、電池ケース12の内底面、電池蓋
24の裏側(電池内部側)、電池ケース12の内周側
面、あるいは軸芯20の内側の、少なくともいずれかの
位置に電池破裂防止部材30(30a〜30f)を備え
るようにしている。この図1では、全ての箇所に設けた
状態を示しているが、そうではない。
【0020】これらの電池破裂防止部材30(30a〜
30f)はいずれも同一構造であるから、代表的に電池
蓋24の裏面に設けた電池破裂防止部材30bについて
説明すると、この電池破裂防止部材30bは、膨張係数
の異なる2枚の金属板32a、及び32bを貼り合わせ
たバイメタル式の感熱応動片34の膨張係数の小さい方
の金属板32b面の先端寄り位置に先端が尖った錐形の
導電性を有する金属ピン36を耐熱性接着剤等を用いて
取り付けたものである。
30f)はいずれも同一構造であるから、代表的に電池
蓋24の裏面に設けた電池破裂防止部材30bについて
説明すると、この電池破裂防止部材30bは、膨張係数
の異なる2枚の金属板32a、及び32bを貼り合わせ
たバイメタル式の感熱応動片34の膨張係数の小さい方
の金属板32b面の先端寄り位置に先端が尖った錐形の
導電性を有する金属ピン36を耐熱性接着剤等を用いて
取り付けたものである。
【0021】そして、この電池破裂防止部材30bを電
池蓋24の裏面に取り付けるにあたっては、感熱応動片
34の膨張係数の大きい方の金属板32a側の一端側を
電池蓋24の裏面に耐熱性接着剤等を用いて取り付け、
この時感熱応動片34の先端位置の金属ピン36が軸芯
20に巻回される正極14及び負極16の上端縁に対向
するように配置されている。そのため感熱応動片34が
電池の発熱に感応して変形することによりその先端部分
の金属ピン36が動いた時にはこの金属ピン36の尖っ
た先端部分が正・負極電極間を貫通し、正極14と負極
16とがこの導電性ある金属ピンを介して短絡的に導通
されるように構成されている。
池蓋24の裏面に取り付けるにあたっては、感熱応動片
34の膨張係数の大きい方の金属板32a側の一端側を
電池蓋24の裏面に耐熱性接着剤等を用いて取り付け、
この時感熱応動片34の先端位置の金属ピン36が軸芯
20に巻回される正極14及び負極16の上端縁に対向
するように配置されている。そのため感熱応動片34が
電池の発熱に感応して変形することによりその先端部分
の金属ピン36が動いた時にはこの金属ピン36の尖っ
た先端部分が正・負極電極間を貫通し、正極14と負極
16とがこの導電性ある金属ピンを介して短絡的に導通
されるように構成されている。
【0022】同じように電池ケース12の内底面に設け
られる電池破裂防止部材30aについても、膨張係数の
異なる2枚の金属板32a、32bを貼り合わせた感熱
応動片34の膨張係数の大きい方の金属板32a面の一
端側を電池ケース12の内底面に取り付け、膨張係数の
小さい方の金属板32b面の先端位置に設けられる金属
ピン36がやはり軸芯20に巻回される正極14及び負
極16の下端縁に対向するように配置されている。
られる電池破裂防止部材30aについても、膨張係数の
異なる2枚の金属板32a、32bを貼り合わせた感熱
応動片34の膨張係数の大きい方の金属板32a面の一
端側を電池ケース12の内底面に取り付け、膨張係数の
小さい方の金属板32b面の先端位置に設けられる金属
ピン36がやはり軸芯20に巻回される正極14及び負
極16の下端縁に対向するように配置されている。
【0023】更に、電池ケース12の内周側面に設けら
れる電池破裂防止部材30c、30dの場合には、その
感熱応動片34の先端位置に設けられる金属ピン36が
軸芯20に巻回される電極シートの最外周面の電極シー
ト面に対向して配置され、更にまた、軸芯20の内側に
設けられる電池破裂防止部材30e、30fの場合に
は、その感熱応動片34の先端位置に設けられる金属ピ
ン36が軸芯20に巻回される電極シートの最内周面の
電極シート面に軸芯の薄肉なケーシングを介して対向す
るように配置されている。
れる電池破裂防止部材30c、30dの場合には、その
感熱応動片34の先端位置に設けられる金属ピン36が
軸芯20に巻回される電極シートの最外周面の電極シー
ト面に対向して配置され、更にまた、軸芯20の内側に
設けられる電池破裂防止部材30e、30fの場合に
は、その感熱応動片34の先端位置に設けられる金属ピ
ン36が軸芯20に巻回される電極シートの最内周面の
電極シート面に軸芯の薄肉なケーシングを介して対向す
るように配置されている。
【0024】したがってこのような構成から、各電池破
裂防止部材30a〜30fの感熱応動片34は、電池の
発熱に感応した時にその先端部分の金属ピン36により
正極14−負極16間が貫通される程度のバネ強度を有
している金属板料を選択し、一方、金属ピン36も、感
熱応動片34の熱変形によって正極14−負極16間を
貫通し得る材料強度を有している導電性(金属)材料を
選択するのが望ましい。この実施例では、感熱応動片3
4の膨張係数の大きい金属板32aには黄銅板を使用
し、膨張係数の小さい金属板32bにはアンバ板を使用
している。また金属ピン36には、しんちゅうやステン
レス材などが用いられている。
