JP4642167B2

JP4642167B2 - 密閉型電池用封口装置

Info

Publication number: JP4642167B2
Application number: JP35402898A
Authority: JP
Inventors: 伸二鶴谷; 精一水谷; 英明吉尾; 兼人増本; 秀幸小林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2018-12-14
Also published as: JPH11238494A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉型電池、特にリチウムイオン二次電池等の二次電池において防爆安全装置を組み込んだ密閉型電池の防爆安全装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器やパソコン等の事務機器とか携帯通信機等の電源機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源としては、高容量化したアルカリ蓄電池やリチウム二次電池に代表される非水電解質二次電池が適していることから、非水電解質二次電池は高エネルギー密度で負荷特性の優れた密閉型電池とすることが促進されている。
【０００３】
従来の密閉型電池用封口装置の一例を図１９〜図２１に示す。図において、１１０は金属キャップ、１２０は金属スペーサ、１３０は中央に凹状の湾曲部１３１と図２１に示すように前記湾曲部１３１の側方に刻印により形成された薄肉部１３２を有する上部金属箔、１４０は有底皿形状の絶縁ガスケット、１５０は図２０に示すように、帯状で中央部に凸状の膨らみ部１５１を設け、その周辺にＣ字状のスリット部１５２およびそのスリット部１５２の両端部に打ち抜き部１５３を設けた下部金属箔、１６０は中央部にガス通気孔１６１を有するカップ形状の金属ケースで、一方の電極に連結されるリード端子に接合されている。以上の構成の密閉型電池用封口装置は電池の外装ケースの封口部分に気密に装着されている。そして、前記の密閉型電池用封口装置では、上部金属箔１３０と下部金属箔１５０とが両者の中央部の溶接部Ｓのみを介して電気的に導通されており、電流遮断圧力は下部金属箔１５０のスリット部１５２により形成された未切断部の破断強度によって設定される。すなわち、前記打ち抜き部１５３を通じて上部金属箔１３０に作用している電池の内部圧力が所定値に上昇した際、上部金属箔１３０の凹状の湾曲部１３１が下方から上方に加圧され、図１９に仮想線で示すように、凸状に反転し、それに伴って下部金属箔１５０の溶接部Ｓが引き上げられ、スリット部１５２の未切断部が破断され、上部金属箔１３０と下部金属箔１５０とは離間する。従って金属ケース１６０を介して電極に導通している下部金属箔１５０と、金属スペーサ１２０を介して金属キャップ１１０に導通している上部金属箔１３０とは、その接触が絶たれて通電電流が遮断される。さらに、電池内部圧力が上昇すると上部金属箔１３０の薄肉部１３２が破れ、その破断部より電池内のガスは電池外部に放出されることになる。
【０００４】
上記のように、エネルギー密度の高い密閉型電池では充電器等の機器の故障や過充電あるいは誤使用があった場合に、化学反応に伴って電池内部に異常にガスが発生し、電池内部圧力が過大となる。
【０００５】
この場合には、電池が破裂したり使用機器に損傷を与える危惧があるが、この種の電池には、電池内部圧力が設定値を超えた場合にガスを電池外に放出する防爆装置が設けられている。
【０００６】
さらに、非水電解質二次電池では急激に温度が上昇し発火の危険性もあるため、電池内部の圧力上昇によってガスの放出に先立って通電電流を完全に遮断する安全機構が設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来例の密閉型電池用封口装置においては、上部金属箔１３０の薄肉部１３２の加工精度にばらつきが生じ易く、その管理が非常に難しいため、内部ガス放出のための破断圧のばらつきが生じる。又上部金属箔１３０の湾曲部１３１や、スリット部１５２により形成された未切断部についての加工精度にばらつきが生じ易く、その管理が難しいため、通電遮断のための破断圧のばらつきが生じる。このため防爆安全機構の信頼性の向上が望まれている。また、上部金属箔１３０と下部金属箔１５０とはレーザー等で溶接しており、上部金属箔１３０ならびに下部金属箔１５０が共に薄いものであるため溶接部Ｓに微小なクラックが発生し、漏液の原因となる。また、上部金属箔１３０の湾曲部１３１を反転させるために上下寸法の大きな空間が必要となり、これが封口装置の薄型化を困難としている。
【０００８】
本発明は、前記する問題点を解消して密閉型電池の防爆安全機構の信頼性を向上させると共に薄型化および耐漏液性能の向上を図ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記する課題を解決するために、本願の第１発明は、封口部内に配した樹脂シートまたは金属箔からなる受圧シートの一部分を受圧部とし、この受圧シートの受圧部の周囲をその上下に位置する封口部構成部材で拘束し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、樹脂シートの受圧部が膨張して破断し電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成により、受圧シートの受圧部の肉厚（膜厚）と受圧面積とを所定値に設定することが、従来例の上部金属箔の薄肉部を所定値に設定することより容易になり、破断圧を高精度でばらつきの少ないものとすることができる結果、内部圧力が異常上昇したときのガス放出による防爆安全機構の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
