JP2006185708A - Secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極板を有する発電要素を外装部材に収容して封止すると共に、電極板に接続された電極端子が外装部材から外部に導出した二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery in which a power generation element having an electrode plate is housed and sealed in an exterior member, and electrode terminals connected to the electrode plate are led out from the exterior member.
電極板を有する発電要素を外装部材に収容して封止すると共に電極板に接続された電極端子を外装部材から外部に導出した二次電池では、過充電時に電池内部にガスが発生して内圧が上昇する場合がある。 In a secondary battery in which a power generation element having an electrode plate is housed and sealed in an exterior member and electrode terminals connected to the electrode plate are led out from the exterior member, gas is generated inside the battery during overcharging, and the internal pressure May rise.
このような内圧上昇を解消するために、内圧上昇時に破断して開口する脆弱部(例えば、特許文献1参照)や、過充電時の発熱により溶解して開口する易溶解部(例えば、特許文献2参照)を、外装部材の一部に設ける技術が従来から知られている。 In order to eliminate such an increase in internal pressure, a fragile portion that breaks and opens when the internal pressure increases (see, for example, Patent Document 1), or an easily soluble portion that melts and opens due to heat generated during overcharging (for example, Patent Document 1). 2) is conventionally known in a part of the exterior member.
このような技術では、脆弱部の破断圧力や易溶解部の溶解温度を高く設定すると、外装部材がなかなか開口せず、二次電池の内圧上昇が発生する。これに対し、破断圧力や熔解温度を低く設定すると、通常使用時でも外装部材が開口し易くなり二次電池の封止性能が低下する。従って、脆弱部の破断圧力や易溶解部の溶解温度の設定が難しいという問題がある。
本発明は、適切な封止性能を維持しつつ、過充電時に早期にガスを放出することが可能な二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して積層された正極板及び負極板を有する発電要素と、前記発電要素を収容して封止する外装部材と、前記正極板及び前記負極板にそれぞれ接続されて前記外装部材から外部に導出している正極端子及び負極端子と、を備えた二次電池であって、前記二次電池の過充電時に電流が供給されて発熱する発熱手段と、前記発熱手段に電流を供給する電流供給手段と、前記外装部材の一部に設けられ、前記発熱手段によって発生した熱で開口することにより前記外装部材の内部と外部とを連通させる連通手段と、をさらに備えた二次電池が提供される。
An object of this invention is to provide the secondary battery which can discharge | release gas at the time of an overcharge early, maintaining appropriate sealing performance.
In order to achieve the above object, according to the present invention, a power generation element having a positive electrode plate and a negative electrode plate laminated via a separator, an exterior member that houses and seals the power generation element, the positive electrode plate, A secondary battery comprising a positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected to the negative electrode plate and led out from the exterior member to the outside, wherein a current is supplied to generate heat when the secondary battery is overcharged. A heat supply means, a current supply means for supplying current to the heat generation means, and a part of the exterior member, which is opened by heat generated by the heat generation means, thereby communicating the interior and the exterior of the exterior member. A secondary battery further provided with communication means.
本発明では、過充電が発生したら電流供給手段から供給された電流により発熱手段が発熱し、この熱により連通手段が外装部材の一部を開口させて当該外装部材の内部と外部とを連通させる。 In the present invention, when overcharge occurs, the heat generating means generates heat due to the current supplied from the current supply means, and the communication means opens a part of the exterior member and communicates the interior and the exterior of the exterior member by this heat. .
