JPH05347154A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池内圧上昇時の電流遮断と、内圧緩和を確
実に行うことができるようにする。 【構成】 安全弁５を、発電要素１のリード板７が接続
され安全弁５と発電要素１との間に設けられた金属ディ
スク２３に、所要の強度でかつ剥離可能の溶接を行っ
て、電池内圧の上昇による安全弁５の変形を、この安全
弁５に弾性的に衝合させた作動板４１に抗して生じさせ
て、内圧緩和と溶接部の剥離による電流遮断とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密閉型電池に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近時、例えばリチウム電池、カーボンリ
チウム電池等の２次電池がビデオテープレコーダや時計
等に広く使用されている。

【０００３】この種の電池は、密閉型電池構成を採る
が、このような電池は、電池内に収容されている発電要
素が化学変化を起こして内圧が高くなり、爆発を生じる
場合がある。

【０００４】例えば、通常リチウム２次電池のような非
水電解質電池が過充電状態になったり、誤使用等によっ
て短絡状態となって大電流が流れたりすると、電解液が
分解されてガスが発生する場合がある。そして、このガ
スが電池内に充満するとこれによって、電池の内圧が高
まって瞬時的、衝撃的破壊を来す場合がある。

【０００５】このような事故の発生を回避する密閉型電
池としては、例えば 特開平２−１１２１５１号公報の
開示のものがある。

【０００６】この密閉型電池は、図５に示すように発電
要素１が収容される外装缶２の開口端に、通常正極端子
となる蓋体３が、リング状ガスケット４を介して封止さ
れ、この蓋体３内に電池内圧の上昇により変形する金属
板材より成る安全弁５が設けられ、この安全弁の変形に
よって作動する電流遮断手段６が設けられる。

【０００７】図６及び図７は、この電池の正常状態と、
内圧上昇の異常状態での要部の拡大断面図を示すもので
ある。発電要素１は、例えば、それぞれシート状の負極
材と正極材とが、電解液を染み込ませたセパレータを挟
み込んで筒状に巻回されて成る。そして、その負極側及
び正極側にそれぞれリボン状のリード板７及び８が導出
され、一方のリード板８は、外装缶２の底面に接続され
る。

【０００８】安全弁５は、円板状金属板材より成り、プ
レス成型によって発電要素１の配置側に向かって膨出す
る皿状に形成されると共に、同様に発電要素１の配置側
に向かって膨出する安全弁凸部９がその中央に設けられ
る。そして、この安全弁３の外周のフランジ部は、例え
ば蓋体３の外周縁を包み込むように折曲げられて蓋体３
と共に絶縁性のリング状ガスケット４を介して外装缶２
の開口端にかしめつけられて封止される。

【０００９】蓋体３にはガス抜きの透孔１０が穿設され
るが、安全弁５によって外装缶２内は、外部と遮断する
ように密閉封止された状態を保持するようになされてい
る。

【００１０】そして安全弁９の皿状部の外周部に、円筒
状のディスクホルダ１１が嵌め込まれてこのディスクホ
ルダ１１の保持がなされる。

【００１１】このディスクホルダ１１の円筒部内には図
８及び図９にそれぞれその平面図及びそのＡ−Ａ線上の
断面図を示すように、円筒部内にその軸心と直交する板
部１１ａが設けられ、これに衝合するように、ディスク
ホルダ１１内に、ディスク１２が嵌め込まれて保持され
る。

【００１２】ホルダ１１の板部１１ａとディスク１２の
中心部には、中心孔１１ｃ及び１２ｃが穿設され、これ
らに安全弁５の中心部の安全弁凸部９が挿入され、その
先端がディスク１２の発電要素１側に臨み、この凸部９
の先端に、発熱要素１の正極側リード板７が衝合するよ
うになされる。そして、この衝合部において凸部９に対
し、リード板７が超音波溶接等によって溶接される。

【００１３】そして、ディスク１２と、ディスクホルダ
１１の板部１１ａには、互いに対応する位置にそれぞれ
ガスを通じ得るガス貫通孔１２Ｗ及び１１Ｗが穿設され
る。

【００１４】この構成において、何らかの理由で、電池
要素１の収容部でガスが発生し、内圧が上昇すると、デ
ィスク１２の貫通孔１２Ｗと、ディスクホルダ１１の板
部１１ａの貫通孔１１Ｗを通じて、安全弁５にこの内圧
が加えられることから、これが図７で示すように蓋体３
側に向かってふくらむ膨出変形が生じる。これによって
電池内の内圧が緩和されると共に、この安全弁５の変形
に伴って凸部９が持ち上がるが、このとき、これに溶接
されているリード板７も持ち上がろうとするが、リード
板７は、ディスク１２の存在によってこれが移動できな
い。そこで、リード板７は、これが引きちぎられリード
板７と安全弁５との電気的接続、つまり、電池要素１と
蓋体３との電気的接続が断たれる。このようにして電流
遮断手段６が構成される。

【００１５】このようにしてガス発生も停止し、これ以
上の電池内圧の上昇も抑制される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この構成に
よる場合、リボン状リード板７は、一般に３ｍｍ幅程度
で柔軟性を有することから、電池内圧が上昇して安全弁
５が変形するとき、これに伴ってリード板７が、ディス
ク１２の中心孔１２ｃ内に引き込まれてしまって、その
引きちぎりによるリード板７の切断が必ずしも確実に行
われない場合が生じ、更に切断されたリード板７の先端
が、浮遊状態になることから、これが不用意に外装缶２
に、即ち負極側に接触して短絡状態を来すなど安全性に
問題がある。

【００１７】本発明は、電池内圧の上昇時に確実に電流
遮断を行い、リードの短絡事故などを来すことなく確実
に内圧低下を生じさせ衝撃的破壊を確実に防止すること
ができるようにする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその一
例の要部の断面図を示すように、電池内圧の上昇により
変形を生ずる金属板材よりなる安全弁５と、この安全弁
５の変形によって作動する電流遮断手段６を有する密閉
型電池において、安全弁５の外周部を電池の外装缶２に
気密封止し、安全弁５と発電要素１との間に、中央部に
ガス貫通孔２２を有する金属ディスク２３を固定する。

【００１９】そして、この金属ディスク２３に安全弁５
の変形部分を溶接し、この金属ディスク２３の発電要素
１側にこの発電要素１の一方のリード板７を電気的に接
続する。

【００２０】そして、安全弁５に、作動板４１を衝合さ
せる。作動板４１には安全弁５の変形が所要の内圧で生
じるように設定するばね４２を係合させる。

【００２１】また、本発明は、作動板４１の外周面にそ
の内周方向に沿ってスナップリングより成るばね４２を
嵌め込んだ構成とする。

【００２２】また、本発明は図２でその一例の要部の断
面図を示すように、作動板４１の配置部の外周部に、作
動板４１の周縁に係合するリング状テーパ５２を有する
係止リング５１を設ける。

【００２３】

【作用】本発明電池は、電池の一方の端子、一般には正
極端子となる蓋体３に対し、リード板７−金属ディスク
２３−安全弁５−蓋体３の電流通路を形成するものであ
るが、金属ディスク２３に対する安全弁５の溶接は剥離
可能の溶接とされる。

【００２４】本発明電池は、電池内圧が上昇するとき、
この内圧が金属ディスク２３のガス貫通孔２２を通じて
安全弁５の背部に与えられる。したがって上述のばね４
２による作動板４１の押圧力、金属ディスク２３に対す
る安全弁５の溶接強度等を予め設定して置くことによっ
て電池内圧が所定の圧力以上となったとき、これら押圧
力、溶接強度等に抗して、安全弁５が図２及び図４で示
すように、溶接部を引き剥がし、作動板４１を押しあげ
て安全弁５が蓋体３に向かって膨出するようにする。

【００２５】このように電池内圧の上昇時、安全弁５の
蓋体３に向かう膨出変形によって、電池内空間が広がり
電池内圧が低められると共に金属ディスク２３に対する
安全弁５の溶接部が剥離するものであり、このとき云う
迄もなく、金属ディスク２３と安全弁５とは互いに全域
において接触することがないようになされることによっ
て、両者間の電気的接続が断たれ、電流遮断が行なわ
れ、これ以上のガス発生が抑制される。

【００２６】このようにして、安全弁５の変形をもって
電池内圧の緩和と共に、電流通電を断つことによって電
池内圧が、瞬時的、衝撃的破壊を生じるように昇圧する
ことが回避される。

【００２７】このように本発明では、内圧上昇による安
全弁５の変形によって、これのディスク２３との溶接部
での剥離によって電流遮断を行うようにしたので、従来
におけるように柔軟なリード板７を引きちぎって切断さ
せる場合に比し、安定した剥離を行うことができ、内圧
が上昇によって確実に電流遮断を行うことができ、ガス
発生を確実に停止させることができる。

【００２８】

【実施例】本発明による密閉型電池の実施例を詳細に説
明する。

【００２９】図１及び図２を参照して、第１の本発明の
一例を説明する。

【００３０】図１及び図２において、図５〜図７と対応
する部分には同一符号を付す。

【００３１】この例においても、電池の発電要素１と、
電池の正極端子となる蓋体３との間に電流遮断手段６を
配置した場合である。

【００３２】発電要素１も、例えば、図５〜図７の場合
と同様に、それぞれシート状の負極材と正極材とが、電
解液を染み込ませたセパレータを挟み込んで筒状に巻回
されて成る。そして、その負極側及び正極側にそれぞれ
例えばリボン状のリード板が導出され、図示しないが負
極側のリード板は、外装缶２の底面に接続されている。

【００３３】安全弁５は、金属材から成り、例えばプレ
ス成型によって円板状金属材が発電要素１の配置側に向
かって膨出する皿状に形成される。そして、この安全弁
３の外周のフランジ部は、例えば蓋体３の外周縁を包み
込むように折曲げられて蓋体３と共に絶縁性のリング状
ガスケット４を介して電池要素１が収容された外装缶２
の開口端にかしめつけられて封止される。

【００３４】蓋体３にはガス抜けの透孔１０が穿設され
るが、外装缶２内は、安全弁５によって外部と遮断する
ように封止された密閉状態を保持するようになされてい
る。

【００３５】そして、安全弁９の皿状膨出部の外周部に
絶縁性のプラスチック等より成る円筒状のディスクホル
ダ３１が嵌め込まれて圧着保持される。

【００３６】このディスクホルダ３１はその円筒部内の
中間部に、その円筒部の内周から中心に向かって突出す
るリング板３１ａが一体に設けられて成り、このリング
板３１ａに衝合するようにディスクホルダ３１内にディ
スク２３が圧入によって嵌め込まれて保持される。

【００３７】ディスク２３は、平面性を保持できる或る
程度の剛性を有する材料及び厚さが選定された金属板よ
り成り、その中心に中央貫通孔２１が穿設され、これに
安全弁５の中心の安全弁凸部９を緩入させて、その先端
が、ディスク２３の発電要素１側に臨むことができるよ
うになされている。

【００３８】また、このディスク２３の中心部に、ガス
を通ずることのできるガス貫通孔２２が穿設される。

【００３９】そして、このディスク２３の、発電要素１
側の面に点Ｐ₁ をもって示すように、電池要素１のリー
ド板７を強固に例えば溶接によって接合する。

【００４０】また、安全弁５をディスク２３に点Ｐ₂ で
示すように、剥離可能に所要の強度をもって溶接する。

【００４１】このようにして、電池要素１の正極リード
板７がディスク２３及び安全弁５を介して蓋体３に電気
的に連結される。

【００４２】そして、安全弁５の蓋体３側に、作動板４
１を当接させる。

【００４３】この作動板４１には、ばね４２が関連され
て作動板４１によって、安全弁５を金属ディスク２３側
に所要の弾性圧力をもって弾性的に押圧するようになさ
れる。

【００４４】この例では、ばね４２がリング状の板ばね
のスナップリングより成り、これが、安全弁５の皿状部
内に圧入されたリング状のばね抑えで保持され、このス
ナップリングの内周縁が、作動板４１の外周面にその円
周方向に沿って形成したリング状の溝４４内に係合する
ようになされる。

【００４５】このようにして作動板４１の蓋体３側への
移行をばね即ちスナップリング４２によって所要の圧力
をもって抑制し、かつ安全弁５を金属ディスク２３側に
押しつける効果を得る。

【００４６】しかしながら、この場合、作動板４１に、
蓋体３側に向かう或る大きさ以上の力が与えられたとき
は、作動板４１がばね４２即ちスナップリングとの係合
を離脱して、図２に示すように蓋体３側へと移行し、作
動板４１はスナップリング上に載って、これの元位置へ
の復帰を抑制する。

【００４７】２０は電池要素１上に配された絶縁シート
を示す。

【００４８】この構成において今何らかの原因、例えば
過負荷、過充電、短絡等によってガスが発生し、電池内
圧が高まったとすると、このガスがディスク２３のガス
貫通孔２２を通じて安全弁５の内面に与えられて、安全
弁５を、蓋体３側に押し上げようとする。このときその
安全弁５はＰ₂ において溶接されていて、その押し上げ
を引き止めようとし、更に作動板４１によってもこれを
押しとどめようとするものの、内圧がある程度以上とな
ると、この点Ｐ₂ における溶接は、予め剥離可能な強度
に溶接されていることから、これを剥離させると共に作
動板４１をばね（スナップリング）４２から離脱させて
安全弁５は、図２に示すようにその中央部がディスク２
３から遠去けられるように外方に膨出変形する。このよ
うにして安全弁５と金属ディスク２３が離間し電流遮断
状態となる。

【００４９】しかしながら、なおかつ、ガスの発生が停
止されない場合に対処して安全弁５には、図示しないが
肉薄部を設けるなどその気密性が或る程度の内圧以上で
破れるようにして電池の衝撃的破壊を回避するようにな
す。

【００５０】上述の構成によれば、その電流遮断手段６
即ち、安全弁５、ディスク２３、ディスクホルダ３１等
は、これを予め蓋体３に対して組込んでおいて外装缶２
への装着に当たってリード板７との接続を行い、外装缶
２の開口に、絶縁リング状ガスケット４を介して封止す
るという組立態様を採り得るので、電流遮断手段６の良
否の検査等は、電池として完成する前に行うことができ
る。

【００５１】上述の図１及び図２に示した例では、安全
弁５に当接させた作動板４１をスナップリング構成によ
るばね４２をもって弾性的に保持させるようにした場合
であるが、図３及び図４で示すように、作動板４１を皿
状とし、安全弁５内に、この作動板４１の周縁フランジ
部が載置されると共に、このフランジ部上に向かってわ
ずかに突出するリング状テーパ５２を有する係止リング
５１を圧入保持した構造とし、作動板４１と蓋体３との
間に例えばコイル状のばね４２を配置して作動板４１を
安全弁５に所要の押圧力をもって圧接する構造とするこ
ともできる。

【００５２】この場合においても、上述したと同様に電
池内圧が上昇してディスク２３のガス貫通孔２２を通じ
て安全弁５にこのガス圧が与えられると図４で示すよう
に、安全弁５は、前述した場合と同様に点Ｐ₂ における
ディスク２３との溶接力、ばね４２による押圧力等に抗
して作動板４１を押し上げて蓋体３側に膨出変形する。
このとき作動板４１は、その外周フランジ部がテーパ５
２に沿って移動し、作動板４１に内側に変形させるか或
いは（及び）テーパ５２にこれを押し広げる変形を与え
るようにして係止リング５１から離脱する。そして一旦
この離脱がなされると、作動板４１は係止リング５１上
に載置され元位置への復帰が阻害される。

【００５３】このようにしてこの例においても安全弁５
の膨出変形によって、内圧の緩和がなされると共に、安
全弁５とディスク２３との点Ｐ₂ における溶接が引き剥
がされ、電流遮断がなされる。

【００５４】尚、図３及び図４において図１及び図２と
対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。

【００５５】また、上述したように、本発明において
は、安全弁５とディスク２３とを点Ｐ ₂ で示すように剥
離可能に溶接するものであるが、この溶接は、超音波溶
接によって行うこともできるし、レーザ溶接によって行
うこともできる。そして、この場合の溶接強度の設定
は、溶接エネルギー、溶接ポイントの大きさ、溶接ポイ
ント数等の選定によって行うことができる。

【００５６】そして、図１、図３のいずれの構成におい
ても、ディスクホルダ３１は、円筒状をなし、この円筒
内に単にリング板３１ａが突出する形状を有するに過ぎ
ないことから図８及び図９で説明した構造に比し、その
構造は簡略化されていてその製造は簡単となる。

【００５７】尚、上述の構造では、電池の正極側に電流
遮断手段６を設けた場合であるが負極側にこの手段６を
設ける構造とすることもできるなど上述した例に限らず
種々の変形変更を行うことができる。

【００５８】

【発明の効果】上述したように本発明構成では、従来構
造におけるように電池の柔軟なリード板自体を引きちぎ
って切断するという電流遮断態様を採ることを回避し
て、電池内圧の上昇で膨出変形する安全弁５を、電池の
リード板が電気的に接続された金属ディスク２３に所要
の力で剥離できるように溶接し、この溶接部での剥離に
よって電流遮断を行うようにしたこと、更にその電流遮
断動作の内圧を溶接部の強度のみでなく、ばね４２によ
る作動板４１の押圧力で制御できるようにしたので、電
池内圧の上昇による電流遮断をより確実に行うことがで
きる。

【００５９】また、この遮断によってもリード板７の端
部は、金属薄板２４、或いはディスク２３に固着された
ままの状態にあるので、これが不安定に浮遊して他部、
例えば外装缶２と接触する事故も回避できる。

【００６０】したがって、本発明構成によれば、安定に
確実に、電池の過負荷、過充電等によるガス発生による
衝撃的破壊などの事故を回避できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明電池の一例の要部の断面図である。

【図２】本発明電池の一例の要部のガス発生異常状態で
の断面図である。

【図３】本発明電池の他の例の要部の断面図である。

【図４】本発明電池の他の例のガス発生異常状態での断
面図である。

【図５】密閉電池の一例の一部を断面とした側面図であ
る。

【図６】従来電池の要部の断面図である。

【図７】従来電池の要部の異常状態での断面図である。

【図８】従来電池のディスクホルダの平面図である。

【図９】従来電池のディスクホルダの断面図てある。

【符号の説明】

１ 電池要素 ２ 外装缶 ３ 蓋体 ５ 安全弁 ６ 電流遮断手段 ７ リード板 ２３ 金属ディスク ４１ 作動板 ４２ ばね

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池内圧の上昇により変形を生ずる金属
   板材よりなる安全弁と、該安全弁の変形によって作動す
   る電流遮断手段を有する密閉型電池において、 上記安全弁はその外周部が電池の外装缶に気密封止さ
   れ、 上記安全弁と発電要素との間に、中央部にガス貫通孔を
   有する金属ディスクが固定され、 該金属ディスクに上記安全弁の変形部分が溶接され、該
   金属ディスクの上記発電要素側に該発電要素の一方のリ
   ード板が電気的に接続され、 上記安全弁に、作動板が衝合され、該作動板には上記安
   全弁の変形が所要の内圧で生じるように設定するばねが
   係合されて成ることを特徴とする密閉型電池。
2. 【請求項２】 作動板の外周面にその円周方向に沿って
   スナップリングよりなるばねが嵌め込まれてなることを
   特徴とする請求項１に記載の密閉型電池。
3. 【請求項３】 作動板の配置部の外周部に、該作動板の
   周縁に係合するリング状テーパを有する係止リングが設
   けられて成ることを特徴とする請求項１に記載の密閉型
   電池。