JPH0645251U

JPH0645251U - 電池の安全弁装置

Info

Publication number: JPH0645251U
Application number: JP8257592U
Authority: JP
Inventors: 進一郎北野; 徳之宮崎; 豊土井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高温雰囲気下でアルカリ及び酸素が長期に渡
り弁体に接触しても安全弁の作動圧が変動したり、シー
ル性の低下を招くクラックの発生するのを抑制すること
ができる電池の安全弁装置の提供を目的としている。【構成】電池内の圧力が増大した場合に電池内のガス
を電池外に放出するガス抜孔２ａが形成された封口板２
と、上記ガス抜孔２ａを覆うように上記封口板２に固定
された中空状の陽極キャップ１と、この陽極キャップ１
と上記封口板２とにより形成される弁室内に設けられ、
通常時は上記ガス抜孔２ａを封じる弁体４とを有する電
池の安全弁装置において、前記弁体４は、シール性を確
保するための弾性部４ｂと、耐アルカリ性と耐酸化性と
に優れた保護部４ａとから構成され、且つ前記ガス抜孔
２ａ側には上記保護部４ａが位置することを特徴とす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、密閉型の電池の安全弁装置に関し、特に密閉型アルカリ蓄電池における弁体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

密閉型アルカリ蓄電池は、充電時に陽極で発生する酸素ガスを陰極で吸収させることで密閉方式が成り立っている。しかし、過大の充電電流等により陰極のガス吸収が陽極の酸素ガス発生に追いつかず電池の内圧が異常に上昇した場合を考えて、この種の電池には電池の内圧が一定の値になると内部に蓄積されたガスを外部に放出し、電池が破裂するのを防止するために安全弁が設けられている。そして、この種の電池の安全弁としては、過剰なガスを放出した後は再度密閉状態になる復元式のものが多く用いられている。

【０００３】ここで、上記従来の復元式の安全弁としては、図３及び図４に示す構造ものがある。図３の構造の安全弁においては、反発荷重をスプリング２０により確保しているため反発荷重の変化による弁作動圧の変化が無いというメリットがある。一方、図４の構造の安全弁においては、材料コストが安く、製造工程が少ないという面でメリットがある。そして、上記両安全弁の弁体２１・２２としては、ＳＢＲ（スチレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、或いはブチルゴム等の合成ゴムが用いられていた。

【０００４】この場合、上記の合成ゴムの設計を適切に行えば、常温で充放電するのであれば、数年にわたって適当な作動圧を得ることができる。しかし、メモリーバックアップ、非常照明等の用途では高温雰囲気（４０〜７０℃）で連続的にまたは間欠的に充電が行われるため、ゴムが高温のアルカリ及び酸素に長期に渡り曝されることになる。このような高温雰囲気で長期間曝されると、図３に示す安全弁の場合には、ゴムのシール面が軟化して粘着性を帯び、この状態でスプリングによる荷重を受けるため、安全弁の作動圧が異常に上昇するという課題を有していた。一方、図４に示す安全弁の場合には、ゴムの圧縮永久歪が増大され反発弾性力が小さくなるため、安全弁の作動圧が低下する。そして、ゴムの劣化が顕著になるとゴムにクラックが発生してシール性が低下するため、電池内部に充満したガスと共に電解液が電池外に放出されて、サイクル特性が著しく低下するといった課題を有していた。

【０００５】そこで、最近では、耐アルカリ性や耐酸化性に優れているとされるＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）が用いられるようになってきた。このＥＰＤＭは上記ゴム材に比べて、アルカリや酸素による材質変化は小さく、ゴムの劣化が遅いため、ある程度までは上記課題を解決することができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このような利点を有するＥＰＤＭであっても、高温中（４０〜７０℃ ）でアルカリや酸素に長期間曝されると、やはり上記と同様の問題が生じることになる。本考案は係る現状を考慮してなされたものであって、高温雰囲気下でアルカリ及び酸素が長期に渡り弁体に接触しても安全弁の作動圧が変動したり、シール性の低下を招くクラックの発生するのを抑制することができる電池の安全弁装置の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、電池内の圧力が増大した場合に電池内のガスを電池外に放出するガス抜孔が形成された封口体と、上記ガス抜孔を覆うように上記封口体に固定された中空状のキャップ部と、このキャップ部と上記封口体とにより形成される弁室内に設けられ、通常時は上記ガス抜孔を封じる弁体とを有する電池の安全弁装置において、前記弁体は、シール性を確保するための弾性部と、耐アルカリ性と耐酸化性とに優れた保護部とから構成され、且つ前記ガス抜孔側には上記保護部が位置することを特徴とする。

