JPH09199106A - 2次電池用防爆封口板 - Google Patents

2次電池用防爆封口板

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JPH09199106A
JPH09199106A JP8007066A JP706696A JPH09199106A JP H09199106 A JPH09199106 A JP H09199106A JP 8007066 A JP8007066 A JP 8007066A JP 706696 A JP706696 A JP 706696A JP H09199106 A JPH09199106 A JP H09199106A
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sealing plate
proof
proof sealing
plate
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JP8007066A
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Yasuhiro Takeuchi
康弘 竹内
Kazuhiko Watanabe
和彦 渡邊
Kanehito Masumoto
兼人 増本
Mamoru Iida
守 飯田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流遮断圧と溶接強度を安定化させることを
主課題とし、電池の安全性と信頼性を確保することので
きる2次電池用防爆封口板を提供する。 【解決手段】 外装缶の上端開口部に絶縁ガスケットに
よりシールカシメされた防爆機能および端子を兼ねる防
爆封口板において、前記防爆封口板は、少なくとも端子
キャップ、PTC素子、防爆弁体、および絶縁インナー
ガスケットを金属ケースに収納させて一体カシメされた
防爆封口板であって、前記防爆弁体には、易破断性薄肉
部が形成されており、この防爆弁体と通気孔と突起部を
有し突起部先端がフラットに形成されてなる金属板が、
前記絶縁インナーガスケットを介して、前記突起部フラ
ット面で溶接された2次電池用防爆封口板である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、防爆型の密閉2次
電池に関し、とくに電池の内圧が上昇すると電池内部で
電流を遮断する機構を備えた防爆封口板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラや、パソコンなどの
電子機器の高性能化、小型化は目覚ましく、コードレス
化・ポータブル化にともない、その駆動用電源となる2
次電池の重負荷特性の改善や、小型、軽量で高エネルギ
ー密度への要求が強まっている。特に、近年注目を集め
ているリチウム2次電池は、高エネルギー密度を有する
電池であり、次世代電池としても有望である。
【0003】ところが、密閉型2次電池、特にリチウム
金属やカーボン材料を負極として使用するリチウム2次
電池は外部短絡・過充電・逆充電等の使用状態では、電
解液や活物質の分解等により電池内でガスが多量に発生
し、電池内圧が急激に上昇する。特に、電池の過充電状
態が長時間継続すると、電池内圧は高まり電池温度も急
激に上昇する恐れがある。あるいは、放電時に誤使用等
により短絡状態となり大電流が流れた場合も過充電状態
と同様に、電解液の分解が起こり多量のガスが発生する
恐れがあった。
【0004】そこで、このような短絡、過充電、逆充電
時の電池の爆発を未然に防止する方法が、特開平6−1
96150号公報に記載されている。この公報に記載さ
れた密閉型2次電池は、図4に示す構造からなってお
り、電池内の内圧が上昇した場合に電流を遮断する機
構、および、さらに内圧が上昇した場合には、隔壁の強
度の小さい部分を破裂させガス体を電池内部から流出さ
せることを開示している。先行技術は、隔壁と溶接板を
レーザー溶接等により、融点以上の温度で融かし、強固
に溶接し、溶接板を破断させて電気的導通を遮断させる
構成をなしており、電流遮断圧は、溶接強度そのものよ
りも溶接板が破断する強度に大きく依存している。
【0005】この様な構成においては、隔壁の板厚が溶
接板溶接部分の板厚よりも厚く設定することが必要で、
溶接板溶接部の機械的強度に破断強度は支配される。図
面上からも板厚の関係は明らかである。また、隔壁と溶
接板との溶接強度そのものを安定化させる方法を開示し
ておらず、隔壁に下部に向けて設けた凸部形状の反転力
と、隔壁板厚によってコントロールしようとしたもので
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上の構造を有する従
来防爆型の密閉型2次電池は、溶接部の溶接強度そのも
のを安定化させるものではなく、電流遮断圧を安定させ
