JPH10208726A - 電流遮断装置及びこの電流遮断装置を内蔵する電池 - Google Patents
電流遮断装置及びこの電流遮断装置を内蔵する電池Info
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- JPH10208726A JPH10208726A JP9014233A JP1423397A JPH10208726A JP H10208726 A JPH10208726 A JP H10208726A JP 9014233 A JP9014233 A JP 9014233A JP 1423397 A JP1423397 A JP 1423397A JP H10208726 A JPH10208726 A JP H10208726A
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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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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧力だけでなく温度や電流が所定値を超えた
場合にも、この電流を確実に遮断することができる信頼
性の高い小型の電流遮断装置を提供する。 【解決手段】 過電流防止ヒューズ4を内部に収納した
電流遮断装置本体2の側面に、圧力が所定値を超えると
反転して切断刃板6を押圧しこの過電流防止ヒューズ4
を切断するダイアフラム部2aを設けると共に、この電
流遮断装置本体2内に温度が所定値を超えると発泡膨張
して過電流防止ヒューズ4を切断刃板6に押し付け切断
する熱膨張性発泡剤含有樹脂板7を配置した。
場合にも、この電流を確実に遮断することができる信頼
性の高い小型の電流遮断装置を提供する。 【解決手段】 過電流防止ヒューズ4を内部に収納した
電流遮断装置本体2の側面に、圧力が所定値を超えると
反転して切断刃板6を押圧しこの過電流防止ヒューズ4
を切断するダイアフラム部2aを設けると共に、この電
流遮断装置本体2内に温度が所定値を超えると発泡膨張
して過電流防止ヒューズ4を切断刃板6に押し付け切断
する熱膨張性発泡剤含有樹脂板7を配置した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、過大な電流が流
れたり異常な圧力や温度の上昇が発生した場合に電流を
遮断して電池等の安全を図る電流遮断装置及びこの電流
遮断装置を内蔵する電池に関する。
れたり異常な圧力や温度の上昇が発生した場合に電流を
遮断して電池等の安全を図る電流遮断装置及びこの電流
遮断装置を内蔵する電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオや携帯用CD
プレーヤ、携帯電話等の携帯用電子機器の普及に伴い、
小型で高容量の密閉型電池の需要が高まっている。この
ような密閉型電池は、放電時に誤って負荷側で短絡が生
じると、大きな短絡電流が流れて電池内部が異常に発熱
する。そして、このような異常な発熱があると、電池内
部のガスが熱膨張するだけでなく、電解液が蒸発したり
化学分解によりガスを発生するので、温度と圧力が著し
く上昇し電池の破裂等の危険が発生する。また、二次電
池の場合には、充電時に過充電となったときに、電解液
の分解による内圧の上昇と分解反応による発熱が起こり
同様の危険が生じる。
プレーヤ、携帯電話等の携帯用電子機器の普及に伴い、
小型で高容量の密閉型電池の需要が高まっている。この
ような密閉型電池は、放電時に誤って負荷側で短絡が生
じると、大きな短絡電流が流れて電池内部が異常に発熱
する。そして、このような異常な発熱があると、電池内
部のガスが熱膨張するだけでなく、電解液が蒸発したり
化学分解によりガスを発生するので、温度と圧力が著し
く上昇し電池の破裂等の危険が発生する。また、二次電
池の場合には、充電時に過充電となったときに、電解液
の分解による内圧の上昇と分解反応による発熱が起こり
同様の危険が生じる。
【0003】そこで、従来の密閉型電池は、例えば図6
に示すような安全装置が設けられていた。この安全装置
は、発電要素12を収容する電池容器13の上端開口部
に絶縁性のガスケット17を介して取り付けられた電池
蓋18に設けられている。電池蓋18は、蓋板18a上
に凸状の皿状端子板18bを固着したものであり、この
皿状端子板18b内に弁体19と切断刃20とが配置さ
れている。弁体19は、中央部が窪んで薄肉部19aが
形成された弾性体であり、蓋板18aの中央部の開口孔
を介して電池容器13内のガス圧がこの薄肉部19aの
下面に加わるようになっている。切断刃20は、この弁
体19の薄肉部19aの上方に刃先を下に向けて固定さ
れている。また、皿状端子板18bの中央部にはガス抜
き孔18cが形成されている。従って、電池容器13内
のガス圧が異常に高くなると、弁体19の薄肉部19a
が上方に膨らみ切断刃20の刃先に押し付けられて破断
されるので、この電池容器13内のガスがガス抜き孔1
8cを通して外部に放出されることにより、電池の破裂
を防止することができる。
に示すような安全装置が設けられていた。この安全装置
は、発電要素12を収容する電池容器13の上端開口部
に絶縁性のガスケット17を介して取り付けられた電池
蓋18に設けられている。電池蓋18は、蓋板18a上
に凸状の皿状端子板18bを固着したものであり、この
皿状端子板18b内に弁体19と切断刃20とが配置さ
れている。弁体19は、中央部が窪んで薄肉部19aが
形成された弾性体であり、蓋板18aの中央部の開口孔
を介して電池容器13内のガス圧がこの薄肉部19aの
下面に加わるようになっている。切断刃20は、この弁
体19の薄肉部19aの上方に刃先を下に向けて固定さ
れている。また、皿状端子板18bの中央部にはガス抜
き孔18cが形成されている。従って、電池容器13内
のガス圧が異常に高くなると、弁体19の薄肉部19a
が上方に膨らみ切断刃20の刃先に押し付けられて破断
されるので、この電池容器13内のガスがガス抜き孔1
8cを通して外部に放出されることにより、電池の破裂
を防止することができる。
【0004】また、従来の密閉型電池は、図7に示すよ
うな安全装置が設けられる場合もあった。この安全装置
