专利名称：方形电池的安全机构和其制造方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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，本发明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。
发明的公开为了达到前述目的，本发明的安全机构，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。
本发明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是具备本发明第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发明第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是本发明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是表示用前述切削装置来加工切削槽状态的切断后俯视图。
图7是本发明第3实施方式的方形电池安全机构的主要部分的横剖视图。
图8是本发明第4实施方式的方形电池安全机构的主要部分横剖视图。
图9是本发明第4实施方式的方形电池安全机构的主要部分的横剖视图。
图10是具备本发明第6实施方式的安全机构的方形电池的立体图。
图11A-图11C分别是以往的方形电池的第1安全机构剖视图、第2安全机构的剖视图、第3安全机构的立体图。
本发明的最佳实施方式以下，参照
本发明的较佳实施方式。图1是具备本发明第1实施方式的安全机构的方形电池立体图、图2A是前述电池上形成切削槽部分的主视图，图2B是图1中IIB-IIB线剖视图，图2C是图1中IIC-IIC线的剖视图。在图1中，在方形电池壳1的一长侧面1a上形成单个的直线状切削槽10，其与长侧面1a的上下边平行。如图2B所示，在切削槽10的槽底与电池壳1的内面之间设置薄壁易破裂部12，厚度设定成其在电池壳1内压升到规定值时破裂。在这一实施方式中，是在电池壳1的长侧面1a上边附近位置形成易破裂部12，具体地说，位于长侧面1a上下方向3等分的3个部位中的上边侧的部位。
如图2C所示，前述切削槽10在与其长度方向垂直的宽度方向的截面大致呈V字形。而且，如图2B所示的那样，切削槽10是将具长度方向截面为同一深度直线状延伸的、由槽底的剩余壁厚形成易破裂部12的线性槽底部10a、以及从该直线槽底部10a两端部分别弯曲并延伸到电池壳1长侧面1a外面的二个弯曲槽底部10b、10c予以连设的形状。
图3是图1中III-III线的剖视图，是方形电池之一的锂蓄电池。接着简单说明这种锂蓄电池的构成。锂蓄电池因电池壳1内装入非水电解液(未图示)而要求长期稳定的密封性，将电极组13装入有底角的筒形电池壳1内后，将封口板17用激光焊焊到电池壳1的开口部，封闭开口部14。然后从封口板17上形成的注液孔18向电池壳1中只注入规定量的电解液，最后用密封塞19密封注液孔18。
电池壳1是用铝合金板、镀镍钢板、复合钢板或SUS钢板等金属板制成的。电极组13插入这种电池壳1内，但电极组13的下端部与电池壳1的内底面之间用绝缘板21隔开，使之电绝缘，电极组13上端部则用绝缘板22作电绝缘。负极端子27在装入绝缘垫圈24而在绝缘的状态下安装在封口板17中央部的装配孔23。负极端子27的下面通过焊接而连接有上从电极组13经绝缘板22的贯通孔22a而引出的负极引线28。从电极组13经绝缘板22的贯通孔22b引出的正极引线20通过焊接而与封口板17连接。在电池装配时，按照下列顺序进行，封口板17嵌入电池壳1内周面之后，从注液孔注入规定量的电解液，再用密封塞19密封住注液孔18。封口板18只有注液孔18和装配孔23，不设置如具备以往第1安全机构的封口板那样的排气孔3、薄板4，因而制造成本低。
