JP2002100330A - 電 池 - Google Patents

電 池

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JP2002100330A
JP2002100330A JP2000285395A JP2000285395A JP2002100330A JP 2002100330 A JP2002100330 A JP 2002100330A JP 2000285395 A JP2000285395 A JP 2000285395A JP 2000285395 A JP2000285395 A JP 2000285395A JP 2002100330 A JP2002100330 A JP 2002100330A
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Takehito Matsubara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池容器1内部を蓋板3によって確実に密閉
すると共に、ガラスハーメチックシール4等の絶縁封止
材を介した端子材5に端子板10を接続することにより
扱い易い端子を形成した電池を提供する。 【解決手段】 電池容器1の上端開口部に溶接された蓋
板3に、安全弁6とガラスハーメチックシール4等の絶
縁封止材を介した端子材5が設けられ、この蓋板3の上
に、安全弁6からの高圧ガスを通す通気口8aが形成さ
れた絶縁板8が固着され、この絶縁板8の通気口8aの
上に、端子材5に接続された端子板10が配置された。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、安全弁と端子を設
けた蓋板を電池容器の開口部に取り付けた電池に関す
る。
【0002】
【従来の技術】リチウムイオン二次電池には、図4に示
すように、電池エレメント2を収納した円筒容器状の電
池容器1の上端開口部に蓋21を取り付けた円筒型のも
のがある。このリチウムイオン二次電池は、ステンレス
鋼板を組み合わせてボタン状とした蓋21の内部に安全
弁を設け、この蓋21をパッキン22を介してステンレ
ス鋼製の電池容器1の上端開口部に嵌め込み周囲をかし
めることにより正極端子としている。また、電池容器1
は、負極端子となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記円筒型
のリチウムイオン二次電池は、パッキン22を介してか
しめ加工により電池容器1の内部を密閉するので、加工
精度が必ずしも高くないかしめ加工によって気密性が低
下したり、パッキン22が経年変化することにより長期
間にわたって確実な気密性を保つことが困難となる。こ
のため、特に大型のリチウムイオン二次電池では、蓋2
1をかしめ加工ではなく、溶接によって電池容器1の上
端開口部に確実に封着したいという要請が従来からあっ
た。しかしながら、蓋21を電池容器1に溶接すると負
極端子と導通することになるので、この蓋21にパッキ
ン以外の確実な方法で正極端子を絶縁封止して取り付け
る必要があり、しかも、蓋21には安全弁が設けられる
ので、この正極端子を十分な大きさで配置することがで
きないという問題があった。
【0004】本発明は、かかる事情に対処するためにな
されたものであり、電池容器に溶接された蓋板に例えば
ガラスハーメチックシールのような絶縁封止材を介して
端子を取り付け、この端子に接続された端子板を蓋板の
安全弁の上方に配置することにより、電池容器内部の密
閉を確実にすることができる電池を提供することを目的
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の電池は、電池
容器の上端開口部に溶接された蓋板に安全弁が設けられ
ると共に、この蓋板に設けられた端子孔に絶縁封止材を
介して端子材が貫通して封着され、この蓋板上に、端子
材の上端突出部が嵌入する端子口と、安全弁の上方を開
放する通気口とが設けられた絶縁板を固着し、この絶縁
板上に、少なくとも通気口の上方を覆い、端子口に嵌入
した端子材の上端部に接続固定された端子板が配置され
たことを特徴とする。
【0006】請求項1の発明によれば、蓋板が電池容器
の上端開口部に溶接されると共に、端子材が絶縁封止材
で絶縁されて蓋板に封着されるので、長期間にわたって
確実に電池容器内部の気密性を保つことができる。ま
た、この端子材に接続された端子板が安全弁の上方に絶
縁板を介して配置されるので、蓋板上に十分な大きさの
