JPH0636209U

JPH0636209U - 密閉式電池

Info

Publication number: JPH0636209U
Application number: JP7692192U
Authority: JP
Inventors: 福永　　孝夫
Original assignee: 日本電池株式会社
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力応答性の良好な安全弁装置を具備し、安全
弁作動時に機器側のターミナルを電解液の腐食から守
り、かつ、耐リーク特性に優れた密閉式電池を得るこ
と。【構成】金属封口蓋にガス抜き口を有し、該ガス抜き口
を熱融着フィルムで閉塞し、該熱融着フィルムと対向す
る面に切刃を備えた金属体を金属封口蓋に設置し、この
安全弁機構が一極性端子内に併設されない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明はポータブル機器の駆動用電源としての密閉式電池に関するものであり、特に短絡や過充放電時等における電池内圧上昇や、電池温度上昇時等に対する防爆、安全構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、ラップトップコンピューター、ワープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テレビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器等々のように、電源としての電池に対し大電流、大出力を要求する機器が多種多様に発達し、より高エネルギー密度の電池が要望されている。さらに、機器が薄形化、小型化するにつれ電池も薄形化、小型化が要求される。

【０００３】そして、その要望に応えるべく、種々の新しい電池が提案されている。

【０００４】しかしながら、電池が長期に渡って安定に使用されるためには、電解液の漏出や大気中の水分の電池内への侵入による電池活物質や電解質等との反応が原因で生じる電池性能の低下を防止するため、気密性、液密性の両面から電池を完全密封する必要があり、極めて密閉性の高い封口がなされている。

【０００５】従来からこの種の電池においては、図２に示す如く金属封口蓋（２１）を絶縁パッキング（２２）と絶縁パッキング（２３）で挟み込み、一極性端子兼用リベット（２４）を絶縁パッキングの貫通孔（２５）に挿入し、これに下部より集電用ワッシャ（２６）を挿入し、全体を縦方向に加圧して、リベットの脚先端を拡張して蓋体（２７）を得、この蓋体と他極性端子兼用外装缶（２８）をレーザー溶接等により溶着する構造がとられている。

【０００６】また、図３に示すようにガラスシール或はセラミックシールなどの絶縁部材（３３）を用いたハーメチック構造を採用し、一極性端子を兼ねる外装缶（３１）と金属封口蓋（３２）とをレーザー溶接等により溶着すると共に、他極性端子ピン（３４）を絶縁部材（３３）中に貫通固定する構造を採用している。

【０００７】しかし、この種の電池が高温に晒されたり、外部短絡又は電極やセパレータの劣化、形状変化等による内部短絡、或は外部電源による強制的な過大電流放電の発生により急激な温度上昇があった場合や、さらに、二次電池においては過大電圧による過充電がなされた場合に、電解液が揮発或は分解してガスが発生し、このガスが電池内に閉じ込められ、電池内圧が著しく上昇するため、電池の外装缶が膨張変形し、電池を搭載している機器を破損し、時として電池が破裂し、安全上重大な問題となる。

【０００８】そこで、電池の破裂を未然に防止するものとして、図４に示すように、外装缶（４１）の底の一部を薄肉とすることで、電池内圧異常上昇時に薄肉部（４２）が破れる構造を持たそうとするものがある。しかしながら、この場合、薄肉部の厚みを管理することが困難であり、作動圧設定が難しく、十分な安全性を得ることはできない。

【０００９】図５の電池構造はゴム弁体を安全弁に採用している電池構造要部である。上下より金属封口蓋（５１）を絶縁パッキング（５２）と絶縁パッキング（５３）で挟み込み、中空リベット（５４）を絶縁パッキングの貫通孔（５５）に挿入し、これに下部より集電用ワッシャ（５６）を挿入し、全体を縦方向に加圧して、中空リベットの脚先端を拡張してかしめる。次に、中空リベットの座にゴム弁体（５７）を乗せ、上より一極性端子兼用キャップ（５８）で加圧しながら端子キャップ（５８）と中空リベットの座をスポット溶接する。以上のようにして蓋体（５９）を得ている。本構造は特に圧力応答性の良好な安全弁を装着しうるものである。

【００１０】しかし、一極性端子内に安全弁が併設されているため、安全弁が作動した場合、該一極性端子兼用キャップと接触している機器側のターミナルが電池内から噴出する電解液に侵され、ターミナルが腐食される事態が発生する。さらに、ゴム弁体と中空リベットの座との間に間隙ができやすく、その間隙より電解液が漏れると言った耐リーク特性に問題がある。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

