(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の発電体と、
前記発電体を内蔵し、気密性を有し、内圧により変形可能な外装体と、
前記発電体から前記外装体の外部への電路となる複数の取り出し端子と、
前記発電体端面方向に位置し、前記発電体が内蔵された部分の厚さより薄く、前記外装体の一部をなす外装体シール部と、
前記外装体の外側にあって、少なくともその一端が前記発電体の上面あるいは下面、及び他端が前記外装体シール部近傍に位置し、前記外装体の上面部あるいは下面部の内圧の上昇にともなう変位を検知して外側に変位する作動部材と、
前記外装体シール部の上面又は下面方向にあって、一端が前記取り出し端子の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続され、前記外装体が内圧の上昇により所定量以上膨張した場合、前記作動部材により前記取り出し端子と前記外部電極との間の電気的接続を遮断する遮断部と、を有することを特徴とする感圧電流遮断機構を有する電池。
【請求項２】
請求項１記載において、前記遮断部は、
前記外装体シール部に固定された保持部材と、
前記保持部材に保持され、脆性を有し、一端が前記取り出し端子の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続された導電路を有するエレメントと、を有し、
前記作動部材の他端は、前記エレメントの前記外装体シール部側に位置し、前記作動部材の一端が内圧により変位すると、それに伴い前記作動部材の他端も変位し、所定量以上変位すると、前記作動部材の他端により前記エレメントを遮断することを特徴とする感圧電流遮断機構を有する電池。
【請求項３】
請求項１記載において、前記外装体より高剛性の外ケースをさらに有し、
前記外ケースはさらに、内圧上昇による膨張にともなう前記作動部材の他端の変位を抑える変位規制部を有することを特徴とする感圧電流遮断機構を有する電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用の感圧電流遮断機構を有する電池に係り、特に、Ｌｉポリマー２次電池に好適な感圧電流遮断機構を有する電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話・カメラ一体型ビデオテープレコーダ等の小型・薄型が要求されている機器等では、電池にも同様の要求が及んでいる。電池の選択肢としてＬｉ（リチウム）ポリマー２次電池が有力な候補として取り上げられている。
【０００３】
小型といっても安全対策は当然必要である。すなわち、このようなＬｉポリマー２次電池に充電が完了しても更に充電を行なったり、規定された電流よりも大きな電流で充電が行われると、Ｌｉポリマー２次電池内で化学変化を起こし、ガスが発生して電池内圧が上昇する。そして、Ｌｉポリマー２次電池の外装体が膨張して亀裂や破裂が生じる虞があった。
【０００４】
そこで、従来から電池内圧が所定値以上に上がると、発電体と外部端子との間の電路を遮断する感圧電流遮断機構が提案されている。
【０００５】
例えば、特開平２−１１２１５１号公報に記載されている感圧電流遮断機構がある。この従来例では電池の内圧の上昇により外側に膨らむ防爆弁が電池の金属缶に設けられており、そして、この防爆弁が内圧により外側に膨らむことによつて内部電極から剥離されて電流が遮断される。
【０００６】
また、特開平１１−１５４５０４号公報に記載されている機構がある。この別の従来例は角形電池用であって、外部電極の内側付近の、電池の板面（広い面）にダイヤフラムやそれを使った遮断機構・安全弁等を組み込んだものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年使用されているＬｉポリマー２次電池は板状でかつフィルムラミネートによる外装が施され、電池本体の厚さが僅か１〜４mm程度である。そのため、Ｌｉポリマー２次電池においては、従来のような電池の金属缶の端面方向にダイヤフラムや各種機構を形成する構成では、ダイヤフラムの大きさを組み込むスペースが確保できず、また固定方法がなく、また組み込むことが困難である等の問題点があった。
【０００８】
だからといって、単に電池の板面（広い面）にダイヤフラムやそれを使った遮断機構を単に組み込んだのでは、遮断機構等を設けたために電池全体の厚さが大きくなってしまい、折角の板状（あるいはその他の薄型のもの）の電池の薄さを生かすことができない。
【０００９】
本発明の目的は、電池の外装体とは別体で電流遮断機構を構成し、外装体の膨張を感知すると共に、電流遮断機構の遮断部等の大部分を、発電体が内蔵されている部分より薄い外装体シール部に配置し、外装体シール部のスペースを有効に活用することで、コンパクトにできて薄さを生かせる感圧電流遮断機構を有する電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、板状の発電体と、前記発電体を内蔵し、気密性を有し、内圧により変形可能な外装体と、前記発電体から前記外装体の外部への電路となる複数の取り出し端子と、前記発電体端面方向に位置し、前記発電体が内蔵された部分の厚さより薄く、前記外装体の一部をなす外装体シール部と、前記外装体の外側にあって、少なくともその一端が前記発電体の上面あるいは下面、及び他端が前記外装体シール部近傍に位置し、前記外装体の上面部あるいは下面部の内圧の上昇にともなう変位を検知して外側に変位する作動部材と、前記外装体シール部の上面又は下面方向にあって、一端が前記取り出し端子の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続され、前記外装体が内圧の上昇により所定量以上膨張した場合、前記作動部材により前記取り出し端子と前記外部電極との間の電気的接続を遮断する遮断部と、有する第１の手段により達成される。
