JP2003178737A

JP2003178737A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2003178737A
Application number: JP2001376797A
Authority: JP
Inventors: Ryuichiro Ebi; 龍一郎海老; Kanehito Masumoto; 兼人増本; Hideaki Yoshio; 英明吉尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】落下などの衝撃に強く、体積ロスの少ない電
流遮断機構を搭載した密閉型電池を提供する。【解決手段】封口板として、電池内方に対して凸形状
をしたフィルター３を用い、前記凸形状部に、内部端子
６、インナー絶縁ガスケット５、上部圧力反転金属箔４
を配設し、前記凸形状部にてかしめ保持する構成とす
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、電池内圧が異常に
上昇した際に電流を遮断する機能と電池の破裂を防ぐ防
爆機能とを兼ね備えた安全機構を有し、衝撃に起因する
安全機構の誤動作を抑制する封口板を備えた電池、特に
リチウム二次電池等の高エネルギー密度を有する密閉型
電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの
電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んで
おり、これらの駆動用電源としては、高容量化した各種
のアルカリ蓄電池、あるいはリチウム二次電池に代表さ
れる非水電解液二次電池が適している。その中で非水電
解液二次電池には、高エネルギー密度で負荷特性の優れ
た密閉型電池とすることが望まれている。

【０００３】エネルギー密度の高い密閉型電池は、充電
器を含む機器の故障や過充電あるいは誤使用などが生じ
た場合に、化学反応などに伴って電池内部に異常にガス
が蓄積した状態を防止する必要がある。そこで、電池内
圧が設定値を超えた時に弁体を開き、ガスを電池外部へ
放出する防爆機能が付加されている。さらに非水電解液
二次電池では過大な電流により電解液や活物質が分解
し、急激な温度上昇を招く虞がある。このため、内部圧
力を検知し、ガスの排出に先立って通電電流を完全に遮
断する電流遮断機能も備えており、前記の防爆機能と電
流遮断機能を兼ね備えた封口板が提案されている。従来
構成の一例として特開平１０−２８４０３５号公報に開
示された構成を、図４に示した縦断面図を参照して説明
する。この図において、封口板は発電要素１０を収容し
た電池ケース８の開口部に配置され、ケースの上端部を
内方に屈曲させてカシメ封口を施している。発電要素１
０の一方のリード板１１は、フィルター１８に電気的に
接続されている。フィルター１８はその上面に下部金属
箔１４を配置しており、フィルター１８に下部金属箔１
４を直接載置することで両者は電気的に接続されてい
る。下部金属箔１４には通気孔と易破断部（何れも図示
せず）が設けられており、電流遮断の圧力は易破断部の
破断強度によって設定される。この下部金属箔１４の上
には、インナー絶縁ガスケット５、防爆機能を果たす易
破断部を備えた上部反転金属箔４が載置されており、下
部金属箔１４と上部反転金属箔４とは溶着により電気的
に接続される。また、上部反転金属箔４の上には、ＰＴ
Ｃ素子２及び外部接続端子１が載置されており、接触に
より電気的に接続されている。

【０００４】上記構成を有する封口板では、電流遮断機
能は、電池内圧が所定値まで上昇したときに易破断部の
全体が破断されて、上部反転金属箔４と下部金属箔１４
とが離間することで、電流遮断を果たす。また、防爆機
能は、電流遮断が機能した後も電池内圧が上昇した場合
に、下部金属箔１４と離間した上部反転金属箔４が破
断、開口し、ガスを外部に排出する。これら機能によっ
て、防爆安全機能が奏されるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の封口板は、上部
開口した有底筒状になるフィルター１８に対して下部金
属箔１４、インナー絶縁ガスケット５、上部反転金属箔
４、ＰＴＣ素子２、外部接続端子１の順に積み重ねら
れ、フィルター１８の上部開口端を内方に屈曲させるこ
とで、図４に示すようなフィルター１８の内部に前記の
各構成要素が載置された封口板、所謂「組立封口板」が
作製される。得られた組立封口板は、発電要素を収容し
た電池ケース８の開口部にアウター絶縁ガスケット７を
介在させて配置し、カシメ加工が施される。

