锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本实施方式涉及锂离子二次电池，用于避免因过充电对电池造成的损伤，来提高安全性、可靠性。在电池罐内部内置有将正极、隔膜以及负极卷绕形成的电极组装体、以及过充电防止机构等，所述过充电防止机构具备：电压检测部，检测正负极间的电压为规定值以上的情况；设于所述正极导线或所述负极导线的熔断器体；和开关部件，所述熔断器体与所述开关部件串联连接而构成所述电极组装体的短路电路，当在充电之际正负极间的电压变为规定值以上时，通过所述电压检测部使所述开关部件闭路，由此利用所述电极组装体中蓄积的能量将将所述熔断器体熔断。
【专利说明】锂离子二次电池
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及锂离子二次电池。
【背景技术】
[0002]近年来，出于削减二氧化碳排出量、汽油那样的石化燃料枯竭的考虑等，使用二次电池作为能源的汽车已经被实用化。作为该二次电池，除了被要求高输出、高能量密度、小型轻型化、低价格等之外，其安全性、耐用性的改善也是必不可缺少的。
[0003]作为高能量密度的汽车用二次电池，公知有锂离子二次电池。该高能量密度锂离子二次电池的典型构造是将对经由隔膜而层叠的正极以及负极进行卷绕而成的电极组装体浸入到有机电解液中而密封到电池罐中。
[0004]锂离子二次电池由于使用了有机电解液，所以如果处于过充电状态，则除了电池电压上升之外，电池内部的气体的压力也上升，并且，电池内温度上升，还有可能达到电解液漏液、罐破裂等状态。作为汽车用二次电池，由于可预测为被频繁地重复进行充放电，所以要采取确保安全性的过充电对策。
[0005]此前作为过充电对策，公知有下述的对策:根据齐纳二极管，在端子间的电压超过规定范围的情况下，利用发热单元将形成于封装部件的开口打开，从封装部件内排出由过充电产生的气体。
[0006]另外，作为其他的过充电对策，还公知有一种设置过充电防止机构来确保安全性的对策，所述充电防止机构通过在电池内部设置温度熔断器，并在电极组装体的温度上升的情况下，将温度熔断器熔断来切断充电电流。
[0007]以往技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2006 - 185708
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题
[0011]即使如上述那样排出因过充电产生的气体，虽然电池内压减少，但只要电池不与外部充电电源连接，则过充电状态就不会被解除。另外，即使将利用温度熔断器实现的过充电防止对策应用于过充电引起的温度上升不显著的种类的电池，也难以期待实际效力。
[0012]本实施方式的目的在于，避免因过充电对电池造成的损伤，实现安全性、可靠性高的二次电池。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本实施方式的锂离子二次电池在电池罐内部内置有:将正极、隔膜以及负极卷绕形成的电极组装体、有机电解液、与所述正极连接的正极导线、与所述负极连接的负极导线、以及过充电防止机构，所述电池罐被盖体密封，具备被固定于所述盖体且与所述正极导线连接的正极端子部和被固定于所述盖体且与所述负极导线连接的负极端子部。[0015]而且，所述过充电防止机构具备:电压检测部，检测锂离子二次电池的正负极间的电压为规定值以上的情况；基于该电压检测部的信号起动的驱动部；开关部；和设于所述正极导线或所述负极导线的熔断器体，所述熔断器体与所述开关部件串联连接而构成所述电极组装体的短路电路，当在充电时正负极间的电压变为规定值以上的情况下，通过来自所述电压检测部的信号使驱动部工作而将所述开关部闭路，由此通过所述电极组装体中蓄积的能量将所述熔断器体熔断。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是表示本实施方式的锂离子二次电池的一个例子的局部剖视立体图。
[0017]图2是表示本实施方式的锂离子二次电池的一个例子的剖视图。
[0018]图3是用于对本实施方式的过充电防止机构的动作进行说明的概念图。
[0019]图4是更详细地表示本实施方式的锂离子二次电池的一个例子的剖视图。
