JP2003217544A - 密閉型電池 - Google Patents
密閉型電池Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流容量確保すると共に、安全性に優れた密
閉型電池を提供する。 【解決手段】 リチウム二次電池は、上蓋１０に防爆機
構を有している。上蓋１０は、ダイアフラム１の中央部
１ａの底面とアルミニウム合金製の接続板３の中央で上
方に平面状に突出した中央部３ａの上面とが、抵抗溶接
により電気的・機械的に接合されており、中央部１ａと
接続板３の周縁部との間には、スプリッタ４が狭持され
た構造を有している。中央部１ａの厚さＴ１が中央部３
ａの厚さＴ２より大きく設定され、厚さＴ２は厚さＴ１
の１／３より大きく設定されており、ダイアフラム１の
材質の引張り強さＳ１は、接続板３の材質の引張り強さ
をＳ２より大きく設定されている。接続板３の電流容量
を確保しつつ、電池異常時に電池内圧によりダイアフラ
ム１を反転させ、破断した中央部３ａが中央部１ａに再
度電気的に接触しないようにした。
閉型電池を提供する。 【解決手段】 リチウム二次電池は、上蓋１０に防爆機
構を有している。上蓋１０は、ダイアフラム１の中央部
１ａの底面とアルミニウム合金製の接続板３の中央で上
方に平面状に突出した中央部３ａの上面とが、抵抗溶接
により電気的・機械的に接合されており、中央部１ａと
接続板３の周縁部との間には、スプリッタ４が狭持され
た構造を有している。中央部１ａの厚さＴ１が中央部３
ａの厚さＴ２より大きく設定され、厚さＴ２は厚さＴ１
の１／３より大きく設定されており、ダイアフラム１の
材質の引張り強さＳ１は、接続板３の材質の引張り強さ
をＳ２より大きく設定されている。接続板３の電流容量
を確保しつつ、電池異常時に電池内圧によりダイアフラ
ム１を反転させ、破断した中央部３ａが中央部１ａに再
度電気的に接触しないようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に係
り、特に、上蓋に防爆機構を有する密閉型電池に関す
る。
り、特に、上蓋に防爆機構を有する密閉型電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、密閉型電池は家電製品に汎用され
ており、最近では、密閉型電池の中でも特にリチウム電
池が数多く用いられるに至っている。また、リチウム電
池はエネルギ密度が高いことから、電気自動車（ＥＶ）
又はハイブリッド車（ＨＥＶ）の車載電源としても開発
が進められている。しかし、密閉型電池は充電装置の故
障などによって過充電状態に陥ると、電池内圧が極端に
上昇することがある。このため、例えば、特開平第８−
７８６６号公報に開示されているように、薄板金属板の
中央部を下方に突出させた突起部が厚板金属板に溶接さ
れており、これらの金属板の周部がカシメられた防爆機
構を有する電池が提案されている。また、特に有機溶媒
を電解液として用いるリチウム電池においては、電池性
能が高くなるので、より確実な防爆動作が要求される。
ており、最近では、密閉型電池の中でも特にリチウム電
池が数多く用いられるに至っている。また、リチウム電
池はエネルギ密度が高いことから、電気自動車（ＥＶ）
又はハイブリッド車（ＨＥＶ）の車載電源としても開発
が進められている。しかし、密閉型電池は充電装置の故
障などによって過充電状態に陥ると、電池内圧が極端に
上昇することがある。このため、例えば、特開平第８−
７８６６号公報に開示されているように、薄板金属板の
中央部を下方に突出させた突起部が厚板金属板に溶接さ
れており、これらの金属板の周部がカシメられた防爆機
構を有する電池が提案されている。また、特に有機溶媒
を電解液として用いるリチウム電池においては、電池性
能が高くなるので、より確実な防爆動作が要求される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構造の防爆機構では、薄板金属板が実質的に平面形状
のため、過充電等の電池異常時に電解液が分解してガス
が発生し電池内圧が上昇すると、一旦は厚板金属板との
電気的接続が断たれ充電電流が遮断されるが、その後電
池内部のガスが温度の変化などで収縮すると、薄板金属
板のスプリングバックによって再び薄板金属板と厚板金
属板との電気的な接触が生じ、過充電電流が流れてしま
うという、という問題がある。
た構造の防爆機構では、薄板金属板が実質的に平面形状
のため、過充電等の電池異常時に電解液が分解してガス
が発生し電池内圧が上昇すると、一旦は厚板金属板との
電気的接続が断たれ充電電流が遮断されるが、その後電
池内部のガスが温度の変化などで収縮すると、薄板金属
板のスプリングバックによって再び薄板金属板と厚板金
属板との電気的な接触が生じ、過充電電流が流れてしま
うという、という問題がある。
【０００４】また、薄板金属板の厚さは、電流容量の観
点からは厚いことが望ましいが、薄板金属板より厚板金
属板の厚さが大きいと、内圧が上昇したときに薄板金属
板の方が先に破断してガスを放散してしまうため、薄板
金属板と厚板金属板との接合部が完全に離間せず、電流
を遮断できない場合がある。
