(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の電池缶（２）内に電極群（３）を設置し、
この電極群の負極と前記電池缶とを導通する負極リード板を設け、
前記電池缶の開口部に封口ガスケット（５）を介して段付き円環状の溶接板（１２）を載置し、
この溶接板と前記電極群の正極とを導通する正極リード板（１３）を設け、
前記電池缶内に電解液を注入し、
前記溶接板の上側に円板状の導電性のラプチャーディスク（１１）を載置し、
このラプチャーディスクの中央部に薄肉部（１１ｂ）を形成し、
前記ラプチャーディスクの上側に円環状のＰＴＣ素子（９）を載置し、
このＰＴＣ素子の上側に、前記ラプチャーディスクの外径に等しい外径を有する正極端子（７）を載置し、
前記電池缶の開口部を前記封口ガスケットと共にかしめて封口した電池（１）において、
前記ラプチャーディスクの上側に、当該ラプチャーディスクの外径に等しい外径と前記ＰＴＣ素子の厚さ以下の厚さとを有する円環状の樹脂リング（１０）を前記ＰＴＣ素子に外接する形で載置したことを特徴とする電池。
【請求項２】
ラプチャーディスク（１１）の中央部に位置決め凸部（１１ｃ）を外向きに突設し、この位置決め凸部の底面に薄肉部（１１ｂ）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
段付き円環状の溶接板（１２）に代えて、周縁に立上り部が形成された円盤状の正極カップを用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防爆機構およびＰＴＣ素子を備えたスパイラル形リチウム電池などの電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパイラル形リチウム電池などの電池においては、その内圧が上昇したときにラプチャーディスクの薄肉部を破断して内圧を外部に放出させる防爆機構に加えて、異常時の過電流を防止して安全性を高めるためにＰＴＣ素子を組み付けることが広く行われている。
【０００３】
従来このＰＴＣ素子の組付方法としては、電池缶の外側にＰＴＣ素子を溶接などで取り付ける方法も採用されているが、これでは溶接などの工程が増えるばかりか、専用のＰＴＣ素子を必要とするためＰＴＣ素子自体のコストアップを招くことから、ＰＴＣ素子を電池缶の内部に組み込む方法が広く採用されている。具体的には、封口ガスケットに溶接板、ラプチャーディスク、ＰＴＣ素子および正極端子を積重し、電池缶と共にかしめた構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電池缶の内径は大小さまざまであるのに対して、ＰＴＣ素子はその種類（外径）が限られていることから、ＰＴＣ素子の外径が電池缶の内径より小さくなってしまう場合がある。この場合には、次のような問題点が指摘されていた。
【０００５】
第１に、電池の製造に際して、平坦なラプチャーディスクの中心に合わせてＰＴＣ素子を載置するのが困難であり、ＰＴＣ素子の位置がずれると、ラプチャーディスクの薄肉部がＰＴＣ素子で一部覆われてしまうため、防爆機構が作動すべき場合にこの薄肉部が破断しにくくなる恐れがある。
【０００６】
第２に、ＰＴＣ素子の外径が電池缶の内径より小さいので、ＰＴＣ素子の位置がずれない場合であっても、ＰＴＣ素子の厚さに応じた隙間が正極端子とラプチャーディスクとの間に生じ、そのため封口ガスケットを電池缶と共にかしめても十分なかしめ強度が得られず、電池缶の密封性が低下する。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、防爆機構の適正な作動を確保すると同時に、電池缶の密封性の低下を防止することが可能な電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、有底円筒状の電池缶（２）内に電極群（３）を設置し、この電極群の負極と前記電池缶とを導通する負極リード板を設け、前記電池缶の開口部に封口ガスケット（５）を介して段付き円環状の溶接板（１２）を載置し、この溶接板と前記電極群の正極とを導通する正極リード板（１３）を設け、前記電池缶内に電解液を注入し、前記溶接板の上側に円板状の導電性のラプチャーディスク（１１）を載置し、このラプチャーディスクの中央部に薄肉部（１１ｂ）を形成し、前記ラプチャーディスクの上側に円環状のＰＴＣ素子（９）を載置し、このＰＴＣ素子の上側に、前記ラプチャーディスクの外径に等しい外径を有する正極端子（７）を載置し、前記電池缶の開口部を前記封口ガスケットと共にかしめて封口した電池（１）において、前記ラプチャーディスクの上側に、当該ラプチャーディスクの外径に等しい外径と前記ＰＴＣ素子の厚さ以下の厚さとを有する円環状の樹脂リング（１０）を前記ＰＴＣ素子に外接する形で載置して構成される。
【０００９】
また本発明は、上記ラプチャーディスク（１１）の中央部に位置決め凸部（１１ｃ）を外向きに突設し、この位置決め凸部の底面に薄肉部（１１ｂ）を形成して構成される。
【００１０】
