JPH11195408A - 密閉型電池用のサブ・アセンブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池缶の上端部位のかしめにより電池缶の上
部に設置しても気密性低下の問題が改善された密閉型電
池用のサブ・アセンブルを提供することを課題とする。 【解決手段】 少なくともラプチャー板とＰＴＣ板と電
極キャップとが電気絶縁ガスケットを介して高強度を有
する金属材にて形成されたかしめ金具のかしめにより集
合固定されてなる密閉型電池用のサブ・アセンブル。 【効果】 各種の二次電池、就中、起電力並びに放電容
量の点で優れた性能を有しながら、安全性の点で改善の
余地のある電解液内蔵型リチウム二次電池用として特に
好適である。

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用のサブ
・アセンブルに関し、特に電解液を有する各種の二次電
池、例えば電解液内蔵型リチウム二次電池用などとして
好適なサブ・アセンブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、通常の電解液内蔵型リチウム二
次電池の概念的断面図例であり、図３は、図２における
正極蓋５およびその近傍部の詳細断面図であり、図４は
図２における他の正極蓋５およびその近傍部の詳細断面
図であり、図５は図２におけるさらに他の正極蓋５の詳
細部分断面図である。図２〜図５において、１は鉄製の
電池缶、２は負極電気絶縁板、３は発電要素体、３１は
発電要素体３の下部から延在する負極リード、３２は発
電要素体３の上部から延在する正極リード、４はドーナ
ツ状の正極電気絶縁板、５は電池の安全構造を有する正
極蓋、６は電池缶１の上部に電池缶１と一体的に形成さ
れた正極蓋ケース、７は正極蓋５を正極蓋ケース６から
絶縁するための外部電気絶縁ガスケット、８は電池缶１
の壁に設けられ、電池缶１と正極蓋ケース６とを区分す
る絞りである。

【０００３】図３において、正極蓋５は、ガス抜き孔５
１１を有する正極キャップ５１、ドーナツ状のＰＴＣ
（positive temperature coefficient) 板５２、および
弱点部５３１を有するラプチャー板５３とからなる。正
極キャップ５１とラプチャー板５３との間には空間５１
２が存在する。ラプチャー板５３の裏面には、発電要素
体３から正極電気絶縁板４の中心孔を経由して延びる正
極リード３２の先端部が溶接されている。正極蓋５は、
外部電気絶縁ガスケット７と共に正極蓋ケース６のかし
め力にて気密に電池缶１の上部に固定されている。

【０００４】図４においては、正極キャップ５１、ドー
ナツ状のＰＴＣ板５２、およびラプチャー板５３とから
なる正極蓋５は、電気絶縁ガスケット７’の存在下でか
しめ金具６’をかしめて集合固定される。かくして正極
キャップ５１、ＰＴＣ板５２、およびラプチャー板５３
は、電気絶縁ガスケット７’のシール機能とかしめ金具
６’のかしめ力とにより気密に保持され、さらに図示す
る通り、外部電気絶縁ガスケット７と共に正極蓋ケース
６のかしめ力にて気密に保持されて電池缶１の上部に固
定されている。

【０００５】図４に示す電解液内蔵型リチウム二次電池
の製造に際しては、正極キャップ５１、ＰＴＣ板５２、
およびラプチャー板５３とからなる正極蓋５を電気絶縁
ガスケット７’を介した状態でのかしめ金具６’のかし
めにてそれらの部材からなるサブ・アセンブルを別工程
で組み立て、ついで該サブ・アセンブルを外部電気絶縁
ガスケット７と共に電池缶１の上部にあって正極蓋ケー
ス６となる上端部位に案内し、外部電気絶縁ガスケット
７と共に該上端部位をかしめる。かくして、図４に示す
構造のリチウム二次電池が製造できる。

