JP3744717B2

JP3744717B2 - 密閉型蓄電池

Info

Publication number: JP3744717B2
Application number: JP08958399A
Authority: JP
Inventors: 敬長瀬; 太計男浜松; 雅雄井上; 英之浅沼
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000285883A; US6338915B1; EP1041656A3; CN1146061C; CN1268775A; EP1041656A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウムイオン電池などの密閉型蓄電池に係り、特に、ガス排気用開口または注液用開口などの蓄電池に配設された開口を気密に封口する蓋体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】
一般的に、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、リチウムイオン電池などの密閉型蓄電池は、有底角筒状に成形した金属製外装缶内に、セパレータを介して正極と負極を積層した発電要素を収納した後、電解液を注液し、外装缶の開口に封口板を溶接することにより作製される。封口板には電池内部に発生したガスを排気するためのガス排気口が設けられており、このガス排気口に弾性弁体（安全弁装置）を備えた金属製の蓋体を配置し、この金属製の蓋体の周囲を封口板に溶接して電池を密閉化している。
【０００３】
ここで、弾性弁体を備えた金属製の蓋体を用いると、弾性弁体は圧縮状態で蓋体内に配設されているため、蓋体の装着時には電池内は密閉状態に保持されるとともに、電池内にガスが発生して内圧が所定値よりも高くなると、弾性弁体は圧縮変形して電池内に発生したガスを電池外に速やかに放出させ、電池内の内圧が所定値よりも低下すると弾性弁体は圧縮力から解放されるため、自動復帰して電池内は元の密閉状態に保持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した弾性弁体は、金属製の蓋体が封口体のガス排気口に装着されるまでは金属製の蓋体内に単に挿入されているだけであるため、電池の製造過程、例えば蓋体の搬送時などの振動により、弾性弁体が金属製の蓋体より脱落して製造歩留まりが低下するという問題を生じた。
このため、接着剤を用いて弾性弁体を金属製の蓋体内に接着し、蓋体の搬送時などの電池の製造過程での振動等による弾性弁体の脱落を防止する手段を採用されようになった。しかしながら、接着剤の塗布量を均一にすることが困難で期待したような効果が得られなかった。また、接着剤の塗布量を一定にするための設備管理も簡単ではなく、製造が複雑になるという問題も生じた。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、電池の製造過程で弾性弁体等が蓋体より容易に脱落しないような構造にして、製造歩留まりを向上させることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の密閉型蓄電池の蓋体は、電池に配設された開口に気密に固着されるフランジ部と、このフランジ部より突出して形成されて弾性弁体が装着される空間を備えた膨出部とからなり、この膨出部の側壁に排気用の開口を備えるとともに、膨出部の側壁の一部下端部に同側壁より前記空間側に向けて突出する突起部を備え、弾性弁体の周囲側壁に同弾性弁体より外方に向けて突出する環状の凸部を備えるとともに、突起部間の長さよりも環状の凸部の外径が大きく形成されていて、突起部と環状の凸部により弾性弁体が蓋体より脱落しないように保持されている。
【０００６】
蓋体をこのような構成とすることにより、弾性弁体は突起部と環状の凸部によりにより脱落しないように保持されるため、蓋体の搬送時などの振動による弾性弁体が金属製の蓋体より脱落することが防止できるようになって、製造歩留まりが向上する。また、弾性弁体を保持するための接着剤が不要になるため、製造設備、管理が容易になり、この種の蓋体の取付が簡単、容易になる。
【０００７】
そして、弾性弁体の周囲側壁に同弾性弁体より外方に向けて突出する環状の凸部を備えて、この環状の凸部の外径を突起部間の長さよりも大きくし、かつ、環状の凸部を蓋体の内周壁に接触させることにより、弾性弁体の位置ずれが防止でき、電池内が所定の圧力になると確実に圧縮変形して、安全弁としての機能を十分に発揮することが可能になるとともに、気密性も維持できるようになる。なお、このとき、突起部は同弾性弁体とは接触していない状態となっている。即ち、突起部間は弾性弁体の環状の凸部の外径より小さく、弾性弁体の周囲側壁の外径よりも大きい状態となっている。
【０００８】
また、膨出部の側壁の一部下端部に同側壁より空間側に向けて突出する突起部を備えることに代えて、膨出部の内側壁に天井部からフランジ部に向けて空間側に傾斜させた傾斜面を備えるようにしても、上述とほぼ同様に弾性弁体を保持させることができる。
さらに、本発明においては、蓋体内に弾性弁体を保持させることに代えて安全弁機能を有しない弾性体を保持させることにより、蓋体の搬送時などの振動による弾性体の蓋体からの脱落を防止できるようになるとともに、注液口等の電池に配設された開口を気密に封止できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をニッケル−水素蓄電池に適用した場合の本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。なお、図１は第１実施例の蓋体を示す図であり、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は一部破断した正面図であり、図１（ｃ）は一部破断した側面図であり、図１（ｄ）は下面図である。図２は図１の蓋体に弾性弁体を装着した状態を示す図であり、図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は一部破断した正面図であり、図２（ｃ）は一部破断した側面図であり、図２（ｄ）は下面図である。
