JP3264134B2 - 電 池 - Google Patents

電 池

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JP3264134B2
JP3264134B2 JP09822395A JP9822395A JP3264134B2 JP 3264134 B2 JP3264134 B2 JP 3264134B2 JP 09822395 A JP09822395 A JP 09822395A JP 9822395 A JP9822395 A JP 9822395A JP 3264134 B2 JP3264134 B2 JP 3264134B2
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plate
battery
ptc element
gas vent
safety valve
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武史 乾
慶一 加藤
文夫 大尾
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、発電要素を収容した電
池ケースの開口部を閉塞すると共に、内部にPTC素子
が配置された封口板を備えた電池に関し、特に、中央部
にガス抜き孔を設けるとともにPTC素子と電気的な接
触がなされる突起部を有した皿板を備えた封口板を用い
ることにより、電池の耐漏液性を向上させ、さらに封口
の組立も容易に行うことができる電池を提供するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来の電池用封口板の断面図を図5に示
す。
【0003】図5において、1は中央部にガス抜き孔2
を有する凸部3を備えたキャップ状端子板、4は温度が
上昇すると抵抗が増大する特性をもち、中央部にガス抜
き孔を有するPTC素子、13は中央部にガス抜き孔2
を有する金属製のスペーサー、6は電池の内圧上昇時に
上方に膨脹するアルミニウム箔等からなる安全弁膜、7
は中央部にガス抜き孔2を有する金属製の皿板、8は絶
縁パッキング、9は正、負いずれか一方の極の極板に接
続されたリード板である。スペーサー13のガス抜き孔
2と皿板7のガス抜き孔2とは連なっており、電池の内
圧上昇時にはこれらのガス抜き孔の間に配された安全弁
膜6が上方に膨れ上がる。そして、安全弁膜6が所定以
上に膨れあがると、キャップ状端子板の凸部3の内側で
安全弁膜に対向して備えられた切刃により安全弁膜6が
破断され、通気路が形成されて電池内のガスは安全弁膜
の破断部を通り抜けた後スペーサー、PTC素子、キャ
ップ状端子板の各ガス抜き孔を通って、電池外部に排出
されていた。
【0004】また、電池内の温度が上昇するとPTC素
子4の抵抗値が増大し絶縁体として機能して、キャップ
状端子板から電池内にそれ以上の電流が流れ込まないよ
うになっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成ではスペーサーと安全弁膜を保持するため、スペー
サ及び安全弁膜が載置された皿板をシーマ等によりカシ
メて一体化している。しかしこのカシメ時に皿板が偏心
等を起こし易く、カシメがなされた後の皿板の形状は、
偏心に起因するカシメ状態の不良により均一な円形には
なりにくい。このような皿板が用いられた封口板は、電
池ケースを封口する際に均一に密閉することが困難で、
高温保存時などにおける耐漏液性を低下させる原因とな
っていた。
【0006】また、前記封口板の組立工程は、ステンレ
ス鋼等の硬質材料から成形された皿板に、スペーサー及
び安全弁膜を載置した後、皿板にてスペーサー及び安全
弁膜を保持するようにカシメなくてはならないため、組
立封口板の組立スピードをアップさせることが困難であ
り、工程能力を低下させる原因ともなっていた。
【0007】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、封口板の組立工程からカシメ工程をなくすなく
すことで、組立工程の容易化、簡素化をはかると同時
に、封口板の耐漏液性を向上させることで高い信頼性を
兼ね備えた電池を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の電池は、正極と負極とセパレータおよび
電解液からなる発電要素を正、負いずれか一方極の端子
を兼ねる電池ケースに収容し、この電池ケースの開口部
を他方極の端子をなす封口板で閉塞したものであり、前
封口板は、中央部に凸部を有し、かつその上面または
側面部にガス抜き孔を設けたキャップ状端子板と、この
キャップ状端子板の下側に配置され中央部にガス抜き
孔を設けたPTC素子と、中央部にガス抜き孔を有し、
