JP2895968B2 - 安全弁付き密閉型電池 - Google Patents
安全弁付き密閉型電池Info
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
- H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
型電池に関するものである。
ル−リチウム電池などでは、負極活物質であるリチウム
が水と非常に反応しやすいため、電池容器をレーザ溶接
により封口して、電池容器内に水分が侵入することを防
止し、完全密閉とする構造が採用されている。
は、密閉性が良く、長期の保存性能に優れているが、反
面、高温下にさらされたり、高電圧で充電されるなどの
異常な状態では、電池の内部圧力が異常に上昇して電池
が破裂することがある。そして、この破裂の際には、電
池の内容物が周囲に飛散して電池をバックアップ電源に
使用する電池使用機器を汚損したり、大きな爆発音が生
じたりするという問題がある。
して、電池内部圧力が異常に高くなることを防止する必
要がある。そして、この安全弁の作動圧は、前記問題及
び通常の使用条件のもとでは電池内部圧力が5kgf/cm2
以上になることはまずないことなどから、5kgf/cm2〜
50kgf/cm2の範囲で作動するように設定することが望
ましい。
有するアルカリ蓄電池において、実公昭58−2646
0号公報に示されるように、電池容器の底部に十字状の
溝を形成し、これを安全弁として用いることが提案され
ている。これにより、電池内部圧力が上昇しても、前記
十字状の溝が破断して電池内に発生したガスを外部に放
出することが可能となる。
強度を保つため、前記十字状の溝を形成する電池容器の
厚みを十分に薄くすることができず、前記溝部分の肉厚
をかなり薄くしない限り、電池内部圧力が上昇しても十
字状の溝の破断は生じない。ところが、比較的肉厚の大
きな電池容器にかなり薄い肉厚の溝を形成するのは難し
く、特に、リチウム電池などの非水電解液電池では、電
池内容物が強い腐食性を有し、電池容器にステンレス鋼
などの硬度が高い耐腐食性の材料を用いているため、肉
厚の薄い溝を形成するのはより困難である。更に、上述
のような溝の破断によって安全弁を作動する場合には、
作動圧のバラツキが大きくなるため、安全弁としての機
能を十分に得ることはできない。
は、電池容器の底面に電池内部にむかって突出する円錐
台形のくぼみ部を設け、このくぼみ部に円弧状の刻み線
を形成した安全弁を用いることが提案されている。この
安全弁の動作機構は、電池内部圧力が上昇したときに、
前記くぼみ部が電池外部側に反転し、くぼみ部に形成し
た刻み線に沿って電池容器が破断して、電池内のガスを
放出するもである。そして、この構成により、安全弁部
分の肉厚がある程度厚い場合においても、安全弁を十分
に作動させることが可能となる。
工が複雑になるため、安全弁を構成する金属部分にスト
レスが生じ、前記刻み線にクラックが生じることがあ
り、電池の密閉性を長期にわたり十分に維持することが
できるとはいえなかった。
を解決するべく、作動精度及び信頼性の優れた安全弁を
し、この種電池の密閉性及び安全性を向上しようとする
ものである。
型電池は、円周状の刻み線を有するドーム部及び鍔部を
有する金属薄板と、この金属薄板を装着した電池容器と
を備え、前記金属薄板が前記電池容器に設けたガス抜き
孔を気密に閉塞し、そのドーム部を電池容器内に突出さ
せた電池であって、前記金属薄板が溶体化熱処理されて
おり、且つ、ドーム部の外径をX、前記金属薄板の厚み
をYとしたとき、形状比率Y/Xが0.005以上0.
