(57)【要約】【課題】電池の高温上昇や過充電及び過放電などで電池の電圧が急上昇する時に電流を遮断して、電池の破裂などの危険を防止するようにした電流遮断素子及びこれを具備した二次電池を提供する。【解決手段】第１端子及び第２端子と、第１端子１１及び第２端子１２を接続するヒューズ１３と、ヒューズ１３の外観を取り囲んで密封するヒューズ本体１４と、を含み第１端子１１及び第２端子１２は、ヒューズ１３が接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部１２ｂを具備する。この構成により、電池の過充電、高温短絡に対する安全性を確保することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端子及び第２端子と、
前記第１端子及び第２端子を接続するヒューズと、
前記ヒューズの外観を取り囲んで密封するヒューズ本体と、を含み
前記第１端子及び前記第２端子は、前記ヒューズが接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部を具備したことを特徴とする電流遮断素子。
【請求項２】
前記第１端子及び第２端子は、本体と前記本体に対して相対的に薄い厚さの薄肉部とを含む請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項３】
前記第１端子及び第２端子は、本体と、前記本体に対して相対的に薄い厚さの薄肉部と、前記薄肉部から一部が突出した折曲部とを含む請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項４】
前記第１端子及び第２端子は、ニッケル、銅、鉄のうち少なくとも一つで形成されるか、またはこれらのうち選択された二つ以上の合金で形成される請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項５】
前記第１端子及び第２端子の材質は、６４％の鉄と３６％のニッケルである請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項６】
前記ヒューズの融点は98℃±３℃以上である請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項７】
前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の下面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一端部は、前記カバーとベースの内部で密封されて前記ヒューズと接続される請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項８】
前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の上面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一部が前記ベースを貫通して前記ヒューズと接続される請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項９】
前記ヒューズ本体は、樹脂材質からなり、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンサルファイド、ポリスルホンのうち選択された１つまたは２つ以上の混合物を含む請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項１０】
前記ヒューズ本体は、フィルム形態に製造される請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項１１】
前記薄肉部の厚さは、前記第１端子及び第２端子の厚さの１／２以上３／４以下の範囲である請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項１２】
前記第１端子及び第２端子の厚さは０．４ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．２５ｍｍである請求項１１に記載の電流遮断素子。
【請求項１３】
前記第１端子及び第２端子の厚さは０．３ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．２５ｍｍである請求項１１に記載の電流遮断素子。
【請求項１４】
前記薄肉部は、前記ヒューズ本体が前記第１及び第２端子に付着する広さに対応して形成される請求項１に記載の電流遮断素子。
【請求項１５】
缶と、
前記缶の内部に収容される電極組立体と、
前記缶の上端開口部に結合密封され、外部との電気的連結媒体となるキャップ組立体と、を含み、
前記キャップ組立体は、前記電極組立体の過充電及び過放電による温度上昇の際に電流を遮断する温度ヒューズを具備することを特徴とする二次電池。
【請求項１６】
