JPH03159058A - 調圧ユニット付電池 - 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、筒形電池の防爆安全構造に関するものであり
、アルカリマンガン乾電池、ニッケルカドミウムニ液電
池、リチウム電池に利用されるものである。

〔発明の概要〕

本発明は、機械的な動作原理による調圧ユニットを内蔵
し、調圧バネ強さを変えることにより、弁作動圧力を任
意に設定できる高倍転性防爆機能電池に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の電池防爆対策は主に以下に示すようなも
のであった。

＋１１　　電池容器の一部に環状または複数の直線状肉
薄部を設け、電池内圧が上昇して危険状態に達する前に
、前記肉薄部が破裂して電池内ガスを外部に逃がす。

（２）弁孔を常時閉塞する弁としては、ゴム板などの弾
性体を用い、前記弾性体は上記コイルバネにより圧縮変
形して弁孔を閉塞している。！池内圧が上昇すると、弾
性体からなる弁はコイルバネを更にたわませて弁孔部に
隙間を生じ、内部ガスを外部に逃がす。

（３）　　弁孔を常時閉塞する弁としては、ゴムあるい
はアルミニウムなどの金属薄板を用い、電池内圧上昇に
伴って膨張した弁を、あらかじめ配置した突起部に破壊
することにより、電池内ガスを外部に逃がす。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術（１）の場合には、鉄製容器への肉薄部形成に
あたって加工上の精度から肉薄部の肉厚はバラツキが大
きいという欠点がある。たとえば容器肉厚が０．３■−
±０．０５で、肉薄部の肉厚は０．０８〜０．１８まで
バラツキを生しる。勿論、容器肉厚のバラツキを小さく
するか、個々の容器の肉厚を計測して薄肉部を形成すれ
ばバラツキは小さくなるが、コスト高となる。またこの
方式は非再生型の防爆対策であり、リチウム電池など、
ガスを逃がしたあとの弁孔を通しての漏液、外部湿分の
侵入などによる二次的問題は回避できないという欠点を
持っているΦ 従来技術（２）の場合は、再生型の防爆対策ではあるが
、弁体としてのゴム板などの弾性体は材質により、非水
溶媒などにより化学的に劣化を受けやすく、また長期的
には弾性保数がクリープ変形などにより変化する心配が
ある。

従来技術（３）の場合は、アルミニウムなどの金属薄板
を用いれば、長期的にも安定であるが、これも非再生型
の防爆対策であり、リチウム電池、さらにリチウム二次
電池などの場合は二次被害の心配が残るという欠点をも
っている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、金属材料からなる調圧ユニットケース、調圧
シリンダ、調圧バネで構成された調圧ユニットを電池内
に組み込んだものである。

〔作用〕

この調圧ユニットを電池に内蔵することにより、電池内
圧上昇時に、テーパ状の弁孔に生じる間隙部から電池内
ガスを逃がし、作動後に再び弁孔を閉塞する再生型防爆
構造として機能できる。

また、立体が金属材料であり、長期的な機械的、化学的
劣化が少ないので、長期信親性が高い。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例円筒形電池の断面図である０図に
おいて、９は発電要素群であり、正極は二酸化マンガン
、硫化鉄、酸化ビスマス等の活物質に黒鉛などの導電材
、テフロンなどの結着剤を加えたものからなる。負極は
金属リチウム箔を用い、前記正極とともにマイクロポー
ラスポワプロピンフィルムを介して、渦巻状に構成した
ものである。この発電要素群に、電解液としてプロピレ
ンカーボネート、１．２−ジメトキシエタンの混合溶媒
に、溶質としてＬ４ｃ１４を溶解させたものを含浸させ
ている。１は負極端子を兼ねる電池容器で、その内底面
には、負極金属リチウムの集電リードｌＯがスポット溶
接されている。材質は、０．３ｍ厚さのステンレス鋼板
（ＳＵＳ３０４）である、４は本発明の調圧ユニットケ
ースであり、５の調圧シリンダおよび調圧バネ７、さら
に固定ネジ６により、調圧ユニットに組立てられる。調
圧バネは、第２図に示されるような１２０°毎に突起を
有する板バネである。調圧ユニットケースに設けられた
凸部４ｂと調圧ユニ７トケース底面部の間の溝部に調圧
バネをセントし、固定ネジ６と調圧シリンダの間にセン
トした調圧バネを固定ネジ６で固定する。さらに、正極
端子を兼ねる封口＠２を調圧ユニットケース端部４Ｃを
内側にカメラて、調圧ユニットに組み込む。

