JP2008251438A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内の圧力により破断する溝部の破断箇所を第１湾曲面の一方に特定することができ、溝部が破断する際の破断作動圧のバラツキを低減できる電池を提供する。
【解決手段】発電要素が収納されているケースに、該ケース内の圧力が所定値以上に上昇した際に破断する溝部３２を設け、該溝部３２を、溝幅Ｈの中途部から一方の溝端ａまでが適宜の半径Ｒ１の第１湾曲面３２ａ、及び溝幅Ｈの中途部から他方の溝端ｂまでが前記第１湾曲面３２ａの半径より大きい半径Ｒ２の第２湾曲面３２ｂを有する構成とすることにより、第１湾曲面３２ａでの破断性を相対的に高め、溝部３２の破断箇所を第１湾曲面３２ａの一方に特定した。
【選択図】図４

Description

発電要素が収納されているケース内の圧力が上昇した際に破断する溝部を有する電池に関する。

近年、携帯可能な電子機器の高性能化、小型軽量化が進んでおり、これら電子機器に使用される高エネルギ密度の電池として、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池の利用が拡大している。非水電解質二次電池は、セパレータを介して正極板及び負極板が巻回されている発電要素と電解液とをケース内に収納し、該ケースを密閉にしてある。

ところで、非水電解質二次電池は、仕様を超えて過充電されたり、仕様を超えて加熱された際に内部にガスが発生し、該ガスによりケース内の圧力が所定値以上に上昇することがあるため、ガス排出弁としてケース内の圧力が所定値以上に上昇した際に破断する環状の溝部を前記ケースに設けて、内部のガスを溝部の破断箇所から排出し、電池の安全性を高めるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、図６は従来の電池の溝部の構成を示す内面図、図７は図６のVII −VII 線の断面図、図８は溝部の構成を示す概略断面図である。ケース内の圧力が所定値以上に上昇した際に破断する環状の溝部１００として、一方の溝端ａから他方の溝端ｂにわたる溝幅Ｈで、且つ溝幅Ｈの中途部から一方の溝端ａまでと、溝幅Ｈの中途部から他方の溝端ｂまでとが同じ半径Ｒ，Ｒの湾曲面１０１，１０１に形成されているものが知られている。
特開２００４−９５４５７号公報

ところが、図６〜図８に示す溝部を備える従来の電池にあっては、溝部成形加工時の加工バラツキにより、破断する際の破断作動圧のバラツキが大きいという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は溝幅の中途部から一方の溝端までが適宜の半径の第１湾曲面、及び溝幅の中途部から他方の溝端までが前記第１湾曲面の半径より大きい半径の第２湾曲面を有する溝部を設けることにより、ケース内の圧力により破断する溝部の破断箇所を第１湾曲面の一方に特定し、破断作動圧のバラツキを低減した電池を提供することにある。

また、他の目的は、第２湾曲面を第１湾曲面の半径の２倍以上の半径で形成してある構成とすることにより、破断作動圧のバラツキを一層低減した電池を提供することにある。

第１発明に係る電池は、発電要素が収納されているケースに、該ケース内の圧力が上昇した際に破断する溝部を設けてある電池において、前記溝部は、溝幅の中途部から一方の溝端までが適宜の半径の第１湾曲面、及び溝幅の中途部から他方の溝端までが前記第１湾曲面の半径より大きい半径の第２湾曲面を有することを特徴とする。

第１発明にあっては、溝部が、溝幅の中途部から一方の溝端までが適宜の半径の第１湾曲面、及び溝幅の中途部から他方の溝端までが前記第１湾曲面の半径より大きい半径の第２湾曲面を有するようにしている。このような溝部を形成する場合、金属板製のケースに溝部がプレス成形されるとき、第２湾曲面に加わる応力を、第１湾曲面に加わる応力よりもより一層分散させ易く、第１湾曲面よりも第２湾曲面に応力がより一層加わりにくくすることができるため、第２湾曲面に比べて第１湾曲面での破断性が高くなることとなり、ケース内の圧力により破断する溝部の破断箇所を第１湾曲面の一方に特定することができる。さらに、溝部が破断する際の破断作動圧のバラツキを低減することができる。これは、詳細については定かではないが、第２湾曲面の半径を大きくしたことにより、第１湾曲面の過度の加工硬化が抑制されたためであると考えられる。

