保护元件制造技术

本发明专利技术提供一种保护元件，对于在直流下使用的被保护设备，排除低熔点合金的迁移而针对过电流可以可靠地进行保护。具有一对针形电极（１、１），与这些针形电极（１、１）并排设置有引导轴（６），基于过电流的通电而发热的过电流发热性片（２）以被引导轴（８０ａ）插通的状态横跨设置在上述一对针形电极（１、１）之间，利用低熔点可熔材料（３）接合各针形电极（１、１）与过电流发热性片（２）之间以及上述引导轴（６）与过电流发热性片（２）之间，设置有保持使上述过电流发热性片（２）从上述针形电极（１、１）隔离开的应力能量的弹簧（７）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及针对高容量二次电池、例如高容量锂离子二次电池切 断过电流，而对在过充电时或过放电时停止充电或放电有用的保护元 件。
技术介绍
在二次电池、例如锂离子二次电池中，要求针对过电流、过充电 或过放电，将二次电池从负载或充电电源切断，作为满足上述要求的 保护元件，公知使低熔点合金型温度熔断器与电阻器热接近而使其成 为一体的元件。图9示出二次电池保护电路的一个例子。在图9中，E表示二次电池，L表示负载，S表示充电电源，sw 表示开关例如晶体管，T表示对二次电池的过充电或过放电进行检测 而发送开关导通信号的IC电路，如果流过过电流，则使保护元件A， 的低熔点合金熔断器30，熔融而切断负栽L与二次电池E之间，并且， 针对二次电池E的过放电，利用IC电路T使开关sw导通，利用二 次电池E使保护元件A，的电阻器8，通电放热，通过该发生热使低熔 点合金熔断器30，熔融而切断二次电池E与负载L之间。进而，针对过充电，利用IC电路T使开关sw导通，使用二次 电池E或充电电源S使保护元件A，的电阻器8，通电发热，通过该发 生热使保护元件A，的低熔点合金熔断器30，熔断而切断二次电池E与 充电电源S之间。本专利技术者等确认了如下事实如果对Bi类低熔点合金、Sb类低 熔点合金等低熔点合金熔断器长时间流过直流电流，则在该熔断器两 端的电极中的、阳极侧的电极与低熔点合金熔断器的界面的合金中发生迁移(migration)，并产生裂紋，在低熔点合金熔断器回到本来的 动作之前，出现破裂。可以如下所述推测该低熔点合金熔断器发生迁移的理由。 在低熔点合金中，有共晶型合金、固溶体型合金、金属间化合物 型合金，如果从微观上观察它们则可以发现两种以上的金属原子混 合而构造出新的原子排列的结晶晶格，晶格点的离子化原子处于平衡 状态。但是，Bi原子、Sb原子容易从平衡位置飞出，并由于带电而 得到能量从而从晶格点飞出，成为位移原子，从而在晶格内游离，在 直流的情况下，该位移原子向阴极侧移动，并在阴极界面上析出。在 位移原子飞出的轨迹的空穴中，就像在满员的观众席中某个座位空出 来时该空座位的旁边的客人一个人一个人地移动而填补新的空座位 那样地进行移动而到达阳极界面，在该表面上空穴彼此合并，而发生 裂紋。Bi类低熔点合金熔断器、Sb类低熔点合金熔断器的迁移的例子 如下所述。在Bi的重量百分比为57% 、剩余部分为Sn、直径为(j)lmm、长 度为5mm的低熔点合金片的两端焊接直径为())lmm的铜引线导体， 并通15安培的直流电5000小时时，与阴极側的铜引线导体的端面相 接而析出了厚度为200nm的Bi金属层，与阳极侧的铜引线导体的端 面相接而形成厚度大约30jim的空隙。另外，在Sb的重量百分比为5%、剩余部分为Sn、直径为())2mm、 长度为7mm的低熔点合金片的两端焊接直径为(j)2mm的铜引线导体， 并通60安培的直流电5000小时时，与阴极侧的铜引线导体的端面相 接而析出了厚度为大约50nm的Sb金属层，与阳极侧的铜引线导体 的端面相接而形成厚度大约20pm的空隙。公知在图9中，用标号A，表示的"一并具有低熔点合金熔断器与 电阻器的保护元件"(例如专利文献l、专利文献2等)。专利文献1:日本实开昭62 - 024451号公报专利文献2:日本实开昭58 - 157943号公报然而，在图9中，低熔点合金熔断器30，的两端电极的极性在每 次充电时、放电时改变，但对于在单位时间施加的电力量，与放电时 相比在充电时更多，所以难以避免上述低熔点合金熔断器30，的迁移。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带电阻器的保护元件，对于在直流下 使用的被保护设备，排除低熔点合金的迁移而针对过电流可以可靠地 进行保护。本专利技术的另一目的在于提供一种带电阻器的保护元件，对于在直 流下使用的被保护设备，排除低熔点合金的迁移而针对过电流以外的 异常可以可靠地进行保护。