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    公开号:WO1985003386A1
    申请号:PCT/JP1985/000016
    申请日:1985-01-18
    公开日:1985-08-01
    发明作者:Akira Takahashi；Yoshifumi Kudara；Sadao Shoji；Saburo Nakatsuka
    申请人:Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.；
    IPC主号:H01M2-00
    专利说明:
    [0001] • 明 細 書
    [0002] 発明の名称
    [0003] 密閉型電池の安全弁装置 - 技術分野
    [0004] 5 本発明は密閉型電池の安全弁装置に関するも ので、 さらに詳 しくは、 正 ， 負いずれか一方極の端子を兼ねたキャ ッ プと中央 部にガス排気孔を設けた皿状封口板との間に形成される弁室内 に-、 この弁室よ も小さな体積をもち、 かつ上面形状が S角以 下の多角形を呈する弾性弁体を位置させてガス排気孔を閉塞し t o た安全弁装置に関する。
    [0005] 脊景技術
    [0006] 密閉型電池、 特に円筒型 N i— G d 蓄電池は通常、 第 1 図に示 すよ うに構成されていた。 図中、 キ ャ ッ プ状正極端子 1 と皿状 封口板 2には、 ステン レス鋼板又は-ッ ケルメ ッキ鋼板を用い、 5 両者の間に作られる弁室 3には、 ク ロ ロ プレンゴム ， エチレン プロ ピレンゴム ， フ ッ素ゴム ， シ リ コ ン ゴム等の耐ァノレカ リ性 のゴム で形成された第 2図 A ， Bに示すよ うな凸 レンズ状の上 下対称の曲面を持つ碁石状弾性弁体 4を収納し、 皿状封口板 2 の周縁をかしめることによ ] キ ヤ ッブ状 IE.極端子 1 を固定し、0 これを安全弁 置と している。 電池要素 5 'を収納して電池の負 極端子を兼ねた金属製電池容器 6 と、 電池の正極端子を兼ねた 安全弁装置、 それに正 ， 負の両極を絶録するとともに気密に封 口するための樹脂リ ソ グマで作られる電池内空間 8の気体圧力 力；、 所定以上の電流での過充電や過放電等によって、 所定の圧5 力よ も上昇した場合、 気体が皿状封口板 2のガス排気孔 9を ふさいでいる弾性弁体 4を押し上げ、 弁室 3内を通ってキヤ 、v ブ状正極端子 1 のガス排気孔9 'から外部へ放出される。 これに よ 電池容器内の E力が所定の E力よ も下がった場合は、 弹 性弁体 4が再び皿状封口板 2のガス排気？'し 9を閉塞し、 密閉型 電池の密閉性を保っている。 電池内空間 8の気体が外部へ放出 された時の電池内空間の気体 E力を安全弁作動 Eというが、 こ れは、 電池容器 6の変形 E力よ ！） も低く、 また電池の通常使用 中に上昇する気体 £力よ は高く ¾ければ ら い。
    [0007] 通常、 安全弁作動 EEは上限 3 O fegr Z ^、 下限1 o kg Z ciでそ の £力範囲は 2 o 程 Sであ！？、 安全弁作動 £をこの範囲 内にバラツキを少¾ く設定することが重要である。
    [0008] これまでの安全弁装置は、 第 1 図のよ うに弁室 3を弹性弁体 4がほぼ充満した形に ¾ つている P このよ う ¾構造で安全弁装 置の高さを一定にし、 第 2図に示す弁体の外径 aを変化させて 弁室内における弁体が占める体積占有率をかえた場合の特性を 第 3図に示す。 この図に示された通！）、 弁室内体積（容積）に 占める弹性弁体の体積占有率（以下弁体占有率という ） がこれ までのよ うに高い場合には、 弹性弁体の体積の微妙 ¾差、 例え ば弾性弁体の高さの差によ 、 安全弁作動 Eが大き く変化する ことがわかる。
