CN103650202A - 二次电池 - Google Patents

Abstract

二次电池（1）具备：容纳电解液的容器（2）；设置于该容器（2）的内部、成为发电要素的电极体（3）；设置于容器（2）、将在该容器（2）的内部产生的气体排出的压力开放阀（2b1）；设置于该压力开放阀（2b1）与电极体（3）之间、与压力开放阀（2b1）分离地覆盖该压力开放阀（2b1）的绝缘体（8）。该绝缘体（8）具有成为气体流路的多个开口部（8c）。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及二次电池。

背景技术

作为在电动汽车（EV）或混合动力汽车（HEV）、电动自行车、叉车(forklift)等中使用的大型及大容量电源，能量密度高的非水电解质二次电池（例如锂离子二次电池）受到关注，正在一边考虑高寿命及安全性等一边进行以大型化及大容量化为目标的开发。作为大容量电源，为了增大驱动电力，开发了容纳有串联或并联连接的多个电池的电池组。

作为非水电解质二次电池，例如采用在金属箔的两面形成了电极活性物质层的带状的正极及负极经由带状的隔离件（separator）卷绕为扁平形状的扁平型电极群（电极体）。公知有如下技术：为了将扁平型电极群产生的电能向外部取出，还与正极及负极一起形成扁平型电极群的没有形成电极活性物质层的金属箔（极片），在极片（tab）上接合引导件（lead）等而取出电能。另外，为了提高集电效率，将各极的极片以层叠且成束的状态接合并与引导件等焊接。为了将这样的电池用作适合于EV用途的大容量电源，为了提高能量密度，需要增加在金属箔的两面形成了电极活性物质层的带状的电极的卷绕数，并且在电池的容器（外装罐）中容纳更多的电极活性物质。

但是，通常，对于非水电解质二次电池，除了通常使用中的安全性以外，还强烈要求过充电及外部短路、或在高温环境下长时间放置等不当操作所引起的电池内压异常上升时的安全性。作为其安全对策，在非水电解质二次电池中设置根据电池内压而动作的压力开放阀，当内压在规定值以上时进行动作，将电池的容器内充满的气体向外部放出而预防电池的破裂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－143759号公报

发明概要

但是，在上述的非水电解质二次电池中，在发生了过充电或车辆碰撞等异常时，因电解质分解等产生的气体容易在电池的容器内滞留，充满的气体不被迅速地从压力开放阀向外部排出，有可能发生容器膨胀或破裂等问题。特别是，在发生了过充电或车辆碰撞等异常时，容器内的内装物（例如，因气体的喷出而破损的铝箔或树脂等）有可能从压力开放阀喷出，因此，当该内装物堵塞压力开放阀时，无法进行气体的排出，加速导致容器的膨胀或破裂等问题。

发明内容

本发明要解决的课题是，提供一种使来自容器内的气体排出稳定化从而能够提高安全性及可靠性的二次电池。

实施方式的二次电池，具备：容纳电解液的容器；设置于容器的内部、成为发电要素的电极体；设置于容器、将在容器的内部产生的气体排出的压力开放阀；以及设置于压力开放阀与电极体之间、与压力开放阀分离地将该压力开放阀覆盖的绝缘体；绝缘体具有成为气体的流路的多个开口部。

附图说明

图1是表示一实施方式的二次电池的概略构成的分解立体图。

图2是对图1所示的二次电池的一部分进行放大表示的外观立体图。

图3是对图1所示的二次电池的一部分进行放大表示的剖面图。

图4是表示图1所示的二次电池具备的绝缘体的第1变形例的外观立体图。

图5是表示图1所示的二次电池具备的绝缘体的第2变形例的外观立体图。

具体实施方式

参照附图对一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的二次电池1具备：由容器主体2a及盖体2b构成的容器2；在该容器2内设置的电极体3；在盖体2b上设置的一对正极端子4及负极端子5；将电极体3的正极与正极端子4电连接的正极引导件6；将电极体3的负极与负极端子5电连接的负极引导件7；位于盖体2b和电极体3之间的绝缘体8。作为该二次电池1，例如可以举出锂离子电池等非水电解质二次电池。

