(57)【要約】【課題】電池に振動や衝撃が加わった場合でも、電流は安定して流れ、電池に異常が発生した際、適切に危険が回避でき、かつ、生産性の良い電池用安全装置の提供。【解決手段】電池蓋１、リング材２、電流遮断機構とガス放出機構とを有する安全弁１０、インシュレーター２０、ディスク３０及びサブディスク４０からなる電池用安全装置Ｓにおいて、電池蓋１、リング材２及び安全弁１０はいずれも導電性を有しており、電池蓋１と安全弁１０は、リング材２を介して溶接で接合されており、インシュレーター２０は筒形状であって、前記筒内部に筒の軸方向と直交する棚２４が設けられ、棚２４の電池蓋１側に安全弁１０が嵌合され、電源要素側にディスク３０が嵌合されていることを特徴とする電池用安全装置。  【選択図】図１
2009230896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池蓋、リング材、電流遮断機構とガス放出機構とを有する安全弁、インシュレーター、ディスク及びサブディスクからなる電池用安全装置において、前記電池蓋、前記リング材及び前記安全弁はいずれも導電性を有しており、前記電池蓋と前記安全弁は、前記リング材を介して溶接で接続されており、前記インシュレーターは筒形状であって、筒の内側に筒の軸方向と直交する棚が設けられ、前記棚の電池蓋側に安全弁が嵌合され、電源要素側にディスクが嵌合されていることを特徴とする電池用安全装置。  
【請求項２】
請求項１記載の電池用安全装置において、前記電池蓋がニッケル系金属あるいは鉄系金属で形成され、前記リング材がニッケル系金属とアルミニウム系金属の２層で形成され、前記安全弁がアルミニウム系金属で形成されていることを特徴とする電池用安全装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の電池用安全装置を発電要素の上部に設置し、前記電池用安全装置と発電要素からのリードと接続させたことを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池用安全装置及びそれを用いた二次電池に関する。特に、非水電解液二次電池などの密閉容器が使用される電池に用いられる電流遮断機構とガス放出機構を有する電池用安全装置及び前記電池用安全装置が取り付けられた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子技術の進歩により電子機器の高性能化が進み、それらの電子機器の電源としてリチウムイオン二次電池に代表される高エネルギー密度を有する密閉容器型電池が使用されている。密閉容器型電池では、過充電、短絡などの異常が発生した場合、電池容器内は温度が上昇し、それにより電解液が分解されてガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇する。電池容器内の圧力が過度に上昇すると、電池は発火、破壊や電解液の漏出などを起こし、人体に危害を及ぼす、使用中の電子機器を破損させるなどの危険の恐れがある。
【０００３】
従来、これらの危険を回避するため、過充電、短絡などの異常により、電池容器内の圧力が上昇して、特定の圧力に到達すると、電流を遮断する機構と発生ガスを電池系外に放出して、電池容器内の圧力を低下させるガス放出機構を有する安全弁を構成部品とする安全装置が使用されている。前記の安全装置は、二次電池の発電要素からのリードと接続されて、電池蓋の下面に配置され、電池蓋外周縁と安全装置の外周部とを合わせ、その外側を絶縁性のガスケットで包み、ガスケットを介して、発電要素が収容されている外装缶の開口端にかしめて取り付けられる。
【０００４】
二次電池の通電時は、発電要素からの電流がリードを通じて、安全弁に流れ、安全弁から電池蓋に流れる。従来、電池蓋と安全弁は、前述のように、両者の外周面を合わせ、その外周部を絶縁性のガスケットで包み、電池外装缶の開口端にかしめて、組付けられている。この方法では、電池蓋と安全弁とは物理的に合わせられているだけであり、両者の合わせ面の間隔は、電池外装缶にかしめる時の組立条件によって異なり、又、振動や衝撃により変化することがある。電池蓋と安全弁との合わせ面の間隔が変化すると、通電時の抵抗が変化し、電流量が不安定となる、電池寿命が短くなるなどの課題がある。通電時の抵抗の変化は、電池を並列あるいは直列に接続して使用する場合、より顕著となる。
【０００５】
