JPH06260161A - 非水電解質二次電池用安全弁 - Google Patents
非水電解質二次電池用安全弁Info
- Publication number
- JPH06260161A JPH06260161A JP5071197A JP7119793A JPH06260161A JP H06260161 A JPH06260161 A JP H06260161A JP 5071197 A JP5071197 A JP 5071197A JP 7119793 A JP7119793 A JP 7119793A JP H06260161 A JPH06260161 A JP H06260161A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- safety valve
- pressure
- hole
- resilient piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01M50/317—Re-sealable arrangements
- H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】圧力応答性の良好な安全弁を得ることにより、
誤使用等の異常による破裂がなく、安全性および耐リー
ク性に優れた非水電解質二次電池を提供する。 【構成】排気孔を閉塞する弾性体と、弾性体を圧迫保持
しかつ中央部に貫通口を有する保持体とを有し、電池内
圧が異常に上昇した際、弾性体が保持体の貫通口を通っ
て電池系外に離脱することにより、電池排気孔を開口す
るような構成とした。
誤使用等の異常による破裂がなく、安全性および耐リー
ク性に優れた非水電解質二次電池を提供する。 【構成】排気孔を閉塞する弾性体と、弾性体を圧迫保持
しかつ中央部に貫通口を有する保持体とを有し、電池内
圧が異常に上昇した際、弾性体が保持体の貫通口を通っ
て電池系外に離脱することにより、電池排気孔を開口す
るような構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギー密度でか
つ高い安全性を有する非水電解質二次電池に用いる安全
弁に関するものである。
つ高い安全性を有する非水電解質二次電池に用いる安全
弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】電子機器の急激なる小形軽量
化に伴い、その電源である電池に対して小形で軽量かつ
高エネルギー密度で、更に繰り返し充放電が可能な二次
電池の開発への要求が高まっている。これら要求を満た
す二次電池として、非水電解質二次電池が最も有望であ
る。
化に伴い、その電源である電池に対して小形で軽量かつ
高エネルギー密度で、更に繰り返し充放電が可能な二次
電池の開発への要求が高まっている。これら要求を満た
す二次電池として、非水電解質二次電池が最も有望であ
る。
【０００３】しかしながら、この種の電池が長期にわた
って安定に使用されるためには、電解液の漏出や大気中
水分の電池内への侵入による電池活物質や電解質等との
反応が原因で生じる電池性能の低下を防止しなければな
らない。そのため、電池を完全密閉する必要があり、極
めて密閉性の高い封口がなされている。
って安定に使用されるためには、電解液の漏出や大気中
水分の電池内への侵入による電池活物質や電解質等との
反応が原因で生じる電池性能の低下を防止しなければな
らない。そのため、電池を完全密閉する必要があり、極
めて密閉性の高い封口がなされている。
【０００４】一方、この種電池の外部短絡または電極や
セパレーターの劣化により急激な温度上昇があった場合
や、過大電圧による過充電がなされた場合に、有機電解
質が揮発あるいは分解してガスが発生し、このガスが電
池内に閉じこめられ、電池内圧が著しく上昇することが
ある。また、電池が火中へ投下されるなどして高温にさ
らされた場合には、リチウムなどの電池活物質と有機電
解液との暴走反応が生じ電池内圧が爆発的に上昇する。
その結果、電池ケースが膨張変形したり時として電池が
破裂し安全上重大な問題となる。
セパレーターの劣化により急激な温度上昇があった場合
や、過大電圧による過充電がなされた場合に、有機電解
質が揮発あるいは分解してガスが発生し、このガスが電
池内に閉じこめられ、電池内圧が著しく上昇することが
ある。また、電池が火中へ投下されるなどして高温にさ
らされた場合には、リチウムなどの電池活物質と有機電
解液との暴走反応が生じ電池内圧が爆発的に上昇する。
その結果、電池ケースが膨張変形したり時として電池が
破裂し安全上重大な問題となる。
【０００５】鉛電池やＮｉ−Ｃｄ電池に用いられている
従来の可逆型安全弁は、緩やかな内圧上昇においては対
応できるものの、急激な内圧上昇には、ガスの排出能力
が低いために内圧上昇に対応できず、電池が破裂する危
険性があった。
従来の可逆型安全弁は、緩やかな内圧上昇においては対
応できるものの、急激な内圧上昇には、ガスの排出能力
が低いために内圧上昇に対応できず、電池が破裂する危
険性があった。
【０００６】このような問題を解決するため、従来非水
電解質電池においては、急激なガス発生により電池内圧
が上昇したとき、ガスを排出する特殊な安全弁装置が電
