JP2001126696A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JP2001126696A
JP2001126696A JP30233699A JP30233699A JP2001126696A JP 2001126696 A JP2001126696 A JP 2001126696A JP 30233699 A JP30233699 A JP 30233699A JP 30233699 A JP30233699 A JP 30233699A JP 2001126696 A JP2001126696 A JP 2001126696A
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JP
Japan
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battery
safety valve
pressure
sealed
valve body
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JP30233699A
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English (en)
Inventor
Yoshitomo Hirota
義朝 広田
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NEC Mobile Energy Corp
Original Assignee
NEC Mobile Energy Corp
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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
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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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池収納の無効空間が小さな小型の角型電池
に好適な圧力開放手段を有する密閉型電池える。 【解決手段】 電池要素を収容した電池缶の壁面もしく
は蓋体に設けた凹所に電池缶内部と外部とを連通する排
気口を有し、排気口には密閉可能な弾性体からなる安全
弁体が配置されており、安全弁体は凹所に固着した押さ
え板によって保持されており、安全弁体および押さえ板
は、電池缶の壁面もしくは蓋体の最外面から突出してい
ない密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池内部の圧力の
異常な上昇の際に圧力を開放して、電池および電池使用
機器の保護を図る密閉型電池に関し、特に角型のリチウ
ムイオン二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】密閉型電池を使用する機器においては、
電池内部の圧力上昇による電池の破裂等の事態を防ぐた
めに、電池の充放電を制御する充放電制御手段が設けら
れているとともに、充放電制御手段の異常による電池内
部圧力の異常な上昇、電池端子の短絡、周囲温度の過度
の上昇等の内部圧力の上昇に対処するために、密閉型電
池には電池内部の圧力の上昇時に電池の破裂を防止する
ために圧力開放機構を設けることが行われている。特
に、携帯電話、ノート型パソコン、カメラ一体型ビデオ
レコーダ等の電源として用いられているリチウムイオン
二次電池にあっては、電池容量が大きく異常な事態に対
処することが重要である。
【0003】図3に従来の圧力開放弁を有する密閉型電
池を説明する図である。図3(A)は、角型の密閉型電
池を説明する電池の上部の斜視図であり、図3(B)
は、角型の密閉型電池の上面を説明する平面図である。
図3(A)において、密閉型電池1は、ステンレス鋼、
ニッケルめっきを表面に施した軟鋼、あるいはアルミニ
ウム等からなる角筒状の金属容器2(以下、電池缶とも
称す)に、正極活物質を塗布した正極電極と、負極活物
質を塗布した負極電極をセパレータを介して積層したも
のを巻回したジェリーロール状の電池要素が収納されて
おり、電池缶2の上端3には、蓋体4に設けた凹部5に
導電接続用端子6を外部絶縁板7、正極または負極引き
出し端子8を介して取り付けて構成した電極ヘッダ9の
上面と電池缶の上端2とが同一平面となるように取り付
けて封口したものであり、電極ヘッダ9の一部には、電
池の内部圧力の異常な上昇時に圧力を開放するために開
裂する他の部分よりも肉厚が薄い薄肉部10、電解液を
注液し、電解液の注液後に封口する小孔11が設けられ
ている。小孔11から電解液を注入し、ステンレス鋼等
の金属からなる球を埋め込み、抵抗溶接、レーザー溶接
