JPH0955197A - ２次電池の安全装置 - Google Patents
２次電池の安全装置Info
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- JPH0955197A JPH0955197A JP7206033A JP20603395A JPH0955197A JP H0955197 A JPH0955197 A JP H0955197A JP 7206033 A JP7206033 A JP 7206033A JP 20603395 A JP20603395 A JP 20603395A JP H0955197 A JPH0955197 A JP H0955197A
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来より構造が簡単で低コストであり、かつ
安全弁の動作圧力の圧力管理が容易である２次電池の安
全装置を提供する。 【構成】 開口部２ｄ，１０ｃを有し、電池のケース２
３と直接あるいは間接的に密閉可能に固定される蓋
（２，１０）と、開口部１０ｃを覆い、可撓性を有して
電池内部圧力により変位する受圧手段（６，７）と、一
端が電池の内部電極（２６，もしくは２７）に接続さ
れ、他端が外部正極１に接続された導電路５ｂを有し、
電池内部圧力の変化に伴う受圧手段（６，７）の変位に
より該導電路５ｂを遮蔽するエレメント５と、受圧手段
（６，７）を蓋（１０）にかしめて固定して電池内部を
密閉すると共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内
部の密閉状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合
はかしめが外れて受圧手段（７）と蓋（１０）との間に
隙間ができて内部気体を開放する係止爪９ｅ，９ｅ…と
を備えた。
安全弁の動作圧力の圧力管理が容易である２次電池の安
全装置を提供する。 【構成】 開口部２ｄ，１０ｃを有し、電池のケース２
３と直接あるいは間接的に密閉可能に固定される蓋
（２，１０）と、開口部１０ｃを覆い、可撓性を有して
電池内部圧力により変位する受圧手段（６，７）と、一
端が電池の内部電極（２６，もしくは２７）に接続さ
れ、他端が外部正極１に接続された導電路５ｂを有し、
電池内部圧力の変化に伴う受圧手段（６，７）の変位に
より該導電路５ｂを遮蔽するエレメント５と、受圧手段
（６，７）を蓋（１０）にかしめて固定して電池内部を
密閉すると共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内
部の密閉状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合
はかしめが外れて受圧手段（７）と蓋（１０）との間に
隙間ができて内部気体を開放する係止爪９ｅ，９ｅ…と
を備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次電池のごとき再充
電により再生可能な２次電池などの安全性を確保するた
めに用いられる２次電池の安全装置に関する。
電により再生可能な２次電池などの安全性を確保するた
めに用いられる２次電池の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の２次電池に充電が完了しても更
に充電を行ったり、規定された電流よりも大きな電流で
充電が行われると、２次電池に異常が生じて２次電池内
に気体が発生し、２次電池内の圧力や温度が上昇し、２
次電池の膨張、更には亀裂による電解液の滲み出しによ
り、２次電池が組み込まれた機器に悪影響を与えること
がある。また、これまでに至らなくとも、このような状
態のままで２次電池の使用を継続すると、前述した２次
電池の膨張が進行し、亀裂や破裂が生じる可能性があ
り、異常が生じた２次電池は速やかに使用を止める必要
がある。そこで、従来より、この種の２次電池には安全
対策が施されており、その安全装置には、２次電池内の
圧力の上昇により開き、２次電池内の気体を排気する安
全弁を設ける安全弁機構と、その圧力上昇により導電路
を遮断して２次電池と接続してある電気回路に電流を流
さなくする電流遮断機構が備えられている。
に充電を行ったり、規定された電流よりも大きな電流で
充電が行われると、２次電池に異常が生じて２次電池内
に気体が発生し、２次電池内の圧力や温度が上昇し、２
次電池の膨張、更には亀裂による電解液の滲み出しによ
り、２次電池が組み込まれた機器に悪影響を与えること
がある。また、これまでに至らなくとも、このような状
態のままで２次電池の使用を継続すると、前述した２次
電池の膨張が進行し、亀裂や破裂が生じる可能性があ
り、異常が生じた２次電池は速やかに使用を止める必要
がある。そこで、従来より、この種の２次電池には安全
対策が施されており、その安全装置には、２次電池内の
圧力の上昇により開き、２次電池内の気体を排気する安
全弁を設ける安全弁機構と、その圧力上昇により導電路
を遮断して２次電池と接続してある電気回路に電流を流
さなくする電流遮断機構が備えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の２次電池、特に角形のものにおいては、その蓋の構
