JP4138976B2

JP4138976B2 - 密閉電池

Info

Publication number: JP4138976B2
Application number: JP34264498A
Authority: JP
Inventors: 淳御前
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2000173565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉電池に関し、特に、有底筒状の電池缶の開口端部を封口電極部材とガスケットで密閉する構造の改善策に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉電池の断面構造を図５に示している。図において、1 は有底円筒状の電池缶である。この密閉電池は、電池缶1 の内部に電極や電解液などの発電要素11を充填した後、複数の円板状部材からなる封口電極部材2 と、ガスケット3 とを用いて、電池缶1 の開口端部1aを封口したものである。
【０００３】
電池缶1 には、開口端1aよりも少し電池缶1 の底部側で該電池缶1 の中心側へ向かって突出する環状のガスケット受け1bが形成されている。ガスケット3 は、該ガスケット3 と封口電極部材2 の構成を表す図６に示すように、電池缶1 のガスケット受け1bに当接する環板部3aと、この環板部3aの外周縁に連接して電池缶1 に嵌合する外筒部（筒状部）3bと、環板部3aの内周縁に連接して外筒部3bと反対側にのびる内筒部3cとを有している。
【０００４】
ガスケット3 には、電池缶1 の底部側から順に、内筒部3cにターミナル板4 、補強板5 、内部絶縁板6 が装着され、外筒部3bにラプチャー板7 、可変抵抗板8 、及び正極キャップ9 が装着されている。そして、これらの６枚の円板状部材4 〜9 により、封口電極部材2 が構成されている。
【０００５】
電池缶1 は、ガスケット3 と封口電極部材2 とを装着した状態で開口端部1aが内側へかしめられている。このことにより、ガスケット3 の外筒部3bの先端側が正極キャップ9 側に折り曲げられている。そして、封口電極部材2 の周縁部がガスケット3 の環板部3aと外筒部3bの先端部分の間に挟着され、電池が密封されている。
【０００６】
この構造では、電池缶1 とガスケット3 との間、そしてガスケット3 と封口電極部材2 との間の両方を確実にシールすれば、液やガスの漏れを防ぐことができる。具体的に、この構造でシール部として作用している主な部分は、ガスケット3 と電池缶1 との間では、電池缶1 の開口端部1aがガスケット3 に食い込んだ部分A であり、ガスケット3 と封口電極部材2 との間では、ガスケット3 が封口電極部材2 を両面から挟み付けて面接触した部分B1,B2 のうち、ラプチャー板7 の下面側の部分B1である。
【０００７】
なお、図６に示すように、上記構造においては、ガスケット3 の外筒部3bの内周面と、ラプチャー板7 、可変抵抗板8 及び正極キャップ9 の外周面との間に僅かな隙間C ができるように寸法公差が設定されている。これは、電池の組み立ての際に、ガスケット3 の外筒部3b内にラプチャー板7 等が入らないような不具合が生じるのを避けるためである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成においては、電池缶1 の開口端部1aがガスケット3 に食い込んだ部分A ではガスケット3 が十分に圧縮されるので高いシール性が得られるものの、ラプチャー板7 がガスケット3 の環板部3aと面接触した部分B1ではガスケット3 が十分に圧縮されにくいために、シール性が不十分となる場合があった。このため、この部分B1から漏れたガスや液が、さらに、封口電極部材2 の外周面とガスケット3 の外筒部3bとの間の隙間C を通って、ラプチャー板7 と可変抵抗板8 の間や、可変抵抗板8 と正極キャップ9 の間などから外に漏れ出すおそれがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、密閉電池の密閉構造を改善してガスケットと封口電極部材とによる電池缶のシール性を高め、液漏れ等のおそれをより少なくすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、封口電極部材がガスケットの筒状部（外筒部）に入らないような組立上の不具合が生じるのを回避しながらも、該封口電極部材をガスケットの筒状部に圧入するようにして、該封口電極部材の外周面とガスケットの筒状部とを強い圧接力で密着させるように構成したものである。