このように、二次電池の過電圧に基づいて外装部材の一部を開口させることにより、過充電時に出来る限り早期にガスを放出することを可能にしつつ、二次電池の封止性能を適切に維持することが出来る。 In this way, by opening a part of the exterior member based on the overvoltage of the secondary battery, it is possible to release the gas as early as possible at the time of overcharging, and appropriately improve the sealing performance of the secondary battery. Can be maintained.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る薄型電池の全体の構成を示す平面図、図2は図1のII-II線に沿った断面図、図3は図1のIII部の拡大図、図4は図3のIV-IV線に沿った断面図である。
[First Embodiment]
1 is a plan view showing the overall configuration of the thin battery according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of part III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
図1及び図2は一つの薄型電池10(単位電池)を示し、この薄型電池10を複数積層することにより所望の電圧、容量の組電池が構成される。
1 and 2 show one thin battery 10 (unit battery), and an assembled battery having a desired voltage and capacity is formed by stacking a plurality of
本実施形態に係る薄型電池10は、積層可能な平板状のリチウムイオン二次電池であり、図1及び図2に示すように、3枚の正極板101と、5枚のセパレータ102と、3枚の負極板103と、正極端子104と、負極端子105と、上部外装部材106と、下部外装部材107と、特に図示しない電解質と、から構成されており、例えば10mm以下の総厚を有する。このうちの正極板101、セパレータ102、負極板103及び電解液を特に発電要素108と称する。
A
発電要素108を構成する正極板101は、正極端子104まで延びている正極側集電体101aと、正極側集電体101aの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層101b、101cと、を有している。
The
この正極板101の正極側集電体101aは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
The positive electrode side
正極板101の正極層101b、101cは、例えば、LiNiO2等のリチウム・ニッケル系複合酸化物、LiMn2O4等のリチウム・マンガン系複合酸化物、又は、LiCoO2等のリチウム・コバルト系複合酸化物等や、カルコゲン(S、Se、Te)化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリフッ化エチレンの水性ディスパージョン等の結着剤と、を混合させたものを、正極側集電体101aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧縮することにより形成されている。
The
発電要素108を構成する負極板103は、負極端子105まで延びている負極側集電体103aと、当該負極側集電体103aの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層103b、103cと、を有している。
The
この負極板103の負極側集電体103aは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
The negative electrode side
負極板103の負極層103b、103cは、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体103aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧縮することにより形成されている。
The
特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。 In particular, when amorphous carbon or non-graphitizable carbon is used as the negative electrode active material, the flatness of the potential during charge / discharge is poor and the output voltage decreases with the amount of discharge. Although unsuitable, it is advantageous when used as a power source for an electric vehicle because there is no sudden drop in output.
発電要素108のセパレータ102は、上述した正極板101と負極板103との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えても良い。このセパレータ102は、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
The
なお、本発明のセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜のみに限定されず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布等を積層したものを用いることも出来る。このようにセパレータ102を複層化することで、過電流防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持(剛性向上)機能等の諸機能を付与することが出来る。
The separator of the present invention is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film, or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric may be used. I can do it. Thus, by making the
以上の発電要素108は、セパレータ102を介して正極板101と負極板103とが交互に積層されている。そして、3枚の正極板101は、正極側集電体101aを介して、金属箔製の正極端子104にそれぞれ接続される一方で、3枚の負極板103は、負極側集電体103aを介して、同様に金属箔製の負極端子105にそれぞれ接続されている。
