(57)【要約】【課題】薄型でかつ最適な動作時間を有するポリマー温度ヒューズ素子及びその製造方法を提供し、また該ポリマー温度ヒューズ素子を用いた２次電池セルを提供する。【解決手段】電極部材１２，１３と、電極部材１２，１３間に設けられ、電極部材１２，１３同士を接着しガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子１０の動作温度の基準となるマトリクス樹脂１１ａと、マトリクス樹脂１１ａの厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態でマトリクス樹脂１１ａ中に固定され、粒径が電極部材１２，１３間の距離となる絶縁弾性体粒子１１ｂと、マトリクス樹脂１１ａ中に分散され電極部材１２，１３間の導電性を確保する導電性粒子１１ｃとからなるヒューズ層１１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電極部材と、
前記２つの電極部材の間に設けられ、該２つの電極部材同士を接着しガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子の動作温度の基準となるマトリクス樹脂と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記２つの電極部材間の距離となる絶縁弾性体粒子と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記２つの電極部材間の導電性を確保する導電性粒子とからなるヒューズ層と、
を備えるポリマー温度ヒューズ素子。
【請求項２】
前記絶縁弾性体粒子は、ガラス転移温度が前記ポリマー温度ヒューズ素子の使用温度範囲内にない樹脂またはゴムからなる粒子である請求項１に記載のポリマー温度ヒューズ素子。
【請求項３】
前記導電性粒子は、炭素粉末、金属粒子、前記マトリクス樹脂のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する樹脂粒子表面に金属層を被覆してなる粒子のいずれかである請求項１に記載のポリマー温度ヒューズ素子。
【請求項４】
２つの電極部材のうち、少なくとも一方の電極部材に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子と、導電性粒子とを分散させた接着剤を塗布し、
接着剤塗布部分を他方の電極部材に貼り合わせた後に、前記接着剤の厚み方向に加圧した状態で前記接着剤樹脂を硬化させて、
前記２つの電極部材の間に、該２つの電極部材同士を接着しガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子の動作温度の基準となるマトリクス樹脂と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記２つの電極部材間の距離となる絶縁弾性体粒子と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記２つの電極部材間の導電性を確保する導電性粒子とからなるヒューズ層を形成するポリマー温度ヒューズ素子の製造方法。
【請求項５】
２つの電極部材のうち、少なくとも一方の電極部材に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子と、導電性粒子とを分散させた接着剤を塗布し、
接着剤塗布部分を他方の電極部材に貼り合わせた後に、前記接着剤樹脂を硬化させてマトリクス樹脂とし、
ついで前記マトリクス樹脂の厚み方向に加圧した状態で該マトリクス樹脂のガラス転移温度以上に加熱した後に冷却して、
前記２つの電極部材の間に、該２つの電極部材同士を接着しガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子の動作温度の基準となるマトリクス樹脂と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記２つの電極部材間の距離となる絶縁弾性体粒子と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記２つの電極部材間の導電性を確保する導電性粒子とからなるヒューズ層を形成するポリマー温度ヒューズ素子の製造方法。
【請求項６】
電池本体部と、
該電池本体部の正極または負極の電極部材と電極リードとの間に設けられ、前記電極部材と電極リードを接着しガラス転移温度がヒューズ層の動作温度の基準となるマトリクス樹脂と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記電極部材と電極リード間の距離となる絶縁弾性体粒子と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記電極部材と電極リード間の導電性を確保する導電性粒子とからなるヒューズ層と、
を備える２次電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度を感知して非可逆的に電気抵抗値が上昇することで電流を遮断または制限し、電気機器を過熱から保護する、ポリマー温度ヒューズ素子及びその製造方法、並びに該ポリマー温度ヒューズ素子を用いた２次電池セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々分野で充放電が可能な２次電池が使用されるようになっている。この２次電池としては、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池などが市販されている。
【０００３】
これらの２次電池では充電時に、比較的大電流を流すため、充電器の故障等により過電流が流れる場合が考えられ、このようなときには２次電池の内部抵抗等によりジュール熱が発生し、やがて爆発する等の危険性がある。
【０００４】
そこで、この２次電池の内部に過電流防止用の保護素子として、図１に示すような薄型のポリマー温度ヒューズ素子を実装することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
図１のポリマー温度ヒューズ素子は、金属電極９５ａ，９５ｂで挟まれた導電樹脂層（ヒューズ抵抗組成物層９１）の中に、所定の温度で発泡・膨張する粒子（熱膨張性マイクロカプセル９４）が分散されており、素子の温度が所定の温度まで上昇することで、樹脂（樹脂９２）に急激な膨張が起こり、樹脂中に分散された導電性粒子（導電粒子９３）間の距離が増大することによって相互の接触面積が小さくなるために、非可逆的に電気抵抗が増大する特性を示す。
【０００５】
このように従来のポリマー温度ヒューズ素子においては、素子を膨張させて導電性粒子間の距離を増大させるために、発泡性の膨張特性を有する粒子を分散させて配合している。この発泡粒子は、直径数μｍから数十μｍのマイクロカプセル中に、ｎ-ヘキサンなどの熱膨張性有機物を封入した、所謂マイクロバルーンや、アゾビスイソブチロニトリルなどの熱分解性有機化合物が用いられている。これらは比較的反応が穏やかに起こるので、温度変化に対しては十分な熱膨張が起きるまでには相応の時間が必要となる。例えば、特許文献１では、抵抗変化が完了するまでに３０秒程度の時間を要している。
