JPH03159057A - 密閉形アルカリ蓄電池の安全弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電池内部でのガス発生による圧力上昇に応動
する密閉形アルカリ蓄電池の防爆用の安全弁装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 密閉形アルカリ蓄電池の防爆用の安全弁装置としては、
電池内のガス圧が所定の値以上に達すると開弁してガス
を外部に放出し、その後は再度密閉状態になる復帰式が
好ましく、この方式では、排気孔を設けた封口板と溶接
あるいはかしめ装着された端子キャップとで形成された
弁室内に合成ゴムなどの弾性弁体を圧縮状態で装着し、
この弾性弁体で排気孔を閉塞しているものが多い、そし
てこのような装置は、何らかの原因で電池内部にガスが
発生して内圧が異常に上昇すると、弾性弁体が上方に押
し上げられ封口板との間から外部にガスを排出すること
により、電池の損傷、破裂を防ぐことができるものであ
る。密閉形アルカリ蓄電池の安全装置の作動圧は、密閉
を保ちアルカリ蓄電池のはい上がりを抑えるとともに、
内圧が上昇した際には電池の変形が顕著とならないうち
にガスを排出させるために、通常１０〜２５ｈｔｒ／ａ
Ｊの範囲で作動するように設計されている。

［発明が解決しようとする課題Ｊ アルカリ蓄電池、たとえばニッケルカドミウム蓄電池な
どでは数本を接続しパック電池として使用されることが
多く、それは電池を短冊状のニッケルリードなどを抵抗
溶接して接続しているのが−ｍ的である。このような用
途のためこの秤の電池の端子キャップとしては、被溶接
部が広く、また電池内容量を大きくするために端子キャ
ップの総高の低いものが用いられれる。そのため、弁室
内で圧縮される弾性弁体における圧縮方向の総高及び圧
縮代は低く制限されてしまい、部品寸法、すなわち端子
キャップ、弾性弁体、封［１板の寸法及び製造時のばら
つきに起因した弁作動厚のばらつきが大きくなってしま
うという問題があった。

従来、弾性弁体に用いられる材料としては耐アルカリ性
の良好なりロロプレンゴムやニトリルゴム等の汎用性ゴ
ムが主に用いられてきた。この種の弾性弁体は常温付近
の温度で使用される場合には、適切な設計がなされてお
れば数年間にわたりほぼ満足のゆく弁作動性能を維持し
ていた。しかし近ごろこの種のアルカリ蓄電池は用途が
拡大し、高温下で充電されたり、あるいは電池が発熱す
るような急速充放電が必要とされる動力用電源に用いら
れ、広範囲な温度のものとで連続使用されるようになっ
てきている。その際には弁体は広範囲な温度下で常時圧
縮されるため、圧縮永久歪の増大が加速されて反発弾性
力が小さくなって弁作動圧が低下したり、また弾性弁体
の表面が軟化して封口板と接着してしまったりして、弁
作動圧を異常に高めるだけでなく安全弁を作動させなく
なり、電池に損傷を加えたり破裂させるといった問題が
あった。そこで、より耐熱性、耐アルカリ性に優れてい
るエチレンとプロピレンと非共役ジエン化合物との三元
共重合体く以下ＥＰＤＭという）を主成分とするゴムが
弁体材質として用いられてきている。しかしこのＥＰＤ
Ｈを主成分とする弁体は、高温での材質変化は小さいが
、圧縮永久歪に起因する弁作動圧力の低下は従来例のも
のよりもやや小さくなった程度であり、弁体下面と封口
板との接着の問題もなお存在している。この種のゴムに
は加硫物の反発弾性力および強度を与える補強材として
カーボンブラック、硬度を調整する軟化剤としてプロセ
スオイル、加硫剤しとて有機過酸化物、その他加硫促進
剤や分散、加工助剤などが添加され、ロールミキサーで
練り合わされた後ホットプレスにて成形されるのが通常
である。

本発明者らは、ＥＰＯＮを主成分とする弾性弁体につい
て、弁作動圧低下の原因となる圧縮永久歪の増大と封口
板との接着性が何に左右されるかを調査したところ、軟
化剤としてのプロセンオイルの添加の影響が大きいこと
を見い出した。

