[發(fā)明專利]密閉型電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310029888.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103227308A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荒井卓一;高田登志廣;犬飼博史;原田宏紀(jì);木山明;森島龍?zhí)?/a>;中西直哉;山內(nèi)康弘;橫山喜紀(jì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社;三洋電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M2/34
• 分類號(hào): H01M2/34;H01M10/34
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及密閉型電池，詳細(xì)地說(shuō)涉及具備在電池殼體的內(nèi)壓超過(guò)預(yù)定壓力而上升了時(shí)將電流切斷的機(jī)構(gòu)的密閉型電池。

背景技術(shù)

近年來(lái)，鋰離子二次電池、鎳氫電池以及其他的二次電池，作為將電設(shè)為驅(qū)動(dòng)源的車輛搭載用電源、或者搭載于個(gè)人計(jì)算機(jī)以及便攜終端等其他電子產(chǎn)品等的電源，其重要性正在升高。作為這樣的二次電池的典型結(jié)構(gòu)之一，具有將正極以及負(fù)極密閉于電池殼體內(nèi)而成的密閉結(jié)構(gòu)的電池（密閉型電池）。該密閉型電池一般在被控制為收斂于預(yù)定的電壓區(qū)域（例如3.0V以上4.2V以下）的狀態(tài)下使用，但也可設(shè)想如果由于誤操作等向電池供給通常以上的電流、則超過(guò)預(yù)定的電壓而陷入過(guò)充電狀態(tài)。在該過(guò)充電時(shí)，可能會(huì)發(fā)生電解液分解而在電池殼體內(nèi)產(chǎn)生氣體、并且/或者電池內(nèi)部的溫度由于活性物質(zhì)的發(fā)熱而上升之類的問(wèn)題。因此，出于防止這樣的問(wèn)題于未然的目的，提出了設(shè)置有在通過(guò)電池溫度和/或電池內(nèi)壓等檢測(cè)到過(guò)充電狀態(tài)的情況下將電流切斷的機(jī)構(gòu)（電流切斷機(jī)構(gòu)：CID）的電池（例如，參照專利文獻(xiàn)1）。

該電流切斷機(jī)構(gòu)配設(shè)于例如圖1所示的密閉型電池10上的外部連接端子（典型地為正極外部連接端子13）與收置于該密閉型電池10的電極體（未圖示）之間的導(dǎo)電路徑。電流切斷機(jī)構(gòu)40如圖2所示，考慮到電池結(jié)構(gòu)以及組裝作業(yè)性等，一般能夠與成為該密閉型電池10的電池殼體11的蓋的封口板25一體化地配設(shè)。

例如，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，在比封口板25靠電池10內(nèi)側(cè)的部位，在與未圖示的電極體之間設(shè)有電流切斷機(jī)構(gòu)40。而且，該電流切斷機(jī)構(gòu)40本質(zhì)上包含翻轉(zhuǎn)板50與集電體60。翻轉(zhuǎn)板50與連接端子20電連接，是在電池10內(nèi)的壓力上升了時(shí)翻轉(zhuǎn)板50的翻轉(zhuǎn)部51向電池10外側(cè)移位而變形的部件。另外，集電體60與收置于電池殼體11的未圖示的電極體（在圖2中配置得比集電體60靠下方）電連接，具備若作用一定的應(yīng)力則容易斷裂的易斷裂部61。該翻轉(zhuǎn)板50與集電體60中，通常是翻轉(zhuǎn)部51與易斷裂部61互相接合。但是，在過(guò)電流狀態(tài)下電池內(nèi)壓上升、翻轉(zhuǎn)板50變形了時(shí)，集電體60的易斷裂部61斷裂而從集電體60分離，成為翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的導(dǎo)電路徑被切斷的結(jié)構(gòu)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2010-212034號(hào)公報(bào)

但是，在具備這種電流切斷機(jī)構(gòu)40的密閉型電池10中，在過(guò)電流時(shí)電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，有時(shí)會(huì)在翻轉(zhuǎn)板50與集電體60之間產(chǎn)生火花、產(chǎn)生脈沖狀的通電。另一方面，在過(guò)電流時(shí)電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，很少也會(huì)確認(rèn)到電壓殘存的電壓恢復(fù)現(xiàn)象。

例如在通過(guò)控制系統(tǒng)管理電池10的工作的情況下，能夠通過(guò)電壓由于電流切斷而變?yōu)榱愕那闆r感知到電池10的異常。因此，如果產(chǎn)生這樣的由火花放電引起的通電和/或在電流切斷后電壓殘存的現(xiàn)象，則控制系統(tǒng)有可能不能感知電池的異常、不能迅速地將系統(tǒng)停止。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于該現(xiàn)有狀況而創(chuàng)造出來(lái)的，其目的在于提供在電流切斷機(jī)構(gòu)工作后不會(huì)產(chǎn)生火花放電和/或電壓恢復(fù)的、安全性以及可信性高的密閉型電池。

對(duì)于上述的電流切斷機(jī)構(gòu)40的工作后的火花放電的原因，本發(fā)明者們進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：和翻轉(zhuǎn)板50一起移位了的易斷裂部61與集電體60的主體之間的距離、即外部連接端子側(cè)導(dǎo)通部與電極體側(cè)導(dǎo)通部的最接近距離近，所以才會(huì)產(chǎn)生放電。

另外，對(duì)于電流切斷機(jī)構(gòu)40的工作后的電壓恢復(fù)的原因，可以推斷如下所述。即，如果密閉型電池10陷入過(guò)充電狀態(tài)，則除了電解液的分解外，由于電池的發(fā)熱以及殼體內(nèi)壓的上升等現(xiàn)象，在電池殼體11內(nèi)引起較多電解液蒸發(fā)。該電解液的蒸氣在電流切斷機(jī)構(gòu)40工作前在比翻轉(zhuǎn)板50以及集電體60靠殼內(nèi)側(cè)部位擴(kuò)散。但是，在電流切斷機(jī)構(gòu)40工作后，例如如圖3所示，該蒸氣也能夠流入在配設(shè)于翻轉(zhuǎn)板50與集電體60之間的絕緣性的集電體支架65與移位而上浮了的翻轉(zhuǎn)板50之間形成的空間。該電解液蒸氣，在電流切斷后若電池溫度下降則液化，所以流入到該空間的電解液蒸氣為少量期間沒(méi)有問(wèn)題，但在大量的電解液蒸氣流入的情況下，液化了的蒸氣能夠在翻轉(zhuǎn)板50和/或集電體支架65上形成液滴。可以認(rèn)為，該電壓恢復(fù)的現(xiàn)象是由于翻轉(zhuǎn)板50與集電體60通過(guò)該液滴而再次導(dǎo)通（液接）而產(chǎn)生的。

而且根據(jù)發(fā)明者們的進(jìn)一步的驗(yàn)證，可知，該液接現(xiàn)象，在翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的電觸點(diǎn)物理性斷裂的情況下，翻轉(zhuǎn)板50側(cè)與集電體60側(cè)的導(dǎo)通部的最接近距離變?yōu)槟骋灰欢ㄒ陨系拈g隔，在電解液蒸氣容易從翻轉(zhuǎn)板50與集電體60的間隙進(jìn)入上述空間的情況下，容易產(chǎn)生。