02以下であることを特徴とするものである。
力が上昇した際に、電池内に突出した金属薄板のドーム
部が外方に反転し、この反転時に発生する応力がドーム
部に形成した円周状の刻み線に集中して、前記刻み線に
おいて切裂破壊が起こり、電池内のガスを外部に放出す
る。このように、金属薄板のドーム部が反転して初めて
金属薄板が破壊されるので、安全弁が確実に作動すると
共に、作動圧のバラツキを小さく押さえることができ
る。
おり、ドーム部及び刻み線の形成などの加工時に金属に
かかるストレスが取り除かれるため、刻み線にクラック
が生じることが防止でき、更に、溶体熱処理により金属
薄板の硬度が低くなるため、電池内部圧力が上昇した際
にドーム部の反転が起こりやすくなり、これによって、
安全弁の作動圧のバラツキがより小さくなると共に、安
全弁の作動圧を低くできる。
を使用する場合には、ドーム部の外径と、前記金属薄板
の厚みの関係が重要であり、ドーム部の外径をX、前記
金属薄板の厚みをYとしたとき、形状比率Y/Xを0.
005以上0.02以下にすることにより、安全弁作動
圧を好ましい値まで低下させることが可能となる。
いるため、電池容器の肉厚に関係なく、安全弁となる金
属薄板の肉厚を自由に設定することができ、ドーム部の
外径を決定した後にこの外径から前記形状比率により肉
厚を設定することも可能となり、設計の自由度が増す。
明する。
図1は安全弁付き電池の部分断面図、図2は金属薄板の
上面図、図3は金属薄板の側面図、図4は図1の部分A
の拡大断面図である。
からなる電池容器であり、底面中央部に外方に突出する
正極端子部2が形成されると共に、この正極端子部2の
側面にはガス抜き孔3が形成されている。4はSUS3
04、SUS304L、SUS316、SUS316L
などのオーステナイト系ステンレス鋼を加熱し、溶体化
熱処理により加工時のストレスを取り除いた金属薄板で
あり、前記電池容器の内方に湾曲して突出するドーム部
5の周辺に鍔部6を一体に形成し、ドーム部5の内面に
円周状の刻み線7を形成して構成される。そして、この
金属薄板4は、前記電池容器1の底面に設けられた高さ
0.1〜0.2mm程度のリング状突起8の上面と、金属リ
ング9との間に鍔部6を挟み込みこんで溶接され、前記
正極端子部2と電池容器1の内部との間を気密に隔離す
る。
れた二酸化マンガンを主体とする円筒状の正極、11はセ
パレータ12を介して前記正極10の内部に配されたリチウ
ム負極、13はステンレス鋼からなる蓋体であり、蓋体13
の中央に設けられた透孔には、絶縁パッキング14を介し
て負極端子ピン15が挿入固定され、蓋体13の周縁部は前
記電池容器1の開口部にレーザ溶接によって固定され、
これによって、電池内部は気密に密閉されている。
刻み線7は、図1のAに示される部分を拡大した図4の
要部拡大断面図に示されるように、断面形状がL字状と
なっており、これは、ドーム部の内面側に円筒状のプレ
ス金型を打ちつけることにより容易に形成できる。従来
技術において記載した実公昭58−26460号公報及
び特開昭61−203348号公報の安全弁では、断面
V字状のプレス金型を用いなければ刻み線を形成するこ
とはできないため、金型の摩耗、及び加工精度の点から
上記実施例の安全弁の方が優れていることがわかる。
金属薄板の材質をSUS316L、材厚Yを0.08m
m、ドーム径Xを7mmとして構成した場合の安全弁作動
圧は、23±0.5kgf/cm2であった。
板のドーム径Xと材厚Yとの関係を示す形状比率Y/X
が、安全弁作動圧に及ぼす影響について、その実験結果
を以下に示す。
1に示すように金属薄板のドーム径X及び材厚Yを種々
変化させて安全弁を各種作製し、この安全弁を加熱する
ことにより溶体化熱処理して加工の際に生じた金属のス
トレスを取り除いた。こうして作製した安全弁の材料の
ビッガース硬度はHv190±10であった。
全弁作動圧との関係を示す図面であり、図中の記号は、
表1の記号と対応している。図5から、形状比率が大き
くなるにしたがって、安全弁の作動圧が直線的に増加す
る傾向が認められ、形状比率を0.005≦Y/X≦
0.02の範囲にすることにより安全弁作動圧を適切な
値とすることが可能となる。また、図中a及びbは、安
全弁作動圧のバラツキの上限及び下限を夫々示す線であ
り、これらから、安全弁作動圧のバラツキが小さく抑え
られていることがわかる。
理を施した材料は、ステンレス鋼の種類にかかわらずH
v150〜230になることが確かめられており、上記
ステンレス鋼を溶体化熱処理した材料を安全弁に用いる
場合は、例えば、安全弁の作動圧を20kgf/cm2とし、
ドーム径を10mmにしたいときは、図5から形状比率が
0.01となるように、材厚を0.1mmにすればよく、
電池の外径によりドーム径の大きさが制限されたり、安
全弁作動圧が決定されている場合には、上記実施例に示
すように、電池容器と安全弁に用いた金属薄板を別体と
しておくことにより、金属薄板の厚みを自由に選択する
ことができ、安全弁作動圧の設定が容易である。
に用いた場合について言及する。安全弁作動圧を左右す
