JP2002100330A

JP2002100330A - 電池

Info

Publication number: JP2002100330A
Application number: JP2000285395A
Authority: JP
Inventors: Tetsuzo Kojima; 哲三小島; Takehito Matsubara; 岳人松原
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-04-05
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP4724907B2

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

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Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。