JP4303801B2

JP4303801B2 - Secondary battery safety device

Info

Publication number: JP4303801B2
Application number: JP07753698A
Authority: JP
Inventors: 敏治晨; 久林; 敏造亀石; 章井元
Original assignee: Wako Electronics Co Ltd
Current assignee: Wako Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-03-25
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JPH11273651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電物質の分解による温度上昇や、ガスの発生による内圧の上昇を阻止するための二次電池の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ヘッドホンステレオ、ビデオカメラ、携帯電話機等の電子機器が目覚ましく普及している。それに伴い、それらコードレス仕様の電子機器の電源となる二次電池の開発が盛んであり、特に、重負荷特性の改善や、小型、軽量ながら高密度エネルギーを有するものへの要求が強まってきている。この要求を満たす二次電池として、従来より利用されているものにニッケルカドミウム電池があるが、最近では、高エネルギ密度のリチウムイオン二次電池が特に注目を集めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の二次電池は、短絡、過充電、逆充電等、誤って異常な使われ方がなされた場合には、電池内の電解液や活物質の分解によりガスが多量に発生し、外装筐体内の内圧が急激に上昇する。内圧が上昇すると、電池の温度も急激に上昇し、発火や爆発に至ることがある。
【０００４】
そこで、この発明の課題は、そのような電池の誤使用（異常使用）に基づく発火や爆発の危険を回避するため、電池に配設すべき安全装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、通気孔を有する導電性のケース内に、そのケースとそれに被せる端子キャップとの電気的導通を図って封止体が収納された二次電池の安全装置であって、上記封止体は、周縁に絶縁体を挟んで上下に積層された第１と第２の金属箔を有し、両金属箔は前記絶縁体を挟んでいる部分の内側で部分的に電気的・機械的に接合されており、下側に位置する第１の金属箔には、その接合部を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い部分を設けたのである。
【０００６】
このようにしたことにより、短絡、過充電、逆充電等の異常使用の際に外装筐体内に発生したガスによって前記第２の金属箔が上向きに押圧された場合に、前記第１の金属箔が前記強度の弱い部分で破断して第２の金属箔との電気的接続が絶たれるので、電流が遮断され、ガスの発生や温度の上昇が阻止される。第１の金属箔は破断されるが、第２の金属箔は破断されないので、引き続き外装筐体内の封止物を封止する。
【０００７】
上記強度の弱い部分を、金属箔の表面に溝を設けたり、半抜き加工を施したり、ハーフカットを施して形成することができる。
【０００８】
上記構成において、上記第１の金属箔の前記絶縁体と当接している部分の内側に通気孔を設けた構成とすることができ、そのようにすれば、ガスがその通気孔を通して直接上側の第２の金属箔を押圧するので、下側にある第１の金属箔に通気孔が無く、第１の金属箔とともに押圧される場合よりも押圧効率がよく、両金属箔の変形がスムーズに行われて第１の金属箔の破断に至る反応性が良くなる。
【０００９】
また、上記第１の金属箔を導電性の部品に電気的・機械的に接合して強度的に補強したのである。
【００１０】
そのようにすれば、第１の金属箔と第２の金属箔を接合する際に、第１の金属箔が導電性の部品に接合されていて強度的に補強されているので、単体の第１の金属箔を第２の金属箔に溶着する場合よりも製作中に破損するおそれが少なく、製作が容易で歩留りの高い封止体を得ることができる。また、使用時の破損のおそれも少ない。
【００１１】
また、上記封止体に代えて、上記端子キャップと絶縁体に周縁を挟まれた第２の金属箔と、その第２の金属箔の下方で導電性の部品に電気的・機械的に接合されて強度的に補強された第１の金属箔を有し、両金属箔は上記第１の金属箔の前記導電性の部品への接合位置の内側の閉領域内で部分的に電気的・機械的に接合されており、かつ、第１の金属箔には、前記閉領域内の前記第２の金属箔との接合部を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い部分が設けられているものを封止体としたのである。
【００１２】
この場合も、第１の金属箔が強度的に補強されているので、第２の金属箔との接合の際に簡単に壊れるおそれがなく、製作が容易で歩留りの高い封止体を得ることができ、また、使用時の破損のおそれも少ない。
【００１３】
また、上記端子キャップと第２の金属箔の間に、内側を開口した導電性の板体を、その周縁を挟んで配設したのである。このようにすれば、第１の金属箔の破断後に、第２の金属箔に上向きの圧力が加わった際に、第２の金属箔が前記板体の内周縁に押しつけられるので、その部分に亀裂が生じて破断し、電池内部の圧力を外部に逃がし、電池の破裂を防止する。
【００１４】
この場合の第２の金属箔の破れ易さは、それ自身の材質・厚みとともに、導電性の板体については、その開口の大きさで調整することができる。板体の開口が大きい場合には、第２の金属箔が変形するための受圧面積が大きくなるので、破るための圧力が小さくて済み、破断感度が良くなる。
【００１５】
上記各構成において、通電経路にＰＴＣ素子を介在させたのである。このようにすれば、ＰＴＣ素子は、それが組み込まれた電流回路に大電流が投入された場合や高電圧が印加された場合に、その抵抗が急激に上昇して電流を遮断する正温度特性の抵抗素子であるので、温度が上昇すれば、安全装置の通電経路の抵抗を高めて、電流を抑制もしくは、遮断して、それ以上の電池の温度の上昇を阻止する。
【００１６】
また、上記ＰＴＣ素子に代えて、上記第２の金属箔の下に、周囲の温度変化によって変形して第２の金属箔を上方に押圧するバイメタルを設けたのである。このようにすれば、温度上昇によってバイメタルが第２の金属箔を押圧してこれを変形させて、第１の金属箔が強度の弱い部分で破断して電流が遮断される。
【００１７】
その際、上記バイメタルが下向き凸の皿状に成形され、その底部が貫通しており、その貫通穴の位置に上記第１の金属箔と第２の金属箔との接合部が位置している構成とすることができ、そのようにすれば、皿状のバイメタルは、温度が上昇していって、そのバイメタルの材質、厚み、硬さや形状（皿面の曲率）特有の反転温度に達すると瞬時に反転するので、その瞬間的な変形により、第２の金属箔を確実に変形させることができ、所望の温度において、第１の金属箔を確実に破断することができる。
【００１８】
上記各構成において、上記第２の金属箔を下向き凸の皿状に成形したのである。そのようにすれば、上記バイメタルの場合と同様に、皿状の金属箔が上向きに押圧されて行くと、その形状や材質に基づく反転圧力において瞬時に上向き凸の状態になるので、第２の金属箔を瞬時に上向きに押圧し、その変形を確実にする。従って、第１の金属箔も確実に変形を受け、その強度の弱い部分で破断する。
【００１９】
