叠层电池的安全机构的制作方法

专利名称：叠层电池的安全机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及在由叠层板构成的外壳内收容电极群和电解液构成的叠 层电池的电池内压上升到规定值时，向外部放出发生气体的安全机构。
背景技术：
以前，在锂离子电池等中，己知在由叠层板构成的外壳内收容电极 群和电解液构成叠层电池的结构。 一般，在具有金属电池壳体的锂离子 电池中，为了防止电池的温度上升和随之的急剧的电池内压的上升所导 致的电池的破裂，设置了安全阀，在变为规定温度以上或规定内压以上 时，该安全阀向外部开放电池壳体的一部分，使电池内部气体顺利散发
到外部。作为该安全阀，通常有隔热方式和破裂板方式这2种，多数情 况下采用其中的某一种，有时也并用两者。
此外，在使用了上述金属电池壳体的圆筒形电池中，使用了内装复 位式安全阀的方式。例如，已知如图17A所示的复位式安全阀63和如图 17B所示的复位式安全阀66等，所述复位式安全阀63由设置在封口板 60上的排气口 61和按压在该排气口 61的周缘部而密封排气口 61的橡胶 阀体62构成，所述复位式安全阀66包括与上述同样的排气口 61、橡胶 衬里的阀体64、以及在向排气口 61的周缘部按压的方向上对该阀体64 施力而用阀体64密封排气口 61的弹簧65。但是，这样的复位式安全阀 63、 66不能够适用在叠层电池中，在具有叠层电池和金属电池壳体的电 池中，对应于由叠层板构成的外壳和金属电池壳体的功能上的很大差异， 两者结构必然有很大不同，因此终究不能设想。
另一方面，在叠层电池的情况下，通常利用聚丙烯(以下简称为PP)
的热熔接接合外壳的结构要素即叠层板的接合部，由于PP的耐热温度是
150。C左右，因此，由于在电池的温度达到了 150。C以上的时候叠层板熔 化后向外部散发电池内部的气体一释放压力，所以不至于产生破裂的事 故。因此，作为叠层电池的安全阀，多采用如下的结构(例如，参照专 利文献1):在接合部夹入比PP低熔点并且尽可能廉价的素材例如聚乙烯 (以下简称为PE)等树脂，该部位在电池发热时优先熔融而开阀。
此外，作为叠层电池的其他安全阀，已知有在熔接部的一部分设置 通过縮窄熔接宽度来减小剥离强度的部分，以实现使该部分起到安全阀 的功能(例如，参照专利文献2)。
此外，作为叠层电池的其他安全阀，利用减小密封部的粘结剂层和 热熔接树脂层的一部分的厚度，或者通过埋设不同材质的薄膜才了或中 空部件的方法，在密封部的一部分设置耐压性能(剥离强度)低的部分， 以实现使该部分起到安全阀的功能(例如，参照专利文献3)。
专利文献l:日本特开2001—93489号公报
专利文献2:日本特许第3554155号说明书
专利文献3:日本特开平11—86823号公报
但是，在如专利文献1所述的用低熔点树脂构成了安全阀的结构中， 由于在即使电池内压上升温度也低的情况下，低熔点树脂不熔融，因此 就有不能向外部排出发生气体的问题。此外，在这样的安全阀中，在远 离该配设处的部位发生短路而产生热量的情况下，仅该发热处和其附近 的热熔接部熔融，有重要的安全阀不工作，从安全阀的配设处以外的不 合适的部位散发气体的问题，特别是越是大型的电池的情况下其趋势越 显著。
此外，在如专利文献2和专利文献3所述在密封部的一部分设置剥 离强度小的部分作为安全阀的情况下，由于利用气体压力所产生的塑性 变形进行开阀，因此，与电池的温度无关，仅根据外壳的内部压力而工 作，但实际上阀工作压的精度低且不稳定，阀工作压的再现性低，因此
就有对于安全的可靠性也低的问题。此外，在叠层电池中，内部压力一 变高就膨胀，这时像剥下热熔接部的这样的力进行作用，不规则地发生 逐渐地剥下热熔接部的蠕变现象，因此，也有随着经年变化阀工作压的 再现性显著降低的问题。
且说，在叠层电池中，与使用了金属制的电池壳体的电池相比，外
壳的耐压力低到lMPa左右，并且即使在正常的使用状态中伴随着充放 电压力也就高到0.3MPa左右，因此，最好将安全阀的阀工作压设定为 0.4 0.7MPa左右，最佳的是0.5MPa左右，其阀工作压精度也要求是 士0.05MPa左右。从而，就要求用廉价的结构实现在上述的低压力下工作 并且具有高工作精度的叠层电池的安全阀。
对于这样的要求，作为利用叠层电池的电池内压进行工作的安全阀， 一般多采用使用破裂板构成，但难以在叠层板中熔敷破裂板，此外，在 低压力下高精度地工作的破裂板成为需要高加工精度的高成本。
此外，如图17A 17B所示的复位式安全阀63、 66通常阀工作压高 到2.2 2.3MPa左右，并且阀工作压的偏差大到士0.5MPa，因此，不能全 部设想适用于叠层电池用。

发明内容
因此，本发明鉴于上述现有的问题点，其目的在于提供一种在通常 使用时的内压变动中不工作，在对于由叠层板构成的外壳的耐压力达到 了安全的压力范围内的规定的阀工作压的时候准确地工作，能够向外部 排出需要量的气体，并且具有能降低制造成本的结构的叠层电池的安全 机构。
为了达到上述目的，本发明的一种叠层电池的安全机构，在相互接 合各成型板的外周缘部而成的外壳的内部收容发电要素和电解液而构 成，所述各成型板由相互重合的2片叠层板构成，其特征在于，在上述
外壳上，设有与该外壳的内部连通并从一侧边向外方突出的突出部；具
有安全阀，所述安全阀具有排气孔，形成在上述突出部的2片中至少 一片上述成型板上；阀体，弹性地压接在该排气孔的孔缘部上而密封上 述排气孔。
在该叠层电池的安全机构中，不仅从面对排气孔的部分，也通过排 气孔的孔缘部的成型板对阀体的端面的整个面作用气体的压力，因此， 安全阀在较低的压力下工作，并且其阀工作压的偏差也小，得到高阀工 作压精度。因此，安全阀能够在通常使用时的内压变动中不工作，并且 在对于由叠层板构成的外壳的强度安全的压力范围内设定的规定的阀工 作压下可靠地工作放出发生气体。此外，由于放出气体的部位限于安全 阀的配设处，因此，通过检测有无气体的放出，就能判别电池的异常发 生，具有能够适当考虑不用作电源。
此外，在上述的叠层电池的安全机构中，最好将排气孔配设在与突 出部的突出方向侧的接合部的内缘的间隔在1.5mm以下的位置上，更好 在成为l.Omm以下的位置上。
根据该结构，在叠层电池的电池内压上升到阀工作压时，在突出部 中的按照排气孔与突出方向侧的接合部之间的1.5mm以下的窄间隔设定 的部位，几乎不能侵入发生气体，因此，仅在排气孔的周围中的除了突 出方向侧的部位，发生由具有排气孔的一侧的成型板的气体压力所产生 的膨胀变形。这样，具有排气孔的成型板，在突出部的相对于排气孔突 出部的反突出方向的部位集中受到气体压力而变形为向外膨胀的状态， 由于受到该成型板的变形力的阀体犹如以突出部的突出方向的端部作为 支点进行倾斜，因此，可靠地形成发生气体的排出路径。因此，能够在 达到规定的阀工作压的时候使安全阀高精度且可靠地工作。
此外，若利用弹性体一形成上述叠层电池的安全机构中的阀体，就 成为压縮由弹性体构成的阀体来用该压縮反力与排气孔的孔缘部压接的 结构，因此具有实现随着部件数量的降低的结构的简化的优点。
此外，若假设构成阀体的弹性体由具有橡胶弹性的材质构成，则阀
体受到外壳内的压力而变形为具有排气孔的成型板中的孔缘部的部位倾 斜的状态，因此，阀工作的偏差进一步减小，得到高阀工作压精度。
