JPH02284350A - 有機電解液電池用安全装置 - 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、負極活物質としてリチウムなどの軽金属を用
いて構成される有機電解液電池の安全装置に関するもの
である。

従来の技術 一般に有機電解液電池は、高エネルギー密度で長期信頼
性に優れ、しかも作動温度範囲が広いなどの特長があり
、その需要も・メモリーバックアップやカメラなどの電
源として増大しつつある。

これらの用途ではとくに長期間にわたって安定した密閉
性が要求されるため、極めて気密性の高い封口がなされ
ていた。しかしながら電池の内部あるいは外部短絡など
が生じた場合、電解液の分解によって電池内部にガスが
発生し、電池内圧が異常に上昇して電池が破裂するとい
う極めて危険性の高いものであった。このため、従来以
下に示す対策が行われていた。

その第１は第６図に示すように、封口板１またはケース
２の一部に環状などの薄肉溝部１ａ、２ａを設け、内圧
が上昇して危険な状態に達する前に、前記薄肉溝部１ａ
または２ａが破裂して電池内のガスを外部に排出する。

その第２は第７図に示すように、電池の組立封口板の中
に防爆封止部材３として金属薄板３ａと樹脂またはゴム
の薄板３ｂを配置し、内圧上昇時に膨脹した薄板を尖鋭
な破壊突起で破壊して電池内のガスを外部に排出する。

発明が解決しようとする課題 このような従来の構造では信頼性と（に安全性、保存性
の点で課題を有していた。

まず第１の例では、鉄またはステンレス剛板からなる封
口板やケースに薄肉溝部（ｌａまたは２ａ）を形成させ
る場合、加工精度や加工金型寿命の点から、薄肉溝部の
厚みは０．０５〜０．１５＋ａ程度つ までしか薄く加工できないが実状であり、電池の内圧上
昇時の作動圧は加工素材が鉄にニッケルメッキを施した
場合は５０〜１００ｋｇ／ｃｄ、ステンレス鋼板の場合
は７０〜１５０ｋｇ／ｃ−の高圧に達しないと防爆機能
が作動しないという課題があった。

又第２の例の場合にあっては樹脂またはゴムなどの弾性
薄板を使用する構造の場合、低圧作動性を具・現代する
にはその厚みを０．１〜０．３ｍ程度にする必要があり
、この場合、合成ゴム、合成樹脂が大気中の水分を極め
て容易に透過し易く、特に水分をきらう有機電解液電池
においては不適当であり、防爆の動作性においても極め
て弾性に富む性質を有しているため、作動圧が一定しな
いという面もある。

また水分透過性の少ないものとしては、金属薄板が理想
的であるが、低圧作動を考慮するとその厚みは１０〜２
０μｍにする必要があり、このような薄板を封口板ある
いはケースに装着固定することは気密封口性の点におい
て困難であった。

本発明はこのような課題を解決するもので、安全性およ
び長期信頼性の向上を目的とするものである。

課題を解決するための手段 これらの課題を解決するために本発明は、アルミニウム
と鉄またはステンレス剛板の圧接材（クラッド板）から
なる封口板に薄肉溝部を形成したものである。

作用 この構成により、電池内圧が所定値よりも上昇した場合
のみ低圧において薄肉溝部が破壊し、これ以外は長期に
わたり気密性が維持できるとともに耐漏液性にも優れ、
性能の安定した電池が提供できることとなる。

実施例 第１図は本発明の封口板を用いた円筒形リチウム電池を
示し、図においてＡは発電要素群であり、正極１はフッ
化黒鉛、二酸化マンガンなどを主材料として、これに導
電材、結着材を加えたものからなり、負極２としては金
属リチウム、マイクロポーラスフィルムからなるセパレ
ータ３の王者を渦巻状に構成したものである。この発電
要素群に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、１．２−ジメトキシエタン
などの溶媒を単一または複数混合して使用し、これに溶
質としｒＬ　１Ｃｅ０４　、Ｌ　ｉ　ＢＦ４ＬｉＡｓＦ
５　、ＬｉＰＦａなどを溶解させたものを電解液として
含浸させている。４はアルミニウムとステンレス剛板の
圧接材（本実施例では総厚み０．３ｍｍ、うちアルミニ
ウム０．１−、ステンレス剛板０．２＋ｎｍのクラッド
板を用いたが、アルミニウムとステンレス剛板の圧接比
は任意に変更することが可能である。）で、その中央部
にはアルミニウム（またはステンレス）を一部残すよう
に薄肉溝部４ａを環状に形成させたものである。