上記各構成において、上記端子キャップとケースのいずれか一方又は両方に絶縁体を介在させて導電性の部品を装着し、それを安全装置の単位としたのである。そのようにすれば、安全装置と電池の外装筐体を組み合わせる際には、その導電性の部品に電池の外装筐体を接合すればよいので、従来のように、一々絶縁部品を組み込む必要がなく、その分の工程が簡略化される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照してこの発明の実施の形態、及び参考例を説明する。
（参考例１）
図１（ａ）は、円筒型電池の図示しない外装筐体の開口端に付設される安全装置１０を、電池の軸中心を含む鉛直面による断面で示している。この安全装置１０は、一端が開口された扁平な円筒の金属ケース１の中に、外装筐体内で発生したガス圧を感知して電流を遮断するための封止体２０を有し、そのケース１に、電池の外部端子となる帽子状の金属キャップ２（端子キャップ２）を被せて外装筐体の開口端に一体化してかしめたもので、この安全装置１０によって外装筐体内に発電物質を封止している。
【００２１】
前記封止体２０は、二枚の円形のアルミ箔３、４がその周囲で絶縁リング５を挟んで積層されており、絶縁リング５は、ポリプロピレン樹脂を図のような断面を有するリングに成形したものである。
【００２２】
上側アルミ箔３の周囲上面には端子キャップ２の周縁に挟まれてリング状のＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子６が配設されている。ＰＴＣ素子６は、それが組み込まれた電流回路に大電流が投入された場合や高電圧が印加された場合に、その抵抗が急激に上昇して電流を遮断する正温度特性の抵抗素子である。下側のアルミ箔４は、その周縁において前記絶縁リング５と金属ケース１に挟まれている。
【００２３】
この上下のアルミ箔３、４は、互いの中央部Ｃ（円形の中心）で超音波溶接又はレーザー溶接によって溶着されており、下側のアルミ箔４の裏面には、その溶着位置Ｃと同心の円に沿って所定の深さの溝４ａが設けられていて、その部分が薄肉４ａとなっている。
【００２４】
金属ケース１の底部には、短絡、過充電等の異常使用の際に、その下に封止された発電要素が反応して発生したガスを安全装置１０内に導くための通気孔１ａが設けられており、底部外面には、発電要素に繋がるリード線３１が接続されている。以上が、この参考例１の安全装置１０の構造であるが、次に、この安全装置１０の作用を示す。
【００２５】
外部短絡等の誤使用時に電池に過大電流が流れた場合、先ず、前記ＰＴＣ素子６が動作温度に達してその抵抗値が増大し、通電電流が大幅に減少維持される。それにより、電池の著しい損傷を防止できる。
【００２６】
次に、例えば、リチウムイオン二次電池では、充電器の故障などによる無制限での過充電、あるいは逆充電等に至った場合、上記ＰＴＣ素子６の動作電流以下の電流が流れている場合でも、電池の安全許容電流を超えて電池内圧が上昇することが多い。この場合、さらに継続して電池に電流が流れた場合には、外装筐体内の電解液や活物質の分解などを伴いながら電池温度が急激に上昇して、大量のガスあるいは蒸気を発生させ、発火あるいは爆発的損傷に至ることがある。
【００２７】
それを防止するために設けたのが前記封止体２０である。ガスが発生すると、それは前記ケース底部の通気孔１ａから安全装置１０内に浸入し、下側のアルミ箔４と、それに溶着された上側のアルミ箔３を押圧する。そうすると、図１（ｂ）に示すように、両アルミ箔３、４が断面アーチ状に変形して張力がかかるので、そのことにより、下側アルミ箔４の前記薄肉部４ａに剪断力が作用して、最終的に、図１（ｃ）に示すように、その薄肉部４ａの部分で下側アルミ箔４が破断する。
【００２８】
こうして、中心の溶着部Ｃを通じてのみ導通していた両アルミ箔３、４が離間するので、金属ケース１、下側アルミ箔４、上側アルミ箔３、ＰＴＣ素子６、キャップ２端子と繋がっていた通電経路の電流が遮断され、電池の温度上昇が阻止される。上側のアルミ箔３は破断せず、引き続き発電要素を外装筐体内に封止する。
【００２９】
この下側のアルミ箔４を破断させるための強度の弱い部分の形成方法としては、図２（ａ）に示すような溝４ａを形成することによる薄肉部４ａの形成以外にも、図２（ｂ）、（ｃ）に示すような、半抜き加工やハーフカット等の形態があり、これらは、プレス成形、エッチング、電鋳等の方法で成形する。
【００３０】
さらに、強度の弱い部分を有するものとして、図２（ｄ）に示すような、クラッド板形態のものを形成してもよい。このものは、本体となるアルミ箔４の表面に、リング状の別種の金属４ｒを被覆するものであり、そのリング４ｒの内周縁がアルミ箔４の表面に設けられるべき強度の弱い部分に沿うようにする。この形態のものでは、アルミ箔４の下面に上向きの圧力が加わった際に、その表面がリング４ｒの内周縁に押しつけられて、その部分で破断する。このクラッド板形態のものは鋳造法や圧延法で形成する。
【００３１】
（参考例２）
参考例２では、上記参考例１の構成を基にして、図３（ａ）に示すように、下側のアルミ箔４に通気孔４ｂを設けた。
【００３２】
通気孔４ｂを設けると、ガスがそこから浸入し、上側のアルミ箔３を直接押圧して、それを変形させる。この時、前記参考例１の場合と同様、その中央Ｃで溶接されている下側のアルミ箔４を変形させるが、この場合、それを破断に至らせるための有効な受圧面積は上側のアルミ箔３の全面積（図３（ａ）の符号Ｓ₃参照）に対応し、下側のアルミ箔４に通気孔４ｂを設けず、上側のアルミ箔３が下側のアルミ箔４とともに押圧される場合の破断に有効な受圧面積、すなわち、破断位置（薄肉部４ａ）の内側の面積（図１（ａ）の符号Ｓ₁参照）より大きい。受圧面積を大きく取れるということは、破断圧力のバラツキを小さくできるということであり、所望の圧力に近い状態で電流遮断を起こさせることができる。
【００３３】
近年、機器の小型化に伴い、それに搭載される電池についても、ますます小型化が要求されるが、そういう状況の下、同じ寸法のケースの電池において、ガスの受圧面積を相対的に大きくとれるということは電池の小型化にとって大いに有利なことである。
【００３４】
なお、この参考例２では、下側のアルミ箔４を破断させるために設ける強度の弱い部分を、この通気孔４ｂに兼用させた。図３（ｂ）は封止体２０の変形途中を示しており、図３（ｃ）は下側のアルミ箔４が破断した後の様子を示している。
【００３５】
（実施の形態）
上記参考例１，２では、電池の温度上昇に基づいて電流の遮断作用を起こすための素子としてＰＴＣ素子６を配設したが、この実施の形態ではＰＴＣ素子６に代えて図４（ａ）に示すような帯板状のバイメタル７を配設した。
【００３６】
バイメタルは、図４（ｂ）に模式的に示すように熱膨張率の異なる二枚の金属片を貼り合わせたものであり、この実施の形態では上側の金属片７ａが下側の金属片７ｂより低膨張率となっている。このようなバイメタル７を、図４（ｃ）に示すように、上下のアルミ箔３、４の溶着部Ｃと絶縁リング５の間に、一端を上側アルミ箔３と絶縁リング５の間に挟み、他端を自由端とする片持ち梁の形態で配設している。なお、この実施の形態は、角型電池で例示しており、９は安全装置１０を外装筐体３０と絶縁するための絶縁リング、１９は安全装置１０をその絶縁リング９内にかしめ込み、かつ、外装筐体３０と電気的・機械的に接合される金属リングである。この絶縁リング９と金属リング１９についての意味合いは後述する。
【００３７】
