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JPH08171898A - 防爆安全装置を備えた角形電気化学素子とその製造方法 - Google Patents

防爆安全装置を備えた角形電気化学素子とその製造方法

Info

Publication number
JPH08171898A
JPH08171898A JP6312916A JP31291694A JPH08171898A JP H08171898 A JPH08171898 A JP H08171898A JP 6312916 A JP6312916 A JP 6312916A JP 31291694 A JP31291694 A JP 31291694A JP H08171898 A JPH08171898 A JP H08171898A
Authority
JP
Japan
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plate
sealing
terminal plate
sealing gasket
pressure sensitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6312916A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Yamazaki
龍也 山崎
Kohei Yamamoto
浩平 山本
Masanori Nakanishi
正典 中西
Mitsuhiro Nakamura
光宏 中村
Kazuo Takada
和夫 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FDK Corp filed Critical FDK Corp
Priority to JP6312916A priority Critical patent/JPH08171898A/ja
Publication of JPH08171898A publication Critical patent/JPH08171898A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角形電気化学素子の防爆安全装置に感圧電流
遮断機構を設けることにより安全性を向上させる。 【構成】 封口板1はその中央にボス部1aが形成さ
れ、内部端子板3及び外部端子板7はその中央にガス抜
き孔7aが形成されており、感圧板5は撓みやすくて破
断しやすい厚みの薄い円板部5bの外周に円筒部5aが
連続しており、封口ガスケット2の内部に内部端子板3
と感圧板5とを順次圧入・積層し、この封口ガスケット
2を封口板1のボス部1a内に圧入し、感圧板5と内部
端子板3とを凸部5cで溶接するとともにリードタブ1
2の先端を内部端子板3の下面側に溶接する。外部端子
板7を封口ガスケット2の開口縁部に載置、押え板9を
封口板1に溶接、封口板1の外周とケース10の開口部
内周とを溶接して、ケース10を密封する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、防爆安全装置を備え
た角形電気化学素子とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、角形電気化学素子に一体的に組み
込まれる防爆安全装置としては、例えば図4(a)、
(b)に示す角形電池の防爆安全装置がある。この防爆
安全装置にあっては、角形電池ケース20の開口端に蓋
板21が固定されており、この蓋板21の中央開口部に
はリベット形端子25が封口ガスケット22を介して固
定されている。このリベット形端子25はリードタブ2
4の一端が接続されており、このリードタブ24の他端
に接続された発電要素23の一方の電極と導通してい
る。また、蓋板21には溝部21aが形成された板厚の
薄いガス抜き弁21bが形成されており、このガス抜き
弁21bは過充電や短絡などの誤使用でケース20内の
圧力が異常上昇した時に溝部21aが破断してガスを安
全に外部に放出して爆発を防ぐようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図4(a)、(b)の防爆安全装置を備えた角形電気
化学素子にあっては、溝部21aが破断することにより
内圧の上昇は抑えられるが、発電要素23からリベット
