JP2001283809A - 密閉型アルカリ蓄電池 - Google Patents
密閉型アルカリ蓄電池Info
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Abstract
ような安全弁機構として、電池内が所定圧よりも低い場
合は弁部材が作動しないようにし、所定圧に達したら弁
部材が確実に作動するようして、液漏れが生じなくて安
全性に優れた密閉型アルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 弁部材は弾性体33と鋼板34とのラミ
ネート材により構成され、かつ鋼板34がコイルばね
(押圧部材)36により押圧されるように配置して、コ
イルばね(押圧部材)36の押圧力を鋼板34を介して
弾性体33に付与するようにしている。そして、コイル
ばね(押圧部材)36によるスプリング荷重は1.59
MPa〜3.59MPaに規制し、弾性体33の厚みは
0.35mm〜0.50mmに規制している。
Description
密閉型アルカリ蓄電池に係り、特に、安全弁機構の改良
に関する。
−水素蓄電池などの密閉型蓄電池においては、電池を過
充電したり過放電した場合には、電池内部で酸素ガスや
水素ガスが異常発生することがある。このためこの種の
電池では、ガスの異常発生により電池内圧が所定圧を超
えたときガスを電池外に放出させ、ガス放出によって電
池内圧が所定圧よりも低下したときには、再び電池内が
密閉化される復帰式の安全弁機構が組み込まれている。
に設けられた弁孔を塞く弁部材と、この弁部材を所定の
押圧力で付勢するスプリングなどの押圧部材から構成さ
れ、電池内が所定圧に達すると弁部材が作動するように
押圧部材の押圧力を調整している。これにより、電池内
圧が定常状態のときには、弁部材は不作動で弁孔を塞い
で電池内を密閉し、電池内圧が所定圧を超えた場合に
は、弁部材は作動して弁部材と弁孔との間に隙間を形成
して発生ガスを電池外に排出するような構造になってい
る。
が所定圧を越えた場合に弁部材が作動するように押圧部
材の押圧力を調整していても、押圧部材の劣化などによ
り押圧力が低下して、電池内が所定圧に達する前に弁部
材が作動したり、あるいは弁部材の劣化などにより弁部
材が弁孔に固着して、電池内圧が所定圧に達しても弁部
材が作動しなかったりすることがある。
スプリングなどの押圧部材の押圧力が低すぎると、弁部
材と弁孔との間の密着力が不足して、電池内が所定圧に
達する前に(電池内圧が所定圧以下であっても)弁部材
が作動して、電内に充填された電解液が弁孔から漏れる
という問題を生じる。また、弁部材が弁孔に固着してい
ると、電池内が所定圧に達しても(電池内圧が所定圧以
上になっても)弁部材が作動しなくて、発生したガスを
電池外に放出することができなくなって、電内圧が異常
に上昇して外装缶の底部あるいは封口板が外方に突出す
るという問題を生じる。
されたものであって、押圧部材が所定の圧力で弁部材を
押圧できるような安全弁機構として、電池内が所定圧よ
りも低い場合は弁部材が作動しないようにし、所定圧に
達したら弁部材が確実に作動するようして、液漏れが生
じなくて安全性に優れた密閉型アルカリ蓄電池を提供す
ることを目的とするものである。
記目的を達成するために、本発明の密閉型アルカリ蓄電
池は、弁部材は弾性体と鋼板とのラミネート材により構
成されて、弾性体が弁孔を塞ぐように配置されるととも
に、鋼板が押圧部材により押圧されるように配置されて
おり、押圧部材が弁部材に付与する付勢力が弁部材と封
口板との接触面の単位面積当たり1.59〜3.59M
Paに規制したり、あるいは弾性体の厚みを0.35〜
0.50mmに規制したり、あるいは押圧部材が弁部材
に付与する付勢力が弁部材と封口板との接触面の単位面
積当たり1.59〜3.59MPaに規制するとともに
弾性体の厚みを0.35〜0.50mmに規制するよう
にしている。
より構成され、ラミネート材の鋼板が押圧部材により押
圧されるように配置されていると、押圧部材の押圧力を
鋼板を介して確実に弾性体に付与することができるよう
になる。これにより、電池内が所定圧よりも低い場合は
弁部材が作動しなくなり、所定圧に達したら弁部材は確
実に作動するようになって、液漏れが生じなくて安全性
に優れた密閉型アルカリ蓄電池が得られるようになる。
勢力が弁部材と封口板との接触面の単位面積当たり1.