以上のようにバイメタル７が配設された安全装置１０では、周囲の温度が上昇すると、バイメタル７は低膨張率側、すなわち、この実施の形態では上側に曲がるので、その自由端の部分が上方に反って、上側のアルミ箔３を上向きに押圧する。こうして、上側のアルミ箔３が押圧されることにより、それが変形し、図４（ｄ）に示すように、それに溶着された下側のアルミ箔４が上側のアルミ箔３から張力を受けて、前記した薄肉部４ａで破断する。
【００３８】
このバイメタル７としては、前記のような帯板状のものだけではなく、図５（ａ）に示すような下向き凸の皿状のもの１７を配設してもよい。皿状のバイメタル１７は、周囲の温度が上昇し、そのバイメタル１７の材質、板厚、あるいは皿面の曲率等の仕様で決まる特有の温度に達すると凹凸の向きが瞬時に完全に反転する。したがって、この皿状のバイメタル１７を、図５（ｂ）に示すように上側のアルミ箔３の直下に配置すれば、帯板状のもの７と同様、それによって上側のアルミ箔３を押圧することができる。この皿状のバイメタル１７が帯板状のバイメタル７と異なるのは以下のような点である。
【００３９】
すなわち、前記の帯板状のバイメタル７は温度の上昇によって徐々に変位するので、それが押圧する上側のアルミ箔３、あるいは、それに溶着された下側のアルミ箔４がバイメタル７に対して即応性に乏しいものである場合、例えば、アルミ箔の厚みが厚い場合や硬い場合には、両アルミ箔３、４がバイメタル７の押圧に追随して変形しにくい。従って、所望の温度になっても、上側のアルミ箔３が下側のアルミ箔４を破断に至らせるまでには変形せず、電流遮断のタイミングがずれる場合がある。
【００４０】
他方、皿状のバイメタル１７は、温度が上昇していって、そのバイメタル１７特有の反転温度に達すると、図５（ｃ）に示すように瞬時に反転するので、上記したような即応性に乏しい性質の上側アルミ箔３に対しても、その瞬間的な変形により、上側アルミ箔３を確実に変形させることができる。従って、所望の温度において、下側アルミ箔４を確実に破断することができる。この皿状のバイメタル１７が反転する温度は、先にも述べたように、その材質、厚さや成形具合（皿面の曲率）を調整することで行え、設定が容易である。
【００４１】
なお、以上のバイメタル７、１７を配設する形態は先の参考例１，２の円筒型電池にも適用可能である。
【００４２】
（参考例３）
強度の弱い部分を設けた下側のアルミ箔４は、全体としても強度的に弱いものであるので、中央の溶着位置Ｃで上側アルミ箔３と超音波溶接する際、簡単に破損してしまうことがある。そこで、この参考例３では、図６や図７および図８に示すように、上下のアルミ箔３、４の溶着を行う前に下側のアルミ箔４を金属ケース１の底面に溶接で溶着して強度的に補強するようにした。
【００４３】
このようにすれば、下側アルミ箔単体だけの場合と異なり、製作時にも又製作後の使用時にも破損しにくく、歩留りの高い、耐久性のある封止体２０を得ることができる。
【００４４】
この下側のアルミ箔４に強度的補強を図るには、ケース１に直接溶着する他、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、別体の導電性の板体１４に予め溶着しておき、その板体１４をケース１の上面に絶縁リング５で挟んだり（（ａ）参照）、ケース１の上面に溶着して（（ｂ）参照）固定するようにしてもよい。
【００４５】
以上の場合、金属ケース１の通気孔１ａを通じて外装筐体側から安全装置１０側に浸入してくるガスが上側アルミ箔３を押圧できるよう、下側アルミ箔４や板体１４のそれぞれに適宜、通気孔４ｂ、１４ｂを設けて置く。
【００４６】
（参考例４）
上記のようなＰＴＣ素子６やバイメタル７、１７の配設による電流遮断機構にもかかわらず、電池の急激な温度上昇があった場合には、電池の外装筐体の内圧はさらに上がり続けるので、それが外装筐体や外装筐体と安全装置１０を組み付けている部分の強度限界を超えた圧力になった場合には、電池が破裂し、電池のみならず、それを搭載している機器を破壊したり、さらには、その機器を操作している人間が怪我をするおそれがある。
【００４７】
そこで、電池が破裂する前にこのガスを電池外に解放しなければならないが、そのためには、所望の圧力になると上側のアルミ箔３が破れるようにする必要がある。そのためには、下側のアルミ箔４の場合と同様に、薄肉部を設けたり、半抜き加工を施したりすればよいが、そのような方法では、所望の圧力で破断するように加工するのが困難である。また、そのような強度の弱い部分の形成は下側アルミ箔４の場合と同様、製作時、あるいは使用時においても簡単に破損してしまうという欠点がある。
【００４８】
そこで、この参考例４では、上側のアルミ箔３を破断させるのに、箔そのものに加工を施すのではなく、図１０（ａ）に示すように、前記参考例３において上側アルミ箔３の上面にリング状の金属板８を載置し、それを端子キャップ２との間で挟むようにした。このようにすると、ガスが上側のアルミ箔３を押圧した際に、アルミ箔３が、その金属板８の内周縁８ａに押し付けられて、図１０（ｂ）に示すように、その内周縁８ａにおいて破断するようになる。この場合の上側アルミ箔３の破れ易さは、それ自身の厚みや硬さとともに、金属板８についても、その開口の大きさで調整することができる。すなわち、金属板８の開口が大きい場合には、上側アルミ箔３が変形するための受圧面積が大きくなるので、それを破るための圧力が小さくて済む。
【００４９】
なお、この上側アルミ箔３を破断させるための金属板８として、前記参考例１におけるＰＴＣ素子６を兼用することができる。
【００５０】
（参考例５）
この参考例５は、上記各構成において、図１１に示すように、上側のアルミ箔を下向き凸の皿状１３に成形したのである。そのようにすれば、上記した皿状のバイメタル１７の場合と同様、そのアルミ箔１３の材質や皿形状に基づく特有の圧力で瞬間的に凸の向きが上向きに変わるので、力を受けて徐々に変化する平板のアルミ箔３に比べ、下側のアルミ箔４を確実に変形させ、それを確実に破断させることができる。
【００５１】
（参考例６）
この参考例６では、図１２（ａ）に示す角型電池において、コ字の上下の辺の両端が、その辺に直角に上下に突出する突出辺を有する断面形状のポリプロピレン樹脂性の絶縁リング９で端子キャップ２とケース１を挟み込み、さらに、その絶縁リング９の断面コ字の部分を囲む断面コ字状の金属リング１９でそれらをかしめ込んだ。そして、このものを安全装置の単位１０’としたのである。このような安全装置１０’を外装筐体３０に取り付ける際には、前記金属リング１９のコ字の上辺の部分で外装筐体３０の上面３０ａに溶着する。
【００５２】
このようにすれば、安全装置１０’を外装筐体３０に組み込む際には、新たに絶縁を図る必要がなく、従来のように封止体２０を収納したケース１に端子キャップ２を被せたものを単位とする安全装置１０のものに比べ、この分の製作工程をなくすことができる。
【００５３】
また、図１２（ｂ）に示す円筒型電池においては、その金属ケース１の側縁に絶縁リング９ａを取り付けて金属リング１９ａでかしめ込んだものや、図１２（ｃ）に示すように、その端子キャップ２の側縁に絶縁リング９ｂを取り付けて金属リング１９ｂでかしめ込んだものを安全装置の単位１０”とし、それぞれ、金属リング１９ａ、金属リング１９ｂの部分で外装筐体３０の上面３０ａに溶着する形のものとすることもできる。絶縁リング９ａ、９ｂはポリプロピレン樹脂で形成する。図中、Ｗは溶接部である。
【００５４】
なお、以上の各参考例及び実施の形態では、封止体２０を構成する上、下の金属箔３（１３）、４にアルミ箔を用いたが、電池の極性によっては、ニッケルやステンレス等の箔を用いることもある。
【００５５】