端子を設けることができるようになる。さらに、電池容
器内部の圧力が異常に上昇して安全弁が開口した場合に
は、この安全弁から出た高圧ガスが絶縁板の通気口を通
り、上方を覆う端子板の周縁部との間の隙間を抜けて外
部に放出されることになる。また、端子板が端子材の上
端部にだけ接続固定されている場合には、大量に噴出し
た高圧ガスによってこの端子板が持ち上がり、この持ち
上がった隙間を抜けて外部に放出させることもできる。
【0007】請求項2の電池は、前記端子板に、絶縁板
の通気口に通じる通気孔が形成されたことを特徴とす
る。
【0008】請求項2の発明によれば、端子板に通気孔
が形成されるので、蓋板の安全弁が開口した場合に、絶
縁板の通気口を通って噴出する高圧ガスをこの通気孔か
ら外部に放出することができるようになる。このような
通気孔を形成しておけば、端子板は、端子材の上端部に
接続固定するだけでなく、周縁部を絶縁板に密着させて
固定することもできる。ただし、端子板を端子材の上端
部にだけ接続固定していた場合であっても、高圧ガスが
大量ではない場合には、通気孔だけを通して放出し、大
量に噴出した場合には、この端子板が持ち上がった隙間
からも放出させるようにすることができる。
【0009】請求項3の電池は、前記絶縁板上に、端子
板の上方を覆い、かつ、この端子板における絶縁板の通
気口を覆う部分の上方に開口部が形成された上部絶縁板
が固着されたことを特徴とする。
【0010】請求項3の発明によれば、端子板の周囲を
上部絶縁板が覆うので、この端子板の周縁部と絶縁板と
の間が露出して、不用意に端子板がめくれ上がったりす
るのを防止することができる。この場合、蓋板の安全弁
が開口すると、請求項2に示した端子板の通気孔だけを
通して高圧ガスを放出するようにしてもよいが、通気孔
の有無にかかわらず、上部絶縁板の開口部の周縁部で係
止されていた端子板がこの係止を外して持ち上がるよう
にし、この持ち上がった隙間から放出させるようにする
こともできる。
【0011】請求項4の電池は、前記安全弁が、溝を形
成した薄い金属板で蓋板の開口孔を塞ぎ、この金属板の
周囲を溶接により蓋板に封着したものであることを特徴
とする。
【0012】請求項4の発明によれば、安全弁が蓋板と
は別個の薄い金属板として形成されるので、この金属板
の板厚や溝の深さ等を高精度に制御して安定した動作を
行うようにすることができる。
【0013】請求項5の電池は、前記絶縁板が、両面テ
ープによって蓋板上に固着されたことを特徴とする。
【0014】請求項5の発明によれば、両面テープを用
いることにより絶縁板を簡便に蓋板上に固着することが
できるようになる。
【0015】請求項6の電池は、前記蓋板上の少なくと
も安全弁と端子孔の上方を除く部分に、金属製の取付板
が溶接によって固着されると共に、前記絶縁板が、この
取付板の係止部に係止されて固定されたことを特徴とす
る。
【0016】請求項6の発明によれば、蓋板に溶接され
た取付板に絶縁板が係止固定されるので、この絶縁板を
確実強固に蓋板上に固着することができるようになる。
【0017】請求項7の電池は、前記端子板が円板状で
あり、この円板状の一端からリード部が突設されると共
に、このリード部の反対側の端から係止部が突設され、
前記リード部が端子材の上端部に接続固定されると共
に、前記係止部が絶縁板に止め付けられたことを特徴と
する。
【0018】なお、係止部の絶縁板への止め付け方法と
しては、例えば請求項3の上部絶縁板が固着されている
場合には、係止部をこの上部絶縁板で絶縁板に押し付け
る方法を用いることができ、上部絶縁板の有無にかかわ
りなく、係止部を両面テープ等で絶縁板に貼り付ける方
法を用いることもできる。
【0019】請求項7の発明によれば、端子板が下方か
ら強い力で押し上げられた場合に、係止部が絶縁板から
外れて、端子板がリード部から先で折れ曲がり持ち上が
ることにより、高圧ガスを一気に排出することができ
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0021】図1〜図3は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図1は円筒型のリチウムイオン二次電池の
構造を示す縦断面正面図、図2はリチウムイオン二次電
池の蓋の構造を示す分解斜視図、図3はリチウムイオン
二次電池の蓋の他の構造を示す分解斜視図である。な
お、図4に示した従来例と同様の機能を有する構成部材
には同じ番号を付記する。