In the
なお、発電要素108の正極板101、セパレータ102、及び、負極板103は、本発明では上記の枚数に何ら限定されず、例えば、1枚の正極板101、3枚のセパレータ102、及び、1枚の負極板103でも発電要素108を構成することが出来、必要に応じて正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することが出来る。
In addition, the
正極端子104も負極端子105も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子104としては、上述の正極側集電体101aと同様に、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム金属箔、銅箔、又は、ニッケル箔等を挙げることが出来る。また、負極端子105としては、上述の負極側集電体103aと同様に、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることが出来る。
The
以上のように構成される発電要素108は、上部外装部材106及び下部外装部材107に収容されて封止されている。
The
上部外装部材106は、図1及び図2に示すように、発電要素108を収容可能なカップ状の外形形状を有している。この上部外装部材106は、図4に示すように、薄型電池10の内側から外側に向かって、例えばポリエチレンやポリプロピレン等の耐電解液及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層106aと、例えばアルミニウム等の金属箔から構成されている中間層106bと、例えばポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムから構成されている外側層106cと、の三層構造から成る樹脂−金属薄膜ラミネート材で構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the upper
これに対し、下部外装部材107は、図1及び図2に示すように、平板状の外形形状を有しており、上部外装部材106と同様に、特に図示しないが、薄型電池10の内側から外側に向かって、例えばポリエチレンやポリプロピレン等の耐電解液及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている内側層と、例えばアルミニウム等の金属箔から構成されている中間層と、例えばポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムから構成されている外側層と、の三層構造から成る樹脂−金属薄膜ラミネート材で構成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the
これら外装部材106、107によって、上述の発電要素108、正極端子104の一部及び負極端子105の一部を包み込み、当該外装部材106、107により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム(LiClO4)やホウフッ化リチウム(LiBF4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材106、107により形成される空間を吸引して減圧し、外装部材106、107をその外周縁に沿って熱プレスにより熱融着して封止する。
These
有機液体溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)等のエステル系溶媒を挙げることが出来るが、本発明の有機液体溶媒はこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン(γ−BL)、ジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他の混合、調合した有機液体溶媒を用いることも出来る。 Examples of the organic liquid solvent include ester solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC). Without being limited thereto, an ether solvent such as γ-butylactone (γ-BL), dietoshikiethane (DEE), or other mixed or prepared organic liquid solvent can be used as the ester solvent.
さらに、本実施形態に係る薄型電池10は、図1及び図3に示すように、接続回路109と、ツェナーダイオード110と、弁部材111と、を有している。
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 3, the
接続回路109は、図1に示すように、薄型電池10の正極端子104と負極端子105とを電気的に接続するように上部外装部材106の外表面に沿って配線されている。
As shown in FIG. 1, the
ツェナーダイオード110は、この接続回路109上に設けられており、正極端子104と負極端子105との電位差がツェナー電圧以上となった場合に、薄型電池10に蓄積されたエネルギーを利用して接続回路109に電流を流すことが可能となっている。このツェナーダイオード110のツェナー電圧は、薄型電池10の通常使用範囲の電圧以上であり、且つ、電解液が分解してガスが発生する電圧以下に設定されている。
The Zener
弁部材111は、図3及び図4に示すように、上部外装部材106のカップ部側面に形成された開口106dを閉塞するように上部外装部材106に接合された金属箔(ヒューズエレメント(可溶体))であり、ツェナーダイオード110と同様に、接続回路109上に設けられている。この弁部材111を構成する材料としては、例えば、鉛、錫又はこれらの合金等を挙げることが出来る。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
以上のような構成の薄型電池10では、過充電時に正極端子104と負極端子105との電位差がツェナー電圧以上となると、薄型電池10に蓄積されたエネルギーを利用してツェナーダイオード110により接続回路109に電流が流れ、当該回路109上に設けられた弁部材111に電流が供給される。そして、このように電流が供給された弁部材111は、それ自体が発熱して溶融することにより、それまで閉塞していた開口106dを開放させて、外装部材106、107の内部と外部とを連通させる。
In the
以上のように、本実施形態では、二次電池10の過電圧に基づいて上部外装部材106の開口106dを開放させることにより、二次電池10の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることを可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材111が本発明における発熱手段及び連通手段に相当する。また、本実施形態ではツェナー電圧が本発明における所定電圧値に相当する。
