JPH04349347A - 密閉電池 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、防爆型の密閉電池に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池内部のガス圧上昇時に作動す
る各種の過圧放出安全弁が提案されている。しかし、例
えば特開昭５５−１３６１３１号で開示されている正極
活物質にリチウム複合金属酸化物を用いた非水系の二次
電池、もしくは、特開昭６２−９０８６３号，特開昭６
３−２９９０５６号等で開示されている非水系の二次電
池、すなわち、正極活物質にリチウム複合金属酸化物を
用い、負極活物質に炭素質材料を用いる非水系二次電池
等の場合には、通常使用時にはほとんど電池缶の内部の
圧力は高くならないが、両極活物質、電解液等が、外気
から入り込んだ水分、酸素等と反応すると、電池の性能
が徐々に低下するので、この種の電池では安全弁は不適
当である。すなわち、水分、酸素等によって性能が低下
する電池等では、完全密閉構造をとることが好ましい。

【０００３】しかしながら、完全密閉構造を有する電池
では、密閉性が高まり、貯蔵性に優れる反面、高温に加
熱された場合、もしくは、高電圧、大電流で充電された
場合等といった異常な条件の下では、電池内部の圧力が
上昇し、その結果、電池缶が破裂し、電池の内容物が飛
散して、人的もしくは物的被害を引き起こす恐れがある
。

【０００４】そこで、密閉型の電池においては、電池内
部の圧力が電池缶あるいは電池封口部の限界耐圧以上に
なって爆発を引き起こさないように、あらかじめ切込部
を設け、切裂によって、圧力を開放する提案が種々なさ
れている。これに属するもののとして、密閉型アルカリ
ボタン電池に十字型の切込を設け交点の肉厚を制御する
方法（実公昭５８−１７３３２号）、扁平形の密閉電池
に関し、電池缶内の圧力が上昇した際の応力が最も集中
する部分の耐圧を他の部分に対し、相対的に下げる目的
で切欠を施す方法（実開昭６０−６５９７０号）、電池
容器の底部に溝を形成するにあたり、底部に平坦部を有
し、底部の中心に交点を持つ溝を形成する方法（特開昭
６３−８６２４４号，特開昭６３−８６２４６号）、電
池容器の底部の内面に溝をつける方法（特開昭６３−８
６２４５号）、電池容器の底部に両端で分岐した直線状
の切欠溝をつける方法（特開平１−３０９２５２，特開
平１−３０９２５３）等の提案がある。

【０００５】ところで、完全密閉型の電池においても、
電池容器が破裂して内容物が飛散することがない程度に
、電池容器の耐圧を低くすることが必要であるが、その
一方で電池容器に外的な衝撃が加えられた場合、簡単に
電池容器の密閉状態が破壊されるようなことがあっては
使用に耐えない。すなわち、完全密閉型の電池では構造
的に丈夫であって、しかも、電池容器の耐圧は充分に低
く、安定していることが必要である。

