JP5204973B2 - 二次電池用安全弁構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、リチウムイオン電池のような有機電解液電池（非水電解質電池）を含み、有機電解液を外気と隔離した密閉型の二次電池の外装缶端に設けられた封口板に形成される二次電池用安全弁構造及びその製造方法に関する。

携帯電話やノートパソコン、その他各種携帯端末（ＰＡＤ）のような小型電子機器等に広く使用されている二次電池は、現在では例えばリチウムイオン二次電池のような有機電解液電池（非水電解質電池）が主流となっている。また、電解質にゲル状のポリマーを用いるリチウムイオンポリマー電池も既に市販されている。リチウムイオン二次電池は、非水系の電解液を使用するため、水の電気分解電圧を超える高い電圧が得られ、またエネルギ密度が高い等の理由からノートパソコンなど携帯型情報機器に多く使用されている。

リチウムイオン二次電池のように有機電解液を外気と隔離した密閉型の二次電池は、通常以上の電流供給による過充電状態、誤使用による短絡状態で大電流が流れ、負極、正極が危険な状態になり、電解液が急速に分解されて発生したガスが電池内に充満して大きな内圧が生じ、爆発が生じることもある。また、缶に外力を加えたり、折り曲げたりすると、電池内部で短絡を起こし、熱暴走を起こすことがあり、電池の変形に伴う内部短絡などによる温度上昇や内圧上昇に備えて、一般には上端カバー内にガス圧上昇で電流を遮断し、ガスを外部に放出する安全弁を設けている。

上記安全弁として、下記の特許文献が公知である。特許文献1の「二次電池の防爆構造」は、外装缶の端に固定した封口板又は底板に設けた安全弁から成り、この安全弁は外周面に平板状凹部の第１加工部分を形成し、この凹部に切欠溝の第２加工部分を設け、その第２残厚を防爆圧＋αの圧力で切裂する板厚を有し、この第２加工部分に屈曲断面状の第３加工部分をその第３残厚が防爆圧で作動する厚さと成るようにしたというものである。

この二次電池の防爆構造の安全弁は、一般にプレスベント形式と呼ばれ、外装缶の端に設けられる封口板のアルミ板にプレス加工をし、薄肉部（溝）を所定形状（円又は長円）に形成したものである。金属基板は、鋼板、ステンレス鋼板、銅板又アルミニウム板のいずれかが用いられる。

これに対し、クラッドベント形式と呼ばれる安全弁が知られており、その一例として特許文献２の「密閉型電池容器の開裂式安全弁」が公知である。この安全弁は、「金属製の密閉電池容器の通気孔を冷間圧延法により接合された金属箔で塞ぎ、金属箔は中央が密閉電池容器の内方に向かって凸となるようにドーム状に変形されて薄肉部が形成され、密閉電池容器内の圧力が安全範囲の規定値まで上昇した場合に、上記金属箔に形成した薄肉部が上記圧力を受けて開裂し、密閉電池容器の防爆を図る」ようにした密閉電池容器の開裂式安全弁である。

この安全弁は、０．０３ｍｍ未満の金属箔を用いて通気孔を塞ぐように圧接し、その圧接部とその側近には圧接金型の加圧(プレス)で箔の板厚が１/２以下に減少した薄肉部が形成され、この薄肉部の板厚を調整することにより適正な開裂圧で作動する安全弁とされている。この形式の安全弁は、弁の膜部分の素材については明記されていないが、アルミニウムと想定され、この弁膜部分が電池内側に凸状として中央部がドーム状に形成されている。
特開２００１−２３５９６号公報 特開平０９−１３９１９６号公報

ところで、上記クラッドベント形式の安全弁は、柔軟性があり、落下・変形強度に優れ、ベント作動（開裂）圧は金属箔の箔厚（膜厚）が関与して決まり、ベント開放性（ガス放出性）に優れ、低作動圧で安定して作動する。しかし、金属箔を熱圧着又は冷間圧接で金属基板に積層するため加工処理に時間が掛かり、又金属箔には加工工程上で異物の混入により一般にピンホールが生じていることが多いため、全数のピンホール検査を要し、金属箔を積層した基板を外装缶に取り付ける際も金属箔に傷が付かないようにするため取り付け作業にも時間が掛かり、このためコストが高くなるという問題がある。