【０００６】最近では、電解液内蔵型リチウム二次電池
の安全性を一層重視する立場から、電池の内圧が異常事
態により急上昇した場合、ラプチャー板５３が破裂する
前にラプチャー板５３と正極リード３２との電気的接続
を早期遮断させることの必要性が認識され、かかる早期
遮断を実現するための種々の改良がなされている。例え
ば、ラプチャー板５３の裏面に直接正極リード３２を溶
接するのではなく、図５に示すようにラプチャー板５３
の略中央部を窪ませて窪み５３２を形成し、一方、かし
め金具６’の下側部材６１’を拡張して、拡張した該下
側部材６１’の上面と該窪み５３２の裏面とをスポット
溶接し、且つ正極リード３２は下側部材６１’の裏面に
溶接するようにしている。６１１’は、下側部材６１’
に設けられた貫通孔である。サブ・アセンブルをかく形
成すると、電池の内圧が上昇した場合にはその内圧は、
貫通孔６１１’を通過してラプチャー板５３に直接作用
する。このために、かしめ金具６’の下側部材６１’は
変形せずにラプチャー板５３だけが膨らんで、上記のス
ポット溶接部が破断してラプチャー板５３と下側部材６
１’との電気的導通が、しかしてラプチャー板５３と正
極リード３２との電気的導通が遮断する。なお正極リー
ド３２は、通常、アルミニウム製であり、またかしめ金
具６’もアルミニウム製正極リード３２と溶接が容易な
ように通常はアルミニウム製である。

【０００７】上記した通り、サブ・アセンブルはそれを
別工程で組み立て得るので、二次電池の製造が能率的と
なる長所がある。しかし反面、サブ・アセンブルはつぎ
のような問題点を孕んでいる。即ち、別工程で組み立て
られた当初のサブ・アセンブル自体は、かしめ金具６’
のかしめ力と内部電気絶縁ガスケット７’との存在にて
かしめ金具６’内では各部材は良好な気密状態に保持さ
れているが、これを電池缶１の上部にあって正極蓋ケー
ス６となる上端部位に案内して該上端部位を図４に示す
通りにかしめた場合、このかしめ力にてサブ・アセンブ
ル内のかしめ金具６’および電気絶縁ガスケット７’の
一部、特に正極蓋ケース６のうちでも最も強くかしめら
れる先端部分と接触する辺りのそれらが変形し、その結
果、例えば電気絶縁ガスケット７’とラプチャー板５３
との間や電気絶縁ガスケット７’と正極キャップ５１と
の間などに隙間が生じる。前記した通り、かしめ金具
６’は一般的に機械的強度の低いアルミニウム製である
ので、かしめによる上記した変形、およびその変形に基
づく気密性の低下の問題が顕著となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかして本発明は、電
池缶の上端部位のかしめにより電池缶の上部に設置して
も気密性低下の問題が改善された密閉型電池用のサブ・
アセンブルを提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、つぎの手段を有することを特徴とす
る。 (1) 少なくともラプチャー板とＰＴＣ板と電極キャップ
とが、高強度金属製のかしめ金具のかしめにより電気絶
縁ガスケットを介して気密に集合固定されてなることを
特徴とする密閉型電池用のサブ・アセンブル。 (2) 少なくともラプチャー板とＰＴＣ板と電極キャップ
とが、電極キャップの周端に該電極キャップと一体的に
形成された高強度金属製のかしめ金具のかしめにより電
気絶縁ガスケットを介して気密に集合固定されてなるこ
とを特徴とする密閉型電池用のサブ・アセンブル。 (3) 高強度金属が、１５，０００〜２５，０００ｋｇ／
ｍｍ² の弾性係数を有するものである上記(1) または
(2) 記載の密閉型電池用のサブ・アセンブル。 (4) 電極キャップとその周端のかしめ金具とが、共にＳ
ＵＳにて一体的に形成されてなる上記(2) または(3) 記
載の密閉型電池用のサブ・アセンブル。 (5) 電気絶縁ガスケットの上端は、ＰＴＣ板の上面以下
の高さにある上記(1) 〜(4) のいずれかに記載の密閉型
電池用のサブ・アセンブル。 (6) 密閉型電池が、電解液内蔵型リチウム二次電池であ
る上記(1) 〜(5) のいずれかに記載の密閉型電池用のサ
ブ・アセンブル。

【００１０】

【作用】上記(1) の発明では、かしめ金具はＳＵＳなど
の高強度を有する金属材にて形成されているので、本発
明のサブ・アセンブルを電池缶の上端部位のかしめによ
り電池缶の上部に設置してもかしめ金具は実際上変形す
ることがなく、しかして気密性低下の問題が改善され、
あるいは解消する。

【００１１】上記(2) の発明では、かしめ金具と電極キ
ャップとが一体的に形成されているので、少なくともか
しめ金具の厚さ分だけサブ・アセンブルのトータル厚み
を薄くし得、且つかしめ金具と電極キャップとの間に段
差が生じないので、段差の存在に基づく局部的なかしめ
力の集中、およびかかる力の集中によるサブ・アセンブ
ルの局部的変形の問題もない。

