JPH10188934A - 円筒形電池 - Google Patents

円筒形電池

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JPH10188934A
JPH10188934A JP8344236A JP34423696A JPH10188934A JP H10188934 A JPH10188934 A JP H10188934A JP 8344236 A JP8344236 A JP 8344236A JP 34423696 A JP34423696 A JP 34423696A JP H10188934 A JPH10188934 A JP H10188934A
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JP
Japan
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sealing member
battery
safety valve
positive electrode
negative electrode
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JP8344236A
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English (en)
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Kuniyasu Oya
邦泰 大矢
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/08Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with cup-shaped electrodes
    • H01M6/085Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with cup-shaped electrodes of the reversed type, i.e. anode in the centre
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の充電時における過充電状態を解消し
て、これに起因する電池の破裂を阻止し、かつ充電時の
電池外部への電解液の漏液を防止して、安全性の向上が
図られた円筒形電池を提供する。 【解決手段】 有底円筒状の正極缶2の開口部が、第1
の安全弁8aを有する第1の封口部材8と、解放孔9a
を有する補強部材9と、第2の安全弁10aを有する第
2の封口部材10と、負極端子11によって封口され、
第2の封口部材10と負極端子11が電気的に接触され
るとともに、集電ピン6が第1の封口部材8を貫通し、
第2の封口部材10と電気的に接続される。正極缶2の
内圧が規定値を越えて上昇すると、第1の安全弁8aが
開裂するとともに、第2の封口部材10が変形し、第2
の封口部材10と集電ピン6との電気的接続が遮断され
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、充電に対する安全
対策を施した円筒形電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器は、小型化やポータブル
化がなされ、アルカリ乾電池等の円筒形電池で駆動する
商品が増加してきている。従来アルカリ乾電池等は、一
次電池のため充電が不可能であったが、昨今これら乾電
池の充電器が実用化されている。この乾電池の充電器
は、2次電池の充電器と同様な充電レベルではないが、
補電として限られた回数の充電をすることができる。し
かしながら、円筒形電池は、その充電がなされて過充電
の状態に達すると、電池内部で発生したガスにより電池
の内圧が上がり破裂することがあった。
【0003】そこで、円筒形電池においては、上述した
ような電池の破裂を回避するために従来の電池の封口部
の一部に安全弁を設けることによって、電池内圧が低い
時点で安全に内圧を解放する手法が用いられている。
【0004】従来の円筒形電池は、図2に示すような構
成とされている。
【0005】すなわち、従来の円筒形電池20は、開口
部を有する有底円筒状の正極缶21内に、円筒状に形成
された正極22と、正極22に当接されるように配置さ
れて有底円筒状に形成されたセパレータ24と、セパレ
ータ24の内側に配置される負極23と、イオン電導を
行う電解液とが収納される。
【0006】また、この従来の円筒形電池20は、正極
缶21の開口部に、その開口部を封口させる封口ユニッ
