JPH03250562A - 安全弁装置を備えた密閉型電池 - Google Patents

安全弁装置を備えた密閉型電池

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JPH03250562A
JPH03250562A JP2046923A JP4692390A JPH03250562A JP H03250562 A JPH03250562 A JP H03250562A JP 2046923 A JP2046923 A JP 2046923A JP 4692390 A JP4692390 A JP 4692390A JP H03250562 A JPH03250562 A JP H03250562A
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Japan
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battery
safety valve
separator
isolation member
spiral electrode
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Yoshikazu Ishikura
石倉 良和
Takafumi Ichioka
市岡 啓文
Kenji Inoue
健次 井上
Takanao Matsumoto
松本 孝直
Motohiro Miki
三木 基弘
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317Re-sealable arrangements
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    • H01M50/333Spring-loaded vent valves
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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、安全弁装置を備えた密閉型電池の改良に間
する。
【従来の技術】
密閉型電池は、円筒形のニッケルカドミウム電池やリチ
ウム電池に代表される。これ等の電池は、内部に電極体
を内蔵している。電極体は、正極と負極との間にセパレ
ータを介在して捲回して渦巻電極体とするか、あるいは
、これ等を交互に積層して平板状としている。 これ等の密閉型電池は、内部短絡などの異常時に、電池
の内圧が上昇する。この状態における電池の破壊を防止
するために、安全弁装置を設けている。安全弁装置とし
て種々の構造が開発されている。最も簡単な安全弁装置
は、例えば、特開昭60−165040号公報に示され
ている。この公報に示される密閉型電池は、安全弁装置
を貫通孔と金属箔とで構成している。すなわち、電池蓋
に貫通孔を間口し、金属箔を貫通孔の周囲に溶接して閉
塞している。この構造の密閉型電池は、内部短絡等で、
電池の内圧が高くなると、金属箔が破損して電池を破壊
するのを防止している。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構造の密閉型電池は、大電流放電す
ると、電池蓋の貫通孔が閉塞されて破壊することがある
。電池の破壊は下記の状態で発生する。 ■ 電池を大電流放電すると、電池内の温度が上昇して
、合成樹脂製のセパレータが溶融する。 ■ セパレータが溶融すると、正極と負極とが接触して
内部短絡が発生する。 ■ 内部短絡によって、電池の内圧が上昇する。 ■ 合成樹脂が溶融したセパレータは電池蓋の貫通孔を
閉塞する。 ■ 電池蓋の貫通孔からガスが排気できず、内圧が高く
なって電池が破壊される。 このように、セパレータが溶融すると、これが排気孔を
塞いで、安全弁装置の正常な動作を阻害する。 この発明は、この欠点を解決することを目的に開発され
たもので、この発明の重要な目的は、電池内に異常が発
生すると、安全弁装置が確実に動作して破壊が防止され
る安全弁装置を備えた密閉型電池を提供するにある。
