(57)【要約】【課題】電池外装容器の形状に関係なく、耐久性が高く、スペースを要さず、加えて生産性を高めることが可能な、防爆弁構造とした密閉電池を提供すること。【解決手段】組電池ケース３０１と、防爆弁シート３０３と、を備え、防爆弁シート３０３にブレージングシートを用い、防爆弁を形成した後、組電池ケース３０１にろう付することにより、汎用性と耐久性が高いコンパクトな防爆弁を有する密閉組電池を、低コストで提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースと、前記電池ケースに設けられた一部の穴を塞ぐ防爆弁と、で構成される密閉電池において、前記防爆弁をろう付により前記電池ケースに接合されてなること、
を特徴とする密閉電池。
【請求項２】
前記電池ケースは、複数の単電池を収容する区画された容器であり、前記区画されたそれぞれの収容室に対応して防爆弁が配置されてなる、請求項１記載の密閉電池。
【請求項３】
前記防爆弁は防爆弁シートに形成されてなる、請求項２記載の密閉電池。
【請求項４】
前記防爆弁の材料は、ブレージングシートである、請求項１〜３の何れか一項に記載の密閉電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防爆型の密閉電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、リチウムイオン電池などの二次電池では、過充電や短絡時等に電池内圧が上昇して、極端な場合には、電池を損傷させたり極めて高温となったりすることがある。このため、電池内圧が上昇する場合に備えて、二次電池には、内圧を開放する内圧開放機構を備える必要がある。
【０００３】
この内圧開放機構としては、一様な厚さの金属の薄膜を内圧上昇時に破断させることによって電池内圧を開放する防爆弁や、金属の薄板に馬蹄型に彫り込みを入れて、掘り込み部の最薄部を内圧上昇時に破断させることによって電池内圧を開放する防爆弁などが知られている。
【０００４】
このように構成された防爆弁を、電池外装容器に接合し密閉する構造として、従来の密閉電池としては、ガスケットを介してかしめるものがある（例えば、特許文献１参照）。また、従来の密閉電池として、防爆弁を樹脂で電池外装容器に接着するものも知られる（例えば、特許文献２参照）。また、従来の密閉電池として、Ｏリングのような、ガスケットを用いて、防爆弁を電池外装容器に押さえ込み密閉するものもある（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
更には、従来の密閉電池として、防爆弁をレーザーで溶接接合するものも知られる（特許文献４参照）。
【０００６】
図３は、特許文献４に記載された方法で防爆弁が電池外装容器に接合されて構成された、従来の密閉電池を示す図である。なお、図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は断面図である。
【０００７】
図３において、ケース１０１とフタ１０２で電池外装容器を構成している。ケース１０１とフタ１０２の材料は金属で、通常、アルミニウムかステンレスであることが多い。ケース１０１を深絞り加工により袋状に加工し、開口部をフタ１０２で閉じる構造である。ケース１０１とフタ１０２は、接合面全周を溶接等で完全に接合されている。フタ１０２には３個の穴がある。１個目の穴は、ガス抜き穴１０３で、内圧開放機構となる彫り込み部１０４が形成された防爆弁１０５で閉じられる。防爆弁１０５をフタ１０２に接合するためにレーザー溶接が用いられる。
【０００８】
２個目の穴は、負極端子用で絶縁ガスケット１０６を介して負極端子１０７が、かしめられることで閉じられる。なお、正極端子はケース１０１またはフタ１０２で兼ねられる場合もある。３個目の穴は、電解液の注液用で、注液後に封止栓１０８が接合され閉じられる。このようにして密閉電池が構成される。
【０００９】
なお、図３では電池の内容物の記載を省いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭６０−６５９７０号公報
【特許文献２】特開平１−３１１５５８号公報
【特許文献３】特開平５−３１４９５６号公報
