DE60021461T2

DE60021461T2 - Dichte Batterie mit geringem Elektrolytverlust

Info

Publication number: DE60021461T2
Application number: DE60021461T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Sugita
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: CN1267919A; KR20000076889A; EP1039565B1; DE60021461D1; CN1169239C; EP1039565A2; EP1039565A3; TW447157B; HK1031046A1; JP4424773B2; JP2000277081A; US6838207B1; KR100571227B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine abgedichtete Batterie und insbesondere auf eine abgedichtete Batterie, die eine Verschlusskappe mit einem Gasentlastungsventil aufweist, die die Öffnung des externen Gehäuses bedeckt.
(2) Dazugehörige Technik/Beschreibung des Standes der Technik
In neuerer Zeit werden abgedichtete Batterien als die Stromquellen für tragbare elektrische Vorrichtungen, wie z. B. Mobiltelefone, audiovisuelle Geräte und Computer, verwendet.
Als typische abgedichtete Batterien werden alkalische Batterien, wie z. B. Nickelmetallhydridbatterien und Nickelcadmiumbatterien und Lithiumionenbatterien verwendet. Normalerweise weisen diese abgedichteten Batterien eine Zylinderform oder eine rechteckige Zylinderform auf. Auf Grund des Vorteils der Raumersparnis werden unter diesen Batterien die Batterien mit rechteckiger Zylinderform besonders beachtet. Insbesondere kann die Form einer rechteckigen, zylindrischen Batterie einfach nach dem inneren Bereich einer tragbaren elektrischen Vorrichtung bestimmt werden.
Die Struktur einer abgedichteten Batterie wird nachfolgend erklärt. Das externe Gehäuse eines Metallzylinders enthält ein Generatorelement. Das Generatorelement ist eine Elektrode, die aus positiven und negativen Elektroden gebildet ist, die mit einem Elektrolyten imprägniert sind. Die Öffnung des externen Gehäuses ist durch eine Verschlusskappe bedeckt. Um eine Leckage des Elektrolyten oder des Gases zu verhindern, ist die Verschlusskappe abgedichtet. Obwohl mechanisches Abdichten für viele Fälle angewandt wird, wird bei rechteckigen, zylindrischen, abgedichteten Batterien für diese Abdichtung oft Laserschweißen verwendet.
Um die Energiedichte zu erhöhen, werden unterdessen das Generatorelement und die Verschlusskappe ziemlich dicht zueinander eingestellt, so dass das Generatorelement den größten Teil des inneren Raumes des externen Gehäuses teilt. Das externe Gehäuse besteht herkömmlicherweise aus vernickeltem Stahl oder rostfreiem Stahl. Seit neuerer Zeit werden allerdings leichtgewichtige Batterien mit Aluminiumlegierungen für das externe Gehäuse entwickelt.
Bei der abgedichteten Batterie ist die Verschlusskappe oder das externe Gehäuse mit einem Gasentlastungsventil versehen, um Gas freizusetzen, wenn der innere Druck der Batterie auf einen bestimmten Pegel angestiegen ist.
Als das Gasentlastungsventil für die abgedichteten Batterien wird bei den alkalischen Batterien oft ein Rückstellventil verwendet. Zum Beispiel wird oft ein Rückstellventil verwendet, das die Gasentlastungsöffnung in der Verschlusskappe oder dem externen Gehäuse mit einem Ventilgehäuseverschluss mittels einer Feder oder dergleichen abdeckt. Andererseits wird oft ein Nicht-Rückstellventil für nichtwässrige Elektrolytbatterien verwendet, da eine gute Abgeschlossenheit erforderlich ist. Zum Beispiel ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 6-68861 ein Nicht-Rückstellventil offenbart, das die Gasentlastungsöffnung in der metallischen Verschlusskappe abdeckt, indem eine dünne Schicht (Bruch) angebracht wird, um die Gasentlastungsöffnung abzudecken.
Selbst wenn die abgedichteten Batterien fallengelassen werden, sollte zur Sicherheit der tragbaren elektrischen Vorrichtungen der Elektrolyt nicht lecken.