造は、仕様上、同一面から正極と負極を取り出さなけれ
ばならない上、安全装置を組み込む必要もあって、丸形
電池に比べかなり複雑な構造となっていた。また、安全
弁機構には、安全弁が作動したとき破断される薄肉部を
形成してあるが、薄肉部はプレスによるコイニングで加
工すると加工硬化を起こすため、金属板のハーフエッチ
ングで作る必要があった。しかし、ハーフエッチングに
よる部品の加工は難しくかつ高価であり、また、肉厚の
精度の管理も困難であって破断時の圧力にもバラツキが
あった。
来の２次電池、特に角形のものにおいては、その蓋の構
造は、仕様上、同一面から正極と負極を取り出さなけれ
ばならない上、安全装置を組み込む必要もあって、丸形
電池に比べかなり複雑な構造となっていた。また、安全
弁機構には、安全弁が作動したとき破断される薄肉部を
形成してあるが、薄肉部はプレスによるコイニングで加
工すると加工硬化を起こすため、金属板のハーフエッチ
ングで作る必要があった。しかし、ハーフエッチングに
よる部品の加工は難しくかつ高価であり、また、肉厚の
精度の管理も困難であって破断時の圧力にもバラツキが
あった。
【０００４】本発明の第１の目的は、従来より構造が簡
単で低コストであり、かつ安全弁の動作圧力の圧力管理
が容易である２次電池の安全装置を提供することであ
る。
単で低コストであり、かつ安全弁の動作圧力の圧力管理
が容易である２次電池の安全装置を提供することであ
る。
【０００５】本発明の第２の目的は、作動部材は密閉の
機能が不要で、圧力変位変換と形状に対する設計自由度
が高く、種々の形状の電池に適合できる２次電池の安全
装置を提供することである。
機能が不要で、圧力変位変換と形状に対する設計自由度
が高く、種々の形状の電池に適合できる２次電池の安全
装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的は、開口
部を有し、電池のケースと直接あるいは間接的に密閉可
能に固定される蓋と、前記開口部を覆い、可撓性を有し
て電池内部圧力により変位する受圧手段と、一端が電池
の内部電極に接続され、他端が外部電極に接続された導
電路を有し、前記電池内部圧力の変化に伴う前記受圧手
段の変位により該導電路を遮蔽する遮蔽手段と、前記受
圧手段を前記蓋にかしめて固定して電池内部を密閉する
と共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内部を密閉
状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合はかしめ
が外れて前記受圧手段と前記蓋との間に隙間ができて内
部気体を開放する固定手段とを備えた第１の手段により
達成される。
部を有し、電池のケースと直接あるいは間接的に密閉可
能に固定される蓋と、前記開口部を覆い、可撓性を有し
て電池内部圧力により変位する受圧手段と、一端が電池
の内部電極に接続され、他端が外部電極に接続された導
電路を有し、前記電池内部圧力の変化に伴う前記受圧手
段の変位により該導電路を遮蔽する遮蔽手段と、前記受
圧手段を前記蓋にかしめて固定して電池内部を密閉する
と共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内部を密閉
状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合はかしめ
が外れて前記受圧手段と前記蓋との間に隙間ができて内
部気体を開放する固定手段とを備えた第１の手段により
達成される。
【０００７】前記第２の目的は、第１の手段において、
前記受圧手段は、前記開口部を覆う密閉部材と、該密閉
部材より高剛性で、該密閉部材を介して電池の内部圧力
を受け、その内部圧力に応じて外側に変位する作動部材
とからなる第２の手段により達成される。
前記受圧手段は、前記開口部を覆う密閉部材と、該密閉
部材より高剛性で、該密閉部材を介して電池の内部圧力
を受け、その内部圧力に応じて外側に変位する作動部材
とからなる第２の手段により達成される。
【０００８】
【作用】前記第１の手段にあっては、安全弁機構及び電
流遮断機構を一体にしたユニットであって、従来より構
造が簡単でかつ省スペースであり、また、安全弁の加工
にエッチングを使用しないので、部品加工が容易で低コ
ストで、かつ安全弁の動作圧力の圧力管理が容易であ
る。
流遮断機構を一体にしたユニットであって、従来より構
造が簡単でかつ省スペースであり、また、安全弁の加工
にエッチングを使用しないので、部品加工が容易で低コ
ストで、かつ安全弁の動作圧力の圧力管理が容易であ
る。
【０００９】前記第２の手段にあっては、作動部材に密
閉の機能が不要なので、圧力変位変換と形状に対する設
計自由度が高く、種々の形状の電池に適合できる。
閉の機能が不要なので、圧力変位変換と形状に対する設
計自由度が高く、種々の形状の電池に適合できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１(a),(b)は本発明の実施例に係る２次電池の
安全装置の一部を透過して示す平面図及び縦断面図、図
２は２次電池の安全装置の分解斜視図、図３は２次電池
の安全装置の電流遮断機構のエレメント破断直前の動作
状態を示す説明図、図４は２次電池の安全装置の電流遮
断機構のエレメント破断後の動作状態を示す説明図、図