池ケースあるいは封口体に設けられていた。代表的なも
のとして、図３に示すようにガラスシールあるいはセラ
ミックシールなどの絶縁部材（８）を用いたハーメチッ
ク構造を採用したものがある。これは、一極性端子を兼
ねる外装缶（６）と金属封口蓋（７）とをレーザー溶接
等により溶接するとともに、他極性端子ピン（９）を絶
縁部材（８）中に貫通固定したものである。
電解質電池においては、急激なガス発生により電池内圧
が上昇したとき、ガスを排出する特殊な安全弁装置が電
池ケースあるいは封口体に設けられていた。代表的なも
のとして、図３に示すようにガラスシールあるいはセラ
ミックシールなどの絶縁部材（８）を用いたハーメチッ
ク構造を採用したものがある。これは、一極性端子を兼
ねる外装缶（６）と金属封口蓋（７）とをレーザー溶接
等により溶接するとともに、他極性端子ピン（９）を絶
縁部材（８）中に貫通固定したものである。
【０００７】ところが、このような電池においてはその
密閉性の高さゆえに誤使用や異常環境下で電池内圧が上
昇すると外装缶が異常に膨れ、電池破裂の危険性があ
る。また電池破裂を防ごうとして電池内圧上昇時に絶縁
部材（８）が破裂する構造にしようとすると、端子ピン
（９）との密着性を弱めなければならないが、そうする
と電解液の漏液が発生する。
密閉性の高さゆえに誤使用や異常環境下で電池内圧が上
昇すると外装缶が異常に膨れ、電池破裂の危険性があ
る。また電池破裂を防ごうとして電池内圧上昇時に絶縁
部材（８）が破裂する構造にしようとすると、端子ピン
（９）との密着性を弱めなければならないが、そうする
と電解液の漏液が発生する。
【０００８】また、電池の破裂を未然に防止するものと
して、図４に示すように外装缶（１０）の底の一部を薄
肉とすることで、電池内圧上昇時に薄肉溝部（１１）が
破れる構造を持たそうとするものがある。しかしなが
ら、一般に外装缶は機械的強度を持たせるために鉄また
はステンレスが用いられており、薄肉溝部（１１）を形
成させる場合加工上の精度から、肉厚は０．０８〜０．
１５ｍｍ程度までしか加工できないのが実状である。こ
の場合、電池の内圧が４０〜６０ kg/cm2 の高圧に達し
ないと防爆機能が作動しないという問題点がある。
して、図４に示すように外装缶（１０）の底の一部を薄
肉とすることで、電池内圧上昇時に薄肉溝部（１１）が
破れる構造を持たそうとするものがある。しかしなが
ら、一般に外装缶は機械的強度を持たせるために鉄また
はステンレスが用いられており、薄肉溝部（１１）を形
成させる場合加工上の精度から、肉厚は０．０８〜０．
１５ｍｍ程度までしか加工できないのが実状である。こ
の場合、電池の内圧が４０〜６０ kg/cm2 の高圧に達し
ないと防爆機能が作動しないという問題点がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、排気孔を閉塞
する弾性体と、該弾性体を圧迫保持しかつ中央部に貫通
口を有する保持体とから構成された安全弁であって、電
池内圧が異常に上昇した際、該弾性体が該保持体の貫通
口を通って電池系外に離脱することで、電池排気孔を開
口することで上記問題を解決するものである。さらに、
弾性体の上部、下部あるいはその間部の少なくとも一部
分に金属箔を備えることで、大気中の水分の電池内への
侵入を有効に防ぐものである。
する弾性体と、該弾性体を圧迫保持しかつ中央部に貫通
口を有する保持体とから構成された安全弁であって、電
池内圧が異常に上昇した際、該弾性体が該保持体の貫通
口を通って電池系外に離脱することで、電池排気孔を開
口することで上記問題を解決するものである。さらに、
弾性体の上部、下部あるいはその間部の少なくとも一部
分に金属箔を備えることで、大気中の水分の電池内への
侵入を有効に防ぐものである。
【００１０】
【作用】圧力応答性が良好でかつガス排出効率に優れた
安全弁となるので、電池の火中への投入や誤使用等の異
常時による破裂がなく、安全性および耐リーク特性の向
上が図れる。さらにこの安全弁は、電池組立後に組立可
能なため電解液の注液口を兼ねることができるという優
れた作用がある。
安全弁となるので、電池の火中への投入や誤使用等の異
常時による破裂がなく、安全性および耐リーク特性の向
上が図れる。さらにこの安全弁は、電池組立後に組立可
能なため電解液の注液口を兼ねることができるという優
れた作用がある。
【００１１】
【実施例】以下に、好適な実施例を用いて本発明を説明
する。
する。
【００１２】本発明の一実施例を適用した有機電解液電
池の要部断面図を図１に示す。同図において（１）は外
装缶、（２）は開口部を有するステンレス製の金属封口
蓋で外装缶（１）と金属封口蓋（２）とをレーザー溶接
等により溶接するとともに、発電要素（図示せず）が内
臓されている。（３）は耐有機溶剤性のフッ素ゴムから
なる弾性体、（４）は中央に貫通口を有するステンレス
製の保持板である。金属封口蓋（２）の上部排気口を外
側より、弾性体（３）を保持板（４）により縦方向に加
圧して挟持するとともに、金属封口蓋（２）と保持板
（４）とをスポット溶接している。
池の要部断面図を図１に示す。同図において（１）は外
装缶、（２）は開口部を有するステンレス製の金属封口
蓋で外装缶（１）と金属封口蓋（２）とをレーザー溶接
