JPH07169452A - 防爆容器 - Google Patents
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- JPH07169452A JPH07169452A JP5343474A JP34347493A JPH07169452A JP H07169452 A JPH07169452 A JP H07169452A JP 5343474 A JP5343474 A JP 5343474A JP 34347493 A JP34347493 A JP 34347493A JP H07169452 A JPH07169452 A JP H07169452A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
- H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 運搬時に加わる外部からの衝撃等によって誤
作動することなく、圧力上昇時に低い圧力でも精度良く
作動する防爆安全装置を備えた防爆容器を提供する。 【構成】 密閉された金属製外装容器の一部に、ビッカ
ース硬度（Ｈｖ）１５０以下で引張り強さ（σB）５５
０Ｎ／ｍｍ2以下の機械特性を有し、かつ薄肉部を形成
したステンレス鋼板材からなる防爆安全装置を備える。
作動することなく、圧力上昇時に低い圧力でも精度良く
作動する防爆安全装置を備えた防爆容器を提供する。 【構成】 密閉された金属製外装容器の一部に、ビッカ
ース硬度（Ｈｖ）１５０以下で引張り強さ（σB）５５
０Ｎ／ｍｍ2以下の機械特性を有し、かつ薄肉部を形成
したステンレス鋼板材からなる防爆安全装置を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池等の内部圧力が何
らかの異常で上昇した際に、外装容器が爆発破壊するこ
とを未然に防止する防爆安全装置を備えた防爆容器に関
する。
らかの異常で上昇した際に、外装容器が爆発破壊するこ
とを未然に防止する防爆安全装置を備えた防爆容器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回路の異常等により電池等の内部
圧力が上昇した際に、電池外装容器が爆発するのを防止
すべく弁体により圧力を開放させる各種の加圧放出安全
弁が提案されている。例えば、正極活物質にリチウム複
合酸化物を用いた非水系の二次電池（特開昭５５−１３
６１３１号）、正極活物質にリチウム複合酸化物を用い
負極活物質に炭素質材料を用いる非水系の二次電池（特
開昭６２−９０８６３号、特開昭６３−２９９０５６
号）等が存在するが、これらは通常使用時には電池の内
部圧力はほとんど高くならないものの、両極活物質、電
解液等が水分、酸素等と反応すると電池の性能が徐々に
低下するものであり、したがってこの種の電池では開閉
自在な安全弁は不適当であり、完全密閉構造とすること
が好ましいものである。
圧力が上昇した際に、電池外装容器が爆発するのを防止
すべく弁体により圧力を開放させる各種の加圧放出安全
弁が提案されている。例えば、正極活物質にリチウム複
合酸化物を用いた非水系の二次電池（特開昭５５−１３
６１３１号）、正極活物質にリチウム複合酸化物を用い
負極活物質に炭素質材料を用いる非水系の二次電池（特
開昭６２−９０８６３号、特開昭６３−２９９０５６
号）等が存在するが、これらは通常使用時には電池の内
部圧力はほとんど高くならないものの、両極活物質、電
解液等が水分、酸素等と反応すると電池の性能が徐々に
低下するものであり、したがってこの種の電池では開閉
自在な安全弁は不適当であり、完全密閉構造とすること
が好ましいものである。
【０００３】しかしながら、完全密閉構造の電池では、
密閉性が高まり貯蔵性に優れる反面、高温に加熱された
場合、もしくは高電圧、大電流で充電された場合等とい
った異常な条件下では、電池の内部圧力が上昇し、その
結果電池外装容器が破裂し内容物が飛散して、人的もし
くは物的被害を引き起こす恐れがあった。
密閉性が高まり貯蔵性に優れる反面、高温に加熱された
場合、もしくは高電圧、大電流で充電された場合等とい
った異常な条件下では、電池の内部圧力が上昇し、その
結果電池外装容器が破裂し内容物が飛散して、人的もし
くは物的被害を引き起こす恐れがあった。
【０００４】そこで、密閉型の電池においては、電池の
内部圧力が電池外装容器あるいは電池封口部の限界耐圧
以上となって爆発を引き起こさないように、予め容器の
一部に凹溝からなる薄肉部を設け、この薄肉部を破断す
ることにより圧力を開放する提案が種々なされている。
内部圧力が電池外装容器あるいは電池封口部の限界耐圧
以上となって爆発を引き起こさないように、予め容器の
一部に凹溝からなる薄肉部を設け、この薄肉部を破断す
ることにより圧力を開放する提案が種々なされている。
【０００５】すなわち、密閉型アルカリボタン電池の容
器に十字型の薄肉部を設けその交点の肉厚を制御する方
法（実公昭５８−１７３３２号）、偏平型の密閉電池に
関し、電池外装容器内の圧力が上昇した際の応力が最も
集中する部分に、他の部分よりも相対的に耐圧性を低下
させるべく切欠を施す方法（実開昭６０−６５９７０
号）、電池外装容器の底部に平坦部を形成し底部の中心
