JPH08162076A

JPH08162076A - 角形電池

Info

Publication number: JPH08162076A
Application number: JP6299336A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ozawa; 英明小澤; Hideaki Kitatsume; 秀明北爪
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】電池内圧が上昇した際に開口端と段部との間
に位置する長手方向側内面と絶縁ガスケットとの間に隙
間が生じるのを抑制することが可能な角形電池を提供す
ることを目的とする。【構成】有底矩形筒状の容器１と、前記容器１内の折
曲部３と段部４とにより囲まれた位置に圧縮状態で配置
され、前記段部４が当接される底部に矩形穴を有する有
底矩形筒状の合成樹脂製絶縁ガスケット９と、前記絶縁
ガスケット９内に配置され、前記ガスケット９の圧縮下
においてかしめ固定される封口板１２とを具備し、前記
絶縁ガスケット９は、その底面周縁９ａに前記段部４が
前記絶縁ガスケット底部の肉厚の１０％〜６０％に相当
する長さ分食い込まれてい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】本発明は有底矩形筒状の容器内の
折曲部と段部とにより囲まれた位置に封口部材が絶縁ガ
スケットを介してかしめ固定された構造を有する角形電
池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、機器の小型軽量化にともない、体
積効率の高い角形電池の開発が行われている。前記角形
電池としては、角形ニッケルカドミウム二次電池や角形
ニッケル水素二次電池などの角形アルカリ二次電池が知
られている。アルカリ二次電池を充電すると、充電末期
に正極から酸素ガスが発生する。発生した酸素ガスは負
極で再結合吸収されるため、電池内圧が所望の値に保た
れる。しかしながら、前記二次電池を急速充電すると、
前記正極から発生する酸素ガスにより電池内圧が上昇す
る。電池内圧が過度に上昇すると、前記二次電池が破裂
する恐れがあるため、前記二次電池には防爆機構が取付
けられている。防爆機構を備える角形アルカリ二次電池
は、次のような方法により製造される。

【０００３】すなわち、正極と負極とを間にセパレータ
を介して交互に重ねることに電極群を作製する。開口端
付近が拡口されることにより形成された段部を有する有
底矩形筒状の容器内に前記電極群を収納する。前記容器
内にアルカリ電解液を収容する。例えばナイロンから形
成され、底部に矩形の穴を有する有底矩形筒状の絶縁ガ
スケット内に防爆機能及び端子を兼ねる封口部材を収納
する。この絶縁ガスケットを前記容器の前記段部に載置
した後、前記容器の前記段部より上方に位置する部分を
縮径する。ひきつづき、前記容器の開口端を内方に折り
曲げて折曲部を形成し、この折曲部と前記段部との間の
位置に前記封口部材を前記絶縁ガスケットを介してかし
め固定することにより前記二次電池を製造する。なお、
前記封口部材は、ガス抜き孔を有する封口板と、前記封
口板にそのガス抜き孔を囲むように載置され、ガス通過
孔を有する帽子形の端子キャップと、前記封口板と前記
端子キャップとの間に前記ガス抜き孔を覆うように配置
された合成ゴム製の弾性弁体とから構成される。

【０００４】このような構成の二次電池においてガスが
発生し、所望の値のガス圧力が前記封口板のガス抜き孔
を通して前記弾性弁体に加わると、前記弁体は変形して
持ち上げられるため、前記封口板と前記弁体との間に隙
間が生じる。その結果、前記ガスは前記隙間，前記端子
キャップのガス通過孔を通して外部へ逃散するため、破
裂が防止される。

