JP4009016B2 - 方形電池のキャップ組立体 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は方形電池のキャップ組立体に係り、特に電池の内圧上昇による安全ベントの破綻時に電源も同時に遮断しうる方形電池のキャップ組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
方形電池は二次電池として広く使われ、長方形のケースに電極組立体を収容している。このような方形電池は、例えば図４に示すように、上面が開口された方形ケース１の内部にはいわゆるゼリーロール(Jelly-Roll ）と称される円筒形または長方形の電極組立体(図示せず)が収容されている。
【０００３】
ゼリーロールは、絶縁体のセパレータ (図示せず) を介在して正極板と負極板 (図示せず) とがロール状で巻かれて形成されている。そして、ケース１の上部にはキャップ組立体１０が設置される。
【０００４】
このキャップ組立体１０は、正極部１１と負極部１２、及び正極部１１と負極部１２とを相互電気的に絶縁させる絶縁板１３が設けられて構成されている。
【０００５】
また、このキャップ組立体１０は、異常反応時、ガス発生によりケース１の内部の圧力が上昇して爆発を防止するため、ケース１での反応で発生したガスを排出させる破裂部１４が負極部１２に形成されている。
【０００６】
即ち、このキャップ組立体１０は、電池の内圧が上昇すれば強度の弱い破裂部１４の縁部が破壊されて安全ベントが形成され、発生されたガスを排出されるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のキャップ組立体では、破裂部１４の破壊によって電池の内圧は低められるが、電流の流れは遮断されないため、破裂部１４の破壊の後、短絡及び漏れの危険が発生するという問題点があった。
【０００８】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであって、電池の内圧を低めるためにガスを排出させるととともに、電流の流れを遮断させる方形電池のキャップ組立体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明による方形電池のキャップ組立体は、排気口の形成されたキャップカバーと、電極組立体の正極と連結された正極タブと、中空が形成されており、前記キャップカバーの排気口を貫通するリベット突起の形成された伝導性安全ベント支持体と、その上部の円周部が前記中空をシールするように前記安全ベント支持体の下面に結合され、その頂点部が前記正極タブの上面に接合される伝導性安全ベントと、前記正極タブの上面と結合されて前記正極タブを支持し、前記排気口と連通される貫通孔と、前記貫通孔の上方に折曲られた係止部とが形成されたタブ固定部と、前記タブ固定部の貫通口と所定間隔離隔して前記排気口と連通される貫通孔と、前記タブ固定部の前記係止部が結合される結合部と、が形成された支持体と、を備え、前記電池の内圧上昇時に、前記正極タブは、前記タブ固定部材により支持されて、その位置が維持され、前記安全ベントの頂点部が、前記正極タブから分離されながら破裂されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る方形電池のキャップ組立体を図面に基づき説明する。
【００１１】
図１は本発明に係る方形電池の分解斜視図である。
【００１２】
図１を参照すれば、本発明に係る方形電池には、方形ケース２１内に活物質が塗布された正極板と負極板とが多孔性ポリマーフィルム材質のセパレータを介してワインディング形成された電極組立体２２とケース２１の上部に結合されたキャップ組立体３０とが設けられている。
【００１３】
また、本発明に係る方形電池には、電極組立体２２とキャップ組立体３０との間には絶縁板２３が設けられており、絶縁板２３を貫通して電極組立体２２の正極と連結された正極タブ２２ａと，負極タブ２２ｂとにより、キャップ組立体３０は電気的に連結された構成になっている。
【００１４】
図２はキャップ組立体の断面図であり、図３は図２中の矢印Ａ方向から見た断面図である。
【００１５】
キャップ組立体３０は、図１，２，３に示すように、排気口３１ａの形成されたキャップカバー３１と、キャップカバー３１の上部に結合される正極端子３２と、排気口３１ａをシールするようにその上部の円周部が安全ベント支持体３５の下面に結合される円錐状の伝導性安全ベント３３とが設けられている。
【００１６】
安全ベント３３の頂点部３３ａは正極タブ２２ａの上面に接合される。なお、頂点部３３ａと正極タブ２２ａとの溶接部Ｗ１は、レーザーにより溶接されることが望ましい。
【００１７】
キャップ組立体３０は、後述するように電池の内圧が上昇すれば、頂点部３３ａが正極タブ２２ａから分離されることにより電流の流れを遮断するようになっている。
【００１８】