は、電池の正極端子となる電池蓋18と発電要素12の
正極から引き出されたリード板15とで構成されてい
る。電池蓋18は、凸状の皿状端子板18bの下側に凹
状の薄板である弁板18dを固着したものであり、これ
らが一体となって発電要素12を収容する電池容器13
の上端開口部に絶縁性のガスケット17を介して取り付
けられている。また、弁板18dは、中央部に特に板厚
の薄い薄肉部18eが形成されている。リード板15
は、絶縁性のストリッパ21を介してこの弁板18dの
下方まで引き出されている。そして、このリード板15
の上向きの突起部がストリッパ21に設けられた接続孔
を通して弁板18dの薄肉部18eの下面に溶接接続さ
れている。従って、電池容器13内のガス圧力が異常に
高くなると、弁板18dの中央部が上方に窪み、ストリ
ッパ21に遮られたリード板15が薄肉部18eで引き
剥がされるので、充放電電流が遮断され発熱が停止する
ことにより、電池の破裂を防止することができる。
うな安全装置が設けられる場合もあった。この安全装置
は、電池の正極端子となる電池蓋18と発電要素12の
正極から引き出されたリード板15とで構成されてい
る。電池蓋18は、凸状の皿状端子板18bの下側に凹
状の薄板である弁板18dを固着したものであり、これ
らが一体となって発電要素12を収容する電池容器13
の上端開口部に絶縁性のガスケット17を介して取り付
けられている。また、弁板18dは、中央部に特に板厚
の薄い薄肉部18eが形成されている。リード板15
は、絶縁性のストリッパ21を介してこの弁板18dの
下方まで引き出されている。そして、このリード板15
の上向きの突起部がストリッパ21に設けられた接続孔
を通して弁板18dの薄肉部18eの下面に溶接接続さ
れている。従って、電池容器13内のガス圧力が異常に
高くなると、弁板18dの中央部が上方に窪み、ストリ
ッパ21に遮られたリード板15が薄肉部18eで引き
剥がされるので、充放電電流が遮断され発熱が停止する
ことにより、電池の破裂を防止することができる。
【0005】さらに、本出願人は、セラミック等の脆性
基材上に銅薄膜等の導電層を印刷した充放電リードを、
電池内の圧力が高くなると反転変形によって凸部を恒久
的に突出させる圧力感応手段によって破断させて確実に
充放電電流を遮断することができる安全装置も先に提案
している(特願平6−60115号)。
基材上に銅薄膜等の導電層を印刷した充放電リードを、
電池内の圧力が高くなると反転変形によって凸部を恒久
的に突出させる圧力感応手段によって破断させて確実に
充放電電流を遮断することができる安全装置も先に提案
している(特願平6−60115号)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図6に示し
た従来の安全装置では、弁体19が破断することにより
電池内の圧力上昇は防止できるが、充放電電流が流れ続
けるために、温度上昇は持続し電池が異常な高温になる
のを防ぐことはできず、電解液等の化学分解によるガス
の発生も止めることができないという問題があった。
た従来の安全装置では、弁体19が破断することにより
電池内の圧力上昇は防止できるが、充放電電流が流れ続
けるために、温度上昇は持続し電池が異常な高温になる
のを防ぐことはできず、電解液等の化学分解によるガス
の発生も止めることができないという問題があった。
【0007】これに対して、図7に示した従来の安全装
置では、リード板15が弁板18dから引き剥がされた
場合には、充放電電流が遮断されるので、電池内の圧力
と温度の双方の上昇を防止できる。しかし、定格電流を
大幅に越える過大な電流で充放電されても発熱、内圧上
昇という最終局面に至らない限り、本安全装置は機能し
ないため電池は潜在的に危険な状態で使用されることに
なる。
置では、リード板15が弁板18dから引き剥がされた
場合には、充放電電流が遮断されるので、電池内の圧力
と温度の双方の上昇を防止できる。しかし、定格電流を
大幅に越える過大な電流で充放電されても発熱、内圧上
昇という最終局面に至らない限り、本安全装置は機能し
ないため電池は潜在的に危険な状態で使用されることに
なる。
【0008】なお、これらの問題は、上記密閉型電池に
限らず、電流が流れ続けることにより異常に内部の圧力
と温度が上昇する危険のある機器に共通するものであ
る。
限らず、電流が流れ続けることにより異常に内部の圧力
と温度が上昇する危険のある機器に共通するものであ
る。
【0009】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、圧力に限らず温度や電流に異常が生じた場合
にも、この電流を確実に遮断することができる信頼性の
高い小型の電流遮断装置を提供することを目的としてい
る。
のであり、圧力に限らず温度や電流に異常が生じた場合
にも、この電流を確実に遮断することができる信頼性の
高い小型の電流遮断装置を提供することを目的としてい
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するために、(1) 周囲の圧力が所定値を超える
と導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段と、周囲
の温度が所定値を超えると導電経路を遮断する温度感応
式電流遮断手段とを備えたことを特徴とする。
題を解決するために、(1) 周囲の圧力が所定値を超える
と導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段と、周囲
の温度が所定値を超えると導電経路を遮断する温度感応
式電流遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【0011】(1) の手段によれば、この電流遮断装置を
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の圧
力が所定値を超えた場合に圧力感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、この機器内部の温度が所定値
を超えた場合に温度感応式電流遮断手段が導電経路を遮
断するので、機器内部の圧力と温度のいずれかが異常と
なった場合に電流を確実に遮断することができる。ま
た、圧力感応式電流遮断手段と温度感応式電流遮断手段
が導電経路の遮断部を共用するので、電流遮断装置を小
