JPH08153508A

JPH08153508A - 防爆機能付き電池

Info

Publication number: JPH08153508A
Application number: JP6292550A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 博士鈴木; Yuji Sato; 優治佐藤; Hirotaka Hayashida; 浩孝林田; Takeshi Soeda; 毅添田
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ユーザの誤使用による破裂が防止された防爆
機能付き電池を提供することを目的とする。【構成】容器４内に収納され、かつ正極１と負極２と
の間にセパレータ３を介装して作製された電極群と、前
記容器４の開口部に取付けられたガス抜き孔６を有する
封口板７と、前記封口板７に前記ガス抜き孔６を囲むよ
うに取付けられた端子１０と、前記封口板７と前記端子
１０との間に前記ガス抜き孔６を塞ぐように配置された
安全弁８と、一端が前記正極１もしくは前記負極２に取
付けられ、かつ他端が前記封口板７の下面に取付けら
れ、前記封口板７の前記ガス抜き孔６に対向する位置に
孔１４が開口された帯状のリード１２とを備えたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は防爆機能付き電池に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコン、ビデオカメラ、移動
式電話などの携帯用電子機器の需要が増加している。こ
れらの携帯用電子機器の電源としては、ニッケルカドミ
ウム二次電池やニッケル水素二次電池などのアルカリ二
次電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル亜鉛二次電
池、アルカリ電池、リチウム電池が用いられている。

【０００３】しかしながら、前記二次電池の場合には過
充電により、また、前記一次電池の場合には過放電や誤
充電により電池内部にガスが発生し、これにより電池内
圧が上昇するため、封口板が吹き飛ぶ、つまり破裂を生
じるという問題点があった。

【０００４】このようなことからこれらの電池には、ガ
ス発生により電池内圧が上昇した際にガスを外部に放出
させるための安全弁が設けられている。前記安全弁を備
えた電池としては、例えば図３に示す構造を有するもの
が知られている。正極２１は、負極２２との間にセパレ
ータ２３を介在してスパイラル状に捲回され、有底円筒
状の容器２４内に収納されている。電解液は、前記容器
２４内に収容されている。防爆機能及び正極端子を兼ね
る封口部材２５は、前記容器２４の上部開口部に配置さ
れている。前記封口部材２５は中央に円形のガス抜き孔
２６を有する円形の封口板２７と、安全弁としての弾性
材料からなる弾性弁体２８と、ガス抜き孔２９が開口さ
れた帽子形状の端子キャップ３０とから構成されてい
る。前記弾性弁体２８は前記封口板２７にそのガス抜き
孔２６を覆うように載置されている。前記端子キャップ
３０は前記弾性弁体２８を包囲するように配置され、溶
接により前記封口板２７に固定されている。リング状の
絶縁性ガスケット３１は、前記封口板２７の周縁と前記
容器２４の上部開口部内面の間に配置され、前記上部開
口部を内側に縮径するカシメ加工により前記容器２４に
前記封口部材２５を気密に固定している。リードタブの
リード（図示しない）は前記正極２１に取り付けられて
いる。前記リードタブのタブ３２は、前記封口板２７の
下面に中央付近が前記ガス抜き孔２６の下方を通過する
ように取付けられている。前記リードタブは例えばニッ
ケルから形成されている。

【０００５】このような構成の電池において、前記電池
内にガスが発生し、ガス圧力が前記封口板２７の前記ガ
ス抜き孔２６を通して前記弾性弁体２８に加わると、前
記弾性弁体２８は変形して持ち上げられるため、前記封
口板２７との間に隙間が生じる。その結果、前記ガスが
前記隙間及び前記ガス抜き孔２９から外部へ逃散するた
め、破裂を防止することができる。

