JP2014179267A - Lid structure of cylindrical-shaped battery, and cylindrical-shaped battery - Google Patents

Lid structure of cylindrical-shaped battery, and cylindrical-shaped battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lid structure of a cylindrical-shaped battery having less risk that safety is impaired when abnormalities such as internal short-circuit of the cylindrical-shaped battery occur.SOLUTION: A lid structure 30 for sealing an opening of a bottomed cylindrical shaped outer can 10 includes: a first safety valve 35 which is opened when internal pressure of the outer can 10 exceeds a first valve working pressure and closed when the internal pressure of the outer can 10 is reduced equal to or lower than the first valve working pressure; and a second safety valve 36 which is opened when the internal pressure of the outer can 10 exceeds a second valve working pressure higher than the first valve working pressure and prevented from being closed even if the internal pressure of the outer can 10 is reduced equal to or lower than the second valve working pressure after being opened.

Description

本発明は、有底円筒形状の外装缶の開口を封止する円筒形電池の蓋構造体、該蓋構造体を備える円筒形電池に関する。   The present invention relates to a cylindrical battery lid structure that seals the opening of a bottomed cylindrical outer can, and a cylindrical battery including the lid structure.

有底円筒形状の外装缶と、外装缶に収容された電極体と、外装缶の開口を封止する蓋構造体とを備える円筒形電池として、例えばアルカリマンガン乾電池等の一次電池、ニカド二次電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池が公知である。このような円筒形電池は、例えば過放電や誤充電等によって内部にガスが異常発生して内圧が上昇する虞があり、また例えば二次電池は充放電サイクルによって内圧が上昇する場合がある。そのため一般的に円筒形電池の蓋構造体には、内圧が一定の弁作動圧に達すると開弁して内部のガスを外部に放出し、そのガスの放出により内圧が弁作動圧より低下すると閉弁する復帰式の安全弁機構が設けられている。この安全弁機構が設けられた蓋構造体によって、円筒形電池の内圧は一定の圧力以下に維持される。   As a cylindrical battery having a bottomed cylindrical outer can, an electrode body accommodated in the outer can, and a lid structure for sealing the opening of the outer can, for example, a primary battery such as an alkaline manganese dry battery, a NiCad secondary Secondary batteries such as batteries, nickel metal hydride secondary batteries, and lithium ion secondary batteries are known. In such a cylindrical battery, for example, an internal gas may be abnormally generated due to overdischarge or erroneous charging, and the internal pressure may increase. For example, in a secondary battery, the internal pressure may increase due to a charge / discharge cycle. Therefore, in general, the lid structure of a cylindrical battery opens when the internal pressure reaches a certain valve operating pressure, releases the internal gas to the outside, and when the internal pressure drops below the valve operating pressure due to the release of the gas. A return-type safety valve mechanism that closes the valve is provided. The internal pressure of the cylindrical battery is maintained below a certain pressure by the lid structure provided with the safety valve mechanism.

このような円筒形電池の蓋構造体の一例としては、ガス抜き孔が形成された封口板と、弾性を有する材料で形成され、ガス抜き孔を塞ぐように封口板に当接する弁体とを備えるものが公知である(例えば特許文献1を参照)。このような構成の蓋構造体は、円筒形電池の内圧が弁作動圧を超えると、その内圧によって弁体が弾性変形して弁体と封口板との当接面に隙間が生じてガス抜き孔が開いた状態となり、円筒形電池の内部のガスがガス抜き孔から外部へ放出される。そして円筒形電池の内圧が弁作動圧以下に低下すると、その弁体の弾性変形が元に戻り、ガス抜き孔が弁体に塞がれて閉じた状態に復帰する。   As an example of the lid structure of such a cylindrical battery, a sealing plate formed with a vent hole and a valve body made of an elastic material and contacting the sealing plate so as to close the vent hole. What is provided is known (see, for example, Patent Document 1). When the internal pressure of the cylindrical battery exceeds the valve operating pressure, the lid structure having such a configuration causes the valve body to elastically deform due to the internal pressure, and a gap is generated in the contact surface between the valve body and the sealing plate, thereby releasing gas. The hole is opened, and the gas inside the cylindrical battery is released to the outside through the vent hole. When the internal pressure of the cylindrical battery drops below the valve operating pressure, the elastic deformation of the valve body returns to the original state, and the gas vent hole is closed by the valve body and returns to the closed state.

特開平7−230799号公報JP-A-7-230799

近年、円筒形電池は、さらなる電池容量の増加や自己放電特性の改善等がなされており、それによってエネルギー密度が増加している。そのため従来の蓋構造体は、円筒形電池の内部短絡等によって円筒形電池の内圧が急激に上昇したときに、その急激な内圧の上昇に復帰式安全弁が十分に追従できず、円筒形電池の安全性が損なわれる虞がある。また円筒形電池の内部短絡等によって円筒形電池の内部が高温になると、その円筒形電池の内部の部材が溶融する場合がある。そして従来の蓋構造体は、外装缶の内圧が弁作動圧を超えている間だけ開弁するという復帰式安全弁の構造上、外装缶の内部の部材が溶融したときに、その溶融物の一部が安全弁に詰まってしまう場合がある。そのため従来の蓋構造体は、外装缶の内部のガスを外部へ放出できなくなる可能性があり、それによって円筒形電池の安全性が損なわれる虞がある。   In recent years, cylindrical batteries have been further increased in battery capacity, improved in self-discharge characteristics, and the like, thereby increasing energy density. Therefore, when the internal pressure of the cylindrical battery suddenly increases due to an internal short circuit of the cylindrical battery, the conventional lid structure cannot sufficiently follow the rapid increase in internal pressure, and the Safety may be impaired. Moreover, when the inside of a cylindrical battery becomes high temperature by the internal short circuit of a cylindrical battery, the member inside the cylindrical battery may melt. The conventional lid structure is a resettable safety valve that opens only while the internal pressure of the outer can exceeds the valve operating pressure, so when a member inside the outer can is melted, The part may be clogged with the safety valve. Therefore, the conventional lid structure may not be able to release the gas inside the outer can to the outside, which may impair the safety of the cylindrical battery.

このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、円筒形電池の内部短絡等の異常時に安全性が損なわれる虞が少ない円筒形電池の蓋構造体を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a cylindrical battery lid structure that is less likely to lose safety when an abnormality such as an internal short circuit of the cylindrical battery occurs. .

<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様は、有底円筒形状の外装缶の開口を封止する円筒形電池の蓋構造体であって、前記外装缶の内圧が第1弁作動圧を超えたときに開弁し、前記外装缶の内圧が前記第1弁作動圧以下に低下したときに閉弁する第1安全弁と、前記外装缶の内圧が前記第1弁作動圧より高い第2弁作動圧を超えたときに開弁し、開弁後は前記外装缶の内圧が前記第2弁作動圧以下に低下しても閉弁しない第2安全弁と、を備える、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体である。
<First Aspect of the Present Invention>
According to a first aspect of the present invention, there is provided a lid structure for a cylindrical battery for sealing an opening of a bottomed cylindrical outer can, which is opened when an internal pressure of the outer can exceeds a first valve operating pressure. A first safety valve that closes when the internal pressure of the outer can drops below the first valve operating pressure, and an internal pressure of the outer can exceeds a second valve operating pressure that is higher than the first valve operating pressure. And a second safety valve that does not close when the internal pressure of the outer can drops below the second valve operating pressure after the valve is opened. It is a structure.

