JP3527548B2 - 二次電池用安全装置および安全装置付き非水電解質二次電池 - Google Patents
二次電池用安全装置および安全装置付き非水電解質二次電池Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
- H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
- H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池用安全装置お
よび安全装置を備えた非水電解質二次電池に係り、特に
電池内の圧力上昇に応じて電流遮断動作を行うと共に、
電池内の圧力が所定値以上となった際に内部で発生した
ガスを排出することにより、電池の破損ないしは破裂を
防止することができる二次電池用安全装置および安全装
置付き非水電解質二次電池に関するものである。
よび安全装置を備えた非水電解質二次電池に係り、特に
電池内の圧力上昇に応じて電流遮断動作を行うと共に、
電池内の圧力が所定値以上となった際に内部で発生した
ガスを排出することにより、電池の破損ないしは破裂を
防止することができる二次電池用安全装置および安全装
置付き非水電解質二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化および携帯化が
急速に進展している。従って、この種の小型化された電
子機器において、電源として使用される二次電池には、
小型で高エネルギー密度を有することが要求され、この
ため現在では、多種多様な二次電池が研究開発され、実
用化されている。
急速に進展している。従って、この種の小型化された電
子機器において、電源として使用される二次電池には、
小型で高エネルギー密度を有することが要求され、この
ため現在では、多種多様な二次電池が研究開発され、実
用化されている。
【０００３】しかるに、この種の二次電池は、充電時、
過充電時あるいは過放電時等において、電池内で発生す
るガスによる破裂や、また電池を火中に投じた場合に、
内部のガスが膨脹することによって爆発等を生じる危険
がある。
過充電時あるいは過放電時等において、電池内で発生す
るガスによる破裂や、また電池を火中に投じた場合に、
内部のガスが膨脹することによって爆発等を生じる危険
がある。
【０００４】例えば、近年において、リチウムやリチウ
ム合金、または炭素材料のようなリチウムイオンをドー
プ・脱ドープ可能な物質を負極として使用し、一方リチ
ウムコバルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を正極
として使用する非水電解質二次電池が、電池電圧が高
く、高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、しか
もサイクル特性に優れているものとして知られている。
しかし、この種の二次電池においては、過充電時に熱が
発生し、さらには過熱に至る危険がある。また、前記過
充電時においては、前記正極材料中に含まれる、例えば
炭酸リチウム（Ｌi 2 ＣＯ3 ）が電気化学的に分解され
て炭酸ガス（ＣＯ2 ）を発生する。
ム合金、または炭素材料のようなリチウムイオンをドー
プ・脱ドープ可能な物質を負極として使用し、一方リチ
ウムコバルト複合酸化物等のリチウム複合酸化物を正極
として使用する非水電解質二次電池が、電池電圧が高
く、高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、しか
もサイクル特性に優れているものとして知られている。
しかし、この種の二次電池においては、過充電時に熱が
発生し、さらには過熱に至る危険がある。また、前記過
充電時においては、前記正極材料中に含まれる、例えば
炭酸リチウム（Ｌi 2 ＣＯ3 ）が電気化学的に分解され
て炭酸ガス（ＣＯ2 ）を発生する。
【０００５】従って、二次電池の研究開発において、現
在最も検討すべき重要課題は、安全性の確保である。
在最も検討すべき重要課題は、安全性の確保である。
【０００６】このような観点から、現在では、二次電池
の安全性を確保する手段として、電池内部におけるガス
の発生によりその圧力が所定値以上に達した場合に、発
生ガスの圧力を利用して作動する安全弁や、電流遮断手
段等が種々提案されている。
の安全性を確保する手段として、電池内部におけるガス
の発生によりその圧力が所定値以上に達した場合に、発
生ガスの圧力を利用して作動する安全弁や、電流遮断手
段等が種々提案されている。
【０００７】例えば、前記安全弁としては、合成ゴム等
の弾性体を使用して電池池に設けた排気孔を開閉するよ
うにしたり、あるいはばね弾力を利用して排気孔に押し
当てられた閉塞板を開閉するように構成することによ
り、内部に発生したガスを外部へ放出する方法が採用さ
れている。
の弾性体を使用して電池池に設けた排気孔を開閉するよ
うにしたり、あるいはばね弾力を利用して排気孔に押し
当てられた閉塞板を開閉するように構成することによ
り、内部に発生したガスを外部へ放出する方法が採用さ
れている。
【０００８】また、電流遮断手段としては、正極リード
を電流遮断用薄板を介して電池蓋と電気的に接続される
ように配置し、電池内部の圧力が上昇した際に前記電流
