JPS6121798Y2 - - Google Patents

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JPS6121798Y2
JPS6121798Y2 JP17375178U JP17375178U JPS6121798Y2 JP S6121798 Y2 JPS6121798 Y2 JP S6121798Y2 JP 17375178 U JP17375178 U JP 17375178U JP 17375178 U JP17375178 U JP 17375178U JP S6121798 Y2 JPS6121798 Y2 JP S6121798Y2
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case
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battery
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、密閉式電池に関する。[Detailed explanation of the idea] This invention relates to a sealed battery.

従来、密閉式電池として、例えば、第1図に示
す偏平型酸化銀電池のように、封底側金属ケース
部1aと封口側金属ケース部1bとを互いに溶接
してなる電池ケース1内に、陽極物質2a、セパ
レータ2bおよび陰極物質2cを層状に配列して
なる発電要素2を装填するとともに、上記電池ケ
ース1の内側を上記陽極物質2aに接触させて上
記ケース1に陽極端子を兼ねさせ、また上記陰極
物質2cを、上記電池ケース1の内側面に沿つて
配設された皿状の電気絶縁性パツキング3で上記
電池ケース1から絶縁隔離し、さらにこの皿状パ
ツキング3の開口端部3aでもつて上記セパレー
タ2bの陰極側周辺面2dを環状に押えるように
した構造の電池が、多く使用されていた。
Conventionally, as a sealed battery, for example, a flat silver oxide battery shown in FIG. A power generating element 2 consisting of a material 2a, a separator 2b and a cathode material 2c arranged in layers is loaded, and the inside of the battery case 1 is brought into contact with the anode material 2a so that the case 1 also serves as an anode terminal. The cathode material 2c is insulated and isolated from the battery case 1 by a dish-shaped electrically insulating packing 3 disposed along the inner surface of the battery case 1, and is further isolated from the battery case 1 by an open end 3a of the dish-shaped packing 3. Therefore, many batteries have been used in which the cathode side peripheral surface 2d of the separator 2b is pressed in an annular manner.

ところが、この種の構造の密閉式電池、特に陰
極にFe,Zn,Li等の金属を用いた電池には、長
期保存中あるいは充電中に内部短絡を起こすもの
が相当数あつた。この内部短絡の原因は、種々考
えられるが、本考案者らが究明したところによる
と、その内部短絡の大きな原因としては、電池を
長期保存する間あるいは充電する間に生ずるテン
ドライトがセパレータ付近で成長し、この成長し
たテンドライトが陽極と陰極間を架橋するためで
あることが判明した。さらに、本考案者らが知得
したところによると、そのテンドライトは、上記
セパレータ2bとこのセパレータ2bの周辺面2
dに当接する上記パツキング3の開口端部3aと
の界面あるいはその付近のセパレータ2b部分に
て成長しやすいことが判明し、これらの部分にて
成長したテンドライトが長期保存あるいは充電に
よる電池の内部短絡発生の大きな原因になつてい
ることを突き止めた。さらにこれは、上述した如
き構造の密閉式電池においては、上記皿状パツキ
ング3の開口端部3aが上記セパレータ2bの周
辺面部を押圧しているが、この押圧は、皿状のパ
ツキング3の円筒部を介して行なつているため、
どうしても押圧力が弱くなりがちであること、ま
た、上記ケース部2a,2bを互いに溶接する際
にこの溶接部から熱風が吹き込んで上記押圧部分
に悪影響を及ぼすこと等と関係していることも突
き止めた。このようなことを鑑みて、本考案者ら
は、種々研究を重ねた結果、上述した如き構成の
密閉式電池において、そのセパレータの陽極側の
周辺面から、このセパレータの外周端部を越え
て、陽極端子を兼ねる電池ケースの陰極側の内側
面と、電気絶縁性パツキングとの間に跨がる角部
分に沿つて断面がL字状の環状絶縁物質層を介在
させることが、上述した如き内部短絡の発生を防
止するのに特に有効であることを知得するに至つ
た。この考案は、以上のような知得に基づいてな
されたものである。
However, a considerable number of sealed batteries with this type of structure, especially those using metals such as Fe, Zn, and Li for the cathode, suffer from internal short circuits during long-term storage or charging. There are various possible causes for this internal short circuit, but the inventors have discovered that the main cause of this internal short circuit is that tendrites that occur during long-term storage or charging of the battery grow near the separator. However, it was found that this grown tendrite bridges the anode and cathode. Furthermore, according to what the present inventors have learned, the tendrite is composed of the separator 2b and the peripheral surface of this separator 2b.
It has been found that tendrite tends to grow at the interface with the open end 3a of the packing 3 that contacts the opening end 3a of the packing 3, or at the separator 2b in the vicinity, and tendrites that grow in these areas can cause internal short circuits in the battery due to long-term storage or charging. It was discovered that this was a major cause of the outbreak. Furthermore, in the sealed battery having the above-described structure, the open end 3a of the dish-shaped packing 3 presses the peripheral surface of the separator 2b. Because it is carried out through the department,
It was also found that the pressing force tends to be weak, and that this is related to the fact that when the case parts 2a and 2b are welded together, hot air blows from this welded part and has an adverse effect on the pressed part. Ta. In view of this, the inventors of the present invention have conducted various studies and found that, in a sealed battery having the above-mentioned configuration, from the peripheral surface of the separator on the anode side to beyond the outer peripheral edge of the separator. As described above, an annular insulating material layer having an L-shaped cross section is interposed along the corner portion spanning between the inside surface of the battery case on the cathode side, which also serves as an anode terminal, and the electrically insulating packing. It has been found that this method is particularly effective in preventing the occurrence of internal short circuits. This invention was made based on the above knowledge.

