CN103380514A - 非水电解液二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非水电解液二次电池。非水电解液二次电池的电解液使用有机溶剂，在内部短路或过充电等异常状态下，因非水电解液的分解而产生的气体在电池内出现，电池内压急剧上升。非水电解液二次电池，为了防止电池罐因内压的上升而破裂，具备因内压的上升而开裂的开裂阀（10）。开裂阀（10）包括阀体（11）和环形部件（12），设置于在盖板（3）上设置的贯通孔（3A）内。为了防止开裂阀（10）腐蚀，以覆盖开裂阀（10）的方式，用防腐蚀箔（15）从电池罐的内部覆盖电池罐1的盖板（3）上设置的贯通孔（3A）。
Description
技术领域
本发明涉及非水电解液二次电池，涉及对电池罐的上盖的开裂阀结构进行了加工的非水电解液二次电池。
背景技术
近年来，伴随各种电子机器特别是个人计算机等的无线化和便携化，要求对于驱动用电源即电池的小型化、轻量化、高能量密度化。特别期待锂离子电池等非水电解液二次电池具有较高的能量密度，对于这些要求期待其作为主力。
此外，关于电池形状，特别是在固定设置的状态下使用的电池中，与以往研究的圆筒形相比，设置时的体积效率较高的方形结构的电池从体积能量密度的观点来看是有利的。
但是，非水电解液二次电池的电解液使用有机溶剂，存在在内部短路或过充电等异常状态下，因非水电解液的分解而产生的气体在电池内出现，电池内压急剧上升的情况。
此处，在没有释放电池内的气体的情况下，应力集中在电池壳体最薄弱的部分，有因变形而电池壳体破损的情况。为了防止这一点，在电池壳体或电池的上盖上设置有释放异常状态的电池内压的开裂阀。例如，专利文献1所示的二次电池中，在伴随电池内压的上升而变形的开裂阀附近具备切断刃，电池内压达到规定值时，开裂阀因切断刃而断裂，使电池内部的气体向外部释放。
但是，现有的具备开裂阀的二次电池中，电池内部处于较强的氧化还原氛围，所以产生了开裂阀的阀体上形成的薄膜部因腐蚀而断裂的问题。
于是为了抑制这样的腐蚀，专利文献2所示的二次电池中，采用了在阀体的内侧涂敷有机类防腐剂的方法。
现有技术文献
专利文献1：日本特开平11-167909号公报
专利文献2：日本专利第3550953号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1所示的结构中，因为开裂阀附近存在切断刃，所以担心按下切断刃时，通常使用时阀也开裂，发生漏液的危险性。
此外，专利文献2所示的结构中，因为在电池内部涂敷有机类防腐剂，所以担心在有机类防腐剂在非水电解液中溶出的情况下，对非水电解液的性质和电池特性造成影响。
本发明的目的在于提供一种非水电解液二次电池，其不会给电池系统内带来可能对电池特性造成影响的因素地克服了开裂阀的腐蚀的问题。
除了上述目的以外，本发明的其他目的是提供一种非水电解液二次电池，其具备在电池的寿命期间中能够没有腐蚀的问题地使用的开裂阀。
用于解决课题的方法
本发明作为改良的对象的非水电解液二次电池，包括：电池罐，其具备有开口部的电池罐主体和封闭开口部的盖板；极板组，其在隔膜（separator）中保持非水电解液并收纳在电池罐主体的内部；和设置在盖板上的开裂阀。阀体也能够与盖板一体地形成，但是使阀体以较高的加工精度与盖板一体形成的加工作业并不容易。因此，采用使阀体与盖板分别形成，将阀体固定到盖板的结构。因为阀体的厚度较薄，所以为了将阀体与盖板可靠地熔接，用环形部件将阀体固定到盖板上。于是本发明中，开裂阀包括阀体、将阀体相对于盖板固定的环形部件、和通过从盖板的背面侧覆盖阀体和环形部件而防止阀体和环形部件的腐蚀的防腐蚀箔。使用这样的结构的开裂阀时，能够可靠地防止阀体被腐蚀。
