(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収納した容器と、
電池内圧の上昇により変形する金属板よりなる安全弁と、
上記安全弁の変形によって作動する電流遮断手段と、
上記安全弁の外周フランジ部を保持するリング状ガスケットと、
上記安全弁が変形した時にリード板と安全弁凸部の溶接部分を切り離すための押さえとなるディスクとを有する密閉型電池において、
上記リング状ガスケットは、ビード加工領域内に段付き部を有し、
上記ディスクは、その外周部を上記リング状ガスケットの段付き部に固定し、
上記外周部の容器底側の面は、ビード加工領域内にあることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
安全弁凸部が、安全弁の中央部近傍に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【請求項３】
前記ディスクが、複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【請求項４】
発電要素を収納した容器と、
発電要素側に膨出する凸部が形成された金属板からなる安全弁と、
当該安全弁凸部に電気的に接続された金属板と、
容器内部圧力が上昇した際に上記安全弁が変形して、接続部が切り離されて電流を遮断する安全弁とリード板とからなる電流遮断手段と、
安全弁の外周フランジを保持するための段付き部を備えたリング状ガスケットとを有する密閉型電池において、
上記リング状ガスケットは、ビード加工領域内に段付き部を有し、
上記安全弁と上記リード板の間に配置されたディスクを有し、
上記安全弁と上記ディスクとの間に絶縁性のプラスチックが配置され、
上記ディスク外周部が上記リード状ガスケットの段付き部に固定され、かつ上記安全弁と上記リング状ガスケットとの間に固定されてなることを特徴とする密閉型電池。
【請求項５】
前記ディスクが、複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項４記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばカメラやビデオ、携帯電話等に使用して好適な密閉型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばリチウム電池、カ−ボンリチウム電池等の２次電池がカメラやビデオ、携帯電話等に広く使用されてきた。
【０００３】
この種の電池は、密閉型構成を採るが、このような電池は、電池内に収容されている発電要素が化学変化を起こして内圧が高くなりガス噴出する場合がある。例えば、通常リチウム２次電池のような非水電解電池が通常以上の電流が流れて過充電状態になると電解液が分解されてガスが発生する。さらに、このような状態が続くと電解液や活物質の急速な分解が発生して電池の温度が上昇しガス噴出してしまうことがある。
【０００４】
このような状態を回避する密閉型電池としては、たとえば、特開平２−１１２１５１号公報などに開示されたものがある。
これらの密閉型電池は、図３に示すように発電要素１が収容される外装缶２の開口端に、通常正極端子となる蓋体３が、リング状ガスケット４を介して封止され、この蓋体３内に電池内圧の上昇により変形する金属板材より成る安全弁５が設けられ、この安全弁５の変形によって作動する電流遮断手段６が設けられている。
【０００５】
次に、従来の密閉型電池のうち１つの例について、上述した安全弁５や電流遮断手段６などを含めた電池の要部について図４を参照しながら説明する。
図４からわかるように、安全弁５は、円板状金属板材より成り、発電要素１の配置側に向かって膨出する皿状に形成されると共に、同様に発電要素１の配置側に向かって膨出する安全弁凸部９がその中央部に設けられている。そして、この安全弁５の外周フランジ部は、例えば蓋体３の外周部とＰＴＣ素子１３の外周部と重ねられ、共に絶縁性のリング状ガスケット４を介して外装缶２の開口部にかしめつけられて封止される。
【０００６】
そして、安全弁５の皿状部の外周部に、円筒状で絶縁性のディスクホルダー１１が圧入され保持されている。
【０００７】
また、これに衝合するように、ディスクホルダー１１内に、ディスク１２が圧入され保持されている。安全弁５の皿状部とディスク１２は、ディスクホルダー１１の板部１１ａにより絶縁されている。ディスク１２の中心部には中心孔１２ｃがあり、ここに、安全弁５の中心部の安全弁凸部９が挿入され、その先端がディスク１２の発電要素１側に臨み、この凸部９の先端に発電要素１の正極側リード板７が衝合するようになされる。そして、この衝合部において凸部９とリード板７が超音波溶接等によって溶接される。
