JP2000048801A - 二次電池のキャップアセンブリおよび二次電池の電流遮断機 - Google Patents
二次電池のキャップアセンブリおよび二次電池の電流遮断機Info
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Abstract
を形成することにより、その脆弱部が規定圧力以上で破
裂して電流の流れを遮断させて、作動圧力をより容易、
かつ正確に設定することができ、発熱および爆発からの
電池の安定性を確保することができる二次電池のキャッ
プアセンブリを提供する。 【解決手段】 プレート14およびその下側に設けられ
る電流遮断機82を含んでおり、該電流遮断機82が前
記プレート14に堅固に固定されるブリッジと、該ブリ
ッジの周りに設けられるノッチ820とからなる。
Description
過充電により、内部の圧力が規定された圧力以上に上昇
する場合に、電流の流れを遮断して発熱および爆発を防
止し、電池の安全性を確保することができる二次電池の
キャップアセンブリおよび二次電池の電流遮断機に関す
る。
化ができるものであり、その代表的なものとして、ニッ
ケル水素(Ni−MH)電池、リチウム(Li)電池ま
たはリチウムイオン(Li−ion)電池が使用されて
いる。
チウムイオン電池は、正極の活物質としてリチウム−遷
移金属酸化物が使用され、負極の活物質として炭素また
は炭素複合体が用いられ、そのあいだに有機溶媒にリチ
ウム塩を溶かした液体電解質が注入されている。このリ
チウムイオン電池は、前記正極と負極のあいだにリチウ
ムイオンが移動して起電力が発生し、充電または放電を
行なう。
を示している。リチウムイオン電池は、正極、セパレー
タおよび負極がともに巻き取られた電極ロール2を液体
電解質とともに前記負極と接続されたカン4の内部に収
納し、そのカン4の上部にはガスケット6を介して絶縁
され、前記正極と接続されたキャップアセンブリ8が設
けられる構成からなる。
バー10、電流制限機12および安全弁を備えるプレー
ト14の順に積層され、安全弁を備えたプレート14の
下部に絶縁体16を介して電流遮断機18が付着されて
カン4の上部をクリンプ(Crimping)することによりア
センブリされ、カン4を密封している。電流遮断機18
には正極リッド20が組立前に熔接されている。
は、電池の異常作動とか過充電時、陽極で電解液の分解
が起り、陰極でリチウム金属が析出してショートするこ
とがある。このとき、内部の圧力が規定された圧力以上
に上昇して発熱および爆発の危険性がある。
リチウムイオン電池の電流遮断機18は、安全弁を備え
るプレート14との熔接結合が規定された内部圧力以上
で分離して電流の流れを遮断し、安全性を確保してい
る。
動圧力は安全弁を備えるプレート14との熔接圧力によ
り決まるが、技術的に前記作動圧力を正確に合わせにく
いという問題があり、とくに誤動作時に電池が爆発する
危険性もある。
決するために、電流遮断機の一側に機械的な脆弱部を形
成することにより、その脆弱部が規定圧力以上で破裂し
て電流の流れを遮断させて、作動圧力をより容易、かつ
正確に設定することができ、発熱および爆発からの電池
の安定性を確保することができる二次電池のキャップア
センブリおよび二次電池の電流遮断機を提供することを
目的とする。
に、本発明のキャップアセンブリは、プレートおよびそ
の下側に設けられる電流遮断機を含んでおり、該電流遮
断機が前記プレートに堅固に固定される固定部と、該固
定部の周りに設けられる機械的な脆弱部とからなる。
械的な脆弱部の破裂力より大きくて、望ましくは、この
機械的な脆弱部は7〜15kgf/cm2の圧力で破裂
される深さで形成される。
られるノッチを包含している。
と、貫通孔に連結され、両端にノッチが形成されたブリ
ッジを備えており、該ブリッジの両端に形成されたノッ
チが前記機械的な脆弱部であり、前記ブリッジの部分が
前記固定部である。
固定部の周りに円形ノッチが形成されており、前記固定
部が円形ノッチで破裂されて電流遮断機の余り部分と分
離される。
ある。
定される第1部分と、その第1部分の周りに設けられる
第2部分と、前記第1部分と第2部分を連結し、プレー
トを押し上げる一定レベルの圧力以下で破裂される第3
部分とからなる。
ディスクの中央に対して互いに対向して位置する複数の
孔と、ディスクの余り部分より弱い機械的な強度をも
つ、二つの孔のあいだの一定部分とを有するディスクか
らなる。
ましい実施の形態を添付された図面に基づいて詳細に説
明する。本発明を説明するにあたり、従来技術の説明で
