JP6880458B2 - リリーフ弁付き電池 - Google Patents

Description

本発明は、リリーフ弁付き電池に関する。

例えば、特開２０１７−２２０５０号公報には、ガス放出弁を備えた非水系二次電池が開示されている。このガス放出弁は、円筒形状をなすハウジングと、ハウジング内に配置された弁体、弁体押さえ板、およびコイルバネとを有している。さらにこの非水系二次電池は、電池ケースの内部と外部を連通する連通路を有している。弁体は、連通路を閉塞するような態様でハウジング内に配置されている。電池ケースの内圧が所定の圧力値に達すると、電池ケース内のガスが弁体を上方に押圧する力が、コイルバネが弁体を下方に押圧する力を上回り弁体が上昇する。そのため、電池ケースのガスが連通路を通じて外部に放出される。ガスを外部に排出することで内圧が低下すると、コイルバネが弁体を下方に押圧する力が、電池ケース内のガスが弁体を上方に押圧する力を上回り、弁体が降下する。これにより、連通路が閉塞される。

特開２０１７−２２０５０号公報

ところで、同公報に示されているようなガス放出弁では、設計上は、コイルバネから作用する弾性反力よりも、連通路の内圧によって弁体に作用する力が大きい場合に、弁体は開く。反対に、連通路の内圧によって弁体に作用する力が小さいと弁体は閉じられる。しかし、実際上は、弁体が少し開いた状態で、弁体に作用する連通路の内圧とコイルバネの弾性反力とが概ね釣り合い、この状態でバランスが保たれて、弁体が必要以上に長く開いたままになる場合もありうる。

ここで開示されるリリーフ弁付き電池は、電極体と、電極体を収容した電池ケースと、電池ケースに設けられたリリーフ弁とを備えている。
電池ケースは、ベント孔を有している。リリーフ弁は、ハウジングと、弁体と、弾性手段と、シール材と、粘性液体とを備えている。
ハウジングは、ハウジング本体と、オリフィス板とを備えている。ハウジング本体は、電池ケースの外側に設けられ、ベント孔の外側の空間を囲んでいる。オリフィス板は、ハウジング本体の内部をベント孔側の第１空間と第１空間以外の第２空間とに仕切っている。
弁体は、第１空間に配置され、かつ、ベント孔を塞ぐ第１状態とベント孔を開く第２状態とを取ることが可能に構成されている。
弾性手段は、弁体を第１状態に保つとともに、電池ケースの内圧を受けて弁体が第２状態になった後には弁体を第１状態に復帰させるように構成されている。
シール材は、弁体の外周面とハウジング本体の内周面との間をシールするように構成されており、かつ、オリフィス板側の空間とベント孔側の空間とに第１空間をさらに仕切っている。
粘性液体は、第１空間のうちのシール材で仕切られたオリフィス板側の空間に少なくとも充填されている。
ハウジング本体の側面には、シール材で仕切られたベント孔側の空間に開口した放出孔が形成されている。
かかるリリーフ弁付き電池によれば、リリーフ弁のシール性がより確実に確保される。

図１は、リリーフ弁付き電池１０の部分断面図である。 図２は、リリーフ弁３０付近を示す断面図である。 図３は、電池ケース１１内の圧力の変化とリリーフ弁３０の動作を表したグラフである。 図４は、リリーフ弁付き電池１０Ａのリリーフ弁３０付近を示す断面図である。

以下、ここで開示されるリリーフ弁付き電池を説明する。なお、ここで説明されるリリーフ弁付き電池は、本発明の一実施形態に過ぎず、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は、模式図であり、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。以下では、同じ作用を奏する部材、部位には適宜に同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。ここでは、図中において、上、下、左、右は、それぞれＵ、Ｄ、Ｌ、Ｒで表す。ただし、上、下、左、右は説明の便宜上の方向に過ぎず、リリーフ弁付き電池１０の設置態様等を限定するものではない。

図１は、リリーフ弁付き電池１０の部分断面図である。図２は、リリーフ弁３０付近を示す断面図である。リリーフ弁付き電池１０は、図１および図２に示されているように、電極体２０と、電池ケース１１と、リリーフ弁３０とを備えている。電池ケース１１は、電極体２０を収容している。リリーフ弁３０は、電池ケース１１に設けられている。電池ケース１１は、図２に示されているように、ベント孔Ｂ１を有しており、リリーフ弁３０の弁体３５は、かかるベント孔Ｂ１に押し当てられてベント孔Ｂ１を塞いでいる。電池ケースの内圧が高くなると弁体３５が押上げられてベント孔Ｂ１が開かれる。