電池蓋と安全弁との合わせ面の間隔を一定化する提案がされている。例えば、特許文献１、２には、電池蓋と安全弁を電池外装缶の開口端に組付ける際、図１１に示したように、安全弁の外周部を折り曲げて、電池蓋の外周縁を包み込み、その外周を絶縁性のガスケットで覆い、ガスケットを介して、電池外装缶の開口端に組付ける方法が記載されている。この方法は、電池蓋の外周と安全弁の外周を合わせただけの方法に比べれば、改良されている。しかし、電池蓋と安全弁とは、物理的に合わされているだけで、従来同様であり、上記課題を解決するには十分でない。また、電池蓋と安全装置との組立は別工程であり、生産面での課題もある。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５１３９２号公報
【特許文献２】特許第３３８７１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、電池に振動や衝撃が加わった場合でも、電流は安定して流れ、電池に異常が発生した際、適切に危険が回避でき、かつ、生産性の良い電池用安全装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、電池蓋、リング材、電流遮断機構とガス放出機構とを有する安全弁、インシュレーター、ディスク及びサブディスクからなる電池用安全装置において、前記電池蓋、前記リング材、前記安全弁はいずれも導電性を有しており、前記電池蓋と前記安全弁は、前記リング材を介して溶接で接続されており、前記インシュレーターは筒形状であって、筒の内側に筒の軸方向と直交する棚が設けられ、前記棚の電池蓋側に安全弁が嵌合され、電源要素側にディスクが嵌合されている電池用安全装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明の電池用安全装置において、前記電池蓋がニッケル系金属あるいは鉄系金属で形成され、前記リング材がニッケル系金属とアルミニウム系金属の２層で形成され、前記安全弁がアルミニウム系金属で形成されている電池用安全装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２のいずれかの発明の電池用安全装置を発電要素の上部に設置し、前記電池用安全装置と正極リードとを接続させた二次電池である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明の電池用安全装置は、電池蓋と安全弁とは、リング材を介して、溶接により導電性を有する状態で接続され、安全弁は危険回避のための電流遮断機構とガス放出機構を保有する。又、電池蓋、リング材、安全弁は溶接により同一工程で一体化され、安全弁、インシュレーター及びディスクは嵌合や挿入などの簡便な工程で組立てられ、電池用安全装置製造の生産性は優れている。電池蓋と安全弁とが一体化されているため、安全装置の性能は実用時に対応した検査が容易となる。本発明の電池用安全装置を用いた二次電池は、使用時に振動や衝撃を受けても、電流量の変化が少なく、自動車や建設機器など、使用時に振動や衝撃を受ける可能性が高い用途での電池の信頼性向上に寄与する。
【００１２】
請求項２の発明の電池用安全装置は、請求項１と同様の効果を有し、電池蓋はニッケル系金属あるいは鉄系金属で形成され、安全弁はアルミニウム系金属で形成されている。ニッケル系金属あるいは鉄系金属とアルミニウム系金属とを直接溶接することは困難である。電池蓋と安全弁との間に、ニッケル系金属とアルミニウム系金属で形成されるリング材を配置することにより、電池蓋と安全弁はリング材を介して、容易に溶接することができる。電池蓋と安全弁は導電性が良好な状態で接続されるため、電気流通時の抵抗変化の影響を抑えることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２の発明のいずれかの電池用安全装置が組み込まれた二次電池に関するものである。得られた二次電池は振動や衝撃を受けても、電流は安定して流れ、電池の異常発生時には、適切に、電流遮断とガス放出を行うことができ、危険回避が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る電池用安全装置Ｓの一実施形態について、以下、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電池用安全装置の構成断面図である。なお、図１の各部分に付した符号は、図２以降で説明する図面において、対応する部分には同一符号を付して説明する。電池用安全装置Ｓは、電池蓋１、リング材２、安全弁１０、インシュレーター２０、ディスク３０及びサブディスク４０で構成される。