【０００５】しかしながら、実際に、例えば急速充電に
より前記二次電池のガス圧力が上昇すると、前記防爆機
構が作動する前に前記ガス圧力により開口端と段部との
間に位置する長手方向側の面の中央部分が外方へ湾曲
し、前記容器の段部内面が前記絶縁ガスケットの底部周
縁より立上った部分から外れる。その結果、開口端と段
部との間に位置する長手方向側内面と絶縁ガスケットと
の間に隙間が生じ、前記電池の気密性が低下するという
問題点があった。また、前記ガスが前記隙間から外部へ
逃散する時にガスと共に電解液が放出される恐れがあっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電池
内圧が上昇した際に開口端と段部との間に位置する長手
方向側内面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じるのを
抑制することが可能な角形電池を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の角形電池は、開
口端を内方に折り曲げて形成された折曲部と、前記折曲
部の下方に形成された内方に突出した形状の段部を有す
る有底矩形筒状の容器と、前記容器内に収納され、正極
と負極との間にセパレータを介して作製された電極群
と、前記容器内に収容された電解液と、前記容器内の折
曲部と段部とにより囲まれた位置に圧縮状態で配置さ
れ、前記段部が当接される底部に矩形穴を有する有底矩
形筒状の合成樹脂製絶縁ガスケットと、前記絶縁ガスケ
ット内に配置され、前記ガスケットの圧縮下においてか
しめ固定される封口板とを具備し、前記絶縁ガスケット
は、その底面周縁に前記段部が前記絶縁ガスケット底部
の肉厚の１０％〜６０％に相当する長さ分食い込まれて
いることを特徴とするものである。

【０００８】前記角形電池は例えば次のような方法によ
り製造される。まず、正極と負極とを間にセパレータを
介して電極群を作製する。また、開口端付近が拡口され
ることにより形成された段部を有する有底矩形筒状の容
器を用意する。前記容器内に前記電極群を収納した後、
電解液を収容する。底部に矩形の穴を有する有底矩形筒
状の絶縁ガスケット内に封口板を収納する。前記封口板
と前記正極とを接続し、この絶縁ガスケットを前記容器
の前記段部に載置した後、前記容器の段部より上方に位
置する部分を縮径する。ひきつづき、前記絶縁ガスケッ
トの底面周縁に前記段部が前記絶縁ガスケットの底部の
肉厚の１０％〜６０％に相当する長さ分食い込まれるよ
うに前記容器の開口端を内方に折り曲げて折曲部を形成
し、この折曲部と前記段部との間の位置に前記封口板を
前記絶縁ガスケットを介してかしめ固定することにより
前記二次電池を製造する。

【０００９】前記絶縁ガスケットの底面周縁に前記容器
の段部を前述した長さ分だけ食い込ませるのは次のよう
な理由によるものである。前記食い込み寸法が絶縁ガス
ケットの底部の肉厚の１０％未満になると、前記電池の
内圧が上昇した際、前記容器の段部内面が前記絶縁ガス
ケットの底部周縁より立上った部分から外れ易くなる。
一方、前記食い込み寸法が絶縁ガスケットの底部の肉厚
の６０％を越えると、前記折り曲げ工程の際に前記容器
が変形する。より好ましい食い込み寸法は、絶縁ガスケ
ットの底部の肉厚の１５％〜５０％に相当する長さであ
る。

【００１０】前記絶縁ガスケットは、例えばナイロン
６，６、温度が２５℃〜６５℃で、湿度が８０％〜９３
％の空気中に０．５時間〜６０時間放置することにより
吸湿させたナイロン６，６から形成することが好まし
い。特に、前述した条件で吸湿させたナイロン６，６か
らなる絶縁ガスケットは、柔軟性が優れるため、その底
部周縁から立上った部分と容器の段部内面との密着性を
向上することができ、好適である。

【００１１】前記容器は、鋼板から形成されることが好
ましく、かつ前記開口端と段部との間に位置する部分の
ビッカース硬度を８０Ｈｖ〜１６０Ｈｖにし、前記段部
より下方に位置する部分のビッカース硬度を１７０Ｈｖ
にすることが好ましい。前記容器の開口端と段部との間
に位置する部分のビッカース硬度を前記範囲に限定する
のは次のような理由によるものである。前記ビッカース
硬度を８０Ｈｖ未満にすると、前記開口端と段部との間
に位置する部分の強度が劣るために前記折り曲げ工程に
おいてこの部分のうちの下方に位置する領域が変形する
恐れがある。また、前記容器内のガス圧力が上昇した際
に前記開口端と段部との間に位置する部分が膨らみやす
くなるため、前記開口端と段部との間に位置する長手方
向側内面と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じてガス漏
れが生じる恐れがある。一方、前記ビッカース硬度が１
６０Ｈｖを越えると、前記折り曲げ工程において前記容
器の段部より下方に位置する部分に変形が生じる恐れが
ある。より好ましいビッカース硬度は、９０Ｈｖ〜１５
０Ｈｖの範囲である。

