JP2001519086A - 電気化学電池用の電流断続器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気化学電池用の電流断続メカニズムを開示する。熱起動式電流断続メカニズム（３８）が電気化学電池用のエンドキャップ・アセンブリ（１０）中に組み込まれる。熱反応性メカニズム（３８）は、高温に曝されると変形してエンドキャップ・アセンブリ内の電気的経路を遮断する自由浮動するバイメタル・ディスク（４０）または形状記憶合金部材を含むのが望ましい。これによって電流が電池内を流れることがなくその動作を効果的にシャットダウンする。熱反応性メカニズム（３８）は、熱発生電気抵抗手段、望ましくはツエナー・ダイオード（７００）を含んで、熱感度を向上させるようにしてもよい。エンドキャップ・アセンブリ(１０)は、気体圧力が極端に上昇すると破壊する圧力反応性メカニズム(４８)を含むことがある。気体が電池内部から外部環境にエンドキャップ・アセンブリ（１０）内の１連の通気口から逃げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 電気化学電池用の電流断続器 本発明は、内部の温度や気体圧力が過度に増加したときに電池を通過する電流 を安全に防止する、電気化学電池用の電流断続器に関する。 電気化学電池、特に、内部に活性物質であるリチウムがあるような高エネルギ 密度電池は電流漏れや破壊を起こしやすく、これが電池から電力を得ているデバ イスや周囲環境に破損を与える。充電式電池の場合、電池の内部温度は過充電に よって上昇することがある。望ましくない温度上昇は、内部気体圧力の上昇をし ばしば伴う。この現象は外部短絡状態によって発生しやすい。安全デバイスが、 不当に電池の経費、サイズまたは質量を増すことなく電池に取付けられることが 望ましい。 このような電池、特にリチウムを活性物質として利用している充電式電池は、 しばしば対応する圧力上昇を伴う電池の内部温度上昇によって引き起こされる電 流漏れや破壊を起こしやすい。この現象は、過充電または短絡状態などの悪条件 によって発生しやすい。また、このような電池を気密性密閉して、電解質溶媒の 排出や外部環境からの湿気の侵入を防止することが重要である。 上述したように、このような電池が過充電されると、自己加熱が生じる。あま り急速に充電したり過充電すると温度上昇につながりかねない。電池の過充電は 、充電電圧や充電電流が高すぎて、このため、電池が急速にオーバーヒートされ ると発生することがあるが、これが安全上の関心事となる。温度が電池の化学性 と構造によって異なるある点を越えると、好ましくない制御不可能な熱放散状態 が始まる。加えて、オーバーヒートするので、内部圧力が上がり、電解質が突然 に電池から追い出されることがある。このような事態が発生する前に制御された 通 気を始動するのが望ましい。通過電流の増加と共に抵抗値が増す正の熱膨張係数 （ＰＴＣ）を持つデバイスが、充電式電池を過度の電流が流れるのを防止するた めに用いられてきた。しかしながら、このようなデバイスだけでは、電池が、例 えば過度の充電電圧などによって過充電されたりすると、熱暴走状態を防ぐには 十分ではない。 従来型の電池設計では、電池のアノードおよびカソード活性材料と適切な分離 器の材料と電解質とが後出の円筒ケースに挿入された後でこの開放端の円筒ケー スに挿入されるエンドキャップ取付金具を用いる。このエンドキャップはアノー ド材料とカソード材料の内のどちらか一方と電気的に接触し、エンドキャップの 露出部分が電池端子の内の一方を形成する。電池ケーシングの一部分が他方の端 子を形成する。 本発明は、一次電池または二次（充電式）電池に、例えば後出のエンドキャッ プ・アセンブリを電池のケーシングの開放端中に挿入することによって取り付け れば本発明の利点が生かされる単一のエンドキャップ・アセンブリ内に一体化さ れた１つまたは複数の電流断続メカニズムを有している。本発明によるエンドキ ャップ・アセンブリは、例えばリチウム・イオン電池と充電式リチウム電池およ び、液体またはポリマー電解質またはハイブリッドのポリマー／液体電解質およ びニッケル金属水素化物、ニッケル・カドミウムを用いた類似物または他の充電 式電池に対して特に応答性を有している。本発明によるエンドキャップ・アセン ブリは、高温に曝されたり、過度にもしくは不適切に充電または放電されたりま たは電池の短絡などによって電池がオーバーヒートしたり電池内で圧力が上昇し たりする危険性を克服するものである。 ある態様では、本発明は、エンドキャップ・アセンブリが自身内部に、電池の 内部がオーバーヒートして所定の温度を超えると起動されて電池内を電流が流れ るのを断続して防止する熱反応性電流断続メカニズムを組み込んでいる電気化学 電池用のエンドキャップ・アセンブリを指向している。エンドキャップ・アセン ブリは、電池の端子として機能する露出されたエンドキャップ・プレートを有し ている。このアセンブリを電池に応用して電池が正常な動作をすると、エンドキ ャップ・プレートは電池の電極(アノードまたはカソード)と電気的に連通する。 エンドキャップ・アセンブリ内に組み込まれた熱起動式電流断続メカニズムは、 所定の値を越える温度に曝されると偏向するバイメタル部材を備えることがある 。このバイメタル部材が偏向すると、可動金属部材を押して、電池の電極とエン ドキャップ端子間の電気的接続を切断し、これによって、電池内を電流が流れる のを防止する。こうする代わりに、本発明の別の態様では、熱反応性ペレットを バイメタル部材の代わりに用いている。電池の温度が所定の値を越えると、熱ペ レットが融解して、自身の上に支持されている金属部材が十分に偏向して、電池 の電極とエンドキャップ端子プレート間の電気的経路を遮断する。本発明の更に 別の態様では、熱反応性電流断続メカニズムはエンドキャップ・アセンブリ中に 組み込まれた形状記憶合金部材を含んでいる。電池が通常動作しているときは、 形状記憶合金部材はエンドキャップ・プレートど電池電極の内の一方との間での 電気的経路の一部分となって、電流を電池内で流す。電池温度が所定の値に達す ると、形状記憶合金部材が偏向し、これによって、この電気的経路を遮断し、電 池内を流れる電流を即座に断続する。 ダイオード、望ましくはツエナーダイオードを熱反応性部材に近接して、すな わちバイメタル・ディスク、形状記憶合金部材または溶解性ペレットに近接して 電流断続アセンブリ内に置くと本発明の利点が生かされる。このツエナーダイオ ードは電池端子に並列に電気的に接続される。電池が不注意で過充電されると、 長時間充電または過大電圧充電によって、ダイオードが加熱され、このため、バ イメタル・ディスクまたは形状記憶合金部材が偏向したり、ペレット（もし存在 すれば）が溶解して電気の電気的経路を遮断し、これによって電池をシャットダ ウンする。破壊性のプレートまたは膜を熱反応性電流断続メカニズムと共にエン ドキャップ・アセンブリ中に組み込んでもよい。電池内の圧力が上昇して所定の 値を越えると、このプレートまたは膜が破壊して、電池内部から気体が外部環境 に逃げる。 更に別の態様では、本発明は、一方が熱反応性であり他方が圧力反応性である ２つの電流断続メカニズムをエンドキャップがその内部に組み込んだ、電池特に 充電式電池用のエンドキャップ・アセンブリを指向している。この熱反応性電流 断続メカニズムは、電池内部が所定の温度を超えてオーバーヒートすると起動さ れて電池内を流れる電流を断続して防止するバイメタル部材、形状記憶合金部材 または熱反応性金属ペレットを用いるのが望ましい。このアセンブリはダイオー ド、望ましくはツエナーダイオードを熱反応性部材の近傍に含む。このツエナー ダイオードは電池端子と並列に電気的に接続されている。電池が不注意に過充電 されると、長時間充電または過大電圧充電によってダイオードが加熱され、この ため、バイメタルまたは形状記憶合金が偏向したり、ペレット(もし存在すれば) が溶解して前記電気的経路を遮断し、これによって電池をシャットダウンする。 破壊式のプレートまたは膜を熱反応性電流断続メカニズムと共にエンドキャップ ・アセンブリ内に組み込んでもよい。電池内の圧力が所定の値を越えて上昇する と、プレートまたは膜が破壊して、電池内部から気体が外部環境に逃げる。 更に別の態様では、本発明は、一方が熱反応性であり他方が圧力反応性である ２つの電流断続メカニズムをエンドキャップがその内部に組み込んだ、電池特に 充電式電池用のエンドキャップ・アセンブリを指向している。この熱反応性電流 断続メカニズムは、電池内部が所定の温度を超えてオーバーヒートすると起動さ れて電池内を流れる電流を断続して防止するバイメタル部材、形状記憶合金また は熱反応性溶解式ペレットを用いるのが望ましい。このアセンブリは、ダイオー ド望ましくはツエナーダイオードを熱反応性部材に近接して含むことがある。こ のツエナーダイオードは、電池端子と並列に電気的に接続している。電池が不注 意に過充電されると、長時間充電や過大電圧充電によってダイオードが加熱され 、このため、バイメタルや形状記憶合金が偏向したり、ペレット(もし存在すれ ば)が溶解して前記電気的経路を遮断し、これによって電池をシャットダウンす る。圧力反応性電流断続メカニズムは、電池内の気体圧力が上昇して所定の値を 越えると起動されて電流を断続する。このような場合、圧力断続メカニズムによ ってエンドキャップ・アセンブリ内の金属ダイアフラムが偏向し、これで電池エ ンドキャップ端子プレートと電池電極間の電気出来接続を切断し、これによって 電池内電流がを流れるのを防止する。気体圧力の上昇が極端な場合、この金属ダ イアフラムもまた破壊し、これによって気体がエンドキャップ・アセンブリ内の 内部チャンバ中に偏流され１連の通気口を通って外部環境に排出される。 本発明の更に別の態様は、本発明によるエンドキャップ・アセンブリ用の密閉 メカニズムを指向している。この密閉メカニズムによって、電解質、液体または 気体がエンドキャップ内部から外部環境に漏れるのを防止し、湿気が電池内に侵 入するのを防止する。 本発明の特徴は以下の図面を参照すればよりよく理解されるであろう： 図１、２および３は、図６のエンドキャップ・アセンブリを線１−１で切った 縦断面図であり； 図１は、回路接続モードにおける熱起動された電流断続メカニズムと圧力起動 された電流断続メカニズムを示し； 図２は、回路断続モードにおける熱起動された電流断続メカニズムを示し； 図３は、圧力起動された回路断続モードにおける圧力起動された電流断続メカ ニズムを示し； 図４は、熱感知部材が軟化して弾性部材を開放して回路を開く、自身の内部に 圧力起動電流断続メカニズムと熱起動電流断続メカニズムを組み込んだエンドキ ャップ・アセンブリの別の実施態様の縦断面図であり； 図５は、図１または９の実施態様に示す本発明のエンドキャップ・アセンブリ の構成部品の分解斜視図であり； 図６は、耐圧性プレートその通気口を示すエンドキャップ・アセンブリの底部 の斜視図であり； 図７は、電池の円筒形ケーシングの開放端中に挿入されている本発明のエンド キャップ・アセンブリを示す斜視図であり； 図８は、電池の端子を形成するエンドキャップ・アセンブリのエンドキャップ ・プレートを持つ円筒形ケーシングの開放端中に挿入された本発明のエンドキャ ップ・アセンブリを持つ完成された電池を示す斜視図であり； 図９は、回路接続モードで形状記憶部材と圧力起動電流断続メカニズムを用い た熱起動電流断続メカニズムを示す縦断面図であり； 図１０は、回路断続モードで形状記憶部材を用いた熱起動電流断続メカニズム を示す縦断面図であり； 図１１は、ダイオード・サブアセンブリのための楕円形ディスク形状構成の斜 視図であり； 図１２は、ダイオード・サブアセンブリのための矩形ディスク形状構成の斜視 図である。 