[0020]图5是表示图4的短路电路闭路机构的一个例子的主要部分放大剖视图。
[0021]图6是表示图4的短路电路闭路机构的另一个例子的主要部分放大剖视图。
[0022]图7是表示第二实施方式的锂离子二次电池的剖视图。
[0023]图8是表示第二实施方式的锂离子二次电池的动作的电路图。
【具体实施方式】
[0024][第一实施方式]
[0025]对该实施方式的锂离子二次电池而言，在锂离子二次电池中通过在电池罐内部配置过充电防止机构，来实现安全性、可靠性高的电池。
[0026]S卩，该锂离子二次电池在电池罐内部具备:将正极、隔膜以及负极卷绕形成的电极组装体；有机电解液；与所述正极连接的正极导线；与所述负极连接的负极导线；以及内置过充电防止机构，所述电池罐被盖体密封，并被固定于所述盖体而与所述正极导线连接的正极端子部；和被固定于所述盖体而与所述负极导线连接的负极端子部。
[0027]而且，所述过充电防止机构具备:电压检测部，检测锂离子二次电池的正负极间的电压为规定值以上的情况；基于该电压检测部的信号起动的驱动部；开关部；和设于所述正极导线或所述负极导线的熔断器体，所述熔断器体、所述开关部件串联连接而构成所述电极组装体的短路电路，当在充电时正负极间的电压变为规定值以上时，通过驱动部基于来自所述电压检测部的信号工作而将所述开关部闭路，利用所述电极组装体中蓄积的能量将所述熔断器体熔断。
[0028]所述过充电防止装置的电压检测部由含有齐纳二极管、整流二极管或者比较器(comparator)的电路构成。
[0029]另外，所述开关部由例如相对置的正极导线和负极导线、与其间的绝缘性的树脂膜构成，所述正极导线与所述负极导线之间总是被作用按压力，在由电压检测部检测出过充电状态的情况下，配置在所述树脂膜的附近的如电阻加热线那样的电阻加热单元基于来自所述电压检测部的电流而发热，使所述绝缘树脂膜软化或熔融来将所述正极导线与所述负极导线接触，由此所述短路电路闭路，所述熔断器体熔断而切断充电电流。
[0030]优选所述按压力由弹簧件、磁铁或者压力开关等单元产生。[0031 ] 优选所述绝缘树脂膜出于一端被固定，另一端被弹簧件施加了拉力的状态。由此，能够促进所述绝缘树脂膜的软化或熔融，使正极导线与负极导线的接触变得可靠。
[0032]优选所述电压检测部为耐溶剂性并且被绝缘性的树脂覆盖。由此，能够实现即使在电池罐内的有机电解液环境下也没有被腐蚀等之虞的可靠性高的过充电防止装置。
[0033]以下，利用附图对本实施方式的锂离子二次电池详细进行说明。
[0034][构造]
[0035]将本实施方式的锂离子二次电池的构造的一个例子表示于作为局部剖视立体图的图1以及作为剖视图的图2。在图1以及图2中，对于共用的部件赋予了相同的附图标记。
[0036]如图1、图2所示，该电池10的电池罐11呈现具有开口部的中空有底圆筒状或中空有底长方体或中空有底立方体，在开口部配置有将开口密封的盖体19。在该盖体19上设有电流取出用的端子15、16，并经由铝箔等电极导线22、23与内部的正极12和负极13连接。在正极12与负极13的薄金属箔的表面分别涂敷形成有正极活性物质、负极活性物质。使这两极间分别重叠卷绕用于绝缘且具有离子透过性的隔膜14，并按照能够收容于罐体11的方式成形来构成电极组装体18，与未图示的电解液一同收容到电池罐11中。
[0037]对电池罐11的开口部的盖体19还可以设置气体排出阀17，以便能够在电池内压上升的情况下排出内部气体。
[0038]另外，构成所述过充电防止机构的至少一部分的电子电路(电压检测部)21被覆盖成不受到填充于电池罐内部的有机电解液的不良影响，被固定于盖体19而配设在电池罐的内部。
[0039]以下，进而对各构成要件进行说明。
[0040](电池罐)
[0041]电池罐11呈现具有开口部的中空有底圆筒状或中空有底长方体或中空有底立方体，通过对铝等金属进行成形而获得。在该电池罐11内部填充有有机电解液，电池罐11可采用不与该有机电解液化学反应那样的材料，或者也可以对电池罐内部实施用于绝缘的树脂涂层。
[0042](盖体)
[0043]盖体19具备由铝等金属板材构成的外封装，并且，还可以形成由聚丙烯等绝缘性板材构成的内封装。通过激光焊接等方法被密封固定于电池罐11的开口部。在盖体19上至少形成有2个开口，分别设置正极端子15、负极端子16。并且，也可以根据需要而设置在内部压力高的情况下将气体排出的气体排出阀17。