遮断用薄板が押し上げられて変形し、この変形により正
極リードが電流遮断用薄板と溶接された部分を残して切
断されることによって、電流が遮断されように構成した
ものが提案されている（特開平５−２４２９１３号公
報）。
を電流遮断用薄板を介して電池蓋と電気的に接続される
ように配置し、電池内部の圧力が上昇した際に前記電流
遮断用薄板が押し上げられて変形し、この変形により正
極リードが電流遮断用薄板と溶接された部分を残して切
断されることによって、電流が遮断されように構成した
ものが提案されている（特開平５−２４２９１３号公
報）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の二次電池においては、安全弁を有するもので
は、電池内部で発生したガスを外部へ排出して電池の破
損を防止することができるが、電流遮断手段を有しない
ために、過充電に際しての過熱防止が達成されず、電池
を焼損してしまう難点がある。また、前述したような電
流遮断手段を有するものでは、電池内部でのガス発生に
より電流遮断用薄板を押し上げて、これを切断すること
により、電流を遮断して充電を停止させることができる
が、電池内部の圧力が所定の平常圧力に復帰した際に、
切断された電流遮断用薄板は元通りに復帰し得ないた
め、再度充電を継続することができない難点がある。
た従来の二次電池においては、安全弁を有するもので
は、電池内部で発生したガスを外部へ排出して電池の破
損を防止することができるが、電流遮断手段を有しない
ために、過充電に際しての過熱防止が達成されず、電池
を焼損してしまう難点がある。また、前述したような電
流遮断手段を有するものでは、電池内部でのガス発生に
より電流遮断用薄板を押し上げて、これを切断すること
により、電流を遮断して充電を停止させることができる
が、電池内部の圧力が所定の平常圧力に復帰した際に、
切断された電流遮断用薄板は元通りに復帰し得ないた
め、再度充電を継続することができない難点がある。
【００１０】そこで、本発明の目的は、充電時等におい
て電池内部で発生する圧力上昇に対して一時的に電流遮
断を行って充電を中断し、電池内部の圧力が平常に復帰
した際には、電流遮断が復帰して充電を継続することが
でき、しかも過充電や過放電ないしは火中への投入に際
して電池内部で急激に発生する圧力上昇に対して外部へ
のガスの排出のみを円滑に達成することができる二次電
池用安全装置並びに安全装置付き非水電解質二次電池を
提供することにある。
て電池内部で発生する圧力上昇に対して一時的に電流遮
断を行って充電を中断し、電池内部の圧力が平常に復帰
した際には、電流遮断が復帰して充電を継続することが
でき、しかも過充電や過放電ないしは火中への投入に際
して電池内部で急激に発生する圧力上昇に対して外部へ
のガスの排出のみを円滑に達成することができる二次電
池用安全装置並びに安全装置付き非水電解質二次電池を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の二次電池用安全装置は、排気孔を有し一方
の電極を形成する電池蓋と、電池内部において発生する
ガス圧力に応じて変形し破裂して前記電池蓋の排気孔と
連通させる破裂板と、この破裂板を保持する保持部材と
からなり、前記保持部材に前記破裂板と隣接しかつ電池
内部と連通する中空部を設け、この中空部を介して一端
を前記破裂板の破裂部に対向させると共に他端を電池内
部の電極リードと接続する導電性弾性体を設け、電池内
部の圧力上昇変化により前記導電性弾性体が弾性変形し
て前記電池内部の電極リードと電池蓋との電気的接続を
遮断するように構成することを特徴とする。
め、本発明の二次電池用安全装置は、排気孔を有し一方
の電極を形成する電池蓋と、電池内部において発生する
ガス圧力に応じて変形し破裂して前記電池蓋の排気孔と
連通させる破裂板と、この破裂板を保持する保持部材と
からなり、前記保持部材に前記破裂板と隣接しかつ電池
内部と連通する中空部を設け、この中空部を介して一端
を前記破裂板の破裂部に対向させると共に他端を電池内
部の電極リードと接続する導電性弾性体を設け、電池内
部の圧力上昇変化により前記導電性弾性体が弾性変形し
て前記電池内部の電極リードと電池蓋との電気的接続を
遮断するように構成することを特徴とする。
【００１２】前記の二次電池用安全装置において、前記
破裂板は導電性材料からなり、この破裂板を中空部を有
する絶縁性材料からなる保持器により保持し、前記中空
部の一端を前記破裂板の破裂部に対向させると共に、そ
の他端には電池内部と連通する通孔を有し電池内部の電
極リードと接続する導電性材料からなる底板を対向配置
し、前記保持器の中空部内に前記破裂板と底板とにそれ
ぞれ接触する導電性弾性体を収納配置し、電池内部の圧
力上昇変化により前記導電性弾性体が圧縮変形して前記
破裂板と離反するよう構成することができる。
破裂板は導電性材料からなり、この破裂板を中空部を有
する絶縁性材料からなる保持器により保持し、前記中空
部の一端を前記破裂板の破裂部に対向させると共に、そ
の他端には電池内部と連通する通孔を有し電池内部の電
極リードと接続する導電性材料からなる底板を対向配置
し、前記保持器の中空部内に前記破裂板と底板とにそれ
ぞれ接触する導電性弾性体を収納配置し、電池内部の圧