第1安全弁は、円筒形電池の外装缶の内圧が第1弁作動圧を超えたときに開弁し、外装缶の内圧が第1弁作動圧以下に低下したときに閉弁する。つまり第1安全弁は、復帰式の安全弁である。したがって円筒形電池は、例えば充放電サイクルによって外装缶の内圧が上昇しても第1安全弁によって外装缶の内部のガスが外部に放出され、それによって外装缶の内圧が第1弁作動圧以下に維持されることになる。   The first safety valve opens when the internal pressure of the outer can of the cylindrical battery exceeds the first valve operating pressure, and closes when the internal pressure of the outer can drops below the first valve operating pressure. That is, the first safety valve is a resettable safety valve. Therefore, in the cylindrical battery, for example, even if the internal pressure of the outer can rises due to the charge / discharge cycle, the gas inside the outer can is released to the outside by the first safety valve, so that the internal pressure of the outer can becomes lower than the first valve operating pressure. Will be maintained.

他方、第2安全弁は、円筒形電池の外装缶の内圧が第1弁作動圧より高い第2弁作動圧を超えたときに開弁し、開弁後は外装缶の内圧が第2弁作動圧以下に低下しても閉弁しない。このように第2安全弁は、開弁後は閉弁状態に復帰しない構成であるため、外装缶の内圧が高い上昇率で急激に上昇する異常な状態になっても、その内圧の急激な上昇に追従して所定の弁作動圧(第2弁作動圧)で開弁することができる。したがって円筒形電池は、内部短絡等によって外装缶の内圧が急激に上昇したときに、その急激な内圧の上昇に第1安全弁が追従できず、外装缶の内圧が第1弁作動圧を超える状況になっても、外装缶の内圧は第2弁作動圧以下に抑制されることになる。   On the other hand, the second safety valve is opened when the internal pressure of the outer can of the cylindrical battery exceeds the second valve operating pressure higher than the first valve operating pressure, and after the valve is opened, the inner pressure of the outer can is operated by the second valve. The valve does not close even if the pressure drops below the pressure. Thus, since the second safety valve is configured to not return to the closed state after the valve is opened, even if the internal pressure of the outer can suddenly rises at a high rate of increase, the internal pressure rapidly increases. Can be opened at a predetermined valve operating pressure (second valve operating pressure). Therefore, in the cylindrical battery, when the internal pressure of the outer can suddenly increases due to an internal short circuit or the like, the first safety valve cannot follow the sudden increase in internal pressure, and the internal pressure of the outer can exceeds the first valve operating pressure. Even if it becomes, the internal pressure of an armored can will be suppressed below to the 2nd valve operating pressure.

また第2安全弁は、開弁後は閉弁状態に復帰しない構成である。したがって円筒形電池は、内部短絡等によって外装缶の内圧が急激に上昇し、外装缶の内圧が第2弁作動圧を超えると、その内部が外部に開放され、その後は外装缶の内圧が低下してもその開放状態が維持されることになる。それによって円筒形電池は、内部短絡等によって外装缶の内部が高温になり、外装缶の内部の部材が溶融したときに、その溶融物の一部が第2安全弁に詰まって外装缶の内部のガスや溶融物等を外部へ放出できなくなる虞が低減されることになる。   The second safety valve is configured not to return to the closed state after opening. Therefore, in the cylindrical battery, when the internal pressure of the outer can suddenly increases due to an internal short circuit or the like, and the internal pressure of the outer can exceeds the second valve operating pressure, the inside is opened to the outside, and then the internal pressure of the outer can decreases. Even so, the open state is maintained. As a result, when the inside of the outer can becomes hot due to an internal short circuit or the like, and the member inside the outer can is melted, a part of the melt is clogged in the second safety valve and the cylindrical battery is inside the outer can. The possibility that the gas or the melted material cannot be discharged to the outside is reduced.

これにより本発明の第1の態様によれば、円筒形電池において、内部短絡等の異常時に安全性が損なわれる虞を低減できるという作用効果が得られる。   Thereby, according to the 1st aspect of this invention, in a cylindrical battery, the effect that the possibility that safety | security may be impaired at the time of abnormality, such as an internal short circuit, can be reduced.

<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様は、前述した本発明の第1の態様において、前記外装缶の開口を塞ぐ封口板をさらに備え、前記第1安全弁は、前記外装缶の内圧を外部へ逃がすために前記封口板に形成された第1ガス抜き孔と、前記第1ガス抜き孔を塞いだ状態で前記封口板に押圧される第1弁体とを含む、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体である。
例えば充放電サイクルによって外装缶の内圧が第1弁作動圧を超えると、その内圧が第1弁体に作用する押圧力よりも高くなり、その内圧によって第1弁体が押し上げられ、第1ガス抜き孔を通じて外装缶の内部のガスが外部に放出される。そして外装缶の内圧が第1弁作動圧以下に低下すると、第1弁体に作用する押圧力によって第1弁体が第1ガス抜き孔を塞いだ状態に復帰する。それによって円筒形電池は、外装缶の内圧が第1弁作動圧以下に維持されることになる。例えばこのような構成によって、第1弁作動圧で動作する復帰式の安全弁を実現することができる。
<Second Aspect of the Present Invention>
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention described above, a sealing plate for closing the opening of the outer can is further provided, and the first safety valve is configured to release the internal pressure of the outer can to the outside. A cylindrical battery lid comprising: a first gas vent hole formed in the sealing plate; and a first valve body pressed against the sealing plate in a state in which the first gas vent hole is closed. It is a structure.
For example, when the internal pressure of the outer can exceeds the first valve operating pressure due to the charge / discharge cycle, the internal pressure becomes higher than the pressing force acting on the first valve body, the first valve body is pushed up by the internal pressure, and the first gas Gas inside the outer can is released to the outside through the hole. And if the internal pressure of an armored can falls below the 1st valve operating pressure, the 1st valve body will return to the state which plugged up the 1st vent hole by the pressing force which acts on the 1st valve body. Thereby, the cylindrical battery maintains the internal pressure of the outer can below the first valve operating pressure. For example, with such a configuration, a resettable safety valve that operates at the first valve operating pressure can be realized.

<本発明の第3の態様>
本発明の第3の態様は、前述した本発明の第2の態様において、前記第2安全弁は、前記外装缶の内圧を外部へ逃がすために前記封口板に形成された第2ガス抜き孔と、前記第2ガス抜き孔に挿入された状態で前記第2ガス抜き孔を塞ぐ第2弁体とを含む、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体である。
<Third Aspect of the Present Invention>
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention described above, the second safety valve includes a second gas vent hole formed in the sealing plate to release the internal pressure of the outer can to the outside. And a second valve body that closes the second gas vent hole in a state of being inserted into the second gas vent hole.

内部短絡等によって外装缶の内圧が急激に上昇し、外装缶の内圧が第2弁作動圧を超えると、その内圧によって、第2ガス抜き孔に挿入された状態で第2ガス抜き孔を塞いでいる第2弁体が第2ガス抜き孔から押し出され、第2ガス抜き孔が開放された状態になる。例えばこのような構成によって、外装缶の内圧が第2弁作動圧を超えると開弁した状態になり、その後に外装缶の内圧が第2弁作動圧以下に低下しても閉弁状態に復帰しない第2安全弁を実現することができる。   When the internal pressure of the outer can suddenly increases due to an internal short circuit or the like, and the internal pressure of the outer can exceeds the second valve operating pressure, the internal pressure causes the second gas vent hole to be blocked in a state of being inserted into the second vent hole. The 2nd valve body which has come out is pushed out from the 2nd vent hole, and it will be in the state where the 2nd vent hole was opened. For example, with such a configuration, when the internal pressure of the outer can exceeds the second valve operating pressure, the valve opens, and even if the internal pressure of the outer can drops below the second valve operating pressure, the valve returns to the closed state. A second safety valve that does not perform can be realized.

