JPH07320711A

JPH07320711A - 密閉型非水二次電池

Info

Publication number: JPH07320711A
Application number: JP6108287A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takahashi; 修高橋; Mitsutoshi Tanaka; 光利田中
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】過充電や短絡等の異常が発生しても、電池温度
や電池内圧が上昇した初期において電池内部の導通を完
全に遮断することができる密閉型非水二次電池を提供す
る。【構成】軽金属を挿入放出可能な正極及び負極と、セパ
レータとで構成された電極群が、非水電解液と共に有底
電池外装缶内に収納され、外装缶開口部の内周に設けら
れた絶縁性ガスケットとガスケットに嵌入支持された正
極または負極の端子を兼ねる封口体とにより、外装缶開
口部が閉塞されてなる密閉型非水二次電池において、封
口体が、電池内圧の上昇に伴って電極群側とは反対側に
変形する防爆弁体と、防爆弁体の電極群側とは反対側に
配置された排気孔付き端子キャップと、防爆弁体と端子
キャップとの間に配置され、電池温度上昇時あるいは電
池内圧上昇時に端子キャップと正極あるいは負極との電
気的接続を遮断する非復帰型のスイッチを具備した密閉
型非水二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池温度や電池内圧が
上昇した時に電池内部の導通を遮断することができる密
閉型非水二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化、ポ
ータブル化により、その電源として使用される電池に、
従来のニッケルカドミウム電池や鉛蓄電池等に代わる高
エネルギー密度な二次電池が要求されるようになってい
る。そこで、最近では負極に水素吸蔵合金を用いたニッ
ケル水素電池や、軽金属を挿入放出可能な物質を正極及
び負極に用いた非水二次電池の研究開発が行われ、一部
の電子機器に使用されるようになった。特にリチウムの
挿入放出を応用した密閉型非水二次電池は電池電圧が
３．６Ｖと高く、高エネルギー密度を有するため、電池
の小型軽量化が可能であり、また自己放電も少なくサイ
クル特性にも優れていることから、今後ポータブル機器
用の電源として広く使用されることが期待されている。
一般に密閉型の二次電池では、短絡や過充電時に電池自
身の温度が上昇し、内蔵する電解液が気化して電池内圧
が上昇する。したがってこの状態が続くと、電池内圧が
上昇し続け、最後には電池が破裂し、周辺機器に対して
も損傷を与えてしまう。そこで、この種の電池は、所定
の電池内圧に達すると電池内部のガスを外部へ放出する
ことができる防爆弁体を備えている。密閉型非水二次電
池の場合も同様に防爆弁体を備えているが、最近になっ
て、特に過充電時、所定の電池内圧で防爆弁体が作動し
て電池内部のガスを放出したにも拘らず、なおも電池温
度が上昇し、ついには電池が破裂することもあることが
分かった。これは、ガス放出後も電流が流れ続けている
ため、電池温度と共に電池電圧も上昇し続け、ついには
電解質や活物質の急速な分解といった異常反応が起こ
り、電池温度が急速に上昇してしまうためであると推測
されている。

【０００３】特開平２−１１２１５１号公報による電池
は、図１４に示すように、その封口部において、中心部
に電極群側へ突出した突起部を有する防爆弁体と、中心
部に防爆弁体の突起部が挿通される挿通孔を有し、防爆
弁体の下面に接触して配置される絶縁性ストリッパー
と、電極群の一極板より導出され、ストリッパーの下面
と防爆弁体の突起の下面とを橋渡しするように上記突起
の下面に溶接されるリード板とが配置されている。この
場合、過充電や短絡等により電池内圧が上昇し始める
と、防爆弁体が電極群側とは反対側へ変形すると共に、
防爆弁体の突起部に溶接されているリード板が防爆弁体
の変形に伴ってその接続部分において剥離あるいは／及
び破断し、電流経路が遮断されて電池の破裂といった最
悪事態が未然に防止される。