点からは厚いことが望ましいが、薄板金属板より厚板金
属板の厚さが大きいと、内圧が上昇したときに薄板金属
板の方が先に破断してガスを放散してしまうため、薄板
金属板と厚板金属板との接合部が完全に離間せず、電流
を遮断できない場合がある。
【０００５】更に、薄板金属板と厚板金属板とが接触し
た構造では、電池を組み立てる工程において上蓋をカシ
メる際に薄板金属板に大きな荷重が掛かるので、薄板金
属板に形成された開裂溝が破断しやすい、という問題が
ある。
た構造では、電池を組み立てる工程において上蓋をカシ
メる際に薄板金属板に大きな荷重が掛かるので、薄板金
属板に形成された開裂溝が破断しやすい、という問題が
ある。
【０００６】本発明は上記事案に鑑み、電流容量を確保
すると共に、安全性に優れた密閉型電池を提供すること
を課題とする。
すると共に、安全性に優れた密閉型電池を提供すること
を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、上蓋に防爆機構を有する密閉型電池にお
いて、前記防爆機構は、中央に平面部を有し開裂溝が形
成された皿状の導電性ダイアフラムと、上方に突起が形
成され該突起の中央に平面部を有する導電性接続板とが
貫通穴が形成された平板状の導電性スプリッタを挟持
し、前記平面部同士が電気的・機械的に接続された構造
を有しており、前記ダイアフラムの平面部の厚さをＴ
１、前記接続板の平面部の厚さをＴ２としたときに、Ｔ
１＞Ｔ２＞１／３・Ｔ１の関係を有する。
に、本発明は、上蓋に防爆機構を有する密閉型電池にお
いて、前記防爆機構は、中央に平面部を有し開裂溝が形
成された皿状の導電性ダイアフラムと、上方に突起が形
成され該突起の中央に平面部を有する導電性接続板とが
貫通穴が形成された平板状の導電性スプリッタを挟持
し、前記平面部同士が電気的・機械的に接続された構造
を有しており、前記ダイアフラムの平面部の厚さをＴ
１、前記接続板の平面部の厚さをＴ２としたときに、Ｔ
１＞Ｔ２＞１／３・Ｔ１の関係を有する。
【０００８】本発明では、接続板の平面部の厚さＴ２は
ダイアフラムの平面部の厚さＴ１の１／３を下回ること
はないので、必要な電流容量を確保することができると
共に、過充電等で電池内圧が上昇してダイアフラムの形
状・寸法・材質等で定まる所定圧までダイアフラムは皿
状の形状を保持し、所定圧を越えると、瞬時にダイアフ
ラムは反転するが、ダイアフラムの平面部の厚さＴ１が
接続板の平面部の厚さＴ２より大きいため、先に接続板
が破断しダイアフラムに穴が明くことがない。また、ダ
イアフラムが反転する所定圧は大気圧より大きいので、
電池異常時に電池内圧により一旦ダイアフラムが反転す
れば、たとえ電池の内部が真空になっても大気圧でダイ
アフラムは元の皿状の形状には戻らず、破断した接続板
の平面部がダイアフラムの平面部に再度電気的に接触す
ることもない。
ダイアフラムの平面部の厚さＴ１の１／３を下回ること
はないので、必要な電流容量を確保することができると
共に、過充電等で電池内圧が上昇してダイアフラムの形
状・寸法・材質等で定まる所定圧までダイアフラムは皿
状の形状を保持し、所定圧を越えると、瞬時にダイアフ
ラムは反転するが、ダイアフラムの平面部の厚さＴ１が
接続板の平面部の厚さＴ２より大きいため、先に接続板
が破断しダイアフラムに穴が明くことがない。また、ダ
イアフラムが反転する所定圧は大気圧より大きいので、
電池異常時に電池内圧により一旦ダイアフラムが反転す
れば、たとえ電池の内部が真空になっても大気圧でダイ
アフラムは元の皿状の形状には戻らず、破断した接続板
の平面部がダイアフラムの平面部に再度電気的に接触す
ることもない。
【０００９】この場合において、ダイアフラムの材質の
引張り強さＳ１を接続板の材質の引張り強さＳ２より大
きくすれば、ダイアフラムの平面部に電気的・機械的に
接続された接続板の平面部が確実に破断して電流を遮断
するので、安全性が確保される。また、ダイアフラムと
スプリッタとの間に合成樹脂製のブッシュを介在させる
ことで、例えば組立時に一時的に大きな荷重がダイアフ
ラムに作用しても軟質材料からなるブッシュの変形によ
ってダイアフラムの開裂部の破損を防止することができ
る。更に、スプリッタの周部をダイアフラムの底面と所
定間隔を隔てて係止させるスプリッタ係止部材を備えれ
ば、電池内圧が上昇しても、スプリッタの周縁はダイア
フラムの底面に係止されて移動しないので、スプリッタ
がダイアフラムを損傷させ穴が明くことを防止すること
ができる。
引張り強さＳ１を接続板の材質の引張り強さＳ２より大
きくすれば、ダイアフラムの平面部に電気的・機械的に
接続された接続板の平面部が確実に破断して電流を遮断
するので、安全性が確保される。また、ダイアフラムと
スプリッタとの間に合成樹脂製のブッシュを介在させる
ことで、例えば組立時に一時的に大きな荷重がダイアフ
ラムに作用しても軟質材料からなるブッシュの変形によ
ってダイアフラムの開裂部の破損を防止することができ
る。更に、スプリッタの周部をダイアフラムの底面と所
定間隔を隔てて係止させるスプリッタ係止部材を備えれ
ば、電池内圧が上昇しても、スプリッタの周縁はダイア
フラムの底面に係止されて移動しないので、スプリッタ
