JPH1021893A - 密閉型アルカリ蓄電池とその製造法 - Google Patents

密閉型アルカリ蓄電池とその製造法

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JPH1021893A
JPH1021893A JP8172007A JP17200796A JPH1021893A JP H1021893 A JPH1021893 A JP H1021893A JP 8172007 A JP8172007 A JP 8172007A JP 17200796 A JP17200796 A JP 17200796A JP H1021893 A JPH1021893 A JP H1021893A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は中・大容量の密閉形アルカリ蓄電池
とその製造法に関するものであって、安全弁と電槽蓋の
接触部のシール性等密閉形アルカリ蓄電池において、安
全弁の向上を課題とするものである。 【解決手段】 電槽蓋14の中央部には注液口9が設け
られており、この注液口9に安全弁下部7が挿入され、
安全弁が固定される。安全弁は事前に弁作動圧を検査し
たもので気密性および安全弁の信頼性を向上させるとと
もに、電池としての不良を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型アルカリ蓄
電池とその製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、家電製品から電気自動車に至るま
で、様々な用途において蓄電池が用いられており、中で
も電気自動車等の移動用電源としてエネルギー密度が高
い高信頼性の中・大型電池(一般的に中型電池は容量1
0〜100Ah、大型電池は容量100Ah以上であ
る。)が強く要望されている。このような中・大型電池
として、従来は開放形のニッケル・カドミウム電池や鉛
蓄電池がエネルギー貯蔵用やUPS用等に用いられてい
た。しかし、移動用電源の重要な要素として、高エネル
ギー密度であることが挙げられる。
【0003】このような要請に応えるべく、エネルギー
密度向上および長寿命化のためニッケル・カドミウム電
池や鉛蓄電池に代わって、ニッケル・水素蓄電池が注目
を集めている。このニッケル・水素蓄電池では、充放電
の際に電槽内にガスが発生するという特性があり、その
ため電池は密閉化され、ガスの電池外部への漏れの防止
し、電解液の液枯れの防止を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ニッケル・水素蓄電池
に代表される高エネルギー密度、長寿命の電池を中・大
型電池として密閉化するためには、充放電時に電池の内
部に発生したガスを密閉し、同時に異常時にはこのガス
を排出するため安全弁の作動圧の設定を2〜8kg/c
2の範囲に正確に設定する必要がある。そのため、キ
ャップ式等の簡易形の安全弁では作動圧のばらつきが大
きく、電池が持つ十分な性能が出せなかった。また、電
池内部にこのような高い圧力がかかるため、安全弁と電
槽蓋の固定部における固定強度や気密性が課題となって
いた。
【0005】さらに、安全弁の作動圧は開弁圧が2kg
/cm2以下では通常の条件で使用した場合にも弁が作
動するため密閉化にならず、逆に8kg/cm2以上で
は電槽破裂の危険性があるため、安全弁の作動圧が重要
であり、安全弁を電槽へ取り付ける前に作動圧の検査は
必要不可欠であった。
【0006】ところが、組み立て式安全弁を電槽に固定
する構造には、安全弁と電槽をネジ締め固定するものが
あるが、移動体より受ける振動や電池の充放電における
内圧変化に伴う蓋の膨脹および収縮の変形により、ネジ
固定部が緩み、電池内部のガスおよび電解液が外部へ漏
出するおそれがあった。また、気密性向上のためゴム等
のパッキンを介して装着した場合は、パッキンが長時間
にわたり狭着されることにより、経時変化および熱劣化
等による影響を受け、気密性を失い、電池内部で発生し
たガスおよび電解液が外部へ漏出するおそれがあった。
【0007】また、安全弁と電槽を嵌合させることによ
り組み立て式安全弁を電槽に固定する構造の場合は、上
記したねじ締めによる固定よりも固定強度および気密性
も弱く電池内部で発生したガスおよび電解液が外部へ漏
出するおそれがあった。
【0008】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、安全弁と電槽蓋の固定部における固定強度および
気密性を向上させた密閉型アルカリ蓄電池を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、密閉されたアルカリ蓄電池の電槽蓋には組
立て式の安全弁が溶着された構成である。この構成によ
り、過充電、過放電時のガス発生により内圧が上昇した
状態においても、電槽蓋の変形等が発生しても影響を受
けることなく、また安全弁の固定部が破損することな
く、安全弁が作動するものである。
【0010】また、電池ケース内に発電要素群を挿入
し、電池ケースと電槽蓋を溶着し、電槽蓋に設けられた