【００１２】

【作用】本発明の角形電池によれば、絶縁ガスケットの
底部周縁に容器の段部が絶縁ガスケット底部肉厚の１０
％〜６０％に相当する長さ分食込まれている構造にする
ことによって、前記電池内にガスが発生して電池内圧が
上昇し、前記ガス圧力により開口端と段部との間に位置
する長手方向側の面の中央部分が外方に湾曲した際に、
前記容器の段部内面が前記絶縁ガスケットの底部周縁よ
り立上った部分から外れるのを抑制することができる。
従って、開口端と段部との間に位置する長手方向側内面
と絶縁ガスケットとの間に隙間が生じるのを抑制するこ
とができるため、前記電池の気密性を向上することがで
き、前記電池の信頼性を向上することができる。

【００１３】

【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に示すように、負極端子を兼ねる鋼製の容器１は長
手方向側の幅が例えば１６．８ｍｍの有底矩形筒状で、
上部に矩形状の開口端２を有する。前記容器１の板厚は
例えば０．４ｍｍである。前記容器１の前記開口端２の
周縁は内方に折り曲げられて折曲部３が形成されてい
る。前記容器１の折曲部３の下方には、内方に突出した
形状の段部４が形成されている。また、前記容器１の開
口端２と段部４との間に位置する部分のビッカース硬度
は１００Ｈｖで、前記段部４より下方に位置する部分の
ビッカース硬度は１７０Ｈｖである。電極群５は、水素
吸蔵合金負極６と袋状のポリアミド繊維製不織布からな
るセパレータ７で包まれたニッケル正極８とを交互に重
ね合わせて形成されている。前記電極群５は、前記容器
１の内周面と前記負極６が接触するように前記容器１内
に収納されている。７規定のＫＯＨ及び１規定のＬｉＯ
Ｈからなるアルカリ電解液は前記容器１内に収容されて
いる。ナイロン６，６製の絶縁ガスケット９は、底部に
矩形の穴が開口された有底矩形筒形状をなし、立上り部
の肉厚が例えば０．５ｍｍで、底部の肉厚が例えば０．
３ｍｍである。前記絶縁ガスケット９は、前記容器１内
の前記折曲部３と前記段部４とにより囲まれた位置に圧
縮状態で配置され、その底面周縁９ａに前記段部４が食
込まれている。食込み寸法Ｌは、０．０３ｍｍで、前記
絶縁ガスケット９の底部の肉厚の１０．０％分に相当す
る。防爆機能及び正極端子を兼ねる封口蓋群１０は、前
記絶縁ガスケット９内に配置され、前記絶縁ガスケット
９の反発弾性力によりかしめ固定されている。前記封口
蓋群１０は、中央にガス抜き孔１１（半径は例えば１．
１ｍｍである）を有する矩形状の封口板１２と、例えば
合成ゴムからなる弾性弁体１３と、ガス通過孔（図示し
ない）を有する片端が閉じられた円筒形の端子キャップ
１４とから構成されている。前記弾性弁体１３は前記封
口板１２にそのガス抜き孔１１を覆うように載置されて
いる。前記端子キャップ１４は前記弾性弁体１３を包囲
するように配置され、溶接により前記封口板１２に固定
されている。正極リード１５は、一端が前記正極８に接
続され、他端が前記封口板１２の下面と接続されてい
る。

【００１４】このような構成によれば、絶縁ガスケット
９の底面周縁９ａに前記容器１の段部４が絶縁ガスケッ
ト底部肉厚の１０％〜６０％に相当する長さ分食込まれ
ている構造にすることによって、前記二次電池が例えば
急速充電されて電池内にガスが発生して電池内圧が上昇
し、前記ガス圧力により開口端２と段部４との間に位置
する長手方向側の面の中央部分が外方に湾曲した際に、
前記容器１の段部４の内面が前記絶縁ガスケット９の底
部周縁より立上った部分から外れるのを抑制することが
できる。従って、開口端２と段部４との間に位置する長
手方向側内面と絶縁ガスケット９との間に隙間が生じる
のを抑制することができるため、前記二次電池の気密性
を向上することができ、前記二次電池の信頼性を向上す
ることができる。