【特許文献４】特開２０００−３１１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述のような、防爆弁を、ガスケットを介してかしめるという特許文献１に示される従来の構成では、電池外装容器の形状が円筒形でないと適用が難しい。すなわち、円筒形であれば全周を均一の力でかしめられ気密が保たれるが、角型の場合は、特に角部をかしめるのが非常に困難であり、仮にかしめても力が不均一となり漏れが発生するという課題を有することになる。
【００１２】
また、上述の防爆弁を樹脂で接着するという特許文献２に示される従来の構成では、接着強度が弱く、この接着面の内圧による剥がれを内圧解放機構としなければならず、弁の作動圧が安定しないという課題を有することになる。更に樹脂は軟化点が１３０〜１４５℃以下と低く、自動車用などにおいて、充放電が繰り返されるような厳しい環境下では、通常、使用時において弁が作動してしまう危険性が高いという課題を有することになる。また、長期耐久性の観点でも課題がある。
【００１３】
また、Ｏリングなどのガスケットを用いて防爆弁を押さえ込むという特許文献３に示される従来の構成では、上述の樹脂の考えと同様、Ｏリングの耐久性に問題があることに加え、押さえ込みのための部品が必要となり、そのためのスペースを要するという課題を有している。
【００１４】
さらに、防爆弁をレーザー溶接による接合するという特許文献４に示される従来の構成では、上述の特許文献１〜３の構成による課題を解決する可能性はあるものの、レーザーという特性から点での溶接となり、密閉するために接合面を全周溶接しようとすると、その距離分だけレーザーを走査しなくてはならない。レーザーの走査速度は、数１０ｍｍ／ｓｅｃと遅く、溶接に時間を要する、すなわち、高価なレーザー装置を用いているにも拘らず生産性が低く、製造コストが高いという課題を有している。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題のすべてを解決するものであり、電池外装容器の形状に依存せず、耐久性が高く、別途接合部品のためのスペースを要さず、かつ生産性が高い、防爆弁構造とした密閉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】
【００１６】
本発明者は、防爆弁をろう付により電池外装容器に接合することで、電池外装容器の形状に依存することなく、耐久性が高く、最小のスペースで、製造コストが安価な密閉電池ができることを見出し、さらに検討を加え発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下に示される密閉電池に関する。
【００１７】
［１］電池ケースと、前記電池ケースに設けられた一部の穴を塞ぐ防爆弁と、で構成される密閉電池において、前記防爆弁をろう付により前記電池ケースに接合されてなることを特徴とする密閉電池。
【００１８】
［２］前記電池ケースは、複数の単電池を収容する区画された容器であり、前記区画されたそれぞれの収容室に対応して防爆弁が配置されてなる、上記［１］に記載の密閉電池。
【００１９】
［３］前記防爆弁は防爆弁シートに形成されてなる、上記［２］に記載の密閉電池。
【００２０】
［４］前記防爆弁の材料は、ブレージングシートである、上記［１］〜［３］の何れか一項に記載の密閉電池。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明の密閉電池によれば、レーザー装置などの高価な生産設備を使うことなく、防爆弁を電池外装容器に接合でき、汎用性と耐久性が高いコンパクトな防爆弁を有する密閉電池を、低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉電池の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における密閉電池の分解斜視図
【図３】特許文献４に記載された構成による従来の密閉電池を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、防爆型の密閉電池に関する。本発明の密閉電池は、防爆弁を電池外装容器にろう付により接合することを特徴とする。以下、ろう付について説明する。
【００２４】
ろう付（ろうづけ，鑞付け：ｂｒａｚｉｎｇ）とは、金属を接合する方法である溶接の一種であり、接合する部材（母材）よりも融点の低い合金（ろう）を溶かして一種の接着剤として用いることにより、母材自体を溶融させずに複数の、部材を接合させることができる。