【０００６】ところで、前述した安全弁を備えた電池は
前記リードタブで前記正極２１と前記封口部材２５との
導通を確保することにより前記封口部材２５を正極端子
として用いる構造になっている。前記タブ３２の幅が狭
すぎると導通が低下して電池性能が劣るため、前記タブ
３２の幅は前記封口板２７の前記ガス抜き孔２６の径よ
りも大きくなっている。しかしながら、ユーザが前記電
池を誤って火中に投入することにより前記電池内の温度
が極めて高温になり、前記電池内にガスが発生し、ガス
圧力が急激に上昇すると、前記ガス圧力により前記タブ
３２が前記封口板２７の下面に押し付けられて前記ガス
抜き孔２６を塞ぐため、前記安全弁が作動せず、破裂を
生じるという問題点があった。また、ユーザが前記電池
を誤って落下させ、この時に前記電極群が前記封口板２
７に向かって移動されて前記タブ３２を前記封口板２７
に押付けると、前記タブ３２が折れ曲がって前記封口板
２７の前記ガス抜き孔２６に挿入されるため、前記ガス
抜き孔２６が塞がれる。このような状態の電池において
例えば過充電、過放電等によりガスが発生すると、破裂
を生じるという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ユー
ザの誤使用による破裂が防止された防爆機能付き電池を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる防爆機能
付き電池は、容器内に収納され、かつ正極と負極との間
にセパレータを介装して作製された電極群と、前記容器
の開口部に取付けられたガス抜き孔を有する封口板と、
前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように取付けられた
端子と、前記封口板と前記端子との間に前記ガス抜き孔
を塞ぐように配置された安全弁と、一端が前記正極もし
くは前記負極に取付けられ、かつ他端が前記封口板の下
面に取付けられ、前記封口板の前記ガス抜き孔に対向す
る位置に孔が開口された帯状のリードとを備えたことを
特徴とするものである。

【０００９】本発明に係る防爆機能付き電池の一例を図
１及び図２を参照して詳細に説明する。正極１は、負極
２との間にセパレータ３を介在してスパイラル状に捲回
されて有底円筒状の容器４内に収納されている。前記負
極２は作製された電極群の最外周に配置されて前記容器
４と電気的に接触している。電解液は、前記容器４内に
収容されている。防爆機能及び端子（例えば正極端子）
を兼ねる封口部材５は、前記容器４の上部開口部に配置
されている。前記封口部材５は、例えば中央に円形のガ
ス抜き孔６を有する円形の封口板７と、安全弁としての
例えば合成ゴムからなる弾性弁体８と、ガス抜き孔９が
開口された帽子形状の端子キャップ１０とから構成され
ている。前記弾性弁体８は前記封口板７にそのガス抜き
孔６を覆うように載置されている。前記端子キャップ１
０は前記弾性弁体８を包囲するように配置され、溶接に
より前記封口板７に固定されている。リング状の絶縁性
ガスケット１１は、前記封口板７の周縁と前記容器４の
上部開口部内面の間に配置され、前記上部開口部を内側
に縮径するカシメ加工により前記容器４に前記封口部材
５を気密に固定している。帯状リードとしてのリードタ
ブ１２は、例えばニッケルや、ニッケルメッキ鋼板から
形成されている。前記リードタブ１２のタブ１３は、前
記前記封口板７の下面に中央付近が前記ガス抜き孔６の
下方を通過するように取付けられており、かつ前記ガス
抜き孔６と対向する位置に孔１４を有する。前記孔１４
は、例えば図２に示すように矩形状をなす。また、前記
リードタブ１２のリード１５は、例えば前記正極１の長
手方向に沿う一方側の端部に取付けられている。

【００１０】前記孔１４のタブ１３の幅方向に隣接する
非開孔領域の幅（Ｌ₁ ）は、前記封口板７の前記ガス抜
き孔６の径の９０％以下に相当する長さにすることが好
ましい。前記幅Ｌ₁ を前記封口板７の前記ガス抜き孔６
の径の９０％を越える長さにすると、ガス圧力の急激な
上昇により前記非開孔領域が前記ガス抜き孔６に押付け
られた際か、または前記電池の落下により折れ曲がった
タブ１３の前記非開孔領域が前記ガス抜き孔６に挿入さ
れた際に、前記非開孔領域により前記ガス抜き孔６が塞
がれる恐れがある。

【００１１】前記孔１４の長さ（Ｌ₂ ）は、前記封口板
７の前記ガス抜き孔６の径の１０％以上にすることが望
ましい。前記長さＬ₂ を前記ガス抜き孔６の径の１０％
未満にすると、ガス圧力が急激に上昇した際に前記タブ
１３の長さ方向に隣接する非開孔領域が前記封口板７の
下面に押付けられて前記ガス抜き孔６を塞ぐ恐れがあ
る。また、電池が落下された際にタブ１３の長さ方向に
隣接する非開孔領域が折れ曲がり、前記ガス抜き孔６に
挿入されて前記ガス抜き孔６を塞ぐ恐れがある。

