JP3380693B2 - 電池用防爆封口板の製造方法 - Google Patents
電池用防爆封口板の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として密閉型電池に
おける外装缶の開口部の密閉封口に用いられるものであ
って、過充電時や短絡時においても電流を遮断させて発
火や破裂を防止することのできる構成を備えた防爆封口
板の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの
電子機器のポータブル化、コードレス化（携帯型）が急
速に進んでおり、これらの駆動用電源としては、高容量
化した各種のアルカリ蓄電池やリチウム二次電池に代表
される非水電解液（有機溶媒系電解液）二次電池が適し
ている。さらに、非水電解液二次電池は、高エネルギ密
度で負荷特性の優れた密閉型電池とすることが促進され
ており、これら密閉型電池は時計やカメラなどの携帯用
機器の電源として広く使用されている。 【０００３】ところで、非水電解液電池では、充電器を
含む機器の故障や過充電あるいは誤使用などが生じた場
合、電池内部の発電要素が化学変化を起こす。例えば、
過充電や短絡などによる異常反応により電解液や活物質
が分解して、電池内部に異常にガスが発生し、電池内圧
が過大となる。そのような場合には電池が破裂したり、
使用機器に損傷を与えるなどのおそれがあるため、この
種の電池には下記のような防爆安全機能が従来から付加
されている。すなわち、電池内圧が設定値を超えたとき
に、その内圧を受けた弁体が内圧方向（内圧が拡散して
いく方向）に押圧されて変形することにより、導電部材
の薄肉部を破断させるか、または弁体と導電部材との溶
着部を剥離させて、過充電や短絡時の発生の初期段階で
通電電流を遮断して異常反応を停止させる。それによ
り、充電電流または短絡電流による電池の温度上昇や電
池内圧の上昇を抑えて、電池の発火や破裂を未然に防止
する。 【０００４】また、非水電解液電池では、電解液が電池
の外部に漏れ出ると、この電解液が有機質であることか
ら電池使用機器を腐食するといった不都合が生じるの
で、電池の外装缶の開口部は封口板によって漏液を完全
に防止するよう液密に封口する必要がある。そこで、こ
の種の用途に用いられる防爆封口板では、共に金属箔な
どの薄い導体板からなる弁体と導電部材とを各々の周縁
部の間に絶縁性インナーガスケットのリング状基部を介
在して重ね合わせた積層体を、その上部に金属キャップ
を被せた状態で金属ケース内に収容したのちに、金属ケ
ースの開口端部を内方にかしめ加工することにより、そ
の金属ケースによって前記リング状基部の周縁部から立
ち上がった筒状部を内方に屈曲させて圧縮し、圧縮され
たインナーガスケットによって絶縁性と共に液密性を得
るようにしている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記インナーガスケッ
トは、筒状部のリング状基部への連結箇所の屈曲コーナ
ー部および筒状部の内方への折り込み箇所の屈曲コーナ
ー部との両圧縮部が金属ケースのかしめ加工時に特に圧
縮されて圧潰され、その上下２箇所の圧縮部によって、
金属キャップ、弁体、インナーガスケットおよび導電部
材の各々の周縁部をそれらの各間に液密性を得られるよ
うに上下両側から強く挟み付けているとともに、金属ケ
ースとの間に液密性を得られるように圧縮されている。 【０００６】しかしながら、従来の密閉型電池では、上
述のようにインナーガスケットの圧縮により十分なシー
ル性を得られるように図った防爆封口板を用いて開口部
を封口しているにも係わらず、封口板から電解液の漏れ
が発生することがあった。さらに、従来の密閉型電池で
は防爆安全機構の作用により導電電流が遮断されるとき
の電池内圧にばらつきが生じており、これも他に原因が
ないことからインナーガスケットの圧縮に起因している
と思われる。 【０００７】そこで本発明は、密閉型電池の開口部を漏
液が生じないように確実に封口することができるととも
に、防爆安全機構に対して電流遮断圧力がばらつくよう
な影響を与えることのない電池用防爆封口板の製造方法
を提供することを目的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電池用防爆封口板の製造方法は、リング状
基部とその周縁部から上方へ延出した筒状部とからな
り、前記リング状基部と前記筒状部との厚みの一方が他
方の２倍を超えない比率に設定された絶縁性のインナー
ガスケットを用い、上下に配した弁体と導電部材とを、
各々の周縁部間に前記リング状基部を介在して重ね合わ
せるとともに、各々の中央部位を互いに溶着してなる接
続部を介して電気的に接続し、前記弁体の周縁部上面
に、外部端子を兼ねる金属キャップを載置し、前記金属
キャップ、前記弁体、前記インナーガスケットおよび前
記導電部材の積層体を内部に収納した金属ケースの開口
