CN104956515A - 密闭型电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供密闭型电池，在该密闭型电池中，有底圆筒状的外装罐的开口部借助绝缘垫圈而被封口体敛缝封口，该密闭型电池的特征在于，所述封口体具备第一板状构件和第二板状构件，该第一板状构件由铝或铝合金构成，该第二板状构件由比所述第一板状构件硬的材料构成且与所述第一板状构件的电池外侧面接合，至少第一板状构件的外周被敛缝封口，并且在被敛缝封口的板状构件的至少一方的表面上形成有薄壁部，该薄壁部在电池内压上升时成为所述封口体的变形的起点，在电池内压上升时，通过所述封口体的变形而在所述绝缘垫圈与所述封口体之间产生间隙，使所述外装罐内部的气体排出到所述外装罐外部。

Description

密闭型电池
技术领域
本发明涉及密闭型电池，更详细而言是涉及具备气体排出功能的密闭型电池。
背景技术
锂离子充电电池具有较高的能量密度，为高容量，因此被广泛利用为便携电话、笔记本电脑等移动信息终端的驱动电源。近来，期待锂离子充电电池用于电池驱动机动车的驱动电源、家庭用蓄电系统等要求高电压/高容量的用途。
然而，由于在锂离子充电电池中使用可燃性的有机溶剂，因此要求确保电池的安全性。因此，在用于密闭电池的封口体中组入气体排出机构，该气体排出机构在电池内压上升的情况下将电池内部的气体向电池外部排出。
使用图10来说明现有的气体排出机构所涉及的技术。图10是表示现有构造的封口体的剖视图。
现有技术所涉及的密闭型电池的封口体具备：设置有排气孔21a的阀盖21、PTC热敏电阻22、分别设置有在电池内压上升时破碎的破碎槽23a、25a的一对防爆阀23、25、防止一对防爆阀23、25的外周部相互导通的绝缘板24、以及设置有排气孔26a且与正极板电连接的端子板26。在该技术中，在电池内压上升时，首先切断一对防爆阀23、25之间的电接触来切断对阀盖21的通电。当电池内压进一步上升时，分别设置于防爆阀23、25的破碎槽23a、25a破碎而形成孔，电池内的气体经由排气孔26a、分别形成于一对防爆阀23、25的孔、以及排气孔21a而向电池外部排出。
另外，作为与提高电池的安全性相关的技术，具有下述专利文献1～3。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2010-287567号公报
专利文献2：日本特开2004-335287号公报
专利文献3：日本特开平9-120811号公报
专利文献1公开了与如下的蓄电池相互连接系统相关的技术：由蓄电池接线柱的裂纹形成的释放部在内部蓄电池压力超过了规定的蓄电池工作范围的情况下破裂，使可切断的电连接器破坏，从而切断连接板与蓄电池接线柱之间的电连接。根据该技术，能够实现用于使具备如下机构的蓄电池的释放特性成为一体的系统，其中，该机构用于同时从蓄电池组切断电池单元从而将电池单元隔离。
专利文献2公开了如下的技术：封口体上形成有被连接部分割的环状的槽，连接部设置在至少两个位置。根据该技术，能够实现如下的非水充电电池：在电池的内压异常上升的情况下可靠地在槽处产生断裂，另一方面在较小的冲击下不会意外地在槽处产生断裂。
专利文献3公开了具备能够自我恢复的第一安全阀和无法自我恢复的第二安全阀的安全阀，其中，第一安全阀能够反复开阀与闭阀，第二安全阀由残留铰链部而形成为环状的狭缝以及气密地堵塞该狭缝的热可塑性树脂构成，而且公开了如下内容：在该安全阀中，第二安全阀的开阀压力设定为比第一安全阀高且比电池壳体的封口部破损的压力低，并且，第二安全阀通过破坏热可塑性树脂使被狭缝包围的部分在铰链部处折弯而进行开阀。根据该技术，利用自我恢复的第一安全阀，在电池内压上升后也能够再次使用，此外，利用无法自我恢复的第二安全阀，能够有效地防止电池壳体的破裂。
近年来，伴随着电池进一步的高能量密度化，电池异常时的电池温度以及电池内压更加急剧地上升的可能性增加。因此，即便使用上述那样的封口体，气体排气能力也有可能无法充分地应对急剧的压力上升，并且因电池温度上升而使外装罐的强度下降，由此，可能导致外装罐的侧壁上产生裂缝。当气体、电解液从该裂缝流出时，存在引起配置于周围的构件异常的危险性。
另外，在电池驱动机动车的驱动电源、家庭用蓄电系统等中，使用将多个单电池串联及/或并联连接而成的电池组。当构成电池组的单电池的外装罐的侧壁上产生裂缝而使气体、电解液流出时，导致配置于该单电池的周围的其他单电池燃烧的风险性等增加。根据这些理由，需要防止外装罐的侧壁上产生裂缝。然而，上述各技术均未考虑这种问题。
发明内容
本发明用于解决上述技术问题，其目的在于，提供一种不使外装罐的侧壁产生裂缝就能够将电池内部的气体排出的密闭型电池。
用于解决技术问题的手段
