JPH11260334A

JPH11260334A - 密閉型電池用防爆封口板ならびにその製造法およびそれを用いた密閉型電池

Info

Publication number: JPH11260334A
Application number: JP10057788A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Murakami; 哲哉村上; Kanehito Masumoto; 兼人増本; Katsuhiko Mori; 克彦森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-24
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JP4284712B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池内圧の上昇による動作を安定させて確実
に電流を遮断することができ、また耐漏液性を有するも
のにする。【解決手段】密閉型電池の防爆封口板が備える電流遮
断機構として、内部圧力が所定値に上昇した時に破断す
る易破断部１９と中央部を上方に突出させた膨出部１８
とを有する下部金属箔９、および内部圧力が所定値に上
昇した時に破断する易破断部１７と中央部を下方に突出
させた膨出部１６とを有する上部金属箔８を用い、膨出
部１６，１８の突出寸法の合計寸法と、上部金属箔８お
よび下部金属箔９の間に介在させる絶縁ガスケット１０
の厚みとの差を、０．０５〜０．３０ｍｍとし、膨出部
１６，１８は厚みが厚い方の金属箔にレーザーを照射し
て結合することにより、易破断部１７，１８の破断を確
実とし、結合部２０におけるピンホールを無くする。

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、特に
リチウム二次電池などの高エネルギー密度を有する電池
の封口に用いる密閉型電池用防爆封口板ならびにその製
造法およびそれを用いた密閉型電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの
電子機器のポータブル化，コードレス化（携帯型）が急
速に進んでおり、これらの駆動用電源としては、高容量
化した各種のアルカリ蓄電池やリチウム二次電池に代表
される非水電解液二次電池が適しており、さらにこれら
非水電解液二次電池は、高エネルギー密度で負荷特性の
優れた密閉型の電池とすることが要望されている。

【０００３】ところで、エネルギー密度の高い密閉型電
池は、充電器を含む機器が故障したり、過充電したり、
あるいは誤使用したりした場合、化学反応などにより電
池内部に異常にガスが発生し、電池の内圧が増大して電
池が破壊されるなどの危険な状態になる。このように電
池内にガスが蓄積して内圧が増大した状態にならないよ
うにするために、電池の内圧が設定値を超えた時には弁
体を開いてガスを電池外部へ放出して内圧を減少させる
防爆安全装置が封口板に付加されている。さらに、非水
電解液二次電池の場合には、内圧が上昇すると急激に温
度が上昇して発火の危険性もあるため、内部圧力を検知
することにより、ガスの排出に先立って通電電流を確実
に遮断する電流遮断機構が封口板に設けられている（例
えば、特開平９−１２９１９５号公報参照）。

【０００４】その通電電流を遮断する防爆安全機構につ
いて、図５を参照して説明する。中央部分に下方に突出
させる膨出部１ａを形成し、この膨出部１ａにＣ字形状
の薄肉部からなる易破断部１ｂを形成した上部金属箔１
と、前記易破断部１ｂよりも径の小さい円形の薄肉部か
らなる易破断部２ｂを周縁に形成した膨出部２ａを中央
部分に上方に突出させて形成した下部金属箔２とを、こ
れら易破断部１ｂ，２ｂを形成した膨出部１ａ，２ａを
同心状に対向させて重ね合わせ、上部金属箔１と下部金
属箔２との周縁部分にリング状の絶縁ガスケット３を介
在させ、金属ケース４の周縁をキャップ５の周縁に締結
して固定し、上部金属箔１と下部金属箔２との中央部の
膨出部１ａ，２ａをレーザー溶接により、互いに溶接し
た電流遮断機構を備えた防爆封口板を形成している。そ
して、上部金属箔１と下部金属箔２とは弾性を保持した
状態で固定されている。

【０００５】この防爆封口板は、上部金属箔１および下
部金属箔２が、中央部に形成した膨出部１ａ，２ａにお
ける溶接部Ｓのみを介して電気的に接続しており、電流
を遮断する圧力は、刻印手段により形成されている易破
断部１ｂ，２ｂの破断強度に依存して設定されている。
すなわち、電池内部のガス圧力が所定値まで上昇した時
には、金属ケース４に設けた通気孔６より防爆封口板内
にガスが流入し、その圧力で下部金属箔２の易破断部２
ｂが破断され、下部金属箔２の膨出部２ａは、上部金属
箔１に溶接されているので、上部金属箔１がその保持し
ている弾性およびガス圧により上方へ反転すると下部金
属箔２から分離され、上部金属箔１と下部金属箔２との
間で通電電流が遮断される（図９参照）。