また、各絶縁リング５、９、９ａ、９ｂについても、ポリプロピレン樹脂以外にポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やパーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等の合成樹脂を用いることができ、それらが有する耐電解液特性を利用すれば、電解液による電池の腐食を防止できることにもなる。
【００５６】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明は、安全装置を設けるようにしたので、電池の異常な温度の上昇や内圧の増加があった際には、その安全装置により、通電経路の電流を遮断して、それ以上の温度上昇や内圧の増加を阻止するので、電池の爆発の危険を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）に参考例１の安全装置を電池の軸中心を含む鉛直面による断面で示し、（ｂ）に封止体の変形途中を示し、（ｃ）に下側アルミ箔の破断後の様子を示したもの
【図２】下側アルミ箔に強度の弱い部分を形成する方法を（ａ）〜（ｄ）に平面図と断面図で示したもの
【図３】（ａ）に参考例２の安全装置を電池の軸中心を含む鉛直面による断面で示し、（ｂ）に封止体の変形途中を示し、（ｃ）に下側アルミ箔の破断後の様子を示したもの
【図４】（ａ）、（ｂ）に帯板状のバイメタルを平面と側面で示し、（ｃ）にそれを取り付けた実施の形態を断面で示し、（ｄ）にバイメタルが変形して下側のアルミ箔が破断した様子を断面で示した図
【図５】（ａ）に皿状のバイメタルの模式斜視図を、（ｂ）にそれを取り付けた実施の形態の断面図を、（ｃ）にバイメタルが反転して下側のアルミ箔が破断した様子を断面図で示したもの
【図６】参考例３を示す断面図
【図７】参考例３を示す断面図
【図８】参考例３を示す断面図
【図９】（ａ）、（ｂ）それぞれに参考例３を断面図で示したもの
【図１０】（ａ）に、上側アルミ箔を破断するための導電板の配設を断面で示し、（ｂ）にその導電板による上側アルミ箔の破断の状態を断面で示した参考例４の図
【図１１】参考例５を示す断面図
【図１２】（ａ）〜（ｃ）に参考例６を断面で示した図
【符号の説明】
１金属ケース
２端子キャップ
３上側アルミ箔
４下側アルミ箔
４ａ薄肉部（溝）
４ｂ通気孔
５絶縁リング
６ＰＴＣ素子
７バイメタル
８金属板
８ａ内周縁
９、９ａ、９ｂ絶縁リング
１０、１０’、１０” 安全装置
１３皿状アルミ箔
１４導電性の板体
１７皿状バイメタル
１９、１９ａ、１９ｂ金属リング
２０封止体
３０外装筐体
３１リード線
Ｃ溶着位置
Ｓ₁、Ｓ₃ 受圧面積[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a safety device for a secondary battery for preventing an increase in temperature due to decomposition of a power generation material and an increase in internal pressure due to generation of gas.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic devices such as a headphone stereo, a video camera, and a mobile phone have been remarkably spread. Along with this, the development of secondary batteries that serve as the power source for these cordless electronic devices has been actively developed, and in particular, there has been an increasing demand for improvements in heavy load characteristics and high density energy while being small and light. . As a secondary battery that satisfies this requirement, a nickel cadmium battery is conventionally used, and recently, a lithium ion secondary battery having a high energy density has attracted particular attention.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, this type of secondary battery generates a large amount of gas due to decomposition of the electrolyte and active material in the battery when it is used by mistake, such as short-circuiting, overcharging, or reverse charging. The internal pressure in the exterior casing rises rapidly. When the internal pressure increases, the temperature of the battery also increases rapidly, which may lead to ignition or explosion.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a safety device that should be disposed in a battery in order to avoid the risk of ignition or explosion due to such misuse (abnormal use) of the battery.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a safety of a secondary battery in which a sealing body is housed in a conductive case having a vent hole so as to achieve electrical continuity between the case and a terminal cap covering the case. In the apparatus, the sealing body includes first and second metal foils stacked vertically with an insulator sandwiched between the edges, and both metal foils are disposed inside a portion sandwiching the insulator. The first metal foil, which is partially electrically and mechanically joined, is provided with a weak portion along the closed curve surrounding the joint.
