专利名称：电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池，更详细而言，涉及得到广泛使用的AA电池等小型电池。
背景技术：
近年来，在电气化产品和玩具等中，以碱性蓄电池为代表的AA电池(5号电池)和互换型AA电池等小型电池正得到极其广泛的使用。作为这样的小型电池，例如有锰干电池、碱性锰干电池、镍干电池、以及镍氢电池等圆筒形蓄电池。这样的圆筒形蓄电池具有以下结构即，在壳体的外表面部，具有正极端子和负极端子，在壳体的内部，容纳有成为电极组的各个构件、即正极板、负极板、和隔膜。然而，对于这样的小型电池，已知当在壳体外部发生短路的情况下，在壳体内部中会流过过电流，从而会发热。因此，开发出了各种即使在壳体外部发生短路的情况下、也能利用电阻元件来防止过电流、从而抑制发热的电池(参照日本专利特开昭58-18806号公报(以下称为专利文献1)、日本专利特开平10-275612号公报(以下称为专利文献2)、及日本专利特开 2002-110137号公报(以下称为专利文献3))。然而，在上述专利文献1 3所揭示的电池中，当电阻元件的电阻值较高的情况下，存在电池的正常使用性能降低的问题。另外，由于上述专利文献2所揭示的电池具有将电阻元件设置于壳体外部的结构，因此，因电阻元件而引起壳体外部的发热较大，因而不理想。在包含多个电池的电池组中，存在以下电池组即，在导电通路上设置PTC (正温度系数(positive temperature coefficient))热敏电阻，以确保安全性。其目的在于，利用PTC热敏电阻的特性、即若温度上升则电阻增加，来抑制电池内的电流，从而防止温度急剧上升，以确保安全性。PTC热敏电阻例如使用分散有导电性粒子的绝缘性聚合物，从而利用以下特性，来抑制电流即，因外部短路等而流过大电流时所产生的发热会导致整个绝缘性聚合物发生膨胀，因该膨胀会导致导电性粒子彼此之间的接触减少，从而电阻值会急剧增大。当然，若发热消除而得以冷却，则绝缘性聚合物会发生收缩，从而电阻值会再次减小。然后，可以考虑采用将作为这样的电阻元件的PTC热敏电阻沿其他硬质构件组装到单体电池中的结构。但是，在这样的结构中，存在以下问题即，会妨碍PTC热敏电阻中的绝缘性聚合物的膨胀变化，从而无法充分防止过电流，因而仍然无法充分抑制发热。因此，为了有效利用这样的PTC热敏电阻的特性，对以下情况进行了探讨S卩，对于使壳体外部的端子与壳体内部的极板在壳体内部导通的导通构件，具体而言，是对于如专利文献1所示那样使正极端子与正极板导通的正极引出片之中的、露出至壳体内空间的部分，设置PTC热敏电阻介于其中间。然而，配置PTC热敏电阻的、正极端子与正极板之间的壳体内空间充满有因充放电时的化学反应而产生的氧气成分(高压氧气气氛)、和电池内部的电解液所带来的碱性成分(碱性气氛)这两种气氛经混合后所形成的气体气氛。然而，若将PTC热敏电阻暴露在氧气气氛和碱性气氛中，则会受到氧气成分和碱性成分的影响，从而无法发挥抑制电流的功能。具体而言，气氛中的氧气成分会侵蚀PTC热敏电阻的树脂和导电剂，其中的碱性成分会侵蚀粘接PTC热敏电阻和正极引出片的焊接部 (粘接部)，从而使PTC热敏电阻发生劣化，或损害该PTC热敏电阻的功能。因此，对于安装于壳体内部的结构中的PTC热敏电阻，采取以下设计S卩，如专利文献2所示，将所述PTC热敏电阻夹入成为圆筒形蓄电池的壳体的一部分的封口组件的内部，或如专利文献3所示，将所述PTC热敏电阻设置于圆筒形蓄电池的电极组的极板部等， 将所述PTC热敏电阻密封并安装于零部件内部除壳体内空间以外的地方，以保护其不发生劣化。