JP2005190837A - Sealed storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充電時に電池内部圧力の変化に応じて充電電流を継切する圧力スイッチ機構を備えた密閉型蓄電池の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a sealed storage battery provided with a pressure switch mechanism that cuts off a charging current in accordance with a change in battery internal pressure during charging.
ポータブル機器等の電源として用いられる2次電池には、ニッケル・カドミウム電池や小型シール鉛電池、リチウムイオン電池等がある。これらの蓄電池は、各電池の充電特性に適した充電方法で充電される。例えば、ニッケル・カドミウム電池では、一定電流にて充電し、充電末期に生じる電池電圧の降下特性を検知して充電電流の制御が行われる。小型シール鉛電池やリチウムイオン電池では、一定電流で充電した後、一定電圧に達すると充電電流の制御が行われる。 Secondary batteries used as power sources for portable devices include nickel-cadmium batteries, small sealed lead batteries, lithium ion batteries, and the like. These storage batteries are charged by a charging method suitable for the charging characteristics of each battery. For example, a nickel-cadmium battery is charged with a constant current, and the charging current is controlled by detecting a battery voltage drop characteristic that occurs at the end of charging. In a small sealed lead battery and a lithium ion battery, after charging at a constant current, the charging current is controlled when a constant voltage is reached.
ニッケル水素蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池においては、近年例えば30分間以内で充電を完了させるという、従来になかった急速充電に対する要求が高まっている。従来、ニッケル水素蓄電池では、ニッケル・カドミウム電池と同様の充電制御を行っているが、、前記のような従来にない急速充電を行おうとすると、充電中に発熱やガス発生を伴うため、電池温度が上昇することや、電池の内圧が上昇してガス排出弁が作動し、ガスと共に電解液を放出してしまうために電池性能が劣化する虞があり、急速充電の実現が困難であった。 In alkaline storage batteries such as nickel-metal hydride storage batteries and nickel-cadmium storage batteries, there has been an increasing demand for rapid charging, which has not been achieved in the past, such as completing charging within 30 minutes. Conventionally, nickel-metal hydride storage batteries perform the same charge control as nickel-cadmium batteries, but if you try to perform a quick charge like the one described above, heat generation and gas generation occur during charging. Or the internal pressure of the battery is increased, the gas discharge valve is operated, and the electrolyte is discharged together with the gas. Therefore, the battery performance may be deteriorated, and it is difficult to realize rapid charging.
前記のように、ニッケル水素蓄電池を例えば定電圧で急速充電しようとする場合、電池温度の上昇及び電池の内部圧力の上昇を伴う。そこで、特に、充電時の電池内部の圧力上昇に着目して、電池内部の圧力変化に応じて充電電流を継切する圧力スイッチ機構を備えた密閉型蓄電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As described above, when a nickel hydride storage battery is to be rapidly charged, for example, at a constant voltage, it is accompanied by an increase in battery temperature and an increase in internal pressure of the battery. Thus, in particular, a sealed storage battery having a pressure switch mechanism that cuts off a charging current in accordance with a change in the pressure inside the battery has been proposed by paying attention to an increase in pressure inside the battery at the time of charging (for example, Patent Documents). 1).
このような圧力スイッチ機構を備えた密閉型蓄電池では、充電時に電池内部圧力が一定圧力に達すると、充電電流が遮断され、電池内部圧力が一定圧力以下になると、再度、接続され、電池内部圧力の変化に連動したパルス充電が行われるため、充電時の電池温度の上昇が抑制される。その構成は、例えば、図11に示される。 In a sealed storage battery equipped with such a pressure switch mechanism, when the battery internal pressure reaches a constant pressure during charging, the charging current is cut off, and when the battery internal pressure falls below a certain pressure, the battery is connected again. Since the pulse charging is performed in conjunction with the change of the battery, an increase in battery temperature during charging is suppressed. The configuration is shown in FIG. 11, for example.
図11の例では、符号21はキャップ(正極端子)、22は蓋(圧力スイッチの第2端子)、23はゴム、25は電槽缶(負極端子)、26はガスケット、27はリード部材、28はスイッチ板(圧力スイッチの第1端子)、29は接続端子、30は正極または負極のうちの一方の電極であり、電極30を収納している電槽缶25にはアルカリ溶液(図示省略)が充填されており、その電槽缶25はガスケット26によって封止(封口)され、その内部圧力(電池内部圧力)の変化に応じてゴム23が変形することにより、圧力スイッチの第1端子28が第2端子22に対して接離動作することで、充電電流が継切される。
図11に示す従来の密閉型蓄電池においては、接続端子29が棒状ではなく、その一端(図11では下端部)に突出部31を設け、かつ、蓋22の上に蓋22の開口径よりおおきな直径を有するスイッチ板28を接続端子29の側壁に接合させている。従って、スイッチ板28を接続端子29に接合する以前に、接続端子29をガスケット26の保持部に挿通させておく必要があり、蓋22とキャップ21を溶接によって接合しようとすると該ガスケット26の存在が邪魔をして、両者を接合することは極めて困難である。従来の圧力スイッチ内蔵式の密閉型蓄電池電池においては、図11に示すように、キャップ21と蓋22は、その周縁部で互いに重ね合わされて、ガスケット26に形成された係止溝に係止した状態で挟持されている。
In the conventional sealed storage battery shown in FIG. 11, the
図11に示した従来の密閉型蓄電池においては、組み立て時に、キャップ21と蓋22の接合面の整合性が不良になったり、塵や埃等の異物が接合面に介在していると、十分な接触状態が得られず接触抵抗が大となり、急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が低下する難点があった。
In the case of the conventional sealed storage battery shown in FIG. 11, it is sufficient that the alignment of the joint surface between the
また、組み立て時の整合不良や接合面への異物の介在により封口精度(密封性)が低下することもあった。封口精度が低下すると、外部にガスが漏洩したりアルカリ溶液が漏出するような不具合が発生しやすくなる。 In addition, sealing accuracy (sealing performance) may be deteriorated due to poor alignment during assembly or the presence of foreign matter on the joint surface. If the sealing accuracy is lowered, problems such as gas leaking to the outside or alkali solution leaking are likely to occur.
