JPH08153507A - 防爆機能付き電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユーザの誤使用による破裂が防止された防爆
機能付き電池を提供することを目的とする。 【構成】 容器内４に収納され、かつ正極１と負極２と
の間にセパレータ３を介装して作製された電極群と、前
記容器４の開口部に取付けられたガス抜き孔６を有する
封口板７と、一端が前記正極１もしくは前記負極２に取
付けられ、かつ他端が前記電極群と対向する前記封口板
面に取付けられた帯状のリード１２とを具備し、かつ前
記帯状のリード１２は互いに所望距離を隔てて配置され
た少なくとも２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂを有し、か
つ前記立上り壁１４ａ，１４ｂは前記封口板７の前記ガ
ス抜き孔６を含む周縁に対向するように位置されること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は防爆機能付き電池に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコン、ビデオカメラ、移動
式電話などの携帯用電子機器の需要が増加している。こ
れらの携帯用電子機器の電源としては、ニッケルカドミ
ウム二次電池やニッケル水素二次電池などのアルカリ二
次電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル亜鉛二次電
池、アルカリ電池、リチウム電池が用いられている。

【０００３】しかしながら、前記二次電池の場合には過
充電により、また、前記一次電池の場合には過放電や誤
充電により電池内部にガスが発生し、これにより電池内
圧が上昇するため、封口板が吹き飛ぶ、つまり破裂を生
じるという問題点があった。

【０００４】このようなことからこれらの電池には、ガ
ス発生により電池内圧が上昇した際にガスを外部に放出
させるための安全弁が設けられている。前記安全弁を備
えた電池としては、例えば図７に示す構造を有するもの
が知られている。正極２１は、負極２２との間にセパレ
ータ２３を介在してスパイラル状に捲回され、有底円筒
状の容器２４内に収納されている。電解液は、前記容器
２４内に収容されている。防爆機能及び正極端子を兼ね
る封口部材２５は、前記容器２４の上部開口部に配置さ
れている。前記封口部材２５は中央に円形のガス抜き孔
２６を有する円形の封口板２７と、安全弁としての弾性
材料からなる弾性弁体２８と、ガス抜き孔２９が開口さ
れた帽子形状の端子キャップ３０とから構成されてい
る。前記弾性弁体２８は前記封口板２７にそのガス抜き
孔２６を覆うように載置されている。前記端子キャップ
３０は前記弾性弁体２８を包囲するように配置され、溶
接により前記封口板２７に固定されている。リング状の
絶縁性ガスケット３１は、前記封口板２７の周縁と前記
容器２４の上部開口部内面の間に配置され、前記上部開
口部を内側に縮径するカシメ加工により前記容器２４に
前記封口部材２５を気密に固定している。リードタブの
リード（図示しない）は前記正極２１に取り付けられて
いる。前記リードタブのタブ３２は、前記封口板２７の
下面に中央付近が前記ガス抜き孔２６の下方を通過する
ように取付けられている。前記リードタブは例えばニッ
ケルから形成されている。

【０００５】このような構成の電池において、前記電池
内にガスが発生し、ガス圧力が前記封口板２７の前記ガ
ス抜き孔２６を通して前記弾性弁体２８に加わると、前
記弾性弁体２８は変形して持ち上げられるため、前記封
口板２７との間に隙間が生じる。その結果、前記ガスが
前記隙間及び前記ガス抜き孔２９から外部へ逃散するた
め、破裂を防止することができる。

