JP3853461B2 - Explosion-proof sealing plate for sealed battery and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池、特にリチウム二次電池などの高エネルギ密度を有する密閉型の非水電解液電池の封口に用いられる密閉型電池用防爆封口板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器あるいはパソコンなどの電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これら携帯機器の駆動電源としては、高容量化した各種のアルカリ蓄電池やリチウム二次電池に代表される非水電解液（有機溶媒系電解液）二次電池が適しており、さらに、これら非水電解液二次電池は、高エネルギ密度で負荷特性の優れた密閉型とすることが促進されている。
【０００３】
ところで、エネルギ密度の高い密閉型の非水電解液電池では、電池内部で発生するガスを対極で消費する、所謂ノイマン方式を採用できないため、過充電や過放電を避ける必要がある。ところが、充電器を含む機器の故障や過充電あるいは誤使用などが生じた場合には、電池内部の発電要素が化学反応を起こし、例えば、過充電や短絡などによる異常反応により電解液や活物質が分解し、それに伴って電池内部に異常にガスが発生し、電池内圧が過大となる。このような問題の発生を未然に確実に防止するために、この種の電池には、電池内圧が設定値を超えたときに弁体を開いてガスを排出する防爆安全装置が従来から付加されている。
【０００４】
さらに、非水電解液二次電池では、過充電状態となった場合に充電電流が流れ続けるため、電解液や活物質が分解し続けて急激に温度上昇するおそれもある。そこで、この種の電池には、電池内圧が所定値に上昇したのを検知することにより、ガスの排出に先立って通電電流を完全に遮断する確実な防爆安全機構が設けられている。
【０００５】
このような防爆安全機構としては、例えば図８に示す構成のものが知られている（特開平6-215747号公報参照）。この防爆安全機構は、上部の弁体１と通気孔３を有する端子板２とが各々の周縁部の間に絶縁ガスケット１０を介在して積み重ねられ、弁体１と端子板２とは、各々の中央部の溶着部４を通じてのみ導電状態になっている。通常時には、通電電流が極板（図示せず）、リード体（図示せず）、金属ケース７および端子板２から溶着部４を介して弁体１、ＰＴＣ素子８および金属キャップ９に流れ、電池として機能する。そして、電池内圧が所定値まで上昇した場合には、この電池内圧を金属ケース７の通気孔５および端子板２の通気孔３を通じて受ける弁体１が内圧作用方向（図の上方）へ変形する応力によって、弁体１が端子板２の溶着部４から剥離し、通電電流を遮断する。
【０００６】
ところで、上記の防爆安全機構では、溶着部４の形成に際して、弁体１と端子板２との所定部位同士を一定の電池内圧によって剥離可能な低い溶着強度に溶接する必要があるため、そのような低い溶着強度に溶接が可能な超音波溶接が採用されていた。しかしながら、超音波溶接は、振動発熱により被溶接物の接合部の表面にのみ溶解を起こさせて被溶接物同士を溶接するものであって、不安定要素が多いことから溶着強度にどうしてもばらつきが生じる。これに対し上記の防爆安全機構では、この溶着強度によって電流を遮断するための電流遮断圧力を設定しているので、電流遮断圧力は、溶着強度のばらつきに応じて相違し、一定値に設定できない欠点がある。それにより、電池内圧が所定値に達する以前に電流が遮断されてしまったり、逆に、電池内圧が所定値に達しているにも拘わらず電流が遮断されないなどの不都合が生じることになる。
【０００７】
そこで、図９に示すような密閉型電池用防爆封口板が提案されている。この密閉型電池用防爆封口板は、電池内圧の上昇によって電流を遮断する際に、溶着強度の影響を受けることのないものである。すなわち、この防爆封口板は、上部金属箔弁体１１と下部金属箔弁体１２とにより防爆弁機構が構成されており、その他の構成は図８のものと同様である。上部金属箔弁体１１には、中央部に平面視Ｃ字形状の薄肉部からなる上部易破断部１３が形成され、下部金属箔弁体１２には、上部易破断部１３よりも径の小さい平面視円形の薄肉部からなる下部易破断部１４が中央部に形成されている。この両金属箔弁体１１，１２は、各々の易破断部１３，１４が同心状に対向する相対位置で各々の中央部が互いに溶接されて、溶着部１５が形成されている。ここで、下部易破断部１４は上部易破断部１３に対し破断強度を低く設定されている。
【０００８】
上記防爆封口板は、両金属箔弁体１１，１２の中央部の溶着部１５のみを介して電気的に接続されており、電流遮断圧力は、刻印手段で形成された下部易破断部１４の破断強度によって設定されているため、溶着部１５の溶着強度のばらつきの影響を受けない。すなわち、電池内圧が所定値まで上昇したときに、円形の下部易破断部１４の全体が破断されて、下部金属箔弁体１２における下部易破断部１４の内方部位がくり抜かれて上部金属箔弁体１１と一体に下部金属箔弁体１２から離間し、通電電流が遮断される。電池内圧がさらに上昇した場合には、上部易破断部１３が破断して開口し、ガスを外部に排出する。この防爆封口板では溶着部１５を剥離させる必要がないから、溶着部１５を強固な溶着強度に溶接が可能なレーザー溶接によって形成できる。したがって、電流遮断圧力は、刻印手段などで形成される下部易破断部１４の破断強度によって設定されるから、溶着強度のばらつきの影響を全く受けない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記防爆封口板は、上述のように顕著な防爆安全機能を発揮するものであるが、以下のような問題が残存している。すなわち、下部易破断部１４は溶着部１５を囲む円形状であって全体の長さが比較的長く、電流遮断圧力は、上述の長い下部易破断部１４の厚みの全体の和による破断強度により設定される。そのため、下部易破断部１４は、全体にわたりμｍオーダーの極めて薄く、且つ均一な厚みに正確に管理して形成する必要があるから、量産性に欠ける。しかも、下部易破断部１４は、刻印手段を高精度に制御する加工を施したとしても、極めて薄い厚みに形成することから、どうしても厚みにばらつきが生じる。また、円形の下部易破断部１４は、その全体に対し均等に破断圧力が作用するから、破断され始める部位が特定されず、破断動作が不安定になり易い。したがって、電流遮断圧力は、以上の不安点要因により信頼性の低いものになりがちである。
【００１０】
そこで本発明は、上述の問題点を解消し、所定の電池内圧で破断させる易破断部を、量産性に優れた製作手段により所定の破断強度に正確に形成でき、信頼性の高い電流遮断機能を得られる密閉型電池用防爆封口板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願の第１発明は、発電要素を収納した電池ケースの開口部を密閉するとともに、電池内圧が設定値まで上昇したときに一部が破断して通電電流を遮断する密閉型電池用防爆封口板において、導電性を有する上部および下部の両金属箔弁体が、それらの周縁部間に絶縁ガスケットを介在して重ね合わされ、且つ各々の中央部位を互いに溶着した接続部のみを介して電気的に導通され、前記両金属箔弁体が、前記上部金属箔弁体の上部に金属キャップを配置して金属ケース内に挿入されてなり、前記下部金属箔弁体は、前記接続部を囲むように設けられた分離線部と、前記分離線部の両端部に連設されて相対向し、電池内圧を前記上部金属箔弁体に作用させる一対の通気孔と、前記両通気孔の相対向する各々の孔縁部間の部分により形成され、電池内圧が所定値に達した時に破断する易破断部とを備え、電池内圧が所定値に達したときに、前記上部金属箔弁体の上方への変形による応力を受けて前記易破断部が破断することにより、前記分離線部、前記両通気孔および前記易破断部で囲まれる部分が前記上部金属箔弁体と共に分離するように構成され、易破断部に対する外周側近傍位置に、下部金属箔弁体を金属ケースに局部的に固定する固定部を設け、前記固定部は、分離線部、両通気孔および易破断部を結ぶ環状の中心点と、前記両通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線の中点とを通る線上に、前記固定部の中心点を設定して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記第１発明に係る密閉型電池用防爆封口板は、電池内圧が下部金属箔弁体の易破断部の破断強度によって設定された所定値まで上昇すると、この圧力を下部金属箔弁体の通気孔を通じて受ける上部金属箔弁体が上方へ向け凸状に変形し、それによって下部金属箔弁体の易破断部に剪断力が作用して、易破断部が破断する。それにより、下部金属箔弁体における分離線部、両通気孔および易破断部で囲まれた部分は、接続部により上部金属箔弁体と共に下部金属箔弁体から離れるため、接続部を通じてのみ導通していた両金属箔弁体が離間して通電電流が遮断される。
【００１３】
この密閉型電池用防爆封口板では、易破断部の破断強度が一対の通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線の長さにより設定されており、上記直線の長さは、従来の防爆封口板の円形の易破断部に比較して格段に短い。したがって、易破断部は、従来の易破断部と同一の破断強度に設定する場合に長さが格段に短くなった分だけ厚くすることができ、下部金属箔弁体の全体厚みを一定にすることは容易であるから、易破断部は、一対の通気孔の間隔のみの管理により所定の破断強度に正確に設定でき、この一対の通気孔は打ち抜き加工により正確な間隔に製作できる。この防爆封口板は、従来の高精度な制御を必要とする刻印加工を用いないことから量産性に優れているとともに、易破断部を設定した破断強度に正確に形成できることから、電流遮断圧力にばらつきが生じない。
【００１４】
また上記第１発明は、易破断部に対する外周側近傍位置に、下部金属箔弁体を金属ケースに局部的に固定する固定部を設けている。
【００１５】
これにより、下部金属箔弁体が接続部を介して上部金属箔弁体により引っ張り上げられるときに、下部金属箔弁体における易破断部の外周側近傍箇所は固定部を介して金属ケースにより引っ張り上げられないように保持されるから、易破断部は、下部金属箔弁体の展性や絶縁ガスケットの変形による影響を受けて破断強度がばらつくといったことが生じない。そのため、この防爆封口板は、易破断部を一対の通気孔の間隔のみにより所定の破断強度に正確に設定できることと併せて、電流遮断圧力に高い信頼性を得られる。