【0022】本実施形態は、図4に示した従来例と同様
の円筒型のリチウムイオン二次電池について説明する。
このリチウムイオン二次電池は、図1に示すように、円
筒容器状の電池容器1内に電池エレメント2を収納し、
この電池容器1の上端開口部に蓋板3を嵌め込んで溶接
により封着したものである。この電池容器1は、ステン
レス鋼製であり、内部に収納した電池エレメント2の負
極と接続されることにより負極端子となる。
【0023】上記蓋板3は、図2に示すように、中央部
に開口孔3aが形成され、その周囲が窪んだステンレス
鋼板からなる円板であり、電池容器1の上端開口部に嵌
合して溶接し易くするために、円板状の周縁部が上方に
向けて環状に屈曲されている。この蓋板3の中央部から
少しずれた位置には、端子孔3bが開口されている。そ
して、この端子孔3bに絶縁封止材としてのガラスハー
メチックシール4を介して、端子材5が貫通して封着さ
れている。端子孔3bは、このガラスハーメチックシー
ル4が十分な厚さに形成されるように、開口縁部を上方
に向けて環状に屈曲させている。端子材5は、ステンレ
ス鋼製のピンであり、上下端部がこのガラスハーメチッ
クシール4からそれぞれ上下に突出し、下端部は電池容
器1内に収納された電池エレメント2の正極に接続され
る。
【0024】この蓋板3の開口孔3aの周囲の窪みに
は、上方から、電池容器1内部の圧力が異常に常用する
と開口する円板状の安全弁6とリング状のホルダ7が載
置され、このホルダ7上から溶接を行うことにより安全
弁6の周囲を蓋板3に溶着させ開口孔3aを塞いでい
る。安全弁6は、表面に十字形状の溝6aが形成された
ニッケルのメッキ層からなる薄い金属板であり、この金
属板の厚さを50μ程度に高精度に形成すると共に、溝
6aの深さを30μ程度に高精度に形成することによ
り、電池容器1内部の圧力が所定値に達すると、残厚が
20μの溝6aが確実に破断して開口するように形成し
ている。ただし、このように薄い安全弁6を蓋板3に直
接溶接することはできないので、リング状のステンレス
鋼板のホルダ7を安全弁6の周囲に重ねて、その上から
溶接を行うようにしている。
【0025】この蓋板3の円板上には、絶縁板8が両面
テープ9により貼り付けて固着されている。絶縁板8
は、蓋板3よりも少し径の小さいPBT(ポリブチレン
テレフタレート)やPPS(ポリフェニレンサルファイ
ド)等の絶縁性の樹脂からなる円板であり、中央部の安
全弁6の上方に位置する部分に通気口8aが開口される
と共に、端子材5の上端部が突出する部分に端子口8b
が開口されている。また、両面テープ9は、これら通気
口8aや端子口8bを避けて絶縁板8と蓋板3との間を
固着するように、C字形にカットされたものを用いてい
る。
【0026】上記絶縁板8上には、通気口8aと端子口
8bの上方を塞ぐように端子板10が配置されている。
端子板10は、ニッケルメッキ鋼板からなる円板である
が、浅い容器を伏せたように周縁部を除いた部分が上方
に突出した形状をなしている。また、この端子板10の
円板が上方に突出した部分には、両側の対称位置に円弧
状の通気孔10a,10aがそれぞれ開口されている。
さらに、この端子板10は、円板状の一端からリード部
10bが側方に突出すると共に、このリード部10bの
反対側の端からも係止部10cが側方に突出している。
そして、リード部10bの端部が絶縁板8の端子口8b
から突出する端子材5の上端部に溶接によって接続固定
されている。
【0027】この絶縁板8上には、上部絶縁板11が両
面テープ12により貼り付けて固着されている。上部絶
縁板11は、蓋板3よりもわずかに径の大きい、絶縁板
8と同じ絶縁性の樹脂からなる円板であり、周縁部が下
方に向けて突出するように形成されると共に、中央部に
端子板10の上方への突出部が嵌入するような端子孔1
1aが開口されている。また、両面テープ12は、絶縁
板8上の端子板10を避けて上部絶縁板11とこの絶縁
板8との間を固着するように、C字形にカットされたも
のを用いている。
【0028】上記構成のリチウムイオン二次電池は、蓋
板3の周囲が電池容器1の上端開口部に嵌まり込んで溶
接により封着されると共に、端子材5がガラスハーメチ
ックシール4を介して蓋板3に封着されるので、従来の
ように経年劣化するパッキン22を介して加工精度の高
くないかしめ加工により封着を行う場合と異なり、長期
間にわたって確実に電池容器1内部の気密性を保つこと
ができるようになる。また、電池容器1内に収納された
電池エレメント2の正極が端子材5を介して端子板10
