CN102195024B

CN102195024B - 二次电池

Info

Publication number: CN102195024B
Application number: CN201110053581.1A
Authority: CN
Inventors: 田中�明; 新东连; 星野桂司; 龟井广司
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-03-07
Also published as: KR20110103859A; US9065098B2; JP2011192550A; US20110311847A1; EP2372809A1; CN102195024A; KR101821675B1; EP2372809B1; JP5703573B2

Abstract

本发明提供一种二次电池。为了电池的大容量化、高能量密度化，本发明提出了一种能够在有限的电池空间内可靠地进行安全阀的动作，迅速地排出电池内产生的气体的安全性优良的大容量的电池。该电池的结构为：在内置有层叠体的电池罐的盖板上形成安全阀，正极和负极的外部输出端子等的通电零件与安全阀配置在同一盖板上，安全阀被配置为至少覆盖正极和负极的一对端子之间的盖板的中心线的一部分，从盖板的中心线到通电零件的安全阀侧的端部的距离为从盖板的中心线到安全阀的最外径的距离以下，从安全阀动作时的开口部向盖板面的投影区域与从正极和负极的外部输出端子等的通电零件向盖板面的投影区域不重叠。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及一种具有安全阀的二次电池。

背景技术

近年来，以环境问题为背景，不仅混合动力电动汽车(HEV)、电动汽车(EV)、叉车、铲车等移动体谋求应用以锂离子电池为代表的二次电池，在UPS(不间断电源装置)、太阳光发电的电力储藏等工业用用途中也谋求应用以锂离子电池为代表的二次电池。随着像这样的二次电池的用途扩大，要求二次电池大容量化、高能量密度化。

另外，除二次电池的高性能化之外，高安全化也成为重要的课题。作为二次电池，具有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。在现存的二次电池中，锂离子二次电池特别适合高能量密度化，目前其开发也很盛行。

该镍氢电池、锂离子二次电池的主要的构成要素为：在负极集电体的表面保持有负极活性物质层的负极、保持电解质的隔板、在正极集电体的表面保持有正极活性物质层的正极。在镍氢电池中，正极采用镍氧化物，负极采用储氢合金。另外，在锂离子二次电池中，正极采用锂金属氧化物，负极采用石墨等碳材料。作为电池构造，大致分为圆筒型构造和层叠型构造，其中，圆筒型构造为将带状的负极、隔板、正极依次重叠并缠绕成螺旋状的构造，层叠型构造为层叠了长方形的负极、隔板、正极的构造。通常，层叠了长方形的负极、隔板、正极的层叠型构造比用于缠绕带状负极、隔板、正极的轴芯等不参与发电的体积部分大的圆筒型构造适合高体积能量密度化。这是因为，层叠型不需要缠绕用的轴芯，容易将外部输出用的正极和负极端子配置在电池罐的同一表面上，因此，能够减小有助于发电的部分以外的部分的体积。在这样的二次电池的电池罐中，收纳电极组的罐主体利用具有外部输出用的正极端子构件和负极端子构件的盖板密封。

以往，通常在这样的二次电池的装配中，在利用盖板密封罐主体之前，使外部输出用的正极端子构件和负极端子构件与由负极、隔板和正极构成的电极组电连接。外部输出用的正极端子构件和负极端子构件包括端子主体和形成在端子主体的基部的端子基体部。露出电池罐外部的部分称为端子主体，收纳在电池罐内部的部分称为端子基体部。通常，在该端子基体部进行与电极组的电连接。然后，将对外部输出用的正极端子构件及负极端子构件与电极组进行组装而成为一体的带有盖板的构造体收纳到罐主体内，之后，隔着绝缘性构件地将盖板安装在罐主体的开口部。在将该带有盖板的构造体插入罐主体的开口部之后，盖板和罐盖体密封。在电池罐中，在作为电池构造体的构成要素的隔板、正极、负极中浸渍有电解液。并且，为了确保安全性，在电池罐内设有安全阀等安全机构部。与以往的电池相比，能量密度高的大容量电池由于过量充电等误使用、异物混入等造成的短路等而发生破裂、起火等时的破坏程度大。

