JPH10284036A

JPH10284036A - 電池

Info

Publication number: JPH10284036A
Application number: JP9087841A
Authority: JP
Inventors: Takao Fukunaga; 福永　　孝夫
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】発電要素１を発電要素支持枠２を介して底板
３ａの周縁部で支持することにより、この発電要素１の
荷重や衝撃力が安全弁４の中央の感圧部に直接加わらな
いようにした非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】中央部に貫通孔を有する底板３ａに安全
弁４を固着した電池容器３内に、発電要素支持枠２を介
して発電要素１を収納する。この際、発電要素支持枠２
の支持部２ａを底板３ａの周縁部上に載置し、この発電
要素支持枠２の載置部２ｂ上に発電要素１を載置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に電動車両等の
大容量の用途に用いる非水電解質二次電池等の電池に関
する。

【０００２】

【従来の技術】非水電解質二次電池は、一般にエネルギ
ー密度が非常に高いという特徴を有するので、携帯電話
等の電子機器用電源にとどまらず、電動車両等の大容量
の用途に用いる電源としても注目を集めている。この非
水電解質二次電池は、正負の電極をセパレータを介して
巻回したり積層した発電要素を、円筒型や角型等の電池
容器内に収納して非水電解液を充填し密閉することによ
り構成される。

【０００３】ただし、この非水電解質二次電池は、水溶
液電解質二次電池に比べて反応性の高い材料を使用する
ので、特に厳重な安全装置を設ける必要があり、このた
めに内部圧力が所定以上に上昇すると外部に開口してガ
ス抜きを行う安全弁が電池容器に設けられている。この
安全弁は、非水電解質二次電池が過充電となったり高温
にさらされて電解液の分解や気化によりガスが発生し内
部圧力が所定値以上になると、弁体が破壊されて外部に
開口することにより、このガスを放出して内圧を開放し
この電池の破裂を未然に防止する破裂式開放弁である。

【０００４】携帯電話等の電子機器に用いる非水電解質
二次電池は、容量が数百ｍＡｈ〜１Ａｈ程度の小容量で
あるため、電池容器の上端の蓋部に上記安全弁が取り付
けられる。しかし、電動車両等の大容量の用途に用いる
非水電解質二次電池では、電池内部で発生したガスを速
やかに外部に放出するために安全弁が開口するガス抜き
孔を大きくする必要があるので、電流を取り出すための
端子が設けられた電池容器の上端の蓋部では、この安全
弁が十分な大きさのガス抜き孔を確保するためにはスペ
ースが不足する。

【０００５】そこで、従来の大容量の非水電解質二次電
池は、図７に示すように、安全弁４を電池容器３の下端
の底板３ａに設けていた。この安全弁４は、薄い金属板
にハーフエッチングによって筋状の溝４ａを形成した破
裂式開放弁であり、貫通孔を有する底板３ａに溶接固着
している。従って、この安全弁４は、電池容器３の内部
圧力が上昇すると、底板３ａの貫通孔に露出する安全弁
４の溝４ａが破断されて破壊することにより外部に開口
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の非水
電解質二次電池は、上記のように底板３ａに安全弁４を
取り付けた電池容器３内に直接発電要素１を収納してい
たため、この発電要素１の電極等の荷重が安全弁４の貫
通孔に露出する感圧部に直接加わり、内部圧力が上昇し
なくても、図８に示すように、溝４ａが押圧されること
によって破壊されるおそれがあった。また、この安全弁
４が発電要素１の荷重に耐えられたとしても、電池に振
動や衝撃が加わった場合には、溝４ａに発電要素１の荷
重以上の衝撃力が加わるので、これによって破壊される
おそれもあった。