力上昇変化により前記導電性弾性体が圧縮変形して前記
破裂板と離反するよう構成することができる。
【００１３】この場合、導電性弾性体は、球状、角柱
状、円柱状、蛇腹状またはダイヤフラムの形状から選択
される形状とすることができる。
状、円柱状、蛇腹状またはダイヤフラムの形状から選択
される形状とすることができる。
【００１４】また、前記の二次電池用安全装置におい
て、前記破裂板は導電性材料からなり、この破裂板に隣
接してガイド部材で保持した導電スペーサを配置して空
間部を形成し、前記ガイド部材および導電スペーサに通
孔を設けて前記空間部と電池内部とを連通し、前記通孔
に導電棒をその軸方向に弾力を有する弾性体を介して挿
通し、この導電棒の一端フランジ部を前記導電スペーサ
と接触すると共に、その他端基部を電池内部の電極リー
ドと接続し、電池内部の圧力上昇変化により前記導電棒
が弾力変位して前記導電スペーサと離反するように構成
することもできる。
て、前記破裂板は導電性材料からなり、この破裂板に隣
接してガイド部材で保持した導電スペーサを配置して空
間部を形成し、前記ガイド部材および導電スペーサに通
孔を設けて前記空間部と電池内部とを連通し、前記通孔
に導電棒をその軸方向に弾力を有する弾性体を介して挿
通し、この導電棒の一端フランジ部を前記導電スペーサ
と接触すると共に、その他端基部を電池内部の電極リー
ドと接続し、電池内部の圧力上昇変化により前記導電棒
が弾力変位して前記導電スペーサと離反するように構成
することもできる。
【００１５】また、前述した安全装置付き非水電解質二
次電池としては、リチウム複合酸化物の正極と、炭素材
料の負極と、非水電解質とを備えた非水電解質二次電池
からなり、前記一方の電極の電極リードを前述した二次
電池用安全装置の底板に接続し、前記他方の電極の電極
リードを電池缶に接続し、前記二次電池用安全装置を電
池缶の開口部とネッキング部との間に絶縁性ガスケット
を介して収納配置して構成することができる。
次電池としては、リチウム複合酸化物の正極と、炭素材
料の負極と、非水電解質とを備えた非水電解質二次電池
からなり、前記一方の電極の電極リードを前述した二次
電池用安全装置の底板に接続し、前記他方の電極の電極
リードを電池缶に接続し、前記二次電池用安全装置を電
池缶の開口部とネッキング部との間に絶縁性ガスケット
を介して収納配置して構成することができる。
【００１６】代案として、リチウム複合酸化物の正極
と、炭素材料の負極と、非水電解質とを備えた非水電解
質二次電池からなり、前記一方の電極の電極リードを前
述した二次電池用安全装置の導電棒の他端基部に接続
し、前記他方の電極の電極リードを電池缶に接続し、前
記二次電池用安全装置を電池缶の開口部とネッキング部
との間に絶縁性ガスケットを介して収納配置する構成と
することもできる。
と、炭素材料の負極と、非水電解質とを備えた非水電解
質二次電池からなり、前記一方の電極の電極リードを前
述した二次電池用安全装置の導電棒の他端基部に接続
し、前記他方の電極の電極リードを電池缶に接続し、前
記二次電池用安全装置を電池缶の開口部とネッキング部
との間に絶縁性ガスケットを介して収納配置する構成と
することもできる。
【００１７】
【作用】本発明によれば、電池内部が平常の圧力である
場合、導電性弾性体は、電池内部の一方の電極リードと
電池蓋とを相互に導通させた状態にあるが、例えば充電
中に電池内部におけるガスの発生により圧力が上昇した
場合、前記保持部材の中空部に収納された前記導電性弾
性体が圧縮変形してその体積が減少し、破裂部と離反し
て電池蓋との導通が解除され、電流が遮断（充電が中
断）される。その後、電池内部が平常の圧力に復帰した
場合、導電性弾性体が初期の状態（体積）に復元し、電
極リードと電池蓋とを相互に導通させ、充電を継続させ
ることができる。
場合、導電性弾性体は、電池内部の一方の電極リードと
電池蓋とを相互に導通させた状態にあるが、例えば充電
中に電池内部におけるガスの発生により圧力が上昇した
場合、前記保持部材の中空部に収納された前記導電性弾
性体が圧縮変形してその体積が減少し、破裂部と離反し
て電池蓋との導通が解除され、電流が遮断（充電が中
断）される。その後、電池内部が平常の圧力に復帰した
場合、導電性弾性体が初期の状態（体積）に復元し、電
極リードと電池蓋とを相互に導通させ、充電を継続させ
ることができる。
【００１８】また、過充電時、過放電時または二次電池
を火中に投じた際においては、ガスの発生によって電池
内部の圧力が所定値以上に達した場合、破裂板が破裂し
て電池蓋の排気孔からガスを電池外部へ急速に排出し、
二次電池の破損ないしは爆発を防止することができる。
を火中に投じた際においては、ガスの発生によって電池
内部の圧力が所定値以上に達した場合、破裂板が破裂し
て電池蓋の排気孔からガスを電池外部へ急速に排出し、
二次電池の破損ないしは爆発を防止することができる。
【００１９】
【実施例】次に、本発明に係る二次電池用安全装置およ
び安全装置付き非水電解質二次電池の実施例につき、添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
び安全装置付き非水電解質二次電池の実施例につき、添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２０】図１は、本発明に係る安全装置付き非水電
