JPH07105219B2 - Non-aqueous liquid active material battery - Google Patents
Non-aqueous liquid active material batteryInfo
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- JPH07105219B2 JPH07105219B2 JP62123145A JP12314587A JPH07105219B2 JP H07105219 B2 JPH07105219 B2 JP H07105219B2 JP 62123145 A JP62123145 A JP 62123145A JP 12314587 A JP12314587 A JP 12314587A JP H07105219 B2 JPH07105219 B2 JP H07105219B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は防爆機能を備えた非水液体活物質電池に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous liquid active material battery having an explosion-proof function.
塩化チオニル−リチウム電池で代表されるような正極活
物質として塩化チオニル、塩化スルフリル、塩化ホスホ
リルなどのオキシハロゲン化物系液体を用い、負極にリ
チウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属を用
いる電池では、正極活物質やアルカリ金属などが水と非
常に反応しやすいため、電池容器をハーメチックシール
により封口する完全密閉構造が採用されている。A battery using an oxyhalide-based liquid such as thionyl chloride, sulfuryl chloride, or phosphoryl chloride as a positive electrode active material typified by a thionyl chloride-lithium battery and using an alkali metal such as lithium, sodium, or potassium for the negative electrode Since active materials and alkali metals react very easily with water, a completely sealed structure that seals the battery container with a hermetic seal has been adopted.
このようなハーメチックシールを採用した電池では、密
閉性が高く、貯蔵性に優れるという長所を有するもの
の、その反面、密閉性が高いために、高温加熱下にさら
されたり、高電圧で充電されるなどの異常事態に遭遇し
たときに、電池の内部圧力が異常に上昇して電池が破裂
し、大きな破裂音が発生すると共に、電池内容物が周囲
に飛び散って電池使用機能を汚染するおそれがある。Batteries employing such a hermetic seal have the advantages of high airtightness and excellent storability, but on the other hand, because of their high airtightness, they are exposed to high temperature heating and are charged at high voltage. When an abnormal situation such as the above is encountered, the internal pressure of the battery rises abnormally and the battery explodes, creating a loud popping noise, and the battery contents may scatter around and contaminate the battery usage function. .
そこで、同様に密閉構造をとるアルカリ電池に関して提
案されているような、電池容器の底部に十字状に溝を形
成することによって電池に防爆機能を備えさせること
が、この非水液体活物質電池においても取り入れること
が必要になる。Therefore, in this non-aqueous liquid active material battery, it is possible to provide the battery with an explosion-proof function by forming a cross-shaped groove in the bottom of the battery container, as is proposed for an alkaline battery having a similar sealed structure. Will also need to be incorporated.
しかしながら、アルカリ電池において提案されている防
爆用の溝は、その断面形状がV字状で、その先端、つま
り溝底部を鋭利な状態にするか(例えば、実公昭58−17
332号公報)、あるいは断面V字状でその溝底部に0.1〜
0.2mmRの丸みをつけたものであり(例えば、実公昭58−
26460号公報)、これらは、以下に詳述するように、溝
形成用のポンチ耐久性面や、防爆性能面から、非水液体
活物質電池には適用することができない。However, the explosion-proof groove proposed in the alkaline battery has a V-shaped cross-section, and its tip, that is, the groove bottom is sharpened (see, for example, Japanese Utility Model Publication No. 58-17).
No. 332), or a V-shaped cross section with 0.1 to
It has a roundness of 0.2mmR (for example,
No. 26460), these cannot be applied to a non-aqueous liquid active material battery from the viewpoints of punch durability for groove formation and explosion-proof performance, as described in detail below.
すなわち、アルカリ電池で提案されている断面形状がV
字状で溝底部が鋭利な溝は、切欠効果は期待できるもの
の、プレス成形により溝を形成する際に、溝形成用のポ
ンチの先端部がすぐに損傷を受け、特に非水液体活物質
電池では、正極活物質の強い腐食性に耐えるために電池
容器にはステンレス鋼などの硬度の高い耐食性金属が使
用されているので、ポンチの損傷が増々激しくなり、ポ
ンチの耐久性面やポンチの損傷によるV字状溝の形状バ
ラツキから工業的には到底採用することができない。一
方、断面形状がV字状で溝底部に丸みをつけたものは、
ポンチの損傷は少なくなると考えられるが、このような
溝底部に丸みをつけた場合は、単に薄肉にしたという効
果が発揮されるだけで、切欠効果などの付加的効果がほ
とんど加わらないため、薄肉部の厚みをよほど薄くしな
いかぎり、安全な圧力範囲内での薄肉部の破壊が生じ
ず、また、薄肉部の厚みを薄くすると、貯蔵中に薄肉部
が腐食を受けて電池機能が失われるおそれがある。That is, the cross-sectional shape proposed for alkaline batteries is V
Although a groove with a sharp groove bottom can be expected to have a notch effect, the tip of the groove-forming punch is immediately damaged when the groove is formed by press molding, especially for non-aqueous liquid active material batteries. In order to withstand the strong corrosiveness of the positive electrode active material, the battery container uses corrosion-resistant metal with high hardness such as stainless steel. Due to the variation in the shape of the V-shaped groove, it cannot be industrially adopted. On the other hand, the V-shaped cross-section with rounded groove bottom is
It is thought that the punch will be less damaged, but if the bottom of the groove is rounded, the effect of simply making it thinner will be exhibited, and additional effects such as a notch effect will hardly be added, so Unless the thickness of the thin section is very thin, the thin section does not break within the safe pressure range.If the thin section is thin, the thin section may be corroded during storage and the battery function may be lost. There is.
