(57)【要約】【課題】  缶の変形が少ない場合であっても確実に安全弁が機能する、安全性の高い密閉型電池を提供する。【解決手段】  第二の安全弁機構として所定の温度以上で溶融する樹脂のみを使用、あるいはその樹脂をシール層としてコーティングした金属を使用した注液口封止栓を用いることで、電池が暴走状態に陥り高温になった際、第２の安全弁として機能する注液口封止栓の樹脂が溶融し、注液口と注液口封止栓との間に隙間が発生し、隙間からガスを放出することで、等を外部へ逃すことができ、該電池ケースの破裂を防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースに設けた注液孔から前記電池ケース内に電解液を注入したのちに、前記注液孔に封止栓を圧入することで、前記注液孔が封口される密閉型電池において、
前記電池ケースには第１の安全弁が設けられており、
前記封止栓は、第２の安全弁として機能し、所定の温度以上で溶融する樹脂を少なくとも一部に有することを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
前記封止栓は、所定の温度以上で溶融する樹脂から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】
前記封止栓は、金属部の表面に、所定の温度以上で溶融する樹脂を設けたものであ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】
前記樹脂は、融点が１００℃〜１５０℃であることを特徴とする請求項１〜３に記載の密閉型電池。
【請求項５】
前記樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンから選択される少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項４に記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池ケースの開口上面を塞ぐ蓋に設けた電解液注入用の注液口に装着される封止栓を有する密閉型電池に関し、封止栓によって安全性の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１・２には、電池缶の上面開口を蓋で塞いだ電池ケース内に電極体や電解液などを収容した密閉型電池が開示されている。この密閉型電池では、蓋に設けた注液孔から電池缶内に電解液を注入し、次いで前記注液孔に封止栓を嵌合させて封止栓の上端周縁部を注液孔の上端周縁部にレーザなどを用いてシーム溶接することで、注液孔を封止栓で密封状に封口している。
【０００３】
一方、特許文献３・４には、電池缶の蓋部や電池ケースの側面に、該電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなった場合に開裂する安全弁を形成し、これにより、電池ケース内の圧力が閾値よりも大きくなると該電池ケースの変形によって開裂溝が開裂するため、電池ケース内のガス等を外部へ逃すことができ、該電池ケースの破裂を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０６１５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３５８９４８号公報
【特許文献３】特開２００７−０８０５９８号公報
【特許文献４】特許第４１６６０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、筐体設計において電池缶に剛性が求められた場合、缶の変形を拘束され、缶変形による開裂機能を果たせない可能性がある。本発明は上記問題を解決したもので、缶の変形が少ない場合であっても確実に安全弁が機能する、安全性の高い密閉型電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成し得た本発明の密閉型電池は、第二の安全弁機構として所定の温度以上で溶融する樹脂のみを使用、あるいはその樹脂をシール層としてコーティングした金属を使用した注液口封止栓を用いるものである。
【０００７】
以上の構成により、電池が暴走状態に陥り高温になった際、第２の安全弁として機能する注液口封止栓の樹脂が溶融し、注液口と注液口封止栓との間に隙間が発生し、隙間からガスを放出することで、等を外部へ逃すことができ、該電池ケースの破裂を防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、缶の変形が少ない場合であっても確実に安全弁が作動し、安全性の高い密閉型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る密閉型電池の縦断正面図
