WO2011001581A1 - 飛散抑制機構を有する二次電池 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a secondary battery having a scattering suppression mechanism that suppresses scattering of case fragments and electrolyte when the secondary battery bursts due to an increase in internal pressure.
- Secondary batteries such as lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, and lithium-ion batteries can be used repeatedly by charging, so they are widely used in automotive power supplies, portable electronic device power supplies, power storage equipment power supplies, etc. ing. As described above, as the usage range of the secondary battery is expanded, misuse that erroneously uses the charging method and the usage method also increases. If the battery is overcharged or reversely connected due to misuse, the electrolyte may leak or the battery may burst depending on the type of secondary battery.
- a secondary battery is used as a power source for portable electronic devices, it is often used as a battery pack in which one or a plurality of secondary batteries are housed in a case.
- Battery packs are specialized in shape, capacity, etc. as a power source for specific models, and the charging device is designed to prevent overcharging and reverse connection according to the charging characteristics of the specific battery pack. Incorporated functions. Therefore, when the secondary battery is used as a battery pack, the risk of leakage or rupture during charging is extremely low.
- lead storage batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-cadmium batteries used as automobile batteries are not used as power sources for specific models in the form of battery packs, but should be used in various models. It is often required to be versatile. For this reason, in order to avoid misuse such as overcharging and reverse connection in these secondary batteries, it is necessary to rely on a method of calling attention by clearly indicating the charging method and the usage method on the battery case.
- Patent Document 1 proposes to provide a thin portion on a lid of a lead storage battery case. According to this proposal, since the thin portion of the lid is first broken due to an increase in internal pressure, the case is not broken over a wide range, and scattering of fragments and electrolyte can be suppressed.
- Patent Document 2 it is proposed to cover the secondary battery with a net so as to prevent the fragments from scattering when the case of the secondary battery bursts.
- Patent Document 3 proposes covering the upper surface of the battery case with a cover of a plastic plate material.
- Patent Document 3 when a plastic cover is provided so as to cover the upper surface of the case of the secondary battery, when the upper surface of the case is broken, fragments and electrolyte are scattered upward. Can be prevented. However, since the case breakage occurs not only on the top surface but also on the side surface, it is not possible to prevent scattering of debris and electrolyte solution from the side surface of the case.
- the electrolyte replenishment holes and electrode terminals often provided on the upper surface of the case are covered with the case.
- the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to suppress debris and electrolyte from being scattered around when a case of a secondary battery is broken by an increase in internal pressure. .
- One aspect of the present invention is a secondary battery including an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, an electrolytic solution, and a container or a battery case containing the electrode group and the electrolytic solution (that is, a power generation element),
- the container includes a rectangular battery case having an opening, and a lid that closes the opening, and a liquid holding unit that holds the electrolytic solution therein below the liquid level of the electrolytic solution, A gas holding part for holding gas inside the liquid solution above the liquid surface;
- the lid has a pair of ends parallel to each other;
- the secondary battery includes a scattering suppression mechanism that suppresses scattering of the fragments of the container and the electrolytic solution when the container bursts due to an increase in internal pressure.
- the present invention when a container or a battery case that houses a power generation element of a secondary battery is broken due to an increase in internal pressure, it is possible to suppress debris and electrolyte from being scattered around.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where pressure is applied to the lid of FIG. 3 from the inside. It is a schematic sectional drawing which shows the state which applied the pressure from the outer side to the lid
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of the lid shown in FIG. 9.
- FIG. 10 is a top view of the lid shown in FIG. 9.
- FIG. 10 is a bottom view of the lid shown in FIG. 9.
- FIG. 14 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 13. It is arrow sectional drawing in the XV-XV line
- FIG. 18 is a partially cutaway perspective view showing the internal structure of the secondary battery of FIG. 17. It is a top view which shows an example of the scattering suppression member shown in FIG. It is a top view which shows another example of the scattering suppression member shown in FIG. It is a perspective view which shows the external appearance of the secondary battery which concerns on other embodiment of this invention. It is a perspective view which shows the external appearance of the secondary battery which concerns on other embodiment of this invention. It is a perspective view which shows an example of the scattering suppression member shown in FIG. It is a perspective view which shows the external appearance of the modification of the secondary battery of FIG.
- a secondary battery is a secondary battery including an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, an electrolytic solution, and a container (battery case) that stores the electrode group and the electrolytic solution (power generation element). is there.
- the secondary battery has a scattering suppression mechanism that suppresses scattering of fragments and electrolyte solution of the container when the container bursts due to an increase in internal pressure.
- the container includes a rectangular (for example, rectangular parallelepiped) battery case having an opening, and a lid that closes the opening. Further, the container includes a liquid holding unit that holds the electrolytic solution therein below the liquid level of the electrolytic solution, and a gas holding unit that holds gas therein above the liquid level of the electrolytic solution.
- the lid has a pair of end portions parallel to each other.
- the scattering suppression mechanism includes a peripheral thin portion formed by providing a groove on an inner surface in the vicinity of at least one of the pair of end portions of the lid, and a peripheral thin portion. And a center-side thin portion formed by providing a groove on the outer surface of the portion closer to the center of the lid.
- the lid when the container ruptures due to an increase in internal pressure, the lid is bent in a valley fold when viewed from above in the vicinity of the pair of end portions, while viewed from above at the center portion of the lid, By being bent into a mountain fold, the central thin portion and the peripheral thin portion are easily broken (see FIG. 5). Thereby, it is possible to cause the container to rupture and release the internal gas to the outside at an early stage before the rupture energy becomes large. Therefore, the momentum of rupture can be reduced, and scattering of fragments and electrolyte can be suppressed while minimizing the destruction of the container.
- the peripheral thin portion is close to the end of the lid, even when the container receives an impact from the outside due to dropping or the like, the peripheral portion is hardly deformed and is not easily broken.
- the central thin portion is formed by providing a groove on the outer surface of the lid, even when it receives a pressing force from above, it is generated in the groove by an external force by bending inward. Stress can be reduced. Therefore, while the internal pressure rises, the container can be formed so that it bursts at an early stage while being not easily destroyed by an external force.
- the peripheral thin portion and the central thin portion are formed by providing grooves in the flat portion of the lid.
- the lid may have ribs formed on the inner surface, or may have a raised portion around the electrode terminal or the electrolyte replenishment hole. It is actually difficult to form a thin part in such a rib or a raised part, and even if a thin part is formed, there is a possibility that the effect of causing rupture at an early stage cannot be exhibited sufficiently. is there.
- the scattering suppression mechanism further includes a scattering suppression member that contacts the outer surface of the container and suppresses debris of the container and scattering of the electrolyte.
- a scattering suppression member that contacts the outer surface of the container and suppresses debris of the container and scattering of the electrolyte.
- the scattering suppression member includes a sheet-like support and an adhesive layer formed on one surface of the support, and the support is an adhesive layer. Is attached to the outer surface of the container. With this configuration, even if fragments are generated due to breakage of the peripheral thin portion and the central thin portion, or destruction of other portions of the container, the fragments can be secured by the adhesive force of the adhesive layer. It is possible to more effectively suppress scattering of fragments and the like.
- the scattering suppression member since the strength of the part to which the scattering suppression member is affixed is improved more than it is simply in contact, the scattering suppression member should be affixed mainly to the parts other than the peripheral thin part and the central thin part. Thus, only the peripheral thin portion and the central thin portion can be broken, and the other portions can be prevented from being broken. Thereby, generation
- the support is preferably an elastic body.
- the support when the container is expanded due to an increase in internal pressure, the support can be extended following the expansion. For this reason, it is possible to prevent the scattering suppressing member from being broken by the expansion of the container until the thin portion is broken. Therefore, it is possible to more reliably connect the fragments with the scattering suppressing member.
- the scattering suppressing member may be an endless belt having elasticity or a wire in addition to a form including a support and an adhesive layer.
- the scattering suppression member is in contact with at least one of the peripheral thin portion and the central thin portion.
- the scattering suppression member is attached to the outer surface of the lid so as to straddle the peripheral thin portion, so that the peripheral thin portion is broken. It is also possible to connect the fragments generated by the breakage of the peripheral thin portion and the central thin portion by the adhesive force of the pressure-sensitive adhesive layer.
- the scattering suppressing member When the scattering suppressing member is brought into contact with the central thin portion, the scattering suppressing member is preferably brought into contact with only a part of the central thin portion. If the scattering suppression member is in contact with the entire center-side thin portion, the strength of the center-side thin portion is excessively increased, and the effect of suppressing scattering due to early breakage may not be obtained. And the energy of the scattering of the fragment produced by the fracture
- the scattering suppression mechanism includes a peripheral-side thin portion formed by providing a groove on an inner surface in the vicinity of at least one of the pair of end portions of the lid, and an outer surface of the container. And a scattering suppressing member that suppresses scattering of the container and electrolytic solution. At this time, it is preferable that the scattering suppression member is in contact with the peripheral thin portion.
- the scattering suppression mechanism is mainly composed of a scattering suppression member that is disposed in the vicinity of the container and suppresses the fragments of the container and the scattering of the electrolytic solution.
- the scattering suppressing member has a ventilation structure that prevents the passage of the electrolyte solution while allowing the gas to pass therethrough.
- the scattering suppression member is disposed in the vicinity of the gas holding portion.
- the gas holding portion is a portion that is very easily broken when an explosion or the like occurs inside when the battery internal pressure rapidly increases. For this reason, dispersal of a fragment and electrolyte solution can be suppressed more effectively by arranging a scattering suppression member near the gas holding part.
- the scattering suppression member can be at least one selected from the group consisting of a nonwoven fabric, a woven fabric, a net, a porous body, and a sponge-like body.
- the nonwoven fabric, woven fabric, net, porous body, or sponge-like body may include at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, and glass fiber.
- the net may include at least one selected from the group consisting of nickel, copper, and iron.
- the mesh opening of the woven fabric or net can be 0.01 to 3 mm, and the fiber diameter can be 0.001 to 10 mm. Thereby, scattering of a fragment and electrolyte solution can be controlled effectively. Furthermore, if the water absorption amount of the scattering suppressing member is 0.005 g / cm 2 or more, the scattering suppressing member can absorb most of the scattered electrolyte. Therefore, scattering of the electrolytic solution can be suppressed more effectively.
- the scattering suppression member is preferably configured to have a multilayer structure.
- the scattering suppressing member is formed by laminating a plurality of woven fabrics or nets, and one woven fabric or netting and a node portion of another woven fabric or net are overlapped. Further preferred. With this configuration, the number of fibers increases not only in the surface direction of the scattering suppressing member but also in the thickness direction, so that scattering of the electrolyte can be more effectively suppressed.
- the scattering suppressing member is bonded to the container, even if the fragments are generated, the scattering of the fragments is prevented by adhesion to the scattering suppressing member. Therefore, scattering of fragments can be more effectively suppressed. Further, since the container is reinforced by adhesion to the scattering suppressing member, it is possible to prevent the container from being destroyed more than necessary to let the internal gas escape to the outside. As a result, generation of large pieces can be prevented.
- the scattering suppressing member has a structure having an adhesive part bonded to the container and a non-adhesive part not bonded to the container, and the adhesive part is bonded to the liquid holding part, and the non-adhesive part If it is set as the structure which opposes a gas holding
- the gas holding part of the container is a part that is very easily destroyed when the battery internal pressure suddenly rises, whereas the liquid holding part is destroyed even when the battery internal pressure suddenly rises. This is a difficult part. For this reason, while keeping the non-adhesion part of a scattering suppression member facing a gas holding part, by adhering a scattering suppression member to a liquid holding part, supporting a scattering suppression member by the liquid holding part which is not destroyed Further, scattering of fragments generated in the gas holding part can be suppressed. Therefore, scattering of fragments etc. can be suppressed more effectively.
- the scattering suppression mechanism is mainly composed of a scattering suppression member, and the scattering suppression member is a sheet-like support and an adhesive formed on one surface of the support.
- the support body is affixed on the outer surface of the container by the adhesive layer.
- the adhesive strength at 23 ° C. between the scattering suppressing member and the container by the adhesive layer is preferably 12.5 to 20 N / 25 mm.
- the elongation ratio until the scattering suppressing member breaks is preferably 30 to 125%.
- the adhesive strength by the adhesive is in the above range, it is possible to easily perform maintenance such as replacement of the scattering suppression member while suppressing the scattering of the fragments with a sufficient adhesive force.
- the scattering suppression member is prevented from breaking due to the momentum of bursting, and the diameter of the member becomes too thin due to excessive elongation of the member, thereby preventing the effect of securing fragments from being obtained. be able to.
- the scattering suppression member is a belt-shaped member, by providing a meandering, it is possible to give a margin to the scattering suppression member and make the scattering suppression member more difficult to break. Furthermore, by providing at least one of the scattering suppression members so as to surround the upper surface of the container and the intersection of two adjacent side surfaces, the corners of the container are reinforced, and the unnecessary destruction of the container is suppressed. You can also
- the scattering suppression mechanism is mainly composed of a scattering suppression member, and the scattering suppression member is an elastic endless belt or wire. Even if the scattering suppressing member made of these materials is used, scattering of fragments and the like can be suppressed if the arrangement is appropriate.
- the present invention is typically applicable to a secondary battery in which the positive electrode contains lead dioxide, the negative electrode contains lead, and the electrolytic solution contains sulfuric acid.
- FIG. 1 is a perspective view showing a secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
- cover are notched and the internal visibility is improved.
- the battery 10 in the illustrated example includes a battery case 16 and a lid (sealing body) 18 that closes the opening of the battery case 16.
- the battery case 16 and the lid 18 constitute the housing 1 that houses the power generation element.
- the power generation element includes an electrode group 24 and an electrolytic solution made of, for example, a sulfuric acid aqueous solution (not shown).
- the electrode group 24 includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed therebetween.
- the battery case 16 and the lid 18 are made of an insulator.
- the insulator include polypropylene, high density polyethylene, polystyrene, acrylic resin, styrene resin, and ABS resin.
- an electrolytic solution is placed in the battery case 16 so that the liquid level is 70 to 80% of the depth H. Therefore, the part above the liquid level of the electrolytic solution of the container 1 constitutes a gas holding part that holds a gas such as air inside.
- the gas holding part is a part in which an explosion or the like occurs when the container 1 is ruptured because gas generated during overcharge or reverse connection is accumulated therein, and is easily destroyed.
- the part below the liquid level of the electrolyte solution of the container 1 constitutes a liquid holding part that holds the electrolyte solution inside.
- the liquid holding part is a part that is relatively rarely destroyed even when an explosion or the like occurs inside the gas holding part.
- the battery case 16 is square and has an opening on the top side.
- the inside of the battery case 16 is divided into a predetermined number (six in the illustrated example) of cell chambers 22 by at least one (five in the illustrated example) partition walls 20.
- Each cell chamber 22 contains an electrode group 24 and an electrolytic solution. Between adjacent cell chambers 22, each electrode group 24 is connected in series via a strap 26 and a connection portion 28. In the electrode group 24 accommodated in the cell chambers 22 at both ends of the battery case 16, each positive electrode or negative electrode is connected to the positive or negative electrode poles 30 and 32.
- the lid 18 has a substantially rectangular top plate portion 18a, a strip-shaped leg portion 18b having a predetermined width provided so as to be bent vertically from the outer peripheral portion of the top plate portion 18a, and a position corresponding to each partition wall 20 of the battery case 16.
- a rib 18 c is provided, which cooperates with the partition wall 20 and separates the inside of the battery case 16.
- the inner side surface of the leg portion 18 b is welded to the outer side surface of the opening portion of the battery case 16, and the lower end portion of the rib 18 c is welded to the upper end portion of the partition wall 20 to seal the opening portion of the battery case 16. .
- the top plate portion 18a of the lid 18 has a pair of electrode terminals 34 and 36 connected to the pole columns 30 and 32, respectively, in positions near both ends in the longitudinal direction X and one side in the width direction Y, respectively. is set up.
- an opening for replenishing the electrolyte solution in each cell chamber 22 so as to be arranged at equal intervals in parallel with the longitudinal direction X (electrolyte supplementation) Hole) 38 is provided.
- the electrolyte replenishment hole 38 is sealed with a stopper 40.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
- FIG. 3 is a top view of the lid.
- FIG. 4 is a bottom view of the lid.
- the lid 18 has two pairs of opposite ends (short end 18d and long end 18e), and is provided with a peripheral thin portion 11 in the vicinity of each long end 18e.
- the peripheral thin portion 11 is formed with a groove 11a in the vicinity of the longitudinal end portion 18e so as to cut out the inner side surface 13 of the top plate portion 18a in parallel with the longitudinal end portion 18e.
- the groove 11a extends from the vicinity of one short end 18d to the vicinity of the other short end 18d.
- the rib 11c is formed on the inner side surface 13 of the top plate portion 18a, and the groove 11a cannot be formed in that portion, so the groove 11a is not continuous in the longitudinal direction X (see FIG. 4).
- the range in which the groove 11a is provided is preferably within 30 mm from the longitudinal end 18e. A more preferable range is within 20 mm. Within this range, the position where the groove 11 a is provided is appropriately set according to the size of the battery 10, the material and thickness of the lid 18 and the container 1, and the like. Further, the lower limit of the above range is not particularly limited, but is naturally the thickness of the leg portion 18b. If the groove 11a is provided closer to the center of the lid 18 than the above range, the peripheral thin portion 11 may not be preferentially generated. In terms of a ratio, the groove 11a is preferably provided within a range of 20% or less of the width of the lid 18 from the longitudinal end portion 18e. A more preferable range is within 10%.
- the lid 18 includes a central thin portion 15 in a portion closer to the center than the peripheral thin portion 11 of the top plate portion 18a.
- the center-side thin portion 15 is formed with a groove 15a so as to cut out the outer surface 17 of the top plate portion 18a in parallel with the longitudinal end portion 18e.
- the central thin portion 15 extends from the vicinity of one short end 18d to the vicinity of the other short end 18d.
- the groove 15a of the central thin portion 15 is preferably provided in the range of 30 to 70% of the width of the lid 18 from one longitudinal end 18e (for example, the lower longitudinal end 18e in FIG. 3). A more preferred range is 40 to 60%.
- the central thin portion 15 is formed closer to the center than the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte solution replenishing hole 38, and the peripheral thin portion 11 is formed of the electrode terminals 34 and 36 and the electrolytic terminals. It is formed closer to the longitudinal end portion 18e than the liquid replenishing hole 38. Therefore, in the illustrated battery 10, the electrolyte replenishment hole 38 is sandwiched between the central thin portion 15 and one peripheral thin portion 11, and the electrode terminals 34 and 36 are connected to the central thin portion 15. It is sandwiched between the other peripheral side thin portion 11.
- the thickness of the top plate portion 18a in the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 is set according to the material of the lid 18, required mechanical strength, and the like. Therefore, although not limited to this, the thickness (minimum thickness) T1 of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 is 20 to 80% of the thickness T2 of the top plate portion 18a of the other portions. preferable. A more preferable thickness range is 30 to 70%.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 can be formed by cutting the inner side surface 13 or the outer side surface 17 of the lid 18 after the lid 18 is formed, for example. Further, by providing protrusions on the molding surface of the lid molding die in advance, the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 can be formed simultaneously with the molding of the lid 18.
- the lid 18 bends so that the top plate portion 18a projects upward.
- the top plate portion 18a is curved in a convex shape (valley-folded when viewed from above) toward the inside.
- the top plate portion 18a is curved in a convex shape (mountain-folded as viewed from above) toward the outside of the container. Therefore, both the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are deformed so that the notched portion is expanded.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are broken at a lower internal pressure. Accordingly, the internal pressure can be released by rupturing the container while the energy for bursting the container is smaller. Therefore, scattering of fragments and electrolytic solution can be suppressed.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 take into account the deformation of the top plate portion 18a when the battery is ruptured due to an increase in internal pressure.
- Grooves 11a and 15a are formed on either the inner surface or the outer surface of the top plate portion 18a so that the thin portion 15 is easily broken.
- the lid 18 when the lid 18 receives pressure from the outside, the top plate portion 18a is curved so as to protrude to the inside of the container.
- the lid 18 in the vicinity of the longitudinal end portion 18e, the lid 18 is curved in a convex shape toward the outside of the container, and in the center, the top plate portion 18a is curved in a convex shape toward the inside of the container. Therefore, both the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are deformed so that the notched portion is narrowed.
- the lid 18 can exhibit the same strength as the case where the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are not formed with respect to external force. Therefore, it is possible to form the container 1 so as to facilitate early bursting with respect to an increase in internal pressure while preventing strength from decreasing with respect to external force.
- Embodiment 2 of the present invention will be described.
- FIG. 7 the external appearance of the secondary battery which concerns on Embodiment 2 of this invention is shown with a perspective view.
- a battery 10A in the illustrated example is obtained by further providing scattering suppression members 19, 21, and 23 to the battery 10 in FIG. It is preferable that the scattering suppressing members 19, 21, and 23 be an adhesive material including a sheet-like support and an adhesive layer formed on one side of the support.
- the support is preferably an elastic member.
- Support materials include rubber materials such as chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber, natural rubber, synthetic isoprene rubber, styrene-isoprene-styrene elastomer, polyisoprene rubber, polyethylene, polypropylene, nylon, Teflon (registered trademark), poly Examples thereof include resin materials such as vinyl chloride, ABS resin, polyacrylic ester, and silicone resin, metal materials such as copper, iron, nickel, aluminum, and stainless steel, and composite materials such as ceramic and resin and metal and resin.
- the pressure-sensitive adhesive include acrylic resins, synthetic rubbers, rosin derivatives, polyterpene resins, terpene phenol resins, and petroleum resins.
- the scattering suppression members 19, 21, and 23 are not limited to adhesive materials, and may be simple band-like members made of, for example, the rubber materials, resin materials, metal materials, and composite materials described above. Below, the case where the scattering suppression members 19, 21, and 23 are the adhesive materials in which a support body has elasticity is mainly demonstrated.
- the scattering suppression members 19A and 19B are the central thin portion 15 on the outer side surface of the top plate portion 18a, and the two surroundings. It is affixed on the part between each side thin part 11.
- the scattering suppressing member 19A is disposed in a region where the electrolyte solution replenishing hole 38 of the top plate portion 18a is provided.
- the scattering suppressing member 19A is provided with through holes 25 at portions corresponding to the plugs 40 so that the plugs 40 that block the electrolyte replenishing holes 38 are exposed to the outside.
- the scattering suppressing member 19B is disposed in a region where the electrode terminals 34 and 36 of the top plate portion 18a are provided. And the through-hole 27 is each provided in the part corresponding to the electrode terminals 34 and 36 in the scattering suppression member 19B so that the electrode terminals 34 and 36 may be exposed outside.
- the scattering suppression member 23 is a belt-like adhesive material, and is attached to the side surface of the battery case 16 so as to go around the upper part of the side surface of the battery case 16 in the horizontal direction along the lower end portion of the leg portion 18b. .
- the scattering suppression member 21 is a strip-like adhesive material thinner than the scattering suppression member 23, and the peripheral side thin portion 11 and the central side thin portion 15 are arranged in the width direction from above the scattering suppression member 19 (19A and 19B). Affixed to the outer surface of the lid 18 so as to straddle Y. Both end portions of the scattering suppression member 21 reach the upper part of the side surface of the battery case 16 beyond the leg portion 18 b of the lid 18 and overlap the scattering suppression member 23.
- the ratio of the part which the scattering suppression member 21 contacts with the peripheral side thin part 11 and the center side thin part 15 by making the scattering suppression member 21 into a thin strip-shaped adhesive material (for example, width of 5-20 mm).
- a thin strip-shaped adhesive material for example, width of 5-20 mm.
- the peripheral thin part 11 and the central thin part 15 are quickly broken. And scattering of fragments and electrolyte can be suppressed.
- the scattering suppression members 19 and 23 attached to portions other than the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 can prevent these portions from being destroyed. As a result, the destruction of the container can be prevented from proceeding beyond the level required to let the internal gas escape to the outside. Therefore, scattering of fragments and the like can be suppressed synergistically.
- the breakage of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 and the scattering of fragments caused by the destruction of other portions can be prevented by the scattering suppressing members 19, 21, and 23 made of an adhesive material.
- the scattering suppression member 21 made of an adhesive material is brought into contact with a part of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15, thereby preventing the scattering of fragments generated by the fracture of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15. Can be prevented.
- the scattering suppressing member 21 since the scattering suppressing member 21 is in contact with only a part of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15, the scattering suppressing member 21 increases the strength of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15. It is also possible to avoid the occurrence of breakage too early.
- the scattering suppression members 19, 21, and 23 include a support body that is an elastic body, the scattering suppression members 19, 21, and 23 extend following the expansion of the container due to an increase in internal pressure. Therefore, at least until the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are broken, the scattering suppressing members 19, 21 and 23 themselves are suppressed from breaking. Therefore, the generated fragments can be effectively tied up.
- FIG. 8 is a perspective view showing a secondary battery according to Embodiment 3 of the present invention.
- a battery 10B in the illustrated example is obtained by further providing a scattering suppression member 29 (29A, 29B, and 29C) to the battery 10 in FIG.
- a predetermined number (10 in the illustrated example) of the scattering suppression members 29 are provided outside the container so as to make a round around the container in various directions. It has been.
- the scattering suppression member 29 can be an endless belt (for example, a rubber band) having elasticity. In this case, the scattering suppression member 29 is installed so as to fit on the outside of the container.
- the scattering suppression member 29 may be a simple band-shaped member that is not closed.
- it can be a strip-shaped polyimide film.
- the scattering suppression member 29 is installed so as to be wrapped around the container. At this time, it is preferable that both ends of the scattering suppression member 29 are fixed to each other or both ends are fixed to the container so that the scattering suppression member 29 is not easily detached from the container.
- the scattering suppression member 29 can be comprised from the wire which consists of metal materials, such as copper, iron, nickel, aluminum, and stainless steel, specifically, a wire.
- the scattering suppression member 29 is an endless belt having elasticity. Even when the scattering suppression member 29 is a simple band-shaped member or a wire, the arrangement thereof can be the same as that of the endless belt.
- the five scattering suppressing members 29 are respectively parallel to the width direction Y on the top and bottom surfaces of the container, and parallel to the vertical direction on the side surface of the container. It is fitted on the outside.
- These scattering suppression members 29A are arranged so as to be arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction X of the container so as not to overlap the electrolyte replenishing hole 38 and the electrode terminals 34 and 36.
- the four scattering suppression members 29 are parallel to the longitudinal direction X on the top and bottom surfaces of the container, and parallel to the vertical direction on the side surfaces of the container, respectively, from above the scattering suppression member 29A. It is fitted on the outside of the container.
- These scattering suppression members 29B are arranged at predetermined intervals in the width direction Y of the container so as not to overlap with the electrolyte replenishment hole 38, the electrode terminals 34 and 36, the peripheral thin portion 11, and the central thin portion 15. Arranged side by side. Thereby, the five scattering suppression members 29 ⁇ / b> A can be reliably pressed against the outer surface of the lid 18.
- one scattering suppressing member 29 (29C) is fitted on the outer side of the upper portion of the battery case 16 so as to make one round of the side surface of the container in the horizontal direction from above the scattering suppressing member 29B.
- the peripheral thin portion 11 can also be provided by providing the scattering suppression member 29 including an endless belt, a simple band, or a wire instead of the scattering suppression members 19, 21, and 23 including the adhesive material of the second embodiment. And the energy which the fragment produced by the fracture
- FIG. 9 is a perspective view of a secondary battery according to Embodiment 4 of the present invention.
- 10 is a cross-sectional view taken along line XX of the secondary battery of FIG.
- FIG. 11 is a top view of the lid.
- FIG. 12 is a bottom view of the lid.
- the container 1 ⁇ / b> A is composed of a battery case 16 and a lid 31.
- the external shape of the container 1A is the same as that of the battery 10 of FIG.
- the lid 31 has a peripheral-side thin portion 11 provided not in the long end portion 31e but in the vicinity of the short end portion 31d and in parallel with the short end portion 31d.
- the position where the peripheral thin portion 11 is provided is within a range of 10 mm from the short end portion 31d.
- the lid 31 is provided with a central thin portion 15 for each cell chamber 22. More specifically, the center side of each cell chamber 22 (the center in the longitudinal direction X) is formed by cutting out the outer surface of the top plate portion 18a in parallel with the short end portion 31d and providing a groove 15a. A thin portion 15 is formed. These central thin portions 15 are located closer to the central side of the top plate portion 18a than the peripheral thin portions 11 in the longitudinal direction X.
- the lid 31 has thin rib portions 33 in the vicinity of both sides of the rib 31c in the longitudinal direction X.
- the rib vicinity thin portion 33 is formed by providing a groove 33a in the vicinity of both sides of the rib 31c (for example, a range within 10 mm from the rib 31c) by cutting out the inner surface of the lid 31 in parallel with the rib 31c. Yes.
- the thickness (minimum thickness) of the top plate portion 31a in the peripheral thin portion 11, the central thin portion 15, and the rib vicinity thin portion 33 is set according to the material of the lid 31, the required mechanical strength, and the like. Therefore, the thickness of the peripheral thin portion 11, the central thin portion 15, and the rib thin portion 33 is 20 to 80% of the thickness of the top plate portion 18a in other portions. preferable. More preferably, it is 30 to 70%.
- the lid 31 is formed for each cell chamber 22 so that the electrolyte replenishment hole 38 is aligned in the longitudinal direction X at the approximate center in the width direction Y. Since the groove 33a cannot be formed in the portion where the electrolyte replenishment hole 38 and the electrode terminals 34 and 36 are formed, the central thin portion 15 is interrupted at those portions.
- a predetermined number (four in the illustrated example) of the scattering suppression members 35 are provided outside the container 1A so as to make a round in the longitudinal direction X around the container.
- the scattering suppression member 35 is preferably an endless belt having elasticity (for example, a rubber band).
- the scattering suppressing member 35 is installed so as to fit on the outside of the container.
- the scattering suppressing members 35 are arranged so as to be arranged at a predetermined interval in the width direction Y of the container so as not to overlap with the electrolyte replenishment hole 38 and the electrode terminals 34 and 36.
- the scattering suppression member 35 is not an endless belt but can be a simple band-like member that is not closed. In this case, the scattering suppression member 35 is installed so as to be wound around the container. At this time, it is preferable that both ends of the scattering suppressing member 35 are fixed to each other or both ends are fixed to the container so that the scattering suppressing member 35 is not easily detached from the container.
- the scattering suppression member 35 can also be comprised from the wire (for example, wire) which consists of metal materials, such as copper, iron, nickel, aluminum, and stainless steel.
- wire for example, wire
- the scattering suppression member 35 is an endless belt having elasticity. Even when the scattering suppression member 35 is a simple belt-shaped member or a wire made of a metal material, the arrangement of the scattering suppression member 35 can be the same as the arrangement of the scattering suppression member 35 of the endless belt.
- the scattering suppressing member 35 even when a fragment is generated due to the fracture of the central thin portion 15 or the like, the momentum at which the fragment is scattered can be reduced.
