JP4404300B2 - 密閉角形電池 - Google Patents

Description

本発明は、四角形状の電池ケースに防爆弁を備えた密閉角形電池に関する。

近年、携帯電話や携帯型情報端末などの小型軽量の電子機器が普及している。これらの電源としては小型軽量で高容量な電池が用いられている。そこでは、前記電子機器の高機能化に伴って電池の更なる高容量化の要求が高い。とくに、リチウム金属を活物質に用いた一次電池や、リチウムイオンを用いて充放電を行う二次電池などが、軽量で高容量であるために広く用いられており、その高容量化の開発も活発である。

かかる電池では、過大な電気負荷が加えられたり、過度の熱負荷が加えられたりすると、電池内部で短絡状態が発生してガスを発生し、電池内圧が異常上昇する。電池が充電過剰になった場合にも、電解液の分解により電池内でガスが発生し、電池内圧が異常上昇する。

電池が内圧の異常上昇に耐えられなくなると、電池ケースが破裂して内容物が飛散する。そのため、電池ケースには、所定の内圧以上になると電池内圧を解放して、電池の破壊を未然に防止する防爆弁を備えている。

かかる防爆弁の従来技術に特許文献１〜３がある。そこでは、電池ケースの蓋などに溝を設け、電池内圧が所定値以上になると、前記溝によって形成された薄肉壁が裂けて、電池内圧を解放している。別の特許文献４では、電池の蓋に円形や楕円形状の薄肉部を形成し、電池内圧が所定値以上になると、前記薄肉部が破れて電池内圧を解放する防爆弁が開示されている。

特開平１０−２６１３９１号公報（段落番号００１７−００１９、図３） 特開平１１−１８５７１４号公報（段落番号００１９・００２６、図２−４） 特開２００１−１４３６６４号公報（段落番号００１９−００２２、図１−６） 特開２００１−２５６９４４号公報（段落番号００２１−００２８、図１−１２）

特許文献１〜３の防爆弁は、電池内圧の異常上昇で電池ケースが膨張変形すると、溝が溝幅方向に引っ張られて裂けるようになっており、溝の全長寸法が長くないと確実には裂けないことになる。したがって、溝を設けるにあたって広い面積を必要とし、小型の電池には適用し難い。

この場合、溝の薄肉壁の肉厚を薄くすると、小型の電池でも特許文献１〜３の技術を適用できるが、その肉厚を薄くしすぎると、電池を誤って落下させた場合などにも簡単に裂けるおそれがある。

特許文献４では、防爆弁をコンパクトに形成できるが、薄肉部をプレス加工や切削加工で形成することになる。薄肉部をプレス加工で形成することは困難であり、また切削加工では製造コストが高く付く。しかも、薄肉部に他物が当たると該当部位が簡単に破れるため、電池の製造工程などでの取り扱いが煩わしい点にも問題がある。

そこで本発明は、電池内圧の異常上昇したときの電池ケースの変形状態に着目し、コンパクトで安価に製造でき、かつ信頼性に優れる防爆弁を備えた密閉型電池を提供することにある。

本発明に係る密閉型電池は、図１および図３に示すごとく、左右横長とした四角形状の電池ケース１と、電池ケース１の上下左右のいずれかの設定面壁６ａを選んで、該設定面壁６ａの基準短辺６ｃの近くに設けられた防爆弁２とを有する。防爆弁２は、中央屈曲部１５ａが前記設定面壁６ａの前後方向中央部位に位置して前後方向に開脚するＶ字形状ないしＵ字形状に凹み形成したＶ字形溝１５と、Ｖ字形溝１５によって形成された肉薄壁１６とを含む。そのうえで、前記設定面壁６ａには、前記Ｖ字形溝１５の前後端と該設定面壁６ａの前後の長辺６ｄとをつなぐカット溝１８が切り込み形成されていることを特徴とする。

具体的にみると、電池ケース１は、上面が開口する有底角筒形状のケース本体５と、このケース本体５の開口上面を密閉状に閉じる蓋６とを含み、この蓋６の主面壁を前記設定面壁６ａとして、該当の設定面壁６ａに防爆弁２が設けられている。

