专利名称：密封型电池的安全阀及使用其的密封型电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封型电池的安全阀及使用其的密封型电池，尤其是关于电池内的压力过大时具有连通外部的阀体功能的安全阀。
背景技术：
密封型电池中，在电池内部因某些原因而发生异常反应，使电池内部压力上升的情形时，在密封型电池会有因电池本身的爆炸造成人体、财物上的损失的可能性。作为解决其问题的对策，就必须在达到电池爆炸前排出电池内部的气体，因此在电池外壳具备安全阀。此安全阀虽有以预先设计的内压破裂释放而将内部气体向外部排出的阀体，但此阀体所要求的特点上，虽破裂释放压力比一般的电池内部压力还高是理所当然的，但尽可能低的释放压力(作动压)则在安全上较理想。在电池内部的气体产生量若大，排出此气体的阀体的面积假使较小，电池内部压力会暂时增加而仍然有达到爆炸的危险性。因此，根据易破裂槽的破裂所形成的气体排出部的面积，对排出产生气体量具有足够面积是很重要的。此封闭型电池使用于行动电话及数码相机等，因此由于处理而使用者将其掉落在地上或地板上使阀体部损坏，有电解液泄漏等可能性。因此对于掉落意外，阀体不易损坏是相当重要，而要求有掉落强度。为了如以上目的，密封型电池具有安全阀作为安全机构。形成此安全阀的方法，有于密封板面内通过加压或蚀刻等形成具有固定大小的薄膜的方法(加压阀及压印阀)。亦有在密封板面内先开设具有固定大小的开孔，往其开孔将薄的薄膜通过金属复合或者焊接而贴附作为阀体的方法(金属复合阀)。金属复合阀虽具有保持安全阀的必要特性的低作动压、宽广的排出面积及强的掉落强度的优点，但需要加压步骤和金属复合步骤等制造步骤，制造步骤复杂，且制造技术困难而产量差，因此有成本高的缺点。对此，加压阀可仅根据加压于密封板内面形成阀体，因此可降低成本。对气体排出可容易确保足够的预定大小以上的安全阀面积，但相比较于金属复合阀，难以获得稳定的低作动压。因此，加压阀的开发，根据加压装置的精确的下止点控制及适合材料的改良开发而被不断进行。日本特开平11-273640号公报(专利文献1)中记载一种安全阀，在密封板形成圆顶状而薄片的阀体，此阀体的边缘附近形成易破裂槽。日本特开2005-135873号公报(专利文献2)中记载一种安全阀，在密封板形成薄片的阀体，于阀体形成向电池内侧突出的至少一圆顶部，圆顶部的至少一边缘峰形成用以使阀体容易破裂的破裂槽。
发明内容
然而，近年来，电池容量增加的同时，过度充电等异常时产生的气体量亦变得比以往多，若异常时产生的气体未从安全阀的开孔一次释放的话，有电池外壳爆炸的可能，而如上述的现有技术的安全阀则无法对应。因此，本发明的目的提供一种电池的安全阀及使用其的密封电池，其于将密封型电池外壳的开口部封口的密封板所设置的安全阀中，在电池内部压力上升时，可快速将电池内部的气体排出。(1)本发明的密封型电池的安全阀，在将电池外壳的开口部封口的密封板形成薄形的阀体，电池内部压力超过设定值时阀体被开启而将电池内的气体排出电池外的密封型电池的安全阀中，其特征在于构成上述安全阀具备设置于阀体外缘而剥离阀体整体的环状薄形的外侧环状槽、此外侧环状槽的内侧区域所设的环状薄形的内侧环状槽、连接外侧环状槽和内侧环状槽的直线状薄形的连接槽，且外侧环状槽、内侧环状槽、及连接槽设置于电池外方的上侧及/或电池内侧的下侧的同一侧，内侧环状槽及连接槽的厚度比外侧环状槽的厚度还厚。(2)本发明的密封型电池的安全阀，其特征在于连接上述外侧环状槽和内部环状槽的直线状薄形的连接槽，是由相对电池外壳侧面的横向平面所平行形成的横向连接槽、 相对电池外壳侧面的纵向平面所平行形成的纵向连接槽所组成。(3)本发明的密封型电池的安全阀，其特征在于环状薄形的外侧环状槽和划分安全阀的外缘的阶梯部为形成相似形状。