に交点を有する溝を形成する方法（特開昭６３−８６２
４４号、特開昭６３−８６２４６号）電池外装容器の底
部の内面に薄肉部を形成する方法（特開昭６３−８６２
４５号）、電池外装容器の底部に両端で分岐した直線状
の薄肉部を形成する方法（特開平１−３０９２５２号、
特開平１−３０９２５３号）等の提案がそれである。
器に十字型の薄肉部を設けその交点の肉厚を制御する方
法（実公昭５８−１７３３２号）、偏平型の密閉電池に
関し、電池外装容器内の圧力が上昇した際の応力が最も
集中する部分に、他の部分よりも相対的に耐圧性を低下
させるべく切欠を施す方法（実開昭６０−６５９７０
号）、電池外装容器の底部に平坦部を形成し底部の中心
に交点を有する溝を形成する方法（特開昭６３−８６２
４４号、特開昭６３−８６２４６号）電池外装容器の底
部の内面に薄肉部を形成する方法（特開昭６３−８６２
４５号）、電池外装容器の底部に両端で分岐した直線状
の薄肉部を形成する方法（特開平１−３０９２５２号、
特開平１−３０９２５３号）等の提案がそれである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、完全密閉型
の電池にあっては上述した如く外装容器が爆発しないよ
うに部分的に耐圧を低下させる必要があるものの、電池
外装容器に外部から衝撃等が加えられた場合に簡単に密
閉状態が破壊されるようでは電池としての使用に耐えな
いものである。しかしながら、電池外装容器そのものに
直接防爆用の薄肉部を形成する構造にあっては、安全性
が確保される３０ｋｇf／ｃｍ2以下の低い圧力で安定し
て薄肉部が破断するようにすることと、電池の使用時や
運搬時等に加わる衝撃等によって薄肉部が破断しないよ
うにすることの双方の要請を満足することのできるよう
に外装容器の耐圧性を設定することは非常に困難なこと
であった。
の電池にあっては上述した如く外装容器が爆発しないよ
うに部分的に耐圧を低下させる必要があるものの、電池
外装容器に外部から衝撃等が加えられた場合に簡単に密
閉状態が破壊されるようでは電池としての使用に耐えな
いものである。しかしながら、電池外装容器そのものに
直接防爆用の薄肉部を形成する構造にあっては、安全性
が確保される３０ｋｇf／ｃｍ2以下の低い圧力で安定し
て薄肉部が破断するようにすることと、電池の使用時や
運搬時等に加わる衝撃等によって薄肉部が破断しないよ
うにすることの双方の要請を満足することのできるよう
に外装容器の耐圧性を設定することは非常に困難なこと
であった。
【０００７】特に、ステンレス鋼を外装容器として使用
する場合にあっては、外装容器そのものに直接薄肉部を
形成する構造では、上述した低い圧力で安定して破断す
るように外装容器の耐圧性能を設定することは極めて困
難なことであった。また、円筒形以外のかしめ封口が困
難な形状からなる金属外装容器を有する非水系電解液の
電池にあっては、弁膜等を用いる構造（特開昭５５−１
７７２６８号）とすることも容易ではなかった。
する場合にあっては、外装容器そのものに直接薄肉部を
形成する構造では、上述した低い圧力で安定して破断す
るように外装容器の耐圧性能を設定することは極めて困
難なことであった。また、円筒形以外のかしめ封口が困
難な形状からなる金属外装容器を有する非水系電解液の
電池にあっては、弁膜等を用いる構造（特開昭５５−１
７７２６８号）とすることも容易ではなかった。
【０００８】そこで本発明にあっては、運搬時に加わる
外部からの衝撃等によって誤作動することはなく、そし
て圧力上昇時には低い圧力でも精度良く作動することの
できる電池等の密閉型の外装容器に応用可能な防爆容器
を提供することを目的とする。
外部からの衝撃等によって誤作動することはなく、そし
て圧力上昇時には低い圧力でも精度良く作動することの
できる電池等の密閉型の外装容器に応用可能な防爆容器
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成すべ
く、本発明の防爆容器は、密閉されてなる金属製外装容
器の内部圧力が上昇し爆発破壊することを防止するた
め、爆発前に防爆安全装置が破断し内部圧力を開放する
防爆容器において、前記防爆安全装置は、ビッカース硬
度（Ｈｖ）１５０以下で引張り強さ（σB）５５０Ｎ／
ｍｍ2以下の機械特性を有し、かつ薄肉部を形成してな
るステンレス鋼板材から成ることを特徴とするものであ
る。
く、本発明の防爆容器は、密閉されてなる金属製外装容
器の内部圧力が上昇し爆発破壊することを防止するた
め、爆発前に防爆安全装置が破断し内部圧力を開放する
防爆容器において、前記防爆安全装置は、ビッカース硬
度（Ｈｖ）１５０以下で引張り強さ（σB）５５０Ｎ／
ｍｍ2以下の機械特性を有し、かつ薄肉部を形成してな
るステンレス鋼板材から成ることを特徴とするものであ
る。
【００１０】また、密閉されてなる金属製外装容器に形
成された穴部を、ビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下で
引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下の機械特性を有
し、かつ薄肉部を形成してなるステンレス鋼板材から成
る防爆安全装置にて閉塞してもよい。
