(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発電素子を収納した電池ケースを有する電池と、この電池を内包する電池パックと、脆い材料からなるエレメントとを備え、前記電池パックの内面には、前記電池ケースの側面と対向する位置に凹部が形成され、前記電池パックの外部電極に接続される第１端子と前記電池の一方の電極に接続される第２端子とを有し、前記エレメントの表面には導電部が形成され、この導電部の両端部が前記第１と第２の端子に接続されて、前記第１と第２の端子の間に電路が形成され、前記電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる前記電池ケースの前記側面の前記凹部側への撓みにより、前記エレメントが前記凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により前記電路を遮断するようにした電池用感圧ブレーカー。
【請求項２】
前記エレメントは、前記凹部上において、前記凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されていることを特徴とする請求項１記載の電池用感圧ブレーカー。
【請求項３】
前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されていることをことを特徴とする請求項１記載の電池用感圧ブレーカー。
【請求項４】
前記第１と第２の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたＵ字状の接続部を有し、前記凹部上に位置する前記エレメントの前記他方の端部を前記Ｕ字状の前記接続部で狭持するようにしたことを特徴とする請求項３記載の電池用感圧ブレーカー。
【請求項５】
前記第１端子、または／および第２端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられていることを特徴とする請求項１、２、３、または４記載の電池用感圧ブレーカー。
【請求項６】
前記電池パックは、前記第１端子、または／および第２端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４、または５記載の電池用感圧ブレーカー。
【請求項７】
前記貫通孔は、シールで塞がれていることを特徴とする請求項６記載の電池用感圧ブレーカー。
【請求項８】
前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、または５記載の電池用感圧ブレーカー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池用感圧ブレーカーに係わり、電池ケース内部の圧力が上昇したときに安全性を確保するために用いられる電池用感圧ブレーカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
充電が可能なリチウムイオン２次電池等においては、電池の過充電、あるいは過放電等による何らかの異常があると、電解液の分解や蒸発等による多量のガスが発生し、密閉された電池ケース内部の圧力が上昇して、電池ケースが変形して破裂、あるいは電解液の漏れ等の危険性があった。
この対策として、電池ケースの変形により電池の電路を遮断して、電池の過充電、あるいは過放電等を防ぐことができる従来の電池用感圧ブレーカーとして、例えば特開平７−３３５２７２号公報が開示されている。
【０００３】
従来の電池用感圧ブレーカーは、図８〜図１０に示すように、リチウムイオン２次電池等から成る角形の電池２８の電池ケース２８ａの側面に、セラミック基板２１を密着させて取り付けるようになっていた。
前記電池２８は、図８に示すように、外周部が電池ケース２８ａに覆われており、電池ケース２８ａの図示左側面からは第１電極２５と第２電極２６が、また、図示右側面からは第３電極２７がそれぞれ突出して設けられれており、第２と第３の電極２６、２７間で起電力が発生するようになっている。
また、電池ケース２８ａの上面には、脆い材料から成る外形が矩形のセラミック基板２１が載置されている。このセラミック基板２１の上面には導電パターン２２が印刷形成され、セラミック基板２１の下面には、Ｖ字状の溝２３がセラミック基板２１の幅全域に渡って形成されて、溝２３の部分のセラミック基板２１が破断容易になっている。
【０００４】
また、電池２８とセラミック基板２１を取り付けてユニット化するための一対の端子２４、２４が配設されている。この端子２４は、バネ性のある燐青銅、あるいはステンレス等の金属板を折り曲げて形成され、導電パターン２２に弾接する２股状の脚２４ａ、２４ｂと、電池２８の下面に弾接する脚２４ｃと、電池ケース２８ａの左右の側面から突出する第１と第３の電極２５、２７が嵌入可能な切り起こし部２４ｄとが設けられて、全体として略コ字状に形成されている。