- the scattering suppression member 35 may be omitted without being limited thereto. This is because the effect of suppressing scattering of debris and the like can be achieved even by simply providing the lid 31 with the peripheral thin portion 11, the central thin portion 15, and the rib vicinity thin portion 33.
- FIG. 13 shows a secondary battery according to Embodiment 5 of the present invention.
- FIG. 14 is an exploded perspective view showing the internal structure of the secondary battery of FIG.
- FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of the lid.
- the battery 10D in FIG. 13 includes a container 1B including a battery case 37 and a lid 39 that seals the opening.
- the container 1B is square in the same manner as the battery 10 in FIG. However, in the battery 10D, the interior of the container 1B is divided into six cell chambers 22 in total by three rows in the longitudinal direction X and two rows in the width direction by the partition walls 41. Each cell chamber 22 accommodates an electrode group and an electrolyte (not shown).
- the lid 39 includes a top plate portion 39a, leg portions 39b, ribs 39c corresponding to the partition walls 41, a pair of short end portions 39d, and a pair of long end portions 39e.
- the top plate portion 39 a of the lid 39 is provided with an electrolyte replenishing hole 38 and a plug 40 corresponding to each cell chamber 22. Furthermore, electrode terminals 34 and 36 are provided in the vicinity of one short end portion 39d of the top plate portion 39a.
- the lid 39 includes the peripheral thin portion 11 parallel to the longitudinal end portion 39e in the vicinity of the pair of longitudinal end portions 39e. However, the central thin portion is not provided.
- the peripheral thin portion 11 is divided by ribs 39c.
- the battery 10D includes a predetermined number (six in the illustrated example) of strip-shaped scattering suppression members 43.
- the scattering suppression member 43 is provided on the outer surface of the lid 39 and the battery case 37 so as to straddle the peripheral thin portion 11 in the width direction Y.
- the scattering suppression member 43 can be an adhesive material similar to that of the second embodiment, or can be a rubber band or wire similar to those of the third and fourth embodiments.
- the scattering suppressing member 43 is made of an adhesive material, it is preferable to provide the scattering suppressing member 43 so that both end portions reach the upper part of the side surface of the battery case 37.
- the scattering suppressing member 43 is a rubber band or a wire, it is preferable that the scattering suppressing member 43 is provided so as to make one round of the container in the width direction Y.
- the scattering suppression member 43 can prevent the battery case 37 from being excessively broken. Thereby, scattering of fragments etc. can be suppressed.
- Example 1 As a secondary battery corresponding to the battery 10 of Embodiment 1 (see FIG. 1), a lead storage battery of type 80D26 conforming to JIS D 5301: 2006 (starting lead storage battery) was produced.
- the height of the battery 10 was about 204 mm, the width was about 173 mm, and the length was about 260 mm.
- the thickness of the side surface portion of the battery case 16 and the thickness of the top plate portion 18a and the leg portion 18b of the lid 18 were both about 2 mm. Both the battery case and the lid were made of polypropylene.
- the lid has a groove with a width of 0.5 mm and a maximum depth of 1 mm, with the inner surface of the top plate notched in parallel with the longitudinal end, centered at a position of 10 mm from each longitudinal end toward the center. 11a was formed. Thereby, the two peripheral side thin parts 11 were formed in the vicinity of each longitudinal end part.
- the minimum thickness of the top plate portion in the peripheral thin portion was about 1 mm.
- the outer surface of the top plate portion is cut out in parallel with the longitudinal end portion around the position of 86.5 mm toward the center from each longitudinal end portion, and a groove 15a having a width of 0.5 mm and a maximum depth of 1 mm is formed. Formed. Thereby, the center side thin part 15 was formed in the approximate center of the width direction Y of the top-plate part 18a. The minimum thickness of the top plate portion in the central thin portion was about 1 mm.
- a lead storage battery electrode group 20 and an electrolytic solution (dilute sulfuric acid) are housed, the pole columns 30 and 32 and the electrode terminals 34 and 36 are respectively connected, and the lid was welded to the opening of the battery case to seal the opening of the battery case.
- the secondary battery of Example 1 was produced as described above.
- Example 2 The secondary battery manufactured in the same manner as in Example 1 was further provided with scattering suppression members 19, 21, and 23 made of an adhesive material, and a secondary battery corresponding to the battery 10 ⁇ / b> A in FIG. 7 was manufactured.
- a 250 ⁇ 75 mm strip-shaped polyvinyl chloride film was used as a support for the scattering suppression member 19.
- a polyvinyl chloride film having a width of 10 mm was used as the support for the scattering suppression member 21.
- a polyvinyl chloride film having a width of 15 mm was used as the support for the scattering suppressing member 23.
- the scattering suppression member 19 was provided at a position where it did not overlap with the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15.
- the scattering suppression member 19 was provided with a through hole at a position corresponding to the electrolyte replenishment hole 38 and the electrode terminals 34 and 36.
- the scattering suppression member 23 was provided so as to go around the upper part of the side surface of the battery case 16 in the horizontal direction along the lower end portion of the leg portion 18 b of the lid 18.
- the scattering suppression member 21 was provided from above the scattering suppression member 19 so as to be parallel to the width direction Y at the intermediate portion in the longitudinal direction X of the upper surface of the top plate portion 18a. Both end portions of the scattering suppressing member 21 are overlapped on the scattering suppressing member 23.
- Example 3 The secondary battery manufactured in the same manner as in Example 1 is further provided with a scattering suppression member 29 (29A, 29B and 29C) made of a rubber band having a width of 8 mm and a thickness of 2 mm, and a secondary battery corresponding to the battery 10B of FIG. A battery was produced.
- a scattering suppression member 29 29A, 29B and 29C
- the scattering suppressing member 29A was fitted to the outside of the container so as to straddle the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 in the width direction Y.
- a total of five scattering suppression members 29 ⁇ / b> A are arranged so that each is arranged between the six plugs 40 arranged on the upper surface of the lid 18.
- the scattering suppressing member 29B was fitted to the outside of the container so as to be parallel to the longitudinal direction X on the upper surface and the bottom surface of the container.
- Four scattering suppression members 29B are arranged in total so as not to overlap with the electrolyte replenishment hole 38, the electrode terminals 34 and 36, the peripheral thin portion 11, and the central thin portion 15.
- the scattering suppression is performed so that the battery case 16 makes one round in the horizontal direction along the lower end portion of the leg portion 18b of the lid 18 at the upper part of the side surface of the battery case 16.
- the member 29C was fitted to the outside of the container.
- Example 4 A secondary battery produced in the same manner as in Example 1 was further provided with a scattering suppression member 29 (29A, 29B and 29C) made of a strip-shaped polyimide film having a width of 8 mm and a thickness of 0.05 mm, and the battery 10B of FIG. A corresponding secondary battery was produced.
- the position at which the scattering suppressing member 29 is provided is the same as in Example 3.
- the scattering suppressing member 29 was fixed to the outside of the container by bonding both ends thereof.
- Example 5 A secondary battery produced in the same manner as in Example 1 was further provided with a scattering suppression member 29 (29A, 29B and 29C) made of an adhesive material having a belt-like polyimide film having a width of 8 mm and a thickness of 0.05 mm as a support. A secondary battery corresponding to the battery 10B of FIG. 8 was produced. The position at which the scattering suppressing member 29 is provided is the same as in Example 3.
- Example 6 The secondary battery manufactured in the same manner as in Example 1 is further provided with a scattering suppression member 29 (29A, 29B and 29C) made of iron wire (wire) having a diameter of 0.5 mm, and corresponds to the battery 10B of FIG. A secondary battery was manufactured.
- the position at which the scattering suppressing member 29 is provided is the same as in Example 3.
- Example 7 A scattering suppression member 29 (29A, 29B and 29C) made of an adhesive material using a belt-like aluminum film having a width of 8 mm and a thickness of 0.05 mm as a support is further added to the secondary battery produced in the same manner as in Example 1. A secondary battery corresponding to the battery 10B of FIG. 8 was prepared. The position at which the scattering suppressing member 29 is provided is the same as in Example 3.
- a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a thin portion was provided on the lid 100 of the container in a manner opposite to that in Example 1. More specifically, the outer surface of the top plate portion 100a is cut out in parallel with the longitudinal end portion 100e around the position of 10 mm in the width direction Y from each longitudinal end portion 100e of the lid 100, respectively. A groove with a thickness of 5 mm and a maximum depth of 1 mm was formed. Thereby, the thin part 102 was formed in the vicinity of each longitudinal end part 100e. The minimum value of the thickness of the thin portion 102 was about 1 mm. The thin portion 102 was formed so that both ends extended to the vicinity of the short end portion of the lid 100.
- a groove having a width of 0.5 mm and a maximum depth of 1 mm was formed in the center portion in the width direction Y of the lid 100 by cutting out the inner surface of the top plate portion 100a in parallel with each longitudinal end portion 100e.
- the thin part 104 was formed in the center part of the width direction Y of the top-plate part 100a.
- the minimum thickness of the thin wall portion 104 was about 1 mm. The thin portion 104 was formed so that both ends extended to the vicinity of the short end of the lid 100.
- Example 2 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1 without providing the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 and the scattering suppressing member.
- the rupture test and impact test described below were performed on the secondary batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 and 2. And the generation
- the burst test was performed on each of the three secondary batteries obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.
- the impact test was also performed on each of the three secondary batteries obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.
- the secondary battery is charged with electric power of 6 A ⁇ 1 hr or more, and after full charging, the charging is continued as it is so that hydrogen gas and oxygen gas are continuously generated inside the secondary battery. I made it.
- the inside of the secondary battery is in a state where the hydrogen gas is ignited by the spark generated in the next ignition process, and the hydrogen gas burns and spreads quickly.
- Example 1 breakage occurred in the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15. Moreover, destruction was confirmed in a part of the container other than the thin portion. However, since the bursting energy was reduced by the early breakage of the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15, only moderate fragments (fragments having an area of 9 to 49 cm 2 ) were produced. The momentum of flying (the maximum scattering distance of the fragments) was also small. In the impact test, no lid breakage was observed.
- Example 2 breakage occurred in the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15. Moreover, although the destruction was confirmed in a part of the container other than the thin-walled portion, only small fragments (debris having an area of 9 cm 2 or less) were generated due to the provision of the scattering suppression members 19, 21, and 23. The fragments were also held together by the scattering suppressing member, and were not scattered at all. In the impact test, no lid breakage was observed.
- Comparative Example 2 in which the thin part was not formed on the lid and the scattering suppression member was not provided, scattering of huge pieces having an area of 49 cm 2 or more was observed.
- Comparative Example 2 does not have a thin-walled portion, the strength against external impact is sufficient, and no cracking of the lid was confirmed in the impact test.
- Example 5 using a polyimide tape (adhesive material) as the scattering suppressing member 29 substantially the same result as in Example 1 using a polyvinyl chloride tape (adhesive material) was obtained.
- Example 7 using an aluminum tape (adhesive material) although no debris was scattered, generation of moderate debris was confirmed. This is probably because the aluminum tape has a lower elongation than the polyvinyl chloride tape or polyimide tape, and the aluminum tape itself broke before the thin portion broke. That is, as a scattering suppression member, it has been confirmed that it is more preferable that the support has elasticity and a high elongation rate.
- FIG. 17 is a perspective view of a secondary battery according to Embodiment 6 of the present invention.
- FIG. 18 shows a state where the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery of FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and instead, a scattering suppression member 14 that suppresses scattering of fragments and electrolyte is provided. .
- the scattering suppression member 14 is a sheet-like member made of a material having a ventilation structure that allows gas to pass while preventing passage of the electrolytic solution, and is provided so as to cover at least the upper surface and side surfaces of the container.
- the scattering suppressing member 14 By covering the container with the scattering suppressing member 14 having such a ventilation structure, the electrolytic solution is prevented from scattering when the container is ruptured due to a sudden increase in internal pressure, while allowing high-pressure gas to escape.
- the scattering suppressing member 14 itself can be prevented from being ruptured. Thereby, the safety
- Examples of specific materials for the scattering suppressing member 14 include nonwoven fabrics, woven fabrics, nets, porous bodies, and sponge-like bodies.
- polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, natural rubber, glass fiber, nickel, copper, iron, and the like can be used alone or in combination as raw materials for these materials.
- the electrolytic solution contains sulfuric acid, it is preferable to use a material obtained by mixing aramid fibers with a polypropylene nonwoven fabric as the scattering suppressing member 14.
- the scattering suppression member 14 is preferably formed of a material so that the amount of water absorbed is 0.005 g / cm 2 or more. A more preferable water absorption amount is 0.01 to 0.5 g / cm 2 . By making the amount of water absorption within this range, it is possible to more reliably prevent the electrolytic solution from scattering by absorbing the electrolytic solution colliding with the scattering suppressing member 14 while ensuring sufficient air permeability. .
- the amount of water absorption is as follows: 1 cm 2 of the scattering suppression member 14 is immersed in water, and after 3 minutes, it is lifted from the water and suspended in a thermostatic chamber at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 55% for 3 minutes. It is the value measured by measuring the weight.
- the scattering suppressing member 14 is provided so as to cover 90% or more, preferably all, of the outer surface of the battery 10E from the viewpoint of completely preventing the scattering of the electrolytic solution.
- the electrolyte solution hardly scatters from the bottom surface of the battery case 16, and therefore the upper surface and four side surfaces of the container 1C excluding the bottom surface of the battery case 16 are enclosed. It is also possible to arrange the scattering suppression member 14 as described above.
- the gas holding part 1a of the container 1C is much easier to break than the liquid holding part 1c when the container 1 bursts due to an increase in internal pressure. Therefore, even if the scattering suppressing member 14 is disposed so as to surround only about 20 to 30% of the upper surface of the container 1C and the side surface of the container 1C, which corresponds to the gas holding portion 1a of the container 1C. Good (the lower limit position of the scattering suppressing member 14 in this case is indicated by a two-dot chain line in FIG. 17). As described above, by providing the scattering suppression member 14 only at a position corresponding to the gas holding portion 1a of the container 1C, the safety of the secondary battery is not increased unnecessarily. Can be effectively increased.
- the scattering suppressing member 14 has at least one through hole 42 at a corresponding position. It is possible to facilitate the connection of the power cable and the replenishment of the electrolyte.
- the “corresponding position” means that when the scattering suppression member is disposed in the vicinity of the secondary battery housing, the electrode terminal installation part and the electrolyte replenishing hole are accessed from the outside through the through hole. It refers to a position that facilitates, typically a position that directly faces the electrode terminal installation portion or the electrolyte solution replenishment hole.
- the scattering suppressing member 14 is provided with at least one (eight in the illustrated example) through-hole 42 at a position facing the installation portion of the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38. It has been.
- the through-holes 42 With appropriate dimensions at such positions, the safety and handleability of the secondary battery can be improved in a balanced manner.
- the scattering suppressing member 14 has a multilayer structure.
- the scattering suppressing member 14 has a structure of a net or a woven fabric as shown in FIG. 19 (hereinafter, both are collectively referred to as a net-like body), and as shown in FIG. Let us consider a case in which the nets 14A and 14B are stacked. In this case, the nets 14A and 14B are preferably laminated so that the eye opening 14a of one net 14A and the node 14b of the other net 14B overlap.
- the opening L1 is preferably 0.01 to 3 mm.
- the fiber diameter D1 is preferably 0.001 to 10 mm.
- the opening L1 is preferably 0.01 to 5 mm.
- the fiber diameter D1 is preferably 0.001 to 10 mm.
- the fiber diameter D1 may be different between length and width.
- each layer of the scattering suppressing member 14 has a multilayer structure
- the porosity of each layer can be made different.
- the inner layer has a higher porosity and thus becomes more air permeable and may be affected by the gas pressure at the time of bursting. Less.
- the electrolyte solution which could not be caught by the inner layer can be captured by the outer layer having a smaller porosity. In this way, each layer can be assigned a role.
- the porosity of the outer layer is increased and the porosity of the inner layer is decreased, the inner layer becomes less air permeable and is more susceptible to the gas pressure at the time of rupture. Therefore, although it is difficult to maintain the shape of the scattering suppressing member 14, the effect of preventing liquid scattering can be enhanced because the porosity is small.
- the hole diameter of each layer it is possible to more reliably realize a structure in which gas is easy to pass but electrolyte is difficult to pass. For example, if a thin layer with a small pore diameter is arranged on the outside and a thick layer with a large pore diameter is arranged on the inside, the scattering suppression member is prevented from being broken throughout the entire layer due to an increase in internal pressure, and the electrolyte is scattered. Can be more effectively prevented.
- Example 8 A commercially available secondary battery (manufactured by Panasonic Corporation) of type 80D26 conforming to JIS D 5301 (lead storage battery for starting) was prepared. The dimensions of the secondary battery were 260 ⁇ 173 ⁇ 202 mm, and the total height including electrode terminals and the like was 225 mm. A bag (outer dimensions: 400 ⁇ 350 mm, water absorption 0.015 g / cm 2 ) made of a polypropylene nonwoven fabric having a thickness of 0.18 mm was produced as the scattering suppressing member 14. The secondary battery was placed therein, a cable connected to the electrode terminal was taken out from the opening of the bag (scattering suppression member), and the opening was bundled together with a cable using a polypropylene binding band.
- Example 9 The same commercially available secondary battery as in Example 8 was prepared. A cuboid box (external dimensions: 270 ⁇ 183 ⁇ 235 mm) was produced using a polypropylene nonwoven fabric having a thickness of 0.18 mm as the scattering suppression member 14 in the same manner as in Example 8. By putting a secondary battery in it, the entire outer surface of the secondary battery was covered.
- Example 10 The same commercially available secondary battery as in Example 8 was prepared. Other than providing round holes of sufficient size to access them at positions corresponding to the electrode terminal installation part and opening part (electrolyte replenishment hole) of the top plate part of the lid of the secondary battery In the same manner as in Example 9, a box (scattering suppression member) was produced. By putting the secondary battery in it, the entire outer surface of the secondary battery except the electrode terminal installation part and the electrolyte replenishing hole was covered.
- Example 11 The same commercially available secondary battery as in Example 8 was prepared.
- the scattering suppression member 14 a mesh having a mesh size of 5 mm square (water absorption amount 0.003 g / cm 2 ) was made of polyurethane fibers having a diameter of 0.7 mm. And the whole outer surface of the secondary battery was covered with the net
- Example 3 The same commercially available secondary battery as in Example 1 was prepared.
- the scattering suppression member was not particularly used.
- Example 4 The same commercially available secondary battery as in Example 1 was prepared.
- a rectangular parallelepiped box (external dimensions: 270 ⁇ 183 ⁇ 235 mm) was produced using a polypropylene film having a thickness of 0.18 mm (water absorption of 0.001 g / cm 2 , no air permeability). By putting a secondary battery in it, the entire outer surface of the secondary battery was covered.
- the scattering amount of the electrolyte solution was qualitative filter paper No. 125 having a diameter of 125 mm so as to face the total of the top surface and the four side surfaces of the secondary battery. 5 (filter paper conforming to JIS P 3801 type 2) were arranged and measured by measuring how much the weight of the five filter papers changed before and after scattering of the electrolyte. At this time, the distance between each surface of the secondary battery and the filter paper was 300 mm. The results are shown in Table 2.
- Example 8 in which the entire secondary battery was housed in a polypropylene nonwoven fabric bag, almost no scattering of the electrolyte was observed, and almost no change in the weight of the filter paper occurred.
- Comparative Example 3 where no scattering suppression measures were applied to the secondary battery, an electrolyte solution that could not be absorbed by the filter paper was scattered, and only 21. It has reached 74g.
- Examples 9 to 11 all of them were significantly below the weight change of Comparative Example 3, and it was confirmed that the scattering suppression effect was sufficiently exhibited.
- the scattering suppressing member is made of a material having a ventilation structure that prevents the passage of the electrolytic solution while allowing the gas to pass therethrough.
- Example 9 having substantially the same configuration as Example 8 exhibits a very excellent scattering suppression effect as in Example 8.
- Example 10 a great scattering suppression effect was also obtained in Example 10 in which the scattering suppression member was applied to the entire outer surface of the secondary battery except for the portions corresponding to the electrode terminal installation portion and the electrolyte replenishment hole. This is presumably because the explosion occurred in the upper part from the liquid level in the battery, so that only the part above the liquid level was destroyed and the other part remained. From this result, it is understood that a sufficient scattering suppression effect can be obtained as long as even a portion where the case is likely to be destroyed at the time of rupture is covered.
- Example 11 in which the scattering suppressing member 14 is constituted by a two-layer net, the amount of scattering of the electrolytic solution is suppressed to 1 ⁇ 2 or less compared to Comparative Example 4 using a box made of a polypropylene film. This is thought to be because the electrolyte solution drops that passed through the first layer could be effectively captured by the second layer. From this result, it can be expected that if the number of layers of the mesh is increased, the liquid scattering prevention effect is further improved. Thus, if the scattering suppression member 14 was made into the multilayer structure, it has confirmed that the more favorable scattering suppression effect was acquired by the increase in the number of fibers of the thickness direction.
- a non-woven fabric using resin fibers or the like locally has a structure similar to that of a net (or woven fabric), so that the same effect can be obtained.
- the scattering suppression member 14 of the sixth embodiment can be provided in the battery 10 of FIG. Thereby, the scattering suppression effect is exhibited synergistically, and scattering of the fragments and the electrolyte can be almost completely prevented.
- FIG. 21 is a perspective view showing a secondary battery according to Embodiment 7 of the present invention.
- the state which removed the scattering suppression mechanism from the secondary battery of FIG. 21 is the same as what was shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and instead, a scattering suppression member 14C that suppresses the scattering of fragments and electrolyte is provided. .
- the scattering suppression member 14C has the same shape as the scattering suppression member 14 of the battery 10E of FIG. 17, and is made of the same material.
- the battery 10F differs from the battery 10E of FIG. 17 in that the scattering suppressing member 14C is bonded to the container 1 with an adhesive (not shown).
- the other configuration of the battery 10F is the same as that of the battery 10E in FIG.
- the scattering suppression member 14C By adhering the scattering suppression member 14C to the container 1, even when fragments are generated due to the rupture of the container 1, it is possible to prevent the fragments from scattering due to adhesion with the scattering suppression member 14C. Further, in the portion where the scattering suppression member 14C is bonded to the container 1, the scattering suppression member 14C and the container 1C reinforce each other. Therefore, it is possible to prevent the destruction of the container 1C from proceeding more than necessary to escape the internal gas. As a result, the safety of the secondary battery is improved.
- the scattering suppressing member 14C In the configuration in which the scattering suppressing member 14C is attached to the container 1C with an adhesive, the scattering suppressing member 14C can be provided at a desired position. Therefore, the degree of freedom in design increases.
- the adhesive is, for example, an adhesive containing petroleum resin such as rosin derivative, polyterpene, terpene phenol resin.
- the scattering suppression member 14C in the gas holding portion 1a of the container 1C.
- the gas holding portion 1a of the container 1C is surrounded by the scattering suppressing member 14C in a state where it is not bonded, and a portion having a predetermined width below that is used as the bonding allowance 1b (the boundary is shown by a two-dot chain line in FIG. 1). )
- Only the scattering suppressing member 14C of the part may be adhered by an adhesive. In this case, the scattering suppression member 14C below the bonding allowance 1b may be cut off. Thereby, the safety of the secondary battery can be dramatically improved without unnecessarily increasing the overall weight and bulk.
- the scattering suppression member 14C can also be provided inside the container 1C. If the scattering suppression member 14C is bonded to the inside of the container 1C, the scattering suppression member 14C can be provided so as to contain almost all of the electrolytic solution, and it is possible to prevent debris and the electrolytic solution from scattering. It is.
- the scattering suppression member 14C when the scattering suppression member 14C is disposed inside the container 1C, it is necessary to newly secure the installation space. Further, due to a capillary phenomenon or the like, the scattering suppressing member 14C always includes a certain amount of electrolyte. Therefore, the ability to absorb and capture the scattered electrolyte is reduced. In addition, since the scattering suppressing member 14C includes the electrolytic solution, a possibility that the ventilation structure through which the gas should escape is blocked by the electrolytic solution is also increased.
- Example 12 A commercially available secondary battery (manufactured by Panasonic Corporation) of model 80D26 conforming to JIS D 5301 (starting battery) was prepared. The dimensions of the secondary battery were 260 ⁇ 173 ⁇ 202 mm, and the total height including the electrode terminals and the like was 225 mm.
- a material for the scattering suppressing member 14C a polypropylene non-woven fabric having a thickness of 2.8 mm (water absorption amount 0.015 g / cm 2 ) was prepared.
- an acrylic resin adhesive was prepared.
- the polypropylene non-woven fabric was cut into a shape and size substantially equal to each outer surface of the container, an adhesive was applied to one surface thereof, and adhered to each surface except the bottom surface of the battery case to constitute the scattering suppressing member 14C.
- the scattering suppression member on the top surface of the container is necessary and sufficient to access the electrode terminal installation portion and the electrolyte replenishment hole at a position corresponding to the electrode terminal installation portion and the electrolyte replenishment hole of the lid. A large opening was formed.
- Example 13 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared. The same thing as Example 1 was prepared as a raw material and adhesive agent of a scattering suppression member.
- the polypropylene nonwoven fabric is cut into a shape and size substantially equal to each inner surface of the secondary battery, an adhesive is applied to one surface thereof, and adhered to each inner surface except the bottom surface of the battery case, and the scattering suppressing member 14C Configured.
- an opening having an appropriate size was formed at a position corresponding to the electrode terminal installation portion and the electrolyte replenishment hole.
- Example 14 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared. As the material and adhesive for the scattering suppressing member 14C, the same materials as in Example 12 were prepared. A scattering suppression member 14 ⁇ / b> C was configured in the same manner as in Example 12 except that a polypropylene nonwoven fabric was also disposed on the bottom surface of the battery case.
- Example 15 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared.
- the material and adhesive for the scattering suppressing member 14C the same materials as in Example 12 were prepared.
- a bag that can cover the gas holding portion of the secondary battery housing and has the bonding allowance 1b at the opening is produced.
- the adhesion allowance 1b was adhered to a portion below the gas holding part, and was arranged so as to surround the gas holding part of the container of the secondary battery to constitute a scattering suppression member.
- Example 16 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared.
- a material for the scattering suppressing member 14C a sponge-like nickel porous body having a thickness of 2.2 mm (water absorption amount 0.015 g / cm 2 ) and the same polypropylene nonwoven fabric as in Example 12 were prepared.
- a cyanoacrylate adhesive was prepared as an adhesive.
- Sponge-like nickel porous body is cut into a shape and size substantially equal to each outer surface of the container, and an adhesive is applied to one surface thereof, and the bottom of the battery case, the electrode terminal installation portion, and the electrolyte solution replenishing hole Adhered to each surface except. Further, in the same manner, a polypropylene nonwoven fabric was adhered from above the nickel porous body to constitute a scattering control member 14 having a multilayer structure (water absorption amount 0.015 g / cm 2).
- Example 17 The same secondary battery as in Example 12 was prepared. A polyurethane foam having a thickness of 10 mm (water absorption 0.012 g / cm 2 ) was prepared as a material for the scattering suppressing member 14C. The same adhesive as in Example 12 was prepared. The polyurethane foam was cut into a shape and size substantially equal to the outer surfaces of the secondary battery. Adhesive is applied to one side of the polyurethane foam in a mesh form, and this is adhered to the entire outer surface of the secondary battery excluding the bottom surface and the electrode terminal installation portion and the electrolyte replenishing hole, and the scattering suppressing member 14C Configured.
- Example 18 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared. A 2.8 mm thick polyethylene porous body (water absorption 0.010 g / cm 2 ) was prepared as the scattering suppressing member 14C. The same acrylic resin adhesive as in Example 12 was prepared as the adhesive. The polyethylene porous body was cut into a shape and size substantially equal to each outer surface of the secondary battery. Adhesive is applied to one side of the polyethylene porous body, and this is adhered to the entire outer surface of the secondary battery except for the bottom surface and the electrode terminal installation portion and the electrolyte replenishing hole, thereby forming the scattering suppressing member 14C. did.
- Example 19 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared.
- As the scattering suppressing member 14C a polypropylene fiber having a diameter of 2.8 mm was used to produce a mesh having a mesh size of 5 mm square (water absorption amount 0.015 g / cm 2 ).
- the same adhesive as in Example 1 was prepared. The net was adhered to the entire outer surface of the secondary battery with an adhesive.
- Example 20 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared. As the scattering suppressing member 14C, two same nets as in Example 19 were produced. The same adhesive as in Example 12 was prepared. One net was adhered to the entire outer surface of the secondary battery with an adhesive. The second mesh is bonded onto the first mesh so that the mesh of the mesh overlaps the node of the second mesh, and the scattering suppression member 14C (water absorption 0.005 g / Cm 2 ).
- Example 5 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared.
- the scattering suppression member was not particularly used.
- Example 6 The same commercially available secondary battery as in Example 12 was prepared.
- a material for the scattering suppressing member 14C a 0.02 mm thick polypropylene film (water absorption amount 0.001 g / cm 2 , no air permeability) was prepared.
- the same acrylic resin adhesive as in Example 12 was prepared as the adhesive. The film was adhered to the entire outer surface of the secondary battery excluding the bottom surface, the electrode terminal installation portion, and the electrolyte replenishment hole with an adhesive to constitute the scattering suppressing member 14C.
- Example 12 in which a polypropylene nonwoven fabric was adhered to the entire outer surface of the secondary battery excluding the bottom surface and the like, almost no scattering of the electrolyte was observed, and almost no change in the weight of the filter paper occurred. Moreover, no scattering of fragments was observed.
- Comparative Example 5 in which the secondary battery was not subjected to any scattering suppression measures, an electrolyte solution that could not be absorbed by the filter paper was scattered, and only 21.67 g of the measured weight change. Has reached. Also, in Examples 13 to 20, all of them were significantly lower than the weight change of Comparative Example 5, and it was confirmed that the scattering suppression effect was sufficiently exhibited.
- the scattering suppressing member 14C has a ventilation structure that prevents the passage of the electrolytic solution while allowing the gas to pass therethrough.
- Example 13 in which the scattering suppressing member is arranged inside the container, more electrolytic solution is scattered than in Example 12. This is because the scattering suppressing member is always in contact with the electrolytic solution, and the capillarity causes a portion holding the electrolytic solution in the scattering suppressing member, so that the amount capable of absorbing the electrolytic solution is reduced. Conceivable. However, the electrolytic solution scattering amount is much lower than that of Comparative Example 5, and a sufficient scattering suppressing effect is obtained.
- Example 14 having the same configuration as that of Example 12 also exhibits a very excellent scattering suppression effect as in Example 12. From this result, it can be seen that it is less necessary to dispose the scattering suppression member on the bottom surface of the container.
- Example 15 in which only the gas holding portion of the secondary battery container is surrounded by the scattering suppression member also exhibits an excellent scattering suppression effect.
- the secondary battery bursts it is understood that it is important to arrange the scattering suppression member in a portion where the destruction is likely to occur.