接着，说明前述安全机构的作用。电池内压是易破裂部12发生破裂的作用压力，其数值依据易破裂部12的厚度设定。在使用中的方形电池因过充电或使用不当而短路的一些场合，电池壳1内充满产生的气体，电池内压升高，随之电池壳1向外鼓起。
这时，电池壳1的长侧面1a的中央部分整体向外鼓起，而在长侧面1a上前述切削槽10的附近部位处在鼓起与几乎未鼓起的边界部分，是发生最大应力变化的部位之一。即，前述切削槽10中，在其与长度方向正交的宽度方向接近上边的部分，在电池内压上升时几乎没有鼓起，与之相反，前述宽度方向接近中央部分却较大地鼓起。即，随着电池内压升高，切削槽10变形，槽开口部扩大的状态，设在切削槽10的槽底部分的易破裂部12达到易破裂状态。当电池内压上升到规定的作动压力时，易破裂部12受到剪切力作用而破裂，电池壳内部气体经这样产生的开口部释放到外部。
这种安全机构，虽形成易破裂部12，但在电池壳1中是宽大面积部，是随着电池内压升高产生较大变形的长侧面1a，故在电池的内压达到规定的动作压力时，易破裂部12可靠而迅速地破裂。从而，与以往的安全机构相比，易破裂部12可以设定较厚的厚度，提高了坠落时的耐受性，而且精度控制容易，提高切削槽10的加工性。
而且如后述的那样，切削槽10是用切削刀等切削加工制成的，与以往的刻印槽7、9不同，不发生冲压加工时热应力所引起的加工硬化。切削槽10附近的物性无变化，可高精度地依据易破裂部12的厚度进行安全机构的作动压力设定，方形电池的安全性变得非常高。
切削槽10虽然形成在面积较大的长侧1a，但是切削加工形成的，不压缩厚度方向材料，因而不产生加工时材料流动引起的应力。从而，即使用封口板14临时对电池壳1开口部14封口的状态下形成切削槽，也不发生封口板1 7相对电池壳1的开口部14开着的不正常的情况，能防止电解液漏液。这种安全机构仅用单条的切削槽10构成，与图11A所示的在有排气孔3的封口板12的下面贴合薄板4的以往的安全机构相比，制作工序少、成本低。
而且，切削槽10是将由同一深度直线延伸的槽底部分上形成易破裂部12的线状槽底部10a、以及从该线性槽底部10a的两端部分别边弯曲并延伸到电池壳1的外面的二个弯曲槽底部10b、10c予以连续设置的形状。因而，电池的内压达到规定值时，作为切削槽10中直线槽底部10a的剩壁余厚的易破裂部12可靠地破裂，与此相反，如图2B中用双点线划线所示那样，在设置长度方向断面是矩形的切削槽60时，当随着电池内压的升高、电池壳1向外鼓起时，槽底部两端的角部60a、60b有先发展到破裂的可能性，也可能发生不正常，即电池内压升到设定值之前易破裂部12产生破裂。
由前述形状的切削槽10形成的安全机构有以下优点。即，切削槽10是，与其长度方向垂直的宽度方向的截面形状大致为V字形，易破裂部12设定在切削槽10大致直线状槽底部与电池壳1内面之间的位置，以及依据易破裂部12的厚度设定安全机构作动压力容易。而在利用冲压加工等形成截面大致为U字形槽的场合，存在着槽底面的宽度方向的两端角部成为易破裂部、安全机构作动压力不稳定的缺点。另外，切削槽长度方向的两端部分与其他部分相比，为宽度较小的形状，因此，设在切削槽10的槽底部分的易破裂部12，被特定设在切削槽10长度方向的中央部分。
在前述实施方式中，是以设置在电池壳1长侧面1a的上边附近的单一切削槽10构成安全机构的情况为例作了说明，但如图1中双点划线所示那样，用在长侧面1a下边附近设置与上、下边平行的单一切削槽11，或者在长侧面1a左侧边附近设置与两侧边平行单一切削槽15、或者在长侧面1a右侧附近设置与两侧边平行的单一切削槽16中任何一个构成安全机构，效果与前述的相同。
即，分别设置长侧面1a的上述切削槽11、15、16的部位，与切削槽10形成的部位同样，处于鼓起与几乎不鼓起的边界部分，因是发生最大应力变化的部位之一。但是，为得到前述各种效果，任何切削槽11、15、16要制成与切削槽10同样的形状，当然切削槽11要形成在长侧面1a上下方向三等分中靠近下边附近的部位，切削槽15形成在长侧面1a左右方向三等分中靠近左侧边附近的部位，切削槽16形成在长侧面1a左右方向三等分中靠近右侧边附近的部位。