[0044]在盖体的电池罐内侧，固定有构成过充电防止机构的至少一部分的电子电路。通过对该电子电路进行固定，可消除因电池使用时的振动引起的布线断线等担心。
[0045]也可以在电池组装工序之前，将正负极导线与盖体19接合而一体化。由此，可提高制造工序的作业效率。另外，同样优选将过充电防止机构也一体化。
[0046](电极组装体)
[0047]电极组装体18如上述那样，通过将正极12与负极13以及隔膜14重叠并卷绕，并以能够收容于电池罐11的方式成形。
[0048]电极组装体的正负极12、13的端部被卷绕形成为从隔膜14突出，突出的正负极与电极取出用的导线22、23通过焊接等方法电连接，该导线22、23与所述盖体的正负极端子15,16电连接。
[0049](正极)
[0050]正极例如通过将含有正极活性物质的膏涂敷到由铝箔或铝合金箔构成的集电体来制作。
[0051]作为正极活性物质，没有特别限定，可使用能够嵌入脱嵌锂的氧化物或硫化物、聚合物等。作为优选的活性物质，可举出能获得高的正极电位的锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂磷酸铁等。
[0052](负极)
[0053]负极通过将含有负极活性物质的膏涂敷到由铝箔或铝合金箔构成的集电体来制作。
[0054]作为负极活性物质，没有特别限定，可使用能嵌入脱嵌锂的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、合金等，优选是锂离子的嵌入脱嵌电位相对金属锂电位高0.4V以上的物质。这样的具有锂离子嵌入脱嵌电位的负极活性物质由于可抑制铝或铝合金与锂的合金反应，所以使得铝或铝合金向负极集电体以及负极相关构成部件的使用变为可能。例如有钛氧化物、锂钛氧化物、钨氧化物、非晶体锡氧化物、锡硅氧化物、氧化硅等，其中优选是锂钛复合氧化物。
[0055](隔膜)
[0056]作为隔膜，可使用微多孔性的膜、纺布、无纺布、这些中的同一材料或者不同种类材料的层叠物等。作为形成隔膜的材料，可举出聚乙烯、聚丙烯、乙烯一丙烯共重合聚合物、乙烯一丁烯共重合聚合物等。
[0057](电解液)
[0058]电解液可使用通过使非水溶剂溶解电解质(例如锂盐)而调制成的非水电解液。作为非水溶剂，例如可举出碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、丁烯碳酸酯(BC)、二甲基碳酸酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、Y — 丁内酯(Y —BL)、环丁砜、乙腈、
1,2 一二甲氧基乙烷、1，3 —二甲氧基丙烷、二甲醚、四氢呋喃(THF)、2 —甲基四氢呋喃等。非水溶剂可以单独使用，也可以混合2种以上来使用。作为电解质，例如可举出过氟酸锂(LiC104)、六氟过磷酸锂(LiPF6)、四氟化硼酸锂(LiBF4)、六氟化砷锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)等锂盐。电解质可单独使用，也可以混合2种以上来使用。优选电解质相对非水溶剂的溶解量为0.2mol / L?3mol / L。
[0059]上述正极、负极、隔膜或者有机电解液中所示的材料只是例示，在本实施方式中，并不限定于这些。
[0060](过充电防止机构)
[0061 ] 在锂离子二次电池中，为了在过充电等状态下确保电池的安全，要求迅速地切断电流。作为过充电时的现象，会发生电压上升、电池内温度上升、或者内压上升等现象。鉴于此，通过利用传感器检测这些现象，并对应地切断电流，可实现过充电防止机构。
[0062]该实施方式的过充电防止机构具备:作为过充电状态监视单元的电压检测部、和用于在检测出过充电之后通过使短路电路闭路来将熔断器体切断的短路电路闭路机构。该短路电路闭路机构成为包含对电路进行开闭的开关部和驱动该开关部的驱动部的构成。[0063]这些单元的至少一部分可以构成为将电子部件安装于电路布线基板来实现所需要的功能的电子电路。
