(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣ端子を備えた円筒型電池において、前記ＰＴＣ端子は、出力端子を兼ねた電池ケース円筒部と、該電池ケース円筒部の内周面に形成されたＰＴＣ層とにより構成され、前記電池ケースに収納された電極のうち少なくとも１つがＰＴＣ層を介して前記電池ケース円筒部と接続されていることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記ＰＴＣ層は、前記電池ケースの内側に薄く、かつ大面積に形成されることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記電池は、シート状の正、負極をセパレータを介在して渦巻き状の円筒形にし、その外周にシート状のＰＴＣ層が最外周の電極を圧着しながら巻かれ、電池ケースとなる金属板がさらにＰＴＣ層を圧着するように巻かれて配置され、電池の中心部に芯棒が挿入されもう１つの電極と接続されてなることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項４】
前記電池は、２つの金属円筒が絶縁リングを介して同心に取り付けられて電池ケースを構成し、その金属円筒の内周にそれぞれＰＴＣ層が塗布などによって形成されるとともにＰＴＣ層に密着した電極取り付け部が備えられ、円筒状の電池本体が絶縁体を介して前記電池ケース内に配置されて、電池本体の正、負極と２つの電極取付部の間にそれぞれ接続部材で接続されてなることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項５】
ＰＴＣ端子を備えた積層型電池において、前記ＰＴＣ端子は、出力端子を兼ねた電池ケースと、該電池ケースの内面に形成されたＰＴＣ層とにより構成され、前記電池ケースに収納された電極のうち少なくとも１つがＰＴＣ層を介して前記電池ケースと接続されており、前記出力端子を兼ねた電池ケースは、少なくとも積層方向と直交する平面部を含むケースであることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＰＴＣ端子を内蔵した電池の構成に係り、とくに内部抵抗が小さく、かつ電流を絞るときの発熱を速やかに放散できる電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特に内部抵抗の小さい電池においては、短絡などによる過大電流の発生を防ぐために、電池の出力にＰＴＣ端子が用いられている。このＰＴＣ端子は電池の内部に配置され、通常の使用温度では低い抵抗値を示して電流の通過を許すが、過大な電流が流れて電池が発熱した場合は、抵抗値が急激に上昇して、電流を絞り急激な放電反応を抑さえるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電池にあっては、電流を有効に絞るため、ＰＴＣ層が厚く設定されている。これは、小容量の電池では、実用に供せられるものの、電池の大型化にともなって、ＰＴＣ層を厚いままでの設置は、とくに大出力を要する用途にあたっては、内部抵抗が大き過ぎて、大出力が取り出せないのみでなく、発熱が大きいという問題があった。
【０００４】
そしてこの従来電池は、図９に示すようにＰＴＣ端子１が主に電池ケース２の端部から熱を放散する構造となっていたため、外への熱放散がしにくく、電流を絞るときに、発熱した電池本体３がＰＴＣ端子から伝達された熱量によりさらに温度上昇して過熱となる問題を有している。とくに電池が大きくなった場合、放熱性がさらに悪くなり、過熱し易い。
本発明は、上記従来の問題点を鑑み、内部抵抗を小さく抑さえ、かつ電流を絞るときの発熱をすみやかに放散できるＰＴＣ端子を内蔵した電池を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、ＰＴＣ端子を備えた円筒型電池において、該ＰＴＣ端子は、出力端子を兼ねた電池ケース円筒部と、該電池ケース円筒部の内周面に形成されたＰＴＣ層とにより構成され、前記電池ケースに収納された電極のうち少なくとも１つがＰＴＣ層を介して前記電池ケース円筒部と接続されているものとした。
