JPH09237619A - 密閉型電池用安全弁装置 - Google Patents
密閉型電池用安全弁装置Info
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- JPH09237619A JPH09237619A JP8041591A JP4159196A JPH09237619A JP H09237619 A JPH09237619 A JP H09237619A JP 8041591 A JP8041591 A JP 8041591A JP 4159196 A JP4159196 A JP 4159196A JP H09237619 A JPH09237619 A JP H09237619A
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- propylene rubber
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- 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
- H01M50/317—Re-sealable arrangements
- H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
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- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種携帯機器に使用される密閉型電池の安全
弁装置であり、弁作動圧力を長期間にわたって安定に維
持して信頼性を確保し、また電池の急激な温度上昇に伴
う内圧の変化にも追従でき電池の内圧上昇による破裂等
の危険を解消する。 【解決手段】 密閉型電池用安全弁装置の弾性弁体７と
して、オレフィン系樹脂とエチレンプロピレンゴムの混
合物からなる成分とエチレンプロピレンゴム原料（以下
ＥＰＤＭ）とを混合後に、このＥＰＤＭを架橋したもの
を用いることにより、電池の急激な温度上昇を伴う内圧
上昇に対して弁作動圧力を低下させることで排気能力を
追従させて高い安全性が得られる。また弾性弁体自体が
ＥＰＤＭの酸化抑制効果を示し、長期間にわたり高い信
頼性が得られる。
弁装置であり、弁作動圧力を長期間にわたって安定に維
持して信頼性を確保し、また電池の急激な温度上昇に伴
う内圧の変化にも追従でき電池の内圧上昇による破裂等
の危険を解消する。 【解決手段】 密閉型電池用安全弁装置の弾性弁体７と
して、オレフィン系樹脂とエチレンプロピレンゴムの混
合物からなる成分とエチレンプロピレンゴム原料（以下
ＥＰＤＭ）とを混合後に、このＥＰＤＭを架橋したもの
を用いることにより、電池の急激な温度上昇を伴う内圧
上昇に対して弁作動圧力を低下させることで排気能力を
追従させて高い安全性が得られる。また弾性弁体自体が
ＥＰＤＭの酸化抑制効果を示し、長期間にわたり高い信
頼性が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池の安全
性を高めるための安全弁装置に関し、特にその高温時の
ガス排気能力の改善に関するものである。
性を高めるための安全弁装置に関し、特にその高温時の
ガス排気能力の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種携帯機器の普及に伴い電池、
特に再充電可能な二次電池が広い分野で利用されてい
る。これら機器に使用される電池として、従来より鉛蓄
電池、ニッケル・カドミウム蓄電池が用いられてきた
が、新たにニッケル・水素蓄電池やリチウム二次電池な
どが加わってきた。
特に再充電可能な二次電池が広い分野で利用されてい
る。これら機器に使用される電池として、従来より鉛蓄
電池、ニッケル・カドミウム蓄電池が用いられてきた
が、新たにニッケル・水素蓄電池やリチウム二次電池な
どが加わってきた。
【０００３】これらの再充電可能な電池の中で、鉛蓄電
池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電
池等の水溶液系電解液を用いている電池では、いわゆる
ノイマン方式によって電池内部で発生するガスを対極で
消費することにより、電池の密閉化を可能にしている。
池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電
池等の水溶液系電解液を用いている電池では、いわゆる
ノイマン方式によって電池内部で発生するガスを対極で
消費することにより、電池の密閉化を可能にしている。
【０００４】一方、リチウム二次電池など非水電解液を
用いた電池では、ガスの電池内部での消失ができないた
め、過充電や過放電を避けることでその密閉化を図って
きた。
用いた電池では、ガスの電池内部での消失ができないた
め、過充電や過放電を避けることでその密閉化を図って
きた。
【０００５】しかし、充電器の故障や、電池の誤使用、
外部短絡などに起因した異常事態に陥った時、電池の内
圧が上昇し、破裂に至ることがある。この電池の破裂を