[0006]
By doing in this way, when the second metal foil is pressed upward by the gas generated in the outer casing during abnormal use such as short circuit, overcharge, reverse charge, etc., the first metal foil However, since the electrical connection with the second metal foil is broken at the weak portion, the current is interrupted, and the generation of gas and the increase in temperature are prevented. The first metal foil is ruptured, but the second metal foil is not ruptured, so that the sealing material in the outer casing is continuously sealed.
[0007]
Weak part of the strength, or a groove on the surface of the metal foil, or subjected to a half die cutting, may be formed by performing a half-cut.
[0008]
In the above configuration, the inside of the insulator and the contact with that portion of the first metal foil may be a configuration provided with a vent, if so, direct the upper gas through the vent hole Since the second metal foil is pressed, the first metal foil on the lower side does not have a vent hole, and the pressing efficiency is better than when pressed together with the first metal foil, and the deformation of both metal foils is smooth. The reactivity to the fracture of the first metal foil is improved.
[0009]
Further, the first metal foil is reinforced in strength by electrically and mechanically joining the conductive parts.
[0010]
By doing so, when the first metal foil and the second metal foil are joined, the first metal foil is joined to the conductive component and reinforced in strength, so As compared with the case where the first metal foil is welded to the second metal foil, there is less possibility of breakage during production, and a sealed body that is easy to produce and has a high yield can be obtained. In addition, there is little risk of damage during use.
[0011]
Further, instead of the sealing member, and a second metal foil sandwiched a peripheral and the insulator the terminal cap, electrically and mechanically bonded to the conductive parts below the second metal foil A first metal foil that is reinforced in strength, both metal foils being partially electrically closed within a closed region inside the position where the first metal foil is joined to the conductive component. The first metal foil is mechanically bonded, and the first metal foil is provided with a portion having a weak strength along a closed curve surrounding the bonded portion with the second metal foil in the closed region. It was a sealed body.
[0012]
Also in this case, since the first metal foil is reinforced in strength, there is no risk of being easily broken at the time of joining with the second metal foil, and an easily manufactured and high yield sealed body is obtained. In addition, there is little risk of damage during use.
[0013]
In addition, a conductive plate having an inner opening is disposed between the terminal cap and the second metal foil with the periphery thereof interposed therebetween. In this way, when the upward pressure is applied to the second metal foil after the fracture of the first metal foil, the second metal foil is pressed against the inner peripheral edge of the plate body. A crack occurs and breaks, releasing the pressure inside the battery to the outside and preventing the battery from bursting.
[0014]
The ease of tearing of the second metal foil in this case can be adjusted by the size of the opening of the conductive plate, together with its own material and thickness. When the opening of the plate body is large, the pressure receiving area for deforming the second metal foil is large, so that the pressure for breaking is small, and the breaking sensitivity is improved.
[0015]
In the above SL constituent it is had by interposing a PTC element in the current path. In this way, the PTC element has a positive temperature characteristic in which, when a large current is applied to a current circuit in which the PTC element is incorporated or when a high voltage is applied, its resistance increases rapidly and interrupts the current. Therefore, if the temperature rises, the resistance of the energization path of the safety device is increased to suppress or cut off the current, thereby preventing further increase in the battery temperature.
[0016]
Further, instead of the PTC element, below said second metal foil is of providing a bimetal for pressing the second metal foil upwardly deformed by the ambient temperature change. If it does in this way, a bimetal will press a 2nd metal foil with a temperature rise, will deform | transform this, a 1st metal foil will fracture | rupture in a weak intensity | strength part, and an electric current will be interrupted | blocked.
[0017]
At that time, the bimetal is formed in a downward convex dish shape, the bottom portion thereof is penetrating, and the joint portion between the first metal foil and the second metal foil is located at the position of the through hole. It can be a configuration, if so, the dished bimetal, go the temperature rises, the bimetallic material, thickness, hardness and shape (curvature of the dish surface) specific inversion temperature reaches Then, since it reverses instantaneously, the second metal foil can be reliably deformed by the instantaneous deformation, and the first metal foil can be reliably broken at a desired temperature.
[0018]
In the above SL constituent is to that molding the second metal foil dished downward convex. By doing so, as in the case of the bimetal, when the dish-shaped metal foil is pressed upward, it becomes an upwardly convex state instantaneously at the reversal pressure based on its shape and material. The metal foil is instantly pressed upward to ensure its deformation. Therefore, the first metal foil is also surely deformed and is broken at a weak portion.
[0019]
In the above SL constituent, either or both of the terminal cap and the case with intervening insulators fitted with conductive components, it is to that it as a unit of the safety device. In this way, when combining the safety device and the battery outer casing, it is only necessary to join the battery outer casing to the conductive parts, so it is necessary to incorporate insulating parts one by one as in the past. Therefore, the corresponding process is simplified.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention and reference examples will be described with reference to the drawings.
(Reference Example 1)
FIG. 1A shows a safety device 10 attached to an open end of an exterior housing (not shown) of a cylindrical battery in a cross section by a vertical plane including the axial center of the battery. This safety device 10 has a sealing body 20 for detecting a gas pressure generated in the outer casing and interrupting a current in a flat cylindrical metal case 1 having one end opened. 1, a cap-shaped metal cap 2 (terminal cap 2) serving as an external terminal of the battery is covered and crimped integrally with the opening end of the outer casing. It is sealed.
[0021]
The sealing body 20 is formed by laminating two circular aluminum foils 3 and 4 around an insulating ring 5, and the insulating ring 5 is formed by forming polypropylene resin into a ring having a cross section as shown in the figure. It is a thing.
[0022]
A ring-shaped PTC (Positive Temperature Coefficient) element 6 is disposed on the peripheral upper surface of the upper aluminum foil 3 so as to be sandwiched between the peripheral edges of the terminal cap 2. The PTC element 6 is a resistance element having a positive temperature characteristic in which, when a large current is applied to a current circuit in which the PTC element 6 is incorporated or when a high voltage is applied, the resistance of the PTC element 6 rapidly increases to interrupt the current. . The lower aluminum foil 4 is sandwiched between the insulating ring 5 and the metal case 1 at the periphery.