また、充電時には電池温度が上昇するが、弾発部材として適用しているゴム23は、高温になると軟化して荷重特性が低下するため、特に、環境温度が高い状況下での充電では、ゴム23の荷重特性の変化が著しく充電電流の継切のタイミングが乱れ、圧力スイッチのスイッチ機能が低下する虞があった。
In addition, the battery temperature rises during charging, but the
さらに、ゴム23の拡縮動作に対応してスイッチ板(圧力スイッチの第1端子)28が上下に移動するに際して、スイッチ板28が蓋(圧力スイッチの第2端子)22に対して傾き、圧力スイッチの第1端子28と第2端子22との接離動作が不完全となる虞があるために、圧力スイッチ機能の信頼性が低い欠点がった。
Further, when the switch plate (first terminal of the pressure switch) 28 moves up and down in response to the expansion / contraction operation of the
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、圧力スイッチ内蔵式の密閉型蓄電池であって、常に安定して高い充電受け入れ性能が得られ、圧力スイッチ機能の信頼性が高い密閉型蓄電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a sealed storage battery with a built-in pressure switch, which can provide a stable and high charge acceptance performance and a highly reliable pressure switch function. The purpose is to do.
(1)本発明に係る密閉型電池は、電極をアルカリ溶液と共に内部に収納した電槽缶が金属製の蓋、ガスケットおよびガスケットに設けた保持部に挿通させた棒状接続端子によって封止され、該蓋に、正極端子または負極端子を兼ねるキャップが載設され、キャップ内に配置された弾発部材が、電池内部圧力の変化に応じて拡縮動作するのに連動して棒状接続端子が移動し、該接続端子に接合されたスイッチ板と蓋が接離することによって充電電流の継切を行うスイッチ機構(S)を備えた密閉型蓄電池であって、
前記蓋と前記キャップ(1)が溶接により接合され、かつ、前記棒状接続端子と保持部間に係止機構を備えることを特徴とする。なお、ここでいう棒状接続端子とは、側壁に凸部を設けない金属製の棒状体を意味する。
(1) The sealed battery according to the present invention is sealed by a rod-shaped connection terminal in which a battery case can containing an electrode together with an alkaline solution is inserted into a metal lid, a gasket, and a holding portion provided in the gasket, A cap also serving as a positive electrode terminal or a negative electrode terminal is mounted on the lid, and the rod-shaped connection terminal moves in conjunction with the elastic member disposed in the cap expanding and contracting in response to a change in the battery internal pressure. , A sealed storage battery having a switch mechanism (S) for switching the charging current by connecting and disconnecting the switch plate and the lid joined to the connection terminal,
The lid and the cap (1) are joined by welding, and a locking mechanism is provided between the rod-like connection terminal and the holding portion. In addition, a rod-shaped connection terminal here means the metal rod-shaped body which does not provide a convex part in a side wall.
該構成によれば、棒状接続端子にスイッチ板を接合し、該スイッチ板を囲むように蓋とキャップを配置して両者を溶接することによって接合させた後、最後に棒状接続端子をガスケットの保持部に挿通させることができ、蓋とキャップを接合させる過程でガスケットが存在しないので、両者を容易に接合させることが可能である。また、棒状接続端子とガスケット保持部との間に係止機構を設けるているので、電池の内圧が上昇して棒状接続端子とガスケットに押圧が加わっても棒状接続端子がガスケットの保持部から脱離することがない。 According to this configuration, the switch plate is joined to the rod-like connection terminal, the lid and the cap are arranged so as to surround the switch plate, and the two are welded together, and finally the rod-like connection terminal is held by the gasket. Since there is no gasket in the process of joining the lid and the cap, it is possible to easily join the two. In addition, since a locking mechanism is provided between the rod-like connection terminal and the gasket holding portion, the rod-like connection terminal is detached from the gasket holding portion even if the internal pressure of the battery rises and pressure is applied to the rod-like connection terminal and the gasket. Never leave.
蓋とキャップが溶接によって接合されることにより、接合状態が良好となり両部材間における接合不良の発生を回避することができる。これにより、接合部における電気抵抗を少なくすることができるため急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が向上する。 By joining the lid and the cap by welding, the joining state is good, and the occurrence of poor joining between the two members can be avoided. Thereby, since the electrical resistance in a junction part can be decreased, the charge acceptance performance when performing a quick charge improves.
