JPH097573A

JPH097573A - 防爆機能を有する電池

Info

Publication number: JPH097573A
Application number: JP8028887A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Harada; 吉郎原田; Masanori Nakanishi; 正典中西; Hideaki Nagura; 秀哲名倉; Takushi Ogawa; 琢司小川; Masahiro Tamai; 正広玉井; Takashi Fukuhara; 敬司福原; Masatake Nishio; 昌武西尾; Tomoya Murata; 知也村田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-01-10
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: JP2978754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】防爆機能の動作精度、信頼性を高め組立性、
量産性を高める防爆機能を有する電池を提供する。【解決手段】蓋要素は金属製端子板３と金属製中間感
圧板５と絶縁性固定板６と上方に突出する突部７ａ、基
部７ｂからなる導電部材７と絶縁性ガスケット８とを有
し端子板３、荷重たわみ温度が２００℃以上のプラスチ
ックからなる固定板６はガス抜き穴が形成され導電部材
７は固定板６上面側に突部７ａ上面が露出し固定板６下
面側に基部７ｂ下面が露出しケース１開口部内周にガス
ケット８が圧入されガスケット８内周に固定板６がはめ
込まれ固定板６上に中間感圧板５、感温抵抗素子４、端
子板３が積層され導電部材７と中間感圧板５は突部７ａ
上面で両者が溶接接続し溶接部７ｃを含む接触部分での
み導通しリードタブ２先端が基部７ｂに溶接されケース
１開口部が内側にかしめられ蓋要素で密封され所定内圧
で膨出した中間感圧板５で溶接部７ｃ周囲が破断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、防爆機能を有す
る電池に関し、特に、リチウムイオン二次電池などの高
エネルギー密度の電池を対象とした技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】高エネルギー密度の電池は一般に防爆機
能を有しており、この防爆機能としては内圧解放機
能、感圧遮断機能、感温遮断機能がある。内圧解放
機能は、電池ケース内の圧力が異常上昇した時に電池内
のガスをに外部に放出して爆発を防ぐものであり、感圧
遮断機能は、電池ケース内の圧力が異常上昇した時に充
電電流または放電電流を電池内部で遮断し、異常充電ま
たは異常放電が継続するのを防ぐものであり、感温遮断
機能は、電池内部の温度が異常上昇したのに感応し、電
池の内部抵抗を急上昇させて充電電流または放電電流を
絞り、異常充電または異常放電が継続するのを防ぐもの
である。

【０００３】高エネルギー密度のリチウムイオン二次電
池の多くは、内圧解放機能を備えているとともに感圧遮
断機能に加えて感温遮断機能を有しており、短絡や過充
電などの異常な状態になったとき、感圧遮断機能が働い
て充電または放電を停止させるとともに内圧解放機能が
働くように設計されている。この種の電池を設計する上
できわめて重要なことは、高精度で信頼性の高い防爆機
能をできるだけコンパクトに、かつ量産性の高い構造で
実現し、電池の補助的な付帯機能としてごく安価なもの
にすることである。

【０００４】内圧解放機能と感圧遮断機能を備えた電池
の代表的な構造が特開平２−２８８０６３号公報に示さ
れている。この電池は、有底円筒形の金属製電池ケース
と、電池ケースに収納された発電要素と、電池ケースの
開口部を塞ぐ蓋要素とから基本的に構成されるが、内圧
解放機能と感圧遮断機能は蓋要素に備えられている。蓋
要素は、ガス抜き穴のある外部端子板と、撓みやすくて
破断しやすい薄い金属板からなる中間感圧板と、リード
ストリッパと呼ぶ絶縁板を備えている。電池ケース内の
圧力が中間感圧板に作用し、圧力が高くなると中間感圧
板が外側に撓み、設定圧力以上になると中間感圧板が破
断し、外部端子板のガス抜き穴からガスが放出される。
これが内圧解放機能である。

【０００５】また、発電要素の一方の電極に接続されて
いるリードタブが前記絶縁板の中央の小穴ごしに中間感
圧板の中央突部に溶接されており、電池の内圧が異常上
昇すると、中間感圧板が外側に膨らむように変形するた
めリードタブは中間感圧板との溶接が剥離して外部端子
板につながる導電経路が遮断される。これが感圧遮断機
能である。

【０００６】前述した特開平２−２８８０６３号公報に
おいては、蓋要素の構成部品である中間感圧板と絶縁板
とを中間嵌合体により仮組みする構成とし、リードタブ
と中間感圧板の超音波溶接工程を容易化・高精度化し、
さらに蓋要素の組立および電池ケースへの取り付けを容
易化するように工夫している。しかし、つぎのような理
由で量産性および組立精度の面でまったく不十分であ
る。

【０００７】まず、中間感圧板にリードタブを溶接して
から蓋要素を組立てるという工程が著しく面倒だという
問題がある。つまり、電池ケースに収納した発電要素の
一方の電極に接続されているリードタブをケース外に引
き出し、そのリードタブと中間嵌合体で仮組みされた状
態の中間感圧板とを溶接し、その後、リードタブで電池
ケース側とつながった状態の中間感圧板の上面側に外部
端子板を重ね、中間感圧板の外周部分をかしめて外部端
子板と一体化し、さらにこれらの外周に封口ガスケット
を装着することになる。この作業全体が非常にハンドリ
ングの難しい工程となり、量産性を上げるのが困難であ
る。