５は２次電池の安全装置の安全弁機構が動作した状態を
示す説明図、図６は図１のＡ−Ａ線断面図、図７は図５
のＢ−Ｂ線断面図、図８は２次電池の安全装置をリチウ
ムイオン２次電池に使用した状態の概略を示す説明図で
ある。
する。図１(a),(b)は本発明の実施例に係る２次電池の
安全装置の一部を透過して示す平面図及び縦断面図、図
２は２次電池の安全装置の分解斜視図、図３は２次電池
の安全装置の電流遮断機構のエレメント破断直前の動作
状態を示す説明図、図４は２次電池の安全装置の電流遮
断機構のエレメント破断後の動作状態を示す説明図、図
５は２次電池の安全装置の安全弁機構が動作した状態を
示す説明図、図６は図１のＡ−Ａ線断面図、図７は図５
のＢ−Ｂ線断面図、図８は２次電池の安全装置をリチウ
ムイオン２次電池に使用した状態の概略を示す説明図で
ある。
【００１１】これらの図において、１００は２次電池の
安全装置で、２次電池の安全装置１００には、外部正極
１、ケース２、リベット３、リード４、エレメント５、
アクチュエータ６、ダイヤフラム７、パッキン８、保持
板９、負極ケース１０、絶縁体１１、及び端子１２が備
えられている。外部正極１は導電材、例えば０．３ｍｍ
厚の鋼材からなり、表面にＮｉメッキが施され、上面板
部１ａと、上面板部１ａの両側から折り曲げ形成された
側板部１ｂ，１ｂとからなり、外部正極１はケース２に
差し込まれてかしめて固定されている。
安全装置で、２次電池の安全装置１００には、外部正極
１、ケース２、リベット３、リード４、エレメント５、
アクチュエータ６、ダイヤフラム７、パッキン８、保持
板９、負極ケース１０、絶縁体１１、及び端子１２が備
えられている。外部正極１は導電材、例えば０．３ｍｍ
厚の鋼材からなり、表面にＮｉメッキが施され、上面板
部１ａと、上面板部１ａの両側から折り曲げ形成された
側板部１ｂ，１ｂとからなり、外部正極１はケース２に
差し込まれてかしめて固定されている。
【００１２】ケース２は絶縁材、例えばＰＰ、もししく
はＰＰＳ材からなる。このケース２は、上面部２ａと４
つの側面部２ｂ，２ｂ…からなり、ケース２には、エレ
メント５に対向する個所に形成された凹部２ｃと、組み
込まれたとき開口となるように切欠き形成された開口部
２ｄ，２ｄと、上面部２ａの裏面に形成されたリベット
用凹部２ｅ並びに丸孔２ｆと、後述する保持板９の係止
爪がかしめ付けられる係合凹部２ｇ，２ｇ…と、外部正
極１の足部が挿入されるスリット状の挿入部２ｈ，２ｈ
とが設けられている。
はＰＰＳ材からなる。このケース２は、上面部２ａと４
つの側面部２ｂ，２ｂ…からなり、ケース２には、エレ
メント５に対向する個所に形成された凹部２ｃと、組み
込まれたとき開口となるように切欠き形成された開口部
２ｄ，２ｄと、上面部２ａの裏面に形成されたリベット
用凹部２ｅ並びに丸孔２ｆと、後述する保持板９の係止
爪がかしめ付けられる係合凹部２ｇ，２ｇ…と、外部正
極１の足部が挿入されるスリット状の挿入部２ｈ，２ｈ
とが設けられている。
【００１３】リベット３は導電材、例えばアルミニウム
材からなり、円板状の頭部３ａと、頭部３ａの下面中央
から突設された軸部３ｂと、軸部３ｂの下面に形成され
た円形状の凹部３ｃとから構成されている。このリベッ
ト３は、リード４とパッキン８と負極ケース１０と絶縁
体１１、そして端子１２を貫通してこれらをかしめて固
定している。
材からなり、円板状の頭部３ａと、頭部３ａの下面中央
から突設された軸部３ｂと、軸部３ｂの下面に形成され
た円形状の凹部３ｃとから構成されている。このリベッ
ト３は、リード４とパッキン８と負極ケース１０と絶縁
体１１、そして端子１２を貫通してこれらをかしめて固
定している。
【００１４】エレメント５は、絶縁材、例えばセラミッ
クからなる電池内部圧力によって割れ可能な直方体状の
基板５ａが設けられ、この基板５ａの上面にアルミ箔等
の導電材料からなる導電路５ｂが接着固定されている。
本例では導電路５ｂはリード４と一体に形成され、導電
路５ｂの両端からリード４，４が引き出されている。そ
して、このエレメント５は、通常の場合、リード４，４
との間が導電路５ｂを介して導通状態となっているが、
電池内部圧力によってエレメント５の基板５ａが割れた
際に、基板５ａの上面に形成された導電路５ｂが剥離・
破断して断線し、リード４，４との間の導通が断たれる
ようになっている。
クからなる電池内部圧力によって割れ可能な直方体状の
基板５ａが設けられ、この基板５ａの上面にアルミ箔等
の導電材料からなる導電路５ｂが接着固定されている。
本例では導電路５ｂはリード４と一体に形成され、導電
路５ｂの両端からリード４，４が引き出されている。そ
して、このエレメント５は、通常の場合、リード４，４
との間が導電路５ｂを介して導通状態となっているが、
電池内部圧力によってエレメント５の基板５ａが割れた
際に、基板５ａの上面に形成された導電路５ｂが剥離・
破断して断線し、リード４，４との間の導通が断たれる
ようになっている。
【００１５】リード４は導電材、例えば０．０２ｍｍ厚
の銅材からなり、リード４，４の両端はセンサ本体に保
持されており、したがって、リード４は十分柔軟性があ
るので、両リード４，４によりエレメント５の基板５ａ
が両持ち支持状態となっていても、両リード４,４が撓
み、エレメント５の破断の障害とならない。このリード