【０００６】ガスによる電池の内圧がさらに上昇した場
合には、上部金属箔１の易破断部１ａが破断されるの
で、ガスはこの破断された部分よりキャップ５に設けた
通気孔７を経て外部へ排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の防爆安全機構を
備えた防爆封口板においては、中央部分が下方に突出す
る膨出部１ａを形成した上部金属箔１と、中央部分が上
方に突出する膨出部２ａを形成した下部金属箔２との周
縁部分に、リング状の絶縁ガスケット３を介在させて積
重固定した場合、上部金属箔１の膨出部１ａの突出寸法
および下部金属箔２の膨出部２ａの突出寸法の合計の寸
法と、リング状の絶縁ガスケット３の厚みとの差（以
下、当接寸法と記す）によって、レーザーによる溶接部
Ｓの状態に異なる影響が生じることが解明された。

【０００８】上部金属箔１の膨出部１ａと下部金属箔２
の膨出部２ａとの面密着性を確保して溶接部Ｓの安定性
を図るために、上部金属箔１と下部金属箔２とにおける
当接寸法を大きく設定しすぎた場合、図６に示すよう
に、レーザーにより溶接した後の溶接部Ｓの中央部分ｍ
における肉厚が、正常な状態の肉厚（図８参照）に比
べ、極端に薄くなるという現象が発生する。

【０００９】このように、溶接部Ｓの肉厚が薄くなる
と、目視，検査機などでは見分けられないような、小さ
なピンホールが発生する惧れがあり、ピンホールが発生
した状態の防爆封口板を用いて密閉型電池、特にリチウ
ム二次電池のような有機電解質を備えた電池を組み立て
た場合、徐々に電池内の電解液が電池外部に漏れ、使用
機器を腐食して破損したり、人体に電解液が付着して危
険が生じたりする惧れがあった。

【００１０】一方、上部金属箔１と下部金属箔２とにお
ける当接寸法を小さく設定しすぎた場合は、図７に示す
ように、レーザー照射を行った溶接部Ｓの周囲部ｎの肉
厚が正常な状態の肉厚（図８参照）に比べ、極端に薄く
なるという現象が発生する。

【００１１】このように肉厚が薄い部分が発生すると、
上部金属箔１と下部金属箔２とにおける溶接部Ｓの引張
強度が、下部金属箔２における易破断部２ｂの引張強度
より小さい状態で防爆封口板を形成し電池に組み込んだ
場合、以下に説明するように、通電電流の遮断がし難く
なるという問題点があった。

【００１２】電池内部に発生したガスによる内圧の上昇
によって下部金属箔２に圧力が加わり、下部金属箔２の
易破断部２ｂの一部が破断して上部金属箔１に圧力が加
わるようになる。そして、上部金属箔１には上方への変
形応力が働き、溶接部Ｓを支点にして下部金属箔２の膨
出部２ａを上方に引っ張り、下部金属箔２より分離させ
ようとする際、溶接部Ｓの部分に引張強度の弱い薄肉部
があると、この部分の一部が中途半端に破断して上部金
属箔１が上方へ変形した後において、正常な場合（図９
参照）と異なった状態になる（図１０参照）。

【００１３】すなわち、溶接部Ｓの一部が破断した破断
片ａにより、上部金属箔１と下部金属箔２とは接続され
た状態になっている。下部金属箔２の易破断部２ｂは、
溶接部Ｓを支点にして上部金属箔１が上方へ変形する時
に引っ張られて破断されるのであるが、支点となる溶接
部Ｓの一部が中途半端に破断されるために、易破断部２
ｂの一部が破断した状態にあっても、膨出部２ａは下部
金属箔２からは完全に分離されていない状態となる。し
たがって、上部金属箔１が電池内のガス圧力によって上
方へ変形した状態においても、上部金属箔１と下部金属
箔２とは破断片ａにより依然として電気的に導通した状
態になっている（図１０参照）。

【００１４】この状態で、さらに電池内のガス圧力が上
昇すると、上部金属箔１の易破断部１ｂが開裂して電池
内のガスを通気孔７より排出し、そのガス圧により溶接
部Ｓが完全に下部金属箔２より破断して分離され、上部
金属箔１と下部金属箔２との電気的導通が遮断される。
しかし、このような遮断状態となる動作圧力は異常に高
い値であるので、密閉型電池、特にリチウムイオン二次
電池のような密閉型電池を過充電したような場合におい
て、電池内のガス圧力がこのような高い圧力になった場
合には、電流遮断のタイミングはすでに遅れた状態にあ
り、電池温度が異常に上昇している状態になっている。
そこで、結果的には電流を遮断した状態になったとして
も、電池温度は熱暴走領域に達しておるので、急激に温
度上昇して好ましくない状態になる場合があるという問
題点があった。