【００１０】
また、図３は第２実施例の蓋体を示す図であり、図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は一部破断した正面図であり、図３（ｃ）は一部破断した側面図であり、図３（ｄ）は下面図である。図４は図３の蓋体に弾性弁体を装着した状態を示す図であり、図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は一部破断した正面図であり、図４（ｃ）は一部破断した側面図であり、図４（ｄ）は下面図である。
さらに、図５は第３実施例の蓋体を示す図であり、図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は一部破断した正面図であり、図５（ｃ）は一部破断した側面図であり、図５（ｄ）は下面図である。図６は図５の蓋体に弾性体を装着した状態を示す図であり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は一部破断した正面図であり、図６（ｃ）は一部破断した側面図であり、図６（ｄ）は下面図である。
【００１１】
１．蓋体の作成
（１）実施例１
本第１実施例の蓋体１０は、図１及び図２に示すように、フランジ部１１と、このフランジ部１１より上方に突出して形成されて弾性弁体が装着される空間１４を備えた膨出部１２とから構成され、ニッケルメッキを施した鋼板（例えば、厚みが０．３ｍｍのもの）を打ち抜き金型により打ち抜くことにより作製される。膨出部１２の相対向する側壁下部には排気用の開口１３，１３が設けられており、膨出部１２の相対向する側壁の下端部には、この側壁より空間１４側に向けて突出する突起部１２ａが設けられている。
【００１２】
この蓋体１０の膨出部１２の空間１４に装着される弾性弁体１５はＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）を略円柱状に成型して形成されているとともに、略円柱状の外周壁の中央部には環状凸部１５ａが形成されている。なお、弾性弁体１５の円柱部の外径寸法は膨出部１２の相対向する側壁間の最小寸法より若干小さめの寸法に形成されており、環状凸部１５ａの外径寸法は突起部１２ａ間の寸法より大きくかつ相対向する側壁間の最大寸法と同等の寸法に形成されている。これにより、弾性弁体１５を蓋体１０の膨出部１２の空間１４に装着すると、弾性弁体１５の環状凸部１５ａは突起部１２ａにより係止される。このため、振動等により弾性弁体１５が蓋体１０から脱落することが防止できるようになる。
【００１３】
（２）実施例２
本第２実施例の蓋体２０は、図３及び図４に示すように、フランジ部２１と、このフランジ部２１より上方に突出して形成されて弾性弁体２５が装着される空間２４を備えた膨出部２２とから構成され、ニッケルメッキを施した鋼板（例えば、厚みが０．３ｍｍのもの）を打ち抜き金型により打ち抜くことにより作製される。膨出部２２の相対向する側壁下部には排気用の開口２３，２３が設けられており、膨出部２２の相対向する一対の側壁は、これらの側壁より空間２４側に向けて傾斜する傾斜部２２ａが設けられている。
【００１４】
この蓋体２０の膨出部２２の空間２４に装着される弾性弁体２５はＥＰＤＭを略円柱状に成型して形成されているとともに、略円柱状の外周壁の上部には環状凸部２５ａが形成されている。なお、弾性弁体２５の円柱部の外径寸法は膨出部２２の相対向する側壁間の最小寸法より若干小さめの寸法に形成されており、環状凸部２５ａの外径寸法は相対向する側壁間の最小寸法より大きくかつ相対向する側壁間の最大寸法と同等の寸法に形成されている。これにより、弾性弁体２５を蓋体２０の膨出部２２の空間２４に装着すると、弾性弁体２５の環状凸部２５ａは傾斜部２２ａの下部により係止される。このため、振動等により弾性弁体２５が蓋体２０から脱落することが防止できるようになる。
【００１５】
（３）実施例３
本第３実施例の蓋体３０は、図５及び図６に示すように、フランジ部３１と、このフランジ部３１より突出して形成されて弾性体３５が装着される空間３４を備えた膨出部３２とから構成され、ニッケルメッキを施した鋼板（例えば、厚みが０．３ｍｍのもの）を打ち抜き金型により打ち抜くことにより作製される。膨出部３２の相対向する一対の側壁は、これらの側壁より空間３４側に向けて傾斜する傾斜部３２ａが設けられている。なお、この蓋体３０は安全弁装置としての機能を備える必要がないため、膨出部３２の相対向する側壁下部には排気用の開口は設けられておらず、弾性体３５は後述する注液口を密閉するために設けられている。
【００１６】
この蓋体３０の膨出部３２の空間３４に装着される弾性体３５はＥＰＤＭを略円柱状に成型して形成されている。なお、弾性体３５の円柱部の外径寸法は、相対向する側壁間の最小寸法より大きくかつ相対向する側壁間の最大寸法と同等の寸法に形成されている。これにより、弾性体３５を蓋体３０の膨出部３２の空間３４に装着すると、弾性体３５は傾斜部３２ａの下部により係止される。このため、振動等により弾性弁体３５が蓋体３０から脱落することが防止できるようになる。
【００１７】
２．弾性弁体あるいは弾性体の脱落試験
上述のようにして作製した実施例１〜３の蓋体１０，２０，３０と、上述した従来例の蓋体をそれぞれ１００００個ずつ用意し、これらの蓋体を搬送する途中で弾性弁体あるいは弾性体が蓋体から脱落した個数を測定すると、下記の表１に示すような結果となった。
【００１８】
【表１】