In the present embodiment, the
[第2実施形態]
図5は本発明の第2実施形態に係る薄型電池において前記図3に相当する拡大平面図、図6は図5のVI-VI線に沿った断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 3 in the thin battery according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
本発明の第2実施形態に係る二次電池は、弁部材111の代わりに、弁部材112及び発熱体117を有する点で上述の第1実施形態に係る二次電池10と相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10と同一である。以下に、第2実施形態に係る二次電池について、第1実施形態に係る二次電池10との相違点のみを説明する。
The secondary battery according to the second embodiment of the present invention is different from the
本実施形態の二次電池は、図5及び図6に示すように、第1実施形態における弁部材111の代わりに、弁部材112及び発熱体117を有している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the secondary battery of the present embodiment has a
弁部材112は、上部外装部材106のカップ部側面に形成された開口106dを閉塞するように上部外装部材106に接合されており、第1実施形態と異なり、発熱体117の発熱により溶融可能な合成樹脂フィルムで構成されている。この弁部材112を構成する合成樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等を挙げることが出来る。
The
発熱体117は、この弁部材112の三辺を囲むように略コ字状に配置されており、接続回路109上に設けられている。この発熱体117は、例えば、コイル状のニクロム線や熱伝導性に優れた金属材料から成る金属箔等で構成されており、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109を流れる電流により発熱することが可能となっている。
The
そして、この第2実施形態では、発熱体117の発熱により弁部材112が溶融して上部外装部材106の開口106dを介して薄型電池の内部と外部とを連通させることが可能となっている。
In the second embodiment, the
以上のように、本実施形態では、二次電池10の過電圧に基づいて上部外装部材106の開口106dを開放させることにより、二次電池10の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材112が本発明における連通手段に相当し、発熱体117が本発明における発熱手段に相当する。
In the present embodiment, the
[第3実施形態]
図7は本発明の第3実施形態に係る薄型電池における前記図3に対応する拡大平面図、図8は図7のVIII-VIII線に沿った断面図である。
[Third Embodiment]
7 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 3 in the thin battery according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
本発明の第3実施形態に係る二次電池は、上部外装部材106の開口106dの代わりに、外装部材106、107の間に未シール部106eが形成されている点で上述の第1実施形態に係る二次電池10と相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10と同一である。以下に、第3実施形態に係る二次電池について、第1実施形態に係る二次電池10との相違点のみを説明する。
The secondary battery according to the third embodiment of the present invention is the above-described first embodiment in that an unsealed
本実施形態の二次電池には、図7及び図8に示すように、二次電池の内部と外部とを連通させるように、上部外装部材106と下部外装部材107との間に熱融着していない未シール部106eが形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the secondary battery of the present embodiment is heat-sealed between the
弁部材113は、この未シール部106eの開口を閉塞するように接合された金属箔(ヒューズエレメント(可溶体))であり、第1実施形態における弁部材111と同様に、接続回路109上に設けられている。この弁部材113は、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった場合に接続回路109を流れる電流により発熱し、その熱により当該弁部材113自体が溶融して未シール部106eを介して薄型電池の内部と外部とを連通させることが可能となっている。この弁部材113を構成する材料としては、例えば、鉛、錫又はこれらの合金等を挙げることが出来る。
The
以上のように、本実施形態では、二次電池の過電圧に基づいて上部外装部材106の未シール部106eを開放させることにより、二次電池の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが出来る。
As described above, in the present embodiment, the unsealed
なお、本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材113が本発明における発熱手段及び連通手段に相当する。
In the present embodiment, the
[第4実施形態]
図9は本発明の第4実施形態に係る薄型電池における前記図3に対応する拡大平面図、図10は図9のX-X線に沿った断面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 3 in the thin battery according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
本発明の第4実施形態に係る二次電池は、弁部材113の代わりに、弁部材114及び発熱体118を有する点で上述の第3実施形態に係る二次電池と相違するが、その他の構成は第3実施形態に係る二次電池のものと同一である。以下に第4実施形態に係る二次電池について、第3実施形態に係る二次電池との相違点のみを説明する。