【００１２】図４に示す従来例のサブ・アセンブルのよ
うに、かしめ金具と電極キャップとの間に電気絶縁ガス
ケットの層が存在していると、電池缶の上端部位のかし
めに基づく外力がかしめ金具に加わった場合、外力にて
変形し易い該電気絶縁ガスケット層が変形し、この変形
によりかしめ金具の全体が変形し易くなる傾向がある。
これに対して上記(5) の発明では、電気絶縁ガスケット
の上端はＰＴＣ板の上面以下の高さにあるので、換言す
ると、かしめ金具と電極キャップとの間や電極キャップ
とＰＴＣ板との間にはかかる電気絶縁ガスケット層が存
在していないのでサブ・アセンブルの耐変形性が一層向
上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図例により詳細に
説明する。図１は、本発明の実施例の断面図である。

【００１４】図１の実施例は、図４に示す従来例のサブ
・アセンブルに代わって、例えば前記の図２に示す通常
の電解液内蔵型リチウム二次電池などに用いられるの
で、以下、図２を参照しながら説明する。図１におい
て、１は鉄製の電池缶、３２は発電要素体３の上部から
延在する正極リード、５は電池の安全構造を有する正極
蓋、６は電池缶１の上部に電池缶１と一体的に形成され
た正極蓋ケース、７は正極蓋５を正極蓋ケース６から絶
縁するための外部電気絶縁ガスケット、８は電池缶１の
壁に設けられて電池缶１と正極蓋ケース６とを区分する
絞りである。

【００１５】正極蓋５としては、本発明の実施例のサブ
・アセンブルが用いられる。したがって以下において、
正極蓋５をサブ・アセンブル５と呼び変える。

【００１６】サブ・アセンブル５は、ガス抜き孔５１１
を有する正極キャップ５１、ドーナツ状のＰＴＣ板５
２、および弱点部５３１および窪み５３２を有するラプ
チャー板５３とが電気絶縁ガスケット７’を介してかし
め金具６’のかしめにより一体的に固定された構造を有
する。同図に示す通り本実施例のサブ・アセンブル５に
おいては、かしめ金具６’は正極キャップ５１の周端に
該正極キャップと一体的に形成されている。

【００１７】本発明においてかしめ金具６’の形成材料
としては、高強度を有する金属材、例えば弾性係数にお
いて従来からかしめ金具６’の形成材として用いられて
きているアルミニウムの少なくとも約１．５倍、特に少
なくとも約３倍のもの、あるいは弾性係数が１５，００
０〜２５，０００ｋｇ／ｍｍ² 程度のもの、例えばＳＵ
Ｓ（ステンレス鋼）、炭素鋼、ニッケルなどが用いられ
る。就中、ＳＵＳが好ましい。

【００１８】正極キャップ５１は、鉄、ＳＵＳなどの従
来周知の導電性金属材にて形成される。よって、かしめ
金具６’と正極キャップ５１とは、ＳＵＳなどの高強度
を有する導電性金属材にて一体的に形成することが特に
好ましい。

【００１９】電気絶縁ガスケット７’は、かしめ金具
６’とラプチャー板５３の裏面５３３との間、かしめ金
具６’とラプチャー板５３の側面５３４との間、および
かしめ金具６’とＰＴＣ板５２の側面５２１との間には
存在している。しかしその上端７１’は、ＰＴＣ板５２
の上面５２２以下の高さであるので、電気絶縁ガスケッ
ト７’は、ＰＴＣ板５２の上面５２２上およびそれより
上には存在していない。このために上記(5) の発明にお
いて述べた作用、即ちサブ・アセンブル５の耐変形性の
向上が達成される。

【００２０】図１において、９は貫通孔９１を有するア
ルミニウム製のインナーターミナル板であり、１０は貫
通孔１０１を有し且つインナーターミナル板９を補強す
るためのアルミニウム製の補強板である。補強板１０
は、電気絶縁シート１１を介してラプチャー板５３の裏
面に設置されており、インナーターミナル板９は、補強
板１０の裏面に設置され且つその上面の略中央において
ラプチャー板５３の窪み５３２の裏面とスポット溶接さ
れている。電気絶縁シート１１、補強板１０、およびイ
ンナーターミナル板９は、電気絶縁ガスケット７’のリ
ング状突起７２’によりラプチャー板５３の裏面に保持
されている。

