JP2008192588A - 電池容器及び栓 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃性の気体等の物質が電池容器の外部に排出されることを防ぐことができる電池容器及び栓を提供する。
【解決手段】電池容器は、電池容器に取り付けられ電池容器の内圧が上昇した場合に電池容器内の物質を外部に排出する圧力調整弁３４と、圧力調整弁３４から排出される物質の排出経路上に配置され、前記物質の可燃性を低下させる難燃剤３３とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池容器及び栓、特に、リチウムイオン電池などに用いられる電池容器及び栓に関する。

従来から、高エネルギ密度のリチウムイオン電池が知られており、各種の携帯機器や自動車用の電源として使用されている。このリチウムイオン電池を安全に使用するためには、充電器でリチウムイオン電池を充電する際に電圧を管理する必要がある。また、リチウムイオン電池を組電池として使用する際には、組電池を構成する各単電池ごとに管理装置によって電圧を管理する必要がある。上述したリチウムイオン電池は、完全密閉構造をしており、リチウムイオン電池の内圧が所定の圧力に達すると破損する安全弁を備えている（特許文献１、特許文献２）。

しかしながら、充電器や管理装置に障害等が発生すると、各単電池に充電電流が連続して流れ、この結果、電池容器内の電解液の分解が起こる。そして、リチウムイオン電池の電池容器内の圧力が上昇する。電池容器内の圧力が前記の安全弁の動作圧以下である場合、電池内には前記の圧力が印加されたままの状態であり、電池容器にはこのような圧力が連続して加えられた状態でも破損しないような機械的な強度が要求される。このため、十分な強度を有する金属等の容器が使用されていた。
しかし、このような電解液の分解等が急激に進むと、リチウムイオン電池の電池容器の内圧の上昇によって安全弁の動作のみならず安全弁の動作とともに電池容器の破損が生じ、電解液や電解液の分解物が電池容器の外部に飛散する恐れがある。

この問題を解決するために、従来、電池容器の一部に、ガス透過性調圧ユニットを設け、電池容器の内圧が上昇した場合には、このガス透過性調圧ユニットから電池容器内で電解液の分解等で生成した気体等を透過させ、電池容器の内圧が更に上昇した場合には、ガス透過性調圧ユニットを破損させて、電池容器の内圧の上昇を抑える技術が知られていた（特許文献３）。
特開２０００−１８２５８７号公報 特開平６−３６７５２号公報 特開２００４−２２１１２９号公報

しかしながら、特許文献３に記載されているガス透過性調圧ユニットでは、電解液や電池内で生成した可燃性の分解物がそのまま電池外に排出されるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可燃性の気体等の物質が電池容器の外部に排出されることを防ぐことができる電池容器及び栓を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、電池容器に取り付けられ前記電池容器の内圧が上昇した場合に前記電池容器内の物質を外部に排出する圧力調整弁と、前記圧力調整弁から排出される物質の排出経路上に配置され、前記物質の可燃性を低下させる難燃剤とを有することを特徴とする電池容器である。
本発明では、電池容器内から外部に排出される気体の可燃性を難燃剤によって低下させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記圧力調整弁から排出される物質の排出経路上に設けられ、電池容器外部からの火の侵入を防ぐフィルタを更に有することを特徴とする請求項１に記載の電池容器である。
本発明では、フィルタによって電池容器外の火点が電池容器内に侵入することを防ぐことができる。

また、請求項３に記載の発明の前記フィルタは、内部に空間を有し、前記難燃剤は、前記フィルタの空間内に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電池容器である。
本発明では、フィルタの内部の空間内に難燃剤を配置するようにしたので、電池容器に振動が加えられること等によって、圧力調整弁から排出される気体の流路外の領域に難燃剤が移動してしまうことを防ぐことができる。

また、請求項４に記載の発明は、前記難燃剤として、ハロゲン系難燃剤、非ハロゲン系難燃剤、フュームシリカ、三酸化アンチモンの少なくとも１つ以上を用いることを特徴とする請求項１から３までのいずれかの項に記載の電池容器である。
本発明では、リチウムイオン電池の電解液を電池容器内に充填した場合に、その電解液に含まれる物質が蒸発又は分解して発生する可燃性の気体を、不燃性の気体に変化させることができる。

