JP2006066175A - Sealed storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池内部の圧力の大きさに応答して少なくとも一方の極板と外部端子を接続する回路のオン・オフの切り替えを司る圧力スイッチを内蔵する密閉形蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a sealed storage battery having a built-in pressure switch that controls on / off switching of a circuit connecting at least one electrode plate and an external terminal in response to the magnitude of pressure inside the battery.
ポータブル電子機器の電源として主に用いられている二次電池には制御弁式小型鉛蓄電池、密閉形アルカリ蓄電池、リチウム二次電池があるが、重負荷の要求される用途では密閉形アルカリ二次電池がよく用いられる。密閉形アルカリ蓄電池にはニッケルカドミウム系とニッケル水素系が一般的で大量に使用されている。特にニッケル水素系は、ニッケルカドミウム系に比べてエネルギ密度が高く、しかも有害なカドミウムを含まず環境汚染のおそれが少ないことから、携帯電話、小型電動工具、および小型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器類の電源として広く利用されており、需要が飛躍的に増大している。
また、これら電子機器は、より小型化、軽量化の要請により電源の設置スペースが圧縮される一方、多機能化によって消費電力が増大している。このため、これらに用いられる蓄電池には小型高容量化と共に、良好な急速充電性能も要求されている。充電末期の検知には電池電圧、温度の上昇やそれらの時間についての微分値などが用いられているが、電池の使用環境によっては必ずしも確実に作動するとはいい難い欠点がある。
Secondary batteries that are mainly used as power sources for portable electronic devices include small valve-regulated lead-acid batteries, sealed alkaline batteries, and lithium secondary batteries, but sealed alkaline secondary batteries are used in heavy load applications. Batteries are often used. Nickel cadmium type and nickel hydride type are generally used for sealed alkaline storage batteries in large quantities. In particular, nickel-metal hydride has a higher energy density than nickel-cadmium, and does not contain harmful cadmium and has a low risk of environmental pollution. Therefore, portable electronic devices such as mobile phones, small electric tools, and small personal computers are used. The power supply is widely used as a power source of the kind, and the demand is dramatically increasing.
In addition, these electronic devices are reduced in power installation space due to demands for smaller size and lighter weight, while increasing power consumption due to multifunctionalization. For this reason, the storage battery used for these is required to have good rapid charging performance as well as a small size and high capacity. For the detection at the end of charging, battery voltage, temperature rise, and differential values with respect to those times are used. However, there is a drawback that it is not always possible to operate reliably depending on the use environment of the battery.
密閉形蓄電池を急速充電するに際して、従来の電地内部での機械的な充電制御方法としては、電池の上部を覆い、キャップと電槽缶とを電気的に絶縁しつつ電池を気密、液密に密封するグロメットにかかる内圧を利用して充電電流の断続を行う方法が提案されている。(例えば特許文献1参照。)。
また、同様に電池内圧と皿バネによる力を利用して充電電流の断続を行っているものもある(例えば特許文献2参照。)。
When rapidly charging a sealed storage battery, a conventional mechanical charging control method inside the electric ground is to cover the top of the battery and to electrically and electrically insulate the cap and battery case from each other. There has been proposed a method for intermittently charging current using an internal pressure applied to a grommet that is sealed. (For example, refer to Patent Document 1).
Similarly, there is also one in which the charging current is intermittently performed using the internal pressure of the battery and the force of the disc spring (see, for example, Patent Document 2).
前記特許文献1や特許文献2に提案されている密閉形蓄電池は、図2に示す構造(圧力スイッチ内蔵)を有しており、その充電制御方法は以下のようなものである。
図2において密閉形蓄電池21は、捲回式極板群を有底筒形のニッケルメッキ鋼板等からなる金属製の電槽30内に収納した蓄電池であって、前記電槽30の開放端はポリプロピレンやポリアミド等の合成樹脂製グロメット26と該グロメット26の中央に設けた透孔27に嵌着したニッケル等の金属からなる導電部材23によって気密に封止されている。前記極板群を構成する一方の極板32と導電部材23は、ニッケル等の金属製リード板33を介して接続されている。該導電部材23の側壁には、ニッケル等の金属製のリング24が接合されている。金属製電槽30の開放端にはグロメット26の周縁部分を介して金属製の封口板25が固着され、該封口板25の外面にはキャップ状の外部端子29のフランジ部分が当接している。
The sealed storage batteries proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2 have the structure shown in FIG. 2 (with built-in pressure switch), and the charge control method is as follows.
