JP2003123720A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全弁７の開口部７ａをリブ７ｃで分割して
形成することにより、この安全弁７の開口面積を狭める
ことなく、開口部７ａの形成による機械強度の低下を防
止することができる電池を提供する。 【解決手段】 電池ケース１の蓋板１ｂに、電池内部に
貫通する複数の開口部７ａがリブ７ｃを介し隣接して形
成されると共に、これらの開口部７ａを１枚のアルミニ
ウム箔７ｂで覆い、このアルミニウム箔７ｂの周囲を蓋
板１ｂに封止固着した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池等のように、電池内部の高圧ガスを外部に放出するた
めの安全弁が電池ケースに設けられた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型の非水電解質二次電池の従来の構成
例を図３に示す。この非水電解質二次電池は、薄い角型
の電池ケース１の内部に長円筒形に巻回した発電要素２
を収納したものである。電池ケース１は、アルミニウム
合金板をインパクト成形により横断面が細長い長方形と
なる有底角型容器状に成形した角型容器１ａと、この角
型容器１ａの上端開口部に嵌め込んで周囲を溶接により
封止した蓋板１ｂとからなる。発電要素２は、正極と負
極をセパレータ２ａを介して長円筒形に巻回したもので
あり、このセパレータ２ａの間から上方に向けて正極の
集電基材である正極アルミニウム箔２ｂと負極の集電基
材である負極銅箔２ｃとが突出している。

【０００３】蓋板１ｂは、アルミニウム合金板をプレス
加工により、角型容器１ａの上端開口部に嵌まり込む細
長い長方形状に成形した板材である。この蓋板１ｂの裏
面の奥側の端部には、正極集電板３がかしめ等により接
続固定されている。また、この蓋板１ｂ上の中央部に
は、負極端子４がパッキン５を介して絶縁して配置さ
れ、この負極端子４の下面から突出する図示しない接続
端部が蓋板１ｂを貫通して下方に突出するようになって
いる。そして、この負極端子４の接続端部は、蓋板１ｂ
の裏面中央部に図示しない絶縁板を介して配置された負
極集電板６にかしめ等により接続固定されている。

【０００４】上記蓋板１ｂは、発電要素２の上方に配置
して、この発電要素２の正極アルミニウム箔２ｂに正極
集電板３を接続固定すると共に、負極銅箔２ｃに負極集
電板６を接続固定する。従って、負極端子４は、負極集
電板６を介して発電要素２の負極銅箔２ｃに接続され、
蓋板１ｂ自身が正極端子として正極集電板３を介し発電
要素２の正極アルミニウム箔２ｂに接続されることにな
る。また、この蓋板１ｂは、発電要素２を角型容器１ａ
に挿入する際に、この角型容器１ａの上端開口部に嵌ま
り込むことになり、周囲を溶接によって溶着させること
により封止される。このため、角型容器１ａは、蓋板１
ｂに電気的にも接続されて、電池ケース１全体が正極端
子となる。なお、非水電解液は、例えば蓋板１ｂに形成
された図示しない注液口から電池ケース１の内部に充填
され、この注液口は充填後に封口される。

【０００５】上記非水電解質二次電池は、過充電等によ
って発熱が生じると、電池ケース１内で非水電解液や正
極の熱分解等によるガスが発生する。そして、このガス
の発生による電池内部の異常な圧力上昇を放置すると、
この電池ケース１が破裂して周囲に危険が及ぶおそれが
ある。そこで、非水電解質二次電池は、従来から蓋板１
ｂに電池ケース１の内部の高圧ガスを開放するための安
全弁７を設けていた。この安全弁７は、以前の非水電解
質二次電池では、蓋板１ｂにプレス加工により溝を形成
してアルミニウム合金板に肉厚が極めて薄い部分を設け
ることにより構成する場合があった。しかしながら、こ
のような安全弁７では、溝の深さを精密に制御して加工
することが困難であるため、この溝が内圧によって破断
する際の閾値圧力が不安定になることと、この溝部で残
存するアルミニウム合金板の肉厚をある程度厚くしなけ
れば歩留りが悪くなるので、比較的低い圧力で破断させ
ることにより電池の安全性を向上させることができない
という欠点があった。

