JPH11260347A - 密閉型電池の短絡防止構造 - Google Patents

密閉型電池の短絡防止構造

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JPH11260347A
JPH11260347A JP10065039A JP6503998A JPH11260347A JP H11260347 A JPH11260347 A JP H11260347A JP 10065039 A JP10065039 A JP 10065039A JP 6503998 A JP6503998 A JP 6503998A JP H11260347 A JPH11260347 A JP H11260347A
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JP
Japan
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battery
positive electrode
short
electrode terminal
gasket
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JP10065039A
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English (en)
Inventor
Kenji Kawamura
賢治 川村
Yutaka Ouchi
裕 大内
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極タブと電池缶との接触防止の確実性を高
めることができ、密閉型電池が短絡するのを防止し得る
密閉型電池の短絡防止構造を提供することにある。 【解決手段】 正極端子1がガスケット2を介して電池
缶3の開口部を密封し、正極端子1と電池缶内部に収容
された発電要素5とが電極タブ4を介して電気的に接続
され、発電要素5の正極端子側の面に絶縁板6が設けら
れた密閉型電池10において、絶縁板6に電極タブ4と
電池缶3の内面との接触を阻止し得る突起部7を設け
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、密閉型電池の内部
における短絡を防止するための短絡防止構造に関する。
【0002】
【従来の技術】密閉型電池は、電池缶内に発電要素を封
入したものであり、例えば、乾電池がよく知られた態様
である。ここでいう発電要素とは、発電、充放電を行な
うための電池の電気化学的な要素である。例えば、リチ
ウムイオン二次電池やニカド電池等においては、正極板
と負極板との間にセパレーターを挟み、これを渦巻き状
に巻いて形成した捲回物が発電要素となっている。
【0003】図3は、従来の密閉型電池の構造を示す図
であり、断面で示している。なお、ガスケット2及び絶
縁板6にはハッチングを施している。同図の例では、密
閉型電池10は、電池缶3の開口部を正極端子1で密封
して構成されている。正極端子1は、電池缶3の側壁に
ガスケット2を介してカシメられている。電池缶3は、
その内部に発電要素5となる捲回物を収容し、負極とな
っている。発電要素5と正極端子1とは電極タブ4を介
して電気的に接続されている。電極タブ4は正極端子1
に溶接されて固定されている。電極タブ4は、このよう
に溶接する必要があるため、又密閉型電池10の組立て
を容易にするため、その全長が発電要素5と正極端子1
との間の距離よりも長くなるように形成されている。正
極端子1は、電極となる電池蓋、過充電などの異常事態
の際に電流を遮断するPTC板、異常な内圧上昇の際に
安全弁となるラプチャー板を電池外部側から順に重ねて
構成されており、同図では外形のみを示している。
【0004】ガスケット2は正極端子1の外周を保持す
る保持部2aと、発電要素5に向けて突出したスカート
部2bとで形成されている。スカート部2bは、上記し
た理由で電極タブ4の全長が長いために生じる電極タブ
4と電池缶3の内面との接触を防止している。また、異
常事態の際に電極タブ4が正極端子1から外れて電池缶
3の内面と接触するのをも防止している。発電要素5の
正極端子側の面には絶縁板6が設けられている。絶縁板