更に、前記Ｖ字形溝１５は、前記設定面壁６ａの内外に凹み形成された凹溝１７ａ・１７ｂからなり、内外の凹溝１７ａ・１７ｂ間に前記肉薄壁１６が形成されている。すなわち、前記肉薄壁１６は、前記設定面壁６ａの厚み方向の中間に設けられている。

前記肉薄壁１６は、薄すぎると落下衝撃などで不用意に破れやすくなる一方、厚すぎると本来の機能を発揮しなくなるため、肉薄壁１６の厚さは0.０５mm〜0.３mmに設定することができる。そのうえで、本発明は、電池内圧の異常上昇に伴なう電池ケース１の膨張変形を利用するものであるため、カット溝１８の溝幅方向の中央と、前記設定面壁６ａの基準短辺６ｃとの間の寸法Ｌ６は、3.０mm〜6.７mmに設定することがより好ましい。

電池内圧が異常上昇すると、電池ケース１が膨張変形する。その挙動を実施例に即して具体的に観察すると、図４に示すごとくケース本体５の広い面積を持つ前後壁の中央部分は前後方向に膨張する。これに伴って、ケース本体５の底壁および左右側壁と、蓋６の設定面壁６ａとは、それぞれの中央部分が内方に湾曲した形状に変形する。蓋６の設定面壁６ａに注目すると、左右方向の端部側が持ち上がるよう屈曲変形しようとする。

しかるに、カット溝１８・１８は蓋６の設定面壁６ａにおいて左右方向の端近くの屈曲箇所に設けられている。したがって、いま電池ケース１が限界点近くにまで膨張変形して行くと、カット溝１８・１８が前記屈曲変形を促すように働く。同時に、蓋６の設定面壁６ａはカット溝１８・１８を境にしてこれより左右方向中央部側が弾性復元力で平面状態に戻ろうとする。これにて、Ｖ字形溝１５による肉薄壁１６に内外（上下）方向への引張力が加わる。カット溝１８の溝幅方向の中央と、前記設定面壁６ａの基準短辺６ｃとの間の寸法Ｌ６は3.０mm〜6.７mmに設定することが望ましい。これは、電池ケース１が膨張変形したときに、カット溝１８・１８を境にして蓋６の設定面壁６ａの左右の傾斜角度の差が大きい程、肉薄壁１６が確実に破断するためで、前記寸法Ｌ６が、3.０mmより小さく、あるいは6.７mmより大きくなると、肉薄壁１６が破断し難くなるためである。

この肉薄壁１６は、Ｖ字形溝１５の中央屈曲部１５ａの箇所を始点にして引きちぎられ、よって生じた裂け目で電池内圧が解放される。

かかる本発明の防爆弁２によれば、電池内圧の異常上昇で電池ケース１が膨張変形すると、カット溝１８・１８を介してＶ字形溝１５で形成した肉薄壁１６には、Ｖ字形溝１５の中央屈曲部１５ａに相当する箇所に引き裂く力が集中的に加わる。したがって、落下衝撃などを受けても肉薄壁１６が不用意に破れることを防止できるものでありながら、電池内圧の異常上昇時には、防爆弁２が有効確実に作動する。

本発明の防爆弁２の肉薄壁１６は、不用意に開裂しないように厚さ寸法を大き目に設定しても蓋６の設定面壁６ａの屈曲変形を利用して引きちぎることができるので、製造管理などが容易であって安価に製造できるし、防爆弁２これ自体をコンパクトに設定できる。

（実施例１） 図１ないし図３は、本発明に係る密閉角形電池の実施例１としてリチウムイオン二次電池を示しており、図１および図２に示すごとく、上下高さ寸法および左右長さ寸法に対して前後幅寸法が小さい左右横長とした四角形状の薄型の電池ケース１に、電池内圧の異常上昇時に破断して電池内圧を解放するための防爆弁２が設けられている。

電池ケース１には、電極体３および非水電解液が密閉収容されており、電池ケース１内の上端にプラスチック製のインシュレータ４が配されている。因みに、電池ケース１の左右長さ寸法は３４mm、前後幅寸法は５mm、上下高さ寸法は４５mmである。

