(57)【要約】【課題】安全弁が作動したときのガス噴出に伴う電池の飛び出しを防止する構造を備えた電池を提供する。【解決手段】電池１の重心から対称の位置に複数のガス抜き孔２３を設ける。ガスは対称位置にあるガス抜き孔２３から外部に放出されるので、ガス放出に伴って電池１に加わる推進力は相殺され、電池１が飛び出して人体や機器に損傷を与えることがない。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収容した電池缶の開口端を封口した封口板に電池缶内の異常内圧を外部放出する安全機構が形成され、前記封口板上に電池保護手段と正極外部接続端子及び／又は負極外部接続端子を形成した端子台とが配設され、前記正極外部接続端子及び負極外部接続端子を外部露出させて封口板上を覆うキャップが電池缶の開口端側に接合され、前記キャップの両側面に電池の重心から対称の位置にガス抜き孔が形成されてなることを特徴とする電池。
【請求項２】
ガス抜き孔はフィルム体により被覆されてなる請求項１に記載の電池。
【請求項３】
ガス抜き孔は電池が水没したことを検知する水没シールで被覆されてなる請求項１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、電池内部にガスが発生して内圧が異常上昇したとき、異常内圧を外部に放出して電池の破裂を防止するためのガス抜き孔を設けた電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電池はそのエネルギー密度が高くなるに従って異常が生じたときに事故をまねきやすくなるため、異常が生じたときに人体や機器に損傷を与えない安全性を確保する必要がある。例えば、電池の正極と負極との間が何らかの原因によって短絡した場合、エネルギー密度の高い電池では過大な短絡電流が流れ、内部抵抗によるジュール熱によって電池は温度上昇する。電池が高温になると正極活物質と電解液との反応や電解液の気化、分解などが生じて電池内部のガス圧が急上昇し、電池は破裂に至る恐れがある。電池が高温になる原因は上記短絡だけでなく、電池を過充電した場合や、電池を高温の環境下に放置した場合も該当する。
【０００３】
電池内部のガス圧が異常上昇したときに電池が破裂に至ることを防止するために、エネルギー密度の高い電池では安全機構が設けられており、異常なガス圧に対応してガス抜き孔を開き、ガスを外部に放出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス抜き孔は異常上昇したガス圧を外部に放出するので、電池はガス抜き孔から放出されたガス圧によって推進力を得て予測し難い方向に飛び出すことがある。この状態は非常に危険で、人体や機器に損傷を与える恐れがある。ガス抜き孔によって電池の破裂による危険性を回避したことが別の危険を生むことにもなりかねない。
【０００５】
本発明が目的とするところは、ガス放出によって電池が飛び出すことを防止するガス抜き孔構造を備えた電池を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る電池は、発電要素を収容した電池缶の開口端を封口した封口板に電池缶内の異常内圧を外部放出する安全機構が形成され、前記封口板上に電池保護手段と正極外部接続端子及び／又は負極外部接続端子を形成した端子台とが配設され、前記正極外部接続端子及び負極外部接続端子を外部露出させて封口板上を覆うキャップが電池缶の開口端側に接合され、前記キャップの両側面に電池の重心から対称の位置にガス抜き孔が形成されてなることを特徴とするもので、前記キャップの両側面に電池の重心から対称の位置にガス抜き孔が設けられているので、安全機構が作動してキャップ内にガスが噴出したとき、キャップの両側面に対称に形成されたガス抜き孔からガスは外部に放出されるが、対称方向に放出されるガスの噴出圧力は相殺され、ガス抜き孔からのガス放出によって電池が飛び出すことが防止される。
【０００７】
上記構成において、ガス抜き孔はフィルム体を用いて被覆しておくことにより、ガス抜き孔が塞がれたり異物が侵入することがなく、ガス放出時にはフィルム体は破断されるので、ガス抜きの障害とはならない。
【０００８】
また、ガス抜き孔を水没シールを用いて貼着することにより、電池が水没したことを検知することができ、水没シールを貼着する必要がある場合に、ガス抜き孔を被覆するために別途部材を用意することがない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る電池１の外観を示すもので、扁平角形のリチウムイオン二次電池として構成されたものである。この電池１は、図２に示すように、有底角筒状の電池缶５内に発電要素を収容し、開口端を封口板６によって封口してなる電池本体２の封口板６上に、後述する電池保護手段及び正極外部接続端子３及び負極外部接続端子４を構成し、正極外部接続端子３及び負極外部接続端子４を外部露出させて金属キャップ７により封口板６上の構成物を被覆している。