<本発明の第4の態様>
本発明の第4の態様は、前述した本発明の第3の態様において、前記第2弁体は、弾性を有する材料で形成され、前記第2ガス抜き孔よりも前記外装缶の内側に配置される部分に、前記封口板に沿う方向へ突出する突部が形成されている、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体である。
<Fourth aspect of the present invention>
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention described above, the second valve body is formed of an elastic material and is disposed inside the outer can than the second gas vent hole. The cylindrical battery lid structure is characterized in that a protruding portion that protrudes in a direction along the sealing plate is formed at a portion to be formed.

内部短絡等によって外装缶の内圧が急激に上昇すると、その内圧によって、第2ガス抜き孔から押し出される方向の力が第2弁体に作用する。このとき外装缶の内圧が第2弁作動圧に達するまでの間は、第2弁体の突部によって第2弁体が封口板に係止される。そして外装缶の内圧が第2弁作動圧を超えると、その内圧によって第2弁体の突部が弾性変形しながら第2ガス抜き孔を通過し、それによって第2弁体が第2ガス抜き孔から押し出され、第2ガス抜き孔が開放された状態になる。   When the internal pressure of the outer can increases rapidly due to an internal short circuit or the like, a force in the direction pushed out from the second vent hole acts on the second valve body due to the internal pressure. At this time, until the internal pressure of the outer can reaches the second valve operating pressure, the second valve body is locked to the sealing plate by the protrusion of the second valve body. When the internal pressure of the outer can exceeds the second valve operating pressure, the protrusion of the second valve body passes through the second gas vent hole while elastically deforming due to the internal pressure, whereby the second valve body is degassed. It is pushed out from the hole and the second vent hole is opened.

つまり本発明の第4の態様は、第2弁体の弾性変形率や突部の形状等を調整することによって、第2安全弁が開弁する第2弁作動圧を調整することができる。また外装缶の内圧が第2弁作動圧を超えて第2弁体が第2ガス抜き孔から押し出された後は、外装缶の内圧が第2弁作動圧以下に低下しても、その突部によって第2弁体は第2ガス抜き孔への進入が規制される。それによって第2安全弁の開弁後、外装缶の内圧が第2弁作動圧以下に低下したときに、第2ガス抜き孔が第2弁体で塞がれてしまう虞を低減することができる。   That is, in the fourth aspect of the present invention, the second valve operating pressure at which the second safety valve opens can be adjusted by adjusting the elastic deformation rate of the second valve body, the shape of the protrusion, and the like. In addition, after the internal pressure of the outer can exceeds the second valve operating pressure and the second valve body is pushed out from the second vent hole, even if the internal pressure of the outer can drops below the second valve operating pressure, the impact The second valve body is restricted from entering the second vent hole by the portion. Thereby, after the second safety valve is opened, when the internal pressure of the outer can drops below the second valve operating pressure, the possibility that the second vent hole is blocked by the second valve body can be reduced. .

<本発明の第5の態様>
本発明の第5の態様は、前述した本発明の第3の態様又は第4の態様において、前記封口板は、中央に前記第2ガス抜き孔が形成されており、前記第2ガス抜き孔の周囲に複数の前記第1ガス抜き孔が形成されている、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体である。
<Fifth aspect of the present invention>
According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect or the fourth aspect of the present invention described above, the sealing plate has the second gas vent hole formed in the center, and the second gas vent hole. A plurality of the first gas vent holes are formed around the outer periphery of the cylindrical battery lid structure.

このように封口板の中央に第2ガス抜き孔を配置することによって、内部短絡等によって外装缶の内圧が急激に上昇したときに、外装缶内のガスや溶融物を容易に外部へ排出することができる。それによって円筒形電池の安全性をより向上させることができる。また第2ガス抜き孔の周囲に複数の第1ガス抜き孔を配置することによって、例えば充放電サイクルによる外装缶の内圧の変動をバランス良く抑制することができるので、外装缶の内圧に偏りを生じさせることなく、外装缶の内圧を安定的に第1弁作動圧以下に抑制することができる。   By arranging the second vent hole in the center of the sealing plate in this way, when the internal pressure of the outer can suddenly increases due to an internal short circuit or the like, the gas or melt in the outer can can be easily discharged to the outside. be able to. Thereby, the safety of the cylindrical battery can be further improved. Further, by arranging a plurality of first gas vent holes around the second gas vent holes, for example, fluctuations in the internal pressure of the outer can due to a charge / discharge cycle can be suppressed in a well-balanced manner. Without causing it, the internal pressure of the outer can can be stably suppressed below the first valve operating pressure.

<本発明の第6の態様>
本発明の第6の態様は、前述した本発明の第3〜第5の態様のいずれかにおいて、弾性を有する材料で形成され、前記第1弁体と前記第2弁体とを連結する連結部をさらに備える、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体である。
<Sixth aspect of the present invention>
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the third to fifth aspects of the present invention described above, the connection is formed of an elastic material and connects the first valve body and the second valve body. A cylindrical battery lid structure characterized by further comprising a portion.

第1弁体と第2弁体との相対的な位置関係は、連結部によって規定されることになる。したがって蓋構造体の製造工程において、第2弁体を第2ガス抜き孔に挿入することによって、第1ガス抜き孔を塞ぐ所定の位置に第1弁体を同時に配置することができる。また連結部は弾性を有する材料で形成されているので、第1弁体と第2弁体とが連結部で連結されていても、それによって第1安全弁及び第2安全弁の動作が互いに阻害される虞は生じない。   The relative positional relationship between the first valve body and the second valve body is defined by the connecting portion. Therefore, in the manufacturing process of the lid structure, by inserting the second valve body into the second gas vent hole, the first valve body can be simultaneously disposed at a predetermined position that closes the first gas vent hole. Further, since the connecting portion is formed of an elastic material, even if the first valve body and the second valve body are connected by the connecting portion, the operations of the first safety valve and the second safety valve are thereby inhibited from each other. There is no fear of it.

このような構成であることによって本発明の第6の態様は、本発明に係る蓋構造体の製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。また円筒形電池に作用する振動等によって第1弁体の位置がずれてしまう虞を低減することができる。   With such a configuration, the sixth aspect of the present invention can simplify the manufacturing process of the lid structure according to the present invention and reduce the manufacturing cost. Further, it is possible to reduce the possibility that the position of the first valve element is shifted due to vibrations acting on the cylindrical battery.

<本発明の第7の態様>
本発明の第7の態様は、有底円筒形状の外装缶と、前記外装缶に収容される電極体と、前述した本発明の第1〜第6の態様のいずれかに記載の円筒形電池の蓋構造体と、を備える円筒形電池である。
本発明の第7の態様によれば、円筒形電池において、前述した本発明の第1〜第6の態様のいずれかによる作用効果を得ることができる。
<Seventh aspect of the present invention>
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a bottomed cylindrical outer can, an electrode body accommodated in the outer can, and the cylindrical battery according to any one of the first to sixth aspects of the present invention described above. A cylindrical battery.
According to the seventh aspect of the present invention, in the cylindrical battery, it is possible to obtain the operational effects of any of the first to sixth aspects of the present invention described above.

本発明によれば、円筒形電池の内部短絡等の異常時に安全性が損なわれる虞が少ない円筒形電池の蓋構造体を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lid structure of a cylindrical battery with little possibility that safety | security will be impaired at the time of abnormality, such as an internal short circuit of a cylindrical battery, can be provided.