Für abgedichtete Batterien mit der Verschlusskappe mit dem Nicht-Rückstell-Gasentlastungsventil tritt beim Falltest allerdings oft ein Problem auf. Die dünne Schicht des Gasfreigabeventils zerbricht und der Elektrolyt leckt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abgedichtete Batterie bereitzustellen, die ein Gasentlastungsventil enthält, das auf der Verschlusskappe gebildet ist, indem eine Gasentlastungsöffnung mit einer dünnen Schicht bedeckt wird, die, selbst wenn die Batterie fallengelassen wird, selten zerbricht.
Diese Aufgabe wird durch eine abgedichtete Batterie nach Anspruch 1 gelöst, die enthält: ein Generatorelement, das eine mit Elektrolyt imprägnierte Elektrodengruppe ist, ein externes Gehäuse, das eine Öffnung aufweist und das Generatorelement umschließt, eine Verschlusskappe zum Abdichten der Öffnung, wobei die Verschlusskappe ein Gasentlastungsventil aufweist, das durch Abdecken einer Gasauslassöffnung in der Verschlusskappe mit einem dünnen Film gebildet ist, und ein Abschirmelement, das zwischen dem dünnen Film und dem Generatorelement angeordnet ist, um den dünnen Film vor dem Elektrolyten zu schützen, so dass ein Gaskanal von einem Innenraum des externen Gehäuses zu einer Gasablassöffnung sichergestellt ist, wobei das Abschirmelement nicht kleiner als der dünne Film ist.
"Einen Gaskanal von einem Innenraum des externen Gehäuses zu einer Gasablassöffnung zu sichern" bedeutet hier, dass das Abschirmelement nicht das Ablassen des Gases innerhalb des externen Gehäuses von der Gasablassöffnung verhindert, wenn der Druck innerhalb des externen Gehäuses auf dem Pegel des Arbeitsdruckes des Gasentlastungsventils ansteigt, das durch die dünne Schicht gebildet ist.
Die vorliegende Erfindung wird entsprechend der nachfolgend beschriebenen Lehre durchgeführt.
Der Bruch der dünnen Schicht wird aufgespürt, wenn herkömmlich abgedichtete Batterien, die das Gasentlastungsventil auf der Verschlusskappe aufweisen, fallengelassen werden. Es hat sich erwiesen, dass flüssige Tropfen des Elektrolyten die dünne Schicht wie folgt brechen. Durch den Aufprall des Sturzes werden flüssige Tropfen des Elektrolyten, mit denen das Generatorelement imprägniert ist, aus dem Generatorelement zu einer Seite der Verschlusskappe gedrückt. Der Zwischenraum zwischen der Verschlusskappe und dem Generatorelement ist so klein eingestellt, dass Flüssigkeitstropfen, die zu der Seite herausgedrückt werden, die gegenüber dem dünnen Film liegt, den dünnen Film direkt treffen und brechen.
Bei der vorliegenden Erfindung weist die abgedichtete Batterie ein Abschirmelement auf, um zu verhindern, dass Flüssigkeitstropfen, die aus dem Generatorelement zu der Seite herausgedrückt werden, die gegenüber dem dünnen Film liegt, den dünnen Film treffen. Es ist zu beachten, dass das Abschirmelement angebracht ist, um den Gasfluss von dem Innenraum des externen Gehäuses zu der Gasablassöffnung zu erlauben, so dass das Abschirmelement den Gasaustritt nicht verhindert.
Angesichts der Tatsache, dass der dünne Film oft zerbricht, wenn er vertikal von Flüssigkeitstropfen auf dem Generatorelement getroffen wird, werden vorzugsweise die Form und der Ort des Abschirmelementes bestimmt, um mindestens zu verhindern, dass Flüssigkeitstropfen aus dem Generatorelement vertikal den dünnen Film treffen.
Unterdessen ist der Zwischenraum zwischen der Verschlusskappe und dem Generatorelement sehr klein eingestellt, so dass es vorzuziehen ist, eine flache Platte als Abschirmelement parallel zu dem dünnen Film einzusetzen.
Zusätzlich ist es vorzuziehen, die Größe des Abschirmelementes gleich oder größer als die Größe des dünnen Filmes zu bestimmen, um zu verhindern, dass Elektrolyttropfen durch den Zwischenraum von dem Generatorelement zu dem dünnen Film gelangen.