【００１６】
さらに上記第１発明は、固定部を、分離線部、両通気孔および易破断部を結ぶ環状の中心点と、前記両通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線の中点とを通る線上に、前記固定部の中心点を設定して形成している。
【００１７】
これにより、固定部は、易破断部の中点に対応して形成されることから、易破断部の全体にわたり均等な保持力を安定に作用させることができる。
【００１８】
前記発明において、上部および下部の両金属箔弁体の接続部を、両通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線の中点に対し、前記直線に平行な線上において何れかの方向にずれた位置に形成することが好ましい。
【００１９】
これにより、易破断部は、その全体が水平に引っ張り上げらるのではなく、易破断部の中点からずれた位置に形成された接続部により斜め方向に引き裂く状態に破断されることになり、所定の電池内圧に達した時点で円滑且つ安定に破断される。
【００２０】
前記発明において、固定部を、下部金属箔弁体と金属ケースとの所定の対面部位を互いに溶接した溶着部により構成することができる。
【００２１】
これにより、下部金属箔弁体が接続部を介して上部金属箔弁体により引っ張り上げられるときに、下部金属箔弁体における易破断部に対し外周側近傍部位を、金属ケースにより引き上げられないように確実に保持できる。
【００２２】
前記発明において、固定部を、金属ケースまたは絶縁ガスケットに設けた凸部によって下部金属箔弁体が局部的に強く金属ケースに圧接される構成とすることもできる。
【００２３】
これにより、下部金属箔弁体が接続部を介して上部金属箔弁体により引っ張り上げられるときに、下部金属箔弁体における易破断部に対し外周側近傍部位を、絶縁ガスケットと金属ケースとにより局部的に強く挟み付けて引き上げられないように確実に保持できる。
【００２４】
前記発明において、下部金属箔弁体の一対の通気孔を、多角形状に形成するとともに、共に同一形状のものを対称配置に形成することが好ましい。
【００２５】
これにより、一対の通気孔を、その多角形状の角部を相対向させて形成するようにすれば、両通気孔の間隔を所定値に正確に形成できるとともに、易破断部の破断部位を、両通気孔の各々の角部を結ぶ直線上にほぼ規定でき、易破断部を所定の破断強度に容易にかつ正確に形成することができる。
【００２６】
本願の第２発明は、発電要素を収納した電池ケースの開口部を密閉するとともに、電池内圧が設定値まで上昇したときに一部が破断して通電電流を遮断する密閉型電池用防爆封口板において、導電性を有する上部および下部の両金属箔弁体が、それらの周縁部間に絶縁ガスケットを介在して重ね合わされ、且つ各々の中央部位を互いに溶着した接続部のみを介して電気的に導通され、前記両金属箔弁体が、前記上部金属箔弁体の上部に金属キャップを配置して金属ケース内に挿入されてなり、 前記下部金属箔弁体は、前記接続部を囲むように設けられた分離線部と、前記分離線部の両端部に連設されて相対向し、電池内圧を前記上部金属箔弁体に作用させる一対の通気孔と、前記両通気孔の相対向する各々の孔縁部間の部分により形成され、電池内圧が所定値に達した時に破断する易破断部とを備え、電池内圧が所定値に達したときに、前記上部金属箔弁体の上方への変形による応力を受けて前記易破断部が破断することにより、前記分離線部、前記両通気孔および前記易破断部で囲まれる部分が前記上部金属箔弁体と共に分離するように構成され、下部金属箔弁体の分離線部は、Ｃ字形状のスリットからなり、その両端部が一対の通気孔にそれぞれ連通するよう形成されていることを特徴とする。
【００２７】
これにより、分離線部を打ち抜き加工などの量産性に優れた加工により容易に形成できるとともに、下部金属箔弁体における接続部を囲む環状部分は、易破断部のみを介在して下部金属箔弁体の本体部分に接続された状態となり、電流遮断圧力は、易破断部の長さと厚みとで決定する破断強度のみにより設定できるから、正確に設定できる。
【００２８】
本願の第３発明は、発電要素を収納した電池ケースの開口部を密閉するとともに、電池内圧が設定値まで上昇したときに一部が破断して通電電流を遮断する密閉型電池用防爆封口板において、導電性を有する上部および下部の両金属箔弁体が、それらの周縁部間に絶縁ガスケットを介在して重ね合わされ、且つ各々の中央部位を互いに溶着した接続部のみを介して電気的に導通され、前記両金属箔弁体が、前記上部金属箔弁体の上部に金属キャップを配置して金属ケース内に挿入されてなり、 前記下部金属箔弁体は、前記接続部を囲むように設けられた分離線部と、前記分離線部の両端部に連設されて相対向し、電池内圧を前記上部金属箔弁体に作用させる一対の通気孔と、前記両通気孔の相対向する各々の孔縁部間の部分により形成され、電池内圧が所定値に達した時に破断する易破断部とを備え、電池内圧が所定値に達したときに、前記上部金属箔弁体の上方への変形による応力を受けて前記易破断部が破断することにより、前記分離線部、前記両通気孔および前記易破断部で囲まれる部分が前記上部金属箔弁体と共に分離するように構成され、下部金属箔弁体の易破断部は、前記一対の通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線が、前記下部金属箔弁体を製造する際の圧延ロールによる筋目方向に合致するように形成されていることを特徴とする。
【００２９】
これにより、易破断部を常に安定に破断させることができる。
【００３０】
前記発明において、下部金属箔弁体の易破断部に、一対の通気孔の孔縁部間を結ぶ直線に沿って形成したミシン目または細い溝からなる破断規定線を設けることができる。
【００３１】
これにより、易破断部は、破断規定線部により破断部位を確実に規定されるから、破断動作を安定に且つ円滑に行わせることができ、電流遮断圧力を一層確実に所定値に設定することができる。
【００３２】
前記発明において、上部金属箔弁体に、中央部分が下方へ向け膨出した凹状部が設けられ、下部金属箔弁体に、中央部分が上方へ向け膨出し、その膨出部分の外周に沿って分離線部、一対の通気孔および易破断部が環状に配して形成された凸状部が設けられ、前記両金属箔弁体が、前記凹状部と前記凸状部との接触部位を溶接により互いに溶着した接続部を介して電気的導通状態に連結された構成とすることができる。
【００３３】
これにより、両金属箔弁体間に溶接により接続部を形成する場合、両金属箔弁体の凹状部および凸状部は保持手段を用いることなく各々の先端部同士を密着状態に保持することができるため、溶接不良や穿孔が生じることがなく、強固な接続部を歩留りよく形成することができる。
【００３４】
本願の第４発明に係る密閉型電池用防爆封口板の製造方法は、請求項３に記載の密閉型電池用防爆封口板の製造に際して、中央部分が上方へ向け膨出した凸状部を有する下部金属箔弁体を金属ケース内に挿入して、前記下部金属箔弁体における周縁部の所定部位と金属ケースの対面部位とをレーザー溶接により相互に溶着して固定部を形成する工程と、中央部分が下方へ向け膨出した凹状部を有する上部金属箔弁体を前記金属ケース内に挿入して、前記両金属箔弁体の各々の周縁部分を絶縁ガスケットを介在して重ね合わせ、前記凹状部と前記凸状部との各々の先端部位を互いに接触させる工程と、前記両金属箔弁体における各々の周縁部分を固定治具により上下から挟み付けて固定する工程と、前記凹状部と前記凸状部との互いに接触する部位をレーザー溶接により相互に溶着して接続部を形成する工程と、を有している。
【００３５】
上記密閉型電池用防爆封口板の製造方法では、固定部の形成に際して、互いの溶接すべき箇所である金属ケースと下部金属箔弁体の周縁部分とは、共に平坦面であって直接的に押圧しなくても隙間なく密着するから、支障なくレーザー溶接できる。また、レーザー溶接により接続部を形成するに際して、両金属箔弁体の各々の凹状部および凸状部の各々の先端部位は隙間のない状態に密着するから、溶接不良や穿孔が生じることがなく、強固な接続部を歩留りよく形成することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板を示す縦断面図、同図（ｂ）はこの防爆封口板における下部金属箔弁体１８の平面図である。同図において、この密閉型電池用防爆封口板は、可撓性を有する薄い上部金属箔弁体１７と、この上部金属箔弁体１７に対設された可撓性を有する薄い下部金属箔弁体１８と、両金属箔弁体１７，１８の各々の周縁部分の間に介在されたリング状の絶縁ガスケット１９と、上部金属箔弁体１８の周縁部の上面に重ね合わされたリング状のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子２０と、このＰＴＣ素子２０上に載置された複数の排気孔２１ａを有する金属キャップ２１と、上記の各部材を積層状態で挿入させて保持する複数の通気孔２２ａを有するアルミニウム製の金属ケース２２とを備えている。
【００３７】
上部金属箔弁体１７は、例えば厚さ0.10ｍｍで外径が12.7ｍｍの可撓性を有するアルミニウム円板からなり、中央部が下方に向け湾曲形状に膨出した凹状部２３と、この凹状部２３の周囲にＣ字形状の刻印を用いて形成された易破断性の薄肉部２４とを有している。一方、下部金属箔弁体１８は、例えば厚さ0.10ｍｍで外径が13.5ｍｍの可撓性を有するアルミニウム円板からなり、その中央部分が上方に向け膨出した凸状部２７を有している。両金属箔弁体１７，１８は、（ｂ）に示す両金属箔弁体１７，１８の各々の中心点Ｓよりずれた部位を局部的にレーザー溶接することにより互いに溶着されてなる接続部２８のみを介して電気的導通状態に接続されている。
【００３８】
下部金属箔弁体１８には、（ｂ）に明示するように、接続部２８を囲むように設けられた平面視Ｃ字形状のスリットからなる分離線部２９と、この分離線部２９の両端部にそれぞれ連設されて相対向する三角形状の一対の通気孔３０Ａ，３０Ａと、この両通気孔３０Ａ，３０Ａの相対向する残存部分からなる易破断部３１とを備えている。また、下部金属箔弁体１８は、易破断部３１に対し接続部２８とは反対側の近傍部位が金属ケース２２にレーザー溶接されて、固定部３２が形成されている。
【００３９】
