JPH11283600A

JPH11283600A - 密閉電池

Info

Publication number: JPH11283600A
Application number: JP10086519A
Authority: JP
Inventors: Akira Kuroda; 章黒田; Masamune Oki; 雅統大木; Takuma Morishita; 拓磨森下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で、封口体からの漏液を確実に阻
止する。【解決手段】密閉電池は、外装缶１０の開口部を封口
体１で閉塞している。封口体１は、弁孔９を開口してい
金属製の底板２に、ガスケット３を介して気密に端子板
４を固定している。端子板４と底板２との間には、電池
の内圧が設定圧よりも高くなったときに開弁する弁体５
を備える。底板２の上面に、弁孔９を閉塞するように、
電池の内圧で破壊されるシール被膜１２を密着してい
る。シール被膜１２は、弁孔９が開弁されない状態で弁
孔９を気密に閉塞している。シール被膜１２が破壊され
て、弁体５が開弁されると、異常に上昇した電池内のガ
スが排気される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外装缶の開口部に
封口体を固定している密閉電池に関し、とくに、底板に
端子板を、ガスケットを介して気密に積層してなる封口
体を備える密閉電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉電池は、使用条件によって内圧が異
常に上昇することがある。たとえば、リチウムイオン二
次電池等の有機電解質電池は、過充電すると内圧が異常
に上昇する。また、ショートして過大な電流が流れると
きにも内圧が上昇する性質がある。内圧が異常に上昇し
て、電池の外装缶が破裂すると、電池を収納する電気機
器を損傷することがある。また、破裂した外装缶から腐
食性のガスや電解液が漏れると、これが電気機器を腐食
する弊害もある。この欠点を避けるために、密閉電池
は、内圧の異常な上昇を防止するための機構を封口体に
設けている。過充電した時における内圧の異常な上昇
は、封口体からガスを排出して防止できる。

【０００３】このことを実現できる従来の密閉電池の断
面構造を図１に示す。この図に示す密閉電池の封口体１
の拡大断面図を図２に示す。この図に示す封口体１は、
ガスケット３を介して、底板２に端子板４を気密に挟着
している。底板２と端子板４との間には、電池の内圧が
異常に高くなったときに、開弁してガスを排気する弁体
５である弁付電力導出板５Ａを挟着している。さらに、
弁付電力導出板５Ａと端子板４との間には、温度が高く
なると電気抵抗が急激に大きくなるＰＴＣ６を挟着し
て、温度が上昇したときの電流を遮断している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２に示す断面構造の
封口体１は、底板２の上に、順番に、ガスケット３と、
弁付電力導出板５Ａと、ＰＴＣ６と、端子板４を積層
し、底板２の周囲をかしめて気密に固定される。この構
造の封口体１は、外装缶１０の開口部に気密に固定され
る。

【０００５】図２に示す構造の封口体１は、底板２とガ
スケット３との間隙、あるいは、弁体５である弁付電力
導出板５Ａとガスケット３との間隙に電解液が侵入し
て、漏液することがある。この弊害防止するために、種
々の対策がなされているが、充分に満足できる効果が実
現できていないのが実状である。

【０００６】本発明は、封口体からの漏液を確実に阻止
することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目
的は、極めて簡単な構造で、このことを実現する密閉電
池を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の密閉電池は、封
口体１を外装缶１０の開口部に気密に固定している。封
口体１は、弁孔９を開口している金属製の底板２と、こ
の底板２の上面に、ガスケット３を介して気密に固定さ
れると共に、排気口１３を開口している端子板４と、端
子板４と底板２との間に配設されて、電池の内圧が設定
圧よりも高くなったときに開弁して電池内のガスを排気
する弁体５とを備える。

【０００８】さらに、本発明の請求項１の密閉電池は、
底板２の上面に、弁孔９を閉塞するように、電池の内圧
で破壊されるシール被膜１２を密着している。シール被
膜１２は、弁孔９が開弁されない状態で弁孔９を気密に
閉塞している。シール被膜１２が破壊されて、弁体５が
開弁されると、異常に上昇した電池内のガスが排気され
るように構成している。

【０００９】本発明の請求項２の密閉電池は、ガスケッ
ト３とシール被膜１２とを、プラスチックで一体成形し
ている。一体成形されるガスケット３とシール被膜１２
とは、好ましくは熱可塑性のプラスチックで成形され
る。

