JPH10294093A - 密閉型電池の絶縁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池缶と電池蓋との短絡を防止でき、安全性
及び製造歩留りを高め得る密閉型電池の絶縁構造を提供
することにある。 【解決手段】 電池缶１の開口部１ａ内に電池蓋２がは
め込まれた構造を有する密閉型電池１０の、電池缶と電
池蓋とが絶縁体７を介して接触している部分の近傍にあ
り、該接触している部分の近傍に侵入した導電性異物に
よって短絡する位置関係にある電池缶と電池蓋との短絡
を防止する絶縁構造において、前記導電性異物によって
短絡され得る部分の、電池缶１の金属材料の表面１
ｂ、電池蓋の金属材料の表面２ａ、のうちの少なくと
も一方を絶縁膜３にて被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池の絶縁
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉型電池は、電池缶内に発電要素を封
入したものであり、例えば、乾電池がよく知られた態様
である。ここでいう発電要素は、発電、充放電を行なう
ための電池の電気化学的な要素である。

【０００３】図３は、従来の密閉型電池の絶縁構造を概
略的に示す断面図である。同図では、電池蓋３２、電池
缶３１及び絶縁リング３３の断面にだけハッチングを施
している。同図に示す例では、密閉型電池は電池缶３１
の開口部３１ａ内に電池蓋３２がはめ込まれて構成され
ており、電池缶３１と電池蓋３２とはガスケット３７を
介して接触している。電池缶３１は内部の発電要素Ｅの
負極に電気的に接続されており、その外部側は熱収縮チ
ューブ３６で覆われている。電池蓋３２は、その周縁部
において金属製の封口板３４に重ね合わされて、これと
導通しており、封口板３４は発電要素Ｅの正極に電気的
に接続されている。電池缶３１の開口部３１ａ側の端面
には絶縁リング３３が設置されている。

【０００４】絶縁リング３３は、電池缶３１と電池蓋３
２とがガスケット３７を介して接触している部分の近傍
（開口部３１ａにおける金属材料の表面３１ｂと電池蓋
３２との間）に侵入する導電性異物によって、電池缶３
１と電池蓋３２とが短絡するのを防止するものである。
なお、導電性異物の侵入としては、取扱いの過ちによる
ものや、導電性の塵埃・破片によるもの等が考えられ
る。

【０００５】封口板３４には、その片側の面または両側
の面から板材を除去して形成した薄肉部が、破断予定部
Ｗとして、環状の曲線を描くように設けられており、異
常事態によって電池内部の圧力が上昇した場合、電池缶
が破裂する前に破断予定部Ｗが破断し、内部の高圧流体
を外部へ開放する構造となっている。なお、電池蓋３２
には、該高圧流体を外部へ開放するための貫通孔３２ａ
が設けられており、封口板３４は電池内部の発電要素Ｅ
等を外気から遮断するための隔壁となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁リ
ング３３と電池缶３１の金属材料の表面３１ｂとの間に
は、図３に示すように隙間３８が必ず存在するため、電
池蓋３２と電池缶３１の金属材料の表面３１ｂとが上記
した取扱いの過ち等により短絡するのを、完全に防止す
るのは困難であるという問題がある。更に、密閉型電池
が、リチウムイオン二次電池等の端子電圧３Ｖ以上、体
積エネルギー密度２５０Ｗｈ／１Ｌ以上の高容量電池の
場合では、この短絡により、重大な事故（発火、破裂）
が引き起こされる恐れもある。

【０００７】また、絶縁リング３３の設置後、電池缶３
１には熱収縮チューブ３６が被覆されるが、特に電池外
径が２０ｍｍ以下であって絶縁リング３３が小径の場
合、絶縁リング３３の短絡防止機能を働かせるために
は、絶縁リング３３を高い精度で位置決めする必要があ
る。例えば、電池外径が１８ｍｍの電池を例にとると、
絶縁リング３３の内径と電池蓋３２の凸部の外径との差
および絶縁リング３３の外径と電池缶３１の内径との差
を０．２ｍｍ以下にする必要がある。このように小径の
絶縁リング３３を高い精度で位置決めすることは、自
動、手動いずれの場合であっても、高い技術が必要であ
り、結果、製造歩留りが悪いという問題が発生する。