本発明によるエンドキャップ・アセンブリ１０(図１)は一次または二次の(充 電式の)電池に応用し得る。ある好ましい実施態様においては、エンドキャップ ・アセンブリ１０は電池の典型的な円筒形ケーシング９０の開放端９５中に挿入 可能である(図７)。このような電池は正の電極(放電の際にはカソード)、負の電 極(放電の際にはアノード)、セパレータおよび電解質並びに、正と負の電極とそ れぞれ電気的に連通している正と負の外部端子を含んでいる。 図面の内の図１を参照すると、電池ケースの開放端に挿入されるはずのエンド キャップ・アセンブリ１０はその内部に、熱起動式電流断続サブアセンブリ３８ と圧力解放サブアセンブリ４８を組み込んでいる。サブアセンブリ３８と４８は 共通の支持プレート６０によって分離されている。サブアセンブリ３８と４８は 、カバー３０内にあるクリンプ・リング５５によってカバー３０内に保持されて いる。カバー３０はエンドキャップ・アセンブリ１０の外壁を形成している。断 続器サブアセンブリ３８の頂部端は、カップ形状のエンドキャップ・プレート２ ０によって形成され、その底部端は支持プレート６０に溶接されている接触プレ ート１５によって形成されている。カップ形状のエンドキャップ・プレート２０ は、電池の外部端子の内の一方を形成している。支持プレート６０は熱サブアセ ンブリ３８内のチャンバ６８を圧力解放サブアセンブリ４８内のチャンバ７８か ら分離している。接触プレート１５は支持プレート６０に電気的に接続されてお り、この支持プレート６０は、エンドキャップ・アセンブリ１０が電池に組み込 まれたときに電池の電極８８（アノードまたはカソード）に電気的に接続される 。熱反応性回路断続器メカニズム（４０、５０）は接触プレート１５とエンドキ ャップ２０間で回路を完成するように設けられている。電池内の温度が所定のし きい値を越えると、断続器メカニズムはエンドキャップ２０と接触プレート１５ 間の電気的接触を遮断し、これによって電流が電池内を流れるのを防止する。 圧力解放サブアセンブリ４８は、耐圧性プレート８０に接続されている薄金属 ダイアフラム（隔膜）７０を備えているが、このプレート８０は、プレート８０ に溶接されている導電性タブ８７によって電池電極８８に電気的に接続されてい る。（耐圧性プレートは導電性であり、また、少なくとも約６００ｐｓｉ（４． １４×１０⁶パスカル）という高圧力でも実質的に変形しないような十分な厚さ を持っている。）電池内の気体圧力が所定のしきい値を越えて上昇すると、ダイ アフラム７０が外向きに膨らんで耐圧性プレート８０との電気的接触を遮断し、 これによって、電池内を電流が流れるのを防止する。耐圧性プレート８０と支持 プレート６０はまた、気体を通気させ、電池内で形成された圧力を逃がすための せん孔７３と６３をそれぞれ有するのが望ましい。 図１に示す好ましい実施態様では、エンドキャップ・アセンブリ１０を、充電 式電池例えばリチウム・イオン充電式電池中に用いている。（リチウム・イオン 充電式電池の特徴は、電池の放電の際に負の電極から正の電極にリチウム・イオ ンが伝達され、電池の充電の際に正電極から負電極にリチウム・イオンが伝達さ れることにある。それは一般的にはリチウム・コバルト酸化物（Ｌｉ_xＣｏＯ₂） またはリチウム・ニッケル酸化物（ＬｉＮｉ_xＯ₂）またはコバルト置換されたリ チウム・ニッケル酸化物（ＬｉＣｏ_xＮｉ_yＯ₂）またはスピネル結晶構造のリチ ウム・マグネシウム酸化物（Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄）でできた正の電極を有している。 リチウム・イオン電池は一般的にはその負電極が炭素またはスズ酸化物の材料で できている。負電極は放電の際にはアノードとなり充電の際にはカソードとなり 、また、正電極は放電の際にはカソードとなり充電の際にはアノードとなる。こ のような電池の電解質は非水成溶媒の混合物中に溶解されたリチウム塩を含んで いる。この塩はＬｉＰＦ₆であってもよく、溶媒は炭化ジメチル(ＤＭＣ)、炭化 エチレン(ＥＣ)、炭化プロピレン（ＰＣ）およびこれらの混合物であれば本発明 の利点が生かされる。本発明は例えばニッケル金属水素化物電池やニッケル・カ ドミウム電池などの他の充電式電池にも応用可能である。エンドキャップ・アセ ンブリ１０は、一般的には充電式電池の正の端子であるエンドキャップ端子２０ ，キャップ・プレート２０の下で支持ベースを形成する金属支持プレート６０お よびエンドキャップ２０と支持プレート６０間にある絶縁ディスク３５を備えて いる。キャップ・アセンブリ１０はまた、圧力解放ダイアフラム７０を図１に示 すように支持プレート６０の下方に装備すれば本発明の利点が生かされる。ダイ アフラム７０は下側の耐圧性プレート８０に溶接してもよい。これはダイアフラ ム７０のベース７２を下側の耐圧性プレート８０の隆起部分８２に溶接するこ とによって便利に成し遂げられる。ダイアフラム７０は導電性であり、また、ダ イアフラムを作動させる予定の圧力によって約０．１ミリから０．５ミリの最小 厚さを持つ材料からなるのが望ましい。ダイアフラム７０はアルミ製であるのが 望ましい。ダイアフラム７０は所定の圧力で破壊するように製造すれば本発明の 利点が生かされる。すなわち、ダイアフラムの表面は、表面の一部分が残余の部 分より薄くなるように打ち抜き加工またはエッチングしてもよい。本発明で用い られる１つの好ましい実施態様は半円形すなわち「Ｃ」形状の溝７０ａをその表 面に持たせるように製造される。この溝の形状はダイアフラム７０の周辺エッジ の大部分の形状と同じまたは類似であれば本発明の利点が生かされ、また、周辺 エッジに近接して位置付けすれば本発明の利点が生かされる。通気が発生する特 定の圧力は溝の深さ、位置または形状さらに材料の硬度を変化させることによっ て制御可能である。圧力が過大となると、ダイアフラムは溝ラインに沿って破壊 する。エンドキャップ２０と支持プレート６０はこの間にあるチャンバ６８を形 成し、その中に熱起動電流断続器サブアセンブリ３８が置かれている。絶縁ディ スク３５は周辺ベース部分３５ａとこれから伸張している下方傾斜アーム３５ｂ とから形成されている。アーム３５ｂはチャンバ６８中に伸張している。ダイア フラム７０は、電池内での気体量が所定のしきい値レベルを越えると破壊するよ うに設計されている。支持プレート６０とダイアフラム７０間の領域がチャンバ ７８を形成しており、この中に電池内の気体が、ダイアフラム７０が破壊すると 通気される。 電流断続器サブアセンブリ３８は熱反応性バイメタル・ディスク４０および弾 性バネ状部材５０と電気的に接触している金属接触プレート１５を備えている。 図１と５に示すように、弾性部材５０は外側円形部分５０ａを有しているが、こ れから、ディスク・リテイナ・タブ部分５０ｃが半径方向内側に伸張し、これに よって、電池がどのように方位付けされてもそのスナップ動作運動を制限しなが らも概してバイメタル・ディスク４０を本来の位置に自由に保持するようになっ ている。この部材はエンドキャップ・プレート２０の外側部分５０ａの一部分に 、中心接触部分５０ｂがプレート１５と接触するように溶接することができる。 加えて、接触部分５０ｂは、自身が崩壊式ヒューズ・リンクとしてどうかして電 力サージ状態の発生を防ぐことができるように断面積が小さくなるように設計す ることができる。バイメタル・ディスク４０は、ディスク４０のディスク座とし て動作するアームを持つ絶縁ディスク３５の傾斜アーム３５ｂと自由に係合する ように位置付けされている。バイメタル・ディスク４０はまた、金属接触プレー ト１５の隆起した接触部分を受容するための中心開口部を含むのが望ましい。接 触プレート１５は支持プレート６０に溶接されて、図１に示すように弾性部材５ ０が静止するための表面となるのが望ましい。エンドキャップ・アセンブリ１０ の電流断続サブアセンブリ３８はまた、ダイオード、望ましくはツエナー・ダイ オード・チップ７００を含むことがある。ダイオードの正の金属フェース７２０ はそれを導電性半田によって取り付けることによってエンドキャップ２０に接続 されている。金属ワイヤまたはタブという形態で与えられる導電性リード線７０ ２がダイオードの負のフェース７３０から伸張するように装備されている。リー ド線７０２はエンドキャップ・アセンブリにクリンプ・リング５５によって電気 的に接続されている。コネクタ・リード線７０２は負のフェース７３０に溶接し てもよい。クリンプ・リング５５は外壁３０に電気的に接続され、外壁３０は電 池の負端子にそれを電池のケーシング９０に溶接することによって電気的に接続 されている。このように、ダイオードから伸張している負のリード線７０２は電 池の負端子（電池のケーシング）に電気的に接続されるようになる。電気的絶縁 物７０３が負のリード線７０２の上下に設けられているが、これによって、リー ド線を囲み、それをエンドキャップ２０またはエンドキャップ・アセンブリ１０ 内の正極性のあらゆる内部金属構成部品と接触しないようにしている。絶縁物７ ０ ３はポリエステルやポリイミドなどの材料からできた薄膜という形態で与えられ 得る。こうする代わりに、絶縁物７０３を塩化ポリビニルにしてもよい。同様に 、ダイオードの露出した金属製の負のフェース７３０がポリエステルやポリイミ ドなどの材料製の絶縁薄膜などの絶縁材料７０３で覆い、これによってダイオー ドの負フェース７３０とアセンブリ１０内の正の金属構成部品との接触を防止し ている。ツエナー・ダイオード７００のツエナー電圧は約５．０Ｖ未満であるの が望ましく、約４．７Ｖと５．０Ｖ間であればさらに望ましく、消費電力が、リ チウム・イオン電池に取り付けられたときにエンドキャップ・アセンブリ１０内 で使用した場合に約１００から５００マイクロワットであるのが望ましい。リチ ウム・イオン電池と共に用いられるエンドキャップ・アセンブリ３２０に取り付 けられる望ましいツエナー・ダイオードとしては、マサチュセッツ州メルローズ のコンペンセイテッド・デバイス社(Compensated Devices Inc.)のツエナー電圧 が４．７Ｖのタイプ番号ＣＤＣ５２３０のツエナー・ダイオード（５００マイク ロワット）のウエハ・チップがある。ツエナー・ダイオード７００は導電性リー ド線７０２と絶縁物７０３と共に、約０．２５ミリから０．３５ミリの厚さを有 するダイオード・サブアセンブリを形成している。 ツエナー・ダイオード７００は２端子半導体接合デバイスであって、例えば薄 い楕円形（図１１）または多角形のウエハ・ディスク、望ましくは図１２に示す ような長方形または正方形のウエハ・ディスクまたは円筒形のなどのウエハ形状 である。ウエハまたはディスク形状を持つツエナー・ダイオードは金属製の正端 子フェース（カソード）７２０、金属製の負端子フェース（アノード）７３０お よびこれら２つの端子フェース間のコア半導体接合層７１５を有している。接合 ７１５は一般的には二酸化シリコンによって保護される。