すなわち、この考案の目的は、前述した如き構
成の密閉式電池において、その長期保存あるいは
充電によつて発生する内部短絡事故を防止するこ
とにある。以下、この考案の実施例を図面に基づ
いて詳述する。
That is, the purpose of this invention is to prevent internal short-circuit accidents that may occur due to long-term storage or charging in a sealed battery configured as described above. Hereinafter, embodiments of this invention will be described in detail based on the drawings.

第2図は、この考案による密閉式電池の一実施
例を示したもので、封底側金属ケース部4aと封
口側金属ケース部4bとからなる金属製電池ケー
ス4内に発電要素5が装填されている。ここで、
上記ケース4は、鉄に銀メツキを施したものであ
る。また、発電要素5は、ペレツト状に固化形成
された陽極物質5aに、電解液が含まれるセパレ
ータ5bおよび陰極物質5cを積層したものであ
る。陰極物質5cは、Fe,Zn,Li等を使用した
ものである。この陰極物質5cは、皿状金属集電
板41を介して陰極端子を兼ねる集電棒42に電
気的に接続されている。他方、陽極物質5aは、
陽極端子を兼ねる上記ケース4の内側面に直接接
触している。そして、上記陰極物質5cを上記ケ
ース4から絶縁隔離するために、そのケース4、
特にその封口側ケース部4bの内側面に沿つて皿
状の電気絶縁性パツキング6が配設されるととも
に、このパツキング6の下方開口端部面6aが上
記陽極物質5aの上側周縁部を上記セパレータ5
bの周辺部5dを介して上方から押圧している。
これにより、上記陰極物質5cは、上記パツキン
グ6およびセパレータ5bによつて、ケース4お
よび陽極物質5a側から隔離されている。また、
この陰極物質5cに接触している上記皿状集電板
41は、その内底面側が上記集電棒42の内端に
電気溶接された状態にて、その上方開口端部41
aが上記パツキング6を、そこに一部食い込んだ
状態で、ケース4の内側から当接し押圧してい
る。この集電板41は、鉄に銀メツキを施したも
ので、その撓み弾性によつて上記パツキング6を
押圧するようになつている。この集電板41と溶
接接合されている上記集電棒42は、上記封口側
ケース部4bの中央を貫通した状態でもつて、ガ
ラス等のハーメチツクシール43により、ケース
4との電気絶縁性およびケース4との間の気密性
を保ちながら、保持されている。
FIG. 2 shows an embodiment of a sealed battery according to this invention, in which a power generating element 5 is loaded into a metal battery case 4 consisting of a sealed metal case part 4a and a sealed metal case part 4b. ing. here,
The case 4 is made of iron plated with silver. Further, the power generation element 5 is constructed by laminating a separator 5b containing an electrolyte and a cathode material 5c on an anode material 5a solidified into a pellet shape. The cathode material 5c uses Fe, Zn, Li, etc. This cathode material 5c is electrically connected via a dish-shaped metal current collector plate 41 to a current collector rod 42 which also serves as a cathode terminal. On the other hand, the anode material 5a is
It is in direct contact with the inner surface of the case 4, which also serves as an anode terminal. In order to insulate and isolate the cathode material 5c from the case 4, the case 4,
In particular, a dish-shaped electrically insulating packing 6 is disposed along the inner surface of the sealing side case portion 4b, and the lower open end surface 6a of this packing 6 connects the upper peripheral edge of the anode material 5a to the separator. 5
It is pressed from above via the peripheral portion 5d of b.
Thereby, the cathode material 5c is isolated from the case 4 and the anode material 5a side by the packing 6 and separator 5b. Also,
The dish-shaped current collector plate 41 that is in contact with the cathode material 5c has its inner bottom side electrically welded to the inner end of the current collector rod 42, and its upper open end 41
a is abutting and pressing the packing 6 from the inside of the case 4, with part of the packing 6 biting into the packing 6. The current collector plate 41 is made of iron plated with silver, and is adapted to press the packing 6 by its elasticity. The current collector rod 42, which is welded to the current collector plate 41, is electrically insulated from the case 4 by a hermetic seal 43 made of glass or the like even when it passes through the center of the sealed case portion 4b. It is held while maintaining airtightness between it and the case 4.

