JPH08180845A - 角形電池 - Google Patents

角形電池

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JPH08180845A
JPH08180845A JP6318145A JP31814594A JPH08180845A JP H08180845 A JPH08180845 A JP H08180845A JP 6318145 A JP6318145 A JP 6318145A JP 31814594 A JP31814594 A JP 31814594A JP H08180845 A JPH08180845 A JP H08180845A
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Hideaki Kitatsume
秀明 北爪
Hideaki Ozawa
英明 小澤
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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
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長手方向側の面の強度が向上され、かつ加工
性が優れた開口部を有する容器を備えた角形電池を提供
することを目的とする。 【構成】 上部に矩形枠状の開口部2と前記開口部2の
下方に形成された内方に突出した形状の段部4とを有す
る有底矩形筒状の容器1を具備した角形電池において、
前記容器1は、前記開口部2の長手方向側の面の厚さを
1 とし、前記開口部2の長手方向と直交する面の厚さ
をL2 とした時に式L1 >L2 を満たす構造を有するこ
とを特徴とする特徴とする。

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能が設けら
れている。
【0003】防爆機能を有する二次電池は次のような方
法により製造される。上部に矩形枠状の開口部と前記開
口部の下方に形成された内方に突出した形状の段部とを
有する有底矩形筒状の容器を用意する。前記容器内に正
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
を収納した後、アルカリ電解液を収容する。底部に矩形
穴を有する有底矩形筒状の絶縁ガスケット内に封口部材
を収納する。この絶縁ガスケットを前記容器内の段部に
載置し、前記開口部を縮径する。ひきつづき、前記開口
部の上端を内方に折り曲げて折曲部を形成し、前記封口
部材を前記折曲部と段部とにより囲まれた空間にかしめ
固定することにより前記二次電池を製造する。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】ところで、前記二次電池において、例えば
急速充電により前記容器内にガスが発生してガス圧力が
上昇すると、前記ガス圧力により前記容器の前記開口部
の長手方向側の面が外方へ湾曲するという問題点があっ
た。その結果、前記開口部の長手方向側内面と絶縁ガス
ケットとの間に隙間が生じ、防爆機構が作動する前に前
記電池の気密性が低下するという問題点があった。
【0006】このため、前記容器の硬度を高めたり、あ
るいは前記容器の開口部の厚さを厚くすることにより前
記容器の開口部の強度を高めることが行われている。し
かしながら、前記容器の開口部の強度を高めると、前記
開口部の加工性が劣るという問題点があった。従って、
前記容器を備えた二次電池は、前記開口部の上端を内方
に折り曲げる工程において前記容器が過度に押圧される
ため、前記容器の下部に歪みや凹み等の変形が生じ、前
記容器内に前記封口部材を気密に取付けることが困難に
な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、長手
方向側の面の強度が向上され、かつ加工性が優れた開口
部を有する容器を備えた角形電池を提供しようとするも
のである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上部に矩形枠
状の開口部と前記開口部の下方に形成された内方に突出
した形状の段部と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、前記容器内の段部に載置されて前記開口部の上端
を内方に折り曲げることにより前記段部と折曲部とによ
り囲まれた空間に圧縮状態で配置された底部に矩形穴を
有する有底矩形筒状の絶縁ガスケットと、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た角形電池におい
て、前記容器は、前記開口部の長手方向側の面の厚さを
1とし、前記開口部の長手方向と直交する面の厚さを
2 とした時に次式 L1 >L2 (1) を満たす構造を有することを特徴とするものである。
【0009】前記容器は、前記段部より下方に位置する
側面の厚さをL0 とした時に次に示す式 L1 >L0 ≧L2 (2) か、または L1 =L0 >L2 (3) を満たす構造を有することが好ましい。前記(2)式
か、または前記(3)式を満たす構造を有する容器は、
前記段部より下方に位置する部分の強度が高く、かつ所
望の体積を有する電極群を収納することができるため、
好適である。
【0010】前記容器が前記(2)式または前記(3)
式を満し、前記厚さL0 を1とした時に、前記厚さL1
を1〜1.1にし、かつ前記厚さL2 を0.85〜1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。前記厚さL1 を1未満にすると、前記電池内に
ガスが発生して内圧が上昇した際に前記容器の開口部が
外側に湾曲しやすくなる恐れがあるため、所望の封口強
度が得られなくなる恐れがある。一方、前記厚さL1
1.1を越えると、前記開口部のコーナ部の加工性が低
下する恐れがあるため、前記容器に歪みや凹み等の変形
が生じる恐れがある。また、前記厚さL2 を0.85未
満にすると、前記開口部の強度が低下する恐れがあるた
め、前記開口部の上端を折り曲げる工程において前記容
器の短辺側に凹みや歪み等の変形が生じる恐れがある。
一方、前記厚さL2 が1を越えると、前記開口部のコー
ナ部の加工性が低下する恐れがあるため、前記容器に歪
みや凹み等の変形が生じる恐れがある。
【0011】
【作用】本発明の角形電池によれば、前述した(1)式
を満たす構造を有する容器を備えることによって、前記
容器の開口部の加工性を良好にすることができ、かつ前
記容器の開口部の長手方向側の面の強度を向上すること
ができる。その結果、前記容器の底部に歪みや凹み等の
変形を生じさせることなく前記容器の開口部の上端を内
方に折り曲げて折曲部を形成することができるため、前
記容器内の折曲部と段部とにより囲まれた空間に封口板
を絶縁ガスケットを介してかしめ固定することができ
る。従って、前記容器内のガス圧力が上昇した際に前記
容器の開口部の長手方向側の面が外方に湾曲するのを抑
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可能に
なる。
【0012】
【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は有
底矩形筒状で、上部に矩形枠状の開口部2を有する。前
