JP2000113912A

JP2000113912A - 電池の電路遮断機構

Info

Publication number: JP2000113912A
Application number: JP10280366A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Azema; 忠満畦間
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】組立時の内部端子の取り扱いや、電池の落下
等による衝撃等で絶縁部材が変形したりして、ダイアフ
ラム部Ｄと内部端子との接合を剥離させたり、導電性を
劣化させたりする危険性があった。【解決手段】本発明の電池の電路遮断機構Ｔは、絶縁
部材１２の電池蓋１１側の表面に金属板１７を露出させ
てインサート成型等で取り付け、この金属板１７を絶縁
部材１２に形成した溶接孔１２ｊで金属板１７を電池蓋
１１に溶接して取り付けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池の電路遮断機構
に係わり、電池ケース内部の圧力が上昇したときに安全
性を確保するために用いられる電池の電路遮断機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電池ケースの内部に有機溶
媒系電解液を注入して密閉した、充電可能なリチウムイ
オン二次電池などが、携帯電話機やパソコン等の携帯用
機器の電源として広く使用されている。ところが、この
ような電池に再充電するときに過充電を行ったり、規定
された電流よりも大きな電流で充電を行ったりすると、
電池に異常が生じて電池ケース内に気体が発生し、電池
ケース内の圧力や温度が上昇して、電池ケースの膨張、
さらには亀裂等が発生し、内部の電解液が外部ににじみ
出して、電池が組み込まれた機器に悪影響を与えること
があった。また、これに至らなくとも、前述したような
異常状態のままで、電池の使用を継続すると、電池の膨
張が進行し、電池ケースが破裂したりする危険性があ
り、異常が生じた電池は速やかに使用を中止する必要が
あった。

【０００３】このような電池の破裂等を防止するため
の、従来の電池の電路遮断機構を、例えば特願平１０−
１１３１００号公報で提案されているもので説明する。
この従来提案されている電池の電路遮断機構を、図７に
示すような、例えば角形電池に用いたもので説明する
と、発電素子（図示せず）を内部に収納した電池ケース
Ａを機密に遮蔽する電池蓋１が配設され、この電池蓋１
は下部に取り付けられた絶縁部材２と、上部に取り付け
られた押さえ部材３とで狭持され、中央部のリベット４
をカシメ付けて電池蓋１と絶縁部材２と押さえ部材３と
が一体化されている。また、リベット４には、下方の頭
部４ａ側に正極端子５と、上方のカシメ部４ｂ側に導通
ワッシャ６とがカシメと同時に取り付けられている。ま
た、リベット４の上方には導通ワッシャ６に接合されて
電気的に導通する外部正極７が配設されている。また、
絶縁部材２の一端側には内部端子８がカシメ等で取り付
けられて構成されている。

【０００４】前記電池蓋１は、導電性金属板から成り、
鍔部１ａと底板１ｂとから成り、この底板１１ｂの一部
には、例えば図示右側にダイヤフラム部Ｆと、図示左側
に安全弁部Ｇとが形成されている。前記ダイヤフラム部
Ｆは、図８に示すように、底板１ｂの下面側に凹部１ｃ
が形成され、この凹部１ｃによって底板１ｂの一部を薄
肉にした薄肉部１ｄが設けられている。この薄肉部１ｄ
は、電池ケースＡの内方に向けて膨出形成され、薄肉部
１ｄの中央部に厚肉部１ｅが形成されている。この厚肉
部１ｅが内部端子８のリード部８ａに突出形成された薄
肉の接合部８ｂにスポット溶接等で接合されている。ま
た、安全弁部Ｇは、外形が円環状に図示上方に突出形成
された平坦状の厚肉の突出部１ｆと、この突出部１ｆの
根元部分を薄肉にした連結部１ｇとから形成されてい
る。

