JPH01220368A - 有機電解液電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は有機電解液電池に関し、さらに詳しくは安全弁
装置を有する有機電解液電池に関するものである。

［従来の技術］ リチウム、ナトリウム等の軽金属を負極活物質として用
いる有機電解液電池は、高電圧、高エネルギー密度、長
期信頼性等の点で高い評価を受け、その需要は増大しつ
つある。しかし、その反面、長期にわたって安定した密
閉性、気密性が要求されるためその封口は極めて気密性
の高いものである。このため、内部短絡、外部短絡時や
、漏れ電流などによる充電時などに、電池内部でガス発
生がおこり、電池内圧が上昇して電池の破裂に到ること
があった。

このため、従来は、下記のような防爆機構が提案されて
いる。

（１）電池容器の一部を薄肉とし、電池内圧が上昇して
も、電池が破裂する前にこの薄肉部が破裂されてガスが
外部へ逃げる。

（２）ガス抜き穴を有する上・下ケースにより弁室を形
成した組立封口板の中に封止部材として、金属薄板、合
成樹脂あるいは合成ゴムの薄板、あるいは両者を貼り合
わせた複合膜を配置し、内圧上昇時に膨出した薄板を鋭
利な破壊突起で破壊してガスを外部へ逃がす。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前記（１）の場合、例えば鉄製電池容器に薄肉
部を形成させる場合、加工精度から言って、その肉厚は
０．０８〜０．１５ｍｍ程度にしか薄く加工できないの
が実状であり、そのため、電池内圧が５０〜７０　ｋｇ
ｆ／ｃｍ２の高圧に達しないかぎり、防爆機構が作動し
ないという問題点があった。

前記（２）の場合、組立封口板の形成自体が電池の製造
工程を繁雑にするうえ、その中に薄板を固定組立てする
ため１作業性が非常に悪くなっていた。更に、正・負ど
ちらかの極板に集電棒を固定し、この集電棒を巻回軸と
して画電極、セパレータを渦巻状に巻いて電極群とする
場合、集電棒と組立封目板の電気的接続が非常に困難と
なり、したがって事実上このような構造の電池には使用
できない。

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決せん
としてなされたもので、封口板に形設したガス抜き穴を
、常時閉塞する弁体として、金属への接着性を付与した
熱接着性フィルムと金属薄板とを貼りつけた複合被膜を
用い、該弁体を前記ガス抜き穴の周囲に熱接着すること
により、製作が容易で、低圧でかつ安定した作動をする
防爆機構を有する有機電解液電池を提供するものである
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明を添付の図面に基づいて説明すると、第１図に示
す如く、封口板ｌにガス抜き穴２を形設し、金属への接
着性を付与した熱接着性プラスチックフィルム３ａと金
属薄板３ｂとを貼り合せた複合被膜３を、ガス抜き穴２
の外面周囲に熱接着し、ガス抜き穴２を常時閉塞する弁
体とする。

本発明の複合被膜３の構成材料である熱接着性プラスチ
ックフィルムの材質は、適度な接着性と流れ性を有する
ものであればいかなるものであってもよいが、就中、変
性ポリプロピレン、特に無水マレイン酸変性ポリプロピ
レンが好ましい、その他の材質としてアクリル酸、メタ
クリル酸、イタコン酸、フマル酸等のカルボキシル基を
有する不飽和カルボン酸添加による変性ポリプロピレン
が挙げられる。

この熱接着性プラスチックフィルムは、溶融時の流れ性
が良すぎると、熱接着時、周囲へ流れ出してしまい、製
造工程環境を汚染すると共に製品の外観を著しくそこな
うこととなる。したがって、熱接着性プラスチックフィ
ルムはＪＩＳＫ６７８５によるメルトフローレートが１
．０〜２．５　ｇ／　ｌ　０ｍ１ｎの範囲にあることカ
へ好ましい。

一方、有機電解液電池は、その使用温度範囲は一般でも
最高６０℃、短期間的にはそれ以上の温度である。その
ため、熱接着性フィルムの軟化点が低いと、通常使用状
態でも防爆機構が作動してしまうことがある。また、ガ
ス発生による電池内圧上昇時には電池の発熱も並行して
起きているが、軟化点が高いと、高温高圧まで防爆機構
が作動せず、電池の破裂が先に起ってしまうことにもな
りかねない、したがって、この熱接着性プラスチックフ
ィルムのＪＩＳ　　Ｋ６７８５によるビカット軟化点は
９０〜１４５℃が好ましい。

