(57)【要約】  【課題】  角形電池等において、高価な設備や工数を必要とせず、電池内部に発生するガスの排気弁の開弁制御を容易にし、簡易にかつ安全にガスを排出することができる排気機構を有した電池を提供することを目的とする。  【解決手段】  横断面形状が略長円形状の電池ケースと、略長円形状の封口板と、極板群とを含む略長円形状電池であって、前記封口板の断面形状がＵ字状であり、前記電池の厚みが４ｍｍ以上、アスペクト比が３以上であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面形状が略長円形状の電池ケースと、略長円形状の封口板と、極板群とを含む略長円形状電池であって、前記封口板の断面形状がＵ字状であり、前記電池の厚みが４ｍｍ以上、アスペクト比が３以上である略長円形状電池。
【請求項２】
前記電池ケースが両端開口の筒状である請求項１に記載の略長円形状電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池のガス排気機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の角形電池は電池ケースを有し、この電池ケースの内部に、正極や負極、セパレータなどからなる極板群が収装されているとともに電解液が充填され、電池ケースの開口部には、電池ケースの開口部と同じ形状に形成された封口板が配設されており、この封口板に、電池ケースの内部で発生するガスの圧力によって開弁を行う防爆機構をもった安全弁が溶接により接合されている。また、電池ケースの開口部と封口板とはその境界に沿って溶接処理が施され、封口板と電池ケースが一体化され、電池ケースの内部が密閉されている。
【０００３】
角形電池をはじめとする従来の電池には、極板群から大量のガスが発生し、内圧が急激に高まった際にガスを電池外へ排出するものがあり、このような電池では、一般的に排気機構が設けられている。この排気機構は、電池の内部と外部を仕切る封口板などにＶ字状またはＣ字状の溝部や薄肉部などを施した安全弁が設けられている。
【０００４】
一方、安全弁を有さないものとしては、封口板に直接Ｖ字状またはＣ字状の溝部や薄肉部などを施したものがあり、これらの溝部や薄肉部は、電池内部でガスが発生し内圧が所定の圧力にまで達したときに電池内部のガスを外部へ排出するものである。
【特許文献１】特開２００１−０４３８４５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、角形電池では大きな排気機構を形成するのが難しく、小さな排気機構を設けることとなってしまう。このため、溝部や薄肉部の形成にあたり精度の高い加工が施されないと規定された圧力で電池内のガスを外部へ排出することが出来ないこととなり、開弁制御行うのが大変難しく、高価な加工装置や相当な手間を必要とすることとなり、コストがかかる要因となっていた。
【０００６】
また特許文献１には、角形筒状容器の開口部と封口板の短辺側端部どうしを接合する接続部など他の溶接部よりも溶接強度が弱く設定された脆弱溶接部を設けた角形電池が示されているが、ビート幅、溶け込み量の制御が難しいため、安定して開弁圧制御を行うのが難しい。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、その目的は高価な設備や工数などを必要とせず、排気弁の開弁制御を容易にすることができる電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明にかかる電池は、横断面形状が略長円形状の電池ケースと、略長円形状の封口板と、極板群とを含む略長円形状電池であって、前記封口板の断面形状がＵ字状であり、前記電池の厚みが４ｍｍ以上、アスペクト比が３以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、溝部加工や薄肉部加工を必要としない排気機構を備えた電池であり、排気弁の作製のために高い精度の加工を行わないので、低コストで排気機構を設けることができ
、また開弁圧の制御が容易な排気機構を有した略長円形状電池を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、横断面形状が略長円形状の電池ケースと、略長円形状の封口板と、極板群とを含む略長円形状電池であって、前記封口板の断面形状がＵ字状であり、前記電池の厚みが４ｍｍ以上、アスペクト比が３以上であるという特徴を有し、簡易な排気機構により安全にガスの排出が出来るという効果を奏する。なお、前記アスペクト比は電池幅Ｗ（ｍｍ）と電池厚みＴ（ｍｍ）によりＷ／Ｔで表されるものである。
