JP3003511B2 - 密閉型電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安全防爆式の密閉型電
池に関し、特にその安全弁機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】正極活物質にリチウム複合金属酸化物を
用いた非水系の二次電池等の場合には、通常使用時には
ほとんど電池缶の内部の圧力は高くならないが、両極活
物質，電解液等が水分，酸素等と反応すると電池の性能
が徐々に低下する。よって、この種の電池では可逆式の
安全弁は不適当であり、完全密閉構造をとることが好ま
しい。

【０００３】しかし、完全密閉構造を有する電池では、
密閉性が高まり、貯蔵性に優れる反面、高温に加熱され
た場合、もしくは、高電圧，大電流で充電された場合等
の異常な条件の下では、電池内部の圧力が上昇し、その
結果、電池缶が破裂し、電池の内容物が飛散して、周囲
の人間や機器等に被害を引き起こす恐れがある。

【０００４】そこで、密閉型の電池においては、電池内
部の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、あらかじめ切込部
を設け、切裂によって、圧力を開放するという手段が用
いられてきた（実公昭５８−１７３３２号、実開昭６０
−６５９７０号等）。

【０００５】ところで、完全密閉型の電池においても、
電池容器が破裂して内容物が飛散することがない程度
に、電池容器の耐圧を低くすることが必要であるが、そ
の一方で電池容器に外的な衝撃が加えられた場合、簡単
に電池容器の密閉状態が破壊されるようなことがあって
は使用に耐えない。しかし、電池容器の一部分に切込を
入れる密閉型の電池では、プレス加工、ウェットエッチ
ング等の加工法で、切込の残肉厚のばらつきを小さく制
御することは難しく、安全性の確保される圧力範囲内の
所望の圧力で安定して制度良く作動する安全弁装置が求
められた。

【０００６】そこで、完全密閉型の電池において、内圧
上昇に対応して、所望の圧力で安定して精度良く作動す
る安全防爆式の安全弁装置を提供せんとして、「電池容
器の一部分に切込を入れた安全防爆式の密閉電池の安全
弁装置において、電池容器の少なくとも一部分が２枚以
上の金属板が張り合わせられた多層構造であって、当該
金属板の少なくとも１枚は単数もしくは複数の穴もしく
は貫通溝を有する金属板であることを特徴とする密閉式
電池の防爆式安全弁装置」が提案されている（特開平５
−３１４９５９号）。

【０００７】これは、張り合せる金属板の板厚で、切込
の残肉厚を制御し、切込の残肉厚の加工精度を高め、電
池容器の防爆機構の作動圧のバラツキを無くそうとする
ものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−３１４９５
９号においては、２枚以上の金属板を張り合わせた多層
構造とされており、その張り合わせ手段としては熱圧着
が推奨されている。

【０００９】しかしながら、金属板を張り合わせた場
合、十分な固定強度を確保することが困難であり、気密
に対する信頼性の点で不十分である。

【００１０】更に、熱圧着により張り合わせた場合に
は、周囲への熱影響が大きくあまり好ましくない。例え
ば、蓋板の電池内部側に取り付けられている樹脂製部品
が変形する等のおそれがある。

【００１１】そこで、穴，貫通溝を有する金属板と、
穴，貫通溝の無い金属板とを積層して多層構造とする電
池の安全弁機構において、積層する金属板を張り合わさ
ずに固定し、十分な固定強度を確保して気密に対する信
頼性を高めることが課題となる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の密閉型電池は金
属板の積層体がレーザー溶接により一体に固定されてな
る安全弁装置を備え、積層体を構成する金属板は、孔を
有する蓋板と、金属薄板と、孔を有する押え板であり、
金属薄板は蓋板と押え板の孔により形成されるガス排出
孔を遮断するように蓋板と押え板の間に配されているこ
とを特徴とする

【００１３】。

【作用】レーザー溶接により一体に固定しているので、
張り合わせにより固定した場合に比べ、十分な固定強度
を確保することができ、気密に対する信頼性が向上す
る。また、押え板を用いているので、金属薄板を直接蓋
板にレーザー溶接した場合に生じやすい金属薄板の歪み
や亀裂を防止できる。

【００１４】

【実施例】以下に本発明を好適な実施例を用いて説明す
る。 ［実施例１］図１は本発明の実施例の安全弁の構成要素
を示した図であり、図２はその安全弁部分を上から見た
図である。

【００１５】蓋板１は0.4mm のＳＵＳ３０４を用いたも
のであり、ガス放出穴１１を備えている。角型電池に使
用するため平面形は四角形とした。なお、図では蓋板１
は弁構造部となる箇所の付近のみ示している。押え板３
は厚さ0.1mm のＳＵＳ３０４の板を用いたもので、小判
状の貫通孔１３を有する。ガス放出孔１１及び貫通孔１
３の形状は特定形状に限定されるものではなく、本実施
例では小判形とした。

【００１６】金属薄板２は厚さ30μｍの圧延によるニッ
ケルなまし材を用いた。組み立て後にガス放出孔１１，
１３に面することとなる箇所にはエッチング加工により
溝１２を設けた。この溝部では金属薄板の厚さは５μｍ
であり、溝１２で囲まれた部分の形状はガス放出孔と相
似形でやや小さい小判形となっている。

【００１７】なお、本実施例では、このように一部をエ
ッチング加工により厚さを更に薄くした部分を有する金
属薄板を用いたが、厚さが均一な金属薄板を用いること
もできる。金属薄板の厚さやエッチングによる肉薄部の
有無，肉薄部の形状は、安全弁作動圧との関係で定めれ
ば良い。

