JPH09306469A

JPH09306469A - 円筒形電池

Info

Publication number: JPH09306469A
Application number: JP8124691A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Soeda; 毅添田; Hideaki Ozawa; 英明小澤; Hiroshi Suzuki; 博士鈴木; Hideaki Kitatsume; 秀明北爪; Keiji Takahashi; 敬二高橋; Yutaka Tsuga; 裕都賀
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ユーザの誤使用による破裂が防止された円筒
形電池を提供する。【構成】容器１内に収納され、かつ正極３と負極４を
その間にセパレータ５を介在して渦巻状に捲回すること
により作製された電極群２と、前記容器１の開口部に配
置されたガス抜き孔７を有する封口板８と、前記封口板
８に配置され、ガス通過孔１０を有する端子１１と、前
記封口板８と前記端子１１との間に配置された安全弁９
と、前記容器１内の前記電極群２上に配置され、前記封
口板８の前記ガス抜き孔７に対向する位置に孔１４が開
口された絶縁板１３と、一端が前記正極３もしくは前記
負極４に取付けられ、かつ他端が前記封口板８の下面に
取付けられ、前記ガス抜き孔７に対向する位置に孔１７
が開口された帯状タブ１６とを具備することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は防爆機能付きの円筒
形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。有底円筒状の容器４１内には、電極群
が収納されている。前記電極群は、正極４２および負極
４３をその間にセパレータ４４を介在してスパイラル状
に捲回することにより作製される。電解液は、前記容器
４１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４５は、前記容器４１の上部開口部に配置さ
れている。前記封口部材４５は中央に円形のガス抜き孔
４６を有する円形の封口板４７と、安全弁としての弾性
材料からなる弾性弁体４８と、ガス通過孔４９が開口さ
れた帽子形状の端子キャップ５０とから構成されてい
る。前記弾性弁体４８は前記封口板４７にそのガス抜き
孔４６を覆うように載置されている。前記端子キャップ
５０は前記弾性弁体４８を包囲するように配置され、溶
接により前記封口板４７に固定されている。リング状の
絶縁性ガスケット５１は、前記封口板４７の周縁と前記
容器４１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４１に
前記封口部材４５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４２に取り付けられて
いる。前記リードタブのタブ５２は、前記封口板４７の
下面に中央付近が前記ガス抜き孔４６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４７の前記ガ
ス抜き孔４６を通して前記弾性弁体４８に加わると、前
記弾性弁体４８は変形して持ち上げられるため、前記封
口板４７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通過孔４９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４２と前記封口部材４５との
導通を確保することにより前記封口部材４５を正極端子
として用いる構造になっている。前記タブ５２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
５２の幅は前記封口板４７の前記ガス抜き孔４６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
５２が前記封口板４７の下面に押し付けられて前記ガス
抜き孔４６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４
７に向かって移動されて前記タブ５２を前記封口板４７
に押付けると、前記タブ５２が折れ曲がって前記封口板
４７の前記ガス抜き孔４６に挿入されるため、前記ガス
抜き孔４６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】また、前記構造の電池において、落下時に
前記容器内の電極群と前記タブないし前記封口板が接触
して内部短絡が生じるのを回避するために、前記電極群
上に絶縁板を配置する場合がある。このような電池で
は、前記タブ及び前記絶縁板が原因となって誤使用時に
破裂を生じるという問題点がある。