本願の第２発明は、封口部の絶縁樹脂ガスケットを有底皿形状に形成し、この絶縁樹脂ガスケットの底部に前記絶縁樹脂ガスケットのガスケット本体に一体に形成されている薄肉部を設けて受圧部とし、この絶縁樹脂ガスケットの受圧部の周囲をその上方に位置する封口部構成部材で拘束し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、絶縁樹脂ガスケッ
トの受圧部が膨張して破断し電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする上記構成により、第１発明と同様に、内部圧力が異常上昇したときのガス放出による防爆安全機構の信頼性を向上させることができる上に、第１発明の樹脂シート等を省略でき構造の簡単化を図ることができる。
【００１２】
本願の第３発明は、封口部内に樹脂シートとその上面に位置して易破断部を備えた金属薄板とを重ね合わせて配し、前記樹脂シートの一部分を受圧部とし、この受圧部の周囲位置において樹脂シートと金属薄板との重ね合わせ部をその上下に位置する封口部構成部材で拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、樹脂シートの受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成により、金属薄板の易破断部は、従来例の上部金属箔の湾曲部の反転に必要な空間を封口部に備える必要がないので、密閉型電池の薄型化を図ることができる。また金属薄板の易破断部は、従来例と異なり、溶接部を有しないため、電解液の外部漏出を防ぐ上で有利である。しかも従来の上部金属箔の湾曲部の反転の場合に比較し、前記易破断部の破断に対応する破断圧を高精度でばらつきの少ないものとすることができる結果、内部圧力が異常上昇したときの通電遮断による防爆安全機構の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
本願の第４発明は、封口部の絶縁樹脂ガスケットを有底皿形状に形成し、この絶縁樹脂ガスケットの底部上面に易破断部を備えた金属薄板を重ねて配し、前記絶縁樹脂ガスケットの底部に薄肉部を設けて受圧部とし、この受圧部の周囲位置において金属薄板をその上方に位置する封口部構成部材と前記絶縁樹脂ガスケットとで拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、第３発明と同様に、密閉型電池の薄型化を図ることができ、電解液の外部漏出を防ぐ上で有利であり、かつ内部圧力が異常上昇したときの通電遮断により防爆安全機構の信頼性を向上させることができ、さらに第３発明の樹脂シート等を省略でき構造の簡単化を図ることができる。
【００１６】
本願の第５発明は、封口部内に樹脂シートとその上面に位置して易破断部を備えた金属薄板とを重ね合わせて配し、前記樹脂シートの一部分を受圧部とし、この受圧部の周囲位置において樹脂シートと金属薄板との重ね合わせ部品をその上下に位置する封口部構成部材で拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇して第１の設定圧力に達したとき、樹脂シートの受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにし、更に電池の内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したとき、前記受圧部が膨張破断して電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、第１発明と第３発明について説明したように、内部圧力が異常上昇して第１の設定圧力に達したときの通電遮断による防爆安全機構および更に内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したときのガス放出による防爆安全機構のいずれにおいても、その信頼性を向上させることができると共に、密閉型電池の薄型化を図り、電解液の外部漏出を防ぐ上で有利となる。
【００１８】
本願の第６発明は、封口部の絶縁樹脂ガスケットを有底皿形状に形成し、この絶縁樹脂ガスケットの底部上面に易破断部を備えた金属薄板を重ねて配し、前記絶縁樹脂ガスケットの底部に薄肉部を設けて受圧部とし、この受圧部の周囲位置において金属薄板をその上方に位置する封口部構成部材と前記絶縁樹脂ガスケットとで拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇して第１の設定圧力に達したとき、前記受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにし、更に電池の内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したとき、前記受圧部が膨張破断して電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、第５発明と同様に、内部圧力が異常上昇して第１の設定圧力に達したときの通電遮断による防爆安全機構および更に内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したときのガス放出による防爆安全機構のいずれにおいても、その信頼性を向上させることができると共に、密閉型電池の薄型化を図り、電解液の外部漏出を防ぐ上で有利となり、さらに第５発明の樹脂シート等を省略でき構造の簡単化を図ることができる。
【００２０】