用いた図と同一の本発明の構成に対しては説明の明瞭性
のために同一の符号を使用する。
るキャップアセンブリの構成を示す断面図である。図1
に示されるように、本発明にかかわる二次電池は、正
極、負極およびセパレータがともに巻き取られて収納さ
れるカン4と、そのカン4の開口に挿入されたガスケッ
ト6を介して絶縁された状態に結合されるキャップアセ
ンブリ80とからなっている。
ー10、電流制限機12および安全弁141を備えるプ
レート14の順に積層され、その下部には絶縁体16を
介して、ディスクである電流遮断機が熔接結合される構
造からなる。
80において、電流遮断機は、プレート14に固定され
る第1部分と、前記第1部分の周りに設けられる第2部
分と、前記第1部分と第2部分を連結し、プレート14
を押し上げる一定レベルの圧力以下で破裂される第3部
分とからなり、本実施の形態では、電流遮断機82は、
安全弁を備えるプレート14の下側に一体になる程度で
堅固に熔接されている。本実施の形態の電流遮断機82
は、前記プレート14の下側に熔接される固定部である
ブリッジ826と、該ブリッジ826の周りに所定の圧
力以上で破裂され、その形成の深さにしたがって破裂圧
力が調整される機械的な脆弱部であるノッチ820とを
形成した構成にされている。
大した底面斜視図である。図2に示されるように、第1
の実施の形態の電流遮断機82は、電池内部の圧力が安
全弁を備えるプレート14に直接作用するようにするた
めに、通気孔822を備えるとともに、その内側に破裂
圧力をより容易に設定するために貫通孔824を形成し
ている。貫通孔824の真ん中にはブリッジ826が連
結されており、そのブリッジ826の両端にノッチ82
0が形成されている。ノッチ820の形状にしたがっ
て、作動圧力の設定がより容易、かつ正確に調整でき
る。なお、本発明においては、貫通孔が通気孔の役割を
することができるため、該通気孔を省くこともできる。
正極リッド20と熔接されたのち、カン4の上側開口に
ガスケット6を介して安全弁を備えたプレート14、電
流制限機12およびキャップカバー10とともに積層す
るとともに、カン4の内部に液体電解質を注入したの
ち、真空を維持した状態で開口をクリンプすることによ
り組み立てられている。
動状態を示している。二次電池は異常作動とか過充電
時、陽極で電解液の分解が起り、陰極でリチウム金属が
析出される。このとき、内部の圧力が規定された圧力以
上に上昇する。
適用された二次電池においては、電池の内部で上昇した
圧力は電流遮断機82の通気孔822と貫通孔824を
通じて安全弁を備えるプレート14を押し上げ、その圧
力が規定以上に上昇すると、電流遮断機82のノッチ8
20が破裂する。この場合、電流遮断機82は、安全弁
を備えたプレート14と堅固に熔接されているので、図
3に示されるように機械的に弱いノッチ820の境界部
が破裂されて他の部分と離脱および分離されることによ
り、電流の流れを遮断することができる。
は、前記プレート14を押し上げる一定レベルの圧力以
下で破裂するものであり、電池内部の圧力が7〜15k
gf/cm2で破裂するような深さに形成されるのが望
ましい。また、これに限定されるものではなく、電池の
特性により5kgf/cm2程度の低い圧力で破裂する
ようにすることもできる。
断機を示している。
の電流遮断機82は、電流遮断機82の固定部828の
周りに円形ノッチ820aが形成されており、円形ノッ
チの部分で破裂することにより、前記固定部828が電
流遮断機82の余り部分830と分離するものである。
2では、第1の実施の形態と違って、電流遮断機82の
真ん中に貫通孔824がない形態で円周上に繋がってい
るため、円形ノッチの破断部位の断面積が増加して、よ
り高い圧力で破裂する。
820aに代えて、機械的な脆弱部として、電流遮断機
から固定部が分離されて、除かれた周辺の余り部分の厚
さより薄い薄肉部とすることができる。
断機を示している。
の電流遮断機82は、電流遮断機82から分離される固
定部828aが余り部分830と一体に形成されておら
ず、固定部828aと余り部分830とのあいだのギャ
ップを架橋する薄膜832によって連結されるものであ
る。
前記薄膜832の厚さにより破裂圧力を規定および調整
することができる。ここで、薄膜の物質としては望む圧
力で破れるものが使用できる。また前記薄膜832は電
流遮断機82の上部または下部に設けられる。
て、二つの孔をディスクの中央に対して互いに対向して
位置する複数の孔と、ディスクの余り部より弱い機械的
強度をもつ、二つの孔のあいだの一定部分とを有するデ
