WO1985004526A1 - Sealed battery - Google Patents

Description

• 明 細 書

発明の名称

密閉形蓄電池

技術分野 .

5 本発明は、 密閉形蓄電池に関するもので、 さらに詳しくは、

合成樹脂のシ ー トまたはフ ィ ル ムからなる外被内に極板群.を封 入した単位セルの複数を用いる蓄電池に関する。

背景技術

V T R、 掃除 どの携帯用電気機器の小形化に伴い、 それ t o らの電源に用いる電池も小形化が強く要望されている。 前述の

よ う ¾携帯用電気機器の電源と しては、 主に鉛蓄電池とニ ッ ケ ル ーカ ド ミ ウ ム蓄電池とが用いられて る。

鉛蓄 池は、 複数のセル室、 例えば 3個のセル室を有する合 成樹脂製電槽を用い、、 各々 のセル室へ極板群を揷入し、 セル間 1 5 は隔壁を気密に貫通させたコネクタによ つて接続する構成を採

つている。

また、 ニ ッ ケル一力 ド ミ ゥ ム蓄電池では、 金属容器で外装さ れた単セルを複数個組合せ、 これらを 1 個の容器内に揷入する ものなどが代表例である。

0 しかし上記のような構成の鉛蓄電池では、 セル室を仕切る隔壁

のため、 電池の薄形化が困難であるとともに、 電槽の各セ

個 々に極板群を組込むと う組立て工程を要するため、 製造コ ス ト も高く るという欠点がある。 また、 鉛蓄電池では、 極板 群に適当な圧力、 いわゆる群圧をかけることが正極の活物質の5 微細化を防止し、 電池の長寿命化に不可決であるが、 各セル毎

OMPI

WIPO 、ノ • に群圧が異なるので、 セル間で寿命が不揃いと る問題が生じ る。 さらに電解液量を規制した密閉形蓄電池では、 セル毎に群 圧が異るると、 セパ レ ータの保持する電解液量が異 るので、 容量が異 ¾ .る不都合が生じる。 また、 ニ ッ ケ ル一カ ドミ ウ ム蓄

5 電池でも、 完全に独立したセルを組合せるので、 無駄なスぺー スが多く、 電池としての容積効率が悪いという問題がある。 発明の開示

本発明は、 上のよ う ¾従来の不都合をな く し、 薄形で、 組 立ての容易な高信頼性の密閉形蓄電池を提供するこ'とを目的と t o する。

本発明の密閉形蓄電池は、 正極板、 負極板及び両極板を隔離 するセパ レ ータから る極板群と、 極板群に保持された電解液 とを合成樹脂フ ィ ル ムまたはシ —卜から る外被内に封入した 扁平形の単位セルの複数個と、 これら複数個の単位セルを厚さ

1 5 方向に積層して収容するケ ースとから構成され、 ケースによ i? 前記の単位セルは前記積層方向の加圧下にあ 、 かつ前記ケー スは前記王力に対する反力に耐える剛性を有するものである。

前記の単位セルは、 前記外被の極板群周囲を囲も部分に設け た封止部と、 封止部を通して外部へ延出させた一対の端子片と、

20 外被の一部に設けた安全弁とを有し、 各々の単位セルは、 前記 端子片を相互に連結して、 電気的には直列に接続される。

前記の単位セ ルの好ましい形態では、 前記外被の封止部は、 前記合成樹脂フ イ ル ムまたはシ ー トを相互に結合した熱溶着部 で構成し、 前記安全弁は、 '前記樹脂フ ィルムまたはシ一トが溶

25 着されずに相互に重な 合った密着部をもち、 外被内部が過圧 • になったとき、 外被内のガスが前記の密着部を内側から押し拡 げて外部へ逸散できるよ うに構成されたものである。

