JP2000223104A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JP2000223104A
JP2000223104A JP11023497A JP2349799A JP2000223104A JP 2000223104 A JP2000223104 A JP 2000223104A JP 11023497 A JP11023497 A JP 11023497A JP 2349799 A JP2349799 A JP 2349799A JP 2000223104 A JP2000223104 A JP 2000223104A
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JP
Japan
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vent plate
wall
anvil
welding
rupture
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Withdrawn
Application number
JP11023497A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Urano
和昭 浦野
Osamu Watanabe
修 渡辺
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波溶接時に、遮断ベント板13が開裂ベ
ント板15に同行して振動し、これにより溶着度合が不
足する溶接不良を防いで、電流遮断圧力のばらつきを解
消する。 【解決手段】 開裂ベント板15に下突状の接続突起2
0を設ける。遮断ベント板13に薄肉の断裂壁19を設
ける。断裂壁19の上面に接続突起20を溶接する。溶
接時には、断裂壁19をアンビル30で受け止め保持
し、接続突起20をホーン31で押し付けて加振する。
このとき、断裂壁19(遮断ベント板13)が接続突起
20と同行遊動するのを防ぐために、断裂壁19の下面
に保持凹部21を設け、保持凹部21にアンビル30の
受部32を喰い込ませる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電流遮断型の防
爆構造を備えている密閉型の電池に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電池は、例えば特開平6−20
3818号公報にみることができる。そこでは、電池ケ
ースの内圧が一定値を越えると、封口部に設けた開裂ベ
ント板が上向きに膨出変形することを利用して断裂壁を
破断し、これにより電流を遮断して過充電を防止し、あ
るいは短絡状態で大電流が流れ続けるのを阻止できるよ
うになっている。開裂ベント板と断裂壁とは、超音波溶
接されて導通状態を維持している。詳しくは、開裂ベン
ト板の中央に、下向きに突出するすり鉢状の接続突起を
設け、その下面を断裂壁に溶接している。断裂壁は封口
板の底壁を利用して形成してあり、他の底面壁より薄肉
化してあるので破断しやすい。
【0003】上記のように、封口板の底壁に薄肉の断裂
壁を形成する場合には、シャーレ状の封口板を絞り加工
した後、その底壁に断裂壁を圧印加工する。併わせて断
裂壁の周囲にガス通口を打ち抜き形成する。そのため加
工工数が多くコストが高く付く。断裂壁の形状や寸法に
ばらつきを生じ易い不利もある。そこで、封口板とは別
の部品として、円板状の遮断ベント板を設け、その中央
に薄肉の断裂壁を形成する封口構造が採り入れられつつ
ある。遮断ベント板は封口板に装填されて、他の部品と
共にかしめ固定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】遮断ベント板に設けた
断裂壁と、開裂ベント板の接続突起とは、従来と同様の
超音波溶接法によって溶接する。詳しくは、断裂壁の下
面をアンビル(反射極)で受け止め保持し、接続突起を
ホーン(音極)で断裂壁に押し付け、その状態のままで
ホーンを加振して、接続突起と断裂壁を摩擦溶接する。
ところが、接続突起を加振する際に、遮断ベント板の全
体が接続突起の振動に同調して振動しやすい。そのた
め、接続突起と断裂壁との間に十分な摩擦エネルギーを
生じさせることができず、溶着度合が不足する溶接不良
を生じることが判った。両者の溶着面積や溶着パターン
にもばらつきが見られた。
【0005】上記のような溶接不良状態の防爆構造にお
いては、開裂ベント板がガス圧を受けて膨出変形すると
き、断裂壁に伝わる変形力にばらつきを生じやすい。例
えば断裂壁に片寄った力が作用し、あるいは断裂壁が変
形し始めるときのモーメントアームが大小にばらつく。
その結果、断裂壁が完全に破断して、電流を遮断するタ
イミング、即ち電流遮断圧力にばらつきを生じる。
【0006】この発明の目的は、接続突起と断裂壁とを
確実に溶接でき、しかも両者の溶接状態を常に均一化し
て、溶着面積や溶着パターンのばらつきを一掃し、以て
電流遮断圧力のばらつきを解消することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の密閉型電池
は、電池ケース1の開口を封止する封口部に、電流遮断
型の防爆構造が設けてある。その防爆構造は、ケース内
圧を受けて外膨らみ状に変形する開裂ベント板15と、
開裂ベント板15の変形力を受けて破断され、電流を遮
断する遮断ベント板13とを含む。両ベント板13・1
5は、開裂ベント板15に凹み形成した下突状の接続突
起20と、遮断ベント板13に設けた薄肉の断裂壁19