解質二次電池の一実施例を示すものである。本実施例に
おいて、二次電池は、負極となる炭素系材料からなる電
池缶１０の内部に収容された非水電解質からなる電極群
１２と、これら電極群１２の正極リード１４ａを介して
設けられた正極１６を含む安全装置部１８とから構成さ
れている。なお、参照符号１４ｂは、電極群１２の負極
リードを示し、この負極リード１４ｂは電池缶１０に直
接接続される。
解質二次電池の一実施例を示すものである。本実施例に
おいて、二次電池は、負極となる炭素系材料からなる電
池缶１０の内部に収容された非水電解質からなる電極群
１２と、これら電極群１２の正極リード１４ａを介して
設けられた正極１６を含む安全装置部１８とから構成さ
れている。なお、参照符号１４ｂは、電極群１２の負極
リードを示し、この負極リード１４ｂは電池缶１０に直
接接続される。
【００２１】安全装置部１８は、所要数の排気孔２０ａ
を備えると共に、電池缶１０の最上部に正極１６として
設けられた電池蓋２０と、この電池蓋２０の内面部に接
触配置された導電性材料からなる破裂板２２と、この破
裂板２２の下部に取り付けられた中空部２４ａを有する
絶縁性材料からなる保持器２４と、前記破裂板２２と接
触するように前記保持器２４の中空部２４ａ内に収納さ
れた導電性弾性体２６と、前記中空部２４ａ内の導電性
弾性体２６と接触してこれを保持しかつ中空部２４ａ内
へ電池内部の雰囲気を出入り可能とするための所要数の
通孔２８ａを有する導電性材料からなる底板２８と、電
池内部の密閉性を保持するために電池缶１０の上部開口
部とネッキング部１０ａとの間において電池蓋２０およ
び破裂板２２の外周縁部を包持するように形成した絶縁
性ガスケット３０とから構成されている。
を備えると共に、電池缶１０の最上部に正極１６として
設けられた電池蓋２０と、この電池蓋２０の内面部に接
触配置された導電性材料からなる破裂板２２と、この破
裂板２２の下部に取り付けられた中空部２４ａを有する
絶縁性材料からなる保持器２４と、前記破裂板２２と接
触するように前記保持器２４の中空部２４ａ内に収納さ
れた導電性弾性体２６と、前記中空部２４ａ内の導電性
弾性体２６と接触してこれを保持しかつ中空部２４ａ内
へ電池内部の雰囲気を出入り可能とするための所要数の
通孔２８ａを有する導電性材料からなる底板２８と、電
池内部の密閉性を保持するために電池缶１０の上部開口
部とネッキング部１０ａとの間において電池蓋２０およ
び破裂板２２の外周縁部を包持するように形成した絶縁
性ガスケット３０とから構成されている。
【００２２】しかるに、電池蓋２０は、電池内部に発生
したガスを排気するための排気孔２０ａを有しており、
この排気孔２０ａは、１個ないし３個程度が設ければ好
適である。
したガスを排気するための排気孔２０ａを有しており、
この排気孔２０ａは、１個ないし３個程度が設ければ好
適である。
【００２３】また、破裂板２２は、純アルミニウム等の
可撓性を有する導電性材料により構成し、しかも破裂し
易くするために、適宜の個所に所要数の溝２２ａを設け
ることが好ましい。なお、この破裂板２２は、破裂する
ための圧力を１０気圧程度を目安とした場合、その板厚
を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とし、溝２２ａの深さを
０．１ｍｍとすることが好ましいが、必要に応じて板厚
や溝の深さ、形状および数等を適宜選択設定することが
できることは勿論である。
可撓性を有する導電性材料により構成し、しかも破裂し
易くするために、適宜の個所に所要数の溝２２ａを設け
ることが好ましい。なお、この破裂板２２は、破裂する
ための圧力を１０気圧程度を目安とした場合、その板厚
を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とし、溝２２ａの深さを
０．１ｍｍとすることが好ましいが、必要に応じて板厚
や溝の深さ、形状および数等を適宜選択設定することが
できることは勿論である。
【００２４】さらに、保持器２４は、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等の絶縁性材料により構成する。こ
の保持器２４は、前記破裂板２２に対し接触配置するた
め、破裂板２２の形状に合わせた形状とする必要があ
る。そして、中空部２４ａの形状は、導電性弾性体２６
の形状に適合させて構成する。
ン、ポリプロピレン等の絶縁性材料により構成する。こ
の保持器２４は、前記破裂板２２に対し接触配置するた
め、破裂板２２の形状に合わせた形状とする必要があ
る。そして、中空部２４ａの形状は、導電性弾性体２６
の形状に適合させて構成する。
【００２５】そこで、導電性弾性体２６は、ゴムに導電
性充填材を適度に混入させたもの等を使用することがで
きる。この場合、導電性充填材としては、グラファイト
ウィスカーや黒鉛、カーボン、金属繊維等を使用するこ
とができる。また、導電性弾性体２６の形状は、球状、
角柱状、円柱状あるいはこれらの中空体、または蛇腹
状、ダイヤフラム形状等の外圧により体積を収縮する構
成からなるものを適宜選択して使用することができる。
さらに、前記導電性弾性体２６は、ゴムに限定されるこ