上記の極板群は、 負極板の実質的な電気容量が正極板のそれ よ ]?大き く設定され、 電解液は前記の両極板及びセパレ ータに 5 保持され、 遊離の液が い程度に規制される。 従って、 充電時 には正極板から酸素ガスを発生し、 これが負極板で吸収される。 単位セルに設ける安全弁は、 急速充電などによ ]3負極の吸収能 力を上回る酸素ガスの発生によ セ ル内が過圧に ったとき、 ガスを外部へ放出するために設ける。

t o 本発明の蓄電池においては、 ケ ースに隔壁を設けないので、 それだけ電池の厚みを小さ くすることができる。 また、 単位セ ルは、 均等な圧力下におかれるので、 セル間の寿命のバ ラッ ' カ く る。 ' '

図面の簡単な説明

1 5 第 1 図は本発明の実施例の密閉形鉛蓄電池の分解斜視図、 第

2図は同電池の斜視図、 第 3図は単位セルの斜視図、 第 4図は 極板群の斜視図であ ]?、 第ち図は単位セル間におけるサ— モス タツ 卜の配置を示す略図、 第 6図はサ—モ スタ ツ 卜の断面図、 第 7図は出入力端子を固定したケースの一部を示す断面図'であ 0 る o

発明を実施するための最良の形態

本発明の詳細を図に示す、 密閉形鉛蓄電池についての実施例 で説明す^。 ·

図中、 1 は極板群を示すもので、 これは 1 枚の正極板 2 と、5 ²枚の負極板³ ， ³及び両極板を隔離する逆 U字状のセパレ—

ΟΜΡΙ

"~wi?o • タ 4から構成されている。 正極板 2の上端には、 端子片取付部

5が設けてあ ])、 ここに帯状の端子片 ⁶が溶接されている。 こ の端子片 ⁶は、 正極板²を覆っているセパレータ ⁴に設けた切 込部ァから φ方へ突出させている。 セパレ ータの外側に配した

5 負極板 3 , 3の上端にも端子片取付部 8 ， 8が設けてあ ]?、 こ

れらと帯状の端子片 ⁹ とを溶接によ 一体に結合している。

1 Oは上記の極板群 1 を外被内に封入して構成した単位セル を示す。 外被 1 1 は熱溶着性の合成樹脂、 例えばポリ エチ レン から ¾る厚さ 0 .3磨のフ ィ ルムで構成されている。 この例では、 _{t o} 2枚のフ ィ ルム 1 1 a , 1 1 bで極板群を挾み、 極板群の周囲

を囲む部分で相互に熱溶着して封止部 1 2を設けたものである。

端子片 6 , 9は前記の封止部 1 2を通して外部に延び出ている。

これらの端子片とフ イ ルム 1 1 a , 1 1 b との密着をよ くする ため、 端子片はあらかじめ樹脂で処理しておくのがよい。

15 1 3は前記フ ィ ルムの重合部で構成した安全弁で、 ここには

フ ィル ムの未溶着部 ¹ 4があ 、 外被内が過圧になつたとき、 ガスがこの未溶着部を内側から押し拡げて外部へ逸散するガス 通路となる。 なお、 この通路部分は、 フ ィ ルムが相互に重な！） 合って密着しているが、 閉塞時の気密をさらによ くするため、

0 シ リ コ ーンオ イ ルなどの不乾性の液状シ ール剤を塗布しておく

のが好ま しい。

第 1 図は、 上記のよ うに構成した 3個の単位セル 1 0 a，¹ Ob， 1 Ο σを電池ケースに収納する前の状態を示す。 単位セル ¹ O a 〜¹ O cはコネクタ ^{1 5} と、 単位セルを発熱や短絡時の発火よ