成された穴部を、ビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下で
引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下の機械特性を有
し、かつ薄肉部を形成してなるステンレス鋼板材から成
る防爆安全装置にて閉塞してもよい。
【００１１】また、金属製外装容器がステンレス鋼から
成りリチウムイオン二次電池に用いられてもよい。
成りリチウムイオン二次電池に用いられてもよい。
【００１２】
【作用】防爆安全装置として、ビッカース硬度（Ｈｖ）
１５０以下の軟質なステンレス鋼板材に薄肉部を形成す
ることで、外装容器の内部圧力が上昇すると薄肉部を外
方に突出変形させることができるとともに、引張り強さ
（σB）を５５０Ｎ／ｍｍ2以下とすることにより、突出
変形で生じた内部応力により薄肉部を確実に破断するこ
とが可能となる。
１５０以下の軟質なステンレス鋼板材に薄肉部を形成す
ることで、外装容器の内部圧力が上昇すると薄肉部を外
方に突出変形させることができるとともに、引張り強さ
（σB）を５５０Ｎ／ｍｍ2以下とすることにより、突出
変形で生じた内部応力により薄肉部を確実に破断するこ
とが可能となる。
【００１３】また、金属製外装容器がステンレス鋼から
成りリチウムイオン二次電池に用いられた場合には、リ
チウムイオン二次電池は密閉構造であり機器の故障等に
より過電流が流れ続けると直ちに内部圧力が上昇し爆発
する恐れがあることから、確実に作動する本発明の防爆
安全装置が極めて有効である。
成りリチウムイオン二次電池に用いられた場合には、リ
チウムイオン二次電池は密閉構造であり機器の故障等に
より過電流が流れ続けると直ちに内部圧力が上昇し爆発
する恐れがあることから、確実に作動する本発明の防爆
安全装置が極めて有効である。
【００１４】
【実施例】以下、防爆容器としてリチウムイオン二次電
池を例に採り説明する。図１は、本発明の防爆容器の第
１の実施例を示す断面図であり、この防爆容器１は、上
面開口のステンレス鋼等の金属からなる略長方体形状の
外装容器２と、外装容器２の開口上面を溶接等により被
蓋するステンレス鋼等の金属からなる外装蓋３と、外装
蓋３の穴部３ａを塞いで外装蓋３上部に溶接等により固
定される防爆安全装置４とから構成されている。尚、５
は外装蓋３を貫通する正極リードピンであり、またこの
電池の負極端子は外装容器２面となるものである。ここ
で図２に示す第２の実施例の如く、防爆装置４は外装蓋
３下部から外装蓋３の穴部３ａを塞ぐ構造であっても差
し支えない。
池を例に採り説明する。図１は、本発明の防爆容器の第
１の実施例を示す断面図であり、この防爆容器１は、上
面開口のステンレス鋼等の金属からなる略長方体形状の
外装容器２と、外装容器２の開口上面を溶接等により被
蓋するステンレス鋼等の金属からなる外装蓋３と、外装
蓋３の穴部３ａを塞いで外装蓋３上部に溶接等により固
定される防爆安全装置４とから構成されている。尚、５
は外装蓋３を貫通する正極リードピンであり、またこの
電池の負極端子は外装容器２面となるものである。ここ
で図２に示す第２の実施例の如く、防爆装置４は外装蓋
３下部から外装蓋３の穴部３ａを塞ぐ構造であっても差
し支えない。
【００１５】防爆安全装置４は、直径約１２ｍｍ、厚さ
約１００μｍの円盤状のステンレス鋼板材からなり、そ
の機械特性はビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下で且つ
引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下と、通常のＳＵ
Ｓ３０４等のステンレス鋼と比較して軟らかく且つスプ
リングバック量が小さいものである。ステンレス鋼をこ
のような機械特性とするための一例としては、添加元素
のうち炭素と窒素の含有率を低減し、且つニッケルの含
有率を高め、そして銅等の元素を添加するものであり、
マルテンサイト相が生成しにくいオーステナイト系ステ
ンレス鋼が考えられる。勿論、他のフェライト系ステン
レス鋼であってもよい。
約１００μｍの円盤状のステンレス鋼板材からなり、そ
の機械特性はビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下で且つ
引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下と、通常のＳＵ
Ｓ３０４等のステンレス鋼と比較して軟らかく且つスプ
リングバック量が小さいものである。ステンレス鋼をこ
のような機械特性とするための一例としては、添加元素
のうち炭素と窒素の含有率を低減し、且つニッケルの含
有率を高め、そして銅等の元素を添加するものであり、
マルテンサイト相が生成しにくいオーステナイト系ステ
ンレス鋼が考えられる。勿論、他のフェライト系ステン
レス鋼であってもよい。
【００１６】そして、防爆容器１の内部圧力上昇時にス
テンレス鋼板材は変形するが、この変形したステンレス
鋼板材の内部応力が最大となる部分、すなわちこのステ
ンレス鋼板材の中央の一方面に、図３に示す如く、５０
μｍ以下の肉厚となるように２つのＹ字の底部を対称に
接続した如き形状の凹溝からなる薄肉部６を形成する。
この薄肉部６を形成する手段としては、プレス加工、ウ