かつPTC素子側に突出した突起部を有する皿板と、こ
の皿板のガス抜き孔を閉塞し、電池の内圧上昇時には膨
脹、破断する安全弁膜とから構成されてなり、前記安全
弁膜が、前記PTC素子の下側に配置され、且つ皿板と
一体化されており、前記PTC素子と皿板とが少なくと
も皿板の突起部を介して電気的に直接接続されている
とを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の電池を構成する封口板における皿板
は、シート状の鋼板をプレス加工することで皿板を所定
形状に打ち抜き、ガス抜き孔及び突起部を形成すること
で作成される。さらに、この皿板を含む各構成要素を載
置した構成としており、従来例における皿板の外周縁を
内方に折り曲げて一体化する必要がなく、カシメ時にお
ける皿板が偏心等を起こすことはない。このため、組立
封口板として電池ケースを封口する際に均一に密閉する
ことができるため、高温保存時などにおける電池の耐漏
液性を向上させることができる。
【0010】また、封口板の組立工程においては、ステ
ンレス鋼板等の硬質材料からなる皿板をシーマカシメす
るなどの加工工程が省略でき、キャップ状端子板、PT
C素子、安全弁と共にセットされた前記皿板を、絶縁パ
ッキングと重ね合わせてその内部に挿入するだけでよい
ため、封口板の組立スピードをアップさせることがで
き、工程能力を向上させることができる。
【0011】さらに、組立封口板全体の厚みが従来と比
較して薄くできるため、電池の内容積をアップすること
ができ、その分だけ電池の放電容量の向上と、正、負極
の極板幅の増大による放電電圧の向上も望めるものであ
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0013】図1は、本発明に係る電池の部分断面図
ある。本発明に係る電池の主たる構成要素である封口板
は、皿板7、安全弁膜6、PTC素子4、キャップ状端
子板1の順で載置された構成を有しており、電池ケース
10の開口部に配されている。図1から明らかなよう
に、封口板はガスケット8を介してカシメ固定されてお
り、電池ケースを封口している。また、電池ケース10
に収容された発電要素の一方極の極板、例えば正極板に
接続されたリード板9は、皿板7の底面に溶接されてい
る。キャップ状端子板1はガス抜き孔2を有している。
本実施例では、このガス抜き孔2はキャップ状端子板1
の凸部3の上面から側面にかけた部位に形成されたもの
を用いた。図2は、その斜視図を示している。
【0014】以下、本実施例における封口板の構成を詳
述する。PTC素子4は中央部にガス抜き孔をもったド
ーナツ盤状の形状である。安全弁膜6はアルミニウム箔
からなり、電池の内圧上昇にともなって、上方に膨れ所
定以上膨れると自発的に破断する。また、皿板7は前記
PTC素子4のガス抜き孔2に連通する皿板におけるガ
ス抜き孔2が中央部に設けられている。皿板7におい
て、安全弁膜6が配置される面には突起部5が形成され
ており、突起部に接するようにPTC素子4を配するこ
とで、突起部7を介して皿板7とPTC素子4と電気
的接触がなされる。図3は、本実施例における皿板7の
外観を示す斜視図であり、PTC素子と同様にドーナツ
盤状の形状を有し、その主面にPTC素子4側に突出し
た円錐状の突起部5が設けられている。本実施例ではガ
ス抜き孔の周縁に沿って、且つ等間隔をおいて設けられ
た3個の円錐状の突起とした
【0015】本実施例の電池の封口板を構成する皿板7
では、突起部として小さな円錐が均等間隔をおいて3個
設け、この突起がPTC素子4に接触する構成とした。
この突起部は、形状については皿板の平面部位に対して
突出しておれば良く、配置については円錐状もしくは他
形状の突起を3個以上設けることとしてもよい。また、
円を間欠的に描く様にこれら突起を不連続に設けてもよ
い。さらに、突起に替えて、複数個の円弧形の突条を設
け、突条が円を描く突起部の場合であってもよく、皿板
の主面に対してPTC素子側に突出する突起部を有し、
この突起部とPTC素子との電気的接触がなされれば、
本実施例と同様の効果が認められることが諸実験で確認
されている。
【0016】また、PTC素子および皿板のガス抜き孔
は、その孔形状が円形であってもあるいは矩形であって
も同様の効果が得られる。
【0017】上述のように本実施例における組立封口板
は、キャップ状端子板1、PTC素子4、安全弁膜6、
皿板7の順に積み重ねられてその周囲が絶縁パッキング
8によってカシメられている。また、安全弁膜は、皿板
熱スピンドルまたは超音波、高周波、耐溶剤性接着剤
など溶着または接着手段により一体化されている。
【0018】本実施例では、上述のように安全弁膜6は
皿板の上部、すなわち突起の突出方向に配置する構成を
採用している。このため、安全弁膜6の外径寸法は、皿