【０００８】本発明の課題は、電池缶と電池蓋との短絡
を防止でき、安全性及び製造歩留りを高め得る密閉型電
池の絶縁構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の密閉型電池の絶
縁構造は、次の特徴を有するものである。 （１） 電池缶の開口部内に電池蓋がはめ込まれた構造
を有する密閉型電池の、電池缶と電池蓋とが絶縁体を介
して接触している部分の近傍にあり、該接触している部
分の近傍に侵入した導電性異物によって短絡する位置関
係にある電池缶と電池蓋との短絡を防止する絶縁構造で
あって、前記導電性異物によって短絡され得る部分の、
電池缶の金属材料の表面、電池蓋の金属材料の表面
のうちの少なくとも一方が絶縁膜にて被覆されたもので
ある密閉型電池の絶縁構造。

【００１０】（２） 電池蓋が通気孔を有するものであ
り、該通気孔の内壁および／または電池蓋の内部側の表
面が、外気に露出する部分がないように絶縁膜にて被覆
されている上記（１）記載の密閉型電池の絶縁構造。

【００１１】

【作用】本発明では、導電性異物によって短絡され得る
部分の、電池缶の金属材料の表面、電池蓋の金属材
料の表面、のうちの少なくとも一方を絶縁膜にて被覆す
ることによって、電池缶と電池蓋とが取扱いの誤り等に
より短絡するのを防止できる。更に、従来に比べて該短
絡の防止の確実性を高めることもできる。従来のように
電池缶に絶縁リングを設ける必要がないため、密閉型電
池の製造歩留りの向上を図ることもできる。

【００１２】更に、本発明の絶縁構造において、絶縁膜
が電池蓋の電池内部側の表面をも被覆した態様とすれ
ば、封口板の破断予定部が破断した場合に、破断予定部
に囲まれた部分と電池蓋とが接触するのを妨害すること
もできる。即ち、破断予定部の破断と同時に電池内部の
電流を遮断又は減流し得ることができ、好適な密閉型電
池の安全構造ともなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明の密閉型電池の絶縁構造の一
例を示す断面図である。なお、電池缶１、電池蓋２及び
絶縁膜３の断面には、ハッチングを施している。同図に
示すように、密閉型電池１０は電池缶１の開口部１ａ内
に、電池蓋２がはめ込まれた構造を有している。電池缶
１と電池蓋２とは絶縁体７を介して接触している。絶縁
構造は、該接触している部分の近傍にあり、該接触して
いる部分の近傍に侵入した導電性異物によって短絡する
位置関係にある電池缶１と電池蓋２との短絡を防止す
る。電池缶１と電池蓋２とが接触している部分の近傍で
あって、導電性異物の侵入によって短絡され得る部分
に、絶縁膜３が被覆されている。

【００１４】同図の例では、電池缶１と電池蓋２とが接
触している部分の近傍であって、導電性異物の侵入によ
って短絡され得る部分とは、開口部１ａにおける電池缶
の金属材料の表面１ｂと電池蓋の金属材料の表面２ａで
あり、電池蓋２の金属材料の表面２ａに絶縁膜３が被覆
されている。更に、電池蓋２は通気孔２ｃを有するもの
であり、通気孔２ｃの内壁及び電池蓋２の内部側の金属
材料の表面２ｂも、外気に露出する部分がないように絶
縁膜３にて被覆されている。電池蓋２は、その周縁部５
にて封口板６に重ね合わされ、且つ、これと導通してお
り、封口板６は電池内部の発電要素Ｅに電気的に接続さ
れている。電池蓋２の外部端子となる領域４及び封口板
と導通している周縁部５には絶縁膜は被覆されていな
い。絶縁体７はガスケットである。封口板６には破断予
定部Ｗが図３と同様の態様で設けられている。電池缶１
は発電要素Ｅの負極に電気的に接続されており、その外
部側は熱収縮チューブ８で被覆されている。

