保護元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及保護電氣裝置的保護元件，更詳細(xì)來說，涉及保護包含在電氣裝置中 的電氣要素或電路的保護元件。例如，涉及在二次電池那樣的電氣裝置內(nèi)流過過量的電流 的情況下切斷該電流的流動的保護元件即過電流保護元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為在圓筒型鋰離子二次電池的充電或放電時流過過量電流的情況下切斷該電 流的流動的保護元件，使用溫度恪絲元件、電流恪絲元件、聚合物PTC元件等。這當(dāng)中，由于 聚合物PTC元件能裝入二次電池的封口板來配置，因此特別在由許多二次電池構(gòu)成的電池 包變得緊湊的點上很有用。
[0003] 但是，市售的例如圓環(huán)狀PTC元件不能持續(xù)接通大的電流（例如IOA的電流）。另 外，PTC元件雖然具有若消除異常而溫度降低則成為低電阻的恢復(fù)性，但根據(jù)用途不同存在 會產(chǎn)生問題的情況。例如，在并聯(lián)多個來使用的圓筒型鋰離子二次電池單元中使用PTC元 件的情況下，只要不去除使用了 PTC元件的短路的單元，該單元就會持續(xù)發(fā)熱，結(jié)果有導(dǎo)致 電池單元破裂的可能性。
[0004] 考慮到這樣的問題點，提出了在圓筒型鋰離子二次電池單元中例如在封口板的內(nèi) 側(cè)取代PTC元件而使用隔板的方案（參考下述非專利文獻1)。但是，在使用隔板的情況下， 存在不能確保針對過量電流的保護的問題點。
[0005] 先行技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 非專利文獻 I :Matsushita Technical Journal Vol. 52No. 4Aug. 2006pp31_35

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的課題
[0009] 進而，在過電流保護元件中，優(yōu)選即使是超過額定容量不是太多的過量電流、例如 額定容量的2倍程度的過量電流，也迅速且確實地切斷過量電流。
[0010] 為此，本發(fā)明要解決的課題在于，提供一種在能夠流過更大的電流的同時，對超過 額定容量不是太多的過量電流例如額定容量的2倍程度的過量電流也能夠提供確實且迅 速的保護的保護元件。
[0011] 用于解決課題的手段
[0012] 在第1主旨中，本發(fā)明提供一種保護元件，具有：層狀要素，其由絕緣性樹脂形成， 并具有至少1個貫通開口部；導(dǎo)電性金屬薄層，其位于層狀要素的各主表面上；以及熔絲 層，其位于對該貫通開口部的至少1個進行規(guī)定的側(cè)面上，將導(dǎo)電性金屬薄層電連接，并至 少包含由高熔點金屬構(gòu)成的第1金屬層以及由低熔點金屬構(gòu)成的第2金屬層。
[0013] 在第2主旨中，本發(fā)明提供具有上述以及后述那樣本發(fā)明的保護元件的電氣裝置 例如二次電池。
[0014] 本發(fā)明的保護元件具有由絕緣性樹脂形成的層狀要素，該層狀要素具有至少1個 貫通開口部。該開口部沿層狀要素的厚度方向延伸而貫通層狀要素，與該厚度方向垂直的 方向的截面形狀并沒有特別限定，但優(yōu)選例如是圓形。但是，也可以是其它形狀例如正方 形、菱形、長方形、橢圓形。貫通開口部的數(shù)量為至少1個。即是1個或2個以上，例如可以 是2個、3個、4個、5個、8個、9個，能夠根據(jù)保護元件所需要的保護的程度來適當(dāng)選擇。在 具有1個貫通開口部的情況下，貫通開口部優(yōu)選位于層狀要素的中心部即與厚度方向垂直 的方向的截面形狀的中心部。
[0015] 構(gòu)成層狀要素的絕緣性樹脂只要是有電絕緣性的樹脂，就沒有特別的限定。例如 能夠例示聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、含氟樹脂、ABS樹脂、聚碳酸酯-ABS合金樹脂、PBT樹 月旨、合成橡膠（elastomer)等的樹脂。尤其優(yōu)選使用聚乙烯、聚偏二氟乙烯這樣的樹脂，這 樣的樹脂具有與用于聚合物PTC元件的聚合物同樣的柔軟性，能夠取代聚合物PTC元件將 本發(fā)明的保護元件裝入二次電池單元的封口板，另外，在一般能在電氣裝置中可靠使用的 點上有利。在其他方式中，能夠取代在上述的二次電池單元的封口板的內(nèi)側(cè)所用的隔板而 使用本發(fā)明的保護元件，這種情況下，保護元件能夠作為墊片來使用。