例如，如日本特开2002-8616号公报所公开的安全阀那样，以往的安全阀配置在安装有正极端子构件和负极端子构件的盖板上。另外，如日本专利3573295号公报所公开的安全阀那样，还提出了将安全阀配置在电池罐侧面上的装置等。另外，为了在安全阀动作时能够顺利地将产生的气体排出到电池罐外，在日本专利3573295号公报中，记载有通过将排气孔(安全阀)配置于在螺旋电极组的卷曲面投影的电池罐的侧壁，来使产生的气体沿卷轴顺利地经由排气孔排出到电池外的技术。另外，在日本专利4233671号公报中，记载有如下技术，即在圆筒型电池中，在圆板状的封口板中央配置极柱，在与设置于封口板的多个防爆阀的配置方向不同的配置方向的位置上设置导线的接合面，从而将多个防爆阀和导线配置在从垂直于封口板的方向来看相互不重叠的位置上。

由于大容量电池在破裂时放出的气体量也较多，因此必须尽量取得较大的安全阀的面积。当安全阀的面积相对于电池容量过小时，相对于生成的气体量，排出到电池罐外的气体量变少，因此，即使安全阀动作也无法阻止电池罐的内压上升，有可能导致电池罐自身的破损。另外，为了防止在电池罐内部生成的气体的流动被妨碍并滞留而导致内压上升的状况，需要考虑到由正极、负极、隔板构成的电极组及端子等通电零件与安全阀的配置关系。越是在高内压的作用下破损，破损时的冲击等对周围环境造成的影响越大。因此，越是大容量化，越需要增大安全阀的面积，并且使电池罐内部的气体流动顺利地进行。

另外，为了抑制大容量电池在放电时的温度上升，需要使正极输出端子构件和负极输出端子构件等通电零件变大。这是因为，越是大容量化，放电时的电流越大，因此，若不减小正极输出端子构件和负极输出端子构件的电阻，则端子构件的发热增大，电池的容许安全温度与电池温度之间的余量变小。这样，随着二次电池的大容量化而出现安全阀、端子构件大型化这样的课题。

另一方面，为了提高能量密度，需要尽量减小电池体积，需要使发电要素以外即安全阀、端子构件等通电零件尽量减小。这样，在大容量电池中，为了对应大容量化和高能量密度化这两者，对安全阀、端子构件等通电零件的大小存在相反的要求。特别是在100Ah以上的大容量的电池的情况下，由于储存的能量大，因此期望电池为小型且安全阀尽量大。

为了提高能量密度，如日本特开2002-8616号公报所述的安全阀那样，优选安全阀、外部输出用的正极输出端子构件和负极输出端子构件集成在电池罐的同一平面内。但是，为了抑制随着大容量化而由通电电阻发出的热量，需要将外部输出用的正极输出端子构件及负极输出端子构件的宽度、形成在涂敷有活性物质层的金属集电体上并与端子构件电连接的电极片(tab)的宽度设定得较宽。但是，在日本特开2002-8616号公报所公开的二次电池中，没有考虑到输出端子构件等通电零件、与输出端子构件连接的电极片的形状，且完全没有公开与如下课题相对应的解决方案，即，抑制随着大容量化而端子、电极片等通电零件发热的课题。

由此，当随着大容量化而使安全阀增大，并且，使输出端子构件、电极片的形状增大并使它们的尺寸宽度变宽时，电极片、输出端子构件可能被配置成一直伸展到安全阀的正下方，有可能使异常时的生成气体的排出不能顺利地进行。

另一方面，如日本专利3573295号公报所示的二次电池，当为了使在异常时产生的气体顺利地流动而在电池罐侧面配置安全阀时，除了配置有正极输出端子构件和负极输出端子构件的盖板以外，还需要在电池罐上进行开孔加工等，从而导致成本提高。而且，需要在配置有安全阀的电池罐的壁面和配置有输出端子构件的电池罐的壁面的外部周围设置用于释放气体的空间和配线空间。但是，在日本专利3573295号公报所示的二次电池中，安全阀和外部输出用端子分别配置在电池罐的不同的壁面上。因此，需要在电池罐的两个壁面的周围设置自由空间，而与安全阀和外部输出端子构件配置在电池罐的同一壁面上的情况相比，对电池的设置等产生明显的限制。

另外，在日本专利4233671号公报所示的圆筒型电池中，在将外部输出用端子配置在电池罐的两端的情况下，在中央配置了作为电极的端子的极柱。因此，无法将安全阀配置在电池罐的端部的中央。另外，一个安全阀的大小有界限，安全阀的大小只能在圆筒电池罐半径减去极柱半径所得数值以下，不能增大。因此，若增大极柱，则难以增大安全阀的直径。此外，由于外部输出用端子配置在电池罐的两端，因此，需要增大发电要素以外的部分的体积，与将端子集成在电池罐的同一壁面上的情况相比，无法提高能量密度。另外，在圆筒型电池中，相邻的两个金属集电体之间产生的气体沿卷轴排出。但是，由于在层叠型的电极组中使用的金属集电体为矩形，因此产生的气体在电池罐内向四周扩散，容易在电池罐内充满气体。因此，在使用层叠型的电极组的情况下，期望进一步快速地将气体排出到电池罐的外部。

