JP2009266714A - 安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の異常発生により、電流遮断とガス放出を行い、電池内の圧力が低下した後、ガス放出の開裂箇所と導電板とが接触する恐れが無く、小型で、製造の容易な安全装置の提供。
【解決手段】安全弁２０、インシュレーター３０及び導電板４０で構成される安全装置において、安全弁２０は外周にフランジ面２１を有する皿形状であって、該皿形状底面２２は中央に電源要素方向に突出する突起部２３、周辺に所定圧力で開裂する溝部２５、線状溝部２６が設けられ、該皿形状底面２２の外周端部２８から突起部２３の開口端部２９にかけて、電源要素方向に膨らんでおり、インシュレーター３０は皿形状で中央部に中心孔３１が設けられており、安全弁２０はインシュレーター３０の皿形状内に嵌合され、突起部２３はインシュレーター３０の中央孔３１を通り、導電板４０と導電可能な状態で接続されている安全装置。
【選択図】図１

Description

本発明は電池用安全装置及びそれを用いた二次電池に関する。特に、非水電解液二次電池などの密閉容器が使用される電池に用いられる電流遮断機構とガス放出機構を有する安全装置及び前記安全装置が取り付けられた二次電池に関する。

近年、電子技術の進歩により電子機器の高性能化が進み、それらの電子機器の電源としてリチウムイオン二次電池に代表される高エネルギー密度を有する密閉容器型電池が使用されている。密閉容器型電池では、過充電、短絡などの異常が発生した場合、電池容器内は温度が上昇し、それにより電解液が分解されてガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇する。電池容器内の圧力が過度に上昇すると、電池は発火、破壊や電解液の漏出などを起こし、人体に危害を及ぼす、使用中の電子機器を破損させるなどの危険の恐れがある。

そのため、前記の危険を回避するための安全装置が求められている。従来、過充電、短絡などの異常により、電池容器内の圧力が上昇して、危険な圧力に到達する前に、電流を遮断する機構と発生ガスを電池系外に放出して、電池容器内の圧力を低下させるガス放出機構を有する安全装置の提案がある。

例えば、特許文献１には、防爆弁、導電膜が被着形成されているストリッパー、リード板で形成される安全装置が提案されている。この提案によれば、電池の異常発生時、防爆弁とリード板の分離により電流遮断が行われ、防爆弁の開裂によりガスを放出させる。しかしながら、ストリッパーへの導電膜被着作業は煩雑であり、防爆弁とストリッパーの導電膜との溶接や防爆弁と動き易いリード板との溶接は難しく、溶接強度は不十分となることがある。そのため、安全装置の製造工程は煩雑となる。また、溶接強度が不十分となることから、溶接箇所が、安全装置を電池に組込む際、また、電池使用時の衝撃や振動により、分離することがある。また、電池の異常による電池容器内圧力上昇により、防爆弁は開裂し、電池内の圧力を低下させるが、電池内圧力の低下後、防爆弁の開裂箇所とリード板との間隔は広くなく、開裂箇所のバリなどがリード板と接触することがあり、再度、危険状態に戻ることがある。

特許文献２には、安全弁、ディスクホルダー、ディスク、金属薄板で構成される安全装置が提案されている。この提案によれば、安全弁、ディスクホルダー、ディスクは嵌合により取付けられ、また、金属薄板とリード板とは溶接面積が十分に確保できるため、製造工程の煩雑さ及び溶接強度は、特許文献１に比べ、改善されている。しかしながら、電池の異常による電池容器内圧力上昇により、安全弁は開裂し、電池内の圧力を低下させるが、電池内圧力の低下後、安全弁の開裂箇所とリード板との間隔は広くなく、開裂箇所のバリなどが金属薄膜やリード板と接触することがあり、再度、危険状態に戻ることがある。また、安全弁の構成部品が多く、安全装置の小型化や製造工程短縮に制約がある。

特許２７０１３７５号公報 特許３３８７１１８号公報

本発明は、従来技術の課題を解決するためになされたもので、電池の異常発生により、電流遮断とガス放出を行い、電池内の圧力が低下した後、ガス放出の開裂箇所と導電板とが接触する恐れが無く、小型で、製造の容易な安全装置の提供を目的とする。

