JPH0732006B2 - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
- Publication number
- JPH0732006B2 JPH0732006B2 JP61248648A JP24864886A JPH0732006B2 JP H0732006 B2 JPH0732006 B2 JP H0732006B2 JP 61248648 A JP61248648 A JP 61248648A JP 24864886 A JP24864886 A JP 24864886A JP H0732006 B2 JPH0732006 B2 JP H0732006B2
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- JP
- Japan
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- valve body
- battery
- sealing plate
- organic electrolyte
- electrolyte battery
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
- H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負極活物質としてリチウム等の軽金属を用い
て構成される有機電解質電池の防爆用封口板に関するも
のである。
て構成される有機電解質電池の防爆用封口板に関するも
のである。
従来の技術 昨今、ICやLSIをはじめとするエレクトロニクスの進展
はめざましく、これらを応用した電子精密機器の消費電
流は数μＡ程度で極めて微弱な電流しか必要としなくな
ってきている。またこれ等の電源としての一次電池に
も、小型軽量、高エネルギー密度、長期信頼性が求めら
れている。これ等の要件を満たす電池として、金属リチ
ウムまたはリチウム−アルミニウム（Li−Al）合金等の
リチウム系合金を負極活物質として、電解液として非プ
ロトン系高誘電率、低粘度の非水系の電界液を用い、正
極活物質として二酸化マンガン，酸化銅等の金属酸化
物、あるいはフッ化炭素を用いて構成される有機電解質
電池がある。これ等の電池を長期に渡って作動させる場
合、電池設定上においては、長期間に渡って安定した密
閉性，気密性が要求され、極めて気密度の高い封口がな
されている。しかしその反面、万一電池が内部短絡や外
部短絡、あるいは漏れ電流などによる充電がされると、
電池内部にガスが発生し、電池内圧が異常に上昇した場
合、電池が破壊し極めて危険性の高いものであった。従
って従来においては第２図に示すように、電池の封口板
Ｂの中に、肉薄な金属板、合成樹脂、ゴム板からなる薄
板を弁体４として設け、内圧が20〜40kg/cm2に上昇した
時、この弁体４が裂けて電池内のガスを逃がす方法がと
られていた。
はめざましく、これらを応用した電子精密機器の消費電
流は数μＡ程度で極めて微弱な電流しか必要としなくな
ってきている。またこれ等の電源としての一次電池に
も、小型軽量、高エネルギー密度、長期信頼性が求めら
れている。これ等の要件を満たす電池として、金属リチ
ウムまたはリチウム−アルミニウム（Li−Al）合金等の
リチウム系合金を負極活物質として、電解液として非プ
ロトン系高誘電率、低粘度の非水系の電界液を用い、正
極活物質として二酸化マンガン，酸化銅等の金属酸化
物、あるいはフッ化炭素を用いて構成される有機電解質
電池がある。これ等の電池を長期に渡って作動させる場
合、電池設定上においては、長期間に渡って安定した密
閉性，気密性が要求され、極めて気密度の高い封口がな
されている。しかしその反面、万一電池が内部短絡や外
部短絡、あるいは漏れ電流などによる充電がされると、
電池内部にガスが発生し、電池内圧が異常に上昇した場
合、電池が破壊し極めて危険性の高いものであった。従
って従来においては第２図に示すように、電池の封口板
Ｂの中に、肉薄な金属板、合成樹脂、ゴム板からなる薄
板を弁体４として設け、内圧が20〜40kg/cm2に上昇した
時、この弁体４が裂けて電池内のガスを逃がす方法がと
