JPS58826B2 - 密閉電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は密閉電池、特に金属外装缶を有する密閉電池に
関するものである。

現在実用化されている電池の電解質は、通常、水或いは
有機溶媒等の極性溶媒に可溶性の溶質を溶解させた液体
であって、その溶媒は気化する性質をもっているから、
電解質の漏れを防止するため、電池は液密・気密な構成
とする必要がある。

特にアルカリ電解液は金属表面をクリープする性質があ
るので、その封口構造は仲々面倒な構造となり勝ちであ
る。

一方、密閉電池では、充電したり、ショートさせたり、
火中に投入した場合の異常ガス発生によって内圧が上昇
するから、爆発の危険性をなくす配慮も必要とされる。

封口構造が複雑になり、また、爆発防止のための機構に
容積が取られると、電池の空間利用率は低下し、活物質
である陽極、陰極の充填量が低下して、高容量の電池は
得ることができなくなる。

本発明の目的は、電池の封口構造に更に工夫を施すこと
によって、密封効果が確実であり、しかも内部空間利用
率の高い高容量の密閉電池を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記のような密封効果が確実であ
る密閉電池の機能を損わずに、簡単に爆発防止の機能を
付加させることができる密閉電池を提供することにある
。

本発明を添付した図面に示す実施例により詳述すると、
つぎのとおりである。

始めに第１図と第２図に示す実施例を説明すると、内部
に発電要素を収納した有底金属ケース１の開口端は、該
有底金属ケース１の開口側端部と陰極端子板２の環状自
由端部２ａとでもって、陰極端子板２にスポット溶接し
た金属集電棒３に嵌着した成形ガスケット４の環状外筒
部４ａを挾みつけることにより第１の封口構造を形成し
ている。

陽極５、セパレータ６、陰極７といった有底金属ケース
１内に収納される発電要素は従来と何等変るものではな
いので此処では詳述するを省略する。

このような封口構造において望ましいことは、成形ガス
ケットの環状外筒部４ａは電池軸方向の圧縮のみならず
電池半径方向にも圧縮されて三次元的な弾発力を奏し、
且つ封目端末では特に強力に挟圧されることである。

この為、本発明では、陰極端子板２を腰の強い金属材料
、例えばバネ鋼やステンレス鋼を用いて作り、深い皿状
の本体端縁を折り曲げて上記した環状自由端部２ａを形
成する形状となし、金属ケース１の内方折曲端部１ｂに
より成形ガスケット４を介して加えられる加圧力をこの
陰極端子板２の環状自由端部２ａ端面に当る狭い受圧面
積で受は止めることにより達成する。

このような加圧力を充分受は止められるために、金属ケ
ース１の環状凹陥部１ｃを形成しこれにより成形ガスケ
ットの環状外筒部４ａがずり落ちないように阻止してい
る。

また環状自由端２ａの端面位置に対する金属ケース１の
内方折曲端部１ｂの位置関係については、環状自由端２
ａの端面位置を充分覆う相対関係が成立するようにする
ことが重要であり、図示の例では内方折曲端部１ｂの末
端の方が内側にあるようになっている。

更に望ましくは陰極端子板２の前述した腰の強さを利用
して、折曲加工に当り環状自由端２ａを末広がりに形成
しておき、金属ケース１の垂直部１ｄでもって電池半径
方向の加圧カカ勃０えられる際には、該環状自由端部２
ａが押し返し、介装した成形ガスケットの環状外筒部４
ａ部分を端末に近ずくに従って順次緊圧力を増すように
するとよい０ 上記の如き金属ケース１の内方折曲端部１ｂ、環状凹陥
部１ｃ、垂直部１ｄを形成して封口端末に至るまでの各
部の三次元的圧縮を付与するため、以下の工程で作るこ
とができる。

組立前の金属ケース１は、第１図に見るように、開口端
部を外方に拡張した広口部１ａとなし、その広口部１ａ
内面には、好ましくは未硬化のエポキシ樹脂とか、ワセ
リン、グリース、ピッチ、ワックス或いはゴム系接着剤
、シリコン樹脂といった半固体物質８を塗布しておく。

広口部１ａ内径よりやや太き目な外径の環状外筒部４ａ
を挿入することによって、半固体物質８の潤滑剤的働き
により円滑な挿入と、挿入後は微細な間隙を充填して液
密・気密性を確実なものとし、また余剰の半固体物質８
は掻き出して第２図中、符号８ａで示すように周縁に盛
り上がるが、これはアルカリ電解液のクリープをおこし
難くする。

以上のようにして環状外筒部４ａを挿入後は、回転溝ロ
ーラ（図示せず）で広口部１ａ外側から押圧し、内方折
曲部１ｂど環状凹陥部１ｃを形成させることにより環状
外筒部４ａを電池軸方向に圧縮し、次いで絞り金型（図
示せず）によって金属ケース１の外径と等しくなる迄圧
縮して垂直部１ｄを形成させることにより環状外筒部４
ａを電池半径方向に圧縮し、こうして高圧縮状態下で保
持するのである。

