(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂ベ−スフィルムの片面上に一対の帯状リ−ド導体の先端部を固着し、帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片を接続し、低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの片面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間を封止してなり、低融点可溶合金片の固相線温度を８０〜１２０℃、液相線温度を８０〜１２０℃とし、両樹脂フィルムに、ＤＳＣ曲線が前記８０〜１２０℃までの温度では変曲点がなく直線である延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用したことを特徴とする薄型温度ヒュ−ズ。
【請求項２】
一対の帯状リ−ド導体の先端部を樹脂ベ−スフィルムにその裏面側から表面側に表出させて固着し、両帯状リ−ド導体の先端表出部間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの表面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間を封止してなり、低融点可溶合金片の固相線温度を８０〜１２０℃、液相線温度を８０〜１２０℃とし、両樹脂フィルムに、ＤＳＣ曲線が前記８０〜１２０℃までの温度では変曲点がなく直線である延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用したことを特徴とする薄型温度ヒュ−ズ。
【請求項３】
一方の帯状リ−ド導体の先端部を樹脂ベ−スフィルムにその裏面側から表面側に表出させて固着し、他方の帯状リ−ド導体の先端部を樹脂ベ−スフィルムの表面側に固着し、両帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの表面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと他方の帯状リ−ド導体との間を封止してなり、低融点可溶合金片の固相線温度を８０〜１２０℃、液相線温度を８０〜１２０℃とし、両樹脂フィルムに、ＤＳＣ曲線が前記８０〜１２０℃までの温度では変曲点がなく直線である延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用したことを特徴とする薄型温度ヒュ−ズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄型温度ヒュ−ズに関し、リチウムイオン２次電池等の電池の昇温防止に有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
合金型温度ヒュ−ズにおいては、機器の過電流に基づく発熱で低融点可溶合金のヒュ−ズエレメントを溶断させて機器の通電を遮断し機器の異常発熱ひいては火災の発生を未然に防止している。
近来、携帯電話、ノ−トブックパソコン、ビデオカメラ等のパ−ソナルユ−ス電子機器の小型化・薄型化に伴い、その電源である２次電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）も小型化されている。
【０００３】
このリチウムイオン２次電池等では、エネルギ−密度が高く放電時や充電時に相当に大きな電流が流れて昇温する可能性があるので、２次電池の底面または側面に合金型温度ヒュ−ズを配設して昇温防止することが検討されている。
この合金型温度ヒュ−ズに要求される作動温度は８０〜１２０℃である。また電池の小型化に対応して薄型であることが要請される。
そこで、樹脂ベ−スフィルムの片面上に一対の帯状リ−ド導体の先端部を固着し、帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片を接続し、低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの片面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間を封止してなる薄型温度ヒュ−ズが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この薄型温度ヒュ−ズにおいて樹脂フィルムに機械的強度の高いものを使用すれば、それだけベ−スフィルムやカバ−フィルムの厚みを薄くでき薄型化に有利である。通常、樹脂フィルムにおいては延伸により機械的強度、特に引張り強度を高めている。
しかしながら、温度ヒュ−ズにおいては作動以前に機器のヒ−トサイクルにより加熱・冷却され、かかる加熱・冷却の繰返しに対し延伸処理フィルムでは延伸による分子の強制的配向が解除されてそれに伴い収縮を生じるから、上記封止部のシ−ル性低下が懸念される。
このため、上記薄型温度ヒュ−ズの樹脂フィルムには、寸法安定性を優先させて非延伸の樹脂フィルムを使用することが安全であるが、これでは温度ヒュ−ズの薄型化に不利である。
【０００５】
しかしながら、本発明者等においては、薄型温度ヒュ−ズを上記電池昇温防止に使用する場合の作動温度８０〜１２０℃に対し、延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムであれば、延伸率（熱収縮率）を限定することにより充分な寸法安定性を保証しつつ温度ヒュ−ズを有効に薄型化できることを知った。