とを超音波溶接法により溶接して接続してある。断裂壁
19の下面側には、溶接用のアンビル30を受け入れる
保持凹部21を設ける。以て、接続突起20と断裂壁1
9とは、ホーン31とアンビル30とで加圧挟持した状
態において、アンビル30の受部32が保持凹部21に
内嵌密着して、遮断ベント板13を遊動不能に保持固定
できるようにしたものである。
【0008】具体的には、保持凹部21の開口形状をア
ンビル30の受部32の外形形状よりひと回り小さく形
成して、接続突起20と断裂壁19とを、ホーン31と
アンビル32とで加圧挟持した状態において、保持凹部
21の内周面の一部が受部32で拡開状に塑性変形され
るようにする。
【0009】断裂壁19の接続突起20との接合面に
は、図6に示すごとく溶接部の拡がりを所定量に規定す
る小突起22を突設しておくことができる。
【0010】
【作用】遮断ベント板13に設けた断裂壁19の下面側
に保持凹部21を設け、溶接時にアンビル30の受部3
2が保持凹部21に内嵌密着して、遮断ベント板13を
遊動不能に保持固定するので、遮断ベント板13が封口
板10とは別体の部品として構成されているにも拘ら
ず、接続突起20と断裂壁19とを適正に相対摺動させ
て確実に摩擦溶接できる。溶接条件を一定にできるの
で、接続突起20と断裂壁19との溶着面積や溶着パタ
ーンのばらつきも抑止できる。
【0011】溶接時に、保持凹部21の内周面の一部
が、アンビル30で拡開状に塑性変形されるようにして
あると、溶接時の遮断ベント板13の遊動をさらに確実
に阻止できるので、接続突起20と断裂壁19との溶接
精度をさらに向上できる。断裂壁19に小突起22を設
け、これに接続突起20を超音波溶接すると、接続突起
20と断裂壁19との溶接範囲を小突起22の外形線と
一致させて、両者19・20の溶着面積と溶着パターン
を常に均一化できる。
【0012】
【実施例】図1ないし図4は、この発明をリチウムイオ
ン二次電池に適用した実施例を示す。図2において、電
池は上面が開口する筒形の電池ケース1と、電池ケース
1内に装填した電極体2および電解液と、電池ケース1
の開口を封止する封口部などで構成する。
【0013】電池ケース1は金属板を深絞り加工して形
成してあり、負極側の出力端子を兼ねている。電極体2
は正極シート、セパレータ、負極シートを、センターピ
ン3を中心にして渦巻状に巻き込んで形成してあり、そ
の上部から正極集電体4を導出し、下部から負極集電体
5を導出してなる。電極体2の上下端にはそれぞれ絶縁
板6・7が配置してある。上方の絶縁板6より上側のケ
ース周壁を周回状に絞り込むことによって、電極体2が
遊動不能に固定される。この絞り込み部8より上方に封
口部が設けられている。
【0014】封口部は、封口体11と、封口体11と電
池ケース1との間の隙間をシールするパッキン12とか
らなり、ケース上縁を内側にかしめ処理して、封口体1
1を固定する。図3において封口体11は、上面が開口
するリング状の封口板10に、遮断ベント板13、イン
ナーパッキン14、開裂ベント板15、ポリスイッチ1
6ついで封口キャップ17を順に装填した後、封口板1
0の上側開口縁を内側へかしめ処理して、一個のユニッ
ト部品として構成される。遮断ベント板13は、封口板
10の底壁に通設した円形開口を介して電極体2側に臨
んでおり、その下面に突設した周回状のリブに正極集電
体4を溶接する。遮断ベント板13に達した電流は、開
裂ベント板15とポリスイッチ16とを介して封口キャ
ップ17へ流れる。封口キャップ17には、複数個のガ
ス放出口17aが開口してある。
【0015】遮断ベント板13と開裂ベント板15と
は、それぞれアルミニウム板材をプレス加工して形成し
てあり、両ベント板13・15間に防爆構造を設ける。
その防爆構造は、ケース内圧を受けて外膨らみ状に変形
する開裂ベント板15と、遮断ベント板13の中央に設
けた他より薄肉の断裂壁19とを溶接して構成する。詳
しくは、開裂ベント板15の中央に下突状の接続突起2
0を凹み形成し、その下端を断裂壁19に超音波溶接法
によって溶接する。開裂ベント板15の上面には接続突
起20を囲む状態で薄肉部15aを形成してあり、これ
によりケース内圧が一定値を越えるときに、接続突起2
0が上方へ膨出変形できるようにしている。開裂ベント
板15にケース内圧を作用させるために、遮断ベント板
13の板面複数個所には通口24が形成してある。
【0016】先に述べたように、接続突起20と断裂壁
19とはインナーパッキン14を間に挟んだ状態で、超
音波溶接法によって溶接する。詳しくは、図1および図
4に示すように、アンビル30上に遮断ベント板13の
断裂壁19を載置した後、接続突起20にホーン31を
当てがい、ホーン31を所定の圧力で押し付けた状態の
ままで左右に加振し、静止保持した遮断ベント板13の
断裂壁19に対して接続突起20を高速度で圧接摺動す
る。このとき、遮断ベント板13が開裂ベント板15に
同行して遊動するのを防ぐために、断裂壁19の下面側
に保持凹部21を設け、保持凹部21をアンビル30で
保持固定している。
【0017】図4に示すように保持凹部21は下向きに
開口する円形の凹みとして形成してあり、その直径寸法
dはアンビル30の上端軸部の直径寸法Dよりひと回り
小さく設定する。アンビル30の上端には、保持凹部2
1に嵌まり込む受部32が上すぼまりテーパー状に形成
されている。従って、接続突起20と断裂壁19とを、
ホーン31とアンビル30とで上下に加圧挟持した状態
においては、図1に示すように受部32が保持凹部21
の内周面に喰い込んで、保持凹部21の一部が拡径状に