防止するために、二次電池は、通常電池の内圧が予め設
定された値を越えた場合に、電池内部に発生したガスを
外部に放出するように安全弁装置を備えている。
外部短絡などに起因した異常事態に陥った時、電池の内
圧が上昇し、破裂に至ることがある。この電池の破裂を
防止するために、二次電池は、通常電池の内圧が予め設
定された値を越えた場合に、電池内部に発生したガスを
外部に放出するように安全弁装置を備えている。
【０００６】以下、安全弁装置を有する密閉型電池につ
いて説明する。図３は密閉型電池の代表的な安全弁装置
を示す上部縦断面図である。この図３において、電池容
器である金属製ケース１は、ケース１の上部に絶縁性と
気密性の保持の役割を果たすガスケット３を介して、中
央部にガス通気孔２ａを形成した金属製の封口板２を、
カシメ加工により装着固定している。上記ケース１の内
部には、詳細な図示は行っていないが、セパレータを介
して正極板と負極板とを重ね合わせ、渦巻状に捲回した
極板群とアルカリ電解液からなる発電要素４が収納され
ている。さらに、封口板２には、安全弁装置を構成する
ためにも用いられるキャップ状の正極端子５が設けられ
ている。この正極端子５は、キャップ状をなしており、
その一部にガス排気口５ａや孔が形成されている。正極
端子５と封口板２とに囲まれた空間には、弁室６が形成
されており、この弁室６に弾性弁体７を圧縮した状態で
内蔵している。この弾性弁体７の機構としては、金属バ
ネやゴムの弾性を利用したものが一般的である。
いて説明する。図３は密閉型電池の代表的な安全弁装置
を示す上部縦断面図である。この図３において、電池容
器である金属製ケース１は、ケース１の上部に絶縁性と
気密性の保持の役割を果たすガスケット３を介して、中
央部にガス通気孔２ａを形成した金属製の封口板２を、
カシメ加工により装着固定している。上記ケース１の内
部には、詳細な図示は行っていないが、セパレータを介
して正極板と負極板とを重ね合わせ、渦巻状に捲回した
極板群とアルカリ電解液からなる発電要素４が収納され
ている。さらに、封口板２には、安全弁装置を構成する
ためにも用いられるキャップ状の正極端子５が設けられ
ている。この正極端子５は、キャップ状をなしており、
その一部にガス排気口５ａや孔が形成されている。正極
端子５と封口板２とに囲まれた空間には、弁室６が形成
されており、この弁室６に弾性弁体７を圧縮した状態で
内蔵している。この弾性弁体７の機構としては、金属バ
ネやゴムの弾性を利用したものが一般的である。
【０００７】以上のような構成を有する密閉型電池にお
いて、充電器の故障による過大な充電電流の流入や、転
極を伴うような過放電などに起因する電池の内圧上昇が
生じた場合、高圧状態となったガスは、弾性弁体を押し
上げ、正極端子５のガス排気口５ａから排出される。
いて、充電器の故障による過大な充電電流の流入や、転
極を伴うような過放電などに起因する電池の内圧上昇が
生じた場合、高圧状態となったガスは、弾性弁体を押し
上げ、正極端子５のガス排気口５ａから排出される。
【０００８】通常、用いられている上記安全弁装置は、
電池の内圧が１０ｋｇ／ｃｍ2以上に達したときに、ガ
スが外部に放出されるように設定されている。従って、
急激なガス発生を伴わない程度の過充電が行われた場
合、負極のガス吸収能力が低下するにつれて、内圧は上
昇する。この時、電池内部のガスが外部に放出されても
問題なく、充電が停止され、電池の内圧が下がれば安全
弁装置は元の形に戻り、再び使用可能になるようにして
いる。また、急速充電を可能にするためには安全弁の定
格許容圧力を２０ｋｇ／ｃｍ2程度まで高めることもあ
る。
電池の内圧が１０ｋｇ／ｃｍ2以上に達したときに、ガ
スが外部に放出されるように設定されている。従って、
急激なガス発生を伴わない程度の過充電が行われた場
合、負極のガス吸収能力が低下するにつれて、内圧は上
昇する。この時、電池内部のガスが外部に放出されても
問題なく、充電が停止され、電池の内圧が下がれば安全
弁装置は元の形に戻り、再び使用可能になるようにして
いる。また、急速充電を可能にするためには安全弁の定
格許容圧力を２０ｋｇ／ｃｍ2程度まで高めることもあ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この対策のため、弁体
を構成する弾性体の硬度を高めたり、あるいは弁体の圧
縮率を大きくすることによって、弾性体の変形率を小さ
くし、内圧の許容値を高めているが、設定値以上の電流
が電池に流れ込み、ガスの異常発生が生じたときには、
このような弾性体を用いた安全弁装置では、ガス排気口
からの排出速度が電池内部でのガスの発生速度に追いつ
けない。そのため、電池内圧が急激に上昇して破裂に至
る。また、電池内部の温度上昇により、弾性ゴム弁体が
弁室一杯に熱膨脹して本来の弁体動作機能（排気機能）
が維持できなくなり、上記同様に電池内圧が上昇し、破
裂に至る。
を構成する弾性体の硬度を高めたり、あるいは弁体の圧
縮率を大きくすることによって、弾性体の変形率を小さ
くし、内圧の許容値を高めているが、設定値以上の電流
が電池に流れ込み、ガスの異常発生が生じたときには、
このような弾性体を用いた安全弁装置では、ガス排気口
