JP5673195B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、有底筒状の缶体と蓋部とを固定して形成した電池筐体と、前記電池筐体に収納されている発電要素と前記蓋部に配置されている電極端子との間の電流経路を遮断する電流遮断弁とが備えられ、前記電流遮断弁は、薄板状の弾性部材である弁体の可動部分が、前記電池筐体内の内圧が設定圧力に達するに伴って、電池筐体内方側に凸の姿勢から電池筐体外方側に凸の姿勢に弾性変形によって姿勢変化し、前記姿勢変化に伴って前記弁体が他の電流経路構成部材と離脱することによって前記電流経路を遮断するように構成され、前記弁体の端縁側が、前記蓋部の端縁と共に前記缶体の開口端でかしめられて構成されている電池に関する。 The present invention includes a battery casing formed by fixing a bottomed cylindrical can and a lid, a power generation element housed in the battery casing, and an electrode terminal disposed in the lid. A current cut-off valve that cuts off a current path between the movable part of the valve body, which is a thin plate-like elastic member, as the internal pressure in the battery housing reaches a set pressure, The posture is changed by elastic deformation from a posture protruding inward to the battery housing to a posture protruding toward the outer side of the battery housing, and the valve element is separated from other current path constituent members along with the posture change. The present invention relates to a battery configured to block a path and configured such that an end edge side of the valve body is caulked at an opening end of the can body together with an end edge of the lid portion.
かかる電池は、充電中に電池筐体内の内圧が上昇すると、電池内の電流経路を遮断することで、内圧の更なる上昇を防ぐ電流遮断弁を備えている。
この電流遮断弁の構成としては、大まかには、2種類の基本構成が考えられている。
1つは、下記特許文献1に記載のように、電流遮断弁の弁体を皿バネのように動作させるものであり、電池筐体の正極付近を断面視で示す図8(a)のに示すように、薄板状の弾性部材にて、電池筐体101の内方側に凸の姿勢(図8(a)において実線で示す姿勢)となる形状に形成した弁体102を備え、電池筐体101の内圧の上昇に伴って、弁体102が電池筐体外方側に凸の姿勢(図8(a)において2点鎖線で示す姿勢)へと弾性変形で姿勢変化する動き利用して、電流経路を遮断させる。
この構成では、上記弁体102はいわゆる皿バネと同様の動きを示し、弁体102が電池筐体内方側に凸となる姿勢を維持しようとする弾性力に、上記弁体102を電池筐体101の外方側へと押圧する電池筐体内の内圧が打ち克つと、上記弁体102は、電池筐体外方側に凸となる姿勢に急峻に姿勢変化する。すなわち、図8(a)において、実線で示す姿勢から2点鎖線で示す姿勢に急峻に変化する。
もう1つの基本構成としては、下記特許文献2に記載のように、比較的に厚みのある板材を用いるもので、図8(b)に示すように、断面が段差状となる形状に屈曲形成した弁体112を備えるものがある。
この構成では、弁体112は、図8(b)において、実線で示す正常時の姿勢から、2点鎖線で示す姿勢へと、電池筐体111の内圧の上昇に伴って徐々に姿勢変化する。
この姿勢変化は、わずかな弾性は残存するものの、基本的に塑性変形となっている。
Such a battery includes a current cutoff valve that prevents a further increase in the internal pressure by interrupting the current path in the battery when the internal pressure in the battery casing increases during charging.
As a configuration of this current cutoff valve, roughly two types of basic configurations are considered.
One is to operate the valve body of the current cutoff valve like a disc spring as described in
In this configuration, the
As another basic configuration, as described in
In this configuration, the posture of the
This posture change is basically plastic deformation, although a slight elasticity remains.