【０００６】このため、従来の非水電解質二次電池は、
図４に詳細に示すような安全弁７を用いることもあっ
た。即ち、この安全弁７は、蓋板１ｂに表裏に貫通する
長円形の開口部７ａを形成すると共に、蓋板１ｂの裏面
に、この開口部７ａを覆うようにアルミニウム箔７ｂを
貼り付けて構成される。アルミニウム箔７ｂは、箔の厚
さが極めて高精度に所定厚となるように加工されるの
で、電池ケース１の内圧が上昇して母材破壊を起こす際
の圧力が一定し非常に安定している。しかも、このアル
ミニウム箔７ｂの箔の厚さを極めて薄く形成することが
できるので、比較的低い圧力でガスを開放することがで
きるようになる。従って、この図４に示した安全弁７を
用いれば、非水電解質二次電池の安全性をさらに向上さ
せることができるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特に上記従
来例で示したような小型薄型の非水電解質二次電池等の
場合には、蓋板１ｂの側面と開口部７ａとの間に狭い縁
部８が生じるので、この縁部８での蓋板１ｂの機械強度
が低下し、この蓋板１ｂ単体でのハンドリング時や、角
型容器１ａに溶接後の電池ケース１に局所的な外力が加
わったときに変形が生じ易くなる。また、もっと大型の
電池の場合にも、程度の差はあれ、安全弁７の開口部７
ａによって同様の機械強度の低下による電池ケース１の
変形を免れることはできない。さらに、このような変形
は、安全弁７の開口部７ａの形状を歪ませるので、ここ
に貼り付けたアルミニウム箔７ｂが破損して漏液が生じ
るおそれもあった。しかも、このために開口部７ａを小
さく形成したのでは、アルミニウム箔７ｂが破壊された
場合の安全弁７の開口面積が狭くなるので、高圧ガスを
速やかに排出して安全性を高めることができない。

【０００８】このため、従来は、安全弁７の開口部７ａ
の周囲の機械強度が低下するために、電池ケース１が変
形し易くなったり、アルミニウム箔７ｂが破損し易くな
るという問題が生じていた。

【０００９】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、安全弁の開口部をリブで分割して形
成することにより、この安全弁の開口面積を狭めること
なく、開口部の形成による機械強度の低下を防止するこ
とができる電池を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の電池は、電池
ケースに、電池内部に貫通する複数の開口部がリブを介
し隣接して形成されると共に、これらの開口部を１枚の
シート材で覆い、このシート材の周囲を電池ケースに封
止固着したことを特徴とする。

【００１１】請求項１の発明によれば、安全弁の開口部
がリブによって支持されるので、これらの開口部の周辺
の機械強度の低下を抑制することができる。しかも、１
枚のシート材でこれらの開口部の全てを覆うので、この
シート材が母材破壊を起こせば、全ての開口部から同時
に高圧ガスを排出することができるようになる。即ち、
個々の開口部をそれぞれ異なるシート材で覆うと、いず
れかのシート材が破壊されて内圧が低下することによ
り、他のシート材が破壊されないようになり、１箇所の
開口部のみからしか高圧ガスを排出できないが、シート
材が１枚しかなければ、全ての開口部から同時に排出が
可能となって、安全弁の開口面積が狭くなるのを防止す
ることができる。

【００１２】請求項２の電池は、前記電池ケースが金属
板を容器状に形成したものであり、前記シート材が金属
箔からなることを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明によれば、金属製の電池ケ
ースに金属箔のシート材を圧接や溶接等によって容易に
封止固着することができる。

【００１４】

【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。

【００１５】図１〜図２は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は非水電解質二次電池の電池ケースの
蓋板に形成された安全弁を示す部分拡大斜視図、図２は
非水電解質二次電池の電池ケースの蓋板に形成された他
のリブ形状の安全弁を示す部分拡大斜視図である。な
お、図３〜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。

