JPH11260345A - 電気化学的電池のための電流遮断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 末端キャップ装置（２）は、電気化学的電池
ケース（６）の開口端中に差し込み、特にガスケット
（４）によりケースから電気的に分離してそれにクリン
プするのに用いられる。 【解決手段】 末端キャップ装置は、過剰温度及び（又
は）低圧スイッチ（２２、１２ｄ−１８、１８′、１
８″、１１８ａ）による高率過充電保護、低圧スイッチ
（１２ｄ−１８、１８′、１８″、１１８ａ）による低
率過充電及び過放電保護、内部部品のＩ² ｒ加熱により
駆動される過剰温度スイッチ（２０、２２、１６、１
２、１２′、１６′、１６″、１６″′、１２^v 、１０
２、１２２、１２０）による広域短絡保護、及び隔膜の
砕け易い部分（１２ｅ）による圧力解放を含めた電流遮
断安全保護機構を具えている。隔膜はヘッダー（１２、
１２″、１２″′、１２^iv）と一体的に形成するか、又
は別の部材（３２、８２、９２、１０８、１１２、１１
２′、１１２″、１１２″′）にしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に電気化学的
電池に関し、詳しくは種々の悪条件下でそのような電池
のために用いられる電流遮断及び通気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気化学的電池、特にリチウムが活性物
質である電池のような高エネルギー密度電池は、種々の
酷使により、漏洩又は破壊を受け、それが今度はその電
池によって電力が与えられている装置又はそれを取り巻
く環境に損傷を起こすことがある。再充電可能な電池の
場合には、それら電池を充電したとき、発熱を起こす。
余りにも早い速度で充電するか、又は過充電すると、温
度を過度に上昇させることがある。温度がある点（その
点は電池の化学的性質及び構造に依存する）を越える
と、望ましくない制御不能な熱的暴走状態が始まる。更
に、過熱及び（又は）化学反応のため、内部圧力が増大
し、電解液が急に電池から押出されることがある。

【０００３】慣用的電池設計では、電池の活性物質、適
当な分離部材及び電解質を円筒状ケース中に入れた後、
その開口端に差し込んで取付ける末端キャップを用いて
いる。末端キャップはアノード又はカソード材料の一方
と電気的に接触しており、キャップの露出部分は電池端
子の一つを形成する。電池ケースの一部分は、他方の端
子を形成する。過度の圧力、短絡及び（又は）過度の温
度上昇に対する保護を与えるため、末端キャップには種
々の余裕を持たせた部品が収められているのが典型的で
ある。典型的なヘッダーは、そのヘッダーを通って電解
質が漏れるのを防ぐため、一つ以上の密封部を有する。
しかし、これらの密封部は時間と共に温度及び圧力条件
等により、漏洩する傾向を有する。従来の電池は、過電
流に対する保護を与えるため重合体ＰＣＴ（温度係数が
正の抵抗率）部品を屡々用いており、それら部品は化学
的電池製造中、それにヘッダーをクリンプ(crimp）密封
した時、変形を受け易い。ＰＣＴ部品の変形はその性能
に悪影響を与える。更に、重合体ＰＣＴは本来比較的小
さな電流容量及び大きな抵抗を与える結果になる。

【０００４】これに言及することによりここに取り入れ
る、係属中の米国特許出願 Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．０８／７２０，５８５（Ａ４０７
４３）は、高過ぎる温度及び高過ぎる圧力条件に呼応す
る電流遮断装置を示しており、それは末端キャップ組立
体に組み込み、その組立体を、今度は電気化学的電池の
ケースの開口端中に溶接し、気密な密封部を形成する。
この末端キャップ組立体は、リチウムイオン、ニッケル
金属水素化物、ニッケルカドミウム等のような再充電可
能な（二次）電池に特に適用され、高温、過度の又は不
適切な充電、又は電池の短絡を起こした時に電池中に蓄
積する電池過熱及び過圧の危険を解決している。この特
許の電流遮断装置は非常に有効であるが、部品の数が一
層少なく、電気化学的電池のケース中にクリンプし、効
果的な気密密封部を形成しながら装置のコストを低くす
ることができる末端キャップ組立体を与えることが望ま
しい。更に、低速度の(low rate)過充電及び過放電保護
に関連した付加的安全機構を完成することが望ましいで
あろう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、組立
ユニットで、それに電極タブ又はストラップを電気的接
続を行わせるため容易に溶接することができ、単一の較
正されたユニットとして電池ケースの開口端に配置し、
安全機構の予め設定された較正を狂わせたり、変化させ
たりする危険を与えることなく、ケースに対し気密に密
封された状態に前記末端にクリンプすることができる組
立ユニットである改良された安全機構を含む電気化学的
電池のための末端キャップ装置を与えることである。本
発明の別の目的は、末端キャップ装置内の部品のＩ2 ｒ
加熱により発生した熱と同様、電池の内部から熱呼応部
材への熱伝達路を通って受けた熱による過度の温度に呼
応して電流を遮断するのに用いられる熱呼応部材を組み
込んだそのような電池のための末端キャップ装置を与え
ることである。更に別な目的は、電池内部の雰囲気と連
通して圧力を受けるように配置された圧力呼応隔膜を有
する、前述のような電池のための末端キャップ装置で、
電池の電極タブを末端キャップ装置へ溶接し易くした末
端キャップ装置を与えることである。更に別の目的は、
改良された電解液漏洩保護を持つと同時に、選定した過
圧条件に呼応して通気を与える末端キャップ装置を与え
ることである。更に別の目的は、取扱い及び設置を行い
易く、大きさ及び重量の小さい電気化学的電池末端キャ
ップ装置を与えることである。本発明の更に別な目的
は、広い周囲温度範囲、例えば、−２０〜８０℃に亙っ
て増大した電流容量を有し、高電力用途に役立ち、一層
大きなエネルギー密度電池のための化学物質を用いて高
速充電を可能にする末端キャップ装置を与えることであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
によれば、リチウムイオン電池化学を用いて、特に有用
な電気化学的電池のための末端キャップ装置は、製造業
者が電解質密封部を製造するのに現在使われているクリ
ンプ技術を用いて末端キャップ装置を取付けることがで
きるヘッダーを有し、そのヘッダーは単動式安全保護装
置のための幾つかの状態感知機構を取付けるための保持
具としても働く。本発明に従って製造された末端キャッ
プ装置は、予め定められた高圧水準で通気するのと同
様、通気することなく広い範囲の電池内圧の増大に亙っ
て電気充電回路を開く能力を与える。安全保護機構は、
高速度過充電保護〔過剰温度及び（又は）低圧スイッ
チ〕、低速度の過充電／過放電保護（低圧スイッチ）、
広域短絡保護（熱感応性スイッチ）及び防爆（高圧排出
口）を有する。この装置は、希望によりそれら安全保護
機構の全て又は選択したものをもつように修正すること
ができる。

【０００７】好ましい態様としての末端キャップ装置
は、正の極性をもち、電池ケースの内径と末端キャップ
装置の外径との間に圧縮された重合体ガスケットを入れ
ることにより、電池ケースの負の極性から電気的に絶縁
されている。電池極板からの電気ストラップ、典型的に
はアルミニウムは、ヘッダーの底面の一部分に溶接され
て正電流路を形成する。ヘッダーは、その周辺に沿って
伸びる堅い外周フランジをもつように形成されており、
それにより、安全保護機構の較正を変化させることな
く、末端キャップ装置を電池にクリンプすること及び電
池加圧の両方を行うことができる。選択された態様とし
て、ヘッダーはアルミニウムから機械加工、鍛造等によ
り、中心部に位置する凹所を形成するように適切に形成
し、その凹所を横切って薄い、例えば、０．００８イン
チ厚の隔膜部分が伸び、その隔膜が砕け易い部分を有
し、それが予め定められた圧力水準で破壊されて電池の
爆発を防ぐようになっている。そのヘッダー及び補助部
品を通る適当な通気口を形成し、加圧流体、即ち電解液
を排気時に逃がすことができるようにする。別のある態
様では、外周フランジに隔膜キャップ部材、典型的には
アルミニウムを取付け、ヘッダーの下半分、即ち電池中
の電解液に曝される部分の上に伸ばし、漏洩防止密封部
を形成する。対応する隔膜部分及び砕け易い部分を、隔
膜キャップ部材中に形成する。

