JPH11154505A

JPH11154505A - 圧力遮断センサ

Info

Publication number: JPH11154505A
Application number: JP9320022A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Azema; 忠満畦間
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 1999-06-08
Also published as: US6232011B1

Abstract

(57)【要約】【課題】リベットはかしめ部と反対側に舌片部を有
し、舌片部に内部端子が接合されて、かしめ部に対する
ダメージが少なくて済むとともに、密閉性も向上し、ま
た、電気接触の長期的安定性も良好にできる圧力遮断セ
ンサを提供する。【解決手段】金属製で孔部４ｂを有する電池の蓋体４
と、絶縁性で、孔部４ｂに挿嵌される有孔の円筒部３ａ
を穿設してある絶縁体３と、金属製で絶縁体３の円筒部
３ａを貫通するリベット８と、絶縁性でリベット８が挿
入される貫通孔５ａを有する保持体５と、保持体５の貫
通孔５ａの外面周囲にあって裏面に空間がある露出面を
有する導電性の接続部９ａとを有し、リベット８はかし
め部と反対側に舌片部８ｄを有し、舌片部８ｄに端子部
２が溶接により接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次電池のごとき
再充電により再生可能な蓄電池などの安全性を確保する
ために用いられる圧力遮断センサに係り、特に、角形用
の蓋体を使用する圧力遮断センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の蓄電池（２次電池）に充電が完
了しても更に充電を行ったり、規定された電流よりも大
きな電流で充電が行われると、蓄電池に異常が生じて蓄
電池内に気体が発生し、蓄電池内の圧力や温度が上昇
し、蓄電池の膨張、更には亀裂による電解液の滲み出し
により、蓄電池が組み込まれた機器に悪影響を与えるこ
とがある。また、これまでに至らなくとも、このような
状態のままで蓄電池の使用を継続すると、前述した蓄電
池の膨張が進行し、亀裂や破裂が生じる可能性があり、
異常が生じた蓄電池は速やかに使用を止める必要があ
る。最近の小型化が要求されている機器の中には、特に
薄さがポイントになっているものも多い。その影響によ
り、電池も角形のもの多用されるようになってきた。そ
の場合、やはり厚みが問題になる。一方、安全性に対す
る要求も高いため、安全弁や電流遮断機構を組み込む必
要もある。このような従来の圧力遮断センサは、発電要
素の異常な化学変化により蓄電池内の圧力が上昇する
と、上昇した圧力が遮断用ダイヤフラムに作用するた
め、ダイヤフラムは持ち上げられると共に、リードスト
リッパ板によって中央突起部とリードとを接続する導電
路が剥離又は破断される。そして、さらに圧力が増して
それが所定の圧力に達すると、安全弁の肉薄部が破れ、
電池ケース内の圧力上昇した気体が蓋体の穴を通して外
部に開放される。なお、丸形の電池等においては、ダイ
ヤフラムと安全弁は兼用されているものが多い。ところ
で、このような２次電池などでは上記のような機構を組
み込んだ部材を積層すると共に、接合部や内部と外部を
つなぐ導通部をリベットのかしめ等によって一体化して
密閉していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
技術では、蓋体等の部材を一体化して密閉するのにリベ
ットをかしめたり、その他にレーザー溶着、超音波溶着
を施していた。しかしながら、このような場合、リベッ
トの偏平状の頭部に強い力が作用することになるため、
蓋体、ガスケット等の部材に圧接されるリベットの頭部
の面が傷ついたり、潰れたりして密閉性が悪くなってい
た。また、経時変化によりリベットにかしめられている
方の部材がクリープし、密閉性と電気接触の長期的安定
性に欠けるという問題があった。

【０００４】また、正極側にはアルミニウム材を通常使
用するので、リベットもアルミニウム製とすると、アル
ミニウム製のリベットとアルミニウム製の内部端子とを
接合させることになって接合状態が不安定になる。つま
り、ガスケット等はＰＰ等の合成樹脂材からなるため、
リベットのかしめが経時的に緩みやすいので、リベット
のかしめによって接合させている場合、リベットと内部
端子間に隙間が生じることになる。すると、接合状態が
不安定になるばかりか、界面に酸化アルミニウム膜が生
成して抵抗値が増大し、一層不安定になる。また、溶接
により固定する場合、熱でかしめ部にダメージを与え、
また、ある程度の厚さが必要であり、また接合のための
受け部を取りづらく、変形しやすいという問題があっ
た。

