JP2653833B2 - 密閉電池 - Google Patents

密閉電池

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JP2653833B2
JP2653833B2 JP63138275A JP13827588A JP2653833B2 JP 2653833 B2 JP2653833 B2 JP 2653833B2 JP 63138275 A JP63138275 A JP 63138275A JP 13827588 A JP13827588 A JP 13827588A JP 2653833 B2 JP2653833 B2 JP 2653833B2
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功 栗林
敏治 山本
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Asahi Kasei Corp
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Asahi Kasei Kogyo KK
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、防爆型の密閉電池に関する。更に詳しく
は、両端が半円弧状の楕円形の金属製電池缶の底部に切
欠を施した防爆密閉電池に関する。
[従来の技術] 従来、密閉型電池においては、電池内圧力が電池缶あ
るいは電池封口部の限界耐圧以上になって爆発を引き起
こさないように、あらかじめ特定の切込み部を設け、切
裂により、圧力を開放する提案が種々なされている。密
閉型アルカリボタン電池に十字形の切込みを設け交点の
肉厚を制御する方法(実公昭58−17332号)、偏平形密
閉電池に関し、電池缶内の圧力が上昇した際の応力がも
っとも集中する部分の耐圧を他の部分に対し、相対的に
下げる目的で切欠を設す方法(実開昭60−65970号)、
電池容器の底部に溝を形成するにあたり、底部に平坦部
を有し、底部中心に交点を持つ溝を形成する方法(特開
昭63−86244号,特開昭63−86246号)、電池容器の底部
の内面側に溝をつける方法(特開昭63−86245号)等が
ある。また、電池内ガス圧上昇時に作動する各種の過圧
放出安全弁も提案されている。特開昭62−90863号の如
く、正極にリチウム複合金属酸化物を用い、負極に特定
カーボン質を用い、過塩素酸リチウムを電解質とし、プ
ロピレンカーボネートを溶媒とする非水系二次電池の場
合には、通常使用時には全く圧力が電池缶内にかからな
い。両極活物質や電解質が水分,酸素と反応すると性能
が低下することから、安全弁は不適であり、電池容器を
ハーメチックシールにより封口し、完全密閉構造を採用
することが好ましい。しかし密閉性が高まり、貯蔵性に
優れる反面、高温加熱されたり、高電圧で充電される等
の異常環境下では、電池内部圧力が上昇し、電池が破裂
音を伴って破裂し、電池内容物が飛散して電池使用の本
体機器に損傷を与えるおそれがある。このハーメチック
シール封口の密閉電池にも切欠を施し、防爆機能を備え
る必要がある。
従来、防爆用の切欠を形成するにあたりプレス加工が
採用されているが、ステンレススチール缶の場合、溝部
が加工硬化を起こし、焼鈍しなければ、防爆機能の作動
圧力が安定しなかった。溝部を鋭利なV字状にすると切
裂しやすい利点があるが、加工用ポンチの耐久性が低い
欠点を有する。溝部底部に0.1〜0.2mmの丸みをつける方
法(実公昭58−27460号)もあるが、圧力上昇に鋭敏に
感応しにくくなる。
[発明が解決しようとする課題] 電池缶底部が負極端子として機能する電池では、十字
状切込では正極表示とまぎらわしく不適当であり、また
応力の集中する部分に切欠を施すだけでは、通常時に全
く圧力のかからない電池では、安定した切裂開放圧力が
得られない。
また特に通常使用時に全く圧力が電池缶内にかからな
い特開昭62−90863号の如き非水系二次電池の場合、従