【００１６】本実施形態は、図３〜図４に示した従来例
と同様に、小型の非水電解質二次電池について説明す
る。この非水電解質二次電池の角型容器１ａと発電要素
２の構成は、従来例と全く同じである。また、蓋板１ｂ
も、正極集電板３や負極端子４とパッキン５と負極集電
板６等の構成は従来例と全く同じである。しかしなが
ら、本実施形態では、図１に示すように、この蓋板１ｂ
の安全弁７に十文字形状に交差した２本のリブ７ｃを設
けることにより、蓋板１ｂの表裏に貫通する長円形の開
口部分を４箇所の開口部７ａに分割して形成している。
即ち、従来の単一の長円形の開口部７ａを長軸方向と短
軸方向の２本のリブ７ｃで分割することにより、四半長
円形状の４箇所の開口部７ａに分割する。この際、従来
の単一の開口部７ａと同じ大きさの長円形を分割したの
では、４箇所の開口部７ａの開口面積の総和が、２本の
リブ７ｃの面積分だけ従来の開口面積よりも狭くなる。
このため、従来の単一の開口部７ａの長円形よりも長軸
の長い長円形を分割することにより、４箇所の開口部７
ａの開口面積の総和を従来のものと同じ広さにすること
が好ましい。なお、長円形の短軸を長くすると、開口部
７ａと蓋板１ｂの側面との間の縁部８がさらに狭くなる
ので、この短軸側は同じ長さに止めておく方がよい。

【００１７】上記蓋板１ｂの裏面には、４箇所の開口部
７ａを全て覆うように１枚のアルミニウム箔７ｂが貼り
付けられる。このアルミニウム箔７ｂは、４箇所の開口
部７ａの周囲でのみ蓋板１ｂの裏面と封止固着され、リ
ブ７ｃの裏面とは固着されないようになっている。この
アルミニウム箔７ｂの封止固着は、蓋板１ｂの裏面への
圧接や超音波溶接等の溶接によって行われる。ここで、
アルミニウム箔７ｂを圧接によって蓋板１ｂの裏面に封
止固着する場合には、リブ７ｃの裏面を予めプレス加工
等によってわずかに窪ませておく必要がある。しかし、
超音波溶接等によって溶接する場合には、リブ７ｃを避
けた周囲で溶接を行うだけでよい。

【００１８】上記構成の非水電解質二次電池は、電池内
部のガスの圧力が異常に上昇すると、アルミニウム箔７
ｂが母材破壊を起こす。このとき、アルミニウム箔７ｂ
に母材破壊が生じるかどうかは、開口部７ａが従来のよ
うに１箇所に纏まっているか、本実施形態のように分割
されているかにかかわらず、これら開口部７ａを覆うア
ルミニウム箔７ｂの裏面に単位面積当たりに加わる力、
即ち高圧ガスの圧力の大きさのみによって決まる。そし
て、従来例と同様に、アルミニウム箔７ｂは、箔の厚さ
が極めて薄く正確であるため、比較的低いガスの圧力で
母材破壊を起こさせることができると共に、予め設定さ
れた所定の圧力を超えたときに正確に母材破壊を起こさ
せるようにすることができる。また、このアルミニウム
箔７ｂは、１枚で構成されて、リブ７ｃの裏面にも固着
されないので、いずれかの開口部７ａを覆う部分で母材
破壊が発生すれば、全ての開口部７ａを通して高圧ガス
が排出されるようになる。従って、安全弁７の全ての開
口部７ａの開口面積の総和が従来例の単一の開口部７ａ
の開口面積と同じであれば、この従来例と全く同じ条件
でアルミニウム箔７ｂを母材破壊させると共に、全く同
様に高圧ガスを迅速に排出することができるようにな
る。

【００１９】しかも、安全弁７の複数の開口部７ａの間
にリブ７ｃが配置されるので、蓋板１ｂの側面との間に
細い縁部８が形成されることにより、蓋板１ｂ自体が折
れ曲がったり、これら両側の縁部８が広がったり狭まる
方向に湾曲するのを防止することができるようになる。
従って、蓋板１ｂ単体でのハンドリング時や、角型容器
１ａに溶接後の電池ケース１に局所的な外力が加わった
ときにも、変形が生じ難くなる。

【００２０】この結果、本実施形態の非水電解質二次電
池によれば、蓋板１ｂに形成された安全弁７の開口部７
ａの開口面積を狭めることなく、これらの開口部７ａを
リブ７ｃで支持することにより、周囲の機械強度が低下
するのを防止できるようになる。

【００２１】なお、上記実施形態では、安全弁７の長円
形の開口部７ａを十文字形状に交差した２本のリブ７ｃ
で４箇所に分割する場合について説明したが、このリブ
７ｃの本数や形状、配置は任意であり、例えば図２に示
すように、長円形の短軸方向に沿った３本のリブ７ｃに
よって開口部７ａを４箇所に分割することもできる。こ
の場合、蓋板１ｂが安全弁７の付近で長円形の短軸方向
の折れ線に従って曲がるのを防ぐ効果はほとんど期待で
きないが、縁部８が広がったり狭まる方向に湾曲するこ
とは確実に防止することができるようになる。

