CN105546173A

CN105546173A - 容器的防爆阀的结构

Info

Publication number: CN105546173A
Application number: CN201510594347.8A
Authority: CN
Inventors: 小西晴之; 加岛宽子
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: JP6275621B2; KR101805264B1; CN105546173B; JP2016081867A; KR20160047407A

Abstract

本发明的目的在于，提供一种即使通过塑性加工形成断裂用槽部时，也可防止断裂用槽部的平坦状底部的收缩的发生，并且，所述平坦状底部的厚度也稳定的容器的防爆阀的结构。其特征在于，由规定断裂用槽部(4)的壁厚的平坦状底部(4a)和从该底部(4a)至薄壁平坦部(3)竖立相对的两倾斜侧壁(4c、4d)形成，呈V字形的截面形状，具有两倾斜侧壁(4c、4d)的一个倾斜侧壁(4c)的倾斜角度(θ₁)比另一个倾斜侧壁(4d)的倾斜角度(θ₂)大的结构。

Description

容器的防爆阀的结构

技术领域

本发明涉及饮料容器、电解电容容器和电池容器等形成密封结构的容器的防爆阀的结构。

背景技术

现有的形成密封结构的容器，例如在锂二次电池的容器中，由于电池的充放电和使用环境下的温度上升导致内部压力上升，在该内部压力下，拥有电池容器变形或进一步破裂的危险性。为了防止这种电池容器的破裂，会设置这样的防爆阀，即在未达到破裂程度的内部压力下，使电池容器的一部分开裂而释放内部压力(参照专利文献1)。为了低成本制作该防爆阀，期望将防爆阀与电池容器的盖一体成形(参照专利文献2)。

作为上述专利文献2所述的防爆阀20，已知通过作为塑性加工的一种的压印加工，为如下的结构：在图7所示这样的电池容器的盖10(厚度t₁(参照后述图8))上，具备形成得比盖10的周边部薄的薄壁平坦部30(厚度t2(参照后述图9))和线状地(如田径赛的跑道)形成于薄壁平坦部30的断裂用槽部40。

图8是用于详细地展示图7所示的设置于盖10的防爆阀20的结构的CC剖面图。另外，图9是为了更详细地展示图8所示的防爆阀20的结构，而放大了曲线⑤所包围的部分的放大剖面图。

在图8和图9中，断裂用槽部40形成为如下的的截面形状：由规定断裂用槽部40的壁厚的宽度W₃的平坦状底部40a和从该底部40a至薄壁平坦部30竖立相对的两倾斜侧壁40c、40d形成的近V字形的截面形状(开口部的宽度为W₄)。而且，倾斜侧壁40c的倾斜角度θ与倾斜侧壁40d的倾斜角度θ，之前均已知同为60度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-4271号公报

专利文献2：日本特开2013-243075号公报

发明要解决的课题

但是，形成上述专利文献2所述的断裂用槽部40时，有在图8所示的断裂用槽部40的平坦状底部40a的下方(符号⑧的部分)发生收缩这样的问题点。

发明内容

发明的目的在于提供一种容器的防爆阀的结构，即使通过塑性加工形成断裂用槽部时，也可防止断裂用槽部的平坦状底部的收缩的发生，并且，所述平坦状底部的厚度也稳定。

用于解决课题的手段

为了达成这一目的，第一发明的容器的防爆阀的结构是形成密封结构的容器的防爆阀的结构，其特征在于，

所述防爆阀在构成所述容器的表面具备与该表面的周边部相比形成为薄壁的薄壁平坦部和通过塑性加工而在所述薄壁平坦部形成为线状的断裂用槽部，

该形成为线状的断裂用槽部形成为如下的截面形状：由规定所述断裂用槽部的壁厚的平坦状底部和从该底部至所述薄壁平坦部竖立相对的两倾斜侧壁形成的V字形的截面形状，

具有所述两倾斜侧壁中的一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₁比另一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₂大的结构。

另外，第二发明的容器的防爆阀的结构的特征在于，在第一发明的容器的防爆阀的结构中，所述形成为线状的断裂用槽部如下的方式形成的断裂用槽部：由曲线构成或部分含有曲线的闭合曲线、或者是所述闭合曲线的一部分为不连续的不连续闭合曲线、或者多条直线以组合的方式形成。

