JP2000260421A

JP2000260421A - 電池の感圧電路遮断機構

Info

Publication number: JP2000260421A
Application number: JP11057151A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Azema; 忠満畦間
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化が容易であると共に、部品点数が少な
くて組立工率の良い電池の感圧電路遮断機構を提供する
ことを目的とする。【解決手段】本発明の電池の感圧電路遮断機構Ｔは、
リード部１８ｂの両端寄りと電池蓋１１との間に形成し
た絶縁膜から成る絶縁膜１９を介して、内部端子１８が
電池蓋１１に取り付けられ、リード部１８ｂの接合部１
８ａとダイアフラム部Ｄとを接合して、電池蓋１１と発
電素子（図示せず）との間に電路を形成し、電池ケース
Ｋの内圧が所定値以上に上昇すると、ダイアフラム部Ｄ
が、内部端子１８の接合部１８ａを破断、あるいは接合
部１８ａから剥離して変位し、前記電路を遮断するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は感圧電路遮断機構に
係わり、電池ケースの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感圧電路遮断機構
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、これに至らなくてとも、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】そのために、従来の電池の感圧電路遮断機
構を、例えば図１０、１１に示すような円形の電池で説
明すると、電池ケース１にガスケット２を介して、周囲
をカシメ等で電池ケース１と絶縁されて電池蓋３が取り
付けられている。この電池蓋３の下部には、電池蓋３と
別体のアクチュエータ４が取り付けられており、このア
クチュエータ４は、電池ケース１の内部を気密に遮蔽す
ると共に、上方に変位可能に取り付けられている。前記
電池蓋３には通気口３ａが形成され、電池ケース１内部
の圧力上昇によりアクチュエータ４が開裂すると、内部
の圧力上昇した気体が通気口３ａから外部に逃げられる
ようになっている。

【０００４】また、アクチュエータ４は、円環状の安全
弁部４ａが絞り加工等で形成され、この安全弁部４ａに
は、中央部に図示下方に突出する突起部４ｂと、この突
起部４ｂの周囲の下面に放射状の溝４ｃが形成されてい
る。この溝４ｃが形成された部分のアクチュエータ４は
薄肉になっており、電池ケース１内部の圧力上昇により
アクチュエータ４が開裂可能になっている。また、アク
チュエータ４の下方には絶縁板５が配設され、この絶縁
板５には安全弁部４ａの突起部４ａが挿通する穴５ａ
と、他に通気穴５ｂとが貫通形成されている。前記絶縁
板５の下部には、リード固定部材６が埋設されて取り付
けられ、このリード固定部材６には、絶縁板５の穴５ａ
に連通する穴６ａと、絶縁板５の通気穴５ｂと連通する
通気穴６ｂとがそれぞれ設けられている。

【０００５】前記リード固定部材６の下部には、薄板の
金属板から成るリード７が接着等で取り付けられてい
る。また、絶縁板５とリード固定部材６との穴５ａ、６
ａには、アクチュエータ４の突起部４ｂが挿通され、こ
の突起部４ｂの先端にリード７が取り付けられている。
この薄板のリード７は、突起部４ｂの先端部にスポット
溶接等で接合される接合部７ａを有し、アクチュエータ
４とリード７とが電気的に導通している。また、リード
７の他端は図示下方の発電素子８に接続されて、発電素
子８と電池蓋３との間に電路が形成されている。そし
て、電池内部の異常で電池ケース１内部の圧力が上昇し
た場合、圧力上昇した気体が通気穴５ｂ、６ｂから、図
１１に示す矢印Ａのように流れて、安全弁部４ａの裏面
を上方に押し上げようとする力が加えられる。