6の中央には、電極タブ4を通すための貫通孔6aが設
けられている。絶縁板6は、発電要素5の正極端子側の
面と電池缶3の内面との接触を防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示すようにスカート部2bと絶縁板6との間において
は、電池缶3の内面の一部は絶縁性の部材で覆われずに
露出している。そのため、電極タブ4と電池缶3の内面
との接触を完全に防止するのは困難であった。また、組
立時においてガスケット2のスカート部2bと絶縁板6
との間に電極タブ4が挟み込まれ、電極タブ4と電池缶
3の内面とが接触した状態で組み立てられてしまうとい
う問題もある。
【0006】上記の問題を解決する一つの方法として
は、電極タブ4の全長を短くするということが挙げられ
る。しかし、この方法では密閉型電池10の組み立てが
難しくなるという問題が発生してしまう。また、電池缶
3の内面の一部が露出している限り、電極タブ4と電池
缶3の内面との接触を完全に防止するのは難しいと考え
られる。
【0007】その他、上記の問題を解決する方法として
は、ガスケット2のスカート部2bの長さを、絶縁板6
に接触する程度にまで延長することが考えられる。しか
し、この方法では、捲回物の巻き上がり精度によって
は、ガスケット2のすわりを悪くしてしまい、組み立て
不良等の原因をつくってしまう。
【0008】本発明の課題は、上記問題を解決し、電極
タブと電池缶との接触防止の確実性を高めることがで
き、密閉型電池が短絡するのを防止し得る密閉型電池の
短絡防止構造を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の密閉型電池の短
絡防止構造は、次の特徴を有するものである。 (1) 正極端子がガスケットを介して電池缶の開口部
を密封し、前記正極端子と電池缶内部に収容された発電
要素とが電極タブを介して電気的に接続され、発電要素
の正極端子側の面に絶縁板が設けられた密閉型電池に付
与される短絡防止構造であって、前記絶縁板に、電極タ
ブと電池缶の内面との接触を阻止し得る突起部が設けら
れていることを特徴とする密閉型電池の短絡防止構造。
【0010】(2) 上記突起部が正極端子に向けて突
出し、且つ、環状を呈している上記(1)記載の密閉型
電池の短絡防止構造。
【0011】(3) 上記ガスケットが、正極端子の外
周を保持する保持部と、発電要素に向けて突出するスカ
ート部とを有し、上記突起部が、スカート部の一部又は
全部を取り囲むように形成されている上記(2)記載の
密閉型電池の短絡防止構造。
【0012】(4) 上記ガスケットが、正極端子の外
周を保持する保持部と、発電要素に向けて突出するスカ
ート部とを有し、上記突起部が、その一部又は全部がス
カート部に取り囲まれるように形成されている上記
(2)記載の密閉型電池の短絡防止構造。
【0013】
【作用】上記に示したように、本発明の短絡防止構造で
は絶縁板に突起部が設けられている。更に、突起部は、
電極タブと電池缶の内面との接触を阻止し得るように形
成されており、電極タブと電池缶の内面とを絶縁してい
る。即ち、ガスケットと絶縁板との間において、電池缶
の内面は、ガスケットに加え、更に突起部によって電極
タブから遮蔽されている。そのため、従来に比べて確実
に、電池内部の短絡を防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明を詳細に
説明する。図1は、本発明の密閉型電池の短絡防止構造
の一例を示す図であり、断面で示している。なお、同図
ではガスケット2、絶縁板6および突起部7にはハッチ
ングを施している。図1の例に示すように、本発明の短
絡防止構造は密閉型電池10に付与されている。密閉型
電池10は、正極端子1がガスケット2を介して電池缶
3の開口部を密封し、正極端子1と電池缶3の内部に収
容された発電要素5とが電極タブ4を介して電気的に接
続され、発電要素5の正極端子側の面に絶縁板6が設け
られた構造を有している。絶縁板6は突起部7を有して
いる。突起部7は正極端子1に向けて突出し、且つ、環
状を呈している。突起部7は電極タブ4と電池缶3の内
面との接触を阻止している。
【0015】同図の例では、ガスケット2は、正極端子
1の外周を保持する保持部2aと、発電要素5に向けて