【０００８】また、中間感圧板の中央突部を絶縁板の小
穴にはめ込み、小穴ごしに突部にリードタブを溶接する
作業自体も面倒であり、精度を上げるのが難しい。さら
に、中間感圧板の中央突部にリードタブを溶接した後
で、中間感圧板の外周部分をかしめ加工して外部端子板
を一体化するが、このかしめ工程での機械的ストレスが
中間感圧板のリードタブ溶接点にも作用し、溶接点が剥
がれかかることがある。そのため最終的に溶接強度がば
らつく。

【０００９】さらに、リードタブは一般に３mm程度の幅
を有するリボン状の板で柔軟性を有することから、電池
内圧が上昇して中間感圧板が変形するときこれに伴って
リードタブが中間嵌合体の小孔内に引きずり込まれてし
まって所定の内圧に対して確実に剥離しない場合が生じ
る。

【００１０】以上のようなことから、感圧遮断機能の動
作精度および信頼性が低下するなどの不具合が発生す
る。

【００１１】そこで、このような不具合を解決するもの
として特開平５−３４３０４３号公報に防爆機能を有す
る電池が示されており、この電池は前述した特開平２−
２８８０６３号公報に開示の防爆機能を有する電池にお
いて、前記絶縁板に代えて金属板を配設し、この金属板
には前記リードタブを溶接する小孔をなくしてガス抜き
孔のみを開口し、この金属板に対して、その上面中央に
前記中間感圧板の中央突部を溶接するとともにその下面
にリードタブを溶接する構成としている。また、予め中
間感圧板の中央突部と前記金属板との溶接強度を所定の
値に設定しておき、電池内圧が上昇して中間感圧板が発
電要素と反対側に膨出して変形した場合に、中間感圧板
の中央突部と金属板とは設定された溶接強度に応じて剥
離し、外部端子板につながる導電経路が遮断されるよう
になっている。

【００１２】以上の構成により、前述したような、中間
感圧板にリードタブを溶接してから蓋要素を組立てると
いう工程や、中間感圧板の中央突部を絶縁板の小穴には
め込み小穴ごしに突部にリードタブを溶接する作業をな
くすことができ、感圧遮断機能の動作精度および信頼性
を向上させるようにしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような防爆機能を有する電池にあっては、感圧遮断機
能の動作精度および信頼性の点でなお満足できるもので
はなかった。即ち、電池内圧上昇時に外部端子板につな
がる導電経路を遮断するにあたって、中間感圧板の中央
突部と金属板との剥離は設定された溶接強度に依存す
る。ところが所定の電池内圧に対して高精度に導電経路
を遮断するように溶接強度を精密に設定することは非常
に困難であり結果として前述したような防爆機能を有す
る電池にあっては動作精度のばらつきを抑えることがで
きず十分な信頼性が得難いのである。

【００１４】このように、所定の電池内圧で溶接部が剥
離するように溶接強度を制御しながら溶接する作業自体
が煩雑で再現性に乏しいなど組立性に悪影響を及ばすば
かりか、溶接強度の精度を無理にでも上げようとすると
組立の速度を遅くしなければならなかったりして量産性
を犠牲にしなければならなかった。

【００１５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、防爆機能の動作精度および
信頼性を高めるとともに、かつ組立性および量産性を高
める防爆機能を有する電池を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明では、有底筒形の電池ケースと、この電池ケース
に収納された発電要素と、前記発電要素の一方の電極に
接続されたリードタブと、前記リードタブと電気的に接
続され前記電池ケースの開口部を塞ぐ蓋要素とからなる
電池であって、前記蓋要素は、剛性の比較的大きな金属
製の端子板と、撓みやすくて破断しやすい金属板からな
る中間感圧板と、絶縁性の固定板と、上方に突出する突
部および基部からなる導電部材と、絶縁性の筒状ガスケ
ットとを有し、前記端子板および前記固定板はガス抜き
穴が形成されており、前記導電部材は前記固定板の上面
側に前記突部上面が露出するとともに前記固定板の下面
側に前記基部下面が露出し、前記電池ケースの開口部分
の内周に前記ガスケットが嵌入され、前記ガスケットの
内周に前記固定板がはめ込まれ、前記固定板の上に前記
中間感圧板と端子板とが積層され、前記導電部材と前記
中間感圧板とは前記導電部材の前記突部で両者が接続し
てその接続部を含む接触部分でのみ両者が導通してお
り、前記リードタブの先端が導電部材の前記基部に接続
されており、前記電池ケースの開口部分が内側にかしめ
られることで前記ガスケットが圧縮されて前記電池ケー
スが前記蓋要素で密封されてなり、前記電池ケースの内
部が所定の内圧に達することにより外側に膨出した前記
中間感圧板によって前記導電部材の前記突部の前記接続
部の周囲が破断することにより前記リードタブと前記端
子板との導電経路が遮断されるようにしてなるのであ
る。