前記温度ヒューズは、前記缶の内部に設けられ、前記電極組立体と前記キャップ組立体に電気的に連結される請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記キャップ組立体は、前記缶の上部に結合されるキャッププレートと、前記キャッププレートにガスケットを介して挿入される負極端子と、前記キャッププレートの下面に設けられる絶縁プレートと、前記絶縁プレートの下面に設けられ前記負極端子と通電される端子プレートとを含み、
前記端子プレートは前記温度ヒューズである請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記絶縁プレートの一側にはストッパが形成され、これに対応して前記端子プレートの一側にはストッパ溝が形成される請求項１７に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記温度ヒューズは、第１端子及び第２端子と、前記第１端子及び第２端子を接続するヒューズと、前記ヒューズの外観を取り囲んで密封するヒューズ本体とを含み、前記第１端子及び前記第２端子は、前記ヒューズが接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部を具備する請求項１５に記載の二次電池。
【請求項２０】
前記第１端子及び第２端子は、ニッケル、銅、鉄のうち少なくとも一つまたはこれらのうち選択された二つ以上の合金で形成される請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２１】
前記第１端子及び第２端子の材質は、６４％の鉄と３６％のニッケルである請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２２】
前記ヒューズの融点は９８℃±３℃以上である請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２３】
前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の下面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一端部は、前記カバーとベースの内部で密封されて前記ヒューズと接続される請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２４】
前記ヒューズ本体は、樹脂材質からなり、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンサルファイド、ポリスルホンのうち選択された一つまたは一つ以上の混合物を含む請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２５】
前記薄肉部の厚さは、前記第１端子及び第２端子の厚さの１／２以上〜３／４以下の範囲である請求項１９に記載の二次電池。
【請求項２６】
前記第１端子及び第２端子の厚さは０．４ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．２〜０．３ｍｍである請求項２５に記載の二次電池。
【請求項２７】
前記薄肉部の厚さは０．２５ｍｍである請求項２６に記載の二次電池。
【請求項２８】
前記第１端子及び第２端子の厚さは０．３ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．１５〜０．２５ｍｍである請求項２５に記載の二次電池。
【請求項２９】
前記薄肉部の厚さは０．２ｍｍである請求項２８に記載の二次電池。
【請求項３０】
前記薄肉部は、前記ヒューズ本体が前記第１及び第２端子に付着する広さに対応して形成される請求項１９に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度変化を感知して電流を遮断する電流遮断素子及びこれを備えた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ビデオカメラ、携帯電話、ポータブルコンピュータ等のポータブル無線機器の軽量化及び高機能化に伴い、その駆動電源として使われる二次電池に対して多くの研究が行われている。このような二次電池には、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池等がある。このうちリチウム二次電池は、再充電が可能で、小型化及び大容量化が可能であって、作動電圧が高く、単位重量当たりのエネルギー密度が高いという長所から、先端電子機器分野で広く用いられている。
【０００３】
