JP4622271B2

JP4622271B2 - 電池

Info

Publication number: JP4622271B2
Application number: JP2004066798A
Authority: JP
Inventors: 武司下薗; 訓良胸永; 勲鈴木; 雅和 ▲堤▼
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: JP2005259413A

Description

本発明は、金属製の電池容器に形成した貫通孔を金属箔等からなる破裂弁で塞ぐことにより、電池内圧の異常な上昇時にガス抜きを行う安全弁を設けた電池に関するものである。

電池は、例えば発電要素を収納する金属製の電池缶の開口部を金属製の蓋板で塞ぎ封止することにより密閉型の電池容器を構成したものが多い。そして、このような電池には、電池容器の蓋板等に安全弁を設けて、この電池容器内の異常な圧力上昇時にガス抜きを行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

上記安全弁を蓋板に設けた場合の従来の構成例を図５に示す。この安全弁は、蓋板１に凹部１ａを形成すると共に、この凹部１ａの底面１ｂの中央に貫通孔１ｃを形成し、この凹部１ａ内に、平坦な金属箔からなる破裂弁２と、金属板の中央を開口した環状板３とを重ねて配置し、レーザ溶接によりこれら破裂弁２と環状板３とを凹部１ａの底面１ｂに接合することにより構成されている。

ところが、破裂弁２は、厚さ数十μｍ程度の金属箔に、所定の圧力以上で破断するようにした溝２ａを形成したものであるため、この溝２ａの形成過程で平坦な箔に歪みや反りを生じることが多くなる。このため、従来は、環状板３で破裂弁２を凹部１ａの底面１ｂに押さえ付けても、貫通孔１ｃの周囲の一部に僅かに浮き上がった部分が生じるので、この部分でレーザ溶接による接合が不十分になり、製造時又は使用中に密閉不良となって液漏れが発生するおそれがあるという問題が生じていた。また、この破裂弁２は、薄い金属箔に溝２ａを形成したものであるため、組み立て作業時に不用意な力が加わり歪みや反りが生じたり、環状板３で凹部１ａの底面１ｂに押さえ付けて歪みや反りを無理に矯正しようとすると、溝２ａに亀裂が生じて、この溝２ａの部分でも液漏れが発生するおそれがあるという問題があった。さらに、この破裂弁２は、薄い平坦な金属箔であるため、凹部１ａに挿入したときに側面に引っ掛かって、底面１ｂ上に完全に乗らずに斜めに挿入されることがあり、このような状態でさらに環状板３を重ねて押さえ付けると、この破裂弁２の縁部が折れたり曲がることがあり、これによってレーザ溶接による接合が不十分になって、液漏れが発生するおそれがあるという問題もあった。
特許第３００３５１１号公報

本発明は、金属製破裂弁の周縁部に立壁部を形成することにより、この金属製破裂弁の接合が不十分になって液漏れのおそれが生じるという問題を解決しようとするものである。

請求項１の発明は、金属製電池容器の表面に形成された凹部であって、この凹部の底面の一部に内部への貫通孔が形成され、この凹部内で貫通孔を塞ぐように底面に配置された金属製破裂弁と、この凹部内で金属製破裂弁を押さえるために配置された金属製環状体とを備え、この凹部の底面と金属製破裂弁と金属製環状体とが貫通孔の周囲で溶接によって接合された電池において、金属製破裂弁の周縁部に、凹部の側面に沿う立壁部が形成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、金属製破裂弁の周縁部に立壁部が形成されるので、溝の形成過程等で歪みや反りが生じ難くなる。また、このような立壁部が形成されることにより、組み立て作業時に不用意な力が加わったとしても歪みや反りが生じるようなことがなくなり、溝に亀裂が容易に生じるようなおそれもなくなる。さらに、金属製破裂弁が底面に配置される際に、立壁部が凹部の側面に沿うので、この金属製破裂弁が組み立て時に凹部に斜めにずれて挿入されることもなくなる。従って、金属製破裂弁が凹部の底面と金属製環状体との間に確実に隙間なく配置されるので、接合が不十分になったり、溝に亀裂が発生して、液漏れが生じるようなことがなくなる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、これらの図１〜図４においても、図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態では、安全弁を蓋板に設けた非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池は、図２に示すように、ステンレス鋼製の電池缶４の上端開口部にステンレス鋼製の蓋板１を嵌め込んで溶接により内部を密閉することにより電池容器を構成している。そして、この電池缶４の内部には、発電要素５が収納されている。

