叠层电池的安全机构制造技术

技术编号:3243421 阅读:157 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术的叠层电池的安全机构,在相互接合了由相互重合的2片叠层板构成的成型板(5a)的各个外周缘部所构成的外壳(5)中,与其内部连通地设置从一侧边向外突出的突出部(10),利用排气孔(11)和阀体(12)构成了安全阀(13),所述排气孔(11)形成在上述突出部(10)中的2片中的至少一个上述成型板(5a)上,所述阀体(12)被弹性地压接在该排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11),根据该结构,在通常使用时的内压变动中不工作,在对于由叠层电池构成的外壳(5)的耐压力达到安全的压力范围内的规定的阀工作压的时刻,能够可靠地工作,向外部排出需要量的气体,此外,实现了具有能降低制造成本结构的叠层电池的安全机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在由叠层板构成的外壳内收容电极群和电解液构成的叠层电池的电池内压上升到规定值时,向外部放出发生气体的安全机构。
技术介绍
以前,在锂离子电池等中,已知在由叠层板构成的外壳内收容电极群和电解液构成叠层电池的结构。一般,在具有金属电池壳体的锂离子电池中,为了防止电池的温度上升和随之的急剧的电池内压的上升所导致的电池的破裂,设置了安全阀,在变为规定温度以上或规定内压以上时,该安全阀向外部开放电池壳体的一部分,使电池内部气体顺利散发到外部。作为该安全阀,通常有隔热方式和破裂板方式这2种,多数情况下采用其中的某一种,有时也并用两者。此外,在使用了上述金属电池壳体的圆筒形电池中,使用了内装复位式安全阀的方式。例如,已知如图17A所示的复位式安全阀63和如图17B所示的复位式安全阀66等,所述复位式安全阀63由设置在封口板60上的排气口61和按压在该排气口61的周缘部而密封排气口61的橡胶阀体62构成,所述复位式安全阀66包括与上述同样的排气口61、橡胶衬里的阀体64、以及在向排气口61的周缘部按压的方向上对该阀体64施力而用阀体64密封排气口61的弹簧65。但是,这样的复位式安全阀63、66不能够适用在叠层电池中,在具有叠层电池和金属电池壳体的电池中,对应于由叠层板构成的外壳和金属电池壳体的功能上的很大差异,两者结构必然有很大不同,因此终究不能设想。另一方面,在叠层电池的情况下,通常利用聚丙烯(以下简称为PP)-->的热熔接接合外壳的结构要素即叠层板的接合部,由于PP的耐热温度是150℃左右,因此,由于在电池的温度达到了150℃以上的时候叠层板熔化后向外部散发电池内部的气体一释放压力,所以不至于产生破裂的事故。因此,作为叠层电池的安全阀,多采用如下的结构(例如,参照专利文献1):在接合部夹入比PP低熔点并且尽可能廉价的素材例如聚乙烯(以下简称为PE)等树脂,该部位在电池发热时优先熔融而开阀。此外,作为叠层电池的其他安全阀,已知有在熔接部的一部分设置通过缩窄熔接宽度来减小剥离强度的部分,以实现使该部分起到安全阀的功能(例如,参照专利文献2)。此外,作为叠层电池的其他安全阀,利用减小密封部的粘结剂层和热熔接树脂层的一部分的厚度,或者通过埋设不同材质的薄膜才了或中空部件的方法,在密封部的一部分设置耐压性能(剥离强度)低的部分,以实现使该部分起到安全阀的功能(例如,参照专利文献3)。专利文献1:日本特开2001-93489号公报专利文献2:日本特许第3554155号说明书专利文献3:日本特开平11-86823号公报但是,在如专利文献1所述的用低熔点树脂构成了安全阀的结构中,由于在即使电池内压上升温度也低的情况下,低熔点树脂不熔融,因此就有不能向外部排出发生气体的问题。此外,在这样的安全阀中,在远离该配设处的部位发生短路而产生热量的情况下,仅该发热处和其附近的热熔接部熔融,有重要的安全阀不工作,从安全阀的配设处以外的不合适的部位散发气体的问题,特别是越是大型的电池的情况下其趋势越显著。此外,在如专利文献2和专利文献3所述在密封部的一部分设置剥离强度小的部分作为安全阀的情况下,由于利用气体压力所产生的塑性变形进行开阀,因此,与电池的温度无关,仅根据外壳的内部压力而工作,但实际上阀工作压的精度低且不稳定,阀工作压的再现性低,因此-->就有对于安全的可靠性也低的问题。此外,在叠层电池中,内部压力一变高就膨胀,这时像剥下热熔接部的这样的力进行作用,不规则地发生逐渐地剥下热熔接部的蠕变现象,因此,也有随着经年变化阀工作压的再现性显著降低的问题。