請求項１の発明は、安全弁、インシュレーター及び導電板で構成される安全装置において、前記安全弁は外周にフランジ面を有する皿形状であって、該皿形状底面は中央に電源要素方向に突出する突起部、周辺に所定圧力で開裂する溝部及び線状溝部が設けられ、該皿形状底面の外周端部から前記突起部の開口端部にかけて、電源要素方向に膨らんでおり、前記インシュレーターは皿形状で中央部に中心孔が設けられており、前記安全弁は前記インシュレーターの皿形状内部に嵌合され、前記突起部は前記インシュレーターの中央孔を通り、前記導電板と導電可能な状態で接続されている安全装置である。

請求項２の発明は、請求項１の発明の安全装置において、前記インシュレーターと前記導電板とが一体化されている安全装置である。

請求項３の発明は、安全弁、インシュレーター、ディスク及び導電板で構成される安全装置において、前記安全弁は外周にフランジ面を有する皿形状であって、該皿形状底面は中央に電源要素方向に突出する突起部、周辺に所定圧力で開裂する溝部及び線状溝部が設けられ、該皿形状底面の外周端部から前記突起部の開口端部にかけて、電源要素方向に膨らんでおり、前記インシュレーターは皿形状で中央部に中心孔が設けられ、前記ディスクは皿形状で中央部に貫通孔が設けられ、前記安全弁は前記インシュレーターの内部に嵌合され、前記インシュレーターは前記ディスクの内部に嵌合されており、前記突起部は前記の中央孔、貫通孔を通り、前記導電板と導電可能な状態で接続されている安全装置である。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の安全装置を発電要素の上部に設置し、前記安全装置の前記導電板と発電要素からのリードとを接続させた二次電池である。

本願発明によれば、電池が正常の場合、安全弁の皿形状底面は、電源要素方向に膨らんだ形状で、その中心部に突起部、周辺部に所定圧力で開裂する溝部及び線状溝部が設けられており、突起部と導電板は導電可能な状態で接続されている。電池に異常が発生した際、電池内の圧力上昇により、安全弁の皿形状底面は、電源要素と反対方向に膨らみ、所定設定圧力で突起部と導電板は切り離され、電流は遮断される。引き続く圧力上昇により、皿形状底面は、更に、電源要素と反対方向に膨らみ、設定圧力で溝部、線状溝部が開裂して、電池内の発生ガスを放出する。電池内の圧力が低下しても、安全弁の皿形状底面は、電源要素と反対方向に膨らんだ状態にあり、開裂箇所と導電板との間隔は広く、開裂箇所にバリ等が発生した場合でも、開裂箇所と導電板やリードとが接触することは無く、電池の危険回避が確実にできる。

また、安全弁はインシュレーターに嵌合されることにより、容易に、確実に接続され、安全弁とインシュレーターとの接続は振動や衝撃の影響を受けることは少ない。また、安全弁はインシュレーターの皿形状内に嵌合されるため、安全装置の小型化が図れる。安全装置の部品は少なく、インシュレーターと導電板とを一体化することにより、安全装置の製造はより容易となる。

本発明の安全装置は小型で、二次電池内の空間効率を低下させることが少ない。また、所定の設定圧力での電流遮断とガス放出により、確実に危険回避ができるため、自動車や建設機械など、電池使用時に振動や衝撃を受ける厳しい使用環境の用途分野においても好適に使用される。

本発明に係る安全装置の実施形態について、以下、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る安全装置の構成概略図である。なお、図１の各部分に付した符号は、図２以降で説明する図面において、対応する部分は同一符号を付して説明する。

安全装置Ｓを構成する部品は安全弁２０、インシュレーター３０、導電板４０である。安全弁２０の外周部はフランジ面２１が形成されており、フランジ面２１の内側は発電要素方向に凸の皿形状であり、該皿形状底面２２の中心部に電源要素方向に突出する突起部２３が設けられ、突起部２３の周囲に所定圧力で開裂する溝部（図示せず）及び線状溝部（図示せず）が設けられている。皿形状底面２２の外周端部２８から突起部２３の開口端部２９に向かう皿形状底面２２は発電要素方向に膨らんでいる。安全弁２０は絶縁材で形成される電源要素方向に凸の皿状のインシュレーター３０の内面に当接されて、嵌合保持される。