記容器1の前記開口部2の上端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の開口部2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。前記容器1の段部4より下方に位置する部分の厚さ
(L0 )は例えば0.40mmで、前記開口部2の長手
方向側の面の厚さ(L1 )は例えば0.43mmであ
る。図2に示すように前記容器1の前記開口部2の長手
方向側と直交する面の厚さ(L2 )は、例えば0.37
mmである。従って、前記容器は前記(2)式を満たす
構造を有する。前記胴部の厚さL0 を1とすると、前記
厚さL1 は1.075で、前記厚さL2 は0.925で
ある。また、前記容器1の開口部2のビッカース硬度は
例えば100Hvで、段部4より下方に位置する部分の
ビッカース硬度は例えば160Hv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LiOH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。合成樹脂製の絶縁ガスケット9は、底部
に矩形の穴9aが開口された有底矩形筒状である。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て
いる。防爆機能及び正極端子を兼ねる封口部材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
口部材10は、中央にガス抜き孔11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)を有する帽子形の端子キ
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。
【0013】このような構成の角形ニッケル水素二次電
池によれば、開口部2の長手方向側の面の厚さL1 と、
長手方向と直交する面の厚さL2 とが前記(1)式を満
たす構造を有する容器1を備えることによって、開口部
2の長手方向側の面の強度を向上することができ、かつ
前記容器1の開口部2の加工性を良好にすることができ
る。その結果、前記容器1の底部に歪みや凹み等の変形
を生じさせることなく前記容器1の開口部2の上端を内
方に折り曲げて折曲部3を形成することができるため、
前記容器1内の折曲部3と段部4とにより囲まれた空間
に封口部材10を絶縁ガスケット9を介してかしめ固定
することができる。従って、前記二次電池が急速充電さ
れて前記容器1内のガス圧力が上昇した際に前記容器1
の開口部2の長手方向側の面が外方に湾曲するのを抑制
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可能にな
る。
【0014】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 開口部の長手方向側の面の厚さL1 が0.43mmで、
長手方向と直交する面の厚さL2 が0.40mmで,段
部より下方に位置する部分の厚さL0 が0.40mm
で、前記(2)式を満たす容器を用いた以外は実施例1
と同様な構成の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
なお、前記胴部の厚さL0 を1とすると、前記厚さL1
は1.075で、前記厚さL2 は1である。 実施例3 開口部の長手方向側の面の厚さL1 が0.43mmで、
長手方向と直交する面の厚さL2 が0.40mmで,段
部より下方に位置する部分の厚さL0 が0.43mm
で、前記(3)式を満たす容器を用いた以外は実施例1
と同様な構成の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
なお、前記胴部の厚さL0 を1とすると、前記厚さL1
は1で、前記厚さL2 は約0.930である。 比較例1 開口部の面の厚さL1 ,L2 が0.43mmで、段部よ
り下方に位置する部分の厚さL0 が0.40mmである
構造を有し、かつ開口部のビッカース硬度が100Hv
で、段部より下方に位置する部分のビッカース硬度が1
60Hvである容器を用いた以外は実施例1と同様な構
成の角形ニッケル水素二次電池を製造した。 比較例2 厚さが0.40mmで、かつ開口部のビッカース硬度が
100Hvで、段部より下方に位置する部分のビッカー
ス硬度が160Hvである容器を用いた以外は実施例1
と同様な構成の角形ニッケル水素二次電池を製造した。
【0015】実施例1〜3及び比較例1〜2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、開口部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。
【0016】
【表1】
【0017】表1から明らかなように、前記(1)式を
満たす構造を有する容器を備えた実施例1〜3の二次電
池は、容器に変形がなく、ガス漏れが生じたときの電池
内の圧力、つまり耐ガスリーク圧が高いことがわかる。
これに対し、開口部の面の厚さが段部より下方に位置す
る部分に比べて厚い構造を有する容器を備えた比較例1
の二次電池は、前記容器の底部に凹みが生じ、耐ガスリ
ーク圧が低いことがわかる。厚さが全て等しい構造を有
する容器を備えた比較例2の二次電池は、容器に変形が
ないものの耐ガスリーク圧が低いことがわかる。
【0018】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。
【0019】
【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、加工性が優れ、長手方向側の面の強度が向上さ
れた開口部を有する容器を備え、前記容器内のガス圧力
が上昇した際に前記開口部の長手方向側の面が外方に湾
曲するのを抑制することができ、前記電池の気密性を向
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。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図。
【符号の説明】
1…容器、2…開口部、3…折曲部、4…段部、5…電
極群、9…絶縁ガスケット、10…防爆機能及び端子を
兼ねる封口部材、12…封口板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部に矩形枠状の開口部と前記開口部の
    下方に形成された内方に突出した形状の段部とを有する
    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、前記容器内の段部に
    載置されて前記開口部の上端を内方に折り曲げることに
    より前記段部と折曲部とにより囲まれた空間に圧縮状態
    で配置された底部に矩形穴を有する有底矩形筒状の絶縁
    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
    を具備した角形電池において、 前記容器は、前記開口部の長手方向側の面の厚さをL1
    とし、前記開口部の長手方向と直交する面の厚さをL2
    とした時に式L1 >L2 を満たす構造を有することを特
    徴とする角形電池。
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