密闭型电池

技术领域

本发明涉及密闭型电池。

背景技术

在专利文献1中公开有具备电极体、和收纳该电极体的金属制的电池外壳的密闭型电池。电池外壳具备：矩形箱状的外壳主体，具有开口；和金属制的盖部件，封闭该外壳主体的开口。外壳主体与盖部件通过焊接而成为一体，构成了电池外壳。在盖部件的中央部设置有安全阀。该安全阀与盖部件一体形成。

安全阀形成得比盖部件的其他的部分薄，并且在其上表面形成有槽部。由此，安全阀在电池外壳的内部的内压达到了规定压力(开阀压力)时进行工作。即，若电池外壳的内压达到开阀压力，则槽部断裂，由此安全阀开阀，将电池外壳的内部的气体向部放出。由此，能够防止电池外壳的内压过度上升(达到危险的内压)。

专利文献1：日本特开2018-041668号公报

另外，上述的安全阀与铝制的盖部件一体形成。具体而言，通过铝板的冲压成型，在将盖部件成型的同时将安全阀成型。然而，在通过这样的冲压成型在盖部件形成安全阀的方法中，构成盖部件的金属板的厚度、材质存在限制，难以应对各种各样的密闭型电池。

因此，要求以与构成电池外壳的金属壁部(盖部件等)分开的部件来形成安全阀。具体而言，要求使电池外壳为具有形成有气体排出孔的金属壁部的电池外壳，并使安全阀为将气体排出孔密封的安全阀部件。并且，为了简易地形成安全阀部件，要求使安全阀部件为树脂制。即，希望能得到一种通过由树脂构成的树脂安全阀部件将形成于电池外壳的金属壁部的气体排出孔密封，并且若电池外壳的内压达到开阀压力，则树脂安全阀部件开阀的密闭型电池。

发明内容

本发明是鉴于该现状而完成的，其目的在于提供一种密闭型电池，该密闭型电池构成为：通过由树脂构成的树脂安全阀部件将形成于电池外壳的金属壁部的气体排出孔密封，并且若电池外壳的内压达到开阀压力，则树脂安全阀部件开阀。

(1)本发明的一个形态是密闭型电池，该密闭型电池具备：电池外壳，具有形成有气体排出孔的金属壁部；和安全阀部件，将上述气体排出孔封闭，其中，上述安全阀部件是由树脂构成的树脂安全阀部件，上述金属壁部包括包围上述气体排出孔的开口的环状密封面，上述树脂安全阀部件具有：环状接合部，与上述环状密封面气密地接合；和内侧部，位于比上述环状接合部靠径向内侧的位置，若上述电池外壳的内压达到开阀压力，则通过上述内侧部的破坏而上述树脂安全阀部件开阀。

上述的密闭型电池具有将在电池外壳的金属壁部形成的气体排出孔封闭的安全阀部件。作为该安全阀部件，具有由树脂构成的树脂安全阀部件。该树脂安全阀部件具有与金属壁部中的包围气体排出孔的开口的环状密封面气密地接合的环状接合部。通过具有这样的环状接合部，从而将树脂安全阀部件相对于金属壁部气密地接合，并且通过树脂安全阀部件将气体排出孔密封。

并且，在上述的密闭型电池中，若电池外壳的内压达到开阀压力，则通过树脂安全阀部件的内侧部(位于比环状接合部靠径向内侧的位置的部位)的破坏而树脂安全阀部件开阀(即，解除树脂安全阀部件对气体排出孔的密封)。更具体而言，若电池外壳的内压达到开阀压力，则因电池外壳内压而产生于树脂安全阀部件的内侧部的应力达到内侧部的破坏强度，由此，内侧部被破坏(例如，开裂)，解除树脂安全阀部件对气体排出孔的密封。由此，以使树脂安全阀部件的环状接合部与金属壁部的环状密封面气密地接合的形态使电池外壳内为气密，并且在电池外壳的内压达到了开阀压力的情况下，通过树脂安全阀部件开阀来将电池外壳内的气体向外部排出，能够防止电池外壳的内压过度上升。

如以上说明的那样，上述的密闭型电池是通过由树脂构成的树脂安全阀部件将在电池外壳的金属壁部形成的气体排出孔密封、并且若电池外壳的内压达到开阀压力则树脂安全阀部件开阀的密闭型电池。