端部をかしめ加工により内方に折り込むことによって、
前記インナーガスケットのリング状基部の周縁部から上
方へ延出した筒状部を内方へ折り込み、前記インナーガ
スケットに対し、前記周縁部とで前記金属キャップと前
記弁体との重合部分を上下から挟んで締め付けるように
前記金属ケースにより前記導電部材を介して圧縮し、こ
の圧縮に際し、前記筒状部の内方への折り込み箇所の屈
曲コーナー部と、前記筒状部のリング状基部への連結箇
所の屈曲コーナー部との両圧縮部を６０％以下の圧縮率
で圧縮する一方、インナーガスケットの前記両圧縮部以
外の平坦面部分を５％以上の圧縮率で圧縮することを特
徴とする。 【０００９】一般にポリプロピレンなどの耐電解液性を
有する合成樹脂で形成されているインナーガスケット
は、６０％より大きい圧縮率で圧縮すると、脆性破壊に
より樹脂としての弾性が低下して、液密性の劣化を招い
て耐漏液特性が低下し、さらに、７０％以上の圧縮率で
圧縮すると、破断に至ることもある。これに対し本発明
の電池用防爆封口板の製造方法では、インナーガスケッ
トにおける筒状部の内方への折り込み箇所の屈曲コーナ
ー部と筒状部のリング状基部への連結箇所の屈曲コーナ
ー部との両圧縮部を６０％以下の圧縮率に圧縮する。そ
のため、インナーガスケットを、樹脂としての弾力性を
保持できる限界値を超えない範囲の圧縮率で圧縮するこ
とができ、弁体や導電部材に対し、電解液の漏れを確実
に防止するよう弾力的に圧接するとともに、破壊が生じ
ることがないので、それらの間の電気絶縁を確実に保持
する。また、従来封口板のように、インナーガスケット
の圧縮し過ぎによって防爆安全機構における弁体の電池
内圧により変形に対して影響を与えるといったことも生
じないので、電流遮断圧力のばらつきを防止できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。 【００１１】図１は本発明の一実施の形態に係る電池用
防爆封口板を示す縦断面図である。 【００１２】同図において、この電池用防爆封口板は、
可撓性を有する薄い金属箔からなる弁体１と、この弁体
１に対設された可撓性を有する薄い金属箔からなる導電
部材２と、弁体１と導電部材２の各々の周縁部分の間に
リング状基部を介在された絶縁性インナーガスケット３
と、弁体１の周縁部の上面に重ねられたリング状のＰＴ
Ｃ（Positive Temperature Coefficient) 素子４と、こ
のＰＴＣ素子４上に載置された４個の排気孔７ａを有す
る金属キャップ７と、上記の各部材を積層状態で挿入さ
せて保持する４個の通気孔８ａを有するアルミニウム製
の金属ケース８とを備えている。 【００１３】インナーガスケット３は、耐電解液性を有
する合成樹脂、例えばシラン架橋性ポリプロピレン系ポ
リマーによりリング状基部の周縁部３ａの周端から筒状
部３ｂが上方に延出した形状に形成されている。上記弁
体１は、例えば厚さ０．１５ｍｍで外径が１２．７ｍｍ
の可撓性を有するアルミニウム円板からなり、中央部分
が下方に向け湾曲形状に膨出した凹状部１ａと、この凹
状部１ａの周囲にＣ字形状の刻印を用いて形成されたＣ
字形状の易破断性の薄肉部１ｂとを有している。 【００１４】導電部材２は、例えば厚さ０．１ｍｍで外
径が１３．５ｍｍの可撓性を有するアルミニウム円板か
らなり、その円板状の中心部の両側の対称位置で相対向
する２つの通気孔２ａが形成されており、図示していな
いが、両通気孔２ａの相対向する２箇所の孔縁部間を連
結するように２条の易破断性薄肉部が形成されている。
この薄肉部は、電池内圧が所定値に達したときに破断す
る破断強度であって、弁体１の薄肉部１ｂよりも低い強
度に設定されている。 【００１５】弁体１と導電部材２の各々の中心部が溶接
により互いに溶着されて接続部Ｓが形成されており、弁
体１と導電部材２とは、接続部Ｓのみを介して電気的に
接続されている。なお、ＰＴＣ素子４は、設定値以上の
電流が流れる等により、所定の温度域を超えると桁違い
に電気抵抗値が増大する正温度特性の抵抗素子である。 【００１６】次に、上記防爆封口板により外装缶の開口
部を封口してなる密閉型電池の作用について簡単に説明
する。先ず、この防爆封口板を電池缶に挿入するに際し
ては、電池缶内に収容した極板群の一方の極板（通常は
正極）から導出されたリード体９を金属ケース８に溶接
により接続し、極板群に電解液を注入後、防爆封口板
を、その周囲に絶縁ガスケット１０を介在させて電池缶
の開口部内側に装着する。そののちに、電池缶の開口端
部分を内方にかしめ加工すると、防爆封口板が電池缶を
密閉する。 【００１７】この電池の通電電流は、外装缶内に収容さ
れた極板、リード体９、金属ケース８、導電部材２から
接続部Ｓを介して弁体１、ＰＴＣ素子４および外部端子
を兼ねる金属キャップ７に流れ、電池として機能する。
ここで、過大電流が流れた場合、ＰＴＣ素子４は短時間
で動作温度に達して抵抗値が増大し、通電電流が大幅に