裂防止部材30a〜30fの感熱応動片34は、電池の
発熱に感応した時にその先端部分の金属ピン36により
正極14−負極16間が貫通される程度のバネ強度を有
している金属板料を選択し、一方、金属ピン36も、感
熱応動片34の熱変形によって正極14−負極16間を
貫通し得る材料強度を有している導電性(金属)材料を
選択するのが望ましい。この実施例では、感熱応動片3
4の膨張係数の大きい金属板32aには黄銅板を使用
し、膨張係数の小さい金属板32bにはアンバ板を使用
している。また金属ピン36には、しんちゅうやステン
レス材などが用いられている。
【0025】そして、このように構成された密閉式二次
電池によれば、電池使用中に過充電あるいは逆充電など
によって電池温度が上昇し、ある限界温度を超えると電
池破裂防止部材30がその発熱に感応して変形し、つま
り図2に示したように感熱応動片34の黄銅板32aの
方がアンバ板32bよりも熱膨張することによって感熱
応動片34の先端部分がアンバ板32b側に屈曲し、そ
の感熱応動片34の先端位置に設けられる金属ピン36
が電極シート面に突き刺さることによってその金属ピン
36を介して正極14と負極16間が電気的に導通し、
短絡(ショート)した状態になる。
電池によれば、電池使用中に過充電あるいは逆充電など
によって電池温度が上昇し、ある限界温度を超えると電
池破裂防止部材30がその発熱に感応して変形し、つま
り図2に示したように感熱応動片34の黄銅板32aの
方がアンバ板32bよりも熱膨張することによって感熱
応動片34の先端部分がアンバ板32b側に屈曲し、そ
の感熱応動片34の先端位置に設けられる金属ピン36
が電極シート面に突き刺さることによってその金属ピン
36を介して正極14と負極16間が電気的に導通し、
短絡(ショート)した状態になる。
【0026】そのために正極14−負極16間の充放電
による電気化学反応は停止されて電池の持つエネルギー
が低下していき、電池の異常加熱は回避され、また電解
液の分解によるガスの発生も抑制されることにより電池
の爆発が回避されることになる。
による電気化学反応は停止されて電池の持つエネルギー
が低下していき、電池の異常加熱は回避され、また電解
液の分解によるガスの発生も抑制されることにより電池
の爆発が回避されることになる。
【0027】図4(a)(b)は、上述した電池破裂防
止部材30の変形例を示したものである。この図4に示
した電池破裂防止部材40は、黄銅板32aとアンバ板
32bとを一体的に貼り合わせた感熱応動片34のアン
バ板32b面の中央位置に前述した錐形の金属ピン36
を取り付け、感熱応動片34の両端部分である黄銅板3
2aの両端寄り面を電池ケース12の内底面、電池蓋2
4の裏面、電池ケース12の内周側面、あるいは軸芯2
0内に接着剤等により取り付けるようにしたものであ
る。
止部材30の変形例を示したものである。この図4に示
した電池破裂防止部材40は、黄銅板32aとアンバ板
32bとを一体的に貼り合わせた感熱応動片34のアン
バ板32b面の中央位置に前述した錐形の金属ピン36
を取り付け、感熱応動片34の両端部分である黄銅板3
2aの両端寄り面を電池ケース12の内底面、電池蓋2
4の裏面、電池ケース12の内周側面、あるいは軸芯2
0内に接着剤等により取り付けるようにしたものであ
る。
【0028】この図4(a)(b)に示した実施例の場
合には、電池使用中に過充電あるいは逆充電などによっ
て電池温度が上昇した時にはやはり電池破裂防止部材4
0がその発熱に感応するが、この場合には感熱応動片3
4の両端部分が固定されているために、図4(b)に示
したように、感熱応動片34の中央部分がアンバ板32
b側に突出し、そのアンバ板32b面の中央位置に設け
られる金属ピン36が電極シート面に突き刺さることに
よってその金属ピン36を介して正極14と負極16間
が電気的に短絡(ショート)状態となるものである。
合には、電池使用中に過充電あるいは逆充電などによっ
て電池温度が上昇した時にはやはり電池破裂防止部材4
0がその発熱に感応するが、この場合には感熱応動片3
4の両端部分が固定されているために、図4(b)に示
したように、感熱応動片34の中央部分がアンバ板32
b側に突出し、そのアンバ板32b面の中央位置に設け
られる金属ピン36が電極シート面に突き刺さることに
よってその金属ピン36を介して正極14と負極16間
が電気的に短絡(ショート)状態となるものである。
【0029】そして、この場合にも正極14−負極16
間の電気化学反応は停止されて電池の持つエネルギーが
低下していき、電池の異常加熱は回避されると共に、電
解液の分解によるガスの発生も抑止され、電池の***が
回避されることになる。
間の電気化学反応は停止されて電池の持つエネルギーが
低下していき、電池の異常加熱は回避されると共に、電
解液の分解によるガスの発生も抑止され、電池の***が
回避されることになる。
【0030】図5(a)(b)は、更に電池破裂防止部
材の変形例を示したものである。この図5に示した電池
破裂防止部材50は、黄銅板32aとアンバ板32bと
を一体的に貼り合わせた感熱応動片34の一端が電池ケ
ース12の内壁面などに片持ち支持される一方、錐形の
