JPH02112151A

JPH02112151A - 防爆型密閉電池

Info

Publication number: JPH02112151A
Application number: JP63265783A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Oishi; 大石　繁; Takao Abe; 孝夫阿部
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-04-24
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2701375B2

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、防爆構造を備えた防爆型密閉電池に関する。

〔発明の概要］本発明は、防爆構造を備えた防爆型密閉電池において、
内圧の上昇に伴ない内圧方向に変形を４二じる防爆弁に
、リード遮断用ストりンパーを接触して取付け、所定の
内圧に達したとき、リーＩ・が防爆弁より剥離あるいは
／及びリード板が破断して電流を遮断するように構成す
るこよにより、過充電又は短絡時に生じる発火１破裂を
防止できるようにすると共に、電解液の漏出を阻止でき
るようにしたものである。

（従来の技ｉＫｉ　］近時、例えばリチウＪ、電池、カーボンリチウム電池等
の二次電池がビデオテープレコーダや時計等に広く使用
されている。

とごろで、十述のような電池は、電池内に収容されてい
る発電要素が化学変化を起ごして内圧が高くなり、爆発
を生ずる場合がある。例えば通常リチウム二次電池の如
きＪ１水電肩質電池に通常以上の電流を供給していわゆ
る過充電状態としたり、誤使用で短絡状態となって入電
流が流れたりすると、電解液が分解されてガスが発生ず
る場合があり、こうしたガスが次第に充満し、電池内の
圧力が高まって最後には爆発してしまう場合がある。

そごで従来では１−述の様な電池の爆発を防止するため
、第６０や第７図に示ずように、発電要素を収容した負
極端子を兼ねる外装缶（４１）の上端部側に防爆用の安
全弁装置が設けられている。

具体的に説明すると、第６図で示す安全弁装置は、絶縁
性のガスケラ）　（４２）の上面に取イづＬＪられてお
り、中心部に弁孔（４３）が穿設されている蓋板（４４
）と、凹部（４５）が形成されてその底面が薄肉部（４
６）とされた円筒状の弾性弁体（４７）と、この弾性弁
体（４７）上部を覆うように取付けられ、ガス抜き穴（
４８）が穿設された皿状端子板（４９）とから成り、上
記弾性弁体（４７）の四部（４５）には」−記薄肉部（
４６）の方向に突出する切断刃（５０）が形成された切
断部材（５１）が設けられている。

上記電池によれば、外装缶（４１）内に収容された発電
要素が化学変化を起こし、この外装缶（４１）の内圧が
高くなると、上記弾性弁体（４７）の薄肉部（４６）が
切断部材（５１）に設けられた切断刃（５０）方向に伸
張する。そして、薄肉部（４６）が切断刃（５０）に当
接し、更に内圧が高まると、この薄肉部（４６）が切断
刃（５０）により破壊され、皿状端子板（４９）に穿設
されたガス抜き穴（４８）を経て大気中にガスが排気さ
れて電池の爆発が防止される。

また、第７圓で示す安全弁装置は、絶縁性のガスケット
（６１）に嵌入支持され、中央から放射状に延びる溝に
より形成された薄肉部（６２）を有する中間蓋体（６３
）と、外装缶（４１）を閉塞する閉塞蓋体（６４）とか
ら構成されている。尚、（６５）は発電要素を構成する
発電体であり、負極材と正極材とが電解液を浸み込ませ
たセパレータを挟んで巻芯（６６）Ｊ−で筒状に巻回さ
れて成っている。また、（６７）はリード端子であり、
一端は筒状に巻回された正極材に取付けられ、他端は、
絶縁板（６８）の下面から挿通孔（６９）を通って中間
蓋体（６３）の下側面に溶接により取付けられている。

