JP2007027045A - Liquid injection type battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型タイプの注液式電池に関し、さらに詳しくはアンプルを横置きにする構造の注液式電池に関する。 The present invention relates to a small-sized injection type battery, and more particularly to an injection type battery having a structure in which an ampoule is placed horizontally.
従来の代表的な注液式電池の概略縦断面図を図5に示す(特許文献1参照)。
21は金属製の有底円筒形の外装ケースであり、端子ピン22aおよび22bを設けたフェノール樹脂製の電池蓋23により覆蓋される構成となっている。外装ケース21の内部には、金属製の押さえ板24とポリエチレン樹脂からなるスペーサ25と、これらの間に挟まれた発電部26とが収容されている。
A schematic longitudinal sectional view of a conventional typical injection type battery is shown in FIG. 5 (see Patent Document 1).
押さえ板24、スペーサ25、および発電部26からなる円柱状の積層体には、中央部に空洞部27が設けられている。その空洞部27には、過塩素酸水溶液からなる電解液28を封入した円柱状のアンプル29が、その底部29bが外装ケース21の内底部に対向するように、縦置きに配置されている。空洞部27の上部および下部には、電解液が外部へ漏れないように鉄板30aおよび30bが配されている。外装ケース21とスペーサ25および発電部26との隙間には、端子ピン22aおよび22bと発電部26とを接続するリード線31aおよび31bが配されている。そして、外装ケース21と押さえ板24、スペーサ25、および発電部26との隙間、ならびにスペーサ25の上部に、樹脂32が充填されている。よって、リード線31aおよび31bおよび空洞部27の上部に配された鉄板30aは樹脂32で埋め込まれ、さらに樹脂32上に電池蓋23が配され、外装ケース21の開口部を封口している。
The columnar laminate including the
この注液式電池では、アンプル29が外部衝撃により外装ケース21の底部に配された鉄板30bと衝突することにより、アンプル29が破壊され、アンプル29に封入された電解液28が外部に流出し、電池の旋回による遠心力により発電部26へ流入することで電圧が発生する。
In this liquid injection type battery, the
ところで、近年、従来の注液式電池に対して、体積比が約1/4で、しかも、発生電圧が1/5と小型タイプの注液式電池の要望が高まっている。このため、発電部を構成するセル数が少なく、電解液が少量の注液式電池の開発が要求されている。
しかし、従来の注液式電池では、積層体の中央部に設けられた空洞部27は、上記のように、アンプル29を、その底部29bが外装ケース21の内底部に対向するように縦向きに配置するスペースしかなく、アンプル29を配置するスペースを確保するために、発電部26の上部にスペーサ25を設ける必要がある。したがって、アンプル29の高さ寸法よりも電池の高さ寸法を小さくすることができない。
However, in the conventional liquid injection type battery, the
そこで、本発明は、上記の問題を解決するため、柱状のアンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように横向きに配置することが可能な構造とすることにより、高さの低い小型の注液式電池を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problem, the present invention has a structure in which a columnar ampoule can be arranged horizontally so that its side faces the inner bottom of the outer case, thereby reducing the height. It aims at providing a small injection type battery.
本発明の第1の注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを囲む、発電部を含む一対の積層体および一対のスペーサとを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする。 A first injection type battery of the present invention includes a columnar ampoule containing an electrolyte, a pair of laminated bodies including a power generation unit and a pair of spacers surrounding the ampoule in a bottomed cylindrical outer case. And the ampoule is arranged such that a side surface of the ampoule faces an inner bottom portion of the exterior case.
本発明の第2の注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを収納する空洞部を有し、発電部を含む積層体とを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする。 A second injection type battery according to the present invention includes a columnar ampoule containing an electrolytic solution in a bottomed cylindrical outer case, and a laminate including a power generation unit having a hollow part for housing the ampoule. And the ampoule is arranged such that a side surface of the ampoule faces an inner bottom portion of the exterior case.
