JP2005026160A

JP2005026160A - 密閉型蓄電池

Info

Publication number: JP2005026160A
Application number: JP2003192341A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takahashi; 敬二高橋; Hisayasu Mitsui; 久安三井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】内部発生ガスによる缶胴部の膨れ発生前にガスを排出させる安全弁機構を備え、特にその電池の製造過程において構成部品の脱落を効果的に防止でき、電池の製造歩留りを向上させることが可能な密閉型蓄電池を提供する。
【解決手段】蓄電池外装缶２に配置された排気口４を気密に封口する蓋体６ａを備えた密閉型蓄電池１ａであって、上記蓋体６ａは上記排気口４を覆うように気密に固着されるフランジ部７と、このフランジ部７より突出してその内部に弾性弁体５ａが装着される空間１０を形成する膨出部８と、この膨出部８の側壁に形成した排気用開口部９とから成り、上記弾性弁体５ａが排気口４に押圧されて排気口４が封口されると共に、上記空間１０内部に装着される弾性弁体５ａが、装着前の状態において上記膨出部８の内のり寸法より大きい部分を有することを特徴とする密閉型蓄電池１ａである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉型蓄電池に係り、特に内部発生ガスによる電池缶胴部の膨れ発生前にガスを排出させる安全弁機構を備え、その電池の製造過程において構成部品の脱落を効果的に防止でき、電池の製造歩留りを向上させることが可能な密閉型蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウムイオン蓄電池などの密閉型蓄電池１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、有底角筒状または有底円筒状に成形した金属製外装缶２内に、セパレータを介して正極と負極を積層した発電要素を収納した後、電解液を注液し、外装缶２の開口に封口板３を溶接する事により作成される。封口板３には電池内部に発生したガスを排気するためのガス排気口４が設けられており、このガス排気口４に弾性弁体（安全弁装置）５を備えた金属製の蓋体６を配置し、この金属製の蓋体６の周囲を封口板３に溶接して電池を密閉化している。
【０００３】
また、上記蓋体６は上記ガス排気口４を覆うように気密に固着されるフランジ部７と、このフランジ部７より突出してその内部に弾性弁体５が装着される空間１０を形成する膨出部８と、この膨出部８の側壁に形成した排気用開口部９とから成り、この弾性弁体５がガス排気口４に押圧されてガス排気口４が封口されるように構成されている。
【０００４】
上記構成の密閉型蓄電池１において、弾性弁体５を装着した金属製の蓋体６を封口板３に押圧固定すると、弾性弁体５は厚さ方向に圧縮状態で蓋体６内に配設されているため、蓋体６を固定した後には電池内は密閉状態に保持される。一方、電池に対して過充電や逆充電などの異常な使用を行った場合において、電池内部にガスが発生して内圧が所定値よりも高くなると、弾性弁体５は圧縮変形して電池内に発生したガスを、ガス排気口４および排気用開口部９を経由して電池外に速やかに放出させて電池の膨れや破裂を防止する。さらに、電池内の内圧が所定値よりも低下すると弾性弁体５は圧縮力から開放されるため、自動復帰して再びガス排気口４を封口するため、電池内は元の密閉状態に保持される。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の弾性弁体５は、図４（ｂ）に示すように、平断面の長辺方向の寸法ａが膨出部８の長辺方向の内のり寸法Ａよりも小さく、しかも短辺方向の寸法ｂが膨出部８の短辺方向の内のり寸法Ｂよりも小さく設定されているため、金属製の蓋体６が封口板３のガス排気口４に装着固定されるまでは金属製の蓋体６内に、遊嵌状態で単に挿入されているだけであるため、弾性弁体５が蓋体６から外れ易い欠点がある。そのため、電池の製造過程において、例えば図４（ｃ）に示すように予め弾性弁体５と蓋体６とを組み合わせた状態で搬送したり、電池への組み込み操作を実施すると、周囲から作用する振動や衝撃により、弾性弁体５が金属製の蓋体６から脱落して不良品が増大化し電池の製造歩留りが低下してしまうという問題点が生じていた。
