JPH04206451A - 非水電解液電池 - 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】 （技術分野） 本発明は、負極と、正極と、非水電解液からなる発電要
素を備えた電池に関するものであり、特にその安全対策
の改良に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 負極と、正極と、非水電解液からなる発電要素を備えた
電池としては種々の構造のものが知られている。このよ
うな電池は、電子機器のメモリー保持電源や、ポータプ
ル機器の駆動用電源等として広く利用されている。

ところで、このような非水電解液電池では、電解液が可
燃性のものであることから、外部短絡、内部発絡等の不
慮の事故によって電池缶内部の圧力、温度が異常上昇し
た時に、電池の発火、爆発等を引き起こす恐れがある。

したがって、外部短絡、内部発絡等のような異常事態が
発生した場合は、すみやかに電池を取り出し、その使用
を中止する必要がある。

しかし、電池は通常外から見えない所に装填されている
ことから、異常事態発生をすぐに発見することは非常に
むずかしい。このことから電池の異常事態の発見が遅れ
、発火等の事故を引き起こしたという報告が多々されて
いる。

そこで非水電解液電池には、電池内部圧力の異常上昇に
よる電池缶の爆発を防止する目的で、上昇した内部圧力
を逃がす安全機構が付設されている。この安全機構は、
破壊型と非破壊型の２種類に分類される。破壊型のもの
は、安全弁に亀裂破壊を生じさせる構造を有するもので
、（］）ハーメチックガラスによる封止部が内圧上昇に
より亀裂を生じるもの（実開平２−１２１５９号）、（
２）封口板のガス通気孔を閉塞する可とう性薄板か上昇
内庁によって上方へ変形し、可どう性薄板の上方に位置
する端子板に設けた切刃によって破壊するもの（特開平
］−１１１９８５５号〕、（３〕外装缶の一部を薄肉と
し、上昇内圧により外装缶全体が破壊する前にその薄肉
部が破壊するもの等が知られている。一方、非破壊型の
ものは、異常昇圧ガスを一時的に外部・＼排出し、内圧
が降下すると弁が閉しる復帰式のもの（電子情報通信学
会、（株）コロナ社、「ユーザーのための電池読本」、
ｐ１５２、＋９１１８）が知られている。

しかし、これらの従来技術においては、電池に安定対策
を施すという考えはあったものの、異常事態を機器使用
者にすみやかに知らせ、安全な処置をとらせるといった
考え方は全くなかった。また直接発火につながる異常温
度上昇の対応もとられていなかった。さらに、安全弁が
作動し、内圧を逃がす際には、電池内部の非水電解液が
外部へ漏れる場合もある。このように液が漏れた状態で
放置しておくと、発火しないまでも使用機器に多大な悪
影響を及ぼす。

したがって、非水電解液電池においては、電池の異常事
態の早期発見が重要であることは明らかである。

（発明の課題） 本発明は、電池内に異常状態が生じた時に、その異常状
態をすみやかに機器使用者に察知させる通報機構を付設
した電池を提供することをその課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、封口板のガス通気孔を閉塞する
可とう性薄板が内部の異常圧力上昇によって上方へ変形
し、その上方に位置する端子板に設けた切刃によって破
壊される構造を有する電池において、該可とう性情板上
に臭気成分又は臭気成分発生剤を封止したことを特徴と
する非水電解液電池が提供される。

また、本発明によれば、電池キャップの一部に内部の異
常圧力上昇によって破壊する破壊部を有する電池におい
て、該破壊部に臭気成分又は臭気成分発生剤を封止した
ことを特徴とする非水電解液電池が提供される。

さらに、本発明によれば、封口板のガス通気孔を閉塞し
た弁体が内部の異常圧力上昇によって上方へ押上げられ
る構造を有する電池において、該弁体の下面に位置する
封口板表面に凹部を形成し、該凹部に臭気成分又は臭気
成分発生剤を充填し、該弁体で封止したことを特徴とす
る非水電解液電池が提供される。

さらに、また、本発明によれば、内部の異常圧力を解放
する安全弁を備えた電池において、該電池缶の封口体よ
り下方の電池缶内に臭気成分又は臭気成分発生剤を存在
させたことを特徴とする非水電解液電池が提供される。

本発明の電池は、従来の破壊型又は非破壊型の安全機構
を有する電池に対して、電池内に異常状態が生じた時に
、その異常状態を機器使用者にすぼやく知らせる通報機
構を付設したも、ので、その通報媒体として臭気成分を
利用したし、のであるっ臭気成分としては、微量で強い
芳香や悪臭を生じるものが用いられる。一般には、その
臭気を察知しやすいように、悪臭を生しるものの使用か
好ましい。このような臭気成分としては、例えば、各種
香料の他、メルカプタンやチオエーテル等の各種イオウ
化合物、アンモニア、アミン、ピリジン、イミダゾール
等の各種窒素化合物、有機ホスフィン、亜リン酸エステ
ル、リン酸エステル等のリン化合物、脂肪族アルデヒド
、芳香族アルデヒド、複素環アルデヒド等のアルデヒド
化合物等が挙げられる。