本発明の第3の注液式電池は、有底円筒形の外装ケース内に、電解液を含む柱状のアンプルと、前記アンプルを収納する空洞部および前記空洞部に連通する開口部を有し、発電部を含む積層体と、前記開口部に配されるスペーサとを具備し、前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする。 A third liquid injection type battery of the present invention has a columnar ampoule containing an electrolytic solution, a cavity for housing the ampoule, and an opening communicating with the cavity in a bottomed cylindrical outer case. A laminate including a power generation unit and a spacer disposed in the opening, and the ampoule is disposed such that a side surface of the ampoule faces an inner bottom of the exterior case. And
このように、柱状アンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように配置することにより、アンプルの高さに関係なく注液式電池を小型化することができる。
前記外装ケースの内底部には、アンプルの破壊を容易にするため、突起部を有するのが好ましい。
電解液が発電部に流れ込みやすくなるため、前記スペーサはその中央が前記アンプル側に突出するように構成されているのが好ましい。
Thus, by arranging the columnar ampule so that the side surface faces the inner bottom portion of the exterior case, the liquid injection type battery can be miniaturized regardless of the height of the ampule.
It is preferable that the inner bottom portion of the outer case has a protrusion in order to facilitate the destruction of the ampoule.
Since the electrolyte easily flows into the power generation unit, the spacer is preferably configured such that the center protrudes toward the ampoule.
本発明によれば、柱状のアンプルを、その側面が外装ケースの内底部に対向するように横向きに配置することにより、高さの低い小型の注液式電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a small liquid injection type battery with a low height can be provided by arrange | positioning a columnar ampoule sideways so that the side surface may oppose the inner bottom part of an exterior case.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態を図1および2を参照しながら説明する。図1は、本発明の注液式電池の一例を示す概略縦断面図である。図2は、図1の注液式電池の概略横断面図である。
1は金属製の有底円筒形の外装ケースであり、その開口部は端子ピン2aおよび2bを設けたフェノール樹脂製の電池蓋3により覆蓋される構成となっている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of the injection type battery of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the injection type battery of FIG.
外装ケース1の内部には、発電部6および発電部6を挟む一対の金属製の押さえ板4aおよび4bからなる一対の略半円柱状の積層体が収容されている。一対の発電部6は、直列に接続されている。なお、負荷の大きさにより、一対の発電部6を並列に接続することも可能である。発電部6は、例えば鉛を活物質とする負極、セルロース製のセパレータ、および二酸化鉛を活物質とする正極からなる単セルを複数積層したものである。この積層体を構成する単セルならびに押さえ板4aおよび4bは、いずれも略半円形の板状体である。
In the
外装ケース1の内側面に対向する曲面部分と後述する空洞部7側の平面部分を有する一対の略半円柱状の積層体は、平面部分が向かい合うように距離をおいて配置されている。一対の積層体における一方の端部同士と他方の端部同士の間に、一対のスペーサ14が配置されている。スペーサ14は、後述するアンプル9と対向する側に突出するように断面が円弧状の表面を有する。スペーサ14には、例えば、ポリエチレン樹脂などが用いられる。一対の積層体と一対のスペーサ14とで囲まれた空洞部7には、過塩素酸水溶液からなる電解液8を封入した円柱状のアンプル9が配置されている。
A pair of substantially semi-cylindrical laminates having a curved surface portion facing the inner surface of the
アンプル9は、その側面部9cが外装ケース1の内底部に配された後述する鉄板10bと対向するように、空洞部7内において横置きに配置されている。したがって、アンプル9の上部9aおよび底部9bは一対のスペーサ14のいずれかと対向する。
このように、アンプル9を一対の積層体の内側に横置きにして配置することにより、アンプル9を縦置きに配置した従来の場合のように発電部上部にスペーサを設ける必要がなくなり、電池の高さ寸法を、アンプル9の高さ寸法(上部9aと底部9bとの間の距離)よりも小さくすることができる。また、上記のようにスペーサ14はその中央がアンプル9側に突出していることにより、アンプル9が破壊されて外部に流出した電解液8は、スペーサ14の表面に沿って発電部6に流れ込みやすくなる。
The ampoule 9 is arranged horizontally in the
Thus, by arranging the ampoule 9 horizontally inside the pair of laminated bodies, it is not necessary to provide a spacer above the power generation unit as in the conventional case where the ampoule 9 is arranged vertically, and the battery The height dimension can be made smaller than the height dimension of the ampoule 9 (distance between the
空洞部7の上部および下部には、電解液8が外部へ漏れないように鉄板10aおよび10bが配されている。外装ケース1の内底部において鉄板10b上には、アンプル9を破壊するための突起部13が設けられている。
アンプルを縦置きとした従来の構成の注液式電池では、外部衝撃によりアンプルの底部が突起部に衝突してアンプルが破壊される。アンプルの外径を小さくするとアンプルの底部の厚さが増大するため、アンプルが破壊され難くなる。
In a liquid injection type battery having a conventional configuration in which ampules are installed vertically, the bottom of the ampoule collides with the protrusion due to an external impact and the ampoule is destroyed. If the outer diameter of the ampoule is reduced, the thickness of the bottom of the ampoule increases, so that the ampoule is not easily broken.