更具体的本发明的非水电解液二次电池中，开裂阀的阀体由因电池罐内的氧化还原氛围而会腐蚀的材质形成。此外，在盖板上形成使开裂阀露出的贯通孔。开裂阀的阀体具有在板材上形成有开裂槽的结构。此外，环形部件由电池罐内成为氧化还原氛围时会腐蚀的材质形成，且固定在阀体的背面侧周围边缘部将阀体对于贯通孔气密地固定。而且防腐蚀箔由不与非水电解液反应且在氧化还原氛围下不腐蚀的材料形成。此处，在氧化还原氛围下不腐蚀的材料指的是在氧化还原氛围下难以腐蚀的材料。此外，防腐蚀箔以不对阀体的开裂动作造成影响的方式，在位于贯通孔的周围的盖板的背面气密地固定并覆盖阀体和环形部件，从而防止阀体和环形部件的腐蚀。
考虑与阀体的接合性时，优选环形部件由与阀体相同的材质即电池罐内成为氧化还原氛围时会腐蚀的材质形成。此外，如果设置环形部件，则即使阀体的厚度较薄，也能够将阀体对于贯通孔可靠地气密地固定。
盖板由金属材料形成，阀体和环形部件由金属材料形成的情况下，优选将阀体和环形部件嵌合到贯通孔内，将环形部件通过熔接固定在盖板上。采用这样的结构时，由于在通过嵌合进行了阀体的定位的状态下进行熔接，所以能够将环形部件可靠地熔接在盖板上，结果能够将阀体牢固地固定在盖板上。
其中，盖板和环形部件使用的金属材料优选SUS304。SUS304容易获得且比较廉价。此外，SUS304虽然在形成阀体所需要的厚度下具有因腐蚀而开裂的可能性，但是如果是形成盖板的情况下所需要的厚度，则在电池达到寿命之前不会因腐蚀而在盖板上开孔等。从而如果使用该材料，则能够降低二次电池的价格。
能够使用铝箔作为防腐蚀箔。铝箔具有对于氧化还原氛围的耐腐蚀性，并且是廉价的，所以能够廉价地制造本发明的二次电池。
此外，电池罐的结构是任意的，但是优选为方形结构。
发明的效果
本发明能够显著减少开裂阀的腐蚀，在长期的电池寿命期间中，不对开裂阀动作时的压强造成影响、不降低电池特性地使用。
附图说明
图1是本发明的非水电解液二次电池的外观图。
图2是本发明的非水电解液二次电池的开裂阀部的截面图。
符号说明
1 电池罐
2 电池罐主体
3 盖板
3A 贯通孔
4 极板组
5 引板
10 开裂阀
11 阀体
12 环形部件
13 开裂槽
15 防腐蚀箔
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的非水电解液二次电池的实施方式的一例。图1是将本发明应用于叠层型的锂离子电池的本实施方式的非水电解液二次电池的外观立体图，图2是用于说明本实施方式中使用的开裂阀的结构的概要截面结构图。图1所示的实施方式中，电池罐1包括具有开口部的电池罐主体2和封闭开口部的盖板3。电池罐主体2和盖板3分别由SUS304的不锈钢板形成。在电池罐主体2的内部，收纳有叠层型的极板组4，该极板组4在多片正极板与多片负极板之间分别配置隔膜，在隔膜中保持非水电解液。从极板组4的多片正极板延伸的多个引板5与固定在盖板3的背面侧的铝制的正极集电体连接。在正极集电体上一体地设置有液密（Liquid-tight）地贯通盖板3的正极端子部6。这些正极端子部6为了保持气密而隔着绝缘树脂制的垫片、垫圈（未图示）固定在盖板3上，确保盖板3与端子部的绝缘。在正极端子部6的前端形成有螺纹，在该螺纹上螺合有构成正极输出端子的螺母7。从极板组4的多片负极板延伸的多个引板与固定在盖板3的背面侧的铜制的负极集电体连接。在负极集电体上一体地设置有液密地贯通盖板3的负极端子部8。负极端子部8与正极端子部6同样地隔着未图示的垫片等固定在盖板3上。在负极端子部8的前端形成有螺纹，在该螺纹上螺合构成负极输出端子的螺母9。