用于解决上述技术问题的本发明是一种密闭型电池，该密闭型电池的有底圆筒状的外装罐的开口部借助绝缘垫圈而被封口体敛缝封口，其特征在于，所述封口体具备第一板状构件和第二板状构件，该第一板状构件由铝或铝合金构成，该第二板状构件由比所述第一板状构件硬的材料构成且与所述第一板状构件的电池外侧面接合，至少第一板状构件的外周被敛缝封口，并且在被敛缝封口的板状构件的至少一方的表面上形成有薄壁部，该薄壁部在电池内压上升时成为所述封口体的变形的起点，在电池内压上升时，通过所述封口体的变形而在所述绝缘垫圈与所述封口体之间产生间隙，使所述外装罐内部的气体排出到所述外装罐外部。
使用图1、2来说明由上述结构带来的效果。图1是本发明所涉及的密闭型电池的剖视图，图2是说明由于本发明所涉及的密闭型电池的封口部分的内压上升而引起的变形的图。
如图1、2所示，本发明所涉及的密闭型电池的封口体10具备由铝或铝合金构成的第一板状构件101、以及由比第一板状构件101硬的材料构成的第二板状构件102。而且，第一板状构件101的电池外侧面与第二板状构件102的电池内侧面在接合部(焊接部)10b处接合。而且，至少第一板状构件101的外周被敛缝封口，并且在被敛缝封口的板状构件的至少一方(图1中第一板状构件101)的表面上设置有壁厚比其他部分薄的薄壁部10a，由此该部分的强度减弱。
因此，在电池内压上升时，在维持封口体10的第一板状构件101与第二板状构件102之间的在焊接部10b处的接合的同时，封口体10以薄壁部10a为起点发生变形(参照图2(a)、(b))。而且，当封口体10持续发生变形时，绝缘垫圈11与封口体10的接触松动，在封口体10与绝缘垫圈11之间产生能够排出气体的间隙(参照图2(c)、(d))。由此，由于迅速在电池上形成较大的开口部，因此即便气体快速产生，气体排气能力也能够充分地应对气体的产生。因而，在形成开口后，不会由于内压而对外装罐5的侧壁造成损坏，能够显著地抑制外装罐5的侧壁上的裂缝产生。由此，能够将外装罐5内部的气体、电解液的排出方向仅向封口体10侧引导。因此，防止对在外装罐10的侧壁方向上邻接的构件造成不良影响，例如在将本发明所涉及的密闭型电池用于电池组的情况下，即便一个单电池中产生异常，也不会危害到构成电池组的其他单电池的安全性。
另外，通过第二板状构件102来提高封口体10的强度，因此避免由于冲击等而使封口体10发生毫无意义的变形。
在此，第一板状构件101和第二板状构件102无需以整个面接合，局部接合即可。另外，接合方法优选为焊接、钎焊、压接等冶金性接合，更优选为如激光焊接那样的高能量线焊接。另外，如图1所示，也可以在第一板状构件101与第二板状构件102之间局部存在间隙。
另外，第一板状构件101必须是无孔结构，以避免第二板状构件102与电解液接触，另一方面，第二板状构件102也可以是形成有孔的结构。第一板状构件101以及第二板状构件102可以分别是平坦的结构，也可以是朝向电池内侧、电池外侧形成了阶梯的结构。第一板状构件101与第二板状构件102的阶梯朝向可以相同，也可以不同。另外，各个板状构件的厚度可以固定，也可以存在变化。
另外，位于封口体10的电池内侧的第一板状构件101由铝或铝合金构成，但这些材料轻质且容易变形，并且相对于电解液的耐受性较高，因此优选作为封口体的内侧材料。
在上述结构中，能够构成为，所述第二板状构件由不锈钢或镀镍钢板构成。不锈钢以及镀镍钢板价格低廉且强度及防锈性优异，因此优选作为封口体的材料。另外，不锈钢以及镀镍钢板比作为第一板状构件的材料的铝、铝合金容易焊接，因此通过将这种材料用作位于外侧的第二板状构件的材料，能够使引线等的焊接作业变得容易。
在上述结构中，能够构成为，在所述外装罐的侧壁上设置有沿电池轴向突出的凹槽部，所述薄壁部设置在比所述凹槽部靠内周侧的位置。
在进行敛缝封口的情况下，较多地在外装罐5的侧壁上设置沿电池轴向突出的凹槽部5a，但由于电池内部的压力几乎不作用于比凹槽部5a靠外侧的封口体部分，因此在该部分处设置了薄壁部10a的情况下，有可能减小本发明的效果。因此，在形成凹槽部5a的情况下，优选薄壁部10a包含比凹槽部5a靠内侧的封口体部分而设置，更优选薄壁部10a仅设置在比凹槽部5a靠内侧的封口体部分。
另外，优选构成为，封口体10整体位于比外装罐5的顶面低的位置。当封口体10整体位于比外装罐5的顶面低的位置时，能够提高空间效率，并且能够抑制冲击直接作用于封口体10，因此能够抑制封口体10的毫无意义的变形。
在上述结构中，能够构成为，随着电池内压持续上升，所述封口体从所述外装罐完全脱离。根据该结构，能够使进行气体排出的开口面积变得非常大，因此是优选的。