    [0009] 弁体占有率を低くするには、 弾性弁体の直径 aを、 キャ プ 状正極端子 1 の弁体収納部内径 b (以下弁室内径という ) よ 小さくすれば可能である。 しかし、 単に直径 aを弁体収納部内 径 b よ U も小さく しただけの弹性弁体では、 弁室の中央よ！)位 置的にずれてしまい、 皿状封口板 2のガス排気孔 9を完全に閉 • 塞し ¾ぃままで、 キ ャ ッ プ状正極端子を固定してしま うことが ある。 この場合の安全弁作動圧は、 弾性弁体が弁室の中央に位 置した場合よ i も低く な ] 、 安全弁作動圧のバラツキを増大さ せる原因と ¾る。 弁室内径 bに対する弾性弁体の外径 aの比 a / b ( で示す ） と、 安全弁作動圧との関係を第 4図に示す。 以上の説明から明らか ¾よ うにこれまでの安全弁装置では、 弁体占有率を下げた状態で安全弁作動圧のパラ ツキを減少させ ることは不可能であつた。
    [0010] 発明の開示
    [0011] 本発明は、 以上のような従来の不都合をるく し、 弁体占有率 を下げ、 かつ安全弁作動圧のパラツキが少ない安全弁装置を提 供することを目的とする。
    [0012] 本発明の安全弁装置は、 キ ャ ッ プ状正極端子と皿状封口板と の間に作られる弁室に、 上面形状が 8角形以下の多角形を呈す る弾性弁体を、 弁室内径 bに対する弁体の外接円直径 aの比' ( a / )が％表示で9 0 〜 1 θ 5 %と ¾るよ うに配置したも のである。 さらに好ま しぐは弁体の上下両面を曲面とするか、 あるいは角の部分に面取 を施すとよ く、 さらに皿状封口板の, 排気孔と弁体とが接する個所に撥水性のある不-乾性シ ール剤を ― 塗布して漏液を防止すると よい。 またキ ヤ ップ状正極端子は皿 状封口板の周緣をかしめることで固定し、 安全弁作動圧は 1 0 〜 3 Ο Κ ノ と してこの範囲内でバラツキを少なく した。
    [0013] 図面の簡単な説明
    [0014] - 第 1 図は従来の安全弁装置を備えた密閉型電池の断面図、 第 2図はこれまでの弾性弁体を示し、 Aは正面図、 Bは上面図、 第 3図は従 ¾の安全弁装置の特性図、 第 4図は従来の安全弁装 置で弾性弁体の直径を変化させた 合の特性図、 第 5図は本発 明の弾性弁体の各形状における特性図、 第 6図は本発明の 6角 弾性弁体の外径を変化させた場合の特性図、 第ァ図は本発明の 安全弁装置の一実施例を示し、 Aはその新面図、 Bは Aの X - X'線に ¾ つた横断面図、 第 S図は本発明の弾性弁体の一実施例 であ！）、 Aはその正面図、 Bはその上面図、 第 9図は保存期間 と漏液率との関係を示す図、 第 1 O図は本発明の安全弁装置の 別 ¾例を示す断面図、 第 1 1 図は第1 O図の安全弁装置に用い た弾性弁体を示し、 Aはその正面図、 Bはその上面図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0015] 本発明の詳細を図に示す、 円筒密閉型 N i - G d 蓄電池につい ての実施例で説明する。
    [0016] 第了図中、 1 はキ ャ ッ プ状の正極端子、 2はバーリ ング状の いわゆる下方に筒部が突出したガス排気孔 9を中央に有する皿 状封口板である。 これらはいずれも鋼板をしぼ] 加工後-ッケ ノレメ ツキした。 3はキャ ップ状正極端子 1 と皿状封口板 2とで 作られる弁室、 4は弁室に ε縮保持されている上下面を曲面と し、.かつ上面形状が 6角形の弹性弁体である。 この安全弁装置 は第 1 図に示す電池姜素 5が収納された電池容器 6の開口部を 封口している。 1 Οはガス排気孔 9の周辺と弁体 4とが接する 個所に塗布された不乾性シ ール剤であ 、 例えばバラ フ ノ ン等 の飽和または不飽和炭化水素で撥水性を有し、 かつ高粘性のも のが好ま しく、 前記の接触個所に 3 程度塗布する。 ま.たこの シ ール剤 1 Οはバ一リ ング状の排気孔 9部分にわずかにたまる よ うに塗布することで、 排気孔 9から電池内の電解液が漏れる ことを防止している。
    [0017] このシ ー ル剤を排気孔部分に塗布した効果を第 9図に示す。 第 9図は温度 3 5 °C、 相対湿度 9 0 〜 9 5 %に保存した際の保 存期間と、 漏液発生率との関係を示し、 Aはシ ー ル剤の塗布 ¾ し、 Bは排気孔にパ ーリ ング形状をつけずシ ール剤を塗布した もの、 Cはバ ー リ ング状の排気孔とし、 このバ ーリ ング形状部 にもクール剤がたまるよ うに塗布した場合である。 お、
    [0018] Gはと もに 3 ^のシ ール剤を塗布している。 図からも明らか ¾ ように、 Cが最も漏液の発生が少¾い。
