JP2002358947A

JP2002358947A - 電気化学デバイス

Info

Publication number: JP2002358947A
Application number: JP2001167048A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Takahashi; 哲哉高橋
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】保護素子を用いた電気化学デバイスにおい
て、小型で、なおかつ迅速に保護素子を作動させること
により、安全性を向上させることが可能な電気化学デバ
イスを提供する。【解決手段】温度によって作動する感熱性保護素子４
を電気化学素体２に取り付け、外装材３で密封した電気
化学デバイスであって、前記感熱性保護素子４と外装材
３との間の熱抵抗をＲ１、電気化学素体２との間の熱抵
抗をＲ２とし、定数をＡとしたとき、Ｒ1 ＝Ａ×Ｒ2 で
あり、１＜Ａ≦１００である構成の電気化学デバイスと
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池、ポリマーリチウム二次電池、電気二重層キャパシタ
等の蓄電を目的とした電気化学デバイスの製造方法に関
し、特に、発熱に対する安全機構を有する電気化学デバ
イスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用電子機器の普及に伴い、軽量、小
型でなおかつ長時間の連続使用が可能な二次電池等の電
気化学デバイスが求められている。従来の二次電池は金
属の外装缶を使用していたが、リチウムポリマー電池に
代表されるように、外装袋に薄くて軽いフィルムを用い
ることによって電池重量を減らし、設計の自由度を増大
させることが可能となった。

【０００３】外装袋に使用されているフィルムは、主に
数種の樹脂でアルミ箔をコーティングしたアルミラミネ
ートフィルムである。このアルミラミネートフィルムは
軽量であり、今までの金属の外装缶を用いた電池よりも
薄く、軽くすることが可能となった。

【０００４】従来、このようなフィルムを外装袋に用い
た電池に何らかの異常が生じた場合、使用する電解質の
種類にもよるが、ガスが発生したり、最悪の場合発火に
至ることがある。例えば、充電器は所定の時間や電圧に
達すると充電を停止するように設定されているが、何ら
かの理由で充電が停止しなかった場合、電池の容量を超
え過充電となる。さらに過充電状態が進むと電解質が分
解してガスが発生して外装袋が膨らみ、その後袋が破裂
したり、発火する。

【０００５】このような事態を避けるために、通常、電
池には何らかの保護回路が設けられている。この保護回
路は、通常、所定の電圧に達すると電流を流さないよう
な機能を有している場合が多い。

【０００６】また、何らかの理由で保護回路が機能しな
い場合を想定し、他の保護手段を設ける検討も種々なさ
れている。保護手投の一つとしてＰＴＣ素子や、温度ヒ
ューズといった感熱性保護素子を挙げることができる。

【０００７】ＰＴＣとは、Positive Tmperature Coefic
ientで、温度上昇によって抵抗値が増加する素子であ
る。通常、ある温度で抵抗値は急激に上昇し、抵抗変化
率は三桁以上、材料によっては六桁以上になるものもあ
る。

【０００８】一般に、充電器は所定の電圧まで一定の電
流を流し、その後所定の電圧で電流を制御する。充電中
に何らかの異常で電池が発熱すると、ＰＴＣ素子が加熱
されて抵抗が増大する。それによって充電電流が抑えら
れ、さらなる充電を抑制する。また、温度ヒューズはあ
る温度を超えると充電電流を遮断し、充電を止める。リ
チウムイオンを使用する二次電池は、ある温度を超える
と熱暴走を起こすことが広く知られている。熱暴走は、
ガスや更なる熱を発生し、電池の破裂や発火を引き起こ
す。このため、電池の温度が危険な領域に入る前に電流
を減少、または遮断する必要がある。

【０００９】機器の小型化を進めるためには、電池パッ
ク自体の大きさを小さくする必要がある。また、保護回
路を設置しない場合は、確実に保護するために、異常時
には早期に電流を減少させ、あるいは遮断する必要があ
り、保護素子の設置が有効である。

【００１０】保護素子の有効性については特許第３０３
５６７７号公報で述べられている。また、外装材の内側
に保護素子を設置することは特開平１−６７１８８号公
報で述べられている。しかし、この文献で検討されてい
る保護素子は温度ヒューズのみであり、直接リード端子
取り出し部分に接続されている。また、この文献の電池
は、巻回型の電池であり、この構造をそのまま積層型に
適用することが困難である。さらに、保護素子が電池素
体の厚み方向に配置されているため、その分電池の厚み
が増大し、体積エネルギー密度を低下させてしまう。