また、請求項５に記載の発明の前記圧力調整弁は、スプリングディスク式圧力調整弁からなることを特徴とする請求項１から４までのいずれかの項に記載の電池容器である。

また、請求項６に記載の発明は、頭部と脚部とからなり前記頭部と前記脚部とを貫通する貫通孔が形成されたネジ部と、前記ネジ部の頭部に形成されている貫通孔を覆い火の侵入を防ぐフィルタと、前記ネジ部の貫通孔内又は前記フィルタ内に配置され可燃性の物質の可燃性を低下させる難燃剤とを有することを特徴とする栓である。
本発明では、電池容器の圧力調整弁が設けられている領域に、ネジ部を取り付けることにより、電池容器内から外部に排出される気体の可燃性を難燃剤によって低下させることができるとともに、フィルタによって電池容器外の火点が電池容器内に侵入することを防ぐことができる。

本発明によれば、可燃性の気体等の物質が電池容器の外部に排出されることを防ぐことができる電池容器及び栓を提供する。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの斜視図である。
リチウムイオン電池１００ａの電池容器５０ａは、容器本体２０ａと上蓋１０ａとから構成されている。容器本体２０ａと上蓋１０ａは、プラスチックにより形成されている。上蓋１０ａの中央部には、上蓋１０ａの一部である突出部３０ａが形成されている。突出部３０ａの内部の構造については、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して後述する。
また、上蓋１０ａには、リチウムコバルタイト（ＬｉＣｏＯ_２）からなる正極４０と、炭素（Ｃ）からなる負極４１とが取り付けられている。

図２は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの分解斜視図である。図２は、図１のリチウムイオン電池１００ａの容器本体２０ａから上蓋１０ａを取り外した状態を示している。
電池容器５０ａは、直方体状の形状をしており、内部に直方体状の空間が設けられている。電池容器５０ａ内には、集電体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）や電極群１１などが収納される。電池容器５０ａ内には、電解液が充填される。
この電解液としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）からなる電解液や、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの混合物（ＥＣ−ＭＥＣ）からなる電解液や、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの混合物（ＰＣ−ＥＣ−ＭＥＣ）に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）又は過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）を添加した電解液などが用いられる。

電極群１１は、渦巻き状の正電極シート１１ａと、渦巻き状の負電極シート１１ｂとから構成されている。正電極シート１１ａと負電極シート１１ｂとは、セパレータ（図示省略）により互いに電気的に絶縁されている。
正電極シート１１ａは、集電体１２ａ、１２ｂを介して、正極４０に電気的に接続されている。負電極シート１１ｂは、集電体１２ｃ、１２ｄを介して、負極４１に電気的に接続されている。集電体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとしては、導線などが用いられる。

図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａの構造を示す平面図である。また、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａの構造を示す断面図である。
上蓋１０ａの中央部には、突出部３０ａが設けられている。突出部３０ａの内部には、フィルタ３１（３１ａ、３１ｂ）、リング状部材３２が設けられている。

上蓋１０ａの両端には、凸部１３ａ、１３ｂが形成されている。上蓋１０ａの材質としては、樹脂を用いている。樹脂の材料としては、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂やＰＰ（Polypropylene）樹脂などを用いることができる。上蓋１０ａのうち、樹脂で形成された樹脂部１６には、貫通孔が２つ形成されており、その貫通孔にそれぞれ正極４０と負極４１とが取り付けられている。
上蓋１０ａの中央部には貫通孔ｈ１が形成されており、上蓋１０ａには、その貫通孔ｈ１を封止する圧力調整弁３４が取り付けられている。