Bei einer abgedichteten Batterie wird in vielen Fällen ein Isolierelement zwischen dem Generatorelement und der Verschlusskappe eingesetzt, um das Generatorelement und die Verschlusskappe elektrisch zu isolieren. Für diesen Fall kann das Abschirmelement einfach in die abgedichtete Batterie eingesetzt werden, indem das Abschirmelement an das Isolierelement angebracht wird oder indem das Isolierelement und Abschirmelement einstückig gebildet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, die ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. Zu den Zeichnungen:
1 ist eine perspektivische Darstellung einer rechteckigen, zylindrischen, abgedichteten Batterie nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von 1;
3 ist eine perspektivische Darstellung einer Verschlusskappe 30, wie sie sich aus der Innenansicht der Batterie darstellt; und
4 zeigt eine mögliche Abänderung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
(Gesamtstruktur der abgedichteten Batterie)
1 ist eine perspektivische Darstellung einer rechteckigen, zylindrischen, abgedichteten Batterie nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' von 1.
Die rechteckige, zylindrische, abgedichtete Batterie ist eine Lithiumsekundärbatterie. Die abgedichtete Batterie weist den nachfolgend beschriebenen Aufbau auf. Ein externes Gehäuse 10 umgibt ein Generatorelement. Das Generatorelement ist eine spiralförmig gewickelte Elektrodengruppe 20, die mit einem nichtwässrigen Elektrolyten imprägniert ist. Die Öffnung des externen Gehäuses 10 wird durch eine Verschlusskappe 30 bedeckt.
Das externe Gehäuse 10 ist ein rechteckiger Zylinder, der aus einer Al-Mn-Legierung besteht. Der Hauptbestandteil der Al-Mn-Legierung ist Aluminium, so dass das externe Gehäuse 10 ein geringes Gewicht aufweist. Zusätzlich ist die Al-Mn-Legierung mit Mangan dotiert, so dass das externe Gehäuse eine höhere Zugfestigkeit als einfaches Aluminium aufweist.
Wie in 1 gezeigt, hat die Verschlusskappe 30 den folgenden Aufbau. Eine rechteckige Abdeckplatte 31 ist gebildet, um in die Öffnung des externen Gehäuses 10 einzupassen. Ein negativer Elektrodenanschluss 32 ist an die Abdeckplatte 31 über eine Dichtung 33 angebracht, um durch die Abdeckplatte 31 durchzutreten. Auf der inneren Oberfläche der Abdeckplatte 31 ist eine Isolierplatte 34 angebracht, die aus isolierendem Harz besteht. Die Isolierplatte 34 hält die Elektrodengruppe 20 und die Abdeckplatte 31 getrennt, indem sie zwischen der Elektrodengruppe 20 und der Abdeckplatte 31 angebracht ist. Eine detailliertere Beschreibung wird nachfolgend gegeben.
Die Abdeckplatte 31 ist aus der gleichen Aluminiumlegierung wie das externe Gehäuse 10 hergestellt und weist die gleiche rechteckige Gestalt wie die Öffnung des externen Gehäuses 10 auf. Die äußere Kante der Abdeckplatte 31 ist gebogen, um einen hochgestellten Grat 310 zu bilden. Der hochgestellte Grat 310 und eine Öffnungskante 11 werden mittels eines Lasers verschweißt.
Vorzugsweise wird die Dicke des externen Gehäuses 10 und der Abdeckplatte 31 so dünn wie möglich eingestellt, um die Kapazität der Batterie bis zu dem Umfang der Aufrechterhaltung der Festigkeit zu maximieren. Allgemein wird die Dicke des externen Gehäuses 10 auf ungefähr 0,5 mm und die Dicke der Abdeckplatte 31 auf ungefähr 0,8 mm eingestellt. Die Abdeckplatte 31 ist dicker als das externe Gehäuse 10, um eine Deformation beim Anbringen des negativen Elektrodenanschlusses 32 zu verhindern.
Der negative Elektrodenanschluss 32 enthält eine Kappe 320 und eine zylindrische Umhüllungseinheit 321. In der Kappe 320 ist eine Gummiplatte 322 vorgesehen, um das offene Ende der Umhüllungseinheit 321 abzudichten.
In der Mitte der Abdeckplatte 31 ist eine Durchlassöffnung 313 gebildet, um die Umhüllungseinheit 321 durch die Abdeckplatte 31 durchzuführen. Auf der äußeren Oberfläche der Abdeckplatte 31 ist eine Rille 314 gebildet, so dass die Kappe 320 in die Rille 314 einpasst.