減少維持される。それにより、外部短絡あるいは過大電
流での誤使用による電池の著しい損傷を防止する。 【００１８】また、充電器故障などによる無制御での過
充電、あるいは逆充電、または多数直列過放電などが発
生した場合、ＰＴＣ素子４の動作電流以下の電流値であ
っても、電池の安全許容電流を超え、電池内圧が上昇す
ることが多い。この電池内圧が導電部材２の薄肉部の破
断強度によって設定された所定値まで上昇すると、２点
鎖線で示すように、上記電池内圧を通気孔８ａ、２ａを
通じて受ける弁体１は、凹状部１ａが反転して上方へ向
け変形し、それによって導電部材２の薄肉部は剪断力が
作用して破断する。それにより、導電部材２における両
通気孔２ａと両薄肉部とで囲まれた部分が、くり抜かれ
て弁体１と共に導電部材２から離れるため、接続部Ｓを
通じてのみ導通していた弁体１と導電部材２が離間して
通電電流が遮断される。 【００１９】そののちに、電池の内部圧力がさらに上昇
し続けた場合には、大量のガスまたは蒸気が発生し、電
池内圧が弁体１の薄肉部１ｂの破断強度によって設定さ
れた所定値に達すると、その薄肉部１ｂが開裂し、充満
していたガスが金属キャップ７の排気孔７ａから電池外
部に排出させて電池の破裂を防止する。 【００２０】次に、上記防爆封口板の組立手順について
図２を参照しながら説明する。図２において、弁体１と
導電部材２とを、各々の周縁部の間にインナーガスケッ
ト３の周縁部を介在させて重ね合わせ、弁体１の上面に
ＰＴＣ素子４および金属キャップ７を重ね合わせた状態
で金属ケース８内に挿入し、金属ケース８の上部を内方
にかしめ加工すると、インナーガスケット３の筒状部３
ｂの上部も金属ケース８によって内方へ屈曲される。そ
れにより、図１に示すように、インナーガスケット３
は、周縁部３ａと筒状部３ｂとの連結箇所および筒状部
３ｂの内方への折り込み箇所との上下２箇所の屈曲コー
ナー部が金属ケース８のかしめ加工時に特に圧縮されて
圧潰され、それぞれ圧縮部３ｃ、３ｄが形成される。こ
の両圧縮部３ｃ、３ｄによって、金属キャップ８、弁体
１および導電部材２の各々の周縁部の各間に液密性を得
られるように上下両側から強く挟み付けているととも
に、金属ケース８との間に液密性を得られるように圧縮
されている。 【００２１】上記防爆封口板の特長は、インナーガスケ
ット３における上下２箇所のそれぞれの屈曲コーナー部
との両圧縮部３ｃ、３ｄが金属ケース８によって６０％
以下の圧縮率で圧縮されているとともに、インナーガス
ケット３の圧縮部３ｃ、３ｄ以外の平坦面部分が５％以
上の圧縮率で圧縮されている構成にある。つぎに、イン
ナーガスケット３を上記の圧縮率で圧縮させた根拠につ
いて説明する。 【００２２】従来の密閉型電池では、インナーガスケッ
トの圧縮により十分なシール性を得られるように図った
防爆封口板を用いて開口部を封口しているにも係わらず
電解液が封口板から漏れることがあった。本件発明者ら
が従来の電解液の漏液の発生原因を究明するために鋭意
実験を重ねた結果、十分なシール性を得ることを目的と
してインナーガスケットを圧縮し過ぎていることに起因
して、電解液の漏液や電流遮断圧力のばらつきが発生し
ていることが判明した。特に、インナーガスケットにお
ける上下２箇所に形成される各圧縮部では、６０〜７０
％の圧縮率で圧縮されて脆性破壊が生じており、それに
よって樹脂の弾力性が極端に低下して液密性が相当に劣
化し、漏液の原因になっていた。また、圧縮率が７０％
に達すると、インナーガスケット３の圧縮部自体が破壊
されて、電気絶縁性を低下していた。 【００２３】さらに、弁体や導電部材には、インナーガ
スケットの圧縮し過ぎに起因して歪みが生じる影響が見
られ、弁体や導電部材は突っ張った状態に保持されてい
ることにより、電流遮断圧力のばらつきが発生してい
た。すなわち、電池圧力による弁体の上方への反転変位
によって導電部材の薄肉部を破断することにより、通電
電流を遮断する構成となった防爆安全機構では、弁体が
突っ張った状態に保持されているために、所定の電池圧
力の作用を受けても反転しない不都合が生じていた。一
方、電池圧力により導電部材を押し上げる構成となった
防爆安全機構では、導電部材が当初から上方へ向けて撓
んだ状態に保持されて、所定の電池圧力に上昇する以前
に導電部材の薄肉部が破断していた。 【００２４】そこで、金属ケース８のかしめ加工を、イ
ンナーガスケット３の両圧縮部３ｃ、３ｄおよび平坦面
部が上述のような圧縮率になるように制御しながら行っ
た。 【００２５】それにより、両圧縮部３ｃ、３ｄは、樹脂
としての弾力性が低下し始める圧縮限界値以前の圧縮率
で圧縮されているので、十分な弾力性を有して電解液の
通過を阻止する。また、インナーガスケット３の平坦面
部では、５％以上の圧縮率で圧縮されていることによっ
て液密に密着する。さらに、インナーガスケット３は適
度な圧縮率で圧縮されているから、弁体１や導電部材２
に歪みを与えることがなく、防爆安全機構における電流