另外，作为具有橡胶弹性的材质，若假设使用了 EPDM，则由于EPDM 具有透水性低的耐化学性，即使侵入到电解液中也不膨胀，因此能够最 佳地使用作阀体。
此外，作为具有橡胶弹性的材质，若使用了 EPDM和尿垸的两层， 则由于在利用了 EPDM的性质即低透水性和耐化学性的基础上，也利用 了尿烷的性质即低温软化的性质进行阀工作，因此，能够最佳地用作在 80°C以上的高温时，即使不达到阀工作压，阀也根据温度来工作，在80°C 以下的低温时，在阀工作压下工作的阀体。
此外，根据以压縮到25%以下的压縮率的状态安装上述叠层电池的 安全机构中的阀体的结构，能够抑制由弹性体构成的阀体发生永久变形， 能够无阀工作压的变动地长期确保稳定的工作。
此外，若设定上述叠层电池的安全机构中的安全阀为如下的复位式， 即，弹性地压接在突出部的成型板中的排气孔的孔缘部上而密封上述排 气孔的阀体，在叠层电池的内部压力上升到规定水平时弹性变形而成为 开阀状态之后，在上述内部压力降低到规定水平时恢复为原来的形状而 成为闭阀状态，则由于在电池内压暂时上升了的情况下，放出了需要量 的气体后安全阀恢复为闭阀状态，因此，能够继续使用电池。这样，特 别是在串联了多个叠层电池的状态下作为机器的电源使用的情况下，即 使一部分电池的内压暂时上升，也不会不能使用电池电源的整体。
此外，若使上述叠层电池的安全机构中的复位式安全阀构成为阀工 作压是0.4 0.7MPa，并且具有阀工作压精度士0.05Mp以内的再现性，则 在叠层电池的压力变动在0.3MPa以内的正常范围内的情况下，没有安全 阀工作的危险，并且在叠层电池的压力上升到外壳的耐压力即l.OMPa以 前，安全阀准确可靠工作，因此，具有高可靠性，能够确保安全性。
另外，在上述的叠层电池的安全机构中，若假设分别以与突出部中
的2片成型板相互一致的配置形成了排气孔，并且分别利用一个个压接 在这些孔缘部上的阀体密封该一对排气孔，构成一对安全阀，则可以通 过在结束了叠层电池的制造之后，用例如由冲床和冲模构成的金属模冲 切一对成型板的同时形成一对排气孔的步骤制作，因此，不需要像仅在 一片成型板中设置排气孔的安全机构那样在电解液的注入工序中用橡胶 栓堵住排气孔，或者使用特殊的工具进行外壳的装卸等，能够降低制造 成本。
此外，在上述的叠层电池的安全机构中，假设在构成安全阀的阀体 的表面或上述阀体与它所连接的成型板之间设置了对于电解液的抗腐蚀 性高的材质的耐电解液层，则可靠地防止了由橡胶等弹性体构成的阀体 被电解液腐蚀，对作用不产生坏影响，得到长期的可靠性。
再有，作为耐电解液层，若使用具有更低透水性和耐化学性的材质， 则能够进一步可靠防止阀体的劣化。
此外，在上述的叠层电池的安全机构中，若具备一对框板，该一对 框板从两面夹压叠层电池的外周缘部中的至少接合部；具有保持部， 设在上述框板的一部分，保持阀体；以及排气通路，通过包围该保持部 的周围，将设置在上述阀体周围的气体导入空间与上述框板的端面的开 口连通而成，则根据该结构，通过用框板夹压叠层电池的接合部，能够 防止发生外壳因为内压上升而膨胀后逐渐地剥下已热熔接的接合部的蠕 变现象，因此，能够长期地稳定维持外壳的安全性的同时，利用框板进 行阀休的保持并且形成排气通路的一部分，因此，能够简化安全机构的 结构，实现成本的进一步降低。
这时，若假设利用由弹性体构成的排气通路形成部件形成了排气通 路，所述排气通路形成部件具有在与阀体的周围之间形成气体导入空间 的形状，夹持在框板和与此相对的成型板之间，则能够防止从排气通路 向周围漏出气体。
另外，若与排气通路形成部件一体地连接了包围排气通路的开口周
围的开口形成部，则能够防止在排气通路的出口开口向周围漏出气体。
此外，在上述的叠层电池的安全机构中设置了排气管，所述排气管 以连通状态与框板的端面中的排气通路的开口连接，将通过上述排气通 路导出的气体向规定方向放出，根据该结构，能够通过排气管向期望部 位引导有时含有有害物质的气体进行排气。
此外，在上述的叠层电池的安全机构中，在框板上一体或另外地设 置了约束板部，该约束板部与单一的叠层电池的两面、或者位于在厚度 方向上并列配置的多个叠层电池中的至少两端侧的两个叠层电池的每个 的外表面接触，防止上述叠层电池的膨胀变形，根据该结构，能够抑制 因为叠层电池的外壳的内压上升所导致的膨胀，因此，在外壳的安全性 提高的同时，外壳内部的气体压力准确地对安全阀起作用，因此安全阀 的工作稳定性提高。
另外，上述的叠层电池的安全机构中的安全阀具有排气孔，形成 在突出部的一片成型板上；阀体，与该排气孔的孔缘部弹性压接而密封 上述排气孔；以及保护板，与上述突出部的另一片成型板的内面中的与 上述排气孔相对的位置接合，根据该结构，在制造安全机构时，预先在 另一个成形板的规定位置接合保护板，通过除了 2片成型板的外缘的一 部分以外热熔接设置接合部来形成外壳，通过在该外壳内收容极板群， 并且在注入了电解液之后热熔接外壳的外缘部的剩余部分形成接合部， 完成叠层电池的制造，由于能够在该叠层电池的突出部的规定位置，按 照用例如汤姆逊刀或切削器等金属模，仅对一片成型板实施穿孔加工形 成排气孔的步骤附设安全机构，因此，不需要在电解液的注入工序中用 橡胶栓堵住排气孔，或者使用特殊的工具进行外壳的装卸等，能够降低 制造成本。
此外，在上述的叠层电池的安全机构中安全阀具有弹簧体和阀体而 构成为复位式，所述弹簧体保持在框板上，该框板夹持并保持突出部， 所述阀体由闭塞板构成，该闭塞板被上述弹簧体施力而弹性地压接在排
气孔的孔缘部上，由此密封上述排气孔，根据该结构，构成安全机构的 主体的弹簧体与随着使用年数的增加发生永久变形的橡胶阀体不同，即 使在高温的气氛中长期使用的情况下，也不产生由高温气氛所引起的劣 化，因此，弹簧功能也不产生大的变化，所以即使长期使用阔工作压也 几乎不变化。因此，能够最佳地使用在特别是在长期在高温的气氛中使 用的比较特殊的用途例如汽车等中。此外，弹簧体与橡胶阀体相比，弹 性系数可用范围广，因此，通过选定期望的弹性系数的弹簧体，能够不 需要高安装精度而正确地设定任意的阀工作压来进行组装，因此能够实 现制造成本的降低。
此外，这时，将阀体固定在支承销的一端上，将弹簧体以包围上述 支承销(的外周的配置，装在框板的保持孔与上述阀体之间，在上述支 承销与上述弹簧体之间或者上述弹簧体与上述保持孔的孔缘之间的至少 一方上，设置了上述支承销可倾斜的间隙，根据该结构，利用来自受到 发生气体的压力后向外膨胀变形的成型板的按压力倾斜支承销，安全机 构成为开阀状态，因此，从该结构上来说能够用对于弹簧体小的压縮载 荷设定比较大的阀工作压，因此不需要对安全机构的支座要求高的刚性， 能够实现该部分的轻量小型化。
此外，为了达到上述目的的本发明的叠层电池具有外壳，将由在 树脂薄膜之间配置金属箔并贴合的叠层板构成的2片成型板相互重合， 并用热熔接该各成型板的外周缘部的接合部密封而成；和极板群，收容 在该外壳内，在上述外壳中的一侧边上设置突出部，所述突出部被外周 缘热熔接的接合部密封、其内部与上述外壳内连通，在形成该突出部的2 片上述成型板中的至少一方设有排气孔该叠层电池包括具有排气孔的突 出部，因此，能够容易构成本发明的安全机构，得到期望的效果，同时 结构极简单，能够廉价地制造。
再有，在该叠层电池中插通外壳的一侧边的接合部并分别与极板群 的两端连接的一对连接端子，被设置为从上述外壳向外部突出的状态，
根据该结构，通过在与连接端子相同的一侧设置具有排气孔的突出部， 构成简洁并且廉价的结构。