【０００５】このような従来の電池の電路遮断機構は、
電池内部に異常が発生して電池内部の圧力が上昇する
と、リード８ａの通気口８ｄと絶縁部材２の通気口２ｂ
から、矢印Ｂのように圧力上昇した気体が凹部１ｃに侵
入し、薄肉部１ｄと厚肉部１ｅとを上方に押し上げよう
とする作動力がダイアフラム部Ｆに働く。そして、電池
の内部圧力が所定値以上になると、ダイヤフラム部Ｆが
上方の凹部３ｂ側に反転して変位し（図示せず）、ダイ
ヤフラム部Ｆが接合された部分の内部端子８の接合部８
ｂが破断／あるいは剥離されて、電池蓋１と電池内部の
発電素子の負極素子（図示せず）との間の電路を遮断す
ることができる。

【０００６】もし、電池蓋１と電池内部の発電素子（図
示せず）との間の電路が遮断されても、電池内部の圧力
上昇がストップしな場合には、更に上昇した電池内圧が
安全弁部Ｇの突出部１ｆに加わり、突出部１ｆを上方に
押し上げようとする作動力が安全弁部Ｇに加わり、薄肉
の連結部１ｇが破断される。この連結部１ｇの破断部分
から電池内部の高圧の気体が外部に排出され、電池の破
裂を事前に防止することができるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な従来の電路遮断機構は、絶縁部材２を電池蓋１の中央
部のリベット４だけで固定していたので、電池組立時の
取り扱いや電池組立の完成後において、落下等の衝撃が
絶縁部材２に伝わると、絶縁部材２の端部側が電池蓋１
から離れる方向に変形する力が加わる。この内部端子２
が変形したりすると、ダイアフラム部Ｆと接合部８ｂと
の接合が剥離してオープンになったり、剥離まで達しな
くても導電抵抗値が高くなり、電池の特性に悪い延享を
与える心配があった。本発明は、前述のような課題を解
決して、落下等の衝撃が絶縁部材２に加わっても絶縁部
材が変形することのない高性能な電池の電路遮断機構を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の解決手段として本発明の電池の電路遮断機構
は、発電素子を内部に収納した電池ケースと、この電池
ケースの内部を気密に遮蔽する電池蓋と、この電池蓋の
一部に形成した前記電池ケースの内圧変化に応じて上方
に変位可能なダイアフラム部と、前記発電素子に接続す
ると共に前記ダイアフラム部の中央部付近に接合した内
部端子と、この内部端子の一部を埋設して取り付けた絶
縁性の絶縁部材とを備え、前記ダイアフラム部と前記内
部端子とを接合して前記電池蓋と前記発電素子との間に
電路を形成し、前記絶縁部材の前記電池蓋側の表面に金
属板を露出させて取り付け、この金属板が取り付けられ
た部分の前記絶縁部材に溶接孔を設け、この溶接孔で前
記金属板を前記電池蓋に接合するような構成とした。

【０００９】また、前記課題を解決するための第２の解
決手段として、前記金属板は、前記内部端子と同じ材料
から成り、前記金属板の一部を前記絶縁部材に埋設して
取り付けるようにした構成とした。

【００１０】また、前記課題を解決するための第３の解
決手段として、前記金属板は、前記絶縁部材の前記内部
端子を埋設した位置よりも外側に取り付けるような構成
とした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の電池の電路遮断
機構の１実施の形態について説明する。図１は本発明に
係わる上面図であり、図２は本発明に係わる要部断面図
であり、図３は本発明に係わる下面図であり、図４は図
２の４−４断面図であり、図５は本発明に係わる動作を
説明する要部断面図であり、図６は図２の６−６断面図
である。

【００１２】本発明の電池の電路遮断機構Ｔの概略構成
を、例えば角形電池に用いたもので図１〜図４に基づい
て説明する。まず、内部に発電素子（図示せず）を収納
する電池ケースＫが配設され、この電池ケースＫの内部
を機密に遮蔽する電池蓋１１が電池ケースＫの開口部側
に取り付けられている。この電池蓋１１は、下部に取り
付けられた絶縁部材１２と、上部に取り付けられた保持
部材１３とにより狭持され、中央部のリベット１４をカ
シメ付けて、電池蓋１１と、絶縁部材１２と、保持部材
１３とを一体化している。前記電池蓋１１の一部には、
電池ケースＫの内方に向けて膨出形成され、電池ケース
Ｋの内圧変化に応じて上方に変位可能なダイアフラム部
Ｄが形成されている。