【０００６】組立封口板を用い、カシメ封口を施した密
閉型電池は、落下等による衝撃が加わった場合、組立封
口板やカシメ部分に悪影響を与えてしまう。具体的に
は、組立封口板へ直接的な衝撃が与えられた場合、外部
接続端子１だけでなく、組立封口板の各構成要素にも形
状変形を招いてしまう。さらに、これら要素の位置ずれ
等によりフィルター１８でのカシメに緩みを生じてしま
う。このため、組立封口板の密閉度が低下し、電解液の
漏出等の原因となるだけでなく、接触により電気的な接
続がなされた部位の接触状態の悪化を引き起こしてしま
う。また、上部反転金属箔４と下部金属箔１４の溶着部
分の破断、これら金属箔の形状変形により動作圧力が変
化してしまうことから、電池内圧が上昇していないにも
関わらず電流遮断機構を誤遮断させてしまう事例や、変
形により所定圧に達しても防爆機能が作動しない事例と
いった安全機構の動作にも悪影響を与えてしまう。

【０００７】一方、電池ケース８のカシメ部分に衝撃が
付加された場合であっても、組立封口板は間接的に衝撃
による影響を受け、さらにカシメ部分の変形に起因して
組立封口板の形状に歪みが生じることから、上記と同様
の不具合を生じてしまう。このように、組立封口板を用
いた密閉型電池は、衝撃による不安要因を抱えており、
信頼性の低いものになりがちである。

【０００８】そこで本発明は、上記の問題点を解消し、
衝撃に起因する不具合の発生、特に電流遮断機能と防爆
機能の誤動作の発生を抑制した密閉型電池を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の密閉型電池は、発電要素を収納した電池ケー
スの開口部を密閉すると共に、電池内圧が設定値まで上
昇した際に、一部が破断して通電電流を遮断する封口板
を有してなり、封口板のフィルターは、主面の中央にガ
ス抜き孔を有し、さらに電池内方に対して突設し、前記
ガス抜き孔を取り囲む凸部を有しており、さらに凸部が
下方に突出したボス部、及びこのボス部の突出端近傍か
ら延出されたフランジ部から形成され、このフランジ部
に、導電性を有する金属箔弁体及びこの弁体を保持する
インナー絶縁ガスケットが載置され、前記凸部の内部に
前記インナー絶縁ガスケット及び金属箔弁体を嵌合する
ことで、前記フィルターと金属箔弁体とをかしめ密閉し
たことを特徴とする。

【００１０】すなわち、上記の密閉型電池に用いられる
封口板は、主面から電池内方に向けて突設し、且つ主面
の中央に位置するガス抜き孔を取り囲む凸部をフィルタ
ーの下面に形成されており、このフィルターが電流遮断
機能と防爆機能を果たす少なくとも一つの金属箔、及び
インナー絶縁ガスケットを嵌合、保持している。

【００１１】そして上記構成を有する封口板の防爆機能
が作動した場合には、前記の金属箔が破断され、電池内
のガスは前記フィルターの主要部における凸部の中に設
けられたガス抜き孔を通じて外部へ排出される。この
時、前記金属箔及びインナー絶縁ガスケットは、フィル
ター部の凸部で保持されていることから、カシメの強度
はボス部及びフランジ部の形状によって設定自在であ
る。防爆機能の作動時に凸部へ付加される応力よりもカ
シメ強度を高く設定することで、作動によるカシメ緩み
が生じず、カシメ強度の変動は最小限に抑えられる。さ
らにカシメ強度の変動が少なく、予め設定された電池内
圧に達すると防爆機能の動作が確実になされることか
ら、防爆機能への信頼性を大きく向上させる。