图1是适用了本发明的第一实施方式的叠层电池的安全机构的叠层 电池单元的局部剖面立体图。
图2是图1的主要部分的局部剖面放大立体图。
图3A是去掉了上述叠层电池单元的一部分后的正视图，图3B是沿 着图3A的IIIB—IIIB线的剖面图。
图4A 4C示出上述叠层电池，图4A是去掉了叠层电池的一部分后 示出的立体图，图4B是正视图，图4C是沿着图4B的IVC—IVC线的 剖面图。
图5A 图5B是分别示出上述安全机构的阀工作前和阀工作后的状 态的纵向剖面图，图5C是为了比较而示出了在与上述安全机构不同的配 设位置设置了排气孔的情况下的阀工作后的状态的纵向剖面图。
图6是示出上述实施方式中的排气系统的结构要素的放大立体图。 图7A是示出设置了上述安全机构的叠层电池的阀工作后的状态的 主要部分的正视图，图7B是为了比较而示出了在与上述叠层电池不同的 配设位置设置了排气孔的情况下的叠层电池的阀工作后的状态的正视 图。
图8是适用了本发明的第二实施方式的叠层电池的安全机构的叠层 电池单元的主要部分的剖面图。
图9是适用了本发明的第三实施方式的叠层电池的安全机构的叠层 电池单元的主要部分的剖面图。
图10是适用了本发明的第四实施方式的叠层电池的安全机构的叠层 电池单元的主要部分的剖面图。
图11是适用了本发明的第五实施方式的叠层电池的安全机构的叠层
电池单元的主要部分的剖面图。
图12是适用了本发明的第六实施方式的叠层电池的安全机构的叠层 电池单元的主要部分的剖面图。
图13是适用了本发明的第七实施方式的叠层电池的安全机构的叠层
电池单元的局部断开的立体图。
图14是图13的主要部分的放大立体图。
图15A是去掉了上述叠层电池单元的主要部分的一部分的正视图， 图15B是沿着图15A的XVB—XVB线的剖面图。
图16A 图16B是分别示出上述安全机构的阀工作前和阀工作后的 状态的纵向剖面图
图17A 图17B是示出使用了现有的金属电池壳体的电池的复位式 安全阀的纵向剖面图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。图1是适用了本发明的第 一实施方式的叠层电池的安全机构的叠层电池单元1的局部剖面立体图， 图2是图1的主要部分的局部剖面放大立体图，图3A是去掉了叠层电池 单元1的一部分后的正视图，图3B是沿着图3A的IIIB—IIIB线的剖面 图。通过在由锂离子电池构成的扁平的叠层电池2中安装一对框板3a、 3b和安全机构4，构成了上述叠层电池单元1，所述一对框板3a、 3b对 该叠层电池2进行约束，以限制伴随着内压上升的膨胀，所述安全机构4 具有在叠层电池2的电池内压上升到规定值时向外部排出内部的发生气 体的功能，通过安装上述框板3a、 3b和安全机构4。
首先，参照图4A 4C，说明上述叠层电池2。图4A 4C示出上述 叠层电池2，图4A是去掉了叠层电池2的一部分后示出的立体图，图4B 是正视图，图4C是沿着图4B的IVC—IVC线的剖面图。如图4C所示， 在外壳5的内部空间收容极板群7和电解液(未图示)构成该叠层电池2，
该外壳5利用热熔接相互接合了相互重合的2片成型板5a、 5a的外周缘 部而成。上述成型板5a、 5a的结构如下将在PP或PE等的树脂薄膜之 间配置并贴合铝箔等金属箔而构成的叠层板，成形为在俯视为矩形的凹 部的外周缘具有接合鳄部5b的方盘子形，通过该2片一对成型板5a、 5a 以外周缘的接合鳄部5b、5b的内侧的凹部相对置而形成内部空间的配置， 热熔接接合鳄部5b、 5b的树脂薄膜彼此之间，来形成大致矩形的接合部 6，构成利用该接合部6密封了内部空间的外壳5。再有，图4A示出了 去掉了 2片中的前面侧的成型板5a的状态。
上述极板群7是在按照分别成为条形的正极板、隔板、负极板和隔 板的顺序层叠的状态下巻绕在平板状的芯材的外周上，在该巻绕结束后 拔掉芯材，进一步压缩形成为平板状，在正极板和负极板在它们之间设 置隔板的状态层叠的结构。经过在由铝箔构成的芯材上涂覆正极合剂后 加以干燥的工序，构成了正极板。经过在由铜箔构成的芯材上涂覆负极 合剂后加以干燥的工序，构成负极板。隔板由多孔性聚丙烯薄膜等构成。
正极板和负极板的各个芯材分别从7极板群的相互背对的端面突出， 利用焊接与该各芯材的突出处连接了连接电极8a、 8b。该连接电极8a、 8b是将比极板群7的厚度窄一些的宽度的板材弯成L字形而构成的，将 该L字形中的一片(图的垂直方向的片)与芯材焊接，并且沿着极板群7 的上边一侧延伸设置另一片(图的水平方向的片)，从该尖端部大致垂直 地立设着外部连接用的连接端子9a、 9b。这些连接端子9a、 9b贯通外壳 5的接合部6向外部突出。在外壳5的一侧边(图的上边)，与连接端子 9a、 9b的中间即中央部一体地形成有矩形的突出部10。利用热熔接接合 密封该突出部10的外周缘，与外壳5的外周缘的接合部6连续构成其一 部分。在该突出部10中的2片中的一方(图的前方侧)的成型板5a上 形成有圆形的排气孔11。突出部10是为了设置安全机构4中的后述的复 位式安全阀而形成的，与外壳5的内部连通而导入电池内部的发生气体。
返回到图1至图3A 图3B， 一对框板3a、 3b具有一体地形成了约
束板部15和矩形框状的框体部14的形状，所述约束板部15与外壳5的 外表面相接，约束限制叠层电池2发生膨胀变形，所述框体部14从该约 束板部15的外周缘部向内侧突出设置，从两面夹压外壳5的外周缘的接 合部6。从而，在该安全机构4中，用约束板部15阻止由于电池内压的 上升而外壳5向外膨胀，防止发生逐渐剥下接合部6的蠕变现象。将在 框体部14中的突出部10中相对置的部分即一侧框边14a，形成为能够夹 压包括接合部6的突出部10全体的宽阔的形状。
图3A是分别去掉了2个中的一个(图的前方侧)框板3a和后述的 由弹性体构成的阀体12后的状态的正视图，如该图3A和3B所示，在 一个框板3a的框体部14的一侧框边14a中的与排气口 11相对置的部位， 凹入形成有由直径比排气孔11大的圆形凹地构成的保持孔16。即，利用 圆形隔墙23的内侧的凹地形成了保持孔16。在该保持孔16上嵌合保持 着具有橡胶弹性的例如由EPDM等弹性体构成的阀体12的三分之一左 右。以压縮到后述的压縮率的状态安装该阀体12，用其压縮反作用力弹 性地压接在排气孔11的孔缘部上而密封排气孔11。利用该排气孔11和 阀体12构成复位式安全阀13。
此外，在上述一个框板3a的框体部14中的一侧框边14a中，利用 向内侧里形成上述保持孔16的圆形隔墙23的外周侧周围的凹地，在两 框体部14、 14之间形成有气体的排气通路17。该排气通路17在一侧框 边14a的端面开口 17a。另外，在另一个框板3b的框体部14，将具有大 致U字形的由弹性体构成的排气通路形成部件18设置成使其一部分嵌合 在形成于圆形隔墙23的外表面侧上的保持沟19内。该排气通路形成部 件18形成上述排气通路17的外周壁，利用一对框体部14、 14夹压在突 出部10的外表面与一侧框边14a之间。这样，除了其开口17a外密封了 上述排气通路17，在安全机构4变为后述的开阀状态时，通过排气通路 形成部件18向开口 17a引导通过了排气孔11的气体。