一方、従来のプレスベント形式の安全弁は、一般に封口板に凹溝をプレス成形するため、コストは安価であるが、特に変形強度に問題があり、ベント作動（開裂）圧は主に缶の膨れに伴う蓋の変形が関与し、変形によるクラックでベント作用が始まる。即ち、内圧が発生して缶に膨れが生じ、缶が変形するとその変形に伴って安全弁の凹溝にクラックが発生して安全弁が作動する。このため、ベント開放性が劣り、ベント作動時にガスが直ちに放出されず、ガス放出性に問題が残っている。

この発明は、上記の問題に留意して、外装缶の端部に取り付けたプレス加工による封口板のプレスベント形式の安全弁であるが、従来のようにガスが発生すると外装缶の膨れによる変形で初期リークを伴い作動する安全弁ではなく、外装缶の膨れによる影響を受けて大きく変形する前に、二次電池に対して設定された内圧の作動時に薄膜クラッドに近い状態で一気に開裂し、確実に安全弁として作動開放性を実現する二次電池用安全弁構造及びその製造方法を提供することを課題とする。

この発明は、上記の問題を解決する手段として、二次電池の外装缶の端に設けられる封口板にプレス成形で設けられる安全弁を備え、この安全弁は封口板の素材厚さＴから断面視で凹状に成形された凹部の外周縁、及びこの外周縁の内側領域の少なくとも片面に成形された溝部と複数の凸部を有する薄膜状の弁部から成り、この弁部は凸部が溝部の面積以下の所定面積比となるように成形し、電池内圧が作動すると不特定位置の開裂点から破断するようにした二次電池用安全弁構造を採用したのである。なお、弁部の凸部は封口板の片面又は両面に形成される。

上記の構成としたこの発明の二次電池用安全弁構造は、リチウムイオン二次電池のような有機電解液を含む密閉形の二次電池の端部に適合する形状として予め形成された封口板にプレス成形により設けられる安全弁として用いられる。この安全弁によれば、二次電池の内圧が設定値以上になると、安全弁の弁部が不特定位置の溝部と凸部との境目から開裂して破断する。このとき、弁部は破断した不特定形状の破断片の一辺が外周縁に沿って切り離されないまま残り、その一辺を境に破断片の大部分は略直角状に折れ曲がって立ち上がるほど電池の設定作動圧で瞬時に大きく変形する。

従って、この安全弁の弁部は内圧の作動と同時に作動し、かつ外装缶が内圧により大きく変形する前に作動する。このため、二次電池外装缶の内圧が高圧となることがなく、内圧の上昇によって外装缶が爆発をするという危険が低く、安全に作動する。また、二次電池において、この安全弁の弁部が作動しない通常の状態では、弁部は薄膜状であるが、その一部に凸部を含んでいるため、薄膜の柔軟性と耐衝撃性を持ち、従って二次電池を誤って落としたりしたときでも十分耐衝撃性を有する。又、その薄膜状の部分は凸部の作用により、異物の当たり（主としてプレス加工処理工程での製品同士の衝突や加工工程上の不測の作業ミス等）による傷の発生を防止できる効果を併せ持っている。

この安全弁構造では、安全弁の弁部の膜厚は、プレス成形により最薄の溝部では２０〜５０μｍの薄膜状に圧縮成形されるが、素材として例えばアルミニウム合金を用いた場合、弁部の溝部の薄膜材はアルミニウム箔の一般的な厚さに近いものとなる。しかし、プレス加工で素材を圧縮成形するため、封口板の圧延成形時あるいは安全弁のプレス成形時に生じる傷や素材粒子間の隙間は押し潰されて、ピンホールは全く発生しない。しかも、プレスベント形式であっても、弁部の薄膜材はクラッドベントのアルミニウム箔の作動特性に近いものが得られる。なお、この安全弁の弁部は凸部が溝部の面積以下で、溝部が弁部全面積の７０〜９０％と略大部分を占めるように設定されている。

上記二次電池用安全弁構造を製造する方法として、発電要素を内蔵する二次電池の外装缶端に設けられる封口板の少なくとも片面にプレス成形により基礎コイニングで素材厚さＴから外周縁が所定形状の凹部で残厚ｔ_１の平板面を有する第1加工部をプレス成形し、次にこの平板面に外周縁が所定断面形状となる凹部で、第１加工部より所定面積小さい予備コイニングで押圧して残厚ｔ_１より薄膜状の残厚ｔ_２の平板面を有する第２加工部をプレス成形し、さらに上記第２加工部の残厚ｔ_２の平板面に対して決めコイニングで残厚ｔ_３の溝部と複数の凸部を有する弁部から成る第３加工部をプレス成形して安全弁を形成するようにした二次電池用安全弁構造の製造方法を採用することができる。

