JP2003187774A

JP2003187774A - 電池の安全弁

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Publication number: JP2003187774A
Application number: JP2001388314A
Authority: JP
Inventors: Hironori Marubayashi; 啓則丸林; Takuma Morishita; 拓磨森下; Yoshihiro Hida; 芳宏飛田; Shigeki Fujii; 繁樹藤井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-04
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: HK1055016A1; TWI289370B; US7140380B2; TW200301580A; EP1321993A3; EP1321993B1; KR20030053004A; JP4155734B2; US20030131880A1; CN1427488A; CN1285130C; KR100947931B1; EP1321993A2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池内部圧力上昇時に速やかに作動すると共
に、当該圧力上昇時に電池内部のガスを速やかに排気で
き、且つ、落下衝撃を受ける等の場合には作動しない電
池の安全弁を提供することを目的とする。【解決手段】電池に、電池内部圧力が所定値以上とな
ったときに上記弁体が開放して電池内のガスを電池外に
放出する電池の安全弁において、上記弁体には弁体を開
放する環状の破砕溝４と、この破砕溝４の内方側領域に
設けられた破砕補助溝１とが形成され、且つ、上記破砕
補助溝１は上記破砕溝４より残肉厚が大きくなるように
構成されると共に、破砕補助溝１の両端は上記破砕溝４
に連結されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池を封口する板
状の封口板の開放孔に薄肉の弁体が形成されて、電池内
部圧力が所定値以上となったときに上記弁体が破砕して
電池内のガスを電池外に放出する電池の安全弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬｉＣｏＯ₂ やＬｉＭｎ₂Ｏ₄等の
リチウム含有複合酸化物を正極材料とする一方、リチウ
ムイオンを吸蔵、放出し得るリチウム−アルミニウム合
金、炭素材料等を負極材料とする非水電解液電池が、高
容量化が可能な電池として注目されている。

【０００３】上記非水電解液電池では、火中に投下した
り、異常条件での充放電を行う等、誤った取り扱いによ
り電池内で多量のガスが発生することがあるが、この場
合、電池内のガスを速やかに電池外に放出する必要があ
る。そこで、上記電池には、異常時に、電池内のガスを
速やかに電池外に放出するための安全弁が設けられてお
り、このような安全弁には、主として、以下に示すよう
な機能を有することが求められている。

【０００４】（１）電池内部圧力上昇時（電池異常時)
に速やかに作動すること。（２）電池内部のガスを速やかに排気すること。（３）落下衝撃を受ける等の場合に作動しないこと。ここで、従来は、以下に示すような安全弁が提案されて
いる。

【０００５】（Ａ）特開２０００−３４８７００号公報
（図１６及び図１７参照）に示すように、封口板５０に
梯子状の破砕溝５１が形成され、異常時にその破砕溝５
１から開裂させる安全弁。このような構造の安全弁で
は、電池内部圧力上昇時に安全弁近傍の変形量が微小で
あるため、電池内部圧力が低圧の場合に作動させるのが
難しく、作動圧の制御も困難である。加えて、開裂時の
ガス排出面積が極めて小さく、ガス排出スピードが遅
い。したがって、上記（１）（２）の機能を満たすこと
ができないという課題を有していた。

【０００６】（Ｂ）特開平１１−２７３６４０号公報
（図１８及び図１９参照）に示されるように、封口板５
０の開放孔５３にドーム状を成す薄肉の弁体５４が形成
され、この弁体５４の周縁近傍に破砕溝５５を形成した
もの。一般に、封口板に薄肉部を設けて、その薄肉部に
破砕溝を形成するタイプの安全弁においては、電池内部
圧力が上昇した時に、薄肉の弁体５４が電池内部の圧力
を受けて変形することにより安全弁を作動させるため、
比較的低圧で安全弁を作動させることができる。しか
し、上記構造の如く薄肉の弁体５４の周縁に破砕溝５５
を形成したタイプの安全弁では、薄肉の弁体５４におけ
る周縁の変形量が小さく、しかも薄肉の弁体５４が受け
る力が破砕溝５５に均一に加わるため、低作動圧で安全
弁を作動させることができず、且つ安全弁の作動圧バラ
ツキも大きくなる。したがって、上記（１）の機能を満
たすことができないという課題を有していた。

