JP4797335B2 - 電池 - Google Patents

Description

本発明は、電池容器に安全弁が設けられた電池に関するものである。

大容量角型の非水電解質二次電池の従来の構成例を図３に示す。この非水電解質二次電池は、ステンレス鋼等からなる筐体１の上端開口部を蓋板２を塞いで溶接により封止した角型の電池容器を用いたものであり、この電池容器の内部には２個の長円筒形の発電要素３，３が収納されている。これらの発電要素３，３は、左右の両端部に突出した双方の正極と負極をそれぞれ共通の集電板４，４に接続することにより電池内部で並列に接続されている。また、蓋板２の左右両端部に形成された貫通孔には、それぞれ外部パッキン５と内部パッキン６を介して正負の端子７，７が貫通して取り付けられている。即ち、左右それぞれの外部パッキン５と内部パッキン６は、上下から蓋板２の貫通孔の周囲を挟むように配置されると共に、外部パッキン５の下面から突出した筒状の嵌入筒５ａが蓋板２と内部パッキン６の貫通孔に嵌入し、さらに、この外部パッキン５の貫通孔に端子７のかしめ部７ａが嵌入することにより、各端子７が蓋板２との間で絶縁されて電池容器内部に入り込む。そして、このようにして蓋板２の下方に突出させた端子７のかしめ部７ａを集電板４の貫通孔に嵌入させてかしめによって接続固定することにより、端子７が外部パッキン５と内部パッキン６を上下から圧迫して蓋板２の貫通孔を封口させると共に、この集電板４を介してこの端子７を発電要素３，３の正極又は負極に接続する。なお、実際の製造過程では、まず蓋板２に外部パッキン５，５と内部パッキン６，６を介して集電板４，４と端子７，７をかしめた後に、この集電板４，４に発電要素３，３の正極と負極を接続して筐体１に収納することになる。

上記非水電解質二次電池は、外部短絡等の異常時の発熱により電池容器内部にガスが発生するおそれがあるので、安全のために、上記蓋板２に、このガスを排出するための排ガス孔２ａが開口されると共に、この排ガス孔２ａを安全弁８で塞いでいる。安全弁８は、ニッケル箔からなる薄い円板に十字形の溝を形成したものであり、蓋板２の上方から排ガス孔２ａを覆うように載置して周囲を溶接により封止したものである。従って、電池容器内部の圧力が異常に上昇して所定圧力を超えると、安全弁８のニッケル箔が溝の部分から破断して排ガス孔２ａを開放するので、この排ガス孔２ａから高圧ガスを外部に排出することにより非水電解質二次電池の安全を図ることができる。

ところが、上記安全弁８は、高圧ガスを外部に放出するために、蓋板２の上面（電池容器の表面）に露出している必要があり、しかも、圧力が所定以上に上昇すると開くようにするために、薄いニッケル箔（破断し易い材質のもの）を用いる必要がある。このため、非水電解質二次電池の端子７，７への結線時等に工具が触れたり、その他の異物が当たるだけで、安全弁８が容易に傷付いたり破損することがあり、これによって排ガス孔２ａを開放する所定の圧力が必要以上に低下したり、破損部分から液漏れが生じて、非水電解質二次電池が使用不可能になるおそれがあるという問題があった。また、製造過程においても、端子７，７や集電板４，４を取り付けた蓋板２を部品として取り回す際に、同じ部品同士や他の部品等が安全弁８に接触することがある。しかも、この場合には、蓋板２の下面側からも異物が当たることがある。

なお、上記問題を解消するために、安全弁を覆うように保護フィルムを貼ったり（例えば、特許文献１参照）、この安全弁に安全弁保護部材を取り付けた（例えば、特許文献２参照）発明が従来からなされている。しかしながら、このように安全弁を保護するための特別の保護部材を用いる場合には、電池の部品点数を増加させるだけでなく、組み立て工数も増加させるという問題が生じる。また、これらの保護部材は、安全弁が開いた場合に、容易に破壊したり剥離する必要があるので、外力に対して確実な保護ができないという問題もあった。
国際公開第９８／５６０５２号パンフレット 特開２００３−３４６７６２号公報