そのため、電池容器の底部に形成する溝の形状を底部が
平坦状になった断面倒立台形状にし、溝底部の端部に電
池の内部圧力による引張力と曲げにより引張力とが複合
してかかるようにし、薄肉部の厚さをある程度維持して
も、比較的低い圧力で、溝底部の端部から切裂破壊が生
じるようにして、電池に安全性の高い防爆機能を付与す
ることが開発され、本出願人によって既に特許出願され
ている(特願昭61−228760号)。Therefore, the shape of the groove formed in the bottom of the battery container is an inverted trapezoidal cross section with a flat bottom, and the tensile force due to the internal pressure of the battery and the tensile force due to bending are applied to the ends of the groove bottom. Even if the thickness of the thin wall portion is maintained to some extent, it is possible to develop a highly safe explosion-proof function for the battery by causing a fracture fracture from the end of the groove bottom with a relatively low pressure. The applicant has already applied for a patent (Japanese Patent Application No. 61-228760).
しかしながら、上記のように防爆機能を付与するための
溝を形成しても、その寸法によっては、防爆機能が正常
に作動しないことがある。すなわち、防爆機能が正常に
発揮されるようにするためには、溝の長さが重要な役割
を果たしていて、例えば溝の長さが極端に短い場合に
は、防爆機能が作動しないで電池破裂が生じたり、逆に
溝の長さが長くなりすぎた場合、防爆機能が作動すべき
でない通常の使用条件下で作動してしまったり、あるい
は電池容器底部の強度が低下して、外部からの押圧部に
よって電池容器が容易に破壊されるという問題がある。However, even if the groove for imparting the explosion-proof function is formed as described above, the explosion-proof function may not operate normally depending on the size thereof. In other words, the length of the groove plays an important role in ensuring that the explosion-proof function is normally exerted. For example, if the length of the groove is extremely short, the explosion-proof function does not operate and the battery bursts. If the groove length becomes too long, on the other hand, the explosion-proof function will operate under normal operating conditions, or the strength of the bottom of the battery container will decrease, and There is a problem that the pressing portion easily breaks the battery container.
この発明は上記従来電池が持っていた防爆機能が正常に
作動しない場合があるという問題点を解決し、安定した
防爆機能が発揮でき、かつ電池外部からの押圧によって
電池容器が容易に破壊されることがない非水液体活物質
電池を提供することを目的とする。The present invention solves the problem that the explosion-proof function of the above-mentioned conventional battery may not operate normally, can exhibit a stable explosion-proof function, and the battery container is easily destroyed by pressing from the outside of the battery. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous liquid active material battery that does not exist.
本発明は、電池に防爆機能を付与するための溝の長さを
電池容器の外径に対して29〜71%に特定することによっ
て、防爆機能を安定して作動させるとともに、通常使用
条件下で防爆機能の作動や外部からの押圧力による電池
容器の破壊を防止したものである。The present invention specifies the groove length for imparting the explosion-proof function to the battery to 29 to 71% with respect to the outer diameter of the battery container, thereby stably operating the explosion-proof function and under normal use conditions. It prevents the explosion-proof function from operating and the destruction of the battery container due to external pressure.
これを詳述すると次の通りである。すなわち、電池が異
常高温加熱下にさらされたり、電池に異常電圧が印加さ
れたりして、電池の内部圧力が異常に上昇したときに、
最初に変化が生じるのは、最も圧力を集中して受けやす
い電池容器の底部であり、この部分で徐々に膨れてい
く。そのため、前記の特願昭61−228760号では電池容器
の底部に十字状の溝を形成し、溝の端部から切裂破壊が
生じるようにして、電池内圧を低下させ、防爆機能が発
揮されるようにしている。しかし、本発明者らが検討し
たところでは、この切裂破壊が起こる圧力は、電池容器
の外径に対する溝の長さの比によって大きく変わってい
く。つまり、防爆用の薄肉部が同じであっても溝の長さ
が短い場合は、薄肉部の切裂破壊が生じる圧力は高く、
また溝の長さが長くなると、低い圧力でも薄肉部の切裂
破壊が生じるようになるのである。This will be described in detail below. That is, when the battery is exposed to abnormally high temperature heating or an abnormal voltage is applied to the battery and the internal pressure of the battery rises abnormally,
The first change occurs at the bottom of the battery container, where pressure is most concentrated and subject to gradual expansion. Therefore, in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 61-228760, a cross-shaped groove is formed in the bottom of the battery container so that a fracture fracture occurs from the end of the groove to reduce the internal pressure of the battery and exert an explosion-proof function. I am trying to do it. However, according to the studies made by the present inventors, the pressure at which the fracture occurs is greatly changed depending on the ratio of the groove length to the outer diameter of the battery container. In other words, even if the thin part for explosion protection is the same, if the length of the groove is short, the pressure at which fracture breakage of the thin part occurs is high,
Further, if the length of the groove becomes long, even if the pressure is low, the fracture of the thin portion will occur.