在盖板3上形成有收纳开裂阀10的贯通孔3A。开裂阀10包括在由SUS304构成的不锈钢制的阀体11上由SUS304构成的不锈钢制的环形部件。环形部件12在阀体11的背面的外周边缘部重叠，通过激光熔接与阀体11熔接。如图1所示，在阀体11上形成有适当的图案的开裂槽13。其中，不一定需要开裂槽。开裂阀10在与贯通孔3A嵌合的状态下，通过激光熔接将环形部件12固定在位于贯通孔3A的背面侧开口部的周围的盖板3的背面部分。由于具有与阀体11相比厚度厚的环形部件12，所以能够将开裂阀10对于盖板3可靠地熔接。其中，环形部件12由电池罐1内成为氧化还原氛围时会腐蚀的材质形成。
本实施方式中，固定有铝制的防腐蚀箔15，以将构成开裂阀10的阀体11和环形部件12从盖板3的背面侧完全覆盖，气密地封闭贯通孔3A。防腐蚀箔15是具有比贯通孔3A的直径大的直径的圆形形状。此外，防腐蚀箔15的厚度设定为在电池罐1的内压上升至使阀体11裂开的压强前破裂，不对阀体11的开裂动作造成影响。而且，防腐蚀箔15通过激光熔接熔接在位于贯通孔3A的背面侧开口部的周围的盖板3的背面部分。防腐蚀箔15只要是不会与非水电解液反应且在氧化还原氛围下不会腐蚀的材料，则可以由任意的材料形成。此外，在盖板3上设置有注入电解液时使用的注液口14。
如上所述，本实施方式中，对于包括盖板3、与其熔接的阀体11和保持阀体11的环形部件12的开裂阀10，将包括阀体11与环形部件12的熔接部的大小的防腐蚀箔15通过激光熔接与盖板3的背面熔接是重要的。这是因为，通过采用这样的结构，能够在电池的寿命期间中，抑制因阀体11的腐蚀引起的开裂压强的降低。该结构特别在适用于使安全阀为简易结构的电池的情况下优选。
（实施例）
以下，参照附图说明本发明的实施例。
此外，如下所述地制造构成极板组的正极板、负极板、隔膜。关于正极板，制造在作为活性物质的尖晶石型的锂锰氧化物中以规定的比例混合了作为导电剂的炭黑和作为接合材料的将聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中的物质的混合物。然后将该混合物在铝箔的两面上涂敷、干燥、压延后，切断为规定的大小来制造正极板。极板组中的多片正极板通过引线（lead）或引板（tabu）与铝制的正极端子部通过熔接等固定。
关于负极板，以碳质材料为主原料，制造使该主原料与作为接合材料的将聚偏氟乙烯溶解在N-甲基吡咯烷酮中的物质以规定的比例混合的混合物。然后将该混合物在铜箔的两面上涂敷、干燥、压延后，切断为规定的大小来制造负极板。极板组中的负极板通过引线或引板与铜制的负极端子部通过熔接等固定。
隔膜是聚乙烯制的多微孔膜，具有包围正极板的形状。而且，隔膜与负极板相对地配置。
接着，在将多个正负极、多片负极板和多个隔膜叠层而构成的极板组上安装正极端子部和负极端子部。接着将正极端子部和负极端子部固定到上述具备开裂阀和防腐蚀箔的盖板上。接着将极板组插入到电池罐主体内，将盖板对于电池罐主体的开口部通过激光熔接固定，对电池罐主体封口。接着从注液口向电池罐内注入规定量的电解液。本实施例中，将电池放入减压后的干燥器，通过阀，将软管的一端插入电池的注液口，将软管的另一端插入干燥器外的电解液的瓶中，利用压强差将电解液注入到电池罐内。电解液是在使碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）以体积比2：3混合的溶剂中将四氟硼酸锂作为溶质以0.8M的浓度溶解，并添加添加剂后的物质。
为了进行用上述方法制造的具备开裂阀的盖板的耐腐蚀性评价，考虑到实验的简便性，不安装正极输出端子和负极输出端子，将电池罐内的极板组浸渍到电解液中。