上記第２発明、第４発明、第６発明のそれぞれにおいて、絶縁樹脂ガスケットの受圧部をガスケット本体に一体に形成された薄肉部で構成することができるが、この受圧部をガスケット本体とは別体に形成された樹脂フィルムで構成し、この樹脂フィルムをガスケット本体のくり抜き部に結合した構成とすれば好適である。
【００２１】
このように前記受圧部をガスケット本体とは別体の樹脂フィルムで構成することにより、受圧部の膨張破断や易破断部の破断に対応する設定圧をより一層高精度でばらつきの少ないものとすることができ、防爆安全機構の信頼性をより一層向上させることができる。
【００２２】
そして絶縁樹脂ガスケットが樹脂フィルムを成形金型の所定位置に設定し、射出成形により成形されたものとすることにより、防爆安全機構の信頼性が非常に高い密閉型電池用封口装置を、高能率で製造することができる。
【００２３】
さらに前記樹脂フィルムとして、内部ガスの透過に対しバリア性の高いものを用いると、気密性の維持を図ることができる。また前記樹脂フィルムとしてガスケット本体に同一の樹脂と内部ガスの透過に対しバリア性の高い樹脂とを複数層状に形成したものを用いると、気密性を維持しうると共に、樹脂フィルムとガスケット本体との結合性の向上を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１〜図８は本発明の第１実施形態を示す。
【００２６】
本実施の形態は、断面形状が小判形のリチウムイオン二次電池に実施したものである。図１、図２において、１ａは平面視小判形の金属キャップであって、陽極の外部電極端子となり、その中央部１１が隆起突出し、その周辺部１２がリング状の平板部となり、さらに周辺部１２のまわりがカシメられ易いように屈曲リブ部１３となっている。なお１４はガス逃し孔である。
【００２７】
２は剛性を有する樹脂ガイド板（絶縁ガイド板）であって、その輪郭形状が金属キャップ１ａとほぼ同一の平板で構成され、その中央部に左右に長い通気透孔２１を有すると共に、この通気透孔２１の右方に電気接続用の切欠き部２２が円孔形状に形成され、また前記通気透孔２１の左方に接合端子用孔２３が円孔形状に形成されている。なお、この樹脂ガイド板２はポリプロピレン（ＰＰ）またはフッ素系樹脂で形成すると好適である。
【００２８】
６ａは厚み０．０４〜０．１０ｍｍのアルミ箔からなる金属薄板であって、中央より若干左寄り位置に他の部分より巾の小さい狭小部６９を有している。図２に示すように、金属薄板６ａはその左右部が前記樹脂ガイド板２の左右部とほぼ同一の輪郭形状に形成されているが、左右部の中間部分が左方向に向けて漸次巾が狭くなるテーパ形状部６１となっており、テーパ形状部６１の先端の最狭巾の部分が前記狭小部６９、すなわち易破断部となっている。又金属薄板６ａの右部には、金属キャップ１ａの周辺部１２に接触する突部６２が、金属薄板６ａの左部には、接合端子７５用の挿通孔６３（図１）がそれぞれ形成されている。
【００２９】
５ａは有底皿形状の絶縁樹脂ガスケットであって、その底部５２の中央の前記通気透孔２１と重なる位置にそれより若干大きな面積で厚み０．０５〜０．１５ｍｍの薄肉部５３を有すると共に、その左方に接合端子７５用の挿通孔５４を有している。この薄肉部５３の上面は底部５２の他の部分の上面と面一である。前記薄肉部５３はガスケット本体５１と同材質の一体物として形成することも可能であるが、図示するように、前記薄肉部５３をガスケット本体５１とは別体の樹脂フィルムで形成し、これをガスケット本体５１のくり抜き部５５上に結合させることが好ましい。なお前記くり抜き部５５は前記通気透孔２１と重なる位置にそれとほぼ同形状に形成されている。さらに樹脂フィルム（薄肉部）５３をガスケット本体５１に熱溶着や接着剤を用いて結合することも可能であるが、図７、図８に示すように、矩形短冊状の樹脂フィルム（薄肉部）５３を成形金型の上下金型１０１、１０２間の所定位置に設置し、射出成形によりガスケット本体５１の成形と同時に樹脂フィルム５３が結合されるようにして絶縁樹脂ガスケット５ａを成形するようにすると一層好ましい。
【００３０】
本実施形態では、図７、図８に示す成形方法を用いて絶縁樹脂ガスケット５ａを形成しており、ガスケット本体５１をＰＰで構成すると共に、樹脂フィルム５３を内部ガスの透過に対しバリア性の高いもので構成している。具体的には、図６に示すように、前記樹脂フィルム５３を、前記バリア性の高いポリビニールアルコール（ＰＶＡ）の樹脂フィルム５３ａの両面にガスケット本体５１と同一材質のＰＰ樹脂フィルム５３ｂ、５３ｃをラミネートした多層フィルムを用いている。この多層フィルムは、ＰＶＡ樹脂フィルム５３ａによって前記バリア性を高めると共に、ＰＰ樹脂フィルム５３ｂ、５３ｃによってガスケット本体５１との結合性を高めると共に水分に弱いＰＶＡ樹脂フィルム５３ａの弱点を補うことができる。
【００３１】
絶縁樹脂ガスケット５ａは、カシメられる前は図３に示すような形状をし、その周囲立上がり壁５６で囲まれる空間内に、金属薄板６ａ、絶縁ガイド板２、金属キャップ１ａが順次挿入され、かつ図１に示すように、接合端子７５によって金属薄板６ａが絶縁樹脂ガスケット５ａのガスケット本体５１にリベット止めされる。なお図において、７６は接合端子７５の頭部と金属薄板６ａとの間に介在させた座金である。
【００３２】
上記のようにして構成された封口部１００は、図１に示すように、陰極の外部電極端子となる外装ケース７の上部空間内に、外装ケース７に凹設した支持屈曲部７１によって下方から支持されるようにして嵌入され、次いで外装ケース７の上端縁部７２を内方にカシメることによって絶縁樹脂ガスケット５ａの上端縁部５７を内方に屈曲し、これにより前記封口部１００を外装ケース７に固定する。
【００３３】