そこで、本発明では、溝の長さと電池容器の外径との関
係について検討を加え、溝の長さを電池容器の外径の29
〜71%に特定することによって、防爆機能が安定して発
揮されるようにし、かつ電池外部からの押圧によって電
池容器が容易に破壊されることがないようにしたのであ
る。Therefore, in the present invention, the relationship between the length of the groove and the outer diameter of the battery container is examined, and the length of the groove is set to be 29
By specifying to be 71%, the explosion-proof function can be stably exerted and the battery container is not easily broken by the pressure from the outside of the battery.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
厚さ0.3mmのステンレス鋼板製で直径14mm、高さ47mmの
有底円筒状の電池容器の底部に、第2図に詳示するよう
な断面倒立台形状の溝を十字状に形成した。A groove having an inverted trapezoidal cross section as shown in FIG. 2 was formed in a cross shape at the bottom of a cylindrical battery container having a bottom and a diameter of 14 mm and a height of 47 mm made of a stainless steel plate having a thickness of 0.3 mm.
上記溝の平面形状は、第1図に示すように、同一長さの
2本の溝3、3がその中央で交わる十字状である。溝3
の長さBは十字プレス金型の寸法を変えることによって
変化させ、電池容器1の外径Aに対する溝3の長さの
比、つまりB/Aを0.25、0.29、0.43、0.57、0.71および
0.86とし、また0、すなわち溝を形成していないものも
作製した。As shown in FIG. 1, the planar shape of the groove is a cross shape in which two grooves 3, 3 having the same length intersect at the center. Groove 3
The length B of the groove is changed by changing the size of the cross press die, and the ratio of the length of the groove 3 to the outer diameter A of the battery container 1, that is, B / A is 0.25, 0.29, 0.43, 0.57, 0.71 and
A value of 0.86 was also prepared, that is, 0, that is, a groove was not formed.
溝の断面形状は第2図に詳示るように、倒立台形状( 形状で、この倒立台形状という表現は、溝底部3aが下側
に配置したときの形状を表現したものである。)をして
おり、溝の形成角度θは60゜で、溝の底部3aは平坦状
で、該溝3の形成により電池容器1の底部2に設けられ
た防爆用の薄肉部4(つまり、該溝3の形成により薄肉
にされた部分)の厚みtは0.07mmであり、その幅Wは0.
15mmである。The cross-sectional shape of the groove is, as shown in detail in FIG. In terms of shape, the expression "inverted trapezoidal shape" represents the shape when the groove bottom portion 3a is arranged on the lower side. ), The formation angle θ of the groove is 60 °, the bottom 3a of the groove is flat, and the explosion-proof thin-walled portion 4 (that is, The thickness t of the portion thinned by the formation of the groove 3) is 0.07 mm, and its width W is 0.
It is 15 mm.
これらの電池容器に水圧を導入し、加圧したときの圧力
と電池容器の底部の膨れとの関係は第5図に示すとおり
である。The relationship between the pressure when water pressure is introduced and pressure is applied to these battery containers and the swelling of the bottom of the battery container is as shown in FIG.
第5図の横軸は電池容器に加えた圧力を示し、縦軸は電
池容器の底部の膨れを示しており、この第5図中には、
電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)が0
(つまり、溝を設けていない場合)、該比が0.29、0.4
3、0.57、0.86の場合における圧力と電池容器の底部の
膨れとの関係が示されている。そして、○印は溝の形成
により電池容器の底部に設けられた薄肉部が開裂したこ
とを示し、×印は電池容器の底部が破裂したことを示し
ている。この第5図から明らかなように、同一圧力で
は、電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)
が小さい場合は電池容器の底部の膨れが小さく、電池容
器の外径に対する溝の長さの比が大きくなるにしたがっ
て同一圧力での電池容器底部の膨れが大きくなり、膨れ
が1.8〜2.0mmになった時点で防爆用の薄肉部が開裂す
る。これは電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比
(B/A)が大きいと、電池容器の底部の耐圧強度が低下
し、早く膨れるようになるためであると考えられる。ま
た、溝を形成していないものは、溝を形成したものに比
べて、加圧時の底部の膨れが小さく、圧力が270kg/cm2
に達したときに大きな破裂音を伴って底部が破裂した。The horizontal axis of FIG. 5 represents the pressure applied to the battery container, and the vertical axis represents the swelling of the bottom of the battery container. In FIG.
The ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container is 0.
(That is, without grooves), the ratio is 0.29, 0.4
The relationship between the pressure and the swelling of the bottom of the battery container in the case of 3, 0.57 and 0.86 is shown. And, the mark "○" indicates that the thin portion provided at the bottom of the battery container was ruptured due to the formation of the groove, and the mark "X" indicates that the bottom of the battery container was ruptured. As is clear from FIG. 5, at the same pressure, the ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container (B / A)
When the value is small, the swelling of the bottom of the battery container is small, and as the ratio of the length of the groove to the outer diameter of the battery container increases, the swelling of the battery container bottom at the same pressure increases, and the swelling increases to 1.8 to 2.0 mm When it reaches the limit, the thin wall for explosion protection cleaves. It is considered that this is because if the ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container is large, the pressure resistance of the bottom portion of the battery container is lowered and the battery container is swollen quickly. In addition, in the case where the groove is not formed, the bulge of the bottom part under pressure is smaller than that in the case where the groove is formed, and the pressure is 270 kg / cm 2
When it reached, the bottom burst with a loud popping sound.