この製造方法では、基礎コイニングの第１プレスパンチで封口板の少なくとも片面に素材厚さＴの約１０分の１程度の薄膜状に圧縮成形して第１加工部を残厚ｔ_１の平板面を有する凹部として成形する。この第１加工部の平板面に対してさらに少し小サイズの第２プレスパンチで残厚ｔ_１の略半分程度の厚さに予備コイニングでさらに薄膜状に圧縮成形して第２加工部を残厚ｔ_２の平板面を有する凹部として成形する。その後、さらに小サイズの第３プレスパンチで上記残厚ｔ_２の平板面に対して第３加工部の溝部の残厚ｔ_３が残厚ｔ_２の略半分程度の最薄の厚さと成る。

なお、上記プレス成形を封口板の両面に形成する場合は、上記プレス加工を封口板の両面に対称に行い、複数の凸部が両面に対象となるように形成する。このようなプレス加工により安全弁の溝部を薄膜状に圧縮成形し、金属箔と同等の薄膜部を安全弁に形成することができ、従って高品質で確実な作動性を有する安全弁を安価なコストで連続的に製造することが可能となる。

この発明の二次電池用安全弁構造は、封口板の素材厚さＴから成形された凹部の外周縁、及びこの外周縁の内側領域の少なくとも片面に成形された溝部と複数の凸部を有する薄膜状の弁部から成り、この弁部は凸部が溝部の面積以下の所定面積比となるように成形したから、電池内圧が作動すると薄膜状の弁部の不特定位置の開裂点から破断し、プレスベント形式の安全弁であるが、その作動は限りなくクラッドベント形式に近く、アルミ箔の安全弁と同様に低い作動圧で瞬時にかつ確実に安全弁として作動するとともに、その薄膜状の部分は凸部の作用により、異物の当たり（主としてプレス加工処理工程での製品同士の衝突や加工工程上の不測の作業ミス等）による傷の発生を防止できるという効果を併せ持つ。

上記二次電池用安全弁構造の製造方法は、プレス成形により基礎コイニングで素材厚さＴから外周縁が所定形状の凹部で残厚ｔ_１の平板面を有する第1加工部を、次にこの平板面に外周縁が所定断面形状となる凹部で、第１加工部より所定面積小さい予備コイニングで押圧して残厚ｔ_１より薄膜状の残厚ｔ_２の平板面を有する第２加工部をプレス成形し、さらに上記第２加工部の残厚ｔ_２の平板面に対して決めコイニングで残厚ｔ_３の溝部と複数の凸部を少なくとも片面に有する弁部から成る第３加工部をプレス成形して安全弁を形成するようにしたから、アルミ箔の安全弁と同様に低い作動圧で瞬時にかつ確実に作動する安全弁を有する封口板に安価なコストで安全弁構造を形成することができるという利点が得られる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は実施形態のリチウムイオン二次電池の外観斜視図を示す。図示のリチウムイオン二次電池は角型電池であるが、円形断面や長円形断面その他各種の断面形状の二次電池についても、以下の構成は同様に適用される。但し、この発明はプレスベント形式の安全弁の構造を主要構成内容とするものであるため、二次電池として内蔵される発電要素及びその接続金具、制御回路等の詳細については、図示及び説明を省略し、以下では二次電池についての概略構造について簡単に説明する。

図示のように、外装缶１は下底板１ｂで閉じられ、その内部に発電要素２を収容して、上端を封口板１ａにより閉じ、密封状に形成されている封口板１ａには、図示しない電極部を設けるための円形の孔３、４が設けられ、かつその一端寄りに安全弁５が形成され、この安全弁５により防爆構造が構成されている。なお、５Ｆは封口板１ａの外端面である。この封口板１ａは、素材がこの例ではアルミニウム合金であるが、鋼板、ステンレス鋼板、または銅板としてもよく、外装缶１は下底板１ｂを含めて鉄系の材料が使用されている。