４は、その中央部分が基板５ａの上面に接着されて導電
路５ｂとされている。また、導電路５ｂの一端に一体に
接続しているリード４部分が一方のリード４として配設
され、一方のリード４の中央には丸孔４ａが形成され、
導電路５ｂの他端からに一体に接続しているリード４部
分が他方のリード４として配設されている。
の銅材からなり、リード４，４の両端はセンサ本体に保
持されており、したがって、リード４は十分柔軟性があ
るので、両リード４，４によりエレメント５の基板５ａ
が両持ち支持状態となっていても、両リード４,４が撓
み、エレメント５の破断の障害とならない。このリード
４は、その中央部分が基板５ａの上面に接着されて導電
路５ｂとされている。また、導電路５ｂの一端に一体に
接続しているリード４部分が一方のリード４として配設
され、一方のリード４の中央には丸孔４ａが形成され、
導電路５ｂの他端からに一体に接続しているリード４部
分が他方のリード４として配設されている。
【００１６】このようなエレメント５は、ケース２の凹
部２ｃを跨ぐようにその長手方向に橋架されており、し
たがって、エレメント５の上方には空隙が設けられて、
エレメント５が割れたとき凹部２ｃ内に没して入ること
ができる。そしてこの凹部２ｃの深さはエレメント５が
その中で割れることができ、さらに割れた後上方に移動
できるような大きさに設けられている。
部２ｃを跨ぐようにその長手方向に橋架されており、し
たがって、エレメント５の上方には空隙が設けられて、
エレメント５が割れたとき凹部２ｃ内に没して入ること
ができる。そしてこの凹部２ｃの深さはエレメント５が
その中で割れることができ、さらに割れた後上方に移動
できるような大きさに設けられている。
【００１７】アクチュエータ６は絶縁材、例えばＰＰ、
もししくはＰＥ材からなり、アクチュエータ６は、ほぼ
四角枠状の枠体部６ａと、枠体部６ａ内に２つの連結片
部６ｂ，６ｂを介して連結された可動板部６ｃと、可動
板部６ｃの上面中央に突設された突起部６ｄと、枠体部
６ａの下面内周部に突設された突部６ｅから構成されて
いる。
もししくはＰＥ材からなり、アクチュエータ６は、ほぼ
四角枠状の枠体部６ａと、枠体部６ａ内に２つの連結片
部６ｂ，６ｂを介して連結された可動板部６ｃと、可動
板部６ｃの上面中央に突設された突起部６ｄと、枠体部
６ａの下面内周部に突設された突部６ｅから構成されて
いる。
【００１８】ダイヤフラム７は絶縁材、例えばＥＰＤＭ
材からなり、ダイヤフラム７は、全体として四角形状
で、その外周縁には上方に突条７ａが突設され、中央部
分は低くなった凹部７ｂとされ、さらに凹部７ｂの底面
の周辺にはアクチュエータ６の突部６ｅが嵌合される凹
溝７ｃが形成されている。
材からなり、ダイヤフラム７は、全体として四角形状
で、その外周縁には上方に突条７ａが突設され、中央部
分は低くなった凹部７ｂとされ、さらに凹部７ｂの底面
の周辺にはアクチュエータ６の突部６ｅが嵌合される凹
溝７ｃが形成されている。
【００１９】パッキン８は絶縁材、例えばＥＰＤＭ材か
らなり、貫通孔８ａを有するリング状で、その外周面に
は環状溝８ｂが形成されて後述する負極ケース１０の貫
通孔の周縁部が嵌合される。
らなり、貫通孔８ａを有するリング状で、その外周面に
は環状溝８ｂが形成されて後述する負極ケース１０の貫
通孔の周縁部が嵌合される。
【００２０】保持板９は導電材、例えば０．１ｍｍ厚の
ステンレス材からなり、負極ケース１０に全周に渡って
溶接して固定される。この保持板９は、長方形状の底板
部９ａと、底板部９ａの周辺を残して形成されて長方形
状の開口部９ｆと、底板部９ａの対向する長辺部及び１
つの短辺部から上方へ折り曲げ形成された折り曲げ片部
９ｂ，９ｂ，９ｃと、折り曲げ片部９ｂ，９ｂ，９ｃの
上端から更に上方へ延設されケース２の係合凹部２ｇ，
２ｇ…にかしめられる係止爪９ｄと、折り曲げ片部９
ｂ，９ｂの上端から更に上方へ延設されアクチュエータ
６をダイヤフラム７を介在させてかしめ、後述する負極
ケース１０の開口部１０ｃに開口部１０ｃを密閉するよ
うに固定して取付ける係止爪９ｅ，９ｅ…とから構成さ
れている。
ステンレス材からなり、負極ケース１０に全周に渡って
溶接して固定される。この保持板９は、長方形状の底板
部９ａと、底板部９ａの周辺を残して形成されて長方形
状の開口部９ｆと、底板部９ａの対向する長辺部及び１
つの短辺部から上方へ折り曲げ形成された折り曲げ片部
９ｂ，９ｂ，９ｃと、折り曲げ片部９ｂ，９ｂ，９ｃの
上端から更に上方へ延設されケース２の係合凹部２ｇ，
２ｇ…にかしめられる係止爪９ｄと、折り曲げ片部９
ｂ，９ｂの上端から更に上方へ延設されアクチュエータ
６をダイヤフラム７を介在させてかしめ、後述する負極
ケース１０の開口部１０ｃに開口部１０ｃを密閉するよ
うに固定して取付ける係止爪９ｅ，９ｅ…とから構成さ
れている。
【００２１】負極ケース１０は導電材、例えば０．４ｍ
ｍ厚のステンレス材からなり、負極ケース１０は上方が
開口された有底の四角箱形状に形成され、その底板部１
０ａには、その一端寄りに貫通孔１０ｂが穿設され、そ
の中央寄りに長方形状の開口部１０ｃが形成されてい
る。さらに負極ケース１０の側板の上端部は外方に突設
されてフランジ部１０ｄとされている。この負極ケース
１０を図１（ｂ）に一点鎖線で示す２次電池の電池ケー
ス２３の上部開口に嵌め込んで全周に渡って溶接して電