另外，第三发明的容器的防爆阀的结构的特征在于，在第一或第二发明的容器的防爆阀的结构中，所述一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₁为45～80度，所述另一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₂为35～70度。

另外，第四发明的容器的防爆阀的结构的特征在于，在第一～第三发明的任意一项发明的容器的防爆阀的结构中，所述容器是锂离子电池用容器。

发明效果

如上所述，本发明的容器的防爆阀的结构是形成密封结构的容器的防爆阀的结构，其中，

该形成为线状的断裂用槽部形成为如下的截面形状：由规定所述断裂用槽部的壁厚的平坦状底部和从该底部至所述薄壁平坦部竖立相对的两倾斜侧壁所形成的V字形的截面形状，

具有所述两倾斜侧壁中的一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₁比另一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₂大的结构，因此，

能够提供即使在通过塑性加工形成断裂用槽部时，也可防止断裂用槽部的平坦状底部的压缩的发生，并且，所述平坦状底部的厚度也稳定的容器的防爆阀的结构。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的锂离子电池用容器的防爆阀的结构的立体图。

图2是图1的AA剖面图。

图3是图2的①部放大剖面图。

图4是示意性地说明通过塑性加工形成断裂用槽部时在断裂用槽部周边位置(符号②、③)发生的变形状态和应力状态的示意说明图。

图5是本发明的另一实施方式的形成为线状的断裂用槽部，(a)是由直线连接两端的曲线这一构成时的平面图，(b)是4条直线组合的这种构成时的平面图。

图6是表示本发明的又一实施方式的锂离子电池用容器的防爆阀的结构的立体图。

图7是表示现有的锂离子电池用容器的防爆阀的结构的立体图。

图8是图7的CC剖面图。

图9是图8的⑤部放大剖面图。

图10是示意性地说明通过塑性加工形成断裂用槽部时在断裂槽周边位置(符号⑥、⑦)发生的变形状态和应力状态的示意说明图。

具体实施方式

本发明人等对于如何做能够提供如下这样的容器防爆阀的结构而潜心研究，该容器防爆阀的结构在作为构成呈密封结构的容器(例如，锂离子电池用容器)的表面的盖的一部分(大致中央)设置与周边部相比形成为薄壁的薄壁平坦部，并且在此薄壁平坦部上，即使通过塑性加工(例如，压印加工)线状地形成呈V字形的截面形状的断裂用槽部时，也可防止所述断裂用槽部的平坦状底部的收缩的发生，并且，所述平坦状底部的厚度也稳定。

其结果是首次发现，在从所述平坦状底部至所述薄壁平坦部竖立相对的两倾斜侧壁所形成的呈V字形的截面形状的断裂用槽部，通过具有所述两倾斜侧壁中的一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₁比另一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₂比大的结构，可以提供这样一种容器的防爆阀的结构，即使通过塑性加工(压印加工)线状地形成断裂用槽部时，也可防止所述断裂用槽部的平坦状底部发生收缩，并且，所述平坦状底部的厚度也稳定。

还有，该发现的结果是，并不仅仅限定为锂离子电池用容器的防爆阀的结构，也可以广泛适用于饮料容器和电解电容容器等形成密封结构的容器的防爆阀的结构。以下，针对本发明，一边例示锂离子电池用容器的防爆阀的结构的情况，一边详细地说明实施方式。

(实施方式)

图1是表示本发明的实施方式的锂离子电池用容器的防爆阀的结构的立体图，图2是图1的AA剖面图，图3是图2的①部放大剖面图。

在图1～图3中，1是锂离子电池用容器的盖，1a、1b、1c、1d是盖1的侧壁，2是设置于盖1的大致中央的防爆阀，3是构成防爆阀2的要素，是与盖1的周边部相比形成为薄壁的薄壁平坦部，3a是向着盖1的表面而朝外方扩展的倾斜壁，4是构成防爆阀2的要素，是在薄壁平坦部3上通过作为塑性加工的一种的压印加工而形成为线状的断裂用槽部。