図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態による圧力調整弁３４の構造を示す斜視図である。圧力調整弁３４は、直径がｄ１０、高さがｄ１１の有底円柱状の形状をしている。圧力調整弁３４の内部には、直径がｄ１２（ｄ１２＜ｄ１０）、深さがｄ１３（ｄ１３＜ｄ１１）の円柱状の空間が形成されている。圧力調整弁３４は、ゴムにより形成されており、電池容器５０ａの上蓋１０ａに設けられた取り付け部に勘合して装着される。ゴムの材料としては、エチレンプロピレンゴム、ネオプレンゴム等が適用できる。
電池容器５０ａ内の圧力が上昇すると圧力調整弁３４が変形し、気体等の電池容器５０ａ内の物質が電池容器５０ａ外に排出され、電池容器５０ａ内の圧力が上昇することを防ぐことができる。

図５は、本発明の第１の実施形態による圧力調整弁３４の機能について説明するためのグラフである。図５において、横軸は時間を示しており、縦軸は電池容器５０ａ内の圧力を示している。
電池容器５０ａの内圧が開弁圧Ｐａに達すると圧力調整弁３４の開放動作によって電池容器５０ａ内の圧力が所定の圧力Ｐｂまで低下する。この圧力調整弁３４は、逆止弁の働きがあり、いったん電池容器５０ａ内の圧力が低下すると閉塞状態となり、電池容器５０ａ内への外気の侵入を防止する。開弁圧Ｐａは、例えば、１６０〜２００ｍｍＨｇ（約０．２〜０．２５ｋｇ／ｃｍ^２）である。なお、開弁圧Ｐａは、この値に限定されるものではなく、圧力調整弁３４の材質や形状、電池容器５０ａの強度を加味して任意に選定することが可能である。

図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態によるフィルタ３１ａの構造を示す斜視図である。フィルタ３１ａは、直径がｄ２０、厚さがｄ２１の円板状の形状をしている。

図４（ｃ）は、本発明の第１の実施形態によるフィルタ３１ｂの構造を示す斜視図である。フィルタ３１ｂは、直径がｄ３０（ｄ３０＝ｄ２０）、高さがｄ３１の円柱状の形状をしている。フィルタ３１ｂの内部には、直径がｄ３２（ｄ３２＜ｄ３０）、深さがｄ３３（ｄ３３＜ｄ３１）の円柱状の空間Ｓ１が形成されている。
フィルタ３１ａ及びフィルタ３１ｂは、アルミナの焼結体から構成される多孔質体により形成されている。この多孔質体は多数の細孔を有するので、火炎が内部に侵入することを防止することができる。

このフィルタ３１ｂの開口部を塞ぐように、フィルタ３１ａをフィルタ３１ｂ上に設置することにより、直径がｄ３２、高さがｄ３３の円柱状の空間Ｓ１を内部に有するフィルタ３１が形成される。
フィルタ３１の内部の空間Ｓ１には、難燃剤３３を内包した袋３５を配置している。難燃剤３３は、電池容器２０ａ内に充填される電解液に含まれる有機溶剤の加熱された蒸気又は分解物である可燃性の気体に作用し、不燃性を付与する。

ここで、難燃剤３３による難燃化機構について説明する。燃焼には、可燃性成分、酸素、熱エネルギが必須であり、これらの中の任意の一つが欠けると燃焼は抑制される。従って、物質の難燃化には、燃焼の過程で生じる活性なＯＨラジカルの安定化、酸素の遮断、断熱が有効である。そして、酸素の遮断には、不燃性ガスの生成による遮断、燃焼残渣による遮断、断熱には、燃焼残渣が有効である。
なお、難燃化機構は大別して、気相と固相における機能に分類される。気相における難燃化は、燃焼の過程で生じる活性なＯＨラジカル、ＯＯＨラジカルの様な燃焼誘因物質を捕捉する効果や吸熱反応により促進される。また、固相における難燃化は、燃焼残渣による断熱により促進される。