この実施形態では、電池ケース１１は、ケース本体１２および蓋体１３から構成されている。リリーフ弁３０は、蓋体１３に設けられている。ここでは、まず電極体２０について簡単に説明した後、リリーフ弁３０の構造を説明する。

電極体２０は、正極シート２１と、負極シート２２と、第１セパレータシート２３と、第２セパレータシート２４とを備えている。正極シート２１、負極シート２２、第１セパレータシート２３、および第２セパレータシート２４は、それぞれ長尺の帯状の部材である。第１セパレータシート２３、正極シート２１、第２セパレータシート２４、負極シート２２はこの順に重ねられて捲回されている。

正極シート２１は、予め定められた幅および厚さの金属箔（例えばアルミニウム箔、以下では正極集電箔２１ａと称する。）の両面に、正極活物質を含む正極活物質層２１ｂが形成された部材である。ただし、正極集電箔２１ａの片側の端部には、正極活物質層２１ｂが形成されていない未形成部２１ｃが一定の長さ設定されている。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。

負極シート２２は、予め定められた幅および厚さの金属箔（例えば銅箔、以下では負極集電箔２２ａと称する。）の両面に、負極活物質を含む負極活物質層２２ｂが形成された部材である。ただし、負極集電箔２２ａの片側の端部には、負極活物質層２２ｂが形成されていない未形成部２２ｃが一定の長さ設定されている。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。

第１セパレータシート２３および第２セパレータシート２４には、例えば、所要の耐熱性を有し、電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート２３、２４についても種々提案されており、特に限定されない。

正極シート２１は、未形成部２１ｃがケース本体１２内の左端付近にくるように配置される。負極シート２２は、未形成部２２ｃがケース本体１２内の右端付近にくるように配置される。正極シート２１の未形成部２１ｃおよび負極シート２２の未形成部２２ｃには、それぞれ１つの集電端子１４が溶接されている。

集電端子１４は、ガスケット１７やインシュレータ１８を介在させて、蓋体１３に取り付けられている。蓋体１３の外部には、外部端子１５とボルト端子１６とが、インシュレータ１８を介在させて配置されている。集電端子１４の一部は、蓋体１３を貫通しており、蓋体１３の外側で、外部端子１５およびボルト端子１６に電気的に導通している。

なお、ここでは、いわゆる捲回型の電極体が例示されているが、電極体は、捲回型に限定されない。電極体は、例えば、正極シートと負極シートがセパレータシートを介在させて積層された積層型の電極体でもよい。また、集電端子や外部端子の構造などは、種々変更されうる。

電池ケース１１は、上述のようにケース本体１２および蓋体１３から構成されている。ケース本体１２は、略直方体の扁平な角型の容器である。この実施形態では、ケース本体１２は、上方が開口している。ケース本体１２は、例えば、アルミニウムまたはアルミ合金によって形成されている。蓋体１３は、ケース本体１２の開口部に装着されるプレート状の部材である。この実施形態では、蓋体１３は、ケース本体１２の開口部に溶接される。蓋体１３も、例えば、アルミニウムまたはアルミ合金によって形成されている。この実施形態では、蓋体１３には、安全弁１３ａと、電解液注入口１３ｂと、リリーフ弁３０を取り付けるための取付孔１３ｃが設けられている。取付孔１３ｃは、リリーフ弁３０が取り付けられることによって、電池ケース１１の内圧が高くなったときに開放されるベント孔Ｂ１として機能しうる。

ケース本体１２には、電極体２０と電解液とが収容されている。電極体２０は、例えば、絶縁フィルム（図示は省略）などで覆われた状態でケース本体１２に収容されている。電池ケース１１の内部では、化学反応によってガスが発生しうる。安全弁１３ａは、電池内部で急激に反応が進んでガスが急激に発生した時に電池ケース１１が破裂するのを防止するために、予め定められた内圧で破断するように設計されている。