形端子25までの導電経路を通って電流は流れ続ける。
従って、発電要素の電極反応などの化学反応が進み、そ
れに伴い温度が上昇し続け、最後には発火に至ってしま
う問題が考えられる。
【0004】本発明は上記問題を鑑みてなされ、その目
的は、角形電気化学素子の防爆安全装置に感圧電流遮断
機構を設けることにより、安全性が向上した防爆安全装
置を備えた角形電気化学素子及びその製造方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の防爆安全装置を備えた電気化学素子では、有底
角形のケースと、このケースに収納された電気化学要素
と、前記ケースの矩形の開口部を塞いだ蓋要素とからな
る角形電気化学素子であって、前記蓋要素は、封口板
と、封口ガスケットと、内部端子板と、感圧板と、外部
端子板とを有し、前記封口板はその中央に下方に突出す
るボス部が形成された金属板で前記ボス部はその突出端
から内方に延出するフランジ部が連続しており、前記封
口ガスケットは円筒形樹脂であり、前記内部端子板及び
前記外部端子板はその中央にガス抜き孔が形成された剛
性の比較的大きな円形金属板であり、前記感圧板は撓み
やすくて破断しやすい厚みの薄い円板部の外周に円筒部
が連続しており、前記内部端子板と前記感圧板と前記外
部端子板とは下方から順次積層された状態で前記封口ガ
スケットを介して前記封口板の前記ボス部の内部に嵌合
され、前記感圧板の前記円筒部の上端面は前記外部端子
板の下面に圧接され、前記感圧板と前記内部端子板の少
なくとも一方の中央部分に形成された凸部でのみ両者が
接触するとともにその接触部分が局部的に密着されるこ
とにより一体的な前記蓋要素が構成され、前記電気化学
要素の一方の電極に接続されたリードタブの先端が前記
内部端子板の下面に接続され、前記ケースの開口部と前
記封口板とが気密に嵌合されることにより前記ケースが
密封されてなるのである。
【0006】好ましくは、前記感圧板の外周部は前記封
口ガスケットの内周部に圧入された状態で前記封口ガス
ケットに密着して気密に嵌合され、前記封口ガスケット
の外周部は前記封口板の前記ボス部の内周部に圧入され
た状態で前記ボス部に密着して気密に嵌合され、前記封
口板の外周と前記ケースの開口部内周とは溶接されて気
密に接合されることが望ましい。
【0007】また、本発明の製造方法では、防爆安全装
置を備えた角形電気化学素子を製作するにあたり、前記
封口ガスケットの内部に前記内部端子板と前記感圧板と
を順次圧入・積層し、この封口ガスケットを前記封口板
の前記ボス部の内部に圧入し、前記感圧板と前記内部端
子板とをその凸部で局部的に溶接するとともに前記リー
ドタブの先端を前記内部端子板の下面側に溶接し、外部
端子板を封口ガスケットの開口縁部に載置し、押え板を
封口板に溶接し、前記封口板の外周と前記ケースの開口
部内周とを溶接してなるのである。
【0008】
【作用】ケース内の圧力は内部端子板のガス抜き孔を通
じて感圧板に作用する。内圧が異常上昇すると、この感
圧板が外側へ膨らむように変形し、感圧板と内部端子板
との接触部分が離間し、外部端子板につながる電流経路
が遮断される。感圧板がさらに大きく変形するとついに
は破断し、ケース内のガスが安全に外部に放出される。
【0009】
【実施例】この発明の一実施例による防爆安全装置(感
圧遮断機構を含む)を備えた電気化学素子の構造を図1
(a)の要部縦断面図、(b)の平面図に示す。この電
気化学素子の基本構成は、有底円筒形の金属製電気化学
素子ケース10と、このケース10に収納された電気化
学要素11と、ケース10の開口部を塞ぐ蓋要素とから
なる。
【0010】この蓋要素は、金属製封口板1と、樹脂製
封口ガスケット2と、金属製内部端子板3と、樹脂製の
第1絶縁リング4と、金属製感圧板5と、金属製封口円
筒6と、金属製外部端子板7と、樹脂製の第2絶縁リン
グ8と、金属製押え板9とからなる部品を有する。
【0011】封口板1は、その外周形状がケース10の
開口部の形状にほぼ一致した矩形をなし、その中央には
下方に突出するボス部1aが形成されている。このボス
部1aはその突出端から内方に延出するフランジ部1b
が連続している。
【0012】封口ガスケット2は内方に延出するフラン
ジ部2bの外周に円筒部2aが連続している。内部端子
板3は、その中央に複数のガス抜き孔3aが形成された
剛性の比較的大きな円板である。
【0013】感圧板5は、撓みやすくて破断しやすい厚
みの薄い円板部5bの外周に円筒部5aが連続してい