【０００８】

【作用】

上記構成の如く、弁体を、シール性を確保するための弾性部と、耐アルカリ性と耐酸化性とに優れた保護部とから構成し、しかもアルカリ及び酸素と接触するガス抜孔側には上記保護部を配置すれば、弁体が高温雰囲気下のアルカリ及び酸素に長期間曝されても、弁体が劣化するのを抑制することができる。

【０００９】

【実施例】

（第１実施例）本考案の第１実施例を、図１及び図２に基づいて、以下に説明する。〔実施例１〕本考案の第１実施例に係る電池の安全弁装置は、図１に示すように、封口板２の中央部に、電池内部圧力が上昇した際にガスを電池外に放出するガス抜孔２ａが形成されており、このガス抜孔２ａの上面には、通常時はガス抜孔２ａを封じる弁体４が配置されている。この弁体４は、上記ガス抜孔２ａと当接し且つポリプロピレン（ポリオレフィン系樹脂）から成る保護膜４ｃ（厚み：５０μｍ）と、ＥＰＤＭから成る弾性部４ｂと、鋼板４ｃとから構成されている。

【００１０】一方、上記封口板２の上面には中空状の陽極キャップ１が固定されており、この陽極キャップ１内には、上記弁体４の鋼板４ｃを付勢するスプリング３が設けられるような構造である。上記の構造であれば、スプリング３により付勢された弁体４によりガス抜孔２ａが封じられるので、通常時はガスが電池外に放出されない一方、電池内圧が所定値を超えるとスプリング３の付勢力に抗して、ガス抜孔２ａからガスが放出されるようになっている。

【００１１】このような構造の安全弁を、以下（Ａ₁）弁と称する。〔実施例２〕保護膜４ｃとしてポリエチレン（ポリオレフィン系樹脂）を用いる他は、上記実施例１と同様の構造である。このような構造の安全弁を、以下（Ａ₂）弁と称する。〔比較例〕保護膜４ｃを設けない（即ち、ＥＰＤＭから成る弾性部４ｂが直接ガス抜孔２ａと当接している）他は、上記実施例１と同様の構造である。

【００１２】このような構造の安全弁を、以下（Ｘ）弁と称する。〔実験１〕上記本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₂）弁と比較例の（Ｘ）弁とにおける弁作動圧を測定したので、その結果を下記表１に示す。尚、実験は、先ず各封口体の作動圧を測定した後、各封口体を電池（公称容量：５０ｍＡｈ）に組込み、６０℃の恒温槽中で１．５ｍＡの充電電流で連続充電した状態で保存する。保存後、電池を取り出し分解して、各封口体を取り出し作動圧を測定した。尚、測定は、３カ月毎或いは６カ月毎に行った。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１から明らかなように、ＥＰＤＭから成る弾性部４ｂが直接ガス抜孔２ａと当接している比較例の（Ｘ）弁の場合には、連続充電３ケ月で安全弁の作動圧が１２ｋｇ／ｃｍ²上昇していることが認められた。これに対して、ポリプロピレン及びポリエチレレンから成る保護膜４ｃがガス抜孔２ａと接する本考案の（Ａ ₁ ）弁，（Ａ₂）弁では、安全弁の作動圧は０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ²しか上昇せず、且つ３ケ月以降も安定した作動圧を示すことが認められる。

