JPH0735303Y2 - 電池の安全装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電池内圧の上昇によって作動する電池の安全
装置に関するものである。

〔考案の概要〕

本考案は、電池内圧が上昇したとき、安全弁の変形に伴
って、安全弁の中央突起部に接続したリードを安全弁か
ら剥離を行うリードストリッパ板と、安全弁とリードス
トリッパ板を絶縁する絶縁板を有し、中央突起部が両板
に連通した穴に挿通されてなる安全弁と電流遮断装置が
一体化された電池の安全装置において、絶縁板及びリー
ドストリッパ板に連通する穴を中央突起部が挿通する穴
の他に１個以上設けて、内圧の上昇を安全弁に速やかに
伝えるようにし、また安全弁には所定の直線に沿って線
状の肉薄部を設けて安全弁による内圧の開放を確実にし
た電池の安全装置である。

〔従来の技術〕

近年、ビデオカメラやヘッドフォンステレオ等の電子機
器の高性能化、小型化には、目覚ましいものがあり、こ
れらの電子機器の電源となる二次電池の重負荷特性の改
善や高エネルギー密度化への要求も強まってきている。
二次電池としては、鉛二次電池やニッケルカドミウム二
次電池が、従来から用いられている。また、最近は、リ
チウム金属、リチウム合金もしくは炭素質材料（コーク
ス、有機物焼成体など）のような、リチウムをドープ、
脱ドープできる物質を負極に用いた非水電解質二次電池
の開発が活発に行われている。

ところで、電池は、一般に密閉形の構造である場合、何
らかの原因で電池内圧が上昇すると、電池自体が比較的
急速に破損して、その機能を失ったりあるいは周辺の機
器にまで損傷を与えてしまったりすることがある。

例えば、前記非水電解質二次電池は、その充電時に、通
常よりも長い間電流が供給されて電池電圧が高くなる過
充電状態になったり、あるいは放電時に、誤使用や使用
機器側の故障等によって大電流が流れる短絡状態になっ
たりすると、電池内の電解液が分解して、ガスが発生す
る場合がある。こうしたガスが次第に電池内に充満する
と、電池内圧が上昇してしまう。

さらに、前記過充電状態や短絡状態が続くと、電解液の
分解による電池内圧の上昇のみならず、活物質が分解す
るという異常反応によって、電池が発熱により急速に温
度上昇してしまうことがある。

このような電池の発熱やそれに伴う破損を未然に防ぐこ
とは、前記非水電解質二次電池を実用化するために重要
なことである。

かかる目的のために、従来では、第６図に示すように、
発電要素を収容した負極端子を兼ねる外装缶41の上端部
に防爆用の安全弁装置が設けられている。

具体的に説明すると、第６図で示す安全弁装置は、絶縁
性のガスケット61に嵌入支持され、肉薄部62を有する安
全弁63と、外装缶41を閉塞し、正極端子を兼ねる電池蓋
64とから構成されている。なお、65は発電要素を構成す
る発電部であり、負極材と正極材とが電解液を浸み込ま
せたセパレータを挟んで巻芯66上で筒状に巻回されてな
っている。また、67はリード端子であり、一端は筒状に
巻回された正極材に取付けられ、他端は、絶縁板68の下
面から挿通孔69を通って安全弁63の下側面に溶接により
取付けられている。70及び71は、発電要素から発生する
ガスを電池外に挿通するガス抜き穴である。

前記電池によれば、発電要素の化学変化によりガスが発
生し、このガスによって外装缶41の内圧が上昇すると、
安全弁63は徐々に電池蓋64方向に膨出し、さらに内圧が
上昇すると第７図に示すように、安全弁63に形成された
肉薄部62位置から破断する。この破断により、外装缶41
内に充満したガスは前記破断位置から電池蓋64方向に抜
け、その後、ガス抜き穴70、71から大気に排気すること
によって電池の爆発が防止される。

しかしながら、第６図に示すような電池の安全装置にお
いては、安全弁63が開裂することによって、内圧の上昇
は抑えられるが、充電電流が流れ続けるために、さらに
電池内の電解液や活物質の分解が進み、それに伴い温度
が上昇し続け、最後に発火に到ってしまうという場合が
ある。

そこで、本出願人はこのような危険を回避するために、
安全弁と電流遮断装置が一体化した電池の安全装置を既
に提案（特開平1-106584）している。

以下、従来例として、この提案された電池の安全装置に
ついて第４図及び第５図を参照して説明する。

この従来例の電池の安全装置は、第４図に示すように、
電池内圧の上昇に伴って変形する金属製の安全弁３と、
この安全弁３に設けた中央突起部3aに接続されたリード
８と、安全弁３の変形に伴って安全弁から剥離または破
断を行うリードストリッパ板44と、安全弁３とリードス
トリッパ板44を絶縁する絶縁板45を具備している。安全
弁３は外装缶１に絶縁性のガスケット２を介して、正極
端子を兼ねる電池蓋６とともにかしめられて閉塞して固
定される。絶縁板45は一体化して設けられた額部45cを
有し、その額部45cによって絶縁板45は安全弁３の下に
取付けられる。リードストリッパ板44は、その額部45c
に設けられた溝にはめ込むことによって絶縁板45の直ぐ
下に隣接して取付けられる。

中央突起部3aは絶縁板45とリードストリッパ板44に連通
した穴45a及び44aに挿通され、その先端部にリード８が
接続される。リードストリッパ板44とそれを固定する額
部45cの間には、部分的に額部45cがえぐられてすき間45
dが設けられている。このすき間45dと連通するように絶
縁板45に穴45dが設けられている。

