JP3603287B2 - 蓄電池用安全装置及びそれを備えた密閉型蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、蓄電池の内圧上昇によって作動する蓄電池用安全装置及びそれを備えた密閉型蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用ホームビデオ、携帯用ＣＤプレーヤーや携帯用電話等の電子機器が普及し、最近では、これら電子機器の小型化、高性能化に伴って電源供給部としての密閉電池も、より小型化、高容量化が図られている。このような小型密閉電池では、何らかの原因で電池内圧が一端上昇してしまうと、電池が急速に破損することもありうる。
【０００３】
例えば、充電時に蓄電池が過充電されたときに生じる発熱や、放電時の誤使用によって負荷側が短絡されたときに生じる短絡電流により、蓄電池内の電解液が分解あるいは蒸発したり、電極活物質の分解等による異常反応物質などが蓄電池内に充満したりしてしまい、蓄電池の内圧や温度の異常上昇を引き起こすような場合である。
【０００４】
このような蓄電池の異常挙動による発熱や破損などを防止するため、蓄電池内には前記のような現象が生じると、蓄電池内の一定圧力を感知して負荷への回路を遮断する構造が必要とされる。
【０００５】
従来の蓄電池用安全装置を図５に示す。図５において、４１は外装缶、４２はガスケット、４３は弁孔、４４は蓋板、４７は弾性弁体、４５は弾性弁体４７の凹部、４６は弾性弁体４７の薄肉部、４８はガス抜き穴、４９は皿状端子板、５０は切断刃である。
【０００６】
同図において、圧力開放用の安全装置は、負極端子を兼用する外装缶４１の上部に設けられている。この安全装置は、絶縁性のガスケット上面に取り付けられており、中心部に弁孔４３を設けた蓋板４４と、凹部４５が形成された円筒状の弾性弁体であって、その底面が薄肉部４６である弾性弁体４７と、この弾性弁体上部を覆うように取り付けられ、ガス抜き穴４８が形成された皿状端子板４９とからなり、前記弾性弁体４７の凹部４５には前記薄肉部４６の方向に突出する切断刃５０が形成されたものである。蓄電池の内圧が高まると、弾性弁体４７の薄肉部４６が切断刃方向に伸張し、薄肉部４６が切断刃５０に突き当たる。さらに内圧が高まると、薄肉部が切断刃によって破断され、皿状端子板４９に設けられたガス抜き穴４８をへて大気中にガスが放出され、もって電池の内圧上昇による破裂が防止される。
【０００７】
この安全装置では、安全弁、つまり弾性弁体が壊裂することにより、蓄電池の内圧上昇が抑えられる。しかしながら、充電電流や放電電流は内圧に関係なく流れ続けるため、さらに蓄電池内の電解液や活物質の分解が促進されるとともに温度上昇が持続する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄電池用安全装置における上記のような問題を解決するため、電池内圧が所定の値に達したとき、安全弁の変形によって電流を遮断するよう構成された蓄電池用安全装置が特公平２−２８８０６３号に開示されている（図６参照）。
【０００９】
図６において、６３はガスケット、６２は内圧の上昇にともなって内圧方向に変形を生じる防爆弁、６４は防爆弁６２の下部に接触するよう取り付けられたリード遮断用ストリッパー、６５は閉塞蓋体、６６は発電要素、６７は絶縁板、６８はリード遮断用ストリッパー６４の下部に取り付けられ、発電要素６６の正極側内部端子（図示せず）と正極端子６５に接続する防爆弁６２とに接続されたリード板、７１は、板状発電要素を巻回するのに用いる巻芯、７５は防爆弁に設けられた薄肉部である。リード遮断用ストリッパー６４には、リード板６８と防爆弁６２とを接続するための接続孔が形成されており、この接続孔を通してリード板６８と防爆弁６２とが溶接によって接続されている。
【００１０】
この蓄電池安全装置では、所定の内圧に達したとき、防爆弁の変形によって防爆弁とリード板との接続部分の接触が断たれ、電流が遮断される。
【００１１】