【課題を解決する為の手段】
この発明の安全弁装置を備えた密閉型電池は、前述の目
的を達成するために、下記の構成を備えている。 (a)  密閉型電池は、正極と、負極と、樹脂製のセ
パレータとを捲回してなる渦巻電極体を電池缶内に収納
している。 (b)  密閉型電池は、安全弁装置を備えた封口体に
より電池缶の開口部を閉塞している。 (c)  前記渦巻電極体と、封口体との間に、隔離部
材が配設されている。 (d)  隔離部材は、気体透過性を有する。 (e)  隔離部材は、溶融樹脂が前記渦巻電極体側か
ら前記封口体側へ透過するのを抑制する物性を有する。 隔離部材は、気体を透過させ、セパレータの溶融合成樹
脂の透過を阻止するために配設されている。従って、隔
離部材がセパレータの溶融合成樹脂の透過を抑制する物
性とは、溶融合成樹脂の透過を完全に阻止するのみでな
く、溶融合成樹脂の透過を少なくして密閉型電池の破壊
を少なくできる材質も含むものとする。
【作用】
この発明の密閉型電池は、内圧が上昇すると、安全弁装
置が確実に動作して電池の破壊が防止される。それは、
渦巻電極体と封口体との間に隔離部材を配設しているこ
とが理由である。隔離部材は、気体は通過するが、セパ
レータが溶融した合成樹脂は通過しない。このため、セ
パレータの溶融合成樹脂が安全弁の孔を閉塞することが
なく、圧力が上昇したガスが排気される。 従来の密閉型電池は、合成樹脂製のセパレータが溶融す
ると、これが上昇して、安全弁装置の孔を閉塞して電池
を破壊した。 この発明の密閉型電池は、隔離部材でもって、溶融した
セパレータが安全弁に移動するのを阻止して、ガスのみ
を安全弁に供給している。このため、安全弁装置の動作
がセパレータの溶融合成樹脂に阻害されることがなく、
正常に動作して電池の破壊が防止される。
【実施例】
以下、この発明の実施例を渦巻電極体を備えた円筒型ニ
ッケルーカドミウム電池を例にとって図面に基づいて説
明する。 但し、以下に示す実施例はこの発明の技術思想を具体化
する為の密閉型電池を例示するものであって、この発明
の密閉型電池は、構成部品の材質、形状、構造、配置を
下記の構造に特定するものでない。この発明の密閉型電
池は、特許請求の範囲に記載の範囲に於て、種々の変更
が加えられる。 第1図に示す密閉型電池は、渦巻電極体1と、外装缶2
と、封口体3と、隔離部材4とを備えている。 渦巻電極体1は、正極5と、セパレータ7と、負極6と
を積層して捲回したものである。正極5はニッケルを活
性物質とし、負極6はカドミウムを活性物質としている
。セパレータ7は両電極の間に介在されて、両電極を絶
縁している。セパレータ7には熱可塑性の合成樹脂シー
トが使用されている。 渦巻電極体1は外装缶2に収納され、外装缶2の開口部
は封口体3で閉塞されている。封口体3は、安全弁装置
を備えている。 この図に示す安全弁装置は、蓋板8と、弁板9と、スプ
リング10と、カバー11とで構成されている。蓋板8
は、内部のガスを排気するために、上下に貫通して弁孔
12が開口されている。弁板9は、弁孔12の上面を閉
塞している。スプリング10は、弁板9を弁孔12の上
面に弾性的に押圧して、通常の状態で弁孔12を閉塞し
ている。 カバー11はスプリング10の上端を押圧している。ま
た、カバー11には弁孔12から排気されるガスを大気
中に排出するためのガス抜孔13が開口されている。 この安全弁装置は、密閉型電池の内圧が上昇すると、ガ
ス圧で弁板9が押し上げられて弁孔12が開口される。 密閉型電池の内圧が正常な状態にあっては、スプリング
10が弁板9を弁孔12に押圧して閉塞する。 ところで、この発明は安全弁装置の機構を特定するもの
でない。したがって、安全弁装置には、密閉型電池内の
圧力で孔が間口される全ての機構を利用できる。 隔離部材4は、安全弁装置を備える封口体3と、渦巻電
極体1との間に配設される。隔離部材4は、渦巻電極体
1で発生したガスは通過するが、合成樹脂が溶融したセ
パレータ7が、図において下から上に透過するのを抑制
する材質のものが使用される。すなわち、隔離部材4は
気体透過性を有し、セパレータ7の溶融樹脂が渦巻電極