这样，对于大容量且外部输出用端子构件和安全阀集成在了电池罐的盖板上的层叠型电池、提高了能量密度的电池，无法得到大的安全阀成为了课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性优良、大容量且能量密度高的二次电池，该二次电池在安全阀动作时能够可靠地排出电池内部的气体。

本发明的二次电池包括：电极组，该电极组经由保持电解质的隔板交替层叠在负极集电体上保持负极活性物质而成的一个以上的负极以及在正极集电体上保持正极活性物质而成的一个以上的正极；电池罐，该电池罐由具有开口部且收纳电极组的罐主体和堵住上述开口部的盖板构成。另外，本发明的二次电池还包括：负极输出端子构件，其设在盖板上且与一个以上的负极电连接；正极输出端子构件，其设在盖板上且与一个以上的正极电连接；安全阀。安全阀具有开口区域，该开口区域以位于负极输出端子构件和正极输出端子构件之间的方式设置在盖板上，且当电池罐的内压上升到规定的压力以上时成为打开状态。安全阀配置为与假想中心线部分重叠，该假想中心线通过负极输出端子构件和正极输出端子构件之间的中心且以将盖板的板面分为两部分的方式沿板面延伸。在本发明中，安全阀、负极输出端子构件及正极输出端子构件以满足接下来的两个条件的方式构成。第1条件为从假想中心线到负极输出端子构件和正极输出端子构件的安全阀侧的端部边缘的最小距离为从中心线到安全阀的最外端边缘的最小距离以下。第2条件为安全阀的开口区域的向沿着盖板的板面的假想面的投影区域与负极输出端子构件和上述正极输出端子构件的向上述假想面的投影区域不重叠。这样，即使正极输出端子构件和负极输出端子构件大型化，由于安全阀的开口区域的投影区域与上述输出端子构件的投影区域不重叠，也能够确保从电极组到安全阀的释放气体的通路，从而将异常时产生的气体顺利地排出到电池罐外。结果，能够提供一种能够确保安全性且提高了安全性的大容量的电池构造。

优选将安全阀配置于盖板，该盖板位于与电极组内的正极和负极的层叠方向正交的直角方向。由此，在电极组的正极集电体和负极集电体之间产生的气体通过正极集电体与负极集电体之间而向层叠方向和直角方向排出。结果，能够提供一种顺利地排出气体，能够确保安全性且提高了安全性的电池构造。

另外，在盖板的轮廓为矩形形状、安全阀的轮廓为圆形形状的情况下，优选以圆形的中心位于盖板的两根对角线的交叉点的方式配置安全阀。并且，在正极集电体在与盖板相对的端部具有电连接用电极片、负极集电体在与盖板相对的端部具有电连接用电极片的情况下，将正极集电体的电连接用电极片与正极输出端子构件的连接位置设在安全阀的轮廓的位置的外侧，负极集电体的电连接用电极片与负极输出端子构件的连接位置设在安全阀的轮廓的位置的外侧。由此，能够在盖板的中央配置安全阀，从而取得大的安全阀的轮廓形状。另外，通过将电极片与输出端子构件的连接位置配置在比安全阀的轮廓靠盖板的外缘部侧，使电极片与输出端子构件的连接位置不与安全阀重叠，从而确保从电极组到安全阀的气体的排出通路。结果，能够提供一种将异常时产生的气体顺利地排出到电池罐外，能够确保安全性且提高了安全性的大容量的电池构造。

另外，使正极集电体的电连接用电极片与正极输出端子构件的连接位置成为沿如下两根假想线的位置，该两根假想线为沿电极组的层叠方向将盖板四等分的3根假想线中的除中央的假想线之外的两根假想线。此外，使负极集电体的电连接用电极片与负极输出端子构件的连接位置也成为沿两根假想线的位置。这样，没有必要将电极片的长度加长到必要以上的长度。另外，以假想中心线为对称轴地配置正极输出端子构件和负极输出端子构件。在像这样配置的情况下，能够将形成有槽纹的圆形金属箔作为安全阀，该槽纹在与电极组不相对的表面上具有开口的形状。另外，在将形成有槽纹的圆形金属箔作为安全阀的情况下也能提高本发明的效果，上述槽纹具有在安全阀动作时使开口区域整个打开的形状。

