JPH1092408A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JPH1092408A
JPH1092408A JP8247998A JP24799896A JPH1092408A JP H1092408 A JPH1092408 A JP H1092408A JP 8247998 A JP8247998 A JP 8247998A JP 24799896 A JP24799896 A JP 24799896A JP H1092408 A JPH1092408 A JP H1092408A
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JP
Japan
Prior art keywords
safety valve
battery
sealing plate
gas
sealed battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP8247998A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Tsuji
治彦 辻
Shin Yamaguchi
伸 山口
Michio Ono
通夫 大野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH1092408A publication Critical patent/JPH1092408A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】発電要素に異常が発生し、電池内圧が上昇した
ときに、確実に電流遮断と内部ガスを外部に放出し、外
装缶の爆発を防止可能にする密閉型電池を提供する。 【解決手段】発電要素を収容した外装缶の開口端部に、
それぞれガス抜き孔を有する電池蓋と封口板との間に開
裂性の安全弁を介在させた封口体を取り付けた密閉型電
池において、前記封口板に、所定の破断強度を有する凸
部を安全弁側に突出させて設け、該凸部を安全弁に溶接
・接続したことを特徴とする密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、防爆機能を備えた
密閉型電池に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウム電池やリチウムイオン電池等の
非水電解液を使用した二次電池では、外装缶内に収納さ
れた発電要素が過充電状態にされたり、或いは誤使用に
より大電流が流されたりすると、上記非水電解液が分解
してガスを発生して、密閉された外装缶内の内圧を上昇
させて電池を破裂させることがある。
【0003】このため従来の密閉型電池には、上記のよ
うな異常が生じた場合の防爆対策として、例えば図5に
示すような機構にすることが提案されている。
【0004】図5は、従来の密閉型電池の封口体部分の
縦断面図である。
【0005】図5において、61は外装缶、62は外装
缶61の開口端部に取り付けられた封口体である。外装
缶61の内部に発電要素63が収納され、該発電要素6
3は、正極64、セパレータ65、負極66の積層物が
スパイラルに巻回されると共に、非水電解液が充填され
て構成されている。他方、封口体62は、ガス抜き孔6
7aを設けた封口板67と同じくガス抜き孔68aを設
けた電池蓋68との間に安全弁69を介在させて構成さ
れている。
【0006】これら封口板67、電池蓋68、安全弁6
9は、いずれも導電性材料からなるので、外装缶61の
開口端部に対して絶縁性のガスケット70を介して固定
され、また電池蓋68、安全弁69の外周部と封口板6
7の外周部との間にも絶縁性のガスケット71が介在し
ている。また、封口板67の内面と発電要素63の正極
64との間にリード72が接続され、発電要素63から
電流が封口板67、安全弁69を経て電池蓋68へ流れ
るようになっている。
【0007】上記構成において、発電要素63の異常に
よってガスが発生し、外装缶61内の内圧が急激に上昇
すると、ガスは封口板67のガス抜き孔67aから進入
して安全弁69を押し上げ、鎖線で示すように封口板6
7から離すため、異常大電流が電池蓋68へ流れるのを
遮断する。さらに内圧の急上昇によって安全弁69が開
裂し、ガスが電池蓋68のガス抜き孔68aから外側へ
放出されることにより、外装缶61の爆発が防止され
る。
【0008】すなわち、上記の従来構造では、安全弁6
9と封口板67とが、その接点において押し付けられた
形で接続されて電気回路が形成され、変形して離れるこ
とによって回路遮断がされるようになっている。しかし
ながら、電気抵抗、特にリチウム電池の内部抵抗によっ
て電池の性能そのものが左右されるので、押し付けられ
た形での接続では、電気抵抗が発生し、電池性能が出な
いという欠点を有する。したがって、押し付けられた形
での接続ではなくて溶接での接続を主体に考える必要が
ある。
【0009】また、特開平2−112151号公報、特
開平2−288063号公報には、破裂板(安全弁)に
リード線を溶接で接続して、内圧が上昇したときに破裂
板をリード線から切り離して電流を遮断するようにする
ことが記載されているが、この構造の密閉電池は、破裂
