JPH1092409A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JPH1092409A
JPH1092409A JP8247999A JP24799996A JPH1092409A JP H1092409 A JPH1092409 A JP H1092409A JP 8247999 A JP8247999 A JP 8247999A JP 24799996 A JP24799996 A JP 24799996A JP H1092409 A JPH1092409 A JP H1092409A
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JP
Japan
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safety valve
battery
sealing plate
gas
conductive member
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JP8247999A
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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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    • 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

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  • 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、前記安全弁と封口板とを所定の破断強度を
有する導電部材により接合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4に
示すような機構にすることが提案されている。
【0004】図4は従来の密閉型電池の封口体部分の縦
断面図を示し、図4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。該外
装缶61の内部に発電要素63が収納され、該発電要素
63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ともに、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67a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。
【0005】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。
【0006】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。
【0007】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。
【0008】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。
【0009】
【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。
【0010】
【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
記安全弁と封口板とを所定の破断強度を有する導電部材
により接合したことを特徴とする。
【0011】また、上記の密閉型電池において、前記封
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。また、前記導電部材が低融点金属もしくは合
金であることを特徴とする。また、前記導電部材が鍔部
を設けた帽体状に形成され、封口板を貫通して上記帽体
状の頂点側を安全弁に接合し、鍔側を封口板に接合した
ことを特徴とする。
【0012】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。
【0013】
【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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】安全弁9と封口板7とを、所定の破断強度
を有する導電部材15により超音波、レーザー等で溶接
・接続している。この導電部材15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。
【0019】導電部材15は安全弁9や封口板7とは別
部材の、たとえば低融点金属もしくは合金、あるいは強
度の弱い金属もしくは合金等が適用できる。
【0020】なお、導電部材15の破断後、安全弁9が
変形し、安全弁9が開裂するように導電部材15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。
【0021】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。
【0022】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、導
電部材15、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。
【0023】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、導電部材15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。
【0024】図2は、本発明の他の実施形態を示すもの
である。
【0025】この実施形態では、図1で説明した実施形
態の構造において封口板7に、部分的に強度を弱くした
部分7bを設けたものである。導電部材15が何らかの
理由で破断したなかった場合に、封口板7の弱くした部
分7bで破断するように、安全性をより確実にしたもの
である。
【0026】図3は、本発明のさらに他の実施形態を示
すものである。
【0027】この実施形態では、導電部材15の形状
を、鍔部を設けた帽体状に形成し、封口板を貫通して上
記帽体状の頂点側を安全弁に接合し、鍔側を封口板に接
合して設けたものである。帽体状の内部が中空にされて
いるため、より容易に導電部材15が破断する。
【0028】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、安全
弁と封口板とを所定の破断強度を有する導電部材により
接合したことにより、電池内圧が上昇し、安全弁がある
圧力に達したときに、導電部材を破断するようにしたの
で、確実に電流を遮断する。また、導電部材の破断後安
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を介挿することによ
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】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,8a:ガス抜き孔 7b:弱い部分 8:電池蓋 9:安全弁 9a:溝 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:導電部材

Claims (6)

    【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、前記安全弁と封口板とを所定の破断強度を
    有する導電部材により接合したことを特徴とする密閉型
    電池。
  2. 【請求項2】前記封口板に、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】前記導電部材が低融点金属もしくは合金、
    あるいは低強度金属または合金であることを特徴とする
    請求項1または2記載の密閉型電池。
  4. 【請求項4】前記導電部材が鍔部を設けた帽体状に形成
    され、封口板を貫通して上記帽体状の頂点側を安全弁に
    接合し、鍔側を封口板に接合し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1〜4のいずれかに記載の密
    閉型電池。
  6. 【請求項6】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1〜5のいずれかに
    記載の密閉型電池。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010038816A (ko) * 1999-10-27 2001-05-15 김순택 밀폐 전지 및 그 밀폐 전지의 캡 어셈블리
JP2010250970A (ja) * 2009-04-10 2010-11-04 Panasonic Corp 円筒形電池

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