【００１１】
具体的に、本発明が講じた第１の解決手段は、発電要素が充填される有底筒状の電池缶と、該電池缶の開口端よりも電池缶の底部側の位置で該電池缶の径方向内方へ突出する環状のガスケット受けと、該ガスケット受けに電池缶の開口端側から当接する環板部と電池缶の開口端部の内周面に嵌合する筒状部とを一体的に有するガスケットと、ガスケットの筒状部内に装着される封口電極部材とを備え、電池缶の開口端部にガスケットと封口電極部材とを装着した状態で該開口端部をガスケットの筒状部とともに内側へかしめることにより電池缶が密閉された密閉電池を前提としている。
【００１２】
そして、ガスケットの筒状部の内周面が、環板部側の基端から開放側の先端へ向かって大径になるようにテーパ状に形成され、封口電極部材の外径が、ガスケットの筒状部の先端の内径よりも小さく、かつ該筒状部の基端側に圧入されるように該基端側の内径よりも大きく構成されている。
【００１３】
また、本発明が講じた第２の解決手段は、上記第１の解決手段において、封口電極部材が、発電要素に導通するとともに周縁部がガスケットの環板部と接触するラプチャー板と、ラプチャー板に重ねられるとともに外部電極への接続端子を構成するキャップ状電極とを含み、ラプチャー板の外径が、ガスケットの筒状部の先端の内径よりも小さく、かつ該筒状部の基端側に圧入されるように該基端側の内径よりも大きく構成されたものである。なお、キャップ状電極は、ラプチャー板に直接重ねてもよいし、上述の可変抵抗板等を介して重ねてもよい。
【００１４】
−作用−
上記第１の解決手段では、封口電極部材は、外径寸法がガスケットの筒状部の先端の内径よりも小さいので、該筒状部に対して容易に挿入できる。封口電極部材を環板部側へ挿入していくと、筒状部の内周面がテーパ状で環板部側へ向かって小径になっているので、封口電極部材の外周面が、ある位置で筒状部の内周面と接触する。そして、封口電極部材をさらに環板部側へ押し込むと、封口電極部材が筒状部の内周面を径方向外方へ広げるように変形させながら、該筒状部に圧入されて行くことになる。このようにして封口電極部材をガスケットに装着した後は、電池缶の開口端部をかしめると、電池缶が密閉される。
【００１５】
また、上記第２の解決手段では、ラプチャー板をガスケットの筒状部に挿入する際に、上述の作用が生じることになる。
【００１６】
【発明の効果】
上記第１の解決手段によれば、封口電極部材の外周面をガスケットの筒状部の基端側に圧入して該筒状部を径方向に圧縮するようにしているので、ガスケットの環板部を面直角方向に圧縮する図５の例よりも、ガスケットを十分に変形させることができる。したがって、ガスケットと封口電極部材との間のシール性を従来よりも高めることが可能となり、電池の密閉性を高められる。
【００１７】
また、封口電極部材が、ガスケットの筒状部の先端の内径よりも小さな外径寸法に形成されていて、該筒状部に容易に挿入できるから、該筒状部に封口電極部材が入らないような組立上の不具合も生じない。
【００１８】
上記第２の解決手段によれば、ラプチャー板の外周面とガスケットの筒状部との間で高いシール性が得られる。したがって、封口電極部材がラプチャー板とキャップ状電極（図５，６の正極キャップ）とを含むタイプの密閉電池において生じるおそれのあったラプチャー板とガスケットとの間でのガスや液の漏れを防止して、電池の密閉性を高めることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
この密閉電池は、図１に示すように、内部に電極や電解液などの発電要素11が充填される有底円筒状の電池缶1 と、電池缶1 の開口端部1aを封口する封口電極部材2 と、電池缶1 と封口電極部材2 の間に位置して電池缶1 の内部を外部に対してシールするガスケット3 とを備えている。なお、本実施形態では、電池缶1 は薄い鉄製の板材で形成されている。そして、図示しない底部が負極として用いられ、封口電極部材2 が正極を構成している。