【０００４】しかし、上記公報による場合は、第一に、
防爆弁体が電極群側とは反対側に変形するとき、リード
板が絶縁性ストリッパーの挿通孔に引き込まれてしまっ
て、電流経路の遮断が必ずしも確実に行われない場合が
ある。また第二に、リード板が防爆弁体から剥離あるい
は／及び破断したとしても浮遊状態となったリード板が
外装缶の内壁に接触して短絡状態を引き起こす場合もあ
る。また第三に、電流経路を遮断する精度が溶接強度あ
るいは破断強度の精度に大きく左右されることから、上
記溶接部が電極群側の電解液雰囲気に晒されているこの
構造の場合は、溶接部の経時的な腐食等により上記強度
が変化し、時として落下や振動のみで電流経路が遮断さ
れてしまったり、また時として異常な内圧にも拘らず電
流経路が遮断されず、電池の破裂を引き起こしてしまう
場合もある。また第四に、防縛弁体の突起部に溶接して
いることから、溶接時の不良によりピンホールができて
しまうことがあり、この場合は電池内圧上昇時でも防縛
弁体が変形せず電流経路を遮断することができなくなっ
てしまう。

【０００５】また、実開平５−６２９５６号公報による
電池は、図１５に示すように、その封口部において、中
心部に電極群側へ突出したドーム状突起を有するラプチ
ャーディスクと呼ばれる防爆弁体の上記突起部に、電極
群の一極板より導出されたリード板が電気的に接続され
ている。この場合、電池内圧が上昇し始めると、防爆弁
体のドーム状突起が電極群側とは反対側へ反転して大き
く変形すると共に上記リード板との接続が破断し、電流
経路が遮断される。また、ドーム状突起の一部が破断し
て電池内部のガスが放出される。

【０００６】また、特開平５−３４３０４３号公報によ
る電池は、特開平２−１１２１５１号公報とほぼ同様に
構成されているが、図１６に示すように、防爆弁体の突
起部とリード板との間に金属薄板叉は金属ディスクが介
在しており、電池内圧上昇時には、上記弁体の突起部と
金属薄板叉は金属ディスクとの接続が破断し、電流経路
が遮断されるように構成されている。また、特開平５−
３４７１５４号公報による電池は、図１７に示すよう
に、その封口部において、防爆弁体と、この弁体が電池
内圧上昇時に変形する部分に、電極群側から溶接された
金属ディスクと、電極群の一極板より導出され上記金属
ディスクの電極群側に電気的に接続されたリード板と、
上記防爆弁体の電極群側とは反対側に衝合した作動板と
が配置されている。この場合も、過充電や短絡等により
電池内圧が上昇し始めると、防爆弁体が作動板を押し上
げながら電極群側とは反対側へ変形すると共に金属ディ
スクとの溶接部が剥離し、電流経路が遮断される。

【０００７】また、特開平５−２０５７２７号公報によ
る電池は、図１８に示すように、その封口部において、
正極または負極の端子を兼ねるキャップの外周縁に取り
付けられたバイメタルと、通常状態にて上記バイメタル
と電気的に接続されている封口板と、電極群の一極板か
ら導出され、上記封口板の電極群側に接続されたリード
板とが配置されている。この場合、短絡等により電池温
度が上昇し始めると、バイメタルが作動して封口板との
電流経路が遮断され電池の異常な過熱が防止される。ま
た電池温度が正常状態に戻れば、バイメタルが復帰し電
流経路が復帰され、電池は再び正常に使用可能となる。

【０００８】この場合、短絡による電池温度上昇時には
安全であるが、過充電時には必ずしも安全であるとは言
い難い。つまり、復帰型であるがため、バイメタルの作
動・復帰を繰り返しているうちに電池電圧が徐々に上昇
し続けてしまうからで、この場合は、上述したように電
池が破裂してしまうことがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
の事情に鑑みてなされたもので、過充電や短絡等の異常
が発生しても、電池温度や電池内圧が上昇した初期にお
いて電池内部の導通を完全に遮断することができる密閉
型非水二次電池を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は軽金属を挿入放
出可能な正極及び負極と、セパレータとで構成された電
極群が、非水電解液と共に有底電池外装缶に収納され、
該外装缶開口部の内周に設けられた絶縁性ガスケットと
該ガスケットに嵌入支持された正極または負極の端子を
兼ねる封口体とにより、外装缶開口部が閉塞されて構成
されてなる密閉型非水二次電池において、該封口体が、
電池内圧の上昇に伴って電極群側とは反対側に変形する
防爆弁体と、この防爆弁体の電極群側とは反対側に配置
された排気孔付き端子キャップと、該防爆弁体と端子キ
ャップとの間に配置され、電池温度上昇時あるいは電池
内圧上昇時に端子キャップと正極あるいは負極との電気
的接続を遮断する非復帰型のスイッチを具備したことを
特徴とする密閉型非水二次電池により達成された。