遮断圧力にばらつきが生じることがない。 【００２６】また、上記防爆封口板では、図２に示すよ
うに、非圧縮時のインナーガスケット３におけるリング
状基部の厚みＤ２と筒状部３ｂの厚みＤ１とを、一方が
他方の２倍を超えない比率に設定している。もしも、一
方部分の厚みが他方部分の厚みの２倍を超えると、図１
における上下２箇所の屈曲コーナー部の両圧縮部３ｃ、
３ｄが金属ケース８のかしめ加工時に同時に形成される
ときに、厚みの大きい部分が５％より小さな圧縮率とな
り殆ど圧縮されず、逆に厚みの小さい部分が６０％より
大きな圧縮率で圧縮されてしまう。そこで、非圧縮時の
インナーガスケットの両部分の厚みＤ１、Ｄ２を上述の
比率に設定することにより、かしめ加工後のインナーガ
スケットにおいて、圧縮部３ｃ、３ｄでは６０％以内、
それ以外の平坦面部分では５％以上の圧縮率を確実に実
現することができる。 【００２７】 【発明の効果】以上のように本発明の電池用防爆封口板
の製造方法によれば、インナーガスケットにおいて特に
圧縮される上下２箇所の屈曲コーナー部からなる両圧縮
部を６０％以下の圧縮率で圧縮することにより、インナ
ーガスケットを、樹脂としての弾力性を保持できる限界
値を超えない範囲の圧縮率で圧縮することができ、弁体
や導電部材に対し、電解液の漏れを確実に防止するよう
弾力的に圧接するとともに、破壊が生じることがないの
で、それらの間の電気絶縁を確実に保持する。また、従
来封口板のようなインナーガスケットの圧縮し過ぎによ
って防爆安全機構の作用に影響を与えることがないの
で、電流遮断圧力のばらつきを防止できる。 【００２８】また、インナーガスケットとして、上下２
箇所の圧縮部をそれぞれ形成するリング状基部と筒状部
との厚みの一方が他方の２倍を超えない比率に設定され
たものを用いているので、金属ケースのかしめ加工によ
って前記圧縮部を同時に形成する際に、厚みの大きい部
分が５％より小さい圧縮率で圧縮されて液密性を損なっ
たり、厚みの小さい部分が６０％より大きく極端に圧縮
されて弾力性や絶縁性を損なったりしないインナーガス
ケットの圧縮率を確実に実現できる。
おける外装缶の開口部の密閉封口に用いられるものであ
って、過充電時や短絡時においても電流を遮断させて発
火や破裂を防止することのできる構成を備えた防爆封口
板の製造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの
電子機器のポータブル化、コードレス化（携帯型）が急
速に進んでおり、これらの駆動用電源としては、高容量
化した各種のアルカリ蓄電池やリチウム二次電池に代表
される非水電解液（有機溶媒系電解液）二次電池が適し
ている。さらに、非水電解液二次電池は、高エネルギ密
度で負荷特性の優れた密閉型電池とすることが促進され
ており、これら密閉型電池は時計やカメラなどの携帯用
機器の電源として広く使用されている。 【０００３】ところで、非水電解液電池では、充電器を
含む機器の故障や過充電あるいは誤使用などが生じた場
合、電池内部の発電要素が化学変化を起こす。例えば、
過充電や短絡などによる異常反応により電解液や活物質
が分解して、電池内部に異常にガスが発生し、電池内圧
が過大となる。そのような場合には電池が破裂したり、
使用機器に損傷を与えるなどのおそれがあるため、この
種の電池には下記のような防爆安全機能が従来から付加
されている。すなわち、電池内圧が設定値を超えたとき
に、その内圧を受けた弁体が内圧方向（内圧が拡散して
いく方向）に押圧されて変形することにより、導電部材
の薄肉部を破断させるか、または弁体と導電部材との溶
着部を剥離させて、過充電や短絡時の発生の初期段階で
通電電流を遮断して異常反応を停止させる。それによ
り、充電電流または短絡電流による電池の温度上昇や電
池内圧の上昇を抑えて、電池の発火や破裂を未然に防止
する。 【０００４】また、非水電解液電池では、電解液が電池
の外部に漏れ出ると、この電解液が有機質であることか
ら電池使用機器を腐食するといった不都合が生じるの
で、電池の外装缶の開口部は封口板によって漏液を完全
に防止するよう液密に封口する必要がある。そこで、こ
の種の用途に用いられる防爆封口板では、共に金属箔な
どの薄い導体板からなる弁体と導電部材とを各々の周縁
部の間に絶縁性インナーガスケットのリング状基部を介
在して重ね合わせた積層体を、その上部に金属キャップ
を被せた状態で金属ケース内に収容したのちに、金属ケ
ースの開口端部を内方にかしめ加工することにより、そ
の金属ケースによって前記リング状基部の周縁部から立
ち上がった筒状部を内方に屈曲させて圧縮し、圧縮され
たインナーガスケットによって絶縁性と共に液密性を得
るようにしている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記インナーガスケッ
トは、筒状部のリング状基部への連結箇所の屈曲コーナ
ー部および筒状部の内方への折り込み箇所の屈曲コーナ