かかる二次電池は、陽極板、負極板及びセパレーターからなる発電要素、即ち、電極組立体を金属製の缶に収納し、該缶の内部に電解液を注入して、密封することにより形成される。このように缶を密封して形成された二次電池は、通常、上部に缶と絶縁された電極端子を具備し、該電極端子が電池のある一極を成すようにし、他極は電池の缶そのものになるようにする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次電池は、電池の充放電を制御する保護回路モジュール（ＰＣＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍｏｄｕｌｅ）や、ＰＴＣのような二次保護素子などの電池安全装置が連結されて、電池パックに収納される。かかる電池安全装置は、陽極と負極にそれぞれ連結され、電池の高温上昇や、過充放電などにより電池の電圧が急上昇する際に電流を遮断して、電池の破裂などの危険を防止する。
【０００５】
しかしながら、このような安全装置においても、過充電及び短絡などに対する更なる安全性の確保が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、過充電及び短絡などに対する安全性を向上させることが可能な、新規かつ改良された電流遮断素子及びこれを具備した二次電池を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、製造費用を節減するようにした電流遮断素子及びこれを具備した二次電池を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、製品生産のための最適の量産条件に適合するようにした電流遮断素子及びこれを具備した二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１端子及び第２端子；前記第１端子及び第２端子を接続するヒューズ；及び前記ヒューズの外観を取り囲んで密封するヒューズ本体を含み前記第１端子及び前記第２端子は、前記ヒューズが接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部を具備した電流遮断素子が提供される。
【００１０】
また、前記第１端子及び第２端子は、ニッケル、銅、鉄のうち少なくとも一つまたはこれらのうち選択された二つ以上の合金で形成されるものであってもよい。
【００１１】
また、前記第１端子及び第２端子の材質は、６４％の鉄と３６％のニッケルであってもよい。
【００１２】
また、前記ヒューズの融点は98℃±３℃以上であってもよい。
【００１３】
また、前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の下面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一端部は、前記カバーとベースの内部で密封されて前記ヒューズと接続されるものであってもよい。
【００１４】
また、前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の上面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一部が前記ベースを貫通して前記ヒューズと接続されるものであってもよい。
【００１５】
また、前記ヒューズ本体は、樹脂材質からなり、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンサルファイド、ポリスルホンのうち選択された一つまたは一つ以上の混合物を含むものであってもよい。
【００１６】
また、前記ヒューズ本体は、フィルム形態に製造されるものであってもよい。
【００１７】
また、前記薄肉部の厚さは、前記第１端子及び第２端子の厚さの１／２以上３／４以下の範囲であってもよい。
【００１８】
また、前記第１端子及び第２端子の厚さは０．４ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．２〜０．３ｍｍであってもよく、前記薄肉部の厚さは０．２５ｍｍであってもよい。
【００１９】
また、前記第１端子及び第２端子の厚さは０．３ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．１５〜０．２５ｍｍであってもよく、前記薄肉部の厚さは０．２ｍｍであってもよい。
【００２０】
また、前記薄肉部は、前記ヒューズ本体が前記第１及び第２端子に付着する広さに対応して形成されるものであってもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ケース；前記ケースの内部に収容される電極組立体；及び前記缶の上端開口部に結合密封され、外部との電気的連結媒体となるキャップ組立体を含み、前記キャップ組立体は、前記電極組立体の過充電及び過放電による温度上昇の際に電流を遮断する電流遮断素子として温度ヒューズを具備する二次電池が提供される。
【００２２】
前記温度ヒューズは、前記缶内部に設けられ、前記電極組立体と前記キャップ組立体に電気的に連結されるものであってもよい。
【００２３】
また、前記キャップ組立体は、前記缶の上部に結合されるキャッププレートと、前記キャッププレートにガスケットを介して挿入される負極端子と、前記キャッププレートの下面に設けられる絶縁プレートと、前記絶縁プレートの下面に設けられ前記負極端子と通電される端子プレートとを含み、前記端子プレートとしては前記温度ヒューズを使用するものであってもよい。