【００１１】本発明で使用できる非復帰型のスイッチ
は、通常状態において物理的に接続して導通しており、
作動状態において物理的に離脱することにより電気的接
続が遮断し且つ元の接続状態に戻り得ないものであれば
良いが、具体的には導通形態として接触式のもので作動
時に接触部が離れるもの、また導通形態として溶接式に
よるもので作動時に溶接部が破断あるいは剥離するも
の、また導通形態としてカシメ式によるもので作動時に
カシメ部が破壊するもの、また導通部が板状体あるいは
棒状体あるいは線状体であり作動時に導通部を刃物等に
より切断するものがあげられる。特に板バネあるいはス
プリングバネによる圧接触式のもの、また板バネの一部
で溶接接続した溶接式のものが好ましい。

【００１２】本発明で言う軽金属とは、周期律表第１ａ
族（水素を除く）及び第２ａ族に属する元素であり、好
ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムであり、特に
リチウムであることが好ましい。

【００１３】本発明で使用できる正極中の活物質は、軽
金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくは
軽金属含有遷移金属酸化物であり、さらに好ましくはＬ
ｉxＭy Ｏz （ここでＭ＝Ｔｉ、Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏから選ばれる少なくとも１
種、ｘ＝０．６〜２．１、ｙ＝１あるいは２、ｚ＝１．
５〜５）であり、最も好ましくはＬｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ
_xＣｏ_aＮｉ_1-aＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＣｏ
_bＶ_1-bＯ_z（ここでｘ＝０．７〜１．１、ａ＝０．１
〜０．９、ｂ＝０．９〜０．９８、ｚ＝２．０２〜２．
３）である。

【００１４】本発明で使用できる負極中の活物質は、軽
金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくは
黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長黒鉛）、コークス
（石炭または石油系）、有機ポリマー焼成物（ポリアク
リロニトリルの樹脂または繊維、フラン樹脂、クレゾー
ル樹脂、フェノール樹脂）、メゾフェースピッチ焼成
物、金属酸化物、軽金属含有遷移金属酸化物であり、さ
らに好ましくはＧｅＯ、ＧｅＯ₂、ＳｎＯ、ＳｎＯ₂、
ＳｉＳｎＯ₃、ＰｂＯ，ＰｂＯ₂、Ｐｂ₂Ｏ₃、Ｐｂ₃
Ｏ₄、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₄、Ｓｂ₂Ｏ₅、Ｂｉ₂Ｏ
₃、Ｂｉ₂Ｏ₄、Ｂｉ₂Ｏ₅、Ｌｉ₂ＳｎＯ₃、Ｌｉ₂
ＧｅＯ₃、ＬｉＰｂＯ₃、Ｌｉ₃ＢｉＯ₄、Ｌｉ₃Ｓｂ
Ｏ₄、Ｌｉ₂ＺｎＯ₂、Ｌｉ₃ＩｎＯ₃、Ｌｉ₂ＺｎＳ
ｎ₂Ｏ₆、Ｌｉ_0.1ＳｎＯ_2.05、Ｌｉ_0.5ＳｎＯ_2.25、
Ｌｉ₄ＳｎＯ₄、Ｌｉ₆ＳｎＯ₅、Ｌｉ₈ＳｎＯ₆、Ｌ
ｉ₂ＳｎＯ₂、Ｌｉ_0.1ＳｎＯ_1.05、Ｌｉ_0.5ＳｎＯ
_1.25、ＬｉＳｎＯ_2.5、Ｌｉ₄ＳｎＯ₄、Ｌｉ₈ＳｎＯ
₅またはそれらの酸化物の非量論的化合物である。

【００１５】本発明で使用できる正極及び負極中の導電
剤は、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブ
ラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉、金属
繊維やポリフェニレン誘導体であり、特にグラファイ
ト、アセチレンブラックが好ましい。本発明で使用でき
る正極及び負極中の結着剤は、ポリアクリル酸、カルボ
キシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、澱粉、
再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピ
ロリドン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳＢＲ，Ｅ
ＰＤＭ、スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、ポリブタジ
エン、ポリエチレンオキシドであり、特にポリアクリル
酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。