接着，说明本发明第2实施方式的安全机构。该实施形态的安全机构如图1所示那样，由与第1实施方式中构成安全机构的同样的切削槽10、以及在该切削槽10与长侧面1a上边之间形成与切削槽10平行的切削槽25构成。该安全机构与第1实施方式同样，在切削槽10槽底部与电池壳1内面之间设置易破裂部12，切削槽25与切削槽10形状大致相同，但其槽底部与电池壳1内面残留薄壁部不设作为易破裂部。即，设置切削槽25是使切削槽10的易破裂部12易破裂。
图4A-图4C是按顺序表示前述第2实施方式的安全机构易破裂部12因电池内压升高而发展到破裂过程的切断后右视图，都是沿图1中IIC-IIC线位置切断的。关于这一实施方式的安全机构的作用，参照图4A～图4C说明。图4A是电池内压正常状态下二个切削槽10、25形状的剖视图，易破裂部12发生破裂的作动压力是依据易破裂部12的壁厚d设定。而且，当使用中方形电池因过充电状态或使用不当造成短路状态时，产生的气体充满电池壳1内，电池内压升高，随之电池壳1向外鼓起，如图4B所示。
此时，如图4B所示的那样，切削槽25形成在长侧面1a上、比切削槽10更接近上边的部位、亦即电池内压引起变形更少的部位，随着电池内压升高，其发生变形，接近对置槽壁面，长侧面1a的切削槽25的部分成为向内方弯曲的状态。切削槽10形成在长侧面1a上、电池内压引起变形最大的部位，前述切削槽25变形向长侧面1a内方弯曲而使切削槽10发生变形，槽开口部扩开，成为易破裂的状态。当电池内压上升到规定的动作压力时，易破裂部12如图4C所示，破裂形成开口部，电池壳1内部气体通过这开口部释放到外部。
这种安全机构除了可获得第1实施方式中说明的各种效果外，切削槽25在接近具备易破裂部12的切削槽10的部位形成的，并与切削槽平行，其由于本身变形帮助使切削槽10的槽开口部大角度地扩开，使易破裂部12成为易破裂状态。从而，用于设定动作压力的易破裂部12的壁厚d，可设定得比第1实施方式那样仅设置切削槽10的场合大。壁厚的精度控制更加容易，切削槽10、25的加工性以及易破裂部12的耐坠落性都提高。例如，电池壳1的底面1b上形成单条切削槽时，在1气压下破裂的易破裂部壁厚应设定为1μm，当在长侧面1a接近位置而形成一对切削槽10、25时，在1气压下破裂的易破裂部12的壁厚则为12μm。只要该壁厚能够设定更厚，易破裂部12的壁厚的精度控制变得容易。
在第2实施方式中，以设在长侧面1a上边近旁的一对切削槽10、25构成安全机构为例作了说明。而由图1中切削槽11与设置在切削槽与长侧面1a下边之间的切削槽、或者由图1中切削槽15与设置在切削槽15与长侧面1a左侧边之间的切削槽、以及图1中切削槽16与设置在切削槽16与长侧面1a右侧边之间的切削槽中任何一对切削槽构成的安全机构，都可获得与前述第2
接着，说明用于制造前述第2实施方式的安全机构的本发明的方形电池的安全机构制造方法。图5A是前述制造方法使用的切削装置29的主视图，图5B是其右视图。切削装置29是，在由紧固螺栓34将2块安装部件32、33紧固在转轴31的下端部而成的高速旋转体30上，装着二对共4个同样的切削刀37。各切削刀37是用高硬度材料、例如金刚石制成的，并分别装有规定重量的稳定杆38。各一对的切削刀37是用来分别切削加工在前述安全机构的切削槽10、25的，装在高速旋转体30的同一旋转轨迹上的位置。高速旋转体30高速旋转，例如使直径100mm的切削刀37转速达3000rpm以上。
图6是表示由前述切削装置29同时加工二条切削槽10、25状态的剖视主视图。在用封口板17封闭电池壳1开口部14制成图3所示方形电池后，对这制成的方形电池的电池壳1的长侧面1a加工切削槽10、25。因此，可防止切削槽10、25加工时尘埃等混入电池壳1内。