蓋とキャップを予め溶接により一体化しておくことにより、組み立て作業の能率が顕著に向上すると共に、組み付け精度を安定的に向上させることができ、かつ、塵や埃等の異物が接合面に介在するような不具合を回避することができるため、高い封口精度(密封性)を安定に維持することができる。これにより、ガス漏れや液漏れ等が発生しにくくなる。 By integrating the lid and cap in advance by welding, the efficiency of assembly work can be remarkably improved, the assembly accuracy can be improved stably, and foreign matters such as dust and dirt are present on the joint surface. Therefore, high sealing accuracy (sealing performance) can be stably maintained. This makes it difficult for gas leaks and liquid leaks to occur.
(2)本発明に係る密閉型電池は、前記(1)に記載の密閉型蓄電池であって、前記蓋前記キャップが、前記蓋との接合によって蓋の外面に固着され、蓋の周縁部のみが、ガスケットを介して前記電槽缶の開口端部の内側に係止されていることを特徴とする。 (2) A sealed battery according to the present invention is the sealed battery according to (1), in which the cap and the cap are fixed to the outer surface of the lid by joining with the lid, and only the peripheral portion of the lid. Is locked inside the open end of the battery case can through a gasket.
前記(2)に記載した構成にすれば、前記(1)と同様に蓋とキャップの当接部分の電気抵抗を低減させることができる他に蓋の周縁部をガスケットの内周部で狭持してなるシール(以下クリンプシールと記述する)の寸法精度を高めることができ、シール機能の優れた密閉型電池とすることができる。また、ガスケットの係止溝に一枚の板部材(蓋)を係止させるのみであるから、キャップと二枚重ねで係止させる場合よりもクリンプシールのシール部の厚さを低減して極板の高さを大きくすることができ、電池容量の増大を図ることができる。 With the configuration described in (2), the electrical resistance of the contact portion between the lid and the cap can be reduced as in the case of (1), and the peripheral edge of the lid is held between the inner peripheral portions of the gasket. Thus, the dimensional accuracy of the seal (hereinafter referred to as “crimp seal”) can be increased, and a sealed battery having an excellent sealing function can be obtained. In addition, since only one plate member (lid) is locked in the locking groove of the gasket, the thickness of the seal portion of the crimp seal is reduced compared to the case where the plate and the cap are stacked and overlapped. The height can be increased, and the battery capacity can be increased.
(3)本発明に係る密閉型蓄電池は、前記(1)または(2)に記載の密閉型蓄電池であって、前記弾発部材(4)が、金属材からなることを特徴とする。 (3) The sealed storage battery according to the present invention is the sealed storage battery according to (1) or (2), wherein the elastic member (4) is made of a metal material.
前記(3)に記載した構成にすれば、弾発部材がゴム製の弾発部材に比して劣化しにくくなり、荷重特性が安定するため、環境変化の影響を受けることなく、常に、電池内部圧力の変化に応じて適切に拡縮動作し、信頼性の高い圧力スイッチ機能を得ることができる。 With the configuration described in (3) above, since the elastic member is less likely to deteriorate than the elastic elastic member and the load characteristics are stable, the battery is always affected without being affected by environmental changes. The expansion / contraction operation is appropriately performed according to the change of the internal pressure, and a highly reliable pressure switch function can be obtained.
(4)本発明に係る密閉型蓄電池は、前記(1)〜(3)に記載の密閉型蓄電池であって、前記蓋の開口縁が前記スイッチの一方の端子となり、スイッチ板の外周縁8が他方の端子となり、該スイッチ板と前記電極群を接続するための棒状接続端子が前記ガスケットに貫通保持され、前記棒状接続端子の前記電池キャップ側に突出した部分に前記スイッチ板が固定されると共に、前記棒状接続端子を保持している前記ガスケットの保持部が、前記蓋に形成された開口に対して摺接状態で嵌挿されていることを特徴とする。
(4) The sealed storage battery according to the present invention is the sealed storage battery according to (1) to (3) above, wherein the opening edge of the lid serves as one terminal of the switch, and the outer
前記(4)に記載した構成にすれば、ガスケットの保持部を、前記蓋に形成された開口に対して、摺接自在な状態で嵌挿させるので、例えば、その保持部と開口との間における密封性が確保されうる程度に保持部の外径と開口の内径を設定すれば、ガス漏れや液漏れをより一層効果的に防止することができる。そして、棒状接続端子を保持したガスケットの保持部が、蓋の開口に摺接状態で対応動作するため、ガスケットの保持部とそれに連動するスイッチ板が斜めにならずに平行移動し易くなるために、スイッチ板と蓋の接触が良好になると共に、両者の接離が確実となり、高い信頼性をもったスイッチ機能を達成することができる。 With the configuration described in (4) above, the gasket holding portion is fitted and inserted into the opening formed in the lid in a slidable state. For example, between the holding portion and the opening. Gas leakage and liquid leakage can be more effectively prevented by setting the outer diameter of the holding portion and the inner diameter of the opening to such an extent that the sealing performance can be secured. And since the holding part of the gasket holding the rod-shaped connection terminal operates in a sliding contact state with the opening of the lid, the holding part of the gasket and the switch plate interlocked therewith can be easily translated without being inclined. In addition, the contact between the switch plate and the lid is improved, and the contact and separation between the two are ensured, so that a switch function with high reliability can be achieved.