【００１２】また、フィルターの上側に配置される外部
端子と別体にし、フィルターのみによるカシメ構造とし
ていることから、外部端子及び電池ケースの上部に衝撃
が与えられても、金属箔、インナー絶縁ガスケット等へ
の衝撃、特にカシメ部分への衝撃は軽減され、カシメ強
度の低下を招くことはない。また、同様の理由により金
属箔やインナー絶縁ガスケット等の破損だけでなく、こ
れらの組み合わせにより機能する電流遮断機構の破損、
誤作動も抑制される。さらに、電池内圧の上昇による電
流遮断機構の作動後も、凸部におけるカシメ部分にゆる
みが生じないことから、電池ケース内部の液密及び気密
を保持され、電解液の漏出を引き起こすことはない。

【００１３】一方、フィルターの上面には外部接続端子
が載置される。この端子は、フィルターの外周縁部を上
方に屈曲させることでカシメ加工を施し、フィルターに
固定、一体化するのが好ましい。従って、外部接続端子
は、金属箔及びインナー絶縁ガスケットとは異なる構成
要素でカシメ加工を施されることになり、そのカシメ強
度はフィルターとの電気的接続が確実になされる様に設
定される。この部位におけるカシメ強度は、金属箔、イ
ンナー絶縁ガスケットを収容した凸部に要求されるカシ
メ強度とは異なっている。本発明に係る封口板では、各
々の構成要素に要求される特性に応じてカシメの強度が
設定可能であり、封口板の信頼性を向上させることがで
きる。また、外部接続端子をフィルターに溶接等により
一体化する構成を採用しても良く、この場合も上記のカ
シメ加工により一体化した場合と同様の効果が得られ
る。

【００１４】さらに上記構成において、フィルターが凸
部の内方を臨む面に座グリ部を形成し、この座グリ部に
金属箔弁体、インナー絶縁ガスケットの少なくとも一方
が嵌着、配置することにより、封口板の高さ方向の寸法
を減少させることができる。尚、フィルターはアルミニ
ウムもしくはアルミニウム合金から形成することで、イ
ンパクト成型やプレス成型により所定の形状を容易に形
成することができ、封口板の生産性の面から好ましい。

【００１５】また、上記構成においてＰＴＣ素子及び外
部端子を兼ねる金属キャップは、フィルターの上方に載
置されており、フィルターのフラット面とＰＴＣ素子と
が面接触する。このため、接触抵抗の増加を招くことが
無く、低い抵抗値を実現することができる。尚、ＰＴＣ
素子は円板状にあり、フィルターのガス抜き孔と連通す
る孔部、好ましくはガス抜き孔と同心円状の孔部を備え
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具現化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００１７】（第１の実施形態）図１は第１の実施形態
に係る密閉型電池の断面図であり、図２は同電池の封口
板におけるフィルター形状を示す図である。本実施形態
における密閉型電池は、図１に示すよう発電要素１０を
有底筒状の電池ケース８に収納している。この発電要素
１０は、正極板と負極板とをセパレータを介在して渦巻
状に捲回しており、その上下端には上部絶縁板及び下部
絶縁板が配置される。前記発電要素１０から連接する負
極リードは、前記ケース８と電気的に接続されており、
同様に前記発電要素１０から連接する正極リード１１
は、封口板の内部端子６に電気的に接続される。

【００１８】本実施形態における封口板は、フィルター
３の上面にＰＴＣ素子２及び外部接続端子を兼ねるキャ
ップ１を主要構成要素としている。フィルター３は、図
２に示すように電池内方に対して凸形状をした凸部３ａ
が形成されており、主面の中心にはガス抜き孔３ｃが形
成されている。ガス抜き孔３ｃは、防爆機構が作動した
場合に、この孔を通じて電池内部で発生したガスを排出
するものである。