られていた。
発明が解決しようとする問題点 上記の場合にあっては、合成樹脂、ゴム等の弾性体を弁
体として低圧作動性を具体化するには、その肉厚を0.1
〜0.3m/m程度にする必要があり、このような厚みの薄板
材では、大気中の水分、あるいはその他の産業廃棄ガス
等を極めて容易に電池内部へ透過しやすく、特に水分の
存在をきらう有機電解質電池、例えばリチウム電池にお
いては不適当である。また弁体としての作動性を考えた
場合、極めて弾性に富む特徴を有しているため作動圧が
一定しないという欠点があった。一方、水分透過性及び
各種の気体透過性の少ない弁体材料としては金属素材が
考えられるが、20〜40kg/cm2での低圧作動性を考慮する
と、実験的にその厚みとして数十μｍのオーダにする必
要があり、また、コストならびに材料自身の機械的性質
を考慮すると、アルミニウム，鉛，錫等、ビッカース硬
度が100以下の比較的軟かい素材が適当である。しかし
ながらアルミニウム，鉛，錫等の薄板は、他の金属素材
に比べて軟かいため、弾性に富み、弁体としての作動性
を考えた場合、作動圧の安定性にやはり問題があった。
体として低圧作動性を具体化するには、その肉厚を0.1
〜0.3m/m程度にする必要があり、このような厚みの薄板
材では、大気中の水分、あるいはその他の産業廃棄ガス
等を極めて容易に電池内部へ透過しやすく、特に水分の
存在をきらう有機電解質電池、例えばリチウム電池にお
いては不適当である。また弁体としての作動性を考えた
場合、極めて弾性に富む特徴を有しているため作動圧が
一定しないという欠点があった。一方、水分透過性及び
各種の気体透過性の少ない弁体材料としては金属素材が
考えられるが、20〜40kg/cm2での低圧作動性を考慮する
と、実験的にその厚みとして数十μｍのオーダにする必
要があり、また、コストならびに材料自身の機械的性質
を考慮すると、アルミニウム，鉛，錫等、ビッカース硬
度が100以下の比較的軟かい素材が適当である。しかし
ながらアルミニウム，鉛，錫等の薄板は、他の金属素材
に比べて軟かいため、弾性に富み、弁体としての作動性
を考えた場合、作動圧の安定性にやはり問題があった。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決する封口板を提供するもので
あり、前述の金属薄板を、金属薄板の破損圧以下の圧力
でもって、硬さの硬い微粒子を金属薄板の受圧部に衝突
させて、金属薄板の受圧部を他の部分より硬くする方
法、つまりショットピーニングによって加工することを
特徴とする。
あり、前述の金属薄板を、金属薄板の破損圧以下の圧力
でもって、硬さの硬い微粒子を金属薄板の受圧部に衝突
させて、金属薄板の受圧部を他の部分より硬くする方
法、つまりショットピーニングによって加工することを
特徴とする。
作用 この構成法による封口板を使用することにより、低圧で
しかも安定した作動性を示し、大気中の水分などの電池
内への透過を防止し、電池特性の優れる安全弁装置を提
供できるものである。
しかも安定した作動性を示し、大気中の水分などの電池
内への透過を防止し、電池特性の優れる安全弁装置を提
供できるものである。
実施例 以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
第１図は、本発明の封口板を用いた円筒形リチウム電池
の例を示し、図において、Ａは発電要素群であり、正極
としてはフッ素炭素，二酸化マンガン、酸化銅等を主材
として、これに導電材，結着剤を加えたものからなる。
負極としては、金属リチウムを用い、この正負極を、ポ
リプロピレン不織布や、マイクロポーラスフィルムから
なるセパレータ材を介して渦巻状に構成した極板群であ
る。この極板群に電解液として、1,2−ジメトキシエタ
ン，ジオキソラン，γ−ブチロラクトン等の混合溶媒を
単独か、あるいは混合したものを使用し、溶質としてLi
BF4，LiClO4等を溶解させたものを電解液として含浸さ
せて発電要素を形成している。１は前記極板群の負極活
物質である金属リチウムの集電体リード２をスポット溶
接により溶接した電池容器で、負極端子を兼ねている。
その材質としては0.3mm程度の厚みを有した耐電解液性
ステンレス鋼材、あるいは耐食メッキを施した鉄が用い