(5)本発明に係る密閉型蓄電池は、前記(1)〜(4)に記載の電池であって、前記弾発材が、前記スイッチの一方の端子であるスイッチ板の外周縁部に絶縁部材を介して当接させることを特徴とする。 (5) A sealed storage battery according to the present invention is the battery according to any one of (1) to (4), wherein the elastic material is insulated from an outer peripheral edge portion of a switch plate which is one terminal of the switch. It makes it contact | abut through a member, It is characterized by the above-mentioned.
前記(5)に記載した構成にすれば、弾発材の押圧力がスイッチ板の外周縁部に作用するため、スイッチ板が蓋に対して斜めになるのを抑制し、スイッチ板と蓋の接離が確実となり、高い信頼性をもったスイッチ機能を達成することができる。 With the configuration described in (5) above, since the pressing force of the elastic material acts on the outer peripheral edge portion of the switch plate, the switch plate is prevented from being inclined with respect to the lid, Contact and separation are ensured, and a highly reliable switch function can be achieved.
本発明に係る圧力スイッチ内蔵型の密閉型蓄電池は、蓋とキャップが溶接によって接合されるので、接合状態が良好となり両部材間における接合不良の発生を回避することができ、これにより、接合部における電気抵抗が少なくなるため、急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が向上する。 In the sealed battery with a built-in pressure switch according to the present invention, the lid and the cap are joined by welding, so that the joining state is good and the occurrence of poor joining between the two members can be avoided. Since the electrical resistance in the battery is reduced, the charge acceptance performance is improved when rapid charging is performed.
また、蓋とキャップを予め溶接により一体化しておくことにより、組み立て作業の能率が顕著に向上すると共に、組み付け精度を安定的に向上させることができ、かつ、塵や埃等の異物が接合面に介在するような不具合を回避することができるため、電気抵抗を増大させることなく、高い封口精度(密封性)を安定に維持することができる。これにより、ガス漏れや漏液等が発生しにくくなり、高い充電受け入れ性能を安定に維持することができる。 Also, by integrating the lid and cap in advance by welding, the efficiency of the assembly work can be significantly improved, the assembly accuracy can be improved stably, and foreign matters such as dust and dirt can be joined. Therefore, high sealing accuracy (sealing performance) can be stably maintained without increasing the electrical resistance. As a result, gas leakage or liquid leakage is less likely to occur, and high charge acceptance performance can be stably maintained.
棒状接続端子を保持している前記ガスケットの保持部を前記蓋に形成された開口に対して摺接状態で嵌挿させたり、弾発材を、前記スイッチの一方の端子であるスイッチ板の外周縁部に絶縁部材を介して当接させるることにより、スイッチ板が蓋に対して斜めにならずに平行移動し易くなるために、スイッチ板と蓋の接触が良好になると共に、両者の接離が確実となり、高い信頼性をもったスイッチ機能を達成することができる。 The holding portion of the gasket holding the rod-like connection terminal is inserted in sliding contact with the opening formed in the lid, or the elastic material is attached to the outside of the switch plate which is one terminal of the switch. By contacting the peripheral edge with an insulating member, the switch plate can be easily moved in parallel without being inclined with respect to the lid. Separation is ensured and a highly reliable switch function can be achieved.
以下に、本発明の最良の実施の形態に係る密閉型蓄電池について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 The sealed storage battery according to the best embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
〔実施の形態1〕