電池ケース１は、上面が開口する有底角筒形状のケース本体５と、ケース本体５の開口上面を密閉状に閉じる左右横長の蓋６とからなる。本発明の実施例１では、この蓋６の主面壁を設置面壁６ａに選んで、この設定面壁６ａに防爆弁２をプレス成形する。ケース本体５は、ステンレス鋼板などを深絞り加工して形成されている。

電極体３は、シート状の正極と負極との電極をセパレータを間にして渦巻状に巻回した後、電池ケース１の断面形状に合致するように全体を断面四角形の偏平状に押し潰し変形してある。電極体３の正極および負極の各電極からは、正負の集電リード８・９がそれぞれ上向きに導出されている。正極集電リード８はアルミニウムからなり、負極集電リード９はニッケルからなる。

蓋６は、アルミニウム合金などの導電性を有する金属板のプレス成形品であり、設置面壁６ａの外周縁がケース本体５の上端開口周縁にレーザーでシール溶接してある。蓋６の設置面壁６ａの中央には、上下の絶縁パッキング１０・１１を介して負極端子１２が貫通状に取り付けられている。蓋６の設置面壁６ａの厚み寸法は、0.８mmとした。

蓋６の左右の一端側、図では右短辺６ｂの近傍に注液孔１３を設けてあり、この注液孔１３を介して電解液が電池ケース１内に注入される。注液孔１３は、電解液の注入後にシールされる。負極端子１２の下端には、左右方向に長い長方形の薄板からなるリード体１４が接続されている。リード体１４は、前記注液孔１３の反対側である左側方に延びており、下側の絶縁パッキング１１で蓋６と絶縁されている。このリード体１４の下面に、負極集電リード９がレーザー溶接されている。

正極集電リード８は、絶縁パッキング１１と注液孔１３との間において蓋６の内面にスポット溶接する。これにより、正極集電リード８は電池ケース１に導通し、電池ケース１が正極端子を兼ねる。

防爆弁２は、図１に示すごとく、蓋６の左側の短辺６ｃを基準短辺とし、設置面壁６ａにおける基準短辺６ｃの近くに設けられており、図３（ａ）〜（ｃ）に示すごとく、中央屈曲部１５ａが設置面壁６ａの前後方向部位に位置して前後方向に開脚する平面視でＶ字形状に凹み形成したＶ字形溝１５と、このＶ字形溝１５で形成された肉薄壁１６とを含む。

Ｖ字形溝１５は、設置面壁６ａの内外面に対向状に凹み形成した凹溝１７ａ・１７ｂからなり、中央屈曲部１５ａが基準短辺６ｃ側に向いている。すなわち、肉薄壁１６は、設定面壁６ａの厚み方向の中間において内外の凹溝１７ａ・１７ｂ間に形成されている。

肉薄壁１６は、厚さ寸法Ｌ１を0.０６mm、幅寸法Ｌ２を0.２mmに設定した。蓋６の基準短辺６ｃと、Ｖ字形溝１５の中央屈曲部１５ａの溝幅方向の中央との間の寸法Ｌ３は1.９mmに設定した。Ｖ字形溝１５における左右長さ寸法Ｌ４は1.７mm、Ｖ字形溝１５の右端間における前後方向の最大寸法Ｌ５は2.４mmにそれぞれ設定した。

内外の凹溝１７ａ・１７ｂは、図３（ｃ）に示すごとく、それぞれ肉薄壁１６側の溝幅寸法が狭くなる断面台形状に形成してあり、内側の凹溝１７ａの深さ寸法が外側の凹溝１７ｂのそれよりも大きい。内側の凹溝１７ａは、深さ寸法を0.５４mm、開口下面での溝幅寸法を0.６mmに設定した。外側の凹溝１７ｂは、深さ寸法を0.２mm、開口上面での溝幅寸法を0.４mmに設定した。

蓋６の設定面壁６ａの内面には、図３（ｂ）に示すごとく、内側の凹溝１７ａの右端の前後端と、設定面壁６ａの前後の長辺６ｄ・６ｄとをつなぐ前後一対のＶ字形のカット溝１８・１８がそれぞれ切り込み形成されている。この各カット溝１８・１８は前記長辺６ｄ・６ｄと直交する状態にある。カット溝１８の深さ寸法は0.３mmに設定した。蓋６の基準短辺６ｃと、カット溝１８との間の寸法Ｌ６は約3.６mmに設定した。カット溝１８・１８は、前述のように設定面壁６ａの前後の長辺６ｄ・６ｄと直交するのが好ましいが、Ｖ字形溝１５から前記長辺６ｄ・６ｄに向けて斜めに延長したものであってもよい。