がダイアフラムを損傷させ穴が明くことを防止すること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明が適
用可能な密閉円筒型リチウム二次電池の実施の形態につ
いて説明する。
用可能な密閉円筒型リチウム二次電池の実施の形態につ
いて説明する。
【００１１】図１に示すように、本実施形態の密閉円筒
型リチウム二次電池２０は、防爆機構を有する上蓋１０
を備えており、上蓋１０の周縁部と容器となる導電性の
有底電池缶１３とはガスケット１４を介してカシメられ
電池内部が密閉されている。電池缶１３内には円筒状の
捲芯を捲回中心として正極板と負極板とをポリエチレン
製セパレータを介して捲回した電極捲回群１１と共に非
水電解液が収容されている。正極板は、集電用の正極集
電リング１５を介して短冊状の正極リード板１２の一端
に接続されている。正極リード板１２の他端は、上蓋１
０を構成するスプリッタ４の底面にレーザー溶接で接合
されている。
型リチウム二次電池２０は、防爆機構を有する上蓋１０
を備えており、上蓋１０の周縁部と容器となる導電性の
有底電池缶１３とはガスケット１４を介してカシメられ
電池内部が密閉されている。電池缶１３内には円筒状の
捲芯を捲回中心として正極板と負極板とをポリエチレン
製セパレータを介して捲回した電極捲回群１１と共に非
水電解液が収容されている。正極板は、集電用の正極集
電リング１５を介して短冊状の正極リード板１２の一端
に接続されている。正極リード板１２の他端は、上蓋１
０を構成するスプリッタ４の底面にレーザー溶接で接合
されている。
【００１２】密閉円筒型リチウム二次電池２０の正極板
は、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ ２Ｏ４）、導電助剤
の黒鉛、結着剤のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を
用いて正極活物質合剤とし、正極活物質合剤を正極集電
体のアルミニウム箔の両表面に塗布することにより作製
されている。一方、負極板は、非晶質炭素、結着剤のＰ
ＶＤＦを用いて負極活物質合剤とし、負極活物質合剤を
負極集電体の銅箔の両表面に塗布することにより作製さ
れている。
は、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ ２Ｏ４）、導電助剤
の黒鉛、結着剤のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を
用いて正極活物質合剤とし、正極活物質合剤を正極集電
体のアルミニウム箔の両表面に塗布することにより作製
されている。一方、負極板は、非晶質炭素、結着剤のＰ
ＶＤＦを用いて負極活物質合剤とし、負極活物質合剤を
負極集電体の銅箔の両表面に塗布することにより作製さ
れている。
【００１３】図２に示すように、上蓋１０は、鉄製でニ
ッケルメッキが施された円板状の形状を有する上蓋キャ
ップ２を備えている。円板の中央には上方に向けて突出
した円筒状の突起が形成されている。突起の側面には、
複数の開口２ａが形成されている。上蓋キャップ２の周
縁部は、ダイヤフラム１の周縁部でカシメられている。
ダイアフラム１は、アルミニウム合金製で下方に底部が
形成された皿状の形状を有している。皿状の底部は平面
状でありダイアフラム１の中央部１ａを形成している。
ダイアフラム１の中央部１ａと周縁部との間には、薄肉
化されており電池内圧が所定圧に達すると開裂する開裂
溝１ｂが形成されている。ダイアフラム１の中央部１ａ
の底面とアルミニウム合金製の接続板３の中央で上方に
平面状に突出した中央部３ａの上面とは、抵抗溶接によ
り電気的・機械的に接合されている。以下、この抵抗溶
接箇所を接合部７という。ダイアフラム１の中央部１ａ
と接続板３の周縁部との間には、フランジ部が中央部１
ａの底面に当接するポリプロピレン樹脂製で円環状のブ
ッシュ５を介して、スプリッタ４が狭持されている。ス
プリッタ４はアルミニウム合金製で平板状であり、中央
には貫通穴４ａが形成されている。スプリッタ４の周部
は、ダイアフラム１の周縁底面に当接しスプリッタ４を
ダイアフラム１から隔てる断面略Ｔ字状のスプリッタ係
止リング６により係止されている。スプリッタ係止リン
グ６は、内周面側にフランジ部を有しており、このフラ
ンジ部がスプリッタ４に当接すると共に、円環状のスペ
ーサ１７を介して正極集電リング１５に下側から支持さ
れている。なお、ダイアフラム１の皿状の形状及び上蓋
キャップ２、接続板３の突起は、プレス加工により形成
されている。
ッケルメッキが施された円板状の形状を有する上蓋キャ
ップ２を備えている。円板の中央には上方に向けて突出
した円筒状の突起が形成されている。突起の側面には、
複数の開口２ａが形成されている。上蓋キャップ２の周
縁部は、ダイヤフラム１の周縁部でカシメられている。
ダイアフラム１は、アルミニウム合金製で下方に底部が
形成された皿状の形状を有している。皿状の底部は平面
状でありダイアフラム１の中央部１ａを形成している。
ダイアフラム１の中央部１ａと周縁部との間には、薄肉
化されており電池内圧が所定圧に達すると開裂する開裂
