JP2004253292A - 密閉式蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電極と端子を結ぶ電気回路に圧力スイッチ機能を持たせた密閉式蓄電池であって、気密性の高い封口機能を有する密閉式電池を提供する。
【解決手段】本発明に係る密閉式蓄電池は、合成樹脂の成形体からなる封口部材に設けた筒状の透孔に、電池の内部に収納した電極と電池の外面に配置した端子とを結ぶ電気回路を構成する金属製接続部材を貫通させ、前記透孔の壁面と接続部材の壁面とを気密に当接してなる密閉式蓄電池において、前記透孔の筒状部分の外側に筒状剛体を嵌合させて、前記接続部材と筒状剛体により前記透孔の筒状部分を狭持してなる密閉式蓄電池である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉式蓄電池に関するものであり、合成樹脂の成型体からなる封口部材に設けた透孔に、電極と電池の端子を結ぶ電気回路を構成する金属製接続部材を貫通させ、前記透孔の壁面と接続部材の壁面とを気密に当接してなる密閉式蓄電池に関するものである。特に電池内圧の大きさに呼応して、電池の内部に収容した正極と負極のうちの一方の電極と電池の外面に配置した端子とを結ぶ電気回路のＯＮとＯＦＦの切り替えを司るスイッチ機能（圧力スイッチ機能）を有する密閉式蓄電池に関するものである。なおここでいう密閉式蓄電池とは完全な密閉式蓄電池のみでなく、制御弁式鉛蓄電池など逆止弁を備える蓄電池を含む。
【０００２】
【従来の技術】
密閉形のアルカリ蓄電池や制御弁式鉛蓄電池等の密閉型蓄電池は、耐過充電特性に優れ、一般ユーザーにとって使い易い電池であるところから、携帯電話、小型電動工具、小型パーソナルコンピュータ等の携帯用小型電子機器類用の電源、自動車積載用電源および非常用電源として広く利用されている。
【０００３】
従来より密閉式アルカリ蓄電池においてよく用いられる構成は、図７に示すように正極、セパレータおよび負極からなる極板群を金属製の有底筒状の電槽２３内に収容し、電槽の開口端に合成樹脂成形体からなるガスケット２７を介して金属製の蓋２４を載置し電槽２３の開口端を折り曲げて蓋２４とガスケット２７、電槽２３とガスケット２７をそれぞれ気密に当接させ、かつ、端子２５と蓋２４に囲まれた空間に配置した合成ゴムの成形体からなる弾性体２８を蓋２４の上面に押し当て蓋２４の中央に設けた排気用の小孔２９を弾性体２８で塞ぐことにより気密に密閉していた。また、電極（正極）２２と外面に端子２５を接合した蓋２４とをタブ端子２６で接続していた。
【０００４】
図７に示した従来の密閉式アルカリ蓄電池の場合は、急速充電や過充電などによって電池内に気体が発生し、電池の内圧が異常に高くなったときには、電池の内圧により前記弾性体が上方に押し上げられて透孔２９が開口し電池内の気体は、蓋４に設けた透孔２９および端子２５に設けた透孔３０を経由して外部に排気される（ベント機能の作動。ここでいう電池の内圧が異常に高くなるとは、ベント機能が作動するに至った状況を指す。）。
【０００５】
前記充電によって発生する気体は、電解液を構成する水分子が分解あるいは電池温度が上昇して気化することによって生成したものである。従って、ベント機能が作動して電池内の気体を外部に排出すると電解液量が減少し、電池性能の低下に直結するので好ましくない。
【０００６】
従来、充電時の電池の内圧の異常な上昇や電池温度の上昇を避ける方法として密閉式電池に前記圧力スイッチ機能を持たせることが提案されている。該提案によれば、圧力スイッチ機能を働かせることによって電池温度が電池にとって好ましい温度範囲の上限を超えて上昇しないように電池温度を制御できるとしている。
【０００７】
【特許文献１】
ＷＯ ０２／３５６１８ Ａ１ 号公報（ＦＩＧ．２Ａ、ＦＩＧ．２Ｂ）
【０００８】
特許文献５によれば、図５に示すように筒状の電槽１１の開放端（図の上部）に、電気絶縁性の封口部材１とリング状金属板５を配置し、封口部材１の中心部分に筒状の透孔２を設け、該透孔に電極１０と端子６を結ぶ電気回路を構成する接続部材３を貫通させている。
【０００９】
透孔２の内壁と接続部材３の側壁、封口部材１の外周面と電槽の内壁およびリング状金属板５の外周壁と封口部材１をそれぞれ気密に当接させることによって電池を気密に密閉している。
【００１０】
電極１０と接続部材３とはタブ端子９を介して接続している。接続部材の側壁上部にはリング状の金属製接続片４が接合されており、該接続片４の上面および接続部材３の上部は図に示すように電気絶縁層８で被覆している。前記リング状金属板５の外面（図では上の面）には端子６が接合されており、端子６とリング状金属板５で囲まれた空間に弾性体７を挿入し、該弾性体７によって電気絶縁層を介して接続部材３を電池の内側方向（図では下方向）に押圧している。
【００１１】