そして、以上のような構成とともに、第3図に
拡大して示すように、上記セパレータ5bの陽極
側の周辺面5eから、このセパレータ5bの外周
端部5fを越えて、上記ケース4の陰極側の内側
面と上記パツキング6の外側面との間に跨がる角
部分に沿つて、絶縁物質層7が介在させられてい
る。これにより、上記セパレータ5bと上記パツ
キング6との接合部8およびその付近のセパレー
タ5b部分は、断面が略L字状に屈曲した環状の
絶縁物質層7で囲繞され、当該部分にてテンドラ
イトが成長しても、これによつて陽極と陰極間を
架橋する電路が形成されること、すなわち内部短
絡が発生する可能性はほとんどなくなる。第3図
に示した実施例では、上記絶縁物質層7を絶縁性
の塗膜によつて構成した。しかし、この絶縁物質
層は、第4図に示すように、ポリエチレン等の合
成樹脂でもつて予め成型された、断面路L字状の
絶縁環で構成することもできる。
With the above configuration, as shown in an enlarged view in FIG. 3, from the anode side peripheral surface 5e of the separator 5b, beyond the outer peripheral end 5f of the separator 5b, to the cathode side of the case 4. An insulating material layer 7 is interposed along the corner extending between the inner surface of the packing 6 and the outer surface of the packing 6. As a result, the joint part 8 between the separator 5b and the packing 6 and the part of the separator 5b in the vicinity thereof are surrounded by an annular insulating material layer 7 whose cross section is bent into a substantially L-shape, and tendrites grow in this part. However, this almost eliminates the possibility of forming an electrical path bridging the anode and cathode, ie, causing an internal short circuit. In the embodiment shown in FIG. 3, the insulating material layer 7 is composed of an insulating coating film. However, as shown in FIG. 4, this insulating material layer may also be formed of an insulating ring having an L-shaped cross section and pre-molded from a synthetic resin such as polyethylene.