これに対して、リリーフ弁３０は、安全弁１３ａが作動するよりも低い圧力で電池ケース１１を開放する弁である。リリーフ弁３０は、充電や放電が繰り返される際に経年的に生じうるガスを放出する。このため、安全弁１３ａのように一度きりの動作で破断するようなものではなく、電池ケース１１の内圧が高くなると開放され、ガスの放出により電池ケース１１の内圧が下がると再び閉鎖される。特に、二次電池の高容量化に伴い、電極体２０にはより多くの活物質粒子が納められ、より多くガスが発生しうる。他方で、二次電池の高密度化を図るためには、電池ケース１１内のデットスペースは少なくなりうる。このため、電池ケース１１内でガスが発生すると内圧が高くなりやすい。リリーフ弁３０は、かかる高容量化および高密度化に応じて必要になりうる。

取付孔１３ｃは、図２に示されているように、リリーフ弁３０を取り付けるための孔である。取付孔１３ｃは、蓋体１３の外側面に形成された凹部である座部１３ｃ１と、座部１３ｃ１の中央部に形成され、蓋体１３を貫通した孔部１３ｃ２とを有している。座部１３ｃ１は、平面視において円形である。座部１３ｃ１の底面は平面に形成されている。孔部１３ｃ２も平面視において円形であり、座部１３ｃ１の径よりも小さい径を有している。即ち、取付孔１３ｃは、２段に構成されている。

蓋体１３の取付孔１３ｃには、リリーフ弁３０が取り付けられている。リリーフ弁３０は、電池ケース１１に設けられたガス抜き用の弁である。図２に示すように、リリーフ弁３０は、ハウジング３１と、弁体３５と、弾性手段としての弾性体３８と、シール材３９と、粘性液体４０とを備えている。

図２に示すように、ハウジング３１は、ハウジング本体３２と、オリフィス板３３とを備えている。ハウジング本体３２は、電池ケース１１の外側に設けられ、ベント孔Ｂ１の外側の空間を囲っている。オリフィス板３３は、ハウジング本体３２の内部をベント孔Ｂ１側の第１空間Ｓ１と第１空間Ｓ１以外の第２空間Ｓ２とに仕切っている。また、ハウジング本体３２には、後述するが放出孔３２ａ１が形成されている。

この実施形態では、ハウジング本体３２は、側周部３２ａと、底部３２ｂと、筒状部３２ｃと天面部３２ｄとを有している。側周部３２ａは、筒状の部位であり、内部に空間を有している。底部３２ｂは、側周部３２ａの下端から連続しており、電池ケース１１の取付孔１３ｃの座部１３ｃ１に装着される部位である。底部３２ｂの中心には筒状部３２ｃが連続して形成されている。筒状部３２ｃは、側周部３２ａの内部空間とは連通しており、取付孔１３ｃの孔部１３ｃ２に装着される部位である。天面部３２ｄは、側周部３２ａの上端から連続しており、ハウジング本体３２の天面をなしている。天面部３２ｄの中心には、液体注入口３２ｄ１が形成されている。もっとも、液体注入口３２ｄ１の位置は天面部３２ｄの中心でなくともよい。液体注入口３２ｄ１は、ハウジング本体３２内に粘性液体４０を注入するための貫通孔である。

ハウジング本体３２は、筒状部３２ｃが取付孔１３ｃの孔部１３ｃ２に嵌り、側周部３２ａが座部１３ｃ１に嵌るように、蓋体１３に装着されている。筒状部３２ｃの外径は孔部１３ｃ２の径とほぼ同じであり、側周部３２ａの外径は座部１３ｃ１の径とほぼ同じである。このようにハウジング本体３２が取付孔１３ｃに取り付けられることにより、電池ケース１１の内部と、ハウジング本体３２の内部空間とは連通している。筒状部３２ｃの内部空間は、電池ケース１１のベント孔Ｂ１として機能する。なお、ここで、ベント孔Ｂ１は、電池ケース１１の内部のガスを排出しうる孔であるとよい。この実施形態では、ベント孔Ｂ１は部品としては電池ケース１１に装着されるハウジング本体３２の一部に設けられている。このようにベント孔Ｂ１は、電池ケース１１の内部に通じており、電池ケース１１の内部のガスを排出しうる孔であるとよく、部品としての電池ケース１１に直接的に形成されているか否かは問われない。