溝１ｂが形成されている。ダイアフラム１の中央部１ａ
の底面とアルミニウム合金製の接続板３の中央で上方に
平面状に突出した中央部３ａの上面とは、抵抗溶接によ
り電気的・機械的に接合されている。以下、この抵抗溶
接箇所を接合部７という。ダイアフラム１の中央部１ａ
と接続板３の周縁部との間には、フランジ部が中央部１
ａの底面に当接するポリプロピレン樹脂製で円環状のブ
ッシュ５を介して、スプリッタ４が狭持されている。ス
プリッタ４はアルミニウム合金製で平板状であり、中央
には貫通穴４ａが形成されている。スプリッタ４の周部
は、ダイアフラム１の周縁底面に当接しスプリッタ４を
ダイアフラム１から隔てる断面略Ｔ字状のスプリッタ係
止リング６により係止されている。スプリッタ係止リン
グ６は、内周面側にフランジ部を有しており、このフラ
ンジ部がスプリッタ４に当接すると共に、円環状のスペ
ーサ１７を介して正極集電リング１５に下側から支持さ
れている。なお、ダイアフラム１の皿状の形状及び上蓋
キャップ２、接続板３の突起は、プレス加工により形成
されている。
【００１４】本実施形態の上蓋１０は、ダイアフラム１
の中央部１ａの厚さＴ１が接続板３の中央部３ａの厚さ
Ｔ２より大きく設定されており、接続板３の中央部３ａ
の厚さＴ２はダイアフラム１の中央部１ａの厚さＴ１の
１／３より大きく設定されている（Ｔ１＞Ｔ２＞１／３
・Ｔ１）。また、ダイアフラム１の材質の引張り強さＳ
１は、接続板３の材質の引張り強さＳ２より大きく設定
されている（Ｓ１＞Ｓ２）。
の中央部１ａの厚さＴ１が接続板３の中央部３ａの厚さ
Ｔ２より大きく設定されており、接続板３の中央部３ａ
の厚さＴ２はダイアフラム１の中央部１ａの厚さＴ１の
１／３より大きく設定されている（Ｔ１＞Ｔ２＞１／３
・Ｔ１）。また、ダイアフラム１の材質の引張り強さＳ
１は、接続板３の材質の引張り強さＳ２より大きく設定
されている（Ｓ１＞Ｓ２）。
【００１５】次に、本実施形態のリチウム二次電池２０
の作用等について説明する。リチウム二次電池２０は、
接続板３の中央部３ａの厚さＴ２はダイアフラム１の中
央部１ａの厚さＴ１の１／３より厚く設定されているの
で、通常状態（電池異常状態以外の状態）では、接続板
３からダイアフラム１を介して上蓋キャップ２への必要
な電流容量を確保することができる。このため、電流容
量不足による接続板３の温度上昇を抑制することができ
る。
の作用等について説明する。リチウム二次電池２０は、
接続板３の中央部３ａの厚さＴ２はダイアフラム１の中
央部１ａの厚さＴ１の１／３より厚く設定されているの
で、通常状態（電池異常状態以外の状態）では、接続板
３からダイアフラム１を介して上蓋キャップ２への必要
な電流容量を確保することができる。このため、電流容
量不足による接続板３の温度上昇を抑制することができ
る。
【００１６】一方、リチウム二次電池２０が過充電等の
電池異常状態に陥ると、非水電解液が分解して電池缶１
３内にガスが加速度的に発生する。このガスにより電池
内圧は上昇するが、ダイアフラム１の形状・寸法・材質
等で定まる所定圧（例えば、０．５〜２．５ＭＰａ）ま
でダイアフラム１は皿状の形状を維持する。電池内圧が
所定圧を越えると、瞬時にダイアフラム１は反転する。
このとき、ダイアフラム１の中央部１ａの厚さＴ１が接
続板３の中央部３ａの厚さＴ２より大きく、先に接合部
７の接続板３が破断するので、ダイアフラム１に穴が明
くことがない。
電池異常状態に陥ると、非水電解液が分解して電池缶１
３内にガスが加速度的に発生する。このガスにより電池
内圧は上昇するが、ダイアフラム１の形状・寸法・材質
等で定まる所定圧（例えば、０．５〜２．５ＭＰａ）ま
でダイアフラム１は皿状の形状を維持する。電池内圧が
所定圧を越えると、瞬時にダイアフラム１は反転する。
このとき、ダイアフラム１の中央部１ａの厚さＴ１が接
続板３の中央部３ａの厚さＴ２より大きく、先に接合部
７の接続板３が破断するので、ダイアフラム１に穴が明
くことがない。
【００１７】また、ダイアフラム１が反転する所定圧は
大気圧より大きいので、一旦ダイアフラム１が反転すれ
ば、電池缶１３内が真空となっても大気圧でダイアフラ
ム１は元の皿状の形状には戻らず、破断した接続板３の
中央部３ａがダイアフラム１の中央部１ａに再度電気的
に接触することもない。このため、完全に電流を遮断す
ることができる安全性に優れた電池とすることができ
る。更に、ダイアフラム１の材質の引張り強さＳ１を接
続板３の材質の引張り強さＳ２より大きくしたので、接
合部７の中央部３ａが確実に先に破断して電流を遮断す
るので、安全性が確保される。
大気圧より大きいので、一旦ダイアフラム１が反転すれ
ば、電池缶１３内が真空となっても大気圧でダイアフラ
ム１は元の皿状の形状には戻らず、破断した接続板３の
中央部３ａがダイアフラム１の中央部１ａに再度電気的
に接触することもない。このため、完全に電流を遮断す
ることができる安全性に優れた電池とすることができ
る。更に、ダイアフラム１の材質の引張り強さＳ１を接
続板３の材質の引張り強さＳ２より大きくしたので、接
合部７の中央部３ａが確実に先に破断して電流を遮断す
るので、安全性が確保される。
【００１８】そして、電池内圧が更に上昇すると、ダイ