【００１５】
電池蓋１とリング材２の接合面３及びリング材と安全弁１０の接合面４は溶接により接続されている。本発明の電池用安全装置は、従来の電池蓋１と安全弁１０との面を物理的に合わせる場合に比べ、電気流通時の抵抗変化は少なく、また、電池蓋１と安全弁１０との間隔が振動や衝撃で変化することが無いため、電流は安定して流れる。溶接は超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接などの公知の溶接法のいずれかの方法により、点溶接、部分溶接あるいは全面溶接等で行われる。電池蓋１、リング材２及び安全弁１０は溶接により一体化された後、図１に示したように、安全弁１０の外周端部１７を折曲げて、電池蓋１の外周縁を包み込こんでも良いし、また、包み込まれなくても良い。溶接により接続され、一体となった電池蓋１、リング材２及び安全弁１０は外周を絶縁性のガスケット５で覆われ、ガスケット５を介して、発電要素（図示せず）が収容されている電池外装缶６の開口部にかしめて、取付けられる。これにより、電池外装缶は密閉容器となる。
【００１６】
安全弁１０は発電要素側に凸の皿形状であり、皿形状底面の外周部は平面状のフランジ１１が形成され、皿形状底面の中央部は発電要素側に凸面１２が形成され、該凸面１２の中心部に、発電要素側に向かって突出する突起部１３が形成される。安全弁１０の下部外周部１８は、インシュレーター２０の内部に設けられた棚２４の電池蓋側に嵌合圧着される。インシュレーター２０の棚２４の電源要素側には、アルミニウム系金属で形成された平板状のディスク３０が挿入保持される。
【００１７】
インシュレーター２０の内部にある棚２４の中心部には安全弁１０の突起部１３が通る中央孔２１が設けられ、周辺部に複数のガス抜き孔２２が設けられる。ディスク３０は平板状で、中央部に安全弁１０の突起部１３が通る貫通孔３１が設けられ、周辺部に複数のガス通過孔３２が設けられる。アルミニウム系金属で形成されたサブディスク４０は、ガス通過孔３２を塞ぐことなく、貫通孔３１を塞いだ状態でディスク３０に溶接などの方法により、取付けられる。サブディスク４０の電池蓋側の面は安全弁１０の突起部１３と溶接等の方法で接続される。発電要素からのリード５０はサブディスク４０の発電要素側面に接続される。これにより、リード５０から電池蓋１まで電気的に導通する。なお、リード５０はディスク３０に接続されていても良い。
【００１８】
図２（ａ）は電池蓋１の発電要素側から見た平面図、（ｂ）は側面断面図である。電池蓋１の平面形状は、電池外装缶６の形状に対応する形状であれば良く、円形、多角形などのいずれの形状であっても良い。本発明では、便宜上、電池蓋１、リング材２、安全弁１０、インシュレーター２０、ディスク３０の上面から見た平面形状は円形で説明する。電池蓋１の周辺部はフランジ部１Ａ、中央部は電源要素側から見て、凹面１Ｂが形成されている。凹面１Ｂには、二次電池の異常により発生したガスを電池外に排出するための排気孔７が設けられている。排気孔７の数は１箇所以上あれば良いが、凹面１Ｂの傾斜面に、２〜５箇所、等間隔に設けられることが好ましい。排気孔７の大きさ、形状は、電池異常時に放出されるガスの圧力が出来るだけ低くなるように設計されていれば、特に制約はない。
【００１９】
電池蓋１は導電性材料で形成される。導電性材料の中では、ニッケル系金属、または鉄系金属で形成されることが好ましい。電池蓋１は前記金属材料を用い、公知のプレス加工や鋳造などの方法で製造される。電池蓋１が鉄系金属で形成される場合、電池蓋１の耐食性や表面硬度などを向上させる目的で、ニッケルめっきされることが好ましい。電池蓋１がニッケルめっきされた鉄系金属で形成される場合、予め、ニッケルめっきされた鉄系金属をプレス加工しても良く、また、鉄系金属で電池蓋１を形成した後、ニッケルめっきを行っても良い。
【００２０】