- Example 16 in which the scattering suppression member was composed of a nickel porous body and a polypropylene nonwoven fabric, a better scattering suppression effect than in Example 12 was obtained. This seems to be due to the result of the scattering suppressing member having a multilayer structure. From this, it can be seen that the scattering suppressing effect can be improved by making the scattering suppressing member a multilayer structure.
- Example 19 good scattering suppression effect was obtained in Examples 19 and 20 using a polypropylene net as the scattering suppression member.
- the electrolytic solution scattering amount is less than 1/2 of Example 19. This is probably because not only the number of mesh fibers increased in the plane direction but also in the thickness direction, so that a larger electrolytic solution capturing effect was obtained. By extension of this, it can be said that a nonwoven fabric etc. are suitable for the scattering suppression member of this invention.
- the scattering suppression member 14C of the seventh embodiment can be provided in the battery 10 of FIG. Thereby, the scattering suppression effect is exhibited synergistically, and scattering of the fragments and the electrolyte can be almost completely prevented.
- FIG. 22 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 8 of the present invention.
- the state which removed the scattering suppression mechanism from the secondary battery of FIG. 22 is the same as what was shown in FIG.
- the scattering suppression member 45 is composed of a plurality of members (45a1 to 45a5 and 45b1 to 45b4) having a predetermined shape (in the illustrated example, a band shape or a tape shape).
- the plurality of members are respectively arranged between the battery case 16 and the lid 18 at a predetermined interval so as to let the gas ejected when the container 1 bursts to the outside. 16 and the lid 18, that is, attached to the outer surface of the container 1 ⁇ / b> C with an adhesive (not shown).
- the scattering suppressing member 45 By configuring the scattering suppressing member 45 from such a plurality of members, when the battery 10G is ruptured due to an increase in internal pressure, high-pressure gas ejected from the inside can be released. At the same time, it is possible to prevent the fragments from scattering around while preventing the scattering suppressing member 45 itself from being destroyed.
- the scattering suppression member 45 can be held by the scattering suppression member 45. Therefore, it is possible to suppress the fragments from scattering. Furthermore, in the part where the scattering suppression member 45 is affixed to the container 1, the scattering suppression member 45 and the container 1C mutually reinforce each other. Therefore, the destruction of the container 1 can be prevented from proceeding more than necessary. As a result, the safety of the secondary battery is improved.
- each of the plurality of members constituting the scattering suppressing member 45 has a breaking strength of 37.5 to 150 N / 25 mm.
- This breaking strength is measured by using a tensile tester (for example, AGS-500B manufactured by Shimadzu Corporation) on a test piece processed into a shape specified by Japanese Industrial Standards (standard number: JIS : K 1133: 1995). It is a value measured by stretching under the condition of 10 mm / min.
- the plurality of members constituting the scattering suppressing member 45 have an expansion rate of 30 to 125% until breaking.
- the impact received by the scattering suppressing member 45 when the container 1C is ruptured can be reduced. Thereby, it can prevent that the scattering suppression member 45 itself is destroyed, and can prevent more reliably that fragments are scattered.
- a more preferable range of the stretching ratio is 100 to 125%.
- This stretch rate is determined by using a tensile tester (for example, AGS-500B manufactured by Shimadzu Corporation) on a test piece processed into a shape specified by Japanese Industrial Standards (standard number: JIS K 7113: 1995). It is a value measured by comparing the original dimension of the test piece with the dimension when the test piece is stretched under the condition of 10 mm / min and the test piece is broken.
- the scattering suppression member 45 can be provided at a desired position by adhering the scattering suppression member 45 to the container 1C with an adhesive. Therefore, the degree of freedom in design increases.
- the scattering suppressing member 45 can be constituted by, for example, an endless belt-like member as shown in FIG. 23 in addition to a tape-like (band-like) member.
- the material of the scattering suppression member 45 varies depending on the properties of the specific electrolyte, but polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, imide resin, amide resin, olefin resin, ABS resin, acrylic resin
- silicone resins, synthetic rubbers, natural rubbers, and the like can be used alone or in combination.
- a composite material of a ceramic and a metal such as copper, iron, nickel, aluminum, and stainless steel, and the above-described resin, to which an appropriate elongation rate is imparted, can be used.
- the interval between the members is preferably 15 to 25 mm.
- the pressure-sensitive adhesive can be a pressure-sensitive adhesive containing, for example, an acrylic resin, a synthetic rubber, a rosin derivative, and a terpene resin.
- the adhesive strength of the adhesive is preferably 12.5 to 20 N / 25 mm (measured value at 23 ° C.).
- the scattering suppressing member 45 has a plurality of tape-shaped or endless belt-shaped members vertically and / or traversed on all surfaces of the container 1. It is preferable to provide as follows. Although not clearly shown in FIG. 22, in the illustrated battery 10 ⁇ / b> G, a plurality of tape-like or endless belt-like members are arranged on all of the upper surface, the four side surfaces, and the bottom surface of the container 1. ing. Thereby, there also exists an effect that the intensity
- a suppression member 45 may be provided.
- the battery case 16 is generally filled with an electrolyte so that the liquid level is 70 to 80% of the depth H. Therefore, the part above the liquid level of the electrolytic solution of the container 1C constitutes a gas holding part 1a that holds a gas such as air inside, and the lower part constitutes a liquid holding part 1c.
- maintenance part 1a ie, the position of the liquid level of electrolyte solution
- the gas holding part 1a is a part where an explosion occurs inside the container 1C when the container 1C ruptures because gas (for example, hydrogen and oxygen) generated during overcharge or reverse connection accumulates inside. Therefore, the gas holding part 1a is more easily destroyed than the other part when the container 1C is ruptured.
- the scattering suppression member 45 on the gas holding portion 1a of the container 1C, that is, about 20 to 30% from the upper surface of the container 1C and the side surface of the container 1C. . Further, it is preferable that 70 to 95% of the total area of the outer surface of the gas holding portion 1a is covered with the scattering suppressing member 45. Thereby, when the container 1C is ruptured due to an increase in internal pressure, the gas ejected from the inside can be more reliably released to the outside. Thereby, it can prevent more reliably that the fragment of the container 1C is scattered, avoiding that the scattering suppression member 45 itself is damaged.
- the scattering suppression member 45 is comprised from a tape-shaped member, while adhering the member to the upper surface of the container 1C, the both ends are the lower limits of the gas holding part 1a on the side surface of the container 1C. It is also preferable to reach the position below the position, that is, below the liquid level of the electrolytic solution. Thereby, it becomes possible to connect the fragments generated from the gas holding part 1a which is easily destroyed to the liquid holding part 1c which is not easily destroyed. Further, the overall weight and bulk are not unnecessarily increased.
- the scattering suppressing member 45 is arranged so as to avoid them in consideration of accessibility to them. preferable. Thereby, the safety
- the mode in which the scattering suppressing member 45 is provided in the container 1C is not limited to a mode in which a plurality of tape-shaped or endless belt-shaped members are crossed vertically and horizontally on the upper surface of the container 1C.
- the scattering suppression member 45 can be configured only from members 45b1 to 45b4 that are parallel to the longitudinal direction X of the container 1C on the upper surface of the container 1C.
- the scattering suppressing member 45 can be configured only from the members 45a1 to 45a5 that are parallel to the width direction Y of the container 1C on the upper surface of the container 1C.
- Example 21 A commercially available secondary battery (manufactured by Panasonic Corporation) of model 80D26 conforming to JIS D 5301 (starting battery) was prepared. The dimensions of the secondary battery were 260 ⁇ 173 ⁇ 202 mm, and the total height including the electrode terminals and the like was 225 mm.
- a material for the scattering suppressing member 45 a polyvinyl chloride tape (hereinafter referred to as a polyvinyl chloride tape) having a thickness of 0.2 mm and a width of 20 mm was prepared.
- An acrylic resin was prepared as an adhesive.
- the tape was cut into an appropriate length to produce a plurality of members. They were attached to the outer surface of the container with an adhesive.
- the arrangement was similar to the arrangement of the tape shown in FIG. More specifically, six tapes in the longitudinal direction X and four in the width direction Y are arranged in parallel on the upper surface of the container. Each tape was bonded so as to make one round of the container.
- the scattering suppressing member 45 was configured as described above. At this time, the interval between the tapes arranged in parallel was set to 20 mm, and the scattering suppressing member covered 70% of the outer surface of the gas holding portion of the container.
- Example 21 A secondary battery of Example 21 was produced as described above.
- Example 22 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 21 except that a polyimide tape having a thickness of 0.08 mm and a width of 20 mm (hereinafter referred to as an imide tape) was used as a material for the scattering suppressing member 45.
- the breaking strength of the tape was 50 N / 25 mm.
- the elongation rate was 20%.
- the adhesive strength of the adhesive was 14 N / 25 mm.
- Example 23 The secondary material was the same as in Example 21 except that a tape made of a polypropylene synthetic label having a thickness of 0.2 mm and a width of 20 mm was used as the material for the scattering suppressing member 45 and an acrylic resin was used as the adhesive. A battery was produced. Polypropylene synthetic labels are manufactured using synthetic resin as the main raw material, and impart the properties (particularly the appearance such as whiteness and opacity and the wide range of printing and processing performance) of paper made from wood pulp while maintaining its characteristics. It is a product.
- Example 24 Using the same material for the scattering suppressing member as in Example 21 and the same adhesive, the scattering suppressing member was provided mainly on the outer surface of the gas holding portion of the container. That is, both ends of the plurality of tape-shaped members constituting the scattering suppression member are positioned below a predetermined length (for example, 1 to 2 cm) below the liquid surface of the electrolyte (position indicated by a one-dot chain line in FIG. 22). It was.
- a secondary battery was made in the same manner as Example 21 except for the above.
- Example 7 The same commercially available secondary battery as in Example 21 was prepared.
- the scattering suppression member was not particularly used.
- Example 8 The same commercially available secondary battery as in Example 21 was prepared. A 0.7 mm diameter stainless steel wire was prepared. The wire was wound one turn at the same position as the position where the tape was provided in Example 21. No particular adhesive was used. The breaking load of the wire was 20 kgf (about 196 N).
- Example 9 The same commercially available secondary battery as in Example 21 was prepared. A rubber band with a diameter of 5 mm was prepared. The rubber bands were fitted one by one at the same position as the position where the scattering suppressing member 45 was provided in FIG. No adhesive material was used. The breaking strength of the rubber band was 435 N / 25 mm. The elongation rate was 150%.
- Example 10 The same commercially available secondary battery as in Example 21 was prepared.
- An aluminum tape (hereinafter referred to as an aluminum tape) having a thickness of 0.1 mm and a width of 20 mm was prepared.
- the aluminum tape was affixed at the same position as that where the polyvinyl chloride tape was affixed in Example 21, using the same adhesive.
- the breaking strength of the tape was 80 N / 25 mm.
- the elongation rate was 7%.
- the adhesive strength of the adhesive material was 15 N / 25 mm.
- Example 11 The same commercially available secondary battery as in Example 21 was prepared. A tape made of a polypropylene synthetic label having a thickness of 0.2 mm and a width of 20 mm was prepared. The tape was affixed at the same position as in Example 23 using an acrylic resin having a lower adhesive strength than the adhesive in Example 23 as the adhesive. The adhesive strength of the adhesive was 5 N / 25 mm.
- Example 21 where the scattering suppressing member 45 made of a polyvinyl chloride tape was applied, no debris was produced even when the container 1C was ruptured, and no debris was scattered.
- Comparative Example 7 in which the secondary battery was not provided with any scattering suppression member, various pieces of large and small pieces were generated along with the rupture of the secondary battery, and these scattered at high speed. Some large pieces had an area exceeding 49 cm 2 .
- Reference Example 11 uses a polypropylene synthetic label as in Example 23. In Reference Example 11, peeling of the tape occurred, and moderate debris occurred at that portion. The debris scattered around. The reason why the tape was peeled off in Reference Example 11 is considered to be because the adhesive strength by the adhesive is as small as 5 to 7.5 N / 25 mm.
- Example 22 Although small fragments (fragments having an area of less than 9 cm 2 ) were generated, these fragments were held by the scattering suppressing member and were not scattered around. In Example 24, as in Example 21, no debris was produced and no debris was scattered.
- Example 22 uses an imide tape as a scattering suppression member.
- the tape was broken and small fragments were generated at that portion.
- the tape was not shredded, and no debris was scattered around. Therefore, it was confirmed that safety was improved with respect to Reference Examples 9 to 11.
- the imide tape has a smaller breaking strength than the polyvinyl chloride tape, which is considered to be the cause of the breakage. According to this result, the importance of using a member having a more appropriate breaking strength as the scattering suppressing member is understood.
- Example 23 uses a polypropylene synthetic label as a scattering suppression member.
- an adhesive having a higher adhesive strength than that of Reference Example 11 was used. For this reason, peeling of the tape did not occur.
- small fragments were generated, they were fixed to the tape and the fragments did not scatter around. Therefore, it was confirmed that safety was greatly improved as compared with Reference Example 11. From this result, the importance of using a pressure-sensitive adhesive having a more appropriate pressure-sensitive adhesive strength for attaching the scattering suppressing member is understood.
- Example 24 the scattering suppression member 45 is mainly provided in the gas holding part of the secondary battery housing. Also in this Example 24, no debris was generated, and therefore no debris was scattered. In view of this, when the secondary battery bursts, it is understood that it is important to arrange the scattering suppression member in a portion where the destruction is likely to occur.
- the scattering suppressing member 45 of the eighth embodiment can be provided in the battery 10 of FIG. Thereby, the scattering suppression effect is exhibited synergistically, and the scattering of fragments can be almost completely prevented.
- FIG. 25 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 9 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery in FIG. 25 is the same as that shown in FIG.
- peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and scattering suppression members 46, 48, and 50 are provided instead.
- the gas holding portion 1a of the container 1C has a high necessity to dispose the scattering suppression member.
- the scattering suppression members 46, 48, and 50 are mainly the outer surface of the gas holding portion 1a. Is arranged.
- the scattering suppression members 46, 48 and 50 are composed of a plurality of members having a predetermined shape (in the illustrated example, a strip shape or a tape shape).
- the plurality of members are independently provided in the lid 18 and the battery case 16 so that the gas ejected when the container 1C ruptures is released to the outside.
- the scattering suppression members 46 and 48 are respectively attached to the top plate portion 18a of the lid 18 with an adhesive.
- the scattering suppression member 50 is affixed to the upper part of the battery case 16 with an adhesive so as to go around the gas holding part 1a of the battery case 16 in the horizontal direction.
- the lower part of the scattering suppression member 50 is affixed to the outer surface of the liquid holding part 1c.
- the container 1 ⁇ / b> C is destroyed beyond the level required to escape the internal gas, and relatively large fragments are generated. And it can prevent that it disperses around. Thereby, the safety
- the scattering suppression member 46 is provided with a plurality of (six in the illustrated example) holes 52 for exposing the respective electrolyte solution replenishing holes 38. Further, the scattering suppressing member 48 is provided with two holes 54 for exposing the electrode terminals 34 and 36. Thereby, access to the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38 is facilitated, and the safety and handling of the secondary battery can be improved in a balanced manner.
- the scattering suppressing members 46, 48 and 50 By configuring the scattering suppressing members 46, 48 and 50 from members independent from each other, when the container 1C is ruptured due to an increase in internal pressure, high-pressure gas ejected from the inside can be released. At the same time, it is possible to prevent the fragments from scattering to the surroundings while preventing the scattering suppressing members 46, 48 and 50 themselves from being destroyed.
- the scattering suppressing members 46, 48 and 50 are affixed to the container 1C. Therefore, even when the destruction of the container 1 ⁇ / b> C greatly proceeds and fragments are generated, the fragments can be held by the scattering suppression members 46, 48 and 50. Therefore, it is possible to prevent the fragments from scattering. Furthermore, the scattering suppression members 46, 48, and 50 and the container 1C are reinforced to each other at the portion where the scattering suppression members 46, 48, and 50 are attached to the container 1C. Therefore, it is possible to prevent the destruction of the container 1C from proceeding more than necessary. Moreover, the effect that the intensity
- the lower part of the scattering suppressing member 50 is attached to the outer surface of the liquid holding part 1c.
- the scattering suppressing members 46, 48 and 50 it is preferable that 23 to 54% of the total area of the outer surface of the gas holding portion 1a is covered with the scattering suppressing members 46, 48 and 50.
- the members constituting the scattering suppressing members 46, 48 and 50 are not limited to a tape shape (band shape) but may be an endless belt shape, a linear shape or a strip shape. These members are more preferably bonded to the container 1C, but may simply be wound around the container 1C. For example, even if a rubber band or wire is wound around the container 1C, when the container 1C ruptures due to an increase in internal pressure, it is possible to suppress large pieces from being scattered around at high speed.
- the scattering suppressing members 46, 48 and 50 each have a breaking strength of 37.5 to 150 N / 25 mm.
- the breaking strength is determined by using a tensile tester (for example, AGS-500B manufactured by Shimadzu Corporation) on a test piece processed into a shape specified by Japanese Industrial Standards (standard number: JIS : K 1133: 1995). It is measured by stretching under the condition of 10 mm / min.
- the scattering suppressing members 46, 48 and 50 have an elongation ratio until breakage of 30 to 125%.
- the impact received by the scattering suppression members 46, 48, and 50 when the container 1C is ruptured can be reduced. Thereby, it can prevent that the scattering suppression members 46, 48, and 50 itself are destroyed, and can suppress more reliably that a fragment
- a more preferable range of the stretching ratio is 100 to 125%.
- This elongation rate is determined by using a tensile tester (for example, AGS-500B, manufactured by Shimadzu Corporation) with a test piece processed into a shape specified by Japanese Industrial Standards (standard number: JIS K 7113: 1995). It is measured by comparing the original dimension of the test piece with the dimension when the test piece is stretched under the condition of 10 mm / min and the test piece is broken.
- the scattering suppression members 46, 48 and 50 can be provided at desired positions by sticking the scattering suppression members 46, 48 and 50 to the container 1C with an adhesive. Therefore, the degree of freedom in design increases.
- the material of the scattering suppression members 46, 48 and 50 varies depending on the properties of the specific electrolyte, but polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, imide resin, amide resin, olefin resin, ABS resin, acrylic Resin, silicone resin, copper, iron, nickel, aluminum, stainless steel, synthetic rubber, natural rubber and the like can be used alone or in combination. Furthermore, a composite material of ceramic and the above-described resin can also be used.
- the scattering suppression members 46, 48 and 50 are configured by arranging a plurality of tape-shaped, endless belt-shaped or strip-shaped members in parallel, the interval between the members is preferably 15 to 25 mm.
- the pressure-sensitive adhesive includes, for example, an acrylic resin, a synthetic rubber, a rosin derivative, and a terpene resin.
- the adhesive strength of the adhesive is preferably 12.5 to 20 N / 25 mm (measured value at 23 ° C.). By setting the lower limit of the adhesive strength to the above value, it is possible to more reliably prevent debris from scattering. Further, by setting the upper limit of the adhesive strength to the above value, when it is necessary to remove the lid 18 from the battery case 16, the scattering suppressing members 46, 48 and 50 can be removed relatively easily, and the maintainability is improved. improves.
- FIG. 26 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 10 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery in FIG. 26 is basically the same as that shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and scattering suppression members 56, 58, and 60 are provided instead.
- the scattering suppression members 56 and 58 are tape-shaped or strip-shaped members, and are attached to the top plate portion 18a of the lid 18 with an adhesive.
- the scattering suppression member 60 (60A and 60B) is a tape-like member, and is attached to the side surface of the battery case 16 with an adhesive.
- the scattering suppressing member 56 is provided with holes at positions corresponding to the installation portions of the terminals 34 and 36 and the electrolyte solution replenishing holes 38. This facilitates access to the terminals 34 and 36 and the electrolyte solution replenishment holes 38.
- the scattering suppression member 60 (60A and 60B) is provided only on the two opposing side surfaces 16a of the narrower side of the battery case 16, and the two opposing side surfaces 16b of the wider side of the battery case 16 are provided. Is not provided.
- all the parts of the scattering suppression member 60 ⁇ / b> A are provided on the side surface of the battery case 16 above the liquid surface of the electrolytic solution.
- a part of the scattering suppression member 60B is provided on the side surface of the battery case 16 above the liquid level of the electrolytic solution, and the other part is provided below the liquid level of the electrolytic solution.
- the material and physical property values of the scattering suppressing members 56, 58 and 60 can be the same as those in the ninth embodiment.
- the material of the adhesive and the physical property values thereof can be the same as those in the ninth embodiment.
- FIG. 27 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 11 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery in FIG. 27 is basically the same as that shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and scattering suppression members 56, 58, and 62 are provided instead.
- the scattering suppression members 56 and 58 are the same as the scattering suppression members 56 and 58 of the battery 10J of FIG.
- the scattering suppression member 62 (62A and 62B) is the same as the scattering suppression member 60 of the battery 10J in that the material and the adhesive are attached to the upper part of the side surface of the battery case 16.
- the scattering suppression member 62 (62A and 62B) is different from the scattering suppression member 60 because the scattering suppression member 62 is provided only on the two opposite side surfaces 16b of the wider one of the battery case 16. It is a point that the narrower side of the tank 16 is not provided on the two opposing side surfaces 16a.
- all the parts of the scattering suppression member 62A are provided on the side surface of the battery case 16 above the liquid surface of the electrolytic solution.
- a part of the scattering suppression member 62B is provided on the side surface of the battery case 16 above the liquid level of the electrolytic solution, and the other part is provided below the liquid level of the electrolytic solution.
- the material and physical property values of the scattering suppressing members 56, 58 and 62 can be the same as those in the ninth embodiment.
- the material of the adhesive and the physical property values thereof can be the same as those in the ninth embodiment.
- FIG. 28 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 12 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery in FIG. 28 is basically the same as that shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and instead, a predetermined number (seven in the illustrated example) of scattering suppression members 64 are provided. Yes.
- the scattering suppression member 64 is a tape-like member, and is attached to the upper part of the container 1C with an adhesive. More specifically, each scattering suppression member 64 is provided in parallel with each other so as to span between the lid 18 and the two opposite side surfaces 16b of the wider battery case 16. The scattering suppression member 64 is not provided on the two opposing side surfaces 16a of the narrower width of the battery case 16.
- both ends of the scattering suppressing member 64 are positioned below the side surface of the battery case 16 by a predetermined length (for example, 1 to 2 cm) from the liquid surface of the electrolytic solution.
- the scattering suppressing member 64 is provided so as to avoid the installation portion of the electrode terminals 34 and 36 of the lid 18 and the electrolyte replenishing hole 38. Thereby, access to the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38 is facilitated, and the safety and handling of the secondary battery can be improved in a balanced manner. Further, the scattering suppression members 64 are arranged in parallel with each other at a predetermined interval (10 to 20 mm). Thereby, it is possible to prevent the fragments from scattering while letting the gas inside the battery escape to the outside.
- FIG. 29 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 13 of the present invention.
- the state which removed the scattering suppression mechanism from the secondary battery of FIG. 29 is the same as what was shown in FIG.
- the scattering suppression member 66 is a tape-like member, and is attached to the upper portion of the container 1C with an adhesive.
- a predetermined number (seven in the illustrated example) of the scattering suppression members 66 span each other so as to span the lid 18 and the two opposite side surfaces 16b of the wider battery case 16. It is provided in parallel.
- a predetermined number (two in the illustrated example) of the scattering suppression members 66 are provided in parallel to each other so as to span between the lid 18 and the two opposing side surfaces 16a of the narrower one of the battery case 16. ing.
- a predetermined number (one in the illustrated example) of the scattering suppressing member 66 is provided on the top plate portion 18 a of the lid 18 in parallel with the longitudinal direction X of the lid 18.
- the scattering suppression member 66 is provided between the terminal 34 and the terminal 36.
- a total of nine scattering suppression members 66 spanned between the lid 18 and the side surface 16a or 16b have a predetermined length (both ends) than the electrolyte surface on the side surface of the battery case 16. For example, it is positioned 1 to 2 cm below. Thereby, when the container 1C is ruptured due to an increase in internal pressure, it is possible to keep the fragments generated in the gas holding portion 1a in the liquid holding portion 1c which is not easily broken.
- the scattering suppressing member 66 is provided so as to avoid the electrode terminals 34 and 36 of the lid 18 and the electrolyte replenishing hole 38. Thereby, access to the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38 is facilitated, and the safety and handling of the secondary battery can be improved in a balanced manner. Further, the scattering suppression members 66 are arranged in parallel with each other at a predetermined interval (10 to 20 mm). Thereby, it is possible to prevent the fragments from scattering while letting the gas inside the battery escape to the outside.
- FIG. 30 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 14 of the present invention.
- the state which removed the scattering suppression mechanism from the secondary battery of FIG. 30 is the same as what was shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and instead, a scattering suppression member 68 is provided.
- the scattering suppression member 68 is composed of a single tape-shaped member, and the upper surface of the container 1C and the wider one of the two wider ones so that the longitudinal direction X of the container 1C advances spirally in one direction. It is affixed on the side surface 16b and the bottom surface with an adhesive.
- the scattering suppression member 68 is inclined with respect to the vertical direction of the battery case 16 on one of the wider side surfaces 16b of the container 1C (the front side surface in FIG. 30).
- the scattering suppression member 68 is parallel to the vertical direction of the battery case 16 on the other of the two wider side surfaces 16b of the container 1C (the surface on the other side not visible in FIG. 30).
- the scattering suppressing member 68 is provided so as to avoid the electrode terminals 34 and 36 of the lid 18 and the electrolyte replenishing hole 38. Thereby, access to the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38 is facilitated, and the safety and handling of the secondary battery can be improved in a balanced manner. Further, the scattering suppressing member 68 is wound in parallel at a predetermined interval (10 to 20 mm). Thereby, it is possible to prevent the fragments from scattering while letting the gas inside the battery escape to the outside.
- FIG. 31 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 15 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery in FIG. 31 is basically the same as that shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and a tape-like scattering suppression member 70 is provided instead.
- the scattering suppression member 70 is affixed to the outer surface of the container 1C excluding the bottom with an adhesive.
- the scattering suppression member 70 is provided in parallel with each other so as to hang over the lid 18 and the two wider side surfaces 16b of the battery case 16 in a meandering manner. . Thereby, a margin is generated in the scattering suppressing member 70, and abrupt destruction is prevented.
- the scattering suppression member 70 is not provided on the two opposing side surfaces 16a of the narrower width of the battery case 16.
- both ends of the scattering suppressing member 70 coincide with the bottom of the side surface of the battery case 16.
- the scattering suppressing member 70 is provided so as to avoid the electrode terminals 34 and 36 of the lid 18 and the electrolyte replenishing hole 38. Thereby, access to the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38 is facilitated, and the safety and handling of the secondary battery can be improved in a balanced manner. Further, the scattering suppression members 70 are arranged in parallel with each other at a predetermined interval (10 to 20 mm). Thereby, it is possible to prevent the fragments from scattering while letting the gas inside the battery escape to the outside.
- FIG. 32 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 16 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery in FIG. 32 is basically the same as that shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 of FIG. 1, and instead, tape-like or strip-like scattering suppression members 72 and 74 are provided.
- the scattering suppression members 72 and 74 are affixed to the upper outer surface of the container 1C with an adhesive.
- the three scattering suppression members 72 are provided in parallel to each other so as to span between the lid 18 and one of the two side surfaces 16b having the wider width of the battery case 16.
- the three scattering suppression members 72 are provided in parallel to each other so as to span the lid 18 and the other of the two side surfaces 16b having the wider width of the battery case 16.
- scattering suppression members 74 are provided so as to surround the top plate portion 18a of the lid 18 and the intersections of the two adjacent side surfaces 16a and 16b, that is, the four corners at the top of the container 1C. All the scattering suppression members 72 and 74 have lower end portions positioned on the side surface of the battery case 16 by a predetermined length (for example, 1 to 2 cm) below the liquid surface of the electrolytic solution. Thereby, when the container 1C is ruptured due to an increase in internal pressure, it is possible to keep the fragments generated in the gas holding portion 1a in the liquid holding portion 1c which is not easily broken.
- the scattering suppression members 72 and 74 are provided so as to avoid the electrode terminals 34 and 36 of the lid 18 and the electrolyte replenishment hole 38. Thereby, access to the electrode terminals 34 and 36 and the electrolyte replenishment hole 38 is facilitated, and the safety and handling of the secondary battery can be improved in a balanced manner. Further, the scattering suppression members 72 and 74 are arranged at a predetermined interval (10 to 20 mm). Thereby, it is possible to prevent the fragments from scattering while letting the gas inside the battery escape to the outside.
- the scattering suppressing members 72 and 74 are arranged as described above. Thereby, the robustness of the gas holding
- FIG. 33 is a perspective view showing a schematic configuration of the secondary battery according to Embodiment 9 of the present invention.
- the state in which the scattering suppression mechanism is removed from the secondary battery of FIG. 33 is basically the same as that shown in FIG.
- the peripheral thin portion 11 and the central thin portion 15 are removed from the battery 10 in FIG. 1, and instead, a scattering suppressing member 76 made of a metal wire (for example, a wire) is provided. Yes.
- the scattering suppression member 76 is provided so as to be wound around the outer surface of the container 1C. This makes it possible to form a strong scattering prevention structure at low cost.
- a predetermined number (seven in the illustrated example) of the scattering suppression members 76 are parallel to each other so as to make a round around the lid 18, the two wider side surfaces 16 b and the bottom surface of the battery case 16. Are provided at equal intervals. Then, a predetermined number (four in the illustrated example) of the scattering suppression members 76 are arranged in parallel with each other at equal intervals so as to go around the lid 18, the two side surfaces 16 a of the narrower side of the battery case 16, and the bottom surface. Is provided.
- a predetermined number (two in the illustrated example) of the scattering suppressing members 76 are provided in parallel with each other at a predetermined interval so as to make a round in the horizontal direction of the gas holding portion 1a.
- the scattering suppression member 76 is not limited to a wire, and may be a rubber band. That is, the scattering suppression member 76 can also be comprised from an elastic body like a rubber band.
- Example 25 A commercially available secondary battery (manufactured by Panasonic Corporation) of model 80D26 conforming to JIS D 5301 (starting battery) was prepared. The dimensions of the secondary battery were 260 ⁇ 173 ⁇ 202 mm, and the total height including the electrode terminals and the like was 225 mm.
- a scattering suppression member a tape made of polyvinyl chloride having a thickness of 0.2 mm and a width of 20 mm (hereinafter referred to as polyvinyl chloride tape) and a rectangular sheet made of polyvinyl chloride (hereinafter referred to as polyvinyl chloride sheet) Got ready.
- An acrylic resin was prepared as an adhesive.
- the scattering suppression members 46 and 48 were adhered to the outer surface of the container with an adhesive.
- the arrangement was the same as the arrangement of the members shown in FIG. That is, the two strip-shaped scattering suppression members 46 and 48 are affixed to the top plate portion, and one tape-shaped scattering suppression member 50 is affixed so as to go around the gas holding portion 1a in the horizontal direction. It was.