ニッケル水素二次電池の縦断面を図示した正面図。The front view which illustrated the longitudinal cross-section of the nickel-hydrogen secondary battery. 蓋構造体の要部を図示した断面図。Sectional drawing which illustrated the principal part of the lid structure. 封口板の平面図。The top view of a sealing board. 蓋構造体の要部を図示した平面図。The top view which illustrated the principal part of the lid structure. 第1安全弁の動作を図示した蓋構造体の要部断面図。The principal part sectional view of the lid structure which illustrated operation of the 1st safety valve. 第2安全弁の動作を図示した蓋構造体の要部断面図。Sectional drawing of the principal part of the cover structure which illustrated operation | movement of the 2nd safety valve. 蓋構造体の変形例の要部を図示した断面図。Sectional drawing which illustrated the principal part of the modification of a lid structure. 蓋構造体の変形例の要部を図示した平面図。The top view which illustrated the principal part of the modification of a lid structure.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, this invention is not specifically limited to the Example demonstrated below, It cannot be overemphasized that a various deformation | transformation is possible within the range of the invention described in the claim.

<ニッケル水素二次電池の構成>
ニッケル水素二次電池1の構成について、図1を参照しながら説明する。
図1は、ニッケル水素二次電池1の縦断面を図示した正面図である。
<Configuration of nickel metal hydride secondary battery>
The configuration of the nickel metal hydride secondary battery 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a front view illustrating a longitudinal section of a nickel metal hydride secondary battery 1.

「円筒形電池」の一例である円筒型のニッケル水素二次電池1は、外装缶10、電極体20及び蓋構造体30を備える。外装缶10は、一端が開口した有底円筒形状の部材であり導電性を有している。電極体20は、セパレータ23を介して正極板21と負極板22とを重ねて渦巻き状に巻くことによって略円筒状に構成されている。蓋構造体30は、外装缶10の開口を封止する構造体である。ニッケル水素二次電池1は、外装缶10に電極体20が収容され、さらにアルカリ電解液(図示せず)が充填され、外装缶10の開口が蓋構造体30に閉塞されて構成されている。   A cylindrical nickel-hydrogen secondary battery 1, which is an example of a “cylindrical battery”, includes an outer can 10, an electrode body 20, and a lid structure 30. The outer can 10 is a bottomed cylindrical member having one end opened and has conductivity. The electrode body 20 is formed in a substantially cylindrical shape by winding the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22 in a spiral shape with a separator 23 interposed therebetween. The lid structure 30 is a structure that seals the opening of the outer can 10. The nickel metal hydride secondary battery 1 is configured in such a manner that an electrode body 20 is accommodated in an outer can 10 and further filled with an alkaline electrolyte (not shown), and an opening of the outer can 10 is closed by a lid structure 30. .

正極板21は、非焼結式ニッケル極であり、正極芯体(図示せず)と正極芯体に保持された正極合剤とからなる。正極芯体は、耐アルカリ性を有する金属材料からなり、金属繊維によって構成されたフェルト状の3次元の網目構造を有する。耐アルカリ性を有する金属材料としては、例えばニッケルを用いることができる。正極合剤は、正極活物質粒子、正極板の特性を改善するための種々の添加剤粒子、これら正極活物質粒子及び添加剤粒子の混合粒子を正極芯体に結着するための結着剤からなる。   The positive electrode plate 21 is a non-sintered nickel electrode, and includes a positive electrode core (not shown) and a positive electrode mixture held on the positive electrode core. The positive electrode core is made of a metal material having alkali resistance and has a felt-like three-dimensional network structure made of metal fibers. As the metal material having alkali resistance, for example, nickel can be used. The positive electrode mixture includes positive electrode active material particles, various additive particles for improving the characteristics of the positive electrode plate, and a binder for binding mixed particles of these positive electrode active material particles and additive particles to the positive electrode core. Consists of.

正極活物質粒子は水酸化ニッケル粒子である。水酸化ニッケル粒子は、ニッケルの平均価数が2よりも大の高次水酸化ニッケル粒子であってもよい。また水酸化ニッケル粒子は、コバルト、亜鉛、カドミウム等を固溶していてもよく、あるいはコバルト化合物で表面が被覆されていてもよい。添加剤は、酸化イットリウムの他に、酸化コバルト、金属コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化合物、金属亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛化合物、酸化エルビウム等の希土類化合物等を用いることができる。結着剤は、親水性又は疎水性のポリマー等を用いることができる。より具体的には結着剤は、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリル酸ナトリウム(SPA)のうちから選択される1種以上を使用することができる。結着剤は、例えば正極活物質粒子100質量部に対して0.1質量部以上0.5質量部以下となるようにすればよい。   The positive electrode active material particles are nickel hydroxide particles. The nickel hydroxide particles may be higher-order nickel hydroxide particles having an average nickel valence of greater than 2. Further, the nickel hydroxide particles may be solid-solved with cobalt, zinc, cadmium or the like, or the surface may be coated with a cobalt compound. As the additive, in addition to yttrium oxide, cobalt compounds such as cobalt oxide, metal cobalt, and cobalt hydroxide, zinc compounds such as metal zinc, zinc oxide, and zinc hydroxide, rare earth compounds such as erbium oxide, and the like can be used. . As the binder, a hydrophilic or hydrophobic polymer or the like can be used. More specifically, the binder may be at least one selected from hydroxypropyl cellulose (HPC), carboxymethyl cellulose (CMC), and sodium polyacrylate (SPA). For example, the binder may be 0.1 parts by mass or more and 0.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material particles.

負極板22は、帯状をなす導電性の負極芯体(図示せず)に負極合剤が保持されて形成されている。負極芯体は、複数の貫通孔を有するシート状の金属材からなり、例えばパンチングメタル、金属粉末焼結体基板、エキスパンデッドメタル、ニッケルネット等を用いることができる。特にパンチングメタルや金属粉末を成型してから焼結した金属粉末焼結体基板は負極芯体に好適である。   The negative electrode plate 22 is formed by holding a negative electrode mixture on a conductive negative electrode core (not shown) having a strip shape. The negative electrode core is made of a sheet-like metal material having a plurality of through holes. For example, a punching metal, a metal powder sintered body substrate, an expanded metal, a nickel net, or the like can be used. In particular, a metal powder sintered body substrate obtained by molding punched metal or metal powder and then sintering it is suitable for the negative electrode core.

負極合剤は、水素を吸蔵及び放出可能な水素吸蔵合金粒子と結着剤とからなる。水素吸蔵合金粒子は、電池の充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるものであればよい。このような水素吸蔵合金としては、特に限定されないが、例えばLaNi5やMmNi5(Mmはミッシュメタル)等のAB5型系のものを用いることができる。また負極合剤は、水素吸蔵合金に代えて、例えばカドミウム化合物を用いることもできる。結着剤は、例えば親水性又は疎水性のポリマー等を用いることができる。 The negative electrode mixture is composed of hydrogen storage alloy particles capable of occluding and releasing hydrogen and a binder. The hydrogen storage alloy particles may be any particles as long as they can store hydrogen generated electrochemically in an alkaline electrolyte during battery charging and can easily release the stored hydrogen during discharge. Such a hydrogen storage alloy is not particularly limited. For example, an AB 5 type alloy such as LaNi 5 or MmNi 5 (Mm is a misch metal) can be used. Further, the negative electrode mixture may be a cadmium compound, for example, instead of the hydrogen storage alloy. As the binder, for example, a hydrophilic or hydrophobic polymer can be used.

セパレータ23は、例えばポリアミド繊維製不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを材料として用いることができる。   As the separator 23, for example, a polyamide fiber nonwoven fabric or a polyolefin fiber nonwoven fabric such as polyethylene or polypropylene provided with a hydrophilic functional group can be used as a material.