【００１６】本発明で使用できる正極及び負極の支持体
は、材質として、正極にはアルミニウム、ステンレス
鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、負
極には銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこ
れらの合金であり、形態としては、箔、エキスパンドメ
タル、パンチングメタル、金網である。特に、正極には
アルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。本発明で使
用できるセパレータは、イオン透過度が大きく、所定の
機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材質と
して、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セル
ロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、ガラス繊
維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、織
布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質として、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンとテフ
ロンの混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ま
しく、形態として微孔性フィルムであるものが好まし
い。特に、孔径が０．０１〜１０μｍ、厚みが５〜１０
０μｍの微孔性フィルムが好ましい。

【００１７】本発明で使用できる電解液は、有機溶媒と
してプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチ
ルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、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、ジメチルスフォキシド、ジオキソラン、
１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルム
アミド、ニトロメタン、アセトニトリル、蟻酸メチル、
酢酸メチル、プロピオン酸メチル、燐酸トリエステル、
トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラ
ン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカ
ーボネート誘導体、テトラヒドロ誘導体、ジエチルエー
テル、１，３−プロパンサルトンの少なくとも１種以上
を混合したもの、また電解質として、ＬｉＣｌＯ₄、Ｌ
ｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃
ＣＯ₂、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＢ₁₀Ｃ
ｌ₁₀、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣ
ｌ₄、ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ、クロロボランリチ
ウム、四フェニルホウ酸リチウムの１種以上の塩を溶解
したものが好ましい。特にプロピレンカーボネートある
いはエチレンカーボネートと１、２−ジメトキシエタン
及び／あるいはジエチルカーボネートとの混合溶媒にＬ
ｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、及び／あ
るいはＬｉＰＦ₆を溶解したものが好ましく、特に、少
なくともエチレンカーボネートとＬｉＰＦ₆を含むこと
が好ましい。

【００１８】本発明で使用できる有底電池外装缶は、材
質として、ニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス
鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４
Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、Ｓ
ＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼
板（同）、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チ
タン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒
状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負
極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッ
キを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ね
る場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合
金が好ましい。本発明で使用できるガスケットは、材質
として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セ
ルロース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、
耐有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリ
マーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好ま
しい。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合
ポリマーであることが好ましい。

【００１９】本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆
される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テー
プ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース
等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する
部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良
い。本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／ま
たは並列に組み電池パックに収納される。電池パックに
は正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／ま
たは電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池
及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニタ
ーし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設け
ても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び
負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全
体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端
子等を外部端子として設けることもできる。また電池パ
ックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を
内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接
することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱
できるように固定しても良い。さらには、電池パックに
電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設
けても良い。

【００２０】本発明の電池は様々な機器に使用される。
特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッ
キ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、
一眼レフカメラ、使い捨てカメラ、レンズ付きフィル
ム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、
携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動
ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。上述
したように、非水二次電池の場合、過充電や短絡等の異
常が発生すると発熱して電池温度が上昇する。したがっ
て、密閉型の場合、過充電や短絡状態が継続すると、電
解液が気化し始めて電池内圧が上昇する。特に、過充電
状態の場合は、電池電圧が高いことから電解質あるいは
活物質の分解等がある時点から急速に起こり、電池が破
裂してしまうことがある。本発明の密閉型非水二次電池
は、過充電状態においても電池の破裂という最悪事態を
未然に防止するために、電池温度上昇あるいは電池内圧
上昇の初期において、電流経路を完全にしかも精度良く
遮断できる構成を成している。つまり、電流遮断用スイ
ッチを防爆弁体の電極群側とは反対側に配置しているの
で、スイッチ部において、電解液による溶接部あるいは
接触部の腐食等を原因とする電流遮断精度の劣化が防止
される。また、電流遮断用スイッチが非復帰型であるの
で、過充電時の断続的な電池電圧上昇を招くことがな
い。さらに、電極群の正極または負極から導出されるリ
ード板が電流遮断時に破断や剥離したりしないため、浮
遊状態となって電池外装缶の内壁に接触し内部短絡する
こともないし、また電池内圧上昇時に変形する弁体その
ものが溶接接続されていないため、ピンホールによる弁
体不良等もない。よって、過充電や短絡等の異常が発生
しても極めて安全な密閉型非水二次電池とすることがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明の主旨を逸脱しない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。密閉型非水二次電池は、図１
に示すように、正極集電体に正極活物質を含む正極合剤
を塗布してなる正極と、負極集電体に負極活物質を含む
負極合剤を塗布してなる負極とを、セパレータを介して
巻回し構成した電極群を、その上下に絶縁体を配置した
状態で電池外装缶に収納し、さらに、外装缶開口部に絶
縁性ガスケットを介して封口体を配置して密封すること
により構成した。この時、封口体を正極より導出された
リード板に接続し、また負極より導出されたリード板を
電池外装缶に電気的に接続し、封口体及び電池外装缶が
それぞれ正極あるいは負極の端子として機能するように
構成した。正極は、活物質としてＬｉＣｏＯ₂（８７重
量部）を用い、導電剤としてグラファイト（９重量部）
を、結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム（１重量
部）とポリテトラフルオロエチレン（３重量部）を用い
てこれらを混合し、水を媒体として混練して得られたス
ラリーをアルミニウム箔（集電体：厚さ２０μｍ）の両
面に塗布した。この塗布物を乾燥した後、カレンダープ
レス機により圧縮成形して帯状の正極（厚さ２５０μ
ｍ）を作成した。