型化することができる。
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の圧
力が所定値を超えた場合に圧力感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、この機器内部の温度が所定値
を超えた場合に温度感応式電流遮断手段が導電経路を遮
断するので、機器内部の圧力と温度のいずれかが異常と
なった場合に電流を確実に遮断することができる。ま
た、圧力感応式電流遮断手段と温度感応式電流遮断手段
が導電経路の遮断部を共用するので、電流遮断装置を小
型化することができる。
【0012】また、(2) 電流が所定値を超えると溶断す
る過電流防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流
防止ヒューズを含む導電経路と、周囲の温度が所定値を
超えると導電経路を遮断する温度感応式電流遮断手段と
を備えたことを特徴とする。
る過電流防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流
防止ヒューズを含む導電経路と、周囲の温度が所定値を
超えると導電経路を遮断する温度感応式電流遮断手段と
を備えたことを特徴とする。
【0013】(2) の手段によれば、この電流遮断装置を
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の温
度が所定値を超えた場合に温度感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、電流経路の電流が所定値を超
えた場合にも過電流防止ヒューズが溶断されるので、機
器内部の温度と電流のいずれかが異常となった場合に電
流を確実に遮断することができる。また、温度感応式電
流遮断手段は、過電流防止ヒューズ又はその前後の導電
経路を遮断するので、遮断部を共通化して電流遮断装置
を小型化することができる。
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の温
度が所定値を超えた場合に温度感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、電流経路の電流が所定値を超
えた場合にも過電流防止ヒューズが溶断されるので、機
器内部の温度と電流のいずれかが異常となった場合に電
流を確実に遮断することができる。また、温度感応式電
流遮断手段は、過電流防止ヒューズ又はその前後の導電
経路を遮断するので、遮断部を共通化して電流遮断装置
を小型化することができる。
【0014】更に、(3) 電流が所定値を超えると溶断す
る過電流防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流
防止ヒューズを含む導電経路と、周囲の圧力が所定値を
超えると導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段
と、周囲の温度が所定値を超えると導電経路を遮断する
温度感応式電流遮断手段とを備えたことを特徴とする。
る過電流防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流
防止ヒューズを含む導電経路と、周囲の圧力が所定値を
超えると導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段
と、周囲の温度が所定値を超えると導電経路を遮断する
温度感応式電流遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】(3) の手段によれば、この電流遮断装置を
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の圧
力が所定値を超えた場合に圧力感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、この機器内部の温度が所定値
を超えた場合に温度感応式電流遮断手段が導電経路を遮
断し、電流経路の電流が所定値を超えた場合にも過電流
防止ヒューズが溶断されるので、機器内部の圧力と温度
と電流のいずれかが異常となった場合に電流を確実に遮
断することができる。また、圧力感応式電流遮断手段と
温度感応式電流遮断手段は、過電流防止ヒューズ又はそ
の前後の導電経路を遮断するので、遮断部を共通化して
電流遮断装置を小型化することができる。
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の圧
力が所定値を超えた場合に圧力感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、この機器内部の温度が所定値
を超えた場合に温度感応式電流遮断手段が導電経路を遮
断し、電流経路の電流が所定値を超えた場合にも過電流
防止ヒューズが溶断されるので、機器内部の圧力と温度
と電流のいずれかが異常となった場合に電流を確実に遮
断することができる。また、圧力感応式電流遮断手段と
温度感応式電流遮断手段は、過電流防止ヒューズ又はそ
の前後の導電経路を遮断するので、遮断部を共通化して
電流遮断装置を小型化することができる。
【0016】更に、(4) 電流が所定値を越えると溶断す
る過電流防止ヒュ−ズからなる導電経路又はこの過電流
防止ヒューズを含む導電経路と、周囲の圧力が所定値を
超えると導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段と
を備えたことを特徴とする。
る過電流防止ヒュ−ズからなる導電経路又はこの過電流
防止ヒューズを含む導電経路と、周囲の圧力が所定値を
超えると導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段と
を備えたことを特徴とする。
【0017】(4) の手段によれば、この電流遮断装置を
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の圧
力が所定値を超えた場合に圧力感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、電流経路の電流が所定値を超
えた場合にも過電流防止ヒューズが溶断されるので、機