The secondary battery according to the fourth embodiment of the present invention is different from the secondary battery according to the third embodiment described above in that it has a
本実施形態に係る二次電池は、図9及び図10に示すように、第3実施形態における弁部材113の代わりに、弁部材114及び発熱体118を有している。
As shown in FIGS. 9 and 10, the secondary battery according to the present embodiment includes a
弁部材114は、外装部材106、107に形成された未シール部106eの開口を閉塞するように外装部材106、107に接合されており、第3実施形態と異なり、発熱体118の発熱により溶融可能な合成樹脂フィルムで構成されている。この弁部材114を構成する合成樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等を挙げることが出来る。
The
発熱体118は、この弁部材114の3辺を囲むように略コ字状に配置されており、接続回路109上に設けられている。この発熱体118は、例えば、コイル状のニクロム線や、熱伝導性に優れた金属材料から成る金属箔等で構成されており、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109を流れる電流により発熱することが可能となっている。
The
そして、この第4実施形態では、発熱体118の発熱により弁部材114が溶融して未シール部106eを介して薄型電池の内部と外部とを連通させることが可能となっている。
In the fourth embodiment, the
以上のように、本実施形態では、二次電池の過電圧に基づいて上部外装部材106の未シール部106eを開放させることにより、二次電池の封止性能を適切に維持しながら過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが出来る。
As described above, in the present embodiment, the unsealed
なお、本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材114が本発明における連通手段に相当し、発熱体118が本発明における発熱手段に相当する。
In this embodiment, the
[第5実施形態]
図11は本発明の第5実施形態に係る薄型電池における前記図3に対応する拡大平面図、図12は図11のXII-XII線に沿った断面図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 11 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 3 in the thin battery according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG.
本発明の第5実施形態に係る二次電池は、弁部材111の代わりに、弁部材115を有する点で上述の第1実施形態に係る二次電池10と相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10と同一である。以下に第5実施形態に係る二次電池について、第1実施形態に係る二次電池10との相違点のみを説明する。
The secondary battery according to the fifth embodiment of the present invention is different from the
本実施形態に係る二次電池は、図11及び図12に示すように、第1実施形態における弁部材111の代わりに、弁部材115を有している。また、本実施形態に係る二次電池は、第1実施形態に係る二次電池10と異なり、上部外装部材106に開口106dが形成されていない。
As shown in FIGS. 11 and 12, the secondary battery according to the present embodiment includes a
弁部材115は、上部外装部材106と下部外装部材107との間に挟まれた状態で熱融着されることにより、二次電池の内部と外部とを貫通するように外装部材106、107に挿入された略U字形状の金属片(ヒューズエレメント(可溶体))であり、接続回路109上に設けられている。そして、この弁部材115は、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109を流れる電流により発熱し、この熱により当該弁部材115自体が溶融して外装部材106、107の内部と外部とを連通させることが可能となっている。この弁部材115を構成する材料としては、例えば、鉛、錫又はこれらの合金等を挙げることが出来る。
The
以上のように、本実施形態では、二次電池10の過電圧に基づいて外装部材106、107の内部を外部に連通させることにより、二次電池10の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが出来る。
As described above, in the present embodiment, the interior of the
本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材115が本発明における発熱手段及び連通手段に相当する。
In the present embodiment, the
なお、弁部材115の代わりに、例えばコイル状のニクロム線や熱伝導性に優れた金属材料から成る金属箔等で構成される略U字形状の発熱体を用いても良い。この発熱体を二次電池の内部と外部とを貫通するように外装部材106、107に挿入して、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109に流れる電流により当該発熱体が発熱して、熱融着された上部外装部材106の内側層106aと下部外装部材107の内側層とを溶融させることにより、二次電池の内部と外部とを連通させても良い。
Instead of the
この場合には、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、発熱体が本発明における発熱手段に相当し、溶融する外装部材106、107の内側層が本発明における連通手段に相当する。
In this case, the
[第6実施形態]
図13は本発明の第6実施形態に係る薄型電池の全体の構成を示す平面図、図14は図13のXIV部の拡大平面図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 13 is a plan view showing the overall configuration of the thin battery according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an enlarged plan view of the XIV portion of FIG.
