保護装置及びこれを用いた電池
【課題】 電池内への組み込み作業を向上できる保護装置及びこれを用いた電池を提供する。
【解決手段】 第１及び第２の接続端子１２、１３を有し、周囲温度に応じて第１及び第２の接続端子１２、１３間の導通／非導通を切り換える感熱素子２と、上面から下面へ連通する貫通部１ｂを有し、感熱素子２と係合する平板状の絶縁スペーサ１とを備え、感熱素子２の本体部を貫通部１ｂに位置させ、第１及び第２の接続端子１２、１３の一部を絶縁スペーサ１に埋設して一体的に保持すると共に、絶縁スペーサ１の上面及び下面のどちらか一方に第１の接続端子１２を露出させて第１の外部接続部１２ｂを形成し、且つ、これとは対向する他方に第２の接続端子１３を露出させて第２の外部接続部１３ｂを形成した。
【解決手段】 第１及び第２の接続端子１２、１３を有し、周囲温度に応じて第１及び第２の接続端子１２、１３間の導通／非導通を切り換える感熱素子２と、上面から下面へ連通する貫通部１ｂを有し、感熱素子２と係合する平板状の絶縁スペーサ１とを備え、感熱素子２の本体部を貫通部１ｂに位置させ、第１及び第２の接続端子１２、１３の一部を絶縁スペーサ１に埋設して一体的に保持すると共に、絶縁スペーサ１の上面及び下面のどちらか一方に第１の接続端子１２を露出させて第１の外部接続部１２ｂを形成し、且つ、これとは対向する他方に第２の接続端子１３を露出させて第２の外部接続部１３ｂを形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護装置及びこれを用いた電池に係り、特に、二次電池に用いられる保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の温度で動作して導通状態を切り換える温度ヒューズを内蔵した電池の構造としては、温度ヒューズの２本の接続端子を、蓋板と絶縁スペーサ、及び端子板と絶縁スペーサとで挟んで組み込む構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の温度ヒューズを内蔵した電池の構成を図６、図７に示す。図６は従来の電池の概略構造を示す断面図、図７は従来の電池の封口体を示す分解斜視図である。
【０００４】
〔封口体の作製〕図において、５１は蓋板であり、中央部には円錐台形に下方に突出して中心に弁孔５２を穿設した突出部５３が、また、その周辺には環状の平面部５４が設けられている。５５はアルミニウム薄板と熱溶着性ポリエチレンフィルムとをラミネートした熱溶着性薄膜であり、この薄膜５５の外径は前記蓋板５１の突出部５３の内径とほぼ一致している。この薄膜５５を蓋板５１の突出部５３の内底面に配し、弁孔５２を閉塞するようにホットプレスによって蓋板５１に熱溶着した。この時、前記薄膜５５は、前記弁孔５２に対向する部分を除いた全面が蓋板５１に溶着されている。因に、密閉型電池内部のガス圧が所定圧以上になると、この薄膜５５が破れて、ガス抜き孔５７から密閉型電池内部のガスが噴出される。
【０００５】
また、５６は、ガス抜き孔５７を有する帽子状の端子板である。５８は、端子板５６と蓋板５１とを電気的に絶縁するポリプロピレン製の絶縁樹脂体である。５９は、２本の棒状の接続端子６０、６１を持つ温度ヒューズである。尚、この温度ヒューズ５９は、９５℃以上になると作動するものである。この温度ヒューズ５９の一方の接続端子６０の或る程度の部分を蓋板５１の平面部５４と絶縁樹脂体５８との間に挟むようにして、絶縁樹脂体５８を蓋板５１の平面部５４の上に配した。次に、温度ヒューズ５９の他方の接続端子６１の或る程度の部分を端子板５６と絶縁樹脂体５８との間に挟むようにして、端子板５６を絶縁樹脂体５８の上に配した。それから、蓋板５１の上部をカシメて端子板５６を固定し、封口体６２を作製した。尚、このカシメにより、接続端子６０は蓋板５１の平面部５４と絶縁樹脂体５８との間に挟着し、接続端子６１は端子板５６と絶縁樹脂体５８との間に挟着している。また、接続端子６０は蓋板５１と接触により電気接続し、接続端子６１は端子板５６と接触により電気接続している。
【０００６】
〔集電板付負極の作製〕負極は金属リチウム板からなり、この金属リチウムの一部にニッケル薄板からなる集電板６３を圧着して集電板付負極を作製した。
〔集電板付正極の作製〕所定量の二酸化マンガン（活物質）と所定量のポリテトラフルオロエチレン（結着剤）と適量の水とを混合し、適度な粘性を有する正極合剤を調製し、この合剤をステンレス製のエキスパンドメタルにコーティングし、ローラで圧延した後、所定の大きさに切断し乾燥して正極板を作製した。
【０００７】
次に、この正極板の合剤層を部分的に剥離してエキスパンドメタルを露出させ、この露出部分にステンレス薄板からなる集電板６４をスポット溶接し、その後、集電板６４の先端を除く部分と前記露出部分とを覆うようにして絶縁テープを貼り付けて集電板付正極を作製した。
【０００８】
〔巻回電極体の作製〕前記集電板付負極の両端を粘着テープを用いてセパレータに接着固定した。次に、セパレータに固定されたこの負極の上にセパレータを載せ前記集電板付正極と重ね合わせて巻回し、粘着テープを１周半ほど巻いて貼り止めて巻回電極体６５を作製した。
〔電解液の作製〕プロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンの等容量混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＣＦ３ＳＯ３を溶解して作製した。
【０００９】
〔電池の組立〕前記巻回電極体６５を電池ケース６６に挿入し、負極集電板６３を電池ケース６６の底にスポット溶接し、正極集電板６４の先端と蓋板５１とをスポット溶接した。その後、電池ケース６６に電解液を注入し、電解液を電極等に十分に浸透させた後、予め電池ケース６６の上部に形成した嵌合用溝に絶縁パッキング６７を当てがい電池ケース６６の上部に封口体６２をカシメて電池ケース６６を密閉した。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１５３３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来の温度ヒューズを内蔵した電池の構造においては、３部材で温度ヒューズを挟み込んで組み立てるため、作業性が悪く、取り扱いが煩雑となってしまうという問題があった。
【００１２】
したがって、本発明では上述した問題点を解決し、電池内への組み込み作業を向上できる保護装置及びこれを用いた電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明の保護装置は第１の解決手段として、第１及び第２の接続端子を有し、周囲温度に応じて前記第１及び第２の接続端子間の導通／非導通を切り換える感熱素子と、上面から下面へ連通する貫通部を有し、前記感熱素子と係合する平板状の絶縁スペーサとを備え、前記感熱素子の本体部を前記貫通部に位置させ、前記第１及び第２の接続端子の一部を前記絶縁スペーサに埋設して一体的に保持すると共に、前記絶縁スペーサの上面及び下面のどちらか一方に前記第１の接続端子を露出させて第１の外部接続部を形成し、且つ、これとは対向する他方に前記第２の接続端子を露出させて第２の外部接続部を形成した構成とした。
【００１４】
また、第２の解決手段として、前記第１及び第２の外部接続部の表面に、突状の接触部を形成した構成とした。
また、第３の解決手段として、前記第１及び第２の外部接続部の表面を膨出変形させて凸部を形成し、この凸部に対応する前記絶縁スペーサに凹部を形成し、前記凸部を前記絶縁スペーサの厚み方向に撓み可能とした構成とした。
また、第４の解決手段として、前記突状の接触部を、片持ち状に切り起こしたばね片で形成した構成とした。