突出したスカート部2bとを有している。発電要素5
は、正極板と負極板との間にセパレーターを挟み、これ
を渦巻き状に巻いて形成されている。突起部7は、スカ
ート部2bの一部を取り囲むように形成されており、ス
カート部2bと共に電極タブ4と電池缶3の内面との間
の隔壁となっている。即ち、同図に示す短絡防止構造を
密閉型電池10に付与すれば、電極タブ4は、例えば異
常事態によって正極端子1から外れても、又組み立ての
際にスカート部2bと絶縁板6との間に挟み込まれて
も、電池缶3の内面に接触することはない。本発明によ
れば、従来に比べて確実に電池内部の短絡を防止するこ
とができる。
【0016】図2は、本発明の密閉型電池の短絡防止構
造の他の例を示す図であり、断面で示している。同図の
例では、環状の突起部7の一部は、スカート部2bに取
り囲まれるように形成されている。それ以外の部分は、
図1に示した短絡防止構造と同様に構成されている。同
図の例においても環状の突起部7は、スカート部2bと
共に、電極タブ4と電池缶3の内面との間の隔壁となっ
ている。同図に示す短絡防止構造を密閉型電池10に付
与した場合でも、図1の例と同様に従来に比べて確実
に、電池内部の短絡を防止することができる。
【0017】本発明における絶縁板は、発電要素の正極
端子側の面に設置される。絶縁板は突起部を有したもの
であれば良く、例えば従来の密閉型電池に使用されてい
る絶縁板に突起部を設けたものであっても良い。突起部
は、電極タブと電池缶の内面との接触を阻止し得るよう
に形成されたものであれば良く、具体的には、正極端子
に向けて突出し、且つ、絶縁板の正極端子側の面上にお
いて環状を描くものが挙げられる。
【0018】突起部の具体的な態様としては、図1、2
に示す態様が代表的な例として挙げられるが、これらに
限定されるものではない。例えば、図1では突起部7は
スカート部2bの一部と重なっているが、突起部7の正
極端子側の端面7aが保持部2aの発電要素側の面に接
触してスカート部2bの全部と重なっていても良い。図
2においては、突起部7の正極端子側の端面7aは、正
極端子1の発電要素側の面と接触していても良い。
【0019】また、ガスケットにスカート部が設けられ
ておらず、ガスケットが保持部のみで形成されている場
合(ガスケットの断面形状が「コの字」のみの場合)で
は、突起部は、その正極端子側の端部がガスケット又は
正極端子の発電要素側の面に達するように形成すれば良
い。
【0020】絶縁板及び突起部を構成する材料は、絶縁
性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、
ポリプロピレン、ポリエチレン等の一般的な絶縁樹脂材
料が挙げられる。このうち、ポリプロピレンが耐熱性の
点から好ましい。突起部は、射出成形等により絶縁板と
一体的に形成するのが好ましい。
【0021】本発明におけるガスケットは、正極端子と
電池缶とを絶縁し、且つ、電池缶の密封性を保ち得るも
のであれば良く、特に限定されるものではない。例え
ば、従来の密閉型電池で用いられるガスケットを利用す
ることができる。更に、ガスケットは図1、2に示すよ
うなスカート部を有したものには限定されず、前述した
ように保持部のみのものであっても良い。
【0022】ガスケットを構成する材料としては、上記
の絶縁板及び突起部を構成する材料と同様のポリプロピ
レン、ポリエチレン等の一般的な絶縁樹脂材料が挙げら
れる。このうち、ポリプロピレンが耐熱性の点から好ま
しい。ガスケットの製造方法としては、従来より用いら
れている射出成形が挙げられる。
【0023】本発明における正極端子は、少なくとも電
極となる電池蓋を有したものであれば良く、特に限定さ
れるものではない。正極端子には、異常な内圧上昇を回
避する機構や、異常事態において電池内部の電流を遮断
する遮断機構を設けるのが好ましい。本発明における正
極端子としては、従来より密閉型電池で使用されている
ものを利用できる。具体的な態様としては、電池蓋と、
電流遮断を行うPTC板と、圧力開放弁となるラプチャ
ー板とを電池外部側から順に各部材の周縁部を重ね合わ
せて構成したものが挙げられる。
【0024】本発明における電池缶、電極タブ、発電要
素は、特に限定されるものではなく、従来より密閉型電
池に使用されているものを利用できる。なお、電池缶は