器内部の圧力と電流のいずれかが異常となった場合に電
流を確実に遮断することができる。また、圧力感応式電
流遮断手段は、過電流防止ヒューズ又はその前後の導電
経路を遮断するので、遮断部を共通化して電流遮断装置
を小型化することができる。
機器の電流経路中に挿入することにより、機器内部の圧
力が所定値を超えた場合に圧力感応式電流遮断手段が導
電経路を遮断すると共に、電流経路の電流が所定値を超
えた場合にも過電流防止ヒューズが溶断されるので、機
器内部の圧力と電流のいずれかが異常となった場合に電
流を確実に遮断することができる。また、圧力感応式電
流遮断手段は、過電流防止ヒューズ又はその前後の導電
経路を遮断するので、遮断部を共通化して電流遮断装置
を小型化することができる。
【0018】更に、(5) 前記(1)(3)(4) の圧力感応式電
流遮断手段が、所定値を超えた圧力を受けた場合に内側
に窪むスナップアクション型の感圧ダイアフラムが、内
側に窪んだ場合に導電経路を切断するものであることを
特徴とする。
流遮断手段が、所定値を超えた圧力を受けた場合に内側
に窪むスナップアクション型の感圧ダイアフラムが、内
側に窪んだ場合に導電経路を切断するものであることを
特徴とする。
【0019】(5) の手段によれば、周囲の圧力が所定値
を超えると、圧力感応式電流遮断手段の感圧ダイアフラ
ムが内側に窪み導電経路を確実に切断して電流を遮断す
ることができる。また、その後に周囲の圧力が低下して
も、一旦切断された導電経路が回復することはないので
安全である。
を超えると、圧力感応式電流遮断手段の感圧ダイアフラ
ムが内側に窪み導電経路を確実に切断して電流を遮断す
ることができる。また、その後に周囲の圧力が低下して
も、一旦切断された導電経路が回復することはないので
安全である。
【0020】なお、後の実施例に示すように、導電経路
を切断するための切断刃を、ダイアフラムの内側の面に
固定してもよい。また、この切断刃をダイアフラムの内
側面に一体形成する等により備えるようにしても良い。
を切断するための切断刃を、ダイアフラムの内側の面に
固定してもよい。また、この切断刃をダイアフラムの内
側面に一体形成する等により備えるようにしても良い。
【0021】更に、(6) 前記(1)(3)〜(5) の圧力感応式
電流遮断手段が、周囲の圧力が5kgf/cm2 以上に
なると導電経路を遮断するものであることを特徴とす
る。
電流遮断手段が、周囲の圧力が5kgf/cm2 以上に
なると導電経路を遮断するものであることを特徴とす
る。
【0022】更に、(7) 前記(1) 〜(3)(5)(6) の温度感
応式電流遮断手段が、温度が所定値を超えた場合に発泡
膨張する熱膨張性樹脂体と、この熱膨張性樹脂体が膨張
した場合に前記導電経路を押圧して切断するものとから
なることを特徴とする。
応式電流遮断手段が、温度が所定値を超えた場合に発泡
膨張する熱膨張性樹脂体と、この熱膨張性樹脂体が膨張
した場合に前記導電経路を押圧して切断するものとから
なることを特徴とする。
【0023】(7) の手段によれば、温度が所定値を超え
ると、温度感応式電流遮断手段の熱膨張性樹脂体が膨張
して導電経路を粉砕する等して切断し電流を遮断するこ
とができる。また、その後に温度が低下しても、導電経
路の切断状態が回復することはないので安全である。
ると、温度感応式電流遮断手段の熱膨張性樹脂体が膨張
して導電経路を粉砕する等して切断し電流を遮断するこ
とができる。また、その後に温度が低下しても、導電経
路の切断状態が回復することはないので安全である。
【0024】なお、温度感応式電流遮断手段にも、導電
経路を切断するための切断刃を用いることができる。ま
た、圧力感応式電流遮断手段にも切断刃を用いる場合、
これらの切断刃は共用することができる。
経路を切断するための切断刃を用いることができる。ま
た、圧力感応式電流遮断手段にも切断刃を用いる場合、
これらの切断刃は共用することができる。
【0025】更に、(8) 前記(1)(3)〜(5)(7)の温度感応
式電流遮断手段が、周囲の温度が130°C以上になる
と導電経路を遮断するものであることを特徴とする。
式電流遮断手段が、周囲の温度が130°C以上になる
と導電経路を遮断するものであることを特徴とする。
【0026】更に、(9) 前記(2) 〜(8) の過電流防止ヒ
ューズが、5A以上の電流が流れると溶断するものであ
ることを特徴とする。
ューズが、5A以上の電流が流れると溶断するものであ
ることを特徴とする。
【0027】さらに、(10)前記(1) 〜(9) の電流遮断装
置がステンレス鋼を主体とする容器により構成されたこ
とを特徴とする。
置がステンレス鋼を主体とする容器により構成されたこ
とを特徴とする。
【0028】(10)の手段によれば、電流遮断装置を耐食
性の高いステンレス鋼を主体とする容器状のものに収容
することにより、電解液中でも用いることができるよう
になる。
性の高いステンレス鋼を主体とする容器状のものに収容
することにより、電解液中でも用いることができるよう
になる。
【0029】さらに、(11)前記(1) 〜(10)のいずれかの
電流遮断装置が二次電池の電池ケース内における充放電
電流の電流経路中に挿入されたことを特徴とする。
電流遮断装置が二次電池の電池ケース内における充放電
電流の電流経路中に挿入されたことを特徴とする。
【0030】(11)の手段によれば、電流遮断装置を二次
電池の短絡時や過充電時の危険を防止する安全装置とし
て用いることができるようになる。
電池の短絡時や過充電時の危険を防止する安全装置とし
て用いることができるようになる。
【0031】さらに、(12)前記(1) 〜(10)のいずれかの
電流遮断装置が一次電池の電池ケース内における充放電
電流の電流経路中に挿入されたことを特徴とする。
電流遮断装置が一次電池の電池ケース内における充放電
電流の電流経路中に挿入されたことを特徴とする。
【0032】(12)の手段によれば、電流遮断装置を一次
電池の短絡時の危険を防止する安全装置として用いるこ
とができるようになる。
電池の短絡時の危険を防止する安全装置として用いるこ
とができるようになる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【0034】図1〜図5は本発明の第1実施形態を示す
ものであって、図1は電流遮断装置の構造を示す縦断面
図、図2は電流遮断装置の全体斜視図、図3は電流遮断
