JPH04131858U - 充電制御機構付き密閉型二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 専用充電機を必要とせず、サイクル寿命の長
い二次電池を提供することを目的とする。 【構成】 導電性キャップ８ａを絶縁体１０を介して封
口体本体８ｂに冠着した封口体８内の空間に摺動体１２
を封口体本体８ｂ内壁と電気的に接触した状態で設ける
と共に、この摺動体１２をキャップ８ａに押圧付勢する
第一の弾性体１３と、キャップから離間する方向に付勢
する第二の弾性体１４を設け、さらに摺動体１２とキャ
ップ８ａとで囲まれる封口体内部空間Ａを電池内部と連
通したことを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、密閉型二次電池に関し、詳しくはその安全機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

二次電池において、充電末期に酸素ガス、あるいは水素ガスが発生し、例えば 酸素ガスの場合、電極活物質が酸化されて、不活性になる。又、過充電を行うと 発生したガスのために、電池内部圧力が上昇して安全弁から電解質溶液がリーク して電池特性が劣化する。このような問題を防ぐために、充電を制御する必要が あり、従来、この充電の制御には、電池電圧の変化を読み取る方法（−ΔＶ方式 ）、電池内温度により制御する方法が用いられていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の充電制御方式では、外部の複雑な回路を有した専用充電 機が必要であり、持ち運びにくい等取扱いが煩雑であった。更に、急速充電にお いては、上記ガスの発生速度が急激に増大するため、急速充電時に、電池電圧の 変化を読み取る方法で充電制御を行った場合、酸素ガス発生に対する応答速度が 遅く、そのため活物質が酸化ガスにより酸化されサイクル寿命は、必ずしも長く ないという欠点があった。

【０００４】 本考案は、上記問題を解決するためになされたものであり、専用充電機を必要 とせず、サイクル寿命の長い二次電池を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、導電性キャップを絶縁体を介して封口 体本体に冠着した封口体内の空間に導電性摺動体を封口体内壁と電気的に接触し た状態で設けると共に、この摺動体を前記キャップに押圧付勢する第一の弾性体 と、キャップから離間する方向に付勢する第二の弾性体を設け、更に摺動体とキ ャップとで囲まれる封口体内部空間を電池内部と連通したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】

上記構成によれば、通常充電時には、キャップから取り入れられた電流は、摺 動体からリードの接続された封口体本体に流れリードから正極に伝わる。このよ うにして、充電が進むと、電池内温度や圧力が上昇する。この場合、第一の弾性 体として形状記憶合金を使用し、温度上昇によってもとの状態まで縮むようにす れば、形状記憶合金の収縮動作に連動して摺動体が下にさがるため、キャップと の電気的接触が切断され充電が打ち切られる。又、第一の弾性体を形状記憶合金 にしなくても内部圧の上昇により、摺動体が押し下げられ上記と同様に充電が打 ち切られる。

【０００７】

【実施例】

（第一実施例） （実施例１） 本考案の一実施例を図面に沿って以下に説明する。 図１は、本実施例の温度による充電制御機構付き密閉型二次電池の断面図であ り、正極１と負極２と、これら正負両１、２間に介挿されたセパレータ３とから なる電極群４は、渦巻状に巻回されている。この電極群４は、負極端子兼用の外 装罐６内に配置されており、この外装罐６と上記負極２とは、負極用リード５に より接続されている。上記外装罐６の上部開口には、パッキング７を介して封口 体８が装着されており、この封口体８と前記正極１とは正極用リード９で接続さ れている。

【０００８】 上記封口体８は、上部の金属製キャップ８ａと下部の封口体本体８ｂからなり 、キャップ８ａは、絶縁体１０を介して封口体本体８ｂに冠着されており、パッ キン１１とリング状部品８ｃにより、キャップ８ａ、本体８ｂ、絶縁体１０は密 閉されている。この封口体本体８ｂとキャップ８ａで囲まれた封口体８の内部空 間に、円形の底部１２ａと円柱形の突起部１２ｂからなる摺動体１２と弾性体１ ３、１４が設けられている。この摺動体１２、弾性体１３、１４は、摺動体１２ の円形の底部１２ａの上下面に絶縁体１５を介在させて、摺動体１２を前記キャ ップ８ａに押圧付勢するように第一の弾性体１３が、そしてキャップから離間す る方向に付勢するように第二の弾性体１４が設けられている。この第一の弾性体 １３の弾性力は、第二の弾性体１４の弾性力より強く、通常の状態では、摺動体 １２の突起部１２ｂは、キャップに接触している。更に、第一の弾性体１３は、 設定温度になると、縮むよう設定された形状記憶合金からなっている。摺動体１ ２とキャップ８ａによって囲まれた空間Ａは、封口体本体に穿設された穴１６に よって電池内部と連通している。

