JP2002367582A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JP2002367582A
JP2002367582A JP2001169198A JP2001169198A JP2002367582A JP 2002367582 A JP2002367582 A JP 2002367582A JP 2001169198 A JP2001169198 A JP 2001169198A JP 2001169198 A JP2001169198 A JP 2001169198A JP 2002367582 A JP2002367582 A JP 2002367582A
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battery
pressure
groove
thin portion
release valve
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Masahiro Takahashi
昌弘 高橋
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Tokin Corp
Original Assignee
NEC Tokin Tochigi Ltd
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    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池内部の圧力増大による電池変形の影響を
受けずに、所定の圧力で作動する圧力開放弁を有する密
閉型電池を提供する。 【解決手段】 電池内部の圧力を開放する圧力開放弁を
蓋体に有する密閉型電池において、蓋体の電池缶の内面
側の面に、圧力開放弁を構成する圧力増大時に開裂する
薄肉部の外周の少なくとも一部分に、薄肉部から間隔を
設けて溝を形成した密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に関
し、とくに内部圧力の増大の際に圧力を開放する圧力開
放弁を有するリチウムイオン電池等の密閉型電池に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に
機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機
器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あた
り容量が大きな電池が求められている。リチウムイオン
をドープ、および脱ドープする正極活物質と負極活物質
を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられてい
るニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積ある
いは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池とし
て小型の電子機器用の電源として利用されている。
【0003】リチウムイオン電池は、正極電極と負極電
極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あ
るいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属缶
に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電極を絶縁性
部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて溶接によ
って封口をしている。これらの電池では、充放電時に異
常な電池反応が進むと、電池内部で圧力が上昇し、電池
の爆発、燃焼等の事態が発生する可能性がある。そこ
で、充放電時の過大な電流、電池の過充電、過放電等を
検出し、電流を遮断する等の保護回路が設けられてい
る。
【0004】ところが、保護回路が正常に動作しない場
合や、電池が予期し得ない異常な状態で使用された場合
には、電池内部で気体が発生し、電池内部の圧力が上昇
し、電池の発熱、発煙、発火等がおこり、最悪の場合に
は、破裂、爆発等の危険が生じる。特に、昨今の密閉型
電池の小型大容量化に伴い、電池内部に蓄えられるエネ
ルギー量も格段と大きくなり、異常な電池反応が発生す
ると異常反応は急激に進むために、異常反応の早い段
階、すなわちより低い圧力で電池内部の圧力を開放し、
より穏やかな状態で危険を回避することが求められてい
る。そこで、これらの電池には内部圧力の上昇の際に内
部圧力を開放する圧力開放弁が設けられている。