【０００８】
この構成において、なんらかの理由で電池要素１の収容部でガスが発生し内圧が上昇すると、ディスク１２の貫通孔１２ｗを通じて、安全弁５にこの内圧が加えられ、これが図５で示すように蓋体３側に向かって膨らむ膨出変形が生じる。この時、安全弁凸部９に溶接されているリード板７が持ち上がろうとするが、リード板７は、ディスク１２の存在によってこれが移動できない。そこで、リード板７は引きちぎられ、または剥離し、リード板７と安全弁５との電気的接続が絶たれ、ガス発生が停止し、これ以上の電池内圧の上昇が抑制される。このようにして電流遮断手段６が構成される。
【０００９】
次に、従来の密閉型電池のうち他の例について、安全弁５や電流遮断手段６などを含めた電池の要部について図６を参照しながら説明する。
図６からわかるように、絶縁性のディスクホルダー１１の外周部が安全弁５の外周部の下に重ねられ、さらに、ディスク１２の外周部がその下に重ねられる。それを、リング状ガスケット４を介して、外装缶２により封止されている。電流遮断手段６は上述したものと同様の構造となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に例示した従来の密閉型電池では、安全弁５とディスク１２はディスクホルダー１１に圧入することにより保持されており、発電要素１の方向に落下等の衝撃が加わった場合、図７のようにディスク１２とディスクホルダー１１が発電要素１の方向へ移動し、リード板７と安全弁凸部９の溶接部が引きちぎられ、または、剥離し電気的接続が絶たれるという問題があった。
【００１１】
また、図６に例示した従来の密閉型電池では、ディスク１２とディスクホルダー１１も、安全弁５と蓋３とＰＴＣ素子１３と共に、リング状ガスケット４と外装缶２によりかしめつけられる構造をとっている。このため、落下等の衝撃に対しては強いが、このスペースが必要となり、同体積の電池では、発電要素１の体積が小さくなり、容量が減るという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、落下等の衝撃が加わった場合でも電流遮断を防止することができ、発電要素の体積を従来通り維持できる密閉型電池を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の密閉型電池は、発電要素を収納した容器と、電池内圧の上昇により変形する金属板よりなる安全弁と、安全弁の変形によって作動する電流遮断手段と、安全弁の外周フランジ部を保持するリング状ガスケットと、安全弁が変形した時にリード板と安全弁凸部の溶接部分を切り放すための押さえとなるディスクとを有する密閉型電池において、リング状ガスケットがビード加工領域内に段付き部を有し、ディスクがその外周部をリング状ガスケットの段付き部に固定し、外周部の容器底側の面がビード加工領域内にあるものである。
【００１４】
【作用】
本発明の密閉型電池によれば、発電要素を収納した容器と、電池内圧の上昇により変形する金属板よりなる安全弁と、安全弁の変形によって作動する電流遮断手段と、安全弁の外周フランジ部を保持するリング状ガスケットと、安全弁が変形した時にリード板と安全弁凸部の溶接部分を切り放すための押さえとなるディスクとを有する密閉型電池において、リング状ガスケットがビード加工領域内に段付き部を有し、ディスクがその外周部をリング状ガスケットの段付き部に固定し、外周部の容器底側の面がビード加工領域内にあるので、落下等の衝撃が加わった場合でも、リング状ガスケットの段付き部で、ディスクホルダーとディスクが発電要素の方向に移動することがない。また、発電要素の体積が小さくなり電池容量を減らすこともない。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明密閉型電池の一実施例について図１を参照しながら説明する。
図１において、発電要素１は、例えば、それぞれシート状の正極材と負極材とが、電解液を染み込ませたセパレータを挟み込んで筒状に巻回されてなる。そして、その負極側及び正極側にそれぞれ例えばリボン状のリード板が導出され、図示しないが負極側のリード板は、外装缶２の底面に接続されている。
【００１６】
この例においても、電池の発電要素１と、電池の正極端子となる蓋体３との間に電流遮断機構６を配置した。