In FIG. 2, a sealed
前記リング24は、常時(蓄電池内部の圧力が規定値以下の時)は、キャップ状外部端子29と封口板25に囲まれた空間内に配置されたゴム弁等の弾性体28に押圧されて封口板25に当接しており、圧力スイッチ22がオンの状態にある。
充電時に蓄電池内部でガスが発生し、充電中に蓄電池内部の圧力が上昇して規定値をこえた時は、グロメット26の中央部分が図の上方に向かって撓み、それとともに導電部材23が上方に移動してリング24と封口板25が離れて前記回路22がオフの状態(圧力スイッチがオフ)に切り替わり、充電が一時中断する。充電中断中に蓄電池の内部空間に蓄積したガスの吸収が進行して蓄電池内部の圧力が下降し、該圧力が規定値を下回ったときに弾性体28の押圧力によって導電部材23が下方に押し戻され、リング24が封口板25に当接して圧力スイッチがオフからオンに切り替わり、充電が再開する。特許文献1に提案されている方法は、このように、蓄電池内部の圧力の大きさに応じて充電のオン・オフを司ることによって、蓄電池の内部の圧力が過度に上昇するのを防ぐと同時に充電時の発熱によって蓄電池の温度が過度に上昇するのを抑制する。
The
When gas is generated inside the storage battery during charging and the pressure inside the storage battery rises and exceeds the specified value during charging, the central portion of the
特許文献1には、導電部材23に小孔径の透孔31を設け、蓄電池内部の圧力が異常に上昇したときに蓄電池の内部空間に蓄積したガスを外部に排出するための排気通路とする構成が示されている。ガスは透孔31およびキャップ状端子29に設けた排気孔35を通って外部に排出される。透孔31の出口は、弾性体28によって封止されており、蓄電池内部の圧力が異常に上昇したときに弾性体と導電部材23の上面との間に隙間が生じ、該隙間を経由してガスを排出する排気弁が構成される。しかし、該構成においてはグロメット26の中央部分の撓み変形が一様でない場合、導電部材23が斜めに傾くために導電部材23と弾性体28の間に隙間を生じさせる圧力が一定せず排気弁の動作圧力に大きなバラツキが生じる虞がある。排気弁の動作圧力が低いと排気弁が頻繁に動作し、電解液の消失を速める他、排気弁の動作圧力が圧力スイッチの動作圧力に比べて低いと、圧力スイッチが機能せず、充電中に電池温度が上昇して電池の寿命を速める虞がある。排気弁の動作圧力が高いと、電池の破裂に至る虞がある。
In Patent Document 1, a
排気弁としては、導電部材23に透孔31を設けずに、グロメット26に肉薄部分34を設け、蓄電池内部の圧力が異常に上昇したときに肉薄部分34に亀裂を生じさせ、該亀裂を経由してガスを外部に排出する構成も考えられる。しかし、該亀裂を生じさせる圧力は、肉薄部の厚さ、断面形状のみでなく、グロメットの成形条件等によっても大きく左右されるために一定せず、バラツキが生じ易い欠点がある。
As the exhaust valve, the
本発明は、前記従来の圧力スイッチ内蔵式の密閉形蓄電池の欠点を解消するためになされたものであって、排気弁が動作する信頼性を低下させることなく、急速充電に適した密閉形蓄電池を提供せんとするものである。 The present invention was made in order to eliminate the disadvantages of the conventional sealed battery with a built-in pressure switch, and is suitable for rapid charging without reducing the reliability with which the exhaust valve operates. Is intended to provide.