第6図は電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/
A)と該溝の形成によって電池容器の底部に設けられた
防爆用の薄肉部の開裂圧力との関係を示すものであり、
図中の・印は電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比
(B/A)が0.29、0.43、0.57、0.71および0.86のときの
防爆用の薄肉部の開裂圧力を示し、×印は形成せず電池
容器の底部が破裂したときの圧力を示している。そし
て、電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)
が0から0.29までの間は点線aでつなぎ、該比が0.29か
ら0.86までの間は実線bつないでいる。Fig. 6 shows the ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container (B /
A) and showing the relationship between the cracking pressure of the explosion-proof thin portion provided at the bottom of the battery container by the formation of the groove,
In the figure, · indicates the cracking pressure of the explosion-proof thin-walled part when the ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container is 0.29, 0.43, 0.57, 0.71 and 0.86, × The mark does not form and shows the pressure when the bottom of the battery container bursts. The ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container (B / A)
Is connected by a dotted line a between 0 and 0.29, and is connected by a solid line b between the ratio of 0.29 and 0.86.
ところで、電池の防爆機能が作動する圧力をどの程度に
設定するのが適切かということが問題となるが、前記の
ように270kg/cm2で電池容器の底部破裂が生じることか
ら、防爆機能の作動圧力としては上限を200kg/cm2程
度、より望ましくは180kg/cm2程度に設定するのが好ま
しい。また、通常の使用条件下では電池の内圧はせいぜ
い5kg/cm2程度までで10kg/cm2以上に上昇することはほ
とんどない。多少のバラツキや長期間にわたる貯蔵中の
腐食を考慮しても防爆機能を20kg/cm2、より望ましくは
30kg/cm2程度以上で作動するように設定しておけば特に
異常事態が生じないときに防爆機能が作動するようなこ
とはない。By the way, it is a problem that it is appropriate to set the pressure at which the explosion-proof function of the battery operates, but as described above, since the bottom part of the battery container bursts at 270 kg / cm 2 , The upper limit of the operating pressure is preferably set to about 200 kg / cm 2 , more preferably about 180 kg / cm 2 . Further, it is hardly increased to 10 kg / cm 2 or more at up to at most 5 kg / cm 2 about the internal pressure of the battery under normal use conditions. Explosion-proof function is 20 kg / cm 2 , more desirably even considering slight variations and corrosion during long-term storage.
If it is set to operate at about 30 kg / cm 2 or more, the explosion-proof function will not operate unless an abnormal situation occurs.
以上の見解から防爆機能の作動圧力、つまり防爆用の薄
肉部の開裂圧力を30〜180kg/cm2に設定すると、そのと
きの電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)
は、第6図から、25〜88%と求められる。すなわち、第
6図中の一点鎖線cは防爆用の薄肉部の開裂圧力が180k
g/cm2の場合であり、この一点鎖線cと点線aとの交点
から、薄肉部の開裂圧力が180kg/cm2のときの電池容器
の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)は約0.25であ
る。また、第6図中の一点鎖線dは防爆用の薄肉部の開
裂圧力が30kg/cm2の場合を示し、この一点鎖線dと実線
bとの交点から薄肉部の開裂圧力が30kg/cm2のときの電
池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)は約0.8
8である。From the above viewpoint, if the operating pressure of the explosion-proof function, that is, the breaking pressure of the thin wall for explosion-proof is set to 30 to 180 kg / cm 2 , the ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container at that time (B / A)
Is calculated as 25 to 88% from Fig. 6. That is, the alternate long and short dash line c in FIG. 6 indicates that the cracking pressure of the explosion-proof thin portion is 180 k.
In the case of g / cm 2 , the ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container when the cleavage pressure of the thin wall portion is 180 kg / cm 2 from the intersection of the dashed line c and the dotted line a (B / A) is about 0.25. Also, the dashed-dotted line d in FIG. 6 shows the case where the explosion-proof thin-walled portion has a cleavage pressure of 30 kg / cm 2 , and the thin-walled portion has a cleavage pressure of 30 kg / cm 2 from the intersection of the dashed-dotted line d and the solid line b. The ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery case is about 0.8.
8
第3図は第1〜2図に示す電池容器を用いて組立てた単
3形の塩化チオニル−リチウム電池を示すものである。
この電池の各構成部材について説明すると次の通りであ
る。FIG. 3 shows an AA-size thionyl chloride-lithium battery assembled using the battery container shown in FIGS.
Each component of this battery will be described as follows.