ー部との両圧縮部が金属ケースのかしめ加工時に特に圧
縮されて圧潰され、その上下２箇所の圧縮部によって、
金属キャップ、弁体、インナーガスケットおよび導電部
材の各々の周縁部をそれらの各間に液密性を得られるよ
うに上下両側から強く挟み付けているとともに、金属ケ
ースとの間に液密性を得られるように圧縮されている。 【０００６】しかしながら、従来の密閉型電池では、上
述のようにインナーガスケットの圧縮により十分なシー
ル性を得られるように図った防爆封口板を用いて開口部
を封口しているにも係わらず、封口板から電解液の漏れ
が発生することがあった。さらに、従来の密閉型電池で
は防爆安全機構の作用により導電電流が遮断されるとき
の電池内圧にばらつきが生じており、これも他に原因が
ないことからインナーガスケットの圧縮に起因している
と思われる。 【０００７】そこで本発明は、密閉型電池の開口部を漏
液が生じないように確実に封口することができるととも
に、防爆安全機構に対して電流遮断圧力がばらつくよう
な影響を与えることのない電池用防爆封口板の製造方法
を提供することを目的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電池用防爆封口板の製造方法は、リング状
基部とその周縁部から上方へ延出した筒状部とからな
り、前記リング状基部と前記筒状部との厚みの一方が他
方の２倍を超えない比率に設定された絶縁性のインナー
ガスケットを用い、上下に配した弁体と導電部材とを、
各々の周縁部間に前記リング状基部を介在して重ね合わ
せるとともに、各々の中央部位を互いに溶着してなる接
続部を介して電気的に接続し、前記弁体の周縁部上面
に、外部端子を兼ねる金属キャップを載置し、前記金属
キャップ、前記弁体、前記インナーガスケットおよび前
記導電部材の積層体を内部に収納した金属ケースの開口
端部をかしめ加工により内方に折り込むことによって、
前記インナーガスケットのリング状基部の周縁部から上
方へ延出した筒状部を内方へ折り込み、前記インナーガ
スケットに対し、前記周縁部とで前記金属キャップと前
記弁体との重合部分を上下から挟んで締め付けるように
前記金属ケースにより前記導電部材を介して圧縮し、こ
の圧縮に際し、前記筒状部の内方への折り込み箇所の屈
曲コーナー部と、前記筒状部のリング状基部への連結箇
所の屈曲コーナー部との両圧縮部を６０％以下の圧縮率
で圧縮する一方、インナーガスケットの前記両圧縮部以
外の平坦面部分を５％以上の圧縮率で圧縮することを特
徴とする。 【０００９】一般にポリプロピレンなどの耐電解液性を
有する合成樹脂で形成されているインナーガスケット
は、６０％より大きい圧縮率で圧縮すると、脆性破壊に
より樹脂としての弾性が低下して、液密性の劣化を招い
て耐漏液特性が低下し、さらに、７０％以上の圧縮率で
圧縮すると、破断に至ることもある。これに対し本発明
の電池用防爆封口板の製造方法では、インナーガスケッ
トにおける筒状部の内方への折り込み箇所の屈曲コーナ
ー部と筒状部のリング状基部への連結箇所の屈曲コーナ
ー部との両圧縮部を６０％以下の圧縮率に圧縮する。そ
のため、インナーガスケットを、樹脂としての弾力性を
保持できる限界値を超えない範囲の圧縮率で圧縮するこ
とができ、弁体や導電部材に対し、電解液の漏れを確実
に防止するよう弾力的に圧接するとともに、破壊が生じ
ることがないので、それらの間の電気絶縁を確実に保持
する。また、従来封口板のように、インナーガスケット
の圧縮し過ぎによって防爆安全機構における弁体の電池
内圧により変形に対して影響を与えるといったことも生
じないので、電流遮断圧力のばらつきを防止できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。 【００１１】図１は本発明の一実施の形態に係る電池用
防爆封口板を示す縦断面図である。 【００１２】同図において、この電池用防爆封口板は、
可撓性を有する薄い金属箔からなる弁体１と、この弁体
１に対設された可撓性を有する薄い金属箔からなる導電
部材２と、弁体１と導電部材２の各々の周縁部分の間に
リング状基部を介在された絶縁性インナーガスケット３
と、弁体１の周縁部の上面に重ねられたリング状のＰＴ
Ｃ（Positive Temperature Coefficient) 素子４と、こ
のＰＴＣ素子４上に載置された４個の排気孔７ａを有す
る金属キャップ７と、上記の各部材を積層状態で挿入さ
せて保持する４個の通気孔８ａを有するアルミニウム製
の金属ケース８とを備えている。 【００１３】インナーガスケット３は、耐電解液性を有
する合成樹脂、例えばシラン架橋性ポリプロピレン系ポ
リマーによりリング状基部の周縁部３ａの周端から筒状
部３ｂが上方に延出した形状に形成されている。上記弁
体１は、例えば厚さ０．１５ｍｍで外径が１２．７ｍｍ
の可撓性を有するアルミニウム円板からなり、中央部分
が下方に向け湾曲形状に膨出した凹状部１ａと、この凹
