保护元件和电池组制造技术

本发明专利技术提供即使在施加了高电压的情况下也难以产生火花、能够安全且快速地阻断电流路径的保护元件和使用其的电池组。具有绝缘基板2、熔丝元件3、通过发热将熔丝元件3熔断的发热体4、成为向发热体4供电的供电端子的发热体供电电极5、被覆发热体4的绝缘层6、以及在绝缘层6上沿着发热体4形成且保持熔丝元件3的熔融导体3a的发热体引出电极7，发热体4如果被通电则发热体供电电极5侧成为高电位部、发热体引出电极7侧成为低电位部，发热体引出电极7中，在发热体4的高电位部侧延展的前端部7a与发热体4的重叠面积小于在发热体4的低电位部侧延展的基部7b与发热体4的重叠面积。的基部7b与发热体4的重叠面积。的基部7b与发热体4的重叠面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保护元件和电池组


[0001]本技术涉及通过熔断电流路径来保护连接于电流路径上的电路的保护元件、和使用其的电池组。本申请以2019年4月10日在日本申请的日本专利申请号特愿2019
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074956为基础主张优先权，该申请通过参照而援引至本申请中。

技术介绍

[0002]能够反复充电而利用的二次电池大多被加工成电池组而提供给使用者。特别是在重量能量密度高的锂离子二次电池中，为了确保使用者和电子设备的安全，通常在电池组中内置过充电保护、过放电保护等多个保护电路，具有在预定情况下阻断电池组的输出的功能。
[0003]大多使用锂离子二次电池的电子装置中，通过使用内置于电池组的FET开关来进行输出的ON/OFF，来进行电池组的过充电保护或过放电保护的干工作。然而，即使在出于某种原因而FET开关发生短路破坏的情况下、施加了雷涌等而瞬时流过大电流的情况下、或因电池单元的寿命导致输出电压异常降低或反之输出了过大异常电压的情况下，也必须保护电池组、电子设备不遭受起火等事故。对此，为了在这样的可设想的任何异常状态中也安全地阻断电池单元的输出，使用包含熔断器元件的保护元件，该熔断器元件具有通过来自外部的信号而阻断电流路径的功能。
[0004]作为这样的面向锂离子二次电池等的保护电路的保护元件，采用在保护元件内部具有发热体、并利用该发热体的发热将电流路径上的可溶导体熔断的结构。
[0005]锂离子二次电池的用途近年来不断扩大，已经讨论在更大电流的用途，例如电动螺丝刀等电动工具、混合动力汽车、电动车、电动助力自行车等运输设备中采用，一部分已经开始采用。在这些用途中，特别是在启动时等，有超过数10A～100A那样的大电流流过的情况。期望实现应对这样的大电流容量的保护元件。
[0006]为了实现应对这样的大电流的保护元件，提出了使用增大了截面积的可溶导体，且在该可溶导体的表面连接了形成有发热体的绝缘基板的保护元件。
[0007]图25为表示以往的保护元件的一个构成例的图，(A)为省略了覆盖构件而表示的俯视图，(B)为截面图，(C)为仰视图。图25所示的保护元件100具备：绝缘基板101，在绝缘基板101的表面上形成的第一电极102、第二电极103，在绝缘基板101的表面形成的发热体104，被覆发热体104的绝缘层105，层叠于绝缘层105上并且与发热体104连接的发热体引出电极106，以及跨着第一电极102、发热体引出电极106和第二电极103经由连接用焊料而搭载的熔丝元件107。
[0008]第一电极102、第二电极103是连接在保护元件100所要连接的外部电路的电流路径上的端子部，分别经由雉堞部而与形成于绝缘基板101背面的第一外部连接电极102a、第二外部连接电极103a连接。保护元件100中，通过将第一外部连接电极102a、第二外部连接电极103a与设于安装保护元件100的外部电路基板的连接电极连接，从而使熔丝元件107组入至在外部电路基板上形成的电流路径的一部分。
[0009]发热体104为电阻值较高、在通电时发热的具有导电性的构件，由例如镍铬合金、W、Mo、Ru等或包含它们的材料构成。另外，发热体104与在绝缘基板101的表面上形成的发热体供电电极108连接。发热体供电电极108经由雉堞部而与在绝缘基板101的背面形成的第三外部连接电极108a连接。保护元件100中，通过将第三外部连接电极108a与设于安装保护元件100的外部电路基板的连接电极连接，从而使发热体104与设于外部电路的外部电源连接。并且，发热体104通过图中未示出的开关元件等而始终被控制着电流和发热。
[0010]发热体104被由玻璃层等构成的绝缘层105被覆、并且在绝缘层105上形成有发热体引出电极106，从而隔着绝缘层105而重叠有发热体引出电极106。另外，在发热体引出电极106上，连接有跨着第一电极102、第二电极103间而连接的熔丝元件107。
[0011]由此，保护元件100中，发热体104与熔丝元件107通过重叠而进行热连接，发热体104由于通电而发热时，能够将熔丝元件107熔断。
[0012]熔丝元件107由无Pb焊料等低熔点金属、Ag、Cu或以它们为主成分的合金等高熔点金属形成，或者具有低熔点金属与高熔点金属的层叠结构。并且，熔丝元件107从第一电极102跨着发热体引出电极106连接至第二电极103，从而构成组入了保护元件100的外部电路的电流路径的一部分。并且，熔丝元件107通过流过超过额定的电流的电，从而由于自发热(焦耳热)而熔断、或者由于发热体104的发热而熔断，将第一电极102、第二电极103之间阻断。
[0013]并且，保护元件100如果需要阻断外部电路的电流路径，则会通过开关元件而向发热体104通电。由此，保护元件100中，发热体104以高温发热，组入外部电路的电流路径上的熔丝元件107被熔融。熔丝元件107的熔融导体被吸引至润湿性高的发热体引出电极106和第一电极102、第二电极103，从而熔丝元件107被熔断。由此，保护元件100能够使第一电极102～发热体引出电极106～第二电极103之间熔断，阻断外部电路的电流路径。
[0014]需说明的是，作为保护元件，除了图25所示的构成之外，还提出了图26所示那样的具备2个发热体104的保护元件。图26所示的保护元件110在绝缘基板101的表面上的第一电极102、第二电极103间并列地设有2个发热体104。各发热体104由绝缘层105被覆，并且设于绝缘层105上的发热体引出电极106以跨着两个发热体104间的方式重叠地形成。
[0015]另外，图26所示的保护元件110中，在绝缘基板101的背面形成有集电极111，并且设有贯穿发热体引出电极106与集电极111间的多个贯通孔112。集电极111和贯通孔112吸引在发热体引出电极106上熔融的熔丝元件107的熔融导体，增加应对大电流用途而大型化了的熔丝元件107的熔融导体的保持容量，在贯通孔112的内周面形成有导电层。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1：日本2018
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78046号公报