トを有している。この円筒缶21は、その外集面を外装
ラベル31によって覆われている。
【0007】封口ユニットは、正極缶の開口部に、安全
弁27aを有する封口部材27と、補強部材解放孔28
aを有する補強部材28と、負極端子29とを備え、こ
の順序で組み込まれる。
【0008】封口部材27は、正極缶21の開口部を封
口するために空気室26を覆うように嵌合され、空気室
26側に凹部が形成されることで肉薄となされた安全弁
27aが設けられている。この安全弁27aは、電池の
内圧の上昇によって開裂し、電池の内圧を解放するもの
であり、その作動圧が例えば80kg/cm2 である。
【0009】また、封口部材27は、その中央部に貫通
孔が設けられ、この貫通孔から針状の集電ピン25が圧
入される。集電ピン25は、その材料として、例えば黄
銅等が用いられ、上記封口部材27の中央部に設けられ
た貫通孔内に、外側から圧入されて、負極端子29に溶
接されている。
【0010】補強部材28は、封口部材27を補強する
ために封口部材27と当接されており、補強部材解放孔
28aを有する。
【0011】負極端子29においては、補強部材28と
当接され、その略中心部に形成された凸部の周面に内圧
を解放するための空気孔30が設けられている。
【0012】以上のように構成された従来の円筒形電池
20では、過充電の際に、電池内部にガスが発生し電池
の内圧が増加すると、増加した内圧によって肉薄部の安
全弁27aが開裂し、ガスがこの安全弁27aから流出
する。そして、この安全弁27aから流出したガスが、
補強部材28に設けられた補強部材解放孔28aを通過
した後、負極端子29の略中心部に形成された凸部の周
面に設けられた空気孔30から外気に解放される。この
ように、従来の円筒形電池20においては、その封口部
の一部に安全弁27aを設けることによって、電池の内
圧が低い時点で安全に内圧を解放し電池の破裂を回避す
るように構成されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された従来の円筒形電池では、安全弁が作動し
た後に電池の内容物である電解液が安全弁、解放孔そし
て空気孔を通って流出し、この流出した電解液が機器に
付着して機器の機能を損傷したり、また皮膚等に付着し
て皮膚等を損傷するといった問題があった。
【0014】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたもので、円筒形電池の過充電状態を速やかに
解消して、この過充電に起因する電池の破裂を阻止し、
さらに充電時の電池外部への電解液の漏液が防止された
円筒形電池を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明に係る円筒形電池は、有底円筒状の正極缶内に、
円筒状に形成された正極と、この正極の内側にセパレー
タを介して配された負極と、上記負極に挿入される集電
ピンとから構成され、上記正極缶の開口部が、第1の安
全弁を有する第1封口部材と、解放孔を有する補強部材
と、導電材よりなり上記第1の安全弁よりも作動圧の高
い第2安全弁を有する第2封口部材と、空気孔を有する
負極端子とによって封口されて、上記第2の封口部材と
負極端子が電気的に接触されるとともに、上記集電ピン
が、第1の封口部材を貫通し、その先端部が第2の封口
部材と電気的に接続されており、正極缶内の内圧が規定
値を越えて上昇したときに、上記第1の安全弁が開裂す
るとともに第2の封口部材が変形し、集電ピンとの電気
的接続が遮断されることを特徴とする。
【0016】以上のように構成された本発明に係る円筒
形電池では、過充電によって電池内にガスが発生し、正
極缶内の内圧が規定値を越えて上昇したときに、まず第
1の安全弁が開裂する。そして、電池内部のガスや電解
液等は、開裂した第1の安全弁を通り、補強部材の解放
孔を通り、第2の封口部材に電池内側より圧力をかけ
る。この圧力により外周部が固定されている第2の封口
部材の中央部は、電池外側方向にたわみ、集電ピンと第
2の封口部材の電気的接触が遮断されることによって、
電池の過充電状態を速やかに解消することができる。ま
た、この時点では、第2の封口部材はたわむだけである
ので、電解液が第1の安全弁から流出しても、この第2
の封口部材によって漏液が防止される。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る円筒形電池の
実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。ただし、
本発明は、この実施例に限定されるものではない。
【0018】実施の形態として図1に示した円筒形電池
1は、開口部を有する中空有底円筒状の正極缶2内に、