【００２１】
電池缶1 には、図５及び図６に示した例と同様に、開口端1aよりも少し電池缶1 の底部側の位置で該電池缶1 の内側へ突出する環状のガスケット受け1bが、電池缶1 の絞り加工により形成されている。そして、電池缶1 にガスケット3 と封口電極部材2 とを装着した状態で、電池缶1 の開口端部1aがかしめられている。
【００２２】
ガスケット3 の素材には、ポリプロピレンが用いられている。このガスケット3 は、電池缶1 のガスケット受け1bに当接する環板部3aと、この環板部3aの外周縁に連接した外筒部（筒状部）3bと、環板部3aの内周縁に連接して外筒部3bと反対側にのびる内筒部3cとを有している。ガスケット3 の外筒部3bは、外周面が電池缶1 の開口端部1aの内周面に嵌合するように形成されている。また、外筒部3bの内周面は、図３に示しているように、基端側（環板部3a側）から先端側（開放側）へ向かって径が徐々に大きくなるように、テーパ状に形成されている。
【００２３】
封口電極部材2 は、電池缶1 の底部側から順に、ガスケット3 の内筒部3cに装着されたターミナル板4 、補強板5 及び内部絶縁板6 と、外筒部3bに順に装着されたラプチャー板7 、可変抵抗板8 及び正極キャップ（キャップ状電極）9 とから構成されている。
【００２４】
ターミナル板4 は、アルミニウム製の薄い円板状部材で、底面側に溶接等で固定された正極タブ10を介して発電要素11と導通している。また、ターミナル板4 に重ねられた補強板5 は同じくアルミニウム製の薄い円板状部材で、内部絶縁板6 はポリプロピレン製の薄い円板状部材である。なお、12は中央に孔が形成された絶縁板であり、正極タブ10の下端部が、この孔を通して発電要素11と接触している。
【００２５】
一方、ラプチャー板7 は、アルミニウムにより形成された導電体で、電池缶1 の底部側へ窪んだ中心部7aが、補強板5 と内部絶縁板6 の中心孔5a,6aを通ってターミナル板4 と接触し、周縁部がガスケット3 の環板部3aと接している。可変抵抗板8 は、温度上昇に伴って抵抗が大きくなる特性を有する素材で形成され、温度が異常に上昇したときに電流が流れにくくなるようにするために用いられている。また、正極キャップ9 はニッケルメッキをした鉄などの導電体からなる部材で、電池の正極端子として用いられている。
【００２６】
ラプチャー板7 は、電池の異常時などに内圧が上昇した場合に、電池缶1 が破裂するよりも先に破壊して、電池缶1 の破裂を防ぐ部材である。このため、ラプチャー板7 には、図４に示すように、中心部7aの周囲に、円形溝7bと、この円形溝7bから放射状にのびる複数本の直線溝7cとが形成されていて、この溝7b,7cの部分の板圧を薄くすることで、電池の内圧が所定値に達したときに溝7b,7cの部分が破断するようにしている。
【００２７】
本実施形態では、ラプチャー板7 は、外径D が、ガスケット3 の外筒部3bの先端側の内径d1よりは小さいが、基端側の内径d2よりは大きくて、外筒部3bの基端側に圧入されるように構成されている。また、可変抵抗板8 と正極キャップ9 はラプチャー板7 とほぼ同じ外径で、ラプチャー板7 とともに外筒部3bに圧入されるようになっている。
【００２８】
電池缶1 は、上述したように、ガスケット3 と封口電極部材2 とを装着した状態で、開口端1aが内側へかしめられている。本実施形態においては、ラプチャー板7 、可変抵抗板8 、及び正極キャップ9 の外径寸法D とガスケット3 の外筒部3bの内径寸法d1,d2 とを上述のように制約したことにより、ラプチャー板7 を図３に示すようにガスケット3 の外筒部3bに圧入するときに、外筒部3bの基端側の部分が径方向に圧縮されることになる。このため、電池缶1 は、ラプチャー板7 の外周面とガスケット3 の外筒部3bの内周面とが強く圧接した状態で封口されることになる。