る。この円板部5bの中央部分には小さな凸部5cが形
成されている。また、図2(a)、(b)の平面図に示
すように、円板部5bにはガス放出用溝5dが切り欠か
れている。
【0014】封口円筒6は剛性の比較的大きな円筒であ
る。外部端子板7は、剛性の比較的大きな円板であり、
その中央は上に向けて凸状になっているとともにガス抜
き孔7aが形成されている。押え板9はその中央に円孔
9aが形成されている。
【0015】以上、説明した電気化学素子部品の組み立
て手順を説明する。
【0016】先ず、感圧板5の円筒部5a内周部に封口
円筒6の外周を圧入する。封口ガスケット2の内周部
に、内部端子板3と第1の絶縁リング4と感圧板5と
を、順次圧入して積層する。このとき、感圧板5は、第
1の絶縁リング4を介して内部端子板3と適宜な隙間を
保ち、感圧板5の凸部5cでのみ両者が接触するととも
にその接触部分が局部的に密着されている。
【0017】このように組み立てた封口ガスケット2の
外周部を封口板1のボス部1aの内周部に圧入して気密
に嵌合させる。
【0018】次に、ケース10内に、リードタブの一端
がその一方の電極に接続された電気化学要素11を挿入
し、電解液を注液する。
【0019】次に、感圧板5と内部端子板3とを凸部5
cで局部的に抵抗溶接するとともにリードタブ12の先
端を内部端子板3の下面側に抵抗溶接する。
【0020】次に、外部端子板7を封口円筒6と感圧板
5の円筒部5aとの上端面に載置し、押え板9をその円
孔9aから外部端子板7の凸状中央部が突出する位置に
第2の絶縁リング8を介して外部端子板7上に載置した
後、押え板9と封口板1とを溶接することにより、一体
的な蓋要素を構成する。このとき、封口ガスケット2と
感圧板5と封口板1のボス部1aとがそれぞれの接触面
において気密になるように挟持される。
【0021】そして、封口板1の外周端とケース10の
開口部内周端とをレーザ溶接して気密に接合することに
より、一体化された前記蓋要素でケース10の開口部を
密封する。
【0022】以上、説明した構成において、その作用を
説明する。
【0023】電気化学要素11の一方の電極はリードタ
ブ12により内部端子板3に接続され、内部端子板3は
中央の溶接点で感圧板5に接続され、感圧板5はその上
端面で外部端子板7の下面に接続されている。この外部
端子板7に負荷回路が接続されることになる。そして、
ケース10内の圧力は内部端子板3のガス抜き孔3aを
通じて感圧板5に作用する。
【0024】内圧が異常上昇すると、図3(a)、
(b)に示すように、感圧板5の円板部5bが外側へ膨
らむように変形し、凸部5cと内部端子板3との溶接点
が剥がれ、外部端子板7につながる電流経路が遮断され
る(感圧電流遮断機構)。円板部5bがさらに大きく変
形するとついには破断し、ケース1内のガスが安全に外
部に放出される(安全弁)。即ち、感圧板5の円板部5
bは感圧電流遮断機構と安全弁とを兼ねている。
【0025】なお、上記各部品の素材や寸法形状は、所
望の感圧電流遮断特性やガス抜き特性及び強度や組立性
等、種々の要因を考慮の上、設定する。
【0026】また、感圧板5のガス放出用溝5dの形状
は図2(a)、(b)に示した形状に限らず所望の破断
特性に応じて形成される。
【0027】さらに、感圧板5の円筒部5aの内周面を
内方へ延出してその厚みを大きくすることにより、感圧
板5と封口円筒6とを一体化させてもよい。この場合、
組立工程が簡略化される。
【0028】さらにまた、感圧板5と内部端子板3との
接続にあたっては、両者のいずれか一方の中央部分に形
成された凸部で接触すればよく、円板部5bではなく内
部端子板3の中央部に外方へ突出する凸部を設けてもよ
い。
【0029】本発明は、リチウムイオン二次電池等の高
エネルギー密度の電池や電気二重層コンデンサ等、種々
の電気化学素子に適用できる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、内圧が異常上昇する
と、電気化学要素から外部端子板につながる電流経路が
遮断されるので、電流が流れることによるガス発生を防
止でき安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による防爆安全装置を備え
た角形電気化学素子を示し、(a)は要部縦断面図、
(b)は平面図である。
【図2】本発明の一実施例の感圧板の平面図である。