【０００５】
そして、電池用感圧ブレーカーを電池２８に取り付けるための組立は、図８、９に示すように、電池ケース２８ａの上面にセラミック基板２１を位置させて、図示左右から端子２４、２４を、組立冶具（図示せず）により、それぞれ差し込むことにより２股状の脚２４ａ、２４ｂで、電池２８とセラミック基板２１とが圧接狭持されると共に、第１と第３の電極２５、２７が切り起こし部２４ｄに嵌入され、第１、第３電極２５、２７が端子２４を介して導電パターン２２と電気的に接続される。
即ち、端子２４によって、電池２８の側面にセラミック基板２１が取り付けられて、第１と第３の電極２５、２７間に電路が形成される。
【０００６】
このような構成の従来の電池用感圧ブレーカーの動作を説明すると、携帯用機器（図示せず）等に電池用感圧ブレーカーを取り付けた電池２８が組み込まれ、第１と第２の電極２５、２６が、携帯用機器（図示せず）等の電源端子として用いられている。
ここで、前述したような過充電あるいは過放電が行われると、電池２８内の圧力が上昇して電池ケース２８ａが膨張して変形する。
この電池ケース２８ａの変形により、図１０に示すように、セラミック基板２１が溝２３から破断されて、導電パターン２２が切断される。
これにより、前記第１と第３の電極２５、２７間の電路が遮断されて、電池２８への通電が停止する。この電池２８への通電が停止することで、電池ケース２８ａの膨張がストップして、電池２８の破裂を未然に防ぐことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電池用感圧ブレーカーを、近年発売されている薄型軽量のポリマーリチウム２次電池等に用いる場合、ポリマーリチウム２次電池は、電池ケースの材質が、アルミ箔とプラスチックとをラミネートした可撓性のあるフィルムを用いているので、脆い材料から成るセラミック基板２１を可撓性のある電池ケースの側面に端子２４で圧接狭持して取り付けると、電池ケースが撓んで変形し、セラミック基板２１の溝２３からヒビ割れが発生して、第１と第３の電極２５、２７間の電路が遮断されるおそれがあった。
【０００８】
また、セラミック基板２１を電池２８に取り付ける時に、端子２４の切り起こし部２４ｄを第１と第３の電極２５、２７に圧入していたので、専用の組立治具が必要であると共に、組立の作業性が悪かった。
本発明の電池用感圧ブレーカーは、前述したような問題点に鑑みてなされたもので、ラミネートフィルム等からなる電池ケースを有するポリマーリチウム２次電池等にも問題なく用いることができると共に、組立作業性の良い電池用感圧ブレーカーを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の解決手段として本発明の電池用感圧ブレーカーは、内部に発電素子を収納した電池ケースを有する電池と、この電池を内包する電池パックと、脆い材料からなるエレメントとを備え、前記電池パックの内面には、前記電池ケースの側面と対向する位置に凹部が形成され、前記電池パックの外部電極に接続される第１端子と前記電池の一方の電極に接続される第２端子とを有し、前記エレメントの表面には導電部が形成され、この導電部の両端部が前記第１と第２の端子に接続されて、前記第１と第２の端子の間に電路が形成され、前記電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる前記電池ケースの前記側面の前記凹部側への撓みにより、前記エレメントが前記凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により前記電路を遮断するような構成とした。
【００１０】
また、前記課題を解決するための第２の解決手段として、前記エレメントは、前記凹部上において、前記凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されている構成とした。
【００１１】
また、前記課題を解決するための第３の解決手段として、前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されている構成とした。
【００１２】
また、前記課題を解決するための第４の解決手段として、前記第１と第２の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたＵ字状の接続部を有し、前記凹部上に位置する前記エレメントの前記他方の端部を前記Ｕ字状の前記接続部で狭持するような構成とした。
【００１３】
また、前記課題を解決するための第５の解決手段として、前記第１端子、または／および第２端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられている構成とした。
【００１４】
