JP2009151944A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 過昇圧防止機能を有する安全弁装置を備える二次電池において、部品点数を低減した簡易な構造の安全弁装置を、さらには開弁圧の値を調整したり、ガス放出の位置および方向を規制できる安全弁装置を備える二次電池を提供する。
【解決手段】 二次電池1は、発電要素50と、ガス排出孔32を有する電池ケース30と、ガス排出孔を閉塞するとともに、電池ケースの内圧が所定値を超えたときに、電池ケース内のガスを外部に排出する安全弁装置10と、を備える。安全弁装置は弁部材11および保持部材12を有し、弁部材は、ガス排出孔の周囲の被シール面33Aに密着してなるシール部11Aを含み、保持部材は、電池ケースに固着されてなると共に、自身の弾性変形により、シール部を弾性的に押圧してなる。
【選択図】 図２
【解決手段】 二次電池1は、発電要素50と、ガス排出孔32を有する電池ケース30と、ガス排出孔を閉塞するとともに、電池ケースの内圧が所定値を超えたときに、電池ケース内のガスを外部に排出する安全弁装置10と、を備える。安全弁装置は弁部材11および保持部材12を有し、弁部材は、ガス排出孔の周囲の被シール面33Aに密着してなるシール部11Aを含み、保持部材は、電池ケースに固着されてなると共に、自身の弾性変形により、シール部を弾性的に押圧してなる。
【選択図】 図２
Description
本発明は、安全弁装置を備える二次電池に関する。
二次電池では、発電要素を収容する電池ケースに、過昇圧防止機能を有する安全弁（安全弁装置）を設けることがある。これは、発電要素からの大量のガス発生に伴い電池ケース内の内圧が異常に上昇した場合など、ケース内圧が上昇した場合に安全弁を開弁することで、安全にガスをケース外に放出させて電池ケース内圧の過上昇を防止し、電池ケースの破損を防ぐためである。
このような二次電池のうち、例えば、ニッケル水素二次電池では、充放電の状況によっては、著しい電池性能低下を伴わないのに、電池ケースの内圧が上昇することがある。そこで、このような二次電池では、安全弁（安全弁装置）として、一旦開弁した後でも、再びシールされるようにした復帰型の安全弁装置が用いられている。
なお、上述のニッケル水素二次電池においては、上述の過昇圧防止機能に加えて、水素漏出機能を有する安全弁装置を用いて、負極の放電リザーブおよび充電リザーブの変動を抑制したものも提案されている（特許文献１ 第２図参照）。
このような二次電池のうち、例えば、ニッケル水素二次電池では、充放電の状況によっては、著しい電池性能低下を伴わないのに、電池ケースの内圧が上昇することがある。そこで、このような二次電池では、安全弁（安全弁装置）として、一旦開弁した後でも、再びシールされるようにした復帰型の安全弁装置が用いられている。
なお、上述のニッケル水素二次電池においては、上述の過昇圧防止機能に加えて、水素漏出機能を有する安全弁装置を用いて、負極の放電リザーブおよび充電リザーブの変動を抑制したものも提案されている（特許文献１ 第２図参照）。
しかしながら、特許文献１の第２図に提案された復帰型の安全弁装置では、弁部材のほか、ばね材、保持部材を要し、構造も複雑である。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、上述の過昇圧防止機能を有する安全弁装置を備える二次電池において、部品点数を低減した簡易な構造の安全弁装置を、さらには開弁圧の値を調整したり、ガス放出の位置および方向を規制できる安全弁装置を備える二次電池を提供することを目的とする。
そして、その解決手段は、発電要素と、上記発電要素を収容してなり、ガス排出孔を有する電池ケースと、上記ガス排出孔を閉塞するとともに、上記電池ケースの内圧が所定値を超えたときに、上記電池ケース内のガスを、上記ガス排出孔を通じて外部に排出する安全弁装置と、を備え、上記安全弁装置は、上記ガス排出孔を閉塞してなる弁部材、および、上記弁部材を上記電池ケース上に保持してなる保持部材を有し、上記弁部材は、上記電池ケースのケース外表面のうち、上記ガス排出孔の周囲に位置する被シール面に離間可能に密着してなるシール部を含み、上記保持部材は、上記電池ケースに固着されてなると共に、自身の弾性変形により、上記シール部を弾性的に押圧してなる二次電池である。
本発明の二次電池は、その安全弁装置に、シール部を含む弁部材とこれを保持する保持部材とを有する。しかも、この保持部材は、電池ケースに固着されてなると共に、自身の弾性変形により、シール部を弾性的に押圧している。従って、別途ばね部材を用いる必要がなく、例えば、特許文献１に示すような安全弁装置よりも、部品点数を低減した構造の安全弁装置を備える二次電池とすることができる。