となく、外圧や内圧等により体積を収縮させ、かつ復元
できるものであれば、全て好適に適用することができ
る。
性充填材を適度に混入させたもの等を使用することがで
きる。この場合、導電性充填材としては、グラファイト
ウィスカーや黒鉛、カーボン、金属繊維等を使用するこ
とができる。また、導電性弾性体２６の形状は、球状、
角柱状、円柱状あるいはこれらの中空体、または蛇腹
状、ダイヤフラム形状等の外圧により体積を収縮する構
成からなるものを適宜選択して使用することができる。
さらに、前記導電性弾性体２６は、ゴムに限定されるこ
となく、外圧や内圧等により体積を収縮させ、かつ復元
できるものであれば、全て好適に適用することができ
る。
【００２６】また、底板２８は、電極群１２と前記導電
性弾性体２６を介して電池蓋２０とを正極リード１４ａ
を介して接続する必要があるため、アルミニウム板等の
導電性材料により構成する。
性弾性体２６を介して電池蓋２０とを正極リード１４ａ
を介して接続する必要があるため、アルミニウム板等の
導電性材料により構成する。
【００２７】そして、絶縁性ガスケット３０は、正極と
負極とを絶縁しかつシール機能を有する可撓性および弾
力性を有する、例えばポリエチレンやポリプロピレン等
の樹脂材料により構成する。しかも、このガスケット３
０は、電池蓋２０や破裂板２２の外周縁部を保持し、し
かも電池蓋２０の頭部を露呈させかつ保持器２４の一端
部を固定することができるように、例えばワッシャ形状
とすれば好適である。
負極とを絶縁しかつシール機能を有する可撓性および弾
力性を有する、例えばポリエチレンやポリプロピレン等
の樹脂材料により構成する。しかも、このガスケット３
０は、電池蓋２０や破裂板２２の外周縁部を保持し、し
かも電池蓋２０の頭部を露呈させかつ保持器２４の一端
部を固定することができるように、例えばワッシャ形状
とすれば好適である。
【００２８】次に、前記構成からなる本実施例の非水電
解質二次電池の安全装置部１８の動作につき、以下詳細
に説明する。
解質二次電池の安全装置部１８の動作につき、以下詳細
に説明する。
【００２９】図２は、前記図１に示す非水電解質二次電
池における安全装置部１８の第１の動作状態を示す。導
電性弾性体１０は、通常図１に示すように、破裂板２２
および底板２８の両者に接触しており、電池を放電ない
し充電に際して導通状態に保持している。そこで、例え
ば過充電や過熱等により電池内部にガスが発生した場
合、電池内部の圧力が上昇すると共に、底板２８の通孔
２８ａを介して連通する保持器２４の中空部２４ａ内の
圧力も上昇する。この場合、前記中空部２４ａ内に収納
されている導電性弾性体２６は、この圧力上昇に伴い、
ガスの等方圧によってその体積が縮小する。従って、導
電性弾性体２６は、この体積縮小によって破裂板２２お
よび底板２８の両者から離反して、電流が遮断される。
これにより、電池は、充電が中断され、それ以上のガス
発生による破損を防止することができる。なお、この状
態のままで圧力が低下すれば、導電性弾性体２６は、速
やかに図１に示す状態に復帰する。
池における安全装置部１８の第１の動作状態を示す。導
電性弾性体１０は、通常図１に示すように、破裂板２２
および底板２８の両者に接触しており、電池を放電ない
し充電に際して導通状態に保持している。そこで、例え
ば過充電や過熱等により電池内部にガスが発生した場
合、電池内部の圧力が上昇すると共に、底板２８の通孔
２８ａを介して連通する保持器２４の中空部２４ａ内の
圧力も上昇する。この場合、前記中空部２４ａ内に収納
されている導電性弾性体２６は、この圧力上昇に伴い、
ガスの等方圧によってその体積が縮小する。従って、導
電性弾性体２６は、この体積縮小によって破裂板２２お
よび底板２８の両者から離反して、電流が遮断される。
これにより、電池は、充電が中断され、それ以上のガス
発生による破損を防止することができる。なお、この状
態のままで圧力が低下すれば、導電性弾性体２６は、速
やかに図１に示す状態に復帰する。
【００３０】図３は、前記図１に示す非水電解質二次電
池における安全装置部１８の第２の動作状態を示す。図
３に示す状態においては、前記図２に示す状態以上に、
高いガス圧力が電池内部に生じた場合である。すなわ
ち、この場合、破裂板２２は、ガス圧力により電池の上
方に向かって塑性変形を起生する。さらに圧力が上昇し
た場合、破裂板２２上に設けられた溝２２ａから破裂板
２２が裂け始め、最終的に破裂板２２に穴が開いてガス
を電池外部へ排出させることができる。これにより、電
池の爆発が回避される。なお、この場合、導電性弾性体
２６は、破裂板２２の塑性変形と破裂によりその接触が
遮断されて、電流を遮断する。その後、導電性弾性体２
６は、ガスの電池外部への排出により、直ちに最初の体
積に復元するが、破裂板２２の塑性変形は復帰しないた
め、破裂板２２と接触することができないので、電池内
部は電流が遮断された状態を維持する。
池における安全装置部１８の第２の動作状態を示す。図
３に示す状態においては、前記図２に示す状態以上に、
高いガス圧力が電池内部に生じた場合である。すなわ
ち、この場合、破裂板２２は、ガス圧力により電池の上
方に向かって塑性変形を起生する。さらに圧力が上昇し
た場合、破裂板２２上に設けられた溝２２ａから破裂板