1は電池容器であり、この電池容器1の底部2には第1
〜2図に示すように溝3が十字状に形成され、該溝3の
形成によって電池容器1の底部2は部分的に薄肉され、
防爆用の薄肉部4が設けられている。11はアルカリ金属
よりなる負極で、本実施例ではリチウム板を上記電池容
器1の内周面に圧着することにより形成されており、そ
のため、この電池では、電池容器1は負極端子としての
機能を有している。12はセパレータであり、このセパレ
ータ12はガラス繊維不織布からなり、円筒状をしてい
て、前記円筒状の負極11と円筒状の正極13とを隔離して
いる。正極13はアセチレンブラックを主成分とする炭素
質で形成された炭素多孔質成形体よりなり、14は正極集
電体で、ステンレス鋼棒よりなる。15は電池蓋で、ステ
ンレス鋼で形成されていて、その立ち上がった外周部が
電池容器1の開口端部と溶接により接合され、電池蓋15
の内周側には正極端子17との間にガラス層16が介設され
ている。ガラス層16は電池蓋15と正極端子17とを絶縁す
ると共に、その外周面でその構成ガラスが電池蓋15の内
周面に融着し、その内周面でその構成ガラスが正極端子
17の外周面に融着して、電池蓋15と正極端子17との間を
シールし、電池容器1の開口部はいわゆるハーメチック
シールにより封口されている。正極端子17はステンレス
鋼製で電池組立時はパイプ状をしていて、電解液注入口
として使用され、その上端部を電解液注入後にその中空
部内に挿入された正極集電体14の上部と溶接して封止し
たものである。18は電解液で、この電解液18は塩化チオ
ニルに支持電解質としての四塩化アルミニウムリチウム
を1.2mol/溶解したもので、、塩化チオニルは上記の
ように電解液の溶媒であると共に、この電池では正極活
物質であり、正極13の表面で、この塩化チオニルと負極
11からイオン化したリチウムイオンとが反応を起こす。
そして、19および20はそれぞれガラス繊維不織布からな
る底部隔離材と上部隔離材であり、21は空気室である。Reference numeral 1 is a battery container, and the bottom 2 of the battery container 1 has a first
As shown in FIGS. 2 to 2, the groove 3 is formed in a cross shape, and by forming the groove 3, the bottom portion 2 of the battery container 1 is partially thinned,
An explosion-proof thin portion 4 is provided. Reference numeral 11 denotes a negative electrode made of an alkali metal, which is formed by pressing a lithium plate onto the inner peripheral surface of the battery container 1 in this embodiment. Therefore, in this battery, the battery container 1 functions as a negative electrode terminal. Have Reference numeral 12 denotes a separator, which is made of glass fiber non-woven fabric and has a cylindrical shape, and separates the cylindrical negative electrode 11 and the cylindrical positive electrode 13 from each other. The positive electrode 13 is made of a carbon porous molded body formed of carbonaceous material containing acetylene black as a main component, and 14 is a positive electrode current collector made of a stainless steel rod. Reference numeral 15 denotes a battery lid, which is made of stainless steel and whose raised outer peripheral portion is joined to the opening end of the battery container 1 by welding.
A glass layer 16 is provided between the positive electrode terminal 17 and the inner peripheral side of the glass layer 16. The glass layer 16 insulates the battery lid 15 and the positive electrode terminal 17, and at the outer peripheral surface thereof, the constituent glass is fused to the inner peripheral surface of the battery lid 15, and at the inner peripheral surface, the constituent glass is the positive electrode terminal.
The outer peripheral surface of 17 is fused and sealed between the battery lid 15 and the positive electrode terminal 17, and the opening of the battery container 1 is sealed by a so-called hermetic seal. The positive electrode terminal 17 is made of stainless steel and has a pipe shape at the time of battery assembly, and is used as an electrolyte injection port. It is welded and sealed. 18 is an electrolytic solution, this electrolytic solution 18 is a solution of lithium aluminum tetrachloride as a supporting electrolyte in 1.2 mol / mol in thionyl chloride, and thionyl chloride is the solvent of the electrolytic solution as described above, and in this battery This is a positive electrode active material, and the thionyl chloride and the negative electrode are formed on the surface of the positive electrode 13.
A reaction occurs with the lithium ions ionized from 11.
Further, 19 and 20 are a bottom separator and an upper separator made of glass fiber nonwoven fabric, respectively, and 21 is an air chamber.
電池容器1は、厚さ0.3mmのステンレス鋼板から作製さ
れ、電池組立前は第1図に示すように有底円筒状をして
おり、(ただし、第1図は電池容器が倒立させた状態で
示しているので、底部2が上側にきている)、その底部
2の中央部には、第1図(a)に示すように平面形状が
十字状の溝3が形成されている。溝3は第2図に詳示す
るように、断面形状が底部3aが平坦な倒立台形状をして
おり、溝形成角度は60゜で、該溝3の形成より設けられ
た薄肉部4の厚みtは0.07mmで、その幅Wは0.15mmであ
る。The battery container 1 is made of a stainless steel plate having a thickness of 0.3 mm, and has a bottomed cylindrical shape as shown in FIG. 1 before the battery is assembled (however, FIG. 1 shows the battery container in an inverted state. , The bottom 2 is on the upper side), and a groove 3 having a cross shape in a plan view is formed in the center of the bottom 2 as shown in FIG. 1 (a). As shown in detail in FIG. 2, the groove 3 has an inverted trapezoidal cross-sectional shape with a flat bottom portion 3a, a groove forming angle of 60 °, and a thin portion 4 provided by the formation of the groove 3. The thickness t is 0.07 mm and the width W is 0.15 mm.
溝の長さは種々に変えられており、電池容器の外径Aに
対する溝の長さBの比(B/A)が0.25、0.29、0.43、0.5
7、0.71、0.86、0.93および0(すなわち溝を設けてい
ない場合)に設定されている。The length of the groove is variously changed, and the ratio (B / A) of the length B of the groove to the outer diameter A of the battery container is 0.25, 0.29, 0.43, 0.5.