在上述结构中，能够构成为，所述密闭型电池是具有正极板的锂离子充电电池，所述正极板包含由通式LixNiyM1-yO2(0.95≤x≤1.10，M是Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Ti以及Al中的至少一种，0.6≤y≤0.95)表示的锂镍复合氧化物作为正极活性物质，所述密闭型电池的体积能量密度为500Wh/L以上。
上述锂镍复合氧化物与以往作为锂离子充电电池的正极活性物质使用的锂钴复合氧化物(LiCoO2)相比，容量大、能量密度高且价格低廉，因此能够以低成本获得体积能量密度为500Wh/L以上的高能量密度的电池。然而，在使用锂镍复合氧化物的情况下，存在与使用锂钴复合氧化物的情况相比，电池异常时的气体的产生量大这一问题。但是，通过采用本发明的结构，即便在上述那样的气体快速产生的电池中，也能够抑制在外装罐的侧壁上产生裂缝。在此，上述锂镍复合氧化物的质量优选为正极活性物质全部质量的50质量％以上，更优选为80质量％以上，进一步优选为100质量％。
在此，如图3～5所示，薄壁部10a的个数可以是一个，也可以是两个以上。另外，不特别限定薄壁部的平面形状，例如，可以是直线状、曲线状这样的线状，也可以是多边形、圆形、其他不确定形状这样的平面状，还可以是上述形状的组合。另外，在设置多个薄壁部的情况下，这些薄壁部的配置可以具有规则(以相同尺寸等间隔地配置)，也可以是长度、间隔不同的随机配置，还可以是如一部分重叠这样的配置。
如图3所示，薄壁部10a例如能够为一根或多根直线状的结构。在此，直线状可以是如图3(a)所示那样沿着封口体10的直径的直线状，也可以是如图3(b)所示那样不沿着封口体10的直径的直线状。另外，在设置多根直线状的薄壁部的情况下，可以是如图3(c)所示那样均等地(等间隔地)配置于封口体10的结构，也可以是如图3(d)所示那样不均等地(随机地)配置于封口体10的结构。
另外，如图4所示，薄壁部10a能够为一根或多根曲线状的结构。在此，曲线状可以是与封口体10的外周线同心的圆状(参照图4(a))或同心的圆弧状(参照图4(b))，也可以不是与封口体10的外周线同心的圆状而是一根或多根曲线状(参照图4(c)、(d))。
另外，如图5所示，薄壁部10a能够为平面状的结构。不特别限定平面形状，能够为多边形(参照图5(a))、圆形、椭圆形、扇形、其他不确定形状(参照图5(b))。另外，如图5(c)、(d)所示，薄壁部也可以为直线状、曲线状、平面状的组合。另外，多个薄壁部10a可以是一部分相互重叠的结构(参照图5(c))，也可以是互不重叠的结构(参照图5(d))。
另外，不特别限定薄壁部的剖面形状。例如，在线状的薄壁部的情况下，剖面形状能够为由V字(三角形)状、四边形、U字状、半圆状等的凹部形成的形状，槽深可以固定，也可以变化。另外，在平面状的薄壁部的情况下，可以是具备与封口体面平行的平坦面的结构，也可以是具备具有规则凹凸或不规则凹凸的凹凸面的结构。需要说明的是，为了不使薄壁部发生断裂，优选为将凹部的角部形成钝角或倒角的结构、或者为由形成于电池内侧面的凹部构成薄壁部的结构、或者将薄壁部的剩余壁厚设成难以断裂的厚度。
在此，薄壁部10a可以如图3～5、图7(b)所示那样通过在封口体10的电池内侧面设置凹部而形成，但也可以如图6(a)、(b)、图7(a)所示那样通过在封口体10的电池外侧面设置凹部而形成。此外，还可以如图6(c)、(d)、图7(c)、(d)所示那样通过在封口体10的双面设置凹部而形成。在此，在图6中，在电池外侧面设置了凹部的情况下，以虚线示出薄壁部10a。在封口体10的双面上形成凹部的情况下，可以配置为在俯视透视封口体10时形成于双面的凹部一致(参照图7(c))，也可以配置为在俯视透视封口体10时形成于双面的凹部不重叠(参照图6(c)、图7(d))，还可以配置为在俯视透视封口体10时形成于双面的凹部的一部分重叠(参照图6(d))。
另外，在本发明中，由于在被敛缝的板状构件上设置有薄壁部10a，因此在仅第一板状构件101被敛缝封口的情况下，薄壁部10a必须形成于第一板状构件101。在此，在第一板状构件101以及第二板状构件102均被敛缝封口的情况下，薄壁部10a可以形成于第二板状构件102，也可以形成于第一板状构件101，还可以形成于第一板状构件101以及第二板状构件102这两者。在第一板状构件以及第二板状构件上形成薄壁部10a的情况下，可以配置为在俯视透视封口体10时形成于这两方板状构件101、102的薄壁部10a一致，也可以配置为在俯视透视封口体10时形成于这两方板状构件101、102的薄壁部10a不一致。另外，可以在第一板状构件以及第二板状构件接触的一侧的面上设置薄壁部10a，也可以在相反侧的面上设置薄壁部10a，但优选在相反侧的面上设置薄壁部10a。