加工切削槽10、25时，首先使由高速旋转体30而高速旋转中的切削刀37对电池壳1的长侧面1a定位，定位在进刀达到形成规定壁厚d的易破裂部12的深度的相对位置。之后使高速旋转体30按箭头所示作电池壳1上下边平行方向直线移动。一对切削刀37多次旋转，在长侧面1a上同时制成二条切削槽10、25。也可使高速旋转体30定位旋转，使电池壳1对高速旋转体30直线移动。
如前述那样，切削槽10、25是用高速旋转的切削刀37多次切削加工制成的，这像用刨刀刨削长侧面1a制成的。因此，防止发生起因于长侧面1a的切削槽10、25的形成部位的热应力的加工硬化，由切削槽10的槽底部残留薄壁部形成的易破裂部12边可以按微米单位正确地进行其壁厚d的精度控制、边加工。同时也不发生封口板17因加工时材料流动所引起的应力而相对电池1开口部14开着的不正常情况。由于切削槽10、25是使装着切削刀37的高速旋转体30沿着长侧面1a直线移动加工而成的，故如图2A所示，切削槽10可正确地形成具有同一槽深且直线状延伸的直线槽底部10a、以及分别边从其两端部弯曲至电池壳1外面的二个弯曲槽底部10b、10b的截面形状。切削槽25也形成与切削槽10同样的截面形状。
第2实施方式的单条切削槽(或是其他切削槽11、15、16中任何一个)构成的安全机构，可使用在二对4个同样的切削刀37中卸下任何一对2个切削刀37状态下、图5A、图5B、及图6所示切削装置29，经过与前述实施方式的制造方法同样的工序来制造，可获得与前述实施方式中制造方法的前述效果是相同的效果。
在前述实施方式的制造方法中，在用封口板14封闭电池壳1开口部14制作方形电池后，对这制成的方形电池的电池壳1的长侧面1a加工单条切削槽10、或一对切削槽10、25，但也可以用前述切削装置29对单个的电池壳1的长侧面1a预先加工单条的切削槽10或一对切削槽10、25。在这种场合，切削槽10、25发生缺陷时，可除去成为次品的电池壳1，仅将合格的电池壳1供给电池的制造工序，因而有着提高制作电池的合格率的优点。而且，当作次品废弃的是电池壳，这与废弃成为次品的方形电池的情况相比，降低了制造成本。
图7、图8是第3及第4实施方式的方形电池的安全机构主要部分的横剖视图。如图7所示，构成第3实施方式的安全机构的切削槽39形状是，其纵向的截面与第1实施方式的切削槽10同样，连续设有以同一槽深延伸的直线形槽底部39a以及从该直线形槽底部39a两端分别弯曲而延伸到电池壳1外面的2个弯曲槽底部39c、39d，同时成为在直线槽底部39a的中央设置槽底最深的最深槽底部39d的形状。易破裂部12是最深槽底部39d的槽底面与电池壳1内面之间的剩余壁厚。
切削槽39构成的安全机构的效果与第1实施方式的切削槽10构成的安全机构的一样，此外，由于将易破裂部12特定设置在与切削槽39中小区域的槽底最深部39d相对的部分上，故更加容易而正确地设定作动压力。而且，破裂处是特定的小区域，极大提高了安全机构动作时电池的安全性。
如图8所示，构成第4实施方式的安全机构的切削槽40的形状是，连续设置纵向截面为槽底深度不连续化的不连续槽底部40a，以及从该不连续槽底部40a的两端部分别弯曲而延伸到电池壳1外面的二只弯曲槽底部40b、40c，并成为在不连续槽底部40a中央部设有槽底最深的槽底最深部40d。其断裂部12是槽底最深部40d的槽底面与电池壳1的内面之间的剩余壁厚。
切削槽40构成的安全机构的效果与前述切削槽39构成的安全机构的同样，此外，由于不连续槽底部40a的、从槽底面向槽内突出的多条肋状部40e~40h使电池耐坠落性提高，从而防止由于装着电池的设备坠落时的冲击等发生易破裂部12容易破裂的事故。
在用图6所示的装在高速旋转体30上并高速旋转切削刀37切削电池壳1的长侧面1a时，通过使高速旋转体沿着方形电池直线移动，并如该图中双点线划线箭头所示那样，利用NC控制使切削刀37在与方形电池接解分离的方向上按规定的时间作规定距离的变位，从而可将前述切削槽39、40正确地加工成规定的形状。