【０００７】（Ｃ）本願出願人が特開２００１−３２５
９３４号公報で先に提案したように（図２０及び図２１
参照）、封口板５０の開放孔５３に、ドーム形状を成す
ドーム部５６が２個形成され、これらドーム部５６・５
６の周縁には弁体の破砕を容易にするための破砕溝５５
・５５が、安全弁の略中央部で隣接するように形成した
もの。上記構造の安全弁では、安全弁の略中央部（変形
量が大きい部分）に破砕溝５５・５５が配置されている
ので、電池内部圧力による応力が当該部分に集中する。
したがって、低作動圧で安全弁が作動し、且つ、安全弁
の作動圧のバラツキが低減される。しかしながら、変形
量の大きい安全弁の中央部に過度の落下衝撃等が加わっ
た場合には、当該位置の破砕溝５５・５５が破砕して、
電解液の漏液を招く可能性がある。したがって、上記
（３）の機能を満たすことができないという課題を有し
ていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
に鑑みなされたものであって、電池内部圧力上昇時に速
やかに作動すると共に、当該圧力上昇時に電池内部のガ
スを速やかに排気でき、且つ、落下衝撃を受ける等の場
合には作動しない電池の安全弁を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項１記載の発明は、電池を封口
する板状の封口板に薄肉の弁体が形成されて、電池内部
圧力が所定値以上となったときに上記弁体が開放して電
池内のガスを電池外に放出する電池の安全弁において、
上記弁体には弁体を開放する環状の破砕溝と、この破砕
溝の内方側領域に設けられた破砕補助溝とが形成され、
且つ、上記破砕溝は上記弁体の周縁近傍に設けられる一
方、上記破砕補助溝は上記破砕溝より残肉厚が大きくな
るように構成されると共に、少なくとも破砕補助溝の一
端は上記破砕溝に連結されていることを特徴とする。

【００１０】このように、弁体を開放する環状の破砕溝
の内方側領域に破砕補助溝が形成されていれば、電池内
部圧力が加わった場合には、破砕溝の内方側領域が変形
しようとする力を受けて、破砕補助溝に大きな応力が加
わることになる。そして、少なくとも破砕補助溝の一端
は破砕溝に連結されていることから、破砕補助溝と破砕
溝との交点に上記応力が集中することになる。この結
果、電池内部圧が上昇した際に破砕補助溝と破砕溝との
交点から弁体が確実に破砕して、安全弁が速やかに作動
する。また、破砕補助溝と破砕溝との交点への応力集中
を利用するため、若干弁体の厚みにバラツキがあっても
電池毎の安全弁の作動圧力差が小さくなる。したがっ
て、電池毎の作動圧のバラツキも小さくなる。更に、弁
体の製造にあたって、破砕溝の肉厚に対する公差を緩和
することができ、品質管理や金型調整が容易となるの
で、生産性が向上する。

【００１１】加えて、破砕補助溝と破砕溝との交点を破
砕開始点として破砕溝全体が破砕されて、安全弁の開放
面積が大きくなる。したがって、電池内部のガスを速や
かに排気することも可能となる。