【０００６】
上記弾性弁体の金属製蓋体６からの脱落を防止する構造として、例えば、膨出部の側壁の下端部に同側壁より内方に向けて突出する突起部を形成し、この突起部により弾性弁体を保持することにより、弾性弁体が蓋体から脱落しないように構成する保持構造も提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８５８８３号公報（第１〜３頁、図１（ｄ））
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記膨出部の側壁の下端部から内方に向けて突出する突起部を形成し、この突起部により弾性弁体を保持し脱落を防止する構造においては、弾性弁体を保持できるような形状に突起部を加工形成することが困難であり、高度の技量を要すると共に加工工程が複雑になる難点があった。
【０００９】
さらに、上記弾性弁体の金属製蓋体からの脱落を防止する手段として、接着剤を用いて弾性弁体を金属製の蓋体内に接着し、電池の製造工程における蓋体の搬送時や組立て時に作用する振動や衝撃等による弾性弁体の脱落を防止する方法も広く採用されている。
【００１０】
しかしながら、上記接着構造の電池の製造工程においては、上記接着剤の塗布量を均一にすることが困難であり、期待した程度の顕著な効果は得られなかった。また、接着剤の塗布量を一定にするための設備管理も簡単ではなく、製造工程が複雑化するという問題点も生じていた。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、内部発生ガスによる缶胴部の膨れ発生前にガスを排出させる安全弁機構を備え、特にその電池の製造過程において構成部品の脱落を効果的に防止でき、電池の製造歩留りを向上させることが可能な密閉型蓄電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る密閉型蓄電池は、蓄電池外装缶に配置された排気口を気密に封口する蓋体を備えた密閉型蓄電池であって、上記蓋体は上記排気口を覆うように気密に固着されるフランジ部と、このフランジ部より突出してその内部に弾性弁体が装着される空間を形成する膨出部と、上記膨出部の側壁に形成した排気用開口部とから成り、上記弾性弁体が排気口に押圧されて排気口が封口されると共に、上記空間内部に装着される弾性弁体が、装着前の状態において上記膨出部の内のり寸法より大きい部分を有することを特徴とする。
【００１３】
上記弾性弁体において膨出部の内のり寸法より大きい部分の大きさは、弾性弁体の弾力性によっても異なるが、膨出部の内のり寸法より２〜８％程度大きく設定することが好ましい。
【００１４】
上記構成に係る密閉型蓄電池によれば、膨出部の空間内部に装着される弾性弁体が、装着前の状態において前記膨出部の内のり寸法より大きい部分を有するため、装着後において弾性弁体は圧縮状態で膨出部内部に装着されることになり、弾性弁体は蓋体より脱落しないように保持される。
【００１５】
すなわち、弾性弁体の少なくとも一部を膨出部の内のり寸法より大きく形成することにより、弾性弁体を予め組み入れた蓋体の搬送組立て時等において蓋体に振動や衝撃が作用した場合においても、弾性弁体が金属製の蓋体より脱落することが効果的に防止できるため、電池の製造歩留りを向上させることが可能になる。また、弾性弁体を保持するための接着剤が不要になるため、製造設備管理が簡略化され蓋体の取付け加工操作が容易になる。
【００１６】
また、上記密閉型蓄電池において、前記弾性弁体および膨出部の平面形状を矩形とすると共に、装着前の状態において上記弾性弁体の長辺寸法が膨出部の長辺方向の内のり寸法よりも大きいことが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、装着前の状態において弾性弁体の長辺寸法が膨出部の長辺方向の内のり寸法よりも大きいため、この弾性弁体を膨出部の空間に圧縮して装着した場合には、弾性弁体の短辺方向の面が膨出部の内面に密着して弾性弁体が蓋体より脱落しないように保持される。
【００１８】
さらに、前記弾性弁体および膨出部の平面形状を矩形とすると共に、装着前の状態において上記弾性弁体の短辺寸法が膨出部の短辺方向の内のり寸法よりも大きく成るように構成することも可能である。
【００１９】