【００１７】また、前記固定板と前記ガスケットとを一
つの部品で構成してガスケット板としてもよい。

【００１８】好ましくは、前記導電部材は前記固定板に
埋設されて一体化されてなるのである。

【００１９】また好ましくは、前記ガスケットの外周に
保持リングが配設され、前記ガスケット下端周辺部が前
記保持リングによって前記固定板に圧着されてなるので
ある。

【００２０】さらに好ましくは、前記導電部材の前記突
状部が円筒状に形成され、あるいは矩形板を突状に折曲
して形成されてなるのである。

【００２１】また、前記固定板の材質を荷重たわみ温度
が２００℃以上のプラスチックとすることが望ましい。

【００２２】ここで荷重たわみ温度とは、ＡＳＴＭ（Am
erican Society for Testing and Materials）規格のＡ
ＳＴＭＤ６４８で規定され、１．８２ＭＰａの荷重
で所定量、たわむ温度を示す。

【００２３】電池ケース内の圧力は前記固定板あるいは
前記ガスケット板のガス抜き穴を通じて前記中間感圧板
に作用する。内圧が異常上昇すると、前記中間感圧板が
外側へ膨らむように変形し、変形した前記中間感圧板に
よって前記導電部材の前記突部の前記接続部の周囲が破
断することにより前記リードタブと前記端子板との導電
経路が遮断される（感圧遮断機能）。中間感圧板がさら
に大きく変形するとついには破断し、電池ケース内のガ
スが外部に放出される（内圧解放機能）。

【００２４】前記リードタブと前記端子板との導電経路
を遮断するにあたり、部材間の溶接点を剥離させるとい
った構成にせず、前記導電部材の前記突部の前記接続部
の周囲を破断させる構成にしたため、接続強度を高精度
に設定する必要はなく単に強固に溶接しておけばよい。
即ち、遮断精度は前記導電部材の材質および寸法形状に
のみ依存するので、これらを設計時に定めておくだけで
製造時に接続強度の高精度な制御を行う必要はなく、内
圧に対する導電経路の遮断精度を容易に設定できる。し
たがって、導電経路の遮断を内圧の上昇に対して高精度
に行うことができる。また、接続強度を高精度にする必
要がないので組立が容易となる。

【００２５】前記固定板と前記ガスケットとを一つの部
品で構成して前記ガスケット板とした場合には、部品点
数を減らせる。

【００２６】前記ガスケットの外周に保持リングを配設
した場合には、前記ガスケット下端周辺部が前記保持リ
ングによって前記固定板に圧着されて前記ガスケットに
前記固定板が確実に保持される。したがって、予期せぬ
外部振動や衝撃を受けても固定板が外れたり導電部材の
接続部に損傷を与えることを確実に防止できるため内圧
上昇に対する導電経路の遮断の動作をより確実に行え
る。

【００２７】前記導電部材の前記突状部が矩形の板を突
状に折曲されたものである場合には、この導電部材の成
形にあたって矩形の板を屈曲させるだけでよいので加工
が簡単となる。

【００２８】固定板の材質を荷重たわみ温度が２００℃
以上のプラスチックとした場合には、高温雰囲気中で過
充電されるなどして、電池内部温度が異常に上昇して例
えば１００℃になっても固定板が軟化してしまうことを
確実に防げる。

【００２９】したがって、高温雰囲気中で所定の導電経
路の遮断圧力に達した場合に、固定板が軟化してしまっ
て中間感圧板が外側に変形する動作に対してこれに溶接
された導電部材とともに固定板が追従してしまい、感圧
遮断機能の精度が低下してしまうことを確実に防止でき
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】この発明の第１実施例による感温
遮断機能を含む防爆機能を備えた電池の要部構造を図１
に示す。この電池の基本構成は、有底円筒形の金属製電
池ケース１と、この電池ケース１に収納された発電要素
（図示略）と、この発電要素の一方の電極に接続された
リードタブ２と、リードタブ２と電気的に接続され電池
ケース１の開口部を塞ぐ蓋要素とからなる。

【００３１】蓋要素は、剛性の比較的大きな金属製の端
子板３と、リング状に形成された正特性の感温抵抗素子
（ＰＣＴ素子）４と、撓みやすい金属板からなる中間感
圧板５と、絶縁性の固定板６と、上方に突出する突部７
ａおよび基部（鍔部）７ｂからなる導電部材７と、絶縁
性の筒状ガスケット８とを有している。端子板３および
固定板６はガス抜き穴３ａ、６ａがそれぞれ形成されて
おり、中間感圧板５は所定の内圧で破断するように薄肉
部５ａが形成されている。導電部材７は円形の板の中央
を円錐台形状に突出させた突部７ａとその外周部からな
る基部７ｂからなり、図３および図４に示すように、イ
ンサート成形により固定板６に埋設されて一体化されて
いる。その突部７ａの上面は固定板６の上面側に露出す
るとともに固定板６の下面側に基部７ｂの下面が露出し
ている。

