(57)【要約】【課題】電池への外部衝撃によるラプチャー板（安全弁）とターミナル板との溶接部の外れ（剥離）の発生が極めて高いレベルで防止できる、高信頼性の密閉型電池を提供すること。【解決手段】ラプチャー板７の突部７Ｂをターミナル板４に溶接し、ラプチャー板７とターミナル板４間の突部７Ｂの周囲に、ラプチャー板７に接する絶縁板６と、ターミナル板４に接する補強板５とを重ねて挿入し、補強板５の外周端部５Ａをリング状ガスケット３に埋入固定する。補強板５がガスケット３で拘持され、補強板５が実質的に上下動しないため、ラプチャー板７とターミナル板４の溶接部１１に加わる力が極めて小さくなり、電池の落下等によって、ラプチャー板とターミナル板間の溶接部が外れたり、剥離するといった不具合を高いレベルで抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子板、ラプチャー板及びターミナル板を含む板材群と、該板材群を保持するリング状ガスケットとによって、発電要素を収納した外装缶の開口を封口してなる密閉型電池であって、
前記板材群が、ラプチャー板に設けた突部をターミナル板に溶接し、ラプチャー板とターミナル板間の前記突部の周囲に、ラプチャー板に接する絶縁板と、ターミナル板に接する補強板とを重ねて挿入した積板構造を有し、かつ、前記補強板の外周端部をリング状ガスケットに固着してなることを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
補強板の外周端部がリング状ガスケットに埋入して、固定されてい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】
リング状ガスケットの成形時に補強板をインサート成形して、補強板の外周端部をリング状ガスケットに埋入したものである、請求項２記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密閉型電池に関し、端子板への外部からの衝撃等が原因で起る、ラプチャー板とターミナル板の溶接部の外れ（剥離）を極めて高いレベルで防止することができる密閉型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リチウム電池、カーボンリチウム電池等の２次電池が、カメラ、ビデオ、携帯電話機等に広く使用されている。
【０００３】
この種の電池は、密閉型構成を採るため、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ると、電池の破裂に至る危険性がある。例えば、リチウム２次電池の場合、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してガスを発生し、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起こって電池内の温度が上昇して内圧がさらに高まり、電池の破裂に至ることとなる。
【０００４】
従って、この種の密閉型電池では、通常、上記のような電池の内圧上昇による電池の破裂を防止するため安全機構が設けられている。図２は電池内部の圧力が所定値よりも大きくなったときに電流を遮断し、さらなる内圧上昇が生じる時にはその一部が破断して電池の破裂を阻止するラプチャー板（安全板）を有する従来の密閉型リチウムイオン二次電池の一例である。
【０００５】
この密閉型リチウムイオン二次電池５０では、発電要素２１が収容される外装缶１の開口１ａを、端子板８を含む板材群２と、該板材群２を保持するリング状ガスケット３とによって、封口して、密閉構造が形成されている。
【０００６】
端子板８を含む板材群２は、端子板８の他に、ターミナル板４、補強板５、絶縁板６、ラプチャー板７及びＰＴＣ素子９を有する。端子板８、ＰＴＣ素子９及びラプチャー板７は、それらの外周縁部を重ねて、これらにリング状ガスケット３の第１受部３Ａを被せて、外装缶１の側壁の開口１ａ側の終端にカシメられて保持されている。一方、ターミナル板４、補強板５及び絶縁板６は積み重ねられ、それらの外周端部が、リング状ガスケット３の第１受部３Ａの下環板部３ａの内周縁から発電要素２１側へ延設した第２受部（段差部）３Ｂにて保持されている。