上記の2つの構成は、弁体の動作として比較すると、後者の構成では、電池内圧の上昇に伴って弁体が徐々に姿勢変化するので、弁体と他の電流経路構成部材との接合強度等とも関連して、電流遮断弁が遮断動作する電池筐体の内圧のばらつきが相対的に大となる。
これに対して、前者の構成では、電池筐体内の内圧が上昇したときに、弁体の姿勢が、弁体自身の弾性力に抗して急峻に姿勢変化するため、電流遮断弁を遮断動作させる電池筐体の内圧を比較的に精度良く設定できる。
この反面、前者の構成では、弁体の取り扱いにおいて難点がある。
すなわち、前者の構成における弾性部材により形成される弁体は、後者の構成の弁体に比較して、かなり薄肉の板材にて形成されるため、特に、弁体を蓋部と共に缶体の開口端にかしめによって固定する際の取り扱いが難しいものとなる。
蓋部と缶体とをかしめる際には、非常に大きな力を加えて変形させるため、弁体を、それの中心に向けて圧縮する力が作用し、その力によって薄い弁体自身が変形してしまうのである。
When the above two configurations are compared as the operation of the valve body, in the latter configuration, the posture of the valve body gradually changes as the internal pressure of the battery increases, so that the bonding strength between the valve body and other current path constituent members In relation to the above, the variation in the internal pressure of the battery housing in which the current cutoff valve performs the cutoff operation is relatively large.
On the other hand, in the former configuration, when the internal pressure in the battery housing rises, the posture of the valve body changes sharply against the elastic force of the valve body itself, so the current cutoff valve is shut off. The internal pressure of the battery casing to be set can be set with relatively high accuracy.
On the other hand, the former configuration has a difficulty in handling the valve element.
That is, the valve body formed by the elastic member in the former configuration is formed by a considerably thin plate material as compared with the valve body of the latter configuration. Handling when fixed to the end by caulking becomes difficult.
When crimping the lid and the can body, a very large force is applied to deform the valve body, so that a force is applied to compress the valve body toward its center, and the thin valve body itself is deformed by that force. It will be done.
具体例を、電池筐体BCを構成する蓋部2に電流遮断弁CSの弁体11を取り付けた部分を抜き出して断面を示す図7で説明すると、実線で示すかしめ前の姿勢から2点鎖線で示すかしめ後の姿勢に変形してしまう。変形の態様は、弁体11において弾性変形する部分の周囲部分が垂れ下がってしまう変形となっている。
このように弁体が変形してしまうと、電流遮断弁が遮断動作する電池筐体内の内圧の設定精度が低下してしまう。
このようなかしめ作業時の弁体の変形を抑制するために、例えば、図8(a)に示すように、弁体102の下方側に位置する下板103(通常、電池の電流経路を構成する金属板にて形成される)を、かしめ部分において、弁体102の端縁を囲むように屈曲させ、この屈曲部分でかしめ時の圧力を受けることで、弁体102を保護する構成が考えられている。
このように、弁体102を保護する構成を備えることで、かしめ時の弁体102の変形を抑制できるのであるが、上記下板103を、電気的な絶縁材料であるガスケット104を重ねた状態でかしめ部分に引き出すことになるため、それだけ、かしめ部分の構造を複雑化させ、ガスケット104の両側面が電解液の漏出経路となって、電解液の漏出経路を増やしてしまうことになる。
これに対して、後者の構成では、弁体112自身に厚みがあることに加えて、弁体112の形状を段差形状としているため、かしめ時の圧力に対する耐性が高く、又、弁体112のわずかな変形に対して電流遮断弁の動作圧力が敏感に変化するということも少ない。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、構造の複雑化を可及的に回避しながら、電流遮断弁の動作精度を良好に維持する点にある。
A specific example will be described with reference to FIG. 7 which shows a cross-section by extracting a portion where the
If the valve body is deformed in this manner, the setting accuracy of the internal pressure in the battery housing in which the current cutoff valve performs a cutoff operation is lowered.
In order to suppress such deformation of the valve body during the caulking work, for example, as shown in FIG. 8A, the lower plate 103 (usually a current path of the battery is configured on the lower side of the valve body 102). A structure that protects the
Thus, by providing the structure for protecting the
On the other hand, in the latter configuration, in addition to the thickness of the
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to satisfactorily maintain the operation accuracy of the current cutoff valve while avoiding complication of the structure as much as possible.