【０００６】
しかしながら、過充電などに対する２次電池の安全性をより向上させるためには、危険な温度上昇を検知して、速やかに遮断動作が行なえることがより好ましい。また、瞬間的な電流上昇により温度ヒューズ素子が誤動作しないように、遮断動作開始までに数秒程度の時間を要するように、ある程度の遅延動作特性も必要である。
【０００７】
また、従来技術によるポリマー温度ヒューズ素子は厚さ約２００μｍ程度のものが実現されていたが、その薄さは十分なものではなく実際の２次電池の保護用途へはあまり採用されてはいないのが実情である。
【０００８】
このような状況の中で、リチウムポリマー２次電池などの２次電池セルの安全性向上のために、さらに薄型でかつ最適な動作時間を有するポリマー温度ヒューズ素子の実現が望まれていた。
【０００９】
【特許文献１】特許第３４０９１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、薄型でかつ最適な動作時間を有するポリマー温度ヒューズ素子及びその製造方法を提供し、また該ポリマー温度ヒューズ素子を用いた２次電池セル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】
【００１１】
前記課題を解決するために提供する本発明は、２つの電極部材（電極部材１２，１３）と、前記２つの電極部材の間に設けられ、該２つの電極部材同士を接着しガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子の動作温度の基準となるマトリクス樹脂（マトリクス樹脂１１ａ）と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記２つの電極部材間の距離となる絶縁弾性体粒子（絶縁弾性体粒子１１ｂ）と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記２つの電極部材間の導電性を確保する導電性粒子（導電性粒子１１ｃ）とからなるヒューズ層（ヒューズ層１１）と、を備えるポリマー温度ヒューズ素子（ポリマー温度ヒューズ素子１０）である（図２）。
【００１２】
ここで、前記絶縁弾性体粒子は、ガラス転移温度が前記ポリマー温度ヒューズ素子の使用温度範囲内にない樹脂またはゴムからなる粒子であることが好ましい。
【００１３】
また、前記導電性粒子は、炭素粉末、金属粒子、前記マトリクス樹脂のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する樹脂粒子表面に金属層を被覆してなる粒子のいずれかであることが好適である。
【００１４】
また前記課題を解決するために提供する本発明は、２つの電極部材のうち、少なくとも一方の電極部材に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子と、導電性粒子とを分散させた接着剤を塗布し、接着剤塗布部分を他方の電極部材に貼り合わせた後に、前記接着剤の厚み方向に加圧した状態で前記接着剤樹脂を硬化させて、前記２つの電極部材の間に、該２つの電極部材同士を接着しガラス転移温度が当該ポリマー温度ヒューズ素子の動作温度の基準となるマトリクス樹脂と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記２つの電極部材間の距離となる絶縁弾性体粒子と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記２つの電極部材間の導電性を確保する導電性粒子とからなるヒューズ層を形成するポリマー温度ヒューズ素子の製造方法である。
【００１５】
また前記課題を解決するために提供する本発明は、２つの電極部材のうち、少なくとも一方の電極部材に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子と、導電性粒子とを分散させた接着剤を塗布し、接着剤塗布部分を他方の電極部材に貼り合わせた後に、前記接着剤樹脂を硬化させてマトリクス樹脂とし、ついで前記マトリクス樹脂の厚み方向に加圧した状態で該マトリクス樹脂のガラス転移温度以上に加熱した後に冷却して、前記２つの電極部材の間に、該２つの電極部材同士を接着しガラス転移温度が当該ポリマー温度ヒューズ素子の動作温度の基準となるマトリクス樹脂と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記２つの電極部材間の距離となる絶縁弾性体粒子と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記２つの電極部材間の導電性を確保する導電性粒子とからなるヒューズ層を形成するポリマー温度ヒューズ素子の製造方法である。
【００１６】
また前記課題を解決するために提供する本発明は、電池本体部（電池本体部１０１）と、該電池本体部の正極または負極の電極部材（正極集電体１１３または負極集電体１１６）と電極リード（正極リード１１５または負極リード１１８）との間に設けられ、前記電極部材と電極リードを接着しガラス転移温度がヒューズ層の動作温度の基準となるマトリクス樹脂（マトリクス樹脂１１ａ）と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記電極部材と電極リード間の距離となる絶縁弾性体粒子（絶縁弾性体粒子１１ｂ）と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記電極部材と電極リード間の導電性を確保する導電性粒子（導電性粒子１１ｃ）とからなるヒューズ層（ヒューズ層１１）と、を備える２次電池セル（２次電池セル１００）である（図３，図４）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のポリマー温度ヒューズ素子によれば、接着剤樹脂で２つの電極部材を貼り合わせるので、該接着剤樹脂からなるヒューズ層のみからなる構造とすることができ、極めて薄くすることが可能である。また、ポリマー温度ヒューズ素子の温度がマトリクス樹脂のガラス転移温度を超えると、該マトリクス樹脂が膨張すること、及びマトリクス樹脂が軟化し、弾性変形された状態で固定されていた絶縁弾性体粒子における弾性変形が開放されて該絶縁弾性体粒子のサイズがヒューズ層の厚さ方向に大きくなることにより、それまで導電性を確保していた電極部材と導電性粒子との間や導電性粒子間の接触がなくなるため、適度な動作時間で電極部材間の導通が遮断されるようになる。
また、本発明のポリマー温度ヒューズ素子の製造方法によれば、ヒューズ層を塗布により形成できるので、極めて薄型で動作時間特性に優れたポリマー温度ヒューズ素子を簡便に製造することが可能である。
また、本発明の２次電池セルによれば、電池本体部（電池素子）において電極部材と電極リードの間に本発明のポリマー温度ヒューズ素子の構成を設けるので、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子及びその製造方法、並びに２次電池セルの構成について図面を参照して説明する。なお、本発明を図面に示した実施形態をもって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施の態様に応じて適宜変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１９】