[0016] 該層狀要素具有在其兩側(cè)的主表面上配置的導(dǎo)電性金屬薄層。該導(dǎo)電性金屬薄層 只要是有導(dǎo)電性的金屬的薄的層（例如厚度為〇. 1 μπι?100 μπι程度），就沒有特別的限 定，例如能夠由銅、鎳、鋁、金等的金屬構(gòu)成，也可以由多個金屬薄層形成。
[0017] 導(dǎo)電性金屬薄層位于各主表面上的層狀要素能夠通過如下方式來制造：將構(gòu)成層 狀要素的絕緣性樹脂和構(gòu)成金屬薄層的金屬薄片（或金屬箔）一起同時擠壓，由此得到在 金屬薄片（或金屬箔）之間夾著絕緣性樹脂的狀態(tài)的擠壓物。在另一方式中，還能夠通過如 下方式來制造：例如通過擠壓而得到絕緣性樹脂的層狀物，將該層狀物夾在金屬薄片（或 金屬箔）之間，對它們一體地進行熱壓接而得到壓接物。這樣的擠壓物（或壓接物）為在 兩側(cè)的主表面具有導(dǎo)電性金屬薄層的、絕緣性樹脂的層狀要素許多相鄰地集合的狀態(tài)，將 擠壓物（或壓接物）按給定形狀、尺寸進行切割，能夠得到單個的具有導(dǎo)電性薄層的層狀要 素。
[0018] 進而，在其他方式中，也可以通過對絕緣性樹脂的層狀要素實施導(dǎo)電性金屬的鍍 覆，從而在兩側(cè)的主表面上形成導(dǎo)電性金屬薄層。這種情況下，也優(yōu)選在得到上述那樣的集 合狀態(tài)的形成物之后，分割成單獨的層狀要素。
[0019] 如此，在進行鍍覆的情況下，層狀要素特別優(yōu)選在其主表面通過對另外的金屬層 尤其優(yōu)選為金屬箔例如與上述同樣地進行擠壓或熱壓接，從而預(yù)先使另外的金屬層與層狀 要素密接。這種情況下，優(yōu)選在該另外的金屬層上通過鍍覆來形成導(dǎo)電性金屬薄層。在通 過鍍覆來形成該導(dǎo)電性金屬薄層的情況下，在作為導(dǎo)電性金屬薄層的鍍層能夠與密接于層 狀要素的另外的金屬層密接的點上有利。例如，本發(fā)明的保護元件在層狀要素的兩側(cè)主表 面具有鎳箔或鍍鎳銅箔作為另外的金屬層，并具有通過鍍鎳以及鍍錫而形成的導(dǎo)電性金屬 薄層以及構(gòu)成熔絲層的金屬層。
[0020] 層狀要素的形態(tài)只要是厚度方向的量綱小于其它量綱優(yōu)選為相當(dāng)?。ɡ绫∑?狀形態(tài)），就沒有特別的限定。層狀要素的平面形狀（從正上方觀察層狀要素的情況下的圖 形、例如圖2所示的保護元件的輪廓形狀）或者與層狀要素的厚度方向垂直的方向的截面 形狀優(yōu)選具有幾何學(xué)上線對稱以及/或者點對稱的形狀，例如具有圓形、正方形、長方形、 菱形、環(huán)狀（特別是圓環(huán)狀、所謂的圈餅狀）等的形狀的主表面。
[0021] 其中，層狀要素優(yōu)選是環(huán)狀，尤其優(yōu)選是圓環(huán)狀。在環(huán)狀的情況下，可以是中央的 開口部例如圓環(huán)狀的情況下的中央的圓形開口部為本發(fā)明的貫通開口部。另外，層狀要素 在規(guī)定環(huán)形狀的內(nèi)側(cè)周與外側(cè)周之間的部分（例如其中間部），可以具有1個或1個以上的 追加的貫通開口部例如截面為圓形的貫通開口部。
[0022] 本發(fā)明的保護元件具有位于對這樣的貫通開口部的至少1個進行規(guī)定的側(cè)面上、 將位于層狀要素的兩側(cè)主表面的導(dǎo)電性金屬薄層電連接的熔絲層。該熔絲層包含熔點彼此 不同的至少2種金屬層（以下將2種金屬層中由高熔點金屬構(gòu)成的層稱作"第1金屬層" 而將由低熔點金屬構(gòu)成的層稱作"第2金屬層"）。該熔絲層也可以由3層以上的金屬層構(gòu) 成。在該熔絲層由3層以上的金屬層構(gòu)成的情況下，并不需要形成這些層的金屬全都不同， 只要至少2種不同即可。優(yōu)選第1金屬層以及第2金屬層以外的其他的金屬層的熔點為第 2金屬層的熔點以上的溫度，更優(yōu)選為第1金屬層的熔點以下且第2金屬層的熔點以上的溫 度。在層疊上述金屬層的情況下，并不限定層疊順序，可以根據(jù)產(chǎn)品要求等進行適當(dāng)設(shè)定。 例如，在要求耐腐蝕性的情況下，可以將形成最外層的金屬設(shè)為Ni等。另外，雖然優(yōu)選對該 金屬層進行層疊，但并不限定于此，例如，也可以在貫通開口部的半周形成1個層，在剩余 的半周形成別