池内部を密閉する。
ｍ厚のステンレス材からなり、負極ケース１０は上方が
開口された有底の四角箱形状に形成され、その底板部１
０ａには、その一端寄りに貫通孔１０ｂが穿設され、そ
の中央寄りに長方形状の開口部１０ｃが形成されてい
る。さらに負極ケース１０の側板の上端部は外方に突設
されてフランジ部１０ｄとされている。この負極ケース
１０を図１（ｂ）に一点鎖線で示す２次電池の電池ケー
ス２３の上部開口に嵌め込んで全周に渡って溶接して電
池内部を密閉する。
【００２２】絶縁体１１は絶縁材、例えばＰＰ材からな
り長方形板状に形成され、その一端寄りの負極ケース１
０の貫通孔１０ｂに対応する位置に貫通孔１１ａが穿設
され、また、その中央寄りの負極ケース１０の開口部１
０ｃに対応する位置に長方形状の開口部１１ｂが形成さ
れている。これらの貫通孔１１ａ及び開口部１１ｂは負
極ケース１０の貫通孔１０ｂ及び開口部１０ｃより大き
く形成されている。
り長方形板状に形成され、その一端寄りの負極ケース１
０の貫通孔１０ｂに対応する位置に貫通孔１１ａが穿設
され、また、その中央寄りの負極ケース１０の開口部１
０ｃに対応する位置に長方形状の開口部１１ｂが形成さ
れている。これらの貫通孔１１ａ及び開口部１１ｂは負
極ケース１０の貫通孔１０ｂ及び開口部１０ｃより大き
く形成されている。
【００２３】また、この２次電池の安全装置１００はリ
ベット３を介してエレメント５に接続された端子１２を
備え、図１（ｂ）に示すように、リベット３をかしめて
絶縁体１１の裏面に固定されている。この端子１２は導
電材、例えば０．３ｍｍ厚のアルミニウム材からなり、
リベット３の下端部が挿入される丸孔１２ａを有するリ
ング板部１２ｂと、リング板部１２ｂから延設され、そ
の長手方向に沿って下方に折り曲げられて形成された保
持板部１２ｃ及び端子部１２ｄを備えている。
ベット３を介してエレメント５に接続された端子１２を
備え、図１（ｂ）に示すように、リベット３をかしめて
絶縁体１１の裏面に固定されている。この端子１２は導
電材、例えば０．３ｍｍ厚のアルミニウム材からなり、
リベット３の下端部が挿入される丸孔１２ａを有するリ
ング板部１２ｂと、リング板部１２ｂから延設され、そ
の長手方向に沿って下方に折り曲げられて形成された保
持板部１２ｃ及び端子部１２ｄを備えている。
【００２４】このように、外部正極１と端子１２間は前
述したようにエレメント５及びリード４及びリベット３
を介して導通されており、したがって、電流は外部正極
１から他方のリード４を通りエレメント５の導電路５ｂ
に流れ、更に他方のリード４からリベット３、端子１２
に流れることができ、また、その逆に流れることもでき
るようになっている。
述したようにエレメント５及びリード４及びリベット３
を介して導通されており、したがって、電流は外部正極
１から他方のリード４を通りエレメント５の導電路５ｂ
に流れ、更に他方のリード４からリベット３、端子１２
に流れることができ、また、その逆に流れることもでき
るようになっている。
【００２５】この２次電池の安全装置１００は、リチウ
ムイオン２次電池やニッケル水素２次電池など２次電池
１９の一部として組み込まれる。
ムイオン２次電池やニッケル水素２次電池など２次電池
１９の一部として組み込まれる。
【００２６】図８はリチウムイオン２次電池を例にして
２次電池１９の概略を示したもので、２３は上端部が開
口されている有底の内部中空の角形の電池ケースであり
外部負極となる。また、電池ケース２３の上部開口部と
安全装置１００とを全周にわたって溶接することによっ
て、安全装置１００の電池ケース２３への保持、電池ケ
ース２３と安全装置１００の絶縁性を確保、２次電池内
の密閉性の確保を行っている。なお、電池ケース２３の
上部開口部と安全装置１００の間にガスケット等を介し
て間接的に固定して密閉してもよい。
２次電池１９の概略を示したもので、２３は上端部が開
口されている有底の内部中空の角形の電池ケースであり
外部負極となる。また、電池ケース２３の上部開口部と
安全装置１００とを全周にわたって溶接することによっ
て、安全装置１００の電池ケース２３への保持、電池ケ
ース２３と安全装置１００の絶縁性を確保、２次電池内
の密閉性の確保を行っている。なお、電池ケース２３の
上部開口部と安全装置１００の間にガスケット等を介し
て間接的に固定して密閉してもよい。
【００２７】そしてこの電池ケース２３の内部には内部
電極として酸化リチウムコバルトからなる正極２６、カ
ーボンからなる負極２７、正極と負極のショートを防止
するセパレータ２８が組み込まれており、また、２次電
池の安全装置１００の外部正極１は配線部材２１により
正極２６と接続されている。また、負極２７はセパレー
タ２８を挟んで正極２６と対向するように設けられてい
るとともに、電池ケース２３と接続されている。さら
に、この電池ケース２３の内部は電解液（図示せず）で
満たされている。
電極として酸化リチウムコバルトからなる正極２６、カ
ーボンからなる負極２７、正極と負極のショートを防止
するセパレータ２８が組み込まれており、また、２次電
池の安全装置１００の外部正極１は配線部材２１により
正極２６と接続されている。また、負極２７はセパレー
タ２８を挟んで正極２６と対向するように設けられてい
るとともに、電池ケース２３と接続されている。さら
に、この電池ケース２３の内部は電解液（図示せず）で