この場合、装着前の状態において弾性弁体の短辺寸法が膨出部の短辺方向の内のり寸法よりも大きいため、この弾性弁体を膨出部の空間に圧縮して装着した場合には、弾性弁体の長辺方向の面が膨出部の内面に密着して弾性弁体が蓋体より脱落しないように保持される。
【００２０】
また、上記密閉型蓄電池において、前記排気口に押圧されて排気口を封口する弾性弁体の押圧部の外方に、前記排気用開口部と連通する切欠部を形成することが好ましい。
【００２１】
上記排気用開口部と連通する切欠部を弾性弁体の押圧部の外方に形成することにより、異常操作によって電池内圧が上昇し安全装置である弾性弁体が作動して電池缶内のガスが蓋体の空間部に放出された場合においても、放出ガスは切欠部を通り、さらに排気用開口部を経由して円滑に電池外に排出される。
【００２２】
さらに、上記密閉型蓄電池において、前記排気用開口部は、前記弾性弁体と膨出部とが密着しない膨出部の側壁に形成されていることが好ましい。
【００２３】
上記排気用開口部を、前記弾性弁体と膨出部とが密着しない膨出部の側壁に形成することにより、排気用開口部が膨出部によって閉塞される恐れがなく、且つ弾性弁体と膨出部との間にガスの放出路が形成されるので、異常操作によって電池内圧が上昇し安全装置である弾性弁体が作動して電池缶内のガスが蓋体の空間部に放出された場合においても、放出ガスは上記放出路を通り、さらに排気用開口部を経由して円滑に電池外に排出される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について以下の実施例および図面を参照して具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
ニッケルめっきを施した厚さ０．３ｍｍの鋼板を打ち抜き金型を使用して打ち抜くことにより図１（ａ）、（ｂ）に示すような本実施例１に係る密閉型蓄電池１ａの蓋体６ａを調製した。この蓋体６ａは、電池の封口板３に抵抗溶接によって固着されるフランジ部７と、このフランジ部７より上方に突出してその内部に弾性弁体５ａが装着される空間１０を備えた膨出部８と、この膨出部８の側壁に形成された排気用開口部９とから成り、上記弾性弁体５ａの下端部が封口板３に穿設されたガス排気口４に押圧されてガス排気口４が封口されるように構成される。
【００２６】
また、上記膨出部８の空間１０内部に装着される弾性弁体５ａは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）で形成されており、装着前の状態において上記膨出部８の内のり寸法より大きい部分を有するように形成されている。具体的には、上記弾性弁体５ａおよび膨出部８の平面形状を矩形とすると共に、図１（ｂ）に示すように装着前の状態において上記弾性弁体５ａの短辺寸法ｂが膨出部８の短辺方向の内のり寸法Ｂよりも５％だけ大きく設定されている。
【００２７】
上記実施例１に係る密閉型蓄電池１ａの蓋体６ａによれば、装着前の状態において弾性弁体５ａの短辺寸法ｂが膨出部８の短辺方向の内のり寸法Ｂよりも大きいため、この弾性弁体５ａを膨出部８の空間に圧縮して装着した場合には、弾性弁体５ａの長辺方向の面が膨出部８の内面に密着して弾性弁体５ａが蓋体６ａにより脱落しないように保持される。
【００２８】
また、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記排気用開口部９を、前記弾性弁体５ａと膨出部８とが密着しない膨出部８の側壁に形成することにより、排気用開口部９が膨出部８によって閉塞される恐れがなく、且つ弾性弁体５ａと膨出部８との間にガスの放出路が形成されるので、異常操作によって電池内圧が上昇し安全装置である弾性弁体が作動して電池缶内のガスが蓋体６ａの空間部１０に放出された場合においても、放出ガスは上記放出路を通り、さらに排気用開口部９を経由して円滑に電池外に排出される効果が得られる。
【００２９】
（実施例２）
ニッケルめっきを施した厚さ０．３ｍｍの鋼板を打ち抜き金型を使用して打ち抜くことにより図２（ａ）、（ｂ）に示すような実施例２に係る密閉型蓄電池１ｂの蓋体６ｂを調製した。この蓋体６ｂは、電池の封口板３に抵抗溶接によって固着されるフランジ部７と、このフランジ部７より上方に突出してその内部に弾性弁体５ｂが装着される空間１０を備えた膨出部８と、この膨出部８の側壁に形成された排気用開口部９とから成り、上記弾性弁体５ｂの下端部が封口板３に穿設されたガス排気口４に押圧されてガス排気口４が封口されるように構成される。