【０００６】この力で、リード７の接合部７ａに集中応
力が働き、接合部７ａが破断され、安全弁部４ａが上方
に変位して、リード７とアクチュエータ４との電気的接
続が遮断され、電池の電路が遮断されるようになってい
る。この電路遮断で、電池ケース１内部の圧力上昇が抑
えることができる。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で更に内圧が
上昇した場合には、更に上昇した電池内圧が安全弁部４
ａに形成された放射状の溝４ｃに加わり、この溝４ｃに
よって薄肉に形成されたアクチュエータ４が開裂され、
この開裂部分から内部の圧力上昇した気体が、通気口３
ａから外部に逃げて、電池の破裂を事前に防ぐことがで
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
な従来の電池の感圧電路遮断機構は、電池の内圧上昇が
低圧の場合でも、アクチュエータ４を支障なく、且つ迅
速に作動させようとすると、アクチュエータ４の形状を
大きくしなければならなかった。そのために、従来の感
圧電路遮断機構の小型化が難しかった。また、従来の電
池の感圧電路遮断機構は、電池蓋３と別体にアクチュエ
ータ４を配置し、このアクチュエータ４の下部に、絶縁
体５とリード取付部剤６とを介して薄板のリード７を取
り付けていたので、部品点数が多くなり、組立効率が悪
かった。本発明は、前述のような課題を解決して、小型
化が容易であると共に、部品点数が少なくて組立工率の
良い電池の感圧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】上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感圧電路遮断機
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
の一部に前記電池ケースの内方に向けて膨出形成したダ
イアフラム部と、前記発電素子に接続され、前記ダイア
フラム部の中央部付近に接合するためのリード部に設け
られた接合部を有する内部端子とを備え、前記接合部の
両側に形成した絶縁膜を介して、前記内部端子が前記電
池蓋に取り付けられ、前記接合部と前記ダイアフラム部
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、前記電池ケースの内圧が所定値以上に上昇す
ると、前記ダイアフラム部が、前記内部端子の前記接合
部を破断、あるいは前記接合部から剥離して変位し、前
記電路を遮断するような構成とした。

【０００９】また、上記課題を解決するための第２の解
決手段として、前記絶縁膜は、前記内部端子の前記リー
ド部側に形成した構成とした。

【００１０】また、上記課題を解決するための第３の解
決手段として、前記絶縁膜は、前記リード部が対向する
位置の前記電池蓋側に形成した構成とした。

【００１１】また、上記課題を解決するための第４の解
決手段として、前記内部端子は、前記リード部に破断容
易な薄肉部を形成した構成とした。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の電池の感圧電路
遮断機構の実施の形態について図面を用いて説明する。
まず、図１は本発明の上面図であり、図２は図１の２−
２断面図であり、図３は本発明の下面図であり、図４は
本発明の要部断面側面図であり、図５は本発明の要部拡
大断面図であり、図６は本発明に係わる内部端子の斜視
図であり、図７は本発明に係わる内部端子の変形例を示
す斜視図であり、図８は本発明のその他の実施の形態の
要部拡大断面図である。

【００１３】本発明の電池の感圧電路遮断機構Ｔを、例
えば角形電池に用いたもので、図１〜図５に基づいて説
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Ｋの内部を気密に遮蔽する電池蓋１１が配設され
ている。この電池蓋１１は、ステンレス材のような導電
性金属板から成り、外形が略矩形に形成され、外周部に
鍔部１１ａと、この鍔部１１ａの内側を絞り加工等で下
方に突出させた平坦状の底板１１ｂとが形成されてい
る。前記電池蓋１１には、例えば図２に示す底板１１ｂ
の右側にダイアフラム部Ｄと、左側に安全弁部Ｚとが形
成されている。

【００１４】前記ダイアフラム部Ｄは、図５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され
た円環状の凹部１１ｃにより薄肉部１１ｄが設けられて
いる。この薄肉部１１ｄがプレス等で椀状に電池ケース
Ｋの図示下方の内方に向けて膨出形成され、この薄肉部
１１ｄの中央部に、周囲の薄肉部１１ｄより厚肉にした
厚肉部１１ｅが形成されている。そして、ダイアフラム
部Ｄは、下方に膨出形成した薄肉部１１ｄの根元部分を
支点として、厚肉部１１ｅが上方に変位可能になってい
る。また、安全弁部Ｚは、図２に示すように、外形が円
環状に突き出し加工等で上方に突出形成された平坦状で
厚肉の突出部１１ｆと、この突出部１１ｆの根元部分が
薄肉に形成された連結部１１ｇとから成っている。ま
た、底板１１ｂの中央部には、後述する絶縁ワッシャ１
３を挿通するための中央孔１１ｈが形成されている。