另外，不特别限定薄壁部10a的配置。然而，被绝缘垫圈11敛缝的部分在内压上升时不会发生变形，因此在该部分处设置有薄壁部的情况下，不符合本发明所说的电池内压上升时成为封口体的变形的起点的薄壁部。即，薄壁部10a的至少一部分必须存在于未被绝缘垫圈11敛缝的封口体部分。另外，当薄壁部存在于被敛缝的部分时，有可能危害到封口可靠性，因此优选在封口体10的被敛缝的部分处不存在薄壁的部分。另外，在封口体10中设置台阶部的情况下，优选薄壁部10a的至少一部分存在于台阶部的外侧部分。
另外，不特别限定薄壁部的形成方法，但通过冲压加工而形成的方法简单，是优选的。
另外，优选构成为封口体兼作电池的正负电极中的任意一方的外部端子。通过为这种结构，能够简化电池构造。另外，优选构成为外装罐兼作另一方的外部端子。
另外，第一板状构件101、第二板状构件102能够为分别具备台阶部101a、102a的结构，也能够为没有台阶的平坦结构。另外，第一板状构件101的台阶部101a与第二板状构件102的台阶部102a的凸方向可以相同，也可以不同。另外，还可以为具备在相同方向上凸出或在不同方向上凸出的多个台阶部的结构。需要说明的是，通过设置台阶部，能够提高板状构件的强度。
发明效果
根据上述本发明，能够实现可仅从封口体侧排出气体的密闭型电池。该密闭型电池不会对配置于外装罐的侧壁侧的构件造成不良影响，例如在应用于电池组的情况下，不会损害其他电池的安全性。
附图说明
图1是本发明所涉及的密闭型电池的剖视图。
图2是说明由于本发明所涉及的密闭型电池的封口部分的内压上升而引起的变形的局部放大剖视图。
图3是表示封口体的薄壁部配置例的仰视图。
图4是表示封口体的薄壁部配置的变形例的仰视图。
图5是表示封口体的薄壁部配置的另一变形例的仰视图。
图6是在封口体的至少电池外侧面上设置有薄壁部的情况下的薄壁部配置的仰视透视图。
图7是表示封口体的薄壁部配置的变形例的剖视图。
图8是表示实施例中的封口体的薄壁部配置的仰视图，图8(a)表示实施例1～3，图8(b)表示实施例4～6，图8(c)表示实施例7～9，图8(d)表示实施例10～12，图8(e)表示实施例13～15。
图9是表示封口体的第一板状构件与第二板状构件的接合方式的变形例的剖视图。
图10是表示现有构造的封口体的剖视图。
具体实施方式
(实施方式1)
使用将本发明应用于锂离子充电电池的例子，参照附图对用于实施本发明的方式详细进行说明。图1是本发明所涉及的密闭型电池的剖视图，图2是说明由于本发明所涉及的密闭型电池的封口部分的内压上升而引起的变形的局部放大剖视图。
如图1所示，本实施方式所涉及的非水电解质充电电池具备借助隔膜3将正极板1和负极板2卷绕成涡旋状的卷绕电极组4。卷绕电极组4上下分别配置有绝缘板6、7，并且收容在有底圆筒形的金属制外装罐5的内部。而且，在外装罐5的内部注入有非水电解液(未图示)，外装罐5的开口部借助垫圈11被封口体10敛缝封口而密闭。负极板2的引线9焊接于外装罐5的内侧底部，正极板1的引线8焊接于封口体10的下表面。由此，外装罐5作为负极外部端子发挥功能，封口体10作为正极外部端子发挥功能。需要说明的是，上部绝缘板6通过形成在外装罐5的侧壁上的凹槽部5a来保持其周缘部，并从上部固定卷绕电极组4。
另外，如图1、2所示，封口体10具备由铝或铝合金构成的第一板状构件101、以及由比第一板状构件101硬的材料构成的第二板状构件102。而且，第一板状构件101的电池外侧面与第二板状构件102的电池内侧面在焊接部10b处接合。而且，第一板状构件101的平面尺寸比第二板状构件的平面尺寸大，第一板状构件101的外周被敛缝封口，而第二板状构件102的外周未被敛缝封口。而且，在被敛缝封口的第一板状构件101中设置有壁厚比其他部分薄的薄壁部10a，由此该部分的强度减弱。
在上述结构中，在电池内压上升时，在维持封口体10的第一板状构件101与第二板状构件102之间的在焊接部10b处的接合的同时，封口体10以薄壁部10a为起点发生变形(参照图2(a)、(b))。而且，当封口体10持续发生变形时，绝缘垫圈11与封口体10之间的敛缝封口松动，在封口体10与绝缘垫圈11之间产生能够排出气体的间隙(参照图2(c)、(d))。此外当电池内压持续上升时，封口体10从外装罐5脱离。因而，由于迅速在电池上形成较大的开口部，因此即便气体快速产生，气体排气能力也能够充分地应对气体的产生，在形成开口后，不会由于内压而对外装罐5的侧壁造成损坏，能够抑制外装罐5的侧壁上的裂缝产生。由此，能够将外装罐内部的气体、电解液的排出方向仅向封口体侧引导。因此，防止对在外装罐侧壁方向上邻接的构件造成不良影响，例如在将本发明所涉及的密闭型电池用于电池组的情况下，即便一个单电池中产生异常，也不会危害到构成电池组的其他电池的安全性。