    [0019] ' この例の場合、 電池内空間 8の気体圧力は通常使用時、 例え ば O.1 CmAで 1 5時間充電でも 5 Z n程度上昇するため、 安 全弁装置の弁作動 £は少¾ く と も s Ζ αΙ以上必要であ 、 安 全率を 2倍として t o 以上と している。 またこの例の電 池容器6は6 ^から変形が生じるため、 安全率を 2倍と して弁作動 Eの上限を 3 o kg Z と した。
    [0020] 弁室内の中央に弹性弁体'4を位置させ、 かつ弁体占有率を小 さ くするには、 必要最小限の体積の弾性弁体と、 それを弁室の 中矢に位置させるガイ ド部があれ'ば良く、 本発明者らはその最 も単純 ¾形と して弁室-内径を ¾す円に内接する多角形弾性弁体 を見出した。
    [0021] 各形状の弾性弁体についての特性を第 5図に示す。 S角形よ Ό も多角形では従来の碁石状弾性弁体と体積の差が全体の 1 5 %以下とわずかであるために弁体占有率を下げる目的に適合し ¾い。 好ま しい形状は 3角形から 8角形であ] 、 この状態での • 弁体占有率は 4 O 〜 S 5 %となる。
    [0022] また弁室内径 b と弾性弁体の外接円直径 a との比と、 全弁 作動 Eとの関係は、 6角形弁体を例にとると第 6図のよ うにな る。 安全弁作動 Eは、 a Z Dが 9 ο 〜 1 ο s %で安定している。
    [0023] 5 a Z bが 1 0 5 %よ も大きい場合には弁体占有率が 8ら％ 以上に ¾ Ϊ)、 安全弁作動 Eのバラツキが大き く ¾る。 逆に a / bが 9 0 %よ も小さい場合には安全弁体が位置ずれを起こし、 バラッキが大き く ¾る。
    [0024] 安全弁装置は排気孔を確実に閉塞するよ う弁室の中央に弁体 l O を位置させることが重要である。 その点からは第 2図の従来の 弁体が最もその目的に適合している。 しかしその反面前述の弁 体占有率-を下げる点を考えれば、 上面形状が 3角形の弁体が最 も良いと云える。 この弁室中央への弁体の配置、 弁体占有率の 小さいこと、 および第 5図の弁作動 Eの安定性を勘案すると、 1 5 上面形状が 4角形から 6角形の弁体が最も安定している。 この 中で、 弁体を弁室の中央に位置させる点で特に有利 ものは、 ガイ ド部の多い 6角形である。
    [0025] 第 8図 A ， Bにこの 6角形弁体 4を示す。 弁体 4は上下面を 曲面〜と してク ロ ロ プ レ ン ゴ ム で形成し、 ガイ ド部を ¾す 6力所 0 の角 1 1 には曲率半径 ·！ 颜で曲面を形成し、 弁室 3内への揷人 を容易にしている。 なお、 ガイ ド部をなす 6力所の角に曲面を 形成することに代えて幅 O. S 丽程度に周縁を面取 しても弁室 3内への弁体 4の揷入を容易化することができる。 この例での 弁体占有率は約ァ 3 %であ ] 、 弁室内径 1>と弁体の外接円直径
    [0026] 25 a との差は 0. 1 で、 a / bは約 9 9 %である。 第 1 O図は上面形状が 4角形の弾性弁体を用いた第 2の実施 例における安全弁装置を示す。 第 1 1 図 Α , Βはこの 4角形の 弁体 4を示す正面図及び上面図であ 、 その材質にはクロ ロブ レン ゴムを用いた。 又その上下両面には曲面を形成してキ ヤ ッ プ 1 内面への密着と、 皿状封口板 2の中央に設けた排気孔 9周 辺への密着を良好にしている。 .
    [0027] 上面形状が 4角形の弁体は、 その外接円直径 a と弁室内径 b の比 aノ bが 1 O 0 %以下の場合、 6角形の弁体に比較して弁 体を弁室の中央に配置する上では位置ずれを生じ易く不利と ¾ る力；、 この例では a Z bを 1 O 4 %と して弁体の外接円直径を 若干大き くすることによ 位置ずれの発生をるく している。 な お弁体の 4力所の角は面取 せずにそのまま と し上下両面を曲 面と して、 排気孔に接する下面の一部には前記の実施例同様、 不乾性シール剤 1 Oを塗布して排気孔の閉塞状態を良好に保つ よ うにしている。 弁体はキヤ ッ プ 1 内へ挿入し、 封口板2の'周 緣をキ ヤ ップのつば部にかしめることで弁室 3内に圧入される。 この第 1 O図に示す安全弁装置の弁体占有率は約 6 0 %であつ た。
    [0028] 産業上の利用可能'性 .