板7のガス抜き孔2の内径よりも大きく、かつ突起部7
の内側に位置する円形に設定している。さらに図4に示
すように皿板7の突起部5と対応する位置に孔11を配
した形状12のもののどちらを用いてもよい。
【0019】このように本発明では、ステンレス鋼板等
の硬質材料からなる皿板をシーマカシメするなどの加工
工程が省略できるため、キャップ状端子板、PTC素
子、安全弁膜および皿板を、絶縁パッキングに重ね合わ
せて挿入するだけでよいため、封口板の組立スピードを
アップさせることができ、工程能力を向上させることが
できる。
【0020】また、電池温度が正常な範囲にある場合に
は、キャップ状端子板、PTC素子、皿板およびリード
板を経由して電流が流れるが、電池温度が異常に上昇し
た場合には、PTC素子の抵抗値が急激に増大する。こ
れによって、電池内に急激な発熱を伴う大電流が流れな
いように自動的に電流制限することができる。
【0021】次に本発明の電池における封口板と、図5
に示した従来の構成を有する封口板とをそれぞれ300
個ずつ用いて電池を作成し、85℃の高温保存試験にお
ける電池としての耐漏液性能を調べた。このときの顕微
鏡による漏液目視検査の結果を(表1)に示す。
【0022】
【表1】
【0023】(表1)に示したように、本発明の封口板
では、皿板として鋼板を所定形状に打ち抜き、ガス抜き
孔及び突起部を形成した薄板を用いているため皿板が偏
心等を起こすことはなく、電池ケースを封口する際に均
一に密閉することができ、高温保存時における耐漏液性
を向上させることができた。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の封口板では、原
材料の中央を単に打ち抜き、突起部を形成したドーナツ
盤状の薄板からなる皿板を用いているため、皿板が偏心
等を起こすことはなく、電池ケースを封口する際に均一
に密閉することができ、電池の高温保存時における耐漏
液性を向上させることができる。
【0025】また、封口板の組立工程においては、ステ
ンレス鋼板等の硬質材料の皿板をシーマ等でカシメるな
どの加工工程が省略でき、キャップ状端子板、PTC素
子、安全弁膜とセットされた皿板を、絶縁パッキングに
重ね合わせて挿入するだけでよいため、封口板の組立ス
ピードをアップさせることができ、工程能力を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の封口板を備えた電池の部分断面図
【図2】同封口板のキャップ状端子板の斜視図
【図3】同皿板の斜視図
【図4】同安全弁膜の斜視図
【図5】従来の封口板を備えた電池の部分断面図
【符号の説明】 1 キャップ状端子板 2 ガス抜き孔 3 凸部 4 PTC素子 5 突起部 6 安全弁膜(円形) 7 皿板 8 絶縁パッキング 9 リード板 10 電池ケース 11 孔 12 安全弁膜(孔開きタイプ) 13 金属製スペーサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−187957(JP,A) 特開 平3−98257(JP,A) 特開 平3−114142(JP,A) 実開 平7−11757(JP,U) 実開 平4−25153(JP,U) 実開 平3−4651(JP,U) 実開 平4−46359(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/12 101 H01M 2/04 H01M 2/08 H01M 2/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極と負極とセパレータおよび電解液から
    なる発電要素を正、負いずれか一方極の端子を兼ねる電
    池ケースに収容し、この電池ケースの開口部を他方極の
    端子をなす封口板で閉塞した電池であって、 前記封口板は、中央部に凸部を有し、かつその上面また
    は側面部にガス抜き孔を設けたキャップ状端子板と、こ
    のキャップ状端子板の下側に配置され、中央部にガス抜
    き孔を設けたPTC素子と、中央部にガス抜き孔を有
    し、かつ前記PTC素子側に突出した突起部を有する皿
    板と、前記皿板のガス抜き孔を閉塞し、電池の内圧上昇
    時に膨脹、破断する安全弁膜とを備えてなり、 さらに、前記安全弁膜は、前記PTC素子の下側に配置
    され、且つ皿板と一体化されており、前記PTC素子と
    皿板とが少なくとも皿板の突起部を介して電気的に直接
    接続されていることを特徴とする電
  2. 【請求項2】皿板に設けられた突起部が、互いに向き合
    った少なくとも2個の円弧形突条部から形成される請求
    項1記載の電池。
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