【０００６】ところが、従来の完全密閉型の電池におい
て、電池容器を絞り加工で成型する場合には、電池容器
の肉厚がある一定値以下では、加工欠陥、材料のボイド
等によって、電池容器自体の耐圧が極端に低いものが発
生する可能性があり、電池容器の形状にもよるが電池容
器の肉厚は通常約０．２ｍｍ以上あることが必要であり
、この電池容器に防爆用の切欠を形成する構造では、電
池容器の防爆機能が電池の内部の圧力の上昇に対応して
、安全性の確保される圧力範囲内の所望の圧力で、特に
３０ｋｇ／ｃｍ２　以下の低い圧力で安定して動作する
ように電池容器の耐圧を設定することと、電池の使用時
もしくは運搬時等に加わる衝撃等によって、簡単に電池
容器の防爆機能が動作することがないことを両立するこ
とは非常に難しかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電池容器の
防爆機能が電池の内部の圧力の上昇に対応して、安全性
の確保される圧力範囲の所望の圧力で安定して動作し、
かつ、電池の使用時もしくは運搬時等に加わる衝撃によ
って、簡単に電池容器の防爆機能が動作することがない
防爆構造を有する完全密閉型の電池を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は金属電池容器か
らなる密閉電池において、肉厚が０．２ｍｍ以上の金属
電池容器の一部に設けられた単数もしくは複数の通気孔
を、板厚が０．２ｍｍ未満であって、切欠溝が設けられ
ていることを特徴とする金属板によつて閉塞してなるこ
とを特徴とする。　　本発明においては、当該電池容器
は充分に肉厚の厚い金属で形成し、かつ、当該金属電池
容器の一部に設けられた単数もしくは複数の通気孔を閉
塞する金属板は板厚が０．２ｍｍ未満の薄い金属板で構
成する。すなわち、肉厚の厚い金属容器を用いることに
よって、外部からの衝撃、当該電池容器内の内部の圧力
上昇等によって、電池容器は容易に変形しないような強
度を持たせる。電池容器の大きさ、形状によって、当該
電池容器に必要な強度を得るための電池容器の肉厚は変
わるが、通常、０．２ｍｍ以上あることが必要である。 そこで、容易に変形しない電池容器の一部分に形成され
た当該金属板の厚さを当該電池容器の肉厚に比べて充分
に薄くすることによって、当該電池容器内部の僅かな圧
力の上昇に対しても、当該電池容器内の内部の圧力上昇
による電池容器の形状の変位に比べ、当該金属板の変位
を充分に大きくすることが可能であり、当該電池容器内
の内部の圧力上昇に対して、敏感に応答して変位するよ
うに構成することができる。当該金属板の材質にもよる
が、好ましくは、当該金属板の厚さは、約０．１ｍｍ以
下にするほうが良い。さらに、低い圧力で安定して防爆
機能を動作させるためには、当該金属板に切欠溝を形成
する方法等によって、当該金属板に強度が弱い部分を形
成することを併用することが必要である。また、当該金
属板を電池容器の材質よりも破断強度の小さい材質に変
えることによって、防爆機能の動作圧をさらに低くする
ように調整することも可能である。

【０００９】特に、当該金属板に切欠溝を設ける方法は
、金属容器に直接切欠溝を形成するのに比べ、容易にか
つ精度良く形成できるために、防爆機能をより低圧で精
度よく動作させることを可能にする。切欠溝の形成方法
としては、プレス加工、ウエットエッチング、レーザー
光による蝕刻等が可能であるが、特に、どのような方法
をとっても差し支えなく、切欠溝の形状も特に限定され
るものではない。さらに、当該電池容器は、通常、ステ
ンレススチール、ニッケルメッキ加工炭素鋼等で製作さ
れる場合が多いが、耐食性等に支障がなければ、特に限
定されるものではない。また、当該金属板の材質として
は、ステンレススチール、ニッケルメッキ加工炭素鋼、
ニッケル、銅、アルミニュウム、銅合金、アルミニュウ
ム合金等が使用可能である。密閉のための接合方法とし
ては、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接等の溶接、
かしめ等であり、特に、当該電池容器と異種の金属の薄
板を、当該金属板として使用する場合には、当該電池容
器と当該金属板の接合は超音波溶接を用いるのが有効で
ある。

【００１０】さらに、外部からの衝撃が直接当該金属板
に加わりにくいように、当該金属板を溶接する部分の周
辺にリブを設ける構造、当該金属板を溶接する部分の周
辺の電池容器の肉厚を部分的に厚くする構造、当該金属
板を電池容器に溶接した後で当該金属板の外部に衝撃吸
収用の樹脂、ゴム、紙等を設ける構造等をとることによ
って、電池容器の防爆機能が外部からの衝撃等によって
、誤って動作することをいっそう確実に防止することが
できる。

【００１１】

【作用】本発明により外部からの衝撃によって電池容器
の密閉性が容易に損なわれることなく、電池容器の内部
の圧力が上昇した場合には再現性よく、低い圧力で電池
容器の防爆機能を動作させることができる。