    [0029] 以上のよ うに-本発明では、 弁体の形状を 8角形'以下 -Cr多-角形 とすることで弁作動圧のバラツキが少るく、 安全性に優れた密 閉型電池を提供できる。
    权利要求:
    Claims
    • 請 求 の 範 囲
    1 .電 要素を収納した電池容器と、 この電池容器を密閉しか つ中央部にガス排気孔を有した皿状封口板とこの封口板に固定 され前記ガス排気孔を閉塞する弾性弁体を内在したキヤ ップ状
    5 正極端子によ 構成される安全弁装置とを有し、 前記弾性弁体 として前記安全弁装置の弁室内体積よ も小さな体積をもち上 面形状が S角形以下で、 前記キャ ッ プ状正極端子の弁体収納部 内径 bに対する弁体の外接円直径 aの比（ a / b )が 9 θ〜
    1 o 5 %である多角形弁体を用いたことを特徴とする密閉型電 ί θ 池の安全弁装置。 "
    2 .請求の範囲第 1 項において、 安全弁装置の弁室内体積に対 する弾性弁体体積の占有率が 4 0〜 8 5 %である密閉型電池の 安全弁装置。
    3 .請求の範囲第 1 項において、 キャ ッ プ状正極端子は皿状封 1 5 口板の周緣部にょ つば部がかしめ固定されている密閉型電池 の安全弁装置。
    4 .請求の範囲第 1 項において、 安全弁の作動圧が1 0〜 3 Ο Ζ である密閉型電池の安全弁装置。
    5 .電池要素を収納した電池容器と、 この電池容器を密閉しか- 20 つ中央部にガス棑気孔を有した皿状封口板とこの封口板に固定 され前記ガス排気孔を閉塞する弾性弁体を内在したキヤ ップ状 正極端子によ 構成される安全弁装置とを有し、 前記弾性弁体 と Lて前記安全弁装置の弁室内体積よ も小さ ¾体積をも つた 上面形状が 6角形のゴ ム製弁体を用いたことを特徵とする密閉 25 型電池の安全弁装置。 • 6 .請求の範囲第 5項において、 キ ャ ッ プ状正極端子の弁体収 鈉部内径 b と、 弁体の外接円直径 a との比（ a / b )が約 9 9 である密閉型電池の安全弁装置。
    T -請'求の範囲第 5項において、 皿状封口板の中央部に設けた 5 ガス排気孔がバー リ ング形状を有し、 この排気孔周辺と弁体と の接触部分に撥水性をもちかつ不乾性のシ ール剤が塗布されて いる密閉型電池の安全弁装置。
    8 .請求の範囲第 5項において、 6角形弁体の上下両面を曲面 と した密閉型電池の安全弁装置。
    i o 9 .請求の範囲第 5項において、 6角形弁体の周録が面取 さ れている密閉型電池の安全弁装置。
    1 0 .請求の範囲第 5項において、 6角形弁体の 6力所の角に 曲面を形成した密閉型電池の安全弁装置。
    1 1 .電池要素を収納した電池容器と、 この電池容器を密閉し 1 5 かつ中央部にガス排気孔を有した皿状封口板とこの封口板に固 定され前記ガス排気孔を閉塞する弾性弁体を内在したキ ヤ ップ 状正極端子によ 構成される安全弁装置とを有し、 前記弾性弁 体として前記安全弁装置の弁室内体積よ も小さる体積をも つ た上面形状が 4角形のゴム製弁体を用いたことを特徴とする密 0 閉型電池の安全弁装置。 '
    1. 2 .請求の範囲第 1 1 項において、 キ ャ ッ プ状正極端子の弁 体収納部内径 b と弁体の外接円直径 a との比（ a / b ヽ ^、
    1 Ο 4 %である密閉型電池の安全弁装置。
    1 3 .請求の範囲第 1 1 項において、 ガス棑気孔周辺と 4角形5 弁体の下側曲面との接触部分に撥水性をもちかつ不乾性のシ ― • ル剤が塗布されている密閉型電池の安全弁装置。
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    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    引用文献:
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    优先权:
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