に接続されるので、この面積の広い端子板10を正極端
子とすることができる。しかも、この端子板10は、上
部絶縁板11の端子孔11aを通して露出するので、周
縁部に不用意に力が加わって破損するようなこともなく
なる。さらに、この正極端子に配線を施す際に、端子板
10に強い力や衝撃が加わったとしても、端子材5にこ
れらの力が直接加わることがないので、ガラスハーメチ
ックシール4が損傷を受けて気密性が低下するようなこ
とも生じない。また、電池容器1の内部の圧力が異常に
上昇して安全弁6の溝6aが破断し開口した場合には、
この電池容器1内の高圧ガスが絶縁板8の通気口8aを
通り、端子板10の通気孔10a,10aを抜けて外部
に放出されるようになる。しかも、高圧ガスが大量に噴
出したような場合には、通気孔10a,10aから抜け
出すだけでは足りずに、端子板10が下方から強い力で
押し上げられるので、係止部10cが上部絶縁板11の
端子孔11aから外れて、この端子板10がリード部1
0bから先で折れ曲がり持ち上がることにより、高圧ガ
スを一気に排出することができる。
【0029】なお、上記実施形態では、絶縁板8を両面
テープ9で蓋板3に固着する場合について説明したが、
図3に示すように、取付板13を介して固着してもよ
い。取付板13は、ステンレス鋼板からなる円板に、絶
縁板8上の通気口8aや端子口8bを避けるためのU字
形の切り欠きを形成したものであり、このU字形の切り
欠きの両側に形成された係止片13a,13aが上方に
向けて折り曲げられている。また、絶縁板8には、これ
ら係止片13a,13aに対応する位置にそれぞれスリ
ット状の係止孔8c,8cが設けられている。そして、
取付板13が蓋板3上に溶接によって固着されると共
に、絶縁板8の係止孔8c,8cに下方からこの取付板
13の係止片13a,13aを挿入し突出部を外側に折
り曲げることにより絶縁板8も係止固定される。このよ
うな取付板13を用いると、加工や組み立ての手間は増
加するが、絶縁板8を確実強固に固着することができる
ようになる。
【0030】また、上記実施形態では、端子板10に通
気孔10a,10aを開口する場合について説明した
が、通気口8aとこの上方を覆う端子板10との間に十
分な隙間があれば、通気孔10a,10aは必ずしも開
口する必要はない。さらに、上記実施形態では、電池容
器1内部からの大量の高圧ガスを端子板10が持ち上が
ることにより排出させる場合について説明したが、通気
孔10a,10aの大きさが十分であれば、この端子板
10が絶縁板8や上部絶縁板11に固定されていてもよ
い。また、上部絶縁板11は、端子板10を保護するも
のであるため、必ずしも取り付けなくてもよい。この場
合、端子板10は、リード部10b以外の部分を絶縁板
8に固着したり係止しておくことが好ましい。
【0031】また、上記実施形態では、安全弁6を蓋板
3とは別の薄い金属板で構成する場合について説明した
が、蓋板3に直接溝を形成して安全弁とすることもでき
る。ただし、安全弁6を別の金属板で構成すれば、特に
本実施形態のようにメッキ層によって形成することによ
り、溝6aの残厚を高精度に制御して安定した動作が行
えるようにすることができる。さらに、この安全弁は、
溝が破断することにより開口する形式のものに限らず、
電池容器1内部の異常に高い圧力を受けて開口する弁で
あれば、いずれの形式の安全弁を用いてもよい。例え
ば、電池容器1内部の圧力が所定値を超えると、弁体が
バネ材の付勢に逆らって開口部を開くような形式の安全
弁を用いることもできる。また、上記実施形態では、リ
チウムイオン二次電池に安全弁だけを設ける場合につい
て説明したが、温度上昇に応じて電流を制限するポリス
イッチ等の安全機構を設けることもできる。例えば、電
池容器1の底面にポリスイッチのシートを介して負極板
を固着すれば、電池容器1の温度上昇に応じてこの負極
板を通る電流を制限することができる。
【0032】また、上記実施形態では、端子板10が正
極端子を構成し電池容器1が負極端子を構成する場合に
ついて説明したが、これらの正負極は逆にすることもで
きる。さらに、電池容器1自体を端子とする場合だけで
なく、端子板10とは異なる極の端子を別に設けること
もできる。
【0033】また、上記実施形態では、円筒型のリチウ
ムイオン二次電池について説明したが、電池の種類はリ
チウムイオン二次電池に限るものではなく、電池容器の
上端開口部に蓋板を溶接するものであれば、角形等の任
