(57)【要約】  CID(10)は、第一端(30)および第二端(32)を有する錐台部(28)、錐台部(28)の第一端(30)の周囲から放射状に広がる基部(34)、ならびに錐台部(28)の第二端(32)を封入する実質的に平坦なキャップ(36)を含む圧力板(14)を含む。該第一端(30)は、第二端(32)よりも広い直径を有し、第一端と第二端の少なくとも1つの切断面は非円形である。
2012516545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)  i) 第一端および第二端を有する錐台変形部、第一端は第二端よりも広い直径を有し、第一端と第二端の少なくとも一方は、該端の断面が円形でない点で錐台変形部とは異なる、
ii) 該錐台変形部の第一端の外辺部から放射状に広がる基部、ならびに
iii) 錐台変形部の第二端を密封する実質的に平坦なキャップ
を含む圧力板；ならびに
b) 圧力板の実質的に平坦なキャップと電気的に接触している破裂板
を含む、モジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２】
第一端と第二端の少なくとも一方の断面が長円形である、請求項１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項３】
第一端と第二端の両方の断面が非円形である、請求項１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項４】
第一端と第二端の両方の断面が長円形である、請求項１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項５】
該破裂板が、該圧力板の実質的に平坦なキャップと溶接により電気的に接触している、請求項１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項６】
圧力板と破裂板を接続する溶接が、該板の間のゲージ圧が約4kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にある場合に破損する、請求項５記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項７】
該溶接が、該板の間のゲージ圧が約7kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にある場合に破損する、請求項５記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項８】
破裂板が陥凹を画定し、溶接が該陥凹にある、請求項５記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項９】
該溶接が少なくとも1つのスポット溶接である、請求項８記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１０】
スポット溶接の少なくとも1つがアルミニウムを含む、請求項９記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１１】
該溶接が2つのスポット溶接である、請求項９記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１２】
破裂板が少なくとも1つの開口を画定する、請求項１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１３】
圧力板と破裂板の少なくとも一方がアルミニウムを含む、請求項５記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１４】
圧力板と破裂板の両方がアルミニウムを含む、請求項１３記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１５】
該キャップの厚さが約0.05ミリメートル〜約0.5ミリメートルの範囲である、請求項１４記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１６】
該キャップの厚さが約0.127ミリメートルである、請求項１５記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１７】
該キャップの直径が約2ミリメートル〜約8ミリメートルの範囲である、請求項１５記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１８】
該キャップの基部からの高さが約0.5ミリメートル〜約1ミリメートルの範囲である、請求項１７記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項１９】
該キャップの基部からの高さが約0.762ミリメートルである、請求項１８記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２０】
該錐台変形部が、圧力板の基部に平行な面に対して約15°〜約25°の範囲の角度を有する、請求項１８記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２１】
錐台変形部の外辺部の周り、かつ圧力板の基部と破裂板の間に広がる電気絶縁性リングをさらに含む、請求項１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２２】
圧力板の基部が少なくとも1つのタブを含み、電気絶縁性リングが少なくとも1つの開口を画定し、該絶縁性リングと基部が同一中心にある場合、タブおよび開口が整列し得、タブが、該絶縁性リングを圧力板に固定するように可鍛的に調整され得る、請求項２１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２３】
電気絶縁性リングがその外辺部の周りに溝を画定し、該絶縁性リングがさらにタブを有する金属リングを含み、該金属リングが該溝の内側に位置し、タブが可鍛的に調整されて圧力板が位置している金属表面に固定され、それにより該絶縁性リングが圧力板を覆うように固定される、請求項２２記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２４】
圧力板との溶接の近位にある破裂板の厚さが、溶接の近位にある圧力板の厚さよりも小さい、より好ましくは溶接の近位にある圧力板の厚さの1/2以下である、請求項２１記載のモジュール式電流遮断デバイス。
【請求項２５】
a) 第一電極と電気的に連絡している第一端子；
b) 第二電極と電気的に連絡している第二端子；
c) 互いに電気的に連絡しているセルケースおよび蓋を有する電池缶、該電池缶は第一端子と電気的に絶縁しており、電池缶の少なくとも一部は、第二端子の少なくとも一部材であるか、または第二端子と電気的に接続している；ならびに