また、前記課題を解決するための第６の解決手段として、前記電池パックは、前記第１端子、または／および第２端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成した構成とした。
【００１５】
また、前記課題を解決するための第７の解決手段として、前記貫通孔は、シールで塞がれている構成とした。
【００１６】
また、前記課題を解決するための第８の解決手段として、前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されている構成とした。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電池の電池用感圧ブレーカーの実施の形態について図面を用いて説明する。まず、図１は本発明の第１の実施の形態に関する断面図であり、図２はその動作を説明する断面図であり、図３本発明の第１の実施の形態の変形例の要部断面図であり、図４は本発明の第２の実施の形態に関する要部断面図であり、図５は本発明の第２の実施の形態に関する端子構造を説明する要部斜視図であり、図６は図４の動作を説明する要部断面図であり、図７は本発明に係わる組立方法を説明する図である。
【００１８】
本発明の第１の実施の形態の電池用感圧ブレーカーＫ１は、後述する電池２を内部に内包可能な空洞部１ａを有し、外形が矩形状に形成された電池パック１が配設されている。
このような電池パック１は、第１の蓋１ｂと第２の蓋１ｃとの２つに分割されて形成され、第１の蓋１ｂと第２の蓋１ｃとを接着剤等により接着部１ｄを接着することにより、内部に電池２を内包可能な空洞部１ａが形成されている。
【００１９】
また、空洞部１ａに内包される電池２は、例えば近年発売されている薄型軽量のポリマーリチウム２次電池で説明すると、アルミ箔とプラスチックのラミネートフィルムで形成された、可撓性があって導電性を有する電池ケース２ａで内部が密閉されている。この密閉された電池ケース２ａ内部にはゲルポリマー電解質等の電解液、および発電素子（図示せず）等が封入されている。
このようなポリマーリチウム２次電池から成る電池２は、厚さが１ｍｍ以下に製造可能になっている。
そして電池２は、図１に示すように、幅狭の左側面に、電池ケース２ａ内部の発電素子の正極側に接続される正極電極２ｃが絶縁部２ｂを介して形成されている。また、導電性を有する電池ケース２ａは、内部の発電素子の負極側が接続されて負極電極となっている。
【００２０】
また、電池パック１の第１の蓋１ｂの内面の中央部付近には、図１に示すように、空洞部１ａに内包された電池２の幅広の側面２ｄと対向する位置に、所定の幅で形成された左右の両肩部３ａ、３ｂにより、所定深さの凹部３が形成されている。
また、電池パック１は、空洞部１ａに内包された電池２の正極電極２ｃに接続される第１外部電極４と、電池２の負極電極である電池ケース２ａに接続される第２外部電極５とが、図示左側の側面１ｅからそれぞれ外部に露出して形成されている。
【００２１】
また、第２外部電極５には、第１端子５ａが一体形成されて接続されている。そして、第１端子５ａの一部が、第１の蓋１ｂにインサート成型等により埋設されて電池パック１に取り付けられている。
また、電池パック１の内部側に位置する第１端子５ａは、一端部５ｂが一方の肩部３ａから凹部３上に所定量延出形成されている。
また、第１端子５ａの一端部５ｂと対向する位置には、一端部６ａが凹部３の他方の肩部３ｂから凹部３上に所定量延出形成された第２端子６を有し、この第２端子６は、その一部が第１の蓋１ｂにインサート成型等により埋設されて電池パック１に取り付けられている。
【００２２】
なお、本発明では第１と第２の端子５ａ、６の両方を電池パック１に埋設して取り付けたもので説明したが、第１または第２の端子５ａ、６のいずれか一方を電池パック１に埋設されたものでも良い。
即ち、本発明の電池用感圧ブレーカーは、第１、または／および第２の端子５ａ、６の一部が電池パック１に埋設されて取り付けられている。
【００２３】
また、第１の蓋１ｂに一部が埋設された第２端子６は、電池パック１の内面から他端部２ｂが露出しており、この他端部６ｂに、空洞部１ａに内包された電池２の負極電極である電池ケース２ａが当接して、第２端子６と電池ケース２ａとが電気的接続されている。また、第２端子６と電池ケース２ａとの接続を確実にするために、例えば溶接等により接続することも可能である。
前記凹部３の両肩部３ａ、３ｂから凹部３上に延出する第１と第２の端子５ａ、６の一端部５ｂ、６ａには、脆い材料からなるセラミック基板等の板状のエレメント７が取り付けられている。このエレメント７には、図示上方の表面全面に、例えば銀ペースト等からなる導電部７ａが印刷等により形成されている。
【００２４】