によって封口し密閉型電池を作製している。
【0004】電池使用機器の小型化に伴い電池の大きさ
も小さくなっている。ところが、小型の角型密閉型電池
にあっては、内部圧力が増大すると、圧力は均等に各面
に作用するとともに、圧力開放弁を設けた面と接合した
面積の大きな側の面Aが圧力の増大の結果、膨らみを生
じることとなり、膨らみによる変形力が圧力開放弁を設
けた面にも作用して圧力開放弁の溝部を開裂する力とし
ても作用するが、図3(B)に角型電池の上面を示すよ
うに、電池の小型化に伴って蓋体4の縦aおよび横bが
小さくなると、圧力の増大による面積の大きな側の面A
の変形量が小さくなり圧力開放用に形成された薄肉の溝
部が開裂しにくくなる。一方、圧力の増大に対して容易
に開裂されるように溝部の厚さを薄くすると、平常時の
圧力上昇によっても開裂するおそれが生じるので、溝部
の厚さを薄くすることには限界があった。
【0005】また、図4は、従来の他の角型の密閉型電
池を説明する図であり、図4(A)は、角型の密閉型電
池の上部を説明する斜視図であり、図4(B)は、密閉
型電池の圧力開放弁を説明する断面図である。図4
(A)は、図3(A)で示す電池において、蓋体4に設
けた圧力開放弁のみが異なる密閉型電池を示している。
圧力開放弁12は、電池内部と外部とを連通する排気口
13を有しており、排気口13上には、合成樹脂、ゴム
等の弾性体からなる安全弁体14が配置されており、安
全弁体14の上部には安全弁体14を押圧して保持する
押さえ板15が電池缶に取り付けた蓋体4に溶接によっ
て取り付けられている。電池内部の圧力が所定の圧力以
上に上昇すると、安全弁体14を押し上げて排気口13
から内部の気体は電池外部へ放出される。図4で示した
圧力開放弁においては、圧力開放弁の安全弁体の押さえ
板15を電池の導電接続端子として利用可能であるとい
う特徴があるものの、電池缶の上部から突出しているた
めに電池の収納部分に無効な容積を必要とするという問
題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、開裂式の圧
力開放弁では、動作に問題があった小型の角型の密閉型
電池においても充分な機能が得られ、電池収納空間に無
効な空間を形成する突出部等がない圧力開放弁を有する
密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、弾性体の変形
によって圧力開放を行う圧力開放弁を有する密閉型電池
において、電池要素を収容した電池缶の壁面もしくは蓋
体に設けた凹所に電池缶内部と外部とを連通する排気口
を有し、排気口には密閉可能な弾性体からなる安全弁体
が配置されており、安全弁体は凹所に固着した押さえ板
によって保持されており、安全弁体および押さえ板は、
電池缶の壁面もしくは蓋体の最外面から突出していない
密閉型電池である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、弾性体からなる弁体を
有する圧力開放弁を用いた密閉型電池において、圧力開
放弁が電池の壁面から突出しておらず、電池の機器組み
込み等では取り扱いやすい密閉型電池を提供するもので
ある。すなわち、電池缶の壁面もしくは蓋体に形成した
凹所に弾性体からなる弁体を有する圧力開放弁を設ける
とともに、弾性体を排気口を密閉する位置に保持する押
さえ板も凹所内に設けて、圧力開放弁の全ての部材が壁
面もしくは蓋体の最外面よりも内側に位置させたもので
ある。
【0009】以下に図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明の密閉型電池を説明する図であり、図1
(A)は、密閉型電池の上部を説明する斜視図である。
図1(B)は、圧力開放弁を上部から見た平面図であ
る。図1(C)は、図1(B)をA−A’線で切断した
断面図である。本発明の密閉型電池1は、ステンレス
鋼、ニッケルめっきを表面に施した軟鋼、またはアルミ
ニウム等からなる角筒状の電池缶2に、正極活物質を塗
布した正極電極と、負極活物質を塗布した負極電極をセ
パレータを介して積層したものを巻回したジェリーロー
ル状の電池要素が収納されており、電池缶2の上端3に
は、蓋体4に設けた凹部5に導電接続用端子6を外部絶
縁板7、正極または負極引き出し端子8を介して取り付
けて構成した電極ヘッダ9の上面と電池缶の上端3とが
同一平面となるように取り付けて封口したものであり、
電極ヘッダ9の一部には、蓋体4に設けた凹所16に圧
力開放弁12が設けられている。
【0010】圧力開放弁12は、電池内部と外部とを連
通する排気口13を有しており、排気口13上には、合
成樹脂、ゴム等の弾性体からなる安全弁体14が配置さ
れており、安全弁体14の上部には安全弁体の押さえ板
15が蓋体4に溶接によって取り付けられており、弾性
体からなる安全弁体は、圧縮固定される。電池内部の圧
力が所定の圧力以上に上昇すると、安全弁体14を押し
上げて排気口13から内部の気体は電池外部へ放出され