利用如上所述地由EPDM等弹性体构成的阀体12的弹性系数和压縮 率，能够设定上述安全机构4的复位式安全阀13的阀工作压为任意的值。 最好将该阀工作压设定为0.4 0.7MPa，进一步好的是0.5MPa左右，将 这时的阀工作压的精度设定为士0.05MPa以内。再有，将阀体12的压縮 率设定为30%以下，最好设定为25%以下。这样，上述复位式安全阀13 就能够尽可能地抑制由橡胶等弹性体构成的阀体12发生永久变形，也能 够抑制因该永久变形所引起的阀工作压的变动，因此，能够得到长期稳 定的阀工作。
此外，上述排气孔11必须要设定为能够确保能抑制外壳5内的压力 上升的气体放出量的直径，实际上在上述的阀工作压中只要能够确保 100cc 数百cc/秒左右的气体放出量就可以，因此，若将排气孔11形成 为3 6mm左右的直径就足够。另一方面，将密封排气孔11的阀体12 的直径设定为排气孔11的直径的2 3倍左右最佳。作为阀体12的材质， 可以使用阀专用的EPD或者由EPDM和尿烷橡胶的2层构成的材质，橡 胶硬度在Hs70 85左右的最佳。此外，通过在EPDM中添加PP树脂， 以实现在80。C左右的高温中弹性系数降低，实现阀工作压的降低，这样 更佳。即，在叠层电池发热时也与低阀工作压无关地能够根据热的温度 向外壳5的外面放出气体。
接着，参照图5A 5C，关于上述安全机构4的复位式安全阀13的 作用进行说明。在叠层电池2的外壳5的内压在预先设定的规定的阀工 作压(在该实施方式中是上述的0.4 0.7MPa)以下的情况下，如图5A 所示，用规定的压縮率，将嵌合保持在框体部14的保持孔16中的阀体 12，弹性地压接在突出部10的一片成型板5a中的排气孔11的孔缘部上，
以密封排气孔ll。
然后，在叠层电池2的外壳5的内压上升到规定的阀工作压时，如 图5B所示，由流入到突出部10中的发生气体G产生的压力使一片成型 板5a向外膨胀变形，并且使具有弹性的排气通路形成部件18压縮变形， 因此，阔体12通过上述膨胀变形的成型板5a受到发生气体G的压力而
弹性变形，从而倾斜角度e 。这样，复位式安全阀13就成为开阀状态。 这时，对于阀体12,不仅从与排气孔11相对置的部分，还通过成型板
5a中的排气孔11的孔缘部的部位，从外周侧对自身的端面的整个面作用 发生气体G的压力。
因此，该复位式安全阔13既确保了对于通常的使用状态下的0.3MPa 以下的压力变动的可靠性高的密封性，又如上所述在0.4 0.7MPa左右 的低压力的阀工作压下可靠地进行阀工作，同时该工作压的偏差也小， 因此，能够确保士0.05MPa以下的高工作压精度。从而，即使是耐压力 l.OMPa左右的外壳5，也没有在0.3MPa以下的叠层电池2的正常压力变 动范围内复位式安全阀13进行阀工作的危险，同时能够准确地防止内部 压力上升到接近于其耐压力的压力，并且，由于在外壳5的内压达到规 定的阀工作压的时候可靠进行阀工作，因此能够确保高安全性。
在上述复位式安全阀13在开阀状态下工作时，如图5B所示，排气 通路形成部件18 —边保持与框体部14的保持沟19紧密结合的状态一边 压縮变形。这样，设置在排气孔11周围的排气通路17就除了其开口 17a 以外都保持在由排气通路形成部件18密封的状态。因此，在从排气孔ll 导出了外壳5内的发生气体G之后，利用几乎全部被密封的排气通路17 向开口 17a平滑地引导发生气体G，从开口 17a向外部排出。由于这样将 发生气体G的排出处限定为开口 17a，因此通过检测其发生气体G的排 出，就能准确可靠地判别异常的发生，能够适当考虑不可用作电源的情 况。
然后，在压力上升是暂时的情况下，在排出需要量的发生气体G后 内部压力下降到了阀工作压以下的时刻，阀体12用随着压縮的复原力恢 复到原来的形状而重新密封排气孔ll，因此，能够继续使用叠层电池2。 从而，特别是在串联了多个叠层电池2的状态下用作电池电源的情况下， 即使一部分叠层电池2的内部压力暂时上升，也不会不能使用电池电源 的全体。
在上述复位式安全阀13中，利用框板3a、 3b的框体部14、 14从两 面夹压叠层电池2中的外壳5的外周缘的接合部6，因此，能够防止发生 由于外壳5的内压上升产生膨胀而逐渐剥下接合部6的蠕变现象，能够 更可靠地维持外壳5的安全性。此外，由于框板3a、 3b的约束板部15 与叠层电池2的两面相接限制成约束膨胀变形，因此，外壳5的安全性 进一步提高，并且能够使外壳5的内压可靠地作用在阀体12上，因此复 位式安全阀13的工作稳定性提高。另外，上述框体部14由于除了保持 阀体12，还兼具形成排气通路17的功能，因此能够简单且低成本地构成 复位式安全阀13。
再有，最好在上述安全机构4中的气体G的排气系统中附设如图6 所示的结构。即，与排气通路形成部件18—体地连接具有包围排气通路 17的开口 17a周围的形状、且与排气通路17连通的开口形成部20，与 该开口形成部20连接着通过这些开口部与排气通路17的开口 17a连通 的排气管21。通过附设这样的结构，用利用框体部14夹持的由弹性体构 成的排气通路形成部件18形成了排气通路17，因此，除了能够防止向排 气通路17的周围漏出已被导入到排气通路17中的气体G，还由于向开 口形成部20内顺利引导排气通路17内的气体，因此还能够可靠地防止 在排气通路17的出口向周围漏出气体G。另外，由于能够利用排气管21 向期望部位引导已被引导到开口形成部20内的气体G，因此，在屋外设 置了叠层电池单元1或者搭载在汽车上的情况下，即使排气气体G中包 含有有害物质，也能够防止人们受害。
且说，在上述实施方式的安全机构4中，为了可靠得到上述的各种 显著效果，还需要解决残留的问题。即，为了使阀体12在规定的阀工作 压下高精度地工作，突出部10中的突出方向侧的接合部6与排气孔11 的相对位置关系非常重要，在该排气孔11的配设位置不合适的情况下， 产生阀体12不在规定的阀工作压下工作，或者即使工作排气气体G的排 气量也不充分的问题。
于是，在上述实施方式的安全机构4中，其特点在于如下设定排气 孔ll的配设位置。即，如图4B所示，将排气孔ll形成在自身的孔缘上 端与突出部10的突出方向侧的接合部6的内缘的间隔为1.5mm以下、最 好是l.Omm以下的位置上。这样，就能够使复位式安全阀13在上述的阀 工作压下高精度地工作，关于详细内容将在后面叙述。再有，排气孔11 的孔缘下端与外壳5中的突出部10的两侧的接合部6的外缘的间隔C不 对复位式安全阀13的阀工作带来大的影响。此外，在突出部10中的沿 着一侧边的方向相对置的接合部6的间隔D的尺寸越大，阀工作压就越 高，气体排出量越大。
在上述安全机构4中，通过如上所述地将排气孔11配设在突出部10 中的突出方向侧的接合部6的内缘与排气孔11的间隔B为lmm以下的 位置上，能使复位式安全阀13在规定的阀工作压下高精度地工作，这一 点通过实验结果能够确认。该实验是设定排气孔11的直径为4mm，阀体 12的直径为9mm，假设间隔D—定，在使间隔B在一0.5mm 5mm的 范围内可变，并且使间隔C在4 7.5mm的范围内可变的同时，确认在 各个状态下复位式安全阀13是否在规定的阀工作压下工作。其结果表明， 复位式安全阀13的工作几乎不受间隔C的尺寸的差异的影响，受间隔B 的尺寸的差异的影响大。即，在设定间隔B为lmm以下的情况下，不管 间隔C的差异，复位式安全阀13都良好地工作，在设定间隔B为1.5mm 的情况下，设定间隔C为5mm以上时，虽然复位式安全阀13工作，但 发生气体排出量比规定值少了若干。对此，在设定间隔B为2mm以上的 情况下，判明了复位式安全阀13不工作。