られる。Ｂは本発明による弁体４を配した封口板で、そ
の構成法は第３図Ａに示すように、弁孔3aを２段目の水
平部3bの内底面に有した封口板のケース３を用意し、弁
体４をこのケースの１段目の水平部3cに挿入載置する工
程と、ガス排出孔5aを凸状部5bに有し、その周縁部5cを
平坦にしたキャップ５をケース３に嵌合させ、ケース３
の開口折曲縁3dを内方に金型でもってカシメて、弁体４
をケース３の１段目の水平部3cと、キャップ５の周縁平
坦部5cによって圧接固定する工程からなるものである。
弁体の構成としては第４図に示すように厚みが50〜120
μｍ、硬度が100以下、詳しくは50〜80で、受圧部に円
弧状の膨出部4aを設けて受圧面積が常に一定になるよう
に成形加工した金属薄板を、治具ｃでもって固定し、膨
出部4aに前記金属薄板の破損圧以下の圧力、具体的には
５〜7kg/cm2の圧力で硬さが硬く粒径が20〜80μｍの微
粒子、例えば砂，アランダム，カーボランダム，ジルコ
ニア−アルミナ，炭化ケイ素等の微粒子を含んだ圧縮空
気を衝突させる方法、つまり、ショットピーニングによ
って、第４図Ｂに示す如く金属薄板の膨出部4aの硬度を
300〜500となるように加工したものである。ケース３の
材質としては厚みが0.3mm程度の耐食メッキを施した鉄
材、あるいは耐食性特殊ステンレス材よりなる。このケ
ース３の底面には、前記極板群Ａの正極活物質からの集
電リード６がスポット溶接により一体化され、従って封
口板Ｂは正極端子を兼ねる。また封口板Ｂは発電要素Ａ
を組み込んだ電池容器１の開口部1bを低透湿性、耐電解
液性のポリプロピレンからなる絶縁パッキング７を介し
て気密封口している。次に本発明による製造法によって
得られた封口板と、従来の方法で得られた封口板の作動
特性について比較した結果を示す。第５図は、弁体４の
金属薄板として厚みが50,100,及び120μｍ、ビッカース
硬度60のアルミニウム薄板を使用し、第４図Ｂに示す如
く外径10mm,中央膨出部径4.5mm,高さ1.0mm、この部分の
硬度を150,200,300,500とした弁体を製作加工し、封口
板Ｂを構成し、その時の作動圧を測定した結果を示す。
表１は、その時の作動圧の平均値，標準偏差，最大値，
最少値を示したものである。なおテスト数は各々100個
である。あおアルミニウムの厚みを50〜120μｍで検討
したのは50μｍ以下では、ショットピーニング加工する
場合、厚みが薄いため機械的強度が弱くカーボランダム
等の微粒子が衝突する時に破れを生じるからである。逆
に120μｍより暑いものにあっては、破損圧が極めて大
となり低圧作動性の安全弁として不適当であり、厚みが
厚いためショットピーニングの効果が期待できない。ま
たショットピーニングで硬化させる硬度を300〜500で検
討した機は、硬度が300以下では、軟らかすぎるため、
作動圧が一定しないからであり、逆に500以上にあって
は、長時間ショットピーニング処理するため、膨出部に
微細なクラックやピンホールが発生し、弁体の機能を有
しなくなるからである。
の例を示し、図において、Ａは発電要素群であり、正極
としてはフッ素炭素，二酸化マンガン、酸化銅等を主材
として、これに導電材，結着剤を加えたものからなる。
負極としては、金属リチウムを用い、この正負極を、ポ
リプロピレン不織布や、マイクロポーラスフィルムから
なるセパレータ材を介して渦巻状に構成した極板群であ
る。この極板群に電解液として、1,2−ジメトキシエタ
ン，ジオキソラン，γ−ブチロラクトン等の混合溶媒を
単独か、あるいは混合したものを使用し、溶質としてLi
BF4，LiClO4等を溶解させたものを電解液として含浸さ
せて発電要素を形成している。１は前記極板群の負極活
物質である金属リチウムの集電体リード２をスポット溶
接により溶接した電池容器で、負極端子を兼ねている。
その材質としては0.3mm程度の厚みを有した耐電解液性
ステンレス鋼材、あるいは耐食メッキを施した鉄が用い
られる。Ｂは本発明による弁体４を配した封口板で、そ
の構成法は第３図Ａに示すように、弁孔3aを２段目の水
平部3bの内底面に有した封口板のケース３を用意し、弁
体４をこのケースの１段目の水平部3cに挿入載置する工
