JP2005071648A

JP2005071648A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2005071648A
Application number: JP2003209214A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kato; 隆加藤
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】密閉型電池の内圧上昇に対する防爆弁機能を向上させて電池の信頼性を高める。
【解決手段】発電要素を内包した有底筒状金属缶２（電極端子を兼ねる）の開口部が、樹脂製ガスケット３を介してカシメ加工により他方極端子板１及びリング状封口板５と共に封口され、該樹脂製ガスケットが中央に集電棒４を貫通させたボス部３１と防爆弁として機能する薄肉部３２を設けた筒状外周部とを有する密閉型電池であって、前記薄肉部を発電要素側及び封口部側の両面において凹形状としたことによって、破断機能が高まり、電池信頼性が向上した。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は防爆機構に改良を加えた密閉型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型電池、特に筒形アルカリ電池は、過充電や短絡によって電池内部に大量のガスが発生することがあり、これにより電池の変形や破裂が生ずるおそれがある。このため、通常筒形アルカリ電池には、缶内圧が所定の値より上昇した場合にガスを電池外部へ放出する防爆機構が設けられている。
図５、６、７に防爆機構を備えた従来の単三型アルカリ電池の一例を、また図８、９、１０に別の一例を示す。
【０００３】
図５、６、７に示した電池は、有底筒状の正極缶２の開口端部に、樹脂製ガスケット３を介して鋼板製のリング状封口板５、負極端子板１を嵌合し、正極缶開口端部を外側から圧縮変形させてカシメ加工した封口構造になっている。樹脂製ガスケット３の中央には集電棒４を圧入貫通させるボス部３１が設けられ、その外側には防爆弁として機能する薄肉部３２が形成されている。電池内部の圧力が上昇して所定値を超えた場合、この薄肉部３２が破断してここからガスが逃げるようになつている。薄肉部３２の断面は、発電要素（正極、負極、セパレータ、電解質）側が凹形状となっており、この凹形状とボス部３１との接合部３３はＣ面形状となつている。３５は平行フランジ部である（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
一方、図８、９、１０に示した電池は、上記図５、６、７に示した電池とほぼ同じであるが、防爆弁の薄肉部断面凹形状が封口部側にある点が異なっている。
【０００４】
過充電や短絡によって電池内部に大量のガスが発生すると、その内圧によって図１１に示すように平行フランジ部３５がリング状封口板５の方向へ膨らみ、凹形状部の薄肉部３２が伸びきって破断する。
【０００５】
ところが、これらの防爆装置では、図７や図１０に示すように薄肉部３２に平行円環形状部分３４があるので、破断する個所が特定化されない。また、缶内圧が所定の値に達したときに防爆弁としての機能を確実に果たすためには、薄肉部寸法公差を±０．０１５ｍｍ程度に抑える必要があるが、樹脂製ガスケットの製造方法やその生産性から考えて上記公差をその程度とすることは難しかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２４５７５８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６２８００号公報
【特許文献３】
特開平２０００−１００４００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記状況に対処してなされたもので、密閉型電池において防爆弁構造を改良してその機能を向上させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は樹脂製ガスケットの薄肉部を発電要素側及び封口部側の両面において凹形状とすることによって上記目的を達成した。
すなわち、本発明は、一方極の電極端子を兼ねる有底筒状金属缶内部に発電要素を内包し、該金属缶の開口部を樹脂製ガスケットを介してカシメ加工により他方極端子板及びリング状封口板と共に封口し、該樹脂製ガスケットが中央に集電棒を貫通させたボス部と防爆弁として機能する薄肉部を設けた筒状外周部とを有する密閉型電池において、前記薄肉部が発電要素側及び封口部側の両面において凹形状となっていることを特徴とする。
【０００９】
なお、上記薄肉部からなる防爆弁はボス部と隣接しており、ボス部と該凹形状との接合部がＲ形状となつているのが好ましい。さらに、封口部側の凹形状の幅寸法Ｂと、ボス部と凹形状とを接合するＲ形状の寸法Ｃ（図３参照）との間に、Ｂ＜Ｃの関係があり、発電要素側の凹形状の幅寸法Ａと、ボス部と凹形状とを接合するＲ形状の寸法Ｃ（図３参照）との間に、Ａ＞Ｃの関係があり、また発電要素側の凹形状の幅寸法Ａと封口部側の幅寸法Ｂとの間に、Ａ＞Ｂの関係があることが好ましい。
【００１０】
このような防爆弁構造とすれば、過充電や短絡によって電池内部に大量のガスが発生して内圧が上昇した場合、内圧が凹形状部の薄肉部に集中し、その最薄肉部から破断する。破断個所が特定できることによって、防爆弁としての信頼性を確保するための薄肉部寸法Ｔの公差も余裕ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の実施例である単三形アルカリ電池の縦断面図である。また、図２は図１の封口部拡大図、図３は図１の防爆弁機構部拡大図である。
【００１２】