状部１ａの周囲にＣ字形状の刻印を用いて形成されたＣ
字形状の易破断性の薄肉部１ｂとを有している。 【００１４】導電部材２は、例えば厚さ０．１ｍｍで外
径が１３．５ｍｍの可撓性を有するアルミニウム円板か
らなり、その円板状の中心部の両側の対称位置で相対向
する２つの通気孔２ａが形成されており、図示していな
いが、両通気孔２ａの相対向する２箇所の孔縁部間を連
結するように２条の易破断性薄肉部が形成されている。
この薄肉部は、電池内圧が所定値に達したときに破断す
る破断強度であって、弁体１の薄肉部１ｂよりも低い強
度に設定されている。 【００１５】弁体１と導電部材２の各々の中心部が溶接
により互いに溶着されて接続部Ｓが形成されており、弁
体１と導電部材２とは、接続部Ｓのみを介して電気的に
接続されている。なお、ＰＴＣ素子４は、設定値以上の
電流が流れる等により、所定の温度域を超えると桁違い
に電気抵抗値が増大する正温度特性の抵抗素子である。 【００１６】次に、上記防爆封口板により外装缶の開口
部を封口してなる密閉型電池の作用について簡単に説明
する。先ず、この防爆封口板を電池缶に挿入するに際し
ては、電池缶内に収容した極板群の一方の極板（通常は
正極）から導出されたリード体９を金属ケース８に溶接
により接続し、極板群に電解液を注入後、防爆封口板
を、その周囲に絶縁ガスケット１０を介在させて電池缶
の開口部内側に装着する。そののちに、電池缶の開口端
部分を内方にかしめ加工すると、防爆封口板が電池缶を
密閉する。 【００１７】この電池の通電電流は、外装缶内に収容さ
れた極板、リード体９、金属ケース８、導電部材２から
接続部Ｓを介して弁体１、ＰＴＣ素子４および外部端子
を兼ねる金属キャップ７に流れ、電池として機能する。
ここで、過大電流が流れた場合、ＰＴＣ素子４は短時間
で動作温度に達して抵抗値が増大し、通電電流が大幅に
減少維持される。それにより、外部短絡あるいは過大電
流での誤使用による電池の著しい損傷を防止する。 【００１８】また、充電器故障などによる無制御での過
充電、あるいは逆充電、または多数直列過放電などが発
生した場合、ＰＴＣ素子４の動作電流以下の電流値であ
っても、電池の安全許容電流を超え、電池内圧が上昇す
ることが多い。この電池内圧が導電部材２の薄肉部の破
断強度によって設定された所定値まで上昇すると、２点
鎖線で示すように、上記電池内圧を通気孔８ａ、２ａを
通じて受ける弁体１は、凹状部１ａが反転して上方へ向
け変形し、それによって導電部材２の薄肉部は剪断力が
作用して破断する。それにより、導電部材２における両
通気孔２ａと両薄肉部とで囲まれた部分が、くり抜かれ
て弁体１と共に導電部材２から離れるため、接続部Ｓを
通じてのみ導通していた弁体１と導電部材２が離間して
通電電流が遮断される。 【００１９】そののちに、電池の内部圧力がさらに上昇
し続けた場合には、大量のガスまたは蒸気が発生し、電
池内圧が弁体１の薄肉部１ｂの破断強度によって設定さ
れた所定値に達すると、その薄肉部１ｂが開裂し、充満
していたガスが金属キャップ７の排気孔７ａから電池外
部に排出させて電池の破裂を防止する。 【００２０】次に、上記防爆封口板の組立手順について
図２を参照しながら説明する。図２において、弁体１と
導電部材２とを、各々の周縁部の間にインナーガスケッ
ト３の周縁部を介在させて重ね合わせ、弁体１の上面に
ＰＴＣ素子４および金属キャップ７を重ね合わせた状態
で金属ケース８内に挿入し、金属ケース８の上部を内方
にかしめ加工すると、インナーガスケット３の筒状部３
ｂの上部も金属ケース８によって内方へ屈曲される。そ
れにより、図１に示すように、インナーガスケット３
は、周縁部３ａと筒状部３ｂとの連結箇所および筒状部
３ｂの内方への折り込み箇所との上下２箇所の屈曲コー
ナー部が金属ケース８のかしめ加工時に特に圧縮されて
圧潰され、それぞれ圧縮部３ｃ、３ｄが形成される。こ
の両圧縮部３ｃ、３ｄによって、金属キャップ８、弁体
１および導電部材２の各々の周縁部の各間に液密性を得
られるように上下両側から強く挟み付けているととも
に、金属ケース８との間に液密性を得られるように圧縮
されている。 【００２１】上記防爆封口板の特長は、インナーガスケ
ット３における上下２箇所のそれぞれの屈曲コーナー部
との両圧縮部３ｃ、３ｄが金属ケース８によって６０％
以下の圧縮率で圧縮されているとともに、インナーガス
ケット３の圧縮部３ｃ、３ｄ以外の平坦面部分が５％以
上の圧縮率で圧縮されている構成にある。つぎに、イン
ナーガスケット３を上記の圧縮率で圧縮させた根拠につ
いて説明する。 【００２２】従来の密閉型電池では、インナーガスケッ
トの圧縮により十分なシール性を得られるように図った
防爆封口板を用いて開口部を封口しているにも係わらず
電解液が封口板から漏れることがあった。本件発明者ら
が従来の電解液の漏液の発生原因を究明するために鋭意
実験を重ねた結果、十分なシール性を得ることを目的と