エットエッチング、レーザー光による蝕刻、機械加工等
の何れでもよく、また溝の断面形状も矩形、Ｖ型等特に
限定されることはない。この薄肉部６の厚さは、防爆安
全装置に望まれる作動圧等に応じて適宜に設定される。
テンレス鋼板材は変形するが、この変形したステンレス
鋼板材の内部応力が最大となる部分、すなわちこのステ
ンレス鋼板材の中央の一方面に、図３に示す如く、５０
μｍ以下の肉厚となるように２つのＹ字の底部を対称に
接続した如き形状の凹溝からなる薄肉部６を形成する。
この薄肉部６を形成する手段としては、プレス加工、ウ
エットエッチング、レーザー光による蝕刻、機械加工等
の何れでもよく、また溝の断面形状も矩形、Ｖ型等特に
限定されることはない。この薄肉部６の厚さは、防爆安
全装置に望まれる作動圧等に応じて適宜に設定される。
【００１７】図４は、本発明の防爆容器の第３の実施例
を示し、この防爆安全装置４の外周縁は、外装容器２の
開口上面を被蓋する外装蓋３の穴部３ａの段部に、上方
から略ドーナツ状のパッキン７とこのパッキン７を押圧
固定する押え板８によって圧接挟持されている。押え板
８は、外装蓋３の上面にスポット溶接、レーザー溶接等
により固着されている。
を示し、この防爆安全装置４の外周縁は、外装容器２の
開口上面を被蓋する外装蓋３の穴部３ａの段部に、上方
から略ドーナツ状のパッキン７とこのパッキン７を押圧
固定する押え板８によって圧接挟持されている。押え板
８は、外装蓋３の上面にスポット溶接、レーザー溶接等
により固着されている。
【００１８】また特に図示しないが、他の実施例として
は、防爆容器全体を上述した機械特性のステンレス鋼板
材により形成し、その一部に凹溝等により２００μｍ以
下の薄肉部を形成して防爆安全装置としてもよい。外装
容器がステンレス鋼板材からなるリチウムイオン二次電
池にあっては、これが可能となる。
は、防爆容器全体を上述した機械特性のステンレス鋼板
材により形成し、その一部に凹溝等により２００μｍ以
下の薄肉部を形成して防爆安全装置としてもよい。外装
容器がステンレス鋼板材からなるリチウムイオン二次電
池にあっては、これが可能となる。
【００１９】本発明に係る防爆安全装置の実測データを
明らかにする前に、比較のために他の材質のステンレス
鋼、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌによる実測データ
について以下に述べる。まず、ビッカース硬度（Ｈｖ）
１６０、引張り強さ（σB）６６０Ｎ／ｍｍ2のステンレ
ス鋼板材（ＳＵＳ３０４）を用い、その寸法を直径１２
ｍｍ、厚さ１００μｍとし、上述した形状の凹溝からな
る薄肉部をエッチング加工により各種肉厚に形成した上
で、どの程度の圧力で薄肉部が破断するかを測定した。
その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．５８・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２） という相関関係が得られた（Ｐは薄肉部が破断する作動
圧 ｋｇｆ／ｃｍ2、Ｄは薄肉部の厚さ μｍ）。これに
よると、作動圧を比較的低いＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ2に
設定した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２０μｍに設定する
必要がある。
明らかにする前に、比較のために他の材質のステンレス
鋼、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌによる実測データ
について以下に述べる。まず、ビッカース硬度（Ｈｖ）
１６０、引張り強さ（σB）６６０Ｎ／ｍｍ2のステンレ
ス鋼板材（ＳＵＳ３０４）を用い、その寸法を直径１２
ｍｍ、厚さ１００μｍとし、上述した形状の凹溝からな
る薄肉部をエッチング加工により各種肉厚に形成した上
で、どの程度の圧力で薄肉部が破断するかを測定した。
その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．５８・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２） という相関関係が得られた（Ｐは薄肉部が破断する作動
圧 ｋｇｆ／ｃｍ2、Ｄは薄肉部の厚さ μｍ）。これに
よると、作動圧を比較的低いＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ2に
設定した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２０μｍに設定する
必要がある。
【００２０】次に、防爆安全装置の材質をビッカース硬
度（Ｈｖ）１６０、引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2
のステンレス鋼板材（ＳＵＳ３１６Ｌ）とし、同様の外
径寸法にて作動圧を測定すると、 Ｐ＝０．５０・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２） となり、同じく作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ2に設定
