JP2004095457A

JP2004095457A - 電池の安全装置

Info

Publication number: JP2004095457A
Application number: JP2002257424A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Azema; 畦間　忠満; Yoshinori Ishikawa; 石川　吉紀
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】弁部の面積が大きく、且つ、破断誘発部の加工硬化が均一で、動作圧力のバラツキの少ない電池の安全装置を提供する。
【解決手段】本発明の電池の安全装置は、第１，第２の円形状部１０ａ、１０ｂのそれぞれの中心Ｃ１，Ｃ２が互いに間隔を置いて配置された状態で、第１，第２の円形状部１０ａ、１０ｂが形成されると共に、繋ぎ部は、中心Ｃ３が第１，第２の円形状部１０ａ、１０ｂ外に位置する第３の半径Ｒ３によって形成された円弧状部９で構成され、互いに隣り合う第１，第２の円形状部１０ａ、１０ｂを円弧状部９によって結合したため、円形状部１０ａ、１０ｂと繋ぎ部９からなる溝部１０の硬さが均一化したものが得られる。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は繰り返しの再充電が可能な二次電池に使用して好適な電池の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電池の安全装置の図面を説明すると、図８は従来の電池の安全装置を示す電池の要部の斜視図、図９は図８の９−９線における断面図、図１０は従来の電池の安全装置を示す要部の拡大平面図である。
【０００３】
次に、従来の電池の安全装置の構成を図８〜図１０に基づいて説明すると、電池（二次電池）５１は、内部に電解液（図示せず）が満たされた箱形のケース５２と、このケース５２の内部を気密に遮蔽する蓋体５３と、蓋体５３から突出する外部負極５４とから構成されている。
【０００４】
ケース５２は、上部が開口した有底の角筒状で形成されたアルミニウム製であり、このケース５２が外部正極となっている。
蓋体５３は、矩形状のアルミニウム製の金属板で形成され、その中央部に設けた貫通孔（図示せず）に外部負極５４が差し込まれてカシメ固定されている。
【０００５】
蓋体５３の片側には、外部負極５４と隣接位置に電解液の注入口５３ａが形成され、安全弁部５６は、外部負極５４を挟んで注入口５３ａと反対側に設けられている。
そして、蓋体５３は、ケース５２の上部の開口部を塞ぐように配置され、溶接等によってケース５２に固着されている。
【０００６】
なお、電池５１の内部は、電解液で満たされており、この電解液は蓋体５３の注入口５３ａからケース５２内に注入され、注入後の注入口５３ａは、カバー５５によって塞がれている。
【０００７】
そして、前記の安全弁部５６は、蓋体５３の一部に設けられた弁部５７と、この弁部５７の全外周部に形成され、蓋体５３と弁部５７とを連結する薄肉からなる連結部５８と、弁部５７の全外周部の位置で、連結部５８に形成された薄肉からなる破断誘発部としての溝部５９とで構成されており、この安全弁部５６は、蓋体５３に設けられた凹部５３ｂ内に配置されて状態となっている。
【０００８】
また、弁部５７は、間隔を置いて配置された一対の半円形部５７ａと、この一対の半円形部５７ａ同士を繋ぐ四角状の矩形状部５７ｂとで構成されて、全体が小判形状をなしており、この小判形状の弁部５７の全外周部には、弁部５７の形状に沿って薄肉からなる破断誘発部となる溝部５９が形成されたものとなっている。
【０００９】
このような構成を有する電池の安全装置は、過充電や短絡等により、ケース５２内の圧力が所定値以上になると、破断誘発部である溝部５９が破断して、ケース５２の内部のガスを外部に放出することで電池５１の安全性を確保するようになっている。
【００１０】
そして、ガスの放出を多くするために、安全弁部５６の弁部５７の大きさを大きくする必要から、弁部５７（溝部５９）が小判形状に形成されている。
また、薄肉からなる溝部５９は、一度の加工で形成することによって、薄肉部の肉厚を均一化するために、１個のポンチ（図示せず）によるパンチ加工で弁部５７の外周部を潰すことによって、製造される。
【００１１】
しかし、このパンチ加工時、半円形部５７ａの外周部における肉部は、図１０に示すように、半円形部５７ａの中心Ｃ方向（矢印Ｚ１方向）に集中移行するため、パンチ加工時の肉流れの抵抗が大きくなって、その箇所における薄肉部（溝部５９）の加工硬化が大きくなる反面、四角形の矩形状部５７ｂの外周部における肉部は、図１０に示すように、矩形状部５７ｂの中央部方向（矢印Ｚ２方向）に略平行移行できるため、パンチ加工時の肉流れの抵抗が半円形部５７ｂよりも小さく、このため、矩形状部５７ｂ側における薄肉部（溝部５９）の加工硬化が半円形部５７ａ側よりも小さくなる。
【００１２】