【００１３】また、リベット１４が、保持部材１３に取
り付けられた外部正極１５に接続され、絶縁部材１２に
は内部負極から成る内部端子１６の一部が埋設されて一
体化されている。前記内部端子１６はダイアフラム部Ｄ
に接合されて、内部端子１６と電池蓋１１とが電気的に
接続されている。前記絶縁部材１２の端部寄りには金属
板１７がインサート成型等で埋設されて取り付けられ、
この金属板１７が電池蓋１１に溶接されて、絶縁部材１
２はリベット１４と金属板１７とで電池蓋１１に取り付
けられている。また、図示しない電池ケースＫ内部の発
電素子の負極が、図示しない接続リードで内部端子１６
に接続され、ダイアフラム部Ｄと内部端子１６とを介し
て、電池蓋１１と発電素子との間に電路が形成されて、
本発明の電路遮断機構が概略構成されている。

【００１４】前述のような電池の電路遮断機構Ｔの詳細
を説明すると、電池蓋１１は、外形が略矩形に形成さ
れ、材質がステンレス等の導電性金属板から形成されて
いる。このような電池蓋１１は、外周部に平坦状の鍔部
１１ａと、この鍔部１１ａの内側を絞り加工等で下方に
突出した平坦状の底板１１ｂとが形成されている。この
底板１１ｂの一部には、図２に示す左側にダイアフラム
部Ｄと、右側に安全弁部Ｚとが一体形成されている。前
記ダイアフラム部Ｄは、図４の断面図に示すように、底
板１１ｂの下面側から研削加工等により形成した円環状
の凹部１１ｃと、この凹部１１ｃの外寄りの底板１１ｂ
の板厚を薄肉にした薄肉部１１ｄと、凹部１１ｃの中央
部付近の板厚を厚肉にした厚肉部１１ｅとから構成され
ている。そして、薄肉部１１ｄは、プレス等で皿状に図
示下方に向けて膨出形成され、厚肉部１１ｅが薄肉部１
１ｄの根元部分より図示下方側に位置するようになって
いる。

【００１５】前記ダイアフラム部Ｄは、凹部１１ｃの外
周側である薄肉部１１ｄの根元部分を支点として、下方
側に位置する中央部の厚肉部１１ｅが上方に変位可能に
なっている。また、図２に示す電池蓋１１の図示右側に
形成された安全弁部Ｚは、外形が略円環状で図示上方に
突出する厚肉で平坦状の突出部１１ｆと、この突出部１
１ｆの外周側の根元部分を薄肉にした連結部１１ｇとで
構成されている。また、電池蓋１１の中央部には、後述
する絶縁部材１２のボス部１２ｅを挿通する中央孔１１
ｈが形成されている。また、鍔部１１ａの図示右側が、
やや広めに形成され、この鍔部１１ａに電解液注入口１
１ｊが貫通形成されている。

【００１６】前記電池蓋１１の底板１１ｂの下面には、
電池蓋１１より外形が小さくて樹脂材料から成る絶縁部
材１２が配設されている。この絶縁部材１２には、ダイ
アフラム部Ｄの厚肉部１１ｅが位置する部分に、所定の
大きさの接合孔１２ａが貫通形成されている。また、ダ
イアフラム部Ｄが位置する部分の絶縁部材１２の表面
に、図４に示すような、絶縁部材１２の左右の端面１２
ｂ、１２ｃから、ダイアフラム部Ｄの凹部１１ｃに連通
する、溝状の第１通気口１２ｄ、１２ｄが形成され、電
池内部の圧力が上昇すると、高圧に上昇した気体が第１
通気口１２ｄ、１２ｄを通過して、ダイアフラム部Ｄの
薄肉部１１ｄ下部の横方向から圧力が伝達されて、薄肉
部１１ｄを上方に押し上げようとする作動力がダイアフ
ラム部Ｄに加えられる。