【００３２】ガスケット８には固定板６と中間感圧板５
とをそれぞれ載置するための段部８ａ、８ｂが形成され
ている。

【００３３】これら蓋要素の電池ケース１の開口部への
組み付け手順を説明すると、先ず、固定板６に埋設され
た導電部材７と中間感圧板５とを予め超音波溶接してお
く。

【００３４】このとき、中間感圧板５の下面中央に対し
て導電部材７の突部７ａ上面を局部的に溶接するが、こ
の溶接強度としては中間感圧板５が変形しても溶接点７
ｃで剥離することのないように十分強固なものに設定し
ておく。

【００３５】一方、電池ケース１の開口部に予めビーデ
ィング加工により縮径されてできた段部１ａの上面にガ
スケット８を嵌入しておく。

【００３６】そして、リードタブ２を導電部材７の基部
７ｂの下面に超音波溶接してガスケット８の内周面にそ
の段部８ａの上面に圧接するように固定板６をはめ込む
とともにガスケット８の段部８ｂの上面に圧接するよう
に中間感圧板５をはめ込む。

【００３７】次に、ガスケット８の内周面に感温抵抗素
子４と端子板３とを順次、はめ込み、最後に、電池ケー
ス１の開口部分を内側にかしめてガスケット８を圧縮し
て電池ケース１を密封する。

【００３８】電池ケース１の開口部分をかしめる際に
は、その径方向には力を加えず円筒中心軸方向にのみ力
を加えるようにする。このことにより、中間感圧板５と
導電部材７との溶接点７ｃに有害なストレスが加わるこ
とがなく溶接強度が安定して感圧遮断機能の動作特性が
安定する。

【００３９】発電要素の一方の電極はリードタブ２によ
り導電部材７に接続され、導電部材７は突部７ａの上面
の溶接点７ｃで中間感圧板５に接続され、中間感圧板５
は感温抵抗素子４を介して端子板３に接続されている。
この端子板３に負荷回路が接続されることになる。

【００４０】上記のような構成の電池の使用にあたり、
過放電、過充電等により内部にガスが発生すると、電池
ケース１内のガス圧力は固定板６のガス抜き穴６ａを通
じて中間感圧板５に作用する。内圧が異常上昇すると、
図２に示すように、中間感圧板５が外側へ膨らむように
変形し、導電部材７の溶接点７ｃの周囲が破断される。
このことにより、端子板３につながる充電または放電電
流回路が遮断される（感圧遮断機能）。

【００４１】中間感圧板５がさらに大きく変形するとつ
いにはその薄肉部５ａが破断し、電池ケース１内のガス
が外部に放出される（内圧解放機能）。また、電池に接
続されている外部回路が短絡されたりして大電流が流
れ、電池の温度が異常上昇すると、端子板３につながる
充電または放電電流回路中に挿入されている感温抵抗素
子４の抵抗値が増大し、充電または放電電流を減少させ
る（感温遮断機能）。

【００４２】なお、感温抵抗素子４を廃止して、中間感
圧板５の上に直接、端子板３を重ねる構成にすれば、感
温遮断機能の無いタイプの防爆機能となる。

【００４３】リードタブ２と端子板３との導電経路を遮
断するにあたり、中間感圧板５と導電部材７との溶接点
７ｃを剥離させるといった構成にせず、導電部材７の溶
接点７ｃの周囲を破断させる構成にしたため、溶接強度
を高精度に設定する必要はなく単に強固に溶接しておけ
ばよい。即ち、遮断精度は前記導電部材の材質および寸
法形状にのみ依存するのでこれらを設計時に定めておく
だけで製造時に溶接強度の高精度な制御を行う必要はな
く内圧に対する導電経路の遮断精度を容易に高い信頼度
で設定できる。したがって、導電経路の遮断を内圧の上
昇に対して高精度に行うことができ、以て感圧遮断機能
の信頼性が向上し安全性が向上する。また、溶接強度を
高精度にする必要がないので組立が容易となり量産性が
向上する。

【００４４】ここで、本実施例による電池の感圧遮断機
能の遮断特性を確認するため、前述した従来の特開平５
−３４３０４３号公報のものを比較例として本実施例の
ものと比較して電池の内圧に対する遮断作動圧を測定し
た。

【００４５】この作動圧を測定するにあたって、作動圧
測定装置として、恒温槽、与圧用ポンプ、およびテスタ
ーを用意する。恒温槽は、その内部に測定用電池を入れ
ておいてその内部温度、即ち固定板６の温度を一定に保
ち、与圧用ポンプは電池内部を所定の圧力にするもので
ある。この与圧用ポンプからはパイプが延出しており、
このパイプを通じて圧力を電池内部に加えることができ
るようになっている。このパイプには圧力ゲージが付設
されており、パイプを通じて付与する圧力を測定できる
ようになっている。また、テスターは、これから延出し
た各測定用端子を測定用電池の端子板３および導電部材
７にそれぞれ接続して、両者間の導通状態を監視するこ
とによって、導電部材７の溶接点７ｃの周囲が破断して
導電経路が遮断されたか否かを確認するためのものであ
る。