また、第５の解決手段として、前記感熱素子の本体部と前記絶縁スペーサとを接続する、前記第１及び第２の接続端子の前記第１及び第２の外部接続部の前記接触部以外の露出部を、絶縁部材で被覆した構成とした。
また、第６の解決手段として、前記感熱素子の本体部を、絶縁部材で被覆した構成とした。
【００１５】
また、第７の解決手段として、前記感熱素子は、温度ヒューズからなる構成とした。
また、第８の解決手段として、前記感熱素子は、バイメタルを内蔵した熱応動スイッチからなる構成とした。
また、第９の解決手段として、第１乃至第８の解決手段の何れかに記載の保護装置と、外部電極が設けられた上蓋と、安全弁が設けられた下蓋とを備え、前記上蓋と前記第１及び第２の接続端子のどちらか一方とが接続され、前記第１及び第２の接続端子の他方と前記下蓋とが接続されると共に、前記上蓋と前記下蓋との間に前記絶縁スペーサを挟持して一体化した構成とした。
また、第１０の解決手段として本発明の電池は、第９の解決手段に記載の保護装置と、開放部を有し内部に発電体が収納されたケースとを備え、前記ケースの開放部に絶縁性のガスケットを介して前記保護装置の上蓋が被着されると共に、前記発電体、前記ケース、前記ガスケット及び前記上蓋にて構成される空間内に前記絶縁スペーサ、前記感熱素子、前記安全弁が設けられた下蓋を収納した構成とした。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の保護装置は、第１及び第２の接続端子を有し、周囲温度に応じて第１及び第２の接続端子間の導通／非導通を切り換える感熱素子と、上面から下面へ連通する貫通部を有し、感熱素子と係合する平板状の絶縁スペーサとを備え、感熱素子の本体部を貫通部に位置させ、第１及び第２の接続端子の一部を絶縁スペーサに埋設して一体的に保持すると共に、絶縁スペーサの上面及び下面のどちらか一方に第１の接続端子を露出させて第１の外部接続部を形成し、且つ、これとは対向する他方に第２の接続端子を露出させて第２の外部接続部を形成したことから、感熱素子の第１及び第２の接続端子を絶縁スペーサに埋設して一体化したので、単一部品として容易に取り扱え、電池蓋内への組み込み作業を簡単に行なえる。また、絶縁スペーサへの感熱素子の組み込みを精度良く行なえ、搬送途中の変形防止も図れる。
【００１７】
また、第１及び第２の外部接続部の表面に、突状の接触部を形成したことから、電池蓋への圧接時の接触信頼性を高めることができる。
また、第１及び第２の外部接続部の表面を膨出変形させて凸部を形成し、この凸部に対応する絶縁スペーサに凹部を形成し、凸部を絶縁スペーサの厚み方向に撓み可能としたことから、凸部の裏面に凹部を設けることにより簡単な構造で凸部を撓ますことができ、圧接時の接触圧を確実に得られる。
また、突状の接触部を、片持ち状に切り起こしたばね片で形成したことから、ばね片が撓むことにより、更に圧接時の接触圧を確実に得られる。
また、感熱素子の本体部と絶縁スペーサとを接続する、第１及び第２の接続端子の第１及び第２の外部接続部の接触部以外の露出部を、絶縁部材で被覆したことから、電池の電解液やガスから第１及び第２の接続端子を保護することができる。
また、感熱素子の本体部を、絶縁部材で被覆したことから、感熱素子の本体部と接続端子との合わせ目の隙間からの電解液のしみ込みを防止できる。
【００１８】
また、感熱素子は、温度ヒューズからなることから、機構部がなく安価に形成できる。
また、感熱素子は、バイメタルを内蔵した熱応動スイッチからなることから、温度が低下した後に復帰でき、自己復帰時の内部抵抗が小さいので、良好な電池特性が得られる。
また、第１乃至第８の解決手段の何れかに記載の保護装置と、外部電極が設けられた上蓋と、安全弁が設けられた下蓋とを備え、上蓋と第１及び第２の接続端子のどちらか一方とが接続され、第１及び第２の接続端子の他方と下蓋とが接続されると共に、上蓋と下蓋との間に絶縁スペーサを挟持して一体化したことから、外部電極、安全弁を含めて一部品にでき、取り扱いが容易となる。
また、本発明の電池は、第９の解決手段に記載の保護装置と、開放部を有し内部に発電体が収納されたケースとを備え、ケースの開放部に絶縁性のガスケットを介して保護装置の上蓋が被着されると共に、発電体、ケース、ガスケット及び上蓋にて構成される空間内に絶縁スペーサ、感熱素子、安全弁が設けられた下蓋を収納したことから、保護装置が一部品に一体化されているので、電池の組み立て作業性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の保護装置及びこれを用いた電池の実施形態を図１乃至図５に示す。図１は本発明の保護装置を示す平面図、図２は本発明の保護装置を示す断面図、図３は第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部を示す要部断面図、図４は第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部の変形例を示す要部断面図、図５は本発明の保護装置を組み込んだ電池を示す要部断面図である。
【００２０】
図１、図２において、本発明の保護装置は、絶縁スペーサ１と、この絶縁スペーサ１に一体的に保持された感熱素子２とから構成されている。
【００２１】
絶縁スペーサ１は、合成樹脂等の絶縁材からなり、円環状の基部１ａと、この基部１ａの中央に上下方向に貫通する大径の貫通部１ｂとを有している。
【００２２】
感熱素子２は、図２に示すように、絶縁ケース１１と、この絶縁ケース１１に保持された第１及び第２の接続端子１２、１３と、第２の接続端子１３に一端が固着されたバイメタル片１４と、絶縁ケース１１の上部を覆うカバー１５とから主に構成されている。
【００２３】
絶縁ケース１１は、合成樹脂等の絶縁材で上面が開口された箱型に形成されている。この絶縁ケース１１の内底には、第１の接続端子１２及び第２の接続端子１３の一端部が所定の間隔を隔てて対向して取り付けられている。尚、絶縁ケース１１の大きさは、前記絶縁スペーサ１の貫通部１ｂの大きさより小さく形成されている。
【００２４】
第１の接続端子１２は、リン青銅などの良導電性の金属材料で形成され、その一端部には、銀酸化錫などからなる固定接点１２ａが設けられている。この第１の接続端子１２は、固定接点１２ａが形成された一端部を絶縁ケース１１内に配置し、他端部を絶縁ケース１１外に突出した状態で絶縁ケース１１に取り付けられている。
【００２５】
第２の接続端子１３は、同じくリン青銅などの良導電性の金属材料で形成され、その一端部には、バイメタル片１４を取り付けるための突出部１３ａが形成されている。この第２の接続端子１３は、突出部１３ａが形成された一端部を絶縁ケース１１内に配置し、他端部を絶縁ケース１１外に突出した状態で、絶縁ケース１１に取り付けられている。これらの第１の接続端子１２及び第２の接続端子１３は、インサート成形などの方法で絶縁ケース１１に一体に埋設されている。
【００２６】
バイメタル片１４は、熱膨張率が高い金属板と、熱膨張率が低い金属板とを張り合わせて形成されている。その一端部には、銀酸化錫などからなる可動接点１４ａがレーザ溶接等によって固着され、他端部側は、第２の接続端子１３に形成された突出部１３に固着されている。また、可動接点１４ａの固着部と突出部１３との固着部との間の中間部には、ドーム状に湾曲した反転部１４ｂが形成されている。このバイメタル片１４は、前記突出部１３にレーザ溶接等で固着されて一体化され、可動接点１４ａが第１の接続端子１２に設けられた固定接点１２ａと対向して配置されている。
【００２７】
