JPH05314959A - 電池の安全弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電池容器の一部分に切込を入れた
安全防爆式の密閉電池の安全弁装置において、電池の内
部の圧力の上昇に対応して、安全性の確保される圧力範
囲の所望の圧力で安定して作動し、製造ばらつきの小さ
い再現性のよい安全弁装置を提供する。 【構成】 電池容器の少なくとも一部分が２枚以上の金
属板が張り合わせられた多層構造であって、当該金属板
の少なくとも１枚は単数もしくは複数の穴もしくは貫通
溝を有する金属板である構造をとる。 【効果】 本発明により電池の内部の圧力が上昇した場
合に再現性よく、低い圧力で電池容器の安全弁装置を作
動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安全防爆式の密閉電池
の安全弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池内部のガス圧上昇時に作動す
る各種の過圧放出安全弁が提案されている。しかし、例
えば特開昭５５−１３６１３１号で開示されている正極
活物質にリチウム複合金属酸化物を用いた非水系の二次
電池、もしくは、特開昭６２−９０８６３号，特開昭６
３−２９９０５６号等で開示されている非水系の二次電
池、すなわち、正極活物質にリチウム複合金属酸化物を
用い、負極活物質に炭素質材料を用いる非水系二次電池
等の場合には、通常使用時にはほとんど電池缶の内部の
圧力は高くならないが、両極活物質、電解液等が水分、
酸素等と反応すると電池の性能が徐々に低下するので、
この種の電池では可逆式の安全弁は不適当である。すな
わち、水分、酸素等によって性能が低下する電池等で
は、完全密閉構造をとることが好ましい。

【０００３】しかしながら、完全密閉構造を有する電池
では、密閉性が高まり、貯蔵性に優れる反面、高温に加
熱された場合、もしくは、高電圧、大電流で充電された
場合等といった異常な条件の下では、電池内部の圧力が
上昇し、その結果、電池缶が破裂し、電池の内容物が飛
散して、人的もしくは物的被害を引き起こす恐れがあ
る。

【０００４】そこで、密閉型の電池においては、電池内
部の圧力が電池缶あるいは電池封口部の限界耐圧以上に
なって爆発を引き起こさないように、あらかじめ切込部
を設け、切裂によって、圧力を開放する提案が種々なさ
れている。これに属するもののとして、密閉型アルカリ
ボタン電池に十字型の切込を設け交点の肉厚を制御する
方法（実公昭５８−１７３３２号）、扁平形の密閉電池
に関し、電池缶内の圧力が上昇した際の応力が最も集中
する部分の耐圧を他の部分に対し、相対的に下げる目的
で切欠を施す方法（実開昭６０−６５９７０号）、電池
容器の底部に溝を形成するにあたり、底部に平坦部を有
し、底部の中心に交点を持つ溝を形成する方法（特開昭
６３−８６２４４号，特開昭６３−８６２４６号）、電
池容器の底部の内面に溝をつける方法（特開昭６３−８
６２４５号）、電池容器の底部に両端で分岐した直線状
の切欠溝をつける方法（特開平１−３０９２５２，特開
平１−３０９２５３）等の提案がある。

【０００５】ところで、完全密閉型の電池においても、
電池容器が破裂して内容物が飛散することがない程度
に、電池容器の耐圧を低くすることが必要であるが、そ
の一方で電池容器に外的な衝撃が加えられた場合、簡単
に電池容器の密閉状態が破壊されるようなことがあって
は使用に耐えない。すなわち、完全密閉型の電池ではは
構造的に丈夫であって、しかも、電池容器の耐圧は充分
に低く、安定していることが必要である。

【０００６】ところが、従来の電池容器の一部分に切込
を入れる完全密閉型の電池では、プレス加工、ウエット
エッチング等の加工法で、切込の残肉厚のばらつきを小
さく制御することは難しく、したがって、安全性の確保
される圧力範囲内の所望の圧力、特に３０ｋｇ／ｃｍ2
以下の低い圧力で安定して精度良く作動する安全弁装置
を製作することは非常に難しかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、完全密閉型
の電池において、電池容器の防爆機能が電池の内部の圧
力の上昇に対応して、安全性の確保される圧力範囲の所
望の圧力で安定して精度良く作動する安全防爆式の安全
弁装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による完全密閉式
の電池の安全防爆式の安全弁装置は、電池容器の一部分
に切込を入れた安全防爆式の密閉電池の安全弁装置にお
いて、電池容器の少なくとも一部分が２枚以上の金属板
が張り合わせられた多層構造であって、当該金属板の少
なくとも１枚は単数もしくは複数の穴もしくは貫通溝を
有する金属板であることを特徴とする。