電池蓋１のニッケルめっきは、公知のニッケル方法で行われる。予め、銅めっきを行った後、ニッケルめっきを行う方法が好ましい。ニッケルめっきの種類としては、半光沢や無光沢のニッケルめっきが好ましい。ニッケルめっきの厚さは０．５μｍ以上、より好ましくは、１．０〜１００．０μｍである。なお、ニッケル系金属とは、純ニッケルあるいは、ニッケルと銅、鉄、モリブデン、その他の金属から選ばれた１種以上の金属との合金でニッケルが主成分である合金をいう。鉄系金属とは公知の冷延鋼板、熱延鋼板や鉄系成分が８０％以上含有されている合金をいう。
【００２１】
図３の（ａ）はリング材２の電源要素側から見た平面図、（ｂ）は側面断面図である。リング材２は、公知の打ち抜き法やプレス法等で製造され、中空の円板形状である。リング材２は電池蓋１及び安全弁１０と溶接可能な導電性を有する材料で形成される。リング材２には、一面がニッケル系金属２Ａ、他面がアルミニウム系金属２Ｂの金属２層で形成されるものが好ましく用いられる。具体例としては、公知の冷間圧接法などで製造されるニッケル系金属とアルミニウム系金属からなるクラッド材が挙げられる。クラッド材は、オーバーレイクラッド材、インレイクラッド材のいずれであっても良い。リング材２の外径は電池蓋１の外径とほぼ同一であれば良いが、電池蓋１の外径の９５〜１００％が好ましい。リング材２の内径は、リング材２の外径の５５〜９０％の範囲が好ましい。なお、アルミニウム系金属とは、純アルミニウム、または、アルミニウムとマグネシウム、マンガン、シリコーン、銅、その他の金属などから選ばれた一種以上の金属との合金で、アルミニウムが主成分である合金をいう。
【００２２】
リング材２の厚さは、０．０５〜１．５ｍｍ、好ましくは、０．１〜１．０ｍｍの範囲である。リング材２の厚さが上記下限より薄い場合、電池蓋１と安全弁１０との溶接が難しくなる。上記上限より厚い場合、電池用安全装置が大きくなったり、重くなったりする。リング材２がニッケル系金属２Ａとアルミニウム系金属２Ｂの２層で構成される場合、アルミニウム系金属２Ｂの厚さはニッケル系金属２Ａの厚さより厚いことが好ましい。アルミニウム系金属２Ｂを厚くすることにより、リング材２の導電性がより良好となる。電池蓋１、リング材２及び安全弁１０は、リング材２のニッケル系金属面を電池蓋１側に、アルミニウム計金属面を安全弁１０側に向けて配置し、電池蓋１、リング材２及び安全弁１０を同時に溶接することができる。又、リング材２のアルミニウム系金属面と安全弁１０とを溶接した後、リング材２のニッケル系金属面と電池蓋１とを溶接しても良く、電池蓋１とリング材２のニッケル系金属面とを溶接した後、リング材２のアルミニウム系金属面と安全弁１０を溶接しても良い。
【００２３】
安全弁１０は導電性金属で形成されるが、アルミニウム系金属で形成されることが好ましい。安全弁１０の製造は、公知のプレス加工法により製造される。図４の（ａ）は安全弁１０の電池蓋側から見た平面図、（ｂ）は側面断面図である。安全弁１０は電源要素側に凸の皿形状である。皿形状の外周端部１７は、電池蓋１やリング材２を設置する際、ガイドとなる。外周端部１７の高さは、通常、電池蓋１の厚さとリング材２の厚さの和より少し高く、設計される。外周端部１７は、電池蓋１、リング材２及び安全弁１０を溶接により接続した後、折り曲げて、電池蓋１を包み込んでも良い。なお、図５に示す外周端部の無い形状の安全弁１０の使用も可能である。
【００２４】
安全弁１０の皿形状の外周端部１７内部の外周部は平面状のフランジ１１が形成され、フランジ１１の内側には発電要素側に凸面１２が形成され、該凸面１２の中心部に、発電要素側に向かって突出する突起部１３が形成される。突起部１３の形状は、特に、制約は無いが、加工の容易さから、発電要素側が細くなった略円錐形状や略台形形状が好ましい。突起部１３の先端部は平面状であっても、電源要素側に膨らんでいても良い。突起部１３の凸面１２での大きさ１３ａは、凹面１２の径１２ａの３〜２５％の大きさが好ましく、より好ましくは、５〜２０％の大きさである。また、該突起部１３の深さ１３ｂは、サブディスク４０と接続して、電池用安全装置Ｓの厚さができるだけ抑えられる深さである。好ましくは、（インシュレーター２０の棚２４の厚さ＋ディスク３０の厚さ）≦１３ｂ＜（インシュレーター２０の棚２４の厚さ＋ディスク３０の厚さ＋０．２ｍｍ）である。
【００２５】