インシュレーター３０の皿状底面３４は、中央部に中央孔３１、周辺部にガス抜き孔３２が設けられる。導電板４０は、インシュレーター３０の中央孔３１の電源要素方向の面を覆って、取付けられる。導電板４０の電池蓋方向の面は、インシュレーター３０の中央孔３１を通る安全弁２０の突起部２３と溶接などの導電可能な状態で接続される。電源要素からのリード５０は導電板４０と溶接により接続される。導電板４０にはリード５０と溶接するためのタブ４１が設けられていても良い。ダブ４１が設けられている場合、リード５０はタブ４１と溶接される。なお、安全弁２０の突起部２３と導電板４０との溶接、導電板４０とリード５０との溶接は、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接などの公知の溶接法のいずれかの方法により行われる。

図２は電池への本願発明の安全装置組込みの概略図である。電池蓋１０のフランジ部１１と安全装置Ｓの安全弁２０のフランジ面２１は合わされ、電池蓋１０のフランジ部１１の外周部は安全弁２０のフランジ面２１が折り曲げられた外周端部２７により、包み込まれていることが好ましい。なお、電池蓋１０には、電池異常により発生するガスを放出するための、ガス放出孔１２が設けられる。電源要素からのリード５０と導電板４０とは溶接で接続される。電池蓋１０のフランジ部１１と安全弁２０のフランジ面２１の外周は絶縁性のガスケット１で覆われ、ガスケット１を介して、発電要素が収容されている電池外装缶２の開口部３にかしめられることにより、安全装置Ｓは電池に取付けられる。これにより、電池は密閉容器となる。電源要素からの電流はリード５０から導電板４０、安全弁２０を通じて、電池蓋１０へ流れる。

図３は本発明の他の実施形態に係る安全装置の構成概略図である。安全装置Ｓを構成する部品は安全弁２０、インシュレーター３０、ディスク６０、導電板４０である。安全弁２０の外周部はフランジ面２１が形成されており、フランジ面２１の内側は発電要素方向に凸の皿形状であり、皿形状底面２２の中心部に電源要素方向に突出する突起部２３が設けられている。皿形状底面２２の外周端部２８から突起部２３の開口端部２９に向かう皿形状底面２２は発電要素方向に膨らんでいる。安全弁２０は絶縁材で形成された電源要素方向に凸の皿状のインシュレーター３０の内面に当接させて、嵌合保持される。

インシュレーター３０の皿状底面３４には中央孔３１とガス抜き孔３２が設けられる。インシュレーター３０の皿状外周面は皿形状のディスク６０の内面に当接され、嵌合保持される。安全弁２０とディスク６０はインシュレーター３０により絶縁される。ディスク６０の皿底面６４の中央部に貫通孔６１、周辺部にガス通過孔６２が設けられる。導電板４０は、ディスク６０の貫通孔６１の電源要素方向の面を覆って、溶接により取付けられる。導電板４０の電池蓋方向の面は、インシュレーター３０の中央孔３１及びディスク６０の貫通孔６１を通る安全弁２０の突起部２３と溶接などの導電可能な状態で接続される。電源要素からのリード５０は導電板４０の電源要素方向の面と溶接により接続される。

安全弁２０は導電性材料で形成され、主に公知のプレス加工法で製造される。安全弁２０を形成する材料は、安全弁３０の形状加工性や電池異常時に発生するガスの放出圧力を精度良く制御するため、弾性率が１．５×１０^１１Ｐａより低い導電性材料が好ましく使用される。安全弁２０を形成する好ましい材料の具体例として、アルミニウム系金属、マグネシウム系金属、銅系金属が挙げられる。なお、アルミニウム系金属とは、純アルミニウム、または、アルミニウムとマグネシウム、マンガン、シリコーン、銅などの一種以上の金属との合金で、アルミニウムが主成分の合金をいう。また、マグネシウム系金属とは、純マグネシウム、または、マグネシウムとアルミニウム、その他の金属との合金で、マグネシウウムが主成分の合金をいう。銅系金属とは、リン青銅、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金、黄銅、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金などをいう。