此外，能够利用形成有槽纹的圆形金属箔构成安全阀。并且，槽纹能够采用如下结构，即，具有通过安全阀中心的部分以及沿外周部的圆弧部分，连续连接为没有交叉的一笔写成状。由此，在由于异常时产生的气压而使安全阀动作时，由于槽纹通过安全阀的中心，因此开裂压的偏差小。并且，由于槽纹具有沿外周部的圆弧，因此能够取得较大的与安全阀的周长相对的开口直径。而且，由于槽纹连续连接为一笔写成状，因此能够提供一种槽纹的龟裂能顺利地传播且不会出现由于气体排出的压力而使安全阀飞散的情况的、提高了安全性的大容量的电池构造。在该情况下，优选槽纹的形状为字母的大致s形状或大致e形状，或者螺旋状，但是，只要是与上述的形状类似的形状，即使存在程度差，也能够取得效果。

附图说明

图1是从盖板方向看到的本发明的一实施例的二次电池的俯视投影图。

图2是从侧面看到的本发明的一实施例的二次电池的概略透视图。

图3是从盖板方向看到的本发明的一实施例的二次电池的俯视投影图。

图4是本发明的一实施例的二次电池所具有的安全阀的俯视图。

图5是在本发明的一实施例的二次电池中能够使用的其他的安全阀的俯视图。

图6是在本发明的一实施例的二次电池中能够使用的其他的安全阀的俯视图。

图7是在本发明的一实施例的二次电池中能够使用的其他的安全阀的俯视图。

图8是以往的二次电池所具有的安全阀的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。

实施例1

图1是从盖板方向看到的本发明的实施例的电池的投影图，图2是从侧面看到的图1的电池的概略透视图。实施例的电池是电池容量为200Ah的层叠型锂离子二次电池。

在图2中，电极组1为交替层叠了在长方形的负极集电体(铜)的表面保持有负极活性物质层的负极、保持电解质的隔板、在长方形的正极集电体(铝)的表面保持有正极活性物质层的正极，且隔板介于负极和正极之间的结构。电极组1的厚度等尺寸以及正极和负极的层叠个数由所需要的电池容量决定。由于电池罐2内置有大致方形的电极组1，因此该电池罐2具有方形形状。与将带状的上述金属集电体和隔板卷绕成圆柱状并放入圆筒型的电池罐的圆筒型二次电池相比，电池罐为角形形状的角形电池由于没有用于缠绕的轴芯等，具有能够提高体积能量密度的优点。从机械强度方面而言，优选电池罐2的材质例如由铝、不锈钢等金属材料形成。但是，不限于金属材料，也可以利用不被电解液侵蚀的树脂，例如氟系、聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂系、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)等树脂构成电池罐。与金属系的电池罐相比，树脂系的电池罐由于材质的密度较小而具有质量轻的优点。另一方面，树脂系由于强度弱且导热性较小，因此具有放热性差等缺点。

在作为电极组1的构成材料的正极集电体的长度方向的端部，一体形成有电连接用电极片6，在负极集电体的长度方向的端部，一体形成有电连接用电极片16。电极片6与正极输出端子构件4、以及电极片16与负极输出端子构件14通过超声波接合固定。包含正极输出端子构件4和负极输出端子构件14的通电零件由副通电零件构成，且为能够电连接的零件类，上述副通电零件为使正极和负极的外部输出端子与电极片接合的电极片热接合板、将电极片热接合板按压在上述外部输出端子上的按压板、螺母、垫圈、螺栓等金属制紧固构件等。正极输出端子构件4和负极输出端子构件14分别包括：端子主体部10，其具有从电池罐2的盖板7向外部露出的部分；端子基体部11，其收纳在电池罐内部。构成电极组1的具有电极片6的正极和具有电极片16的负极的个数由电池的容量决定。例如，在从数十Ah到数百Ah的容量的电池中，正极和负极的总数为数十个到数百个。在本实施例的图中，为了简便地表示捆有多个的电极片，例如，如图1的电极片6、16所示，采用一个图形表示。在电极片6、16的个数多的情况下，包含输出端子构件4、14的通电零件也可以采用多个副通电零件(未图示)，各副通电零件分开地与电极片6、16超声波接合。电极片6、16与正极输出端子构件4以及负极输出的端子构件14的连接除采用超声波接合外，也可以采用铆接、压接等电连接方法。在图1中，为了使从正极输出端子构件4和负极输出端子构件14向包含盖板7的板面的假想平面S的投影区域9、19与安全阀3动作时的开口区域的向包含盖板7的板面的假想平面S的投影区域8的位置关系容易理解，省略极板群1地进行图示。