した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２３μｍに設定する必要
がある。
度（Ｈｖ）１６０、引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2
のステンレス鋼板材（ＳＵＳ３１６Ｌ）とし、同様の外
径寸法にて作動圧を測定すると、 Ｐ＝０．５０・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２） となり、同じく作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ2に設定
した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２３μｍに設定する必要
がある。
【００２１】これに対し、防爆安全装置４の材質を、本
発明のビッカース硬度（Ｈｖ）１１０、引張り強さ（σ
B）４８０Ｎ／ｍｍ2のステンレス鋼板材とし、その寸法
を同様に直径１２ｍｍ、厚さ１００μｍとして測定し、
その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．２６・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２） となった。これによると、作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃ
ｍ2とすると、薄肉部の厚さはＤ＝４０μｍと、上述し
たＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌと比較して約１．７
〜２倍となる。
発明のビッカース硬度（Ｈｖ）１１０、引張り強さ（σ
B）４８０Ｎ／ｍｍ2のステンレス鋼板材とし、その寸法
を同様に直径１２ｍｍ、厚さ１００μｍとして測定し、
その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．２６・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２） となった。これによると、作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃ
ｍ2とすると、薄肉部の厚さはＤ＝４０μｍと、上述し
たＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌと比較して約１．７
〜２倍となる。
【００２２】すなわち、作動圧を一定とした場合、本発
明の材質からなる防爆安全装置４にあっては上述したＳ
ＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌほど厳密な加工精度を要
求されることがなく、また薄肉部がより肉厚であること
から外部からの衝撃等により破損するという防爆機能が
誤作動する恐れが少なくなるものである。また、薄肉部
の厚さを一定とした場合には、従来の材質からなる防爆
安全装置の作動圧の４０〜６０％で防爆機能を発揮させ
ることが可能となるものである。
明の材質からなる防爆安全装置４にあっては上述したＳ
ＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌほど厳密な加工精度を要
求されることがなく、また薄肉部がより肉厚であること
から外部からの衝撃等により破損するという防爆機能が
誤作動する恐れが少なくなるものである。また、薄肉部
の厚さを一定とした場合には、従来の材質からなる防爆
安全装置の作動圧の４０〜６０％で防爆機能を発揮させ
ることが可能となるものである。
【００２３】また、薄肉部が破断する作動圧が、ステン
レス鋼の引張り強さ（σB）に反比例していると想定す
ると、本発明の材質からなる防爆安全装置は理論的には
Ｐ＝０．４５・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２）となり、上述
した測定データと大きく相違する。そこで、試験後の破
断したサンプルを比較検討したところ、本発明の材質に
よるステンレス鋼のサンプルは、ＳＵＳ３０４及びＳＵ
Ｓ３１６Ｌのサンプルと比較して張出量が約２倍となっ
ていたことから、ビッカース硬度（Ｈｖ）が低く伸張し
易いことが引張り強さ（σB）の低さとともに作動圧の
低下に大きく影響しているものと思われる。
レス鋼の引張り強さ（σB）に反比例していると想定す
ると、本発明の材質からなる防爆安全装置は理論的には
Ｐ＝０．４５・Ｄ・ｅｘｐ（１．２１２）となり、上述
した測定データと大きく相違する。そこで、試験後の破
断したサンプルを比較検討したところ、本発明の材質に
よるステンレス鋼のサンプルは、ＳＵＳ３０４及びＳＵ
Ｓ３１６Ｌのサンプルと比較して張出量が約２倍となっ
ていたことから、ビッカース硬度（Ｈｖ）が低く伸張し
易いことが引張り強さ（σB）の低さとともに作動圧の
低下に大きく影響しているものと思われる。
【００２４】図５は、本発明に係る防爆安全装置の第４
の実施例を示し、この防爆安全装置４はビッカース硬度
（Ｈｖ）１００、引張り強さ（σB）４８０Ｎ／ｍｍ2の
機械特性を有する直径１２ｍｍ、厚さ２００μｍのステ