第２発明に係る電池は、第１発明において、前記第２湾曲面は前記第１湾曲面の半径の２倍以上の半径で形成してあることを特徴とする。

このような構成とすることにより、破断作動圧のバラツキを一層低減することができる。

第１発明によれば、ケース内の圧力により破断する溝部の破断箇所を第１湾曲面の一方に特定することができるため、溝部が破断する際の破断作動圧のバラツキを低減することが可能である。

第２発明によれば、破断作動圧のバラツキを一層低減することができる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る電池の構成を示す斜視図である。図１に示した電池は、セパレータを介して正極板及び負極板が巻回されている発電要素と、電解液とがケース１内に収納されている非水電解質二次電池である。

ケース１は、矩形をなす底板の周縁に連なる四つの側板を有し、天側が開口されている略直方体をなす有底のケース本体２と、該ケース本体２の開口されている開口部を閉塞するケース蓋板３とを備え、ケース本体２が外部正極になっている。

ケース本体２は、アルミニウム板をプレス成形して作成される。ケース蓋板３は、比較的薄肉のアルミニウム板を略矩形にプレス成形してなり、負極端子４を取付けるための貫通孔と、長円形をなし、ケース蓋板３の板厚より薄い薄肉板部及び該薄肉板部の内面で窪む環状の溝部３２とが成形されており、周縁部がケース本体２にレーザ溶接されている。

図２は電池の溝部３２の構成を示す内面図、図３は図２のIII −III 線の断面図、図４は溝部３２の構成を示す概略断面図である。溝部３２は薄肉板部３１の内面に形成されており、ケース１内の圧力が所定値以上に上昇した際、該圧力により破断するように構成されている。

溝部３２は、適宜に離隔する溝端ａ，ｂにわたる溝幅Ｈを有し、且つ溝幅Ｈの中途部から一方の溝端ａまでを適宜の半径Ｒ１の第１湾曲面３２ａとし、溝幅Ｈの中途部から他方の溝端ｂまでを第１湾曲面３２ａの半径より大きい半径Ｒ２、好ましくは第１湾曲面３２ａの半径Ｒ１より２倍以上に大きい半径Ｒ２の第２湾曲面３２ｂとしてある。このように第１湾曲面３２ａ及び第２湾曲面３２ｂを有する溝部３２がプレス成形される場合、第１湾曲面３２ａ及び第２湾曲面３２ｂは加工硬化する。

図４に示す第２湾曲面３２ｂは第１湾曲面３２ａの半径Ｒ１より大きい半径Ｒ２で形成されているため、プレス成形される際、第２湾曲面３２ｂに加わる応力は第１湾曲面３２ａに加わる応力よりも分散され易く、第１湾曲面３２ａよりも第２湾曲面３２ｂに応力が加わりにくくなるため、第２湾曲面３２ｂに比べて第１湾曲面３２ａでの破断性が高くなることになる。このように構成することにより、溝部３２の破断箇所を第１湾曲面３２ａに特定することができ、破断作動圧のバラツキを低減できる。

以上のように構成された非水電解質二次電池は、ケース蓋板３に溝部３２が設けられているため、過充電等によりケース１内の圧力が所定値以上に上昇した際、環状の溝部３２がケース内の圧力により破断する。