图7A 7B示出了上述实验结束后的叠层电池2的突出部10的部分， 图7A是设定上述间隔B为lmm以下，图7B是设定该间隔B为2mm以 上。在图7A的叠层电池2中，具有排气孔ll的一侧的成型板5a的由气 体压力产生的膨胀变形Kl发生在排气孔11周围中的与突出方向侧正交 的两侧处。这是因为，由于上述间隔B窄，因而在相当于该间隔B的部
分中几乎没有侵入发生气体G。这样，如图5B所示，具有排气孔11的 成型板5a在排气孔11的下方处集中受到发生气体G的压力而变形为向 外膨胀的状态，受到该成型板5a的变形力的阀体12犹如以上端部为支 点向外倾斜，因此，可靠形成解除排气孔11的密封的发生气体的排出路 径。
对此，在图7B的叠层电池2中，在排气孔ll周围中的突出部10的 突出方向侧和与突出方向正交的两侧的两方，发生具有排气孔11的成型 板5a的由发生气体G的压力所产生的膨胀变形K2。这表示通过间隔B 变得比较宽，向该间隔B的部分侵入了发生气体G。这样，如图5C中为 比较而所示那样，具有排气孔11的图左方的成型板5a,在排气孔11的 图下方和上方两个部位共同受到发生气体G的压力，变形为分别向外膨 胀的状态，因此受到成型板5a的变形力的阀体12不倾斜，而是仅仅向 外移位一点儿，不能顺利形成由解除排气孔ll的密封的发生气体的排出 路径。
且说，在第一实施方式的安全机构4中，由于成为在相互重合的2 片成型板5a、 5a中的一方中设置排气孔11，因此，该制造时，在利用热 熔接相互接合了2片成型板5a、 5a的外周缘部之后，很难仅在一片成型 板5a上形成排气孔11，所以，必须要在2片成型板5a、 5a的接合工序 之前预先在一片成型板5a上形成排气孔11。该情况下，在热熔接相互重 合的2片成型板5a、 5a的外周缘部作成袋状体的外壳5的内部插入极板 群7之后，为了防止在电解液的注入工序中发生通过排气孔11泄漏电解 液和向电解液混入水分等的问题，需要用橡胶栓堵住排气孔11，另外， 在后段的电池制造工序中，为了外壳5的装卸，也需要特殊的工具等， 其结果就有可能导致制造成本的提高。
我们认为通过重新设计出适当的制造方法，能充分解决这样的问题， 接下来说明的本发明的第二和第三实施方式虽然是能够使用已有的制造 方案不导致制造成本的提高制造，但是仍然得到上述的显著效果。
图8是示出具有本发明的第二实施方式的安全机构24的叠层电池单 元1的主要部分的剖面图，在该图中，在与图1至图3A 3B相同或者 实质上同等的部分上标注相同的标记，省略重复的说明。上述安全机构 24的结构是，在突出部10中的一对成型板5a、 5a上同时形成贯通它们 的排气孔11、 11，在两框板3a、 3b的各框体部14、 14的一侧框边14a 上分别形成的保持孔16、 16中一个个地保持阀体12、 12，通过使该各阀 体12、 12弹性地压接在相对的各排气孔11、 11的孔缘部上，用各阀体 12、 12分别密封这些排气孔11、 11，设置了一对与第一实施方式相同结 构的复位式安全阀13。 一对排气孔11、 11当然形成在突出部10中的与 在第一实施方式的排气孔11中说明过的同一配设位置上。
在具有该安全机构24的叠层电池单元1中，在其制造时，在外壳5 内收容极板群(未图示)，并且在注入了电解液之后，通过热熔接外壳5 的外缘部全体形成接合部6，由此完成叠层电池2的制造，接着，可在该 叠层电池2的突出部10的规定位置，通过用例如由冲床和冲模构成的金 属模冲切一对成型板5a、 5a来同时形成一对排气孔的步骤来制作。这样， 不需要像第一实施方式的仅在一片成型板5a上设置了排气孔11的安全 机构4那样，在电解液的注入工序中用橡胶栓堵住排气孔11，或者使用 特殊的工具进行外壳5的装卸等，不担心导致制造成本的提高。
此外，经过如上所述的工序制作的上述安全机构24与第一实施方式 的安全机构4相比，阀工作压特性有些不同，但在阀体12的压縮率与阀 工作压之间存在明确的相关关系，因此，通过设定各阀体12、 12的压縮 率比第一实施方式的情况低一些，能够设定与第一实施方式中说明的同 样的期望的阀工作压，能够使之按照该阀工作压高精度地进行工作。除 此之外，上述安全机构24还具有不增大排气孔11和阀体12的直径而能
够确保气体排出量更多的优点。
图9是示出具有本发明的第三实施方式的安全机构25的叠层电池单
元1的主要部分的剖面图，在该图中，在与图1至图3A 3B相同或者
实质上同等的部分标注相同的标记，省略重复的说明。上述安全机构25 具有与第一实施方式的安全机构4大致相同的基本结构，加之利用热熔 接，在与设置了排气孔11的一片成型板5a重合的另一方(图的右方) 的成型板5a中的与排气孔11相对的部位，接合了具有比排气孔11大的 面积和lmm厚的保护板22。
在具有该安全机构25的叠层电池单元1中，在其制造时，预先在另 一片成型板5a的期望位置上接合保护板22，通过除了 2片成型板5a、 5a的外缘的一部分进行热熔接来设置接合部6，形成外壳5，并在该外壳 5内收容极板群(未图示)，并且在注入了电解液之后，通过热熔接外壳 5的外缘部的剩余部分来形成接合部6，由此完成叠层电池2的制造。之 后，就能够在叠层电池2的突出部10的规定位置，按照用例如汤姆逊刀 或切削器等金属模，仅对一片成型板实施穿孔加工来形成排气孔11的步 骤进行制作。上述排气孔ll的穿孔加工设定为汤姆逊刀或切削器的刀尖 对保护板22切入其厚度以下。这样，由于与第一实施方式同样地，能够 在制作完成的叠层电池2形成排气孔11的步骤，制作仅在一片成型板5a 上具有排气孔ll的安全机构25，因此，与第二实施方式同样，不需要在 电解液的注入工序中用橡胶栓堵住排气孔11，或者使用特殊的工具进行 外壳5的装卸等，不担心导致制造成本的提高。
经过上述工序制成的上述安全机构25，在设定了与第一实施方式的 安全机构4同样的阀工作压的情况下，与第一实施方式同样地，能够确 认在设定的阀工作压下以高精度工作。
图10是示出适用了本发明的第四实施方式的安全机构的叠层电池单 元31的主要部分的剖面图，在该图中，在与图1至图3A 3B相同或者 实质上同等的部分上标注相同的标记，省略重复的说明。第一至第三实 施方式的各叠层电池单元1的共同点在于，用一对框板3a、 3b从两侧夹 压了单一的叠层电池2的外壳5的外周缘的接合部6。但在本实施方式的 叠层电池单元31中，以厚度方向上相互接触的状态并列配置多个叠层电
池2，用框板3a、 3b从其并列方向的两端夹压了这些叠层电池2。因此， 分别在除了两端以外的中间的叠层电池2的各个接合部6之间装有能够 配设与第一实施方式中说明的同样的复位式安全阀13的框体32。由于配 置在两端的一对框板3a、 3b要求比较大的刚性，因此在各自的外面设置 了加强肋33。
在该实施方式中，能够提供一种更高输出电压的叠层电池单元31。 再有，虽然省略了图示，但在该叠层电池单元31中，最好是在各叠层电 池2、 2之间装有冷却流体通路形成部件来设置冷却流体通路。该情况下， 若在各框体32上一体形成设置冷却流体通路形成部件，就能够降低组装 工数。