図４の（ａ）は電池蓋方向から見た安全弁２０の平面図、（ｂ）は側面図である。安全弁２０は電源要素方向に凸の皿形状で、皿形状の外周部はフランジ面２１である。フランジ面２１の外周は電池蓋方向に折り曲げられていても良い。フランジ面２１の外周が折り曲げられている場合、この折り曲げ部（図示せず）は、安全弁２０と電池蓋１０とを組み合わせる際のガイドとなる。また、安全弁２０のフランジ面２１と電池蓋１０のフランジ部１１とを合わせた後、折り曲げ部により、電池蓋１０を包み込んでも良い。

安全弁２０のフランジ面２１の内側は発電要素方向に凸の皿形状であり、皿形状底面２２の中心部に電源要素方向に突出する突起部２３が、周辺部に溝部２５と複数の線状溝部２６が設けられている。皿形状底面２２は、通常時、皿形状底面２２の外周端部２８から突起部２３の開口端部２９にかけて電源要素方向に膨らんでいる。電池の異状による電池内圧上昇で、皿形状底面２２は電源要素と反対方向に膨らむ。そのため、溝部２５及び線状溝部２６が開裂した後、開裂箇所と導電板４０との間は広く開き、開裂箇所と導電板５０とが接触する恐れはほとんど無い。皿形状底面２２の電源要素方向への膨らみは、皿形状底面２２の外周端部２８から直ぐに膨らんでいても良いが、外周端部２８より少し内側に入った点から膨らんでいるほうが、開裂後、開裂箇所と導電板５０との間隔が確実に広くなり、より好ましい。

皿形状底面２２の膨らみの形状は突起部２３の開口端部２９に向かって丸くなっていても良く、略直線状であっても良い。膨らみの大きさは、突起部２３の開口端部２９からの傾斜角αが、２〜３０°、好ましくは、５〜２０°である。傾斜角αが前記下限より小さい場合、開裂箇所と導電板４０との間隔が狭くなることがあり、好ましくない。また、前記上限より大きい場合、安全弁２０が厚くなり、好ましくない。皿形状底面２２の膨らみ、突起部２３、溝部２５、線状溝部２６の加工は、公知のプレス加工法、曲げ加工法などで行うことができる。

安全弁２０の皿形状底面２２を電源要素方向へ膨らませることにより、電池の異常発生時の電流遮断圧力やガス放出圧力の精度が良くなる。電池異常時、ガス発生により、電池内の圧力が高くなると、安全弁２０の皿形状底面２２は、電池蓋方向に膨らみ、設定圧力で、突起部２３と導電板４０との接続部が切り離され、電流は遮断される。その後、溝部２５、線状溝部２６が開裂して、ガスが電池系外に放出される。皿形状底面２２は開裂後、電池蓋方向に膨らんだ状態にあり、開裂箇所と導電板４０との間隔は広く、ガス放出後、開裂箇所が短絡などを起こす恐れは少ない。

安全弁２０の突起部２３の形状は、特に、制約は無いが、加工の容易さから、発電要素方向が細くなった略円錐形状や略台形形状が好ましい。突起部２３の先端部は平面状であっても良く、電源要素方向に膨らんでいても良い。突起部２３の開口の平面形状が円形の場合、その径２３ａは、皿形状底面２２の径２２ａの３〜２５％の大きさが好ましく、より好ましくは、５〜２０％の大きさである。また、該突起部２３の深さ２３ｂは、導電板４０と接続して、安全装置Ｓの厚さができるだけ抑えられる深さである。安全装置Ｓが安全弁２０、インシュレーター３０及び導電板４０で形成される場合、（インシュレーター３０の底面３４の厚さ）≦２３ｂ＜（インシュレーター３０の底面３４の厚さ＋０．２ｍｍ）である。また、安全装置Ｓが安全弁２０、インシュレーター３０、ディスク４０及び導電板５０で形成される場合、（インシュレーター３０の底面３４の厚さ＋ディスク４０の底面６４の厚さ）≦２３ｂ＜（インシュレーター３０の底面３４の厚さ＋ディスク４０の底面６４の厚さ＋０．２ｍｍ）である。