【００４６】具体的には、本実施例と比較例とでそれぞ
れ５０個の電池を用意し、測定のために、電池ケース底
部に直径３ｍｍの穴をあけ、所定のガス圧力を導入でき
るパイプをその孔に外部より差し込みガスのリークを避
けるためにＯリングを用いてかしめ治具でこのパイプと
ケースの穴の気密を保つようにした遮断作動圧試験治具
を用いて、２３℃の雰囲気下でこれら電池の各内圧値に
対する前記導電部材の破断個数、即ち電池内導電経路の
遮断個数を調べた。

【００４７】その結果、表１に示すように、従来の比較
例では遮断作動圧が１４〜１５Kgf/cm²を中心に６〜２
５Kgf/cm²の広い範囲に亘ってばらついているのに対
し、本実施例では１４〜１５Kgf/cm²に６割以上が集中
するとともに１２〜１７Kgf/cm²の狭い範囲に収まって
おり、本実施例の電池の感圧遮断機能が高精度であり極
めて優れていることが確認された。なお、中間感圧板５
は内圧が約３０Kgf/cm²に達するとこの薄肉部５ａが破
断するようになっている。

【００４８】

【表１】ここで、固定板６の材質について説明する。この材質と
しては、電池が８０℃程度の環境下に保存されたり、あ
るいはまた１００℃程度の高温に比較的短時間さらされ
てもその機能を殆ど損なわずに済ませるため、またこの
部品が直接電解液に触れる部分に載置されること、更に
組立時など多少の外力が加わっても容易には変形しない
などの条件を満たすために、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリフェニレンサルファイド、またはポリテトラフ
ルオロエチレンなどの耐熱性に優れまた耐電解液特性に
優れるとともに剛性の大きな熱可塑性樹脂や、ベークラ
イトなどのフェニル樹脂またはエポキシ樹脂などの熱硬
化性樹脂を用いることができる。

【００４９】さらに固定板６の材質として、前述した条
件に加えて荷重たわみ温度が２００℃以上のプラスチッ
クを用いることが特に望ましい。具体的には、ガラス繊
維３０重量％入りのポリブチレンテレフタレートや、ガ
ラス繊維４０重量％入りのポリフェニレンサルファイ
ド、ガラス繊維３０重量％入りの液晶ポリマーなどが挙
げられる。

【００５０】このような材質を固定板６に用いる理由と
しては、例えば高温雰囲気中で過充電されるような場合
に、電池内部温度が異常に上昇して例えば１００℃にな
っても固定板６が軟化してしまうことを確実に防ぐため
である。即ち、電池内部温度が異常に上昇するとともに
電池内圧が異常に上昇して所定の導電経路の遮断圧力に
達した場合に、固定板６が軟化してしまっていると、中
間感圧板５が外側に変形する動きに対してこれに溶接さ
れた導電部材７とともに固定板６が追従して外側にたわ
んでしまうのである。このため、その所定の遮断圧力で
は、導電部材７の溶接点７ｃの周囲が破断しないため導
電経路が遮断できなくなる。そしてさらに内圧が異常上
昇した時点で、やっと導電経路が遮断できることにな
り、導電経路の遮断圧力に誤差が生じて感圧遮断機能の
精度が低下してしまう可能性がある。

【００５１】したがって、前述したように、荷重たわみ
温度が２００℃以上のプラスチックを固定板６の材質と
することにより、前記のような可能性を解消でき、過酷
な温度環境における過充電などの誤使用に対しても内圧
上昇に対する導電経路の確実な遮断特性を実現できる。

【００５２】ここで、固定板６の材質として荷重たわみ
温度が２００℃以上のプラスチックを用いたことによる
有効性を確認するため、表２に示すように、荷重たわみ
温度の異なる材質の固定板６を用いた本実施例の電池に
ついて、その電流遮断機能の作動圧について温度を変え
て調べた。

【００５３】

【表２】具体的には、５種類の材質の固定板を用意し、荷重たわ
み温度が２００℃より小さな、ポリプロピレン、ポリプ
ロピレンテレフタレート（これらの材質は射出成形が」
容易で安価である）、荷重たわみ温度が２００℃以上の
ガラス繊維３０重量％入りのポリブチレンテレフタレー
トや、ガラス繊維４０重量％入りのポリフェニレンサル
ファイド、ガラス繊維３０重量％入りの液晶ポリマーを
用いた。

【００５４】また、作動圧を測定するための測定用電池
としては、本実施例の構成の電池において、発電要素を
収装せずにその開口部に蓋要素が取り付けられたままの
状態とし、且つ電池ケース１の底部に直径３mmの挿通孔
を穿設しておいたものを用いる。

【００５５】そして、各材質の固定板６が組み込まれた
前記測定用電池をそれぞれ１０個ずつ用意し、前記の作
動圧測定装置を用いて、２０℃、４５℃、６０℃、１０
０℃の各温度の雰囲気中でその導電経路の遮断作動圧を
測定した。詳しくは、恒温槽内に測定用電池を載置し、
その電池ケース１底部の挿通孔に与圧用ポンプから延出
したパイプを気密状態で挿入する。そしてテスターから
の各測定端子を電池の端子および導電部材７にそれぞれ
接続しておく。この状態で恒温槽の内部を前記の各雰囲
気温度に維持するとともに、電池内圧を上げていくよう
にした。このとき、測定用電池内部は発電要素の収装さ
れていない空の状態であるため、測定用電池に組み込ま
れた固定板６の温度は、所定時間経過後においては、恒
温槽の内部の雰囲気温度と同じになる。