d) 第一電極および第二電極のいずれかと電気的に連絡している少なくとも1つの電流遮断デバイス、該電流遮断デバイスは：
i) 錐台変形部および錐台変形部の第二端を密封する実質的に平坦なキャップを含む圧力板、該錐台変形部は第一端および第一端より小さい直径を有する第二端を含み、第一端と第二端の少なくとも一方の断面は非円形であり、基部は電池缶の近位にあり、実質的に平坦なキャップは電池缶の遠位にある；ならびに
ii) 圧力板および第一電極と第二電極のいずれかと電気的に連絡している破裂板を含む、
を含む、電池。
【請求項２６】
第一端と第二端の少なくとも一方の断面が長円形である、請求項２５記載の電池。
【請求項２７】
第一端と第二端の両方の断面が非円形である、請求項２５記載の電池。
【請求項２８】
第一端と第二端の両方の断面が長円形である、請求項２５記載の電池。
【請求項２９】
圧力板と破裂板が少なくとも1つの溶接により互いに接着され、破裂板が少なくとも1つの開口を画定する、請求項２５記載の電池。
【請求項３０】
セルケースが角柱状セルケースである、請求項２９記載の電池。
【請求項３１】
破裂板が陥凹を画定し、溶接が該陥凹にある、請求項３０記載の電池。
【請求項３２】
溶接が少なくとも1つのスポット溶接である、請求項３１記載の電池。
【請求項３３】
スポット溶接の少なくとも1つがアルミニウムを含む、請求項３２記載の電池。
【請求項３４】
溶接が2つのスポット溶接である、請求項３２記載の電池。
【請求項３５】
圧力板と破裂板の少なくとも一方がアルミニウムを含む、請求項２５記載の電池。
【請求項３６】
圧力板と破裂板の両方がアルミニウムを含む、請求項３５記載の電池。
【請求項３７】
該キャップの厚さが約0.05ミリメートル〜約0.5ミリメートルの範囲である、請求項３６記載の電池。
【請求項３８】
該キャップの直径が約2ミリメートル〜約8ミリメートルの範囲である、請求項３７記載の電池。
【請求項３９】
該キャップの基部からの高さが約0.5ミリメートル〜約1ミリメートルの範囲である、請求項３８記載の電池。
【請求項４０】
錐台変形部が、圧力板の基部に平行な面に対して約15°〜約25°の範囲の角度を有する、請求項３９記載の電池。
【請求項４１】
錐台変形部の外辺部の周り、かつ圧力板の基部と破裂板の間に広がる電気絶縁性リングをさらに含む、請求項２５記載の電池。
【請求項４２】
圧力板の基部が少なくとも1つのタブを含み、電気絶縁性リングが少なくとも1つの開口を画定し、該絶縁性リングおよび基部が同一中心にある場合、タブおよび開口が整列し得、タブが、該絶縁性リングを圧力板に固定するように可鍛的に調整され得る、請求項４１記載の電池。
【請求項４３】
電気絶縁性リングがその外辺部の周りに溝を画定し、該絶縁性リングがさらにタブを有する金属リングを含み、該金属リングが該溝の内側に位置し、タブが可鍛的に調整されて圧力板が位置している金属表面に固定され、それにより該絶縁性リングが圧力板を覆うように固定される、請求項４１記載の電池。
【請求項４４】
圧力板と破裂板を接続する溶接が、該板の間のゲージ圧が約4kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にある場合に破損する、請求項２５記載の電池。
【請求項４５】
該溶接が、約5kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にあるゲージ圧で破損する、請求項４４記載の電池。
【請求項４６】
該溶接が、約7kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にあるゲージ圧で破損する、請求項４５記載の電池。
【請求項４７】
圧力板との溶接の近位にある破裂板の厚さが、溶接の近位にある圧力板の厚さよりも小さい、より好ましくは溶接の近位にある圧力板の厚さの1/2以下である、請求項２５記載の電池。
【請求項４８】
電流遮断デバイスが電池缶と電気的に連絡している、請求項２５記載の電池。
【請求項４９】
電流遮断デバイスが電池缶の蓋と電気的に連絡しており、該蓋が圧力板に対面する凹部を含む、請求項４８記載の電池。
【請求項５０】
該凹部が錐台変形部の第一端の外辺部と共通境界である、請求項４９記載の電池。
【請求項５１】
電流遮断デバイスの製造方法であって、
a)  i) 第一端および第一端よりも小さい直径を有する第二端を有する錐台変形部、第一端と第二端の少なくとも一方が非円形の断面を有する；
ii) 該錐台変形部の第一端の外辺部から放射状に広がる基部；ならびに
iii) 該錐台変形部の第二端を密封する実質的に平坦なキャップ
を含む圧力板を形成する工程；
b) 破裂板を形成する工程；ならびに
c) 圧力板の温度を、溶接の反対側の圧力板を溶融しないように制御しながら、破裂板を圧力板の実質的に平坦なキャップに溶接する工程
を含む、方法。
【請求項５２】
断面が長円形である、請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
第一端と第二端の両方の断面が非円形である、請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
第一端と第二端の両方の断面が長円形である、請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
レーザーを使用して溶接が行なわれる、請求項５１記載の方法。
【請求項５６】
少なくとも1スポットで溶接が行なわれる、請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
2スポットで溶接が行なわれる、請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
電池を製造する方法であって、
a)  i) 第一端および第一端より小さい直径を有する第二端を有する錐台変形部、錐台変形部の第一端の外辺部から放射状に広がる基部、ならびに錐台変形部の第二端を密封する実質的に平坦なキャップを含む圧力板を形成する工程、ここで第一端と第二端の少なくとも一方が非円形の断面を有する；
ii) 破裂板を形成する工程；
iii) 圧力板の温度を、溶接の反対側の圧力板を溶融しないように制御しながら、破裂板を圧力板の実質的に平坦なキャップに溶接する工程、それにより電流遮断デバイスが形成される、
を含む、電流遮断デバイスを形成する工程；
b) 電池の第一電極または第二電極のいずれかを電流遮断デバイスに取り付ける工程；
c) 電流遮断デバイスを電池の電池缶に取り付ける工程、電池缶は互いに電気的に連絡しているセルケースおよび蓋を含む；ならびに
d) 第一電極と電気的に連絡している第一端子および第二電極と電気的に連絡している第二端子を形成する工程