前記エレメント７は、凹部３上において、凹部３の両側に位置する両肩部３ａ、３ｂにまたがるように橋渡しされて支持され、導電部７ａの両端部が第１と第２の端子５ａ、６の一端部５ｂ、６ａに溶接等により接続されて、第１と第２の端子５ａ、６の間に電路が形成されている。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態の説明では、第１と第２の端子５ａ、６の一部が電池パック１に埋設して取り付けたもので説明したが、変形例として、図３に示すように、エレメント７に取り付けられた第１と第２の端子５ａ、６は、第１の蓋１ｂの内面に、例えば接着剤等により貼り付けたものでも良い。
このような本発明の第１の実施の形態の電池用感圧ブレーカーＫ１の動作は、空洞部１ａ内に内包した電池２が、使用中に何らかの異常が発生して、電池２の内圧が所定値以上に上昇すると、凹部３側に位置する電池ケース２ａの幅広の側面２ｄが、矢印Ｐの凹部３側に膨らんで撓む。
【００２６】
前記電池ケース２ａの凹部３側への撓みにより、エレメント７が図２に示すように、凹部３側に変形して破断される。このエレメント７の破断により導電部７ａが切断されて、第１外部電極４と第２外部電極５間の電路が遮断される。
そのために、電池２内部の発電素子（図示せず）への通電が遮断され、電池の内圧上昇が停止して、電池２の破裂等の障害を未然に防ぐようになっている
【００２７】
また、本発明の第２の実施の形態の電池用感圧ブレーカーＫ２を図４〜図６に基づいて説明すると、エレメント７は、図４に示すように、左側の一方の端部が凹部３の一方の肩部３ａに位置して第１端子５ａの一端部５ｂに接続されて支持され、図示右側の他方の端部が凹部３上に位置して第２端子８の端部側に支持されている。
このとき、第１端子５ａの一端部５ｂは、凹部３の一方の肩部３ａ上に位置して、凹部３上には延出しないようになっている。そのために、電池２の電池ケース２ａが撓むと、エレメント７は、凹部３上の一方の肩部３ａ近傍が破断されるようになっている。
また、前記第２端子８の端部側には、図５に示すような、切り起こし形成されたＵ字状の接続部８ａを有し、凹部３上に位置するエレメント７の他方の端部をＵ字状の接続部８ａに圧接狭持して支持するようになっている。
【００２８】
本発明の第２の実施の形態の電池用感圧ブレーカーＫ２の組立は、エレメント７の他方の端部を第２端子８のＵ字状の接続部８ａに差し込むだけで、エレメント７が第２端子８の接続部８ａに狭持されて、第２端子８とエレメント７の導電部７ａとを電気的に接続することができる。
このような本発明の第２の実施の形態の電池用感圧ブレーカーＫ２は、図６に示すように、電池２の側面１ｅが矢印Ｐの凹部３側への撓みにより、一方の肩部３ａ近傍の凹部３上のエレメント７が、凹部３側に変形して破断されるようになっている。
なお、本発明の第２の実施の形態の説明では、Ｕ字状の接続部８ａを第２端子側８に形成したもので説明したが、Ｕ字状の接続部は、第１と第２の端子５ａ、８のいずれか一方の端部側に形成したもので良い。
【００２９】
また本発明の第１の実施の形態における、第１と第２の端子５ａ、６にエレメント７を接続する方法を、図７に基づいて説明すると、電池パック９の第１の蓋１０には、第１および第２の端子５ａ、６とエレメント７との接続箇所に対向して貫通孔１０ａ、１０ｂが形成され、また、第２端子６の他端部６ｂと電池ケース２ａとの接続箇所に対向して貫通孔１０ｃが形成されている。
そして、それぞれの貫通孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃに、例えば超音波溶接機等の電極を位置させて、第１と第２の端子５ａ、６とエレメント７、および第２端子６と電池ケース２ａとを溶接して、それぞれ電気的に接続できるようになっている。
【００３０】
また、図７に示すように、第１の蓋１０の図示上方外側で、貫通孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成された部分に、凹状のシール溝１０ｄが所定の深さで形成され、このシール溝１０ｄに、例えば説明用のシール１１を貼ることにより、貫通孔１０ａ、１０ｂ、１０ｃが塞がれて、外部から空洞部１ａ内にゴミ等が侵入しないようになっている。
また、本発明の第２の実施の形態においても、図４に示す第１端子５ａとエレメント７との接続箇所に対向して電池パック１に貫通孔（図示せず）を形成しても良い。また、第２端子８側は、Ｕ字状の接続部８ａにエレメントの端部が圧接狭持されて支持されるので、溶接する必要がなく、接続部８ａが対向する側の電池パック１には貫通孔を形成する必要がない。
即ち、電池パック１は、第１端子５ａ、または／および第２端子６とエレメント７との接続箇所に対向して貫通孔１０ａ、１０ｂが形成されている。
【００３１】
また、電池パック１、および電池２は外形が矩形状に形成され、凹部３は、図示を省略するが、空洞部１ａに内包した側面２ｄ方向から見た電池２の対角線が位置する部分の電池パック１の内面に形成されている。