程と、ガス排出孔5aを凸状部5bに有し、その周縁部5cを
平坦にしたキャップ５をケース３に嵌合させ、ケース３
の開口折曲縁3dを内方に金型でもってカシメて、弁体４
をケース３の１段目の水平部3cと、キャップ５の周縁平
坦部5cによって圧接固定する工程からなるものである。
弁体の構成としては第４図に示すように厚みが50〜120
μｍ、硬度が100以下、詳しくは50〜80で、受圧部に円
弧状の膨出部4aを設けて受圧面積が常に一定になるよう
に成形加工した金属薄板を、治具ｃでもって固定し、膨
出部4aに前記金属薄板の破損圧以下の圧力、具体的には
５〜7kg/cm2の圧力で硬さが硬く粒径が20〜80μｍの微
粒子、例えば砂，アランダム，カーボランダム，ジルコ
ニア−アルミナ，炭化ケイ素等の微粒子を含んだ圧縮空
気を衝突させる方法、つまり、ショットピーニングによ
って、第４図Ｂに示す如く金属薄板の膨出部4aの硬度を
300〜500となるように加工したものである。ケース３の
材質としては厚みが0.3mm程度の耐食メッキを施した鉄
材、あるいは耐食性特殊ステンレス材よりなる。このケ
ース３の底面には、前記極板群Ａの正極活物質からの集
電リード６がスポット溶接により一体化され、従って封
口板Ｂは正極端子を兼ねる。また封口板Ｂは発電要素Ａ
を組み込んだ電池容器１の開口部1bを低透湿性、耐電解
液性のポリプロピレンからなる絶縁パッキング７を介し
て気密封口している。次に本発明による製造法によって
得られた封口板と、従来の方法で得られた封口板の作動
特性について比較した結果を示す。第５図は、弁体４の
金属薄板として厚みが50,100,及び120μｍ、ビッカース
硬度60のアルミニウム薄板を使用し、第４図Ｂに示す如
く外径10mm,中央膨出部径4.5mm,高さ1.0mm、この部分の
硬度を150,200,300,500とした弁体を製作加工し、封口
板Ｂを構成し、その時の作動圧を測定した結果を示す。
表１は、その時の作動圧の平均値，標準偏差，最大値，
最少値を示したものである。なおテスト数は各々100個
である。あおアルミニウムの厚みを50〜120μｍで検討
したのは50μｍ以下では、ショットピーニング加工する
場合、厚みが薄いため機械的強度が弱くカーボランダム
等の微粒子が衝突する時に破れを生じるからである。逆
に120μｍより暑いものにあっては、破損圧が極めて大
となり低圧作動性の安全弁として不適当であり、厚みが
厚いためショットピーニングの効果が期待できない。ま
たショットピーニングで硬化させる硬度を300〜500で検
討した機は、硬度が300以下では、軟らかすぎるため、
作動圧が一定しないからであり、逆に500以上にあって
は、長時間ショットピーニング処理するため、膨出部に
微細なクラックやピンホールが発生し、弁体の機能を有
しなくなるからである。
発明の効果 以上、表１より明らかなごとく、本発明による封口板
は、極めてバラツキの少ない安定した動作性を示す。こ
れは、金属薄板が電池内の内圧により負荷が加わった
時、受圧部の硬度が大であるため伸びの現象が吸収さ
れ、電池内圧が金属薄板の硬度の軟かい部分に均一に集
中して極めて安定した圧力で金属薄板の軟かい部分を破
損するためである。また、本発明に用いたショットピー
ニングは厚みの薄い金属材料の表面硬化法に最適であ
り、他の方法、つまり浸炭法，拡散被覆法，高周波焼入
れ法，放電硬化法等では、金属薄板が溶融，破損，変形
などが発生したり、部分的な硬化が不適であったり、装
置的に高価となるなどの欠点があるのに反して、極めて
信頼性の高い、安定した品質のものが安価に提供できる
ものである。
は、極めてバラツキの少ない安定した動作性を示す。こ
れは、金属薄板が電池内の内圧により負荷が加わった
時、受圧部の硬度が大であるため伸びの現象が吸収さ
れ、電池内圧が金属薄板の硬度の軟かい部分に均一に集
中して極めて安定した圧力で金属薄板の軟かい部分を破
損するためである。また、本発明に用いたショットピー
ニングは厚みの薄い金属材料の表面硬化法に最適であ
り、他の方法、つまり浸炭法，拡散被覆法，高周波焼入
れ法，放電硬化法等では、金属薄板が溶融，破損，変形
などが発生したり、部分的な硬化が不適であったり、装
置的に高価となるなどの欠点があるのに反して、極めて