【００１２】前記タブには、前述した図２に示すように
孔を１個形成しても良いが、複数の孔を前記タブの長さ
方向もしくは幅方向に形成しても良い。前記タブに複数
の孔を形成する場合には、前記各孔のタブの幅方向に隣
接する非開孔領域の幅は、前記封口板の前記ガス抜き孔
の径の９０％以下に相当する長さにすることが好まし
い。前記幅を前記封口板の前記ガス抜き孔の径の９０％
を越える長さにすると、ガス圧力の急激な上昇により前
記非開孔領域が前記ガス抜き孔に押付けられた際か、ま
たは前記電池の落下により折れ曲がったタブの前記非開
孔領域が前記ガス抜き孔に挿入された際に、前記非開孔
領域により前記ガス抜き孔が塞がれる恐れがある。

【００１３】また、前記タブの長さ方向に複数のガス抜
き孔を形成する際、前記孔間に位置する非開孔領域の長
さは、前記封口板の前記ガス抜き孔の径の９０％以下に
することが好ましい。前記長さが前記封口板の前記ガス
抜き孔の径の９０％を越えると、ガス圧力の急激な上昇
により前記非開孔領域が前記ガス抜き孔に押付けられた
際か、または前記電池の落下により折れ曲がったタブの
前記非開孔領域が前記ガス抜き孔に挿入された際に、前
記非開孔領域により前記ガス抜き孔が塞がれる恐れがあ
る。

【００１４】前記タブの複数の孔が形成された領域の長
さは、前記ガス抜き孔６の径の１０％以上にすることが
好ましい。前記長さを前記ガス抜き孔の径の１０％未満
にすると、ガス圧力が急激に上昇した際にタブの複数の
孔が形成されていない領域が前記封口板７の下面に押付
けられて前記ガス抜き孔を塞ぐ恐れがある。また、電池
が落下された際にタブの複数の孔が形成されていない領
域が折れ曲がって前記ガス抜き孔に挿入され、前記ガス
抜き孔を塞ぐ恐れがある。

【００１５】前記電池では前記封口板のガス抜き孔の形
状が円形であるため、前記ガス抜き孔の径を基準にした
が、前記ガス抜き孔の形状が矩形の場合にはタブの幅方
向と平行な長さを基準にすれば良い。

【００１６】

【作用】本発明の防爆機能付き電池によれば、ユーザが
誤って火中に投入する等により電池内の温度が極めて高
温になり、前記電池内にガスが発生してガス圧力が急激
に上昇し、前記ガス圧力によりリードタブ１２のタブ１
３が封口板７の下面に押付けられた際に前記タブ１３に
前記封口板７のガス抜き孔６と対向する位置に孔１４が
開口されているため、前記タブ１３が前記ガス抜き孔６
を塞ぐのを防止することができる。その結果、前記電池
内のガスは前記タブ１３の前記孔１４及び前記封口板７
の前記ガス抜き孔６を通して弾性弁体８に圧力を加える
ため、前記弾性弁体８が変形して持ち上げられ、前記封
口板７との間に隙間が生じる。従って、前記ガスが前記
隙間及び端子キャップ１０のガス抜き孔９から外部へ逃
散するため、破裂を防止することができる。

【００１７】また、ユーザが前記電池を誤って落下さ
せ、これにより電極群が前記封口板７に向かって移動さ
れて前記タブ１３を前記封口板７に押付けると、前記タ
ブ１３が折れ曲がって前記ガス抜き孔６に挿入される。
前記タブ１３に前記ガス抜き孔６と対向する位置に前記
孔１４が開口されているため、前記ガス抜き孔６に挿入
されたタブ１３が前記ガス抜き孔６を塞ぐのを防止する
ことができる。従って、前記電池において例えば過充
電、過放電等によりガスが発生した際に、破裂を生じる
のを防止することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。実施例まず、活物質としての水酸化ニッケル粉末と、酸化コバ
ルトと、高分子結着剤とを含むペーストを調製し、これ
を帯状のフェルト状金属繊維多孔体にその長手方向に沿
う一方側の端部のリード溶接箇所を除いて充填し、乾燥
した後、ローラプレスで圧延することにより正極を作製
した。つづいて、前記正極の長手方向に沿う一方側の端
部にリードタブのリードを溶接した。このリードタブ
は、幅が４ｍｍ、長さが１５ｍｍのタブを有する。前記
タブには、前述した図２に示すように幅が２ｍｍ、長さ
（Ｌ₂ ）が４ｍｍの矩形の孔が開口され、後述する電池
組立て後において封口板のガス抜き孔と対向される。ま
た、前記長さＬ₂ は、前記ガス抜き孔の径の約１３３％
に相当する。なお、前記孔は、タブの幅方向に隣接する
非開孔領域の幅Ｌ₁ が前記ガス抜き孔の径の３０％に相
当するように開口されている。