【０００５】本発明の第１の課題は、リベットはかしめ
部と反対側に舌片部を有し、舌片部に内部端子が接合さ
れて、かしめ部に対するダメージが少なくて済むととも
に、密閉性も向上し、また、電気接触の長期的安定性も
良好にできる圧力遮断センサを提供することである。本
発明の第２の課題は、舌片部は、蓋体と平行な方向に突
出して、接合部の厚さが薄くて済み、スペースが節約で
きる圧力遮断センサを提供することである。本発明の第
３の課題は、リベットのつば部の環状突条部が被かしめ
部材に食い込んで確実に密閉される圧力遮断センサを提
供することである。本発明の第４の課題は、保持体の開
口部の外面周囲にあって裏面に空間がある露出面を有す
る導電性の接続部とを有し、接続部の前記露出面はその
裏面の空間の方にかしめにより変形させられて、常にか
しめ部分に力がかかって、経時変化してもリベットが緩
む虞れがない圧力遮断センサを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題は、金属
製で孔部を有する電池の蓋体と、絶縁性で、前記孔部に
挿嵌される有孔の筒部を穿設してある絶縁体と、金属製
で前記絶縁体の筒部を貫通するリベットと、絶縁性で前
記リベットが挿入される貫通孔を有する保持体と、該保
持体の孔部の外面周囲にあって裏面に空間がある露出面
を有する導電性の接続部とを有し、前記リベットはかし
め部と反対側に舌片部を有し、前記舌片部に内部端子が
接合されている第１の手段により解決される。上記第２
の課題は、第１の手段において、前記舌片部は、前記蓋
体と平行な方向に突出している第２の手段により解決さ
れる。上記第３の課題は、第１の手段において、前記リ
ベットのつば部の、被かしめ部材に接する面には、環状
突条部を突設した第３の手段により解決される。上記第
４の課題は、第１の手段において、前記保持体の開口部
の外面周囲にあって裏面に空間がある露出面を有する導
電性の接続部とを有し、前記接続部の前記露出面はその
裏面の空間の方にかしめにより変形している第４の手段
により解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態
に係るの圧力遮断センサの横断面図、図２は該圧力遮断
センサの縦断面図、図３は該圧力遮断センサの横断面
図、図４は該圧力遮断センサの分解斜視図、図５は該圧
力遮断センサの側面図、図６は図１のＡ−Ａ線に沿う縦
断面図、図７は図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図、図８は
図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、図９は保持体の底面
図、図１０は保持体の縦断面図、図１１は保持体の平面
図、図１２(a),(b),(c),(d)は図９のＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ，
Ｆ−Ｆ，Ｇ−Ｇ線に沿う縦断面図、図１３(a),(b),(c)
は保持体のリードの平面図、正面図及び右側面図、図１
４(a),(b),(c),(d)は蓋体の平面図、右側面図、縦断面
図及び底面図、図１５は蓋体のダイヤフラム部を拡大し
て示す説明図、図１６は蓋体の安全弁部を拡大して示す
説明図、図１７(a),(b),(c)はリベットと端子部を接続
した状態の平面図、正面図及び右側面図、図１８(a),
(b)はリベットの平面図及び縦断面図である。

【０００８】これらの図において、１は圧力遮断センサ
であり、この圧力遮断センサ１は全体の形状が略矩形を
しており、端子部２と、絶縁体（ガスケット）３と、蓋
体（負ケース）４と、保持体５、外部電極６と、遮断用
エレメント７と、およびリベット８とから主に構成され
ている。端子部２はアルミニウム製で、図４と図１７等
に示すように、略直角に折り曲げられており、また、そ
の長手方向の一端部（かしめ部と反対側）にはリベット
８の舌片部８ｄと溶接される舌片部２ａが延設されてい
る（図１７の斜線部分が溶接部分）。２ｂは開口部であ
る。絶縁体３は絶縁性の合成樹脂材からなり、一端寄り
にリベット８を貫挿する円筒部３ａと、蓋体４のダイヤ
フラム部４ｃを内方に膨出し得るようにした凹部３ｂ
と、凹部３ｂの底面に穿設した通気孔３ｃ，３ｃと、溶
接用の孔３ｄと、蓋体４の安全弁部に連通させる略長方
形の開口３ｅ，３ｅと、位置決め用の突起部３ｆとから
構成されている。