からの排出速度が電池内部でのガスの発生速度に追いつ
けない。そのため、電池内圧が急激に上昇して破裂に至
る。また、電池内部の温度上昇により、弾性ゴム弁体が
弁室一杯に熱膨脹して本来の弁体動作機能（排気機能）
が維持できなくなり、上記同様に電池内圧が上昇し、破
裂に至る。
【００１０】そこで特開平５−４１２０４号公報では、
火中に電池を投じた際の安全性を確保するために、パッ
キング材もしくは安全弁体のうちの少なくとも一方の融
点を２７０℃以下にすることが記載されている。しか
し、この構成では過大な電流が電池に流入し、電池温度
が１００℃程度に急激に達するような場合、とくにニッ
ケル・水素蓄電池では負極に吸蔵されている水素が放出
され始め、電池の内圧は急激に上昇して破裂に至る。つ
まり上記公報に記載された構成は、このような過大な電
流の流れ込みに起因した電池の破裂に対応するためには
改良の余地を残している。さらに同公報には、弾性弁体
にオレフィン系の熱可塑性エラストマーを用いる点につ
いての開示もなされている。しかしその構成では電池温
度が上昇した場合に、熱可塑性エラストマーの軟化や溶
解により弁作動圧力が低下し過ぎ、実質的にガス通気孔
が開放状態となる。その結果、外気が電池内に流入して
負極の水素吸蔵合金の酸化反応を促進するため避けるべ
きである。
火中に電池を投じた際の安全性を確保するために、パッ
キング材もしくは安全弁体のうちの少なくとも一方の融
点を２７０℃以下にすることが記載されている。しか
し、この構成では過大な電流が電池に流入し、電池温度
が１００℃程度に急激に達するような場合、とくにニッ
ケル・水素蓄電池では負極に吸蔵されている水素が放出
され始め、電池の内圧は急激に上昇して破裂に至る。つ
まり上記公報に記載された構成は、このような過大な電
流の流れ込みに起因した電池の破裂に対応するためには
改良の余地を残している。さらに同公報には、弾性弁体
にオレフィン系の熱可塑性エラストマーを用いる点につ
いての開示もなされている。しかしその構成では電池温
度が上昇した場合に、熱可塑性エラストマーの軟化や溶
解により弁作動圧力が低下し過ぎ、実質的にガス通気孔
が開放状態となる。その結果、外気が電池内に流入して
負極の水素吸蔵合金の酸化反応を促進するため避けるべ
きである。
【００１１】弾性弁体材料としては天然ゴム，ＳＢＲゴ
ム，エチレンプロピレンゴムなどが提案されている。こ
のうちではエチレンプロピレンゴムが最も優れてはいる
が、それでも主に酸化によって次第にゴム弾性を失って
いく。このゴム弾性の経時劣化により、安全弁装置の弁
作動圧力は低下するため、電解液の漏出抑止など長期信
頼性を確保するための弁作動圧力の設定が困難であっ
た。
ム，エチレンプロピレンゴムなどが提案されている。こ
のうちではエチレンプロピレンゴムが最も優れてはいる
が、それでも主に酸化によって次第にゴム弾性を失って
いく。このゴム弾性の経時劣化により、安全弁装置の弁
作動圧力は低下するため、電解液の漏出抑止など長期信
頼性を確保するための弁作動圧力の設定が困難であっ
た。
【００１２】本発明は、エチレンプロピレンゴムを改良
して弁作動圧力を長期間にわたって安定に維持して信頼
性を確保し、また電池の急激な温度上昇に伴う内圧の変
化にも追従でき、電池の内圧上昇により生じる破裂等の
危険を解消できる密閉型電池用安全弁装置を提供するこ
とを目的としている。
して弁作動圧力を長期間にわたって安定に維持して信頼
性を確保し、また電池の急激な温度上昇に伴う内圧の変
化にも追従でき、電池の内圧上昇により生じる破裂等の
危険を解消できる密閉型電池用安全弁装置を提供するこ
とを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の密閉型電池用安全弁装置は、その弾性弁体と
して、オレフィン系樹脂とエチレンプロピレンゴムの混
合物（以下Ｒ−ＥＰＤＭという）からなる成分と、エチ
レンプロピレンゴム原料（以下ＥＰＤＭという）とを混
合後に、このエチレンプロピレンゴム原料を架橋したも
のを用いた。
に本発明の密閉型電池用安全弁装置は、その弾性弁体と
して、オレフィン系樹脂とエチレンプロピレンゴムの混
合物（以下Ｒ−ＥＰＤＭという）からなる成分と、エチ
レンプロピレンゴム原料（以下ＥＰＤＭという）とを混
合後に、このエチレンプロピレンゴム原料を架橋したも
のを用いた。
【００１４】従ってこの弾性弁体は、基本的には後で混
合したＥＰＤＭが、Ｒ−ＥＰＤＭをその内部にとりこん
だ構造になっている。この場合オレフィン系樹脂として
はポリプロピレンまたはポリエチレンが良く、そのＲ−
ＥＰＤＭ中への混合量は、４０〜６０重量％とし、これ
にさらにＥＰＤＭが混合されるので、最終的にはオレフ
ィン系樹脂は全体のエチレンプロピレンゴムに対して５
〜３０重量％が最適である。
合したＥＰＤＭが、Ｒ−ＥＰＤＭをその内部にとりこん
だ構造になっている。この場合オレフィン系樹脂として
はポリプロピレンまたはポリエチレンが良く、そのＲ−
ＥＰＤＭ中への混合量は、４０〜６０重量％とし、これ
にさらにＥＰＤＭが混合されるので、最終的にはオレフ
ィン系樹脂は全体のエチレンプロピレンゴムに対して５
〜３０重量％が最適である。