25 保護するサ一モスタツ 卜 ^{1 6}によ 直列に接続している。 サ

、 WIPO ノ • 一モスタ ツ 卜 1 6については後で詳述する。 また安全弁部分に は、 ガスととも漏れ出ることがある電解液を吸収するためのユ 字状の吸液マツ ト 1 マを取 つけている。 1 8 a , 1 8 bは合 成樹脂、 例えば A B S樹脂とポリ カ ーボネー ト樹脂とをブレン ドした樹脂組成物から成形したケース部片であ 、 一方のケ— ス部片 1 8 aの開口部には溶着代を兼ねた嵌合用突起 1 9を有 し、 他方のケース部片 ¹ 8 bの開口部には突起 ^{1 9}を嵌合する 凹部を有している。

このよ うな出入力端子の構成であれば、 端子片 3 2の先端部 に折曲げ状態から元に戻ろうとする力、 いわゆるバック リ ング が作用しても、 端子片先端部のリ ブ 3 3の内側角部に対するか しめの程度が若千锾まるだけであって、 端子片はリ ブ 3 3への かしめと、 ケース部片表側における丟孔角部への ぐい込みを良 好に維持していてガタ ックことはない。 しかも リ ブ ³ 3 とケ一 ス部片との間に隙間を形成した端子片先端部へのリ 一 ド線 3 Ο 端部の半田付けは、 端子片先端部への熱集中が図れて良好に行 えるものである。

安全弁 1 ³部分に取]?つける吸液マ ツ ト ¹ 了は、 繊維径 Ο . Τ のガ ラ ス繊維の 9 5重量 と、 結着剤と してのァク リル樹脂 5重量 とからな Ϊ)、 不織布状態に不規則に位置する繊維交差 部分が結着剤で固定され、 繊維間に吸液のための微小な空隙を 多数設けるとともに、 全体と しては適度な剛性を備えている。

吸液マッ 卜の具体的な構成は、 板状のマッ トを所定寸法に切 断し、 その後コ字状を ¾すよ う両端を折 曲げればよ く、 3個 の単位セル ¹ O a ， 1 O b , 1 O c の安全弁 ¹ 3部分にまたが

OMPI • つて移動することるく配置できる。

電池を組立てるには、 ³個の単位セル ¹ O a 〜 ¹ O cの積層 体を、 リ ード線で出入力端子部に接続した一方のケース部片 1 S a内に押し込み、 その上から他方のケース部片 ¹ 8 bを押

5 しっけ、 両ケース部片の開口部が相互に嵌合するよ う圧力を加 えた状態で、 超音波によ ]?両ケー ス部片を溶着する。 すなわち、 両ケー ス部片 1 8 a ， ¹ 8 bの開口部が相互に結合された状態 においては、 各単位セルにはそれらの厚み方向に十分な EE力、 例えば 2 O dm²の群圧が加えられているよ うに電池ケース _{t o} の寸法が設計されている。 従って、 各単位セルの極板群には均 等 BE力が加えられるよ うになっている。 また、 電池ケースは、 上記の EE力を維持する.に十分な剛性を有することが必要である。

なお単位セルは、 ケース内に揷入する際、 封止部の下部及び 左右の両側部の三辺を折])曲げてお 、 これによつて、 ケース

1 5 の寸法が必要以上に大き くなるのを防いでいる。 ^{3 4}は³個の 単位セル ¹ O a 〜 ¹ O cを結束したテープである。

上記の例では、 電池ケースは縦割 の 2個のケース部片を溶 着して構成したが、 上部を開口したケース本体と、 その開口部 を封口する蓋とによつて構成しても よい。

20 サ—モスタツ ト ^{1 6}は、 第⁵図で明らかなように単位セル

1 O a , 1 O b相互の上部間に形成された空間内に配置されて いて、 単位セルからの温度検出を確実にして異常発熱や端子片 相互の短絡による発火を防'止するとともに、 設置のためのス ぺ ース を特別に必要としな く、 密閉形鉛蓄電池の薄形化を可能に