【０００８】

【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円筒形電池を提供す
ることである。本発明の別の目的は、帯状タブの集電効
率及び強度を損なうことなく、ユーザの誤使用による破
裂を防止することが可能な円筒形電池を提供することで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる第１の円
筒形電池は、容器内に収納され、かつ正極と負極をその
間にセパレータを介在して渦巻状に捲回することにより
作製された電極群と、前記容器内に収容された電解液
と、前記容器の開口部に配置されたガス抜き孔を有する
封口板と、前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように配
置され、ガス通過孔を有する端子と、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、前記容器内の前記電極群上に配置され、前記封
口板の前記ガス抜き孔に対向する位置に孔が開口された
絶縁板と、一端が前記正極もしくは前記負極に取付けら
れ、かつ他端が前記封口板の下面に取付けられ、前記ガ
ス抜き孔に対向する位置に孔が開口された帯状タブとを
具備することを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係わる第２の円筒形電池は、容器
内に収納され、かつ正極と負極をその間にセパレータを
介在して渦巻状に捲回することにより作製された電極群
と、前記容器内に収容された電解液と、前記容器の開口
部に配置されたガス抜き孔を有する封口板と、前記封口
板に前記ガス抜き孔を囲むように配置され、ガス通過孔
を有する端子と、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、かつ他端が前記封
口板の下面に取付けられた帯状タブとを具備し、前記帯
状タブは、前記ガス抜き孔に対向する位置に孔が開口さ
れ、かつ少なくとも前記孔の帯状タブの幅方向に隣接す
る非開孔領域の幅が拡大された構造を有することを特徴
とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る第１の円筒形電池の
一例を図１〜図３を参照して詳細に説明する。有底円筒
状の容器１内には、電極群２が収納されている。前記電
極群２は、正極３および負極４をその間にセパレータ５
を介在してスパイラル状に捲回することにより作製され
る。前記負極４は作製された電極群の最外周に配置され
て前記容器１と電気的に接触している。前記電極群２
は、中央に巻芯空間部２ａを有する。電解液は、前記容
器１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６は、前記容器１の上部開口
部に配置されている。前記封口部材６は、例えば中央に
円形のガス抜き孔７を有する円形の封口板８と、安全弁
としての例えば合成ゴムからなる弾性弁体９と、複数の
ガス通過孔１０が開口された帽子形状の端子キャップ１
１とから構成されている。前記弾性弁体９は前記封口板
８にそのガス抜き孔７を覆うように載置されている。前
記端子キャップ１１は前記弾性弁体９を包囲するように
配置され、溶接により前記封口板８に固定されている。
リング状の絶縁性ガスケット１２は、前記封口板８の周
縁と前記容器１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
１に前記封口部材６を気密に固定している。例えば塩化
ビニル、ポリプロピレンのような耐電解液性に優れた合
成樹脂からなる絶縁板１３は、前記容器１内の前記電極
群２上に配置されている。図２に示すように、前記絶縁
板１３は一部が切欠かれた円板形状からなり、前記ガス
抜き孔７と対向する位置に円形孔１４が開口されてい
る。前記円形孔１４の径は、前記封口板８のガス抜き孔
７の径よりも大きく、かつ前記電極群２の巻芯空間部２
ａよりも小さい。リードタブ１５の帯状タブ部１６は、
前記封口板８の下面に中央付近が前記ガス抜き孔７の下
方を通過するように取付けられており、かつ前記ガス抜
き孔７と対向する位置に孔１７を有する。前記孔１７
は、例えば図３に示すように矩形状をなす。また、前記
リードタブ１５のリード部１８は、例えば前記正極３の
長手方向に沿う一方側の端部に取付けられている。この
ようなリードタブ１５は、例えばニッケルや、ニッケル
メッキ鋼板から形成される。

【００１２】前記タブ部１６に開口された孔１７の面積
は、前記ガス抜き孔７の面積よりも大きくすると良い。
具体的には、前記孔１７は以下に説明する大きさにする
と良い。

【００１３】前記帯状タブ部１６において、前記孔１７
のタブ部１６の幅方向に隣接する非開孔領域の幅（Ｌ
₁ ）は、前記封口板８の前記ガス抜き孔７の径の９０％
以下に相当する長さにすることが好ましい。前記幅Ｌ₁
を前記封口板８の前記ガス抜き孔７の径の９０％を越え
る長さにすると、ガス圧力の急激な上昇により前記非開
孔領域が前記ガス抜き孔７に押付けられた際か、または
前記電池の落下により折れ曲がったタブ部１６の前記非
開孔領域が前記ガス抜き孔７に挿入された際に、前記非
開孔領域により前記ガス抜き孔７が塞がれる恐れがあ
る。

【００１４】前記帯状タブ部１６において、前記孔１７
の長さ（Ｌ₂ ）は、前記封口板８の前記ガス抜き孔７の
径の１０％以上にすることが望ましい。前記長さＬ₂ を
前記ガス抜き孔７の径の１０％未満にすると、ガス圧力
が急激に上昇した際に前記タブ部１６の長さ方向に隣接
する非開孔領域が前記封口板８の下面に押付けられて前
記ガス抜き孔７を塞ぐ恐れがある。また、電池が落下さ
れた際にタブ部１６の長さ方向に隣接する非開孔領域が
折れ曲がり、前記ガス抜き孔７に挿入されて前記ガス抜
き孔７を塞ぐ恐れがある。