上記蓋板１には、図１に示すように、上面から内部側に窪ませた凹部１ａが形成されていて、この凹部１ａの底面１ｂの中央部には、内部に通じる貫通孔１ｃが形成されている。なお、これらの凹部１ａと貫通孔１ｃは、ここでは円形の窪みや孔とした場合を示す。

上記蓋板１の凹部１ａの底面１ｂ上には、貫通孔１ｃを塞ぐように、破裂弁２が配置される。破裂弁２は、厚さ５０μｍの円板状のニッケル箔の中央部に深さ３０μｍの溝２ａを十字形に形成すると共に、周縁部の全周に立壁部２ｂを形成したものである。立壁部２ｂは、水平な円板部２ｃの周縁部が全周にわたって上向きに短い筒状に折れ曲がった部分であり、外径が凹部１ａの内径よりも少し小さくなるようにして、この凹部１ａの側面に沿うようにしたものである。このような破裂弁２は、例えば厚さ２０μｍのニッケル箔をプレス加工により立壁部２ｂを有する円板状に打ち抜き、溝２ａを除いた円板部２ｃの上面等に３０μｍの厚さのニッケルメッキを施すことにより作製される。従って、溝２ａの部分での板厚は、正確に元のニッケル箔の厚さと同じ２０μｍとなるので、この溝２ａを所定の圧力以上で確実に破断させることができるようになる。

上記破裂弁２の上には、環状板３が配置される。環状板３は、円環状のステンレス鋼板である。そして、この環状板３は、外径を破裂弁２の立壁部２ｂの内径よりも小さくすることにより、この立壁部２ｂの内側で円板部２ｃの上面に配置される。この環状板３の板厚は、破裂弁２よりも十分に厚く形成されたものである。また、この環状板３の孔径は、ガスの排出を円滑に行うために、通常は貫通孔１ｃよりも大きな径となるようにしている。

上記のようにして凹部１ａの底面１ｂ上に重ねて配置された破裂弁２と環状板３は、レーザ溶接によりこの底面１ｂに接合される。即ち、環状板３の上方からレーザ光を照射することにより、この環状板３のステンレス鋼と破裂弁２のニッケル箔と底面１ｂ付近の蓋板１のステンレス鋼とを溶融一体化させることにより接合する。また、このレーザ溶接による接合は、貫通孔１ｃの周囲を全周にわたって行われるので、この貫通孔１ｃは、破裂弁２に完全に覆われて封口されることになる。環状板３は、薄いニッケル箔からなる破裂弁２がレーザ溶接の熱によって破断するのを防止し、この破裂弁２が確実に底面１ｂに溶着されるようにするために、押さえ板として配置している。なお、これらの破裂弁２と環状板３は、事前に貫通孔１ｃの周囲数箇所にわたって抵抗溶接により仮止めしておくことにより、レーザ溶接時の密着性を高めて接合が確実に行われるようにすることが好ましい。

上記構成の非水電解質二次電池は、蓋板１と電池缶４からなる電池容器内部の電池内圧が貫通孔１ｃを通して破裂弁２の下面に加わることになる。そして、例えば外部短絡による発熱等によって、この電池内圧が異常に上昇し所定値を超えると、破裂弁２の溝２ａが破断して高圧ガスを外部に排出することにより、この電池内圧上昇による危険を防止することができる。