【０００８】本発明の特徴により、電気絶縁性材料から
なる運動伝達部材を凹所中に可動的に取付け、通常、静
止接点部分と接続するように片寄らせた可動性接点へ隔
膜部分からの動きを伝達するのに用い、電池内で予め設
定した圧力増大が起きた時、静止接点部分との電気的接
続を離すように可動性接点を動かすのに用いる。可動性
接点は電気伝導性スプリング部材の一部分であり、その
スプリング部材はヘッダー中に形成された凹所中に取付
けてあり、ある態様では環状絶縁部材によりそこから電
気的に分離されている。環状絶縁部材の上には頂部キャ
ップを取付け、ヘッダーを頂部キャップから電気的に分
離するためそれらの間に環状絶縁部材の一部分を配置し
てヘッダーのリップを折り曲げることによりヘッダーに
締め付ける。中心に位置する孔を有する熱呼応性スナッ
プ作用円板も環状絶縁部材上に取付け、それは、円板の
孔を通って静止接点が差し込まれ、可動性接点をその静
止接点と接続するように片寄らせてある第一皿状形態か
ら、第二の反転した皿状形態へ、予め定められた温度へ
加熱された時に運動させ、それにより静止接点との電気
的接続から可動性接点を離すように駆動するのに用いら
れる。好ましい態様として、円板は、それが実際的に非
再設定不可能な安全装置になるような低い再設定温度、
例えば、−２０℃をもつように選択する。

【０００９】本発明の或る態様の特徴によれば、隔膜と
外周フランジとの中間の位置に実質的な厚さを有する固
体部分をヘッダーに与え、それによりアルミニウムスト
ラップの電極タブをヘッダーに溶接する操作を行い易く
する。

【００１０】高度に熱伝導性のアルミニウムから形成し
たヘッダーは、電池の内部から熱呼応円板屁への効果的
な熱伝導路としても働き、比較的高い駆動温度を有する
円板、即ち、熱的保護機構を作動させるための基準とし
て用いた電池コアの温度と、円板駆動温度との間の最小
Δ温度を有する円板を用いることを可能にしている。円
板の駆動温度が高くなると電池の誤作動の可能性を小さ
くする結果になる。

【００１１】圧力保護機構だけを有する一つの態様が示
されている。或る態様は、高モジュラス材料、例えば金
属を、低モジュラス電気絶縁性プラスチックと積層した
ものから作った環状円板・スプリング取付け部材を用
い、予測可能な台座表面を与えると共に、ヘッダーのリ
ップを曲げることにより最適の締め付けを与えることが
できる。

【００１２】本発明の或る態様の別の特徴によれば、隔
膜の砕け易い部分の周りに突出部を形成し、取扱い中、
その砕け易い部分の損傷を防ぐ。それら突出部は、連続
的リブの形をしていてもよく、或は、実際上間隙を形成
させながら径方向に伸ばすなどして、すき間を持つもの
にし、電池極板を末端キャップ装置の底で封鎖嵌合させ
た場合に径方向に排気できるようにしてもよい。

【００１３】本発明の別の特徴によれば、フランジに小
さな外周ビーズを形成し、環状絶縁部材及びその部品を
ヘッダーに締め付けるための局部的高圧縮を与えること
ができるようにする。

【００１４】本発明の更に別の特徴によれば、隔膜部分
が皿状の形態を持つように形成されており、選定した圧
力水準で隔膜に瞬間的変位を与えることができるように
する。この特徴は、隔膜の砕け易い部分を支持体又は強
化領域の内側に位置させることにより与えることもでき
る。材料の性質及び厚さの差を補償するためばかりでな
く、隔膜部分がスナップ作用（snap action，速動動
作）を起こした時の駆動力を増大するための較正表面と
して働く傾斜した真直ぐ又は曲がった表面又は円錐台状
部分を有する改良されたスナップ作用隔膜部分を有する
幾つかの隔膜キャップ部材を与える。電気化学的電池の
巻いたカソード又はアノード電極タブの溶接は、別のカ
ップ部材によるか、又は隔膜部分に形成したずれた部分
により、平面から凸型の表面を与えることによりし易く
することができる。

【００１５】本発明の別の特徴により、台座表面として
働く比較的大きなモジュラスの第一環状電気伝導性部分
と、頂部キャップ上に挿入成形し、頂部キャップ中の通
気口の上に伸びる比較的低いモジュラスの低強度第二電
気絶縁性部分とを有する環状絶縁部材を形成する。第二
部分は、最適締め付け媒体及び通気口のシールとして働
き、組立後の電池を通気機能の妨害を起こすことなく濯
ぐことができるようにする。即ち、通気口を覆う材料
が、加圧電解液を逃がすことができる通気圧より充分低
い圧力で曲がるようにする。更に別の態様として、環状
絶縁部材は、熱呼応円板を据え付けることの外、隔膜部
分と可動性接点との間の動きの伝達を与える付加的機能
を一緒にする。

【００１６】更に別の特徴により、電池をクリンプ及び
加圧した時の較正の変化を回避する機構と同様、安全機
構の同じ機能的作用を依然として与えながら、末端キャ
ップ装置を製造するのに打ち抜き部品を用いることがで
きる。

【００１７】明細書に添付し、その一部を構成する図面
は、本発明の好ましい態様を例示するものであり、本明
細書の記載と一緒にして本明細書の目的、利点及び原理
を説明するのに役立つ。大きさは例示の目的から変えら
れていることもある。図面の全体を通して、同じ番号は
同様な部品を指している。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、組立て前の電気絶縁材料
のガスケット４及び端部開口円筒状ケース６と共に、本
発明に従って製造された末端キャップ装置２を示してい
る。一方、図２は、ケース６の開口端部に収め、それに
クリンプして密封した後のガスケット及び末端キャップ
装置を示している。末端キャップ装置２は、下で述べる
幾つかの態様の何れか一つにより構成することができ
る。

【００１９】図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに関し、本発明の第
一の態様に従って製造された末端キャップ装置は、番号
１０によって示されており、上からの平面図で全体的に
円状のヘッダー１２を有し、それは機械加工、鍛造等に
より適当な材料から形成する。活性物質としてリチウム
を含む電気化学的電池で用いる場合、そのような電池の
電解質と両立することができるアルミニウムは、コアが
正極で、ケースが負極である電池で適切な材料として役
立つ。堅い周囲に伸びるフランジ１２ａ及びスイッチ室
として働く凹所１２ｂを有するヘッダー１２を形成す
る。ヘッダー１２の上に形成されたプラットホーム１２
ｃは、下で説明する環状電気絶縁部材１４を受ける。薄
い、例えば厚さ０．００８インチの好ましくは円形の隔
膜１２ｄが、ヘッダー１２の底の中心部に形成されてお
り、上で言及した文献、米国特許出願Ｓｅｒｉａｌ Ｎ
ｏ．０８／７０，５８５に記載され、図９Ｂにも示して
あるＣ型のような選択された形態をもつ、鋳造によるな
どして形成した砕け易い部分１２ｅをもつように形成さ
れている。

【００２０】直立した接点部分１６ａを有する全体的に
円板状の静止接点板１６を、金又は銀メッキした接点表
面を有する冷間圧延鋼のような適当な電気伝導性表面か
ら形成し、それを凹所１２ｂの円筒状部分１２ｆ中へ嵌
め込む。静止接点板１６には、一つ以上の孔１６ｂが開
けられており、それらは望ましくな選定された圧力増大
により隔膜１２ｄの砕け易い部分が破裂した時に、電解
液を通過させる働きをする。接点部材１６には、孔１６
ｃも開けられており、それは隔膜１２ｄの中心と一線に
並んだ接点部材１６の中心部を通って伸びている。セラ
ミック又はプラスチックのような環状絶縁性材料からな
る運動伝達ピン１８が、孔１６ｃの中に滑るように差し
込んである。ピン１８の長さは、下で説明する可動性接
点部分２０ａへ隔膜１２ｄからの動きを伝達することが
できるように選択されている。

【００２１】環状電気絶縁部材１４は、図３Ａから分か
るように、第一熱呼応円板台座１４ａ及びその台座１４
ａの垂直上方且つ外側へ間隔を開けた所にある第二電気
伝導性スプリング・頂部キャップ台座１４ｂをもつよう
に形成されている。絶縁部材１４は、円板２２のための
予測可能な台座を与えると同時に、下で説明するリップ
１２ｇの折り曲げに順応することができる充分な可撓性
を与えるように、比較的大きなモジュラスを有するプラ
スチック材料から作ってもよい。予め定められた温度に
加熱された時、図３Ａに示した第一皿状形態から、第二
の反転した皿状形態（図示せず）へ動くことができる自
動温度調節金属（例えば、バイメタル）スナップ作用円
板２２を、円板台座１４ａの上に配置する。円板２２
は、非常に低い、例えば約−２０℃の再設定温度を持つ
ように選択し、実際上、それが一回の作動、即ち、再設
定不可能な装置になるようにする。円板２２には、その
中心に円板を通る孔が開けられており、円板が第一形態
になっているとき、静止接点部分１６ａがその孔を通っ
て上に伸びているようにする。ベリリウム銅のような適
当な電気伝導性材料から形成したスプリング部材２０
が、スプリング・頂部キャップ台座１４ｂの上に据え付
けられており、それは接触タブ２０ａを有し、その接触
タブの上の金又は銀の板又は帯が静止接点部分１６ａと
一線に並び、通常は片寄らせてその静止接点部分と接触
している。メッキした冷間圧延鋼のような電気伝導性材
料から形成された頂部キャップ２４は、物理的接触又は
溶接によるなどしてスプリング部材２０に電気的に接続
した外周フランジ２４ａを有する。頂部キャップ２４
は、頂部壁２４ｂ及び側壁２４ｃを有し、その側壁を通
って一つ以上の通気口２４ｄが開けられており、隔膜１
２ｄの砕け易い部分１２ｅが過圧状態の為破壊された時
に、加圧電解液を逃がすことができるようにしてある。

