JP2001325933A - 電池用安全弁 - Google Patents

電池用安全弁

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JP2001325933A
JP2001325933A JP2000148639A JP2000148639A JP2001325933A JP 2001325933 A JP2001325933 A JP 2001325933A JP 2000148639 A JP2000148639 A JP 2000148639A JP 2000148639 A JP2000148639 A JP 2000148639A JP 2001325933 A JP2001325933 A JP 2001325933A
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Tadamitsu Azema
忠満 畦間
Yoshinori Ishikawa
吉紀 石川
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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    • 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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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、安全弁の薄肉部を極端に薄くしな
くても、電池内圧が上昇すると薄肉部から容易に破断さ
せることができる電池用安全弁を提供すること。 【解決手段】 本発明の電池用安全弁は、外形を円環状
に形成し、この円環状の外周部に薄肉部4aを設け、安
全弁4の中心Bを蓋体3の長手方向に延びる中心線Aか
ら蓋体3の短手方向に位置ズレさせて形成したので、電
池の内部圧力が上昇して、蓋体3が変形することによ
り、中心線Aに近い側の薄肉部4aから先に破断させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池用安全弁に係わ
り、特に内部が気密に遮蔽された電池内部の圧力が上昇
したときに、この圧力上昇した基体を迅速に外部に排出
して電池の安全性を確保することができる電池用安全弁
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電池ケースの内部に、例えば有機
溶媒系電解液を注入して密閉したリチウムイオン二次電
池などが、電話機やカメラ等の携帯用機器に充電可能な
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
異常が生じて電池内に気体が発生し、電池内の圧力が上
昇して、電池の膨張、さらには電池ケースに亀裂等が発
生し、内部の電解液が外部ににじみ出して、電池を組み
込んだ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、従来の電池用安全弁は、電池
ケースの内部を気密に遮蔽する蓋体の一部に外形が円環
状の安全弁を形成し、円環状の外周部を薄肉にした薄肉
部を設けていた。前記電池内部の圧力が上昇すると、こ
の上昇した内部圧力が蓋体に加わり、蓋体を上方に持ち
上げ用とする力が働き蓋体が変形する。すると、安全弁
部も変形して薄肉部に破断応力が加わる。そして、電池
の内部圧力が所定値以上に上昇すると、安全弁は薄肉部
から破断し、この破断部分から電池内部の圧力上昇した
気体を電池外部に排出させることができ、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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし最近の電池は、
内部圧力の上昇が低圧でも破断可能で、且つ、常に内部
圧力の上昇が所定の圧力になると安全弁を破断可能な安
定性とが求められている。 そのために従来の電池用安
全弁は、薄肉部の厚さを更に薄くして、電池の内部圧力
が低圧でも破断するようにしていたが、このような薄肉