59MPa以下であると電池内が所定圧よりも低くても
弁部材が作動して漏液を生じ、また、3.59MPa以
上であると電池内が所定圧に達しても弁部材が作動しな
くて電池が膨らむため、押圧部材が弁部材に付与する付
勢力は、弁部材と封口板との接触面の単位面積当たり
1.59〜3.59MPaに規制する必要がある。ま
た、弾性体の厚みが0.35mm以下であると電池内が
所定圧よりも低くても弁部材が作動して漏液を生じ、ま
た、0.50mm以上であると弾性部材と弁孔が固着し
て電池内が所定圧に達しても弁部材が作動しなくなるた
め、弾性体の厚みは0.35〜0.50mmに規制する
必要がある。
有するとともに、弾力性を長期間維持でき、かつ劣化の
少ない材質により構成するのが望ましく、このような材
質としはエチレン−プロピレン三量体(ethylene-propy
lene terpolymer:EPDM)が好ましい。また、押圧
部材としては、弾力性に優れ、かつ弁部材に所定の押圧
力を付与できて構造が簡単なコイルばねを用いるのが望
ましい。
ミウム蓄電池に適用した一実施の態様を図1、図2に基
づいて説明する。なお、図1は本発明のニッケル−カド
ミウム蓄電池の全体構造を示す部分破断図であり、図2
は、図1に示す封口体を拡大して示す断面図である。
グメタルからなる極板芯体の両面に水酸化ニッケルを主
体とする正極活物質と結着剤とからなる正極活物質スラ
リーを塗着して、乾燥後に所定の形状に切断してニッケ
ル正極板を作製する。また、パンチングメタルからなる
極板芯体の両面に水酸化カドミウムを主体とする負極活
物質と結着剤とからなる正極活物質スラリーを塗着し
て、乾燥後に所定の形状に切断してカドミウム負極板を
作製する。
ウム負極板との間にセパレータを介在させて渦巻状に巻
回して渦巻状電極群20を作製し、この渦巻状電極群2
0の上面に露出する正極芯体に正極集電リード21を溶
接するとともに、渦巻状電極群20の下面に露出する負
極芯体に負極集電リード(図示せず)を溶接する。つい
で、この渦巻状電極群20を鉄にニッケルメッキを施し
た有底筒状の外装缶(底面の外面は負極外部端子とな
る)10内に挿入して収納する。
からなる封口体30を用意し、この封口体30の封口板
31の底面に正極から延出する正極集電リード21をス
ポット溶接した後、封口板31の外周部に環状の絶縁ガ
スケットを37を装着する。ついで、外装缶10の上方
外周部に絞り加工を施して環状溝部11を形成した後、
この環状溝部11の上に絶縁ガスケット37を載置し、
外装缶10の開口端縁12を内方にカシメつけることに
よって電池を密封して、図1に示すようなニッケルーカ
ドミウム蓄電池を組み立てた。
方に突出した封口板31と、中央部が上方に突出した正
極キャップ33とで構成される。封口板31の下方に突
出した部分の中心部には弁孔32が設けられており、正
極キャップ33の上方に突出した部分の側壁には排気用
開孔33aが設けられている。そして、封口板31の下
方に突出した中央部と正極キャップ33の上方に突出し
た中央部とで形成される空間内には、電池内圧が高まっ
たときに作動する安全弁機構が組み込まれている。な
お、正極キャップ33は正極外部端子を兼用している。
とをラミネートした弁部材と、コイルばね36からなる
押圧部材から構成されている。弁部材の弾性体33は封
口板31に設けられた弁孔32を閉塞するように配置さ
れており、この弾性体33は鋼板34を介して押圧部材
のコイルばね36の付勢力により、弁孔32を閉塞する
方向に付勢されている。
ン三量体(ethylene-propylene terpolymer:EPD
M)を主成分とする成形材を、所定の厚みになるように
円板状に成形して形成されている。また、鋼板34は厚
みが0.30mmのニッケル等のメッキを施した鉄製の
鋼板あるいはステンレス製の鋼板を円板状に打ち抜き成
型して形成されている。そして、これらの弾性体33と
鋼板34をラミネート加工して一体化させて弁部材を形
成している。コイルばね36は、弁部材に所定の押圧力
(付勢力)を付与できるように、所定の線径を有する線
材(例えば、鋼線、ステンレス線等)をコイル状に成型
して形成されている。
の弾性体33と鋼板34をラミネート加工して一体化さ
せて弁部材を形成した。一方、線径が異なる線材を用い
て、スプリング荷重がそれぞれ1.00MPa、1.5
9MPa、2.00MPa、2.50MPa、3.00
MPa、3.59MPaおよび4.50MPaとなるよ
うにコイルばね36をそれぞれ形成した。これらの弁部
材とコイルばね36とを用いて封口体30をそれぞれ作
製した。
ぞれ用いて、上述のようにニッケル−カドミウム蓄電池
A,B,C,D,E,F,Gをそれぞれ作製した。つい
で、これらの各電池A,B,C,D,E,F,Gを10
0個用意し、各電池A,B,C,D,E,F,Gを短絡
状態にして、長期間(例えば、365日間)放置した
後、液漏れが生じた個数(漏液の発生割合)および弾性
体33が封口板31に固着した個数(弾性体の固着割
合)を測定すると、下記の表1に示すような結果となっ
た。
コイルばね(押圧部材)36を用いたニッケル−カドミ
ウム蓄電池を電池Aとし、1.59MPaのコイルばね
(押圧部材)36を用いたニッケル−カドミウム蓄電池
を電池Bとし、2.00MPaのコイルばね(押圧部
材)36を用いたニッケル−カドミウム蓄電池を電池C
とし、2.50MPaのコイルばね(押圧部材)36を
用いたニッケル−カドミウム蓄電池を電池Dとし、3.