上記の構成とした二次電池において、その安全弁構造Ａ_１は、二次電池の外装缶１の端に設けられる封口板１ａにプレス成形で設けられる安全弁５を備え、この安全弁５は、封口板１ａから断面視で凹状にプレス成形された凹部の外周縁５ａ、５ｂ及びこの外周縁５ａ，５ｂの内側領域の片面に成形された溝部６ａと複数の凸部６ｂを有する薄膜状の弁部６から成り、この弁部６は凸部６ｂが溝部６ａの面積以下の所定面積比となるように成形されている。

上記構成の安全弁構造Ａ_１の詳細について、以下説明する。安全弁５の拡大断面形状を図２に示す。図２の（ａ）図は、図１の矢視IIａ−IIａの部分断面図、（ｂ）図は矢視IIｂ−IIｂの部分断面図、(ｃ)図は安全弁５の部分拡大図である。この安全弁５は、封口板１ａの板素材の厚さＴから複数段のプレス加工処理がされて得られるものであり、図３に示すように長円形状に形成されている。以下では、上記安全弁５の構成を、後述する加工工程に対応して説明する。図示のように、第１加工部Ｐ_１は、薄板の封口板１ａの一端寄りの位置に安全弁５を形成するための安全弁用凹部として形成されている。

この第１加工部Ｐ_１の外周縁５ａは、後述するように、板素材の一部に第１プレス加工により第１残厚ｔ_１の平板面を有する長円形の凹部を成形して形成される加工部の外周縁である。そして、第２加工部Ｐ_２の外周縁５ｂは、第１加工部Ｐ_１の外周縁５ａより少し面積の小さい凹部として第２プレス加工により第１残厚ｔ_１よりさらに薄い残厚ｔ_２の平板面に成形された際に、その外周縁に形成されたものであるが、この場合外周縁５ｂではプレスパンチの大きさ（面積）により加工変形状態が種々異なり、図示のものは外周縁５ｂが小さな山形に変形した場合を示している。その詳細については、後で説明する。

第３加工部Ｐ_３の弁部６は、第２加工部Ｐ_２の上記残厚ｔ_２の平板な薄膜材に対して第３プレス加工により多数のメッシュ状の溝部６ａが、薄膜材面積の所定以上の割合（大部分）を占めるように成形したものであり、この成形時にはプレス押圧力により圧縮された素材肉部が横方向に移動し、かつプレスパンチの引上力で引き上げられて、第３加工部Ｐ_３の弁部６の全体形状は外側に凸のドーム状に変形する。上記溝部６ａを形成した場合、この圧縮で残る残厚ｔ_３は数拾μｍの厚みとなり、溝部６ａと溝部６ａの間の複数の凸部６ｂの厚さは残厚ｔ_２のまま、或いは若干厚くなるが、溝部６ａの残厚ｔ_３は凸部の残厚ｔ_２の約半分程度である。

上記のプレス加工により形成したプレスベント形式の安全弁５は、図示の例では、封口板1ａの板素材Ｔから次のような残厚となるように加工されている。
Ｔ＝０．７〜１．０ ｍｍ（素材：アルミニウム合金）
残厚ｔ_１＝０．０６〜０．１ ｍｍ
残厚ｔ_２＝０．０４〜０．０７ｍｍ
残厚ｔ_３＝０．０２〜０．０５ｍｍ

なお、上記残厚ｔ_３を残した図示の例のメッシュ状の複数条の溝部６ａは、各溝条が互いに４５度の交差状にクロスして形成（図３参照）しており、このため凸部６ｂは正方形となっているが、各溝条のクロスする角度は４５度に限るものではなく、凸部６ｂが菱形となるような角度で交叉するようにしても良いし、又それ以外にも円形や楕円形、三角形等の各種の形状による配列も可能である。又、上記例では規則的な凸部６ｂの配列を示しているが、不規則な配列であっても良い。ただし、安全弁５の弁部６全面積に占める割合として溝部６ａが大部分を占め、凸部６ｂが一部と成るように形成することについては同じであり、図示の例では、溝部６ａが面積比で７０〜９０％を占める割合としている。

上記のように、封口板１ａに残厚ｔ_１、ｔ_２を有する第1加工部Ｐ_１、第２加工部Ｐ_２の凹部を形成し、第２加工部Ｐ_２に第３加工部Ｐ_３の弁部６によるメッシュ状で多数条の溝部６ａに残厚ｔ_３を設定した安全弁５は、安全弁５を形成する主要な部材としてメッシュ状の多数条の溝部６ａを用いたため、全体としてプレスベントの安全弁であるが、クラッドベントの膜に近い状態の溝部６ａにより開裂点を不特定位置とし、外装缶１から封口板１ａを経て伝達される外力に対して柔軟性を有している。弁部６全体を柔軟にすることにより従来のプレスベント形状以上の特性で薄膜クラッドに近い特性を得ることができる。

