JPH07107835B2 - 防爆型電池 - Google Patents

防爆型電池

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JPH07107835B2
JPH07107835B2 JP63015538A JP1553888A JPH07107835B2 JP H07107835 B2 JPH07107835 B2 JP H07107835B2 JP 63015538 A JP63015538 A JP 63015538A JP 1553888 A JP1553888 A JP 1553888A JP H07107835 B2 JPH07107835 B2 JP H07107835B2
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慶雄 植谷
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修 渡辺
富夫 北村
修 梶井
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Electrochemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は封口体に防爆装置を備えさせた防爆型電池に関
する。
〔従来の技術〕
例えば、有機電解液を用いる筒形のリチウム電池などで
は、内部短絡の発生などによって電池内部にガスが発生
し、電池内部の圧力が異常上昇を起こしかけたときに、
可撓性薄板が上方に撓んで切刃に接触して破壊すること
により、電池内部のガスを電池外部に排出して、電池の
急激な破裂、いわゆる電池の爆発を防止する防爆装置を
封口体に備えさせることが行われている(例えば、実公
昭59-15398号公報)。
このような防爆装置の基本的構造は、第6図に示すよう
に、封口板10のガス通気孔11を閉塞する可撓性薄板40の
周縁部を端子板20の鍔状周縁部22と封口板10とで挾持し
たものであり、電池内部の圧力が上昇して設定圧力に達
すると、可撓性薄板40の中央部が上方に撓んで端子板20
に設けた切刃24に接触して破壊することにより、電池内
部のガスを封口板10のガス通気孔11を介して端子板20の
ガス排気孔23から電池外部へ排出して電池の破裂を未然
に防止する。
しかしながら、上記防爆装置の場合、可撓性薄板40の周
縁部を封口板10と端子板20の鍔状周縁部22とで挾持した
ときの密閉性に欠けるため、本発明者らは、第5図に示
すように、可撓性薄板40の周縁部上に環状パッキング30
を配置し、可撓性薄板40の周縁部を環状パッキング30と
共に端子板20の鍔状周縁部22と封口板10とで挾持し、可
撓性薄板40の周縁部と端子板20の鍔状周縁部22や封口板
10との接面の密閉性を高めるようにしてきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記のように環状パッキング30を可撓性
薄板40の周縁部上に配置して可撓性薄板40と端子板20の
鍔状周縁部22や封口板10との接面の密閉性を高めるよう
にした場合、端子板20の鍔状周縁部22が平坦状である関
係もあって、封口体1の組立にあたり、封口板10の開口
縁を内方に折曲げ、その折曲縁12をかしめたときに、端
子板20の鍔状周縁部22はその周端から押圧されるため、
環状パッキング30に径方向内方側に向かう力が働いて環
状パッキング30が径方向内方側に膨出するように変形
し、それに伴って可撓性薄板40が径方向内方側に押し寄
せられて可撓性薄板40の中央部が上方に撓むようにな
る。
このようにして生じる可撓性薄板40の撓み量は、封口板
10の折曲縁12のかしめ圧力のバラツキによってバラツキ
が生じ、通常の使用範囲内の圧力で可撓性薄板40が切刃
24に接触して破壊されるおそれがあると共に、防爆装置
の作動圧力にバラツキを生じさせる原因になり、防爆装
置の信頼性を低下させることになった。
本発明は、上述したように従来の防爆装置においては、
封口体1の組立中に可撓性薄板40の中央部に撓みが生
じ、そのため、通常の使用範囲内の圧力で可撓性薄板40
が切刃24に接触して破壊され電池機能を喪失したり、あ
るいは防爆装置の作動圧力がバラツク原因になっていた
という問題点を解決し、封口体の組立工程において可撓
性薄板の撓みが生じず、したがって防爆装置の誤作動が
生じない信頼性の高い防爆型電池を提供することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するための手段を実施例に対応する第1
図を用いて説明すると、本発明は、環状パッキング30の