本発明は、圧力スイッチ内蔵式の密閉形蓄電池において、圧力スイッチを以下の構成とすることによって、前記課題を解決する。
本発明に係る密閉形蓄電池は、電槽の開放端に、ガスケットを介して封口板を固着し、該封口板の外側に配置したキャップ状端子のフランジ部を封口板の外面に当接させ、該封口板と前記キャップ状端子とで仕切られた空間内に弁体を配置し、該弁体によって前記封口板に設けた透孔を封止して電槽缶の内部を気密に密閉した密閉形蓄電池において、該密閉された空間内にあって一方の極板と外部端子を結ぶ回路を構成するリード板に、蓄電池の内部の圧力が規定値を超えて上昇したときに前記回路をオンからオフに切り替え、蓄電池内部の圧力が規定値以下に下降したときに前記回路をオフからオンに切り替える圧力スイッチ機能を持たせた密閉形蓄電池である。
The present invention solves the above-mentioned problem by adopting a pressure switch having the following configuration in a sealed storage battery with a built-in pressure switch.
The sealed storage battery according to the present invention has a sealing plate fixed to the open end of the battery case via a gasket, and the flange portion of the cap-shaped terminal disposed outside the sealing plate is brought into contact with the outer surface of the sealing plate, A valve body is disposed in a space partitioned by the sealing plate and the cap-shaped terminal, and a sealing hole in which the through hole provided in the sealing plate is sealed by the valve body and the inside of the battery case can be hermetically sealed. In the storage battery, when the internal pressure of the storage battery rises above a specified value to the lead plate that constitutes a circuit connecting the one electrode plate and the external terminal in the sealed space, the circuit is turned on. This is a sealed storage battery having a pressure switch function for switching from off to on when the internal pressure of the storage battery drops below a specified value.
本発明に係る密閉形蓄電池は、前記リード板が極板側と外部端子側に2分割されており、蓄電池内部の圧力が規定値以下のときは極板側のリード板の端部と外部端子側のリード板の端部が当接し、蓄電池内部の圧力が規定値を超えて上昇したときは、極板側のリード板の端部と外部端子側のリード板の端部が離れることによって前記圧力スイッチのオン・オフの切り替えを行うことを特徴とする前記請求項1に記載の密閉形蓄電池である。 In the sealed storage battery according to the present invention, the lead plate is divided into two on the electrode plate side and the external terminal side, and when the internal pressure of the storage battery is lower than a specified value, the end of the lead plate on the electrode plate side and the external terminal When the end of the lead plate on the side abuts and the internal pressure of the storage battery rises above a specified value, the end of the lead plate on the electrode plate side and the end of the lead plate on the external terminal side separate from each other. The sealed storage battery according to claim 1, wherein the pressure switch is switched on and off.
本発明の請求項1および請求項2によれば、密閉形蓄電池においてその排気機能の信頼性を低下させることなく、蓄電池内部の圧力の大きさに応じて充電のオン・オフの切り替えを司る圧力スイッチ機能を備えることによって、安全性が高く急速充電に適した密閉形蓄電池を提供することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the pressure for switching on / off the charging according to the magnitude of the pressure inside the storage battery without reducing the reliability of the exhaust function in the sealed storage battery. By providing the switch function, it is possible to provide a sealed storage battery that is highly safe and suitable for rapid charging.