なお、外装缶の素材はアルミニウム又はスチール製、封口板1ａはアルミニウム又はスチール製である。又発電要素２は、この発明の特徴ではないため詳細な構成は図示省略しているが、例えば正極にコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物、負極に炭素、電解質溶液に炭酸エチレンなどを含む有機溶媒を用いたリチウムイオン二次電池が用いられる。また、封口板１ａの中央部付近で図示しない電極部が突出しないように孔３の周辺が凹入状に形成されている。

このように形成したこの実施形態のリチウムイオン二次電池用の二次電池安全弁構造は、過度の充電、放電等が行われて外装缶内に作動すべき設定以上の内圧が生じたときは一気に開放され、従って安全弁５が安全な範囲で、かつ設定された防爆圧から僅かな誤差範囲内で確実に作動し、又電池を誤って落下させたときなどの衝撃があっても安全弁５が破壊されることはない。なお、封口板に安全弁５を形成し、電池の外装缶に溶接するまでの工程、或いは電池要素を組み込むまでの種々の加工、組立工程の途中で受ける打痕（製品同士の衝突による当たり傷を含む）、加工傷等が発生する可能性は、以下の製造方法で説明するように、プレスベント式の製法の加工工程の方がクラッド形式の場合より遥かに少ないため、クラッド式より危険性が低いことは勿論、さらに従来のプレスベント式よりもその可能性が低い。このことは、最終製品としての二次電池の製品の安定面でも大きな違いとなる。

上記構成の安全弁５の製造方法について図４を参照して簡単に説明する。図４は上記第１加工部Ｐ_１の外周縁５ａ、第２加工部Ｐ_２の外周縁５ｂ、メッシュ状の多数条の凹溝を含む第３加工部Ｐ_３の弁部６を形成する過程を示す。図４の（ａ）図では封口板１ａの素材に対して安全弁５を設ける位置に外周縁５ａを含む第1加工部Ｐ_１のプレス加工が行われる。１０はプレス台、１１ａはプレスパンチである。封口板１ａの板素材の厚さはＴであり、これにプレスパンチ１１ａで第1加工部Ｐ_１の凹部をプレス成形する。

この場合、プレス後の第１加工部Ｐ_１の平板面の残厚ｔ_１は、素材厚さＴの約１０分の1程度まで圧縮される。プレスパンチはサイズＤａ（長円形の幅）の第1プレスパンチ１１ａ、プレス台はＤａと同サイズのプレス台１０を用いている。この例では、第1加工部Ｐ_１の加工形状は、図1、図３に示すように、長円形状に形成されている。なお、第１プレスパンチ１１ａのプレス面は平面状である。

図４の（ｂ）図では上記第１プレスパンチ１１ａより小サイズ（サイズＤｂ又はＤｂ’、長円形の幅、但しサイズＤｂ>Ｄｂ’）の第２プレスパンチ１１ｂ、又は第２プレスパンチ１１ｂ’とプレス台１０を用いて第２加工部Ｐ_２の加工を行う。この場合、ケース（イ）に示すように、第２プレスパンチ１１ｂのサイズがＤｂの場合、第２加工部Ｐ_２の断面形状は外周縁に傾斜辺が形成されその内側は残厚ｔ_２の平板面となり、ケース（ロ）ではサイズＤｂ’（<Ｄｂ）の第２プレスパンチ１１ｂ’を使用するため、その外周縁に山形に屈曲状の外周縁５ｂ’が形成され、その内側に同じ残厚ｔ_２の平板面が形成される。

従って、ケース（イ）と（ロ）の場合とでは、第２加工部Ｐ_２の外周縁５ｂの形状が少し異なる（５ｂ’）状態となる。実際には、第２プレスパンチ１１ｂのサイズをどの程度とするかによって第２加工部Ｐ_２の外周縁５ｂの形状は、ケース（イ）とケース（ロ）の中間的な形状となる場合もあり、それぞれ安全弁５の形状、大きさに対してプレスパンチ１１ａ、１１ｂをどのようなサイズに設定するかによって異なる。上記のように形成した第２加工部Ｐ_２の平板面に次の第３加工部Ｐ_３の弁部６が形成される。