体1側から封口体3側に透過するのを完全に阻止し、あ
るいは、透過を少なくする材質のシート材が使用できる
。 隔離部材4には、例えば、ジルコニアシート、炭素繊維
のグラファイトクロス、アルミナペーパー、ニッケルの
発泡体等を使用することができる。 隔離部材4には無機質の多孔質材が使用できる。 無機質の多孔質材は、気孔率によって溶融合成樹脂の透
過率が変化する。例えば、隔離部材4にカーボン繊維の
グラファイトペーパーを使用する場合、気孔率が96%
ではセバレータフの溶融合成樹脂がほとんど透過しない
。ところが、気孔率が98%のグラファイトペーパーは
、セパレータ7の溶融合成樹脂の透過を抑制はできるが
、多少は透過する。このため、気孔率が98%のグラフ
ァイトペーパーを隔離部材4に使用した密閉型電池は、
破壊率が高くなった。 ちなみに、隔離部材4に、気孔率が98%のカーボン繊
維グラファイトペーパーを使用して試作した単二型の密
閉型電池は、l0C(18A)で30分急速充電したと
ころ、電池の破壊率は80%となフた。この条件で隔離
部材4がない以外同じ構造の密閉型電池は100%破壊
した。このため、この材質の隔離部材4を使用したこの
発明の密閉型電池は、破壊を20%減少できた。 このことから、隔離部材4に多孔性の無機質材を使用す
る場合、好ましくは気孔率を98%以下として、セパし
一部7の溶融合成樹脂透過率を少なくするのがよい。 このように、隔離部材4に多孔性無機質材を使用する場
合、気孔率を調整して、隔離部材4の溶融合成樹脂の透
過状態を調整することができる。 隔離部材4は、外周を外装缶2の内面に密着できるよう
に、外形が外装缶2の内径にほぼ等しい形状に裁断され
ている。外装缶2が円筒の場合、外装缶2は、第4図に
示すように円盤状に裁断される。隔離部材4は、正極5
のリード端子】4が貫通する。したがって、隔離部材4
は外周の一部を切欠している。正極5のリード端子14
は、切欠を通過して、正極5と封口体3とを電気的に接
続する。 本発明者は、実際に電池の破壊率を測定するために、好
ましい材質の隔離部材を使用して密閉型電池を試作した
。試作した電池の個数は、それぞれの材質の隔離部材に
つき50個とした。電池は、公称容量1800mAhの
単二型電池とした。隔離部材には下記のものを使用した
。測定結果を、第1表に示している。 電池A・・・・・・ジルコニアシート、(ジルカープロ
ダクト製、ZYF−50)気孔率96% 電池B・・・・・・カーボン繊維のグラファイトクロス
気孔率90% 電池C・・・・・・アルミナペーパー 気孔率90% 電池D−・−・・・ニッケルの発泡体 気孔率80% 本発明電池A、 B、 C,Dがいかに優れた特性を示
すかを比較するために、隔離部材を使用しない以外、同
し構造の密閉型電池を比較電池として試作した。 第1表 この表に示すように、本発明の密閉型電池A、B、 C
,Dは、隔離部材によって破壊率を著しく低減できた。 さらに、隔離部材と外装缶との間にパツキンを挿入する
ことによって、セパレータの溶融合成樹脂の透過を効果
的に阻止することができる。第2図は、隔離部材4の外
周と外装缶2の内面との間にパツキン15を固定した密
閉型電池を示している。パツキン15は、大電流放電時
に熱で溶融しないように耐熱性が要求される。また、パ
ツキン15は、外装缶2の内面に突出して環状に設けら
れる環状凸部に押圧されると弾性変形する可接性が要求
される。したがって、パツキン15には、例えば、フッ
素系、あるいは、シリコン系等の耐熱型の合成樹脂が使
用される。 パツキン15は、第2図に示すように、隔離部材4の上
面に配設され、外装缶2の内面に突出する環状凸部に押
圧されて、外装缶2に密着する。 このように、パツキン15を介して隔離部材4を外装缶
2の内面に密着する密閉型電池は、セパレータ7の溶融
合成樹脂が隔離部材4を透過するのを、より効果的に防
止できる特長がある。 実際にパツキンを使用した密閉型電池を試作し、その破
壊試験をした。その結果を第2表に示している。 (以下、余白) 第 表 この表において、本発明電池A、 B、 C,Dの隔離
部材には、第1表の測定に使用した電池と同じものを使
用した。本発明電池Eは、本発明電池Aと同じ材質の隔