【００５６】その結果、表２に示すように、雰囲気温度
２０℃においては、５種類全ての固定板を組み込んだ電
池の内圧が平均値１４または１５Kg/cm ²で導電経路が
遮断した。特に本発明の荷重たわみ温度が２００℃以上
のものについては、全ての遮断作動圧が１４Kg/cm ²で
あるとともにその標準偏差も１．１または１．２と優れ
た特性を示した。なお、この遮断作動圧としては１４〜
１８Kg/cm ²の範囲が望ましい。

【００５７】また雰囲気温度４５℃において、荷重たわ
み温度が２００℃より小さなポリプロピレン製の固定板
を組み込んだ電池にあっては、遮断作動圧が２０Kg/cm
²となり１８Kg/cm ²を越えてしまうだけでなく、標準
偏差が５．２とそのばらつきが大きくなってしまってい
る。荷重たわみ温度が２００℃より小さなポリブチレン
テレフタレート製の固定板を組み込んだ電池にあって
は、遮断作動圧は１８Kg/cm ²と望ましい範囲の上限で
あるが、標準偏差が５．０とそのばらつきが大きくなっ
てしまっている。これらに対して、本発明の荷重たわみ
温度が２００℃以上のものについては、その遮断作動圧
が１４または１５Kg/cm ²であるとともにその標準偏差
も１．０〜１．２とばらつかずに極めて優れた特性を示
した。

【００５８】雰囲気温度６０℃において、荷重たわみ温
度が２００℃より小さな固定板を組み込んだ電池にあっ
ては、導電経路の遮断が行われなかった。これは、固定
板がほぼ６０℃において軟化してしまい、中間感圧板５
が外側に変形する動きに対してこれに溶接された導電部
材７とともに固定板６が追従して外側にたわんでしまっ
たものと考えられる。これらに対して、本発明の荷重た
わみ温度が２００℃以上のものについては、その遮断作
動圧が１４または１５Kg/cm ²であるとともにその標準
偏差も１．０〜１．３とばらつかずに極めて優れた特性
を示した。

【００５９】さらに雰囲気温度１００℃においても、こ
れが６０℃の場合と同様に、荷重たわみ温度が２００℃
より小さな固定板を組み込んだ電池にあっては、導電経
路の遮断が行われなかった。これらに対して、本発明の
荷重たわみ温度が２００℃以上のものについては、その
遮断作動圧が１４〜１８Kg/cm ²と望ましい範囲内に収
まるとともにその標準偏差も２．２以下とあまりばらつ
くこともなく極めて優れた特性を示した。特にガラス繊
維４０重量％入りのポリフェニレンサルファイドのもの
にあっては、その遮断作動圧が１４Kg/cm ²と低い値で
作動するとともにその標準偏差が１．３とほとんどばら
つかず、格段に優れた特性を示した。

【００６０】したがって、固定板の材質を荷重たわみ温
度が２００℃以上のプラスチックとすると、高温雰囲気
中における内圧の異常な上昇に対してばらつきのない導
電経路の確実な遮断特性を実現できる。

【００６１】次に、本発明の第２実施例を図５および図
６（ａ）、（ｂ）を参照にして説明する。これは前述し
た第１実施例と次の点が異なる。即ち、別部材として保
持リング９を設け、これをガスケット８の下端部外周に
嵌合してガスケット８の下端周辺部がこの保持リング９
によって固定板６に圧着されるようにする。

【００６２】本実施例の電池にあっては、蓋要素を構成
する各部品は第１実施例の場合と同様に動作するため同
様な防爆機能を奏するが、予期せぬ外部振動や衝撃を受
けても固定板６がガスケット８から外れたり導電部材７
の溶接点７ｃに損傷を与えることを確実に防止できるた
め内圧上昇に対する導電経路の遮断の動作をより確実に
行える。

【００６３】保持リング９の断面形状を図５に示すよう
に略Ｌ字形としたり、図６（ａ）に示すようにガスケッ
ト８の下方外端部を外方に突出させた突出部８ｃを形成
して断面矩形の保持リング９をはめ込んだり、図６
（ｂ）に示すようにガスケット８の下方外端部の外周に
嵌合突起８ｄを形成するとともにこの嵌合突起８ｄに嵌
合する溝部９ａを保持リング９に形成して両者をはめ合
わせるようにする等、種々の変形が可能である。

【００６４】また、本実施例では、図５に示すように、
ガスケット８は固定板６の周縁を上下に挟むように内方
への突出部８ｅを設けてより強固に固定板６を保持でき
るようにしている。このとき、突出部８ｅの厚みの分だ
け導電部材７の突出部７ａを電池ケース１開口部の方へ
突出させ中間感圧板５と溶接する。

【００６５】なお、本実施例では固定板６の中心を開口
し、これに導電部材７を挿入して嵌合する構成としてい
るが、これに限らず図１で示した第１実施例のようにイ
ンサート成形によって導電部材７を固定板６に埋設し一
体化する構成としてもよい。