【０００７】
ＰＴＣ素子９は温度が所定値より大きくなったときに電流を遮断するように抵抗が温度上昇とともに増大する。一方、ラプチャー板７は、リング状ガスケット３の第１受部３Ａで保持された外周縁部（フランジ部）から、発電要素２１側に向かって膨出する皿状に形成され、その膨出部７Ａの略中央に発電要素２１側に向かって突出する突部７Ｂが形成され、該突部７Ｂが、絶縁板６及び補強板５に形成された貫孔５ａ、６ａを通して、ターミナル板４と接触し、ターミナル板４の上面に溶接されている。符号１１は溶接部である。一方、ターミナル板４の下面には正極タブ１０が溶接され、ターミナル板４は正極タブ１０を介して発電要素２１と導通している。
【０００８】
絶縁板６は絶縁材料からなる環状板材であり、ラプチャー板７の突部７Ｂを除く他の部分がターミナル板４に電気的に接続されないように設けられている。また、補強板５は金属製の環状板材であり、電池の内圧上昇によってラプチャー板７が変形したときに、溶接されているターミナル板４がラプチャー板７の変形とともに移動しないように、ターミナル板４を下方（発電要素２１側）へ押さえる役割を果たしている。すなわち、なんらかの理由で、発電要素２１の収容部でガスが発生し、内圧が上昇すると、ターミナル板４、補強板５及び絶縁板６にそれぞれ形成された貫孔４ａ、５ａ、６ａを通じて、ラプチャー板７にこの内圧が加えられ、図３に示されるように、ラプチャー板７は端子板８側に向かって膨らむ膨出変形が生じる。この時、ラプチャー板７の突部７Ｂに溶接されているターミナル板４が持ち上がろうとするが、ターミナル板４は補強板５の存在によって移動できない。このため、ラプチャー板７の突部７Ｂのターミナル板４への溶接部１１が剥離し、ターミナル板４とラプチャー板７との電気的接続が絶たれて電流が遮断し、ガス発生が停止して、電池内圧の上昇が抑制される。なお、ラプチャー板７の突部７Ｂの周囲に形成されている溝７ａは、ターミナル板４とラプチャー板７との電気的接続が絶たれても、なんらかの原因で、内圧上昇がさらに進んだときに、ラプチャー板７が該溝７ａで破断して、電池が破裂に至るのを防止するために設けられている。
【０００９】
ところで、かかる従来の密閉型リチウムイオン二次電池５０では、リング状ガスケット３の第２受部３Ｂは、第１受部３Ａの下環板部３ａの内周縁から発電要素２１側へ延設された筒状部３ｂと該筒状部３ｂの終端に連接した突片３ｃとからなり、筒状部３ｂの内周面がターミナル板４、補強板５及び絶縁板６の外周端部に当接するとともに、突片３ｃがターミナル板４を直接支持するので、電池の落下等で端子板８に衝撃が加わった場合でもターミナル板４が簡単に移動しにくくなっており、ターミナル板４の移動によってラプチャー板７との溶接部１１に力が加わって、溶接部１１が外れたり、剥離して、電気的接続が絶たれてしまうといった問題が起りにくい構造になっている。
【００１０】
なお、特許文献１には、上記の密閉型リチウム二次電池５０と同様に、リング状ガスケットに、上記ターミナル板４に相当する金属製の環状板材（ディスク）の動きを規制するための段付き部（段差）を設け、該段差にて環状板材（ディスク）を保持することで、電池の落下等による端子板への外部衝撃が原因で起る、ラプチャー板（安全弁）の溶接部の外れ（剥離）を抑制することが提案されている。