部の厚さを更に薄くする加工時に、薄肉部にクラック等
が発生して歩留まりが悪くなる問題があった。また、薄
肉部の厚さを薄くしすぎると、電池を誤って落下させた
場合に、この落下時の衝撃で薄肉部が開裂したりする危
険性があった。本発明は前述したような問題点に鑑みて
なされたもので、安全弁の薄肉部を極端に薄くしなくて
も、電池内圧が上昇すると薄肉部から容易に破断させる
ことができる電池用安全弁を提供することを目的とす
る。
【0005】
【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用安全弁は、外形
が略矩形で横長の蓋体と、この蓋体により内部が密閉さ
れた電池と、この電池の内圧が所定値以上に上昇すると
破断する前記蓋体の一部に形成した安全弁とを備え、こ
の安全弁は、前記蓋体の長手方向に延びる中心線から前
記蓋体の短手方向に位置ズレさせて形成した構成とし
た。
【0006】また、前記課題を解決するための第2の解
決手段として、前記安全弁は、外形を円環状に形成し、
この円環状の外周部に薄肉部を設け、前記安全弁の中心
を前記中心線から前記位置ズレさせた構成とした。ま
た、前記課題を解決するための第3の解決手段として、
前記安全弁は、外形を2つの対角線を有する矩形状に形
成し、この矩形状の外周部に薄肉部を設け、一方の前記
対角線を前記中心線と平行に位置させた構成とした。
【0007】また、前記課題を解決するための第4の解
決手段として、前記蓋体は、前記安全弁近傍に前記中心
線と平行な凹状の溝から成る破断誘発部を形成し、前記
電池の内圧上昇により、前記破断誘発部から前記蓋体が
変形して、前記安全弁の破断を誘発するような構成とし
た。
【0008】また、前記課題を解決するための第5の解
決手段として、外形が略矩形で横長の蓋体と、この蓋体
により内部が密閉された電池と、この電池の内圧が所定
値以上に上昇すると破断する前記蓋体の一部に形成した
安全弁とを備え、この安全弁は、外形を2つの対角線を
有する矩形状に形成し、前記蓋体の長手方向に延びる中
心線上に前記対角線の一方を位置させ、前記矩形状の外
周部に薄肉部を設けたことを特徴とする電池用安全弁。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の電池ケースの実
施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係
わる蓋体の上面図であり、図2はその要部断面図であ
り、図3、4は本発明の電池ケースの動作を説明する要
部断面図であり、図5、6、7は本発明に係わる安全弁
の変形例を示す要部平面図であり、図8は本発明のその
他の実施の形態に係わる安全弁の要部平面図である。
【0010】本発明の電池用安全弁を、例えば角形電池
に用いたもので図1、2に基づいて説明すると、外周部
が立方体状で金属製の電池ケース1で覆われて、この電
池ケース1の内部2に電池の発電素子(図示せず)等が
収納されている。前記ケース1は上方を蓋閉する蓋体3
が配設されている。この蓋体3は、ケース1の上部に溶
接等により取り付けられて、蓋体3によりケース1の内
部の電池が密閉されている。前記蓋体3はステンレス材
のような導電性部材から成り、外形が横長で略矩形状に
形成され、外周部に鍔部3aと、この鍔部3aの内側を
絞り加工等により下方に突出させた平坦状の凹部3bが
形成されている。
【0011】前記凹部3bの上面には、例えば外形を円
環状に形成した安全弁4が設けられている。この安全弁
4は、蓋体3の長手方向に延びる中心線Aから蓋体3の
短手方向(図示下方)に位置ズレして形成されている。
また、安全弁4は、円環状の外周部の蓋体3を薄肉にし
た薄肉部4aが設けられ、何らかの異常で電池の内圧が
所定値以上に上昇すると、蓋体3が変形し、この蓋体3
の変形で、薄肉部4aの一部が破断して、電池内部2の
圧力上昇した気体が外部に放出されるようになってい
る。前記薄肉部4aは、切削加工等によりV字状の溝が
形成されて、蓋体3の一部が薄肉に形成されている。ま
た、安全弁4は、円環状の中心Bを、蓋体3の長手方向
に延びる中心線Aから蓋体3の短手方向である図示下方
に位置ズレさせて形成されている。