凸面１２の平面部には、突起部１３を囲む溝部１５が形成されている。更に、溝部１５から凸面１２の外周部に向かって複数の線状溝部１６が形成されている。溝部１５及び線状溝部１６は、電池の異常発生により発生するガスの圧力により、突起部１３とサブディスク４０とが分離して、電流が遮断された後、更に、電池容器内の圧力が上昇し、所定の圧力に到達した際、開裂して、電池容器内のガスを放出させる部分である。溝部１５の形状は、突起部１３を囲む形状であれば、特に、制約はない。溝部１５の加工性を考慮すると、円形であることが好ましい。また、溝部１５の内径は、特に、制約は無いが、開裂した際、ガス放出の圧力と関係するため、ガス放出時の圧力をできるだけ低くできるよう、大きいほうが好ましい。例えば、溝部１５の径１５ａは、突起部１３の径１３ａより大きく、凸面１２の径１２ａの１０〜３５％が好ましく、より好ましくは、１５〜３０％である。
【００２６】
溝部１５は、図６に示したように、不連続部１４が設けられることが好ましい。電池の異常発生により、電池内の圧力が上昇し、電流遮断の設定圧力で、突起部１３とサブディスク３０とが切り離され、電流が遮断される。更に、圧力は上昇するため、設定圧力で、溝部１５、線状溝部１６は開裂する。溝部１５の内部は不連続部１４が設けられているため、安全弁１０から分離することは無い。不連続部１４が設けられない場合、開裂により、溝部１５の内部は安全弁１０から分離し、分離した溝部１５の内部は安全弁１０とディスク３０またはサブディスク４０またはリード５０とを短絡させることがある。短絡すると、電池用安全装置Ｓに、再び、電流が流れ、二次電池が異常状態に戻ることがある。  
【００２７】
不連続部１４の大きさ１４ａは、溝部１５の開裂時の圧力で切り離されない大きさであれば良く、例えば、溝部１５の円周の長さの１／５０〜１／２であり、より好ましくは、１／２０〜１／３の大きさであれば良い。溝部１５、線状溝部１６の深さは、開裂時の圧力と対応しており、使用される電池の開裂設計圧力によって決定される。溝部１５、線状溝部１６の深さは同一であることが好ましいが、必ずしも、同一である必要はない。また、溝部１５と線状溝部１６の線幅は、０．０５〜０．５ｍｍの範囲で形成されることが好ましい。
【００２８】
線状溝部１６は、図４の（ａ）では、突起部１３の中心を通る放射方向の直線で示したが、これに限定されない。例えば、線状溝部１６が突起部１３の中心を通らない直線であっても良く、放射方向の曲線であっても良い。線状溝部１６の数には特に制約は無いが、通常、２〜１０本の範囲にあることが好ましい。線状溝部１６の長さは、線状溝部１６が溝部１５と同様、異常発生の際、所定の圧力で開裂して、ガスを放出する箇所であるため、可能な範囲で長い方が好ましい。
【００２９】
インシュレーター２０は絶縁性材料で形成される。射出成形法、圧縮成形法、注型成形法、プレス成形法など公知の樹脂成形方法で製造される樹脂成形品が好ましい。樹脂としては、吸湿性が低く、耐熱性に優れた樹脂が好ましく使用される。好適な樹脂材料の具体例としては、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、フェノール樹脂などが挙げられる。これらの樹脂材料はガラス繊維、無機添加物などが混合されていても良い。
【００３０】
インシュレーター２０の外観は筒形状であり、円柱、多角柱などの各種形状がある。以下、円筒形状を例として説明する。図７の（ａ）はインシュレーター２０の電池蓋側から見た平面図、（ｂ）は側面断面図である。インシュレーター２０は、円筒形状で、円筒内部に、円筒の軸心と直交する棚２４が設けられる。棚２４の中央部には、安全弁１０の突起部１３を通すことができる中央孔２１が設けられ、周辺部には複数のガス通過孔２２が設けられる。中央孔２１は、電池用安全装置Ｓを組み立てた際、安全弁１０の突起部１３と接触することが無い形状、大きさであれば良い。ガス通過孔２２は、電池に異常が起った際、発生するガスを通過させることの出来る形状であって、下記ディスク３０の周辺部に設けられるガス抜き孔３２を可能なかぎり閉塞させることのない形状、大きさであれば良い。ガス抜き孔３２は、インシュレーター２０の中心に対して、対称的に複数個設けられることが好ましい。
【００３１】
インシュレーター２０の棚２４の電池蓋側に安全弁１０が衝合するように嵌合保持され、棚２４の電源要素側には、ディスク３０が衝合するように嵌めこまれ保持される。これにより、安全弁１０とディスク３０とは絶縁される。なお、インシュレーター２０の棚２４は、インシュレーター２０の内径の５５〜９５％の孔を設け、その孔で、中央孔２１とガス通過孔２２を兼ねさせる構造であっても良い。インシュレーター２０は、保持された安全弁１０の回転やガタツキ防止のため、回転防止２３が設けられることが好ましい。
