JP3074471B2 - 電池の密閉構造 - Google Patents

電池の密閉構造

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JP3074471B2
JP3074471B2 JP09083284A JP8328497A JP3074471B2 JP 3074471 B2 JP3074471 B2 JP 3074471B2 JP 09083284 A JP09083284 A JP 09083284A JP 8328497 A JP8328497 A JP 8328497A JP 3074471 B2 JP3074471 B2 JP 3074471B2
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battery
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勝己 谷田
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宝泉株式会社
株式会社京浜理化工業
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池の内部圧力が何ら
かの異常により上昇した場合に、電池が爆発することを
未然に防止する防爆機能を備えた電池の密閉構造に係
り、特に密閉性に優れるとともに電池の製造組立て作業
の高能率化に貢献にすることのできる電池の密閉構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話、携帯用ノートパソコ
ン、ビデオムービー等の小型の携帯用電子機器がめざま
しく普及しており、このような機器には小型で高容量化
が図れるリチウムイオン二次電池が多く用いられてい
る。
【0003】しかし、このリチウムイオン二次電池にあ
っては、機器の故障や誤使用等によって電池が短絡状態
となったり過充電状態となると、温度が上昇するととも
に電解液が分解し電池内部にガスが発生して内部圧力が
上昇する虞れがあった。そこで、防爆機能を有する安全
弁や、抵抗値が正の温度特性を有するPTC(Posi
tive Temperature Coeficie
nt)素子を電池内に配設して過大電流を阻止する方法
が用いられている。
【0004】この安全弁及びPTC素子や、電池の外部
電極端子となるキャップ部材や、電池内の内圧の上昇に
より変形して安全弁とリード間の電流を遮断するストリ
ッパー部材は、これらの部材を電池外装容器から絶縁し
つつシールする略筒体形状からなるシール部材内に重な
って係合した上で、電池外装容器の開口部にセットさ
れ、プレス加工等によりかしめられて電池を密閉してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の電池の密閉構造にあっては、キャップ部材、P
TC素子及び安全弁の金属同志の重ね合わせ部分を完全
に密閉することはきわめて困難である。したがって、リ
チウムイオン二次電池等の非水系二次電池にあっては、
過酷な状況下においては常に電解液が漏出する危険性を
有していた。
【0006】さらに、電池の製造組立て工程では、ロボ
ットやパーツフィーダを用いて一貫した流れ作業とする
ことで大量生産するのであるが、前述した従来の電池に
あっては、キャップ部材、PTC素子及び安全弁の金属
同志の重ね合わせ部分にシール用ゴムを塗着して乾燥さ
せる等の工程にあっては流れ作業に不向きであり、また
このゴムの厚さ分だけ各部材間の嵌合が緩くなること
で、各部材が分離しやすくなりパーツフィーダが使用で
きない等の要因が、一貫した流れ作業による大量生産の
障害となっていた。
【0007】そこで、本発明にあっては、防爆機能を備
えた電池における密閉性に優れるとともに、電池の製造
組立て作業の高能率化に貢献にすることのできる電池の
密閉構造を実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成すべ
く、本発明の電池の密閉構造は、電池の最外周面に位置
するキャップ部材、該キャップ部材内方に位置し抵抗値
が正の温度特性を有するPTC素子、前記キャップ部材
と同一の外径を有し電池内の内圧の上昇により破断する
破断部を設けてなる安全弁の三部材からなる積層体を、
略筒体形状からなり電池外装容器の開口部に嵌挿されて
なる軟質合成樹脂製のガスケットの段部上面上に外周縁
をガスケット内周面と密接しつつ嵌入載置するととも
に、押圧手段にて前記キャップ部材と前記安全弁の側端
が位置する前記電池外装容器の側面を押圧しつつ前記電
池外装容器の開口部周縁を前記ガスケットとともに電池
の中心方向に向かい前記キャップ部材上面周部上に折曲
して加圧することで、前記ガスケットを前記キャップ部
材とPTC素子と安全弁における側端部の接合面間に生
じる僅かな隙間に侵入させた状態にて密閉してなること
を特徴とする。
【0009】また、安全弁には同心円状の段部を形成す
るとともに、該段部には略リング状の絶縁部材が嵌合し
かつ該絶縁部材には電池における発電素子のリードに接
触して配設され電池内の内圧の上昇により変形して安全
弁とリード間の電流を遮断するストリッパー部材が嵌合
してもよい。