【０００６】ところで、前述した安全弁を備えた電池は
前記リードタブで前記正極２１と前記封口部材２５との
導通を確保することにより前記封口部材２５を正極端子
として用いる構造になっている。前記タブ３２の幅が狭
すぎると導通が低下して電池性能が劣るため、前記タブ
３２の幅は前記封口板２７の前記ガス抜き孔２６の径よ
りも大きくなっている。しかしながら、ユーザが前記電
池を誤って火中に投入することにより前記電池内の温度
が極めて高温になり、前記電池内にガスが発生し、ガス
圧力が急激に上昇すると、前記ガス圧力により前記タブ
３２が前記封口板２７の下面に押し付けられて前記ガス
抜き孔２６を塞ぐため、前記安全弁が作動せず、破裂を
生じるという問題点があった。また、ユーザが前記電池
を誤って落下させ、この時に前記電極群が前記封口板２
７に向かって移動されて前記電極群により前記タブ３２
が前記封口板２７に押付けられると、前記タブ３２の前
記ガス抜き孔２６と対向する箇所が折れ曲がって前記封
口板２７の前記ガス抜き孔２６に挿入されるため、前記
ガス抜き孔２６が塞がれる。このような状態の電池にお
いて例えば過充電、過放電等によりガスが発生すると、
破裂を生じるという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ユー
ザの誤使用による破裂が防止された防爆機能付き電池を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる防爆機能
付き電池は、容器内に収納され、かつ正極と負極との間
にセパレータを介装して作製された電極群と、前記容器
の開口部に取付けられたガス抜き孔を有する封口板と、
前記封口板の外側の面に前記ガス抜き孔を囲むように取
付けられた端子と、前記封口板と前記端子との間に前記
ガス抜き孔を塞ぐように配置された安全弁と、一端が前
記正極もしくは前記負極に取付けられ、かつ他端が前記
電極群と対向する前記封口板面に取付けられた帯状のリ
ードとを具備し、かつ前記帯状のリードは互いに所望距
離を隔てて配置された少なくとも２枚の立上り壁を有
し、かつ前記立上り壁は前記封口板の前記ガス抜き孔を
含む周縁に対向するように位置されることを特徴とする
ものである。

【０００９】前記帯状リードは、例えばニッケル、ニッ
ケルメッキ鋼板などから形成される。前記立上り壁は、
前記電池内が極めて高温になり、これにより前記電池内
にガスが発生した際に熱及びガス圧力により変形せず、
かつ電解液と反応しない材料から形成されることが好ま
しい。このような材料としては、ニッケル、ニッケルメ
ッキ鋼板などを挙げることができる。

【００１０】前記帯状のリードが互いに所望距離を隔て
て配置された２枚の立上り壁を有する場合、前記２枚の
立上り壁はその長さ方向が前記帯状リードの長さ方向に
平行になるように前記ガス抜き孔を含む周縁に対向する
位置に配置されるか、または前記帯状リードの長さ方向
に直交するように前記位置に配置される。

【００１１】前記２枚の立上り壁をその長さ方向が前記
帯状リードの長さ方向に平行になるように前記位置に配
置する際、前記立上り壁間の距離は、前記帯状リードの
幅の３０％以上に相当する長さにすることが好ましい。
前記距離を前記帯状リードの幅の３０％未満にすると、
前記帯状リードがガス圧力あるいは前記電極群により前
記封口板に向かう方向に移動された際に、前記立上がり
壁により前記帯状リードの移動を規制することが困難に
なる恐れがある。なお、前記距離の上限は前記帯状リー
ドの幅と一致する。また、前記立上り壁の長さは、前記
封口板の前記ガス抜き孔の寸法よりも大きくし、かつ前
記帯状リードの長さの８０％以下にすることが好まし
い。前記長さを前記ガス抜き孔の寸法以下にすると、前
記帯状リードがガス圧力あるいは前記電極群により前記
封口板に向かう方向に移動された際に前記立上り壁が前
記ガス抜き孔に挿入されて前記ガス抜き孔が塞がれる恐
れがある。一方、前記長さが前記帯状リードの長さの８
０％を越えると、前記立上り壁が前記電極群と対向する
前記封口板面に当接された状態においてガス通路として
の前記封口板と前記立上り壁及び前記帯状リードで区画
された空間が狭くなり過ぎてガス圧力により前記安全弁
を作動させることが困難になる恐れがある。

【００１２】前記２枚の立上り壁をその長さ方向が前記
帯状リードの長さ方向に直交するように前記位置に配置
する際、前記立上り壁間の距離は前記帯状リードの長さ
の１５％〜８０％に相当する長さにすることが好まし
い。これは次のような理由によるものである。前記距離
を前記帯状リードの長さの１５％未満にすると、前記帯
状リードがガス圧力あるいは前記電極群により前記封口
板に向かう方向に移動された際に、前記立上がり壁によ
り前記帯状リードの移動を規制することが困難になる恐
れがある。一方、前記距離が前記帯状リードの長さの８
０％を越えると、ガス圧力が急激に上昇した際か、また
は前記電池が落下された際に前記帯状リードの前記ガス
抜き孔に対向する箇所が湾曲して前記ガス抜き孔を塞ぐ
恐れがある。また、前記立上り壁の長さは、前記封口板
の前記ガス抜き孔の寸法よりも大きくすることが好まし
い。前記長さを前記ガス抜き孔の寸法以下にすると、前
記帯状リードがガス圧力あるいは前記電極群により前記
封口板に向かう方向に移動された際に前記立上り壁が前
記ガス抜き孔に挿入されて前記ガス抜き孔が塞がれる恐
れがある。前記長さの上限は前記帯状リードの幅と一致
する。