图11是示出适用了本发明的第五实施方式涉及的安全机构的叠层电 池单元34的主要部分的剖面图，在该图中，在与图1至图3A 3B和图 10相同或者实质上同等的部分上标注相同的标记，省略重复的说明。第 一至第四实施方式的各叠层电池单元1、 31的共同点在于，使成形为在 凹部的周围具有接合鳄部5b的方皿状的一对成型板5a、 5a相对置，形 成相互热熔接了这一对成型板5a、 5a的各接合鳄部5b、 5b彼此之间的 接合部6，以该成为袋状的叠层电池2为对象。对此，本实施方式的叠层 电池单元34以具有外壳5的叠层电池35为对象，该外壳5是将成形为 比上述成型板5a深的大的方皿状的成型板5c和平板状的成型板5d相互 重合、并热熔接它们的外周缘部来形成接合部6而成的。
上述叠层电池单元34的结构是使用多个上述的叠层电池35，与第四 实施方式同样地，在厚度方向相互接触的状态下并列配置这些叠层电池 35，用框板3a、 3b从其并列方向的两端夹压这些叠层电池35。在该叠层 电池单元34中，也能够得到与第一至第四实施方式的叠层电池单元1、 31、 34同样的作用效果。再有，在以这样的叠层电池35为对象的情况下, 也与第一 第四实施方式同样，能够构成用框板3a、 3b从两侧夹压单一 的叠层电池35的叠层电池单元。
图12是适用了本发明的第六实施方式的安全机构的叠层电池单元1 的主要部分的剖面图，在该图中，在与图1至图3A 3B相同或者实质 上同等的部分标注相同的标记，省略重复的说明。在第一至第五实施方 式中，具有直接向成型板5a、 5c中的排气孔11的孔缘部压接了阀体12 的结构的复位式安全阀，但在本实施方式的叠层电池单元1中，在阀体 12的端面与成型板5a中的排气孔11的孔缘部之间，装有具有0.1mm左 右厚度的聚丙烯、聚乙烯或者聚四氟乙烯等特别对电解液有高耐腐蚀性 的材质的耐电解液板36，构成了复位式安全阀13。
在该叠层电池单元1中，由于存在于阀体12的端面与成型板5a中 的排气孔11的孔缘部之间的耐电解液板36，电解液不直接与阀体12接 触，因此能够防止阀体12被电解液腐蚀。再有，在该复位式安全阀13 中，由于存在耐电解液板36，因而阀工作压比第一至第五实施方式的情 况高一些，但确认对阀体12的工作自身没有任何坏影响。再有，图12 中例示了在阀体12的端面与成型板5a中的排气孔11的孔缘部之间，装 有与阀体12分开设置的耐电解液板36的情况，但本实施方式不限于此， 例如，当然也可以将耐电解液板36在阀体12的端面加压加热成形为一 体，或者与阀体12的端面一体地形成对于电解液有高耐腐蚀性的物质的 层、例如硅树脂和聚四氟乙烯乳胶等的涂层。
且说，上述第一至第六实施方式的安全机构4、 24、 25只要不用于 特殊的用途，都能够得到上述的各种显著的作用效果，但由于复位式安 全阀13具有通过使由橡胶等弹性体构成的阀体12在气体G的压力下弹 性变形来进行阀工作的结构，因此，特别不适合用于在高温的气氛中长 期使用的较特殊的用途等。
艮卩，构成复位式安全阀13的主体的由橡胶等弹性体构成的阀体12 有时因为使用场所的气氛所导致的劣化和经时变化等而产生永久变形， 在产生了该永久变形的情况下，阀工作压比初始设定值降低。根据实验 结果，例如若以大约13%的压縮率压縮橡胶阀体12，则能够设定大约0.9MPa的阀工作压，但若在该设定状态下在温度60QC的气氛中经过15 年，则在橡胶阀体12中产生大约40%的永久变形，压缩率从初始设定的 大约13%降低到8%，随之阀工作压从初始设定的大约0.9MPa降低到大 约0.5MPa。由于温度越高该永久变形进行得越快，因此在上述的60eC 以上的温度的气氛中使用的情况下，进一步产生大的永久变形。从而， 具有橡胶阀体12构成的复位式安全阀13就如上所述随着使用年数的经 过而阀工作压逐渐降低，因此难以用于在上述的高温的气氛中长期使用 的较特殊的用途。
从而，在高温的气氛中长时间使用的比较特殊的用途例如汽车等中， 最好另外设计应用取代第一至第六实施方式的安全机构4、 24、 25的具 有最适于上述用途的结构的安全机构。于是，本发明的第七实施方式提 供了一种即使在高温的气氛中长期使用的情况下也能够长期稳定地保持 初始设定的阀工作压的安全机构。
图13至图15A 15B示出适用了本发明的第七实施方式的叠层电池 的安全机构的叠层电池单元l，图13是切断一部分的立体图，图14是图 13的主要部分的放大立体图，图15A是去掉了主要部分中的一部分后的 正视图，图15B是沿着图15A的XVB—XVB线的剖面图，在这些图中， 在与图1至图3A 3B相同或者实质上同等的部分标注相同的标记，省 略重复说明。再有，图13至图15A 15B与图1至图3A 3B相对应。
上述叠层电池单元1与第一实施方式同样地，在由锂离子电池构成 的扁平的叠层电池2中安装了一对框板3a、 3b和安全机构42而成，所 述一对框板3a、 3b构成用于约束该叠层电池2不随着内压上升而膨胀的 支座，所述安全机构42在叠层电池2的电池内压上升到规定的阀工作压
时开阀并向外部排出内部的发生气体。该结构自身的基本结构与第一实 施方式的安全机构4相同，但在第一实施方式的安全机构4中，使用了
将由橡胶等弹性体构成的阀体12作为主体而构成的复位式安全阀13，相 对于此，本实施方式的安全机构42取代由橡胶等弹性体构成的阀体12
而使用由起到开闭排气孔11的弹性闭塞板的功能的橡胶制圆板构成的阀
体43，使用了利用压縮螺旋弹簧45将该阀体43弹性地按压在成型板5a 中的排气孔11的孔缘部上的结构的复位式安全阀46。
上述复位式安全阀46的结构具有密封排气孔11的上述阀体43、 将尖端的保持板部44b固定在上述阀体43上的支承销44、通过保持板部 44b对阀体43施加向按压到成型板5a中的排气孔11的孔缘部上的方向 的力的压縮螺旋弹簧45。压縮螺旋弹簧45以巻装在支承销44的销主体 44a上的配置，装在保持孔16的孔底部与支承销44的保持板部44b之间。 支承销44的销主体44a具有比压縮螺旋弹簧45小的直径，能相对于压 縮螺旋弹簧45倾斜，压縮螺旋弹簧45具有比保持孔16小的直径，能先 相对于保持孔16倾斜。
此外，与第一实施方式同样地，在上述一对中的一方(图的前方侧) 的框体部14的一侧框边14a中，在保持孔16的周围形成凹部，禾拥该 凹部，在两框体部14、 14之间形成排气通路17，该排气通路17在框体 部14的一侧框边14a的端面上开口 17a。在该排气通路17与上述保持孔 16之间设置着圆形隔墙23。另外，在另一个框板3b的框体部14中，将 具有大致U字形的由弹性体构成的排气通路形成部件18设置成使其一部 分(图的下端部)嵌合在保持沟19内的状态，所述保持沟19形成在圆 形隔墙23的外侧面上。该排气通路形成部件18被一对框体部14、 14夹 压在突出部10的外表面与一侧框边14a之间。这样，就除了其开口 17a 外密封了上述排气通路17，在安全机构42变为后述的开阀状态时，通过 排气通路形成部件18向开口 17a引导通过了排气孔11的发生气体。
在上述安全机构42中，利用压縮螺旋弹簧45的弹簧常数和压縮率 设定阀工作压。与第一实施方式同样地，最好将该阀工作压设定为 0.4MPa 0.7MPa，进一步好的是0.5MPa左右。此外，排气孔11形成在 与第一实施方式相同的位置上。另外，需要将排气孔ll设定为能够确保 能抑制外壳5内的压力上升的气体放出量的直径，实用时只要能够确保
上述阀工作压中的100 数百cc/秒左右的气体放出量就可以，因此，若 将排气孔ll形成为3 6mm左右的直径就足够。另一方面，只要将密封 排气孔11的阀体43的直径设定为排气孔11的直径的2 3倍左右就可 以。