容器2是扁平的长方体形状的外装容器（壳体），例如由铝或铝合金、不锈钢等金属材料形成。该容器2具有上端（图1中）开口的一端开口的容器主体2a、和将该容器主体2a的开口封闭的矩形板状的盖体2b，该盖体2b与容器主体2a焊接而气密及液密地形成该容器2。并且，在容器主体2a的内面，为了容器主体2a与正极引导件6及负极引导件7之间的绝缘而设有绝缘层（例如绝缘片等）。

并且，在盖体2b上，使例如矩形状的压力开放阀2b1位于该盖体2b的中央部而设置。该压力开放阀2b1形成有槽，使得该压力开放阀2b1受到规定值以上的压力时成为开状态。因此，在由于二次电池1的异常等而在容器2内产生气体、容器2的内压上升到规定值以上时，压力开放阀2b1成为开状态而将容器2内的气体排出，降低容器2的内压而防止二次电池1的膨胀或破裂等问题。并且，压力开放阀2b1的位置不限于盖体2b的中央，也可以是该中央以外的位置，并且，槽的深度、形状以及压力开放阀2b1的面积也可以根据希望使其开放的压力来进行适宜变更。

另外，盖体2b设有用于向容器2内注入电解液的注液口2b2。该注液口2b2是贯通孔，例如形成为圆形状。并且，在二次电池1装配后从注液口2b2以规定量（例如容器2内的电极体3被电解液充分浸泡的量）向容器2内注入电解液。其后，注液口2b2通过焊接等而被密封。并且，注液口2b2的位置、形状、大小可以根据需要而适宜变更。

电极体3将表面由正极活性物质覆膜的正极集电体（正极）和表面由负极活性物质覆膜的负极集电体（负极）经由隔离件卷绕而形成扁平形状。该电极体3是电极群，作为发电要素发挥功能，该电极体3的卷绕轴方向的两端部的一方作为正极集电极片3a发挥功能，另一方作为负极集电极片3b发挥功能。并且，作为正极集电体及负极集电体，例如可以使用金属箔等。

正极端子4设置在盖体2b的长度方向的一端部，负极端子5设置在其另一端部。这些正极端子4及负极端子5，以使压力开放阀2b1及注液口2b2位于其间的方式在电极体3的卷绕轴方向上排列，由金属等具有导电性的材料形成。正极端子4贯通盖体2b而延伸，与正极引导件6接合。同样地，负极端子5也贯通盖体2b而延伸，与负极引导件7接合。

在正极端子4与盖体2b之间，设有合成树脂或玻璃等绝缘体、例如称为垫片（gasket）的正极密封件4a。同样地，在负极端子5与盖体2b之间，也设有合成树脂或玻璃等绝缘体、例如称为垫片的负极密封件5a。这些正极密封件4a及负极密封件5a将正极端子4及负极端子5与容器2之间气密及液密地密封并电绝缘。

正极引导件6由金属等具有导电性的材料形成，是经由正极固定引导件9将电极体3的正极集电极片3a与正极端子4电连接的引导件部。正极固定引导件9由金属等具有导电性的材料形成，是将电极体3的正极集电极片3a收束的引导件部。正极引导件6从容器2的顶面（盖体2b的背面）沿着其侧面（容器主体2a的侧面）延伸，形成为将正极固定引导件9及正极集电极片3a夹入的形状。该正极引导件6的电极体3侧的端部、即正极引导件6的一对脚部的端部通过超声波焊接而与正极固定引导件9接合。并且，在正极引导件6的盖体2b侧的端部，形成有正极端子孔6a，正极端子4嵌入在该正极端子孔6a中而与正极引导件6接合。

负极引导件7由金属等具有导电性的材料形成，是经由负极固定引导件10将电极体3的负极集电极片3b与负极端子5电连接的引导件部。负极固定引导件10由金属等具有导电性的材料形成，是将电极体3的负极集电极片3b收束的引导件部。负极引导件7从容器2的顶面（盖体2b的背面）沿着其侧面（容器主体2a的侧面）延伸，形成为将负极固定引导件10及负极集电极片3b夹入的形状。该负极引导件7的电极体3侧的端部、即负极引导件7的一对脚部的端部通过超声波焊接而与负极固定引导件10接合。并且，在负极引导件7的盖体2b侧的端部，形成有负极端子孔7a，负极端子5嵌入在该负极端子孔7a中而与负极引导件7接合。

