JP2010524181A - 新型の電池安全弁 - Google Patents

Abstract

電池カバープレートの排気孔上に固定して覆設されたバルブ本体を備え、当該バルブ本体上には当該バルブ本体の内室に連通する排気口が開設されており、当該バルブ本体の頂蓋と電池カバープレートの排気孔との間にはバルブコアが弾性的に介設されている電池安全弁において、当該バルブコアは弾性材料から製造されており、当該バルブコアの側壁とバルブ本体の内壁との隙間の四周には互いに隔てて複数の角柱が介設されており、隣接する二つの角柱毎とバルブコアの側壁、バルブ本体の内壁との間に挟まれた空間は側排気溝を形成し、当該側排気溝と前記バルブ本体上の排気口は互いに連通されている。

Description

本発明は、電池安全弁に関し、特に新型の回復可能な電池安全弁に関する。

二次電池、例えばリチウムイオン電池は、生産及び使用中において、電池内部に大量の気体が発生する可能性があり、これらの気体はタイムリーに放出できない場合には、電池ケースが膨張し、ひいては電池の爆発事故か起こる可能性もある。従って、電池には爆発防止装置が取付けられる必要があり、例えば電池カバープレートには電池安全弁が取付けられている。

現在の電池安全弁は、主にバルブ本体及びバルブ本体内部のバルブコアからなり、バルブ本体には排気口が開口しており、バルブコアは電池カバープレート上の排気孔を密封し、電池内部に大量の気体が発生して高圧気体を形成すると、高圧気体はバルブコアを開け、電池カバープレート上の排気孔を介して、バルブ本体上の排気口から放出され、電池を保護する目的に達する。

また、電池上の安全弁を多数回使用するために、技術者らは回復可能な電池安全弁を考え出し、即ちスプリング又は金属弾片を利用してバルブコアを弾性的にバルブ本体内に固定し、或いは弾性材料によりバルブコアを製作することにより、電池内の高圧気体がバルブコアを開けバルブ本体の排気口から放出した後、バルブ本体内部及び電池内部の気圧が低下し、バルブコアは弾力の作用で自動的に電池カバープレート上の排気孔位置に戻り、電池及びその安全弁は継続的且つ正常に動作することができる。

しかしながら、前記の回復可能な電池安全弁は、バルブコアが位置に戻る際に、バルブコアは高圧気体の作用によりバルブ本体内において横方向の移動が発生する可能性があるため、バルブコアは初期状態で電池カバープレート上の排気孔を密閉する位置に正確に戻ることができず、このため電池の密閉性が保障されなくなり、電池の工作性能に影響を及ぼす。

本発明は、従来技術の欠点に鑑みて、バルブコアの位置決めが良好であり、かつ複数回再使用でき構造が簡単である新型の電池安全弁を提供する。

本発明の電池安全弁は、電池カバープレートの排気孔上に固定して覆設されたバルブ本体を備え、当該バルブ本体上には当該バルブ本体の内室に連通する排気口が開設されており、当該バルブ本体の頂蓋と電池カバープレートの排気孔との間にはバルブコアが弾性的に介設されている電池安全弁であり、当該バルブコアの側壁とバルブ本体の内壁との間の隙間の四周には互いに隔てて複数の角柱を介設されており、隣接する二つの角柱毎とバルブコアの側壁、バルブ本体の内壁との間に挟まれた空間は側排気溝を形成し、当該側排気溝と前記バルブ本体上の排気口は互いに連通されている。

本発明の改良した効果は以下のようである。（１）バルブ本体の内壁とバルブコアの側壁との間には角柱構造が増加されており、バルブコアをバルブ本体の頂蓋と電池カバープレートの排気孔との間に位置決めしており；（２）バルブコアは弾性材料から製造されており、全体的な構造は簡単であり、バルブコアは気体圧力の作用を受けた後に初期状態に良好に回復でき、即ち再び電池カバープレート上の排気孔を密閉する位置に戻され、当該電池安全弁は複数回使用されることができ；（３）電池カバープレートの排気孔の周囲には環状ボスが設けられており、バルブコアの位置決めに役立ち、且つバルブコアが電池カバープレート上の排気孔を完全に封鎖しないようにし、バルブコアが高圧気体の作用により上側に圧縮された際に、気体が環状ボスとバルブコアとの隙間から順調に放出されるようにする。