【００１５】好ましくは、このような組成にすることで
１００〜１２０℃における安全弁装置の弁作動圧力を、
室温下でのそれの６０〜２０％に低下するように設定し
たものである。
１００〜１２０℃における安全弁装置の弁作動圧力を、
室温下でのそれの６０〜２０％に低下するように設定し
たものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】請求項１に記載した本発明の弾性
弁体を形成するＲ−ＥＰＤＭは、性状的には熱可塑性を
付与する硬質相（樹脂相）と、弾性を付与する軟質相
（ゴム相）とからなる。電池に設定値以上の大電流が流
れ、これにより電池温度が上昇してガスの異常発生が生
じた場合に、この硬質相が軟化することにより、弾性弁
体としての作動圧力が低下し、実質的にガス排気口から
のガス排出速度を大きくすることができる。このガス排
出速度が内部ガス発生速度に追従することで、電池内圧
の上昇を抑えて異常内圧による電池の破裂を防止するこ
とができる。
弁体を形成するＲ−ＥＰＤＭは、性状的には熱可塑性を
付与する硬質相（樹脂相）と、弾性を付与する軟質相
（ゴム相）とからなる。電池に設定値以上の大電流が流
れ、これにより電池温度が上昇してガスの異常発生が生
じた場合に、この硬質相が軟化することにより、弾性弁
体としての作動圧力が低下し、実質的にガス排気口から
のガス排出速度を大きくすることができる。このガス排
出速度が内部ガス発生速度に追従することで、電池内圧
の上昇を抑えて異常内圧による電池の破裂を防止するこ
とができる。
【００１７】また、ＥＰＤＭはＲ−ＥＰＤＭと混合後、
それ自身を架橋しているので高温時にＲ−ＥＰＤＭが軟
化してもＥＰＤＭの架橋構造は維持されるため、このＥ
ＰＤＭの働きで弁作動圧力の過度の低下は防止され、弁
作動後はガス排気口が再び閉じられ外気が電池内に流入
することはない。これにより電池、特にニッケル・水素
蓄電池やリチウム電池などでは、外部からの空気や酸素
の電池内への流入に起因した異常事態の発生を防止でき
る。
それ自身を架橋しているので高温時にＲ−ＥＰＤＭが軟
化してもＥＰＤＭの架橋構造は維持されるため、このＥ
ＰＤＭの働きで弁作動圧力の過度の低下は防止され、弁
作動後はガス排気口が再び閉じられ外気が電池内に流入
することはない。これにより電池、特にニッケル・水素
蓄電池やリチウム電池などでは、外部からの空気や酸素
の電池内への流入に起因した異常事態の発生を防止でき
る。
【００１８】さらに、弾性弁体がＲ−ＥＰＤＭとＥＰＤ
Ｍとの混合物で形成されているため、酸素分子が弾性弁
体の表面から内部に浸透しにくく、酸化劣化に伴うＥＰ
ＤＭの架橋構造の破壊が抑制され、弁作動圧力を長期に
わたる安定に保ち、信頼性の確保が可能となる。
Ｍとの混合物で形成されているため、酸素分子が弾性弁
体の表面から内部に浸透しにくく、酸化劣化に伴うＥＰ
ＤＭの架橋構造の破壊が抑制され、弁作動圧力を長期に
わたる安定に保ち、信頼性の確保が可能となる。
【００１９】なお、オレフィン系樹脂の全エチレンプロ
ピレンゴムに対する混合比率については、それが５重量
％以上であれば、混合後ＥＰＤＭを架橋して弾性弁体と
し、安全弁装置を構成したとき、電池に設定値以上の大
電流が流れ、電池温度が上昇してガスの異常発生が生じ
た場合に、この硬質相（樹脂相）が軟化することによ
り、弾性弁体としての作動圧力が低下し、実質的にガス
排気口からのガス排出速度が大きくなる。このガス排出
速度が内部ガス発生速度に追従することで電池内圧の上
昇を抑えて、電池の破裂を防止することができる。さら
にＲ−ＥＰＤＭ中のオレフィン系樹脂によるエチレンプ
ロピレンゴムの酸化抑制効果により、通常の使用温度範
囲における弁作動圧力の低下や変動を防止できる。一
方、３０重量％以上になると、混合後ＥＰＤＭを架橋し
て弾性弁体とし、安全弁装置を構成したとき、電池に設
定値以上の大電流が流れ、これにより電池温度が上昇し
た場合に、硬質相（樹脂相）が多いため加熱により軟化
した際、過度に弁作動圧力が低下し弁作動後にガス排気
口が開放状態となり、特にニッケル・水素蓄電池やリチ
ウム電池などでは、外部からの空気や酸素の電池内への
流入を止めることができないので避けるべきである。し
たがって、オレフィン系樹脂は全エチレンプロピレンゴ
ムに対して５〜３０重量％が望ましい。
ピレンゴムに対する混合比率については、それが５重量
％以上であれば、混合後ＥＰＤＭを架橋して弾性弁体と
し、安全弁装置を構成したとき、電池に設定値以上の大
電流が流れ、電池温度が上昇してガスの異常発生が生じ
た場合に、この硬質相（樹脂相）が軟化することによ
り、弾性弁体としての作動圧力が低下し、実質的にガス
排気口からのガス排出速度が大きくなる。このガス排出
速度が内部ガス発生速度に追従することで電池内圧の上
昇を抑えて、電池の破裂を防止することができる。さら
にＲ−ＥＰＤＭ中のオレフィン系樹脂によるエチレンプ
ロピレンゴムの酸化抑制効果により、通常の使用温度範
囲における弁作動圧力の低下や変動を防止できる。一
方、３０重量％以上になると、混合後ＥＰＤＭを架橋し
て弾性弁体とし、安全弁装置を構成したとき、電池に設
定値以上の大電流が流れ、これにより電池温度が上昇し