【００２４】
また、前記絶縁プレートの一側にはストッパが形成され、これに対応して前記端子プレートの一側にはストッパ溝が形成されるものであってもよい。
【００２５】
また、前記温度ヒューズは、第１端子及び第２端子と、前記第１端子及び第２端子を接続するヒューズと、前記ヒューズの外観を取り囲んで密封するヒューズ本体とを含み、前記第１端子及び前記第２端子は、前記ヒューズが接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部を具備するものであってもよい。
【００２６】
また、前記第１端子及び第２端子は、ニッケル、銅、鉄のうち少なくとも一つまたはこれらのうち選択された二つ以上の合金で形成されるものであってもよい。
【００２７】
また、前記第１端子及び第２端子の材質は、６４％の鉄と３６％のニッケルであってもよい。
【００２８】
また、前記ヒューズの融点は９８℃±３℃以上であってもよい。
【００２９】
また、前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の下面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一端部は、前記カバーとベースの内部で密封されて前記ヒューズと接続されるものであってもよい。
【００３０】
また、前記ヒューズ本体は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバーと、前記第１及び第２端子の上面に付着するベースとを含み、前記第１及び第２端子の一部が前記カバーとベースを貫通して前記ヒューズと接続されるものであってもよい。
【００３１】
また、前記ヒューズ本体は、樹脂材質からなり、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンサルファイド、ポリスルホンのうち選択された一つまたは一つ以上の混合物を含むものであってもよい。
【００３２】
また、前記薄肉部の厚さは、前記第１端子及び第２端子の厚さの１／２以上３／４以下の範囲であってもよい。
【００３３】
また、前記第１端子及び第２端子の厚さは０．４ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．２〜０．３ｍｍであってもよく、前記薄肉部の厚さは０．２５ｍｍであってもよい。
【００３４】
また、前記第１端子及び第２端子の厚さは０．３ｍｍであり、前記薄肉部の厚さは０．１５〜０．２５ｍｍであってもよく、前記薄肉部の厚さは０．２ｍｍであってもよい。
【００３５】
また、前記薄肉部は、前記ヒューズ本体が前記第１及び第２端子に付着する広さに対応して形成されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明にかかる電流遮断素子及び二次電池は、電池の過充電、高温短絡に対する安全性を確保する効果がある。また、本発明にかかる電流遮断素子及び二次電池は、製造費用を節減する効果がある。また、本発明にかかる電流遮断素子及び二次電池は、製品生産のための最適の量産条件に適合するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる温度ヒューズの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明にかかる温度ヒューズの動作状態図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる温度ヒューズの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる二次電池の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる二次電池の分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる二次電池のキャップ組立体の背面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３９】
本発明の一実施形態にかかる電流遮断素子は、温度変化によって電流を遮断する二次保護素子である。このような二次保護素子として、温度ヒューズ１０を用いる。前記温度ヒューズ１０は、第１端子１１及び第２端子１２と、前記第１端子１１及び第２端子１２を接続するヒューズ１３と、前記ヒューズ１３の外観を取り囲んで密封するヒューズ本体１４、１５とを含む。そして、前記第１端子１１及び前記第２端子１２は、前記ヒューズ１３が接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部１１ｂ、１２ｂを含む。
【００４０】
前記第１端子１１及び第２端子１２は、ニッケル、銅、鉄などで形成されるか、またはこれらのうち選択された少なくとも二つの金属の合金で形成される。好ましく、前記第１端子１１及び第２端子１２は、６４％の鉄と３６％のニッケル材質の熱膨脹係数が非常に小さい鉄合金であるインバー（ｉｎｖａｒ）で形成される。
