(57)【要約】      （修正有）【課題】  衝撃が加わった後も設定どおりの弁作動圧を示す、信頼性の高い密閉型アルカリ蓄電池を提供することを目的とする。【解決手段】  密閉型二次電池の封口板に、上部に突出した端子部１と、端子部１を囲む形で窪んだ弁体収容部４と、弁体収容部４に収められたＯリングと、弁体収容部４を覆うフィルター部５とを設け、弁体収容部４とフィルター部５とに排気経路３を設ける。弁体２であるＯリングを封口板の下部に設けることにより、落下などの衝撃によるダメージが直接に弁体２に伝わらないようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素と、これを内部に収納した金属ケースと、前記金属ケースの上部を密閉する封口板とからなる密閉型二次電池であって、前記封口板は、上部に突出した端子部と、前記端子部を囲む形で窪んだ弁体収容部と、前記弁体収容部に収められた弁体であるＯリングと、前記弁体収容部を覆うフィルター部とを有しており、
前記弁体収容部と前記フィルター部とには排気経路が設けられていることを特徴とする密閉型二次電池。
【請求項２】
前記Ｏリングが端子部１を囲む形で密着していることを特徴とする、請求項１記載の密閉型二次電池。
【請求項３】
前記フィルター部の排気経路の断面積の総和が、前記弁体収容部のそれと同等以上である請求項１記載の密閉型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型二次電池の封口板に関するものであり、より詳しくは封口板に収められた弁体の機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型二次電池はポータブル機器の電源として、広く用いられている。特にニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池は、充電末期に正極から発生する酸素ガスを負極が還元する反応機構を有しているため、信頼性の高い密閉型二次電池として、電動工具やバックアップシステム等の電源として幅広く使用されている。
【０００３】
従来、このような密閉型二次電池は、正極板と負極板とセパレータからなる発電要素と、この発電要素を内部に収納した金属ケースと、電池内圧が異常上昇した際に内部ガスを電池外へ放出するための弁体を備えかつ金属ケースの上部を密閉する封口板とからなる。
【０００４】
図４は従来の密閉型二次電池の封口板の断面構造を示している。封口板は、端子部１内に弁体２を収納しており、端子部１の外縁に排気経路３が設けられている。さらに封口板の外周部は絶縁体７を介して、発電要素を収納した金属ケース６の上部とかしめることにより一体化され、密閉構造を形成している（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２６１３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した構造の封口板を有する密閉型二次電池に落下や衝突などの衝撃が加わった場合、突出しているがゆえにダメージが直接に端子部１に伝わり、内部に収納された弁体２が過度に圧縮されるため、弁が作動する圧力（以下、弁作動圧と略記）が設定値より大きくなる。このように弁作動圧が過大となった場合、電池の内圧が異常上昇した際に、発生したガスを電池外に放出するタイミングが遅れ、電池が変形する恐れがある。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するものであり、封口板構造の改良により、衝撃が加わった後も設定どおりの弁作動圧を示す、信頼性の高い密閉型二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来の課題を解決するために、本発明は、密閉型二次電池の封口板に、上部に突出した端子部と、端子部を囲む形で窪んだ弁体収容部と、弁体収容部に収められた弁体であるＯリングと、弁体収容部を覆うフィルター部とを設け、弁体収容部とフィルター部とに排気経路を設けたことを特徴とする。
【０００８】
弁体を封口板の下部に設けることにより、落下などの衝撃によるダメージが直接に弁体に伝わらないため、如何なる環境下においても密閉型二次電池の弁作動圧を一定にすることができるというものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、衝撃が加わっても弁体の弁作動圧に影響のない、信頼性の高い密閉型二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に記す。
【００１１】
図１は本発明の密閉型二次電池の封口板の断面構造を、図２は上面を、図３は下面を示している。封口板は、端子部１内を囲む形で窪んだ弁体収容部４に弁体２を収納している。弁体収容部４の上には、これを覆う形でフィルター部５が設けられている。このように弁体２を突出した端子部１ではなく、封口板平面の下部に配置することにより、落下や衝突などの衝撃が直接ダメージとして伝わりにくい構造となっている。また弁体収容部４とフィルター部５とには排気経路３が設けられており、弁作動時に電池内部で発生したガスを円滑に電池外へ排出することができるようになっている。封口板は、端子部１内に弁体２を収納しており、端子部１の外縁に排気経路３が設けられている。
【００１２】
ここで弁体２をＯリングとし、端子部１を囲む形で密着させることにより、弁体２の位置が固定される上に、弁体収容部４に設けられた排気経路３からフィルター部５に設けられた排気経路３までの流路が広く確保しやすくなるため、電池内で発生したガスの迅速な排出が可能となり、弁作動圧が安定する。
【００１３】
さらに弁作動圧を安定化させるために、図２および図３に示すように、フィルター部５の排気経路３の断面積の総和を、弁体収容部４の排気経路３の断面積の総和と同等以上にすることも好ましい態様の１つである。最終の排出口であるフィルター部５の排気経路３をより広くすることにより、弁体収容部４とフィルター部５との隙間でのガスの滞留が緩和されることを利用したものである。
【００１４】