【００１１】一方、保護素子を電池外部に設置すること
は電池パックの小型化の妨げとなり、また、外部では外
装材の熱抵抗と電池全体からの放熱により、素子に伝わ
る熱量が少なくなるため、早期動作は難しい。また、電
気化学デバイスの厚み方向に保護素子を取り付けること
は、体積エネルギー密度を減少させるため好ましくな
い。

【００１２】よって、電池サイズを変えず、熱伝導のよ
い外装材の内側に保護素子を設置することが望ましい。
この時に保護素子に望まれるのは、外装材を含めた電池
の大きさを変えないような大きさであり、なおかつ電解
液に触れても素子の機能が変化せず、電池の特性にも悪
影響を及ぽさないことである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、保護
素子を用いた電気化学デバイスにおいて、小型で、なお
かつ迅速に保護素子を作動させるより、安全性を向上さ
せることが可能な電気化学デバイスを提供することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手投】すなわち上記目的は、以
下の本発明の構成により達成される。（１）温度によって作動する感熱性保護素子を電気化
学素体に取り付け、外装材で密封した電気化学デバイス
であって、前記感熱性保護素子と外装材との間の熱抵抗
をＲ１、電気化学素体との間の熱抵抗をＲ２とし、定数
をＡとしたとき、Ｒ1 ＝Ａ×Ｒ2 であり、１＜Ａ≦１０
０である電気化学デバイス。（２）前記感熱性保護素子と外装材の間に空間を設け
るか、熱抵抗が大きい材料が配置されることにより保護
素子と外装材との間の熱抵抗Ｒ１が大きくなるように調
整されている上記（１）の電気化学デバイス。（３）前記感熱性保護素子の一部、あるいは全体がポ
リプロピレン、ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン、
酸変性ポリエチレン、エポキシ樹脂、変性イソシアネー
トから選択される１種または２種以上の樹脂が使用され
ており、なおかつ密封されている上記（１）または
（２）の電気化学デバイス。（４）前記感熱性保護素子は、電気化学素体の正負電
極導出端子の間に配置されている上記（１）〜（３）の
いずれかの電気化学デバイス。（５）前記感熱性保護素子は、電気化学素体の厚みを
超えない大きさである上記（１）〜（４）のいずれかの
電気化学デバイス。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の電気化学デバイスは、温
度によって作動する感熱性保護素子を電気化学素体に取
り付け、外装材で密封した電気化学デバイスであって、
前記感熱性保護素子と外装材との間の熱抵抗をＲ１、電
気化学素体との間の熱抵抗をＲ２とし、定数をＡとした
とき、Ｒ１＝Ａ×Ｒ２であり、１＜Ａ≦１００としたものである。

【００１６】このように、感熱性保護素子と外装材との
間の熱抵抗Ｒ１を、感熱性保護素子と電気化学素体との
間の熱抵抗Ｒ２より大きくし、保護素子から外部への放
熱を減少させることによって、感熱性保護素子の感度、
応答速度が向上し、迅速かつ確実に感熱性保護素子を動
作させることができる。

【００１７】本発明の電気化学デバイスは、例えば図
１、２に示すように、外装材３と、この外装材３に収容
される電気化学素子２と、これを保護する感熱性保護素
子４とを有するものである。また、前記電気化学素子２
の集電体タブ５ａ，６ａと、外装材３の外に電流を導出
するためのリード５ｂ、６ｂの間に感熱性保護素子４が
接続、配置されている。ここで、図１は電気化学デバイ
スの構成例を示す外観斜視図、図２は平面図である。ま
た、図において外装体は破線で示している。

【００１８】ここで、感熱性保護素子４と外装材３との
間の熱抵抗をＲ１［℃／W］、感熱性保護素子４と電気
化学素体２との間の熱抵抗をＲ２［℃／Ｗ］としたと
き、Ｒ１＝Ａ×Ｒ２である。ここで、Ａは定数であり、１＜Ａ≦１００、好
ましくは２≦Ａ≦５０、より好ましくは５≦Ａ≦３０で
ある。

【００１９】感熱性保護素子４と外装材３の間には、熱
抵抗の大きい材料を配置するか、外装材との間に隙間
（空間）を設けることにより、上記条件を満足させるこ
とができる。このような構造とすることにより、保護素
子からの放熱を減少させ、早期に保護素子を作動させる
ことが可能となる。