【００１７】また、図２に示す絶縁部材１２には、安全
弁部Ｚの下部に２個の第２通気口１２ｅが貫通形成され
て、電池内部の高圧になった気体が第２通気口１２ｅを
通過して、安全弁部Ｚに伝達されるようになっている。
また、絶縁部材１２の中央部には、座グリ穴１２ｆが所
定の深さで形成され、この座グリ穴１２ｆの中央部に、
リベット孔１２ｇを有するボス部１２ｈが上方に突出形
成されている。また、絶縁部材１２は、ダイアフラム部
Ｄに接合する内部端子１６を埋設した位置よりも外側
の、図示左端部寄りに、所定の大きさの溶接孔１２ｊが
貫通形成され、この溶接孔１２ｊ上に後述する金属板１
７が取り付けられている。

【００１８】また、電池蓋１１の底板１１ｂ上面には、
保持部材１３が配設され、絶縁部材１２と保持部材１３
とで電池蓋１１を狭持するようになっている。前記保持
部材１３は絶縁性の樹脂材料から成り、ダイアフラム部
Ｄの上部には、ダイアフラム部Ｄが上方に変位可能なよ
うに空洞部１３ａが形成され、この空洞部１３ａの上部
に連通して貫通孔１３ｂが形成され、この貫通孔１３ｂ
で空洞部１３ａが外部とつながっている。そして、電池
内部の圧力が高圧になって、ダイアフラム部Ｄが上方に
変位すると、空洞部１３ａ内の空気が貫通孔１３ｂから
外部に放出されるので、ダイアフラム部Ｄがスムーズに
変位できるようになっている。また、安全弁部Ｚ上に
は、遮蔽する物がなく開放された状態になっている。

【００１９】前記保持部材１３には、絶縁部材１２のボ
ス部１２ｈが挿通する貫通孔１３ｃが形成されている。
また、リベット孔１２ｇには、アルミ等から成るリベッ
ト１４が挿通され、このリベット１４は下方側に頭部１
４ａが形成され、この頭部１４ａが、座グリ穴１２ｆに
位置し、頭部１４ａから上方に突出するカシメ部１４ｂ
がリベット孔１２ｇから挿通するようになっている。

【００２０】前記リベット１４は、カシメ部１４ｂが図
示しないカシメ治具でカシメられて、略円形に外側に広
げられ、前記貫通孔１３ｃ周辺のニッケル板等から成る
外部正極１５にカシメ部１４ｂが電気的に導通するよう
になっている。そして、リベット１４は、内部の頭部１
４ａと発電素子（図示せず）の正極とが、図示しない接
続リードで接続され、外部正極１５と発電素子とが電気
的に接続された状態になっている。

【００２１】前記リベット１４の頭部１４ａが座グリ穴
１２ｆの底部に接する部分に、例えば合成ゴム系等から
成る封止材（図示せず）が塗布されて、電池ケースＫの
内部を密閉するようになっている。前記外部正極１５
は、リベット１４のカシメ前のカシメ部１４ｂが挿通可
能なリベット孔１５ａを有し、保持部材１３の表面から
所定の深さで彫り込みされた位置に、インサート成型等
により保持部材１３に埋設されて取り付けられている。

【００２２】前記ダイアフラム部Ｄの下方側には、一部
を絶縁部材１２にインサート成型等で埋設して取り付け
た内部負極から成る内部端子１６が配設されている。こ
の内部端子１６は、ニッケル板等から成り、プレス加工
等により、平坦状の基部１６ａと、この基部１６ａから
ダイアフラム部Ｄ側に突出形成した接合部１６ｂとを有
して配設されている。

【００２３】前記内部端子１６は、接合部１６ｂを絶縁
部材１２から露出させた状態で、内部端子１６の一部で
ある基部１６ａを絶縁部材１２にインサート成型等によ
り埋設して、接合部１６ｂにダイアフラム部Ｄの厚肉部
１１ｅをスポット溶接等により、ダイアフラム部Ｄと内
部端子１６とが接合された状態で配設されている。前記
内部端子１６は、絶縁部材１２の一方の端面１２ｂから
外方に延出するリード取付部１６ｃが形成され、このリ
ード取付部１６ｃを端面１２ｂから、絶縁部材１２の下
面側に接するように折り返しされている。