なお、二次電池としては、安全弁装置を要するものであれば良いが、一旦開弁して、内圧が下がれば再び有効に機能する復帰型の安全弁装置の使用が望まれるもの、例えば、ニッケル水素二次電池が好ましい。
また、電池ケースの被シール面としては、例えば、電池ケース本体のうち、ガス排出孔周囲の環状の外表面が挙げられる。また、電池ケース本体の外表面のうち、ガス排出孔の周囲に環状に配置した部材の環状の外表面を被シール面とすることもできる。
また、保持部材としては、電池ケースに固着されてなると共に、シール部を弾性的に押圧するものであり、例えば、金属板、金属チップをプレス加工や曲げ加工等により一体成形したものが挙げられる。
また、電池ケースの被シール面としては、例えば、電池ケース本体のうち、ガス排出孔周囲の環状の外表面が挙げられる。また、電池ケース本体の外表面のうち、ガス排出孔の周囲に環状に配置した部材の環状の外表面を被シール面とすることもできる。
また、保持部材としては、電池ケースに固着されてなると共に、シール部を弾性的に押圧するものであり、例えば、金属板、金属チップをプレス加工や曲げ加工等により一体成形したものが挙げられる。
さらに、上述の二次電池であって、前記保持部材は、前記ケース外表面に固着してなる固着部、前記弁部材の前記シール部を、前記電池ケースの前記被シール面に向けて、弾性的に押圧する押圧部、および、上記固着部と上記押圧部との間に介在して、自身の弾性変形により、上記電池ケースの上記被シール面に向けて、上記押圧部を弾性的に付勢する弾性変形部、を含む二次電池とすると良い。
本発明の二次電池は、保持部材に、固着部、押圧部、および、弾性変形部を含む。このうち、押圧部は、弾性変形部の付勢によりシール部を押圧する。従って、電池ケースの内圧上昇によりシール部にかかる力が、押圧部の押圧力と概略均衡し、あるいはこれを上回ったとき、弁部材のシール部は、被シール面から離間する。これにより、この二次電池では、ガス排出孔および離間したシール部を通じて、電池ケース内のガスを外部に排出することができる。かくして、例えば、特許文献１に示すような安全弁装置よりも、部品点数を低減した簡易的な構造の安全弁装置を有する二次電池とすることができる。
なお、弾性変形部は、自身の弾性変形によって生じた弾性力を、押圧部に伝えることにより、この押圧部を通じて、被シール面を間接的に押圧する。
さらに、上述の二次電池であって、前記弁部材の前記シール部は、前記電池ケースの内圧が前記所定値を超えたときに、上記電池ケースの前記被シール面と離間する第１シール部、および、上記第１シール部に後れて上記電池ケースの上記被シール面と離間する、または、上記電池ケースの上記被シール面との密着を維持する第２シール部、を含む二次電池とすると良い。
二次電池の内圧が上昇し、環状のシール部のいずれかの部位が、被シール面と離間すると、開弁となる、即ち、ガスが放出される。しかし、シール部のうち、どの部位が最初に離間するか、また、そのときの圧力（開弁圧）がいくつであるかについては、ばらつきが生じやすい。
これに対し、本発明の二次電池では、電池ケースの内圧が所定値を超えると、弁部材のうち、第１シール部が、他に先がけて、即ち第２シール部に優先して被シール面から離間して開弁する。第１シール部における開弁圧が安全弁装置全体の開弁圧となる。従って、安全弁装置における開弁圧の大きさを正確に決めることができる。また、シール部のうち第１シール部で開弁するので、ガス放出の位置や方向を特定できる。このため、安全弁装置から放出されるガスの放出位置や放出方向を揃えることができる。また、安全弁装置から排出されたガスを、さらに外部に導くにあたり、排出路の配置等を容易、適切に設定することができる。
これに対し、本発明の二次電池では、電池ケースの内圧が所定値を超えると、弁部材のうち、第１シール部が、他に先がけて、即ち第２シール部に優先して被シール面から離間して開弁する。第１シール部における開弁圧が安全弁装置全体の開弁圧となる。従って、安全弁装置における開弁圧の大きさを正確に決めることができる。また、シール部のうち第１シール部で開弁するので、ガス放出の位置や方向を特定できる。このため、安全弁装置から放出されるガスの放出位置や放出方向を揃えることができる。また、安全弁装置から排出されたガスを、さらに外部に導くにあたり、排出路の配置等を容易、適切に設定することができる。
上述の二次電池であって、前記弁部材の前記シール部は、第１シール部、および、第２シール部、を含み、前記押圧部は、上記第１シール部を押圧する第１押圧部、および、上記第２シール部を押圧する第２押圧部、を含み、前記弾性変形部は、上記第１押圧部を上記第１シール部に向けて付勢する第１弾性変形部であって、前記電池ケースの内圧が前記所定値を超えたときに、上記電池ケースの前記被シール面と上記第１シール部とが離間する大きさの押圧力を第１押圧部に生じさせる第１ばね特性を有する第１弾性変形部、および、上記第２押圧部を上記第２シール部に向けて付勢する第２弾性変形部であって、上記電池ケースの内圧が上記所定値を超えたときに、上記電池ケースの上記被シール面と上記第２シール部とが、上記第１シール部に後れて離間する、または離間しない大きさの押圧力を第２押圧部に生じさせる、上記第１ばね特性とは異なる第２ばね特性を有する第２弾性変形部、を含む二次電池とするのが好ましい。