本発明において、上記熱変性プラスチックフィルム３ａ
と貼り合わせて用いる金属薄板３ｂの材質はステンレス
鋼、アルミニウム、鉄、ニッケル等であるが、材質がス
テンレス鋼などの場合、その金属薄の厚みは通常４０−
程度である。用いる金属の中でも、耐蝕性、マテハン性
の理由からステンレス鋼が好ましい。

かくして、内圧上昇時、同時発生する電池発熱により熱
接着性フィルムが軟化しガス抜き穴にかかる電池内圧に
より複合被膜が押し上げられ、封口板と複合被膜の気密
接着が部分的に破壊されガスが電池外部へ逃がされる。

［作用］ 本発明によれば、封口板と複合被膜との熱接着のみで防
爆機構を形成できるため、その作業は非常に簡易であり
、電池内圧が上昇した場合、低圧において防爆機構が作
動し、また、好ましい態様においては、耐有機電解液性
のポリプロピレンを接着物としているため長期信頼性の
高い電池を提供することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に従い説明する。

第１図において、ｌは正極端子を兼ねる封口板であり、
０．５ｔの５ＵＳ３０４から構成されており、その一部
にφ１．５のガス抜き穴２が形設されている。このガス
抜き穴２の外側周囲に、ポリプロピレンに無水マレイン
酸５ｗｔ％をグラフト重合して、金属への接着性を付与
した熱接着性フィルム３ａと４０ｕの５ＵＳ３０４　３
ｂとを貼り合わせた複合波Ｒ＊　３を熱接着し、ガス抜
き穴２を常時気密的に閉塞する防爆機構とする。この防
爆機構を有する封口板ｌを、二酸化マンガンを正極活物
質とする正極板、リチウムを負極活物質とする負極板、
ポリプロピレン不織布よりなるセパレータを積層して渦
巻状に巻回した電極群６を電解液とともに内挿した負極
端子を兼ねる鉄製外装缶５の開口部に、ポリプロピレン
製絶縁バッキング４を介して気密、液密的に装着する。

封口板と正極板との電気的接続は、正極板からリード片
を導出した場合は、そのリード片の端子を封口板内面、
望ましくはガス抜き穴を回避してスポット溶接等により
接続すれば良く、一方、正極板の一端に集電棒を固定し
、この集電棒を巻回軸として電極群を巻いて形成した場
合は、その集電棒の一端を封口板中央の突部内側に圧入
すれば良く、ど′ちらの構造を採用しても対応すること
ができる。

この構造で直径１７．０■■、総高３３．５ｍｓの円筒
形リチウム電池を作り、５０ｍΩの抵抗で外部短絡させ
た時の、電池外壁温度と電流値の経時変化の一例を第２
図に示す、短絡後約５分で電池外壁温度が約１３０℃に
達した時点で防爆機構が作動し、ガスのリークが始まる
。それと同時に電流値が激減し、電池外壁温度も下降す
る。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、防爆機構の形成が
非常に容易で、かつ、電極からの電位導出法によらず対
応でき、高圧下での電池破裂が防止されて安全性が向上
し、さらには長期信頼性の高い有機電解液電池を提供で
きるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例電池の部分断面図、第２図は
本発明の一実施例電池の短絡試験結果を示すグラフであ
る。 １・・・・・・・・・封口板 ２・・・・・・・・・ガス抜き穴 ３ａ・・・・・・熱接着性フィルム ３ｂ・・・・・・金属薄板 ３・・・・・・・・・複合被膜 ４・・二・・・・・絶ｉバッキング ５・・・・・・・・・外装缶 ６・・・・・・・・・電極群

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）安全弁装置として、封口板に形設したガス抜き穴
   を常時閉塞する弁体を有する有機電解液電池であって、
   該弁体が、金属への接着性を有する熱接着性プラスチッ
   クフィルムと金属薄板とを貼り合わせた複合被膜からな
   り、該弁体が前記ガス抜き穴の周囲に熱接着されている
   ことを特徴とする有機電解液電池。
2. （２）熱接着性プラスチックのＪＩＳＫ６７５８による
   メルトフローレートが、１．０〜２．５ｇ／１０ｍｉｎ
   である請求項１記載の有機電解液電池。
3. （３）熱接着性プラスチックのＪＩＳＫ６７５８による
   ビカット軟化点が９０〜１４５℃である請求項１又は２
   記載の有機電解液電池。
4. （４）熱接着性プラスチックが変性ポリプロピレンであ
   る請求項１〜３項のいずれか１項に記載の有機電解液電
   池。