JPH06203818A - 防爆形密閉電池 - Google Patents

防爆形密閉電池

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JPH06203818A
JPH06203818A JP4358154A JP35815492A JPH06203818A JP H06203818 A JPH06203818 A JP H06203818A JP 4358154 A JP4358154 A JP 4358154A JP 35815492 A JP35815492 A JP 35815492A JP H06203818 A JPH06203818 A JP H06203818A
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Japan
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explosion
internal pressure
battery
mounting member
proof valve
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JP4358154A
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Hiroshi Yamamoto
宏 山本
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Hitachi Maxell Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池内の内圧の上昇に伴って内圧方向に変形
可能な防爆弁を、電池缶内に内設したリ−ド板取り付け
部材に所定の内圧で剥離可能に溶接するか、又はリ−ド
板取り付け部材の少なくとも周縁部を薄肉にした防爆弁
溶接部に切断刃を介在させて溶接し、所定の内圧による
溶接部の剥離、又は所定の内圧で防爆弁と共に変形する
リ−ド板取り付け部材薄肉部の切断刃による破断で、電
流を遮断し、内圧の上昇や温度上昇を抑え、電池の発火
や破裂を防止する。 【構成】 電池内の内圧の上昇に伴って内圧方向に変形
可能な防爆弁を、電池缶内に内設したリ−ド板取り付け
部材に所定の内圧で剥離可能に溶接するか、又はリ−ド
板取り付け部材の少なくとも周縁部を薄肉にした防爆弁
溶接部に切断刃を介在させて溶接し、所定の内圧による
溶接部の剥離、又は所定の内圧で防爆弁と共に変形する
リ−ド板取り付け部材薄肉部の切断刃による破断で、電
流を遮断する防爆形密閉電池

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は防爆機構を備えた防爆
形密閉電池に関し、さらに詳しくは、電池内が所定の内
圧になると電流の遮断をする防爆弁機構を備えた安全性
に優れる防爆形密閉電池に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、リチウム電池、リチウム二次電
池などの携帯用機器などの電源に広く使用されている電
池においては、電池内の発電要素が化学変化を起こして
内圧が上昇し、破裂する場合があり、たとえば、非水電
解質電池であるリチウム二次電池を過充電状態とした
り、また短絡状態で大電流が流れたりすると、電解液や
活物質が分解し、この分解により発生したガスによっ
て、電池内の圧力が上昇し、最後には破裂に至る場合が
ある。
【0003】そこで、この種の電池においては、図8に
示すように、電池缶1b首部のくびれ部2b上凹所に環
状ガスケット3bを介して嵌合固定したリ−ド板取り付
け部材4bと端子板12bとの間に防爆弁11bを介在
させ、端子板12bの中央部にガス抜き孔15bを設け
るとともに、斜め下向きに切断刃12cを切り起こし
て、電池内の内圧が上昇すると上方へ膨出する防爆弁1
1bを切断刃12cで破壊したり、また、図9および図
10に示すように、電池缶1cの頂壁に薄肉部1dを設
け、電池内の内圧が上昇するとこの薄肉部1dが壊裂す
るようにしたりして、発生したガスを排気し、電池の破
裂を防止している。(特開昭63−285859号、実
開平2−71966号)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
の防爆機構では、電池内の内圧の上昇は発生したガスの
排気によって抑えられるものの、過充電状態や短絡状態
の場合、充電電流は流れ続けるため、電池内の電解液や
活物質の分解が進み、それによって電池の温度が上昇を
続け、最後に発火に至ってしまうという欠点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明はかかる欠点を
除去するため種々検討を行った結果なされたもので、電
池缶内に内設したリ−ド板取り付け部材に、電池内の内
圧の上昇に伴って内圧方向に変形可能な防爆弁を、所定
の内圧で剥離可能に溶接し、所定の内圧による溶接部の
剥離により電流を遮断するか、または、電池缶内に内設
したリ−ド板取り付け部材に、電池内の内圧の上昇に伴
って内圧方向に変形可能な防爆弁を、切断刃を介在させ