これに対して、アンプルを横置きとした本発明の注液式電池では、アンプル9の外径を小さくしてアンプル9の底部9bが厚くなっても、外部衝撃によりアンプル9における側面部9cが突起部13に衝突するため、アンプル9は容易に破壊される。従って、アンプル9の外径を小さくすることにより、さらなる電池の小型化を図ることができる。
なお、図1では、アンプル9が突起部13に接するように空洞部7内に配置されているが、外部衝撃によりアンプル9の側面部9cが突起部13に衝突する構成であれば、アンプル9と突起部13とが接していなくてもよい。例えば、一対のスペーサ14でアンプル9を挟む構成とし、アンプル9と突起部13とを離して配置してもよい。
On the other hand, in the liquid injection type battery according to the present invention in which the ampule is placed horizontally, even if the outer diameter of the ampule 9 is reduced and the
In FIG. 1, the ampule 9 is disposed in the
鉄板10aと押さえ板4aとの間には、寸法調整板5が配されている。外装ケース1と積層体および寸法調整板5との隙間には、端子ピン2aおよび2bと発電部6とを接続するリード線11aおよび11bが配されている。そして、外装ケース1と積層体および寸法調整板5との隙間、ならびに寸法調整板5および鉄板10aの上部に樹脂12が充填されている。よって、リード線11aおよび11b、ならびに鉄板10aは樹脂12で埋め込まれる構成となっている。また、樹脂12は外装ケース1を封口するための電池蓋3を接着する役割も兼ねている。
A
上記の実施の形態では、アンプル9を破壊するための突起部13を設けたが、突起部13を設けなくても外部衝撃によりアンプル9は空洞部7の底部に配された鉄板10bと衝突して容易に破壊される。また、一対の押さえ板4aおよび4bは、それぞれ発電部6から離れるにつれて空洞部の中が狭くなるようなテーパを有していてもよい。電解液はテーパに沿って迅速にかつ確実に発電部6内に流れ込む。
In the above embodiment, the
上記の実施の形態では、スペーサ14は、その中央がアンプル9側へ突出するように断面が円弧状の表面を有するものとした。すなわち、スペーサ14は中央がアンプル9側に突出するように断面が略半円形の凸状部分を設けたが、これ以外に例えば、凸状部分の断面を三角形や台形としてもよい。
また、上記の実施の形態では、円柱状のアンプルを用いたが、アンプルの形状は角柱状でもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, a cylindrical ampule is used, but the shape of the ampule may be a prismatic shape.