【００１３】前記帯状リードが互いに所望距離を隔てて
配置された２枚以上の立上り壁を有する場合、前記立上
り壁が前記電極群と対向する前記封口板面に当接された
際にガス通路としての前記封口板と前記立上り壁及び前
記帯状リードで区画された空間が容器内と連通するよう
に前記立上り壁を前記ガス抜き孔を含む周縁に対向する
位置に配置する。

【００１４】

【作用】本発明の防爆機能付き電池によれば、ユーザが
誤って火中に投入する等により電池内の温度が極めて高
温になると、前記電池内にガスが発生してガス圧力が急
激に上昇する。前記帯状リードは互いに所望距離を隔て
て配置された少なくとも２枚の立上り壁を有し、かつ前
記立上り壁は前記封口板のガス抜き孔を含む周縁に対向
するように位置されているため、前記ガス圧力により帯
状リードが封口板に向かう方向に押し上げられた際に前
記立上り壁が前記電極群と対向する前記封口板面に当接
する。従って、前記立上り壁が前記帯状リードの上方へ
の移動を規制するストッパとして機能するため、前記帯
状リードにより前記ガス抜き孔が塞がれるのを防止する
ことができる。その結果、前記電池内のガスは前記帯状
リードと前記立上り壁及び前記封口板とで区画された空
間と、前記封口板の前記ガス抜き孔とを通して安全弁に
圧力を加えてこれを作動させ、外部へ逃散することがで
きるため、前記電池の破裂を防止することができる。

【００１５】また、ユーザが前記電池を誤って落下さ
せ、これにより電極群が前記封口板に向かって移動され
ると、前記電極群により前記帯状リードが前記封口板に
向かう方向に移動されて前記立上り壁が前記電極群と対
向する前記封口板面に当接する。その結果、前記帯状リ
ードが前記立上り壁により支持されるため、前記帯状リ
ードの前記ガス抜き孔に対向する箇所が折れ曲がって前
記ガス抜き孔に挿入されるのを防止することができる。
従って、前記電池において例えば過充電、過放電等によ
りガスが発生した際に破裂を生じるのを防止することが
できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例１ 図１は本発明に係る防爆機能付き電池を示す断面図であ
る。

【００１７】正極１は、負極２との間にセパレータ３を
介在してスパイラル状に捲回されて有底円筒状の容器４
内に収納されている。前記負極２は作製された電極群の
最外周に配置されて前記容器４と電気的に接触してい
る。電解液は、前記容器４内に収容されている。防爆機
能及び端子（例えば正極端子）を兼ねる封口部材５は、
前記容器４の上部開口部に配置されている。前記封口部
材５は、例えば中央に円形のガス抜き孔６（直径は例え
ば３ｍｍである）を有する円形の封口板７と、安全弁と
しての例えば合成ゴムからなる弾性弁体８と、ガス抜き
孔９が開口された帽子形状の端子キャップ１０とから構
成されている。前記弾性弁体８は前記封口板７にそのガ
ス抜き孔６を覆うように載置されている。前記端子キャ
ップ１０は前記弾性弁体８を包囲するように配置され、
溶接により前記封口板７に固定されている。リング状の
絶縁性ガスケット１１は、前記封口板７の周縁と前記容
器４の上部開口部内面の間に配置され、前記上部開口部
を内側に縮径するカシメ加工により前記容器４に前記封
口部材５を気密に固定している。帯状リードとしてのリ
ードタブ１２のタブ１３は、例えば長さが１５ｍｍで、
幅が４ｍｍのニッケル板から形成され、前記封口板７の
下面に取付けられている。２枚の立上り壁１４ａ，１４
ｂは、図２に示すように前記タブ１３の長さ方向に沿う
両端部に形成され、図１に示すように前記ガス抜き孔６
の周縁と対向する。前記２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂ
は、例えば長さ（Ｌ₁ ）が４．５ｍｍのニッケル板から
それぞれなる。前記各立上り壁１４ａ，１４ｂの長さＬ
₁ は、前記ガス抜き孔６の径よりも大きく、かつ前記タ
ブ１３の長さの３０％に相当する。また、前記２枚の立
上り壁１４ａ，１４ｂ間の距離（Ｌ₂ ）は前記タブ１３
の幅と一致し、４ｍｍである。前記リードタブ１２のリ
ード１５は、例えば前記正極１の長手方向に沿う一方側
の端部に取付けられている。