绝缘体8如图2所示，具有：板状的主体8a；使该主体8a与盖体2b分离的多个分离部8b；成为容器2内产生的气体的流路的多个开口部8c；注液用的开口部8d；加强用的多个肋8e及轴套（boss）8f；正极引导件6用的容纳室8g；以及负极引导件7用的容纳室8h。

主体8a在盖体2b与电极体3之间以与压力开放阀2b1分离且覆盖该压力开放阀2b1的方式设置（参照图1），防止压力开放阀2b1与电极体3直接接触。主体8a例如由苯酚树脂等树脂材料形成，即使在容器2内的温度达到高温的情况下也能够维持其形状。并且，主体8a及其它部分8b～8h用相同材料一体地形成，但是不限于此，例如也可以用不同材料形成，此外也可以分体形成。

各分离部8b使盖体2b与主体8a分离，是形成并维持将容器2内产生的气体向容器2外排出时成为气体流路的间隙的部件。这些分离部8b形成为棱柱状，在主体8a的盖体2b侧的表面以直立状态按等间隔设置。各分离部8b之间用作成为从主体8a与容器2之间的间隙流过的气体的流路的开口部。并且，分离部8b形成为棱柱状，但是不限于此，例如也可以形成为圆柱状，其形状没有限定。并且，各分离部8c设为规定间隔以等间隔排列，但是不限于此，例如也可以按照随机的间隔排列。

各开口部8c分别是在主体8a上形成的贯通孔，成为将容器2内产生的气体向容器2外排出时的气体的流路。并且，开口部8c的形状及大小等被设定为：开口部8c作为气体流路而良好地发挥功能，并且，能够通过绝缘体8而在压力开放时防止容器2内的内装物（例如因气体喷出而破损的铝箔或树脂等）向外部喷出。例如，优选的是，开口部8c的形状是圆形状，其大小是直径为4mm以下，但是不限于此，其形状也可以为四方形状，其形状及大小没有限定。并且，优选的是，各开口部8c的合计开口面积相对于压力开放阀2b1的开口面积而言处于45%以上65%以下的范围内。这是因为，若各开口部8c的合计开口面积相对于压力开放阀2b1的开口面积而言小于45%，则气体的流动恶化，若大于65%，则难以防止容器2内的内装物的喷出。

注液用的开口部8d是在主体2a上形成的贯通孔，设置在与盖体2b的注液口2b2相对的位置上。由此，从注液口2b2注入的电解液通过开口部8d，在主体8a的盖体2b侧的表面上无滞留地供给到容器2内。但是，在电解液的滞留不成为问题的情况下，也可以不设置注液用的开口部8d。此时，各开口部8c作为注液用的开口部发挥功能。

各肋8e及轴套8f设置在主体8a的盖体2b侧的表面，是对绝缘体8进行加强的加强部。由此，即使在来自电极体3侧的压力（例如由容器2内产生的气体引起的压力或压力开放阀2b1开放时由电解液引起的压力）施加于绝缘体8的情况下，也能够维持绝缘体8的形状。各肋8e及轴套8f由与主体8a相同的材料形成。这些肋8e及轴套8f的形状、个数、位置可以根据需要进行适宜变更。并且，在本实施方式中，肋8e与轴套8f一体化，但是不限于此，也可以不使它们一体化。并且，在本实施方式中，对轴套8f设有注液用的开口部8d，但是不限于此，也可以变更轴套8f的位置。

容纳室8g是容纳正极引导件6的一部分的空间。该容纳室8g具有使正极引导件6的一对脚部通过的一对切口部。同样地，容纳室8h是容纳负极引导件7的一部分的空间。该容纳室8h具有使负极引导件7的一对脚部通过的一对切口部。

在这样构成的二次电池1中，例如，当发生了过充电或车辆碰撞等异常时，存在因电解质的分解等而在容器2内产生气体的情况。该气体滞留于容器2内，该容器2的内压上升至规定值以上时，压力开放阀2b1成为开状态。与此相对应地，如图3所示，容器2内的气体通过绝缘体8的各开口部8c，流入绝缘体8的主体8a与盖体2b之间的空间，在该空间中流动并从压力开放阀2b1排出。并且，此时，虽然容器2内的内装物（例如因气体喷出而破损的铝箔或树脂等）利用压力开放阀2b1开放时容器2的内部与外部之间的压力差而要向压力开放阀2b1移动，但是该移动被绝缘体8阻断，能够防止容器2内的内装物到达压力开放阀2b1。即，能够防止利用压力开放阀2b1开放时的容器2的内部与外部之间的压力差、容器2内的内装物向容器2外喷出而堵塞压力开放阀2b1。

如以上说明的那样，根据上述实施方式，绝缘体8与压力开放阀2b1分离地位于该压力开放阀2b1与电极体3之间，并且，具有成为容器2内产生的气体的流路的多个开口部8c。由此，能够利用各开口部8c确保气体的流路，并且能够利用绝缘体8抑制容器2内的内装物（例如因气体喷出而破损的铝箔或树脂等）向压力开放阀2b1的移动。例如，在发生了过充电或车辆碰撞等异常时，能够抑制容器2内的内装物从压力开放阀2b1喷出，避免因该内装物而使压力开放阀2b1闭塞的情况。因此，容器2内产生的气体从压力开放阀2b1迅速地向容器2的外部放出，不会在容器2的内部滞留，因此能够防止容器2膨胀或破裂等问题的发生。这样，通过使来自容器2内部的气体排出稳定化，能够使二次电池1的安全性及可靠性提高。

并且，绝缘体8具有维持压力开放阀2b1与绝缘体8之间的分离状态的多个分离部8b，因此，例如，即使利用压力开放阀2b1开放时容器2的内部与外部之间的压力差而将绝缘体8向压力开放阀2b1侧牵引，也能够维持压力开放阀2b1与绝缘体8之间的分离状态，因此能够可靠地确保成为气体流路的间隙。由此，由于容器2内产生的气体从压力开放阀2b1迅速地向容器2的外部放出，所以能够可靠地使从容器2内部的气体排出稳定化。

并且，各分离部8b在绝缘体8的周缘以规定间隔设置，因此，能够不妨碍从各开口部8c流向压力开放阀2b1的气体的流动地维持压力开放阀2b1与绝缘体8之间的分离状态。由此，容器2内产生的气体从压力开放阀2b1更迅速地向容器2的外部放出，所以能够更加可靠地使从容器2内部的气体排出稳定化。

并且，各开口部8c的合计开口面积相对于压力开放阀2b1的开口面积而言在45%以上65%以下的范围内的情况下，能够确保良好的气体流动并可靠地防止容器2内的内装物（例如因气体喷出而破损的铝箔或树脂等）的喷出。

并且，绝缘体8具有肋8e或轴套8f作为对绝缘体进行加强的加强部，因此，例如，即使利用压力开放阀2b1开放时的容器2的内部与外部之间的压力差而将绝缘体8向压力开放阀2b1侧牵引，也能够维持绝缘体8的形状，因此能够可靠地确保成为气体流路的间隙。由此，容器2内产生的气体从压力开放阀2b1迅速地向容器2的外部放出，因此能够更加可靠地使从容器2内部的气体排出稳定化。

并且，绝缘体8与电极体3分离，因此绝缘体8与电极体3之间的空间作为与各开口部8c相连的气体流路而发挥功能。由此，容器2内产生的气体从压力开放阀2b1迅速地向容器2的外部放出，因此能够更加可靠地使从容器2内部的气体排出稳定化。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但是该实施方式是作为例子而示出的，并非对发明范围进行限定。这些新的实施方式可以通过其它各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明范围及主旨中，并且包含于权利要求记载的发明及其等价范围中。

例如，在上述的实施方式中，开口部8c的形状为圆形状，但是不限于此，例如，如图4所示，该形状可以为四方形状，或者如图5所示，可以为楕圆形状，其形状没有限定。

Claims (6)

1.一种二次电池，其特征在于，具备：

容器，容纳电解液；

电极体，设置于上述容器的内部，成为发电要素；

压力开放阀，设置于上述容器，将在上述容器的内部产生的气体排出；以及

绝缘体，设置于上述压力开放阀与上述电极体之间，与上述压力开放阀分离地将上述压力开放阀覆盖；

上述绝缘体具有成为上述气体的流路的多个开口部。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述绝缘体具有维持上述压力开放阀与上述绝缘体之间的分离状态的多个分离部。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，

上述多个分离部在上述绝缘体的周缘以规定间隔设置。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述多个开口部的合计开口面积相对于上述压力开放阀的开口面积而言在45%以上65%以下的范围内。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述绝缘体具有对上述绝缘体进行加强的加强部。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

上述绝缘体与上述电极体分离。

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