CN1960027B - 密封方形锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种着眼于电池内压异常上升时的电池盒的变形状态，具有可靠性优良的防爆阀的密封方形电池。本发明的密封方形电池，具有电池盒(1)和防爆阀(2)；电池盒(1)做成相对于上下高度尺寸和左右长度尺寸其前后尺寸较小的扁平四边形，且左右侧壁(3、5)分别向左右方向的外侧呈圆弧状突出。防爆阀(2)由相对于电池盒(1)的右侧壁(5)形成凹部的槽(20)构成。从上述电池盒(1)的上端到槽(20)的尺寸t3设定为电池盒(1)的上下高度尺寸t4的7％。
Description
技术领域
本发明涉及在电池内压异常上升时，防爆阀开裂而释放电池内的气体的密封方形电池。
背景技术
对于将锂金属用作活性物质的原电池以及使用锂离子进行充放电的二池电池等的密封方形电池，当施加过大的电负荷或者施加过度的热负荷时，在电池内部出现短路状态而产生气体，使电池的内压异常上升。
当电池不能承受内压的异常上升时，电池盒破裂，电解液等内容物质出现飞溅。因此，电池盒内具有如专利文献1-11所示的防爆阀。这种防爆阀随着电池内压的异常上升，由于电池盒变形而开裂，电池内的气体便从其裂口释放出来。
专利文献1-11如下：
专利文献1-日本特开平11-185714号公报(图2、4)
专利文献2-日本特开2000-285892号公报(图2)
专利文献3-日本特开2001-143864号公报(图1-6)
专利文献4-日本特开2001-266804号公报(图2-10)
专利文献5-日本特开2001-345083号公报(图2-20)
专利文献6-日本特开2002-25525号公报(图1-2)
专利文献7-日本特开2003-297322号公报(图3、6-8)
专利文献8-日本特开2004-39294号公报(图3-9)
专利文献9-日本特开2004-79330号公报(图3、7-10)
专利文献10-日本特开2005-108584号公报(图1、6-8)
专利文献11-日本特开2005-38773号公报(图3、5)
手提电话等小型电子设备所使用的密封方形电池，其电池盒做成相对于上下高度尺寸和左右长度尺寸，其前后宽度尺寸较小的扁平四边形，电池内压异常上升时，电池盒的前后侧壁的中央部分向外侧膨胀，电池盒的左右侧壁和上下壁变形为各自的中央部位凹下去的弯曲状。
本申请的申请人认为，在上述电池盒中变形大的位置设置防爆阀对可靠的开裂动作是有利的，并研究了将防爆阀设置在电池盒的前后左右的侧壁或上下壁的哪一处为宜。对此，在专利文献1-11中虽然在电池盒的前后侧壁或上下壁设有防爆阀，但并没有阐明在其前后侧壁或上下壁不产生太大的变形。即，在专利文献1-11中，不能保证防爆阀的可靠的开裂动作，防爆阀的可靠性低。
尤其对于将电池盒的左右侧壁分别做成向左右方向的外侧呈圆弧状突出的上述扁平的密封方形电池，由于左右侧壁的强度高而使左右侧壁难以变形，因而在电池内压异常上升时，在电池盒的左右侧壁的上下端附近产生应力集中，而在上下端部产生大的变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种着眼于电池内压异常上升时的电池盒的变形状态，具有可靠性优良的防爆阀的密封方形电池。
本发明的密封方形电池如图3所示，将电池盒1做成相对于上下高度尺寸和左右长度尺寸前后宽度尺寸较小的扁平四边形，而且左右侧壁3、5分别向左右方向的外侧突出呈断面圆弧状。这种密封方形电池在电池内压异常上升时，如图5所示，在电池盒1的左右侧壁3、5的上下端附近，具体的说，在占电池盒的上下高度尺寸的3～20％的从电池盒1的上下端偏于上下方向的中央一侧的部位的变形大。
本发明如图1所示，防爆阀2由相对于电池盒1的左右侧壁3、5以凹部的槽20构成，从电池盒1的上下方向的一端到槽20的尺寸t3设定为电池盒1的上下高度尺寸t4的3～20％。
此处的防爆阀2既可以设置在电池盒1的左右侧壁3、5的任一方或两方，进而，也可以设置在左右侧壁3、5的上下端的任一方或两方。防爆阀2既可以由侧面看为一条或多条直线状或曲线状的槽20形成，也可以由侧面看为直线和曲线组合而成的形状的槽20形成。槽20的断面形状除了V字形断面或U字形断面等之外，可以包括从里侧的平坦面向敝开面一侧的槽宽尺寸增大的梯形断面等。