在图1中省略了极板群1，但层叠方向为矩形的盖板7的短边延伸的方向，或者多个电极片6(16)并列的正交方向。使正极集电体的电连接用电极片6与正极输出端子构件4的连接位置成为沿如下两根假想线L1和L3的位置，该两根假想线L1和L3为沿电极组1的层叠方向将盖板7四等分的3根假想线L1～L3中的除去中央的假想线L2之外的两根假想线。而且，使负极集电体的电连接用电极片16与负极输出端子构件14的连接位置也成为沿两根假想线L1和L3的位置。通过像这样将多个电极片分开地与输出端子构件连接，与在输出端子构件(4、14)的中心连接所有的电极片相比，能够将电极片长度缩短一半。

如图1所示，安全阀3以与假想中心线CL部分重叠的方式配置，上述假想中心线CL通过正极输出端子构件4和负极输出端子构件14之间的中心且以将盖板7的板面分为两部分的方式沿板面延伸。另外，该假想中心线CL以在如下位置与上述假想线L2正交的方式延伸，即，将通过正极输出端子构件4的中心和负极输出端子构件14的中心的假想线L2分为两部分的位置。从该假想中心线CL到安全阀3的最外径的距离为b。另外，从该假想中心线CL到正极输出端子构件4或负极输出端子构件14的安全阀3侧的端部的最小距离为a。通常，为了防止安全阀3与正极输出端子构件4或负极输出端子构件14重叠，使从假想中心线CL到正极输出端子构件4或负极输出端子构件14的安全阀3侧的端部边缘的最小距离a大于从假想中心线CL到安全阀3的最外端边缘(最外径)的距离b。但是，由于无法与电池的大容量化相对应地增大正极输出端子构件4或负极输出端子构件14，因此，难以随着大容量化而增加放电电流。另外，若安全阀3的开口区域的向沿着盖板7的板面的假想面S的投影区域8与负极输出端子构件14和正极输出端子构件4的向假想面S的投影区域19、9重叠，则在从安全阀3排出异常时产生的气体时，被负极输出端子构件14和正极输出端子构件4妨碍。另外，在异常时产生高温，熔化、破碎的正极集电体或负极集电体的熔融片由于气体的压力而从电池罐内部经由安全阀3排出到外部的过程中，充满负极输出端子构件14和正极输出端子构件4之间的空间，从而妨碍顺利地排出气体。在这种情况下，在安全阀不能充分地发挥作用时，即使安全阀开口，电池罐的内压也上升，有可能使电池罐破损。在本实施例中，使从假想中心线CL到负极输出端子构件14和正极输出端子构件4的安全阀3侧的端部边缘的最小距离a小于从假想中心线CL到安全阀3的最外端边缘的距离b。即，将负极输出端子构件14和正极输出端子构件4的端部边缘配置在比安全阀3的最外端边缘靠假想中心线CL的位置。另外，即使使正极输出端子构件4和负极输出端子构件14大型化，安全阀3的开口区域与上述输出端子构件的投影区域也不重叠，因此，能够充分确保从电极组到安全阀的释放气体的通路。结果，能够使安全阀3充分发挥作用，将异常时产生的气体顺利地排出到电池罐外。另外，电极片6、16与正极输出端子构件4以及负极输出端子构件14的连接位置位于比安全阀3的最外端边缘(外径)靠盖板7的外缘部侧。由此，能够增大与电极片6、16的接合面积，从而能够抑制与大容量化相伴的通电电阻的增大。

另外，在盖板7上形成有正极输出端子构件4和负极输出端子构件14的端子主体部10通过的孔。借助密封零件(未图示)、绝缘零件(未图示)、紧固零件(未图示)将正极输出端子构件4和负极输出端子构件14固定在盖板7的内面。当然，盖板7与正极输出端子构件4和负极输出端子构件14的连接方法不限于此，也可以将盖板7与正极输出端子构件4和负极输出端子构件14作为嵌入物，利用模具成型等形成为一体。另外，在该情况下，正极输出端子构件4和负极输出端子构件14与盖板7电绝缘。