一対の通気孔３０Ａ，３０Ａは、同一の三角形状であって、各々の角部を相対向させて対称配置に形成されている。易破断部３１は、一対の通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の三角形状の角部が相対向されていることにより、（ｂ）に破線で図示するように破断部位がほぼ規定されており、その破断部位の長さＬおよび厚みにより電池内圧を受けたときの破断強度が設定されている。さらに、易破断部３１は、一対の通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の孔縁部間を結ぶ（ｂ）に破線で示す直線が、下部金属箔弁体１８を製造する際の圧延ロールによる筋目方向３３に合致するよう形成されている。
【００４０】
上記接続部２８は、両金属箔部弁体１７，１８の中心点Ｓに対し、易破断部３１における両通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の孔縁部間を結ぶ直線に平行な線Ｒ上のいずれかの方向にずれて形成される。したがって、接続部２８は（ｂ）の２点鎖線で示す部位に設けてもよい。また、固定部３２は、上記中心点Ｓと、両通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の孔縁部間を結ぶ直線の中点を通る線上に、溶接の中心点を設定して形成されている。
【００４１】
上記防爆封口板は、絶縁ガスケット１９を介在して重ね合わせた両金属箔弁体１７，１８の上にＰＴＣ素子２０および金属キャップ２１を重ね合わせた状態で金属ケース２２内に挿入し、金属ケース２２の上部を内方にかしめ加工して組立られている。この防爆封口板を電池ケース３４に挿入するに際しは、（ａ）に示すように、電池ケース３４内に収容した極板群３７から導出したリード体３８を金属ケース２２に溶接により接続し、極板群３７に電解液を注入した後に、上述のように組み立てた防爆封口板を、その周囲に絶縁ガスケット３９を介在させて電池ケース３４の開口部に装着する。そののちに、電池ケース３４の上端部分を内方にかしめ加工すると、防爆封口板が電池ケース３４を密閉する。
【００４２】
次に、上記防爆封口板により電池ケース３４の開口部を密閉してなる密閉型電池の作用について説明する。通電電流は、極板群３７、リード体３８、金属ケース２２、下部金属箔弁体１８から接続部２８を介して上部金属箔弁体１７、ＰＴＣ素子２０および金属キャップ２１に流れ、電池として機能する。この密閉型電池では防爆安全機能が３段階に機能する。先ず、第１の防爆安全機能について説明する。過大電流が流れた場合、ＰＴＣ素子２０は短時間で動作温度に達して抵抗値が増大し、通電電流が大幅に減少維持される。それにより、外部短絡あるいは過大電流での誤使用による電池の著しい損傷を防止できる。
【００４３】
ところで、リチウム二次電池などでは、充電器の故障などによる無制御での過充電、あるいは逆充電、または多数直列過放電などが発生した場合、上記ＰＴＣ素子２０の動作電流以下の電流値であっても、電池の安全許容電流を超え、電池内圧が上昇することが多い。この場合、さらに継続して電池に電流が流れた場合には、電解液および活物質の分解などを伴いながら電池温度が急激に上昇して、過大量のガスあるいは蒸気を発生させるおそれがある。そこで、電池内圧を検知して通電電流を完全に遮断する第２の防爆安全機能が作用する。
【００４４】
すなわち、電池内圧が下部金属箔弁体１８の易破断部３１の破断強度によって設定された所定値まで上昇すると、この圧力を金属ケース２２の通気孔２２ａおよび下部金属箔弁体１８の通気孔３０Ａを通じて受ける上部金属箔弁体１７は、図２に示すように、凹状部２３が反転して上方へ向け凸状に変形し、それによって下部金属箔弁体１８の易破断部３１に剪断力が作用して、易破断部３１が破断する。それにより、下部金属箔弁体１８における分離線部２９、両通気孔３０Ａ，３０Ａおよび易破断部３１で囲まれた部分は、上部金属箔弁体１７と共に下部金属箔弁体１８から離れるため、接続部２８を通じてのみ導通していた両金属箔弁体１７，１８が離間して通電電流が遮断される。ここで、上部金属箔弁体１７の薄肉部２４は易破断部３１よりも高い破断強度に設定されているため、上部金属箔弁体１７は電流遮断時にそのままの状態を維持して、電解液が漏れ出るのを防止するので、電解液がＰＴＣ素子２０に付着したり、電解液が外部に漏出して機器を腐食するといったことが生じない。
【００４５】
そののちに、電池内圧がさらに上昇し続けた場合には、第３の防爆安全機能が作用する。すなわち、大量のガスまたは蒸気が発生して電池内圧が上部金属箔弁体１７の薄肉部２４の破断強度によって設定された所定値に達すると、その薄肉部２４が開裂し、充満していたガスが金属キャップ２１の排気孔２１ａから電池の外部に排出される。ここで、下部金属箔弁体１８における分離線部２９、両通気孔３０Ａ，３０Ａおよび易破断部３１で囲まれた部分は、Ｃ字形状の薄肉部２４の径よりも小さい径の環状形状に設定されて、薄肉部２４内に包含される相対位置で対設されている。したがって、離間して上部金属箔弁体１７に付着している下部金属箔弁体１８の一部分は、上部金属箔弁体１７における薄肉部２４の破断により開口したガス排出孔を塞ぐことがなく、大量のガス発生時にも内部ガスを迅速に外部排出することができる。
【００４６】
上記防爆封口板では、易破断部３１が一対の通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の孔縁部間を結ぶ直線の長さＬと下部金属箔弁体１８の厚みとにより設定されており、線の長さＬは、図９の易破断部１４に比較して格段に短い。したがって、図９と同等の破断強度に設定する場合、易破断部３１は、長さが格段に短くなった分だけ図９の場合より厚くすることができ、この下部金属箔弁体１８の全体を一定の厚みに形成することは容易に行えるから、易破断部３１は、一対の通気孔３０Ａ，３０Ａの間隔のみの管理により所定の破断強度に正確に設定できる。一対の通気孔３０Ａ，３０Ａは打ち抜き加工により正確な間隔に製作できるから、この防爆封口板は、従来の高精度な制御を必要とする刻印加工を用いないことから量産性に優れるとともに、電流遮断圧力に高い信頼性を得られる。
【００４７】
しかも、上記防爆封口板は、下記の種々の手段を講じたことにより電流遮断圧力をより一層正確に設定できるとともに、破断動作を安定に行わせて高い信頼性を得られる。先ず、第１に、下部金属箔弁体１８が接続部２８を介して上部金属箔弁体１７により引っ張り上げられるときに、下部金属箔弁体１８における易破断部３１の外側の近傍箇所は固定部３２により金属ケース２２に離間しないよう保持されるから、易破断部３１は、下部金属箔弁体１８の展性や絶縁ガスケット１９の変形による影響を受けて破断強度がばらつくといったことが生じない。しかも、固定部３２は易破断部３１の中点に対応して形成されているから、易破断部３１にはその全体にわたり均等な保持力が安定に作用する。
【００４８】
第２に、接続部２８は、下部金属箔弁体１８の中心点Ｓから上述の方向にずれた位置に設けられているから、易破断部３１は、その全体が水平に引っ張り上げらるのではなく、接続部２８により斜め方向に引き裂く状態で破断されることになり、所定の電池圧力に達した時点で円滑且つ安定に破断される。第３に、易破断部３１は、一対の通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の三角形の対向角部で規定された破断方向が下部金属箔弁体１８の圧延ロールによる筋目方向３３と一致するよう設定して形成されているので、常に安定した破断動作を得ることができる。このように、易破断部３１は上述のような種々の破断のための要件を備えているから、電流遮断圧力にばらつきが生じない。
【００４９】
上記第１の実施の形態の防爆封口板および図９の従来の防爆封口板の各々の電流遮断圧力を図３に示す検査装置により測定した。すなわち、防爆封口板を筒型の一対の電極体４０，４１により気密に挟み付け、この電極体４０，４１を介して電源４２から防爆封口板に電流を供給した状態において、高圧空気源４３から電極体４１を通じて防爆封口板に加える高圧空気を毎秒0.6 ｋｇ／ｃｍ2 で徐々に昇圧させていき、易破断部３１が破断して電流が遮断されたのを検流計４４が検知したときの圧力センサ４７の指示値を電流遮断圧力として計測した。その結果を（表１）に示す。
【００５０】
【表１】
この表１から明らかなように、従来の防爆封口板では標準偏差が1.28であったのが、上記実施の形態の防爆封口板の場合には、標準偏差が0.30に大幅に低減している。なお、標準偏差σは下記の式（１）に基づき計算した。式（１）において、ｘi は上記装置により測定した電流遮断圧力、ｘ0 は平均値、ｎは測定回数をそれぞれ示す。
【００５２】
【数１】
上記実施の形態の防爆封口板の易破断部３１は、一対の三角形状の通気孔３０Ａ，３０Ａの各々の角部を相対向させることにより、破断される箇所がほぼ規定されている。この易破断部３１は、図４（ａ）に示す円形の一対の通気孔３０Ｂ、３０Ｂ、または同図（ｂ）に示す四角形状の一対の通気孔３０Ｃ、３０Ｃの各々の角部を相対向させて形成し、それらの角部の間に形成してもよい。この場合、いずれの通気孔３０Ｂ，３０Ｃも、同一形状のものを一対用いて、対称配置に形成すれば、上記実施の形態と同様の破断効果を得ることができる。
【００５４】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板における下部金属箔弁体１８を示す平面図である。この下部金属箔弁体１８は、易破断部３１に、三角形状の一対の通気孔３０Ａ，３０Ａの孔縁部間を結ぶ直線に沿って破断規定線部となるミシン目４８が形成されており、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。したがって、易破断部３１は、ミシン目４８によって破断部位が確実に規制されるから、破断動作を安定に且つ円滑に行わせることができ、電流遮断圧力を一層確実に所定値に設定することができる。なお、ミシン目４８に代えて、薄肉の溝部を形成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図６は本発明の第３の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板を示す縦断面図である。この実施の形態の防爆封口板が第１および第２の実施の形態のものと異なるのは、下部金属箔弁体１８の易破断部３１に対し外側の近傍箇所に設ける固定部４９の構成のみであり、その他の構成は上記各実施の形態と同様である。
【００５６】