難燃剤３３としては、臭素系、塩素系のハロゲン系難燃剤や、リン系、シリコン系のノンハロゲン系難燃剤などを用いることができる。
ここで、臭素系のハロゲン系難燃剤としては、例えば、ＤＢＤＰＯ（デカブロモジフェニルオキサイド）や、ＤＢＤＰＥ（デカブロモジフェニルエーテル）などを用いることができる。また、ノンハロゲン系難燃剤としては、リン系ではリン酸エステルなど、シリコン系ではシリコンポリマー粉末などを用いることができる。

なお、難燃剤３３として、粒径が０．１マイクロメートル〜０．００５マイクロメートルのフュームシリカや、粒径が０．１マイクロメートル〜０．００５マイクロメートルの三酸化アンチモンなどを用いてもよい。この粒径のフュームシリカは、表面が活性なＯＨラジカルで覆われ、水素結合による強い凝集力により燃焼残渣を形成するとともに、粒子の繋がりにより可燃性ガスを吸着するため、可燃性の気体に難燃性の気体に変化させることができる。
また、難燃剤３３として、上述したハロゲン系難燃剤、非ハロゲン系難燃剤、フュームシリカ、三酸化アンチモンのいずれか１つを用いてもよいし、これらの難燃剤を複数組み合わせて用いてもよい。

袋３５としては、微細細孔を有する織物布や不織布を用いることができる。袋３５の材質としては、綿、ポリエステル繊維、レーヨン繊維を単体で用いたり、これらの混紡等を用いたりすることができる。
また、袋３５の材質として、開裂が容易な、ポリ塩化ビニリデンや、ポリ塩化ビニルなどを用いることもできる。この場合、上蓋１０ａの貫通孔ｈ１から所定の圧力以上の可燃性の気体を含む物質が流出したときに、それらの物質の圧力によって袋３５が開裂し、袋３５に内包されていた難燃剤３３と可燃性の物質が反応して、燃焼性が低下される。

図４（ｄ）は、本発明の第１の実施形態によるリング状部材３２の構造を示す斜視図である。このリング状部材３２は、直径がｄ４０（＝ｄ２０）、厚さがｄ４１のリング状の形状をしており、内部に直径がｄ４２の貫通孔が形成されている。
リング状部材３２の側面には、ネジ山３２１が形成されている。上蓋１０ａの突出部３０ａの内部には、ネジ溝３０１が形成されている（図３（ｂ）参照）。上蓋１０ａの突出部３０ａ内に、フィルタ３１を設置した後、リング状部材３２に形成されたネジ山３２１と、上蓋１０ａの突出部３０ａに形成されたネジ溝３０１とを嵌合することにより、突出部３０ａ内にフィルタ３１を固定することができる。

図６は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａの一部の構造を示す断面図である。図６は、図３（ｂ）において、上蓋１０ａの正極４０、凸部１３ａを含む領域を示している。
上蓋１０ａの貫通孔に正極４０を取り付ける際に、上蓋１０ａと正極４０との間に隙間ができないように、本実施形態では、上蓋１０ａと正極４０との間に樹脂１４を埋め込んでいる。これにより、リチウムイオン電池１００ａの電池容器５０ａ内を気密に封止することができる。樹脂１４としては、例えば、エポキシ樹脂などを用いることができる。
なお、図６では、上蓋１０ａの正極４０が取り付けられる領域の構造を示したが、上蓋１０ａの負極４１が取り付けられる領域の構造についても図６と同様であるので、その説明を省略する。

図７は、本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａと容器本体２０ａとを接合する方法について説明するための図である。上蓋１０ａの両端には、それぞれ凸部１３（１３ａ、１３ｂ）が形成されている。
容器本体２０ａの縁の部分には凹部１５（１５ａ、１５ｂ）が形成されている。
リチウムイオン電池１００ａの電池容器５０ａの内部に、集電体１２、電極群１１（図２参照）などを収納した後に、上蓋１０ａの凸部１３ａと容器本体２０ａの凹部１５ａとを嵌合させる。これにより、図１に示すような形状の電池容器５０ａが完成する。なお、上蓋１０ａの凸部１３と容器本体２０ａの凹部１５との間には、接着剤を塗布することにより、上蓋１０ａと容器本体２０ａとが一体化される。