アフラム１には薄肉化された開裂溝１ｂが形成されてい
るので、この開裂溝１ｂが内圧により開裂され、電池缶
１３内のガスは、スプリッタ４に形成された貫通穴４
ｂ、開裂溝１ｂの開裂箇所、上蓋キャップ２に形成され
た開口２ａを経て外部へ開放される。従って、安全にリ
チウム二次電池２０を使用不能の状態に誘導することが
できる。このとき、スプリッタ４の周部はダイアフラム
１の底面にスプリッタ係止リング６で係止されるので、
スプリッタ４によりダイアフラム１が損傷することはな
い。このため、ダイヤフラム１の損傷により損傷箇所か
らガスが開放され、ダイヤフラム１の反転を阻止した
り、反転後に開裂溝１ｂ以外からガスが外部に開放され
ることを防止することができる。
アフラム１には薄肉化された開裂溝１ｂが形成されてい
るので、この開裂溝１ｂが内圧により開裂され、電池缶
１３内のガスは、スプリッタ４に形成された貫通穴４
ｂ、開裂溝１ｂの開裂箇所、上蓋キャップ２に形成され
た開口２ａを経て外部へ開放される。従って、安全にリ
チウム二次電池２０を使用不能の状態に誘導することが
できる。このとき、スプリッタ４の周部はダイアフラム
１の底面にスプリッタ係止リング６で係止されるので、
スプリッタ４によりダイアフラム１が損傷することはな
い。このため、ダイヤフラム１の損傷により損傷箇所か
らガスが開放され、ダイヤフラム１の反転を阻止した
り、反転後に開裂溝１ｂ以外からガスが外部に開放され
ることを防止することができる。
【００１９】更に、本実施形態では、ダイアフラム１と
スプリッタ４との間に合成樹脂製のブッシュ５を介在さ
せることで、組立時に一時的に大きな荷重がダイアフラ
ム１に作用しても軟質材料からなるブッシュ５の変形に
よってダイアフラム１の開裂溝１ｂの破損を防止するこ
とができる。このため、リチウム二次電池２０の歩留ま
りを高めることができると共に、電池組立作業での安全
性も確保することができる。
スプリッタ４との間に合成樹脂製のブッシュ５を介在さ
せることで、組立時に一時的に大きな荷重がダイアフラ
ム１に作用しても軟質材料からなるブッシュ５の変形に
よってダイアフラム１の開裂溝１ｂの破損を防止するこ
とができる。このため、リチウム二次電池２０の歩留ま
りを高めることができると共に、電池組立作業での安全
性も確保することができる。
【００２０】なお、本実施形態では、円筒型リチウム二
次電池を例示したが、円筒型に限定されるものではな
く、例えば角型の電池に適用してもよい。
次電池を例示したが、円筒型に限定されるものではな
く、例えば角型の電池に適用してもよい。
【００２１】また、本実施形態では、ダイアフラム１、
接続板３及びスプリッタ４の材質にアルミニウム合金を
用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、
アルミニウム、ニッケル合金、導電性プラスチックなど
の他の導電性材質を使用するようにしてもよい。
接続板３及びスプリッタ４の材質にアルミニウム合金を
用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、
アルミニウム、ニッケル合金、導電性プラスチックなど
の他の導電性材質を使用するようにしてもよい。
【００２２】更に、本実施形態では、円環状のスプリッ
タ係止リング６を用いた例を示したが、スプリッタ係止
リング６の形状は円環状に限定されるものではなく、例
えば、半円環状の部材を複数用いてスプリッタを係止す
るようにしてもよい。
タ係止リング６を用いた例を示したが、スプリッタ係止
リング６の形状は円環状に限定されるものではなく、例
えば、半円環状の部材を複数用いてスプリッタを係止す
るようにしてもよい。
【００２３】
【実施例】次に、上記実施形態に従って作製した実施例
の密閉円筒型リチウム二次電池２０について説明する。
比較のために作製した電池についても併記する。なお、
電池の容量は、すべて６Ａｈとした。
の密閉円筒型リチウム二次電池２０について説明する。
比較のために作製した電池についても併記する。なお、
電池の容量は、すべて６Ａｈとした。
【００２４】（実施例１）下表１に示すように、実施例
１では、ダイアフラム１及び接続板３の材質に引張り強
さが大きく、中央部の厚さＴ１及びＴ２がそれぞれ０．
６ｍｍ、０．２ｍｍのアルミニウム合金Ａ３００３−Ｈ
１４を用いて電池を作製した。
１では、ダイアフラム１及び接続板３の材質に引張り強
さが大きく、中央部の厚さＴ１及びＴ２がそれぞれ０．
６ｍｍ、０．２ｍｍのアルミニウム合金Ａ３００３−Ｈ
１４を用いて電池を作製した。
【００２５】
【表１】
【００２６】（実施例２、３）表１に示すように、実施
例２及び実施例３では、接続板３の中央部３ａの厚さＴ
２をそれぞれ０．４ｍｍ、０．６ｍｍとした以外は実施
例１と同様に電池を作製した。
例２及び実施例３では、接続板３の中央部３ａの厚さＴ
２をそれぞれ０．４ｍｍ、０．６ｍｍとした以外は実施
例１と同様に電池を作製した。
【００２７】（比較例１）表１に示すように、比較例１
では、接続板３の中央部３ａの厚さＴ２を０．１ｍｍと
した以外は実施例１と同様に電池を作製した。
では、接続板３の中央部３ａの厚さＴ２を０．１ｍｍと
した以外は実施例１と同様に電池を作製した。