【００２２】また、上記実施形態では、開口部７ａの分
割数が４箇所である場合を示したが、２箇所以上であれ
ば何箇所に分割してもよい。さらに、上記実施形態で
は、安全弁７の複数箇所の開口部７ａの全体形状が長円
形である場合を示したが、この形状も円形や長方形等の
任意の形状とすることができる。さらに、上記実施形態
では、安全弁７の開口部７ａを桟状のリブ７ｃで分割す
る場合について説明したが、このリブ７ｃの形状も限定
されない。即ち、開口部７ａは、円形やその他の任意形
状の数箇所又は多数箇所のものを適宜領域内に例えば均
等に分散させて配置することもでき、この場合の各開口
部７ａの間が各種形状のリブとなる。

【００２３】また、上記実施形態では、安全弁７を蓋板
１ｂに形成する場合について説明したが、角型容器１ａ
に形成することも可能である。さらに、電池ケース１
も、上記実施形態のような角型容器１ａと蓋板１ｂの組
み合わせに限らず、任意の構成とすることができ、その
いずれの部分に安全弁７を設けることもできる。

【００２４】また、上記実施形態では、各開口部７ａの
間のリブ７ｃの部分のアルミニウム箔７ｂを封止固着し
ない場合について説明したが、このリブ７ｃの部分の全
部又は一部でアルミニウム箔７ｂを封止固着するように
してもよい。ただし、リブ７ｃの部分の全部でアルミニ
ウム箔７ｂを封止固着すると、このアルミニウム箔７ｂ
が一部の開口部７ａを覆う部分だけで母材破壊を起こす
ことがあり、高圧ガスの排出が制限される場合がある。

【００２５】また、上記実施形態では、電池ケース１の
角型容器１ａと蓋板１ｂがアルミニウム合金製である場
合について示したが、ステンレス鋼等の他の金属製の電
池ケース１や樹脂製、その他の材質の電池ケース１を用
いることもできる。さらに、上記実施形態では、安全弁
７の開口部７ａをアルミニウム箔７ｂで覆う場合を示し
たが、電解液や高温等に耐性があって電池内部を封止可
能であり、正確に所定圧力で母材破壊を起こすようなシ
ート材であればどのようなものを用いてもよく、アルミ
ニウム以外の金属箔や、極めて薄い金属板、樹脂シート
や樹脂フィルム等を用いることができる。さらに、この
ようなシート材は、電池ケース１の裏面側からだけでな
く表面側から貼り付けてもよく、封止固着の方法も溶接
や圧接、熱融着等に限らず、金具等を利用して止め付け
ることにより封止固着を行うこともできる。

【００２６】また、上記実施形態では、非水電解質二次
電池について説明したが、安全弁７を設ける必要のある
ものであれば、どのような種類の電池であっても同様に
実施可能である。

【００２７】

【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、安全弁の開口部をリブで分割して小さ
く形成することができるので、これらの開口部の周辺の
電池ケースの機械強度が低下するのを抑制できるように
なる。また、１枚のシート材で全ての開口部を覆うの
で、各開口部から高圧ガスを排出するタイミングを確実
に一致させることができ、安全弁の開口面積が狭くなる
のを防止することもできる。

【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、非水
電解質二次電池の電池ケースの蓋板に形成された安全弁
を示す部分拡大斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、非水
電解質二次電池の電池ケースの蓋板に形成された他のリ
ブ形状の安全弁を示す部分拡大斜視図である。

【図３】従来例を示すものであって、非水電解質二次電
池の構成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、非水電解質二次電
池の電池ケースの蓋板に形成された安全弁を示す部分拡
大斜視図である。

【符号の説明】

１ 電池ケース １ｂ 蓋板 ７ 安全弁 ７ａ 開口部 ７ｂ アルミニウム箔 ７ｃ リブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池ケースに、電池内部に貫通する複数
   の開口部がリブを介し隣接して形成されると共に、これ
   らの開口部を１枚のシート材で覆い、このシート材の周
   囲を電池ケースに封止固着したことを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 前記電池ケースが金属板を容器状に形成
   したものであり、前記シート材が金属箔からなることを
   特徴とする請求項１に記載の電池。