しかしながら、充電電流を遮断する際にリード板と防爆弁との接触が、何らかの原因で断たれなかった場合には、結局、電池の破損に至ってしまうことが考えられ、高容量化された小型蓄電池の信頼性が著しく向上したとは必ずしもいえない。それゆえに、より高い信頼性を有する蓄電池用安全装置及びそれを備えた密閉型蓄電池の出現が望まれる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、一端が蓄電池の正電極に接続され、他端が蓄電池の正極端子に接続される充放電用リ−ドと、蓄電池内部方向に凹設された圧力感応手段と、圧力感応手段の凹部底部の一部を蓄電池外部方向に凸出させた圧力感応手段凸部とを備えてなり、蓄電池内部圧力の上昇により、凹設された圧力感応手段が蓄電池外部方向に反転し、圧力感応手段凸部が充放電用リ−ドを切断するともに、いったん反転した圧力感応手段は復元することなく、かつ切断された充放電用リ−ドは再導通しないよう構成された蓄電池用安全装置、及びそれを備えた密閉型蓄電池により上記課題を解決するものである。
【００１３】
【作用】
本発明になる蓄電池用安全装置では、過充電や外部短絡などの原因で蓄電池の内圧が上昇すれば、蓄電池内部方向に凹設された圧力感応手段が蓄電池外部方向へ反転変形し、圧力感応手段の凹部底部の一部を蓄電池外部方向に凸出させた圧力感応手段凸部が充放電用リ−ドを押圧して充放電用リ−ドを切断する。これにより過充電や外部短絡電流を遮断するので、これ以上の蓄電池内圧上昇を防ぐことができる。
【００１４】
この圧力感応手段は、いったん変形した後は、例え蓄電池内圧が低下しても、復元することがないよう構成されているとともに、切断された充放電用リ−ドも再導通しないよう構成されているので、より高い信頼性が得られる。
【００１５】
充放電用リ−ドを脆性基材と電導体とで形成することにより、圧力感応手段凸部が充放電リ−ドを安定して接触し押しあげ、容易に切断することができる。この場合、電導体を脆性基材に印刷して充放電用リ−ドを形成すれば、より信頼性の高い蓄電池用安全装置が得られる。脆性基材としては、セラミックス、ガラスなどの非導電性物質を用いることができる。また印刷される導体の材質は、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、ニッケルとアルミとの合金など、一般に電気用接続体に使用されているものを用いることができる。この導体には絶縁用もしくは耐蝕用の被覆を施しても良いし、被覆せずにそのまま用いても良い。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明になる蓄電池用安全装置及びそれを備えた蓄電池について、図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の１実施例である蓄電池用安全装置を備えた蓄電池の要部断面図である。図２は前記蓄電池の上面図である。図３は圧力感応手段の１実施例を示す図である。図４は充放電用リ−ドの１実施例を示す図である。
【００１８】
これらの図において、１１は負極端子を兼ねる外装ケ−ス、１０は外装ケ−ス蓋板、１２は電極要素、８はリベットである。６はパッキンを兼ねた端子保持体、９はスペ−サ−、１３は電極要素に接続される集電ワッシャで、これらはリベット８によって外装ケ−ス蓋板１０に固定される。３は正極端子である。４は、リベット８、集電ワッシャ１３を介して、電極要素１２の正電極（図示せず）に接続される電極側端子である。２は、一端が正極端子３に接続され、他端が電極側端子４に接続された、充放電用リ−ドである。６は、正極端子３、電極側端子４を固定する、パッキンを兼ねた端子保持体である。
【００１９】
１は、電極要素１２と外装ケ−ス蓋板１０との間に配された圧力感応手段であり、外装ケ−ス蓋板１０にレ−ザ−溶接によって密閉取り付けされている。圧力感応手段１は蓄電池内部方向へ凹設されている。この圧力感応手段１は、蓄電池の内圧上昇により蓄電池外部側へ反転変形するよう構成されている。７は、圧力感応手段１を外装ケ−ス蓋板に密閉取り付けするためのレ−ザ−溶接用押え板であり、その爪部をかしめることにより端子保持体６を固定できる。
【００２０】
圧力感応手段１は、この実施例では、図３に示すように、蓄電池内部方向に窪ませた形とし、その底部には電池外部方向に凸出させた圧力感応手段凸部５が形成されている。圧力感応手段１が反転変形することにより、圧力感応手段凸部５が、圧力感応手段よりも蓄電池外部側（図１の上方）に取り付けられた充放電用リ−ド２を押圧して切断する。圧力感応手段１は、反転変形後はそのたわみを維持し、もはや復元しないよう構成されている。
【００２１】