本出願の第1の発明は、有底筒状の缶体と蓋部とを固定して形成した電池筐体と、前記電池筐体に収納されている発電要素と前記蓋部に配置されている電極端子との間の電流経路を遮断する電流遮断弁とが備えられ、前記電流遮断弁は、薄板状の弾性部材である弁体の可動部分が、前記電池筐体内の内圧が設定圧力に達するに伴って、電池筐体内方側に凸の姿勢から電池筐体外方側に凸の姿勢に弾性変形によって姿勢変化し、前記姿勢変化に伴って前記弁体が他の電流経路構成部材と離脱することによって前記電流経路を遮断するように構成され、前記弁体の端縁側が、前記蓋部の端縁と共に前記缶体の開口端でかしめられて構成されている電池において、前記弁体に、前記弁体の中心から設定間隔を隔てた位置に、その位置と前記中心とを結ぶ仮想線の垂直方向での断面視で、湾曲形状あるいは屈曲形状に形成した溝状部が、前記中心を囲む状態で配置されている。 1st invention of this application is arrange | positioned at the battery housing | casing formed by fixing a bottomed cylindrical can and a cover part, the electric power generation element accommodated in the said battery housing | casing, and the said cover part. A current cut-off valve that cuts off a current path between the electrode terminal and the current terminal. As it reaches, the posture changes from the posture that protrudes inward of the battery housing to the posture that protrudes outward of the battery housing by elastic deformation, and the valve body separates from other current path components along with the posture change. In the battery configured to cut off the current path, the edge of the valve body is caulked at the opening end of the can body together with the edge of the lid portion. , At a position separated from the center of the valve body by a set interval, the position and the center Department in sectional view in the vertical direction of the virtual line, a groove-like portion formed in a curved shape or bent shape is disposed in a state surrounding the center.
すなわち、電流遮断弁の弁体を、薄板状の弾性部材にて形成して、通常時の弁体の形状が、電池筐体の内方側に凸の姿勢となるように配置し、電池筐体の内圧が上昇するに伴って、電池筐体の外方側に凸となる姿勢に急峻に弾性変形して、電流遮断弁が遮断動作する構成としている。
このような構成とすることによって、弁体を蓋部と共に缶体の開口端にかしめる際の弁体の変形が問題となるが、弁体に、断面視で湾曲形状あるいは屈曲形状とした溝状部を備えさせることで、かしめ時において大きな力が作用した時に、弁体に作用した力が、上記溝状部において吸収されるようにしている。
その結果、かしめ時における弁体の変形が抑制される。
That is, the valve body of the current cutoff valve is formed of a thin plate-like elastic member, and is arranged so that the shape of the valve body in a normal state is a convex posture toward the inner side of the battery housing. As the internal pressure of the body rises, the current shut-off valve is configured to shut off by suddenly elastically deforming into a posture that protrudes outward of the battery casing.
By adopting such a configuration, there is a problem of deformation of the valve body when the valve body is caulked to the opening end of the can body together with the lid portion, but the valve body has a groove that is curved or bent in a sectional view. By providing the shape portion, when a large force is applied during caulking, the force acting on the valve body is absorbed by the groove portion.
As a result, deformation of the valve body during caulking is suppressed.
又、本出願の第2の発明は、上記第1の発明の構成に加えて、前記溝状部が、前記弁体における他の部分よりも薄肉化された状態で形成されている。
すなわち、上記溝状部の厚みを薄肉化することで、溝状部は、外力に対して変形し易くなる。
そのため、かしめ時に弁体に作用する力を、より効率良く吸収できることになる。
Further, in the second invention of the present application, in addition to the configuration of the first invention, the groove-like portion is formed in a state of being thinner than other portions of the valve body.
That is, by reducing the thickness of the groove-like portion, the groove-like portion is easily deformed with respect to an external force.
Therefore, the force acting on the valve body during caulking can be absorbed more efficiently.
又、本出願の第3の発明は、上記第1又は第2の発明の構成に加えて、前記溝状部は、前記溝状部の存在位置と前記中心とを結ぶ仮想線の垂直方向での断面視で、V字形状となるように形成されている。
すなわち、上記溝状部の具体形状としては各種の形状が考えられるが、本出願の発明者による実験の結果、V字形状の断面に形成したときに、効果的に弁体の変形を抑制することができた。
According to a third invention of the present application, in addition to the configuration of the first or second invention, the groove-like portion is perpendicular to an imaginary line connecting the position where the groove-like portion exists and the center. It is formed so as to be V-shaped in a cross-sectional view.