【００１２】また、落下等の衝撃を受けた場合には、破
砕溝の内方側領域に形成された破砕補助溝には破砕溝に
比べて大きな力が加わるが、破砕補助溝は破砕溝より残
肉厚が大きくなるように構成されているので、このよう
な落下等の衝撃が加わった場合であっても破砕補助溝が
破砕するのを抑制できる。したがって、落下衝撃を受け
る等の場合において、安全弁が作動することによる電解
液の漏れ等を阻止できる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記破砕補助溝の他端も上記破砕溝に連結
されていることを特徴とする。前述の如く、破砕補助溝
と破砕溝との交点に応力が集中することになるが、上記
構成の如く、破砕補助溝の他端も破砕溝に連結されてい
れば、応力が集中する点が２点となるため、より円滑に
安全弁が作動することになる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、上記破砕補助溝が弁体の中心を通っ
ていることを特徴とする。弁体の中心は最も弁体の変形
量が大きな点であるので、上記構成の如く、当該部位に
破砕補助溝が存在していれば、弁体の変形による破砕補
助溝が受ける応力も極めて大きくなる。したがって、破
砕補助溝と破砕溝との交点により大きな応力が集中する
ので、弁体がより確実に破砕して、安全弁が一層速やか
に作動する。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、上記破砕溝と破砕補助溝とで２以上
に分割された各領域のうち、少なくとも１つの領域がド
ーム形状を成すことを特徴とする。上記構成の如く、破
砕溝と破砕補助溝とで２以上に分割された各領域のう
ち、少なくとも１つの領域がドーム形状を成していれ
ば、ドーム形状を形成する際の残留応力の効果によって
破砕溝全体が確実に破砕されるので、電池内部のガスを
一層確実且つ速やかに排気することも可能となる。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項１〜４記載
の発明において、上記弁体の平面形状が真円状、楕円状
又は小判状であることを特徴とする。弁体の平面形状
が、四角形状等の多角形状であると、破砕補助溝と破砕
溝との交点を有する部位の破砕溝は円滑に破砕するが、
この破砕が角部で止まることがあるため、破砕補助溝と
破砕溝との交点を有しない部位の破砕溝は円滑に破砕し
ないことがあるからである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１〜図
１３に基づいて、以下に説明する。図１は本発明に係る
安全弁の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図
３は本発明に係る安全弁を用いた非水電解液電池の平面
図、図４は図３のＢ−Ｂ線矢視断面図、図５は破砕補助
溝近傍の拡大断面図、図６は破砕溝近傍の拡大断面図、
図７は本発明に係る安全弁において電池内部圧力が増大
したときの破砕溝に加わる応力の状態を示す説明図、図
８は他の例に係る安全弁の平面図、図９は他の例に係る
安全弁の平面図、図１０は他の例に係る安全弁の平面
図、図１１は安全弁が平板状である場合の安全弁の断面
図、図１２は安全弁がドーム状である場合の安全弁の断
面図、図１３は他の例に係る安全弁の平面図である。

【００１８】図３に示すように、本発明の非水電解液電
池は、有底筒状の外装缶８を有しており、この外装缶８
内には、アルミニウム合金から成る芯体にＬｉＣｏＯ₂
を主体とする活物質層が形成された正極と、銅から成る
芯体に黒鉛を主体とする活物質層が形成された負極と、
これら両電極を離間するセパレータとから成る偏平渦巻
き状の電極体７が収納されている。また、上記外装缶８
内には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカー
ボネート（ＤＭＣ）とが体積比で４：６の割合で混合さ
れた混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆ が１Ｍ（モル／リットル）
の割合で溶解された電解液が注入されている。更に、上
記外装缶８の開放孔口にはアルミニウム合金から成る封
口板６（厚さ：１ｍｍ）がレーザー溶接されており、こ
れによって電池が封口される。

【００１９】上記封口板６は、ガスケット１１、絶縁板
１２及び導電板１４と共に、挟持部材１６により挟持さ
れており、この挟持部材１６上には負極端子キャップ１
０が固定されている。また、上記負極から延設される負
極タブ１５は、上記導電板１４と挟持部材１６とを介し
て、上記負極端子キャップ１０と電気的に接続される一
方、上記正極は正極タブ（図示せず）を介して、上記外
装缶８と電気的に接続されている。

【００２０】ここで、上記封口板６と上記絶縁板１２と
には、開放孔１７が形成されており、この開放孔１７に
は、図１及び図２に示すように、薄肉の弁体（厚み７０
μｍ）から成り上記封口板６と一体形成された安全弁９
（封口板６と同様にアルミニウム合金から成る）が設け
られている。この安全弁９の平面形状は小判状であり、
電池内部圧力が所定値以上となったときに破砕溝４が破
砕して開放口が開き、電池内のガスを電池外に放出する
構造となっている。上記弁体には電池外側方向に膨らん
でドーム形状を成すドーム部２が２個形成されており、
これらドーム部２・２の周縁には弁体の破砕を容易にす
るための破砕溝４が形成されている。この破砕溝４の平
面形状は小判状であり、また、断面形状は、電池内部圧
力が高くなった場合に破砕溝４の破砕を容易にするた
め、図６に示すようにＶ字状に形成されている。更に、
上記ドーム部２・２間で弁体の中央部を通る部位には、
直線状の破砕補助溝１が形成されており、この破砕補助
溝１の終端１ａ・１ｂは上記破砕溝４と連結されてい
る。また、破砕補助溝１の断面形状は、電池内部圧力が
高くなった場合に破砕補助溝１の破砕を防止にするた
め、図５に示すようにＵ字状に形成されている。上記破
砕補助溝１が形成されている部位の残肉厚（図５におけ
るｔ１であり、以下、破砕補助溝の残肉厚と略す）は４
１μｍであり、上記破砕溝４が形成されている部位の残
肉厚（図６におけるｔ２であり、以下、破砕溝の残肉厚
と略す）は３１μｍとなっており、破砕補助溝の残肉厚
は破砕溝の残肉厚より大きくなるように形成されてい
る。