電池の内圧が規定値以下のときは、弾性体７の押圧力が電池の内圧に勝るため、接続部材３が電池の内方向（図では下方）に押されて、図に示すように、接続片４の下面がリング状金属板５の上面に当接し電極１０と端子６を結ぶ回路はＯＮになる。電池の内圧が規定値を超えたときには、電池の内圧が弾性体７の押圧力に勝るため接続部材３が電池の外方向（図では上方向）押されて、接続片８とリング状金属板５が離れて電気回路がＯＦＦに切り替わる。
【００１２】
図６は、封口部材１に設けた筒状の透孔２の内壁と接続部材３の側壁を気密に当接させる方法を模式的に示した図である。金属製の接続部材３の円柱部分を合成樹脂成形体からなる封口部材２の透孔に挿通し、接続片４を接続部材３の側壁に接合した後、接続部材３に上下方向の力を加えて接続部材３の円柱部分の径を大きくすることによって、透孔２の内壁と接続部材３の側壁とを気密に当接させる。ただし、接続部材３を上下から加圧したときに接続部材３の円柱分部の径が均一に大きくなるのではなく、図６に示すように、円柱部分の中間部分の径が最も大きくなる傾向にある。このように、円柱部分の中間部分の径が大きくなると透孔２の径が押し広げられ、接続部材の円柱部分の上部と下部に、図に示すように接続部材の側壁と封口部材に設けた透孔２の内壁の間に極小さいが隙間が生じて、十分な気密性が得られない虞がある。
【００１３】
封口部分の気密性が十分でないものは、気密不良に起因する悪影響を受ける虞がある。具体的には、電池内で発生した気体の漏出に伴う電解液の減少による性能の低下、電解液の漏出（漏液）、圧力スイッチの機能低下に伴う電池温度の制御機能の低下などである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、合成樹脂の成形体からなる封口部材に設けた筒状の透孔に、電池の内部に収納した電極と電池の外面に配置した端子とを結ぶ電気回路を構成する金属製接続部材を貫通させ、前記透孔の壁面と接続部材の壁面とを気密に当接してなる密閉式蓄電池において、封口部分の気密性を高めるものであり、特に前記圧力スイッチ機能を備えた密閉式電池のスイッチ機能の信頼性を高めるものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成樹脂の成形体からなる封口部材に設けた筒状の透孔に、電池の内部に収納した電極と電池の外面に配置した端子とを結ぶ電気回路を構成する金属製接続部材を貫通させ、前記透孔の壁面と接続部材の壁面とを気密に当接してなる密閉式蓄電池において、前記透孔の筒状部分の外側に筒状剛体を嵌合させて、前記接続部材と筒状剛体により前記透孔の筒状部分を狭持することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をニッケル電極を正極とするアルカリ蓄電池を例に採り、図面に基づいて説明する。
（本発明の第１の実施形態）
図１は、本発明に係るアルカリ蓄電池の封口構造に関して、その実施形態を説明するための図であって、円筒型密閉式アルカリ蓄電池の上部封口部分の断面図である。基本的な構造は、前記図５に示した従来例と同じであるが、合成樹脂成形体からなる封口部材１の中心部分に設けた透孔２の筒状部分の外側に筒状剛体１２を嵌着させた点において従来のものと相違する。該筒状剛体の材質は特に限定されるものではないが、ニッケル等の金属、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の成形体、ガラス繊維や炭素繊維を混合して剛性を高めた強化プラスチック、セラミック等が適用できるが、強度が大きいことと加工が容易であるところから金属製が好ましい。
【００１７】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る封口部材１に設けた透孔２の内壁と接続部材３の側壁を気密に当接させる方法を説明するため図である。透孔２に接続部材３の円柱部分を挿通させ、透孔２の筒状部分の外側に筒状剛体１２を嵌着させたのち前記筒状接続部材３を上下から力を加え、接続部材３の円柱部分の径を大きくする。前記筒状剛体１２を嵌着したために、接続部材３の円柱部分の径が大きくなっても透孔２が押し広げられて前記筒条文の上部および下部に隙間が生じることがない。図に示したように筒状剛体１２の内壁が透孔２の筒状部分の外壁に食い込む形となる。ことによって、透孔２の内壁と接続部材３の側壁とを気密に当接させることができる。
【００１８】
また、金属製の筒状剛体１２を採用すれば、図２の実施形態に示したように接続部材に上下方向から圧力を加えて接続部材の径を大きくするのではなく、筒状剛体の壁面に軸方向の力（ラジアルな押圧）を加えて筒状剛体の径を絞ることによって筒状剛体を透孔２の筒状部分に食い込ませると同時に接続部材３の側壁と透孔２の内壁を気密に当接することができる。筒状剛体の径を容易に均一に絞ることができ、前記図６に示した従来例のように接続部材の円柱部分の上部と下部において、接続部材の側壁と透孔の内壁との間に隙間が生じることがない。