【０００９】蓋体４はステンレス材のような導電性金属
板で形成され、図１４に示すように、外周部には上方に
突出する環状の突条４ａが形成されている。また、蓋体
４の底部には、その一端寄りにリベット８を貫挿した円
筒部３ａを貫通する孔部４ｂと、研削によって薄肉に一
体形成したダイヤフラム部４ｃと、プレス加工により円
環状の薄肉部を形成された安全弁部４ｄと、位置決め用
の突起部４ｅとから構成されている。ダイヤフラム部４
ｃは研削によって薄肉に形成された後、プレス加工によ
って電池の内方に椀状に膨出されおり、また、その中央
に上方に突設された遮断用エレメント７を破断するため
の破断用突起４ｆが設けられている。したがって、ダイ
ヤフラム部４ｃは電池内圧の増加によって外方に加圧さ
れて、ある圧力を越えると一気に反転動作するようにな
っている。この安全弁部４ｄは、図１６に示すように円
環状に薄肉部４ｇが形成され、過大な電池内圧が発生す
ると、薄肉部４ｇが破断するようになっている。

【００１０】保持体５はＰＰＳ等の絶縁性樹脂で成形さ
れ、図２に示すように、蓋体４の突条４ａ内に嵌合され
る大きさになっている。保持体５の一端寄りには、図９
乃至図１１に示すように、リベット８を貫挿した円筒部
３ａを貫通する貫通孔５ａと、貫通孔５ａの回りの凹部
に設けたリベット８とのリベット接続部９ａと、一対の
リード９ｂ，９ｂをそれぞれ突出してある開口部５ｂ，
５ｂと、外部電極６を保持する台座部５ｃと、外部電極
６の接続部と接続される外部電極接続部９ｃと、蓋体４
と溶接される固定部９ｄと、安全弁部４ｄに対応した位
置に形成された開口５ｄと、蓋体４の位置決め用の突起
部４ｅが嵌合される切欠き部５ｅとが設けられている。
また、保持体５の下面には外部電極接続部９ｃの下面を
露出させる溶接用の孔部５ｆが形成されており、この孔
部５ｆに溶接具を通して保持体５の外部電極接続部９ｃ
の下面に当て、上方から溶接具を外部電極６の接続部６
ｃに当てて挟み込んで抵抗溶接を行なって外部電極６を
保持体５に固定すると共にリード９ｂに電気的に接続さ
せている。保持体５の貫通孔５ａの外面周囲の裏面には
空間が形成されていると共に、接続部９ａの裏面も露出
して露出面が設けられている。つまり、接続部９ａのリ
ード８を貫通される孔の周縁は保持体５の本体である合
成樹脂が形成されておらず、したがって、図２に示すよ
うに下方に弾性的に撓めるようになっている。これによ
り、図２のように、リベット８をかしめると、接続部９
ａの弾性復帰力によって常にかしめ部分に力がかかって
いるので、経時変化してもリベット８が緩む虞れがな
い。

【００１１】これらのリベット接続部９ａ、一対のリー
ド９ｂ，９ｂ、外部電極接続部９ｃ、及び固定部９ｄ
は、図１３に示すように、最初、連結部９ｅで図示しな
い枠部に接続されてフープ状に形成されており、このフ
ープ材はニッケル材などの導電性材からなり、フープ材
は絶縁性樹脂でインサート成形して図９乃至図１１の保
持体５を成形後、連結部９ｅを２点鎖線の位置で切断し
てある。したがって、リベット接続部９ａとリード９ｂ
の一方とは接続されており、また、リード９ｂは遮断用
エレメント７を介してリード９ｂの他方、そして外部電
極接続部９ｃと接続されている。一方、固定部９ｄは他
と電気的に接続されていない。

【００１２】また、保持体５はその固定部９ｄとその下
面に配設された蓋体４の底面をスポット溶接することに
よって固定されている。溶接具は蓋体４の底面の絶縁体
３の溶接用の孔３ｄから突き当てることができる。

【００１３】遮断用エレメント７は略帯状をしており、
絶縁性のセラミック又は樹脂製の基板７ａと、この基板
７ａの上面側に印刷形成され又は金属箔を貼着されて形
成された遮断用電路７ｂとから構成されている。遮断用
電路７ｂの長手方向の両端には保持体５のリード９ｂ，
９ｂがそれぞれ接続されている。この遮断用エレメント
７はダイヤフラム部４ｃの上方に配設されているので、
電池内圧の増加によってダイヤフラム部４ｃが反転する
と、ダイヤフラム部４ｃの破断用突起４ｆによって遮断
用エレメント７の遮断用電路７ｂを確実に遮断できる。

【００１４】外部電極６はニッケルメッキした鋼材から
なり、圧力遮断センサ１を蓄電池（図示せず）に組み込
んだとき、蓄電池（図示せず）の正極となるものであ
る。外部電極６は、略矩形の本体部６ａと、この本体部
６ａの両側縁から折り曲げられた足部６ｂ，６ｂと、保
持体５の接続部９ｂと溶接される接続部６ｃとが設けら
れている。足部６ｂは、図６に示すように、折り曲げら
れて外部電極６を保持体５に固定している。