【００２１】上記構成の如く、ドーム部２・２間で弁体
の中央部を通る部位に、直線状の破砕補助溝１が形成さ
れていれば、電池内部圧力が加わった場合には、破砕溝
４の内方側領域が変形しようとする力を受けて、破砕補
助溝１に大きな応力が加わることになる。そして、破砕
補助溝１の終端１ａ・１ｂは上記破砕溝４と連結されて
いることから、図７に示すように、破砕補助溝１と破砕
溝４との交点１８・１８に上記応力が集中することにな
る。この結果、電池内部圧が上昇した際に破砕補助溝１
と破砕溝４との交点から弁体が確実に破砕して、安全弁
が速やかに作動する。

【００２２】ここで、上記構造の非水電解質電池を、以
下のようにして作製した。先ず、正極活物質としてのＬ
ｉＣｏＯ₂ を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブ
ラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリ
デンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロ
リドン（ＮＭＰ）溶液とを混合してスラリーを調製した
後、上記スラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔
の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで
所定の厚みにまで圧縮した後、所定の幅及び長さになる
ように切断し、更にアルミニウム合金製の正極集電タブ
を溶接した。

【００２３】これと並行して、負極活物質としての黒鉛
粉末を９５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリ
デンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合し
てスラリーを調製した後、上記スラリーを負極集電体と
しての銅箔の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、
ローラーで所定の厚みにまで圧縮した後、所定の幅及び
長さになるように切断し、更にニッケル製の負極集電タ
ブを溶接した。

【００２４】次に、上記正極と負極とをポリエチレン製
微多孔膜から成るセパレータを介して巻回して偏平渦巻
き状の電極体７を作製した後、この電極体７を外装缶８
内に挿入した。一方、上記の工程と並行して、封口板の
所定位置に鍛造加工（塑性加工の一種）により薄い平板
部分を形成した後、その平坦部分にコイニング加工（塑
性加工の一種）を施し破砕溝４と破砕補助溝１とを形成
すると共にドーム部２・２を設け、これにより、封口板
６と一体形成された安全弁９を作成した。この後、封口
板６、ガスケット１１、絶縁板１２及び導電板１４を挟
持部材１６により挟持した。

【００２５】しかる後、外装缶８と封口板６とをレーザ
ー溶接した後、挟持部材１６に設けた透孔より外装缶８
内に電解液を注入し、更に挟持部材１６上に負極端子キ
ャップ１０を固定することにより非水電解液電池を作製
した。

【００２６】〔その他の事項〕（１）上記実施の形態においては、破砕補助溝１の両端
１ａ・１ｂが破砕溝４と連結されているが、このような
構造に限定するものではなく、例えば、図８に示すよう
に、破砕補助溝１の一端１ａのみが破砕溝４と連結され
ている構造であっても良い。但し、実施の形態の如く、
破砕補助溝１の両端１ａ・１ｂが破砕溝４と連結されて
いれば、弁体が変形した際の応力が集中する点が２点と
なるため、より円滑に安全弁が作動することになる。

【００２７】（２）上記実施の形態においては、破砕補
助溝１は１つしか設けられていないが、このような構造
に限定するものではなく、例えば、図９に示すように、
破砕補助溝１を２つ設けてもよく、更に３以上設けても
良い。上記の如く破砕補助溝が２つ設けられていれば、
破砕補助溝と破砕溝との交点１８…が４つ形成されるの
で、応力が集中する点が４点となり、より一層円滑に安
全弁９を作動させることができる。