なお、前記接合端子７５は外装ケース７内の発電要素７３から上方に伸びるリード７４に接続されている。また前記金属キャップ１ａと前記金属薄板６ａとは、樹脂ガイド板２の電気接続用の切欠き部２２内に突出形成した突部６２を介して電気的に接続するように構成されている。前記突部６２は金属薄板６ａに突出形成したが、これを金属キャップ１ａ側に設けてもよい。
【００３４】
かくして本実施形態は、底部５２に薄肉部５３を有する有底皿形状の絶縁樹脂ガスケット５ａの内側に、狭小部６９を有する金属薄板６ａと前記薄肉部５３に重なり合うように位置する通気透孔２１を有する絶縁ガイド板２と、陽極（電池の種類によって陰極となる場合もある）の外部電極端子となる金属キャップ１ａを順次積重し、前記金属薄板６ａと前記金属キャップ１ａとは前記絶縁ガイド板２の切欠き部２２を通じて導通し、前記金属薄板６ａは電池内の電極（リード）７４に導通する接合端子７５により前記絶縁樹脂ガスケット５ａに固定されていて、前記絶縁樹脂ガスケット５ａの底部５２の薄肉部５３における前記くり抜き部５５で囲まれる部分をを受圧部Ｐとし、この受圧部Ｐの周囲位置において金属薄板６ａを絶縁樹脂ガスケット５ａと絶縁ガイド板２とで拘束すると共に、金属薄板６ａの狭小部（易破断部）６９を前記受圧部Ｐの上方に位置するように配置した構成となっている。
【００３５】
そして図４に示すように、電池の内部圧力が異常上昇することにより、第１の設定圧力に達したとき、前記受圧部Ｐが膨張し、これに伴い金属薄板６ａの狭小部（易破断部）６９が破断して、電池の外部端子（金属キャップ）１ａと電池の内部電極（リード）７４との電気的導通が遮断されるようにしている。すなわち、電池内部のガス圧が異常に上昇すると、ガス圧が絶縁樹脂ガスケット５ａのくり抜き部５５を通して薄肉部５３に作用し、薄肉部５３の受圧部Ｐを上方に押し上げる。薄肉部５３は絶縁ガイド板２によりその周囲が通気透孔２１に沿って上方より拘束されているので、通気透孔２１内において、中央部が上方に押し上げられ球面状に上方に膨張変形し、前記ガス圧が第１の設定圧力に達したとき、金属薄板６ａの強度的に最も弱い狭小部（易破断部）６９を破断してテーパ形状部６１を押し上げ、金属薄板６ａの左右部間の電気的接続を遮断する。このため、電池の内部電極（リード）７４と金属キャップ１ａとは電気的に接続しなくなり、充電時においては充電が遮断され、それ以上の電池内部の温度上昇や圧力上昇が防がれる。
【００３６】
次いで、図５に示すように、更に電池の内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したとき、前記受圧部Ｐが膨張破断して電池内部のガスＧを電池外部に放出するようにしている。すなわち、内部圧力が第１の設定圧力より高い第２の設定圧力に達したとき、薄肉部５３の膨張が極限に達して破断し、電池内部のガスＧが前記くり抜き部５５、薄肉部５３の破断箇所、前記通気透孔２１および金属キャップ１ａのガス逃し孔１４を通じて電池外部に放出される。これにより電池の爆発を防止している。
【００３７】
次に本実施形態に対する変形例につき説明する。
【００３８】
上記実施形態では、樹脂フィルム（薄肉部）５３を矩形短冊状のもので構成しているが、図９に示すように連続帯状（フープ状）の樹脂フィルム５３ｄを上下成形金型１０１、１０２間に供給して、射出成形によりガスケット本体５１の成形と同時に樹脂フィルム５３ｄが結合されるようにして絶縁樹脂ガスケット５ｍを成形し、前記樹脂フィルム５３ｄを成形の前後のいずれかにおいて、絶縁樹脂ガスケット５ｍと同巾となるようにカットすれば、生産の能率向上を図ることができる。
【００３９】
又上記実施形態では、樹脂フィルム５３を３層構造のものとしているが、内部ガスに対しバリア性の高い樹脂を上層に、ガスケット本体に同一の樹脂を下層にした２層構造のものとすることができる。また内部ガスの透過に対しバリア性の高いフィルムとしては、ＰＥＴ、ＰＶＤＣ、ＰＦＡ、ナイロン等のフィルムを単独で、またはＰＰ樹脂と組み合わせた複層フィルムとして用いることができる。
【００４０】
更に上記実施形態では、図４および図５に示すように内部圧力が第１の設定圧力に達したとき金属薄板６ａの易破断部６９が破断し、これより高い第２の設定圧力に達したときに前記受圧部Ｐが膨張破断するように構成されているが、内部圧力が第１の設定圧力に達したとき金属薄板６ａの易破断部６９が破断して通電遮断するようにのみ構成することも可能である。
【００４１】
（第２実施形態）
図１０に示す第２実施形態は、絶縁ガスケット５ｂの内側に、透孔８１を有する金属板８と、絶縁樹脂シート９と、透孔３１を有する金属ガイド板３と、陽極の外部端子となる金属キャップ１ｂを順次積重し、前記金属板８と前記金属ガイド板３とは絶縁樹脂シート９の切欠き部９２を通じて電気的に導通しており、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記絶縁樹脂シート９において金属板８の透孔８１と金属ガイド板３の透孔３１に対応する受圧部Ｐが破断して電池内部のガスを電池外部に放出するように構成したものである。このように構成することによって、図１９〜図２１に示す従来例にあったような上部金属箔１３０の加工精度のばらつきによる破断圧のばらつきがなく、また上部金属箔１３０にクラックが生ずるような危惧がなくて、密閉型電池用封口装置のガス放出による防爆安全機構の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