【０００６】
本発明の目的は、作動温度が８０〜１２０℃の超薄型温度ヒュ−ズを提供することにある。
【０００７】
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズは、樹脂ベ−スフィルムの片面上に一対の帯状リ−ド導体の先端部を固着し、帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片を接続し、低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの片面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間を封止して温度ヒュ−ズ、または、一対の帯状リ−ド導体の先端部を樹脂ベ−スフィルムにその裏面側から表面側に表出させて固着し、両帯状リ−ド導体の先端表出部間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの表面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間を封止してなる温度ヒュ−ズ、あるいは、一方の帯状リ−ド導体の先端部を樹脂ベ−スフィルムにその裏面側から表面側に表出させて固着し、他方の帯状リ−ド導体の先端部を樹脂ベ−スフィルムの表面側に固着し、両帯状リ−ド導体の先端間に低融点可溶合金片を接続し、該低融点可溶合金片にフラックスを塗布し、樹脂ベ−スフィルムの表面上に樹脂カバ−フィルムを配し、両樹脂フィルム周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと他方の帯状リ−ド導体との間を封止してなる温度ヒュ−ズにおいて、低融点可溶合金片の固相線温度を８０〜１２０℃、液相線温度を８０〜１２０℃とし、両樹脂フィルムに、ＤＳＣ曲線が前記８０〜１２０℃までの温度では変曲点がなく直線である延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用したことを特徴とする構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明に係る温度ヒュ−ズの一例を示している。
図１の（イ）において、１１は樹脂ベ−スフィルム、２は帯状リ−ド導体であり、図１の（ロ）に示すように、各帯状リ−ド導体２，２の先端部を樹脂ベ−スフィルム１１の片面に熱プレスや超音波融着或いは接着剤等で固着してある。
図１の（イ）において、３は帯状リ−ド導体２，２間に溶接により接続した低融点可溶合金片であり、温度ヒュ−ズの作動温度を８０〜１２０℃とするように固相線温度を８０〜１２０℃、液相線温度を８０〜１２０℃としてある。４は低融点可溶合金片に塗布したフラックス、１２は樹脂ベ−スフィルム１１の表面上に配した樹脂カバ−フィルムであり、樹脂カバ−フィルムの周辺のフィルム間及び樹脂カバ−フィルムと帯状リ−ド導体との間を熱プレスや超音波融着或いは接着剤等で封止してある。
【０００９】
上記樹脂ベ−スフィルム及び樹脂カバ−フィルムには、熱収縮率（ＪＩＳ  Ｃ２３１８−７２）が３％以下の一軸または二軸延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用してある。
【００１０】
周知の通り、延伸したプラスチックフィルムにおいては、分子鎖が強制的に配向拘束されているから加熱すると、その拘束が解除されて収縮する。
しかしながら、熱収縮率が３％以下の延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムにおいては、図７の（イ）に示すＤＳＣ曲線（加熱速度１０℃／min)から明らかなように、２４６．１℃で状態が変化し始め、２６３．０℃で完全に溶融するが、加熱開始後から温度８０〜１２０℃に至るまでの間の変化には実質上変曲点がなく直線的であり〔直線が下降勾配になっているのは、延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムと示差走査熱量計の基準試料（α−アルミナ）との熱容量の差が主な理由である〕、温度８０〜１２０℃に至るまでの延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムの熱収縮は僅少である。
従って、樹脂ベ−スフィルムや樹脂カバ−フィルムの熱的変形に起因するシ−ル性低下等を排除でき、温度ヒュ−ズの確実な作動を保証できる。
【００１１】
また、ポリエチレンテレフタレ−トフィルムの強度（特に、引張り強度）を熱収縮率にして１．５％程度の延伸で非延伸のものに較べて１．４倍程度にでき、従ってフィルム厚みを１／１．４倍程度にできる。従って、例えば、帯状リ−ド導体の厚みを１００μｍ、低融点可溶合金片をφ３００μｍとする場合、樹脂ベ−スフィルム及び樹脂カバ−フィルムに厚みを２８０μｍの非延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用した従来の全厚み９６０μｍのものに較べ、本発明によれば全厚みをほぼ８００μｍにでき充分に薄厚にできる。
【００１２】
上記帯状リ−ド導体２には、例えば銅線、アルミニウム線、ニッケル線、銅メッキ鉄線等の圧延体、この圧延体に錫めっきを施したもの等を使用でき、厚みは通常５０μｍ〜２５０μｍ、好ましくは１００μｍ、巾は通常２〜５ｍｍ、好ましくは３ｍｍとされる。
【００１３】