板をリード線による溶着強度で接続強度を調整している
ことから、破裂板をリード線から切り離すときの接続強
度を高精度に制御するのが難しい。すなわち、接続強度
にバラツキがあると、内圧が上昇してもリード線を切り
離すことができなかったり、逆に内圧が低いときに電流
が遮断されてしまうことになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発電
要素に異常が発生し、電池内圧が上昇したときに、確実
に電流遮断と内部ガスを外部に放出し、外装缶の爆発を
防止可能にする密閉型電池を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の密閉型電池は、以下の構成を有する。すなわち、発
電要素を収容した外装缶の開口端部に、それぞれガス抜
き孔を有する電池蓋と封口板との間に開裂性の安全弁を
介在させた封口体を取り付けた密閉型電池において、前
記封口板に、所定の破断強度を有する凸部を安全弁側に
突出させて設け、該凸部を安全弁に溶接・接続したこと
を特徴とする。
【0012】また、上記封口板に、部分的に強度を弱く
した部分を設けたことを特徴とする。
【0013】さらに上記のいずれかの密閉型電池におい
て、前記凸部に切欠きを設けることを特徴とする。
【0014】さらにまた、上記のいずれかの密閉型電池
において、電池蓋と安全弁との間にPTCを介挿させた
ことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
を参照して具体的に説明する。
【0016】図1に示す密閉型電池において、外装缶1
はステンレス鋼、ニッケルメッキを施した炭素鋼等の導
電性材料から構成され、その内部に発電要素3が収容さ
れている。発電要素3は、シート状の正極4、セパレー
タ5、負極6が積層物となって、例えばスパイラル状に
巻回され、その中に非水電解液を充填して構成されてい
る。
【0017】外装缶1の開口端部には、発電要素3の上
面との間を仕切る仕切り板13が設けられ、その仕切り
板13にはガス抜きをするための仕切り板孔13aが設
けられている。
【0018】封口体2は、1乃至複数個のガス抜き孔7
aを設けた封口板7と、同じく1乃至複数個のガス抜き
孔8aを設けた電池蓋8との間に安全弁9を介在させて
構成されている。これら封口板7、電池蓋8、安全弁9
はいずれもステンレス鋼、ニッケルメッキを施した炭素
鋼あるいはアルミニウム等の導電性材料から構成され、
外装缶1の開口端部に対してゴム、プラスチック等の絶
縁性材料のガスケット10を介してカシメ固定されてい
る。
【0019】安全弁9は化学的に安定なステンレス鋼の
ほか、アルミニウム、バネ鋼などの弾性導電体或いは弾
性導電体膜とアルミニウム等の導電性の高い金属膜との
積層体などを使用することができる。この安全弁9に
は、封口板7と電池蓋8とにそれぞれ設けられているよ
うなガス抜き孔は設けられておらず、表面に円形、多角
形、H形等の任意の形状をした溝9aが刻設された薄肉
部が形成されている。この安全弁9の薄肉部は、発電要
素3の異常によりガスが発生して急激に内圧が上昇した
とき容易に開裂するようになっている。
【0020】封口板7の中央部に所定の破断強度を有す
る凸部7bを安全弁9側に突出させて設け、該凸部7b
を安全弁9に超音波、レーザー等で溶接・接続してあ
る。この凸部7bは、たとえば棒状に細長くされたもの
であり、電池内圧が上昇し、安全弁9がある圧力に達し
たときに、破断するような強度に設定されており、確実
に電流を遮断する。
【0021】なお、凸部7bの破断後、安全弁9が変形
し、安全弁9が開裂するように凸部7bの破断強度およ
び安全弁9の開裂強度が設定されている。
【0022】さらに電池蓋8と安全弁9との間にはPT
C11が介挿されている。PTCとは正温度係数抵抗体
(Positive Temperature Coefficient)、すなわち温度
が上昇するほど電気抵抗を増大する材料のことであり、
この材料自体は公知である。このように電池蓋8と安全
弁9との間にPTC11を介挿することにより、発電要
素3が異常によって温度上昇すると、PTC11の電気
抵抗が増大し、電池蓋8に対する電流を遮断するように
なっている。
【0023】封口板7の内面にはリード14が溶接さ
れ、その他端が仕切り板13の仕切り板孔13aを介し
て発電要素3の正極4に接続されている。発電要素3で
発電された電流は、リード14を介して封口板7、封口
板7の凸部7b、安全弁9およびPCT11を経て端子
となる電池蓋8へ流れるようになっている。
【0024】上記構成からなる密閉型電池は、発電要素
3の異常によってガスが発生し、内圧が急激に上昇する
と、封口板7のガス抜き孔7aを通過したガスが安全弁
9の内側に作用し、封口板7の凸部7bを破断させ、電
気回路を遮断するとともに、さらに安全弁9が変形し、
安全弁9を開裂させる。安全弁9の開裂によって、ガス
は電池蓋8のガス抜き孔8aを介して外部に放出され、
電池の爆発が確実に防止される。また、発電要素3が異
常によって温度上昇すると、電池蓋8と安全弁9との間
に介挿されたPTC14の電気抵抗が増大し、電池蓋8
に対する電流を遮断する。
【0025】図2は、本発明の他の実施形態を示すもの