皿形状底面２２には、突起部２３を囲む溝部２５が形成されている。更に、溝部２５から皿形状底面２２の外周部に向かって複数の線状溝部２６が形成されている。溝部２５と線状溝部２６とは接続しているほうが好ましい。溝部２５及び線状溝部２６は、電池の異常発生により発生するガスの圧力により、電流が遮断された後、更に、電池容器内の圧力が上昇し、設定圧力に到達した際、開裂して、電池容器内のガスを放出させる部分である。溝部２５の形状は、突起部２３の周囲を囲む形状であれば、特に、制約はない。溝部２５の加工性を考慮すると、円形であることが好ましい。また、溝部２５の内径は、特に、制約は無いが、開裂した際、ガス放出の圧力と関係するため、ガス放出時の圧力をできるだけ低くできるよう、大きいほうが好ましい。例えば、溝部２５の径２５ａは、突起部２３の径２３ａより大きく、皿形状底面２２の径２２ａの１０〜３５％が好ましく、より好ましくは、１５〜３０％である。

溝部２５は、連続する形状であっても良いが、不連続部２４が設けられる形状が好ましい。電池の異常発生により、電池内の圧力が上昇し、電流遮断の設定圧力で、電流が遮断され、更に、圧力が上昇し、設定圧力で、溝部２５、線状溝部２６は開裂する。溝部２５は不連続部２４が設けられている場合、開裂時に溝部２５の内部が開裂箇所として、安全弁２０から分離することが無い。開裂により、溝部２５の内部が分離する場合、分離する溝部２５の内部は安全弁２０と導電板４０あるいはリード５０とを短絡させることがある。短絡により、安全装置Ｓは、再び、電流が流れ、二次電池が異常状態に戻る危険性がある。

不連続部２４の大きさ２４ａは、溝部２５の開裂時の圧力で切り離されない大きさであれば良く、例えば、溝部２５の円周の長さの１／５０〜１／２、より好ましくは、１／２０〜１／３の大きさであれば良い。溝部２５、線状溝部２６の深さは、開裂時の圧力と対応しており、使用される電池の開裂設計圧力によって決定される。溝部２５、線状溝部２６の深さは同一であることが好ましいが、必ずしも、同一である必要はない。また、溝部２５と線状溝部２６の線幅は、０．０５〜０．５ｍｍの範囲で形成されることが好ましい。

線状溝部２６は、突起部２３の中心を通る放射方向の直線であっても良く、また、線状溝部２６が突起部２３の中心を通らない直線であっても良く、放射方向の曲線であっても良い。線状溝部２６の本数は特に制約は無いが、通常、２〜１０本の範囲にあることが好ましい。線状溝部２６の長さは、線状溝部２６が溝部２５と同様、異常発生の際、所定の圧力で開裂して、ガスを放出する箇所であるため、可能な範囲で長い方が好ましい。

インシュレーター３０は絶縁性材料で形成される。射出成形法、圧縮成形法、注型成形法、打ち抜き法など公知の樹脂成形方法で製造される樹脂成形品が好ましい。樹脂としては、吸湿性が低く、射出成形温度２００℃以上の、耐熱性に優れた樹脂が好ましく使用される。樹脂材料の具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール樹脂などが挙げられる。また、これら樹脂材料にはガラス繊維や各種の無機充填材が配合されていても良い。前記の樹脂材料の中では、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマーなどが好ましく使用される。

図５の（ａ）は電池蓋方向から見たインシュレーター３０の平面図、（ｂ）は側面図である。インシュレーター３０は、電源要素方向に凸の皿状で、皿状底面３４の中央部に安全弁２０の突起部２３を通すことができる中央孔３１が設けられ、周辺部には複数のガス抜き孔３２が設けられる。中央孔３１は、安全装置Ｓを組み立てる際、安全弁２０の突起部２３と接触することが無い大きさであれば良く、形状に特別の制約は無い。形状としては、加工上、円形であることが好ましい。ガス抜き孔３２は、電池に異常が起った場合、発生するガスを容易に通過させることの出来る形状である。ガス抜き孔３２は、インシュレーター３０の中心に対して、対称的に複数個設けられることが好ましい。