【図２】密閉型電池の分解斜視図
【図３】封止栓および注液孔の断面を示す拡大図
【図４】樹脂製封止栓の変形例を示す図
【図５】樹脂皮膜封止栓を用いた変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る密閉型電池は、図１および図２に示すごとく、上面に左右横長の開口を有する有底角筒形状の電池缶１と、電池缶１内に収容された電極体２および非水電解液と、電池缶１の開口上面を塞いで密封する左右横長の蓋３と、蓋３の内側に配置されるプラスチック製の絶縁体５とを含む。電池缶１の左右幅寸法は２９．０ｍｍ、上下高さ寸法は４６．０ｍｍ、前後厚み寸法は４．２ｍｍである。電池缶１と蓋３とによって電池ケース６が形成される。   
【００１１】
電極体２は、図１に示すごとく、帯状の正極と帯状の負極との間に帯状のセパレータを介在させた状態で渦巻状に巻回して作製される。電極体２は、巻回状態で図２に示す扁平状になっている。正極は、コバルト酸リチウムなどの正極活物質を含有する正極活物質層が帯状の正極集電体の裏表両面に形成されており、図１および図２に示すごとく、正極集電体から薄板状の正極集電リード１０が導出される。
【００１２】
負極は、黒鉛などの負極活物質を含有する負極活物質層が帯状の負極集電体の裏表両面に形成されており、負極集電体から薄板状の負極集電リード１１が導出される。セパレータは、ポリエチレン樹脂などの微多孔性薄膜フィルムなどからなる。非水電解液は、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを混合した溶媒にＬｉＰＦ６を溶解させて作製した。
【００１３】
電池缶１は、アルミニウム合金などの板材の深絞り成形品である。蓋３は、アルミニウム合金などの板材のプレス成形品であり、電池缶１の開口周縁に蓋３の外周縁がレーザなどでシーム溶接される。これによって、電池ケース６が形成される。蓋３の中央には、図１に示すごとく、上側の絶縁パッキング１２および下側の絶縁板１３を介して負極端子１５が貫通状に取り付けられる。蓋３の左右方向の右端寄りには、電解液を電池缶１内に注入するための注液孔１６が上下貫通状に形成されている。注液孔１６は、封止栓１７が圧入されて塞がれる。
【００１４】
負極端子１５の下端には、蓋３の内面において左右横長の薄板からなるリード体１９が接続される。リード体１９は、注液孔１６の反対側に延びており、前記絶縁板１３で蓋３と絶縁されている。このリード体１９の下面には、負極集電リード１１が溶接される。正極集電リード１０は、蓋３の裏面において絶縁板１３と注液孔１６との間のスペースに溶接される。これで正極集電リード１０が蓋３および電池缶１に導通して、蓋３および電池缶１が正極電位に帯電する。蓋３の左右方向の一端寄り（図２の左端寄り）には、開裂ベント２０が形成されており、開裂ベント２０は、電池内圧が異常上昇したときに開裂して電池内圧を解放する。なお、開裂ベント２０は蓋ではなく、電池缶１に設けてもよい。
【００１５】
封止栓１７は、図３に示すごとく、注液孔１６の上端周縁部に溶接される円盤状の頭部２２と、その頭部２２の下面２２ｃの中央から下向きに延出する円柱状の軸部２３とを有している。封止栓１７の頭部２２の下面２２ｃは、封止栓１７の軸心（上下方向）に対して垂直となる水平面になっており、さらに封止栓１７の上面２２ｄに対してほぼ平行になっている。頭部２２の外径寸法は、軸部２３の外径寸法よりも大きくなっている。頭部２２の上下厚さ寸法は０．５ｍｍである。
【００１６】
封止栓１７の材質は融点が１００〜１５０℃の樹脂であることが好ましい。樹脂の材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が好ましい。或いは、前記樹脂を表面にコーティングした金属製であっても良い。
【００１７】
注液孔１６は、封止栓１７の頭部２２が嵌合する円柱面状の嵌合凹部２６と、封止栓１７の軸部２３が貫通状に圧入（嵌入）される円柱面状の嵌入部２７とを有する。嵌合凹部２６の内周面は、蓋３の上面３ａに対して垂直方向に延びる垂直内面部２６ａと、垂直内面部２６ａの下端につながっていて下窄まりのテーパ面状に形成されたテーパ内面部２６ｂと、テーパ内面部２６ｂの下端につながっていて封止栓１７の頭部２２の下面２２ｃを受け止める受止面部２６ｃとを有する。前記蓋３の上面３ａが、電池ケース６の外表面であって注液孔１６の周縁を形成する面を構成する。