【０００９】即ち、従来の電池容器の一部分に、プレス
加工、ウエットエッチング等の加工法で切込を入れ、切
込の残肉厚を制御し、電池容器の防爆機能の作動圧を制
御する方法では、切込の残肉厚の加工精度を１０μｍ以
下に抑え、経時的に再現性を維持することは容易ではな
いが、本発明によれば、張り合わせる金属板の板厚で、
切込の残肉厚を制御できるので、経時的に再現性よく切
込の残肉厚の加工精度を１０μｍ以下に抑えることは容
易である。すなわち、電池容器の防爆機構の作動圧を経
時的に再現性よく安定させることができる。金属板の張
り合わせは、熱圧着が望ましいが、この場合、金属板を
熱圧着で張り合わせることによって、張り合わせると同
時に金属板が焼鈍され、金属板の機械的な特性が安定す
るので、電池容器の安全弁装置の作動圧の安定に寄与す
る。

【００１０】また、金属板圧は、少なくとも１枚は板厚
が０．１ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、３枚
以上の金属板を熱圧着によって張り合わせ、電池容器の
板厚を部分的に少なくとも３段階にに変えることによっ
て、落下、振動等の耐衝撃性を向上させることができ
る。すなわち、電池容器の安全弁装置の周囲の板厚を厚
くすることで、衝撃による電池容器の変形を最小限に抑
え、衝撃による安全弁装置の誤作動を防止し、電池容器
の内圧のみに依存して、安全弁装置を精度よく安定して
作動させることができる。

【００１１】ところで、本発明の構造は電池外装缶の一
部分に形成しても良いが、通常、電池外装缶の占める体
積は大きいので、真空炉に入れる個数が少なくなりあま
り好ましくない。したがって、予め貫通溝を形成した金
属板と薄い金属板を熱圧着によって張り合わせた構造の
ディスクを製作し、このディスクを電池外装容器の一部
分に開けられた貫通穴を閉塞するように溶接するとよ
い。もしくは、貫通溝を形成した金属板、薄い金属板と
蓋ボディを熱圧着によって張り合わせて電池外装蓋を製
作すれば、電池外装缶の一部分に形成するのに比べて真
空炉にいれる場合に比較的嵩張らないで、本発明による
構造を実現でき、しかも、前述のディスクを電池外装容
器に溶接する手間が省ける。

【００１２】通常、当該電池容器はステンレススチー
ル、ニッケルメッキ加工炭素鋼等で製作される場合が多
いが、耐食性等に支障がなければ、特に限定されるもの
ではないが、真空炉中で加熱、加圧することによって熱
圧着が可能な材質であることが必要である。すなわち、
ステンレススチール、鉄、ニッケル等の材質が使用可能
である。

【００１３】

【作用】本発明により、電池容器の内部の圧力が上昇し
た場合に、精度よく、低い圧力で電池容器の安全弁装置
を作動させることができる。

【００１４】

【実施例】つぎに実施例をあげて本発明を説明する。

【００１５】

【実施例１】従来、図１に示すような切欠溝をプレス加
工、ウエットエッチング等で形成した金属板を電池容器
の開口部に溶接するか、もしくは、直接金属製の電池容
器にプレス加工を施し、切欠溝を形成する方法によっ
て、電池容器に防爆機能を持たせていた電池では、切欠
溝の残肉厚は同一製造ロット内で１０μｍ以上の幅を持
つことは希ではなく、さらに、製造ロットが異なった場
合、残肉厚の平均値が１０μｍ程度ふれることも多かっ
た。その結果、電池容器の防爆機能が作動する圧力を２
０ｋｇ／ｃｍ2 程度もしくは２０ｋｇ／ｃｍ2 以下に安
定して、再現性良く制御することは容易ではない。