（７０）及び（７１）は、発電要素から発生ずるガスを
電池外に挿通するガス抜き穴である。

上記電池によれば、発電要素の化学変化によりガスが発
生し、ごのガスによって外装缶（４１）の内圧が上昇す
ると、中間蓋体（６３）は徐々に閉塞蓋体（６４）方向
に膨出し、更に内圧が上昇すると第８図に示すように、
中間蓋体（６３）に形成された薄肉部（６２）位置から
破断する。この破断により、外装缶（４１）内に充満し
たガスは上記破断位置から閉塞蓋体（６４）方向に抜け
、その後、ガス抜き穴（７０）　、　（７１）から大気
に排気することによって電池の爆発が防止される。

ｊ′ 〔発明が解決しよう左する課題〕しかしながら、第６図及び第７図に示すような従来の防
爆型密閉電池においては、安全弁（第６図で示す電池に
おいては弾性弁体（４７）　、第７図で示す電池におい
ては中間蓋体（６３））が開裂ずろごとによって、内圧
の上昇は抑えられるが、充電電流が流れ続けるために、
さらに電池内の電解液や活物質の分解が進み、それに伴
ない温度が上昇し続け、最後に発火に到ってしまうとい
う場合かある。第９図に、過充電状態を続けた場合にお
ＬＪる電池の発火に到るまでの電池電圧、充電電流及び
電池温度の経時変化を示す。（曲線ＩＶ、　Ｖ、　Ｖｌ
ばそれぞれ電池電圧、充電電流、電池温度である。）こ
の現象は、短絡の場合でも同様に発生ずる。

即ち、安全弁が開裂して内圧の上昇が止まった後も短絡
電流が流れ続けることにより、温度上ｙが続き、最後に
発火に到る。

その他、安全弁の開裂により、電解液がその開裂部分及
びガス抜き穴を介して電池の外部に漏れてしまうという
不都合さもある。

本発明は、このような点に鑑み成されたもので、その目
的とするところは、簡単な構成で過充電又は短絡時に生
じる発火、破裂が防止できると共に、電解液の漏出をも
阻止することができる防爆型密閉電池を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の防爆型密閉電池は、内圧の上昇に伴ない内圧方
向に変形を生じる防爆弁（３）にリード遮断用ストリン
パ−（４）を接触して取付け、所定の内圧に達したとき
、リード板（８）が防爆弁（３）より剥離あるいは／及
びリード板（８）が破断して電流を遮断するように構成
する。

（作用〕上述の本発明の構成によれば、過充電又は短絡により電
池内の内圧が上昇し始めると、防爆弁（３）が内圧方向
に押圧されて変形すると共に、防爆弁（３）に接触して
取付けられていたり−ト板（８）が防爆弁（３）の変形
に伴なってその接触部分において剥削又は破断し、充電
電流を遮断する。即ち、電池内の過充電又は短絡による
異常反応の進度を初！ＩＪＩのうち（防爆弁（３）の開
裂前）に電流を遮断して停止させることができるため、
充電電流又は短絡電流による温度上昇を初期のうぢに抑
えることができ、電池の発火、破裂や電解液の漏出を１
１止するごとができる。

（実施例）以下、第１図〜第３図を参照しながら本発明の詳細な説
明する。

本実施例に係る防爆型密閉電池は、第１図に示すように
、発電要素が収納される円筒状の外装缶（１）と、この
外装缶（１）の上端側内周に設けられたガスゲラｌ−（
２）と、このガスケラＩ・（２）に嵌入支持された中間
流体を兼ねる防りメ弁（３）と、該防爆弁（３）の下面
に接して設置されたストリッパー（４）と、−に記外装
年（１）を閉塞する閉塞蓋体（５）とから概略構成され
ており、］−記ガスケソ巨２）１　防爆弁（３）、閉塞
蓋体（５）は１−記外装缶（１）にかしめられて取付け
られている。