【0010】また、ガスケットに嵌挿されるキャップ部
材と安全弁とは、挿入に際してガスケットを傷つけずか
つ一旦嵌挿してなるガスケット内から離脱困難とすべく
ガスケットに対する嵌挿する方向と逆方向の端縁にバリ
が形成されるべくプレス加工して形成してもよい。
【0011】また、ガスケットはポリプロピレン又はポ
リテトラフルオロエチレンからなるものとしてもよい。
【0012】
【実施例】図1〜図3は、本発明の電池の密閉構造を示
し、1は本発明の電池、2は有底の円筒形状をしてなる
電池外装容器で、上方開口部の下部には内径が幅狭にく
びれている首部2aが形成されている。3は、電池1の
最外周面に位置して外部電極端子となるキャップ部材、
4は抵抗値が正の温度特性を有する薄いリング形状のP
TC素子、5はラプチャーと称される破断部5aを備え
同心円状の段部5bを形成してなる略円板形状の安全
弁、6は安全弁5の段部5bに嵌合する略リング状の絶
縁部材、7は電池1における発電素子のリードに接触し
て配設され、電池内の内圧の上昇により変形してリード
を切断する等により安全弁5とリード間の電流を遮断す
るストリッパー部材、8は電池外装容器2の首部2aに
掛止すべく段部8aが形成された略筒体形状からなるポ
リプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等の絶縁性
を有する軟質合成樹脂製のガスケットである。
【0013】前記キャップ部材3は、開口部3aを5ヵ
所設けることで従来よりも開口面積を増大させており、
これにより万が一電池の内圧が上昇して爆発した場合に
あっても、噴出するガスの勢いを低減して、被害を最小
限に抑えようとするものである。
【0014】以下に、本発明の電池1における組立て工
程順に、その構成を説明する。まず、安全弁5の段部5
bには、安全弁5とストリッパー部材7とを電気的に絶
縁する絶縁部材6が密接に嵌合し、この絶縁部材6に対
してストリッパー部材7が密接に嵌合する。この状態
で、安全弁5と絶縁部材6とストリッパー部材7とは密
接に嵌合して容易には分解しないことから、アッセンブ
リパーツとしてパーツフィーダに装填することが可能で
ある。
【0015】つぎに、安全弁5の上にPTC素子4とキ
ャップ部材3を重ね、このキャップ部材3とPTC素子
4と安全弁5と絶縁部材6とストリッパー部材7とから
なるアッセンブリパーツを、ガスケット8の内周面に密
接しつつ段部8a上面上に嵌入載置する。そして、図2
に示すごとく、アッセンブリパーツを係合したガスケッ
ト8を電池外装容器2の開口部に嵌挿し、ガスケット8
の段部8aを電池外装容器2の首部2aに掛止させる。
この状態においては、全ての部材間には嵌合に必要な最
小限の隙間しか存在しないことから、きわめて密接な嵌
合状態となっている。尚、ガスケット8の内周面におけ
る上部開口部に、内径を幅狭にする凸部8bを設けてお
くことで、一旦嵌合したアッセンブリパーツを離脱しづ
らくしている。
【0016】また、安全弁5とキャップ部材3とは、図
示しない押圧手段を用いてプレス加工により形成される
のであるが、図4に示すごとく、この際プレス加工によ
り外周縁に生じる僅かな安全弁5のバリ5cとキャップ
部材3のバリ3bが、安全弁5とキャップ部材3のガス
ケット8に対する挿入方向と逆方向に生じるようにする
ことにより、ガスケット8に安全弁5とキャップ部材3
を挿入する際にガスケット8がバリ5c、3aによって
傷つくことを防止するとともに、一旦ガスケット8内に
挿入されたアッセンブリパーツが落下、離脱することを
も防止するものである。
【0017】このように、電池外装容器2に対し、キャ
ップ部材3とPTC素子4と安全弁5と絶縁部材6とス
トリッパー部材7とからなるアッセンブリパーツを組み
込んだ後、これらをかしめて封口するためにプレス金型
(特に図示せず)にセットする。この金型の一方は電池
外装容器2の外周面に沿って首部2aに入り込み、下降
する他方の金型とともに、上記アッセンブリパーツの周
縁を電池外装容器2とガスケット8にて圧接挟持してか
しめている。この際重要なことは、キャップ部材3とP
TC素子4と安全弁5と絶縁部材6とストリッパー部材
7とからなるアッセンブリパーツが組み込まれている電
池外装容器2の側周面2bを、プレスの押圧力で外に膨
らまないように金型で保持することである。
【0018】このようにプレス金型を設定することによ
り、図3に示すごとく電池1がかしめられた際に、電池
外装容器2内で圧縮付勢される軟質合成樹脂からなるガ
スケット8は、図5に示すごとく、積み重ねられたキャ
ップ部材3、PTC素子4、安全弁5における側端部の
接合面間に生じる僅かな隙間に、0.05〜0.1mm
程度の深さに侵入し、キャップ部材3、PTC素子4、
安全弁5の相互間を完全に密閉することができる。
【0019】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の電池の密閉
構造によれば、電池の最外周面に位置するキャップ部
材、該キャップ部材内方に位置し抵抗値が正の温度特性
を有するPTC素子、前記キャップ部材と同一の外径を
有し電池内の内圧の上昇により破断する破断部を設けて
なる安全弁の三部材からなる積層体を、略筒体形状から
なり電池外装容器の開口部に嵌挿されてなる軟質合成樹
