JP2569369Y2 - 密閉電池の安全弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、密閉電池の安全弁装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、密閉式円筒型アルカリ蓄電池など
の密閉電池において、防爆用の安全弁装置として、例え
ば、特開昭６０−１６５０４０号公報に開示のように、
該密閉電池容器に貫通孔を設け、該貫通孔を金属箔で密
閉し、電池内部に過剰のガス圧が発生したとき、該金属
箔を破裂させるようにした安全弁装置が提案されてい
る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記従来
の密閉電池の安全弁装置では、一般に、設定圧力が該金
属箔の厚みと径の大きさに依存し、厚みが規格化された
金属箔を用いて単に径を小さくすると、破壊圧力が異常
に増大してしまい、所定の好ましい低圧力設定ができ
ず、低圧力設定を行う場合には、規格外の厚みの特種金
属板を用いなければコストが高いと言う問題があった。
また、該金属箔は、該電池容器壁の外面に露出している
ため、外部と接触し損傷を受ける恐れがあり、更には、
該金属箔を電池容器の底壁の外面に設けるときは、該底
面を端子面として利用することが困難となるなどの不都
合を伴った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記の従来の
密閉電池の安全弁装置の課題を解決した密閉電池の安全
弁装置を提供するもので、電池容器の底壁に平坦面を有
する凹部を形成すると共に、該凹部の底面に該底壁を貫
通する貫通孔を設け、弱化部を設けたダイヤフラムを、
該凹部平坦面に該貫通孔を閉塞して載置し且つその弱化
部の近傍において、該平坦面にスポット溶接すると共
に、該ダイヤフラムの周縁部全周を該平坦面に溶接して
成る。

【０００５】

【作用】該電池は、通常、該ダイヤフラムにより気密に
閉塞されている。該電池内部に過剰のガス圧が発生した
とき、該ガスは該貫通孔を介して、該ダイヤフラムを内
側から押し上げると共に、そのガス圧により該ダイヤフ
ラムの該弱化部を破断し、ガスを外部に放出せしめて密
閉電池容器の防爆作用をもたらす。この場合、該ガス圧
により該弱化部が破断するまでの該ガス圧による該ダイ
ヤフラムの膨らみは、該ダイヤフラムをその中央面域で
予めスポット溶接してあるので、該スポット溶接部と該
ダイヤフラムの全周縁の環状溶接部との間での小さい膨
らみですみ、該ダイヤフラムの破れは該底壁の該凹部空
間内で円滑に行われる。また該ダイヤフラムは、該凹部
内にあるので、外部との接触から保護される。尚、好ま
しくは、金属板を、該底壁の凹部空間を囲繞する周突縁
に部分的にスポット溶接して該ダイヤフラムの外面を被
覆するときは、該金属板は、該ダイヤフラムを外部との
接触から完全に遮断して、その損傷を確実に防止する保
護板として作用するばかりでなく、凹部空間内のガスを
外部へ排出することを許容し、更には、該金属板を密閉
電池の広い端子壁面として利用することができる。

【０００６】

【実施例】次に本考案の実施例を説明する。本考案は、
電解液の種類、円筒型、角型の形状の種類などを問わ
ず、各種の密閉電池に適用できるが、図１に示す本考案
の実施の１例は、円筒型密閉リチウム二次電池に適用し
た場合を示す。図１において、１は、密閉電池容器を示
し、該電池容器は、ステンレス製円筒容器缶２とその上
面に外周縁を気密に溶接された蓋３とから成る。該電池
容器１内には、所要の電池要素、例えば、リチウム負極
板と二酸化マンガンなどの正極板とをセパレータを介し
て積層捲回して成る電池要素（図示しない）を収容し、
該蓋３の中心の金属製カラー３ａの中心孔３ｂより電解
液を注入した後、該中心孔３ｂに封口用金属製ピン３ｃ
を挿入し、該金属製カラー３ｂと溶接封口して密閉リチ
ウム二次電池を構成する。図面で３ｄは、該蓋３の中心
の該金属製カラー３ａとその外周の蓋部との間を電気的
絶縁し且つ気密に接合するガラス・ハーメチックカラー
を示す。電池要素の一方の正極リード線は、蓋部の該金
属製カラー３ａに接続され、その他方の負極リード線を
該円筒缶２に接続されて該密閉容器１の蓋３の中心を正
極端子とし、該円筒缶２を負極とした円筒型密閉リチウ
ム二次電池を構成する。以上は、従来の密閉リチウム二
次電池と変りがない。