上記外装缶（１）内には、負極材（例えば金属リチウム
箔）と正極＋Ａ（例えば硫化モリブデンを塗布した正極
基板）とが電解液を浸み込まセたセバレタを挾んで巻芯
（２１）上に筒状に巻回されて構成される発電体（６）
が発電要素として収納されると共に、この発電体（６）
の土部にはシート状の絶縁板（７）が形成されている。

上記絶縁板（７）の中央部にはりド板（８）より廷長す
るリード端子（９）を挿通ずるための挿通孔００）が穿
設されている。ごのリード端子（９）は、リード板（８
）から折曲して筒状に巻回された正極材に取付けられて
いる。シー１ζ板（８）は後述されるスＩ・リッパ−（
４）の挿通孔（］１）から下方に臨む後述される防爆弁
（３）の突起（３ａ）の下面に超音波溶接等の手法で接
続される。ごのとき、リード板（８）は、ストリッパー
（４）の下面及び防爆ブ↑（３）の突起（３ａ）を橋渡
ずような状態となる。

一方、上記発電要素が収納されている外装缶（１１の上
端部側は大径部０２）が設りられ、この大径部０２）に
上記ガスケット（２）が嵌入されている。このガスケッ
ト（２）は、外装缶（１）内に収納されているセパレー
タに浸み込んでいる電解液がこの電池の外部に漏れるの
を防くために上記外装缶（１）の内周を密」、］すると
共に、正極と負極とのショートを防止するために絶縁材
料、例えば合成樹脂材料により形成されている。そして
、上記ガスケット（２）は、環状に形成され、周部には
円環状の立上がり部（１３）が設けられている。

そして、上記ガスケット（２）の上面には、防爆弁（３
）が設けられている。この防爆弁（３）は、アルミニウ
ム１ニツケルあるいはそれらの合金から成り、上記ガス
ケット２）の径よりもやや短径の円盤状をなすと共に、
上記ガスケラｌ　（２）に設けられた円環状の立上がり
部０３）の内周側に嵌入される。さらに、この防爆弁（
３）は、ガスケット（２）の向岸ｉ’　１ｌｌ（よりも
やや内方に環状の段部０４）を有し、該段部０（イ）よ
り垂下した部分に下方に突出する環状の隆起部（３ｂ）
を有する。また中心部には隆起部（３ｂ）よりも下方に
突出する突部（３ａ）を有し、さらに隆起部（３ｂ）と
突部（３ａ）との間において、その上面に突起（３ａ）
の付は根近傍から放射状の溝により形成された薄肉部０
５）を有する。

また、防爆弁（３）の下部に設置されたス１〜リッパ（
４）は、プラスチック等の絶縁性材料で形成され中心部
に防爆弁（３）の突起（３ａ）が挿通される挿通孔（１
１）を有し、上面には導電膜０ωが被着形成されている
。この導電膜（１ωは、防爆弁（３）の突起（３ａ）を
挿通孔（１１）に挿入した際、突起（３ａ）の付は根部
分下部において接触すると共に、環状隆起部（３ｂ）の
下面において接触するようになっ一ζいる。そして、ス
Ｉ・リッパ−（４）の下面と突起（３ａ）の下面とを橋
渡すようにしてリード板（８）が突起（３ａ）の下面に
溶接される。さらに、防爆弁（３）の段部側の外周部は
平面部（３ｃ）となされており、この平面部（３ｃ）の
表面と後述する閉塞蓋体（５）の平面部とが互いに接触
してすド端子（９）、リード板（８）、防爆弁（３）及
び閉塞蓋体（５）に関して電気的接続が行なわれる。

尚、防爆弁（３）の外周部を平面部（３ｃ）としたのは
、防爆弁（３）が電池をかしめるときに下方に変形する
ため、その変形が平面部（３ｃ）によって吸収され肉薄
部０５）に影響を与えないようにするためである。