【００１８】このような構成の防爆機能付き電池によれ
ば、ユーザが誤って火中に投入する等により電池内の温
度が極めて高温になると、前記電池内にガスが発生して
ガス圧力が急激に上昇する。前記タブ１３は互いに所望
距離を隔てて配置された２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂ
を有し、前記２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂは前記封口
板７のガス抜き孔６の周縁と対向するように位置されて
いるため、前記ガス圧力によりリードタブ１２のタブ１
３が封口板７に向かう方向に押し上げられた際にこれら
の立上り壁１４ａ，１４ｂが前記封口板７の下面に当接
する。従って、前記立上り壁１４ａ，１４ｂが前記タブ
１３の上方への移動を規制するストッパとして機能する
ため、前記タブ１３により前記ガス抜き孔６が塞がれる
のを防止することができる。その結果、前記電池内のガ
スは前記タブ１３と前記立上り壁１４ａ，１４ｂ及び前
記封口板７とで区画された空間と、前記ガス抜き孔６と
を通して弾性弁体８に圧力を加えるため、前記弾性弁体
８が変形して持ち上げられ、前記封口板７との間に隙間
が生じる。このため、前記ガスは前記隙間及び端子キャ
ップ１０のガス抜き孔９から外部へ逃散し、前記電池の
破裂を防止することができる。

【００１９】また、ユーザが前記電池を誤って落下さ
せ、これにより電極群が前記封口板７に向かって移動さ
れると、前記電極群により前記タブ１３が前記封口板７
に向かう方向に移動されて前記２枚の立上り壁１４ａ，
１４ｂが前記封口板７の下面に当接する。その結果、前
記タブ１３がこれらの立上り壁１４ａ，１４ｂにより支
持されるため、前記タブ１３の前記ガス抜き孔６に対向
する箇所が折れ曲がって前記ガス抜き孔６に挿入される
のを防止することができ、前記ガス抜き孔６が塞がれる
のを回避することができる。従って、前記電池において
例えば過充電、過放電等によりガスが発生した際に破裂
を生じるのを防止することができる。

【００２０】本発明に係わる防爆機能付き電池の優れた
特性は以下に示す実験により確認された。まず、下記構
成の正極１、負極２、ポリアミド繊維製不織布からなる
セパレータ３、７規定のＫＯＨ及び１規定のＬｉＯＨか
らなるアルカリ電解液を用いて前述した図１に示す構造
を有するＡＡサイズのニッケルカドミウム二次電池を組
み立てた。前記正極１は、活物質としての水酸化ニッケ
ル粉末と、酸化コバルトと、高分子結着剤とを含むペー
ストを調製し、これを帯状のフェルト状金属繊維多孔体
にその長手方向に沿う一方側の端部のリード溶接箇所を
除いて充填し、乾燥した後、ローラプレスで圧延するこ
とにより作製された。なお、前記リードタブ１２の前記
リード１５は前記正極１の長手方向に沿う一方側の端部
に溶接されている。一方、前記負極２は、活物質として
の酸化カドミウムと、ニッケル粉末と、高分子結着剤と
を含むペーストを調製し、前記ペーストをパンチドメタ
ルに塗布し、これを乾燥させた後、ローラプレスで圧延
することにより作製された。

【００２１】また、比較例として立上り壁が設けられて
いないタブを有するリードタブを用いた以外、実施例１
と同様なＡＡサイズのニッケルカドミウム二次電池を用
意した。

【００２２】得られた実施例１及び比較例の二次電池そ
れぞれ５０個について火中に投入した際の破裂の有無を
調べ、その結果を下記表１に示す。 表１ 破裂を生じた電池の個数 破裂率（％） 実施例１ なし ０ 比較例 ３ ６ 表１から明らかなように、互いに所望距離を隔てて配置
された２枚の立上り壁を有するリードタブを備え、前記
立上り壁が前記ガス抜き孔の周縁に対向するように位置
された実施例１の電池は、火中に投入された際の破裂が
皆無であることがわかる。これに対し、立上り壁が設け
られていないリードタブを備えた比較例の電池は、火中
に投入された際に破裂を生じることがわかる。 実施例２ 図３及び図４に示すタブ１３を有するリードタブ１２を
用いた以外は実施例１と同様な構成で、ＡＡサイズのニ
ッケルカドミウム二次電池を組み立てた。前記タブ１３
は、例えば長さが１５ｍｍで、幅が４ｍｍのニッケル板
から形成されている。２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂ
は、前記タブ１３の長さ方向に直交するように配置され
た突起からそれぞれなり、組み立て時において封口板７
のガス抜き孔６の周縁と対向する。前記２枚の立上り壁
１４ａ，１４ｂ間の距離（Ｌ₂ ）は、例えば５ｍｍで、
前記タブ１３の長さの約３３％に相当する。また、前記
２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂの長さは、前記タブの幅
と一致する。 実施例３ 図５及び図６に示すタブ１３を有するリードタブ１２を
用いた以外は実施例１と同様な構成で、ＡＡサイズのニ
ッケルカドミウム二次電池を組み立てた。前記タブ１３
は、例えば長さが１５ｍｍで、幅が４ｍｍのニッケル板
から形成されている。２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂ
は、前記タブ１３の長さ方向に直交するように配置され
た半円弧形の突起からそれぞれなり、組み立て時におい
て封口板７のガス抜き孔６の周縁と対向する。前記２枚
の立上り壁１４ａ，１４ｂ間の距離（Ｌ₂ ）は、例えば
５ｍｍで、前記タブ１３の長さの約３３％に相当する。
また、前記２枚の立上り壁１４ａ，１４ｂの長さは、前
記タブの幅と一致する。

