JPH02199768A - 密閉型アルカリ蓄電池 - 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〕 この発明は防爆安全機構を備えた密閉型アルカリ蓄電池
に関する。

〔従来の技術〕

一般的に、密閉型アルカリ蓄電池にあっては、電池反応
に伴う発生ガスによって内圧が異常に上昇した場合、金
属外装筒の破裂や封口蓋の飛び出しなどの電池破壊を生
じる危険性があることから、ある程度の内圧に達した際
に発生ガスを外部へ逃がして上記破壊を未然に防止する
防爆安全機構が必要とされている。

従来、このような防爆安全機構として、封口蓋に設けた
排気孔と電池内部とを一定の内圧で破れる金属箔の如き
薄膜で封止した構造、ならびに上記排気孔を弾性弁体で
密封して内圧上昇時の該弁体の圧縮変形によって排気孔
が開放する構造などが採用されており、またこれら以外
にも種々の手段が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の薄膜による封止構造では、作動が
不可逆的であり、内圧が緩慢に上界しても一定の圧力に
達すると薄膜が破れてしまい、以降は密閉状態に復帰で
きず密閉型アルカリ土類金属しての本来の機能が失われ
るという欠点があった。

一方、排気孔を弾性弁体で密封した構造では、ガス放出
によって内圧が低下すると排気孔は再び弁体で塞がれて
密封状態に戻るため、作動が可逆的であるという利点を
有する反面、急激な内圧上昇に相応できず、かつ作動圧
力の安定性にも難があることから、前記危険性は完全に
は解消されず、加えて弁体の劣化による密封性低下を生
じるという問題があった。また、これら以外の従来の提
案手段は、いずれも構造的に複雑であり、製作コストや
作動の信頼性などの面より実用性に乏しいものがほとん
どであった。

この発明は、上述の事情に鑑み、常時は可逆的に機能し
、かつ急激な内圧上昇にも対処でき、しかも構造簡単で
確実に作動するとともに耐久性にもすぐれた防爆安全機
構を備えた密閉型アルカリ蓄電池を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成する手段として、電池要素
を収納した金属外装筒の開口折曲縁にガスケットを介し
て端子板を兼用する封口蓋が装着された密閉型アルカリ
蓋電池において、上記封口蓋が周縁部で相互にかしめ接
合された内板と外板とから構成されるとともに、両板の
中央部間に電池内部に透通ずる弁孔と外部に透通ずる排
気孔を有する弁室が構成され、この弁室内に、リング材
の中央孔をフィルムにて封止した弁体と、該弁体を弁孔
側に弾圧するスプリングとが装填され、かつ上記外板に
先端を弁体のフィルムに近接させたフィルム穿孔用突起
が形成されてなることを特徴とする構成を採用したもの
である。

〔作　用〕

封口蓋の弁室内においてスプリングがその弾性蓄力によ
って弁体を弁孔側に常時押圧していることから、充放電
中ならびに不使用下において、常態では弁孔が弁体にて
封止されて電池内は密閉されており、ガス漏れや液漏れ
を生じない。しかるに、電池の内圧が徐々に上昇して一
定値に達すると、その圧力で弁体がスプリングの付勢に
抗して僅かに持ち上がり、弁孔と弁体の間隙を通して内
部のガスが排気孔から外部へ放出され、この放出によっ
て内圧がスプリングの押圧力以下になれば、再び弁孔が
弁体にて封止されて電池は密閉状態に戻る。したがって
、この弁開閉作動による防爆安全機構は可逆的であって
、内圧上昇が急激でない限りは内圧上昇の都度に繰り返
し機能し、かつ作動圧力はスプリングの強さによって設
定されるので一定値を維持するとともに、弁体の材質劣
化による密封性低下も生じにくい。