て溶接するとともに、リ−ド板取り付け部材の防爆弁溶
接部の少なくとも周縁部を薄肉にし、所定の内圧で内圧
方向に変形する防爆弁により内圧方向に移動する溶接部
周縁のリ−ド板取り付け部材薄肉部を、切断刃で破断し
て電流を遮断することによって、内圧が上昇する初期の
段階で、内圧の上昇を停止させるとともに、充電電流や
短絡電流による温度上昇を抑え、電池の発火や破裂を効
果的に防止したものである。
【0006】
【実施例】以下、この発明の防爆形密閉電池の実施例を
示す図面に基づいて説明する。図1において、1は首部
にくびれ部2を有する電池缶であり、くびれ部2上に形
成された凹所に環状ガスケット3を介在させて、リ−ド
取り付け部材4の上面側へ折り返した周縁部4aを密閉
嵌合し、円筒状のリ−ド取り付け部材4を電池缶1に封
口板を兼ねて固定している。
【0007】5はリ−ド取り付け部材4の下底中央部を
薄肉にして設けた薄肉部で、この薄肉部5の近傍にガス
導入口6を4カ所穿設し、また下面に電極のリ−ド板7
を溶接している。
【0008】8は切断刃であり、リ−ド取り付け部材4
の周縁部4a内に介在させた環状ガスケット9でリ−ド
取り付け部材4の内底に挟持して固定され、内周端縁の
円形の刃先8aがリ−ド取り付け部材4の薄肉部5の直
上にあるように配置されている。10は刃先8aの近傍
に設けたガス導入口で、リ−ド取り付け部材4の薄肉部
5の近傍に設けたガス導入口6と連通させている。
【0009】11は内圧を受けると内圧方向に変形しや
すい円盤状の防爆弁で、帽子状の端子板12とともに、
重合して接続した周縁部をリ−ド取り付け部材4の周縁
部4a内に介在させた環状ガスケット9で固定されてい
る。
【0010】この防爆弁11は、中心部下方に突出部1
3を突出形成し、この突出部13の下端面をリ−ド取り
付け部材4の薄肉部5中心部に溶接するとともに、突出
部13の近傍に略十字状の薄肉部14を設けている。1
5は端子板12に設けられたガス抜き孔である。
【0011】しかして、このような防爆機構を備えた電
池において、過充電あるいは短絡により電解液や活物質
が分解し、ガスが発生して電池缶1内の内圧が上昇する
と、防爆弁11が内圧方向に沿って上方に膨出変形し、
防爆弁11の突出部13が溶接されたリ−ド板取り付け
部材4の薄肉部5が上方に引き上げられて、図3に示す
ように、リ−ド板取り付け部材4と防爆弁11との間に
介在された切断刃8の刃先8aによって薄肉部5が破断
される。
【0012】その結果、リ−ド板取り付け部材4と防爆
弁11との接続が遮断されて電流が遮断され、内圧が上
昇する初期の段階で、ガスの発生が抑制されるとともに
過充電や短絡による温度上昇が抑えられ、電池の発火や
破裂が防止されて、安全性に優れた電池が得られる。
【0013】また、特に、過充電が極度に進むなどして
発電要素から大量のガスが発生したときは、防爆弁11
が変形後、この防爆弁11の薄肉部14が開裂し、端子
板12のガス抜き穴15から排出され、電池の破裂が阻
止される。
【0014】なお、リ−ド板取り付け部材4の薄肉部5
は、図4に示すように、溶接部の周縁部のみが薄肉であ
れば、防爆弁11が内圧方向に沿って上方に膨出変形し
たとき、この薄肉部5が容易に切断されるため、少なく
とも防爆弁11の溶接部の周縁部のみが薄肉であれば足
りる。また、薄肉部5の近傍に穿設したガス導入口6も
4カ所に限らず、適宜数設ければよい。
【0015】また、図5に示すように、防爆弁11の突
出部13がリ−ド板取り付け部材4の薄肉部5に所定の
内圧で剥離可能に溶接され、防爆弁11が内圧方向に沿
って上方に膨出変形したとき、防爆弁11の突出部13
がリ−ド板取り付け部材4の薄肉部5から剥離される場
合は、リ−ド板取り付け部材4の薄肉部5が切断されな
くても、リ−ド板取り付け部材4と防爆弁11との接続
が遮断され、電流が遮断される。
【0016】従って、防爆弁11は、突出部13をリ−
ド板取り付け部材4の薄肉部5に所定の内圧で剥離可能
に溶接されているだけでもよく、この場合はリ−ド板取
り付け部材4に薄肉部5が形成されていなくてもよい。
また、リ−ド板取り付け部材4の薄肉部5を切断するた
めの切断刃も必要としない。
【0017】さらに、図6に示すように、切断刃8が、
たとえば、絶縁性のセラミックなどで構成されている場
合は、防爆弁11aおよび端子板12を、切断刃8を介
在させてリ−ド板取り付け部材4とともに電池缶1のく
びれ部2上に形成された凹所に、環状ガスケット3で固
定してもよい。
【0018】切断刃8は、このようにアルミニウム、ス
テンレス鋼、ニッケル等の金属のほか、セラミックなど
の絶縁性無機材料あるいはポリエチレンテレフタレ−ト
等の絶縁性の樹脂から構成される。
【0019】また、防爆弁11および11aは、アルミ
ニウム、ニッケル、ステンレス鋼などから構成され、端
子板12は、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス
鋼、ニッケルメッキを施したステンレス鋼等から構成さ
れる。さらに、環状ガスケット3および9は、ポリプロ
ピレン等の電解液に侵されることのない材料で構成され
る。
【0020】なお、電池缶1内には、図示していない