It is set to 7, 0.71, 0.86, 0.93 and 0 (that is, when the groove is not provided).
これらの電池について下記に示すような高温加熱試験を
行い、その結果を第1表に示した。高温加熱試験は、電
池を電気マッフル炉中に入れ、30℃/分の昇温速度で電
池を加熱し、そのときの防爆機能の作動状況を調べるこ
とによって行った。These batteries were subjected to a high temperature heating test as shown below, and the results are shown in Table 1. The high temperature heating test was carried out by placing the battery in an electric muffle furnace, heating the battery at a temperature rising rate of 30 ° C./min, and examining the operating state of the explosion-proof function at that time.
また、上記電池の外部からの押圧力に対する強度を調べ
るために、電池容器の底部中央に先端直径5mmの円柱状
棒で10kgの荷重で電池外部から加圧し、電池容器の薄肉
部の破壊が生じるか否かを調べた。その結果も第1表に
併せて記載する。Further, in order to investigate the strength against the pressing force from the outside of the battery, a cylindrical rod having a tip diameter of 5 mm is pressed from the outside of the battery with a load of 10 kg at the center of the bottom of the battery container, and the thin portion of the battery container is broken. I checked whether or not. The results are also shown in Table 1.
供試個数はいずれも10個ずつであり、第1表中の防爆機
能の作動状況においては、分母は供試個数を示し、分子
は防爆機能が作動した試料個数を示している。また、第
1表中の電池容器の底部押圧強度においても、分母は供
試試料個数を示し、分子は薄肉部の破壊が生じた試料個
数を示している。The number of samples tested was 10 in each case. In the operation status of the explosion proof function in Table 1, the denominator shows the number of samples tested and the numerator shows the number of samples with the explosion proof function activated. Also, in the bottom pressing strength of the battery container in Table 1, the denominator indicates the number of test samples, and the numerator indicates the number of samples in which the thin portion was broken.
第1表に示すように、防爆機能に関しては、電池容器の
外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)が0の場合、つ
まり溝を設けていない場合は、すべての試料が、防爆機
能が作動せず、300〜350℃の温度で大きな破壊音を伴っ
て電池容器が破裂した。そして、上記比(B/A)が0.25
では試験に供した10個の試験中7個は防爆機能が作動し
たが、3個は防爆機能が作動せず電池容器が破裂した。
これは防爆機能を付与するための溝の長さが短いために
電池容器の耐圧性が強すぎ、電池温度が300℃近くまで
上昇し、内圧がかなり高くなっても防爆用の薄肉部の開
裂が起こらないものが生じたためであると考えられる。
電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)が0.2
9より大きくなると、電池はすべて防爆機能が作動する
ようになり、電池の破壊は生じなくなった。それらの防
爆機能の作動温度は、上記比(B/A)が0.29〜0.71の場
合170〜230℃であったが、電池容器の外径Aに対する溝
の長さB比(B/A)が大きくなると作動温度は低くな
り、上記比(B/A)が0.93の場合は120℃で作動するもの
が生じた。通常の使用でも電池温度が120℃程度になる
場合があることを考慮すると、電池容器の外径Aに対す
る溝部の長さBの比(B/A)が93%を超えるものは、異
常事態ではない通常時に防爆機能が作動することがある
と考えられる。 As shown in Table 1, regarding the explosion-proof function, when the ratio of the length B of the groove to the outer diameter A of the battery container (B / A) is 0, that is, when the groove is not provided, all samples are , The explosion-proof function did not work, and the battery container ruptured at a temperature of 300 to 350 ℃ with a loud breaking sound. And the above ratio (B / A) is 0.25
Then, out of the 10 test pieces provided for the test, 7 of them had the explosion-proof function activated, but 3 of them did not operate the explosion-proof function and the battery container ruptured.
This is because the length of the groove for giving the explosion-proof function is short, the pressure resistance of the battery container is too strong, the battery temperature rises to near 300 ° C, and even if the internal pressure rises considerably, the thin-walled part for explosion-proof is torn open. It is thought that this is because something that did not occur occurred.
The ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container is 0.2.
Above 9, all batteries became explosion-proof and no damage to the batteries occurred. The operating temperature of the explosion-proof function was 170 to 230 ° C when the ratio (B / A) was 0.29 to 0.71, but the ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container (B / A) was When it increased, the operating temperature decreased, and when the ratio (B / A) was 0.93, there were some that operated at 120 ° C. Considering that the battery temperature may reach 120 ° C even under normal use, a battery with a ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container of more than 93% is considered to be an abnormal situation. It is considered that the explosion-proof function may operate during normal times.
一方、電池容器の底部の押圧強度に関する試験結果で
は、電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)
が0.86頃から外部からの押圧に対する抵抗力が弱くな
り、電池外部からの押圧によって電池容器の底部が破壊
するようになった。On the other hand, the test results regarding the pressing strength of the bottom of the battery container show that the ratio of the groove length B to the outer diameter A of the battery container (B / A)
From around 0.86, the resistance against external pressure weakened, and the pressure from the outside of the battery caused the bottom of the battery container to break.