この二次電池では、第１弾性変形部の第１ばね特性と、第２弾性変形部の第２ばね特性とを異ならせることで、電池ケースの内圧が所定値を超えたときに、第１シール部を第２シール部に優先して開弁するように設定するので、開弁圧の大きさを容易に設定できる。
なお、第１ばね特性および第２ばね特性としては、例えば、第１弾性変形部および第２弾性変形部の弾性定数、変形域、力−変形量の特性などが挙げられ、例えば、各弾性変形部の材質や形状、寸法を異ならせることによって、特性の差異を生じさせることができる。
この二次電池では、第１弾性変形部の第１ばね特性と、第２弾性変形部の第２ばね特性とを異ならせることで、電池ケースの内圧が所定値を超えたときに、第１シール部を第２シール部に優先して開弁するように設定するので、開弁圧の大きさを容易に設定できる。
なお、第１ばね特性および第２ばね特性としては、例えば、第１弾性変形部および第２弾性変形部の弾性定数、変形域、力−変形量の特性などが挙げられ、例えば、各弾性変形部の材質や形状、寸法を異ならせることによって、特性の差異を生じさせることができる。
さらに、上述の二次電池であって、前記押圧部は、前記第１シール部を押圧する第１押圧部、および、前記第２シール部を押圧する第２押圧部、を含み、前記弾性変形部は、上記第１押圧部から前記固着部まで延びる脚状で、上記第１押圧部を上記第１シール部に向けて付勢する第１脚部、および、上記第２押圧部から上記固着部まで延びる脚状で、上記第２押圧部を上記第２シール部に向けて付勢する第２脚部、を含む二次電池とすると良い。
本発明の二次電池では、弾性変形部は、第１押圧部から固着部に延びる脚状の第１脚部と、第２押圧部から固着部に延びる脚状の第２脚部を含む。このように、第１押圧部を付勢する第１脚部と、第２押圧部を付勢する第２脚部とを、互いに分離しているので、第１シール部および第２シール部を押圧する押圧力を、独立して、かつより容易に調整することができる。
さらに、上述の二次電池であって、前記第１脚部は、相対的に低い弾性定数を有する低弾性脚部であり、前記第２脚部は、上記低弾性脚部よりも相対的に高い弾性定数を有する高弾性脚部である二次電池とすると良い。
本発明の二次電池では、第１脚部を低弾性脚部、第２脚部を高弾性脚部としている。これにより、この低弾性脚部に付勢された第１押圧部によって押圧された第１シール部と、高弾性脚部に付勢された第２押圧部によって押圧された第２シール部の前述の挙動の違いを容易に実現できる。
なお、低弾性脚部としては、これの固着部から第１押圧部までの低弾性脚部全体としての弾性定数を、高弾性脚部の弾性定数よりも相対的に低くした、相対的に柔らかいものであれば良い。例えば、両者を同材質で構成した場合、低弾性脚部の断面積（大きさ、厚さ、幅）を高弾性脚部の断面積よりも小さくしたものが挙げられる。また、低弾性脚部の長さを、高弾性脚部の長さよりも長くしたものも挙げられる。
さらに、上述のいずれかに記載の二次電池であって、前記保持部材は、一体に成形されてなる二次電池とすると良い。
本発明の二次電池では、保持部材が一体に成形されてなる。つまり、押圧部、固着部、および、弾性変形部が、１つの保持部材内に一体に形成されている。従って、別途ばね部材を要する特許文献１の第２図に示すような安全弁装置よりも、部品点数を低減した簡易な構造の安全弁装置を有する二次電池とすることができる。
なお、保持部材の一体成形の手法としては、例えば、プレス成形、鋳造による成形、鍛造による成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、真空成形が挙げられる。また、保持部材の材質としては、例えば、金属、プラスチック等の樹脂、これらの混合物（例えば、金属粉末と樹脂との混合物）が挙げられる。
さらに、上述のいずれかに記載の二次電池であって、前記発電要素は、水素吸蔵合金からなる活物質を含み、前記弁部材は、前記ガス排出孔を介して前記電池ケース内と連通する弁内空間をなす空間壁部を含み、上記空間壁部は、自身の少なくとも一部が、水素ガスが透過可能な材質からなり、上記弁内空間と外部との間、上記水素ガスを透過可能としてなる水素透過部である二次電池とすると良い。
本発明の二次電池では、弁部材が、水素ガスが透過可能な水素透過部を含む。従ってこの二次電池は、安全弁装置において簡易な構造を有しながらも、ここから電池ケース内の水素ガスを徐々に排出できる水素漏出機能を有する安全弁装置を備えたものとすることができる。
