封闭电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种这样的封闭电池：能够快速释放其内部压力且同时断开其电流以有效防止本身温度升高和爆裂，从而当在这样一种封闭电池中，内部压力由于短路、过充电、反向充电等升高时，它可以保证其安全性和可靠性。一种封闭件包括：阀元件５，由在其上沿一个环形圆周布置多个打孔开口３的金属基片１形成，在打孔开口３之间具有窄间隔；和金属箔２，层压到金属基片１的内表面上，以便封闭打孔开口３。当封闭电池的内部压力升高时，由小力可变形的金属基片的窄间隔部分拉长，以便引起由布置在环形圆周上的多个打孔开口３围绕的金属基片的一部分突出。具有这种结构的封闭件固定到电池外壳体３０的开口端部的内边缘上，电池外壳体３０装有：由正极３２ａ、负极３２ｃ、及隔离件３２ｂ组成的电极元件３２；以及其中的电解液，以便封闭外壳体３０的开口端部。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及这样一种封闭电池当升高温度或电池的内部压力时，在固定压力下，特别是在低压下，该封闭电池能够破裂，以快速释放内部压力并且同时切断电流。最近，随着对制造得尺寸更小和具有提高性能的电子装置的增大需求，已经广泛使用重量轻和能量密度高的无水电解液电池，如锂离子二次电池。由于无水电解液电池使用诸如锂、钠、或钾之类的碱金属作为其负极的活性材料，并且这样的碱金属容易与水反应生成气体，所以采用完全密封结构的壳体。这样一种完全封闭电池在存储性方面优良，但反过来，由于非常高的密封性产生一个问题。即，如果电池暴露于高温或者在其内部或外部短路，并且大的电流流动，或者如果由于在制造过程中包含潮气而在电池中产生氢气，则电池的内部压力有时异常升高，并且电池爆裂，这可能损坏设备。因而，必须提供在增大到高程度之前用来释放电池内部压力的某种机构。至今，已经提出用来释放电池内部压力的几种方法，并且他们的一些已经用在实际中。例如，日本专利分开出版物No.HEI-2-304861公开了一种用于电池的安全阀机构。该安全阀这样建造，从而电池壳体在其一部分上提供有一个带有一个引导到电池内部的阀开口、和一个引导到外部的排出孔的阀腔。阀腔提供有一个阀件，其中至少面对着阀开口的表面由橡胶制成；和一个弹性件，以把所述阀件的橡胶制表面贴着阀开口压紧。因而，阀件的橡胶封闭阀开口，从而能保证电池的密封性，而当内部压力达到用于弹性件的固定压力以允许压力释放时，开启阀开口，从而能防止内部压力的过分升高。这样一种常规安全阀已经广泛用在Ni-Cd型电池中。然而，它还没有用在把碱金属用作负极活性材料的无水电池中，由于即使把阀件压紧阀开口，由此封闭电池，也不可能得到无水电池所要求的高密封性。在日本专利公开出版物No.SHO-63-285859中公开了用来释放要求高密封性的电池的内部压力的方法之一。在这种方法中，电池壳体在其壁的一部分处提供一个减薄部分。通过用压力机冷压罐头壁板直到板压制部分的厚度成为其原始厚度的一半，形成该减薄部分。因而，该减薄部分能提供给电池良好的密封性，因为仅变形罐体在其上没有开口的部分。在日本专利公开出版物No.HEI6-215760中公开了另一种压力释放机构。该释放机构在带有底部的圆柱形外部壳体中的电极元件的上部处提供有一个装配在一个开口端部中的阀隔膜，并且用来切断电流的一根引线布置在阀隔膜上。在这种结构中，当升高电池的内部压力时，阀隔膜膨胀，以断开用来切断电流的引线而断开电流。根据在日本专利公开出版物No.SHO-63-285859中所公开的方法，必须使壳体的减薄部分变薄，从而减薄部分能以较低压力破裂。然而，当壁部分变得太薄时，在压制成形期间可能形成有细或小的裂纹，这可能损坏电池壳体的密封性。而且，当金属通过冷加工处理时，他们不可避免地由加工硬化。然而，加工不总是引起均匀的硬化，并因此，产生可以改变用于这种压力释放机构的操作压力的问题。有一种用来制造电池壳体壁较薄部分的半蚀刻方法。然而，极为困难的是，控制在蚀刻之后保持的减薄部分的剩余厚度，并且也难以得到良好的生产率。另一个问题在于在半蚀刻部分中产生针孔，并因此，所有产品需要检查。根据在日本专利公开出版物No.HEI6-215760中所公开的方法，必须准确地控制在引线中形成的切断部分的深度。该方法考虑到其成形是困难的，这引起在固定压力下不可靠切断电流的问题。为了解决上述常规方法的缺陷，本专利技术的一个目的在于提供一种能包括一个阀片的封闭电池、和一种在上述封闭电池中使用的封闭件，该阀片在固定压力下，特别是在低压下，能稳定和准确地破裂，以便释放其内部压力，并且能容易地制造。