另外，为了有助于保护该PTC热敏电阻，也用合成树脂构件将整个封口组件或电极组的PTC热敏电阻进行密封。然而，为了像专利文献2、3所示的封口组件或电极组的极板部那样、在有限的区域内安装PTC热敏电阻，需要将PTC热敏电阻沿其他硬质构件进行安装。即，PTC热敏电阻的周围被硬质的封口组件的零部件、或电极组的硬质构件等所覆盖。因此，PTC热敏电阻有可能会与这些零部件或构件发生干涉，会妨碍其膨胀变化，从而无法充分发挥其抑制电流的功能。特别是对于像专利文献3这样将PTC热敏电阻设置于电池的电极组的结构，由电池的充放电所引起的发热有可能会对PTC热敏电阻的动作造成影响。即，因将PTC热敏电阻设置于电极部，从而会使PTC热敏电阻的位置接近发热体，会受到由电池的充放电所导致的温度影响。因此，PTC热敏电阻会因正常的充放电而达到接近Trip(电阻增大反应)温度的温度。当发生这种情况时，PTC热敏电阻的初始时的电阻值在使用中缓慢增大，并在一旦达到Trip温度而温度下降之后，PTC热敏电阻的电阻恢复有可能会发生劣化。而且，在将PTC热敏电阻设置于电极部的结构中，即使正极引出片在短路时发热， 但由于从正极引出片到设置有PTC热敏电阻的电极组内部的距离较远，因此，PTC热敏电阻也要经过一段时间才会开始动作。即，即使正极引出片达到Trip温度从而PTC热敏电阻达到Trip状态，但位于正极引出片与PTC热敏电阻之间的隔膜也会因热量而发生熔融，从而一个极板会与另一个极板相接触，有可能无法发挥利用PTC热敏电阻来确保安全性的功能。因此，难以保持PTC热敏电阻的可靠性，从而难以利用PTC热敏电阻来确保电池的
安全性。本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种既能在外部发生短路时抑制发热以力图提高安全性、又不会降低正常的使用性能的电池。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种既能在外部发生短路时抑制发热以力图提高安全性、又不会降低正常的使用性能的电池。为了达到上述目的，本发明的电池的特征在于，内部电阻为70πιΩ以下，周围温度为23士2°C下的电池在外部发生短路时的升温不超过45°C。将电池的内部电阻抑制为70πιΩ以下，从而能在正常使用电池时不使正常的使用性能下降，并且，将周围温度23士2°C下的电池在外部发生短路时的升温抑制得不超过45°C，从而能实现安全性高的电池。将电池的内部电阻抑制为70πιΩ以下，从而能在正常使用电池时确保740mA放电时的工作电压为1.20V以上、以不使正常的使用性能下降，并且，将周围温度23士2°C下的电池在外部发生短路时的升温抑制得不超过45°C，从而能实现安全性高的电池。优选为是AA电池。AA电池在电气化产品和玩具等中得到极其广泛的使用，可以将本发明适用于像这样得到极其广泛的使用的电池。另外，优选为是镍氢电池。由于在电气化产品和玩具等市场中，镍氢电池得到极其广泛的使用，因此，可以将本发明适用于像这样得到极其广泛的使用的电池。优选为具有在外表面部具备正极端子和负极端子的壳体，该壳体的内部容纳有正极板、负极板、及隔膜，用配置于所述壳体内的导电构件在至少一个端子和与该端子相对应的极板之间进行导通，所述导电构件的露出至壳体内空间的部分包含PTC热敏电阻，所述 PTC热敏电阻被保护其不受充满所述壳体内空间的气体气氛所含有的氧气成分和碱性成分侵蚀的、具有柔软性的保护层所覆盖。由于将PTC热敏电阻配置于壳体内空间中，因此，PTC热敏电阻容易发生膨胀变化，从而能防止对该PTC热敏电阻的特性和动作造成影响。