技术实现思路

[0019]专利技术要解决的课题
[0020]在图25所示的保护元件100、图26所示的保护元件110那样的以往结构中，在用于大电流用途的锂离子二次电池的保护电路的情况下，该大电流用途的锂离子二次电池被用作对发热体104供应电力的外部电源，因此在保护元件100工作时对发热体供电电极108施
加高电压。
[0021]因此，在保护元件100中，如图27所示，有从发热体供电电极108向发热体引出电极106的前端产生火花(放电)，发热体引出电极106破损的情况。并且，如果发热体引出电极106破损，则会有在破损部位，向熔丝元件107的导热率下降，使熔丝元件107熔断为止的时间延长，变得无法快速且安全地阻断电流路径的担忧。
[0022]另外，如图28所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种保护元件，其特征在于，具有：绝缘基板，设于所述绝缘基板的一面侧的熔丝元件，形成于所述绝缘基板且通过发热将所述熔丝元件熔断的发热体，连接于所述发热体的一端且成为向所述发热体供电的供电端子的发热体供电电极，被覆所述发热体的绝缘层，以及连接于所述发热体的另一端、在所述绝缘层上沿着所述发热体形成且保持所述熔丝元件的熔融导体的发热体引出电极，所述发热体如果经由所述发热体供电电极而被通电，则所述发热体供电电极侧成为高电位部，所述发热体引出电极侧成为低电位部，所述发热体引出电极中，在所述发热体的高电位部侧延展的前端部与所述发热体的重叠面积小于在所述发热体的低电位部侧延展的基部与所述发热体的重叠面积。2.根据权利要求1所述的保护元件，将与所述发热体的通电方向正交的方向设为宽度方向时，发热体引出电极中，所述前端部的宽度比所述基部的宽度窄。3.根据权利要求2所述的保护元件，在设想所述前端部具有与所述基部同等宽度时的该设想区域中，与所述发热体的重叠面积比所述设想区域中与所述发热体的非重叠面积窄。4.根据权利要求1～3中任一项所述的保护元件，所述发热体引出电极中，所述前端部的面积小于所述基部的面积。5.根据权利要求1～3中任一项所述的保护元件，所述发热体引出电极中，所述前端部的整体与所述发热体重叠。6.根据权利要求4所述的保护元件，所述发热体引出电极中，所述前端部的整体与所述发热体重叠。7.根据权利要求1～3中任一项所述的保护元件，在所述发热体引出电极上搭载有所述熔丝元件，所述发热体引出电极的前端部与所述熔丝元件的侧边缘相比不向所述发热体供电电极侧突出。8.根据权利要求1所述的保护元件，多个所述发热体在所述绝缘基板上分离且并列地设置。9.根据权利要求8所述的保护元件，所述发热体引出电极的所述前端部形成于所述2个发热体之间的区域上，所述前端部不与所述2个发热体重叠。10.根据权利要求8所述的保护元件，所述发热体引出电极的所述前端部形成于所述2个发热体之间的区域上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村裕二，小森千智，
申请(专利权)人：迪睿合株式会社，
类型：发明
国别省市：