【００１０】本発明の請求項４の密閉電池は、弁体５
を、所定の圧力で破壊される弁付電力導出板で構成す
る。この密閉電池は、好ましくは、シール被膜１２が破
壊されて弁孔９を開弁する圧力を、弁体５が破壊される
圧力と、弁体５が電流を遮断する圧力よりも高く設定す
る。さらに、請求項５の密閉電池は、弁付電力導出板と
端子板４との間にＰＴＣ６を挟着している。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための密閉電池を例示するもの
であって、本発明は密閉電池を以下のものに特定しな
い。

【００１２】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１３】図３に示す密閉電池は、リチウムイオン二
次電池等の有機電解液電池で、外装缶１０と、外装缶１
０に収納された＋−の電極板からなる発電素子７と、外
装缶１０の開口部を閉塞する、安全弁を装備する封口体
１とを備える。外装缶１０は底を閉塞した円筒状で、上
端の開口部に封口体１をかしめて固定している。

【００１４】封口体１は、絶縁パッキン１１を介して外
装缶１０にかしめて固定されて、外装缶１０の開口部を
気密に閉塞している。封口体１は、電池の内圧が上昇す
るときに電流を遮断する。電流を遮断した後、さらに内
圧が上昇すると内部のガスを排気する。

【００１５】このことを実現するために、封口体１は、
図４の断面図に示すように、底板２の上に、弁体５と、
端子板４とを積層して固定している。端子板４と弁体５
と底板２には導電性が要求されるので、金属板をプレス
成形して製造されている。封口体１は、端子板４を＋電
極とし、あるいは−電極とする。外装缶１０は、端子板
４と異なる極に使用される。電池の外部端子となる端子
板４は、底板２とリード線８とを介して発電素子７に接
続される。端子板４と弁体５と底板２とは円盤状に切断
されている。

【００１６】金属板である底板２の周縁は、上方に折曲
されて、弁体５と端子板４とを挟着する状態にかしめら
れて３枚の金属板を固定している。ただ、本発明の電池
は、底板を上方に折曲してかしめることなく、図５に示
すように、外装缶１０の上端をかしめて、底板２と弁体
５と端子板４とを挟着して固定することもできる。

【００１７】端子板４と弁体５とは、その間にリング状
のＰＴＣ６を挟着し、このＰＴＣ６を介して電気的に接
続される。弁体５と底板２との間にはガスケット３を挟
着し、ガスケット３で絶縁状態に挟着される。ＰＴＣ６
を備える封口体１は、弁体５と端子板４とをＰＴＣ６で
電気的に接続するので、温度が高くなるとＰＴＣ６の抵
抗が急激に増加して、電池の電流を著しく減少できる特
長がある。

【００１８】底板２は、これを貫通して弁孔９を開口し
ている。弁孔９は、ガスを底板２に貫通させて、電池の
内圧のガスを排気する。底板２の下面にはリード線８を
接続している。リード線８は、底板２を発電素子７に接
続する。すなわち、図３に封口体１は、端子板４を、弁
体５と、底板２と、リード線８とを介して発電素子７に
接続している。

【００１９】底板２は、外周部の上面にガスケット３を
積層している。ガスケット３は、端子板４等を気密に挟
着する。さらに、ガスケット３は、端子板４等を絶縁す
る働きもする。図４の封口体１は、底板２の外周部に積
層しているガスケット３で、弁体５と、ＰＴＣ６と、端
子板４とを挟着し、底板２をかしめて内側に折曲してこ
れ等を絶縁する状態で、気密に挟着している。図５の封
口体１は、底板２の外周上に積層しているガスケット３
に、弁体５とＰＴＣ６と端子板４とを積層し、外装缶１
０をかしめて内側に折曲して、気密に固定している。こ
の図の封口体１は、底板２ではなくて、外装缶１０をか
しめて端子板４等を挟着して固定している。

【００２０】さらに、図４と図５に示す封口体１は、底
板２の上面に、弁孔９を閉塞するようにシール被膜１２
を密着している。底板２は、その中心に弁体５である弁
付電力導出板５Ａをスポット溶接して接続する必要があ
る。したがって、シール被膜１２は、底板２の中心を除
く部分に密着されて、弁孔９を気密に閉塞する。シール
被膜１２は、電池の内圧が異常に高くなったときに、破
壊されて、弁孔９を開口する。