電極体３の正極の材料としては、充電時の開路電圧（リチウム基準）が４Ｖ以上となるＬｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ およびＬｉＮｉＯ₂ などのリチウム複合酸化物、前記リチウム複合酸化物のＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉの一部をＧｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙｂなどの他の元素で置換した酸化物あるいは二酸化マンガンや五酸化バナジウムやクロム酸などの金属酸化物などを用いた。

前記置換元素としてＧｅ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙｂを含む場合には、その含有量は、少なくとも0.００１原子パーセント以上が望ましく、0.００３原子パーセント以上がより望ましい。含有量は、多くとも３原子パーセント以下が望ましく、１原子パーセント以下がより望ましい。

電極体３の負極の材料としては、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の燃焼体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイトおよび炭素コロイドなどの炭素材料、ＳｎＯ_X やＳｉＯ_X などのようなＬｉを挿入可能な金属酸化物あるいは金属窒素物などを用いた。

セパレータとしては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンからなる微多孔膜や、ポリエチレン、ポリブチルテレフタレートあるいはセルロースなどからなる不織布などを用いた。電極体３の負極の外周面は、セパレータで被覆されている。

電極体３の正極は次のようにして作製する。ＬｉＣｏＯ₂ （正極活物質）と、集電助剤としてのアセチレンブラックと、バインダーであるポリフッ化ビニリデンとを重量比９２：４：４の比率で混合し、この混合物と、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドンと混合して正極合剤スラリーを調整する。

次いで、正極合剤スラリーをフィルターで濾過して相対的に粒径の大きなものを取り除いた後、厚さ寸法が１５μｍのアルミニウム箔からなる帯状の正極集電材の両面に均一に塗布して乾燥する。そして、ローラプレス機により圧縮成形した後、所定のサイズに切断する。正極は、巻回完了時に終端となる部分に正極合剤スラリーが塗布されておらず、該当部分に正極集電リード８が正極の長さ方向と同一方向に溶接されている。

電極体３の負極は次のようにして作製する。黒鉛系炭素材料（負極活物質）と、バインダーであるポリフッ化ビニリデンとを重量比９２：８の比率で混合し、この混合物と、溶媒であるＮ−メチルピロリドンとを混合して負極合剤スラリーを調整する。

次いで、負極合剤スラリーをフィルターで濾過して相対的に粒径の大きなものを取り除いた後、厚さ寸法が１０μｍの銅箔からなる帯状の負極集電材の両面に均一に塗布して乾燥する。そして、ローラプレス機により圧縮成形した後、所定のサイズに切断して乾燥し、負極集電リード９を溶接する。

負極は、前記正極と同様に、巻回完了時に終端となる部分に負極合剤スラリーが塗布されておらず、該当部分に負極集電リード９が負極の長さ方向と同一方向に溶接されている。巻回状態で正極と対面しない部分には、負極における負極合剤スラリーが塗布されていない。

前記要領で作製した正極と負極とが、厚さ寸法が２０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータで挟まれ、断面長円形状に巻回して偏平状に押し潰し変形したのちテープ止めする。これにより、前記電極体２を形成する。

非水電解液の電解質としては、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＣ₄ Ｆ₉ ＳＯ₃ 、ＬｉＣＦ₃ ＣＯ₂ 、Ｌｉ₂ Ｃ₂ Ｆ₄ （ＳＯ₃ ）₂ 、ＬｉＮ（Ｒｆ₂ ）（ＲｆＳＯ₂ ）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ₂ ）₂ 、ＬｉＣ（ＲｆＳＯ₂ ）₃ 、ＬｉＣ_n Ｆ_2n+1ＳＯ₃ （ｎ≧２）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ₂ ）₂ ［Ｒｆはフルオロアルキル基］およびポリマーイミドリチウム塩などを単独あるいは２種以上を混合して用いた。これらが電極表面の被膜中に取り込まれると、被膜に良好なイオン伝導性を付与することができる。ＬｉＰＦ₆ は、イオン伝導性がより高くなっているため、電解質として特に好ましい。