が、負極活物質として金属リチウム、リチウム合金、リ
チウムをド−プしかつ脱ド−プし得るたとえばカ−ボン
等を用いた帯状負極と、正極活物質としてTiS2 、M
oS2 、V2 5 、LixMnOy、LixCoO2
を用いた帯状正極とが、セパレ−タを挟んで渦巻状に巻
回されてなる渦巻電極体が収納されている。
【0021】また、電池缶1の内部には、溶媒に電解質
を溶解した電解液が注入されており、溶媒としては特に
限定されることなく、たとえば、プロピレンカ−ボネ−
ト、エチレンカ−ボネ−ト、1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、
1,3−ジオキソラン、ジエチルエ−テル、スルホラン
等が単独もしくは2種以上混合して用いられる。また、
電解質としては従来から公知のものがいずれも使用さ
れ、たとえば、LiClO4 、LiAsF6 、LiPF
6 、LiBF4 などが単独または2種以上混合して使用
される。
【0022】図7は、このようにして構成されたこの発
明の防爆形密閉電池を用いて、過充電試験を行ったとき
の時間と、電池電圧、充電電流、電池温度等との関係を
示したもので、この図7から明らかなように、過充電状
態になって、電池温度の勾配が立ち上がり始めると、充
電電流が遮断される。
【0023】しかして、この発明の防爆形密閉電池によ
れば、過充電状態になると防爆弁4の薄肉部5が変形し
て、溶接部が剥離するか、または薄肉部5が切断刃8の
刃先8aで切断され、さらに、必要に応じて遮断後防爆
弁の薄肉部5が開裂して、電池の発火、破裂が阻止され
ていることがわかる。
【0024】なお、図8に示す防爆機構を備えた従来の
防爆形密閉電池を用いて同様の過充電試験を行ったとこ
ろ、防爆弁は作動し電池の破裂は阻止されたが充電電流
は流れ続けたため発火に至ってしまった。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の防爆形
密閉電池にあっては、電池缶内に内設したリ−ド板取り
付け部材に、電池内の内圧の上昇に伴って内圧方向に変
形可能な防爆弁を、所定の内圧で剥離可能に溶接し、所
定の内圧による溶接部の剥離により電流を遮断するか、
または、電池缶内に内設したリ−ド板取り付け部材に、
電池内の内圧の上昇に伴って内圧方向に変形可能な防爆
弁を、切断刃を介在させて溶接するとともに、リ−ド板
取り付け部材の防爆弁溶接部の少なくとも周縁部を薄肉
にし、所定の内圧で内圧方向に変形する防爆弁により内
圧方向に移動する溶接部周縁のリ−ド板取り付け部材薄
肉部を、切断刃で破断して電流を遮断するようにしてい
るため、内圧が上昇する初期の段階で、内圧の上昇を停
止させるとともに、充電電流や短絡電流による温度上昇
を抑えることができ、電池の発火や破裂を効果的に防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の防爆形密閉電池の防爆機構の一例を
示す要部断面図である。
【図2】図1に示す防爆機構で使用する防爆弁の平面図
である。
【図3】図1に示す防爆機構の作動状態を示す要部断面
図である。
【図4】この発明の防爆形密閉電池の防爆機構の他の例
を示す要部断面図である。
【図5】図1に示す防爆機構の作動状態を示す要部断面
図である。
【図6】この発明の防爆形密閉電池の防爆機構の他の例
を示す要部断面図である。
【図7】図1に示す防爆機構を備えたこの発明の防爆形
密閉電池を用いて、過充電試験を行ったときの時間と、
電池電圧、充電電流、電池温度等との関係図である。
【図8】従来の防爆形密閉電池の防爆機構の一例を示す
要部断面図である。
【図9】従来の防爆形密閉電池の防爆機構の他の例を示
す平面図である。
【図10】図9に示す防爆機構の要部断面図である。
【符号の説明】
1 電池缶 4 リ−ド取り付け部材 5 薄肉部 6,10 ガス導入口 7 リ−ド板 8 切断刃 8a 刃先 11 防爆弁 12 端子板 13 突出部 15 ガス抜き孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池缶内に内設したリ−ド板取り付け部
    材に、電池内の内圧の上昇に伴って内圧方向に変形可能
    な防爆弁を、所定の内圧で剥離可能に溶接し、所定の内
    圧による溶接部の剥離により電流を遮断することを特徴
    とする防爆形密閉電池
  2. 【請求項2】 電池缶内に内設したリ−ド板取り付け部
    材に、電池内の内圧の上昇に伴って内圧方向に変形可能
    な防爆弁を、切断刃を介在させて溶接するとともに、リ
    −ド板取り付け部材の防爆弁溶接部の少なくとも周縁部
    を薄肉にし、所定の内圧で内圧方向に変形する防爆弁に
    より内圧方向に移動する溶接部周縁のリ−ド板取り付け
    部材薄肉部を切断刃で破断して電流を遮断することを特
    徴とする防爆形密閉電池
JP4358154A 1992-12-26 1992-12-26 防爆形密閉電池 Withdrawn JPH06203818A (ja)

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