内径を端子板20の本体部分21の外径より大きくし、該環
状パッキング30を可撓性薄板40の周縁部の下側に配置
し、かつ端子板20の鍔状周縁部22を斜め上方に向けて折
曲げ、封口板10の開口縁の内方への折曲げにより形成さ
れる折曲縁12をかしめることによって、可撓性薄板40の
周縁部を環状パッキング30と共に端子板20の鍔状周縁部
22と封口板10とで挾持し、環状パッキング30を端子板20
の本体部分21より径方向外方側に封じ込めることによっ
て、封口体1の組立中における可撓性薄板40の撓みを防
止したものである。
〔作用〕
封口体1の組立時、封口板10の開口縁を内方に折曲げ、
さらにその折曲縁12をかしめて端子板20の鍔状周縁部22
を押圧していくと、環状パッキング30の内径が端子板20
の本体部分21の外径より大きく形成され、かつ端子板20
の鍔状周縁部22が斜め上方に向けて折曲げられているの
で、環状パッキング30には下方向の力だけではなく径方
向外方側に向かう力が働いて環状パッキング30が端子板
20の本体部分21より径方向外方側に封じ込められるよう
になり、それに伴って可撓性薄板40の周縁部にも径方向
外方側に向かう力が働き、可撓性薄板40はその周縁部側
に引っ張られるので、可撓性薄板40の中央部が上方に撓
むことがない。
〔実施例〕
第1図は本発明の防爆型電池の拡大断面図であり、第2
図は第1図に示す電池の防爆装置の作動状態における要
部拡大断面図である。
図中、1は防爆装置を備えた封口体であって、この封口
体1は、中央部にガス通気孔11を穿設した封口板10と、
本体部分21と鍔状周縁部22からなり本体部分21にガス排
気孔23および切刃24を設けた帽子状の端子板20と、封口
板10の周縁部上に配置する環状パッキング30と、周縁部
が上記環状パッキング30上に配置し該環状パッキング30
と共に端子板20の鍔状周縁部22と封口板10とで挾持され
平常時には中央部が封口板10のガス通気孔11を閉塞する
可撓性薄板40とからなる。
封口板10は浅い容器状のものが用いられているが、その
開口縁は封口体1の組立にあたって内方へ折曲げられ、
さらにその折曲縁12のかしめにより端子板20の鍔状周縁
部22を押圧して封口体1を気密液密状態にしている。端
子板20は本体部分21と鍔状周縁部22からなる高さの低い
帽子状のものからなり、本体部分21には切刃24とガス排
気孔23が設けられているが、該本体部分21は上板部と周
壁部とからなり、上記切刃24は端子板20の本体部分21の
上板部に部分的に切込みを入れそれを先端側から内側
(図面では下側)に折曲げることによって形成され、そ
の切刃24の形成によって本体部分21の上板部にあいた孔
がガス排気孔23になっている。そして、端子板20の鍔状
周縁部22は斜め上方に向けて折曲げられているが、この
実施例のものではさらにその先端部がほぼ水平に折曲げ
られている。環状パッキング30はその内径が端子板20の
本体部分21の外径より大きく形成されていて、端子板20
の本体部分21より径方向外方側に封じ込められている。
可撓性薄板40の周縁部は環状パッキング30と共に端子板
20の鍔状周縁部22と封口板10とで挾持され、平常時には
その中央部が封口板10のガス通気孔11を閉塞している
が、電池内部にガスが発生して電池内部の圧力が上昇し
たときには、上方に撓んで切刃24に接触して破壊され、
防爆装置が作動するようになる。なお、本実施例の場
合、可撓性薄板40の中央部は、ガス通気孔11の周囲の上
面に直接接触して封口板10のガス通気孔11を閉鎖するの
ではなく、その中心にガス通気孔11が設けられている封
口板10の中央部の凹部を覆う態様でガス通気孔11を閉鎖
している。
上記封口体1の組立は第3〜4図に示す工程を経て行わ
れるが、これを説明すると、まず、第3図に示すよう
に、まだ、その開口縁を内方に折曲げていない浅い容器
状の封口板10の底部周縁部上に環状パッキング30を配置
し、ついでその上に周縁部が上記環状パッキング30上に
載置するようにして可撓性薄板40を配置する。さらにそ
の上から端子板20を配置する。第3図はまさにこのとき
の状態を示している。
つぎに、第4図に示すように、封口板10の開口縁を内方
に折曲げ、さらにその折曲げによって形成された折曲縁
12をかしめることによって可撓性薄板40の周縁部と環状
パッキング30とを端子板20の鍔状周縁部22と封口板10と
で挾持することにより封口体1の組立が完了する。この
封口板10の折曲縁12のかしめの際、環状パッキング30の
内径が端子板20の本体部分21の外径より大きく形成さ
れ、かつ端子板20の鍔状周縁部22が斜め上方に向けて折
曲げられているので、封口板10の折曲縁12が端子板20の