Mit der Umhüllungseinheit 321 des negativen Elektrodenanschlusses 32 ist eine Elektrodenkollektorplatte 35 verbunden, die aus einer Ausstülpung 35a und einer Basis 35b gebildet ist. Die Elektrodenkollektorplatte 35 und die Isolierplatte 34 werden an der Abdeckplatte 31 befestigt, indem die Umhüllungseinheit 321 des negativen Elektrodenanschlusses 32 abgedichtet wird. Der negative Elektrodenanschluss 32 und die Elektrodenkollektorplatte 35 sind von der Abdeckplatte 31 durch die Dichtung 33 und die Isolierplatte 34 isoliert.
Die Abdeckplatte 31 weist ein Gasentlastungsventil 36 an einer Stelle zwischen der Mitte und dem Ende auf. Das Gasentlastungsventil 36 wird gebildet, indem ein dünner Film 361 auf die Abdeckplatte 31 gebracht wird, um eine runde Gasaustrittsöffnung 360 in der Abdeckplatte 31 abzudecken. Gerollte Metallfolien, die eine hohe Abgeschlossenheit und einen hohen Widerstand gegenüber Druck und Wärme aufweisen, werden vorzugsweise für den dünnen Film verwendet. Insbesondere wird vorzugsweise eine Folie verwendet, die aus demselben Metall wie die Abdeckplatte 31 besteht. Dies ist so, da eine lokale Zelle gebildet wird und häufig Korrosion verursacht wird, wenn der dünne Film 361 und die Abdeckplatte 31 aus verschiedenen Metallen bestehen. Entsprechend dem gewünschten Arbeitsdruck wird die Dicke der Metallfolie bestimmt. Normalerweise beträgt die Dicke ungefähr 20 bis 30 μm.
Der dünne Film 361 wird an die Abdeckplatte 31 angebracht, indem der dünne Film 361 auf einem Ring 362 platziert wird und der Ring 362 und die Kante der Gasfreigabeöffnung 360 zusammengeschweißt werden.
Die Elektrodengruppe 20 wird gebildet, indem die Trennschicht, die sich zwischen den positiven und negativen Elektroden 22 und 21 befindet, spiralförmig gewickelt wird, um einen elliptischen Zylinder zu bilden.
Die negative Elektrode 21 wird gebildet, indem Kohlenstoff mit einer Schichtstruktur (Graphitpulver) auf einer Platte angebracht wird. Die negative Elektrode 21 ist mit der Ausstülpung 35a der Elektrodenkollektorplatte 35 über eine Zuführplatte 24 verbunden. Andererseits wird die positive Elektrode 22 gebildet, indem eine positive Mischung von Oxiden, die Lithium enthält (z. B. Lithiumkobalt) und leitendes Material (z. B. Acetylen-Schwarz) auf einer Platte angebracht wird. Die positive Elektrode 22 ist direkt mit dem externen Gehäuse 10 verbunden, das den positiven Elektrodenanschluss darstellt.
Der nichtwässrige Elektrolyt, mit dem die Elektrodengruppe 20 imprägniert ist, wird hergestellt, indem LiPF₆ als der gelöste Stoff in dem gemischten Lösungsmittel von Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat gelöst wird.
(Detaillierte Beschreibung der Isolierplatte 34)
3 ist eine perspektivische Darstellung der Verschlusskappe 30 aus der Ansicht von der Innenseite der Batterie.
Die Isolierplatte 34 ist eine rechteckige Platte, die ein wenig kleiner als die Abdeckplatte 31 ist. Ein zentraler Teil 34a der Isolierplatte 34 ist dünn, um mit der Elektrodenkollektorplatte 35 versehen zu werden. In der Mitte des zentralen Teils 34a ist eine Durchlassöffnung gebildet, in die die Umhüllungseinheit 321 passt. Endstücke 34b und 34c sind dick, um die Elektrodengruppe 20 und die Elektrodenkollektorplatte 35 isoliert zu halten. Insbesondere sind die Endstücke 34b und 34c ausgebildet, um weiter als die Ausstülpung 35a vorzustehen.
Unterdessen ist ein zylindrischer Ventilationsschlitz 341 in dem Endteil 34b gebildet, der der Gasauslassöffnung 360 gegenüber steht. Der Ventilationsschlitz 341 hat eine Querschnittsfläche, die fast gleich der der Gasauslassöffnung 360 ist, um einen Gaskanal von der Innenseite der Batterie zu der Gasauslassöffnung 360 sicherzustellen.