塑性変形する。これにより、遮断ベント板13はアンビ
ル30で水平方向の全方位へ遊動不能に固定保持され
る。従って、接続突起20の振動エネルギーを効果的に
摩擦エネルギーに変換して、接続突起20と断裂壁19
との溶接を短時間で効率良く行える。両者19・20の
溶着面積や溶着パターンのばらつきも抑止できる。
【0018】上記のように、接続突起20と断裂壁19
との溶接状態を均一化すると、開裂ベント板15がケー
ス内圧を受けて上向きに膨出変形するとき、その変形力
が断裂壁19にばらつきなく伝わるので、ガス圧が一定
値を越えると、断裂壁19を破断して適正に通電を阻止
できる。なお、ケース内圧が異常に増大すると開裂ベン
ト板15が薄肉部15aで破断してガス圧を開放する。
【0019】保持凹部21とアンビル30の受部32と
は、図5(a)〜(b)に示すように種々に変更でき
る。図5(a)では、保持凹部21の断面形状を等脚台
形にして、受部32を平坦面に形成した。図5(b)で
は保持凹部21と受部32とをそれぞれテーパー角度が
一致するテーパー面で形成して、溶接状態において、受
部32が保持凹部21に内嵌密着することにより、遮断
ベント板13を遊動不能に保持できるようにした。
【0020】図6に示す遮断ベント板13においては、
断裂壁19の上面に円盤状の小突起22を形成して、こ
れに接続突起20を超音波溶接するようにした。このよ
うに小突起22を溶接対象とする場合には、溶接時の溶
着範囲の拡がり限界を小突起22で規定できるので、溶
着面積と溶着パターンを一定にして溶接状態を均一化で
きる。
【0021】
【発明の効果】この発明では断裂壁19の下面側に保持
凹部21を設け、この保持凹部21をアンビル30で確
実に固定保持することにより、溶接時に遮断ベント板1
3が開裂ベント板15に同行して遊動するのを解消でき
るようにした。従って、遮断ベント板13が封口板10
と別体化してある封口構造を採っているにも拘らず、接
続突起20と断裂壁19とを確実にしかも均一に溶接で
き、これにより電流遮断圧力を一定にして、密閉型電池
の安全性と信頼性とを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】接続突起と断裂壁との溶接状態を示す断面図で
ある。
【図2】電池の縦断面図である。
【図3】封口体の構成部品を分離した状態での断面図で
ある。
【図4】接続突起と断裂壁との溶接前の状態を示す断面
図である。
【図5】保持凹部の別実施例を示す断面図である。
【図6】断裂壁の別実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
13 遮断ベント板 15 開裂ベント板 19 断裂壁 20 接続突起 21 保持凹部 30 アンビル 31 ホーン 32 受部
フロントページの続き Fターム(参考) 5H012 AA01 BB02 DD05 EE04 FF01 GG01 JJ02 JJ08 5H022 AA09 BB17 CC13 CC24 EE04 KK01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池ケース1の開口を封止する封口部
    に、電流遮断型の防爆構造が設けてある密閉型電池であ
    って、 防爆構造が、ケース内圧を受けて外膨らみ状に変形する
    開裂ベント板15と、開裂ベント板15の変形力を受け
    て破断され、電流を遮断する遮断ベント板13とを含
    み、 両ベント板13・15は、開裂ベント板15に凹み形成
    した下突状の接続突起20と、遮断ベント板13に設け
    た薄肉の断裂壁19とを超音波溶接法により溶接して接
    続されており、 断裂壁19の下面側に、溶接用のアンビル30を受け入
    れる保持凹部21が設けられており、 接続突起20と断裂壁19とを、ホーン31とアンビル
    30とで加圧挟持した状態において、アンビル30の受
    部32が保持凹部21に内嵌密着して、遮断ベント板1
    3を遊動不能に保持固定することを特徴とする密閉型電
    池。
  2. 【請求項2】 保持凹部21の開口形状が、アンビル3
    0の受部32の外形形状よりひと回り小さく形成されて
    おり、接続突起20と断裂壁19とを、ホーン31とア
    ンビル30とで加圧挟持した状態において、保持凹部2
    1の内周面の一部が受部32で拡開状に塑性変形される
    請求項1記載の密閉型電池。
  3. 【請求項3】 断裂壁19における接続突起20との接
    合面に、溶接部の拡がりを所定量に規定する小突起22
    が突設してある請求項1または2記載の密閉型電池。
JP11023497A 1999-02-01 1999-02-01 密閉型電池 Withdrawn JP2000223104A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005011673A (ja) * 2003-06-19 2005-01-13 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉型電池
JP2012190779A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Shin Heung Energy And Electronics Co Ltd 部品を接着させたキャップ組立体を含む二次電池

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Effective date: 20060404