本発明は、密閉形アルカリ蓄電池とくにバッテリーバッ
ク用の端子キャップを有する防爆用の安全弁装置の改良
に関し、弾性弁体の材質と物性を改良することにより、
簡単な構造で広範囲な温度下において長期間安定した弁
作動性能を有する安全装置を提供することを目的とする
ものである。

（課題を解決するための手Ｐｉ１ 本発明は、排気孔を設けた封口板と溶接あるいはかしめ
装着された端子キャップとで形成された弁室内に、弾性
弁体を圧縮状態で装備した密閉形アルカリ蓄電池の安全
弁装置であって、弾性弁体としてエチレンと１０ピレン
と非共役ジエン化合物との三元共重合体（ＥＰＤＭ）を
主成分とし、軟化剤としてのプロセスオイルの添加量を
前記共重合体１００部に対して３重量部以下とし、ゴム
硬度を６０〜７５°　（ウォーレス硬度）としたものを
用いたことを特徴としている。

［作用］ 上記のように、本発明は６０〜７５°　（ウォーレス硬
度）の安定したゴム硬度の弾性弁体を圧縮状態で復帰式
安全弁装置を構成することにより、弁室の高さが小さく
制限される場合でも、部品のばらつきによる弁作動圧の
ばらつきを抑制し、また高温下での貯蔵によって圧縮永
久歪が増進することを防ぐとともに、弁体下面と封口板
が接着することを防ぎ、長期間にわたって安全弁装置を
確実に作動させることができる。

［実施例］ 以下、図面に従い本発明の一実施例を密閉形ニッケルカ
ドミウム蓄電池を例にとり説明する。

第１図において、１は０．３１のニッケルめっきｇＡｇ
ｘ！乎板をプレス加工して得られる皿状端子キャップで
、総高が１．９１であり鍔部下面には周方向とびとびに
複数個の突起部１ａが設けである。３は９Ａ製平板をプ
レス加工して得られる′ｎ体としての封［１板で、中央
部に排気孔３ａが設けられ、表面にはニンケルめっきが
施されている。２が本発明の弾性１１体であって、ＩＰ
ＤＨを主成分とし、軟化剤としてのプロセスオイルを添
加せずに、カーボンブラック、有機過酸化物、加硫促進
剤、加工助剤および加硫促進剤の活性剤を加え、練り合
わせてゴム生地を作った後、第２図ａまたはｂに示すよ
うな端子キャップ１の内径とほぼ等しい外径をもった薄
肉の鍔部２ａを存する形状に約１７（１℃のホットプレ
スで加圧成形したものであり、そしてゴム硬度を５５〜
８０°　（ｌ１ｗ；　ゴムの硬度測定としてはＪＩＳ硬
度計を用いて測定する方法があるが、電池の安全弁のよ
うな微小な弾性体を測定する場合には誤差が生じ易いい
ため、本発明においては誤差範囲の小さいウォーレス硬
度計を採用することにした）の範囲で段階的に変化させ
るとともに、弁作動圧力値が１５１ｑｒ／ｃｄとなるよ
うに弁体総高を変化させた弾性弁体を作った。このよう
な弾性弁体２の鍔部２ａを端子キャップ１内に当接する
ように載置し、端子キャップ１の周縁鍔部の突起１ａと
封口板３をプロジェクション溶接して一体化し、安全弁
装置を完全させた０組立後１日経過後に弁作動圧力値を
２０℃にて測定し、そのばらつきを調べた。第１表に各
試料１００個の弁作動圧のばらつき巾の平均値を示す。

以下余白 第１表 このように構成された安全弁装置をガスゲット４を介し
て、水素化ニッケルを主体・とする正極と、カドミウム
を主体とする負極と、セパレータおよび電解液からなる
発電要素５を内填した金属ケース６開口部に載置し、封
口金型を用いてケース開口端部を折り曲げて封口し、密
閉形ニッケルカドミウム蓄電池を完成させた。