【0005】圧力開放弁としては、プレス成形、エッチ
ング等によって薄肉部を形成したもの、開口部に薄肉部
を有する金属板をシーム溶接、冷間圧接工法等によって
接合したもの等が用いられている。
【0006】図5は、圧力開放弁を有する電池を説明す
る図である。図5(A)は、角型の密閉型電池1の上部
を示す斜視図であり、圧力開放弁を電池の上部に設けた
例を説明する図である。密閉型電池1においては、電池
缶2の上部の開口部に、電流取り出し端子3等を設けた
電池ヘッダ4を溶接して電池を作製しており、電池ヘッ
ダ4には、電池内部の圧力上昇時に圧力を開放する圧力
開放弁5が設けられている。図5(B)は、図5(A)
において、C−C’線で示す断面図である。図5(C)
は、電池缶の圧力が増大した場合の断面図を説明する図
である。電池缶の圧力が増大すると、電池缶の全体が膨
張して変形するが、とくに電池缶の壁面のうち面積が大
きな側面11の変形が大きくなる。その結果、電池ヘッ
ダ4は弓状に変形するために薄肉部7が変形し、薄肉部
の一部に面積が大きな側面11の変形による亀裂12が
形成され、その結果、薄肉部7の開裂する圧力よりも低
い圧力で内部圧力の開放が起こっていた。
【0007】圧力開放弁は、所定の圧力に達した場合
に、速やかな圧力の開放と共に、設計した所定の圧力に
よって圧力を開放することが求められている。とくに、
電池の上部の面積が小さな薄型の角型電池においては、
圧力開放弁が占める面積の割合が大きなものとなるの
で、圧力開放弁によって電池の強度が小さくなることを
防止することが重要であり、開裂が速やかに起こり、強
度が低下することがない圧力開放弁を有する密閉型電池
を提供することが求められていた。また、電池の変形は
圧力とともに電池の形状、大きさ等にも依存するので、
電池の大きさ、あるいは形状に応じて設計することが不
可欠であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電池の蓋体
に設けた圧力開放弁が、設計値どおりの所定の圧力にお
いて、正確に内部の圧力を開放する電池を提供すること
を課題とするものであり、電池缶の大きさ、あるいは形
状にかかわらず、正確に内部圧力を開放する圧力開放弁
を有する電池を提供することを課題とするものであり、
また、電池缶の内部圧力の増大による電池缶の変形状態
にかかわらず所定の圧力によって正確に内部圧力を開放
することができる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。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、電池内
部の圧力を開放する圧力開放弁を蓋体に有する密閉型電
池において、蓋体の電池缶の内面側の面に、圧力開放弁
の圧力増大時に開裂する薄肉部の外周の少なくとも一部
分に、薄肉部から間隔を設けて溝を形成した密閉型電池
によって解決することができる。溝の部分の肉厚は、薄
肉部の肉厚よりも大きな前記の密閉型電池である。ま
た、溝が薄肉部の外周を一周するトラック状に形成され
た前記の密閉型電池である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、角型電池のような密閉
型電池においては、電池内部の圧力の増大に伴って蓋体
と接合した面積の大きな面が膨らみを生じ、膨らみによ
る変形力が圧力開放弁を設けた面を変形させる結果、圧
力開放弁として作用する薄肉部が所定の作動圧以下の圧
力で開放することを見いだし、圧力開放弁として作用す
る薄肉部の周囲に、間隔を設けて溝を形成し電池内部の
圧力増大による蓋体の変形が圧力開放弁として作用する
薄肉部に及ばないようにすることが可能であることを見
いだしたものである。
【0011】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る。図1
(A)は、電池の外観を示す斜視図であり、図1(B)
は、図1(A)におけるA−A’線の断面を説明する図
である。図1(A)の角型電池1の上部を示す斜視図に
示すように、圧力開放弁を電池缶2の上部の開口部に、
電流取り出し端子3等を設けた電池ヘッダ4を溶接して
電池が溶接されており、電池ヘッダ4には、電池内部の
圧力上昇時に圧力を開放する圧力開放弁5が設けられて
いる。図1(B)に、図1(A)において、A−A’線
で切断した断面図を示すように、電池ヘッダ4の内側の
面6には、圧力開放弁5の薄肉部7の周囲に溝8が形成
されている。このような密閉型電池において、電池内部
の圧力が上昇した場合には、図1(C)に示すように、
電池缶の面積が大きな側面11が変形する結果、電池ヘ
ッダ4は弓状に変形するが、電池ヘッダの内側の面6の
薄肉部7の周囲に溝8が形成されているので、溝によっ
て内側の伸びは溝の広がりによって補償される。その結