鍔状周縁部22を下方に押圧すると、環状パッキング30に
は下方への力だけではなく径方向外方側に向かう力が働
くことになる。その結果、環状パッキング30は端子板20
の本体部分21より径方向外方側、つまり、端子板20の本
体部分21と鍔状周縁部22との境界点より径方向外方側に
封じ込められることになり、また、それに伴って可撓性
薄板40の周縁部にも径方向外方側に向かう力が働くの
で、可撓性薄板40はその周縁部側に引っ張られ、可撓性
薄板40の中央部が撓むことがない。
なお、上記の端子板20においては、その鍔状周縁部22を
一旦斜め上方に向けて折曲げたのち、さらにその先端部
をほぼ水平に折曲げているが、これはそのように先端部
をほぼ水平に折曲げておくことによって封口板10の開口
縁の内方への折曲げおよびその折曲縁12のかしめが容易
に行い得るようになるからである。
そして、上記のように組み立てられた封口体1は、あら
かじめ発電要素3を内填しておいた電池ケース2の開口
部に絶縁パッキング4を介して装着されて防爆型電池が
作製される。つまり、電池ケース2にはあらかじめ発電
要素3、すなわち正極活物質、負極活物質、電解液、セ
パレータなどをそれぞれ必要時に電池反応が生じるのに
適した状態で装填しておき、その電池ケース2の開口端
近傍に封口体1の下部周縁部を支えるためのくびれ部を
形成し、封口体1を絶縁パッキング4と共に電池ケース
2の開口部に挿入したのち、電池ケース2の開口縁を内
方に締め付けて電池ケース2の開口部を封口する。これ
によって、電池は平常時には密閉状態に保たれる。発電
要素3は公知の構成のものでよく、その代表的なものを
例示すると、有機電解液系の発電要素、例えばリチウム
を負極活物質として用いその板状物を集電体に圧着した
負極板と二酸化マンガンを正極活物質とする正極合剤を
集電体に保持させた正極板とをセパレータを介在させて
渦巻状に巻回した渦巻電極と、有機電解液とからなるも
のなどがあげられる。
そして、この電池に内部短絡などが生じて電池内部にガ
スが発生して電池内部の圧力が高くなると、可撓性薄板
40の中央部が上方に撓んで切刃24に接触し、第2図に示
すように可撓性薄板40が切刃24によって破壊され、防爆
装置が作動して、電池内部のガスは封口板10のガス通気
孔11を介して端子板20のガス排気孔23から電池外部へ排
出され、電池破裂が防止される。
上記本発明の電池の防爆装置の作動状況を具体的に説明
すると、第1表に示すとおりである。
封口板10には厚さ0.3mmのステンレス鋼板(SUS 430板)
を浅い容器状に成形したものを用い、端子板20には表面
にニッケルメッキを施した厚さ0.3mmの圧延鋼板(SPC
板)で鍔状周縁部22を持つ高さの低い帽子状に成形した
ものを用いた。もとより、この端子板20の本体部分21に
はガス排気孔23と切刃24とが設けられ、またその鍔状周
縁部22は斜め上方に向けて折曲げられ、さらにその先端
部はほぼ水平に折曲げられている。環状パッキング30は
ポリプロピレンで成形されており、その厚みは0.3mm
で、外径は12.6mm、内径は10.9mmでありこの環状パッキ
ング30の内径は前記端子板20の本体部分21の外径(9m
m)より1.9mm大きく形成されている。そして、可撓性薄
板40は厚さ0.015mmのチタン板よりなるものである。
これらの部材を第3図に示すように配置し、さらに第4
図のような状態を経て、第1図に示すような封口体1を
組み立てた。
このような防爆装置を備えた封口体1をあらかじめ発電
要素3を充填しておいた電池ケース2の開口部に絶縁パ
ッキング4を介して装着することによって直径15mm、総
高40mmの筒形電池を作製した。発電要素3は二酸化マン
ガンを正極活物質としこれを黒鉛およびフッ素樹脂系バ
インダーと混合して調製した正極合剤を集電体に保持さ
せた正極板とリチウムを負極活物質としその板状物を集
電体に圧着した負極板とをセパレータを介して渦巻状に
巻回した渦巻電極と、プロピレンカーボネートと1,2−
ジメトキシエタンとの容量比1:2の混合溶媒に過塩素酸
リチウムを1.0モル/l溶解した有機電解液とからなるも
のであり、この電池は有機電解液系の二酸化マンガン−
リチウム電池である。
比較のため、第5図に示すような従来構造の封口体1を
前記と同様に発電要素3をあらかじめ充填しておいた電
池ケース2に絶縁パッキング4を介して装着して前記と
同サイズの二酸化マンガン−リチウム電池を作製した。
これら本発明の電池および従来電池を各50個ずつそれぞ
れ80℃で14日間および100℃で8時間貯蔵し、防爆装置
の誤作動個数を調べた。その結果を第1表に示す。な
お、防爆装置の作動設定圧力は両電池とも6kg/cm2に設