ハウジング本体３２の内部には、オリフィス板３３が設けられている。オリフィス板３３は、ハウジング本体３２の内部を、ベント孔Ｂ１側の第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１以外の第２空間Ｓ２とに仕切る部材である。この実施形態では、オリフィス板３３は、ハウジング本体３２の内部においてほぼ水平に配置されており、第２空間Ｓ２は、第１空間Ｓ１の上方に構成されている。オリフィス板３３には、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを連通させるオリフィス３３ａが設けられている。オリフィス３３ａは、上下方向に貫通された貫通孔である。オリフィス板３３は、ハウジング本体３２の内部を上方の第１空間Ｓ１と下方の第２空間Ｓ２とに仕切るとともに、両空間をオリフィス３３ａによって連通させている。この実施形態では、オリフィス３３ａは、円形の孔である。オリフィス３３ａの直径は、例えば、０．１〜０．５ｍｍであるとよい。オリフィス３３ａは、オリフィス板３３の中心に設けられている。ただし、オリフィス３３ａの位置は、オリフィス板３３の中心に限定されるわけではない。

弁体３５は、第１空間Ｓ１に配置されている。弁体３５は、ベント孔Ｂ１を塞ぐ状態（以下では適宜、この状態を閉状態と称する。）と、ベント孔Ｂ１を開く状態（以下では適宜、この状態を開状態と称する。）とを取ることが可能に構成されている。この実施形態では、弁体３５が、ハウジング本体３２に開口したベント孔Ｂ１に押し当てられたときに、ベント孔Ｂ１が塞がれた状態になる。弁体３５がベント孔Ｂ１から押上げられたときにベント孔Ｂ１が開かれた状態になる。

図２に示すように、弁体３５は、弁本体３６と押さえ板３７とによって構成されている。弁本体３６と押さえ板３７とは、例えば、接着剤によって接着されているとよい。両者は、弁本体３６を下に、押さえ板３７を上にして配置されている。弁本体３６は円盤状の部材であり、例えば、弾性を有するゴムで形成されている。弁本体３６は、ベント孔Ｂ１に押し当てられ、ベント孔Ｂ１を塞ぐための部材である。

押さえ板３７は円柱状の部材であり、押さえ板３７は、弁本体３６を支持するための部材である。この実施形態では、押え板３７は、弁本体３６とともに、ハウジング本体３２の内側面に沿って移動することができる。押さえ板３７の側面には、取付溝３７ａが形成されている。取付溝３７ａは、シール材３９を装着するための溝である。

弾性体３８は、弁体３５がベント孔Ｂ１を塞ぐ第１状態に保つとともに、電池ケース１１の内圧を受けて弁体３５がベント孔Ｂ１を開く第２状態になった後には弁体３５を第１状態に復帰させるように構成されている。この実施形態では、弾性体３８は、弁体３５の押さえ板３７とハウジング本体３２の天面部３２ｄとの間に圧縮された状態で配置されている。弾性体３８は、例えば、コイルスプリングであるとよい。ただし、弾性体３８は、例えば、板バネやゴムなどであってもよい。弾性体３８の弾性反力によって弁体３５はベント孔Ｂ１に向けて押されている。この弾性反力によって、弁体３５は、ベント孔Ｂ１を塞ぐ第１状態に保たれている。電池ケース１１の内圧を受けて弁体３５がベント孔Ｂ１から押上げられると、弁体３５が開かれる。かかる弁体３５が開かれた第２状態になった後は、弾性体３８は弁体３５をベント孔Ｂ１を塞ぐ第１状態に復帰させるように作用する。

シール材３９は、弁体３５の外周面とハウジング本体３２の内周面との間をシールするように構成されている。シール材３９は、オリフィス板３３で仕切られたハウジング本体３２の第１空間Ｓ１を、オリフィス板３３側の空間Ｓ１ａとベント孔Ｂ１側の空間Ｓ１ｂとにさらに仕切っている。

この実施形態では、シール材３９は弁体３５の押さえ板３７の側面に装着されたリング状の部材である。シール材３９は、例えば、ゴム製のＯリングなどである。シール材３９は、弁体３５の押さえ板３７の側面に形成された取付溝３７ａに装着されている。シール材３９は、弁体３５がハウジング本体３２内に配置された状態では、ハウジング本体３２の内側面３２ａ２によって押し潰されている。これによって、ハウジング本体３２の第１空間Ｓ１は、シール材３９によって仕切られたオリフィス板３３側の空間Ｓ１ａと、シール材３９によって仕切られたベント孔Ｂ１側の空間Ｓ１ｂとに分けられる。ベント孔Ｂ１側の空間Ｓ１ｂは、ハウジング本体３２においてベント孔Ｂ１に通じる側の空間である。