を含む、方法。
【請求項５９】
断面が長円形である、請求項５８記載の方法。
【請求項６０】
第一端と第二端の両方の断面が非円形である、請求項５８記載の方法。
【請求項６１】
第一端と第二端の両方の断面が長円形である、請求項５８記載の方法。
【請求項６２】
電流遮断デバイスが電池缶の蓋に溶接される、請求項５８記載の方法。
【請求項６３】
電流遮断デバイスを電池缶の蓋に溶接する工程が、蓋と電流遮断デバイスの圧力板の間の周界面をシーム溶接することによって行なわれる、請求項６２記載の方法。
【請求項６４】
電流遮断デバイスを電池缶の蓋に溶接する工程が圧力板の基部での裏波溶接により行なわれる、請求項６３記載の方法。
【請求項６５】
電池缶の蓋を電池缶のセルケースに溶接する工程をさらに含む、請求項６２記載の方法。
【請求項６６】
蓋とセルケースを接続する溶接が、蓋とセルケースの間のゲージ圧が約20kg/cm2以上になる場合に破損する、請求項６５記載の方法。
【請求項６７】
破裂板と圧力板の実質的に平坦なキャップを接続する溶接が、破裂板と実質的に平坦なキャップの間のゲージ圧が約4kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にある場合に破損する、請求項５８記載の方法。
【請求項６８】
セルケースに少なくとも1つの排出手段を形成する工程をさらに含み、内部ゲージ圧が約10kg/cm2〜約20kg/cm2の範囲にある場合に電池内部の気体種が排出手段を通って排気される、請求項５８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、2009年1月30日に出願された米国特許仮出願第61/206,461号、および2009年4月3日に出願された米国特許仮出願第61/166,580号の恩典を主張する。上記出願および2009年12月18日に出願された米国特許出願第12/641,871号の全教示は、参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
携帯型電子機器におけるLiイオン電池は、通常その用途に基づいて、異なる充電、放電および蓄電作業を受ける。Liイオンセル化学を使用する電池は、確立された安全限界を超えて電気的に過充電される場合にガスを発生することがある。このガスは、圧力作動安全装置を作動させて電池の信頼性および安全性を向上させるために使用され得る。電流遮断デバイス（CID）は、通常、電池の内圧が規定値よりも大きくなった場合に、電池の電流路を遮断することによって、電池内の任意の過剰な内圧の増加に対して保護を施すために使用される。CIDは通常、それぞれが互いに電気的に連絡している破裂板(rupture disc)および圧力板を備える。該破裂板および圧力板は、電池の電極および端子のそれぞれと電気的に連絡している。該圧力板は、電池内の圧力が所定値よりも高くなる場合に、CIDの破裂板から離れ（例えば、変形し、または分離され）、それにより電極と端子間の電流フローが遮断される。
【０００３】
しかしながら、一般的に、当該技術分野で公知のCIDは、比較的高い圧力、例えば、約15kg/cm2よりも高い内部ゲージ圧で作動する。通常、任意の過剰な内圧の増加によりかかるCIDの作動が引き起こされると、電池内部の温度も比較的高くなり、さらなる安全性の問題が生じる。高温は、「18650」セル(これは、約18mmの外径および65mmの長さを有する)より大きいセルなどの比較的大きなセルにおける特別な関心ごとである。
【０００４】
さらに、CIDは通常、電池の残りの部分の製造と組み合わせて製造され、適切な圧力での作動を確実にするために変動に対する許容を低くすることが必要とされる。いくつかの設計において、通常、電池のタブとゼリーロールの溶接に利用可能な表面積は、ガス圧力コンジットを設ける必要があるために制限される。板内のガス圧力コンジットは、ゼリーロールから破裂板へのタブの溶接の際にふさがれてはいけない少なくとも1つのスルーホールを含むことがある。
【０００５】
圧力板の表面積は、その作動圧または逆圧、別のものである材質の厚さに影響を及ぼす要因の1つである。角柱状または非環状のセルでは、セルの最も短い辺によって、典型的に、使用可能な環状圧力板の最大サイズが決定される。任意の所定の角柱状セル設計の囲い内では、同じ材料厚の環状圧力板と比べて伸長した圧力板（長円形、楕円形など）を使用することによって、より低い活性化圧または逆圧を達成することが可能である。
【０００６】
そのため、電池、特に比較的大きなリチウムイオン電池のCIDに関して、前述の課題を低減するかまたは最小限にする必要がある。
【発明の概要】
【０００７】
発明の概要
一般的に、本発明は、モジュール式(modular)電流遮断デバイス、本発明のモジュール式電流遮断デバイスを備える電池、および本発明のモジュール式電流遮断デバイスの形成方法に関する。
【０００８】
該モジュール式電流遮断デバイスは、電気経路を形成する導電性破裂板および該破裂板に連結された導電性圧力板を備える。電気絶縁性リングは、該破裂板の外辺部と圧力板の外辺部を仕切る。電流遮断デバイスの設置部材（seating element）は、電気絶縁性リングを圧力板に固定する。破裂板と電気絶縁性リングの少なくとも1つにコンジットが設けられ、それにより圧力板の一方の面がコンジットを通った充分な圧力に曝露され、圧力板と破裂板が離れて電気回路が遮断される。設置部材は導電性であり得、圧力板に電気的に接続され得る。破裂板と電気絶縁性リングは一緒にコンジットを画定し得る。破裂板は、電気絶縁性リングと締まりばめを形成する複数の保持点を含み得る。破裂板の外辺部は多角形であり得る。多角形は保持点を画定し得る。多角形は、14個の辺などの10個の辺〜20個の辺を有し得る。いくつかの態様において、コンジットは、一部、破裂板の外辺部によって画定され得る。破裂板の外辺部は傾斜していてもよい。いくつかの態様において、破裂板の外辺部は両面傾斜(double bevel)を含み得る。傾斜の少なくとも1つの角度は、約47度などの約40度〜約55度の範囲であり得る。いくつかの態様において、両傾斜の角度は約47度であり得る。いくつかの態様において、電気絶縁性リングは該リングの周縁に端縁を画定し得、ここで、端縁は破裂板の周縁と重なる。これらの態様において、破裂板は、破裂板の周縁に溝を画定し得、ここで、絶縁性リングの端縁は溝において破裂板と重なり、絶縁性リングの端縁の表面は破裂板の表面と本質的に同一平面であり得る。いくつかの態様において、電気絶縁性リングは、破裂板と一緒にコンジットの少なくとも一部分を画定する少なくとも1つのチャネルを画定し得る。チャネルは、電気絶縁性リングによって画定される円の接線に本質的に垂直な主軸を有し得る。いくつかの態様において、破裂板、圧力板および設置部材はアルミニウムであり得る。電気絶縁性リングはポリマーを含み得る。