一方、事故や誤使用その他の要因で急激な内圧上昇が惹
起した際は、その内圧で弁体が大きく浮き上がり、この
弁体のフィルムが外板の突起と接触して突き破られ、弁
体の中央孔の開放によってガスの放出流路が一挙に拡大
し、発生ガスは瞬時に排気孔より外部へ放出される。し
たがって、金属外装筒の破壊や封口蓋の飛び出しなどの
電池破壊が未然に防止される。

〔実施例〕

以下、この発明を図示実施例に基づいて具体的に説明す
る。第１図は密閉型アルカリ蓄電池の要部破断側面図、
第２図は同上蓄電池の封口蓋の拡大縦断面図である。

第１図において、１は有底円筒状の金属外装筒であり、
その内部には、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ電
解液を含浸保持させた帯状の多孔性材料からなるセパレ
ータ２を介してともに帯状である正極３と負極４とを捲
回してなる発電要素が収容されている。５は外装筒１の
開口折曲線１ａに環状ガスケット６を介して嵌着された
端子板兼用の封口蓋であり、その内面と正極３とがリド
片７を介して接続されている。

第２図で示すように、封口蓋１は、ともに皿状である金
属製の内板８と外板９とを凹側が対向する形で重ね合わ
せ、内板８の折曲した周縁部８ａを外板９の平坦状の周
縁部９ａを挟むようにかしめて一体化したもので、両板
８，９の中央部間に弁室１０が構成されている。そして
、この弁室１０は、内板８側に電池内部に透通ずる円形
の弁孔１）を有するとともに、外板９側に一部の抜き出
しによって弁孔１）側へ向く先鋭模形のフイルム穿孔用
突起１２とその抜き孔である排気孔１３とを有し、かつ
内部に弁体１４とこれを弁孔１）側へ弾圧するコイルス
プリング１５とが装填されている。

弁体１４は、金属などの硬質材料からなる剛性リング１
６の内面にゴムなどからなる弾性スプリング１７を接合
一体化するとともに、同外面に金属箔ラミネートフィル
ム１８を両リング１６．１７の中央孔１４ａを封止する
ように接着したものであり、コイルスプリング１５の弾
圧によって常時は弁孔１）を封鎖している。そして、突
起１２は、弁体１４が弁孔１）からある程度離れたとき
、フィルム１８に先端が接触する突出長さに設定されて
いる。

なお、正極３および負極４にはアルカリ蓄電池の種類に
応じた種々の電極材料およびその組み合わせが選択され
る。その−例を挙げれば、正極３に水酸化ニッケルを用
いて、負極４に水素を可逆的に吸蔵・放出しうる水素吸
蔵合金を用いた組み合わせがある。

上記構成の密閉型アルカリ蓄電池にあっては、充放電中
ならびに不使用下において、内圧の近い常態では弁孔１
）が弁体１４で封鎖されてガス漏れおよび液漏れのない
密閉状態に保持されるが、電池反応に伴う発生ガスによ
って内圧が徐々に上昇してコイルスプリング１５の弾圧
力に抜ち勝った時点で、弁体１４が僅かに持ち上がり、
内部のガスが該弁体１４と弁孔１）の間隙より弁体１４
の周面と弁室１０の内面との間を通って排気孔１３から
外部へ放出される。そして、このガス放出によって内圧
が低下すると、直ちに弁体１４が弁孔１）を塞ぎ、内部
は再び密閉状態に復帰する。

この弁体１４の開閉作動は、内圧上昇が急激でない限り
、内圧が一定値に達する都度に繰り返される。したがっ
て、内圧の一定値以上の上昇は確実に阻止される。

一方、事故や誤使用その他の要因で突発的に電池反応が
急激に進行し、これに伴う大量の発生ガスにて内圧が一
気に上昇した場合は、この圧力によって弁体１４が弁孔
１）から浮き離れ、同時に突起Ｉ２が弁体１４のフィル
ム１８を突き破り、中央孔１４ａの開放による放出流路
の拡大によって発生ガスは瞬時に排気孔１３から外部へ
放散される。したがって、このような突発事態において
も、金属外装筒１が破裂したり、封口板５が吹き飛ぶと
いった危険は未然に防止される。