さらに本発明は、上記段付き円環状の溶接板（１２）に代えて、周縁に立上り部が形成された円盤状の正極カップを用いて構成される。
【００１１】
なお、括弧内の番号等は図面における対応する要素を表わす便宜的なものであり、従って、本発明は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このことは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明による電池の第１の実施形態を示す縦断面図、
図２は本発明による電池の第２の実施形態を示す縦断面図、
図３は図２に示す電池のラプチャーディスクの斜視図、
図４はラプチャーディスクの別の例を示す斜視図、
図５はラプチャーディスクのさらに別の例を示す斜視図である。
【００１３】
本発明によるスパイラル形リチウム電池１は、図１に示すように、有底円筒状の電池缶２を有しており、電池缶２内には電極群３が設置されている。この電極群３は、シート状の正極とシート状の負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回したものである。さらに、電池缶２内には電解液が注入されている。
【００１４】
また、電池缶２の開口部には封口ガスケット５を介して封口体６および溶接板１２が嵌合しており、封口体６は正極端子７、ＰＴＣ素子９、樹脂リング１０およびラプチャーディスク１１から構成されている。すなわち、封口ガスケット５上には段付き円環状の溶接板１２が載置されており、溶接板１２の上側には、円板状に形成された金属薄板からなる導電性のラプチャーディスク１１が載置されている。このラプチャーディスク１１は、円環状の基板１１ａと、その中央部の薄肉部１１ｂとから構成されている。また、ラプチャーディスク１１の上側には、円環状の樹脂リング１０が載置されていると共に、この樹脂リング１０に内接する形で円環状のＰＴＣ素子９が載置されており、これら樹脂リング１０、ＰＴＣ素子９の上側には正極端子７が載置されている。
【００１５】
なお、正極端子７、樹脂リング１０、ラプチャーディスク１１および溶接板１２の外径は電池缶２の内径に等しく、ＰＴＣ素子９の外径は樹脂リング１０の内径に等しくなっている。また、ラプチャーディスク１１の薄肉部１１ｂの外径はＰＴＣ素子９の内径よりやや小さく、樹脂リング１０の厚さはＰＴＣ素子９の厚さに一致している。
【００１６】
さらに、溶接板１２と電極群３の正極との間には正極リード板１３が両者を導通する形で垂設されており、そのため電極群３の正極は正極リード板１３、溶接板１２、ラプチャーディスク１１およびＰＴＣ素子９を通じて正極端子７に電気的に接続された状態となっている。一方、電池缶２の底面と電極群３の負極との間には負極リード板（図示せず）が両者を導通する形で設けられている。
【００１７】
本発明によるスパイラル形リチウム電池１は以上のような構成を有するので、このスパイラル形リチウム電池１を製造する際には次の手順による。
【００１８】
まず、電池缶２内に電極群３を挿入し、電池缶２の開口部にビーディング加工を施した後、その開口部に封口ガスケット５および溶接板１２を載置する。
【００１９】
次に、電極群３の正極から導出された正極リード板１３を溶接板１２に溶接した後、電池缶２内に電解液を注入する。次いで、溶接板１２上にラプチャーディスク１１を載置し、このラプチャーディスク１１上に樹脂リング１０を載置し、さらに、この樹脂リング１０の内側にＰＴＣ素子９を載置する。
【００２０】
この際、ＰＴＣ素子９の外径は樹脂リング１０の内径に等しいので、ＰＴＣ素子９の中心は必然的にラプチャーディスク１１の中心に合致することとなる。
【００２１】
次いで、樹脂リング１０およびＰＴＣ素子９の上側に正極端子７を載置した後、電池缶２の開口部をかしめる。このとき、樹脂リング１０の外径は正極端子７およびラプチャーディスク１１の外径に一致しており、樹脂リング１０の厚さはＰＴＣ素子９の厚さに一致しているため、正極端子７とラプチャーディスク１１との間に隙間が発生することはなく、十分なかしめ強度が発現するので、電池缶２の密封性が低下する事態を回避することができる。
【００２２】
ここで、スパイラル形リチウム電池１を製造工程が終了するが、こうして製造されたスパイラル形リチウム電池１は、ＰＴＣ素子９の中心がラプチャーディスク１１の中心に合致しているので、スパイラル形リチウム電池１の内圧が上昇した場合には、ラプチャーディスク１１の薄肉部１１ｂがＰＴＣ素子９に邪魔されることなく外向き（図１上向き）に膨出して破断するため、防爆機構が適正に作動する。
【００２３】
なお、上述の実施形態においては、円板状のラプチャーディスク１１を用いたスパイラル形リチウム電池１について説明したが、図２に示すように、中央部が外向き（図２上向き）に突出した円板状のラプチャーディスク１１を用いてもよい。以下、この中央部が外向きに突出した円板状のラプチャーディスク１１を用いたスパイラル形リチウム電池１Ａについて説明する。なお、上述したスパイラル形リチウム電池１と同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