ることが難しいとの欠点を有していた。また、溶接強度
が不安定なため電池の実使用においてもわずかなショッ
クで溶接部がハズレ、電池が使用不可になる等の課題も
有していた。よって、本発明は電流遮断圧を安定化させ
ることを主課題とし、溶接強度を安定化させ、掛かる課
題を解決しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の2次電池用封口
板は、前述の目的を達成するために下記の構成を備え
る。
【0008】外装缶の上端開口部に絶縁ガスケットによ
りシールカシメされた防爆機能および端子を兼ねる防爆
封口板において、前記防爆封口板は、少なくとも端子キ
ャップ、PTC素子、防爆弁体、および絶縁インナーガ
スケットを金属ケースに収納させて一体カシメされた防
爆封口板であって、前記防爆弁体には、易破断性薄肉部
が形成されており、この防爆弁体と通気孔と突起部を有
し突起部先端がフラットに形成されてなる金属板が、前
記絶縁インナーガスケットを介して、前記突起部フラッ
ト面で溶接された2次電池用防爆封口板。
【0009】さらには、防爆封口板全体の機械的強度も
向上させ、電池の落下時等によるショックにも溶接部が
簡単にハズレないように、通気孔と突起部を有し突起部
先端がフラットに形成されてなる金属板が内端子板とし
て別個に前記防爆封口板に設置させた防爆封口板とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】内端子板を設けた本発明防爆封口
板一実施例により、以下、図1に従い作用を説明する。
【0011】本発明の防爆封口板を用いることにより、
電池が過充電、逆充電、外部短絡等の異常使用状態とな
り、電池内圧が急激に上昇すると、防爆弁体3には上方
(端子キャップ1側)に変形する応力が働き、通気孔6
aを有する内端子板6と防爆弁体3の溶接部5に、引っ
張りの力が生ずる。この引っ張り力が溶接強度を上回る
と溶接部5で防爆弁体3が剥離し上方に湾曲し電池内部
との電気的導通を遮断する。
【0012】これにより、ガス発生はストップされ、電
池の内圧上昇も抑制される。この時の引っ張りの力は電
池内圧にそのまま依存する。ここで、内端子板6と防爆
弁体3は、超音波溶接により内端子板6に設けた突起部
6b上のフラット面で溶接されるが、溶接強度は、特
に、前記フラット部の面積、および突起部高さに影響を
受けるものである。よって、これを限定することによ
り、超音波溶接時の投入エネルギーの可変によって溶接
強度をコントロールすることができる。しかも、溶接強
度バラツキも小さく安定化できる。その結果、封口板電
流遮断圧バラツキは小さくなり安定する。
【0013】次に、防爆弁体3と端子キャップ1間に設
置されるPTC素子2は、電池が異常使用充電時・逆充
電時・外部短絡時等により大電流が投入された場合や、
高電圧が印加された場合に、PTC素子抵抗は急激に上
昇し、電流を遮断する機能を有する。よって2重の安全
機構が付加された防爆封口板である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の一例を例
示するものであり、材質・構造等を特定するものではな
い。
【0015】(実施例1)図2は本発明封口板を用いた
防爆型電池の側面断面図である。
【0016】外装缶8内部には、アルミニウム箔集電体
にLiCoO2を主成分とするペーストを塗布、乾燥し
短冊状に切断して作成した正極板と、銅箔集電体に正極
板のLiCoO2の代わりに球状炭素を主成分として同
様に作成した負極板を、フィルム状セパレーターを介し
て巻回し、非水電解液を注入し、発電要素群として外装
缶に内蔵させ、外装缶8開口部に、本発明防爆封口板を
絶縁ガスケット9を介して、外装缶8の上方開口部に設
けた環状段部上に圧入し、外装缶8の開口部を金型で内
方に折り曲げて密封口した。
【0017】防爆封口板は、端子キャップ1、PTC素
子2、防爆弁体3、および絶縁インナーガスケット4を
金属ケース7に収納させて一体カシメされた封口板であ
って、前記防爆弁体3には、易破断性薄肉部3aがC型
形状にプレス刻印により形成されており、この防爆弁体
3と、通気孔7aと突起部7bを有し突起部7b先端が
フラットに形成されてなる金属板(金属ケース7)が、
前記絶縁インナーガスケット4を介して、前記突起部7
bフラット面で溶接されている。
【0018】さらに本発明防爆封口板を製造工程順に構
成を詳しく説明すると、通気孔7a(¢1.0×4)と
突起部7bを有し、突起部7b(突起部高さ;0.1m
m)先端がフラット(フラット面;¢1.0mm)に形
成され、さらには周縁に立ち上がり部を有する金属板
(金属ケース7)に、ポリプロピレン等の樹脂を略L字
形で環状に成形した絶縁性を有する絶縁インナーガスケ
ット4および、防爆機能のために、金型プレスでC型形
状刻印により設けた薄肉部を有する防爆弁体3を挿入