円筒形ツエナー・ダイ オードにおいては、半導体の接合は円筒の内部にある。円筒の外側表面は端子フ ェースの内の一方を形成し、円筒の端が反対側の端子を形成している。ツエナー ・ダイオードは、電気化学電池または他の直流電源に接続されると、特徴のある 電流対電圧プロフィールを示す。ツエナー・ダイオードはツエナー電圧Ｖ^*（ブ レークダウン電圧）とツエナー電圧での消費電力（ワット）で事前選択できる。 ダイオードに印加される電圧Ｖが変化すると、ダイオードの抵抗がツエナー電圧 Ｖ＊まで徐々に減少する。電圧がツエナー電圧Ｖ^*に近づいてこれを越えるにつ れて、ダイオードの抵抗が劇的に低下する。これは、電圧がツエナー電圧Ｖ^*を 遙かに越えて増加するにつれて、ダイオードの抵抗が非常に小さくなり、ダイオ ードを流れる電流Ｉが非常に大きくなることを意味する。電流がダイオードを通 過するにつれて、ダイオードは、その平衡表面温度をワット密度（単位表面面積 当たりの消費電力）の関数としてＩ²Ｒ加熱に受ける。 ダイオード、望ましくはツエナー・ダイオードを適切に選択し、また、このダ イオードを熱反応性電流断続器ディスク４０に近接してエンドキャップ・アセン ブリ１０内に配置することによって、過度の充電電圧や高充電電流に起因する過 充電状態に電池が曝された場合に安全性を高めることが認められている。このよ うな場合、ダイオードはＩ²Ｒ加熱によって急速に高温となり、これによって、 電流断続器ディスク４０が偏向して電極タブ８７と端子エンドキャップ２０間の 電気的通路を遮断し、電池をシャットダウンする。ツエナー・ダイオードを含み 、ダイオードは、電流断続ディスク４０は追加の熱源、すなわちダイオードに曝 されてこれを知覚するので、このような過充電状況でシャットダウン反応を迅速 化するものと認識されている。ツエナー・ダイオードは、そのツエナー電圧が電 池の通常動作電圧を遙かに越えるが、同時に、電流断続器ディスク４０が電池を シャットダウンさせるトリガーとなることが望ましいしきい値電圧を表すように 選択すれば本発明の利点が生かされる。ツエナー・ダイオードはまた、ツエナー 電圧で流れる電流が熱として消費されて、電流断続器ディスク４０の偏向をもた らすに十分な温度に達するように選択される。ダイオードはまた、電池が使用中 で ないときには、電池の漏れ電流がほんの無視できる程度であるように選択するの が望ましい。リチウム・イオン電池の場合、３Ｖで約１００マイクロアンペア、 望ましくは約２０マイクロアンペア未満の漏れ電流しか発生しないようなツエナ ー・ダイオードを選択するのが望ましい。 リチウム・イオン電池は一般的には約３Ｖと４Ｖの間の電圧範囲で動作する。 したがって、本書に述べるエンドキャップアセンブリ１０および他の電流断続エ ンドキャップ・アセンブリ内で使用されるリチウム・イオン電池用の適当なツエ ナー・ダイオードのツエナー電圧は約５Ｖ未満、望ましくは約４．７Ｖと５．０ Ｖの間にあって、消費電力が約１００マイクロワットから５００ワットの間であ れば望ましい。このようなダイオードが電池にもたらす漏れ電流は電池が使用中 でないときは無視できるほどであり、したがって、通常の充電状態では電流断続 ディスク４０を偏向させるような熱を発生することはない。リチウム・イオン電 池と共に使用されるエンドキャップ・アセンブリ１０に取り付けられる好ましい ツエナー・ダイオード７００には、マサッチュセッツ州メルローズのコンペンセ イテッド・デバイス社(Compensate Devices Inc.)のツエナー電圧が４．７Ｖの ツエナー・ダイオード（５００マイクロワット）ウエハ・チップ・タイプ番号Ｃ ＤＣ５２３０がある。リチウム・イオン電池と共に使用されるエンドキャップ・ アセンブリ１０に取り付けられる代替のツエナー・ダイオード７００にはツエナ ー電圧が４．７Ｖの３００マイクロワットのウエハ・チップ・タイプ番号ＣＤ４ ６８８がある。このようなチップは幅が約０.６ミリで厚さが約０.２５ミリであ る。 本発明によるエンドキャップ・アセンブリ用の好ましいダイオード７００はツ エナー・ダイオードであるが、他のダイオードを代わりに用いてもよい。例えば 、このツエナー・ダイオードの代わりに、適当な消費電力と低漏れ電圧を持った ショットキ・ダイオードまたは電力整流ダイオードを用いてもよい。このような ダイオードはまた、印加電圧が増加するにつれて抵抗が増す好ましい特徴を示し 、 従って、ツエナー・ダイオードの代わりに加熱素子として用いて、電池が過充電 状態になったときに電流断続器ディスク４０を偏向させるようにしてもよい。し かしながら、このようなダイオードは、特定の電圧、例えば事前選択されたツエ ナー電圧に達したときに抵抗値が劇的に落ちないので、ツエナー・ダイオードに 比べれば好ましくない。 本書に述べるエンドキャップ・アセンブリの本好ましい実施態様におけるダイ オード７００は永久的に電池の端子並列に接続される。上記の好ましい実施態様 においては、ダイオード７００の正の端子７２０と電流断続器弾性部材５０（図 １）は電池の正端子に電気的に接続される。このように、電流断続器部材５０が 偏向すると、正端子と正電極間の電気的経路が遮断され、これによって、電池の シャットダウンとダイオードの起動解除が同時に実行される。別の回路設計でダ イオードを組み込むこともまた可能である。他の抵抗、例えば抵抗器を、それに 対応した極性を持つ電池端子の場合に、一方または双方のツエナー・ダイオード 端子と前記ツエナー端子を接続物間で回路中に組み込んでもよい。また、例えば 、ダイオード７００の正のフェース７２０がエンドキャップ２０の代わりに接触 プレート１５または金属支持プレート６０に接続されている場合、ダイオード７ ００（図１）を電池端子と並列に接続し、また、電流断続器５０をダイオードと 直列に接続してもよい。このような実施態様においては、ダイオードは、電流断 続弾性部材５０が偏向しても起動解除されない。したがって、本明細書および請 求の範囲で用いるようなダイオード７００の電気的並列接続という用語は、ダイ オードの端子と対応する極性を持つ電池端子の端子の接続物との間で回路レッグ に追加の抵抗または電流断続器５０を挿入または追加する可能性を排除すること を意図するものではない。上記の実施態様のように選択されたダイオードが電池 にもたらす漏れ電流は無視できる程度である。電池のアイドリング漏れ電流を完 全に消滅させるには、ダイオード端子の内の一方を対応する電池端子に永久的に 接 続し、他方の端子、電池が充電デバイスまたは電力を供給されている最中のデバ イス中に挿入されるとオンするスイッチによって、対応する電池端子に接続すれ ばよい。 ツエナー・ダイオード７００を組み込むにせよ組み込まないにせよエンドキャ ップ・アセンブリ１０を用いるからといって、正電極タブ８７と正端子２０間の 電気的経路内に従来型のＰＴＣ（正の熱膨張係数）を持つデバイスを付加する可 能性を排除することはない。このようなＰＴＣデバイスは、追加する場合、エン ドキャップ・アセンブリ１０の内部に置いても外部に置いてもどちらでもよい。 しかしながら、ツエナー・ダイオード７００を組み込んだエンドキャップ・アセ ンブリ１０の上記の実施態様では、ＰＴＣデバイスは必要ない。ＰＴＣデバイス は通過電流が増すと抵抗が増すという特徴を示す。しかしながら、ＰＴＣデバイ スの抵抗は、電流のすべての流れを防止するほどには増加しない。したがって、 ＰＴＣデバイスは、特に電池が過大充電電圧や長時間充電を受けると、エンドキ ャップ・アセンブリ１０の上記好ましい実施態様ほどに高い程度の保護を単独で は提供することができない。加えて、熱電流断続器ディスク４０もまた、過度の 充電または放電電流に反応することが可能であるので、ＰＴＣデバイスを組み込 む必要がなく、このような状況に対する保護を提供し得る。 エンドキャップ２０の周辺エッジ上とダイアフラム７０の底部周辺エッジに沿 って伸張する絶縁グロメット２５がある。グロメット２５はまた、図１に示すよ うにサブアセンブリ３８の外側エッジに当接している。グロメット２５の頂部エ ッジ上で圧着されダイアフラムに対して押圧された金属製リング５５があって、 これでエンドキャップ・アセンブリの内部構成部品を密閉している。グロメット ２５は、クリンプ・リング５５からエンドキャップ２０を電気的に絶縁する働き をし、また、支持プレート６０とクリンプ・リング５５間にシールを形成してい る。エンドキャップ・アセンブリ１０のカバー３０は図５に最もよく示す切頭円 筒部材から形成してもよい。完成された電池アセンブリ（図８）においては、カ バー３０の外側表面は電池ケーシング９０の内側表面と接触する。支持プレート ６０はサブアセンブリ３８の構成部品が静止するベースとなるが、グロメット２ ５の内側表面に対する放射状の圧縮力を維持するように弓形状をしていているの が望ましい。支持プレート６０は、ダイアフラム７０が破壊したら上方チャンバ ６８に気体を通気するようにその表面にせん孔６３を有してもよい。上方チャン バ６８に入る気体はエンドキャップ２０の主通気口６７から外部環境に通気され る。エンドキャップ・アセンブリのカバー３０は電池ケーシング９０と接触して おり、このケーシング９０はリチウム・イオン充電式電池の場合は一般的には負 端子である反対側の端子と電気的に接触している。このように、グロメット２５ はエンドキャップ２０と外壁３０間で、すなわち電池の両端子間で電気的絶縁物 となり、これによって、電池の短絡を防止する。追加の絶縁リング、すなわち絶 縁用隔離リング４２が図１に示すように外壁３０の頂部部分と圧力プレート８０ 間にあって、これまた、電池の正端子と負端子間の短絡がないようにしてもよい 。 ダイアフラム７０は、本発明の利点が生かされるように約３ミルから１０ミル の厚さを有するアルミ製のカップ形状であるのが望ましい。この程度の厚さであ ると、電池内部の内部気体圧力が少なくとも約１００ｐｓｉから２００ｐｓｉ（ ６．８９４×１０⁵から１３．８９×１０⁵パスカル）というしきい値にまで上昇 すると、ダイアフラム・ベース７２と支持プレート８０間の溶接部が遮断されて 、ダイアフラム・ベース７２が膨らみ、支持プレート８０から分離する(図３)。 （このような圧力上昇は、例えば電池が水晶電圧を越える値にまで充電されたり 短絡したり誤用されたりすると発生することがある。）しかしながら、希望に応 じて、ダイアフラム・ベース７２の厚さを他の圧力レベルで膨張するように調節 すれば便利である。ダイアフラム・ベース７２がプレート８０から分離すると、 ダイアフラム７０とプレート８０間のすべての電気的接触が遮断される。こ の分離によってまた、エンドキャップ２０とプレート８０と接触している電池電 極８８間の電気的経路が遮断され、これによって、電流はなんら電池に対して流 入も流出もせず、電池は事実上シャットダウンする。電池内の圧力が例えば炉内 の加熱などの他の理由によって上昇し続ける場合は電流経路を遮断したとしても 、通気ダイアフラム７０もまた少なくとも約２５０ｐｓｉから４００ｐｓｉ(１ ７．２×１０⁵から２７．６×１０⁵パスカル)というしきい値圧力で破壊し、こ れによって電池の破裂を防止するようにするのが望ましい。このような極端な環 境下では、通気ダイアフラム７０が破壊することによって、気体が電池内部から 通気口７３（図１から図６）を通って耐圧性プレート８０中に通気されるが、す ると、気体は下方チャンバ７８に入る(図１)。