図1は、実施の形態1に係る圧力スイッチ内蔵式の密閉型蓄電池(以下、密閉型蓄電池という)の構成を説明するための要部縦断面図であり、この密閉型蓄電池は、図示のよう に、電極10をアルカリ溶液(図示省略)と共に内部に収納した電槽缶(負極端子を兼ねる)5が金属製の蓋2、ポリプロピレンやポリアミドなどの合成樹脂成形体からなるガスケット6およびガスケット6に設けた保持部6cに挿通させた棒状接続端子9によって封止されている。前記のように該棒状接続端子9を採用したことによって、蓋2とキャップ1が容易に接合できるようになり、図1に示すように蓋2の上面に、正極端子を兼ねるキャップ1が、例えば、スポット溶接やリングプロジェクション溶接等により接合されている。そのキャップ1内には、電池内部圧力の変化に応じて充電電流の継切を行うためのスイッチ機構Sを構成するスイッチ板8を素蓋2に対して接離可能に付勢する皿バネ(本発明の弾発部材)4が配設されている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a main part for explaining the configuration of a sealed storage battery with built-in pressure switch (hereinafter referred to as a sealed storage battery) according to the first embodiment. In addition, a battery case (also serving as a negative electrode terminal) 5 containing the
このように、蓋2とキャップ1を溶接により接合するため、その接合状態が確実なものとなり接合不良の発生を回避することができ、その接合部(本発明の溶接部)3における電気抵抗が少なくなり急速充電を行ったときの充電受け入れ性能が向上する。また、蓋2と電池キャップ1を予め溶接により一体化しておくことにより、組み立て作業の能率が顕著に向上すると共に、組み付け精度を安定的に向上させることもでき、かつ、塵や埃等の異物が接合面に介在するような不具合を回避することができる。従って、高い封口精度(密封性)を安定に維持することができ、ガス漏れや漏液等の不具合が発生しにくくなる。キャップ1と蓋2をスポット溶接で接合する際の接合点数は特に限定されるものではないが機械的強度が強くかつキャップ1と蓋2の間の電気抵抗を小さく抑えるためには、接合点数を少なくとも4点、、とすることが好ましく、6点以上とすることがさらに好ましい。
Thus, since the
ガスケット6の保持部6cの周縁部には肉薄部6fを設け可撓性を持たせる。充電中に電池の内圧が高まると該肉薄部が撓み、接続端子9およびスイッチ板8は図の上方に移行し、スイッチ板8の周縁部8b(S2)と蓋2の内縁部2b(S1)が離れ、回路がオフになる。電池の内圧が降下すると弾発部材4の押圧力により棒状接続端子9およびスイッチ板8が下方に移行しスイッチ板8の周縁部8b(S2)と蓋2の内縁部2b(S1)が接触して回路がオンになる。弾発部材としての皿バネ4を金属材で形成することにより、従来のように、ゴムを用いる場合よりも荷重特性が安定化し、周囲温度等の環境変化の影響を受けることが少なくなり、常に、電池内部圧力の変化に適切に拡縮動作し圧力スイッチ機構Sのオン・オフ動作が安定化し、充電電流の継切のタイミングが正常に維持され、充電受け入れ性能が安定的に向上する。また、この弾発部材4をキャップ1内に配設することで、キャップ1内の空所を有効に活用できるため、別途、弾発部材4を配置するためのスペースを確保する必要がなくなり、レイアウトの自由度が向上する利点がある。
A
全体について詳しく説明すると、電槽缶5の上周縁には、絶縁性素材からなるガスケット6の周縁部を密嵌させるための凹溝部5aが形成されており、下部開放の偏平な有天円筒状に形成された電池キャップ1の下部に外向きに形成されたフランジ部1aを、ガスケット6の内周部6aよりも内側の位置に配設して、そのフランジ部1aを円板状の蓋2の上に、例えば、スポット溶接等により作業性よく溶接することができる。なお、電池キャップ1の側壁面には、電池内部圧力の変化に応じてガスケット6が無理なく変形できるように、脱気用の孔hが形成されている。
The whole will be described in detail. On the upper peripheral edge of the battery case can 5, a
ガスケット6の内周部6aには係止溝6bが形成され、その係止溝6bに、蓋2の周縁部のみを係止させている。このように、一枚の板部材(蓋2)のみを係止溝6bに係止させるので、図6等に示す従来の二枚合わせで係止させる場合よりも、電槽缶5を深く形成することができ、充電容量(電池容量)の増大を図ることができる。また、その組み付け精度が安定するため、高い密封性を確保しやすくなり、その密封性を維持しやすくなる。
A locking
ガスケット6の中央部に形成された円筒状の保持部6cの貫通孔6dには、例えば、円柱状に形成された棒状接続端子9が一体的に嵌装固定され、その下部がリード線7を介して電極群10に接続されている。一方、貫通孔6dから突出した棒状接続端子9の上部には、孔付き円板状のスイッチ板(他方の端子)8が固定され、その棒状接続端子9の上部とスイッチ板8の上面には絶縁部材11が被嵌され、その絶縁部材11に皿バネ4の付勢端が押圧状態に当接し、スイッチ板8と棒状接続端子9は電池キャップ1に対して絶縁されており、その絶縁部材11に皿バネ4の付勢端が当接している。なお、皿バネ4は上下を逆に向けて配設してもよい。また、皿バネ4に代えて、コイルバネや板バネを用いてもよい。
In the through
ガスケット6の係止溝6bに係止された蓋2の中央部には、円形孔(本発明の開口)2aが形成され、その円形孔2aに、ガスケット6の保持部6cが所定の隙間を有して下方から嵌入しており、これにより、電池内部圧力の変化に応じてガスケット6が自在に変形し、そのガスケット6と共に、スイッチ板8の上下方向の変位が許容される。なお、本発明の開口2aは、円形孔に限定されることなく、楕円や方形(矩形、正方形等)等の孔であってもよい。
A circular hole (opening of the present invention) 2a is formed at the center of the
また、ガスケット6の上面には、電池内部圧力が急に上昇した場合に、電槽缶5を保護するために、亀裂を発生させ易くするノッチ状の安全弁(本発明の切欠き部)6eが形成されており、充電中に電池内部圧力が急に増大した場合に、安全弁6eからガスケット6に亀裂を生じさせて、電池キャップ1の小孔hからガスを外部に放出させることができ、これにより、電槽缶5を変形させたり破損させたりせずに済み、安全性も向上する。
Further, on the upper surface of the
充電電流の継切を行うための圧力スイッチ機構Sは、本実施の形態では、キャップ1と蓋2の間に設けられており、この圧力スイッチ機構Sは、キャップ1内に配設される皿バネ4によって付勢される平板状のスイッチ板(本発明の第1端子)8と、平板状の蓋(本発明の第2端子)2と、からなる。より具体的には、スイッチ板8は、ガスケット6の中央部に設けた保持部6cの透孔に挿通された棒状の接続端子9の上部に接合され、その棒状接続端子9の下端にはネジが切られ、該ネジにナット状の金属部材12が装着されて、電池の内圧が上昇しても棒状接続端子9が保持部6cから脱離しないよう、棒状接続端子9は保持部6cに係止されている。
In this embodiment, the pressure switch mechanism S for switching off the charging current is provided between the