図４の（ｃ）図にケース（イ）とケース（ロ）として示すように、第３加工部Ｐ_３の弁部６は、第２プレスパンチ１１ｂ、１１ｂ’よりさらに小サイズ（Ｄｃ）の第３プレスパンチ１１ｃとプレス台１０を用いてプレス加工により形成される。第３プレスパンチ１１ｃにより加工された後パンチを引き上げると、第３加工部Ｐ_３の弁部６中心側の面は、図４の（ｃ）図に示すように、外側に凸のドーム状に形成される。これは、押圧された面の溝部の材肉が移動して凸部６ｂに流れ、この材肉の移動が凸部６ｂを押し上げると共に、プレスパンチの引上力で外側に引き上げられるため、全体的には外側に凸のドーム状に変形するからである。

上記実施形態では弁部６の片面（外側）に外側に凸のドーム状に変形する例を示したが、第３プレスパンチ１１ｃを引き上げる前に、封口板１ａにプレスパンチの軸方向と直行する方向に打撃を加えて、プレスパンチの弁部６への圧入状態に極僅かな隙間が生じるようにし、その後プレスパンチを引き上げるようにすれば、第３加工部Ｐ_３の弁部６は殆ど外側に凸のドーム状とならず、理想状態では平板面を保持できる。

なお、上記二次電池用安全弁構造Ａ_１では、弁部６を薄膜状の弁部材の片面に溝部６ａと複数の凸部６ｂを所定の配列で、外側に凸のドーム状として形成するとしたが、上記所定の配列は、規則的な配列であっても良いし、不規則な配列であっても良い。また、上記例では、プレスパンチによる引上力で外側に凸のドーム状となるように形成したが、内側に凸のドーム状として形成しても良い。この場合は、第３加工部Ｐ_３でプレス台側に弁部６を引き付けるか、若しくは第３段の加工処理が終了した後、内側に凸となるように押し出し加工をする。

ただし、内側に凸の場合は、内装される電池要素との干渉を避けるため凸部の外側が封口板の下面より以下に突出しないほどのドーム状とする。さらに、上記加工後に薄膜状の弁部６の強度のばらつきを抑えるために、封口板１ａに対し焼鈍などの熱処理を施しても良い。処置の温度に過熱した後、所定の時間冷却される。弁部６の溝部６ａの膜厚が２０〜５０μｍと極薄状に形成されるため、熱処理により設定圧のばらつきを平均化する。この処理は、第２実施形態の二次電池安全弁構造Ａ_２の場合にも必要に応じて適用される。

図６に第２実施形態の二次電池安全弁構造Ａ_２を示す。この安全弁構造では上記２段プレスで成形された第１加工部Ｐ_１、第２加工部Ｐ_２の凹部の外周縁５ａ、５ｂ、及び第３加工部Ｐ_３の弁部６の溝部６ａと複数の凸部６ｂは、封口板の両面に対称に所定の配列で形成されている。この場合も、所定の配列は、規則的、不規則的のいずれの配列であっても良い。また、上記対称の配列は、完全な対称であるのが望ましいが、ほぼ対称と見做しうる範囲内であればよい。

この実施形態の二次電池安全弁構造の製造は、第１実施形態の安全弁５を封口板１ａの片面に形成する場合に準じ、上記プレスパンチを安全弁５の両面側に対称に備えて押圧するものとし、詳細な加工工程の図示は省略する。プレスの段数は、第１実施形態の場合と同じである。溝部６ａと複数の凸部６ｂを弁部材の両面に形成する場合、上、下のプレスパンチを、それぞれの加工凹凸面が完全に対称となるように形成すれば、形成された弁部の加工面はフラットな平面状になる。ただし、上、下のプレスパンチの形状に僅かな違いが生じている場合、外側又は内側のいずれかの方向に波状に形成される場合もある。

上記の構成としたこの第２実施形態の二次電池安全弁構造によれば、第１実施形態で説明したように、過度の充電、放電等が行われて外装缶内に作動すべき設定以上の内圧が生じたときは一気に開放され、従って安全弁５が安全、確実に作動すること、誤って落としても安全弁５が破壊されることはないことや、打痕、加工傷等の危険性が低いことなどは第１実施形態と同じであるが、特にこの第２実施形態では加工部Ｐ_３の弁部６の溝部６ａと複数の凸部６ｂは、封口板の両面に対称に所定の配列で形成されているため、形成された弁部６の加工面はフラットな平面状となり、このため第１実施形態の二次電池安全弁構造よりさらにその薄膜状の部分である溝部６ａは凸部６ｂの作用により、異物（主としてプレス加工処理工程での製品同士の衝突や加工工程上の不測の作業ミス等）の当たりによる傷の発生をその両面で防止できるより一層高い効果を併せ持っている。