且说,在叠层电池中,与使用了金属制的电池壳体的电池相比,外壳的耐压力低到1MPa左右,并且即使在正常的使用状态中伴随着充放电压力也就高到0.3MPa左右,因此,最好将安全阀的阀工作压设定为0.4~0.7MPa左右,最佳的是0.5MPa左右,其阀工作压精度也要求是±0.05MPa左右。从而,就要求用廉价的结构实现在上述的低压力下工作并且具有高工作精度的叠层电池的安全阀。对于这样的要求,作为利用叠层电池的电池内压进行工作的安全阀,一般多采用使用破裂板构成,但难以在叠层板中熔敷破裂板,此外,在低压力下高精度地工作的破裂板成为需要高加工精度的高成本。此外,如图17A~17B所示的复位式安全阀63、66通常阀工作压高到2.2~2.3MPa左右,并且阀工作压的偏差大到±0.5MPa,因此,不能全部设想适用于叠层电池用。
技术实现思路
因此,本专利技术鉴于上述现有的问题点,其目的在于提供一种在通常使用时的内压变动中不工作,在对于由叠层板构成的外壳的耐压力达到了安全的压力范围内的规定的阀工作压的时候准确地工作,能够向外部排出需要量的气体,并且具有能降低制造成本的结构的叠层电池的安全机构。为了达到上述目的,本专利技术的一种叠层电池的安全机构,在相互接合各成型板的外周缘部而成的外壳的内部收容发电要素和电解液而构成,所述各成型板由相互重合的2片叠层板构成,其特征在于,在上述外壳上,设有与该外壳的内部连通并从一侧边向外方突出的突出部;具-->有安全阀,所述安全阀具有:排气孔,形成在上述突出部的2片中至少一片上述成型板上;阀体,弹性地压接在该排气孔的孔缘部上而密封上述排气孔。在该叠层电池的安全机构中,不仅从面对排气孔的部分,也通过排气孔的孔缘部的成型板对阀体的端面的整个面作用气体的压力,因此,安全阀在较低的压力下工作,并且其阀工作压的偏差也小,得到高阀工作压精度。因此,安全阀能够在通常使用时的内压变动中不工作,并且在对于由叠层板构成的外壳的强度安全的压力范围内设定的规定的阀工作压下可靠地工作放出发生气体。此外,由于放出气体的部位限于安全阀的配设处,因此,通过检测有无气体的放出,就能判别电池的异常发生,具有能够适当考虑不用作电源。此外,在上述的叠层电池的安全机构中,最好将排气孔配设在与突出部的突出方向侧的接合部的内缘的间隔在1.5mm以下的位置上,更好在成为1.0mm以下的位置上。根据该结构,在叠层电池的电池内压上升到阀工作压时,在突出部中的按照排气孔与突出方向侧的接合部之间的1.5mm以下的窄间隔设定的部位,几乎不能侵入发生气体,因此,仅在排气孔的周围中的除了突出方向侧的部位,发生由具有排气孔的一侧的成型板的气体压力所产生的膨胀变形。这样,具有排气孔的成型板,在突出部的相对于排气孔突出部的反突出方向的部位集中受到气体压力而变形为向外膨胀的状态,由于受到该成型板的变形力的阀体犹如以突出部的突出方向的端部作为支点进行倾斜,因此,可靠地形成发生气体的排出路径。因此,能够在达到规定的阀工作压的时候使安全阀高精度且可靠地工作。此外,若利用弹性体一形成上述叠层电池的安全机构中的阀体,就成为压缩由弹性体构成的阀体来用该压缩反力与排气孔的孔缘部压接的结构,因此具有实现随着部件数量的降低的结构的简化的优点。此外,若假设构成阀体的弹性体由具有橡胶弹性的材质构成,则阀-->体受到外壳内的压力而变形为具有排气孔的成型板中的孔缘部的部位倾斜的状态,因此,阀工作的偏差进一步减小,得到高阀工作压精度。另外,作为具有橡胶弹性的材质,若假设使用了EPDM,则由于EPDM具有透水性低的耐化学性,即使侵入到电解液中也不膨胀,因此能够最佳地使用本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种叠层电池的安全机构,在相互接合各成型板(5a、5b、5c)的外周缘部而成的外壳(5)的内部收容发电要素(7)和电解液而构成,所述各成型板(5a、5b、5c)由相互重合的2片叠层板构成,其特征在于,在上述外壳(5)上,设有与该外壳(5)的内部连通并从一侧边向外方突出的突出部(10);具有安全阀(13、46),所述安全阀(13、46)具有:排气孔(11),形成在上述突出部(10)的2片中至少一片上述成型板(5a)上;阀体(12、43),弹性地压接在该排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-5-23 149881/2005;JP 2005-11-2 319295/2005;1.