【００２４】前記絶縁部材１２は、図２に示す絶縁部材
１２の内部端子１６を埋設した位置よりも外側の前記溶
接孔１２ｊ上に、金属板１７が取り付けられている。こ
の金属板１７は、内部端子１６と同じ材料から成り、図
６に示すように、平坦状の接合部１７ａと、この接合部
１７ａの両端部を下方に折り曲げた折り曲げ部１７ｂと
で構成されている。前記金属板は、金属板１７の一部で
ある折り曲げ部１７ｂをインサート成型等により絶縁部
材１２に埋設して取り付けられている。また、金属板１
７は、絶縁部材１２の内部端子１６を埋設した位置より
も外側に取り付けられている。

【００２５】前記金属板１７は、溶接孔１２ｊで接合部
１７ａを電池蓋１１の底板１１ｂに溶接止めしている。
この金属板１７を電池蓋１１に溶接止めすることで、絶
縁部材１２の左端部が電池蓋１１に固定されて、絶縁部
材１２が、リベット１４と金属板１７との２箇所で電池
蓋１１に固定されて取り付けられている。そのために、
電池内部の圧力が上昇し、この高圧の気体がダイアフラ
ム部Ｄの凹部１１ｃに勢いよく流れ込んだとしても、こ
の反作用でダイアフラム部Ｄ側の絶縁部材１２が下方側
に変形することがなく、絶縁部材１２の下方側への変形
による、内部端子１６が発電素子に接触したりするショ
ート等の障害を防止することができる。

【００２６】このような構成の本発明の電池の電路遮断
機構Ｔは、図２に示すように、電池蓋１１の外周部の鍔
部１１ａを、電池ケースＫの開口部に位置させ、鍔部１
１ａの外周部を電池ケースＫに溶接等で取り付け、その
後、電解液注入孔１１ｊから所定の電解液（図示せず）
を注入し、電解液注入孔１１ｊを溶接等で塞ぐと、電池
ケースＫの内部が機密に遮蔽されるようになっている。
そして、本発明の電池の電路遮断機構Ｔを取り付けた電
池は、ダイアフラム部Ｄと内部端子１６とを介して、電
池蓋１１と内部の発電素子（図示せず）との間に電路が
形成される。

【００２７】このような本発明の電池の電路遮断機構Ｔ
の動作は、電池内部に異常が発生し、電池ケースＫの内
圧が上昇すると、図５に示すように、圧力上昇した電池
ケースＫ内部の気体が、第１通気口１２ｄ、１２ｄか
ら、矢印Ｂのように横方向から凹部１１ｃ内に侵入す
る。すると、凹部１１ｃ内に侵入した高圧の気体によ
り、薄肉部１１ｄに作動力が加わり、薄肉部１１ｄを上
方に押し上げようとする。

【００２８】そして、電池内部の圧力が所定値以上に上
昇すると、ダイアフラム部Ｄに接合している内部端子１
６の接合部１６ｂが剥離／または破断して、ダイアフラ
ム部Ｄが上方に反転して変位する。このダイアフラム部
Ｄの上方への反転で、電池蓋１１と発電素子との間の電
路が遮断される。この電路が遮断されると、電池内部の
ガス等の発生が停止して、電池ケースＫ内部の圧力上昇
が抑えられ、電池ケースＫの破裂、あるいは亀裂等の障
害を事前に防止することができる。