してインナーガスケットを圧縮し過ぎていることに起因
して、電解液の漏液や電流遮断圧力のばらつきが発生し
ていることが判明した。特に、インナーガスケットにお
ける上下２箇所に形成される各圧縮部では、６０〜７０
％の圧縮率で圧縮されて脆性破壊が生じており、それに
よって樹脂の弾力性が極端に低下して液密性が相当に劣
化し、漏液の原因になっていた。また、圧縮率が７０％
に達すると、インナーガスケット３の圧縮部自体が破壊
されて、電気絶縁性を低下していた。 【００２３】さらに、弁体や導電部材には、インナーガ
スケットの圧縮し過ぎに起因して歪みが生じる影響が見
られ、弁体や導電部材は突っ張った状態に保持されてい
ることにより、電流遮断圧力のばらつきが発生してい
た。すなわち、電池圧力による弁体の上方への反転変位
によって導電部材の薄肉部を破断することにより、通電
電流を遮断する構成となった防爆安全機構では、弁体が
突っ張った状態に保持されているために、所定の電池圧
力の作用を受けても反転しない不都合が生じていた。一
方、電池圧力により導電部材を押し上げる構成となった
防爆安全機構では、導電部材が当初から上方へ向けて撓
んだ状態に保持されて、所定の電池圧力に上昇する以前
に導電部材の薄肉部が破断していた。 【００２４】そこで、金属ケース８のかしめ加工を、イ
ンナーガスケット３の両圧縮部３ｃ、３ｄおよび平坦面
部が上述のような圧縮率になるように制御しながら行っ
た。 【００２５】それにより、両圧縮部３ｃ、３ｄは、樹脂
としての弾力性が低下し始める圧縮限界値以前の圧縮率
で圧縮されているので、十分な弾力性を有して電解液の
通過を阻止する。また、インナーガスケット３の平坦面
部では、５％以上の圧縮率で圧縮されていることによっ
て液密に密着する。さらに、インナーガスケット３は適
度な圧縮率で圧縮されているから、弁体１や導電部材２
に歪みを与えることがなく、防爆安全機構における電流
遮断圧力にばらつきが生じることがない。 【００２６】また、上記防爆封口板では、図２に示すよ
うに、非圧縮時のインナーガスケット３におけるリング
状基部の厚みＤ２と筒状部３ｂの厚みＤ１とを、一方が
他方の２倍を超えない比率に設定している。もしも、一
方部分の厚みが他方部分の厚みの２倍を超えると、図１
における上下２箇所の屈曲コーナー部の両圧縮部３ｃ、
３ｄが金属ケース８のかしめ加工時に同時に形成される
ときに、厚みの大きい部分が５％より小さな圧縮率とな
り殆ど圧縮されず、逆に厚みの小さい部分が６０％より
大きな圧縮率で圧縮されてしまう。そこで、非圧縮時の
インナーガスケットの両部分の厚みＤ１、Ｄ２を上述の
比率に設定することにより、かしめ加工後のインナーガ
スケットにおいて、圧縮部３ｃ、３ｄでは６０％以内、
それ以外の平坦面部分では５％以上の圧縮率を確実に実
現することができる。 【００２７】 【発明の効果】以上のように本発明の電池用防爆封口板
の製造方法によれば、インナーガスケットにおいて特に
圧縮される上下２箇所の屈曲コーナー部からなる両圧縮
部を６０％以下の圧縮率で圧縮することにより、インナ
ーガスケットを、樹脂としての弾力性を保持できる限界
値を超えない範囲の圧縮率で圧縮することができ、弁体
や導電部材に対し、電解液の漏れを確実に防止するよう
弾力的に圧接するとともに、破壊が生じることがないの
で、それらの間の電気絶縁を確実に保持する。また、従
来封口板のようなインナーガスケットの圧縮し過ぎによ
って防爆安全機構の作用に影響を与えることがないの
で、電流遮断圧力のばらつきを防止できる。 【００２８】また、インナーガスケットとして、上下２
箇所の圧縮部をそれぞれ形成するリング状基部と筒状部
との厚みの一方が他方の２倍を超えない比率に設定され
たものを用いているので、金属ケースのかしめ加工によ
って前記圧縮部を同時に形成する際に、厚みの大きい部
分が５％より小さい圧縮率で圧縮されて液密性を損なっ
たり、厚みの小さい部分が６０％より大きく極端に圧縮
されて弾力性や絶縁性を損なったりしないインナーガス
ケットの圧縮率を確実に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池用防爆封口板
を示す縦断面図。 【図２】同上の防爆封口板の組み立て前の状態を示す分
解縦断面図。 【符号の説明】 １ 弁体 ２ 導電部材 ３ インナーガスケット ３ａ インナーガスケットの周縁部 ３ｂ インナーガスケットの筒状部 ３ｃ、３ｄ 圧縮部 ８ 金属ケース Ｓ 接続部 Ｄ１、Ｄ２ 厚み
を示す縦断面図。 【図２】同上の防爆封口板の組み立て前の状態を示す分
解縦断面図。 【符号の説明】 １ 弁体 ２ 導電部材 ３ インナーガスケット ３ａ インナーガスケットの周縁部 ３ｂ インナーガスケットの筒状部 ３ｃ、３ｄ 圧縮部 ８ 金属ケース Ｓ 接続部 Ｄ１、Ｄ２ 厚み