金属ピン36は電池ケース12の壁面などに設けた取付
基板52に取付軸板54を介して進退動自在に設けら
れ、該金属ピン36がスプリング56を介して突出が規
制される方向に付勢された状態で前記感熱応動片の先端
部が取付軸板に常態では係止された構成とされている。
尚、この場合にも電池破裂防止部材50の金属ピン36
は、電極シートの端縁あるいは電極シート面に対向する
ように配置されている。
材の変形例を示したものである。この図5に示した電池
破裂防止部材50は、黄銅板32aとアンバ板32bと
を一体的に貼り合わせた感熱応動片34の一端が電池ケ
ース12の内壁面などに片持ち支持される一方、錐形の
金属ピン36は電池ケース12の壁面などに設けた取付
基板52に取付軸板54を介して進退動自在に設けら
れ、該金属ピン36がスプリング56を介して突出が規
制される方向に付勢された状態で前記感熱応動片の先端
部が取付軸板に常態では係止された構成とされている。
尚、この場合にも電池破裂防止部材50の金属ピン36
は、電極シートの端縁あるいは電極シート面に対向する
ように配置されている。
【0031】この図5(a)(b)に示した実施例で
は、電池使用中に過充電あるいは逆充電などによって電
池温度が上昇し、電池破裂防止部材50がその発熱に感
応して変形した時には、図5(b)に示したようにその
感熱応動片34による取付軸板54の係止状態が外れて
金属ピン36がスプリング56の付勢力により突出し、
電極シートに突き刺さることによって正極14と負極1
6間が電気的に短絡(ショート)状態となる。これによ
って電池の持つエネルギーが低下し、電池の異常加熱が
回避されると共に、電解液の分解によるガスの発生も抑
止されるものである。
は、電池使用中に過充電あるいは逆充電などによって電
池温度が上昇し、電池破裂防止部材50がその発熱に感
応して変形した時には、図5(b)に示したようにその
感熱応動片34による取付軸板54の係止状態が外れて
金属ピン36がスプリング56の付勢力により突出し、
電極シートに突き刺さることによって正極14と負極1
6間が電気的に短絡(ショート)状態となる。これによ
って電池の持つエネルギーが低下し、電池の異常加熱が
回避されると共に、電解液の分解によるガスの発生も抑
止されるものである。
【0032】そして、各実施例について説明したよう
に、電池使用中の過充電や逆充電等によって電池温度が
上昇し、ある限界温度を超えた時には、感熱作動部材3
0、40、50の感熱応動片34がその発熱に感応して
変形し、それによって金属ピン36が突出して正極1
4、負極16間に突き刺さる。そして、これによって正
極14と負極16とがこの金属ピン36の導電性により
短絡(ショート)状態となり、この段階から電池のエネ
ルギーは低下していき、電池の異常加熱が回避され、ま
た電解液の分解ガスの発生も抑止されるものである。
に、電池使用中の過充電や逆充電等によって電池温度が
上昇し、ある限界温度を超えた時には、感熱作動部材3
0、40、50の感熱応動片34がその発熱に感応して
変形し、それによって金属ピン36が突出して正極1
4、負極16間に突き刺さる。そして、これによって正
極14と負極16とがこの金属ピン36の導電性により
短絡(ショート)状態となり、この段階から電池のエネ
ルギーは低下していき、電池の異常加熱が回避され、ま
た電解液の分解ガスの発生も抑止されるものである。
【0033】本発明は上記した実施の形態に何等限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の改変が可能である。例えば、上記実施例では、密閉
式二次電池の代表例としてリチウムイオン電池について
説明したが、その他のニッカド電池やニッケル水素電池
などのアルカリ電解液を用いるものにも勿論適用でき
る。
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の改変が可能である。例えば、上記実施例では、密閉
式二次電池の代表例としてリチウムイオン電池について
説明したが、その他のニッカド電池やニッケル水素電池
などのアルカリ電解液を用いるものにも勿論適用でき
る。
【0034】そして、この密閉式二次電池に適用される
感熱作動部材の構成としては、上記実施例のように、感
熱応動片の先端部分や途中部分に金属ピンを一体的に設
けたものや、感熱応動片と金属ピンとを別体に設け、感
熱応動片の感熱変形により金属ピンがスプリング等によ
り突出されるようにしたものの他に、各種の変形例が考
えられることは言うまでもない。
感熱作動部材の構成としては、上記実施例のように、感
熱応動片の先端部分や途中部分に金属ピンを一体的に設
けたものや、感熱応動片と金属ピンとを別体に設け、感
熱応動片の感熱変形により金属ピンがスプリング等によ
り突出されるようにしたものの他に、各種の変形例が考
えられることは言うまでもない。
【0035】また感熱応動片も上記実施例ではバイメタ
ルを用いているが、それ以外に形状記憶合金板を用い、
電池温度がある限界温度を超えた時に、その形状記憶合
金板が熱に感応して変形し、その形状記憶合金板に設け
られる金属ピンにより正極・負極間を短絡させるように