図２は、本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子の構成を示す断面図である。
図２に示すように、ポリマー温度ヒューズ素子１０は、２つの電極部材１２，１３と、２つの電極部材１２，１３の間に設けられ、該２つの電極部材１２，１３同士を接着しガラス転移温度が当該ポリマー温度ヒューズ素子１０の動作温度の基準となるマトリクス樹脂１１ａと、前記マトリクス樹脂１１ａの厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂１１ａ中に固定され、粒径が前記２つの電極部材１２，１３間の距離となる絶縁弾性体粒子１１ｂと、前記マトリクス樹脂１１ａ中に分散され前記２つの電極部材１２，１３間の導電性を確保する導電性粒子１１ｃとからなるヒューズ層１１と、を備える。
【００２０】
ここで、マトリクス樹脂１１ａは、絶縁性であって２つの電極部材１２，１３同士を接着するとともに、そのガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子１０の動作温度の基準となる樹脂材料からなる。ポリマー温度ヒューズ素子１０の動作温度とは、ポリマー温度ヒューズ素子１０の温度（あるいは環境温度）がその温度以上となると、ヒューズ層１１が所定の状態変化を起こして電極部材１２，１３間の電気的導通を遮断するのに十分な抵抗値を示す状態となる温度のことをいう。マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度は後述するヒューズ層１１の状態変化のメカニズムが作動するための重要な因子であり、その結果として前記動作温度の基準となる。なお、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度Ｔｇは、ポリマー温度ヒューズ素子１０として求められる温度ヒューズの機能に応じて、適宜設定されるものであるが、例えば、Ｔｇ＝８０〜１００℃の範囲で設定するとよい。この温度は、マトリクス樹脂１１ａを構成する樹脂材料の種類や硬化条件などにより調整可能である。
【００２１】
また、マトリクス樹脂１１ａに、２つの電極部材１２，１３同士を接着する機能をもたせることによって、薄いヒューズ層１１を形成するだけで２つの電極部材１２，１３が固定されたポリマー温度ヒューズ素子１０を完成することができる。
【００２２】
以上の機能を兼ね備えたマトリクス樹脂１１ａとしては、例えば、２液混合硬化型エポキシ系の接着剤や熱硬化型接着剤などを硬化させたものが好適である。
【００２３】
絶縁弾性体粒子１１ｂは、使用温度域で弾性変形可能な絶縁性の粒子である。とくに、ガラス転移温度がポリマー温度ヒューズ素子１０の使用温度範囲（すなわちポリマー温度ヒューズ素子１０の保管温度または通常使用時の環境温度から前記動作温度までの温度範囲）内に存在しない樹脂またはゴムからなる粒子であるとよい。例えば、ガラス転移温度が前記使用温度の下限未満であるゴムからなる粒子や前記使用温度の上限より大である樹脂からなる粒子である。これにより、歪んだ状態の絶縁弾性体粒子１１ｂでは、ポリマー温度ヒューズ素子１０の使用温度域において粒子１１ｂ自身の相転移による歪みの緩和が発生することがなくなり、その歪みを温度ヒューズ機能に有効に働かせることができる。
【００２４】
また、絶縁弾性体粒子１１ｂは、ヒューズ層１１（マトリクス樹脂１１ａ）の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態でマトリクス樹脂１１ａ中に固定されている。このとき、絶縁弾性体粒子１１ｂは、圧縮による弾性変形を受けた後でもその粒径が導電性粒子１１ｃよりもその径が十分大きくなっており、ヒューズ層１１のスペーサ材としての機能も有している。すなわち、電極部材１２，１３を対向させて貼り合わせる際に、電極部材１２，１３同士が一部分でも短絡してしまうとポリマー温度ヒューズ素子１０としての機能を十分に発揮できなくなるため、絶縁弾性体粒子１１ｂが電極部材１２，１３の間を介在することにより、電極部材１２，１３同士の接触による短絡を防止している。
【００２５】
これにより、弾性変形後の絶縁弾性体粒子１１ｂの径がそのまま２つの電極部材１２，１３間の距離（ヒューズ層１１の厚さ）となり、従来よりも優れた導電性を確保することができる。この弾性変形後の絶縁弾性体粒子１１ｂのヒューズ層１１（マトリクス樹脂１１ａ）の厚み方向の径は、１００μｍ以下、より好ましくは１０〜５０μｍである。
【００２６】
なお、弾性変形前の絶縁弾性体粒子１１ｂの直径精度（３σ）は直径の±５％であることが好ましい。これにより、径の揃った絶縁弾性体粒子１１ｂが電極部材１２，１３間の距離を規定してヒューズ層１１の厚さを薄く均一にすることにより、ポリマー温度ヒューズ素子１０（ヒューズ層１１）の良好な導電性を一定の値で安定化させることができる。また、ポリマー温度ヒューズ素子１０のロット間の導電性のレベルや温度ヒューズとしての動作時間を一定にすることが可能である。
【００２７】
また、マトリクス樹脂１１ａ中で固定される絶縁弾性体粒子１１ｂには、その弾性変形を復帰させたときに、絶縁弾性体粒子１１ｂが電極部材１２，１３と導電性粒子１１ｃとの接触、あるいは導電性粒子１１ｃ間の接触がなくなり、冷却後もその状態が維持されるように、電極部材１２，１３間をヒューズ層１１の厚み方向に広げる程度の歪が与えられている。
【００２８】
また、絶縁弾性体粒子１１ｂの配合量は、後述する接着剤に対して、１ｖｏｌ％以上、１０ｖｏｌ％以下とするとよい。１ｖｏｌ％未満であると電極部材１２，１３同士の接触による短絡が発生する可能性があり、温度ヒューズとしての機能も不十分なものとなる。一方、１０ｖｏｌ％を超えても絶縁弾性体粒子１１ｂとしての機能は改善されず過度の添加は導電性に悪影響を及ぼす。
【００２９】
絶縁弾性体粒子１１ｂとしては、例えば、ＰＭＭＡ(Polymethylmethacrylate、ポリメタクリル酸メチル)などのアクリル樹脂やスチレン樹脂などの硬質プラスチック樹脂の粒子やシリコーンゴムの粒子などが挙げられる。
【００３０】
導電性粒子１１ｃは、少なくとも表面に導電性を有する粒子であり、例えば炭素粉末、Ｎｉなどの金属粒子、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する樹脂粒子表面に金属めっきによりＡｕなどの金属を被覆してなる粒子のいずれかであることが好ましい。
【００３１】
導電性粒子１１ｃの配合量は、後述する接着剤に対して、３０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下とするとよい。これにより、導電性粒子１１ｃはヒューズ層１１（マトリクス樹脂１１ａ）中に分散して含まれた状態で、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度以下では導電性粒子１１ｃ同士が接触していてヒューズ層１１として導電性（初期導電性、平常時導電性ともいう）を示すようになっている。