し、前記金属板(金属ケース7)突起部7bフラット面
と前記防爆弁体3を超音波溶接によって溶着し両者を電
気的に接続した。
【0019】次に、充電時や、電池外部短絡時等に大電
流が流れた場合これをカットし、電池の安全性を確保す
るためのPTC素子と、電池の外部端子となるキャップ
状端子キャップ1を積重載置し金属ケース7周縁部をカ
シメ金型により内方に折り曲げてカシメ密封口した。
【0020】防爆弁体3は、外径;¢14mm、厚み;
0.3mmのアルミニウム金属を使用し、C型形状刻印
を打つことで薄肉部を形成し、この時の薄肉部は、弁体
破断圧がほぼ20kgf/cm2になるように設定し
た。また、防爆弁体3と金属板(金属板7)の溶着は、
溶着条件が設定しやすく、使い勝手の良い超音波溶接機
を用いた。超音波振動子に接続されたホーンの先端荷重
を最適に調整し、超音波振動(40kHz)を印加して
溶接した。
【0021】また、金属板(金属ケース7)も防爆弁体
3と同様に材質は、非水電解液に対する耐触性の良いア
ルミニウムを使用し、フラット面を有する突起部7bお
よび、周縁立ち上がり部の加工は、板材からのプレス加
工で制作した。
【0022】(比較例)実施例1では、金属板(金属ケ
ース7)にフラット面を有する突起部7bを設けたが、
この突起部7bの無い金属板(金属ケース7)を製作し
た。
【0023】本発明者らは、このような防爆封口板を用
いた電池の内圧上昇時における電気的接続部の遮断圧を
測定した。
【0024】その結果を図3に示した。図3の実施例お
よび、比較例の電流遮断圧測定値のバラツキ(標準偏
差)比較より明らかなように、本発明防爆封口板電流遮
断圧バラツキは小さく安定していた。
【0025】(実施例2)本発明の作用を説明した図2
防爆封口板(内端子板6を設けた防爆封口板)を、実施
例1と同様な方法で電池を組み立て、実施例1の電池と
共に電池の落下試験を行った。
【0026】−落下試験方法− 1mの高さからコンクリート上に電池のキャップ端子
側、底側、横側の3方向から電池を各5回・各10回づ
つ落下させ、落下前と落下後での溶接部ハズレ電池の発
生率を比較した。その結果は(表1)に示した。
【0027】(表1)の実施例1および、実施例2の電
池の落下試験での溶接部ハズレ率比較より明らかなよう
に、通気孔と突起部を有し突起部先端がフラットに形成
されてなる金属板が内端子板として、防爆封口板内に設
置されたことより、防爆封口板の全体的強度がアップ
し、電池への衝撃にも耐え、電池の信頼性を向上させ
た。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】以上記述した如く本発明によれば、電流
遮断圧を決定づける溶接部の溶接強度そのものを安定化
させることができ、電池の短絡・過充電・逆充電等の状
態においても、所定の電池内圧で精度良く電気的導通を
遮断するため信頼性の高い密閉型電池を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明内端子板を設けた防爆封口板の側面断面
【図2】本発明防爆封口板を用いた密閉型電池上部の側
面断面図
【図3】実施例1における電池評価試験結果を示す図
【図4】従来例の防爆封口板上部の側面断面図
【符号の説明】 1 キャップ状端子 2 PTC素子 3 防爆弁体 3a 易破断性薄肉部 4 絶縁インナーガスケット 5 溶着部 6 内端子板 6a 通気孔 6b 突起部 7 金属ケース 7a 通気孔 7b 突起部 8 外装缶 9 絶縁ガスケット
フロントページの続き (72)発明者 飯田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外装缶の上端開口部に絶縁ガスケットによ
    りシールカシメされた防爆機能および端子を兼ねる防爆
    封口板において、前記防爆封口板は、少なくとも端子キ
    ャップ、PTC素子、防爆弁体、および絶縁インナーガ
    スケットを金属ケースに収納させて一体カシメされた防
    爆封口板であって、前記防爆弁体には、破断性薄肉部が
    形成されており、この防爆弁体と通気孔と突起部を有し
    突起部先端がフラットに形成されてなる金属板が、前記
    絶縁インナーガスケットを介して、前記突起部フラット
    面で溶接されてなることを特徴とする2次電池用防爆封
    口板。
  2. 【請求項2】通気孔と突起部を有し突起部先端がフラッ
    トに形成されてなる金属板が内端子板として前記防爆封
    口板内に設置されたことを特徴とする請求項1記載の2
    次電池用防爆封口板。
JP8007066A 1996-01-19 1996-01-19 2次電池用防爆封口板 Pending JPH09199106A (ja)

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