【０００７】このため、電池容器３の底板３ａに安全弁
４を設けた従来の非水電解質二次電池は、発電要素１の
荷重や衝撃力によって破壊されるおそれがあるので、安
全装置が誤動作を起こし易くなるという問題があった。
なお、この問題は、上記安全弁４に限らず、電池容器の
内部からの圧力が所定以上感圧部に加わると外部に開口
する他の電池内圧開放手段を底板に設けた非水電解質二
次電池に共通する。また、この問題は、非水電解質二次
電池に限らず、電池容器の底板に電池内圧開放手段が設
けられた他の電池にも共通する。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、発電要素を発電要素支持部材を介して電池内
圧開放手段の感圧部以外の部分で支持することにより、
この発電要素の荷重や衝撃力が電池内圧開放手段の感圧
部に直接加わらないようにした電池を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するために、発電要素を収納した電池容器の
底板に、この電池容器の内部からの圧力が所定以上感圧
部に加わると外部に開口する電池内圧開放手段が設けら
れた電池において、電池容器内で発電要素を支持すると
共に、この電池容器内の底部における電池内圧開放手段
の感圧部以外の部分に支持される発電要素支持部材が配
置されたことを特徴とする。

【００１０】の手段によれば、電池容器内で発電要素
を支持する発電要素支持部材が、この電池容器内の底部
における電池内圧開放手段の感圧部以外の部分に支持さ
れるので、発電要素の荷重や衝撃力が電池内圧開放手段
の感圧部に加わり誤動作によって外部に開口するのを防
止することができる。

【００１１】また、前記の電池内圧開放手段が、電
池容器の内部の圧力が所定以上に上昇すると感圧部であ
る弁体が破壊される破裂式開放弁であることを特徴とす
る。

【００１２】の手段によれば、電池容器内の圧力上昇
により弁体が破壊される破裂式開放弁を用いるので、電
池内圧開放手段の構造が簡単で安価なものとなる。

【００１３】さらに、前記の破裂式開放弁が、電池
容器の底板の一部を他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部の
弁体としたものであることを特徴とする。

【００１４】の手段によれば、電池容器の底板の一部
を薄く加工して弁体としたり、貫通孔を有する底板に薄
い弁体を固着することにより破裂式開放弁を構成するの
で、電池内圧開放手段をさらに簡単で安価なものとする
ことができる。

【００１５】さらに、前記の破裂式開放弁が、電池
容器の底板の一部、又は、底板の一部を他の部分よりも
肉厚の薄い薄肉部としたものに筋状の溝を形成し弁体と
したものであることを特徴とする。

【００１６】の手段によれば、電池容器の底板の一部
やこの底板の薄肉部に筋状の溝を形成して弁体とするこ
とにより破裂式開放弁を構成するので、電池内圧開放手
段をさらに簡単で安価なものとし動作も確実なものとす
ることができる。

【００１７】さらに、前記〜の電池内圧開放手段
が、電池容器の内部から３気圧以上の圧力が感圧部に加
わると外部に開口するものであることを特徴とする。

【００１８】の手段によれば、電池内圧開放手段が※
※気圧以上の圧力で開口するので、安全性を確実に確保
することができる。

【００１９】さらに、前記〜の電池内圧開放手段
が、電池容器の底板の中央部に感圧部を設けると共に、
前記発電要素支持部材が、発電要素を載置する載置部の
下方に、この底板の周縁部に載置される支持部を備えた
ものであることを特徴とする。

【００２０】の手段によれば、電池内圧開放手段の感
圧部を底板の中央部に設け、発電要素支持部材をこの周
囲で支持するので、発電要素の荷重や衝撃が電池内圧開
放手段の感圧部に加わるのを確実に防止できる。

【００２１】さらに、前記〜の電池容器が、円筒
状又は偏平円筒状であり、前記発電要素が、帯状の電極
とセパレータを円柱状又は偏平円柱状に巻回した巻回型
のものであり、前記電池内圧開放手段が、電池容器の円
板状又は偏平円板状の底板の中央部に感圧部を設けると
共に、前記発電要素支持部材が、発電要素を載置する載
置部の下方に、この底板よりも少し小さい円筒状又は偏
平円筒状の短い支持部を備えたものであることを特徴と
する。

【００２２】の手段によれば、電池内圧開放手段の感
圧部を円板状又は偏平円板状の底板の中央部に設け、発
電要素支持部材の円筒状又は偏平円筒状の支持部をこの
周囲で支持するので、巻回型の発電要素の荷重や衝撃が
この電池内圧開放手段の感圧部に加わるのを確実に防止
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２４】図１〜図６は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は非水電解質二次電池の縦断面図、図
２は円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図、図
３は偏平円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視
図、図４は他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の
底面図、図５はさらに他の安全弁の例を示す非水電解質
二次電池の部分縦断面図、図６は図５の安全弁が破壊さ
れた場合を示す非水電解質二次電池の部分縦断面図であ
る。