である。
【0026】この実施形態では、図1で説明した実施形
態の構造において、図2に示すような封口板7の凸部7
bの表面に、凸部7bの断面積を小さくした切り欠き1
5を設け、この切り欠き15の部分で確実に破断させる
ようにしたものである。
【0027】図3は、本発明のさらに他の実施形態を示
すものである。
【0028】この実施形態では、図1で説明した実施形
態の構造における、凸部7bを封口板7に溶接・接続し
たものにおいて、封口板7に、部分的に強度を弱くした
部分7cを設けたものである。凸部7bが何らかの理由
で破断しなかった場合に、封口板7の弱くした部分7c
で破断するように、安全性をより確実にしたものであ
る。
【0029】図4は、本発明のさらに他の実施形態を示
すものである。
【0030】この実施形態では、図3で説明した実施形
態の構造において、図4に示すような封口板7の凸部7
bに切り欠き15を設けたものである。
【0031】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、封口
板に凸部を設けたことにより、電池内圧が上昇し、安全
弁がある圧力に達したときに、凸部を破断するようにし
たので、確実に電流を遮断する。また、凸部の破断後安
全弁を開裂させることにより、内部ガスを確実に外部へ
放出させ、電池の爆発を防止することができる。さら
に、電池蓋と安全弁との間にPTCを介挿させることに
より、発電要素が異常によって温度上昇したときに電気
抵抗を増大させ、電池蓋に対する電流を遮断することが
できる。したがって、発電要素に異常が発生し、電池内
圧が上昇したときに、確実に電流遮断と内部ガスを外部
に放出し、外装缶の爆発を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態からなる密閉型電池の封口体
部分の縦断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態からなる密閉型電池の封
口体部分の縦断面図である。
【図3】本発明のさらに他の実施形態からなる密閉型電
池の封口体部分の縦断面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施形態からなる密閉型電
池の封口体部分の縦断面図である。
【図5】従来の密閉型電池の封口体部分の縦断面図であ
る。
【符号の説明】 1:外装缶 2:封口体 3:発電要素 7:封口板 7a:ガス抜き孔 7b:凸部 7c:弱い部分 8:電池蓋 8a:ガス抜き孔 9:安全弁 10:ガスケット 11:PTC 12:絶縁ガスケット 13:仕切り板 13a:仕切り板孔 14:リード 15:切り欠き

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電要素を収容した外装缶の開口端部に、
    それぞれガス抜き孔を有する電池蓋と封口板との間に開
    裂性の安全弁を介在させた封口体を取り付けた密閉型電
    池において、前記封口板に、所定の破断強度を有する凸
    部を安全弁側に突出させて設け、該凸部を安全弁に溶接
    ・接続したことを特徴とする密閉型電池。
  2. 【請求項2】上記封口板に、部分的に強度を弱くした部
    分を設けたことを特徴とする請求項1記載の密閉型電
    池。
  3. 【請求項3】前記凸部に切欠きを設けたことを特徴とす
    る請求項1または2記載の密閉型電池。
  4. 【請求項4】電池蓋と安全弁との間にPTCを介挿させ
    たことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の密
    閉型電池。
  5. 【請求項5】電池がリチウム電池またはリチウムイオン
    電池であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
    記載の密閉型電池。
JP8247998A 1996-09-19 1996-09-19 密閉型電池 Pending JPH1092408A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011701A1 (en) * 1999-08-05 2001-02-15 Toyo Kohan Co., Ltd. Safety device for closed cell and closed cell comprising the same
JP2021507480A (ja) * 2017-12-22 2021-02-22 ビーワイディー カンパニー リミテッド 電池カバープレートアセンブリ、単電池、電池モジュール、動力電池及び電気自動車

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011701A1 (en) * 1999-08-05 2001-02-15 Toyo Kohan Co., Ltd. Safety device for closed cell and closed cell comprising the same
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