本発明の第一実施例の電池安全弁のバルブ本体とバルブコアの構造を示す平面図である。 本発明の第一実施例の電池安全弁の図１のＡ-Ａ方向から見た構造を示す断面図である。 本発明の第二実施例の電池安全弁のバルブ本体とバルブコアの構造を示す平面図である。 本発明の第二実施例の電池安全弁のバルブ本体の立体的な構造を示す模式図である。

以下、図面及び具体的な実施例を参照して、本発明に対してさらに説明する。

図１及び２を参照すると、本発明の電池安全弁は、バルブ本体１及びバルブコア２を備え、そのうち、当該バルブ本体１は電池カバープレート４の排気孔９上に覆設されており、バルブ本体１と電池カバープレート４はさまざまな本分野の公知の接続方法で固定されることができる。例えば、溶接、接着またはボルト固定などがある。バルブ本体１の頂蓋１１の中心には、当該バルブ本体１の内室に連通する排気口３が開設されており、バルブコア２は当該バルブ本体１の頂蓋１１と電池カバープレート４の排気孔９との間に弾性的に固定されており、バルブコア２の下端は排気孔９を密閉している。当該バルブコア２の側壁とバルブ本体１の内壁との間の隙間の四周には、互いに隔てて複数の角柱６が介設されている。隣接する二つの角柱６毎と、バルブコア２の側壁、バルブ本体１の内壁との間に挟まれた空間は、側排気溝７を形成し、当該バルブコア２の上端において隣接する二つの角柱６毎の間の位置には、前記側排気溝７と前記排気口３とを連通して接続する上排気凹溝８が開設されている。

そのうち、バルブコア２は、弾性材料（ゴムまたはプラスチック）から製造されており、バルブコア２の上端は、バルブ本体１の頂蓋１１に突き当てており、バルブコア２の下端は、電池カバープレート４上に設けられた前記排気孔９を取り囲む一つの環状ボス５に密接している。

前記バルブ本体１とバルブコア２は、各種の適切な形状に製作されることができる。例えば円筒体形または角柱形などがある。好ましくは、両者とも円筒体形である。

前記角柱６は、一体成形によりバルブコア２と一体に製造されることができ、或いはバルブ本体１の内壁に設けられることができる。前記角柱６の数は３〜６個である。

前記角柱６が一体成形によりバルブコア２と一体に製造される際に、前記角柱６の高さはバルブコア２の高さの５０〜９０％であり、厚さはバルブコア２の直径の２〜１５％であり、幅はバルブコア２の円周周長の５〜１５％であり、前記環状ボス５の高さは０.１３〜１.５ｍｍであり、前記上排気溝８の深さは、バルブコア２の高さの１０〜２０％であり、幅はバルブコア２の円周周長の２〜１５％である。

前記角柱６をバルブ本体１の内壁上に設ける際に、前記角柱６とバルブ本体の内壁は同じ高さであり、角柱６の厚さはバルブ本体１の内壁の直径の２〜１５％であり、幅はバルブ本体１の内壁の円周周長の５〜１５％であり、前記環状ボス５の高さは０.１〜１ｍｍであり、前記上排気溝の深さはバルブコア高さの１０〜２０％であり、幅はバルブコア円周周長の２〜１５％である。

本発明の新型の電池安全弁の具体的な工作過程は下記のようである。

電池は正常状態にある場合、バルブコア２は初期状態にある。即ち、バルブコア２の下端と環状ボス５とは密接して電池カバープレート４上の排気孔９を密閉し、角柱６はバルブコア２の側壁とバルブ本体１の内壁との間に挟まれており、バルブコア２をバルブ本体１の内部に良好に位置決めしている。

電池の外部が圧迫を受ける或いは電池の工作温度が比較的高い場合には、電池内部に大量の気体が発生して高圧気体を形成し、高圧気体はバルブコア２の下端を押し上げてバルブコア２が上側に圧縮された状態になり、バルブ２の下端と環状ボス５との間には隙間が生じ、電池内部の気体は、排気孔９、側排気溝７、上排気凹溝８、排気口３からなる排気通路を経てて放出され、電池内部の圧力は次第に常態まで低下し、バルブコア２は自身の弾力を解放することにより、バルブコア２の下端が初期状態即ち環状ボス５に密接する位置に正確に戻り、電池カバープレート４上の排気孔９は再び良好に密閉される。