【００２２】ヘッダー１２は、直立する外周リップ１２
ｇを有し、それは環状絶縁部材１４の直立裾１４ｃと協
同し、リップ１２ｇを点線の位置から実線の形へ変形、
即ち折り曲げた時、頂部キャップ２４とスプリング部材
２０をヘッダー１２から電気的に分離した状態で、台座
１４ｂ上の頂部キャップ２４及びスプリング部材２０を
締め付けて留める働きをする。

【００２３】図３Ａから分かるように、ケース６中の電
解質に曝される末端キャップ装置の内側表面として働く
ヘッダー１２の底部は、隔膜１２ｄとフランジ１２ａと
の中間に伸びる固体部分１２ｈを持つように形成されて
おり、その固体部分は、ヘッダーをケース６中へクリン
プした時、又は電池を加圧した時、フランジ１２ａの堅
固さと共にヘッダー本体の曲がりを防ぐ堅固さをヘッダ
ーに加えるのみならず、レーザー又は超音波溶接による
などして電極タブ８をヘッダーに溶接するための優れた
支持体としても働き有利である。レーザー又は超音波溶
接では、両方共溶接操作中、溶接される部品を互いに押
さえ付けておく必要がある。

【００２４】ヘッダー１２は、末端キャップ装置の幾つ
かの部品のための容器としても働き、その堅固さによ
り、装置をケースにクリンプする間も、又電池の加圧中
も、較正のずれを受けさせない幾つかの保護機能のため
の選択された較正を行った末端キャップ装置を製造及び
組立てることができる。電極タブ８をヘッダーの表面１
２ｈに溶接し、装置をケース６の開口端のガスケット４
の中に入れ、それへクリンプして、保護機能の較正を変
化させる危険を犯すことなく気密な密封を形成すること
ができる。

【００２５】安全又は保護機能は、可動性接点タブ２０
ａを静止接点部分１６ａから離し、通常電極タブ８、ヘ
ッダー１２、静止接点板１６、スプリング２０を通り頂
部キャップ２４へ流れる電流を遮断することによる、温
度保護、圧力保護、及び短絡保護からなる。温度保護機
能は、図３Ａに示した形態から、反転した皿状形態（図
示せず）へスナップして可動性接点タブ２０ａを動か
し、静止接点部分１６ａとの電気的接続から離すように
選択したバイメタル円板２２を用いている。アルミニウ
ムから形成したヘッダー１２は、タブ８から円板２２へ
の高度に熱伝導性の通路として働き、電池のコアと円板
２２との間の最適低Δ温度を与える結果になる。これに
より基準温度として同じコア温度を依然として用いなが
ら、円板２２の駆動温度を一層高くすることができる。
この結果、温度保護機能の誤作動を起こすことなく、電
池を一層高い周囲温度の環境に曝すことができる。

【００２６】短絡保護は、頂部キャップ２４、スプリン
グ２０、タブ２０ａと接点部分１６ａとの間の接触界
面、及び接点板１６のＩ² ｒ加熱により与えられ、円板
２２へ熱が伝達されて円板２２を駆動させる結果にな
る。

【００２７】電池内の圧力上昇が隔膜１２ｄを内側へ曲
げることになる。この曲がりはピン１８を可動接点タブ
２０ａの方へ動かし、最終的にタブを持ち上げて静止接
点部分１６ａから離し、電流の流れを遮断する。この種
の圧力増大は低い電流過充電又は過放電によるような或
る状況下では対応する温度上昇を伴わずに起きることが
ある。曲げを起こす圧力と同様、曲がりの量は、隔膜部
分１２ｄの厚さの外、その堅さによっても調節すること
ができる。付加的調節は、ピン１８の長さを変えること
により行われる。上で述べたように、保護機能はクリー
プ作用による操作方式を特徴とするが、下で述べるよう
にもし望むならば、スナップ作用による操作方式にこれ
を変えることができる。

【００２８】圧力が選定された水準よりも高く増大した
場合には、砕け易い部分１２ｅが破壊され、加圧電解液
を静止接点１６中の孔１６ｂ及び頂部キャップ２４中の
孔２４ｄを通って逃がす。

【００２９】図４Ａ〜図４Ｃは、図３Ａの態様を修正し
たものを示し、この場合末端キャップ装置３０の隔膜３
２は別の部材として形成されており、レーザー溶接によ
るなどしてヘッダー１２′に気密に取付けられている。
図４Ａに示したように下側へ伸びるフランジ３２ａが、
その全円周に亙って対応するフランジ１２ｊに溶接され
ている。この態様では、図３Ａの１６ａに対応する静止
接点部分１２ｉは、ヘッダー１２′の横に伸びる壁部分
１２ｋ中でヘッダー１２′と一体的に形成されている。
図３Ａの孔１６ｃに対応する孔１２ｍには、運動伝達ピ
ン部材１８が滑るように差し込んであり、壁部分１２ｋ
を通る孔１２ｎは、図３Ａの孔１６ｂに対応する通気口
として働く。末端キャップ装置３０の操作は、図３Ａの
態様の場合と同じである。

【００３０】図５Ａ〜図５Ｄは、図３Ａの態様の別の修
正を示している。末端キャップ装置４０は、同じヘッダ
ー１２頂部キャップ２４、スプリング２０、円板２２、
及び環状絶縁部材１４を有するが、静止接点板１６′は
多足運動伝達部材１８′に適合できるように修正されて
いる。セラミック又はプラスチックのような適当な電気
絶縁性材料から作られた運動伝達部材１８′は、本体部
分１８ａと３本の付属の足１８ｂからなり、それらの足
は滑るように孔１６ｃの中に差し込まれている。図５Ｅ
は、２本の足を有する修正した運動伝達部材１８″を示
し、それは、もし望むならば、適合する孔をもつように
修正した静止接点板と共に用いることができる。

【００３１】図６Ａ〜図６Ｄは、図３Ａの態様の別の修
正を示している。末端キャップ装置５０は、図３Ａの態
様のものと同じヘッダー１２″を有するが、但し、図３
Ａのプラットホーム１２ｃは、頂部キャップ２４をヘッ
ダー１２″から電気的に絶縁するため電気絶縁材料の環
状ガスケット５２と一緒に、それ自身で頂部キャップ２
４のフランジ２４ａを受けるためのステップ部分１２
ｃ′をもつように修正されている。リップ１２ｇは前の
態様と同じやり方でその上へ曲げ込まれている。実際
上、電気伝導性スプリング２０′は、溶接によるなどし
て頂部キャップ２４から吊り下げられ、それに電気的に
接続され、静止接点部分１６ａと電気的に接続するよう
に片寄らせてある。静止接点板１６″は複数の孔１６ｅ
を有し、それを通って夫々足１８ｄが滑るように差し込
まれており、それらの足は運動伝達部材１８″′の本体
１８ａ′から伸びている。この態様は、上の態様の圧力
保護機構を有するが、温度保護及び短絡保護の特徴はも
たない。

【００３２】図７は、図３Ａの態様の更に別の修正を示
している。末端キャップ装置６０はヘッダー１２″′を
有し、その中で頂部キャップ２４のフランジ２４ａ及び
スプリング２０が、アルミニウム、ニッケル、ステンレ
ス鋼等のような適当な高モジュラス材料からなる環状金
属部材６０ａの台座６０ｂの上に据え付けてあり、熱呼
応スナップ作用円板２２のための予測可能な円板台座６
０ｃを与えている。部材６０ａは、好ましくは比較的低
いモジュラスを有する熱可塑性物質のような電気絶縁材
料６０ｄと積層し、スプリング２０及び頂部キャップ２
４をヘッダー１２″′から電気的に分離することと、リ
ップ１２ｇの改良された締め付け嵌合を与えることの両
方の働きをする。フランジ１２ａ′は、局部的高圧縮機
構として働くビーズ１２ｏを持つように形成し、ガスケ
ット４によるケース６のクリンプ密封をし易くする。ビ
ーズ１２ｏはフランジ１２ａ′の外側末端の所に示され
ているが、そのビーズはフランジ１２ａ′の別の場所に
配置し、改良された局部的高圧縮機能を与えるようにし
てもよいことは分かるであろう。ヘッダー１２″′に組
み込まれた更に別の機構は、図７から分かるように、ヘ
ッダーの底面に隔膜部分１２ｄの外側に形成した径方向
に伸びる突出部１２ｐを有する。それら突出部は、ケー
ス６中へクリンプする前の末端キャップ装置を取扱う間
の隔膜の砕け易い部分１２ｅのための保護を与える働き
をし、それによって砕け易い部分の損傷した部分を通っ
て電解液が流れる可能性のある漏洩通路を防止する。図
７に示したように、突出部は互いに離されており、電池
板がヘッダー１２″′の底に対し片寄らせてある場合で
も、増大した圧力により隔膜が破壊された場合にケース
６の内部から隔膜領域を通る径方向の通気路を与える。
静止板１６″′は、上方へ伸びる静止接点部分１６ａを
有する全体的に平らな板として示されており、図５Ａの
態様で示したように、通気口１６ｂ及び運動伝達部材１
８′の足１８ｂを滑るように差し込むための足差し込み
孔１６ｃを有する。