た場合に、硬質相（樹脂相）が多いため加熱により軟化
した際、過度に弁作動圧力が低下し弁作動後にガス排気
口が開放状態となり、特にニッケル・水素蓄電池やリチ
ウム電池などでは、外部からの空気や酸素の電池内への
流入を止めることができないので避けるべきである。し
たがって、オレフィン系樹脂は全エチレンプロピレンゴ
ムに対して５〜３０重量％が望ましい。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図３を引用
しながら説明する。なお、図３はゴムの弾性弁体を用い
た安全弁装置であり、その構造は封口板２に安全弁装置
を構成するためにも用いられる正極端子５が設けられて
いる。この正極端子５はキャップ状をなしており、その
一部にはガス排気口５ａや孔が形成されている。正極端
子５と封口板２とに囲まれた空間には、弁室６が形成さ
れており、この弁室６にゴム主体の弾性弁体７を圧縮し
た状態で内蔵している。
しながら説明する。なお、図３はゴムの弾性弁体を用い
た安全弁装置であり、その構造は封口板２に安全弁装置
を構成するためにも用いられる正極端子５が設けられて
いる。この正極端子５はキャップ状をなしており、その
一部にはガス排気口５ａや孔が形成されている。正極端
子５と封口板２とに囲まれた空間には、弁室６が形成さ
れており、この弁室６にゴム主体の弾性弁体７を圧縮し
た状態で内蔵している。
【００２１】（実施例１）図３に示す安全弁装置を構成
し、その弾性弁体７を形成するオレフィン系樹脂と全エ
チレンプロピレンゴムとの混合比率についての検討を行
った。
し、その弾性弁体７を形成するオレフィン系樹脂と全エ
チレンプロピレンゴムとの混合比率についての検討を行
った。
【００２２】Ｒ−ＥＰＤＭ中のオレフィン系樹脂を、Ｒ
−ＥＰＤＭ中の予め２００℃の温度で加熱処理して架橋
したＥＰＤＭと混合後、約１８０℃の温度で６分間加熱
処理して架橋するＥＰＤＭとの全エチレンプロピレンゴ
ムに対して３０重量％，１５重量％，５重量％の割合で
混合し、ＥＰＤＭ部分を架橋処理した弾性弁体をそれぞ
れ作成し、これらの弁体を用いた本発明品の安全弁装置
Ａ，ＢおよびＣを構成した。
−ＥＰＤＭ中の予め２００℃の温度で加熱処理して架橋
したＥＰＤＭと混合後、約１８０℃の温度で６分間加熱
処理して架橋するＥＰＤＭとの全エチレンプロピレンゴ
ムに対して３０重量％，１５重量％，５重量％の割合で
混合し、ＥＰＤＭ部分を架橋処理した弾性弁体をそれぞ
れ作成し、これらの弁体を用いた本発明品の安全弁装置
Ａ，ＢおよびＣを構成した。
【００２３】また比較例として、オレフィン系樹脂を全
エチレンプロピレンゴムに対して、５０重量％の割合で
混合しＥＰＤＭ部分を架橋処理した弾性弁体を用いた安
全弁装置Ｄを、従来例としてＥＰＤＭのみから作成した
弾性弁体を用いた安全弁装置Ｅをそれぞれ構成した。
エチレンプロピレンゴムに対して、５０重量％の割合で
混合しＥＰＤＭ部分を架橋処理した弾性弁体を用いた安
全弁装置Ｄを、従来例としてＥＰＤＭのみから作成した
弾性弁体を用いた安全弁装置Ｅをそれぞれ構成した。
【００２４】上記本発明品の安全弁装置Ａ〜Ｃを用いて
公称容量１６００ｍＡｈのＡサイズの密閉型ニッケル・
水素蓄電池を作製し、この電池をそれぞれ電池ａ，ｂお
よびｃとした。また比較例の安全弁装置Ｄ、従来例の安
全弁装置Ｅをそれぞれ用いて上記と同様の密閉型ニッケ
ル・水素蓄電池を作製し、この電池をｄ，ｅとした。
公称容量１６００ｍＡｈのＡサイズの密閉型ニッケル・
水素蓄電池を作製し、この電池をそれぞれ電池ａ，ｂお
よびｃとした。また比較例の安全弁装置Ｄ、従来例の安
全弁装置Ｅをそれぞれ用いて上記と同様の密閉型ニッケ
ル・水素蓄電池を作製し、この電池をｄ，ｅとした。
【００２５】上記ａ〜ｅの５種類の電池を各５０セルづ
つ作製して、充電器の制御不良を想定した破裂試験を８
Ａ（５Ｃ相当）の電流で連続過充電を実施した結果を
（表１）に示す。
つ作製して、充電器の制御不良を想定した破裂試験を８
Ａ（５Ｃ相当）の電流で連続過充電を実施した結果を
（表１）に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】（表１）より、本発明による電池ａ，ｂお
よびｃにおいては、破裂あるいは発火は認められなかっ
た。それに対して比較例の電池ｄでは、５０セル中８セ
ルが発火した。これは過充電状態での電池温度の上昇に
より弁体中の樹脂相が軟化するため弁作動圧力が過度に
低下し、弁作動後ガス排気口が開放状態になり、外気が
電池内に流入したことによると考えられる。また従来例
の電池ｅでは、５０セル中１７セルが破裂した。これは
過充電状態での電池温度，電池内圧の上昇に対して安全
弁装置内のＥＰＤＭが熱膨脹し、弁室を塞いでガスの排
出を妨げ、電池内圧の排圧機能が低下したために破裂し
たと考えられる。以上の結果を確認するために、次に上
記電池ａ〜ｅの安全弁装置Ａ〜Ｅの温度上昇に伴う弁作
動圧力の維持率（初期を１００としたとき）を測定し
た。その結果を図１に示す。
よびｃにおいては、破裂あるいは発火は認められなかっ
た。それに対して比較例の電池ｄでは、５０セル中８セ
ルが発火した。これは過充電状態での電池温度の上昇に