等により溶接するとともに、発電要素（図示せず）が内
臓されている。（３）は耐有機溶剤性のフッ素ゴムから
なる弾性体、（４）は中央に貫通口を有するステンレス
製の保持板である。金属封口蓋（２）の上部排気口を外
側より、弾性体（３）を保持板（４）により縦方向に加
圧して挟持するとともに、金属封口蓋（２）と保持板
（４）とをスポット溶接している。
【００１３】この安全弁の作動は、ガス発生等により電
池内圧が上昇したとき、弾性体（３）が保持板（４）の
中央貫通口を通り抜けることで行われる。この結果、電
池ケースに排出口部ができ、そこから効率よくガスが排
出されるため電池破裂などの危険な状態を回避すること
ができる。なお、安全弁の開放圧は、貫通口の開口径、
形状および弾性体の弾性率、形状などを変えることで約
５ kg/cm2 〜約３０ kg/cm2 の範囲で自由に設定するこ
とができる。またこの安全弁は、電池内へ電解液を注液
してから組立可能なため、電解液注液口を兼ねることが
できる。
池内圧が上昇したとき、弾性体（３）が保持板（４）の
中央貫通口を通り抜けることで行われる。この結果、電
池ケースに排出口部ができ、そこから効率よくガスが排
出されるため電池破裂などの危険な状態を回避すること
ができる。なお、安全弁の開放圧は、貫通口の開口径、
形状および弾性体の弾性率、形状などを変えることで約
５ kg/cm2 〜約３０ kg/cm2 の範囲で自由に設定するこ
とができる。またこの安全弁は、電池内へ電解液を注液
してから組立可能なため、電解液注液口を兼ねることが
できる。
【００１４】上記実施例の他に、金属封口蓋の開口部
（２）の内側に弾性体（３）と保持板（４）とを配置す
ることで、電池内に安全弁を組み立てることもできる。
しかしこの場合、安全弁は注液口を兼ねることができな
い。
（２）の内側に弾性体（３）と保持板（４）とを配置す
ることで、電池内に安全弁を組み立てることもできる。
しかしこの場合、安全弁は注液口を兼ねることができな
い。
【００１５】上記実施例の金属封口蓋（２）の排出口の
断面形状を、ケース内側あるいは外側ヘ折り曲げてもよ
いし、排出口の形状を円型の他に楕円や角型としてもよ
い。
断面形状を、ケース内側あるいは外側ヘ折り曲げてもよ
いし、排出口の形状を円型の他に楕円や角型としてもよ
い。
【００１６】また、保持板（４）の貫通口断面形状も、
ケース内側あるいは外側に折り曲げてもよいし、貫通口
の形状を円型の他に楕円や角型としてもよい。
ケース内側あるいは外側に折り曲げてもよいし、貫通口
の形状を円型の他に楕円や角型としてもよい。
【００１７】さらに、上記実施例では弾性体（３）の形
状を円柱状としたが、円錐、角柱状などの複雑な形状に
することで安全弁の開放圧を微妙に調整することができ
る。
状を円柱状としたが、円錐、角柱状などの複雑な形状に
することで安全弁の開放圧を微妙に調整することができ
る。
【００１８】また、図２に示すごとくアルミニウムなど
の金属箔（５）を弾性体（３）の上部、下部あるいは間
部のすくなくとも一部分に備えることで、弾性体中を通
って電池内に侵入する大気中の微量水分を有効に防ぐこ
とができる。金属箔の厚みは、アルミニウムを用いる場
合５〜５０μｍが好ましい。
の金属箔（５）を弾性体（３）の上部、下部あるいは間
部のすくなくとも一部分に備えることで、弾性体中を通
って電池内に侵入する大気中の微量水分を有効に防ぐこ
とができる。金属箔の厚みは、アルミニウムを用いる場
合５〜５０μｍが好ましい。
【００１９】また、実施例では弾性体にフッ素ゴムを用
いる場合を説明したが、クロロプレン、ブチルゴム、シ
リコーンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの一種以上
を用いることができる。さらに、弾性体（３）の電池外
部に、保護板や保護キャップを付設するなどして、弾性
体を傷などから保護すると電池の信頼性はさらに向上す
る。
いる場合を説明したが、クロロプレン、ブチルゴム、シ
リコーンゴム、エチレンプロピレンゴムなどの一種以上
を用いることができる。さらに、弾性体（３）の電池外
部に、保護板や保護キャップを付設するなどして、弾性
体を傷などから保護すると電池の信頼性はさらに向上す
る。
【００２０】
【発明の効果】上述したごとく、本発明は圧力応答性の
良好な安全弁であるので、電池の誤使用等の異常による
破裂がなく、安全性および耐リーク性に優れた非水電解
質二次電池を得ることができた。
良好な安全弁であるので、電池の誤使用等の異常による
破裂がなく、安全性および耐リーク性に優れた非水電解
質二次電池を得ることができた。
【図１】本発明の実施例における非水電解質電池の要部
断面図。
断面図。
【図２】金属箔を備える弾性体を用いた場合の非水電解
質電池の要部断面図。
質電池の要部断面図。
【図３】従来の非水電解質電池の要部断面図。
【図４】従来の非水電解質電池の要部断面図。
１ 外装缶 ２ 金属封口蓋 ３ フッ素ゴムよりなる弾性体 ４ 中央に開口部を有する金属保持板 ５ 金属箔 ６ 外装缶 ７ 金属封口蓋
Claims (2)
- 【請求項１】封口蓋と弾性体と保持体とから構成された
非水電解質二次電池用安全弁であって、 保持板は封口蓋に固定されており、 封口蓋は開口部を有し、保持板は中央部に貫通口を有