【００１８】
注液孔１６の受止面部２６ｃは、注液孔１６の軸心（上下方向）に対して垂直となる水平面になっている。注液孔１６の嵌合凹部２６の垂直内面部２６ａの上下寸法Ｌ２は0.３ｍｍである。蓋３の上下厚さ寸法は０．８ｍｍ、注液孔１６の嵌入部２７の上下寸法は０．３ｍｍである。注液孔１６の受止面部２６ｃは、嵌入部２７側の内縁からテーパ内面部２６ｂ側の外縁までの幅寸法Ｌ１が０．３ｍｍである。   
【００１９】
封止栓１７の頭部２２の外周面は、前記下面２２ｃと、注液孔１６の垂直内面部２６ａに対面する円柱面状の垂直外面部２２ａと、垂直外面部２２ａの下端につながっていて注液孔１６のテーパ内面部２６ｂに対面する下窄まりのテーパ面状のテーパ外面部２２ｂとを有する。テーパ外面部２２ｂの下端に前記下面２２ｃがつながっている。
【００２０】
封止栓１７の垂直外面部２２ａの外径寸法は、注液孔１６の垂直内面部２６ａの内径寸法よりもわずかに小さくなっている。封止栓１７のテーパ外面部２２ｂと、注液孔１６のテーパ内面部２６ｂとの間にはわずかに隙間があいている。封止栓１７の垂直外面部２２ａの上下寸法Ｌ３は０．３ｍｍである。
【００２１】
注液孔１６の受止面部２６ｃに対するテーパ内面部２６ｂの傾斜角度ｄ１は４５°である。封止栓１７の頭部２２のテーパ外面部２２ｂの傾斜角度は、注液孔１６のテーパ内面部２６ｂの傾斜角度ｄ１に等しく設定される。封止栓１７のテーパ外面部２２ｂは、Ｃ０.１５〜Ｃ０．２５のＣ面取加工で形成される。
【００２２】
封止栓１７の軸部２３の外周面は、蓋３の上面に対して垂直方向に形成された円柱面状の垂直面部２３ａと、垂直面部２３ａの下端につながっていて下窄まりのテーパ面状に形成された案内面部２３ｂとを有する。案内面部２３ｂは、封止栓１７を注液孔１６へ嵌合する際に、封止栓１７の軸部２３を注液孔１６の嵌入部２７へ案内する。
【００２３】
注液孔１６の嵌入部２７の内径寸法は、圧入前の封止栓１７の軸部２３の外形寸法に等しく、あるいはわずかに小さく設定してある。封止栓１７を注液孔１６に圧入したときには、図１に示すごとく、封止栓１７の軸部２３の下部が注液孔１６の下側に突出する。
【００２４】
電池の組み立てに際しては、蓋３に対して、前述のように負極端子１５、絶縁パッキング１２、絶縁板１３およびリード体１９をそれぞれ取り付けておく。そして、電極体２および絶縁体５を電池缶１内に収容したのちに、負極集電リード１１をリード体１９に、正極集電リード１０を蓋３にそれぞれ前述の要領で溶接する。次いで、電池缶１の開口周縁に蓋３をシーム溶接したのちに、電池缶１内を真空減圧して注液孔１６から非水電解液を注入する。
【００２５】
前記注入完了後に、注液孔１６に封止栓１７を挿入して、注液孔１６の嵌入部２７に封止栓１７の軸部２３を圧入し、注液孔１６が、封止栓１７で塞がれた状態に封口される。
【００２６】
前記封止栓１７は、電池ケース６のいずれかの個所に設けてあればよく、例えば電池缶１の底面や側面に設けてもよい。
【００２７】
前記封止栓１７は、電池が暴走等により温度上昇した際、樹脂材料の融点以上となることで封止栓の一部が溶融し、隙間ができることで内部で発生したガスを外部へ放出し、安全弁として機能する。
【００２８】
本実施例では図３に示す形状の樹脂製の封止栓を用いたが、樹脂製の封止栓としては図４の示す形状のものを用いてもよい。また、金属表面に樹脂皮膜を設けた封止栓としては、図５に示す形状のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１    電池缶   
２    電極体
３    蓋   
６    電池ケース
１０  正極集電リード
１１  負極集電リード
１２  絶縁パッキング
１３  絶縁板
１５  負極端子
１６  注液孔   
１７  封止栓   
１９  リード体
２０  開裂ベント
２２  頭部   
２２ａ  垂直外面部   
２２ｂ  テーパ外面部   
２２ｃ  下面   
２３  軸部   
２３ａ  垂直面部   
２３ｂ  案内面部   
２６  嵌合凹部   
２６ａ  垂直内面部   
２６ｂ  テーパ内面部   
２６ｃ  受止面部   
２７  嵌入部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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