本专利技术的目的还在于，提供一种具有能够容易处理的结构且在制造过程中几乎不引起缺陷产品的封闭件、和一种使用该封闭件的封闭电池。根据本专利技术通过一种封闭电池能解决上述问题，该封闭电池包括一个外壳体；一个电极元件，由与一种电解液一起装在所述外壳体中的一个正极、一个负极、和一种隔离件组成；及一个封闭件，固定到外壳体开口端部的内边缘上，以便封闭开口端部。该封闭件由一个阀元件和一层金属箔组成，并且阀元件由金属基片形成，在该基片上沿一个环形圆周布置有多个打孔开口，在每个开口之间具有较小间隔。把金属箔层压到金属基片的内表面上，以便封闭打孔开口。当升高电池的内部压力时，在形成在金属基片上的开口之间、可由较小力变形的小间隔部分拉长，以便引起由布置在环形圆周上的多个打孔开口围绕的金属基片的一部分突出。根据本专利技术的结构，由多个打孔开口围绕的金属基片部分和金属箔组成的阀片，与用来传导来自电极元件的电流的引线盖连接。当电池的内部压力升高时，由多个打孔开口围绕的部分突出，并且引线盖与金属箔电气脱开，以切断电流。当内部压力进一步升高时，将其层压以封闭由其上带有打孔开口的金属基片形成的阀元件开口的金属箔破裂，以释放电池的内部气体，从而防止电池壳体爆裂。上述多个打孔开口是具有相同直径的圆形开口。他们最好绕阀元件的中心沿固定半径的圆周分别以等间隔布置，这是一个用于环形圆周的例子。而且，在环形圆周上形成为多个打孔开口的开口求和总长度最好是环形圆周整个长度的30至85％。况且，金属基片最好是钢片、不锈钢片、铜片、或铝片。金属箔最好是钢箔、不锈钢箔、铜箔、铝箔、镍箔、或镍铁合金箔。因而，本专利技术的封闭件这样建造，从而当内部压力升高时，其一部分在固定压力下变形，以迅速切断电池的电流。封闭件进一步提供有一个在固定压力下用来断裂其本身的机构，以释放内部压力。根据开口的形状和布置能任意设置用来切断电流的上述固定压力，并且根据金属箔的材料和厚度能设置释放内部压力时的压力值。附图说明图1是纵向剖视图，通过本专利技术的一个例子表示一种完全封闭电池的上部。图2是纵向剖视图，通过本专利技术的另一个例子表示一种完全封闭电池的上部。图3是平面图，表示带有一个阀元件的封闭件。图4是表示该封闭件的纵向剖视图。图5是解释图，表示当电池的内部压力异常升高时封闭件的动作。图6是解释图，表示当电池的内部压力异常升高时封闭件的动作。图7是平面图，表示封闭件的另一个例子。图8是平面图，表示封闭件的又一个例子。0通孔1金属基片2金属箔3打孔开口5阀元件的部分7阀开口8钎接部分20凹下部分24突出部分30外壳体32电极元件32a正极32b分离器32c负极33封闭帽33a边缘盖34绝缘垫圈36边缘37引线盖37a圆周37b通孔38正温度系数元件40绝缘垫圈V阀片l环形圆周r作为整个圆的环形圆周的半径w在打孔开口3之间的间隔Δl在圆周1上打孔开口3的长度下面参照附图解释本专利技术的最佳实施例和例子。图1是纵向剖视图，通过本专利技术的一个例子表示一种完全封闭电池的上部。图2是纵向剖视图，通过本专利技术的另一个例子表示一种完全封闭电池的上部。图3是平面图，表示带有一个阀元件的封闭件。图4是表示该封闭件的纵向剖视图。图5和6是解释图，表示当电池的内部压力异常升高时封闭件的动作。图7和8是平面图，表示封闭件的其他例子。在图1中，带有一个用作负极端子的底部的圆柱形外壳体30装有一个电极元件32以及与外部隔离的电解液。电极元件32这样配置，从而以螺旋形式缠绕由正极32a、隔离件32b、和贴紧正极32a布置且由隔离件32b与正极32a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封闭电池，包括：一个外壳体；一个电极元件，由与一种电解液一起装在所述外壳体中的一个正极、一个负极、和一种隔离件组成；及一个封闭件，固定到所述外壳体开口端部的内边缘上，以便封闭开口端部，所述封闭件由一个阀元件和一层金属箔组成，所述阀元件由金属基片形成，在该基片上沿一个环形圆周布置有多个打孔开口，在每个开口之间具有较小间隔，并且把所述金属箔层压到金属基片的内表面上，以便封闭所述打孔开口，其中当升高电池的内部压力时，在形成在金属基片上的所述开口之间、可由较小力变形的所述小间隔部分拉长，以便引起由布置在环形圆周上的所述多个打孔开口围绕的金属基片的一部分突出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉本义之，西条谨二，河村宏明，冈本浩明，礒部刚彦，
申请(专利权)人：东洋钢钣株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]