上記延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムの厚みは、通常５０〜４００μｍ、好ましくは２００μｍとされる。
【００１４】
上記低融点可溶合金片３には、▲１▼温度ヒュ−ズの作動温度を８０〜１２０℃とすること、▲２▼温度ヒュ−ズの超薄型化・超小型化のために低融点可溶合金片の断面積を０．０３〜０．１３ｍｍ2してしても負荷電流のもとでのジュ−ル発熱を実質上排除できる低比抵抗とすることから、固相線温度１００〜１２０℃、液相線温度８０〜１２０℃、比抵抗（１０〜３０μΩcm）の合金組成が使用され、例えばＩｎ３０〜７５重量％、Ｓｎ５〜５０重量％、Ｃｄ０．５〜２５重量％、好ましくはＩｎ４０〜６０重量％、Ｓｎ２５〜５０重量％、Ｃｄ１０〜１５重量％、特に好ましくはＩｎ４０〜５５重量％、Ｓｎ３０〜４６重量％、Ｃｄ１４〜１５重量％の合金組成を使用できる。
この比抵抗をさらに低くするために、合金組成にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのうちの１種または２種以上を合計０．１〜５重量％添加することができる。
【００１５】
かかる低融点可溶合金片によれば、低融点可溶合金片の断面積を０．０３〜０．１３ｍｍ2と小さくしても負荷電流による低融点可溶合金片の発熱を実質上排除でき、低融点可溶合金片の幅を１．４ｍｍとする場合、低融点可溶合金片の厚みを０．０２ｍｍ〜０．０９３ｍｍの超薄型にでき、温度ヒュ−ズ本体の厚み中、低融点可溶合金片が占める部分を僅少にとどめることができる。
【００１６】
図２の（イ）は、本発明に係る温度ヒュ−ズの別例を示し、図２の（ロ）のように一対の帯状リ−ド導体２，２の先端部を熱プレス等で樹脂ベ−スフィルム１１にその裏面側から表面側に表出させて固着し、次いで、これらの固着帯状リ−ド導体２，２の表出部間に低融点可溶合金片３を抵抗溶接等で接合してある。他の構成は図１に示したものと実質的に同じとし、樹脂ベ−スフィルム１１及び樹脂カバ−フィルム１２には熱収縮率が３％以下の一軸または二軸延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用してある。
図２において、図１と同一の符号は同一の構成要素を示している。
【００１７】
図３の（イ）は、本発明に係る温度ヒュ−ズの他の別例を示し、図３の（ロ）のように一方の帯状リ−ド導体２１の先端部を熱プレス等で延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのベ−スフィルム１１にその裏面側から表面側に表出させて固着し、他方の帯状リ−ド導体２の先端部を樹脂ベ−スフィルム１１の表面に熱プレス等で固着し、更に、図３の（イ）において、両帯状リ−ド導体２，２１の先端間に低融点可溶合金片３を抵抗溶接等で接合し、更に低融点可溶合金片３上にフラックス４を塗布し、次いで、樹脂ベ−スフィルム１１の片面上に延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのカバ−フィルム１２を配し、樹脂カバ−フィルム１２の周辺と樹脂ベ−スフィルム１１との間及び樹脂カバ−フィルム１２と他方の帯状リ−ド導体２との間をヒ−トシ−ルまたは超音波融着或いはレ−ザ照射により封止してある。
【００１８】
本発明に係る薄型温度ヒュ−ズは、例えばリチウムイオン二次電池を異常発熱から保護するために使用できる。
【００１９】
図４はリチウムイオン二次電池を示し、セパレ−タ５１を介在させた正極５２と負極５３とのスパイラル巻回体低融点可溶合金片を負極缶５４に収容して負極５３と負極缶５４の底面とを電気的に導通し、負極缶５４内の上端に正極集電極５５を配設して正極５２をこの集電極５５に電気的に導通し、負極缶５４の上端部５４１を防爆弁板外５６の外周端部及び正極蓋５７の外周端部にパッキング５８を介してかしめ加工し、防爆弁板５６の中央凹部を正極集電極５９に電気的に導通してある。
【００２０】
本発明に係る係る温度ヒュ−ズを上記電池に取付けるには、電池の負極缶に一方の帯状リ−ド導体及び温度ヒュ−ズ本体を密接させると共にその一方の帯状リ−ド導体と負極缶との間を電気的に接続し、他方の帯状リ−ド導体を負極缶から離隔や絶縁フィルムの介在により絶縁して当該電池に直列に挿入することができる。
【００２１】
また、温度ヒュ−ズをリチウムイオン二次電池の防爆弁板５６と正極蓋５７との間の空間に配し、防爆弁板５６の外周端部と正極蓋５７の外周端部との間に絶縁スペ−サリングｒを介在させ、一方の帯状リ−ド導体２を防爆弁板５６の外周端部と絶縁スペ−サリングｒとで挾持し、他方の帯状リ−ド導体２を正極蓋５７の外周端部と絶縁スペ−サリングｒとで挾持して電池内に直列に組み込むこともできる。
【００２２】
図５の（イ）及び図５の（ロ）〔図５の（イ）におけるロ−ロ断面図〕は、本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは別の実施例を示している。
図５において、Ｆはフレ−ムを示し、図６の（イ）に示す環状部２０１の内周に一方の帯状リ−ド導体２１を有する一方の箔状電極ｆ1と、図６の（ロ）に示す環状の延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのスペ−サフィルムｓと、図６の（ハ）に示す環状部２００の内周に他方の帯状リ−ド導体２を有する箔状電極ｆ2とをリ−ド部２，２１を１８０°互い違いにして重畳してあり、これらの箔状電極ｆ1，ｆ2と樹脂スペ−サフィルムｓの界面の接着には熱融着等を使用できる。