(2)并且也可以构成为：在上述(1)的密闭型电池的基础上，上述环状密封面是具有凹凸形状的环状粗化面，上述凹凸形状具有凹部和凸部，上述树脂安全阀部件以形成上述树脂安全阀部件的上述树脂的一部分且为形成上述环状接合部的树脂进入上述环状粗化面的凹部内的形态与上述环状粗化面气密地接合。

在上述的密闭型电池中，树脂安全阀部件的环状接合部以形成环状接合部的树脂进入金属壁部的具有凹凸形状(凹部和凸部)的环状粗化面的凹部内的形态与环状粗化面气密地接合。换言之，通过由金属壁部的环状粗化面的凸部咬入于树脂安全阀部件的环状接合部形成的锚定效果，从而树脂安全阀部件的环状接合部与环状粗化面气密地接合。因此，树脂安全阀部件的环状接合部与金属壁部的环状粗化面之间的气密性变高，因此能够提高密闭型电池的气密性。

(3)并且也可以构成为：在上述(1)或(2)所记载的密闭型电池的基础上，上述内侧部具有最薄部，该最薄部是该内侧部的一部分，并且在该内侧部厚度最薄，若上述电池外壳的内压达到开阀压力，则通过上述最薄部的破坏而上述树脂安全阀部件开阀。

在上述的密闭型电池中，不使树脂安全阀部件的内侧部的厚度(壁厚)恒定，而在内侧部的一部分设置在内侧部厚度最薄的最薄部。由此，能够将电池外壳的内压达到开阀压力时的开阀位置(内侧部被破坏的位置)确定在最薄部。因此，能够精度良好地设定开阀压力。因此，上述的密闭型电池成为精度良好地设定了开阀压力的密闭型电池。

(4)并且也可以构成为：在上述(3)所记载的密闭型电池的基础上，上述开阀压力是根据上述最薄部的厚度而规定的。

通过在树脂安全阀部件的内侧部设置最薄部，能够将电池外壳的内压达到开阀压力时的开阀位置(内侧部被破坏的位置)确定在最薄部。并且，通过调整最薄部的厚度，能够调整开阀压力。这是因为，该最薄部的破坏强度根据最薄部的厚度而变化。与此相对地，在上述的密闭型电池中，根据最薄部的厚度来规定开阀压力。这样，通过根据最薄部的厚度来设定开阀压力，能够精度良好地设定开阀压力。因此，上述的密闭型电池成为精度良好地设定了开阀压力的密闭型电池。

(5)并且优选：在上述(3)或(4)的密闭型电池的基础上，上述内侧部具有槽部，上述最薄部是上述槽部的底部。

通过在树脂安全阀部件的内侧部设置槽部作为最薄部，能够将电池外壳的内压达到开阀压力时的开阀位置(内侧部被破坏的位置)确定在槽部的底部。因此，能够精度良好地设定开阀压力。因此，上述的密闭型电池成为精度良好地设定了开阀压力的密闭型电池。

(6)并且优选：在上述(5)的密闭型电池的基础上，上述槽部存在于上述环状接合部的中心轴通过该槽部的上述底部的位置。

通过在环状接合部的中心轴通过槽部的底部的位置设置槽部，能够精度更加良好地设定槽部的底部被破坏时的电池外壳的内压(即开阀压力)。因此，上述的密闭型电池成为精度良好地设定了开阀压力的密闭型电池。

附图说明

图1是实施方式所涉及的密闭型电池的俯视图(上视图)。

图2是同密闭型电池的主视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是图3的C部放大图。

图5是带安全阀的盖体(嵌入成型件)的俯视图。

图6是图5的D-D剖视图。

图7是金属盖体的俯视图。

图8是图7的E-E剖视图。

图9是图8的F部放大图。

附图标记说明

1…密闭型电池；11…金属盖体；11b…金属盖体的外表面；12…气体排出孔；12b…气体排出孔的开口；13…孔周围面；14…环状粗化面(环状密封面)；14b…凹部；15…金属壁部；15b…金属壁部的外表面；18…树脂安全阀部件(安全阀部件)；18b…环状接合部；18c…内侧部；18h…最薄部；21…外壳主体；30…电池外壳。