【００６６】次に、本発明の第３実施例を図７を参照に
して説明する。これは前述した第１実施例と次の点が異
なる。即ち、第１実施例の固定板６とガスケット８とを
一体として一つの部品で構成したガスケット板１０とす
る。この構成により部品点数を減らすことができ組立性
が向上するとともにコストダウンが図れる。

【００６７】本実施例の電池にあっては、蓋要素を構成
する各部品は第１実施例の場合と同様に動作するため同
様な防爆機能を有している。これを確認するため、前述
した第１実施例の場合と同様に内圧に対する遮断作動圧
を測定した。

【００６８】その結果、表３に示すように、従来の比較
例では遮断作動圧が１４〜１５Kgf/cm²を中心に６〜２
５Kgf/cm²の広い範囲に亘ってばらついているのに対
し、本実施例では１４〜１５Kgf/cm²に５割以上が集中
するとともに１２〜１７Kgf/cm²の狭い範囲内に収まっ
ており、本実施例の電池の感圧遮断機能が高精度であり
極めて優れていることが確認された。なお、第１実施例
と同様に、中間感圧板５は内圧が約３０Kgf/cm²に達す
るとこの薄肉部５ａが破断するようになっている。

【００６９】

【表３】以上、本発明の第１〜３実施例を説明したが、これら実
施例の導電部材７に代えて、図８、９に示すように、矩
形の板を突状に折曲して突状部７ａを形成した導電部材
７としてもよい。この場合、この導電部材７の成形にあ
たって矩形の板を屈曲させるだけでよいので加工が簡単
となり、量産性が向上しこの部品のコストダウンが図れ
る。

【００７０】このほかに、種々の寸法形状および材質の
導電部材７を適用でき、例えば、図１０に示すように、
矩形板７の突部７ａ上面に突起７ｄを形成してこの突起
７ｄ先端を中間感圧板５との溶接点７ｃとしてもよい。

【００７１】前記の場合も、溶接点７ｃを十分強固に溶
接して、内圧が上昇して導電経路の遮断時に、中間感圧
板５と導電部材７との溶接点７ｃを剥離させるといった
構成にせず、導電部材７の溶接点７ｃの周囲（７ｄ）を
破断させる構成にする。

【００７２】なお、前述した第１〜３実施例のような円
筒形の電池に限らず、蓋要素の各部品の平面外形を矩形
にすることで角形のリチウム二次電池などにも適用でき
る。これら各部品を矩形にすることで成形加工がし易く
なるほか、歩留まりが向上しコストダウンが図れる。

【００７３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
防爆機能を有する電池にあっては、前記導電部材の材質
および寸法形状を設計時に定めるだけで製造時に接続強
度の高精度な制御を行う必要はなく、内圧に対する導電
経路の遮断精度を容易に高い信頼度で設定できる。した
がって、導電経路の遮断を内圧の上昇に対して高精度に
行うことができ、感圧遮断機能の信頼性が向上し安全性
が向上する。また、接続強度を高精度にする必要がない
ので組立が容易となり量産性が向上する。

【００７４】前記固定板と前記ガスケットとを一つの部
品で構成して前記ガスケット板とした場合には、部品点
数を減らせるため組立性が向上するとともにコストダウ
ンが図れる。

【００７５】前記ガスケットの外周に保持リングを配設
した場合には、予期せぬ外部振動や衝撃を受けても固定
板が外れたり導電部材の接続部に損傷を与えることを防
止できるため内圧上昇に対する導電経路の遮断の動作を
より確実に行うことができ、感圧遮断機能の信頼性が向
上しより安全性が向上する。

【００７６】前記導電部材の前記突状部が矩形の板を突
状に折曲されたものである場合には、加工が簡単となり
量産性が向上しコストダウンが図れる。

【００７７】固定板の材質を荷重たわみ温度が２００℃
以上のプラスチックとした場合には、電池内部温度が異
常に上昇して例えば１００℃になっても固定板が軟化し
てしまうことを確実に防げる。このため、高温雰囲気中
における過充電などの過酷な環境においても内圧の異常
な上昇に対してばらつきのない導電経路の確実な遮断特
性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による防爆機能を有する電
池の要部断面図である。