なお、前記実施例では弁体１４の中央孔１４ａを封止す
るフィルム１８として金属箔ラミネートフィルムを使用
しているが、これに限らず、弁体の作動を生じる内圧以
下で破れない耐圧強度を有してかつ突起との接触で容易
に切り裂かれる材料であればよい。そして、このような
フィルム１８は、剛性リング１Ｇと弾性リング１７との
間に挟んだり、密封性に支障がなければ弾性リング１７
の内面側に貼着してもよい。また、弁体１４のリング材
として上記両リング１６．１７を接合する代わりに、弁
室１０の内底面に弁孔１）を囲むように弾性材料を貼着
し、上記リング材を剛性リング単独にて構成することも
可能である。

一方、前記実施例では封口Ｍ５の内外板８，９をともに
皿状としているが、一方のみ、とくに外板９のみを皿状
として弁室１０を構成することもできる。

さらに、この発明は、電池要素の各々の形態および収納
形態が種々異なる密閉型アルカリ蓄電池にも同様に適用
可能である。

〔発明の効果〕

この発明の密閉型アルカリ蓄電池は、内圧の異常上昇時
に発生ガスを外部へ逃がして電池破壊を防ぐ防爆安全機
構として、通常の急激でない内圧上昇に対応する可逆的
機構と、突発的事態による急激な内圧上昇に相応する不
通的機構とを兼備し、かつ両機構の作動圧力が非常に安
定していることから、安全性に極めてすぐれるとともに
、前者の可逆的機構の作動後には元の密閉状態に復帰す
るのでガス漏れや液漏れを生じることなく本来の充放電
機能を支障なく発揮でき、経時的な密封性低下も生じに
くく、耐久性が良好である。

しかも、この発明の蓄電池では、上記の可逆的および不
可逆的な両防爆安全機構が封口蓋に設けた弁室内のフィ
ルム付き弁体とスプリングとフィルム穿孔用突起という
非常に簡素で作動の確実な構造にまとめられていること
から、低コストで高い作動信顛性が得られ、また封口蓋
が弁室を構成する内外板を一体化したものであるため、
蓄電池の組立て製作において従来の封口蓋と全く同様に
取扱うことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る密閉型アルカリ蓄電池の一実施
例を示す要部破断側面図、第２図は上記蓄電池の封口蓋
の拡大縦断面図である。 １・・・金属外装筒、１ａ・・・開口折曲縁、５・・・
封口蓋、６・・・ガスケット、８・・・内板、８ａ・・
・周縁部、９・・・外板、９ａ・・・周縁部、１０・・
・弁室、１）・・・弁孔、１２・・・フィルム穿孔用突
起、１３・・・排気孔、１４・・・弁体、１４ａ・・・
中央孔、１５・・・コイルスプリング（スプリング）、
１６・・・剛性リング（リング材）、１７・・・弾性リ
ング（リング材）、１８・・・金属箔ラミネートフィル
ム（フィルム） 第２図 １７：テψ）ｒ′ｉｌルク゛′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電池要素を収納した金属外装筒の開口折曲縁にガ
   スケットを介して端子板を兼用する封口蓋が装着された
   密閉型アルカリ蓄電池において、上記封口蓋が周縁部で
   相互にかしめ接合された内板と外板とから構成されると
   ともに、両板の中央部間に電池内部に透通する弁孔と外
   部に透通する排気孔を有する弁室が構成され、この弁室
   内に、リング材の中央孔をフィルムにて封止した弁体と
   、該弁体を弁孔側に弾圧するスプリングとが装填され、
   かつ上記外板に先端を弁体のフィルムに近接させたフィ
   ルム穿孔用突起が形成されてなることを特徴とする密閉
   型アルカリ蓄電池。