果、薄肉部7およびその周辺部に亀裂を生じさせるよう
な大きな力は作用しないので、薄肉部7あるいはその周
辺部が薄肉部の所定の開放圧力よりも小さな圧力で開裂
することはない。薄肉部7の周囲に形成する溝8の深さ
は、圧力開放弁の厚みに比べて充分な厚みが残存する深
さであり、また、溝の幅は電池ヘッダの変形を補償する
大きさとすることが必要であるが、その大きさは電池ヘ
ッダの大きさに応じて任意に設定することができる。薄
肉部の周囲に形成する溝は任意の形状とすることができ
る。以下に溝の形状の一例を説明する。
【0012】図2は、電池ヘッダの圧力開放弁の周囲の
部分を内側の面から見た図である。図2(A)に示す図
は、電池ヘッダ4に設けた圧力開放弁5の薄肉部7の周
囲のうち、電池内部の圧力上昇時に電池ヘッダが膨張す
る側のみに平行な溝9を形成したものである。平行な溝
9の長さは、薄肉部7の長さよりも長くして、電池内部
の圧力増大時の変形が薄肉部7に作用しない長さとする
ことが好ましい。図2(B)は、薄肉部7の周囲にトラ
ック状の溝10を形成したものであり、薄肉部7は外周
がトラック状の溝10によって区画されているので、薄
肉部7には圧力増大時の変形による力がより作用しにく
くなる。また、溝は、電池ヘッダの作製工程において、
プレス成形等によって作製することができる。また、溝
の幅、薄肉部と溝との間隔は電池の大きさによって異な
るが、例えば、小型の電池においては、薄肉部の間隔は
0.3〜0.7mm、溝の幅は0.5〜1mmとするこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、本発明を説
明する。 実施例および比較例 厚さ1mmのアルミニウム合金製の電池ヘッダの内側の
面に、圧力開放弁の薄肉部の周囲に溝を形成した。その
形状を図3に示す。図3(A)に内側から見た平面図を
示し、図3(B)に、B−B’線の断面図を示す。薄肉
部7の長径a:4.2mm、短径b:2.4mm、薄肉
部と溝との間隔c:0.5mm、溝8の幅d:0.5m
mとした。溝の深さは、0.5mmのものと0.3mm
のものを作製した。また、比較のために、溝を形成して
いない電池ヘッダも作製した。作製した各電池ヘッダを
電池缶に溶接し、電池缶内の圧力を加圧し、圧力開放弁
が動作して内部の圧力が開放される圧力を測定した。ま
た、同時に変形による影響を受けない圧力開放弁単体で
の作動圧力の測定試料を作製した。
【0014】これらの各圧力開放弁についての作動圧力
を図4に示す。図4において、縦軸に圧力開放弁の作動
圧力(MPa)を示し、横軸に、圧力開放弁単体:単
体、溝を形成していないもの:溝無し品、溝の深さ0.
3mmのもの:溝0.3、溝の深さ0.5mmのもの:
溝0.5として示した。これらの結果から、溝無し品
は、電池缶の変形による影響を受け、圧力開放弁単体の
場合の約半分で作動したが、深さ0.5mmの溝を形成
したものは、圧力開放弁単体の作動圧力と同等の圧力で
作動した。
【0015】
【発明の効果】本発明の圧力開放弁を有する密閉型電池
は、圧力開放弁の薄肉部の周囲に溝を形成したことによ
って、密閉型電池内部の圧力上昇の際に生じた電池の変
形による影響が薄肉部に及ばないために、圧力開放弁を
所定の設計圧力によって作動させることが可能となり、
電池の大きさ、形状等に依存せずに設計圧力どおりに作
動する圧力開放弁を有する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、電池ヘッダの圧力開放弁の周囲の部分
を内側の面から見た図である。
【図3】図3は、実施例の密閉型電池の圧力開放弁を説
明する図である。
【図4】図4は、実施例、および比較例の圧力開放弁の
作動圧力を説明する図である。
【図5】図5は、圧力開放弁を有する電池を説明する図
である。
【符号の説明】
1…密閉型電池、2…電池缶、3…電流取り出し端子、
4…電池ヘッダ、5…圧力開放弁、6…内側の面、7…
薄肉部、8…溝、9…平行な溝、10…トラック状の
溝、11…面積が大きな側面、12…亀裂

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池内部の圧力を開放する圧力開放弁を
    蓋体に有する密閉型電池において、蓋体の電池缶の内面
    側の面に、圧力開放弁の圧力増大時に開裂する薄肉部の
    外周の少なくとも一部分に、薄肉部から間隔を設けて溝
    を形成したことを特徴とする密閉型電池。
JP2001169198A 2001-06-05 2001-06-05 密閉型電池 Pending JP2002367582A (ja)

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Effective date: 20061220