水素ガスが透過可能な空間壁部の材質としては、ゴム、樹脂が挙げられるが、二次電池の電解液に対する耐性を考慮しておくのが好ましく、例えば、ニッケル水素二次電池の場合には、アルカリ性電解液に耐性のある、つまり耐アルカリ性の高い、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）、フッ素樹脂など）が挙げられる。
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態１の二次電池１は、図１に示すように、安全弁装置１０のほか、封口板３１および電槽３６を備える電池ケース３０と、この電池ケース３０内に配置された極板群５０および図示しない電解液とを備える角形密閉式ニッケル水素二次電池である。
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態１の二次電池１は、図１に示すように、安全弁装置１０のほか、封口板３１および電槽３６を備える電池ケース３０と、この電池ケース３０内に配置された極板群５０および図示しない電解液とを備える角形密閉式ニッケル水素二次電池である。
このうち、極板群５０は、正極５１と負極５２と袋状のセパレータ５３とを備えている。このうち、正極５１は、袋状のセパレータ５３内に挿入されており、この正極５１と、負極５２とが交互に積層されている。正極５１および負極５２はそれぞれ集電されて、図示しない正極端子および負極端子に接続されている。
なお、正極５１としては、例えば、発泡ニッケルなどの活物質支持体に水酸化ニッケルを含む活物質を担持させた電極板を用いることができる。一方、負極５２としては、例えば、水素吸蔵合金を負極活物質５２ａとして含む電極板を用いることができる。セパレータ５３としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。また、電解液（図示しない）としては、例えば、ＫＯＨを含む比重１．２〜１．４のアルカリ水溶液を用いることができる。
なお、正極５１としては、例えば、発泡ニッケルなどの活物質支持体に水酸化ニッケルを含む活物質を担持させた電極板を用いることができる。一方、負極５２としては、例えば、水素吸蔵合金を負極活物質５２ａとして含む電極板を用いることができる。セパレータ５３としては、例えば、親水化処理された合成繊維からなる不織布を用いることができる。また、電解液（図示しない）としては、例えば、ＫＯＨを含む比重１．２〜１．４のアルカリ水溶液を用いることができる。
また、電槽３６は、ニッケルめっき鋼板からなり、一面が開口した矩形箱形状を有している。封口板３１もまた、ニッケルめっき鋼板からなり矩形略板形状を有している。この封口板３１には、電池ケース３０の内部と外部とを連通するガス排出孔３２が形成されている（図２（ｂ）参照）。また、封口板３１は、電槽３６の開口端面３７上に載置されて全周溶接され、電槽３６の開口部３８を隙間なく封止している。これにより、封口板３１と電槽３６とは一体化されて、電池ケース３０をなしている。
次いで、安全弁装置１０は、弁部材１１と保持部材１２とを有している（図２参照）。このうち、弁部材１１は、水素ガスを透過可能なゴム（具体的には、ＥＰＤＭ）からなり、シルクハット状のつば付き有底円筒形状である。具体的には、有底円筒状の壁部１１Ｂと、壁部１１Ｂの開口側に位置して、外方につば状に拡がるつば部１１Ｃを有する。このつば部１１Ｃには、環状の凸条からなるシール部１１Ａが設けられている。この弁部材１１は、上述のガス排出孔３２を閉塞するよう配置されている。具体的には、弁部材１１のつば部１１Ｃは、シール部１１Ａにおいて、上述の封口板３１の外表面３３のうち、ガス排出孔３２の周囲に位置する環状の被シール面３３Ａに気密にかつ離間可能に密着している。これにより、弁部材１１のうち、有底円筒状の壁部１１Ｂは、ガス排出孔３２を介して電池ケース３０内と連通する弁内空間ＩＳを形成している。
一方、保持部材１２は、ニッケルめっき鋼板からなり、プレス成形により一体成形されている。この保持部材１２は、略有底円筒状で、弁部材１１の壁部１１Ｂを包囲する包囲部１２Ｂ、矩形枠状で溶接により封口板３１（電池ケース３０）の外表面３３に固着してなる固着部１２Ｓ、および、包囲部１２Ｂから径方向外側につば状に拡がり、上述の弁部材１１の第１シール部１１Ａ１を被シール面３３Ａに向けて弾性的に押圧する押圧部１２Ｔを備えている。さらに、押圧部１２Ｔの周縁部１２Ｔａからそれぞれ固着部１２Ｓの４つの角部１２Ｓａまで延びる帯状で、クランク状に屈曲され、固着部１２Ｓと押圧部１２Ｔとの間に介在している４つの脚部１２Ｕを備えている。なお、包囲部１２Ｂの頂部１２Ｂａには通気孔１２ｈが形成してある。また、本実施形態１においては、これら４つの脚部１２Ｕはいずれも同様の形態であるので、各脚部１２Ｕは同じばね特性を有し、同様に弾性変形している。従って、押圧部１２Ｔは、いずれの脚部１２Ｕからも、同様の弾性力により均等に付勢されている。これによって、通常時には、シール部１１Ａを被シール面３３Ａに気密に密着させて、ガス排出孔３２を閉塞して、電池ケース３０内部のガス等が外部に放出されるのを防止できる。
