JP2005071648A - Sealed battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は防爆機構に改良を加えた密閉型電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
密閉型電池、特に筒形アルカリ電池は、過充電や短絡によって電池内部に大量のガスが発生することがあり、これにより電池の変形や破裂が生ずるおそれがある。このため、通常筒形アルカリ電池には、缶内圧が所定の値より上昇した場合にガスを電池外部へ放出する防爆機構が設けられている。
図5、6、7に防爆機構を備えた従来の単三型アルカリ電池の一例を、また図8、9、10に別の一例を示す。
【0003】
図5、6、7に示した電池は、有底筒状の正極缶2の開口端部に、樹脂製ガスケット3を介して鋼板製のリング状封口板5、負極端子板1を嵌合し、正極缶開口端部を外側から圧縮変形させてカシメ加工した封口構造になっている。樹脂製ガスケット3の中央には集電棒4を圧入貫通させるボス部31が設けられ、その外側には防爆弁として機能する薄肉部32が形成されている。電池内部の圧力が上昇して所定値を超えた場合、この薄肉部32が破断してここからガスが逃げるようになつている。薄肉部32の断面は、発電要素(正極、負極、セパレータ、電解質)側が凹形状となっており、この凹形状とボス部31との接合部33はC面形状となつている。35は平行フランジ部である(例えば特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
一方、図8、9、10に示した電池は、上記図5、6、7に示した電池とほぼ同じであるが、防爆弁の薄肉部断面凹形状が封口部側にある点が異なっている。
【0004】
過充電や短絡によって電池内部に大量のガスが発生すると、その内圧によって図11に示すように平行フランジ部35がリング状封口板5の方向へ膨らみ、凹形状部の薄肉部32が伸びきって破断する。
【0005】
ところが、これらの防爆装置では、図7や図10に示すように薄肉部32に平行円環形状部分34があるので、破断する個所が特定化されない。また、缶内圧が所定の値に達したときに防爆弁としての機能を確実に果たすためには、薄肉部寸法公差を±0.015mm程度に抑える必要があるが、樹脂製ガスケットの製造方法やその生産性から考えて上記公差をその程度とすることは難しかった。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−245758号公報
【特許文献2】
特開平10−162800号公報
【特許文献3】
特開平2000−100400号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記状況に対処してなされたもので、密閉型電池において防爆弁構造を改良してその機能を向上させることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は樹脂製ガスケットの薄肉部を発電要素側及び封口部側の両面において凹形状とすることによって上記目的を達成した。
すなわち、本発明は、一方極の電極端子を兼ねる有底筒状金属缶内部に発電要素を内包し、該金属缶の開口部を樹脂製ガスケットを介してカシメ加工により他方極端子板及びリング状封口板と共に封口し、該樹脂製ガスケットが中央に集電棒を貫通させたボス部と防爆弁として機能する薄肉部を設けた筒状外周部とを有する密閉型電池において、前記薄肉部が発電要素側及び封口部側の両面において凹形状となっていることを特徴とする。
【0009】
なお、上記薄肉部からなる防爆弁はボス部と隣接しており、ボス部と該凹形状との接合部がR形状となつているのが好ましい。さらに、封口部側の凹形状の幅寸法Bと、ボス部と凹形状とを接合するR形状の寸法C(図3参照)との間に、B<Cの関係があり、発電要素側の凹形状の幅寸法Aと、ボス部と凹形状とを接合するR形状の寸法C(図3参照)との間に、A>Cの関係があり、また発電要素側の凹形状の幅寸法Aと封口部側の幅寸法Bとの間に、A>Bの関係があることが好ましい。
【0010】
このような防爆弁構造とすれば、過充電や短絡によって電池内部に大量のガスが発生して内圧が上昇した場合、内圧が凹形状部の薄肉部に集中し、その最薄肉部から破断する。破断個所が特定できることによって、防爆弁としての信頼性を確保するための薄肉部寸法Tの公差も余裕ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
図1は本発明の実施例である単三形アルカリ電池の縦断面図である。また、図2は図1の封口部拡大図、図3は図1の防爆弁機構部拡大図である。
【0012】
上記図に示すように、正極端子を兼ねる有底筒状の正極缶2の内部に、正極合剤6、セパレータ7、負極ゲル8からなる発電要素が収納されており、正極缶2の開口部は樹脂製ガスケット3を介して鋼板製のリング状封口板5と負極端子板1とを嵌合して封口されている。樹脂製ガスケット3には集電棒4を圧入貫通させるボス部31と筒状外周部とを有しており、筒状外周部のボス部接合部位に薄肉部32が設けられていて、缶内圧が所定値より上昇したときに薄肉部32が破断して防爆弁として機能するようになっている。
【0013】
次に薄肉部32について説明する。図1,2,3に示すように、薄肉部32は樹脂製ガスケット3のボス部31から円環状の平行フランジ部35にかけて形成されており、発電要素側及び封口部側の両面に凹形状をなしている。そして、ボス部31と凹形状との接合部33及び36がR形状となっているので、薄肉部32には従来のような上下両側が平行となる部分が存在しない。
【0014】
このような防爆弁構造としたことで、所定値以上に上昇した内圧を凹形状部分に集中させることができ、破断部分が特定化された。また、薄肉部32は、その厚さ寸法Tの公差±0.03mmで防爆弁としての機能を確実に果たすことが可能となった。
【0015】