ィスクとすることができる。
施の形態と同様に、ノッチとすることができるが、電流
遮断機の余り部分より薄くしたり、または薄膜にしたり
することもできる。また前記一定部分は7〜15kgf
/cm2の圧力で破裂するのが好ましい。
質的に解決している。
備えるプレートを相互に堅固に熔接し、その固定部の周
りに機械的に弱い脆弱部を形成することによって、作動
圧力を容易、かつ正確に設定する効果を得ることができ
る。
とができるので、製造工程が容易に実現され、電流遮断
機と安全弁を備えるプレートおよびキャップアセンブリ
の信頼性を向上させる効果を得ることができるし、望ま
しくは発熱および爆発に対する安全性を確保する効果を
得ることができる。
のキャップアセンブリの構成を示す断面図である。
大した底面斜視図である。
図である。
機を示す斜視図である。
機を示す断面図である。
示す断面図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 プレートおよびその下側に設けられる電
流遮断機を含んでおり、該電流遮断機が前記プレートに
堅固に固定される固定部と、該固定部の周りに設けられ
る機械的な脆弱部とからなる二次電池のキャップアセン
ブリ。 - 【請求項2】 前記プレートに対する固定部の結合力
は、機械的な脆弱部の破裂力より大きいことを特徴とす
る請求項1記載の二次電池のキャップアセンブリ。 - 【請求項3】 前記機械的な脆弱部が7〜15kgf/
cm2の圧力で破裂される深さで形成されていることを
特徴とする請求項2記載のキャップアセンブリ。 - 【請求項4】 前記機械的な脆弱部が固定部の周りに設
けられるノッチを含むことを特徴とする請求項1記載の
キャップアセンブリ。 - 【請求項5】 前記電流遮断機は、貫通孔と、貫通孔に
連結され、両端にノッチが形成されたブリッジとを備え
ており、該ブリッジの両端に形成されたノッチが前記機
械的な脆弱部であり、前記ブリッジの部分が前記固定部
であることを特徴とする請求項1記載のキャップアセン
ブリ。 - 【請求項6】 前記電流遮断機は、前記固定部の周りに
円形ノッチが形成されており、前記固定部が円形ノッチ
で破裂されて電流遮断機の余り部分と分離されることを
特徴とする請求項1記載のキャップアセンブリ。 - 【請求項7】 前記機械的な脆弱部が薄膜であることを
特徴とする請求項1記載のキャップアセンブリ。 - 【請求項8】 カン、プレートおよびそのプレートの下
側に設けられる電流遮断機を含むキャップアセンブリを
もつ二次電池において、前記電流遮断機が、プレートに
固定される第1部分と、前記第1部分の周りに設けられ
る第2部分と、前記第1部分と第2部分を連結し、プレ
ートを押し上げる一定レベルの圧力以下で破裂される第
3部分とからなる二次電池の電流遮断機。 - 【請求項9】 前記第1部分の結合力が前記第3部分の
破裂力より大きいことを特徴とする請求項8記載の二次
電池の電流遮断機。 - 【請求項10】 前記第3部分がノッチを含むことを特
徴とする請求項8記載の二次電池の電流遮断機。 - 【請求項11】 前記第3部分が7〜15kgf/cm
2の圧力で破裂されることを特徴とする請求項8記載の
二次電池の電流遮断機。 - 【請求項12】 貫通孔と、貫通孔に連結され、両端に
ノッチが形成されたブリッジとを備えており、該ブリッ
ジの両端に形成されたノッチが第3部分であり、余り部
分が第2部分であることを特徴とする請求項8記載の二
次電池の電流遮断機。 - 【請求項13】 前記第1部分の周りに形成される円形
ノッチを備えており、前記第1部分が円形ノッチで破裂
されて第2部分から分離されることを特徴とする請求項
8記載の二次電池の電流遮断機。 - 【請求項14】 二つの孔がディスクの中央に対して互
いに対向して位置する複数の孔と、ディスクの余り部分
より弱い機械的な強度をもつ、二つの孔のあいだの一定
部分とを有するディスクからなる二次電池の電流遮断
機。 - 【請求項15】 前記一定部分がノッチであることを特
徴とする請求項14記載の二次電池の電流遮断機。 - 【請求項16】 前記一定部分が電流遮断機の余り部分
より薄いことを特徴とする請求項14記載の二次電池の
電流遮断機。 - 【請求項17】 前記一定部分が薄膜であることを特徴
とする請求項14記載の二次電池の電流遮断機。 - 【請求項18】 前記一定部分が7〜15kgf/cm
2の圧力で破裂されることを特徴とする請求項14記載
の二次電池の電流遮断機。
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