この実施の形態の固定部４９は、金属ケース２２における易破断部３１の外周側の近傍部位の対応箇所に、上方に突出する凸部２２ｂを設け、この凸部２２ｂにより下部金属箔弁体１８の対応箇所が押し上げられて絶縁ガスケット１９との間で局部的に強く金属ケース２２に圧接された構成になっている。なお、この固定部４９は、金属ケース２２の凸部２２ｂに代えて、絶縁ガスケット１９に下方へ突出する凸部を設けて構成してもよい。
【００５７】
上記固定部４９は、第１の実施の形態の防爆封口板の固定部３２と同様に、電池内圧により上部金属箔弁体１７の凹状部２３が変形するのに伴って下部金属箔弁体１８における分離線部２９の内方部位が引き上げられるときに、下部金属箔弁体１８における易破断部３１の外方箇所が金属ケース２２に押し付けて引き上げられるのを阻止する。それにより、下部金属箔弁体１８の展性により易破断部３１の破断強度がばらつくのを確実に防止できるから、易破断部３１は所定の電池内圧に達した時点でばらつきなく確実に破断される。
【００５８】
つぎに、第１または第２の実施の形態に係る防爆封口板の製造方法について説明する。図７（ａ）は、金属ケース２２と下部金属箔弁体１８との各々の所定部位を相互に溶着して固定部３２を形成する工程を示す。金属ケース２２内に、分離線部２９、通気孔３０Ａ，３０Ａおよび易破断部３１を予め形成した下部金属箔弁体１８、或いは上記構成に加えてミシン目４８を形成した下部金属箔弁体１８を挿入する。続いて、金属ケース２２と下部金属箔弁体１８とを、光通過孔５７ａを有する固定治具５７と熱退避用空間５８ａを有する固定治具５８により両側から挟み付け、金属ケース２２の所定部位に、レーザー溶接機５４から光通過孔５７ａを通じレーザー光を照射して、下部金属箔弁体１８における易破断部３１の外周側近接部位と金属ケース２２とを相互にレーザー溶接して固定部３２を形成する。ここで、互いの溶接すべき箇所である金属ケース２２と下部金属箔弁体１８の周縁部分とは、共に平坦面であるから、直接的に押圧しなくても隙間なく密着し、支障なくレーザー溶接できる。
【００５９】
次工程では、両金属箔弁体１７，１８相互間に接続部２８を形成する。図７（ｂ）に示すように、絶縁ガスケット１９および上部金属箔弁体１７を金属ケース２２内に順次挿入して、両金属箔弁体１７，１８の各々の周縁部分を絶縁ガスケット１９を介在して重ね合わせる。絶縁ガスケット１９を介在して重ね合わされた両金属箔弁体１７，１８の各々の周縁部分を、上下の固定治具５２，５３により金属ケース２２を介在して挟み付け、固定する。
【００６０】
つぎに、凹状部２３および凸状部２７の各々の接触部分の所定部位に、レーザー溶接機５４から上部固定治具５２の光通過孔５２ａを通じレーザー光を照射してレーザー溶接し、接続部２８を形成する。図７（ｂ）に示すように、上部金属箔弁体１７を金属ケース２２内に挿入して、上部金属箔弁体１７の周縁部分を絶縁ガスケット１９上に載置すると、上部および下部の金属箔弁体１７，１８の各々の凹状部２３と凸状部２７との先端部同士が互いに接触する。すなわち、下部金属箔弁体１８の凸状部２７および上部金属箔弁体１７の凹状部２３は、下部金属箔弁体１８の周縁部上面から凸状部２７の先端までの突出寸法をｄ１、上部金属箔弁体１７の周縁部下面から凹状部２３先端までの突出寸法をｄ２、絶縁ガスケット１９の厚みをＤとしたときに、ｄ１＋ｄ２＞Ｄの寸法関係に設定されている。
【００６１】
上述の絶縁ガスケット１９を介在して重ね合わされた両金属箔弁体１７，１８の各々の周縁部分を、上下の固定治具５２，５３により金属ケース２２を介在して挟み付け、固定する。このとき、上記のｄ１＋ｄ２＞Ｄの寸法関係から明らかなように、凹状部２３および凸状部２７が僅かに撓められて、それらの各々の先端部位は、屈撓による復元力によって互いに強く押し付け合って、隙間のない状態に密着する。つぎに、凹状部２３および凸状部２７の各々の接触部分の所定部位に、レーザー溶接機５４から上部固定治具５２の光通過孔５２ａを通じレーザー光を照射してレーザー溶接し、接続部２８を形成する。
【００６２】
ところで、レーザー溶接は、溶着強度の高い溶着部を形成できるものであって、被溶接物が剛性体や厚みの大きいものである場合にはそれ自体が変形しないことから支障なく溶接を行える。しかし、本発明における被溶接物である金属箔弁体１７，１８は、0.1 〜0.15ｍｍ程度の厚みの薄いものであって変形し易いため、レーザー溶接するに際してこれらの被溶接部位を互いに密着状態に保持する必要があるが、それらの被溶接部位を、固定治具を両側から押し付ける手段などにより密着させるようなことはできない。なぜならば、一方の固定治具にはレーザー光の通過孔を、他方の固定治具におけるレーザー光の照射箇所には熱影響を避けるための空間を、それぞれ必要とするためである。もし、被溶接部位に隙間が生じると、レーザー光を照射される一方の被溶接部材から他方の被溶接部材への熱伝導が不十分となり、溶接不良や孔があくなどの欠陥が生じる。
【００６３】
これに対し、本発明の製造方法では、被溶接物である両金属箔弁体１７，１８の凹状部２３および凸状部２７は、絶縁ガスケット１９の厚みＤに対し上記のようにｄ１＋ｄ２＞Ｄの寸法関係に設定したので、凹状部２３と凸状部２７とは、保持手段を用いることなく各々の先端部同士を密着同士に保持することができる。そのため、溶接不良や穿孔が生じることがなく、強固な接続部２８を歩留りよく形成することができる。なお、図７の工程以後は、従来と同様の工程により防爆封口板を製作する。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の密閉型電池用防爆封口板によれば、易破断部の破断強度を一対の通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線の長さにより設定する構成とし、所定の位置に下部金属箔弁体を金属ケースに局部的に固定する固定部を設けたので、易破断部は、長さが格段に短くなった分だけ大きな厚みで所定の破断強度に正確に設定でき、また、一対の通気孔は、その間隔を正確に形成するのは容易であるから、破断強度にばらつきが生じない。したがって、この防爆封口板は、量産性に優れるとともに、電流遮断圧力に高い信頼性を得ることができる。
【００６５】
本発明に係る密閉型電池用防爆封口板の製造方法によれば、共に平坦面である金属ケースと下部金属箔弁体の周縁部分とを隙間なく密着させてレーザー溶接することにより、強固な固定部を確実に形成できる。また、両金属箔弁体の各々の凹状部および凸状部の各々の先端部位を隙間のない状態に密着させてレーザー溶接することにより、溶接不良や穿孔のない強固な接続部を歩留りよく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）における下部金属箔弁体のみの平面図。
【図２】同上防爆封口板の下部金属箔弁体が破断した状態の縦断面図。
【図３】同上防爆封口板の検査装置の概略を示す水平断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）はいずれも下部金属箔弁体に形成する一対の通気孔の変形例を示す平面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板における下部金属箔弁体を示す平面図。
【図６】本発明の第３の他の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板を示す縦断面図。
【図７】第１または第２の実施の形態に係る密閉型電池用防爆封口板の製造方法を示す工程図。
【図８】従来の密閉型電池用防爆封口板を示す縦断面図。
【図９】従来の他の密閉型電池用防爆封口板を示す縦断面図。
【符号の説明】
１７ 上部金属箔弁体
１８ 下部金属箔弁体
１８ａ 凸部
１９ 絶縁ガスケット
１９ａ 凸部
２１ 金属キャップ
２２ 金属ケース
２３ 凹状部
２７ 凸状部
２８ 接続部
２９ 分離線部
３０Ａ〜３０Ｃ 通気孔
３２，４９ 固定部
３３ 筋目方向
３４ 電池ケース
４８ ミシン目（破断規定線部）
５２，５３ 固定治具
５７，５８ 固定治具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an explosion-proof sealing plate for a sealed battery used for sealing a sealed battery, particularly a sealed nonaqueous electrolyte battery having a high energy density, such as a lithium secondary battery, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic devices such as AV devices and personal computers have been rapidly becoming portable and cordless, and the driving power sources of these portable devices are non-representatives such as various alkaline storage batteries and lithium secondary batteries with high capacities. A water electrolyte (organic solvent electrolyte) secondary battery is suitable, and further, these non-aqueous electrolyte secondary batteries are promoted to be a sealed type having high energy density and excellent load characteristics.
[0003]