【００１５】そこで本発明は、上部金属箔と下部金属箔
との溶接部に、易破断部よりも引張強度が弱い薄肉部が
形成されることによる課題を解決することができる安定
した溶接状態を確保する方法、ならびにピンホールが無
く、耐漏液に優れ、かつ所定の電池内圧により確実に電
流を遮断する防爆封口板およびそれを用いた密閉型電池
を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するために、絶縁ガスケットを介して上下に配し、
中央部を溶接して電気的に道通させた上部金属箔および
下部金属箔には、電池の内部圧力が所定値に上昇した時
に破断する易破断部をそれぞれ設け、溶接する中央部に
は突出する膨出部をそれぞれ設け、これら膨出部の突出
寸法とガスケットの厚み寸法との差を所定の範囲にする
こととし、また膨出部をレーザーにより溶接する場合
は、厚みが大きい方の金属箔にレーザーを照射すること
としている。

【００１７】そして、このようにすることにより、溶接
部分には易破断部よりも引張強度が弱い薄肉部が形成さ
れなくなり、電池内部が所定の圧力になった時には、易
破断部が破断されるようになるので、上部金属箔と下部
金属箔との結合を分離して電流を確実に遮断することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明における密閉型電池用防爆
封口板は、中央部に下方へ突出した膨出部を設け、この
膨出部に切り込み、薄肉などの易破断部を形成した板状
の上部金属箔、および中央部に上方へ突出して前記上部
金属箔の膨出部に当接する膨出部を設け、この膨出部に
切り込み、薄肉などの易破断部を形成した板状の下部金
属箔の周縁部に絶縁ガスケットを介在させ、前記の当接
する膨出部を溶接して電気的に結合した電流遮断機構を
有するものであり、そして上部金属箔および下部金属箔
に設けた膨出部の突出寸法の合計寸法と絶縁ガスケット
の肉厚寸法との差が、０．０３ｍｍ以上で０．３５ｍｍ
以下、好ましくは０．０５ｍｍ以上で０．３０ｍｍ以下
の範囲になるようにしたものである。

【００１９】このように、上部金属箔の下方に突出する
膨出部の突出寸法と下部金属箔の上方に突出する膨出部
の突出寸法との合計寸法と、リング状の絶縁ガスケット
の厚み寸法との差（以下、当接寸法と記す）が、０．０
３ｍｍ以上で０．３５ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍ
ｍ以上で０．３０ｍｍ以下になるようにすると、膨出部
の間を溶接した場合、その溶接部の中央部分の肉厚が極
端に薄くなったり、あるいは溶接部の周囲の金属厚みが
極端に薄くなったりして易破断部よりも先行して破断さ
れることがなくなる。

【００２０】双方の膨出部を当接して電流遮断機構を形
成する状態では、上部金属箔と下部金属箔との内、剛性
の弱い方の金属箔が変形し、その剛性が弱い方の金属箔
に応力が残留した状態となっている。このような状態で
上部金属箔と下部金属箔との膨出部を溶接するためにレ
ーザーを照射すると、上部金属箔と下部金属箔との膨出
部間の密着性および密着面積が十分に確保されている場
合、上部金属箔，下部金属箔の溶接部の熱伝導性が良く
なるので、溶接部の中央部分を中心に金属が溶融され、
さらに、その熱によって溶接部の周囲の金属も軟化され
る。この際、応力が残留している剛性の弱い方の金属箔
が、残留応力を解放する方向に変形し、膨出部のレーザ
ーを照射した部分よりやや外側の部分で膨出部間に隙間
が発生し、この隙間に溶融した金属が流れ込み、溶接部
の中央部分の金属厚みが、溶接部の外周部の金属厚みよ
りも薄くなるという現象が発生する（図６参照）。

【００２１】この現象は、当接寸法の大きさによって程
度が異なり、当接寸法が０．３５ｍｍ、特に０．３０ｍ
ｍより大きくなると顕著に現れ、その部分にピンホール
が発生し易くなる。そこで、当接寸法の上限値としては
０．３５ｍｍ、好ましくは０．３０ｍｍが適切である。

【００２２】一方、当接寸法が０．０３ｍｍ、特に０．
０５ｍｍより小さくなると、上部金属箔および下部金属
箔の膨出部が良好に当接し難くなって十分な密着状態が
得られなく、レーザーを照射する溶接部の一部、もしく
はレーザーを照射する溶接部近傍における膨出部間に隙
間が生じ易くなる。このような状態で、上部金属箔およ
び下部金属箔の膨出部を溶接するためにレーザーを照射
すると、上部金属箔および下部金属箔の膨出部間の熱伝
導性が悪くなるため、膨出部の中央部分の狭い面積部分
の金属のみが溶融することになり、またレーザーを照射
した部分の周縁部における金属にも溶融が起こり、これ
ら溶融した金属が膨出部の間の隙間、またはレーザーを
照射した部分の近傍に形成された上部金属箔と下部金属
箔との間の隙間に流れ込んで、レーザーを照射した溶接
部の周囲の金属厚みが薄くなるという現象が発生する
（図７参照）。