图9是第5实施方式的安全机构主要部分的横剖视图，对于该图中与图2B同一部件或同等部件注以同样符号，省略其说明。这一实施方式是，在与第1实施方式同样的切削槽内涂敷氟系树脂或聚烯烃系树脂，直到全部涂满，形成涂层保护膜41，电池壳1一般用其表面形成的氧化膜保护，而这种电池壳1的长侧面切削槽10，在切削加工时清除氧化膜。为此，切削槽10从图3所示的注液孔18注入电解液时，因电解液漏液或盐水等而容易发生腐蚀。这样的问题可用这一实施方式中形成的涂层保护膜41解决。另外，这一实施方式中对第一实施方式中制成的切削槽10内形成涂层保护膜41的情况作了说明。当然，其他实施方式所示的各种切削槽11、15、16、25、39、40也可制成同样的涂层保护膜。
图10是具备本发明第6实施方式安全机构的方形电池的立体图。在这实施方式中，在方筒形电池壳1的一长侧面1a形成单条弧状的切削槽42。切削槽42的形成部位与第1实施方式同样，是在长侧面1a上下方向上三等分中上边侧的部位。切削槽42与第1实施方式的切削槽10同样，在长度方向正交的横向的截面大致是V字形。其长度方向上的截面是连续设置同一槽深的直线状延伸的直线槽底部42a以及从直线槽42a的两端部分别弯曲而延伸到电池壳1长侧面1a外面的二个弯曲槽底部42b、42c的形状。直线槽底部42a的槽底与电池壳1的内面之间设置薄壁的易破裂部48。其厚度设定为电池壳1内压升到规定值时便破裂的厚度。
切削槽42构成的安全机构的效果除了与第1实施方式的切削槽10构成的安全机构同样之外，在加工切削槽42时，使用旋转式切削加工机械，使旋转式切削加工机械在电池壳1的长侧面1a平行面上旋转，连续地加工切削槽42。因此，这种安全机构在实用化时，特别提高生产性。
另外，在这种实施方式中是以利用设在电池壳1长侧面1a上边附近部位的单一切削槽42构成安全机构为例作说明的，但也可如图10中双点划线如所示，采用设在电池壳1长侧面1a下边附近部位的单条弧状切削槽43、或设在长侧面1a左侧边附近部位的单条弧状切削槽44、或设在长侧面1a右侧边附近部位的单条弧状切削槽45中任何一种构成安全机构，都可获得同样效果。
工业上利用的可能性如前所述，若采用本发明的方形电池的安全机构，由于将易破裂部形成在电池壳中的宽大面积部、即随着电池内压升高产生较大变形的长侧面，故当电池内压升到规定的动作压力时，易破裂部可靠而迅速破裂。而且，由于切削槽是切削加工形成的，加工时不会产生热应力引起的加工硬化，切削槽附近的物性不发生变化，从而，可以高精度地控制按易破裂部厚度设定的安全机构的动作压力。
若采用本发明的方形电池安全机构的制造方法，由于在制成的方形电池的长侧面形切削槽，故切削形槽加工时发生的尘埃等不会混入电池壳内。由于用高速旋转的切削刀多次切削加工形成切削槽，故可防止发生加工时热应力引起的加工硬化，能够高精度控制按易破裂部壁厚设定的安全机构的动作压力。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(10、11、15、16)在长侧面(1a)上形成，是与电池壳(1)的上、下边平行或左、右侧平行的任何一种配置。
3.如权利要求2所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(10、11、15、16)形成在电池壳(1)长侧面(1a)上下方向上三等分中接近上边或下边的部位、或前述长侧面左右方向上三等分中接近左侧边或右侧边部位中的任何部位。
4.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，在长侧面(1a)上形成数条切削槽(10、25)，其相互平行且接近。
5.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(10)的与其长度方向正交的宽度方向的截面形状大致是V字形。
6.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(10)的长度方向上的两端部分与其他部分相比，与前述长度方向正交的宽度方向的幅度是较小的形状。