安全弁２０とインシュレーター３０との接続は、インシュレーター３０の皿状の内側に、安全弁２０の外周部を嵌合し、保持することで行われる。インシュレーター３０には、安全弁２０嵌合の位置決めのための棚３５が設けられていても良い。この棚３５はインシュレーター３０の皿状内面の全周にあっても良く、また、部分的にあっても良い。安全弁２０をインシュレーター３０に嵌合した後、回転や離脱防止のため、離脱防止（図示せず）が設けられることが好ましい。安全弁２０の厚さを可能な範囲で、インシュレーター３０の皿状の深さに近づけることにより、安全装置Ｓの小型化・薄型化が容易となる。

導電板４０は導電性材料で形成される。導電板４０はアルミニウム系金属、銅系金属、ニッケル系金属、マグネシウム系金属などで形成されることが好ましい。図６は導電板４０と安全弁２０の突起部２３との接続部概略図である。導電板４０は、インシュレーター３０の中央孔３１を塞ぎ、且つ、ガス抜き孔３２を可能な限り閉塞させない形状、大きさであれば良い。導電板４０の厚さは、リード５０と溶接可能であれば、それ以外の制約は無い。通常、厚さは、０．０１ｍｍ以上あれば良いが、好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍである。

導電板４０はインシュレーター３０の中央孔３１の電源要素方向を塞いで取付けられており、導電板４０の電池蓋方向は、インシュレーター３０の中央孔３１を通った突起部２３の先端部と溶接により接続される。導電板４０の電源要素側はリード５０と溶接により接続される。

インシュレーター３０と導電板４０とは、物理的に合わせるだけでも良いが、接続され、一体化されていることが好ましい。インシュレーター３０と導電板４０とを接続、一体化する方法は、樹脂と金属材料との公知の接続法により行われる。例えば、インサート成形法、熱溶着法、接着剤法、物理的な噛み合わせ法などが挙げられるが、これらに限定されない。インシュレーター３０と導電板４０との一体化は、インシュレーター３０の製造時に同一工程で行うことも可能であり、これにより安全装置Ｓの製造はより容易となる。

安全装置Ｓの組立ては、安全弁２０を導電板４０と一体化されたインシュレーター３０と嵌合し、安全弁２０の突起部２３と導電板４０とを溶接する方法が、工程が短く、好ましいが、この方法に限定されない。例えば、インシュレーター３０に安全弁２０を嵌合した後、安全弁２０の突起部２３と導電板４０とを溶接し、その後、導電板４０とインシュレーター３０とを接続させても良い。本発明の安全装置Ｓは嵌合と溶接等の公知の方法で製造される。製造には特殊な設備や製造技術を必要としないため、製造は容易である。

図７は、本発明の安全装置Ｓの作動状況を説明する図である。図７の（ａ）は電池が正常時の状態である。この状態では、電流は発電要素からのリード５０を通じて、導電板４０から安全弁２０、電池蓋１０へと流れる。電池に、過充電、短絡などの異常が発生した場合、電池容器内の温度が上昇し、温度上昇により、電池内にガスが発生して、電池容器内の圧力が上昇する。発生したガスはインシュレーター３０のガス抜き孔３２を通過して、安全弁２０の皿形状底面２２の発電要素方向の面に圧力をかける。これにより、安全弁２０の突起部２３の先端と導電板４０との接続部に引き離しの力がかかり、所定圧力に到達すると突起部２３と導電板４０とは切り離され、図７の（ｂ）の状態となり、電流が遮断される。なお、接続部の切り離しでは、接続点のみで切り離されることもあり、接続点の導電板４０の一部が引きちぎられることもある。

電流が遮断されても暫くはガス発生が継続するため、電池容器内の圧力は更に上昇し、
皿形状底面２２は電池蓋方向に、更に、膨れ上がり、電池内圧力が溝部２５、線状溝部２６の開裂設計圧力値に到達すると、図７の（ｃ）のように、安全弁２０の溝部２５および線状溝部２６が開裂する。この開裂により、電池容器内のガスは電池蓋１０に形成されている排気孔１２から電池系外へ放出される。これにより、電池の異常状態は解消される。安全弁２０の皿形状底面２２は電池蓋方向に開いた状態にあるため、電池の異常状態が解消された後、本発明の安全装置は、電流遮断の状態が継続され、電池は安全な状態で維持される。