【００１１】
図２において、電池缶５の開口端にレーザー溶接により接合され、電池缶５を封口する封口板６に形成された中央開口部には、上ガスケット１１及び下ガスケット１２で封口板６と絶縁すると共に密閉性を確保してリベット１０が締結されている。このリベット１０の締結時に電気的接続を行うための金属板１３が同時に締結される。リベット１０の電池缶５内側には、電池缶５内に収容された図示しない極板群を構成する正極板から引き出された正極リードが溶接接続され、リベット１０は電池本体２の正極を構成する。負極板は電池缶５に接続されるので、それに溶接された封口板６は電池本体２の負極を構成する。また、封口板６の一部は金属箔２１を貼り合わせたクラッド板に形成されており、封口板６のクラッド板部分に開口部２２を形成して安全弁（安全機構）２０が形成されている。尚、１９は封栓であって、電池缶５が封口板６により封口された後、注液口から電池缶５内に電解液を注入し、注液口に封栓１９が挿入され、封口板６に溶接される。
【００１２】
上記構成になる電池本体２の封口板６上に電池保護手段が配設され、外部接続端子を形成する端子台が形成される。前記金属板１３には接続板１４の一方面が接続され、接続板１４の他方面にはＰＴＣ素子８の下電極板８ａが接続される。ＰＴＣ素子８の上電極板８ｂには温度ヒューズ９の一方リード９ａが接続され、温度ヒューズ９の他方リード９ｂは正極端子板１８に接続され、正極端子板１８の端部は正極外部接続端子３に形成されているので、電池本体２の正極が正極外部接続端子３にＰＴＣ素子８と温度ヒューズ９とを直列接続して電気的接続された状態が得られる。
【００１３】
図２〜図４に示すように、前記ＰＴＣ素子８及び温度ヒューズ９を囲むように封口板６上に樹脂カバー１７が配設され、樹脂成形によって形成された樹脂カバー１７には前記正極端子板１８及び負極端子板１６がそれぞれ正極外部接続端子３部位及び負極外部接続端子４部位を外部露出させて樹脂成形時にインサートされて端子台が構成されている。前記負極端子板１６の一端は負極外部接続端子４に形成され、図４に示すように、封口板６側に向けて折り曲げられ、樹脂カバー１７から露出する部分の先端部が封口板６に接合されるので、電池本体２の負極が負極外部接続端子４に電気的接続された状態が得られる。尚、前記正極端子板１８の正極外部接続端子３の形成部位及び負極端子板１６の負極外部接続端子４の形成部位は、接触導通性のよい金属薄板の接合もしくはメッキが施される。
【００１４】
上記のように電池本体２の封口板６上に構成された構成要素は、正極側がＰＴＣ素子８及び温度ヒューズ９がリベット１０から正極端子板１８に接続され、負極側が樹脂カバー１７にインサートされた負極端子板１６が封口板６に接合されることにより電池本体２に固定されるので、金属キャップ７を樹脂カバー１７に接着もしくは電池缶５に溶接することにより、図１に示すような外観形状の電池１に形成される。また、正極外部接続端子３及び負極外部接続端子４の周囲には金属キャップ７と絶縁して絶縁部材１５が貼着される。
【００１５】
この電池１は、これに接続された機器の故障や金属物の接触等により正極外部接続端子３と負極外部接続端子４との間が外部短絡されたような場合に、正極外部接続端子３に直列接続されたＰＴＣ素子８に過大な短絡電流が流れるので、ＰＴＣ素子８は短絡電流により自己発熱して温度上昇し、その温度が設定されたトリップ温度に達したとき、トリップにより抵抗値を急上昇させるので、短絡電流が制限され、外部短絡状態の継続に伴う電池１の温度上昇を抑える。また、この電池１が装填された機器が暖房機の傍らや炎天下の車内に放置されたような場合に、ＰＴＣ素子８は環境温度の上昇によりトリップして抵抗値を増大させるので、高温環境での電池使用を制限する作用をなす。ＰＴＣ素子８は環境温度が低下し、短絡状態が解除されたときには抵抗値が平常状態の僅少値に低下するので、電池１の使用は可能となる。
【００１６】
上記ＰＴＣ素子８の作動環境を越える高温状態に電池１が曝された場合に、温度ヒューズ９が作動して溶断により入出力回路を遮断するので、高温環境による電池本体２の破裂等が防止される。この温度ヒューズ９の作動による回路遮断を越えて高温状態が継続されたような場合に、電池本体２は電池缶５内の電解液の気化、分解等によりガスが発生し、内圧が異常上昇すると、安全弁２０を構成する金属箔２１が破断して異常内圧を開口部２２から金属キャップ７に囲まれた中に噴出するが、図１に示すように、金属キャップ７の両側面にはガス抜き孔２３が設けられているので、金属キャップ７内に噴出したガスは、ガス抜き孔２３から外部放出され、電池の破裂を防止することができる。
【００１７】