棒状接続端子9は、変形可能なリード線7を介して電極10(正極)に接続されており、その棒状接続端子9の上端部とスイッチ板8の一部が、前述したように、絶縁部材11によって覆われ、その外側の外周縁8bが第1端子となる。一方、蓋2は、溶接部3よりも内側の部分が円形状に切り抜かれ、その円形孔2aの周縁(本発明の開口縁)2bが第2端子となる。
The rod-shaped
このような構成により、電池内部圧力が低い状態では、図1に示すように、蓋2の周縁2bにスイッチ板8の外周縁8bが付勢状態に接触して圧力スイッチ機構Sがオンとなり、電池内部圧力が一定圧力以上になると、図2に示すように、ガスケット6の肉薄部6fが上方へ撓み、スイッチ板8の外周縁8bが素蓋2の周縁2bから離間し、スイッチ機構Sがオフとなり充電電流が切断され、電池内部圧力の変化に連動したパルス充電が行われる。このように、電池内部圧力の変化に応じて充電電流が制御されるため、電池温度の上昇が抑えられ、高い充電効率を得ることができ、急速充電が可能となる。
With such a configuration, when the battery internal pressure is low, as shown in FIG. 1, the outer
〔棒状接続端子と保持部との係止の実施形態〕
前記のように、ここでいう棒状接続端子は、側壁に突出部を設けず、ガスケットの保持部に設けた透孔への挿通を可能としたものである。該棒状接続端子を適用した場合、電池の内圧が上昇したときに、該内圧によって棒状接続端子9がガスケットに設けた保持部6cから脱離する虞があるので、棒状接続端子9を保持部6cに係止する機構を備えることが望ましい。本発明においては、棒状接続端子9と保持部6cとの係止の形態は特に限定されるものではない。前記実施の形態1で示したように棒状接続端子9の下端部にネジを切っておき、該ネジにナット状の金属部材をネジ止めによって取り付ける方法の他、例えば、図3に示すようにスイッチ板8に取り付けた爪状部材13の爪を保持部6cの外壁に設けた凹部に嵌合させる方法、さらには図4に示すように保持部6cの周囲に金属製リング14をはめ込んだり、図5に示すように棒状接続端子9の側辺に図の下端部に近い程径が大きくなるようにテーパを設けたり、図6に示すように接続端子9を単純な棒状とし、保持部6cの透孔の内径を接続端子9の外径より小さくしてはめ合わせる(絞まりばめによるはめあい方式)方法などによって、保持部6cと接続端子9の摩擦力を増大させることによって接続端子9が保持部6cから脱離するのを防ぐ方法も適用できる。
(Embodiment for locking the rod-shaped connection terminal and the holding portion)
As described above, the rod-like connection terminal here does not have a protruding portion on the side wall, and can be inserted into a through hole provided in the holding portion of the gasket. When the rod-like connection terminal is applied, when the internal pressure of the battery rises, the rod-
〔実施の形態2〕
本実施の形態2では、図7に示すように、ガスケット6の中央部に形成された円筒状の保持部6cを、蓋2に形成された開口2aに対して、摺接状態となるように嵌挿させ、封口性を向上させると共に、蓋2の周縁2bに対してスイッチ板8の外周縁8bを平行な状態で接触させることができるようにしている。なお、前実施の形態1と同一又は同等部材については同一符号を付し、その説明を省略している。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the
例えば、その保持部6cの外壁面が開口2aの内壁面に当接するように保持部6cの外径と開口2aの内径を設定することにより、封口性が向上しガス漏れや液漏れをより一層効果的に防止することができ、また、開口2aがガイドの作用して接続端子9を保持した保持部6cの上下方向の変位動作が安定化する(保持部6dが斜めにならずに上下方向に平行に移動する)ため、蓋2に対するスイッチ板8の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができる。
For example, by setting the outer diameter of the holding
また、本実施の形態2では、弾発材4である皿バネを図3のように(キャップ1に当接する側の径が小さく、スイッチ板8と絶縁部材11を介して当接する側の径が大きくなるように)配置して、皿バネの押圧力がスイッチ板8の外周縁8bに作用するようにしたために、スイッチ板8が蓋2に対して斜めになるのを抑制することができ、蓋2に対するスイッチ板8の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができる。
Further, in the second embodiment, the disc spring which is the
なお、本実施の形態2では、電池内部圧力が増大した状態は、図2の状態{スイッチ板8の外周縁8b(S2)と蓋2の開口縁2b(S1)が離れた状態}と基本的には同じであり図示を省略している。また、本発明の開口2aは、円形孔に限定されることなく、楕円や方形(矩形、正方形等)等の孔であってもよいのは、前記実施の形態1と同じである。
In the second embodiment, the state in which the battery internal pressure has increased is basically the state shown in FIG. 2 (the state in which the outer
〔実施の形態3〕
本実施の形態3では、図8に示すように、前記実施の形態2において、弾発材4として渦巻き状の円錐形コイルバネを適用した。円錐形コイルバネは、一端の径が他端の径に比べて大きい、該円錐形コイルバネとすることによりバネを構成する線材同士が上下方向に重なるのを避けることができるのでバネの厚さを小さくするのに有効である。また、前記実施の形態2と同様に、円錐形コイルバネを、径の大きい一端をスイッチ板8側に配置して、コイルバネの押圧力がスイッチ板8の外周縁8bに作用するようにし向けることによって、スイッチ板8が蓋2に対して斜めになるのを抑制することができ、蓋2に対するスイッチ板8の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができる。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, as shown in FIG. 8, a spiral conical coil spring is applied as the