【００４１】
前記第１端子１１は、本体１１ａと、本体１１ａの一端部に本体１１ａより厚さを薄く形成した薄肉部１１ｂとを含む。前記薄肉部１１ｂは、前記ヒューズ１３が接続される部位に該当する。
【００４２】
そして、前記薄肉部１１ｂは、前記ヒューズ本体１４、１５の一端部が付着する部位に該当する。前記第２端子１２は、本体１２ａと、本体１２ａの一端部に一体に形成された薄肉部１２ｂとを含む。そして、前記薄肉部１２ｂにも前記ヒューズ１３が接続され、前記ヒューズ本体１４、１５の他端部が付着する。
【００４３】
第１端子１１及び第２端子１２の薄肉部１１ｂ、１２ｂの上下面には、ヒューズ本体１４、１５が熱融着などの方式で付着される。従って、薄い厚さの薄肉部１１ｂ、１２ｂに、ヒューズ本体１４、１５がより容易に付着される。熱融着は、融着物を対象物の両方で加熱するので、対象物（第１端子または第２端子）の厚さが厚いと、融着結果が良くない。前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは薄いので、ヒューズ本体１４、１５が良好に付着して、密閉強度（密閉力）が向上する。
【００４４】
前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは、前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さの１／２〜３／４範囲に形成される。
【００４５】
一例として、温度ヒューズ１０の前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さが０．４ｍｍであれば、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．２〜０．３ｍｍ範囲に形成されることが好ましい。第１及び第２端子１１、１２の厚さが０．４ｍｍである状態でヒューズ本体１４、１５が第１及び第２端子１１、１２に付着すれば、ヒューズ本体１４、１５の付着強度が低下する。これによって、ヒューズ本体１４、１５がヒューズ１３を密封する密閉状態の不良が発生する恐れがある。従って、第１及び第２端子１１、１２においてヒューズ本体１４、１５の付着部位は、薄く形成する必要がある。前記第１及び第２端子１１、１２の厚さが０．４ｍｍである場合、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．２５ｍｍであることが最も好ましい。
【００４６】
他の例として、温度ヒューズ１０の前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さが０．３ｍｍであれば、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．１５〜０．２５ｍｍ範囲に形成されることが好ましい。前記第１及び第２端子１１、１２の厚さが０．３ｍｍである場合、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．２ｍｍであることが最も好ましい。
【００４７】
前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さが０．３ｍｍ及び０．４ｍｍである場合の温度ヒューズに対して、それぞれ性能をテストした結果は次の通りである。
【００４８】
温度ヒューズの性能テストは、密閉テストと加圧テストにより行われた。先ず、密閉テストは、高温に温度を上昇させ、耐圧を増大させて、密閉状態を評価する。下記の表１で確認できるように、１３５℃で端子の厚さが０．３ｍｍ、０．４ｍｍの場合、両方とも密閉状態を良好に維持する。１４０℃を超えると、端子の厚さが０．３ｍｍの場合は密閉状態が維持されるが、０．４ｍｍの場合は密閉状態を維持できなくなる。
【００４９】
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【００５０】
また、加圧テストは、１３５℃の温度条件で、端子に荷重を加えながら密閉状態を評価する。
【００５１】
下記の表２で確認できるように、端子の厚さが０．３ｍｍで、０．２ｋｇｆ以上０．３ｋｇｆの力を加えた場合、端子が撓む現象が発生しても密閉状態を維持するようになる。しかし、端子の厚さが０．４ｍｍで、０．２ｋｇｆ以上の力を加えた場合、端子が撓むことはないが密閉状態を維持できない不良が発生した。
【００５２】
2011077023.tif 000004
【００５３】
前記第１及び第２端子１１、１２の前記薄肉部１１ｂ、１２ｂは、前記ヒューズ本体１４、１５が前記第１及び第２端子１１、１２に付着する長さに対応して形成される。
【００５４】
一方、前記第１端子１１には孔１６が形成され、前記第２端子１２には一側が開放されたストッパ溝１７が形成される。これは、後述する本発明の二次電池で、より具体的に説明する。
【００５５】