【００２８】（比較例２）表１に示すように、比較例２
では、接続板３の材質に引張り強さの小さいアルミニウ
ム合金Ａ１０５０−Ｈ２４を用いた以外は比較例１と同
様に電池を作製した。
では、接続板３の材質に引張り強さの小さいアルミニウ
ム合金Ａ１０５０−Ｈ２４を用いた以外は比較例１と同
様に電池を作製した。
【００２９】（実施例４〜６）表１に示すように、実施
例４〜実施例６では、接続板３の材質に引張り強さの小
さいアルミニウム合金Ａ１０５０−Ｈ２４を用いた以外
はそれぞれ実施例１〜実施例３と同様に電池を作製し
た。
例４〜実施例６では、接続板３の材質に引張り強さの小
さいアルミニウム合金Ａ１０５０−Ｈ２４を用いた以外
はそれぞれ実施例１〜実施例３と同様に電池を作製し
た。
【００３０】＜試験・評価＞次に、上述した実施例及び
比較例の各電池をそれぞれ１００個作製し、６Ａの電流
値で充電した後、故意に６Ａで過充電して、電流遮断状
況を調べ、電池内部の温度を測定する過充電試験を行
い、安全性及び電流容量について評価した。なお、接続
板３には、充電時の温度を測定できるよう予め熱電対を
取り付けて組み立てた。熱電対のリード線は、カシメた
ガスケット１４に沿って引き出した。下表２に過充電試
験の試験結果を示す。
比較例の各電池をそれぞれ１００個作製し、６Ａの電流
値で充電した後、故意に６Ａで過充電して、電流遮断状
況を調べ、電池内部の温度を測定する過充電試験を行
い、安全性及び電流容量について評価した。なお、接続
板３には、充電時の温度を測定できるよう予め熱電対を
取り付けて組み立てた。熱電対のリード線は、カシメた
ガスケット１４に沿って引き出した。下表２に過充電試
験の試験結果を示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】表２に示すように、接続板３に引張り強さ
が大きいアルミニウム合金Ａ３００３−Ｈ１４を用いる
と、厚さ０．４ｍｍの実施例２の電池では、過充電時に
完全に電流が遮断されない電流遮断不良が、１００個中
７個、厚さ０．６ｍｍの実施例３の電池では１００個中
６３個発生し、安全性が確保できなくなることがわかっ
た。しかし、接続板３にアルミニウム合金Ａ３００３−
Ｈ１４より引張り強さが小さいアルミニウム合金Ａ１０
５０−Ｈ２４を用いた実施例４〜実施例６の電池では、
接続板３の厚さ０．４ｍｍの実施例５の電池までは確実
に電流を遮断することができた。
が大きいアルミニウム合金Ａ３００３−Ｈ１４を用いる
と、厚さ０．４ｍｍの実施例２の電池では、過充電時に
完全に電流が遮断されない電流遮断不良が、１００個中
７個、厚さ０．６ｍｍの実施例３の電池では１００個中
６３個発生し、安全性が確保できなくなることがわかっ
た。しかし、接続板３にアルミニウム合金Ａ３００３−
Ｈ１４より引張り強さが小さいアルミニウム合金Ａ１０
５０−Ｈ２４を用いた実施例４〜実施例６の電池では、
接続板３の厚さ０．４ｍｍの実施例５の電池までは確実
に電流を遮断することができた。
【００３３】比較例の電池のように、接続板３の中央部
３ａの厚さＴ２が０．１ｍｍの場合、充電時に接続板３
の温度が５０゜Ｃを超えることがあり、接続板３の電流
容量が不足することがわかった。しかし、実施例の電池
のように、接続板３の中央部３ａの厚さが０．２ｍｍ以
上の場合は温度上昇が３０゜Ｃ程度に抑えられ、実用上
十分であることが分かった。一方、接続板３の中央部３
ａの厚さＴ２が厚いほど、電流容量に関しては有利とな
るが、過充電時に内部の圧力が上昇したとき、接続板３
の引張り強さＳ２がダイアフラム１の引張り強さＳ１よ
り大きくなり、接続板３の方でなくダイアフラム１側が
破れて穴があき、その瞬間に内部のガスが放出されてし
まい、ダイアフラム１と接続板３との接合部７が完全に
破断に至らない、つまリ電流が遮断できない事態とな
る。
３ａの厚さＴ２が０．１ｍｍの場合、充電時に接続板３
の温度が５０゜Ｃを超えることがあり、接続板３の電流
容量が不足することがわかった。しかし、実施例の電池
のように、接続板３の中央部３ａの厚さが０．２ｍｍ以
上の場合は温度上昇が３０゜Ｃ程度に抑えられ、実用上
十分であることが分かった。一方、接続板３の中央部３
ａの厚さＴ２が厚いほど、電流容量に関しては有利とな
るが、過充電時に内部の圧力が上昇したとき、接続板３
の引張り強さＳ２がダイアフラム１の引張り強さＳ１よ
り大きくなり、接続板３の方でなくダイアフラム１側が
破れて穴があき、その瞬間に内部のガスが放出されてし
まい、ダイアフラム１と接続板３との接合部７が完全に
破断に至らない、つまリ電流が遮断できない事態とな
る。
【００３４】このように、皿状のダイアフラム１の中央
部１ａの厚さＴ１と、接続板３の中央部３ａの厚さＴ２
との関係を、Ｔ２＞１／３・Ｔ１に設定することで電流
容量を確保することできる。また、接続板３として、ダ
イアフラム１より厚さが小さく（Ｔ１＞Ｔ２）、引張り
強さの小さい材質を選定することにより、接続板３の電
流容量を確保しつつ、ダイアフラム１が破断する前に接
続板３側を破断することができることが判明した。
部１ａの厚さＴ１と、接続板３の中央部３ａの厚さＴ２
との関係を、Ｔ２＞１／３・Ｔ１に設定することで電流