２２が裂け始め、最終的に破裂板２２に穴が開いてガス
を電池外部へ排出させることができる。これにより、電
池の爆発が回避される。なお、この場合、導電性弾性体
２６は、破裂板２２の塑性変形と破裂によりその接触が
遮断されて、電流を遮断する。その後、導電性弾性体２
６は、ガスの電池外部への排出により、直ちに最初の体
積に復元するが、破裂板２２の塑性変形は復帰しないた
め、破裂板２２と接触することができないので、電池内
部は電流が遮断された状態を維持する。
【００３１】図４は、本発明に係る二次電池用安全装置
を備えた非水電解質二次電池の別の実施例を示すもので
ある。なお、説明の便宜上、前記図１〜図３に示す実施
例と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し
て、詳細な説明は省略する。
を備えた非水電解質二次電池の別の実施例を示すもので
ある。なお、説明の便宜上、前記図１〜図３に示す実施
例と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し
て、詳細な説明は省略する。
【００３２】すなわち、図４における実施例は、前記実
施例の安全装置部１８において、保持器２４および底板
２８に代えて、破裂板２２の内面部に対し所要の空間部
３１を形成するようにガイド部材３２で保持した導電ス
ペーサ３４を配置した構成からなる。この場合、ガイド
部材３２は絶縁性材料により構成し、その中央部に前記
導電スペーサ３４と共に同時に貫通する通孔３２ａ、３
４ａをそれぞれ設ける。しかるに、前記通孔３２ａ、３
４ａに対し、導電棒３６の一端部側を挿通する。すなわ
ち、この導電棒３６は、所要長さの軸部３６ａを有し、
その一端部を前記ガイド部材３２と導電スペーサ３４の
通孔３２ａ、３４ａに挿通してその先端部に前記導電ス
ペーサ３４と内面接触し得るフランジ部３６ｂを形成
し、また他端部は電極群１２の正極リード１４ａと導通
接続するための基部３６ｃを形成する。
施例の安全装置部１８において、保持器２４および底板
２８に代えて、破裂板２２の内面部に対し所要の空間部
３１を形成するようにガイド部材３２で保持した導電ス
ペーサ３４を配置した構成からなる。この場合、ガイド
部材３２は絶縁性材料により構成し、その中央部に前記
導電スペーサ３４と共に同時に貫通する通孔３２ａ、３
４ａをそれぞれ設ける。しかるに、前記通孔３２ａ、３
４ａに対し、導電棒３６の一端部側を挿通する。すなわ
ち、この導電棒３６は、所要長さの軸部３６ａを有し、
その一端部を前記ガイド部材３２と導電スペーサ３４の
通孔３２ａ、３４ａに挿通してその先端部に前記導電ス
ペーサ３４と内面接触し得るフランジ部３６ｂを形成
し、また他端部は電極群１２の正極リード１４ａと導通
接続するための基部３６ｃを形成する。
【００３３】そして、本実施例においては、前記実施例
の導電性弾性体２６に代えて、前記導電棒３６の軸部３
６ａに対し、前記基部３６ｃとガイド部材３２との間に
は、前記軸部３６ａの外周にその軸方向に沿って圧縮弾
力を有するコイルばね等からなる弾性体３８を配置し
て、前記導電棒３６の先端フランジ部３６ｂが導電スペ
ーサ３４に対して弾力的に接触するよう構成する。その
他の構成は、前記実施例とほぼ同一である。
の導電性弾性体２６に代えて、前記導電棒３６の軸部３
６ａに対し、前記基部３６ｃとガイド部材３２との間に
は、前記軸部３６ａの外周にその軸方向に沿って圧縮弾
力を有するコイルばね等からなる弾性体３８を配置し
て、前記導電棒３６の先端フランジ部３６ｂが導電スペ
ーサ３４に対して弾力的に接触するよう構成する。その
他の構成は、前記実施例とほぼ同一である。
【００３４】このように構成した本実施例における安全
装置部１８の動作は、電池内部の圧力上昇に際して、導
電棒３６が弾性体３８の弾力に抗して空間部３１内へ偏
位することにより、導電棒３６の先端フランジ部３６ｂ
が導電スペーサ３４から離反して、瞬時に電流の遮断を
行い、その後直ちに導電棒３６は元の状態に復帰する。
また、高いガス圧力が電池内部に生じた場合には、前記
動作に加えて、破裂板２２上に設けられた溝２２ａから
破裂板２２が裂け始め、最終的に破裂板２２に穴が開い
てガスを電池外部へ排出させることができる。
装置部１８の動作は、電池内部の圧力上昇に際して、導
電棒３６が弾性体３８の弾力に抗して空間部３１内へ偏
位することにより、導電棒３６の先端フランジ部３６ｂ
が導電スペーサ３４から離反して、瞬時に電流の遮断を
行い、その後直ちに導電棒３６は元の状態に復帰する。
また、高いガス圧力が電池内部に生じた場合には、前記
動作に加えて、破裂板２２上に設けられた溝２２ａから
破裂板２２が裂け始め、最終的に破裂板２２に穴が開い
てガスを電池外部へ排出させることができる。
【００３５】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱することなく種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。例えば、前述した実施例において
は、電池蓋２０を正極端子部、電池缶１０を負極端子部
として構成したが、電池蓋２０を負極端子部、電池缶１
０を正極端子部として設定しても同様の効果を得ること