ここで封口板の材質として、アルカリ蓄電池の場合は鉄やステンレスなど、リチウムイオン二次電池の場合はアルミニウム、鉄、ステンレスなどを選択することができる。また弁体２であるＯリングの好ましい材質は、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴムなどである。さらに封口板の形状は円形であっても、略矩形であってもよい。
【００１５】
発電要素は、例えばニッケル−水素蓄電池の場合、水酸化ニッケルを活物質とする正極と、水素吸蔵合金を活物質とする負極と、主に不織布からなるセパレータとで構成される。またニッケル−カドミウム蓄電池の場合、水酸化ニッケルを活物質とする正極と、カドミウムを活物質とする負極と、主に不織布からなるセパレータとで構成される。さらにリチウムイオン二次電池の場合、リチウム複合酸化物を活物質とする正極と、黒鉛などリチウムを吸蔵しうる材料を活物質とする負極と、微多孔性フィルムからなるセパレータとで構成される。
【００１６】
これら発電要素を金属ケース６に収納し、電解液（アルカリ蓄電池の場合はアルカリ水溶液、リチウムイオン二次電池の場合はリチウム塩を溶解させた有機溶媒）を注入した後、上述した封口板の外周部を、絶縁体７を介して発電要素を収納した金属ケース６の上部とかしめることにより一体化し、密閉型二次電池を形成している。
【００１７】
以下、本発明の実施例について記す。なお実施例としてニッケル−水素蓄電池を用いた場合を示すが、ニッケル−カドミウム蓄電池やリチウムイオン二次電池に本発明の封口板を用いても同様の効果を得られることは云うまでもない。
（実施例１）
水酸化ニッケルに導電剤として水酸化コバルトを添加し、水に分散させたスラリーを発泡ニッケル多孔体に充填・乾燥し、圧延した後に所定寸法に切断し、正極を得た。一方水素吸蔵合金に導電剤としてカーボンブラック、結着剤としてスチレン−ブタジエンゴム共重合体微粒子、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを添加し、水に分散させたペーストをパンチングメタルに塗着し、圧延した後に所定寸法に切断し、負極を得た。これら正負極をポリプロピレン製不織布からなるセパレータを介して捲回し、ニッケル−水素蓄電池の発電要素を得た。
【００１８】
この発電要素を金属ケースに収納した後、電解液として水酸化カリウム水溶液を注入し、図１に示す本発明の封口板を金属ケースの上部に設置し、かしめることによって公称容量２．０Ａｈの円筒型ニッケル−水素蓄電池を得た。これを実施例１の電池とする。
【００１９】
なお実施例１の電池に用いた弁体はエチレンプロピレンゴム製、直径５．８ｍｍのＯリングであり、これを直径５．５ｍｍの端子部に嵌める形で配置することにより弁作動圧を２．０ＭＰａに設定した。またフィルター部に設けられた排気経路の断面積の総和を１．８ｍｍ２、弁体収容部に設けられた排気経路の断面積の総和を２．０ｍｍ２とした。
（実施例２）
実施例１の電池に対し、Ｏリングの直径を５．６ｍｍとし、直径５．５ｍｍの端子部に密着させる形で配置した以外は、実施例１と同様に電池を構成した。これを実施例２の電池とする。
（実施例３）
実施例２の電池に対し、フィルター部に設けられた排気経路の断面積の総和を２．５ｍｍ２とし、弁体収容部に設けられた排気経路の断面積の総和より大きくしたこと以外は、実施例２と同様に電池を構成した。これを実施例３の電池とする。
（比較例１）
実施例１の電池に対し、封口板を図４に示す従来構造とした以外は、実施例１と同様に電池を構成した。これを比較例１の電池とする。
【００２０】
上述した各例の電池に対し、１．０Ａの電流で２．５時間した後、２．０Ａの電流で１．０Ｖまで放電した。このサイクルを５回繰り返した後、高さ７５ｃｍ、内径１５ｍｍのパイプを用いて電池を５回落下させ、封口板の端子部にダメージを加えた。この後、以下に示す評価を行った。
（弁作動圧測定）
各例の電池を５個ずつ分解して封口板を取り出し、所定の流量計を用いて弁作動圧を測定した。初期設定値である２．０ＭＰａからのずれを平均し、百分率で表１に示した。
（連続充電試験）
各例の電池を２０個ずつ、２．０Ａの電流で５時間充電した。電池の変形があったものを、その程度（軽微か重度か）によって分ける形で表１に示した。
【００２１】
【表１】
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表１からわかるように、従来構造の封口板を用いた比較例１は、端子部の内部に設けた弁体に直接にダメージが加わって圧縮されたため、弁作動圧が設定値から大幅に高くなり、連続充電時に発生するガスをうまく電池外に排出できず、大半が重度の電池変形をきたした。これに比べ、本発明の実施例１は端子部のダメージが直接に弁体に伝わらないため、弁作動圧の変化が殆ど見られず、電池の変形度合が大幅に改善できた。
【００２２】
ここで実施例２のように弁体を端子部に密着させることにより、電池の変形度合はさらに改善できた。この理由として、弁体の位置が固定され、かつ弁体収容部に設けられた排気経路からフィルター部に設けられた排気経路までの流路が広く確保されたため、電池内のガスが迅速に排出され、弁作動圧が安定したからであると推考できる。また実施例３のように、フィルター部の排気経路の断面積の総和を、弁体収容部の排気経路の断面積の総和と同等以上にすることにより、電池の変形をほぼ回避することができた。この理由として、弁体収容部とフィルター部との隙間における出口側の孔面積が拡大できたため、ガスの滞留が緩和されたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明により耐衝撃性の高い密閉型二次電池が提供できるので、特に落下や衝撃の加わりやすい用途、例えば電動工具のようなハンディ機器の電源として大いに有望である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の封口板の概略断面図
【図２】本発明の封口板の概略上面図
【図３】本発明の封口板の概略下面図
【図４】従来の封口板の概略断面図
【符号の説明】
【００２５】
１  端子部
２  弁体
３  排気経路
４  弁体収容部
５  フィルター部
６  金属ケース
７  絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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