【００１５】リベット８はアルミニウム製で、図１８に
示すように、やや先端を細くした円柱部８ａと、下端に
設けられたつば部８ｂと、つば部８ｂの外周に沿って突
設された環状突条部８ｃと、つば部８ｂの外周面から横
方向に延設された舌片部８ｄとから構成されている。舌
片部８ｄには、前述したように端子部２の舌片部２ａが
溶着されている。また、リベット８によって絶縁体３、
蓋体４、及び保持体５がかしめられて一体化され、リベ
ット８の円柱部８ａの先端はかしめられて保持体５のリ
ベット接続部９ａに接続されている。したがって、外部
電極６は遮断用エレメント７の遮断用電路７ｂ等を経て
端子部２と接続されている。したがって、絶縁体３を積
層し、リベット８を円筒部３ａに挿入してかしめると、
図２に示すように、つば部８ｂの環状突条部８ｃが絶縁
体３の下面に食い込んで確実に密閉される。

【００１６】なお、前記実施の形態の説明では、ダイヤ
フラム部を研削によって薄肉にして形成しているが、プ
レス加工によって薄肉にしてダイヤフラム部を形成して
もよい。

【００１７】次に、圧力遮断センサ１を蓄電池（リチウ
ムイオン２次電池）に組み込む方法について説明する。
組込前、蓄電池（図示せず）の電池ケース内に、図１に
示す圧力遮断センサ１を上方から挿入し、蓋体４を電池
ケースのかしめ部に全周に亘ってかしめることによっ
て、蓄電池に圧力遮断センサ１が確実に組み込まれて密
封される。

【００１８】次に、前記リチウムイオン２次電池に使用
したときの圧力遮断センサ１の動作について説明する。
充電中、圧力遮断センサ１において電流は、外部電極
（正極）６から順次、リード９ｂ、遮断用エレメント７
の遮断用電路７ｂ、リード７ａ、リベット８、端子部２
に導出される。このとき、充電が完了しても電流を流し
続けて更に過充電が行われたり、規定された電流よりも
大きな電流で充電が行われると、蓄電池（図示せず）に
異常が生じて蓄電池（図示せず）内の圧力や温度が上昇
する。蓄電池（図示せず）内の圧力が上昇すると、外部
圧力として圧力遮断センサ１に伝わる。すると、図３に
示すように、この外部圧力が絶縁体３の通気孔３ｃ，３
ｃを通して蓋体４のダイヤフラム部４ｃを上方へ撓ませ
て変形させる力が作用する。そして、蓄電池（図示せ
ず）内の圧力が上昇し、その圧力が一定の圧力に達した
とき、蓋体４のダイヤフラム部４ｃは上方に一気に反転
し、その中央の破断用突起４ｆが遮断用エレメント７の
ほぼ中央部を上方に押し上げ、遮断用エレメント７の基
板７ａは割れる。この遮断用エレメント７の割れによ
り、遮断用エレメント７の遮断用電路７ｂが断線し、そ
のリード９ｂ，９ｂとの間の導通が断たれることによっ
て、圧力遮断センサ１は外部電極６と蓄電池（図示せ
ず）内の発電部の正極間に流れる電流を遮断し、これ以
上の充電を止めさせると共に、このリチウムイオン２次
電池が蓄電池として機能できない状態にする。

【００１９】なお、更に、蓄電池（図示せず）内の圧力
が上昇すると、蓋体４の安全弁部４ｄの薄肉部４ｇが破
れて、蓄電池（図示せず）内の気体は安全弁部４ｄの薄
肉部４ｇの破断部から圧力遮断センサ１内を通って開口
５ｄから排出される。例えば、圧力遮断センサ１の動作
圧力を４〜１０気圧の範囲で動作させ、また、安全弁作
動圧力を１０〜２０気圧の範囲で作動させている。

【００２０】このような前記実施の形態にあっては、金
属製で孔部４ｂを有する電池の蓋体４と、絶縁性で、孔
部４ｂに挿嵌される有孔の円筒部３ａを穿設してある絶
縁体３と、金属製で絶縁体３の円筒部３ａを貫通するリ
ベット８と、絶縁性でリベット８が挿入される貫通孔５
ａを有する保持体５と、保持体５の貫通孔５ａの外面周
囲にあって裏面に空間がある露出面を有する導電性の接
続部９ａとを有し、リベット８はかしめ部と反対側に舌
片部８ｄを有し、舌片部８ｄに端子部２が接合されてい
るので、かしめ部に対するダメージが少なくて済むとと
もに、密閉性も向上し、また、電気接触の長期的安定性
も良好にできる。