【０００７】本考案によれば、該密閉電池容器１の底壁
２ａに平坦面４ａを有する凹部４を形成し、該凹部４の
該平坦面４ａに該底壁２ａを貫通する貫通孔５を設け、
該貫通孔５を外面から閉塞するべく、該凹部４の平坦面
４ａに、中央面域に切込み、圧刻などによりＶ字状など
の溝６により肉薄とした弱化部７ａを設けた金属箔など
から成るダイヤフラム７を載置し、且つその中央面域に
おいて、その弱化部７ａの近傍、該凹部４の平坦面４ａ
に１つのスポット溶接８を施すと共に該ダイヤフラム７
の周縁部７ｂ全周を例えば、径１０ｍｍの円形環状に溶
接９して本考案の密閉電池の安全弁装置を構成した。

【０００８】図示の実施例においては、該密閉電池容器
１は肉厚０．１５ｍｍの円筒型密閉電池容器１とし、そ
の円形底壁２ａの外径は、例えば１４ｍｍ程度とし、該
凹部４は、円形凹部とし、その円形平坦面４ａの径は１
０．５ｍｍとし、該平坦面４ａ上に載置されるダイヤフ
ラム７は、径１０．２ｍｍの円形金属箔とし、該凹部４
の平坦面４ａからその凹部空間１０を囲繞する外周の円
形周突縁１１頂面までの該凹部空間１０の高さを１．５
ｍｍとした。

【０００９】該ダイヤフラム７としては、図２及び図３
に示すようなレーザ溶接用のもの、図４及び図５に示す
リングプロジェクション溶接用のものなど適宜のものを
採用できる。図示の例では、該ダイヤフラム７は、０．
１５ｍｍ厚さの純ニッケル製肉薄金属板を使用し、該Ｖ
字状溝６は、その頂点が該ダイヤフラム７の中心に位置
するよう設け、該Ｖ字状溝６の一辺の長さは３ｍｍ、深
さは０．０５ｍｍとし、その下面に厚さ０．１ｍｍのＶ
字状の弱化部７ａを設けた。該溝６は、Ｖ字状に限ら
ず、Ｘ状などでも良い。該ダイヤフラム７として、図２
及び図３示のものを該電池容器１の該底壁２ａの凹部４
の平坦面４ａに載置し、そのＶ字状溝６の近傍部におい
て、図示の場合では、Ｖ字状溝６で囲まれる面部で該平
坦面４ａにスポット溶接８を行った後、窒素等の不活性
ガス雰囲気でＹＡＧレーザ溶接機にて、例えばレーザ溶
接出力９０Ｗとし、レーザ溶接照射により、その径１０
ｍｍの周縁部７ｂにおいて、該平坦面４ａにその全周縁
に亘り環状に溶接９し気密に固定して本考案の安全弁装
置を備えた密閉電池を１０個作製した。更に、本考案の
他の実施例として、該弱化部を夫々設けた径８．２ｍｍ
のダイヤフラムと径５．２ｍｍのダイヤフラムの夫々を
１０枚づつ使用し、上記の密閉電池の該平坦面４ａに上
記のようにスポット溶接すると共に、その周縁部をその
全周に亘り、夫々径８ｍｍ及び径５ｍｍの円形環状に溶
接を行い、夫々１０個の密閉電池を作製した。更に比較
のため、径１０．２ｍｍ、８．２ｍｍ、５．２ｍｍの夫
々のダイヤフラムを夫々１０枚用意し、その夫々につ
き、上記の密閉電池容器の平坦面４ａにその中央面域の
該弱化部の近傍にはスポット溶接を施さずに、その周縁
部のみをその全周に亘り径１０ｍｍ、８ｍｍ、５ｍｍの
円形環状に夫々溶接を行った密閉電池を夫々１０個作製
した。