その結果、半円形部５７ａと矩形状部５７ｂの外周部における溝部５９の硬さが不均一となる。
また、肉部の流れ（移行）は、上記のような傾向にはあるものの、制御できないので、ケース５２内部にガスが発生して破断誘発部たる溝部５９が破断する圧力が大きくばらつくようになる。
従って、電池の安全装置が動作する圧力に大きなバラツキを生じるものとなる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電池の安全装置の破断誘発部は、小判形状の弁部５７の全外周部に設けられた小判形状の薄肉の溝部５９とで構成されているため、パンチ加工時、半円形部５７ａと矩形状部５７ｂの外周部における溝部５９の加工硬化による硬さが不均一となり、ケース５２の内部にガスが発生して破断誘発部たる溝部５９が破断する圧力がばらつくという問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は弁部の面積が大きく、且つ、破断誘発部の加工硬化が従来に比して均一化可能で、ガスの発生時における動作圧力のバラツキを小さくできる電池の安全装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の解決手段として、ケースと、このケースの内部を気密に遮蔽する蓋体と、この蓋体の一部に形成されて、前記ケース内の圧力が所定値以上に上昇すると破壊する安全弁部とを備え、前記安全弁部は、前記蓋体の一部に設けられた弁部と、この弁部の全外周部に形成され、前記弁部よりも薄肉からなる破断誘発部とを有し、前記破断誘発部は、第１の半径で形成された第１の円形状部、及び第２の半径で形成された第２の円形状部からなる少なくとも２つの第１，第２の円形状部と、この第１，第２の円形状部を連結する繋ぎ部とで構成され、前記第１，第２の円形状部のそれぞれの中心が互いに間隔を置いて配置された状態で、前記第１，第２の円形状部が形成されると共に、前記繋ぎ部が曲線状に構成された。
【００１６】
また、第２の解決手段として、前記繋ぎ部は、中心が前記第１，第２の円形状部外に位置する第３の半径によって形成された円弧状部で構成され、互いに隣り合う前記第１，第２の円形状部を前記円弧状部によって結合した構成とした。
また、第３の解決手段として、前記第１，第２の半径が同じ長さで、前記第１，第２の円形状部が形成された。
また、第４の解決手段として、前記第１，第２の半径が異なる長さで、前記第１，第２の円形状部が形成された。
【００１７】
また、第５の解決手段として、前記第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、前記第１，第２の半径の長さを合算した長さとした構成とした。
また、第６の解決手段として、前記第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、前記第１，第２の半径の長さを合算した長さより小さくした構成とした。
また、第７の解決手段として、前記第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、前記第１，第２の半径の長さを合算した長さより大きくした構成とした。
【００１８】
また、第８の解決手段として、前記円形状部は３個以上有し、これ等の前記円形状部同士が前記繋ぎ部によって結合された構成とした。
また、第９の解決手段として、複数個の前記円形状部が前記蓋体の長手方向に沿って形成された。
また、第１０の解決手段として、前記蓋体には凹部が設けられ、前記安全弁部が前記凹部内に配置された構成とした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の電池の安全装置の図面を説明すると、図１は本発明の電池の安全装置の第１実施例を示す電池の要部の斜視図、図２は図１の２−２線における断面図、図３は本発明の電池の安全装置の第１実施例を示す要部の拡大平面図である。
【００２０】
また、図４は本発明の電池の安全装置の第２実施例を示す要部の拡大平面図、図５は本発明の電池の安全装置の第３実施例を示す要部の拡大平面図、図６は本発明の電池の安全装置の第４実施例を示す要部の拡大平面図、図７は本発明の電池の安全装置の第５実施例を示す要部の拡大平面図である。
【００２１】
次に、本発明の電池の安全装置の第１実施例の構成を図１〜図３に基づいて説明すると、電池（二次電池）１は、内部に電解液（図示せず）が満たされた箱形のケース２と、このケース２の内部を気密に遮蔽する蓋体３と、蓋体３から突出する外部負極４とから構成されている。
【００２２】
ケース２は、上部が開口した有底の角筒状で形成されたアルミニウム製であり、このケース２が外部正極となっている。
蓋体３は、矩形状のアルミニウム製の金属板で形成され、その中央部に設けた貫通孔（図示せず）に外部負極４が差し込まれてカシメ固定されている。
【００２３】
蓋体３の片側には、外部負極４と隣接位置に電解液の注入口３ａが形成され、安全装置部６は、外部負極４を挟んで注入口３ａと反対側に設けられている。