【００２５】本実施形態は、図２に示すように、直径６
７ｍｍ、高さ２４０ｍｍ、電池容量６０Ａｈの円筒型の
非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質
二次電池の発電要素１は、正負の電極をセパレータを介
して円柱状に巻回したものである。正極としては、例え
ばコバルト酸リチウムと導電剤であるアセチレンブラッ
クとバインダであるポリフッ化ビニリデンを混合しペー
スト状とし、厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔の両面
に被着させたものを用いる。負極は、例えばリチウムを
ドープ／脱ドープ可能な天然黒鉛を厚さ０．０２ｍｍの
銅箔の両面に被着させたものを用いる。また、セパレー
タは、例えば厚さ０．０３５ｍｍのポリエチレン樹脂製
微多孔膜を用いる。

【００２６】上記発電要素１は、発電要素支持枠２を介
して電池容器３内に収納される。電池容器３は、図１に
示すように、ステンレス鋼等の金属製であり、円筒形の
電池容器本体の下端開口部に、中央部に貫通孔を有する
底板３ａをレーザ溶接で固着している。また、この底板
３ａは、上面に円板状の安全弁４がレーザ溶接によって
固着され、貫通孔が塞がれている。安全弁４は、厚さ
０．１ｍｍのステンレス鋼製の円板の裏面に十文字の溝
４ａをハーフエッチングしたものである。従って、この
安全弁４は、底板３ａの貫通孔に露出する中央部分が感
圧部となる。そして、この感圧部に電池容器３の内部か
ら所定以上の圧力が加わると、十文字の溝４ａが破断さ
れ、これにより安全弁４が外部に開口することにより、
底板３ａの貫通孔を通して電池容器３内部の圧力が開放
されるようになる。本実施形態では、この安全弁４は、
３気圧以上の圧力が加わると、破壊されるように設定さ
れている。

【００２７】発電要素支持枠２は、図１及び図２に示す
ように、短い円筒形の支持部２ａの上端開口部に梁を十
文字に渡した載置部２ｂを設けたものである。この発電
要素支持枠２は、電池容器３の内径よりも少し小さい外
径を有し、この電池容器３内に収納することにより、円
筒形の支持部２ａが底板３ａの周縁部上に載置される。
この際、支持部２ａと底板３ａとの間には、安全弁４の
周縁部が介在するが、この安全弁４の周縁部は底板３ａ
に固着されて一体化している。また、円柱形の発電要素
１は、この発電要素支持枠２の載置部２ｂ上に載置さ
れ、安全弁４の感圧部からは浮いた状態で支持される。

【００２８】上記電池容器３内に発電要素支持枠２と発
電要素１が収納されると、内部に電解液を充填してか
ら、この電池容器３の上端開口部に円板状の蓋板３ｂを
レーザ溶接で固着する。電解液は、エチレンカーボネー
トとジエチルカーボネートの混合溶媒中に六フッ化リン
酸リチウムを１モル／リットルの割合で溶解したものを
用いる。蓋板３ｂには、中央部に絶縁体を介して電流を
取り出すための端子５が取り付けられ、この端子５が発
電要素１の各電極に接続される。

【００２９】上記構成の非水電解質二次電池は、発電要
素１が発電要素支持枠２の支持部２ａを介して底板３ａ
の周縁部に支持されるので、この発電要素１の荷重や衝
撃力が安全弁４の中央の感圧部に加わるようなことがな
くなる。従って、本実施形態の非水電解質二次電池は、
発電要素１の荷重を受けたり、また、電池に振動や衝撃
が加わった場合であっても、安全弁４が破壊されるよう
なおそれがなくなる。

【００３０】なお、上記実施形態では、円柱状に巻回し
た発電要素１を円筒状の電池容器３に収納した非水電解
質二次電池について説明したが、図３に示すように、偏
平円柱状に巻回した発電要素１を偏平円筒状の電池容器
３に収納した場合にも同様に実施することができる。こ
の場合、発電要素支持枠２は、短い偏平円筒形の支持部
２ａの上端開口部に梁を平行に複数本渡した載置部２ｂ
を設けたものを使用すればよい。また、これら円筒型や
偏平円筒型に限らず、角型等の電池容器の場合にも同様
に実施可能である。さらに、発電要素１についても、巻
回型に限らず、積層型のものを用いることもできる。