【００２８】（３）上記実施の形態においては、破砕補
助溝１が弁体の中心を通っているが、このような構造に
限定するものではなく、例えば、図１０に示すように、
破砕補助溝１が弁体の中心を通っていなくても良い。但
し、実施の形態の如く、破砕補助溝１が弁体の中心を通
っていれば、弁体の中心は最も弁体の変形量が大きな点
であるので、弁体の変形によって破砕補助溝１が受ける
応力も極めて大きくなる。したがって、破砕補助溝１と
破砕溝４との交点１８・１８により大きな応力が集中す
るので、弁体がより確実に破砕して、安全弁９が一層速
やかに作動する。

【００２９】（４）上記実施の形態においては、破砕溝
４と破砕補助溝１とで分割された各領域はドーム形状を
成しているが、このような形状に限定するものではな
く、例えば、図１１に示すように、平面状であっても良
い。但し、実施の形態の如く、破砕溝４と破砕補助溝１
とで分割された各領域はドーム形状を成していれば、ド
ーム形状を形成する際の残留応力が、安全弁９の作動時
に破砕溝４に有効に働くため、破砕溝４全体が確実に破
砕される。加えて、破砕溝４と破砕補助溝１とで分割さ
れた各領域が、図１１に示すように平面形状である場
合、安全弁９に内部圧力が加わると、破砕溝内方側領域
に作用する内部圧力は、まず安全弁９の変形のために作
用するので、作動圧はやや大きくなる。これに対して、
破砕溝４と破砕補助溝１とで分割された各領域が、図１
２に示すようにドーム状である場合、破砕溝内方側領域
に内部圧力が作用しても、ドーム部分は変形しにくく、
ほぼ破砕溝を破砕する力として作用する。したがって、
破砕溝４と破砕補助溝１とで分割された各領域がドーム
状である場合の方が、破砕補助溝１と破砕溝４との交点
１８・１８により大きな応力が集中して、安全弁９がよ
り円滑に作動する。これらのことから、破砕溝４と破砕
補助溝１とで分割された各領域がドーム形状を成してい
る方が、電池内部のガスを一層確実且つ速やかに排気す
ることが可能となる。

【００３０】（５）上記実施の形態においては、破砕溝
４と破砕補助溝１との残肉厚の差を１０μｍとしたが、
これに限定するものではなく、破砕溝４と破砕補助溝１
との残肉厚の差は５μｍ以上であれば、上記と同様の作
用効果を得ることができる。

【００３１】（６）上記実施の形態においては、弁体の
平面形状を小判状としたが、これに限定するものではな
く、真円状、楕円状、又は四角形状等の多角形状であっ
ても良い。但し、弁体の平面形状が四角形状等の多角形
状であると、図１３に示すように、破砕補助溝１と破砕
溝４との交点１８・１８を有する部位の破砕溝４ａ・４
ｂは円滑に破砕するが、この破砕が角部１９…で止まる
ことがあるため、破砕補助溝１と破砕溝４との交点１８
・１８を有しない部位の破砕溝４ｃ・４ｄは円滑に破砕
しないことがある。したがって、弁体の平面形状は小判
状、真円状、楕円状等の角部を有しない形状であること
が望ましい。

【００３２】（７）上記実施の形態においては、破砕溝
４の断面形状を略Ｖ字状とし、破砕補助溝１の断面形状
を略Ｕ字状としたが、このような形状に限定するもので
はない。但し、電池内部圧が上昇した際に、破砕溝４は
確実に破砕する必要があるので、破砕し易いように断面
Ｖ字状とするのが好ましく、また、電池内部圧が上昇し
た際に、破砕補助溝１は破砕するのを防止する必要があ
るので、破砕し難いように断面Ｕ字状とするのが好まし
い。

【００３３】（８）封口板６及び安全弁９の材質として
はアルミニウム合金に限定するものではなく、純アルミ
ニウム等を用いても良く、また本発明は上記非水電解液
電池に限定するものではなく、薄肉状の安全弁９を備え
た電池であれば適用しうることは勿論である。

