JP2005071836A - 封口板及び密閉型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、設定された作動圧力に対して精度よく作動する弁を備える密閉型電池を提供する。
【解決手段】密閉型電池１は、開口部２ａを有する容器２と、開口部２ａを塞いで容器２とともに外殻の一部を形成する封口板３とを備える。封口板３は、容器２と外周部４ａで接合されるプレート部４と、プレート部４の一部にこのプレート部４の板厚よりも薄く形成されかつ板厚の方向に曲がっている湾曲部５ｂを有する弁５と、弁５の外周縁５ａから少なくとも１つの湾曲部５ｂを隔てる位置に一続きに延在する溝６とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、容器内部の圧力を逃す弁を備える封口板及び密閉型電池に関する。

容器内部の圧力が過大となった場合に内部のガスを放出する弁（圧力逃し弁）機能を封口板に設ける密閉型電池がある（例えば、特許文献１参照。）。弁は、封口板の一部に板厚を減厚して設けられた凹部と、凹部の底面上に中心から対称に配置される２つの膨出部と、凹部の底面の中央部から境界近傍（縁部近傍）まで延在して２つの膨出部をそれぞれ囲繞する溝とで構成されている。

密閉型電池の内圧が上昇し、設定破断圧力を超えると、凹部の中央部に位置する溝から順次破断し始め、相互に対抗する境界近傍に向かって破断することによって、弁が開放される。すなわち、弁が作動する。
特開２００２−３６７５８３号公報

しかしながら、封口板の板厚は、凹部とその他の部分との境界部で急激に変化しており、応力が集中しやすい。溝は、底部よりもさらに板厚が小さく、境界部の近傍となる底面の縁部に設けられている。したがって、密閉型電池を落下させるなどの衝撃により、封口板に変形が加わると、溝に応力が集中し、設定される作動圧力よりも低い内部圧力でも、溝に沿って凹部の底面が裂けてしまう、すなわち、弁が作動してしまう場合がある。

そのため、設定される作動圧力よりも弁の強度を高めに設定しなければならない。また、外部から加わる変形による応力の分だけ溝に加わる内部圧力による応力の許容量が変化するため、弁の作動圧力にばらつきが生じる原因となる。

そこで、本発明は、設定された作動圧力に対して精度よく作動する弁を備える封口板及び密閉型電池を提供することを目的とする。

本発明に係る封口板は、容器の開口部を塞いで密閉型電池の外殻を容器とともに形成するプレート部と、プレート部の一部にこのプレート部の板厚よりも薄く形成されかつ板厚の方向に曲がっている湾曲部を有する弁と、この弁の外周縁から少なくとも１つの湾曲部を隔てる位置に一続きに延在する溝とを備える。

また、弁を開きやすくするために、溝と交差する方向に溝の端部から弁の外周縁に向かって延びる少なくとも１つの補助溝を設ける。または、溝の端部から分岐する少なくとも２つの補助溝を設ける。この場合、補助溝は、溝の端部から外周縁に向かって延びて湾曲部の途中で止まるか、または溝の端部から湾曲部を横切って外周縁まで延びる。

封口板を取扱う際に弁に触れて破損させてしまうことを防止するために、弁は、プレート部の板厚よりも内側に収める。

容器と組み合わせて密閉型電池とした場合、弁とプレート部との境界部分の内面側に内圧によって応力が集中することを防止するために、弁の外周縁は、容器の内部に面したプレート部の内側面から面一に連続して形成する。または、弁の外周縁をプレート部の板厚の途中と滑らかに連続させて形成する。

本発明に係る密閉型電池は、開口部を有する容器と、開口部を塞いで容器とともに外殻の一部を形成する封口板とを備えることを前提とする。そして、封口板は、容器と外周部で接合されるプレート部と、プレート部の一部にこのプレート部の板厚よりも薄く形成されかつ板厚の方向に曲がっている湾曲部を有する弁と、弁の外周縁から少なくとも１つの湾曲部を隔てる位置に一続きに延在する溝とを備える。

本発明に係る封口板、及び本発明に係る密閉型電池によれば、落下の衝撃や変形などによって外部から加わった応力を弁の湾曲部が変形することで緩和し、溝に応力が集中することを抑制することができる。つまり、設定された作動圧力に対して実際に弁が作動する内部圧力は、落下の衝撃や変形など外部から加わる応力に影響され難くなる。したがって、弁が実際に作動する内部圧力にばらつきが生じることを防止することができる。

また、溝に加わる応力は、内部圧力による応力が主なものとなる。そのため、変形などの外部から加わる応力を加味して溝の強度を高めなくても良くなる。したがって、弁は、設定された作動圧力に対して、実際に作動する内部圧力との差が少なく、作動圧力のばらつきが小さくなる。

本発明に係る第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。密閉型電池１は、図１に示すように外殻を形成する容器２と封口板３とを供える。封口板３は、図２に示すようにプレート部４と弁５と溝６とを備える。