Ein Ende des Ventilationsschlitzes 341 steht der Gasauslassöffnung 360 gegenüber, und das andere Ende ist gerade vor der Elektrodengruppe 20 angeordnet. Das Ende, das gerade vor der Elektrodengruppe 20 angeordnet ist, wird durch eine Abschirmplatte 342 abgeschirmt. Die Größe der Abschirmplatte 342 ist gleich der oder ein bisschen größer als die des dünnen Filmes 361.
Mit anderen Worten geht der Ventilationsschlitz 341 durch das Endteil 34b von der Seite der Gasauslassöffnung 360 zu der Seite der Elektrodengruppe 20 und das Ende der Seite auf der Elektrodengruppe 20 wird durch die Abschirmplatte 342 gerade vor der Elektrodengruppe 20 abgeschirmt.
Zusätzlich sind von der Innenseite der Batterie zu dem Ventilationsschlitz 341 Ventilationsrillen 343a und 343b als Kanäle (Umleitung) des Gases (als große Pfeile in 3 angezeigt) gebildet. Es ist zu beachten, dass die Ventilationsrille 343a eine Überbrückung zwischen dem Ventilationsschlitz 341 und dem mittleren Teil des Innenraums der Batterie ist und dass die Ventilationsrille 343b eine Überbrückung zwischen dem Ventilationsschlitz 341 und dem Teil ist, der näher zu dem Batteriegehäuse des Innenraums ist.
(Verfahren zur Herstellung der Batterie)
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren der rechteckigen, zylindrischen, abgedichteten Batterie beschreiben.
Das externe Gehäuse 10 wird gebildet, indem eine Al-Mn-Legierungsplatte tiefgezogen wird, um einen rechteckigen Zylinder zu bilden.
Die Abdeckplatte 31 wird folgendermaßen gebildet. Zuerst wird eine Al-Mn-Legierungsplatte gezogen, um den hochgestellten Grat 310 zu bilden, und durch Gießen wird die Rille 314 gebildet. Dann werden durch Stanzen die Kante des hochgestellten Grates 310, die Durchlassöffnung 313 und die Gasaustrittsöffnung 360 gebildet.
Als Nächstes wird das Gasentlastungsventil 36 auf der Abdeckplatte 31 gebildet. Eine Aluminiumfolie wird auf dem Ring 362 plattiert, der aus Aluminium durch Druckschweißen hergestellt wurde. Dann wird der Ring 362 in die Gasauslassöffnung 360 eingepasst, und der Ring 362 und die Gasauslassöffnung 360 werden mit einem Laser zusammengeschweißt.
Die Isolierplatte 34 und die Abschirmplatte 342 werden einstückig ausgebildet, indem ein Harz (z. B. Polypropylen) spritzvergossen wird, das dem nichtwässrigen Elektrolyten widersteht.
Die Verschlusskappe 30 wird auf folgende Weise gebildet. Zuerst wird die Isolierplatte 34 auf der Abdeckplatte 31 und die Elektrodenkollektorplatte 35 auf der Isolierplatte 34 angeordnet. Dann wird die Dichtung 33 in die Durchlassöffnung 313 in der Abdeckplatte 31 und die Umhüllungseinheit 321 des negativen Elektrodenanschlusses 32 in die Dichtung 33 eingepasst. Als Nächstes werden die Abdeckplatte 31, die Isolierplatte 34 und die Elektrodenkollektorplatte 35 bei der Umhüllungseinheit 321 abgedichtet.
Die Elektrodengruppe 20 wird auf folgende Weise gebildet. Zuerst wird die gürtelförmige negative Elektrode 21 mit der Zuführplatte 24 mit der gürtelförmigen Trennschicht 23 bedeckt. Zweitens wird die gürtelförmige positive Elektrode 22 auf der Trennschicht 23 angebracht. Dann werden die Schichten der negativen Elektrode 21, der Trennschicht 23 und der positiven Elektrode 22 spiralförmig gewickelt und gepresst, um einen elliptischen Zylinder zu bilden.
Nun wird nachfolgend der Einbau des externen Gehäuses 10, der Verschlusskappe 30 und der Elektrodengruppe 20 in die Batterie erklärt.