【００１５】同図では、このように電池蓋２に絶縁膜３
を設けた構造としているので、電池蓋２と開口部１ａに
おける金属材料の表面１ｂとが導電性異物の侵入により
電気的に接続され、電池蓋２と電池缶１とが短絡するの
を防止し得ることができる。なお、ここでいう導電性異
物とは、電池蓋２と開口部１ａとの間に侵入して短絡の
原因となる異物全てをいい、取扱いの過ち等といった人
為的原因により侵入したものや、塵埃、破片等といった
自然的又は偶発的な原因により侵入したもの等をいう。

【００１６】図２は、本発明の密閉型電池の絶縁構造の
他の例を示す断面図である。なお、電池缶１、電池蓋２
及び絶縁膜３の断面には、ハッチングを施している。同
図は図１とは別の態様で絶縁膜３を設けた例を示してお
り、絶縁膜３を除いた部分の構造は図１と同様である。
絶縁膜３は、電池缶１と電池蓋２とが接触している部分
の近傍であって、導電性異物の侵入によって短絡され得
る部分である電池缶の開口部１ａにおける金属材料の表
面１ｂを被覆している。即ち、同図の例では、電池缶の
開口部１ａにおける熱収縮チューブ８で被覆されないで
露出した部分の表面を絶縁膜３で被覆している。このよ
うに絶縁膜３を設けることでも、図１と同様に導電性異
物の侵入によって、電池蓋２と電池缶１とが短絡するの
を防止し得ることができる。

【００１７】本発明の絶縁膜は、電池缶と電池蓋との短
絡を防止し得るものであり、電池缶と電池蓋とが絶縁体
を介して接触している部分の近傍部分であって、該部分
に侵入した導電性異物によって短絡され得る部分の、
電池缶の金属材料の表面、電池蓋の金属材料の表面の
うち少なくとも一方を被覆するものであれば良い。前記
の例としては、図１の場合が挙げられる。なお、同図
では、絶縁膜は電池蓋２の金属材料の表面２ａだけでな
く、外部端子となる領域４及び周縁部５以外の部分全て
を被覆している。前記の例としては、図２の場合が挙
げられる。同図では、電池缶の開口部１ａにおいて、熱
収縮チューブ８等の外部絶縁被膜によって覆われていな
い部分を被覆している。絶縁膜は、前記及び前記の
両方を被覆するものであっても良い。

【００１８】なお、図１の場合、事故の防止の確実性を
高める点から、貫通孔の内壁は絶縁膜で被覆されている
のが好ましい。図２の場合、絶縁膜は開口部における金
属材料の表面だけでなく、電池缶の全体（電池缶の外部
端子となる部分を除く。）を一体的に被覆していても良
く、この場合であれば、図１で示したような電池缶の外
部絶縁被膜となる熱収縮チューブ等を設ける必要がなく
なり、電池の製造が容易となり、好ましい態様となる。

【００１９】絶縁膜の材料は絶縁材料であれば良く、例
えば、セラミックス、プラスチック、ゴム等が挙げられ
る。但し、１００℃以上の耐熱性、−２０℃以下の耐寒
性を有するものが好ましく、具体的にはプラスチックと
してはフェノール樹脂やエポキシ樹脂等、セラミックと
してはアルミナやジルコニア、ゴムとしてはフッ素系ゴ
ムやフッ素化シリコーン系ゴムが挙げられる。なお、絶
縁膜の材料として半導体材料を用いることもできる。こ
の場合、用いられる半導体材料は、電池で想定される電
圧、電流の範囲内において、安全と考えられる程度の抵
抗を有したものである必要がある。例えば、シリコン、
ゲルマニウム等が挙げられる。