図1は、本発明に係る密閉形蓄電池(密閉形蓄電池を以下単に電池ともいう)1の構成の基本構造を示す図である。電池1において正極板、セパレータ、負極板の積層体を渦巻き状に捲回して得た捲回式極板群2が有底筒状の金属製電槽10内に収納され、電槽10の開放端は、外面にキャップ5を取り付けた封口板3によって閉鎖されている。キャップ5は、一方の極の外部端子を兼ね、該キャップ5と封口板3に囲まれた空間に例えばゴム弁からなる弁体9を配置し、該弁体9を封口板3に設けた透孔8に押し当てて、透孔8を気密に封止することによって電池の内部空間を気密に密閉する。該弁体9は、排気弁の役目をし、常時は透孔8が弁体9によって気密に封止されているが、電池内部の圧力が異常に高くなった時には、弁体9が内側から押され、弁体9と封口板3の間に隙間が生じて、電池内部に蓄積したガスがキャップ5に設けた排気孔11を通って電池外に排出される。
FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of a configuration of a sealed storage battery (a sealed storage battery is also simply referred to as a battery hereinafter) 1 according to the present invention. In the battery 1, a wound electrode plate group 2 obtained by winding a laminate of a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate in a spiral shape is accommodated in a bottomed cylindrical
本発明に係る電池の弁体9は、単純なゴム弁に限定される物ではない。図1に示した例のようにゴム弁のみで弁体9を構成し、ゴム弁に透孔8を塞ぐための封止体と封止体を透孔8に押し当てるための弾性体の2つの役目を担わせてもよいし、弁体を、ゴム製や合成樹脂製の板からなる封止体とゴムの成形体や金属製のバネからなる弾性体とで構成し、該弾性体の押圧力によって封止体を透孔8に押し当てる構成としてもよい。
該構成によれば、ガスの排出経路である透孔8は、電槽10に固着された封口板3に設けられ移動せず、弁体9に対して斜めに傾いたりすることがないので排気弁の動作圧力にバラツキが生じ難い。
The battery valve body 9 according to the present invention is not limited to a simple rubber valve. As shown in the example shown in FIG. 1, the valve body 9 is constituted by only a rubber valve, and a sealing body for closing the through hole 8 on the rubber valve and an elastic body 2 for pressing the sealing body against the through hole 8 are used. The valve body may be composed of a sealing body made of a rubber or synthetic resin plate and an elastic body made of a rubber molded body or a metal spring. It is good also as a structure which presses a sealing body to the through-hole 8 by pressing force.
According to this configuration, the through-hole 8 which is a gas discharge path is provided in the
排気弁の動作圧力は、キャップ内に配置した弾性応力を調整することによって任意の値に設定することができる。排気弁の動作圧力は、以下に記述する圧力スイッチの動作圧力(オン・オフ切り替え動作の圧力)より高く、電槽の耐圧に比べて低い値に設定すればよく、特に限定されるものではないが、円筒形のニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム電池の場合、電池の耐圧が3.5〜4MPaであり、圧力スイッチの動作圧力を後記のように1.2〜2.5MPaに設定するのが好ましいところから、排気弁の動作圧力を2〜3MPaに設定するのが好ましい。排気弁の動作圧力を2MPa未満とし、圧力スイッチの動作圧力をそれより低い値に設定すると、急速充電を行った場合、圧力スイッチがオフの状態にある時間が長くなり所定の時間で充電を完了するのが困難になる虞がある。また、排気弁の動作圧力を3MPaを超える値に設定した場合、電池の内圧が電槽の耐圧を超えて上昇し、電池が破損する虞がある。 The operating pressure of the exhaust valve can be set to an arbitrary value by adjusting the elastic stress arranged in the cap. The operating pressure of the exhaust valve is not particularly limited as long as it is higher than the operating pressure of the pressure switch described below (pressure for on / off switching operation) and lower than the pressure resistance of the battery case. However, in the case of a cylindrical nickel-metal hydride storage battery or nickel cadmium battery, the withstand voltage of the battery is 3.5 to 4 MPa, and the operating pressure of the pressure switch is preferably set to 1.2 to 2.5 MPa as described later. Therefore, it is preferable to set the operating pressure of the exhaust valve to 2 to 3 MPa. If the operating pressure of the exhaust valve is set to less than 2 MPa and the operating pressure of the pressure switch is set to a value lower than that, when quick charging is performed, the time for which the pressure switch is off becomes longer and charging is completed in a predetermined time. It can be difficult to do. Further, when the operating pressure of the exhaust valve is set to a value exceeding 3 MPa, the internal pressure of the battery rises beyond the pressure resistance of the battery case, and the battery may be damaged.