上記ガス抜き孔２３が電池１の重心位置から対称な位置に設けられているので、ガスは電池１の重心と対称の位置から放出されるため、ガス放出に伴う推進力が相殺され、ガスの噴出圧力により電池１が飛び出し、人体や機器に損傷を与えることが防止できる。
【００１８】
ガス抜き孔２３は、金属キャップ７の両側面に対になるように設けるのが好ましく、例えば、図６に示すように、４個のガス抜き孔２３ａ〜２３ｄが２対となるように金属キャップ７の両側面に形成すると、ガス放出に伴う推進力の相殺により効果的となる。
【００１９】
電池１は電池本体２及び金属キャップ７の側面には、品番、注意書き等を印刷したフィルム体からなるシートが貼着され、ガス抜き孔２３が塞がれたり、異物の侵入が防止できる。前記ガス抜き孔２３はシートの端辺により被覆されるようにすると、ガスの噴出時にはシート端辺の貼着が破断してガスの噴出を妨げることはない。また、シートのガス抜き孔２３に対応する位置にミシン目を形成しておくことにより、ガス噴出によるシートの破断を容易にすることができ、この場合はガス抜き孔２３の全体を覆って電池１の側周面全体にシートを貼着することができる。
【００２０】
前記シートを形成するフィルム体としては、とくに限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素系の樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性のある基材と天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリル系などの糊剤とからなるものや、ポリエチレンテレフタレート樹脂系やポリエチレン樹脂などの熱収縮性のあるものが好ましく、その厚さは２０μｍ〜６０μｍのものが好ましい。
【００２１】
また、ガス抜き孔２３を水没シールで塞いで貼着することにより、電池１を水中に落とした自己経歴を検知することができ、水没シールを貼着する必要がある電池の場合、ガス抜き孔２３を被覆するために別途部材を用意する必要がない。
【００２２】
上記構成になる電池１は、ＰＴＣ素子８及び温度ヒューズ９を内装して二重の電池保護機能を備えただけでなく、正極及び負極が同一の平面上に形成できるので、機器との電気的接続構造を簡易に構成できる。また、正極外部接続端子３及び負極外部接続端子４は形状、面積が異なるように形成すると、正極、負極の判別が容易になる。また、正極外部接続端子３及び負極外部接続端子４の形状は、絶縁部材１５の開口部形状を変更することにより、自在な形状で外部露出させることができる。また、正極外部接続端子３及び負極外部接続端子４は一方側に偏った位置に形成することにより、機器に対して電池１が逆装填されることが防止できる。
【００２３】
以上説明した構成において、金属キャップ７は薄板をプレス加工して形成されるが、電池本体２上に被せられたとき電池本体２の外形寸法より材厚分だけ段差が生じることになる。薄板であるから電池１としての外形寸法の増加は僅少であるが、段差が生じることに違和感がある場合には、図５に示すように、電池本体２の金属キャップ７が被さる部位、即ち、電池缶５に上部に縮口加工を施すと、金属キャップ７を被せることにより発生する段差をなくすことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、安全弁が作動したときに噴出するガスが電池の重心位置から対称の位置に設けられた複数のガス抜き孔から外部に放出されるので、ガス放出による推進力が相殺され、ガス放出に伴って電池が飛び出し、人体や機器に損傷を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電池の外観を示す（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）は側面図。
【図２】同上電池Ａ−Ａ線矢視断面図。
【図３】同上電池の金属キャップを取り外した状態の平面図。
【図４】同上電池の負極端子板の構成を示す断面図。
【図５】
同上電池の金属キャップ装着部分の変形例を示す断面図。
【図６】
ガス抜き孔を複数対に設けた電池の外観を示す（ａ）は平面図、（ｂ）（ｃ）は側面図。
【符号の説明】
１　電池
２　電池本体
３　正極外部接続端子
４　負極外部接続端子
５　電池缶
６　封口板
７　金属キャップ
８　ＰＴＣ素子
９　温度ヒューズ
１６　負極端子板
１７　樹脂カバー
１８　正極端子板
２３、２３ａ〜２３ｄ　ガス抜き孔
【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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【図６】
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