【００１５】尚、各弁を観察したところ、比較例の（Ｘ）弁では、封口板２に弁体４のゴムが粘着して黒く付着しているのが確認されたが、本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₂）弁では弁体４と封口板２との粘着がないことを確認できた。〔実験２〕上記本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₂）弁と比較例の（Ｘ）弁とにおけるシール性について調べたので、その結果を図２に示す。尚、実験は上記実験１と同様の条件で充電を行い、３カ月毎に電池重量を測定するものである。

【００１６】図２から明らかなように、比較例の（Ｘ）弁では９ケ月目ぐらいから、重量減が著しくなっているのに対し、本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₂）弁では重量減が一定しており、且つその減少量も極めて少ないことが認められる。また、９ケ月経過後に、本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₁）弁及び比較例の（Ｘ）弁の弁体の表面状態を電子顕微鏡で観察したところ、比較例の（Ｘ）弁では弁体にクラックの発生が確認されたのに対し、本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₂）弁では弁体のシール面がポリプロピレンまたは、ポリエチレンで保護されているためクラックの発生は認められなかった。

【００１７】（第２実施例）本考案の第２実施例を、図３に基づいて、以下に説明する。環状のパッキング７と集電板８とは、中央部にガス抜孔９ａが形成された環状金属体９により封口板１０にカシメ固定されており、この環状金属体９上には中央部が中空状の陽極端子１２が固定されている。この陽極端子１２内には弁体１１が配設されており、この弁体１１は上記ガス抜孔９ａと当接し且つポリプロピレン（ポリオレフィン系樹脂）から成る保護膜１１ａ（厚み：５０μｍ）と、ＥＰＤＭから成る弾性部１１ｂとから構成されている。

【００１８】尚、図示はしないが、上記構造の安全弁装置であっても、前記第１実施例に示す安全弁装置と同様に、高温雰囲気下でアルカリ及び酸素が長期にわたり弁体と接触しても安全弁の作動圧が変動したり、シール性が低下するのを抑制しうることを実験により確認している。〔その他の事項〕上記２つの実施例では、弁体に用いるポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン及びポリエチレレンを用いているが、本考案はこれらに限定するものではなく、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の他のポリオレフィン系樹脂であっても、上記と同様の効果を奏する。

【００１９】加えて、耐アルカリ性と耐酸素性とに優れた部材としてはポリオレフィン系樹脂に限定するものではなく、例えば、フッ素樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ハロゲン化ポリエーテル等がある。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、弁体が高温雰囲気下のアルカリ及び酸素に長期間曝されても、弁体が劣化するのを抑制することができる。したがって、安全弁の作動圧が異常に上昇或いは下降したり、或いはゴムにクラックによりシール性が低下するのを抑制することができるので、サイクル特性等の電池特性を飛躍的に向上させることができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る電池の安全弁装置の
断面図である。

【図２】本考案の（Ａ₁）弁，（Ａ₂）弁及び比較例の
（Ｘ）弁とにおける、保存期間と電池重量の変化との関
係を示すグラフである。

【図３】本考案の第２実施例に係る電池の安全弁装置の
断面図である。

【図４】従来の電池の安全弁装置の断面図である。

【図５】従来の電池の安全弁装置の断面図である。

【符号の説明】

１陽極キャップ２封口板２ａガス抜孔３スプリング４弁体４ａ保護膜４ｂ弾性部９ａガス抜孔１０封口板１１弁体１１ａ保護膜１１ｂ弾性部１２陽極端子

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電池内の圧力が増大した場合に電池内の
ガスを電池外に放出するガス抜孔が形成された封口体
と、上記ガス抜孔を覆うように上記封口体に固定された
中空状のキャップ部と、このキャップ部と上記封口体と
により形成される弁室内に設けられ、通常時は上記ガス
抜孔を封じる弁体とを有する電池の安全弁装置におい
て、前記弁体は、シール性を確保するための弾性部と、耐ア
ルカリ性と耐酸化性とに優れた保護部とから構成され、
且つ前記ガス抜孔側には上記保護部が位置することを特
徴とする電池の安全弁装置。