【００２０】熱抵抗の大きな材料としては、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、エポキシ、ポリエステル等の樹脂
材料や、セラミック等を挙げることができるが、電解液
に触れても電池特性に影響しないものであれば特に制限
はない。

【００２１】また、外装材と保護素子の間に熱抵抗の大
きな材料を挿入するのではなく、上記条件を満たすよう
な熱抵抗の大きな材料を、感熱性保護素子の外装材と対
向する面に予め配置しておいてもよい。

【００２２】本発明で使用される感熱性保護素子は、電
流による自身の発熱、あるいは電気化学素子の発熱を検
知し、所定の温度で電流を遮断、ないしは制限するもの
であれば特に制限はなく、所定の大きさの条件を満たす
ものであればよい。

【００２３】具体的には、温度ヒューズ、PTC素子等を
挙げることができ、これらは電解液に触れても特性を劣
化させることなく作動しなければならない。電解液から
感熱性保護素子を保護するためには樹脂で覆うことが好
ましいが、この樹脂材は電解液に侵されないものであれ
ば特に制限はない。しかし、保護素子の端子との接着性
を考慮すると、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチ
レン、エポキシ樹脂、変性イソシアネートが好ましく、
特に酸変性ポリプロピレンが好ましい。これらの樹脂で
保護素子全体を覆い、密封することが望ましいが、保護
素子をポリエチレン等の樹脂で覆い、リードとポリエチ
レンの接着部のみにシール材として使用して密封しても
良い。

【００２４】酸変性ポリプロピレン等の樹脂フィルムの
厚みは１０μm 〜３００μm 、好ましくは３０μm 〜２
００μm 、さらに好ましくは５０μm 〜１００μm であ
る。

【００２５】感熱性保護素子は、電気化学素体のリード
と集電タブの間に、感熱性保護素子を介して電流が流れ
るように接続される。つまり、感熱性保護素子のリード
端子の一方は、電気化学デバイスのリード端子と接続さ
れ、もう一方のリード端子は、デバイスの集電タブと接
続される。接続の方法は超音波溶接、電気スポット溶接
等の方法があるが、特に制限はない。

【００２６】また、好ましくは感熱性保護素子は、電気
化学素体の集電タブのある辺に配置するとよい。このと
き、感熱性保護素子の平面部分（最大面積の面）が、電
気化学素体の厚み方向と平行になるように配置するとよ
い。これによってデバイスの寸法を変えることなく、保
護素子を内蔵することができる。

【００２７】ここで、図３に示す感熱性保護素子４の厚
みDpは、集電体タブ、あるいは外装材の内側の電流導出
リードの長さLｌよりも短く、幅Wpは電気化学素子の厚
みDcよりも薄く、長さＬｐは電流導出リード間の距離Ｌ
ｓより短くするとよい。感熱性保護素子をこのような大
きさとすることで、電池自体の大きさを変えることな
く、感熱性保護素子を収容することができる。

【００２８】このように作成した電気化学素子を外装材
によって密封する。

【００２９】電気化学素子は、例えば、アルミニウム箔
や銅箔等の金属箔等で構成される正負両極の電極と高分
子固体電解質ないしセパレータとが交互に積層、あるい
は巻回された構造を有する。正負両極の電極には、それ
ぞれ外部電極（導出端子）が接続されている。外部電極
３は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金
属箔で構成される。外部電極３は、接着剤７で覆われる
領域のシール部を有する。

【００３０】外装材は、例えばアルミニウム等の金属缶
や、金属ラミネートフィルム等により構成される。金属
ラミネートフィルムとしては、アルミニウム等の金属層
の両面に、熱接着性樹脂層としてのポリプロピレン、ポ
リエチレン等のポリオレフィン樹脂層や耐熱性のポリエ
ステル樹脂層が積層されたラミネートフィルム等を挙げ
ることができる。金属ラミネートフィルムは、予め２枚
のラミネートフィルムをそれらの３辺の端面の熱接着性
樹脂層相互を熱接着して第１のシール部を形成し、１辺
が開口した袋状に形成される。あるいは、一枚のラミネ
ートフィルムを折り返して両辺の端面を熱接着してシー
ル部を形成して袋状としてもよい。

【００３１】電流導出リード端子は、外装袋を構成する
ラミネートフィルムで挟まれており、リード端子とラミ
ネートフィルムの熱接着性樹脂層との間には、外部電極
３上に直接積層された金属−樹脂間接着剤を設けてもよ
い。