上記のようにして、内部に発電要素を収納し且つその開
口部を確実に封口した金属ケース１は、その陽極端面側
に陽極端子板９を当てかってから、紙や熱収縮性ポリ塩
化ビニルチューブといった絶縁筒１０でもってその外側
局面を絶縁被覆する。

好ましくは金属ケース１の陽極端面側に膨出部ＶＡｅを
形成し、陽極端子板９はこの膨出部１ｅに嵌着できる形
状とする。

こうすると被覆作業中に陽極端子板９がセンターからず
れないので甚だ便利であるし、また膨出させた分だけ陰
極７の充填量も増すことができる。

絶縁被覆されたものはその上下端面にバッキング１２．
１３を設け、該バッキング１２．１３を金属外装缶１１
両端のカール部１１ａ、１１ｂで押圧される第２の封口
構造を形成する。

この第２の封口構造において、絶縁筒１０の端末が金属
外装缶１１の下端カール部１１ｂによって成形ガスケッ
トの環状外筒部４ａ端末とバッキング１３との間でしっ
かりと挾圧されておれば、仮りにアルカリ電解液が金属
ケース１の内方折曲端部１ｂ内面にクリープするような
ことであっても、その電解液は金属ケース１表面をった
って、結局、金属ケース１の外表面を上方ヘクリープす
るようになり、決して電池外部へ漏出しなくできる。

そこで本発明ではこの第２の封口構造を第１の封口構造
と相重なり合うよう構成する。

具体的には、絶縁筒１０の端末を金属ケース１の内方折
曲部１ａより突出させ、且つ金属ケース１の内方折曲端
部１ｂに対する金属外装缶１１のカール部１１ｂの位置
関係を、環状自由端２ａの端面位置に対する金属ケース
１の内方折曲端部１ｂの位置関係と同様、内方折曲端部
１ｂを充分覆う相対関係が成立するようにする。

即ちカール部１１ｂの末端の方が内方折曲端部１ｂ末端
より内方にあるようにする。

従って組立完成品を切断して金属外装缶１１゜金属ケー
ス１および陰極端子板２のそれぞれの端末に着目すれば
、上記した順番で最内側、内側、最外側となっている。

内方折曲端部１ｂとカール部１１ｂ間で挾圧されるバッ
キング１３は比較的やわらかい材質で作り、好ましくは
その端末で陰極端子板２の皿状側壁面を弾圧せしめ、そ
の弾圧個所の内側に当る皿状側壁面部分に排気孔２ｂを
穿設する。

排気孔２ｂの役割については後述する。

図示した金属外装缶１１は縦方向にスリットを有するが
、絞り加工品でもよいこと勿論である。

予めカール部１１ａをしわ等が生じないよう作っておい
た方が、製品としてはカール部１１ａが上方に来るため
商品価値が高まる。

バッキング１２は比較的硬い材料の方がよい。

以上のように本発明は第１の封口構造に加え、その外側
にこれと重なるよう第２の封口構造を設けたことにより
、確実な密封効果が内部空間利用率を低減させることな
く可能なのである。

本発明の場合、成形ガスケット４の基本的な構成が、金
属集電棒３を嵌挿する孔を中心に設けたボス部４ｂと環
状外筒部４ａとを円盤部４ｃで連設するという点で従来
と同じである。

しかしながら電池内部に発生した異常ガス圧によってボ
ス部４ｂが金属集電棒３に案内されて陰極端子板２側へ
移動可能となす点で、従来のそれと異なっている。

第２図の例でいうと、陰極端子板２との間に空間を設け
たボス部４ｂの移動を可能としている。

この構成は異常ガス圧による密閉電池の爆発防止を成る
程度緩衝するうえで効果がある。

爆発の危険性を絶無たらしめるには、円盤部４ｃに電池
と同心状の環状薄肉部４ｄを形成しておいて、成る内圧
となると核部で破裂し、陰極端子板２に穿設した排気孔
２ｂより外部へ排出できるようにする。

電池と同心状の環状薄肉部４ｄは比較的広い面積となり
、また引裂応力はボス部４ｂが移動する分だけ犬となる
等の理由から、より低ガス圧での破裂が可能で、この結
果、環状薄肉部４ｄの厚さをやや厚くしても支障がない
。

このことは、通常の射出成形法によって成形ガスケット
４を得る場合でも、薄肉部に樹脂が廻らないため不良品
発生率が多いといったことから回避できる。

好ましくは図示せる如く、環状外筒部４ａに環状ひれ部
４ｅｋ一体形成してその先端部を陽極５の表面と当接或
いは一部喰い込ませる。

こうすることによって陽極５の粉末がセパレータ６を経
て陰極７側へ行かないようにする。

またボス部４ｂ外側に金属キャップ１４を圧入すること
により金属集電棒３とボス部４ｂとの嵌挿部を緊圧して
核部より電解液が逃げないようにしている。

しかしアルカリ電解液のクリープ現象は温度と湿度が高
いほど強く、また陽極側よりも陰極側の方が激しいこと
は周知である。

従って金属キャップ１４で締付けたからといって完全に
阻止することは不可能である。

そこで第３図の第２実施例では、第１図に示すように組
立時に金属集電棒３の中間に半固体状粘着性物質と酸性
物質との混合物１５を塗り付けておく。

半固体状粘着性物質としては金属ケース１の広口部１ａ
内面に塗布したものが使用でき、酸性物質としてはホウ
酸やサリチル酸といった無機又は有機酸が使用できる。

一方、成形ガスケット４のボス部４ｂには可撓性の環状
内筒部４ｆを突設させておく。

この成形ガスケット４を金属集電棒３の先端から挿入し
、環状内筒部４ｆの端面を陰極端子板２内面に当接させ
ると、しごかれた混合物１５は図示の如く環状内筒部４
ｆによって閉じ込められる。