そして、蓋体３は、ケース２の上部の開口部を塞ぐように配置され、溶接等によってケース２に固着されている。
【００２４】
なお、電池１の内部は、電解液で満たされており、この電解液は蓋体３の注入口３ａからケース２内に注入され、注入後の注入口３ａは、カバー５によって塞がれている。
【００２５】
そして、前記の安全弁部６は、蓋体３の一部に設けられた瓢箪型の弁部７と、この弁部７の全外周部に形成され、蓋体３と弁部７とを連結する蓋体３よりも薄肉からなる連結部８と、弁部７の全外周部の位置に形成された弁部７よりも薄肉からなる破断誘発部としての溝部１０とで構成されており、この安全弁部６は、蓋体３に設けられた凹部３ｂ内に配置された状態となっている。
【００２６】
また、弁部７は、間隔を置いて配置された一対の円形状部７ａ、７ｂと、この一対の円形状部７ａ、７ｂ同士を連結する所定の幅を有したくびれ部７ｃとで構成されて、全体が瓢箪形状をなしている。
この弁部７の全外周部には、弁部７の形状に沿って薄肉からなる破断誘発部となる溝部１０が弁部７の外形形状と同じ瓢箪型に形成されている。
従って、溝部１０は、第１，第２の円形状部７ａ、７ｂの外周部と同形状の第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂと、くびれ部７ｃの外周部と同形状の円弧状部（円形状溝部１０ａ、１０ｂを連結する繋ぎ部）９とを有する。
そして、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂ（第１，第２の円形状部７ａ、７ａ）は、それぞれ中心Ｃ１，Ｃ２が互いに間隔を置いて配置された状態で、それぞれ長さの等しい第１，第２の半径Ｒ１，Ｒ２によって形成されている。
【００２７】
また、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂの中心Ｃ１，Ｃ２間の間隔は、第１，第２の半径Ｒ１，Ｒ２の長さを合算した長さとなっている。
更に、くびれ部７ｃの外周部は、中心Ｃ３が第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂ外に位置した第３の半径Ｒ３によって形成された溝状の二つの円弧状部９で構成され、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂの互いに隣り合う二カ所を繋ぎ部たる円弧状部９によって結合して、瓢箪型の溝部１０が形成されていると共に、瓢箪型の安全弁部６は、蓋体３の長手方向に沿って形成されたものとなっている。
【００２８】
このような構成を有する電池の安全装置は、過充電や短絡電等により、ケース２内の圧力が所定値以上になると、破断誘発部である溝部１０が破断して、ケース２の内部のガスを外部に放出することで電池１の安全性を確保するようになっている。
【００２９】
そして、ガスの放出を多くするために、安全弁部６の弁部７の大きさを大きくする必要から、弁部７（溝部１０）が瓢箪型に形成されている。
また、薄肉からなる溝部１０は、一度の加工で形成することによって、薄肉部（溝部１０）の肉厚を均一化するために、１個のポンチ（図示せず）によるパンチ加工で弁部７の外周部を潰すことによって、製造される。
【００３０】
そして、このパンチ加工時、第１，第２の円形状部７ａ、７ｂの外周部における肉部は、図３に示すように、中心Ｃ１，Ｃ２方向（矢印Ａ１方向）に集中するため、パンチ加工時の肉流れの抵抗が大きくなって、その箇所における薄肉部（溝部１０）の加工硬化が大きくなる。
【００３１】
また、パンチ加工時、二つの円弧状部９を形成するためのくびれ部７ｃの外周部における肉部についても、中心Ｃ１，Ｃ２方向に流れようとするため、パンチ加工時の肉流れの抵抗が大きくなって、その箇所における薄肉部（溝部１０）の加工硬化が大きくなる。
即ち、瓢箪型の溝部１０をパンチ加工する際の肉部の流れ方向は、全体的に中心Ｃ１，Ｃ２方向となる傾向であるため、第１，第２の円形状部７ａ、７ｂの外周部に位置する溝部１０（円形状溝部１０ａ、１０ｂ）と、くびれ部７ｃの外周部に位置する溝部１０（円弧状部９）の加工硬化が従来の形状と比べて均一にできるものである。
【００３２】
その結果、円形状溝部１０ａ、１０ｂと円弧状部９とからなる溝部１０の硬さが一様に近づき、このため、円形状ケース２内部にガスが発生した際に、破断誘発部たる溝部１０が破断する動作圧力をバラツキの少ないものとすることができ、特性の安定化を図ることができる。
なお、上記第１実施例においては、凹部３ｂの内壁１１の形状を弁部７（溝部１０）よりも一回り大きな瓢箪型としたが、凹部３ｂの形状は、弁部７の形状に合わせる必要はなく、図１０に示したような小判型や他の形状であっても良い。また、溝部１０を連結部８の中間部に設けても良く、これ等の点は後述する他の実施例でも同様である。
【００３３】