次に、この気体は下方チャンバ７ ８から支持プレート６０の通気口６３（図１）および、必要とあれば、絶縁ディ スク３５の通気口（図示せず）から上方チャンバ６８に送られる。上方チャンバ ６８中に回収された気体はエンドキャップ・プレート２０の主通気口６７から外 部環境に通気される。 本発明による電流断続の特徴を図１から図３を参照して述べる。本書に示す特 定の実施態様では、エンドキャップ・アセンブリ１０が電池に取り付けられると 、電池電極の内の一方がタブ８７を介してプレート８０と接触することに注意さ れたい。電池が通常動作しているときには、プレート８０は今度はエンドキャッ プ・プレート２０と電気的に接触する。リチウム・イオン電池においては、プレ ート８０と接触している電極８８が正電極であれば便利である。この電極は電池 ケーシング９０から絶縁されている。負電極（図示せず）は電池ケーシング９０ に接続される。図１の実施態様に、熱電流断続バイメタル・ディスク４０が起動 されたり圧力解放ダイアフラム７０が起動されたりして電流が断続される以前の エンドキャップ・アセンブリ構成を示す。図１に示す特定の実施態様では、プレ ート８０はダイアフラム７０と電気的に接触しており、このダイアフラム７０は 支 持プレート６０と電気的に接触している。支所プレート６０は接触プレート１５ と電気的に接触しており、接触プレート１５は弾性部材５０と電気的に接触して おり、弾性部材５０はエンドキャップ２０と電気的に接触している。図１に示す 本発明による一体型エンドキャップ設計において、圧力プレート８０と接触して いる電極８８とエンドキャップ２０間の電気的接触は２つの仕方で断続され得る 。上述したように、圧力が電池内で所定のしきい値まで上昇すると、ダイアフラ ム７０と圧力プレート８０間の接触は、ダイアフラム・ベース７２が圧力プレー ト８０から膨らんで離れるにつれて遮断される。回路内のこの断続によって電池 に対する電流の流入と流出が防止される。別の仕方としては、電池がオーバーヒ ートした場合、電池の内部温度またはダイオード７００の温度が所定のレベルま で達すると、熱断続サブアセンブリ３８のバイメタル・ディスク４０が起動され る。すると、バイメタル・ディスク４０は絶縁器３５ｂから上向きに押し、この ため、弾性部材５０と接触プレート１５との係合が外れる。このため、事実上電 極タブ８７とエンドキャップ２０間の電気的接触が切断され、これで電池に対す る電流の流入と流出が防止される。これら２つの断続メカニズムを、電池ケース の開放端に単一ユニットとして挿入可能な単一のエンドキャップ・アセンブリ１ ０に組み込む方式は本発明の利点である。また、ツエナー・ダイオード７００を エンドキャップ・アセンブリ１０中に組み込んで、特に長時間充電や過大充電電 圧によって電池のケースが加熱された場合に熱感度を増し安全性を高めることが できるのも本発明の利点である。 バイメタル・ディスク４０は、下側の絶縁ディスク３５に物理的には取り付け ず自由に運動できるようにする、すなわちそれが図１に示すようにディスク・ア ーム３５ｂ上に自由浮動状態で静止するようにするのが望ましい。このような設 計では、電流はいつでも、電池が充電中であろうと放電中であろうと関係なくバ イメタル・ディスク４０を通過することはない。これは、ディスク４０は、起動 されていないときは、接触プレート１５と電気的に接触していないからである。 しかしながら、電池が所定のしきい値温度を越えてオーバーヒートすると、バイ メタル・ディスク４０はスナップすなわち変形し(図２)、このため、接触プレー ト１５から弾性部材５０の方に押され、これによって電流が電池端子間で流れな いように適切な校正を受けるような設計となっている。バイメタル・ディスク４ ０は、所定のしきい値温度に達するとディスクを起動させるような所定の皿形状 を有するように校正される。上述のようにバイメタル・ディスク４０が絶縁ディ スク・アーム３５ｂ上で自由に浮動するという設計によって、電池が充電中であ ろうと放電中であろうと関係なくいつでも電流は流れない。これによってディス ク４０の校正が容易で正確となるが、その理由はバイメタル・ディスク４０を流 れる電流によって加熱効果（Ｉ²Ｒ加熱）がないからである。バイメタル・ディ スク４０は別々の熱膨張係数を持つ２層からなる非類似の金属を備えれば便利で ある。バイメタル・ディスク４０の最上層(エンドキャップ２０に最も近い層)は 高熱膨張金属、好ましくはニッケル・クローム・鉄合金から成り、下側の層すな わち底部層が低熱膨張金属、好ましくはニッケル・鉄合金で成っている。このよ うな実施態様では、ディスク４０は、温度が少なくとも約６０℃から７５℃に上 昇すると起動され、ディスク４０は十分変形し、これによって弾性部材５０が接 触プレート１５との接触から離れる。また、ほとんどの応用分野でデバイスと単 一動作のサーモスタット・デバイスとしてしまう−２０℃より低温の場合を除い て、ディスク４０が静止しないように高熱膨張金属層と低熱膨張金属層を選択す ることも可能である。 上記の構成部品の好ましい材料は以下の通りである：エンドキャップ２０は、 適切な支持と強度と耐腐食性を持つように、約８ミルから１５ミル（０．２ミリ から０．３７５ミリ）厚さのステンレス・スチールまたはニッケルメッキ・スチ ールであるのが望ましい。エンドキャップ・アセンブリ１０の外壁３０もまた、 約８ミルから１５ミル（０．２ミリから０．３７５ミリ）厚さのステンレス・ス チールまたはニッケルメッキ・スチールであるのが望ましい。圧力プレート８０ は、ダイアフラム・ベース７２と溶接接触する点で中心部が約２ミルから５ミル （０．０５ミリから０．１２５ミリ）に減少する約１０ミルから２０ミル（０． ２５ミリから０．５ミリ）厚さのアルミであるのが望ましい。絶縁用隔離リング ４２は、ジェネラル・エレクトリック・プラスチック社(General Electric Plas tics Company)の取引指定VALOXに準拠した強度と耐久性を持つ高温ポリエステル などの高温熱可塑性材料から成る。クリンプ・リング５５は強度と耐腐食性を持 つように約８ミルから１５ミル（０．２ミリから０．３７５ミリ）厚さのステン レス・スチールまたはニッケルメッキ・スチールであるのが望ましい。ダイアフ ラム７０は約３ミルから１０ミル（０．０７５ミリから０．２５ミリ）厚さのア ルミであるのが望ましい。このような厚さでは、ダイアフラムは、内部気体圧力 が焼く１００ｐｓｉから２５０ｐｓｉ（６．８９×１０⁵から１７．２×１０⁵パ スカル）というしきい値圧力を越えるとその溶接部から圧力プレート８０の方に 向けて離れる。内部気体圧力が約２５０ｐｓｉから４００ｐｓｉ（１７．２×１ ０⁵から２７．６×１０⁵パスカル）という圧力を越えると、ダイアフラム７０は 破壊して、気体圧力が上昇しないように気体をさらに逃がす。その上でバイメタ ル・ディスク４０が静止する絶縁ディスク３５は高圧縮強度と高熱安定性と低成 形収縮の金属から成るのが望ましい。ディスク３５の適切な材料は、セラニーズ 社(Celanese Co.)の取引指定VECTRAに準拠して得られる約１０ミルから３０ミル （０．２５ミリから０．７５ミリ）厚さの液晶ポリマーまたは類似物である。支 持プレート６０は約１０ミルから３０ミル（０．２５ミリから０．７５ミリ）厚 さで適切な強度と耐腐食性を持つステンレス・スチールまたはニッケルメッキ・ スチールであるのが望ましい。弾性部材５０は良好なバネ動作と卓越した伝導性 を有するベリリウム・銅、ニッケル・銅合金、ステンレス・スチールまた は類似物で形成されれば本発明の利点が生かされる。ベリリウム・銅またはニッ ケル・銅合金で形成された場合の弾性部材５０の、十分な強度と電流搬送能力を 有するに適切な厚さは約３ミルから８ミル（０．０７５ミリから０．２ミリ）で ある。この材料は接触領域を銀または金でメッキまたは象眼して、この領域にお ける電気抵抗を下げるようにしてもよい。接触プレート１５は、金や銀などの貴 金属でメッキされた冷間圧延スチールで形成すれば本発明の利点が生かされる。 それはまた、ニッケル・銅合金、ステンレス・スチールまたはニッケルメッキ・ スチールで形成してもよい。グロメット２５は一般的にはナイロンやポリプロピ レンなどのポリマー材料でできている。エンドキャップ・アセンブリ構成部品の 周りのシールは気密性にし、これによって電解質が、液体と蒸気の双方の形態に おいて、エンドキャップ・チャンバに進入したり電池から排出されたりするのを 防止するようにすべきである。 エンドキャップ・アセンブリ１０は、完成したら、図７に示すように円筒形電 池ケース９０の開放端中に挿入される。電池ケーシング９０の周辺エッジはその 開放端のところでエンドキャップ・アセンブリ１０のカバー３０の外壁に溶接さ れ、これによってエンドキャップ・アセンブリ１０と電池ケーシング９０間での 気密性密閉を与える。クリンプ・リング５５の周辺壁のグロメット２５とダイア フラム７０に対する半径方向圧力によって、エンドキャップ・アセンブリ１０の 内部構成部品の周りに気密性密閉を発生する。 圧力解放メカニズムと熱起動式電流断続メカニズムの双方を組み込んで有する エンドキャップ設計の代替実施態様を図４にエンドキャップ・アセンブリ１１０ として示す。図４の実施態様は、バネ状メカニズムを起動するのにバイメタル・ ディスクを用いていない点を除けば図１から図３を参照して上述したものと類似 している。このバイメタル・ディスクの代わりに、熱ペレット１７５が、弾性バ ネ状部材１５０を接触プレート１１５と電気的に接触させておくために装備され ている。この接触プレート１１５はエンドキャップ・プレート２０と電気的に接 触している。弾性部材１５０は、その一方の端が支持プレート６０に溶接されて いる細長金属アーム１５０ａを備えることがある。支持プレート６０はダイアフ ラム７０と電気的に接触しており、このダイアフラム７０は下側の耐圧プレート ８０の隆起部分８２と溶接されている。電極タブ８７はプレート８０と電気的に 接触している。弾性部材１５０はその反対側の端が、接触プレート１１５と接触 するカップ形状または凹形状部分１５０ｂとして終端するのが望ましい。支持プ レート６０の周辺エッジ６０ａの上方には絶縁ディスク１２０があって、支持プ レート６０と接触プレート１１５が直接に接触するのを防止している。このよう に、弾性部材１５０が接触プレート１１５に対して押圧されているかぎり、支持 プレート６０とエンドキャップ２０間には電気的接触が存在する。支持プレート ６０は、エンドキャップ・アセンブリ１１０が電池に取り付けられると、タブ８ ７を介してプレート８０と電池電極８８と接触しているアルミ製ダイアフラムと 電気的に接触している。（エンドキャップ・アセンブリ１１０は、図１の実施態 様を参照して上述したのと同じように円筒形ケーシング９０の開放端に挿入する ことによって電池に取り付けてもよい。）したがって、弾性部材１５０が接触プ レート１１５に対して熱ペレット１７５によって押圧されているので、電池電極 ８８は（タブ８７を介して）エンドキャップ・プレート２０と電気的に接触し、 これによって正常な電池動作が実行される。電池が所定のしきい値温度を超えて オーバーヒートすると、ペレット１７５は溶解し、これによって弾性部材１５０ を取り外す。ペレット１７５が溶解すると、弾性部材１５０は下向きにスナップ して接触プレート１１５との電気的接触を遮断する。