此外，由于用具有柔软性的保护层来覆盖该PTC热敏电阻，因此，不会妨碍PTC热敏电阻的特性和动作，从而能防止因气体气氛所含有的氧气成分和碱性成分而引起PTC热敏电阻发生劣化。由此，能使用PTC热敏电阻，来充分确保碱性蓄电池中的安全性。另外，优选为导电构件是在所述正极端子与所述正极板之间进行导通的正极引出片。根据这样的结构，能利用防止PTC热敏电阻发生劣化的结构。特别是由于将PTC热敏电阻配置于正极端子与正极板之间的空的壳体空间内，因此，能期待因利用未使用的壳体空间而实现电池的大容量化，进而实现高性能化。优选为所述保护层由包括具有柔软性的抗氧保护层、和具有柔软性的抗碱性保护层的多层结构所构成，所述抗氧保护层覆盖在所述PTC热敏电阻的周围，所述抗碱性保护层覆盖在所述抗氧保护层的周围。根据这样的结构，使用具有柔软性的抗氧保护层和具有柔软性的抗碱性保护层，利用这种简单的多层结构，能充分地对PTC热敏电阻进行保护。另外，优选为用环氧树脂构件来覆盖所述PTC热敏电阻的周围，从而形成所述抗氧保护层，粘贴多片聚丙烯制的胶带来覆盖所述环氧树脂构件的覆盖层的周围，从而形成所述抗碱性保护层。根据这样的结构，能以简单的操作，来容易地形成抗氧保护层和抗碱性保护层，从而能容易地防止PTC热敏电阻发生劣化。
图1是表示本发明的一个实施方式的镍氢电池的整体结构的局部剖切立体图。图2是表示设置于镍氢电池的正极引出片的PTC热敏电阻的剖视图。图3是表示PTC热敏电阻的保护结构的立体图。图4是表示PTC热敏电阻的保护结构的分解立体图。
具体实施方式
下面，基于图1至图4所示的一个实施方式，对本发明进行说明。图1是适用于本发明的电池、例如是作为一种AA碱性蓄电池的AA镍氢电池的局部剖切立体图。图2是对该镍氢电池的正极一侧的结构进行放大而得的剖视图。这里，AA 镍氢电池的尺寸为高49. 2 50. 5mm，外径13. 5 14. 5mm。在图1和图2中，对镍氢电池的圆筒形壳体标注标号“1”。如图1和图2所示，壳体1由导电性的圆筒形外壳2、具有导电性的圆盘形封口组件4、以及环状的绝缘构件3所形成，所述封口组件4 (由各种构件4组合而成)设置成堵住外壳2的开口部，所述绝缘构件3对外壳2的开口边缘和封口组件4的外周部之间进行绝缘。将壳体1进行密封。在构成壳体1的外壳2的内部，收纳有电极组。如图1和图2所示，电极组包括 带状的正极板6，该正极板6例如填充有氢氧化镍粒子(正极活性物质)；带状的负极板7， 该负极板7例如填充有储氢合金(负极活性物质)；以及层叠板9，该层叠板9将保持有碱性电解液的绝缘性隔膜8夹在该正极板6与该负极板7之间隔膜而卷成螺旋状。当然，卷好的各个部分用绝缘构件9a进行绝缘，使它们不会发生短路。然后，形成于负极板7的侧缘部、这里是负极板7的下侧的边缘部的集电端子7a采用经由板状的负极集电构件10而与外壳2导通的结构。利用集电端子7a和负极集电构件10，在外壳2的底面部形成有负极端子12。另外，如图1和图2所示，形成于正极板6的侧缘部、这里是正极板6的上侧的边缘部的集电端子6a采用与具有通孔13a的板状的正极集电构件13导通的结构。正极集电构件13是组装于电极组正上方的位置的零部件。该正极集电构件13经由设置于壳体内空间加内的导电构件、这里是正极引出片15，与封口组件4相连接，所述壳体内空间加形成于电极组与封口组件4之间。这里，将形成于封口组件4的外表面中央的凸部如作为正极端子5。在成为该正极端子5的凸部4内，设置有安全阀16，所述安全阀16在电池内部所产生的气体导致内压上升至规定压力以上时，释放该气体。