このような環状内筒部４ｆがあることにより、混合物１
５が高温下で流動性を増しても無駄に周囲に流動させな
（し、クリープして来た電解液を良く中和反応してしま
う。

この混合物１５もまた、挿入時には潤滑剤の役を、挿入
後は微小間隙を充填してクリープをおこし難くする。

この環状内筒部４ｆは可撓性だから異常ガス圧が発生し
たときボス部４ｂが陰極端子板２側へ移動するのを阻害
しない。

第４図は異常ガス圧によりボス部４ｂが押し下げられて
環状内筒部４ｆは湾曲し、こうして環状薄肉部４ｄは破
断され、ガスは矢印で示すように排気孔２ｂを経てバッ
キング１３を押し開き、外部へ排出されている状態を示
している。

本発明は以上のようにして所期の目的を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図及び第
２図は第１実施例を示す分解斜視図と縦断面図、第３図
及び第４図は第２実施例を示す縦断面図と環状薄肉部が
破断された状態を示す要部断面図である。 １・・・・・・有底金属ケース、１ｂ・・・・・・内方
折曲端部、１ｅ・・・・・・膨出部、２・・・・・・陰
極端子板、２ａ・・・・・・環状自由端部、２ｂ・・・
・・・排気孔、３・・・・・・金属集電棒、４・・・・
・・成形ガスケット、４ａ・・・・・・環状外筒部、４
ｂ・・・・・・ボス部、４ｃ・・・・・・円盤部、４ｄ
・・・・・・環状薄肉部、４ｅ・・・・・・球状ひれ部
、４ｆ・・・・・・環状内筒部、９・・・・・・陽極端
子板、１０・・・・・・絶縁筒、１１・・・・・・金属
外装缶、１１ｂ・・・・・・カール部、１２，１３・・
・・・・バッキング、１５・・・・・・半固体状粘着物
質と酸性物質との混合物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １内部に発電要素を収納した有底金属ケース１の開口部
   を、金属ケース１の内方折曲端部１ｂと皿状の本体端縁
   を折り曲げて形成した陰極端子板２の環状自由端部２ａ
   とで防爆機能を備えた成形ガスケット４の環状外筒部４
   ａを挾圧することにより形成した第１の封口構造、並び
   に上記内方折曲端部１ｂおよび成形ガスケット４の環状
   外筒部４ａ末端と金属外装缶１１のカール部１１ｂとで
   上記内方折曲端部１ｂの外側を絶縁被覆する絶縁筒１０
   とその上に載置したバッキング１３とを挾圧することに
   より、該第１の封口構造の外側に重合する如く形成した
   第２の封口構造を有することを特徴とする密閉電池。 ２金属外装缶のカール部１１ｂ、金属ケースの内方折曲
   端部１ｂ、および陰極端子板の環状自由端部２ａのそれ
   ぞれの端末は上記した順番で最内側、内側、最外側とな
   っている特許請求の範囲第１項記載の密閉電池。 ３絶縁筒１０の他端は金属ケース１に形成した膨出部１
   ｅに嵌合する陽極端子板９の周縁部分を覆っており、ま
   た金属外装缶１１の他のカール部１１ａは他のバッキン
   グ１２を介して上記絶縁筒１０および陽極端子極９の周
   縁部分を緊圧する特許請求の範囲第１項記載の密閉電池
   。 ４成形ガスケツト４は陰極端子板２と溶接された金属集
   電棒を挿通する孔を形成したボス部４ｂを有し、そのボ
   ス部４ｂは異常ガス圧発生時に該金属集電棒３に案内さ
   れて陰極端子板２側に移動が可能なよう構成されている
   特許請求の範囲第１項記載の密閉電池。 ５成形ガスケツト４は環状外筒部４ａとボス部４ｂとを
   連結する円盤部４ｃに電池と同心状の環状薄肉部４ｄを
   設け、また上記バッキング１３の先端で陰極端子板２の
   皿状側壁面を弾圧せしめ、その弾圧個所の内側に当る皿
   状側面に排気孔２ｂを穿設した特許請求の範囲第１項記
   載の密閉電池。 ６成形ガスケツト４のボス部４ｂには可撓性の環状内筒
   部４ｆを突出させて陰極端子板２の内面に当接させる如
   くなし、環状内筒部４ｆによって閉塞された空間には半
   固体状粘着物質と酸性物質との混合物１５を充填した特
   許請求の範囲第１項記載の密閉電池。