(4)本发明的密封型电池的安全阀，其特征在于多个设置上述直线状薄形的连接槽，当电池内部压力上升时，在内侧环状槽和直线状薄形的连接槽的交叉点开始变形，该变形从该连接槽往上数环状薄形的外侧环状槽传播，粉碎外侧环状槽，以将电池内部产生的气体一次排出。(5)本发明的密封型电池，在将电池外壳的开口部封口的密封板形成薄形的阀体， 电池内部压力超过设定值时阀体被开启而将电池内的气体排出电池外的密封型电池中，其特征在于构成上述密封型电池的安全阀具备设置于阀体外缘而剥离阀体整体的环状薄形的外侧环状槽、此外侧环状槽的内侧区域所设的环状薄形的内侧环状槽、连接外侧环状槽和内侧环状槽的直线状薄形的连接槽，且外侧环状槽、内侧环状槽、及连接槽设置于电池外方的上侧及/或电池内侧的下侧的同一侧，内侧环状槽及连接槽的厚度比外侧环状槽的厚度还厚。本发明的安全阀根据于外侧环状槽的内侧区域形成内侧环状槽、连结该等的纵横向的连接槽，在电池内部压力增加的情形时，接受使内侧区域变形的力量，于内侧环状槽施加大的应力，连接槽的一端连接内侧环状槽，所以于内侧环状槽与连接槽的交叉点集中变形应力。结果，电池内部压力上升时，以内侧环状槽与连接槽的交叉点为起点，应力传播至外侧环型槽，粉碎最薄的外侧环型槽，而在电池内部压力上升时迅速作动，可达到在该压力上升时将电池内部的气体迅速且确实地排出的优异效果。
图1是安装本发明的实施例的安全阀的密封型电池的立体图。图2是安装本发明的实施例的安全阀的密封板的平面图。图3是本发明的实施例的安全阀的扩大平面图。图4是图3的安全阀的A-A线箭头方向剖面图。图5是表示因电池内部所产生气体而使电池外壳膨胀的状态的立体图。图6是表示本发明的实施例的安全阀的电池内部压力增大时的变形状态的剖面图。图7是表示本发明的实施例的安全阀中，电池内部压力增大时的安全阀被施加的应力的状态的说明图。
图8是本发明的实施例的安全阀的示意图。 图9是本发明的比较例的安全阀的示意图。附图标记说明50-密封型电池；1-电池外壳；2-密封板；3、4_电池外壳横平面； 5,6-电池外壳纵平面；7-注入口 ； 10-安全阀；11-阀体；12-外侧环状槽；13-内侧环状槽； 15-横向连接槽；16-纵向连接槽；21,22-应例；a、b、C、d、e、f-交叉点。
具体实施例方式本发明的安全阀的实施例，根据图1 7说明如下。如图1所示，安装本发明的安全阀10的密封型电池50，以有底长方形筒状而上方有开口部的电池外壳1中，收纳有铝合金所组成的芯体上形成活性物质层的正极、铜所组成的芯体上形成以石墨为主体的活性物质层的负极、以及分隔该等两电极的隔体所组成的扁平螺旋状的电极体。电池外壳1内被注入电解液，于电池外壳1的开口部激光熔接铝合金所组成的密封板2，而封口电池外壳1的开口部。密封板2所使用的铝合金材料，退火材料、非退火材料的任一者皆可，而非退火材料的情况使用非硬化型铝合金。密封板2设置有，与垫圈同时从收纳于电池外壳内的电极体的负极端子帽所延伸设置的负极柄7。另一方的正极经由正极柄，与电池外壳1电性连接。如图2所示，在密封板2设置铝合金所组成的安全阀10，其与密封板2 —体成形。如图3的安全阀的扩大图所示，安全阀10的构造形成划分其外缘的薄形的阶梯部 10a、形成排出内部气体的开孔的阀体11，以及沿阶梯部IOa的内侧形成平面形状为椭圆币状的薄形的外侧环状槽12，电池内部压力超过设定值时，外侧环状槽12粉碎，剥离阀体11 整体而形成开孔(被开启)，将电池外壳1内的气体排出电池外壳外。再者，外侧环状槽12以和安全阀10的阶梯部IOa相似形状而设置为同心状，可使排出内部气体的开孔变大而较理想。此外侧环状槽12的内侧区域设置环状薄形的内侧环状槽13。此外，连接外侧环状槽12和内侧环状槽13的直线状薄形的连接槽，具备相对电池外壳1侧面的横向平面3、 4所平行形成的横向连接槽15、相对电池外壳1侧面的纵向平面5、6所平行形成的纵向连接槽16。