That is, various shapes are conceivable as the specific shape of the groove-shaped portion, but as a result of experiments by the inventors of the present application, the deformation of the valve body is effectively suppressed when formed in a V-shaped cross section. I was able to.
上記第1の発明によれば、電流遮断弁の弁体を、電池筐体の内圧の上昇に伴って、電池筐体の内方側に凸の姿勢から、電池筐体の外方側に凸の姿勢に、弾性変形により急峻に姿勢変化する形式として、電流遮断弁の動作精度を向上させながらも、弁体に上記溝状部を形成して、かしめ時の弁体の変形を抑制しているので、弁体の変形を抑制するための構造を別途備える必要がないか、あるいは、備えるにしても簡素な構成のもので足りるものとなる。
もって、構造の複雑化を可及的に回避しながら、電流遮断弁の動作精度を良好に維持できるものとなった。
又、上記第2の発明によれば、かしめ時に作用する力を、より有効に吸収できるので、かしめ時における弁体の変形を一層抑制できる。
又、上記第3の発明によれば、上位溝状部の断面形状をV字形状とすることで、かしめ時における弁体の変形を更に抑制できる。
According to the first aspect of the present invention, the valve element of the current cutoff valve is projected from the posture protruding inward to the battery casing to the outer side of the battery casing as the internal pressure of the battery casing increases. As a form in which the posture changes sharply due to elastic deformation, while improving the operation accuracy of the current cutoff valve, the groove is formed in the valve body to suppress deformation of the valve body during caulking. Therefore, it is not necessary to separately provide a structure for suppressing the deformation of the valve body, or a simple structure is sufficient even if it is provided.
Therefore, the operation accuracy of the current cutoff valve can be maintained well while avoiding the complexity of the structure as much as possible.
Further, according to the second aspect of the invention, the force acting during caulking can be absorbed more effectively, so that deformation of the valve body during caulking can be further suppressed.
Moreover, according to the said 3rd invention, the deformation | transformation of the valve body at the time of crimping can further be suppressed by making the cross-sectional shape of a high-order groove part into a V shape.
以下、本発明の電池の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態では、電池BTとして、二次電池、より具体的には、非水電解液二次電池であるリチウムイオン電池を例示して説明する。
電池BTは、円筒型の電池筐体BCを有しており、電池筐体BCは、電池BTの上端側(正極の電極端子側)を断面視で示す図1に示すように、有底筒状(より具体的には、有底円筒状)の缶体1と、缶体1の開口端に被せる状態で配置される蓋部2とからなっている。
蓋部2は、導電体である金属材料にて形成され、全体として略円板状であるが、それの中央部が電池筐体BCの外方側へ凸となる形状に形成されて、その凸形状部分が正極の電極端子2aとなっている。
その正極端子2a付近には、後述する電流遮断弁CSの動作によって電池筐体BC内のガスを排出させるための開口2bが形成されている。
Hereinafter, embodiments of the battery of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, as the battery BT, a secondary battery, more specifically, a lithium ion battery that is a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described as an example.