【００２３】この現象は、上部金属箔および下部金属箔
の膨出部の形状によっても程度が異なるが、当接寸法が
０．０３ｍｍ、特に０．０５ｍｍより小さくなると顕著
に現れ、最悪の場合には金属厚みが薄くなった部分に穴
開きが発生する場合があるので、当接寸法の下限値とし
ては０．０３ｍｍ、好ましくは０．０５ｍｍが適切なも
のとなる。

【００２４】以上のことから、当接寸法は０．０３ｍｍ
以上，０．３５ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以
上，０．３０ｍｍ以下になるように設定することによっ
て、安定したレーザー溶接状態を得ることが可能とな
る。

【００２５】また、上部金属箔および下部金属箔の膨出
部を当接してレーザーにより溶接する場合、上部金属箔
および下部金属箔の中で厚みが大きい方の金属箔にレー
ザーを照射するものである。このようにしてレーザーを
照射することにより、当接寸法により発生する薄肉部の
形成を緩和することができる。

【００２６】当接寸法が小さい場合、レーザーを照射し
た部分の周囲において肉厚が薄くなる現象が発生する
が、レーザーを照射する側の金属箔の厚みが大きい場
合、厚みが薄い方の金属箔にレーザーを照射した場合に
比べ、薄肉化した周縁部以外の残りの部分の金属厚みは
厚くすることができる。

【００２７】一方、金属材質によって異なる場合もある
が、一般的には金属箔の厚みが厚くると剛性も強くなる
ので、当接寸法が大きい場合、厚みが薄い方、すなわち
剛性が弱い方の金属箔が変形し、この金属箔に応力が残
留した状態となる。そして応力が残留している厚みが薄
い方の金属箔にレーザーを照射した場合、残留応力が存
在する金属箔に、直接熱による熱処理効果が強く現れる
ため、軟化の度合いが大きくなり、残留応力の影響で変
形する変形量も大きくなって溶接部の金属の肉厚はより
薄くなる。

【００２８】これに対し、肉厚が厚い方、すなわち剛性
が強い方の金属箔にレーザーを照射した場合、残留応力
が存在する肉厚の薄い方、すなわち剛性の弱い方の金属
箔は熱伝導による間接的な熱によってのみ熱処理される
ことになるので、軟化の度合いは小さく、溶接部の金属
厚みは肉厚が薄い方の金属箔にレーザーを照射した場合
に比べて厚くすることができる。

【００２９】このように、上部金属箔および下部金属箔
の中央に形成した膨出部を当接してレーザー溶接する場
合、肉厚が厚い方の金属箔にレーザーを照射することに
よって、より安定したレーザー溶接状態を確保すること
が可能となる。

【００３０】さらに、中央部に下方へ突出した膨出部を
設け、この膨出部に切り込み、薄肉などの易破断部を形
成した板状の下部金属箔、および中央部に上方へ突出し
て前記上部金属箔の膨出部に当接する膨出部を設け、こ
の膨出部に切り込み、薄肉などの易破断部を形成した板
状の下部金属箔の周縁部に絶縁ガスケットを介在させ、
前記の当接する膨出部を溶接して電気的に結合し、前記
双方の膨出部の突出寸法の合計寸法と前記絶縁ガスケッ
トの肉厚寸法との差を０．０３ｍｍ以上で０．３５ｍｍ
以下の範囲にした電流遮断機構を、通気孔を有する金属
ケースとキャップとの間に収納し、これら金属ケースと
キャッフとの周縁部により前記電流遮断機構の周縁部を
締着した防爆封口板により、発電要素を内蔵した電池ケ
ースの開口端を密封口にしたものである。

【００３１】そして、電池内部に発生したガスは、金属
ケースの通気孔より防爆封口板内に入り、そのガス圧が
所定値以上になると下部金属箔に設けた易破断部が破断
され、上部金属箔の弾性とガス圧力とによって膨出部の
一部が下部金属箔より分離されるので、上部金属箔と下
部金属箔との電気的に結合は遮断される。その結果、密
閉型電池の正極端子、例えばキャップと負極端子、例え
ば電池ケースとの間に流れる電流が遮断されてガスの発
生が抑制されるので、防爆機能を発揮することができ
る。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１〜図４
を参照しながら説明する。