そして、エレメント７は、電池２の前記対角線上に位置するように配置されて、両端部が第１と第２の端子に接続されて電池パック１に取り付けられている。そのために、電池の外形が小型であったとしても、凹部３上に橋渡しするエレメント７の長さを長くすることができ、電池ケース２ａの小さな膨らみでも、容易にエレメント７を破断することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、電池パックの内面に凹部が形成され、エレメントの表面には導電部から成る電路が形成され、前記導電部の両端部が第１と第２の端子に接続されて、電池の内圧が所定値以上に上昇した時に生じる電池ケースの側面の凹部側への撓みにより、エレメントが凹部側に変形して破断され、このエレメントの破断により電路を遮断するようにしたので、電池が薄型であっても、電池ケースの側面に撓みが発生すると、エレメントを容易に破断して電路を遮断することができ、電池内部に何らかの異常が発生したとしても、電池が破裂、あるいは電解液の漏れ等をおこさない高性能で安全な電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【００３３】
また、前記エレメントは、凹部上において、凹部の両側に位置する両肩部にまたがるように橋渡しされて支持されているので、電池ケースが変形した場合に、エレメントは両肩部を支点として、中央部から破断して電路を確実に遮断することができる。
【００３４】
また、前記エレメントは、一方の端部が前記凹部の両側に位置する両肩部の一方の肩部に位置し、他方の端部が前記凹部上に位置して支持されているので、エレメントは凹部の一方の肩部に片持ち支持されて、凹部上に位置する他方の端部が自由端側となり、電池ケースの小さな撓みでも自由端側を押し上げて、容易にエレメントを破断することができる。
【００３５】
また、前記第１と第２の端子のいずれか一方の端部側には切り起こし形成されたＵ字状の接続部を有し、前記エレメントの前記凹部上に位置する前記他方の端部を前記Ｕ字状の前記接続部で狭持するようにしたので、エレメントの他方の端部を第１と第２の端子のいずれか一方に形成した接続部に差し込んむだけで、接続することができ、組立性の良い電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【００３６】
また、前記第１端子、または／および第２端子の一部が前記電池パックに埋設されて取り付けられているので、第１端子、または／および第２端子を電池パックに取り付け工数が削減でき組立性がよい。
【００３７】
また、前記電池パックは、前記第１端子、または／および第２端子と前記エレメントとの接続箇所に対向して貫通孔を形成したので、この貫通孔を用いてそれぞれの端子とエレメントとを溶接等で接続することができ、組立性の良い電池用感圧ブレーカーを提供できる。
【００３８】
まあた、前記貫通孔は、シールで塞がれているので、外部から内部の空洞部にゴミ等の侵入を防止することができる。
【００３９】
また、前記電池、および前記電池パックは外形が矩形状に形成され、前記凹部は、前記電池の対角線が位置する部分の前記電池パックの内面に形成され、前記エレメントは、前記対角線上に位置するように配置されているので、凹部上に橋渡しされるエレメントを長くすることができ、電池ケース２ａの小さな膨らみでも、容易にエレメント７を破断することができる、高性能な電池用感圧部ブレーカーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に関する断面図である。
【図２】図１の動作を説明する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に関する要部断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に関する端子構造を説明する要部斜視図である。
【図６】図４の動作を説明する要部断面図である
【図７】本発明に係わる組立方法を説明する図である。
【図８】従来の電池用感圧ブレーカーの分解斜視図である。
【図９】従来の電池用感圧ブレーカーの側面図である。
【図１０】従来の電池用感圧ブレーカーの動作を説明する概略図である。
【符号の説明】
１  電池パック
１ａ  空洞部
１ｂ  第１の蓋
１ｃ  第２の蓋
１ｆ  シール溝
２  電池
２ａ  電池ケース
２ｃ  正極電極
２ｄ  側面
３  凹部
３ａ、３ｂ  肩部
４  第１外部電極
５  第２外部電極
５ａ  第１端子
５ｂ  一端部
６  第２端子
６ａ  一端部
６ｂ  他端部
７  エレメント
７ａ  導電部
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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