【００３３】図８の末端キャップ装置７０は、図７の態
様の場合と同様であるが、但し突出部１２ｑが砕け易い
部分１２ｅの僅かに外側の円状連続保護表面を形成し、
静止板１６^ivは、孔１２ｆ中にプレスして取付けるため
の僅かに大きなベアリング表面１６ｆを持つように形成
されている。図７及び８の両方の態様の表面１２ｈ′
は、ケース６に取付けて組立た時、電極ストラップ８
（図示せず）を溶接するのに用いる。

【００３４】図９Ａ及び９Ｂは、別の態様を示し、この
場合、アルミニウムのような適当な材料から形成された
別の隔膜キャップ８２が装置８０のフランジ１２ａ″
に、溶接、プレス取付け、又はそれへのクリンプによる
などして取付け、ヘッダー１２ ^v の底半分の上まで伸び
ている。図７に示した型の径方向に伸びる突出部１２ｐ
が、ヘッダー１２^v の下面に形成されており、対応する
突出部８２ａが隔膜キャップ８２に形成されている。ヘ
ッダー１２^v は図４Ａの場合と同様に、静止接点部分１
２ｉを取付けるのに役立つ一体的側壁１２ｋ及び開口底
を有するように形成されている。ヘッダー１２^v は隔膜
キャップ８２により電気化学的電池の電解液から遮蔽さ
れているので、もし望むならば、高強度冷間圧延鋼のよ
うなどのような適当な材料から形成してもよい。隔膜部
分１２ｄは、隔膜キャップ８２の一部分として形成し、
ヘッダー１２^v の開口底部を覆っている。図９Ｂに示し
た砕け易い部分１２ｅは、下から見た平面図で分かるよ
うに、Ｃ型の形態に形成されている。他の形態を用いる
こともできるが、Ｃ型形態が好ましい形態である。

【００３５】図１０は、アルミニウムのような適当な材
料から形成された別の隔膜キャップ９２を有する点で、
図９Ａの場合と同様な別の態様を示している。図１０の
態様の隔膜部分１２ｄ′は、９２ａの所が凹所になって
おり、そのためヘッダー１２ ^viの底部が砕け易い部分１
２ｅのための保護機構を与えている。示されている隔膜
部分１２ｄ′は、皿状部分９２ｂを持つように形成され
ている。電池内部からの増大した圧力を受けると、皿状
部分９２ｂは反転した皿状形態（図示せず）へスナップ
し、図から分かるように、運動伝達部材１８′を上方へ
駆動し、可動性接点部分２０ａを円板２２を通って静止
接点部分１２ｉから離れるように動かす。他の態様の場
合と同じように、これが起きて圧力が増大し続けると、
砕け易い部分１２ｅを破壊して加圧電解液を排出させ
る。図１０の態様で、アルミニウムのような材料からヘ
ッダー１２^viを形成し、低重量末端キャップ装置９０を
与え、従って、外周フランジ１２ａ″′は図９Ａの態様
の場合よりも幾らか厚く作り、上で述べたように希望の
程度の堅固さを与えるようにする。メッキした冷間圧延
鋼から形成した頂部キャップ２４′は、電気伝導性スプ
リング２０に溶接される径方向に伸びたフランジ２４
ａ′を持つように形成し、側壁２４ｃ′に形成した複数
の通気口２４ｄ′を有する。頂部キャップ２４′は、非
充填ポリプロピレンのような低モジュラス及び低強度の
電気絶縁材料９４と一緒にオーバーモールドされてお
り、その材料は、通気口２４ｄ′のための低圧密封部、
頂部キャップ２４′、スプリング２０と、ヘッダー１２
^vi及び図に示すようにリップ１２ｇを折り曲げた時のそ
れとの改良された締め付け結合部との間の電気的セパレ
ーターとして働く。頂部キャップ組立体、即ち、オーバ
ーモールドしたキャップ２４′とスプリング２０は、鉱
物又はガラス充填熱可塑性物質のような高モジュラス材
料から形成した環状絶縁部分９６上に据え付け、９６ｂ
の所の円板２２と同様、９６ａの所の頂部キャップ組立
体のための安定な台座を与える。通気口２４ｄ′をオー
バーモールド材料９４で覆うことにより、組立てた電気
化学的電池をケース６及び末端キャップ装置９０の外
側、非アルミニウム表面にうっかり付着した電解液を全
て濯ぎ落とし、それによって内部部品の腐食を防ぐこと
ができる。操作上、電池内部の圧力水準が砕け易い部分
１２ｅが破壊される点まで増大すると、逃げて行く加圧
流体は、通気口２４ｄ′を覆う低強度材料９４の密封部
を容易に破壊することができる。

【００３６】図１１Ａ及び１１Ｂは、末端キャップ装置
１００が打ち抜き部品から形成され、前に述べた態様と
同じ機能を与えるようにした更に別の態様を示してい
る。ニッケル、冷間圧延鋼、又はステンレス鋼のような
高モジュラスの強い材料から形成した支持体部材１０２
は、堅固さを向上させる直立した側壁１０２ａ、１０２
ｂ及び外側に伸びるフランジ部分１０２ｃを有する。フ
ランジ１０２ｃの外側部分１０２ｄは上方へ伸び、下で
説明する複合体フランジに付加的強度及び堅固さを与え
る。凹んだ壁部分１０２ｆには、通気口１０２ｅが形成
されている。壁部分１０２ｆには運動伝達足のための孔
１０２ｇが形成されており、２本の足を持つ運動伝達部
材１８″の足１８ｂ″が滑るように夫々差し込まれてい
る。ニッケル、冷間圧延鋼、ステンレス鋼等のような高
強度高モジュラス材料から形成された環状円板台座部材
１０４がフランジ部分１０２ｃ上に収められており、円
板２２を受けるための円板台座１０４ａを持つように形
成されている。円板台座１０４には通気口１０４ｂが形
成されており、電解液の排出を促進する。電気伝導性ス
プリング２０が、頂部キャップ２４″のフランジ２４
ａ″と共に円板台座部材１０４の上に据え付けてある。
ノメックス(Nomex）又は熱可塑性物質のような適当な電
気絶縁性ガスケット１０６をフランジ２４ａ″、スプリ
ング２０の外側周辺部分及び環状円板台座部材１０４の
積層体の周りに配置し、支持体部材１０２及びその支持
体１０２上に収めた隔膜キャップ部材１０８からその積
層体を電気的に分離する。ニッケル、ステンレス鋼、冷
間圧延鋼等のような適当な材料から形成した頂部キャッ
プ２４″は、側壁２４ｃ″中に適当な通気口２４ｄ″を
持つように形成してある。上述の態様の場合と同様に、
隔膜キャップ部材１０８は隔膜部分１２ｄ及び砕け易い
部分１２ｅを持つように形成されている。静止接点板１
６^v と一体になった静止接点１６ａを支持体１０２の壁
１０２ｆに溶接する。複合体フランジは、フランジ２４
ａ″、スプリング２０の外側周辺、環状円板台座部材１
０４、フランジ支持体１０２ｃ、隔膜キャップ部材１０
８及びガスケット１０６から構成されている。隔膜キャ
ップ部材１０８の水平及び垂直部分、及び支持体部材１
０２の水平及び垂直部分は高モジュラス高強度材料から
作り、前に述べた態様のヘッダーフランジと構造上同等
な堅い複合体フランジを与える。

【００３７】上で述べたように、図１０の末端キャップ
装置９０は、皿状の形態をした部分９２ｂによって与え
られるスナップ作用をする過圧機構を有する。この機構
は隔膜の変位により接点部分２０ａを静止接点から離す
ように駆動する水準近辺で圧力が変動する場合に接点が
音を立てるのを防ぐのに有利である。変形の急激な大き
な増大は、隔膜の支持された部分の内側に砕け易い部分
１２ｅを動かすことによっても得ることができる。図１
２Ｂに関し、砕け易い部分１２ｅは、例えば、図３Ａに
示されているように、ヘッダー１２の一層厚い部分に直
ぐ隣接させて配置する。これにより、砕け易い部分１２
ｅが点「ｂ」で破壊するまで、図１２Ａの全体的に真っ
すぐな線「ａ」に沿って圧力が増大するにつれて、隔膜
の中心部の変位をもたらすことになる。しかし、砕け易
い部分１２ｅが図１２Ｃに示したように、ヘッダーの一
層厚い又は支持された部分から離れるように内側に動か
されているならば、隔膜部分１２ｄの中心の変位が
「ｄ」の所の本質的に瞬間的な変位を含む線「ｃ」に従
い、次に更に比較的ゆっくりした増大が続き、最後に
「ｅ」の所で砕け易い部分の破壊が起きる。この急激な
変位は、図から分かるように、砕け易い部分１２ｅの外
側の隔膜部分が急激に上方へ動き、ヘッダーの一層厚い
又は支持された部分と結合した所で開いた時に起きる。
図１２Ａに示したように、変位の急激な増大は２００ｐ
ｓｉで起きるが、これが起きる圧力水準は、砕け易い部
分１２ｅを支持体に一層近く形成し、急激な変位が起き
る圧力水準を増大するか、又は支持体より更に遠くに形
成し、急激な変位が起きる圧力水準を低下することによ
り調節することができる。