ニッケル水素二次電池1は、さらに絶縁ガスケット41、正極リード42及び正極集電板43を備える。絶縁ガスケット41は、絶縁性を有する材料で形成されており、外装缶10に対して蓋構造体30を電気的に絶縁した状態で取り付けるための部材である。正極リード42は、折り曲げられた状態で設けられており、蓋構造体30の封口板31の内面に一端が溶接され、正極集電板43に他端が溶接されている。正極集電板43は、円板形状の部材であり、外装缶10にアルカリ電解液を注液するための孔431が中央に形成されている。   The nickel metal hydride secondary battery 1 further includes an insulating gasket 41, a positive electrode lead 42, and a positive electrode current collector plate 43. The insulating gasket 41 is formed of an insulating material, and is a member for attaching the lid structure 30 to the outer can 10 in an electrically insulated state. The positive electrode lead 42 is provided in a bent state, and has one end welded to the inner surface of the sealing plate 31 of the lid structure 30 and the other end welded to the positive electrode current collector plate 43. The positive electrode current collector plate 43 is a disk-shaped member, and a hole 431 for injecting an alkaline electrolyte into the outer can 10 is formed in the center.

正極板21の正極芯体は、正極集電板43側の端部に連結部211が形成されている。連結部211の径方向内面には、例えば溶接又は導電性接着剤によって、ニッケルリボン等からなる帯状の金属薄板212が固定されている。金属薄板212は、連結部211から突出して正極集電板43に当接している。つまり正極集電板43と正極板21とは、金属薄板212を介して電気的に接続されている。他方、負極板22は、ニッケル水素二次電池1の負極端子をなす外装缶10の内周面に接した状態で、その外装缶10と電気的に接続されている。   The positive electrode core of the positive electrode plate 21 has a connecting portion 211 formed at the end on the positive electrode current collector plate 43 side. A strip-shaped metal thin plate 212 made of a nickel ribbon or the like is fixed to the inner surface in the radial direction of the connecting portion 211 by welding or a conductive adhesive, for example. The thin metal plate 212 protrudes from the connecting portion 211 and is in contact with the positive electrode current collector plate 43. That is, the positive electrode current collector plate 43 and the positive electrode plate 21 are electrically connected via the metal thin plate 212. On the other hand, the negative electrode plate 22 is electrically connected to the outer can 10 while being in contact with the inner peripheral surface of the outer can 10 that forms the negative electrode terminal of the nickel-hydrogen secondary battery 1.

<本発明に係る蓋構造体の構成>
本発明に係る蓋構造体30の構成について、引き続き図1も参照しつつ、図2〜図4を参照しながら説明する。
図2は、蓋構造体30の要部を図示した断面図である。図3は、封口板31の平面図である。図4は、蓋構造体30の要部を図示した平面図である。
<Configuration of lid structure according to the present invention>
The configuration of the lid structure 30 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the main part of the lid structure 30. FIG. 3 is a plan view of the sealing plate 31. FIG. 4 is a plan view illustrating the main part of the lid structure 30.

蓋構造体30は、外装缶10の開口を封止する構造体であり、封口板31、正極端子32、第1弁体33及び第2弁体34を含む。   The lid structure 30 is a structure that seals the opening of the outer can 10, and includes a sealing plate 31, a positive terminal 32, a first valve body 33, and a second valve body 34.

封口板31は、金属材料で形成された略円形の部材であり、外装缶10の開口を塞ぐ部材である。封口板31は、中央に円形の第2ガス抜き孔312、第2ガス抜き孔312の周囲に4つの円形の第1ガス抜き孔311が形成されている。封口板31は、絶縁ガスケット41が介装された状態で、外装缶10の開口縁をかしめ加工することによって外装缶10に固定されている。   The sealing plate 31 is a substantially circular member formed of a metal material, and is a member that closes the opening of the outer can 10. The sealing plate 31 is formed with a circular second gas vent hole 312 at the center and four circular first gas vent holes 311 around the second gas vent hole 312. The sealing plate 31 is fixed to the outer can 10 by caulking the opening edge of the outer can 10 with the insulating gasket 41 interposed therebetween.

封口板31の第1ガス抜き孔311及び第2ガス抜き孔312は、外装缶10の内圧を外部へ逃がすために形成されている。より具体的には第1ガス抜き孔311は、通常時、例えばニッケル水素二次電池1の充放電サイクルによって外装缶10の内圧が上昇したときに、外装缶10の内部のガスを外部へ放出するために設けられている。他方、第2ガス抜き孔312は、例えばニッケル水素二次電池1の内部短絡等の異常時に、外装缶内のガスや溶融物を外部へ排出するために設けられている。このようなことから第2ガス抜き孔312は、当該実施例のように、封口板31の中央に設けるのが好ましい。それによって外装缶10の内圧が急激に上昇したときに、外装缶10内のガスや溶融物を容易に外部へ排出することができるので、ニッケル水素二次電池1の安全性をより向上させることができる。また第1ガス抜き孔311は、当該実施例のように、第2ガス抜き孔312の周囲に複数設けるのが好ましい。それによって例えばニッケル水素二次電池1の充放電サイクルによる外装缶10の内圧の変動をバランス良く抑制することができるので、外装缶10の内圧に偏りを生じさせることなく、外装缶10の内圧を安定的に第1弁作動圧以下に抑制することができる。   The first gas vent hole 311 and the second gas vent hole 312 of the sealing plate 31 are formed to release the internal pressure of the outer can 10 to the outside. More specifically, the first vent hole 311 releases the gas inside the outer can 10 to the outside at normal times, for example, when the internal pressure of the outer can 10 rises due to the charge / discharge cycle of the nickel metal hydride secondary battery 1. Is provided to do. On the other hand, the second vent hole 312 is provided to discharge the gas and melt in the outer can to the outside when an abnormality such as an internal short circuit of the nickel hydride secondary battery 1 occurs. For this reason, the second vent hole 312 is preferably provided at the center of the sealing plate 31 as in this embodiment. As a result, when the internal pressure of the outer can 10 suddenly increases, the gas and melt in the outer can 10 can be easily discharged to the outside, so that the safety of the nickel metal hydride secondary battery 1 is further improved. Can do. Moreover, it is preferable to provide a plurality of first gas vent holes 311 around the second gas vent holes 312 as in the present embodiment. As a result, for example, fluctuations in the internal pressure of the outer can 10 due to the charge / discharge cycle of the nickel hydride secondary battery 1 can be suppressed in a well-balanced manner. It can be stably suppressed below the first valve operating pressure.

正極端子32は、金属材料で形成されたフランジ付き円筒形状の部材であり、封口板31の上面にスポット溶接によって固定されている。正極端子32は、フランジ部分に複数の排出孔321が形成されており、円筒形状部分に複数の排出孔322が形成されている。   The positive electrode terminal 32 is a flanged cylindrical member formed of a metal material, and is fixed to the upper surface of the sealing plate 31 by spot welding. The positive electrode terminal 32 has a plurality of discharge holes 321 formed in the flange portion, and a plurality of discharge holes 322 formed in the cylindrical portion.

第1弁体33は、例えばEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)を主成分とするゴム等の弾性を有する材料で形成されている。第1弁体33は、円環形状の部材であり、4つの第1ガス抜き孔311を塞ぐように配置された状態で封口板31に押圧されている。より具体的には第1弁体33は、封口板31と正極端子32との間に所望の圧縮率で縮設されている。この第1弁体33と4つの第1ガス抜き孔311とで第1安全弁35が構成される。   The first valve body 33 is formed of an elastic material such as rubber mainly composed of EPDM (ethylene propylene diene rubber). The first valve body 33 is an annular member, and is pressed against the sealing plate 31 in a state where the first valve body 33 is disposed so as to close the four first gas vent holes 311. More specifically, the first valve body 33 is contracted between the sealing plate 31 and the positive electrode terminal 32 at a desired compression rate. The first valve body 33 and the four first gas vent holes 311 constitute a first safety valve 35.

