JPH09180697A - リチウム電池用ベントキャップ - Google Patents
リチウム電池用ベントキャップInfo
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リチウム又はリチウム合金の陰極及び少なく
とも一つ以上の金属塩の陽極と電気接触する電解質を含
むリチウム電池用ベントキャップを提供する。 【解決手段】 本発明によるリチウム電池用ベントキャ
ップにおいて、ベントキャップは帽子状でその突部の上
面に凹部を有する。凹部の平面は四辺形であり、向かい
合う両辺が切開されて向かい合う一対のベントホールを
形成する。
とも一つ以上の金属塩の陽極と電気接触する電解質を含
むリチウム電池用ベントキャップを提供する。 【解決手段】 本発明によるリチウム電池用ベントキャ
ップにおいて、ベントキャップは帽子状でその突部の上
面に凹部を有する。凹部の平面は四辺形であり、向かい
合う両辺が切開されて向かい合う一対のベントホールを
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム電池用ベン
トキャップに関し、より詳しくは、爆発時に電池の内部
から発生したガス及びフレームの噴出距離を減少させる
ための構造を有するリチウム電池用ベントキャップに関
する。
トキャップに関し、より詳しくは、爆発時に電池の内部
から発生したガス及びフレームの噴出距離を減少させる
ための構造を有するリチウム電池用ベントキャップに関
する。
【０００２】
【従来の技術】最近、リチウム又はリチウム合金の陰極
及び少なくとも一つの金属塩の陽極と電気接触する電解
質を含むリチウム電池が開発され多様な電子装置に広く
使用されている。しかし、金属リチウムの高い反応性の
ため、電池内に存在する水分や活性不純物等によって電
池の温度及び圧力が上昇する可能性がある。
及び少なくとも一つの金属塩の陽極と電気接触する電解
質を含むリチウム電池が開発され多様な電子装置に広く
使用されている。しかし、金属リチウムの高い反応性の
ため、電池内に存在する水分や活性不純物等によって電
池の温度及び圧力が上昇する可能性がある。
【０００３】また、最近の現象によれば、リチウム電池
が１次電池であるにも拘らず、外部電源によって電池を
充電または強制放電するなどの誤使用が増えつつある。
多発する強制放電の一例としては、使い切ったもの、あ
るいは放電容量がゼロになったか又は小さくなった一個
以上の使いかけの電池を、放電容量の大きい一個以上の
新たな電池と接触させる場合がある。この場合、放電容
量のゼロになった電池が強制放電されれば、該電池には
他の新たな電池より供給される電流によって負の電圧が
加わる。
が１次電池であるにも拘らず、外部電源によって電池を
充電または強制放電するなどの誤使用が増えつつある。
多発する強制放電の一例としては、使い切ったもの、あ
るいは放電容量がゼロになったか又は小さくなった一個
以上の使いかけの電池を、放電容量の大きい一個以上の
新たな電池と接触させる場合がある。この場合、放電容
量のゼロになった電池が強制放電されれば、該電池には
他の新たな電池より供給される電流によって負の電圧が
加わる。
【０００４】リチウム電池に生じたこのようなエラーに
よって、電池には内部短絡回路のため多量の熱が発生
し、場合によっては電池が爆発することもある。更に、
リチウム電池が比較的高電流を要するところに使用され
た場合は、電池に多量の熱が発生して、電池中央部の温
度はさらに高くなり、また陽極と陰極との間の絶縁層が
溶融される。これによって、電池には内部短絡回路が形
成され、該内部短絡回路を介して多量の電流が流れ追加
的に熱が発生する。結局、リチウム及びリチウム合金が
溶融され、電池は燃焼又は爆発する。
よって、電池には内部短絡回路のため多量の熱が発生
し、場合によっては電池が爆発することもある。更に、
リチウム電池が比較的高電流を要するところに使用され
た場合は、電池に多量の熱が発生して、電池中央部の温
度はさらに高くなり、また陽極と陰極との間の絶縁層が
溶融される。これによって、電池には内部短絡回路が形
成され、該内部短絡回路を介して多量の電流が流れ追加
的に熱が発生する。結局、リチウム及びリチウム合金が
溶融され、電池は燃焼又は爆発する。