ができる。
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱することなく種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。例えば、前述した実施例において
は、電池蓋２０を正極端子部、電池缶１０を負極端子部
として構成したが、電池蓋２０を負極端子部、電池缶１
０を正極端子部として設定しても同様の効果を得ること
ができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る二次
電池用安全装置は、排気孔を有し一方の電極を形成する
電池蓋と、電池内部において発生するガス圧力に応じて
変形し破裂して前記電池蓋の排気孔と連通する破裂板
と、この破裂板を保持する保持部材とからなり、前記保
持部材に電池内部と連通する中空部を設け、この中空部
を介して一端を前記破裂板の破裂部に対向させると共に
他端を電池内部の電極リードと接続する導電性弾性体を
設け、電池内部の圧力上昇変化により前記導電性弾性体
が弾性変形して前記電池内部の電極リードと電池蓋との
電気的接続を遮断するように構成することにより、充電
中に電池内部におけるガスの発生により圧力が上昇した
場合、前記保持部材の中空部に収納された前記導電性弾
性体が圧縮変形してその体積が減少し、破裂部と離反し
て電池蓋との導通が解除され、電流が遮断（充電が中
断）される。
電池用安全装置は、排気孔を有し一方の電極を形成する
電池蓋と、電池内部において発生するガス圧力に応じて
変形し破裂して前記電池蓋の排気孔と連通する破裂板
と、この破裂板を保持する保持部材とからなり、前記保
持部材に電池内部と連通する中空部を設け、この中空部
を介して一端を前記破裂板の破裂部に対向させると共に
他端を電池内部の電極リードと接続する導電性弾性体を
設け、電池内部の圧力上昇変化により前記導電性弾性体
が弾性変形して前記電池内部の電極リードと電池蓋との
電気的接続を遮断するように構成することにより、充電
中に電池内部におけるガスの発生により圧力が上昇した
場合、前記保持部材の中空部に収納された前記導電性弾
性体が圧縮変形してその体積が減少し、破裂部と離反し
て電池蓋との導通が解除され、電流が遮断（充電が中
断）される。
【００３７】その後、電池内部が平常の圧力に復帰した
場合、導電性弾性体が初期の状態（体積）に復元し、電
極リードと電池蓋とを相互に導通させ、充電を継続させ
ることができる。
場合、導電性弾性体が初期の状態（体積）に復元し、電
極リードと電池蓋とを相互に導通させ、充電を継続させ
ることができる。
【００３８】また、過充電時、過放電時または二次電池
を火中に投じた際においては、ガスの発生によって電池
内部の圧力が所定値以上に達した場合、破裂板が破裂し
て電池蓋の排気孔からガスを電池外部へ急速に排出し、
二次電池の破損ないしは爆発を防止することができる。
を火中に投じた際においては、ガスの発生によって電池
内部の圧力が所定値以上に達した場合、破裂板が破裂し
て電池蓋の排気孔からガスを電池外部へ急速に排出し、
二次電池の破損ないしは爆発を防止することができる。
【００３９】さらに、前記構成からなる安全装置は、リ
チウム複合酸化物の正極と、炭素材料の負極と、非水電
解質とを備えた非水電解質二次電池において、前記一方
の電極の電極リードを前記安全装置のリード接続部に接
続し、前記他方の電極の電極リードを電池缶に接続し、
前記安全装置を電池缶の開口部とネッキング部との間に
絶縁性ガスケットを介して収納配置することにより、前
述した安全特性を有する非水電解質二次電池を容易に得
ることができる。
チウム複合酸化物の正極と、炭素材料の負極と、非水電
解質とを備えた非水電解質二次電池において、前記一方
の電極の電極リードを前記安全装置のリード接続部に接
続し、前記他方の電極の電極リードを電池缶に接続し、
前記安全装置を電池缶の開口部とネッキング部との間に
絶縁性ガスケットを介して収納配置することにより、前
述した安全特性を有する非水電解質二次電池を容易に得
ることができる。
【図１】本発明に係る二次電池用安全装置を備えた非水
電解質二次電池の一実施例を示す要部断面図である。
電解質二次電池の一実施例を示す要部断面図である。
【図２】図１に示す安全装置付き非水電解質二次電池の
動作状態を示す要部断面図である。
動作状態を示す要部断面図である。
【図３】図１に示す安全装置付き非水電解質二次電池の
別の動作状態を示す要部断面図である。
別の動作状態を示す要部断面図である。
【図４】本発明に係る二次電池用安全装置を備えた非水
電解質二次電池の別の実施例を示す要部断面図である。
電解質二次電池の別の実施例を示す要部断面図である。
１０ 電池缶
１０ａ ネッキング部
１２ 電極群
１４ａ 正極リード
１４ｂ 負極リード
１６ 正極
１８ 安全装置部
２０ 電池蓋
２０ａ 排気孔
２２ 破裂板
２２ａ 溝
２４ 保持器
２４ａ 中空部
２６ 導電性弾性体
２８ 底板
２８ａ 通孔
３０ 絶縁性ガスケット
３１ 空間部
３２ ガイド部材
３２ａ 通孔
３４ 導電スペーサ
３４ａ 通孔
３６ 導電棒
３６ａ 軸部
３６ｂ 先端フランジ部
３６ｃ 基部