容量を確保することできる。また、接続板３として、ダ
イアフラム１より厚さが小さく（Ｔ１＞Ｔ２）、引張り
強さの小さい材質を選定することにより、接続板３の電
流容量を確保しつつ、ダイアフラム１が破断する前に接
続板３側を破断することができることが判明した。
【００３５】また、合成樹脂製のブッシュ５の効果を確
認するために、接続板３に厚さ０．４ｍｍのアルミニウ
ム合金Ａ３００３−Ｈ１４を用いた実施例４の電池と、
ブッシュ５のない実施例４の電池とを、それぞれ１００
個作製した。作製した合計２００個の電池を、一切充放
電することなく、直ちに解体してダイアフラム１の開裂
溝１ｂの状態を調べたところ、ブッシュ５のある電池で
は、ダイアフラム１の開裂溝１ｂの破損が全くなかった
のに対し、ブッシュ５のない電池では開裂溝１ｂ部の亀
裂が１８個の電池で見つかった。このことから、ブッシ
ュ５が、上蓋１０カシメ時の衝撃吸収に十分な効果があ
ることが確かめられた。
認するために、接続板３に厚さ０．４ｍｍのアルミニウ
ム合金Ａ３００３−Ｈ１４を用いた実施例４の電池と、
ブッシュ５のない実施例４の電池とを、それぞれ１００
個作製した。作製した合計２００個の電池を、一切充放
電することなく、直ちに解体してダイアフラム１の開裂
溝１ｂの状態を調べたところ、ブッシュ５のある電池で
は、ダイアフラム１の開裂溝１ｂの破損が全くなかった
のに対し、ブッシュ５のない電池では開裂溝１ｂ部の亀
裂が１８個の電池で見つかった。このことから、ブッシ
ュ５が、上蓋１０カシメ時の衝撃吸収に十分な効果があ
ることが確かめられた。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接続板の平面部の厚さＴ２はダイアフラムの平面部の厚
さＴ１の１／３を下回ることはないので、必要な電流容
量を確保することができると共に、電池異常時に電池内
圧によりダイアフラムが反転することで、破断した接続
板の平面部がダイアフラムの平面部に再度電気的に接触
することもないので、電池の安全性を確保することがで
きる、という効果を得ることができる。
接続板の平面部の厚さＴ２はダイアフラムの平面部の厚
さＴ１の１／３を下回ることはないので、必要な電流容
量を確保することができると共に、電池異常時に電池内
圧によりダイアフラムが反転することで、破断した接続
板の平面部がダイアフラムの平面部に再度電気的に接触
することもないので、電池の安全性を確保することがで
きる、という効果を得ることができる。
【図１】本発明が適用可能な実施形態の密閉円筒型リチ
ウム二次電池の断面図である。
ウム二次電池の断面図である。
【図２】実施形態の密閉円筒型リチウム二次電池の上蓋
の断面図である。
の断面図である。
１ ダイアフラム
１ａ 中央部（ダイアフラムの平面部）
１ｂ 開裂溝（開裂部）
２ 上蓋キャップ
３ 接続板
３ａ 中央部（接続板の平面部）
４ スプリッタ
４ｂ 貫通穴
５ ブッシュ
６ スプリッタ係止リング（スプリッタ係止部材）
１０ 上蓋
２０ 密閉円筒型リチウム二次電池（密閉型電池）
Claims (4)
- 【請求項１】 上蓋に防爆機構を有する密閉型電池にお
いて、前記防爆機構は、中央に平面部を有し開裂溝が形
成された皿状の導電性ダイアフラムと、上方に突起が形
成され該突起の中央に平面部を有する導電性接続板とが
貫通穴が形成された平板状の導電性スプリッタを挟持
し、前記平面部同士が電気的・機械的に接続された構造
を有しており、前記ダイアフラムの平面部の厚さをＴ
１、前記接続板の平面部の厚さをＴ２としたときに、Ｔ
１＞Ｔ２＞１／３・Ｔ１の関係を有することを特徴とす
る密閉型電池。 - 【請求項２】 前記ダイアフラムの材質の引張り強さを
Ｓ１、前記接続板の材質の引張り強さをＳ２としたとき
に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有することを特徴とする請求項
１に記載の密閉型電池。 - 【請求項３】 前記ダイアフラムと前記スプリッタとの
間に、合成樹脂製のブッシュを介在させたことを特徴と
する請求項１又は請求項２に記載の密閉型電池。 - 【請求項４】 前記スプリッタの周部を前記ダイアフラ
ムの底面と所定間隔を隔てて係止させるスプリッタ係止
部材を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１項に記載の密閉型電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002012626A JP2003217544A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 密閉型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002012626A JP2003217544A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 密閉型電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217544A true