【００３８】上で述べたように、図１０の点線の部分９
２ｂによって隔膜のスナップ作用が与えられる。しか
し、図１１Ａの隔膜キャップ部材１０８の隔膜部分１２
ｄの所でも或る量のスナップ作用が得られる。図に示し
たように、隔膜部分１２ｄは平らであるが、砕け易い部
分１２ｅを鋳造により形成した場合、隔膜材料がずれて
隔膜部分を圧縮状態にし、末端キャップ（図示せず）を
外から見た時、隔膜部分の表面を僅かに凹状に曲げる結
果になる。電気化学的電池内部からの圧力を受けた時、
圧力がその圧縮力を越えるのに充分な水準に到達する
と、隔膜の中心部分がスナップ変化して凹状形態を取る
ようになる。

【００３９】図１３Ａ及び１３Ｂには、図１１Ａ及び１
１Ｂの態様の別の変更が示されており、この場合も下で
述べるように改良された隔膜１１２を有する。末端キャ
ップ装置１１０の形の圧力解放及び電流遮断装置は、ニ
ッケルメッキした冷間圧延鋼のような適当な材料から形
成した頂部キャップ１２４を有し、それは平らな中心部
分１２４ｂ及び外周フランジ１２４ａ及び円錐台状中間
部分１２４ｃを有する。通気口１２４ｄが上で述べた態
様の場合と同様に頂部キャップに形成されている。図１
３Ｃ及び１３Ｄで最もよく分かるように、銀をメッキし
た又は嵌め込んだ接点部分１２０ａを有する、ニッケル
メッキしたベリリウム銅のような適当な材料から形成し
た可動性接点１２０ａを有するスプリング部材１２０が
頂部キャップの下に配置されている。図１３Ｄから分か
るように、接点部分１２０ａは部材１２０の本体からず
れている。スプリング部材１２０は低いスプリング速度
を持つように選択し、従って、末端キャップ内で空間が
可能な限り伸びるように形成し、末端キャップの円錐台
状部分１２４ｃはスプリングの動きを押さえ付けないよ
うな形にする。スプリング部材１２０には、環状本体部
材１２０ｃから径方向に内側に伸びるタブ部分１２０ｂ
が与えられているのが好ましく、それらの自由末端は、
後で述べる熱呼応円板部材２２の内側の位置まで伸びて
いる。タブは反応表面として働き、それに対して円板２
２を装填することができる。円板台座１１４ａの方向へ
伸びる突出部１２０ｄが、この目的のためにタブ１２０
ｂに形成されてもよい。

【００４０】前に述べた態様で用いたのと同じ熱呼応バ
イメタル円板部材２２を、スプリング部材１２０の下に
配置し、アルミニウム、ニッケルメッキ冷間圧延鋼、又
は他の適当な材料からなる円板台座１１４の上に据え付
ける。円板台座１１４は、円板２２を乗せるため僅かに
凹んだ部分１１４ａを持つように形成し、中心開口１１
４ｂを有し、円板を台座に配置した時通気を促進するよ
うに、台座部分の周辺あたりに孔１１４ｃを持つように
形成してもよい。

【００４１】中心に位置する静止接点１２２ａのところ
で、冷間圧延鋼、ＡＩＳＩ １００８、銀板でメッキし
たニッケルのような適当な高強度材料から形成した静止
接点１２２ａを有する支持体１２２は、底壁１２２ｃ中
に環状強化リブ１２２ｂを持つように形成し、上方へ伸
びる側壁１２２ｄを有する。静止接点１２２ａの両側に
底壁１２０ｃを通って開口１２２ｅを形成し、それらは
通気口及び運動伝達部材１１８の環状本体部分１１８ｂ
から出た足１１８ａを挿し込む孔の両方として働く。

【００４２】ナイロンのような適当な材料からなる電気
絶縁性ガスケット１１６は環状底壁１１６ａ及び直立側
壁１１６ｂを有し、後で述べるように、曲げを促進する
ため減衰自由端１１６ｃを持つように形成されているの
が好ましい。減衰部分は、幾つかの部品を中心に順応さ
せて配置し、そのような部品が僅かに大き過ぎても、運
動伝達部材が移動しなければならない距離を変化させる
ことなく完全に配置することができるように間隔を開け
た垂直リブ（図示せず）を持つようにすることもでき
る。

【００４３】隔膜キャップ１１２は、図１１Ａの１０８
の場合と同様に全体的にカップ状部材であるが、表面部
分又は円錐台状部分１１２ａを持つように形成し、その
部分は真っ直ぐでも曲がっていてもよく、リブ１２２ｂ
と一線に並んだ支持体部分１１２ｂと、砕け易い部分１
２ｅ内の中心部分１１２ｃとの間に伸びるキャップの末
端内に配置されている。上で述べたように、砕け易い部
分１２ｅが鋳造されているか、又は打ち抜きで作られて
いる場合、隔膜材料がずれると、図１３Ａ及び１３Ｂに
示したように、僅かな曲がりを生ずる。円錐台部分及び
中心部分１１２ｃと支持体部分１１２ｂとの間の間隙の
ために選択される特定の角度は（図１３Ａ参照）、例え
ば、０．０１２インチの垂直ずれを生ずるものは、駆動
された時に得ることができるスナップ運動の量及び駆動
圧力を制御するように調節することができる。

【００４４】図１３Ｂに例示したように、隔膜キャップ
１１２は、そのカップ状形態内に幾つかの部品を収容
し、漏洩防止末端キャップ組立体を形成し、それは電池
製造業者に大きな利点を与える。それら部品は図１３Ａ
に示すように適所に落とすことは容易であり、次に隔膜
キャップ部材１１２の側壁、支持体１２２及びガスケッ
ト１１６を、図１４Ａに示すように一緒にクリンプす
る。

【００４５】図１４Ａに示すように、電流遮断装置１１
０は、静止接点１２２ａと電気的に接続するように片寄
らせた可動性接点１２０ａと正常な閉鎖回路位置にあ
る。図１４Ｂは、短絡した時にスプリング部材１１２を
通って流れる電流から主に生じたＩ² ｒ熱又は高い周囲
温度により起こされた作動温度、例えば、或る型では８
０℃、別の型では１１０℃に熱呼応円板２２が加熱され
た時の電流遮断装置１１０を示している。円板２２がそ
の反転した皿状形態へスナップすると、可動性接点部分
１２０ａを持ち上げ、静止接点１２２ａとの電気的接続
から外す。図１４Ｃでは、選択された駆動水準、例え
ば、６ｋｇ／ｃｍ² まで電池内部圧力が増大することに
より起こされた接点開放位置にある遮断装置が示されて
おり、その駆動はスナップ作用と共に隔膜中心部分１１
２ｃ及び傾斜表面１１２ａを湾曲させ、それによって運
動伝達部材１１８によりその運動を円板２２に伝達し、
それが今度は可動性接点１２０ａを静止接点１２２ａか
ら離すように動かす。電解液をヘッダーから漏洩させな
い限り、電流は永久的に遮断されている。電池内部圧力
が増大し続け、予め選定した水準、例えば、２１ｋｇ／
ｃｍ² に達した場合には、図１４Ｄに示したように、鋳
造部分１２ｅが破壊し、ガス及び電解液を通気口を通っ
て逃がす。

【００４６】図１３Ａ及び１４Ｂ〜１４Ｄから分かるよ
うに、砕け易い部分１２ｅを鋳造により形成した場合、
隔膜部分１１２ｃは僅かに凹んだ形状を取り、前の図面
で示した電極タブ８と隔膜の非支持部分との効果的な溶
接接合部材を大量生産で与えることは幾らか困難にな
る。タブ８のそのような取付けをやり易くするため、平
坦な外側表面１２６ａ（図示されている）又は僅かに凸
状の表面（図示せず）を有する、図１５Ａ及び１５Ｂに
示した別のカップ１２６を、隔膜キャップ部材１１２の
非支持部分の上に配置することができる。表面１２６ａ
に、流体圧力を受ける開口１２６ｂを形成し、隔膜キャ
ップ部材１１２の再加圧を可能にする。カップ１２６に
は、自由端の所に外側に伸びるフランジ１２６ｄを有す
る側壁１２６ｃが与えられており、そのフランジは溶接
によるなどして隔膜キャップ部材１１２の支持された部
分に適切に取付けることができる。