【図3】この発明の一実施例による防爆安全装置を備え
た角形電気化学素子の防爆動作を示した要部縦断面図で
あり、(a)は電流経路が遮断された様子、(b)はガ
ス放出の様子を示す。
【図4】従来の防爆安全装置を備えた角形電池を示し、
(a)は平面図、(b)は要部縦断面図である。
【符号の説明】
1 封口板 5c 凸部 1a ボス部 5d ガス放出用溝 1b フランジ部 6 封口円筒 2 封口ガスケット 7 外部端子板 2a 円筒部 7a ガス抜き孔 2b フランジ部 8 第2絶縁リン
グ 3 内部端子板 9 押え板 3a ガス抜き孔 9a 円孔 4 第1絶縁リング 10 電気化学素子
ケース 5 感圧板 11 電気化学要素 5a 円筒部 12 リードタブ5
b 円板部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 光宏 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 高田 和夫 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有底角形のケース10と、このケース1
    0に収納された電気化学要素11と、該ケース10の矩
    形の開口部を塞いだ蓋要素とからなる角形電気化学素子
    であって、該蓋要素は、封口板1と、封口ガスケット2
    と、内部端子板3と、感圧板5と、外部端子板7とを有
    し、該封口板1はその中央に下方に突出するボス部1a
    が形成された金属板で該ボス部1aはその突出端から内
    方に延出するフランジ部1bが連続しており、該封口ガ
    スケット2は円筒形樹脂であり、該内部端子板3及び該
    外部端子板7はその中央にガス抜き孔3a,7aが形成
    された剛性の比較的大きな円形金属板であり、該感圧板
    5は撓みやすくて破断しやすい厚みの薄い円板部5bの
    外周に円筒部5aが連続しており、該内部端子板3と該
    感圧板5と該外部端子板7とは下方から順次積層された
    状態で該封口ガスケット2を介して該封口板1の該ボス
    部の内部に嵌合され、該感圧板5の該円筒部5aの上端
    面は該外部端子板7の下面に圧接され、該感圧板5と該
    内部端子板3の少なくとも一方の中央部分に形成された
    凸部5cでのみ両者が接触するとともにその接触部分が
    局部的に密着されることにより一体的な該蓋要素が構成
    され、該電気化学要素11の一方の電極に接続されたリ
    ードタブ12の先端が該内部端子板3の下面に接続さ
    れ、該ケース10の開口部と該封口板1とが気密に嵌合
    されることにより該ケース10が密封されてなることを
    特徴とする防爆安全装置を備えた角形電気化学素子。
  2. 【請求項2】 前記感圧板5の外周部は前記封口ガスケ
    ット2の内周部に圧入された状態で該封口ガスケット2
    に密着して気密に嵌合され、該封口ガスケット2の外周
    部は前記封口板1の前記ボス部1aの内周部に圧入され
    た状態で該ボス部1aに密着して気密に嵌合され、該封
    口板1の外周と前記ケース10の開口部内周とは溶接さ
    れて気密に接合されてなることを特徴とする請求項1記
    載の防爆安全装置を備えた角形電気化学素子。
  3. 【請求項3】 請求項1及び2に記載の防爆安全装置を
    備えた角形電気化学素子を製作するにあたり、前記封口
    ガスケット2の内部に前記内部端子板3と前記感圧板5
    とを順次圧入・積層してから、このように組み立てた封
    口ガスケット2を該封口板1の前記ボス部1aの内部に
    圧入し、該感圧板5と該内部端子板3とをその凸部5c
    で局部的に溶接するとともに前記リードタブ12の先端
    を該内部端子板3の下面側に溶接し、前記外部端子板7
    を該封口ガスケット2の開口縁部に載置し、押え板9を
    前記封口板1に溶接し、該封口板1の外周と前記ケース
    10の開口部内周とを溶接してなることを特徴とする防
    爆安全装置を備えた角形電気化学素子の製造方法。
JP6312916A 1994-12-16 1994-12-16 防爆安全装置を備えた角形電気化学素子とその製造方法 Pending JPH08171898A (ja)

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