【００１９】
上記表１から明らかなように、本発明の各実施例の蓋体１０，２０，３０においては、弾性弁体１５，２５あるいは弾性体３５が各蓋体１０，２０，３０から脱落しなかったことが分かる。
【００２０】
３．角型ニッケル−水素蓄電池の作製
（１）実施例１
ついで、水素吸蔵合金負極板とニッケル正極板とをセパレータを介して積層した極板群を作製した後、この極板群を有底四角柱状（角型）の金属外装缶に挿入し、極板群の負極板より延出するリードを負極端子に接続するとともに正極板より延出するリードを正極端子に接続する。また、上述した実施例１の蓋体１０を図示しない封口板に設けられたガス排気口に載置し、蓋体１０のフランジ部１１の周囲をスポット溶接することにより封口板を予め作製した。この後、金属製外装缶内に３０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液よりなる電解液を注液し、金属製外装缶の開口部に予め作製した封口板をレーザ溶接することにより、気密に密閉された実施例１の角型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
【００２１】
（１）実施例２
また、上述した実施例２の蓋体２０を封口板に設けられたガス排気口に載置し、蓋体２０のフランジ部２１の周囲をスポット溶接することにより、図示しない封口板を予め作製した。この後、金属製外装缶内に３０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液よりなる電解液を注液し、金属製外装缶の開口部に予め作製された封口板をレーザ溶接することにより、気密に密閉された実施例２の角型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
【００２２】
（２）実施例３
一方、水素吸蔵合金負極板とニッケル正極板とをセパレータを介して積層した極板群を作製した後、この極板群を有底四角柱状（角型）の金属外装缶に挿入し、極板群の負極板より延出するリードを負極端子に接続するとともに正極板より延出するリードを正極端子に接続する。ついで、金属製外装缶の開口部に封口板をレーザ溶接した後、外装缶の側壁に設けられた注液口から３０重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液よりなる電解液を注液する。この後、上述した実施例３の蓋体３０を注液口に載置し、蓋体３０のフランジ部３１の周囲をスポット溶接することにより、気密に密閉された実施例３の角型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
【００２３】
４．電池の密閉性試験
ついで、上述のように作成した実施例１〜３の電池および従来例の電池を１０００個ずつ用意し、これらの各１０００個の電池をそれぞれ１００％充電した後、６０℃の温度雰囲気の恒温槽中に１週間放置した後、各電池の蓋体１０，２０，３０からの漏液個数の判定（シール性の評価）を行うと、下記の表２に示すような結果となった。
【００２４】
【表２】