具体实施方式

接下来，对本发明的实施方式进行说明。本实施方式的密闭型电池1是锂离子二次电池，具备电池外壳30、收纳于电池外壳30内的电极体50、正极端子41以及负极端子42(参照图1～图3)。电池外壳30是由金属构成的坚硬外壳，形成立方体箱状。该电池外壳30具备形成方形有底筒状的金属制的外壳主体21、和将外壳主体21的开口21b封闭的矩形平板状的金属盖体11(参照图1～图3)。金属盖体11具有形成有气体排出孔12的金属壁部15。金属壁部15是金属盖体11的一部分。

在金属盖体11形成有两个矩形筒状的贯通孔16、17(参照图5和图7)。在贯通孔16贯穿插入有正极端子41，在贯通孔17贯穿插入有负极端子42(参照图1和图2)。此外，筒状的绝缘部件介于金属盖体11的贯通孔16的内周面与正极端子41的外周面之间、和金属盖体11的贯通孔17的内周面与负极端子42的外周面之间(省略图示)。并且，在金属盖体11(详细而言，为金属壁部15)，形成有在厚度方向上贯通该金属盖体11的圆筒形状的气体排出孔12(参照图3)。

电极体50具有正极板60、负极板70、以及介于正极板60与负极板70之间的隔离件80。更具体而言，电极体50是具备多片正极板60、多片负极板70以及多片隔离件80，并将正极板60和负极板70隔着隔离件80在层叠方向DL上交替层叠的层叠电极体(参照图3)。此外，电极体50的内部包含未图示的电解液。在电池外壳30的内部的底面侧也收纳有未图示的电解液。电极体50中的正极板60通过正极集电片(未图示)与正极端子41连接。另外，负极板70通过负极集电片(未图示)与负极端子42连接。

另外，金属盖体11(详细而言，为金属壁部15)包括包围气体排出孔12的开口12b的圆环状的环状密封面14(参照图7～图9)。在本实施方式中，金属盖体11的外表面11b(详细而言，为金属壁部15的外表面15b)中的包围气体排出孔12的开口12b的圆环状的孔周围面13成为环状密封面14。

并且，密闭型电池1具备将金属盖体11(详细而言金属壁部15)的气体排出孔12封闭的树脂安全阀部件18。该树脂安全阀部件18形成带凸缘的有底圆筒状，并具有与环状密封面14气密地接合的环状接合部18b、和位于比环状接合部18b靠径向内侧位置的内侧部18c(参照图3和图4)。此外，在本实施方式中，树脂安全阀部件18由形成有底圆筒形状的圆筒部18d、和相对于圆筒部18d的外周面位于径向外侧的圆环状的凸缘部18f构成。圆筒部18d成为内侧部18c，凸缘部18f中的接近环状密封面14的部位成为环状接合部18b。

另外，优选树脂安全阀部件18由电解液的透过性较低的树脂形成，例如，优选由PPS(聚苯硫醚)，PAS(聚芳硫醚)、烯烃树脂或者氟树脂形成。在本实施方式中，由PPS形成树脂安全阀部件18。

如上述的那样，树脂安全阀部件18具有与环状密封面14气密地接合的环状接合部18b(参照图3和图4)。此外，环状接合部18b形成俯视圆环状(参照图7)。通过具有这样的环状接合部18b，从而将树脂安全阀部件18相对于金属盖体11(详细而言，为金属壁部15)气密地接合，并且通过树脂安全阀部件18将气体排出孔12密封。此外，树脂安全阀部件18的内侧部18c(圆筒部18d)与形成气体排出孔12的内周面12c之间未被气密地接合，而为气体能够进入的状态。

特别是在本实施方式中，金属盖体11(详细而言，为金属壁部15)的环状密封面14是具有凹凸形状(凹部14b和凸部14c)的环状粗化面14(参照图8和图9)。该环状粗化面14形成俯视圆环状(参照图7)。而且，树脂安全阀部件18以形成上述树脂安全阀部件18的树脂的一部分且为形成环状接合部18b的树脂进入环状粗化面14的凹部14b内的形态与环状粗化面14气密地接合(参照图4)。换言之，通过由金属壁部15的环状粗化面14的凸部14c咬入于树脂安全阀部件18的环状接合部18b形成的锚定效果，从而树脂安全阀部件18的环状接合部18b与环状粗化面14气密地接合。因此，树脂安全阀部件18的环状接合部18b与金属壁部15的环状粗化面14之间的气密性变高，因此能够提高密闭型电池1的气密性。