【０００５】上記のような電池の爆発を防ぐための防爆
構造が、安全のためにリチウム電池に広く使用されてい
る。図１は従来のコイル状のリチウム電池の上部構造を
示す部分断面図である。図１で図面番号１は内部にコイ
ル状の電極体２の装着された底部（図示せず）を有する
円筒状のケーシングを示す。ケーシング１はその上部に
狭部１ａを有する。ベントキャップ３は帽子状に形成さ
れ、円形の平坦部３ａ及び該平坦部３ａの中央部より上
部に突出して平坦部３ａと同軸的に形成された突部３ｂ
とで構成される。突部３ｂは円筒状に形成され、突部３
ｂの上面中央部に形成された第１ベントホール３ｃと突
部３ｂの側壁に形成された第２ベントホール３ｄとを有
する。ベントキャップ３における平坦部３ａの周縁は、
突部３ｂが外部に向かうようにケーシング１の狭部１ａ
と曲がった上部縁部１ｂとの間にクランピングされる。
ＰＴＣ素子４は、温度の上昇によって電気抵抗が上昇す
る特性を有するように、金属で製作される。リチウム電
池内の温度が所定値を超えれば、ＰＴＣ素子４はその抵
抗値が急激に上昇して電池の内部回路を開放させる絶縁
体として作用する。ＰＴＣ素子４は中央部にホール４ａ
を有する円形のディスク状である。リチウム電池内でＰ
ＴＣ素子４はベントキャップ３の下に載置される。
構造が、安全のためにリチウム電池に広く使用されてい
る。図１は従来のコイル状のリチウム電池の上部構造を
示す部分断面図である。図１で図面番号１は内部にコイ
ル状の電極体２の装着された底部（図示せず）を有する
円筒状のケーシングを示す。ケーシング１はその上部に
狭部１ａを有する。ベントキャップ３は帽子状に形成さ
れ、円形の平坦部３ａ及び該平坦部３ａの中央部より上
部に突出して平坦部３ａと同軸的に形成された突部３ｂ
とで構成される。突部３ｂは円筒状に形成され、突部３
ｂの上面中央部に形成された第１ベントホール３ｃと突
部３ｂの側壁に形成された第２ベントホール３ｄとを有
する。ベントキャップ３における平坦部３ａの周縁は、
突部３ｂが外部に向かうようにケーシング１の狭部１ａ
と曲がった上部縁部１ｂとの間にクランピングされる。
ＰＴＣ素子４は、温度の上昇によって電気抵抗が上昇す
る特性を有するように、金属で製作される。リチウム電
池内の温度が所定値を超えれば、ＰＴＣ素子４はその抵
抗値が急激に上昇して電池の内部回路を開放させる絶縁
体として作用する。ＰＴＣ素子４は中央部にホール４ａ
を有する円形のディスク状である。リチウム電池内でＰ
ＴＣ素子４はベントキャップ３の下に載置される。
【０００６】ＰＴＣ素子４、リングプレート５、破裂デ
ィスク６、及び下部キャップ７が順次ケーシング１内に
装着される。リングプレート５はホール５ａによって開
放された中央部を有する円形のディスク状であり、緩衝
機能を行うためにプラスチックで製作される。破裂ディ
スク６は電池内の圧力が所定値以上であれば破裂するよ
うに、例えば、アルミで製作される。下部キャップ７は
突部７ａを有し、突部７ａはケーシング１の底部に向か
って突出する。突部７ａの中央部にはホール７ｂが形成
される。リングプレート５と破裂ディスク６の外部周縁
は折り曲がった下部キャップ７の周縁によって固定され
る。電極体２から導かれた正のリード線８は下部キャッ
プ７に接続される。順次載置されたベントキャップ３、
ＰＴＣ素子４、そしてリングプレート５と破裂ディスク
６とを含む下部キャップ７は、リング状のパッキング９
を介在し、ケーシング１の狭部１ａと半径方向に内側に
折り曲がった上部縁部１ｂとの間にクランピングされ
る。
ィスク６、及び下部キャップ７が順次ケーシング１内に
装着される。リングプレート５はホール５ａによって開
放された中央部を有する円形のディスク状であり、緩衝
機能を行うためにプラスチックで製作される。破裂ディ
スク６は電池内の圧力が所定値以上であれば破裂するよ
うに、例えば、アルミで製作される。下部キャップ７は
突部７ａを有し、突部７ａはケーシング１の底部に向か
って突出する。突部７ａの中央部にはホール７ｂが形成
される。リングプレート５と破裂ディスク６の外部周縁
は折り曲がった下部キャップ７の周縁によって固定され
る。電極体２から導かれた正のリード線８は下部キャッ
プ７に接続される。順次載置されたベントキャップ３、
ＰＴＣ素子４、そしてリングプレート５と破裂ディスク