プレート部４は、容器２の開口部２ａと嵌り合う段差が外周部４ａに設けられており、外周部４ａと開口部２ａの縁とが付き合わされた開先をレーザ溶接などによってシール溶接Ｗされる。また、図１に示すように、プレート部４の中央部には、ガスケット７を挟んで端子８が取り付けられている。端子８は、プレート部４を板厚方向に貫通しており、容器２の内部に収納される電極と接続される。

弁５は、図２に示すように、プレート部４の一部にこのプレート部４の板厚よりも薄く形成されている。弁５は、プレス成形によってプレート部４の一部を押し潰し、板厚を減圧することで成形されている。弁５の外周縁５ａは、容器２の内部に面したプレート部４の内側面４ｂと面一に連続している。また、弁５は、板厚方向に曲がっている湾曲部５ｂを有している。この場合、湾曲部５ｂは、外周縁５ａから中央部に向かうにつれて容器２の外側に向かって曲がった後、弁５の中央部に掛けて容器２の内側に向かって曲がっている。そして、弁５は、プレート部４の板厚よりも内側に収まっている。

溝６は、図２から図５に示すように弁５の外周縁５ａから湾曲部５ｂを隔てる位置に一続きに延在している。溝６は、図２及び図５に示すように弁５の板厚よりも薄く形成されている。また、溝６と交差する方向に溝６の端部６ａから弁５の外周縁５ａに向かって延びる補助溝９が設けられている。

本実施形態では、図３及び図４に示すように弁５が長方形に設けられており、溝６は、弁５の中央部に長手方向に沿って配置されている。補助溝９は、溝６の端部６ａから２つに分岐し湾曲部５ｂを横切って、長方形に設けられた弁５の四角の手前となる外周縁５ａまでそれぞれ延びている。

また、溝６と補助溝９は、プレート部４の内側面４ｂと面一に形成されており、これら以外の部分は、容器２の外側に向かってプレート部４の板厚方向に膨らんでいる。

以上のように構成された密閉型電池１は、容器２の内部圧力が加わると、弁５が容器２の外側に向かって押圧され、溝６及び補助溝９に引張応力が作用する。設定された作動圧力よりも内部圧力が高くなると、溝６の端部６ａを起点に溝６及び補助溝９に沿って亀裂が入り、図６に示すように弁５が裂開される。すなわち、弁５は、圧力逃し弁として作動する。弁５は、外周縁５ａがプレート部４と連続しているので、裂開（作動）した後もプレート部４から脱落することがない。

また、弁５に湾曲部５ｂが設けられているとともに弁５の外周縁５ａから湾曲部５ｂを隔てた位置に溝６が設けられているので、密閉型電池１が落下するなどによって封口板３に外部から衝撃や変形を受けても、この湾曲部５ｂが変形し、溝６に応力が集中することが防止される。つまり、弁５が作動する内部圧力は、封口板３に外部から加わる衝撃や変形による応力の影響を受け難くなる。

したがって、溝６に加わる応力は、内部圧力に起因する応力が主なものとなるので、設定された作動圧力に対して実際に作動する内部圧力のばらつきが小さくなる。すなわち、弁５は、設定された作動圧力に対して精度よく作動する。また、封口板３に外部から加わる衝撃や変形を加味して溝６の強度を高くする必要がないので、弁５の作動圧力を低く設定することができる。

本発明に係る第２の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示すように、封口板３のプレート部４の一部に設けられた弁５は、外周縁５ａがプレート部４の板厚の途中４ｃと滑らかに連続している。また、溝６及び補助溝９は、弁５の外周縁５ａから湾曲部５ｂを隔てた位置に容器２の内部に面した側から設けられている。なお、溝６及び補助溝９を容器の外側から見た平面視は、図３とほぼ同じ状態である。

以上のように形成された密閉型電池１の封口板３は、弁５の外周縁５ａがプレート部４の板厚の途中４ｃと滑らかに連続しているので、外周縁５ａとプレート部４との境界に内部圧力による引張応力が集中することを防止することができる。また、溝６及び補助溝９は、容器２の内部に面した側に設けられているので、内部圧力が加わることで弁５が外側に撓んだ場合、溝６及び補助溝９には、圧縮応力が作用する。

このように、弁５が作動圧力に満たない内部圧力を繰り返し受けて撓んだ場合、弁５に疲労が蓄積し難い。したがって、この封口板３を充電と放電とが繰り返される二次電池に適用した場合、湾曲部５ｂを有しているので封口板３に外部から加わる変形による影響を受けることなく設定された作動圧力に対して精度よく作動するとともに、充電及び放電を繰り返すことによって作動圧力未満の内部圧力が繰り返し加わっても疲労が蓄積し難い耐久性に優れた密閉型電池１を提供することができる。