してもよいし、あるいは形状記憶合金板が熱に感応して
変形することにより金属ピンの係合が解除され、スプリ
ング等の付勢力によりその金属ピンが突出して正極・負
極間を短絡させるようにしてもよい。
ルを用いているが、それ以外に形状記憶合金板を用い、
電池温度がある限界温度を超えた時に、その形状記憶合
金板が熱に感応して変形し、その形状記憶合金板に設け
られる金属ピンにより正極・負極間を短絡させるように
してもよいし、あるいは形状記憶合金板が熱に感応して
変形することにより金属ピンの係合が解除され、スプリ
ング等の付勢力によりその金属ピンが突出して正極・負
極間を短絡させるようにしてもよい。
【0036】
【発明の効果】本発明の密閉式二次電池によれば、電池
使用中に過充電や逆充電等によって電池温度が上昇した
時に電池内に設けられる感熱破裂防止部材がその異常発
熱に感応し、感熱応動片の感熱変形に協動して突出され
る導電性ピンを介して正極・負極間が短絡(ショート)
させられる。そして、その時点で電池の異常発熱に伴う
電池エネルギーの高まりはおさまり、電解液の分解によ
るガスの発生もなくなりガス圧の上昇による電池トラブ
ルは未然に回避されるものである。したがって本発明の
二次電池によれば、電池使用上の安全性が担保され、ま
た電池の高容量化、高密度化にも対応できるものであ
る。
使用中に過充電や逆充電等によって電池温度が上昇した
時に電池内に設けられる感熱破裂防止部材がその異常発
熱に感応し、感熱応動片の感熱変形に協動して突出され
る導電性ピンを介して正極・負極間が短絡(ショート)
させられる。そして、その時点で電池の異常発熱に伴う
電池エネルギーの高まりはおさまり、電解液の分解によ
るガスの発生もなくなりガス圧の上昇による電池トラブ
ルは未然に回避されるものである。したがって本発明の
二次電池によれば、電池使用上の安全性が担保され、ま
た電池の高容量化、高密度化にも対応できるものであ
る。
【図1】本発明の一実施の形態に係る密閉式二次電池の
概略構成図である。
概略構成図である。
【図2】図1に示した二次電池における感熱作動部材の
作動を説明する図である。
作動を説明する図である。
【図3】図1に示した二次電池に発熱異常が生じた時に
感熱作動部材の作動状態を示した図である。
感熱作動部材の作動状態を示した図である。
【図4】本発明の二次電池に適用される感熱作動部材の
他の構成例を示した図であり、(a)は電池の発熱異常
前、(b)は電池の発熱異常時の状態を示している。
他の構成例を示した図であり、(a)は電池の発熱異常
前、(b)は電池の発熱異常時の状態を示している。
【図5】同じく本発明の二次電池に適用される感熱作動
部材の他の構成例を示した図であり、(a)は電池の発
熱異常前、(b)は電池の発熱異常時の状態を示してい
る。
部材の他の構成例を示した図であり、(a)は電池の発
熱異常前、(b)は電池の発熱異常時の状態を示してい
る。
10 密閉式二次電池 12 電池ケース 14 正極 16 負極 18 セパレータ 20 軸芯 24 電池蓋 30(30a〜30f) 電池破裂防止部材 32a 金属板(膨張係数大−黄銅板) 32b 金属板(膨張係数小−アンバ板) 34 感熱応動片 36 金属ピン(導電性ピン) 40 電池破裂防止部材 50 電池破裂防止部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 徹 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 三浦 房美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 黒柳 考司 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 粟野 直実 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5H022 AA04 AA09 AA18 CC08 CC12 CC13 CC16 KK01 5H028 AA01 AA07 AA08 BB08 CC05
Claims (2)
- 【請求項1】 電池ケース内にシート状の正極と負極と
がセパレータを介して積層状に配置されると共に、電解
液が充填され、該電池ケースには電池蓋が密閉状に被着
された密閉式二次電池において、電池ケース内に電池の
発熱に感応して変形する感熱応動片と、該感熱応動片の
動きに協動して正極・負極間に貫通され自らの導電性に
より該正極・負極間を短絡させる導電性ピンとからなる
電池破裂防止部材が設けられていることを特徴とする密
閉式二次電池。 - 【請求項2】 前記電池破裂防止部材は、電池ケースの
内底壁面、該電池ケースに被着される電池蓋の裏面、電
池ケースの内周側面、前記シート状の電極が軸芯の周り
に巻回されている場合には該軸芯内を含め、少なくとも
いずれかの位置に設けられていることを特徴とする請求