【００２１】また、前記実施の形態にあっては、舌片部
８ｄは、蓋体４と平行な方向に突出しているので、接合
部の厚さが薄くて済み、スペースが節約できる。

【００２２】また、前記実施の形態にあっては、リベッ
ト８のつば部８ｂの、被かしめ部材（３）に接する面に
は、環状突条部８ｃを突設したため、リベット８のつば
部８ｂの環状突条部８ｃが被かしめ部材（３）に食い込
んで確実に密閉される。

【００２３】また、前記実施の形態にあっては、保持体
５の貫通孔５ａの外面周囲にあって裏面に空間がある露
出面を有する導電性のリベット接続部９ａとを有し、リ
ベット接続部９ａの露出面はその裏面の空間の方にかし
めにより変形しているため、常にかしめ部分に力がかか
っているので、経時変化してもリベットが緩む虞れがな
い。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、リベット
はかしめ部と反対側に舌片部を有し、舌片部に内部端子
が接合されているので、かしめ部に対するダメージが少
なくて済むとともに、密閉性も向上し、また、電気接触
の長期的安定性も良好にできる。請求項２記載の発明に
よれば、舌片部は、蓋体と平行な方向に突出しているの
で、接合部の厚さが薄くて済み、スペースが節約でき
る。請求項３記載の発明によれば、リベットのつば部の
環状突条部が被かしめ部材に食い込んで確実に密閉され
る。請求項４記載の発明によれば、保持体の開口部の外
面周囲にあって裏面に空間がある露出面を有する導電性
の接続部とを有し、接続部の前記露出面はその裏面の空
間の方にかしめにより変形しているため、常にかしめ部
分に力がかかっているので、経時変化してもリベットが
緩む虞れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るの圧力遮断センサ
の横断面図である。

【図２】該圧力遮断センサの縦断面図である。

【図３】該圧力遮断センサの横断面図である。

【図４】該圧力遮断センサの分解斜視図である。

【図５】該圧力遮断センサの側面図である。

【図６】図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図７】図１のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

【図８】図１のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である。

【図９】保持体の底面図である。

【図１０】保持体の縦断面図である。

【図１１】保持体の平面図である。

【図１２】(a),(b),(c),(d)は図９のＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅ，
Ｆ−Ｆ，Ｇ−Ｇ線に沿う縦断面図である。

【図１３】(a),(b),(c)は保持体のリードの平面図、正
面図及び右側面図である。

【図１４】(a),(b),(c),(d)は蓋体の平面図、右側面
図、縦断面図及び底面図である。

【図１５】蓋体のダイヤフラム部を拡大して示す説明図
である。

【図１６】蓋体の安全弁部を拡大して示す説明図であ
る。

【図１７】(a),(b),(c)はリベットと端子部を接続した
状態の平面図、正面図及び右側面図である。

【図１８】(a),(b)はリベットの平面図及び縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１圧力遮断センサ２端子部３絶縁体３ａ円筒部４蓋体４ｂ孔部４ｃダイヤフラム部４ｄ安全弁部５保持体５ａ貫通孔６外部電極７遮断用エレメント８リベット８ｄ舌片部９ａリベット接続部９ｂリード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製で孔部を有する電池の蓋体と、絶縁性で、前記孔部に挿嵌される有孔の筒部を穿設して
ある絶縁体と、金属製で前記絶縁体の筒部を貫通するリベットと、絶縁性で前記リベットが挿入される貫通孔を有する保持
体と、該保持体の貫通孔の外面周囲にあって裏面に空間がある
露出面を有する導電性の接続部とを有し、前記リベットはかしめ部と反対側に舌片部を有し、前記
舌片部に内部端子が接合されていることを特徴とする圧
力遮断センサ。
【請求項２】請求項１記載において、前記舌片部は、
前記蓋体と平行な方向に突出していることを特徴とする
圧力遮断センサ。
【請求項３】請求項１記載において、前記リベットの
つば部の、被かしめ部材に接する面には、環状突条部を
突設したことを特徴とする圧力遮断センサ。
【請求項４】請求項１記載において、前記保持体の貫
通孔の外面周囲にあって裏面に空間がある露出面を有す
る導電性の接続部をさらに有し、前記接続部の前記露出
面はその裏面の空間の方にかしめにより変形しているこ
とを特徴とする圧力遮断センサ。