図1において6、6′は、一方の極板12とキャップ5に当接させた封口板3を接続する金属製の板からなるリード板である。極板12およびキャップ5の極性は、特に限定されるものではないが、円筒形のニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の場合、通常極板12が正極板であり、キャップ5が正極端子を兼ねる。一方、金属製であって有底筒状の電槽10は、負極端子を兼ねる。
In FIG. 1, 6 and 6 ′ are lead plates made of a metal plate for connecting one
リード板は、極板側のリード板6′と端子側のリード板6に分割されており、圧力スイッチ13において、常時はリード板6′とリード板6が接続して圧力スイッチ13がオンの状態にあり、電池内部の圧力が規定値を超えて上昇したときにリード板6′とリード板6が離れて圧力スイッチ13がオフに切り替わる。
The lead plate is divided into a lead plate 6 'on the electrode plate side and a
圧力スイッチの動作圧力は、特に限定されるものではないが、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池においては、圧力スイッチの動作圧力を1.2〜2.5MPaとするのが好ましい。該動作圧力が1.2MPa未満では急速充電を行ったときに充電中断時間が長くなり、所定の時間内に十分に充電が出来ない虞がある。また、該動作圧力が2.5MPaを超える値に設定すると、排気弁の動作圧力が電池の耐圧に接近して電池の内圧が電槽の耐圧を超えて上昇する虞が生じる。また、充電中に電池の温度が上昇して電池性能の劣化を招く虞がある。 The operating pressure of the pressure switch is not particularly limited, but in a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery, the operating pressure of the pressure switch is preferably 1.2 to 2.5 MPa. If the operating pressure is less than 1.2 MPa, the charging interruption time becomes long when rapid charging is performed, and there is a possibility that sufficient charging cannot be performed within a predetermined time. Further, when the operating pressure is set to a value exceeding 2.5 MPa, the operating pressure of the exhaust valve approaches the withstand voltage of the battery, and the internal pressure of the battery may rise beyond the withstand voltage of the battery case. In addition, the battery temperature may increase during charging, leading to deterioration of battery performance.
本発明に係る電池において、圧力スイッチ13の構造は、特に限定されるものではない。但し、リード板を極板側のリード板と外部端子側リード板に分割し、圧力スイッチ内において両リード板の先端を当接・離脱させることによってスイッチのオン・オフを切り替える方式が構成が簡単で有利である。
第1の例を図3に示す。該例に示す圧力スイッチ13は、合成樹脂製成形体からなる枠体14、合成樹脂あるいは合成ゴムや天然ゴムなどのゴム製のシートからなるダイアフラム15、弾性体16および端子側リード板6の先端部分、極板側リード板6′の先端部分からなる。ダイアフラム15の周縁部分は枠体14の壁に接合され弾性体16を収納した枠体内密閉空間17は、枠体14とダイアフラム15によって気密に密閉されている。枠体の一方の壁面には透孔18が設けられ、リード板6の先端部分、リード板6′の先端部分を挿通させた枠体内の空間19の圧力と電池内の空間の圧力とが等しくなるようにしている。
In the battery according to the present invention, the structure of the
A first example is shown in FIG. The
常時は、図3(イ)に示すように弾性体16に押圧されて、端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分が当接し、圧力スイッチ13がオンの状態にある。電池内部の圧力が上昇すると図3(ロ)に示すように、ダイアフラム15に加わる圧力によって弾性体16えの厚さが縮小し、端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分が分離して圧力スイッチがオフの状態に切り替わる。
Normally, as shown in FIG. 3A, the
本発明に係る電池における圧力スイッチの第2の例を図4に示す。第2の例においては圧力スイッチ13は合成樹脂の成形体からなる枠体14と該枠体内密閉空間17に挿通させた端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分からなる枠体14のリード板の先端を挿通させた壁面には肉薄部分20が形成されている。
常時は、図4(イ)に示すように、端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分が当接し、圧力スイッチ13がオンの状態にある。
電池内部の圧力が上昇すると図4(ロ)に示すように肉薄部分20を設けた枠体14の壁面が内側に湾曲し、該湾曲に伴って、該壁面を挿通させた端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分が離れて圧力スイッチ13がオフの状態に切り替わる。
FIG. 4 shows a second example of the pressure switch in the battery according to the present invention. In the second example, the
Normally, as shown in FIG. 4 (a), the distal end portion of the terminal side
When the pressure inside the battery rises, the wall surface of the