粘性液体４０は、第１空間Ｓ１のうちのシール材３９で仕切られたオリフィス板３３側の空間に少なくとも充填されている。この実施形態では、換言すると、弁体３５がベント孔Ｂ１に押し当てられた状態においてシール材３９とオリフィス板３３とで仕切られた空間Ｓ１ａを少なくとも満たすように粘性液体４０が充填されているとよい。この実施形態では、粘性液体４０は、第１空間Ｓ１だけでなくオリフィス３３ａを通じて第２空間Ｓ２の一部にも充填されている。粘性液体４０は、例えば、シリコーンオイルなどである。粘性液体４０は、ハウジング本体３２の天面部３２ｄに形成された液体注入口３２ｄ１から充填される。粘性液体４０の充填された後、液体注入口３２ｄ１は封止されている。なお、液体注入口３２ｄ１は、封止されず、例えば、気体を通過させるが液体を通過させないような機能を有する膜で覆われてもよい。

ハウジング本体３２の側面には、シール材３９で仕切られたベント孔Ｂ１側の空間Ｓ１ｂに開口した放出孔３２ａ１が形成されている。
放出孔３２ａ１がハウジング本体３２の側面に設けられる位置は、図２に示されているように、弁体３５がハウジング本体３２に開口したベント孔Ｂ１に押し当てられた状態においてシール材３９が配置された位置よりも下方である。換言すれば、放出孔３２ａ１は、シール材３９の上下移動に関わらず、常に第１空間Ｓ１のうちのシール材３９によって仕切られたベント孔Ｂ１側の空間Ｓ１ｂの側面となる位置に形成されているとよい。つまり、放出孔３２ａ１は、ベント孔Ｂ１が開かれたときにベント孔Ｂ１に連通しうる空間において、ハウジング本体３２の側面に形成されている。

この実施形態に係るリリーフ弁付き電池１０の組み立てにおいては、例えば、蓋体１３にリリーフ弁３０が組み立てられる。

リリーフ弁３０のハウジング３１は、適当な部分毎に分けて成型したいくつかの部品を接合することによって形成することができる。例えば、ハウジング本体３２の側周部３２ａ、底部３２ｂ、および筒状部３２ｃからなる下部部品と、天面部３２ｄを含む上部部品と、オリフィス板３３とをそれぞれ成型する。ここで、下部部品および上部部品は、例えば、アルミニウムの絞り加工などによって形成されうる。オリフィス板３３は、プレス加工されうる。そして、弁体３５や弾性体３８を組付けつつ、ハウジング本体３２の各部品を溶接して組み合わせるとよい。上記したハウジング本体３２の構成部品や接合方法は１つの例に過ぎず、構成部品の数、その境界位置、接合方法等は限定されない。そして、組立てられたリリーフ弁３０を蓋体１３に取り付けてもよい。あるいは、蓋体１３にリリーフ弁３０の各部品を組付けつつ、蓋体１３およびハウジング本体３２の各部品を溶接して組み合わせるとよい。

例えば、上記のようにして蓋体１３とリリーフ弁３０とのアッセンブリが作製された後、蓋体１３に集電端子１４、外部端子１５、ボルト端子１６、ガスケット１７、およびインシュレータ１８が組付けられる。それらは、集電端子１４をかしめることによって蓋体１３に固定される。集電端子１４には、電極体２０が溶接される。リリーフ弁３０と電極体２０とが組付けられた蓋体１３は、ケース本体１２の開口部に装着され、全周溶接によってケース本体１２に接合される。この後、電解液注入口１３ｂから電池ケース１１の内部に電解液が注入され、電解液注入口１３ｂは封止される。ただし、上記したリリーフ弁付き電池１０の組み立て方法は１つの好適な例に過ぎず、他の組み立て方法によってもよい。