【００２９】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、ラプチャー板7 の外周面をガスケット3 の外筒部3bの基端側に圧入して該外筒部3bを径方向に圧縮するようにしているので、ガスケット3 を十分に変形させることができる。このため、ガスケット3 とラプチャー板7 との間のシール性を従来よりも高めることが可能となり、液漏れ等の不具合の発生を、より確実に防ぐことができる。
【００３０】
また、ガスケット3 を、外筒部3bの環板部3a側ではラプチャー板7 の外周面が圧接する一方で、外筒部3bの先端側の内径d1をラプチャー板7 等の外径D よりも大きくして、ラプチャー板7 等を該外筒部3bに容易に挿入できるようにしているから、組立性が損なわれるような不具合も生じない。
【００３１】
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。例えば、上記実施形態では、電池缶は円筒状である旨説明したが、角筒状であってもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、可変抵抗板8 と正極キャップ9 をラプチャー板7 とほぼ同じ外径寸法D に形成し、可変抵抗板8 と正極キャップ9 もガスケット3 の外筒部3bを少し圧縮するようにしているが、可変抵抗板8 と正極キャップ9 は、ラプチャー板7 よりも幾分小さな外径にして圧縮量を小さくすることで組み立てやすくしてもよいし、ラプチャー板7 よりも幾分大きな外径に形成して圧縮量を大きくすることでシール性を高めてもよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、封口電極部材2 を、積層した６枚の板状部材4 〜9 により構成しているが、この構成は適宜変更することができる。例えば、上記実施形態ではラプチャー板7 と正極キャップ9 とを可変抵抗板8 を挟んだ別体の部品としているが、ラプチャー板7 と正極キャップ9 とを一体の部品として形成し、可変抵抗板8 をターミナル板4 との間に配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る密閉電池の密閉構造を示す断面図である。
【図２】図１の密閉電池のガスケットと封口電極部材の構成を示す断面図である。
【図３】図２のガスケットにラプチャー板を取り付ける状態を示す断面図である。
【図４】図２のラプチャー板の部分平面図である。
【図５】従来の密閉電池の密閉構造を示す断面図である。
【図６】図５の密閉電池のガスケットと封口電極部材の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 電池缶
1a 開口端
1b ガスケット受け
2 封口電極部材
3 ガスケット
3a 環板部
3b 外筒部（筒状部）
3c 内筒部
4 ターミナル板
5 補強板
6 内部絶縁板
7 ラプチャー板
7a 中心部
7b 円形溝
7c 直線溝
8 可変抵抗板
9 正極キャップ（キャップ状電極）
10 正極タブ
11 発電要素
12 絶縁板

Claims

発電要素が充填される有底筒状の電池缶と、該電池缶の開口端よりも電池缶の底部側の位置で該電池缶の径方向内方へ突出する環状のガスケット受けと、該ガスケット受けに電池缶の開口端側から当接する環板部と電池缶の開口端部の内周面に嵌合する筒状部とを一体的に有するガスケットと、ガスケットの筒状部内に装着される封口電極部材とを備え、
電池缶の開口端部にガスケットと封口電極部材とを装着した状態で該開口端部をガスケットの筒状部とともに内側へかしめることにより電池缶が密閉された密閉電池であって、
上記ガスケットの筒状部の内周面が、環板部側の基端から開放側の先端へ向かって大径になるようにテーパ状に形成され、
封口電極部材の外径が、ガスケットの筒状部の先端の内径よりも小さく、かつ該筒状部の基端側に圧入されるように該基端側の内径よりも大きく構成されている密閉電池。
封口電極部材は、発電要素に導通するとともに周縁部がガスケットの環板部と接触するラプチャー板と、該ラプチャー板に重ねられるとともに外部電極への接続端子を構成するキャップ状電極とを含み、
ラプチャー板の外径が、ガスケットの筒状部の先端の内径よりも小さく、かつ該筒状部の基端側に圧入されるように該基端側の内径よりも大きく構成されている請求項１記載の密閉電池。