これで、事実上、電極タブ ８７とエンドキャップ２０間の電気的経路が切断され、これによって電池に対す る電流の流入と流出が防止される。電池内の内部気体圧力が所定の値を越えると 、バルブ・ダイアフラム７０が破壊し、これによってプレート８０とダイアフラ ム ７０間の電気的経路が切断され、また、気体が支持プレート６０とエンドキャッ プ２０のそれぞれの通気口６３と６７から外部環境に逃げる。 エンドキャップ・アセンブリ１１０（図４）はまた、ダイオード、望ましくは ウエハ・ツエナー・ダイオード７００を楕円形または多角形のディスク構成、望 ましくは図１２に示すように正方形構成で含む。ツエナー・ダイオードは図４に 示すように熱ペレット１７５に近接して置かれる。ダイオードの正極の金属フェ ース７２０はエンドキャップ２０に導電性半田で取り付けることによって接続さ れる。金属ワイヤまたはタブという形態で与えられる導電性リード線７０２はダ イオードの負極フェース７３０から伸張するように提供されている。リード線７ ０２はエンドキャップアセンブリ・クリンプ・リング５５に接続されている。コ ネクタ・リード線７０２は負極フェース７３０に溶接されている。クリンプ・リ ング５５は外壁３０に電気的に接続され、この外壁３０は電池ケーシング９０に 溶接することによって電池の負端子に電気的に接続されている。このように、ダ イオードから伸張している負極リード線７０２は電池の負端子(電池ケーシング) に電気的に接続されるようになる。絶縁物７０３が負極リード線７０２の下方と 上方にあってリード線７０２を囲み、これによってそれが、正極であるエンドキ ャップ２０やエンドキャップ・アセンブリ１１０内の内部金属製構成部品のどれ とも接触しないようにしている。絶縁物７０３は塩化ポリビニルであってもよい 。同様に、ダイオードの露出した金属製負極フェース７３０はポリエステルやポ リイミド材料製の絶縁薄膜などの絶縁材路ゆで覆われ、これによってダイオード の負極フェース７３０と正極であるアセンブリ１１０内の金属製構成部品とが接 触しないようにしている。ツエナー・ダイオード７００のツエナー電圧は約５Ｖ 未満、望ましくは約４．７Ｖから５．０Ｖであり、消費電力はリチウム・イオン 電池に取り付けられてエンドキャップ・アセンブリ１１０中で使用した場合に約 １００マイクロワットから５００マイクロワットであるのが望ましい。リチウム ・ イオン電池と共に使用されるエンドキャップ・アセンブリ１１０に取り付けられ る望ましいツエナー・ダイオード７００には、マサチュセッツ州メルローズのコ ンペンセイテッド・デバイス社（Compensated Devices Inc.）から入手されるツ エナー電圧が４．７Ｖのウエハ・チップタイプ番号CDC5230のツエナー・ダイオ ード（５００マイクロワット）がある。 図４に示す実施態様で参照されるエンドキャップ２０、支持プレート６０、接 触プレート１１５およびアルミ製ダイアフラム７０に対する好ましい材料は図１ から図３に示した同じ参照番号を持つ対応する部品に対して述べられたものと同 じである。接触プレート１１５はその接触抵抗を下げるためにステンレス・スチ ールまたは銀や金でメッキしたニッケル・メッキ冷間圧延スチールで形成される のが望ましい。図４に示す絶縁ディスク１２０は卓越した誘電特性を持った高温 熱可塑性材料から成るのが望ましい。ディスク１２０の望ましい材料にはヂュポ ン社（E.l DuPont Co.）の取引指定ＫＡＰＴＯＮ下で入手可能なポリイミドまた はジェネラル・エレクトリック・プラスチック社（General Electric Plastic C o.）の取引指定VALOX下で入手可能な高温ポリエステルがある。弾性部材１５０ は、プレート１１５と接触しているときに良好な導電性を有し、ペレット１７５ による自身に対する圧力が取り除かれたときに信頼性あるバネ動作を提供するよ うに、約５ミルから１０ミル（0.125ミリから0.25ミリ）厚さのベリリウム・銅 合金で形成されれば本発明の利点が生かされる。加えて、惰性アーム１５０を銀 か金でメッキしてその導電性を増すようにしてもよい。熱ペレット１７５は、例 えば約６５℃から１００℃の比較的低い融点と電池の正常動作中に弾性アーム１ ５０をその本来の位置に保持する卓越した圧縮強度を持つポリマーで形成すれば 本発明の利点が生かされる。このような特性を有する熱ペレット１７５の適切な 材料にはペトロライト社（Petrolyte Co.）の取引指定POLYWAX下で入手可能なポ リエチレン・ワックスがある。このようなポリエチレン・ワックス製の熱ペレッ ト１７５は約７５℃から８０℃の所望の温度範囲で溶解する。 別の代替実施態様を図９と図１０に示す。この実施態様は本質的には図１と２ に示す実施態様と同じであり、また、熱反応性電流断続メカニズムが内メタル・ ディスク４０とバネ５０の代わりに形状記憶合金部材４５を備えている点を除け ば取付も同じである。形状記憶合金とは、可塑的に変形した金属が、加熱による 固体相変化によってそのオリジナルの形状に復元する合金である。形状記憶反応 は、マルテンサイトとして知られる低温で安定な相とオーステナイトとして知ら れる高温で安定な相間での強力な結晶関係によってもたらされる。記憶すべき形 状は、合金が本来の位置におかれて熱せられたり合金が冷却されたりすると、材 料がマルテンサイト構造を成すオーステナイト相で形成される。形状記憶合金は 、加熱されて使用されると、記憶された形状にオーステナイト相で復帰する。本 書に述べるように応用される形状記憶合金は、例えばニューヨーク州ニューハー トフォードの特殊金属社Special Metals Corp.）から市販されている。 形状記憶合金部材４５（図９）は導電性であり、バネ５０（図１）と同じ形状 であれば本発明の利点が生かされる。したがって、この部材４５は単一の部分的 に中空のディスク、例えば、不連続表面、すなわち貫通する開口部４５ｆ（図５ ）を持った表面を有するディスク４５などで形成するのが望ましい。ディスク４ ５は外部エッジ４５ａ（図５）と、中空部分、例えば前記開口部の中に周辺エッ ジ４５ａから内側に突出している可とう性部分４５ｂとを有している。可とう性 部分４５ｂは図９に示すようにその表面に単一ベンド４５ｅを持つように形成さ れ、これによってその終端４５ｃが接触プレート１５に対して平坦に静止して正 電極８７とエンドキャップ２０間の電気的経路を完成すると本発明の利点が生か される。可とう性部分４５ｂの厚さはその長さより小さい。可とう性部分４５ｂ の厚さは１ミリ未満、望ましくは０．２ミリからお、５ミリであれば望ましい。 可とう性部材４５ｂは図９に示すようにエンドキャップ・アセンブリ１０内で水 平に方位付けされ、これによって部材４５ｂ内のを通る電流経路がが少なくとも 実質的にその厚さ方向にあり、部材４５ｂ内の電流経路の実質的にすべてがその 厚さ方向にあれば望ましい。電池の内部温度がなんらかの理由、例えば制御され ない発熱反応の発生によって高くなりすぎると、記憶金属部材４５が撓んで平坦 化し、これによって接触プレート１５との電気的接触を遮断する。充電式バッテ リ、特にリチウム・イオン電池に応用すると、記憶金属合金４５は、６０℃から １２０℃の温度で所望のように撓むように製造業者により製造される。このよう な温度に達すると、記憶金属部材４５は即座に撓んで、電流の流れを断続し電池 をシャットダウンし、これによって、熱が逃げる状況に導きかねない発熱反応を 防止する。 このような温度で作動する好ましい形状記憶合金は、例えばニッケル・チタン (Ni-Ti)、銅・亜鉛−アルミ（Cu-Zn-Al）および銅−アルミ−ニッケル（Cu-Al-N i）などの周知の記憶合金のグループから選択してもよい。しかしながら、形状 記憶合金部材４５として最も好ましい合金は、電気化学電池用の上述の電流断続 器として応用されるニッケル−チタン合金であることが分かっている。好ましい ニッケル・チタン記憶合金は特殊金属社（Special Metals Corp.）の取引指定NI TINOL下で入手可能である。形状記憶部材４５は復帰式合金、すなわち、加熱さ れると変形するが冷却されると外力を印加しなくてもそのオリジナルの形状に復 帰する合金からできている。しかしながら、本発明に応用される形状記憶合金４ ５は復帰式である必要はない、すなわち、起動温度にまで加熱されると不可逆的 に変形する。好ましい合金材料NITINOL合金の記憶素子４５は、それがひとたび 起動されると復帰不可能となるように通常は製造される。NITINOL合金の好まし い記憶素子４５は可とう性部分が内向きに突出する元の円形周辺エッジ（図５） を有する単一物として製造すれば便利である。可とう性部分４５ｂは矩形形状で あり、ベンド４５ｅで分離される外部部分４５ｄと内部部分４５ｃを備えれば便 利 である。記憶素子４５は、所定の起動温度、望ましくは約６０℃から１２０℃と いう温度に達すると、ベンド４５ｅに沿って撓み、素子４５ｂは図１０に示すよ うに接触プレート１５との接触から撓んで離れ、これによって電池内の電流の流 れを断続する。このような起動効果を達成するためには、この部材の抵抗が約５ ミリオーム未満となるような表面面積で、NITINOL合金部材４５の厚さを約０． ２ミリから０．５ミリにすると有利であることが分かっている。記憶部材４５に 対する上述の形状、すなわち、可とう性部分４５ｂが内側に突出する元の円形外 側エッジ４５ａを有する中空ディスクが望ましいが、その理由は、これによって 厚さが減少し、部材４５の全体的な抵抗を減少させるに良好な接触面積が得られ るからである。形状記憶部材４５は約８％を越える変形歪みを持たないのが望ま しい。また、部分４５ｃと４５ｄが成す角度は約１０度から３０度であるのが望 ましい。これによって記憶部材４５ｂは、起動温度に達したら接触プレート１５ から撓んで離れて平坦化することができる。記憶部材４５に対する上記の好まし い設計は、リチウム・イオン電池に応用されると、その結果、その全体的な抵抗 が５ミリオーム未満となり、これによって電池の連続使用の際の漏れ電流が最大 ５アンペアまで許容されることになる。可とう性部分４５ｂには矩形形状が好ま しいとはいえ、他の形状を用いてもよい、例えば、４５ｂの平均幅が部分４５ｄ の平均幅より小さくなるように、可とう性部材４５に幾分テーパーを付けてもよ い。この好ましい実施態様では、記憶素子４５の底部表面は平滑なもの、すなわ ちレッグや自身から発する突出部がないものであってもよい。 形状記憶金属４５は、バイメタル・ディスク実施態様と接続して使用されるバ ネ５０を省略できるという点で必要とする構成部品の数が少なくて済むいう利点 を有する。このように、形状記憶素子４５は、このように起動されると、熱反応 性起動とばねのような撓みという双対の特性を単一素子中に組み込んでいる。ま た、記憶素子４５の単一質量当たりのバネのような力はバイメタル・ディスク４ ０のそれより大きい。この特性によって記憶素子４５は特に小型電池、例えばＡ ＡＡサイズの電池または薄い柱状充電式電池に応用するのに適している。直径ま たは幅がＡＡＡサイズ電池の幅より小さい、すなわち約１０．０ミリ未満の幅を 持つ電池の場合、破壊式圧力ダイアフラム７０は、エンドキャップ・アセンブリ １０内の利用可能スペースが小さいので、省略可能である。