非水電解液の非水溶媒（有機溶媒）としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル、リン酸トリメチルなどの鎖状リン酸トリエステル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランあるいはジエチルエーテルなどを用いた。

非水溶媒としては、アミンイミド系やスルホランなどのイオウ系有機溶媒なども用いることができるが、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびメチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネートを用いることが特に望ましい。

非水溶媒の使用量は、電解液の全溶媒中の９０体積パーセント未満が望ましく、８０体積パーセント以下がより望ましく、また負荷特性の点からは４０体積パーセント以上が望ましく、５０体積パーセント以上がより望ましく、６０体積パーセント以上が最も望ましい。

その他の溶媒成分としては、高い誘電率を有するエステル（誘電率３０以上）を混合して用いることが望ましく、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートあるいはガンマーブチロラクトンなどと共に、エチレングリコールサルファイトなどのイオウ系エステルを混合して用いる。前記溶媒成分は環状構造のものが望ましく、特にエチレンカーボネートのような環状カーボネートが望ましい。

前記高誘電率エステルの使用量は、電解液の全溶媒に対して８０体積パーセント未満が望ましく、５０体積パーセント以下がより望ましく、３５体積パーセント以下が最も望ましく、また負荷特性の点からは１体積パーセント以上が望ましく、１０体積パーセント以上がより望ましく、２５体積パーセント以上が最も望ましい。

電解液には、−ＳＯ₂ −結合を有する化合物、特に−Ｏ−ＳＯ₂ −結合を有する溶媒を溶解させておくことが望ましい。−Ｏ−ＳＯ₂ −結合を有する溶媒としては、１，３−プロパンスルトン、メチルエチルスルフォネートおよびジエチルサルフェートなどが選択される。その含有量は、電解液中に0.５重量パーセント以上が望ましく、１重量パーセント以上がより望ましく、また１０重量パーセント以下が望ましく、５重量パーセント以下がより望ましい。

非水電解液には、ポリエチレンオキサイドやポリメタクリル酸メチルなどのポリマー成分を含んでもよく、ゲル状電解質を用いてもよい。

電解液中における電解質の濃度は、１モル／リットル以上にすると安全性が良くなるので望ましく、1.２モル／リットル以上がさらに望ましく、また1.７モル／リットルより少ないと負荷特性が良くなるので望ましく、1.５モル／リットルより少ないとさらに望ましい。

電解液は次のようにして調整する。エチレンカーボネートおよびメチルエチルカーボネートの体積比１：２の混合溶媒をつくり、この混合溶媒にＬｉＰＦ₆ を1.２モル／リットルの濃度で溶解させ、これにシクロヘキシルベンゼンおよび１，３−プロパンスルトンなどをそれぞれ２重量パーセントの含有量となるように添加する。

前記電池は次の要領で作製する。蓋６に対し、前述のように負極端子１２、上下の絶縁パッキング１０・１１およびリード体１４を取り付け、さらに電極体３をケース本体５内に収容する。

次いで、負極集電リード９をリード体１４に、正極集電リード８を蓋６にそれぞれ前述の要領で溶接する（図１の状態）。そして、蓋６をケース本体５の開口周縁にレーザーでシール溶接したのち、電解液を注液孔１３に注入し、注液孔１３をシールして（図２の状態）、本発明の電池が完成する。

いま、電池内圧が異常上昇すると、電池ケース１に膨張変形が生じる。具体的には図４に示すごとく、ケース本体５の前後側壁の中央部分が外側に膨張し、ケース本体５の左右側壁および下壁と、蓋６の設定面壁６ａとは、それぞれ中央側が湾曲状に凹み変形する。

電池内圧が所定値を越えて異常上昇すると、蓋６の設定面壁６ａは中央部側に対して基準短辺６ｂ側が持ち上がるようにカット溝１８・１８を介して折れ曲がる。この際、図４および図５とに示すごとく、該設定面壁６ａの左右方向の中央側は弾性復元力で平面状態に戻ろうとする。したがって、前記設定面壁６ａの左右方向中央側に属してＶ字形溝１５で画成された三角形の舌片部２０は持ち上げられずに居残り状態となって肉薄壁１６を内側方に引っ張るよう働く。