なお、実施の形態2や実施の形態3のように、保持部6cを、蓋2に形成された開口2aに対して、摺接状態となるように嵌挿させることと皿バネや円錐形コイルバネを、径の大きい一端をスイッチ板8側に配置して、コイルバネの押圧力がスイッチ板8の外周縁8bに作用するようにし向けることを併用することによって、本発明の実施の形態の中でも格別安定にスイッチ板を上下方向に移動させることができるが、前記実施の形態1の場合にも、円錐形コイルバネを前記実施の形態2や実施の形態3と同様に配置することによってスイッチ板8が蓋2に対して斜めになるのを抑制することができ、蓋2に対するスイッチ板8の接離が確実となり、高い信頼性を有するスイッチ機能を得ることができるのはいうまでもない。
As in the second and third embodiments, the holding
(実施例)
ニッケル電極(正極)と水素吸蔵合金電極(負極)をセパレータを介して積層し、該積層体を捲回して捲回式極板群とし該極板群を適用して定格容量が1700mAhの密閉型ニッケル水素蓄電池であって、図1に示す構成(電池キャップ1が蓋2と溶接により接合され、ガスケット6の係止溝6bに蓋2のみが係止されている)を備え、圧力スイッチ(S)の動作圧力が2.4MPaであるAAサイズの蓄電池を10000個作製した。作製した電池全てにつき常温常湿に1週間放置した後、目視による外観検査を行い漏液の有無、組立不良の有無を調査した。目視検査で正常と判定された蓄電池(漏液がなく、組立が正常な蓄電池)の中からサンプル電池20個を抜き取り、所定の方法にて化成を行った後、化 成後の蓄電池を、周囲温度20℃、0.1ItAにて16時間充電し、充電後1時間放置した後、同温度において放電レート0.2ItA、放電カット電圧1.0Vで放電し、前記定格容量と等しい放電容量が得られることを確認した。次いで、サンプル電池を周囲温度20℃、充電電圧1.65Vで15分間定電圧充電を行い、同温度に1時間放置後、放電レート0.2ItA、放電カット電圧1.0Vとして定電流放電を行った。該充放電操作を5回繰り返し行い、5回目の放電で得られた放電容量の前記定格容量に対する比率を、急速充電における充電受け入れ性能を評価する指標とした。
(Example)
A nickel electrode (positive electrode) and a hydrogen storage alloy electrode (negative electrode) are laminated via a separator, and the laminate is wound to form a wound electrode plate group, and the electrode plate group is applied to a sealed type with a rated capacity of 1700 mAh. A nickel-metal hydride storage battery having the configuration shown in FIG. 1 (the
(比較例)
図11に示す構成(キャップ21が蓋22に溶接されておらず、キャップ21と蓋22は、その周縁部で互いに重ね合わされて、ガスケット26の係止溝に係止されている。キャップ内にはゴム製の弾発材23を備える)を備えていること以外は、実施例と同一構成の密閉型ニッケル水素蓄電池を10000個作製して前記実施例1と同一の調査を行った。また、目視による外観検査で正常と判定された蓄電池の中からサンプル電池10を抜き取り実施例と同一の充放電試験に供した。なお、化成後のサンプル電池を周囲温度20℃、0.1ItAにて16時間充電し、充電後1時間放置した後、同温度において放電レート0.2ItA、放電カット電圧1.0Vで放電したところ前記実施例と同様、定格容量に等しい放電容量が得られることを確認した。
(Comparative example)
11 (the
(目視による外観調査結果)
目視による外観調査の結果を表1に示す。
Table 1 shows the results of visual inspection.
(急速充電試験結果)
前記条件に行った急速充電試験結果を図9に示す。図9に於いて横軸は5回目の放電容量{定格容量に対する比率(%)}、縦軸は電池個数である。図5に示すように、比較例の密閉型ニッケル水素蓄電池は、実施例の密閉型ニッケル水素蓄電池に比較して、放電容量がかなり低くなっており、さらに、10セル中2セルの放電容量が極端に低くなっていることが確認された。比較例電池の容量が全体的に実施例電池に比べて低いのは、キャップと蓋が接合されていないために、その間の接触抵抗が大きく急速充電時の充電受け入れが低かったためであり、比較例電池の10セル中2個の放電容量が低いのは、キャップと蓋の組み付け精度に目視検査では確認出来ない程度の軽度の不具合が生じたために、キャップと蓋の間の接触抵抗が極端に大きくなったためと考えられる。
(Quick charge test results)
FIG. 9 shows the results of the quick charge test conducted under the above conditions. In FIG. 9, the horizontal axis represents the fifth discharge capacity {ratio to the rated capacity (%)}, and the vertical axis represents the number of batteries. As shown in FIG. 5, the sealed nickel-metal hydride storage battery of the comparative example has a considerably lower discharge capacity than the sealed nickel-metal hydride storage battery of the example, and further, the discharge capacity of 2 cells out of 10 cells is smaller. It was confirmed that it was extremely low. The capacity of the comparative example battery is generally lower than that of the example battery because the cap and the lid are not joined, so the contact resistance between them is large and the charge acceptance during quick charging is low. The discharge capacity of two of the 10 cells of the battery is low because the contact resistance between the cap and the lid is extremely large because the minority of the cap and lid cannot be confirmed by visual inspection. It is thought that it became.