より弁体中の樹脂相が軟化するため弁作動圧力が過度に
低下し、弁作動後ガス排気口が開放状態になり、外気が
電池内に流入したことによると考えられる。また従来例
の電池ｅでは、５０セル中１７セルが破裂した。これは
過充電状態での電池温度，電池内圧の上昇に対して安全
弁装置内のＥＰＤＭが熱膨脹し、弁室を塞いでガスの排
出を妨げ、電池内圧の排圧機能が低下したために破裂し
たと考えられる。以上の結果を確認するために、次に上
記電池ａ〜ｅの安全弁装置Ａ〜Ｅの温度上昇に伴う弁作
動圧力の維持率（初期を１００としたとき）を測定し
た。その結果を図１に示す。
【００２８】図１より、本発明による安全弁装置Ａ，Ｂ
およびＣにおける弁作動圧力は、温度上昇による弁体中
の樹脂相の軟化により１００℃付近から弁体中に混合す
る樹脂量に比例して低下し始め、通常の使用温度での弁
作動圧力の６０〜２０％まで低下し、それ以上の温度で
は架橋されたＥＰＤＭにより弾性弁体の閉塞機能が維持
され、ほぼ一定の弁作動圧力を保持している。したがっ
て、温度上昇による弁作動圧力の維持率が低下した分、
弁体が塑性変形し排圧機能が向上する。その結果（表
１）に示したように電池とした場合高い安全性を示して
いる。
およびＣにおける弁作動圧力は、温度上昇による弁体中
の樹脂相の軟化により１００℃付近から弁体中に混合す
る樹脂量に比例して低下し始め、通常の使用温度での弁
作動圧力の６０〜２０％まで低下し、それ以上の温度で
は架橋されたＥＰＤＭにより弾性弁体の閉塞機能が維持
され、ほぼ一定の弁作動圧力を保持している。したがっ
て、温度上昇による弁作動圧力の維持率が低下した分、
弁体が塑性変形し排圧機能が向上する。その結果（表
１）に示したように電池とした場合高い安全性を示して
いる。
【００２９】また比較例の安全弁装置Ｄでは、温度上昇
による弁体中の樹脂相の軟化により弁作動圧力が過度に
低下し弾性弁体の閉塞機能を示さないことから、表１の
電池での結果を裏付けている。また従来例の安全弁装置
Ｅでは、温度上昇によりＥＰＤＭが熱膨脹して排圧機能
が低下することを示す弁作動圧力の上昇を示しており、
表１の電池での結果を裏付けている。
による弁体中の樹脂相の軟化により弁作動圧力が過度に
低下し弾性弁体の閉塞機能を示さないことから、表１の
電池での結果を裏付けている。また従来例の安全弁装置
Ｅでは、温度上昇によりＥＰＤＭが熱膨脹して排圧機能
が低下することを示す弁作動圧力の上昇を示しており、
表１の電池での結果を裏付けている。
【００３０】（実施例２）上記実施例１に示した、Ａ〜
Ｅの５種類の安全弁装置を用いて弾性弁体の耐熱劣化特
性についての検討を行った。雰囲気温度６５℃の環境下
において一定期間保存した後、弁作動圧力を測定した。
この保存期間と弁作動圧維持率との関係を図２に示す。
なお、安全弁装置の弁作動圧力の長期信頼性の指標とし
て、弁作動圧力の維持率を８５％以上とすることを目標
とした。この図２から、従来のＥＰＤＭのみを用いた安
全弁装置Ｅに比べ、Ｒ−ＥＰＤＭとＥＰＤＭを混合し、
ＥＰＤＭを架橋した弾性弁体を用いた安全弁装置Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤの熱による劣化度合いは小さくなってい
る。また同時に、オレフィン系樹脂の全エチレンプロピ
レンゴムに対する混合比率を大きくすることで、長期間
耐熱性が向上することもわかる。したがって、本発明の
オレフィン系樹脂の全エチレンプロピレンゴムに対する
混合比率５重量％以上であれば、ＥＰＤＭの酸化抑制効
果により、弁作動圧の低下を防止できることは明らかで
あり、長期信頼性の高い安全弁装置を提供できる。
Ｅの５種類の安全弁装置を用いて弾性弁体の耐熱劣化特
性についての検討を行った。雰囲気温度６５℃の環境下
において一定期間保存した後、弁作動圧力を測定した。
この保存期間と弁作動圧維持率との関係を図２に示す。
なお、安全弁装置の弁作動圧力の長期信頼性の指標とし
て、弁作動圧力の維持率を８５％以上とすることを目標
とした。この図２から、従来のＥＰＤＭのみを用いた安
全弁装置Ｅに比べ、Ｒ−ＥＰＤＭとＥＰＤＭを混合し、
ＥＰＤＭを架橋した弾性弁体を用いた安全弁装置Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤの熱による劣化度合いは小さくなってい
る。また同時に、オレフィン系樹脂の全エチレンプロピ
レンゴムに対する混合比率を大きくすることで、長期間
耐熱性が向上することもわかる。したがって、本発明の
オレフィン系樹脂の全エチレンプロピレンゴムに対する
混合比率５重量％以上であれば、ＥＰＤＭの酸化抑制効
果により、弁作動圧の低下を防止できることは明らかで
あり、長期信頼性の高い安全弁装置を提供できる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明の安全弁装置によれ
ば、弁作動圧力を長期にわたって安定に維持して信頼性
を確保することができる。また電池の異常使用時などで
の急激な温度上昇に伴う電池内圧の上昇にも排気を対応
させることができ、高い安全性を有する密閉型電池用を
提供することができる。