电池盒1的左右侧壁3、5的形状相当于呈圆形、长圆形或椭圆形等的圆弧状突出的形状，包括在左右侧壁3、5的突出前端部等具有平坦面的形状。作为上述平坦面，最好前后宽度尺寸在2mm以下。
防爆阀2由如图2所示的中央弯曲部20a位于电池盒1的上下方向的一端侧的侧面看为U字形的槽形成，或者由如图6所示的中央折弯部25位于电池盒1的上下方向的一端侧的侧面看为V字形的槽20形成。
防爆阀2从加工方便性方面等考虑，形成如图1所示的断面为V字形的凹面。
根据本发明，由于将防爆阀2设在了被确认为电池内压异常上升时变形大的部位，即靠电池盒1的左右侧壁3、5的上下方向的一端附近，因而，在电池内压异常上升时，防爆阀2能可靠地开裂而释放电池内压。因此，对于密封方形电池可以设有可靠性优良的防爆阀2。
防爆阀2若由侧面看为U字形或V字形的槽20形成，电池内压异常上升时，壁厚薄的部分21容易从相当于槽20的中央弯曲部20a或中央折弯部25的地方拉断，能可靠地从该裂口释放电池内压。
附图说明
图1是实施例1的密封方形电池的纵剖正视图。
图2是实施例1的电池的侧视图。
图3是实施例1的电池的立体图。
图4是防爆阀的横剖俯视图。
图5是说明电池的膨胀状态的立体图。
图6是实施例2的防爆阀的侧视图。
图7是实施例3的防爆阀的侧视图。
图8是实施例4的防爆阀的侧视图。
图9是实施例5的防爆阀的侧视图。
图10是实施例6的防爆阀的侧视图。
图11是实施例7的防爆阀的侧视图。
图中：
1-电池盒，2-防爆阀，3-左侧壁，4-右侧壁，9-盒主体，20-槽，20a-中央弯曲部，21-壁厚较薄的部分，25-中央折弯部，26-中央部。
具体实施方式
实施例1
图1～图5表示的是作为本发明的密封方形电池的实施例1的锂离子二次电池，如图3所示，在相对于上下高度尺寸及左右长度尺寸其前后宽度尺寸较小的扁平四边形的电池盒1上，设有电池内压异常上升时开裂而释放电池内压的防爆阀2。电池盒1的左右侧壁3、5向各自的左右方向的外侧呈圆弧状(参照图4)断面突出，上述防爆阀2设在右侧壁5的靠上端附近。
在电池盒1内如图1所示，密闭收放有电极体6和非水电解液，在电池盒1内的上端配置有塑料制的绝缘件7。顺便说明，电池盒1的左右长度尺寸为34mm，前后宽度尺寸为5mm，上下高度尺寸为45mm。
电池盒1由上面开口的有底方形的盒主体9和将盒主体9的开口上面呈密闭状封闭的左右横向较长的盖壁10构成。本发明在对盒主体9的开口上面进行切边加工时，便在盒主体9的右侧壁5上冲压成形出防爆阀2。盒主体9用不锈钢板等经深拉深加工形成。盒主体9的材质可以选择铝、铁、不锈钢或它们的合金。防爆阀2也可以由切削加工形成。
电极体6是将片状的隔离片夹在片状的正极和片状的负极的电极之间卷绕成螺旋状之后，再将整体压溃变形成断面为四边形的扁平状，从而使其与电池盒1的断面形状一致。从电极体6的正极向上引出铝制的正极集电引线11，从负极向上引出镍制的负极集电引线12。
盖壁10是铝合金等具有导电性的金属板的冲压成形件，其外周边缘用激光焊与盒主体9的上端开口周边密封焊接。在盖壁10的中央经由上下的绝缘垫13、15呈贯通状地安装有负极端子16。盖壁10的厚度尺寸为0.8mm
在盖壁10的右端侧设有注液孔17，电解液通过该注液孔17注入到电池盒1内。注液孔17在电解液注入后予以密封。在负极端子16的下端连接有由左右方向较长的长方形薄板构成的引线体19。引线体19向上述注液孔17的相反一侧延伸，并用下侧的绝缘垫15与盖壁10绝缘。在该引线体19的下面激光焊接有负极集电引线12。
正极集电引线11以点焊焊接在下侧的绝缘垫15与注液孔17之间的盖壁10的内表面上。这样，正极集电引线11便与电池盒1导通，而电池盒1就兼作为正极端子。
防爆阀2如图2所示由侧面看的U字形槽20形成。槽20在电池盒1的右侧壁5上使其中央弯曲部20a位于电池盒1的上端侧，如图1和图4所示，相对于右侧壁5做成断面为V字形的凹部。槽20的宽度尺寸t1为0.3mm。
由槽20在电池盒1的右侧壁5上所形成的壁厚较薄(剩余厚度)的部分21的厚度尺寸t2为0.15mm。从电池盒1的上端到槽20的中央弯曲部20a的尺寸t3设定为盒主体的上下高度尺寸t4(图3)的7％。盒主体9的左右侧壁3、5的厚度尺寸分别为0.3mm。