[0023]
The upper and lower aluminum foils 3 and 4 are welded by ultrasonic welding or laser welding at the center C (circular center) of each other, and concentric with the welding position C on the back surface of the lower aluminum foil 4. A groove 4a having a predetermined depth is provided along the circle, and the portion is a thin wall 4a.
[0024]
The bottom of the metal case 1 is provided with a vent hole 1a for guiding the gas generated by the reaction of the power generation element sealed under the abnormal use such as short circuit or overcharge into the safety device 10. The lead wire 31 connected to the power generation element is connected to the bottom outer surface. The above is the structure of the safety device 10 of Reference Example 1. Next, the operation of the safety device 10 will be described.
[0025]
When an excessive current flows through the battery during misuse such as an external short circuit, first, the PTC element 6 reaches the operating temperature, the resistance value thereof increases, and the energization current is greatly reduced and maintained. Thereby, the remarkable damage of a battery can be prevented.
[0026]
Next, for example, in the case of a lithium ion secondary battery, when an overcharge without limitation due to a failure of the charger, or reverse charging, etc., even when a current equal to or lower than the operating current of the PTC element 6 is flowing, In many cases, the internal pressure of the battery rises exceeding the safe allowable current of the battery. In this case, if current continues to flow into the battery, the battery temperature rises rapidly with decomposition of the electrolyte and active material in the outer casing, generating a large amount of gas or vapor, May cause fire or explosive damage.
[0027]
In order to prevent this, the sealing body 20 is provided. When gas is generated, it enters the safety device 10 through the vent 1a at the bottom of the case, and presses the lower aluminum foil 4 and the upper aluminum foil 3 welded thereto. Then, as shown in FIG. 1 (b), both the aluminum foils 3 and 4 are deformed into a cross-sectional arch shape and tension is applied, so that a shearing force acts on the thin-walled portion 4a of the lower aluminum foil 4. And finally, as shown in FIG.1 (c), the lower side aluminum foil 4 is fractured | ruptured in the part of the thin part 4a.
[0028]
Thus, since both the aluminum foils 3 and 4 that were conducted only through the central welded portion C are separated from each other, they are connected to the metal case 1, the lower aluminum foil 4, the upper aluminum foil 3, the PTC element 6, and the cap 2 terminal. The current in the energization path is interrupted, and the battery temperature rise is prevented. The upper aluminum foil 3 is not broken, and the power generation element is continuously sealed in the outer casing.
[0029]
As a method of forming a weak portion for breaking the lower aluminum foil 4, in addition to the formation of the thin portion 4a by forming the groove 4a as shown in FIG. As shown in b) and (c), there are forms such as half-punching and half-cutting, and these are formed by methods such as press molding, etching and electroforming.
[0030]
Further, a clad plate form as shown in FIG. 2 (d) may be formed as having a weak portion. In this case, the surface of the aluminum foil 4 serving as a main body is coated with another ring-shaped metal 4r, and the inner peripheral edge of the ring 4r is along a weak portion to be provided on the surface of the aluminum foil 4. Like that. In this embodiment, when an upward pressure is applied to the lower surface of the aluminum foil 4, the surface is pressed against the inner peripheral edge of the ring 4r and breaks at that portion. This clad plate form is formed by casting or rolling.
[0031]
(Reference Example 2)
In Reference Example 2 , based on the configuration of Reference Example 1 above, vent holes 4b were provided in the lower aluminum foil 4 as shown in FIG.
[0032]
When the vent hole 4b is provided, gas enters from there and directly presses the upper aluminum foil 3 to deform it. At this time, as in the case of the reference example 1, the lower aluminum foil 4 welded at the center C is deformed. In this case, the effective pressure receiving area for causing the fracture is the upper aluminum foil. Corresponding to the entire area of the foil 3 (see S _{3 in} FIG. 3 (a)), the lower aluminum foil 4 is not provided with vent holes 4 b, and the upper aluminum foil 3 is pressed together with the lower aluminum foil 4. effective pressure receiving area to break the case that, i.e., greater than the area inside the broken position (thin portion 4a) (see the letter S ₁ designates in Figure 1 (a)). The fact that the pressure receiving area can be increased means that the variation in breaking pressure can be reduced, and current interruption can be caused in a state close to a desired pressure.
[0033]
In recent years, with the miniaturization of equipment, the size of the battery mounted on it is also increasingly required, but under such circumstances, the gas pressure-receiving area can be made relatively large in batteries of the same size case. This is a great advantage for battery miniaturization.
[0034]
In Reference Example 2 , a weak portion provided for breaking the lower aluminum foil 4 was also used as the vent hole 4b. FIG. 3 (b) shows the deformation of the sealing body 20, and FIG. 3 (c) shows a state after the lower aluminum foil 4 is broken.
[0035]
(Embodiment)
In the reference examples 1 and 2 , the PTC element 6 is provided as an element for causing a current blocking action based on the temperature rise of the battery. However, in this embodiment , the PTC element 6 is used instead of the PTC element 6 in FIG. A strip-shaped bimetal 7 as shown in FIG.
[0036]
As shown schematically in FIG. 4B, the bimetal is a laminate of two metal pieces having different coefficients of thermal expansion. In this embodiment , the upper metal piece 7a is the lower metal piece 7b. It has a lower expansion rate. As shown in FIG. 4C, such a bimetal 7 is sandwiched between the welded portion C of the upper and lower aluminum foils 3, 4 and the insulating ring 5, and one end is sandwiched between the upper aluminum foil 3 and the insulating ring 5. These are arranged in the form of a cantilever with the other end as a free end. In addition, this embodiment is illustrated with a square battery, 9 is an insulating ring for insulating the safety device 10 from the exterior housing 30, 19 is caulking the safety device 10 into the insulating ring 9, In addition, it is a metal ring that is electrically and mechanically joined to the exterior housing 30. The meaning of the insulating ring 9 and the metal ring 19 will be described later.
[0037]
In the safety device 10 in which the bimetal 7 is disposed as described above, when the ambient temperature rises, the bimetal 7 bends to the low expansion coefficient side, that is, the upper side in this embodiment, so that the free end portion is upward. On the other hand, the upper aluminum foil 3 is pressed upward. Thus, when the upper aluminum foil 3 is pressed, it is deformed, and the lower aluminum foil 4 welded to it receives the tension from the upper aluminum foil 3 as shown in FIG. , And breaks at the thin-walled portion 4a.