图3中，安全阀10的形状为椭圆形，因此外侧环状槽12及内侧环状槽13的平面形状也是相似形状的椭圆形，但亦可为圆形。如图4的A-A线箭头方向剖面图所示，外侧环状槽12的剖面形状在电池外壳1的内部压力高的情形容易进行外侧环状槽12的粉碎，因此根据压合成形而形成厚度方向V字形或U字形的缺口作为环状槽。内侧环状槽13、横向连接槽15、纵向连接槽16的剖面形状，亦与外侧环状槽12的剖面形状相同形成V字形或U字形为理想，但内侧环状槽13、横向连接槽15、纵向连接槽16 的剩余厚度因为外侧环状槽12的破裂为优先，以构成比外侧环状槽12的剩余厚度(厚度)
还厚为理想。本实施例中，内侧环状槽13、横向连接槽15、纵向连接槽16的剖面形状，亦与外侧环状槽12的剖面形状相同形成V字形或U字形为理想，但内侧环状槽13、横向连接槽15、 纵向连接槽16的剩余厚度设定为50 120 μ m，内侧环状槽12的剩余厚度设定为20 90 μ m0此外，外侧环状槽12、内侧环状槽13、横向连接槽15、纵向连接槽16的V字形或U 字形缺口的形成，不仅是在密封板2的上侧，在下侧亦可，或在两侧亦可。图5是表示因电池内部所产生气体而使电池外壳膨胀的状态的立体图。亦即，电池内部产生异常气体而因内部压力使密封型电池变形的情形，对密封板2的长边方向往垂直下方所延伸形成的电池外壳侧面的横平面3、4的变形量比电池外壳侧面的纵平面5、6的变形量还要大。横平面3、4的面积比密封板2的长边方向与直角方向所延伸形成的纵平面5、6还要大，是因气体压力所接受的总压力大的缘故。此外，如图6的安全阀的剖面图所示，电池内部压力增大时，薄形的安全阀10因内压而于外侧变形为圆顶状。亦即，安全阀10的有效作动(阀体的开放)需要合并考虑图5 所示的电池外壳侧面的横平面3、4的变形以及图6所示的圆顶状的变形，根据电池内部产生的气体的内部压力而粉碎外侧环状槽12，使内部气体一次释放。亦即，在密封型电池的内部产生而提高内压的情形时，安全阀10的中心部区域虽接受原本往上膨胀变形为圆顶状的力量，但如本实施例的安全阀，通过形成内侧环状槽13、 内侧环状槽13所连接的直线状的横向连接槽15及纵向连接槽16，首先于内侧环状槽13与其所连接的直线状的横向连接槽15及纵向连接槽16的连接处施加大的应力。而内侧环状槽13连结于直线状的连接横向连接槽15，所以如图7的表示安全阀所施加的应力的状态的说明图所示，根据伴随电池外壳1的横平面3、4的变形的应力21、横向连接槽15的变形应力22、以及安全阀的圆顶状变形应力(参照图6)，在内侧环状槽13所连接的横向连接槽 15的交叉点a、b集中上述应力。结果，电池内部压力上升时，从内侧环状槽13所连接的横向连接槽15的交叉点 a、b，确实进行阀体11粉碎的歪扭，于a — c — e方向、a — c — f方向、b — d — e方向、 b — d — f方向传播，而最薄形的外侧环状槽12产生龟裂，以破裂从安全阀10使阀体11开启(安全阀迅速作动)，一次排出电池内部的气体。再者，本实施例中，因电池外壳1的变形量比横平面3、4大，此情况的应力的传播虽说明是通过横向连接槽15，但是若电池外壳的形状并非扁平而接近立方体状，亦传播至纵向连接槽16。