【特許文献１】特許第３５５５２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、本発明者の研究の結果、上記のような、ガスケットに突片や段差を設けて、該突片や段差等でターミナル板を支持することで、ターミナル板の動きが規制され、ターミナル板自体が動くことによる、ラプチャー板（安全弁）との溶接部の外れ（剥離）を抑制することはできるが、ターミナル板自身の動きが規制されていても、補強板の上下動によってターミナル板に力が加わり、この力によってラプチャー板（安全弁）とターミナル板間の溶接部が外れたり、剥離することが分かった。すなわち、ラプチャー板の下方（ラプチャー板の突部の周囲）に配置する板材（絶縁板、補強板、ターミナル板等）をリング状ガスケットの内周面と突片（段差）とによる保持によって、それらの動きを規制するだけでは、端子板への外部衝撃が原因で起る、ラプチャー板（安全弁）の溶接部の外れ（剥離）を十分に抑制することができないことが分かった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その解決しようとする課題は、電池への外部衝撃によるラプチャー板（安全弁）とターミナル板との溶接部の外れ（剥離）の発生を極めて高いレベルで防止することができる、高信頼性の密閉型電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、ターミナル板に接する補強板の外周端部をリング状ガスケットに固着することにより、端子板に衝撃が加わったときの、ラプチャー板（安全弁）とターミナル板との溶接部の外れ（剥離）が極めて起こり難くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）端子板、ラプチャー板及びターミナル板を含む板材群と、該板材群を保持するリング状ガスケットとによって、発電要素を収納した外装缶の開口を封口してなる密閉型電池であって、
前記板材群が、ラプチャー板に設けた突部をターミナル板に溶接し、ラプチャー板とターミナル板間の前記突部の周囲に、ラプチャー板に接する絶縁板と、ターミナル板に接する補強板とを重ねて挿入した積板構造を有し、かつ、前記補強板の外周端部をリング状ガスケットに固着してなることを特徴とする密閉型電池。
（２）補強板の外周端部がリング状ガスケットに埋入して、固定されていることを特徴とする上記（１）記載の密閉型電池。
（３）リング状ガスケットの成形時に補強板をインサート成形して、補強板の外周端部をリング状ガスケットに埋入したものである、上記（２）記載の密閉型電池。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密閉型電池では、補強板の外周端部をガスケットに固着していることから、補強板がガスケットで拘持されて、補強板が実質的に上下動しないため、端子板に外部から衝撃が加わった場合の、ラプチャー板とターミナル板の溶接部に加わる力が極めて軽減され、その結果、ラプチャー板（安全弁）とターミナル板との溶接部の外れや剥離を従来よりも高いレベルで防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面を参照してより詳しく説明する。
図１は本発明の一例よる密閉型リチウムイオン二次電池の断面図であり、図１において、図２、３と同一符号は同一又は相当する部分を示す。
【００１７】
本発明の密閉型電池は、当該一例のリチウムイオン二次電池１００（図１）に示されるように、端子板８を含む板材群２と、該板材群２を保持するリング状ガスケット３とによって、発電要素２１を収納した外装缶１の開口１ａを封口した、密閉構造を有する。
【００１８】
外装缶１は通常有底円筒状の薄い鉄製の缶体で構成され、その底部が通常負極として用いられる。板材群２は、端子板８の他に、ターミナル板４、補強板５、絶縁板６、ラプチャー板７及びＰＴＣ素子９を有する。
【００１９】
端子板８は通常正極であり、例えば、ステンレス鋼、鉄、ニッケルメッキをした鉄等の鉄系の金属材料で構成される。
【００２０】