一种叠层电池的安全机构,在相互接合各成型板(5a、5b、5c)的外周缘部而成的外壳(5)的内部收容发电要素(7)和电解液而构成,所述各成型板(5a、5b、5c)由相互重合的2片叠层板构成,其特征在于,在上述外壳(5)上,设有与该外壳(5)的内部连通并从一侧边向外方突出的突出部(10);具有安全阀(13、46),所述安全阀(13、46)具有:排气孔(11),形成在上述突出部(10)的2片中至少一片上述成型板(5a)上;阀体(12、43),弹性地压接在该排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11)。2.如权利要求1所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,排气孔(11)配设在与突出部(10)的突出方向侧的接合部内缘的间隔在1.5mm以下的位置。3.如权利要求2所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,排气孔(11)配设在与突出部(10)的突出方向侧的接合部内缘的间隔在1.0mm以下的位置上。4.如权利要求1所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,利用弹性体形成了阀体(12、43)。5.如权利要求4所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,构成阀体(12)的弹性体由具有橡胶弹性的材质构成。6.如权利要求5所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,作为具有橡胶弹性的材质,使用了EPDM。7.如权利要求5所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,作为具有橡胶弹性的材质,使用了EPDM和尿烷的两层。8.如权利要求4所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,以压缩到25%以下的压缩率的状态安装阀体(12)。-->9.如权利要求1所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,安全阀(13、46)构成为如下的复位式,即,弹性地压接在突出部(10)的成型板(5a、5c)中的排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11)的阀体(2、43),在叠层电池(2、35)的内部压力上升到规定水平时弹性变形而成为开阀状态之后,在上述内部压力降低到规定水平时恢复为原来的形状而成为闭阀状态。10.如权利要求9所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,复位式安全阀(13、46)的阀工作压是0.4~0.7MPa,并且具有阀工作压精度±0.05Mp以内的再现性。11.如权利要求1所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,分别以与突出部(10)中的2片成型板(5a)相互一致的配置形成了排气孔(11),并且,该一对排气孔(11)分别被分别压接在这些排气孔(11)的孔缘部上的阀体(12)密封,从而构成一对安全阀(13)。12.如权利要求1所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,在构成安全阀(13)的阀体(12)的表面或上述阀体(12)与上述阀体(12)所接触的成型板(5a)之间,设置了对于电解液的抗腐蚀性高的材质的耐电解液层(36)。13.如权利要求12所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,作为耐电解液层(36),使用了具有更低透水性和高的耐化学性的材质。14.如权利要求1所述的叠层电池的安全机构,其特征在于,具备一对框板(3a、3b),该一对框板(3a、3b)从两面夹压叠层电池(2、35)的外周缘部中的至少接合部(6);具有:保持部(16),设在上述框板(3a、3b)的一部分,保持...

【专利技术属性】
技术研发人员:宫久正春大泽善树畑中刚山崎康彦
申请(专利权)人:松下电器产业株式会社
类型:发明
国别省市:JP[日本]

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