本発明の第6実施形態に係る二次電池10’は、弁部材115の代わりに、弁部材116を有し、接続回路109及びツェナーダイオード110が二次電池10’の内部に配置されている点で上述の第5実施形態に係る二次電池と相違するが、その他の構成は第5実施形態に係る二次電池と同一である。以下に第6実施形態に係る二次電池10’について第5実施形態に係る二次電池との相違点のみを説明する。
The
本実施形態に係る二次電池10’は、図13及び図14に示すように、第5実施形態における弁部材115の代わりに、弁部材116を有している。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
弁部材116は、上部外装部材106と下部外装部材107との間に挟まれた状態で熱融着されることにより、二次電池10’の内部と外部とを貫通するように外装部材106、107に挿入された例えば円柱状の金属片(ヒューズエレメント(可溶体))であり、接続回路109上に設けられている。
The
さらに、本実施形態では、この弁部材116と負極端子105との間の接続回路109及びツェナーダイオード110が、二次電池10’の内部に配置されている。
Furthermore, in the present embodiment, the
弁部材116は、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109を流れる電流により発熱して、その熱により当該弁部材116自体が溶融して外装部材106、107の内部と外部とを連通させることが可能となっている。この弁部材116を構成する材料としては、例えば、鉛、錫又はこれらの合金等を挙げることが出来る。
The
以上のように、本実施形態では、二次電池10’の過電圧に基づいて、外装部材106、107の内部を外部に連通させることにより、二次電池10’の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが出来る。
As described above, in the present embodiment, the sealing performance of the
本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材116が本発明における発熱手段及び連通手段に相当する。
In the present embodiment, the
なお、弁部材116の代わりに、例えばコイル状のニクロム線や熱伝導性に優れた金属材料から成る金属箔等で構成される例えば円柱形状の発熱体を用いても良い。この発熱体を二次電池10’の内部と外部とを貫通するように外装部材106、107に挿入し、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109に流れる電流により当該発熱体が発熱して、熱融着された上部外装部材106の内側層106aと下部外装部材107の内側層とを溶融させることにより、二次電池10’の内部と外部とを連通させても良い。
Instead of the
この場合には、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、発熱体が本発明における発熱手段に相当し、溶融する外装部材106、107の内側層が本発明における連通手段に相当する。
In this case, the
[第7実施形態]
図15は本発明の第7実施形態に係る薄型電池における図3に対応した拡大平面図、図16は本発明の第7実施形態に係る薄型電池の部分斜視図である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 15 is an enlarged plan view corresponding to FIG. 3 in the thin battery according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a partial perspective view of the thin battery according to the seventh embodiment of the present invention.
本発明の第7実施形態に係る二次電池は、弁部材111の代わりに、発熱体119を有する点で上述の第1実施形態に係る二次電池10と相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10と同一である。以下に、第7実施形態に係る二次電池について、第1実施形態に係る二次電池10との相違点のみを説明する。
The secondary battery according to the seventh embodiment of the present invention is different from the
本実施形態に係る二次電池は、図15及び図16に示すように、第1実施形態における弁部材111の代わりに、発熱体119を有している。
As shown in FIGS. 15 and 16, the secondary battery according to the present embodiment includes a
発熱体119は、略U字形状の断面を有しており、熱融着された外装部材106、107の外周縁の一部を挟み込むように配置されており、接続回路109上に設けられている。この発熱体119は、例えば、コイル状のニクロム線や熱伝導性に優れた金属材料から成る金属箔等で構成されており、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった場合に接続回路109を流れる電流により発熱することが可能となっている。
The
そして、この第7実施形態に係る二次電池では、電極端子104、105間の電位差がツェナー電圧以上となった際に接続回路109に流れる電流により発熱体119が発熱し、当該発熱体119に挟まれた上部外装部材106の内側層106aと下部外装部材107の内側層とを溶融させることにより、二次電池10の内部と外部とを連通させることが可能となっている。
In the secondary battery according to the seventh embodiment, when the potential difference between the
以上のように、本実施形態では、二次電池の過電圧に基づいて、外装部材106、107の内部を外部に連通させることにより、二次電池の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが出来る。
As described above, according to the present embodiment, overcharge is performed while appropriately maintaining the sealing performance of the secondary battery by communicating the inside of the
なお、本実施形態では、接続回路109及びツェナーダイオード110が本発明における電流供給手段に相当し、発熱体119が本発明における発熱手段に相当し、溶融する外装部材106、107の内側層が本発明における連通手段に相当する。
In the present embodiment, the
[第8実施形態]
図17は本発明の第8実施形態に係る薄型電池の全体の構成を示す図である。
[Eighth Embodiment]
FIG. 17 is a diagram showing an overall configuration of a thin battery according to the eighth embodiment of the present invention.