この安全弁装置１０では、電池ケース３０内の極板群５０から水素ガス等のガスが発生して、電池ケース３０内の内圧が所定値を超えた場合、シール部１１Ａが押圧部１２Ｔの押圧力に抗して持ち上がり、シール部１１Ａが被シール面３３Ａから離間する。かくして、電池ケース３０内のガスを、ガス排出孔３２を通じて外部に排出することができる。これにより、この二次電池１では、ガス排出孔３２および離間したシール部１１Ａを通じて、電池ケース３０内のガスを外部に排出することができる。なお、内圧が下がると、シール部１１Ａは再び被シール面３３Ａに密着するので、ガス排出孔３２が再び閉塞される。かくして、例えば、特許文献１に示すような安全弁装置よりも、部品点数を低減した簡易的な構造の安全弁装置１０を有する二次電池１とすることができる。
さらに、この安全弁装置１０は、弁部材１１をゴム（ＥＰＤＭ）によって形成している。しかも、弁部材１１の壁部１１Ｂを有底円筒形状として弁内空間ＩＳを設けることにより、電池ケース３０内で発生した水素ガスとの接触面積（透過面積）を大きく確保している。これにより、電池ケース３０内で発生した水素ガスを、弁部材１１の壁部１１Ｂを徐々に透過させ、保持部材１２の通気孔１２ｈから二次電池１の外部に漏出させることができる。即ち、この安全弁装置１０は、電池ケース３０の内圧の過昇圧を防止する過昇圧防止機能のほかに、電池ケース３０内の水素ガスを二次電池１外部へ徐々に漏出させる水素漏出機能も有している。
特に、本実施形態１にかかる二次電池１では、保持部材１２を、プレス成形にて一体に成形してなる。つまり、包囲部１２Ｂ、押圧部１２Ｔ、固着部１２Ｓ、および、脚部１２Ｕが、一体に形成されている。従って、別途ばね部材を要する特許文献１の第２図に示すような安全弁装置よりも、部品点数を低減した簡易な構造の安全弁装置１０を有する二次電池１とすることができる。
また、本実施形態１の二次電池１では、４つの脚部１２Ｕを用いて、押圧部１２Ｔを押圧しているので、シール部１１Ａの押圧力の調整が容易である。
さらに二次電池１では、弁部材１１が、水素ガスが透過可能な壁部１１Ｂを含む。従ってこの二次電池１は、安全弁装置において簡易な構造を有しながらも、ここから電池ケース３０内の水素ガスを徐々に排出できる水素漏出機能を有する安全弁装置１０を備えたものとすることができる。
また、本実施形態１の二次電池１では、４つの脚部１２Ｕを用いて、押圧部１２Ｔを押圧しているので、シール部１１Ａの押圧力の調整が容易である。
さらに二次電池１では、弁部材１１が、水素ガスが透過可能な壁部１１Ｂを含む。従ってこの二次電池１は、安全弁装置において簡易な構造を有しながらも、ここから電池ケース３０内の水素ガスを徐々に排出できる水素漏出機能を有する安全弁装置１０を備えたものとすることができる。
なお、本実施形態１の脚部１２Ｕは弾性変形部に、壁部１１Ｂは空間壁部に、外表面３３はケース外表面に、極板群５０は発電要素に、負極活物質５２ａは活物質にそれぞれ対応している。
（変形形態）
次に、本発明の変形形態について、図３を参照しつつ説明する。
本変形形態の二次電池は、保持部材のうち脚部の形状が上述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
次に、本発明の変形形態について、図３を参照しつつ説明する。
本変形形態の二次電池は、保持部材のうち脚部の形状が上述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本変形形態にかかる二次電池１０１も、電池ケース３０に安全弁装置１１０を備える。但し、安全弁装置１１０のうち、弁部材１１を保持する保持部材１１２は、その脚部１１２Ｕの形状が、実施形態１の脚部１２Ｕと異なっている。具体的には、４つの脚部１１２Ｕは同様に帯状であるが、固着部１１２Ｓの角部１１２Ｓａから、押圧部１１２Ｔの周縁部１１２Ｔａに至るまでに、略Ｕ字状に湾曲して上方に突出する湾曲部１１２Ｕｂを有している。この脚部１１２Ｕは、実施形態１における脚部１２Ｕと比して、湾曲部１１２Ｕｂがある分、弾性定数が小さく、弾性変形しやすい。そのため、実施形態１よりも、シール部１１Ａを被シール面３３Ａから離間させやすいため、開弁圧を低くすることができる。
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図１および図４を参照しつつ説明する。
本実施形態２の二次電池は、安全弁装置の保持部材が有する４つの脚部のうち、１つの脚部の形態が他とは異なる点で、上述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
次に、本発明の実施形態２について、図１および図４を参照しつつ説明する。