Zuerst wird die Elektrodengruppe 20 in das externe Gehäuse 10 eingeführt und die negative Zuführplatte 24 und die Ausstülpung 35a der Elektrodenkollektorplatte 35 werden zusammengeschweißt und elektrisch verbunden.
Dann wird die Verschlusskappe 30 in das externe Gehäuse 10 eingepresst und der hochgestellte Grat 310 und die Öffnungskante des externen Gehäuses werden zusammengeschweißt, indem ein Laser auf die Grenze zwischen dem hochgestellten Grat 310 und der Öffnungskante 11 gerichtet wird.
Es ist zu beachten, dass, wenn die äußere Kante der Abdeckplatte 31 mit einem Laser verschweißt wird, ohne dass der hochgestellte Grat 310 gebildet wird, der Betrag der Wärmeableitung auf Grund der Wärmeübertragung von der Schweißposition zu der Mitte der Abdeckplatte 31 groß sein würde. Wenn weniger Energie beim Laserschweißen angewendet wird, würde demzufolge häufige Rissbildung bei den Schweißpositionen auftreten. Da bei der vorliegenden Erfindung der hochgestellte Grat 310, der auf der Abdeckplatte 31 gebildet ist, mit einem Laser geschweißt wird, wird andererseits die Wärme nicht direkt von der Schweißposition zu der Mitte der Abdeckplatte 31 übertragen. Demzufolge ist die Wärmeableitung von den Schweißpositionen verringert. Demzufolge ist der Wärmestress bei den Schweißpositionen verringert, so dass die Rissbildung unterdrückt werden kann, selbst wenn weniger Energie verwendet wird.
Als Nächstes wird der nichtwässrige Elektrolyt in das externe Gehäuse 10 von der Umhüllungseinheit 321 mit einer Düse zum Einspritzen des Elektrolyten eingespritzt.
Dann werden die Kappe 320 und die Umhüllungseinheit 321 zusammengeschweißt, während die Gummiplatte 322 auf das Öffnungsende der Umhüllungseinheit 321 gefaltet wird, um die Spitze des negativen Elektrodenanschlusses 32 zu bilden.
(Wirkungen der abgedichteten Batterie nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel)
Die Wirkungen der Abschirmplatte 342 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden nachfolgend erklärt.
Wenn die abgedichtete Batterie fallengelassen wird und auf dem Boden aufschlägt, kann der nichtwässrige Elektrolyt mit dem Elektrolyten, mit der die Elektrodengruppe 20 imprägniert wurde, durch den Aufprall aus der Elektrodengruppe 20 gedrückt werden. Der nichtwässrige Elektrolyt kann aus der Abdeckplatte 31 als Flüssigkeitstropfen lecken.
Wenn die Abschirmplatte 342 nicht in der abgedichteten Batterie angebracht ist, würde der Ventilationsschlitz 341 ein vertikaler Schlitz sein, der direkt die Elektrodengruppe 20 und den dünnen Film 361 verbindet. Hier ist der Abstand zwischen der Elektrodengruppe 20 und dem dünnen Film 361 gering. Nach mehreren Stürzen ist es sehr wahrscheinlich, dass Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten, die aus der Elektrodengruppe 20 von einer Seite herausgedrückt wurden, die gegenüber dem dünnen Film 361 liegt, direkt den dünnen Film 316 treffen. Dies führt zu dem Bruch des dünnen Films 361.
Wenn andererseits die Abschirmplatte 342, wie in dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, vorgesehen ist, wird auf Grund der Anwesenheit der Abschirmplatte 342 der dünne Film 361 selten von Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten getroffen, selbst wenn Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten aus der Elektrodengruppe 20 aus der Seite herausgedrückt werden, die gegenüber dem dünnen Film 361 liegt. Insbesondere wird der dünne Film 361 nicht direkt durch Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten getroffen. Demzufolge bricht der dünne Film 361 selten, wenn die Batterie wiederholt auf den Boden fallengelassen wird.
Zusätzlich sind die Kanäle (Überbrückungen) des Gases zwischen dem Innenraum der Batterie und dem Ventilationsschlitz 341 gesichert, und die Abschirmplatte 342 ist auf der Isolierplatte 34 auf der Seite angebracht, die der Elektrodengruppe 20 gegenüber steht, und sie ist im Abstand von und parallel zu dem dünnen Film 361. Dies ermöglicht es sicherzustellen, dass die Querschnittsflächen der Ventilationsrillen 343a und 343b groß genug sind, um Gas durchzuführen. Demzufolge kann das Gasentlastungsventil Gas auslassen, ohne von der Abschirmplatte 342 behindert zu werden.