リリーフ弁３０の弁体３５は、例えば、図２に示されているように、弾性体３８の弾性反力によってベント孔Ｂ１に押し当てられ、ベント孔Ｂ１を塞いでいる。電池ケース１１内でガスが発生すると、電池ケース１１の内圧が高くなる。電池ケース１１の内圧によって弁体３５が受ける力が弾性体３８の弾性反力よりも高くなると、弁体３５がベント孔Ｂ１から持ち上がる。弁体３５が持ち上がると、電池ケース１１の内部とハウジング本体３２の内部とが連通し、電池ケース１１内のガスがハウジング３１内に抜ける。ハウジング３１内に抜けたガスは、さらに放出孔３２ａ１からハウジング３１の外に放出される。また、弁体３５がベント孔Ｂ１から持ち上げられると、ハウジング本体３２の第１空間Ｓ１においてシール材３９で仕切られたオリフィス板３３側の空間に充填された粘性液体４０の一部がオリフィス３３ａを通じて第２空間Ｓ２に移動する。

弁体３５がベント孔Ｂ１から持ち上げられることによって電池ケース１１が開放されると、電池ケース１１の内圧は下がる。電池ケース１１の内圧が下がると、弾性体３８の弾性反力によって弁体３５は押し下げられる。弁体３５が押し下げられると、シール材３９で仕切られたオリフィス板３３側の空間Ｓ１ａの容積が増加する。この容積増加分だけ粘性液体４０が第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１に引き込まれる。このとき粘性液体４０はオリフィス３３ａを通過するため抵抗が発生する。この抵抗によって弁体３５がベント孔Ｂ１を塞ぐ第１状態に戻るのが遅くなり、ベント孔Ｂ１が開放された状態からベント孔Ｂ１が塞がれるまでの時間が一定時間確保される。この弁体３５の降下に要する時間の間にも、電池ケース１１内のガスは、ベント孔Ｂ１を経由して放出孔３２ａ１から放出され続け、電池ケース１１の内圧は低下し続ける。このため、弁体３５が閉まったときの電池ケース１１内の圧力は、弁体３５が開き始めたときの圧力よりも格段に低くなる。このように、このリリーフ弁３０では、弁体３５が開き始めるときの圧力と、弁体３５が閉まったときの圧力との差が大きくなる。

図３は、電池ケース１１内の圧力の変化とリリーフ弁３０の動作を表したグラフである。図３の横軸は、時間を表している。図３の縦軸は、電池ケース１１内の圧力を表している。また、図３のＰ１はリリーフ弁３０が開く圧力（開放時圧力Ｐ１）を示し、Ｐ２はリリーフ弁３０が開放後に再び閉まるときの圧力（閉鎖時圧力Ｐ２）を示している。
図３に示されているように、電池ケース１１内の圧力が上昇し、時間Ｔ１において開放時圧力Ｐ１に達すると、リリーフ弁３０は開放され、電池ケース１１内の圧力は低下し始める。この圧力の低下は、リリーフ弁３０が閉鎖される時間Ｔ２まで継続する。この間に電池ケース１１内の圧力は閉鎖時圧力Ｐ２まで低下している。時間Ｔ２においてリリーフ弁３０が閉じられたことで電池ケース１１内の圧力は再び上昇を開始するが、電池ケース１１内の圧力が再び開放時圧力Ｐ１に達する時間Ｔ３までは、弾性体３８によって弁体３５が下方に押し下げられる力は、電池ケース１１の内圧によって弁体３５が上方に持ち上げられる力を上回っている。このため、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間は、リリーフ弁３０は閉まっている。これにより、リリーフ弁３０のシール性がより確実に確保される。

このように、この実施形態に係るリリーフ弁付き電池１０によれば、弁体３５が閉状態から開状態に移動されると、ハウジング本体３２内部に充填された粘性液体４０の一部が、オリフィス板３３によって仕切られた第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に移動する。そして、弁体３５が開状態から閉状態に戻る際には、粘性液体４０が第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１に移動する。このとき粘性液体４０は、オリフィス板３３に設けられたオリフィス３３ａを通過する。オリフィス３３ａを通過する際の粘性液体４０に作用する抵抗により、弁体３５が閉状態に戻る速度が遅くなり、弁体３５が開状態から閉状態に戻るまでの時間が確保される。その間に電池ケース１１内のガスが放出され、電池ケース１１内のガスの圧力は、開放時圧力Ｐ１よりも低い閉鎖時圧力Ｐ２にまで低下する。このため、電池ケース１１内の圧力が再び開放時圧力Ｐ１に達するまでの間、リリーフ弁３０は電池ケース１１の内部と外部の間を確実にシールする。