【００１５】前記帯状タブ部には、前述した図３に示す
ように孔を１個形成しても良いが、複数の孔を前記タブ
部の長さ方向もしくは幅方向に形成しても良い。（Ｉ）前記タブの幅方向に複数の孔を形成する場合前記各孔のタブの幅方向に隣接する非開孔領域の幅は、
前記封口板の前記ガス抜き孔の径の９０％以下に相当す
る長さにすることが好ましい。前記幅を前記封口板の前
記ガス抜き孔の径の９０％を越える長さにすると、ガス
圧力の急激な上昇により前記非開孔領域が前記ガス抜き
孔に押付けられた際か、または前記電池の落下により折
れ曲がったタブの前記非開孔領域が前記ガス抜き孔に挿
入された際に、前記非開孔領域により前記ガス抜き孔が
塞がれる恐れがある。

【００１６】前記各孔の帯状タブの長手方向に沿う長さ
は、前述したのと同様な理由により前記封口板の前記ガ
ス抜き孔の径の１０％以上にすることが望ましい。（II）前記タブの長さ方向に複数の孔を形成する場合前記孔間に位置する非開孔領域の長さは、前記封口板の
前記ガス抜き孔の径の９０％以下にすることが好まし
い。前記長さが前記封口板の前記ガス抜き孔の径の９０
％を越えると、ガス圧力の急激な上昇により前記非開孔
領域が前記ガス抜き孔に押付けられた際か、または前記
電池の落下により折れ曲がったタブの前記非開孔領域が
前記ガス抜き孔に挿入された際に、前記非開孔領域によ
り前記ガス抜き孔が塞がれる恐れがある。

【００１７】前記複数の孔が形成された領域の長さは、
前記ガス抜き孔の径の１０％以上にすることが好まし
い。前記長さを前記ガス抜き孔の径の１０％未満にする
と、ガス圧力が急激に上昇した際にタブの複数の孔が形
成されていない領域が前記封口板の下面に押付けられて
前記ガス抜き孔を塞ぐ恐れがある。また、電池が落下さ
れた際にタブの複数の孔が形成されていない領域が折れ
曲がって前記ガス抜き孔に挿入され、前記ガス抜き孔を
塞ぐ恐れがある。

【００１８】以下、前記正極３、負極４、セパレータ５
及び電解液について説明する。１）正極３前記正極は、水酸化ニッケル粒子、結着剤および導電剤
を含むペースト式正極である。このような正極は、前記
水酸化ニッケル粒子、前記導電剤を前記結着剤と共に水
の存在下で混練してペーストを調製し、このペーストを
前記集電体に充填もしくは塗着し、乾燥した後、加圧成
形することにより製造される。

【００１９】前記水酸化ニッケル粒子は、球状もしくは
それに近似した形状を持つことが好ましい。前記水酸化
ニッケル粒子は、平均粒径が５〜３０μｍ、タップ密度
が１．８ｇ／ｃｍ³ 以上であることが好ましい。

【００２０】前記水酸化ニッケル粒子は、比表面積が８
〜２５ｍ² ／ｇであることが好ましい。前記結着剤とし
ては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ゴム系ポリマー（例えば、ポリ
プロピレンスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のラテッ
クス、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）のラ
テックス、エチレンプロピレンジエンモノマ（ＥＰＤ
Ｍ）のラテックスなど）等の疎水性ポリマー；カルボキ
シメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（Ｍ
Ｃ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭ
Ｃ）、ポリアクリル酸塩（例えばポリアクリル酸ナトリ
ウム（ＳＰＡ））、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
ポリエチレンオキシド、アクリル酸とビニルアルコール
との共重合体、アクリル酸塩とビニルアルコールとの共
重合体、マレイン酸とビニルアルコールとの共重合体等
の親水性ポリマー；を挙げることができる。前記結着剤
は、前述した種類の高分子から選ばれる１種以上から形
成することができる。なお、前記ポリテトラフルオロエ
チレン、前記ポリエチレンおよび前記ポリプロピレンは
ディスパージョンの形態で用いることができる。

【００２１】前記導電剤としては、例えば金属コバルト
または水酸化コバルト、一酸化コバルトのようなコバル
ト化合物を挙げることができる。前記集電体としては、
例えばスポンジ状金属多孔体、金属繊維マット等を挙げ
ることができる。