Da die Abschirmplatte 342 und die Isolierplatte 34 einstückig in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgebildet sind, wird weiterhin die Abschirmplatte 342 einfach auf eine vorbestimmte Stellung eingestellt, indem nur die Isolierplatte 34 in die Batterie eingesetzt wird. Als ein Ergebnis des Spritzgießens braucht zusätzlich die Abschirmplatte 342 nicht mit der Isolierplatte 34 verbunden zu werden.
(Mögliche Abänderungen und zusätzliche Bemerkungen)
Während die Abschirmplatte 342 und die Isolierplatte 34 in diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet sind, ist es möglich, die Abschirmplatte 342 und die Isolierplatte 34 separat auszubilden und die Abschirmplatte 342 mit der Isolierplatte 34 zu verbinden. Auch in diesem Fall wird die Abschirmplatte 342 in eine vorbestimmte Stellung gebracht, in dem, wie in dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die Isolierplatte 34 in die Batterie eingesetzt wird.
Unterdessen braucht die Abschirmplatte 342 nicht auf der Isolierplatte 34 angebracht zu sein. Zum Beispiel ist es möglich, die Isolierplatte 34 mit keiner Abschirmplatte zu versehen und stattdessen eine Abschirmplatte zwischen der Isolierplatte 34 und der Elekt rodengruppe 20 beim Einbau einzubringen, um den Ventilationsschlitz 341 abzuschirmen.
Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abschirmplatte 342 keine poröse Platte ist, die aus Harz hergestellt ist, ist es für die Abschirmplatte 342 hinreichend, zu verhindern, dass Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten lecken. Demzufolge kann z. B. ein Maschenteil als die Abschirmplatte 342 benutzt werden.
Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abschirmplatte 342 eine flache Platte ist, ist die Form der Abschirmplatte 342 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Abschirmkomponente kann jede Form haben, wenn der Ventilationsschlitz 341, der vertikal die Gasauslassöffnung 360 und die Elektrodengruppe 20 verbindet, abgeschirmt wird, und wenn die Gaskanäle zwischen dem Innenraum der Batterie und der Gasauslassöffnung 360 gesichert werden.
Zum Beispiel kann eine bergförmige Abschirmkomponente 342 zwischen dem dünnen Film 361 und der Elektrodengruppe 20 gebildet werden, indem, wie in 4 gezeigt, die Ventilationsrillen 343a und 343b in einer schrägen Richtung von dem Gasentlastungsventil 36 zu der Elektrodengruppe 20 gebildet werden. In diesem Fall können Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten, die aus der Elektrodengruppe 20 gedrückt wurden, den dünnen Film 361 in einer schrägen Richtung treffen, wenn die Batterie auf den Boden fällt. Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten von der Elektrodengruppe 20 treffen allerdings niemals den dünnen Film 361 vertikal. Demzufolge kann in vielen Fällen verhindert werden, dass der dünne Film 361 durch Tropfen des nichtwässrigen Elektrolyten bricht.
Während bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Aluminiumlegierung für die Abdeckplatte 31 verwendet wird, können rostfreie Materialien und dergleichen für die Abdeckplatte 31 verwendet werden.
Auch kann der dünne Film 361 aus einer Metallfolie aus rostfreiem Stahl und Nickel und einem PP- und PE-Film nach der Art der Batterie hergestellt werden.
Während eine Lithiumsekundärbatterie als ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform verwendet wurde, kann die vorliegende Erfindung auch auf andere Sekundärbatterien, wie z. B. Nickelmetallhydridbatterien, oder Primärzellen angewendet werden.
Während eine rechteckige, zylindrische, abgedichtete Batterie bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet wurde, kann die vorliegende Erfindung auf zylindrische, abgedichtete Batterien angewandt werden.
[Praktisches Beispiel]
Nach dem Ausführungsbeispiel wird eine rechteckige, zylindrische, abgedichtete Batterie hergestellt (Höhe: 48 mm, Breite: 30 mm und Dicke: 10 mm).