【００２５】
接着強度は、ろうの材料強度にほぼ等しく、金属のため耐久性は高い。面接合のため密着性も良く、気密性も高い。ろうを溶かすために炉が必要となるが、連続炉を使用すれば、大量生産が可能となり、生産性も高くなる。接合のためのスペースも、ろう材の厚み（数１０〜数１００マイクロメートル程度）分だけしか要さなくて良い。
【００２６】
角型リチウムイオン二次電池のように、電池外装容器の材質がアルミニウムの場合は、電位差の関係から防爆弁もアルミニウムである。このようなケースでは防爆弁の材料にブレージングシートが使用でき、さらに生産性が向上する。ブレージングシートは、ろう材をあらかじめ心材の片面または両面にクラッド（ｃｌａｄ）したものである。
【００２７】
なお、クラッドとは、２種類以上の異なる金属を張り合わせることを言い、異種金属の境界面が拡散結合しているものをいう。ブレージングシートは、「ＪＩＳ  Ｚ３２６３」で規格が定められており、規格品を用いれば、材料を安価に入手できる。例えば、同規格による「ＢＡＳ１２１Ｐ」は、心材（母材）が「Ａ３００３」であり、皮材（ろう材）は「Ａ４０４５」である。「Ａ３００３」の融点は、６４３〜６５４℃、「Ａ４０４５」の融点は５７７〜５９０℃であり、ろう付温度は５９０〜６０５℃である。
【００２８】
ブレージングシートは、ろう材が予め形成されているため、ろう材を接合物に載置する手間が省ける。このブレージングシートを用いて、プレス機械で防爆弁を形成した後、電池外装容器の所定の位置に当接、別途治具などを用いて固定する。このとき、約６００℃の炉を通せば、ろう付ができ、極めて安価に大量に密閉型電池の外装容器の一部を製作することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉電池の断面図である。同図において、図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３１】
図１において、防爆弁１０５は、ろう材２０１を介してフタ１０２に接合される。ケース１０１とフタ１０２の材質は、「Ａ３００３」であり、ろう材２０１の材質は、「Ａ４０４５」である。この場合のろう付温度は、約６００℃となるため、有機物を含む電池の内容物（図示していない）や樹脂でできている絶縁ガスケット１０６は、この高温に耐えることができない。従って、ろう付はフタ１０２と防爆弁１０５だけの状態で行う。
【００３２】
ろう付は、まず、フタ１０２にリング状のろう材２０１を乗せる。ワイヤー状の線ろうを用いる場合は、フタ１０２のガス抜き穴１０３の周囲に浅い溝を設け、この溝に線状のろう材を設置する。ワイヤー状の線ろうを用いると、ろう材を専用のリング状に加工する必要がなく、ろう材を設置したときの位置も安定する。
【００３３】
次に、ろう材２０１の上に防爆弁１０５を設置する。この状態で、連続炉に投入する。連続炉では徐々に温度を上げ、最高温度は約６００℃に達する。この最高温度を数分間維持した後、冷却して行く。
【００３４】
以上の過程を経てろう付がなされる。なお、連続炉は酸化を防止するため、不活性ガス炉が適している。また、材料の表面に形成されている酸化皮膜を除去する目的でフラックスが使用されることがある。連続炉内で、自重だけではフタ１０２に対する防爆弁１０５の位置がずれる場合は、拘束治具でその位置を保つ。
【００３５】
フタ１０２に防爆弁１０５がろう付により接合された後、絶縁ガスケット１０６を介して負極端子１０７をフタ１０２にかしめて接合する。封止栓１０８は、この段階ではまだ装着されない。ケース１０１に電池の内容物を収容した後、防爆弁１０５と絶縁ガスケット１０６と負極端子１０７が取り付けられたフタ１０２で、ケース１０１の開口部を塞ぐように設置し、溶接等により全周を接合する。
【００３６】
最後に残されたフタ１０２の封止栓１０８用の穴から電解液を注入し、最後にその穴を封止栓１０８で閉じる。
【００３７】
かかる構成によれば、防爆弁をろう付により接合することにより、防爆弁をレーザー溶接で接合する場合に比べて、安価に多量に防爆弁を接合することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態において、ろう材として「Ａ４０４５」を用いたが、「Ａ４３４３」や「Ａ４００４」などとしても良い。つまり、母材よりもろう材の溶融温度が低ければ良い。母材がアルミニウムでない場合は、銀ろうや銅ろうなどがろう材として使用される。但し、電池の種類によりろう材の材質は制限を受け、母材とのぬれ性なども考慮して、使用するろう材は決定される。