【００２２】２）負極４前記負極４は、水素吸蔵合金粉末、結着剤および導電材
を含むペースト式負極である。このような負極４は、例
えば、前記水素吸蔵合金粉末、前記結着剤および前記導
電材を水の存在下で混練し、ペーストを調製した後、前
記ペーストを前記集電体に充填もしくは塗着し、乾燥
し、加圧成形を施すことにより作製される。

【００２３】前記水素吸蔵合金としては、例えばＡＢ₅
型、Ａ₂ Ｂ型、ＡＢ型、ＡＢ₂ 型として呼ばれる全ての
合金を用いることができる。ただし、ＲＮｉ_5-x-y Ｃｏ
_x Ａ_y （ただし、ＲはＬａ、Ｙを含む希土類元素から選
ばれる少なくとも１種の元素またはミッシュメタル、Ａ
はＡｌ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒから選ば
れる少なくとも１種、ｘ、ｙは原子比にてそれぞれｘ≧
０．４、０≦ｙ≦２．０を示す）にて表される水素吸蔵
合金を用いることが好ましい。

【００２４】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。前記結着剤として
は、前述した正極で説明したのと同様なものを挙げるこ
とができる。

【００２５】前記集電体としては、例えばパンチドメタ
ル、エキスパンドメタル、金網等の二次元構造のもの、
発泡メタル、網状焼結金属繊維などの三次元構造のもの
等を挙げることができる。

【００２６】３）セパレータ５前記セパレータ５としては、例えばポリオレフィン繊維
製不織布、ナイロン繊維製不織布、ポリオレフィン繊維
とナイロン繊維を混繊した不織布等からなるものを挙げ
ることができる。特に、表面が親水化処理されたポリオ
レフィン繊維製不織布はセパレータ５として好適であ
る。

【００２７】４）アルカリ電解液前記電解液としては、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯ
Ｈ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、水酸化カ
リウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、又はＮａＯＨ、
ＫＯＨ及びＬｉＯＨの混合液等のアルカリ電解液を用い
ることができる。

【００２８】なお、前述した図１においては、安全弁と
して弾性弁体からなり、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。

【００２９】また、前述した図１においては、リードを
有する帯状タブが使用されているが、リードのない帯状
タブを用いても良い。前述した図２においては、一部が
切り欠かれた円板形状をなし、前記封口板のガス抜き孔
と対向する位置に孔が開口された絶縁板について説明し
たが、落下時に前記電極群と前記封口板、前記帯状タブ
が接触するのを回避できるのであればどのような形状の
ものでも良い。例えば、前記電極群上に前記形状の絶縁
板と所望の距離を隔てて対向するように半円形状の小さ
な寸法の絶縁板を配置しても良い。

【００３０】また、前述した図２においては、前記絶縁
板に開口された孔の形状を円形にしたが、前記孔の形状
は楕円、矩形、短冊形状等どのような形状であっても良
い。前述した図３においては、前記帯状タブに開口され
た孔の形状を矩形にしたが、前記孔の形状は楕円、円形
等どのような形状であっても良い。

【００３１】以上詳述したように本発明の円筒形電池
は、容器内に収納され、かつ正極と負極をその間にセパ
レータを介在して渦巻状に捲回することにより作製され
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、前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように取付けら
れ、ガス通過孔を有する端子と、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、前記容器内の前記電極群上に配置され、前記封口板
の前記ガス抜き孔に対向する位置に孔が開口された絶縁
板と、一端が前記正極もしくは前記負極に取付けられ、
かつ他端が前記封口板の下面に取付けられ、前記ガス抜
き孔に対向する位置に孔が開口された帯状タブとを具備
する。このような構造の電池においてユーザが誤って火
中に投入する等により電池内の温度が極めて高温にな
り、前記電池内にガスが発生してガス圧力が急激に上昇
し、前記ガス圧力により前記帯状タブ、前記絶縁板が前
記封口板の下面に押付けられた際、前記タブ及び前記絶
縁板には前記封口板の前記ガス抜き孔と対向する位置に
孔がそれぞれ開口されているため、前記タブ、前記絶縁
板が前記ガス抜き孔を塞ぐ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絶縁板の孔、前記タ
ブの孔及び前記封口板の前記ガス抜き孔を通して前記安
全弁に圧力を加えるため、前記安全弁が作動する。従っ
て、前記ガスが前記端子のガス通過孔から外部へ逃散す
るため、破裂を防止することができる。