すなわち、安全弁５は、円板状金属板材より成り、例えばプレス成型による円板状金属材が、発電要素１の配置側に向かって膨出する皿状に形成されると共に、同様に発電要素１の配置側に向かって膨出する安全弁凸部９がその中央部に設けられている。そして、この安全弁５の外周フランジ部は、例えば蓋体３の外周部とＰＴＣ素子の外周部が重ねられ、共に絶縁性のリング状ガスケット１５を介して外装缶２の開口部にかしめつけられて封止される。
【００１７】
蓋体３にはガス抜け透孔１０があり、外装缶２内は、安全弁５によって外部と遮断するように封止され密閉状態を保持されるようになされている。
そして、安全弁５の皿状膨出部の外周部に、絶縁性のプラスチック等よりなる皿状のディスクホルダー１６が圧入によって嵌めこまれて保持されている。このディスクホルダー１６の皿状膨出部の外周部に、皿状のディスク１７が圧入によって嵌めこまれて保持されている。
【００１８】
また、外装缶２のビード加工領域２１の範囲内において、リング状ガスケット１５に段付き部１５ｅを設ける。そこに、ディスクホルダー１６の外周部とディスク１７の外周部が挟み込まれ、発電要素１の配置側に移動できないように、固定保持されている。
なお、ビード加工領域とは、図１に示すように、外装缶２のうちビード加工が施された領域であり、正確には、円筒状の外装缶の中心軸に直角で、かつ、ビード加工部のうち外装缶が内側に曲がり始める上端と下端とをそれぞれ通る２つの平面を考えたときに、この２つの平面で挟まれた空間領域をいう。
【００１９】
ディスク１７は、平面性を保持できるある程度の剛性を有する材料及び厚さが選定された金属板より成り、その中心に中心孔１７ｃがあり、また、中心部以外に、ガスを通ずることのできる貫通孔１７ｗがディスク１７の軸心に対して対称的に複数個開いている。
【００２０】
このディスク１７の中心孔１７ｃに、安全弁５の中心部の安全弁凸部９が挿入され、その先端がディスク１７の発電要素１側に臨み、この凸部９の先端に発電要素１の正極側リード板７が衝合するようになされる。
そして、この衝合部において凸部９とリード板７が超音波溶接や抵抗溶接等によって溶接される。
このようにして、発電要素１の正極リード７が安全弁５を介して蓋体３に電気的に連結される。
なお、電池要素１上には、絶縁シート１４が配置されている。
【００２１】
上述のように、外装缶２のビード加工領域２１の範囲内において、リング状ガスケット１５に段付き部１５ｅを設け、そこに、ディスクホルダー１６の外周部とディスク１７の外周部が挟み込まれ、発電要素１の配置側に移動できないように、固定保持されているので、発電要素１の方向に落下等の衝撃が加わった場合でも、ディスク１７とディスクホルダー１６が発電要素１の方向へ移動せず、リード板７と安全弁凸部９の溶接部が引きちぎられたり、剥離することがないので電気的接続が絶たれ難いという構造になっている。
【００２２】
次に、本発明電池について、落下による電流遮断を防止することができるか否かについて、その効果を検討した。
まず、図１に示した本発明構造の電池を５個作製し、１．  ５ｍの高さからＰタイル上にパイプを通して電池の缶底を下にして落下させる落下試験を行った。その  結果は、表１に示すとおりである。
【００２３】
【表１】
0003555240.tif 000002
【００２４】
表１からわかるように、電池を５０回連続して落下させても電流遮断は生じなかった。電流遮断の防止効果が著しいことがわかる。
【００２５】
これに対し、図４に示した従来構造の電池を５個作製し、同様の試験を行った。その結果は表２に示すとおりである。
【００２６】
【表２】
0003555240.tif 000003
【００２７】
表２からわかるように、落下回数５〜１０回で電流遮断が生じている。このように従来の電池は、本発明の電池に比較して電流遮断が生じやすいことがわかる。
【００２８】
次に、本発明密閉型電池の他の実施例について図２を参照しながら説明する。図２において、発電要素１は、例えば、それぞれシート状の正極材と負極材とが、電解液を染み込ませたセパレータを挟み込んで筒状に巻回されてなる。そして、その負極側及び正極側にそれぞれ例えばリボン状のリード板が導出され、図示しないが負極側のリード板は、外装缶２の底面に接続されている。
【００２９】
安全弁５は、円板状金属板材より成り、発電要素１の配置側に向かって膨出する皿状に形成されると共に、同様に発電要素１の配置側に向かって膨出する安全弁凸部９がその中央部に設けられている。そして、この安全弁５の外周フランジ部は、例えば蓋体３の外周部とＰＴＣ素子の外周部が重ねられ、共に絶縁性のリング状ガスケット１５を介して外装缶２の開口部にかしめつけられて封止される。
【００３０】