また、図４は本発明の電池の安全装置の第２実施例を示し、この第２実施例は、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂの中心Ｃ１，Ｃ２間の間隔は、第１，第２の半径Ｒ１，Ｒ２の長さを合算した長さより小さくしたものである。
その他の構成は、前記第１実施例と同様で、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。
【００３４】
また、図５は本発明の電池の安全装置の第３実施例を示し、この第３実施例は、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂの中心Ｃ１，Ｃ２間の間隔は、第１，第２の半径Ｒ１，Ｒ２の長さを合算した長さより大きくしたものである。
その他の構成は、前記第１実施例と同様で、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。
【００３５】
また、図６は本発明の電池の安全装置の第４実施例を示し、この第４実施例は、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂの第１，第２の半径Ｒ１，Ｒ２の長さを異にすると共に、第１，第２の円形状溝部１０ａ、１０ｂの中心Ｃ１，Ｃ２間の間隔は、長さの異なる第１，第２の半径Ｒ１，Ｒ２の長さを合算した長さにしたものである。
その他の構成は、前記第１実施例と同様で、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。
【００３６】
また、図７は本発明の電池の安全装置の第５実施例を示し、この第５実施例は、同じ長さの半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４で、中心Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４の位置に形成された３個の第１，第２、第３の円形状溝部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ（第１，第２，第３の円形状部７ａ、７ｂ、７ｄ）を有し、第２，第３の円形状溝部１０ｂ、１０ｃ同士が繋ぎ部たる円弧状部９によって連結されたものである。
その他の構成は、前記第１実施例と同様で、同一部品に同一番号を付し、ここではその説明を省略する。
【００３７】
なお、第５実施例における円形状溝部（円形状部）は、半径の異なるものを組み合わせたものでも良く、また、円形状溝部は３個以上で構成されたものでも良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の電池の安全装置は、ケースと、このケースの内部を気密に遮蔽する蓋体と、この蓋体の一部に形成されて、前記ケース内の圧力が所定値以上に上昇すると破壊する安全弁部とを備え、安全弁部は、蓋体の一部に設けられた弁部と、この弁部の全外周部に形成され、弁部よりも薄肉からなる破断誘発部とを有し、破断誘発部は、第１の半径で形成された第１の円形状部、及び第２の半径で形成された第２の円形状部からなる少なくとも２つの第１，第２の円形状部と、この第１，第２の円形状部を連結する繋ぎ部とで構成され、第１，第２の円形状部のそれぞれの中心が互いに間隔を置いて配置された状態で、第１，第２の円形状部が形成されると共に、繋ぎ部が曲線状に形成された構成を有する。
このような構成によって、弁部の面積を大きくすることができると共に、第１，第２の円形状部からなる薄肉の破断誘発部と、繋ぎ部で構成される薄肉の破断誘発部の加工硬化を従来のものに比較して均一化することができ、ケース内部にガスが発生して破断誘発部が破断する際の動作圧力を、バラツキの小さいものとすることができる。
【００３９】
また、繋ぎ部は、中心が第１，第２の円形状部外に位置する第３の半径によって形成された円弧状部で構成され、互いに隣り合う第１，第２の円形状部を円弧状部によって結合した構成とした。
このように、繋ぎ部を円弧状部によって形成すると、第１，第２の円形状部の連続性が良く、破断誘発部の動作圧力をより均一化させることができる。
【００４０】
また、第１，第２の半径が同じ長さで、第１，第２の円形状部が形成されたため、弁部がシンプルな形状となり、生産性の良好なものが得られると共に、破断誘発部の動作圧力が更に均一となる。
【００４１】
また、第１，第２の半径が異なる長さで、第１，第２の円形状部が形成されたため、小型の電池に適用して好適な安全装置を提供できる。
【００４２】
また、第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、第１，第２の半径の長さを合算した長さとしたため、弁部の面積を大きくすることができ、ガスの放出性の良好なものが得られる。
【００４３】
また、第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、第１，第２の半径の長さを合算した長さより小さくしたため、小型の電池に適用して好適な安全装置を提供できる。
【００４４】