作为移动电话、笔记本型个人电脑或汽车用等的电源被使用的锂离子电池用容器的盖1，优选以铝合金薄板为成形原材，其厚度t₁为0.5～2mm的范围。盖1的厚度t₁低于0.5mm时，即使使用作为锂离子电池盖用的原材被广泛使用的1000系或3000系的铝合金薄板作为盖1的原材，作为盖1所要求的刚性、强度也不足。另一方面，若盖1的厚度t₁高于2mm，则即使电池容器主体为铝合金薄板，重量也变重，并且厚度变厚，由上述薄壁平坦部3、断裂用槽部4构成的防爆阀2的高精度的加工困难。此外，通过压印加工形成断裂用槽部4时，若综合考虑防止盖1的挠曲的不均匀性的发生和断裂用槽部4的平坦状底部4a的收缩的发生，并且，使所述平坦状底部4a的厚度稳定等的加工性和耐腐蚀性等，则盖1更优选屈服强度为30～130MPa的1000系或3000系的铝合金，其厚度t₁为0.6～1.6mm的范围。

图1所示的形成为线状的断裂用槽部4与图7所示的现有技术的情况同样，形成为田径赛的跑道这样的闭合曲线(将曲线与直线接合的闭合曲线)。但是，通过压印加工形成于薄壁平坦部3的线状的断裂用槽部4也并不限定为上述田径赛的跑道这样的闭合曲线(使曲线与直线接合的闭合曲线；即，一部分含有曲线的闭合曲线的一种)，也可以是如下的方式形成的断裂用槽部：由曲线构成或部分包含曲线的闭合曲线(参照图5(a))、或者所述闭合曲线的一部分为不连续的不连续闭合曲线、或者多条直线以组合的方式(参照图5(b))形成。

另外，图6是表示本发明又一其他实施方式的锂离子电池用容器的防爆阀的结构的立体图。图6是以图1所示的构成为基础，因此只对于其差异进行说明。即，在图6中，在图1所示的形成为田径赛的跑道这样的闭合曲线(将曲线和直线接合的闭合曲线)的断裂用槽部4之内，在直线状的断裂用槽部4的一部分设有不存在断裂用槽部4的不连续部5，这与图1的特征有所差异。

还有，薄壁平坦部3的厚度t₂(参照图3)是70～200μm。薄壁平坦部3的厚度t₂低于70μm时，即使将所述1000系或3000系的铝合金薄板作为盖1的原材使用，作为盖1所要求的刚性、强度也不足。另一方面，若薄壁平坦部3的厚度高于200μm，则使之后加工的断裂用槽部4的厚度充分变薄的加工(压印加工)困难，面对电池容器的内部压力上升，无法为了防止电池容器的破裂，而在未达到破裂的程度的内部压力下开裂，无法成为防爆阀的起点。

接着，使用图2、图3，对于通过压印加工而形成于薄壁平坦部3的线状的断裂用槽部4的截面形状进行详述。

图2是图1所示的AA剖面，是切断上述田径赛的跑道这样的闭合曲线之内的曲线之处的截面。在图2中，断裂用槽部4由形成为如下的截面形状：规定断裂用槽部4的壁厚的平坦状底部4a和从该底部4a至薄壁平坦部3竖立相对的两倾斜侧壁4c、4d形成的V字形的截面形状。

图3是放大断裂用槽部4的V字形的截面形状(由图2所示的曲线①包围的截面形状)，用于更详细说明的放大剖面图。在图3中，断裂用槽部4的厚度(规定断裂用槽部4的壁厚的平坦状底部4a的残存厚度t₃)为10～70μm的范围。断裂用槽部4的厚度低于10μm，即使将所述1000系或3000系的铝合金薄板作为盖1的原材使用，作为盖1所要求的刚性、强度仍不足。另一方面，若断裂用槽部4的厚度高于70μm，则面对电池容器的内部压力上升，无法为了电池容器的破裂，而在未达到破裂程度的内部压力下开裂，无法成为防爆阀的起点。另外，平坦状底部4a的宽度W₁没有特别限定，但从加工性和强度方面考虑，优选为5～30μm。另外，具有两倾斜侧壁4c、4d的一个倾斜侧壁4c的倾斜角度θ₁比另一个倾斜侧壁4d的倾斜角度θ₂大的结构。例如，θ₁＝60度，θ₂＝45度。因此，使断裂用槽部4的开口于薄壁平坦部3的表面的宽度W₂也与上述平坦状底部4a的宽度W₁匹配，