意の形状の電池に同様に実施可能である。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池によれば、蓋板が電池容器の上端開口部に溶接さ
れると共に、端子材がガラスハーメチックシール等の絶
縁封止材で絶縁されて蓋板に封着されるので、長期間に
わたって確実な気密性を保つことができるようになる。
また、この端子材には、安全弁の上方を覆う端子板が接
続されるので、蓋板上に十分な大きさの端子を設けるこ
とができるようになる。さらに、電池容器内部の圧力が
異常に上昇して安全弁が開口した場合には、端子板の通
気孔や周縁部の隙間、又は、この端子板を持ち上げるこ
とにより形成した隙間を抜けて高圧ガスを外部に放出さ
せることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すものであって、円筒
型のリチウムイオン二次電池の構造を示す縦断面正面図
である。
【図2】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の蓋の構造を示す分解斜視図であ
る。
【図3】本発明の一実施形態を示すものであって、リチ
ウムイオン二次電池の蓋の他の構造を示す分解斜視図で
ある。
【図4】従来例を示すものであって、円筒型のリチウム
イオン二次電池の構造を示す縦断面正面図である。
【符号の説明】
1 電池容器 3 蓋板 3a 開口孔 3b 端子孔 4 ガラスハーメチックシール 5 端子材 6 安全弁 8 絶縁板 8a 通気口 8b 端子口 8c 係止孔 9 両面テープ 10 端子板 10a 通気孔 10b リード部 10c 係止部 11 上部絶縁板 11a 端子孔 12 両面テープ 13 取付板 13a 係止片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H011 AA09 AA13 CC06 DD14 FF03 GG01 HH02 5H012 AA01 BB02 DD01 EE04 FF01 GG01 5H022 AA09 AA18 CC02 CC30

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池容器の上端開口部に溶接された蓋板
    に安全弁が設けられると共に、この蓋板に設けられた端
    子孔に絶縁封止材を介して端子材が貫通して封着され、
    この蓋板上に、端子材の上端突出部が嵌入する端子口
    と、安全弁の上方を開放する通気口とが設けられた絶縁
    板を固着し、この絶縁板上に、少なくとも通気口の上方
    を覆い、端子口に嵌入した端子材の上端部に接続固定さ
    れた端子板が配置されたことを特徴とする電池。
  2. 【請求項2】 前記端子板に、絶縁板の通気口に通じる
    通気孔が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の
    電池。
  3. 【請求項3】 前記絶縁板上に、端子板の上方を覆い、
    かつ、この端子板における絶縁板の通気口を覆う部分の
    上方に開口部が形成された上部絶縁板が固着されたこと
    を特徴とする請求項1又は2に記載の電池。
  4. 【請求項4】 前記安全弁が、溝を形成した薄い金属板
    で蓋板の開口孔を塞ぎ、この金属板の周囲を溶接により
    蓋板に封着したものであることを特徴とする請求項1,
    2又は3に記載の電池。
  5. 【請求項5】 前記絶縁板が、両面テープによって蓋板
    上に固着されたことを特徴とする請求項1,2,3又は
    4に記載の電池。
  6. 【請求項6】 前記蓋板上の少なくとも安全弁と端子孔
    の上方を除く部分に、金属製の取付板が溶接によって固
    着されると共に、前記絶縁板が、この取付板の係止部に
    係止されて固定されたことを特徴とする請求項1,2,
    3又は4に記載の電池。
  7. 【請求項7】 前記端子板が円板状であり、この円板状
    の一端からリード部が突設されると共に、このリード部
    の反対側の端から係止部が突設され、前記リード部が端
    子材の上端部に接続固定されると共に、前記係止部が絶
    縁板に止め付けられたことを特徴とする請求項3,4,
    5又は6に記載の電池。
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Cited By (4)

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