以上の結果から、電池容器の外径Aに対する溝の長さB
の比(B/A)としては、0.29〜0.71、つまり溝の長さを
電池容器の外径の29〜71%に設定するのが好ましいと考
えられる。From the above results, the groove length B with respect to the outer diameter A of the battery container
It is considered preferable to set the ratio (B / A) of 0.29 to 0.71, that is, the groove length to 29 to 71% of the outer diameter of the battery container.
第4図は単3形の塩化チオニル−リチウム電池を示すも
ので、この電池では、電池容器1の底部2の中央部に凸
出部2aを設け、該凸出部2aのところに防爆機能を付与す
るための溝3を形成したもので、それ以外の構成は前記
第3図に示した電池の場合と同様である。FIG. 4 shows an AA-type thionyl chloride-lithium battery. In this battery, a protrusion 2a is provided in the center of the bottom 2 of the battery container 1, and an explosion-proof function is provided at the protrusion 2a. The groove 3 for giving is formed, and the other structure is the same as that of the battery shown in FIG.
これは実装電池では負極側の端子接続がしやすいように
電池容器の底部に凸出部を設けることが多いので、該凸
出部を設けた場合に前記で求めた防爆機能の作動状況や
電池容器の底部押圧強度などに関する結果と相違が生じ
ないかを確認するためである。なお、第3図に示す電池
において、電池容器の底部に凸出部を設けなかったの
は、凸出部を設けていると、第1表に示す試験結果を出
すにあたって溝の長さを大きく変化させることが困難で
あるという理由によるものである。This is because the mounted battery often has a protrusion on the bottom of the battery container to facilitate connection to the negative terminal. This is for confirming that there is no difference from the result regarding the bottom pressing strength of the container. In the battery shown in FIG. 3, the convex portion was not provided at the bottom of the battery container. When the convex portion was provided, the length of the groove was increased to obtain the test results shown in Table 1. This is because it is difficult to change.
電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)は0.2
9、0.43、0.57について行っている。なお、電池容器1
の底部2に設けられた凸出部2aは直径8.5mm、高さ0.5mm
である。高温加熱試験方法および電池容器の底部押圧強
度の測定方法は前記の場合と同様であり、それらの試験
結果は第2表に示すとおりである。The ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container is 0.2
We are doing about 9, 0.43, 0.57. The battery container 1
The protruding part 2a provided on the bottom part 2 of the is 8.5 mm in diameter and 0.5 mm in height.
Is. The high-temperature heating test method and the method for measuring the bottom pressing strength of the battery container are the same as those described above, and the test results are shown in Table 2.
第2表に示す結果から明らかなように、防爆機能の作動
状況および電池容器の底部押圧強度とも、第1表に示し
た電池容器の底部に凸出部を設けていないものとの間に
差はなかった。 As is clear from the results shown in Table 2, the operating conditions of the explosion-proof function and the bottom pressing strength of the battery container are different from those of the battery container shown in Table 1 which is not provided with a protrusion. There was no.
なお、上記実施例では、溝3の形成角度θを60゜、薄肉
部4の厚みtを0.07mm、薄肉部4の幅Wを0.15mmとした
が、溝3の形成角度θは一般に50〜80゜の範囲にするの
が好ましく、薄肉部4の厚みtは一般に0.04〜0.12mmの
範囲、薄肉部4の幅Wは一般に0.09〜0.5mmの範囲にす
るのが好ましい。In the above embodiment, the forming angle θ of the groove 3 is 60 °, the thickness t of the thin portion 4 is 0.07 mm, and the width W of the thin portion 4 is 0.15 mm. However, the forming angle θ of the groove 3 is generally 50 to 50 mm. The thickness t of the thin portion 4 is generally in the range of 0.04 to 0.12 mm, and the width W of the thin portion 4 is generally in the range of 0.09 to 0.5 mm.
また、上記実施例では、十字状の溝を形成した場合につ
いて説明したが、溝としては複数本でそれらの溝が少な
くとも1個所で交わるものであればよく、その平面形状
としては、実施例で示した十字状以外にも、例えば第7
図に示すように、×字状(第7図(a)参照)、アスタ
リスク(*)状(第7図(b)参照)などがあげられ
る。そして、上記溝の形成によって電池容器の底部に設
けられる防爆用の薄肉部も、実施例に例示の十字状のも
のに限られることなく、溝と同様の各種平面形状がとり
得る。Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the cross-shaped groove is formed has been described, but a plurality of grooves may be used as long as they intersect at at least one position, and the planar shape thereof is the same as in the embodiment. In addition to the cross shape shown, for example, the seventh
As shown in the figure, an X shape (see FIG. 7 (a)), an asterisk (*) shape (see FIG. 7 (b)) and the like can be mentioned. The explosion-proof thin-walled portion provided at the bottom of the battery container by forming the groove is not limited to the cross shape illustrated in the embodiment, and may have various planar shapes similar to the groove.
なお、本発明においては、溝は複数本形成し、該複数本
の溝が少なくとも1箇所交わるようにしているが、これ
は、溝を複数本にして、それらの溝が交点を持つように
しておくと、電池の内部圧力が該交点に集中してかかる
ようになり、電池の内部圧力上昇に正確に対応して防爆
機能が作動するようになるからである。In addition, in the present invention, a plurality of grooves are formed, and the plurality of grooves intersect at at least one position. However, this is achieved by forming a plurality of grooves so that the grooves have intersection points. If this is done, the internal pressure of the battery will be concentrated on the intersection, and the explosion-proof function will operate accurately in response to the increase in the internal pressure of the battery.