前記金属キャップ１ｂは陽極（陰極の場合もある。）の外部端子となるもので、その周辺部１２はリング状をなすものである。金属ガイド板３は中央に透孔３１を有し、金属キャップ１ｂの下部に配設される。絶縁樹脂シート９は、厚み０．０５〜０．１５ｍｍのＰＰやフッ素系樹脂製のものであり、電池の内部圧力が異常に高くなったときに金属板８の中央の透孔８１より加わるガス圧によって上方に膨れ上り、周縁が金属ガイド板３で規制されるため、中央部が破断し電池内部のガスを放出することになる。絶縁ガスケット５ｂは、中央に大きな透孔５８が設けられた断面は略Ｌ字状の環状体であって、図１に示す場合と同様に、外装ケースの上部開口縁によって周縁が内方にかしめられて、金属キャップ１ｂ、金属ガイド板３、絶縁樹脂シート９ならびに金属板８の各周縁を包囲して外装ケースに固着するものである。なお絶縁樹脂シート９には切欠き部９２が設けられていて、その切欠き部９２を通じて金属ガイド板３の下向きの突出部３２が金属板８に接触するものである。
【００４３】
上記構成において、金属キャップ１ｂのリング状の周辺部１２によって直接絶縁樹脂シート９の周縁部を下圧するように構成した場合は、金属ガイド板３をなくすことができ、全体のコスト低減を図ることができる。
【００４４】
また金属板８に絶縁樹脂シート９を接着して両者を一体にした状態で組み込むことにより組立工程を簡略化し、耐漏液特性を向上させることができる。
【００４５】
さらに、絶縁樹脂シート９として、第１実施形態で使用した内部ガスの透過に対しバリア性の高い樹脂フィルム５３と同等のものを用いることができる等、第１実施形態での長所を有する構成を本実施形態に応用することができる（各実施形態間においても同様である。）。また第２実施形態は、内部ガスの圧力を受ける受圧シートとして絶縁樹脂シート９を用いているが、これに代えて金属箔を用いることも可能である。
【００４６】
（第３実施形態）
図１１〜図１３に示す第３実施形態は、透孔５８を有する絶縁ガスケット５ｂの内側に、透孔８１を有する金属板８と、絶縁樹脂シート９と、狭小部６９を有する金属箔シートからなる金属薄板６ｂと、通気透孔４１を有する絶縁用シート４と、透孔３１を有する金属ガイド板３と、陽極の外部端子となる金属キャップ１ｂを順次積重し、前記金属板８と前記金属ガイド板３が重合している部分における前記絶縁樹脂シート９ならびに前記絶縁用シート４の切欠き部９２、４２を通じて前記金属薄板６ｂにより、前記金属板８と前記金属ガイド板３とを電気的に導通し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記金属薄板６ｂにおいて金属板８の透孔８１と絶縁用シート４の通気透孔４１と金属ガイド板３の透孔３１に対応する部分に設けた狭小部（易破断部）６９が破断して、前記金属板８と前記金属ガイド板３との電気的導通が遮断されるように構成したものである。
【００４７】
このように構成することによって、図１９〜図２１に示す従来例におけるようなレーザー溶接による上部金属箔１３０、下部金属箔１５０のクラックはなく、密閉型電池用封口装置の信頼性の向上および遮断機構の反転部が不要となり、電池の有効内容積の拡大と電池容量の向上を図ることができる。
【００４８】
本実施形態において、図１０に示した構成部分と同じ構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。帯状の金属薄板６ｂは、突出方向が異なる突部６４、６５を備えていて絶縁用シート４と絶縁樹脂シート９との間に挟着されるものである。そして絶縁用シート４の切欠き部４２と絶縁樹脂シート９の切欠き部９２に前記突部６４、６５が嵌入し、上向きの突部６４が金属ガイド板３と接触し、下向きの突部６５が絶縁樹脂シート９の下側にある金属板８と接触して、電池内の電極に接触する金属板８と金属薄板６ｂと金属ガイド板３ならびに金属キャップ１ｂとが電気的に導通する。そして金属薄板６ｂは第１実施形態の金属薄板６ａ（図２参照）と同様に形成され、図１２に示すように、テーパ形状部６１、易破断部となる狭小部６９を備えている。なお本実施形態の金属薄板６ｂは、第１実施形態の金属薄板６ａと異なり、狭小部６９が金属ガイド板３の透孔３１の端部に近接して位置するように形成されている。
【００４９】
前記狭小部６９は、図１２に示すように、その左の金属薄板６ｂの中心線に対し両側に直角方向に拡大する拡大巾部６６に連接している。このため電池内部のガス圧が異常に上昇すると、ガスは透孔５８、透孔８１を通って絶縁樹脂シート９の中央部（受圧部）Ｐを上方に押し上げ、図１３に示すように、金属薄板６ｂの強度的に最も弱い狭小部６９を切断してテーパ形状部６１を押し上げる。この際前記拡大巾部６６は金属ガイド板３によって上方に上がるのを規制され、テーパ形状部６１のみが絶縁用シート４の通気透孔４１を通じて金属ガイド板３の透孔３１内に突出する。そして電池の内部圧力が降下した後でもテーパ形状部６１の先端は拡大巾部６６に接触することなく、切断状態が維持される。このように金属薄板６ｂは狭小部６９で切断され、その状態を維持するので、電池内部の電極と金属キャップ１ｂとは電気的に接続しなくなり、通電路を金属薄板６ｂの切断により完全に遮断する安全機構が作動することになる。なお、本実施形態においては、狭小部６９を金属ガイド板３の透孔３１の端部に近い位置に設けているので、図１３に示すように、第１実施形態に比較し、金属薄板６ｂの切断時におけるテーパ形状部６１の先端と拡大巾部６６との間の離開距離を大きくとることができる。
【００５０】
上記構成において、金属薄板として、図１４に示すように両サイドにそれぞれテーパ形状部６７、６７を設け、その中央に狭小部６９が位置するように形成した金属薄板６ｃを用いることができる。しかしこの金属薄板６ｃは、破断時に図１５に示すように、両テーパ形状部６７、６７が左右対称形で上方に突き上げられるので、内部のガスが排出されて電池内圧が下がったときには、衝撃等により両テーパ形状部６７、６７の先端同士が接触することが起り、図１２に示すものに比較して保安機構を維持する点で問題がある。
【００５１】