By the way, in a sealed nonaqueous electrolyte battery having a high energy density, a so-called Neumann method that consumes gas generated inside the battery as a counter electrode cannot be adopted, and it is necessary to avoid overcharge and overdischarge. However, when a device including a charger fails or is overcharged or misused, the power generation element inside the battery undergoes a chemical reaction, such as an electrolyte solution or active material due to an abnormal reaction due to overcharge or short circuit, for example. As a result, gas is abnormally generated inside the battery, and the internal pressure of the battery becomes excessive. In order to prevent such problems from occurring in advance, an explosion-proof safety device has been added to this type of battery to open the valve body and discharge gas when the internal pressure of the battery exceeds the set value. ing.
[0004]
Furthermore, in a non-aqueous electrolyte secondary battery, a charging current continues to flow in an overcharged state, so the electrolyte and active material may continue to decompose and the temperature may rise rapidly. Therefore, this type of battery is provided with a reliable explosion-proof safety mechanism that completely cuts off the energization current prior to gas discharge by detecting that the battery internal pressure has increased to a predetermined value.
[0005]
As such an explosion-proof safety mechanism, for example, one having the structure shown in FIG. 8 is known (see JP-A-6-215747). In this explosion-proof safety mechanism, an
[0006]
By the way, in the above explosion-proof safety mechanism, it is necessary to weld the predetermined parts of the
[0007]
Therefore, an explosion-proof sealing plate for a sealed battery as shown in FIG. 9 has been proposed. The explosion-proof sealing plate for a sealed battery is not affected by the welding strength when the current is interrupted by an increase in battery internal pressure. That is, in this explosion-proof sealing plate, the upper metal
[0008]
The explosion-proof sealing plate is electrically connected only through the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Although the explosion-proof sealing plate exhibits a remarkable explosion-proof safety function as described above, the following problems remain. That is, the lower easily
[0010]
Therefore, the present invention eliminates the above-mentioned problems, and can easily form an easily rupture portion that is ruptured at a predetermined battery internal pressure to a predetermined rupture strength by a manufacturing means excellent in mass productivity, and has a highly reliable current interruption function. It is an object of the present invention to provide an explosion-proof sealing plate for a sealed battery and a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective,First of this applicationThe invention provides an explosion-proof sealing plate for a sealed battery that seals an opening of a battery case that houses a power generation element and that partially breaks and interrupts an energization current when the battery internal pressure rises to a set value. The upper and lower metal foil valve bodies having the above are overlapped with an insulating gasket interposed between their peripheral portions, and are electrically connected only through the connection portions where the respective central portions are welded to each other, Both metal foil valve elements are inserted into a metal case with a metal cap disposed on the upper metal foil valve element, and the lower metal foil valve element is provided so as to surround the connecting portion. A separation line, a pair of ventilation holes that are connected to both ends of the separation line part and face each other, and cause battery internal pressure to act on the upper metal foil valve body, and respective edge edges of the two ventilation holes that face each other Formed by the part between the parts, the battery internal pressure is An easily breakable portion that breaks when a constant value is reached, and when the internal pressure of the battery reaches a predetermined value, the easily breakable portion breaks due to stress due to the upward deformation of the upper metal foil valve body. The part surrounded by the separation line part, the two vent holes and the easily breakable part is separated with the upper metal foil valve body.The fixing portion for locally fixing the lower metal foil valve body to the metal case is provided at a position near the outer peripheral side with respect to the easily breakable portion, and the fixing portion is an annular shape connecting the separation line portion, both the air holes and the easily breakable portion. It is characterized by being formed by setting the center point of the fixed portion on a line passing through the center point and a midpoint of a straight line connecting between the hole edges of the two air holes.