- the scattering suppression members 46 and 48 were each formed with a hole at a position corresponding to the electrolyte replenishment hole and the electrode terminal.
- the scattering suppression members 46, 48, and 50 cover 23% of the outer surface of the gas holding portion 1a.
- breaking strength of the scattering suppressing members 46, 48 and 50, the elongation until breaking, and the adhesive strength of the adhesive were measured in advance.
- the breaking strength of the scattering suppressing members 46, 48 and 50 was 45 N / 25 mm.
- the elongation rate was 100%.
- the adhesive strength of the adhesive was 12.5 N / 25 mm.
- Example 26 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape and polyvinyl chloride sheet as Example 25 were prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- a polyvinyl chloride tape and a polyvinyl chloride sheet were attached to the upper outer surface of the container with an adhesive to constitute a scattering suppression member. That is, a hole was made in a position corresponding to the electrode terminal and the electrolyte replenishment hole in one polyvinyl chloride sheet.
- the scattering suppression member 56 was comprised by affixing the sheet
- a scattering suppression member 58 was configured by attaching a single polyvinyl chloride tape to the top plate so as to be arranged in parallel therewith.
- the scattering suppression member 60A was configured by sticking the polyvinyl chloride tape side by side to the upper ends of the two side surfaces 16a having the narrower width of the container. Underneath, another polyvinyl chloride tape was laid side by side and bonded so that a portion was located on the outer surface of the gas holding portion 1a and the remaining portion was located on the outer surface of the liquid holding portion 1c. As described above, 47% of the outer surface of the gas holding part was covered.
- Example 27 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape and polyvinyl chloride sheet as Example 25 were prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- a polyvinyl chloride tape and a polyvinyl chloride sheet were attached to the outer surface of the upper part of the container with an adhesive to constitute a scattering suppression member.
- a hole is made in one polyvinyl chloride sheet at a position corresponding to the electrode terminal and the electrolyte replenishment hole, and the terminal and the electrolyte replenishment hole are affixed to the top plate so that the holes face each other.
- the scattering suppressing member 56 is configured.
- One polyvinyl chloride tape was affixed to the top plate portion so as to be arranged in parallel therewith to constitute the scattering suppressing member 58.
- the scattering suppression member 62A was configured by sticking the polyvinyl chloride tape one by one to the upper ends of the two side surfaces 16b of the wider container. Underneath it, lay down the polyvinyl chloride tape one by one and attach it so that one part is located on the outer side of the gas holding part and the other part is located on the outer side of the liquid holding part.
- Member 62B was constituted. As described above, 55% of the outer surface of the gas holding part was covered.
- Example 28 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape as Example 25 was prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- a polyvinyl chloride tape was attached to the upper outer surface of the container with an adhesive to constitute a scattering suppression member. That is, the seven polyvinyl chloride tapes were pasted so as to hang over the lid and the two side surfaces 16b having the wider width of the container. Each tape was arranged in parallel with each other with an interval of 20 mm. Moreover, each tape was arrange
- Example 29 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape as Example 25 was prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- a polyvinyl chloride tape was affixed to the outer surface of the upper part of the container with an adhesive to constitute a scattering suppression member. That is, the seven polyvinyl chloride tapes were pasted so as to hang over the lid and the two side surfaces 16b having the wider width of the container. Also, two polyvinyl chloride tapes were pasted so as to span the lid and the two side surfaces 16a having the narrower width of the container. Moreover, one polyvinyl chloride tape was affixed between each electrode terminal.
- Each tape was arranged in parallel with each other with a spacing of 20 mm. Each tape was arranged so as to avoid the electrode terminals 34 and 36 and all the electrolyte solution replenishing holes. Both end portions of each tape were positioned below the side surface of the case below the electrolyte level. As described above, 48% of the outer surface of the gas holding part was covered.
- Example 30 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape as Example 25 was prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- a polyvinyl chloride tape was attached to the outer surface of the entire container with an adhesive. That is, a single polyvinyl chloride tape was pasted over the lid, the two wider side surfaces 16b of the container, and the bottom surface so as to form a spiral shape extending in the longitudinal direction of the container. .
- each tape On one side surface 16b of the container, each tape is disposed so as to be oblique to and parallel to the vertical direction of the container.
- the tape On the other side surface 16b of the container, the tape is arranged so as to be parallel to the vertical direction of the container.
- the tapes were arranged so as to be parallel to each other. The interval between the tapes was 20 mm. Further, the tape was arranged so as to expose the terminals 34 and 36 and all the electrolyte replenishment holes. As described above, 34% of the outer surface of the gas holding part was covered.
- Example 31 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape as Example 25 was prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- the polyvinyl chloride tape was attached to the outer surface of the container with an adhesive. That is, the seven polyvinyl chloride tapes were pasted so as to hang over the lid and the two side surfaces 16b having the wider width of the container. Each tape was meandered and arranged so as to be parallel to each other. The interval between each tape was 20 mm. Further, each tape was arranged so as to expose the terminals 34 and 36 and all the electrolyte replenishment holes. Both ends of each tape were matched with the bottom of the side surface of the case. As described above, 34% of the outer surface of the gas holding part was covered.
- Example 32 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the same polyvinyl chloride tape as Example 25 was prepared as a scattering suppression member.
- the same adhesive as in Example 25 was prepared.
- a polyvinyl chloride tape (width: 30 mm) was attached to the outer surface of the container with an adhesive. That is, the three polyvinyl chloride tapes were bonded so as to span the lid and one of the two side surfaces 16b having the wider width of the container. Further, three polyvinyl chloride tapes were bonded so as to span the lid and the other of the two side surfaces 16b having the wider width of the container. Each tape was arranged to be parallel to each other with an interval of 10 mm. Further, the tape was appropriately cut into a shape and attached so as to surround the upper four corners of the container.
- Example 33 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- a 0.7 mm diameter stainless steel wire was prepared as a scattering suppression member.
- the wires were placed in the arrangement as shown in FIG. That is, seven wires were wound one by one so as to be parallel to each other so as to be arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the container. Further, four wires were wound one by one so as to be parallel to each other so as to be aligned at a predetermined interval in the width direction of the container. Moreover, the two wires were wound around the gas holding part so as to make one round in the horizontal direction. No particular adhesive was used. The breaking load of the wire was 20 kgf (about 196 N).
- Example 34 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- rubber bands having a circumference of 90 cm and 50 cm and a diameter of 5 mm were prepared.
- the rubber band was installed in an arrangement as shown in FIG. That is, seven rubber bands having a circumference of 50 cm were wound so as to be parallel to each other so as to be arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the container. Further, four rubber bands having a circumferential length of 90 cm were wound so as to be parallel to each other so as to be arranged at a predetermined interval in the width direction of the container. Further, two rubber bands having a circumference of 50 cm were wound around the gas holding part so as to make one round in the horizontal direction. No particular adhesive was used. The breaking strength of the rubber band was 435 N / 25 mm. The elongation rate was 150%.
- Example 12 The same commercially available secondary battery as in Example 25 was prepared.
- the scattering suppression member was not particularly used.
- Example 25 in which the scattering suppression members 46, 48 and 50 made of polyvinyl chloride tape were applied to almost the entire gas holding portion 1a, no fragments were produced even when the container was ruptured, and no fragments were scattered. It was.
- Comparative Example 12 in which the secondary battery is not provided with any scattering suppression member, various pieces of large and small pieces are generated on the sides of the lid and the battery case along with the rupture of the container. It was scattered at high speed. Some large fragments had an area of 49 cm 2 or more.
- Example 26 the scattering suppressing member is disposed only on the upper side (gas holding part) of the side surface 16a on the narrow side, and the side surface 16b on the wide side is arranged. Is not arranged. For this reason, the container was destroyed on the side surface 16b on the wide side, and medium fragments were generated. However, the fragments were not scattered because they were adhered to the scattering suppressing member. Further, the burst energy was dispersed by the destruction of the wider side surface 16b of the container. As a result, the scattering of the electrolytic solution was suppressed more than in Example 25.
- Example 27 since the scattering suppressing member is arranged on the side surface 16b on the wide side, only small debris was generated. In addition, the fragments were not scattered because they were bonded to the scattering suppressing member. From the above results, it was confirmed that the situation in which debris is generated can be controlled by the position where the scattering suppressing member is arranged. Further, the bursting energy was dispersed by the destruction of the narrower side surface 16a of the container. As a result, the scattering of the electrolytic solution was suppressed more than in Example 25.
- Example 28 the tape as a scattering suppression member is arrange
- Example 29 the tape as a scattering suppression member is arrange
- Example 30 a tape as a scattering suppression member is spirally bonded to the upper surface, the wide side surface and the bottom surface of the container. And as for the scattering of fragments, Example 30 gave almost the same result as Example 28. That is, in Example 30, although the tape was provided also on the lower part and the bottom of the side surface of the container (the outer surface of the liquid holding part), the effect of preventing the scattering of the fragments was not particularly increased. In view of this result, it can be seen that if a scattering suppressing member is provided in the gas holding portion, a practically sufficient fragment scattering preventing effect can be obtained. However, since there is no possibility that the liquid holding part is destroyed, it is considered that the safety can be further improved by providing the scattering suppressing member on the outer surface of the liquid holding part.
- Example 31 a tape as a scattering suppressing member is bonded in a zigzag manner to the entire top surface of the container and the side surface on the wide side.
- Example 31 obtained almost the same result as Example 28. That is, in Example 31, the tape was also provided at the lower part of the side surface of the container (the outer surface of the liquid holding part excluding the bottom surface), but this did not increase the effect of preventing the fragments from scattering. In view of this result, it can be seen that if a scattering suppression member is provided in the gas holding portion, a practically sufficient fragment scattering prevention effect can be obtained.
- the safety can be further improved by disposing the scattering suppressing member at the lower part of the side surface of the container.
- the tape is zigzag-shaped, there is a margin, and it is considered that the impact of bursting can be reduced.
- Example 32 almost the same result as in Example 29 was obtained with regard to the scattering of debris.
- the scattering suppression member is not provided in the center part of the lid, it is considered that there is a high possibility that the part is broken and fragments are generated. However, even if fragments are generated, it is considered that there is little possibility that the fragments are scattered due to adhesion with the scattering suppressing member.
- Example 32 since the tape used as a scattering suppression member in Example 32 is as wide as 30 mm, it seems that the effect of connecting fragments is greater. Moreover, since the tape as a scattering suppression member is provided in the four corners of the gas holding part in Example 32, the robustness of the container is improved. For this reason, even if the container is destroyed at the time of rupture, it is considered that the container can be prevented from being destroyed more than necessary for releasing the internal pressure.
- Embodiments 9 to 17 of the present invention and examples related thereto are described.
- the scattering suppression member of these embodiments can be provided in the battery 10 of FIG. Thereby, the scattering suppression effect is exhibited synergistically, and the scattering of fragments can be almost completely prevented.
- a lead storage battery is taken as an example of a secondary battery, but the present invention is not limited to a lead storage battery.
- a nickel-metal hydride battery having a large capacity for example, for an electric vehicle
- a sealed nickel-zinc battery for example, a sealed nickel-zinc battery.
- Application to is also possible.
- the secondary battery of the present invention is useful when, for example, a secondary battery is used as an in-vehicle power source, a driving power source for various portable electronic devices, or a power source in a power storage facility.
- a secondary battery such as a lead storage battery in which safety is left to the user's usage without being packed.
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Abstract
電極群及び電解質を収容する収容体を構成する蓋18の一対の長手端部18eの近傍で、長手端部18eと平行に天板部18aの内側面を切り欠いて周辺側薄肉部11を形成している。そして、天板部18aの中央部の外側面を、長手端部18eと平行に切り欠いて中央側薄肉部15を形成している。これにより、内圧の上昇により収容体1が破裂するときに、早期に破裂させることができる一方で、外圧に対する収容体1の強度を確保することができる。
Description
本発明は、内圧の上昇により二次電池が破裂したときに、ケースの破片や電解液が飛散するのを抑制する飛散抑制機構を有する、二次電池に関する。
鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、及びリチウムイオン電池などの二次電池は、充電により繰り返し使用できることから、車載用電源、携帯電子機器用電源、及び蓄電設備用電源等に、幅広く使用されている。このように、二次電池の使用範囲が拡がるにつれて、充電方法や使用方法を誤って使用する誤使用も増加する。誤使用により過充電や逆接続がなされると、二次電池の種類によっては、電解液の漏液や電池の破裂のおそれが生じる。
そこで、特に携帯電子機器用電源として二次電池を使用する場合には、1または複数の二次電池をケースに収容した電池パックとして使用することが多い。電池パックは、特定の機種のための電源として形状、容量等が特化されており、その充電装置には、特定の電池パックの充電特性に対応して、過充電や逆接続を防止するための機能が組み込まれる。それゆえに、二次電池を電池パックとして使用する場合には、充電時の漏液や破裂のおそれは極めて低くなる。
一方、例えば自動車用のバッテリとして用いられる鉛蓄電池、ニッケル水素電池、及びニッケル-カドミウム電池は、電池パックの形態で特定の機種用の電源として使用されるのではなく、様々な機種で使用することができる汎用性を求められることが多い。このため、これらの二次電池において過充電や逆接続等の誤使用を避けるためには、電池ケースに充電方法や使用方法を明示して注意を喚起するといった方法に頼らざるを得ない。
よって、鉛蓄電池等の二次電池には、誤使用により漏液やケースの破裂が発生した場合に、被害を最小限度に抑えるための機構を付属させることが好ましい。
この点に関連して、特許文献1では、鉛蓄電池のケースの蓋体に薄肉部を設けることが提案されている。この提案によれば、内圧の上昇により蓋体の薄肉部が先ず破断するので、ケースが広範囲に破壊されることがなく、破片や電解液の飛散を抑えることができる。
この点に関連して、特許文献1では、鉛蓄電池のケースの蓋体に薄肉部を設けることが提案されている。この提案によれば、内圧の上昇により蓋体の薄肉部が先ず破断するので、ケースが広範囲に破壊されることがなく、破片や電解液の飛散を抑えることができる。
特許文献2では、二次電池のケースが破裂したときに破片が飛散するのを防止するように、二次電池をネットにより覆うことが提案されている。
また、特許文献3では、電池ケースの上面をプラスチック板材のカバーにより覆うことが提案されている。
また、特許文献3では、電池ケースの上面をプラスチック板材のカバーにより覆うことが提案されている。
特許文献1により提案されているように、二次電池のケースの蓋に薄肉部を設けると、ケースが大きく破損して、破片や電解液が飛散するのをある程度抑制することは可能である。しかしながら、薄肉部を設ける位置を適正な箇所にしなければ、内圧の増大する速度が極めて大きい場合(内部で爆発が生じたような場合)には、薄肉部を基点にさらに破壊が進行して、結局、破片や電解液の飛散を防止することが出来なくなることも考えられる。
また、特許文献2により提案されているように、二次電池をネットで覆えば、ケースが破壊されたときに、破片が飛散するのを防止することは可能である。しかしながら、二次電池を覆うネットの目が粗いため、ケースの破壊による電解液の飛散を防止することは困難である。
また、特許文献3により提案されているように、二次電池のケースの上面を覆うようにプラスチック製のカバーを設ける場合、ケースの上面が破壊されたときに、破片や電解液が上方に飛散するのを防止することはできる。しかしながら、ケースの破壊は、上面のみならず側面でも起こるために、ケースの側面からの破片の飛散や電解液の飛散を防止することはできない。
さらには、二次電池のケースの上面をプラスチック製のカバーにより覆うと、ケースの上面に設けられることの多い電解液の補充孔や電極端子がケースにより覆われてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池のケースが内圧の上昇により破壊されたときに、破片や電解液が周囲に飛散するのを抑制することを目的としている。
本発明の一局面は、正極、負極及びセパレータを含む電極群、電解液、並びに前記電極群及び前記電解液(すなわち発電要素)を収容する収容体もしくは電池ケースを含む二次電池であって、
前記収容体が、開口部を有する方形の電槽と、前記開口部を塞ぐ蓋と、を含むとともに、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部と、を有しており、
前記蓋が、互いに平行な一対の端部を有しており、
前記収容体が内圧の上昇により破裂するときに、前記収容体の破片及び前記電解液が飛散するのを抑制する飛散抑制機構を具備した、二次電池、である。
前記収容体が、開口部を有する方形の電槽と、前記開口部を塞ぐ蓋と、を含むとともに、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部と、を有しており、
前記蓋が、互いに平行な一対の端部を有しており、
前記収容体が内圧の上昇により破裂するときに、前記収容体の破片及び前記電解液が飛散するのを抑制する飛散抑制機構を具備した、二次電池、である。
本発明によれば、二次電池の発電要素を収容する収容体もしくは電池ケースが内圧の上昇により破壊されたときに、破片や電解液が周囲に飛散するのを抑制することができる。
本発明の一形態に係る二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極群、電解液、並びに電極群及び電解液(発電要素)を収容する収容体(電池ケース)を含む二次電池である。二次電池は、収容体が、内圧の上昇により破裂するときに、収容体の破片及び電解液が飛散するのを抑制する飛散抑制機構を有する。収容体は、開口部を有する方形(例えば直方体)の電槽と、その開口部を塞ぐ蓋と、を含む。さらに収容体は、電解液の液面より下部で内部に電解液を保持する液体保持部と、電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有する。蓋は、互いに平行な一対の端部を有する。
他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制機構は、蓋の一対の端部の少なくとも一方の近傍の内側面に溝を設けて形成される周辺側薄肉部と、周辺側薄肉部よりも蓋の中央寄りの部分の外側面に溝を設けて形成される中央側薄肉部と、を含む。
以上の構成により、内圧の上昇により収容体が破裂するときに、蓋が、一対の端部の近傍で、上方から見て、谷折りに折れ曲がる一方、蓋の中央部で、上方から見て、山折りに折れ曲がることにより、中央側薄肉部及び周辺側薄肉部で容易に破断が生じる(図5参照)。これにより、破裂のエネルギが大きくなってしまう前の早期の段階で、収容体に破裂を生じさせて、内部ガスを外部に放出することが可能となる。よって、破裂の勢いを小さくすることができ、収容体の破壊を最小限度にとどめながら、破片及び電解液の飛散を抑制することがでる。
しかも、周辺側薄肉部は、蓋の端部に近いことから、落下等により収容体が外部から衝撃を受けた場合にも、変形が起こりにくく、破断しにくい。また、中央側薄肉部は、蓋の外側面に溝を設けて形成されているので、上方から押圧力を受けたような場合にも、内側に向かって撓むことにより、外力により溝に生じる応力を小さくすることができる。よって、内部圧力が上昇したときには早期に破裂する一方で、外力に対しては、容易に破壊されないように収容体を形成することができる。