本実施形態２の二次電池は、安全弁装置の保持部材が有する４つの脚部のうち、１つの脚部の形態が他とは異なる点で、上述の実施形態１と異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
本実施形態２にかかる二次電池２０１は、実施形態１の二次電池１と同様、安全弁装置２１０のほか、電池ケース３０、極板群５０、および、図示しない電解液を備える角形密閉式ニッケル水素二次電池である（図１参照）。
このうち、安全弁装置２１０は、実施形態１と同様の弁部材１１のほか、これを保持する保持部材２１２を有している（図４（ｂ）参照）。
このうち、安全弁装置２１０は、実施形態１と同様の弁部材１１のほか、これを保持する保持部材２１２を有している（図４（ｂ）参照）。
この保持部材２１２は、ニッケルめっき鋼板をプレス成形により一体成形してなる。この保持部材２１２は、略有底円筒状で、弁部材１１の壁部１１Ｂを包囲する包囲部２１２Ｂ、矩形枠状で溶接により封口板３１（電池ケース３０）の外表面３３に固着してなる固着部２１２Ｓ、および、包囲部２１２Ｂから径方向外側につば状に拡がり、上述の弁部材１１の第１シール部１１Ａ１および第２シール部１１Ａ２，１１Ａ３，１１Ａ４を、被シール面３３Ａに向けて弾性的に押圧する押圧部２１２Ｔを備えている。さらに、押圧部２１２Ｔの周縁部２１２Ｔａからそれぞれ固着部２１２Ｓの４つの角部２１２Ｓａまで延びる帯状で、クランク状に屈曲され、固着部２１２Ｓと押圧部２１２Ｔとの間に介在している４つの脚部２１２Ｕ（第１脚部２１２Ｕ１および第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４）を備えている。なお、包囲部２１２Ｂの頂部２１２Ｂａには、通気孔２１２ｈが形成してある。
このうち４つの脚部２１２Ｕは、幅以外はいずれも同形であるが、第１脚部２１２Ｕ１の幅Ｗ１が、他の第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４の幅Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４（Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４）よりも小さくしてある（Ｗ１＜Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４）。このため、第１脚部２１２Ｕ１のばね定数は、他の第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４のばね定数と異なる低い弾性定数を有する低弾性脚部である（逆に第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４は高弾性脚部である）。
また、押圧部２１２Ｔは、第１脚部２１２Ｕ１に付勢されて、これから弾性力を受ける第１押圧部２１２Ｔ１、および、第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４から弾性力を受ける第２押圧部２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４を含む。保持部材２１２は上述の通り、固着部２１２Ｓ、押圧部２１２Ｔ、および脚部２１２Ｕが、一体にプレス成形されており、固着部２１２Ｓは、矩形枠状をなしている。つまり、固着部２１２Ｓの４つの角部２１２Ｓａは、互いに同一平面上に位置している。上述の通り、第１脚部２１２Ｕ１は低弾性脚部であり、第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４は高弾性脚部であるので、第１脚部２１２Ｕ１が第１押圧部２１２Ｔ１に生じさせる押圧力は、第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４が第２押圧部２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４に生じさせる押圧力よりも小さい。このため、電池ケース３０内の内圧が初期状態でも、第１押圧部２１２Ｔ１の高さＨ１は、第２押圧部２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４の高さＨ２よりも高い状態となる（Ｈ１＞Ｈ２）（図４（ｂ）参照）。