【００３２】
また、ヒューズ層１１の厚さの均一性とポリマー温度ヒューズ素子１０としての機能を確保するために、導電性粒子１１ｃを絶縁弾性体粒子１１ｂよりも小さくする必要がある。そのための粒径として、圧縮による弾性変形後の絶縁弾性体粒子１１ｂのヒューズ層１１の厚さ方向の粒径の１／３以下とするとよい。
【００３３】
電極部材１２，１３は、金属などの導電性の板や箔からなり、用途に応じた形状や厚みとされるものである。後述する２次電池セルでは電池本体部における正極または負極の電極部材や電極リードがこれに相当する。
【００３４】
本発明のポリマー温度ヒューズ素子１０における機能はつぎのようになる。
（状態Ａ）  まず製造されたままで、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度以下の環境にある場合、ヒューズ層１１は弾性変形状態の絶縁弾性体粒子１１ｂにより規定される厚さとなっている。このとき、ヒューズ層１１中では導電性粒子１１ｃ同士が接触していることより、電極部材１２，１３の間では良好な導電性を示している。
【００３５】
（状態Ｂ）  使用環境温度が上昇し、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度を超える環境となると、マトリクス樹脂１１ａが体積膨張し導電性粒子１１ｃ同士の接触面積が小さくなったりなくなったりすることにより、電極部材１２，１３の間の電気抵抗値が上昇する。また、同時にマトリクス樹脂１１ａは軟化して、絶縁弾性体粒子１１ｂを固定するものがなくなるので、絶縁弾性体粒子１１ｂの歪みが開放されて弾性変形前の元の形状に復帰し、電極部材１２，１３間が押し広げられるようになる。このため、電極部材１２，１３に接着しているヒューズ層１１も厚さ方向に拡張され、導電性粒子１１ｃ同士の接触がさらになくなる方向に作用する。その結果、電極部材１２，１３間の電気的導通は遮断されることになる。
【００３６】
またその後、使用環境温度が低下し、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度以下の環境となると、マトリクス樹脂１１ａは体積収縮するが、絶縁弾性体粒子１１ｂは弾性変形状態に戻ることはないので、電極部材１２，１３間の導通の遮断は維持されることになる。
【００３７】
なお、ポリマー温度ヒューズ素子１０は、ヒューズ層１１や電極部材１２，１３が薄く、熱容量が小さいため、使用環境温度の変化を比較的敏感に検知するが、使用環境温度が上昇し、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度を超えた時点で瞬時に電極部材１２，１３間の電気的導通が遮断されるのではなく、前述のように、マトリクス樹脂１１ａの膨張と絶縁弾性体粒子１１ｂにおける歪みの開放という現象が起こる時間を要するため、適度な動作時間で電極部材間の導通が遮断されるようになる。
【００３８】
次に、本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子の製造方法について説明する。
本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子１０の製造方法は、基本的につぎの２工程である。
（Ｓ１１）  ２つの電極部材１２，１３のうち、少なくとも一方の電極部材（例えば、電極部材１２、電極部材１２，１３双方でもよい）に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子１１ｂと、導電性粒子１１ｃとを分散させた接着剤を塗布する。このとき、２つの電極部材１２，１３の間に接着剤を充填するようにしてもよいが、塗布によるほうが形成されるヒューズ層１１の厚さをコントロールしやすいので好ましい。
【００３９】
ここで用いる接着剤は、前述した接着剤樹脂に、絶縁弾性体粒子１１ｂ、導電性粒子１１ｃをそれぞれ適量添加して混合・攪拌したものである。このとき、接着剤に対して、絶縁弾性体粒子１１ｂを１ｖｏｌ％以上、１０ｖｏｌ％以下の割合で配合し、導電性粒子１１ｃを３０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下の割合で配合する。接着剤樹脂は、硬化してマトリクス樹脂１１ａとなるものであり、例えば２液混合硬化型エポキシ系の接着剤や熱硬化型接着剤などが好適である。
【００４０】
（Ｓ１２）  つぎに、接着剤塗布部分を他方の電極部材（例えば、電極部材１３）に貼り合わせた後に、前記接着剤塗布部分を厚み方向に一定の割合で均一に圧縮するように電極部材１２，１３を加圧しながら、前記接着剤樹脂を硬化させる。硬化処理は前記接着剤樹脂の硬化条件に即して行う。このとき、絶縁弾性体粒子１１ｂは電極部材１２，１３による圧縮を受けて弾性変形しており、例えば、厚さ方向の歪み割合として５〜３０％、より好ましくは１０〜２０％の弾性変形となっている。また、絶縁弾性体粒子１１ｂは、そのような弾性変形を受けた状態で周辺の接着剤樹脂が硬化してマトリクス樹脂１１ａとなるので、弾性変形状態のままマトリクス樹脂１１ａ中で固定される。
【００４１】
これにより、２つの電極部材１２，１３の間に、該２つの電極部材１２，１３同士を接着しガラス転移温度が当該ポリマー温度ヒューズ素子１０の動作温度の基準となるマトリクス樹脂１１ａと、前記マトリクス樹脂１１ａの厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂１１ａ中に固定され、粒径が前記２つの電極部材１２，１３間の距離となる絶縁弾性体粒子１１ｂと、前記マトリクス樹脂１１ａ中に分散され前記２つの電極部材１２，１３間の導電性を確保する導電性粒子１１ｃとからなるヒューズ層１１を形成することになり、ポリマー温度ヒューズ素子１０が完成する。
【００４２】
あるいは本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子１０の製造方法は、以下に示す工程によってもよい。
（Ｓ２１）  ２つの電極部材１２，１３のうち、少なくとも一方の電極部材（例えば、電極部材１２、電極部材１２，１３双方でもよい）に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子１１ｂと、導電性粒子１１ｃとを分散させた前記接着剤を塗布する。
【００４３】
（Ｓ２２）  つぎに、接着剤塗布部分を他方の電極部材（例えば、電極部材１３）に貼り合わせた後に、前記接着剤樹脂を硬化させてマトリクス樹脂１１ａとする。硬化処理は前記接着剤樹脂の硬化条件に即して行う。このとき、接着剤塗布部分の厚さが均一になる程度に、電極部材１２，１３の貼り合わせ面に垂直な方向に軽く押えて接着剤樹脂を硬化させるとよい。
【００４４】