最終製品段階において、絶縁チューブ等において被覆さ
れていても良い。電極タブと正極端子との接続は、通常
溶接により行われている。
【0025】本発明の短絡防止構造は、あらゆる密閉型
電池に対して有用であるが、ノート型パソコン、携帯電
話、携帯ビデオカメラ等の充電可能な電源として使用さ
れる高容量リチウムイオン二次電池に対して、特に有用
となる。更に、一般的な円筒型(ボタン型を含む)の密
閉型電池だけでなく、角型など任意の形状の電池にも有
用である。
【0026】本発明による短絡防止構造は、密閉型電池
に関する次のような異常事態で電池内部の圧力が上昇
し、電極タブが正極端子から外れた場合に有益である。
即ち、外部温度の上昇など電池外部の環境変化、充放電
に関する外部の回路異常によって発生する過電流・過電
圧・外部短絡、電池内部の環境変化、打撃・貫通などの
外的破壊行為、などで生じる電池内部の異常昇温に伴う
電解液の蒸発、及び気体の熱膨張による電池内部の圧力
の上昇である。
【0027】
【実施例】外径約18mmの円筒型リチウムイオン二次
電池に、図2に示す短絡防止構造を付与した。ガスケッ
トには、スカート部の外径が14mm、スカート部の長
さが2mmのものを使用した。絶縁板は突起部と一体的
に形成し、材料としてはポリプロピレンを用いた。突起
部は、高さが2mm、環の外径が13mm、環の内径が
12.5mとなるように設定した。電極タブとしては、
厚さ0.1mm、幅3mm、長さ15mmのアルミ製の
板材を使用し、正極端子との接続は超音波溶接により行
なった。正極端子は、電池蓋、PTC板、ラプチャー板
を電池外部側から順に各部材の周縁部を重ね合わせて構
成した
【0028】上記で作製したリチウムイオン二次電池に
対して、外部環境の温度を上昇させて内部圧力を上昇さ
せた。結果、ラプチャー板の作動により電極タブは正極
端子から分離したが、突起部とスカート部により電極タ
ブは電池缶の内面と絶縁されており、短絡は生じなかっ
た。更に、上記と同様の短絡防止構造が付与されたリチ
ウムイオン二次電池を10個作製し、同様に内部圧力を
上昇させたが、全ての電池において短絡は生じなかっ
た。
【0029】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明の短絡防止
構造を密閉型電池に付与すれば、電極タブによる短絡を
防止することができ、絶縁の信頼性の高い密閉型電池を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密閉型電池の短絡防止構造の一例を示
す図である。
【図2】本発明の密閉型電池の短絡防止構造の他の例を
示す図である。
【図3】従来の密閉型電池の構造を示す図である。
【符号の説明】
1 正極端子 2 ガスケット 3 電池缶 4 電極タブ 5 発電要素 6 絶縁板 7 絶縁板の突起部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極端子がガスケットを介して電池缶の
    開口部を密封し、前記正極端子と電池缶内部に収容され
    た発電要素とが電極タブを介して電気的に接続され、発
    電要素の正極端子側の面に絶縁板が設けられた密閉型電
    池に付与される短絡防止構造であって、 前記絶縁板に、電極タブと電池缶の内面との接触を阻止
    し得る突起部が設けられていることを特徴とする密閉型
    電池の短絡防止構造。
  2. 【請求項2】 上記突起部が正極端子に向けて突出し、
    且つ、環状を呈している請求項1記載の密閉型電池の短
    絡防止構造。
  3. 【請求項3】 上記ガスケットが、正極端子の外周を保
    持する保持部と、発電要素に向けて突出するスカート部
    とを有し、上記突起部がスカート部の一部又は全部を取
    り囲むように形成されている請求項2記載の密閉型電池
    の短絡防止構造。
  4. 【請求項4】 上記ガスケットが、正極端子の外周を保
    持する保持部と、発電要素に向けて突出するスカート部
    とを有し、上記突起部が、その一部又は全部がスカート
    部に取り囲まれるように形成されている請求項2記載の
    密閉型電池の短絡防止構造。
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