在图1和图2中，标注有标号“16a” 的构件是安全阀16的阀芯，标注有标号“16b”的构件是弹簧。该安全阀16也可以不采用弹簧阀式的阀结构，而采用除此之外的橡胶阀式等阀结构，只要是使气体释放的结构即可。如图1和图2所示，对正极引出片15，设置有薄板状的PTC热敏电阻20。具体而言，正极引出片15例如在中央部分被分为从正极集电构件13延伸出的倒L形的引出片部分15a、以及从封口组件4延伸出的U形的引出片部分15b。而且，在引出片部分1 和引出片部分15b的分开相对的前端部之间，设置有PTC热敏电阻20。图3是表示PTC热敏电阻20的保护结构的立体图。图4是表示PTC热敏电阻20的保护结构的分解立体图。而且，在图2、图3、和图4所示的例子中，在PTC热敏电阻20的上表面与引出片部分15a的前端部之间、以及PTC热敏电阻20的下表面与引出片部分15b的前端部之间，分别通过焊接而相连接。因此，在正极引出片15中，串联设置有PTC热敏电阻20。PTC热敏电阻20为了提高粘接性，如图4所示，使用构成与引出片部分1 和引出片部分15b的前端部相连接的连接端子的一对金属板(未图示)、以及经由镍薄膜21而通过焊料22进行焊接的固定结构。对于PTC热敏电阻20，例如使用分散有导电性粒子的绝缘性聚合物。这样，因在壳体外部发生短路等而流过大电流时所产生的发热会导致整个绝缘性聚合物发生膨胀，因该膨胀而导致导电性粒子彼此之间的接触减少，从而电阻值会急剧增大，利用这种特性，来抑制电流。此外，若发热消除而得以冷却，则绝缘性聚合物会发生收缩，从而会重新回到电阻值较小的状态。由于配置于壳体内空间加内的PTC热敏电阻20的附近未设置有可能会发生干涉的硬质的零部件或构件，因此，该PTC热敏电阻20处于容易发生膨胀变化的环境中。此外， PTC热敏电阻20的周围也形成不容易对PTC热敏电阻的特性产生影响、或不容易对其动作产生影响的环境。另一方面，由于PTC热敏电阻20暴露在充满壳体内空间加的气体气氛、 详细而言是由因充放电时的化学反应而产生的氧气成分(高压氧气气氛)、和电池内的电解液(未图示)所带来的碱性成分(碱性气氛)这两种气氛经混合后所形成的气体气氛中， 因此，可能会发生劣化。因而，对PTC热敏电阻20采取以下措施即，不对PTC热敏电阻20本身的功能造成损害或对其本身的动作造成影响，防止PTC热敏电阻20本身发生劣化。在本实施方式中， 作为该措施，如图1和图2所示，采用以下结构即，用具有柔软性的保护层25覆盖PTC热敏电阻20的周围，以保护PTC热敏电阻20不受气体气氛中的氧气成分和碱性成分的侵蚀。 该PTC热敏电阻20的详细的保护结构如图2和图3所示。为了易于理解该保护结构，在图 2和图3中，对保护层25的各部分进行了适当放大描述。下面对保护结构进行说明。如图2和图3所示，保护层25由抗氧保护层27与抗碱性保护层四的多层结构所形成，所述抗氧保护层27被设置成覆盖PTC热敏电阻20的周围，阻止气体气氛中的氧气成分通过，所述抗碱性保护层四被设置成覆盖该抗氧保护层27 的周围，阻止气体气氛中的碱性成分通过。若进一步进行描述，则在抗氧保护层27中，在引出片部分15a和引出片部分1 的隔着PTC热敏电阻20而重叠的部分的周围、以及PTC热敏电阻20的周围，例如涂布有具有柔软性的环氧树脂构件27a(只在图4中示出)。S卩，用环氧树脂构件27a覆盖引出片部分1 和引出片部分15b的隔着PTC热敏电阻20而重叠的部分、以及PTC热敏电阻20，从而形成抗氧保护层27。当然，只要是具有柔软性并具有能耐受氧气成分的特性的合成树脂构件即可，也可以使用除了环氧树脂构件27a以外的其他合成树脂构件。