そして、前記ＰＴＣ層は、前記電池ケースの内側に薄く、かつ大面積に形成されることが望ましい。
【０００６】
【作用】
ＰＴＣ端子は出力端子を兼ねた電池ケース円筒部と、電池ケース円筒部の内周面に形成されるＰＴＣ層とにより構成されるので、内部抵抗が小さく、かつ熱放散がし易くなる。
また、電池外の温度が変化するときに、ＰＴＣ端子がそれを感知して抵抗値上昇により、出力電流を絞るから、環境温度により電池が過熱となることが防止される。
さらにＰＴＣ層を薄く、かつ大面積に形成するときには、電流の大きい箇所は発熱が大きく、抵抗値が大となって電流密度の均一化が図られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１および図２は本発明の第１の実施例を示す。図１は本実施例である電池の構造を示す斜視図で、（ａ）は電池の外装部、（ｂ）は電池本体部を示す。図２はその内部構成を示す断面図である。
【０００８】
電池の外装部１０は（ＰＴＣ端子）、円筒状の電池ケース１１とその内側に塗布などにより形成されるＰＴＣ層１２とＰＴＣ層に密着して配置された円筒状の取り付け部１３で構成される。このような電池を電気自動車に用いた場合、電池サイズは例えば、直径５〜１０ｃｍ、長さ３０〜４０ｃｍ程度になる。
電池本体２０は、シート状の正極２４、負極２５をセパレータ２６を介在してうず巻き状の円筒型にして電極部を構成し、その正、負極からそれぞれ３つの正極取り出し部２３、負極取り出し部２１が電極部の両端から延びている。芯棒２２が電極部の中心に挿入され、正極取り出し部２３と接続されたのち、電池の外装部１０内に配置される。負極取り出し部２１はさらに外装部１０の取り付け部１３と接続される。
【０００９】
電池を放電するときに、電流がＰＴＣ層１２を介して電池ケース１１により流れ出て、大電流が流れて電池が急激的に発熱すると、ＰＴＣ層が熱せられ、抵抗値の上昇により、電流が絞られる。この際、電流の大きい箇所は発熱が大きく、抵抗値大によりＰＴＣ層の電流密度が均一化へ向かう。またＰＴＣ層１２の表面積が大きいので、電流を絞る際に生じた熱は電池ケースにより外部へと放散される。これにより、電池本体２０はＰＴＣ層に加熱されることなく、かつ低い内部抵抗を有した大容量電池を構成することができる。
【００１０】
上記のように、熱が電池ケースを通して放散されるので、図３のように電池２８を固定する固定部材３０に熱伝導率の高いものを選ぶと、熱の放散能力が一層向上する。これによって、例えば図４のように電池２８を接続部材２９で接続して組電池に構成するとき、組電池の固定部材４０に高い熱伝導素材を選択して使用すると、個別電池での使用と同様な効果を有するほか、一個の電池セルが温度上昇しても、ほかの電池が熱せられ、内部抵抗が上昇するので、より効果的に電流を下げることができる。
【００１１】
図５は本発明の第２の実施例を示す。
この実施例では、電池本体と電池の外装部（ＰＴＣ端子）を別々に作るのでなく、外装部を電池本体上に直接に形成した構成を示す。そのほかの構成は第１の実施例と同様である。
シート状の正極２４、負極２５をセパレータ２６を介在してうず巻き状にした電極部の中心に芯棒２２が挿入される。芯棒２２が正極２４と接続されてなる電池本体２０Ａに、シート状に加工したＰＴＣ１２０をその最外周の電極２５に圧着しながら巻きつけ、電池本体２０Ａより幅の広い金属板１１０がさらにＰＴＣ１２０を圧着するように巻かれて電池ケースとなる。金属板１１０はＰＴＣ１２０とによりＰＴＣ端子を構成する。これにより、第１の実施例と同様な効果が得られるほか、よりコンパクトな電池を構成することができる。
【００１２】
図６は本発明の第３の実施例を示す。
この実施例は、正、負極ともにＰＴＣ端子を用いた構成を示す。すなわち図１に示す第１の実施例における外装部１０を略中央で２分割してその分割部に絶縁するためのリング絶縁体５０を設けた外装部１０Ａとする。分割された電池ケースの左側部分１１ＡとＰＴＣ層１２Ａと取付部１３Ａが負極のＰＴＣ端子を構成し、電池ケースの右側部分１１ＢとＰＴＣ層１２Ｂと取付部１３Ｂが正極のＰＴＣ端子を構成する。本体部２０が絶縁体６０を介して外装部１０Ａ内に配置される。その正、負端子取り出し部２３、２１がそれぞれ正極取付部１３Ｂ、負極取付部１３Ａに接続される。