【００４７】図１６Ａに関し、電極タブ８を効果的に溶
接するための隔膜キャップ部材１１２′の平ら（又は凸
型）表面は、鋳造した砕け易い部分１２ｅからの分離を
与えるため、ずれた部分１１２ｄを形成することにより
与える。ずれた部分１１２ｄの形成は引張り力を生じ、
それが鋳造により生じた圧縮力を相殺し、その結果傾斜
表面１１２ａが隔膜キャップ部材１１２′の効果的なス
ナップ作用を与えるのに重要になる。傾斜した表面１１
２ａは、駆動圧力と同様、スナップ作用中に得られる伝
達量を与える傾斜角を調節することにより、効果的な較
正表面として働き、増大した駆動力を与え、過圧中に円
板２２を駆動させることができ、接点間の間隙を増大す
ることができる。平坦な中間表面部分１１２ｆ中の砕け
易い部分１２ｅの位置を選択することにより、即ち、壊
れ易い部分１２ｅ、例えば図１６Ｂに示したＣ型部分の
直径の選択により更に調節を行うことができる。ずれた
平坦部分は、図１６Ａに示すように外側に、即ち末端キ
ャップ装置から離れる方向へ突出するか、又は図１６Ｃ
の１１２ｄ′の所のキャップ部材１１２″で示されてい
るように内側へ突出するように形成することができる。
図１６Ｃに示すように形成した場合、アルミニウムのよ
うな適当な材料からなる別の比較的厚い、好ましくは少
なくともずれの深さと同じ厚さを持つ円板１２８を、適
当なアンビル(anvil）型支持体を与えることができる場
合には、電流遮断装置を組立る前にずれ内に取付け、そ
れに溶接することができる。その装置を電気化学的電池
内に取付ける場合、電極ストラップを次に一層厚い円板
１２８へ容易にレーザー溶接することができ、隔膜キャ
ップ部材に孔を開けたりする危険はない。

【００４８】図１６Ｄには隔膜キャップ部材の別の変更
が示されており、この場合、傾斜較正表面１１２ａが、
キャップ部材１１２″′の砕け易い部分１２ｅの内側に
配置されており、スナップ作用を促進するのみならず、
ずれた平らな溶接部分１１２ｄ″を形成する働きもして
いる。この変更により、一層小さな全直径の壁部分１１
２ｇを有する隔膜キャップ部材を、それが、利用可能な
内部空間を減少させた電気化学的電池で必要とされる場
合には、配備することができる。図１７Ａ〜図１７Ｃに
関し、修正した電流遮断装置１３０が示されており、こ
の場合図１３の態様の種々の部品の機能を一緒にして、
部品数を減らし、組立中の取扱いをし易くしている。図
１７Ａに示したように、電流遮断装置１３０は、図１６
Ａの隔膜キャップ部材１１２′を有するが、ずれた部分
１１２ｄと傾斜部分１１２ａとの間の平らな部分１１２
ｆが短くなっており、上で述べた別の隔膜キャップ部材
を同様に用いることが出来ることは認められるであろ
う。ナイロンのような適当な材料から形成された電気絶
縁部材１３２は、熱呼応スナップ作用円板２２のための
円板台座、隔膜キャップ部材１１２′からの運動を伝達
するための運動伝達部材として、頂部キャップ１２４と
隔膜キャップ部材１１２′との間に電気絶縁を与える働
きをする。特に図１７Ｂの上からの平面図及び図１７Ｃ
の断面図に関し、部材１３２は、支持体１２２のリブ１
２２ｂにより形成された空間内に収められた構造支持体
リブ１３２ｂを有する全体的に円い環状基礎部分１３２
ａを有する。基礎部分１３２ａ中に円板台座１３２ｃを
形成し、円板台座１３２ｄの周辺あたりに形成した任意
的通気スロット１３２ｄを持つものとして示されてい
る。第一及び第二の全体的にＪ型をした運動伝達腕１３
２ｅが基礎部分１３２ａから環状部分の孔中へ内側へ伸
びており、夫々下側へ付属足１１８ａを持って形成され
た各端を有する。凹型溝１３２ｆが各運動伝達腕１３２
ｅを通って形成され、可撓性を向上させる蝶番として働
かせるのが好ましい。基礎部分１３２ａは、支持体リブ
１３２ｂと一緒になって円板２２のための安定な台座を
与える比較的厚い壁として形成されている。基礎部分１
３２ａの外側周辺から上方へ幾らか薄い側壁１３２ｇが
伸び、それは上部１３２ｈの所で減衰し、支持体１２２
の壁１２２ｄ及び隔膜キャップ部材１１２′の外側周辺
の壁を折り曲げて部品を一緒にクリンプする時、曲げ易
いようにしてある。間隔を開けて垂直方向に伸びる複数
のリブ１３２ｋが、内側に向いた表面の上の減衰部分１
３２ｈに形成され、複合体フランジ部品を、それらが許
容範囲内で変わった場合でも、しなやかに順応させ、そ
れらを適切に配列し、完全に据え付け、運動伝達部材が
動くのに適切な距離が変わらないように維持できるのが
好ましい。残りの部品、即ち頂部キャップ１２４、スプ
リング部材１２０、支持体１２２、及び熱呼応円板２２
は、上で述べたような機能を果たし、ここで繰り返す必
要はない。

【００４９】本発明は、適当なガスケット、電解液と両
立する材料から形成した部品を用いて電気化学的電池の
ための漏洩防止密封部を与える単一部品を有し、低圧に
呼応して電流遮断装置を駆動し、上昇した圧力にある電
解液を排出させる鋳造圧力隔膜を組み込んだ末端キャッ
プを与える。その末端キャップは、その末端キャップ内
に取付けた安全機構の較正に悪影響を与えることなく密
封した状態で電池内にクリンプすることができる充分な
構造的一体性を有することを特徴とし、電池電極タブを
取付け易くする適当な表面が与えられている。

【００５０】本発明を、その特に好ましい態様に関し記
述してきたが、種々の変更及び修正が当業者には明らか
になるであろう。例えば、或る電気化学的電池では、再
設定可能な自動温度調節円板が好ましいかも知れない。
従って、本発明は、そのような変更及び修正を全て含む
ように従来の技術を考慮して特許請求の範囲を可能な限
り広く解釈した発明である。