【００３２】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
て前記タブ、前記絶縁板が前記封口板に押付けられる
と、前記タブが折れ曲がって前記ガス抜き孔に挿入され
る。前記タブ及び前記絶縁板は、前記ガス抜き孔と対向
する位置に孔がそれぞれ開口されているため、前記タブ
の挿入により前記ガス抜き孔が塞されるのを防止するこ
とができる。その結果、誤って落下させた後に前記電池
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、前記安全弁を作動させることができるため、破裂を
防止することができる。

【００３３】以下、本発明に係る別の円筒形電池を図４
〜図５を参照して詳細に説明する。有底円筒状の容器２
１内には、電極群２２が収納されている。前記電極群２
２は、正極２３および負極２４をその間にセパレータ２
５を介在してスパイラル状に捲回することにより作製さ
れる。前記負極２４は作製された電極群の最外周に配置
されて前記容器２１と電気的に接触している。電解液
は、前記容器２１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２６は、前記容
器２１の上部開口部に配置されている。前記封口部材２
６は、例えば中央に円形のガス抜き孔２７を有する円形
の封口板２８と、安全弁としての例えば合成ゴムからな
る弾性弁体２９と、複数のガス通過孔３０が開口された
帽子形状の端子キャップ３１とから構成されている。前
記弾性弁体２９は前記封口板２８にそのガス抜き孔２７
を覆うように載置されている。前記端子キャップ３１は
前記弾性弁体２９を包囲するように配置され、溶接によ
り前記封口板２８に固定されている。リング状の絶縁性
ガスケット３２は、前記封口板２８の周縁と前記容器２
１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２１に前記封
口部材２６を気密に固定している。リードタブは、例え
ばニッケルや、ニッケルメッキ鋼板から形成される。こ
のようなリードタブは、前記正極２３の長手方向に沿う
一方側の端部に取付けられたリード部（図示しない）
と、一端が前記リード部の中央に取り付けられ、かつ他
端が前記封口板２８の下面に取付けられた帯状タブ部３
３とを有する。図５に示すように、前記帯状タブ部３３
は、直径がｒ₁ の円形突起部３４を有する。直径がｒ₂
の円形孔３５は、前記突起部３４の中心に前記ガス抜き
孔２７と対向するように形成されている。このような構
造の帯状タブ部３３は、前記孔３５の帯状タブ部３３の
幅方向に隣接する湾曲形状の非開孔領域の幅を均等にす
ることができるため、孔を開口したことによる電気抵抗
の上昇を大幅に抑制することができる。また、前記帯状
タブ３３の増加面積を前記孔３５の面積と等しくすると
なお良い。

【００３４】前記正極２３、前記負極２４、前記セパレ
ータ２５及び前記電解液としては、前述したのと同様な
ものを用いることができる。なお、前述した図４におい
ては、安全弁として弾性弁体からなり、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。

【００３５】また、前述した図４においては、リードを
有する帯状タブが使用されているが、リードのない帯状
タブを用いても良い。前述した図４においては、絶縁板
を用いていない円筒形電池について説明したが、前記電
池の前記容器内の前記電極群上に絶縁板を配置しても良
い。前記絶縁板としては、前述した第１の円筒形電池で
説明したのと同様なものを用いることができる。

【００３６】また、前述した図５においては、帯状タブ
部として、円形の突起部及び前記突起部の中心にガス抜
き孔と対向するように開口された円形孔を有するものを
説明したが、帯状タブ部は、前記ガス抜き孔と対向する
位置に孔が開口され、かつ少なくとも前記孔の帯状タブ
部の幅方向に隣接する非開口領域の幅が拡大された構造
を有するものであればどのような形状でも良い。例えば
図６に示すように、帯状タブ部３６として矩形状の突起
部３７と、前記突起部３７に前記封口板のガス抜き孔と
対向する位置に開口された矩形状の孔３８とを有し、か
つ前記孔３８の幅方向に隣接する非開孔領域の幅が均等
で、前記タブ部３６の増加面積が前記孔の面積と等しい
形状のものを用いることができる。