図10に、前記実施例に係る密閉型ニッケル水素蓄電池を定電圧充電したときの、充電電流および電池温度の時間的推移の1例を示す。図10に示すように充電の鋼板において圧力スイッチが動作し、圧力スイッチが動作している間はパルス状の充電が行われ、電池温度のさらなる上昇が抑制される。ここで示した周囲温度20℃での充電においては、比較例電池においても圧力スイッチが正常に動作したが、例えば周囲温度が30℃を超えるような高温においては電池温度がさらに上昇するためにゴムの弾性が劣化して、圧力スイッチが正常に動作せず、圧力スイッチがオンの状態になったままになり、電池温度が異常に上昇する虞がある。 FIG. 10 shows an example of the temporal transition of the charging current and the battery temperature when the sealed nickel-metal hydride storage battery according to the embodiment is charged at a constant voltage. As shown in FIG. 10, the pressure switch operates in the steel sheet for charging, and pulse charging is performed while the pressure switch is operating, and further increase in battery temperature is suppressed. In the charging at the ambient temperature of 20 ° C. shown here, the pressure switch operated normally also in the comparative battery, but the battery temperature further increased at a high temperature such as an ambient temperature exceeding 30 ° C. As a result, the pressure switch does not operate normally, the pressure switch remains on, and the battery temperature may rise abnormally.
なお、前記実施例と比較例においては極板のサイズを同じとしたが、前記実施例に係るAAサイズの密閉型ニッケル水素蓄電池においては、蓋の周縁部のみをガスケットの係止溝に嵌合させているので、キャップと蓋の両方をガスケットの係止溝に嵌合させた比較例電池に比べて電槽の深さを大きくすることができ、極板の幅に対して電槽の深さに余裕が生じた。実施例の場合は比較例に比べて極板の幅(図では高さ)を約2%大きくすることができ、それに見合うだけ容量が大きな蓄電池とすることが可能である。 In addition, although the size of the electrode plate was the same in the example and the comparative example, in the AA size sealed nickel-metal hydride storage battery according to the example, only the peripheral part of the lid was fitted in the locking groove of the gasket. Therefore, the depth of the battery case can be increased compared to the comparative battery in which both the cap and the lid are fitted in the locking grooves of the gasket, and the battery case depth is larger than the electrode plate width. There was a margin. In the case of the embodiment, the width (height in the figure) of the electrode plate can be increased by about 2% compared to the comparative example, and a storage battery having a large capacity corresponding to the width can be obtained.
1…キャップ、1a…外向きフランジ、2…蓋、2b…開口縁、3…溶接部、4…弾発部材、5…電槽缶、6…ガスケット、6a…内周部、6b…係止溝、6c…保持部、6e…切欠き部、8…スイッチ板、8b…外周縁、9…棒状接続端子、10…電極、S…スイッチ機構、S1…第1端子、S2…第2端子、h…小孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蓋(2)と前記キャップ(1)が溶接により接合され、かつ、前記接続端子(9)と保持部(6c)間に係止機構を備えることを特徴とする密閉型蓄電池。 A battery-shaped can (5) in which the electrode (10) is housed together with an alkaline solution is inserted into a metal lid (2), a gasket (6), and a holding portion (6c) provided on the gasket. ), And the cap (1) serving as the positive electrode terminal or the negative electrode terminal is placed on the lid (2), and the elastic member (4) disposed in the cap (1) The rod-like connection terminal 9 moves in conjunction with the expansion / contraction operation according to the change, and the switch plate (8) and the lid (2) joined to the rod-like connection terminal (9) are brought into contact with and separated from each other. A sealed storage battery provided with a switch mechanism (S) for performing the disconnection,
The sealed storage battery, wherein the lid (2) and the cap (1) are joined by welding, and a locking mechanism is provided between the connection terminal (9) and the holding portion (6c).
The elastic material (4) is in contact with an outer peripheral edge (8b) of a switch plate (8) which is one terminal (S2) of the switch (S) via an insulating member (11). The sealed storage battery according to claim 1.
Priority Applications (1)
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1953848A1 (en) * | 2007-02-02 | 2008-08-06 | Samsung SDI Co., Ltd. | Welding-Type Fixing Cap and Cell Module Equipped with same |
JP2014041791A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Toyota Motor Corp | Sealed battery |
CN103779532A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | 丰田自动车株式会社 | Current interrupting device of a sealed battery, sealed battery having current interrupting device, and manufacturing method of sealed battery |
CN109216596A (en) * | 2018-08-09 | 2019-01-15 | 广东微电新能源有限公司 | A kind of battery |
CN113302786A (en) * | 2019-01-18 | 2021-08-24 | 三洋电机株式会社 | Sealed battery |
CN115088117A (en) * | 2020-03-31 | 2022-09-20 | 松下知识产权经营株式会社 | Sealing body and battery |
-
2003
- 2003-12-25 JP JP2003431002A patent/JP2005190837A/en active Pending
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