(実施の形態2)
本実施の形態における注液式電池の概略横断面図を図3に示す。本実施の形態の注液式電池は、実施の形態1の注液式電池における一対のスペーサ14のうちどちらか一方のスペーサ14の部分を、発電部を含む積層体が占める構成である。なお、実施の形態1と共通する部分については説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the injection type battery in the present embodiment. The liquid injection type battery according to the present embodiment has a configuration in which one of the pair of
図3に示すように外装ケース1内には、発電部を含む円柱状の積層体6aが配されている。積層体6aは、その中央に設けられた空洞部7aおよび空洞部7aに連通する開口部15を有する。そして、空洞部7aには円柱状のアンプル9が、その側面部9cが外装ケース1の内底部に対向するように横置きに収納されている。開口部7aにはスペーサ14が配置されている。積層体6aは、円板状の一部(空洞部7aおよび開口部15に対応する部分)が欠けた単セルおよび押さえ板を積層して構成されている。
このように、アンプル9を空洞部7aに横置きにして配置することにより、アンプル9を縦置きに配置した従来の場合のように発電部上部にスペーサを設ける必要がなくなり、電池を小型化することができる。
As shown in FIG. 3, a cylindrical laminate 6 a including a power generation unit is disposed in the
Thus, by arranging the ampoule 9 horizontally in the
(実施の形態3)
本実施の形態における注液式電池の概略横断面図を図4に示す。本実施の形態の注液式電池は、実施の形態1の注液式電池における一対のスペーサ14が配された部分を、発電部を含む積層体が占める構成である。なお、実施の形態1と共通する部分については説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the injection type battery in the present embodiment. The injection type battery of the present embodiment has a configuration in which the laminate including the power generation unit occupies the portion where the pair of
図4に示すように、外装ケース1内には、発電部を含む円柱状の積層体6bが配されている。積層体6bは中央に空洞部7bを有し、空洞部7bには円柱状のアンプル9が、その側面部9cが外装ケース1の内底部に対向するように横置きに収納されている。積層体6bは、空洞部7bに対応する部分を有する円板状の単セルおよび押さえ板を積層して構成されている。
このように、アンプル9を空洞部7bに横置きにして配置することにより、アンプル9を縦置きに配置した従来の場合のように発電部上部にスペーサを設ける必要がなくなり、電池を小型化することができる。
As shown in FIG. 4, a cylindrical
Thus, by arranging the ampoule 9 horizontally in the cavity 7b, there is no need to provide a spacer above the power generation unit as in the conventional case where the ampoule 9 is arranged vertically, and the battery is downsized. be able to.
《実施例1》
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
上記の図1と同じ本発明の注液式電池Aを作製した。
外装ケース1には、有底円筒形の鉄製のもの(外径:20mm、高さ:13mm)を用いた。スペーサ14には、ポリエチレン樹脂製のもの(高さ:10mm、アンプル9の軸方向における最大寸法:1.2mm)を用いた。アンプル9(外径:9mm、高さ:17mm)内に封入する電解液8には、過塩素酸水溶液を用いた。
Example 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The same injection type battery A of the present invention as in FIG. 1 was prepared.
The
二酸化鉛を活物質とする正極、鉛を活物質とする負極、およびセルロース製のセパレータを用いて略半円形の板状の単セルを構成した。この単セル7個を積層し、直列に接続して発電部6とした。そして、一対の押さえ板4a、4bで発電部6を挟み、略半円柱状の積層体(径:20mm、高さ:10mm)を形成した。
A substantially semicircular plate-shaped single cell was constructed using a positive electrode using lead dioxide as an active material, a negative electrode using lead as an active material, and a cellulose separator. Seven such single cells were stacked and connected in series to form a
《比較例1》
上記の図5と同じ従来の注液式電池Bを作製した。
外装ケース21には、有底円筒形の鉄製のもの(外径:20mm、高さ:22mm)を用いた。
ドーナツ状の極板およびセパレータを用いてセルを構成し、このセル7個を積層し、直列に接続して発電部26とした。そして、発電部26を押さえ板24およびスペーサ25で挟み、中央部に円柱状の空洞部を有する積層体(径:20mm、高さ:20mm)を形成した。そして、実施例と同様の電解液28を封入したアンプル29を外装ケース内に縦置きに収納した。
<< Comparative Example 1 >>
The same conventional injection type battery B as that shown in FIG. 5 was prepared.