本発明で用いる臭気成分は、ガス状、液体状又は固体状
であることができるが、好ましくは、常温〜１６０℃で
液状を示すものである。臭気成分は、それ単独で被封止
物として使用されるが、臭気成分発生剤の形で被封止物
として用いる二ともできる。臭気成分発生剤は、臭気成
分を徐々に放散する物質を意味し、このようなものには
、臭気成分の溶液、臭気成分又はその溶液を多孔性物質
に含浸又は吸着させたもの、臭気成分又はその溶液をゲ
ル状物質中に含有させたもの、臭気成分又はその溶液を
内包させたカプセル化物等か挙げられる。

この場合、前記した多孔性物質としとは、活性炭、シリ
カ、アルミナ、マグネシア、ゲインウ上、紙、不織布等
が挙げられる。ゲル状物質を与える物質としては、カル
ホキジメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、ポリアク
リル酸ソーダ等の高分子物質が用いられる。カプセル化
材料としては、セラチ／の如き高分子材料が用いられる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図〜第４図に破壊型安全機構を有する電池の一実施
例についての説明断面図を示し、第５図−第６図に非破
壊型安全装置を有する電池の実施例についての説明断面
図を示す。

第１図は、封口板の通気孔を閉塞する可どう性薄板が内
部の異常圧力上昇によって上方へ変形し、その上方に位
置する端子板に設けた切刃によって破壊される構造の電
池についての説明断面図である。このような構造の電池
については、特開平１−１８９８５５号報告において詳
述されている。

第１図において、１は通気孔、２は封口板、３は可とう
性薄板、４は臭気成分又は臭気成分発生剤、５は封止部
材、６は排気孔、７は切刃、８は端子上部、９は絶縁ガ
スケット、１０は外装缶、１１は負極、正極及び非水電
解液からなる発電要素を各示す。

この実施例において、臭気成分又は臭気成分発生剤４を
可とう性薄板の表面に封止させる封止部材５は、プラス
チックフィルム（コーティング被膜を含む）や、金属箔
で構成することができる。プラスチックフィルムとして
は、各種の熱可塑性樹脂フィルムが使用されるが、内部
の異常状態が生じた時、その異常温度上昇により溶融し
得るもの、一般には、１２０〜１６０℃の温度で溶融す
るものの使用が有利である。このようなプラスチックフ
ィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリブテン−
１、ポリ−５−メチルヘキセン−１等のポリオレフィン
系樹脂や、ポリへキサメチレンテレフタレート、ポリペ
ンタメチレンチンフタレート等のプラスチックで形成し
たフィルムが挙げられる。このようなプラスチックフィ
ルムの使用は、電池内部に異常状態が生じた時に、その
異常温度上昇により軟化し、溶融することから、可どう
性薄板３の破壊を特に阻害せず、かつ臭気成分の逃散又
は臭気成分発生剤からの臭気成分の逃散を促進させる。

また、封止部材５として金属フィルムを用いる場合、そ
の金属フィルムとしては、例えば、チタンやアルミニウ
ム、銅等の薄層フィルムが用いられる。

可とう性薄板３は、金属箔又はプラスチックフィルムで
構成することができ、封止部材５と同じ材質のものとす
ることができる。

第１図に示した構造の電池を得るために、中央にガス通
気孔ｌを設け、容器型ステンレス鋼板２の上・＼、厚さ
０　、０１５ｍｍのチタン製可とう性薄板３を置き、そ
の薄板上に臭気成分であるジエチルチオエーテルを塗布
して臭気成分塗布層４を形成し、さらにその上にポリエ
チレン樹脂からなる封止部材の厚さ５０μ口の被膜５を
形成して、臭気成分を薄板３上に封止固定化させた。次
にガス排気孔６と切刃７を設けた端子上部８をか、Ｓス
せ、容器型ステンレス鋼板の外周縁部を折曲げることに
よって、臭気成分を封止した封口体を構成した。

前記のようにして、封口板２．可とう性薄板３、封止部
材５で可とう性情板上に封止された臭気成分４及びガス
通気孔６と切刃７を設けた端子上部８からなる正極端子
を兼ねる封口体を、絶縁ガスケット９を介して、負極板
を兼ねる外装缶１０の開口縁をかしめることによって絶
縁状態で電池上部に配設した。