[0012]
the aboveAccording to the first inventionThe explosion-proof sealing plate for a sealed battery is an upper metal foil that receives this pressure through the vent of the lower metal foil valve body when the battery internal pressure rises to a predetermined value set by the breaking strength of the easily breakable portion of the lower metal foil valve body. The valve body is deformed in a convex shape upward, whereby a shearing force acts on the easily breakable portion of the lower metal foil valve body, and the easily breakable portion is broken. As a result, the part surrounded by the separation line part, both vent holes and the easily breakable part in the lower metal foil valve body is separated from the lower metal foil valve body together with the upper metal foil valve body by the connection part, and therefore only conducts through the connection part. Both metal foil valve bodies which have been separated are separated from each other and the energization current is interrupted.
[0013]
In this sealed battery explosion-proof sealing plate, the breaking strength of the easily breakable portion is set by the length of a straight line connecting the edge portions of each of the pair of vent holes, and the length of the straight line is a conventional explosion-proof sealing plate. Compared to the round easily breakable portion of the sealing plate, it is much shorter. Therefore, the easily breakable portion can be made thicker as much as the length is remarkably shortened when set to the same break strength as the conventional easily breakable portion, and the entire thickness of the lower metal foil valve body is made constant. Since it is easy, the easily breakable portion can be accurately set to a predetermined breaking strength by managing only the interval between the pair of vent holes, and the pair of vent holes can be manufactured at an accurate interval by punching. This explosion-proof sealing plate is superior in mass productivity because it does not use the conventional engraving process that requires high-precision control, and it can be accurately formed to a breaking strength with an easily breakable part. There is no variation.
[0014]
Moreover, the said 1st invention has provided the fixing | fixed part which fixes a lower metal foil valve body locally to a metal case in the outer peripheral side vicinity position with respect to an easily breakable part.
[0015]
As a result, when the lower metal foil valve body is pulled up by the upper metal foil valve body through the connecting portion, the portion near the outer peripheral side of the easily breakable portion of the lower metal foil valve body is pulled by the metal case through the fixing portion. Since it is held so as not to be raised, the easily breakable portion is not affected by the malleability of the lower metal foil valve body and the deformation of the insulating gasket, and the breaking strength does not vary. For this reason, this explosion-proof sealing plate can obtain a high reliability in the current interrupting pressure in combination with the fact that the easily breakable portion can be accurately set to a predetermined breaking strength only by the distance between the pair of vent holes.
[0016]
Further, in the first aspect of the invention, the fixing part passes through an annular center point connecting the separation line part, both the vent holes and the easily breakable part, and a midpoint of a straight line connecting between the respective hole edges of the both vent holes. A center point of the fixed portion is set on the line.
[0017]
Thereby, since a fixing | fixed part is formed corresponding to the midpoint of an easily breakable part, it can make an equal holding force act stably over the whole easily breakable part.
[0018]
In the present invention, the connecting portions of the upper and lower metal foil valve bodies are displaced in any direction on a line parallel to the straight line with respect to the midpoint of the straight line connecting the edge portions of the two vent holes. It is preferable to form at a different position.
[0019]
As a result, the easily breakable portion is not pulled up horizontally as a whole, but is broken in a state of tearing in an oblique direction by a connecting portion formed at a position shifted from the midpoint of the easily breakable portion. When the predetermined internal pressure of the battery is reached, it is broken smoothly and stably.
[0020]
In the above invention, the fixing portion can be constituted by a welded portion in which predetermined facing portions of the lower metal foil valve body and the metal case are welded to each other.
[0021]
As a result, when the lower metal foil valve body is pulled up by the upper metal foil valve body through the connecting portion, the portion near the outer peripheral side cannot be pulled up by the metal case with respect to the easily breakable portion in the lower metal foil valve body. Can be held securely.
[0022]
In the above invention, the fixing portion may be configured such that the lower metal foil valve body is locally strongly pressed against the metal case by a convex portion provided on the metal case or the insulating gasket.
[0023]
As a result, when the lower metal foil valve body is pulled up by the upper metal foil valve body through the connecting portion, the vicinity of the outer peripheral side of the easily breakable portion of the lower metal foil valve body is formed by the insulating gasket and the metal case. It can be securely held so that it cannot be pulled up by being pinched locally.
[0024]
In the above invention, it is preferable that the pair of vent holes of the lower metal foil valve body are formed in a polygonal shape, and those having the same shape are formed in a symmetrical arrangement.
[0025]
Thus, if the pair of ventilation holes are formed so that the polygonal corners are opposed to each other, the interval between both the ventilation holes can be accurately formed to a predetermined value, and the breakage part of the easily breakable part can be It can be defined almost on a straight line connecting the corners of the two air holes, and the easily breakable portion can be easily and accurately formed with a predetermined breaking strength.
[0026]
The second invention of the present application seals the opening of the battery case that houses the power generation element, and partially seals the explosion-proof sealing plate for battery when the internal pressure of the battery rises to a set value to cut off the energization current. In this case, both the upper and lower metal foil valve bodies having conductivity are overlapped with each other by interposing an insulating gasket between their peripheral portions, and are electrically connected only through the connection portions where the respective central portions are welded to each other. The both metal foil valve bodies are inserted into the metal case by placing a metal cap on top of the upper metal foil valve body, The lower metal foil valve body is connected to and separated from a separation line portion provided so as to surround the connection portion, and both ends of the separation line portion, and the internal pressure of the battery acts on the upper metal foil valve body. A pair of air holes to be formed and an easily breakable portion that is formed by a portion between the respective edge portions of the air holes facing each other and that breaks when the battery internal pressure reaches a predetermined value. When the upper metal foil valve body is reached, the portion that is surrounded by the separation line portion, the two vent holes, and the easily breakable portion by receiving the stress due to the upward deformation of the upper metal foil valve body and breaking the easily breakable portion Is configured to separate with the upper metal foil valve body,The separation line part of the lower metal foil valve body is formed of a C-shaped slit, and both ends thereof are formed to communicate with a pair of vent holes, respectively.It is characterized by being.
[0027]
As a result, the separation line portion can be easily formed by processing excellent in mass productivity such as punching processing, and the annular portion surrounding the connection portion in the lower metal foil valve body is interposed only by the easily breakable portion, and the lower metal foil valve Since it becomes the state connected to the main-body part of the body and the current interruption pressure can be set only by the breaking strength determined by the length and thickness of the easily breakable portion, it can be set accurately.
[0028]
A third invention of the present application seals an opening of a battery case that houses a power generation element, and is an explosion-proof sealing plate for a sealed battery that is partially broken to cut off an energization current when the battery internal pressure rises to a set value. In this case, both the upper and lower metal foil valve bodies having conductivity are overlapped with each other by interposing an insulating gasket between their peripheral portions, and are electrically connected only through the connection portions where the respective central portions are welded to each other. The both metal foil valve bodies are inserted into the metal case by placing a metal cap on top of the upper metal foil valve body, The lower metal foil valve body is connected to and separated from a separation line portion provided so as to surround the connection portion, and both ends of the separation line portion, and the internal pressure of the battery acts on the upper metal foil valve body. A pair of air holes to be formed and an easily breakable portion that is formed by a portion between the respective edge portions of the air holes facing each other and that breaks when the battery internal pressure reaches a predetermined value. When the upper metal foil valve body is reached, the portion that is surrounded by the separation line portion, the two vent holes, and the easily breakable portion by receiving the stress due to the upward deformation of the upper metal foil valve body and breaking the easily breakable portion Is configured to separate with the upper metal foil valve body,The easily breakable portion of the lower metal foil valve body is formed so that the straight line connecting the edge portions of each of the pair of vent holes coincides with the line direction of the rolling roll when the lower metal foil valve body is manufactured.It is characterized by being.
[0029]
Thereby, an easily breakable part can always be fractured stably.
[0030]
In the above-mentioned invention, a breakage defining line composed of a perforation or a narrow groove formed along a straight line connecting the edge portions of the pair of air holes can be provided in the easily breakable portion of the lower metal foil valve body.
[0031]
As a result, the breakable portion of the easily breakable portion is reliably defined by the breakage defining line portion, so that the breaking operation can be performed stably and smoothly, and the current interrupting pressure is set to a predetermined value more reliably. Can do.