W₂＝W₁+(t₂-t₃)×(cotanθ₁+cotanθ₂)。

在本实施方式中，对于θ₁＝60度，θ₂＝45度的情况进行了说明，但不一定限定于此，综合考虑作为容器的要求规格、加工性和耐腐蚀性等时，θ₁在45～80度的范围，θ₂在35～70度的范围，且满足θ₁＞θ₂的条件即可。

在此，对于倾斜角度θ₁和倾斜角度θ₂而言，即使从竖立起至薄壁平坦部3不是均匀的角度，而是使角度在途中阶段性地变化，或是在途中部分地设有水平的部分和高差也可以。这时的倾斜角度θ的基准为，将这些不同的角度加以平均的平均角度。

关于为何若采用本发明这样的结构，则可以提供即使通过塑性加工形成断裂用槽部4时，也可防止断裂用槽部4的平坦状底部4a的收缩的发生，并且，平坦状底部4a的厚度也稳定的容器的防爆阀的结构，尝试通过模拟分析进行研究。

其结果判明，在通过塑性加工(压印加工)在薄壁平坦部3形成线状的断裂用槽部4时，构成防爆阀2的断裂用槽部4的周边位置(后述图4所示的符号②、③)内的内部应力呈现出特征性的现象。还有，图4是示意性地说明从图2所示的箭头B的方向观察(俯视)通过塑性加工(压印加工)形成断裂用槽部4时的断裂用槽部4的周边位置(符号②、③)所发生的变形状态和应力状态的结果的示意说明图。

对于断裂用槽部4附近的材料，因为从纸面垂直方向施加压缩应力，所以材料内有高压缩应力发生作用，压力变高。但是，在断裂用槽部4的外侧的位置③，因为沿周向扩展这样的拉伸变形增加，所以上述压缩应力得到缓和，压力比其他的部位低。另一方面，假如不满足图3所示这样的θ₁＞θ₂的条件，如以往那样设定为θ₁＝θ₂，则在断裂用槽部4的内侧的位置②，沿周向收缩这样的压缩变形增加，因此压缩应力变得更高，压力更高。因此，由于此②、③之间的压力差，引起通过断裂用槽部4的材料的移动，对于平坦状底部4a的厚度的稳定性造成不利影响(更详细的情况参照后述)。但是，由图4也表明，在本发明中如所述图2和图3，使两倾斜侧壁4c、4d的一个倾斜侧壁4c的倾斜角度θ₁比另一个倾斜侧壁4d的倾斜角度θ₂大，在盖1的内侧的位置②(倾斜侧壁4c侧)的周向压缩变形得到缓和，因此与盖1的外侧的位置③(倾斜侧壁4d侧)的压力差减少，平坦状底部4a的厚度的稳定性也得到改善。

更具体地说，作用于俯视设为圆弧状的断裂用槽部4的V字形的截面形状中靠近中央的内侧的位置(符号②的位置)的材料，即作用于倾斜侧壁4c侧的材料的压力(压缩应力)、与作用于断裂用槽部4的V字形的截面形状中远离中央的外侧的位置(符号③的位置)的材料，即作用于倾斜侧壁4d侧的材料的压力(压缩应力)成为大致同等，压力差减少。

由此认为，材料从符号②一侧向符号③一侧流出这样的变形得到阻止。这被推测为是可以提供可防止断裂用槽部4的平坦状底部4a的收缩的发生，并且，平坦状底部4a的厚度也稳定的容器的防爆阀2的结构的原因。

为了比较进行模拟分析的结果判明，通过塑性加工(压印加工)在薄壁平坦部30形成线状的断裂用槽部40时，构成防爆阀20的断裂用槽部40的周边位置(后述图10所示的符号⑥、⑦)内的内部应力也呈现出特征生的现象。还有，图10是示意性地说明从图8所示的箭头D的方向观察(俯视)通过塑性加工(压印加工)形成断裂用槽部40时的断裂用槽部40的周边位置(符号⑥、⑦)所发生的变形状态和应力状态的进行结果的示意说明图。