第２図及び第３図はそれぞれ薄肉加工した封口板の正面
図と４ａ部の拡大断面図を示したものである。５は鉄に
ニッケルメッキを施し、ガス抜き孔５ａを設けた皿状の
端子板で前記封口板４に溶接あるいはカシメ装着して一
体化したものである（本実施例ではカシメ装着したもの
を示す）。この封口板４の底面には前記正極からの集電
リード６がスポット溶接により接続されており、従って
端子板５は正極端子を兼ねる。次に７はステンレスある
いはニッケルメッキを施した鉄からなるケースで、その
内面部に負極２の集電リード８をスポット溶接している
。従って負極端子を兼ねる。

また前記封口板４は初電要素群Ａを内蔵したケース７の
開口部にポリプロピレンよりなる縁結バッキング９を介
在してこれを気密に封口することにより電池の組み立て
を完了する。

実験１ 本発明品と従来例１の各封口板における薄肉溝部の厚み
を変化させたものを構成し、電池を構成せずに、その薄
肉溝部の破壊動圧を各々１００個測定した。測定方法は
封口板の外径１２．５ｍｍ、高さ２．５Ｍ、薄肉溝部の
外径３．０ｍｍ、薄肉溝部の受圧面積０．３ｃｍで一定
とし、治具で空気が漏れないように封口板の薄肉溝部周
辺を密閉した後、ボンベより空気を送り込んで圧力を上
昇させて、破損したときの圧力を測定した。その結果を
第４図に示す。

実験２ 本発明品と従来例２の各封口板を用いてそれぞれ直径１
４．５＋ｍｍ、総高５０．０＋ｍ、電気容量１２００ｓ
Ａｈの円筒形リチウム電池を各々１００セル作製し、温
度６０℃、相対湿度９０％の環境下に保存した時の内部
抵抗の変化を測定した結果を第５図に示す。

これらの結果からも明らかなように、本発明品は軟質で
加工性に優れるアルミニウムとステンレス剛板との圧接
材からなる封口板に薄肉加工を施しであるため、従来例
１の場合よりさらに薄肉化が可能であり、しかも加工時
の厚みバラツキが小さいため安定した弁作動が得られる
。また高温、高湿下における耐水分透過性にも優れるこ
とから長期にわたって気密封口性が維持でき、電池特性
の安定した電池が提供できる。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば高圧下での電池破裂が
防止されて安全性が向上し、さらには特性が長期にわた
って安定した電池を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電池の断面図、第２図
は本発明の一実施例による封口板の正面図、第３図は第
２図における部分拡大断面図、第４図は本発明品と従来
品の薄肉溝部の破壊作動圧特性を示す図、第５図は本発
明品と従来品の６０℃・相対湿度９０％保存に伴う内部
抵抗の経時変化を示す図、第６図および第７図は従来の
防爆構造を備えた封口板の断面図である。 １・・・・・・正極、２・・・・・・負極、３・・・・
・・セパレータ、４・・・・・・封口板、４ａ・・・・
・・薄肉溝部、５・・・・・・端子板、５Ａ・・・・・
・ガス抜き孔、６・・・・・・正極リード、７・・・・
・・ケース、８・・・・・・負極リード。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名１−−＊Ｔ
ｋ ２−・真ボ ３−・セイＬ−タ ４−・４ｉＤ灰 ４ａ−−−−１肉シート１Ｐ 第３図 Ｊ が （Ｎ用］ 徹存期閘 （月） 第 図 第 図 ３−訪爆材よｑｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　閉塞した封口板と、その上部に溶接あるいはカシメ装
   着されガス抜き孔を設けた皿状端子板とを有し、該封口
   板がアルミニウムとステンレス剛板の圧接材（クラッド
   板）からなり、かつ封口板の端子板皿部と対応した任意
   の箇所に薄肉溝部を形成したことを特徴とする有機電解
   液電池用安全装置。