バイメタル片１４の作動温度は、核金属板の材質や形状を変更することにより設定することができるが、二次電池の充電装置に備えられる安全装置のバイメタル片１４としては、電池内の電解液や活物質の過熱を防止して電池寿命を保護するために、昇温時には設定温度（動作温度）で固定接点１２ａと可動接点１４ａとが導通状態から非導通状態に切り換えられ、冷却時には設定温度よりも低温の設定温度（復帰温度）で固定接点１２ａと可動接点１４ａとが非導通状態から導通状態に切り換えられるように設定されるものとなっている。
【００２８】
カバー１５は、合成樹脂などの絶縁材で平板状に形成され、絶縁ケース１１の開口部に被着される。これによって、絶縁ケース１内に収納された第１及び第２の接続端子１２、１３、バイメタル片１４、固定接点１２ａ及び可動接点１４ａへの塵埃やガスなどの影響が防止されるものとなっている。
【００２９】
前記感熱素子２は、絶縁ケース１１が、前記絶縁スペーサ１の貫通部１ｂ内に配置されると共に、感熱素子２の、第１の接続端子１２及び第２の接続端子１３が絶縁ケース１１外に突出された他端部が、前記絶縁スペーサ１の基部１ａにインサート成形等の方法で一体に埋設されている。この時、第１の接続端子１２は基部１ａの下面側に配置され、その下面側が露出して第１の外部接続部１２ｂが設けられている。また、この第１の外部接続部１２ｂの表面には、下方へ突出する突状の接触部１２ｃが設けられている。
【００３０】
また、第２の接続端子１３は前記貫通部１ｂ内で１段上方に屈曲されて突出されており、前記基部１ａの上面側に配置されている。そして、その上面側が露出して第２の外部接続部１３ｂが設けられている。この、第２の外部接続部１３ｂの表面には、上方へ突出する突状の接触部１３ｃが設けられている。
このように、第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの表面に、突状の接触部１２ｃ、１３ｃを形成したことから、後述する電池の上蓋６及び下蓋７への圧接時の接触信頼性を高めることができる。
【００３１】
尚、前記感熱素子２の絶縁ケース１１及びカバー１５からなる本体部と、前記絶縁スペーサ１とを接続する、前記第１及び第２の接続端子１２、１３の前記第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの前記接触部１２ｃ、１３ｃ以外の露出部を、エポキシ樹脂等の絶縁部材で被覆するようにしても良い。この場合には、電池の電解液やガスから第１及び第２の接続端子１２、１３を保護することができるものとなる。
また、これに加えて、前記感熱素子２の本体部（絶縁ケース１１及びカバー１５）を、エポキシ樹脂等の絶縁部材で被覆するようにしても良い。この場合には、感熱素子の本体部と第１及び第２の接続端子１２、１３との合わせ目の隙間からの電解液のしみ込みを防止できるものとなる。
【００３２】
図３に示すのは、前記第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの表面を膨出変形させて、凸部を形成したもので、この凸部で前記接触部１２ｃ、１３ｃを構成している。また、この凸部に対応する前記絶縁スペーサ１の基部１ａには、凸部より一回り大きな外形を有する凹部１ｃが形成されており、この凹部１ｃを形成することにより、前記凸部が絶縁スペーサ１の厚み方向（凹部内）に撓み可能に形成されている。この場合には、凸部を絶縁スペーサ１の厚み方向に撓み可能としたことから、凸部の裏面に前記凹部１ｃを設けることにより簡単な構造で凸部を撓ますことができ、圧接時の接触圧を確実に得られるものとなる。
【００３３】
また、図４に示すのは、前記第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの表面を片持ち状に切り起こしてばね片を形成したもので、このばね片で前記接触部１２ｃ、１３ｃを構成している。また、同じく、このばね片に対応する前記絶縁スペーサ１の基部１ａには、ばね片より一回り大きな外形を有する凹部１ｃが形成されており、この凹部１ｃを形成することにより、前記ばね片が絶縁スペーサ１の厚み方向に撓み可能に形成されている。この場合には、突状の接触部１３ｃを、片持ち状に切り起こしたばね片で形成したことから、ばね片が撓むことにより、更に圧接時の接触圧を確実に得られるものとなる。
【００３４】
上記実施例では、感熱素子２は、バイメタル片１４を内蔵した熱応動スイッチから構成されており、このように、感熱素子２に熱応動スイッチを使用すれば、温度が低下した後に復帰でき、自己復帰時の内部抵抗が小さいので、良好な電池特性が得られるものとなる。
また、感熱素子２としては、上記熱応動スイッチに代えて、温度ヒューズで構成しても良く、この場合には、機構部が不要となり部品点数が削減されるので、安価に形成できるものとなる。
【００３５】
次に本発明の保護装置を電池に用いた例を図５に基づいて説明する。
図５に示すように、本発明の電池は、発電体３が収納されたケース４と、ケース４の開放部に絶縁性のガスケット５を介して被着された外部電極を設けた上蓋６と、前記発電体３、ケース４、ガスケット５及び上蓋６にて構成される空間Ｓ内に収納された、絶縁スペーサ１、感熱素子２、安全弁８を設けた下蓋７とから主に構成されている。
【００３６】
発電体３は、負極材（例えば、金属リチウム箔）と電解液をしみ込ませたセパレータと正極材（例えば、硫化モリブデンを塗布した正極基板）とが、この順に積層された積層体を巻芯（図示せず）上に筒状に巻回して形成されている。この発電体３の上面には、シート状の絶縁板３ａが配置され、前記下蓋７との絶縁が図られている。前記正極材と前記下蓋７に設けられたリード板７ｃとは、リード端子３ｂを介して電気的に接続されている。
【００３７】
ケース４は、アルミニウム又はニッケルあるいはそれらの合金などの金属材料で筒状に形成されており、上端の開放部には、絶縁スペーサ１、安全弁８、下蓋７、ガスケット５及び上蓋６が固着されている。このケース４は、発電体３の負極材と電気的に接続されている。
【００３８】
ガスケット５は、電池からの液漏れ並びに電池の正極と負極とのショートを防止するためのもので、合成樹脂等の絶縁材で形成されている。
上蓋６は、ステンレス板などの硬質で良導電性の金属材で円盤状に形成されており、その一部には、ガス抜き孔（図示せず）が開設されている。この上蓋６は、絶縁スペーサ１に固着された感熱素子２の第２の接続端子１３の第２の外部接続部１３ｂの表面に上方へ突出して設けられた突状の接触部１３ｃと密着して電気的に接続され、前記感熱素子２及び安全弁８と直列に接続されて外部電極を構成している。
【００３９】
安全弁８は、アルミニウム又はニッケルあるいはそれらの合金で円盤状に形成されており、外周縁よりもやや内方に環状の段部８ａを有し、この段部８ａより垂下した部分に下方に突出する環状の隆起部８ｂを有する。また、中心部には、隆起部８ｂよりも下方に突出する突起８ｃを有し、隆起部８ｂと突起８ｃとの間に形成される平坦面には放射状に延びる薄肉状の溝（図示せず）が形成されている。
下蓋７は、合成樹脂等の絶縁性のシートで中央部に突起挿通孔７ａを有する円板形に形成されており、その上面には、導電膜７ｂが被着形成されている。
【００４０】
図５に示すように、安全弁８が非動作状態にある時、下蓋７の上面に被着された導電膜７ｂに安全弁８に形成された環状の隆起部８ｂが当接され、かつ、下蓋７に開設された突起挿通孔７ａ内に安全弁８に形成された突起８ｃが挿入されて、前記導電膜７ｂと突起８ｃとが電気的に接続されている。また、安全弁８の最外周部は、前記第１の接続端子１２の第１の外部接続部１２ｂの表面に下方へ突出して設けられた突状の接触部１２ｃと電気的に接続されている。
【００４１】
さらに、下蓋７の下面と突起８ｃの下面との間には、リード板７ｃが橋渡され、それぞれ下蓋７と突起８ｃの下面とに溶接されている。したがって、リード板７ｃ、導電膜７ｂ、安全弁８、第１の接続端子１２、感熱素子２、第２の接続端子１３が直列に接続され、感熱素子２又は安全弁８のいずれかが非導通状態に切り換えられたときに電池への通電を停止する保護装置となっている。