00MPaのコイルばね(押圧部材)36を用いたニッ
ケル−カドミウム蓄電池を電池Eとし、3.59MPa
のコイルばね(押圧部材)36を用いたニッケル−カド
ミウム蓄電池を電池Fとし、4.50MPaのコイルば
ね(押圧部材)36を用いたニッケル−カドミウム蓄電
池を電池Gとした。
荷重が1.00MPaのコイルばね(押圧部材)36を
用いた電池Aに漏液が発生し、またスプリング荷重が
4.50MPaのコイルばね(押圧部材)36を用いた
電池Gに弾性体の固着が発生してことが分かる。一方、
スプリング荷重が1.59MPaの電池B、2.00M
Paの電池C、2.50MPaの電池D、3.00MP
aの電池E、3.59MPaの電池Fにおいては、漏液
や弾性体の固着が発生しなかった。このことから、コイ
ルばね(押圧部材)36によるスプリング荷重は1.5
9MPa〜3.59MPaに規制する必要があるという
ことができる。
形成したコイルばね36を用いて、厚みがそれぞれ0.
30mm、0.35mm、0.40mm(上記電池
D)、0.45mm、0.50mm、0.55mm、
0.60mmとなるように弾性体34をそれぞれ形成
し、さらに、これらの弾性体33と鋼板34をラミネー
ト加工して一体化させて弁部材を形成し、これらの弁部
材とコイルばね36とを用いて封口体30をそれぞれ作
製した。
ぞれ用いて、上述のようにニッケル−カドミウム蓄電池
H,I,D,J,K,L,Mをそれぞれ作製した。つい
で、これらの各電池H,I,D,J,K,L,Mを10
0?個用意し、各電池H,I,D,J,K,L,Mを短
絡状態にして、長期間(例えば、365日間)放置した
後、液漏れが生じた個数(漏液の発生割合)および弾性
体33が封口板31に固着した個数(弾性体の固着割
合)を測定すると、下記の表2に示すような結果となっ
た。
鋼板34とのラミネート材からなる弁部材を用いたニッ
ケル−カドミウム蓄電池を電池Hとし、0.35mmの
弾性体33と鋼板34とのラミネート材からなる弁部材
を用いたニッケル−カドミウム蓄電池を電池Iとし、
0.40mmの弾性体33と鋼板34とのラミネート材
からなる弁部材を用いたニッケル−カドミウム蓄電池を
電池Dとし、0.45mmの弾性体33と鋼板34との
ラミネート材からなる弁部材を用いたニッケル−カドミ
ウム蓄電池を電池Jとし、0.50mmの弾性体33と
鋼板34とのラミネート材からなる弁部材を用いたニッ
ケル−カドミウム蓄電池を電池Kとし、0.55mmの
弾性体33と鋼板34とのラミネート材からなる弁部材
を用いたニッケル−カドミウム蓄電池を電池Lとし、
0.60mmの弾性体33と鋼板34とのラミネート材
からなる弁部材を用いたニッケル−カドミウム蓄電池を
電池Mとした。
30mmの弾性体33と鋼板34とのラミネート材から
なる弁部材を用いた電池Hに漏液が発生し、また厚みが
0.55mmの弾性体33と鋼板34とのラミネート材
からなる弁部材を用いた電池Lおよび厚みが0.60m
mの弾性体33と鋼板34とのラミネート材からなる弁
部材を用いた電池Mに弾性体の固着が発生してことが分
かる。
鋼板34とのラミネート材からなる弁部材を用いた電池
I、厚みが0.40mmの弾性体33と鋼板34とのラ
ミネート材からなる弁部材を用いた電池D、厚みが0.
