(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角形の密閉型電池において、内部圧力の増大時に圧力を開放する圧力開閉弁を有し、圧力開放弁およびその周囲が絶縁性被覆材によって被覆され、絶縁性被覆材へ圧力開閉弁を投影した部分には接着層が存在しない非接着部が形成され、絶縁性被覆材と圧力開放弁との間には空間を形成し、絶縁性被覆材と圧力開放弁との間に形成された空間が、短辺と長辺からなる電池ヘッダの長辺側の外面まで伸びる電池の外面へ連通する非接着部によって形成される空間と連通したことを特徴とする密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池に関し、とくに内部圧力の増大の際に圧力を開放する圧力開放弁を有するリチウムイオン電池等の密閉型電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あたり容量が大きな電池が求められている。
リチウムイオンをドープ、脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属缶に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電極を絶縁性部材で絶縁した電極を備えた蓋体を取り付けて溶接によって封口をしている。
これらの電池では、充放電時に異常な電池反応が進むと、電池内部で圧力が上昇し、電池の爆発、燃焼等の事態が発生する可能性がある。そこで、充放電時の過大な電流、電池の過充電、過放電等を検出し、電流を遮断する等の保護回路が設けられている。
【０００４】
ところが、保護回路が正常に動作しない場合や、電池が予期し得ない異常な状態で使用された場合には、電池内部で気体が発生し、電池内部の圧力が上昇し、電池の発熱、発煙、発火等がおこり、最悪の場合には、破裂、爆発等の危険が生じる。
特に、昨今の密閉型電池の小型大容量化に伴い、電池内部に蓄えられるエネルギー量も格段と大きくなり、異常な電池反応が発生すると異常反応は急激に進むために、異常反応の早い段階、すなわちより低い圧力で電池内部の圧力を開放し、より穏やかな状態で危険を回避することが求められている。そこで、これらの電池には内部圧力の上昇の際に内部圧力を開放する圧力開放弁が設けられている。
圧力開放弁としては、プレス成形、エッチング等によって薄肉部を形成したもの、開口部に薄肉部を有する金属板をシーム溶接、冷間圧接工法等によって接合したもの等が用いられている。
【０００５】
図３は、圧力開放弁を有する電池を説明する図であり、分解斜視図である。
図３（Ａ）は、密閉型電池１には電池缶２の開口部に装着した電池ヘッダ３に圧力開放弁４が設けられており、電池ヘッダ３には、電池缶２および電池ヘッダの金属板５とは極性が異なる電極端子６が絶縁性部材７を介して設けられている。そして、電極端子６には導電接続タブが接合されて外部回路等との結線が行われるが、電池ヘッダの金属部に電極端子６に接続した導電接続リードが接触して短絡を起こさないようにするために、電池ヘッダ上には電極端子６の部分に対応する開口部８を設けた絶縁性フィルム等の絶縁性被覆材９が、粘着剤、両面接着テープ等からなる接着層１０によって貼り付けられている。
【０００６】
ところが、電池ヘッダの電極端子の部分を除いて全面に絶縁性被覆材が貼り付けられて圧力開放弁４の上部も覆ったものであると、絶縁性被覆材によって、圧力開放弁の速やかな作動が困難となり、異常時には電池の破裂等が生じる可能性を皆無とすることはできなかった。
【０００７】
そこで、本出願人は、図３（Ｂ）に示したものと類似した、絶縁性被覆材９の圧力開放弁４の上部に位置する部分に、切り欠き部１１を設けた電池パックを特願２００１−３１８１２６号として提案している。この電池パックは、切り欠き部１１を有した密閉型電池を内蔵したものであるので、圧力開放弁４の開裂動作を確実なものとすることが可能となるが、図３（Ｂ）に示すように、密閉型電池を剛性あるいは可撓性の電池パックに収納しない場合には、絶縁性被覆材９に開口部が形成されるので、導電接続タブ等が切り欠き部１１を通じて電池缶壁面との間に短絡を生じる可能性があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電池の蓋体に設けた圧力開放弁が、設計値どおりの所定の圧力において、正確に内部の圧力を開放する電池を提供することを課題とするものであり、圧力開放弁およびその周囲を絶縁性被覆材によって被覆した密閉型電池においても、正確な作動圧力において内部圧力を開放することができ、しかも電池外壁面での短絡等のおそれがない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、角形の密閉型電池において、内部圧力の増大時に圧力を開放する圧力開閉弁を有し、圧力開放弁およびその周囲が絶縁性被覆材によって被覆され、絶縁性被覆材へ圧力開閉弁を投影した部分には接着層が存在しない非接着部が形成され、絶縁性被覆材と圧力開放弁との間には空間を形成し、絶縁性被覆材と圧力開放弁との間に形成された空間が、短辺と長辺からなる電池ヘッダの長辺側の外面まで伸びる電池の外面へ連通する非接着部によって形成される空間と連通した密閉型電池である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、電池缶の極性と異なる電極端子に接合した導電接続タブ等が電池缶の表面に接触して短絡が起きることを防止すると共に、圧力開放弁が所定の圧力において確実に開裂して内部の圧力を開放することが可能な密閉型電池を、電池缶の表面に貼着する絶縁性被覆材に、圧力開放弁の表面とは密着しない部分を形成することによって可能としたものである。