接着，参照图16A 16B，说明上述安全机构42的作用。在叠层电 池2的外壳5的内压在预先设定的规定的阀工作压(在该实施方式中是 0.4 0.7MPa)以下的情况下，如图16A所示，以规定的压缩率内装保持 在框体部14的保持孔16中的压縮螺旋弹簧45，通过支撑销44的保持板 部44b将阀体43弹性地压接在突出部10的成型板5a中的排气孔11的 孔缘部上，以密封排气孔ll。
然后，在叠层电池2的外壳5的内压上升到规定的阖工作压的情况 下，如图16B所示，由流入到突出部10中的发生气体G所产生的压力， 使一片成型板5a向外膨胀变形，并且使具有弹性的排气通路形成部件18 中的图的下端部分压縮变形，起到在向外按压的方向上对阀体43中的图 的下端部分加压的作用，于是，支承销44就在阀体43和保持板部44b 的各自的图下方处，通过上述膨胀变形的成型板5a受到发生气体G的压 力，销主体44a倾斜某角度e，并且与销主体44a—体的保持板部44b和 上面固定的阀体43也倾斜该角度e。这时，复位式安全阀46实现对于支 承销44的保持板部44b上固定的阀体43，不仅从与排气孔11相对的部 分，还通过成型板5a中的排气孔11的孔缘部，对自身的整个面作用发 生气体G的压力。因此，该安全机构42在外壳5的内压达到规定的阀工 作压的时刻可靠工作。
然后，在上述压力上升是暂时的情况下，若在放出需要量的发生气 体G后内部压力下降到阀工作压以下，则压縮螺旋弹簧45用对压縮的复 原力恢复到原来的形状，使阀体43重新密封排气孔11，因此，能够继续 使用叠层电池2。
上述安全机构42起到如下的显著效果。即，构成复位式安全阀46
的主体的压縮螺旋弹簧45虽然在长时期使用了的情况下因为反复伸縮而 有些劣化，但是在高温的气氛中使用的情况下，也几乎不发生因为该气 氛而引起的劣化，因此弹簧功能不发生大的变化，因此，与在高温下过 早就永久变形的橡胶阀体12不同，在宽的温度区域中阀工作压不变化而 能稳定地使用。这样，上述安全机构42就能够较好地应用于在特别是长 时间的高温气氛中使用的较特殊的用途例如汽车用等中。
此外，在上述安全机构42中，利用压縮螺旋弹簧45的弹性系数和 压縮率决定阀工作压，但随着压縮螺旋弹簧45的弹性系数变小，相对于 压縮率的变化的阀工作压变小。例如，在12N/mm的小弹性常数的压縮 螺旋弹簧45中，在将阀工作压设定在0.5 0.7MPa的范围内的情况下， 最好将压縮率设定在31 41%的范围内，若将该压縮率换算为长度尺寸， 则是lmm的范围内。对此，在第一实施方式的复位式安全阀13的橡胶 阀体12中，在将阀工作压设定在与上述相同的范围内的情况下，必须要 将压縮率设定在8% 10%的范围内，将该压縮率换算为长度尺寸，则是 大约O.lmm。
换言之，在橡胶阀体12中，通过O.lmm的长度尺寸的压縮(换算为 压縮率是大约2%)，阀工作压都变化0.17MPa，相对于此，在上述安全 机构42的压縮螺旋弹簧45中，通过O.lmm的长度尺寸的压縮(换算为 压縮率是大约1%)，阀工作压仅变化了 0.04MPa。因此，上述安全机构 42与橡胶阀体12相比，能够在宽范围内设定压縮螺旋弹簧45的弹性系 数，因此，通过选定期望的弹性系数的压縮螺旋弹簧45，不需要高安装 精度就能够正确设定任意的阀工作压来进行安装，具有实现制造成本降 低的优点。
此外，上述安全机构42的压縮螺旋弹簧45能够比第一实施方式的 橡胶阀体12在小的压縮载荷下设定大的阀工作压。BP,在橡胶阀体12 中，利用来自受到发生气体的压力而向外膨胀变形的成型板5a的按压力， 在犹如从自身的一端部分揭下的状态下压縮变形，因此，在压縮橡胶阀
体12时需要比较大的压縮载荷，相对于此，在上述安全机构42中，在 支承销44的销主体44a与压縮螺旋弹簧45之间和压縮螺旋弹簧45与保 持孔16之间分别设置间隙，成为支承销44能倾斜的结构，因此，利用 来自受到发生气体G的压力后而外膨胀变形的成型板5a的按压力，金属 制的支承销44倾斜，复位式安全阀46成为开阀状态。从而，在该安全 机构中，根据上述结构，能够以对压縮螺旋弹簧45的小的压縮载荷来设 定比较大的阀工作压。
若示出上述的具体的实测值，则在第一实施方式的安全阀13中，为 了得到0.7MPa的阀工作压，需要用大约12kgf的压縮载荷压縮橡胶阀体 12，相对于此，在上述安全机构42中，为了得到0.7MPa的阀工作压， 最好用大约6kgf的压縮载荷压縮压縮螺旋弹簧45。因此，在上述安全机 构42中，不需要由起到该支座功能的一对框板3a、 3b具有高刚性，因 此相应地能够实现轻量小型化。
工业应用性
如以上说明，根据本发明的叠层电池的安全机构，由于安全阀在低 压力下工作，并且其阀工作压的偏差小、并且得到高的阀工作压精度， 因此，在通常的使用时的内压变动中不工作，并且在对于外壳的强度是 安全的压力范围内设定的阀工作压下可靠地工作。此外，通过在与突出 部的突出方向的接合部的内缘的间隔为1.5mm以下的位置配设排气孔， 能够在达到规定的阀工作压的时刻使安全阀高精度、可靠地工作。另外， 通过使用由弹簧体施加阀体弹力的结构的安全阀，能够长期稳定地保持 初始设定的阀工作压，同时不需要高的安装精度，并且能够在比较低的 安装载荷下设定期望的阀工作压。这样，上述安全机构能够最佳地适用 于用作各种设备的驱动用电源的叠层电池中。
权利要求
1、一种叠层电池的安全机构，在相互接合各成型板(5a、5b、5c)的外周缘部而成的外壳(5)的内部收容发电要素(7)和电解液而构成，所述各成型板(5a、5b、5c)由相互重合的2片叠层板构成，其特征在于，在上述外壳(5)上，设有与该外壳(5)的内部连通并从一侧边向外方突出的突出部(10)；具有安全阀(13、46)，所述安全阀(13、46)具有排气孔(11)，形成在上述突出部(10)的2片中至少一片上述成型板(5a)上；阀体(12、43)，弹性地压接在该排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11)。
2、 如权利要求l所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，排气孔 (11)配设在与突出部(10)的突出方向侧的接合部内缘的间隔在1.5mm以下的位置。
3、 如权利要求2所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，排气孔 (11)配设在与突出部(10)的突出方向侧的接合部内缘的间隔在l.Omm以下的位置上。
4、 如权利要求l所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，禾'」用弹 性体形成了阀体(12、 43)。
5、 如权利要求4所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，构成阀 体(12)的弹性体由具有橡胶弹性的材质构成。
6、 如权利要求5所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，作为具 有橡胶弹性的材质，使用了EPDM。
7、 如权利要求5所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，作为具 有橡胶弹性的材质，使用了EPDM和尿烷的两层。