【００１５】また、電池蓋１１の底板１１ｂ上には、合
成樹脂等の絶縁材料から成る外形が略矩形の保持部材１
２が配設され、この保持部材１２は、中央部に後述する
絶縁ワッシャ１３を挿通するための中央孔１２ａが形成
されている。また、ダイアフラム部Ｄの上方の保持部材
１２には、ダイアフラム部Ｄが上方に変位したときの逃
げ部として第１凹部１２ｂが形成され、この第１凹部１
２ｂが、所定の大きさの第１通気口１２ｃで外部と連通
している。また、安全弁部Ｚの上方の保持部材１２に
は、突出部１１ｆが位置する部分に第２凹部１２ｄが形
成され、この第２凹部１２ｄが第２通気口１２ｅで外部
と連通している。

【００１６】前記電池蓋１１の中央孔１１ｈと保持部材
１２の中央孔１２ａとには、鍔部１３ａを有する筒状の
絶縁ワッシャ１３が挿入されている。この絶縁ワッシャ
１３には、利部と１４が挿通され、このリベット１４
は、鍔部１３ａを挟んで、電池蓋１１と絶縁されてい
る。前記リベット１４は、アルミ等から成り、下方に円
形の頭部１４ａと、絶縁ワッシャ１３から上方に突出す
る先端部１４ｂとが形成されている。前記絶縁ワッシャ
１３の鍔部１３ａと、リベット１４の頭部１４ａとの間
には、略Ｌ字状に折り曲げられた正極端子１５が狭持さ
れている。また、保持部材１２の中央孔１２ａ周辺が彫
り込み形成され、この彫り込み部分には、金属板から成
る椀状の導通ワッシャ１６が取り付けられている。そし
て、絶縁ワッシャ１３に挿入されたリベット１４の先端
部１４ｂが、カシメ等によりつぶされて、リベット１４
と導通ワッシャ１６とが電気的に導通している。

【００１７】前記リベット１４の先端部１４ｂがカシメ
られた上方には、金属板にニッケル等のメッキが施され
た外部正極１７が、導通ワッシャ１６の外周側の鍔部に
接合されて取り付けられている。前記ダイアフラム部Ｄ
が形成された部分の底板１１ｂの下面側には、図６に示
すように、ダイアフラム部Ｄの中央部付近の厚肉部１１
ｅに接合するための、リード部１８ｂに設けられた接合
部１８ａを有する、負極端子から成る内部端子１８が配
設されている。この内部端子は、ニッケル等の金属板で
形成され、横長のリード部１８ｂの右側端部が、図示下
方側にＬ字状に折り曲げられて端子部１８ｃが形成さて
いる。

【００１８】前記内部端子１８は、リード部１８ｂの両
端寄りと電池蓋１１との間に形成した絶縁膜１９を介し
て、電池蓋１１に取り付けられている。前記絶縁膜１９
は、リード部１８ｂの接合部１８ａの両側にあって電池
蓋１１との間に形成されている。このような絶縁膜１９
は、例えば絶縁テープを巻回して所定の膜厚寸法でリー
ド部１８ｂ側に形成されている。

【００１９】前記絶縁膜１９が形成された内部端子１８
は、図５に示すように、絶縁膜１９がダイアフラム部Ｄ
近傍の底板１１ｂに、接着剤（図示せず）等により固着
され、接合部１８ａがダイアフラム部Ｄの厚肉部１１ｅ
に抵抗溶接、あるいはレーザ溶接等で剥離可能に取り付
けられている。また、絶縁膜１９は、絶縁テープに限定
されるものでなく、熱収縮性の絶縁チューブ、またはテ
フロン等から成る絶縁性のコーティング材をコーティン
グした物、または成形材料をアウトサート成形により形
成した物、または接着剤をコーティングしたもの等でも
良い。

【００２０】また、内部端子１８は、絶縁膜１９によっ
て電池蓋１１の底板１１ｂと所定寸法の隙間が形成され
ているので、この隙間を通じて圧力上昇した電池の内圧
が、ダイアフラム部Ｄの凹部１１ｃにスムーズに侵入し
て、ダイアフラム部Ｄを迅速で確実に反転させることが
できる。前記内部端子１８をダイアフラム部Ｄに接合し
た電池蓋１１は、図２に示すように、外周部の鍔部１１
ａが電池ケースＫに溶接されて、正極素子と負極素子と
から成る発電素子（図示せず）を収納した電池ケースＫ
の内部が気密に遮蔽されるようになっている。