図１６は、第３実施形態の変形例を示している。この変形例は、絶縁用シート４の通気透孔４１の外形寸法を、金属ガイド板３の透孔３１の外形寸法より小さくし、金属薄板６ｄの狭小部６９が位置する方の金属ガイド板３の透孔３１の端縁より絶縁用シート４の通気透孔４１の端縁を透孔中央側に寄せた位置にしている。このように構成することにより図１７に示すように、電池内部の圧力が異常上昇したときに、金属薄板６ｄの狭小部６９が切断され、テーパ形状部６１が絶縁用シート４の通気透孔４１より上方に突出するが、電池内部の圧力低下後もテーパ形状部６１の先端は絶縁用シート４に遮られ、元の位置に復帰することがない。従って、電池内部の圧力低下後において、振動や落下等によってテーパ形状部６１が金属薄板６ｄの拡大巾部６６に再接触することを確実に防ぐことができる。
【００５２】
また第３実施形態の変形例として、金属キャップ１ｂのリング状の周辺部１２によって、直接絶縁用シート４の周縁部を下圧すると共に、前記周辺部１２が金属薄板６ｂの突部６４に直接接触するように構成することができ、このように構成することにより金属ガイド板３を省略できる。
【００５３】
第３実施形態では、電池の内部圧力が所定の設定圧力に達したときに、金属薄板６ｂの易破断部（狭小部）６９が破断して通電遮断される場合について説明しているが、第１実施形態と同様、その後前記内部圧力が前記設定圧力より高い第２の設定圧力に達したとき、絶縁樹脂シート９の受圧部Ｐが膨張破断して、内部ガスを放出しうるように構成することができる。すなわち、電池内部のガス圧がさらに上昇すると、絶縁樹脂シート９の膨張部分が破断し、内部ガスは絶縁樹脂シート９の突き破った部分と、金属薄板６ｂの切断部、絶縁用シート４の透孔４１、金属ガイド板３の透孔３１を通じて、金属キャップ１ｂの内空間に達し、次いで金属キャップ１ｂの周辺部１２と絶縁ガスケット５ｂとの間を通って（第１実施形態のように金属キャップ１ａにガス逃し孔１４を設けている場合には、このガス逃し孔１４を通って）、電池外部に放散され、電池の爆発を防止することができる。
【００５４】
（第４実施形態）
図１８に示す第４実施形態は、底部５２に薄肉部５９を有する有底皿形状の絶縁ガスケット５ｃの内側に、狭小部（易破断部）６９を有する金属薄板６ａと、通気透孔４１を有する絶縁樹脂シート４と、透孔３１を有する金属ガイド板３と、陽極の外部端子となる金属キャップ１ｂを順次積重し、前記金属薄板６ａと前記金属ガイド板３は前記絶縁用シート４の切欠き部４２を通じて電気的に導通し、前記金属薄板６ａは電池内の電極に電気的に導通する接合端子７５により前記絶縁ガスケット５ｃに固定されている。
【００５５】
本実施形態は、絶縁ガスケット５ｃの薄肉部５９をガスケット本体５１に一体形成している。また金属キャップ１ｂと金属薄板６ａとの間に金属ガイド板３および絶縁用シート４が挟持され、絶縁用シート４の切欠き部４２を通じて、金属キャップ１ｂに導通する金属ガイド板３と、前記接合端子７５に導通する金属薄板６ａの上向き突部６４とが電気的に接続している。他の構成は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、電流遮断、内部ガス放出による防爆安全機構のいずれか一方又は両方の信頼性が良く、耐漏液性にすぐれ、さらに封口部の占める内容積が小さくて電池容量も向上した電池を提供することができる。
【００５７】
又本発明によれば、構造簡単で内部ガスの透過に対しバリア性の高い密閉型電池用封口装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における密閉型電池の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視の電池への組付け前の封口装置の断面図。
【図４】易破断部および受圧部の作用を示す概略断面図。
【図５】易破断部および受圧部の作用を示す概略断面図。
【図６】絶縁樹脂ガスケットの要部の断面図。
【図７】絶縁樹脂ガスケットの製造工程を示す断面図。
【図８】絶縁樹脂ガスケットを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその縦断面図。
【図９】第１実施形態の変形例に用いる絶縁樹脂ガスケットを示し、（ａ）はその製造工程を示す断面図、（ｂ）はその平面図。
【図１０】本発明の第２実施形態における密閉型電池用封口装置の縦断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態における密閉型電池用封口装置の縦断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態における密閉型電池用封口装置の金属ガイド板と金属薄板との位置関係を示す要部平面図。
【図１３】同要部断面図。
【図１４】第３実施形態の変形例における密閉型電池用封口装置の金属ガイド板と金属薄板との位置関係を示す要部平面図。
【図１５】同要部断面図。
【図１６】第３実施形態のさらに別の変形例における密閉型電池用封口装置の金属ガイド板と絶縁用シートと金属薄板との位置関係を示す要部平面図。
【図１７】同要部断面図。
【図１８】本発明の第４実施形態における密閉型電池用封口装置の縦断面図。
【図１９】従来例の密閉型電池用封口装置の横断面図。
【図２０】同下部金属箔の平面図。
【図２１】同上部金属箔の平面図。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ金属キャップ
２樹脂ガイド板（絶縁ガイド板）
２１通気透孔
２２切欠き部
３金属ガイド板
３１透孔
３２突出部
４絶縁用シート
４１通気透孔
４２切欠き部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｍ絶縁樹脂ガスケット（絶縁ガスケット）