【００３２】金属−樹脂間接着剤としては、例えばカル
ボン酸等の酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレ
ン、エポキシ樹脂、変性イソシアネート等を例示でき
る。金属−樹脂間接着剤は、金属とポリオレフィン樹脂
との間に介在してこれらの密着性を良好にするためのも
のであるから、導出端子３のシール部を覆う程度の大き
さで十分である。

【００３３】なお、外装袋を構成するラミネートフィル
ムとしては、ラミネートフィルムを構成する金属箔と導
出端子間の絶縁を確保するため、内層側から熱接着性樹
脂層／ポリエステル樹脂層／金属箔／ポリエステル樹脂
層の積層構造を有するラミネートフィルムを用いること
が好ましい。このようなラミネートフィルムを用いるこ
とにより、熱接着時に高融点のポリエステル樹脂層が溶
けずに残るため、導出端子と外装袋の金属箔との離間距
離を確保し、絶縁を確実にすることができる。そのた
め、ラミネートフィルムのポリエステル樹脂層の厚さ
は、５〜１００μｍ程度とすることが好ましい。

【００３４】本発明の電気化学デバイスに用いられる電
気化学素体は、リチウム二次電池等の電池に限定される
ものではなく、これと同様な構造を有するキャパシタな
どを用いることができる。

【００３５】本発明の電気化学デバイスは、次のような
リチウム二次電池、電気二重層キャパシタとして用いる
ことができる。

【００３６】＜リチウム二次電池＞本発明のリチウム二
次電池の構造は特に限定されないが、通常、正極、負極
及び高分子膜等のセパレータまたは固体電解質から構成
され、積層型電池や角型電池等に適用される。

【００３７】また、セパレータ、高分子固体電解質と組
み合わせる電極は、リチウム二次電池の電極として公知
のものの中から適宜選択して使用すればよく、好ましく
は電極活物質とゲル電解質、必要により導電助剤との組
成物を用いる。

【００３８】負極には、炭素材料、リチウム金属、リチ
ウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質を用
い、正極には、リチウムイオンがインターカレート・デ
インターカレート可能な酸化物または炭素材料のような
正極活物質を用いることが好ましい。このような電極を
用いることにより、良好な特性のリチウム二次電池を得
ることができる。

【００３９】電極活物質として用いる炭素材料は、例え
ば、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、天然あ
るいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラッ
ク、炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉
末として用いられる。中でも黒鉛が好ましく、その平均
粒子径は１〜３０μm 、特に５〜２５μm であることが
好ましい。平均粒子径が小さすぎると、充放電サイクル
寿命が短くなり、また、容量のばらつき（個体差）が大
きくなる傾向にある。平均粒子径が大きすぎると、容量
のばらつきが著しく大きくなり、平均容量が小さくなっ
てしまう。平均粒子径が大きい場合に容量のばらつきが
生じるのは、黒鉛と集電体との接触や黒鉛同士の接触に
ばらつきが生じるためと考えられる。

【００４０】リチウムイオンがインターカレート・デイ
ンターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む
複合酸化物が好ましく、例えば、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭ
ｎ₂Ｏ ₄、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＶ₂Ｏ₄などが挙げられる。
これらの酸化物の粉末の平均粒子径は１〜４０μm 程度
であることが好ましい。

【００４１】電極には、必要により導電助剤が添加され
る。導電助剤としては、好ましくは黒鉛、カーボンブラ
ック、炭素繊維、ニッケル、アルミニウム、銅、銀等の
金属が挙げられ、特に黒鉛、カーボンブラックが好まし
い。

【００４２】電極組成は、正極では、重量比で、活物
質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：３〜１０：１
０〜７０の範囲が好ましく、負極では、重量比で、活物
質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：０〜１０：１
０〜７０の範囲が好ましい。ゲル電解質は、特に限定さ
れず、通常用いられているものを用いればよい。また、
ゲル電解質を含まない電極も好適に用いられる。この場
合、バインダとしてはフッ素樹脂、フッ素ゴム等を用い
ることができ、バインダの量は３〜３０質量％程度とす
る。

【００４３】電極の製造は、まず、活物質と必要に応じ
て導電助剤を、ゲル電解質溶液またはバインダ溶液に分
散し、塗布液を調製する。

【００４４】そして、この電極塗布液を集電体に塗布す
る。塗布する手段は特に限定されず、集電体の材質や形
状などに応じて適宜決定すればよい。一般に、メタルマ
スク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレー
コート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラ
ビアコート法、スクリーン印刷法等が使用されている。
その後、必要に応じて、平板プレス、カレンダーロール
等により圧延処理を行う。

