(57)【要約】【課題】二次電池の安全性を向上させる。【解決手段】電流遮断機構および電極を有する二次電池であって、電流遮断機構は、多孔質金属および低融点合金を有し、低融点合金により、電流遮断機構および電極が電気的に接続され、低融点合金が溶解することにより、電流遮断機構および電極の接続における電流経路が遮断され、低融点合金の周辺には多孔質金属が形成され、溶融した低融点合金は多孔質金属に吸収され、例えば、多孔質金属はニッケルまたは銅のいずれか一種以上であり、例えば、低融点合金は多孔質金属と接している二次電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流遮断機構および電極を有する二次電池であって、
前記電流遮断機構は、多孔質金属および低融点合金を有し、
前記低融点合金により、前記電流遮断機構および前記電極が電気的に接続され、
前記低融点合金が溶解することにより、前記電流遮断機構および前記電極の接続における電流経路が遮断され、
前記低融点合金の周辺には多孔質金属が形成され、
前記溶融した前記低融点合金は前記多孔質金属に吸収される二次電池。
【請求項２】
請求項１において、
前記多孔質金属はニッケルまたは銅のいずれか一種以上である二次電池。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかにおいて、
前記低融点合金が前記多孔質金属と接している二次電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記電流遮断機構は絶縁体を有し、
前記絶縁体により前記電極が電気的に絶縁され、
前記低融点合金の周りが前記絶縁体で充填されている二次電池。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記電流遮断機構中に、前記低融点合金が複数箇所形成されている二次電池。
【請求項６】
請求項１から請求項５において、
前記二次電池がラミネート型である二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池において、低融点材料を電流遮断機構に用いることにより種々の課題を解決する技術が開示されている。特許文献１には、正極あるいは負極の集電部に低融点材料が取付けられ、電池の自己発熱により電池温度が所定の範囲となった場合、溶融材料が溶解することによって、前記正極あるいは負極の電気的導通を遮断することを特徴とする二次電池が開示されている。特許文献２には、正極板６０および負極板６１のそれぞれ複数箇所に接続されたリード線６５、７７から集電を行い、電池内部の電流路には、電池温度が所定温度以上に上昇したときに、溶融して電流路を遮断する電流遮断機構としての低融点合金部材７６を嵌挿した内容が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０６７８４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２３３２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献1および特許文献２の技術では、溶けた低融点材料が予期しない場所にいき、二次電池の安全性を低下させる可能性がある。本発明は、二次電池の安全性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
【０００６】
電流遮断機構および電極を有する二次電池であって、電流遮断機構は、多孔質金属および低融点合金を有し、低融点合金により、電流遮断機構および電極が電気的に接続され、低融点合金が溶解することにより、電流遮断機構および電極の接続における電流経路が遮断され、低融点合金の周辺には多孔質金属が形成され、溶融した低融点合金は多孔質金属に吸収される二次電池。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、二次電池の安全性を向上できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態におけるＣＩＤの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるラミネート型二次電池の陽極の部分にＣＩＤを取り付けた構成の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態における構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１０】
図１に本実施形態に係るＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｄｅｖｉｃｅ、電流遮断機構）８の断面図を示す。電極２の接続部に低融点合金１が取り付けられており、低融点合金１の周辺には多孔質金属４が配置されている。本実施例では、低融点合金１は多孔質金属４に直接接していはいない。多孔質金属４の周辺には絶縁体３が配置されており、上下にある電極２は低融点合金１以外の部分では電気的に絶縁された状態にある。低融点合金１により、ＣＩＤ８および上下にある電極２が電気的に接続されている。低融点合金１が溶解することにより、ＣＩＤ８および電極２の接続における電流経路が遮断される。
【００１１】
低融点合金１には、５０Ｂｉ−２７Ｐｂ−１３Ｓｎ−１０Ｃｄを用いたが、融点が５０℃〜１４０℃の合金、例えばリポヴッツ合金、ローズ合金、ニュートン合金等が好適に用いられる。低融点合金１の融点を５０℃〜１４０℃とすることにより、熱暴走を生じない温度範囲を十分に含むことができる。
【００１２】
絶縁体３としては絶縁特性、強度特性、加工性に優れるベークライト等フェノール樹脂系の硬質樹脂が好適に用いられる。絶縁体３は耐熱性が高いものであることが望ましい。図１において、絶縁体３が低融点合金１に向かって突き出すような形状になっている。これにより、多孔質金属４における絶縁を確保できる。
