JP4247831B2 - 密閉角形電池 - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池などの四角形状の薄型の密閉角形電池に関する。
特許文献1・2には、過充電などで発生したガスによって電池内圧が異常上昇したときに、電池ケースのケース本体や蓋に形成した薄肉部が破断して、前記ガスを電池外に放出する安全弁を備えた密閉角形電池が開示されている。
特開平11−111244号公報(段落番号0018−0022、図4) 特開2001−23595号公報(段落番号0017−0018、図1)
特許文献1・2では、薄肉部はケース本体や蓋の成形後にプレス加工や切削加工で形成することになるため、この加工の分だけ製造工程が増えて電池の製造効率が低下する。また、電池内圧の異常上昇時に薄肉部を確実に破断させるには、特許文献1の段落番号0011に示すごとく薄肉部の厚みを0.1mm程度とかなり薄く形成する必要があり、薄肉部を形成するための製造管理が容易ではないところに問題がある。
そこで本発明の目的は、防爆のために電池の製造工程を増やしたり電池ケースをあまり薄くしたりしなくても済む密閉角形電池を提供することにある。
本発明は、図1および図2に示すごとく、上下高さ寸法および左右長さ寸法に対して前後幅寸法が小さい四角形状の電池ケース1を備えており、電池ケース1の前後左右の側壁4a・4b・4cのうち、広い面積を持つ前後壁4a・4bにおいて、前壁4aの厚さ寸法L1を後壁4bの厚さ寸法L2よりも小さくしたことを特徴とする。ここでは、前壁4aの全体の厚さ寸法L1が、後壁4bの厚さ寸法L2よりも小さくてもよいし、上半分や右半分などの前壁4aの一部の厚さ寸法L1が、後壁4bの厚さ寸法L2よりも小さくてもよい。
具体的には、電池ケース1の前壁4aの厚さ寸法が後壁4bの厚さ寸法よりも0.05〜0.10mmだけ小さくしてある。前壁4aと後壁4bとの厚さ寸法の差が0.05mmよりも小さいと、電池内圧が異常上昇したときに前壁4aと後壁4bとの膨張の差が小さくなり過ぎて、前壁4aよりも後壁4bが先に裂けるおそれがある。前壁4aと後壁4bとの厚さ寸法の差が0.10mmよりも大きいと、前壁4aが薄くなり過ぎてケース本体4の成形が困難になり、あるいは後壁4bが厚くなり過ぎてケース本体4の重量アップを招く。
また、本発明は、上下高さ寸法および左右長さ寸法に対して前後幅寸法が小さい四角形状の電池ケース1を備えており、電池ケース1は、上面が開口する有底角筒形状のケース本体4と、ケース本体4の開口上面を閉じる左右横長の蓋5とからなり、ケース本体4の前後左右の側壁4a・4b・4cのうち、広い面積を持つ前後壁4a・4bにおいて、前壁4aの厚さ寸法L1を後壁4bの厚さ寸法L2よりも小さくしてあり、蓋5の外周縁が、ケース本体4の上端開口周縁に密閉状に溶接されていることを特徴とする。
そのケース本体4の前壁4aの厚さ寸法L1は、ケース本体4の左右側壁4c、底壁4dおよび蓋5の厚さ寸法よりも小さくしてある。
ケース本体4の前壁4aの厚さ寸法は、0.15〜0.4mmの範囲内にしてあるとともに、後壁4bの厚さ寸法よりも0.05〜0.10mmだけ小さくしてある。ケース本体4の前壁4aの厚さ寸法が0.15mmよりも小さいと、前壁4aが薄くなり過ぎてケース本体4の上端開口周縁である前壁4aの上端に蓋5を溶接することが困難になり、前壁4aの厚さ寸法が0.4mmよりも大きいと、ケース本体4の重量削減の点から不利になる。
本発明の密閉角形電池は、電池内圧が異常上昇したときに電池ケース1の広い面積を持つ前後壁4a・4bが前後方向外側に膨張して薄くなり、更に前壁4aは、厚みが後壁4bよりも薄い分だけ薄くなる度合いが早い。いま電池ケース1が限界点近くにまで膨張変形して行くと、前壁4aが後壁4bに先立って裂け、この裂け目から電池内のガスが放出されて電池の防爆が図られる。前壁4aが外側に膨張することで薄くなって裂けるので、前壁4aを従来の薄肉部の厚さ寸法までは薄くする必要がなく、この分だけ電池ケース1の製造管理が容易になるうえ、前壁4aの強度低下を抑えることができる。
前壁4aの厚みを後壁4bよりも薄くするには、電池ケース1を成形する際にポンチとダイスとの間のクリアランスを調節するだけでよいので、電池ケース1の成形後に防爆のためにプレス加工や切削加工などを行なう必要がなく、電池の製造効率を向上できる。しかも、前記ガスの放出箇所を前壁4aに特定できるので、本発明の電池を使用する機器において前記ガスの排出経路を前壁4aに対面する箇所のみに設ければよく、機器の設計の容易性を図ることができる。
前述のように前壁4aを従来の薄肉部の厚さ寸法までは薄くしなくてもよいので、電池ケース1の蓋5の外周縁をケース本体4の上端開口周縁に対し、確実に密閉状に溶接することができる。
(第1実施例) 図1と図2とは本発明に係る密閉角形電池の第1実施例を示しており、上下高さ寸法および左右長さ寸法に対して前後幅寸法が小さい左右横長とした四角形状の薄型の電池ケース1に、電極体2および非水電解液が密閉収容されており、電池ケース1内の上端にプラスチック製のインシュレータ3が配されている。因みに、電池ケース1の左右長さ寸法は34mm、前後幅寸法は5mm、上下高さ寸法は45mmである。