６とを含む下部キャップ７は、リング状のパッキング９
を介在し、ケーシング１の狭部１ａと半径方向に内側に
折り曲がった上部縁部１ｂとの間にクランピングされ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】かかる構成の電池にお
いて、電池の内部圧力の上昇によって、破裂ディスク６
は上方に膨張する。破裂ディスク６の膨張がさらに進行
すれば破裂し、電池内のガスが第１及び第２のベントホ
ール３ｃ及び３ｄを介して外部に排出され、これによっ
て電池の爆発が防止される。
いて、電池の内部圧力の上昇によって、破裂ディスク６
は上方に膨張する。破裂ディスク６の膨張がさらに進行
すれば破裂し、電池内のガスが第１及び第２のベントホ
ール３ｃ及び３ｄを介して外部に排出され、これによっ
て電池の爆発が防止される。
【０００８】しかし、従来の電池において、ガス及びフ
レームが噴出される場合、発生したガス及びフレームは
大部分ホール４ａ，５ａ及び７ｂの直上方に置かれたベ
ントキャップ３の中央部に形成された第１ベントホール
３ｃを介して排出される。結果的に、電池の内部で発生
したガス及びフレームは、実際には分散されることなく
放出され長距離にまで容易に到達し、このため、電池を
用いる電子装置が損傷されるのは言うまでもなく、人間
にも傷害を与えるおそれがある。
レームが噴出される場合、発生したガス及びフレームは
大部分ホール４ａ，５ａ及び７ｂの直上方に置かれたベ
ントキャップ３の中央部に形成された第１ベントホール
３ｃを介して排出される。結果的に、電池の内部で発生
したガス及びフレームは、実際には分散されることなく
放出され長距離にまで容易に到達し、このため、電池を
用いる電子装置が損傷されるのは言うまでもなく、人間
にも傷害を与えるおそれがある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、爆発時に発生する噴出ガス及びフレームを分散させ
ることで噴出圧力を低減して、ガス及びフレームの噴出
距離を減少させるためのリチウム電池用ベントキャップ
を提供することにある。
解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、爆発時に発生する噴出ガス及びフレームを分散させ
ることで噴出圧力を低減して、ガス及びフレームの噴出
距離を減少させるためのリチウム電池用ベントキャップ
を提供することにある。
【００１０】上記目的を実現するための本発明によるベ
ントキャップは、円形の平坦部と；上記平坦部の中央部
より上方に突出し上記平坦部と同軸的に形成された円筒
状の突部と；上記突部の上面に形成された四辺形の平面
状を有する凹部と；上記凹部における向かい合う両辺が
切開されることで形成された向かい合う一対のベントホ
ールと；で構成される。
ントキャップは、円形の平坦部と；上記平坦部の中央部
より上方に突出し上記平坦部と同軸的に形成された円筒
状の突部と；上記突部の上面に形成された四辺形の平面
状を有する凹部と；上記凹部における向かい合う両辺が
切開されることで形成された向かい合う一対のベントホ
ールと；で構成される。
【００１１】本発明によるベントキャップは、一個以上
の溝を周縁に有し、上記突部内に上記突部の上面と平行
に設置される、円形のディスク状の遮断板が更に設けら
れても良い。
の溝を周縁に有し、上記突部内に上記突部の上面と平行
に設置される、円形のディスク状の遮断板が更に設けら
れても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図２乃至図５を参照して本
発明による望ましい実施例を詳細に説明する。図２
（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１実施例によるベントキ
ャップ１０を示す。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線Ａ−Ａ
に沿った断面図である。
発明による望ましい実施例を詳細に説明する。図２
（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１実施例によるベントキ
ャップ１０を示す。図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線Ａ−Ａ