５３薄肉部（樹脂フィルム）
５９薄肉部
６ａ、６ｂ、６ｃ金属薄板
６９狭小部（易破断部）
６１、６７テーパ形状部
６２、６４、６５突部
７５接合端子
８金属板
８１透孔
９絶縁樹脂シート（受圧シート）
９１通気透孔
９２切欠き部
Ｐ受圧部

Claims

絶縁ガスケットの内側に、透孔を有する金属板と、絶縁樹脂シートと、陽極または陰極のいずれかの外部電極端子となる金属キャップを順次積重し、前記金属板と前記金属キャップとは前記絶縁樹脂シートの切欠き部にて接触し電気的に導通しており、前記絶縁樹脂シートにおいて前記金属板の透孔に対応する部分である受圧部がその周囲において金属キャップと前記金属板とにより拘束され、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記絶縁樹脂シートの受圧部が膨張して破断し電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
絶縁ガスケットの内側に、透孔を有する金属板と、絶縁樹脂シートと、前記透孔に重なり合うように位置する透孔を有する金属ガイド板と、陽極または陰極のいずれかの外部電極端子となる金属キャップを順次積重し、前記金属板と前記金属ガイド板とは絶縁樹脂シートの切欠き部を通じて電気的に導通しており、前記絶縁樹脂シートにおいて金属板の透孔に対応する部分である受圧部がその周囲において金属板と金属ガイド板とにより拘束され、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記絶縁樹脂シートの受圧部が膨張して破断し電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
透孔を有する金属板と、絶縁樹脂シートとはラミネートまたは接着により一体化されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の密閉型電池用封口装置。
封口部内に樹脂シートとその上面に位置して易破断部を備えた金属薄板とを重ね合わせて配し、前記樹脂シートの一部分を受圧部とし、この受圧部の周囲位置において樹脂シートと金属薄板との重ね合わせ部をその上下に位置する封口部構成部材で拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、樹脂シートの受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
金属薄板の易破断部が、他の部分に比較し巾が狭くなった狭小部で構成されていることを特徴とする請求項４記載の密閉型電池用封口装置。
絶縁樹脂ガスケットの内側に、透孔を有する金属板と、絶縁樹脂シートと、狭小部を有する金属薄板と、前記透孔に重なり合うように位置する通気透孔を有する絶縁用シートと、前記透孔および通気透孔に重なり合うように位置する透孔を有する金属ガイド板と、陽極または陰極のいずれかの外部電極端子となる金属キャップを順次積重し、前記金属板と前記金属ガイド板が重合している部分における前記絶縁樹脂シートならびに絶縁用シートの切欠き部を通じて前記金属薄板により、前記金属板と前記金属ガイド板とを電気的に導通し、前記絶縁樹脂シートにおいて前記金属板の透孔に対応する部分である受圧部の周囲位置において、絶縁樹脂シートと金属薄板との重ね合わせ部を前記金属板と前記絶縁用シートおよび金属ガイド板とで拘束すると共に、金属薄板の狭小部が前記受圧部の上方に位置するように配置し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、絶縁樹脂シートの受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の狭小部が破断して、前記金属板と前記金属ガイド板との電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
絶縁樹脂ガスケットの内側に、透孔を有する金属板と、絶縁樹脂シートと、狭小部を有する金属薄板と、前記透孔に重なり合うように位置する通気透孔を有する絶縁ガイド板と、陽極または陰極のいずれかの外部電極端子となる金属キャップを順次積重し、前記金属板と前記金属キャップが重合している部分における前記絶縁樹脂シートならびに前記絶縁ガイド板の切欠き部を通じて前記金属薄板により、前記金属板と前記金属キャップとを電気的に導通し、前記絶縁樹脂シートにおいて前記金属板の透孔に対応する部分である受圧部の周囲位置において、絶縁樹脂シートと金属薄板との重ね合わせ部を前記金属板と前記絶縁ガイド板とで拘束すると共に、金属薄板の狭小部が前記受圧部の上方に位置するように配置し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、絶縁樹脂シートの受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の狭小部が破断して、前記金属板と前記金属キャップとの電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
封口部の絶縁樹脂ガスケットを有底皿形状に形成し、この絶縁樹脂ガスケットの底部上面に易破断部を備えた金属薄板を重ねて配し、前記絶縁樹脂ガスケットの底部に薄肉部を設けて受圧部とし、この受圧部の周囲位置において金属薄板をその上方に位置する封口部構成部材と前記絶縁樹脂ガスケットとで拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
金属薄板の易破断部が、他の部分に比較し巾が狭くなった狭小部で構成されていることを特徴とする請求項８記載の密閉型電池用封口装置。
