JPH11250886A - 二次電池の防爆構造 - Google Patents

二次電池の防爆構造

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JPH11250886A
JPH11250886A JP10052360A JP5236098A JPH11250886A JP H11250886 A JPH11250886 A JP H11250886A JP 10052360 A JP10052360 A JP 10052360A JP 5236098 A JP5236098 A JP 5236098A JP H11250886 A JPH11250886 A JP H11250886A
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JP
Japan
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groove
explosion
secondary battery
safety valve
plate
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Pending
Application number
JP10052360A
Other languages
English (en)
Inventor
Toyoki Sasakura
豊喜 笹倉
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SERUMU KK
Original Assignee
SERUMU KK
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Publication date
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    • 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
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  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 完全密閉形の二次電池の外装缶に異常な大電
流による充電時に発生する内圧で爆発する虞れを回避す
るため比較的低圧でかつ設定した圧力からわずかな誤差
範囲内で安定して切裂するような防爆構造を設ける。 【解決手段】 二次電池は、その外装缶1の上端部に絶
縁部材5とガスケット2を介して陽極板4の内側に設け
た封口板3又は外装缶1の下底板1bの外面側に浅い溝
とその溝中央に設けたV字断面の溝から成る切欠き溝の
安全弁8を防爆構造として設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電解液を外気と
隔離した密閉形の二次電池の防爆構造に関する。
【0002】
【従来の技術】充放電を繰り返して反復使用できる二次
電池が近年では携帯電話のような小型機器等に広く使用
されるようになっている。二次電池の種類は大別すると
アルカリ蓄電池、鉛蓄電池、あるいは有機電解液電池
(非水電解質電池)であるリチウム電池などがあるが、
特にリチウム電池は比較的新しいタイプの二次電池とし
て注目されている。
【0003】上記リチウム電池のような有機電解液を外
気と隔離した密閉形の二次電池は通常以上の電流供給に
よる過充電状態あるいは誤使用による短絡状態で大電流
が流れたりすると電解液が急速に分解されてガスが発生
し、このガスが電池内に充満して大きな内圧が生じ、場
合によっては爆発することもある。このような内圧によ
る爆発を防止するため、従来より密閉形の二次電池の外
装缶の上端部側に防爆用の安全弁装置を設けたものが、
例えば特開平2−112151号公報により知られてい
る。
【0004】この特開平2−112151号公報の電池
外装缶の上端部側に設けた安全弁装置の構成は、円形状
の防爆弁の中央から放射状に溝を設けた薄肉部とした
り、防爆弁の中央に小さな薄肉部を設けたもの、あるい
は上端の皿状端子板の内側に設けた突状の切断刃を設け
端子板より内側寄りに設けた薄肉部が内圧で外側へ湾曲
すると切断刃で突き破る形状のものが示されている。
【0005】又、他の形式の防爆構造を有するものとし
て、金属製電池缶の底部に切欠を施したものが、例えば
特開平1−309252号公報、あるいは特開平1−3
09253号公報により開示されている。この2つの公
報の防爆構造は、電池缶の底板の内、外面に幅の広い浅
い溝とV字断面の溝を設けたものから成る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した第1
の公報による安全弁装置の防爆構造は、電池内の異常反