に沿った断面図である。
【００１３】ベントキャップ１０はプレス加工によって
帽子状に形成される。ベントキャップ１０は、円形の平
坦部１２と該平坦部１２の中央部より上方に突出し平坦
部１２と同軸的に形成された突部１４とからなる。突部
１４の上面にはプレス加工によって二つの傾斜面からな
る凹部１６が形成され、該凹部１６の両辺は切開されて
向かい合う三角形のベントホール１８を形成する。本実
施例において、凹部１６の平面は四辺形であり、縦断面
はＶ字状である。
帽子状に形成される。ベントキャップ１０は、円形の平
坦部１２と該平坦部１２の中央部より上方に突出し平坦
部１２と同軸的に形成された突部１４とからなる。突部
１４の上面にはプレス加工によって二つの傾斜面からな
る凹部１６が形成され、該凹部１６の両辺は切開されて
向かい合う三角形のベントホール１８を形成する。本実
施例において、凹部１６の平面は四辺形であり、縦断面
はＶ字状である。
【００１４】図３は本発明の第２実施例によるベントキ
ャップ２０の斜視図を示す。本実施例において、第１実
施例と同一な構成要素には同一符号を付し、その詳しい
説明は省略する。突部１４の上面にはプレス加工によっ
て二つの傾斜面とこれら傾斜面を連結する一つの水平面
からなる凹部２２が形成され、凹部２２の両辺は切開さ
れて向かい合う台形状のベントホール２４を形成する。
本実施例において、凹部２２の平面は四辺形であり、縦
断面は台形状である。
ャップ２０の斜視図を示す。本実施例において、第１実
施例と同一な構成要素には同一符号を付し、その詳しい
説明は省略する。突部１４の上面にはプレス加工によっ
て二つの傾斜面とこれら傾斜面を連結する一つの水平面
からなる凹部２２が形成され、凹部２２の両辺は切開さ
れて向かい合う台形状のベントホール２４を形成する。
本実施例において、凹部２２の平面は四辺形であり、縦
断面は台形状である。
【００１５】凹部の縦断面の形状は上記実施例に特別限
定されるものではなく、例えば半円形であってもいい。
図４には電池内で発生したガス及びフレームの噴出圧力
をさらに低減させるために、各実施例に追加的に含むこ
とのできる円形のディスク状の遮断板２５の斜視図を示
す。遮断板２５の周縁には復数の、望ましくは３個の溝
２５ａが形成される。
定されるものではなく、例えば半円形であってもいい。
図４には電池内で発生したガス及びフレームの噴出圧力
をさらに低減させるために、各実施例に追加的に含むこ
とのできる円形のディスク状の遮断板２５の斜視図を示
す。遮断板２５の周縁には復数の、望ましくは３個の溝
２５ａが形成される。
【００１６】図５は遮断板２５を含む図３におけるベン
トキャップ２０の断面図である。遮断板２５は突部１４
の内部で事実上突部１４の上部面と平行に装着される。
この時、遮断板２５の縁部は突部１４の内壁と結合し、
これによって遮断板２５に形成された溝２５ａは電池内
で発生したガス及びフレームの排出通路として作用す
る。
トキャップ２０の断面図である。遮断板２５は突部１４
の内部で事実上突部１４の上部面と平行に装着される。
この時、遮断板２５の縁部は突部１４の内壁と結合し、
これによって遮断板２５に形成された溝２５ａは電池内
で発生したガス及びフレームの排出通路として作用す
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明によるベントキャップを有する電
池において、内部圧力の上昇によってガスが噴出する
か、あるいは内部からの爆発によってガス及びフレーム
が噴出する場合、ガス及びフレームは直接外部に噴出せ
ず、先ず凹部の内壁と衝突して噴出の圧力が低下する。
その後、噴出圧力の低下したガス及びフレームは、２個
のベントホールを介して分散され外部に噴出される。
池において、内部圧力の上昇によってガスが噴出する
か、あるいは内部からの爆発によってガス及びフレーム
が噴出する場合、ガス及びフレームは直接外部に噴出せ
ず、先ず凹部の内壁と衝突して噴出の圧力が低下する。
その後、噴出圧力の低下したガス及びフレームは、２個
のベントホールを介して分散され外部に噴出される。
【００１８】遮断板２５を追加的に設けた場合、上記の
ような遮断効果は一層向上する。電池の内部で発生した