装置を用いた二次電池の内部構成を示す図、図4は温度
が所定値を超えた場合の電流遮断装置の内部状態を示す
縦断面図、図5は圧力が所定値を超えた場合の電流遮断
装置の内部状態を示す縦断面図である。なお、図6〜図
7に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同
じ番号を付記する。
ものであって、図1は電流遮断装置の構造を示す縦断面
図、図2は電流遮断装置の全体斜視図、図3は電流遮断
装置を用いた二次電池の内部構成を示す図、図4は温度
が所定値を超えた場合の電流遮断装置の内部状態を示す
縦断面図、図5は圧力が所定値を超えた場合の電流遮断
装置の内部状態を示す縦断面図である。なお、図6〜図
7に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同
じ番号を付記する。
【0035】本実施形態は、二次電池の安全装置として
用いる電流遮断装置について説明する。この電流遮断装
置1は、図2に示すように、長径が3mm程度で長さが
20mm程度のほぼ楕円筒状の電流遮断装置本体2内に
収容され、この電流遮断装置本体2の両端から引出線
3,3が引き出されている。電流遮断装置本体2は、図
1及び図2に示すように、ステンレス鋼板製の楕円筒で
あり、上方を向く側面中央部が断面台形状に突出してダ
イアフラム部2aが形成されている。ダイアフラム部2
aは、突出した周縁部の板厚が薄くなっていて、この周
縁部のステンレス鋼板の弾性によりスナップアクション
動作を行う。即ち、周囲の圧力が高くなった場合、5k
gf/cm2 の圧力まではダイアフラム部2aが突出し
た状態を保つが、この5kgf/cm2 以上の圧力にな
ると急激に周縁部が反転してダイアフラム部2aが電流
遮断装置本体2の内側に窪むようになる。しかし、周囲
の圧力が5kgf/cm2 未満に戻っても、スナップア
クションのヒステリシス特性により、ダイアフラム部2
aの窪んだ状態は維持される。なお、周囲の圧力が内部
に比べて負圧になると、ダイアフラム部2aは再び突出
するが、この電流遮断装置1を二次電池に用いる場合に
周囲が負圧となることはない。
用いる電流遮断装置について説明する。この電流遮断装
置1は、図2に示すように、長径が3mm程度で長さが
20mm程度のほぼ楕円筒状の電流遮断装置本体2内に
収容され、この電流遮断装置本体2の両端から引出線
3,3が引き出されている。電流遮断装置本体2は、図
1及び図2に示すように、ステンレス鋼板製の楕円筒で
あり、上方を向く側面中央部が断面台形状に突出してダ
イアフラム部2aが形成されている。ダイアフラム部2
aは、突出した周縁部の板厚が薄くなっていて、この周
縁部のステンレス鋼板の弾性によりスナップアクション
動作を行う。即ち、周囲の圧力が高くなった場合、5k
gf/cm2 の圧力まではダイアフラム部2aが突出し
た状態を保つが、この5kgf/cm2 以上の圧力にな
ると急激に周縁部が反転してダイアフラム部2aが電流
遮断装置本体2の内側に窪むようになる。しかし、周囲
の圧力が5kgf/cm2 未満に戻っても、スナップア
クションのヒステリシス特性により、ダイアフラム部2
aの窪んだ状態は維持される。なお、周囲の圧力が内部
に比べて負圧になると、ダイアフラム部2aは再び突出
するが、この電流遮断装置1を二次電池に用いる場合に
周囲が負圧となることはない。
【0036】上記電流遮断装置本体2内には、図1に示
すように、5A以上の電流が流れると溶断する過電流防
止ヒューズ4が配置されている。そして、この過電流防
止ヒューズ4の両端に導電性の引出線3,3が接続され
て、それぞれ電流遮断装置本体2の両端から引き出され
ている。また、この電流遮断装置本体2の両端開口部
は、封止剤5,5によって樹脂封止されている。
すように、5A以上の電流が流れると溶断する過電流防
止ヒューズ4が配置されている。そして、この過電流防
止ヒューズ4の両端に導電性の引出線3,3が接続され
て、それぞれ電流遮断装置本体2の両端から引き出され
ている。また、この電流遮断装置本体2の両端開口部
は、封止剤5,5によって樹脂封止されている。
【0037】上記電流遮断装置本体2内におけるダイア
フラム部2aの内面(図示下面)には、下方の過電流防
止ヒューズ4側に刃先を向けた切断刃板6が固着されて
いる。切断刃板6は、絶縁性のセラミック製や樹脂製等
の板材の下面に刃を設けたものであり、下向きの刃先は
過電流防止ヒューズ4の幅よりも広く形成されている。
また、電流遮断装置本体2内の過電流防止ヒューズ4に
おける切断刃板6とは反対側(図示下方)には、熱膨張
性発泡剤含有樹脂板7が配置されている。熱膨張性発泡
剤含有樹脂板7は、130°C以上の温度になると化学
反応によってガスを発生する発泡剤を含有した樹脂を板
状にしたものであり、発泡剤がガスを発生すると発泡し
て板厚が数倍〜数十倍に膨張する。
フラム部2aの内面(図示下面)には、下方の過電流防
止ヒューズ4側に刃先を向けた切断刃板6が固着されて
いる。切断刃板6は、絶縁性のセラミック製や樹脂製等
の板材の下面に刃を設けたものであり、下向きの刃先は
過電流防止ヒューズ4の幅よりも広く形成されている。
また、電流遮断装置本体2内の過電流防止ヒューズ4に
おける切断刃板6とは反対側(図示下方)には、熱膨張
性発泡剤含有樹脂板7が配置されている。熱膨張性発泡
剤含有樹脂板7は、130°C以上の温度になると化学
反応によってガスを発生する発泡剤を含有した樹脂を板
状にしたものであり、発泡剤がガスを発生すると発泡し
て板厚が数倍〜数十倍に膨張する。
【0038】上記の電流遮断装置1は、図3に示すよう
に、二次電池11の発電要素12の正極と電池容器13
に設けられた正極端子14との間を接続するリード板1
5の途中に引出線3,3を接続して挿入される。なお、
この電流遮断装置1は、発電要素12の負極と電池容器
13に設けられた負極端子16との間を接続するリード
板15の途中に挿入してもよいのは勿論である。
に、二次電池11の発電要素12の正極と電池容器13
に設けられた正極端子14との間を接続するリード板1
5の途中に引出線3,3を接続して挿入される。なお、
この電流遮断装置1は、発電要素12の負極と電池容器
13に設けられた負極端子16との間を接続するリード
板15の途中に挿入してもよいのは勿論である。
【0039】上記構成の電流遮断装置1は、二次電池1
1の正極端子14と負極端子16が外部で短絡されて5