なお、この安全弁装置で弾性弁体２作動時には、ガスは
排気孔３ａ−封口板３と端子キャップ１の鍔部間の隙間
−ドーナツ状の空所７の経路で外部に排出される。

また比較例として、プロセスオイルをＥＰＤＨに対し０
．３〜６重量部段階的に加えてゴム硬度を５６゜程度に
作った弾性弁体を用いて同等の弁作動圧力値とした安全
装置を各１０個組立て、比較例１の各１０個とともに密
閉形ニッケルカドミウム蓄電池を製造し、随時充電を繰
り返しながら６０℃で６力月間貯蔵した後、２０℃にて
１回目の弁作動圧と２回目の弁作動圧（１回目の弁作動
の後１０分間常圧に戻した後）を測定した。貯蔵前の弁
作動圧に対する６力月貯蔵後の維持率（１回目、２回目
）とばらつきｌ】を第３図に示す、なお図中○は第１回
目の弁作動圧を、・は第２回目の弁作動圧を示し、維持
率は測定毎回の平均値／貯蔵前の弁作動圧×１００％、
ばらつき巾は測定の最大値〜最小値／貯蔵前の弁作動圧
×１００％で示した。

以上の結果かられかるように、ＥＰＤＨを主成分としプ
ロセスオイルを含有しない弾性弁体において、ゴム硬度
が６０’　　（Ｈｖ）より小さい範囲では、安定したゴ
ム硬度をもつ弾性弁体を得ることが龍しいことと、ゴム
表面が粘着性を帯びてくることにより弁作動圧がばらつ
いており、またこの弁体を用いて１０■／ｄ以上の弁作
動設定圧を得るためには縦方向の大きな圧縮率が必要と
なり、その際には弾性弁体２は圧縮方向の直角方向へ広
がる過剰の力を受は圧縮永久歪が増大しやすく亀裂など
が発生しやすくなる。逆に弾性弁体のゴム硬度が７５゜
を越える場合には、圧縮代に対する弁作動圧変化が大き
くなるため部品寸法のばらつきや製造時のばらつきの影
譬を大きく受け、弁作動圧がばらつくという不具合が生
じる。それに対し本発明のゴム硬度が６０〜７５°の範
囲の弾性弁体を備えた安全装置は、弁作動圧のばらつき
も小さく、高温貯蔵後の弁作動圧の変化率も小さいとい
える。また、軟化剤としてのプロセスオイルの添加は、
ＥＰＤＨに対し６重量部以上を加えた場合には封口板と
の接着性が顕著となり、また高温貯蔵の際にアルカリ電
解液に抽出されやすいため弁体材質の劣化を招いて弁作
動圧の変動を誘引するが、ごく少量であれば圧縮永久歪
の増加や封口板との接着といった安全弁作動機能の低下
は認められず、安定した弁作動圧や貯蔵特性が得られ、
弾性弁体のゴム硬度を安定させるという点では効果があ
る。

［発明の効果］ 以上のように、本発明のＥＰＤＨを主成分とし、１０セ
スオイルをほとんど含有しないが、含有するにしても極
く微量に抑えたゴム硬度６０〜７５゜（ウォーレス硬度
）の弾性弁体を用いた安全弁装置は、弁作動圧のばらつ
きも小さく、高温貯蔵後おいても弁作動圧の低下や封０
板との接着を抑制し、長期間にわたり安定した弁作動機
能が得られる優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における電池の要部線断面図を
示す図であり、第２図ａ、ｂは弾性弁体の形状例を示し
、第３図は本発明および比較例の安全弁を備えた電池貯
蔵前の弁作動圧に対する６力月貯蔵後の維持率を示す曲
線図である。 １・・・端子キャップ′　　２・・・弾性弁体３・・・
封口板 ４・・・ガスゲット ６・・・金属ケース ３ａ・・・排気孔 ５・・・発電要素 第１図 （０） （１）） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気孔を設けた封口板と、溶接あるいはかしめ装
   着された端子キャップとで形成された弁室内に、弾性弁
   体を圧縮状態で装備した密閉形アルカリ蓄電池の安全弁
   装置であって、弾性弁体としてエチレンとプロピレンと
   非共役ジエン化合物との三元共重合体（ＥＰＤＭ）を主
   成分とし、プロセスオイルの添加量を前記共重合体１０
   ０部に対し３重量部以下とし、ゴム硬度が６０〜７５゜
   （ウォーレス硬度）としたものを用いたことを特徴とす
   る密閉形アルカリ蓄電池の安全弁装置。