ラプチャー板７は、通常、アルミニウムからなる厚みが０．１〜１ｍｍ程度の板状部材で形成され、その外周縁部（フランジ部）がリング状ガスケット３の第１受部３Ａにて保持される。また、発電要素１１側に膨出する膨出部７Ａを有し、該膨出部７Ａの略中央に突部７Ｂが形成されている。また、該突部７Ｂを囲む円形溝７ａとこの円形溝７ａから放射状にのびる複数本の直線溝（図示せず）が端子板８側の板面に形成されている。該複数本の直線溝は、円形溝７ａと同様に、ターミナル板４とラプチャー板７との電気的接続が絶たれても、なんらかの原因で、内圧上昇がさらに進んだときに、電池が破裂に至るのを防止するためにラプチャー板７を破断させる溝であり、円形溝７ａに加えて設けることで、ラプチャー板７をより破断しやすくしている。なお、これら円形溝７ａと直線溝は溝下の板厚が０．０１〜０．１ｍｍ程度となるように形成されている。
【００２１】
ＰＴＣ素子９は、例えば、カーボンを分散させた樹脂シートの両面にニッケル箔を貼り付けたもの等からなる厚みが０．１〜１ｍｍ程度の板状部材で形成されており、通常、その略中央に円形の貫孔９ａが形成される。
【００２２】
ラプチャー板７の膨出部７Ａの略中央に形成された突部７Ｂは絶縁板６及び補強板５に形成された貫孔５ａ、６ａを通してターミナル板４と接触し、例えば、レーザー溶接等によってターミナル板４に溶接され、溶接部１１を形成している。すなわち、ラプチャー板７とターミナル板４の間では、ターミナル板４の突部７Ｂの周囲に、ラプチャー板７に接する環板状の絶縁板６と、ターミナル板４に接する金属製の環板状の補強板５が重ねて挿入された積板構造が形成されている。一方、ターミナル板４の下面には正極タブ１０が溶接され、ターミナル板４は正極タブ１０を介して発電要素２１と導通している。
【００２３】
以上説明した端子板８、ターミナル板４、補強板５、絶縁板６、ラプチャー板７及びＰＴＣ素子９を含む板材群２の構成は、先に説明した従来の密閉型リチウムイオン二次電池５０のそれと基本的に同じあるが、図１に示されるように、本願発明の密閉型電池では、電池の内圧上昇によってラプチャー板７が変形したときに、ラプチャー板７を溶接したターミナル板４がラプチャー板７とともに移動しないようにターミナル板４を下方（発電要素２１側）へ押さえる役割を果たす、環板状の補強板５の外周端部５Ａを、リング状ガスケット３に固着したことが特徴である。
【００２４】
上記「固着」とは、従来のこの種の電池（図２）のように、補強板５の外周端部５Ａのリング状ガスケット３の内面への当接や、リング状ガスケット３に設けた段差部等でターミナル板４が支持される結果として、補強板５の外周端部５Ａが固定されているのではなく、当該一例の電池１００（図1）のように、リング状ガスケットの、端子板８、ラプチャー板７及びＰＴＣ素子９の外周縁部を保持する第１受部３Ａの下環板部３ａの内周縁から発電要素２１側へ延設した筒状部３ｂ’（第２受部３Ｂ）に補強板５の外周端部５Ａを埋設（埋入固定）する等して、補強板５の外周端部５Ａがリング状ガスケット３に拘止状態に取り付けられていることを意味する。
【００２５】
なお、本願発明の密閉型電池では、図１に示されるように、絶縁板６は、補強板５の上に載置され、その外周端部がガスケット３の筒状部３ｂ’の内面に当接することによって保持され、また、ターミナル板４は補強板５の下方にてガスケット３の筒状部３ｂ’に挿入（嵌入）され、かつ、ラプチャー板７の突部７Ｂがターミナル板４に溶接されることによって、保持されている。
【００２６】
このように、本発明の密閉型電池では、補強板５の外周端部５Ａがガスケット３に固着され、補強板５がガスケット３によって拘持されていることから、補強板５が上下動せず、電池が外部衝撃を受けた時のラプチャー板７に加わる力を極めて小さくでき、ラプチャー板７とターミナル板４間の溶接部の外れ（剥離）を従来よりも高いレベルで防止することができる。
【００２７】
なお、本発明において、図１の例のように、補強板５の外周端部５Ａをガスケット３に埋入して固着する場合、その埋め込み深さは少なくとも１．５ｍｍ以上であるのが好ましい。１．５ｍｍ未満では、補強板５の十分な固定力（拘持力）が得られないおそれがある。また、補強板５は、通常、アルミニウム板で構成されるが、厚みは０．２５〜０．３ｍｍ程度とするのが好ましい。厚みがかかる範囲を超えて大きい場合、ラプチャー板７の突部７Ｂを長く大きくする必要が生じ、内圧上昇時にラプチャー板７が端子板８側に向かって膨出変形しにくくなるおそれがあり、薄すぎる場合は、内圧上昇によりラプチャー板７が変形した時にターミナル板４の移動が阻止されにくくなり、好ましくない。