また、第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、第１，第２の半径の長さを合算した長さより大きくしたため、弁部の面積を大きくすることができ、ガスの放出性の一層良好なものが得られる。
【００４５】
また、円形状部は３個以上有し、これ等の円形状部同士が繋ぎ部によって結合されたため、弁部の面積を大きくすることができ、ガスの放出性の一層良好なものが得られる。
【００４６】
また、複数個の円形状部が蓋体の長手方向に沿って形成されたため、蓋体、即ち、電池の外形形状を大きくすることなく、弁部を形成できる。
【００４７】
また、蓋体には凹部が設けられ、安全弁部が凹部内に配置されたため、外力が不用意に安全弁部にかからず、信頼性の高い安全装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池の安全装置の第１実施例を示す電池の要部の斜視図。
【図２】図１の２−２線における断面図。
【図３】本発明の電池の安全装置の第１実施例を示す要部の拡大平面図。
【図４】本発明の電池の安全装置の第２実施例を示す要部の拡大平面図。
【図５】本発明の電池の安全装置の第３実施例を示す要部の拡大平面図。
【図６】本発明の電池の安全装置の第４実施例を示す要部の拡大平面図。
【図７】本発明の電池の安全装置の第５実施例を示す要部の拡大平面図。
【図８】従来の電池の安全装置を示す電池の要部の斜視図。
【図９】図８の９−９線における断面図。
【図１０】従来の電池の安全装置を示す要部の拡大平面図。
【符号の説明】
１　電池
２　ケース
３　蓋体
３ａ　注入口
３ｂ　凹部
４　外部負極
５　カバー
６　安全装置部
７　弁部
７ａ　第１の円形状部
７ｂ　第２の円形状部
７ｃ　くびれ部
７ｄ　第３の円形状部
８　連結部
９　円弧状部（繋ぎ部）
１０　溝部
１０ａ　第１の円形状溝部（第１の円形状部）
１０ｂ　第２の円形状溝部（第２の円形状部）
１０ｃ　第３の円形状溝部（第３の円形状部）
１１　内壁
Ｒ１　半径
Ｒ２　半径
Ｒ３　半径
Ｒ４　半径
Ｃ１　中心
Ｃ２　中心
Ｃ３　中心
Ｃ４　中心

Claims

ケースと、このケースの内部を気密に遮蔽する蓋体と、この蓋体の一部に形成されて、前記ケース内の圧力が所定値以上に上昇すると破壊する安全弁部とを備え、前記安全弁部は、前記蓋体の一部に設けられた弁部と、この弁部の全外周部に形成され、前記弁部よりも薄肉からなる破断誘発部とを有し、前記破断誘発部は、第１の半径で形成された第１の円形状部、及び第２の半径で形成された第２の円形状部からなる少なくとも２つの第１，第２の円形状部と、この第１，第２の円形状部を連結する繋ぎ部とで構成され、前記第１，第２の円形状部のそれぞれの中心が互いに間隔を置いて配置された状態で、前記第１，第２の円形状部が形成されると共に、前記繋ぎ部が曲線状に構成されたことを特徴とする電池の安全装置。
前記繋ぎ部は、中心が前記第１，第２の円形状部外に位置する第３の半径によって形成された円弧状部で構成され、互いに隣り合う前記第１，第２の円形状部を前記円弧状部によって結合したことを特徴とする請求項１記載の電池の安全装置。
前記第１，第２の半径が同じ長さで、前記第１，第２の円形状部が形成されたことを特徴とする請求項１、又は２記載の電池の安全装置。
前記第１，第２の半径が異なる長さで、前記第１，第２の円形状部が形成されたことを特徴とする請求項１、又は２記載の電池の安全装置。
前記第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、前記第１，第２の半径の長さを合算した長さとしたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の電池の安全装置。
前記第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、前記第１，第２の半径の長さを合算した長さより小さくしたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の電池の安全装置。
前記第１，第２の円形状部の中心間の間隔は、前記第１，第２の半径の長さを合算した長さより大きくしたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の電池の安全装置。
前記円形状部は３個以上有し、これ等の前記円形状部同士が前記繋ぎ部によって結合されたことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の電池の安全装置。
複数個の前記円形状部が前記蓋体の長手方向に沿って形成されたことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の電池の安全装置。
前記蓋体には凹部が設けられ、前記安全弁部が前記凹部内に配置されたことを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の電池の安全装置。