（Ｓ２３）  つぎに、マトリクス樹脂１１ａを厚み方向に一定の割合で均一に圧縮するように電極部材１２，１３を加圧しながら、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度を超える温度まで加熱し、一定時間保持する。このとき、絶縁弾性体粒子１１ｂは電極部材１２，１３による圧縮を受けて弾性変形し、例えば、厚さ方向の歪み割合として５〜３０％、より好ましくは１０〜２０％の弾性変形となっている。ついで、圧縮加圧を保持した状態で室温まで冷却する。これにより、絶縁弾性体粒子１１ｂは、そのような弾性変形を受けた状態で周辺のマトリクス樹脂１１ａが硬化するので、弾性変形状態のままマトリクス樹脂１１ａ中で固定される。
【００４５】
これにより、２つの電極部材１２，１３の間に、該２つの電極部材１２，１３同士を接着しガラス転移温度が当該ポリマー温度ヒューズ素子１０の動作温度の基準となるマトリクス樹脂１１ａと、前記マトリクス樹脂１１ａの厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂１１ａ中に固定され、粒径が前記２つの電極部材１２，１３間の距離となる絶縁弾性体粒子１１ｂと、前記マトリクス樹脂１１ａ中に分散され前記２つの電極部材１２，１３間の導電性を確保する導電性粒子１１ｃとからなるヒューズ層１１を形成することになり、ポリマー温度ヒューズ素子１０が完成する。
【００４６】
つぎに、本発明に係る２次電池セルについて説明する。
図３は、本発明に係る２次電池セルの基本構成を示す斜視図である。
２次電池セル１００は、正極、負極それぞれの電極から正極リード１１５、負極リード１１８が引き出されている電池本体部１０１と、該電池本体部の正極または負極の電極部材（正極集電体１１３または負極集電体１１６）と電極リード（正極リード１１５または負極リード１１８）との間に設けられ、前記電極部材と電極リードを接着しガラス転移温度が当該ヒューズ層（ヒューズ層１１）の動作温度の基準となるマトリクス樹脂（マトリクス樹脂１１ａ）と、前記マトリクス樹脂の厚み方向に圧縮されて弾性変形した状態で該マトリクス樹脂中に固定され、粒径が前記電極部材と電極リード間の距離となる絶縁弾性体粒子（絶縁弾性体粒子１１ｂ）と、前記マトリクス樹脂中に分散され前記電極部材と電極リード間の導電性を確保する導電性粒子（導電性粒子１１ｃ）とからなるヒューズ層（ヒューズ層１１）と、を備えるものである。図３では、電池本体部１０１の最外周で露出している負極の電極である負極集電体１１６と負極リード１１８との間に、ヒューズ層１１を設ける構成を示している。
【００４７】
ここで、ヒューズ層１１は、前述したポリマー温度ヒューズ素子１０におけるものと同じである。
【００４８】
以下、図４を用いて電池本体部１０１について説明する。
電池本体部１０１は、図４に示すように、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池であり、充放電といった電池反応が行われる電池素子である。
【００４９】
電池本体部１０１は、帯状の正極１０９と、帯状の負極１１０との間に有機高分子や電解質塩を含有させた固体電解質１１１とセパレータ１１２とを介在させた状態で、電極の長手方向に捲回することで発電素子として機能する。
【００５０】
正極１０９は、正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤塗液を正極集電体１１３上に塗布、乾燥、加圧することにより、正極集電体１１３上に正極合剤層１１４が圧縮形成された構造となっている。正極１０９には、正極リード１１５が正極集電体１１３の所定の位置に、正極集電体１１３の幅方向に突出するように超音波溶接などにより接続されている。この正極リード１１５には、例えばアルミニウム等の導電性金属からなる短冊状金属片等を用いる。
【００５１】
正極活物質には、比較的に電池容量を大きくできる例えばＬｉｘＭＯ２（式中ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ、Ｔｉ等による一種以上の遷移金属を表し、ｘは０．５以上、１．１０以下の範囲である。）で示されるリチウム複合酸化物等を使用する。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ２Ｏ４等を挙げることができる。また、正極活物質としては、安価で結晶構造が安定している例えばＬｉｘＭｙＰＯ４（式中ＭはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ、Ｎｂ、ＳｎＣａ、Ｓｒのうち何れか一種以上であり、０．５≦ｘ≦１．１であり、０．５≦ｙ≦１である。）で示される化合物等が挙げられ、具体的にＬｉＦｅＰＯ４等を用いる。さらに、正極活物質としては、例えばＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＮｂＳｅ２、Ｖ２Ｏ５等の金属硫化物あるいは酸化物も使用することができる。
【００５２】
正極１０９では、正極合剤層１１４の結着剤として、非水電解質電池の正極合剤に用いられる例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンやポリテトラフルオロエチレン等といった結着剤を用いることができる他に、正極合剤層１１４に例えば導電材として炭素質材料等を添加したり、公知の添加剤等を添加したりすることができる。正極１０９では、正極集電体１１３に、例えばアルミニウム等の導電性金属からなる箔状金属や網状金属等を用いる。
【００５３】
負極１１０は、負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤塗液を負極集電体１１６上に塗布、乾燥、加圧することにより、負極集電体１１６上に負極合剤層１１７が圧縮形成された構造となっている。負極１１０には、負極リード１１８が負極集電体１１６の所定の位置（図３では電池本体部１０１の最外周の露出部分）に、ヒューズ層１１により接着されて負極集電体１１６の幅方向に突出するように接続されている。この負極リード１１８には、例えばニッケルや銅等の導電性金属からなる短冊状金属片等を用いる。
【００５４】
負極活物質には、リチウム対して２Ｖ以下の電位を有し、リチウムをドープ・脱ドープする材料を用いる。具体的には、例えばリチウム、リチウム合金、又はリチウムイオンをドープ・脱ドープできる炭素質材料等が用いられる。リチウムイオンをドープ・脱ドープできる炭素質材料としては、例えば２０００℃以下の比較的低い温度で焼成して得られる低結晶性炭素材料、結晶化しやすい原材料を３０００℃付近の高温で焼成した人造黒鉛等の高結晶性炭素材料等を用いることが可能である。具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素質材料を用いることが可能である。コークス類としては、例えばピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等がある。なお、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し、炭素化したものである。
【００５５】