上述した本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの電池容器５０ａでは、電池容器５０ａに取り付けられ、その電池容器５０ａの内圧が上昇した場合に電池容器５０ａ内の物質（本実施形態では、可燃性の気体）を外部に排出する圧力調整弁３４と、その圧力調整弁３４から排出される物質の排出経路上に設けられ火の侵入を防ぐフィルタ３１と、前記圧力調整弁３４から排出される物質の排出経路上に配置され前記物質の可燃性を低下させる難燃剤３３とを設けるようにした。また、本実施形態では、フィルタ３１は内部に空間Ｓ１を有し、難燃剤３３はフィルタ３１の空間Ｓ１内に配置されている。

本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの電池容器５０ａを用いれば、電池容器５０ａ内の圧力が上昇した際、電池容器５０ａ内から外部に排出される物質の可燃性を難燃剤３３によって低下させることができ、可燃性の物質が電池容器５０ａの外部に排出されることを防ぐことができる。また、フィルタ３１によって電池容器５０ａ外の火点が電池容器５０ａ内に侵入することを防ぐことができる。

なお、本発明の第１の実施形態では、突出部３０、フィルタ３１、リング状部材３２、難燃剤３３、安全弁３４、袋３５を、上蓋１０ａ上に設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、容器本体２０ａの側面又は底面上に設けるようにしてもよい。
また、本発明の第１の実施形態では、突出部３０ａ内に、フィルタ３１ａとフィルタ３１ｂとを設置するようにしたが、これに限定されるものではなく、フィルタ３１ａとフィルタ３１ｂのいずれか一方のみを設置するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同じ構成をとる部分については、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図８は、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオン電池１００ｂの斜視図である。
リチウムイオン電池１００ｂの電池容器５０ｂは、容器本体２０ａと上蓋１０ｂとから構成されている。上蓋１０ｂは、プラスチックにより形成されている。上蓋１０ｂの中央部には、上蓋１０ｂの一部である突出部３０ｂが形成されている。突出部３０ｂ上には、フィルタ３１ｃが取り付けられている。突出部３０ｂの内部には、ネジ溝３０２が形成されている。突出部３０ｂ等の構造については、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して後述する。

図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオン電池１００ｂの上蓋１０ｂの構造を示す平面図である。また、図９（ｂ）は、本発明の第２の実施形態によるリチウムイオン電池１００ｂの上蓋１０ｂの構造を示す断面図である。
上蓋１０ｂの中央部には、突出部３０ｂが設けられている。突出部３０ｂには、リング状部材３６、ネジ部３７を介して、フィルタ３１ｃが取り付けられている。
本実施形態の栓７０は、フィルタ３１ｃ、リング状部材３６、ネジ部３７、難燃剤３３を内包した袋３５により構成されている。

図１０（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるフィルタ３１ｃの構造を示す斜視図である。フィルタ３１ｃは、直径がｄ５０、高さがｄ５１の円柱状の形状をしている。フィルタ３１ｃの内部には、直径がｄ５２（ｄ５２＜ｄ５０）、深さがｄ５３（ｄ５３＜ｄ５１）の円柱状の空間が形成されている。
フィルタ３１ｃは、アルミナの焼結体から構成される多孔質体により形成されている。

図１０（ｂ）は、本発明の第２の実施形態によるネジ部３７の構造を示す斜視図である。このネジ部３７は、頭部３７ａと脚部３７ｂとからなり、頭部３７ａと脚部３７ｂとを貫通する貫通孔ｈ２が形成されている。頭部３７ａと脚部３７ｂは、プラスチックにより形成されている。
ネジ部３７の頭部３７ａは、直径がｄ６０（ｄ６０＝ｄ５０）、厚さがｄ６１の円柱状の形状をしている。頭部３７ａには、直径がｄ６２の貫通孔ｈ２が形成されている。
また、ネジ部３７の脚部３７ｂは、直径がｄ６３（ｄ６３＜ｄ６０）、高さがｄ６４の円柱状の形状をしている。脚部３７ｂには、直径がｄ６２の貫通孔ｈ２が形成されている。脚部３７ｂの側面には、ネジ山３７１が形成されている。