【００１３】
多孔質金属４は溶けた低融点合金１を吸収する特性をもつ。低融点合金１の周辺には多孔質金属４が形成されている。電流を遮断する際に溶融した低融点合金１は多孔質金属４に吸収される。多孔質金属４としては濡れ性が高いものが好適に用いられる。多孔質金属４に濡れ性が高いものを用いることにより、多孔質金属４の毛細管力が大きくなり、溶けた低融点合金１をより吸収しやすくなる。濡れ性が高い材料として、例えば、ニッケルや銅のいずれか一種以上などが挙げられる。
【００１４】
図２にラミネート型電池の陽極の部分にＣＩＤを取り付けた構成の斜視図を示す。ラミネート型二次電池５は、陽極６、陰極７、ＣＩＤ８、電極(負荷接続側)９、電池缶１０を有する。ＣＩＤ８は、陽極６と電極(負荷接続側)９の間に配置されている。図１の電極２の下側が図２の陽極６に該当し、図１の電極２の上側が電極（負荷接続側）９に該当する。図２は陽極６のみにＣＩＤを用いた例であり、陰極７はそのまま負荷に接続されている。なお、ＣＩＤ８は陰極７側にあっても良く、また、陽極６側及び陰極７側の両方にあっても良い。ラミネート型二次電池５として、例えばリチウムイオン二次電池等が挙げられる。二次電池の形状として、本実施例のようなラミネート型としてもよいし、円筒型、角型としてもよい。
【００１５】
陽極６には、アルミニウムなどの金属が用いられる。陰極７には、銅などの金属材料が用いられる。電極(負荷接続側)９には、アルミニウムや銅などの金属材料が用いられる。電池缶１０には、アルミニウムやＳＵＳなどが用いられる。
【００１６】
陽極６と電極(負荷接続側)９の間にＣＩＤ８が配置されたラミネート型二次電池５を用いて過充電試験を行ったところ、過充電状態において、陽極６の温度が低融点合金１の融点に達し、電流が遮断され、破裂、発火には至らなかった。更に、同仕様の電池を横置きにした状態と裏返して置いた状態とでそれぞれ同様の試験を行った結果、電流遮断によって過充電を停止し、破裂、発火には至らなかった。電池を解体して全てのＣＩＤ８を調べたところ、いずれのＣＩＤ８も低融点合金１が多孔質金属４に吸収され、保持された状態で確認され、上下にある電極２は互いに絶縁されていることが判った。低融点合金１の周辺に多孔質金属４が配置されていることにより、電流遮断後に低融点合金１が多孔質金属４に吸収されるため、ラミネート型二次電池５がどのような置き方であっても、確実な電流遮断が可能になる。
【実施例２】
【００１７】
図３に本実施形態に係るＣＩＤの断面図を示す。電極２の接続部に低融点合金１が取り付けられており、低融点合金１に接するように多孔質金属４が配置されている。多孔質金属４の周辺には絶縁体３が配置されており、上下にある電極２は低融点合金１以外の部分では電気的に絶縁された状態にある。上下にある電極２は、低融点合金１で接続されている部分以外では絶縁されていることが望ましいため、低融点合金１の周りが絶縁体３で充填されている。絶縁体３に空間を設けると、例えばＣＩＤを９０℃横にした場合、低融点合金１が溶けた後に上下にある電極２が溶けた低融点合金１によって電気的に接続してしまう恐れがあるため、低融点合金１の周りが絶縁体３で充填されている。
【００１８】
過充電試験を行ったところ、過充電状態において、陽極６の温度が低融点合金１の融点に達し、電流が遮断され、破裂、発火には至らなかった。電池を解体して全てのＣＩＤ８を調べたところ、低融点合金１が多孔質金属４に吸収され、保持された状態で確認され、上下にある電極２は互いに絶縁されていることが判った。また、本実施例のように、多孔質金属４の周辺に絶縁体３が配置されていることにより、ＣＩＤを小さく作製できる。
【実施例３】
【００１９】
図４に本実施形態に係るＣＩＤの断面図を示す。電極２の接続部に低融点合金１が複数取り付けられており、低融点合金１の周辺には多孔質金属４が配置されている。低融点合金１がＣＩＤ中に複数箇所形成されていることにより、より大きな電流を流すことが可能となる。多孔質金属４の周辺には絶縁体３が配置されており、上下にある電極２は低融点合金１以外の部分では電気的に絶縁された状態にある。
【００２０】
過充電試験を行ったところ、過充電状態において、陽極６の温度が低融点合金１の融点に達し、電流が遮断され、破裂、発火には至らなかった。電池を解体して全てのＣＩＤ８を調べたところ、低融点合金１が多孔質金属４に吸収され、保持された状態で確認され、上下にある電極２は互いに絶縁されていることが判った。
【００２１】
以上、本発明を実施例にそって説明したが、本発明のＣＩＤを搭載した電池は、モータを駆動源としたハイブリッド自動車やゼロエミッション電気自動車等に搭載される車載用の電池として利用できる。また、本発明は、電池の用途を、上記用途に限定しない。本発明の電源装置は、家庭用、業務用、産業用を問わずに、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電システムとして使用することができ、あるいは、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電システムとして、あるいは宇宙ステーション、宇宙船、宇宙基地などの地上以外で利用可能な蓄電システムとして使用することもできる。さらに、産業用途として、医療機器、建設機械、電力貯蔵システム、エレベータ、無人移動車両などの電源として、さらにはゴルフカート、ターレット車などの移動体用電源として、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１    低融点合金
２    電極
３    絶縁体
４    多孔質金属
５    ラミネート型二次電池
６    陽極
７    陰極
８    ＣＩＤ
９    電極(負荷接続側)
１０  電池缶
【図１】
2015187950.tif 000003
【図２】
2015187950.tif 000004
【図３】
2015187950.tif 000005
【図４】
2015187950.tif 000006