【００５１】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１） 電気化学的電池と共に用いるための電気伝導性
末端キャップ装置において、周囲に沿って伸びる堅い外
周フランジを有する電気伝導性ヘッダー、前記ヘッダー
中に形成されたスイッチ空洞、前記スイッチ空洞内に取
付けられ、前記ヘッダーに電気的に接続された静止電気
接点（stationary electrical contact，固定電気接
触）、前記スイッチ空洞中に収められた概して環状の絶
縁部材であって、円板台座を有する環状絶縁部材、前記
静止接点と電気的接続及び分離の運動をし、通常、片寄
らせて前記静止接点と接続させてある可動性接点部分を
有する電気伝導性スプリング部材、互いに反転した（op
positely，逆向きの）皿状の第一及び第二の形態を取る
ことが出来、中心に開けられた孔を有する、スナップ作
用をする自動温度調節円板であって、前記円板は前記円
板台座の上に取付けられ、前記静止電気接点は前記の中
心に開けられた孔と一線に並んでおり、前記円板が前記
第一及び第二の形態の一方の形態にあるとき、前記静止
接点は前記の中心に開けられた孔を通って伸び、前記円
板が前記第一及び第二の形態の他方の形態になったと
き、前記可動性接点を前記静止接点から離すように片寄
らせる、前記円板、前記環状絶縁部材上に外側周辺が支
持され、前記スプリング部材に電気的に接続された電気
伝導性頂部キャップであって、前記ヘッダーが、前記ヘ
ッダーを前記頂部キャップから電気的に分離するため前
記絶縁部材の一部分を間に挟んで、前記頂部キャップの
外側周辺部分を固定的に掴むようにその上へ変形させ
た、周辺に伸びるリップを有し、前記頂部キャップがそ
れを通って形成された通気口を有する、前記キャップ、
を具え、然も前記ヘッダーが前記スイッチ空洞と一線に
並んだ砕け易い部分をもって形成された、前記スイッチ
空洞を横切って伸びる薄い隔膜を有し、前記砕け易い部
分は、選定した圧力を受けた時、破壊され、前記隔膜
は、前記選定した圧力まで充分増大した圧力を受けた
時、変形することが出来、更に、前記スイッチ空洞内の
前記隔膜と前記スプリング部材との間に可動的に取付け
られ、圧力が一定の水準よりも高く増大すると隔膜を変
形して前記スプリング部材に運動を伝達し、前記可動性
接点を動かして前記静止接点との接続を離すことができ
るように選択した長さを有する電気絶縁性運動伝達部
材、を具えた上記電気伝導性末端キャップ装置。 （２） 隔膜がヘッダーと一体的に形成されている、第
１項記載の電気伝導性末端キャップ装置。 （３） 隔膜とヘッダーが別々の部材である、第１項記
載の電気伝導性末端キャップ装置。 （４） 運動伝達部材が長いピンからなる、第１項記載
の電気伝導性末端キャップ装置。 （５） 運動伝達部材が、複数の足を持って形成された
本体部分からなる、第１項記載の電気伝導性末端キャッ
プ装置。 （６） スプリング部材が頂部キャップから吊るされて
いる、第１項記載の電気伝導性末端キャップ装置。 （７） スプリング部材が、環状絶縁部材上に支持され
ている、第１項記載の電気伝導性末端キャップ装置。 （８） 頂部キャップが環状絶縁部材と共にオーバーモ
ールドされており、前記環状絶縁部材が通気口の上に伸
びている、第１項記載の電気伝導性末端キャップ装置。 （９） 隔膜が外側周辺を有し、前記隔膜の砕け易い部
分が前記隔膜の外側周辺より内側に位置し、選定した圧
力水準で前記隔膜に急激な変形を与える、第１項記載の
電気伝導性末端キャップ装置。 （１０） 隔膜が皿状形態をもって形成されており、選
定した圧力水準で一方の形態から反転した形態へスナッ
プする（snap，速動する）、第１項記載の電気伝導性末
端キャップ装置。 （１１） ヘッダー部材が、全体的に均一な厚さを有す
る板から形成され、選択された形態に曲げられている、
第１項記載の電気伝導性末端キャップ装置。 （１２） ヘッダー部材が、種々の厚さをもつ材料のブ
ロックから形成されている、第１項記載の電気伝導性末
端キャップ装置。 （１３） 電気化学的電池と共に用いるための電気伝導
性末端キャップ装置において、周囲に沿って伸びる堅い
外周フランジを有する電気伝導性ヘッダー、前記ヘッダ
ー中に形成されたスイッチ空洞、前記スイッチ空洞内に
取付けられ、前記ヘッダーに電気的に接続された静止電
気接点、前記スイッチ空洞中に収められた、全体的に環
状の絶縁部材、前記静止接点と電気的接続及び分離運動
をする、通常は片寄らせて前記静止接点と接続させてあ
る可動性接点部分を有する電気伝導性スプリング部材、
環状絶縁部材上に外側周辺が支持され、前記スプリング
部材に電気的に接続された電気伝導性頂部キャップであ
って、前記ヘッダーが、前記ヘッダーを前記頂部キャッ
プから電気的に分離するため前記絶縁部材の一部分を間
に挟んで、前記頂部キャップの外側周辺部分を固定的に
掴むようにその上へ変形した、周辺に伸びるリップを有
し、前記頂部キャップがそれを通って形成された通気口
を有する、前記頂部キャップ、を具え、然も前記ヘッダ
ーが前記スイッチ空洞と一線に並んだ砕け易い部分をも
って形成された、前記スイッチ空洞を横切って伸びる薄
い隔膜を有し、前記砕け易い部分は、選定した圧力を受
けた時、破壊され、前記隔膜は、前記選定した圧力まで
充分増大した圧力を受けた時、変形することが出来、更
に、前記スイッチ空洞内の前記隔膜と前記可動性接点部
分との間に可動的に取付けられ、圧力が一定の水準より
も高く増大すると前記隔膜を変形して前記可動性接点部
分へ運動を伝達し、前記可動性接点部分を動かして前記
静止接点との接続を離すことができるように選択した長
さを有する電気絶縁性運動伝達部材、を具えた上記電気
伝導性末端キャップ装置。 （１４） 環状絶縁部材上に取付けられ、第一と第二の
互いに反転した皿状形態の間の動きをする熱呼応部材で
あって、前記第一及び第二の皿状形態の一方の形態で前
記可動性接点を片寄らせて電気的接続を離す動きをする
前記熱呼応部材を更に具えた、第１３項記載の電気伝導
性末端キャップ装置。 （１５） 電気的化学的電池と共に用いるための電流遮
断末端キャップ装置であって、周辺に沿って伸びる堅い
外周フランジを有する前記末端キャップ装置において、
スイッチ空洞を定め、それを通る通気口を有する電気伝
導性支持体、前記スイッチ空洞内に取付けられ、前記支
持体に電気的に接続された静止電気接点、前記支持体上
に収められた全体的に環状の電気絶縁部材、前記静止接
点と電気的接続及び分離運動をする、通常は片寄らせて
前記静止接点と接続させてある可動性接点部分を有する
電気伝導性スプリング部材、外側周辺部分を有し、前記
スプリング部材に電気的に接続された電気伝導性頂部キ
ャップであって、前記頂部キャップ及び前記スプリング
部材が前記環状絶縁部材上に配置され、前記支持体が、
前記支持体を前記頂部キャップから電気的に分離するた
め前記絶縁部材の一部分を間に挟んで、前記頂部キャッ
プの外側周辺部分を固定的に掴むようにその上へ変形し
た、周辺に伸びる外側部分を有し、前記頂部キャップが
それを通って形成された通気口を有する、前記頂部キャ
ップ、を具え、然も前記末端キャップ装置が、前記スイ
ッチ空洞と一線に並んだ砕け易い部分を有する中心部分
をもって形成された、前記スイッチ空洞を横切って伸び
る末端を有する薄い隔膜キャップを有し、前記砕け易い
部分は、選定した圧力を受けた時、破壊され、前記隔膜
キャップの中心部分が、前記選定した圧力まで充分増大
した圧力を受けたとき、変形することが出来、前記隔膜
キャップの中心部分が、前記砕け易い部分を有する第一
平面内に全体的に横たわり、前記隔膜キャップに形成さ
れた全体的に円錐台状の部分が前記中心部分の一部に結
合されてそれを形成しており、更に、前記スイッチ空洞
内で前記隔膜キャップの中心部分と前記可動性接点部分
との間に可動的に取付けられ、圧力が一定の水準よりも
高く増大すると前記隔膜キャップの中心部分を変形させ
て前記可動性接点部分へ運動を伝達し、前記可動性接点
部分を動かして前記静止接点との接続を離すことができ
るように選択した長さを有する電気絶縁性運動伝達部
材、を具えた上記電流遮断末端キャップ装置。 （１６） 環状絶縁部材上に取付けられ、第一と第二の
互いに反転した皿状形態の間の動きをする熱呼応部材で
あって、前記第一及び第二の形態の一方で可動性接点部
分を片寄らせて電気的接続を外させる前記熱呼応部材を
更に具えた、第１５項記載の電流遮断末端キャップ装
置。 （１７） 隔膜キャップが、長軸を有する全体的に円筒
状になっており、中心部分に全体的に平らな部分が形成
されており、軸方向に選択された距離変位している、第
１５項記載の電流遮断末端キャップ装置。 （１８） 平らな部分が、末端キャップ装置の他の部品
から離れる方向にずれている、第１７項記載の電流遮断
末端キャップ装置。 （１９） 平らな部分が、末端キャップ装置の他の部品
から離れる方向にずれており、選択された距離と少なく
とも同じ大きさの厚さを有する平らな溶接板が該ずれ内
の平らな部分上に入れられ、それに取付けられている、
第１７項記載の電流遮断末端キャップ装置。 （２０） 砕け易い部分が、平らな部分と全体的に円錐
台状の部分との中間に配置されている、第１７項記載の
電流遮断末端キャップ装置。 （２１） 円錐台状部分が、平らな部分と砕け易い部分
との中間に配置されている、第１７項記載の電流遮断末
端キャップ装置。 （２２） 円錐台状部分が曲面を有する、第１５項記載
の電流遮断末端キャップ装置。 （２３） 支持体が環状リブをもって形成されており、
隔膜キャップが前記環状リブの上に収められており、前
記隔膜キャップの中心部分が前記環状リブから離れ、選
択された間隙を形成する、第１５項記載の電流遮断末端
キャップ装置。 （２４） 全体的に環状の電気絶縁性部材が開口を形成
し、第一及び第二の長い腕が前記開口中へ伸び、その先
が自由末端部となっており、運動伝達部材が、夫々、前
記各腕の自由末端部から出た足を有する、第１６項記載
の電流遮断末端キャップ装置。 （２５） 末端キャップ装置２は、電気化学的電池ケー
ス６の開口端中に差し込み、特にガスケット４によりケ
ースから電気的に分離してそれにクリンプするのに用い
られる。末端キャップ装置は、過剰温度及び（又は）低
圧スイッチ２２、１２ｄ−１８、１８′、１８″、１１
８ａによる高速度過充電保護、低圧スイッチ１２ｄ−１
８、１８′、１８″、１１８ａによる低速度の過充電及
び過放電保護、内部部品のＩ² ｒ加熱により駆動される
過剰温度スイッチ２０、２２、１６、１２、１２′、１
６′、１６″、１６″′、１２^v 、１０２、１２２、１
２０による広域短絡保護、及び隔膜の砕け易い部分１２
ｅによる圧力解放を含めた電流遮断安全保護機構を具え
ている。隔膜はヘッダー１２、１２″、１２″′、１２
^ivと一体的に形成するか、又は別の部材３２、８２、９
２、１０８、１１２、１１２′、１１２″、１１２″′
にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】組立前の電気化学的電池のケース、ガスケッ
ト、及び末端キャップ装置の概略的外形を、電池及びガ
スケットを断面にして示したばらばらにした立面図であ
る。