【００２１】図２に示す電解液内蔵型リチウム二次電池
の組み立てに際しては、サブ・アセンブル５を電池缶１
の上部にあって正極蓋ケース６となる上端部位に案内
し、発電要素体３の上部から延在する正極リード３２の
先端をインナーターミナル板９の裏面に溶接し、ついで
外部電気絶縁ガスケット７を介して電池缶１の上部端部
をかしめて正極蓋ケース６を形成するとともに該正極蓋
ケース６内にサブ・アセンブル５を設置する。

【００２２】本発明のサブ・アセンブル５は、前記した
通り、電池缶１の上端部位のかしめにより設置しても変
形を実質的に受けないので、サブ・アセンブル５が当初
から有する良好な気密性が保持される。よって本発明の
サブ・アセンブル５を使用した電解液内蔵型リチウム二
次電池では、常態においては、正極キャップ５１とラプ
チャー板５３との間の空間５１２とラプチャー板５３よ
り下の電池内の空間とは遮断されているので電解液が漏
れ出す事故がない。またインナーターミナル板９は貫通
孔９１を有し、補強板１０も貫通孔１０１を有するの
で、電池内の圧力はそれら貫通孔９１、１０１を通過し
てラプチャー板５３に直接かかるようになっている。し
たがって電池に異常が発生して電池内の圧力が上昇して
も、インナーターミナル板９は貫通孔９１と補強板１０
とにより変形せず、一方、ラプチャー板５３は膨らむ方
向に変形するので上記のスポット溶接が破壊して両者間
の電気的導通が効果的に遮断される。またラプチャー板
５３は、所定の高圧により破裂して電池内の高圧力を正
極キャップ５１に設けたガス抜き孔５１１から外部に逃
がすので、電池は爆発事故を回避することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の密閉型電池用のサブ・アセンブ
ルは、電池缶の上端部位のかしめにより電池缶の上部に
設置してもサブ・アセンブル自体が有する気密性の低下
の問題がないので、各種の二次電池、就中、起電力並び
に放電容量の点で優れた性能を有しながら安全性の点で
改善の余地のある電解液内蔵型リチウム二次電池用とし
て特に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の断面図である。

【図２】通常の電解液内蔵型リチウム二次電池の概念的
断面図例である。

【図３】図２における正極蓋５およびその近傍部の詳細
断面図である。

【図４】図２における他の正極蓋５およびその近傍部の
詳細断面図である。

【図５】図２におけるさらに他の正極蓋５の詳細部分断
面図である。

【符号の説明】

１ 電池缶 ３ 発電要素体 ５ 正極蓋（またはサブ・アセンブル） ５１ 正極キャップ ５２ ＰＴＣ板 ５３ ラプチャー板 ６’ かしめ金具 ７’ 電気絶縁ガスケット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともラプチャー板とＰＴＣ板と電
   極キャップとが、高強度金属製のかしめ金具のかしめに
   より電気絶縁ガスケットを介して気密に集合固定されて
   なることを特徴とする密閉型電池用のサブ・アセンブ
   ル。
2. 【請求項２】 少なくともラプチャー板とＰＴＣ板と電
   極キャップとが、電極キャップの周端に該電極キャップ
   と一体的に形成された高強度金属製のかしめ金具のかし
   めにより電気絶縁ガスケットを介して気密に集合固定さ
   れてなることを特徴とする密閉型電池用のサブ・アセン
   ブル。
3. 【請求項３】 高強度金属が、１５，０００〜２５，０
   ００ｋｇ／ｍｍ² の弾性係数を有するものである請求項
   １または２記載の密閉型電池用のサブ・アセンブル。
4. 【請求項４】 電極キャップとその周端のかしめ金具と
   が、共にＳＵＳにて一体的に形成されてなる請求項２ま
   たは３記載の密閉型電池用のサブ・アセンブル。
5. 【請求項５】 電気絶縁ガスケットの上端は、ＰＴＣ板
   の上面以下の高さにある請求項１〜４のいずれかに記載
   の密閉型電池用のサブ・アセンブル。
6. 【請求項６】 密閉型電池が、電解液内蔵型リチウム二
   次電池である請求項１〜５のいずれかに記載の密閉型電
   池用のサブ・アセンブル。