【００１１】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図であり、分解斜視図である。
密閉型電池１は、電池缶２の上部の開口部に電池ヘッダ３が装着されており、電池ヘッダ３には圧力開放弁４を有しており、電池ヘッダ３には、電池缶２および電池ヘッダの金属板５とは極性が異なる電極端子６が絶縁性部材７を介して設けられている。
電池ヘッダ３の上部には、開口部８を設けた絶縁性被覆材９が、粘着剤、両面接着テープ等によって貼り付けられている。
絶縁性被覆材９も圧力開放弁４を投影した部分には、粘着剤、あるいは両面接着テープ等からなる接着層１０を有さない非接着部１２が形成されている。これによって、絶縁性被覆材９と圧力開放弁４の間には空間が生じるので、圧力開放弁の開裂の際には、絶縁性被覆材によって開裂が妨げられることはなく、また電池ヘッダの電池缶と同一の極性の部分は絶縁性被覆材９によって完全に被覆されているので、電極端子から取り出した導電接続タブとの間で短絡が生じる可能性もない密閉型電池を提供することができる。
【００１２】
図２は、本発明の密閉型電池に装着する絶縁性被覆材の一例を説明する図である。図２（Ａ）は、電池ヘッダの平面図であり、電池ヘッダ３には、圧力開放弁４が設けられており、電池缶２および電池ヘッダ３の金属板５とは極性が異なる電極端子６が絶縁性部材７を介して設けられており、電池ヘッダを電池缶の開口部に装着し電解液を注液した後に封口する電解液注液口１３を有している。
【００１３】
図２（Ｂ）は、電池ヘッダ３の上面に貼り付ける絶縁性被覆材９を説明する図であり平面図である。
絶縁性被覆材９は、電池ヘッダに設けた電極端子用の開口部８を有しており、圧力開放弁の投影部に位置する部分には、粘着剤等が塗布されていない非接着部１２が形成されている。
【００１４】
図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）に示した絶縁性被覆材９のＡ−Ａ’線での断面を示す図である。
絶縁性被覆材９には、電極端子用の開口部８が形成され、電池ヘッダ側の面には接着層１０が設けられており、圧力開放弁の投影部に位置する部分には、接着層１０が形成されていない非接着部１２が設けられている。
非接着部１２は、圧力開放弁の長さと同等の長さとすることが好ましいが、圧力開放弁の開裂の際に中心となる部分の投影部に接着層が形成されていない非接着部が存在していれば圧力開放弁の開裂動作に悪影響を及ぼすことはない。
【００１５】
絶縁性被覆材としては、アラミドフィルム、合成紙、変性フェニレンエーテル（ＰＰＥ）等を挙げることができ、厚みは０．１〜０．５ｍｍのものが好ましく、難燃性、および耐熱性の大きな材料を用いることが好ましい。
また、接着層としては、絶縁性被覆材上に粘着剤を塗布して形成したものでも、あるいは両面接着テープ等を貼り付けたものであって良い。接着層の厚みは、０．０３〜０．２ｍｍのものが好ましい。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明を実施例、比較例を挙げて説明する。
実施例１
リチウムイオン電池用の電池缶の開口部に、長さ４．６ｍｍ、幅２．４ｍｍの薄肉部を有する長さ２９．６ｍｍ、幅４．８ｍｍの電池ヘッダを電池缶の開口部に装着した圧力試験用の電池缶を作製した。
電池ヘッダには、アラミド紙（ノーメックス）製の厚さ０．１７ｍｍの絶縁性フィルムに、圧力開放弁の中心部に相当する部分の両側の３ｍｍを除いて厚さ０．２０ｍｍの接着層を形成して貼り付けた。
電池缶内に高圧空気を注入し、電池缶内の圧力を高めて、圧力開放弁が動作をする圧力を測定した。測定した１０個の電池缶の圧力開放弁が動作をする圧力の平均値は、１．４ＭＰａ（ゲージ圧）であった。
【００１７】
比較例１
絶縁性フィルムの全面に接着層を設けた点を除き、実施例１と同様に圧力開放弁が動作をする圧力を測定したところ、１０個の試料の平均値は、１．７ＭＰａ（ゲージ圧）であった。
【００１８】
比較例２
絶縁性フィルムの全面に接着層を設けるとともに、圧力開放弁の中心部と中心が一致する、端部から縦２ｍｍ、横１ｍｍの切り欠きを形成した点を除き、実施例１と同様に圧力開放弁が動作をする圧力を測定したところ、１０個の試料の平均値は、１．４ＭＰａ（ゲージ圧）であった。
【００１９】
比較例３
絶縁性フィルムを設けなかった点を除き、実施例１と同様に圧力開放弁が動作をする圧力を測定したところ、１０個の試料の平均値は、１．４ＭＰａ（ゲージ圧）であった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池は、圧力開放弁を有する電池ヘッダに貼り付けた絶縁性被覆材には、圧力開放弁の投影部には粘着剤を塗布していない非接着部を設けたので、圧力開放弁の作動には、絶縁性被覆材の貼り付けによる悪影響はなく、また確実な絶縁が可能で、電池ヘッダ部での短絡が起こらな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】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池に装着する絶縁性被覆材の一例を説明する図であ
【図３】図３は、圧力開放弁を有する電池を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池缶、３…電池ヘッダ、４…圧力開放弁、５…金属板、６…電極端子、７…絶縁性部材、８…開口部、９…絶縁性被覆材、１０…接着層、１１…切り欠き部、１２…非接着部、１３…電解液注液口
【図１】
0004190200.tif 000002
【図２】
0004190200.tif 000003
【図３】
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