[0064]在该过充电防止机构的各单元分别由电子电路构成的情况下，利用叠层(laminate)件包围覆盖该电子电路，在进行了密封的基础上固定到盖体。由此，能够不受有机电解液的影响地将过充电防止机构配置到电池罐内，可迅速地检测过充电状态，能够实现安全装置的可靠的动作。
[0065]在本实施方式的锂离子二次电池中，所述叠层件具有耐电解液腐蚀性、阻挡(barrier)性，优选是由单层或多层构成的树脂膜构成的叠层件，或将铝箔作为基材并层叠了单层或多层树脂膜的复合材料层叠膜所形成的叠层件。
[0066]也可以取代该层压膜覆盖，而利用绝缘性树脂涂着电子电路的需要部分，来形成绝缘膜。并且，还可以通过树脂模来进行绝缘。另外，还存在将过充电防止机构本身与电解液隔离的方法。例如，通过将电池罐分割成2室，将含有电解液的电极组装体与过充电防止机构配置于不同室的方法、利用层压膜对含有电解液的电极组装体进行覆盖保护的方法等也能够期待同样的效果。
[0067](电压检测部)
[0068]过充电状态的检测如上所述，可以通过检测充电电压上升、电池内的温度上升、或者电池内压上升等来进行。这些检测由电压检测装置或温度测定装置、压力传感器等进行。
[0069]在本实施方式中，作为检测过充电的状态的单元，采用基于充电电压来进行判定的单元。其原因在于，在上述本实施方式中的由钛酸锂负极和二氧化锰系正极构成的锂离子二次电池中，即使变成过充电状态，温度上升以及内压上升也不显著，在检测出这些异常的时刻，有可能过充电状态进行了很长时间，难以实现可靠性高的对过充电状态的检测。
[0070]作为该电压检测部，是在对该锂离子二次电池的主体的端子间电压进行测定并超过基准电压的情况下，判断为成为过充电状态的部件。这样的单元例如可由齐纳二极管、整流二极管或者比较器等实现。
[0071](短路电路闭路机构)
[0072]在对本实施方式的锂离子二次电池的一个例子进行表示的作为剖视图的图4中，用虚线包围的区域41是短路电路闭路机构的主要部分。如图所示，该短路电路闭路机构可由下述部件构成:开关部，其由在电池的平常时处于非接触状态的正极导线24和负极导线25形成；以及驱动部控制装置，对在过充电状态下成为接触状态的弹簧件等驱动部以及驱动部的动作进行控制。总之，驱动部以及其控制装置被构成为基于来自电压检测部的信号使开关部工作，将短路电路闭路。
[0073]如图2所示，在该实施方式的锂离子二次电池中，开关部26构成为将正极导线24与负极导线25空间隔离，或隔着绝缘性膜使二者对置配置。接近开关部地配置有弹簧件等形成的驱动部，在短路电路闭路机构工作时开关部闭路。
[0074]开关部在因隔离而处于非接触的情况下，在短路电路闭路机构工作时通过驱动部的推压而成为接触状态。
[0075]另外，在开关部的导线间夹设有绝缘膜的情况下，预先利用弹簧件那样的推压单元使正极导线与负极导线压接。而且，构成为检测出过充电状态，通过上述电阻加热单元使该树脂膜加热熔融或软化，让正极导线与负极导线接触而短路，或者构成为通过绝缘膜移动来接触而短路。
[0076]在上述实施方式中，也可以取代弹簧件而使用一对磁铁使两条导线压接。
[0077]作为开关部，出了如上述那样使正极导线与负极导线直接接触来形成闭电路之夕卜，还存在经由电池罐将正极导线与负极导线电连接，来形成闭电路的方法。另外，为了降低开关的接触电阻，也可以实施表面处理、例如镀覆处理。
[0078]图5、6中表示了该短路电路闭路机构的具体例，其详细内容将在后述的实施例中叙述。
[0079](熔断器体)
[0080]熔断器体可以是市售的由低熔点金属线材构成的熔断器，或者也可以如图2所示那样形成为对正极导线23或者负极导线22的一部分设置狭窄部，通过该导线的电阻进行熔断。
[0081](过充电防止机构的动作)
[0082]使用图3对过充电防止机构的动作进行说明。
[0083]该过充电防止机构由熔断器体34、开关35、驱动开关的驱动部36、电压检测部37等构成，与本实施方式的锂离子二次电池发电体31连接。在该锂离子二次电池的平常充电时，外部端子15、16与外部充电电源连接，对电极组装体供给充电电力。此时，开关35为开路。
[0084]在该锂离子二次电池发电体31变成过充电状态的情况下，来自过充电状态监视单元即电压检测部37的表示是过充电状态的信号被供给至驱动部36，通过驱动部的作用对开关部35进行驱动而使短路电路闭路。