此外，环状粗化面14能够通过对金属盖体11的外表面11b的孔周围面13进行公知的表面粗化处理而形成。作为表面粗化处理，例如能够举出激光表面处理、喷砂处理、阳极氧化处理等。其中，作为激光表面处理，例如，能够举出日本特开2022-28587号公报所公开的激光表面处理。此外，在本实施方式中，通过激光表面处理，使金属盖体11的孔周围面13变为环状粗化面14。

另外，金属盖体11与树脂安全阀部件18通过嵌入成型而一体成型。具体而言，金属盖体11和树脂安全阀部件18构成了通过嵌入成型将树脂安全阀部件18与金属盖体11一体成型的带安全阀的盖体10(嵌入成型件)(参照图5和图6)。该带安全阀的盖体10如以下那样制成。具体而言，首先，准备具有环状粗化面14的金属盖体11(参照图7～图9)。接着，将该金属盖体11作为嵌入部件，通过树脂的注射模塑成型使树脂安全阀部件18成型，由此制成将金属盖体11与树脂安全阀部件18一体成型的带安全阀的盖体10(嵌入成型件，参照图5和图6)。

这样，使用通过嵌入成型将金属盖体11与树脂安全阀部件18一体成型的带安全阀的盖体10，由此能够容易并且适当地制造通过树脂安全阀部件18将在金属盖体11形成的气体排出孔12密封的密闭型电池1。此外，通过为了使树脂安全阀部件18成型而射出的树脂的一部分(变为环状接合部18b的树脂)进入金属盖体11的环状粗化面14的凹部14b内，从而树脂安全阀部件18的环状接合部18b与金属盖体11的环状粗化面14气密地接合(参照图4)。

并且，在密闭型电池1中，若电池外壳30的内压达到开阀压力，则通过树脂安全阀部件18的内侧部18c的破坏(例如，开裂)而树脂安全阀部件18开阀。更具体而言，若因在电池外壳30的内部产生气体而电池外壳30的内压上升，则对树脂安全阀部件18的下表面18g(详细而言，为内侧部18c的下表面18g)的按压力变大，产生于树脂安全阀部件18的内侧部18c的应力变大(参照图3)。而且，若电池外壳30的内压达到开阀压力，则产生于内侧部18c的应力达到内侧部18c的破坏强度，由此将内侧部18c破坏(例如，开裂)，在内侧部18c形成通气孔(即，树脂安全阀部件18开阀)，从而解除气体排出孔12的密封。由此，将电池外壳30的内部的气体通过气体排出孔12(详细而言，为形成于内侧部18c的通气孔)向电池外壳30的外部排出，因此能够防止电池外壳30的内压过度上升。

详细而言，在密闭型电池1中，不使树脂安全阀部件18的内侧部18c的厚度(壁厚)恒定，而使作为内侧部18c的一部分的第2部位18k在内侧部18c为厚度最薄的最薄部18h。此外，内侧部18c由在金属盖体11的厚度方向(在图3中，为上下方向)上延伸的圆筒形状的第1部位18j、和相对于该第1部位18j的内周面位于径向内侧的圆板状的第2部位18k构成。这样，通过不使树脂安全阀部件18的内侧部18c的厚度(壁厚)恒定，而在内侧部18c设置最薄部18h，从而能够将电池外壳30的内压达到开阀压力时的开阀位置(内侧部18c被破坏的位置)确定在最薄部18h。因此，在密闭型电池1中，若电池外壳30的内压达到开阀压力，则产生于最薄部18h的应力达到最薄部18h的破坏强度，由此最薄部18h被破坏(开裂)，树脂安全阀部件18开阀(即，解除气体排出孔12的密封)。

这样，通过将电池外壳30的内压达到开阀压力时的开阀位置(内侧部18c被破坏的位置)确定在作为内侧部18c的一部分的最薄部18h，从而能够精度良好地设定开阀压力。因此，密闭型电池1成为精度良好地设定了开阀压力的密闭型电池。