【0012】また、蓋体3は安全弁部4近傍に、蓋体3
の中心線Bと平行な、例えば2本の凹状の溝5aから成
る破断誘発部5を形成し、電池の内圧が上昇すると、蓋
体3は破断誘発部5から先に変形して、安全弁4の破断
を誘発するようになっている。 前記破断誘発部5の凹
状の溝5aは、所定の深さで研削加工等により形成され
て、蓋体3の一部が薄肉になっているので、蓋体3は、
破断誘発部5が形成された部分の強度が弱くなってい
る。そのために、破断誘発部5によって、電池の内圧上
昇が低圧でも蓋体3を変形させて、安全弁4の破断を誘
発するようになっている。
【0013】また、図1に示す凹部3bの図示右側の鍔
部3aには、所定の孔径からなる端子取付孔6が形成さ
れ、この端子取付孔6には絶縁部材から成る封止用ガス
ケット(図示せず)が挿入され、この封止用ガスケット
により蓋体3と絶縁された陽極端子(図示せず)がカシ
メ等で取り付けられている。このような安全弁4が形成
された蓋体3は、内部に発電素子(図示せず)等を収納
する電池ケース1に鍔部3aの外周部が溶接等により取
り付けられて、電池ケース1の内部が密閉されている。
【0014】前述したような蓋体3に形成された安全弁
部4と破断誘発部5の動作を、図3、4に基づいて説明
する。前記蓋体3により電池ケース1の内部2が密閉さ
れた電池に何らかの異常が発生し、電池ケース1の内部
2に発生する気体によって電池の内圧Cが上昇すると、
蓋体3を上方に押し上げようとする力が働く。そして、
内圧Cが所定値より大きくなると、蓋体3は破断誘発部
5の部分から先に図示上方に湾曲変形する。この蓋体3
の湾曲変形は、図3に示すように、中心線Aの部分が一
番大きく変形し、中心線Aから離れた図示左右の鍔部3
a近傍は変形が小さい。
【0015】前記安全弁4は、円環状の中心Bを蓋体3
の中心線Aから位置ズレさせて形成しているので、図3
に示すように、図示左側の鍔部3a近傍で、中心線Aか
ら遠い図示左側の薄肉部4aに加わる安全弁4を破断さ
せようとする破断応力は小さい。しかし、中心線Aに近
い側に形成された図示右側の薄肉部4a周囲の蓋体3の
変形が大きいので、図示右側の薄肉部4aに矢印Dの上
方に加わる破断応力は大きい。
【0016】そのために、円環状の薄肉部4aの厚さが
均一に形成していても、電池の内圧Cが所定値以上に上
昇すると、安全弁4は、図4に示すように、中心線Aに
近い側の図示右側の薄肉部4aが先に破断する。そし
て、前記破断部分から内部の圧力上昇した内圧Cが電池
外部に放出されて、電池の破裂等を未然に防ぐことがで
きる。
【0017】また、本発明の変形例として、図5に示す
ような、安全弁14は、外形を2つの対角線E、Fを有
する矩形状に形成し、この矩形状の外周部に、前述した
薄肉部4aと同様に蓋体3の一部を薄くした薄肉部14
aを設け、1つの対角線Fを蓋体3の中心線Aと平行に
位置させ、一方の対角線Fを中心線Aから図示下方に位
置ズレさせたものでも良い。また、図6に示すように、
矩形状の安全弁15は、コーナ部に所定の大きさの円弧
状に形成したものでも良い。また、安全弁4は、外周部
に薄肉部4aを形成したもので説明したが、図8に示す
ように、安全弁16は蓋体3を図示上方に突き出し形成
し、この突き出し形成された安全弁16の外周部に薄肉
部16aをコイニング加工により薄肉部16aを形成し
たものでも良い。
【0018】また、本発明のその他の実施の形態とし
て、図7に示すように、 安全弁24は、2つの対角線
を有する矩形状に形成し、蓋体3の長手方向に延びる中
心線A上に安全弁24の対角線の一方を位置させ、矩形
状の外周部に薄肉部24aを設けたものでも良い。
【0019】
【発明の効果】本発明の電池用安全弁は、外形が略矩形
で横長の蓋体と、この蓋体により内部が密閉された電池
と、この電池の内圧が所定値以上に上昇すると破断する
前記蓋体の一部に形成した安全弁とを備え、この安全弁
は、前記蓋体の長手方向に延びる中心線から前記蓋体の
短手方向に位置ズレさせて形成したので、電池の内圧が
上昇して蓋体が変形すると、蓋体の中心線に近い側の安
全弁の外周部から先に破断させることができる。そのた
めに、電池の内圧上昇して蓋体が変形すると、すぐに安
全弁の一部を破断させて、圧力上昇した電池内部の気体