また、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部は、蓋の平坦部に溝を設けて形成されていることが好ましい。例えば鉛蓄電池であれば、蓋には、内側面にリブが形成されていたり、電極端子や電解液補充用孔の周囲に隆起部が設置されていたりする場合がある。このようなリブや隆起部に薄肉部を形成することは実際には困難であり、しかも、薄肉部を形成しても、早期に破裂を生じさせるという効果を十分に発揮させることができないおそれがある。
さらに他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制機構に、収容体の外側面と接触し、収容体の破片及び電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材がさらに含まれる。
これにより、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の破断や、収容体のそれ以外の部分の破壊により破片が発生した場合にも、その飛散を防止したり、その破片が飛散する勢いを小さくしたりすることが可能となる。また、薄肉部以外の部分と飛散抑制部材を接触させれば、収容体の薄肉部以外の部分の破壊を抑制することができ、相乗的に破片等の飛散を抑制する効果が発揮される。
これにより、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の破断や、収容体のそれ以外の部分の破壊により破片が発生した場合にも、その飛散を防止したり、その破片が飛散する勢いを小さくしたりすることが可能となる。また、薄肉部以外の部分と飛散抑制部材を接触させれば、収容体の薄肉部以外の部分の破壊を抑制することができ、相乗的に破片等の飛散を抑制する効果が発揮される。
さらに他の形態に係る二次電池においては、上記飛散抑制部材は、シート状の支持体と、支持体の一方の面に形成された粘着剤層とを備えており、支持体が粘着剤層により収容体の外側面に貼り付けられている。
この構成により、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の破断や、収容体のそれ以外の部分の破壊により破片が発生した場合にも、その破片を、粘着剤層の粘着力により繋ぎ止めることができ、破片等の飛散をより効果的に抑制することができる。
この構成により、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の破断や、収容体のそれ以外の部分の破壊により破片が発生した場合にも、その破片を、粘着剤層の粘着力により繋ぎ止めることができ、破片等の飛散をより効果的に抑制することができる。
さらに、飛散抑制部材が貼り付けられている部分は、単に接触している以上に強度が向上するので、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部以外の部分に重点的に飛散抑制部材を貼り付けることにより、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部のみが破断し、それ以外の部分は破壊されないようにすることもできる。これにより、破片の発生を抑えて、さらに飛散抑制効果を高めることができる。
ここで、支持体は、弾性体であるのが好ましい。支持体が弾性体であると、内圧の上昇により収容体が膨張したときに、その膨張に追従して支持体を伸張させることができる。このため、薄肉部が破断するまでの収容体の膨張で飛散抑制部材が破断されるのを防止することができる。よって、より確実に、破片を飛散抑制部材により繋ぎ止めることができる。
なお、飛散抑制部材は、支持体と粘着剤層とを備える形態の他に、弾性を有する無端ベルト、またはワイヤとすることもできる。
さらに他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制部材が、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の少なくとも一方と接触している。
この構成により、例えば支持体と粘着剤層とを有する飛散抑制部材であれば、周辺側薄肉部を跨ぐように飛散抑制部材を蓋の外側面に貼り付けることで、周辺側薄肉部の谷折れを許容しながら、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の破断により生じた破片を粘着剤層の粘着力により繋ぎ止めることも可能となる。
この構成により、例えば支持体と粘着剤層とを有する飛散抑制部材であれば、周辺側薄肉部を跨ぐように飛散抑制部材を蓋の外側面に貼り付けることで、周辺側薄肉部の谷折れを許容しながら、周辺側薄肉部及び中央側薄肉部の破断により生じた破片を粘着剤層の粘着力により繋ぎ止めることも可能となる。
一方、中央側薄肉部には飛散抑制部材を接触させることなく、フリーにしておけば、内圧の上昇により収容体が破裂するときに、中央側薄肉部が山折りされて早期に破断するのを妨げることもない。以上のように、この形態によれば、早期の破断による飛散抑制効果と、飛散抑制部材による飛散抑制効果とを相乗的に発揮させることができる。
飛散抑制部材を中央側薄肉部と接触させる場合、飛散抑制部材は中央側薄肉部の一部分とのみ接触させるのが好ましい。飛散抑制部材が中央側薄肉部の全体と接触していると、中央側薄肉部の強度が過度に大きくなって、早期の破断による飛散抑制効果が得られなくなるおそれがある。そして、飛散抑制部材を、中央側薄肉部の一部とのみ接触させることで、中央側薄肉部の破断によって生じた破片の飛散のエネルギを減少させることもできる。
さらに他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制機構は、蓋の一対の端部の少なくとも一方の近傍の内側面に溝を設けて形成された周辺側薄肉部と、収容体の外側面と接触し、収容体の破片及び電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材と、を含むものとすることができる。このとき、飛散抑制部材は、周辺側薄肉部と接触しているのが好ましい。
さらに他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制機構が、主に収容体に近接して配置され、収容体の破片及び電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材から構成される。飛散抑制部材は、電解液の通過を妨げる一方、気体を通過させる通気構造を有している。
この構成によれば、過充電や逆接続等による急激な内圧の上昇により収容体が破裂するときに、二次電池から吹き出る気体を通気構造により逃がしながら、電解液や破片の飛散を抑制することができる。よって、内部から噴出するガスの威力により飛散抑制部材自体が破壊されてしまうのを避けることができる。よって、より確実に、電解液及び破片の飛散を抑制することができる。
この構成によれば、過充電や逆接続等による急激な内圧の上昇により収容体が破裂するときに、二次電池から吹き出る気体を通気構造により逃がしながら、電解液や破片の飛散を抑制することができる。よって、内部から噴出するガスの威力により飛散抑制部材自体が破壊されてしまうのを避けることができる。よって、より確実に、電解液及び破片の飛散を抑制することができる。
このとき、飛散抑制部材は、気体保持部に近接して配置するのがよい。気体保持部は、電池内圧が急激に上昇するときには、内部で爆発等が生じる非常に破壊されやすい部分である。このため、気体保持部に近接して飛散抑制部材を配置することで、より効果的に破片や電解液の飛散を抑制することができる。
ここで、飛散抑制部材は、不織布、織布、網、多孔質体、及びスポンジ状体よりなる群から選択される少なくとも1種とすることができる。不織布、織布、網、多孔質体、またはスポンジ状体は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、及びガラス繊維よりなる群から選択される少なくとも1種を含むものとすることができる。網は、ニッケル、銅、及び鉄よりなる群から選択される少なくとも1種を含むものとすることができる。
織布または網の目開きは0.01~3mm、繊維径は0.001~10mmとすることができる。これにより、破片及び電解液の飛散を効果的に抑制することができる。さらに、飛散抑制部材の水の吸収量を0.005g/cm2以上とすれば、飛散抑制部材に、飛散する電解液のほとんどを吸収させることができる。よって、より効果的に電解液の飛散を抑制することができる。
ここで、飛散抑制部材は、多層構造を有するように構成するのがよい。このとき、飛散抑制部材を、複数の織布または網を積層して構成し、かつ1つの織布または網の目と、別の織布または網の節部とが重ねられるようにするのがさらに好ましい。
この構成により、飛散抑制部材の面方向のみならず厚み方向にも繊維数が増大するので、電解液の飛散をより効果的に抑制することができる。
この構成により、飛散抑制部材の面方向のみならず厚み方向にも繊維数が増大するので、電解液の飛散をより効果的に抑制することができる。
さらに、飛散抑制部材を収容体と接着すれば、破片が生じても、飛散抑制部材との接着により破片の飛散が防止される。よって、より効果的に破片の飛散を抑制することができる。また、飛散抑制部材との接着により収容体が補強されるので、内部ガスを外部に逃がすのに必要とされる以上に収容体が破壊されるのを防止することができる。その結果、大きな破片が生じるのを防止することができる。
さらに、飛散抑制部材を、収容体と接着された接着部分と、収容体と接着されていない非接着部分とを有している構成とし、接着部分が、液体保持部と接着され、非接着部分が気体保持部と対向する構成とすれば、より効果的に破片等の飛散を抑制することができる。
収容体の気体保持部は、上述したとおり、電池内圧が急激に上昇したときに非常に破壊されやすい部分であるのに対して、液体保持部は、電池内圧が急激に上昇したときにも破壊され難くい部分である。このため、飛散抑制部材の非接着部分を気体保持部と対向させておく一方で、液体保持部に飛散抑制部材を接着しておくことにより、破壊されない液体保持部により飛散抑制部材を支持させつつ、気体保持部で生じた破片の飛散を抑制することができる。よって、より効果的に破片等の飛散を抑制することができる。
さらに他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制機構が、主に飛散抑制部材から構成され、その飛散抑制部材は、シート状の支持体と、支持体の一方の面に形成された粘着剤層とを備え、支持体が粘着剤層により収容体の外側面に貼り付けられている。このとき、粘着剤層による飛散抑制部材と収容体との間の23℃における粘着強度は、12.5~20N/25mmとするのが好ましい。そして、飛散抑制部材が破断するまでの伸張率は、30~125%とするのが好ましい。
粘着剤による粘着強度を上記範囲とすることで、破片の飛散を十分な粘着力で抑制する一方で、飛散抑制部材の付け替え等のメンテナンスを容易に行うことができる。伸張率を上記範囲とすることで、破裂の勢いにより飛散抑制部材が破断するのを避けながら、部材の伸びすぎにより径が細くなりすぎて、破片を繋ぎ止める効果が得られなくなるのを防止することができる。
さらに、飛散抑制部材が帯状の部材であれば、蛇行するように設けることで、飛散抑制部材に余裕を与えて、飛散抑制部材をより破断し難くすることができる。
さらに、飛散抑制部材の少なくとも1つを、収容体の上面並びに隣り合う2つの側面の交点を囲うように設けることにより、収容体の角を補強して、収容体の必要以上の破壊を抑制することもできる。
さらに、飛散抑制部材の少なくとも1つを、収容体の上面並びに隣り合う2つの側面の交点を囲うように設けることにより、収容体の角を補強して、収容体の必要以上の破壊を抑制することもできる。
さらに他の形態に係る二次電池においては、飛散抑制機構が、主に飛散抑制部材から構成され、その飛散抑制部材が、弾性を有する無端ベルト、またはワイヤである。これらの素材からなる飛散抑制部材を使用しても、その配置が適切であれば、破片等の飛散を抑制することができる。
本発明は、代表的には、正極が二酸化鉛を含み、負極が鉛を含み、電解液が硫酸を含む二次電池に適用することができる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態1)
図1に、本発明の実施形態1に係る二次電池を斜視図により示す。なお、図1においては、電槽及び蓋の一部を切り欠いて、内部の可視性を高めている。
図1に、本発明の実施形態1に係る二次電池を斜視図により示す。なお、図1においては、電槽及び蓋の一部を切り欠いて、内部の可視性を高めている。
図示例の電池10は、電槽16及び電槽16の開口部を塞ぐ蓋(封口体)18を備えている。電槽16及び蓋18が、発電要素を収容する収容体1を構成している。発電要素は、電極群24及び例えば図示しない硫酸水溶液からなる電解液を含む。電極群24は、正極、負極及びそれらの間に介在されるセパレータを含む。
電槽16及び蓋18は、絶縁体から構成される。その絶縁体の例としては、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、スチロール樹脂、及びABS樹脂などが挙げられる。
電槽16には、一般的に、その深さHの70~80%の液位となるように電解液が入れられる。したがって、収容体1の電解液の液面よりも上の部分は、空気などの気体を内部に保持する気体保持部を構成している。気体保持部は、過充電や逆接続の際に発生するガスが内部に溜まるために、収容体1が破裂するときに爆発等が内部で生じる部分であり、格段に破壊されやすい。これに対して、収容体1の電解液の液面よりも下の部分は、電解液を内部に保持する液体保持部を構成している。液体保持部は、気体保持部の内部で爆発等が生じた場合にも、破壊されることが比較的少ない部分である。
電槽16は、方形で、天側に開口部を有している。電槽16の内部は、少なくとも1つ(図示例では5つ)の隔壁20によって、所定数(図示例では6つ)のセル室22に区分されている。各セル室22には、電極群24、及び電解液が収容されている。隣接するセル室22間では、各電極群24が、ストラップ26及び接続部28を介して、直列に接続されている。電槽16の両端のセル室22に収容された電極群24は、それぞれの正極または負極が、正極または負極の極柱30及び32と接続されている。
蓋18は、略長方形の天板部18a、天板部18aの外周部から垂直に折れ曲がるように設けられた所定幅の帯状の脚部18b、並びに電槽16の各隔壁20と対応する位置に設けられ、隔壁20と協働して電槽16の内部を区分するリブ18cを備える。蓋18は、脚部18bの内側面が、電槽16の開口部の外側面と溶着され、リブ18cの下端部が隔壁20の上端部と溶着されて、電槽16の開口部を封口する。
また、蓋18の天板部18aには、極柱30及び32とそれぞれ接続される一対の電極端子34及び36が、長手方向Xの両端近傍かつ幅方向Yの一方に偏った位置に、それぞれ設置されている。また、天板部18aの幅方向Yの他方に偏った位置には、長手方向Xと平行に等間隔で並ぶように、各セル室22に電解液を補充するための開口部(電解液補充用孔)38が設けられている。電解液補充用孔38は栓40で密封されている。
図2は、図1のII-II線の矢視断面図である。図3は、蓋の上面図である。図4は、蓋の底面図である。
蓋18は、対向する2対の端部(短手端部18d及び長手端部18e)を有しており、各長手端部18eの近傍に、それぞれ周辺側薄肉部11を備えている。周辺側薄肉部11は、長手端部18eの近傍で、天板部18aの内側面13を長手端部18eと平行に切り欠くように溝11aを設けて形成されている。溝11aは、一方の短手端部18dの近傍から他方の短手端部18dの近傍まで延びている。但し、天板部18aの内側面13にはリブ18cがあり、その部分に溝11aを形成できないことから、溝11aは長手方向Xで連続していない(図4参照)。
蓋18は、対向する2対の端部(短手端部18d及び長手端部18e)を有しており、各長手端部18eの近傍に、それぞれ周辺側薄肉部11を備えている。周辺側薄肉部11は、長手端部18eの近傍で、天板部18aの内側面13を長手端部18eと平行に切り欠くように溝11aを設けて形成されている。溝11aは、一方の短手端部18dの近傍から他方の短手端部18dの近傍まで延びている。但し、天板部18aの内側面13にはリブ18cがあり、その部分に溝11aを形成できないことから、溝11aは長手方向Xで連続していない(図4参照)。
そして、溝11aが設けられる範囲は、長手端部18eから30mm以内とするのが好ましい。より好ましい範囲は、20mm以内である。溝11a設ける位置は、この範囲の中で、電池10のサイズ、蓋18や収容体1の材質及び厚みなどに応じて、適宜設定される。また、上記範囲の下限は特に限定されないが、自ずと、脚部18bの厚みとなる。溝11aが上記範囲よりも蓋18の中央寄りの部分に設けられると、周辺側薄肉部11の破断を優先的に発生させることができなくなるおそれがある。割合で言えば、溝11aは、長手端部18eから、蓋18の幅の20%以内の範囲に設けるのが好ましい。より好ましい範囲は、10%以内である。
さらに、蓋18は、天板部18aの周辺側薄肉部11よりも中央寄りの部分に、中央側薄肉部15を備えている。中央側薄肉部15は、天板部18aの外側面17を、長手端部18eと平行に切り欠くように溝15aを設けて形成されている。中央側薄肉部15は、一方の短手端部18dの近傍から他方の短手端部18dの近傍まで延びている。
中央側薄肉部15の溝15aは、一方の長手端部18e(例えば、図3の下側の長手端部18e)から蓋18の幅の30~70%の範囲に設けるのが好ましい。さらに好ましい範囲は、40~60%である。
図示例の電池10では、中央側薄肉部15は、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38よりも中央寄りに形成され、周辺側薄肉部11は、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38よりも長手端部18e側に形成されている。したがって、図示例の電池10では、電解液補充用孔38は、中央側薄肉部15と一方の周辺側薄肉部11との間に挟まれ、電極端子34及び36は、中央側薄肉部15と他方の周辺側薄肉部11との間に挟まれている。
周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15における天板部18aの厚みは、蓋18の材質、要求される機械的強度などに応じて設定される。それゆえ、これに限定されないが、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の厚み(最小厚み)T1は、それ以外の部分の天板部18aの厚みT2の20~80%とするのが好ましい。さらに好ましい厚みの範囲は、30~70%である。
周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15は、例えば、蓋18の成形後に、蓋18の内側面13または外側面17を切削して形成することができる。また、蓋成形用の金型の成形面にあらかじめ凸条を設けておくことにより、蓋18の成形と同時に周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15を形成することもできる。
次に、図5を参照して、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の機能を説明する。
電池内圧が上昇すると、蓋18は、天板部18aが上方へ張り出すように湾曲する。このとき、長手端部18eの近傍では、天板部18aが内側に向かって凸状に(上から見て谷折りに)湾曲する。一方、中央部では、天板部18aが収容体の外側に向かって凸状に(上から見て山折りに)湾曲する。それゆえ、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15は、いずれも、切り欠いた部分が押し広げられるように変形する。これにより、より低い内部圧力で周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が破断する。したがって、収容体の破裂のエネルギがより小さいうちに収容体を破裂させて内部圧力を逃がすことができる。よって、破片及び電解液の飛散を抑制することができる。
電池内圧が上昇すると、蓋18は、天板部18aが上方へ張り出すように湾曲する。このとき、長手端部18eの近傍では、天板部18aが内側に向かって凸状に(上から見て谷折りに)湾曲する。一方、中央部では、天板部18aが収容体の外側に向かって凸状に(上から見て山折りに)湾曲する。それゆえ、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15は、いずれも、切り欠いた部分が押し広げられるように変形する。これにより、より低い内部圧力で周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が破断する。したがって、収容体の破裂のエネルギがより小さいうちに収容体を破裂させて内部圧力を逃がすことができる。よって、破片及び電解液の飛散を抑制することができる。
このように、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15は、電池が内部圧力の上昇により破裂するときの天板部18aの変形を考慮して、その変形により周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の破断が起こりやすいように、天板部18aの内側面及び外側面のいずれかに溝11a及び15aが形成されている。
一方、図6に示すように、蓋18が外側から圧力を受けた場合には、天板部18aは、収容体の内側へ張り出すように湾曲する。このとき、長手端部18eの近傍では、蓋18が収容体の外側に向かって凸状に湾曲し、中央部では、天板部18aが収容体の内側に向かって凸状に湾曲する。それゆえ、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15は、いずれも、切り欠いた部分が狭まるように変形する。このため、蓋18は、外力に対しては、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が形成されていない場合と同程度の強度を発揮することができる。したがって、内圧の上昇に対しては、早期の破裂を容易にする一方で、外力に対しては、強度が低下しないように収容体1を形成することができる。
次に、本発明の実施形態2を説明する。
(実施形態2)
図7に、本発明の実施形態2に係る二次電池の外観を斜視図により示す。
図示例の電池10Aは、図1の電池10に、さらに飛散抑制部材19、21及び23を設けたものである。飛散抑制部材19、21及び23は、シート状の支持体と、支持体の片面に形成された粘着剤層とを備える粘着材とするのが好ましい。支持体は、弾性部材とするのが好ましい。
(実施形態2)
図7に、本発明の実施形態2に係る二次電池の外観を斜視図により示す。
図示例の電池10Aは、図1の電池10に、さらに飛散抑制部材19、21及び23を設けたものである。飛散抑制部材19、21及び23は、シート状の支持体と、支持体の片面に形成された粘着剤層とを備える粘着材とするのが好ましい。支持体は、弾性部材とするのが好ましい。
支持体の素材としては、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレンゴム、天然ゴム、合成イソプレンゴム、スチレン-イソプレン-スチレンエラストマー、ポリイソプレンゴムなどのゴム材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、テフロン(登録商標)、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂、ポリアクリル酸エステル、シリコーン系樹脂などの樹脂材料、銅、鉄、ニッケル、アルミ、ステンレス鋼などの金属材料、セラミックと樹脂、金属と樹脂などの複合材料が挙げられる。
粘着剤としては、アクリル系樹脂、合成ゴム、ロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、石油樹脂などが挙げられる。
粘着剤としては、アクリル系樹脂、合成ゴム、ロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、石油樹脂などが挙げられる。
飛散抑制部材19、21及び23は、粘着材に限定されず、例えば、上述したゴム材料、樹脂材料、金属材料及び複合材料から構成される、単なる帯状の部材とすることもできる。
以下に、飛散抑制部材19、21及び23が、支持体が弾性を有する粘着材である場合を主に説明する。
以下に、飛散抑制部材19、21及び23が、支持体が弾性を有する粘着材である場合を主に説明する。
図示例の電池10Aにおいては、飛散抑制部材19として、それぞれが短冊状の粘着材である飛散抑制部材19A及び19Bが、天板部18aの外側面の、中央側薄肉部15と、2つの周辺側薄肉部11との各間の部分に貼り付けられている。
より具体的には、飛散抑制部材19Aは、天板部18aの電解液補充用孔38が設けられた領域に配置されている。そして、飛散抑制部材19Aには、電解液補充用孔38を塞ぐ栓40を外部に露出させるように、各栓40と対応する部分にそれぞれ透孔25が設けられている。
一方、飛散抑制部材19Bは、天板部18aの電極端子34及び36が設けられた領域に配置されている。そして、飛散抑制部材19Bには、電極端子34及び36を外部に露出させるように、電極端子34及び36と対応する部分にそれぞれ透孔27が設けられている。
飛散抑制部材23は、帯状の粘着材であり、脚部18bの下端部に沿って、電槽16の側面の上部を水平方向に一周するように、電槽16の側面に貼り付けられている。
飛散抑制部材21は、飛散抑制部材23よりも細い帯状の粘着材であり、飛散抑制部材19(19A及び19B)の上から、周辺側薄肉部11と、中央側薄肉部15とを、幅方向Yに跨ぐように、蓋18の外側面に貼り付けられている。飛散抑制部材21の両端部は、蓋18の脚部18bを超えて、電槽16の側面の上部まで達しており、飛散抑制部材23の上に重なっている。
このように、飛散抑制部材21を細い帯状の粘着材(例えば、5~20mmの幅)とすることで、飛散抑制部材21が周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15と接触する部分の割合が大きくなりすぎるのを避けることができる。これにより、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の破断強度が大きくなりすぎるのを避けることができる。
図示例の電池10Aにおいては、図1の電池10と同様に、内部圧力の上昇により収容体が破裂するときに、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15で早期に収容体の破断を生じさせて、破片及び電解液の飛散を抑制することができる。その一方で、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15以外の部分に貼り付けられた飛散抑制部材19及び23により、それらの部分が破壊されるのを防止することができる。これにより、収容体の破壊が、内部のガスを外部に逃がすのに必要とされる程度を越えて進行するのを防止することができる。よって、破片等の飛散を相乗的に抑制することができる。
そして、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の破断や、それ以外の部分の破壊により生じた破片の飛散を、粘着材からなる飛散抑制部材19、21及び23により防止することができる。
さらに、粘着材からなる飛散抑制部材21を周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の一部分と接触させることで、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の破断により生じた破片の飛散を防止することができる。また、飛散抑制部材21が周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の一部分とのみ接触していることで、飛散抑制部材21が周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の強度が大きくなりすぎて、破断が早期に生じなくなるのを避けることもできる。
さらに、粘着材からなる飛散抑制部材21を周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の一部分と接触させることで、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の破断により生じた破片の飛散を防止することができる。また、飛散抑制部材21が周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の一部分とのみ接触していることで、飛散抑制部材21が周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の強度が大きくなりすぎて、破断が早期に生じなくなるのを避けることもできる。
ここで、飛散抑制部材19、21及び23は、弾性体である支持体を含むので、内圧の上昇による収容体の膨張に追随して伸張する。よって、少なくとも周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が破断するまでの間は、飛散抑制部材19、21及び23自体が破断することが抑制される。よって、生じた破片を、効果的に繋ぎ止めることができる。
次に、本発明の実施形態3を説明する。
(実施形態3)
図8に、本発明の実施形態3に係る二次電池を斜視図により示す。図示例の電池10Bは、図1の電池10に、さらに飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けたものである。
(実施形態3)
図8に、本発明の実施形態3に係る二次電池を斜視図により示す。図示例の電池10Bは、図1の電池10に、さらに飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けたものである。
より具体的には、図示例の電池10Bにおいては、所定数(図示例では、10)の飛散抑制部材29が、収容体の周囲を様々な方向に一周するように、収容体の外側に設けられている。飛散抑制部材29は、弾性を有する無端ベルト(例えばゴムバンド)とすることができる。この場合には、飛散抑制部材29を収容体の外側に嵌めるようにして設置する。
飛散抑制部材29は、閉じていない単なる帯状の部材とすることもできる。例えば、帯状のポリイミドフィルムとすることができる。その場合には、飛散抑制部材29は、収容体の周囲に巻き付けるようにして設置される。このとき、飛散抑制部材29が容易に収容体から外れないように、飛散抑制部材29の両端同士を固定したり、両端を収容体にそれぞれ固定したりすることが好ましい。
さらに、飛散抑制部材29は、銅、鉄、ニッケル、アルミ、ステンレス鋼などの金属材料からなる線材、具体的には、ワイヤから構成することができる。
以下、飛散抑制部材29が弾性を有する無端ベルトである場合を主に説明する。飛散抑制部材29が単なる帯状の部材、またはワイヤである場合にも、それらの配置は、無端ベルトの場合と同様とすることができる。
以下、飛散抑制部材29が弾性を有する無端ベルトである場合を主に説明する。飛散抑制部材29が単なる帯状の部材、またはワイヤである場合にも、それらの配置は、無端ベルトの場合と同様とすることができる。
電池10Bにおいては、5つの飛散抑制部材29(29A)が、それぞれ、収容体の天面及び底面において幅方向Yと平行となり、収容体の側面において上下方向と平行となるように、収容体1の外側に嵌められている。それらの飛散抑制部材29Aは、電解液補充用孔38、並びに電極端子34及び36と重ならないように、収容体の長手方向Xに所定の間隔で並ぶように配置される。飛散抑制部材29Aをこのように配置することにより、蓋18の破片が飛散するエネルギを低減させることができる。
さらに4つの飛散抑制部材29(29B)が、飛散抑制部材29Aの上から、それぞれ、収容体の天面及び底面において長手方向Xと平行となり、収容体の側面において上下方向と平行となるように、収容体の外側に嵌められている。それらの飛散抑制部材29Bは、電解液補充用孔38、電極端子34及び36、周辺側薄肉部11、並びに中央側薄肉部15と重ならないように、収容体の幅方向Yに所定の間隔で並ぶように配置される。これにより、5つの飛散抑制部材29Aを、蓋18の外側面に確実に押し当てることができる。
さらに1つの飛散抑制部材29(29C)が、飛散抑制部材29Bの上から、収容体の側面を水平方向に1周するように、電槽16の上部の外側に嵌められている。
以上のように、実施形態2の粘着材からなる飛散抑制部材19、21及び23に代えて、無端ベルト、単なるバンドまたはワイヤ等からなる飛散抑制部材29を設けることによっても、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の破断により生じた破片が飛散するエネルギを小さくすることができる。これにより破片の飛散を抑制することができる。
次に、本発明の実施形態4を説明する。
(実施形態4)
図9に、本発明の実施形態4に係る二次電池を斜視図により示す。図10は、図9の二次電池のX-X線の矢視断面図である。図11は、蓋の上面図である。図12は、蓋の底面図である。
(実施形態4)
図9に、本発明の実施形態4に係る二次電池を斜視図により示す。図10は、図9の二次電池のX-X線の矢視断面図である。図11は、蓋の上面図である。図12は、蓋の底面図である。
図示例の電池10Cは、収容体1Aが、電槽16と、蓋31とから構成されている。収容体1Aの外観形状は、図1の電池10と同様である。
蓋31は、周辺側薄肉部11が、長手端部31eではなく短手端部31dの近傍に、短手端部31dと平行に設けられている。電池10Cにおいて、周辺側薄肉部11が設けられる位置は、短手端部31dから10mm以内の範囲である。
そして、蓋31は、セル室22毎に中央側薄肉部15が設けられている。より具体的には、各セル室22の中央(長手方向Xにおける中央)に、短手端部31dと平行に天板部18aの外側面を切り欠いて、溝15aを設けることにより、中央側薄肉部15が形成されている。これらの中央側薄肉部15は、長手方向Xにおいて周辺側薄肉部11よりも天板部18aの中央側に位置している。
さらに、蓋31は、長手方向Xにおけるリブ31cの両側の近傍にリブ近傍薄肉部33を有している。リブ近傍薄肉部33は、リブ31cの両側の近傍(例えば、リブ31cから10mm以内の範囲)で、蓋31の内側面をリブ31cと平行に切り欠いて、溝33aを設けることにより形成されている。
周辺側薄肉部11、中央側薄肉部15及びリブ近傍薄肉部33における天板部31aの厚み(最小厚み)は、蓋31の材質、要求される機械的強度などに応じて設定される。それゆえ、これに限定されないが、周辺側薄肉部11、中央側薄肉部15及びリブ近傍薄肉部33の厚みは、それ以外の部分の天板部18aの厚みの20~80%とするのが好ましい。さらに好ましくは、30~70%である。
なお、図示例の電池10Cでは、蓋31は、電解液補充用孔38が、幅方向Yのほぼ中央で長手方向Xに並ぶように、セル室22毎に形成されている。
電解液補充用孔38や、電極端子34及び36が形成された部分には、溝33aを形成できないことから、中央側薄肉部15は、それらの部分で途切れている。
電解液補充用孔38や、電極端子34及び36が形成された部分には、溝33aを形成できないことから、中央側薄肉部15は、それらの部分で途切れている。
さらに、電池10Cは、所定数(図示例では、4つ)の飛散抑制部材35が、それぞれ、収容体の周囲を長手方向Xに一周するように、収容体1Aの外側に設けられている。飛散抑制部材35は、弾性を有する無端ベルト(例えばゴムバンド)とすることが好ましい。この場合には、飛散抑制部材35を収容体の外側に嵌めるようにして設置する。飛散抑制部材35は、電解液補充用孔38、並びに電極端子34及び36と重ならないように、収容体の幅方向Yに所定の間隔で並ぶように配置される。飛散抑制部材35をこのように配置することにより、蓋31の破片が飛散するエネルギを確実に低減させることができる。
飛散抑制部材35は、無端ベルトではなく、閉じていない単なる帯状の部材とすることができ、その場合には、飛散抑制部材35は、収容体の周囲に巻き付けるようにして設置される。このとき、飛散抑制部材35が容易に収容体から外れないように、飛散抑制部材35の両端同士を固定したり、両端を収容体にそれぞれ固定したりすることが好ましい。
さらに、飛散抑制部材35は、銅、鉄、ニッケル、アルミ、ステンレス鋼などの金属材料からなる線材(例えばワイヤ)から構成することもできる。
以下、飛散抑制部材35が弾性を有する無端ベルトである場合を主に説明する。なお、飛散抑制部材35が単なる帯状の部材または金属材料からなる線材である場合にも、それらの飛散抑制部材35の配置は、無端ベルトの飛散抑制部材35の配置と同様とすることができる。
以下、飛散抑制部材35が弾性を有する無端ベルトである場合を主に説明する。なお、飛散抑制部材35が単なる帯状の部材または金属材料からなる線材である場合にも、それらの飛散抑制部材35の配置は、無端ベルトの飛散抑制部材35の配置と同様とすることができる。
二次電池が大型である場合には、蓋がリブによって補強される度合いが大きくなる。このため、そのような場合には、セル室22に相当する領域毎に、蓋31に中央側薄肉部15やリブ近傍薄肉部33を設けることによって、より確実に、内部圧力の上昇による収容体の早期の破裂を実現することができる。よって、破片等の飛散をより確実に抑制することができる。
さらに、飛散抑制部材35を設けることにより、中央側薄肉部15等の破断により破片が生じた場合にも、破片が飛散する勢いを減ずることができる。なお、図9の電池10Cでは、飛散抑制部材35を設けた場合を示しているが、これに限らず、飛散抑制部材35は省略してもよい。蓋31に、周辺側薄肉部11、中央側薄肉部15及びリブ近傍薄肉部33を設けるだけの構成によっても、破片等の飛散を抑制するという効果は達成し得るからである。
次に、本発明の実施形態5を説明する。
(実施形態5)
図13に、本発明の実施形態5に係る二次電池を示す。図14に、図13の二次電池の内部構造を分解斜視図により示す。図15に、蓋の構造を横断面図により示す。
(実施形態5)
図13に、本発明の実施形態5に係る二次電池を示す。図14に、図13の二次電池の内部構造を分解斜視図により示す。図15に、蓋の構造を横断面図により示す。
図13の電池10Dは、電槽37と、その開口部を封口する蓋39とを含む収容体1Bを備えている。収容体1Bが方形であることは、図1の電池10と同様である。しかしながら、電池10Dにおいては、収容体1Bの内部は、隔壁41によって、長手方向Xに3列、幅方向に2列の、合計6つのセル室22に区分されている。各セル室22には、図示しない電極群及び電解質が収容されている。
蓋39は、天板部39a、脚部39b、隔壁41と対応するリブ39c、一対の短手端部39d及び一対の長手端部39eを備えている。そして、蓋39の天板部39aには、各セル室22と対応して電解液補充用孔38及び栓40が設けられている。さらに、天板部39aの一方の短手端部39dの近傍には電極端子34及び36が設けられている。
さらに、蓋39は、一対の長手端部39eの近傍に、それぞれ、長手端部39eと平行な周辺側薄肉部11を備えている。しかしながら、中央側薄肉部は備えていない。周辺側薄肉部11は、リブ39cで分断されている。
さらに、電池10Dは、所定数(図示例では6つ)の帯状の飛散抑制部材43を備えている。飛散抑制部材43は、周辺側薄肉部11を幅方向Yに跨ぐように、蓋39及び電槽37の外側面に設けられている。飛散抑制部材43は、実施形態2と同様の粘着材とすることもできるし、実施形態3及び4と同様のゴムバンドやワイヤとすることもできる。
飛散抑制部材43を粘着材から構成した場合、その両端部は、電槽37の側面の上部にまで達するように、飛散抑制部材43を設けるのが好ましい。飛散抑制部材43をゴムバンドやワイヤとする場合は、飛散抑制部材43がそれぞれ幅方向Yに収容体を1周するように設けるのが好ましい。
以上の構成により、内圧の上昇により電池10Dの収容体1Bが破裂するときに、早期に破裂を生じさせて、破片等の飛散のエネルギを小さくすることができる。加えて、飛散抑制部材43により、電槽37の破壊が過度に進行することを抑制することができる。これにより、破片等の飛散を抑制することができる。
次に、実施形態1~5に関する本発明の実施例を説明する。本発明は、これらの実施例に限定されない。
(実施例1)
実施形態1の電池10(図1参照)に対応する二次電池として、JIS D 5301:2006(始動用鉛蓄電池)に準拠する型式80D26の鉛蓄電池を作製した。
電池10の収容体の高さは、約204mm、幅は約173mm、長さは約260mmとした。電槽16の側面部の厚み、並びに蓋18の天板部18a及び脚部18bの厚みはいずれも、約2mmとした。電槽及び蓋の素材はいずれもポリプロピレンとした。
実施形態1の電池10(図1参照)に対応する二次電池として、JIS D 5301:2006(始動用鉛蓄電池)に準拠する型式80D26の鉛蓄電池を作製した。
電池10の収容体の高さは、約204mm、幅は約173mm、長さは約260mmとした。電槽16の側面部の厚み、並びに蓋18の天板部18a及び脚部18bの厚みはいずれも、約2mmとした。電槽及び蓋の素材はいずれもポリプロピレンとした。
蓋には、各長手端部から中央に向かって10mmの位置を中心として、天板部の内側面を長手端部と平行に切り欠いて、それぞれ、幅0.5mm、最大深さ1mmの溝11aを形成した。これにより、各長手端部の近傍に、2つの周辺側薄肉部11を形成した。周辺側薄肉部における天板部の最小の厚みは約1mmであった。
さらに、各長手端部から中央に向かって86.5mmの位置を中心として、長手端部と平行に天板部の外側面を切り欠いて、幅0.5mm、最大深さ1mmの溝15aを形成した。これにより、天板部18aの幅方向Yのほぼ中央に、中央側薄肉部15を形成した。中央側薄肉部における天板部の最小の厚みは約1mmであった。