信頼性の高い、安定した品質のものが安価に提供できる
ものである。
第１図は本発明の構成による弁体を使用した電池の断面
図、第２図は従来の弁体を使用した電池の断面図、第３
図A,Bは本発明の封口板の構成法を示す断面図、第４図
A,Bは本発明の弁体の加工法，加工形状を示す断面図、
第５図は本発明の弁体、従来の弁体による作動特性を示
す図である。 １……電池容器、2,6……集電体リード、３……ケー
ス、3a……弁体、４……弁体、4a……弁体膨出部、５…
…キャップ、5a……ガス排出孔、７……封口パッキン
グ、Ａ……発電要素、Ｂ……封口板。
図、第２図は従来の弁体を使用した電池の断面図、第３
図A,Bは本発明の封口板の構成法を示す断面図、第４図
A,Bは本発明の弁体の加工法，加工形状を示す断面図、
第５図は本発明の弁体、従来の弁体による作動特性を示
す図である。 １……電池容器、2,6……集電体リード、３……ケー
ス、3a……弁体、４……弁体、4a……弁体膨出部、５…
…キャップ、5a……ガス排出孔、７……封口パッキン
グ、Ａ……発電要素、Ｂ……封口板。
Claims (2)
- 【請求項１】有機溶媒を電解液として用い電池容器を封
口する封口板のケース内底面に弁孔を有し、かつこの弁
孔を封口板の内側から閉塞する弁体を内蔵した有機電解
質電池であって、上記弁孔を常時閉塞する弁体として、
受圧部分の硬度を他の部分より硬くした金属薄板を用
い、上記弁体はその周縁がガス抜き孔を有するキャップ
と上記封口板のケースとの間にはさまれ、ケースの開口
端部を内方へ折曲げることでカシメ固定されており、前
記受圧部分はキャップの方向に円弧状の膨出部を形成し
ている有機電解質電池。 - 【請求項２】金属薄板は、ビッカース硬度が50〜80、厚
みが50〜120μｍで、受圧部分のビッカース硬度が、300
〜500である特許請求の範囲第１項記載の有機電解質電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61248648A JPH0732006B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61248648A JPH0732006B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 有機電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63102160A JPS63102160A (ja) | 1988-05-07 |
| JPH0732006B2 true JPH0732006B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17181247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61248648A Expired - Fee Related JPH0732006B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732006B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02110171U (ja) * | 1989-02-20 | 1990-09-04 | ||
| US10333121B2 (en) | 2013-03-25 | 2019-06-25 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Electric storage device |
| JP6107344B2 (ja) * | 2013-04-05 | 2017-04-05 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP61248648A patent/JPH0732006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63102160A (ja) | 1988-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |