JPH0615260U - 電池の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池内圧が異常上昇した時に放電電流経路を
遮断する感圧スイッチの機能と、電池内のガスを放出す
る安全弁の機能とを、組立容易な簡単な構成で実現し、
それぞれの動作特性の精度および信頼性を高くする。 【構成】 有底円筒形の金属性電池ケース１の内底部に
感圧スイッチ部材を装着し、ケース１の開口端を塞ぐ蓋
部材である端子板７とダイヤフラム８に安全弁を組み込
む。感圧スイッチ部材は、固定台座１０と接点部材１１
からなり、接点部材１１の中央凸部１１ａがケース１の
底面に電気的に接続されている。圧力が高くなるとケー
ス１の底面が外側へ膨らむように変形し、中央凸部１１
ａから離れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、円筒形リチウム電池などに適用される電池の安全装置に関し、特 に、誤使用や何らかの事故を起こした場合にも電池の爆発や発火を防止する安全 装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

リチウム電池、特に正極と負極をセパレータを介してスパイラル状に巻回した スパイラル形リチウム電池では、大きな負荷電流を取り出すことができるという 特徴を有している。その反面、誤使用や使用機器の不測のトラブルによって電池 が発熱して異常な高温となり、電池ケース内の圧力が異常に高くなって爆発した り、発火する恐れがある。そこで従来から、誤使用や使用機器のトラブルがあっ てもリチウム電池の安全性を高めるべく各種の対策が施されている。

【０００３】 例えば特開平２−１１２１５１号公報には次のような電池の安全装置が開示さ れている。すなわち、有底円筒形の金属製電池ケース内にリチウム電池のスパイ ラル形発電要素が収納され、前記電池ケースの開口端にプラスチック製の封口ガ スケットを介して蓋部材が装着されてなるスパイラル形リチウム電池にあって、 前記蓋部材あるいは前記電池ケースの内底部に安全装置が組込まれている。この 安全装置は、電池内圧が高くなった時に電池の内部電流を遮断する感圧スイッチ の機能と、さらに高くなった時に電池内のガスを外部に放出する安全弁の機能と を兼ね備えている。つまり安全装置が前記蓋部材に組み込まれた場合には、前記 蓋部材には電池内圧が高くなるに従って外側へ膨らむように変形するダイヤフラ ムが組込まれており、このダイヤフラムの変形量がある程度大きくなると、発電 要素の一方極と前記蓋部材の端子板とを接続するリ−ド板が破断して電流経路が 遮断されるとともにダイヤフラムの薄肉部が開裂して電池内部のガスを逃がすよ うに構成されている。また安全装置が前記電池ケ−スの内底部に設けられている 場合には、前記電池ケ−スの底面は電池内圧が高くなるに従って外側へ膨らむよ うに形成されており、この底面の変形量がある程度大きくなると、発電要素の一 方極と底面とを接続するリ−ド板が破断して電流経路が遮断されるとともに底面 の薄肉部が開裂して電池内部のガスを逃がすように構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述した従来の安全装置にあっては、電池ケースを密閉する蓋 部材あるいは電池ケースの内底部に感圧スイッチの機能と安全弁の機能の両方を 持たせているため、その構成が非常に複雑になり、部品点数が多くて組立が面倒 だという問題があった。それだけでなく、同一のダイヤフラムの変形の初期段階 で感圧スイッチの機能を実現し、変形の最終段階で安全弁として機能させている が、これらの両方の機能の作動精度および信頼性を高めるのは設計上非常に面倒 なことであり、感圧スイッチの作動が早すぎたり遅すぎたり、あるいは安全弁と しての作動が早すぎたり遅すぎたりといった動作特性が製品間でばらつくのは避 けられなかった。

【０００５】 この考案は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、感圧ス イッチとしての機能と安全弁としての機能をそれぞれ組立容易な簡単な構成で実 現するとともに、両機能の作動特性、性能、信頼性をそれぞれ別々に適切に設定 することができるようにした電池の安全装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

そこでこの考案では、有底円筒形の金属製電池ケースの内底部に感圧スイッチ 部材を装着し、電池ケースの開口端に装着されてケースを密閉する蓋部材に安全 弁を設けた。特に、感圧スイッチ部材は、電池ケースの周面に固着された絶縁体 からなる固定台座と、前記ケース内の発電要素の一方極と接続され、中央凸部が 前記固定台座の中央穴を貫通していて、その先端が前記ケースの内圧により変形 する前記ケースの中央内底面に電気的に接続されている接点部材とからなる。

【０００７】

【作用】 前記蓋部材には安全弁の機能のみが組込まれており、感圧スイッチの機能は前 記感圧スイッチ部材によって実現されている。つまり電池ケースの内圧が高くな ると、その圧力によってケースの底面も外側へ膨らむように変形する。その変形 量がある程度大きくなると、前記接点部材とケース底面とが離れ、電池の放電電 流経路が遮断される。

【０００８】

【実施例】

図１はこの考案の一実施例による安全装置を備えたスパイラル電極構造のリチ ウム電池を示している。１は有底円筒形の金属製電池ケースであり、以下のよう に負極端子を兼ねる。この電池ケース１の内底部に固定台座１０と接点部材１１ とからなる感圧スイッチ部材を装着し、その上に発電要素５を有機電解液ととも に収納し、ケース１の開口端を正極端子板７とダイヤフラム８とからなる蓋部材 およびプラスチック製の封口ガスケット６により密封している。発電要素５はそ れぞれシート状に形成されたセパレータ２、リチウム負極３、正極４からなり、 リチウム負極３と正極４との間にセパレータ２が挾まれるようにこれらが重ね合 わされて、スパイラル状に巻かれている。

【０００９】 感圧スイッチ部材の固定台座１０はアルミナ製の比較的厚い円板で中央に穴１ ０ａが形成されている。この固定台座１０は電池ケース１の内周にぴったりと嵌 合して底部に配置され、その外周がケース１の内周に固定されている。また、接 点部材１１は金属円板からなり、その中央部に下に向けて突出した中央凸部１１ ａが絞り加工などにより形成されている。接点部材１１は固定台座１０上に配置 され、その中央凸部１１ａが固定台座１０の中央穴１０ａを貫通して下方に突出 している。

【００１０】 発電要素５のリチウム負極３から導出された図示しないリ−ド板が接点部材１ １と溶接等によって接合されており、前記リチウム負極３と前記接点部材１１と は電気的に接続されている。そして、接点部材１１の中央凸部１１ａの下端が電 池ケース１の底面に電気的に接続されることにより、前記リチウム負極３と電池 ケース１とが電気的に接続されている。この電気的接続は、溶接などの継手を用 いても、あるいは単に金属同士の接触によってもよい。接続の信頼性からいえば 、例えば抵抗溶接などによることがより望ましい。これにより電池ケース１が負 極端子として機能する。

【００１１】 一方、蓋部材の端子板７の中央部分は外側へ凸に形成されており、この端子板 ７の内側にダイヤフラム８が組合わされて一体化されている。ダイヤフラム８は 金属製で、このダイヤフラム８と、発電要素５の正極４から導出されたリード板 ９とが溶接等で接合され、前記ダイヤフラム８およびこれと一体的に組み合わさ れている端子板７と前記正極４とは電気的に接続されている。したがって、端子 板７が正極端子板として機能する。端子板７の中央凸部の頂面部分にはガス抜き 穴７ｂを伴った切刃７ａが下向きに形成されている。切刃７ａの先端は、端子板 ７の下面側にあてがわれたダイヤフラム８の上面に対向している。

【００１２】 以上の構成において、電池内の圧力が異常に高くなると、蓋部材のダイヤフラ ム８がその圧力を受けて外側へ膨らむとともに、電池ケース１の底面をも外側へ 膨らませようとする力が働く。電池ケース１の底面が外側に向けてある程度膨ら むと、接点部材１１の中央凸部１１ａと電池ケース１の内底面とが離され、これ により電池の放電電流経路が遮断される。これが感圧スイッチとしての機能であ る。

【００１３】 また、ダイヤフラム８の変形がある程度以上大きくなると、ダイヤフラム８が 切刃７ａに圧接し、その圧接点を起点にしてダイヤフラム８が破断する。そうす ると、電池ケース１内のガスがガス抜き穴７ｂを通って安全に外部放出される。 これが安全弁の機能である。

【００１４】 以上のように感圧スイッチと安全弁とはまったく別の構成によって実現されて いる。感圧スイッチの作動特性は、電池内圧に対してケース１の底面がどの程度 撓むかという特性により左右される。この特性を適宜に設定するために、例えば 図２に示すように、電池ケース１の底面に、その外径と同心円をなす線状の薄肉 部１ａを形成し、ケース１の底面の中央部分が適当な圧力で変形し、接点部材１ １の中央凸部１１ａから離れるように構成することができる。

【００１５】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、この考案では、電池内圧が異常に上昇した時に電 池の放電電流経路を遮断する感圧スイッチとしての機能と、電池内圧が異常に上 昇した時に内部のガスを逃がす安全弁としての機能をそれぞれ独立した簡単な構 成で実現したので、それぞれの構成部分は複雑にならず、組立も容易である。ま た、感圧スイッチとしての作動特性と、安全弁としての作動特性をそれぞれ独立 して設計、調整することができるので、両機能部分の作動精度および信頼性を高 くすることができ、製品毎のばらつきも非常に小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による安全装置を備えた円
筒形リチウム電池の構成図である。

【図２】この考案の他の実施例を示す要部拡大図であ
る。

【符号の説明】

１ 電池ケース ５ 発電要素 ６ 封口ガスケット ７ 端子板 ８ ダイヤフラム １０ 固定台座 １０ａ 中央穴 １１ 接点部材 １１ａ 中央凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 原田 吉郎 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)考案者 名倉 秀哲 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底円筒形の金属製電池ケースの内底部
   に装着された感圧スイッチ部材と、前記ケースの開口端
   に封口ガスケットを介して装着されて前記ケースを密閉
   する蓋部材とからなり、前記感圧スイッチ部材は、前記
   ケースの周面に固着された絶縁体からなる固定台座と、
   前記ケース内の発電要素の一方極と接続され、中央凸部
   が前記固定台座の中央穴を貫通していて、その先端が前
   記ケース内圧により変形する前記ケースの中央内底面に
   電気的に接続されている接点部材とを備え、前記蓋部材
   は前記ケースの内圧により作動する安全弁を備えている
   ことを特徴とする電池の安全装置。
2. 【請求項２】 前記ケースの底面に肉薄部を設けて前記
   ケースの内圧により前記底面が変形しやすいように構成
   したことを特徴とする請求項１に記載の電池の安全装
   置。