ンレス鋼板材に、プレス加工により薄肉部６を形成して
いる。そして、プレス加工で加工硬化が生じることがあ
るので、プレス加工後に焼き鈍しを行う。これによる
と、薄肉部６の厚さが４０μｍで、薄肉部が破断する作
動圧はＰ＝２０ｋｇｆ／ｃｍ2となる。
の実施例を示し、この防爆安全装置４はビッカース硬度
（Ｈｖ）１００、引張り強さ（σB）４８０Ｎ／ｍｍ2の
機械特性を有する直径１２ｍｍ、厚さ２００μｍのステ
ンレス鋼板材に、プレス加工により薄肉部６を形成して
いる。そして、プレス加工で加工硬化が生じることがあ
るので、プレス加工後に焼き鈍しを行う。これによる
と、薄肉部６の厚さが４０μｍで、薄肉部が破断する作
動圧はＰ＝２０ｋｇｆ／ｃｍ2となる。
【００２５】尚、上述した実施例にあっては、防爆安全
装置の形状が円形である場合について説明したが、勿論
これに限定されることはなく、使用される条件に応じて
楕円、長円、角形等如何なる形状であってもよいもので
ある。また、本発明に係る防爆安全装置の機械的特性と
しては、ビッカース硬度（Ｈｖ）１３０以下、引張り強
さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下であることがより好適で
あり、ステンレス鋼板材の板厚が１０〜１００μｍであ
ると作動圧をより低圧に設定し得るものである。
装置の形状が円形である場合について説明したが、勿論
これに限定されることはなく、使用される条件に応じて
楕円、長円、角形等如何なる形状であってもよいもので
ある。また、本発明に係る防爆安全装置の機械的特性と
しては、ビッカース硬度（Ｈｖ）１３０以下、引張り強
さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下であることがより好適で
あり、ステンレス鋼板材の板厚が１０〜１００μｍであ
ると作動圧をより低圧に設定し得るものである。
【００２６】また、本発明の防爆安全装置は、リチウム
イオン二次電池以外にも用いることができるが、リチウ
ムイオン二次電池として用いることで、低圧力で確実に
作動する本発明の防爆安全装置が極めて有効に用いられ
ることとなるものである。
イオン二次電池以外にも用いることができるが、リチウ
ムイオン二次電池として用いることで、低圧力で確実に
作動する本発明の防爆安全装置が極めて有効に用いられ
ることとなるものである。
【００２７】
【発明の効果】しかして本発明によれば、密閉されてな
る金属製外装容器にビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下
の軟質なステンレス鋼板材に薄肉部を形成した防爆安全
装置を備えることで、外装容器の内部圧力が上昇すると
薄肉部を外方に突出変形させることができるとともに、
ステンレス鋼板材の引張り強さ（σB）を５５０Ｎ／ｍ
ｍ2以下とすることにより、突出変形で生じた内部応力
により薄肉部を確実に破断することが可能となる。これ
により、薄肉部を破断する圧力が一定の場合、ＳＵＳ３
０４及びＳＵＳ３１６Ｌからなる防爆安全装置と比較し
て、薄肉部を厚く設定することが可能となり、厳密な加
工精度を要求されることがなくなるとともに、薄肉部が
より肉厚であることから外部からの衝撃等に対して破損
する恐れが少なくなるものである。また、薄肉部の厚さ
を一定とした場合には、従来困難であったより低い作動
圧での安定した防爆機能を発揮させることが可能となる
ものである。
る金属製外装容器にビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下
の軟質なステンレス鋼板材に薄肉部を形成した防爆安全
装置を備えることで、外装容器の内部圧力が上昇すると
薄肉部を外方に突出変形させることができるとともに、
ステンレス鋼板材の引張り強さ（σB）を５５０Ｎ／ｍ
ｍ2以下とすることにより、突出変形で生じた内部応力
により薄肉部を確実に破断することが可能となる。これ
により、薄肉部を破断する圧力が一定の場合、ＳＵＳ３
０４及びＳＵＳ３１６Ｌからなる防爆安全装置と比較し
て、薄肉部を厚く設定することが可能となり、厳密な加
工精度を要求されることがなくなるとともに、薄肉部が
より肉厚であることから外部からの衝撃等に対して破損
する恐れが少なくなるものである。また、薄肉部の厚さ
を一定とした場合には、従来困難であったより低い作動
圧での安定した防爆機能を発揮させることが可能となる
ものである。
【００２８】そして、金属製外装容器がステンレス鋼か
ら成りリチウムイオン二次電池として用いられた場合に
は、リチウムイオン二次電池は密閉構造であり機器の故
障等により過電流が流れ続けると直ちに内部圧力が上昇
し爆発する恐れがあることから、低圧力で確実に作動す
る本発明の防爆安全装置が極めて有効である。
ら成りリチウムイオン二次電池として用いられた場合に
は、リチウムイオン二次電池は密閉構造であり機器の故
障等により過電流が流れ続けると直ちに内部圧力が上昇
し爆発する恐れがあることから、低圧力で確実に作動す
る本発明の防爆安全装置が極めて有効である。
【図１】本発明の第１の実施例の防爆容器を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の第２の実施例の防爆容器を示す要部断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の第１の実施例及び第２の実施例に係る