【００２９】また、もしも、前記電路が遮断されても、
電池内部の圧力上昇がストップしないような場合には、
更に上昇する電池内圧が、安全弁部Ｚの突出部１１ｆに
加わり、突出部１１ｆを上方に押し上げようとする作動
力が働く。この作動力で薄肉に形成された連結部１１ｇ
の一部が破断し、この破断部分から、電池内部の高圧の
気体が外部に排出され、電池の破裂等の障害を未然に防
止することができるような、２重の安全構造になってい
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の電池の電路遮断機構は、ダイア
フラム部と前記内部端子とを接合して前記電池蓋と前記
発電素子との間に電路を形成し、前記絶縁部材の前記電
池蓋側の表面に金属板を露出させて取り付け、この金属
板が取り付けられた部分の前記絶縁部材に溶接孔を設
け、この溶接孔で前記金属板を前記電池蓋に接合してい
るので、電池を誤って落下させた時に、この落下の衝撃
が絶縁部材に加わっても、絶縁部材が変形したりせず、
内部端子とダイアフラム部との接合が剥離、または破断
することのない信頼性の高い電池の電路遮断機構を提供
することができる。

【００３１】また、前記金属板は、前記内部端子と同じ
材料から成り、前記金属板の一部を前記絶縁部材に埋設
して取り付けたので、内部端子をインサート成型すると
きに同時に金属板もインサート成型することができ、製
造効率の良い電池の電路遮断機構を提供できる。また、
金属板と内部端子とが同じ材料なので、インサート成型
時は金属板と内部端子とを絶縁部材の外部で接続してい
て、インサート成型が完了後、前記接続部分を切断する
ことにより、製造時の金属板と内部端子との取り扱い性
がよく製造効率を向上させることできる。

【００３２】また、前記金属板は、前記絶縁部材の前記
内部端子を埋設した位置よりも外側に取り付けたので、
絶縁部材を確実に電池蓋に固定して取り付けることがで
き、高性能の電池の電路遮断機構を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる上面図である。

【図２】本発明に係わる要部断面図である。

【図３】本発明に係わる仮面図である。

【図４】図２の４−４断面図である。

【図５】本発明に係わるダイアフラム部の動作を説明す
る要部断面図である。

【図６】図２の６−６断面図である。

【図７】従来の電池の電路遮断機構を示す要部断面図で
ある。

【図８】従来の電池の電路遮断機構に係わるダイアフラ
ム部の要部断面図である。

【符号の説明】

Ｔ本発明の電池の電路遮断機構１１電池蓋１１ａ鍔部１１ｂ底板１１ｃ凹部１１ｄ薄肉部１１ｅ厚肉部１１ｆ突出部１１ｇ連結部１１ｈ中央孔１１ｊ電解液注入口１２絶縁部材１２ａ接合孔１２ｂ端面１２ｃ端面１２ｄ第１通気口１２ｅ第２通気口１２ｆ座グリ孔１２ｇリベット孔１２ｈボス部１２ｊ溶接孔１３保持部材１３ａ空洞部１３ｂ貫通孔１３ｃ貫通孔１４リベット１４ａ頭部１４ｂカシメ部１５外部正極１６内部端子１６ａ基部１６ｂ接合部１６ｃリード取付部１７金属板１７ａ接合部１７ｂ折り曲げ部Ｋ電池ケースＤダイヤフラム部Ｚ安全弁部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電素子を内部に収納した電池ケース
と、この電池ケースの内部を気密に遮蔽する電池蓋と、
この電池蓋の一部に形成した前記電池ケースの内圧変化
に応じて上方に変位可能なダイアフラム部と、前記発電
素子に接続すると共に前記ダイアフラム部の中央部付近
に接合した内部端子と、この内部端子の一部を埋設して
取り付けた絶縁部材とを備え、前記ダイアフラム部と前
記内部端子とを接合して前記電池蓋と前記発電素子との
間に電路を形成し、前記絶縁部材の前記電池蓋側の表面
に金属板を露出させて取り付け、この金属板が取り付け
られた部分の前記絶縁部材に溶接孔を設け、この溶接孔
で前記金属板を前記電池蓋に接合するようにしたことを
特徴とする電池の電路遮断機構。
【請求項２】前記金属板は、前記内部端子と同じ材料
から成り、前記金属板の一部を前記絶縁部材に埋設して
取り付けたことを特徴とする請求項１記載の電池の電路
遮断機構。
【請求項３】前記金属板は、前記絶縁部材の前記内部
端子を埋設した位置よりも外側に取り付けたことを特徴
とする請求項１、または２記載の電池の電路遮断機構。