如以上说明的那样，本实施方式的密闭型电池1以使树脂安全阀部件18的环状接合部18b与金属盖体11(详细而言，为金属壁部15)的环状密封面14气密地接合的形态使电池外壳30的内部为气密，并且在电池外壳30的内压达到开阀压力的情况下，通过树脂安全阀部件18开阀来将电池外壳30内的气体向外部排出，能够防止电池外壳30的内压过度上升。因此，密闭型电池1是通过由树脂构成的树脂安全阀部件18将在电池外壳30的金属壁部15形成的气体排出孔12密封、并且若电池外壳30的内压达到开阀压力则树脂安全阀部件18开阀的密闭型电池。

另外，通过调整树脂安全阀部件18的最薄部18h(即，树脂安全阀部件18的开阀位置)的厚度，能够调整树脂安全阀部件18的开阀压力。这是因为，该最薄部18h的破坏强度根据最薄部18h的厚度而变化。此外，树脂安全阀部件18的开阀压力是通过树脂安全阀部件18的最薄部18h的破坏而解除气体排出孔12的密封时的电池外壳30的内压。

与此相对地，在本实施方式的密闭型电池1中，根据最薄部18h的厚度T来规定树脂安全阀部件18的开阀压力。这样，通过根据最薄部18h的厚度T来设定开阀压力，能够精度良好地设定开阀压力。因此，密闭型电池1成为精度良好地设定了开阀压力的密闭型电池。

【表1】

表1是最薄部18h的厚度T(mm)与开阀压力(MPa)的对应表。如表1所示，例如，在使最薄部18h的厚度T为0.06mm的密闭型电池1中，能够将开阀压力确定在1.4MPa。另外，在使最薄部18h的厚度T为0.10mm的密闭型电池1中，能够将开阀压力确定在2.0MPa。另外，在使最薄部18h的厚度T为0.15mm的密闭型电池1中，能够将开阀压力确定在2.7MPa。这样，能够根据树脂安全阀部件18的最薄部18h的厚度T来规定树脂安全阀部件18的开阀压力。

以上，根据实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式，不言而喻，在不脱离其主旨的范围内，能够适当地变更来应用。

例如，在实施方式中，作为带安全阀的盖体10，使用了通过嵌入成型将树脂安全阀部件18与金属盖体11一体成型的带安全阀的盖体10。然而，也可以使用在金属盖体11熔敷有由树脂膜构成的树脂安全阀部件的带安全阀的盖体。该带安全阀的盖体能够如以下那样制成。具体而言，首先，准备具有环状粗化面14的金属盖体11(参照图7～图9)。另外，准备由树脂膜构成的树脂安全阀部件。此外，优选：树脂膜不是恒定的厚度，而是成为内侧部的部位的厚度比位于其周围的部位(包括成为环状接合部的部位在内的部位)薄的树脂膜。接着，将金属盖体11加热至200℃，并且在通过加热使树脂安全阀部件中的与环状粗化面14接触的面软化或者熔融的状态下将树脂安全阀部件熔敷于金属盖体11的环状粗化面14。此时，通过形成树脂安全阀部件的树脂的一部分(变为环状接合部的树脂)进入金属盖体11的环状粗化面14的凹部14b内，从而树脂安全阀部件的环状接合部与金属盖体11的环状粗化面14气密地接合。

另外，也可以在树脂安全阀部件18的内侧部18c的第2部位18k形成槽部，并将该槽部的底部作为最薄部。由此，能够将电池外壳30的内压达到开阀压力时的开阀位置(内侧部18c被破坏的位置)确定在槽部的底部。由此，能够精度良好地设定开阀压力。

并且，上述槽部形成于环状接合部18b的中心轴(与气体排出孔12的中心轴一致)通过该槽部的底部的位置即可。即，以槽部的底部与环状接合部的中心轴交叉的方式形成槽部即可。由此，能够精度更加良好地设定槽部的底部被破坏时的电池外壳的内压(即开阀压力)。

另外，在实施方式中，示出了在金属盖体11的金属壁部15形成气体排出孔12并具备将该气体排出孔12封闭的树脂安全阀部件18的密闭型电池1。然而，本发明也包括在外壳主体21的金属壁部形成气体排出孔并具备将该气体排出孔封闭的树脂安全阀部件的密闭型电池。