離部材を使用し、パツキンは使用しなかった。この表の
作成にあたって、測定条件は第1表と同じにした。 この表に示すように、パツキンを使用することによって
、ざらに電池の破壊を効果的に防止することができた。 さらにまた、第3図に示すように、隔離部材4は、接着
剤16を介して外装缶2の内面に接着することも可能で
ある。接着剤16には、大電流放電の発熱に耐える耐熱
性のある無機性接着剤が使用できる。無機性接着剤には
、シリカ−アルミナ系の接着剤、アルミナ系の接着剤で
あるセメダイン株式会社のAZ−120等が使用できる
。 接着剤16は、隔離部材4を外装缶2に入れた後、隔離
部材4と外装缶2との間に塗布した常温で硬化される。 接着剤でもって、隔離部材が外装缶の内面に密着された
密閉型電池は、さらに効果的にセパレータの溶融合成樹
脂の通過を阻止できる特長がある。 実際に接着剤を使用した密閉型電池を試作し、その破壊
試験をした。その結果を第3表に示している。 (以下、余白) 第 表 この表において、本発明電池A、  B、 C,Dの隔
離部材には、第1表の測定に使用した電池と同じものを
使用した。本発明電池E、  Fは、本発明型#!!A
と同じ材質の隔M部材を使用した。さらに、本発明電池
Eは接着剤を使用しないで隔離部材を外装缶の内面に配
設した。本発明電池Fは隔離部材を有機性接着剤(エポ
キシ系接着剤)で外装缶の内面に接着した。この表の作
成にあたって、測定条件は第1表と同じにした。 この表に示すように、接着剤を使用することによって、
さらに電池の破壊を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
この発明の安全弁装置を備えた密閉型電池は、封口体と
電極体との間に隔離部材を介在させている。隔m部材は
、気体は透過させるが、セパレータの溶融合成樹脂の透
過を抑制する。このため、電池の内部短絡、過充電、過
大電流による充放電により電池の内部温度が上昇して、
セパレータが溶融しても、これが安全弁装置に流動する
のを抑制できる。このため、この発明の密閉型電池は、
温度上昇による破壊を防止して、安全性を改善できる特
長がある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図はこの発明の実施例を示す電池
の断面図、 ある。 1・・・・・・渦巻電極体、 3・・・・・・封口体、 5・・・・・・正極、 7・・・・・・セパレータ、 9・・・・・・弁板、 11・・・・・・カバー I3・・・・・・ガス抜孔、 15・・・・・・パツキン、 第4図は隔離部材の平面図で 2・・・・・・外装缶、 4・・・・・・隔離部材、 6・・・・・・負極、 8・・・・・・蓋板、 0・・・・・・スプリング、 2・・・・・・弁孔、 4・−・・・・リード端子、 6・・・・・・接着剤。 1印退; 第 ■ 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記の構成を有する安全弁装置を備えた密閉型電池。 (a)密閉型電池は、正極と、負極と、樹脂製のセパレ
    ータとを捲回してなる渦巻電極体を電池缶内に収納して
    いる。 (b)密閉型電池は、安全弁装置を備えた封口体により
    電池缶の開口部を閉塞している。 (c)前記渦巻電極体と、封口体との間に、隔離部材が
    配設されている。 (d)隔離部材は、気体透過性を有する。 (e)隔離部材は、溶融樹脂が前記渦巻電極体側から前
    記封口体側へ透過するのを抑制する物性を有する。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113209743A (zh) * 2021-04-14 2021-08-06 成都润封电碳有限公司 一种置于固化罐安全阀前的自爆性过滤装置及方法
US12199302B2 (en) 2019-05-29 2025-01-14 Nifco Inc. Pressure relief valve for battery pack

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