【００２２】負極は、活物質としてＳｉＳｎＯ₃（８６
重量部）を用い、導電剤としてアセチレンブラック（３
重量部）とグラファイト（６重量部）を、結着剤として
ポリフッ化ビニリデン（４重量部）とカルボキシメチル
セルロース（１重量部）を用いてこれらを混合し、水を
媒体として混練して得られたスラリーを銅箔（集電体：
厚さ１８μｍ）の両面に塗布した。この塗布物を乾燥し
た後、カレンダープレス機により圧縮成形して帯状の負
極（厚さ８０μｍ）を作成した。低湿度雰囲気中（露
点：−５０℃）で、上記で得られた正極と負極を脱水乾
燥（遠赤外線ヒーター、１５０℃、２時間）した後所定
の寸法に裁断し、正極及び負極のそれぞれの端部にアル
ミニウム及びニッケル製のリード板を取り付け、正極と
負極をポリプロピレン製微孔性フィルムセパレータ（セ
ルガード：＃２４００）を介して巻回し電極群を構成し
た。さらにこの電極群を、エチレンカーボネートとジエ
チルカーボネートの２対８容積比混合溶媒に１ｍｏｌ／
リットルのＬｉＰＦ₆を溶解した電解液と共に真円形筒
状有底電池外装缶（ニッケルメッキを施した鉄鋼板製）
に収納して、プロピレンとエチレンの共重合ポリマーか
らなるガスケットと共に後述する封口体を用いて封口
し、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型電池を構成し
た。

【００２３】（電池１）図１に示すように、まず弁体と
してはアルミニウムの薄膜の片面に熱融着性樹脂を塗布
し乾燥させたものを用い、中心部にガス抜き孔を有し外
周部に立ち上がり部を有するＳＵＳ３１６Ｌ製皿状蓋体
の外周部近傍の平坦部に上記弁体を熱融着し、さらにこ
の融着部をリング板を介して上記皿状蓋体の立ち上がり
部を内周側へ折り曲げることにより挟持して薄膜型防爆
弁体を作成した。電流遮断用スイッチは、防爆弁体側か
ら導通体、絶縁板、正温度係数抵抗体（以後ＰＴＣ素子
という）を積層配置して構成した。ここで導通体は形状
記憶合金からなり、中心部においてＰＴＣ素子側へ屈曲
する立ち上がり部が設けてあり、この立ち上がり部でＰ
ＴＣ素子と接触導通していると共に、外周部で防爆弁体
の外周部と接触導通している。絶縁体はリング状をな
し、外周部において導通体とＰＴＣ素子とを絶縁してい
る。排気孔付き端子キャップは、中心部に突出部を有し
外周部でＰＴＣ素子と接触導通している。尚、上記リン
グ板及び端子キャップはニッケルメッキを施した鉄鋼板
製のものを用いた。このように構成した封口体を用いた
電池を電池１とした。