【００１０】このように作製した上記の３種類づつの本
考案の安全弁装置を備えた密閉リチウム二次電池の１０
個づつ及び比較用安全弁装置を備えた密閉リチウム二次
電池の１０個づつについて、市販の内圧試験装置を用
い、夫々の弁（ダイヤフラム）作動試験を行い、夫々の
ダイヤフラムの弱化部が破断する際の破断圧力及び該破
断時の該ダイヤフラムの膨らみ高さ、即ち、図７に示す
ような破断時の該ダイヤフラム７の膨らみ高さＨを測定
した。その結果を図８の比較グラフに示す。図示のよう
に、ダイヤフラム７の直径が、約１０ｍｍ、約８ｍｍ、
約５ｍｍのいずれの場合も、その中央面域にスポット溶
接８を施したものの破断圧力は、該スポット溶接８を施
さないものの破断圧力と実質上変りがなかった。一方、
これらのダイヤフラム７の膨らみは、その中央面域の該
弱化部７ａの近傍にスポット溶接８を施した上記３種の
本考案の安全弁装置においては、ほゞ０．５〜０．７ｍ
ｍの小さい膨らみですむに対し、前記のスポット溶接８
を施さない比較用安全弁装置のダイヤフラム７の膨らみ
は、ほゞ１．３ｍｍ〜１．６ｍｍと大きい膨らみを示し
た。尚、スポット溶接８は、その破断圧力を著しく増大
しない限り、その中央面域に複数個配設するようにして
も良い。これから明らかなように、該ダイヤフラム７の
中央面域を、これに施された弱化部７ａの近傍、少なく
とも１個のスポット溶接８で該平坦面４ａに固定すると
きは、破断時の該ダイヤフラム７の膨らみを著しく小さ
くすることができる。上記の実施例では、図７示に明ら
かなように、該ダイヤフラム７の膨らみＨは、該凹部空
間１０の高さ１．５ｍｍの半分位に小さくすることがで
きるので、後記するようにその上面金属板で被覆保護す
ることができる。

【００１１】而して、本考案の安全弁装置は、その該ダ
イヤフラム７は、通常は、該凹部４内に収納され、その
周突縁１１でその外界から保護されるので、外部との接
触による損傷から保護される点で、従来のダイヤフラム
が電池容器の平坦なまたは突出した底壁に設けた安全弁
装置のような、外界の異物との接触による損傷を生ずる
不都合を解消でき有利であるばかりでなく、上記のよう
に該ダイヤフラム７の破断時の膨らみ高さＨが、上記の
ように小さくできるので、該ダイヤフラム７を被覆保護
するべく、図１に示すように、金属板１２を、その周縁
部で該電池容器１の該凹部空間１０を囲繞する該底壁２
ａの該周突縁１１上に載置し、且つその周縁上で所望の
間隔を存し、複数個所でスポット溶接１３して該金属板
１２を該底壁２ａの該周突縁１１上に各相隣る該スポッ
ト溶接１３間に排気用空隙１４を存した状態に固設して
成る本考案の密閉電池の安全弁装置を構成することが好
ましい。この場合、上記の実施例において、金属板１２
は、例えば、電池容器缶２の厚さと同じ０．１５ｍｍと
し、径１３ｍｍ程度の円形板を用いることができる。か
くして、上記のように、該ダイヤフラム７が図７示のよ
うに破断し膨らんでも、その膨らみ高さＨは、該凹部空
間１０内に収まり、該ダイヤフラム７の安全弁としての
作動を全く損うことがない。

【００１２】尚、該凹部空間１０を囲繞する周突縁１１
は、その頂面を図示のように平坦面に形成するときは、
該金属板１２のスポット溶接１３を円滑良好に行うこと
ができる。