図１０（ｃ）は、本発明の第２の実施形態によるリング状部材３６の構造を示す斜視図である。リング状部材３６は、直径がｄ７０（ｄ７０＝ｄ５０）、厚さがｄ７１のリング状の形状をしている。リング状部材３６には、直径がｄ７２（ｄ７２＜ｄ７０、ｄ７２＝ｄ６３）の貫通孔が形成されている。リング状部材３６は、ゴムにより形成されている。
図１０（ｄ）は、本発明の第２の実施形態による円板状部材３８の構造を示す斜視図である。円板状部材３８は、直径がｄ８０、厚さがｄ８１の円板の形状をしている。円板状部材３８は、プラスチックにより形成されている。

フィルタ３１ｃとネジ部３７と上蓋１０ｂとで囲まれる空間Ｓ２内には、難燃剤３３を内包した袋３５を配置している。なお、本実施形態では、袋３５を支持するために上蓋１０ｂ上に円板状部材３８を設置しているが、円板状部材３８を設けなくてもよい。
ネジ部３７の脚部３７ｂに、リング状部材３６を装着した後、ネジ部３７の脚部３７ｂのネジ山３７１と、上蓋１０ｂの突出部３０ｂのネジ溝３０２とを嵌合し、ネジ部３７の頭部３７ａにフィルタ３１ｃを接着剤等により接着し、ネジ部３７の貫通孔内に、難燃剤３３を内包した袋３５を取り付けることにより、栓７０を作成することができる。

上述した本発明の第２の実施形態による栓７０では、頭部３７ａと脚部３７ｂとからなり頭部３７ａと脚部３７ｂとを貫通する貫通孔が形成されたネジ部３７と、ネジ部３７の頭部３７ａに形成されている貫通孔を覆い火の侵入を防ぐフィルタ３１ｃと、ネジ部３７の貫通孔内に配置され可燃性の物質（本実施形態では、可燃性の気体）の可燃性を低下させる難燃剤３３を設けるようにした。

本発明の第２の実施形態によるリチウムイオン電池１００ｂの栓７０を用いれば、電池容器５０ｂの圧力調整弁３４が設けられている領域に、ネジ部３７を取り付けることにより、電池容器５０ｂ内から外部に排出される物質の可燃性を、難燃剤３３によって低下させることができ、可燃性の物質が電池容器５０ｂの外部に排出されることを防ぐことができる。また、フィルタ３１ｃによって電池容器５０ｂ外の火点が電池容器５０ｂ内に侵入することを防ぐことができる。

なお、本発明の第２の実施形態では、難燃剤３３を内包した袋３５を、ネジ部３７の貫通孔内に配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フィルタ３１ｃ内に配置するようにしてもよい。

なお、本発明の第１及び第２の実施形態では、難燃剤３３が袋３５に内包されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、難燃剤３３を袋３５に詰めずに空間Ｓ１（図３（ｂ）参照）又は空間Ｓ２（図９（ｂ）参照）内に配置するようにしてもよい。

本発明の第１及び第２の実施形態では、電池容器５０ａ、５０ｂを完全密閉構造でなく、電池容器５０ａ、５０ｂの内圧を調整する機能を持った圧力調整弁３４を備えている。
したがって、電池容器５０ａ、５０ｂの内圧の極度の上昇を抑えることができ、従来の開裂式安全弁を使用した際に要求されていた安全弁の開裂圧力に耐えるような強度を持った電池容器を用いることなく電池を作製する事ができる。これによって、従来、機械的強度確保のため、金属容器等が使用されていたが、本発明の第１及び第２の実施形態の場合、樹脂製の電池容器の使用が可能になる。樹脂製の電池容器は、成形による大量生産が可能であり電池の製造コストを低減することができる。また、難燃性樹脂の使用により電池の難燃性の向上も期待できる。さらに、圧力調整弁を覆って防爆性のフィルタを配置しているので可燃性の物質が電池容器５０ａ、５０ｂ外に流出することがあっても外部からの火点からの着火が防止でき安全性が高い。なお、このような可燃性物質の排出に備え、排出経路上に難燃化物質を配置しているので可燃性が低減され、電池の安全性の一層の向上が図られる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態において、第２の実施形態と同じ構成をとる部分については、その説明を省略する。