The battery BT has a cylindrical battery casing BC, and the battery casing BC has a bottomed tube as shown in FIG. 1 showing the upper end side (positive electrode terminal side) of the battery BT in a cross-sectional view. It consists of a
The
In the vicinity of the
電流遮断弁CSは、弁体11と下板12とを主要部として構成されており、何れも導電体の金属材料(具体的には、アルミニウム)にて構成されている。
弁体11は、薄板状のアルミニウムを、電池BTへの取り付け前の形状として、斜視図で示す図2及び断面図で示す図3に示すように、全体として略皿状の形状に形成されている。
弁体11の中央部には、弁動作の主要部となる窪み部11aが形成され、弁体11の端縁部分には、立ち上がり部11bが形成されている。この立ち上がり部11bは、後述する蓋部2の固定作業の過程で、他の部分と平行姿勢となるように押しつぶされ、図1等に示すように蓋部2の端縁を挟み込む形状となる。従って、弁体11の端縁側も、蓋部2と共に缶体1の開口端でかしめられる。
弁体11は、上記窪み部11aを形成することで、いわゆる皿バネに相当する弾性部材となる。それによって、図1において実線で示す姿勢において、下方側から押圧しても、それの弾性力によって、上記実線の姿勢を維持し、下方側から押圧する力が設定圧力に達すると、2点鎖線で示す姿勢に急峻に変形する。
The current cutoff valve CS includes a
The
In the central part of the
The
下板12は、全体としては、弁体11よりは肉厚の板材にて円板状に形成され、それの中央部に、弁体11における窪み部11aの下端に溶接される薄肉部12aが形成されている。
下板12には、更に、端縁寄りの位置に、電池筐体BC内のガス排出の際の流路となる開口12bが形成されている。
下板12の下面側には、弁体11と下板12との接続位置(溶接位置)の下方側位置において、導電体である金属材料にて形成されているリード14の一端側が固定されている。
The
The
On the lower surface side of the
下板12は、電気的な絶縁材料であり気密シール材料である樹脂性のガスケット13に保持されている。
ガスケット13は、下板12の端縁を保持し、下板12の保持位置から弁体11の径方向外周側に向かう部分で弁体11の下面側に接当し、弁体11の端縁において立ち上がり部13aが形成され、ガスケット13は全体としてドーナッツ形状に形成されている。上記立ち上がり部13aは、缶体1と弁体11の立ち上がり部11bとの間に介在して、両者の電気的な絶縁及び気密シールを確保している。
ガスケット13の下面側は、下板12の保持位置付近において下方側に延出し、その延出部分13bが絶縁板15と接当している。
絶縁板15の下方側には1点鎖線で概略的に示す発電要素16が配置されている。
詳細な説明は省略するが、発電要素16は、夫々活物質を塗布した箔状正極板と箔状負極板とをセパレータを挟んだ状態で巻回して構成しており、箔状正極板と上記のリード14とが電気的に接続されている。
The
The
The lower surface side of the
A
Although a detailed description is omitted, the
上記構成の電池BTにおいては、電池筐体BCの内圧が上昇して、設定圧力(例えば、2MPa)に達すると、弁体11の可動部分(窪み部11aの形成部分)の姿勢が、図1において実線で示す、電池筐体BC内方側に凸の姿勢から、図1において2点鎖線で示す、電池筐体BC外方側に凸の姿勢に、急峻に、弾性変形によって姿勢変化する。
この姿勢変化に伴って、弁体11の窪み部11aの下面が他の電流経路構成部材である下板12と離脱する。
弁体11と下板12との離脱について、弁体11と下板12との溶接箇所付近を拡大して示す図4に基づいて、更に詳細に説明する。
図4(a)に示すように、下板12の薄肉部12aの上面側には、弁体11の下面との溶接箇所の周囲において、平面視(下板12の上面の法線方向視)でリング状にV字溝12cが形成されており、弁体11の姿勢変化によって弁体11が下板12から離脱する際には、図4(b)に示すように、上記のV字溝12cの形成箇所が破断する。
弁体11を下板12から離脱させる態様としては、弁体11と薄肉部12aとの溶接箇所で破断させる構成も考えられるが、上記のようにV字溝12cを形成して、その形成位置で破断させることで、電流遮断弁CSの作動圧のばらつきを抑制して、より高精度に動作させることができる。
すなわち、弁体11と薄肉部12aとの溶接箇所で破断させる場合は、弁体11と薄肉部12aとの溶接強度のばらつきを抑制するのが容易ではないのに対して、上記のようにV字溝12cで破断させる構成では、電流遮断弁CSの作動圧のばらつきはV字溝12cの加工精度に大きく依存し、そのような加工は高精度で行えるので、電流遮断弁CSの作動圧のばらつきを高度に抑制できる。
発電要素16と蓋部2の電極端子2aとは、リード14,下板12,弁体11及び蓋部2自身を経る電流経路で電気的に接続されており、弁体11と下板12とが離脱することで、この電流経路が遮断される。