を外部に放出して、電池の破裂を事前に防ぐことができ
る。
【0020】また、前記安全弁は、外形を円環状に形成
し、この円環状の外周部に薄肉部を設け、前記安全弁の
中心を前記中心線から前記位置ズレさせたので、安全弁
は蓋体が変形すると、蓋体の中心線から近い側の薄肉部
から先に破断させることができる。そのために、安全弁
は電池の内圧上昇が低圧でも破断させることができる。
また、薄肉部の厚さを極端に薄くしなくても、安全弁を
低圧で破断させることができ、薄肉部を加工するときの
歩留まりを向上できる。
【0021】また、前記安全弁は、外形を2つの対角線
を有する矩形状に形成し、この矩形状の外周部に薄肉部
を設け、一方の前記対角線を前記中心線と平行に位置さ
せ、前記対角線を前記中心線から前記位置ズレさせたの
で、電池の内圧上昇が低圧でも破断容易な電池用安全弁
を提供できる。
【0022】また、前記蓋体は、前記安全弁近傍に前記
中心線と平行な凹状の溝から成る破断誘発部を形成し、
前記電池の内圧上昇により、前記破断誘発部から前記蓋
体が変形して、前記安全弁の破断を誘発するようにした
ので、電池の内圧上昇が更に低圧でも蓋体を変形させ
て、安全弁を破断させることができる電池用安全弁を提
供できる。
【0023】また、安全弁は、外形を2つの対角線を有
する矩形状に形成し、蓋体の長手方向に延びる中心線上
に対角線の一方を位置させ、前記矩形状の外周部に薄肉
部を設けたので、電池の内圧上昇が低圧でも破断容易な
電池用安全弁を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる蓋体の上面図である。
【図2】本発明に係わる電池ケースと蓋体の要部断面図
である。
【図3】本発明の電池ケースの動作を説明する要部断面
図である。
【図4】本発明の電池ケースの動作を説明する要部断面
図である。
【図5】本発明に係わる安全弁の変形例を示す要部平面
図である。
【図6】本発明に係わる安全弁の変形例を示す要部平面
図である。
【図7】本発明に係わる安全弁の変形例を示す図であ
る。
【図8】本発明のその他の実施の形態を説明する要部平
面図である。
【符号の説明】
1 電池ケース 2 内部 3 蓋体 3a 鍔部 3b 凹部 4 安全弁 4a 薄肉部 5 破断誘発部 6 端子取付孔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外形が略矩形で横長の蓋体と、この蓋体
    により内部が密閉された電池と、この電池の内圧が所定
    値以上に上昇すると破断する前記蓋体の一部に形成した
    安全弁とを備え、この安全弁は、前記蓋体の長手方向に
    延びる中心線から前記蓋体の短手方向に位置ズレさせて
    形成したことを特徴とする電池用安全弁。
  2. 【請求項2】 前記安全弁は、外形を円環状に形成し、
    この円環状の外周部に薄肉部を設け、前記安全弁の中心
    を前記中心線から前記位置ズレさせたことを特徴とする
    請求項1記載の電池用安全弁。
  3. 【請求項3】 前記安全弁は、外形を2つの対角線を有
    する矩形状に形成し、この矩形状の外周部に薄肉部を設
    け、一方の前記対角線を前記中心線と平行に位置させた
    ことを特徴とする請求項1記載の電池用安全弁。
  4. 【請求項4】 前記蓋体は、前記安全弁近傍に前記中心
    線と平行な凹状の溝から成る破断誘発部を形成し、前記
    電池の内圧上昇により、前記破断誘発部から前記蓋体が
    変形して、前記安全弁の破断を誘発するようにしたこと
    を特徴とする請求項1、2、又は3記載の電池用安全
    弁。
  5. 【請求項5】 外形が略矩形で横長の蓋体と、この蓋体
    により内部が密閉された電池と、この電池の内圧が所定
    値以上に上昇すると破断する前記蓋体の一部に形成した
    安全弁とを備え、この安全弁は、外形を2つの対角線を
    有する矩形状に形成し、前記蓋体の長手方向に延びる中
    心線上に前記対角線の一方を位置させ、前記矩形状の外
    周部に薄肉部を設けたことを特徴とする電池用安全弁。
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