このようにして試作した電池は、電池缶を加熱して行く
と、電池缶の温度が１３８℃に達した時点で封止部材５
が溶融し、封止されていたジエチルチオエーテルが逃散
し、周囲にはその臭気が漂った。

一方、前記試作した電池缶の底部側からアルゴンガスを
供給し、電池缶内圧を約８　ｋ　ｇ　／　ｃｒＡまで高
め、臭気成分４を封止固定化させた可とう性薄板３を上
方に変形させ、その上方位置の切刃７で破壊させたとこ
ろ、周囲にシエチルチでエーテルの突気か漂った。

第２図及び第３図は、電池キャップの一部に、電池内部
に異常状態が生した時に、その異常圧力上昇により破壊
し、内部ガスを逃散させる破壊部に、臭気成分又は臭気
成分発生剤を封止した電池ギャップの説明断面図である
。このような機能の電池キャンプは、実開平２−１２］
５９号公報に記載さ几ている。

第２図において、２０は破壊部、２１は金属外環、２２
はパイプリードを示す。破壊部２０は、金属外環の中心
のパイプリード挿通孔にガラスを封着することにより形
成されたもので、このガラス封着部に臭気成分又は臭気
成分発生剤を封止させたものである。即ち、この破壊部
２０は、２つの封止ガラス層２３．２３からなり、その
封止ガラス間に臭気成分又は臭気成分発生剤２４が封止
されている。

第３図は、第２図に示したのと同様の電池キャンプの説
明断面図であるが、破壊部は、その金属外環２１の一部
に透孔を設け、この部分にガラスを封着することにより
形成されたもので、このガラス封着部に臭気成分又は臭
気成分発生剤を封止させたものである。即ち、この破壊
部２０は、２つの封止ガラス層２３．２３からなり、そ
の封止ガラス間に臭気成分又は臭気成分発生剤が封止さ
れている。

２５はパイプリード挿通孔のガラス封着部である。

破壊部２０の破壊強度は、ガラス封着部２５の破壊強度
より弱く設定されている。

第２図及び第３図に示した電池キャンプを有する電池は
、その内部に異常圧力上昇が起って、その破壊部２０が
その内圧により破壊されると、その封止ガラス層２３．
２３間に封止されていた臭気成分が逃散し、周囲に漂う
ようになる。

第４図及び第５図は、封口板のガス通気孔を閉塞した弁
体が内部の異常圧力上昇によって上方へ押上げられ、内
部ガスを逃散させる構造の封口体を有する電池の説明断
面図である。これらの図において、３０は弁体、３１は
キャンプ、３２は排気孔、３３はガスケット、３４は凹
部、３５は臭気成分又は臭気成分発生剤、３６は通気孔
、３７は封口板、３８は外装缶を示す。また、第５図に
おける３９はスプリング、４０は押え板を示す。

第４図に示した弁体３０は、全体が弾性ゴム等の弾性体
からなり、通気孔３６を介してのガス圧により、上方に
押上げられる構造のものである。第５図に示した弁体３
０は、金属やプラスチ・ツクで形成された硬質板で、こ
のものは下方からの押圧力により、押え板４０を介し、
スプリングにより上方に押上げられる構造のものである
。

凹部３４は、封口板３７の表面に環状溝として形成され
、その凹部内には臭気成分又は臭気成分発生剤３５が充
填され、そして弁体３０により封止されている。

第４図及び第５図に示された封口体を有する電池は、そ
の内部に異常圧力上昇が起ると、その異常圧力上昇によ
りその弁体３０が押上げられ、凹部３４内に封止されて
いた臭気成分３５が逃散し、周囲に漂うようになる。

本発明において、臭気成分又は臭気成分発生剤は、前記
のように封口体あるいは電池キャップの構成部材に封止
させることかでき６他、それらの封口体より下方の電池
缶内に存在させることかできる３電池缶内に存在させる
場合、臭気成分を直接電解液中に溶解させることができ
る。その溶解量は、電池内部に異常状態が生し、そのた
めに安全機構が作動して内部ガスが外部に逃散した時に
。

その逃散ガスに同伴する臭気成分の臭気を察知し得る程
度の濃度であればよく、一般には、全電解液に対して、
ｌＸＩＦ５重量％以上、好ましくは、０．０１−１０重
量％で充分である。

臭気成分又は臭気成分発生剤を電池缶内に存在させる場
合、その存在個所は電解液中に限らず、任意の個所に存
在させることができる。例えば、電池缶内の底部や缶内
周面部、封ｌｌ：ｌ板の下面等に位置させることができ
る。この場合、臭気成分又　。