尚、圧力感応手段１は、この実施例では、外形を矩形とし、中央部を一段に矩形状に凹設し、その中央部に半球状の凸部５を形成しているが、これに限られるものでないことは言うまでもない。
【００２２】
充放電用リード２は、この実施例では、図４に示すように、セラミック製基材１４に、銅薄膜導電層１５を印刷により形成したものであるが、これに限られるものでないこと上記と同様である。
【００２３】
本実施例にかかる密閉型蓄電池は、図１に示すように、電極要素１２が外装ケ−ス１１中に配されており、圧力感応手段１の上部に充放電用リ−ド２を接続させた電極側端子４及び正極端子３を保持した端子保持体６をレ−ザ−溶接用押さえ板７の爪部を折り曲げることにより固定させている。
【００２４】
本発明になる蓄電池用安全装置を備えた密閉型蓄電池において、過充電又は外部短絡などの原因で蓄電池の内圧が上昇し始めると、外装ケ−ス蓋板に組み込まれた蓄電池用安全装置の圧力感応手段が、上昇した圧力によって反転し、この変形によって圧力感応手段底部の凸部分が充放電用リ−ドを押圧し、もって充放電用リ−ドを切断して電流を遮断する。また切断した後、常圧に戻っても圧力感応手段は、バックリングすることがないので、切断した充放電用リ−ドを持ち上げた状態に保ち再度電流が導通することはない。
【００２５】
尚、本発明において、蓄電池内部方向とは、図１に示すように、外装ケ−ス１１と外装ケ−ス蓋板１０とで形成される蓄電池内部空間の内、電極要素１２が収納された方向（図１では下方）を意味し、蓄電池外部方向とは前記蓄電池内部空間の内、電極要素１２が収納された方向（図１では上方）とは逆の方向を意味するものとする。
【００２６】
【発明の効果】
本発明にかかる蓄電池用安全装置は、一端が蓄電池の正電極側に接続され、他端が蓄電池の正極端子に接続される充放電用リ−ドと、蓄電池内部方向に凹設された圧力感応手段と、圧力感応手段の凹部底部の一部を蓄電池外部方向に凸出させた圧力感応手段凸部とを備えることを特徴とし、とりわけ充放電用リ−ドを脆性基材と電導体とで構成することにより、蓄電池内部圧力の上昇により、凹設された圧力感応手段が蓄電池外部方向に反転し、圧力感応手段凸部が充放電用リ−ドを確実に切断できる。いったん反転した圧力感応手段は復元することなく、かつ切断された充放電用リ−ドは再導通しないよう構成されたているので、信頼性が高い。
【００２７】
また、この蓄電池用安全装置を備えた密閉型蓄電池は、従来の蓄電池用安全装置を備えたものに比べて、より優れている。電池としては、円筒形、角型などの形状を問わず、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、非水電解液蓄電池等あらゆる密閉式蓄電池に用いることができ、本発明の工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる蓄電池用安全装置を備えた蓄電池の要部断面図である。
【図２】図１の蓄電池の上面図である。
【図３】圧力感応手段の１実施例を示す図である。
【図４】充放電用リ−ドの１実施例を示す図である。
【図５】従来の蓄電池用安全装置の一例を示す要部断面図である。
【図６】従来の蓄電池用安全装置の一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 圧力感応手段
２ 充放電用リ−ド
３ 正極端子
４ 電極側端子
５ 圧力感応手段凸部

Claims (4)

1. 一端が蓄電池の正電極側に接続され、他端が蓄電池の正極端子に接続される充放電用リ−ド（２）と、蓄電池内部方向に凹設された圧力感応手段（１）と、圧力感応手段の凹部底部の一部を蓄電池外部方向に突出させた圧力感応手段凸部（５）とを備えてなり、
   蓄電池内部圧力の上昇により、凹設された圧力感応手段（１）が蓄電池外部方向に反転し、圧力感応手段凸部（５）が充放電用リ−ド（２）を切断するともに、いったん反転した圧力感応手段（１）は復元することなく、かつ切断された充放電用リ−ド（２）は再導通しないよう構成された蓄電池用安全装置。
2. 充放電用リ−ド（２）が脆性基材（１４）と電導体（１５）とで構成されている請求項１記載の蓄電池用安全装置。
3. 電導体が脆性基材に印刷されたものである請求項２記載の蓄電池用安全装置。
4. 請求項１、２もしくは３記載の蓄電池用安全装置を備えた密閉型蓄電池。

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