【００１９】凸部３ａは、下方に突出したボス部３１と
ボス部３１の下端から中心部に向けて突出したフランジ
部３２から形成される。このフランジ３２は、ボス部３
１から下方に延長された状態で、後述する金属箔やイン
ナー絶縁ガスケット等の構成要素を収容した後、ボス部
３１の端部を内方に屈曲させることで形成される。この
とき、前記の構成要素はフランジ部３２によってカシメ
保持される。

【００２０】本実施形態では、凸部３ａの内部には、図
１から明らかなように内部端子６、インナー絶縁ガスケ
ット５、上部圧力反転金属箔４を配している。内部端子
６は、上述の通り下端部において正極リード１１を介し
て発電要素に接続しており、上端部において上部圧力反
転金属箔４に接続されている。

【００２１】上部反転金属箔４は、電池内圧の上昇によ
って下方向に湾曲した形状から上方向の湾曲形状に反転
する。この反転により、内部端子６との電気的接続を切
断することで、電流遮断機構が機能する。したがって、
上部圧力反転金属箔４と内部端子６との接合は、接合強
度が圧力反転に要する応力に比べて小さくなる様、溶接
等によってなされるものである。電流遮断機能が作動し
た後も電池内圧の上昇が継続した場合には、防爆機能が
作動する。この防爆機能は上部圧力反転金属箔４の一部
が破断することで機能するものであり、金属箔４には圧
力により破断する易破断部が形成されている。また、電
流遮断機構が動作した後、上部圧力反転金属箔４と内部
端子６とは電気的な接続が断ち切られている必要があ
る。このため、上部圧力反転金属箔４と接触状態にある
フィルター３に対して、内部端子６は絶縁状態とする必
要があることから、内部端子６はインナー絶縁ガスケッ
ト５を介在させて凸部３ａに保持されており、同時に凸
部３ａにおける液密、気密を保っている。

【００２２】一方、凸部３ａの外径は封口板の座となる
電池ケース溝部８ａ内径より小さく設定される。また、
凸部３ａのフィルター主面における部位は、座繰り加工
が施された座繰り部３ｂが形成されており、この部位に
おけるフィルター主面の厚みは、両端部に比べて薄くな
っている。座繰り部３ｂを形成することで、ボス部３１
に比べて凸部３ａ内部の高さを大きく設定することが可
能になる。これにより、インナー絶縁ガスケット、金属
箔等を収容しても封口板の厚み増加を抑制し、封口板の
小型化を実現するものである。座繰り部における加工深
さは、フィルター３を構成する材料の強度や加工精度だ
けでなく、フランジ部３２によりカシメ強度を参酌した
上で決定されるものであるが、フィルター３の端部に比
べて機械的強度を要求されることから、端部における厚
みの５０％程度が上限である。

【００２３】本実施形態における密閉型電池は、上記構
成を有する封口板を電池ケース８の開口端部に配置し、
ケースの周縁部を内方に屈曲させることで、カシメ封口
を施している。電池ケース開口部の直近には、溝入れ加
工により溝部８ａが形成されており、この溝部にアウタ
ー絶縁ガスケット７、封口板の順に載置した後、カシメ
加工が施される。この時、電池ケースの内側において溝
部に対向する部分にはフィルターの凸部３ａが位置して
いる。この部分に発電要素が配置されないことを考慮す
ると、本実施形態に係る密閉型電池では、フィルターに
凸部が形成されていない従来構造の封口板を用いた電池
に比較して、体積エネルギー密度等の低下を招くことは
ない。また、封口板の周縁部は、アウター絶縁ガスケッ
ト７を介してカシメ加工が施されている。この時、凸部
３ａはカシメ加工による押圧力が付加されないことか
ら、凸部のカシメ状態は前記加工による影響を受けにく
い。さらに、凸部３ａの外周に沿ってアウター絶縁ガス
ケットの下端部が位置するために、溝部８ａに衝撃が加
わっても、凸部３ａまで衝撃が及ぶことはない。これに
対して、従来構造の封口板は、各構成要素をフィルター
に載置し、一体化しており、フィルターの周縁部はカシ
メにより各構成要素を保持している。このため、電池ケ
ースにカシメ加工を施す際にフィルターの周縁部も加工
に伴う押圧力が付加されてしまい、加工が施されている
ことから従来構造の組立封口板に比べて、封口板の組立
精度への影響は極めて小さいものとなる。