[0032]
In the above invention, the upper metal foil valve body is provided with a concave portion having a central portion bulging downward, and the lower metal foil valve body has a central portion bulging upward, along the outer periphery of the bulged portion. A separating line part, a pair of vent holes, and a convex part formed by arranging an easy-to-break part in an annular shape, and the metal foil valve body has a contact part between the concave part and the convex part. It can be set as the structure connected with the electrical continuity state via the connection part welded mutually by welding.
[0033]
Thereby, when forming a connection part between both metal foil valve bodies by welding, the concave part and convex part of both metal foil valve bodies hold | maintain each front-end | tip part in a close_contact | adherence state, without using a holding means. Therefore, it is possible to form a strong connection portion with a high yield without causing poor welding or perforation.
[0034]
According to the fourth invention of the present applicationThe manufacturing method of the explosion-proof sealing plate for the sealed battery is as follows:Claim 3When manufacturing an explosion-proof sealing plate for a sealed battery, a lower metal foil valve body having a convex portion with a central portion bulging upward is inserted into a metal case, and a predetermined peripheral portion of the lower metal foil valve body is determined. The part and the facing part of the metal case are welded to each other by laser welding to form a fixing part, and the upper metal foil valve body having a concave part whose central part bulges downward is inserted into the metal case. A step of superimposing the peripheral portions of each of the two metal foil valve bodies with an insulating gasket interposed therebetween, and bringing the respective tip portions of the concave portion and the convex portion into contact with each other; A step of sandwiching and fixing each peripheral portion of the body from above and below with a fixing jig, and a step of forming a connection portion by welding the portions of the concave portion and the convex portion that are in contact with each other by laser welding And have .
[0035]
In the manufacturing method of the above-mentioned sealed battery explosion-proof sealing plate, when the fixing portion is formed, the metal case which is a place to be welded to each other and the peripheral portion of the lower metal foil valve body are both flat surfaces and directly Laser welding can be performed without any trouble because it adheres without a gap without pressing. In addition, when forming the connecting portion by laser welding, the concave portions of the metal foil valve bodies and the tip portions of the convex portions are in close contact with each other without any gaps, so that no welding failure or perforation occurs. A strong connection portion can be formed with a high yield.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of a lower metal
[0037]
The upper metal
[0038]
In the lower metal
[0039]
The pair of
[0040]
The connecting
[0041]
The explosion-proof sealing plate is inserted into the
[0042]
Next, the operation of the sealed battery in which the opening of the
[0043]
By the way, in the case of a lithium secondary battery or the like when an uncontrolled overcharge due to a charger failure or the like, a reverse charge, or a multiple series overdischarge occurs, the current value is equal to or less than the operating current of the
[0044]
That is, when the battery internal pressure rises to a predetermined value set by the breaking strength of the easily
[0045]
After that, when the battery internal pressure continues to rise, the third explosion-proof safety function operates. That is, when a large amount of gas or vapor is generated and the internal pressure of the battery reaches a predetermined value set by the breaking strength of the
[0046]
In the explosion-proof sealing plate, the easily
[0047]
In addition, the explosion-proof sealing plate can set the current interruption pressure more accurately by taking the following various means, and can stably perform the breaking operation and obtain high reliability. First, when the lower metal
[0048]
Secondly, since the connecting
[0049]
The current interruption pressures of the explosion-proof sealing plate of the first embodiment and the conventional explosion-proof sealing plate of FIG. 9 were measured by the inspection apparatus shown in FIG. That is, the explosion-proof sealing plate is hermetically sandwiched between a pair of
[0050]
[Table 1]
As is apparent from Table 1, the standard deviation of the conventional explosion-proof sealing plate was 1.28, but in the case of the explosion-proof sealing plate of the above embodiment, the standard deviation is greatly reduced to 0.30. The standard deviation σ was calculated based on the following formula (1). In formula (1), xiIs the current breaking pressure measured by the above device, x0Represents an average value, and n represents the number of measurements.
[0052]
[Expression 1]
In the easily
[0054]
FIG. 5 is a plan view showing the lower metal
[0055]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to a third embodiment of the present invention. The explosion-proof sealing plate of this embodiment is different from that of the first and second embodiments only in the configuration of the fixing
[0056]
The fixing
[0057]
The fixing
[0058]
Below, the manufacturing method of the explosion-proof sealing board which concerns on 1st or 2nd embodiment is demonstrated. FIG. 7A shows a process of forming the fixing
[0059]
In the next step, a connecting
[0060]
Next, laser welding is performed by irradiating a predetermined portion of each contact portion of the
[0061]
The peripheral portions of the two metal
[0062]
By the way, laser welding can form a welded portion with high welding strength, and when the work piece is a rigid body or a material having a large thickness, it can be welded without any problem because it does not deform itself. However, since the metal
[0063]
On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the explosion-proof sealing plate for a sealed battery of the present invention, the breaking strength of the easily breakable portion is set by the length of the straight line connecting the edge portions of the pair of vent holes.The fixed part that fixes the lower metal foil valve body locally to the metal case is provided at a predetermined position.Therefore, the easily breakable portion can be accurately set to a predetermined breaking strength with a thickness that is much shorter than the length, and the pair of vent holes can be easily formed accurately. Therefore, there is no variation in breaking strength. Therefore, this explosion-proof sealing plate is excellent in mass productivity and can obtain high reliability in the current interruption pressure.
[0065]
According to the method of manufacturing an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to the present invention, the metal case which is a flat surface and the peripheral portion of the lower metal foil valve body are brought into close contact with each other without any gap, thereby being firmly fixed. The part can be formed reliably. In addition, by forming the concave part of each metal foil valve body and the tip part of each convex part in close contact with each other in a state without gaps, laser welding is performed to form a strong connection part without poor welding or perforation. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a longitudinal sectional view, and (b) is a plan view of only a lower metal foil valve body in (a). .
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a state where the lower metal foil valve body of the explosion-proof sealing plate is broken.
FIG. 3 is a horizontal sectional view schematically showing the inspection device for the explosion-proof sealing plate.
FIGS. 4A and 4B are plan views showing modifications of a pair of vent holes formed in the lower metal foil valve body. FIGS.
FIG. 5 is a plan view showing a lower metal foil valve body in an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to a third other embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a process diagram showing a method for manufacturing a sealed battery explosion-proof sealing plate according to the first or second embodiment.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a conventional explosion-proof sealing plate for a sealed battery.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing another conventional explosion-proof sealing plate for a sealed battery.
[Explanation of symbols]
17 Upper metal foil disc
18 Lower metal foil valve
18a Convex part
19 Insulation gasket
19a Convex
21 Metal cap
22 Metal case
23 Concave part
27 Convex part
28 connections
29 Separation line
30A-30C Vent
32, 49 fixed part
33 Streak direction
34 Battery case
48 Perforation (Break Specified Line)
52, 53 Fixing jig
57, 58 Fixing jig
Claims (10)
導電性を有する上部および下部の両金属箔弁体が、それらの周縁部間に絶縁ガスケットを介在して重ね合わされ、且つ各々の中央部位を互いに溶着した接続部のみを介して電気的に導通され、
前記両金属箔弁体が、前記上部金属箔弁体の上部に金属キャップを配置して金属ケース内に挿入されてなり、
前記下部金属箔弁体は、
前記接続部を囲むように設けられた分離線部と、
前記分離線部の両端部に連設されて相対向し、電池内圧を前記上部金属箔弁体に作用させる一対の通気孔と、
前記両通気孔の相対向する各々の孔縁部間の部分により形成され、電池内圧が所定値に達した時に破断する易破断部とを備え、
電池内圧が所定値に達したときに、前記上部金属箔弁体の上方への変形による応力を受けて前記易破断部が破断することにより、前記分離線部、前記両通気孔および前記易破断部で囲まれる部分が前記上部金属箔弁体と共に分離するように構成され、
易破断部に対する外周側近傍位置に、下部金属箔弁体を金属ケースに局部的に固定する固定部を設け、
前記固定部は、分離線部、両通気孔および易破断部を結ぶ環状の中心点と、前記両通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線の中点とを通る線上に、前記固定部の中心点を設定して形成されている
ことを特徴とする密閉型電池用防爆封口板。In the sealed battery explosion-proof sealing plate that seals the opening of the battery case that houses the power generation element, and partially cuts off when the battery internal pressure rises to the set value to cut off the energization current.