また、′上記防爆弁（３）の上方には、この防爆弁（３
）と面対向するように閉塞蓋体（５）が設けられている
。

この閉塞蓋体（５）は、正極端子とされるものであり、
上記防爆弁（３）の径よりもやや短径の円盤状をなし、
上記防爆弁（３）の周端部に設けられた鍔部面内に収納
される。中央部には、この電池の上方に膨出して設けら
れた膨出部ａのが形成されている。尚、この閉塞蓋体（
５）は、硬質金属材料により形成されろもので、この例
ではステンレス板により形成されこの電池の強度を高め
ている。更に、この閉塞益体（５）の上記膨出部０印に
は二つのガス抜き穴０９）、　Ｃ！（１）が穿設されて
いる。

そして、上記ガスケラ）（２Ｌ防爆弁（３）及び閉塞蓋
体（５）は、外装缶（１）の外周部からこの電池の軸に
向かってかしめ取付けされている。尚、上述のように、
かしめ取付けされた防爆弁（３）及び閉塞蓋体（５）と
外装缶（１）とはガスケット（２）を介して一体化され
て、この電池の絶縁が図られている。即ち、ガスケット
（２）は、周部に立Ｊ二がり部（１３）が設けられ、こ
の立上がり部θ３）内に防爆弁（３）と閉塞蓋体（５）
とが配設されており、この立上がり部０湧の外周部に外
装缶（１）の周壁部０２）が位置しているので、外装缶
（１）の外周部からこの電池の軸方向にかしめると、外
装缶（］）と防爆弁（３）及び閉塞蓋体（５）との間に
はガスケット（２）が介在しこの電池が密閉されること
となる。

従って、上記ガスケット（２）により、正極のリード端
子（９）と接続されている防爆弁（３）及び閉塞蓋体（
５）と、外装缶（１）とは絶縁が図られる。

次に、」二連のように構成された本実施例に係る電池に
対し、過充電テストを行なった結果、第２図及び第３図
に示すとおりとなった。

即ち、第２回に示されるように、充電が進むにつれて、
電池電圧（曲線Ｉ）は上がり、それと共に電池温度（曲
線■）も上昇してくる。過充電状態が進むと、発電要素
の化学変化によりガスが発生・充満し、そのガスの充満
により電池内の内圧が上昇し始め、この内圧の上昇によ
り防爆弁（３）が変形、更に詳しく　Ｉｔ第３図に示す
ように防爆弁（３）の突起（３ａ）が内圧方、、・向即
ち閉塞蓋体（５）の方向に押圧されて上方に移動する。

突起（３ａ）の上方への移動により、突起（３ａ）の下
面に溶接されていたリード板（８）が該溶接部分におい
て破断し、充電電流（第２図における曲線■参照）が遮
断される。ごの電流の遮断は第２図のグラフ上では電池
温度の勾配が立上がり始めた時点で行なわれ、その後、
電池温度の降下が始まり、電池の発火、破裂、電解液の
漏出などの異常が阻止された。

上述の如（本例によれば、従来の安全弁が作動する時間
よりも前に、即ち電池内の分解等の異常反応の進度が初
期のうちに、電流を遮断し停止させることができ、発火
、破裂を防止することができる。

また、防爆弁（３）の開裂する前に反応を停止すること
ができるので、電池内からの電解液の漏出も阻止するこ
とができる。

この効果は、電池の誤用による外部短絡が起こった場合
でも同様に、短絡電流による温度上昇が初期の段階で電
流が遮断されることにより、電池の発火、破裂や電解液
の漏出を阻止することができる。

尚、充電が極度に進むなどして発電要素から大量にガス
が発生した場合は、防爆弁（３）の薄肉部Ｑ５１が開裂
してガスを閉塞蓋体（５）方向に導き、更にガス抜き穴
０９）、　０２０１を介して大気中に排気させる。

また、第３図では、内圧による突起（３ａ）の持上がり
により、リード板（８）が破断して電流が遮断される例
を示したが、リード板（８）は破断せず、リード板（８
）と突起（３ａ）とがそのン容接部分で剥離することに
よって電気的接続が断たれる場合もありうる。