中空円筒状の正極3と、正極3に当接されるように配置
されて有底円筒状に形成されたセパレータ5と、セパレ
ータ5の内側に配置される負極4と、イオン電導を行う
電解液とが収納されている。また、円筒形電池1は、上
記正極缶2の開口部を封口させる封口ユニットとを備え
る。なお、この円筒形電池1は、その円筒外周面を外装
ラベル13で覆われている。
【0019】正極3は、一次電池の場合、その材料とし
てMnO2,Ag2O等の金属の酸化物や金属塩、酸化力
のある有機化合物や非金属、および空気電池の場合のO
2 等の正極活物質があげられ、化合物が多く用いられ
る。また、正極3は、中空円筒状に形成され、正極缶内
壁面に沿って配置される。この正極3は、正極缶2内の
反応系において酸化剤や減極剤として作用する。
【0020】負極4は、一次電池の場合、粒状のZn等
の負極活物質が用いられる。一般にZnは、粒状の状態
で用いられることによって、表面積ができるだけ広く保
たれ、放電に伴って生じるZn表面の不働態化を遅延さ
せることができる。また、一般に粒状のZnは、このZ
n自体が腐食しにくいように、Hgとの合金(アマルガ
ム)にされている。また、負極4は、円筒状に形成され
た正極4に、セパレータ5を介して当接するように挿入
されて、有底円筒状に形成されたセパレータ内に正極3
上面よりわずかに低い位置まで注入される。
【0021】電解液は、同様に一次電池の場合、主に強
アルカリ性水溶液例えば、KOH・H2O が用いられ、
粘りを出すためにゲル剤を混入してゲル化してある。電
解液は、正極3及び負極4の両極間のイオン電導を行
う。
【0022】セパレータ5は、その材料として例えば合
成樹脂が用いられ、有底円筒状をなして、正極3に当接
するように配置される。
【0023】封口ユニットは、第1の安全弁8aを有す
る第1の封口部材8と、解放孔9aを有する補強部材9
と、第2の安全弁を有する第2の封口部材10と、第2
の封口部材10と接触する負極端子11とを備え、この
順序で配置される。この第2の封口部材は、第1の安全
弁8aよりも作動圧の高い第2の安全弁を有する。そし
て、この第2の封口部材10は、負極端子11と電気的
に接触されるとともに、上記集電ピン6の先端部が溶接
されており、集電ピン6と負極端子11とが第2の封口
部材10を介して電気的に接続されるようになってい
る。
【0024】これら部材についてさらに説明すると、ま
ず、第1の封口部材8は、その材料としてナイロンやポ
リプロピレン等のプラスチック材が用いられる。この第
1の封口部材8は、空気室7の外部面を覆い、正極缶2
の開口部を封口するように設けられる。また、第1の封
口部材8には、電池の内側となる面に凹部が設けられる
ことで肉薄となされた第1の安全弁8aが設けられてい
る。
【0025】補強部材9は、第1の封口部材8を補強す
るために第1の封口部材8に当接して嵌合されている。
この補強部材9には、充電により発生するガスが解放さ
れる通路孔として図1に示すように解放孔9aが設けら
れている。
【0026】第1の封口部材8には、その中央部におい
て貫通孔が設けられ、その貫通孔内に外側から針状の集
電ピン6が圧入されている。この集電ピン6は、一般に
その材料として黄銅等が用いられる。また、集電ピン6
は、第1の封口部材8の貫通孔に圧入されて、その頭部
と第2封口部材10とが溶接されている。
【0027】第2の封口部材10は、例えばアルミニウ
ム等の導電材が用いられる。この第2の封口部材10に
は、電池の内側となる面に凹部が設けられることで肉薄
となされた第2の安全弁10aが設けられる。また、こ
の第2の封口部材10は、負極端子11と集電ピン6と
に挟まれて固定され、正極缶2の開口部を封口するため
に設けられている。このように、第2の封口部材10
は、この集電ピン6、及び負極端子11の外周部と電気
的に接続している。この第2の安全弁10aは、その作
動圧が、第1安全弁8aよりも高く設定されている。
【0028】負極端子11は、正極缶2の開口部をなし
て封口するように設けられている。このような封口ユニ
ットを有する円筒形電池1では、過充電により発生する
ガスが空気室7に溜まり、この空気室7の内圧が規定値
を越えて上昇すると、上昇した内圧によって第1の安全
弁8aが開裂する。そして、このガスが第1の安全弁8
aを通過して補強部材9に設けられた解放孔9aに解放
される。
【0029】そして、第1の安全弁8aを通過したガス
は、第2の封口部材10に圧力をかけて湾曲させ、これ
によって、集電ピン6との電気的接続が遮断され負極端
子11と集電ピン6との電気的接続が絶たれる。したが
って、過充電状態が速やかに解消され、電池の破裂や電
解液の漏液が防止される。
【0030】なお、本実施例においては、集電ピン6と
第2封口部材10との接続を溶接によって行ったが、第