この場合の各部の材質と寸法は以下のようである。調圧
ユニットケース４は、ステンレス鋼（ＳＯ３４３０）か
らなる０、６〜０．８■の厚さのもので、調圧シリンダ
５および固定ネジは外径２〜５寵のニッケルめっき鋼ま
たはステンレス鋼からなる。調圧バネは０．２〜０．５
鶴の５ＵＳＰＩ（鋼を用い、弁作動圧力を調整した。封
口板２は０．３ｍ厚さのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４
）からなり、肩部に直径１．０簡のガス逃げ孔２ａを有
する。４ａは３０°のテーパ面を持つ弁孔部であり、同
角度のテーパ面を持つ調圧シリンダと接しており、常時
閉塞されている。このテーパ接触面には、耐有ｉ溶媒性
の高分子、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロンな
どの膜を形成して液封正性を高めている。３はポリプロ
ピレンからなるガスケットで、容器ｌの端部と調圧ユニ
ットケース４に介在し、圧縮されて封止部材として用い
られている。

８は正極合剤の集電リードで調圧ユニットケースにスポ
ット溶接されている。

第２図および第３図は、調圧バネの形状を示す図であり
、１２０°毎に突起を有する仮バネである。

この板バネはθ°反らして作製してあり、板厚ｔと反り
角θにより、弁作動圧力を変えることができる。

次に調圧バネと、高分子膜の効果について実験した結果
を示す、なお、実験では、調圧バネは、Ｓ’ＵＳ１７−
７ＰＨ鋼で作製し、析出硬化処理を施したものであり、
バネ圧水準は、板厚と反り角θを変えて得たものである
。また、高分子膜は、ポリエチレンに無水マレイン酸を
５重置％グラフト重合した熱溶着フィルムを用いて弁孔
部である調圧ユニットケースと調圧シリンダの両テーパ
面（表面粗さ０．５〜０．５ｍ＋）に各々５μ厚さで形
成した。これらの電池を表１の組合わせで各ｌＯＯケ作
製し、６０℃、９３％相対湿度下に６０日間放置し耐漏
液性をテストした。

表　　１ 表１は、漏液発生率の結果である。

この結果から明らかなように、先ず弁孔部の常時閉塞時
において、漏液封止性能が低圧の調圧バネにおいては、
不良であり、高分子膜の形成が有効であった。更に、本
実験電池の破裂強度をあらかしめ高圧調圧バネにより確
認したところ、４０ｋｔ／ｄであった。したがって、電
池破裂強度以下の圧力として２０〜３０瞳／−の調圧バ
ネを用いれば、通常は漏液が防止され、何らかの原因で
電池内圧力が上昇した場合でも電池の破裂前に、弁が作
動して内圧を減じたうえに、弁孔部が再び閉塞されるこ
とになる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明によれば、通常は耐漏液
性が良好で、万一の電池内圧上昇時においても、電池破
裂が防止され、更に再生型の弁機構により、二次的被害
も防止できる等、安全効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成による一実施例調圧ユニットを使
用した電池の断面図、第２図は本発明の一実施例調圧バ
ネの平面図、第３図は本発明の一実施例の調圧バネの断
面図である。 ５・・・調圧シリンダ ６・・・固定ネジ ７・・・調圧バネ ８・・・正極集電リード ９・・・発電要素群 １０・・・負極集電リード 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）調圧ユニット付電池において、該調圧ユニットは
   、調圧ユニットケース４と、調圧シリンダ５と、調圧バ
   ネ７からなり、上記調圧ユニットケースと調圧シリンダ
   は、電池内の圧力変化に応じて、間隙部を形成するテー
   パ面で接触する弁孔部を有することを特徴とする調圧ユ
   ニット付電池。
2. （２）テーパ部接面に耐非水溶媒性の高分子薄膜を形成
   したことを特徴とする第１項記載の調圧ユニット付電池
   。