【００３０】
また、上記膨出部８の空間１０内部に装着される弾性弁体５ｂは、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）で形成されており、装着前の状態において上記膨出部８の内のり寸法より大きい部分を有するように形成されている。具体的には、上記弾性弁体５ｂおよび膨出部８の平面形状を矩形とすると共に、図２（ｂ）に示すように装着前の状態において上記弾性弁体５ｂの長辺寸法ａが膨出部８の長辺方向の内のり寸法Ａよりも５％だけ大きく設定されている。
【００３１】
上記実施例２に係る密閉型蓄電池１ｂの蓋体６ｂによれば、装着前の状態において弾性弁体５ｂの長辺寸法ａが膨出部８の長辺方向の内のり寸法Ａよりも大きいため、この弾性弁体５ｂを膨出部８の空間に圧縮して装着した場合には、弾性弁体５ｂの短辺方向の面が膨出部８の内面に密着して弾性弁体５ｂが蓋体６ｂにより脱落しないように保持される。
【００３２】
（比較例）
一方、比較例として図４（ａ）、（ｂ）に示すような従来の密閉型蓄電池１の蓋体６を調製した。この比較例で用いた蓋体６は、装着する弾性弁体５の膨出部の内のり寸法に対する寸法を下記のように設定した以外は上記実施例１および２と同一条件で調製したものである。すなわち、ニッケルめっきを施した厚さ０．３ｍｍの鋼板を打ち抜き金型を使用して打ち抜くことにより図４（ａ）、（ｂ）に示すような比較例に係る密閉型蓄電池１の蓋体６を調製しており、この蓋体６は、電池の封口板３に抵抗溶接によって固着されるフランジ部７と、このフランジ部７より上方に突出してその内部に弾性弁体５が装着される空間１０を備えた膨出部８と、この膨出部８の側壁に形成された排気用開口部９とから成り、上記弾性弁体５の下端部が封口板３に穿設されたガス排気口４に押圧されてガス排気口４が封口されるように構成される。
【００３３】
また、上記膨出部８の空間１０内部に装着される弾性弁体５は、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）で形成されており、装着前の状態において、この従来の弾性弁体５は、図４（ｂ）に示すように、平断面の長辺方向の寸法ａが膨出部８の長辺方向の内のり寸法Ａよりも１０％小さく、しかも短辺方向の寸法ｂも膨出部８の短辺方向の内のり寸法Ｂよりも１０％小さく設定されている。
【００３４】
こうして、上記実施例１〜２および比較例に係る密閉型蓄電池１、１ａ、１ｂの蓋体６、６ａ、６ｂを１００００個ずつ用意し、実際に密閉型蓄電池１、１ａ、１ｂを調製する工程に供し、これらの蓋体を搬送・組立てする途中で弾性弁体５、５ａ、５ｂが蓋体から脱落した電池個数を測定する脱落試験を実施し、下記の表１に示す結果を得た。
【００３５】
【表１】

【００３６】
上記表１に示す結果から明らかなように、膨出部８の空間内部に装着される弾性弁体５ａ、５ｂが、装着前の状態において上記膨出部８の内のり寸法より大きい部分を有する各実施例１〜２に係る密閉型蓄電池用の蓋体６ａ、６ｂにおいては、装着後において弾性弁体５ａ、５ｂは圧縮状態で膨出部８内部に装着されることになり、弾性弁体５ａ、５ｂは蓋体６ａ、６ｂより脱落しないように保持されるため、弾性弁体５ａ、５ｂを予め組み入れた蓋体の搬送・組立て時等において蓋体６ａ、６ｂに振動や衝撃が作用した場合においても、弾性弁体５ａ、５ｂが金属製の蓋体６ａ、６ｂより脱落することが効果的に防止でき、電池の製造歩留りを向上させることが可能であることが確認できた。また、弾性弁体５ａ、５ｂを保持するための接着剤が不要になるため、製造設備管理が簡略化され蓋体の取付け加工操作が容易になることも判明した。
【００３７】
一方、比較例においては、弾性弁体５は、図４（ｂ）に示すように、平断面の長辺方向の寸法ａが膨出部８の長辺方向の内のり寸法Ａよりも小さく、しかも短辺方向の寸法ｂが膨出部８の短辺方向の内のり寸法Ｂよりも小さく設定されているため、金属製の蓋体６が封口板３のガス排気口４に装着固定されるまでは金属製の蓋体６内に、遊嵌状態で単に挿入されているだけであるため、弾性弁体５が蓋体６から外れ易いことが再確認できた。そのため、電池の製造過程において、例えば図４（ｂ）に示すように予め弾性弁体５と蓋体６とを組み合わせた状態で搬送したり、電池への組み込み操作を実施したりすると、周囲から作用する振動や衝撃により、弾性弁体５が金属製の蓋体６から脱落して不良品が増大化し電池の製造歩留りが低下することが判明した。