項1に記載の密閉式二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11099018A JP2000294226A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 密閉式二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11099018A JP2000294226A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 密閉式二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000294226A true JP2000294226A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14235451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11099018A Pending JP2000294226A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 密閉式二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000294226A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005044626A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Sanyo Gs Soft Energy Co Ltd | 電池 |
JP2007214106A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-08-23 | Sony Corp | 電池 |
JP2013171732A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置およびこれを搭載した車両 |
WO2013137450A1 (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | 株式会社 東芝 | リチウムイオン二次電池 |
WO2018028280A1 (zh) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | 力神动力电池***有限公司 | 一种具有过流保护功能的电池 |
-
1999
- 1999-04-06 JP JP11099018A patent/JP2000294226A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005044626A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Sanyo Gs Soft Energy Co Ltd | 電池 |
JP2007214106A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-08-23 | Sony Corp | 電池 |
US7972717B2 (en) | 2006-01-13 | 2011-07-05 | Sony Corporation | Battery |
JP2013171732A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Toyota Industries Corp | 蓄電装置およびこれを搭載した車両 |
WO2013137450A1 (ja) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | 株式会社 東芝 | リチウムイオン二次電池 |
CN103703590A (zh) * | 2012-03-15 | 2014-04-02 | 株式会社东芝 | 锂离子二次电池 |
JP5727090B2 (ja) * | 2012-03-15 | 2015-06-03 | 株式会社東芝 | リチウムイオン二次電池 |
JPWO2013137450A1 (ja) * | 2012-03-15 | 2015-08-03 | 株式会社東芝 | リチウムイオン二次電池 |
US9437904B2 (en) | 2012-03-15 | 2016-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Lithium ion secondary battery |
WO2018028280A1 (zh) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | 力神动力电池***有限公司 | 一种具有过流保护功能的电池 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040330 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040928 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041126 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041227 |