【００１９】また、前記負極は、活物質としての酸化カ
ドミウムと、ニッケル粉末と、高分子結着剤とを含むペ
ーストを調製し、前記ペーストをパンチドメタルに塗布
し、これを乾燥させた後、ローラプレスで圧延すること
により作製された。

【００２０】次いで、前記正極と前記負極との間にポリ
アミド繊維製不織布からなるセパレータを介して渦巻状
に捲回して電極群を作製した。前記電極群をＡＡサイズ
の円筒形容器に収納した後、７規定のＫＯＨ及び１規定
のＬｉＯＨからなるアルカリ電解液を注入した。ひきつ
づき、防爆機能及び正極端子を兼ねる封口部材の封口板
の下面に前記タブの先端をスポット溶接により固定し
た。前記封口板には直径３ｍｍの円形ガス抜き孔が開口
されている。その後、前記封口部材を前記容器の開口部
にかしめ固定により取付けることにより前述した図２に
示す構造を有するＡＡサイズのニッケルカドミウム二次
電池を組み立てた。比較例ガス抜き孔がないタブを有するリードタブを用いた以
外、実施例と同様な構成で前述した図２に示す構造を有
するＡＡサイズのニッケルカドミウム二次電池を組み立
てた。

【００２１】得られた実施例及び比較例の二次電池それ
ぞれ５０個について火中に投入した際の破裂の有無を調
べ、その結果を下記表１に示す。表１破裂を生じた電池の個数破裂率（％）実施例なし０比較例３６表１から明らかなように、タブに孔が封口板のガス抜き
孔と対向するように開口されているリードタブを備えた
実施例の電池は、火中に投入された際の破裂が皆無であ
ることがわかる。これに対し、ガス抜き孔なしのタブを
有するリードタブを備えた比較例の電池は、火中に投入
された際に破裂を生じることがわかる。

【００２２】前記実施例では安全弁として前述した図１
に示す弾性弁体からなり、弁作動後に再び封口板のガス
抜き孔を密閉する復帰式のものを用いたが、安全弁とし
ては前記封口板と前記端子キャップとの間に前記封口板
のガス抜き孔を覆うように介装された弁膜（例えば可撓
性薄膜から形成される）からなる非復帰式のものを用い
ることができる。前記非復帰式の安全弁を備えた電池で
は、前記電池内のガスが前記タブの前記孔及び前記封口
板の前記ガス抜き孔を通して前記弁膜に圧力を加え、こ
れを破断する。従って、前記ガスは前記弁膜の破断箇所
及び前記端子キャップの前記ガス抜き孔から外部に逃散
し、前記電池の破裂が防止される。

【００２３】前記実施例では、円筒形のニッケルカドミ
ウム二次電池に適用した例を説明したが、角形のニッケ
ルカドミウム二次電池にも同様に適用することができ
る。前記実施例では、ニッケルカドミウム二次電池に適
用した例を説明したが、ニッケル水素二次電池、リチウ
ムイオン二次電池、リチウム電池にも同様に適用するこ
とができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の防爆機能付
き電池によれば、火中に投入される等により電池内のガ
ス圧力が急激に上昇した際の破裂を防止することができ
ると共に落下により折れ曲がった帯状リードが封口板の
ガス抜き孔に挿入され、この状態においてガスが発生し
た際の破裂を防止することができ、安全性及び信頼性を
向上できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる防爆機能付き電池を示す部分断
面図。

【図２】本発明に係わる防爆機能付き電池に組み込まれ
るリードタブが取付けられた正極を示す斜視図。

【図３】従来の防爆機能付き電池を示す部分断面図。

【符号の説明】

１…正極、２…負極、３…セパレータ、４…容器、６…
ガス抜き孔、７…封口板、８…弾性弁体、１０…端子キ
ャップ、１１…絶縁ガスケット、１２…リードタブ、１
３…タブ、１４…孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者添田毅東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内に収納され、かつ正極と負極との
間にセパレータを介装して作製された電極群と、前記容器の開口部に取付けられたガス抜き孔を有する封
口板と、前記封口板に前記ガス抜き孔を囲むように取付けられた
端子と、前記封口板と前記端子との間に前記ガス抜き孔を塞ぐよ
うに配置された安全弁と、一端が前記正極もしくは前記負極に取付けられ、かつ他
端が前記封口板の下面に取付けられ、前記封口板の前記
ガス抜き孔に対向する位置に孔が開口された帯状のリー
ドとを備えたことを特徴とする防爆機能付き電池。