方形电池的安全机构和其制造方法技术

一种方形电池的安全机构，在电池壳（１）的长侧面（１ａ）上形成切削槽（１０）、在切削槽（１０）的槽底面与电池壳（１）的内面之间设有薄壁的易破裂部（１２），其当电池壳（１）的内压达到规定值时破裂。在制造安全机构时，将利用高速旋转体（３０）进行高速旋转的切削刀（３７）定位在使其切入所制成的方形电池的电池壳（１）长侧面（１ａ）规定深度的相对位置后，使高速旋转体（３０）或方形电池作直线的相对移动。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在比较偏平的方形电池壳内装入发电元件的方形电池内部气压异常升高时、电池壳的一部分开口排气的安全机构和其制造方法。
技术介绍
对用作便携式电子设备电源的蓄电池，在要求有高能密度的同时，要求形状是便于轻型化、小型化的、空间使用率高的形状，作为满足这些要求的电池，使用比较偏平的方形铝制电池壳的锂蓄电池引人注目。锂蓄电池，为在电池壳内装入非水电解液(有机溶剂电解液)，而要求长期稳定的密封性，因而在电极组装入有底角方形的电池壳内后，将封口板在电池壳开口部上进行激光焊，封住开口部。前述锂蓄电池一类的非水电解液蓄电池，由于过充电或使用不当造成短路状态，而使非水电解液分解的场合，产生气体。这些气体充满电池壳中，在电池内压上升到某个数值以上时，往往导致电池壳破裂的结果。尤其是，非水电解液的蓄电池发生前述事故的可能性大于其它系列的电池。为将电池破裂防止于未然，以往就设置安全机构，当电池壳的内压超过某数值时，由其内压使电池壳的一部分形成开口，气体便从开口部释放到电池壳外部。作为非水电解液蓄电池的以往的安全机构可见图11A～图11C，这一般都熟悉的。图11A所示的以往的第1安全机构的结构是，在将有底角的的筒形电池壳1上端开口部密封的铝制封口板(例如厚度900μm)2的一部分上形成排气孔3，并在封口板2的下面真空贴合铝制薄片4(例如厚30μm)。在电池壳1的内压升到规定值以上时，薄片4封住排气孔3的部分4a受到气体压力的加压而破裂，内部气体便通过薄片4破裂产生的开口部和排气孔3而向电池壳1的外部排放。图11B所示的以往的第2安全机构结构是，在有底角筒形电池壳1的一长侧面1a上形成有刻印槽7，平面看是圆形，具有V字形截面形状。在刻印槽7的槽底面与电池壳1内面之间设置圆形薄壁的易破裂部8。当电池壳1的内压上升到规定值以上时，强度比长侧面1a其它部位低的易破裂部8产生开裂，形成开口，气体就经开口放到外部。图11C所示的以往第3安全机构的结构是，在电池壳1底面上形成直线部且与电池壳1棱线平行和两端有V字形的刻印槽9。由于刻印槽9形成在电池壳1面积最小的底面1b，所以，随着内压升高，电池壳1两侧的长侧面1a、1c向外方膨胀时，底面1b向内方侧变形，使刻印槽9开裂形成开口，气体便从此开口部向外部放出。可是，前述第1安全机构由于要对较小的长方形封口板2进行排气孔3的穿孔加工、使封口板2的装在电池壳1时成为内面的一面表面活性化的加工、并进行用滚筒将薄片4压装在使活性化的一面形成一体化的真空吸附加工。缺点是制造成本提高。而且，由于排气孔3是在形状较小的封口板2的端部形成的，故从电池外1整体来看，使封住排气孔3的部分4a破裂用的气体压力仅作用在局部很小的部分上，有着使封住排气孔3的部分4a破裂需要时间的问题。因此，已有技术是以电池内压达到规定值时使薄片4迅速破裂为目的的，也试用更薄的20μm薄片来代替以往的30μm厚薄片作薄片4。可是产生如下的新的问题若薄片4做得更薄，则在进行电池坠落试验时的冲击下薄片4破裂。前述第2安全机构，使用金属冲头等对电池壳1的300μm程度厚的长侧面1a施行冲压加工，形成圆形楔状刻印槽7，制成余壁厚80μm左右的易破裂部8。冲压加工时热应力产生加工硬化，长侧面1a的易破裂部8附近的物性变化，由于物性变化的程度、亦即硬化脆化的程度是不固定的，因而易破裂部8破裂时的电池内压也不能是设定固定值。而且，为防止尘埃等混入电池壳1内，是在用封口板对电池壳1的开口部临时封口的状态下形成刻印槽7，但这时，在面积较大的长侧面1a上受到冲压加工时材料流动所产生的应力，封口板2仅对电池壳1开口部成为开着的状态。因而，在用激光焊将封口板2焊到电池壳1时，产生气孔。