脂製のガスケットの段部上面上に外周縁をガスケット内
周面に密接して嵌入載置することで、ガスケットに密接
に嵌入したキャップ部材とPTC素子と安全弁は容易に
は分解せず、アッセンブリパーツとしてパーツフィーダ
に装填することが可能となり、これにより電池の製造組
立て作業の高能率化に大いに貢献にすることができる。
また、キャップ部材と安全弁の側端が位置する電池外装
容器の側面を押圧手段にて押圧しつつ電池外装容器の開
口部周縁をガスケットとともに電池の中心方向に向かい
キャップ部材上面周部上に折曲して加圧することで、ガ
スケットをキャップ部材とPTC素子と安全弁における
側端部の接合面間に生じる僅かな隙間に侵入させ、これ
によりかしめ加工にとっての理想的な嵌合寸法によりガ
スケットのみで電池を完全に密閉することができる。
【0020】また、安全弁には同心円状の段部を形成す
るとともに、該段部に略リング状の絶縁部材が嵌合しか
つ該絶縁部材には電池における発電素子のリードに接触
して配設され電池内の内圧の上昇により変形して安全弁
とリード間の電流を遮断するストリッパー部材が嵌合す
ることで、安全弁と絶縁部材とストリッパー部材は密接
に嵌合して容易には分解しないことから、アッセンブリ
パーツとしてパーツフィーダに装填することが可能とな
り、電池の製造における一貫した流れ作業による大量生
産及び工数低減に大いに寄与するものである。
【0020】更に、ガスケットに嵌挿されるキャップ部
材と安全弁とは、挿入に際してガスケットを傷つけずか
つ一旦嵌挿してなるガスケット内から離脱困難とすべく
ガスケットに対する嵌挿する方向と逆方向の端縁にバリ
が形成されるべくプレス加工して形成した場合には、ガ
スケットに安全弁とキャップ部材を挿入する際にガスケ
ットがバリによって傷つくことを防止するとともに、一
旦ガスケット内に挿入されたキャップ部材と安全弁が落
下、離脱することをも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池の密閉構造を示す分解斜視図であ
る。
【図2】本発明の電池の密閉構造を示すかしめ前の断面
図である。
【図3】本発明の電池の密閉構造を示すかしめ後の断面
図である。
【図4】本発明の電池の密閉構造を示す要部断面図であ
る。
【図5】本発明の電池の密閉構造を示す要部断面図であ
る。
【符号の説明】
1 電池 2 電池外装容器 2a 首部 2b 側周面 3 キャップ部材 3a 開口部 3b バリ 4 PTC素子 5 安全弁 5a 破断部 5b 段部 5c バリ 6 絶縁部材 7 ストリッパー部材 8 ガスケット 8a 段部 8b 凸部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/12,2/08,2/34

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池の最外周面に位置するキャップ部
    材、該キャップ部材内方に位置し抵抗値が正の温度特性
    を有するPTC素子、前記キャップ部材と同一の外径を
    有し電池内の内圧の上昇により破断する破断部を設けて
    なる安全弁の三部材からなる積層体を、略筒体形状から
    なり電池外装容器の開口部に嵌挿されてなる軟質合成樹
    脂製のガスケットの段部上面上に外周縁をガスケット内
    周面と密接しつつ嵌入載置するとともに、押圧手段にて
    前記キャップ部材と前記安全弁の側端が位置する前記電
    池外装容器の側面を押圧しつつ前記電池外装容器の開口
    部周縁を前記ガスケットとともに電池の中心方向に向か
    い前記キャップ部材上面周部上に折曲して加圧すること
    で、前記ガスケットを前記キャップ部材とPTC素子と
    安全弁における側端部の接合面間に生じる僅かな隙間
    侵入させた状態にて密閉してなることを特徴とする電池
    の密閉構造。
  2. 【請求項2】 安全弁には同心円状の段部を形成すると
    ともに、該段部には略リング状の絶縁部材が嵌合しかつ
    該絶縁部材には電池における発電素子のリードに接触し
    て配設され電池内の内圧の上昇により変形して安全弁と
    リード間の電流を遮断するストリッパー部材が嵌合する
    ことを特徴とする請求項1記載の電池の密閉構造。
  3. 【請求項3】 ガスケットに嵌挿されるキャップ部材と
    安全弁とは、挿入に際してガスケットを傷つけずかつ一
    旦嵌挿してなるガスケット内から離脱困難とすべくガス
    ケットに対する嵌挿する方向と逆方向の端縁にバリが形
    成されるべくプレス加工して形成されてなることを特徴
    とする請求項1記載の電池の密閉構造。
  4. 【請求項4】 ガスケットはポリプロピレン又はポリテ
    トラフルオロエチレンからなることを特徴とする請求項
    1記載の電池の密閉構造。
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JP2012252922A (ja) * 2011-06-03 2012-12-20 Fdk Energy Co Ltd 円筒型電池
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