【００４２】
保護装置の内圧が何らかの原因によって上昇すると、その圧力を受けて安全弁８の中央部が上昇し、図５に示す、リード板７ｃが切断される。これによって、安全弁８は非導通状態に切り換えられ、電池への通電が停止される。また、電池の内圧がさらに高くなると、安全弁８の薄肉部が破断し、電池内に発生したガスを電池外に放出することができる。
【００４３】
本発明の電池の組立方法としては、まず、ケース４内に発電体３を収納し、ケース４と発電体３中の負極材とを電気的に接続する。次に、発電体３の上面にシート状の絶縁板３ａを配置し、発電体３中の正極材と安全弁８の設けられたリード板７ｃとをリード端子３ｂを介して電気的に接続する。
【００４４】
次に、絶縁板３ａの上方に設けられた空間Ｓ内に、下蓋７を絶縁板３ａ側にして、上蓋６、絶縁スペーサ１、感熱素子２、安全弁８、下蓋７からなる保護装置を収納し、安全弁８の下面と上蓋６の上面とをガスケット５を介してケース４に結合し、第１の接続端子１２と安全弁８、及び第２の接続端子１３と上蓋６とを密着して電気的に接続する。そして、発電体３中の正極材と上蓋６とは、リード端子３ｂ、導電体（導電膜７ｂ及びリード板７ｃ）、安全弁８、第１の接続端子１２、感熱素子２、及び第２の接続端子１３を介して電気的に接続されるものとなる。
【００４５】
したがって、本発明の電池は、電池温度が感熱素子２の動作温度以上に上昇した場合、及び、電池内圧が安全弁８の作動圧力以上に上昇した場合に、発電体３中の正極材と上蓋６とをつなぐ経路が遮断され、電池の充電が停止され、それ以上の電池温度の上昇及び電池内圧の上昇が防止されるものとなる。
【００４６】
本発明の保護装置は、感熱素子２を一体に埋設した絶縁スペーサ１を、上蓋６と安全弁８を設けた下蓋７で挟持することで、予め、一体化させて保護装置を構成するようにしている。このように、外部電極を構成する上蓋６と第２の接続端子１３とが接続され、安全弁８が設けられた下蓋７と第１の接続端子１２とが接続されると共に、上蓋６と下蓋７との間に絶縁スペーサ１を挟持して一体化したことから、外部電極や安全弁８を含めて保護装置を一部品にできるので、取り扱いを容易に行なえるものとなっている。
【００４７】
また、本発明の電池は、前記発電体３、前記ケース４、前記ガスケット５及び上蓋６にて構成される空間Ｓ内に、保護装置として一体化された、前記絶縁スペーサ１、前記感熱素子２、前記安全弁８が設けられた下蓋７とを収納するようにしたことから、予め保護装置が一部品に一体化されているので、電池の組み立て作業性を向上できるものとなっている。
【００４８】
上記した本発明の実施例によれば、第１及び第２の接続端子１２、１３を有し、周囲温度に応じて前記第１及び第２の接続端子１２、１３間の導通／非導通を切り換える感熱素子２と、上面から下面へ連通する貫通部１ｂを有し、前記感熱素子２と係合する平板状の絶縁スペーサ１とを備え、前記感熱素子２の本体部を前記貫通部１ｂに位置させ、前記第１及び第２の接続端子１２、１３の一部を前記絶縁スペーサ１に埋設して一体的に保持すると共に、前記絶縁スペーサ１の下面に前記第１の接続端子１２を露出させて第１の外部接続部１２ｂを形成し、且つ、これとは対向する上面に前記第２の接続端子１３を露出させて第２の外部接続部１３ｂを形成したことから、前記感熱素子２の前記第１及び第２の接続端子１２、１３を前記絶縁スペーサ１に埋設して一体化したので、単一部品として容易に取り扱え、電池蓋内への組み込み作業を簡単に行なえるものとなっている。
また、前記感熱素子２の、前記第１及び第２の接続端子１２、１３の一部を、前記絶縁スペーサ１に埋設して一体的に保持する用にしたので、前記絶縁スペーサ１への前記感熱素子２の組み込みを精度良く行なえ、搬送途中の変形防止も図れるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の保護装置を示す平面図である。
【図２】本発明の保護装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部の変形例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の保護装置を組み込んだ電池を示す要部断面図である。
【図６】従来の電池の概略構造を示す断面図である。
【図７】従来の電池の封口体を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：絶縁スペーサ
１ａ：基部
１ｂ：貫通部
１ｃ：凹部
２：感熱素子
３：発電体
３ａ：絶縁板
３ｂ：リード端子
４：ケース
５：ガスケット
６：上蓋
７：下蓋
７ａ：突起挿通孔
７ｂ：導電膜
７ｃ：リード板
８：安全弁
８ａ：段部
８ｂ：隆起部
８ｃ：突起
１１：絶縁ケース
１２：第１の接続端子
１２ａ：固定接点
１２ｂ：第１の外部接続部
１２ｃ：接触部
１３：第２の接続端子
１３ａ：突出部
１３ｂ：第２の外部接続部
１３ｃ：接触部
１４：バイメタル片
１４ａ：可動接点
１４ｂ：反転部
１５：カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護装置及びこれを用いた電池に係り、特に、二次電池に用いられる保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の温度で動作して導通状態を切り換える温度ヒューズを内蔵した電池の構造としては、温度ヒューズの２本の接続端子を、蓋板と絶縁スペーサ、及び端子板と絶縁スペーサとで挟んで組み込む構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の温度ヒューズを内蔵した電池の構成を図６、図７に示す。図６は従来の電池の概略構造を示す断面図、図７は従来の電池の封口体を示す分解斜視図である。
【０００４】
〔封口体の作製〕図において、５１は蓋板であり、中央部には円錐台形に下方に突出して中心に弁孔５２を穿設した突出部５３が、また、その周辺には環状の平面部５４が設けられている。５５はアルミニウム薄板と熱溶着性ポリエチレンフィルムとをラミネートした熱溶着性薄膜であり、この薄膜５５の外径は前記蓋板５１の突出部５３の内径とほぼ一致している。この薄膜５５を蓋板５１の突出部５３の内底面に配し、弁孔５２を閉塞するようにホットプレスによって蓋板５１に熱溶着した。この時、前記薄膜５５は、前記弁孔５２に対向する部分を除いた全面が蓋板５１に溶着されている。因に、密閉型電池内部のガス圧が所定圧以上になると、この薄膜５５が破れて、ガス抜き孔５７から密閉型電池内部のガスが噴出される。
【０００５】
また、５６は、ガス抜き孔５７を有する帽子状の端子板である。５８は、端子板５６と蓋板５１とを電気的に絶縁するポリプロピレン製の絶縁樹脂体である。５９は、２本の棒状の接続端子６０、６１を持つ温度ヒューズである。尚、この温度ヒューズ５９は、９５℃以上になると作動するものである。この温度ヒューズ５９の一方の接続端子６０の或る程度の部分を蓋板５１の平面部５４と絶縁樹脂体５８との間に挟むようにして、絶縁樹脂体５８を蓋板５１の平面部５４の上に配した。次に、温度ヒューズ５９の他方の接続端子６１の或る程度の部分を端子板５６と絶縁樹脂体５８との間に挟むようにして、端子板５６を絶縁樹脂体５８の上に配した。それから、蓋板５１の上部をカシメて端子板５６を固定し、封口体６２を作製した。尚、このカシメにより、接続端子６０は蓋板５１の平面部５４と絶縁樹脂体５８との間に挟着し、接続端子６１は端子板５６と絶縁樹脂体５８との間に挟着している。また、接続端子６０は蓋板５１と接触により電気接続し、接続端子６１は端子板５６と接触により電気接続している。