The
A cell was configured using a donut-shaped electrode plate and a separator, and the seven cells were stacked and connected in series to form a
[電池の評価]
次に、本発明の実施例1の電池Aおよび比較例1の電池Bを用いて、放電試験を行った。
常温にて、電池に旋回数10000rpmまたは25000rpmの旋回を加え、アンプルを破壊した。そして、アンプル内より流出した電解液が、発電部に流入して発生した電圧の挙動および持続時間が10s以上であるかどうかを調べた。なお、持続時間はアンプルが破壊されてから電圧が5Vを切るまでの時間とした。このときの負荷電流は20mAとし、電池の試験数は5個とした。また、放電時に1V以上の急激な電圧降下がない場合を、放電時の電圧挙動が正常であると判断した。その試験結果を表1に示す。
[Battery evaluation]
Next, a discharge test was performed using the battery A of Example 1 of the present invention and the battery B of Comparative Example 1.
At normal temperature, the battery was swirled at a rotation speed of 10,000 rpm or 25000 rpm, and the ampoule was broken. Then, the behavior of the voltage generated by the electrolyte flowing out from the ampoule flowing into the power generation unit and whether the duration was 10 s or more were examined. The duration was the time from when the ampoule was destroyed until the voltage dropped below 5V. The load current at this time was 20 mA, and the number of battery tests was five. Further, when there was no sudden voltage drop of 1 V or more during discharging, it was determined that the voltage behavior during discharging was normal. The test results are shown in Table 1.
表1より、本発明の電池Aは従来の電池Bの約半分のサイズであるが、従来の電池Bと同様の優れた放電特性が得られることがわかった。
本実施例では実施の形態1と同じ構造の注液式電池を用いたが、実施の形態2および3と同じ構造の注液式電池においても本実施例と同じ効果が得られる。
From Table 1, it was found that the battery A of the present invention is about half the size of the conventional battery B, but excellent discharge characteristics similar to those of the conventional battery B can be obtained.
In this example, the injection type battery having the same structure as that of the first embodiment was used. However, the same effect as that of this example can be obtained in the case of the injection type battery having the same structure as that of the second and third embodiments.
本発明の注液式電池は電池サイズを小さくすることができるため、小型の飛翔体の電源として好適に用いられる。 Since the injection type battery of the present invention can reduce the battery size, it is preferably used as a power source for a small flying object.
1、21 外装ケース
2a、2b、22a、22b 端子ピン
3、23 電池蓋
4a、4b、24 押さえ板
5 寸法調整板
6、26 発電部
6a、6b 積層体
7、27 空洞部
8、28 電解液
9、29 アンプル
9a、29a 上部
9b、29b 底部
9c 側面部
10a、10b、30a、30b 鉄板
11a、11b、31a、31b リード線
12、32 樹脂
14、25 スペーサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする注液式電池。 In a bottomed cylindrical outer case, comprising a columnar ampoule containing an electrolyte, a pair of laminates including a power generation unit and a pair of spacers surrounding the ampoule,
4. The liquid injection type battery according to claim 1, wherein the ampoule is disposed such that a side surface of the ampoule faces an inner bottom portion of the outer case.
前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする注液式電池。 In a cylindrical outer case with a bottom, a columnar ampoule containing an electrolyte solution, a hollow part containing the ampoule, and a laminate including a power generation part,
4. The liquid injection type battery according to claim 1, wherein the ampoule is disposed such that a side surface of the ampoule faces an inner bottom portion of the outer case.
前記アンプルが、当該アンプルの側面が前記外装ケースの内底部に対向するように、配置されていることを特徴とする注液式電池。
注液式電池。 A cylindrical ampoule with a bottom, a columnar ampoule containing an electrolyte, a cavity for housing the ampoule, an opening communicating with the cavity, a laminate including a power generation unit, and the opening And a spacer disposed on,
4. The liquid injection type battery according to claim 1, wherein the ampoule is disposed such that a side surface of the ampoule faces an inner bottom portion of the outer case.
Injection battery.
The injection type battery according to claim 5, wherein a cross section of the convex portion is substantially semicircular, triangular, or trapezoidal.
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