【００１１】
上記目的は、第１の手段において、前記遮断部は、前記外装体シール部に固定された保持部材と、前記保持部材に保持され、脆性を有し、一端が前記取り出し端子の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続された導電路を有するエレメントと、を有し、前記作動部材の他端は、前記エレメントの前記外装体シール部側に位置し、前記作動部材の一端が内圧により変位すると、それに伴い前記作動部材の他端も変位し、所定量以上変位すると、前記作動部材の他端により前記エレメントを遮断する第２の手段により達成される。
【００１２】
上記目的は、第１の手段において、前記外装体より高剛性の外ケースをさらに有し、前記外ケースはさらに、内圧上昇による膨張にともなう前記作動部材の他端の変位を抑える変位規制部を有する第３の手段により達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に係る感圧電流遮断機構を有する電池の斜視図、図２は本発明の一実施の形態に係る感圧電流遮断機構を有する電池の概念を示す説明図、図３(ａ)，(ｂ)は感圧電流遮断機構の作動前の状態を示す左側面図及び正面図、図４(ａ)，(ｂ)は感圧電流遮断機構の作動後の状態を示す左側面図及び正面図である。
【００１５】
これらの図において、１は発電要素から成る板状の発電体であり、この発電体１は外装体２に内蔵されている。外装体２は気密性を有し、内圧により変形可能となっている。
【００１６】
３は発電体１から外装体２の外部への電路となる複数の取り出し端子で、取り出し端子３，３は外部電極に接続されている。
【００１７】
４は薄いラミネートフィルムのトップシール部である外装体シール部で、この外装体シール部４は発電体１の端面方向に位置し、発電体１が内蔵された部分の厚さより薄く、外装体２の一部をなしている。
【００１８】
この外装体シール部４の上面のスペース部分には感圧電流遮断機構の遮断部５が配設されている。この遮断部５は、外装体シール部４に固定された保持部材６と、保持部材６に保持され、脆性を有し、一端が取り出し端子の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続された導電路を有するエレメント７とを有している。
【００１９】
すなわち、保持部材６は、図１及び図３(ａ)に示すように、底板部６ａと、その両端の一対の側板部６ｂと、各側板部６ｂから内側方向に延設された突起部６ｃとから構成されている。図３(ａ)に示すように、各突起部６ｃの下方に電路を構成するリード板８が、各側板部６ｂを貫通して配設され、リード板８の上面と突起部６ｃの下面との間にエレメント７の両端がそれぞれ挟持されるとともに電気的に接続されている。このエレメント７の下面には作動部材９の他端が配設されている。
【００２０】
この作動部材９は、図１及び図３(ｂ)に示すように、長尺状であって、その一端側を外装体２の外側に接着固定されている。また、作動部材９の他端は折り曲げ形成して前述したようにエレメント７の中央下面に位置されている。この作動部材９の他端には、上方に突出した突起部９ａが形成されてエレメント７の中央下面に当たるようになっている。これにより、作動部材９の変位による力は突起部９ａから集中してエレメント７に力が作用するので、電池が薄くても安定的に作動して電流を遮断できる。
【００２１】
発電体１の内圧の上昇にともない外装体２の上面部が外側に変位すると、作動部材９も上方に変位し、作動部材９の一端も上方に変位する。そして、所定量以上変位すると、作動部材９の他端の突起部９ａがエレメント７の中央下面を下方から押し上げてエレメント７をその中央で割る。これにより、エレメント７の遮断用電路（図示せず）が断線してリード板８，８間の導通が断たれることにより、発電体１へのこれ以上の充電を止めさせる。
【００２２】
次に、感圧電流遮断機構の動作について図３(ａ)，(ｂ)及び図４(ａ)，(ｂ)に基づいて説明する。
【００２３】
充電が進んで過充電となったり、規定された電流より大きな電流で充電が行われると、発電要素の化学変化によりガスが発生・充満し、そのガスにより電池内の内圧が上昇し始め、この内圧の上昇により外装体２の上面部が外側に膨張して変位する。これにより、外装体２の上面部に接着されている作動部材９の一端も上方に変位し、作動部材９の他端も上方に変位してエレメント７の中央下面を押し上げる。この際、エレメント７の両端は保持部材６の突起部６ｃ，６ｃの下面によって受けられている。そして、所定量以上変位すると、作動部材９の他端の突起部９ａがエレメント７をその中央で割る。これにより、エレメント７の遮断用電路（図示せず）が断線してリード板８，８間の導通が断たれることにより、発電体１へのこれ以上の充電を止めさせる。
【００２４】
このように、内圧の上昇により外装体２が膨張して上方に変位すると、それに伴い作動部材９も上方に変位し、所定量以上変位すると、作動部材９の他端の突起部９ａによりエレメント７を割って電流を遮断する遮断部５を外装体シール部４に設けたため、外装体シール部４のスペースを利用して遮断部５を組み込んでコンパクトにでき、板状（あるいはボタン状）電池の薄さを生かせる。