【０００９】
特定の態様において、破裂板は、少なくとも1つのコンジットを画定し得る。代替的に、電気絶縁性リングは、該リングの周縁に少なくとも1つのコンジットを画定し、ここで、圧力板の円錐台(frustoconical)部材と電流遮断デバイスの外側表面との間に流体連絡が存在する。圧力板は、さらに、上昇表面と周縁基部を含み得、該上昇表面は円錐台部材によって周縁基部に連結されており、破裂板は該上昇表面で圧力板に電気的に接続されている。圧力板は、少なくとも1つの点で破裂板に電気的に接続され得る。該点としては溶接部が挙げられ得る。いくつかの態様において、設置部材は導電性であり得る。該態様において、圧力板は設置部材と電気的に連絡され得、設置部材により電気絶縁性リングが圧力板に、クリンプによって設置デバイスの周縁で固定され得る。いくつかの態様において、設置部材は設置部材のコンジットを画定し得る。他の態様において、破裂板はコンジットを画定し得る。
【００１０】
別の態様において、本発明は、電流遮断デバイスは導電性破裂板と破裂板に取り付けられた導電性圧力板とを含み、電気経路を形成しているモジュール式電流遮断デバイスを含む、リチウムイオン系電池などの電池である。また、電池は、電池の第1電極と電気的に連絡している第1端子、および電池の第2電極と電気的に連絡している第2端子を含み、電池缶は、互いに電気的に連絡しているセルケーシングおよび蓋を有し、電池缶は第1端子から電気的に絶縁され、ここで、電池缶の少なくとも一部分は少なくとも第2端子の一部材であるか、または第2端子に電気的に接続されている。セルケーシングは角柱状セルケーシングであり得る。電気絶縁性リングは、破裂板の外辺部を圧力板の外辺部と仕切る。電流遮断デバイスの設置部材により、電気絶縁性リングが圧力板に固定される。破裂板と電気絶縁性リングの少なくとも一方によってコンジットが画定され、ここで、圧力板の一側面のコンジットを介した充分な圧力への曝露により、圧力板が破裂板から離され、それにより電気経路が切断される。いくつかの態様において、モジュール式電流遮断デバイスは電池の蓋の凹部に存在し、凹部は蓋の開口部を画定する。モジュール式電流遮断デバイスは、電池の正端子の一部材であり得る。該態様において、電池缶の正端子の少なくとも1つのリードが、モジュール式電流遮断デバイスの破裂板と電気的に連絡し得る。いくつかの態様において、電流遮断デバイスは電池缶と電気的に連絡され得る。該態様において、電流遮断デバイスは電池缶の蓋と電気的に連絡され得、蓋は、圧力板に面する凹所を含み得る。凹所は、錐台変形部(variant)の第1端の外辺部と共通境界であり得る。
【００１１】
さらに別の態様において、モジュール式電流遮断デバイスの形成方法は、電流遮断デバイスの圧力板と設置部材を合わせる工程、および破裂板と電気絶縁性リングを合わせる工程を含み、次いで、合わせた圧力板と設置部材、および合わせた破裂板と電気絶縁性リングを組立て、破裂板を圧力板にレーザー溶接または抵抗スポット溶接し、両者間に電気経路を形成する。該方法は、圧力板の温度を溶接部の反対側の圧力板を溶融しないように制御しながら、少なくとも1つのスポット上、好ましくは2つのスポット上の破裂板を圧力板の本質的に平面状のキャップ上に溶接する工程を含み得る。電池は、続いて、モジュール式電流遮断デバイスを電池の蓋の凹部内に配置し（ここで、凹部は蓋の開口部を画定する）、電池の第1電極または第2電極のいずれかを電流遮断デバイスに取り付け、電流遮断デバイスを電池の電池缶に取り付け（電池缶は、互いに電気的に連絡しているセルケーシングと蓋を含む）、第1電極と電気的に連絡している第1端子および第2電極と電気的に連絡している第2端子形成することにより形成され得る。該方法は、さらに、電流遮断デバイスを電池缶の蓋に溶接する工程を含み得る。電池缶の蓋への電流遮断デバイスの溶接は、電流遮断デバイスの蓋と圧力板間の周縁界面をシーム溶接する工程によって、好ましくは圧力板の基部で裏波溶接する工程によって行なわれ得る。該方法は、さらに、電池缶の蓋を電池缶のセルケーシングに溶接する工程を含み得る。電気的な連絡は、両板間のゲージ圧が、例えば約4kg/cm2〜約10kg/cm2または約4kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲である場合、断絶され得る。いくつかの態様において、蓋とセルケーシングを連結する溶接部は、蓋とセルケーシング間のゲージ圧が約20kg/cm2以上になった場合、破裂する。該方法は、さらに、セルケーシング上に少なくとも1つの通気手段を形成する工程(the step of the step)を含み得、ここで、内部ゲージ圧が約10kg/cm2〜約20kg/cm2の範囲である場合、電池内部のガス状種が通気手段から排出される。
【００１２】
また別の態様において、本発明は、第1端と第2端を有し、第1または第2端の少なくとも一方の断面が非環状である錐台変形部を含む圧力板を含むCIDに関する。基部は、錐台変形部の第1端の外辺部から放射状に延び、本質的に平面状のキャップにより錐台変形部の第2端が密閉される。第1端は第2端よりも広い寸法を有する。第1端と第2端の少なくとも一方の断面は長円形であり得る。第1端および第2端の両方の断面が非環状であり得る。いくつかの態様において、第1端および第2端の両方の断面が長円形であり得る。破裂板は、本質的に平面状のキャップと好ましくは溶接部を介して電気的に接触している。圧力板と破裂板を連結する溶接部は、両板間のゲージ圧が約4kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲、好ましくは約7kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲である場合、破裂する。破裂板は陥凹を画定し得、溶接部は陥凹に存在し得る。溶接部は、少なくとも1つのスポット溶接部、好ましくは2つのスポット溶接部であり得、スポット溶接部の少なくとも1つはアルミニウムを含む。破裂板は少なくとも1つの開口部を画定し得る。圧力板と破裂板の少なくとも一方はアルミニウムを含み得る。いくつかの態様において、圧力板と破裂板の両方はアルミニウムを含み得る。特定の態様において、キャップの厚さは、約0.127ミリメートルなどの約0.05ミリメートル〜約0.5ミリメートルの範囲であり得る。キャップの直径は約2ミリメートル〜約8ミリメートルの範囲であり得る。基部からキャップの高さは、約0.762ミリメートルなどの約0.5ミリメートル〜約1ミリメートルの範囲であり得る。錐台変形部は、圧力板の基部に平行な平面に対して約15度〜約25度の範囲の角度を有し得る。いくつかの態様において、電気絶縁性リングは、錐台変形部の外辺部まわりおよび圧力板の基部と破裂板との間まで延在し得る。該態様において、圧力板の基部は少なくとも1つのタブを含み得、電気絶縁性リングは少なくとも1つの開口部を画定し得、タブおよび開口部は、絶縁性リングと基部が同心円状である場合、整列され得、このとき、タブは、絶縁性リングが圧力板に固定されるように可鍛的に(maleably)調整され得る。電気絶縁性リングは絶縁性リングの外辺部まわりの溝を画定し得る。これらの態様は、さらに、タブを有する金属リングを含み得、ここで、金属リングは溝内部に配置され得、ここで、タブは可鍛的に調整され得、上面に圧力板が配置される金属表面に固定され得、それにより絶縁性リングが圧力板全面に固定される。圧力板を伴う溶接部に近接する破裂板の厚さは、溶接部に近接する圧力板の厚さ未満、より好ましくは、溶接部に近接する圧力板の厚さの2分の1以下であり得る。