【００２０】絶縁膜の形成方法としては、溶剤で希釈し
た絶縁材料を塗装後乾燥させて形成する方法や、熱硬化
性樹脂、紫外線硬化樹脂又は電子線硬化樹脂を塗装後硬
化させて形成する方法等が挙げられる。塗装方法として
は刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、スタンプ印刷等
が挙げられる。電池蓋の端子部分や導電部分等の絶縁膜
を被覆しない部分は、塗装の際粘着テープ等でマスキン
グしておくか、塗装後絶縁膜を剥離する等して形成すれ
ば良い。絶縁膜を電池蓋及び電池缶の両方に設けるので
あれば、例えば、電池蓋と封口板とを互いの周縁部にお
いて熱融着や圧着する等して重ね合わせ、この重ね合わ
せたものを電池缶の開口にプレス等でカシメて取り付
け、電池缶及び電池蓋の全体に絶縁材料を塗布し、電池
蓋の端子部分の絶縁材料のみを剥離して形成すれば良
い。

【００２１】封口板は、図１に示すように、電池缶の開
口に取り付けられて、電池内部の圧力と外部の圧力とを
仕切る隔壁となるものであり、その内部側の面にて発電
要素に電気的に接続されている。封口板はその周縁部に
おいて電池蓋と重ね合わされており、封口板と電池蓋と
は導通している。封口板には、上記周縁部以外の部分に
おいて、電池内部の圧力上昇によって破断する破断予定
部が形成されていても良い。破断予定部は封口板の面上
において環状に形成されるものである。破断予定部は、
電池内部の圧力が予め設定された圧力に達すると破断す
るものであれば良く、例えば図１、２に示すような封口
板の一部の厚さを薄くして形成した薄肉部が挙げられ
る。封口板の材料としては、導電性材料であれば良い
が、有機電解液に対する耐食性に優れたものが好まし
く、例えば、アルミニウム合金、導電性プラスチック、
プラスチックにアルミニウム等の導電性材料を鍍金（塗
布）したもの等が挙げられる。

【００２２】電池缶は、一般的に密閉型電池に用いられ
るものであれば良く、特に限定されるものではない。本
発明でいう電池缶の金属材料の表面とは、電池缶と電池
蓋との結合部分の近傍であって、導電性異物によって短
絡され得る位置関係にあるものをいい、例えば、図１に
示した熱収縮チューブ８で被覆されていない開口部１ａ
における金属材料の表面１ｂが挙げられる。なお、電池
缶の開口部とは、電池蓋との接合に関係する部分であっ
て、前述した導電性異物の侵入により電池蓋と短絡する
おそれのある部分を含むものをいう。

【００２３】電池缶の長手方向に垂直な断面の形状は、
特に限定されるものではなく、丸形、角形等のいずれで
あっても良い。電池缶は通常負極となることが多いが、
本発明においては特に限定されず、正極となっていても
良い。電池缶は最終製品段階において、絶縁チューブ等
の外部絶縁膜によって被覆されていても良い。電池缶の
材料としては、ニッケルメッキ鉄、ステンレス、アルミ
ニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。電池缶の成
形方法としては、深絞り加工、インパクトプレス加工等
が挙げられる。

【００２４】電池蓋は電池の外部電極となるものであっ
て、電池缶と同様に一般的に密閉型電池に用いられるも
のであれば良く、特に限定されるものではない。本発明
でいう電池蓋の金属材料の表面とは、電池缶と電池蓋と
が絶縁体を介して接触する部分の近傍であって、導電性
異物の侵入によって電池缶と電気的に接続されるおそれ
のある部分をいう。例えば、図１に示したように電池蓋
２の表面２ａ等が挙げられる。電池蓋の形状は電池缶に
合わせて決定されれば良く、丸形、角形等のいずれであ
っても良い。