応で内圧が大きくなり爆発する虞れが生じると安全弁を
破裂させて防爆するというだけであって、内圧がどれ位
いであれば安全弁が破裂するのか、又安全弁が必らず設
定した圧力で作動するようにして安全弁の作動の安定化
を図ることについては一切言及されていない。
【0007】一方、第2、第3の公報による防爆構造
は、その切欠溝の構造によって電池缶部に安定した防爆
機能を発揮させることをねらったものであり、その従来
技術の欄で従来の二次電池の防爆構造では安定した切裂
開放圧力が得られないことについて言及している。又、
防爆用切欠を形成するのに用いられるプレス加工では、
ステンレススチール缶の場合、溝部が加工硬化を起し、
焼鈍しなければ防爆機能の作動圧力が安定しない。さら
に溝部を鋭利なV字状にすると切裂しやすいが、加工の
ためのパンチの耐久性が低く、溝部底部に小さな丸みを
設けると圧力上昇に鋭敏でなくなる旨述べている。
【0008】しかし、上記第2、第3の公報による防爆
構造は、底板の内、外両面に溝を設け、かつこれらの溝
を直線部と分岐部の組合わせとしたものであり、従って
有効な溝を形成するための形状的な制約が多く、コスト
が増大する。又、溝の内圧による切裂圧は各事例毎に所
定値のものが得られるとしているが、実際にはその切裂
圧は15〜45kg/cm2 の範囲のいずれの圧で切裂
するのか一定せず、万一実際に設定圧以上の圧力で切裂
すると必らずしも安全ではない。
【0009】この発明は、上述した従来の二次電池の防
爆構造における種々の問題に留意して、二次電池の上端
の封口板又は下底板に低い設定圧で安全に高い精度で確
実に作動するように設定した安全弁を設けて二次電池の
防爆構造を得ることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、発電要素を収容する電池外装缶の
上端部の封口板又は底板に内圧で変形する切欠き溝を有
する安全弁を設けた二次電池において、上記安全弁を浅
い所定幅の溝とこの浅溝中央にV字断面の溝を封口板又
は底板の外面側に設けたものとした二次電池の防爆構造
としたのである。
【0011】上記構成の二次電池は異常な大電流の充電
などが行なわれて外装缶内に内圧が生じても安定した低
い圧力で確実に作動する。安全弁構造は浅い所定幅の溝
とその中央に設けたV字断面のものを板外面側に設けた
から、外装缶内に内圧が生じるとV字断面から容易に切
裂する。従って、所定厚さの板に残厚が一定厚さとなる
ようにすれば、内圧が設定圧を越えれば高い精度で必ら
ず切裂する。この設定圧を低く設定することにより安全
で高精度で確実な安全弁として作動するのである。
【0012】
【実施の形態】以下、この発明の実施形態について図面
を参照して説明する。図1に実施形態の二次電池の主要
部概略断面図を示す。図示のように、円筒状の外装缶1
の上端縁材1a内にガスケット2を介して封口板3が設
けられ、その外側に陽極板4がその外周を絶縁材5を介
してシールされて取り付けられている。陽極板4は中央
が突出状に形成され、その基部に適宜ピッチで複数個の
孔6が設けられている。7はリード板であり、内部の陽
極を封口板3を介して陽極板4に電気的に接続してい
る。
【0013】図示の封口板3には、後で説明するよう
に、防爆構造とするために安全弁8が形成されている。
この安全弁8は、封口板3の外面側に設けられており、
図3に示すように、浅いフラットな溝8aとその中央に
V字断面の溝8bを重ねて形成した断面形状のものから
成り、図3の(b)ではこれを円形状の封口板3の中心
を中心とする円形帯状に設けたものから成る。
【0014】なお、安全弁8の構造は、必らずしも円形
帯状でなくとも、例えば図3の(c)に示すように、直
線状に封口板3の直径方向に沿って設けたものでもよ
い。又、二次電池の主要構造は本発明の特徴ではないた
め図示省略しているが、例えば陰極としてリチウム金属
板、陽極として硫化モリブデンなどを含む正極活物質、
電解液としてリチウムを含む有機溶媒が用いられたリチ
ウム二次電池などが対象として挙げられる。
【0015】図2は、安全弁構造を外装缶1の底板に形
成した例を示す。従って、この例では外装缶の上端側に
は安全弁は設けられない。リード板7’は外装缶の底板
1bの中央凹部が接触し、陰極集電体を外装缶と電気的
に接続させている。上記外装缶底板1bの中央凹部の基
部周辺で底板1bの外面側に上記安全弁構造が一体に形
成されている。
【0016】上記図1又は図2のいずれの構成の二次電
池も、完全密閉形であり、この二次電池に異常な大電流
を通電すると電解液が分解してガスが発生する。このガ
スによる内圧が増大すると封口板3又は外装缶1の底板
1bを内側から外方向へ押圧し安全弁8を内側より押圧
する。
【0017】かかる内圧による圧力が所定以上、例えば
図示の例では15kg/cm2 以上になると確実に安全