又、電流遮断弁CSは、いわゆる破裂弁としての機能をも併せ持っており、電池筐体BCの内圧が過度に上昇すると、その内圧によって図1において2点鎖線で示す姿勢で弁体11が破れ、蓋部2の開口2bを通して、電池筐体BC内のガスを電池筐体BCの外部へと排出する。
In the battery BT having the above-described configuration, when the internal pressure of the battery casing BC increases and reaches a set pressure (for example, 2 MPa), the posture of the movable portion of the valve body 11 (the formation portion of the recessed
Along with this change in posture, the lower surface of the recessed
The detachment between the
As shown in FIG. 4A, on the upper surface side of the
As a mode in which the
That is, when breaking at the welded portion between the
The
The current cutoff valve CS also has a function as a so-called rupture valve. When the internal pressure of the battery casing BC rises excessively, the
上記構成の電池BTを組み立てる際においては、蓋部2と弁体11とを溶接すると共に、弁体11の立ち上がり部11bで蓋部2の端縁を囲むように折り曲げ加工を行った物を、ガスケット13及び下板12と組み付けて、下板12の薄肉部12aと弁体11の窪み部11aの下面側とを溶接して、蓋部2側の組品とする。尚、蓋部2と弁体11との溶接箇所は、かしめられる部分以外であれば、蓋部2と弁体11とが接触している面上のどこであっても良いが、弁体11に形成された溝状部SCよりも弁体の中心寄りであることが好ましい。
缶体1側では、リード14を接続した発電要素16を缶体1に収納し、缶体1にくびれ部1aを形成する加工を行う。
次に、蓋部2側の組品の下板12と缶体1側のリード14の端部とを溶接すると共に、蓋部2側の組品を缶体1側に被せて、缶体1の開口端と蓋部2の端縁とをかしめ、ガスケット13の立ち上がり部13aを、缶体1の開口端と共に屈曲させ、缶体1の開口端と蓋部2の端縁とを固定する。尚、電解液は、上記かしめ作業の前の適宜のタイミングで注液する。
このかしめ作業の際に、弁体11の端縁に大きな力が作用する。
そのため、何ら対策をとっていない状態では、図7で2点鎖線で示すように、弁体11がガスケット13もろともに変形してしまう。
When assembling the battery BT having the above-described structure, the
On the
Next, the
During this caulking work, a large force acts on the edge of the
Therefore, when no countermeasure is taken, the
この変形を抑制するために、弁体11に溝状部SCを形成している。
溝状部SCは、弁体11の中心から設定間隔を隔てた位置に、図3等の断面視、すなわち、溝状部SCの存在位置と弁体11の中心とを結ぶ仮想線の垂直方向での断面視(周方向での断面視)で、湾曲形状あるいは屈曲形状に形成して、弁体11の中心を囲む状態でリング状に配置されている。
溝状部SCの配置位置は、より詳細には、缶体1と蓋部2とをかしめる際に、そのかしめる力が作用する部分よりもわずかに弁体11の中心寄りに設定されている。
In order to suppress this deformation, a groove portion SC is formed in the
The groove-shaped portion SC is located at a position spaced from the center of the
More specifically, when the
溝状部SCの断面形状としては種々の形状を用いることができるが、図1及び図3等では、図5(b)において拡大して示すように、V字形状断面とする場合を図示している。
更に詳細には、図5(b)に示す断面形状では、弁体11の他の部分よりも、溝状部SCを含む設定幅のリング状に薄肉化している。
具体的な数値で説明すると、弁体11の厚みは0.2mm〜0.4mmに設定すれば良いが、例えば、弁体11の厚さを0.3mmとした場合において、プレス加工にて0.2mmまで薄肉化する。図5(b)に示す形状では、この薄肉化の後、更にプレス加工等にてV字形状の溝を形成している。
Although various shapes can be used as the cross-sectional shape of the groove-shaped portion SC, FIGS. 1 and 3 and the like illustrate the case where a V-shaped cross-section is shown as enlarged in FIG. 5B. ing.