ば、弁作動圧力を長期にわたって安定に維持して信頼性
を確保することができる。また電池の異常使用時などで
の急激な温度上昇に伴う電池内圧の上昇にも排気を対応
させることができ、高い安全性を有する密閉型電池用を
提供することができる。
【図１】本発明の実施例１における効果を確認するため
の実験結果を示すグラフ
の実験結果を示すグラフ
【図２】本発明の実施例２における安全弁装置の弁作動
圧力の長期信頼性評価結果を示すグラフ
圧力の長期信頼性評価結果を示すグラフ
【図３】密閉型電池の安全弁装置の一例を示す縦断面図
１ ケ−ス ２ 封口板 ２ａ ガス通気孔 ３ ガスケット ５ 正極端子 ５ａ ガス排気口 ６ 弁室 ７ 弾性弁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 憲男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 広島 敏久 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 (7)
- 【請求項１】発電要素を収納した電池容器の開口部を密
閉する安全弁装置であって、前記安全弁装置は中央部に
ガス通気孔を有する皿状封口板と、この封口板上に配置
され前記ガス通気孔を閉塞する弾性弁体と、この弁体を
弁室をなす空間内に位置させたキャップ状端子とにより
構成されており、前記弾性弁体は、オレフィン系樹脂と
架橋されたエチレンプロピレンゴムの混合物からなる成
分にエチレンプロピレンゴム原料を混合後、これを架橋
したものである密閉型電池用安全弁装置。 - 【請求項２】弾性弁体は、架橋したエチレンプロピレン
ゴム原料がこれよりも軟化点の低いオレフィン系樹脂と
エチレンプロピレンゴムの混合物をその内部にとりこん
でいる請求項１記載の密閉型電池用安全弁装置。 - 【請求項３】オレフィン系樹脂とエチレンプロピレンゴ
ムの混合物中のオレフィン系樹脂は、ポリプロピレンま
たはポリエチレンである請求項１または２記載の密閉型
電池用安全弁装置。 - 【請求項４】オレフィン系樹脂とエチレンプロピレンゴ
ムの混合物からなる成分と、エチレンプロピレンゴム原
料との混合物中におけるオレフィン系樹脂の混入量が、
全体のエチレンプロピレンゴムに対して５〜３０重量％
である請求項１または２記載の密閉型電池用安全弁装
置。 - 【請求項５】発電要素を収納した電池容器の開口部を密
閉する安全弁装置であって、前記安全弁装置は中央部に
ガス通気孔を有する皿状封口板と、この封口板上に配置
され前記ガス通気孔を閉塞する弾性弁体と、この弁体を
弁室をなす空間内に位置させたキャップ状端子とにより
構成されていて、弾性弁体はオレフィン系樹脂とエチレ
ンプロピレンゴムの混合物からなる成分と、エチレンプ
ロピレンゴム原料との混合物からなり、前記エチレンプ
ロピレンゴム原料は架橋されたものであって、オレフィ
ン系樹脂とエチレンプロピレンゴムの混合物をその内部
にとりこんでいて、このオレフィン系樹脂とエチレンプ
ロピレンゴムの混合物は加熱により塑性変形して電池が
高温になった際に実質的に弁作動圧力を低下させるもの
である密閉型電池用安全弁装置。 - 【請求項６】発電要素を収納した電池容器の開口部を密
閉する安全弁装置であって、この安全弁装置は中央部に
ガス通気孔を有する皿状封口板と、この封口板上に配置
され前記ガス通気孔を閉塞する弾性弁体と、この弁体を
弁室をなす空間内に位置させたキャップ状端子により構
成されており、前記安全弁装置の弁作動圧力は１００〜
１２０℃において、室温下での弁作動圧力の６０〜２０
％に低下することを特徴とする密閉型電池用安全弁装
置。 - 【請求項７】弾性弁体は、オレフィン系樹脂とエチレン
プロピレンゴムとの混合物からなる成分と、さらにエチ
レンプロピレンゴム原料との混合物からなり、前記エチ
レンプロピレンゴム原料は架橋されていてオレフィン系
樹脂とエチレンプロピレンゴムの混合物をその内部にと
りこんでいる請求項６記載の密閉型電池用安全弁装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041591A JPH09237619A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 密閉型電池用安全弁装置 |
| EP96307168A EP0793283B1 (en) | 1996-02-28 | 1996-09-30 | Sealed battery |
| DE69622525T DE69622525T2 (de) | 1996-02-28 | 1996-09-30 | Dichtbatterie |