【００１１】
また、本発明は、前記電池ケースが両端開口の筒状であり、電池ケースを簡単にかつ低コストにて製造することができるとともに、任意の長さの電池ケースを簡単に得ることができ、任意の容量の電池を簡単に製造することができる。
【００１２】
さらに、筒状の電池ケースを用いた場合において、一方の開口端部において選択的に円周部と直線部の交点を起点として溶接部の破断が起こるように、一方の開口端にのみＵ字状の封口板を設ける、もしくは一方の開口端部の開弁圧を他方の開口端部の開弁圧よりも低く設定することで、排気機構の位置決めをすることが可能となる。
【００１３】
ここで、本発明の電池は、横断面形状が長円形状の電池ケースの内部に正極や負極、セパレータからなる極板群を収納し、電池ケースの開口部と同じ長円形状に形成された断面形状がＵ字状の封口板が配設され、電池ケースの開口部と封口板との間の境界に沿って溶接処理が施されて電池内部が密閉された状態にされている。
【００１４】
本発明者らは、電池ケース内の内圧が上昇したときに、略長円形状電池のアスペクト比と電池厚みの関係から、電池ケースと封口板の変形形態が異なることを見出し、電池ケースと封口板の変形により、円周部と直線部の交点を起点として溶接部を破断させることによって高価な設備や工数等を必要とせず、容易にガスを外部へ排出させることを可能にするものである。
【００１５】
なお本発明において、溶接方法は、レーザー溶接、スポット溶接等の一般的な溶接方法を用いることができる。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明のより具体的な実施の形態について示す。
【００１７】
本発明は、図１に示される長円形状電池の円周部と直線部の交点７を起点とし電池ケース２と封口板３の変形を利用して破断を起こし、ガスを排出するものであるが、電池厚みＴ（ｍｍ）と、電池の電池幅Ｗ（ｍｍ）および電池厚みＴ（ｍｍ）から求められるアスペクト比（Ｗ／Ｔ）の値により、電池ケース２と封口板３の変形形態が異なるため、以下に示す検討を行った。なお、電池ケース２および封口板３の材料としては、アルミニウムを使用した。
【００１８】
また、電池の円周部の曲率半径Ｒは図８に示されるように、円周部端部を結んだ直線の中心から円周の外周までの距離であり、このとき２Ｒ＝Ｔとなっている。
【００１９】
本実施例では、電池ケース２に封口板３を溶接して密閉状態とした電池内の圧力を上昇させ、様々な大きさの電池で安定して円周部と直線部の交点７を起点に破断し、安定した開弁制御ができるかについて調べた。なお、本実施例においては開弁圧を３ｋｇｆ／ｃｍ2として測定を行った。表１〜表５に本実施例で用いた電池の電池厚みＴ、電池幅Ｗ、曲率半径Ｒおよびアスペクト比Ｗ／Ｔの関係を示す。
【００２０】
また、表６はにガス排気試験結果を示す。なお。表中の「○」は所定の圧力で安定して排気弁が開弁したものを示し、「×」は所定の圧力で安定して排気弁が開弁されなかったものを示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【００２４】
【表４】
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【００２５】
【表５】
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【００２６】
【表６】
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これらの結果から、電池の厚みを４ｍｍ以上、アスペクト比を３以上に設定することにより、円周部と直線部の交点７から破断させることを安定して行えることが確認できた。
【００２７】
一方、表６に示される「×」の電池は、直線部と円周部の交点を起点に開弁させることができず、開弁部分が不規則になってしまった。これは、開弁部分が不規則になることにより、開弁圧も不安定になると考えられる。
【００２８】
ここで、排気機構が作動する状況についてさらに詳しく以下に示す。
【００２９】
図３（ａ）および図３（ｂ）は直線部における電池ケース２と封口板３の変形形態を示す。電池ケース内の内圧が上昇すると電池ケース２の中央部が膨れてくる。次いで、この電池ケース中央部が膨らむのに伴い、電池ケース２の開口部（電池ケース２と封口板３の接合部分）は電池ケース２の中央部に向けて引っ張られようとする。さらに電池ケース２の中央部が膨らみ電池厚みが増加すると封口板３の直線部が電池内部に向けて変形する。