来の円筒型ニッケルカドミウム電池の2ないし3個のス
ペースにはめ込み、高容量とするのに両端が半円弧状の
楕円形の電池缶は有用であるが、従来の技術では、安定
した防爆機能を発揮させることができなかった。
簡便であり、かつ経済性の高いプレス加工方法によっ
て、電池内圧の上昇に対応して安全性の確保される圧力
範囲で、所望の位置を切裂させ、しかも通常の使用時に
は、作動しないような切欠部を設けることが必要であ
る。
本発明は、通常時全く圧力のかからない電池でも、異
常圧力上昇時、所定の個所を所望の圧力で切裂できる切
欠構造を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は底部の両端部が半円弧状である金属製電池缶
からなる密閉電池において、底部には二つの半円の中心
を結ぶ方向に伸びた直線部と直線部の両端部または両端
部の近傍において分岐したそれぞれ少なくとも二つの分
岐部とを有する切欠溝が設けられ、直線部の長さlが、
底部の短径をa,長径をbとしてb<2aの場合0.5(b−
a)≦l≦b−a,b≧2aの場合0.3b−0.1a≦l≦0.9(b
−a)であることを特徴とする。
本発明においてはステンレススチール,ニッケルメッ
キ加工炭素鋼等の金属製の両端が半円弧状の楕円形の電
池缶の底部の両面に切欠部を設ける。本発明における楕
円筒電池缶とは、缶の底部は両端が半円弧状であり、そ
の中間は直線またはゆるい弧であってもよい。切欠部は
底板の中心を通って直線状に設けられ、かつ直線部分の
両端には、少なくとも二つの直線または円弧の分岐部分
が設けられる。
分岐部は直線部に対して対称に位置し、その分岐先端
は、それぞれ直線部に対し120度以上160度以内、好まし
くは130度以上145度以内にある。
本発明において、直線切欠溝の長さlは特に重要であ
る。底部の短径をa,長径をbとした時、b<2aの場合に
は0.5(b−a)≦l≦b−aとする必要がある。lの
値がこの範囲外であると、電池缶内の圧力によって生じ
た切欠部の変形が直線部の中央に集中せず、従って、切
裂が安定に行われない。底部の長径が長く、b≧2aの場
合には、安定な切裂のために必要な直線部の長さは0.3b
−0.1a≦l≦0.9(b−a)である。直線部は底部の中
心を通り、かつ中心に対して均等の長さを有することが
望ましい。
分岐部は直線部に応力を集中させるために設けられ
る。そのような効果を発揮するために、分岐部先端から
分岐点までの直線距離は0.2a以上0.55a以下とする。
また分岐部分は、破線状であってもよく直線部分とは
必ずしも結節していなくてもよい。両面に設けられた切
欠部断面は電池缶内側の切欠溝は缶外側の切欠溝に比し
て浅くかつ溝幅は広い。かかる切欠付与により、プレス
加工の溝加工用ポンチの耐久性が、片面のみに切欠をつ
ける場合に比して著しく向上する。
缶外側の切欠溝の先端は、0.01〜0.04mmRの丸味を帯
びていてもよい。
切欠部の肉厚を20μm〜50μmの範囲で変えて電池缶
内圧15〜45kg/cm2の圧力範囲の所望の作動圧力とする。
[作 用] 本発明により電池缶底部の中心付近で安定して切裂さ
せることができる。分岐の切欠きは、切欠部に圧力によ
る変形を所定の長さを有する直線部中央に集中させる役
割をはたし、さらに両面の切欠により再現よく中心部を
切裂させる。
[実施例] つぎに実施例をあげて本発明を説明する。
実施例1 ステンレススチール製の厚さ0.3mmの有底楕円筒缶の
底部に、プレス加工により切欠部を形成した。第1図
は、電池内容物の記載を省いた電池容器全体の断面図を
示す。図において、1は電池缶で、厚さをやや誇張して
示してある。2はガラス−メタル封口蓋である。第2図
では電池缶の底面図、第3図および第4図はそれぞれ第
2図のX−X′線に沿った断面の拡大図、およびY−
Y′線に沿った断面図である。底部には直線部3および
直線部3の両端にそれぞれ対称に設けた円弧状の分岐部
4からなる切欠溝が設けられている。
缶底の短径a=10mm,長径b=37mmに対して直線部3