本発明の電池安全弁の第一実施例は、例えば図１及び２に示すように、バルブ本体１とバルブ２はいずれも円筒体形状であり、バルブ本体１の内壁は滑らかで真円であり、角柱６はバルブ２の側壁上に均等に分布されており、当該角柱６の数は３〜６個であり、本実施例における角柱６の最適な数は３個であり、バルブコア２と角柱６は一体成形により一体に製造されており、バルブコアの強度及び排気効果を保証するために、角柱６の高さはバルブコア２の高さの５０〜９０％であり（好ましくは７０％）、厚さはバルブコア２の直径の２〜１５％であり（好ましくは８％）、幅はバルブコア２の円周周長の５〜１５％であり（好ましくは１０％）、前記環状ボス５の高さは０.１３〜１.５ｍｍであり（好ましくは０.８ｍｍ）、前記上排気溝８の深さはバルブコア２の高さの１０〜２０％であり（好ましくは１５％）、幅はバルブコア２の円周周長の２〜１５％である（好ましくは８％）。

本発明の電池安全弁の第二実施例は、例えば図３及び４に示すように、バルブ本体１とバルブ２はいずれも円筒体形状であり、バルブコア２の側壁は滑らかで真円であり、角柱６はバルブ本体１の内壁上に均等に分布されており、当該角柱６の数は３〜６個であり、本実施例における角柱６の最適な数は４個であり、角柱６の高さはバルブ本体１の内壁と同じ高さであり、厚さはバルブ本体１の内壁直径の２〜１５％であり（好ましくは８％）、幅はバルブ本体１の内壁の円周周長の５〜１５％であり（好ましくは１０％）、前記環状ボス５の高さは０.１〜１ｍｍであり（好ましくは０.５ｍｍ）、前記上排気溝８の深さはバルブコア２の高さの１０〜２０％であり（好ましくは１５％）、幅はバルブコア２の円周周長の２〜１５％である（好ましくは８％）。

Claims (10)

1. 電池カバープレートの排気孔上に固定して覆設されたバルブ本体を備え、当該バルブ本体上には当該バルブ本体の内室に連通する排気口が開設されており、当該バルブ本体の頂蓋と電池カバープレートの排気孔との間にはバルブコアが弾性的に介設されている電池安全弁において、
   当該バルブコアの側壁とバルブ本体の内壁との隙間の四周には互いに隔てて複数の角柱が介設されており、隣接する二つの角柱毎とバルブコアの側壁、バルブ本体の内壁との間に挟まれた空間は側排気溝を形成し、当該側排気溝と前記バルブ本体上の排気口は互いに連通されていることを特徴とする電池安全弁。
2. 前記バルブコアは弾性材料から製造されており、当該バルブコアの上端はバルブ本体の頂蓋に突き当てており、バルブコアの下端は電池カバープレート上に設けられた前記排気孔を取り囲む一つの環状ボスに密接していることを特徴とする請求項１に記載の電池安全弁。
3. 前記排気口はバルブ本体の頂蓋の中心に位置しており、当該バルブコアの上端において隣接する二つの角柱毎の間の位置には、前記側排気溝と当該排気口とを互いに連通する上排気凹溝が開設されていることを特徴とする請求項１に記載の電池安全弁。
4. 前記上排気凹溝の深さは、バルブコアの高さの１０〜２０％であり、幅はバルブコアの円周周長の２〜１５％であることを特徴とする請求項３に記載の電池安全弁。
5. 前記バルブ本体とバルブコアはいずれも円筒体形状であることを特徴とする請求項１に記載の電池安全弁。
6. 前記角柱とバルブコアは一体成形により一体に製造されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれに記載の電池安全弁。
7. 前記角柱の高さはバルブコアの高さの５０〜９０％であり、厚さはバルブコアの直径の２〜１５％であり、幅はバルブコアの円周周長の５〜１５％であり、前記環状ボスの高さは０.１３〜１.５ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の電池安全弁。
8. 前記角柱はバルブ本体の内壁上に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれに記載の電池安全弁。
9. 前記角柱はバルブ本体の内壁と同じ高さであり、角柱の厚さはバルブ本体の内壁の直径の２〜１５％であり、幅はバルブ本体の内壁の円周周長の５〜１５％であり、前記環状ボスの高さは０.１〜１ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の電池安全弁。
10. 前記角柱の数は３〜６個であることを特徴とする請求項１に記載の電池安全弁。

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