受圧部が絶縁樹脂ガスケットのガスケット本体に一体に形成されていることを特徴とする請求項８記載の密閉型電池用封口装置。
受圧部が樹脂フィルムで形成され、ガスケット本体のくり抜き部に結合されて絶縁樹脂ガスケットが構成されていることを特徴とする請求項８記載の密閉型電池用封口装置。
絶縁樹脂ガスケットが樹脂フィルムを成形金型の所定位置に設置し、射出成形により成形されたものであることを特徴とする請求項１１記載の密閉型電池用封口装置。
樹脂フィルムが内部ガスの透過に対しバリア性の高いものであることを特徴とする請求項１１記載の密閉型電池用封口装置。
樹脂フィルムがガスケット本体に同一の樹脂と内部ガスの透過に対しバリア性の高い樹脂とを複数層状に形成してなるものである請求項１３記載の密閉型電池用封口装置。
底部に薄肉部を有する有底皿形状の絶縁樹脂ガスケットの内側に、狭小部を有する金属薄板と前記薄肉部に重なり合うように位置する通気透孔を有する絶縁用シートと、前記通気透孔に重なり合うように位置する透孔を有する金属ガイド板と、陽極または陰極のいずれかの外部電極端子となる金属キャップを順次積重し、前記金属薄板と前記金属ガイド板とは前記絶縁用シートの切欠き部を通じて導通し、前記金属薄板は電池内の電極に導通する接合端子により前記絶縁樹脂ガスケットに固定されていて、前記絶縁樹脂ガスケットの底部の薄肉部を受圧部とし、この受圧部の周囲位置において金属薄板を絶縁樹脂ガスケットと絶縁用シートおよび金属ガイド板とで拘束すると共に、金属薄板の狭小部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の狭小部が破断し、電池内の電極に導通する接合端子と金属ガイド板との電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
底部に薄肉部を有する有底皿形状の絶縁樹脂ガスケットの内側に、狭小部を有する金属薄板と前記薄肉部に重なり合うように位置する通気透孔を有する絶縁ガイド板と、陽極または陰極のいずれかの外部電極端子となる金属キャップを順次積重し、前記金属薄板と前記金属キャップとは前記絶縁ガイド板の切欠き部を通じて導通し、前記金属薄板は電池内の電極に導通する接合端子により前記絶縁樹脂ガスケットに固定されていて、前記絶縁樹脂ガスケットの底部の薄肉部を受圧部とし、この受圧部の周囲位置において金属薄板を絶縁樹脂ガスケットと絶縁ガイド板とで拘束すると共に、金属薄板の狭小部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、電池の内部圧力が異常上昇することにより、前記受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の狭小部が破断し、電池内の電極に導通する接合端子と金属キャップとの電気的導通が遮断されるようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
金属薄板には順次巾が狭くなり最小巾の狭小部に至り、前記狭小部より幅が急に広くなる拡大巾部に連接するテーパー形状部を有することを特徴とする請求項６または１５記載の密閉型電池用封口装置。
狭小部は金属ガイド板の透孔の一端縁に近接して位置し、テーパー形状部は金属ガイド板の透孔内に位置するようにしたことを特徴とする請求項１７記載の密閉型電池用封口装置。
絶縁用シートの通気透孔は金属ガイド板の透孔に対応していて、かつ金属薄板の狭小部が位置する側における金属ガイド板の透孔の一端縁より前記透孔の中央側に寄った位置に配設したことを特徴とする請求項１８記載の密閉型電池用封口装置。
金属薄板には順次巾が狭くなり最小巾の狭小部に至り、前記狭小部より巾が急に広くなる拡大巾部に連接するテーパー形状部を有することを特徴とする請求項７または１６記載
の密閉型電池用封口装置。
狭小部は絶縁ガイド板の通気透孔の一端縁に近接して位置し、テーパー形状部は絶縁ガイド板の通気透孔内に位置するようにしたことを特徴とする請求項２０記載の密閉型電池用封口装置。
封口部内に樹脂シートとその上面に位置して易破断部を備えた金属薄板とを重ね合わせて配し、前記樹脂シートの一部分を受圧部とし、この受圧部の周囲位置において樹脂シートと金属薄板との重ね合わせ部をその上下に位置する封口部構成部材で拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇して第１の設定圧力に達したとき、樹脂シートの受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにし、更に電池の内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したとき、前記受圧部が膨張破断して電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。
封口部の絶縁樹脂ガスケットを有底皿形状に形成し、この絶縁樹脂ガスケットの底部上面に易破断部を備えた金属薄板を重ねて配し、前記絶縁樹脂ガスケットの底部に薄肉部を設けて受圧部とし、この受圧部の周囲位置において金属薄板をその上方に位置する封口部構成部材と前記絶縁樹脂ガスケットとで拘束すると共に、金属薄板の易破断部を前記受圧部の上方に位置するように配置し、かつ電池の外部電極端子と電池の内部電極とが金属薄板の易破断部を通じて電気的に導通するように構成し、電池の内部圧力が異常上昇して第１の設定圧力に達したとき、前記受圧部が膨張し、これに伴い金属薄板の易破断部が破断して、電池の外部端子と電池の内部電極との電気的導通が遮断されるようにし、更に電池の内部圧力が上昇して第２の設定圧力に達したとき、前記受圧部が膨張破断して電池内部のガスを電池外部に放出するようにしたことを特徴とする密閉型電池用封口装置。