安全阀3的轮廓为圆形，圆形的轮廓的中心在矩形的盖板7的两根对角线的交叉点上配置一个。在电池内部，由于气化的气体而使电池内压上升，当上升到比安全阀3的耐压大时，安全阀3的开口区域沿槽纹破裂，使电池内部的气体通过安全阀3排出到电池罐2外。安全阀3配置在与电极组1内的正极和负极的层叠方向正交的直角方向上，产生的气体通过正极与负极之间，借助安全阀3顺利地排出。另外，通过使安全阀3的圆形的轮廓的中心位于盖板7的两根对角线的交叉点，与安全阀3位于盖板7的端部附近相比，即使在电池倾斜的情况下，也难以在罐2内产生气体的滞留。安全阀3的轮廓形状除正圆形之外也可以是椭圆形、圆角矩形、卵形形状等含有圆弧的形状。在安全阀3中，在圆形的不锈钢薄板上通过蚀刻加工形成了槽纹。在规定的压力下，从槽纹的槽的部分开始断裂，并沿槽纹打口。破裂的压力能够根据安全阀3的外径尺寸与槽纹的尺寸的关系进行调整。关于槽纹，后面进行详细说明。

作为在安全阀3上形成槽的方法，除蚀刻以外，也可以通过加压形成槽，还可以通过激光、切削加工形成槽，槽的形成方法不受限定。另外，在本实施方式中，在利用激光焊接将安全阀3接合在盖板7的内面的盖板7上，在安装了安全阀3的位置形成有比安全阀3的开口区域大的贯通孔7A。将安全阀3设在盖板7上的构造不限定于本实施例。例如，也可以利用切削、加压将安全阀3机械地直接形成在盖板7上。此外，安全阀3的材质除不锈钢以外也可以是铝、镍等、氟系、聚乙烯、聚丙烯等树脂，可以从不透水、与盖板相同的材质、容易接合的材质中选择使用。

在安全阀3动作时，该槽纹5的从最外侧的部分到中心的距离成为开口直径。正极输出端子构件4和负极输出端子构件14以通过盖板7的中央的假想中心线CL为对称轴左右对称地配置。由此，具有从正极以及负极流入正极输出端子构件4以及负极输出端子构件14的电流分布均等的优点。安全阀3动作时的开口区域的向包含盖板7的板面的假想平面S的投影区域8与正极输出端子构件4和负极输出端子构件14的向假想平面S的投影区域9、19不重叠。即，安全阀3动作时的开口区域的向假想平面S的投影区域8与从正极输出端子构件4和负极输出端子构件14向假想平面S的投影区域9、19局部或全部不重叠，由此，在电池罐2内部的主要由电极组1产生的气体在从电极组1到盖板的安全阀3的开口区域的空间内，能够不受正极输出端子构件4和负极输出端子构件14妨碍地通过。因此，能够提供一种可靠地排出气体、能够确保安全性且提高了安全性的电池构造。此外，制作本实施例的电池并进行过充电试验，测量了内压、温度、电池电压、电流。到安全阀动作为止连续进行充电，结果，安全阀在规定的压力下打开而排出气体。在安全阀打开之后，不会出现金属集电板被安全阀、通电零件堵塞的情况，或看到突然沸腾这样的急剧的压力变动，内压随着时间降低，从而能够确认为是高安全性的电池。

实施例2

图3是从盖板7′的上方看到的本发明的第2实施例的电池的俯视投影图。第2实施例的二次电池为比第1实施例的电池容量大容量化至1.25倍的250Ah层叠型锂离子二次电池。通过正极和负极活性物质的改良提高了容量密度。盖板7′的尺寸与第1实施例相同。在正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′中，端子基体部11′为如下构造，即，相对于盖板7′垂直立起的外部连接端子部分、即端子主体部10′的周边向端子主体部10′侧凹陷。从安全阀3′动作时的开口区域向包含盖板7′的板面的假想平面S的投影区域8′、与正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′的向假想平面S的投影区域9′、19′不重叠。盖板7′的宽度与第1实施例相同，配置在盖板7′上的正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′之间的距离与第1实施例相同。但是，在第2实施例中，增大了安全阀3′的直径及开口区域的直径。安全阀3′位于盖板7′的两根对角线的交点。

在本实施例中，从盖板7′的假想中心线CL到正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′的安全阀3′侧的端部边缘的最小距离a小于从假想中心线CL到安全阀3′的轮廓的最外端边缘的距离b。即，正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′的端部边缘配置在比安全阀3′的轮廓的最外端边缘靠盖板7′的中央的位置。由此，能够扩大与电极片6′、16′的接合面积，从而能够抑制与大容量化相伴随的通电电阻的增大。