第5図は、この考案のさらに別の実施例を示し
たものである。上述した実施例との相違点は陽極
物質5aの周縁部に外方傾斜面9aを形成して、
この傾斜面9aを、皿状パツキング6の開口端部
面がセパレータ5bを介して押圧し、これにより
パツキング6を外方へ押し拡げるような向きの分
力が作用するようにしてある。この場合、絶縁物
質層7は、セパレータ5bの陽極側周辺面5eと
電池ケース4の陰極側の内側面との間に形成され
る鋭角部分に沿つて環状に介在させられる。この
実施例の場合、パツキング6の開口端部付近が、
上記傾斜面9aによつて、電池ケース4の内側面
に強く当接するようになるため、その間に挟まる
絶縁物質層7の周囲のシール状態が良好になると
いう利点がある。
FIG. 5 shows yet another embodiment of this invention. The difference from the above embodiment is that an outwardly inclined surface 9a is formed at the peripheral edge of the anode material 5a.
The open end surface of the dish-shaped packing 6 presses against the inclined surface 9a via the separator 5b, so that a component force acts in a direction that pushes the packing 6 outward. In this case, the insulating material layer 7 is annularly interposed along the acute angle formed between the anode-side peripheral surface 5e of the separator 5b and the cathode-side inner surface of the battery case 4. In the case of this embodiment, the vicinity of the opening end of the packing 6 is
Since the inclined surface 9a makes strong contact with the inner surface of the battery case 4, there is an advantage that the sealing condition around the insulating material layer 7 sandwiched therebetween is improved.

さて、以上のようにして構成された密閉式電池
は、長期保存中あるいは充電中に生じるテンドラ
イトによる内部短絡が効果的に防止されるように
なつている。以下に示す試験結果は、この考案に
よる密閉式電池A,Bと従来の同型の密閉式電池
Cとのそれぞれの内部短絡発生件数を実際に比較
したものである。
Now, the sealed battery configured as described above is designed to effectively prevent internal short circuits due to tendrites that occur during long-term storage or charging. The test results shown below are actual comparisons of the number of internal short circuits between sealed batteries A and B according to this invention and a conventional sealed battery C of the same type.

ここで、電池Aは、第2図および第3図に示し
た実施例に準じたもの、また電池Bは第4図に示
した実施例に準じたものである。
Here, battery A is based on the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, and battery B is based on the embodiment shown in FIG. 4.

(1) 電池を温度60℃に1時間放置し続いて−10℃
に1時間放置する温度サイクルテストを100サ
イクルを行なつた後の内部短絡発生数を以下に
示す。
(1) Leave the battery at a temperature of 60℃ for 1 hour, then -10℃
The number of internal short circuits that occurred after 100 cycles of a temperature cycle test in which the product was left for one hour is shown below.

電池 A 100ケ中 2ケ 電池 B 100ケ中 1ケ 電池 C 100ケ中 23ケ (2) 電池を0.1℃で放電し、続いて1.8Vの定電圧
で24時間充電する。これを50サイクル繰り返
し、この間充電中に内部短絡現象が認められた
電池の数を以下に示す。
Batteries A 2 out of 100 Batteries B 1 out of 100 Batteries C 23 out of 100 (2) Discharge the batteries at 0.1°C and then charge them at a constant voltage of 1.8V for 24 hours. This was repeated for 50 cycles, and the number of batteries in which an internal short circuit phenomenon was observed during charging is shown below.