【００１９】
（本発明の第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電池の封口構造を説明するための図であって封口部材１と接続部材３及び筒状剛体１２、リング状接続片４の断面図である。前記第１の実施の形態との相違点は、筒状剛体の上端及び下端に環状突起１３を設けた点である。環状突起１３の高さ、幅、断面形状等は特に限定されるものではない。該環状突起１３は、封口材１に設けた透孔２の筒状部分に食い込み、接続部材３の側壁と透孔２の内壁の当接面は、高い気密性を有する。
【００２０】
（本発明の第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電池の封口構造を説明するための図であって封口部材１と接続部材３及び筒状剛体１２、リング状接続片４の断面図である。前記第１の実施の形態との相違点は、接続部材３の側壁に環状突起１４を設けた点である。金属製筒状剛体１２の径を絞ることによって透孔２の内壁に環状突起１４が食い込み、接続部材３の側壁と透孔２の内壁との当接面に高い気密性が確保される。
【００２１】
以上、負極に水素吸蔵合金を活物質とするニッケル水素蓄電池を例に採って説明したが、本発明はニッケル水素電池に限定されるものではなく、負極にカドミウムを用いたニッケルカドミウム電池にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１によれば、合成樹脂成形体からなる封口部材を電極と端子を結ぶ電気回路が貫通してなる密閉式蓄電池において、気密性を高めた密閉式蓄電池を提供することができる。
【００２３】
本発明の請求項２、請求項３および請求項４によれば、前記請求項１に係る密閉式電池の気密性をさらに高めることができる。
【００２４】
本発明の請求項５によれば、電極と端子を結ぶ電気回路に圧力スイッチ機能を持たせた密閉式蓄電池において、気密性を高めることによって、圧力スイッチ機能の信頼性を高めた密閉式蓄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１実施形態に係る密閉式アルカリ蓄電池内部の要部を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の１実施例に係る封口部材の筒状透孔の内壁と接続部材の側壁を気密に当接せせる方法を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の１実施例に係る封口部材の筒状透孔の内壁と接続部材の側壁を気密に当接せせる方法を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の１実施例に係る封口部材の筒状透孔の内壁と接続部材の側壁を気密に当接せせる方法を説明するための図である。
【図５】図５は、従来の１実施形態に係る密閉式アルカリ蓄電池内部の要部を示す断面図である。
【図６】図６は、従来の１実施例に係る封口部材の筒状透孔の内壁と接続部材の側壁を気密に当接させる方法を説明するための図である。
【図７】図７は、従来の密閉式電池の封口の構造を示す電池要部の断面図である。
【符号の説明】
１ 封口部材
２ 筒状透孔
３ 接続部材
１２ 筒状剛体
１３ 筒状剛体の内壁に設けた環状突起
１４ 接続部材の側壁に設けた環状突起

Claims (5)

1. 合成樹脂の成形体からなる封口部材に設けた筒状の透孔に、電池の内部に収納した電極と電池の外面に配置した端子とを結ぶ電気回路を構成する金属製接続部材を貫通させ、前記透孔の壁面と接続部材の壁面とを気密に当接してなる密閉式蓄電池において、前記透孔の筒状部分の外側に筒状剛体を嵌合させて、前記接続部材と筒状剛体により前記透孔の筒状部分を狭持してなることを特徴とする密閉型蓄電池。
2. 前記筒状剛体を前記透孔の筒状部分の壁面に食い込ませたことを特徴とする請求項１記載の密閉型蓄電池。
3. 前記筒状剛体の内壁面の少なくとも上端および下端に環状凸部を設けたことを特徴とする請求項２記載の密閉型蓄電池。
4. 前記接続部材の側壁に環状突起を設けたことを特徴とする請求項１記載の密閉式蓄電池。
5. 前記封口部材が、その外周部分と前記透孔を形成する筒状部分との間に可撓性を持たせ、前記接続部材の位置が電池の内圧の大きさに応じて変化することを利用して前記電気回路に、電池の内圧が規定値を超えたときに電気回路をＯＮからＯＦＦに切り替え、電池の内圧が規定値以下になったときに電気回路をＯＦＦからＯＮに切り替えるスイッチ機能を持たせたことを特徴とする請求項１記載の密閉式蓄電池。

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