図１１（ａ）は、本発明の第３の実施形態によるリチウムイオン電池の上蓋１０ｃの構造を示す平面図である。また、図１１（ｂ）は、本発明の第３の実施形態によるリチウムイオン電池の上蓋１０ｃの構造を示す断面図である。
図１１（ａ）、図１１（ｂ）において、図９（ａ）、図９（ｂ）と同じ構成をとる部分については、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
第３の実施形態では、上蓋１０ｃに円板状部材３８（図９（ｂ））が設けられていない点において第２の実施形態と異なる。また、第３の実施形態では、上蓋１０ｃの中央部の貫通孔の形状が第２の実施形態と異なる。また、第３の実施形態では、圧力調整弁３４（図９（ｂ））の代わりに、弁本体上部９１と弁本体下部９２などからなるスプリングディスク式圧力調整弁９０を用いている点において第２の実施形態と異なる。

図１２は、本発明の第３の実施形態によるスプリングディスク式圧力調整弁９０の具体的な構成を示す断面図である。本実施形態では、上蓋１０ｃの中央部に貫通孔ｈ３が設けられており、その貫通孔ｈ３の内部にネジ溝９０１が形成されている。スプリングディスク式圧力調整弁９０は、弁本体上部９１、弁本体下部９２、ディスク９３、スプリング９４、押さえ板９５、リング状部材９６を備えている。なお、弁本体上部９１、弁本体下部９２、ディスク９３、スプリング９４、押さえ板９５の材質としては、ステンレスや真鍮などの金属等を用いることができる。また、リング状部材９６の材質としては、電池内の電解液と接触しても長期にわたって変質しないシリコンゴムなどの弾性体を用いることができる。

弁本体下部９２はネジ状の形状をしており、側面の一部にネジ山９０３が形成されている。また、弁本体下部９２には、軸方向に貫通孔ｈ５が設けられている。弁本体下部９２の上面の一部の領域には、リング状部材９６が取り付けられている。なお、弁本体下部９２の上面のうち貫通孔ｈ５以外の全部の領域に、リング状部材９６を取り付けるようにしてもよい。
弁本体上部９１は、ドーム状の形状をしており、先端に開口部ｈ４が形成されている。弁本体上部９１の内部には、押さえ板９５が取り付けられている。押さえ板９５は、円板状の形状をしており、中央部に貫通孔ｈ６が形成されている。押さえ板９５には、スプリング９４を介してディスク９３が取り付けられている。ディスク９３は、円板状の形状をしている。
上蓋１０ｃのネジ溝９０１と、弁本体下部９２のネジ山９０３とを螺合することにより、上蓋１０ｃにスプリングディスク式圧力調整弁９０が固定される。

スプリングディスク式圧力調整弁９０は、電池の内圧が低い場合には、ディスク９３とリング状部材９６とが圧着するため、電池内は外部と遮断される。すなわち、スプリングディスク式圧力調整弁９０は、逆止弁として機能する。このため、電池容器内に大気が流入することを防ぐことができる。

一方、電池内の圧力が上昇すると、ディスク９３を介してスプリング９４が押し上げられ、ディスク９３とリング状部材９６との間に隙間Ｓ４が生じ（図１３参照）、加圧された電池内の物質はこの隙間Ｓ４を介して、流路Ｒ１を通って開口部ｈ４からスプリングディスク式圧力調整弁９０の外部に放出される。
ディスク９３とリング状部材９６との間に隙間Ｓ４が生じる電池内の圧力は、スプリング９３の強度を調製することで任意に設定することが可能である。例えば、スプリング９３の強度は、０．５〜３ｋｇ／ｃｍ^２に設定される。このスプリング９３の強度は、電池を構成する電池容器の耐圧強度に基づいて決定される。