25 している。

OMPI • このサーモスタ ッ ト 1 6の具体的構成は第 6図に示す通^で ある。 図中 2 Oは温度検知のためのバィ メ タル、 ^{2 1} は接続端 子である ²本のリ ー ド線、 ^{2 2}は金属製容器、 ^{2 3}はバイ メ タ ルを保持す 絶緣基板、 ^{2 4}は接点、 2 5は接点板、 ^{2 6}は端 子板、 2 7は封止用の絶緣性充塡剤、 ² Sは一方の接点を先端 に固定した可動接点板である。 図から明らか 通 、 リ ー ド線 の一方は接点板に、 他方は端子板にそれぞれ接続されている。 また各リ 一 ド線の他端は第 ¹ 図で明らか よ うに隣 合う単位 セル 1 O a ， 1 O bの正極端子片 6 と負極端子片 9とに接続さ れ、 両端のセルの正極端子片、 負極端ギ片のみが.、 一方のケー ス部片 1 8 aに設けた一対の出入力端子 2 9 a , 2 9 b と リ ー ド線 3 Oで接続されている。 この出入力端子^{2 9} a , 2 9 bは、 第 7図で明らかな通 ]?、 一方のケース部片 ¹ 8 aに設けられた —対の長孔 ³ 1 に、 それぞれコ字状の端子片 ^{3 2} ケース部片 の表側から貫通させ、 長孔の内面側に設けた突条部と してのリ ブ 3 3に、 これをと ]?囲むよ うに先端部を折曲げてかしめつけ たものである。

また、 単位セルの外被は²枚のフ イ ルムまたはシ ー トで構成 したが、 ¹枚のフ ィ ルムまたはシー ト を二つ折 J9 したものや、 チューブ状にしたフ ィ ルムまたはシ ー トを用いることもできる。 前者の場合は、 開放されている三辺に封止部を形成し、 後者の 場合は二辺に封止部を形成すればよ 。

外被に設けた安全弁は、 外被を構成しているフ ィ ルムまたは シ―卜 自体で構成したが、 あらかじめ別個に構成した安全弁を 外被の適所に取 j?つけることもできる。

/ O PI • また、 上記の電池は密閉形鉛蓄電池であるが、 本発明は、 ァ ルカ リ電解液を用いる密閉形アル力 リ蓄電池、 例えばニ ッ ケル —力 ドミ ゥム蓄電池に適用することもできる。

本発明に.よれば、 単位セルの外被を構成する合成樹脂のフ ィ 5 ルムまたはシー ト 力 従来の電槽の隔壁の役目を果たすので、 従来に比べて薄形の電池をうることができる。 また、 ケ ースに はセル間を分離する隔壁がるいので、 各単位セルに加わる圧力 は均等と 、 従って圧力の不均一による性能のバラツキをな くすことができる。

I O 産業上の利用可能性

以上のよ うに本発明では、 ケ ースによ ]?複数の単位セルを均 — ¾圧力で加圧してその厚さ方向に積層状態で収容したもので あ 、 容積効率に優れ、 薄形で組立て'の容易な、 しかも信頼性 の高い、 携帯用電気機器の電源として好適な密閉形蓄電池を提 1 5 供できる。

0

5

O PI

WIPO

Claims

• 請 求 の 範 囲

1 . 正極板、 負極板及び両極板を隔離するセパレータからなる 極板群と、 極板群に保持された電解液とを合成樹脂フ イ ル ムま たはシ ー トからなる外被内に封入した扁平形の単位セルの複数 5 個と、 各単位セルの外被に設けた安全弁と、 単位セルの複数個 を厚さ方向に積層して収容する剛性を有するケースとから構成 され、 前記単位セルが積層方向の圧力下にあることを特徵とす る密閉形蓄電池。

2 . 請求の範囲第 1 項において、 複数の単位セルの外被に設け i o た安全弁部分にまたがって吸液マツ 卜が配置されている密閉形

3 - 請求の範囲第 ¹ 項にお.いて、 隣接する単位セ ル相互の上部 に設けられた空間内に前記セ ル間を直列に接続する導電経路を 兼ねたサーモ スタ ツ 卜が設けられている密閉形蓄電池。