本発明に係る電池における、圧力スイッチ13の第3の例を図5に示す。該例に示す圧力スイッチ13は、合成樹脂製成形体からなる枠体14、合成樹脂やゴム製のシートからなるダイアフラム15、弾性体16および端子側リード板6の先端部分、極板側リード板6′の先端部分からなる。枠体14の一方の壁面に設けた窓18′は、枠体の壁面に接合されたダイアフラム15によって閉鎖されている。弾性体16を収納した枠体内密閉空間17は、枠体14とダイアフラム15によって気密に密閉されている。
常時は図5(イ)に示すように端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分が当接し、圧力スイッチ13がオンの状態にある。
電池内部の圧力が上昇すると図5(ロ)に示すように、ダイアフラム15に加わる圧力によって弾性体の厚さが縮小し、端子側リード板6の先端部分と極板側リード板6′の先端部分が離れて圧力スイッチがオフの状態に切り替わる。
FIG. 5 shows a third example of the
Normally, as shown in FIG. 5 (a), the tip end portion of the terminal side
When the pressure inside the battery rises, as shown in FIG. 5 (b), the thickness of the elastic body is reduced by the pressure applied to the
(実施例)
図1に示す構成を有し、容量が2000mAh、AAサイズの円筒形ニッケル水素電池を作製した。具体的には、ニッケル電極板、スルフォン化処理を施したポリプロピレン不織布、水素吸蔵合金電極板を積層し、該積層体を捲回して極板群とした。ニッケル電極板の一方の長辺に設けたタブに圧力スイッチ付き正極リード板の一端を溶接した後、該極板群を該極板群を厚さ0.3mmのニッケルメッキ鋼板製の有底筒状の電槽に挿入した。厚さ0.5mm、外径13mm、中央に直径0.8mmの透孔を設けたニッケルメッキ鋼板製封口板の外面に弁体を内蔵したニッケルメッキ鋼板製キャップのフランジ部分を溶接し、弁体を封口板に設けた透孔に押し当てて透孔を閉鎖した。次いで封口板にポリプロピレン製ガスケットを装着した。前記正極リード板の他端を封口板の内面に溶接した後、所定量の電解液を注入し、電槽の開放端に封口板を載置し電槽の開放端部をかしめて密閉形電池とした。
(Example)
A cylindrical nickel-metal hydride battery having the configuration shown in FIG. 1 and having a capacity of 2000 mAh and an AA size was produced. Specifically, a nickel electrode plate, a polypropylene non-woven fabric subjected to a sulfonation treatment, and a hydrogen storage alloy electrode plate were laminated, and the laminate was wound to form an electrode plate group. After welding one end of a positive electrode lead plate with a pressure switch to a tab provided on one long side of the nickel electrode plate, the electrode plate group is made of a nickel-plated steel plate having a thickness of 0.3 mm. Was inserted into a cylindrical battery case. Weld the flange of a nickel-plated steel plate cap with a built-in valve body on the outer surface of a nickel-plated steel sealing plate with a thickness of 0.5mm, outer diameter of 13mm, and a 0.8mm diameter hole in the center. Was pressed against the through hole provided in the sealing plate to close the through hole. Next, a polypropylene gasket was attached to the sealing plate. After the other end of the positive electrode lead plate is welded to the inner surface of the sealing plate, a predetermined amount of electrolyte is injected, the sealing plate is placed on the open end of the battery case, and the open end portion of the battery case is crimped to form a sealed battery. It was.
前記弁体にはエチレンプロピレンゴムからなり、直径4.8mm、厚さ2.7mmの断面楕円状の成形体を用い、弁体の圧縮率{(弁体の元の厚さ−圧縮後の弁体の厚さ)/弁体の元の厚さ}を25%とした。該構成の排気弁付き封口板を50個用意し、排気弁の動作圧力を測定した。 The valve body is made of ethylene propylene rubber, and a molded body having an elliptical cross section with a diameter of 4.8 mm and a thickness of 2.7 mm is used. The compression ratio of the valve body {(original thickness of the valve body−valve after compression) The thickness of the body) / the original thickness of the valve body} was 25%. Fifty sealing plates with an exhaust valve having the above configuration were prepared, and the operating pressure of the exhaust valve was measured.