３８ 弾性体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−196150（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−226196（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−288063（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−64197（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−215747（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 2/34
H01M 2/12 101
H01M 10/40
Claims (6)
- 【請求項１】 排気孔を有し一方の電極を形成する電池
蓋と、電池内部において発生するガス圧力に応じて変形
し破裂して前記電池蓋の排気孔と連通させる破裂板と、
この破裂板を保持する保持部材とからなり、前記保持部
材に前記破裂板と隣接しかつ電池内部と連通する中空部
を設け、この中空部を介して一端を前記破裂板の破裂部
に対向させると共に他端を電池内部の電極リードと接続
する導電性弾性体を設け、電池内部の圧力上昇変化によ
り前記導電性弾性体が弾性変形して前記電池内部の電極
リードと電池蓋との電気的接続を遮断するように構成す
ることを特徴とする二次電池用安全装置。 - 【請求項２】 破裂板は導電性材料からなり、この破裂
板を中空部を有する絶縁性材料からなる保持器により保
持し、前記中空部の一端を前記破裂板の破裂部に対向さ
せると共に、その他端には電池内部と連通する通孔を有
し電池内部の電極リードと接続する導電性材料からなる
底板を対向配置し、前記保持器の中空部内に前記破裂板
と底板とにそれぞれ接触する導電性弾性体を収納配置
し、電池内部の圧力上昇変化により前記導電性弾性体が
圧縮変形して前記破裂板と離反するよう構成してなる請
求項１記載の二次電池用安全装置。 - 【請求項３】 導電性弾性体は、球状、角柱状、円柱
状、蛇腹状またはダイヤフラムの形状から選択される形
状を有してなる請求項２記載の二次電池用安全装置。 - 【請求項４】 破裂板は導電性材料からなり、この破裂
板に隣接してガイド部材で保持した導電スペーサを配置
して空間部を形成し、前記ガイド部材および導電スペー
サに通孔を設けて前記空間部と電池内部とを連通し、前
記通孔に導電棒をその軸方向に弾力を有する弾性体を介
して挿通し、この導電棒の一端フランジ部を前記導電ス
ペーサと接触すると共に、その他端基部を電池内部の電
極リードと接続し、電池内部の圧力上昇変化により前記
導電棒が弾力変位して前記導電スペーサと離反するよう
構成してなる請求項１記載の二次電池用安全装置。 - 【請求項５】 リチウム複合酸化物の正極と、炭素材料
の負極と、非水電解質とを備えた非水電解質二次電池か
らなり、前記一方の電極の電極リードを請求項２記載の
二次電池用安全装置の底板に接続し、前記他方の電極の
電極リードを電池缶に接続し、前記二次電池用安全装置
を電池缶の開口部とネッキング部との間に絶縁性ガスケ
ットを介して収納配置することを特徴とする安全装置付
き非水電解質二次電池。 - 【請求項６】 リチウム複合酸化物の正極と、炭素材料
の負極と、非水電解質とを備えた非水電解質二次電池か
らなり、前記一方の電極の電極リードを請求項４記載の
二次電池用安全装置の導電棒の他端基部に接続し、前記
他方の電極の電極リードを電池缶に接続し、前記二次電
池用安全装置を電池缶の開口部とネッキング部との間に
絶縁性ガスケットを介して収納配置することを特徴とす
る安全装置付き非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21927694A JP3527548B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 二次電池用安全装置および安全装置付き非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21927694A JP3527548B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 二次電池用安全装置および安全装置付き非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883600A JPH0883600A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3527548B2 true JP3527548B2 (ja) | 2004-05-17 |
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ID=16732988
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP3527548B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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