【００２３】
図５において、Ａはフレ−ムＦの中央空間に配した温度ヒュ−ズ本体であり、一方の帯状リ−ド導体２１の先端部を延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのベ−スフィルム１１の一面に固着すると共に該フィルム１１の一面より他面に局部的に表出させ、他方の帯状リ−ド導体２の先端部を前記ベ−スフィルム１１の他面に固着し、該先端部と前記局部的に表出された一方の帯状リ−ド導体２１先端部分との間に低融点可溶合金片３を溶接等で接続し、該低融点可溶合金片３にフラックス４を塗布し、このフラックス塗布低融点可溶合金片上に延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのカバ−フィルム１２を配し、樹脂カバ−フィルム１２周辺の樹脂ベ−スフィルム１１と樹脂カバ−フィルム１２との間及び樹脂カバ−フィルム１２と他方の帯状リ−ド導体２との間をヒ−トシ−ルまたは超音波融着或いはレ−ザ照射により封止してある。
【００２４】
この温度ヒュ−ズを図４に示す電池に組み込むには、前記絶縁スペ−サリングｒを介することなく防爆弁板５６の外周端部と正極蓋５７の外周端部との間に挾持して防爆弁板５６とフレ−ムＦの箔状電極ｆ1との電気的接触→箔状電極ｆ1のリ−ド導体２１→低融点可溶合金片３→箔状電極ｆ0のリ−ド導体２→フレ−ムＦの箔状電極ｆ0と正極蓋５７との電気的接触により、電池に温度ヒュ−ズを電気的に直列に接続することができる。
【００２５】
【実施例】
〔実施例〕
延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムには、厚さ２００μｍ、熱収縮率１．５％のものを使用した。この延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのＤＳＣ曲線は図７の（イ）に示す通りである（ただし、示差走査熱量計には理学電機株式会社製のものを使用した。基準試料はα−アルミナ、雰囲気ガスはＮ2、加熱速度は１０℃／min、サンプリング１．０sec、試料量は１５．０mg)。
薄型温度ヒュ−ズは図１の構成とし、樹脂ベ−スフィルム及び樹脂カバ−フィルムの平面寸法は５ｍｍ×７ｍｍとし、帯状リ−ド導体には厚み１００μｍ、巾３ｍｍのニッケル帯状体を使用し、低融点可溶合金片には、Ｉｎ４０重量％，Ｓｎ４６重量％，Ｃｄ１４重量％，断面積０．０６７ｍｍ2，厚み４８μｍのものを使用し、フラックスにはロジンを主成分とするものを使用した。また、封止及び接着はヒ−トシ−ルとした。
【００２６】
〔比較例〕
樹脂ベ−スフィルム及び樹脂カバ−フィルムに図７の（ロ）に示すＤＳＣ曲線の厚み２００μｍの非延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムを使用した以外、実施例に同じとした。
【００２７】
実施例及び比較例の初期引張り強度を測定したところ、後者は前者の７０％前後であった。
また、実施例及び比較例につき加熱に対する寸法安定性を試験したところ、両者に差は認められず、何れも安定であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る温度ヒュ−ズは、作動温度が８０〜１２０℃の合金型温度ヒュ−ズにおいて、良好な作動性を保証しつつ超薄厚化を可能としたものであり、２次電池の昇温防止用温度ヒュ−ズとしての超薄型・超小型合金型温度ヒュ−ズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度ヒュ−ズの一例を示す図面である。
【図２】本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは異な一例を示す図面である。
【図３】本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは異な一例を示す図面である。
【図４】本発明に係る温度ヒュ−ズの使用状態の一例を示す図面である。
【図５】本発明に係る温度ヒュ−ズの上記とは異な一例を示す図面である。
【図６】図５に示す温度ヒュ−ズに使用されるフレ−ムを示す図面である。
【図７】図７の（イ）は本発明の実施例で使用した延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのＤＳＣ曲線、図７の（ロ）は比較例で使用した非延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムのＤＳＣ曲線である。
【符号の説明】
１１            延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルム
１２            延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルム
２              帯状リ−ド導体
２１            帯状リ−ド導体
３              低融点可溶合金片
４              フラックス
【図１】
0004097791.tif 000002
【図２】
0004097791.tif 000003
【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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