A以上の短絡電流が流れると、過電流防止ヒューズ4が
溶断してこの短絡電流を遮断する。従って、二次電池1
1は、短絡電流が速やかに遮断されるので、電池内部の
温度や圧力が上昇するようなことがなくなる。
1の正極端子14と負極端子16が外部で短絡されて5
A以上の短絡電流が流れると、過電流防止ヒューズ4が
溶断してこの短絡電流を遮断する。従って、二次電池1
1は、短絡電流が速やかに遮断されるので、電池内部の
温度や圧力が上昇するようなことがなくなる。
【0040】また、二次電池11が充電時に過充電とな
って電池内部の温度が130°C以上となった場合や、
放電時に5A近くの大きな放電電流が長時間流れたり、
又は、5A以上の放電電流が流れたが、何らかの異常に
よって過電流防止ヒューズ4が溶断しなかったために、
電池内部の温度が130°C以上に上昇した場合には、
熱膨張性発泡剤含有樹脂板7が発泡膨張を始める。する
と、図4に示すように、発泡膨張した熱膨張性発泡剤含
有樹脂板7が過電流防止ヒューズ4を持ち上げて上方の
切断刃板6に押し付けるので、この過電流防止ヒューズ
4が切断されて充放電電流が遮断される。従って、二次
電池11は、過充電時の充電電流や大きな放電電流(短
絡電流)が速やかに遮断されるので、電池内部の温度と
圧力が低下する。しかも、電池内部の温度が130°C
未満に低下しても、熱膨張性発泡剤含有樹脂板7の発泡
膨張は維持されるので、過電流防止ヒューズ4は切断さ
れた状態が保たれる。
って電池内部の温度が130°C以上となった場合や、
放電時に5A近くの大きな放電電流が長時間流れたり、
又は、5A以上の放電電流が流れたが、何らかの異常に
よって過電流防止ヒューズ4が溶断しなかったために、
電池内部の温度が130°C以上に上昇した場合には、
熱膨張性発泡剤含有樹脂板7が発泡膨張を始める。する
と、図4に示すように、発泡膨張した熱膨張性発泡剤含
有樹脂板7が過電流防止ヒューズ4を持ち上げて上方の
切断刃板6に押し付けるので、この過電流防止ヒューズ
4が切断されて充放電電流が遮断される。従って、二次
電池11は、過充電時の充電電流や大きな放電電流(短
絡電流)が速やかに遮断されるので、電池内部の温度と
圧力が低下する。しかも、電池内部の温度が130°C
未満に低下しても、熱膨張性発泡剤含有樹脂板7の発泡
膨張は維持されるので、過電流防止ヒューズ4は切断さ
れた状態が保たれる。
【0041】さらに、同様の事情により電池内部の温度
が130°C近くまで上昇したり、又は、この温度が1
30°C以上に上昇したが、何らかの異常によって熱膨
張性発泡剤含有樹脂板7の発泡膨張による過電流防止ヒ
ューズ4の切断が行われなかったために、電池内部の圧
力が5kgf/cm2 以上に上昇した場合には、ダイア
フラム部2aが内側に窪む。すると、図5に示すよう
に、内側に窪んだダイアフラム部2aが切断刃板6を過
電流防止ヒューズ4に押し付けるので、この過電流防止
ヒューズ4が切断されて充放電電流が遮断される。従っ
て、二次電池11は、過充電時の充電電流や大きな放電
電流(短絡電流)が速やかに遮断されるので、電池内部
の温度と圧力が低下する。しかも、電池内部の圧力が5
kgf/cm2 未満に低下しても、ダイアフラム部2a
は窪んだままとなるので、過電流防止ヒューズ4は切断
された状態が保たれる。
が130°C近くまで上昇したり、又は、この温度が1
30°C以上に上昇したが、何らかの異常によって熱膨
張性発泡剤含有樹脂板7の発泡膨張による過電流防止ヒ
ューズ4の切断が行われなかったために、電池内部の圧
力が5kgf/cm2 以上に上昇した場合には、ダイア
フラム部2aが内側に窪む。すると、図5に示すよう
に、内側に窪んだダイアフラム部2aが切断刃板6を過
電流防止ヒューズ4に押し付けるので、この過電流防止
ヒューズ4が切断されて充放電電流が遮断される。従っ
て、二次電池11は、過充電時の充電電流や大きな放電
電流(短絡電流)が速やかに遮断されるので、電池内部
の温度と圧力が低下する。しかも、電池内部の圧力が5
kgf/cm2 未満に低下しても、ダイアフラム部2a
は窪んだままとなるので、過電流防止ヒューズ4は切断
された状態が保たれる。
【0042】なお、電池内部の圧力が先に5kgf/c
m2 以上に上昇したが、何らかの異常によってダイアフ
ラム部2aによる過電流防止ヒューズ4の切断が行われ
なかったような場合には、電池内部の温度が130°C
以上に上昇することにより、熱膨張性発泡剤含有樹脂板
7が発泡膨張してこの過電流防止ヒューズ4を切断す
る。また、電池内部の温度が130°C以上に上昇して
も、何らかの異常によって熱膨張性発泡剤含有樹脂板7
の発泡膨張による過電流防止ヒューズ4の切断が行われ
なかった場合にも、放電電流(短絡電流)が5A以上に
なると、過電流防止ヒューズ4が溶断される。
m2 以上に上昇したが、何らかの異常によってダイアフ
ラム部2aによる過電流防止ヒューズ4の切断が行われ
なかったような場合には、電池内部の温度が130°C
以上に上昇することにより、熱膨張性発泡剤含有樹脂板
7が発泡膨張してこの過電流防止ヒューズ4を切断す
る。また、電池内部の温度が130°C以上に上昇して
も、何らかの異常によって熱膨張性発泡剤含有樹脂板7
の発泡膨張による過電流防止ヒューズ4の切断が行われ
なかった場合にも、放電電流(短絡電流)が5A以上に
なると、過電流防止ヒューズ4が溶断される。
【0043】従って、本実施形態の電流遮断装置1は、
二次電池11に大きな短絡電流が流れたり、この短絡事
故や充電時の過充電によって電池内部の温度や圧力が異
常に上昇した場合に、これら電流と温度と圧力のいずれ
かの異常を検出して充放電電流を確実に遮断することが
できるので、信頼性の高い安全装置となり得る。また、
熱膨張性発泡剤含有樹脂板7やダイアフラム部2aは、
温度や圧力が低下しても過電流防止ヒューズ4の切断状
態を確実に維持することができる。さらに、熱膨張性発
泡剤含有樹脂板7とダイアフラム部2aが切断刃板6を
共用して過電流防止ヒューズ4を切断するので、この電
流遮断装置1を電流遮断装置本体2内にコンパクトに収
容することができ、二次電池11内のスペースを不要に
占有するようなことがなくなる。さらに、電流遮断装置
本体2を耐食性のよいステンレス鋼板製とすることによ
り、二次電池11の電解液が内部に浸入するようなおそ
れがなくなり、高温でも安定して内部を保護することが