【００２４】（第２の実施形態）図３は、第２の実施形
態に係る密閉型電池の断面である。尚、図３において図
１と同一もしくは同等の機能を有する構成要素には同一
符号を付しており、その詳細な説明は省略する。

【００２５】本実施形態では、凸部３ａの内部には、図
３から明らかなように内部端子６、インナー絶縁ガスケ
ット５、下部金属箔１４、上部圧力反転金属箔４を配し
ている。第１の実施形態と同様に内部端子６は、下端部
において正極リード１１を介して発電要素に接続してい
る。一方、内部端子６の上端部には下部金属箔１４が載
置されており、両者はレーザー溶接やスポット溶接とい
った周知の手段により物理的な接触箇所を形成してお
り、面接触の場合に比べて良好な電気的な接触状態は得
ることができる。内分端子６および下部金属箔１４は、
インナー絶縁ガスケット５を介して凸部に保持されてお
り、電流遮断機構を構成するためにフィルターとは電気
的に直接接続されていない。

【００２６】また、下部金属箔１４の上部には、上部反
転金属箔４が配される。これらの金属箔の中心部は、そ
の中心部をレーザー溶接やスポット溶接の手段を用い
て、一体化された接続部を形成しており、電気的な接続
がなされている。下部金属箔１４は、易破断部および通
気孔（いずれも図示せず）を設けている。その具手的な
形状としては、前記接続部を囲む分離部、その両端に連
設した一対の通気孔及び通気孔の相対向する各々の孔縁
部間の部分からなる易破断部を設けた構成、或いはＣ型
刻印により易破断部を設けた構成があり、特に前者の構
成では、同面積の易破断部を形成したＣ型刻印に比べて
低い作動圧を安定して得ることができ、小型化も可能で
ある。

【００２７】そして上部反転金属箔４と下部金属箔１４
による電流遮断機構は、以下の機構によって作動する。
すなわち、電池内部に発生したガスによる内圧の上昇に
よって、下部金属箔１４に圧力が加わり、下部金属箔１
４の易破断部の一部が破断して、上部反転金属箔４に圧
力が加わり、上方への変形応力が働く。さらに、接続部
を支点にして下部金属箔１４の易破断部の内方部位を上
方に引っ張って、くり抜こうとする際、溶接部の引っ張
り強度が、下部金属箔１４の易破断部の引っ張り強度よ
り大であるために、溶接部の一部が中途半端に破断する
ことなく、溶接部を支点にして、確実に下部金属箔１４
の易破断部の内側部分を上方に引っ張ることができ、結
果として、下部金属箔１４の易破断部が確実に破断され
て、下部金属箔１４の易破断部の内側部分は、周囲と部
分的につながることなくしっかりとくり抜かれて上部反
転金属箔４の上方への変形と共に下部金属箔１４から離
れるため、電気的に導通していた両金属箔が離間して通
電電流を確実に遮断することが可能となる。尚、電流遮
断機能が作動した後も電池内圧の上昇が継続した場合に
は、第１の実施形態と同様に上部圧力反転金属箔１４に
て防爆機能が作動する。

【００２８】次に、本実施形態の電池に適用される他の
構成要素について説明する。

【００２９】正極板は、アルミニウム製の箔やラス加工
やエッチング処理された箔からなる集電体の片側または
両面に正極活物質と結着剤、必要に応じて導電剤、可塑
剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗布、乾燥、圧延
して作製することができる。そして、正極板の厚みは角
柱棒状の巻芯を用いて、その形状にできるだけ忠実に巻
回する必要があり、１３０μｍ〜２００μｍの厚みで、
柔軟性があることが好ましい。