このような応用にお いては、記憶部材４５およびエンドキャップ・アセンブリ１０の上記の好ましい 構造設計はそれでも、図９に示す形状とプレート６０の方位を有する単一部材に 支持プレート６０とダイアフラム７０を併合可能であるという点を除けば用いる ことが可能である。このような設計では、下方チャンバ７８と通気口６３が省略 される。接触プレート１５もまたオプションであるが、その理由は、形状記憶部 材４５ｂは、このように接触プレートとして機能し得るプレート６０と直接に電 気的に接触し得るからである。 エンドキャップ・アセンブリ１０（図９と図１０）もまた、ダイオード、望ま しくはウエハ・ツエナー・ダイオード７００を楕円形または多角形のディスク構 成、望ましくは図１２に示すような正方形構成で含むことがある。ツエナー・ダ イオードは図９と図１０に示すように形状記憶部材４５に近接しておかれる。ツ エナー・ダイオード７００をエンドキャップ・アセンブリ１０内に組み込んで、 特に長時間充電や過大充電電圧を用いたために引き起こされた電池加熱の場合に 熱感度と安全性を向上させるようにすれば本発明の利点が生かされる。ダイオー ドの正極金属フェース７２０はそれを導電性半田によって取り付けることによっ てエンドキャップ２０に接続される。金属製のワイヤまたはタブという形態で与 えられる導電性リード線７０２がダイオードの負極フェース７３０から伸張する ように提供されている。コネクタ・リード線７０２はエンドキャップ・アセンブ リ・クリンプ・リング５５に電気的に接続される。コネクタ・リード線７０２は ダイオードの負極フェース７３０に溶接してもよい。クリンプ・リング５５は外 壁３０に電気的に接続され、この外壁３０は電池のケーシング９０に溶接するこ とによって電池の負端子に電気的に接続されている。このように、ダイオードか ら伸張する負極リード線７０２は電池の負端子（電池ケーシング）に電気的に接 続されるようになる。絶縁物７０３が負極リード線７０２の下方と上方にあって 、それをエンドキャップ２０（図９と図１０）または正極であるエンドキャップ ・アセンブリ１０内の内部金属構成部品のすべてと接触しないようにしている。 絶縁物７０３はポリエステルまたはポリイミド材料から成る薄膜という形態でも よい。この代わりに、絶縁物７０３は塩化ポリビニルでもよい。同様に、ダイオ ードの露出された金属負極フェース７３０はポリエステルまたはポリイミド材料 の絶縁薄膜などの絶縁材料７０３で覆われて、ダイオードの負極フェース７３０ と正極であるアセンブリ１０内の金属構成部品との接触を防止している。ツエナ ー・ダイオード７００のツエナー電圧は約４．７Ｖ未満、望ましくは約４．７Ｖ から５．０Ｖで、消費電力は約１００マイクロワットから５００マイクロワット であり、またはリチウム・イオン電池に取り付けられた場合はエンドキャップ・ アセンブリ１０中で使用するのが望ましい。リチウム・イオン電池と共に用いら れるエンドキャップ・アセンブリ１０（図９と図１０）に取り付けられる好まし いツエナー・ダイオード７００には、マサチュセッツ州メルローズのコンペンセ イテッド・デバイス社（Compensated Devices Inc.）のツエナー電圧が４．７Ｖ のウエハ・チップ・タイプ番号CDC5230のツエナー・ダイオード（５００マイク ロワット）がある。 記憶金属素子４５を組み込んだエンドキャップ・アセンブリの好ましい実施態 様はまた、電池内の圧力が所定のレベルに達すると起動されて図３に示すように 膨らんで正電極８７とエンドキャップ・プレート２０間の電気的経路を遮断する 圧力反応性ダイアフラム７０を有している。また、図１から図３に示す実施態様 を参照してすでに述べたように、圧力ダイアフラム７０（図９と図１０）もまた 、 電池内の圧力が所定のレベルに達すると破壊して機体を通過させる溝６３を有す る。電池内の圧力上昇が急激である場合、ダイアフラム７０の中心部分４５もま た破壊し、これによって電池内部のより広い領域から気体が逃げることができる ようになっている。 図１から図９のエンドキャップ・アセンブリ１０の拡大図を図５に示す。エン ドキャップ・アセンブリ１０は図５に示す構成部品を次の順序で組み立てること によって作成してもよい：図１に示す実施態様の構造を参照して、構成部品20、 50、40、35、15、60、70、25および55を備えるプリアセンブリを形成する。図９ に示す実施態様の構造を参照して、構成部品20、45、35、15、60、70、25および 55を備えるプリアセンブリを形成する。 図１に示す実施態様のプリアセンブリを最初にプラスチック製グロメット２５ をクリンプ・リング５５に挿入し、次に通気ダイアフラム７０をグロメット２５ に挿入し、次に接触プレート１５を溶接した支持プレート６０を通気ダイアフラ ム７０に挿入することによって完成すれば便利である。次に、絶縁ディスク３５ を接触プレート１５の周りに置き、バイメタル・ディスク４０を絶縁ディスク３ ５から外向きに傾斜しているアーム３５ｂ上に静止するように置く。バイメタル ・ディスク４０は絶縁ディスク３５に付着するのではなく、バイメタル・ディス クに対する位置付け手段として動作するのを絶縁ディスクによって助けられて、 自由浮動状態でその上に静止する。弾性バネ状部材５０の外側端の頂部表面がエ ンドキャップ２０の周辺エッジに溶接される。ツエナー・ダイオード７００の正 極の金属フェース７２０がエンドキャップ２０の内部表面に、できれば溶接によ って接続される。弾性部材５０とツエナー・ダイオード７００を溶接したエンド キャップ２０は次に絶縁ディスク３５上に配置され、これによって、接触プレー ト１５の隆起した中心部分が弾性部材５０の内部端に接触し、弾性部材５０の外 側端が絶縁ディスク３５の周辺エッジに接触するようにする。このように、弾性 部材５０の外側端がエンドキャップ２０と絶縁ディスク３５間で楔留めされて、 部材５０の反対側のすなわち内側の端が接触プレート１５と接触する。ダイオー ドの負極接続部７０２はクリンプ・リング５５の頂部エッジに溶接される。 図９に示す実施態様のプリアセンブリは、バイメタル・ディスク４０が省略さ れ形状記憶部材４５がバネ５０の代わりに用いられている点を除けば同じように 構成される。このように、図９に示す実施態様のプリアセンブリは最初にプラス チック・グロメット２５をクリンプ・リング５５に挿入し、次に通気ダイアフラ ム７０をグロメット２５に挿入し、次に、接触プレート１５を溶接した支持プレ ートを通気ダイアフラム７０に挿入することによって完成すれば便利である。次 に記憶部材４５はエンドキャップ２０の周辺エッジに溶接される。ツエナー・ダ イオード７００の正極の金属フェース７２０はエンドキャップ２０の内部表面に 、できれば溶接によって接続される。記憶部材４５とツエナー・ダイオード７０ ０を溶接したエンドキャップ２０は次に絶縁ディスク３４上に置かれ、これによ って、接触プレート１５の隆起した中心部分が記憶部材４５の内側端に接触し、 記憶部材４５の外側端の底部表面が絶縁ディスク３５の周辺エッジに接触するよ うにする。このように、記憶部材４５の外側端がエンドキャップ２０と絶縁ディ スク３５間で楔留めされ、部材４５の反対側のすなわち内側の端が接触プレート １５と接触する。 図１と図９のどちらかに示す実施態様の構造を参照して、次にリング５５がグ ロメット２５の頂部エッジ上に機械的に圧着されて、グロメット２５の頂部端を エンドキャップ２０の周辺エッジに対して緊密に押圧して保持する。この圧着は 、機械的力をリング５５の中心(縦)軸に沿って印加することによって完了される 。次に第２の圧着ステップとして、機械的圧力をクリンプ・リング５５の壁に波 形方向に印加し、これによってプリアセンブリの組立を完了する。半径方向に圧 着することによって、プリアセンブリの内部構成部品はリング５５内で密にそし て 気密に密閉されることになる。次にプリアセンブリは、クリンプ・リング５５の 底部表面がカバー３０のエッジ内部の底部に当接して静止するように金属カバー ３０に挿入される。これで、クリンプ・リング５５の底部表面がカバー３０の底 部内部表面に溶接される。圧力プレート８０が次に、絶縁隔離リング４２の底部 中にスナップされ、圧力プレート８０を取り付けた隔離リング４２が次に、圧力 プレート８０の隆起した中心部分が通気ダイアフラム７０と接触するようにカバ ー３０の外部底部表面に当接するように置かれる。圧力プレート８０とダイアフ ラム７０間のこの接触点が次に点溶接され、これでエンドキャップ・アセンブリ １０の製造が完了する。エンドキャップ・アセンブリ１０は、例えばそれを図７ に示すように電池の円筒形ケーシング９０の開放端に挿入し、カバー３０の外側 表面を円筒形ケーシング９０の内部表面の開放端９５のところに溶接することに よって電池に取り付けられる。この結果、図８に示す電池１００は、エンドキャ ップ・アセンブリ１０が円筒形ケーシング９０内部で緊密に密閉され、エンドキ ャップ・プレート２０が電池の端子を形成することになる。 本発明は特定の実施態様に関して説明したが、本発明はこの特定の実施態様に 制限されるものではなく、請求の範囲およびその等価物によって定義されるもの である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 マイケル、マクダーモット アメリカ合衆国マサチューセッツ州、イー スト、ウェイマウス、レイク、ストリー ト、263、ユニット、６ (72)発明者 ジェーン、エー．ブレイジ アメリカ合衆国マサチューセッツ州、アク トン、ブラックホース、ドライブ、11 (72)発明者 レイナルド、カーンターブ アメリカ合衆国マサチューセッツ州、ブリ ッジウォーター、サウス、ドライブ、248 (72)発明者 ジェフリー、ヒューズ アメリカ合衆国マサチューセッツ州、ホリ ストン、ロックランド、ストリート、121 (72)発明者 イェレナ、クスニトソファ アメリカ合衆国マサチューセッツ州、シャ ロン、カウンティ、レーン、31 (72)発明者 ブーペンドーラ、パテル アメリカ合衆国マサチューセッツ州、マン スフィールド、フランクリン、ストリー ト、393 (72)発明者 ビエット、ブー アメリカ合衆国マサチューセッツ州、メド ウェー、ワイルドブルック、ロード、８ (72)発明者 ウィリアム、ティー．マクヒュー アメリカ合衆国マサチューセッツ州、ウェ ストウッド、アルピーナ、アベニュ、16 (72)発明者 ルーシェン、ピー．フォンテイン アメリカ合衆国ロードアイランド州、リン カーン、プログレス、ストリート、56 (72)発明者 ロバート、ジェイ．ピノールト アメリカ合衆国マサチューセッツ州、カン トン、ボリバー、ストリート、85 (72)発明者 アレックス、カプラン アメリカ合衆国ロードアイランド州、プロ ビデンス、エイト、ストリート、41