【００３７】以上説明したように本発明に係る円筒形電
池は、容器内に収納され、かつ正極と負極をその間にセ
パレータを介在して渦巻状に捲回することにより作製さ
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、前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように取付けら
れ、ガス通過孔を有する端子と、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
つ他端が前記封口板の下面に取付けられた帯状タブとを
具備し、前記帯状タブは、前記ガス抜き孔に対向する位
置に孔が開口され、かつ少なくとも前記孔の帯状タブの
幅方向に隣接する非開孔領域の幅が拡大された構造を有
する。前記非開孔領域の幅を拡大することによって、前
記帯状タブに前記孔を開口したことによる電気抵抗の上
昇を抑制ないし回避することができるため、前記帯状タ
ブの集電効率を孔が形成されていない従来の帯状タブと
同等にすることができる。同時に前記孔を設けることに
起因する前記帯状タブの強度の低下を抑制ないし防止す
ることができるため、電池組立て時に前記帯状タブの前
記非開孔領域が折れ曲り、これが前記容器の内面や前記
電極群の負極と接触し、内部短絡が生じるのを抑制ない
し防止することができる。その結果、前記孔の大きさを
十分に大きくすることができるため、誤使用時における
安全性を向上することができる。

【００３８】

【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まず、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正極を作製
した。つづいて、前記正極の長手方向に沿う一方側の端
部にリードタブのリード部を溶接した。このリードタブ
は、幅が４ｍｍ、長さが１５ｍｍのタブ部を有する。前
記タブ部には、前述した図３に示すように幅が２ｍｍ、
長さ（Ｌ₂ ）が４ｍｍの矩形の孔が開口され、後述する
電池組立て後において封口板のガス抜き孔と対向され
る。また、前記長さＬ₂ は、前記ガス抜き孔の径の約１
３３％に相当する。なお、前記孔は、タブ部の幅方向に
隣接する非開孔領域の幅Ｌ₁ が前記ガス抜き孔の径の３
０％に相当するように開口されている。

【００３９】また、前記負極は、水素吸蔵合金、カーボ
ンブラック及び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。

【００４０】次いで、前記正極と前記負極との間にポリ
アミド繊維製不織布からなるセパレータを介して渦巻状
に捲回して電極群を作製した。前記電極群をＡＡサイズ
の円筒形容器に収納した後、前記電極群上に前述した図
２に示す一部が切り欠かれた円板状で、塩化ビニルから
なる絶縁板を配置した。前記絶縁板は、円形孔が開口さ
れ、後述する電池組立て後において封口板のガス抜き孔
と対向される。この円形孔の直径は、前記電極群の巻芯
空間部の直径より小さく、かつ前記ガス抜き孔より大き
い３．５ｍｍである。前記容器内に７規定のＫＯＨ及び
１規定のＬｉＯＨからなるアルカリ電解液を注入した。
ひきつづき、防爆機能及び正極端子を兼ねる封口部材の
封口板の下面に前記タブの先端をスポット溶接により固
定した。前記封口板には直径３ｍｍの円形ガス抜き孔が
開口されている。その後、前記封口部材を前記容器の開
口部にかしめ固定により取付けることにより前述した図
１に示す構造を有するＡＡサイズのニッケル水素二次電
池を組み立てた。比較例１前記リードタブのタブ部及び前記絶縁板に孔を設けない
こと以外は、実施例１と同様なニッケル水素二次電池を
組み立てた。比較例２前記絶縁板に孔を設けないこと以外は、実施例１と同様
なニッケル水素二次電池を組み立てた。比較例３前記リードタブのタブ部に孔を設けないこと以外は、実
施例１と同様なニッケル水素二次電池を組み立てた。得られた実施例１及び比較例１〜３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、
その結果を下記表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から明らかなように、帯状タブ部に孔
が封口板のガス抜き孔と対向するように開口されている
リードタブ及び前記ガス抜き孔と対向する位置に孔が開
口された絶縁板を備えた実施例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、前記帯状タブ部及び前記絶縁板のいずれにも孔が開
口されていない比較例１の電池と、前記帯状タブ部か、
もしくは前記絶縁板に前記ガス抜き孔と対向する位置に
孔が開口された比較例２〜３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実施例１と同様にして正極を作製した。つづいて、前記
正極の長手方向に沿う一方側の端部にリードタブのリー
ド部を溶接した。このリードタブは、幅が４ｍｍ、長さ
が１５ｍｍのタブ部を有する。前記タブ部は、前述した
図５に示すように直径（ｒ₁ ）が６ｍｍの円形の突起部
を有し、前記突起部には直径（ｒ₂ ）２ｍｍの円形孔が
開口され、後述する電池組立て後において封口板のガス
抜き孔と対向される。また、タブ部の増加面積と前記孔
の面積は等しくなっている。