注液孔から電解液を注液し、その後あらかじめ組立てら
れた安全弁を注液孔に溶着した構成である。この構成に
より、作動圧の確認により作動圧不良の安全弁を使用す
ることがなく、また注液口と安全弁取り付け用の孔を共
通化することにより、電池ケースおよび電槽蓋にあけら
れる孔数の低減により、漏液発生のおそれのある部分を
削減することができ、耐漏液性を向上させることができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
面に基づいて説明する。本発明の電池には図1に示す様
に合成樹脂製の電池ケース13に正極と負極とセパレー
タからなる発電要素12が収納されており、正極、負極
にはそれぞれリード11を介して極柱10に接続されて
いる。前記電池ケース13は電槽蓋14により封口され
ており、前記電槽蓋14には注液口9が設けられてい
る。さらに注液口9の周りにはリング状の電槽蓋溶着部
15と土手部16が設けられている。そして、前記電槽
蓋14には図2に示すような組み立て式の安全弁が装着
され、安全弁下部7が注液口9に挿入された状態で固定
される。
【0012】安全弁の構成は、安全弁本体3の中にゴム
体5、安全弁スプリング4が内蔵されており安全弁蓋1
により固定されている。安全弁の作動は、通気口6から
電池の内圧が加わり、ゴム弁5を圧迫する。ゴム弁5は
安全弁スプリング4によって移動可能となっており、電
池内圧が上昇し、ゴム弁5が圧迫されることにより上方
に移動し、この移動によって形成される空間を通路とし
て電池内で発生したガスが排気口2まで達し電池外部に
排出される。また、安全弁本体には円形の安全弁溶着部
8が設けられており、電槽蓋14に溶着されるとき電槽
蓋14の土手部16の内に固定される。
【0013】
【実施例】
(実施例1)実施例1として図3に示すように電槽蓋1
4の上部中央には注液用の注液口9があり、安全弁固定
の際は安全弁の通気口6が挿入されている。このとき安
全弁溶着部8と電槽蓋溶着部15の間にSUS304よ
りなる発熱リング17が固定される。この状態で安全弁
をコイル18で覆い、コイル18に電流を流すことによ
り磁界が発生する。その磁界によって発熱リング17に
電流が流れ、発熱リング17の固有抵抗によって発熱
し、電槽蓋溶着部15と安全弁溶着部8が溶融し溶着さ
れる。このとき安全弁溶着部8、電槽蓋溶着部14は円
形をしていることにより、均等に溶融し均等な溶着部を
形成することができる。また、安全弁は電槽蓋土手部の
内におさまっているため、溶融した樹脂が、拡散するこ
とを抑制し、十分な溶着を可能としている。さらに、安
全弁上部には金属キャップ19が装着されており安全弁
スプリング4にかかる磁界を遮断し、安全弁スプリング
4に電流が流れ発熱し安全弁本体3を溶融することを防
止した。また、溶着される安全弁は事前に弁の作動圧を
検査し、異常がなかったもののみを使用することができ
た。
【0014】(実施例2)実施例2として熱板を用いて
溶融させた後、一体化する方法を用いた。図4に示すよ
うに構造は実施例1と同様である。安全弁本体3と電槽
蓋14溶着する部分を、約270℃まで発熱している熱
板20にそれぞれを押し当てることによって溶融させ、
その後電槽蓋15と安全弁本体3とを密着させて、これ
らを溶着した。
【0015】(実施例3)実施例3として安全弁と電槽
を摩擦熱によって溶融し、固着させる方法を用いた。図
5に示すように主な構成は実施例1と同様である。安全
弁本体3を回転治具22によって保持し、図7に示され
る回転方向に回転速度3800rpmで高速回転させ
る。その状態で、電槽蓋15に加圧力3.5kgf/c
2で1秒間押し当て、安全弁本体3と電槽蓋15の接
触部21を摩擦によって発熱させ、5秒間放置すること
により、安全弁本体3と電槽蓋14とを溶着するスピン
溶着法を用いて固着させた。このとき安全弁は土手部1
6の内に収まっているため溶融した樹脂が拡散するのを
抑制している。
【0016】(比較例1)比較例1としてねじ締めによ
る固定方法を用いた。図8に示すように電槽蓋14側に
めねじ、安全弁本体3側におねじをそれぞれ一体で成型
し、そのねじによって安全弁本体3と電槽蓋14をねじ
固定した。このとき電槽蓋14と安全弁本体3の間にO
リング23を挿入することでシール性を向上させた。
【0017】(比較例2)比較例2として図9に示すよ
うに安全弁下部7に嵌合凸部25を設け注液口9に安全
弁下部7を挿入する際注液口9に嵌合凸部25を嵌合す
ることにより安全弁と電槽を固定した。本比較例におい
ても、電槽蓋14と安全弁本体3の間にOリング23を
挿入することでシール性を向上させた。
【0018】上記実施例及び比較例の評価結果を(表
1)に示した。評価内容は気密性、耐振動性である。気
密性の確認方法は電池の状態で準ミル槽に保存し溶着周
りにアルカリ反応がでるまでの日数で評価を行った。耐
振性は振動数33.3Hz、加速度5.5G、時間2h
の条件で電池を加振し、その後電池内を1〜8kgf/
cm2で加圧し溶着部からエアー漏れの有無をリーク検
査液を用いて確認を行った。
【0019】
【表1】
【0020】(表1)に示した様に実施例1、2、3の