できる。
二次電池11に大きな短絡電流が流れたり、この短絡事
故や充電時の過充電によって電池内部の温度や圧力が異
常に上昇した場合に、これら電流と温度と圧力のいずれ
かの異常を検出して充放電電流を確実に遮断することが
できるので、信頼性の高い安全装置となり得る。また、
熱膨張性発泡剤含有樹脂板7やダイアフラム部2aは、
温度や圧力が低下しても過電流防止ヒューズ4の切断状
態を確実に維持することができる。さらに、熱膨張性発
泡剤含有樹脂板7とダイアフラム部2aが切断刃板6を
共用して過電流防止ヒューズ4を切断するので、この電
流遮断装置1を電流遮断装置本体2内にコンパクトに収
容することができ、二次電池11内のスペースを不要に
占有するようなことがなくなる。さらに、電流遮断装置
本体2を耐食性のよいステンレス鋼板製とすることによ
り、二次電池11の電解液が内部に浸入するようなおそ
れがなくなり、高温でも安定して内部を保護することが
できる。
【0044】なお、上記実施形態では、過電流防止ヒュ
ーズ4を切断するために切断刃板6を用いたが、この切
断刃板6を省いて、ダイアフラム部2aの絶縁した内側
面や発泡膨張した熱膨張性発泡剤含有樹脂板7自体によ
って過電流防止ヒューズ4を粉砕する等して切断するこ
ともできる。また、上記実施形態では、充放電電流を遮
断するために過電流防止ヒューズ4を切断するようにし
たが、電流遮断装置本体2内におけるこの過電流防止ヒ
ューズ4の前後の導電体を切断するようにしてもよい。
ーズ4を切断するために切断刃板6を用いたが、この切
断刃板6を省いて、ダイアフラム部2aの絶縁した内側
面や発泡膨張した熱膨張性発泡剤含有樹脂板7自体によ
って過電流防止ヒューズ4を粉砕する等して切断するこ
ともできる。また、上記実施形態では、充放電電流を遮
断するために過電流防止ヒューズ4を切断するようにし
たが、電流遮断装置本体2内におけるこの過電流防止ヒ
ューズ4の前後の導電体を切断するようにしてもよい。
【0045】さらに、上記実施形態では、電流と温度と
圧力のいずれの異常を検出した場合にも充放電電流を遮
断したが、熱膨張性発泡剤含有樹脂板7又はダイアフラ
ム部2aのいずれかを省いて、電流と温度のいずれか、
又は、電流と圧力のいずれかの異常を検出した場合にだ
け充放電電流を遮断するようにしてもよい。また、過電
流防止ヒューズ4を過電流防止機能のない導電体に代え
て、温度と圧力のいずれかの異常を検出した場合にだ
け、この導電体を切断することにより充放電電流を遮断
するようにしてもよい。
圧力のいずれの異常を検出した場合にも充放電電流を遮
断したが、熱膨張性発泡剤含有樹脂板7又はダイアフラ
ム部2aのいずれかを省いて、電流と温度のいずれか、
又は、電流と圧力のいずれかの異常を検出した場合にだ
け充放電電流を遮断するようにしてもよい。また、過電
流防止ヒューズ4を過電流防止機能のない導電体に代え
て、温度と圧力のいずれかの異常を検出した場合にだ
け、この導電体を切断することにより充放電電流を遮断
するようにしてもよい。
【0046】さらに、温度や圧力に感応して過電流防止
ヒューズ4や導電体を切断し得るものであれば、上記実
施形態で用いた熱膨張性発泡剤含有樹脂板7やダイアフ
ラム部2aに限らず、任意の温度感応式電流遮断手段や
圧力感応式電流遮断手段を用いることができる。
ヒューズ4や導電体を切断し得るものであれば、上記実
施形態で用いた熱膨張性発泡剤含有樹脂板7やダイアフ
ラム部2aに限らず、任意の温度感応式電流遮断手段や
圧力感応式電流遮断手段を用いることができる。
【0047】さらに、上記実施形態では、二次電池11
の安全装置として使用する電流遮断装置1について説明
したが、これらの電流遮断装置1は、電流が流れ続ける
ことにより異常に内部の圧力や温度が上昇する危険のあ
る一次電池や電池以外の密閉機器にも共通に使用するこ
とができる。さらに、過電流防止ヒューズ4の溶断電流
や感応温度及び感応圧力は、使用する機器に応じて任意
に設定することができる。
の安全装置として使用する電流遮断装置1について説明
したが、これらの電流遮断装置1は、電流が流れ続ける
ことにより異常に内部の圧力や温度が上昇する危険のあ
る一次電池や電池以外の密閉機器にも共通に使用するこ
とができる。さらに、過電流防止ヒューズ4の溶断電流
や感応温度及び感応圧力は、使用する機器に応じて任意
に設定することができる。
【0048】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電流遮断装置によれば、圧力と温度と電流のうちのい
ずれか2種類以上の異常に検出し、この2種類以上のい
ずれか1つでも異常となった場合に電流を確実に遮断す
ることができるので、1種類の異常のみを検出する場合
に比べて安全装置としての信頼性を高めることができ
る。また、圧力と温度と電流が異常となった場合の導電
経路の遮断部を共通化することにより、電流遮断装置を
小型化することができる。さらに、圧力感応式電流遮断
手段にスナップアクション型の感圧ダイアフラムを用い
たり、温度感応式電流遮断手段に熱膨張性樹脂体を用い
ることにより、導電経路の切断状態を確実に維持するこ
とができる。さらに、この電流遮断装置を用いて、安全
性の高い電池を得ることができる。
の電流遮断装置によれば、圧力と温度と電流のうちのい
ずれか2種類以上の異常に検出し、この2種類以上のい
ずれか1つでも異常となった場合に電流を確実に遮断す
ることができるので、1種類の異常のみを検出する場合
に比べて安全装置としての信頼性を高めることができ
る。また、圧力と温度と電流が異常となった場合の導電
経路の遮断部を共通化することにより、電流遮断装置を
小型化することができる。さらに、圧力感応式電流遮断
手段にスナップアクション型の感圧ダイアフラムを用い
たり、温度感応式電流遮断手段に熱膨張性樹脂体を用い
ることにより、導電経路の切断状態を確実に維持するこ
とができる。さらに、この電流遮断装置を用いて、安全
性の高い電池を得ることができる。
【図1】本発明の一実施形態を示すものであって、電流
遮断装置の構造を示す縦断面図である。
遮断装置の構造を示す縦断面図である。
【図2】本発明の一実施形態を示すものであって、電流
遮断装置の全体斜視図である。
遮断装置の全体斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態を示すものであって、電流