[0085]由此，形成从锂离子二次电池发电体31经由开关35、熔断器体34的短路电路，基于锂离子二次电池中蓄积的能量在该电路中瞬间流过大电流，使得熔断器体34基于熔断器体34的电阻发热而熔断，将充电电流切断。
[0086][第二实施方式]
[0087]在上述实施方式中，当在锂离子二次电池的充电之际陷于过充电状态时，通过过充电防止机构的动作将熔断器体熔断以便切断充电电流，但即便实施这样的措置，在该锂离子二次电池的发电体中也会蓄积充电能量并残留。在对这样的电池进行废弃处理的情况下，当发生了电池电极间的短路等状况时，有可能激烈地释放出能量而发生火灾。
[0088]本实施方式用于实现在过充电状态的锂离子二次电池中使残留能量安全地释放的机构。
[0089]本实施方式的锂离子二次电池如图7所示，除了图2所示的第一实施方式的电池的构成之外，还具有与熔断器体27并联连接电阻元件71这一特征。
[0090]使用作为电路图的图8对本实施方式的锂离子二次电池的动作进行说明。图8(a)表示了本实施方式的锂离子二次电池的通常的充电状态。另外，图8 (b)表示了在过充电状态下过充电防止机构工作之后的电路的状态。在图8 (a)中，如上述那样，电阻体71与熔断器体27并联连接。由于该电阻体71的电阻远远大于熔断器体27，所以与端子15、16连接的电源的充电电流不通过电阻体71地经由熔断器体27供给至发电体31。
[0091]另一方面，如果检测出发电体31变为过充电状态，则如上述那样通过过充电防止机构的动作将熔断器体27熔断，形成将发电体31、开关部35、电阻体71串联连接的电路。[0092]在该电路中，发电体31中蓄积的能量经由电阻体36被消耗，锂离子二次电池的能量被释放。
[0093]在上述实施方式中，优选电阻体的电阻值与熔断器体的电阻值相比为10000倍以上。
[0094]其原因在于，如果电阻体的电阻值为该范围以下，则在开关部35接通的情况下，流过熔断器体32的电流的一部分流过电阻体36，使得熔断器体的发热降低，有可能有损电流切断的功能。并且，在该电阻值大于该范围的情况下，能量释放时的发热量较大，不能否定会发生意想不到的现象，为了安全地进行能量释放，优选增大电阻值。
[0095]【实施例1】
[0096]以下，使用图4以及将图4的短路电路闭路机构部放大后的图5并通过实施例对上述实施方式进行详细说明。
[0097]本实施方式的锂离子二次电池根据电压的上升来检测过充电状态。
[0098]首先，通过以下的方法制成电极组装体。
[0099]将由LiCoO2构成的正极活性物质与使聚偏氯乙烯溶解于N -甲基吡咯烷酮的溶液混合，调制出膏状的正极涂料。该膏状的正极涂料在通过70目(mesh)的网而除去了大的颗粒之后，除了集电极耳(tab)部分之外被涂覆到厚度为12 μ m的由带状铝箔构成的正极集电体的表背两面，并使 其干燥而形成涂膜。对干燥后的带状体实施冲压成形，通过切断为规定的尺寸而获得了正极。
[0100]将由1^4115012构成的负极活性物质与使聚偏氯乙烯溶解于N—甲基吡咯烷酮的溶液混合二调制成膏状的负极涂料。该膏状的负极涂料在通过70目的网而除去了大的颗粒之后，除了集电极耳部分之外被涂覆到厚度为12 μ m的由带状铝箔构成的负极集电体的表背两面，并使其干燥而形成涂膜。对干燥后的带状体实施冲压成形，通过切断为规定的尺寸而获得了负极。
[0101]向如上述那样获得的带状正极与负极之间配置聚乙烯树脂制隔膜并对它们进行卷绕，由此制成电极组装体18。
[0102]接下来，对铝制的成为盖体19的盖部分的板材接合成为正负极导线22、23的铝板材。正极导线24使用长度为70mm截面积为IOmm2的导线，负极导线25使用长度为20mm截面积为IOmm2的导线。在负极导线的一个位置设置截面积小的部分(截面积为3_2)，由此形成了熔断器体27。正负极端子使用铝。
[0103]利用铝层压膜件对检测充电电压上升的电子电路(电压检测部)21进行覆盖、密封而固定于盖体19。该电子电路由将基准电压与施加充电电压进行比较的比较器实现。
[0104]从该熔断器体27与负极端子16之间引出负极导线25，另一方面从正极导线22引出正极导线24，能够使这些导线接触而作为开关部。该开关部通常被断开，在电池变为过充电状态的情况下，基于来自电子电路19的驱动信号由未图示的致动器使其导通。结果，形成从电极组装体18的正极12经由正极导线、正极导线24、开关部26、负极导线25、负极导线23、熔断器体27、负极导线23、负极13的短路电路，通过来自该电池的大电流流过而将熔断器体熔断，可切断充电电流。