【０００６】
〔集電板付負極の作製〕負極は金属リチウム板からなり、この金属リチウムの一部にニッケル薄板からなる集電板６３を圧着して集電板付負極を作製した。
〔集電板付正極の作製〕所定量の二酸化マンガン（活物質）と所定量のポリテトラフルオロエチレン（結着剤）と適量の水とを混合し、適度な粘性を有する正極合剤を調製し、この合剤をステンレス製のエキスパンドメタルにコーティングし、ローラで圧延した後、所定の大きさに切断し乾燥して正極板を作製した。
【０００７】
次に、この正極板の合剤層を部分的に剥離してエキスパンドメタルを露出させ、この露出部分にステンレス薄板からなる集電板６４をスポット溶接し、その後、集電板６４の先端を除く部分と前記露出部分とを覆うようにして絶縁テープを貼り付けて集電板付正極を作製した。
【０００８】
〔巻回電極体の作製〕前記集電板付負極の両端を粘着テープを用いてセパレータに接着固定した。次に、セパレータに固定されたこの負極の上にセパレータを載せ前記集電板付正極と重ね合わせて巻回し、粘着テープを１周半ほど巻いて貼り止めて巻回電極体６５を作製した。
〔電解液の作製〕プロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンの等容量混合液に１ｍｏｌ／ｌのＬｉＣＦ３ＳＯ３を溶解して作製した。
【０００９】
〔電池の組立〕前記巻回電極体６５を電池ケース６６に挿入し、負極集電板６３を電池ケース６６の底にスポット溶接し、正極集電板６４の先端と蓋板５１とをスポット溶接した。その後、電池ケース６６に電解液を注入し、電解液を電極等に十分に浸透させた後、予め電池ケース６６の上部に形成した嵌合用溝に絶縁パッキング６７を当てがい電池ケース６６の上部に封口体６２をカシメて電池ケース６６を密閉した。
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１５３３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来の温度ヒューズを内蔵した電池の構造においては、３部材で温度ヒューズを挟み込んで組み立てるため、作業性が悪く、取り扱いが煩雑となってしまうという問題があった。
【００１２】
したがって、本発明では上述した問題点を解決し、電池内への組み込み作業を向上できる保護装置及びこれを用いた電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明の保護装置は第１の解決手段として、第１及び第２の接続端子を有し、周囲温度に応じて前記第１及び第２の接続端子間の導通／非導通を切り換える感熱素子と、上面から下面へ連通する貫通部を有し、前記感熱素子と係合する平板状の絶縁スペーサとを備え、前記感熱素子の本体部を前記貫通部に位置させ、前記第１及び第２の接続端子の一部を前記絶縁スペーサに埋設して一体的に保持すると共に、前記絶縁スペーサの上面及び下面のどちらか一方に前記第１の接続端子を露出させて第１の外部接続部を形成し、且つ、これとは対向する他方に前記第２の接続端子を露出させて第２の外部接続部を形成した構成とした。
【００１４】
また、第２の解決手段として、前記第１及び第２の外部接続部の表面に、突状の接触部を形成した構成とした。
また、第３の解決手段として、前記第１及び第２の外部接続部の表面を膨出変形させて凸部を形成し、この凸部に対応する前記絶縁スペーサに凹部を形成し、前記凸部を前記絶縁スペーサの厚み方向に撓み可能とした構成とした。
また、第４の解決手段として、前記突状の接触部を、片持ち状に切り起こしたばね片で形成した構成とした。
また、第５の解決手段として、前記感熱素子の本体部と前記絶縁スペーサとを接続する、前記第１及び第２の接続端子の前記第１及び第２の外部接続部の前記接触部以外の露出部を、絶縁部材で被覆した構成とした。
また、第６の解決手段として、前記感熱素子の本体部を、絶縁部材で被覆した構成とした。
【００１５】
また、第７の解決手段として、前記感熱素子は、温度ヒューズからなる構成とした。
また、第８の解決手段として、前記感熱素子は、バイメタルを内蔵した熱応動スイッチからなる構成とした。
また、第９の解決手段として、第１乃至第８の解決手段の何れかに記載の保護装置と、外部電極が設けられた上蓋と、安全弁が設けられた下蓋とを備え、前記上蓋と前記第１及び第２の接続端子のどちらか一方とが接続され、前記第１及び第２の接続端子の他方と前記下蓋とが接続されると共に、前記上蓋と前記下蓋との間に前記絶縁スペーサを挟持して一体化した構成とした。
また、第１０の解決手段として本発明の電池は、第９の解決手段に記載の保護装置と、開放部を有し内部に発電体が収納されたケースとを備え、前記ケースの開放部に絶縁性のガスケットを介して前記保護装置の上蓋が被着されると共に、前記発電体、前記ケース、前記ガスケット及び前記上蓋にて構成される空間内に前記絶縁スペーサ、前記感熱素子、前記安全弁が設けられた下蓋を収納した構成とした。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の保護装置は、第１及び第２の接続端子を有し、周囲温度に応じて第１及び第２の接続端子間の導通／非導通を切り換える感熱素子と、上面から下面へ連通する貫通部を有し、感熱素子と係合する平板状の絶縁スペーサとを備え、感熱素子の本体部を貫通部に位置させ、第１及び第２の接続端子の一部を絶縁スペーサに埋設して一体的に保持すると共に、絶縁スペーサの上面及び下面のどちらか一方に第１の接続端子を露出させて第１の外部接続部を形成し、且つ、これとは対向する他方に第２の接続端子を露出させて第２の外部接続部を形成したことから、感熱素子の第１及び第２の接続端子を絶縁スペーサに埋設して一体化したので、単一部品として容易に取り扱え、電池蓋内への組み込み作業を簡単に行なえる。また、絶縁スペーサへの感熱素子の組み込みを精度良く行なえ、搬送途中の変形防止も図れる。
【００１７】
また、第１及び第２の外部接続部の表面に、突状の接触部を形成したことから、電池蓋への圧接時の接触信頼性を高めることができる。
また、第１及び第２の外部接続部の表面を膨出変形させて凸部を形成し、この凸部に対応する絶縁スペーサに凹部を形成し、凸部を絶縁スペーサの厚み方向に撓み可能としたことから、凸部の裏面に凹部を設けることにより簡単な構造で凸部を撓ますことができ、圧接時の接触圧を確実に得られる。
また、突状の接触部を、片持ち状に切り起こしたばね片で形成したことから、ばね片が撓むことにより、更に圧接時の接触圧を確実に得られる。
また、感熱素子の本体部と絶縁スペーサとを接続する、第１及び第２の接続端子の第１及び第２の外部接続部の接触部以外の露出部を、絶縁部材で被覆したことから、電池の電解液やガスから第１及び第２の接続端子を保護することができる。
また、感熱素子の本体部を、絶縁部材で被覆したことから、感熱素子の本体部と接続端子との合わせ目の隙間からの電解液のしみ込みを防止できる。
【００１８】
また、感熱素子は、温度ヒューズからなることから、機構部がなく安価に形成できる。
また、感熱素子は、バイメタルを内蔵した熱応動スイッチからなることから、温度が低下した後に復帰でき、自己復帰時の内部抵抗が小さいので、良好な電池特性が得られる。
また、第１乃至第８の解決手段の何れかに記載の保護装置と、外部電極が設けられた上蓋と、安全弁が設けられた下蓋とを備え、上蓋と第１及び第２の接続端子のどちらか一方とが接続され、第１及び第２の接続端子の他方と下蓋とが接続されると共に、上蓋と下蓋との間に絶縁スペーサを挟持して一体化したことから、外部電極、安全弁を含めて一部品にでき、取り扱いが容易となる。