抗碱性保护层四例如包括柔软的聚丙烯制的薄膜胶带30、这里是两片聚丙烯制的胶带30 (图3和图4中示出)。粘贴聚丙烯制的胶带30，使它们夹住由与PTC热敏电阻 20的一侧的面相对应的一个环氧树脂构件27a所形成的涂层、以及由与PTC热敏电阻20的另一侧的面相对应的另一个环氧树脂构件27a所形成的涂层，从而用聚丙烯制的胶带30来覆盖环氧树脂构件27a所形成的涂层的整个周围。S卩，抗碱性保护层四由聚丙烯制的胶带层所形成。当然，可以不使用胶带30而使用聚丙烯来进行覆盖，也可以由具有柔软性并能阻止碱性成分通过的其他构件、例如尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙66、尼龙610、尼龙6T、尼龙9T、尼龙M5T、及尼龙612等尼龙类构件、或聚酰胺类树脂、或抗碱性橡胶、或矿物合成树脂(浙青)等所形成。在采用这样的结构的镍氢电池中，例如假设壳体外部发生短路(或发生电流过大的充放电)。于是，在PTC热敏电阻20中，在该短路时的大电流流过时所产生的热量会导致整个绝缘性聚合物发生膨胀，使导电性粒子彼此之间的接触减少，从而使电阻值急剧增大。 这里，由于绝缘性聚合物在壳体内空间加内发生膨胀，所述壳体内空间加的周围未设置有CN 102386370 A
会发生干涉的硬质的构件，因此，PTC热敏电阻20的电阻值会迅速增大到所要求的电阻值。 由此，能抑制电流，从而能防止电池发热。此外，若电流值恢复成正常状态的值(或电池放电结束)，则PTC热敏电阻20的电阻值会重新回到较小的值。此时，由于壳体内空间加内充满由因充放电时的化学反应而产生的氧气成分(高压氧气气氛)、和电池内的电解液所带来的碱性成分(碱性气氛)这两种气氛经混合后所形成的气体气氛，因此，PTC热敏电阻20本身(树脂)和PTC热敏电阻20的粘接部(焊接部)可能会受到该成分的侵蚀。这里，如图2、图3、和图4所示，由于整个PTC热敏电阻20被抗氧保护层27所覆盖，因此，能防止PTC热敏电阻20本身受到氧气成分的侵蚀。另外，由于抗氧保护层27的周围被抗碱性保护层四所覆盖，因此，能保护抗氧保护层27不受碱性成分的侵蚀，从而能防止粘接PTC热敏电阻20和引出片部分的焊接部受到侵蚀。因此，利用保护层25，能保护PTC热敏电阻20本身(树脂)和PTC热敏电阻20的焊接部不受气体气氛所含有的氧气成分、碱性成分的侵蚀。而且，由于保护层25具有柔软性，因此，不会妨碍PTC热敏电阻20的膨胀变化。因而，由于PTC热敏电阻20容易发生膨胀变化，因此，通过将PTC热敏电阻20设置于不会对壳体内空间加内的PTC热敏电阻的特性或其电阻恢复造成影响的位置，并利用具有柔软性的保护层25对其进行覆盖，从而既能使PTC热敏电阻20不受充满壳体内空间加的气体气氛所含有的氧气成分和碱性成分的影响，且不妨碍PTC热敏电阻的特性和动作，又能充分发挥抑制大电流的性能，能抑制电池发热。因此，能利用PTC热敏电阻20，来充分确保电池的安全性。此外，保护层25采用由覆盖PTC热敏电阻20的抗氧保护层27、和覆盖抗氧保护层 27的周围的抗碱性保护层四所形成的多层结构这样的简单的结构。特别是通过环氧树脂构件27a的覆盖而形成抗氧保护层27，粘贴聚丙烯制的多片胶带30而形成抗碱性保护层 29,从而能以简单的操作来形成各个层，能容易地防止PTC热敏电阻20发生劣化。(实施例)下面，将上述本发明所涉及的电池的实施例与现有的各种电池进行比较，从而对上述本发明所涉及的电池的实施例进行说明。