〈安全阀及电池的制造方法〉以下，对本实施例的安全阀及电池的制造方法进行说明。通过在密封板2的设定位置冲压加工，形成划分安全阀的薄形的阶梯部10a，同时一体形成在该阶梯部IOa的内侧形成剥离的阀体11的外侧环状槽12、在该内侧的内侧环状槽13、连接外侧环状槽12和内侧环状槽13的横向连接槽15及纵向连接槽16、密封板2。之后，于密封板2安装垫圈等，在电池外壳1的开口部激光熔接后，由密封板2所设的注入口 7，向电池外壳1内注入电解液而制作密封型电池。〈实施例的作用效果〉如此，通过在安全阀的外侧环状槽的内侧区域形成内侧环状槽、连接该等的横向连接槽、纵向连接槽，施加电池内部压力的情形时，接受使安全阀的圆顶状变形及电池外壳变形的力量，首先在内侧环状槽施加大的应力。而连接槽的一端连接内侧环状槽，所以在内侧环状槽和连接槽的交叉点集中变形应力。结果，电池内部压力上升时，以内侧环状槽和连接槽的交叉点为起点，应力传播至外侧环状槽，粉碎最薄形的外侧环状槽而安全阀迅速作动。使用铝合金板制作安全阀，将其激光熔接于电池外壳成为实施例的模拟电池。实施例的模拟电池中，安全阀的外侧环状槽的厚度(剩余厚度)设为30μπι(实施例1)、50 μ m(实施例1)的两种。内侧环状槽的剩余厚度分别设为70 μ m、90 μ m。将从中心至内侧环状槽为止的距离Y，改变安全阀的半径X的情形的比率者，用比较例进行实验。在此，半径X作为安全阀10的中心和和安全阀阶梯部IOa之间的距离。作为比较例，将环状槽，制作不形成内侧、外侧的双重环状槽。此情况下，仅外侧环状槽设为剩余厚度30 μ m。再者，本实施例及比较例的安全阀为椭圆形，故采用长径一方进行比较。表 权利要求
1.一种密封型电池的安全阀，在将电池外壳的开口部封口的密封板形成薄形的阀体， 电池内部压力超过设定值时阀体被开启而将电池内的气体排出电池外的密封型电池的安全阀中，其特征在于在于，构成上述安全阀具备设置于阀体外缘而剥离阀体整体的环状薄形的外侧环状槽、此外侧环状槽的内侧区域所设的环状薄形的内侧环状槽、连接外侧环状槽和内侧环状槽的直线状薄形的连接槽，且外侧环状槽、内侧环状槽、及连接槽设置于电池外方的上侧及/或电池内侧的下侧的同一侧，内侧环状槽及连接槽的厚度比外侧环状槽的厚度还厚。
2.如权利要求1所述的密封型电池的安全阀，其特征在于，连接上述外侧环状槽和内部环状槽的直线状薄形的连接槽是由相对电池外壳侧面的横向平面所平行形成的横向连接槽、相对电池外壳侧面的纵向平面所平行形成的纵向连接槽所组成。
3.如权利要求1或2所述的密封型电池的安全阀，其特征在于，环状薄形的外侧环状槽和划分安全阀的外缘的阶梯部形成相似形状。
4.如权利要求1 3任一项所述的密封型电池的安全阀，其特征在于，多个设置上述直线状薄形的连接槽，当电池内部压力上升时，在内侧环状槽和直线状薄形的连接槽的交叉点开始变形，该变形从该连接槽往上数环状薄形的外侧环状槽传播，粉碎外侧环状槽，以将电池内部产生的气体一次排出。
5.一种密封型电池，在将电池外壳的开口部封口的密封板形成薄形的阀体，电池内部压力超过设定值时阀体被开启而将电池内的气体排出电池外的密封型电池中，其特征在于，构成上述密封型电池的安全阀具备设置于阀体外缘而剥离阀体整体的环状薄形的外侧环状槽、此外侧环状槽的内侧区域所设的环状薄形的内侧环状槽、连接外侧环状槽和内侧环状槽的直线状薄形的连接槽，且外侧环状槽、内侧环状槽、及连接槽设置于电池外方的上侧及/或电池内侧的下侧的同一侧，内侧环状槽及连接槽的厚度比外侧环状槽的厚度还厚。
全文摘要
本发明提供一种电池的安全阀，在将密封型电池外壳的开口部封口的密封板所设置的安全阀中，电池内部压力上升时可迅速排出电池内部的气体，本发明在将电池外壳的开口部封口的密封板形成薄形的阀体，电池内部压力超过设定值时阀体被开启而将电池内的气体排出电池外的密封型电池的安全阀中，安全阀具备设置于阀体外缘而开启阀体整体的环状薄形的外侧环状槽、此外侧环状槽的内侧区域所设的环状薄形的内侧环状槽、连接外侧环状槽和内侧环状槽的直线状薄形的连接槽，且内侧环状槽与连接槽的厚度比外侧环状槽的厚度还厚。
文档编号H01M10/34GK102208582SQ20101059197
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年3月29日
发明者池田章 申请人:深圳市科达利实业股份有限公司