る。
【0011】図1に示した圧力開放弁は電池の蓋体4に
電池内部の方向へ凹所16を形成したものであり、金属
製平板をプレス加工等によって形成することができる。
そして、圧力開放弁は、電池缶または蓋体の内側に配置
されているので、電池の組み込み等において無駄な空間
は生じることがない。
【0012】図2は、安全弁体の一例を説明する図であ
る。安全弁体は、図2(A)に示すように、円柱状、楕
円柱状に成形された安全弁体14を用いることができる
が、図2(B)に示すように、円柱状あるいは楕円柱状
体の周囲に環状凸部17を有し、凹所内面と環状凸部が
接触することによって安全弁体14が所定の取り付け位
置から動くことを防止することができる。安全弁体の材
質としては、ゴム、合成樹脂等の弾性体であって、電池
で使用される電解液に対しても安定な材質で作製された
ものを用いることができ、とくに極性基を含まないポリ
オレフィン系ゴムと称される合成ゴムが好ましい。ま
た、図2(C)に示すように、安全弁体14の上部に押
さえ板と嵌合して安全弁体を固定する嵌合部18を設け
ても良い。
【0013】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を説明する。 実施例1 高さ65mm、横22mm、厚さ5mmの、表面にニッ
ケルめっきした軟鋼製の電池缶に、厚さ0.4mmのス
テンレス製のヘッダーを取り付けた。ヘッダーの凹所は
二段とし、幅3mmの凹所と凹所の中央には直径2mm
の排気口を設け、さらに排気口の上に直径3mmの安全
弁体が配置される。凹所の凹みは、狭い側は3mmであ
り、これで安全弁体14の位置決めを行う。安全弁体1
4には、極性基を含まない合成ゴムであるポリオレフィ
ン系ゴム(金陽社製OP−60)を使用した。安全弁体
14は奥側の凹所深さ寸法よりも厚く、本例では寸法
0.65mmとし、安全弁体14の厚みを0.73mm
とした。安全弁体14の上に押さえ板15を乗せて安全
弁体14を押し込み、この状態で溶接個所19に抵抗溶
接を行った。押さえ板の中央部の安全弁体を押さえる部
分は幅を2mmとし、ヘッダーを電池缶の開口部に嵌合
した後にレーザー溶接して複数の電池を作製し、電池缶
に圧力測定手段を取り付けて電池缶の内部を加圧して弁
体の開放圧を測定したところ、以下の結果が得られた。
なお、圧力はゲージ圧で表示する。
【0014】 試料1:1.18MPa(12kgf/cm2) 試料2:1.13MPa(11.5kgf/cm2) 試料3:1.21MPa(12.3kgf/cm2) 試料4:1.14MPa(11.6kgf/cm2) 試料5:1.29MPa(13.2kgf/cm2
【0015】また、開放圧を下げる場合は、 (1)排気口13を大きくする。 (2)安全弁体14の厚さを薄くする等の手段により可
能である。 また、本発明の電池では、電池缶内部の電池要素とヘッ
ダーの間の無効な空間に、ヘッダーの凹所を形成してい
るので、ヘッダーの凹所が電池要素等の電池内容物と干
渉することはない。
【0016】
【発明の効果】弾性体からなる圧力開放弁を電池容器の
壁面に形成した凹所に設けたので、電池の外部への突出
部がないので電池収納部の容積を無駄にすることなく密
閉型電池を利用できるとともに、小型の密閉型電池にお
いても確実な圧力開放動作が可能な密閉型電池を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の密閉型電池を説明する図であ
る。
【図2】図2は、安全弁体の一例を説明する図である。
【図3】図3に従来の圧力開放弁を有する密閉型電池を
説明する図である。
【図4】図4は、従来の他の角型の密閉型電池を説明す
る図である。
【符号の説明】
1…密閉型電池、2…電池缶、3…上端、4…蓋体、5
…凹部、6…導電接続用端子、7…外部絶縁板、8…引
き出し端子、9…電極ヘッダ、10…薄肉部、11…小
孔、12…圧力開放弁、13…排気口、14…安全弁
体、15…押さえ板、16…凹所、17…環状凸部、1
8…嵌合部、A…面積の大きな側の面、a…縦、b…横

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弾性体の変形によって圧力開放を行う圧
    力開放弁を有する密閉型電池において、電池要素を収容
    した電池缶の壁面もしくは蓋体に設けた凹所に電池缶内
    部と外部とを連通する排気口を有し、排気口には密閉可
    能な弾性体からなる安全弁体が配置されており、安全弁
    体は凹所に固着した押さえ板によって保持されており、
    安全弁体および押さえ板は、電池缶の壁面もしくは蓋体
    の最外面から突出していないことを特徴とする密閉型電
    池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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