収容体の各セル室22内に、それぞれ、鉛蓄電池用の電極群20と、電解液(希硫酸)とを収容し、極柱30及び32と電極端子34及び36とをそれぞれ接続し、蓋を電槽の開口部に溶着して、電槽の開口部を封口した。
以上のようにして、実施例1の二次電池を作製した。
以上のようにして、実施例1の二次電池を作製した。
(実施例2)
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに粘着材からなる飛散抑制部材19、21及び23を設けて、図7の電池10Aに対応する二次電池を作製した。
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに粘着材からなる飛散抑制部材19、21及び23を設けて、図7の電池10Aに対応する二次電池を作製した。
飛散抑制部材19の支持体には、250×75mmの短冊状のポリ塩化ビニルフィルムを使用した。飛散抑制部材21の支持体には、幅10mmのポリ塩化ビニルフィルムを使用した。飛散抑制部材23の支持体には、幅15mmのポリ塩化ビニルフィルムを使用した。
飛散抑制部材19は、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15と重ならない位置に設けた。飛散抑制部材19には、電解液補充用孔38、並びに電極端子34及び36と対応する位置に透孔を設けた。
飛散抑制部材23は、蓋18の脚部18bの下端部に沿って電槽16の側面の上部を水平方向に一周するように設けた。飛散抑制部材21は、天板部18aの上面の長手方向Xの中間部で幅方向Yと平行となるように、飛散抑制部材19の上から設けた。飛散抑制部材21の両端部は、飛散抑制部材23の上に重ならせた。
(実施例3)
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み2mmのゴムバンドからなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み2mmのゴムバンドからなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。
より具体的には、まず、飛散抑制部材29Aを、幅方向Yに周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15を跨ぐように、収容体の外側に嵌めた。飛散抑制部材29Aは、蓋18の上面に並んでいる6つの栓40の間にそれぞれが配置されるように、合計5本配置した。
次いで、飛散抑制部材29Aをさらに外側から固定するために、収容体の上面及び底面で長手方向Xと平行となるように飛散抑制部材29Bを、収容体の外側に嵌めた。飛散抑制部材29Bは、電解液補充用孔38、電極端子34及び36、周辺側薄肉部11、並びに中央側薄肉部15と重ならないように、合計4本配置した。
さらに、飛散抑制部材29Bを外側から固定するために、電槽16の側面の上部で、蓋18の脚部18bの下端部に沿って電槽16を水平方向に1周するように、飛散抑制部材29Cを収容体の外側に嵌めた。
(実施例4)
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み0.05mmの帯状のポリイミドフィルムからなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。飛散抑制部材29は、両端部を互いに接着して、収容体の外側に固定した。
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み0.05mmの帯状のポリイミドフィルムからなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。飛散抑制部材29は、両端部を互いに接着して、収容体の外側に固定した。
(実施例5)
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み0.05mmの帯状のポリイミドフィルムを支持体とする粘着材からなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み0.05mmの帯状のポリイミドフィルムを支持体とする粘着材からなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。
(実施例6)
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに0.5mm径の鉄製の針金(ワイヤ)からなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに0.5mm径の鉄製の針金(ワイヤ)からなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。
(実施例7)
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み0.05mmの帯状のアルミニウム製のフィルムを支持体とする粘着材からなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。
実施例1と同様にして作製した二次電池に、さらに幅8mm、厚み0.05mmの帯状のアルミニウム製のフィルムを支持体とする粘着材からなる飛散抑制部材29(29A、29B及び29C)を設けて、図8の電池10Bに対応する二次電池を作製した。飛散抑制部材29を設ける位置は、実施例3と同様とした。
(比較例1)
図16に示すように、実施例1とは逆の態様で収容体の蓋100に薄肉部を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、二次電池を作製した。
より具体的には、蓋100の各長手端部100eから幅方向Yに10mmの位置を中心に、長手端部100eと平行に、天板部100aの外側面を切り欠いて、それぞれ、幅0.5mm、最大深さ1mmの溝を形成した。これにより、各長手端部100eの近傍に薄肉部102を形成した。薄肉部102の厚みの最小値は、約1mmであった。薄肉部102は、両端が、蓋100の短手端部の近傍まで延びるように形成した。
図16に示すように、実施例1とは逆の態様で収容体の蓋100に薄肉部を設けたこと以外は、実施例1と同様にして、二次電池を作製した。
より具体的には、蓋100の各長手端部100eから幅方向Yに10mmの位置を中心に、長手端部100eと平行に、天板部100aの外側面を切り欠いて、それぞれ、幅0.5mm、最大深さ1mmの溝を形成した。これにより、各長手端部100eの近傍に薄肉部102を形成した。薄肉部102の厚みの最小値は、約1mmであった。薄肉部102は、両端が、蓋100の短手端部の近傍まで延びるように形成した。
さらに、蓋100の幅方向Yの中央部に、各長手端部100eと平行に天板部100aの内側面を切り欠いて、幅0.5mm、最大深さ1mmの溝を形成した。これにより、天板部100aの幅方向Yの中央部に薄肉部104を形成した。この薄肉部104の厚みの最小値は、約1mmであった。薄肉部104は、両端が、蓋100の短手端部の近傍まで延びるように形成した。
(比較例2)
周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15も飛散抑制部材も設けずに、実施例1と同様にして二次電池を作製した。
周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15も飛散抑制部材も設けずに、実施例1と同様にして二次電池を作製した。
上記実施例1~7、及び比較例1~2の二次電池に対して下記内容の破裂試験及び衝撃試験を行った。そして、破裂試験における破片の発生状況及び飛散状況を観察した。また、衝撃試験による蓋の割れの有無を観察した。破裂試験は、実施例1~6及び比較例1~2により得られた各3個の二次電池に対してそれぞれ実行した。衝撃試験も、実施例1~6及び比較例1~2により得られた各3個の二次電池に対してそれぞれ実行した。
(破裂試験)
まず、二次電池を充電する前に、蓋の中央部付近の栓をはずし、電解液の液面よりも上の部分の収容体の内部に0.3mm径の2本の銅線を挿入した。それらの、先端部を、二次電池の内部で、長さ5mm、径0.1mmの銅線により接続することにより、上記2本の導線を結線した。その後、再度栓を開口部に装着して、二次電池を密閉した。
まず、二次電池を充電する前に、蓋の中央部付近の栓をはずし、電解液の液面よりも上の部分の収容体の内部に0.3mm径の2本の銅線を挿入した。それらの、先端部を、二次電池の内部で、長さ5mm、径0.1mmの銅線により接続することにより、上記2本の導線を結線した。その後、再度栓を開口部に装着して、二次電池を密閉した。
次に、6A×1hr以上の電力で二次電池を充電し、満充電後も、そのままの状態で充電を継続して、水素ガス及び酸素ガスが二次電池の内部で連続的に発生するようにした。これにより、二次電池の内部は、次の引火処理で発生させるスパークにより、上記水素ガスに引火して、上記水素ガスが速やかに燃え広がる状態となった。
その状態で、上記0.3mm径の2本の銅線に、発熱により上記0.1mm径の銅線が断線するように最大電流100Aで10Vの電圧をかけ、断線が発生するときのスパークにより水素ガスに引火させる引火処理を行った。
そして、水素ガスの急激な燃焼により、二次電池の内圧を急激に増大させて、二次電池を破裂させた。
(衝撃試験)
150cmの高さから1040gの金属製の錘を二次電池の上に落下させて、蓋の破損状態(割れの有無)を観察した。
以上の試験結果を、表1に示す。
150cmの高さから1040gの金属製の錘を二次電池の上に落下させて、蓋の破損状態(割れの有無)を観察した。
以上の試験結果を、表1に示す。
実施例1では、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15で破断が発生した。また、薄肉部以外の収容体の一部分で破壊が確認された。しかしながら、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15の早期の破断により破裂のエネルギが小さくなったために、中程度の破片(面積が9~49cm2の破片)しか生じておらず、それらの破片が飛散する勢い(破片の最大飛散距離)も小さかった。衝撃試験においては、蓋の破壊は全く観察されなかった。
実施例2でも同様に、周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15で破断が発生した。また、薄肉部以外の収容体の一部分で破壊が確認されたが、飛散抑制部材19、21及び23が設けられていたことで、小さな破片(面積が9cm2以下の破片)しか生じておらず、その破片も飛散抑制部材により繋ぎ止められて、全く飛散しなかった。衝撃試験においては、蓋の破壊は全く観察されなかった。
これに対し、蓋に薄肉部を形成せず、かつ、飛散抑制部材を設けなかった比較例2では、49cm2以上の面積の巨大な破片の飛散が観察された。
比較例1では、実施例1~7とは逆の態様で薄肉部が形成されていたために、外部からの衝撃に対する強度が低下しており、衝撃試験で蓋の割れが観察された。また、実施例1~7とは逆の態様の薄肉部では、内部圧力の上昇に対して早期に破裂を起こさせる効果はほとんど得られないために、比較例2と同様に、巨大な破片の飛散が観察され、その破片の飛散の勢い(破片の最大飛散距離)も、実施例1の1.5倍以上に達していた。
なお、比較例2は薄肉部を有していないので、外部からの衝撃に対する強度は十分にあり、衝撃試験においては、蓋の割れは確認されなかった。
実施例3、4及び6では、飛散抑制部材29として粘着材を使用していない。このため、飛散抑制部材29により蓋の機械的強度を増加させる効果は実施例2よりも小さい。よって、中程度の破片の発生が確認されたが、破片の飛散は抑制されていた。実施例6の結果より、飛散抑制部材29が線材であっても、飛散抑制の効果を得られることが確認できた。
飛散抑制部材29としてポリイミドテープ(粘着材)を用いた実施例5では、ポリ塩化ビニルテープ(粘着材)を用いた実施例1とほぼ同様の結果が得られた。これに対して、アルミニウムテープ(粘着材)を用いた実施例7では、破片の飛散は無かったものの、中程度の破片の発生が確認された。これは、アルミニウムテープは、ポリ塩化ビニルテープやポリイミドテープと比べて伸び率が低く、薄肉部が破断する前にアルミニウムテープ自体が破断してしまったことが原因であると考えられる。すなわち、飛散抑制部材としては、支持体が弾性を有し、伸び率が高いことがより好ましいことが確認できた。
次に、本発明の実施形態6を説明する。
(実施形態6)
図17に、本発明の実施形態6に係る二次電池を斜視図により示す。図18に、図17の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態を示す。
(実施形態6)
図17に、本発明の実施形態6に係る二次電池を斜視図により示す。図18に、図17の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態を示す。
図示例の電池10Eにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、破片及び電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材14が設けられている。
飛散抑制部材14は、電解液の通過を妨げる一方、気体を通過させる通気構造を有する素材からなるシート状の部材であり、少なくとも収容体の上面及び側面を覆うように設けられている。そのような通気構造を有する飛散抑制部材14により収容体を覆うことにより、急激な内圧の上昇により収容体が破裂したときに、電解液が飛散するのを防止する一方で、高圧のガスを逃がして、飛散抑制部材14自体が破裂されるのを防止することができる。これにより、二次電池の安全性が向上する。
飛散抑制部材14の具体的な素材の例としては、不織布、織布、網、多孔質体、及びスポンジ状体が挙げられる。
また、それらの素材の原料には、電解液の性質によっても異なるが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、天然ゴム、ガラス繊維、ニッケル、銅、及び鉄等を単独、または組み合わせて用いることができる。電解液が硫酸を含む場合、飛散抑制部材14としてポリプロピレンの不織布に、アラミド繊維を混合した物を用いることが好ましい。
また、それらの素材の原料には、電解液の性質によっても異なるが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、天然ゴム、ガラス繊維、ニッケル、銅、及び鉄等を単独、または組み合わせて用いることができる。電解液が硫酸を含む場合、飛散抑制部材14としてポリプロピレンの不織布に、アラミド繊維を混合した物を用いることが好ましい。
飛散抑制部材14は、水の吸収量が0.005g/cm2以上となるように素材を形成するのが好ましい。より好ましい水の吸収量は、0.01~0.5g/cm2である。水の吸収量をこの範囲とすることで、十分な通気性を確保しつつ、飛散抑制部材14に衝突した電解液を吸収して、電解液が飛散するのをより確実に防止することができる。
上記水の吸収量は、1cm2の飛散抑制部材14を水に浸漬し、それを3分後に水から引き上げ、気温25℃、湿度55%の恒温恒湿槽の内部で3分間吊した後、その重量を測定することにより計測した値である。
また、飛散抑制部材14は、電解液の飛散を完全に防止するという観点からは、電池10Eの外側面の90%以上、好ましくは全てを覆うように設けるのが好ましい。しかしながら、電池10Eを車両などへ搭載した状態では、電槽16の底面からの電解液の飛散が起こりにくいことから、電槽16の底面を除いた、収容体1Cの上面及び4つの側面を囲うように飛散抑制部材14を配するのもよい。
さらに、収容体1Cの気体保持部1aは、上述したとおり、収容体1が内圧の上昇により破裂するときに、液体保持部1cよりも格段に破壊されやすい。したがって、収容体1Cの気体保持部1aに相当する、収容体1Cの上面、及び収容体1Cの側面の上から約20~30%の部分のみを囲うように飛散抑制部材14を配してもよい(この場合の飛散抑制部材14の下限位置を、図17に二点鎖線で示す)。このように、収容体1Cの気体保持部1aと対応する位置にのみ飛散抑制部材14を設けるものとすることにより、不必要に全体の重量及び嵩を増大させることなく、二次電池の安全性を効果的に高めることができる。
また、蓋18に、電極端子34及び36や電解液補充用孔38が設置される場合には、作業性を考慮して、飛散抑制部材14には、対応する位置に少なくとも1つの透孔42を設けて、電源ケーブルの接続や電解液の補充を行いやすくすることが可能である。ここで、「対応する位置」とは、飛散抑制部材を二次電池の収容体の近傍に配設したときに、透孔を通じて外部から電極端子設置部や電解液補充用孔にアクセスするのを容易とする位置をいい、代表的には電極端子設置部や電解液補充用孔と正対する位置をいう。
図17においては、飛散抑制部材14には、電極端子34及び36の設置部、並びに電解液補充用孔38と対向する位置に、少なくとも1つ(図示例では8つ)の透孔42が設けられている。そのような位置に、適宜の寸法の透孔42を設けることにより、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。
また、飛散抑制部材14は、多層構造とするのが好ましい。
以下、飛散抑制部材14が、図19に示すような網または織布(以下、両者を総称して網状体という)の構造を有するとともに、図20に示すように、複数個(図示例では2つ)の網状体14A及び14Bを積層して構成される場合を考える。この場合には、一方の網状体14Aの目の開口14aと、他方の網状体14Bの節部14bとが重なるように網状体14A及び14Bを積層するのがよい。そのようにして複数の網状体14A及び14Bを積層することにより、網状体14A及び14Bの面方向の繊維数が増加するだけではなく、飛散抑制部材14の厚み方向にも繊維数が増加する。よって、特に飛散抑制部材14の面に対して斜めに進む電解液が繊維と衝突しやすくなり、飛散する電解液をより高確率で補足することが可能となる。これにより、電解液が外部に飛散するのを、より効果的に防止することができる。
以下、飛散抑制部材14が、図19に示すような網または織布(以下、両者を総称して網状体という)の構造を有するとともに、図20に示すように、複数個(図示例では2つ)の網状体14A及び14Bを積層して構成される場合を考える。この場合には、一方の網状体14Aの目の開口14aと、他方の網状体14Bの節部14bとが重なるように網状体14A及び14Bを積層するのがよい。そのようにして複数の網状体14A及び14Bを積層することにより、網状体14A及び14Bの面方向の繊維数が増加するだけではなく、飛散抑制部材14の厚み方向にも繊維数が増加する。よって、特に飛散抑制部材14の面に対して斜めに進む電解液が繊維と衝突しやすくなり、飛散する電解液をより高確率で補足することが可能となる。これにより、電解液が外部に飛散するのを、より効果的に防止することができる。
以上のことに関連して、飛散抑制部材14を、1枚の網または織布のみから構成する場合には、その目開きL1は0.01~3mmとするのが好ましい。繊維径D1は0.001~10mmとするのが好ましい。
また、飛散抑制部材14を、2枚以上の網または織布を図5に示したような態様で積層して構成する場合には、その目開きL1は0.01~5mmとするのが好ましい。繊維径D1は0.001~10mmとするのが好ましい。繊維径D1は、縦と横とで異なっていてもよい。
また、飛散抑制部材14を、2枚以上の網または織布を図5に示したような態様で積層して構成する場合には、その目開きL1は0.01~5mmとするのが好ましい。繊維径D1は0.001~10mmとするのが好ましい。繊維径D1は、縦と横とで異なっていてもよい。
また、飛散抑制部材14を多層構造とする場合に、飛散抑制部材14の各層を、多孔質体またはスポンジ状体から構成すれば、各層の多孔度を異ならせることができる。これにより、電解液の飛散を防止する効果と通気性を制御することが可能となる。
例えば、内側の層の多孔度を大きくし、外側の層の多孔度を小さくすれば、内側の層は多孔度が大きいために通気性が高くなり、破裂時のガス圧力の影響を受けることが少なくなる。その結果、より飛散抑制部材14の形状を維持しやすくなる。そして、内側の層で捉え切れなかった電解液は、外側の、より多孔度の小さな層でこれらを捕捉することができる。このように、各層に役割を分担させることが可能となる。
例えば、内側の層の多孔度を大きくし、外側の層の多孔度を小さくすれば、内側の層は多孔度が大きいために通気性が高くなり、破裂時のガス圧力の影響を受けることが少なくなる。その結果、より飛散抑制部材14の形状を維持しやすくなる。そして、内側の層で捉え切れなかった電解液は、外側の、より多孔度の小さな層でこれらを捕捉することができる。このように、各層に役割を分担させることが可能となる。
逆に、外側の層の多孔度を大きくし、内側の層の多孔度を小さくすれば、内側の層は通気性が低くなるため、破裂時のガス圧力の影響を受けやすくなる。したがって、飛散抑制部材14の形状の維持は困難となるものの、多孔度が小さいために、液飛散防止効果は高くできるという効果を奏する。
また、各層の孔径を変えることにより、気体は通しやすいが、電解液は通しにくいという構造をより確実に実現することができる。例えば、孔径が小さく薄い層を外側に、孔径が大きく厚い層を内側に配すれば、内圧の上昇により飛散抑制部材が全層に亘って破断するのが防止されるとともに、電解液が飛散するのをより効果的に防止することができる。
以下、実施形態6に関する実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
(実施例8)
JIS D 5301(始動用鉛蓄電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。その二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材14として、厚さ0.18mmのポリプロピレン不織布からなる袋(外形寸法:400×350mm、水の吸収量0.015g/cm2)を作製した。その中に上記二次電池を入れ、袋(飛散抑制部材)の開口部から、電極端子と接続したケーブルを出し、ケーブルと共に開口部をポリプロピレン製の結束バンドで結束した。
JIS D 5301(始動用鉛蓄電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。その二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材14として、厚さ0.18mmのポリプロピレン不織布からなる袋(外形寸法:400×350mm、水の吸収量0.015g/cm2)を作製した。その中に上記二次電池を入れ、袋(飛散抑制部材)の開口部から、電極端子と接続したケーブルを出し、ケーブルと共に開口部をポリプロピレン製の結束バンドで結束した。
(実施例9)
実施例8と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14として、実施例8と同じく、厚さ0.18mmのポリプロピレン不織布を使用して、直方体状の箱(外形寸法:270×183×235mm)を作製した。それに二次電池を入れることで、二次電池の外側面全体を覆った。
実施例8と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14として、実施例8と同じく、厚さ0.18mmのポリプロピレン不織布を使用して、直方体状の箱(外形寸法:270×183×235mm)を作製した。それに二次電池を入れることで、二次電池の外側面全体を覆った。
(実施例10)
実施例8と同じ市販の二次電池を準備した。二次電池の蓋の天板部の電極端子設置部及び開口部(電解液補充用孔)と対応する位置に、それらにアクセスするのに必要十分な大きさの丸孔を設けたこと以外は、実施例9と同様にして、箱(飛散抑制部材)を作製した。それに二次電池を入れることで、電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体を覆った。
実施例8と同じ市販の二次電池を準備した。二次電池の蓋の天板部の電極端子設置部及び開口部(電解液補充用孔)と対応する位置に、それらにアクセスするのに必要十分な大きさの丸孔を設けたこと以外は、実施例9と同様にして、箱(飛散抑制部材)を作製した。それに二次電池を入れることで、電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体を覆った。
(実施例11)
実施例8と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14として、径が0.7mmであるポリウレタン製繊維により、目開き5mm角の網(水の吸収量0.003g/cm2)を作製した。そして、その網(飛散抑制部材)により、二次電池の外側面全体を覆った。さらにその外側を、同じ網で、全て覆った。このとき、内側の網の目の中央部と、外側の網の節部とが重なり合うようにした。
実施例8と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14として、径が0.7mmであるポリウレタン製繊維により、目開き5mm角の網(水の吸収量0.003g/cm2)を作製した。そして、その網(飛散抑制部材)により、二次電池の外側面全体を覆った。さらにその外側を、同じ網で、全て覆った。このとき、内側の網の目の中央部と、外側の網の節部とが重なり合うようにした。
(比較例3)
実施例1と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
実施例1と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
(比較例4)
実施例1と同じ市販の二次電池を準備した。厚さ0.18mmのポリプロピレンの膜(水の吸収量0.001g/cm2、通気性無し)を使用して、直方体状の箱(外形寸法:270×183×235mm、)を作製した。それに二次電池を入れることで、二次電池の外側面全体を覆った。
実施例1と同じ市販の二次電池を準備した。厚さ0.18mmのポリプロピレンの膜(水の吸収量0.001g/cm2、通気性無し)を使用して、直方体状の箱(外形寸法:270×183×235mm、)を作製した。それに二次電池を入れることで、二次電池の外側面全体を覆った。
上記実施例8~11、並びに比較例3及び4により得られた各3体の二次電池に対して、実施例1に対して行ったのと同様の破裂試験を行い、電解液の飛散状態を観察した。また、電解液の飛散状態を定量化するために、各方向への電解液の飛散量を測定し、平均値を算出した。
電解液の飛散量は、二次電池の上面及び4つの側面の合計5面とそれぞれ正対するように、直径125mmの定性濾紙No.2(JIS P 3801の2種に準拠する濾紙)を5枚配置し、電解液の飛散の前後で5枚の濾紙の重量がどれだけ変化するかを測定することにより測るものとした。このとき、二次電池の各面と濾紙との距離は300mmとした。
以上の結果を、表2に示す。
以上の結果を、表2に示す。
表2から明らかなように、二次電池全体をポリプロピレン不織布の袋の内部に収納した実施例8においては、電解液の飛散はほとんど認められず、濾紙の重量変化はほとんど生じなかった。これに対して、二次電池に何らの飛散抑制措置を施していない比較例3においては、濾紙に吸収しきれないほどの電解液が飛散しており、測定し得た重量変化だけでも21.74gに達している。また、実施例9~11においても、その全てが比較例3の重量変化を大きく下回っており、飛散抑制効果が十分に発揮されていることが確認できた。
また、ポリプロピレン膜からなる箱に二次電池を入れた比較例4においては、その箱が通気構造を有しないために、二次電池から吹き出したガスを逃がす経路が存在せず、箱自体も破裂されて、少なくない量の電解液が飛散している。この結果により、飛散抑制部材を、電解液の通過を妨げる一方、気体を通過させる通気構造を有する素材で構成することの重要性が理解される。
実施例9~11について更に詳しく見ると、実施例8とほぼ同様構成の実施例9は、実施例8と同様に非常に優秀な飛散抑制効果を発揮している。
また、電極端子設置部及び電解液補充用孔と対応する部分を除いて、二次電池の外側表面全体に飛散抑制部材を適用した実施例10でも大きな飛散抑制効果が得られた。これは、電池内の液面から上の部分で爆発が起こったため、液面より上の部分のみが破壊され、他の部分が残ったためであると考えられる。この結果により、破裂時にケースが破壊される可能性の大きい部分さえ覆われていれば、十分な飛散抑制効果が得られることが分かる。
また、飛散抑制部材14を2層の網から構成した実施例11は、ポリプロピレン膜からなる箱を使用した比較例4に対して、電解液の飛散量が1/2以下に抑えている。これは、1層目を通過した電解液の滴を2層目で効果的に補足し得たためであると考えられる。この結果により、網の層数を増加させれば、さらに液飛散防止効果が向上することが予想できる。このように、飛散抑制部材14を多層構造とすれば、厚み方向の繊維数の増加により、より良好な飛散抑制効果が得られることが確認できた。また、樹脂繊維等を用いた不織布においても局所的には網(または織布)と同様の構造となるので、同等の効果が得られる。
以上、本発明の実施形態6及びそれに関する実施例を説明したが、実施形態6の飛散抑制部材14を、図1の電池10に設けることも可能である。それにより、相乗的に飛散抑制効果が発揮されて、破片及び電解液の飛散をほぼ完全に防止することができる。
次に、本発明の実施形態7を説明する。
(実施形態7)
図21に、本発明の実施形態7に係る二次電池を斜視図により示す。なお、図21の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと同じである。
(実施形態7)
図21に、本発明の実施形態7に係る二次電池を斜視図により示す。なお、図21の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと同じである。
図示例の電池10Fにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、破片及び電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材14Cが設けられている。
飛散抑制部材14Cは、図17の電池10Eの飛散抑制部材14と同様の形状を有し、同様の素材から構成されている。
電池10Fが、図17の電池10Eと異なるのは、飛散抑制部材14Cが、図示しない接着剤により収容体1に接着されている点である。電池10Fのそれ以外の構成は、図17の電池10Eと同じである。
電池10Fが、図17の電池10Eと異なるのは、飛散抑制部材14Cが、図示しない接着剤により収容体1に接着されている点である。電池10Fのそれ以外の構成は、図17の電池10Eと同じである。
飛散抑制部材14Cを収容体1に接着することにより、収容体1の破裂により破片が生じた場合にも、飛散抑制部材14Cとの接着により、破片が飛散するのを防止することができる。さらには、飛散抑制部材14Cが収容体1に接着されている部分では、飛散抑制部材14C及び収容体1Cが互いに補強し合う。したがって、収容体1Cの破壊が、内部ガスを逃がすのに必要される以上に進行するのを防止することができる。以上のことにより、二次電池の安全性が向上する。
また、飛散抑制部材14Cを接着剤により収容体1Cに貼り付ける構成では、所望の位置に飛散抑制部材14Cを設けることが可能となる。したがって、設計の自由度が増す。
接着剤は、例えば、ロジン誘導体、ポリテルペン、テルペンフェノール樹脂などの石油樹脂を含む接着剤である。
上述したとおり、収容体1Cの気体保持部1aには飛散抑制部材14Cを配する必要性が高い。このとき、収容体1Cの気体保持部1aは、接着されない状態で飛散抑制部材14Cにより囲い、それよりも下の所定幅の部分を接着代1bとして(図1に二点鎖線でその境界を示す)、その部分の飛散抑制部材14Cだけを接着剤により接着するようにしてもよい。この場合には、接着代1bよりも下の部分の飛散抑制部材14Cは切除してもよい。これにより、不必要に全体の重量及び嵩を増大させることなく、二次電池の安全性を飛躍的に高めることができる。
飛散抑制部材14Cは、収容体1Cの内側に設けることもできる。飛散抑制部材14Cを収容体1Cの内側に接着すれば、ほぼ全ての電解液を内包するように飛散抑制部材14Cを設けることができ、破片及び電解液が飛散するのを防止することができるからである。
しかしながら、飛散抑制部材14Cを収容体1Cの内側に配置する場合には、その設置スペースを新たに確保する必要性が生じる。また、毛細管現象などにより、飛散抑制部材14Cが常にある程度の電解液を含んでいる状態となる。したがって、飛散する電解液を吸収して捕捉する能力は低下する。また、飛散抑制部材14Cが電解液を含むことにより、ガスを逃がすべき通気構造が電解液により塞がれるおそれも増大する。
反面、二次電池の外形寸法の増大を避けることができるとともに、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38を常に露出させることができ、二次電池の取り扱い性の低
下を招くことがない。また、輸送などの際に飛散抑制部材14Cが破損することがなく、その有する機能を確実に発揮することができる。
下を招くことがない。また、輸送などの際に飛散抑制部材14Cが破損することがなく、その有する機能を確実に発揮することができる。
以下、実施形態7に関する実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
(実施例12)
JIS D 5301(始動用電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ2.8mmのポリプロピレン不織布(水の吸収量0.015g/cm2)を準備した。接着剤として、アクリル樹脂系接着剤を準備した。
JIS D 5301(始動用電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ2.8mmのポリプロピレン不織布(水の吸収量0.015g/cm2)を準備した。接着剤として、アクリル樹脂系接着剤を準備した。
ポリプロピレン不織布を、収容体の外側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断し、その片面に接着剤を塗布し、電槽の底面を除く各面に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。ここで、収容体の天面の飛散抑制部材には、蓋の電極端子設置部及び電解液補充用孔と対応する位置に、電極端子設置部及び電解液補充用孔にアクセスするのに必要十分な大きさの開口を形成した。
(実施例13)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材の素材及び接着剤として、実施例1と同じものを準備した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材の素材及び接着剤として、実施例1と同じものを準備した。
ポリプロピレン不織布を、二次電池の内側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断し、その片面に接着剤を塗布し、電槽の底面を除く内側の各面に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。ここで、二次電池の天面の飛散抑制部材には、電極端子設置部及び電解液補充用孔と対応する位置に適宜大きさの開口を形成した。
(実施例14)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材及び接着剤として、実施例12と同じものを準備した。
電槽の底面にもポリプロピレン不織布を配したこと以外は、実施例12と同様にして、飛散抑制部材14Cを構成した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材及び接着剤として、実施例12と同じものを準備した。
電槽の底面にもポリプロピレン不織布を配したこと以外は、実施例12と同様にして、飛散抑制部材14Cを構成した。
(実施例15)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材及び接着剤として、実施例12と同じものを準備した。上記素材を使用して、二次電池の収容体の気体保持部を覆うことができ、かつ開口部に接着代1bを有する袋を作製した。
その接着代1bを気体保持部よりも下の部分に接着して、二次電池の収容体の気体保持部を囲うように配置して、飛散抑制部材を構成した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材及び接着剤として、実施例12と同じものを準備した。上記素材を使用して、二次電池の収容体の気体保持部を覆うことができ、かつ開口部に接着代1bを有する袋を作製した。
その接着代1bを気体保持部よりも下の部分に接着して、二次電池の収容体の気体保持部を囲うように配置して、飛散抑制部材を構成した。
(実施例16)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ2.2mmのスポンジ状のニッケル多孔体(水の吸収量0.015g/cm2)と、実施例12と同じポリプロピレン不織布とを準備した。接着剤として、シアノアクリレート系接着剤を準備した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ2.2mmのスポンジ状のニッケル多孔体(水の吸収量0.015g/cm2)と、実施例12と同じポリプロピレン不織布とを準備した。接着剤として、シアノアクリレート系接着剤を準備した。
スポンジ状のニッケル多孔体を、収容体の外側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断し、その片面に接着剤を塗布し、電槽の底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除く各面に接着した。さらに、同様にして、ポリプロピレン不織布を、ニッケル多孔体の上から接着して、多層構造の飛散抑制部材14(水の吸収量0.015g/cm2)を構成した。
(実施例17)
実施例12と同じ二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ10mmのポリウレタンフォーム(水の吸収量0.012g/cm2)を準備した。接着剤として、実施例12と同じものを準備した。
ポリウレタンフォームを、二次電池の外側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断した。接着剤をポリウレタンフォームの片面に網目状に塗布し、それを、底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。
実施例12と同じ二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ10mmのポリウレタンフォーム(水の吸収量0.012g/cm2)を準備した。接着剤として、実施例12と同じものを準備した。
ポリウレタンフォームを、二次電池の外側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断した。接着剤をポリウレタンフォームの片面に網目状に塗布し、それを、底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。
(実施例18)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cとして、厚さ2.8mmのポリエチレン多孔質体(水の吸収量0.010g/cm2)を準備した。接着剤として、実施例12と同じアクリル樹脂系接着剤を準備した。
ポリエチレン多孔質体を、二次電池の外側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断した。接着剤をポリエチレン多孔質体の片面に施し、それを、底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cとして、厚さ2.8mmのポリエチレン多孔質体(水の吸収量0.010g/cm2)を準備した。接着剤として、実施例12と同じアクリル樹脂系接着剤を準備した。
ポリエチレン多孔質体を、二次電池の外側の各面と略等しい形状及び寸法に裁断した。接着剤をポリエチレン多孔質体の片面に施し、それを、底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。
(実施例19)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cとして、径2.8mmのポリプロピレン繊維を使用して、目開き5mm角の網(水の吸収量0.015g/cm2)を作製した。接着剤として、実施例1と同じものを準備した。
その網を、接着剤により、二次電池の外側面全体に接着した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cとして、径2.8mmのポリプロピレン繊維を使用して、目開き5mm角の網(水の吸収量0.015g/cm2)を作製した。接着剤として、実施例1と同じものを準備した。
その網を、接着剤により、二次電池の外側面全体に接着した。
(実施例20)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cとして、実施例19と同じ網を2枚作製した。接着剤として、実施例12と同じものを準備した。
1枚の網を接着剤により二次電池の外側面全体に接着した。その網の目と、2枚目の網の節部とが重なるように、2枚目の網を1枚目の網の上に接着して、飛散抑制部材14C(水の吸収量0.005g/cm2)を構成した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cとして、実施例19と同じ網を2枚作製した。接着剤として、実施例12と同じものを準備した。
1枚の網を接着剤により二次電池の外側面全体に接着した。その網の目と、2枚目の網の節部とが重なるように、2枚目の網を1枚目の網の上に接着して、飛散抑制部材14C(水の吸収量0.005g/cm2)を構成した。
(比較例5)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
(比較例6)