8、 如权利要求4所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，以压縮 到25%以下的压縮率的状态安装阀体(12)。
9、 如权利要求l所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，安全阀 (13、 46)构成为如下的复位式，即，弹性地压接在突出部(10)的成型板(5a、 5c)中的排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11)的 阀体(2、 43)，在叠层电池(2、 35)的内部压力上升到规定水平时弹性 变形而成为开阀状态之后，在上述内部压力降低到规定水平时恢复为原 来的形状而成为闭阀状态。
10、 如权利要求9所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，复位 式安全阀(13、 46)的阀工作压是0.4 0.7MPa，并且具有阀工作压精度 士0.05Mp以内的再现性。
11、 如权利要求1所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，分别 以与突出部(10)中的2片成型板(5a)相互一致的配置形成了排气孔(11)，并且，该一对排气孔(11)分别被分别压接在这些排气孔(11) 的孔缘部上的阀体(12)密封，从而构成一对安全阀(13)。
12、 如权利要求1所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，在构 成安全阀(13)的阀体(12)的表面或上述阀体(12)与上述阀体(12) 所接触的成型板(5a)之间，设置了对于电解液的抗腐蚀性高的材质的 耐电解液层(36)。
13、 如权利要求12所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，作为 耐电解液层(36)，使用了具有更低透水性和高的耐化学性的材质。
14、 如权利要求l所述的叠层电池的安全机构，其特征在于， 具备一对框板(3a、 3b)，该一对框板(3a、 3b)从两面夹压叠层电池(2、 35)的外周缘部中的至少接合部(6);具有保持部(16)，设在上述框板(3a、 3b)的一部分，保持阀体 (12、 43);以及排气通路(17)，通过包围该保持部(16)的周围，将 设置在上述阀体(12、 43)周围的气体导入空间与上述框板(3a、 3b) 的端面的开口 (17a)连通而成。
15、 如权利要求14所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，禾IJ用由弹性体构成的排气通路形成部件(18)形成了排气通路(17)，所述排 气通路形成部件(18)具有在与阀体(12、 43)的周围之间形成气体导 入空间的形状，夹持在框板(3a、 3b)和与此相对的成型板(5a、 5b、 5c)之间。
16、 如权利要求15所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，在排 气通路形成部件(18)上一体地连接了包围排气通路(17)的开口 (17a) 周围的开口形成部(20)。
17、 如权利要求14所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，设置 了排气管(21)，所述排气管(21)以连通状态与框板(3a、 3b)的端面 中的排气通路(17)的开口 (17a)连接，将通过上述排气通路(17)导出的气体向规定方向^:出。
18、 如权利要求14所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，在框 板(3a、 3b)上一体或另外地设置了约束板部(15)，该约束板部(15) 与单一的叠层电池(2、 35)的两面、或者位于在厚度方向上并列配置的 多个叠层电池(2、 35)中的至少两端侧的两个叠层电池(2、 35)的每 个的外表面接触，防止上述叠层电池(2、 35)的膨胀变形。
19、 如权利要求1所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，安全 阀(13)具有排气孔(11)，形成在突出部(10)的一片成型板(5a) 上；阀体(12)，与该排气孔(11)的孔缘部弹性压接而密封上述排气孔UO;以及保护板(22)，与上述突出部(10)的另一片成型板(5a) 的内面中的与上述排气孔(11)相对的位置接合。
20、 如权利要求1所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，安全 阀(46)具有弹簧体(45)和阀体(43)而构成为复位式，所述弹簧体(45)保持在框板(3a)上，该框板(3a)夹持并保持突出部(10)，所 述阀休(43)由闭塞板构成，该闭塞板被上述弹簧体(45)施力而弹性 地压接在排气孔(11)的孔缘部上，由此密封上述排气孔(11)。
21、 如权利要求20所述的叠层电池的安全机构，其特征在于，将阀体(43)固定在支承销(44)的一端上，将弹簧体(45)以包围上述支承销(44)的外周的配置，装在框板 (3a)的保持孔(16)与上述阀体(43)之间，在上述支承销(44)与上述弹簧体(45)之间或者上述弹簧体(45) 与上述保持孔(16)的孔缘之间的至少一方上，设置了上述支承销(44) 可倾斜的间隙。
22、 一种叠层电池，其特征在于，具有外壳(5)，将由在树脂薄 膜之间配置金属箔并贴合的叠层板构成的2片成型板(5a、 5b、 5c)相 互重合，并用热熔接该各成型板(5a、 5b、 5c)的外周缘部的接合部(6) 密封而成；和极板群(7)，收容在该外壳(5)内，在上述外壳(5)中的一侧边上设置突出部(10)，所述突出部(10) 被外周缘热熔接的接合部(6)密封、其内部与上述外壳(5)内连通， 在形成该突出部(10)的2片上述成型板(5a、 5b、 5c)中的至少一方 设有排气孔(11)。
23、 如权利要求22所述的叠层电池，其特征在于，插通外壳(5) 的一侧边的接合部(6)并分别与极板群(7)的两端连接的一对连接端 子(9a、 9b)，被设置为从上述外壳(5)向外部突出的状态。
全文摘要
本发明的叠层电池的安全机构，在相互接合了由相互重合的2片叠层板构成的成型板(5a)的各个外周缘部所构成的外壳(5)中，与其内部连通地设置从一侧边向外突出的突出部(10)，利用排气孔(11)和阀体(12)构成了安全阀(13)，所述排气孔(11)形成在上述突出部(10)中的2片中的至少一个上述成型板(5a)上，所述阀体(12)被弹性地压接在该排气孔(11)的孔缘部上而密封上述排气孔(11)，根据该结构，在通常使用时的内压变动中不工作，在对于由叠层电池构成的外壳(5)的耐压力达到安全的压力范围内的规定的阀工作压的时刻，能够可靠地工作，向外部排出需要量的气体，此外，实现了具有能降低制造成本结构的叠层电池的安全机构。
文档编号H01M2/12GK101180750SQ200680018159
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月18日 优先权日2005年5月23日
发明者大泽善树, 宫久正春, 山崎康彦, 畑中刚 申请人:松下电器产业株式会社