よって、圧力応答性の良好な安全弁装置を具備し、安全弁作動時に機器側のターミナルを電解液の腐食から守り、かつ、耐リーク特性に優れた密閉式電池を得ることが課題となる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、外装缶の膨れや破裂を防止できる安全性機構を具備した密閉式電池を得ることを目的とするもので、金属封口蓋にガス抜き口を有し、該ガス抜き口を熱融着フィルムで閉塞し、該熱融着フィルムと対向する面に切刃を備えた金属体を金属封口蓋に設置し、この安全弁機構が一極性端子内に併設されないことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】

本考案電池によれば、図１に示す圧力応答性の良好な安全弁を有するため誤使用等の異常時による電池の破裂がなく、安全性に優れている。また、安全弁が一極性端子内に併設されていないため、安全弁作動時に電解液が電池内より噴出しても機器側のターミナルを腐食することがなく、さらに、常時においては熱融着フィルムでガス抜き孔を閉塞しているため、耐リーク特性に優れている。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例につき図面に基づき詳述する。

【００１５】図１は一実施例による密閉式電池の要部断面図を示す。図１において（１）は一極性端子を兼ねる外装缶で発電要素（図示せず）が内蔵されている。

【００１６】上記外装缶（１）は、導電性に優れた材料、例えば鉄等が使用され、プレス等により絞り加工されて角型形状とされたものである。なお、通常はこの外装缶（１）の表面にニッケルメッキが施される。

【００１７】また、本実施例ではこの外装缶（１）の外形寸法を厚み６．４mm，幅２２．２ mm，高さ７７．５mm，板厚み０．４mmとした。（２）は板厚みが０．４mmの鉄よりプレス加工された、ガス抜き孔（３）を有している金属封口蓋で外装缶（１）の内側に挿入し、レーザー溶接により溶着されている。また、該ガス抜き孔（３）は熱融着フィルム（４）で閉塞されている。該熱融着フィルム（４）と対向する面に切刃を備えた金属体（５）を金属封口蓋に抵抗溶接にて設置されている。このときの切刃先端と熱融着フィルムとの距離は０．２０mmとした。（６）は他極性端子を兼ねるリベットで、金属封口蓋（２）を絶縁パッキング（７）と絶縁パッキング（８）で挟み込み、絶縁パッキングの貫通孔（９）に挿入し、これに下部より集電用ワッシャ（１０）を挿入し、全体を縦方向に加圧して、リベット（６）脚先端を拡張してかしめている。他極性端子を兼ねるリベット（６）の材質はステンレスを、集電用ワッシャ（１０）の材質はアルミニウムを、絶縁パッキング（７）、（８）はポリプロピレン樹脂を用いた。

【００１８】つぎに、熱融着フィルムの厚みおよびガス抜き孔の大きさを変えて熱融着フィルムの切裂解放圧との関係を調べた。この実施例では、熱融着フィルムはポリプロピレン樹脂を用い、金属封口蓋との接着はポリプロピレン樹脂をヒートシールすることによって行った。この熱融着フィルムの切裂開放圧の測定方法をつぎに示す。

【００１９】まず、発電要素を内蔵せずに、一極性端子兼用リベット（６）、絶縁パッキング（７）、絶縁パッキング（８）、集電用ワッシャ（１０）、熱融着フィルム（４）および切刃を具備している金属体（５）を設置した金属封口蓋（２）と空の外装缶（１）とをレーザー溶接した後、外装缶側面に細い銅管を銀ロウ付けして内部に窒素ガスを圧入し、熱融着フィルムが切裂開放する時の圧力を計測した。

【００２０】本考案の実施例におけるガス抜き孔の直径と熱融着フィルムの厚みを変えた場合の熱融着フィルムの切裂解放圧を表１に示す。

【００２１】

【表１】表１より、ガス抜き口の直径を１．０mmとした場合はフィルム厚みを０．０８ mm、ガス抜き口の直径を１．５mmとした場合はフィルム厚みを０．１２０mmから０．１５０mmとすることにより適切な作動圧で切裂解放する安全弁が得られた。

【００２２】比較例として、図５に示す如く、従来の密閉式電池において、実施例と同様に、発電要素が内蔵されていない外装缶側面に細い銅管を銀ロウ付けして内部に窒素ガスを圧入し、破壊する時の圧力を計測したところ、圧力が５１．３kg／cm² に達したときに外装缶と金属封口蓋とのレーザー溶接部に亀裂が入り破裂に至った。