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ0.02mmのポリプロピレンの膜(水の吸収量0.001g/cm2、通気性無し)を準備した。接着剤として、実施例12と同じアクリル樹脂系接着剤を準備した。接着剤により、上記膜を、底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。
実施例12と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材14Cの素材として、厚さ0.02mmのポリプロピレンの膜(水の吸収量0.001g/cm2、通気性無し)を準備した。接着剤として、実施例12と同じアクリル樹脂系接着剤を準備した。接着剤により、上記膜を、底面、並びに電極端子設置部及び電解液補充用孔を除いた、二次電池の外側面全体に接着して、飛散抑制部材14Cを構成した。
上記実施例12~20、並びに比較例5及び6により得られた各3体の二次電池に対して、実施例1に対して行ったのと同様の破裂試験を行い、破片及び電解液の飛散状態を観察した。また、電解液の飛散状態を定量化するために、各方向への電解液の飛散量を測定し、平均値を算出した。電解液の飛散量は、上述した方法(実施例8~11参照)により行った。以上の結果を、表3に示す。
底面などを除いた二次電池の外側面の全体にポリプロピレン不織布を接着させた実施例12においては、電解液の飛散はほとんど認められず、濾紙の重量変化はほとんど生じなかった。また、破片の飛散も観察されなかった。
これに対して、二次電池に何ら飛散抑制措置を施していない比較例5においては、濾紙に吸収しきれないほどの電解液が飛散しており、測定し得た重量変化だけでも21.67gに達している。また、実施例13~20においても、その全てが比較例5の重量変化を大きく下回っており、飛散抑制効果が十分に発揮されていることが確認できた。
これに対して、二次電池に何ら飛散抑制措置を施していない比較例5においては、濾紙に吸収しきれないほどの電解液が飛散しており、測定し得た重量変化だけでも21.67gに達している。また、実施例13~20においても、その全てが比較例5の重量変化を大きく下回っており、飛散抑制効果が十分に発揮されていることが確認できた。
また、ポリプロピレン膜を収容体に接着した比較例6においては、ポリプロピレン膜が通気構造を有しないために、二次電池から吹き出したガスを逃がす経路が存在せず、ポリプロピレン膜自体も破裂して、少なくない量の電解液が飛散している。この結果により、飛散抑制部材14Cが、電解液の通過を妨げる一方、気体を通過させる通気構造を有することの重要性が理解される。
実施例13~20について更に詳しく見ると、収容体の内側に飛散抑制部材を配した実施例13は、実施例12よりも多くの電解液が飛散している。これは、飛散抑制部材が常に電解液と接触し、毛細管現象により、飛散抑制部材に電解液を保持している部分が生じるため、電解液を吸収し得る量が少なくなっていたことによるものと考えられる。しかしながら、電解液飛散量は比較例5を大きく下回っており、十分な飛散抑制効果が得られている。
底面に飛散抑制部材を設けていること以外は、実施例12と同様構成の実施例14もまた、実施例12と同様に非常に優秀な飛散抑制効果を発揮している。この結果により、収容体の底面には飛散抑制部材を配する必要性が低いことも分かる。
二次電池の収容体の気体保持部だけを飛散抑制部材により囲った実施例15もまた、優秀な飛散抑制効果を発揮している。このことに鑑みると、二次電池が破裂する際に、破壊の起こりやすい部分に飛散抑制部材を配することの重要性が分かる。
飛散抑制部材を、ニッケル多孔体と、ポリプロピレン不織布とから構成した実施例16においては、実施例12よりも更に良好な飛散抑制効果が得られた。これは、飛散抑制部材を多層構造とした結果によるものと思われる。このことより、飛散抑制部材を多層構造とすることにより、飛散抑制効果を向上させ得ることが分かる。
また、飛散抑制部材を、ポリウレタンフォームまたはポリエチレン多孔質体から構成した実施例17及び18においても、実施例12と同程度の飛散抑制効果が得られた。
また、飛散抑制部材として、ポリプロピレン製の網を使用した実施例19及び20においても良好な飛散抑制効果が得られた。特に、飛散抑制部材として2枚の網を使用した実施例20においては、電解液飛散量が実施例19の1/2を下回っている。これは、網の繊維の数が面方向に増大しただけではなく、厚み方向にも増大したために、より大きな電解液の捕捉効果が得られたものと考えられる。このことの延長で、不織布などが本発明の飛散抑制部材に適しているといえる。
以上、本発明の実施形態7及びそれに関する実施例を説明したが、実施形態7の飛散抑制部材14Cを、図1の電池10に設けることも可能である。それにより、相乗的に飛散抑制効果が発揮されて、破片及び電解液の飛散をほぼ完全に防止することができる。
次に、本発明の実施形態8を説明する。
(実施形態8)
図22に、本発明の実施形態8に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図22の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと同じである。
(実施形態8)
図22に、本発明の実施形態8に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図22の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと同じである。
図22の電池10Gにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、飛散抑制部材45が設けられている。
飛散抑制部材45は、所定形状(図示例では帯状ないしはテープ状)の複数の部材(45a1~45a5、並びに45b1~45b4)から構成される。その複数の部材は、収容体1が破裂したときに噴出するガスを外部に逃がすように所定の間隔をおいて、それぞれ、電槽16と蓋18との間に掛け渡すようにして、電槽16及び蓋18、つまり収容体1Cの外側面に、図示しない粘着剤により貼り付けられている。
飛散抑制部材45は、所定形状(図示例では帯状ないしはテープ状)の複数の部材(45a1~45a5、並びに45b1~45b4)から構成される。その複数の部材は、収容体1が破裂したときに噴出するガスを外部に逃がすように所定の間隔をおいて、それぞれ、電槽16と蓋18との間に掛け渡すようにして、電槽16及び蓋18、つまり収容体1Cの外側面に、図示しない粘着剤により貼り付けられている。
飛散抑制部材45を、そのような複数の部材から構成することにより、電池10Gが内圧の上昇により破裂したときに、内部から噴出する高圧のガスを逃がすことができる。同時に、飛散抑制部材45自体が破壊されるのを防止しながら、破片が周囲に飛散するのを抑制することが可能となる。
また、収容体1の破壊が大きく進行して破片が生じた場合にも、破片を、飛散抑制部材45により保持することが可能となる。よって、破片が飛散するのを抑制することができる。さらには、飛散抑制部材45が収容体1に貼り付けられている部分では、飛散抑制部材45と収容体1Cとが互いに補強し合う。したがって、収容体1の破壊が必要以上に進行するのを防止することができる。以上のことにより、二次電池の安全性が向上する。
以上のような効果を達成するために、飛散抑制部材45を構成する複数の部材は、それぞれ、破断強度が、37.5~150N/25mmであるのが好ましい。この破断強度は、日本工業規格(規格番号:JIS K 7113:1995)に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機(例えば、(株)島津製作所製AGS-500B)により、引張速度10mm/minの条件で伸張することにより測定した値である。
また、飛散抑制部材45を構成する複数の部材は、破断するまでの伸張率が、30~125%であるのが好ましい。
この構成により、収容体1Cが破裂するときに飛散抑制部材45が受ける衝撃を緩和することができる。これにより、飛散抑制部材45自体が破壊されるのを防止することができ、破片が飛散するのをより確実に防止することができる。伸張率のより好ましい範囲は、100~125%である。この伸張率は、日本工業規格(規格番号:JIS K 7113:1995)に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機(例えば、(株)島津製作所製AGS-500B)により、引張速度10mm/minの条件で伸張し、試験片が破断したときの寸法を、試験片の元の寸法と比較することにより測定した値である。
この構成により、収容体1Cが破裂するときに飛散抑制部材45が受ける衝撃を緩和することができる。これにより、飛散抑制部材45自体が破壊されるのを防止することができ、破片が飛散するのをより確実に防止することができる。伸張率のより好ましい範囲は、100~125%である。この伸張率は、日本工業規格(規格番号:JIS K 7113:1995)に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機(例えば、(株)島津製作所製AGS-500B)により、引張速度10mm/minの条件で伸張し、試験片が破断したときの寸法を、試験片の元の寸法と比較することにより測定した値である。
また、飛散抑制部材45を粘着剤により収容体1Cと接着することにより、所望の位置に飛散抑制部材45を設けることが可能となる。したがって、設計の自由度が増す。
飛散抑制部材45は、テープ状(帯状)の部材の他、例えば、図23に示すような、無端ベルト状の部材から構成することもできる。
また、飛散抑制部材45の素材には、具体的な電解液の性質によっても異なるが、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、イミド系樹脂、アミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ABS樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、合成ゴム、及び天然ゴム等を単独、または組み合わせて用いることができる。さらには、セラミック、並びに銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、及びステンレス鋼等の金属と、上述した樹脂との複合材料で、適切な伸張率を付与したものを用いることもできる。
また、飛散抑制部材45の素材には、具体的な電解液の性質によっても異なるが、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、イミド系樹脂、アミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ABS樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、合成ゴム、及び天然ゴム等を単独、または組み合わせて用いることができる。さらには、セラミック、並びに銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、及びステンレス鋼等の金属と、上述した樹脂との複合材料で、適切な伸張率を付与したものを用いることもできる。
また、テープ状ないしは無端ベルト状の複数の部材を平行に並べて飛散抑制部材45を構成する場合には、各部材の間隔は、15~25mmであるのが好ましい。これにより、電池10Gが内圧の上昇により破裂したときに、内部から噴出するガスにより飛散抑制部材45が破損されるのを防止しながら、電池10Gの破片が飛散するのをより確実に防止することができる。
粘着剤は、例えば、アクリル系樹脂、合成ゴム、ロジン誘導体、及びテルペン系樹脂を含む粘着剤とすることができる。粘着剤の粘着強度は、12.5~20N/25mm(23℃での測定値)であるのが好ましい。粘着強度の下限を上記値とすることにより、収容体の破裂の際に破片が生じた場合にも、その破片を飛散抑制部材との接着により確実に保持して、破片が周囲に飛散するのをより確実に防止することができる。また、粘着強度の上限を上記値とすることにより、蓋18を電槽16から取り外す必要が生じた場合に、比較的容易に飛散抑制部材45を取り除くことができ、メンテナンス性が向上する。
また、飛散抑制部材45は、破片の飛散をより確実に防止するという観点からは、収容体1の全ての面を、複数本のテープ状ないしは無端ベルト状の部材が、縦断及び/または横断するように設けるのが好ましい。図22には明瞭に示されていないが、図示例の電池10Gにおいては、収容体1の上面、4つの側面、及び底面の全てに、複数本のテープ状ないしは無端ベルト状の部材が配置されている。これにより、収容体1の強度が向上するという効果も奏する。そのような効果は、電池サイズが大きく、構造的に強度の補強が困難な場合には、無視し得ない利点となる。
また、電池10Gを車両などへ搭載した状態では、収容体1の底面からの破片の飛散が起こりにくいことから、収容体1の底面を除いた、収容体1の上面及び4つの側面にのみ飛散抑制部材45を配するのもよい。
また、電槽16には、一般的に、その深さHの70~80%の液位となるように電解液が入れられる。したがって、収容体1Cの電解液の液面よりも上の部分は、空気などの気体を内部に保持する気体保持部1aを構成し、下の部分は、液体保持部1cを構成している。図22に、気体保持部1aの一例の下限位置、つまり電解液の液面の位置を二点鎖線により示す。気体保持部1aは、過充電や逆接続の際に発生するガス(例えば、水素及び酸素)が内部に溜まるために、収容体1Cが破裂するときに内部で爆発が生じる部分である。したがって、気体保持部1aは、収容体1Cが破裂するときには他の部分よりも破壊されやすい。
したがって、収容体1Cの気体保持部1a、つまり、収容体1Cの上面、及び収容体1Cの側面の上から約20~30%の部分には、飛散抑制部材45を配置すべき必要性が高い。また、気体保持部1aの外側面の総面積の70~95%を、飛散抑制部材45により覆うようにするのが好ましい。これにより、収容体1Cが内圧の上昇により破裂したときに、内部から噴出するガスをより確実に外部に逃がすことができる。これにより、飛散抑制部材45自体が破損されるのを避けながら、収容体1Cの破片が飛散するのをより確実に防止することができる。
また、気体保持部1aの外側面にのみ飛散抑制部材45を配置するのもよい。これにより、不必要に全体の重量及び嵩を増大させることなく、二次電池の安全性を飛躍的に高めることができる。
また、飛散抑制部材45が、テープ状の部材から構成される場合には、収容体1Cの上面にその部材を接着するとともに、その両端部は、収容体1Cの側面における気体保持部1aの下限位置よりも下側、つまり、電解液の液面よりも下側にまで到達させるのも好ましい。これにより、破壊されやすい気体保持部1aから生じる破片を、破壊されにくい、液体保持部1cに繋ぎ止めることが可能となる。また、不必要に全体の重量及び嵩を増大させることもない。
また、飛散抑制部材45が、テープ状の部材から構成される場合には、収容体1Cの上面にその部材を接着するとともに、その両端部は、収容体1Cの側面における気体保持部1aの下限位置よりも下側、つまり、電解液の液面よりも下側にまで到達させるのも好ましい。これにより、破壊されやすい気体保持部1aから生じる破片を、破壊されにくい、液体保持部1cに繋ぎ止めることが可能となる。また、不必要に全体の重量及び嵩を増大させることもない。
また、蓋18に電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38が設置される場合には、それらに対するアクセス性を考慮して、飛散抑制部材45は、それらを避けるように配置するのが好ましい。これにより、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。
また、飛散抑制部材45を収容体1Cに設ける態様は、収容体1Cの上面で、複数のテープ状ないしは無端ベルト状の部材を縦横に交叉させる態様に限らない。図24に示す電池10Hのように、飛散抑制部材45は、収容体1Cの上面において収容体1Cの長手方向Xと平行となる部材45b1~45b4のみから構成することも可能である。逆に、収容体1Cの上面において収容体1Cの幅方向Yと平行となる部材45a1~45a5のみから飛散抑制部材45を構成することも可能である。
以下、実施形態8に関する実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
(実施例21)
JIS D 5301(始動用電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材45の素材として、厚さ0.2mm、幅20mmのポリ塩化ビニル製のテープ(以下、ポリ塩化ビニルテープという)を準備した。粘着剤として、アクリル系樹脂を準備した。
JIS D 5301(始動用電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材45の素材として、厚さ0.2mm、幅20mmのポリ塩化ビニル製のテープ(以下、ポリ塩化ビニルテープという)を準備した。粘着剤として、アクリル系樹脂を準備した。
そのテープを適宜の長さに裁断して、複数本の部材を作製した。それらを粘着剤により収容体の外側面に貼り付けた。その配置は図22に示したテープの配置と類似とした。より具体的には、収容体の上面でテープが長手方向Xに6本、幅方向Yに4本、それぞれ平行に並ぶようにした。それぞれのテープは、収容体を1周するように接着した。以上のようにして、飛散抑制部材45を構成した。このとき、平行に並ぶ各テープの間隔は、20mmとし、収容体の気体保持部の外側面の70%を飛散抑制部材が覆うようにした。
また、あらかじめ、テープの破断強度、テープが破断するまでの伸張率、並びに粘着剤の粘着強度を測定した。テープの破断強度は、45N/25mmであった。伸張率は、100%であった。粘着材の粘着強度は、12.5N/25mmであった。以上のようにして、実施例21の二次電池を作製した。
(実施例22)
飛散抑制部材45の素材として、厚さ0.08mm、幅20mmのポリイミド製のテープ(以下、イミドテープという)を使用したこと以外は、実施例21と同様にして、二次電池を作製した。テープの破断強度は、50N/25mmであった。伸張率は、20%であった。粘着材の粘着強度は、14N/25mmであった。
飛散抑制部材45の素材として、厚さ0.08mm、幅20mmのポリイミド製のテープ(以下、イミドテープという)を使用したこと以外は、実施例21と同様にして、二次電池を作製した。テープの破断強度は、50N/25mmであった。伸張率は、20%であった。粘着材の粘着強度は、14N/25mmであった。
(実施例23)
飛散抑制部材45の素材として、厚さ0.2mm、幅20mmのポリプロピレン合成ラベルからなるテープを使用し、粘着剤としてアクリル系樹脂を使用したこと以外は、実施例21と同様にして、二次電池を作製した。ポリプロピレン合成ラベルは、合成樹脂を主原料として製造され、その特徴をのこしつつ木材パルプを主原料とした紙の持つ性質(特に白さや不透明性などの外観と広範な印刷及び加工性能)を付与した製品である。一般的には合成樹脂に充填材及び添加剤を加えて混合し、押し出し機で溶融混練した後、ダイ・スリットから押し出して成膜することにより製造される。
テープの破断強度は、125N/25mmであった。伸張率は、30%であった。粘着材の粘着強度は、13.5N/25mmであった。
飛散抑制部材45の素材として、厚さ0.2mm、幅20mmのポリプロピレン合成ラベルからなるテープを使用し、粘着剤としてアクリル系樹脂を使用したこと以外は、実施例21と同様にして、二次電池を作製した。ポリプロピレン合成ラベルは、合成樹脂を主原料として製造され、その特徴をのこしつつ木材パルプを主原料とした紙の持つ性質(特に白さや不透明性などの外観と広範な印刷及び加工性能)を付与した製品である。一般的には合成樹脂に充填材及び添加剤を加えて混合し、押し出し機で溶融混練した後、ダイ・スリットから押し出して成膜することにより製造される。
テープの破断強度は、125N/25mmであった。伸張率は、30%であった。粘着材の粘着強度は、13.5N/25mmであった。
(実施例24)
実施例21と同じ飛散抑制部材の素材及び同じ粘着剤を使用して、主として収容体の気体保持部の外側面に飛散抑制部材を設けた。つまり、飛散抑制部材を構成する複数のテープ状の部材の両端を、電解液の液面(図22に一点鎖線により示した位置)よりも所定長さ(例えば1~2cm)だけ下に位置させた。以上のこと以外は、実施例21と同様にして二次電池を作製した。
実施例21と同じ飛散抑制部材の素材及び同じ粘着剤を使用して、主として収容体の気体保持部の外側面に飛散抑制部材を設けた。つまり、飛散抑制部材を構成する複数のテープ状の部材の両端を、電解液の液面(図22に一点鎖線により示した位置)よりも所定長さ(例えば1~2cm)だけ下に位置させた。以上のこと以外は、実施例21と同様にして二次電池を作製した。
(比較例7)
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
(参考例8)
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。0.7mm径のステンレス鋼製の針金を準備した。その針金を、実施例21においてテープを設けた位置と同じ位置にそれぞれ1巻ずつ巻き付けた。粘着剤は特に使用しなかった。針金の破断荷重は、20kgf(約196N)であった。
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。0.7mm径のステンレス鋼製の針金を準備した。その針金を、実施例21においてテープを設けた位置と同じ位置にそれぞれ1巻ずつ巻き付けた。粘着剤は特に使用しなかった。針金の破断荷重は、20kgf(約196N)であった。
(参考例9)
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。5mm径のゴムバンドを準備した。そのゴムバンドを、図1において飛散抑制部材45を設けた位置と同じ位置にそれぞれ1本ずつ嵌めた。粘着材は特に使用しなかった。ゴムバンドの破断強度は、435N/25mmであった。伸張率は、150%であった。
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。5mm径のゴムバンドを準備した。そのゴムバンドを、図1において飛散抑制部材45を設けた位置と同じ位置にそれぞれ1本ずつ嵌めた。粘着材は特に使用しなかった。ゴムバンドの破断強度は、435N/25mmであった。伸張率は、150%であった。
(参考例10)
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。厚さ0.1mm、幅20mmのアルミニウム製のテープ(以下、アルミニウムテープという)を準備した。そのアルミニウムテープを、実施例21においてポリ塩化ビニルテープを貼り付けたのと同様の位置に、同様の粘着剤を使用して貼り付けた。
ここで、テープの破断強度は、80N/25mmであった。伸張率は、7%であった。粘着材の粘着強度は、15N/25mmであった。
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。厚さ0.1mm、幅20mmのアルミニウム製のテープ(以下、アルミニウムテープという)を準備した。そのアルミニウムテープを、実施例21においてポリ塩化ビニルテープを貼り付けたのと同様の位置に、同様の粘着剤を使用して貼り付けた。
ここで、テープの破断強度は、80N/25mmであった。伸張率は、7%であった。粘着材の粘着強度は、15N/25mmであった。
(参考例11)
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。厚さ0.2mm、幅20mmのポリプロピレン合成ラベルからなるテープを準備した。実施例23の粘着剤よりも、より粘着強度の小さいアクリル系樹脂を粘着剤として使用して、実施例23と同様の位置に、上記テープを貼り付けた。その粘着剤の粘着強度は、5N/25mmであった。
実施例21と同じ市販の二次電池を準備した。厚さ0.2mm、幅20mmのポリプロピレン合成ラベルからなるテープを準備した。実施例23の粘着剤よりも、より粘着強度の小さいアクリル系樹脂を粘着剤として使用して、実施例23と同様の位置に、上記テープを貼り付けた。その粘着剤の粘着強度は、5N/25mmであった。
上記実施例21~24、比較例7、並びに参考例8~11により得られた各3体の二次電池に対して、実施例1に対して行ったのと同様の破裂試験を行い、破片の飛散状態を観察した。
以上の結果を、表4に示す。
以上の結果を、表4に示す。
ポリ塩化ビニルテープからなる飛散抑制部材45を施した実施例21においては、収容体1Cが破裂しても破片は生じず、破片の飛散も起こらなかった。
これに対して、二次電池に何ら飛散抑制部材を施していない比較例7においては、二次電池の破裂にともなって、大小様々な破片が発生し、それらが周囲に高速で飛散した。大きな破片は、面積が49cm2を超えるものがあった。
これに対して、二次電池に何ら飛散抑制部材を施していない比較例7においては、二次電池の破裂にともなって、大小様々な破片が発生し、それらが周囲に高速で飛散した。大きな破片は、面積が49cm2を超えるものがあった。
また、粘着剤を使用していない参考例例8及び9においては、中程度の破片(面積が9~49cm2の破片)が生じた。しかしながら、それらの破片は、飛散抑制部材の存在により勢いを削がれており、ほとんど飛散しなかった。もしくは、飛散しても、そのときの破片の速度は非常に小さかった。その様子を表4においては、記号△により表している。
アルミニウムテープを使用した参考例10は、テープが破断した箇所があり、その部分で中程度の破片が生じるとともに、その破片が周囲に飛散した。参考例10において、アルミニウムテープが破断した原因は、アルミニウムテープの伸張率が非常に小さいことにあると考えられる。つまり、アルミニウムテープは、伸張率が非常に小さいために、破裂の衝撃でテープ自体が短く千切れてしまい、破片を繋ぎ止めることができないためである。この結果により、より適切な伸張率を有する部材を飛散抑制部材として使用することの重要性が理解される。
参考例11は、実施例23と同様に、ポリプロピレン合成ラベルを使用している。参考例11においては、テープの剥がれが生じ、その部分で中程度の破片が発生した。そして、その破片が周囲に飛散した。参考例11においてテープに剥がれが発生した原因は、粘着剤による粘着強度が5~7.5N/25mmと小さいためであると考えられる。
実施例22及び23においては、小さな破片(面積が9cm2に満たない破片)は生じたものの、それらの破片は飛散抑制部材により保持されて、それらが周囲に飛散することはなかった。実施例24においては、実施例21と同様に、破片が生じることも、破片が飛散することもなかった。
実施例22~24について更に詳しく見ると、実施例22は、飛散抑制部材としてイミドテープを使用している。この実施例22においてもテープの破断が生じ、その部分で小さな破片が発生した。しかしながら、テープが短く千切れてしまうことはなく、破片が周囲に飛散することはなかった。したがって、参考例9~11に対して、安全性が向上していることが確認された。イミドテープは、ポリ塩化ビニルテープよりも破断強度が小さく、そのことが、破断が発生した原因と考えられる。この結果によれば、より適切な破断強度を有する部材を飛散抑制部材として使用することの重要性が理解される。
実施例23は、飛散抑制部材としてポリプロピレン合成ラベルを使用している。この実施例23においては、参考例11よりも粘着強度の大きい粘着剤を使用した。このため、テープの剥がれは生じなかった。また、小さな破片は発生したが、テープに繋ぎ止められて、その破片が周囲に飛散することはなかった。したがって、参考例11と比較して、安全性が大きく向上していることが確認された。この結果により、より適切な粘着強度を有する粘着剤を飛散抑制部材の貼り付けに使用することの重要性が理解される。
実施例24においては、主として、二次電池の収容体の気体保持部に飛散抑制部材45を設けている。この実施例24においても破片は発生せず、したがって、破片の飛散も発生していない。このことに鑑みると、二次電池が破裂する際に、破壊の起こりやすい部分に飛散抑制部材を配することの重要性が分かる。
以上、本発明の実施形態8及びそれに関する実施例を説明したが、実施形態8の飛散抑制部材45を、図1の電池10に設けることも可能である。それにより、相乗的に飛散抑制効果が発揮されて、破片の飛散をほぼ完全に防止することができる。
次に、本発明の実施形態9を説明する。
(実施形態9)
図25に、本発明の実施形態9に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図25の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと同じである。
(実施形態9)
図25に、本発明の実施形態9に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図25の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと同じである。
図25の電池10Iにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、飛散抑制部材46、48及び50が設けられている。
収容体1Cの気体保持部1aは、上述したとおり、飛散抑制部材を配置すべき必要性が高く、電池10Iにおいても、飛散抑制部材46、48及び50は、主に気体保持部1aの外側面に配置されている。
飛散抑制部材46、48及び50は、所定形状(図示例では短冊状またはテープ状)の複数の部材から構成される。その複数の部材は、収容体1Cが破裂したときに噴出するガスを外部に逃がすように、蓋18と、電槽16とに、それぞれ独立して設けられている。
より具体的には、飛散抑制部材46及び48は、それぞれ、蓋18の天板部18aに粘着剤により貼り付けられている。飛散抑制部材50は、電槽16の気体保持部1aを水平方向に一周するように、電槽16の上部に粘着剤により貼り付けられている。飛散抑制部材50の下部は、液体保持部1cの外側面に貼り付けられている。
図25に示すように、気体保持部1aの全体を補強するように、飛散抑制部材46、48及び50の各部材を配置することにより、内圧の上昇により電池12が破裂したときに、収容体1Cの最も破壊されやすい部分を補強することができる。これにより、内部のガスを逃がすのに必要とされる程度を超えて収容体1Cが破壊されて、比較的大きな破片が生じるのを避けることができる。そして、それが周囲に飛散するのを防止することができる。これにより、不必要に全体の重量及び嵩を増大させることなく、二次電池の安全性を効果的に高めることができる。
ここで、飛散抑制部材46には、各電解液補充用孔38を露出させるための複数(図示例では、6個)の孔52が設けられている。また、飛散抑制部材48には、電極端子34及び36を露出させるための2つの孔54が設けられている。これにより、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38へのアクセスが容易となり、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。
飛散抑制部材46、48及び50を互いに独立した部材から構成することにより、収容体1Cが内圧の上昇により破裂したときに、内部から噴出する高圧のガスを逃がすことができる。同時に、飛散抑制部材46、48及び50自体が破壊されるのを防止しながら、破片が周囲に飛散するのを防止することが可能となる。
また、飛散抑制部材46、48及び50は収容体1Cに貼り付けられている。よって、収容体1Cの破壊が大きく進行して破片が生じた場合にも、破片を、飛散抑制部材46、48及び50により保持することが可能となる。よって、破片が飛散するのを防止することができる。さらには、飛散抑制部材46、48及び50が収容体1Cに貼り付けられている部分では、飛散抑制部材46、48及び50と収容体1Cとが互いに補強される。したがって、収容体1Cの破壊が必要以上に進行するのを防止することができる。また、収容体1Cの強度が向上するという効果も奏する。そのような効果は、電池サイズが大きく、構造的に強度の補強が困難な場合には、無視し得ない利点となる。以上のことにより、二次電池の安全性が向上する。
また、飛散抑制部材50は、下部が液体保持部1cの外側面に貼り付けられている。これにより、気体保持部1aが破壊されたときに、その破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めることが可能となり、安全性が向上する。
このとき、気体保持部1aの外側面の総面積の23~54%を、飛散抑制部材46、48及び50により覆うようにするのが好ましい。これにより、電池12が内圧の上昇により破裂したときに、内部から噴出するガスにより飛散抑制部材46、48及び50自体が破損されるのを避けながら、電池12の破片が飛散するのをより確実に防止することができる。
また、飛散抑制部材46、48及び50を構成する部材は、テープ状(帯状)に限らず、無端ベルト状、線状及び短冊状でもよい。これらの部材は、収容体1Cに接着するのがより好ましいが、収容体1Cに単に巻き付けるだけでもよい。例えば、ゴムバンドや針金を収容体1Cに巻き付けるだけでも、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、大きな破片が周囲に高速で飛散するのを抑制することができる。
以上のような効果をより確実に達成するために、飛散抑制部材46、48及び50は、それぞれ、破断強度が、37.5~150N/25mmであるのが好ましい。その破断強度は、日本工業規格(規格番号:JIS K 7113:1995)に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機(例えば、(株)島津製作所製AGS-500B)により、引張速度10mm/minの条件で伸張することにより測定したものである。
また、飛散抑制部材46、48及び50は、破断するまでの伸張率が、30~125%であるのが好ましい。
この構成により、収容体1Cが破裂するときに飛散抑制部材46、48及び50が受ける衝撃を緩和することができる。これにより、飛散抑制部材46、48及び50自体が破壊されるのを防止することができ、破片が飛散するのをより確実に抑制することができる。伸張率のより好ましい範囲は、100~125%である。この伸張率は、日本工業規格(規格番号:JIS K 7113:1995)に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機(例えば、(株)島津製作所製AGS-500B)により、引張速度10mm/minの条件で伸張し、試験片が破断したときの寸法を、試験片の元の寸法と比較することにより測定したものである。
この構成により、収容体1Cが破裂するときに飛散抑制部材46、48及び50が受ける衝撃を緩和することができる。これにより、飛散抑制部材46、48及び50自体が破壊されるのを防止することができ、破片が飛散するのをより確実に抑制することができる。伸張率のより好ましい範囲は、100~125%である。この伸張率は、日本工業規格(規格番号:JIS K 7113:1995)に規定される形状に加工した試験片を、引張試験機(例えば、(株)島津製作所製AGS-500B)により、引張速度10mm/minの条件で伸張し、試験片が破断したときの寸法を、試験片の元の寸法と比較することにより測定したものである。
また、飛散抑制部材46、48及び50を粘着剤により収容体1Cに貼り付けることにより、所望の位置に飛散抑制部材46、48及び50を設けることが可能となる。したがって、設計の自由度が増す。
飛散抑制部材46、48及び50の素材には、具体的な電解液の性質によっても異なるが、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、イミド系樹脂、アミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ABS樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、銅、鉄、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、合成ゴム、及び天然ゴム等を単独、または組み合わせて用いることができる。さらには、セラミックと上述した樹脂との複合材料を用いることもできる。
また、テープ状、無端ベルト状または短冊状の複数の部材を平行に並べて飛散抑制部材46、48及び50を構成する場合には、各部材の間隔は、15~25mmであるのが好ましい。これにより、収容体1Cが内圧の上昇により破裂したときに、内部から噴出するガスにより飛散抑制部材46、48及び50が破損されるのを防止しながら、収容体1Cの破片が飛散するのをより確実に抑制することができる。
粘着剤は、例えば、アクリル系樹脂、合成ゴム、ロジン誘導体、及びテルペン系樹脂を含む。粘着剤の粘着強度は、12.5~20N/25mm(23℃での測定値)であるのが好ましい。粘着強度の下限を上記値とすることにより、破片が飛散するのをより確実に
防止することができる。また、粘着強度の上限を上記値とすることにより、蓋18を電槽16から取り外す必要が生じた場合に、比較的容易に飛散抑制部材46、48及び50を取り除くことができ、メンテナンス性が向上する。
防止することができる。また、粘着強度の上限を上記値とすることにより、蓋18を電槽16から取り外す必要が生じた場合に、比較的容易に飛散抑制部材46、48及び50を取り除くことができ、メンテナンス性が向上する。
次に、本発明の実施形態10を説明する。
(実施形態10)
図26に、本発明の実施形態10に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図26の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態10)
図26に、本発明の実施形態10に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図26の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図26の電池10Jにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、飛散抑制部材56、58及び60が設けられている。
飛散抑制部材56及び58は、テープ状ないしは短冊状の部材であり、粘着剤により蓋18の天板部18aに貼り付けられている。
飛散抑制部材60(60A及び60B)は、テープ状の部材であり、粘着剤により電槽16の側面に貼り付けられている。
飛散抑制部材60(60A及び60B)は、テープ状の部材であり、粘着剤により電槽16の側面に貼り付けられている。
飛散抑制部材56は、端子34及び36の設置部、並びに各電解液補充用孔38と対応する位置に孔が設けられている。これにより、端子34及び36、並びに各電解液補充用孔38へのアクセスが容易となる。
飛散抑制部材60(60A及び60B)は、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aにのみ設けられており、電槽16の幅の広い方の、対向する2つの側面16bには設けられていない。
そして、飛散抑制部材60Aは、全ての部分が、電槽16の側面の、電解液の液面よりも上に設けられている。
一方、飛散抑制部材60Bは、一部分が電槽16の側面の、電解液の液面よりも上に設けられ、他の部分は電解液の液面よりも下に設けられている。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
一方、飛散抑制部材60Bは、一部分が電槽16の側面の、電解液の液面よりも上に設けられ、他の部分は電解液の液面よりも下に設けられている。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
飛散抑制部材56、58及び60の素材及びその物性値は実施形態9と同様とすることができる。また、粘着剤の材料、及びその物性値も、実施形態9と同様とすることができる。
次に、本発明の実施形態11を説明する。
(実施形態11)
図27に、本発明の実施形態11に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図27の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態11)
図27に、本発明の実施形態11に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図27の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図27の電池10Kにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、飛散抑制部材56、58及び62が設けられている。
飛散抑制部材56及び58は、図26の電池10Jの飛散抑制部材56及び58と同じである。
飛散抑制部材56及び58は、図26の電池10Jの飛散抑制部材56及び58と同じである。
飛散抑制部材62(62A及び62B)は、その素材、及び粘着剤により電槽16の側面の上部に貼り付けられている点は、電池10Jの飛散抑制部材60と同様である。飛散抑制部材62(62A及び62B)が、飛散抑制部材60と異なるのは、飛散抑制部材62が、電槽16の幅の広い方の、対向する2つの側面16bにのみ設けられており、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aには設けられていない点である。
そして、飛散抑制部材62Aは、全ての部分が、電槽16の側面の、電解液の液面よりも上に設けられている。
一方、飛散抑制部材62Bは、一部分が電槽16の側面の、電解液の液面よりも上に設けられ、他の部分は電解液の液面よりも下に設けられている。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
一方、飛散抑制部材62Bは、一部分が電槽16の側面の、電解液の液面よりも上に設けられ、他の部分は電解液の液面よりも下に設けられている。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
飛散抑制部材56、58及び62の素材及びその物性値は実施形態9と同様とすることができる。また、粘着剤の材料、及びその物性値も、実施形態9と同様とすることができる。