前記ヒューズ１３は、一般的に錫または鉛を用いて製造されるが、材質は限られない。最近は、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ合金またはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ合金のように、環境汚染を発生させない材質で形成されることが好ましい。
【００５６】
前記ヒューズ１３には、一般的にフラックス（図示せず）が塗布される。前記ヒューズ１３の融点は９８℃±３℃以上であることが好ましい。本発明が適用される電池の高率放電の際、電池の内部温度は９０℃以上になる。従って、前記ヒューズ１３の作動温度は、９８℃±３℃以上であることが好ましい。また、ヒューズ１３の作動温度の上限値は、本発明が適用される二次電池の場合、爆発や発火を防止する温度値を有する。
【００５７】
前記ヒューズ本体１４、１５は、前記第１及び第２端子の上面に付着するカバー１４と、第１及び第２端子の下面に付着するベース１５とを含む。
【００５８】
前記第１端子１１の一端部の上面と前記第２端子１２の一端部の上面に、カバー１４が付着する。そして、前記第１端子１１の一端部の下面と前記第２端子１２の一端部の下面に、ベース１５が付着する。前記カバー１４とベース１５の付着方式としては、熱融着、超音波融着またはレーザの照射による接合方式を使用することができる。
【００５９】
従って、前記第１及び第２端子１１、１２の一端部は、前記カバー１４とベース１５の内部に密封された状態で、前記ヒューズ１３によって接続される。
【００６０】
前記カバー１４とベース１５は、樹脂材質で形成される。好ましくは、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンサルファイド、ポリスルホンのうち選択された一つまたはそれ以上の混合物質を使用する。
【００６１】
前記カバー１４とベース１５に使用される樹脂は、フィルム形態に製造されることが好ましい。また、カバー１４とベース１５は、同種材質で形成されてもよいが、異種材質で形成されてもよい。
【００６２】
本発明の一実施形態にかかる温度ヒューズ１０は、図３に示すのように、周りの温度が設定されている作動温度以上に上昇すると、ヒューズ１３が溶断される。これによって、第１端子１１と第２端子１２の電気的連結が遮断されるので、過電流による発火または爆発などが防止される。
【００６３】
以下、本発明の他の実施形態にかかる温度ヒューズを説明する。本発明の他の実施形態にかかる温度ヒューズ２０は、第１端子２１及び第２端子２２と、前記第１端子２１及び第２端子２２を接続するヒューズ２３と、前記ヒューズ２３の外観を取り囲んで密封するヒューズ本体２４、２５とを含む。そして、前記第１端子２１及び前記第２端子２２は、前記ヒューズ２３が接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部２１ｂ、２２ｂを含む。
【００６４】
本発明の他の実施形態にかかる温度ヒューズ２０において、第１及び第２端子２１、２２及びヒューズ２３の一般的な構成は、一実施形態の構成と等しい。よって、詳しい説明は省略する。
【００６５】
前記第１端子２１及び第２端子２２は、それぞれ本体２１ａ、２２ａと、前記本体２１ａ、２２ａの一端部に形成された薄肉部２１ｂ、２２ｂと、前記薄肉部２１ｂ、２２ｂの一側に突出する折曲部２１ｃ、２２ｃとを含む。
【００６６】
前記ヒューズ本体２４、２５において、前記第１及び第２端子２１、２２の上面にカバー２４が付着する構成は一実施形態と等しい。但し、本発明の他の実施形態では、前記カバー２４と共に前記ベース２５が、第１及び第２端子２１、２２の上面に付着する。この時、第１及び第２端子２１、２２の折曲部２１ｃ、２２ｃは、前記ベース２５を貫通する状態で設けられる。そして、ベース２５を貫通した前記折曲部２１ｃ、２２ｃは、前記ヒューズ２３に接続される。これによって、前記第１及び第２端子２１、２２は、ヒューズ２３によって接続された状態になる。そして、前記ヒューズ２３は、前記カバー２４とベース２５によって密封される。
【００６７】
本発明の他の実施形態にかかる温度ヒューズ２０の動作は、上述した本発明の一実施形態にかかる温度ヒューズ１０の動作と等しいので、その説明は省略する。
【００６８】
次に、本発明の一実施形態にかかる二次電池を説明する。本発明の一実施形態にかかる二次電池１００は、一端が開口された缶１１１と、前記缶１１１の内部に収容される電極組立体１１２と、前記缶１１１の上端開口部に結合されて缶を密封するキャップ組立体１２０と、前記電極組立体１１２とキャップ組立体１２０の間に電気的に連結される二次保護素子としての温度ヒューズ１０とを具備する。このような温度ヒューズ１０は、前記缶１１１の内部に設けられる。
【００６９】
前記缶１１１は、その内部が空間部を有する金属材からなる角形のケースであって、前記電極組立体１２０は、陽極板１１３、セパレーター１１４及び負極板１１５が積層されるか、またはジェリーロール型（Ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ  ｔｙｐｅ）に巻取されて構成される。本発明の実施形態では、ジェリーロール型に巻取された電極組立体を使用しているが、積層型（Ｓｔａｃｋ  ｔｙｐｅ）電極組立体を使用してもよい。