電池 A 20ケ中 0ケ 電池 B 20ケ中 1ケ 電池 C 20ケ中 8ケ 以上のように、この考案による密閉式電池は、
封底側金属ケース部と封口側金属ケース部とを互
いに溶接してなる電池ケース内に、陽極物質、セ
パレータおよび陰極物質を層状に配列してなる発
電要素を装填するとともに、上記電池ケースの内
側を上記発電要素の陽極物質に接触させて上記ケ
ースに陽極の端子を兼ねさせ、また上記発電要素
の陰極物質を上記電池ケースの内側面に沿つて配
設された皿状の電気絶縁性パツキングで上記電池
ケースから絶縁隔離し、さらにこの皿状パツキン
グの開口端部でもつて上記セパレータの陰極側の
周辺面を押えるようにした密閉式電池において、
上記セパレータの陽極側の周辺面からこのセパレ
ータの外周端部を越えて上記ケースの陰極側の内
側面と上記パツキングの外側面との間に跨がる角
部分に沿つて断面がL字状の環状絶縁物質層を介
在させたことにより、長期保存中あるいは充電中
におけるテンドラインの生成による内部短絡の発
生が効果的に防止されている。
Battery A: 0 out of 20 batteries B: 1 out of 20 batteries C: 8 out of 20 As described above, the sealed battery according to this invention is
A power generating element consisting of an anode material, a separator, and a cathode material arranged in layers is loaded into a battery case formed by welding a bottom-side metal case part and a sealing-side metal case part to each other, and the inside of the battery case is The case also serves as an anode terminal by contacting the anode material of the power generation element, and the cathode material of the power generation element is connected to the cathode material of the power generation element by a dish-shaped electrically insulating packing disposed along the inner surface of the battery case. In a sealed battery which is insulated and isolated from the battery case, and in which the open end of the dish-shaped packing presses the peripheral surface of the separator on the cathode side,
An L-shaped cross section is formed along the corner extending from the anode side peripheral surface of the separator, beyond the outer peripheral end of the separator, and between the cathode side inner surface of the case and the outer surface of the packing. By interposing the annular insulating material layer, the occurrence of internal short circuits due to the formation of tend lines during long-term storage or charging is effectively prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の密閉式電池の一例を示す断面
図、第2図はこの考案に係る密閉式電池の一実施
例を示す断面図、第3図はその要部拡大断面図、
第4図は他の実施例を示す要部拡大断面図、第5
図はさらに別の実施例を示す要部拡大断面図であ
る。 1……電池ケース、5……発電要素、5a……
陽極物質、5b……セパレータ、5c……陰極物
質、6……パツキング、7……絶縁物質層。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a conventional sealed battery, FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the sealed battery according to the invention, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of the main parts thereof.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of main parts showing another embodiment, and FIG.
The figure is an enlarged sectional view of a main part showing still another embodiment. 1...Battery case, 5...Power generation element, 5a...
Anode material, 5b... Separator, 5c... Cathode material, 6... Packing, 7... Insulating material layer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 封底側金属ケース部と封口側金属ケース部と
を互いに溶接してなる電池ケース内に、陽極物
質、セパレータおよび陰極物質を層状に配列し
てなる発電要素を装填するとともに、上記電池
ケースの内側を上記発電要素の陽極物質に接触
させて上記ケースに陽極端子を兼ねさせ、また
上記発電要素の陰極物質を上記電池ケースの内
側面に沿つて配設された皿状の電気絶縁性パツ
キングで上記電池ケースから絶縁隔離し、さら
にこの皿状パツキングの開口端部でもつて上記
セパレータの陰極側の周辺面を押えるようにし
た密閉式電池において、上記セパレータの陽極
側の周辺面からこのセパレータの外周端部を越
えて上記ケースの陰極側の内側面と上記パツキ
ングの外側面との間に跨がる角部分に沿つて断
面がL字状の環状絶縁物質層を介在させてなる
密閉式電池。 (2) 前記絶縁物質層を塗膜で構成してなる実用新
案登録請求の範囲第1項記載の密閉式電池。 (3) 前記絶縁物質層を前記角部分の形状に応じて
形成した絶縁環でもつて構成した実用新案登録
請求の範囲第1項記載の密閉式電池。
[Scope of Claim for Utility Model Registration] (1) A power generation element in which an anode material, a separator, and a cathode material are arranged in layers in a battery case formed by welding a bottom side metal case part and a sealing side metal case part to each other. At the same time, the inside of the battery case is brought into contact with the anode material of the power generation element so that the case also serves as an anode terminal, and the cathode material of the power generation element is disposed along the inside surface of the battery case. In a sealed battery, the anode of the separator is insulated from the battery case by a dish-shaped electrically insulating packing, and the anode of the separator is pressed against the cathode-side peripheral surface of the separator by the open end of the dish-shaped packing. an annular insulating material layer having an L-shaped cross section extending from the side peripheral surface beyond the outer peripheral end of the separator and extending along a corner portion spanning between the cathode side inner surface of the case and the outer surface of the packing; A sealed battery with (2) The sealed battery according to claim 1, wherein the insulating material layer is a coating film. (3) The sealed battery according to claim 1, wherein the insulating material layer includes an insulating ring formed according to the shape of the corner portion.
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