【００３３】図１は、本発明の実施例における密閉型電
池用防爆封口板の縦断面図を示し、密閉型電池用防爆封
口板は、可撓性を有する円板状の薄い上部金属箔８と、
この上部金属箔８と中央部において当接させて溶接した
下部金属箔９と、これら上部金属箔８と下部金属箔９と
の周縁部の間に介在させたリング状の絶縁ガスケット１
０と、上部金属箔８の周縁部の上面に載置したリング状
のＰＴＣ素子１１とを有する電流遮断機構を備えてい
る。この電流遮断機構が、ＰＴＣ素子１１上に載置さ
れ、４個の通気孔１２を有する円板状の金属キャップ１
３と、４個の通気孔１４を有するアルミニウム製の金属
ケース１５とにより挟持され、金属ケース１５の端部
を、金属キャップ１３の周縁部に折曲締結することによ
り密閉型電池用防爆封口板を形成している。

【００３４】上部金属箔８は、厚さ０．１５ｍｍで外径
が１２．７ｍｍの可撓性を有するアルミニウム円盤によ
り形成し、中央部分が下方に向けて湾曲形状に突出した
膨出部１６と、この膨出部１６の中央部分に、外径４．
０ｍｍのＣ字型形状の刻印を用いて形成したＣ字形状の
薄肉部からなる易破断部１７とを有している。

【００３５】下部金属箔９は、厚さ０．１０ｍｍで外径
が１３．５ｍｍの可撓性を有するアルミニウム円盤によ
り形成し、中央部分が上方に向けて湾曲形状に突出した
膨出部１８と、この膨出部１８の中央部分に、外径３．
０ｍｍのＯ字型形状の刻印を用いて形成したＯ字形状の
薄肉部からなる易破断部１９とを有している。さらに、
上部金属箔８と下部金属箔９とを電気的に導通結合させ
るために、上部金属箔８および下部金属箔９における膨
出部１６，１８の中央部分をレーザーにより溶接して結
合部２０を形成している。

【００３６】上部金属箔８と下部金属箔９との周縁部の
間に介在させる絶縁ガスケット１０は、底面部中央を円
状に切欠した皿形状をし、厚みが０．４０ｍｍで周縁部
の断面形状は略Ｌ字型となっている。また、上部金属箔
８の中央部分に形成した下方に向けて湾曲形状に突出さ
せた膨出部１６の突出寸法（高さ）は０．４０ｍｍと
し、下部金属箔９の中央部分に形成した上方に向けて湾
曲形状に突出させた膨出部１８の突出寸法（高さ）は、
表１に示すように設定した。上部金属箔８の膨出部１６
と下部金属箔９の膨出部１８とを当接し、電気的な結合
部２０を形成するには、上部金型Ｐおよび下部金型Ｑか
らなる溶接治具を使用して、上部金属箔８，下部金属箔
９およびその周縁部間に介在させた絶縁ガスケット１０
を固定し、当接した膨出部１６，１８にレーザー溶接機
Ｒによりレーザを照射して溶接部Ｓを設けることにより
形成している（図２参照）。

【００３７】なお、上部金属箔８と下部金属箔９との電
気的に導通を得るための結合部２０をレーザー溶接によ
る溶接部Ｓにより形成する場合、レーザーを照射する面
による影響を確認するために、以下に説明する２種類の
方法で確認を行った。

【００３８】その一つは、上部金属箔８と下部金属箔９
の中で肉厚が薄い方、すなわち剛性が弱い方の下部金属
箔９の面にレーザーを照射して溶接部Ｓを形成する方法
（図２（ａ）参照）であり、他は肉厚が厚い方、すなわ
ち剛性が強い方の上部金属箔８の面にレーザーを照射し
て溶接部Ｓを形成する方法である（図２（ｂ）参照）。

【００３９】下部金属箔９の膨出部１８の突出寸法、こ
の下部金属箔９，上部金属箔８および絶縁ガスケット１
０を溶接治具に固定した際の当接寸法ならびに上部金属
箔８の膨出部１６と下部金属箔９の膨出部１８とをレー
ザーにより溶接した場合の溶接体（試験対象）の記号と
は表１に示す通りである。なお、絶縁ガスケット１０の
肉厚と上部金属箔８の肉厚とを０．４０ｍｍと同じ厚さ
にして、当接寸法は下部金属箔９の肉厚と同じになるよ
うにしている。