し、 弾性体は封口蓋の開口部を閉塞するように位置するとと
もに周囲を封口蓋と保持板により挟持されていることを
特徴とする非水電解質二次電池用安全弁。 - 【請求項２】弾性体の上部、下部あるいはその間部の少
なくとも一部分に金属箔を備えることを特徴とする請求
項１記載の非水電解質二次電池用安全弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071197A JPH06260161A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 非水電解質二次電池用安全弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071197A JPH06260161A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 非水電解質二次電池用安全弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260161A true JPH06260161A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=13453711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5071197A Pending JPH06260161A (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 非水電解質二次電池用安全弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260161A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005129524A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-19 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウムイオン２次電池 |
| GB2543862A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-03 | Tata Motors European Technical Ct Plc | Vent assembly |
| CN113629321A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-09 | 陕西奥林波斯电力能源有限责任公司 | 一种大容量锂离子电池的安全结构及使用该安全结构的电池 |
| US11276899B2 (en) * | 2016-09-21 | 2022-03-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| CN114682865A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 富联裕展科技(深圳)有限公司 | 成孔方法、铝合金-不锈钢工件及金属制品 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5071197A patent/JPH06260161A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005129524A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-19 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウムイオン２次電池 |
| GB2543862A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-03 | Tata Motors European Technical Ct Plc | Vent assembly |
| GB2543862B (en) * | 2015-10-30 | 2018-02-14 | Tata Motors European Technical Ct Plc | Vent assembly for a battery pack |
| US11276899B2 (en) * | 2016-09-21 | 2022-03-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| CN114682865A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 富联裕展科技(深圳)有限公司 | 成孔方法、铝合金-不锈钢工件及金属制品 |
| CN113629321A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-11-09 | 陕西奥林波斯电力能源有限责任公司 | 一种大容量锂离子电池的安全结构及使用该安全结构的电池 |
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