すなわち、このスパイラル形リチウム電池１Ａでは、溶接板１２の上側に載置されたラプチャーディスク１１は、図２および図３に示すように、円環状の基板１１ａを有しており、基板１１ａの中央部には円筒状の位置決め凸部１１ｃが外向きに突設されている。さらに、この位置決め凸部１１ｃの底面には薄肉部１１ｂが設けられている。なお、ラプチャーディスク１１の位置決め凸部１１ｃの外径はＰＴＣ素子９の内径に等しくなっている。
【００２５】
従って、スパイラル形リチウム電池１Ａの製造工程でラプチャーディスク１１上にＰＴＣ素子９を載置する際には、ＰＴＣ素子９の内孔をラプチャーディスク１１の位置決め凸部１１ｃに嵌着するだけで済み、組立作業性に優れる。
【００２６】
また、上述の実施形態においては、ラプチャーディスク１１の位置決め凸部１１ｃが円筒状である場合について説明したが、この位置決め凸部１１ｃの形状は、ＰＴＣ素子９の中心をラプチャーディスク１１の中心に合致させうるものである限り、どのような形状でもよい。例えば、図４に示すように、３個の円柱状の小突起１１ｄを正三角形の頂点に配置して位置決め凸部１１ｃを形成することもできる。また、図５に示すように、十文字形の位置決め凸部１１ｃを採用することも可能である。
【００２７】
また、上述の実施形態においては、封口体６の下側に段付き円環状の溶接板１２を付設したスパイラル形リチウム電池１について説明したが、周縁に立上り部が形成された円盤状の正極カップ（図示せず）上に封口体６を載置し、これを封口ガスケット５を介して電池缶２の開口部に嵌着してかしめた構造を有するスパイラル形リチウム電池１に本発明を適用することもできる。
【００２８】
さらに、上述の実施形態においてはスパイラル形リチウム電池１について説明したが、スパイラル形リチウム電池１以外の電池に本発明を適用することも勿論可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、有底円筒状の電池缶２内に電極群３を設置し、この電極群３の負極と前記電池缶２とを導通する負極リード板を設け、前記電池缶２の開口部に封口ガスケット５を介して段付き円環状の溶接板１２を載置し、この溶接板１２と前記電極群３の正極とを導通する正極リード板１３を設け、前記電池缶２内に電解液を注入し、前記溶接板１２の上側に円板状の導電性のラプチャーディスク１１を載置し、このラプチャーディスク１１の中央部に薄肉部１１ｂを形成し、前記ラプチャーディスク１１の上側に円環状のＰＴＣ素子９を載置し、このＰＴＣ素子９の上側に、前記ラプチャーディスク１１の外径に等しい外径を有する正極端子７を載置し、前記電池缶２の開口部を前記封口ガスケット５と共にかしめて封口したスパイラル形リチウム電池１等の電池において、前記ラプチャーディスク１１の上側に、当該ラプチャーディスク１１の外径に等しい外径と前記ＰＴＣ素子９の厚さ以下の厚さとを有する円環状の樹脂リング１０を前記ＰＴＣ素子９に外接する形で載置して構成したので、樹脂リング１０によってＰＴＣ素子９の中心が必ずラプチャーディスク１１の中心に合致することから、ラプチャーディスク１１の薄肉部１１ｂがＰＴＣ素子９で覆われる事態を回避することができ、防爆機構の適正な作動を確保することが可能となるばかりでなく、正極端子７とラプチャーディスク１１との間の隙間は樹脂リング１０によって埋められることから、電池缶２のかしめ強度が減少して密封性が低下する事態を防止することが可能となる。
【００３０】
また本発明によれば、上記ラプチャーディスク１１の中央部に位置決め凸部１１ｃを外向きに突設し、この位置決め凸部１１ｃの底面に薄肉部１１ｂを形成して構成したので、ＰＴＣ素子９の内孔をラプチャーディスク１１の位置決め凸部１１ｃに嵌着することにより、ＰＴＣ素子９を容易かつ正確にラプチャーディスク１１上に載置することが可能となり、組立作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電池の第１の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明による電池の第２の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示す電池のラプチャーディスクの斜視図である。
【図４】ラプチャーディスクの別の例を示す斜視図である。
【図５】ラプチャーディスクのさらに別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、１Ａ……電池（スパイラル形リチウム電池）
２……電池缶
３……電極群
５……封口ガスケット
７……正極端子
９……ＰＴＣ素子
１０……樹脂リング
１１……ラプチャーディスク
１１ｂ……薄肉部
１１ｃ……位置決め凸部
１２……溶接板
１３……正極リード板
【図１】
0003598687.tif 000002
【図２】
0003598687.tif 000003
【図３】
0003598687.tif 000004
【図４】
0003598687.tif 000005
【図５】
0003598687.tif 000006