这里，如下述表1、表2所示，改变电池的种类、内部电阻、有无PTC热敏电阻20、以及接线短路电阻，对740mA放电时的工作电压、周围温度23士2°C下电池外部的充电状态短路时的升温、短路后有无漏液、以及短路后是否可以再次使用进行了调查。在表1中，示出了接线短路电阻为2.5πιΩ的情况，在表2中，示出了接线短路电阻为ΙΟΟπιΩ的情况。在表1和表2中，实施例1是具有上述结构、且内部电阻为25mΩ的镍氢电池。在表1和表2中，实施例2是具有上述结构、且内部电阻为70πιΩ的镍氢电池。在表1和表2 中，比较例1是具有PTC热敏电阻、且内部电阻为80πιΩ的镍氢电池。在表1和表2中，比较例2是具有PTC热敏电阻、且内部电阻为130πιΩ的镍氢电池。在表1和表2中，比较例 3是不具有PTC热敏电阻、且内部电阻为2;ΜΩ的镍氢电池。在表1和表2中，比较例4是不具有PTC热敏电阻、且内部电阻为ΙΙΟπιΩ的碱性锰电池。在表1和表2中，比较例5是不具有PTC热敏电阻、且内部电阻为400πιΩ的锰电池。在表1和表2中，比较例6是不具有PTC热敏电阻、且内部电阻为ΙΟΟπιΩ的镍干电池。
[表 1]
权利要求
1.一种电池，其特征在于，内部电阻为70Π1Ω以下，周围温度为23士2°C下在外部发生短路时的升温不超过45°C。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池是AA电池。
3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池是镍氢电池。
4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池具有在外表面部具备正极端子( 和负极端子(1 的壳体(1)，该壳体(1) 的内部容纳有正极板(6)、负极板(7)、及隔膜(8)，用配置于所述壳体内的导电构件(15)在至少一个端子和与该端子相对应的极板之间进行导通，所述导电构件(15)的露出至壳体内空间Oa)的部分包含PTC热敏电阻00)，所述PTC热敏电阻OO)被保护其不受充满所述壳体内空间Oa)的气体气氛所含有的氧气成分和碱性成分侵蚀的、具有柔软性的保护层0 所覆盖。
5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述导电构件(15)是在所述正极端子(5)与所述正极板(6)之间进行导通的正极引出片(15a、15b)。
6.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述保护层05)由包括具有柔软性的抗氧保护层(27)、和具有柔软性的抗碱性保护层09)的多层结构所构成，所述抗氧保护层(XT)覆盖在所述PTC热敏电阻OO)的周围， 所述抗碱性保护层09)覆盖在所述抗氧保护层(XT)的周围。
7.如权利要求6所述的电池，其特征在于，用环氧树脂构件(27a)来覆盖所述PTC热敏电阻OO)的周围，从而形成所述抗氧保护层(27)，粘贴多片聚丙烯制的胶带(30)来覆盖所述环氧树脂构件(27a)的覆盖层的周围，从而形成所述抗碱性保护层09)。
全文摘要
本发明涉及一种具有以下结构的电池即，能将电池的内部电阻抑制为70mΩ以下，周围温度23±2℃下的电池在外部发生短路时的升温不超过45℃。
文档编号H01M2/34GK102386370SQ201110266730
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年9月1日
发明者和田圣司, 泉康士, 矢野尊之, 长井达也 申请人:Fdktwicell株式会社