7.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(10、39)的长度方向的截面是将同一深度直线状延伸并在其槽底部分形成易破裂部(12)的直线槽底部(10a、39a)以及从直线槽底部的两端部分别弯曲而延伸到电池壳(1)外面的二个弯曲槽底部(10b、10c、39b、39c)连续的形状。
8.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(40)的长度方向的截断面是将槽底深度不连续变化的不连续槽底部(40a)以及从不连续槽底部的两端部分别弯曲而延伸到电池壳(1)外面的二个弯曲槽底部(40b、40c)连续设置的形状。
9.如权利要求7或8所述的方形电池的安全机构，其特征是，在切削槽(39、40)的特定的部位形成槽底最深的槽底最深部(39d、40d)，并在槽底最深部的槽底面与电池壳(1)的内面之间形成易破裂部(12)。
10.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(10)的整体由涂布氟系列树脂或聚烯烃系列树脂而成的涂层保护膜(41)填满覆盖。
11.如权利要求1所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(42)是弧状，其长度方向的截面是将同一深度而直线状延伸的并在槽底部分形成易破裂部(48)的直线槽底部(42a)以及从这直线槽底部的两端分别弯曲而延伸到电池壳(1)外面的二个弯曲槽底部(42b、42c)连续设置的形状。
12.如权利要求11所述的方形电池的安全机构，其特征是，切削槽(42、43、44、47)形成在长侧面(1a)上，是与电池壳(1)的上、下边平行、或与左、右侧边平行中的任一种布置。
13.一种方形锂蓄电池，其特征是，将权利要求1所述的安全机构设置在电池壳(1)的长侧面(1a)上。
14.一种方形电池的安全机构的制造方法，其特征是，其有如下工序在将电极板(13)和电解液装入有底角筒形电池壳(1)内部后，对前述电池壳的开口部(14)进行封口制作方形电池的工序；以及使装在高速旋转体(30)上高速旋转的切削刀(37)接触进入前述方形电池的前述电池壳的长侧面(1a)后，定位于能形成规定薄壁的易破裂部(12)的深度的相对位置，再使前述高速旋转体或前述方形电池向直线方向相对移动，由前述切削刀的多次旋转而在前述长侧面(1a)上形成切削槽(10)的工序。
15.一种方形电池安全机构的制造方法，其特征是，具有如下工序在将电极板(13)和电解液装入有底角筒形电池壳(1)内部后，对前述电池壳的开口部(14)进行封口而制作了方形电池的工序；以及使装在高速旋转体(30)上高速旋转的切削刀(37)接触进入前述方形电池的前述外壳(1)的长侧面(1a)后，通过使前述高速旋转体或前述方形电池作直线方向相对移动，并使前述高速旋转体或方形电池在相互接触离开的方向作相对移动，从而利用前述切削刀的多次旋转，在前述长侧面上形成槽深不连续变化的规定形状的切削槽(40)。
16.如权利要求14或15所述的方形电池的安全机构的制造方法，其特征是，替代制成方形电池后、在前述方形电池的电池壳(1)上形成切削槽(10、40)的工序，即预先在前述电池壳上形成前述切削槽，再在将电极板(13)和电解液装在该电池壳内部后，对前述电池壳开口部进行封口来制作方形电池的工序。
17.如权利要求14所述方形电池安全机构制造方法，其特征是，使按规定间距安装多把切削刀(37)的高速旋转体(30)或方形电池，向与前述各切削刀的配设方向正交的直线方向作相对移动，在前述长侧面(1a)上同时形成多条切削槽(10、25)的方法。
全文摘要
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。
文档编号H01M10/40GK1386307SQ01802133
公开日2002年12月18日 申请日期2001年2月19日 优先权日2000年2月18日
发明者合田佳生, 德本忠宽, 海老龙一郎, 上田智通, 牧野正纪 申请人:松下电器产业株式会社