【００２１】図の封口体１は、シール被膜１２を、プラ
スチックでガスケット３と一体成形している。ガスケッ
ト３と一体成形されるシール被膜１２は、たとえば、所
定の形状に製作された底板２を金型に仮止めし、この金
型に熱可塑性のプラスチックを注入してシール被膜１２
とガスケット３とを成形する方法、すなわち、インサー
ト成形方法で底板２に密着できる。さらに、ガスケット
３に一体成形されるシール被膜１２は、ガスケット３よ
りも薄く成形することによって、電池の内圧で確実に破
壊されるようにできる。ただ、シール被膜１２は、接続
材を使用して底板２に接続して密着することもできる。

【００２２】シール被膜１２とガスケット３をプラスチ
ックで一体成形している封口体１は、構造を簡単にして
安価に多量生産できる特長がある。ただ、シール被膜と
ガスケットとは必ずしも一体成形する必要はない。底板
の外周にガスケットを設け、ガスケットの内側に、弁孔
を閉塞するようにシール被膜を密着することもできる。
さらに、上面に弁孔を閉塞するようにシール被膜を密着
している底板の外周部に、ガスケットを積層して気密に
固定することもできる。

【００２３】シール被膜１２は、使用されるプラスチッ
クの材質と、膜厚と、弁孔９の内径で、図６に示すよう
に、弁孔９を開弁する圧力を調整できる。表１は、シー
ル被膜１２が弁孔９を開弁する圧力を示している。ただ
し、この表は、変性ポリプロピレンでもってガスケット
３と一体成形されたシール被膜１２が、図６に示すよう
に、弁孔９を開弁する圧力を示している。この表に示す
ように、シール被膜１２を薄くすると、弁孔９が開弁す
る圧力は低下する。また、弁孔９を大きくしても、弁孔
９が開弁される圧力が低下する。したがって、弁孔９が
開弁される圧力は、シール被膜１２の膜厚と、弁孔９の
内径で最適値に設計できる。

【００２４】

【表１】

【００２５】シール被膜１２が弁孔９を開弁する圧力
は、好ましくは、弁体５が開弁し、また、弁体５である
弁付電力導出板５Ａが底板２から離れて電流を遮断する
圧力よりも高く設定される。それは、シール被膜１２が
破壊されて弁孔９が開弁されたときに、弁体５が確実に
開弁されて電池内のガスを排出できると共に、弁付電力
導出板５Ａが破壊されて、電流を確実に遮断できるから
である。ただ、シール被膜が弁孔を開弁する圧力は、必
ずしも、弁体が開弁する圧力よりも高く設定し、さら
に、弁付電力導出板が底板から離れる圧力よりも高く設
定する必要ない。

【００２６】シール被膜１２とガスケット３に使用され
るプラスチックは、変性ポリプロピレン等の耐熱製の熱
可塑性のプラスチックが使用されるが、その他のプラス
チックも使用できるのは言うまでもない。

【００２７】底板２に固定される端子板４は、中央凸に
プレス加工されて、排気口１３を開口している。弁体５
には、圧力がかかると、凸部を上方に反転させるラプチ
ャーディスクの弁付電力導出板５Ａが使用される。ラプ
チャーディスクの弁体５は、下端を、スポット溶接、あ
るいは超音波溶接して、底板２の上面にスポット状に溶
着されている。ラプチャーディスクである弁体５は、電
池の内圧が高くなると、図６に示すように押し上げられ
るように変形して、底板２から切り離されて、電流を遮
断する。

【００２８】弁体５は、電池が正常な状態で使用される
ときには、電池内のガスを外部に放出させないように、
底板２と端子板４との間を密閉している。すなわち、弁
体５は、底板２に接続された状態ではガス孔が開口され
ず、底板２の上方を気密に密閉している。弁体５は、電
池の内圧で変形されて、底板２から切り離された状態
で、図７に示すように、一部が破断されて開口される強
度に設計される。