【００２５】
上記表２より明らかなように、実施例１〜３の電池と従来例の電池の漏液個数とを比較すると、実施例１〜３の電池の漏液個数は従来例の電池の漏液個数よりも同等以上であることが分かる。このことから、本発明の蓋体１０，２０，３０を用いた電池は従来例の電池と同等以上のシール性を維持しつつ、電池の製造過程における弾性弁体１５，２５あるいは弾性体３５のそれぞれの蓋体１０，２０，３０からの脱落を防止できるようになり、製造歩留まりが格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の蓋体を示す図であり、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は一部破断した正面図であり、図１（ｃ）は一部破断した側面図であり、図１（ｄ）は下面図である。
【図２】図１の蓋体に弾性弁体を装着した状態を示す図であり、図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は一部破断した正面図であり、図２（ｃ）は一部破断した側面図であり、図２（ｄ）は下面図である。
【図３】第２実施例の蓋体を示す図であり、図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は一部破断した正面図であり、図３（ｃ）は一部破断した側面図であり、図３（ｄ）は下面図である。
【図４】図３の蓋体に弾性弁体を装着した状態を示す図であり、図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は一部破断した正面図であり、図４（ｃ）は一部破断した側面図であり、図４（ｄ）は下面図である。
【図５】第３実施例の蓋体を示す図であり、図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は一部破断した正面図であり、図５（ｃ）は一部破断した側面図であり、図５（ｄ）は下面図である。
【図６】図５の蓋体に弾性体を装着した状態を示す図であり、図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は一部破断した正面図であり、図６（ｃ）は一部破断した側面図であり、図６（ｄ）は下面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０…蓋体、１１，２１，３１…フランジ部、１２，２２，３２…膨出部、１２ａ…突起部、２２ａ，３２ａ…傾斜部、１３，２３…排気用の開口、１４，２４，３４…空間、１５，２５…弾性弁体、１５ａ，２５ａ…環状凸部、３５…弾性体

Claims

蓄電池に配設された開口を気密に封口する蓋体を備えた密閉型蓄電池であって、
前記蓋体は前記開口に気密に固着されるフランジ部と、当該フランジ部より突出して形成されて弾性弁体が装着される空間を備えた膨出部とからなり、
前記膨出部の側壁に排気用の開口を備えるとともに、前記膨出部の側壁の一部下端部に同側壁より前記空間側に向けて突出する突起部を備え、
前記弾性弁体の周囲側壁に同弾性弁体より外方に向けて突出する環状の凸部を備えるとともに、前記突起部間の長さよりも前記環状の凸部の外径が大きく形成されていて、
前記突起部と前記環状の凸部により前記弾性弁体が前記蓋体より脱落しないように保持されていることを特徴とする密閉型蓄電池。
蓄電池に配設された開口を気密に封口する蓋体を備えた密閉型蓄電池であって、
前記蓋体は前記開口に気密に固着されるフランジ部と、当該フランジ部より突出して形成されて弾性弁体が装着される空間を備えた膨出部とからなり、
前記膨出部の側壁に排気用の開口を備えるとともに、前記膨出部の内側壁は天井部から前記フランジ部に向けて前記空間側に傾斜させた傾斜面を備え、
前記弾性弁体の周囲側壁に同弾性弁体より外方に向けて突出する環状の凸部を備え、
前記傾斜面と前記環状の凸部により前記弾性弁体が前記蓋体より脱落しないように保持されていることを特徴とする密閉型蓄電池。
前記傾斜面間の最短の長さよりも前記環状の凸部の外径を大きくしたことを特徴とする請求項２に記載のアルカリ蓄電池。
蓄電池に配設された開口を気密に封口する蓋体を備えた密閉型蓄電池であって、
前記蓋体は前記開口に気密に固着されるフランジ部と、当該フランジ部より突出して形成されて弾性体が装着される空間を備えた膨出部とからなり、
前記膨出部の内側壁は天井部から前記フランジ部に向けて前記空間側に傾斜させた傾斜面を備え、
前記傾斜面により前記弾性体が前記蓋体より脱落しないように保持されていることを特徴とする密閉型蓄電池。