また、本発明の電池は、第９の解決手段に記載の保護装置と、開放部を有し内部に発電体が収納されたケースとを備え、ケースの開放部に絶縁性のガスケットを介して保護装置の上蓋が被着されると共に、発電体、ケース、ガスケット及び上蓋にて構成される空間内に絶縁スペーサ、感熱素子、安全弁が設けられた下蓋を収納したことから、保護装置が一部品に一体化されているので、電池の組み立て作業性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の保護装置及びこれを用いた電池の実施形態を図１乃至図５に示す。図１は本発明の保護装置を示す平面図、図２は本発明の保護装置を示す断面図、図３は第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部を示す要部断面図、図４は第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部の変形例を示す要部断面図、図５は本発明の保護装置を組み込んだ電池を示す要部断面図である。
【００２０】
図１、図２において、本発明の保護装置は、絶縁スペーサ１と、この絶縁スペーサ１に一体的に保持された感熱素子２とから構成されている。
【００２１】
絶縁スペーサ１は、合成樹脂等の絶縁材からなり、円環状の基部１ａと、この基部１ａの中央に上下方向に貫通する大径の貫通部１ｂとを有している。
【００２２】
感熱素子２は、図２に示すように、絶縁ケース１１と、この絶縁ケース１１に保持された第１及び第２の接続端子１２、１３と、第２の接続端子１３に一端が固着されたバイメタル片１４と、絶縁ケース１１の上部を覆うカバー１５とから主に構成されている。
【００２３】
絶縁ケース１１は、合成樹脂等の絶縁材で上面が開口された箱型に形成されている。この絶縁ケース１１の内底には、第１の接続端子１２及び第２の接続端子１３の一端部が所定の間隔を隔てて対向して取り付けられている。尚、絶縁ケース１１の大きさは、前記絶縁スペーサ１の貫通部１ｂの大きさより小さく形成されている。
【００２４】
第１の接続端子１２は、リン青銅などの良導電性の金属材料で形成され、その一端部には、銀酸化錫などからなる固定接点１２ａが設けられている。この第１の接続端子１２は、固定接点１２ａが形成された一端部を絶縁ケース１１内に配置し、他端部を絶縁ケース１１外に突出した状態で絶縁ケース１１に取り付けられている。
【００２５】
第２の接続端子１３は、同じくリン青銅などの良導電性の金属材料で形成され、その一端部には、バイメタル片１４を取り付けるための突出部１３ａが形成されている。この第２の接続端子１３は、突出部１３ａが形成された一端部を絶縁ケース１１内に配置し、他端部を絶縁ケース１１外に突出した状態で、絶縁ケース１１に取り付けられている。これらの第１の接続端子１２及び第２の接続端子１３は、インサート成形などの方法で絶縁ケース１１に一体に埋設されている。
【００２６】
バイメタル片１４は、熱膨張率が高い金属板と、熱膨張率が低い金属板とを張り合わせて形成されている。その一端部には、銀酸化錫などからなる可動接点１４ａがレーザ溶接等によって固着され、他端部側は、第２の接続端子１３に形成された突出部１３に固着されている。また、可動接点１４ａの固着部と突出部１３との固着部との間の中間部には、ドーム状に湾曲した反転部１４ｂが形成されている。このバイメタル片１４は、前記突出部１３にレーザ溶接等で固着されて一体化され、可動接点１４ａが第１の接続端子１２に設けられた固定接点１２ａと対向して配置されている。
【００２７】
バイメタル片１４の作動温度は、核金属板の材質や形状を変更することにより設定することができるが、二次電池の充電装置に備えられる安全装置のバイメタル片１４としては、電池内の電解液や活物質の過熱を防止して電池寿命を保護するために、昇温時には設定温度（動作温度）で固定接点１２ａと可動接点１４ａとが導通状態から非導通状態に切り換えられ、冷却時には設定温度よりも低温の設定温度（復帰温度）で固定接点１２ａと可動接点１４ａとが非導通状態から導通状態に切り換えられるように設定されるものとなっている。
【００２８】
カバー１５は、合成樹脂などの絶縁材で平板状に形成され、絶縁ケース１１の開口部に被着される。これによって、絶縁ケース１内に収納された第１及び第２の接続端子１２、１３、バイメタル片１４、固定接点１２ａ及び可動接点１４ａへの塵埃やガスなどの影響が防止されるものとなっている。
【００２９】
前記感熱素子２は、絶縁ケース１１が、前記絶縁スペーサ１の貫通部１ｂ内に配置されると共に、感熱素子２の、第１の接続端子１２及び第２の接続端子１３が絶縁ケース１１外に突出された他端部が、前記絶縁スペーサ１の基部１ａにインサート成形等の方法で一体に埋設されている。この時、第１の接続端子１２は基部１ａの下面側に配置され、その下面側が露出して第１の外部接続部１２ｂが設けられている。また、この第１の外部接続部１２ｂの表面には、下方へ突出する突状の接触部１２ｃが設けられている。
【００３０】
また、第２の接続端子１３は前記貫通部１ｂ内で１段上方に屈曲されて突出されており、前記基部１ａの上面側に配置されている。そして、その上面側が露出して第２の外部接続部１３ｂが設けられている。この、第２の外部接続部１３ｂの表面には、上方へ突出する突状の接触部１３ｃが設けられている。
このように、第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの表面に、突状の接触部１２ｃ、１３ｃを形成したことから、後述する電池の上蓋６及び下蓋７への圧接時の接触信頼性を高めることができる。
【００３１】
尚、前記感熱素子２の絶縁ケース１１及びカバー１５からなる本体部と、前記絶縁スペーサ１とを接続する、前記第１及び第２の接続端子１２、１３の前記第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの前記接触部１２ｃ、１３ｃ以外の露出部を、エポキシ樹脂等の絶縁部材で被覆するようにしても良い。この場合には、電池の電解液やガスから第１及び第２の接続端子１２、１３を保護することができるものとなる。
また、これに加えて、前記感熱素子２の本体部（絶縁ケース１１及びカバー１５）を、エポキシ樹脂等の絶縁部材で被覆するようにしても良い。この場合には、感熱素子の本体部と第１及び第２の接続端子１２、１３との合わせ目の隙間からの電解液のしみ込みを防止できるものとなる。
【００３２】
図３に示すのは、前記第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの表面を膨出変形させて、凸部を形成したもので、この凸部で前記接触部１２ｃ、１３ｃを構成している。また、この凸部に対応する前記絶縁スペーサ１の基部１ａには、凸部より一回り大きな外形を有する凹部１ｃが形成されており、この凹部１ｃを形成することにより、前記凸部が絶縁スペーサ１の厚み方向（凹部内）に撓み可能に形成されている。この場合には、凸部を絶縁スペーサ１の厚み方向に撓み可能としたことから、凸部の裏面に前記凹部１ｃを設けることにより簡単な構造で凸部を撓ますことができ、圧接時の接触圧を確実に得られるものとなる。
【００３３】
また、図４に示すのは、前記第１及び第２の外部接続部１２ｂ、１３ｂの表面を片持ち状に切り起こしてばね片を形成したもので、このばね片で前記接触部１２ｃ、１３ｃを構成している。また、同じく、このばね片に対応する前記絶縁スペーサ１の基部１ａには、ばね片より一回り大きな外形を有する凹部１ｃが形成されており、この凹部１ｃを形成することにより、前記ばね片が絶縁スペーサ１の厚み方向に撓み可能に形成されている。この場合には、突状の接触部１３ｃを、片持ち状に切り起こしたばね片で形成したことから、ばね片が撓むことにより、更に圧接時の接触圧を確実に得られるものとなる。