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 正電極および負電極並びに１対の電極（アノードおよびカソード）を有 する電気化学電池に取り付けられるエンドキャップ・アセンブリであり、前記エ ンドキャップ・アセンブリがハウジングおよび露出したエンドキャップ・プレー トを備え、前記プレートが電池の電極として機能し、前記エンドキャップ・アセ ンブリが導電性の経路を有し、これによって、前記エンドキャップ・アセンブリ が電池に取り付けられると前記エンドキャップ・プレートを電池電極に電気的に 接続することを可能とし、前記エンドキャップ・アセンブリが、前記電気的経路 を電流が流れるのを防止するための熱反応性手段および前記熱反応性手段に近接 している電気的抵抗手段をさらに含み、前記抵抗手段によって、電流が通過する ときに加熱を引き起こし、前記抵抗手段は印加電圧が増加するとき抵抗値が減少 する傾向を示し、 前記エンドキャップ・アセンブリ内の温度が所定のレベルに達すると、前記熱 反応性手段が起動されて、前記電気的経路を遮断することを特徴とするエンドキ ャップ・アセンブリ。 ２． 前記抵抗手段は前記ハウジング内に置かれたダイオードを備え、前記ダ イオードが正電極と負電極を有し、これによって前記電池の正電極と負電極にそ れぞれ並列に電気的に接続されるようになっている請求の範囲第１項記載のエン ドキャップ・アセンブリ。 ３． 前記抵抗手段は、前記ハウジング内に置かれたツエナー・ダイオードを 有するダイオード・サブアセンブリを備え、前記ツエナー・ダイオードは正電極 と負電極を有し、これによって前記電池の正電極と負電極にそれぞれ並列に電気 的に接続されるようになっていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のエン ドキャップ・アセンブリ。 ４． 前記ツエナー・ダイオードの端子が前記アセンブリの前記露出エンドキ ャップ・プレートに電気的に接続されることを特徴とする請求の範囲第３項記載 のエンドキャップ・アセンブリ。 ５． 前記アセンブリが自己包含式構造体であることを特徴とする請求の範囲 第１項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ６． 前記ダイオード・サブアセンブリが前記ダイオードの端子の内の一方に 接続された導電性部材を備え、前記導電性部材が、同じ極性の電池の電極に電気 的に接続するように前記ダイオードから伸張していることを特徴とする請求の範 囲第３項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ７． 前記導電性部材が電気的絶縁物によって囲まれていることを特徴とする 請求の範囲第６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ８． 前記ツエナー・ダイオードが約１００マイクロワットから５００マイク ロワットの消費電力を有することを特徴とする請求の範囲第３項記載のエンドキ ャップ・アセンブリ。 ９． 前記ツエナー・ダイオードが約５Ｖ未満のツエナー電圧を有することを 特徴とする請求の範囲第８項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 １０． 前記ツエナー・ダイオードがウエハ・チップであることを特徴とする 請求の範囲第３項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 １１． 前記ダイオード・サブアセンブリは多角形または楕円形形状を有する ウエハの形態であることを特徴とする請求の範囲第６項記載のエンドキャップ・ アセンブリ。 １２． 前記エンドキャップ・プレートの反対側で前記エンドキャップ・アセ ンブリの端に置かれた破壊可能な部材を備える圧力反応性手段をさらに備え、前 記エンドキャップ・プレートから最も遠い側での気体圧力が所定のレベルに達す ると、前記破壊可能な部材が破壊し、これによって気体が通過できるようにする ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 １３． 前記電池が円筒形ケーシングを有し、前記エンドキャップ・アセンブ リを前記円筒形ケーシングの開放端に挿入して前記ケーシングに溶接することに よって、前記エンドキャップ・アセンブリは前記電池に取り付けられることを特 徴とする請求の範囲第１項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 １４． 前記熱反応性手段は、バイメタル部材および弾性の導電性部材を有す る、前記エンドキャップ・アセンブリ内のチャンバを有し、また、前記弾性部材 が前記電気的経路の一部分を形成し、前記前記アセンブリ内の電池の温度が所定 のレベルに達すると、前記バイメタル部材が変形し、これによって前記弾性部材 を押して、前記電気的経路を遮断することを特徴とする請求の範囲第１項記載の エンドキャップ・アセンブリ。 １５． 前記バイメタル部材が前記エンドキャップ・アセンブリ内の電気的絶 縁部材の表面上に自由に静止することを特徴とする請求の範囲第１４項記載のエ ンドキャップ・アセンブリ。 １６． 前記弾性金属部材が前記エンドキャップ・プレートの一部分と前記電 気的絶縁部材の一部分との間で狭持され、また、前記エンドキャップ・アセンブ リが前記電気的経路の一部分を形成する接触プレートを備え、また、前記弾性部 材が前記接触プレートと電気的に接触することを特徴とする請求の範囲第１５項 記載のエンドキャップ・アセンブリ。 １７． 前記エンドキャップ・アセンブリの内部幅にわたって、また、前記エ ンドキャップ・プレートと前記破壊可能な部材との間に置かれた分離部材をさら に備え、前記分離部材が前記熱反応性手段を前記圧力反応性手段から分離するこ とを特徴とする請求の範囲第１２項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 １８． 前記分離部材が、少なくとも１つのせん孔を有する金属プレートを備 え、これによって、前記破壊可能な部材が破壊すると、気体が前記せん孔から前 記エンドキャップ・アセンブリ内の前記チャンバ中に通るようになっていること を特徴とする請求の範囲第１７項記載のエンドキャップ・アセンブリ１． １９． 前記エンドキャップ・プレートが少なくとも１つのせん孔を有し、こ れによって、前記破壊可能な部材が破壊すると、前記チャンバから回収された気 体が前記エンドキャップせん孔から外部環境に通過することを特徴とする請求の 範囲第１８項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ２０． 前記破壊可能な部材が破壊可能ダイアフラムを備えることを特徴とす る請求の範囲第１７項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ２１． 前記バイメタル部材が、自身が所定の温度に達すると、変形して、前 記弾性部材が前記接触プレートとの電気的接続を切断し、これによって前記電気 的経路を遮断することを特徴とする請求の範囲第１６項記載のエンドキャップ・ アセンブリ。 ２２． 前記エンドキャップ・プレートの周辺エッジおよび前記ダイアフラム の周辺エッジと接触している電気的に絶縁性のグロメットをさらに備え、前記エ ンドキャップ・アセンブリが、前記グロメットの周りで機械的に圧着され、これ によって、前記ダイアフラム・プレートと前記エンドキャップ・プレートを機械 的圧縮状態に保持する金属部材（圧着部材）をさらに備えることを特徴とする請 求の範囲第２０高貴さ憂いのエンドキャップ・アセンブリ。 ２３． 前記圧着部材の周りに金属カバーをさらに備えることを特徴とする請 求の範囲第２２項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ２４． 前記エンドキャップ・アセンブリが、電池の円筒形ケーシングの開口 端に挿入し、前記カバーの外側表面を前記ケーシングの内部表面に溶接すること によって前記電池に取り付けられ、これによって、前記エンドキャップ・アセン ブリが、外部環境に露出されている前記電池の端子を前記エンドキャップ・プレ ートが備えている状態で、前記円筒形ケーシング内に緊密に密閉されるようにな ることを特徴とする請求の範囲第２３項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ２５． 前記熱反応性手段が前記エンドキャップ・プレートと電気的に接触し ている弾性導電性部材を備え、溶解可能な材料群が前記弾性導電性部材を前記エ ンドキャップ・プレートと前記エンドキャップ・アセンブリの別の導電性部分間 で電気的に接続状態に保持し、前記他方の導電性部分が、前記エンドキャップ・ アセンブリが電池に取り付けられると電池電極に電気的に接続されるように取り 付けられ、これによって、電池動作中に前記エンドキャップ・プレートと前記電 極間で電気的な接続を与え、前記電池の温度が所定のレベルに達すると、前記材 料群が溶解し、これによって、前記弾性金属部材が移動して前記エンドキャップ ・プレートと前記電池電極間の電気的接続が遮断され、これによって前記電池の 動作を防止することを特徴とする請求の範囲第１項記載のエンドキャップ・アセ ンブリ。 ２６． 正電極および負電極並びに１対の内部電極（アノードとカソード）を 有する電気化学電池に取り付けられるエンドキャップ・アセンブリであり、前記 エンドキャップ・アセンブリがハウジングと前記ハウジング内のチャンバと露出 したエンドキャップ・プレートとを備え、前記プレートが電池の電極として機能 し、前記エンドキャップ・アセンブリが導電性の経路を有し、これによって、前 記エンドキャップ・アセンブリが電池に取り付けられると、前記エンドキャップ ・プレートが電池電極に電気的に接続され、前記エンドキャップ・アセンブリが ：ａ）前記電気的経路に電流が流れないようにするための熱反応性手段と；ａ． １）電流が流れるときに加熱させるための前記電池の電極に電気的に接続される 電気的抵抗手段であり、前記抵抗手段は印加電圧が増加するとき抵抗が低下する 傾向を示し、前記熱反応性手段が、前記エンドキャップ・アセンブリ内の温度が 所定のレベルに達すると起動されて、前記電気的経路を遮断する前記電気的抵抗 手段と；ｂ）前記エンドキャップ・プレートの反対側で前記エンドキャップ・ア センブリの端に置かれた破壊可能な部材を備えた圧力反応性手段であり、前記エ ンドキャップ・プレートから最も遠い側の気体圧力が所定のレベルに達すると、 前記破壊可能な部材が破壊し、これによって気体が通過できるようにする前記圧 力反応性手段と；をさらに備えることを特徴とするエンドキャップ・アセンブリ 。 ２７． 前記抵抗手段が前記ハウジング内に置かれたダイオードを備え、前記 ダイオードが正電極と負電極を有し、これによって前記電池の正電極と負電極に それぞれ並列に電気的に接続されるようになっていることを特徴とする請求の範 囲第２６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ２８． 前記抵抗手段が、前記ハウジング内に置かれたツエナー・ダイオード を有するダイオード・サブアセンブリを備え、前記ツエナー・ダイオードが前記 電池の正電極と負電極に並列に電気的に接続されるように正電極と負電極を有す ることを特徴とする請求の範囲第２６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ２９． 前記ツエナー・ダイオードの端子が前記アセンブリの前記露出エンド キャップ・プレートに電気的に接続される請求の範囲第２８項記載のエンドキャ ップ・アセンブリ。 ３０． 前記アセンブリが自己包含式構造体であることを特徴とする請求の範 囲第２６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ３１． 