図5,6,7及び図8,9,10は比較例として示す単三型アルカリ電池の断面図であり、図5及び図8は全体断面図、図6及び9は各封口部の拡大断面図、図7及び図10は各防爆弁機構部の拡大断面図である。前述したように、図5,6,7に示す電池では薄肉部32の断面は発電要素側が凹形状となっており、この凹形状とボス部31との接合部33はC面形状で構成されている。また、図8,9,10に示す電池では、防爆弁の薄肉部凹形状が封口部側にあり、それ以外は図5,6,7の電池とほぼ同じである。
【0016】
図1,2,3に示した本発明のアルカリ電池と、比較例として示した上記図5,6,7及び図8,9,10のアルカリ電池を作成した。また、従来例によれば、防爆弁としての機能を確実に果たすために必要な薄肉部32の厚さ寸法Tの許容差は±0.015とされていたが、本発明において、所定値以上に上昇した内圧を凹形状部分に集中させることができ、破断部分を特定化することで、該、許容範囲を広げることが可能と考えた。
【0017】
そのため、本電池作成にあたっては、従来の許容範囲±0.015と従来の許容範囲より大きくした±0.03で、本発明のアルカリ電池及び比較例電池を作成し、それぞれについて充電時の防爆性能試験を行った。試験数は各50個である。なお、充電時の防爆性能試験は室温環境下で4本の電池のうち1本の電池のみ極性が反対になるように直列接続して充電状態とし、電池内部にガスを発生させて防爆機能が作動したときの状況を比較した。
【0018】
結果を表1に示す。また、本発明の実施例の電池の防爆弁作動後の破断状態概略断面図を図4に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1において、防爆弁の薄肉部厚さ寸法をT1±0.015mmにした本実施例並びに比較例、T2±0.03mmにした本実施例は共に充電時の防爆機能作動は全数正常だった。しかし、T2±0.03mmにした比較例はそれぞれ2/20、1/20弁作動時の高音が確認された。試験後の分解調査により、防爆弁の破断は凹形状部の薄肉部32に留まらず、フランジ部35まで及んでいることを確認した。更に薄肉部32の厚さ実寸法が公差内でも大きい場合に限定されたことが解った。結局、薄肉部32の厚さ寸法を厚くしたことによって弁強度が強くなったことが、その主因と判断された。
【0021】
表1及び図4に示すように、本発明の電池では防爆弁機能のある薄肉部に平行部が存在しないような構成としたことによって、防爆弁作動時の破断部分をH部(図4)に特定することができ、薄肉部の寸法公差は±0.03mmでも充分防爆弁としての機能を果たすことが可能となった。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は密閉型電池において防爆弁構造を改良したことにより、信頼性の高い防爆弁機能を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す単三形アルカリ電池の縦断面図。
【図2】図1の封口部拡大断面図。
【図3】図1の防爆弁機構部拡大断面図。
【図4】本発明電池の防爆弁作動状態後の拡大断面図。
【図5】従来の密閉型電池の縦断面図。
【図6】図5の封口部の拡大断面図。
【図7】図5の防爆弁機構部拡大断面図。
【図8】従来の他の密閉型電池の縦断面図。
【図9】図8の封口部の拡大断面図。
【図10】図8の防爆弁機構部拡大断面図。
【図11】図8の電池の防爆弁作動状態後の拡大断面図。
【符号の説明】
1…負極端子板、2…正極缶、3…樹脂製ガスケット、4…集電棒、5…鋼板のリング状封口板、31…ボス部、32…薄肉部、33,36…凹形状とボス部の接合部、34…薄肉部の平行部、35…平行フランジ部、A…発電要素を内包した側の凹形状幅寸法、B…発電要素を内包した側の対面側凹形状幅寸法、T…薄肉部の厚さ寸法。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealed battery obtained by improving an explosion-proof mechanism.
[0002]
[Prior art]
In a sealed battery, particularly a cylindrical alkaline battery, a large amount of gas may be generated inside the battery due to overcharge or short circuit, which may cause deformation or rupture of the battery. For this reason, a normal cylindrical alkaline battery is provided with an explosion-proof mechanism that releases gas to the outside of the battery when the internal pressure of the can rises above a predetermined value.
An example of a conventional AA alkaline battery having an explosion-proof mechanism is shown in FIGS. 5, 6 and 7, and another example is shown in FIGS.
[0003]
In the battery shown in FIGS. 5, 6, and 7, a ring-
On the other hand, the batteries shown in FIGS. 8, 9, and 10 are substantially the same as the batteries shown in FIGS. Yes.
[0004]
When a large amount of gas is generated inside the battery due to overcharge or short circuit, the
[0005]
However, in these explosion-proof devices, as shown in FIG. 7 and FIG. 10, the parallel ring-