【００１２】

【実施例】つぎに実施例をあげて本発明を説明する。

【００１３】

【実施例１】ステンレススチール製の厚さ０．３ｍｍの
円筒型のφ２１ｍｍ×８３ｍｍのパイプに、有孔のリブ
付きの厚さ０．３ｍｍのステンレススチール製の底蓋を
溶接し、プレス加工によって切欠溝を形成した厚さ０．
１ｍｍのφ２０ｍｍのステンレススチール製の円板で、
底蓋に開けられたφ５．７ｍｍの孔をレーザー溶接によ
って閉塞した。図１と図２に、電池の内容物の記載を省
いた電池容器全体の断面図を示す。１は電池缶であり、
２は有孔のリブ付きの底蓋であり、３は切欠溝加工を施
した金属板であり、４はガラス−メタルシール付きの電
池封口蓋であり、５は有孔の肉厚の平板の底蓋である。 電池缶、底蓋、金属板、封口蓋の肉厚は誇張して示され
いる。図２に示すように、切欠溝を形成した薄い金属板
を溶接する底蓋はリブ付きである必要性はなく、厚さが
０．４〜２．０ｍｍ程度の平板であっても差し支えない
。

【００１４】図３に切欠溝加工を施した金属板を示す。 図４に図３におけるＸ−Ｘ´線断面の拡大図を、図５に
図３におけるＹ−Ｙ´線断面の拡大図を示してある。厚
さ０．１ｍｍのステンレススチールの円形の薄板に、残
肉の厚さが０．０３ｍｍと０．０４ｍｍの切欠溝を形成
し、内容物が未充填の電池容器を製作し、靜水圧を印加
して切裂する圧力を求めた。残肉の厚さが０．０３ｍｍ
のものでは、２１〜２３ｋｇ／ｃｍ２　で切裂し、残肉
の厚さが０．０４ｍｍのものでは、２９〜３１ｋｇ／ｃ
ｍ２　で切裂した。従来のように０．３ｍｍ厚のステン
レススチールの缶の缶底に直接切欠溝を形成した場合で
は、残肉の厚さが０．０３ｍｍのものでは、切裂する圧
力が１６〜２４ｋｇ／ｃｍ２　であり、残肉の厚さが０
．０４ｍｍのものでは、切裂する圧力が３５〜４５ｋｇ
／ｃｍ２　であったのに比べ、著しく切裂する圧力がよ
り狭い範囲にはいっている。しかも、０．３ｍｍ厚のス
テンレススチールの缶の缶底に直接切欠溝を形成する場
合に比べ、加工収率が大幅に向上した。また、本発明に
よれば、図４に示すａ側を電池缶内部にして切欠溝を形
成しても、ｂ側を電池缶内部にして切欠溝を形成しても
、切欠溝が切裂する圧力にほとんど変化はなかった。し
たがって、本発明では、図４に示すａ側もしくはｂ側い
ずれを電池容器の内部にしても差し支えがない。切欠溝
の形状も図３に示す形状に限るものではなく、図６に切
欠溝の形状の例を示す。

【００１５】φ２１ｍｍ×８３ｍｍの約８０ｇの円筒型
の電池では、従来のように０．３ｍｍ厚の缶底に直接切
欠溝を形成した場合では、１ｍの高さからコンクリート
の床の上に落とすと、場合によっては１〜２回の落下の
衝撃によって容易に缶底の切欠溝が切裂することがある
が、図１と図２に示すような構造では、切欠溝加工を施
した金属板に床の上にあった異物等が直接突き刺さるよ
うなことがない限り、１０回程度の落下の衝撃では缶底
に溶接された金属板の切欠溝が切裂することはなかった
。