満たされている。
【００２８】次に、前記実施例として前記リチウムイオ
ン２次電池に使用したときの動作について説明する。充
電中、２次電池の安全装置１００において電流は、外部
正極１から順次、他方のリード４、エレメント５の導電
路５ｂ、一方のリード４、リベット３、端子１２、配線
部材２１と流れ、正極２６に導出される。このとき充電
が完了しても電流を流し続けて更に過充電が行われた
り、規定された電流よりも大きな電流で充電が行われる
と、２次電池に異常が生じて２次電池内の圧力や温度が
上昇する。図１（ａ），（ｂ）及び図６の状態から２次
電池内の圧力が上昇すると、電池内部圧力として２次電
池の安全装置１００に伝わる。すると、この電池内部圧
力がダイヤフラム７をその内方（図で上方）へ撓ませて
変形させ、ダイヤフラム７の内面がアクチュエータ６の
可動板部６ｃの下面に当接し、連結片部６ｂ，６ｂに支
持されて可動板部６ｃが上方に移動して図３に示すよう
にアクチュエータ６の突起部６ｄがエレメント５の基板
５ａ下面ほぼ中央部に当接する。そして、更に電池内部
圧力が上昇し、その圧力が所定の圧力に達したとき、エ
レメント５は、アクチュエータ６の突起部６ｄを介して
この圧力を受けて更に変形し、図４に示すように、エレ
メント５はケース２の凹部２ｃ内へ押し込まれて割れ
る。この際、基板５ａはケース２の下面に直接固定され
ていないので、基板５ａが必要以上に剛性が高くなら
ず、エレメント５の基板５ａの破断力の管理が容易であ
る。
ン２次電池に使用したときの動作について説明する。充
電中、２次電池の安全装置１００において電流は、外部
正極１から順次、他方のリード４、エレメント５の導電
路５ｂ、一方のリード４、リベット３、端子１２、配線
部材２１と流れ、正極２６に導出される。このとき充電
が完了しても電流を流し続けて更に過充電が行われた
り、規定された電流よりも大きな電流で充電が行われる
と、２次電池に異常が生じて２次電池内の圧力や温度が
上昇する。図１（ａ），（ｂ）及び図６の状態から２次
電池内の圧力が上昇すると、電池内部圧力として２次電
池の安全装置１００に伝わる。すると、この電池内部圧
力がダイヤフラム７をその内方（図で上方）へ撓ませて
変形させ、ダイヤフラム７の内面がアクチュエータ６の
可動板部６ｃの下面に当接し、連結片部６ｂ，６ｂに支
持されて可動板部６ｃが上方に移動して図３に示すよう
にアクチュエータ６の突起部６ｄがエレメント５の基板
５ａ下面ほぼ中央部に当接する。そして、更に電池内部
圧力が上昇し、その圧力が所定の圧力に達したとき、エ
レメント５は、アクチュエータ６の突起部６ｄを介して
この圧力を受けて更に変形し、図４に示すように、エレ
メント５はケース２の凹部２ｃ内へ押し込まれて割れ
る。この際、基板５ａはケース２の下面に直接固定され
ていないので、基板５ａが必要以上に剛性が高くなら
ず、エレメント５の基板５ａの破断力の管理が容易であ
る。
【００２９】この基板５ａの割れＣにより、エレメント
５の導電路５ｂが剥離あるいは破断して断線し、そのリ
ード４，４との間の導通が断たれることによって、２次
電池の安全装置１００は外部正極１と発電部の内部正極
２６間に流れる電流を遮断し、これ以上の充電を止めさ
せるとともに、このリチウムイオン２次電池が蓄電池と
して機能できない状態にする。
５の導電路５ｂが剥離あるいは破断して断線し、そのリ
ード４，４との間の導通が断たれることによって、２次
電池の安全装置１００は外部正極１と発電部の内部正極
２６間に流れる電流を遮断し、これ以上の充電を止めさ
せるとともに、このリチウムイオン２次電池が蓄電池と
して機能できない状態にする。
【００３０】なお、図４の状態では、２次電池の内部は
密閉状態を維持されている。
密閉状態を維持されている。
【００３１】ここまでの動作は、本２次電池の安全装置
１００における電流遮断機構、つまり圧力によって電流
を遮断する機構の説明である。次いで、この動作の後に
なされる安全弁機構動作の説明を行う。
１００における電流遮断機構、つまり圧力によって電流
を遮断する機構の説明である。次いで、この動作の後に
なされる安全弁機構動作の説明を行う。
【００３２】図４の状態から、更に電池内部圧力が上昇
すると、この電池内部圧力はダイヤフラム７に加わって
ダイヤフラム７を上方に撓ませるが、ダイヤフラム７が
上方への撓み量の限界及びアクチュエータ６の変形量の
限界に達すると、言い換えれば、電池内部圧力によるダ
イヤフラム７へかかる圧力が、ダイヤフラム７（並びに
アクチュエータ６）を密閉するように固定している保持
板９の係止爪９ｅ，９ｅ…のかしめ力より大きくなる
と、係止爪９ｅ，９ｅ…は上方へ押し曲げ戻されてアク
チュエータ６及びダイヤフラム７は負極ケース１０の開
口部１０ｃから浮き上がり、図５及び図７に示すよう
に、ダイヤフラム７と負極ケース１０の開口部１０ｃの
周縁との間に隙間ができる。この隙間から電池内部の気
体が負極ケース１０内に流出し更にケース２の開口部２
ｄ，２ｄから電池外部に排気される。このようにして２
次電池内の圧力の上昇により安全弁としてダイヤフラム
７が開き、２次電池内の気体を排気する。
すると、この電池内部圧力はダイヤフラム７に加わって
ダイヤフラム７を上方に撓ませるが、ダイヤフラム７が
上方への撓み量の限界及びアクチュエータ６の変形量の
限界に達すると、言い換えれば、電池内部圧力によるダ