上記図に示すように、正極端子を兼ねる有底筒状の正極缶２の内部に、正極合剤６、セパレータ７、負極ゲル８からなる発電要素が収納されており、正極缶２の開口部は樹脂製ガスケット３を介して鋼板製のリング状封口板５と負極端子板１とを嵌合して封口されている。樹脂製ガスケット３には集電棒４を圧入貫通させるボス部３１と筒状外周部とを有しており、筒状外周部のボス部接合部位に薄肉部３２が設けられていて、缶内圧が所定値より上昇したときに薄肉部３２が破断して防爆弁として機能するようになっている。
【００１３】
次に薄肉部３２について説明する。図１，２，３に示すように、薄肉部３２は樹脂製ガスケット３のボス部３１から円環状の平行フランジ部３５にかけて形成されており、発電要素側及び封口部側の両面に凹形状をなしている。そして、ボス部３１と凹形状との接合部３３及び３６がＲ形状となっているので、薄肉部３２には従来のような上下両側が平行となる部分が存在しない。
【００１４】
このような防爆弁構造としたことで、所定値以上に上昇した内圧を凹形状部分に集中させることができ、破断部分が特定化された。また、薄肉部３２は、その厚さ寸法Ｔの公差±０．０３ｍｍで防爆弁としての機能を確実に果たすことが可能となった。
【００１５】
図５，６，７及び図８，９，１０は比較例として示す単三型アルカリ電池の断面図であり、図５及び図８は全体断面図、図６及び９は各封口部の拡大断面図、図７及び図１０は各防爆弁機構部の拡大断面図である。前述したように、図５，６，７に示す電池では薄肉部３２の断面は発電要素側が凹形状となっており、この凹形状とボス部３１との接合部３３はＣ面形状で構成されている。また、図８，９，１０に示す電池では、防爆弁の薄肉部凹形状が封口部側にあり、それ以外は図５，６，７の電池とほぼ同じである。
【００１６】
図１，２，３に示した本発明のアルカリ電池と、比較例として示した上記図５，６，７及び図８，９，１０のアルカリ電池を作成した。また、従来例によれば、防爆弁としての機能を確実に果たすために必要な薄肉部３２の厚さ寸法Ｔの許容差は±０．０１５とされていたが、本発明において、所定値以上に上昇した内圧を凹形状部分に集中させることができ、破断部分を特定化することで、該、許容範囲を広げることが可能と考えた。
【００１７】
そのため、本電池作成にあたっては、従来の許容範囲±０．０１５と従来の許容範囲より大きくした±０．０３で、本発明のアルカリ電池及び比較例電池を作成し、それぞれについて充電時の防爆性能試験を行った。試験数は各５０個である。なお、充電時の防爆性能試験は室温環境下で４本の電池のうち１本の電池のみ極性が反対になるように直列接続して充電状態とし、電池内部にガスを発生させて防爆機能が作動したときの状況を比較した。
【００１８】
結果を表１に示す。また、本発明の実施例の電池の防爆弁作動後の破断状態概略断面図を図４に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表１において、防爆弁の薄肉部厚さ寸法をＴ１±０．０１５ｍｍにした本実施例並びに比較例、Ｔ２±０．０３ｍｍにした本実施例は共に充電時の防爆機能作動は全数正常だった。しかし、Ｔ２±０．０３ｍｍにした比較例はそれぞれ２／２０、１／２０弁作動時の高音が確認された。試験後の分解調査により、防爆弁の破断は凹形状部の薄肉部３２に留まらず、フランジ部３５まで及んでいることを確認した。更に薄肉部３２の厚さ実寸法が公差内でも大きい場合に限定されたことが解った。結局、薄肉部３２の厚さ寸法を厚くしたことによって弁強度が強くなったことが、その主因と判断された。
【００２１】
表１及び図４に示すように、本発明の電池では防爆弁機能のある薄肉部に平行部が存在しないような構成としたことによって、防爆弁作動時の破断部分をＨ部（図４）に特定することができ、薄肉部の寸法公差は±０．０３ｍｍでも充分防爆弁としての機能を果たすことが可能となった。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は密閉型電池において防爆弁構造を改良したことにより、信頼性の高い防爆弁機能を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す単三形アルカリ電池の縦断面図。
【図２】図１の封口部拡大断面図。
【図３】図１の防爆弁機構部拡大断面図。
【図４】本発明電池の防爆弁作動状態後の拡大断面図。
【図５】従来の密閉型電池の縦断面図。
【図６】図５の封口部の拡大断面図。
【図７】図５の防爆弁機構部拡大断面図。
【図８】従来の他の密閉型電池の縦断面図。
【図９】図８の封口部の拡大断面図。
【図１０】図８の防爆弁機構部拡大断面図。
【図１１】図８の電池の防爆弁作動状態後の拡大断面図。
【符号の説明】
１…負極端子板、２…正極缶、３…樹脂製ガスケット、４…集電棒、５…鋼板のリング状封口板、３１…ボス部、３２…薄肉部、３３，３６…凹形状とボス部の接合部、３４…薄肉部の平行部、３５…平行フランジ部、Ａ…発電要素を内包した側の凹形状幅寸法、Ｂ…発電要素を内包した側の対面側凹形状幅寸法、Ｔ…薄肉部の厚さ寸法。

Claims

一方極の電極端子を兼ねる有底筒状金属缶内部に発電要素を内包し、該金属缶の開口部が、樹脂製ガスケットを介してカシメ加工により他方極の電極端子板及びリング状封口板と共に封口され、該樹脂製ガスケットが中央に集電棒を貫通させたボス部と防爆弁として機能する薄肉部を設けた筒状外周部とを有する密閉型電池において、前記薄肉部が発電要素側及び封口部側の両面において凹形状となっていることを特徴とする密閉型電池。
凹形状とボス部との接合部がＲ形状である請求項１記載の密閉型電池。
発電要素側の凹形状の幅寸法Ａと封口部側の凹形状の幅寸法Ｂとが、Ａ＞Ｂである請求項１記載の密閉型電池。
封口部側の凹形状の幅寸法Ｂと、ボス部と凹形状とを接合するＲ形状の寸法Ｃとが、Ｂ＜Ｃである請求項１記載の密閉型電池。
発電要素側の凹形状の幅寸法Ａと、ボス部と凹形状とを接合するＲ形状の寸法Ｃとが、Ａ＞Ｃである請求項１記載の密閉型電池。