| US08/758,830 US5712056A (en) | 1996-02-28 | 1996-12-04 | Sealed battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041591A JPH09237619A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 密閉型電池用安全弁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237619A true JPH09237619A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12612667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8041591A Pending JPH09237619A (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 密閉型電池用安全弁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237619A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063680A1 (en) * | 2000-02-28 | 2001-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealing plate, cell using the sealing plate, and method of manufacturing the cell |
| CN100372152C (zh) * | 2004-12-28 | 2008-02-27 | 北京有色金属研究总院 | 电池用温度控制安全器件及其制备方法和安装安全器件的电池 |
| WO2008026854A1 (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery including one-way exhaust valve |
| JP2014120360A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Gs Yuasa Corp | 密閉型電池用ゴム製弁体、安全弁装置及びアルカリ蓄電池 |
| US8956743B2 (en) | 2006-08-28 | 2015-02-17 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery including one-way exhaust member |
-
1996
- 1996-02-28 JP JP8041591A patent/JPH09237619A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063680A1 (en) * | 2000-02-28 | 2001-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealing plate, cell using the sealing plate, and method of manufacturing the cell |
| US7858217B1 (en) | 2000-02-28 | 2010-12-28 | Panasonic Corporation | Top sealing plate, battery using the top sealing plate, and method of manufacturing the battery |
| CN100372152C (zh) * | 2004-12-28 | 2008-02-27 | 北京有色金属研究总院 | 电池用温度控制安全器件及其制备方法和安装安全器件的电池 |
| WO2008026854A1 (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery including one-way exhaust valve |
| JP2010503150A (ja) * | 2006-08-28 | 2010-01-28 | エルジー・ケム・リミテッド | 一方向排気バルブを包含する二次バッテリー |
| US8071231B2 (en) | 2006-08-28 | 2011-12-06 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery including one-way exhaust valve |
| JP4927169B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2012-05-09 | エルジー・ケム・リミテッド | 一方向排気バルブを包含する二次バッテリー |
| US8956743B2 (en) | 2006-08-28 | 2015-02-17 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery including one-way exhaust member |
| JP2014120360A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Gs Yuasa Corp | 密閉型電池用ゴム製弁体、安全弁装置及びアルカリ蓄電池 |
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