[0038]
The bimetal 7 is not limited to the belt-like one as described above, and a downward convex dish 17 as shown in FIG. The ambient temperature of the dish-like bimetal 17 rises, and when the temperature reaches a specific temperature determined by specifications such as the material of the bimetal 17, the plate thickness, or the curvature of the dish surface, the direction of the unevenness is instantaneously and completely reversed. Therefore, if this dish-shaped bimetal 17 is disposed directly below the upper aluminum foil 3 as shown in FIG. 5B, the upper aluminum foil 3 is pressed thereby, as in the case of the strip-shaped one. be able to. The dish-shaped bimetal 17 is different from the strip-shaped bimetal 7 in the following points.
[0039]
That is, since the strip-shaped bimetal 7 is gradually displaced as the temperature rises, the upper aluminum foil 3 pressed by it or the lower aluminum foil 4 welded to it immediately responds to the bimetal 7. For example, when the thickness of the aluminum foil is thick or hard, the aluminum foils 3 and 4 are less likely to be deformed following the pressing of the bimetal 7. Therefore, even when the temperature reaches a desired temperature, the upper aluminum foil 3 may not be deformed until the lower aluminum foil 4 is broken, and the current interruption timing may be shifted.
[0040]
On the other hand, the temperature of the dish-shaped bimetal 17 rises, and when it reaches the reversal temperature peculiar to the bimetal 17, it instantly reverses as shown in FIG. Even with respect to the upper aluminum foil 3 having poor properties, the upper aluminum foil 3 can be reliably deformed by the instantaneous deformation. Therefore, the lower aluminum foil 4 can be reliably broken at a desired temperature. As described above, the temperature at which the dish-shaped bimetal 17 is reversed can be set by adjusting the material, thickness and molding condition (curvature of the dish surface), and can be easily set.
[0041]
In addition, the form which arrange | positions the above bimetal 7 and 17 is applicable also to the cylindrical battery of previous reference examples 1 and 2. FIG.
[0042]
(Reference Example 3)
Since the lower aluminum foil 4 provided with a weak portion is weak in strength as a whole, it is easily damaged when ultrasonically welding to the upper aluminum foil 3 at the center welding position C. Sometimes. Therefore, in Reference Example 3 , as shown in FIGS. 6, 7 and 8, the lower aluminum foil 4 is welded to the bottom surface of the metal case 1 before welding the upper and lower aluminum foils 3, 4. And strengthened in strength.
[0043]
In this way, unlike the case of using only the lower aluminum foil alone, it is possible to obtain a durable and highly durable sealing body 20 that is difficult to break during and after use.
[0044]
In order to reinforce the lower aluminum foil 4, in addition to welding directly to the case 1, as shown in FIGS. 9A and 9B, it is preliminarily welded to a separate conductive plate 14. The plate 14 may be sandwiched between the upper surface of the case 1 with the insulating ring 5 (see (a)) or welded to the upper surface of the case 1 (see (b)) and fixed.
[0045]
In the above case, each of the lower aluminum foil 4 and the plate body 14 is appropriately used so that the gas entering the safety device 10 from the exterior housing side through the vent hole 1a of the metal case 1 can press the upper aluminum foil 3. Ventilation holes 4b and 14b are provided and placed.
[0046]
(Reference Example 4)
In spite of the current interruption mechanism due to the arrangement of the PTC element 6 and the bimetal 7 and 17 as described above, when there is a sudden rise in the temperature of the battery, the internal pressure of the outer casing of the battery continues to rise further. If the pressure exceeds the strength limit of the outer casing or the portion where the outer casing and the safety device 10 are assembled, the battery will rupture, and not only the battery but also the device on which it is mounted There is a risk of destruction or even injury to the person operating the equipment.
[0047]
Therefore, this gas must be released to the outside of the battery before the battery ruptures. For this purpose, it is necessary to break the upper aluminum foil 3 at a desired pressure. For this purpose, as in the case of the lower aluminum foil 4, it is only necessary to provide a thin portion or to perform half-punching, but in such a method, processing is performed so as to break at a desired pressure. Is difficult. In addition, as in the case of the lower aluminum foil 4, the formation of such a weak portion has a drawback that it is easily broken during production or use.
[0048]
Therefore, in this reference example 4 , in order to break the upper aluminum foil 3, the upper surface of the upper aluminum foil 3 in the reference example 3 is not processed as shown in FIG. A ring-shaped metal plate 8 is placed on the terminal cap 2 so as to be sandwiched between the terminal cap 2. In this way, when the gas presses the upper aluminum foil 3, the aluminum foil 3 is pressed against the inner peripheral edge 8a of the metal plate 8, and as shown in FIG. 10 (b), the inner peripheral edge 8a. Will break. The ease of tearing of the upper aluminum foil 3 in this case can be adjusted by the size of the opening of the metal plate 8 as well as its own thickness and hardness. That is, when the opening of the metal plate 8 is large, the pressure receiving area for deforming the upper aluminum foil 3 is increased, so that the pressure for breaking it can be reduced.
[0049]
The PTC element 6 in the reference example 1 can also be used as the metal plate 8 for breaking the upper aluminum foil 3.
[0050]
(Reference Example 5)
In Reference Example 5 , in each of the above configurations, as shown in FIG. 11, the upper aluminum foil was formed into a downward convex dish 13. By doing so, as in the case of the dish-shaped bimetal 17 described above, the convex direction is instantaneously changed upward by a specific pressure based on the material of the aluminum foil 13 and the dish shape. The lower aluminum foil 4 can be reliably deformed and reliably broken as compared with the flat aluminum foil 3 that changes to.
[0051]
(Reference Example 6)
In Reference Example 6 , in the prismatic battery shown in FIG. 12A, a polypropylene resin insulating ring having a cross-sectional shape in which both ends of the upper and lower sides of the U-shape have projecting sides projecting vertically at right angles to the sides. 9, the terminal cap 2 and the case 1 were sandwiched, and further, they were caulked with a U-shaped metal ring 19 surrounding the U-shaped section of the insulating ring 9. And this was made into unit 10 'of a safety device. When such a safety device 10 ′ is attached to the outer casing 30, the upper side portion of the U-shaped metal ring 19 is welded to the upper surface 30 a of the outer casing 30.
[0052]
In this way, when the safety device 10 ′ is incorporated in the exterior housing 30, it is not necessary to newly insulate, and the terminal cap 2 is put on the case 1 containing the sealing body 20 as in the conventional case. Compared to the safety device 10 having a unit as a unit, this manufacturing process can be eliminated.