の長さ20mm,分岐部分4の長さ5mmとした。第3図の電池
缶内側の切欠溝幅cは0.79mm,電池缶外側の切欠溝幅d
は0.36mmであった。薄肉部5の厚さtは31μmであっ
た。第5図には、分岐先端の直線部に対する角度を示
し、その角度αは135度であった。空気圧により、内容
物を未充填の電池缶内に圧力をかけ、電気缶底部が切裂
する圧力を求めたところ10ヶすべてが31kg/cm2〜36kg/c
m2の範囲に入り、直線部の中央部で切裂した。
実施例2 ニッケルメッキ加工炭素鋼製の厚さ0.3mmの有底楕円
筒缶の底部に、プレス加工により切欠部を形成した。第
6図に切欠部が設けられた電池缶底部を示す。切欠溝は
直線部3と、対称な直線状の分岐部6からなっている。
缶部の短径10mm,長径37mmに対して直線部分3の長さ18m
m,分岐部分6の長さ5mmとした。電池缶内側の切欠溝幅
は、0.08mm,電池缶外側の切欠溝幅は、0.36mmであっ
た。薄肉部の肉厚は、31μmであった。分岐先端の直線
部に対する角度は135度であった。空気圧により電池缶
底部が切裂する圧力を求めたところ、10ヶすべてが24kg
/cm2−28kg/cm2の範囲に入り、基幹直線中央部で切裂し
た。
分岐切欠溝が弧状であっても、直線であっても、安定
な切裂のためには分岐部は直線部に関して対称位置に設
けられるのがよい。さらに分岐部先端と分岐点を結ぶ直
線が、直線切欠溝となす角は120度以上160度以下である
ことが望ましく、130度以上145度以下であることが特に
望ましい。この角度が120度未満または160度をこえる場
合は直線切欠溝中央部における安定した切裂は生じな
い。
比較例1 ステンレススチール製の厚さ0.3mmの有底楕円筒缶の
底部に、プレス加工により切欠部を第7図の如く形成し
た。切欠溝は1本の直線溝7とした。直線溝7の長さは
16mmであった。第8図の如く、缶内側のみに切欠をつけ
切欠溝幅eは0.42mmであった。薄肉部8の厚さは、30μ
mであった。空気圧による内容物未充填物の缶の圧力テ
ストの結果は31kg/cm2〜40kg/cm2と変動した上に、開裂
位置は一定せず、缶中央部と直線部の両末端付近とがあ
った。
[発明の効果] 以上、説明したように、本発明では、所定の長さを有
する直線部分の両面に欠点を有し、電池缶内側の切欠溝
が缶外側の切欠溝により大きくし、直線部分の両端に所
定の角度の分岐をつけることにより、所望の圧力で切裂
することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の電池容器の断面図、 第2図は電池容器の底面図、 第3図および第4図はそれぞれ第2図のX−X′線に沿
った拡大断面図およびY−Y′線に沿った断面図、 第5図は分岐切欠溝と直線切欠溝の角度を示す平面図、 第6図は本発明の他の実施例の底面図、 第7図は比較例の上面図、 第8図は第8図のX−X′線に沿った拡大断面図であ
る。 1……電池缶、 2……ガラス−メタルシール付電池封口蓋、 3……切欠溝、 4……分岐切欠溝、 5……薄肉部。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】底部の両端部が半円弧状である金属製電池
    缶からなる密閉電池において、前記底部には前記二つの
    半円の中心を結ぶ方向に伸びた直線部と該直線部の両端
    部または両端部の近傍において分岐したそれぞれ少なく
    とも二つの分岐部とを有する切欠溝が設けられ、前記直
    線部の長さlが、前記底部の短径をa,長径をbとしてb
    <2aの場合0.5(b−a)≦l≦b−a,b≧2aの場合0.3b
    −0.1a≦l≦0.9(b−a)であることを特徴とする密
    閉電池。
  2. 【請求項2】前記切欠溝の直線部は前記底部の両面に切
    欠きされ、電池缶内側の切欠溝幅が缶外側の切欠溝幅よ
    り大きいことを特徴とする請求項1に記載の密閉電池。
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