は臭気成分発生剤は、その取扱いや、作業環境の悪化防
止の上から、熱溶融性物質を封止部材として用いてあら
かじめ１１止し、て用いるのが好ましい。

この場合、封止部材としては、１２０〜＋　６０　’Ｃ
で溶融する熱可塑性樹脂の使用が好ましい。また、封止
方法としては、臭気成分又は臭気成分発生剤を包囲する
方法で１ｒ）ｔ−ｂばとのような方法でもよＬ゛１例え
ば、臭気成分又は臭気成分発生剤を熱可塑性樹脂成形体
、例えば、ペレットや、シート中に含有させる方法や、
熱可塑性樹脂フィルム間に封止する方法等がある。二の
ような封止物は、電池缶内の任意の位置ｔこ存在させる
ことができる。さらに、臭気成分又は臭気成分発生剤は
、電池缶周壁や、底抜の上面あるいは封口板の下面に封
止固定化させることができる。この場合の封止方法とし
ては、例えば、下記のようなものが挙げられる。

（１）臭気成分又は臭気成分発生剤を含有する塗液を所
定表面に塗布乾燥した後、その上に熱溶融性物質の塗液
を塗装するか又は熱溶融性物質のフィルムを接着させる
方法。

（２）臭気成分又は臭気成分発生剤を内部に含有させた
熱溶融性物質のフィルムを所定表面に接着し、必要に応
じ、さらにその上に熱溶融性物質のフィルムを形成する
方法。

（３）少なくとも一方が熱溶融性物質のフィルムである
２枚のフィルムの間に臭気成分又は臭気成分発生剤を介
在させた積層フィルムを作１．１、これをその熱溶融性
物質のフィルム側を上面にして所定表面に接着する方法
。

熱溶融性物質で封止された臭気成分又は臭気成分発生剤
は、電池内の異常温度上昇により溶解し、その封止が解
放される。

前記のようにして電池缶内に存在させた臭気成分又は臭
気成分発生剤は、電池内部に異常状態が生じ、その安全
機構が作動して、内部ガスが外部に逃散するときに、そ
のガスに同伴し、周囲に漂うようになる。この場合の安
全機構を有する電池としては、第１図〜第５図に示した
如き従来公知の各種の電池が包含される。

（発明の効果） 本発明の電池においては、その内部に異常状態が生じて
、安全機構が作動した時に、その周囲に臭気成分による
臭気が漂い、機器使用者はすばやくそのことを察知する
ことができる。従って１本発明の電池を用いることによ
り、発火や爆発等の災害が生じる以ｈｊｌに、電池内部
に異常状態が生じていることを確実に知ることができ、
その対策をすばやく行うことができる。本発明は、非水
電解液電池を使用する上での安全対策に寄与するところ
は極めて多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は破壊型の安全機構を有する本発明電池の説明断
面図である。 第２図は、破壊部を有する本発明電池キャップの説明断
面図であり、第３図はその変形例を示す。 第４図は非破壊型の安全機構を有する本発明電池の説明
断面図であり、第５図はその変形例を示す。 ２．３７・封口板、１，３６・通気孔、６，３２　　排
気孔、３　可とう性情板、４．２４．３５　　臭気成分
又は臭気成分発生剤、７・切刃、２０・・破壊部、３０
　　弁体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）封口板のガス通気孔を閉塞する可とう性薄板が内
   部の異常圧力上昇によって上方へ変形し、その上方に位
   置する端子板に設けた切刃によって破壊される構造を有
   する電池において、該可とう性薄板上に臭気成分又は臭
   気成分発生剤を封止固定化したことを特徴とする非水電
   解液電池。
2. （２）電池キャップの一部に内部の異常圧力上昇によっ
   て破壊する破壊部を有する電池において、該破壊部に臭
   気成分又は臭気成分発生剤を封止したことを特徴とする
   非水電解液電池。
3. （３）封口板のガス通気孔を閉塞した弁体が内部の異常
   圧力上昇によって上方へ押上げられる構造を有する電池
   において、該弁体の下面に位置する封口板表面に凹部を
   形成し、該凹部に臭気成分又は臭気成分発生剤を充填し
   、該弁体で封止したことを特徴とする非水電解液電池。
4. （４）該臭気成分又は臭気成分発生剤が熱溶融性物質か
   らなる封止部材であらかじめ封止されている請求項１〜
   ３のいずれかの電池。
5. （５）内部の異常圧力を解放する安全弁を備えた電池に
   おいて、該電池缶の封口体より下方の電池缶内に臭気成
   分又は臭気成分発生剤を存在させたことを特徴とする非
   水電解液電池。
6. （６）該臭気成分又は臭気成分発生剤が熱溶融性物質か
   らなる封止部材で封止されている請求項５の電池。