また、上記構成の破裂弁２は、単なる円板状ではなく、周縁部に立壁部２ｂが形成されているので、プレス加工により打ち抜かれた際に円板部２ｃが確実に平坦な状態となるようにしておけば、この立壁部２ｂがリブの役割を果たし、後の溝２ａの形成工程や組み立て作業の際のハンドリング時や抵抗溶接による仮止め時等に歪みや反りが生じるようなことがなくなる。従って、この破裂弁２は、蓋板１の凹部１ａの平坦な底面１ｂに密接して配置されると共に、平坦な環状板３によって全周にわたり十分に押さえ付けられるので、確実に接合されるようになる。しかも、この破裂弁２は、円板部２ｃに歪みや反りが生じないので、抵抗溶接時やレーザ溶接時にこの歪みや反りを無理に矯正されて溝２ａに亀裂が生じるようなこともなくなる。さらに、この破裂弁２は、立壁部２ｂが凹部１ａの側面に沿って円滑に挿入されるので、この側面に引っ掛かるようなことが少なくなり、もし引っ掛かって斜めに挿入されたとしても、立壁部２ｂの上端が凹部１ａからはみ出すので、抵抗溶接やレーザ溶接を行う前に発見し易くなる。従って、この破裂弁２が凹部１ａに斜めに挿入されることにより、レーザ溶接による接合が不十分になるようなこともなくなる。

なお、上記実施形態では、破裂弁２の円板部２ｃの周縁部に、全周にわたって立壁部２ｂを形成する場合を示したが、この円板部２ｃの周縁部の一部に立壁部２ｂが形成されるようにしても同様の効果を得ることができる。即ち、例えば図３に示すように円板部２ｃの周縁部に複数の立壁部２ｂを間隔をあけて形成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、ニッケル箔からなる破裂弁２を用いる場合を示したが、所定の圧力で確実に破断し電解液等に対する耐食性も有するものであれば、その他の任意の金属製の破裂弁２を用いることができる。さらに、上記実施形態では、円板部２ｃの中央部に十字形の溝２ａを設けた破裂弁２を示したが、この溝２ａの形状は任意であり、所定の圧力以上で確実に破断するのであれば、溝２ａのない破裂弁２を用いることもできる。

また、上記実施形態では、凹部１ａと破裂弁２と環状板３が円形である場合を示したが、これらの形状も任意である。即ち、図４に示すように、凹部１ａと破裂弁２と環状板３を方形とすることもできる。さらに、環状板３は、周縁部より内側に、破裂弁２が破断した場合のガス抜き用の通気口があればよいので、外周と同じ形状の孔が形成される必要はない。しかも、この内側の孔には、真上へのガスの噴出を避けるためにガイド板等が設けられていてもよい。さらに、この環状板３は、破裂弁２の立壁部２ｂの内側に嵌まり込むような、この立壁部２ｂと同様の形状の立壁部が周縁部に形成されていてもよい。環状板３にこのような立壁部が設けられると、破裂弁２の場合と同様に、歪みや反りが生じるのを防ぐことができる。

また、上記実施形態では、蓋板１と電池缶４と環状板３がステンレス鋼製である場合を示したが、これらの金属材料もそれぞれ任意である。さらに、上記実施形態では、蓋板１に安全弁を設ける場合を示したが、この安全弁は、電池容器のいずれの場所に設けてもよいので、電池缶４に設けることもできる。さらに、上記実施形態では、電池容器を蓋板１と電池缶４とで構成する場合を示したが、この電池容器の構成も任意である。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、安全弁を必要とする電池であれば、どのような種類の電池にも同様に実施可能である。

本発明の一実施形態を示すものであって、蓋板に設けた安全弁の構成を示す部分断面斜視図である。本発明の一実施形態を示すものであって、安全弁を設けた非水電解質二次電池の構造を示す一部省略縦断面正面図である。本発明の一実施形態を示すものであって、破裂弁の他の構成例を示す斜視図である。本発明の一実施形態を示すものであって、蓋板に設けた安全弁の他の構成例を示す部分断面斜視図である。従来例を示すものであって、蓋板に設けた安全弁の構成を示す部分断面斜視図である。

符号の説明

１蓋板
１ａ凹部
１ｂ底面
１ｃ貫通孔
２破裂弁
２ｂ立壁部
３環状板

Claims

金属製電池容器の表面に形成された凹部であって、この凹部の底面の一部に内部への貫通孔が形成され、この凹部内で貫通孔を塞ぐように底面に配置された金属製破裂弁と、この凹部内で金属製破裂弁を押さえるために配置された金属製環状体とを備え、この凹部の底面と金属製破裂弁と金属製環状体とが貫通孔の周囲で溶接によって接合された電池において、
金属製破裂弁の周縁部に、凹部の側面に沿う立壁部が形成されたことを特徴とする電池。