[0105]图5中表示了上述开关部以及驱动部的一个例子的详细情况。图5是开关部以及驱动部的主要部分放大图。在图5中，正极导线24与负极25被配置成局部对置。在正极导线24与负极导线25之间配置有加热能够熔断的树脂绝缘膜54，来阻止正极导线24与负极25的接触。该树脂绝缘膜54的一端被固定，另一端被弹簧件53附加拉力。在树脂绝缘膜54的固定端附近配置有如镍铬电热丝那样的电阻加热线51，该电阻加热线51与所述驱动电路连接，基于过充电时的驱动信号被通电加热。另外，正极导线24以及负极导线25总是被弹簧件52按压。
[0106]如果在过充电时对电阻加热线51供给驱动电力，则树脂绝缘膜54被加热而熔断，树脂绝缘膜54向图5的右端部移动，正极导线24与负极导线25接触，正极导线24与负极导线25变成导通状态，对熔断器体供给大电流。
[0107]弹簧件采用了耐电解液性的SUS304。绝缘树脂采用了具有耐电解液性并在弹簧件的拉力所引起的负荷下也难以伸长的PPS树脂。
[0108]对将碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯以体积比1:2混合而得到的混合溶剂以lmol / L的浓度溶解LiPF6，调制成非水电解质。将获得的非水电解质注入到方型的铝制电池罐11。
[0109]接下来，将通过上述工序获得的电极组装体18与和盖体19 一体化的正负极导线电连接，并在将其收纳于电池罐11之后进行密封。
[0110]通过以上处理，制成了容量为20Ah的非水电解质锂离子二次电池。
[0111]针对所获得的锂离子二次电池，在25°C环境下进行了从SOC为100% (2.7V)的状态起供给电流IC相当(20A)的过充电试验。电压检测部采用比较器，将检测电压的阈值设定为3.5V。[0112]该充电试验的结果是:在充电开始后的2分40秒检测出电压上升，通过熔断器体熔断而停止了充电。此时的电池罐的温度上升不到10°c (温度为35°C以下)，除了熔断器体熔断以外，电池的形状没有变化。
[0113]另一方面，除了采用具备气体排出阀的盖体，并省略了其他的过充电防止机构之外，使用与上述实施例同样的电池进行了比较实验。结果，电池罐的最高温度达到342°C，在充电开始后40分钟气体排出阀工作，电池产生破裂。
[0114]【实施例2】
[0115]也可以取代在上述实施例1中采用的开关驱动机构而采用使用了短路片的开关机构。将该实施例2表示于图6。图6是表示上述过充电防止机构的短路电路闭路机构部分的局部剖视图。
[0116]在图6中，19为盖体。在盖体19的电池罐内部正极导线24、负极导线25被配置成相互分离。在所述盖体19的底面固定有弹簧件64，该弹簧件64将短路片61向与盖体19分离的方向推压。短路片61由金属片构成，与正极导线24、负极导线25接触，形成经由正极导线24、短路片61、负极导线25的导通路。短路片61在平常时通过如树脂膜那样的可熔断部件62来克服弹簧件64的按压力以不与正极导线24、负极导线25接触的方式被拉向盖体19侧。在所述可熔断部件61的附近配置有电阻加热线63。该电阻加热线与未图示的驱动部控制电路连接，在过充电时基于由驱动部控制电路供给的电力而发热，对可熔断部件62进行加热而将其熔断。结果，短路片61基于弹簧件64的弹力而与正极导线24、负极导线25接触，形成导通路。由此，与上述实施例1同样，基于锂离子二次电池中蓄积的电力在未图示的熔断器体中流过大电流而将熔断器体熔断，由此切断充电电流。
[0117]以上，对本发明的几个实施方式以及实施例进行了说明，但这些实施方式只是例示，不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种方式来实施，在不脱离发明主旨的范围可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与包含于发明的范围、主旨同样地属于权利要求所记载的发明和其等同的范围。
[0118]附图标记说明