【００３０】正極活物質としては、例えば、リチウムイ
オンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属
化合物が使用される。例えば、コバルト、マンガン、ニ
ッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少な
くとも一種類の金属とリチウムとの複合金属酸化物、Ｌ
ｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏ_xＮｉ
_(1-x)Ｏ₂（０＜ｘ＜１）、ＬｉＣｒＯ₂、αＬｉＦｅ
Ｏ₂、ＬｉＶＯ₂等が好ましい。

【００３１】結着剤としては、活物質間の密着性を保つ
フッ素樹脂材料、ポリアルキレンオキサイド骨格を持つ
高分子材料、またはスチレン−ブタジエン共重合体など
がある。フッ素系樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサ
フルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体Ｐ（ＶＤＦ−
ＨＦＰ）が好ましい。

【００３２】必要に応じて加える導電剤としてはアセチ
レンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素系導電
剤が好ましく、可塑剤としては、フタル酸ジイソブチ
ル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ
プロピル、フタル酸ジヘキシルなどのフタル酸エステル
が好ましい。

【００３３】溶剤としては、結着剤が溶解可能な溶剤が
適切で、有機系結着剤の場合は、アセトン、シクロヘキ
サノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、メチ
ルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を単独またはこ
れらを混合した混合溶剤が好ましく、水系結着剤の場合
は水が好ましい。

【００３４】負極板は、銅製の箔やラス加工やエッチン
グされた箔からなる集電体の片側または両面に負極活物
質と結着剤、必要に応じて導電剤、可塑剤を溶剤に混練
分散させたペーストを塗布、乾燥、圧延して作製するこ
とができる。そして、負極板の厚みは角柱棒状の巻芯を
用いて、その形状にできるだけ忠実に巻回する必要があ
り、正極板と同様に１４０μｍ〜２１０μｍの厚みで、
柔軟性があることが好ましい。

【００３５】負極活物質としては、例えば、リチウムイ
オンを吸蔵、脱離し得る黒鉛型結晶構造を有するグラフ
ァイトを含む材料、例えば天然黒鉛や人造黒鉛が使用さ
れる。特に、格子面（００２）の面間隔（ｄ₀₀₂）が
３．３５０〜３．４００Åである黒鉛型結晶構造を有す
る炭素材料を使用することが好ましい。尚、結着剤、溶
剤および必要に応じて加えることができる導電剤、可塑
剤は正極と同様のものを使用することができる。

【００３６】セパレータとしては、ポリエチレン樹脂、
ポリプロピレン樹脂などの微多孔性ポリオレフイン系樹
脂が好ましい。

【００３７】非水電解液としては、非水溶媒と電解質か
らなり、非水溶媒としては、主成分として環状カーボネ
ートおよび鎖状カーボネートが含有される。前記環状カ
ーボネートとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、
プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびブチレンカー
ボネート（ＢＣ）から選ばれる少なくとも一種であるこ
とが好ましい。また、前記鎖状カーボネートとしては、
ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネー
ト（ＤＥＣ）、およびエチルメチルカーボネート（ＥＭ
Ｃ）等から選ばれる少なくとも一種であることが好まし
い。

【００３８】電解質としては、例えば、電子吸引性の強
いリチウム塩を使用し、例えば、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢ
Ｆ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、Ｌ
ｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、Ｌｉ
Ｃ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃等が挙げられる。これらの電解質
は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて
使用しても良い。これらの電解質は、前記非水溶媒に対
して０．５〜１．５Ｍの濃度で溶解させることが好まし
い。

【００３９】

【実施例】本発明を実施例および比較例を用いて詳細に
説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではな
い。