【００３４】但し、本発明を上記非水電解液電池に適用
する場合には、正極材料としては上記ＬｉＣｏＯ2 の
他、例えば、ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ 或いはこれ
らの複合体等のリチウム含有複合酸化物が好適に用いら
れ、また負極材料としては上記炭素材料の他、リチウム
金属、リチウム合金、或いは金属酸化物（スズ酸化物
等）等が好適に用いられる。更に、電解液の溶媒として
は上記のものに限らず、プロピレンカーボネート、エチ
レンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロ
ラクトンなどの比較的比誘電率が高い溶液と、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシ
エタン、１，３−ジオキソラン、２−メトキシテトラヒ
ドロフラン、ジエチルエーテル等の低粘度低沸点溶媒と
を適度な比率で混合した溶媒を用いることができる。ま
た、電解液の電解質としては、上記ＬｉＰＦ₆ の他、Ｌ
ｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＣＦ₃Ｓ
Ｏ₃ 等を用いることができる。（９）薄肉状の安全弁９の形成部分は封口板６上に限ら
ず、例えば、外装缶８の底部など電池の他の部分に形成
しても良い。また、上記実施の形態では安全弁９は封口
板６を塑性加工することで形成しているが、封口板６と
安全弁９を別の部品で用意し、封口板６に安全弁９を溶
接等で接合することで形成しても良い。量産性を勘案す
ると上記実施の形態の如く安全弁９を形成することが好
ましい。

【００３５】

【実施例】〔第１実施例〕（実施例）実施例としては、上記発明の実施の形態にお
ける第１の形態に示す方法と同様の方法にて作製した電
池を用いた。このようにして作製した電池を、以下、本
発明電池Ａと称する。

【００３６】（比較例）従来の技術の（Ｂ）特開平１１
−２７３６４０号公報（図１８及び図１９参照）に示さ
れるように、破砕補助溝１を設けない他は上記実施例と
同様の電池を用いた。このようにして作製した電池を、
以下、比較電池Ｘと称する。

【００３７】（実験）上記本発明電池Ａ及び比較電池Ｘ
において、負極キャップ１０を外し、挟持部材１６の透
孔から電池内部に空気圧をかけて安全弁の作動圧を調べ
たので、それらの結果を下記表１に示す。尚、試料数
は、各電池２０個である。

【００３８】

【表１】

【００３９】上記表１から明らかなように、破砕溝の残
肉厚は本発明電池Ａと比較電池Ｘとでは同じであるのに
係わらず、本発明電池Ａは比較電池Ｘに比べて、平均作
動圧が約０．０５ＭＰａ程度低く、しかも、作動圧のバ
ラツキも低減していることが認められた。

【００４０】このような結果となったのは、以下に示す
理由によるものと考えられる。即ち、本発明電池Ａの如
く、ドーム部２・２間で弁体の中央部を通る部位に、直
線状の破砕補助溝１が形成されていれば、電池内部圧力
が加わった場合には、破砕溝４の内方側領域が変形しよ
うとする力を受けて、破砕補助溝１に大きな応力が加わ
ることになる。そして、破砕補助溝１の終端１ａ・１ｂ
は上記破砕溝４と連結されていることから、図７に示す
ように、破砕補助溝１と破砕溝４との交点１８・１８に
上記応力が集中することになる。この結果、電池内部圧
が上昇した際に破砕補助溝１と破砕溝４との交点から弁
体が確実に破砕して、安全弁が速やかに作動する。これ
に対して、比較電池Ｘの如く破砕補助溝が形成されてい
ないと、電池内部圧力が加わった場合には、図１４に示
すように、破砕溝４には均等に応力が加わることにな
る。この結果、電池内部圧が大きく上昇しなければ弁体
が破砕しないので、安全弁が速やかに作動し難いという
理由によるものと考えられる。

【００４１】〔第２実施例〕（実施例１）破砕補助溝が形成されている部位の残肉厚
（以下、破砕補助溝の残肉厚と略す）を３５μｍとし、
破砕溝が形成されている部位の残肉厚（以下、破砕溝の
残肉厚と略す）を２５μｍとした他は、上記実施の形態
と同様にして電池を作製した。このようにして作製した
電池を、以下、本発明電池Ｂ１と称する。