需要说明的是，如图9所示，能够构成为，第一板状构件101以及第二板状构件的平面尺寸相同，第一板状构件101以及第二板状构件102的外周被敛缝封口。在该情况下，可以为仅在第二板状构件102中设置薄壁部的结构，也可以为在两方板状构件中设置薄壁部的结构。
封口体10的电池内侧的第一板状构件101由铝或铝合金构成。铝或铝合金轻质且容易变形，并且相对于电解液的耐受性较高，因此优选作为封口体10的材料。
优选封口体10的电池外侧的第二板状构件102由不锈钢或镀镍钢板构成。不锈钢或镀镍钢板具有价格低廉且强度及防锈性优异这样的优点。另外，不锈钢或镀镍钢板与作为第一板状构件的材料用的铝或铝合金相比容易焊接，因此通过将这种材料作为位于外侧的第二板状构件的材料而使用，能够使引线等的焊接作业变得容易。
需要说明的是，在不损害本发明的功能的范围内，也可以在封口体10上安装其他构件。
另外，在外装罐5的侧壁上设置有沿电池轴向突出的凹槽部5a。而且，绝缘垫圈11配置比凹槽部5a靠上侧的位置，用于固定封口体10。在此，封口体10的薄壁部10a设置在比凹槽部5a靠内周侧的位置。这是因为，即便在比凹槽部5a靠外侧的封口体10部分设置薄壁部10a，变形促进效果也较小。
另外，优选构成为封口体10的整体位于比外装罐5的顶面低的位置。当封口体10的整体位于比外装罐5的顶面低的位置时，能够提高空间效率，并且能够抑制冲击直接作用于封口体10，因此，能够抑制封口体10的毫无意义的变形。
另外，第一板状构件101、第二板状构件102能够为分别具备台阶部101a、102a的结构，也能够为没有台阶的平坦结构。另外，第一板状构件101的台阶部101a与第二板状构件102的台阶部102a的凸方向可以相同，也可以不同。另外，还可以为具备在相同方向上凸出或在不同方向上凸出的多个台阶部的结构。需要说明的是，通过设置台阶部，能够提高板状构件的强度。
另外，如图3～5所示，薄壁部的个数可以是一个，也可以是两个以上。另外，不特别限定薄壁部的平面形状，例如，可以是直线状、曲线状这样的线状，也可以是多边形、圆形、其他不确定形状这样的平面状，还可以是上述组合。另外，在设置多个薄壁部的情况下，这些薄壁部的配置可以具有规则(以相同尺寸等间隔地配置)，也可以是长度、间隔不同的随机配置，还可以是如一部分重叠这样的配置。
图3～5分别是表示封口板的薄壁部配置例的仰视图，图6是在封口板的至少电池内侧面上设置有薄壁部的情况下的薄壁部配置的仰视透视图，图7是表示封口板的薄壁部配置的变形例的剖视图。在此，直线状可以是如图3(a)所示那样沿着封口体10的直径的直线状，也可以是如图3(b)所示那样不沿着封口体10的直径的直线状。另外，在设置多根直线状的薄壁部的情况下，可以是如图3(c)所示那样均等地配置于封口体10的结构，也可以是如图3(d)所示那样不均等地配置于封口体10的结构。
另外，如图4所示，薄壁部10a例如能够为一根或多根曲线状的结构。在此，曲线状可以是如图4(a)、(b)所示那样的与封口体10的外周线同心的圆状或同心的圆弧状，也可以不是与封口体10的外周线同心的圆状而是如图4(c)、(d)所示那样的随机的曲线状。
另外，如图5所示，薄壁部10a例如能够为平面状的结构。不特别限定平面形状，能够为多边形(参照图5(a))、圆形、椭圆形、扇形、其他不确定形状(参照图5(b))。另外，如图5(c)、(d)所示，也可以为直线状、曲线状、平面状的组合。另外，多个薄壁部10a可以为相互重叠的结构(参照图5(c))也可以为互不重叠的结构(参照图5(d))。
在此，如图3～5、图7(b)所示，薄壁部10a也可以通过在封口体10的电池内侧面设置凹部而形成，但也可以如图6(a)、(b)、图7(a)所示那样，通过在封口体10的电池外侧面设置凹部而形成。此外，还可以如图6(c)、(d)、图7(c)、(d)所示那样，通过在封口体10的双面设置凹部而形成。在封口体10的双面上形成凹部的情况下，可以配置为在俯视透视封口体10时形成于双面的凹部一致(参照图7(c)，也可以配置为在俯视透视封口体10时形成于双面的凹部不重叠(参照图6(c)、图7(d))，还可以配置为在俯视透视封口体10时形成于双面的凹部的一部分重叠(参照图6(d))。
另外，不特别限定薄壁部10a的配置，但在封口体10中设置有台阶部的情况下，优选薄壁部10a的至少一部分存在于台阶部的外侧部分。
另外，不特别限定薄壁部的剖面形状。例如，在线状的薄壁部的情况下，剖面形状能够为由V字(三角形)状、四边形、U字状、半圆状等的凹部形成的形状，槽深可以固定，也可以变化。另外，在平面状的薄壁部的情况下，可以是具备与封口体面平行的平坦面的结构，也可以是具备具有规则凹凸或不规则凹凸的凹凸面的结构。需要说明的是，为了不使薄壁部发生断裂，优选为将凹部的角部形成钝角或倒角的结构、或者为由形成于电池内侧面的凹部构成薄壁部的结构、或者将薄壁部的剩余壁厚设成难以断裂的厚度。