【００３９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２の密閉電池の分解斜視図である。図２において、図１および図３と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４０】
図２において、組電池ケース３０１は複数の電池収容室３０２を持ち、上面と下面に開口部を有している。組電池ケース３０１は、アルミニウムの「Ａ３００３」を材料に用いており、押出し成形により製作される。
【００４１】
防爆弁シート３０３は、ブレージングシートＢＡＳ１２１Ｐ（ＪＩＳ  Ｚ３２６３）を材料に用いており、従って、母材の「Ａ３００３」の薄板の表面に「Ａ４０４５」の層が、ろう材３０４として予め形成されている。このブレージングシートを刻印加工により防爆弁となる彫り込み部１０４を形成する。
【００４２】
このとき、フープ状のブレージングシートを用いると、この彫り込み部１０４を順送プレスで連続的に形成でき、生産性が高くなる。彫り込み部１０４は、馬蹄形に薄肉にされており、内圧が上昇すると、この薄肉部が破壊される。このように防爆弁が形成された防爆弁シート３０３をろう材３０４の面を組電池ケース３０１の開口部に当接し、治具で固定する。この状態で約６００℃の炉に入れると、ろう材３０４のみが溶融し、組電池ケース３０１と防爆弁シート３０３がろう付接合される。
【００４３】
電池収容室３０２の開口部の一方が防爆弁シート３０３で閉じられた状態で、それぞれの電池収容室３０２に電池内容物を収納する。封口板シート３０５は、絶縁ガスケット１０６を介した負極端子１０７と封止栓１０８用の穴が、それぞれ電池収容室単位で設けられている。この封口板シート３０５で組電池ケース３０１のもう一方の開口部を閉じる。封止栓用の穴から電解液を注入した後、封止栓１０８で開口部が閉じられる。
【００４４】
なお、本実施の形態において、防爆弁構造を馬蹄形に薄肉とする彫り込み方式としたが、プレスで円形にハーフ抜きする方式でもよい。つまり、ある一定の内圧で破壊される構造であればよい。また、組電池ケース３０１は、アルミニウム「Ａ３００３」の押出し材としたが、他のアルミニウム合金でも鉄系の材料でも良く、押出し材ではなく鍛造や鋳造で製作されても良い。
【００４５】
また、防爆弁シート３０３の材料は、ブレージングシートであればよく、ＢＡＳ１２１Ｐに限定されるものではない。また、本実施の形態では、電池収納室を８個の角柱状としたが、電池収納室の個数は、２以上の複数であれば良く、形状は円柱状などでも良い。
【００４６】
かかる構成によれば、ブレージングシートを用いて順送プレスで複数の防爆弁を形成し、１枚のシートで組電池ケースにまとめてろう付することで、生産性を飛躍的に高めることができる。このように、単電池が多数収納される組電池で、組電池ケースに電極群が直接収納される形式の密閉電池で、本発明は最大の効果を発揮する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の密閉電池は、防爆弁をろう付により前記電池外装容器に接合することで、レーザー装置などの高価な生産設備を使うことなく、安価に大量に防爆弁を電池外装容器に接合することができ、携帯電話や携帯用パソコンなどの情報機器類、あるいは特に使用環境の厳しく、高温環境での使用に耐え得ることが要求されるハイブリッド自動車や電気自動車用の電源に用いることは極めて有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１  ケース
１０２  フタ
１０３  ガス抜き穴
１０４  彫り込み部
１０５  防爆弁
１０６  絶縁ガスケット
１０７  負極端子
１０８  封止栓
２０１  ろう材
３０１  組電池ケース
３０２  電池収容室
３０３  防爆弁シート
３０４  ろう材
３０５  封口板シート
【図１】
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【図２】
2012227080.tif 000004
【図３】
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