さらに、キャップ組立体３０は、正極タブ２２ａから離れると、正極タブ２２ａが共に引張られて破損されないように、正極タブ２２ａを支持するタブ固定部３６と、タブ固定部３６を支持する支持体３７とが設けられている。
【００１９】
タブ固定部３６は、正極タブ２２ａの上面及び溶接部Ｗ２でレーザー溶接により結合されており、タブ固定部３６の上部に形成された係止部３６ａが支持体３７に形成された結合部３７ａに結合されて構成されている。
【００２０】
タブ固定部３６及び支持体３７は、キャップカバー３１の排気口３１ａと連通された貫通孔３６ｂ、３７ｂが各々形成されている。また、キャップカバー３１と正極端子３２との間には絶縁板３４が設けられている。
【００２１】
さらにまた、キャップ組立体３０は、安全ベント３３をさらに安定に結合させるために伝導性安全ベント支持体３５が備えられており、この安全ベント支持体３５にはキャップカバー３１の排気口３１ａと連通される中空で形成されたリベット突起３５ａを有している。
【００２２】
リベット突起３５ａは、支持体３５の貫通孔３７ｂ、キャップカバー３１の排気口３１ａ、絶縁板３４の貫通孔３４ａ及び正極端子３２の貫通孔３２ａを介してプレス等により圧着されて結合されている。
【００２３】
このように、安全ベント支持体３５が採用された場合には、安全ベント３３の上部の円周部３３ｂは、リベット突起３５ａの中空を防止するように安全ベント支持体３５の下面に結合されている。
【００２４】
安全ベント３３の上部と安全ベント支持体３５との間の溶接部Ｗ３はレーザー溶接により溶接されている。
【００２５】
本発明に係るキャップ組立体３０では、方形電池の動作時、電流は図２に示すように、正極タブ２２ａ、安全ベント３３、安全ベント支持体３５を経て正極端子３２に流れる。
【００２６】
従って、本発明に係るキャップ組立体３０では、電池の充、放電時過電流、過充電等により電池内部の温度が上昇すれば、電解液等の化学物質からガスが発生して、電池内部の圧力が上昇すると、発生したガスにより安全ベント３３が加圧され、電池の内圧が所定値以上に上昇すると、安全ベント３３の頂点部３３ａと正極タブ２２ａとの間の溶接部Ｗ１が破壊され、安全ベント３３が正極タブ２２ａから離れるので、電流の流れは遮断される。
【００２７】
なお、この際、正極タブ２２ａはタブ固定部３６により支持されているので、安定した状態に保たれている。
【００２８】
電池の内圧がさらに上昇すれば薄板よりなる前記安全ベント３３が破裂され、電池内のガスが排気口３１ａを通して電池外部に排出され、よって電池の内圧は減少される。
【００２９】
【発明の効果】
以上本発明によれば、電池の内部圧力が過度に上昇した場合には、キャップ組立体に有する円錐状の安全ベントが破壊されて電池内部のガスを排出させるとともに、電流の流れも遮断するので、電池の安全性がさらに確保でき、かつ、過電流や漏れ電流の危険を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるキャップ組立体を具備した方形電池の分解斜視図。
【図２】本発明によるキャップ組立体の断面図。
【図３】図３の“Ａ”方向から見た断面図。
【図４】従来のキャップ組立体を具備した方形電池を示す概略的な断面図。
【符号の説明】
２１ 方形ケース
３０ キャップ組立体
２２ 電極組立体
２２ａ 正極タブ
２２ｂ 負極タブ
２３ 絶縁板
３１ キャップカバー
３１ａ 排気口
３２ 正極端子
３３ 安全ベント
３６ 固定部
３７ 支持体

Claims (3)

  1. 排気口の形成されたキャップカバーと、
    電極組立体の正極と連結された正極タブと、
    中空が形成されており、前記キャップカバーの排気口を貫通するリベット突起の形成された伝導性安全ベント支持体と、
    その上部の円周部が前記中空をシールするように前記安全ベント支持体の下面に結合され、その頂点部が前記正極タブの上面に接合される伝導性安全ベントと、
    前記正極タブの上面と結合されて前記正極タブを支持し、前記排気口と連通される貫通孔と、前記貫通孔の上方に折曲られた係止部とが形成されたタブ固定部と、
    前記タブ固定部の貫通口と所定間隔離隔して前記排気口と連通される貫通孔と、前記タブ固定部の前記係止部が結合される結合部と、が形成された支持体と、
    を備え、
    前記電池の内圧上昇時に、
    前記正極タブは、前記タブ固定部材により支持されて、その位置が維持され、
    前記安全ベントの頂点部が、前記正極タブから分離されながら破裂されることを特徴とする方形電池のキャップ組立体。
  2. 前記安全ベントは円錐状であることを特徴とする請求項１に記載の方形電池のキャップ組立体。
  3. 前記排気口と連通される貫通孔が形成され、絶縁板を介して前記キャップカバーの上部に結合された正極端子を有することを特徴とする請求項１に記載の方形電池のキャップ組立体。
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