接着，使用实施例，进一步对本发明进行说明。
(实施例1)
<正极的制作>
按照质量比100∶2.5∶1.7的比例，量取由锂镍钴铝复合氧化物(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)构成的正极活性物质、由乙炔黑构成的导电剂、以及由聚偏氟乙烯(PVDF)构成的粘合剂，并将它们与由N-甲基-2-吡咯烷酮构成的有机溶剂混合，调制出正极活性物质浆料。
接着，使用刮片，将该正极活性物质浆料以均匀的厚度涂敷在由铝箔(厚度：15μm)构成的正极集电体的双面上。
使该极板通过干燥机内去除上述有机溶剂而制作出干燥极板。使用辊压机对该干燥极板进行压制后将其裁断。然后，利用超声波焊接，将由铝构成的正极引线8安装于未涂敷正极活性物质浆料的正极集电体部分，制作出长度为573mm、宽度为57mm、厚度为163μm的正极板1。
<负极的制作>
按照质量比100∶0.6∶1的比例，混合由易石墨化碳粒子构成的负极活性物质、由聚偏氟乙烯(PVDF)构成的粘合剂、以及由羧甲基纤维素构成的增稠剂，并将它们与适量的水混合，调制出负极活性物质浆料。
接着，使用刮片，将该负极活性物质浆料以均匀的厚度涂敷在由铜箔(厚度：10μm)构成的负极集电体的双面上。
使该极板通过干燥机内去除水分而制作出干燥极板。然后，使用辊压机对该干燥极板进行压制后将其裁断。然后，利用超声波焊接，将由镍构成的负极引线9安装于未涂敷负极活性物质浆料的负极集电体部分，制作出负极板2。
<电极组的制作>
利用卷取机卷绕上述正极、负极、以及由聚乙烯制微多孔膜构成的隔膜3，并设置绝缘性的止卷带，制成卷绕电极组4。
〈封口体的制作〉
对厚度为0.8mm的圆盘状的铝板进行冲压加工，制作出直径为16.59mm的第一板状构件101，该第一板状构件101形成有由设置于成为电池内侧的面的凹部(深度为0.2mm)构成的薄壁部10a(剩余壁厚为0.6mm)、以及向电池内侧突出的台阶部101a。图8是表示实施例中的封口体的薄壁部配置的仰视图，如图8(a)所示，薄壁部的形状以及配置是沿着直径方向的一根直线状。另外，薄壁部10a的长度为1.5mm，宽度为0.5mm，剖面形状为V字状，距封口体外周缘的距离为2.0mm。
另外，对圆盘状的镀镍钢板进行冲压加工，制作出形成有向电池外侧突出的台阶部102a且直径为11.1mm的第二板状构件102。使第一板状构件101以及第二板状构件102以两者的中心一致的方式相互重叠，向第二板状构件的不与薄壁部10a重叠的位置照射激光而将两者焊接，制作出如图1所示那样的、在不与第二板状构件102重叠的第一板状构件部分处形成了薄壁部10a的构造的封口体10。
<非水电解质的调制>
以将作为电解质盐的LiPF6按照1.0M(摩尔/升)的比例溶解到非水溶剂中而得到的物质作为非水电解质，其中，该非水溶剂是将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲脂(DMC)、碳酸甲乙脂(EMC)按照体积比2∶2∶6的比例(换算成1个气压、25℃的情况下)混合而成的。
<电池的组装>
在上述电极组4的上下部位放置聚丙烯制的绝缘板6、7，将电极组4收容于外装罐5内，并对负极引线9与圆筒形外装罐5的罐底进行电阻焊接。然后，通过塑性加工，在外装罐5中形成宽度为1.0mm、深度为1.5mm的圆周状的凹槽部5a，向圆筒形外装罐5内注入上述非水电解质。然后，将封口体10与正极引线8激光焊接。使用插入有垫圈11的封口体10，对外装罐5的开口部进行敛缝加工而使该开口部封闭，制作出高度为65mm、直径为18mm的实施例1所涉及的密闭型电池。需要说明的是，圆筒形外装罐的材质是对钢板实施镀镍后而得到的，其厚度为，罐底面为0.3mm且侧壁面为0.25mm。另外，该电池的体积能量密度为600Wh/L。另外，该电池为仅封口体10的第一板状构件101被敛缝、而第二板状构件102未被敛缝的构造。
(实施例2～15)
如表1、图8所示，除了使薄壁部的配置、数量、剩余壁厚发生变化之外，与上述实施例1同样地制作出实施例2～15所涉及的密闭型电池。需要说明的是，实施例2、3的薄壁部10a的长度、距封口体外周缘的距离均与实施例1相同。另外，实施例2～15中，槽的宽度均为0.5mm，槽的剖面形状均是V字状。
另外，实施例4～6的薄壁部10a的长度为1.5mm，距封口体外周缘的距离为2.0mm。
另外，实施例7～9的薄壁部10a是距封口体外周缘的距离为2.5mm的同心圆状。
另外，实施例10～12的薄壁部10a中的曲线状的薄壁部10a是距封口体外周缘的距离为2.5mm的同心圆状，实施例10～12的薄壁部10a中的直线状的薄壁部10a的长度为1.0mm，距封口体外周缘的距离为2.0mm，在直线状的薄壁部10a的中点，与曲线状的薄壁部相交。