【００２５】
なお、作動部材９は少なくともその一端が発電体１の上面あるいは下面に位置し、他端が外装体シール部４近傍に位置し、内圧の上昇にともない外側に変位するようにしてあればよい。
【００２６】
また、遮断部６は外装体シール部４の上面又は下面方向にあって、その一端が取り出し端子３の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続され、外装体２が内圧の上昇により所定量以上膨張した場合、作動部材９の変位により、取り出し端子３と外部電極との間の電気的接続を遮断するようにしてあればよい。
【００２７】
次に、本発明の他の実施の形態を図５を参照して説明する。
【００２８】
図５(ａ)，(ｂ)は本発明の他の実施の形態に係る感圧電流遮断機構を有する電池の作動前及び作動後の状態を示す説明図である。なお、前記図１に示す実施の形態と同一部分あるいは同一部分とみなせる部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２９】
この他の実施の形態が、前記図１〜図４に示す実施の形態と異なる点は、外装体より高剛性の外ケース１０をさらに有している点である。
【００３０】
この外ケース１０は、図５(ａ)，(ｂ)に示すように、外装体２及び外装体シール部４を内包するように形成され、また、外ケース１０の上面（もしくは側面）から作動部材９の一端に対向する位置に変位規制部１１が設けられている。
【００３１】
作動部材９は、図３(ｂ)に示す前記実施の形態の作動部材より右端が長く設定されている。また、外装体２の上面上方には隙間があって、外装体２が膨張し、また作動部材９の他端側が上方に変位可能になっている。
【００３２】
次に、動作を説明する。
【００３３】
上述のように内圧上昇により外装体２が膨張すると、外装体２の上面の作動部材９の一端側も上方に変位する。この時、他の実施の形態では、図５(ａ)に示すように、変位規制部１１により作動部材９の一端の上方への変位を抑えることができる。このため、作動部材９は、変位規制部１１により変位を抑えられた一端を支点とし、遮断部５側の他端を作用点とし、支点と作用点との間に力点(内圧の上昇により膨張する外装体２の上面中央部で生じる上方向変位力)のある梃子を構成しているので、力点での変位量、すなわち、図５(ｂ)に示すように、外装体２の膨張量を拡大して作動部材９の他端を変位させることができて、外装体２の膨張量が微小な変位でも感知できる。
【００３４】
なお、前記各実施の形態においては、板状の電池に薄いフィルムラミネートの外装シールで外装体２を包んでその口部を熱溶着等により密封し、その熱溶着部分(トップシール部)である外装体シール部４に遮断部６等の感圧電流遮断機構を組み込んであるが、本発明は板状の電池に限らず、例えばボタン電池等であっても外装体シール部を設けてあれば適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、作動部材の一端が、発電体の上面あるいは下面に位置し、外装体の上面部あるいは下面部の内圧の変位を検知することによって、作動部材が外側に変位するので、電池の膨張による変位をより効率よく検知できて、取し出し端子と外部電極との間の電気的接続を効果的遮断することができる。
【００３６】
本発明によれば、遮断部は、外装体シール部に固定された保持部材と、保持部材に保持され、脆性を有し、一端が前記取り出し端子の少なくとも１つに電気的に接続され、他端が外部電極に電気的に接続された導電路を有するエレメントと、を有し、作動部材の他端は、エレメントの外装体シール部側に位置し、作動部材の一端が内圧により変位すると、それに伴い作動部材の他端も変位し、所定量以上変位すると、作動部材の他端によりエレメントを遮断するため、薄くても安定的に作動できる。
【００３７】
本発明によれば、外装体より高剛性の外ケースをさらに有し、外ケースはさらに、内圧上昇による膨張にともなう作動部材の一端の変位を抑える変位規制部を有するため、外装体の膨張量が少なくて微小な変位であっても感知でき、更に薄型化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る感圧電流遮断機構を有する電池の斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る感圧電流遮断機構を有する電池の概念を示す説明図である。
【図３】  (ａ)，(ｂ)は感圧電流遮断機構の作動前の状態を示す左側面図及び正面図である。
【図４】  (ａ)，(ｂ)は感圧電流遮断機構の作動後の状態を示す左側面図及び正面図である。
【図５】  (ａ)，(ｂ)は本発明の他の実施の形態に係る感圧電流遮断機構を有する電池の作動前及び作動後の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１   発電体
２   外装体
３   取り出し端子
４   外装体シール部
５   遮断部
６   保持部材
７   エレメント
８   リード板
９   作動部材
９ａ  突起部
１０   外ケース
１１  変位規制部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003681597.tif 000005
【図５】
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