【００１３】
本発明は多くの利点を有する。例えば、モジュール式電流遮断デバイスは、リチウムイオン電池とは別に作製され得、それにより、電池の作製コストが有意に削減され、モジュール式CIDが適用され得る適用の型が増大する。さらに、モジュール式CIDは、典型的な従来の電流遮断デバイスと比べて、セルゼリーロールのタブを溶接するための有意に増大した表面積を含み、そのため、作製時の電池の産出が有意に増大する。また、特定の態様において、コンジットが圧力板と電気絶縁性リングの両方によって画定されるため、圧力板は、ガスの通過を可能にするスルーホールを含む必要がなく、それにより、セルゼリーロールのタブの溶接中に該ホールが遮断される尤度が排除される。また、本発明のモジュール式電流遮断デバイスは、環状形状を有し、それにより組立て時に電流遮断デバイスの向きを定める必要性が排除されることなどにより、少なくとも1つの向きにおいて普遍的であり得る。作製時のエラーおよびその後の品質チェック時の拒絶の尤度は、それにより有意に低減される。破裂板上の傾斜エッジは、一態様において、チャネルを画定し、破裂板を電流遮断デバイスの電気絶縁性リングに機械的に固定するための手段を提供し、それにより、破裂板に、ガス圧を圧力板に伝達するためのスルーホールを画定する必要性を排除する。
【００１４】
圧力板が伸長しており、非環状である利点は、任意の所定の角柱状セル設計の囲い内において、伸長した圧力板（長円形、楕円形など）を使用することにより、同じ材料厚の環状圧力板と比べて低い活性化または逆圧を達成することが可能なことである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
前述のことは、添付の図面に図示されるように、本発明の例示的態様の以下のより具体的な記載から明白であろう。図面において、同様の参照記号は異なる図面を通じて同じ部分を参照する。図面は同じ縮尺であるとは限らず、本発明の態様の説明を強調する。
【００１６】
【図１】図1は、本発明のモジュール式電流遮断デバイスの一態様の断面図である。
【図２】図2Aおよび2Bは、図1のモジュール式電流遮断デバイスの導電性破裂板構成要素の平面図および断面図のそれぞれである。
【図３】図3Aおよび3Bは、図1のモジュール式電流遮断デバイスの導電性圧力板構成要素の平面図および断面図のそれぞれである。
【図４】図4A、4Bおよび4Cは、図1のモジュール式電流遮断デバイスの電気絶縁性リング構成要素の一態様の、透視図、断面図および平面図である。
【図５】図5は、ラインV-Vに沿って得られた図1のモジュール式電流遮断デバイスの部分断面図である。
【図６】図6Aおよび6Bは、図1のモジュール式電流遮断デバイスの設置部材構成要素の断面図および平面図のそれぞれである。
【図７】図7Aから7Dは、本発明のモジュール式電流遮断デバイスの一態様を製造するための本発明の一方法における工程を示す。
【図８】図8A、8Bおよび8Cは、それぞれ、角柱状の電池セルの蓋の外観図、断面図および内部面の図であり、該蓋に固定された本発明のモジュール式電流遮断デバイスを示す。
【図９】図9は、本発明の角柱状電池セルの断面図であり、蓋を所定の位置に設置した本発明のモジュール式電流遮断デバイスも断面で示す。
【図１０】図10は、異型でない錐台部形状を有する環状圧力板の横に示した、錐台変形部型形状を有する本発明の伸長したまたは長円形の圧力板の平面図である。
【図１１】図11は、本発明のCIDの一態様の断面図である。
【図１２】図12は、図11のCIDの圧力板の一態様を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明の詳細な説明
前述のことは、添付の図面に図示されるように、本発明の例示的態様の以下のより具体的な記載から明白であろう。図面において、同様の参照記号は異なる図面を通じて同じ部分を参照する。図面は同じ縮尺であるとは限らず、本発明の態様の説明を強調する。
【００１８】
一般的に、本発明は、リチウムイオン電池などの電池、特に角柱状（prismatic）リチウムイオン電池のためのモジュール式電流遮断デバイスに関する。別の態様において、本発明はモジュール式電流遮断デバイスを備えた電池である。さらに別の態様において、本発明はモジュール式電流遮断デバイスの製造方法である。
【００１９】
本明細書で使用する場合、本発明の電池の「端子」は、外部電気回路が接続される電池の部分または表面を意味する。また、本明細書で使用する場合、句「電気的に接続」または「電気的に連絡」または「電気的に接触」は、電解質を通るLi+などのイオンの流れに関連する電気化学的な連絡とは反対に、特定の部分が、導電体を通る電子の流れによって互いに連絡されていることを意味する。
【００２０】
図1は、モジュール式電流遮断デバイス10の一態様の断面図であり、導電性破裂板12、導電性圧力板14、電気絶縁性リング16および設置部材18を備える。
【００２１】
図2Aおよび2Bに示すように、導電性破裂板12は、中心凹部11、13を含み、そのそれぞれは独立して約0.16mm〜約0.26mmの範囲の深さ、約2.95mm〜約3.05mmの範囲の幅を有する。代替的に、図11に示されるように、導電性破裂板240は、単一の中央凹部280を含むものであってもよい。導電性破裂板12は、図2Aに示すように、多角形である。図2Aには14の辺を有するものを示すが、通常、導電性破裂板12は、約10個〜約20個の辺48を有し得る。導電性破裂板12の辺48は交差して、保持点50を画定する。任意にまたは代替的に、破裂板12は、排出スルーホールを含むが示さない。破裂板12の傾斜エッジ20、22は、破裂板12の主平面に対して、通常約40°〜55°の範囲の角度を有する。好ましくは、傾斜エッジ20、22の角度は、約45°〜約49°の範囲であり、最も好ましくは約47°である。通常、破裂板12は、約6mm〜約16mmの範囲の外径Dおよび約0.3mm〜0.7mmの範囲の厚さTを有する。好ましくは、破裂板12は約11mmの直径および約0.5mmの厚さを有する。凹部11、13での破裂板12の厚さは、一般的に約0.065mm〜好ましくは約0.085mmの範囲である。破裂板12は、適切な材料で製造される。適切な材料の例としては、アルミニウム、ニッケルおよび銅が挙げられる。適切な材料の例としては、アルミニウム3003シリーズ、例えばアルミニウム3003 H-0またはH-14シリーズ、好ましくはH-14シリーズが挙げられる。