弁8が切裂し、破断される。この圧力は、従来の二次電
池の安全弁構造でも、15kg/cm2 以上とされてい
るが、実際には個々のもので大きくばらつきがあり圧力
が一定しないのに対し、この実施形態のものはV字断面
部で切裂され、かつプレスによる材料の硬化による影響
がないため、複数個生産される二次電池のいずれも設定
圧力からわずかな誤差範囲内で安定して作動する。
【0018】図4に上述した安全弁8の製造工程を簡略
図で示す。プレス台10上に安全弁材料8’を載置し
(a)、先端がフラットな形状のパンチ11で(b)に
示すようにプレスする。この時、パンチ11によるプレ
ス深さは浅く、形成される浅溝8aの周辺材料に材料硬
化の影響が小さい。
【0019】次に、(c)に示すように先端が鋭いV字
状の楔形の別のパンチ11’で上記浅溝8aの中央付近
にプレスしV字溝8bを形成する。こうして形成された
安全弁8は(d)に示すように浅溝8aとV字溝8bを
重ねた形状に作られる。
【0020】上記工程で形成される安全弁8は、1回目
のプレスでは例えば規定残厚(図3のδで表わされる)
の半分位いまでプレスし、2回目のプレスで規定残厚が
残るようにパンチ11’を打ち込んで形成される。この
ため、1回目のプレスでは圧縮される体積が従来より約
半分程度で硬化度も少ない。2回目のプレスでは多くの
圧縮体積を必要とせず、楔状のパンチでプレスするから
所定の深さに正確に打ち込むことができ、従って正確な
残厚を確保することができる。
【0021】〔実施例〕上記構成の安全弁構造の実施例
として図3に示す寸法構造のものを形成して内圧による
切裂がいくらの圧力で発生するかについて実測を行なっ
たところ次のようであった。 封口板直径 5mmφ 封口板厚さt 0.15mm フラット構造d 0.1mm V溝残厚δ 30μm 上記寸法形状の封口板の複数枚を用いて二次電池内に異
常通電による内圧を発生させて安全弁構造が切裂する圧
力を測定したところ、いずれの封口板もP=15±3k
g/cm2 で設定圧力からわずかな誤差範囲内で安定し
て切裂した。この切裂する際の圧力は従来のものより遙
かに低圧で安全である。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の二次電池防爆構造は浅い所定幅の溝とその中央にV字
断面の溝を封口板又は下底板の外面側に設けたものとし
たから、異常な大電流で充電されて内圧が生じても低い
設定圧力でかつ設定圧力からわずかな誤差範囲内の高精
度な圧力で切裂が生じ、このため高圧力で突然電池が爆
発するという危険性がなく、安全で確実に作動する防爆
構造を得ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の防爆構造を有する二次電池の部分断
面図
【図2】他の実施形態の防爆構造を有する二次電池の部
分断面図
【図3】安全弁構造の拡大断面図及び封口板と安全弁の
斜視図
【図4】安全弁構造の製造工程の説明図
【符号の説明】
1 外装缶 2 ガスケット 3 封口板 4 陽極板 5 絶縁材 6 孔 7 リード板 8 安全弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電要素を収容する電池外装缶の上端部
    の封口板又は底板に内圧で変形する切欠き溝を有する安
    全弁を設けた二次電池において、上記安全弁を浅い所定
    幅の溝とこの浅溝中央にV字断面の溝を封口板又は底板
    の外面側に設けたものとしたことを特徴とする二次電池
    の防爆構造。
  2. 【請求項2】 前記V字断面の溝を設けて残る残厚が板
    厚に対して所定厚さとなるようにV字断面溝を設けるよ
    うにしたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の
    防爆構造。
JP10052360A 1998-03-04 1998-03-04 二次電池の防爆構造 Pending JPH11250886A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001037355A1 (en) * 1999-11-19 2001-05-25 Eveready Battery Company, Inc. Electrochemical cell having venting cover
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CN110061173A (zh) * 2019-05-21 2019-07-26 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种防爆阀片及其制作方法、包含此防爆阀片的电池

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