その後、電池ケース３０内の極板群５０から水素ガス等のガスが発生して、電池ケース３０内の内圧が所定値を超えた場合について説明する。内圧が上がると、押圧部２１２Ｔ（第１押圧部２１２Ｔ１、第２押圧部２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４）が押し上げられる。ところで、第１押圧部２１２Ｔ１を付勢している第１脚部２１２Ｕ１は低弾性脚部であるため、同じ内圧上昇による力を受けても、高弾性脚部の第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４に比して、大きく変位する。つまり、内圧が上昇すると押圧部２１２Ｔのなかでも、第１押圧部２１２Ｔ１が、他よりも押し上げられやすい。従って、第１シール部１１Ａ１が、他のシール部（第２シール部１１Ａ２）に先立って、被シール面３３Ａから離間し、開弁する。即ち、ガスが放出される（図４（ｃ）参照）。
このように、本実施形態２にかかる二次電池２０１では、電池ケース３０の内圧が所定値を超えると、弁部材１１のシール部１１Ａのうち、第１シール部１１Ａ１が、他に先がけて、即ち第２シール部１１Ａ２，１１Ａ３，１１Ａ４に優先して、被シール面３３Ａから離間して開弁する。従って第１シール部１１Ａ１における開弁圧が、安全弁装置２１０全体の開弁圧となる。このため、安全弁装置２１０における開弁圧の大きさを正確に決めることができる。また、シール部１１Ａのうち第１シール部１１Ａ１で確実に開弁させることができるので、ガス放出の位置や方向を特定できる。本実施形態２においては、具体的には、図４（ａ）において、図中、右上方向にガスを放出できる。これにより、安全弁装置２１０から排出されたガスを、さらに外部に導くにあたり、排出路の配置等を容易、適切に設定することもできる。
また、本実施形態２の二次電池２０１でも、４つの脚部２１２Ｕを用いて、押圧部２１２Ｔを押圧しているので、シール部１１Ａの押圧力の調整が容易である。そのうえ、第１シール部１１Ａ１、および第２シール部１１Ａ２，１１Ａ３，１１Ａ４を押圧する押圧力を、独立して、かつより容易に調整することができる。
また、本実施形態２にかかる二次電池２０１では、第１脚部２１２Ｕ１を低弾性脚部とし、第２脚部２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４を高弾性脚部とした。これにより、第１シール部１１Ａ１と、第２シール部１１Ａ２との、内圧上昇時における挙動の違いを、容易に実現できる。
以上において、本発明を実施形態１、実施形態２、および変形形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１等では、押圧部を付勢する弾性変形部として４つの脚部を設けたものを例示した。しかし、脚部は２つ以上、安定性を考えると３つ以上あれば良い。
また、実施形態２では、４つの脚部のうちの１つを低弾性脚部とし、残る３本の脚部を高弾性脚部とした。しかし、複数の脚部を低弾性脚部としても良い。また、実施形態２では、第１脚部２１２Ｕ１の幅Ｗ１を、他の脚部の幅Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４よりも小さくしたが、そのほか、第１脚部を他の脚部より、断面積、厚さ等が小さくなる形状としても良い。例えば、一部の脚部を変形形態における脚部のようにすることもできる。また、第１脚部の長さ（押圧部から固着部までの間の長さ）を、他の脚部より長くしても良い。
例えば、実施形態１等では、押圧部を付勢する弾性変形部として４つの脚部を設けたものを例示した。しかし、脚部は２つ以上、安定性を考えると３つ以上あれば良い。
また、実施形態２では、４つの脚部のうちの１つを低弾性脚部とし、残る３本の脚部を高弾性脚部とした。しかし、複数の脚部を低弾性脚部としても良い。また、実施形態２では、第１脚部２１２Ｕ１の幅Ｗ１を、他の脚部の幅Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４よりも小さくしたが、そのほか、第１脚部を他の脚部より、断面積、厚さ等が小さくなる形状としても良い。例えば、一部の脚部を変形形態における脚部のようにすることもできる。また、第１脚部の長さ（押圧部から固着部までの間の長さ）を、他の脚部より長くしても良い。
さらに、実施形態１等では、保持部材の固着部を矩形枠状とし、４つの脚部をこの１つの固着部に連なるものとした。しかし、脚部など各々の弾性変形部に連なる複数の固着部を設けても良い。即ち、複数の弾性変形部（複数の脚部など）を設けた場合に、全ての弾性変形部（脚部）が１つの固着部に連なっている必要はなく、複数の固着部にそれぞれ１または複数の弾性変形部（脚部）が連なるようにしても良い。
１，１０１，２０１ 二次電池
１０，１１０，２１０ 安全弁装置
１１ 弁部材
１１Ａ シール部
１１Ａ１ 第１シール部
１１Ａ２，１１Ａ３，１１Ａ４ 第２シール部
１１Ｂ 壁部（空間壁部）
１２，２１２ 保持部材
１２Ｓ，１１２Ｓ，２１２Ｓ 固着部
１２Ｔ，１１２Ｔ，２１２Ｔ 押圧部
２１２Ｔ１ 第１押圧部
２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４ 第２押圧部