定しており、また、防爆装置が誤作動したか否かの判断
は端子板20に設けたガス排気孔23からの電解液の漏出の
有無を調べ、電解液の漏出があったものを分解して可撓
性薄板40の破壊の有無を調べることにより行った。ま
た、第1表では従来電池を従来品と表示しており、第1
表中の数値の分母は試験に供した電池個数を示し、分子
は防爆装置の誤作動が生じた電池個数を示している。
第1表に示すように、従来電池(従来品)では80℃、14
日間の貯蔵で試験に供した50個の電池のうち3個の電池
に防爆装置の誤作動が生じ、また100℃、8時間の貯蔵
では試験に供した50個の電池のうち15個の電池に防爆装
置の誤作動が生じたが、本発明の電池ではいずれの貯蔵
条件下においても防爆装置の誤作動がまったく生じなか
った。このように本発明の電池と従来電池との防爆装置
の作動状況に大きな差を生じたのは、本発明の電池では
封口体の組立工程で可撓性薄板40に撓みが生じなかった
のに対し、従来電池では封口体の組立工程で可撓性薄板
40に撓みが生じ、そのため防爆装置の作動圧力の低いも
のが生じた結果によるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では、環状パッキング30の
内径を端子板20の本体部分21の外径より大きくし、この
環状パッキング30を可撓性薄板40の周縁部より下側に配
置し、かつ端子板20の鍔状周縁部22を斜め上方に向けて
折曲げ、封口板10の折曲縁12のかしめにより、可撓性薄
板40の周縁部を環状パッキング30と共に端子板20の鍔状
周縁部22と封口板10とで挾持することによって、環状パ
ッキング30を端子板20の本体部分21より径方向外方側に
封じ込め、封口体1の組立時に可撓性薄板40の周縁部に
径方向外方側に向かう力を働かせて、可撓性薄板40の中
央部が上方に撓むのを防止し、封口体1の組立中におけ
る可撓性薄板40の撓みに基づく防爆装置の誤作動が生じ
ない信頼性の高い防爆型電池を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の防爆型電池の一実施例を示す拡大断面
図で、第2図は第1図に示す電池の防爆装置の作動状態
における要図拡大断面図である。第3〜4図は第1図に
示す本発明の電池に使用される封口体の組立中の状態を
工程順に示す拡大断面図である。第5図および第6図は
それぞれ従来の防爆型電池を示す要部拡大断面図であ
る。 1……封口体、2……電池ケース、3……発電要素、4
……絶縁パッキング、10……封口板、11……ガス通気
孔、12……折曲縁、20……端子板、21……本体部分、22
……鍔状周縁部、23……ガス排気孔、24……切刃、30…
…環状パッキング、40……可撓性薄板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 富夫 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 梶井 修 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電要素3を内填した電池ケース2の開口
    部に防爆装置を備えた封口体1を絶縁パッキング4を介
    して装着した防爆型電池であって、上記封口体1は、ガ
    ス通気孔11を穿設した封口板10と、本体部分21と鍔状周
    縁部22からなり該本体部分21にガス排気孔23および切刃
    24を設けた帽子状の端子板20と、上記封口板10の周縁部
    上に配置する環状パッキング30と、周縁部が上記環状パ
    ッキング30上に載置され平常時には中央部が前記封口板
    10のガス通気孔11を閉塞する可撓性薄板40とからなり、
    上記端子板20の鍔状周縁部22は斜め上方に向けて折曲げ
    られ、上記環状パッキング30の内径は端子板20の本体部
    分21の外径より大きく、上記封口板10の折曲縁12のかし
    めにより、可撓性薄板40の周縁部を環状パッキング30と
    共に端子板20の鍔状周縁部22と封口板10とで挾持し、か
    つ環状パッキング30を端子板20の本体部分21より径方向
    外方側に封じ込めたことを特徴とする防爆型電池。
  2. 【請求項2】端子板20の鍔状周縁部22の先端部をほぼ水
    平に折曲げている請求項1記載の防爆型電池。
JP63015538A 1988-01-25 1988-01-25 防爆型電池 Expired - Lifetime JPH07107835B2 (ja)

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