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-245758 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-162800 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-100400
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to improve the function of an explosion-proof valve structure in a sealed battery.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above object by making the thin wall portion of the resin gasket concave on both the power generation element side and the sealing portion side.
That is, the present invention encloses a power generation element inside a bottomed cylindrical metal can that also serves as an electrode terminal of one electrode, and the other electrode terminal plate and the ring shape by caulking the opening of the metal can through a resin gasket. In a sealed battery having a boss portion that is sealed together with a sealing plate and in which the resin gasket penetrates a current collecting rod in the center and a cylindrical outer peripheral portion provided with a thin portion functioning as an explosion-proof valve, the thin portion is a power generation element A concave shape is formed on both sides of the side and the sealing portion.
[0009]
In addition, it is preferable that the explosion-proof valve which consists of the said thin part is adjacent to the boss | hub part, and the junction part of a boss | hub part and this concave shape has become R shape. Further, there is a relationship of B <C between the concave width dimension B on the sealing portion side and the R-shaped dimension C (see FIG. 3) for joining the boss portion and the concave shape, and the power generation element side There is a relationship of A> C between the concave width dimension A and the R-shaped dimension C (see FIG. 3) that joins the boss and the concave shape, and the concave width dimension on the power generation element side. It is preferable that there is a relationship of A> B between A and the width dimension B on the sealing portion side.
[0010]
With such an explosion-proof valve structure, when a large amount of gas is generated inside the battery due to overcharge or short circuit and the internal pressure rises, the internal pressure concentrates on the thin part of the concave part and breaks from the thinnest part . Since the breakage point can be specified, the tolerance of the thin portion dimension T for ensuring the reliability as the explosion-proof valve can be afforded.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an AA alkaline battery according to an embodiment of the present invention. 2 is an enlarged view of the sealing portion of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the explosion-proof valve mechanism portion of FIG.