圧力スイッチには図3に示す構成の圧力スイッチを適用した。正極リード板(6、6′)には、幅2.5mm、厚さ0.4mmのニッケルリボンを用いた。枠体には肉厚2mmのポリアミド樹脂製成形体を用い、枠体の壁面に正極リード板(6、6′)を挿通させた。正極リード板6と6′の重なりの長さを2.5mmとした。ダイアフラム15には厚さ0.5mmのエチレンプロピレンゴム製シートを適用し、ダイアフラムの周縁部を枠体に接着し、弾性体16を内蔵させた空間17を気密に密閉した。弾性体16には直径2mm、厚さ2.0mmのエチレンプロピレンゴム製シートを適用し、圧力スイッチが組み上がった状態での弾性体の圧縮率を20%とした。正極リード板6′の先端をダイアフラム15に接着した。枠体14の一方の壁面に直径0.7mmの透孔18を設けた。
該圧力スイッチを50個用意し、スイッチの動作圧力を測定した。
The pressure switch having the configuration shown in FIG. 3 was applied to the pressure switch. A nickel ribbon having a width of 2.5 mm and a thickness of 0.4 mm was used for the positive electrode lead plate (6, 6 '). A molded body made of polyamide resin having a thickness of 2 mm was used for the frame, and a positive lead plate (6, 6 ') was inserted through the wall of the frame. The overlapping length of the positive
Fifty pressure switches were prepared, and the operating pressure of the switches was measured.
(比較例)
極板群の構成を前記実施例と同じとした。正極リード板33には実施例と同じ幅幅2.5mm、厚さ0.4mmのニッケルリボンを用い、電槽30の材質および肉厚も実施例と同一とした。
圧力スイッチの構成を図2に示した圧力スイッチの構成とし、排気弁の構成を図2に示した構成のうち、導電部材23に透孔31を設けずにグロメット26に肉薄部34を設けた構成とした。グロメット26をポリプロピレンの成形体とし、その壁面にV字状の切り欠きを設けて肉厚が0.4mmの肉薄部34を形成した。
圧力スイッチを構成する弾性体28には、エチレンプロピレンゴム製の成形体を適用し電池が組上がった状態における弾性体の圧縮率を20%とした。
図2において極板群を内蔵しない密閉形容器を50個用意し、該容器内に窒素ガスを圧入して圧力スイッチの動作圧力、グロメット26に設けた肉薄部34の破断圧力(排気弁の動作圧力に相当)を調べた。
実施例および比較例の圧力スイッチの動作圧力、排気弁の動作圧力の分布範囲を表1に示す。
(Comparative example)
The configuration of the electrode plate group was the same as in the previous example. For the positive
The configuration of the pressure switch is the configuration of the pressure switch shown in FIG. 2, and the configuration of the exhaust valve is the same as the configuration shown in FIG. 2, but the
For the
In FIG. 2, 50 sealed containers that do not incorporate electrode plates are prepared, nitrogen gas is injected into the container, the operating pressure of the pressure switch, the breaking pressure of the
Table 1 shows the distribution ranges of the operating pressure of the pressure switch and the operating pressure of the exhaust valve of the example and the comparative example.
実施例電池の排気弁の動作圧力は、分布範囲が狭く、且つ、圧力スイッチの動作圧力に比べて高く、電池の耐圧に比べて低く、排気弁の動作圧力と圧力スイッチの動作圧力および電池の耐圧との間に明らかに差がある。従って、実施例電池においては圧力スイッチが動作する以前に排気弁が動作して圧力スイッチの動作が阻害されることがない。また、電池の内圧が電池の耐圧を超える虞もない。
一方、比較例電池の排気弁の動作圧力はバラツキが大きく、低いものは圧力スイッチの動作圧力を下回る虞があり、高いものは電池の耐圧に接近した値である。従って、まれにではあるが、圧力スイッチが動作する以前に排気弁が動作したり、電池の内圧が耐圧を超える虞がある。
Example The operating pressure of the exhaust valve of the battery has a narrow distribution range and is higher than the operating pressure of the pressure switch and lower than the withstand pressure of the battery, and the operating pressure of the exhaust valve, the operating pressure of the pressure switch, and the operating pressure of the battery There is a clear difference between the breakdown voltage. Therefore, in the embodiment battery, the exhaust valve is not operated before the pressure switch is operated, and the operation of the pressure switch is not hindered. Further, there is no possibility that the internal pressure of the battery exceeds the withstand voltage of the battery.