【００１５】本発明に係わる角形電池の優れた特性は以
下に示す実験により確認された。実施例２〜４食込み寸法Ｌを０．０５ｍｍ，０．１０ｍｍ，０．１８
ｍｍ（それぞれ絶縁ガスケット９の底部の肉厚の１６．
７％，３３．３％，６０％に相当する）にした以外は実
施例１と同様な構造を有する角形ニッケル水素二次電池
を製造した。比較例食込み寸法Ｌを０．０２ｍｍ（絶縁ガスケット９の底部
の肉厚の６．７％に相当する）にした以外は実施例１と
同様な構造を有する角形ニッケル水素二次電池を製造し
た。

【００１６】実施例１〜４及び比較例の二次電池の容器
の下部側面に孔を設け、この孔から前記容器内にガスを
送りこみ、開口端と段部との間に位置する長手方向側内
面と絶縁ガスケットとの間からガス漏れが生じた時の前
記容器内の圧力を測定した。その結果を下記表１に示
す。

【００１７】表１食込み寸法Ｌ（％）耐ガスリーク圧（ｋｇ／ｃｍ² ）実施例１１０．０９．４〜１０．５実施例２１６．７１０．５〜１２．４実施例３３３．３１２．０〜１５．０実施例４６０．０１１．５〜１５．５比較例６．７４．２〜８．３表１から明らかなように、絶縁ガスケットの底面周縁に
容器の段部が絶縁ガスケット底部の肉厚の１０％〜６０
％に相当する長さ分食い込まれている構造を有する実施
例１〜４の二次電池は、前記容器内面と前記絶縁ガスケ
ットとの間からガス漏れが生じた時の容器内の圧力が高
いことがわかる。これに対し、これに対し、食込み寸法
が絶縁ガスケット底部の肉厚の１０％未満である比較例
の二次電池は、前記圧力が低いことがわかる。

【００１８】また、絶縁ガスケットの底面周縁に容器の
段部が０．２０ｍｍ（絶縁ガスケット底部の肉厚の６
６．７％に相当する）食込まれている以外は実施例１と
同様な構造を有する角形ニッケル水素二次電池を製造し
たところ、容器の下部に変形が生じた。実施例５５０℃で、湿度が８５％の空気中に１時間放置すること
により吸湿されたナイロン６，６に絶縁ガスケットの材
質を変更し、前記絶縁ガスケットの底面周縁に容器の段
部が０．１７ｍｍ（絶縁ガスケット底部の肉厚の５６．
７％に相当する）食い込まれている以外は実施例１と同
様な構造を有する角形ニッケル水素二次電池を製造し
た。

【００１９】得られた実施例５の二次電池に前述したガ
ス漏れ試験を施したところ、ガス漏れが生じた時の容器
内の圧力が１３．５ｋｇ／ｃｍ² 〜１５．０ｋｇ／ｃｍ
² と著しく高かった。

【００２０】なお、前記実施例では、角形ニッケル水素
二次電池に適用した例を説明したが、角形ニッケルカド
ミウム二次電池にも同様に適用することができる。前記
実施例では、角形アルカリ二次電池に適用した例を説明
したが、角形リチウムイオン二次電池、角形リチウム電
池にも同様に適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の角形電池に
よれば、電池内のガス圧力が上昇した際に開口端と段部
との間に位置する長手方向側内面と絶縁ガスケットとの
間に隙間が生じるのを抑制することができ、気密性を向
上することができ、信頼性を向上することができるとい
う顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る角形電池を示す断面図。

【符号の説明】

１…容器、２…開口端、３…折曲部、４…段部、５…電
極群、６…負極、７…セパレータ、８…正極、９…絶縁
ガスケット、９ａ…絶縁ガスケットの底面周縁、１０…
防爆機能及び端子を兼ねる封口蓋群、１２…封口板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口端を内方に折り曲げて形成された折
曲部と、前記折曲部の下方に形成された内方に突出した
形状の段部を有する有底矩形筒状の容器と、前記容器内
に収納され、正極と負極との間にセパレータを介して作
製された電極群と、前記容器内に収容された電解液と、
前記容器内の折曲部と段部とにより囲まれた位置に圧縮
状態で配置され、前記段部が当接される底部に矩形穴を
有する有底矩形筒状の合成樹脂製絶縁ガスケットと、前
記絶縁ガスケット内に配置され、前記ガスケットの圧縮
下においてかしめ固定される封口板とを具備し、前記絶縁ガスケットは、その底面周縁に前記段部が前記
絶縁ガスケット底部の肉厚の１０％〜６０％に相当する
長さ分食い込まれていることを特徴とする角形電池。