1 5 4 . 請求の範囲第 ¹ 項において、 単位セルのセパ レ —タが逆 U 字状である密閉形蓄電池。

5 . 請求の範囲第 ¹ 項において、 前記ケ ースに一対の出入力端 子がかしめつけられてお i 、 各出入力端子の内側の折曲げ先端 部に前記単位セルからのリ 一 ド線先端部が半田付けされている 0 密閉形蓄電池。

6 . 請求の範囲第 1 項または第 2項において、 安全弁が前記外 被を構成する合成樹脂フ イ ル ムまたはシ ー ト 自体の相互に重 ]9合った密着部からなる密閉形蓄電池。

マ . 請求の範囲第 2項にお て、 前記吸液マ ッ トがコ字状に形5 成されている密閉形蓄電池。

OMPI • 8 . 請求の範囲第⁶項において、 前記安全弁のフ イ ルムまたは シ一卜の密着部に、 不乾性の液状シ ール剤が塗布されている密 閉形蓄電池。

9 . 正極板、 負極板及び両極板を隔離するセパ レ ータから る

5 極板群と、 極板群に保持された電解液とを合成樹脂フ ィ ルムま たはシ ー トからなる外被内に封入した扁平形の単位セルの複数 個と、 各単位セルの外被に設けた安全弁と、 単位セルの複数個 を厚さ方向に積層して収容する剛性を有するケースとから構成 され、 前記ケースは熱溶着性のある合成樹脂組成物から る縦 t o 割 の 2個のケース部片を溶着したものであって、 内部に収容 した複数個の単位セルをその積層方向に加圧している密閉形蓄 電池。 -

10. 請求の範囲第 9項において、 前記ケース部片が、 A B S樹 脂とボリ カ ーボネー ト樹脂とをブ レ ン ドした合成樹脂組成物で

15 形成されている密閉 ¾電池。

11 . 請求の範囲第 9項において、 一方のケー 部片に一対の出 入力端子がかしめつけられてお 、 各出入力端子の前記ケース 部片内側に位置する折曲げ先端部に前記単位セルからのリ 一ド 線先端部が半田付けされて る密閉形蓄電池。

0 12. 請求の範囲苐 9項において、 安全弁が単位セルの外被とは 別個に形成され、 かつ外被の一部に取 つけられている密閉形

13. 請求の範囲苐 1 1 項において、 前記出入力端子は、 コ字状 の端子片をケース部片に設けた一対の長孔にケ一ス部片表側か 5 ら貫通させ、 その先端部を前記長孔の内面側に設けたリブにこ

O • のリ ブをと 囲むよ うに折曲げてかしめつけた密閉形蓄電池。

14. 正極板、 負極板及び両極板を隔離するセパレ ータから ¾る 極板群と、 極板群に保持された電解液.とを、 耐電解液性で熱溶 着性のある合成樹脂フ ィ ルムまたはシー トから ¾る外.被内に封 5 入した扁平形の単位セルの複数個と、 各単位セルの外被に設け た安全弁と、 前記単位セルの複数個をその厚さ方向に積層して 収容する剛性と電気絶緣性を有するケ ース と、 前記単位セルの うち隣接する 2個のセル相互の上部に設けられた空間内に位置 させたセル間を直列に接続する導電経路を兼ねたサ一モスタツ t o 卜 と、 前記複数個の単位セルの上部にまたがって設けられた吸 液マッ ト と、 前記ケ ースに設けられ両端の単位セルの正 ，負極 端子と電気的に接続された一対の出入力端子とから構成され、 前記ケ -スによ！）前記複数個の単位セ ルはその積層方向に加圧 されている密閉形蓄電'池。

1 5

0

5

O PI

Λ 、 WIPO mo