本発明は、端子等を封止する封止材の一部で安全弁を覆うことにより、この安全弁が容易に傷付いたり破損し易くなるという問題を解決しようとするものである。

本願発明は、電池容器に安全弁が設けられた電池において、この電池容器の開口部を通して貫通する貫通部品を開口部との間で封止する封止材の一部が安全弁の少なくとも上方を覆っていることを特徴とする。

また、本願発明は、前記封止材における安全弁を覆う部分に複数の小孔または複数本の狭いスリットが形成されたことを特徴とする。

本願発明の別の態様では、前記貫通部品が端子であることを特徴とする。

本願発明によれば、封止材の一部が安全弁を覆うので、工具や別の部品、その他の異物がこの安全弁に当たり、傷付けたり破損するのを確実に防止することができる。しかも、貫通部品を封止するための封止材の一部を利用するので、安全弁を保護するための特別の部品を使う必要もなくなる。

また、本願発明によれば、電池容器内部の高圧ガスを封止材の小孔または複数本の狭いスリットを通して円滑に排出することができるので、この封止材が安全弁を完全に取り囲むように覆うことができるようになり、この安全弁を確実に保護することができるようになる。

さらに、貫通部品が端子である場合には、端子を封止するための封止材を利用して安全弁を容易に保護することができるようになる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図２を参照して説明する。なお、これらの図１〜図２においても、図３に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、従来例と同様の大容量角型の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池は、外部パッキン５と内部パッキン６の構成、及び、蓋板２の排ガス孔２ａの形成位置以外は、図３に示した従来例と全く同じものである。従って、図１及び図２に示すように、蓋板２の右側端部の貫通孔には、外部パッキン５と内部パッキン６を介して端子７のかしめ部７ａが貫通して取り付けられる。端子７は、円板状の鍔部７ｂの下方に、下半分が筒状となったこのかしめ部７ａが形成されると共に、上方に外部配線との接続のためのねじ部７ｃが形成されたものである。そして、この端子７は、かしめ部７ａが電池容器内部に入り込むので、正極端子である場合には、電解液に溶解しないようにアルミニウム合金等で構成され、負極端子である場合には、負極活物質と合金化しないように銅合金等で構成される。

上記排ガス孔２ａは、図３では蓋板２における左右の中央部付近に形成した例を示したが、本実施形態では、これよりも右側端部の貫通孔寄りの位置に形成された場合を示す。ただし、この排ガス孔２ａは、上面の開口部が安全弁８で覆われて封口されていることは従来例と同じである。

上記外部パッキン５と内部パッキン６は、いずれもＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド（スルフィド））等の樹脂を板状にした絶縁封止材である。外部パッキン５は、ほぼ方形の板状の中央部に、端子７のかしめ部７ａが嵌入する貫通孔が形成されると共に、この貫通孔が筒状の嵌入筒５ａとなって下方に突出している。そして、蓋板２の貫通孔には、この外部パッキン５の嵌入筒５ａが嵌入することになる。また、内部パッキン６は、多角形の板状の中央部に、この外部パッキン５の嵌入筒５ａが嵌入する貫通孔が形成されている。

上記外部パッキン５と内部パッキン６の以上の構成は従来例と同様であるが、本実施形態の場合には、これらの外部パッキン５と内部パッキン６にそれぞれ庇部５ｂ，６ａが突設されている。これらの庇部５ｂ，６ａは、外部パッキン５と内部パッキン６の本体の左端の辺から少し狭い幅で左方向に一体的に突出した部分であり、外部パッキン５の庇部５ｂは、下面が本体部分よりも上方に階段状に少し持ち上がって板厚が薄くなっている。また、これらの庇部５ｂ，６ａの先端部付近には、複数の小孔５ｃ，６ｂが上下に貫通して穿設されている。