【００１８】また、材料として、なまし材を用いたのは
圧延による薄板の歪みをとるためである（歪みがある
と、熱収縮により密閉性に悪影響を与える場合があ
る）。

【００１９】蓋板のガス放出孔の上に、金属薄板を配
し、更にその上から押え板を配することにより金属薄板
を挟んだ積層状態にする。そして、押え板のコーナー部
の４箇所を抵抗溶接し、仮止めする。次いで、押え板の
内周２０を上からレーザー溶接することにより蓋板，金
属薄板，押え板よりなる積層体を一体化する。これによ
り安全弁を有した蓋体ができた。そして、発電要素を内
蔵した角型の電池容器に、この蓋体を溶接して密閉す
る。

【００２０】なお、本実施例では取り付けていないが、
蓋体の上から更に金属製又は樹脂製の保護カバーを取り
付けて、安全弁に外部から不要な力が加わらないように
することもできる。この場合、保護カバーを蓋体に密着
させると安全弁を塞いでしまい、安全弁作動時のガスの
排出にも悪影響を与えるので、保護カバーの形状や取付
位置については、排気に支障が生じないように注意する
必要がある。 ［実施例２］図３に他の実施例の安全弁の構成要素を示
す。周縁に壁面を有すことにより断面がコの字形である
蓋板と、周縁に壁面を有することにより断面がコの字形
となっている押え板３０を用い、押え板を蓋板に内接さ
せ、押え板の壁面と蓋板の壁面が当接するようした。こ
のような構成としたのは押え板の位置決めを容易にし、
固定作業時に位置がずれることを防止するためである。

【００２１】それ以外は電池Ａと同様にして本発明によ
る電池Ｂを製作した。 ［実施例３］金属薄板に外部から力が加わることによ
り、金属薄板が破損することを有効に防止するために、
図４に示したようなガス放出孔部分をカバーするキャッ
プ状部を有する押え板４０を用いた他は電池Ａと同様に
して本発明による電池Ｃを製作した。なお、本実施例で
は弁作動時にガスが押え板のキャップ状部から外部に排
出できるようにキャップ状部の一部に排気用の孔４１を
設けたが、この排気部分の形状はスリット状や網状でも
良い。 ［比較例１］比較のために金属薄板と穴の開いた金属板
とを熱圧着によって張り合せた積層体を作った。金属薄
板は電池Ａに用いたものと同じものであり、穴の開いた
金属板も電池Ａに用いた押え板と同じものである。熱圧
着は、この２枚を重ね合わせ、真空炉中で加圧して約１
０００℃に加熱して行った。この積層体を孔を有する蓋
板に溶接して蓋体を作り、この蓋体を電池Ａの場合と同
様に角型の電池容器と一体化した。この比較のための電
池を「電池ア」と呼ぶ。 ［比較例２］押え板を用いずに、直接金属薄板を蓋板に
レーザー溶接した以外は電池Ａと同様にして電池を製作
した。この比較のための電池を「電池イ」と呼ぶ。 ［評価］まず、実施例の電池Ａ，Ｂ，Ｃと比較例の電池
ア，イを各１００個製造した時の不良率を調べると、表
１のような結果となった。次に、各１００個を８５℃の
高温下に放置して漏液の発生状態を調べた。結果は表２
のようになった。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】 各４０個について高さ３ｍからプラスチックタイルの床
面に落下させるという衝撃試験も行なった。その結果、
比較電池アでは安全弁の積層体の熱圧着部分が外れたも
のが３個あった。比較電池イでは積層部が外れることは
なかったが、電解液が漏液しているものが２個あった。
一方、実施例電池Ａ，Ｂ，Ｃにおいてはそのような積層
部の外れや漏液は見られなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、電池容器の内部の圧力が
上昇した場合に、再現性よく、低い圧力で精度よく作動
し、しかも密閉性の優れた安全弁装置を提供することが
できるので、密閉型電池の信頼性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の安全弁の構成要素を示した
図。

【図２】本発明の実施例の安全弁部分を上から見た図。

【図３】本発明の他の実施例の安全弁の構成要素を示し
た図。

【図４】本発明の他の実施例に用いるカバー部を有する
押え板を示した図。

【符号の説明】

１ 蓋板 ２ 金属薄板 ３ 押え板 １１ 蓋板のガス放出孔 １２ 金属薄板のエッチング部 １３ 押え板のガス放出孔 ２０ レーザー溶接部 ３０ 周縁に壁部を有する押え板 ４０ キャップ状カバー部を有する押え板 ４１ キャップ状カバー部を有する押え板の排気用の
孔

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板の積層体がレーザー溶接により一体
   に固定されてなる安全弁装置を備え、 積層体を構成する金属板は、孔を有する蓋板と、金属薄
   板と、孔を有する押え板であり、 金属薄板は蓋板と押え板の孔により形成されるガス排出
   孔を遮断するように蓋板と押え板の間に配されているこ
   とを特徴とする密閉型電池。
2. 【請求項２】金属薄板のガス排出孔に面する部分に、金
   属薄板の他の部分よりも厚さが薄い部分を有することを
   特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
3. 【請求項３】押え板には蓋板の壁部と当接するような壁
   部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の密閉型電池。
4. 【請求項４】ガス排出孔を覆うキャップ状のカバー部を
   有する押え板を用いたことを特徴とする請求項１又は請
   求項２又は請求項３記載の密閉型電池。