【００４０】（実施例１）実施例１として、図１に示す
第１の実施形態に係る密閉型電池を作成した。まず、封
口板の構成について詳述する。

【００４１】フィルター３は、図３に示す形状とし、Ｊ
ＩＳＡ５０５２からなるアルミニウム合金を用いた。
図３における各部の寸法は、以下に示すとおりである。
すなわち、凸部３ａ（外径１２ｍｍ、側厚０．３ｍ
ｍ）、座グリ部３ｂ（厚み０．３ｍｍ）、孔部３ｃ（直
径８ｍｍ）、外径端部３ｄ（外径１６ｍｍ、厚み０．６
ｍｍ）としている。また、内分端子６には、フィルター
３と同様にＪＩＳＡ５０５２を用いた。この内部端子
６は、インナー絶縁ガスケット５を介してフィルターに
保持されており、また上部圧力反転金属箔４と超音波接
合にて電気的に接続されている。上部圧力反転金属箔４
は、ＪＩＳＡ１Ｎ３０の純アルミニウムからなり、厚
みを０．１５ｍｍとした。これらは、フィルターの凸部
３ａにてかしめ密閉し、フィルター３の上面にＰＴＣ素
子２、外部接続端子であるキャップ１を配設した。上記
のように構成された封口板は、アウター絶縁ガスケット
７を介してフィルター３の外径端部３ｄを電池ケース開
口部８ｂにてかしめ密閉して、密閉型電池を作製した。

【００４２】また、発電要素１０は、正極板と負極板と
をセパレータを介在して渦巻状に捲回した状態で有底筒
状の電池ケース８に収納されており、発電要素１０から
連接する負極リードを介してケース８と電気的に接続さ
れている。同様に、前記発電要素１０から連接する正極
リード１１は、封口板の内部端子６に電気的に接続され
ている。

【００４３】次に、発電要素１０を構成する正負極板に
関して説明する。正極活物質としてコバルト酸リチウム
を１００重量部、導電剤としてアセチレンブラックを３
重量部、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）樹脂を固形分で４重量部、カルボキシメチルセ
ルロースを０．８重量部の比率で加え、水を溶剤として
混練分散させてペーストを作製した。このペーストを、
厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔からなる集電体に
連続的に間欠塗着を行い乾燥した後、２５０℃で１０時
間熱処理を行い、厚み２９０μｍの正極板を作製し、正
極板厚みを１８０μｍに圧延した。この正極板にアルミ
ニウム製の正極リード１１を溶接し、ポリプロピレン樹
脂製の粘着テープを貼着して絶縁被覆した。

【００４４】負極活物質としてリチウムを吸蔵、放出可
能な鱗片状黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレン
ブタジエンラバー（ＳＢＲ）の水溶性ディスパージョン
を固形分として４重量部、増粘剤としてカルボキシメチ
ルセルロースを０．８重量部、溶剤として水を加え、混
練分散させてペースト状合剤を作製した。

【００４５】このペーストを、厚さ１４μｍの帯状の銅
箔からなる集電体に連続的に間欠塗着を行い乾燥した
後、１１０℃で１０時間熱処理を行い、厚さ３００μｍ
の負極板を作製し、負極板厚みを１９６μｍに圧延し
た。この負極板にニッケル製の負極リード１２を溶接
し、ポリプロピレン樹脂製の粘着テープを貼着して絶縁
被覆した。

【００４６】このようにして作製した正極板と負極板と
を、厚さ２２μｍのポリエチレン樹脂製の微多孔性セパ
レータを介して１．０Ｋｇ／ｃｍのテンションをかけな
がら、渦巻状に巻回して発電要素１０を作製し、上部が
開口している有底の電池ケース８内に収納した。さら
に、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート
の混合溶媒中に、電解質としてヘキサフルオロリン酸リ
チウム（ＬｉＰＦ₆）を１．３モル溶かした電解液を所
定量注液した。