【００４５】集電体は、電池の使用するデバイスの形状
やケース内への集電体の配置方法などに応じて、適宜通
常の集電体から選択すればよい。一般に、正極にはアル
ミニウム等が、負極には銅、ニッケル等が使用される。
なお、集電体は金属箔、金属メッシュなどが、通常、使
用される。金属箔よりも金属メッシュの方が電極との接
触抵抗が小さくなるが、金属箔でも十分小さな接触抵抗
が得られる。

【００４６】そして、溶媒を蒸発させ、電極を作製す
る。塗布厚は、５０〜４００μm 程度とすることが好ま
しい。

【００４７】高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレ
ンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）
系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微
多孔膜を用いることができる。

【００４８】このような正極、高分子膜、負極をこの順
に積層し、圧着して電池素体とする。

【００４９】高分子膜に含浸させる電解液は一般に電解
質塩と溶媒よりなる。電解質塩としては、例えば、Ｌｉ
ＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳＯ₃Ｃ
Ｆ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＮ（ＳＯ₂ ＣＦ₃ ）₂ 等のリ
チウム塩が適用できる。

【００５０】電解液の溶媒としては、前述の高分子固体
電解質、電解質塩との相溶性が良好なものであれば特に
制限はされないが、リチウム電池等では高い動作電圧で
も分解の起こらない極性有機溶媒、例えば、エチレンカ
ーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（Ｐ
Ｃ）、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカー
ボネート等のカーボネート類、テトラヒドロフラン（Ｔ
ＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等の環式エーテ
ル、１，３−ジオキソラン、４−メチルジオキソラン等
の環式エーテル、γ−ブチロラクトン等のラクトン、ス
ルホラン等が好適に用いられる。３−メチルスルホラ
ン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメ
トキシエタン、エチルジグライム等を用いてもよい。

【００５１】溶媒と電解質塩とで電解液を構成すると考
えた場合の電解質塩の濃度は、好ましくは０．３〜５mo
l/lである。通常、１mol/l辺りで最も高いイオン伝導性
を示す。

【００５２】このような電解液に微多孔性の高分子膜を
浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高
分子固体電解質となる。

【００５３】高分子固体電解質の組成を共重合体／電解
液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電
解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。

【００５４】＜電気二重層キャパシタ＞本発明の電気二
重層キャパシタの構造は特に限定されないが、通常、一
対の分極性電極が高分子固体電解質を介して配置されて
おり、分極性電極および高分子固体電解質の周辺部には
絶縁性ガスケットが配置されている。このような電気二
重層キャパシタはペーパー型、積層型等と称されるいず
れのものであってもよい。

【００５５】分極性電極としては、活性炭、活性炭素繊
維等を導電性活物質とし、これにバインダとしてフッ素
樹脂、フッ素ゴム等を加える。そして、この混合物をシ
ート状電極に形成したものを用いることが好ましい。バ
インダの量は５〜１５質量％程度とする。また、バイン
ダとしてゲル電解質を用いてもよい。

【００５６】分極性電極に用いられる集電体は、白金、
導電性ブチルゴム等の導電性ゴムなどであってよく、ま
たアルミニウム、ニッケル等の金属の溶射によって形成
してもよく、上記電極層の片面に金属メッシュを付設し
てもよい。

【００５７】電気二重層キャパシタには、上記のような
分極性電極と高分子固体電解質とを組み合わせる。

【００５８】高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレ
ンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）
系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微
多孔膜を用いることができる。

【００５９】電解質塩としては、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＢ
Ｆ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＣＨ₃ＮＢＦ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＰＢ
Ｆ₄等が挙げられる。

【００６０】電解液に用いる非水溶媒は、公知の種々の
ものであってよく、電気化学的に安定な非水溶媒である
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミ
ド、１，２−ジメトキシエタン、スルホラン単独または
混合溶媒が好ましい。

【００６１】このような非水溶媒系の電解質溶液におけ
る電解質の濃度は、０．１〜３mol/lとすればよい。

【００６２】このような電解液に微多孔性の高分子膜を
浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高
分子固体電解質となる。

【００６３】高分子固体電解質の組成を共重合体／電解
液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電
解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。