【００２２】
再度図1を参照すると、導電性圧力板14は、溶接部24、26で導電性破裂板12に連結されている。任意に、導電性圧力板14は、溶接部を伴わずに、1つの溶接部でまたは3つ以上の溶接部で導電性破裂板12に接続され得る。通常、溶接部はスポット溶接である。好ましくはスポット溶接は、互いに離れている。特定の好ましい態様において、スポット溶接としてはアルミニウムが挙げられる。
【００２３】
本発明のモジュール式電流遮断デバイスには導電性圧力板の他の構成が使用されてもよいが、好ましくは、図3Aおよび3Bに示すように、導電性圧力板14は、錐台部（frustum）28を含む。錐台部28または円錐台部材は、第一端30および第二端32を有する。第一端30は、第二端32よりも広い直径を有する。導電性圧力板14はまた、錐台部28の第一端30の外辺部から放射状に広がった基部34を含む。キャップ36が錐台部28の第二端32を封入している。本明細書で使用する場合、用語「錐台部」は、実直円錐（すなわち、直角三角形の1つの肢を軸にして直角三角形を回転させることで得られる中実体）の基底壁部分（底部端および上部端を除く）の上部を遮断したものを意味する。一態様において、キャップ36は、実質的に平坦である。代替的な態様において、図示していないが、錐台部28は、第1端30または第2端32の断面が各々、独立して非環状の場合などの錐台部(frustrum)異型であってもよい。一態様において、第1端(and)30および第2端32のそれぞれの断面は、圧力板120に関して図10に示すような長円形である。
【００２４】
本明細書で使用する場合、用語「実質的に平坦またはキャップ」は、無作為的に1つ以上の点で別の平坦な表面に潜在的に接触し得るように平面に充分に似ている表面を意味し、該表面はスポット溶接などの適切な手段により融合され得る。再度図3Aおよび3Bを参照すると、いくつかの態様において、図1のように、圧力板14の製造によりまたはモジュール式電流遮断デバイス10を形成するための組み立てにより（例えば、導電性破裂板12と導電性圧力板14の溶接により）解離が起こったとしても、キャップ36は実質的に平坦であると見なされる。
【００２５】
ピンを形成すると、圧力板14上のキャップ36と破裂板12上のコイン形状部11の両方は同時に変形する。次に、圧力板14は、破裂板12に連結されて、導電性経路が形成される。好ましくは、圧力板14および破裂板12は、1〜約6の範囲のいくつかの溶接スポット位置、例えば2つの溶接スポットと共にスポット溶接される。好ましくは、レーザー溶接が使用される。好ましくは、レーザー溶接装置は、複数の反復レーザーパルスにより連続して迅速に各溶接スポットにあたるように設定される。それぞれの反復レーザーパルスのエネルギーは、1つの溶接スポット中の全ての反復レーザーパルスの合わされたエネルギーが圧力板14および破裂板12のアルミニウムを局所的に溶融するのに充分となるように調節され、それにより溶接スポット中でそれらは金属的に結合される。複数の反復レーザーパルスを使用することの利点は、それぞれの溶接スポットに提供される全エネルギーの変動が有意に小さくなり、それにより高出力の1つのレーザーパルスを使用した場合と比べて、スポット溶接強度の変動が小さくなる。
【００２６】
好ましくは、キャップ36および/または基部34のそれぞれは、独立して約0.05mm〜約0.5mm、例えば約0.05mm〜約0.3mm、約0.05mm〜0.2mm、約0.05mm〜約0.15mmの範囲（例えば約0.127mm）または約5ミリインチの材料の厚さを有する（図3B中参照記号「d」で示される）。
【００２７】
好ましくは、キャップ36の直径（図3Aおよび3B中参照記号「b」で示される）は、約2mm〜約10mm、より好ましくは5mm〜約10mm、さらに好ましくは約5mm〜約10mm、さらにより好ましくは約5mm〜約8mm（例えば約0.20インチ〜0.25インチ）の範囲、例えば約5.5mm（または約0.215インチ）である。
【００２８】
好ましくは、キャップ36の表面は周縁基部34よりも高い。基部34からキャップ36までの高さ（図3B中参照記号「c」で示される）は、約0.5ミリメートル〜約1ミリメートル、より好ましくは約0.55ミリメートル〜約0.65ミリメートルの範囲、例えば約0.596ミリメートル（または約0.024インチ）である。
【００２９】
好ましくは、錐台部28は、基部34と平行な面に対して約15°〜約25°、例えば約18°〜約23°、または約19°〜約21°の範囲の角度を有する。より好ましくは、錐台部28は、基部34に平行な面に対して約21°の角度を有する。好ましくは、錐台部28は、約1:1.20〜約1:1.35、例えば約1:1.23〜約1:1.28の範囲の第2端32に対する第1端30の直径比（すなわち、図3Bにおける「b」対「a」の比）を有する。
【００３０】
再度図1を参照すると、導電性破裂板12に接触した導電性圧力板14の表面にかけられた内部ゲージ圧が約4kg/cm2〜約10kg/cm2、例えば約4kg/cm2〜約9kg/cm2、約5kg/cm2〜約9kg/cm2または約7kg/cm2〜約9kg/cm2の範囲にある場合に、導電性破裂板12と導電性圧力板14は分離する。導電性圧力板14と導電性破裂板12の分離により、モジュール式電流遮断デバイス10が作動する。本明細書で使用する場合、モジュール式電流遮断デバイス10の「作動」は、導電性破裂板12と導電性圧力板14の間の電流フローが遮断されることを意味する。好ましくは、導電性圧力板14と導電性破裂板12が分離すると、導電性圧力板14の完全性は維持されるので、圧力板14は壊れないか、そうでなければ圧力板14の一方の面から圧力板14のもう一方の面へとガスを流す。典型的に、圧力板14と破裂板12の分離により、圧力板14を破裂板12に電気的に接続する任意のスポット溶接の破損が生じる。
【００３１】
圧力板14はアルミニウム、銅およびニッケルなどの適切な金属で形成され得る。適切なアルミニウムの例は、アルミニウム3003シリーズ、例えば、アルミニウム3003 H-0またはH-14シリーズである。好ましくは、圧力板14は、アルミニウムを含み、より好ましくは実質的にアルミニウムからなる。
【００３２】