【００３２】
ディスク３０は引張強度が安全弁１０より大きい導電性の材料で形成されることが好ましい。ディスク３０の好ましい材料はアルミニウム系金属である。ディスク３０に使用する材料の引張強度を安全弁１０の材料より高くすることにより、電池の異常発生により、電池容器内の圧力が上昇した際、安全弁１０の変形がディスク３０の変形より大きくなるため、安全弁１０の突起部１３とサブディスク４０との接続部への負荷が大きくなり、接続部の剥離が所定圧力で確実に行うことが容易となる。なお、安全弁１０とディスク３０とが同一の導電性材料で形成される場合、ディスク３０の厚さは安全弁１０より厚く設計される。
【００３３】
ディスク３０は、平板形状である。以下、円板形状を例として、説明する。図８の（ａ）はディスク３０の電池蓋側から見た平面図、（ｂ）は側面断面図である。ディスク３０は円板形状で、公知のプレス加工法や切削加工法により製造される。ディスク３０の中央部に安全弁１０の突起部１３を通すことができる貫通孔３１が設けられ、周辺部には複数のガス抜き孔３２が設けられる。貫通孔３１は、電池用安全装置Ｓを組立てた際、安全弁１０の突起部１３と接触することが無い大きさであれば良く、形状に特別の制約は無い。貫通孔３１の好ましい形状は円形である。ガス抜き孔３２は電池の異常時に発生するガスを通過させることができる形状、大きさであれば良い。ガス抜き孔３２は、ディスク３０の中心に対して、対称的に複数個設けられることが好ましい。ディスク３０は、インシュレーター２０の棚２４の電源要素側に、衝合するように嵌めこまれ保持される。ディスク３０には、インシュレーター２０に嵌合した後、回転やガタツキ防止のため、回転防止３３が設けられることが好ましい。
【００３４】
サブディスク４０は導電性の材料で形成される。サブディスク４０は、厚さ０．０３〜０．５ｍｍのアルミニウム系金属で形成されることが好ましい。サブディスク４０は、図９に示したように、ディスク３０の発電要素側の面に当接され、ディスク３０の貫通孔３１を塞いで、公知の溶接方法により、ディスク３０に接続される。サブディスク４０は、貫通孔３１の全域に亘って対向し、貫通孔３１を完全に塞ぎ、且つ、ガス抜き孔３２を閉塞させない形状、大きさである。
【００３５】
サブディスク４０の電池蓋側の面の略中心部は、ディスク３０の貫通孔３１を通った安全弁１０の突起部１３の先端と公知の溶接方法により接続される。サブディスク３０と突起部１３の接続強度及びディスク３０とサブディスク４０の接続強度は、振動や落下などの衝撃により剥離しなければ、特に制約は無い。両者の接続強度が同等であっても良く、いずれかの接続強度が大きくても良い。
【００３６】
発電要素からのリード５０は、ディスク３０あるいはサブディスク４０のいずれかと公知の溶接法により接続される。  
【００３７】
本発明の電池用安全装置Ｓは、電池蓋１、リング材２、安全弁１０の３者を溶接接続してから、安全弁１０にインシュレーター２０、ディスク３０、サブディスク４０を組付けても良く、安全弁１０にインシュレーター２０、ディスク３０、サブディスク４０を組付けた後、電池蓋１、リング材２、安全弁１０を溶接接合しても良い。
【００３８】
本発明の電池用安全装置Ｓは嵌合と溶接という公知の簡便な方法で組み立が可能で、特殊な設備や製造技術を必要としないため、作業性は良好である。また、予め、電池蓋１と安全弁１０とが一体化されているため、生産性も良好である。本発明の電池用安全装置Ｓの電池への組込み方法の一例を挙げると、ディスク３０あるいはサブディスク４０の発電要素側の面にリード５０を接続した後、本発明の電池用安全装置Ｓの電池蓋１、リング材２及び安全弁１０の外周部をガスケット５で挟み込み、電池外装缶６の上部開口端にかしめることにより行われる。
【００３９】
次に、電池に組込まれた本発明の電池用安全装置Ｓの作動について説明する。図１０は安全弁１０のみを取出し、その作動状況を示した図である。なお、説明は、安全弁１０の突起部１３を囲む溝部１５は不連続部１４を有する形状の安全弁１０で行う。
【００４０】