【００１３】
この実施例は、電池ケースが正極の出力端子と負極の出力端子を兼ねて構成される。正、負電極ともにＰＴＣ端子を介して電流を出力することにより、電流の絞る能力がさらに向上する。また、図７のように電池２８Ａの電池ケースの左側部分１１Ａと右側部分１１Ｂに熱伝導率の高い固定部材３０Ａ、３０Ｂを取り付けると、熱放散能力も一層向上される。
【００１４】
図８は本発明の第４の実施例を示す。
この実施例は積層電池であり、電池ケース２００の中に負極と正極およびそれらを隔離するセパレータが交互に配置してなる積層電池本体２１０と取付部２２０およびシート状のＰＴＣ２３０を配置し、電池ケース２００は電池の負極の出力端子を兼ねており、積層電池本体２１０の負極と接続される。正極は取付部２２０に接続される。カバー２４０がＰＴＣ２３０らを圧着しながら絶縁部材２５０を介して電池ケース２００に固着される。これによっても、円筒状電池と同様に低い内部抵抗と高い放熱効果が得られる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成され、電池ケース円筒部が出力端子を兼ね、ＰＴＣ層を電池ケース円筒部の内周面に形成することによって、ＰＴＣ端子の内部抵抗が低く抑さえられるとともに、熱放散がし易くなる。この結果、より大容量の電池を構成することができる。
そして、電池外部の温度が上昇してもＰＴＣ端子の抵抗値が上昇するので、環境温度の変化により電池が過熱となることが防止されるとともに、組電池に構成するときに電流をより効果的に絞ることができる。
さらにＰＴＣ層を薄く、かつ大面積に形成するときには電流の大きい箇所は発熱が大きく、抵抗値大により電流密度の均一化も図られ、より大きな電流を絞ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施例の構成を示す断面図である。
【図３】固定部材を取り付けた状態での断面図である。
【図４】第２の実施例を示す構成図である。
【図５】固定部材を用い、組電池としたときの外形図である。
【図６】第３の実施例の構成を示す図である。
【図７】固定部材を有する電池の分解図である。
【図８】第４の実施例の構成を示す図である。
【図９】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１            ＰＴＣ端子
２、１１、２００          電池ケース
３、２０、２０Ａ、２１０          電池本体
１０、１０Ａ          外装部
１１Ａ        電池ケースの左側部分
１１Ｂ        電池ケースの右側部分
１２、１２Ａ、１２Ｂ          ＰＴＣ層
１３、１３Ａ、１３Ｂ、２２０          取付部
２１          負極取り出し部
２２          芯棒
２３          正極取り出し部
２４          正極
２５          負極
２６          セパレータ
２８、２８Ａ          電池
２９          接続部材
３０、３０Ａ、３０Ｂ、４０        固定部材
５０          リング状絶縁体
６０          絶縁体
１００        金属板
１２０、２３０          シート状のＰＴＣ
２４０        カバー
２５０        絶縁部材
【図１】
0003697755.tif 000002
【図２】
0003697755.tif 000003
【図３】
0003697755.tif 000004
【図４】
0003697755.tif 000005
【図５】
0003697755.tif 000006
【図６】
0003697755.tif 000007
【図７】
0003697755.tif 000008
【図８】
0003697755.tif 000009
【図９】
0003697755.tif 000010