另外，实施例13～15的薄壁部10a中的曲线状的薄壁部10a是距封口体外周缘的距离为2.5mm的同心圆弧状，中心角为20°，实施例13～15的薄壁部10a中的直线状的薄壁部10a的长度为1.0mm，距封口体外周缘的距离为2.0mm，在同心圆弧状的薄壁部10a的中点，与直线状的薄壁部的外周侧端部相交。
(比较例1)
如图10所示，除了使用了具有一对防爆阀23、25的现有构造的封口体之外，与上述实施例1同样地制作出比较例1所涉及的密闭型电池。对于一对防爆阀23、25的破碎槽23a、25a的剩余壁厚而言，破碎槽23a中是0.04mm，破碎槽25a中是0.03mm。
〔安全性试验〕
上述实施例1～15以及比较例1所涉及的密闭型电池分别准备10个，将这些电池置于室温(25℃)的环境下，以恒流1500mA充电至电压为4.2V。然后，在设定为200℃的加热板上对电池进行了加热。通过目视来确认此时的封口体有无从外装罐脱离以及外装罐侧壁有无产生裂缝，下述表1示出其结果。
[表1]
薄壁部配置 薄壁部剩余厚度(mm) 封口板脱离数量 侧壁裂缝数量
实施例1 图8(a) 0.6 10 4
实施例2 图8(a) 0.4 10 1
实施例3 图8(a) 0.2 10 0
实施例4 图8(b) 0.6 10 2
实施例5 图8(b) 0.4 10 0
实施例6 图8(b) 0.2 10 0
实施例7 图8(c) 0.6 10 0
实施例8 图8(c) 0.4 10 0
实施例9 图8(c) 0.2 10 0
实施例10 图8(d) 0.6 10 0
实施例11 图8(d) 0.4 10 0
实施例12 图8(d) 0.2 10 0
实施例13 图8(e) 0.6 10 3
实施例14 图8(e) 0.4 10 0
实施例15 图8(e) 0.2 10 0
比较例1 图10 - 2 9
根据上述表1可知，在使用由一张铝板构成且形成有薄壁部10a的封口体10进行了封口的实施例1～15中，侧壁的裂缝产生数量为0～2，与此相对，在使用由现有的多个构件形成的封口体进行了封口的比较例1中，侧壁的裂缝数量为9，在实施例中显著地抑制了侧壁的裂缝数量。
对这种情况可进行如下推测。在实施例中，当电池内压上升时，封口体10以强度较低的薄壁部10a为起点迅速发生变形，由此，垫圈11与封口体10的接触松动而产生能够排出气体的间隙，最终在所有电池中，封口体10从外装罐5完全脱离(参照图2)。由此，由于迅速在电池上形成较大的开口部，所以即便气体快速产生，气体排气能力也能够充分地应对气体的产生，而不会在阀工作(封口体脱离)后对外装罐的侧壁造成损坏。
另一方面，在比较例1中，当电池内压上升时，断开一对防爆阀23、25的导电接触而切断电流，之后防爆阀23、25的破碎槽破裂，从而确保气体排出路径。该气体排出路径比实施例小，并且若不形成更高的压力，则不会形成气体排出路径，因此在气体排出的势头较高的情况下，外装罐5的侧壁受到损坏的可能性比实施例高。因此，在比较例1中，无法充分地抑制外装罐5的侧壁上产生裂缝。在此，当外装罐5的侧壁上产生裂缝时，气体、电解液从该裂缝中泄漏，因此，有可能对存在于产生了异常的电池的周围的构件、电池等造成不良影响。需要说明的是，在比较例1所涉及的所有电池中，确认了破碎槽23a、25a的破碎。
另外，根据实施例1～15可知，随着薄壁部10a的剩余壁厚变小，裂缝产生数量处于减少的趋势。这种情况考虑是由于随着薄壁部10a的剩余壁厚减小，封口板10通过电池内压上升而能够迅速发生变形，由此，能够迅速地进行垫圈11与封口板10之间的间隙形成和封口板10的脱离。
另外，根据实施例1～15可知，若在封口体10处设置薄壁部10a，则与其平面形状、配置(直线状、圆周状、圆弧状、这些形状的组合)无关地获得足够的效果。
根据以上的试验结果可知，通过本发明，不会招致因焊接引起的变形而能够实现具备安全性提高的附带气体排出阀的封口体的密闭型电池。
(追加事项)
上述说明中，使用将本发明应用于非水电解质充电电池的例子进行了说明，但本发明并不局限于此。例如，在镍-氢蓄电池、镍-镉蓄电池等碱性蓄电池中也能够应用本发明。
在非水电解质充电电池中应用本发明的情况下，作为电池的构成材料，能够使用如下那样的公知材料。以下示出其具体例。
用于本发明的正极板能够通过在箔状(薄板状)的正极集电体上形成正极活性物质层而构成。作为正极集电体的材料，能够使用铝、铝合金、不锈钢、钛、钛合金等，但其中采用铝或铝合金不容易引起电化学的熔敷等，因而是优选的。
作为正极活性物质，能够使用含锂过渡金属复合氧化物、以及例如包括从钴、锰、镍、铬、铁以及钒中选择出的至少一种的金属和锂在内的复合氧化物。其中，优选使用由通式LixNiyM1-yO2(0.95≤x≤1.10，M是Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Ti以及Al中的至少一种，0.6≤y≤0.95)表示的锂镍复合氧化物。