〔第１湾曲面および第２湾曲面の半径Ｒ１、２の比率の違いによる効果の検証〕
表１は第１湾曲面３２ａ及び第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ１，Ｒ２と、破断作動圧との関係を実験した実験データを表す。実験ではケース蓋３の板厚ｔを０．１mm、溝部３２の溝幅Ｈを０．７mm、溝部３２の板厚ｈを０．０３mm、溝部３２の半径Ｒ１を０．１mｍ、Ｒ２を０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２mm、０．３mmとしてある。このサイズのケース蓋３をプレス成形し、ゴム製チューブによりケース蓋のガス排出弁部分を密封し、治具により固定した状態で空気を溝部が破断するまで送り込み、除々に昇圧させ、溝部が破断した時の圧力を圧力ゲージ計により測定し、破断作動圧としてある。

なお、表１において、σは標準偏差であり、実際のバラツキ程度を示すものである。また、Ｃ．Ｖは変動係数（σ／平均値）であり、平均値に対するバラツキの度合いを示すものである。

図５は表１の実験データに基づいて作成されたグラフである。表１に示した実験データに表れているように、第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ２が、第１湾曲面３２ａの半径Ｒ１より大きい場合、第１湾曲面３２ａ及び第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ１，Ｒ２が等しい場合に比べて特に変動係数を低下させることができており、第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ２を第１湾曲面の半径Ｒ１より大きくすることにより破断作動圧のバラツキを低減できていることが分かる。

また、図５に示した実験データのグラフに表れているように、第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ２が第１湾曲面３２ａの半径Ｒ１の２倍以上では、より標準偏差および変動係数の値が低減し、ほぼ一定の値となっている。従って、第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ２を第１湾曲面の半径Ｒ１の２倍以上とすることにより、一層溝部３２の第１湾曲面３２ａが破断する際の破断作動圧のバラツキを低減できることが分かる。

尚、以上説明した実施の形態では、環状の溝部３２の外周縁側を第２湾曲面３２ｂとし、内周縁側を第１湾曲面３２ａとしたが、その他、溝部３２の内周縁側を第２湾曲面３２ｂとし、外周縁側を第１湾曲面３２ａとしてもよい。

また、以上説明した実施の形態では、ケース蓋板３の内面に溝部３２を設けたが、その他、溝部３２はケース本体２の内面に設けてもよい。また、溝部３２はケース１の内面に設ける他、ケース１の外面に設けてもよい。
図２の溝部３２は小判形の環状形であるが、その形状はガス排出弁としての役割に支障がない限りにおいて限定されず、例えば、円形、楕円形、ひょうたん形などが挙げられる。

さらに、上記実施例においては、第１湾曲面３２ａの半径Ｒ１に対し第２湾曲面３２ｂの半径Ｒ２の比率を大きくするに従い、破断作動圧の平均値が低下する傾向が見られたが、破断作動圧の平均値は溝部３２の肉厚、並びに第１湾曲部３２ａ及び第１湾曲部３２ｂの半径を適宜変更することにより調整することができる。

本発明に係る電池の構成を示す斜視図である。 本発明に係る電池の溝部の構成を示す内面図である。 図２のIII −III 線の断面図である。 本発明に係る電池の溝部の構成を示す概略断面図である。 表１の実験データに基づいて作成されたグラフである。 従来の電池の溝部の構成を示す内面図である。 図６のVII −VII 線の断面図である。 従来の電池の溝部の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１ ケース
３２ 溝部
３２ａ 第１湾曲面
３２ｂ 第２湾曲面
Ｒ１ 第１湾曲面の半径
Ｒ２ 第２湾曲面の半径

Claims (2)

1. 発電要素が収納されているケースに、該ケース内の圧力が上昇した際に破断する溝部を設けてある電池において、前記溝部は、溝幅の中途部から一方の溝端までが適宜の半径の第１湾曲面、及び溝幅の中途部から他方の溝端までが前記第１湾曲面の半径より大きい半径の第２湾曲面を有することを特徴とする電池。
2. 前記第２湾曲面は前記第１湾曲面の半径の２倍以上の半径で形成してある請求項１記載の電池。

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