【００２１】このような構成の電池の感圧電路遮断機構
Ｔの組立は、まず、電池蓋１１のダイアフラム部Ｄ下部
に内部端子１８の接合部１８ａを位置させ、内部端子１
８に形成した絶縁膜１９に接着剤（図示せず）等を塗布
し、この内部端子１８を電池蓋１１の底板１１ｂに接着
して取り付ける。すると、接合部１８ａとダイアフラム
部Ｄの厚肉部１１ｅとが、互いに当接、あるいは近接す
る。そして、この当接、あるいは近接した接合部１８ａ
とダイアフラム部Ｄの厚肉部１１ｅとを、例えば抵抗溶
接等により接合すると、電池蓋１１と、内部端子１８と
が電気的に導通される。

【００２２】次に、導通ワッシャ１６を取り付けた保持
部材１２を、底板１１ｂ上に載置し、電池蓋１１の中央
孔１１ｈと、保持部材１２の中央孔１２ａとに絶縁ワッ
シャ１３を挿入する。そして、絶縁ワッシャ１３の孔
に、リベット１４の先端部１４ｂから挿入すると共に、
リベット１４の頭部１４ａと絶縁ワッシャ１３の鍔部１
３ａとの間に、正極端子１５を差し込んで狭持する。そ
して、図示しない治具でリベット１４の先端部１４ｂを
押しつぶすようにカシメて電池蓋１１と保持部材１２と
を一体化する。その後、導通ワッシャ１６の外周側の鍔
部に外部正極１７をスポット溶接等により接合する。す
ると、内部の正極端子１５と外部正極１７とが、リベッ
ト１４を介して電気的に導通される。

【００２３】次に、正極端子を電池内部の発電素子であ
る正極素子（図示せず）に接続すると、外部正極１７と
正極素子との間に、リベット１４を介して正極の電路が
形成される。また、負極端子から成る内部端子１８を電
池内部の負極素子（図示せず）に接続すると、電池蓋１
１と発電素子である負極素子（図示せず）との間に、ダ
イアフラム部Ｄと内部端子１８とを介して負極の電路が
形成される。また、前記内部端子１８とダイアフラム部
Ｄとの接合は、先にリベット１５をカシメて保持部材１
２を電池蓋１１とを一体化し、その後に内部端子１８と
ダイアフラム部Ｄとの接合を行うようにしても良い。

【００２４】このような手順で組み立てられた本発明の
電池の感圧電路遮断機構Ｔの動作は、電池ケースＫ内部
に異常が発生して、電池内部の圧力が上昇すると、圧力
上昇した気体が、ダイアフラム部Ｄの凹部１１ｃ内に侵
入し、ダイアフラム部Ｄの薄肉部１１ｄを上方に押し上
げようとする押し上げ力が働く。そして、電池の内部圧
力が所定値以上に上昇して、前記押し上げ力が大きくな
ると、内部端子１８に接合している、ダイアフラム部Ｄ
が接合部１８ａから剥離されて、ダイアフラム部Ｄが一
気に上方に反転して変位する。

【００２５】そのために、内部端子１８のリード部１８
ｂと、ダイアフラム部Ｄの厚肉部１１ｅとが大きく離間
し、電池蓋１１と電池ケースＫ内部の発電素子である負
極素子（図示せず）との間の電路が遮断される。この電
路遮断で、電池ケースＫ内部の圧力上昇が抑えられ、電
池の破裂を未然に防止することができる。また、電池蓋
１１と電池ケースＫ内部の発電素子（図示せず）との間
の電路が遮断されても、もし、電池内部の圧力上昇が停
止しないで、更に内圧が上昇するような場合には、この
更に上昇した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力で、
薄肉に形成された連結部１１ｇを破断する。そして、連
結部１１ｇの破断部分から、電池内部の高圧になった気
体が外部に排出され、電池の破裂を未然に防止すること
ができる。