More specifically, the cross-sectional shape shown in FIG. 5B is thinner than the other part of the
If it demonstrates with a concrete numerical value, what is necessary is just to set the thickness of the
溝状部SCの断面形状の他の例としては、図5(a)に示すように、同じV字形状の断面としながら、上述の薄肉化を行っていないものの他、上記薄肉化を行っていないもので丸形形状の断面としたもの(図5(c))、上記薄肉化を行った後に丸形形状の断面としたもの(図5(d))、上記薄肉化を行っていないもので角形形状の断面としたもの(図5(e))、及び、上記薄肉化を行った後に角形形状の断面としたもの(図5(d))等がある。
更には、上記各断面形状のものを並べて配置して波形形状としたもの等でも良い。
As another example of the cross-sectional shape of the groove-shaped portion SC, as shown in FIG. 5A, the above-mentioned thinning is performed in addition to the same V-shaped cross section that is not thinned as described above. No cross-section with a round shape (FIG. 5C), cross-section with a round shape after thinning (FIG. 5D), no thinning And a cross section having a square shape (FIG. 5E) and a cross section having a square shape after the thinning (FIG. 5D).
Furthermore, the thing of the above-mentioned each cross-sectional shape arranged side by side, and what was made into the waveform shape etc. may be used.
次に、弁体11に上記溝状部SCを形成することによる、かしめ作業時の弁体11の変形抑制効果について、実験結果に基づいて説明する。
実験に用いたサンプルは、直径が42mm,総長が91mmの円筒型の電池であり、弁体11の厚みを0.3mmとして、溝状部SCを図5(a)〜図5(f)の各断面形状としている。
各断面形状の溝状部SCは、図5(a)において示す、溝状部SCの頂部と弁体11の上面との間隔「H」、及び、径方向での形成幅「W1」について、H=0.8mm,W1=1.0mmとしている。
上記薄肉化を行っているものは、0.3mm厚の板材を0.2mmの厚さまでプレス加工によって薄くしており、薄肉化を行う部分の径方向での幅「W2」(図5(b)参照)について、W2=1.2mmとしている。
各断面形状の溝状部SCの形成位置は、図3において示す、弁体11の中心と溝状部SCの頂部との径方向での距離「D1」、及び、かしめにより押圧する領域の中心位置(図3において「C」で示す位置)と溝状部SCの頂部と径方向での距離「D2」について、D1=17mm,D2=2.6mmとしている。
以上の各部の寸法は、実験に用いたサンプルの数値例であり、本発明は、一般的な規格である「18650」,「26650」及び「14450」等の各種の寸法形状の電池に適用できるのはもちろんのことである。
Next, the effect of suppressing deformation of the
The sample used for the experiment is a cylindrical battery having a diameter of 42 mm and a total length of 91 mm. The thickness of the
The groove-shaped portion SC of each cross-sectional shape has a gap “H” between the top of the groove-shaped portion SC and the upper surface of the
In the thinning, a 0.3 mm-thick plate material is thinned to a thickness of 0.2 mm by pressing, and the width “W2” in the radial direction of the thinning portion (FIG. 5B) ))), W2 = 1.2 mm.
The formation position of the groove-shaped portion SC of each cross-sectional shape is the distance “D1” in the radial direction between the center of the
The dimensions of the above parts are numerical examples of the samples used in the experiment, and the present invention can be applied to batteries having various sizes and shapes such as “18650”, “26650”, and “14450” which are general standards. Of course.
上記の各形状サンプルについて、蓋部2のかしめ作業後に、図7において符号「L」で示す、正極の電極端子2aの上端と弁体11の窪み部11aの下面との距離を測定した。
この測定結果を、図6に示す。この距離「L」は、かしめ作業前の値(すなわち、設計値)は、4.3mmとしてあり、距離「L」の測定結果が4.3mmに近いほど弁体11の変形量が小さいことになる。
図6では、図5(a)及び図5(b)の断面形状についての測定結果を「V字リブ」として示し、図5(c)及び図5(d)の断面形状についての測定結果を「丸形リブ」として示し、図5(e)及び図5(f)の断面形状についての測定結果を「角形リブ」として示し、夫々において、上記薄肉化を行っていないものを白丸、薄肉化を行ったものを黒丸で示している。
又、左端の「対策無し」では、比較のために、溝状部SCを形成しなかった場合の測定結果を白抜きの四角で示している。
About each said shape sample, the distance of the upper end of the
The measurement results are shown in FIG. This distance “L” has a value (ie, a design value) before caulking work of 4.3 mm, and the deformation amount of the
In FIG. 6, the measurement result about the cross-sectional shape of FIG. 5 (a) and FIG.5 (b) is shown as a "V-shaped rib", and the measurement result about the cross-sectional shape of FIG.5 (c) and FIG.5 (d) is shown. Shown as “round ribs”, and the measurement results for the cross-sectional shapes of FIGS. 5 (e) and 5 (f) are shown as “square ribs”, and those that have not been thinned are white circles and thinned, respectively. The black circles indicate what was done.