電気絶縁性リング16は、破裂板12の外辺部と圧力板14の外辺部を仕切る。図4A、4Bおよび4Cを参照すると、電気絶縁性リング16は、基部38およびリム40を備える。典型的に、リム40は、約0.40mm〜約0.55mmの範囲の間隔「b」で基部38の外辺部と離れている。リム40は典型的に、約0.80mm〜約0.90mmの範囲の高さ「h」を有する。端縁(lip)44は、リム40から伸びて、導電性破裂板12を覆う。一態様において、端縁44は、破裂板12と接触して、基部38と破裂板12の間に締まりばめを生じさせる。図4Aに示すように、電気絶縁性リング16は、基部38に溝46を画定する。一態様において、および図4Cに示すように、少なくとも1つの溝46は、リング16に画定された環の接線に対して実質的に垂直な主要軸を有する。電気絶縁性リング16の適切な材料の例としては、高密度ポリプロピレンなどのポリプロピレンおよびパーフルオロアルコキシコポリマー樹脂が挙げられる。
【００３３】
図5に見られるように、破裂板12の点50は、通常、電気絶縁性リング16のリム40と干渉関係にある。導電性破裂板12の側面48と電気絶縁性リング16のリム40は、破裂板12の一方の面から破裂板12のもう一方の面へのガス圧力の流体連絡を提供するコンジット42を画定する。リング16の溝46はまた、破裂板12の主要表面間に流体連絡を提供する。
【００３４】
設置部材または設置カップ18を圧力板14に被せる。図6Aおよび6Bにも示す設置部材18は基部52と、貫通開口56を画定する隆起部分54とを含む。設置部材18の周縁のクリンプ58は、圧力板14を電気絶縁性リング16に固定する。任意に、設置部材18は圧力板14に、設置部材18が導電性圧力板14に接触する溶接部（図示せず）によって固定され得る。好ましくは、開口部56の直径は約2mm〜約4mmの範囲である。設置部材18は、アルミニウム、ニッケルおよび銅などの適当な材質で作製される。好ましくは、設置部材18は金属で形成されており、圧力板14に電気的に接続される。一態様において、設置部材18はアルミニウムを含み、より好ましくは、本質的にアルミニウムからなる。
【００３５】
あるいは、圧力板14が別の様式で電池缶などの電池の電気端子に接続される場合、設置部材18は、ポリプロピレンなどの電気絶縁性の材質で形成され得る。図6Aに示す設置部材18の平面図は、設置部材18が環状の構造であることを示し、この場合、一態様において、隆起部分54は、本質的に圧力板14の基部34をたどる(track)。典型的に、設置部材18を形成するために使用される材質の厚さは、約0.3mm〜約0.5mmの範囲である。
【００３６】
本発明のモジュール式電流遮断デバイスの作製方法は、導電性圧力板14を設置部材18と合わせる工程、および導電性破裂板12を電気絶縁性リング16と合わせる工程を含む。次いで、合わせた導電性圧力板14と設置部材18および合わせた導電性破裂板12と電気絶縁性リング16を、機械的に、または導電性破裂板12と導電性圧力板14をレーザーもしくは抵抗スポット溶接などの適当な方法によって接合する他の手段によって互いに固定する。設置部材18のエッジは、圧力板14および絶縁性リング16のエッジ周囲にクリンピングされ得る。別の態様では、図7A〜7Dに示すように、圧力板14と設置部材18を図7Aに示すように合わせ、次いで、図7Bに示すように、クリンピングなどの適当な方法によって単一の継ぎ目を形成する。任意に、当該技術分野で公知の電解液抵抗性である密閉材料（例えば、アスファルト系密閉材料）などの適当な裏張り化合物が、圧力板14と設置部材18の接合表面間に配置され得る。図7Cに示すように、次いで、溶接密閉部としての二重継ぎ目を形成する。次いで、絶縁性リング16を圧力板14に配置し、次いで、圧力板14と設置部材18 を再度クリンピングして絶縁性リング14を締め付ける。図7Dに示すように、次いで、圧力板12を、図1に示す所定の位置に置き、上記のようにして圧力板14にスポット溶接する。
【００３７】
好ましくは、導電性圧力板14および導電性破裂板12は、実質的に同じ金属で作製される。本明細書で使用する場合、用語「実質的に同じ金属」は、所与の電圧、例えば、電池の作動電圧で実質的に同じ化学的および電気化学的安定性を有する金属を意味する。特定の一態様において、導電性破裂板12と導電性圧力板14の少なくとも一方は、Aluminum 3003シリーズなどのアルミニウムを含む。さらに特定の一態様において、導電性圧力板14は、導電性破裂板12のものより軟質のアルミニウムを含む。好ましくは、導電性圧力板14と導電性破裂板12の両方がアルミニウムを含む。より好ましくは、破裂板12は、Aluminum 3003 H-14シリーズで形成され、圧力板14はAluminum 3003 H-Oシリーズで形成される。圧力板12と破裂板14は、例えば、スタンピング、コイニングおよび／またはミリング技術などの当該技術分野で公知の任意の適当な方法によって作製され得る。
【００３８】
図8A、8Bおよび8Cは、それぞれ、本発明のモジュール式電流遮断デバイスを含む電池の蓋アセンブリの外側平面図、断面図および内部平面図を示す。図8A、8Bおよび8Cでわかるように、電流遮断デバイス10は、電池の蓋60によって画定される貫通開口62内にセットされる。モジュール式電流遮断デバイス10の大部分は電池内に位置するが、設置部材18の隆起部分54は、蓋60の貫通開口62内に存在する。設置部材18は蓋60に、締まりばめ、溶接、クリンピング、リベット打ちなどの適当な方法によって固定される。好ましくは、設置部材18および蓋60は互いに溶接される。当該技術分野で公知の任意の適当な溶接技術が使用され得る。好ましくは、設置部材18と蓋60は密閉的に接合される。好ましくは、レーザー溶接技術が本発明において使用される。より好ましくは、例えば、設置部材18と蓋60を密閉的に接合するためには、2つの部品間の周界面のシーム溶接手段または設置部材18の基部62での裏波溶接手段のいずれかによる、円周レーザー溶接技術が使用される。好ましくは、溶接部は、基部52の中央または基部52のエッジ周囲の円周に配置される。好ましくは、溶接プロセス中、例えばレーザー溶接プロセス中、設置部材18の温度は、溶接部の反対側の設置部材18の表面の融解点を超えないように制御される。かかる温度制御は、当該技術分野で公知の任意の適当な冷却方法を用いて得られ得る。好ましくは、蓋60は、Aluminum 3003 H-OまたはH-14シリーズなどの設置部材18のものと実質的に同じ材質から作製される。
【００３９】
電池の蓋60の外側の平面図である図8Aにおいてわかるように、設置部材18の隆起部分54は可視的であり、本質的に円形の構造である。典型的に、設置部材18、ならびに蓋60の残部および蓋60が電気的に接続される電池の缶は正端子の機能を果たすが、図8A〜8Cにも示すフィードスルーアセンブリ64は、電池の負端子の機能を果たし、部材66によって、蓋60の残部、モジュール式電流遮断デバイス10および蓋60が電気的に接続される電池の缶から電気的に絶縁される。
【００４０】