表1中表示结果。由此，确认了以覆盖包括阀体11和不锈钢制的环形部件12的开裂阀10的方式熔接了铝制的箔15的电池，与没有铝制的箔3的电池相比，抑制了开裂阀的腐蚀的结果，并且能够抑制漏液。即，确认了本实施方式的结构是对提高耐漏液性和耐腐蚀性有效的方法。
[表1]
| 铝制的箔3 | 漏液率（%） |
| 有 | 0 |
| 无 | 3 |
上述实施方式将本发明应用于锂离子二次电池，当然，也能够将本发明应用于锂离子二次电池以外的其他非水电解液电池。
工业上的可利用性
根据本发明，能够不会给电池系统内带来可能对电池特性造成影响的因素地显著减少开裂阀的腐蚀。因此，在长期的电池寿命期间，不会对开裂阀动作时的压强造成影响，且不会使电池特性降低。
Claims (10)
1.一种非水电解液二次电池，其特征在于，包括：
电池罐，其具备有开口部的电池罐主体和封闭所述开口部的盖板；
极板组，其在隔膜中保持非水电解液并收纳在所述电池罐主体的内部；和
开裂阀，其设置于所述盖板上，
所述开裂阀的阀体由因所述电池罐内的氧化还原氛围而会腐蚀的材质形成，
在所述盖板上形成有使所述开裂阀露出的贯通孔，
所述开裂阀包括：
在板材上形成有开裂槽的所述阀体；
环形部件，其由所述电池罐内成为所述氧化还原氛围时会腐蚀的材质形成，且固定在所述板材的背面侧周围边缘部使所述阀体气密地固定于所述贯通孔；和
防腐蚀箔，其由不与所述非水电解液反应且在所述氧化还原氛围下不会腐蚀的材料形成，以不对阀体的开裂动作造成影响的方式，气密地固定在位于所述贯通孔的周围的所述盖板的背面，覆盖所述阀体和所述环形部件，由此防止所述阀体和所述环形部件的腐蚀。
2.如权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述盖板由金属材料形成，
所述阀体和所述环形部件由金属材料形成。
3.如权利要求2所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述金属材料是SUS304。
4.如权利要求3所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述阀体和所述环形部件嵌合到所述贯通孔内，所述环形部件通过熔接固定在所述盖板上。
5.如权利要求1所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述防腐蚀箔是铝箔。
6.一种非水电解液二次电池，其特征在于，包括：
电池罐，其具备有开口部的电池罐主体和封闭所述开口部的盖板；
极板组，其在隔膜中保持非水电解液并收纳在所述电池罐主体的内部；和
开裂阀，其设置于所述盖板上，
所述开裂阀包括：
阀体；
环形部件，其将所述阀体固定于所述盖板；和
防腐蚀箔，其通过从所述盖板的背面侧覆盖所述阀体和环形部件，防止所述阀体和所述环形部件的腐蚀。
7.如权利要求6所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述电池罐主体和所述盖板由金属或树脂构成。
8.如权利要求7所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述金属是SUS304。
9.如权利要求6所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述防腐蚀箔是铝箔。
10.如权利要求6所述的非水电解液二次电池，其特征在于：
所述电池罐是方形结构。
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