上記外部パッキン５と内部パッキン６は、従来例と同様に、上下から蓋板２の貫通孔の周囲を挟むように配置されると共に、外部パッキン５の嵌入筒５ａが蓋板２と内部パッキン６の貫通孔に嵌入し、さらに、この外部パッキン５の貫通孔に端子７のかしめ部７ａが嵌入する。そして、このようにして蓋板２の下方に突出した端子７のかしめ部７ａは、図２に示すように、集電板４の貫通孔にも嵌入して下方からかしめられる。従って、端子７は、鍔部７ｂとこのかしめ部７ａとの間に外部パッキン５と蓋板２と内部パッキン６と集電板４とを圧迫して挟んで固定されるので、蓋板２との間で絶縁されると共に、この蓋板２の貫通孔との間を封止して集電板４に接続されることになる。

しかも、本実施形態では、上記外部パッキン５の庇部５ｂが蓋板２の排ガス孔２ａを塞ぐ安全弁８の上方を隙間をあけて覆うと共に、内部パッキン６の庇部６ａがこの排ガス孔２ａの下方を覆うことになる。外部パッキン５の庇部５ｂは、安全弁８が蓋板２の上面に溶接されているために、下面がこの蓋板２の上面よりも僅かに浮いて配置されるようにして、安全弁８との間に隙間が生じるようにしている。内部パッキン６の庇部６ａは、上面が本体部分と面一であるため、蓋板２の下面に接して排ガス孔２ａの下方開口部を完全に覆っている。

なお、本実施形態の場合、蓋板２の左側端部の貫通孔には、従来例と全く同じ構成の外部パッキン５と内部パッキン６を用いて端子７と集電板４が取り付けられる。そして、従来と同様の製造工程により、これらの集電板４，４に発電要素３，３を接続し筐体１に収納することにより非水電解質二次電池が完成する。

上記構成によれば、外部パッキン５の庇部５ｂが安全弁８の上方を覆うので、非水電解質二次電池の蓋板２に工具等が触れたとしても、この安全弁８が傷付いたり破損するようなことがなくなる。しかも、外部短絡等の異常により電池容器の内圧が所定圧力を超えた場合には、安全弁８の上方に僅かな隙間があるので、この安全弁８が溝の部分から確実に破断して排ガス孔２ａを開放することができる。そして、電池容器内部の高圧ガスは、内部パッキン６の庇部６ａの小孔６ｂを通り、この安全弁８が開放した排ガス孔２ａを通じて、外部パッキン５の庇部５ｂの小孔５ｃから外部に円滑に放出させることができる。

また、非水電解質二次電池の製造過程においても、蓋板２に端子７，７と集電板４，４を取り付けた部品を取り回す際に、部品同士がぶつかったりしたとしても、安全弁８の上方は外部パッキン５の庇部５ｂに覆われ、下方は内部パッキン６の庇部６ａに覆われるので、この安全弁８が傷付いたり破損するようなことがなくなる。

なお、上記実施形態では、庇部５ｂ，６ａに小孔５ｃ，６ｂを形成する場合を示したが、工具等を遮断してガスを円滑に排出することができればよいので、例えば複数本の狭いスリット等を設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、安全弁８と庇部５ｂとの間に隙間を設けるようにしたが、この安全弁８が確実に破断できるのであれば、必ずしも隙間を設ける必要はない。ただし、安全弁８に庇部５ｂが密着していたのでは、破断の妨げとなるおそれがあるので、例えば庇部５ｂの下面におけるこの安全弁８の破断部の上方にのみ凹部を形成してもよい。逆に、庇部５ｂ，６ａと蓋板２の上下面との間にそれぞれ十分な隙間があれば、その間をガスが通り抜けることができるので、これらの庇部５ｂ，６ａに小孔５ｃ，６ｂ等を形成する必要もなくなる。