第2弁体34は、第1弁体33と同様に例えばEPDMを主成分とするゴム等の弾性を有する材料で形成されており、弁本体部341と鍔部342とで構成されている。弁本体部341は、その外径が第2ガス抜き孔312の内径以上に設定された円柱体形状であり、第2ガス抜き孔312に圧入されている。第2弁体34は、弁本体部341が第2ガス抜き孔312に挿入された状態で第2ガス抜き孔312を塞いでいる。「突部」としての鍔部342は、その外径が弁本体部341の外径よりさらに大きい円板形状をなしている。鍔部342は、第2ガス抜き孔312よりも外装缶10の内側に配置される部分に形成されており、封口板31に沿う方向へ突出している。この第2弁体34と第2ガス抜き孔312とで第2安全弁36が構成される。   Similar to the first valve body 33, the second valve body 34 is made of an elastic material such as rubber mainly composed of EPDM, and includes a valve main body part 341 and a flange part 342. The valve body 341 has a cylindrical body shape whose outer diameter is set to be equal to or larger than the inner diameter of the second gas vent hole 312 and is press-fitted into the second gas vent hole 312. The second valve body 34 closes the second gas vent hole 312 in a state where the valve main body portion 341 is inserted into the second gas vent hole 312. The flange 342 as the “projection” has a disk shape whose outer diameter is larger than the outer diameter of the valve main body 341. The flange portion 342 is formed in a portion disposed inside the outer can 10 with respect to the second gas vent hole 312 and protrudes in a direction along the sealing plate 31. The second valve body 34 and the second gas vent hole 312 constitute a second safety valve 36.

<第1安全弁の動作>
第1安全弁35の動作について、図5を参照しながら説明する。
図5は、蓋構造体30の要部を図示した断面図であり、第1安全弁35の動作を図示したものである。
<Operation of the first safety valve>
The operation of the first safety valve 35 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the main part of the lid structure 30, and illustrates the operation of the first safety valve 35.

第1安全弁35は、外装缶10の内圧が第1弁作動圧を超えたときに開弁し、外装缶10の内圧が第1弁作動圧以下に低下したときに閉弁する復帰式の安全弁である。この第1弁作動圧は、例えば第1弁体33を形成する材料の硬さや弾性変形率、封口板31と正極端子32との間に設置した状態における圧縮率等を調整することによって所望の弁作動圧に設定することができる。   The first safety valve 35 opens when the internal pressure of the outer can 10 exceeds the first valve operating pressure, and closes when the internal pressure of the outer can 10 drops below the first valve operating pressure. It is. For example, the first valve operating pressure is adjusted by adjusting the hardness and elastic deformation rate of the material forming the first valve body 33, the compression rate in a state of being installed between the sealing plate 31 and the positive electrode terminal 32, and the like. The valve operating pressure can be set.

第1安全弁35は、例えば充放電サイクルによって外装缶10の内圧が上昇し、外装缶10の内圧が第1弁作動圧を超えると、その外装缶10の内圧によって、第1弁体33が弾性変形して押し上げられた状態になる。それによって第1ガス抜き孔311から排出孔321を通じて、外装缶10の内部のガスが外部へ放出され、外装缶10の内圧が低下する(図5の符合A)。そして外装缶10の内圧が第1弁作動圧以下に低下すると、第1弁体33の弾性変形が元に戻り、第1弁体33が第1ガス抜き孔311を塞いだ状態に復帰する。   In the first safety valve 35, for example, when the internal pressure of the outer can 10 rises due to a charge / discharge cycle and the internal pressure of the outer can 10 exceeds the first valve operating pressure, the first valve body 33 is elasticized by the internal pressure of the outer can 10. Deformed and pushed up. As a result, the gas inside the outer can 10 is released to the outside through the discharge hole 321 from the first vent hole 311, and the internal pressure of the outer can 10 decreases (reference A in FIG. 5). When the internal pressure of the outer can 10 drops below the first valve operating pressure, the elastic deformation of the first valve body 33 returns to the original state, and the first valve body 33 returns to the state of closing the first gas vent hole 311.

このようにしてニッケル水素二次電池1は、第1安全弁35によって、例えば充放電サイクルによって外装缶10の内圧が上昇しても外装缶10の内部のガスが外部に放出され、それによって外装缶10の内圧が第1弁作動圧以下に維持されることになる。   In this way, the nickel metal hydride secondary battery 1 has the first safety valve 35 to release the gas inside the outer can 10 to the outside even if the internal pressure of the outer can 10 rises due to, for example, a charge / discharge cycle, thereby The internal pressure of 10 is maintained below the first valve operating pressure.

<第2安全弁の動作>
第2安全弁36の動作について、図6を参照しながら説明する。
図6は、蓋構造体30の要部を図示した断面図であり、第2安全弁36の動作を図示したものである。
<Operation of the second safety valve>
The operation of the second safety valve 36 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the main part of the lid structure 30, and illustrates the operation of the second safety valve 36.

第2安全弁36は、外装缶10の内圧が第1弁作動圧(第1安全弁35の弁作動圧)より高い第2弁作動圧を超えたときに開弁し、開弁後は外装缶10の内圧が第2弁作動圧以下に低下しても閉弁しない安全弁である。この第2弁作動圧は、例えば第2弁体34の硬さや弾性変形率、第2弁体34の鍔部342の形状等を調整することによって所望の弁作動圧に設定することができる。   The second safety valve 36 opens when the internal pressure of the outer can 10 exceeds the second valve operating pressure higher than the first valve operating pressure (the valve operating pressure of the first safety valve 35), and after opening, the outer can 10 This is a safety valve that does not close even if the internal pressure of the valve drops below the second valve operating pressure. The second valve operating pressure can be set to a desired valve operating pressure by adjusting, for example, the hardness and elastic deformation rate of the second valve body 34, the shape of the flange 342 of the second valve body 34, and the like.

第2安全弁36は、例えば内部短絡等によって外装缶の内圧が急激に上昇すると、その内圧によって、第2ガス抜き孔312から押し出される方向の力が第2弁体34に作用する。このとき外装缶10の内圧が第2弁作動圧に達するまでの間は、第2弁体34の鍔部342によって第2弁体34が封口板31に係止される。そして外装缶10の内圧が第2弁作動圧を超えると、その内圧によって第2弁体34の鍔部342が弾性変形しながら第2ガス抜き孔312を通過し、それによって第2弁体34が第2ガス抜き孔312から押し出された状態になる。それによって第2ガス抜き孔312が開放された状態となり、第2ガス抜き孔312から排出孔322を通じて、外装缶10の内部のガスや溶融物等が外部へ放出され、外装缶10の内圧が低下する(図6の符合B)。そして第2安全弁36は、その後に外装缶10の内圧が第2弁作動圧以下に低下しても第2ガス抜き孔312が開放された状態が維持される。   In the second safety valve 36, for example, when the internal pressure of the outer can rapidly rises due to an internal short circuit or the like, the force in the direction pushed out from the second vent hole 312 acts on the second valve body 34 due to the internal pressure. At this time, the second valve body 34 is locked to the sealing plate 31 by the flange 342 of the second valve body 34 until the internal pressure of the outer can 10 reaches the second valve operating pressure. When the internal pressure of the outer can 10 exceeds the second valve operating pressure, the flange 342 of the second valve body 34 is elastically deformed by the internal pressure and passes through the second vent hole 312, thereby the second valve body 34. Is pushed out from the second vent hole 312. As a result, the second gas vent hole 312 is opened, and the gas, melt, etc. inside the outer can 10 are discharged from the second gas vent hole 312 through the discharge hole 322, and the internal pressure of the outer can 10 is increased. It decreases (symbol B in FIG. 6). The second safety valve 36 is maintained in a state in which the second vent hole 312 is opened even if the internal pressure of the outer can 10 subsequently decreases to the second valve operating pressure or less.