【００７０】
前記陽極板１１３及び負極板１１５から陽極リード１１６及び負極リード１１７がそれぞれ引出されている。
【００７１】
前記キャップ組立体１２０は、前記缶１１１の上部に結合されるキャッププレート１２１と、前記キャッププレート１２１にガスケット１２２を介して挿入される負極端子１２３と、前記キャッププレート１２１の下面に設けられる絶縁プレート１２４と、前記絶縁プレート１２４の下面に設けられて前記負極端子１２３と通電される端子プレートとを含んでいる。また、前記キャッププレート１２１には、缶１１１内部に電解液が注入される通路を提供する電解液注入孔１２５が形成されており、前記電解液注入孔１２５は、缶１１１の内部に電解液を注入した後、ボール１２６で密封される。前記陽極リード１１６は、前記キャッププレート１２１の下面に直接連結されており、前記負極リード１１７は、前記端子プレートを介して負極端子１２３と電気的に連結されている。
【００７２】
前記缶１１１の内部には、前記電極組立体１１２の上部に、前記電極組立体１１２をキャップ組立体１２０と絶縁するための絶縁ケース１２７がさらに設けられることができる。
【００７３】
本実施形態では、前記端子プレートとして温度ヒューズ１０を用いる。よって、前記温度ヒューズ１０は缶１１１の内部に設けられ、負極リード１１７と電気的に連結される。
前記キャッププレート１２１の下面にストッパ１２１ａが形成される。そして、前記キャッププレート１２１の下面に設けられる前記絶縁プレート１２４の両端部に、前記ストッパ１２１ａが挿入固定されるストッパ溝１２４ａが形成される。これによって、前記キャッププレート１２１に対して前記絶縁プレート１２４は回転しない。
【００７４】
前記絶縁プレート１２４の下面一側に、ストッパ１２４ｂが形成される。また、前記絶縁プレート１２４の下面に設けられる温度ヒューズ１０の一側に、ストッパ溝１７が形成される。前記ストッパ１２４ｂが前記ストッパ溝１７に挿入されて、温度ヒューズ１０の一側が絶縁プレート１２４に固定される。これによって、絶縁プレート１２４に対して前記温度ヒューズ１０が回転しない。前記負極端子１２３は、キャッププレート１２１、絶縁プレート１２４及び温度ヒューズ１０のそれぞれの端子孔を貫通した後、スピニング（ｓｐｉｎｎｉｎｇ）作業によって固定される。スピニング作業の時に、前記キャッププレート１２１に対して絶縁プレート１２４が回転しない。そして、前記絶縁プレート１２４に対して温度ヒューズ１０が回転しない。
【００７５】
前記温度ヒューズ１０の構成について、図１及び図２を参照して説明する。前記温度ヒューズ１０は、第１端子１１及び第２端子１２と、前記第１端子及び第２端子を接続するヒューズ１３と、前記ヒューズ１３の外観を取り囲んで密封するヒューズ本体１４、１５とを含み、前記第１端子１１及び前記第２端子１２は、前記ヒューズ１３が接続される部位として他の部位より薄い厚さの薄肉部１１ｂ、１２ｂを含む。
【００７６】
前記第１端子１１及び第２端子１２は、ニッケル、銅、鉄などで形成されるか、またはこれらのうち選択された合金で形成される。好ましく、前記第１端子１１及び第２端子１２は、６４％の鉄と３６％のニッケル材質の熱膨脹係数が非常に小さい鉄合金であるインバー（ｉｎｖａｒ）で形成される。
【００７７】
前記第１端子１１は、本体１１ａと、前記本体１１ａの一端部に形成された薄肉部１１ｂとを含む。前記薄肉部１１ｂは、前記本体１１ａに対して薄い厚さで形成される。前記薄肉部１１ｂは、前記ヒューズ１３が接続される部位に該当する。前記薄肉部１１ｂは、前記ヒューズ本体１４、１５が付着する部位に該当する。このように、第１端子１１は、薄肉部１１ｂにヒューズ本体１４、１５が熱融着によって付着することで、密閉力が向上する。前記第２端子１２は、本体１２ａと、前記本体１２ａの一端部に薄い厚さで形成された薄肉部１２ｂとを含む。よって、第１及び第２端子１１、１２の薄肉部１１ｂ、１２ｂにヒューズ本体１４、１５が付着する。そして、第１及び第２端子１１、１２を接続するヒューズ１３は、前記ヒューズ本体１４、１５によって密封される。
【００７８】
前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは、前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さの１／２〜３／４範囲に形成される。
【００７９】