【００３８】
（実施例３）
実施例３として図３（ａ）、（ｂ）に示すような蓋体６ｃを備えた密閉型蓄電池１ｃを調製した。この実施例３で用いた蓋体６ｃは、ガス排気口４に押圧されてガス排気口４を封口する弾性弁体５ｃの押圧部の外方に、排気用開口部９と連通する切欠部１１を形成した点以外は、上記実施例２と同一条件で調製したものである。
【００３９】
上記実施例３のように、排気用開口部９と連通する切欠部１１を弾性弁体５ｃの押圧部の外方に形成することにより、異常操作によって電池内圧が上昇し安全装置である弾性弁体５ｃが作動して電池缶内のガスが蓋体６ｃの空間部１０に放出された場合においても、放出ガスは切欠部１１を通り、さらに排気用開口部９を経由して円滑に電池外に排出されるという効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明の通り、本発明に係る密閉型蓄電池によれば、膨出部の空間内部に装着される弾性弁体が、装着前の状態において前記膨出部の内のり寸法より大きい部分を有するため、装着後において弾性弁体は圧縮状態で膨出部内部に装着されることになり、弾性弁体は蓋体より脱落しないように保持される。すなわち、弾性弁体の少なくとも一部を膨出部の内のり寸法より大きく形成することにより、弾性弁体を予め組み入れた蓋体の搬送組立て時等において蓋体に振動や衝撃が作用した場合においても、弾性弁体が金属製の蓋体より脱落することが効果的に防止できるため、電池の製造歩留りを向上させることが可能になる。また、弾性弁体を保持するための接着剤が不要になるため、製造設備管理が簡略化され蓋体の取付け加工操作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る密閉型蓄電池の蓋体の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部破断した平面図。
【図２】第２実施例に係る密閉型蓄電池の蓋体の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部破断した平面図。
【図３】第３実施例に係る密閉型蓄電池の蓋体の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部破断した平面図。
【図４】従来の比較例に係る密閉型蓄電池の蓋体の構成を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部破断した平面図、（ｃ）は蓋体に弾性弁体を装着した状態を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ密閉型蓄電池
２電池外装缶
３封口板
４ガス排気口
５、５ａ、５ｂ、５ｃ弾性弁体（安全装置）
６、６ａ、６ｂ、６ｃ蓋体
７フランジ部
８膨出部
９排気用開口部
１０空間部
１１切欠部

Claims

蓄電池外装缶に配置された排気口を気密に封口する蓋体を備えた密閉型蓄電池であって、上記蓋体は上記排気口を覆うように気密に固着されるフランジ部と、このフランジ部より突出してその内部に弾性弁体が装着される空間を形成する膨出部と、この膨出部の側壁に形成した排気用開口部とから成り、上記弾性弁体が排気口に押圧されて排気口が封口されると共に、上記空間内部に装着される弾性弁体が、装着前の状態において上記膨出部の内のり寸法より大きい部分を有することを特徴とする密閉型蓄電池。
前記弾性弁体および膨出部の平面形状を矩形とすると共に、装着前の状態において上記弾性弁体の長辺寸法が膨出部の長辺方向の内のり寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の密閉型蓄電池。
前記弾性弁体および膨出部の平面形状を矩形とすると共に、装着前の状態において上記弾性弁体の短辺寸法が膨出部の短辺方向の内のり寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の密閉型蓄電池。
前記排気口に押圧されて排気口を封口する弾性弁体の押圧部の外方に、前記排気用開口部と連通する切欠部を形成したことを特徴とする請求項１記載の密閉型蓄電池。
前記排気用開口部は、前記弾性弁体と膨出部とが密着しない膨出部の側壁に形成されていることを特徴とする請求項１記載の密閉型蓄電池。