電池ケース1は、上面が開口する有底角筒形状のケース本体4と、ケース本体4の開口上面を密閉状に閉じる左右横長の蓋5とからなる。ケース本体4は、アルミニウム板を深絞り加工して形成されている。電池ケース1の前後左右の4つの角は、図1に示すごとく円弧状に形成されている。
電極体2は、シート状の正極と負極との電極をセパレータを間にして渦巻状に巻回した後、電池ケース1の断面形状に合致するように全体を断面四角形の偏平状に押し潰し変形してある。電極体2の正極および負極の各電極からは、図2に示すごとく正負の集電リード6・7がそれぞれ上向きに導出されている。
蓋5は、アルミニウム合金板からなるプレス成形品であり、外周縁がケース本体4の上端開口周縁にレーザーで密閉状にシール溶接してある。蓋5の中央には、絶縁パッキング8を介して負極端子9が貫通状に取り付けられている。蓋5の厚み寸法は3mmとした。
蓋5の左右の一端側には注液孔10を設けてあり、この注液孔10を介して電解液が電池ケース1内に注入される。注液孔10は、電解液の注入後にシールされる。負極端子9の下端に、負極集電リード7が溶接される。正極集電リード6は、絶縁パッキング8と注液孔10との間において蓋5の内面に溶接される。これにより、正極集電リード6は電池ケース1に導通し、電池ケース1が正極端子を兼ねる。
ケース本体4は、前壁4aの厚さ寸法L1が後壁4bの厚さ寸法L2よりも小さくなっている。つまり、前壁4aの厚さ寸法L1は0.2mm、後壁4bの厚さ寸法L2は0.3mmである。ケース本体4の左右側壁4c・4cの厚さ寸法は、それぞれ0.3mmである。
電池内圧が所定値を越えて異常上昇すると、図3に示すごとく、電池ケース1が膨張変形する。つまり、ケース本体4の広い面積を持つ前後壁4a・4bが前後方向外側に膨張し、これに伴ってケース本体4の左右側壁4c・4cと底壁4dと蓋5とは、それぞれの中央側が湾曲状になる凹み変形する。
前記電池内圧の上昇に伴って、ケース本体4の前後壁4a・4bは、更に膨張して肉厚が次第に薄くなり、また左右側壁4c・4cや底壁4dや蓋5が、長さ方向の端近くで大きく屈曲する。前壁4aは、後壁4bよりも薄い分だけ薄くなる度合いが早い。
いま電池ケース1が限界点近くにまで膨張変形して行くと、前壁4aが後壁4bに先立って、前記左右側壁4c・4cや底壁4dや蓋5の屈曲部位を起点に裂ける。この裂け目から電池内のガスが放出されて電池の防爆が図られる。
このように、電池内圧が異常上昇したときには電池ケース1の前壁4aが真っ先に裂けて電池内のガスを放出するので、電池内圧で後壁4bや左右側壁4c・4cや底壁4dや蓋5が裂けることがない。
(第2実施例) 図4は本発明に係る密閉角形電池の第2実施例を示しており、ケース本体4の前壁4aの上半分の厚さ寸法L3は0.2mm、前壁4aの下半分の厚さ寸法L4は0.3mmである。その他の点は、第1実施例と同じであるので説明を省略する。
第2実施例では、前壁4aの厚さ寸法を上半分と下半分とで段差状に変えてあるが、前壁4aの厚さ寸法は上半分と下半分とで傾斜状に変わるようにしてもよい。ケース本体4の前壁4aの右半分の厚さ寸法を0.2mm、前壁4aの左半分の厚さ寸法を0.3mmにしてもよい。
本発明は、特に電池ケース1の左右長さ寸法が30〜34mm、前後幅寸法が3〜6mm、上下高さ寸法が20〜50mmの密閉角形電池に好適であるが、これらの寸法は任意に変更できる。
図2のA−A線断面図 第1実施例の一部切り欠き正面図 電池の異常膨張状態を示す斜視図 第2実施例のケース本体の縦断側面図
符号の説明
1 電池ケース
4 ケース本体
4a ケース本体の前壁
4b ケース本体の後壁
5 蓋

Claims (4)

  1. 上下高さ寸法および左右長さ寸法に対して前後幅寸法が小さい四角形状の電池ケースを備えており、
    前記電池ケースは、上面が開口する有底角筒形状のケース本体と、前記ケース本体の開口上面を閉じる左右横長の蓋とからなり、電池内圧が異常上昇したときには、前記ケース本体の前後左右の側壁、底壁および前記蓋のうち、広い面積を持つ前後壁が前後方向外側に膨張するとともに、前記ケース本体の左右側壁、底壁および前記蓋の中央側が湾曲状に凹み変形するようになっており、
    前記前壁の半分以上の領域の厚さ寸法を前記後壁の厚さ寸法よりも小さくしてあるとともに、該前壁の半分以上の領域に前記ケース本体の上端開口周縁を含ませており、
    前記蓋の外周縁が、前記ケース本体の上端開口周縁に密閉状に溶接されていることを特徴とする密閉角形電池。
  2. 前記前壁の半分以上の領域の厚さ寸法を、前記後壁の厚さ寸法よりも0.05〜0.10mmだけ小さくしてある請求項1記載の密閉角形電池。
  3. 前記ケース本体の前記前壁の半分以上の領域の厚さ寸法を、前記ケース本体の前記左右側壁、底壁および前記蓋の厚さ寸法よりも小さくしてある請求項1又は2記載の密閉角形電池。
  4. 前記前壁の半分以上の領域の厚さ寸法を、0.15〜0.4mmの範囲内にしてある請求項1乃至3のいずれかに記載の密閉角形電池
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