また、負極活物質としては、上述した炭素質材料の他に、例えばリチウムと化合可能な元素又はこの元素の化合物等を用いることもできる。具体的には、例えば化学式ＤｓＥｔＬｉｕ（Ｄはリチウムと化合可能な金属元素及び／又は半導体元素の一種以上であり、Ｅはリチウム及びＤ以外の金属元素及び／又は半導体元素の一種以上であり、ｓは０より大きく、ｔ及びｕは０以上である。）等化学式で示される化合物としてＳｉＢ４、ＳｉＢ６、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｎ、Ｎｉ２Ｓｉ、ＴｉＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＣｏＳｉ２、ＮｉＳｉ２、ＣａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、Ｃｕ５Ｓｉ、ＦｅＳｉ２、ＭｎＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２、ＶＳｉ２、ＷＳｉ２、ＺｎＳｉ２等が挙げられ、これらのうち何れか一種以上を用いる。そして、これらの化合物は、上述した炭素質材料に一種以上を混合させて用いることもでき、この場合、炭素質材料が導電材として機能することになる。
【００５６】
また、上述した炭素質材料や化合物の他に、負極活物質として、例えばポリアセチレン、ポリピロール等の高分子や酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ等といった比較的電位が卑であり、リチウムのドープ・脱ドープが可能な酸化物や、これら酸化物の酸素を窒素で置換した窒化物等を使用することもできる。
【００５７】
負極１１０では、負極合剤層１１７の結着剤として、非水電解質電池の負極合剤に用いられる例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンやポリテトラフルオロエチレン等といった結着剤を用いることができる。負極１１０では、負極集電体１１６に、例えば銅等の導電性金属からなる箔状金属や網状金属等を用いる。
【００５８】
固体電解質１１１は、正極１０９と負極１１０との間で例えばリチウムイオン等の授受を行うものである。このため、この固体電解質１１１には、リチウムイオン導電性を有する有機固体電解質を用いる。この有機固体電解質としては、電解質塩とそれを含有させる有機高分子とによって構成される高分子固体電解質や、非水電解液を高分子マトリックスに含有させたゲル状電解質等を用いることができる。そして、固体電解質１１１は、正極１０９及び負極１１０の表面に、有機固体電解質を含有する電解質溶液を塗布し、固化することで電解質層として形成される。
【００５９】
固体電解質１１１においては、通常、非水電解質電池に用いられる電解質塩を使用することができる。具体的には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳｉＦ６、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等が挙げられ、これらのうちの一種又は複数種を混合して用いる。特に、電解質塩としては、酸化安定性の点で優れているＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４を用いる。
【００６０】
そして、固体電解質１１１では、高分子固体電解質の電解質塩を含有させる有機高分子として例えばポリ（エチレンオキサイト）や同架橋体等のエーテル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系高分子、アクリレート系高分子等を単独又は分子中に供重合、混合して用いることができる。
【００６１】
固体電解質１１１においては、ゲル状電解質の場合、上述した電解質塩を溶解させて非水電解液にさせる非水溶媒には比較的誘電率が高い溶媒を用いる。この場合、非水電解液は可塑剤として機能することになる。具体的に、非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１、３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの一種又は複数種を混合して用いる。
【００６２】
そして、固体電解質１１１では、ゲル状電解質の非水電解液を含有させる高分子マトリックスとしては非水電解液を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子が利用できる。具体的には、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）や、ポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）等のフッ素系高分子、ポリ（エチレンオキサイド）や、これの架橋体等のエーテル系高分子、ポリ（アクリロニトリル）等が挙げられ、これらのうち何れか一種又は複数種を混合して用いる。
【００６３】
セパレータ１１２は、正極１０９と負極１１０とを離間させるものであり、この種の非水電解質電池の絶縁性多孔質膜として通常用いられている公知の材料を用いることができる。具体的には、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の高分子フィルムが用いられる。また、リチウムイオン伝導度とエネルギー密度との関係から、セパレータ１１２の厚みはできるだけ薄い方が好ましく、その厚みを３０μｍ以下の厚みにして用いる。これにより、電池１では、正極１０９と負極１１０との間のリチウムイオン電導度を良好にでき、高いエネルギー密度が得られる。
【００６４】
本発明の２次電池セル１００によれば、電気回路的にはリチウムポリマー２次電池と直列にポリマー温度ヒューズ素子１０が挿入された構成となり、不意の過充電などによって電池内部で異常な温度上昇が発生した場合には、ヒューズ層１１の電気抵抗が上昇することで回路に流れる電流を遮断し、急激な化学反応の進行を防止することができる。また、従来の温度ヒューズ素子では厚さ数百μｍとかなりの厚みがあったため、２次電池セルに内蔵することはできず、例えば負極リードの先に接続する構成となっていた。これに対して、本発明では、接着機能を有するヒューズ層１１が１００μｍ以下、例えば１０〜５０μｍ程度の厚みで形成できるため、リチウムポリマー２次電池の電池本体部１０１と、負極リード１１８および負極の電極（負極集電体１１６）との間に、導電性接着剤のみで接続する構成と同様の厚みでヒューズ層１１を内蔵することができる。したがって、体積密度効率を犠牲にすることなく、２次電池セルの安全性を向上させることが可能となる。また、抵抗値が増大するための立ち上がり時間も数秒程度であり、良好な２次電池セルの保護特性も有する。さらには、従来の温度ヒューズ素子では厚みがあり、平常時導電性を示すときでもかなりの抵抗値（最大１ｋΩ）をもつことになるため、２次電池セルの回路に組み込むものとしては好ましくなかったが、本発明の２次電池セル１００ではごく薄いヒューズ層１１で抵抗はほとんどないために、２次電池セルとして好適なものとなる。
【００６５】
このような２次電池セル１００は、つぎのようにして製造される。
先ず、正極１０９を作製する。正極１０９を作製する際は、上述した正極活物質と導電材と結着剤とを含有する正極合剤塗液を調製し、この正極合剤塗液を例えばアルミニウム箔等からなる正極集電体１１３上に未塗工部を設けるように均一に塗布、乾燥、加圧することで正極合剤層１１４を圧縮形成し、所定の寸法に裁断する。次に、正極集電体１１３が露出する未塗工部に正極リード１１５を例えば超音波溶接や、スポット溶接等により接続する。このようにして、帯状の正極１０９が作製される。