第2弁体34の鍔部342は本発明に必須の構成要素ではないが、この鍔部342を設けることによって第2弁体34は、第2ガス抜き孔312から押し出された後は、その鍔部342によって第2ガス抜き孔312への進入が確実に規制される。それによって第2安全弁36の開弁後、外装缶10の内圧が第2弁作動圧以下に低下したときに、第2ガス抜き孔312が第2弁体34で塞がれてしまう虞を低減することができる。   The flange portion 342 of the second valve body 34 is not an essential component of the present invention. However, by providing the flange portion 342, the second valve body 34 is pushed out from the second gas vent hole 312. The entry to the second vent hole 312 is reliably restricted by the flange portion 342. As a result, after the second safety valve 36 is opened, the possibility that the second vent hole 312 is blocked by the second valve element 34 when the internal pressure of the outer can 10 drops below the second valve operating pressure is reduced. can do.

このように第2安全弁36は、開弁後は閉弁状態に復帰しない構成であるため、外装缶10の内圧が高い上昇率で急激に上昇する異常な状態になっても、その内圧の急激な上昇に追従して所定の弁作動圧(第2弁作動圧)で開弁することができる。したがってニッケル水素二次電池1は、内部短絡等によって外装缶10の内圧が急激に上昇したときに、その急激な内圧の上昇に第1安全弁35が追従できず、外装缶10の内圧が第1弁作動圧を超える状況になっても、外装缶10の内圧が第2弁作動圧以下に抑制されることになる。   As described above, the second safety valve 36 is configured not to return to the closed state after the valve is opened. Therefore, even if the internal pressure of the outer can 10 suddenly increases at a high rate of increase, the internal pressure rapidly increases. The valve can be opened at a predetermined valve operating pressure (second valve operating pressure) following a rapid increase. Therefore, in the nickel metal hydride secondary battery 1, when the internal pressure of the outer can 10 suddenly increases due to an internal short circuit or the like, the first safety valve 35 cannot follow the sudden increase in internal pressure, and the internal pressure of the outer can 10 is the first. Even when the valve operating pressure is exceeded, the internal pressure of the outer can 10 is suppressed to be equal to or lower than the second valve operating pressure.

また第2安全弁36は、開弁後は閉弁状態に復帰しない構成であるため、外装缶10の内圧が第2弁作動圧を超えた後、外装缶の内圧が低下してもその開放状態が維持される。それによってニッケル水素二次電池1は、内部短絡等によって外装缶10の内部が高温になり、外装缶10の内部の部材(例えばセパレータ23等)が溶融したときに、その溶融物の一部が第2安全弁36に詰まって外装缶10の内部のガスや溶融物等を外部へ放出できなくなる虞が低減されることになる。   Moreover, since the 2nd safety valve 36 is the structure which does not return to a valve closing state after valve opening, even if the internal pressure of an armored can falls after the internal pressure of the armored can 10 exceeds a 2nd valve operating pressure, the open state is Is maintained. As a result, when the nickel hydride secondary battery 1 has a high temperature inside the outer can 10 due to an internal short circuit or the like, and a member inside the outer can 10 (for example, the separator 23 or the like) has melted, The possibility of clogging the second safety valve 36 and preventing the gas, melt, etc. inside the outer can 10 from being released to the outside is reduced.

このようにして本発明によれば、ニッケル水素二次電池1等の円筒形電池において、内部短絡等の異常時に安全性が損なわれる虞を低減することができる。   As described above, according to the present invention, in a cylindrical battery such as the nickel hydride secondary battery 1, it is possible to reduce a possibility that safety is impaired when an abnormality such as an internal short circuit occurs.

<比較試験>
出願人は、本発明の効果を確認すべく、従来の蓋構造体のニッケル水素二次電池と本発明に係る蓋構造体30を用いたニッケル水素二次電池1との比較試験を行った。具体的には高さ50mm、外径φ14mmで容量が2000mAhのニッケル水素二次電池を用いて、従来の蓋構造体の電池を比較例、本発明に係る蓋構造体30の電池を実施例としてそれぞれ製作し、8Aで過充電を行う電池安全性試験を行った。またニッケル水素二次電池は、比較例と実施例ともセパレータ23の目付量を40g/m2、50g/m2、60g/m2、70g/m2としたものをそれぞれ100本ずつ製作して試験を行った。比較例の蓋構造体の弁作動圧は、約3MPaとした。また実施例の蓋構造体30は、第1弁作動圧を約3MPa、第2弁作動圧を約5MPaとした。
<Comparison test>
In order to confirm the effect of the present invention, the applicant conducted a comparative test between a nickel-metal hydride secondary battery having a conventional lid structure and a nickel-hydrogen secondary battery 1 using the lid structure 30 according to the present invention. Specifically, using a nickel metal hydride secondary battery having a height of 50 mm, an outer diameter of 14 mm, and a capacity of 2000 mAh, a conventional lid structure battery is a comparative example, and a battery of the lid structure 30 according to the present invention is an example Each battery was manufactured, and a battery safety test was performed in which the battery was overcharged at 8A. In addition, in the comparative example and the example, 100 nickel hydride secondary batteries having a basis weight of the separator 23 of 40 g / m 2 , 50 g / m 2 , 60 g / m 2 , and 70 g / m 2 were manufactured. A test was conducted. The valve operating pressure of the lid structure of the comparative example was about 3 MPa. In the lid structure 30 of the example, the first valve operating pressure was about 3 MPa, and the second valve operating pressure was about 5 MPa.

セパレータ23の目付量が40g/m2、50g/m2のニッケル水素二次電池については、過充電による破裂の発生率は、比較例及び実施例のいずれも0/100本であった。他方、セパレータ23の目付量が60g/m2のニッケル水素二次電池については、過充電による破裂の発生率は、比較例で2/100本であったのに対し、実施例では0/100本であった。またセパレータ23の目付量が70g/m2のニッケル水素二次電池については、過充電による破裂の発生率は、比較例で11/100本であったのに対し、実施例では1/100本であった。このように本発明に係る蓋構造体30を備えるニッケル水素二次電池1は、従来技術のニッケル水素二次電池よりも内部短絡等の異常時に安全性が損なわれる虞を低減できることが試験結果からも明らかであると言える。 The basis weight 40g / m 2, 50g / m 2 of the nickel-hydrogen secondary battery of the separator 23, the incidence of rupture due to overcharging was 0/100 present none of the Comparative Examples and Examples. On the other hand, for the nickel hydride secondary battery with a separator 23 having a weight per unit area of 60 g / m 2 , the occurrence rate of rupture due to overcharging was 2/100 in the comparative example, whereas 0/100 in the example. It was a book. Further, regarding the nickel hydride secondary battery having a basis weight of the separator 23 of 70 g / m 2 , the occurrence rate of rupture due to overcharging was 11/100 in the comparative example, whereas 1/100 in the example. Met. From the test results, the nickel hydride secondary battery 1 including the lid structure 30 according to the present invention can reduce the possibility that the safety may be impaired in the event of an abnormality such as an internal short circuit, as compared with the conventional nickel hydride secondary battery. It can be said that it is clear.

<本発明に係る蓋構造体の変形例>
本発明に係る蓋構造体30の変形例について、図7及び図8を参照しながら説明する。
図7は、蓋構造体30の変形例の要部を図示した断面図である。図8は、蓋構造体30の変形例の要部を図示した平面図である。
<Modification of the lid structure according to the present invention>
A modification of the lid structure 30 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the main part of a modified example of the lid structure 30. FIG. 8 is a plan view illustrating a main part of a modified example of the lid structure 30.