また、上記実施形態では、正極又は負極の一方の端子７を取り付けるための外部パッキン５と内部パッキン６にのみ庇部５ｂ，６ａを形成する場合を示したが、他方の端子７を取り付けるための外部パッキン５と内部パッキン６にも庇部５ｂ，６ａを形成するようにしてもよい。この場合、他方の端子７付近にも別に安全弁８を設けてもよいし、双方の庇部５ｂ，６ａで１箇所の安全弁８を覆うようにしてもよい。即ち、上記実施形態では、安全弁８を一方の端子７の近傍に配置した場合を示したが、従来例のように、安全弁８が双方の端子７，７の中央部付近にある場合には、双方の庇部５ｂ，５ｂと庇部６ａ，６ａでこの安全弁８を覆うようにしてもよく、これら左右の庇部５ｂ，５ｂの間や左右の庇部６ａ，６ａの間をスリット状等の隙間とすることにより、小孔５ｃ，６ｂ等の形成を不要とすることもできる。

また、上記実施形態では、内部パッキン６にも庇部６ａを設ける場合を示したが、非水電解質二次電池の製造過程で特に安全弁８を保護する必要がなければ、この内部パッキン６は従来例と同じ構成のものを用いることもできる。また、端子７と蓋板２との間の絶縁を図る必要がなければ、集電板４を直接蓋板２の下面に密着させてかしめても、外部パッキン５だけでこの端子７の封止はできるので、この場合には内部パッキン６を用いる必要がなくなる。

また、上記実施形態では、蓋板２の上面に安全弁８を溶接する場合を示したが、例えばこの蓋板２の下面、即ち排ガス孔２ａの下側に安全弁８を溶接してもよく、この蓋板２に凹部を形成し、この凹部内の底面に排ガス孔２ａを形成すると共に安全弁８を溶接するようにしてもよい。さらに、安全弁８は、上記実施形態のようなニッケル箔に限らず、所定の圧力で確実に破断するものであれば、他の金属箔等を用いることもできる。しかも、このように所定の圧力で破断する破裂弁に限らず、圧力弁のように、圧力が低下すると弁を閉じて復帰するようなものを用いることも可能である。

また、上記実施形態では、蓋板２に安全弁８や端子７を取り付ける場合を示したが、筐体１にこれらを取り付けた場合にも同様に実施可能である。さらに、例えば蓋板２に取り付けた端子７の外部パッキン５の庇部５ｂ等で筐体１に取り付けた安全弁８を覆うようにしてもよい。さらに、電池容器の構成も、このような筐体１と蓋板２によるものに限らず任意のものを用いることができる。

また、上記実施形態では、端子７を取り付けるための外部パッキン５や内部パッキン６の一部で安全弁８を覆う場合を示したが、電池容器の開口部（貫通孔に限らず部品間の間隙でもよい）を通して貫通する貫通部品をこの開口部との間で封止する封止材であれば、このような端子７には限定されないので、例えば液口栓を封止するための封止材の一部で安全弁８を覆うようにすることもできる。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、この電池の種類も任意である。

本発明の一実施形態を示すものであって、安全弁を備えた蓋板への端子とパッキンの取り付け構造を説明するための分解斜視図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の蓋板における安全弁と端子の部分拡大縦断面図である。 従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の構造を説明するための分解斜視図である。

符号の説明

２ 蓋板
２ａ 排ガス孔
５ 外部パッキン
５ｂ 庇部
５ｃ 小孔
６ 内部パッキン
６ａ 庇部
６ｂ 小孔
７ 端子
７ａ かしめ部
８ 安全弁

Claims (3)

1. 電池容器に安全弁が設けられた電池において、
   この電池容器の開口部を通して貫通する貫通部品を開口部との間で封止する封止材の一部が安全弁の少なくとも上方を覆っていると共に、該封止材における安全弁を覆う部分に複数の小孔または複数本の狭いスリットが形成されていることを特徴とする電池。
2. 電池容器に安全弁が設けられた電池において、
   この電池容器の開口部を通して貫通する貫通部品を開口部との間で封止する封止材の一部が安全弁の少なくとも上方を覆っていると共に、該封止材の他の一部が前記安全弁の下方を覆っていることを特徴とする電池。
3. 前記貫通部品が端子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池。
   

Images