【００２３】得られた実施例２，３の二次電池それぞれ
５０個について火中に投入した際の破裂の有無を調べた
ところ、破裂を生じた電池の個数は皆無であった。な
お、前記実施例１〜３では安全弁として前述した図１に
示す弾性弁体からなり、弁作動後に再び封口板のガス抜
き孔を密閉する復帰式のものを用いたが、安全弁として
は前記封口板と前記端子キャップとの間に前記封口板の
ガス抜き孔を覆うように介装された弁膜（例えば可撓性
薄膜から形成される）からなる非復帰式のものを用いる
ことができる。前記非復帰式の安全弁を備えた電池で
は、前記電池内のガスが前記タブの前記孔及び前記封口
板の前記ガス抜き孔を通して前記弁膜に圧力を加え、こ
れを破断する。従って、前記ガスは前記弁膜の破断箇所
及び前記端子キャップの前記ガス抜き孔から外部に逃散
し、前記電池の破裂が防止される。

【００２４】前記実施例１〜３では、円筒形のニッケル
カドミウム二次電池に適用した例を説明したが、角形の
ニッケルカドミウム二次電池にも同様に適用することが
できる。

【００２５】前記実施例１〜３では、ニッケルカドミウ
ム二次電池に適用した例を説明したが、ニッケル水素二
次電池、リチウムイオン二次電池、リチウム電池にも同
様に適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の防爆機能付
き電池によれば、火中に投入される等により電池内のガ
ス圧力が急激に上昇した際の破裂を防止することができ
ると共に落下により折れ曲がった帯状リードが封口板の
ガス抜き孔に挿入され、この状態においてガスが発生し
た際の破裂を防止することができ、安全性及び信頼性を
向上できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる防爆機能付き電池を示す部分断
面図。

【図２】本発明に係わる防爆機能付き電池に組み込まれ
るリードタブが取付けられた正極を示す斜視図。

【図３】本発明に係わる防爆機能付き電池に組み込まれ
る別のリードタブのタブを示す斜視図。

【図４】図３の側面図。

【図５】本発明に係わる防爆機能付き電池に組み込まれ
る更に別のリードタブのタブを示す斜視図。

【図６】図５の上面図。

【図７】従来の防爆機能付き電池を示す部分断面図。

【符号の説明】

１…正極、２…負極、３…セパレータ、４…容器、６…
ガス抜き孔、７…封口板、８…弾性弁体、１０…端子キ
ャップ、１１…絶縁ガスケット、１２…リードタブ、１
３…タブ、１４ａ，１４ｂ…立上り壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 添田 毅 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に収納され、かつ正極と負極との
   間にセパレータを介装して作製された電極群と、前記容
   器の開口部に取付けられたガス抜き孔を有する封口板
   と、前記封口板の外側の面に前記ガス抜き孔を囲むよう
   に取付けられた端子と、前記封口板と前記端子との間に
   前記ガス抜き孔を塞ぐように配置された安全弁と、一端
   が前記正極もしくは前記負極に取付けられ、かつ他端が
   前記電極群と対向する前記封口板面に取付けられた帯状
   のリードとを具備した防爆機能付き電池において、前記
   帯状のリードは互いに所望距離を隔てて配置された少な
   くとも２枚の立上り壁を有し、かつ前記立上り壁は前記
   封口板の前記ガス抜き孔を含む周縁に対向するように位
   置されることを特徴とする防爆機能付き電池。