遮断装置を用いた二次電池の内部構成を示す図である。
遮断装置を用いた二次電池の内部構成を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態を示すものであって、温度
が所定値を超えた場合の電流遮断装置の内部状態を示す
縦断面図である。
が所定値を超えた場合の電流遮断装置の内部状態を示す
縦断面図である。
【図5】本発明の一実施形態を示すものであって、圧力
が所定値を超えた場合の電流遮断装置の内部状態を示す
縦断面図である。
が所定値を超えた場合の電流遮断装置の内部状態を示す
縦断面図である。
【図6】従来例を示すものであって、電池の安全装置の
構造を示す縦断面図である。
構造を示す縦断面図である。
【図7】他の従来例を示すものであって、電池の安全装
置の構造を示す縦断面図である。
置の構造を示す縦断面図である。
1 電流遮断装置 2 電流遮断装置本体 2a ダイアフラム部 4 過電流防止ヒューズ 6 切断刃板 7 熱膨張性発泡剤含有樹脂板 8 熱収縮チューブ 10 発泡マット 11 二次電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花房 幸司 栃木県鹿沼市さつき町3番3号 住友電気 工業株式会社関東製作所内 (72)発明者 田中 啓一 大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 細川 武広 大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内
Claims (12)
- 【請求項1】 周囲の圧力が所定値を超えると導電経路
を遮断する圧力感応式電流遮断手段と、周囲の温度が所
定値を超えると導電経路を遮断する温度感応式電流遮断
手段とを備えたことを特徴とする電流遮断装置。 - 【請求項2】 電流が所定値を超えると溶断する過電流
防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流防止ヒュ
ーズを含む導電経路と、周囲の温度が所定値を超えると
導電経路を遮断する温度感応式電流遮断手段とを備えた
ことを特徴とする電流遮断装置。 - 【請求項3】 電流が所定値を超えると溶断する過電流
防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流防止ヒュ
ーズを含む導電経路と、周囲の圧力が所定値を超えると
導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段と、周囲の
温度が所定値を超えると導電経路を遮断する温度感応式
電流遮断手段とを備えたことを特徴とする電流遮断装
置。 - 【請求項4】 電流が所定値を超えると溶断する過電流
防止ヒューズからなる導電経路又はこの過電流防止ヒュ
ーズを含む導電経路と、周囲の圧力が所定値を超えると
導電経路を遮断する圧力感応式電流遮断手段とを備えた
ことを特徴とする電流遮断装置。 - 【請求項5】 前記圧力感応式電流遮断手段が、所定値
を超えた圧力を受けた場合に内側に窪むスナップアクシ
ョン型の感圧ダイアフラムが、内側に窪んだ場合に導電
経路を切断するものである請求項1、請求項3又は請求
項4に記載の電流遮断装置。 - 【請求項6】 前記圧力感応式電流遮断手段が、周囲の
圧力が5kgf/cm2 以上になると導電経路を遮断す
るものである請求項1又は請求項3乃至請求項5のいず
れかに記載の電流遮断装置。 - 【請求項7】 前記温度感応式電流遮断手段が、温度が
所定値を超えた場合に発泡膨張する熱膨張性樹脂体と、
この熱膨張性樹脂体が膨張した場合に前記導電経路を押
圧して切断するものとからなる請求項1乃至請求項3の
いずれか、請求項5又は請求項6に記載の電流遮断装
置。 - 【請求項8】 前記温度感応式電流遮断手段が、周囲の
温度が130°C以上になると導電経路を遮断するもの
である請求項1乃至請求項3又は請求項5乃至請求項7
のいずれかに記載の電流遮断装置。 - 【請求項9】 前記過電流防止ヒューズが、5A以上の
電流が流れると溶断するものである請求項2乃至請求項
8のいずれかに記載の電流遮断装置。 - 【請求項10】 前記電流遮断装置がステンレス鋼を主
体とする容器により構成された請求項1乃至請求項9の
いずれかに記載の電流遮断装置。 - 【請求項11】 請求項1乃至請求項10のいずれかの
電流遮断装置が二次電池の電池ケース内における充放電
電流の電流経路中に挿入されたことを特徴とする電流遮
断装置を内蔵する電池。 - 【請求項12】 請求項1乃至請求項10のいずれかの
電流遮断装置が一次電池の電池ケース内における充放電
電流の電流経路中に挿入されたことを特徴とする電流遮
断装置を内蔵する電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9014233A JPH10208726A (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電流遮断装置及びこの電流遮断装置を内蔵する電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9014233A JPH10208726A (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電流遮断装置及びこの電流遮断装置を内蔵する電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10208726A true JPH10208726A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11855367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9014233A Pending JPH10208726A (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 電流遮断装置及びこの電流遮断装置を内蔵する電池 |
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JP (1) | JPH10208726A (ja) |
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