蓋構造体30の変形例は、第1弁体33と第2弁体34とが4つの連結部37で連結されている。それ以外の構成については、上記説明した蓋構造体30の実施例と同じ構成であるため、同一の構成要素に同一の符合を付して詳細な説明を省略する。   As a modification of the lid structure 30, the first valve body 33 and the second valve body 34 are connected by four connecting portions 37. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment of the lid structure 30, and thus the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

連結部37は、第1弁体33及び第2弁体34と同様に、例えばEPDMを主成分とするゴム等の弾性を有する材料で形成されている。つまり蓋構造体30の変形例は、第1弁体33、第2弁体34及び連結部37が同一の材料で一体に成形されている。このような構成であることによって第1弁体33と第2弁体34との相対的な位置関係は、連結部37によって規定されることになる。したがって蓋構造体30の製造工程において、第2弁体34を第2ガス抜き孔312に挿入することによって、第1ガス抜き孔311を塞ぐ所定の位置に第1弁体33を同時に配置することができる。また連結部37は弾性を有する材料で形成されているので、第1弁体33と第2弁体34とが連結部37で連結されていても、それによって第1安全弁35及び第2安全弁36の動作が互いに阻害される虞は生じない。   Similar to the first valve body 33 and the second valve body 34, the connecting portion 37 is formed of an elastic material such as rubber mainly composed of EPDM. That is, in the modified example of the lid structure 30, the first valve body 33, the second valve body 34, and the connecting portion 37 are integrally formed of the same material. With such a configuration, the relative positional relationship between the first valve body 33 and the second valve body 34 is defined by the connecting portion 37. Therefore, in the manufacturing process of the lid structure 30, the first valve body 33 is simultaneously disposed at a predetermined position for closing the first gas vent hole 311 by inserting the second valve body 34 into the second gas vent hole 312. Can do. Further, since the connecting portion 37 is formed of an elastic material, even if the first valve body 33 and the second valve body 34 are connected by the connecting portion 37, the first safety valve 35 and the second safety valve 36 are thereby connected. There is no possibility that the operations will be disturbed.

このような構成であることによって蓋構造体30の変形例は、本発明に係る蓋構造体30の製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。また第1弁体33と第2弁体34との相対的な位置関係が連結部37によって規定されるので、例えばニッケル水素二次電池1に作用する振動等によって第1弁体33の位置がずれてしまう虞を低減することができる。   With such a configuration, the modified example of the lid structure 30 can simplify the manufacturing process of the lid structure 30 according to the present invention and reduce the manufacturing cost. Further, since the relative positional relationship between the first valve element 33 and the second valve element 34 is defined by the connecting portion 37, the position of the first valve element 33 is caused by vibrations acting on the nickel-metal hydride secondary battery 1, for example. The risk of shifting can be reduced.

1 ニッケル水素二次電池
10 外装缶
20 電極体
30 蓋構造体
31 封口板
32 正極端子
33 第1弁体
34 第2弁体
35 第1安全弁
36 第2安全弁
37 連結部
311 第1ガス抜き孔
312 第2ガス抜き孔
341 弁本体部
342 鍔部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nickel metal hydride secondary battery 10 Exterior can 20 Electrode body 30 Lid structure 31 Sealing plate 32 Positive electrode terminal 33 1st valve body 34 2nd valve body 35 1st safety valve 36 2nd safety valve 37 Connection part 311 1st gas vent hole 312 Second vent hole 341 Valve body 342 collar

Claims (7)

有底円筒形状の外装缶の開口を封止する円筒形電池の蓋構造体であって、
前記外装缶の内圧が第1弁作動圧を超えたときに開弁し、前記外装缶の内圧が前記第1弁作動圧以下に低下したときに閉弁する第1安全弁と、
前記外装缶の内圧が前記第1弁作動圧より高い第2弁作動圧を超えたときに開弁し、開弁後は前記外装缶の内圧が前記第2弁作動圧以下に低下しても閉弁しない第2安全弁と、を備える、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体。
A cylindrical battery lid structure for sealing an opening of a bottomed cylindrical outer can,
A first safety valve that opens when the internal pressure of the outer can exceeds a first valve operating pressure, and closes when the internal pressure of the outer can drops below the first valve operating pressure;
When the internal pressure of the outer can exceeds a second valve operating pressure higher than the first valve operating pressure, the valve opens, and after opening, the inner pressure of the outer can drops below the second valve operating pressure. A cylindrical battery lid structure comprising: a second safety valve that is not closed.
請求項1に記載の円筒形電池の蓋構造体において、前記外装缶の開口を塞ぐ封口板をさらに備え、
前記第1安全弁は、前記外装缶の内圧を外部へ逃がすために前記封口板に形成された第1ガス抜き孔と、前記第1ガス抜き孔を塞いだ状態で前記封口板に押圧される第1弁体とを含む、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体。
The lid structure of the cylindrical battery according to claim 1, further comprising a sealing plate that closes an opening of the outer can.
The first safety valve is a first degassing hole formed in the sealing plate for releasing the internal pressure of the outer can to the outside, and a first depressurized by the sealing plate in a state of closing the first degassing hole. A cylindrical battery lid structure including one valve body.
請求項2に記載の円筒形電池の蓋構造体において、前記第2安全弁は、前記外装缶の内圧を外部へ逃がすために前記封口板に形成された第2ガス抜き孔と、前記第2ガス抜き孔に挿入された状態で前記第2ガス抜き孔を塞ぐ第2弁体とを含む、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体。   3. The lid structure of the cylindrical battery according to claim 2, wherein the second safety valve includes a second gas vent hole formed in the sealing plate for releasing an internal pressure of the outer can to the outside, and the second gas. A cylindrical battery lid structure comprising: a second valve body that closes the second gas vent hole while being inserted into the vent hole. 請求項3に記載の円筒形電池の蓋構造体において、前記第2弁体は、弾性を有する材料で形成され、前記第2ガス抜き孔よりも前記外装缶の内側に配置される部分に、前記封口板に沿う方向へ突出する突部が形成されている、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体。   The lid structure of the cylindrical battery according to claim 3, wherein the second valve body is formed of an elastic material and is disposed on the inner side of the outer can than the second vent hole. A cylindrical battery lid structure, wherein a protrusion projecting in a direction along the sealing plate is formed. 請求項3又は4に記載の円筒形電池の蓋構造体において、前記封口板は、中央に前記第2ガス抜き孔が形成されており、前記第2ガス抜き孔の周囲に複数の前記第1ガス抜き孔が形成されている、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体。   5. The lid structure for a cylindrical battery according to claim 3, wherein the sealing plate has the second gas vent hole formed in the center, and a plurality of the first gas vent holes around the second gas vent hole. A lid structure for a cylindrical battery, wherein a vent hole is formed. 請求項3〜5のいずれか1項に記載の円筒形電池の蓋構造体において、弾性を有する材料で形成され、前記第1弁体と前記第2弁体とを連結する連結部をさらに備える、ことを特徴とする円筒形電池の蓋構造体。   The lid structure for a cylindrical battery according to any one of claims 3 to 5, further comprising a connecting portion that is formed of an elastic material and connects the first valve body and the second valve body. A cylindrical battery lid structure. 有底円筒形状の外装缶と、
前記外装缶に収容される電極体と、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の円筒形電池の蓋構造体と、を備える円筒形電池。
A bottomed cylindrical outer can,
An electrode body housed in the outer can;
A cylindrical battery comprising: the cylindrical battery lid structure according to any one of claims 1 to 6.
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