[0012]
As shown in the above figure, a bottomed cylindrical positive electrode can 2 also serving as a positive electrode terminal accommodates a power generation element composed of a positive electrode mixture 6, a
[0013]
Next, the
[0014]
By adopting such an explosion-proof valve structure, the internal pressure increased to a predetermined value or more can be concentrated on the concave portion, and the fracture portion has been specified. Further, the
[0015]
5, 6, 7 and FIGS. 8, 9, and 10 are sectional views of AA alkaline batteries shown as comparative examples, FIGS. 5 and 8 are overall sectional views, and FIGS. 6 and 9 are enlarged sectional views of the respective sealing portions. 7, 7 and 10 are enlarged cross-sectional views of each explosion-proof valve mechanism. As described above, in the battery shown in FIGS. 5, 6, and 7, the cross section of the
[0016]
The alkaline batteries of the present invention shown in FIGS. 1, 2, and 3 and the alkaline batteries shown in FIGS. 5, 6, 7 and 8, 9, 10 shown as comparative examples were prepared. In addition, according to the conventional example, the tolerance of the thickness dimension T of the
[0017]
Therefore, when producing this battery, the alkaline battery of the present invention and the comparative example battery were produced with the conventional allowable range ± 0.015 and ± 0.03 larger than the conventional allowable range, and the explosion-proof performance at the time of charging for each of them. A test was conducted. The number of tests is 50 each. In addition, the explosion-proof performance test at the time of charging is performed by connecting in series so that only one of the four batteries has the opposite polarity in a room temperature environment and charging it, generating gas inside the battery and having an explosion-proof function. The situation when operating was compared.
[0018]
The results are shown in Table 1. FIG. 4 shows a schematic sectional view of the battery according to the embodiment of the present invention after the explosion-proof valve is actuated.
[0019]
[Table 1]
[0020]
In Table 1, all the explosion-proof function operation at the time of charging was normal in both of the present example and comparative example in which the thickness of the thin-walled portion of the explosion-proof valve was T1 ± 0.015 mm, and the present example set to T2 ± 0.03 mm. . However, in the comparative example in which T2 ± 0.03 mm was set, high sounds were obtained when the 2/20 and 1/20 valves were operated. By disassembling after the test, it was confirmed that the explosion-proof valve breaks not only in the thin-
[0021]
As shown in Table 1 and FIG. 4, in the battery of the present invention, the thin portion having the explosion-proof valve function is configured not to have a parallel portion, so that the fracture portion when the explosion-proof valve is operated is the H portion (FIG. 4). Even if the dimensional tolerance of the thin-walled portion is ± 0.03 mm, it can sufficiently function as an explosion-proof valve.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a highly reliable explosion-proof valve function can be obtained by improving the explosion-proof valve structure in a sealed battery.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an AA alkaline battery showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a sealing portion in FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the explosion-proof valve mechanism portion of FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the battery of the present invention after the explosion-proof valve is activated.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional sealed battery.
6 is an enlarged cross-sectional view of the sealing portion of FIG.
7 is an enlarged cross-sectional view of the explosion-proof valve mechanism portion of FIG.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of another conventional sealed battery.
9 is an enlarged cross-sectional view of the sealing portion in FIG.
10 is an enlarged cross-sectional view of the explosion-proof valve mechanism portion of FIG.
11 is an enlarged cross-sectional view of the battery of FIG. 8 after the explosion-proof valve is activated.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003209214A JP2005071648A (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Sealed battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003209214A JP2005071648A (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Sealed battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005071648A true JP2005071648A (en) | 2005-03-17 |
Family
ID=34402226
Family Applications (1)
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JP2003209214A Pending JP2005071648A (en) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | Sealed battery |
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