る材料特性としては、特に硬度特性がある。材料硬度が
高くなると、前記安全弁の場合にはドーム部が反転し難
くなり、安全弁作動圧が高くなる。そこで、前記安全弁
に用いた金属薄板を溶体化熱処理せず、材料硬度が高い
状態の場合について調べてみた。
板のビッガース硬度はHv360±10であり、前記安
全弁の形状比率Y/Xと安全弁作動圧との関係は図6に
示す斜線部分のようになる。
バラツキの上限及び下限を夫々示す線であり、これらか
ら、安全弁作動圧のバラツキは図5に示す溶体化熱処理
を施したHv190±10のステンレス鋼を用いた場合
に比べて大きくなっていることがわかる。また、e及び
fは夫々溶体化熱処理を施した安全弁及び溶体化熱処理
を施さない安全弁における安全弁作動圧のバラツキの中
心線である。材料硬度の高い溶体化熱処理を施していな
い安全弁は安全弁作動圧が高くなっており、安全弁作動
圧を決定する前記形状比率の上限界がせばめられること
から、設計上不利である。
弁として溶体化熱処理を施した金属薄板を用い、この金
属薄板と電池容器を別体とし、且つ金属薄板のドーム部
の外径をX、金属薄板の厚みをYとしたとき、形状比率
Y/Xを0.005以上0.02以下とするものであ
り、作動精度及び信頼性の優れた安全弁を提供すること
が可能となり、電池の密閉性及び安全性を向上すること
ができる。
である。
である。
と安全弁作動圧との関係を示す図面である。
Y/Xと安全弁作動圧との関係を示す図面である。
Claims (1)
- 【請求項1】 円周状の刻み線を有するドーム部及び鍔
部を有する金属薄板と、この金属薄板を装着した電池容
器とを備え、前記金属薄板が前記電池容器に設けたガス
抜き孔を気密に閉塞し、そのドーム部を電池容器内に突
出させた電池であって、前記金属薄板が溶体化熱処理さ
れており、且つ、ドーム部の外径をX、前記金属薄板の
厚みをYとしたとき、形状比率Y/Xが0.005以上
0.02以下であることを特徴とする安全弁付き密閉型
電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3001609A JP2895968B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 安全弁付き密閉型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3001609A JP2895968B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 安全弁付き密閉型電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04242069A JPH04242069A (ja) | 1992-08-28 |
JP2895968B2 true JP2895968B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=11506246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3001609A Expired - Lifetime JP2895968B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 安全弁付き密閉型電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2895968B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0668863A (ja) * | 1992-08-19 | 1994-03-11 | Hitachi Maxell Ltd | ハーメチックシール液体活物質電池 |
JP4716538B2 (ja) * | 2000-03-09 | 2011-07-06 | 三洋電機株式会社 | 電池の安全弁及びその製造方法 |
US7195839B2 (en) | 2003-02-11 | 2007-03-27 | Eveready Battery Company, Inc. | Battery cell with improved pressure relief vent |
JP4622268B2 (ja) * | 2004-03-02 | 2011-02-02 | パナソニック株式会社 | 密閉型円筒電池用安全弁およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-01-10 JP JP3001609A patent/JP2895968B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04242069A (ja) | 1992-08-28 |
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JPS6224903B2 (ja) |
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