从电极组露出的电连接部位、即电极片6′、16′，在比安全阀3′的外径靠盖板7′的外缘部侧，与正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′接合。另外，由于电极片6′、16′的个数多，因此按照正极、负极分为四个部位被接合。

这样，在第2实施例中，通过将电极片6′、16′与正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′的连接位置配置在盖板7′的外缘部侧，能够增大安全阀3′的直径。即，安全阀3′的轮廓形状为圆形，且该圆形的轮廓形状的中心位于盖板7′的两条对角线的交叉点。构成电极组的正极和负极的金属集电体的长度方向的端部上所形成的电连接用电极片6′、16′与正极输出端子构件4′和负极输出端子构件14′连接的位置配置在比安全阀3′的轮廓的外径靠盖板7′的外缘部侧。另外，由于正极输出端子构件4′以及负极输出端子构件14′和安全阀3′的向包含盖板7′的板面的假想平面的各投影区域不重叠，因此能够扩大形成轮廓为圆形的安全阀3′，从而能够提供一种在大容量化了的电池中也能够确保安全性的电池构造。

图4表示安全阀31的一例。在图4所示的安全阀31中，具有与字母的大致S字相似的槽纹51。槽纹51由通过安全阀的中心的直线部和沿安全阀的圆周外缘的圆弧部构成，连续地形成一笔写成的槽。构成槽纹51的槽形成为朝向盖板开口。由此，在安全阀31动作时，通过槽纹51的断裂而形成开口部。即，该开口部的面积为从安全阀31动作时的开口部向盖板面的投影区域8′。为了开口时安全阀的碎片不飞散，槽纹51不具有闭合的形状。即，即使在槽纹51的槽开口之后，槽以外的安全阀的部分也作为电池的一部分、作为盖板7′的一部分保留下来。

构成槽纹的槽能够通过蚀刻加工形成。安全阀所使用的箔为不锈钢，是与第1实施例相同的材质。与第1实施例相同，除不锈钢以外，也能够从不透水、与盖板材相同的材质、容易接合的材质中选择使用。由于需要瞬间排出能量，所以优选槽纹的形状为靠近安全阀的圆周外缘的一方在破裂时成为大口径。但是，槽纹中的圆弧部越靠近外周部，越容易受到将安全阀安装于盖板时的热应变等的影响，越容易使破裂压产生偏差。

图4所示的槽纹51的直线部通过安全阀31的中心部，因此，在槽纹中，最初在该中心部附近开始出现龟裂，该龟裂沿槽部传播，一直传播到连续地形成的外周部的圆弧部，阀打开。因此，破裂压的偏差小，并且能够增大开口直径。对于槽纹，除图4以外，也可以如图5、图6、图7所示，通过安全阀的中心，沿外周部形成圆弧的图案。

在图5中，具有以安全阀32的中心为起点的螺旋的槽纹52，动作时，从中心附近的槽部开始出现龟裂，该龟裂沿槽一直传播到最外周槽部，安全阀52开口。

图6的安全阀33具有槽纹53，该槽纹53在十字图案的四个端部分别具有圆弧部。在槽纹53中，动作时，从中央的槽相交叉的附近开始破裂，分成四部分地开口。

图7的安全阀34具有类似字母e字的槽纹54。在该安全阀34中，从通过中心的直线部的槽开始破裂，龟裂向连续连接的外周部的圆弧状的槽传播，安全阀开口。

在图4至图7中，安全阀动作时的开口直径在实质上是相同的。特别是图4、图5、图7的各槽纹都连续地连接成没有交叉的一笔写成状，由于槽纹的龟裂传播的方向唯一确定，因此能够可靠地破裂。在此，槽纹不限定于S字形状、螺旋形状、类似于寺庙的地图标记的形状、类似于字母e的形状，只要具有圆弧的形状就能够取得效果。

这样，安全阀由形成有槽纹的圆形金属箔构成，槽纹通过安全阀的中心且包含沿外周部的圆弧，通过将槽纹连续地连接成一笔写成状，能够使安全阀的开口压的偏差变小，并在规定的压力下开口。因此，能够提供一种能够确保安全性，且提高了安全性的电池构造。

为了与图4、图5、图6、图7的安全阀进行比较，制作了如图8所示的具有没有通过中心的槽纹55的安全阀35，并实施了破裂试验，得知图4至图7的槽纹的破裂压的偏差小于图8的槽纹55的破裂压的偏差。