【００４０】

【表１】

【００４１】下部金属箔９にレーザーを照射した場合の
溶接部Ｓの引張強度（ｇ）と下部金属箔９の易破断部１
９の引張強度（ｇ）とは表２および図３に示す通りであ
る。

【００４２】

【表２】

【００４３】上部金属箔８にレーザーを照射した場合の
溶接部Ｓの引張強度（ｇ）は表３および図４に示す通り
である。

【００４４】

【表３】

【００４５】また、図１に示す防爆封口板を構成した場
合において、電流を遮断する動作圧力が、異常値（異常
に高い動作圧力）を示した割合は表４の通りである。

【００４６】

【表４】

【００４７】次に、防爆封口板が備えている電流遮断機
構の動作形態について図１を参照して説明する。

【００４８】電池内部に発生したガスにより内圧が上昇
すると、金属ケース１５の通気孔１４を経由して下部金
属箔９に圧力が加わり、上方へ変形する応力が働き、つ
いで下部金属箔９の易破断部１９の一部が破断し、ガス
は絶縁ガスケット１０を介して積重された上部金属箔８
と下部金属箔９で挟まれた空間に流入して上部金属箔８
にガス圧力を加えるので、上部金属箔８には上方へ変形
する応力が働くようになる。そして、上部金属箔８はガ
スの圧力による応力で上方へ変形しようとする際、結合
部２０を支点にして一部が破断されている易破断部１９
の内側部分を上方に引っ張り、易破断部１９をくり抜い
て下部金属箔９から分離させるような力を作用させる。

【００４９】この場合、正常な状態で電流が遮断される
ためには、つまり結合部２０が中途半端に破断すること
なく（図１０参照）、正常に電流を遮断するように動作
させるためには（図９参照）、結合部２０の引張強度
が、下部金属箔９の易破断部１９の引張強度よりも大き
い必要がある。

【００５０】図３および表２より、溶接体Ａおよび溶接
体Ｂの場合、下部金属箔９の易破断部１９の引張強度分
布の上部と、溶接体Ａおよび溶接体Ｂの引張強度分布の
下部とが重なり合っている。つまり、下部金属箔９の易
破断部１９の引張強度が、溶接体Ａおよび溶接体Ｂの引
張強度よりも大きくなる場合が存在することになる。こ
のような場合、結合部２０が中途半端に破断して、電流
遮断に異常な動作圧力を示すことになり、表４からもこ
のことがわかる。

【００５１】溶接体Ｃ〜溶接体Ｇの場合は、下部金属箔
９の易破断部１９の引張強度分布の上部と溶接体Ｃ〜溶
接体Ｇの引張強度分布の下部とが重なり合わないため
に、下部金属箔９の易破断部１９の引張強度が溶接体Ｃ
〜溶接体Ｇの引張強度よりも大きくなる場合は存在しな
くなる。

【００５２】以上から、下部金属箔９にレーザーを照射
する場合、当接寸法、すなわち上部金属箔８の中央部分
を下方に突出させた膨出部１６の突出寸法および下部金
属箔９の中央部分を上方に突出させた膨出部１８の突出
寸法の合計寸法と、絶縁ガスケット１０の肉厚との差
は、０．０５ｍｍ以上に設定することが好ましく、結合
部２０が中途半端に破断して電流遮断に異常な動作圧力
を示すことがなく、常に安定した電流遮断機構を形成す
ることが可能になる。

【００５３】また、図４および表３より、溶接体Ｈの場
合、下部金属箔９の易破断部１９の引張強度分布の上部
と、溶接体Ｈの引張強度分布の下部とが重なり合ってい
る。つまり、下部金属箔９の易破断部１９の引張強度が
溶接体Ｈの引張強度よりも大きくなる場合が存在するこ
とになる。このような場合、結合部２０が中途半端に破
断して電流遮断に異常な動作圧力を示すことになり、表
４からもこのことがわかる。

【００５４】溶接体Ｉ〜溶接体Ｎの場合は、下部金属箔
９の易破断部１９の引張強度分布の上部と溶接体Ｉ〜溶
接体Ｎの引張強度分布の下部とが重なり合わないため
に、下部金属箔９の易破断部１９の引張強度が溶接体Ｉ
〜溶接体Ｎの引張強度よりも大きくなる場合は存在しな
くなる。

【００５５】以上から、上部金属箔８にレーザーを照射
する場合、当接寸法、すなわち上部金属箔８の中央部分
を下方に突出させた膨出部１６の突出寸法および下部金
属箔９の中央部分を上方に突出させた膨出部１８の突出
寸法の合計寸法と、絶縁ガスケット１０の肉厚との差
は、０．０３ｍｍ以上に設定することが好ましいといえ
る。上部金属箔８および下部金属箔９の中で肉厚が厚い
方の金属箔にレーザーを照射するのが有利になるのは、
レーザーを照射して薄肉化した周縁部の残りの部分の金
属厚みが、肉厚が薄い方の金属箔にレーザーを照射した
場合よりも厚くなることに起因し、当接寸法の下限値を
小さくすることができる。