イヤフラム７へかかる圧力が、ダイヤフラム７（並びに
アクチュエータ６）を密閉するように固定している保持
板９の係止爪９ｅ，９ｅ…のかしめ力より大きくなる
と、係止爪９ｅ，９ｅ…は上方へ押し曲げ戻されてアク
チュエータ６及びダイヤフラム７は負極ケース１０の開
口部１０ｃから浮き上がり、図５及び図７に示すよう
に、ダイヤフラム７と負極ケース１０の開口部１０ｃの
周縁との間に隙間ができる。この隙間から電池内部の気
体が負極ケース１０内に流出し更にケース２の開口部２
ｄ，２ｄから電池外部に排気される。このようにして２
次電池内の圧力の上昇により安全弁としてダイヤフラム
７が開き、２次電池内の気体を排気する。
【００３３】このように構成された前記実施例にあって
は、開口部２ｄ，１０ｃを有し、電池のケース２３と直
接あるいは間接的に密閉可能に固定される蓋（２，１
０）と、開口部１０ｃを覆い、可撓性を有して電池内部
圧力により変位する受圧手段（６，７）と、一端が電池
の内部電極（２６，もしくは２７）に接続され、他端が
外部電極（１）に接続された導電路５ｂを有し、電池内
部圧力の変化に伴う受圧手段（６，７）の変位により該
導電路５ｂを遮蔽する遮蔽手段（５）と、受圧手段
（６，７）を蓋（１０）にかしめて固定して電池内部を
密閉すると共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内
部の密閉状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合
はかしめが外れて受圧手段（６，７）と蓋（１０）との
間に隙間ができて内部気体を開放する係止爪９ｅ，９ｅ
…とを備えたため、安全弁機構及び電流遮断機構を一体
にしたユニットであって、従来より構造が簡単でかつ省
スペースであり、また、安全弁の加工にエッチングを使
用しないので、部品加工が容易で低コストで、かつ安全
弁の動作圧力の圧力管理が容易である。
は、開口部２ｄ，１０ｃを有し、電池のケース２３と直
接あるいは間接的に密閉可能に固定される蓋（２，１
０）と、開口部１０ｃを覆い、可撓性を有して電池内部
圧力により変位する受圧手段（６，７）と、一端が電池
の内部電極（２６，もしくは２７）に接続され、他端が
外部電極（１）に接続された導電路５ｂを有し、電池内
部圧力の変化に伴う受圧手段（６，７）の変位により該
導電路５ｂを遮蔽する遮蔽手段（５）と、受圧手段
（６，７）を蓋（１０）にかしめて固定して電池内部を
密閉すると共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内
部の密閉状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合
はかしめが外れて受圧手段（６，７）と蓋（１０）との
間に隙間ができて内部気体を開放する係止爪９ｅ，９ｅ
…とを備えたため、安全弁機構及び電流遮断機構を一体
にしたユニットであって、従来より構造が簡単でかつ省
スペースであり、また、安全弁の加工にエッチングを使
用しないので、部品加工が容易で低コストで、かつ安全
弁の動作圧力の圧力管理が容易である。
【００３４】また、前記実施例にあっては、受圧手段
（６，７）は、開口部１０ｃを覆う密閉部材（７）と、
該密閉部材（７）より高剛性で、該密閉部材（７）を介
して電池の内部圧力を受け、その内部圧力に応じて外側
に変位する作動部材（６）とからなるため、作動部材
（６）に密閉の機能が不要なので、作動部材（６）は圧
力変位変換と形状に対する設計自由度が高く、種々の形
状の電池に適合できる。
（６，７）は、開口部１０ｃを覆う密閉部材（７）と、
該密閉部材（７）より高剛性で、該密閉部材（７）を介
して電池の内部圧力を受け、その内部圧力に応じて外側
に変位する作動部材（６）とからなるため、作動部材
（６）に密閉の機能が不要なので、作動部材（６）は圧
力変位変換と形状に対する設計自由度が高く、種々の形
状の電池に適合できる。
【００３５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、安全弁機
構及び電流遮断機構を一体にしたユニットであって、従
来より構造が簡単でかつ省スペースであり、また、安全
弁の加工にエッチングを使用しないので、部品加工が容
易で低コストで、かつ安全弁の動作圧力の圧力管理が容
易である。
構及び電流遮断機構を一体にしたユニットであって、従
来より構造が簡単でかつ省スペースであり、また、安全
弁の加工にエッチングを使用しないので、部品加工が容
易で低コストで、かつ安全弁の動作圧力の圧力管理が容
易である。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、作動部材に
密閉の機能が不要なので、作動部材は圧力変位変換と形
状に対する設計自由度が高く、種々の形状の電池に適合
できる。
密閉の機能が不要なので、作動部材は圧力変位変換と形
状に対する設計自由度が高く、種々の形状の電池に適合
できる。
【図１】(a),(b)は本発明に係る２次電池の安全装置の
一部を透過して示す平面図及び縦断面図である。
一部を透過して示す平面図及び縦断面図である。
【図２】本発明に係る２次電池の安全装置の分解斜視図
である。
である。
【図３】本発明に係る２次電池の安全装置の電流遮断機