Both upper and lower metal foil valve bodies having conductivity are overlapped with each other by interposing an insulating gasket between their peripheral portions, and are electrically connected only through a connection portion where each central portion is welded to each other. ,
The both metal foil valve bodies are inserted into a metal case by placing a metal cap on top of the upper metal foil valve body,
The lower metal foil valve body is
A separating line portion provided so as to surround the connecting portion;
A pair of vent holes that are connected to both ends of the separation line portion and face each other, and cause battery internal pressure to act on the upper metal foil valve body;
Formed by a portion between each of the opposite edge portions of the air holes, and an easily breakable portion that breaks when the battery internal pressure reaches a predetermined value,
When the internal pressure of the battery reaches a predetermined value, the easily breakable portion is broken by receiving stress due to the upward deformation of the upper metal foil valve body, so that the separation line portion, the two vent holes, and the easy breakage The part surrounded by the part is configured to be separated together with the upper metal foil valve body ,
In the vicinity of the outer peripheral side with respect to the easily breakable portion, a fixing portion for locally fixing the lower metal foil valve body to the metal case is provided,
The fixing portion is formed on a line passing through a separation line portion, an annular center point connecting both the vent holes and the easily breakable portion, and a straight midpoint connecting the edge portions of the two vent holes. An explosion-proof sealing plate for a sealed battery, characterized in that it is formed by setting the center point of the battery.
導電性を有する上部および下部の両金属箔弁体が、それらの周縁部間に絶縁ガスケットを介在して重ね合わされ、且つ各々の中央部位を互いに溶着した接続部のみを介して電気的に導通され、
前記両金属箔弁体が、前記上部金属箔弁体の上部に金属キャップを配置して金属ケース内に挿入されてなり、
前記下部金属箔弁体は、
前記接続部を囲むように設けられた分離線部と、
前記分離線部の両端部に連設されて相対向し、電池内圧を前記上部金属箔弁体に作用させる一対の通気孔と、
前記両通気孔の相対向する各々の孔縁部間の部分により形成され、電池内圧が所定値に達した時に破断する易破断部とを備え、
電池内圧が所定値に達したときに、前記上部金属箔弁体の上方への変形による応力を受 けて前記易破断部が破断することにより、前記分離線部、前記両通気孔および前記易破断部で囲まれる部分が前記上部金属箔弁体と共に分離するように構成され、
下部金属箔弁体の分離線部は、Ｃ字形状のスリットからなり、その両端部が一対の通気孔にそれぞれ連通するよう形成されていることを特徴とする密閉型電池用防爆封口板。 In the sealed battery explosion-proof sealing plate that seals the opening of the battery case that houses the power generation element, and partially cuts off when the battery internal pressure rises to the set value to cut off the energization current.
Both upper and lower metal foil valve bodies having conductivity are overlapped with each other by interposing an insulating gasket between their peripheral portions, and are electrically connected only through a connection portion where each central portion is welded to each other. ,
The both metal foil valve bodies are inserted into a metal case by placing a metal cap on top of the upper metal foil valve body,
The lower metal foil valve body is
A separating line portion provided so as to surround the connecting portion;
A pair of vent holes that are connected to both ends of the separation line portion and face each other, and cause battery internal pressure to act on the upper metal foil valve body;
Formed by a portion between each of the opposite edge portions of the air holes, and an easily breakable portion that breaks when the battery internal pressure reaches a predetermined value,
When the battery internal pressure reaches a predetermined value, said by the frangible section stress due to the deformation of the upper upper metal foil valve body accepted by breaks, the separation line section, the two vent holes and the easily The portion surrounded by the fracture portion is configured to separate with the upper metal foil valve body,
An explosion-proof sealing plate for a sealed battery, wherein the separation line portion of the lower metal foil valve body is formed of a C-shaped slit, and both end portions thereof are respectively communicated with a pair of vent holes.
導電性を有する上部および下部の両金属箔弁体が、それらの周縁部間に絶縁ガスケットを介在して重ね合わされ、且つ各々の中央部位を互いに溶着した接続部のみを介して電気的に導通され、
前記両金属箔弁体が、前記上部金属箔弁体の上部に金属キャップを配置して金属ケース内に挿入されてなり、
前記下部金属箔弁体は、
前記接続部を囲むように設けられた分離線部と、
前記分離線部の両端部に連設されて相対向し、電池内圧を前記上部金属箔弁体に作用させる一対の通気孔と、
前記両通気孔の相対向する各々の孔縁部間の部分により形成され、電池内圧が所定値に達した時に破断する易破断部とを備え、
電池内圧が所定値に達したときに、前記上部金属箔弁体の上方への変形による応力を受けて前記易破断部が破断することにより、前記分離線部、前記両通気孔および前記易破断部で囲まれる部分が前記上部金属箔弁体と共に分離するように構成され、
下部金属箔弁体の易破断部は、前記一対の通気孔の各々の孔縁部間を結ぶ直線が、前記下部金属箔弁体を製造する際の圧延ロールによる筋目方向に合致するように形成されていることを特徴とする密閉型電池用防爆封口板。 In the sealed battery explosion-proof sealing plate that seals the opening of the battery case that houses the power generation element, and partially cuts off when the battery internal pressure rises to the set value to cut off the energization current.
Both upper and lower metal foil valve bodies having conductivity are overlapped with each other by interposing an insulating gasket between their peripheral portions, and are electrically connected only through a connection portion where each central portion is welded to each other. ,
The both metal foil valve bodies are inserted into a metal case by placing a metal cap on top of the upper metal foil valve body,
The lower metal foil valve body is
A separating line portion provided so as to surround the connecting portion;
A pair of vent holes that are connected to both ends of the separation line portion and face each other, and cause battery internal pressure to act on the upper metal foil valve body;
Formed by a portion between each of the opposite edge portions of the air holes, and an easily breakable portion that breaks when the battery internal pressure reaches a predetermined value,
When the internal pressure of the battery reaches a predetermined value, the easily breakable portion is broken by receiving stress due to the upward deformation of the upper metal foil valve body, so that the separation line portion, the two vent holes, and the easy breakage The part surrounded by the part is configured to be separated together with the upper metal foil valve body,
The easily breakable portion of the lower metal foil valve body is formed so that the straight line connecting the edge portions of each of the pair of vent holes coincides with the line direction of the rolling roll when the lower metal foil valve body is manufactured. An explosion-proof sealing plate for a sealed battery , characterized in that
下部金属箔弁体に、中央部分が上方へ向け膨出し、その膨出部分の外周に沿って分離線部、一対の通気孔および易破断部が環状に配して形成された凸状部が設けられ、
前記両金属箔弁体が、前記凹状部と前記凸状部との接触部位を溶接により互いに溶着した接続部を介して電気的導通状態に連結されている請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の密閉型電池用防爆封口板。The upper metal foil valve body is provided with a concave portion with a central portion bulging downward,
On the lower metal foil valve body, there is a convex portion formed by bulging upward at the center portion, and along the outer periphery of the bulged portion, with a separation line portion, a pair of vent holes and an easily breakable portion arranged annularly. Provided,
The two metal foil valve body, any one of claims 1 and is connected to an electrical conductive state via the connecting portion which is welded together by welding the contact portion between said concave portion and the convex portion according to claim 8 An explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to 1.
中央部分が上方へ向け膨出した凸状部を有する下部金属箔弁体を金属ケース内に挿入して、前記下部金属箔弁体における周縁部の所定部位と金属ケースの対面部位とをレーザー溶接により相互に溶着して固定部を形成する工程と、
中央部分が下方へ向け膨出した凹状部を有する上部金属箔弁体を前記金属ケース内に挿入して、前記両金属箔弁体の各々の周縁部分を絶縁ガスケットを介在して重ね合わせ、前記凹状部と前記凸状部との各々の先端部位を互いに接触させる工程と、
前記両金属箔弁体における各々の周縁部分を固定治具により上下から挟み付けて固定する工程と、
前記凹状部と前記凸状部との互いに接触する部位をレーザー溶接により相互に溶着して接続部を形成する工程と、
を有する密閉型電池用防爆封口板の製造方法。 A method for producing an explosion-proof sealing plate for a sealed battery according to claim 3 ,
A lower metal foil valve body having a convex portion whose central portion bulges upward is inserted into a metal case, and a predetermined portion of the peripheral portion of the lower metal foil valve body and a facing portion of the metal case are laser-welded. Forming a fixing portion by welding to each other,
An upper metal foil valve body having a concave portion with a central portion bulging downward is inserted into the metal case, and the peripheral portions of the two metal foil valve bodies are overlapped with an insulating gasket interposed therebetween, A step of bringing the tip portions of the concave portion and the convex portion into contact with each other;
The step of sandwiching and fixing each peripheral portion of both the metal foil valve bodies from above and below with a fixing jig,
Forming a connecting portion by welding the portions of the concave portion and the convex portion that are in contact with each other by laser welding;
The manufacturing method of the explosion-proof sealing board for sealed batteries which has this.
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