45mmの弾性体33と鋼板34とのラミネート材から
なる弁部材を用いた電池J、厚みが0.50mmの弾性
体33と鋼板34とのラミネート材からなる弁部材を用
いた電池Kにおいては、漏液や弾性体の固着が発生しな
かった。このことから、弾性体33の厚みは0.35m
m〜0.50mmに規制する必要があるということがで
きる。
材を弾性体33と鋼板34とのラミネート材により構成
し、かつ鋼板34がコイルばね(押圧部材)36により
押圧されるように配置しているので、コイルばね(押圧
部材)36の押圧力を鋼板34を介して確実に弾性体3
3に付与することができるようになる。これにより、電
池内が所定圧よりも低い場合は弁部材が作動しなくな
り、所定圧に達したら弁部材は確実に作動するようにな
って、液漏れが生じなくて安全性に優れた密閉型アルカ
リ蓄電池が得られるようになる。
極キャップ33を正極外部端子とし、外装缶10の底部
を負極外部端子としたが、この逆であってもよい。ま
た、上述した実施の形態においては、本発明をニッケル
−カドミウム蓄電池に適用する例について説明したが、
ニッケル−カドミウム蓄電池以外に、ニッケル−水素蓄
電池などの密閉型アルカリ蓄電池、あるいは非水電解液
蓄電池等にも本発明が好適に適用できる。
構造を示す部分破断図である。
る。
…渦巻状電極群、21…正極集電リード、30…封口
体、31…封口板、32…弁孔、33…正極キャップ、
34…弾性体(弁部材)、35…鋼板(弁部材)、36
…コイルばね(押圧部材)、37…絶縁ガスケット
Claims (5)
- 【請求項1】 開口部を備えた円筒状外装缶と、この開
口部を封口する封口板と端子キャップとからなる封口体
とを備えるとともに、前記封口板に設けられた弁孔を塞
ぐ弾性を有する弁部材と、前記端子キャップに係止され
て前記弁部材に付勢力を付与する押圧部材とを備えた密
閉型アルカリ蓄電池であって、 前記弁部材は弾性体と鋼板とのラミネート材により構成
されて、前記弾性体が前記弁孔を塞ぐように配置される
とともに、前記鋼板が前記押圧部材により押圧されるよ
うに配置されており、 前記押圧部材が前記弁部材に付与する付勢力が前記弁部
材と前記封口板との接触面の単位面積当たり1.59〜
3.59MPaに規制するようにしたことを特徴とする
密閉型アルカリ蓄電池。 - 【請求項2】 開口部を備えた円筒状外装缶と、この開
口部を封口する封口板と端子キャップとからなる封口体
とを備えるとともに、前記封口板に設けられた弁孔を塞
ぐ弾性を有する弁部材と、前記端子キャップに係止され
て前記弁部材に付勢力を付与する押圧部材とを備えた密
閉型アルカリ蓄電池であって、 前記弁部材は弾性体と鋼板とのラミネート材により構成
されて、前記弾性体が前記弁孔を塞ぐように配置される
とともに、前記鋼板が前記押圧部材により押圧されるよ
うに配置されており、 前記弾性体の厚みを0.35〜0.50mmに規制する
ようにしたことを特徴とする密閉型アルカリ蓄電池。 - 【請求項3】 開口部を備えた円筒状外装缶と、この開
口部を封口する封口板と端子キャップとからなる封口体
とを備えるとともに、前記封口板に設けられた弁孔を塞
ぐ弾性を有する弁部材と、前記端子キャップに係止され
て前記弁部材に付勢力を付与する押圧部材とを備えた密
閉型アルカリ蓄電池であって、 前記弁部材は弾性体と鋼板とのラミネート材により構成
されて、前記弾性体が前記弁孔を塞ぐように配置される
とともに、前記鋼板が前記押圧部材により押圧されるよ
うに配置されており、 前記押圧部材が前記弁部材に付与する付勢力が前記弁部
材と前記封口板との接触面の単位面積当たり1.59〜
3.59MPaに規制するとともに、 前記弾性体の厚みを0.35〜0.50mmに規制する
ようにしたことを特徴とする密閉型アルカリ蓄電池。 - 【請求項4】 前記弾性体はエチレン−プロピレン三量
体(EPDM)により形成されていることを特徴とする
請求項1から請求項3のいずれかに記載の密閉型アルカ
リ蓄電池。 - 【請求項5】 前記押圧部材はコイルばねであることを
特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の密
閉型アルカリ蓄電池。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000094295A JP3676180B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
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---|---|---|---|
JP2000094295A JP3676180B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2001283809A true JP2001283809A (ja) | 2001-10-12 |
JP3676180B2 JP3676180B2 (ja) | 2005-07-27 |
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Family Applications (1)
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- 2000-03-30 JP JP2000094295A patent/JP3676180B2/ja not_active Expired - Lifetime
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