【００１３】該金属板１２を具備した本考案の密閉二次
電池の安全弁装置の作動を図１及び図７において説明す
るに、密閉電池容器１内に過剰ガス圧が発生したとき、
該底壁２ａに設けた貫通孔５より該ダイヤフラム７の内
側に流入し、その過剰ガス圧で、該ダイヤフラム７を膨
らませるが、該ダイヤフラム７は、その中央面域に施し
たスポット溶接８により該平坦面４ａに固定されている
ので、その膨らみＨは、小さく抑えられ乍ら、該弱化部
７ａで破断する。而して、過剰のガスは、該凹部空間１
０内を経て、該金属板１２の周縁部から、その相隣るス
ポット溶接１３，１３間の空隙１４を介して外部に排出
される。

【００１４】また、該金属板１２は、運搬、使用時など
その内側の該ダイヤフラム７を外界の機器との接触から
完全に遮断する保護壁として作用するばかりでなく、通
常の電池容器の平坦な底壁面と同様に集電端子面として
作用する。

【００１５】

【考案の効果】このように本考案によるときは、密閉電
池容器の底壁に平坦面を有する凹部を形成し、該平坦面
に該底壁を貫通して設けた貫通孔を閉塞して溝による弱
化部を設けたダイヤフラムを載置し、且つ該ダイヤフラ
ムを該平坦面に該弱化部の近傍に少なくとも１個所でス
ポット溶接すると共に、その周縁部で全周に亘り溶接す
るようにしたので、該ダイヤフラムを該凹部の外周の周
突縁により外部との接触を防止できるばかりでなく、該
電池内に発生した過剰ガス圧により該弱化部が開裂する
際、該ダイヤフラムの膨れを小さく抑えることができ、
必要に応じ、該ダイヤフラムの外面に該凹部空間を被覆
する金属板を設けることができる効果を有する。また、
該金属板は、該電池容器の該底壁の該凹部空間を囲繞す
る周突縁に部分的にスポット溶接して設けたので、該過
剰ガスは、該スポット溶接間の空隙より外部に放出せし
めることができる一方、該金属板は該ダイヤフラムを外
部との接触から遮断保護し、更には、広い端子面として
良好に利用し得る等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施の１例の一部を裁除した密閉電池の
安全弁装置の断面図である。

【図２】該安全弁装置の構成部材であるダイヤフラムの
１例の正面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線裁断面図である。

【図４】該安全弁装置の構成部材であるダイヤフラムの
他例の正面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線裁断面図である。

【図６】図１示の密閉電池の該ダイヤフラムの一部を裁
除した底面図である。

【図７】密閉電池の該安全装置の作動状態を示す裁断面
図である。

【図８】本考案の安全弁装置のダイヤフラムの径の相異
及びその中央面域にスポット溶接の有無と破断圧力及び
膨らみ高さとの関係を示す比較グラフである。

【符号の説明】

１ 密閉電池容器 ２ 電池容器缶 ２
ａ 底壁 ３ 蓋 ４ 凹部 ４
ａ 凹部の平坦面 ５ 貫通孔 ６ Ｖ字状溝 ７
ダイヤフラム ７ａ 弱化部 ７ｂ 周縁部
８ スポット溶接 ９ 環状溶接 １０ 凹部空間
１１ 周突縁 １２ 金属板 １３ スポット溶接
１４ 空隙

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池容器の底壁に平坦面を有する凹部を
   形成すると共に、該凹部の底面に該底壁を貫通する貫通
   孔を設け、弱化部を設けたダイヤフラムを、該凹部の平
   坦面に該貫通孔を閉塞して載置し且つその弱化部の近傍
   において、該平坦面にスポット溶接すると共に、該ダイ
   ヤフラムの周縁部全周を該平坦面に溶接して成る密閉電
   池の安全弁装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の安全弁装置において、金
   属板を、該底壁の凹部空間を囲繞する周突縁に部分的に
   スポット溶接して該ダイヤフラムの外面を被覆して成る
   密閉電池の安全弁装置。