【００５６】次に、各溶接体Ａ〜Ｎについて、目視およ
び検査機では判別不可能なレベルのピンホールの有無を
確認するために、各溶接体Ａ〜Ｎを用いて図１に示すよ
うな電流遮断機構を備えた防爆封口板を構成し、密閉型
円筒形リチウム二次電池に組み込んでその耐漏液性の確
認を行った。

【００５７】密閉型円筒形リチウム二次電池としては、
金属箔集電体にＬｉＣｏＯ₂を主成分とするペーストを
塗布，乾燥した後、短冊状に切断した正極板と、カーボ
ンをペースト状にして金属箔集電体に塗布，乾燥した
後、短冊状に切断した負極板とをフィルム状セパレータ
ーを介して巻回した発電要素および有機電解液を電池ケ
ースの内部に内蔵させたものである。なお、電池ケース
の開口部に設けた環状段部には防爆封口板を絶縁ガスケ
ットを介して嵌合させ、前記ケースの開口端を金型で内
方に折り曲げて、前記ケースの開口部を密封口してい
る。防爆封口板の金属ケース１５には、発電要素の一方
の極板のリード片を溶接して電気的に接続し、他方の極
板のリード片は電池ケースの底部内面に溶接して電気的
に接続している。

【００５８】各溶接体Ａ〜Ｎを用いた電流遮断機構を有
する防爆封口板を組み込んだ密閉型円筒形リチウム二次
電池を各５００個作成し、８５℃の雰囲気で２週間放置
し、その耐漏液性を漏液発生個数で調べた結果は表５に
示す通りである。

【００５９】

【表５】

【００６０】この表５より、溶接体Ａ〜溶接体Ｅを用い
た防爆封口板を組み込んだリチウム二次電池の場合は漏
液の発生が認められないのに対し、溶接体Ｆと溶接体Ｇ
を用いた防爆封口板を組み込んだリチウム二次電池の場
合には漏液が発生していることがわかる。

【００６１】以上から、下部金属箔９にレーザーを照射
する場合、当接寸法、すなわち上部金属箔８の中央部分
を下方に突出させた膨出部１６の突出寸法および下部金
属箔９の中央部分を上方に突出させた膨出部１８の突出
寸法の合計寸法と、絶縁ガスケット１０の肉厚との差は
０．３０ｍｍ以下に設定することが好ましく、ピンホー
ルが発生することなく、耐漏液性に優れた安定した防爆
封口板を得ることが可能になる。

【００６２】また、溶接体Ｈ〜溶接体Ｍを用いた防爆封
口板を組み込んだリチウム二次電池の場合は漏液の発生
が認められないのに対し、溶接体Ｎを用いた防爆封口板
を組み込んだリチウム二次電池の場合には漏液が発生し
ていることがわかる。

【００６３】以上から、上部金属箔８にレーザーを照射
する場合、当接寸法、すなわち上部金属箔８の中央部分
を下方に突出させた膨出部１６の突出寸法および下部金
属箔９の中央部分を上方に突出させた膨出部１８の突出
寸法の合計寸法と、絶縁ガスケット１０の肉厚との差は
０．３５ｍｍ以下に設定することが好ましいといえる。
肉厚が厚い方、すなわち剛性が強い方の金属箔にレーザ
ーを照射した場合、残留応力が存在している肉厚の薄い
方、すなわち剛性の弱い方の金属箔には、熱伝導による
間接的な熱が加わるのみであるので、溶接部周囲が軟化
する度合いは小さいものとなる。このため、下部金属箔
９の残留応力を解放しようとする力によって下部金属箔
９が変形する度合は小さく、レーザーを照射した上部金
属箔８と下部金属箔９との間に形成される隙間は、下部
金属箔９にレーザーを照射する場合に比べて小さくな
り、中央部分において溶融した金属が上記隙間へ流れ込
むことも抑制され、中央部分の金属厚みが厚くなること
に起因し、当接寸法の上限値を大きくすることができ
る。

【００６４】以上のことから、上部金属箔８の中央部分
を下方に突出させた膨出部１６の突出寸法および下部金
属箔９の中央部分を上方に突出させた膨出部１８の突出
寸法の合計寸法と、絶縁ガスケット１０の肉厚との差、
すなわち当接寸法は０．０３ｍｍ以上，０．３５ｍｍ以
下、好ましくは、０．０５ｍｍ以上，０．３０ｍｍ以下
に設定することが適切であり、結合部２０が中途半端に
破断して電流遮断に異常な動作圧力を示すこともなく、
常に安定した電流遮断機構を形成することが可能とな
り、さらにレーザーを照射して溶接した結合部２０にピ
ンホールが発生することがなく、耐漏液性に優れた密閉
型電池を提供することが可能となる。