【図２】電池として組立た図１の末端キャップ装置及び
ガスケットを示す立面図である。

【図３Ａ】本発明の第一の態様に従って作られた末端キ
ャップ装置の立面断面図である。

【図３Ｂ】図３Ａの装置の上面図である。

【図３Ｃ】図３Ａの装置の底面図である。

【図４Ａ】本発明の別の態様に従って作られた末端キャ
ップ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図４Ｂ】図４Ａの装置の上面図である。

【図４Ｃ】図４Ａの装置の底面図である。

【図５Ａ】本発明の別の態様に従って作られた末端キャ
ップ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図５Ｂ】図５Ａの装置の上面図である。

【図５Ｃ】図５Ａの装置の底面図である。

【図５Ｄ】図５Ａの線５ｃ−５ｃに沿って切った断面図
であり、例示のため隔膜は除いてあり、３本の足を有す
る運動伝達部材を示す。

【図５Ｅ】図５Ｄと同様な断面図であり、２本の足を有
する運動伝達部材を示す。

【図６Ａ】本発明の別の態様に従って作られた末端キャ
ップ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図６Ｂ】図６Ａの装置の上面図である。

【図６Ｃ】図６Ａの装置の底面図である。

【図６Ｄ】図６Ａの線６ｃ−６ｃに沿って切った断面図
であり、例示のため隔膜は除いてあり、複数の足を有す
る運動伝達部材を示す。

【図７】本発明の別の態様に従って作られた末端キャッ
プ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図８】本発明の別の態様に従って作られた末端キャッ
プ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図９Ａ】本発明の別の態様に従って作られた末端キャ
ップ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図９Ｂ】図９Ａの装置の底面図であり、例示のため隔
膜キャップ部材は部分的に除いてある。

【図１０】本発明の別の態様に従って作られた末端キャ
ップ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図１１Ａ】本発明の別の態様に従って作られた末端キ
ャップ装置の、図３Ａと同様な断面図である。

【図１１Ｂ】図１１Ａの線１１ａ−１１ａに沿って切っ
た断面図であり、例示のために隔膜は除いてある。

【図１２Ａ】二つの異なった隔膜について［隔膜中心部
の変位（インチ）］対［隔膜前面に加えた圧力（ｐｓ
ｉ）］の関係を示すグラフである。

【図１２Ｂ】図１２Ａで用いた型の二つの隔膜を概略的
に示す断面図であり、実線は砕けやすい部分の破壊前の
変形した位置を示し、点線は変形前の位置を示す。

【図１２Ｃ】図１２Ａで用いた型の二つの隔膜を概略的
に示す断面図であり、実線は砕けやすい部分の破壊前の
変形した位置を示し、点線は変形前の位置を示す。

【図１３Ａ】クリンプして(crimp)組立てた状態にする
前の末端キャップ装置の別の態様の立断面図である。

【図１３Ｂ】図１３Ａの部品の分解組立て図である。

【図１３Ｃ】図１３Ａの態様で用いたスプリング部材の
頂部平面図である。

【図１３Ｄ】図１３Ｃの線１３ｃ−１３ｃで切った断面
図である。

【図１４Ａ】異なる電流遮断及び通気機構を示す。

【図１４Ｂ】図１４Ａに類似の図である。

【図１４Ｃ】図１４Ａに類似の図である。

【図１４Ｄ】図１４Ａに類似の図である。

【図１５Ａ】改変した末端キャップ装置の立断面図であ
る。

【図１５Ｂ】改変した末端キャップ装置の底部平面図で
ある。

【図１６Ａ】本発明を実施するのに有用な隔膜キャップ
の断面図である。

【図１６Ｂ】図１６Ａの頂部平面図である。

【図１６Ｃ】本発明を実施するのに有用な別の隔膜キャ
ップである。

【図１６Ｄ】本発明を実施するのに有用な別の隔膜キャ
ップである。

【図１７Ａ】改変した電流遮断装置を示す。

【図１７Ｂ】図１７Ａで使用される環状電気絶縁部材の
頂部平面図である。

【図１７Ｃ】図１７Ｂの線１７ｂ−１７ｂで切った断面
図である。

【符号の説明】

２ 末端キャップ装置 ４ ガスケット ６ ケース ８ 電極タブ １０ 末端キャップ装置 １２ ヘッダー １２′ ヘッダー １２″ ヘッダー １２″′ヘッダー １２^iv ヘッダー １２^v ヘッダー １２ａ フランジ １２ｂ 凹所 １２ｃ プラットホーム １２ｄ 隔膜 １２ｅ 砕け易い部分 １２ｆ 円筒状部分 １２ｇ リップ １２ｈ 固体部分 １２ｉ 静止接点部分 １２ｊ フランジ １２ｋ 壁部分 １２ｍ 孔 １２ｎ 孔 １２ｐ 突出部 １４ 環状絶縁部材 １４ａ 台座 １４ｃ 裾 １６ 静止接点板 １６′ 静止接点板 １６″ 静止接点板 １６″′ 静止接点板 １６ａ 接点部分 １６ｂ 孔 １６ｃ 孔 １８ 運動伝達部材 １８′ ３足運動伝達部材 １８″ ２足運動伝達部材 １８ａ 本体 １８ｂ 足 １８ｄ 足 ２０ スプリング ２０ａ 可動性接点部分 ２２ 熱呼応スナップ作用円板 ２４ 頂部キャップ ２４ａ 外周フランジ ２４ｂ 壁 ２４ｃ 側壁 ２４ｄ 通気口 ３０ 末端キャップ装置 ３２ 隔膜 ３２ａ フランジ ８２ 隔膜キャップ ９２ 隔膜キャップ １０２ 支持体部材 １０８ 隔膜キャップ部材 １１２ 隔膜キャップ １１８ａ 付属足 １２０ スプリング部材 １２２ 支持体

フロントページの続き (72)発明者 ケビン アール．フレンチ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州ノー ス ディフトン，センター ストリート 815

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気化学的電池と共に用いるための電気
   伝導性末端キャップ装置において、周囲に沿って伸びる
   堅い外周フランジを有する電気伝導性ヘッダー、前記ヘ
   ッダー中に形成されたスイッチ空洞、 前記スイッチ空洞内に取付けられ、前記ヘッダーに電気
   的に接続された静止電気接点、 前記スイッチ空洞中に収められた概して環状の絶縁部材
   であって、円板台座を有する環状絶縁部材、 前記静止接点と電気的接続及び分離の運動をし、通常片
   寄らせて前記静止接点と接続させてある可動性接点部分
   を有する電気伝導性スプリング部材、 互いに反転した皿状の第一及び第二の形態を取ることが
   出来、中心に開けられた孔を有する、スナップ作用をす
   る自動温度調節円板であって、前記円板は前記円板台座
   の上に取付けられ、前記静止電気接点は前記の中心に開
   けられた孔と一線に並んでおり、前記円板が前記第一及
   び第二の形態の一方の形態にあるとき、前記静止接点は
   前記の中心に開けられた孔を通って伸び、前記円板が前
   記第一及び第二の形態の他方の形態になったとき、前記
   可動性接点を前記静止接点から離すように片寄らせる、
   前記円板、 前記環状絶縁部材上に外側周辺が支持され、前記スプリ
   ング部材に電気的に接続された電気伝導性頂部キャップ
   であって、前記ヘッダーが、前記ヘッダーを前記頂部キ
   ャップから電気的に分離するため前記絶縁部材の一部分
   を間に挟んで、前記頂部キャップの外側周辺部分を固定
   的に掴むようにその上へ変形させた、周辺に伸びるリッ
   プを有し、前記頂部キャップがそれを通って形成された
   通気口を有する、前記頂部キャップ、を具え、然も前記
   ヘッダーが前記スイッチ空洞と一線に並んだ砕け易い部
   分をもって形成された、前記スイッチ空洞を横切って伸
   びる薄い隔膜を有し、前記砕け易い部分は、選定した圧
   力を受けた時、破壊され、前記隔膜は、前記選定した圧
   力まで充分増大した圧力を受けた時、変形することが出
   来、 更に、前記スイッチ空洞内の前記隔膜と前記スプリング
   部材との間に可動的に取付けられ、圧力が一定の水準よ
   りも高く増大すると隔膜を変形して前記スプリング部材
   に運動を伝達し、前記可動性接点を動かして前記静止接
   点との接続を離すことができるように選択した長さを有
   する電気絶縁性運動伝達部材、を具えた上記電気伝導性
   末端キャップ装置。