【００２９】本発明は、弁体５を、以上の構造の弁付電
力導出板５Ａに特定しない。図８の封口体１は、変形し
ない厚い金属板を成形している弁体５の中心部分を下方
に柱状に突出し、下端に金属箔１４を気密に溶着して密
閉している。金属箔１４にはアルミニウム箔が使用でき
る。金属箔１４は底板２の極小凸起１５の上面に溶着さ
れる。この構造の弁体５は、柱状部分の直径（Ｄ）と、
極小凸起１５の上端の曲率半径とを調整して、電流を遮
断する圧力を調整できる。柱状部分の直径（Ｄ）を大き
くして、極小凸起１５の曲率半径を小さくすると、金属
箔１４が底板２から切り離される圧力は低くなる。それ
は、柱状部分の直径を大きくすると受圧面積が大きくな
って金属箔１４が変形しやすく、また、極小凸起１５の
曲率半径を小さくすることによって、金属箔１４が底板
２に溶着される強度が弱くなるからである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の密閉電池は、極めて簡単な構造
で、封口体からの漏液を確実に阻止できる特長がある。
それは、本発明の密閉電池が、底板の上面に、電池の内
圧で破壊されるシール被膜を密着しており、このシール
被膜で弁孔を気密に閉塞しているからである。シール被
膜で弁孔が密閉される封口体は、ガスケットが完全に気
密に密閉されなくても、ここを通過して漏液することが
ない。このため、ガスケットの挟着不良に起因する漏液
を極減できる特長が実現される。

【００３１】請求項２に記載する密閉電池は、シール被
膜をガスケットと一体成形している。この構造の封口体
は、ガスケットの形状をわずかに変更してシール被膜と
し、このシール被膜で弁孔を閉塞することによって、漏
液を極減できる特長がある。

【００３２】さらに、請求項４に記載する密閉電池は、
シール被膜が破壊されるまで内圧が上昇して、弁孔が開
弁されると、その圧力で弁体を確実に破壊し、また、電
流を確実に遮断できる。このため、電池内の異常な圧力
上昇を確実に阻止し、さらに、電流を遮断して安全に使
用できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の密閉電池の断面図

【図２】図１に示す密閉電池の封口体の拡大断面図

【図３】本発明の実施例の密閉電池の断面図

【図４】図３に示す密閉電池の封口体の拡大断面図

【図５】本発明の他の実施例にかかる密閉電池の封口体
の拡大断面図

【図６】図４に示す封口体のシール被膜が開弁する状態
を示す断面図

【図７】図７に示す封口体の弁体が開弁する状態を示す
断面図

【図８】さらに本発明の他の実施例にかかる密閉電池の
封口体の拡大断面図

【符号の説明】

１…封口体２…底板３…ガスケット４…端子板５…弁体５Ａ…弁付電力導出板６…ＰＴＣ７…発電素子８…リード線９…弁孔１０…外装缶１１…絶縁パッキン１２…シール被膜１３…排気口１４…金属箔１５…極小凸起

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁孔(9)が開口されている金属製の底板
(2)と、この底板(2)の上面に、ガスケット(3)を介して
気密に固定されると共に、排気口(13)を開口している端
子板(4)と、端子板(4)と底板(2)との間に配設されて、
電池の内圧が設定圧よりも高くなったときに開弁して電
池内のガスを排気する弁体(5)とを備える封口体(1)を外
装缶(10)の開口部に気密に固定してなる密閉電池におい
て、底板(2)の上面に、弁孔(9)を閉塞するように、電池の内
圧で破壊されるシール被膜(12)が密着されており、弁孔
(9)が開弁されない状態では、シール被膜(12)が弁孔(9)
を気密に閉塞しており、シール被膜(12)が破壊された後
に、弁体(5)が開弁して、電池内のガスが排気されるよ
うに構成されてなることを特徴とする密閉電池。
【請求項２】ガスケット(3)とシール被膜(12)とが、
プラスチックで一体成形されてなる請求項１に記載され
る密閉電池。
【請求項３】弁体(5)が、所定の圧力で破壊される弁
付電力導出板(5A)である請求項１に記載される密閉電
池。
【請求項４】シール被膜(12)が破壊されて弁孔(9)を
開弁する圧力が、弁体(5)が破壊される圧力と、弁体(5)
が電流を遮断する圧力よりも高く設定してなる請求項３
に記載される密閉電池。
【請求項５】弁付電力導出板(5A)と端子板(4)との間
にＰＴＣ(6)を挟着している請求項３に記載される密閉
電池。