図４は、他の形態に係るリリーフ弁付き電池１０Ａのリリーフ弁３０付近を示す断面図である。リリーフ弁３０では、弁体を押圧する弾性手段として、弾性体３８の代わりに弾性手段としてのダイヤフラム３２ｅを備えている。具体的には、図４に示された形態では、その余の構成については、概ね図２に示されたリリーフ弁３０と同様であり、適宜に図２が参照されうる。また、電池の全体構成については、図１が適宜に参照されうる。

図４に示された形態では、ハウジング本体３２には、弾性体３８（図２参照）が内装されていない。また、天面部３２ｄ（図２参照）に相当する部位にダイヤフラム３２ｅが設けられている。ダイヤフラム３２ｅは、例えば、所要の耐圧性を備えたアルミニウムの薄いプレート状の部位でありうる。この実施形態では、第２空間Ｓ２は、オリフィス板３３とダイヤフラム３２ｅとで囲まれている。ハウジング本体３２には、ハウジング本体３２の第１空間Ｓ１のうちのシール材３９で仕切られたオリフィス板３３側の空間Ｓ１ａまたはハウジング本体３２の第２空間Ｓ２に通じるように、液体注入口３２ａ３が形成されているとよい。図４に示された例では、液体注入口３２ａ３は、シール材３９で仕切られたオリフィス板３３側の空間Ｓ１ａにおいてハウジング本体３２の側面に形成されている。

この実施形態では、ハウジング本体３２の第１空間Ｓ１のうちのシール材３９で仕切られたオリフィス板３３側の空間Ｓ１ａおよびハウジング本体３２の第２空間Ｓ２に粘性液体４０が充填されている。また、粘性液体４０は、予め定められた充填圧を印加してハウジング本体３２内に充填されているとよい。なお、粘性液体４０が充填される空間には、空気が残留していても良い。弁体３５は粘性液体４０から圧力を受け、下方に押し付けられている。また、ダイヤフラム３２ｅは、このとき粘性液体４０の圧力を受けており、粘性液体４０を介して間接的に弁体３５をベント孔Ｂ１に押し付けている。

なお、この実施形態では、粘性液体４０は、例えば、ダイヤフラム３２ｅを含むリリーフ弁３０に係る各部材が全て組付けられた後に、ハウジング本体３２に形成された液体注入口３２ａ３から注入される。液体注入口３２ａ３は、粘性液体４０が注入された後に封止される。しかしながら、このようなリリーフ弁３０の製作方法は１つの好適な例に過ぎず、他の製作方法によってもよい。

ここで、ガスの発生により弁体３５をベント孔Ｂ１から押上げようとする力が粘性液体４０によって弁体３５がベント孔Ｂ１を塞ぐ状態で維持される力を上回ると、弁体３５が押上げられる。それに伴い、粘性液体４０が弁体３５に押されてオリフィス３３ａを通ってハウジング本体３２の第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に移動しようとする。また粘性液体４０の圧力が高くなる。弁体３５がベント孔Ｂ１から押上げられるとリリーフ弁３０が開かれた状態となり、電池ケース１１内部の圧力が開放される。このとき、電池ケース１１内のガスが、放出孔３２ａ１から外部に放出される。第２空間Ｓ２は、粘性液体４０の内圧を受けたダイヤフラム３２ｅの変形により容積が変化する。なお、粘性液体４０の内圧は、このときに変形したダイヤフラム３２ｅの弾性反力に相当する分だけ上昇する。

リリーフ弁３０の開放によって電池ケース１１内部の圧力が下がって、弁体３５を持ち上げようとする力が粘性液体４０から受ける力を下回ると、弁体３５は粘性液体４０によって押されて押し下げられる。このとき弁体３５が下降することで第１空間Ｓ１のオリフィス板３３側の空間Ｓ１ａの容積が増加する。その増加分だけ粘性液体４０が、オリフィス３３ａを通過して第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１に移動する。粘性液体４０の移動とともにダイヤフラム３２ｅの変形量も少なくなっていき、粘性液体４０の内圧も充填時の圧力に近づいていく。ただし、この粘性液体４０の移動には、オリフィス３３ａを通過するときに抵抗が生じるので、粘性液体４０の戻りが遅くなる。このため、弁体３５がベント孔Ｂ１に押し付けられる際の速度が遅くなり、弁体３５が開状態から閉状態に戻るまでの時間が確保される。その間に電池ケース１１内のガスが放出され、電池ケース１１内のガスの圧力は、開放時圧力Ｐ１よりも低い閉鎖時圧力Ｐ２にまで低下する（図３参照）。このため、電池ケース１１内の圧力が再び開放時圧力Ｐ１に達するまでの間、リリーフ弁３０は電池ケース１１の内部と外部の間を確実にシールする。