【００１６】

【実施例２】厚さ０．３ｍｍのステンレススチール製の
有底の１４ｍｍ×４１ｍｍ×４２ｍｍの長円筒缶に、厚
さ０．３ｍｍのリブ付きのガラス−メタル封口蓋を溶接
し、当該ガラス−メタル封口蓋の一部に開けられたφ２
ｍｍの孔を、切欠溝をウエットエッチング加工で形成し
た厚さ０．１ｍｍのステンレススチール製の薄板で覆い
、レーザー溶接によって閉塞した。図７に、電池の内容
物の記載を省いた電池容器全体の断面図を示す。１０は
ガラス−メタルシール付きの電池封口蓋であり、一部に
孔が開けてある。電池封口蓋はリブをつけて強度を高め
ても、肉厚の平板を使用しても差し支えない。図８に、
図７に示した電池容器を上部から見た外観を示す。 電池缶、金属板、封口蓋の肉厚は誇張して示されいる。 　　図９に切欠溝加工を施した金属板を示してあり、図
１０に図９におけるｘ−ｘ´線断面の拡大図を、図１１
に図９におけるｙ−ｙ´線断面の拡大図を示してある。 切欠溝加工を施した金属板の外形は図９のような形状で
ある必要性は全く無く、円形、長円形、矩形等でもかま
わない。

【００１７】厚さ０．１ｍｍステンレススチールの薄板
に残肉の厚さが０．０２ｍｍと０．０３ｍｍの切欠溝を
形成し、内容物が未充填の電池容器を製作し、靜水圧を
印加して切裂する圧力を求めた。残肉の厚さが０．０２
ｍｍのものでは、８〜１２ｋｇ／ｃｍ２　で切裂し、残
肉の厚さが０．０３ｍｍのものでは、１８〜２２ｋｇ／
ｃｍ２　で切裂した。

【００１８】同様に、厚さ０．０５ｍｍステンレススチ
ールの薄板に残肉の厚さが０．０２ｍｍの切欠溝を形成
し、内容物が未充填の電池容器を製作し、靜水圧を印加
して切裂する圧力を求めたところ、７〜９ｋｇ／ｃｍ２
　で切裂し、僅かではあるが、切欠溝を形成する金属薄
板の厚さが薄い場合に、切裂圧が低くなる傾向が認めら
れた。

【００１９】すなわち、従来のようにステンレススチー
ルの缶の缶底に直接切欠溝を形成する方法では、切裂圧
を１０ｋｇ／ｃｍ２　以下に安定して設定することは不
可能であったが、本発明によれば、前述のように、切裂
圧を１０ｋｇ／ｃｍ２　以下に安定して設定することが
可能となったばかりではなく、落下等の衝撃が加わった
場合の防爆機能の誤動作の可能性を大幅に低下させるこ
とができた。

【００２０】

【発明の効果】本発明により外部からの衝撃によって電
池容器の密閉性が容易に損なわれることなく、電池容器
の内部の圧力が上昇した場合には再現性よく、低い圧力
で電池容器の防爆機能を動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の電池容器の断面図の１例。

【図２】本発明の実施例の電池容器の断面図の１例。

【図３】切欠溝加工を施した金属板の１例。

【図４】図３のＸ−Ｘ´に沿った線断面の拡大図。

【図５】図３のＹ−Ｙ´に沿った線断面の拡大図。

【図６】切欠溝の形状例。

【図７】本発明の実施例の電池容器の断面図の１例。

【図８】図７の電池容器の上面図の１例。

【図９】切欠溝加工を施した金属板の１例。

【図１０】図９のｘ−ｘ´に沿った線断面の拡大図。

【図１１】図９のｙ−ｙ´に沿った線断面の拡大図。

【符号の説明】

１．電池缶。 ２．有孔のリブ付きの底蓋。 ３．切欠溝加工を施した金属板。 ４．ガラス−メタルシール付きの電池封口蓋。 ５．ガラス−メタルシール。 ６．有孔の肉厚の平板の底蓋。 ７．直線切欠溝。 ８．分岐切欠溝。 ９．切欠溝の薄肉部。 １０．ガラス−メタルシール付きの有孔の電池封口蓋。 １１．切欠溝加工を施してない金属板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属電池容器からなる密閉電池におい
   て、肉厚が０．２ｍｍ以上の金属電池容器の一部に設け
   られた単数もしくは複数の通気孔を、板厚が０．２ｍｍ
   未満であって、切欠溝が設けられていることを特徴とす
   る金属板によつて閉塞してなることを特徴とする密閉電
   池。