１２Ｕ，１１２Ｕ，２１２Ｕ 脚部（弾性変形部）
２１２Ｕ１ 第１脚部（弾性変形部）
２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４ 第２脚部（弾性変形部）
３０ 電池ケース
３２ ガス排出孔
３３ 外表面（ケース外表面）
３３Ａ 被シール面
５０ 極板群（発電要素）
５２ａ 負極活物質（活物質）
２１２Ｔ１ 第１押圧部
２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４ 第２押圧部
ＩＳ 弁内空間
１０，１１０，２１０ 安全弁装置
１１ 弁部材
１１Ａ シール部
１１Ａ１ 第１シール部
１１Ａ２，１１Ａ３，１１Ａ４ 第２シール部
１１Ｂ 壁部（空間壁部）
１２，２１２ 保持部材
１２Ｓ，１１２Ｓ，２１２Ｓ 固着部
１２Ｔ，１１２Ｔ，２１２Ｔ 押圧部
２１２Ｔ１ 第１押圧部
２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４ 第２押圧部
１２Ｕ，１１２Ｕ，２１２Ｕ 脚部（弾性変形部）
２１２Ｕ１ 第１脚部（弾性変形部）
２１２Ｕ２，２１２Ｕ３，２１２Ｕ４ 第２脚部（弾性変形部）
３０ 電池ケース
３２ ガス排出孔
３３ 外表面（ケース外表面）
３３Ａ 被シール面
５０ 極板群（発電要素）
５２ａ 負極活物質（活物質）
２１２Ｔ１ 第１押圧部
２１２Ｔ２，２１２Ｔ３，２１２Ｔ４ 第２押圧部
ＩＳ 弁内空間
Claims (7)
- 発電要素と、
上記発電要素を収容してなり、ガス排出孔を有する電池ケースと、
上記ガス排出孔を閉塞するとともに、上記電池ケースの内圧が所定値を超えたときに、上記電池ケース内のガスを、上記ガス排出孔を通じて外部に排出する安全弁装置と、を備え、
上記安全弁装置は、
上記ガス排出孔を閉塞してなる弁部材、および、
上記弁部材を上記電池ケース上に保持してなる保持部材を有し、
上記弁部材は、
上記電池ケースのケース外表面のうち、上記ガス排出孔の周囲に位置する被シール面に離間可能に密着してなるシール部を含み、
上記保持部材は、
上記電池ケースに固着されてなると共に、自身の弾性変形により、上記シール部を弾性的に押圧してなる
二次電池。 - 請求項１に記載の二次電池であって、
前記保持部材は、
前記ケース外表面に固着してなる固着部、
前記弁部材の前記シール部を、前記電池ケースの前記被シール面に向けて、弾性的に押圧する押圧部、および、
上記固着部と上記押圧部との間に介在して、自身の弾性変形により、上記電池ケースの上記被シール面に向けて、上記押圧部を弾性的に付勢する弾性変形部、を含む
二次電池。 - 請求項２に記載の二次電池であって、
前記弁部材の前記シール部は、
前記電池ケースの内圧が前記所定値を超えたときに、
上記電池ケースの前記被シール面と離間する第１シール部、および、
上記第１シール部に後れて上記電池ケースの上記被シール面と離間する、または、上記電池ケースの上記被シール面との密着を維持する第２シール部、を含む
二次電池。 - 請求項３に記載の二次電池であって、
前記押圧部は、
前記第１シール部を押圧する第１押圧部、および、
前記第２シール部を押圧する第２押圧部、を含み、
前記弾性変形部は、
上記第１押圧部から前記固着部まで延びる脚状で、上記第１押圧部を上記第１シール部に向けて付勢する第１脚部、および、
上記第２押圧部から上記固着部まで延びる脚状で、上記第２押圧部を上記第２シール部に向けて付勢する第２脚部、を含む
二次電池。 - 請求項４に記載の二次電池であって、
前記第１脚部は、相対的に低い弾性定数を有する低弾性脚部であり、
前記第２脚部は、上記低弾性脚部よりも相対的に高い弾性定数を有する高弾性脚部である
二次電池。 - 請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池であって、
前記保持部材は、一体に成形されてなる
二次電池。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池であって、
前記発電要素は、
水素吸蔵合金からなる活物質を含み、
前記弁部材は、
前記ガス排出孔を介して前記電池ケース内と連通する弁内空間をなす空間壁部を含み、
上記空間壁部は、
自身の少なくとも一部が、水素ガスが透過可能な材質からなり、上記弁内空間と外部との間、上記水素ガスを透過可能としてなる水素透過部である
二次電池。
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| JP2018525805A (ja) * | 2015-07-28 | 2018-09-06 | ビメッド テクニク アレトラー サナイ ベ ティジャーレット エー． エス． | 圧力調整装置 |
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