図１０の（ａ）は電池が正常時の安全弁１０の状態である。この状態では、電流は発電要素からのリード５０を通じて、サブディスク４０から安全弁１０、リング材２、電池蓋１へと流れる。電池に、過充電、短絡などの異常が発生した場合、電池容器内の温度が上昇し、温度上昇により、ガスが発生して、電池容器内の圧力が上昇する。発生したガスはディスク３０のガス抜き孔３２及びインシュレーター２０のガス通過孔２２を通過して、安全弁１０の凸部１２の発電要素側面に圧力をかける。これにより、図１０の（ｂ）に示したように、安全弁１０の凸部１２は電池の蓋側に押し上げられ、安全弁１０の突起部１３とサブディスク４０との接続部に引き離しの力がかかる。電池容器内の圧力が更に上昇し、安全弁１０の凸部１２にかかる圧力が、安全弁１０の突起部１３とサブディスク４０との接続部切り離しの設計圧力値に到達すると、安全弁１０の突起部１３とサブディスク４０との接続部は切り離され、電流が遮断される。なお、接続部の切り離しでは、接続点のみで切り離されることもあり、接続点のサブディスク４０の一部が引きちぎられることもある。
【００４１】
電流が遮断されても暫くはガス発生が継続するため、電池容器内の圧力は更に上昇し、圧力が溝部１５、線状溝部１６の開裂設計圧力値に到達すると、図１０の（ｃ）のように、安全弁１０の溝部１５および線状溝部１６が開裂する。この開裂により、電池容器内のガスは電池蓋１に形成されている排気孔７から電池系外へ放出される。これにより、電池の異常状態は解消される。安全弁１０の突起部１３を囲む溝部１５の内部は不連続箇所１４があるため、電池の蓋側の方向に向いた状態となり、安全弁１０から切り離されることはない。そのため、電池の異常状態が解消された後、本発明の安全装置は、電流遮断の状態が継続され、電池は安全な状態で維持される。
【００４２】
以上より、本発明の電池用安全装置は、通常時に振動や衝撃を受けても、電流が安定して流れ、電池に異常が発生した場合、電池容器内の圧力が上昇し、所定圧力に到達すると電流が遮断し、引き続いて、安全弁１０の溝部１５及び線状溝部１６が開裂して、ガスを放出することにより、電池の異常状態は解消される。本発明の安全装置Ｓは異常状態解消後、電流遮断状態は確実に保持され、電池は、再度、異常状態に戻ることは無い。
【００４３】
本発明の電池用安全装置は圧力解放機構を有する多くの種類の電池に適用できる。本発明の安全装置が組込まれた電池は、各種電子機器に使用可能であり、それら電子機器の安全性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池用安全装置の構成断面図
【図２】電池蓋の平面図と側面断面図
【図３】リング材の平面図と側面断面図
【図４】安全弁の平面図と側面断面図
【図５】外周端部が平面状の安全弁の側面断面図
【図６】溝部に不連続箇所を有する安全弁の平面図
【図７】インシュレーターの平面図と側面断面図
【図８】ディスクの平面図と側面断面図
【図９】突起部とサブディスクの接続部断面図
【図１０】本発明の安全弁の作動図
【図１１】従来例の電池用安全装置断面図
【符号の説明】
【００４５】
Ｓ        電池用安全装置
１        電池蓋
１Ａ      電池蓋のフランジ
１Ｂ      電池蓋の凹面
２        リング材
２Ａ      リング材のニッケル系金属
２Ｂ      リング材のアルミニウム系金属
３        電池蓋とリング材の溶接面
４        リング材と安全弁の溶接面
５        ガスケット
６        電池外装缶
７        電池蓋の排気孔  
１０      安全弁
１１      安全弁のフランジ部
１２      安全弁の凹面
１２ａ    凹面の内径
１３      突起部
１３ａ    突起部の径
１３ｂ    突起部の深さ
１４      溝部の不連続部
１４ａ    不連続部の大きさ
１５      溝部
１６      線状溝部
１７      皿形状の外周端部
１８      安全弁の下部外周部
２０      インシュレーター
２１      インシュレーターの中央孔
２２      インシュレーターのガス通過孔
２３      インシュレーターの回転・移動防止
２４      インシュレーター円筒内部の棚
３０      ディスク
３１      ディスクの貫通孔
３２      ディスクのガス抜き孔
３３      ディスクの回転・移動防止
４０      サブディスク
５０      リード
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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