2封口部材10のバネ弾性を用いて電気的接続が行われ
ても良い。
【0031】なお、本実施例においては、アルカリ乾電
池を用いたが、円筒形空気電池や充電可能なアルカリマ
ンガン電池等の円筒形電池にも応用することができる。
【0032】次に本発明に係る円筒形電池の具体的な実
施例について、充電時における漏液発生率の試験結果に
ついて説明する。
【0033】漏液発生率の試験は、図2に示した従来例
の電池と、図1に示した本実施例の電池各20個をそれ
ぞれ外部電源に接続して、初期において電池に対して2
00mAの電流が流れるように設定して充電した。なお
ここでは、第1の安全弁8aの作動圧を50kg/cm
2 、第2の安全弁10aの作動圧を80kg/cm2
した。漏液発生率の試験の結果については、表1に示
す。
【0034】従来例の電池においては、表1に示すよう
に漏液発生率が100%であった。ところが、本実施例
の電池においては、漏液発生率が0%であり、漏液にお
いて著しい改善が図られたことが判明した。
【0035】
【表1】
【0036】以上のように構成された円筒形電池1によ
れば、正極缶2の開口部が、第1の安全弁8aを有する
第1の封口部材8と、補強部材9と、第1の安全弁8a
よりも作動圧の高い第2の安全弁10aを有する第2の
封口部材10と、負極端子11とにより封口され、第2
封口部材10と負極端子11とが電気的に接触されると
ともに、集電ピン6が第1の封口部材8を貫通して第2
の封口部材10と電気的に接続され、正極缶2の内圧が
規定値を超えて上昇すると、第1の安全弁8aが開裂す
るとともに第2の封口部材10が変形し、集電ピン6と
の電気的接続を遮断することから、過充電状態を速やか
に回避し、これに起因する電池の破裂を阻止する。ま
た、第2の封口部材10は変形するだけであることか
ら、電解液が第1の安全弁8aから流出しても第2の封
口部材10によってその漏液が防止される。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る円筒形電池によれば、有底円筒状の正極缶の開口部
が、第1の安全弁を有する第1の封口部材と、解放孔を
有する補強部材と、導電材よりなり第1の安全弁よりも
作動圧の高い第2の安全弁を有する第2の封口部材と、
空気孔を有する負極端子によって封口され、第2封口部
材と負極端子が電気的に接触されるとともに、集電ピン
が第1の封口部材を貫通し、第2の封口部材と電気的に
接続され、正極缶の内圧が規定値を越えて上昇すると、
第1の安全弁が開裂するとともに第2の封口部材が変形
し、集電ピンとの電気的接続が遮断されることから、過
充電状態を速やかに解消し、過充電に起因する電池の破
裂を阻止することができる。さらに、第2の封口部材は
変形するだけであることから、電解液が第1の安全弁か
ら流出しても第2の封口部材によって漏液が防止され
て、安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る円筒形電池の実施の形態として示
す円筒電池の構造を説明する模式図である。
【図2】従来の円筒形電池の構造を説明する模式図であ
る。
【符号の説明】
1 円筒形電池、2 正極缶、3 正極、4 負極、5
セパレータ、6 集電ピン、8 第1の封口部材、8
a 第1の安全弁、9 補強部材、9a 解放孔、10
第2の封口部材、10a 第2の安全弁、11 負極
端子、12 空気孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有底円筒状の正極缶内に、円筒状に形成
    された正極と、この正極の内側にセパレータを介して配
    された負極と、上記負極に集電ピンが挿入されてなる円
    筒形電池において、 上記正極缶の開口部が、第1の安全弁を有する第1の封
    口部材と、解放孔を有する補強部材と、導電材よりなり
    上記第1の安全弁よりも作動圧の高い第2の安全弁を有
    する第2の封口部材と、空気孔を有する負極端子とによ
    って封口され、 上記第2の封口部材と負極端子とが電気的に接触される
    とともに、上記集電ピンが、第1の封口部材を貫通し、
    その先端部が第2の封口部材と電気的に接続されてお
    り、正極缶内の内圧が規定値を越えて上昇したときに、
    上記第1の安全弁が開裂するとともに第2の封口部材が
    変形し、集電ピンとの電気的接続が遮断されることを特
    徴とする円筒形電池。
JP8344236A 1996-12-24 1996-12-24 円筒形電池 Withdrawn JPH10188934A (ja)

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