次に、本発明の実施形態12を説明する。
(実施形態12)
図28に、本発明の実施形態12に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図28の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態12)
図28に、本発明の実施形態12に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図28の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図28の電池10Lにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、所定数(図示例では7つ)の飛散抑制部材64が設けられている。
飛散抑制部材64はテープ状の部材であり、収容体1Cの上部に、粘着剤により貼り付けられている。より具体的には、各飛散抑制部材64は、蓋18と、電槽16の幅の広い方の、対向する2つの側面16bとに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。飛散抑制部材64は、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aには設けられていない。
そして、飛散抑制部材64は、両端部が、電槽16の側面の、電解液の液面よりも所定長さ(例えば、1~2cm)だけ下に位置している。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
さらに、飛散抑制部材64は、蓋18の電極端子34及び36の設置部、並びに電解液補充用孔38を避けるように設けられている。これにより、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38へのアクセスが容易となり、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。また、飛散抑制部材64は、所定の間隔(10~20mm)をおいて互いに平行に並べられている。これにより、電池内部のガスを外部に逃がしながら、破片が飛散するのを防止することができる。
次に、本発明の実施形態13を説明する。
(実施形態13)
図29に、本発明の実施形態13に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図29の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態13)
図29に、本発明の実施形態13に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図29の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図29の電池10Mにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、飛散抑制部材66が設けられている。飛散抑制部材66は、テープ状の部材であり、粘着剤により収容体1Cの上部に貼り付けられている。
より具体的には、所定数(図示例では7つ)の飛散抑制部材66が、蓋18と、電槽16の幅の広い方の、対向する2つの側面16bとに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。
そして、所定数(図示例では2つ)の飛散抑制部材66が、蓋18と、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aとに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。
そして、所定数(図示例では2つ)の飛散抑制部材66が、蓋18と、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aとに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。
さらに、所定数(図示例では1つ)の飛散抑制部材66が、蓋18の天板部18aに、蓋18の長手方向Xと平行に設けられている。この飛散抑制部材66は、端子34と端子36との間に設けられている。
また、蓋18と、側面16aまたは16bとの間に掛け渡されている合計9つの飛散抑制部材66は、両端部が、電槽16の側面の、電解液の液面よりも所定長さ(例えば、1~2cm)だけ下に位置している。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
飛散抑制部材66は、蓋18の電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38を避けるように設けられている。これにより、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38へのアクセスが容易となり、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。また、飛散抑制部材66は、所定の間隔(10~20mm)をおいて互いに平行に並べられている。これにより、電池内部のガスを外部に逃がしながら、破片が飛散するのを防止することができる。
次に、本発明の実施形態14を説明する。
(実施形態14)
図30に、本発明の実施形態14に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図30の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態14)
図30に、本発明の実施形態14に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図30の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図30の電池10Nにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、飛散抑制部材68が設けられている。
飛散抑制部材68は、1本のテープ状の部材から構成されており、収容体1Cの長手方向Xを一方向に螺旋状に進むように、収容体1Cの上面、幅の広い方の2つの側面16b及び底面に、粘着剤により貼り付けられている。
飛散抑制部材68は、1本のテープ状の部材から構成されており、収容体1Cの長手方向Xを一方向に螺旋状に進むように、収容体1Cの上面、幅の広い方の2つの側面16b及び底面に、粘着剤により貼り付けられている。
飛散抑制部材68は、収容体1Cの幅の広い方の2つの側面16bの一方(図30の手前側の面)においては、電槽16の上下方向に対して斜めになっている。収容体1Cの幅の広い方の2つの側面16bの他方(図30では見えていない向こう側の面)においては、飛散抑制部材68は、電槽16の上下方向と平行になっている。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cにより確実に繋ぎ止めておくことが可能となる。
飛散抑制部材68は、電槽16の幅の狭い方の2つの側面16aには設けられていない。
飛散抑制部材68は、電槽16の幅の狭い方の2つの側面16aには設けられていない。
さらに、飛散抑制部材68は、蓋18の電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38を避けるように設けられている。これにより、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38へのアクセスが容易となり、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。また、飛散抑制部材68は、所定の間隔(10~20mm)をおいて平行に巻き付けられている。これにより、電池内部のガスを外部に逃がしながら、破片が飛散するのを防止することができる。
次に、本発明の実施形態15を説明する。
(実施形態15)
図31に、本発明の実施形態15に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図31の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態15)
図31に、本発明の実施形態15に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図31の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図31の電池10Pにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、テープ状の飛散抑制部材70が設けられている。
飛散抑制部材70は、底部を除いた収容体1Cの外側面に、粘着剤により貼り付けられている。
飛散抑制部材70は、底部を除いた収容体1Cの外側面に、粘着剤により貼り付けられている。
より具体的には、飛散抑制部材70は、蛇行するような態様で、蓋18と、電槽16の幅の広い方の2つの側面16bとに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。これにより、飛散抑制部材70に余裕が生じ、急激な破壊が防止される。
飛散抑制部材70は、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aには設けられていない。
飛散抑制部材70は、電槽16の幅の狭い方の、対向する2つの側面16aには設けられていない。
また、飛散抑制部材70は、両端が、電槽16の側面の底辺と一致している。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
さらに、飛散抑制部材70は、蓋18の電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38を避けるように設けられている。これにより、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38へのアクセスが容易となり、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。また、飛散抑制部材70は、所定の間隔(10~20mm)をおいて互いに平行に並べられている。これにより、電池内部のガスを外部に逃がしながら、破片が飛散するのを防止することができる。
次に、本発明の実施形態16を説明する。
(実施形態16)
図32に、本発明の実施形態16に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図32の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態16)
図32に、本発明の実施形態16に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図32の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図32の電池10Qにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、テープ状もしくは短冊状の飛散抑制部材72及び74が設けられている。飛散抑制部材72及び74は、収容体1Cの上部の外側面に、粘着剤により貼り付けられている。
より具体的には、3つの飛散抑制部材72が、蓋18と、電槽16の幅の広い方の2つの側面16bの一方とに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。そして、3つの飛散抑制部材72が、蓋18と、電槽16の幅の広い方の2つの側面16bの他方とに掛け渡すように、互いに平行に設けられている。
さらに、4つの飛散抑制部材74が、蓋18の天板部18a、並びに隣り合う2つの側面16a及び16bの交点、つまり収容体1Cの上部の4つの角部を囲うように設けられている。
全ての飛散抑制部材72及び74は、下側の端部が、電槽16の側面の、電解液の液面よりも所定長さ(例えば、1~2cm)だけ下に位置している。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
全ての飛散抑制部材72及び74は、下側の端部が、電槽16の側面の、電解液の液面よりも所定長さ(例えば、1~2cm)だけ下に位置している。これにより、内圧の上昇により収容体1Cが破裂したときに、気体保持部1aにおいて生じた破片を、破壊されにくい液体保持部1cに繋ぎ止めておくことが可能となる。
飛散抑制部材72及び74は、蓋18の電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38を避けるように設けられている。これにより、電極端子34及び36、並びに電解液補充用孔38へのアクセスが容易となり、二次電池の安全性と、取り扱い性とをバランスよく向上させることができる。また、飛散抑制部材72及び74は、所定の間隔(10~20mm)をおいて並べられている。これにより、電池内部のガスを外部に逃がしながら、破片が飛散するのを防止することができる。
飛散抑制部材72及び74を上述のように配置することにより、気体保持部1aの角部が補強される。これにより、気体保持部1aの堅牢性をより大きくすることができる。したがって、大きな破片が生じるのを、より確実に防止することができる。
次に、本発明の実施形態17を説明する。
(実施形態17)
図33に、本発明の実施形態9に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図33の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
(実施形態17)
図33に、本発明の実施形態9に係る二次電池の概略構成を斜視図により示す。なお、図33の二次電池から飛散抑制機構を取り除いた状態は、図18に示したものと基本的に同じである。
図33の電池10Rにおいては、図1の電池10から周辺側薄肉部11及び中央側薄肉部15が除去され、代わりに、金属製の線材(例えばワイヤ)からなる飛散抑制部材76が設けられている。飛散抑制部材76は、収容体1Cの外側面に、巻き付けるようにして設けられている。これにより、低コストで強固な飛散防止構造の形成が可能となる。
より具体的には、所定数(図示例では、7つ)の飛散抑制部材76が、蓋18、電槽16の幅の広い方の2つの側面16b、並びに底面を一周するように、互いに平行に等間隔で設けられている。そして、所定数(図示例では、4つ)の飛散抑制部材76が、蓋18、電槽16の幅の狭い方の2つの側面16a、並びに底面を一周するように、互いに平行に等間隔で設けられている。
さらに、所定数(図示例では、2つ)の飛散抑制部材76が、それぞれ、気体保持部1aを水平方向に一周するように互いに平行に所定の間隔をおいて設けられている。
なお、飛散抑制部材76は、針金に限らず、ゴムバンドとすることもできる。つまり、飛散抑制部材76は、ゴムバンドのような弾性体から構成することもできる。
なお、飛散抑制部材76は、針金に限らず、ゴムバンドとすることもできる。つまり、飛散抑制部材76は、ゴムバンドのような弾性体から構成することもできる。
以下、実施形態9~17に関する本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
(実施例25)
JIS D 5301(始動用電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材として、厚さ0.2mm、幅20mmのポリ塩化ビニル製のテープ(以下、ポリ塩化ビニルテープという)と、ポリ塩化ビニル製の長方形のシート(以下、ポリ塩化ビニルシートという)とを準備した。粘着剤として、アクリル系樹脂を準備した。
JIS D 5301(始動用電池)に準拠する型式80D26の市販の二次電池(パナソニック(株)製)を準備した。二次電池の寸法は、260×173×202mmであり、電極端子などを含めた総高は225mmであった。
飛散抑制部材として、厚さ0.2mm、幅20mmのポリ塩化ビニル製のテープ(以下、ポリ塩化ビニルテープという)と、ポリ塩化ビニル製の長方形のシート(以下、ポリ塩化ビニルシートという)とを準備した。粘着剤として、アクリル系樹脂を準備した。
それらを粘着剤により収容体の外側面に接着した。その配置は図25に示した部材の配置と同様とした。つまり、天板部に、2枚の短冊状の飛散抑制部材46及び48を貼り付けるとともに、気体保持部1aを水平方向に一周するように、1本のテープ状の飛散抑制部材50を貼り付けた。飛散抑制部材46及び48には、それぞれ、電解液補充用孔及び電極端子と対応する位置に孔をあけた。飛散抑制部材46、48及び50で、気体保持部1aの外側面の23%を覆うようにした。
また、あらかじめ、飛散抑制部材46、48及び50の破断強度、破断するまでの伸張率、並びに粘着剤の粘着強度を測定した。飛散抑制部材46、48及び50の破断強度は、45N/25mmであった。伸張率は、100%であった。粘着剤の粘着強度は、12.5N/25mmであった。
(実施例26)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープ及びポリ塩化ビニルシートを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープ及びポリ塩化ビニルシートを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図26に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープ及びポリ塩化ビニルシートを、収容体の上部の外側面に粘着剤により貼り付けて、飛散抑制部材を構成した。つまり、1枚のポリ塩化ビニルシートに、電極端子及び電解液補充用孔と対応する位置に孔をあけた。そして、そのシートを、電極端子及び電解液補充用孔とそれらの孔とが対向するように天板部に貼り付けて飛散抑制部材56を構成した。それと平行に並ぶように、1本のポリ塩化ビニルテープを天板部に貼り付けて飛散抑制部材58を構成した。
また、収容体の幅の狭い方の2つの側面16aの上端部に、ポリ塩化ビニルテープを1本ずつ横にして貼り付けて、飛散抑制部材60Aを構成した。その下に、ポリ塩化ビニルテープをもう1本ずつ横にして、一部分が気体保持部1aの外側面に位置し、残りの部分が液体保持部1cの外側面に位置するように接着した。以上のようにして、気体保持部の外側面の47%を覆った。
(実施例27)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープ及びポリ塩化ビニルシートを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープ及びポリ塩化ビニルシートを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図27に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープ及びポリ塩化ビニルシートを、収容体の上部の外側面に粘着剤により貼り付けて、飛散抑制部材を構成した。つまり、1枚のポリ塩化ビニルシートに、電極端子及び電解液補充用孔と対応する位置に孔をあけ、端子及び電解液補充用孔とそれらの孔とが対向するように天板部に貼り付けて、飛散抑制部材56を構成した。それと平行に並ぶように、1本のポリ塩化ビニルテープを天板部に貼り付けて、飛散抑制部材58を構成した。
また、収容体の幅の広い方の2つの側面16bの上端部に、ポリ塩化ビニルテープを1本ずつ横にして貼り付けて、飛散抑制部材62Aを構成した。その下に、ポリ塩化ビニルテープをもう1本ずつ横にして、一部分が気体保持部の外側面に位置し、残りの部分が液体保持部の外側面に位置するように貼り付けて、飛散抑制部材62Bを構成した。以上のようにして、気体保持部の外側面の55%を覆った。
(実施例28)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図28に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープを、収容体の上部の外側面に粘着剤により貼り付けて、飛散抑制部材を構成した。つまり、7本のポリ塩化ビニルテープを、蓋と、収容体の幅の広い方の2つの側面16bとに掛け渡すように貼り付けた。各テープは、互いに平行に、20mmの間隔をあけて配置した。また、各テープは、電極端子及び全ての電解液補充用孔を避けるように配置した。各テープの両端部は、ケースの側面の、電解液の液面よりも下に位置させた。以上のようにして、気体保持部の外側面の38%を覆った。
(実施例29)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図29に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープを、収容体の上部の外側面に粘着剤により貼り付けて、飛散抑制部材を構成した。つまり、7本のポリ塩化ビニルテープを、蓋と、収容体の幅の広い方の2つの側面16bとに掛け渡すように貼り付けた。また、2本のポリ塩化ビニルテープを、蓋と、収容体の幅の狭い方の2つの側面16aとに掛け渡すように貼り付けた。また、各電極端子の間に1本のポリ塩化ビニルテープを貼り付けた。
各テープは、互いに平行に20mmの間隔をあけて配置した。また、各テープは、各電極端子34及び36、並びに全ての電解液補充用孔を避けるように配置した。各テープの両端部は、ケースの側面の、電解液の液面よりも下に位置させた。以上のようにして、気体保持部の外側面の48%を覆った。
(実施例30)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図30に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープを、収容体全体の外側面に粘着剤により貼り付けた。つまり、1本のポリ塩化ビニルテープを、収容体の長手方向に進む螺旋状となるように、蓋、収容体の幅の広い方の2つの側面16b、並びに底面に掛け渡すように貼り付けた。収容体の一方の側面16bにおいては、各テープが収容体の上下方向に対して斜め、かつ互いに平行になるように配置した。収容体の他方の側面16bにおいては、テープが収容体の上下方向と平行になるように配置した。収容体の上面及び底面においても、テープが互いに平行となるように配置した。テープの間隔は、20mmとした。また、テープは、各端子34及び36と、全ての電解液補充用孔とを露出させるように配置した。以上のようにして、気体保持部の外側面の34%を覆った。
(実施例31)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図31に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープを、収容体の外側面に粘着剤により貼り付けた。つまり、7本のポリ塩化ビニルテープを蓋と、収容体の幅の広い方の2つの側面16bとに掛け渡すように貼り付けた。各テープは蛇行し、かつ互いに平行となるように配置した。各テープの間隔は20mmとした。また、各テープは、各端子34及び36と、全ての電解液補充用孔とを露出させるように配置した。各テープの両端部は、ケースの側面の底辺と一致させた。以上のようにして、気体保持部の外側面の34%を覆った。
(実施例32)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、実施例25と同じポリ塩化ビニルテープを準備した。実施例25と同じ粘着剤を準備した。
図32に示すような配置で、ポリ塩化ビニルテープ(幅:30mm)を、収容体の外側面に粘着剤により貼り付けた。つまり、蓋と、収容体の幅の広い方の2つの側面16bの一方とに掛け渡すように、3本のポリ塩化ビニルテープを接着した。また、蓋と、収容体の幅の広い方の2つの側面16bの他方とに掛け渡すように、3本のポリ塩化ビニルテープを接着した。各テープは、10mmの間隔をあけて、互いに平行となるように配置した。
また、収容体の上側の4つの角の周囲を囲うように、テープを適宜形状に裁断して貼り付けた。
また、収容体の上側の4つの角の周囲を囲うように、テープを適宜形状に裁断して貼り付けた。
(実施例33)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、0.7mm径のステンレス鋼製のワイヤを準備した。そのワイヤを、図33に示すような配置で設置した。すなわち、7本のワイヤを、収容体の長手方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように、1巻ずつ巻き付けた。また、4本のワイヤを、収容体の幅方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように、1巻ずつ巻き付けた。また、2本のワイヤを、気体保持部を水平方向に1周するように巻き付けた。粘着剤は特に使用しなかった。ワイヤの破断荷重は、20kgf(約196N)であった。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、0.7mm径のステンレス鋼製のワイヤを準備した。そのワイヤを、図33に示すような配置で設置した。すなわち、7本のワイヤを、収容体の長手方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように、1巻ずつ巻き付けた。また、4本のワイヤを、収容体の幅方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように、1巻ずつ巻き付けた。また、2本のワイヤを、気体保持部を水平方向に1周するように巻き付けた。粘着剤は特に使用しなかった。ワイヤの破断荷重は、20kgf(約196N)であった。
(実施例34)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、周長が90cmと、50cmの2種類で、径が5mmのゴムバンドを準備した。そのゴムバンドを、図33に示すような配置で設置した。すなわち、周長が50cmの7本のゴムバンドを、収容体の長手方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように巻き付けた。また、周長が90cmの4本のゴムバンドを、収容体の幅方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように、巻き付けた。また、周長が50cmの2本のゴムバンドを、気体保持部を水平方向に1周するように巻き付けた。粘着剤は特に使用しなかった。ゴムバンドの破断強度は、435N/25mmであった。伸張率は、150%であった。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材として、周長が90cmと、50cmの2種類で、径が5mmのゴムバンドを準備した。そのゴムバンドを、図33に示すような配置で設置した。すなわち、周長が50cmの7本のゴムバンドを、収容体の長手方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように巻き付けた。また、周長が90cmの4本のゴムバンドを、収容体の幅方向に所定の間隔で並ぶように、互いに平行となるように、巻き付けた。また、周長が50cmの2本のゴムバンドを、気体保持部を水平方向に1周するように巻き付けた。粘着剤は特に使用しなかった。ゴムバンドの破断強度は、435N/25mmであった。伸張率は、150%であった。
(比較例12)
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
実施例25と同じ市販の二次電池を準備した。飛散抑制部材は、特に使用しなかった。
上記実施例25~34、並びに比較例12により得られた各3体の二次電池に対して実施例1の二次電池に対して行ったのと同じ内容の破裂試験を行い、破片の飛散状態を観察した。
以上の結果を、表5に示す。
以上の結果を、表5に示す。
ポリ塩化ビニルテープからなる飛散抑制部材46、48及び50を、気体保持部1aのほぼ全体に施した実施例25においては、収容体が破裂しても破片は生じず、破片の飛散も起こらなかった。
これに対して、二次電池に何ら飛散抑制部材を施していない比較例12においては、収容体の破裂にともなって、蓋及び電槽の側面に大小様々な破片が発生し、それらが周囲に高速で飛散した。大きな破片は、面積が49cm2以上のものがあった。
これに対して、二次電池に何ら飛散抑制部材を施していない比較例12においては、収容体の破裂にともなって、蓋及び電槽の側面に大小様々な破片が発生し、それらが周囲に高速で飛散した。大きな破片は、面積が49cm2以上のものがあった。
また、実施例26~34においては、中ぐらいの破片(面積が、9~49cm2)や小さな破片(面積が、9cm2未満の破片)は生じたものの、それらの破片が高速で周囲に飛散することはなかった。
実施例26~34について更に詳しく見ると、実施例26においては、幅の狭い側の側面16aの上部(気体保持部)のみに飛散抑制部材が配置されており、幅の広い側の側面16bには配置されていない。このため、幅の広い側の側面16bにおいて収容体が破壊され、中ぐらいの破片が生じた。しかしながら、その破片は、飛散抑制部材と接着されていたために、飛散することはなかった。また、収容体の幅の広い方の側面16bの破壊により、破裂のエネルギが分散され、その結果、電解液の飛散は実施例25よりも抑制された。
実施例27においては、幅の広い側の側面16bに飛散抑制部材が配置されているために、小さな破片しか生じなかった。しかも、その破片は、飛散抑制部材と接着されていたために、飛散することはなかった。以上の結果により、飛散抑制部材を配置する位置により、破片が生じる状況を制御し得ることが確認された。また、収容体の幅の狭い方の側面16aの破壊により、破裂のエネルギが分散され、その結果、電解液の飛散は実施例25よりも抑制された。
実施例28においては、実施例27と同様の箇所に、飛散抑制部材としてのテープを所定の間隔で配置している。そして、破片の飛散に関して言えば、実施例27とほぼ同様の結果が得られた。
また、実施例28においては、テープとテープとの間にも収容体に亀裂が発生した。その結果、破裂のエネルギがさらに分散されたために、電解液の飛散は、実施例27よりもさらに抑えることができた。
また、実施例28においては、テープとテープとの間にも収容体に亀裂が発生した。その結果、破裂のエネルギがさらに分散されたために、電解液の飛散は、実施例27よりもさらに抑えることができた。
実施例29においては、実施例25と同様の箇所に、飛散抑制部材としてのテープを所定の間隔で配置している。そして、破片の飛散に関して言えば、実施例27とほぼ同様の結果が得られた。
また、実施例29においては、テープとテープとの間で収容体に亀裂が発生した。これにより、破裂のエネルギが実施例25と比べて分散されたために、電解液の飛散を、実施例25よりも抑えることができた。
また、実施例29においては、テープとテープとの間で収容体に亀裂が発生した。これにより、破裂のエネルギが実施例25と比べて分散されたために、電解液の飛散を、実施例25よりも抑えることができた。
実施例30においては、収容体の上面、幅の広い側の側面及び底面に、飛散抑制部材としてのテープを螺旋状に接着している。そして、破片の飛散に関して言えば、実施例30は、実施例28とほぼ同様の結果が得られた。つまり、実施例30においては、収容体の側面の下部及び底面(液体保持部の外側面)にもテープを設けたが、それにより、破片の飛散を防止する効果は特に増大しなかった。この結果に鑑みれば、気体保持部に飛散抑制部材を設ければ、実用上は十分な破片飛散防止効果が得られることが分かる。
しかしながら、液体保持部が破壊される可能性も皆無ではないので、液体保持部の外側面にも飛散抑制部材を配することにより、安全性はさらに向上するものと考えられる。
しかしながら、液体保持部が破壊される可能性も皆無ではないので、液体保持部の外側面にも飛散抑制部材を配することにより、安全性はさらに向上するものと考えられる。
実施例31においては、収容体の上面、及び幅の広い側の側面の全体に、飛散抑制部材としてのテープをジグザグ状に接着している。そして、破片の飛散に関して言えば、実施例31は、実施例28とほぼ同様の結果が得られた。つまり、実施例31においては、収容体の側面の下部(底面を除く液体保持部の外側面)にもテープを設けたが、それにより、破片の飛散を防止する効果は特に増大しなかった。この結果に鑑みれば、気体保持部に飛散抑制部材を設ければ、実用上は十分な破片飛散防止効果が得られることが分かる。しかしながら、液体保持部が破壊される可能性も皆無ではないので、収容体の側面の下部にも飛散抑制部材を配することにより、安全性はさらに向上するものと考えられる。また、テープがジグザグ状であることから余裕があり、破裂の衝撃を緩和できるものと考えられる。
実施例32においては、破片の飛散に関して言えば、実施例29とほぼ同様の結果が得られた。実施例32においては、蓋の中央部に飛散抑制部材を設けていないので、その部分が破壊されて破片が生じる可能性は大きいものと思われる。しかしながら、たとえ破片が生じても飛散抑制部材との接着により破片が飛散するおそれは小さいものと思われる。
また、実施例32で飛散抑制部材として用いたテープは、幅が30mmと広いので、破片を繋ぎ止める効果はより大きいと思われる。
また、実施例32で飛散抑制部材としてのテープを気体保持部の4角に設けているので、収容体の堅牢性が向上している。このため、破裂のときに収容体が破壊されても、内部圧を逃がすのに必要とされる以上に収容体が破壊されるのを防止できると考えられる。
また、実施例32で飛散抑制部材としてのテープを気体保持部の4角に設けているので、収容体の堅牢性が向上している。このため、破裂のときに収容体が破壊されても、内部圧を逃がすのに必要とされる以上に収容体が破壊されるのを防止できると考えられる。
また、ワイヤまたはゴムバンドを収容体に接着せずに飛散抑制部材として使用した実施例33及び34においては、中ぐらいの破片が生じた。しかしながら、それらの破片は、破片飛散防止材の存在により勢いを削がれており、ほとんど飛散しなかった。もしくは、飛散しても、そのときの破片の速度は非常に小さかった。
以上、本発明の実施形態9~17及びそれに関する実施例を説明したが、これらの実施形態の飛散抑制部材を、図1の電池10に設けることも可能である。それにより、相乗的に飛散抑制効果が発揮されて、破片の飛散をほぼ完全に防止することができる。
以上の説明では、二次電池として鉛蓄電池を例に挙げたが、本発明は、鉛蓄電池に限定されず、例えば、大容量(例えば電気自動車用)のニッケル水素電池や、密閉型ニッケル亜鉛電池への適用も可能である。
本発明の二次電池は、例えば、車載用電源、各種携帯型電子機器の駆動用電源、蓄電設備における電源として二次電池を用いる場合に有用である。とりわけ、パック化されずに、ユーザーの使用方法に安全性がゆだねられる二次電池、例えば鉛蓄電池において有用である。
1、1A~1C…収容体
10、10A~10R…電池
11…周辺側薄肉部
15…中央側薄肉部
18、31、39…蓋
16、37…電槽
14、14C、19、21、23、29、35、43、
46、48、50、56、58、66、68、70、72、74…飛散抑制部材
10、10A~10R…電池
11…周辺側薄肉部
15…中央側薄肉部
18、31、39…蓋
16、37…電槽
14、14C、19、21、23、29、35、43、
46、48、50、56、58、66、68、70、72、74…飛散抑制部材
Claims (28)
- 正極、負極及びセパレータを含む電極群、電解液、並びに前記電極群及び前記電解液を収容する収容体を具備した二次電池であって、
前記収容体が、内圧の上昇により破裂するときに、前記収容体の破片及び前記電解液が飛散するのを抑制する飛散抑制機構を有し、
前記収容体は、開口部を有する方形の電槽と、前記開口部を塞ぐ蓋と、を含むとともに、前記電解液の液面より下部で内部に前記電解液を保持する液体保持部と、前記電解液の液面より上部で内部に気体を保持する気体保持部とを有し、
前記蓋は、互いに平行な一対の端部を有する、二次電池。 - 前記飛散抑制機構が、前記蓋の前記一対の端部の少なくとも一方の近傍の内側面に溝を設けて形成される周辺側薄肉部と、前記周辺側薄肉部よりも前記蓋の中央寄りの部分の外側面に溝を設けて形成される中央側薄肉部と、を含む、請求項1記載の二次電池。
- 前記飛散抑制機構が、前記収容体の外側面と接触し、前記収容体の破片及び前記電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材をさらに含む、請求項2記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、シート状の支持体と、前記支持体の一方の面に形成された粘着剤層とを備え、前記支持体が前記粘着剤層により前記収容体の外側面に貼り付けられている、請求項3記載の二次電池。
- 前記支持体が弾性体である、請求項4記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が弾性を有する無端ベルト、またはワイヤである、請求項3記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、前記周辺側薄肉部及び前記中央側薄肉部の少なくとも一方と接触している、請求項3~6のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制機構が、前記蓋の前記一対の端部の少なくとも一方の近傍の内側面に溝を設けて形成された周辺側薄肉部と、前記収容体の外側面と接触し、前記収容体の破片及び前記電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材と、を含む、請求項1記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、前記周辺側薄肉部と接触している、請求項8記載の二次電池。
- 前記飛散抑制機構が、前記収容体に近接して配置され、前記収容体の破片及び前記電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材を含み、
前記飛散抑制部材が、前記電解液の通過を妨げる一方、気体を通過させる通気構造を有している、請求項1記載の二次電池。 - 前記飛散抑制部材が、前記気体保持部に近接して配置されている、請求項10記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、不織布、織布、網、多孔質体、及びスポンジ状体よりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項10または11記載の二次電池。
- 前記不織布、織布、網、多孔質体、またはスポンジ状体が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、及びガラス繊維よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項12記載の二次電池。
- 前記網が、ニッケル、銅、及び鉄よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項12または13記載の二次電池。
- 前記織布または前記網の目開きが0.01~3mmであり、繊維径が0.001~10mmである、請求項12~14のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材の水の吸収量が0.005g/cm2以上である、請求項10~15のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、多層構造を有する、請求項10~16のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、複数の織布または網を積層して構成され、かつ1つの織布または網の目と、別の織布または網の節部とが重ねられている、請求項17記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、前記収容体と接着されている、請求項10~18のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が、前記収容体と接着された接着部分と、前記収容体と接着されていない非接着部分とを有している、請求項19記載の二次電池。
- 前記接着部分が、前記液体保持部と接着され、
前記非接着部分が、前記気体保持部と対向している請求項20記載の二次電池。 - 前記飛散抑制機構が、前記収容体に近接して配置され、前記収容体の破片及び前記電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材を含み、
前記飛散抑制部材が、シート状の支持体と、前記支持体の一方の面に形成された粘着剤層とを備え、前記支持体が前記粘着剤層により前記収容体の外側面に貼り付けられている、請求項1記載の二次電池。 - 前記粘着剤層による前記支持体と前記収容体との間の23℃における粘着強度が、12.5~20N/25mmである請求項22記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材は、破断するまでの伸張率が、30~125%である、請求項22または23記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材が帯状の部材であり、蛇行するように設けられている、請求項22~24のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制部材の少なくとも1つが、前記収容体の上面並びに隣り合う2つの側面の交点を囲うように設けられている、請求項22~25のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記飛散抑制機構が、前記収容体に近接して配置され、前記収容体の破片及び前記電解液の飛散を抑制する飛散抑制部材を含み、
前記飛散抑制部材が、弾性を有する無端ベルト、またはワイヤである、請求項1記載の二次電池。 - 前記正極が二酸化鉛を含み、前記負極が鉛を含み、前記電解液が硫酸を含む、請求項1~27のいずれか1項に記載の二次電池。
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