以上より、本発明の安全装置は、電池に異常が発生した場合、電池容器内の圧力が上昇し、所定圧力に到達すると電流が遮断し、引き続いて、安全弁２０の溝部２５及び線状溝部２６が開裂して、ガスを放出することにより、電池の異常状態は解消される。本発明の安全装置Ｓは異常状態解消後、電流遮断状態は確実に保持され、電池は、再度、異常状態に戻ることは無い。また、安全装置Ｓは小型化されており、製造は容易である。

本発明の安全装置は圧力解放機構を有する多くの種類の電池、機器に適用でき、それらの安全性を高めることが可能である。

本発明の一実施形態に係る安全装置の概略構成図 本発明の安全装置の電池への組込み概略図 本発明の他の実施形態に係る安全装置の概略構成図 安全弁の平面図と側面図 インシュレーターの平面図と側面図 突起部と導電板との接続部の概略図 本発明の安全装置の作動図

符号の説明

Ｓ 安全装置
１ ガスケット
２ 電池外装缶
３ 電池外装缶の開口部
１０ 電池蓋
１１ 電池蓋のフランジ部
１２ 電池蓋の排気孔
２０ 安全弁
２１ 安全弁のフランジ面
２１ａ 安全弁フランジ面の径
２２ 安全弁の皿形状底面
２２ａ 皿形状底面の内径
２３ 突起部
２３ａ 突起部の開口径
２３ｂ 突起部の深さ
２４ 溝部の不連続部
２４ａ 不連続部の大きさ
２５ 溝部
２６ 線状溝部
２７ フランジ面の折り曲げ部
２８ 皿形状底面の外周端部
２９ 突起部の開口端部
３０ インシュレーター
３１ インシュレーターの中央孔
３２ インシュレーターのガス抜き孔
３４ インシュレーターの皿状底面
３５ インシュレーター皿状内面の棚
４０ 導電板
４１ 導電板のタブ
５０ リード
６０ ディスク
６１ ディスクの貫通孔
６２ ディスクのガス通過孔
６４ ディスクの皿底面

Claims (4)

1. 安全弁、インシュレーター及び導電板で構成される安全装置において、前記安全弁は外周にフランジ面を有する皿形状であって、該皿形状底面は中央に電源要素方向に突出する突起部、周辺に所定圧力で開裂する溝部及び線状溝部が設けられ、該皿形状底面の外周端部から前記突起部の開口端部にかけて、電源要素方向に膨らんでおり、前記インシュレーターは皿形状で中央部に中心孔が設けられており、前記安全弁は前記インシュレーターの皿形状内に嵌合され、前記突起部は前記インシュレーターの中央孔を通り、前記導電板と導電可能な状態で接続されていることを特徴とする安全装置。
2. 請求項１に記載の安全装置において、前記インシュレーターと前記導電板とが一体化されていることを特徴とする安全装置。
3. 安全弁、インシュレーター、ディスク及び導電板で構成される安全装置において、前記安全弁は外周にフランジ面を有する皿形状であって、該皿形状底面は中央に電源要素方向に突出する突起部、周辺に所定圧力で開裂する溝部及び線状溝部が設けられ、該皿形状底面の外周端部から前記突起部の開口端部にかけて、電源要素方向に膨らんでおり、前記インシュレーターは皿形状で中央部に中心孔が設けられ、前記ディスクは皿形状で中央部に貫通孔が設けられ、前記安全弁は前記インシュレーターの皿形状内に嵌合され、前記インシュレーターは前記ディスクの皿形状内に嵌合されており、前記突起部は前記中央孔、及び貫通孔を通り、前記導電板と導電可能な状態で接続されていることを特徴とする安全装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の安全装置を発電要素の上部に設置し、前記安全装置の前記導電板と発電要素からのリードと接続させたことを特徴とする二次電池。

Images