[发明专利]保护元件

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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’熔融而切断负载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。

本发明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)，并产生裂纹，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 裂纹。

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φ1mm、长 度为5mm的低熔点合金片的两端焊接直径为φ1mm的铜引线导体， 并通15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200μm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30μm的空隙。

另外，在Sb的重量百分比为5％、剩余部分为Sn、直径为φ2mm、 长度为7mm的低熔点合金片的两端焊接直径为φ2mm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50μm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20tm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1、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。

发明内容

本发明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。

本发明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。