この肉薄壁１６の下方への引っ張り力は、Ｖ字形溝１５の中央屈曲部１５ａの箇所で大きくなり、かつ肉薄壁１６は該中央屈曲部１５ａに相当するところが危険断面になっているので、該当の中央屈曲部１５ａに相当する箇所から肉薄部１６が引きちぎられ、この裂け目から電池内圧が解放される。ここでは内薄壁１６が左右方向だけでなく内外厚み方向の引っ張り力を受けている点が注目されるべきである。

（実施例２） 図６は、本発明が対象とする密閉角形電池の実施例２を示しており、防爆弁２のＶ字形溝１５は、中央屈曲部１５ａが実施例１とは逆向きの右側中央に向いていて前後に開脚するＶ字形状に形成されている。その他の点は、実施例１と同じであるので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

実施例２の防爆弁２は、図７に示すごとく、蓋６の設定面壁６ａの基準短辺６ｃ側がカット溝１８・１８を介して持ち上がるとき、中央側に向く舌片部２０が内方側へ動き、これでＶ字形溝１５の中央屈曲部１５ａに対応する箇所において肉薄壁１６が引きちぎられ、この裂け目から電池ケース１内の圧力が解放される。

（実施例３） 実施例３では、電池ケース１の下壁を設定面壁６ａとして選び、該設定面壁６ａの左側の基準短辺近くに防爆弁２を設けた以外は、実施例１と同様にした。

（実施例４） 実施例４では、電池ケース１の下壁を設定面壁６ａとして選び、該設定面壁６ａの左側の基準短辺の近くに防爆弁２をＶ字形溝１５の中央屈曲部１５ａが実施例２と同様に右側中央に向くよう設けた以外は、実施例１と同じである。

（実施例５） 図８は本発明に係る密閉角形電池の実施例５を示しており、防爆弁２のＶ字形溝１５が、平面視でＵ字形状に形成されている点が先の実施例１と異なるのみであり、他は実施例１と同じである。

（比較例１） 比較例１では、防爆弁として電池ケース１の蓋６に開放孔を設け、この開放孔にこれを塞ぐ状態で0.０４mm厚の薄い弁体を設けた。その他の点は、実施例１と同様にした。

（比較例２） 比較例２では、防爆弁２において、Ｖ字形溝１５による肉薄壁１６の厚さ寸法を0.３５mmとし、その他の点は実施例１と同じにした。

（比較例３） 比較例３では、防爆弁２において前記カット溝１８・１８を省略し、その他の点は実施例１と同じにした。

（比較例４） 比較例４では、蓋６の左側の基準短辺６ｃと、カット溝１８の溝幅方向の中央との間の寸法Ｌ６を1.０mmに設定し、その他の点は、実施例１と同じにした。

本発明の実施例１〜５に係る電池と、比較例１〜４の電池とをそれぞれ１０個ずつ用意して、前記加熱試験と前記落下試験とを行なった。表１は、その結果を示す。加熱試験では、７００ｍＡの定電流で１時間の充電を行って電池電圧を4.２Ｖにしたのち、１５０℃で加熱して防爆弁以外の箇所での電池の破裂の有無の確認を行なった。落下試験では、電池を1.５ｍの高さから落下させて、電解液の漏液の有無を確認した。

前記加熱試験において、いずれの電池でも電池ケース１が図４に示すごとく変形したが、実施例１〜５の電池では、防爆弁２の肉薄壁１６で裂け目が生じ、電池の破裂は見られなかった。また、実施例１〜５の電池では、前記落下試験において、いずれの電池も電解液の漏液は認められなかった。

これに対して比較例１では、加熱試験で１個の電池に破裂が生じ、落下試験において半数の５個の電池で薄肉面が破れて電解液が漏出した。比較例２・４では、加熱試験において４個の電池に破裂が生じた。比較例３では、加熱試験において３個の電池に破裂が生じ、落下試験において１個の電池で電解液が漏出した。なお、比較例２・４では、落下試験においていずれの電池にも電解液の漏出はなかった。