【００３０】
それに対し、円周部の変形形態は直線部とは異なる。すなわち、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、電池ケース２の内圧が上昇すると電池ケース２の中央部は膨れてくる。次いで、電池ケースの中央部が膨らむのに伴い電池ケース２の開口部は電池ケースの中央部に向けて引っ張られようとする。ここで円周部では、上記直線部のように円周部が電池内部に向けて変形しようとする一方、変形を抑制しようとする力が働くために変形が起こらない。そしてさらに電池ケース２の中央部が膨らんでくると電池内部方向に対して同方向への変形にかかる力より反対方向への変形にかかる力の方が大きくなり、封口板３の円周部が広げられる。
【００３１】
このような変形形態の違いにより直線部と円周部の交点の部分にはせん断応力が作用するため、この交点を起点として電池ケース２と封口板３の接合面が破断され、電池ケース２の内部に蓄積したガスが外部へ排出される。
【００３２】
なお、本実施例では開弁圧を３ｋｇｆ／ｃｍ2として測定を行ったが、２０ｋｇｆ／ｃｍ2以下（好ましくは１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下）であれば同様の効果が得られるものであり、これらの数値は電池ケースと封口板との溶接条件（レーザー溶接であればレーザーエネルギー量等）によって適宜設定されるものである。
【００３３】
また、本実施例では電池ケースおよび封口板材料としてアルミニウムを使用したが、鉄などの金属材料を用いたとしても同様の効果が得られる。
【００３４】
次いで、図７に示されるように扁平矩形状に形成された扁平矩形状筒状電池ケース８を使用した電池で同様の試験を行った。使用する電池は長円形状の筒状容器で行った結果に基づいて、電池ケースと封口板の破断が安定して行える電池厚み５（ｍｍ）および３０（
ｍｍ）、アスペクト比３、４、６および８の電池とし、表７にガス排気結果をまとめた。なお、「−」は試験を行っていないことを示す。
【００３５】
【表７】
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表７から、扁平矩形状に形成された扁平矩形状筒状電池では、長円形状に形成された電池で所定の圧力で排気弁が開弁した電池厚みＴ、アスペクト比（Ｗ／Ｔ）の条件においても、良好な効果が得られないことが確認できた。
【００３６】
これは扁平矩形状に形成された電池では、扁平矩形状筒状電池ケース８が持つ四つ角により長円形状に形成された電池のような変形が見られないために良好な防爆機構が得られなかったものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の電池の防爆機構は薄肉部や溝部からなる防爆機構に比べて非常に簡単に設けることができる。このため、電池に対して、あまり手間や労力をかけることなく、また高価な精密加工装置を使用することなく、防爆機構を設けることができる。従って、電池において、作業性コストや設備費用の面で低減化を図ることができ有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例の電池の斜視図
【図２】本実施例の電池の電池内圧上昇時の斜視図
【図３】（ａ）直線部の変形前の断面図（ｂ）直線部の変形後の断面図
【図４】（ａ）円周部の変形前の断面図（ｂ）円周部の変形後の断面図
【図５】直線部および円周部の断面箇所を示す図
【図６】本実施例の電池の斜視図
【図７】従来の電池の斜視図
【図８】本実施例の電池の曲率半径Ｒを示す図
【符号の説明】
【００３９】
１    電池
２    電池ケース
３    封口板
４    直線部
５    円周部
６    安全弁
７    円周部と直線部の交点
８    扁平矩形状筒状電池ケース
【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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【図７】
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【図８】
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