【００３４】
上記実施例では、感熱素子２は、バイメタル片１４を内蔵した熱応動スイッチから構成されており、このように、感熱素子２に熱応動スイッチを使用すれば、温度が低下した後に復帰でき、自己復帰時の内部抵抗が小さいので、良好な電池特性が得られるものとなる。
また、感熱素子２としては、上記熱応動スイッチに代えて、温度ヒューズで構成しても良く、この場合には、機構部が不要となり部品点数が削減されるので、安価に形成できるものとなる。
【００３５】
次に本発明の保護装置を電池に用いた例を図５に基づいて説明する。
図５に示すように、本発明の電池は、発電体３が収納されたケース４と、ケース４の開放部に絶縁性のガスケット５を介して被着された外部電極を設けた上蓋６と、前記発電体３、ケース４、ガスケット５及び上蓋６にて構成される空間Ｓ内に収納された、絶縁スペーサ１、感熱素子２、安全弁８を設けた下蓋７とから主に構成されている。
【００３６】
発電体３は、負極材（例えば、金属リチウム箔）と電解液をしみ込ませたセパレータと正極材（例えば、硫化モリブデンを塗布した正極基板）とが、この順に積層された積層体を巻芯（図示せず）上に筒状に巻回して形成されている。この発電体３の上面には、シート状の絶縁板３ａが配置され、前記下蓋７との絶縁が図られている。前記正極材と前記下蓋７に設けられたリード板７ｃとは、リード端子３ｂを介して電気的に接続されている。
【００３７】
ケース４は、アルミニウム又はニッケルあるいはそれらの合金などの金属材料で筒状に形成されており、上端の開放部には、絶縁スペーサ１、安全弁８、下蓋７、ガスケット５及び上蓋６が固着されている。このケース４は、発電体３の負極材と電気的に接続されている。
【００３８】
ガスケット５は、電池からの液漏れ並びに電池の正極と負極とのショートを防止するためのもので、合成樹脂等の絶縁材で形成されている。
上蓋６は、ステンレス板などの硬質で良導電性の金属材で円盤状に形成されており、その一部には、ガス抜き孔（図示せず）が開設されている。この上蓋６は、絶縁スペーサ１に固着された感熱素子２の第２の接続端子１３の第２の外部接続部１３ｂの表面に上方へ突出して設けられた突状の接触部１３ｃと密着して電気的に接続され、前記感熱素子２及び安全弁８と直列に接続されて外部電極を構成している。
【００３９】
安全弁８は、アルミニウム又はニッケルあるいはそれらの合金で円盤状に形成されており、外周縁よりもやや内方に環状の段部８ａを有し、この段部８ａより垂下した部分に下方に突出する環状の隆起部８ｂを有する。また、中心部には、隆起部８ｂよりも下方に突出する突起８ｃを有し、隆起部８ｂと突起８ｃとの間に形成される平坦面には放射状に延びる薄肉状の溝（図示せず）が形成されている。
下蓋７は、合成樹脂等の絶縁性のシートで中央部に突起挿通孔７ａを有する円板形に形成されており、その上面には、導電膜７ｂが被着形成されている。
【００４０】
図５に示すように、安全弁８が非動作状態にある時、下蓋７の上面に被着された導電膜７ｂに安全弁８に形成された環状の隆起部８ｂが当接され、かつ、下蓋７に開設された突起挿通孔７ａ内に安全弁８に形成された突起８ｃが挿入されて、前記導電膜７ｂと突起８ｃとが電気的に接続されている。また、安全弁８の最外周部は、前記第１の接続端子１２の第１の外部接続部１２ｂの表面に下方へ突出して設けられた突状の接触部１２ｃと電気的に接続されている。
【００４１】
さらに、下蓋７の下面と突起８ｃの下面との間には、リード板７ｃが橋渡され、それぞれ下蓋７と突起８ｃの下面とに溶接されている。したがって、リード板７ｃ、導電膜７ｂ、安全弁８、第１の接続端子１２、感熱素子２、第２の接続端子１３が直列に接続され、感熱素子２又は安全弁８のいずれかが非導通状態に切り換えられたときに電池への通電を停止する保護装置となっている。
【００４２】
保護装置の内圧が何らかの原因によって上昇すると、その圧力を受けて安全弁８の中央部が上昇し、図５に示す、リード板７ｃが切断される。これによって、安全弁８は非導通状態に切り換えられ、電池への通電が停止される。また、電池の内圧がさらに高くなると、安全弁８の薄肉部が破断し、電池内に発生したガスを電池外に放出することができる。
【００４３】
本発明の電池の組立方法としては、まず、ケース４内に発電体３を収納し、ケース４と発電体３中の負極材とを電気的に接続する。次に、発電体３の上面にシート状の絶縁板３ａを配置し、発電体３中の正極材と安全弁８の設けられたリード板７ｃとをリード端子３ｂを介して電気的に接続する。
【００４４】
次に、絶縁板３ａの上方に設けられた空間Ｓ内に、下蓋７を絶縁板３ａ側にして、上蓋６、絶縁スペーサ１、感熱素子２、安全弁８、下蓋７からなる保護装置を収納し、安全弁８の下面と上蓋６の上面とをガスケット５を介してケース４に結合し、第１の接続端子１２と安全弁８、及び第２の接続端子１３と上蓋６とを密着して電気的に接続する。そして、発電体３中の正極材と上蓋６とは、リード端子３ｂ、導電体（導電膜７ｂ及びリード板７ｃ）、安全弁８、第１の接続端子１２、感熱素子２、及び第２の接続端子１３を介して電気的に接続されるものとなる。
【００４５】
したがって、本発明の電池は、電池温度が感熱素子２の動作温度以上に上昇した場合、及び、電池内圧が安全弁８の作動圧力以上に上昇した場合に、発電体３中の正極材と上蓋６とをつなぐ経路が遮断され、電池の充電が停止され、それ以上の電池温度の上昇及び電池内圧の上昇が防止されるものとなる。
【００４６】
本発明の保護装置は、感熱素子２を一体に埋設した絶縁スペーサ１を、上蓋６と安全弁８を設けた下蓋７で挟持することで、予め、一体化させて保護装置を構成するようにしている。このように、外部電極を構成する上蓋６と第２の接続端子１３とが接続され、安全弁８が設けられた下蓋７と第１の接続端子１２とが接続されると共に、上蓋６と下蓋７との間に絶縁スペーサ１を挟持して一体化したことから、外部電極や安全弁８を含めて保護装置を一部品にできるので、取り扱いを容易に行なえるものとなっている。
【００４７】
また、本発明の電池は、前記発電体３、前記ケース４、前記ガスケット５及び上蓋６にて構成される空間Ｓ内に、保護装置として一体化された、前記絶縁スペーサ１、前記感熱素子２、前記安全弁８が設けられた下蓋７とを収納するようにしたことから、予め保護装置が一部品に一体化されているので、電池の組み立て作業性を向上できるものとなっている。
【００４８】
上記した本発明の実施例によれば、第１及び第２の接続端子１２、１３を有し、周囲温度に応じて前記第１及び第２の接続端子１２、１３間の導通／非導通を切り換える感熱素子２と、上面から下面へ連通する貫通部１ｂを有し、前記感熱素子２と係合する平板状の絶縁スペーサ１とを備え、前記感熱素子２の本体部を前記貫通部１ｂに位置させ、前記第１及び第２の接続端子１２、１３の一部を前記絶縁スペーサ１に埋設して一体的に保持すると共に、前記絶縁スペーサ１の下面に前記第１の接続端子１２を露出させて第１の外部接続部１２ｂを形成し、且つ、これとは対向する上面に前記第２の接続端子１３を露出させて第２の外部接続部１３ｂを形成したことから、前記感熱素子２の前記第１及び第２の接続端子１２、１３を前記絶縁スペーサ１に埋設して一体化したので、単一部品として容易に取り扱え、電池蓋内への組み込み作業を簡単に行なえるものとなっている。
また、前記感熱素子２の、前記第１及び第２の接続端子１２、１３の一部を、前記絶縁スペーサ１に埋設して一体的に保持する用にしたので、前記絶縁スペーサ１への前記感熱素子２の組み込みを精度良く行なえ、搬送途中の変形防止も図れるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の保護装置を示す平面図である。
【図２】本発明の保護装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第１及び第２の外部接続部の表面に形成した突状の接触部の変形例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の保護装置を組み込んだ電池を示す要部断面図である。
【図６】従来の電池の概略構造を示す断面図である。
【図７】従来の電池の封口体を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：絶縁スペーサ
１ａ：基部
１ｂ：貫通部
１ｃ：凹部
２：感熱素子
３：発電体
３ａ：絶縁板
３ｂ：リード端子
４：ケース
５：ガスケット
６：上蓋
７：下蓋
７ａ：突起挿通孔
７ｂ：導電膜
７ｃ：リード板
８：安全弁
８ａ：段部
８ｂ：隆起部
８ｃ：突起
１１：絶縁ケース
１２：第１の接続端子
１２ａ：固定接点
１２ｂ：第１の外部接続部
１２ｃ：接触部
１３：第２の接続端子
１３ａ：突出部
１３ｂ：第２の外部接続部
１３ｃ：接触部
１４：バイメタル片
１４ａ：可動接点
１４ｂ：反転部
１５：カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の接続端子を有し、周囲温度に応じて前記第１及び第２の接続端子間の導通／非導通を切り換える感熱素子と、上面から下面へ連通する貫通部を有し、前記感熱素子と係合する平板状の絶縁スペーサとを備え、前記感熱素子の本体部を前記貫通部に位置させ、前記第１及び第２の接続端子の一部を前記絶縁スペーサに埋設して一体的に保持すると共に、前記絶縁スペーサの上面及び下面のどちらか一方に前記第１の接続端子を露出させて第１の外部接続部を形成し、且つ、これとは対向する他方に前記第２の接続端子を露出させて第２の外部接続部を形成したことを特徴とする保護装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の外部接続部の表面に、突状の接触部を形成したことを特徴とする請求項１記載の保護装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の外部接続部の表面を膨出変形させて凸部を形成し、この凸部に対応する前記絶縁スペーサに凹部を形成し、前記凸部を前記絶縁スペーサの厚み方向に撓み可能としたことを特徴とする請求項２記載の保護装置。
【請求項４】
前記突状の接触部を、片持ち状に切り起こしたばね片で形成したことを特徴とする請求項２記載の保護装置。
【請求項５】
前記感熱素子の本体部と前記絶縁スペーサとを接続する、前記第１及び第２の接続端子の前記第１及び第２の外部接続部の前記接触部以外の露出部を、絶縁部材で被覆したことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の保護装置。
【請求項６】
前記感熱素子の本体部を、絶縁部材で被覆したことを特徴とする請求項５記載の保護装置。
【請求項７】
前記感熱素子は、温度ヒューズからなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の保護装置。
【請求項８】
前記感熱素子は、バイメタルを内蔵した熱応動スイッチからなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の保護装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の保護装置と、外部電極が設けられた上蓋と、安全弁が設けられた下蓋とを備え、前記上蓋と前記第１及び第２の接続端子のどちらか一方とが接続され、前記第１及び第２の接続端子の他方と前記下蓋とが接続されると共に、前記上蓋と前記下蓋との間に前記絶縁スペーサを挟持して一体化したことを特徴とする保護装置。
【請求項１０】
請求項９記載の保護装置と、開放部を有し内部に発電体が収納されたケースとを備え、前記ケースの開放部に絶縁性のガスケットを介して前記保護装置の上蓋が被着されると共に、前記発電体、前記ケース、前記ガスケット及び前記上蓋にて構成される空間内に前記絶縁スペーサ、前記感熱素子、前記安全弁が設けられた下蓋を収納したことを特徴とする電池。
【請求項１】
第１及び第２の接続端子を有し、周囲温度に応じて前記第１及び第２の接続端子間の導通／非導通を切り換える感熱素子と、上面から下面へ連通する貫通部を有し、前記感熱素子と係合する平板状の絶縁スペーサとを備え、前記感熱素子の本体部を前記貫通部に位置させ、前記第１及び第２の接続端子の一部を前記絶縁スペーサに埋設して一体的に保持すると共に、前記絶縁スペーサの上面及び下面のどちらか一方に前記第１の接続端子を露出させて第１の外部接続部を形成し、且つ、これとは対向する他方に前記第２の接続端子を露出させて第２の外部接続部を形成したことを特徴とする保護装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の外部接続部の表面に、突状の接触部を形成したことを特徴とする請求項１記載の保護装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の外部接続部の表面を膨出変形させて凸部を形成し、この凸部に対応する前記絶縁スペーサに凹部を形成し、前記凸部を前記絶縁スペーサの厚み方向に撓み可能としたことを特徴とする請求項２記載の保護装置。
【請求項４】
前記突状の接触部を、片持ち状に切り起こしたばね片で形成したことを特徴とする請求項２記載の保護装置。
【請求項５】
前記感熱素子の本体部と前記絶縁スペーサとを接続する、前記第１及び第２の接続端子の前記第１及び第２の外部接続部の前記接触部以外の露出部を、絶縁部材で被覆したことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の保護装置。
【請求項６】
前記感熱素子の本体部を、絶縁部材で被覆したことを特徴とする請求項５記載の保護装置。
【請求項７】
前記感熱素子は、温度ヒューズからなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の保護装置。
【請求項８】
前記感熱素子は、バイメタルを内蔵した熱応動スイッチからなることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の保護装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の保護装置と、外部電極が設けられた上蓋と、安全弁が設けられた下蓋とを備え、前記上蓋と前記第１及び第２の接続端子のどちらか一方とが接続され、前記第１及び第２の接続端子の他方と前記下蓋とが接続されると共に、前記上蓋と前記下蓋との間に前記絶縁スペーサを挟持して一体化したことを特徴とする保護装置。
【請求項１０】
請求項９記載の保護装置と、開放部を有し内部に発電体が収納されたケースとを備え、前記ケースの開放部に絶縁性のガスケットを介して前記保護装置の上蓋が被着されると共に、前記発電体、前記ケース、前記ガスケット及び前記上蓋にて構成される空間内に前記絶縁スペーサ、前記感熱素子、前記安全弁が設けられた下蓋を収納したことを特徴とする電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−６６３１３（Ｐ２００６−６６３１３Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４９６８５（Ｐ２００４−２４９６８５）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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