前記ダイオード・サブアセンブリが前記ダイオードの端子の一方に接 続される導電性部材を備え、前記導電性部材が同じ極性の電池の電極に接続する ように前記ダイオードから伸張することを特徴とする請求の範囲第２８項記載の エンドキャップ・アセンブリ。 ３２． 前記導電性部材の本体が電気的絶縁物によって囲まれることを特徴と する請求の範囲第３１項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ３３． 前記ツエナー・ダイオードが約１００から５００マイクロワットの消 費電力を有することを特徴とする請求の範囲第２８項記載のエンドキャップ・ア センブリ。 ３４． 前記ツエナー・ダイオードが約５Ｖ未満のツエナー電圧を有すること を特徴とする請求の範囲第３３項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ３５． 前記ツエナー・ダイオードがウエハ・チップであることを特徴とする 請求の範囲第２８項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ３６． 前記ダイオード・サブアセンブリが多角形または楕円形形状のウエハ という形態で与えられることを特徴とする請求の範囲第３１項記載のエンドキャ ップ・アセンブリ。 ３７． 前記形状記憶合金がニッケル−チタン合金を含むことを特徴とする請 求の範囲第２６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ３８． 前記電池が円筒形ケーシングを有し、前記エンドキャップ・アセンブ リが、前記円筒形ケーシングの開放端に挿入し、前記エンドキャップ・アセンブ リを前記ケーシングに溶接することによって前記電池に取り付けられることを特 徴とする請求の範囲第２６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ３９． 前記熱反応性手段が前記エンドキャップ・アセンブリ内にチャンバを 備え、前記形状記憶合金部材が前記電気的経路の一部分を形成し、前記アセンブ リ内の前記電池温度が所定のレベルに達すると、前記形状記憶合金部材が変形し 、これによって前記電気的経路を遮断することを特徴とする請求の範囲第２６項 記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４０． 前記形状記憶素子がベント表面を有する単一構造の可とう性部材を備 え、前記アセンブリ内の前記電池の温度が所定のレベルに達すると、前記形状記 憶部材の表面が変形し、これによって前記電気的経路を遮断することを特徴とす る請求の範囲第３９項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４１． 前記形状記憶部材がせん孔を有するディスクを備え、前記ディスクが 、 後出の外側エッジの一部分から前記せん孔中に突出する可とう性部分を持つ外側 エッジを有し、前記外側エッジが前記エンドキャップ・アセンブリ内で絶縁部材 の表面上に静止し、前記可とう性部分がベンド表面を有し、前記アセンブリ内の 前記電池の温度が所定のレベルに達すると、前記ベンド表面が変形して前記電気 的経路を遮断することを特徴とする請求の範囲第３９項記載のエンドキャップ・ アセンブり。 ４２． 前記形状記憶部材の前記外側エッジが前記エンドキャップ・プレート の一部分と前記電気的絶縁部材の一部分との間に狭持され、前記エンドキャップ ・アセンブリが前記電気的経路の一部を形成する接触プレートを備え、前記形状 記憶部材が電気接触プレートと電気的に接触することを特徴とする請求の範囲第 ４１項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４３． 前記エンドキャップ・アセンブリの内部幅にわたり、また、前記エン ドキャップ・プレートと前記破壊可能な部材間に置かれた分離部材をさらに備え 、前記分離部材が前記熱反応性手段を前記圧力反応性手段から分離することを特 徴とする請求の範囲第２６項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４４． 前記分離部材が少なくとも１つのせん孔を有する金属プレートを備え 、これによって、前記破壊可能な部材が破壊すると、気体が前記せん孔から前記 エンドキャップ・アセンブリ内の前記チャンバ中に通ることを特徴とする請求の 範囲第４３項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４５． 前記エンドキャップ・プレートが少なくとも１つのせん孔を有し、こ れによって、前記破壊可能な部材が破壊すると、前記チャンバから回収された気 体が前記エンドキャップせん孔から外部環境に通過することを特徴とする請求の 範囲第４３項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４６． 前記破壊可能な部材が破壊可能ダイアフラムを備えることを特徴とす る請求の範囲第４５項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４７． 前記エンドキャップ・プレートの周辺エッジと前記ダイアフラムの周 辺エッジと接触している電気的絶縁グロメットをさらに備え、前記エンドキャッ プ・アセンブリが、前記ダイアフラムと前記エンドキャップ・プレートを機械的 な圧縮下に保持するための前記グロメットの周りに機械的に圧着された金属部材 （圧着部材）さらに備えることを特徴とする請求の範囲第４６項記載のエンドキ ャップ・アセンブリ。 ４８． 前記圧着部材の周りに金属カバーをさらに備えることを特徴とする請 求の範囲第４７項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ４９． 前記エンドキャップ・アセンブリが、電池の円筒形ケーシングの開放 端に挿入し、前記ケーシングの内側表面に前記カバーの外側表面を溶接すること によって電池に取り付けられ、これで、前記エンドキャップ・アセンブリが、前 記エンドキャップ・プレートが外部環境に露出されている前記電池の端子を備え た状態で前記円筒形ケーシング内に緊密に密閉されるようになることを特徴とす る請求の範囲第４８項記載のエンドキャップ・アセンブリ。 ５０． 前記形状記憶合金部材が厚さ方向のせん孔を有するディスクを備え、 前記形状記憶部材は周辺エッジを有し、この周辺エッジは、その一部分から前記 せん孔中に内向きに突出する可とう性部分を有し、前記エッジが前記エンドキャ ップ・アセンブリ内で絶縁部材の表面上に静止し、前記電池アセンブリ内の前記 電池温度が所定のレベルに達すると、前記可とう性部分が変形し、これによって 前記電気的経路が遮断されることを特徴とする請求の範囲第２６項記載のエンド キャップ・アセンブリ。 ５１． 電気化学電池用の開放端円筒形ケース中に挿入されたエンドキャップ ・アセンブリによって形成されるタイプの前記電池において、前記電池が正電極 および負電極並びに１対の内部電極（アノードとカソード）をさらに有し、前記 エンドキャップ・アセンブリがハウジングおよびエンドキャップ・プレートを有 し、前記エンドキャップ・プレートが電池の電極として機能し、改良として、前 記エンドキャップ・プレートが前記エンドキャップ・アセンブリ内の導電性経路 を介して前記電極の内の一方に電気的に接続され、前記エンドキャップ・アセン ブリが：ａ）前記電池を電流が流れるのを防ぐための導電性形状記憶合金を備え る熱反応性手段と；ａ.１)前記熱反応性手段に近接した電気的抵抗手段であり、 電流が流れるとき前記抵抗手段が加熱をもたらし、前記抵抗手段は印加電圧が増 すとき抵抗が減少する傾向を示し、前記形状記憶部材がベンド表面と長さより小 さい幅を有する可とう性部材を備え、前記可とう性部材が前記エンドキャップ・ アセンブリ内で、電流が前記可とう性部材の実質的に厚さ方向にながれるよに方 位付けされており、前記電池の温度が所定の温度に達すると、前記形状記憶部材 が前記ベンド表面に沿って偏向して前記エンドキャップ・プレートと前記電極間 の前記電気的経路を遮断し、これによって前記電池を電流が流れないようにする 電気的抵抗手段と；を備えることを特徴とする電気化学電池。 ５２． 前記抵抗手段が前記ハウジング内にあるダイオードを備え、前記ダイ オードが前記電池のそれぞれ正電極と負電極に並列に電気的に接続されるように 正電極と負電極を有することを特徴とする請求の範囲第５１項記載の電気化学電 池。 ５３． 前記抵抗手段が、前記ハウジング内に置かれたツエナー・ダイオード を備えるダイオード・サブアセンブリを備え、前記ツエナー・ダイオードが前記 電池のそれぞれ正電極と負電極に並列に電気的に接続されるように正電極と負電 極を有することを特徴とする請求の範囲第５１項記載の電気化学電池。 ５４． 前記ツエナー・ダイオードの端子が前記アセンブリの前記露出エンド キャップ・プレートに電気的に接続され、前記接続済みのツエナー・ダイオード 端子の極性が前記露出エンドキャップ・プレートの極性と同じであることを特徴 とする請求の範囲第５３項記載の電気医化学電池。 ５５． 前記アセンブリが自己包含式構造体であることを特徴とする請求の範 囲第５１項記載の電気化学電池。 ５６． 前記ダイオード・サブアセンブリが前記ダイオードの端子の内の一方 に接続されている導電性部材を備え、前記導電性部材が、前記ダイオードから伸 張し、また、同じ極性の電池の電極に電気的に接続されていることを特徴とする 請求の範囲第５３項記載の電気化学電池。 ５７． 前記導電性部材の本体が電気的絶縁物によって囲まれていることを特 徴とする請求の範囲第５６項記載の電気化学電池。 ５８． 前記ツエナー・ダイオードが約１００から５００マイクロワットの消 費電力を有することを特徴とする請求の範囲第５３項記載の電気化学電池。 ５９． 前記ツエナー・ダイオードが５Ｖ未満のツエナー電圧を有することを 特徴とする請求の判事第５８項記載の電気化学電池。 ６０． 前記ツエナー・ダイオードがウエハ・チップであることを特徴とする 請求の範囲第５３項記載の電気化学電池。 ６１． 前記ダイオード・サブアセンブリが多角形または楕円形を有するウエ ハという形態であることを特徴とする請求の範囲第５６項記載の電気化学電池。 ６２． 前記形状記憶部材が厚さ方向のせん孔を有するディスクを備え、前記 ディスクは周辺エッジを有し、この周辺エッジはその一部分から前記せん孔に内 向きに突出する前記可とう性部材を持ち、前記可とう性部材が、前記電池の温度 が所定のレベルに達すると偏向するベンド表面を有することを特徴とする請求の 範囲第５１項記載の電気化学電池。 ６３． 前記形状記憶部材がニッケル−チタン合金を含むことを特徴とする請 求の範囲第５１項記載の電気化学電池。 ６４． ｂ）前記電池内の内部気体圧力が所定のレベルに達すると、前記電池 の内部から気体を前記エンドキャップ・アセンブリの内部に通過させる圧力反応 性手段を；さらに備えることを特徴とする請求の範囲第５１項記載の電気化学電 池。 ６５． 前記圧力反応性手段が前記エンドキャップ・プレートの反対側で前記エ ンドキャップ・アセンブリの端のところに置かれた破壊可能なダイアフラム・プ レートを備えることを特徴とする請求の範囲第６４項記載の電気化学電池。