蓋体３にはガス抜け透孔１０があり、外装缶２内は、安全弁５によって外部と遮断するように封止され密閉状態を保持されるようになされている。
【００３１】
安全弁５の下側には、絶縁性のプラスチック等よりなる円板状のディスクホルダー１９およびディスク２０が重ねて設置されている。
また、外装缶２のビード加工領域２１の範囲内において、リング状ガスケット１８に段付き部１８ｅを設ける。そこに、ディスクホルダー１９の外周部とディスク２０の外周部が挟み込まれ、発電要素１の配置側に移動できないように、固定保持されている。
【００３２】
ディスク２０は、平面性を保持できるある程度の剛性を有する材料及び厚さが選定された金属板より成り、その中心に中心孔２０ｃがあり、また、中心部以外に、ガスを通ずることのできる貫通孔２０ｗがディスク２０の軸心に対して対称的に複数個開いている。
【００３３】
このディスク２０の中心孔２０ｃに、安全弁５の中心部の安全弁凸部９が挿入され、その先端がディスク２０の発電要素１側に臨み、この凸部９の先端に発電要素１の正極側リード板７が衝合するようになされる。
そして、この衝合部において凸部９とリード板７が超音波溶接や抵抗溶接等によって溶接される。
このようにして、発電要素１の正極リード７が安全弁５を介して蓋体３に電気的に連結される。
【００３４】
上述のように、外装缶２のビード加工領域２１の範囲内において、リング状ガスケット１８に段付き部１８ｅを設け、そこに、ディスクホルダー１９の外周部とディスク２０の外周部が挟み込まれ、発電要素１の配置側に移動できないように、固定保持されているので、発電要素１の方向に落下等の衝撃が加わった場合でも、ディスク２０とディスクホルダー１９が発電要素１の方向へ移動せず、リード板７と安全弁凸部９の溶接部が引きちぎられたり、剥離することがないので電気的接続が絶たれ難いという構造になっている。
【００３５】
次に、本発明電池について、落下による電流遮断を防止することができるか否かについて、その効果を検討した。
まず、図２に示した本発明構造の電池を５個作製し、１．  ５ｍの高さからＰタイル上にパイプを通して電池の缶底を下にして落下させる落下試験を行った。その  結果は、上述の実施例における結果と同様に、電池を５０回連続して落下させて  も電流遮断は生じなかった。これにより電流遮断の防止効果が著しいことがわか  る。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施例に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来構造のように落下で、誤って電流遮断手段の電流遮断が作動し、電気的接続が絶たれるという問題を回避することができる。
また、この構造はディスクホルダーとディスクの固定を、リング状ガスケットのビード加工領域を利用しているため同体積の電池で、発電要素の体積が小さくなり容量を減らすこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電池の一実施例の要部断面図である。
【図２】本発明電池の他の実施例の要部断面図である。
【図３】従来電池の一部を断面にした側面図である。
【図４】従来電池の正常状態での要部断面図である。
【図５】従来電池において、内圧上昇により電流遮断したときの要部断面図である。
【図６】従来電池の要部断面図である。
【図７】従来電池において、落下により電流遮断したときの要部断面図である。
【符号の説明】
１  発電要素
２  外装缶
３  蓋体
４  リング状ガスケット（従来電池）
５  安全弁
６  電流遮断手段
７  リード板（正極）
８  リード板（負極）
９  安全弁凸部
１０  透孔
１１  ディスクホルダー（従来電池）
１２  ディスク（従来電池）
１３  ＰＴＣ素子
１４  絶縁シート
１５  リング状ガスケット（本発明電池１）
１６  ディスクホルダー（本発明電池１）
１７  ディスク（本発明電池１）
１８  リング状ガスケット（本発明電池２）
１９  ディスクホルダー（本発明電池２）
２０  ディスク（本発明電池２）
【図１】
0003555240.tif 000004
【図２】
0003555240.tif 000005
【図３】
0003555240.tif 000006
【図４】
0003555240.tif 000007
【図５】
0003555240.tif 000008
【図６】
0003555240.tif 000009
【図７】
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