【００２４】（電池２）図３に示すように、まず弁体と
しては外周部近傍に電極群側へ突出する段差部を有し中
心部の平坦部に溝状の肉薄部を有するアルミニウム製皿
状体を用い、中心部にガス抜き孔を有するアルミニウム
製皿状蓋体をこの弁体の段差部にて電極群側から嵌合し
て肉薄溝加工型防爆弁体を作成した。電流遮断用スイッ
チは、防爆弁体側から第一導通体、絶縁板、中心部に作
動体を嵌合した第二導通体、ＰＴＣ素子を積層配置して
構成した。ここで第一導通体は中心部に貫通孔を有する
リング状をなし、その外周部で防爆弁体の外周部と接触
導通している。また第二導通体はリング状をなし中心部
に作動体を嵌合する支持部を有し、外周部でＰＴＣ素子
と接触導通し、支持部で第一導通体と導通している。ま
た作動体は絶縁性樹脂からなり、第二導通体に支持され
ると共に第一導通体の貫通孔を抜け弁体上に近接あるい
は接触配置している。また絶縁板はリング状をなし、外
周部において第一導通体と第二導通体とを絶縁してい
る。排気孔付き端子キャップは、電池１の場合と同様の
ものを用い、その外周部で第二導通体と接触導通してい
る。尚、上記第一及び第二導通体はニッケルメッキを施
した鉄鋼板製のものを用いた。このように構成した封口
体を用いた電池を電池２とした。

【００２５】（電池３）図５に示すように、防爆弁体は
電池１と同様の薄膜型妨縛弁体を用い、電流遮断用スイ
ッチは、防爆弁体側から作動体、電極群側の面に第一導
通体を支持し反対側の面に第二導通体を支持した絶縁
体、ＰＴＣ素子を積層配置して構成した。ここで第一導
通体と第二導通体は帯状をなし、その先端部は屈曲成形
され、この成形部でお互いに接触導通している。また絶
縁体は中心部にガス抜き孔を有するリング状をなし、外
周部において第一導通体と第二導通体を絶縁している。
また作動体は絶縁性樹脂からなり、第一導通体と第二導
通体の接触導通部と、弁体との間に配置している。排気
孔付き端子キャップは、電池１の場合と同様のものを用
い、その外周部でＰＴＣ素子と接触導通している。尚、
上記第一及び第二導通体はニッケルメッキを施した鉄鋼
板製のものを用いた。このように構成した封口体を用い
た電池を電池３とした。

【００２６】（電池４）図７に示すように、第二導通体
を帯状の形状記憶合金で形成した以外は電池２とほぼ同
様に構成した電池を電池４とした。

【００２７】（電池５）図８に示すように、第二導通体
を形状記憶合金で形成し、作動体を第二導通体と弁体の
間に配置した以外は電池３とほぼ同様に構成した電池を
電池５とした。

【００２８】（電池６）図９に示すように、形状記憶合
金からなるスプリングを第二導通体と端子キャップとの
間に配置した以外は電池２とほぼ同様に構成した電池を
電池６とした。

【００２９】（電池７〜電池１１）上記封口体として、
特開平２−１１２１５１号公報記載によるものを用いた
電池を電池７、実開平５−６２９５６号公報記載による
もの用いた電池を電池８、特開平５−３４３０４３号公
報によるものを用いた電池を電池９、特開平５−３４７
１５４号公報によるものを用いた電池を電池１０、さら
に特開平５−２０５７２７号公報によるものを用いた電
池を電池１１とした。