【００２３】尚、本実施例では、熱融着フィルムの材質にポレプロピレン樹脂を用いたが、ポリエチレン樹脂でもよい。

【００２４】また、本実施例では、熱融着フィルムと切刃先端との距離を０．２mmとしたが、この距離の設定値によって、熱融着フィルムの切裂解放圧が変わってくる。つまり、電池の内圧上昇によって、熱融着フィルムがたわみ、切刃先端に当たることによってフィルムが切裂するが、フィルムと切刃先端との距離が遠くなるにしたがいフィルムのたわみ量を大きくする必要があり、たわみを生じさせる圧力を大きくしなければならず、そうすると、切裂解放圧がばらつくといった問題が生じる。また、フィルムと切刃先端との距離が近すぎると製造時にフィルムが切刃によって破損される場合がある。本実施例で示した０．２mmでは切裂解放圧にばらつきがなく、電池製造時においてもフィルムが破損されることなく良好な結果が得られた。

【００２５】また、フィルム厚みも切裂解放圧に大きく左右するが、フィルムが薄すぎると大気中の水分がこのフィルムを透過して電池内部に入り、電池性能の劣化につながるため、薄くすることができない。本実施例で示したように、フィルム厚みを０．０８mm以上にした場合は大気中の水分の透過が抑えられ、電池性能の劣化がみられなかった。

【００２６】さらに、本実施例に用いた封口蓋は、金属封口蓋（２）を絶縁パッキング（７）と絶縁パッキング（８）で挟み込み、他極性端子を兼ねるリベット（５）を絶縁パッキングの貫通孔（９）に挿入し、これに下部より集電用ワッシャ（１０）を挿入し、全体を縦方向に加圧して、リベット（６）脚先端を拡張してかしめているものを用いているが、他極性端子が金属封口蓋の透孔にガラス或いはセラミックシールなどの絶縁部材により貫通固定されているハーメチック構造に採用してもよい。

【００２７】

【考案の効果】

以上の説明からも明らかなように、本考案電池によれば、電池内圧上昇時に熱融着フィルムが切裂し電池内のガスを外部に放出するので、電池が破裂に至る危険性はなく安全性に優れている。また、一極性端子内に併設されていないため、安全弁作動時に電解液が電池内より噴出しても機器側のターミナルを腐食することがなく、さらに、常時においては熱融着フィルムでガス抜き孔を閉塞しているので、耐リーク特性に優れており、その工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例における密閉式電池の要部断面
図。

【図２】従来の密閉式電池の要部断面図

【図３】従来の密閉式電池の要部断面図

【図４】従来の密閉式電池の要部断面図。

【図５】従来の密閉式電池の要部断面図。

【符号の説明】

１外装缶２金属封口蓋３ガス抜き孔４熱融着フィルム５切刃を備えた金属体６他極性端子兼用リベット７絶縁パッキング８絶縁パッキング９貫通孔１０集電用ワッシャ２１金属封口蓋２２絶縁パッキング２３絶縁パッキング２４一極性端子兼用リベット２５貫通孔２６集電用ワッシャ２７蓋体２８外装缶３１一極性端子兼用外装缶３２金属封口蓋３３絶縁部材３４他極性端子ピン４１外装缶４２薄肉部５１金属封口蓋５２絶縁パッキング５３絶縁パッキング５４中空リベット５５貫通孔５６集電用ワッシャ５７ゴム弁体５８端子キャップ５９蓋体６０他極性端子兼用外装缶

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】外装缶（１）と金属封口蓋（２）とを有
し、外装缶（１）は発電要素を内蔵し、一極性端子を兼
ね、金属封口蓋（２）は該外装缶（１）の開口部に溶接
され導電的に固着され、該金属封口蓋（２）に形設せる
透孔に絶縁部材を介して他極性端子を固着してなる金属
封口蓋において、該金属封口蓋（２）にガス抜き孔（３）を設け、かつ、
該ガス抜き孔（３）が他極性端子と金属封口蓋の側端と
の間隙に位置し、該ガス抜き孔（３）を熱融着フィルム
（４）で常時閉塞し、該熱融着フィルム（４）と対向す
る面に切刃を備えた金属体（５）を金属封口蓋（２）に
設置することを特徴とする密閉式電池。