【００４３】また、実施例１と同様にして負極を作製し
た。次いで、前記正極と前記負極との間に実施例１と同
様なセパレータを介して渦巻状に捲回して電極群を作製
した。前記電極群をＡＡサイズの円筒形容器に収納した
後、前記容器内に実施例１と同様なアルカリ電解液を注
入した。ひきつづき、防爆機能及び正極端子を兼ねる封
口部材の封口板の下面に前記タブの先端をスポット溶接
により固定した。前記封口板には直径３ｍｍの円形ガス
抜き孔が開口されている。その後、前記封口部材を前記
容器の開口部にかしめ固定により取付けることにより前
述した図４に示す構造を有するＡＡサイズのニッケル水
素二次電池を組み立てた。比較例４孔が設けられていない帯状タブ部を有するリードタブを
用いること以外は、実施例１と同様なニッケル水素二次
電池を組み立てた。

【００４４】得られた実施例２及び比較例４の電池５０
個ずつについて、組立て時にタブ部が折れ曲った個数を
調べ、その結果を下記表２に示す。また、実施例２及び
比較例４の電池について、１．０ＣｍＡの電流で１．０
Ｖまで放電した際の閉路電圧（ＣＶ）の低下率を測定
し、その結果を下記表２に併記する。更に、実施例２及
び比較例４の電池それぞれ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２に併記す
る。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２から明らかなように、封口板のガス抜
き孔と対向する位置に孔が開口された帯状タブ部を有す
るリードタブを備え、前記孔の帯状タブ部の幅方向に隣
接する非開孔領域の幅が拡大された実施例２の電池は、
孔が設けられていない帯状タブ部を有するリードタブを
備えた比較例４の電池とタブ部の強度及びリードタブの
集電効率を同等にすることができ、かつ火中投入時の安
全性を確保することができる。

【００４７】前記実施例では、ニッケル水素二次電池に
適用した例を説明したが、ニッケルカドミウム二次電
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。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の円筒形電池
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。また、本発明の別の円
筒形電池によれば、帯状タブの強度及び集電効率を損な
うことなく、火中投入や落下等の誤使用時の安全性を確
保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】本発明に係わる円筒形電池を示す部分断面図。

【図２】図１の円筒形電池に組み込まれる絶縁板を示す
断面図。

【図３】図１の円筒形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４】本発明に係わる別の円筒形電池を示す部分断面
図。

【図５】図４の円筒形電池に組み込まれるリードタブの
タブ部の要部を示す断面図。

【図６】図４の円筒形電池に組み込まれる別のリードタ
ブのタブ部の要部を示す断面図。

【図７】従来の円筒形電池を示す部分断面図。

【符号の説明】

１…容器、２…電極群、３…正極、４…負極、５…セパ
レータ、７…ガス抜き孔、８…封口板、９…弾性弁体、
１０…ガス通過孔、１１…端子キャップ、１２…絶縁ガ
スケット、１３…絶縁板、１４…孔、１５…リードタ
ブ、１６…タブ部、１７…孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北爪秀明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 (72)発明者高橋敬二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 (72)発明者都賀裕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

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内に収納され、かつ正極と負極をそ
の間にセパレータを介在して渦巻状に捲回することによ
り作製された電極群と、前記容器内に収容された電解液と、前記容器の開口部に配置されたガス抜き孔を有する封口
板と、前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように配置され、ガ
ス通過孔を有する端子と、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、前記容器内の前記電極群上に配置され、前記封口板の前
記ガス抜き孔に対向する位置に孔が開口された絶縁板
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
端が前記封口板の下面に取付けられ、前記ガス抜き孔に
対向する位置に孔が開口された帯状タブとを具備するこ
とを特徴とする円筒形電池。
【請求項２】容器内に収納され、かつ正極と負極をそ
の間にセパレータを介在して渦巻状に捲回することによ
り作製された電極群と、前記容器内に収容された電解液と、前記容器の開口部に配置されたガス抜き孔を有する封口
板と、前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように配置され、ガ
ス通過孔を有する端子と、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
端が前記封口板の下面に取付けられた帯状タブとを具備
し、前記帯状タブは、前記ガス抜き孔に対向する位置に孔が
開口され、かつ少なくとも前記孔の帯状タブの幅方向に
隣接する非開孔領域の幅が拡大された構造を有すること
を特徴とする円筒形電池。