以上のように構成された従来の電池の安全装置は、発電
要素の異常な化学変化により、発電部10の圧力が上昇す
ると、気体は、主に第５図内の矢印で示すように、すき
間45d及び45bを通って流れ、圧力が安全弁３に伝えられ
安全弁３は第５図に示すように持ち上げられるととも
に、リード８はリードストリッパ板44によって剥離また
は破断される。そして、さらに圧力が増してそれが所定
の圧力に達すると、安全弁３の肉薄部3bが破れ、気体が
電池蓋６の穴6aを通して外に開放される。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の従来の電池の安全装置では、発電
部内の圧力が急激に上昇した場合に、その圧力が安全弁
に伝わるのが遅いために、電流の遮断が遅れてしまうの
で、急激な圧力上昇に応じて、急速に安全装置が作動す
る必要があった。

本考案の課題は、安全弁と電流遮断装置が一体化された
電池の安全装置において、発電部内の圧力上昇をより速
やかに安全弁に伝わるようにし、その変形によって電流
を遮断してさらに所定の圧力に達したときにより確実に
安全弁が破れて電池内圧を開放するようにした電池の安
全装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、電池内圧の上昇に伴って変形する安全弁と、
この安全弁に設けた中央突起部に接続されたリードと、
安全弁の変形に伴ってリードの安全弁からの剥離または
破断を行うリードストリッパ板と、安全弁とリードスト
リッパ板を絶縁する絶縁板とを具備し、安全弁の中央突
起部が絶縁板とリードストリッパ板に連通して設けられ
た穴に挿通してなる安全弁と電流遮断装置が一体化され
た電池の安全装置において、絶縁板及びリードストリッ
パ板に連通する穴を中央突起部が挿通する穴の他に１個
以上設けて電池内圧の上昇を速やかに安全弁に伝えるよ
うにし、また安全弁には、中央突起部を中心とする円弧
とこの円弧の終端から半径方向の外向きに伸びる直線に
沿って、線状の肉薄部を設けることによって、所定の圧
力に達したとき確実に安全弁が破れるようにした電池の
安全装置である。

〔作用〕

電池内圧が急上昇したときに、安全弁と電流遮断装置が
一体化された従来の電池の安全装置の作動が遅れる１つ
の原因は、安全弁と発電部の間の気体流コンダクタンス
が小さいことにあることが判った。安全弁と発電部の間
の気体の流れを妨げている絶縁板及びリードストリッパ
板に連通する穴を中央突起部が挿通する穴の他に設ける
ことにより、気体流コンダクタンスを大きくすることが
できる。また、安全弁に中央突起部を中心とする円弧と
この円弧の終端から半径方向の外向きに伸びる直線に沿
って、線状の肉薄部を設けることによって、電池内圧が
所定の圧力に達したときに、より確実に安全弁が破れ
る。

〔実施例〕

第１図ないし第３図を参照して、本考案の実施例である
電池の安全装置を説明する。これらの図において、第４
図で示した従来の装置と共通の部分には同じ番号を付し
説明は省略する。

実施例１ 第１図で示されるように、リードストリッパ板４には中
央突起部3aが挿通する穴4aの他に穴4bを設け、また絶縁
板５にも中央突起部3aが挿通する穴5aの他に、穴4bと連
通する穴5bを設けた。異常により発電部10の圧力が上昇
したときには気体流は第２図の矢印で示すように、穴4a
及び穴5bを通して流れて発電部の圧力が安全弁３に従来
例に比べて速やかに伝わり安全弁３は第２図に示すよう
に持ち上げられてリード８はリードストリッパ板４によ
って剥離あるいは破断されて電流は遮断される。なお、
前記の穴4a及び5aの中のどちらか一方を、円周方向に伸
びた長穴にすると、リードストリッパ板４と絶縁板５
が、例えば製造に円周方向にずれても、4aと5aの連通が
損なわれることが防止できて都合がよい。

実施例２ 他は実施例１と同様にして、安全弁33に第３図に示すよ
うに中央突起部33aを中心とする円弧と、この円弧の終
端から半径方向の外向きに伸びる直線に沿って、線状の
肉薄部33bを設けた。こうすることによって、電池内圧
が所定の圧力に達したときの安全弁の破壊がより確実に
生ずる。

〔考案の効果〕

本考案により、密閉形の電池の安全性が向上し、その工
業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例の電池の安全装置の断面図、
第２図は本考案の実施例の動作を示す図、第３図は、本
考案の他の実施例に用いた安全弁の構造を示す図であ
る。また、第４図は従来例の電池の安全装置を示す断面
図、第５図は、従来例の動作を示す図、第６図は、他の
従来例を示す断面図、第７図は、他の従来例の動作を示
す図である。 図面において、 １……外装缶 ３……安全弁 3a……中央突起部 33b……線状の肉薄部 ４……リードストリッパ板 4b……リードストリッパ板に設けた穴 ５……絶縁板 5b……絶縁板に設けた穴 ８……リード

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電池内圧の上昇に伴って変形する安全弁
   と、この安全弁に設けた中央突起部に接続されたリード
   と、前記安全弁の変形に伴って前記リードの安全弁から
   の剥離または破断を行うリードストリッパ板と、前記安
   全弁と前記リードストリッパ板を絶縁する絶縁板とを具
   備し、前記中央突起部が前記絶縁板と前記リードストリ
   ッパ板に連通して設けられた穴に挿通されてなる安全弁
   と電流遮断装置が一体化された電池の安全装置におい
   て、 絶縁板及びリードストリッパ板に連通する穴を中央突起
   部が挿通する穴の他に１個以上設けたことを特徴とする
   電池の安全装置。
2. 【請求項２】安全弁は中央突起部を中心とする円弧と、
   この円弧の終端から半径方向の外向きに伸びる直線に沿
   って線状の肉薄部を有することを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の電池の安全装置。