【００６６】
次に、負極１１０を作製する。負極１１０を作製する際は、上述した負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤塗液を調製し、この負極合剤塗液を例えば銅箔等からなる負極集電体１１６上に未塗工部を設けるように均一に塗布、乾燥、加圧することで負極合剤層１１７を圧縮形成し、所定の寸法に裁断する。このようにして、帯状の負極１１０が作製される。
【００６７】
次に、以上のように作製された正極１０９の正極合剤層１１４の主面、及び負極１１０の負極合剤層１１７の主面に固体電解質１１１をそれぞれ層状に形成する。固体電解質１１１を形成する際は、電解質塩を非水溶媒に溶解させて非水電解液を調製する。次に、この非水電解液と、有機高分子又はマトリックス高分子と、必要に応じて希釈溶剤としての非水溶媒とを混合撹拌してゾル状態の電解質溶液を作製し、この電解質溶液を正極１０９の正極合剤層１１４の主面、及び負極１１０の負極合剤層１１７の主面にそれぞれ塗布して高分子固体電解質層を形成する。希釈溶剤を用いた場合は、その非水溶媒を揮発させてゲル電解質層を形成する。このようにして正極１０９上及び負極１１０上に固体電解質１１１を電解質層としてそれぞれ形成させる。
【００６８】
次に、以上のように固体電解質１１１が主面上に形成された正極１０９及び負極１１０を電解質層が対向するように、セパレータ１１２を介して長尺方向に多数回、扁平状に捲回する。そして、その最外周の負極集電体１１６が露出する未塗工部に対して、前述した本発明のポリマー温度ヒューズ素子の製造方法と同様にしてつぎの手順で、ヒューズ層１１を設けて負極リード１１８を接続する。
【００６９】
（Ｓ３１）  電極部材、電極リードのうち、少なくとも一方（例えば、負極リード１１８、あるいは負極集電体１１６露出部、負極リード１１８双方でもよい）に、接着剤樹脂中に絶縁弾性体粒子１１ｂと、導電性粒子１１ｃとを分散させた接着剤を塗布する。
（Ｓ３２）  つぎに、接着剤塗布部分を前記電極部材、電極リード同士（例えば、負極集電体１１６露出部、負極リード１１８同士）で貼り合わせた後に、前記接着剤塗布部分を厚み方向に一定の割合で均一に圧縮するように前記電極部材、電極リードとの間を加圧しながら、前記接着剤樹脂を硬化させる。
【００７０】
なお、このヒューズ層１１の形成に関しては、前述したもう１つの本発明のポリマー温度ヒューズ素子の製造方法（ステップＳ２１〜Ｓ２３による方法）と同様の手順で行ってもよい。
【００７１】
このようにして、捲回軸方向の一方端面から正極リード１１５及び負極リード１１８が突出した２次電池セル１００を完成する。なお、製品化にあたっては、例えば、この２次電池セル１００を、正極リード１１５と負極リード１１８とを外部に導出しつつ、外装材でラミネートして電池パックとすればよい。
【００７２】
以上のように、前記２次電池セルの製造方法によれば、ヒューズ層１１を形成する接着剤を対象物（電極部材または電極リード）に塗って、相手方に貼るだけで、電極部材と電極リードとを接続するとともに２次電池の回路にポリマー温度ヒューズ素子を内蔵させることができる。また、従来の方法では正極１０９，負極１１０を巻く前に正極リード１１５，負極リード１１８それぞれを超音波溶接などにより接続する必要があったが、本発明によれば捲回後での接続が可能となる。
【００７３】
なお、本発明のポリマー温度ヒューズ素子１０の構成は、缶電池タイプのリチウムイオン２次電池などの二次電池を収納したバッテリーパックにも適用可能である。
【００７４】
図５に、本発明を適用したバッテリーパックの外観構成を示す。図５Ａは斜視図、図５Ｂは正面断面図である。
バッテリーパック２００は、図５Ａに示すように、略かまぼこ形の外形を有するものであり、その外筐が上ケース２１２と下ケース２１１の２分割構成で、下ケース２１１の正面側壁２１１−２に２つの略矩形の開口孔２１１ａが設けられる。そして、この２つの開口孔２１１ａから外部の充電器又はモバイル機器などに接続する充放電端子２３１，２３２が露呈されている。
また、上ケース２１２の正面側壁２１２−２と背面側壁２１２−４には、係合孔が設けられ、下ケース２１１の係合爪を係合し、結合するようになされている。
そして、上下のケース２１１，２１２が結合された状態では、図５Ｂに示すように、ケースの中に缶電池タイプの２次電池である電池本体２２０、保護回路基板２３０及び充放電端子２３１，２３２と内部接続用のリードなどが収納される。
【００７５】
また電池本体２２０は、リチウムイオン二次電池による電池セルを所望の電圧となるように複数直列に接続し円柱状に形成した電池を、２本交互に並べ収納される。そして、外部の機器で必要とされる電圧とバッテリー容量により、直列接続される電池セルの数、並列接続数が決められている。
【００７６】
また保護回路基板２３０は、集積回路などの電子部品が実装されたプリント配線板であり、バッテリーパック２００を安全に使用するための充放電制御機能を有する保護回路や充放電のためのスイッチ回路等を構成する集積回路などが組み込まれ、過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能を有するようになされている。
【００７７】
本発明のバッテリーパックでは、充放電端子２３１，２３２のいずれかの外部との接続部分または電池本体２２０との内部接続用のリードとの接続部分を電極部材１２として、その表面に前述したヒューズ層１１及び電極部材１３を設けるとよい。これにより、不意の過充電などによって電池本体２２０内部で異常な温度上昇が発生した場合には、ヒューズ層１１の電気抵抗が上昇することで回路に流れる電流を遮断し、急激な化学反応の進行を防止することができる。
【実施例】
【００７８】
以下、本発明のポリマー温度ヒューズ素子１０を実際に作製し、評価した結果を説明する。
【００７９】
（実施例１）
（１）試料の作製
（ａ）接着剤
つぎの接着剤樹脂に絶縁弾性体粒子１１ｂ，導電性粒子１１ｃを混合し、攪拌したものを用いた。
・接着剤樹脂；エポキシ系２液混合硬化型接着剤（Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製、製品Ｎｏ．３０１−２（室温硬化時間４８時間、８０℃硬化時間３時間、ガラス転移温度８０℃以上））
・絶縁弾性体粒子１１ｂ；ジビニルベンゼン系架橋共重合樹脂からなる硬質プラスチック球状粒子（平均直径５０μｍ、直径精度±１μｍ（３σ）、ガラス転移温度２５０℃以上）      ５重量％
・導電性粒子１１ｃ；炭素粉末（平均直径５μｍ）      ５０重量％
（ｂ）電極部材１２，１３（テストピースＡ，Ｂ）
・短冊形状の銅箔（幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚さ５０μｍ）
（ｃ）作製手順
２つの電極部材１２，１３に前記接着剤を適量塗布した後、互いの中央部分で直交して交差するように重ねて貼り合わせた。そして、貼り合わせた２枚の電極部材１２，１３の上下を、接着剤樹脂とは容易に剥離可能で、なおかつ接着剤の硬化温度８０℃では軟化しない厚さ２５μｍの剥離シート３０１，３０２でカバーし、さらにそれらを厚さ１０ｍｍステンレス鋼板３０３，３０４で挟み込み、その状態で接着剤塗布部分を厚さ方向に１ｃｍ２当たり１００ｋｇ重の圧力で圧縮した。そして、この加圧状態を室温で４８時間保持して接着剤を硬化させて、図６に示すポリマー温度ヒューズ素子１０の試料を得た。なお、このときの絶縁弾性体粒子１１ｂのヒューズ層１１の厚さ方向の弾性変形（歪み）は２０％であった。
【００８０】
（２）評価結果
得られた試料について、温度と電気抵抗値の関係を測定した。その結果を図７に示す。図７の横軸は、ポリマー温度ヒューズ素子１０の温度であり、縦軸はその温度における電極部材１２，１３間の電気抵抗の値を示している。なお、ポリマー温度ヒューズ素子１０の試料の加熱は、シリコンオイルバスに該試料を浸漬して行った。
その結果、初期抵抗値は４５ｍΩ（０．０４５Ω）であり、温度が２０〜４０℃までの、電気機器内部の通常環境の温度範囲であれば、本試料の電気抵抗値は１００ｍΩ以下と初期抵抗値のレベルを維持し低い値を示した。そして、４０℃を超えると温度が上昇するとともに緩やかに電気抵抗値も増大し、７５℃以上の温度になると急激に電気抵抗値が増大して、最大３０７Ωの電気抵抗を示した。そして、１２０℃まで加熱した後に、試料をシリコンオイルバスより取り出して室温で１０分間放置して冷却したところ、電気抵抗値は２５４Ωを示した。
【００８１】
この結果は、本発明のポリマー温度ヒューズ素子１０において、マトリクス樹脂１１ａがガラス転移温度を超える温度領域で軟化および膨張したことで導電性粒子１１ｃ間の距離が増大したこと、及びそれと同時に絶縁弾性体粒子１１ｂの弾性変形が復帰したことによって、高抵抗値を示し、ついでポリマー温度ヒューズ素子１０が冷却された後でも絶縁弾性体粒子１１ｂが弾性変形状態に戻ることはないためにヒューズ層１１の厚み方向への収縮が起きず、高い電気抵抗値が保持されたものと考えられる。
【００８２】
本実施例の試料を室温から約１００℃のシリコンオイル中へ浸けることで加熱し、時間ごとの温度と抵抗値の変化を調査した。
その結果、本実施例のポリマー温度ヒューズ素子１０は加熱後約５秒で最高の電気抵抗値まで達した。これは、本実施例のポリマー温度ヒューズ素子１０が周囲の温度上昇に対して、速やかに電流の抑制（遮断）を行なえることを示している。また、瞬間的な電流の上昇に対しては過敏に感応することが無く、良好な特性を持っていることが分かった。
【００８３】
（比較例１）
実施例１において、作製条件として接着剤塗布部分を圧縮せずに硬化させ、それ以外は実施例１と同じ条件で比較例１の試料を作製した。
【００８４】
本比較例の試料の温度と電気抵抗値の関係を測定した結果を図８に示す。
本比較例において、室温から１１０℃超までの昇温過程では、実施例１のポリマー温度ヒューズ素子１０と同様の電気抵抗特性を示し、マトリクス樹脂のガラス転移温度（８０℃）近辺で電気抵抗値が急激に増大する傾向を示した。しかし、オイルバスから試料を取り出して冷却したところ、初期の電気抵抗値と同じレベルまで電気抵抗値が低下し、所謂ＰＴＣサーミスタ素子のような動作を示した。これは、マトリクス樹脂１１ａがガラス転移温度を超える温度領域で軟化および膨張したことで導電性粒子１１ｃ間の距離が増大したことによって高抵抗値を示し、ついでマトリクス樹脂１１ａがガラス転移温度以下に冷却されると、絶縁弾性体粒子１１ｂによる収縮の阻害要因が存在しないために厚み方向の収縮が起こり、導電性粒子１１ｃ間の距離が再近接したことによって導通が得られるようになったためである。
【００８５】
（実施例２）
実施例１では、接着剤を硬化させる際に加圧することで、絶縁弾性体粒子１１ｂに厚さ方向への圧縮変形を加えたが、これとは異なる手順で本発明のポリマー温度ヒューズ素子１０を作製することが可能である。すなわち、接着剤を塗布した電極部材１２，１３を貼り合せた状態で接着剤樹脂を硬化させて一旦素子を形成した後に、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度以上に素子を加熱した状態で厚さ方向へ圧力を加え、絶縁弾性体粒子１１ｂのみに圧縮変形を加えた状態で冷却し、再硬化させて本発明の温度ヒューズ特性を付与することができる。
【００８６】
本実施例では、実施例１において、以下の作製手順として、それ以外は実施例１と同じ条件で試料を作製した。
・作製手順
前記接着剤を塗布した電極部材１２，１３を貼り合わせた後、接着剤塗布部分が密着する程度の、例えば１ｃｍ２当たり１００ｇ重程度の圧力を加えた状態で接着剤樹脂を硬化させて一旦素子を形成する。次にこの素子の厚み方向へ１ｃｍ２当たり約１００ｋｇ重の圧力を加えた状態で、マトリクス樹脂１１ａのガラス転移温度（８０℃）以上である１００℃まで加熱して約１０分間保持し、次に加圧を保持した状態で室温まで冷却を行ない実施例２の試料を得た。
【００８７】
この試料について、実施例１と同様に温度−電気抵抗特性を測定したところ、実施例１と同等の特性を示すことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】従来のポリマー温度ヒューズ素子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るポリマー温度ヒューズ素子の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る２次電池セルの構成を示す斜視図である。
【図４】図３の電池本体部の構成を示す分解図である。
【図５】本発明のポリマー温度ヒューズ素子を適用したバッテリーパックの外観構成図である。
【図６】実施例１のポリマー温度ヒューズ素子の作製過程のうち、接着剤硬化の際の加圧状態を示す概略図である。
【図７】実施例１の温度と電気抵抗値の関係を示す図である。
【図８】比較例１の温度と電気抵抗値の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０・・・ポリマー温度ヒューズ素子、１１・・・ヒューズ層、１１ａ・・・マトリクス樹脂、１１ｂ・・・絶縁弾性体粒子、１１ｃ，９３・・・導電性粒子、１２，１３・・・電極部材、９１・・・ヒューズ抵抗組成物層、９２・・・樹脂、９４・・・熱膨張性マイクロカプセル、９５ａ，９５ｂ・・・金属電極、１００・・・２次電池セル、１０１・・・電池本体部、１０９・・・正極、１１０・・・負極、１１１・・・固体電解質、１１２・・・セパレータ、１１３・・・正極集電体、１１４・・・正極合剤層、１１５・・・正極リード、１１６・・・負極集電体、１１７・・・負極合剤層、１１８・・・負極リード、２００・・・バッテリーパック、２１１・・・下ケース、２１１ａ・・・開口孔、２１２・・・上ケース、２２０・・・電池本体、２３０・・・保護回路基板、２３１，２３２・・・充放電端子
【図１】
2010123421.tif 000003
【図２】
2010123421.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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