比較例１は、弁体が0.０４mm厚の薄肉になっている分だけ落下衝撃に弱いとみられる。比較例２で電池に破裂が生じたのは、防爆弁２の肉薄壁１６が厚い分だけ裂け難くなっていると考えられる。比較例３の電池に破裂が多いのは、カット溝１８・１８がない分だけ、防爆弁２の存在部位で蓋６が折れ曲がり難く、肉薄壁１６が引きちぎられ難いことによるためと考えられる。

比較例４の電池に破裂が多いのは、防爆弁２が蓋６の基準短辺６ｃに近すぎて、蓋６の基準短辺６ｃ側がカット溝１８・１８を介して十分には持ち上がり変形していないために、電池が膨張しても防爆弁２の肉薄壁１６が引きちぎられ難かったことによると考えられる。

なお、防爆弁２のＶ字形溝１５は、実施例５とは逆に右側が開くＵ字状に形成しても、実施例５と同様に加熱試験において電池に破裂が生じることがなく、また落下試験においても電解液の漏液は見られないことを確認した。防爆弁２は、電池ケース１の左右の一側壁において、その上下いずれかの短辺近くに設けても、実施例１・２と同様の効果が得られることを確認した。

電極体３としては、電池の生産効率や、電池ケース１の内容積の有効利用や、正負の集電リード８・９と正負極との接続の容易性などを総合的に勘案すると、前述の正極とセパレータと負極とを重ねて巻回した構造が望ましいが、正極とセパレータと負極とを重ねた積層体を一単位とし、これを複数層重ねた構造であってもよく、正極とセパレータと負極とを重ねた帯状の積層体を折り畳むようにして重ねた構造であってもよい。

本発明の防爆弁２におけるＶ字形溝１５は、前記設定面壁６ａの内外の一側面側にのみ形成された形態でもよい。

実施例１の電池ケースの蓋の平面図 電池の縦断正面図 （ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図 電池の膨張状態を説明する斜視図 防爆弁が作動した状態での要部の縦断正面図 実施例２の要部の平面図 実施例２の防爆弁が作動した状態での要部の縦断正面図 実施例５の防爆弁の平面図

符号の説明

１ 電池ケース
２ 防爆弁
５ ケース本体
６ 蓋
６ａ 設定面壁
６ｃ 基準短辺
６ｄ 長辺
１５ Ｖ字形溝
１５ａ Ｖ字形溝の中央屈曲部
１６ 肉薄壁
１７ａ 内側の凹溝
１７ｂ 外側の凹溝
１８ カット溝

Claims (5)

1. 左右横長とした四角形状の電池ケースと、前記電池ケースの上下左右のいずれかの設定面壁を選んで、該設定面壁の基準短辺の近くに設けられた防爆弁とを有しており、
   前記防爆弁は、中央屈曲部が前記設定面壁の前後方向中央部位に位置して、前後方向に開脚するＶ字形状ないしＵ字形状に凹み形成されたＶ字形溝と、前記Ｖ字形溝によって形成された肉薄壁とを含み、
   前記設定面壁には、前記Ｖ字形溝の前後端と前記設定面壁の前後の長辺とをつなぐカット溝が切り込み形成されていることを特徴とする密閉角形電池。
2. 前記電池ケースは、上面が開口する有底角筒形状のケース本体と、前記ケース本体の開口上面を密閉状に閉じる蓋とを含み、
   前記蓋の主面壁を前記設定面壁として、該当の設定面壁に防爆弁が設けられている請求項１記載の密閉角形電池。
3. 前記Ｖ字形溝が、前記設定面壁の内外に凹み形成された凹溝からなり、
   内外の前記凹溝間に、前記肉薄壁が形成されている請求項１または２記載の密閉角形電池。
4. 前記肉薄壁の厚さ寸法が、0.０５mm〜0.３mmに設定されている請求項１または２または３記載の密閉角形電池。
5. 前記カット溝の溝幅方向の中央と、前記設定面壁の前記基準短辺との間の寸法が、3.０mm〜6.７mmの範囲に設定されている請求項４記載の密閉角形電池。

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