本発明の第8実施形態に係る二次電池10”は、ツェナーダイオード110の代わりに、スイッチ120及びコントローラ121を有する点で上述の第1実施形態に係る二次電池10と相違するが、その他の構成は第1実施形態に係る二次電池10と同一である。以下に、第8実施形態に係る二次電池10”について、第1実施形態に係る二次電池10との相違点のみを説明する。
The
本実施形態に係る二次電池10”は、図17に示すように、第1実施形態におけるツェナーダイオード110の代わりに、スイッチ120及びコントローラ121を有している。
As shown in FIG. 17, the
スイッチ120は、二次電池10”の正極端子104と負極端子105とを接続する接続回路109上に設けられており、コントローラ121の制御信号に基づいて当該回路109を開閉することが可能となっている。
The
コントローラ121は、二次電池10”の正極端子104と負極端子105との電位差を検出可能なように、接続回路109とは別の回路上に設けられている。また、このコントローラ121は、スイッチ120の開閉を制御可能となっており、検出した前記電位差に基づいてスイッチ120の開閉制御を行うことが可能となっている。
The
具体的には、このコントローラ121は、検出した電位差を所定電圧値と比較し、電位差が所定電圧値より小さい場合には、スイッチ120を開くように制御するのに対し、電位差が所定電圧値以上である場合には、スイッチ120を閉じるように制御する。この比較に用いられる所定電圧値は、薄型電池10”の通常使用範囲の電圧以上であり、且つ、電解液が分解してガスが発生する電圧以下に設定されている。
Specifically, the
以上のような構成の薄型電池10”では、過充電時に正極端子104と負極端子105との電位差が所定電圧値以上となると、コントローラ121がスイッチ120を閉じるように制御し、薄型電池10”に蓄積されたエネルギーを利用して接続回路109に電流が流れ、当該回路109上に設けられた弁部材111に電流が供給される。そして、このように電流が供給された弁部材111は、それ自体が発熱して溶融することにより、それまで閉塞していた開口106dを開放させて、外装部材106、107の内部と外部とを連通させる。
In the
以上のように、本実施形態では、二次電池10の過電圧に基づいて上部外装部材106の開口106dを開放させることにより、二次電池10の封止性能を適切に維持しながら、過充電時に内圧上昇や外装部材の膨張等が発生する前に出来る限り早期にガスを放出させることが出来る。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態では、接続回路109、スイッチ120及びコントローラ121が本発明における電流供給手段に相当し、弁部材111が本発明における発熱手段及び連通手段に相当する。
In this embodiment, the
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
例えば、第8実施形態では、発熱手段及び連通手段として第1実施形態と同様の弁部材111を用いるように説明したが、本発明においては特に限定されず、第2〜第7実施形態で説明した弁部材112〜116や発熱体117〜119を用いて構成しても良い。
For example, in the eighth embodiment, it has been described that the
また、以上の実施形態では、薄型電池が過電圧となった際に、当該電池自体に蓄積されたエネルギーを利用して弁部材や発熱体に電流を供給するように説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、例えば、薄型電池とは独立した電源等から弁部材や発熱体に電流を供給するようにしても良い。 In the above embodiment, when the thin battery is overvoltage, the energy stored in the battery itself is used to supply current to the valve member and the heating element. However, in the present invention, In particular, the present invention is not limited to this. For example, a current may be supplied to the valve member or the heating element from a power source independent of the thin battery.