【００２６】前述した本発明の実施の形態の説明では、
絶縁膜１９を内部端子１８のリード部１８ｂ側に形成し
た物で説明したが、図８に示すように、リード部１８ｂ
が対向する位置の電池蓋１１側に、絶縁膜から成る絶縁
膜２９を形成したものでも良い。また、本発明の説明で
は、内部端子１８の接合部１８ａとダイアフラム部Ｄと
を剥離する構造で説明したが、図７に示すように、内部
端子１８の接合部１８ａ近傍の両側に、例えばＶ字状の
溝から成る薄肉部１８ｄ、１８ｄを形成し、電池ケース
Ｋ内部の圧力が上昇して、ダイアフラム部Ｄを上方に押
し上げようとする力で、内部端子１８を薄肉部１８ｄ、
１８ｄから破断させるようにしたものでも良い。前記薄
肉部１８ｄは、接合部１８ａの両側に形成しないで、図
７に示す接合部１８ａの右側だけに形成したものでも良
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明の電池の感圧電路遮断機構は、接
合部の両側にあって電池蓋との間に形成した絶縁膜を介
して、内部端子が電池蓋に取り付けられ、接合部とダイ
アフラム部とを接合して、電池蓋と発電素子との間に電
路を形成したので、絶縁膜を介して内部端子を電池蓋に
取り付けることができ、部品点数を少なくすることがで
きると共に、電池の内圧変動が低圧であっても迅速に動
作可能な、高感度で小型の電池の感圧電路遮断機構を提
供できる。

【００２８】また、前記絶縁膜は、前記内部端子の前記
リード部側に形成したので、絶縁テープ、あるいは絶縁
チューブ等から成る絶縁膜を内部端子に容易に形成する
ことができ、製造が容易である。

【００２９】また、前記絶縁膜は、前記リード部が対向
する位置の前記電池蓋側に形成したので、絶縁膜を電池
蓋の裏面に接着剤等をコーティングにより形成すること
ができ、製造が容易な電池の感圧電路遮断機構を提供で
きる。

【００３０】また、前記内部端子は、前記リード部に破
断容易な薄肉部を形成したので、電池の内圧上昇が低圧
であっても、内部端子を薄肉部から迅速に破断すること
ができ、高感度であると共に、小型化が容易な電池の感
圧電路遮断機構を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池の感圧電路遮断機構を示す上面図
である。

【図２】図１の２−２断面図である。

【図３】本発明に係わる下面図である。

【図４】本発明に係わる要部断面側面図である。

【図５】本発明に係わる要部拡大断面図である。

【図６】本発明に係わる内部端子の斜視図である。

【図７】本発明に係わる内部端子の変形例を示す斜視図
である。

【図８】本発明に係わるその他の実施の形態の要部拡大
断面図である。

【図９】従来の電池の感圧電路遮断機構を示す要部断面
図である。

【図１０】従来の電池の感圧電路遮断機構の動作を説明
する要部断面図である。

【符号の説明】

Ｔ本発明の電池の感圧電路遮断機構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１２保持部材１２ａ中央孔１２ｂ第１凹部１２ｃ第１通気口１２ｄ第２凹部１２ｅ第２通気口１３絶縁ワッシャ１３ａ鍔部１４リベット１４ａ頭部１４ｂ先端部１５正極端子１６導通ワッシャ１７外部正極１８内部端子１８ａ接合部１８ｂリード部１８ｃ端子部１９絶縁膜Ｋ電池ケースＤダイアフラム部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前記電池ケースの内方に向けて膨出
形成したダイアフラム部と、前記発電素子に接続され、
前記ダイアフラム部の中央部付近に接合するためのリー
ド部に設けられた接合部を有する内部端子とを備え、前
記接合部の両側に形成した絶縁膜を介して、前記内部端
子が前記電池蓋に取り付けられ、前記接合部と前記ダイ
アフラム部とを接合して、前記電池蓋と前記発電素子と
の間に電路を形成し、前記電池ケースの内圧が所定値以
上に上昇すると、前記ダイアフラム部が、前記内部端子
の前記接合部を破断、あるいは前記接合部から剥離して
変位し、前記電路を遮断するようにしたことを特徴とす
る電池の感圧電路遮断機構。
【請求項２】前記絶縁膜は、前記内部端子の前記リー
ド部側に形成したことを特徴とする請求項１記載の電池
の感圧電路遮断機構。
【請求項３】前記絶縁膜は、前記リード部が対向する
位置の前記電池蓋側に形成したことを特徴とする請求項
１記載の電池の感圧電路遮断機構。
【請求項４】前記内部端子は、前記リード部に破断容
易な薄肉部を形成したことを特徴とする請求項１、２、
または３記載の電池の感圧電路遮断機構。