电池内压异常上升时，电池盒1产生膨胀变形。具体的如图5所示，盒主体9的前后侧壁的中央部分向外侧膨胀，盒主体9的左右侧壁3、5和下壁及盖壁10分别变形为中央部分凹下去的弯曲状。
当电池内压超过规定值地异常上升时，盒主体9的左右侧壁3、5只有做成断面为圆弧状的部分才难于变形，上下端部相对于上下方向的中央部分剧烈地弯曲而使其向左右的外面突出(图5的状态)。这时，如图2所示，属于右侧壁5的上下方向的中央部分由槽20形成的舌片部22因其刚性不折弯而处于原来的状态，从而对壁厚较薄的部分21作用了使其向电池内的拉力。
使该壁厚较薄的部分21向内侧的拉力，由于在槽20的中央弯曲部20a增大，因而，壁厚较薄的部分21从相当于中央弯曲部20a的地方被拉断，电池内压便从该裂口释放。
这样，由于将防爆阀2设置在电池内压异常上升时变形较大的电池盒1的右侧壁5的上端附近，因而，在电池内压异常上升时，防爆阀2能可靠地开裂。
实施例2
图6表示作为本发明对象的密封方形电池的实施例2。防爆阀2的槽20做成侧面看为V字形，中央折弯部25位于盒主体9的右侧壁5的上端侧并在上下方向形成V字形。除此以外与实施例1相同。
在实施例2中也与实施例1同样，由于电池内压异常上升使电池盒1的左右侧壁3、5的上下端部剧烈地折弯时，由槽20形成的V字形的舌片部22将由槽20形成的壁厚较薄的部分21拉向电池内部而很容易地将壁厚较薄的部分21从相当于中央折弯部25的地方拉断，从而从该裂口释放电池内压。
实施例3
图7表示作为本发明对象的密封方形电池的实施例3。在实施例3中，防爆阀2的槽20，其中央部26沿前后方向呈直线状地延伸的同时，形成从中央部26的前后两端向下方张开状地延伸的、侧面看的梯形形状。除此之外，与实施例1相同。
实施例4
图8表示作为本发明对象的密封方形电池的实施例4。在实施例4中，防爆阀2的槽20相对于实施例1将中央弯曲部20a做成圆弧状，而将中央弯曲部20a的中央做成稍微带尖的形状。除此之外，与实施例1相同。
实施例5
图9表示作为本发明对象的密封方形电池的实施例5。在实施例5中，除将防爆阀2的槽20做成在前后方向延伸的直线状外，其余与实施例1相同。
实施例6
图10表示作为本发明对象的密封方形电池的实施例6。在实施例6中，除将防爆阀2的槽20做成X形状外，其余与实施例1相同。
实施例7
图11表示作为本发明对象的密封方形电池的实施例7。在实施例7中，除将防爆阀2的槽20做成十形状外，其余与实施例1相同。
防爆阀2只要将从盒主体9的上端到槽20的上端，或者从盒主体9的下端到槽20的下端的尺寸设定为盒主体9的上下高度尺寸的3～20％即可，也可将槽20做成侧面看为圆形或椭圆形等的任意形状。槽20也可以做成断面为U字形或断面为梯形等的凹部。
Claims (4)
1.一种密封方形锂离子电池，其特征在于：
具有电池盒和防爆阀；上述电池盒做成相对于上下高度尺寸和左右长度尺寸其前后尺寸较小的扁平四边形，且左右侧壁分别向左右方向的外侧呈圆弧状突出；上述防爆阀设置在上述电池盒的左右侧壁的上下方向的上端附近，
上述防爆阀由相对于上述左右侧壁形成凹部的槽构成；
从上述电池盒的上述上端到上述槽的尺寸设定为上述电池盒的上下高度尺寸的3～20％；
上述防爆阀由中央弯曲部位于上述电池盒的上下方向的一端侧的、侧面看为U字形的槽形成。
2.根据权利要求1所述的密封方形锂离子电池，其特征在于：
上述防爆阀做成断面为V字形的凹部。
3.一种密封方形锂离子电池，其特征在于：
具有电池盒和防爆阀；上述电池盒做成相对于上下高度尺寸和左右长度尺寸其前后尺寸较小的扁平四边形，且左右侧壁分别向左右方向的外侧呈圆弧状突出；上述防爆阀设置在上述电池盒的左右侧壁的上下方向的上端附近，
上述防爆阀由相对于上述左右侧壁形成凹部的槽构成；
从上述电池盒的上述上端到上述槽的尺寸设定为上述电池盒的上下高度尺寸的3～20％；
上述防爆阀由中央折弯部位于上述电池盒的上下方向的一端侧的、侧面看为V字形的槽形成。
4.根据权利要求3所述的密封方形锂离子电池，其特征在于：
上述防爆阀做成断面为V字形的凹部。
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