制作第2实施例的二次电池并进行过充电试验，测量了内压、温度、电池电压、电流。到安全阀动作为止连续进行充电。结果，安全阀在规定的压力下打开，排出气体。在安全阀打开之后，不会出现金属集电板被安全阀、通电零件堵塞的情况，或看到突然沸腾这样的急剧的压力变动，内压随着时间降低，从而能够确认为是高安全性的电池。

如第2实施例那样，通过提高活性物质材料的特性，即使在电极组中相同单位体积的容量增加时，也能够不增加电池罐尺寸地谋求安全阀的大面积化，从而确保安全性。另外，即使在利用尺寸相同的金属集电体，通过改变层叠个数来进行大容量化的情况下，也能够不增加电池罐宽度地谋求安全阀的大面积化，从而确保安全性。

Claims

1.一种二次电池，其特征在于，具有：

电极组，该电极组隔着保持电解质的隔板交替层叠一个以上的负极和一个以上的正极，上述负极在负极集电体上保持负极活性物质,上述正极在正极集电体上保持正极活性物质；

电池罐，该电池罐由具有开口部且收纳上述电极组的罐主体和堵住上述开口部的盖板构成；

负极输出端子构件，该负极输出端子构件设置在上述盖板上且与上述一个以上的负极电连接；

正极输出端子构件，该正极输出端子构件设置在上述盖板上且与上述一个以上的正极电连接；

安全阀，该安全阀具有开口区域，该开口区域以位于上述负极输出端子构件和上述正极输出端子构件之间的方式设置在上述盖板上，当上述电池罐的内压上升到规定的压力以上时成为打开状态，

上述安全阀以与假想中心线部分重叠的方式配置，上述假想中心线以通过上述负极输出端子构件和上述正极输出端子构件之间的中心而将上述盖板的板面分为两部分的方式沿上述板面延伸，

上述安全阀、上述负极输出端子构件及上述正极输出端子构件构成为：从上述假想中心线到上述负极输出端子构件和上述正极输出端子构件的上述安全阀侧的端部边缘的最小距离为从上述假想中心线到上述安全阀的最外端边缘的最小距离以下，并且，上述负极输出端子构件和上述正极输出端子构件向沿着上述盖板的上述板面的假想面的投影区域的一部分与平行于上述假想中心线地延伸并且通过上述安全阀的上述最外端边缘的假想线和上述假想中心线之间的区域重叠，上述安全阀的上述开口区域的向沿着上述盖板的上述板面的假想面的投影区域与上述负极输出端子构件和上述正极输出端子构件的向上述假想面的投影区域不重叠。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，上述安全阀配置在上述盖板上，上述盖板位于与电极组内的上述正极和负极的层叠方向正交的直角方向上。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述盖板的轮廓具有矩形形状，

上述安全阀的轮廓为具有圆形的形状，该圆形的中心位于上述盖板的两条对角线的交叉点上，

上述正极集电体在与上述盖板相对的端部具有电连接用电极片，

上述负极集电体在与上述盖板相对的端部具有电连接用电极片，

上述正极集电体的上述电连接用电极片与上述正极输出端子构件的连接位置位于上述安全阀的上述轮廓的位置的外侧，

上述负极集电体的上述电连接用电极片与上述负极输出端子构件的连接位置位于上述安全阀的上述轮廓的位置的外侧。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，

上述正极集电体的上述电连接用电极片与上述正极输出端子构件的上述连接位置位于沿着两条假想线的位置，该两条假想线是在上述电极组的层叠方向上将上述盖板四等分的三条假想线中的除了中央的假想线之外的两条假想线，

上述负极集电体的上述电连接用电极片与上述负极输出端子构件的上述连接位置位于沿着上述两条假想线的位置。

5.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，上述正极输出端子构件和上述负极输出端子构件以上述假想中心线为对称轴地配置。

6.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，上述安全阀为形成有槽纹的圆形金属箔，上述槽纹具有在与上述电极组不相对的表面上打开的形状。

7.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，上述安全阀为形成有槽纹的圆形金属箔，上述槽纹为上述安全阀动作时将上述开口区域整个打开的形状。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，上述安全阀为形成有槽纹的圆形金属箔，上述槽纹具有通过上述安全阀的中心的部分和沿着外周部的圆弧部分，并且连续连接为没有交叉的一笔写成状。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，上述槽纹的形状为字母的大致s形状、字母的大致e形状或者螺旋形状。