【００４２】（実施例２）破砕補助溝の残肉厚を５２μ
ｍとし、破砕溝の残肉厚を４２μｍとした他は、上記実
施の形態と同様にして電池を作製した。このようにして
作製した電池を、以下、本発明電池Ｂ２と称する。（実施例３）図１５に示すように、安全弁の長手方向に
破砕補助溝１を形成した他は、上記実施の形態と同様に
して電池を作製した。このようにして作製した電池を、
以下、本発明電池Ｂ３と称する。

【００４３】（比較例１）従来の技術の（Ｃ）本願出願
人が特開２００１−３２５９３４号公報で先に提案した
ように（図２０及び図２１参照）、封口板５０の開放孔
５３に、ドーム形状を成すドーム部５６が２個形成され
ており、これらドーム部５６・５６の周縁には弁体の破
砕を容易にするための破砕溝５５・５５が、安全弁の略
中央部で隣接するように形成された電池を用いた。尚、
破砕溝の残肉厚は２２μｍとした。このようにして作製
した電池を、以下、比較電池Ｙ１と称する。（比較例２）破砕溝の残肉厚を３２μｍとした他は、上
記比較例１と同様にして電池を作製した。このようにし
て作製した電池を、以下、比較電池Ｙ２と称する。

【００４４】（実験）上記本発明電池Ｂ１〜Ｂ３及び比
較電池Ｙ１〜Ｙ３について、耐衝撃試験を行ったので、
その結果を表２に示す。尚、落下試験は２つの方法で行
った。耐衝撃試験（１）は電池の各面をそれぞれ下向き
にして落下させるのを１セット（即ち、６回の落下を１
セット）として、何セットで安全弁が開放するかを調べ
た。また、耐衝撃試験（２）は電池の安全弁が形成され
た面を下向きにして落下させ、何回落下すると安全弁が
開放するかを調べた。尚、試料数は各電池１０個であ
る。

【００４５】

【表２】

【００４６】安全弁の作動圧が１．４７ＭＰａである本
発明電池Ｂ１・Ｂ３と、比較電池Ｙ１とを比べたとこ
ろ、本発明電池Ｂ１・Ｂ３では耐衝撃試験（１）におい
て、それぞれ２５〜４７セット、２０〜３８セットで安
全弁が作動しているのに対して、比較電池Ｙ１では７〜
１２セットで安全弁が作動していることが認められ、ま
た、本発明電池Ｂ１・Ｂ３では耐衝撃試験（２）におい
て、それぞれ３９〜５５回、３３〜４２回で安全弁が作
動しているのに対して、比較電池Ｙ１では１９〜２４回
で安全弁が作動していることが認められた。更に、安全
弁の作動圧が２．２６ＭＰａである本発明電池Ｂ２と、
比較電池Ｙ２とを比べたところ、本発明電池Ｂ２では耐
衝撃試験（１）において、４４〜７１セットで安全弁が
作動しているのに対して、比較電池Ｙ２では１２〜２１
セットで安全弁が作動していることが認められ、また、
本発明電池Ｂ２では耐衝撃試験（２）において、７０〜
９１回で安全弁が作動しているのに対して、比較電池Ｙ
２では２８〜３８回で安全弁が作動していることが認め
られた。

【００４７】以上のことから、安全弁の作動圧が同じで
あっても、本発明電池Ｂ１〜Ｂ３は比較電池Ｙ１・Ｙ２
に比べて耐衝撃性に優れていることが分かる。これは、
本発明電池Ｂ１〜Ｂ３では破砕補助溝が設けられている
ので、比較電池Ｙ１・Ｙ２に比べて破砕溝の残肉厚を大
きくすることができるという理由によるものと考えられ
る。

【００４８】また、比較電池Ｙ１と比較電池Ｙ２とにお
ける破砕溝の残肉厚の差は１０μｍ〔比較電池Ｙ２（３
２μｍ）−比較電池Ｙ１（２２μｍ）〕であり、また、
比較電池Ｙ１と比較電池Ｙ２とにおける安全弁の作動圧
の差は０．７９ＭＰａ〔比較電池Ｙ２（２．２６ＭＰ
ａ）−比較電池Ｙ１（１．４７ＭＰａ）〕である。した
がって、比較電池Ｙ１・Ｙ２の形状の安全弁では、破砕
溝の残肉厚１μｍに対して、安全弁の作動圧は０．０８
ＭＰａも変動する。