[0119] 10…锂离子二次电池；11...电池罐；12…正极；13…负极；14…隔膜；15…正极端子;16…负极端子;17…气体排出阀;18…电极组装体;19…盖体;21…电压检测部;22…正极导线;23…负极导线;24…正极导线；25…负极导线;26…短路电路闭路机构;27…熔断器体；31…锂离子二次电池；32…负极端子；33...正极端子；34…熔断器体；35…开关部；36…驱动部；37...电压检测部；41…短路电路闭路机构；51...电阻加热线；52...弹簧件；53…弹簧件；54…绝缘膜；61…短路片；62…可熔断部件；63...电阻加热线；64...弹簧件；71…电阻兀件。
【权利要求】
1.一种锂离子二次电池，在电池罐内部内置有将正极、隔膜及负极卷绕而形成的电极组装体、有机电解液、与所述正极连接的正极导线、与所述负极连接的负极导线、以及过充电防止机构，所述电池罐被盖体密封，该锂离子二次电池具备被固定于所述盖体且与所述正极导线连接的正极端子部和被固定于所述盖体且与所述负极导线连接的负极端子部，该锂离子二次电池的特征在于， 所述过充电防止机构具备:电压检测部，检测正负极间的电压为规定值以上的情况；熔断器体，设于所述正极导线或所述负极导线；开关部；以及驱动部，驱动所述开关部， 所述熔断器体与所述开关部串联连接而构成所述电极组装体的短路电路，在充电时正负极间的电压变为规定值以上的情况下，通过来自所述电压检测部的信号使所述驱动部工作而将所述开关部闭路，由此通过所述电极组装体中蓄积的能量将所述熔断器体熔断。
2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述过充电防止机构通过在电池罐内部检测电压来工作。
3.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述电压检测部包括齐纳二极管、整流二极管或者比较器。
4.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述开关部由相对置的正极导线、负极导线以及配置于它们之间的绝缘性的树脂膜构成，所述正极导线以及负极导线之间在两条导线相接触的方向上总是被施加按压力。
5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述按压力由弹簧件或者磁铁赋予。
6.根据权利要求4所述的锂离子二次电池，其特征在于， 配置在所述树脂膜的附近的电阻加热单元构成为基于来自所述电压检测部的电流而发热，使所述树脂膜软化或熔融从而所述正极导线与所述负极导线接触。
7.根据权利要求4所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述绝缘树脂膜的一端被固定，另一端被弹簧件施加拉力。
8.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述开关部由分离且相对置的正极导线和负极导线构成，在所述锂离子二次电池充电时，在两电极间的电压变为规定值以上的情况下，所述正极导线与所述负极导线被所述驱动部驱动成相互接触。
9.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述过充电防止机构的至少一部分被耐溶剂性且绝缘性的树脂覆盖而封闭。
10.根据权利要求9所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述耐溶剂性且绝缘性的树脂是叠层件。
11.根据权利要求10所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述叠层件由单层或多层构成的树脂构成，或由以铝箔为基材的单层或多层的树脂膜的层叠体构成。
12.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，其特征在于， 与所述熔断器体并联连接有电阻元件。
13.根据权利要求12所述的锂离子二次电池，其特征在于， 所述电阻体的电阻值为所述熔断器部的电阻值的10000倍以上。
【文档编号】H01M10/052GK103718345SQ201380002399
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2012年3月15日
【发明者】高桥贤一, 间明田博清, 濑上清司, 桥本达也 申请人:株式会社东芝