【００４７】（実施例２）実施例２として、図３に示す
第２の実施形態に係る密閉型電池を作成した。実施例１
と同様に、図３に示すフィルター３を用い、下部金属箔
１４及び内部端子６を除く他の構成要素は実施例１と同
様とした。内部端子６は、実施例１と同様にＪＩＳＡ
５０５２を用いたが、図３に示すよう下方向に突出した
形状としている。また、下部金属箔１４は、ＪＩＳＡ
１Ｎ３０の純アルミニウムを用い、その厚みを０．１ｍ
ｍとした。これらは、インナー絶縁ガスケット５を介し
て、レーザスポット溶接により電気的に接続しており、
上部圧力反転金属箔４に接続している。このように、封
口板の構成以外は実施例１と同様にして、かしめ密閉し
て、密閉型電池を作製した。

【００４８】（比較例）比較例として、図４に示す構造
を有する電池を作成した。この電池における上部圧力反
転金属箔４及び下部金属箔４には、ＪＩＳＡ１Ｎ３０
の純アルミニウム（厚み０．２ｍｍ）を用いており、他
の構成については実施例１と同様にした。

【００４９】上記の実施例１，２および比較例で得られ
た密閉型電池は、何れも外径φ１８ｍｍ、総高６５ｍｍ
の寸法で、電池容量１８００ｍＡｈである。これら電池
を各２０セル用いて、１９０ｃｍの高さから樫板上に１
０回自由落下させて、落下試験を実施した。漏液した電
池数と誤遮断した電池数を表１に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１から明らかなように、実施例のリチウ
ム二次電池は、落下試験後の耐漏液性に優れ、電流遮断
機構の誤遮断がなく優れているのに対して、比較例のリ
チウム二次電池は、落下試験を行うと上部反転金属箔が
変形し、溶接部にクラックが入り漏液に至ったのは、溶
接部が破断し電流遮断機構が誤遮断したと考えられる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、落下などの衝撃によって電解液漏れや誤遮断す
ることがなく、体積ロスの少ない電流遮断機構を搭載し
た密閉型電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る密閉型電池の断面図

【図２】同実施形態に係るフィルターの断面図

【図３】第２の実施形態に係る密閉型電池の断面図

【図４】従来構造の封口板を用いた密閉型電池の断面図

【符号の説明】

１キャップ２ＰＴＣ素子３フィルター３ａ凸部４上部圧力反転金属箔５インナー絶縁ガスケット６内部端子７アウターガスケット８電池ケース

フロントページの続き (72)発明者吉尾英明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H012 AA01 BB02 BB04 DD01 DD05 EE04 FF01 GG01 JJ01 5H022 AA09 KK01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電要素を収納した電池ケースの開口部
を密閉すると共に、電池内圧が設定値まで上昇した際
に、一部が破断して通電電流を遮断する封口板を有する
密閉型電池であって、前記封口板のフィルターは、中央
にガス抜き孔を有し、さらに電池内方に対して突設し、
前記ガス抜き孔を取り囲む凸部を形成してなり、この凸
部は下方に突出したボス部及びこのボス部の突出端近傍
から延出されたフランジ部から形成され、前記フランジ
部に少なくとも導電性を有する金属箔弁体及びこの弁体
を保持するインナー絶縁ガスケットを載置し、前記凸部
が前記インナー絶縁ガスケット及び金属箔弁体をかしめ
保持したことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】前記フィルターは、前記凸部の内方を臨
む面に座グリ部を形成してなり、この座グリ部に金属箔
弁体、インナー絶縁ガスケットの少なくとも一方が配置
されてなる請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】前記フィルターが、アルミニウムもしく
はアルミニウム合金からなり、前記金属箔弁体に電気的
に接続されてなる請求項１記載の密閉型電池。
【請求項４】ＰＴＣ素子及び外部端子を兼ねる金属キ
ャップが、前記フィルターの上方に載置されると共に、
前記フィルターと共に封口板を形成しており、この封口
板がアウター絶縁ガスケットを介して電池ケースの開口
部に配置された請求項１記載の密閉型電池。