JP2003217544A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27649789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002012626A Abandoned JP2003217544A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 密閉型電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003217544A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006338981A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉型円柱状二次電池 |
| US8486546B2 (en) | 2008-12-01 | 2013-07-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cap assembly and secondary battery using the same with notched vent member |
| US8535828B2 (en) | 2008-12-08 | 2013-09-17 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US8663835B2 (en) | 2008-12-10 | 2014-03-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cap assembly and secondary battery having the same |
| US8962167B2 (en) | 2007-08-27 | 2015-02-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery having an insulator with protrusions |
| US8986876B2 (en) | 2008-12-18 | 2015-03-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cap assembly and secondary battery having the same |
| CN105118936A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-02 | 朱剑 | 一种动力电池吉欧级防爆防燃烧盖帽 |
-
2002
- 2002-01-22 JP JP2002012626A patent/JP2003217544A/ja not_active Abandoned
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006338981A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉型円柱状二次電池 |
| US8962167B2 (en) | 2007-08-27 | 2015-02-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery having an insulator with protrusions |
| US8486546B2 (en) | 2008-12-01 | 2013-07-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cap assembly and secondary battery using the same with notched vent member |
| US8535828B2 (en) | 2008-12-08 | 2013-09-17 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US8663835B2 (en) | 2008-12-10 | 2014-03-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cap assembly and secondary battery having the same |
| US8986876B2 (en) | 2008-12-18 | 2015-03-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Cap assembly and secondary battery having the same |
| CN105118936A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-02 | 朱剑 | 一种动力电池吉欧级防爆防燃烧盖帽 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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