【００４９】一方、本発明電池Ｂ１と本発明電池Ｂ２と
における破砕溝の残肉厚の差は１７μｍ〔本発明電池Ｂ
２（４２μｍ）−本発明電池Ｂ１（２５μｍ）〕であ
り、また、本発明電池Ｂ１と本発明電池Ｂ２とにおける
安全弁の作動圧の差は０．７９ＭＰａ〔本発明電池Ｂ２
（２．２６ＭＰａ）−本発明電池Ｂ１（１．４７ＭＰ
ａ）〕である。したがって、本発明電池Ｂ１・Ｂ２の形
状の安全弁では、破砕溝の残肉厚１μｍに対して、安全
弁の作動圧は０．０５ＭＰａしか変動していないことが
分かる。したがって、本発明電池Ｂ１・Ｂ２の方が比較
電池Ｙ１・Ｙ２に比べて、破砕溝の残肉厚のバラツキに
対する安全弁の作動圧のバラツキが小さくなるので、弁
体の製造にあたって、破砕溝の肉厚に対する公差を緩和
することができる。この結果、品質管理や金型調整が容
易となるので、生産性が向上する。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池内部圧力上昇時に速やかに作動し、当該圧力上昇時
に電池内部のガスを速やかに排気できると共に、耐落下
衝撃性に優れ、且つ生産性を向上させることができると
いった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る安全弁の平面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図３】本発明に係る安全弁を用いた非水電解液電池の
平面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図５】破砕補助溝近傍の拡大断面図。

【図６】破砕溝近傍の拡大断面図。

【図７】本発明に係る安全弁において電池の内部圧力が
増大したときの破砕溝に加わる応力の状態を示す説明
図。

【図８】他の例に係る安全弁の平面図。

【図９】他の例に係る安全弁の平面図。

【図１０】他の例に係る安全弁の平面図。

【図１１】安全弁が平板状である場合の安全弁の断面
図。

【図１２】安全弁がドーム状である場合の安全弁の断面
図。

【図１３】他の例に係る安全弁の平面図。

【図１４】比較例に係る安全弁において電池の内部圧力
が増大したときの破砕溝に加わる応力の状態を示す説明
図。

【図１５】他の例に係る安全弁の平面図。

【図１６】従来例に係る安全弁を用いた非水電解液電池
の平面図。

【図１７】図１６のＣ−Ｃ線矢視断面図。

【図１８】従来例に係る安全弁を用いた非水電解液電池
の平面図。

【図１９】図１８のＤ−Ｄ線矢視断面図。

【図２０】従来例に係る安全弁を用いた非水電解液電池
の平面図。

【図２１】図２０のＥ−Ｅ線矢視断面図。

【符号の説明】

１：破砕補助溝２：ドーム部４：破砕溝７：電極体８：外装缶６：封口板９：安全弁１７：開放孔１８：交点

フロントページの続き (72)発明者飛田芳宏大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者藤井繁樹大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H012 AA07 BB02 DD01 DD03 DD05 EE04 FF01 GG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池に薄肉の弁体が形成されて、電池内
部圧力が所定値以上となったときに上記弁体が開放して
電池内のガスを電池外に放出する電池の安全弁におい
て、上記弁体には弁体を開放する環状の破砕溝と、この破砕
溝の内方側領域に設けられた破砕補助溝とが形成され、
且つ、上記破砕補助溝は上記破砕溝より残肉厚が大きく
なるように構成されると共に、少なくとも破砕補助溝の
一端は上記破砕溝に連結されていることを特徴とする電
池の安全弁。
【請求項２】上記破砕補助溝の他端も上記破砕溝に連
結されている、請求項１記載の電池の安全弁。
【請求項３】上記破砕補助溝が弁体の中心を通ってい
る、請求項１又は２記載の電池の安全弁。
【請求項４】上記破砕溝と破砕補助溝とで２以上に分
割された各領域のうち、少なくとも１つの領域がドーム
形状を成す、請求項２又は３記載の電池の安全弁。
【請求項５】上記破砕溝の環状形状が真円状、楕円状
又は小判状である、請求項１〜４記載の電池の安全弁。