Die Abdeckplatte 31 wird aus einer Aluminiumlegierungsplatte hergestellt, deren Dicke ungefähr 0,8 mm beträgt. Der Durchmesser der Gasauslassöffnung 360 beträgt 3 mm. Der dünne Film 361 wird aus einer Aluminiumfolie hergestellt, deren Dicke 30 μm beträgt.
[Vergleichsbeispiel]
Als das Vergleichsbeispiel wird eine rechteckige, zylindrische, abgedichtete Batterie hergestellt, die sich von dem praktischen Beispiel darin unterscheidet, dass die Isolierplatte 34 nicht mit der Abschirmplatte 342 versehen ist.
[Experiment]
Ein Falltest wird für die Batterie des praktischen Beispiels und des Vergleichsbeispiels durchgeführt. Bei dem Falltest werden 100 praktische Batterien und 100 Vergleichs- batterien aus einer Höhe von 1,5 m auf einen Betonfußboden fallengelassen und die Anzahl der Batterien, bei denen der dünne Film zerbrochen ist, wird gezählt.
Das Ergebnis des Experiments zeigt Tabelle 1.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt, dass beim praktischen Beispiel kein dünner Film zerbricht, während bei dem Vergleichsbeispiel der dünne Film zu einem hohen Verhältnis zerbricht.
Wenn eine abgedichtete Batterie, die ein Gasentlastungsventil mit einem dünnen Film aufweist, fallengelassen wird, kann, wie oben dargelegt, nach der vorliegenden Erfindung verhindert werden, dass der dünne Film zerbricht.
In vielen Fällen weist eine nichtwässrige Elektrolytbatterie, insbesondere eine rechteckige, zylindrische, nichtwässrige Elektrolytbatterie ein Gasentlastungsventil mit einem dünnen Film auf, so dass die vorliegende Erfindung wirkungsvoll die Leistung von nichtwässrigen Elektrolytbatterien, insbesondere rechteckigen, zylindrischen, nichtwässrigen Elektrolytbatterien verbessern kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist es zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sind. Wenn diese Veränderungen und Modifikationen nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, sollen sie daher als davon erfasst gelten.

Claims

Abgedichtete Batterie mit einem Generatorelement, das eine mit Elektrolyt imprägnierte Elektrodengruppe (20) ist, einem externen Gehäuse (10), das eine Öffnung aufweist und das Generatorelement umschließt, einer Verschlusskappe (30) zum Abdichten der Öffnung, wobei die Verschlusskappe ein Gasentlastungsventil (36) aufweist, das durch Abdecken einer Gasauslassöffnung in der Verschlusskappe mit einem dünnen Film (361) gebildet ist, und einem Abschirmelement (342), das zwischen dem dünnen Film und dem Generatorelement angeordnet ist, um den dünnen Film vor dem Elektrolyten zu schützen, sodass ein Gaskanal von einem Innenraum des externen Gehäuses zu einer Gasablassöffnung (360) sichergestellt ist, wobei das Abschirmelement nicht kleiner als der dünne Film ist.
Abgedichtete Batterie nach Anspruch 1, wobei ein Raum zwischen dem Abschirmelement (342) und dem dünnen Film (361) gebildet ist, um einen Gasfluss von dem Innenraum des externen Gehäuses zu der Gasauslassöffnung (360) zu ermöglichen.
Abgedichtete Batterie nach Anspruch 2, wobei das Abschirmelement (342) eine Platte ist, die parallel zu dem dünnen Film (361) eingestellt ist.
Abgedichtete Batterie nach Anspruch 1, wobei das Abschirmelement verhindert, dass Elektrolyt, der aus dem Generatorelement austritt, den dünnen Film (361) senkrecht trifft.
Abgedichtete Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Isolierelement zwischen dem Generatorelement und der Verschlusskappe (30) angeordnet ist, um so das Generatorelement und die Verschlusskappe elektrisch zu trennen, wobei das Abschirmelement durch das Isolierelement gehalten wird.
Abgedichtete Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Isolierelement (34) zwischen dem Generatorelement und der Verschlusskappe (30) vorgesehen ist, um das Generatorelement und die Verschlusskappe elektrisch zu trennen, wobei das Abschirmelement an dem Isolierelement angebracht ist.
Abgedichtete Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Isolierelement (34) zwischen dem Generatorelement und der Verschlusskappe (30) vorgesehen ist, um das Generatorelement und die Verschlusskappe elektrisch zu isolieren, wobei das Abschirmelement und das Isolierelement einstückig ausgebildet sind.