また、上記実施例では、防爆弁（３）の薄肉部０５１と
して、放射状の溝を形成するようにしたが、これに限定
することなく、複数個の溝を同心円状に形成してもよい
し、幅広の環状溝を一つ又は二つ形成するようにしても
よい。

上記実施例は、防爆弁（３）に中心部において下方に突
出する突起（３ａ）を設Ｊｌ、該突起（３＋＋　）をス
［・リッパ−（４）の挿通孔（１１）内に挿入したのち
、ストリ。

バー（４）の下面においてリード’　＋Ｎ　（８）をス
トリンパ（４）の下面及び突起（３ａ）の下面を橋渡ず
ようにして突起（３ａ）の下面に溶接するようＧこした
が、第４図に示すように、防爆弁（３）を平板状とし、
リ−１・板（８）を台形状に変形させてその頂部を防爆
弁（３）の中央下面に溶接さセるようにしてもよい。こ
の場合においても、防爆弁（３）に第１実施例と同様の
肉曹部（２５）を設けることが望ましい。

上記第１．第２実施例は安全弁装置を外装′１ｂ（１）
の上部、即ち正極側に対して設けるようにしたが、第５
図に示す第３実施例のように外装缶（１）の下部、即し
負極側に対して設けるようにしてもよい。この第３実施
例においては、外装缶（１）の下面部（１／ｌ）を第１
実施例で用いた防爆弁（３）と逆の形状に成形し、その
内部においてスＩ・リソパー（３０）をやはり第１実施
例と同様に設置し、リード板（３１）をスト下面部（１
＾）の突起（ｌａ）の上面に溶接して、ストリッパー（
３０）の上面及び外装缶下面部（］、、／ｌ　’）の突
起（１ａ）を橋渡ずように成し、さらにり−１〜板（３
１）より延長するり−ト端子（３３）の−・端を地状に
巻回されたｆＩ極利に取付けろ。

尚、図示しないか、第３実施例の外装缶下面部（１／ｌ
）を第２実施例と同様に、平板状に形成し、リド板（３
１）をＵ字状Ｇこ変形させて、その底部を外装缶下面部
（］Ａ）の中央上面に溶接するようにしてもよい。

〔発明の効果］本発明に係るＨＩノ爆梨型密閉電池、内圧のＬ昇に伴な
い内圧方向に変形を４１Ｅシる防爆弁にリード板遮断用
ストリンパ−を接触し°ζ取付しＪ、所定の内圧に達し
たとき、リ−１・板が防爆弁より剥離あるいは／及びリ
ード板か破断して電流を遮断するよ・）に構成したので
、過充電又は短絡時にイＪニジる発火、破裂が防止−で
きると共に、電解液の漏出をも阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る防爆型密閉電池の要部拡大断面
図、第２図は過充電テストにおける特性図、第３図は過
充電時における電流遮断状態を示す作用図、第４図は第
２実施例を示す要部拡大断面図、第５図は第３実施例を
示す要部拡大断面し１、第６図は従来例を示す要部拡大
断面図、第７Ｖは他の従来例を示す要部拡大断面図、第
８Ｉ７Ｉは他の従来例における中間蓋体の開裂を示す作
用図、第９図は他の従来例の過充電テストにおける特性
図である。（１）は外装缶、（２）はガスケット、（３）は防爆弁
、（３ａ）は突起、（４）はストリンパ−１（５）は閉
塞蓋体、（６）は発電体、（８）はり一ト板、（９）は
リード端子、０５１１は薄肉部、０９）、　１２Ｉはガ
ス抜き穴である。

Claims

【特許請求の範囲】

　内圧の上昇に伴ない内圧方向に変形を生じる防爆弁に
、リード遮断用ストリッパーを接触して取付け、所定の
内圧に達したとき、リード板が防爆弁より剥離あるいは
／及びリード板が破断して電流を遮断することを特徴と
する防爆型密閉電池。