以上説明したように、本発明では、電池に防爆機能を付
与するための溝の長さを電池容器の外径の29〜71%にす
ることによって、防爆機能を安定して発揮させ、かつ電
池外部からの押圧によって電池容器が容易に破壊される
のを防止することができた。As described above, in the present invention, the length of the groove for imparting the explosion-proof function to the battery is 29 to 71% of the outer diameter of the battery container, thereby stably exhibiting the explosion-proof function, and the battery. It was possible to prevent the battery container from being easily broken by pressing from the outside.
第1図は本発明の電池に用いられる電池容器を倒立させ
た状態を示すもので、第1図(a)はその平面図で、第
1図(b)は第1図(a)のX−X線における断面図で
ある。第2図は本発明において電池容器の底部に設けら
れた溝とその近傍の拡大断面図である。第3図は本発明
の一実施例を示すもので、第1〜2図に示す電池容器を
用いて組み立てた塩化チオニル−リチウム電池を示す断
面図である。第4図は本発明の他の実施例を示す断面図
である。第5図は電池容器に圧力をかけた場合の圧力と
電池容器の底部の膨れとの関係を示す図である。第6図
は電池容器の外径Aに対する溝の長さBの比(B/A)と
電池容器の薄肉部の開裂圧力との関係を示す図である。
第7図は本発明の電池に使用する電池容器の十字状溝以
外の溝の平面形状を概略的に例示するもので、上段はそ
れぞれの電池容器の概略正面図で、下段はそれぞれの概
略底面図である。 1……電池容器、2……底部、3……溝、 3a……溝の底部、4……薄肉部、11……負極、 12……セパレータ、13……正極、15……電池蓋、 16……ガラス層、18……電解液、A……電池容器の外
径、B……溝の長さFIG. 1 shows a state in which a battery container used for the battery of the present invention is inverted, FIG. 1 (a) is a plan view thereof, and FIG. 1 (b) is an X of FIG. 1 (a). It is a sectional view taken along the line X-. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the groove provided in the bottom portion of the battery container and its vicinity in the present invention. FIG. 3 shows an embodiment of the present invention and is a sectional view showing a thionyl chloride-lithium battery assembled using the battery container shown in FIGS. FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the pressure when a pressure is applied to the battery container and the bulging of the bottom of the battery container. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the ratio (B / A) of the groove length B to the outer diameter A of the battery container and the cleavage pressure of the thin portion of the battery container.
FIG. 7 schematically illustrates a planar shape of a groove other than the cross-shaped groove of the battery container used for the battery of the present invention. The upper stage is a schematic front view of each battery container, and the lower stage is a schematic bottom face of each. It is a figure. 1 ... Battery container, 2 ... bottom, 3 ... groove, 3a ... groove bottom, 4 ... thin-walled part, 11 ... negative electrode, 12 ... separator, 13 ... positive electrode, 15 ... battery lid, 16 ... glass layer, 18 ... electrolyte, A ... outer diameter of battery container, B ... groove length
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 賢一 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 植谷 慶雄 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenichi Yokoyama, 1-88, Torora, Ibaraki-shi, Osaka Prefecture Hitachi Maxell Co., Ltd. Maxel Co., Ltd.
Claims (1)
フリル、塩化ホスホリルなどのオキシハロゲン化物形液
体活物質を用い、負極にリチウム、ナトリウム、カリウ
ムなどのアルカリ金属を用い、電池容器をハーメチック
シールにより封口する非水液体活物質電池において、電
池容器の底部に、底部が平坦な断面倒立台形状で少なく
とも1箇所の交点を有する複数本の溝を形成することに
より防爆用の薄肉部が設けられ、上記複数本の溝の各溝
の長さが電池容器の外径の29〜71%であることを特徴と
する非水液体活物質電池。1. A positive electrode active material is an oxyhalide type liquid active material such as thionyl chloride, sulfuryl chloride or phosphoryl chloride, an alkaline metal such as lithium, sodium or potassium is used for the negative electrode, and the battery container is hermetically sealed. In the non-aqueous liquid active material battery described above, the explosion-proof thin wall portion is provided by forming a plurality of grooves at the bottom of the battery container, the bottom having a flat cross-section inverted trapezoidal shape and at least one intersection. A non-aqueous liquid active material battery, wherein the length of each of the plurality of grooves is 29 to 71% of the outer diameter of the battery container.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP62123145A JPH07105219B2 (en) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | Non-aqueous liquid active material battery |
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EP87114076A EP0266541B1 (en) | 1986-09-27 | 1987-09-26 | Explosion-proof arrangement for a non-aqueous electrochemical cell, and method for the production thereof |
DE8787114076T DE3779996T2 (en) | 1986-09-27 | 1987-09-26 | EXPLOSION-PROTECTED ARRANGEMENT FOR A NON-AQUEOUS ELECTROCHEMICAL CELL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
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- 1987-05-19 JP JP62123145A patent/JPH07105219B2/en not_active Expired - Lifetime
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