構成を用いれば比較例1、2と比べ気密性、耐漏液性が
向上した。
【0021】なお、本実施例において溶着部に有機溶剤
を塗布することにより、安全弁と電槽蓋の固定部を溶解
し、母材融合させることによりピンホール等による気密
性不良をなくすことも可能である。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、組み
立て式の安全弁と電槽蓋との固定として、接触面を溶着
し母材融合させることにより、ゴムパッキンの経時変
化、熱劣化によるシール性の低下といった問題がなく、
さらに安全弁は作動圧を確認後固着されるため、安全弁
の作動圧不良を持った電池を作ることがなく長期信頼性
の優れた密閉型アルカリ蓄電池を提供することができ
る。
【0023】また、電池ケースの内に発電要素群を挿入
し、電槽蓋を溶着し、電槽蓋に設けられた注液孔から電
解液を注液する。その後、弁作動を確認した安全弁を電
解液を注液した孔に固着する構成とすることにより、電
池ケースおよび電槽蓋に開ける孔を少なくすることがで
き、内圧の変化に強い密閉型アルカリ蓄電池を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による電槽の半裁断面図
【図2】本発明の一実施例による組み立て式安全弁の断
面図
【図3】本発明の実施例1による高周波溶着の工程を示
す図
【図4】本発明の実施例2による熱溶着の工程を示す図
【図5】本発明の実施例3によるスピン溶着の工程を示
す図
【図6】本発明の実施例3によるスピン溶着の工程を示
す図
【図7】比較例1のねじ固定による構成を示す断面図
【図8】比較例2の嵌合固定による構成を示す断面図
【符号の説明】
1 安全弁蓋 2 排気口 3 安全弁本体 4 安全弁スプリング 5 ゴム弁 6 通気口 7 安全弁下部 8 安全弁溶着部 9 注液口 10 極柱 11 リード 12 発電要素群 13 電池ケース 14 電槽蓋 15 電槽蓋溶着部 16 土手部 17 発熱リング 18 コイル 19 金属キャップ 20 熱板 21 接触部 22 回転治具 23 接触部 24 Oリング 25 ネジ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 宗久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電池ケース内に正極と負極とセパレータか
    らなる発電要素群が収納されており、前記電池ケースは
    電槽蓋により封口されており、この電槽蓋には組立て式
    の安全弁が設けられており、前記電槽蓋に前記安全弁を
    溶着したことを特徴とする密閉型アルカリ蓄電池。
  2. 【請求項2】少なくとも安全弁と電槽蓋の接触部は同じ
    材料により構成されており、この材料は主として変性P
    PE、PP、ABS、PPE/PPアロイより選択され
    たことを特徴とする請求項1記載の密閉型アルカリ蓄電
    池。
  3. 【請求項3】安全弁の作動圧力が2〜8kgf/cm2
    であることを特徴とする請求項1記載の密閉型アルカリ
    蓄電池。
  4. 【請求項4】安全弁と電槽蓋との溶着強度を10〜15
    0kgfとする請求項1記載の密閉型アルカリ蓄電池。
  5. 【請求項5】安全弁と電槽蓋との溶着部の形状を円形と
    したことを特徴とする請求項1記載のアルカリ蓄電池。
  6. 【請求項6】安全弁と電槽蓋との溶着部の電槽蓋側に円
    形の土手部を設けたことを特徴とする請求項1記載のア
    ルカリ蓄電池。
  7. 【請求項7】安全弁と電槽蓋の溶接部の溶着面積を20
    0〜450mm2としたことを特徴とする請求項1記載
    のアルカリ蓄電池。
  8. 【請求項8】安全弁と電槽蓋の溶着部の溶け込み深さを
    0.5〜2mmとしたことを特徴とする請求項1記載の
    アルカリ蓄電池。
  9. 【請求項9】電池ケース内に正極と負極とセパレータか
    らなる発電要素群を挿入し、前記電池ケースと電槽蓋を
    溶着し、この電槽蓋に設けられた注液孔から電解液を注
    液する工程と、あらかじめ組立てられた安全弁を前記注
    液孔に溶着する工程を有することを特徴とする密閉型ア
    ルカリ蓄電池の製造法。
  10. 【請求項10】電解液を注液する工程は電槽内を真空に
    した後に注液を行うことを特徴とする請求項9記載の密
    閉アルカリ蓄電池の製造法。
  11. 【請求項11】電解液を注液する工程は電槽を遠心させ
    ながら注液することを特徴とする請求項9記載の密閉型
    アルカリ蓄電池の製造法。
  12. 【請求項12】安全弁と電槽蓋の溶着は高周波、熱、摩
    擦等により樹脂を溶融し、溶着することを特徴とする請
    求項9記載の密閉型アルカリ蓄電池の製造法。
  13. 【請求項13】安全弁と電槽蓋の溶着する工程の加圧力
    は30〜110kgfであることを特徴とする請求項9
    記載の密閉型アルカリ蓄電池の製造法。
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