【０００９】 充電が開始されると、キャップ８ａから取り入れられた電流は、摺動体１２か らリード９の接続された封口体本体８ｂに流れリード９から正極１に伝わる。こ の動作中に電池内温度が上昇し、電池内が設定温度に達すると、この温度が、形 状記憶合金からなる第一の弾性体１３に伝わり、弾性体１３は縮む。これに連動 して摺動体１２が押し下げられ、キャップ８ａとの電気的接触が切断され、充電 が打ち切られる。上記構成の円筒密閉型ニッケル−水素二次電池を作成した。以 下この二次電池を電池Ａ₁ と称する。 （実施例２） 図２には、内圧による充電制御機構を設けた封口体内部の断面図が示されてい る。封口体８内部に実施例１と同様、摺動体１２と第一、第二の弾性体１７、１ ８が設けられており、この弾性体１７、１８は、第一の弾性体１７の弾性力が第 二の弾性体１８より大きい弾性体である。但し、上記弾性体は、形状記憶合金で はない。

【００１０】 充電中に電池内圧が上昇すると、摺動体１２とキャップによって囲まれた空間 Ａの圧力も穴１６によって電池内部と連通しているため上昇する。このため摺動 体１２の上下の空間に圧力差が生じ、設定圧力になるとこの圧力差によって摺動 体が押し下げられ、充電が打ち切られ充電が制御される。 上記電池内圧の変化による充電制御機構を用いた以外は、実施例１と同様の構 成で、円筒密閉型ニッケル−水素二次電池を作成した。以下この二次電池を電池 Ａ₂ と称する。 （比較例） 従来の安全弁（設定内圧によりリークする弁）を用いた以外は、上記実施例１ と同様の円筒密閉型二次電池を作成した。以下この二次電池を電池Ｂと称する。 （実験） 本考案による電池Ａ₁ 、Ａ₂ 及び、比較例電池Ｂを２Ｃ（クーロン）の電流値 で充電を行ない、２Ｃの電流値で電池電圧が１．０Ｖまで放電するという充放電 サイクル条件で、急速充放電サイクル特性の比較を行った。

【００１１】 尚、比較例電池Ｂの充電については、充電電圧が最高電圧に達してから電圧降 下が生じ、その電圧降下量が設定値に達すると、充電を止めるという充電方法（ −ΔＶ方式）で行なった。電圧降下量の設定値は、ΔＶ＝１０ｍＶとした。 又、充放電サイクル寿命は、放電容量が公称容量の５０％に達した時点を寿命 とした。

【００１２】 この結果は表１に示されている。

【００１３】

【表１】

【００１４】 表１から明らかなように本考案による充電制御法を用いた電池Ａ₁ 、Ａ₂ は、 比較例電池Ｂと比較して、急速充電サイクルに特性に優れているのがわかる。 尚、上記実施例においては、ニッケル−水素二次電池において行ったが、他の ニッケル−カドミウム電池、鉛電池等においても同様の効果が得られる。

【００１５】

【考案の効果】

上記構成のように、本考案電池は、電池内に充電制御機構を設けたことで専用 充電機を必要とせず、更に、電池内の圧力や温度の上昇が速やかに充電制御機構 に伝達されるため、状態変化に対する応答速度も速くなり、急速充放電サイクル においても、長期に渡り充電容量低下の少ないサイクル寿命の長い優れた密閉型 二次電池を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度による充電制御機構を設けた円筒型密閉式
二次電池の断面図である。

【図２】電池内圧による充電制御機構を設けた封口体の
断面図である。

【符号の説明】

８ 封口体 １２ 摺動体 １３ 弾性体 １４ 弾性体 １７ 弾性体 １８ 弾性体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性キャップを絶縁体を介して封口体本
   体に冠着した封口体内の空間に導電性摺動体を封口体本
   体内壁と電気的に接触した状態で設けると共に、この摺
   動体を前記キャップに押圧付勢する第一の弾性体と、キ
   ャップから離間する方向に付勢する第二の弾性体を設
   け、更に摺動体とキャップとで囲まれる封口体内部空間
   を電池内部と連通したことを特徴とする密閉型二次電
   池。