【００６５】なお、上部金属箔８と下部金属箔９とをレ
ーザーにより溶接する場合、肉厚が厚い方の金属箔にレ
ーザーを照射して溶接すると、当接寸法の下限値を０．
０３ｍｍに、上限値を０．３５ｍｍに拡大して設定する
ことができ、より広い範囲で当接寸法を設定することが
可能となり、さらに安定した電流遮断機構および耐漏液
性を確保することが可能となる。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６７】上部金属箔の中央部分を下方に突出させた
膨出部の突出寸法および下部金属箔の中央部分を上方に
突出させた膨出部の突出寸法の合計寸法と、絶縁ガスケ
ットの肉厚との差を所定の値にコントロールして溶接す
ることにより、また上部金属箔および下部金属箔の内、
肉厚が厚い方の金属箔にレーザーを照射して溶接するこ
とによって、常に安定した電流遮断機構，耐漏液特性を
有する密閉型電池用防爆封口板を得ることが可能とな
り、この防爆封口板を組み込んだ密閉型電池は、耐漏液
特性に優れ、内部ガス圧力の増加によっても安全なもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電流遮断機構を有する
防爆封口板の縦断面図

【図２】同電流遮断機構を形成するレーザー溶接治具の
説明図

【図３】同電流遮断機構における結合部の引張強度分布
図

【図４】同電流遮断機構における結合部の引張強度分布
図

【図５】従来における電流遮断機構を有する防爆封口板
の断面図

【図６】電流遮断機構における溶接部の説明模式図

【図７】電流遮断機構における溶接部の説明模式図

【図８】電流遮断機構における溶接部の説明模式図

【図９】同電流遮断機構を有する防爆封口板の動作形態
を説明する断面図

【図１０】同電流遮断機構を有する防爆封口板の動作形
態を説明する断面図

【符号の説明】

８上部金属箔９下部金属箔１０絶縁ガスケット１２，１４通気孔１３金属キャップ１５金属ケース１６，１８膨出部１７，１９易破断部２０結合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央部に下方へ突出した膨出部を設け、
この膨出部に易破断部を形成した板状の上部金属箔、お
よび中央部に上方へ突出して前記上部金属箔の膨出部に
当接する膨出部を設け、この膨出部に易破断部を形成し
た板状の下部金属箔の周縁部に絶縁ガスケットを介在さ
せ、前記の当接する膨出部を溶接して電気的に結合した
電流遮断機構を有し、前記双方の膨出部の突出寸法の合
計寸法と前記絶縁ガスケットの肉厚寸法との差が、０．
０３ｍｍ以上で０．３５ｍｍ以下の範囲にある密閉型電
池用防爆封口板。
【請求項２】中央部に下方へ突出した膨出部を設け、
この膨出部に易破断部を形成した板状の上部金属箔、お
よび中央部に上方へ突出して前記上部金属箔の膨出部に
当接する膨出部を設け、この膨出部に易破断部を形成し
た板状の下部金属箔の周縁部に絶縁ガスケットを介在さ
せ、前記の当接する膨出部を溶接して電気的に結合した
電流遮断機構を有し、前記双方の膨出部の突出寸法の合
計寸法と前記絶縁ガスケットの肉厚寸法との差が、０．
０５ｍｍ以上で０．３０ｍｍ以下の範囲にある密閉型電
池用防爆封口板。
【請求項３】中央部に下方へ突出した膨出部を設け、
この膨出部に易破断部を形成した板状の上部金属箔と、
中央部に上方へ突出した膨出部を設け、この膨出部に易
破断部を形成した板状の下部金属箔とを、前記の膨出部
を当接し、周縁部に絶縁ガスケットを介在させて接合
し、前記の上部金属箔および下部金属箔の内、肉厚が大
きい方の金属箔にレーザーを照射して膨出部を溶接した
電流遮断機構を備える密閉型電池用防爆封口板の製造
法。
【請求項４】中央部に下方へ突出した膨出部を設け、
この膨出部に易破断部を形成した板状の上部金属箔、お
よび中央部に上方へ突出して前記上部金属箔の膨出部に
当接する膨出部を設け、この膨出部に易破断部を形成し
た板状の下部金属箔の周縁部に絶縁ガスケットを介在さ
せ、前記の当接する膨出部を溶接して電気的に接合し、
前記双方の膨出部の突出寸法の合計寸法と前記絶縁ガス
ケットの肉厚寸法との差を０．０３ｍｍ以上で０．３５
ｍｍ以下の範囲にした電流遮断機構を、通気孔を有する
金属ケースとキャップとの間に収納し、これら金属ケー
スとキャップとの周縁部により前記電流遮断機構の周縁
部を締着した防爆封口板により、発電要素を内蔵した電
池ケースの開口端を密封口した密閉型電池。