此气孔极易成为电解液漏液的原因。前述第3安全机构是，由于在电池壳1中面积最小的底面1b上形成刻印槽9，故不发生前述第2安全机构中冲压加工时封口板2开着的不良情况。可是，刻印槽9是冲压加工形成的，则与第2安全机构的场合相同，有着冲压加工时的加工硬化所引起的刻印槽9附近的物性变化、安全机构动作时的电池内压不固定的问题。而且，刻印槽9是在电池壳1中面积最小的部分，而且形成在内压升高时也难以变形的底面1b，刻印槽9的剩余壁厚应设置得更薄，以便以规定的电池内压进行动作。要对壁厚高精度控制，除了刻印槽9的加工性差外，刻印槽9的槽底部的余壁厚较薄，故坠落试验时耐受性非常差。在多只电池以串联或并联的状态装入组件外壳构成电池组时，电池壳1底面1b有所形成的刻印槽9，故用导线焊接进行的连接变得困难，这是另一个问题。鉴于上述存在的问题，本专利技术目的是提供一种当电池内压达到设定值时正确、迅速动作即将气体排放到外部的方形电池的安全机构，以及防止该安全机构发生故障并容易制造的方法。专利技术的公开为了达到前述目的，本专利技术的安全机构，当在方形电池壳内部装入电极板和电解液构成的方形电池中内部的气体压力异常上升时，前述电池壳的一部分产生开口而排气，其特点是，在前述电池壳的长侧面形成切削槽，在前述切削槽的底面与前述电池壳的内面之间，设置强度设定的在电池壳的内压达到规定值时发生破坏的薄壁易破裂部。这种方形电池的安全机构形成易破裂部，其是切削槽的槽底部的剩余壁厚，而且是电池壳的较大的面积部且随着电池内压升高产生较大变形的长侧面，因此，电池内压达到安全机构的动作压力时，易破裂部可靠而迅速地破裂。切削槽是用切削刀等切削加工形成的，与冲压加工不同，不产生热应力引起的加工硬化，切削槽附近的物性未变化。从而可高精度控制按照易破裂部的壁厚设定的安全机构的动作压力，提高方形电池的安全性。本专利技术方形电池安全机构的制造方法的特征是，具有如下工序在将电极板和电解液装入有底角筒形的电池壳内部后，对前述电池壳开口部进行封口制作方形电池的工序；以及使装在高速旋转体上高速旋转的切削刀接触切入前述方形电池的前述电池壳的长侧面后，定位在形成规定薄壁的易破裂部深度的相对位置，使前述高速旋转体或前述方形电池向直线方向相对移动，从而通过前述切削刀的多次旋转而在前述长侧面形成切削槽的工序。在这种方形电池的安全机构制造方法中，由于在制成的方形电池的长侧面形成切削槽，故切削槽加工时发生的尘埃等不会混入电池壳内。而且，切削槽是通过高速旋转的切削刀多次切削加工形成，故不发生热应力所引起的加工硬化，从而能高精度控制安全机构的动作压力，并不会发生因加工时材料流动所引起的应力、封口板对电池壳的开口部开着的不正常的情况。此外，由于使装有切削刀的高速旋转体与方形电池线性地相对移动来加工切削槽的，故能正确地形成截面形状具有边从同一深度、直线状延伸的直线槽底部的两端部弯曲、边延伸到电池壳的外表面的二个弯曲槽底部的切削槽。附图的简单说明图1是具备本专利技术第1实施方式的安全机构的方形电池的立体图。图2A是图1中切削槽形成部分的主视图，图2B是图1中IIB-IIB线的剖视图，图2C是图1中IIC-IIC线的剖视图。图3是图1中III-III线的剖视图。图4A-图4C是按顺序表示具备本专利技术第2实施方式的安全机构的方形电池的易破裂部因电池内压升高以至破裂过程的切断后的右视图。图5A、图5B是本专利技术一实施方式的方形电池安全机构制造方法所用的切削装置的主视图及右视图。图6是表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方形电池的安全机构，当在方筒形电池壳（１）内部装入电极板（１３）和电解液而成的方形电池的内部气压异常升高时前述电池壳的部分开口而进行放气，其特征是，在前述电池壳长侧面（１ａ）上形成切削槽（１０），在前述切削槽的槽底部（１０ａ）与前述电池壳的内面之间设有薄壁的易破裂部（１２），其强度设定为前述电池壳内压上升到规定值时发生破裂的强度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：合田佳生，德本忠宽，海老龙一郎，上田智通，牧野正纪，
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]