防爆安全装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は薄肉部
の断面図である。
防爆安全装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は薄肉部
の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例の防爆容器を示す断面図
である。
である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る防爆安全装置を示
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は薄肉部の断面図である。
し、（ａ）は平面図、（ｂ）は薄肉部の断面図である。
１ 防爆容器 ２ 外装容器 ３ 外装蓋 ３ａ 穴部 ４ 防爆安全装置 ５ 正極リードピン ６ 薄肉部 ７ パッキン ８ 押え板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】本発明に係る防爆安全装置の実測データを
明らかにする前に、比較のために他の材質のステンレス
鋼、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌによる実測データ
について以下に述べる。まず、ビッカース硬度（Ｈｖ）
１６０、引張り強さ（σＢ）６６０Ｎ／ｍｍ２のステン
レス鋼板材（ＳＵＳ３０４）を用い、その寸法を直径１
２ｍｍ、厚さ１００μｍとし、上述した形状の凹溝から
なる薄肉部をエッチング加工により各種肉厚に形成した
上で、どの程度の圧力で薄肉部が破断するかを測定し
た。その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．５８・Ｄ １．２１２ という相関関係が得られた（Ｐは薄肉部が破断する作動
圧ｋｇｆ／ｃｍ２、Ｄは薄肉部の厚さ μｍ）。これに
よると、作動圧を比較的低いＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ２に
設定した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２０μｍに設定する
必要がある。
明らかにする前に、比較のために他の材質のステンレス
鋼、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌによる実測データ
について以下に述べる。まず、ビッカース硬度（Ｈｖ）
１６０、引張り強さ（σＢ）６６０Ｎ／ｍｍ２のステン
レス鋼板材（ＳＵＳ３０４）を用い、その寸法を直径１
２ｍｍ、厚さ１００μｍとし、上述した形状の凹溝から
なる薄肉部をエッチング加工により各種肉厚に形成した
上で、どの程度の圧力で薄肉部が破断するかを測定し
た。その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．５８・Ｄ １．２１２ という相関関係が得られた（Ｐは薄肉部が破断する作動
圧ｋｇｆ／ｃｍ２、Ｄは薄肉部の厚さ μｍ）。これに
よると、作動圧を比較的低いＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ２に
設定した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２０μｍに設定する
必要がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】次に、防爆安全装置の材質をビッカース硬
度（Ｈｖ）１６０、引張り強さ（σＢ）５５０Ｎ／ｍｍ
２のステンレス鋼板材（ＳＵＳ３１６Ｌ）とし、同様の
外径寸法にて作動圧を測定すると、 Ｐ＝０．５０・Ｄ １．２１２ となり、同じく作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ２に設定
した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２３μｍに設定する必要
がある。
度（Ｈｖ）１６０、引張り強さ（σＢ）５５０Ｎ／ｍｍ
２のステンレス鋼板材（ＳＵＳ３１６Ｌ）とし、同様の
外径寸法にて作動圧を測定すると、 Ｐ＝０．５０・Ｄ １．２１２ となり、同じく作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃｍ２に設定
した場合、薄肉部の厚さはＤ＝２３μｍに設定する必要
がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】これに対し、防爆安全装置４の材質を、本
発明のビッカース硬度（Ｈｖ）１１０、引張り強さ（σ
Ｂ）４８０Ｎ／ｍｍ２のステンレス鋼板材とし、その寸
法を同様に直径１２ｍｍ、厚さ１００μｍとして測定
し、その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．２６・Ｄ １．２１２ となった。これによると、作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃ
ｍ２とすると、薄肉部の厚さはＤ＝４０μｍと、上述し
たＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌと比較して約１．７
〜２倍となる。
発明のビッカース硬度（Ｈｖ）１１０、引張り強さ（σ
Ｂ）４８０Ｎ／ｍｍ２のステンレス鋼板材とし、その寸
法を同様に直径１２ｍｍ、厚さ１００μｍとして測定
し、その結果を最小二乗法にて数式化すると、 Ｐ＝０．２６・Ｄ １．２１２ となった。これによると、作動圧をＰ＝２３ｋｇｆ／ｃ
ｍ２とすると、薄肉部の厚さはＤ＝４０μｍと、上述し
たＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌと比較して約１．７
〜２倍となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】また、薄肉部が破断する作動圧が、ステン
レス鋼の引張り強さ（σＢ）に反比例していると想定す
ると、本発明の材質からなる防爆安全装置は理論的には
Ｐ＝０．４５・Ｄ １．２１２ となり、上述した測定デー
タと大きく相違する。そこで、試験後の破断したサンプ
ルを比較検討したところ、本発明の材質によるステンレ
ス鋼のサンプルは、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌの
サンプルと比較して張出量が約２倍となっていたことか
ら、ビッカース硬度（Ｈｖ）が低く伸張し易いことが引
張り強さ（σＢ）の低さとともに作動圧の低下に大きく
影響しているものと思われる。
レス鋼の引張り強さ（σＢ）に反比例していると想定す
ると、本発明の材質からなる防爆安全装置は理論的には
Ｐ＝０．４５・Ｄ １．２１２ となり、上述した測定デー
タと大きく相違する。そこで、試験後の破断したサンプ
ルを比較検討したところ、本発明の材質によるステンレ
ス鋼のサンプルは、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌの
サンプルと比較して張出量が約２倍となっていたことか
ら、ビッカース硬度（Ｈｖ）が低く伸張し易いことが引
張り強さ（σＢ）の低さとともに作動圧の低下に大きく
影響しているものと思われる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １ 防爆容器 ２ 外装容器 ３ 外装蓋 ３ａ 穴部 ４ 正極リードピン ５ 防爆安全装置 ６ 薄肉部 ７ パッキン ８ 押え板
Claims (3)
- 【請求項１】 密閉されてなる金属製外装容器の内部圧
力が上昇し爆発破壊することを防止するため、爆発前に
防爆安全装置が破断し内部圧力を開放する防爆容器にお
いて、前記防爆安全装置は、ビッカース硬度（Ｈｖ）１
５０以下で引張り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下の機
械特性を有し、かつ薄肉部を形成してなるステンレス鋼
板材から成ることを特徴とする防爆容器。 - 【請求項２】 密閉されてなる金属製外装容器に形成さ
れた穴部を、ビッカース硬度（Ｈｖ）１５０以下で引張
り強さ（σB）５５０Ｎ／ｍｍ2以下の機械特性を有し、
かつ薄肉部を形成してなるステンレス鋼板材から成る防
爆安全装置にて閉塞することを特徴とする請求項１記載
の防爆容器。 - 【請求項３】 金属製外装容器がステンレス鋼から成り
リチウムイオン二次電池に用いられることを特徴とする
請求項１記載の防爆容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343474A JPH07169452A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 防爆容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343474A JPH07169452A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 防爆容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169452A true JPH07169452A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18361809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5343474A Pending JPH07169452A (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 防爆容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07169452A (ja) |
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- 1993-12-16 JP JP5343474A patent/JPH07169452A/ja active Pending
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