由该图10也可知，作用于俯视设为圆弧状的断裂用槽部40的V字形的截面形状中靠近中央的内侧的位置(符号⑥的位置)的材料，即作用于倾斜侧壁40c侧的材料的压力(压缩应力)大，作用于断裂用槽部40的V字形的截面形状中远离中央的外侧的位置(符号⑦的位置)的材料，即作用于倾斜侧壁40d侧的材料的压力(压缩应力)比符号⑥的位置的压力(压缩应力)小，反倒是使材料沿周向扩展的拉伸压力起作用。

这被推测为，通过塑性加工(压印加工)形成倾斜侧壁40c的倾斜角度θ与倾斜侧壁40d的倾斜角度θ相等的断裂用槽部40时，在图8所示的断裂用槽部40的平坦状底部40a的下方(符号⑧的部分)发生收缩的原因。

因此，如图2所示，如果使作用于材料的压力(压缩应力)大的一侧的、位于盖1的内侧的倾斜侧壁4c的倾斜角度θ₁，比作用于材料的压力(压缩应力)小的、拉伸压力对材料起作用的一侧的、位于盖1的外侧的倾斜侧壁4d的倾斜角度θ₂大，则能够减少作用于位于盖1的内外(断裂用槽部4的内外两侧)的两侧的材料的压力(压缩应力)差。而且，由此能够抑制压印加工时在断裂用槽部4的平坦状底部4a的下方发生的收缩。

因此，此倾斜侧壁4c的倾斜角度θ₁与倾斜侧壁4d的倾斜角度θ₂的彼此的角度差，根据断裂用槽部4的内侧与外侧的压缩应力的差、压缩应力与拉伸应力的差的程度，从前述的角度范围内选择即可。

另外，设置此倾斜侧壁4c的倾斜角度θ₁与倾斜侧壁4d的倾斜角度θ₂的彼此的角度差的位置也不用是断裂用槽部4的总长或全部可以选择性的或部分性地选择其压力差大的、断裂用槽部4俯视为圆弧状的部分等。

在本实施方式中，对于上述这样的俯视设为圆弧状的断裂用槽部4的V字形的截面形状中的内部应力状态进行了说明，但并不是说只能涉及设为圆弧状的断裂用槽部4，而是推测为，由平坦状底部4a和从底部4a至薄壁平坦部3竖立相对的两倾斜侧壁所形成的呈V字形的截面形状，在各自的一侧容易产生压力(压缩应力)状态的差的位置，本发明可以采用各种的变形方式。例如，图5(a)所示的由曲线构成或部分包含曲线的闭合曲线的情况下，有效的是，使闭合曲线状的断裂用槽部4e的内侧的倾斜侧壁的倾斜角度比外侧的倾斜侧壁的倾斜角度大。另外，在图5(b)的情况下，考察薄壁平坦部3的断裂用槽部4的位置，基于上述或图4所示的压力平衡的观点，能够决定各个直线状的断裂用槽部4f、4g的倾斜侧壁的倾斜角度。

还有，在本实施方式中，对于在容器的盖上设置防爆阀的例子进行了说明，但并非限定于此，在构成容器的任意的表面设置防爆阀即可。

符号说明

1锂离子电池用容器的盖

1a、1b、1c、1d盖1的侧壁

2防爆阀

3薄壁平坦部

3a倾斜壁

4、4e、4f、4g断裂用槽部

4a平坦状底部

4c、4d倾斜侧壁

5断裂用槽部4的不连续部

Claims

1.一种容器的防爆阀的结构，其特征在于，是形成密封结构的容器的防爆阀的结构，

该形成为线状的断裂用槽部具有所述两倾斜侧壁中的一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₁比另一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₂大的结构。

2.根据权利要求1所述的容器的防爆阀的结构，其特征在于，所述形成为线状的断裂用槽部是如下的方式形成的断裂用槽部：由曲线构成或部分含有曲线的闭合曲线、或者是所述闭合曲线的一部分为不连续的不连续闭合曲线、或者多条直线以组合的方式形成。

3.根据权利要求1所述的容器的防爆阀的结构，其特征在于，所述一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₁为45～80度，所述另一个倾斜侧壁的倾斜角度θ₂为35～70度。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的容器的防爆阀的结构，其特征在于，所述容器是锂离子电池用容器。