【００１６】図２に２枚の金属板を熱圧着によって張り
合わせることで、切欠溝を形成した金属板の構造を示
す。例えば、図２に示す構造のディスクを電池容器の一
部分に開けられた開口部を閉塞するように溶接すること
で、防爆機能を有する電池容器を作ることができる。こ
のように、２枚の金属板を熱圧着で張り合わせて切欠溝
を形成した金属板を使用した場合には、切欠溝の残肉厚
を１０μｍ以下の幅に管理することは、図２の３の金属
薄板の厚さ１０μｍ以下の幅に管理することであり、残
肉厚を１０μｍ〜１００μｍ程度に設定する場合には、
残肉厚のばらつきの幅を常に２〜３μｍ以下に押さえる
ことも可能である。これによって、電池容器の防爆機能
が作動する圧力を２０ｋｇ／ｃｍ2 程度もしくは２０ｋ
ｇ／ｃｍ2以下に経時的に安定して設定することが可能
である。

【００１７】７０μｍのＳＵＳ３０４の薄板にウエット
エッチングで溝を貫通し、図２の２に相当する金属板と
し、図２の３の金属薄板として３０μｍのＳＵＳ３０４
の薄板を用い、この２枚を重ね合わせ、真空炉中で加圧
して約１０００℃に加熱し、熱圧着する。さらに、φ１
２ｍｍの円板に打ち抜き、図２の構造の安全弁を製作す
る。この切欠溝付き金属板をφ５ｍｍの穴の開いた電池
容器にレーザー溶接で溶接し、電池容器のφ５ｍｍの穴
を閉塞して電池を密閉し、電池の安全弁装置とする。こ
の安全弁装置は１８ｋｇ／ｃｍ2 で安定して作動する。

【００１８】なお、図面では実際の寸法比率にはなって
いない。

【００１９】

【実施例２】さらに本発明によれば、図３のような周囲
に４の補強のリングのある構造の安全弁は、あらかじめ
溝、窓を開ける加工を施した３枚の金属板同時に熱圧着
することによって容易に製作できる。この構造を採用す
ることで、２および３の金属板に、より薄いものを用
い、より低圧で安定して作動する安全弁装置を製作する
場合でも、電池容器の一部分に開けられた開口部を閉塞
するように溶接等によって容易に電池容器に取り付ける
ことができ、しかも、取り付け法のばらつきが安全弁装
置の作動圧に影響を及ぼしにくい安全弁装置を作ること
ができる。補強のリングの厚さは、実施例１のケースで
は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍで充分であるが、安全弁のサ
イズによって異なる。

【００２０】

【実施例３】次に、角形電池の外装蓋に本発明を適用す
る例を示す。実施例２と同様に、あらかじめ溝、窓を開
ける加工を施した３枚の金属板を同時に熱圧着した後
に、ガラス−メタルハウメチック端子を形成した例を、
図４に示す。このように外装蓋に安全弁を作り込み、電
池に組み立てることで、開口面積が広く、作動圧が安定
した安全弁装置を作ることができる。

【００２１】また、図５のように、安全弁の保護のため
に開口部の一部にバーを設ける構造、電池蓋と電池缶の
溶接代を設ける構造、ハウメチック端子の両脇に安全弁
を設ける構造等を取り入れることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明により、電池容器の内部の圧力が
上昇した場合に、再現性よく、低い圧力で精度よく作動
する電池容器の安全弁装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の比較例の安全弁の１例。

【図２】本発明の実施例の安全弁の１例。

【図３】本発明の実施例の安全弁の１例。

【図４】本発明の実施例の角形電池の外装蓋の１例。

【図５】本発明の実施例の角形電池の外装蓋の１例。

【符号の説明】

１．切欠溝加工を施してある金属板。 ２．貫通溝加工を施してある金属板。 ３．金属板。 ４．補強金属リング。 ５．蓋ボディ ６．封止ガラス。 ７．電極ピン。 ８．蓋カバー ９．樹脂パッキン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池容器の一部分に切込を入れた安全防
   爆式の密閉電池の安全弁装置において、電池容器の少な
   くとも一部分が２枚以上の金属板が張り合わせられた多
   層構造であって、当該金属板の少なくとも１枚は単数も
   しくは複数の穴もしくは貫通溝を有する金属板であるこ
   とを特徴とする電池の安全弁装置。