ガス及びフレームは、先ず遮断板２５に衝突しその噴出
圧力が低下した後、遮断板２５に形成された溝２５ａを
介して外部に噴出される。従って、ガス及びフレームの
噴出距離が低減され、安全度が向上し、また機器の損傷
が防止される。
ような遮断効果は一層向上する。電池の内部で発生した
ガス及びフレームは、先ず遮断板２５に衝突しその噴出
圧力が低下した後、遮断板２５に形成された溝２５ａを
介して外部に噴出される。従って、ガス及びフレームの
噴出距離が低減され、安全度が向上し、また機器の損傷
が防止される。
【００１９】以上、本発明を望ましい実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明はこれに限定されず、当業
者の通常の知識を逸脱しない範囲内でその変形や改良が
可能であるのは勿論である。
具体的に説明したが、本発明はこれに限定されず、当業
者の通常の知識を逸脱しない範囲内でその変形や改良が
可能であるのは勿論である。
【図１】従来のリチウム電池の上部構造を示す部分縦断
面図である。
面図である。
【図２】（Ａ）は本発明によるリチウム電池用ベントキ
ャップの第１実施例を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の線
Ａ−Ａに沿った断面図である。
ャップの第１実施例を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の線
Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明によるリチウム電池用ベントキャップの
第２実施例を示す斜視図である。
第２実施例を示す斜視図である。
【図４】電池内で発生したガス及びフレームの緩衝のた
めの遮断板を示す斜視図である。
めの遮断板を示す斜視図である。
【図５】図４における遮断板を含む本発明によるリチウ
ム電池用ベントキャップの第２実施例を示す図３の線Ｂ
−Ｂに沿った断面図である。
ム電池用ベントキャップの第２実施例を示す図３の線Ｂ
−Ｂに沿った断面図である。
１０、２０ ベントキャップ １２ 平坦部 １４ 突部 １６、２２ 凹部 ２４ ベントホール ２５ 遮断板
Claims (6)
- 【請求項１】 リチウム又はリチウム合金の陰極及び少
なくとも一つの金属塩の陽極と電気接触する電解質を含
むリチウム電池用ベントキャップにおいて、 円形の平坦部と；上記平坦部の中央部より上方に突出し
上記平坦部と同軸的に形成された円筒状の突部と；上記
突部の上面に形成された四辺形の平面を有する凹部と；
上記凹部の向かい合う両辺が切開されることで形成され
た向かい合う一対のベントホールとからなることを特徴
とするリチウム電池用ベントキャップ。 - 【請求項２】 一個以上の溝を周縁に有し、上記突部内
に上記突部の上面と平行に設置された円形ディスク状の
遮断板を更に含むことを特徴とする請求項１記載のリチ
ウム電池用ベントキャップ。 - 【請求項３】 上記凹部の縦断面はＶ字状であり、上記
ベントホールは三角形であることを特徴とする請求項１
記載のリチウム電池用ベントキャップ。 - 【請求項４】 上記凹部の縦断面及び上記ベントホール
は台形状であることを特徴とする請求項１記載のリチウ
ム電池用ベントキャップ。 - 【請求項５】 上記凹部の縦断面及び上記ベントホール
の形状は半円形であることを特徴とする請求項１記載の
リチウム電池用ベントキャップ。 - 【請求項６】 リチウム又はリチウム合金の陰極及び少
なくとも一つの金属塩の陽極と電気接触する電解質を含
むリチウム電池用ベントキャップにおいて、 円形の平坦部と；上記平坦部の中央部より上方に突出し
上記平坦部と同軸的に形成された円筒状の突部と；一個
以上の溝を周縁に有し、上記突部内に上記突部の上面と
平行に設置された円形ディスク状の遮断板と；からな
り、 上記円筒形状の上記突部は、その上面に形成された四辺
形の平面を有する凹部と、 上記凹部の向かい合う両辺が切開されることで形成され
た向かい合う一対のベントホールとを有し、 上記凹部の縦断面はＶ字状であり、上記ベントホールは
三角形であることを特徴とするリチウム電池用ベントキ
ャップ。
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