10、10’、10”…二次電池
101…正極板
101a…正極側集電体
101b、101c…正極層
102…セパレータ
103…負極側集電体
103a…負極側集電体
103b、103c…負極層
104…正極端子
105…負極端子
106…上部外装部材
106a…内側層
106b…中間層
106c…外側層
106d…開口
106e…未シール部
107…下部外装部材
108…発電要素
109…接続回路
110…ツェナーダイオード
111〜116…弁部材
117〜119…発熱体
120…スイッチ
121…コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記発電要素を収容して封止する外装部材と、
前記正極板及び前記負極板にそれぞれ接続されて前記外装部材から外部に導出している正極端子及び負極端子と、を備えた二次電池であって、
前記二次電池の過充電時に電流が供給されて発熱する発熱手段と、
前記発熱手段に電流を供給する電流供給手段と、
前記外装部材の一部に設けられ、前記発熱手段によって発生した熱で開口することにより前記外装部材の内部と外部とを連通させる連通手段と、をさらに備えた二次電池。 A power generation element having a positive electrode plate and a negative electrode plate laminated via a separator;
An exterior member that houses and seals the power generation element;
A positive electrode terminal and a negative electrode terminal that are respectively connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate and led out from the exterior member, and a secondary battery comprising:
A heating means for generating heat when current is supplied during overcharging of the secondary battery;
Current supply means for supplying current to the heat generating means;
A secondary battery, further comprising: a communication unit that is provided in a part of the exterior member and opens the heat generated by the heat generating unit to communicate the interior and the exterior of the exterior member.
前記発熱手段は、前記接続回路上に設けられ、
前記電流供給手段は、前記正極端子と前記負極端子との電位差が前記所定電圧値以上となった場合に、前記接続回路を介して前記発熱手段に電流を供給する請求項1又は2記載の二次電池。 The current supply means has a connection circuit that electrically connects the positive terminal and the negative terminal,
The heating means is provided on the connection circuit,
3. The current supply unit according to claim 1, wherein the current supply unit supplies a current to the heat generation unit via the connection circuit when a potential difference between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal becomes equal to or greater than the predetermined voltage value. Next battery.
前記ツェナーダイオードは、前記正極端子と前記負極端子との電位差が前記所定電圧値以上となった場合に、前記接続回路を介して前記発熱手段に電流を供給する請求項3記載の二次電池。 The current supply means further includes a Zener diode provided on the connection circuit,
4. The secondary battery according to claim 3, wherein the Zener diode supplies a current to the heat generating means via the connection circuit when a potential difference between the positive terminal and the negative terminal becomes equal to or greater than the predetermined voltage value.
前記接続回路を電気的に開閉するスイッチ手段と、
前記正極端子と前記負極端子との電位差を検出する電圧センサと、
前記電圧センサによる検出結果に基づいて前記スイッチ手段の開閉を制御する制御手段と、をさらに有する請求項3記載の二次電池。 The current supply means includes
Switch means for electrically opening and closing the connection circuit;
A voltage sensor for detecting a potential difference between the positive terminal and the negative terminal;
The secondary battery according to claim 3, further comprising control means for controlling opening and closing of the switch means based on a detection result by the voltage sensor.
前記連通手段は、当該熱融着された外装部材の樹脂層である請求項6記載の二次電池。 The exterior member seals the power generation element inside by thermally fusing the respective resin layers of the upper exterior member and the lower exterior member at the outer peripheral edge with the power generation element sandwiched therebetween,
The secondary battery according to claim 6, wherein the communication means is a resin layer of the heat-sealed exterior member.
The secondary battery according to claim 10, wherein the heat generating means is inserted so as to penetrate the inside and the outside of the exterior member.
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