In the “no countermeasure” at the left end, for comparison, the measurement result when the groove portion SC is not formed is indicated by a white square.
図6から明らかなように、溝状部SCの断面形状を、V字形状とした場合において弁体11の変形が小さく、更に溝状部SCの薄肉化を行った場合において特に変形が小さくなっている。
又、溝状部SCの断面形状を角形形状とした場合は、溝状部SCの薄肉化を行わないときは、弁体11の変形を抑制する効果は明確ではないが、薄肉化することによって変形抑制効果が大となっている。
更に、溝状部SCの断面形状を丸形形状とした場合は、薄肉化を行わないときは、弁体11の変形を抑制する効果が明確であるものの、薄肉化を行うことによって、弁体11の変形を抑制する効果はかえって小さくなっている。この理由については明確ではないが、少なくとも、かしめ作業による弁体11の変形を抑制する効果は確認できる。
As is apparent from FIG. 6, the deformation of the
In addition, when the cross-sectional shape of the groove-shaped portion SC is a square shape, the effect of suppressing the deformation of the
Further, when the cross-sectional shape of the groove-shaped portion SC is a round shape, the effect of suppressing the deformation of the
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
(1)上記実施の形態では、弁体11に形成する溝状部SCにおいて、下に凸(電池筐体BCの内方側に凸)のV字形状等の溝として形成しているが、電池筐体BCの外方側に凸の溝状に形成しても良い。
(2)上記実施の形態では、本発明を非水電解液二次電池であるリチウムイオン電池に適用する場合を例示しているが、電池筐体BCの内圧上昇に対して何らかの保護手段を必要とする各種の電池に本発明を適用できる。
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be listed.
(1) In the above-described embodiment, the groove-shaped portion SC formed in the
(2) In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a lithium ion battery that is a non-aqueous electrolyte secondary battery is exemplified, but some protection means is required against an increase in the internal pressure of the battery casing BC. The present invention can be applied to various types of batteries.
1 缶体
2 蓋部
2a 電極端子
11 弁体
16 発電要素
BC 電池筐体
CS 電流遮断弁
SC 溝状部
DESCRIPTION OF
BC Battery housing CS Current cutoff valve SC Groove
Claims (3)
前記電流遮断弁は、薄板状の弾性部材である弁体の可動部分が、前記電池筐体内の内圧が設定圧力に達するに伴って、電池筐体内方側に凸の姿勢から電池筐体外方側に凸の姿勢に弾性変形によって姿勢変化し、前記姿勢変化に伴って前記弁体が他の電流経路構成部材と離脱することによって前記電流経路を遮断するように構成され、
前記弁体の端縁側が、前記蓋部の端縁と共に前記缶体の開口端でかしめられて構成されている電池であって、
前記弁体に、前記弁体の中心から設定間隔を隔てた位置に、その位置と前記中心とを結ぶ仮想線の垂直方向での断面視で、湾曲形状あるいは屈曲形状に形成した溝状部が、前記中心を囲む状態で配置されている電池。 A battery case formed by fixing a bottomed cylindrical can and a lid, and a current path between a power generation element housed in the battery case and an electrode terminal disposed in the lid And a current cutoff valve for shutting off,
The current cutoff valve is a thin plate-like elastic member, and the movable part of the valve body protrudes from the position protruding from the inside of the battery housing to the outside of the battery housing as the internal pressure in the battery housing reaches the set pressure. It is configured to change the posture by elastic deformation to a convex posture, and to interrupt the current path by separating the valve body from another current path constituent member along with the posture change,
The battery is configured such that the end edge side of the valve body is caulked at the open end of the can body together with the edge of the lid portion,
A groove-like portion formed in a curved shape or a bent shape in a cross-sectional view in a vertical direction of an imaginary line connecting the position and the center at a position spaced apart from the center of the valve body on the valve body. A battery arranged in a state surrounding the center.
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