【図２】図１の電池において感圧遮断機能が働いた状態
を示す要部断面図である。

【図３】本発明の第１実施例による導電部材が埋設され
た固定板の平面図である。

【図４】図３の固定板のIV−Ｏ−IV矢視断面図である。

【図５】本発明の第２実施例による防爆機能を有する電
池の要部断面図である。

【図６】本発明の第２実施例によるガスケットに嵌合し
た保持リングの一部破断要部縦断面図である。

【図７】本発明の第３実施例による防爆機能を有する電
池の要部断面図である。

【図８】本発明の導電部材の他の実施例を示す斜視図で
ある。

【図９】図８の導電部材を固定板に嵌合あるいは埋設し
た状態を示す平面図である。

【図１０】本発明の導電部材の他の実施例とこれに溶接
される固定板を示す断面図である。

【符号の説明】

１電池ケース２リードタブ３端子板４感温抵抗素子５中間感圧板６固定板７導電部材７ａ突部７ｂ基部７ｃ溶接部（接続部）８ガスケット９保持リング１０ガスケット板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川琢司東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者玉井正広東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者福原敬司東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者西尾昌武東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内 (72)発明者村田知也東京都港区新橋５丁目36番11号富士電気化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底筒形の電池ケース（１）と、この電
池ケース（１）に収納された発電要素と、該発電要素の
一方の電極に接続されたリードタブ（２）と、該リード
タブ（２）と電気的に接続され該電池ケース（１）の開
口部を塞ぐ蓋要素とからなる電池であって、該蓋要素
は、剛性の比較的大きな金属製の端子板（３）と、撓み
やすくて破断しやすい金属板からなる中間感圧板（５）
と、絶縁性の固定板（６）と、上方に突出する突部（７
ａ）および基部（７ｂ）からなる導電部材（７）と、絶
縁性の筒状ガスケット（８）とを有し、該端子板（３）
および該固定板（６）はガス抜き穴が形成されており、
該導電部材（７）は該固定板（６）の上面側に該突部
（７ａ）上面が露出するとともに該固定板（６）の下面
側に該基部（７ｂ）下面が露出し、該電池ケース（１）
の開口部分の内周に該ガスケット（８）が嵌入され、該
ガスケット（８）の内周に該固定板（６）がはめ込ま
れ、該固定板（６）の上に該中間感圧板（５）と端子板
（３）とが積層され、該導電部材（７）と該中間感圧板
（５）とは該導電部材（７）の該突部（７ａ）で両者が
接続してその接続部（７ｃ）を含む接触部分でのみ両者
が導通しており、該リードタブ（２）の先端が導電部材
（７）の該基部（７ｂ）に接続されており、該電池ケー
ス（１）の開口部分が内側にかしめられることで該ガス
ケット（８）が圧縮されて該電池ケース（１）が該蓋要
素で密封されてなり、該電池ケース（１）の内部が所定
の内圧に達することにより外側に膨出した該中間感圧板
（５）によって該導電部材（７）の該突部（７ａ）の該
接続部（７ｃ）の周囲が破断することにより該リードタ
ブ（２）と該端子板（３）との導電経路が遮断されるよ
うにしてなることを特徴とする防爆機能を有する電池。
【請求項２】有底筒形の電池ケース（１）と、この電
池ケース（１）に収納された発電要素と、該発電要素の
一方の電極に接続されたリードタブ（２）と、該リード
タブ（２）と電気的に接続され該電池ケース（１）の開
口部を塞ぐ蓋要素とからなる電池であって、該蓋要素
は、剛性の比較的大きな金属製の端子板（３）と、撓み
やすくて破断しやすい金属板からなる中間感圧板（５）
と、上方に突出する突部（７ａ）および基部（７ｂ）か
らなる導電部材（７）と、外周端部が上方に立設された
絶縁性のガスケット板（１０）とを有し、該端子板
（３）および該ガスケット板（１０）はガス抜き穴が形
成されており、該導電部材（７）は該ガスケット板（１
０）の上面側に該突部（７ａ）上面が露出するとともに
該ガスケット板（１０）の下面側に該基部（７ｂ）下面
が露出し、該ガスケット板（１０）が該電池ケース
（１）の開口部分の内周に嵌入され、該ガスケット板
（１０）の上に該中間感圧板（５）と端子板（３）とが
積層され、該導電部材（７）と該中間感圧板（５）とは
該導電部材（７）の該突部（７ａ）の該接続部（７ｃ）
で両者が接続してその接続部を含む接触部分でのみ両者
が導通しており、該リードタブ（２）の先端が導電部材
（７）の該基部（７ｂ）に接続されており、該電池ケー
ス（１）の開口部分が内側にかしめられることで該ガス
ケット板（１０）の外周端部が圧縮されて該電池ケース
（１）が該蓋要素で密封されてなり、該電池ケース
（１）の内部が所定の内圧に達することにより外側に膨
出した該中間感圧板（５）によって該導電部材（７）の
該突部（７ａ）の該接続部（７ｃ）の周囲が破断するこ
とにより該リードタブ（２）と該端子板（３）との導電
経路が遮断されるようにしてなることを特徴とする防爆
機能を有する電池。
【請求項３】前記導電部材（７）は前記固定板（６）
に埋設されて一体化されてなることを特徴とする請求項
１あるいは２に記載の防爆機能を有する電池。
【請求項４】前記ガスケット（８）の外周に保持リン
グ（９）が配設され、該ガスケット（８）下端周辺部が
該保持リング（９）によって前記固定板（６）に圧着さ
れてなることを特徴とする請求項１あるいは３に記載の
防爆機能を有する電池。
【請求項５】前記導電部材（７）の前記突部（７ａ）
が円筒状に形成され、あるいは矩形板を突状に折曲して
形成されてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れ
か１項に記載の防爆機能を有する電池。
【請求項６】前記固定板（６）の材質を荷重たわみ温
度が２００℃以上のプラスチックとしてなることを特徴
とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の防爆機能を
有する電池。