另外，在本发明使用的负极板能够通过在负极集电体上形成负极活性物质层而构成。作为负极集电体的材料，能够使用铜、铜合金、镍、镍合金、不锈钢、铝、铝合金等，但其中采用铜、铜合金、镍或者镍合金不容易引起电化学的熔敷等，因而是优选的。
另外，作为负极活性物质，能够使用能够可逆地吸附以及释放锂离子的碳材料，例如天然石墨、球状或纤维状的人造石墨、难石墨化碳(硬质碳)、易石墨化碳(软质碳)等碳材料、氧化锡、氧化硅等金属氧化物材料、硅、硅化物等含硅化合物等。
另外，作为隔膜，能够使用由聚烯烃系材料构成的微多孔膜，优选使用组合聚烯烃系材料和耐热性材料而得到的物质。作为聚烯烃，能够例示出聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等。能够单独使用这些树脂或者组合两种以上的这些树脂来使用。作为耐热性材料，能够使用芳香聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等耐热性树脂，或者耐热性树脂与无机填充剂的混合体。
另外，通过在非水溶剂中溶解锂盐来调制非水电解质。作为非水溶剂，例如单独使用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯等环状碳酸脂、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸甲乙脂等锁状碳酸脂等中的一种或者混合多种来使用。另外，作为锂盐，使用电子吸引性较强的锂盐，例如单独使用LiPF6、LiBF4、LiClO4等中的一种或者混合多种来使用。也可以在非水电解质中添加碳酸亚乙烯酯等公知的添加材料。
工业实用性
如以上说明的那样，根据本发明，能够提供一种如下的密闭性电池，该密闭性电池能够进行可抑制气体、电解液在外装罐的侧壁侧泄漏的气体排出。因而工业上的意义较大。
附图标号说明如下：
1  正极板
2  负极板
3  隔膜
4  卷绕电极组
5  外装罐
5a  凹槽部
6  上部绝缘板
7  下部绝缘板
8  正极引线
9  负极引线
10  封口体
10a  薄壁部
10b  焊接部
101  第一板状构件
101a  台阶部
102  第二板状构件
102a  台阶部
11  绝缘垫圈
21  阀盖
21a  排气孔
22  PTC热敏电阻
23  防爆阀
23a  破碎槽
24  绝缘板
25  防爆阀
25a  破碎槽
26  端子板
26a  排气孔

Claims (6)

1.一种密闭型电池，该密闭型电池的有底圆筒状的外装罐的开口部借助绝缘垫圈而被封口体敛缝封口，其特征在于，
所述封口体具备第一板状构件和第二板状构件，所述第一板状构件由铝或铝合金构成，所述第二板状构件由比所述第一板状构件硬的材料构成且与所述第一板状构件的电池外侧面接合，
至少第一板状构件的外周被敛缝封口，并且在被敛缝封口的板状构件的至少一方的表面上形成有薄壁部，该薄壁部在电池内压上升时成为所述封口体的变形的起点，
在电池内压上升时，通过所述封口体的变形而在所述绝缘垫圈与所述封口体之间产生间隙，使所述外装罐内部的气体向所述外装罐外部排出。
2.根据权利要求1所述的密闭型电池，其特征在于，
所述第二板状构件由不锈钢或镀镍钢板构成。
3.根据权利要求1或2所述的密闭型电池，其特征在于，
在所述外装罐的侧壁上设置有沿电池轴向突出的凹槽部，
所述薄壁部设置在比所述凹槽部靠内周侧的位置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密闭型电池，其特征在于，
所述封口体整体位于比所述外装罐的顶面低的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密闭型电池，其特征在于，
随着电池内压持续上升，所述封口体从所述外装罐完全脱离。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密闭型电池，其特征在于，
所述密闭型电池是具有正极板的锂离子充电电池，
所述正极板包含由通式LixNiyM1-yO2表示的锂镍复合氧化物作为正极活性物质，其中，0.95≤x≤1.10，M为Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Ti以及Al中的至少一种，0.6≤y≤0.95，
所述密闭型电池的体积能量密度为500Wh/L以上。
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