本专利技术的一种保护元件，其特征在于，具有一对针形(pin)电 极，与这些针形电极并排设置有引导轴，基于过电流的通电而发热的 过电流发热性片以被引导轴插通的状态横跨设置在上述一对针形电 极之间，利用低熔点可熔材料接合各针形电极与过电流发热性片之间 以及上述引导轴与过电流发热性片之间，设置有保持使上述过电流发 热性片从上述针形电极隔离开的应力能量的弹簧，基于由上述过电流 发热性片的发热而引起的低熔点可熔材料的熔融，弹簧的应力能量被 释放，从而过电流发热性片从上述针形电极隔离开。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，附加有在电阻器主体 的两端安装引线导体而成的电阻器，该电阻器的一侧的引线导体被用 作引导轴，压缩螺旋弹簧在电阻器主体与过电流发热性片之间被上述 一侧的引线导体插通，在电阻器的一侧的引线导体与两个针形电极的而使上述低熔点可熔材料熔融的电阻发热电路。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，在过电流发热性片与 压缩螺旋弹簧的 一端之间或压缩螺旋弹簧的另 一端与电阻器主体端 之间的至少 一 方介有绝缘体，在压缩螺旋弹簧的内侧与引导轴之间介 有与上述绝缘体不同的绝缘体。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，附加有在电阻器主体 的两端安装引线导体而成的电阻器，该电阻器的一侧的引线导体被用 作引导轴，压缩螺旋弹簧被各针形电极插通，在电阻器的一侧的引线 导体与两个针形电极的任意一个之间连接有在被保护设备的异常时使上述电阻器通电发热而使上述低熔点可熔材料熔融的电阻发热电 路。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，附加有在电阻器主体 的两端安装引线导体而成的电阻器的一侧的引线导体被用作引导轴， 设置有将过电流发热性片向与针形电极相反的一侧拉伸的拉伸弹簧， 在电阻器的一侧的引线导体与两个针形电极的任意一个之间连接有 在被保护设备的异常时使上述电阻器通电发热而使上述低熔点可熔 材料熔融的电阻发热电路。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，过电流发热性片的各 端部超过各针形电极的上面，将它们的各端部背面与各针形电极的外 侧角落通过低熔点可熔材料接合。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，被收容在外壳中。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，在两个针形电极中设 置有从外壳引出的脚部。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，在一侧的针形电极中 设置有从外壳引出的脚部，在另一侧的针形电极上连接有可挠性的引 出线。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，该保护元件用于二次 电池的保护，并且过电流是二次电池的容许负载电流，异常时是二次 电池的过充电时或过》文电时。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，低熔点可熔材料是合金。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，将针形电极的材质设 为铜，在该针形电极表面的至少与低熔点合金可熔材料接合的部分， 设置有阻止上述铜向低熔点合金可熔材料转移的铜转移阻止膜。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，将过电流发热性片的 材质设为铜或铜合金，在该过电流发热性片表面的至少与低熔点合金 可熔材料接合的部分，设置有阻止上述铜向低熔点合金可熔材料转移 的铜转移阻止膜。在本专利技术的上述保护元件中，其特征在于，铜转移阻止膜是Ni、Ni-P、 Ni-B、 Fe、 Pd、 Pd - P中的至少一层膜以上的膜。(1)对低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护元件，其特征在于，具有一对针形电极，与这些针形电极并排设置有引导轴，基于过电流的通电而发热的过电流发热性片以被引导轴插通的状态横跨设置在上述一对针形电极之间，利用低熔点可熔材料接合各针形电极与过电流发热性片之间以及上述引导轴与过电流发热性片之间，设置有保持使上述过电流发热性片从上述针形电极隔离开的应力能量的弹簧，基于由上述过电流发热性片的发热而引起的低熔点可熔材料的熔融，弹簧的应力能量被释放，从而过电流发热性片从上述针形电极隔离开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中嘉明，金田喜巳郎，冈本尚，
申请(专利权)人：内桥艾斯泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]