【００６４】絶縁性ガスケットとしては、ポリプロピレ
ン、ブチルゴム等の絶縁体を用いればよい。

【００６５】

【実施例】以下、本発明について、さらに実施例により
説明する。

【００６６】＜実施例１＞溶融温度（動作温度）９５℃
の合金を直径０．３mm、長さ３mmに加工して、温度ヒュ
ーズのエレメントを作成した。この両端をニッケル箔に
溶接し、さらにフラックスをエレメントの周囲に塗布し
た後、厚さ０．１mmの酸変性ポリプロピレンで密封して
温度ヒューズを作成した。

【００６７】ここで、温度ヒューズの片面に厚さ０．５
mm のポリプロピレンフィルムを接着し、片面の熱抵抗
を大きくした。

【００６８】このようにして作成した温度ヒューズを図
１に示すように電気化学素体に接続した。このとき、熱
抵抗の低い面が電池素体と対向するように接続した。保
護素子をつけた電池素体をラミネートフィルムの外装袋
に入れ、電解液を注液した後密封して電池を作成した。
また、密封の方法はラミネートフィルムの熱融着で行っ
た。このとき、Ｒ１＝２０℃／Ｗ、Ｒ２＝１２０℃／Ｗ
であり、Ａ＝６であった。

【００６９】＜比較例１＞温度ヒューズの片面に厚み
０．５mm のポリプロピレンフィルムをつけないことを
除いて、実施例1と同様にして電池を作成した。このと
き、Ｒ１＝２０℃／Ｗ、Ｒ２＝２０℃／Ｗであり、Ａ＝
１であった。

【００７０】＜比較例２＞実施例１と同じ様に作成した
温度ヒューズを外装袋の外側につけ、電池を作成した。

【００７１】＜比較例３＞温度ヒューズをつけないこと
を除いて、比較例１と同様にして電池を作成した。

【００７２】以上のように作成した電池を各５個、６V
まで１Aの定電流、６Vに達した後は定電圧になるように
電流を制御して異常充電試験を行った。結果を表１に示
す。

【００７３】

【表１】

【００７４】表１から明らかなように、温度ヒューズを
電池内部に設置することによって、早期にヒューズが作
動することは明らかである。また、温度ヒューズの放熱
を抑えることによって、温度ヒューズをさらに迅速に作
動させることが可能となった。

【００７５】以上の説明からも明らかなように、温度ヒ
ューズを外装体の内側に設置し、なおかつ外装材と対向
する面の放熱を抑えることによって発熱時の安全性が向
上する。

【００７６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、保護素子
を用いた電気化学デバイスにおいて、小型で、なおかつ
迅速に保護素子を作動させるよって安全性を向上させる
ことが可能な電気化学デバイスを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気化学デバイスの基本構成を示す外観斜視図
である。

【図２】電気化学デバイスの基本構成を示す平面図であ
る。

【図３】感熱性保護素子の外観斜視図である。

【符号の説明】

２電気化学素体３外装材４感熱性保護素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H022 AA09 CC12 EE01 EE06 EE10 KK01 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ06 EJ12 HJ20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度によって作動する感熱性保護素子を
電気化学素体に取り付け、外装材で密封した電気化学デ
バイスであって、前記感熱性保護素子と外装材との間の熱抵抗をＲ１、電
気化学素体との間の熱抵抗をＲ２とし、定数をＡとした
とき、Ｒ1 ＝Ａ×Ｒ2 であり、１＜Ａ≦１００である電気化学デバイス。
【請求項２】前記感熱性保護素子と外装材の間に空間
を設けるか、熱抵抗が大きい材料が配置されることによ
り保護素子と外装材との間の熱抵抗Ｒ１が大きくなるよ
うに調整されている請求項１の電気化学デバイス。
【請求項３】前記感熱性保護素子の一部、あるいは全
体がポリプロピレン、ポリエチレン、酸変性ポリプロピ
レン、酸変性ポリエチレン、エポキシ樹脂、変性イソシ
アネートから選択される１種または２種以上の樹脂が使
用されており、なおかつ密封されている請求項１または
２の電気化学デバイス。
【請求項４】前記感熱性保護素子は、電気化学素体の
正負電極導出端子の間に配置されている請求項１〜３の
いずれかの電気化学デバイス。
【請求項５】前記感熱性保護素子は、電気化学素体の
厚みを超えない大きさである請求項１〜４のいずれかの
電気化学デバイス。