On the other hand, the operating pressure of the exhaust valve of the battery of the comparative example has a large variation, a low one may be lower than the operating pressure of the pressure switch, and a high one is close to the pressure resistance of the battery. Therefore, although rarely, the exhaust valve may operate before the pressure switch operates, or the internal pressure of the battery may exceed the pressure resistance.
(充放電サイクル試験)
前記実施例電池および比較例電池を各々30個づつ用意し、化成した後周囲温度20℃に置いて充放電サイクル試験に供した。
1.62Vの定電圧で15分間充電後、1時間放置し、レート1ItA、カット電圧1.0Vで放電した。該充放電を1サイクルとし、繰り返し充放電を行い、放電容量が1サイクル目の放電容量の80%に低下したサイクル数をもって当該電池のサイクル寿命とした。
試験結果(平均値、最大最小値)を表2に示す。
(Charge / discharge cycle test)
Thirty of each of the battery examples and comparative batteries were prepared, formed, and placed at an ambient temperature of 20 ° C. and subjected to a charge / discharge cycle test.
The battery was charged for 15 minutes at a constant voltage of 1.62 V, left for 1 hour, and discharged at a rate of 1 ItA and a cut voltage of 1.0 V. The charging / discharging was defined as one cycle, charging / discharging was repeated, and the cycle number of the battery was defined as the cycle number at which the discharge capacity was reduced to 80% of the discharge capacity at the first cycle.
The test results (average value, maximum and minimum value) are shown in Table 2.
本発明は、ニッケル水素電池や、ニッケルカドミウム電池以外の他の密閉形電池にも適用することができる。しかし、特に急速充電を実施し難いとされているニッケル水素蓄電池に適用すれば得られる効果が大きい。 The present invention can also be applied to nickel-metal hydride batteries and other sealed batteries other than nickel-cadmium batteries. However, particularly when applied to a nickel-metal hydride storage battery that is considered to be difficult to carry out rapid charging, the effect obtained is great.
本発明によれば、圧力スイッチを内蔵させることにより急速充電を可能とした密閉形蓄電池において、排気弁の動作圧のバラツキを低減することによって、排気弁の信頼性を高め密閉形アルカリ蓄電池特にニッケル水素電池の寿命特性を向上させ、蓄電池内の圧力の異常な上昇による破裂等の電池の破損を防止する点で、産業上の利用価値の高いものである。 According to the present invention, in a sealed storage battery capable of rapid charging by incorporating a pressure switch, the reliability of the exhaust valve is increased by reducing variations in the operating pressure of the exhaust valve, and the sealed alkaline storage battery, particularly nickel. This is highly industrially useful in that it improves the life characteristics of the hydrogen battery and prevents damage to the battery such as rupture due to an abnormal rise in pressure in the storage battery.
2 極板群
3 封口板
5 キャップ
6 端子側リード板
6′極板側リード板
8 封口板の透孔
9 弁体
13 圧力スイッチ
14 枠体
15 ダイアフラム
16 弾性体
2
Claims (2)
The lead plate is divided into two parts, the electrode plate side and the external terminal side. When the pressure inside the storage battery is below a specified value, the end of the lead plate on the electrode plate side and the end of the lead plate on the external terminal side When the pressure inside the storage battery rises above the specified value, the end of the lead plate on the electrode plate side and the end of the lead plate on the external terminal side are separated to turn the pressure switch on / off. The sealed storage battery according to claim 1, which is performed.
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