この発明の二次電池用安全弁構造の安全弁は、封口板の凹部の外周縁、この外周縁の内側領域に成形された薄膜状の弁部から成り、電池内圧が作動すると不特定位置の開裂点から破断するように形成したものであり、リチウムイオン二次電池だけでなく、リチウムイオンポリマー二次電池や、リチウム二次電池など電解液を用いる各種形式の二次電池に広く利用できる。

実施形態の二次電池の外観斜視図 上記実施形態の二次電池の（ａ）図1の矢視IIａ−IIａから見た断面図、（ｂ）図１の矢視IIｂ−IIｂから見た断面図、（ｃ）安全弁の部分拡大図 安全弁付近の構成の部分拡大斜視図 上記安全弁を加工するプレス加工方法の（ａ）第１加工部の成形の説明図、（ｂ）第２加工部の成形の説明図、（ｃ）第３加工部の成形の説明図 開裂状態を説明する模式図 第２実施形態の二次電池の主断面図

符号の説明

１ 外装缶
１ａ 封口板
２ 発電要素
３、４ 円形の孔
５ 安全弁
５ａ、５ｂ 外周縁
６ 弁部
６ａ 溝部
６ｂ 凸部
１０ プレス台
１１ａ 第1プレスパンチ
１１ｂ 第２プレスパンチ
１１ｃ 第３プレスパンチ
Ｐ_１ 第１加工部
Ｐ_２ 第２加工部
Ｐ_３ 第３加工部

Claims (4)

1. 二次電池の外装缶１の端に設けられる封口板１ａにプレス成形で設けられる安全弁５を備え、この安全弁５は封口板１ａの素材厚さＴから断面視で凹状にプレス成形された凹部の外周縁５ａとその内側に成形された外周縁５ｂ及びこの内側の外周縁５ｂの内側領域の少なくとも片面に成形された複数の凸部６ｂ間に形成された多数条の溝部６ａによってメッシュ状に構成された薄膜状の弁部６から成り、この弁部６は凸部６ｂが溝部６ａの面積以下の所定面積比となるように成形し、電池内圧が作動すると不特定位置の開裂点から破断するようにした二次電池用安全弁構造。
2. 前記薄膜状の弁部６を、その弁部６の片面に溝部６ａと複数の凸部６ｂを所定の配列で、外側に凸のドーム状として形成したことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用安全弁構造。
3. 前記薄膜状の弁部６を、その弁部６の両面に溝部６ａと複数の凸部６ｂを所定の配列で形成したことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用安全弁構造。
4. 発電要素を内蔵する二次電池の外装缶端に設けられる封口板１ａの少なくとも片面に、基礎コイニングで第1加工部Ｐ１をプレス成形し、次に、予備コイニングで第２加工部Ｐ２をプレス成形し、さらに、決めコイニングで第３加工部Ｐ３をプレス成形して安全弁５を形成するようにした二次電池用安全弁構造の製造方法であって、
   前記基礎コイニングでは、封口板１ａの少なくとも片面に所定形状の外周縁５ａと、その内側に素材厚さＴから残厚ｔ _１ （Ｔ＞ｔ _１ ）へ圧縮した薄膜状の平板面を有する凹部を成形し、
   前記予備コイニングでは、前記凹部の平板面に、第１加工部Ｐ１より所定面積小さい第２プレスパンチを押圧して、平板面を残厚ｔ _１ より薄膜状の残厚ｔ _２ に成形し、
   前記決めコイニングでは、第２プレスパンチより小サイズの第３プレスパンチを押圧して残厚ｔ _２ の平板面に対して複数の凸部６ｂと残厚ｔ _３ の溝部６ａを成形し、前記複数の凸部６ｂ間に形成された多数条の溝部６ａによってメッシュ状に構成された薄膜状の弁部６の凸部６ｂが溝部６ａの面積以下の所定面積比となるように成形する二次電池用安全弁構造の製造方法。

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