【００２８】
本発明の密閉型電池において、補強板の外周縁部をガスケットに埋入固定（埋設）する場合、その方法は特に限定されず、例えば、ガスケットの所定部分の内面に補強板の外周端部が挿入される溝を形成しておき、該溝に補強板の外周縁部に挿入し、接着剤で固定する方法（接着方式）や、リング状ガスケットの成形時に、補強板をインサート成形して、補強板の外周端部をガスケットに埋入固定する方法（インサート方式）等が好ましいが、補強板の安定した固着構造（拘持構造）が簡単に得られやすい点から、インサート方式がより好ましい。なお、ガスケットには耐熱性等の点から通常ポリプロピレンが使用されるが、ポリプロピレンはアルミニウム板からなる補強板に対して良好な密着性を示し、補強板の外周端部が強固に密着した成形物を形成する。
【００２９】
また、本発明において、上記のような、補強板の外周縁部をガスケットに埋入固定（埋設）する方法以外の補強板の外周縁部のガスケットへの固着方法としては、例えば、ガスケットの内面にピンを立てた補強板支持用の突片を形成する一方、補強板の外周縁部に前記ピンが嵌入する穴（孔）を設け、これら両者間の嵌合により、補強板の外周縁部を前記突片に拘止状態に取り付ける方法等が挙げられる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例と比較例を示して本発明をより詳しく説明する。
（実施例１）
図１の構造の密閉型リチウムイオン二次電池（外径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍの円筒型外装缶：ポリプロピレン製のリング状ガスケットの成形時に、インサート成形で、厚み０．３ｍｍのアルミニウム製の補強板の外周端部を、ガスケットに０．２ｍｍ埋入固定）を２４個作製し、電池を１．５ｍの高さからコンクリート床上に、外装缶の底部を鉛直方向の下方に向けて、落下させる落下試験を１５回繰り返し行った。
なお、落下試験は、落下毎に落下後のターミナル板とラプチャー板間の電気抵抗値を測定し、抵抗値が∞となった時、溶接部外れ（剥離）と判断した。
【００３１】
（比較例１）
図２の従来構造の密閉型リチウムイオン二次電池（実施例１と同じ円筒型外装缶：ガスケットの下端に形した突出量が０．２５ｍｍの突片でターミナル板の外周端部を支持）を１０個作製し、実施例１と同じ落下試験に供した。
【００３２】
（試験結果と考察）
実施例１の２４個の電池は１５回落下させても溶接部の外れ（剥離）が生じたものは一つもなかった。一方、比較例１の１０個の電池は、７回目の落下でターミナル板とラプチャー板間の電気抵抗値が∞となる電池が１個、１０回目の落下でターミナル板とラプチャー板間の電気抵抗値が∞となる電池が１個発生した。この結果から、本発明の密閉型電池は外部衝撃に対するラプチャー板とターミナル板の溶接部の外れ（剥離）が極めて高いレベルで防止される、高信頼性の電池であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一例よる密閉型リチウム二次電池の断面図である。
【図２】従来の密閉型リチウム二次電池の断面図である。
【図３】図２の電池においてラプチャー板が作動した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    外装缶
２    板材群
３    リング状ガスケット
４    ターミナル板
５    補強板
５Ａ  外周端部
６    絶縁板
７    ラプチャー板
７Ｂ  突部
８    端子板（正極）
９    導電板
１１  溶接部
【図１】
2008262744.tif 000003
【図２】
2008262744.tif 000004
【図３】
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