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−215747（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−209658（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−190161（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−75477（ＪＰ，Ｕ)
実開 平２−52258（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 2/12 101
H01M 2/04
H01M 2/08
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電池の外装缶の開口部を液密に封口する
電池用防爆封口板の製造方法であって、リング状基部とその周縁部から上方へ延出した筒状部と
からなり、前記リング状基部と前記筒状部との厚みの一
方が他方の２倍を超えない比率に設定された絶縁性のイ
ンナーガスケットを用い、 上下に配した弁体と導電部材とを、各々の周縁部間に前
記リング状基部を介在して重ね合わせるとともに、各々
の中央部位を互いに溶着してなる接続部を介して電気的
に接続し、 前記弁体の周縁部上面に、外部端子を兼ねる金属キャッ
プを載置し、 前記金属キャップ、前記弁体、前記インナーガスケット
および前記導電部材の積層体を内部に収納した金属ケー
スの開口端部をかしめ加工により内方に折り込むことに
よって、前記インナーガスケットのリング状基部の周縁
部から上方へ延出した筒状部を内方へ折り込み、 前記インナーガスケットに対し、前記周縁部とで前記金
属キャップと前記弁体との重合部分を上下から挟んで締
め付けるように前記金属ケースにより前記導電部材を介
して圧縮し、この圧縮に際し、前記筒状部の内方への折
り込み箇所の屈曲コーナー部と、前記筒状部のリング状
基部への連結箇所の屈曲コーナー部との両圧縮部を６０
％以下の圧縮率で圧縮する一方、インナーガスケットの
前記両圧縮部以外の平坦面部分を５％以上の圧縮率で圧
縮することを特徴とする電池用防爆封口板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31932696A JP3380693B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電池用防爆封口板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31932696A JP3380693B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電池用防爆封口板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10162799A JPH10162799A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3380693B2 true JP3380693B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18108945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31932696A Expired - Fee Related JP3380693B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電池用防爆封口板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3380693B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100614377B1 (ko) * | 2004-11-15 | 2006-08-21 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차전지 |
| KR20210006203A (ko) * | 2019-07-08 | 2021-01-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
| CN112310554B (zh) * | 2020-11-18 | 2022-03-29 | 广东至力科技有限公司 | 一种微型锂离子电池防爆结构 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP31932696A patent/JP3380693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10162799A (ja) | 1998-06-19 |
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