本発明の一実施形態にかかる温度ヒューズ１０において、前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さは０．４ｍｍである。二次電池の缶の内部で、端子プレートの強度を維持するための最小厚さが０．４ｍｍである。従って、端子プレートの役割をする温度ヒューズ１０において、前記第１端子１１及び第２端子１２が０．４ｍｍの厚さに形成されることが好ましい。そして、前記薄肉部１１b、１２bの厚さは０．２〜０．３ｍｍの範囲に形成されることが好ましい。前記ヒューズ本体１４、１５が付着する部位の厚さが０．４ｍｍであれば、ヒューズ本体１４、１５の熱融着の際に接合強度が低下して、密閉力が低下する。従って、ヒューズ本体１４、１５が付着する薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さが薄く形成される必要がある。実験的に、前記第１及び第２端子の厚さが０．４ｍｍである場合、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．２５ｍｍであることが最も好ましい。
【００８０】
他の例として、温度ヒューズ１０の前記第１端子１１及び第２端子１２の厚さが０．３ｍｍであれば、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．１５〜０．２５ｍｍ範囲に形成されることが好ましい。実験的に、前記第１及び第２端子１１、１２の厚さが０．３ｍｍである場合、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂの厚さは０．２ｍｍであることが最も好ましい。
【００８１】
このような前記第１及び第２端子１１、１２において、前記薄肉部１１ｂ、１２ｂは、前記ヒューズ本体１４、１５が前記第１及び第２端子１１、１２に付着する長さに対応して形成されることが好ましい。
【００８２】
前記第１端子１１には端子孔１６が形成され、前記第２端子１２には一側が開放されたストッパ溝１７が形成される。前記端子孔１６を通して前記負極端子１２３が貫通固定される。前記ストッパ溝１７を通して前記絶縁プレート１２４のストッパ１２４ｂが固定される。
【００８３】
前記ヒューズ１３の材質は限られないが、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ合金またはＳｎ、Ｉｎ、Ｚｎ合金のように、環境汚染を発生させない材質であることが好ましい。
【００８４】
前記ヒューズ１３には、フラックス（図示せず）が塗布される。前記ヒューズ１３の融点は98℃±３℃以上であることが好ましい。本発明が適用される電池の高率放電の時に、電池の内部温度は９０℃以上になる。従って、高率放電に対して電流が遮断されないためには、前記ヒューズ１３の作動温度は98℃±３℃以上であることが要求される。また、ヒューズ１３の作動温度の上限値は、二次電池の場合、爆発や発火を防止する平均温度値に設定する。
【００８５】
前記ヒューズ本体１４、１５は、前記第１及び第２端子１１、１２の上面に付着するカバー１４と、第１及び第２端子１１、１２の下面に付着するベース１５とを含む。前記第１端子１１の一端部の上面と前記第２端子１２の一端部の上面とにカバー４が付着する。そして、前記第１端子１１の一端部の下面と前記第２端子１２の一端部の下面とにベース１５が付着する。前記カバー１４とベース１５の付着方式としては、熱融着や、超音波融着またはレーザーの照射による接合方式を使用することができる。これによって、前記第１及び第２端子１１、１２の一端部は前記カバー１４とベース１５の内部で密閉された状態で、前記ヒューズ１３と接続される。
【００８６】
前記カバー１４とベース１５は、樹脂材質で形成される。例えば、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンサルファイド、ポリスルホンのうち選択された一つまたは一つ以上の混合物で形成されることが好ましい。
【００８７】
このようなカバー１４とベース１５に使用される樹脂はフィルム形態に製造されることが好ましい。また、カバー１４とベース１５は、同種材質で形成されてもよいが、異種材質で形成されてもよい。
【００８８】
このように構成される本発明にかかる二次電池では、過充放電による温度の過上昇を感知する二次保護素子として温度ヒューズ１０が使用される。そして、温度ヒューズ１０は、電池の内部に該当する缶１１１の内部に設けられる。
【００８９】
前記温度ヒューズ１０は、キャッププレート１２１の下面に設けられ、端子プレートの役割をする。従って、前記温度ヒューズ１０は、缶１１１内部に設けられ、電極組立体１１２と隣接して設けられる。そして、負極リード１１７に電気的に連結される。従って、電池内部の温度過上昇状態を敏感に感知して、電流を遮断するようになる。
【００９０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９１】
１０,２０  温度ヒューズ
１１,１２,２１,２２  第１,２端子
１３,２３  ヒューズ
１４,１５,２４,２５  ヒューズ本体
１６  端子孔
１７  ストッパ溝
１００  二次電池
１２１  キャッププレート
１２４  絶縁プレート 
【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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