構のエレメント破断直前の動作状態を示す説明図であ
る。
構のエレメント破断直前の動作状態を示す説明図であ
る。
【図４】本発明に係る２次電池の安全装置の電流遮断機
構のエレメント破断後の動作状態を示す説明図である。
構のエレメント破断後の動作状態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る２次電池の安全装置の安全弁機構
が動作した状態を示す説明図である。
が動作した状態を示す説明図である。
【図６】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明に係る２次電池の安全装置をリチウムイ
オン２次電池に使用した状態の概略を示す説明図であ
る。
オン２次電池に使用した状態の概略を示す説明図であ
る。
１ 外部正極 ２ ケース ２ｄ，１０ｃ 開口部 ５ エレメント ５ｂ 導電路 ６ アクチュエータ ７ ダイヤフラム ９ｅ 係止爪 １０ 負極ケース ２３ 電池のケース ２６ 正極 ２７ 負極
Claims (2)
- 【請求項１】 開口部を有し、電池のケースと直接ある
いは間接的に密閉可能に固定される蓋と、 前記開口部を覆い、可撓性を有して電池内部圧力により
変位する受圧手段と、 一端が電池の内部電極に接続され、他端が外部電極に接
続された導電路を有し、前記電池内部圧力の変化に伴う
前記受圧手段の変位により該導電路を遮蔽する遮蔽手段
と、 前記受圧手段を前記蓋にかしめて固定して電池内部を密
閉すると共に、内部圧力が所定値以下であれば電池内部
を密閉状態を維持し、内部圧力が所定値を越える場合は
かしめが外れて前記受圧手段と前記蓋との間に隙間がで
きて内部気体を開放する固定手段とを備えたことを特徴
とする２次電池の安全装置。 - 【請求項２】 請求項１記載において、前記受圧手段
は、 前記開口部を覆う密閉部材と、 該密閉部材より高剛性で、該密閉部材を介して電池の内
部圧力を受け、その内部圧力に応じて外側に変位する作
動部材とからなることを特徴とする２次電池の安全装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20603395A JP3306257B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ２次電池の安全装置 |
| US08/683,400 US5705290A (en) | 1995-08-11 | 1996-07-18 | Secondary cell safety device including pressure release mechanism and current cutoff mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20603395A JP3306257B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ２次電池の安全装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955197A true JPH0955197A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3306257B2 JP3306257B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=16516791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20603395A Expired - Fee Related JP3306257B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ２次電池の安全装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5705290A (ja) |
| JP (1) | JP3306257B2 (ja) |
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| JP2019506726A (ja) * | 2016-11-21 | 2019-03-07 | エルジー・ケム・リミテッド | 二次電池 |
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| JP2019145467A (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | パナソニック株式会社 | 密閉型電池 |
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| JP2000003702A (ja) | 1998-06-15 | 2000-01-07 | Alps Electric Co Ltd | 電池の電路遮断機構 |
| JP2000077058A (ja) | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Alps Electric Co Ltd | 電池の電路遮断機構 |
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