[0053]
Further, in the cylindrical battery shown in FIG. 12 (b), an insulating ring 9a attached to the side edge of the metal case 1 and caulked with the metal ring 19a, or as shown in FIG. 12 (c) A unit 10 ″ of a safety device is obtained by attaching an insulating ring 9b to the side edge of the terminal cap 2 and caulking with the metal ring 19b, and each of the metal ring 19a and the metal ring 19b is attached to the upper surface 30a of the exterior housing 30. The insulating rings 9a and 9b are made of polypropylene resin, and W is a welded portion.
[0054]
In each of the above reference examples and embodiments , the aluminum foil was used for the lower metal foil 3 (13) and 4 in addition to constituting the sealing body 20; however, depending on the polarity of the battery, nickel, stainless steel, etc. The foil may be used.
[0055]
Also, for each of the insulating rings 5, 9, 9a, 9b, a synthetic resin such as polybutylene terephthalate (PBT) or perfluoroalkoxy fluororesin (PFA) can be used in addition to the polypropylene resin, and the anti-electrolytic solution that they have If the characteristics are used, the corrosion of the battery by the electrolytic solution can be prevented.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, since the present invention is provided with a safety device, when there is an abnormal increase in battery temperature or increase in internal pressure, the safety device cuts off the current in the current path. Further, since the temperature rise and the increase in internal pressure are prevented, the danger of battery explosion can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A shows the safety device of Reference Example 1 in a cross section by a vertical plane including the center of the battery axis, FIG. 1B shows the middle of deformation of the sealing body, and FIG. 1C shows the lower aluminum foil. Fig. 2 shows how to form a weak portion on the lower aluminum foil. Fig. 3 (a) to Fig. 3 (d) show a plan view and a cross-sectional view. The safety device of Reference Example 2 is shown in a cross section by a vertical plane including the axial center of the battery, (b) shows the middle of deformation of the sealing body, and (c) shows the state after the lower aluminum foil is broken. [FIG. 4] (a), (b) shows a strip-like bimetal in plan and side, (c) shows an embodiment in which it is attached in section, and (d) shows deformation of the bimetal. Figure 5 shows a schematic perspective view of a dish-shaped bimetal in (a) showing a state in which the aluminum foil of the lower side is broken in section, of embodiments that attach it to the (b) The cross-sectional view of a state, a cross-sectional view FIG. 7 Reference Example 3 showing the FIG. 6 Reference Example 3 that the aluminum foil on the lower side shown in cross-sectional view a state in which broken inverted bimetal (c) 8 is a cross-sectional view showing Reference Example 3. FIG. 9 is a cross-sectional view of Reference Example 3 in FIGS. 9A and 9B. FIG. 10A is a cross-sectional view of the upper aluminum foil. the arrangement of the conductive plate to break shown in section, cross-sectional view showing the Figure 11 reference example 5 reference example 4 shown in cross-section the state of rupture of the upper aluminum foil due to the conductive plate (b) 12 is a cross-sectional view of Reference Example 6 in (a) to (c).
1 Metal case 2 Terminal cap 3 Upper aluminum foil 4 Lower aluminum foil 4a Thin part (groove)
4b Ventilation hole 5 Insulating ring 6 PTC element 7 Bimetal 8 Metal plate 8a Inner peripheral edge 9, 9a, 9b Insulating ring 10, 10 ', 10 "Safety device 13 Dish-shaped aluminum foil 14 Conductive plate 17 Dish-shaped bimetal 19, 19a, 19b the metal ring 20 the sealing body 30 outer housing 31 leads C welding position S _1, S ₃ Pressure receiving area

Claims

通気孔（１ａ）を有する導電性のケース（１）内に、そのケース（１）とそれに被せる端子キャップ（２）との電気的導通を図って封止体（２０）が収納された二次電池の安全装置であって、上記封止体（２０）は、周縁に絶縁体（５）を挟んで上下に積層された第１と第２の金属箔（３，４）を有し、両金属箔（３，４）は前記絶縁体（５）を挟んでいる部分の内側で部分的に電気的・機械的に接合されており、下側に位置する第１の金属箔（４）には、その接合部（Ｃ）を取り巻く閉曲線に沿って強度の弱い部分が設けられており、上側に位置する第２の金属箔（３）が変形した際に、前記第１の金属箔（４）が前記強度の弱い部分で破断して第２の金属箔（３）との電気的接続が絶たれるようにし、前記第２の金属箔（３）の下に、周囲の温度変化によって変形して第２の金属箔（３）を上方に押圧するバイメタル（７，１７）を設け、
上記第１の金属箔（４）は、内圧の増加によって上記第２の金属箔（３）が上向きに押圧された場合、及び、温度の上昇による上記バイメタル（７，１７）の変形によって前記第２の金属箔（３）が上向きに押圧された場合に破断するようになっていることを特徴とする二次電池の安全装置。A secondary case in which a sealing body (20) is housed in a conductive case (1) having a vent hole (1a) for electrical conduction between the case (1) and a terminal cap (2) covering the case (1). A battery safety device, wherein the sealing body (20) has first and second metal foils (3, 4) laminated vertically with an insulator (5) sandwiched between the periphery thereof. The metal foil (3, 4) is partially electrically and mechanically joined inside the portion sandwiching the insulator (5), and is attached to the first metal foil (4) located below. Is provided with a weak portion along the closed curve surrounding the joint (C), and when the second metal foil (3) located on the upper side is deformed, the first metal foil (4 ) Is broken at the weak portion and the electrical connection with the second metal foil (3) is cut off, and under the second metal foil (3), A second metal foil is deformed by the temperature change (3) provided with a bimetal (7, 17) for pressing the upper,
When the second metal foil (3) is pressed upward due to an increase in internal pressure, the first metal foil (4) is deformed by the deformation of the bimetal (7, 17) due to an increase in temperature. A safety device for a secondary battery, wherein the metal foil (3) of 2 is broken when pressed upward.

上記バイメタル（１７）が下向き凸の皿状に成形され、その底部が貫通しており、その貫通穴の位置に上記第１の金属箔（４）と第２の金属箔（３）との接合部が位置していることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の安全装置。 The bimetal (17) is formed in a downward convex dish shape, the bottom of the bimetal (17) is penetrating, and the first metal foil (4) and the second metal foil (3) are joined at the position of the through hole. The safety device for a secondary battery according to claim 1, wherein the portion is located.

上記第一の金属箔（４）の前記絶縁体（５）と当接している部分の内側に通気孔（４ｂ）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池の安全装置。 The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein a vent hole (4b) is provided inside a portion of the first metal foil (4) in contact with the insulator (5). Safety device.