本実施形態では、電池容器の耐圧強度以下の圧力でスプリングディスク式圧力調整弁９０が動作するように、スプリング９３の強度を決定している。これにより、電池容器が内圧の上昇によって破損する前に、電池の内圧を低下させることができる。
本実施形態によるスプリングディスク式圧力調整弁９０を用いれば、電池内の圧力が所定圧力に達した場合であっても、電池内の圧力が所定圧力以下に下がれば、ディスク９３とリング状部材９６とが再度圧着するため、スプリングディスク式圧力調整弁９０を何度でも使用することが可能である。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの斜視図である。 本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａの構造を示す平面図及び断面図である。 本発明の第１の実施形態による圧力調整弁３４の構造を示す斜視図等である。 本発明の第１の実施形態による圧力調整弁３４の機能について説明するためのグラフである。 本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａの一部の構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態によるリチウムイオン電池１００ａの上蓋１０ａと容器本体２０ａとを接合する方法について説明するための図である。 本発明の第２の実施形態によるリチウムイオン電池１００ｂの斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるリチウムイオン電池１００ｂの上蓋１０ｂの構造を示す平面図及び断面図である。 本発明の第２の実施形態によるフィルタ３１ｃの構造を示す斜視図等である。 本発明の第３の実施形態によるリチウムイオン電池の上蓋１０ｃの構造を示す平面図及び断面図である。 本発明の第３の実施形態によるスプリングディスク式圧力調整弁９０の具体的な構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態によるスプリングディスク式圧力調整弁９０の動作を説明するための図である。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ・・・上蓋、１１・・・電極群、１２・・・集電体、１３ａ、１３ｂ・・・凸部、１４・・・樹脂、１５ａ、１５ｂ・・・凹部、１６・・・樹脂部、２０ａ・・・容器本体、３０ａ、３０ｂ・・・突出部、３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ・・・フィルタ、３２・・・リング状部材、３３・・・難燃剤、３４・・・圧力調整弁、３５・・・袋、３６・・・リング状部材、３７・・・ネジ部、３８・・・円板状部材、４０・・・正極、４１・・・負極、５０ａ、５０ｂ・・・電池容器、７０・・・栓、９０・・・スプリングディスク式圧力調整弁、９１・・・弁本体上部、９２・・・弁本体下部、９３・・・ディスク、９４・・・スプリング、９５・・・押さえ板、９６・・・リング状部材、１００ａ、１００ｂ・・・リチウムイオン電池

Claims (6)

1. 電池容器に取り付けられ前記電池容器の内圧が上昇した場合に前記電池容器内の物質を外部に排出する圧力調整弁と、
   前記圧力調整弁から排出される物質の排出経路上に配置され、前記物質の可燃性を低下させる難燃剤と、
   を有することを特徴とする電池容器。
2. 前記圧力調整弁から排出される物質の排出経路上に設けられ、電池容器外部からの火の侵入を防ぐフィルタを更に有することを特徴とする請求項１に記載の電池容器。
3. 前記フィルタは、内部に空間を有し、
   前記難燃剤は、前記フィルタの空間内に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電池容器。
4. 前記難燃剤として、ハロゲン系難燃剤、非ハロゲン系難燃剤、フュームシリカ、三酸化アンチモンの少なくとも１つ以上を用いることを特徴とする請求項１から３までのいずれかの項に記載の電池容器。
5. 前記圧力調整弁は、スプリングディスク式圧力調整弁からなることを特徴とする請求項１から４までのいずれかの項に記載の電池容器。
6. 頭部と脚部とからなり前記頭部と前記脚部とを貫通する貫通孔が形成されたネジ部と、
   前記ネジ部の頭部に形成されている貫通孔を覆い火の侵入を防ぐフィルタと、
   前記ネジ部の貫通孔内又は前記フィルタ内に配置され可燃性の物質の可燃性を低下させる難燃剤と、
   を有することを特徴とする栓。

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