【００３１】さらに、上記実施形態では、安全弁４に溝
４ａを十文字に形成した場合について説明したが、この
溝４ａの筋の形状は、例えば図４に示すようなものやそ
の他の任意の形状とすることができる。また、図５に示
すように、この溝４ａの筋を閉ループ状に形成して、内
部圧力の上昇時に、図６に示すように、溝４ａの内部が
外れるようにすることもできる。

【００３２】さらに、上記実施形態では、底板３ａに安
全弁４を固着した場合について説明したが、貫通孔が形
成されていない底板３ａの一部の肉厚を薄くしたり、こ
の底板３ａに直接筋状の溝を形成することにより、この
底板３ａの一部に電池内圧開放手段を形成するようにす
ることもできる。

【００３３】さらに、上記実施形態では、非水電解質二
次電池について説明したが、電池容器の底板に電池内圧
開放手段を設けた電池であれば、この電池の種類は問わ
ない。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池によれば、電池内圧開放手段の感圧部以外の部分
に支持される発電要素支持部材によって発電要素を支持
することにより、この発電要素の荷重や衝撃力が電池内
圧開放手段の感圧部に加わり安全装置が誤動作を起こす
のを確実に防止することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水
電解質二次電池の縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、図２
は円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図、

【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、図３
は偏平円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図、

【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、図４
は他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の底面図、

【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、図５
はさらに他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の部
分縦断面図、

【図６】本発明の一実施形態を示すものであって、図６
は図５の安全弁が破壊された場合を示す非水電解質二次
電池の部分縦断面図である。

【図７】従来例を示すものであって、非水電解質二次電
池の縦断面図である。

【図８】従来例を示すものであって、安全弁が誤動作に
より破壊された場合を示す非水電解質二次電池の縦断面
図である。

【符号の説明】

１発電要素２発電要素支持枠２ａ支持部２ｂ載置部３電池容器３ａ底板４安全弁４ａ溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電要素を収納した電池容器の底板に、
この電池容器の内部からの圧力が所定以上感圧部に加わ
ると外部に開口する電池内圧開放手段が設けられた電池
において、電池容器内で発電要素を支持すると共に、この電池容器
内の底部における電池内圧開放手段の感圧部以外の部分
に支持される発電要素支持部材が配置されたことを特徴
とする電池。
【請求項２】前記電池内圧開放手段が、電池容器の内
部の圧力が所定以上に上昇すると感圧部である弁体が破
壊される破裂式開放弁であることを特徴とする請求項１
に記載の電池。
【請求項３】前記破裂式開放弁が、電池容器の底板の
一部を他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部の弁体としたも
のであることを特徴とする請求項２に記載の電池。
【請求項４】前記破裂式開放弁が、電池容器の底板の
一部、又は、底板の一部を他の部分よりも肉厚の薄い薄
肉部としたものに筋状の溝を形成し弁体としたものであ
ることを特徴とする請求項２に記載の電池。
【請求項５】前記電池内圧開放手段が、電池容器の内
部から３気圧以上の圧力が感圧部に加わると外部に開口
するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれかに記載の電池。
【請求項６】前記電池内圧開放手段が、電池容器の底
板の中央部に感圧部を設けると共に、前記発電要素支持
部材が、発電要素を載置する載置部の下方に、この底板
の周縁部に載置される支持部を備えたものであることを
特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電
池。
【請求項７】前記電池容器が、円筒状又は偏平円筒状
であり、前記発電要素が、帯状の電極とセパレータを円
柱状又は偏平円柱状に巻回した巻回型のものであり、前
記電池内圧開放手段が、電池容器の円板状又は偏平円板
状の底板の中央部に感圧部を設けると共に、前記発電要
素支持部材が、発電要素を載置する載置部の下方に、こ
の底板よりも少し小さい円筒状又は偏平円筒状の短い支
持部を備えたものであることを特徴とする請求項１乃至
請求項５のいずれかに記載の電池。