【００２５】電池蓋は図１に示したような一体的に形成
されたものであっても、電極となる部分とそれ以外の部
分とに二以上に分割されるものであっても良い。電池蓋
は電池缶の開口部内にはめ込まれて設置されるが、設置
方法としては、電池蓋を電池缶にはめ込んだ後、プレス
等でカシメて設置する方法等が挙げられる。但し、電池
蓋が後者の場合であれば、電極となる部分以外の部分は
電池缶に溶接して設置しても良い。電池蓋は通常正極と
なることが多いが、本発明においては特に限定されず、
負極となっていても良い。電池蓋の材料としては、導電
性材料であれば特に限定されないが、金属−ニッケル鍍
金鉄、ステンレス、アルミニウム、導電性プラスチッ
ク、プラスチックにニッケル等導電性材料を鍍金（塗
布）したもの等が挙げられる。電池缶の成形方法として
は、プレス加工、射出成型加工、鋳造、切削加工及びそ
れらの組合せ等が挙げられる。

【００２６】本発明による絶縁構造は、あらゆる密閉型
電池に対して有用であるが、ノート型パソコン、携帯電
話、携帯ビデオカメラ等の充電可能な電源として使用さ
れる高容量リチウムイオン二次電池の安全を確保するた
めには、特に有用となる。本発明による絶縁構造は、一
般的な円筒型（ボタン型を含む）の密閉型電池だけでな
く、角型など任意の形状の電池にも有用である。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に示
す。 実施例１ 外径約１４ｍｍのリチウムイオン二次電池の電池蓋に、
図１と同様の絶縁膜を形成した。絶縁膜は、電池蓋の外
部端子となる領域及び封口板と接触する周縁部分に粘着
テープによるマスキングを施し、絶縁膜の材料となるエ
ポキシ樹脂を塗装して乾燥させて形成した。

【００２８】次に、電池蓋を絶縁膜が形成されていない
周縁部の導通部分にて、封口板に重ね合わせて熱融着し
た。この電池蓋と封口板とを電池缶の開口にプレスでカ
シメて取り付け、密閉電池を完成させた。このリチウム
イオン二次電池を使用したところ、導電性異物の介在に
よって、電池蓋と電池缶とが短絡するのを効果的に防止
することができた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の絶縁構造によれば、電池蓋と電
池缶との短絡を防止し得るので、従来の密閉型電池に比
べてより安全性が高められた密閉型電池を提供すること
ができる。更に、従来に比べて部品点数や組立工程を減
らすことができるため、密閉型電池の信頼性を高めるこ
とができ、又製造歩留りの向上を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉型電池の絶縁構造の一例を示す断
面図である。

【図２】本発明の密閉型電池の絶縁構造の他の例を示す
断面図である。

【図３】従来の密閉型電池の絶縁構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 電池缶 １ａ 電池缶の開口部 １ｂ 電池缶の金属材料の表面 ２ 電池蓋 ２ａ 電池蓋の金属材料の表面 ３ 絶縁膜 ７ 絶縁体 １０ 密閉型電池 Ｅ 発電要素

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池缶の開口部内に電池蓋がはめ込まれ
   た構造を有する密閉型電池の、電池缶と電池蓋とが絶縁
   体を介して接触している部分の近傍にあり、該接触して
   いる部分の近傍に侵入した導電性異物によって短絡する
   位置関係にある電池缶と電池蓋との短絡を防止する絶縁
   構造であって、前記導電性異物によって短絡され得る部
   分の、電池缶の金属材料の表面、電池蓋の金属材料
   の表面のうちの少なくとも一方が絶縁膜にて被覆された
   ものである密閉型電池の絶縁構造。
2. 【請求項２】 電池蓋が通気孔を有するものであり、該
   通気孔の内壁および／または電池蓋の内部側の表面が、
   外気に露出する部分がないように絶縁膜にて被覆されて
   いる請求項１記載の密閉型電池の絶縁構造。