本発明に係る第３の実施形態について、図８を参照して説明する。なお、第１及び第２の実施形態と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図８に示すように、弁５の外周縁５ａは、プレート部４の内側面４ｂと面一に連続して設けられている。容器２の外側から見た弁５の形状は、長円形である。弁５は、容器２の外側に向かって曲がる湾曲部５ｂを有しており、全体がドーム状に隆起するように形成されている。溝６は、弁５の外周縁５ａから湾曲部５ｂを隔てた位置、本実施形態では、長円形の中央部に設けられている。また、第１及び第２の実施形態のように封口板３の弁５には、補助溝を有していない。

このように形成された密閉型電池１は、封口板３に外部から衝撃や変形が加わっても、湾曲部５ｂが変形による応力を緩和するので、溝６に応力が集中することを防止することができる。したがって、弁５に作用する応力は、封口板３に外部から加わる衝撃や変形に影響されることなく、内部圧力に起因する応力が主なものとなるので、設定された作動圧力に対して実際に作動する内部圧力のばらつきが小さくなる。つまり、設定した作動圧力に対して弁５が精度よく作動する。また、封口板３に外部から加わる衝撃や変形の影響を考慮して溝６の強度を高める必要がないので、低い内部圧力で弁５が作動するように設定することもできる。

なお、本発明の封口板３および密閉型電池１の弁５に設けられる溝６は、弁５の外周縁５ａから少なくとも湾曲部５ｂを隔てた位置に一続きに延在すればよい。また、補助溝９は、溝６と交差する方向に溝６の端部６ａから弁５の外周縁５ａに向かって延びる少なくとも１つを備えるか、第１の実施形態のように溝６の端部６ａから分岐する少なくとも２つの補助溝９を備えるように設けられていればよい。この場合、補助溝９は、溝６の端部６ａから弁５の外周縁５ａに向かって延びて、湾曲部５ｂの途中で止まって良いし、溝６の端部６ａから湾曲部５ｂを横切って外周縁５ａまで延びるように設けても良い。

そこで、溝６と補助溝９の様々な配置について分類分けしたものを図９に模式的に示す。図９中において、最外周の線がプレート部４と弁５との境界を示す。また、ハッチングで示した範囲が湾曲部５ｂである。

本発明に係る第１の実施形態の密閉型電池を示す斜視図。 図１中のＦ２−Ｆ２に沿って示す封口板に設けられた弁の断面図。 図１の弁を密閉型電池の外側から見た平面図。 図１の弁を密閉型電池の内側から見た平面図。 図３中のＦ５−Ｆ５に沿って示す封口板に設けられた弁の断面図。 図１の弁が作動圧力によって開弁された状態を一部断面にして示す斜視図。 本発明に係る第２の実施形態の密閉型電池について、封口板に設けられた弁を示す断面図。 本発明に係る第３の実施形態の密閉型電池について、封口板に設けられた弁を一部断面にして示す斜視図。 溝と補助溝との配置例を分類分けして模式的に示す図。

符号の説明

１…密閉型電池、２…容器、２ａ…開口部、３…封口板、４…プレート部、４ａ…外周部、４ｂ…内側面、５…弁、５ａ…外周縁、５ｂ…湾曲部、６…溝、６ａ…端部、９…補助溝。

Claims (9)

1. 容器の開口部を塞いで密閉型電池の外殻を前記容器とともに形成するプレート部と、
   前記プレート部の一部にこのプレート部の板厚よりも薄く形成されかつ前記板厚の方向に曲がっている湾曲部を有する弁と、
   前記弁の外周縁から少なくとも１つの前記湾曲部を隔てる位置に一続きに延在する溝と
   を備えることを特徴とする封口板。
2. 前記溝と交差する方向に前記溝の端部から前記弁の外周縁に向かって延びる少なくとも１つの補助溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
3. 前記溝の端部から分岐する少なくとも２つの補助溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
4. 前記補助溝は、前記溝の端部から前記外周縁に向かって延びて前記湾曲部の途中で止まることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の封口板。
5. 前記補助溝は、前記溝の端部から前記湾曲部を横切って前記外周縁まで延びることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の封口板。
6. 前記弁は、前記プレート部の板厚よりも内側に収まっていることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
7. 前記弁の外周縁は、前記容器の内部に面した前記プレート部の内側面から面一に連続して形成されることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
8. 前記弁の外周縁は、前記プレート部の板厚の途中と滑らかに連続して形成されることを特徴とする請求項１に記載の封口板。
9. 開口部を有する容器と、前記開口部を塞ぐ封口板とによって外殻を構成する密閉型電池において、
   前記封口板は、
   前記容器と外周部で接合されるプレート部と、
   前記プレート部の一部にこのプレート部の板厚よりも薄く形成されかつ前記板厚の方向に曲がっている湾曲部を有する弁と、
   前記弁の外周縁から少なくとも１つの前記湾曲部を隔てる位置に一続きに延在する溝と
   を備えることを特徴とする密閉型電池。

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