このように、ハウジング３１に設けられたオリフィス板３３、弾性手段としてのダイヤフラム３２ｅおよび粘性液体４０は、ベント孔Ｂ１を塞ぐ第１状態に弁体３５を保つとともに、電池ケース１１内の圧力を受けてベント孔Ｂ１が開かれた後には、ベント孔Ｂ１を塞ぐ第１状態に弁体３５を復帰させる機能を奏する。

以上、いくつかの実施形態に係るリリーフ弁付き電池について説明したが、特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態は本発明を限定しない。

以上、ここで提案されるリリーフ弁付き電池について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたリリーフ弁付き電池の実施形態などは、本発明を限定しない。

１０、１０Ａ リリーフ弁付き電池
１１ 電池ケース
１２ ケース本体
１３ 蓋体
１３ａ 安全弁
１３ｂ 電解液注入口
１３ｃ 取付孔
１３ｃ１ 座部
１３ｃ２ 孔部
１４ 集電端子
１５ 外部端子
１６ ボルト端子
１７ ガスケット
１８ インシュレータ
２０ 電極体
２１ 正極シート
２２ 負極シート
２３ 第１セパレータシート
２４ 第２セパレータシート
３０ リリーフ弁
３１ ハウジング
３２ ハウジング本体
３２ａ 側周部
３２ａ１ 放出孔
３２ａ２ 内側面
３２ａ３ 液体注入口
３２ｂ 底部
３２ｃ 筒状部
３２ｄ 天面部
３２ｄ１ 液体注入口
３２ｅ ダイヤフラム
３３ オリフィス板
３３ａ オリフィス
３５ 弁体
３６ 弁本体
３７ 押さえ板
３７ａ 取付溝
３８ 弾性体
３９ シール材
４０ 粘性液体
Ｂ１ ベント孔
Ｓ１ オリフィス板３３で仕切られたベント孔Ｂ１側の第１空間
Ｓ１ａ シール材３９によって仕切られたオリフィス板３３側の空間
Ｓ１ｂ シール材３９によって仕切られたベント孔Ｂ１側の空間
Ｓ２ オリフィス板３３で仕切られたベント孔Ｂ１側以外の第２空間

Claims (1)

1. 電極体と、
   前記電極体を収容した電池ケースと、
   前記電池ケースに設けられたリリーフ弁と
   を備え、
   前記電池ケースは、ベント孔を有し、
   前記リリーフ弁は、ハウジングと、弁体と、弾性手段と、シール材と、粘性液体とを備え、
   前記ハウジングは、
   前記電池ケースの外側に設けられ、前記ベント孔の外側の空間を囲うハウジング本体と、
   前記ハウジング本体の内部を前記ベント孔側の第１空間と前記第１空間以外の第２空間とに仕切るオリフィス板と、
   を備え、
   前記弁体は、
   前記第１空間に配置され、かつ、前記ベント孔を塞ぐ第１状態と前記ベント孔を開く第２状態とを取ることが可能に構成されており、
   前記弾性手段は、
   前記弁体を前記第１状態に保つとともに、前記電池ケースの内圧を受けて前記弁体が前記第２状態になった後には前記弁体を前記第１状態に復帰させるように構成されており、
   前記シール材は、
   前記弁体の外周面と前記ハウジング本体の内周面との間をシールするように構成され、前記オリフィス板側の空間と前記ベント孔側の空間とに前記第１空間をさらに仕切っており、
   前記粘性液体は、
   前記第１空間のうちの前記シール材で仕切られた前記オリフィス板側の空間に少なくとも充填されており、
   前記ハウジング本体の側面には、前記シール材で仕切られた前記ベント孔側の空間に開口した放出孔が形成されている、
   リリーフ弁付き電池。

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