図9は、内部にモジュール式電流遮断デバイス10が配置される蓋60を含む本発明の電池70の断面図を示す。タブ72は、一方の電極、好ましくは正電極を破裂板12に接続する。タブ72は破裂板12に、レーザーまたは抵抗スポット溶接などの適当な方法によって接合され得る。タブ74は他の電極をフィードスルーアセンブリ64に、これもまた、レーザーまたは抵抗スポット溶接などの適当な方法によって接続する。
【００４１】
任意に、モジュール式電流遮断デバイス10の導電部材は、特に、電流遮断デバイス10が電池の正極ではなく負極に電気的に接続される場合は、ニッケルめっき鉄などのアルミニウム以外の材質で形成されていてもよい。
【００４２】
別の態様において、非円形状の圧力板には、同じ大きさの（非円形）エンベロープ（envelope）に適合する円形圧力板と比較して、より大きな表面積が設けられる。利用可能面積がより大きくなることにより、同じ長方形エンベロープ基部に適合する円形圧力板と比較して、より低い作動圧力が可能になる。
【００４３】
セルの設計が円形から角柱状に変わると、圧力板に利用可能な空間が減少する。特に、薄い形状因子角柱状セルについては、円形圧力板の最大の大きさは、好ましい圧力範囲において、圧力の力が圧力機構を作動させられないほどに不充分となるまでに小さくなる。圧力板材料を非常に薄くすることで、好ましい範囲まで、可逆的な圧力低下をもたらし得た。しかしながら、非常に薄い材料を使用すると、圧力板の構造完全性が弱くなり、パンクおよび漏れのリスクが増加する。
【００４４】
伸長または長円形の本発明の板120を図10に示し、錐台部の第一および第二端で円形切断面を有する圧力板80と比較して示す。以下の表1には、本発明の伸長圧力板の試験の結果を示す。伸長または長円形の板の形状により、所定の角柱状セルが適合し得た円形の圧力板と比較して、圧力に利用可能な面積が増加し、そのために圧力板の感度が改善され、薄型形状因子角柱状セルの作動が可能になる。
【００４５】
2012516545.tif 000003
【００４６】
いくつかの態様において、圧力板、ならびに該圧力板および電池の電池缶と電気的に連絡かつ圧力（すなわち、気体などの流体）的に連絡した破裂板を使用する本発明の電池のCIDは、例えば約5kg/cm2〜約9kg/cm2または約7kg/cm2〜約9kg/cm2など約4kg/cm2〜9kg/cm2の範囲の内部ゲージ圧で作動する。これらの態様において、好ましくは、圧力板は、錐形部またはドーム状部を含む。より好ましくは、該錐形部またはドーム状部の上部（またはキャップ）の少なくとも一部は、実質的に平坦である。好ましくは、圧力板および破裂板は、実質的に平坦なキャップの一部で互いに直接接触している。より好ましくは、圧力板は、実質的に平坦なキャップを有する錐台部を含む。本明細書で使用する場合、CIDの「作動」は、電気デバイスの電流フローが、CIDにより遮断されることを意味する。具体的な態様において、本発明のCIDは、（例えば、溶接、クリンピング、リベット打ちなどにより）互いに電気的に連絡した圧力板および破裂板を含む。このCIDにおいて、CIDの「作動」は、圧力板と破裂板の間の電気的連絡が遮断されることを意味する。好ましくは、破裂板が圧力板から離れる（例えば変形するかまたは解離する）と、圧力板に破損は生じない。
【００４７】
図11には、本発明のCIDの一具体的態様の断面図を示す。図10に示されるCID 100は、圧力板120および破裂板240を含む。圧力板120は、第一端160および第二端180を含む錐台変形部140（錐台部140とも称される）を含む。錐台変形部は、第一端160または第二端180の少なくとも一方で、図10に示される伸長または長円形状などの非円形の切断面形状を（例えば第二端180に関してラインI-Iに沿って）有する。第一端160は、第二端180よりも広い寸法を有する。圧力板120はまた、錐台部140の第一端160の周囲から放射状に広がる基部200を含む。実質的に平坦なキャップ220は、錐台部140の第二端180を封入する。本明細書で使用する場合、用語「錐台変形部」は、円錐を切断する二本の平行な面の間にある、非円形実直円錐の（底端および頂端を除く）基部壁部を意味する。換言すると、錐台変形部は、直円錐であるが、実際は切断された円錐の一部の基部または断面が円形でなく、図10の左側部分に示されるような伸長または長円であるか、あるいは他の非円形状である。図10に示されるように、伸長円錐部の長さと幅は、約1:1.3〜約1:2、好ましくは約1:1.5の範囲の比を有し得る。
【００４８】
好ましくは、平坦なキャップ220および/または基部200は、約0.05ミリメートル〜約0.5ミリメートル、例えば約0.05ミリメートル〜約0.3ミリメートル、約0.05ミリメートル〜0.2ミリメートル、約0,05ミリメートル〜約0.15ミリメートルの範囲（例えば、約0.127ミリメートル（または約5ミリインチ））の厚さ（図12において参照記号「d」で表す）を有する。
【００４９】
好ましくは、平坦なキャップ220の最も狭い寸法（図12において参照記号「b」で表す）は、約1ミリメートル〜約10ミリメートル、より好ましくは2ミリメートル〜約10ミリメートル、さらに好ましくは約2ミリメートル〜6ミリメートル、例えば約3ミリメートルの範囲である。
【００５０】
好ましくは、基部200から実質的に平坦なキャップ220までの高さ（図12において参照記号「c」で表す）は、約0.5ミリメートル〜約1ミリメートル、より好ましくは約0.6ミリメートル〜約0.8ミリメートルの範囲、例えば約0.762ミリメートル（または約0.315インチ）である。
【００５１】
好ましくは、錐台部140は、基部200に平行な面に対して、約15°〜約25°、例えば約18°〜約23°、または約19°〜約21°の範囲の角度を有する。より好ましくは、錐台部140は、基部20に平行な面に対して約21°の角度を有する。好ましくは、錐台部140は、約1:1.20〜約1:1.35、例えば約1:1.23〜約1:1.28の範囲の第一端160対第二端180の直径比（すなわち、図12において「b」対「a」の比）を有する。
【００５２】
均等物
本発明を、その例示的態様を参照して具体的に示し、記載したが、形態および詳細における種々の変形が、添付の特許請求の範囲によって包含される本発明の範囲から逸脱せずになされ得ることは、当業者によって理解されよう。
【図１】
2012516545.tif 000004
【図２】
2012516545.tif 000005
【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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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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