【００３０】上述のように構成した本発明による実施例
及び従来例の電池に対し、フル充電状態で６０℃９０％
相対湿度雰囲気中に１０日間貯蔵したのち完全放電し、
さらに５回充放電を行い再びフル充電して貯蔵するとい
うサイクルを１０回繰り返した後、室温において３Ｃ連
続過充電するテストを行った（テスト数はそれぞれ２０
個とした）。結果を表１に示す（表中の数字は電流回路
遮断機構が正常に機能し、電池の破裂に至らなかった確
率）（表１）貯蔵前貯蔵後 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 電池１１００１００電池２１００１００電池３１００１００電池４１００１００電池５１００１００電池６１００１００電池７８５７５電池８９５９０電池９９５９０電池１０９５８５電池１１４０４５ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− （単位：パーセント）上述したように、本実施例の電池においては、いずれも
電流回路遮断用スイッチが確実に作動し、電池の破裂は
なかった。また、本実施例の電池においては接触式のス
イッチを用いたが、それぞれ接触スイッチ部においてス
ポット的な溶接を施したものであっても同様の結果が得
られた。またさらに薄膜型防爆弁体の代わりに肉薄溝加
工型防爆弁体を用いても、また肉薄溝加工型防爆弁体の
代わりに薄膜型防爆弁体を用いても、その効果は同様で
変わりはなかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明による密閉型非水二次電池におい
ては、防爆弁体と端子キャップの間に非復帰型の電流遮
断用スイッチを設けており、また電池内圧上昇時に変形
する弁体に直接溶接する構成をとっていないため、過充
電や短絡等の異常が発生した場合、電池温度や電池内圧
が上昇した初期において電池内部の導通を確実に遮断す
ることが可能である。また、電流遮断用スイッチは防爆
弁体とは別に単独で構成することが可能なため、電池に
組み込む前に遮断機能を確認することもでき、信頼性及
び安全性の高い密閉型非水二次電池を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉型非水二次電池の実施例（電池
１）を示す要部概略縦断面図である

【図２】図１に示す密閉型非水二次電池の電流遮断状態
を示す要部概略縦断面図である

【図３】本発明の密閉型非水二次電池の実施例（電池
２）を示す要部概略縦断面図である

【図４】図３に示す密閉型非水二次電池の電流遮断状態
を示す要部概略縦断面図である

【図５】本発明の密閉型非水二次電池の実施例（電池
３）を示す要部概略縦断面図である

【図６】図５に示す密閉型非水二次電池の電流遮断状態
を示す要部概略縦断面図である

【図７】本発明の密閉型非水二次電池の実施例（電池
４）の電流遮断状態（温度上昇時）を示す要部概略縦断
面図である

【図８】本発明の密閉型非水二次電池の実施例（電池
５）の電流遮断状態（温度上昇時）を示す要部概略縦断
面図である

【図９】本発明の密閉型非水二次電池の実施例（電池
６）の電流遮断状態（温度上昇時）を示す要部概略縦断
面図である

【図１０】図１における導通体の平面図

【図１１】図１における導通体の他の一例の平面図

【図１２】図３における第二導通体の平面図

【図１３】図５における要部概略平面図

【図１４】従来の密閉型電池の一例を示す要部概略縦断
面図である。

【図１５】従来の密閉型電池の一例を示す要部概略縦断
面図である。

【図１６】従来の密閉型電池の一例を示す要部概略縦断
面図である。

【図１７】従来の密閉型電池の一例を示す要部概略縦断
面図である。

【図１８】従来の密閉型電池の一例を示す要部概略縦断
面図である。

【符号の説明】

１外装缶２電極群３上部絶縁板４リード板５ガスケット６弁体６ａ皿状蓋体７導通体７ａ第一導通体７第二導通体８正温度係数抵抗体（ＰＴＣ素子）９端子キャップ９ａガス抜き孔１０作動体１１絶縁板１２スプリング１３立ち上がり部１４支持部１５ストリッパー１６金属薄板１７金属ディスク１８作動板１９バイメタル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軽金属を挿入放出可能な正極及び負極
と、セパレータとで構成された電極群が、非水電解液と
共に有底電池外装缶内に収納され、該外装缶開口部の内
周に設けられた絶縁性ガスケットと該ガスケットに嵌入
支持された正極または負極の端子を兼ねる封口体とによ
り、該外装缶開口部が閉塞されてなる密閉型非水二次電
池において、該封口体が、電池内圧の上昇に伴って電極
群側とは反対側に変形する防爆弁体と、該防爆弁体の電
極群側とは反対側に配置された排気孔付き端子キャップ
と、該防爆弁体と該端子キャップとの間に配置され、電
池温度上昇時あるいは電池内圧上昇時に該端子キャップ
と正極あるいは負極との電気的接続を遮断する非復帰型
のスイッチを具備したことを特徴とする密閉型非水二次
電池。
【請求項２】請求項１記載の該スイッチが、形状記憶
合金からなる導通体を含むことを特徴とする密閉型非水
二次電池