CN107949927A - 电池、电池壳、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电装置以及电力系统 - Google Patents

Abstract

一种电池具有：电极体；以及电池壳，其容纳电极体并具有底部。底部具有圆弧形凹槽，并且所述凹槽相对于底部中心的开口角度为0.5°以上到56°以下。所述凹槽的内径相对于底部的外径的比率为44％以上到77％以下。

Description

电池、电池壳、电池组、电子装置、电动车辆、蓄电装置以及电 力系统

技术领域

本发明涉及一种电池、一种电池壳、一种电池组、一种电子装置、一种电动车辆、一种蓄电装置以及一种电力系统。

背景技术

近年来，在大多数电子装置中使用锂离子二次电池。在锂离子二次电池中，例如，在过充电状态下施加了异常热量时，壳底侧(底侧)的气体压力异常上升，电池有可能发生破裂。特别是在具有高容量高输出的锂离子二次电池中，不仅施加异常热量时产生的气体量多，而且电极体的中心孔的直径也变小。因此，向电池的密封部分侧(顶侧)释放的气体减少，壳底侧的气体压力趋于异常上升。

为了防止如上所述的电池的这种破裂，提出了一种电池，其中，在电池壳的壳底中设置凹槽，使得当对电池施加异常热量时，凹槽部分破裂，并且产生的气体从壳底排出。例如，专利文献1记载了由在电池中产生的气体压力引起的电池壳的底部的薄壁部分的破坏压力大于防爆密封板的阀体的破坏压力并小于电池密封部分的耐受压力。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.6-333548

发明内容

本发明要解决的问题

本技术的目的在于提供一种电池、一种电池壳、一种电池组、一种电子装置、一种电动车辆、一种蓄电装置以及一种电力系统，其能够在施加异常热量时提高安全性，同时抑制电池壳的底部的机械强度降低。

解决问题的办法

为了解决上述问题，本技术的第一方面是一种电池，包括：电极体；以及电池壳，其容纳电极体并具有底部，其中，所述底部具有圆弧形凹槽，所述凹槽相对于圆弧的中心的开口角度为0.5°以上且56°以下，并且所述凹槽的内径相对于底部的外径的比率为44％以上且77％以下。

本技术的第二方面是一种电池组，其包括本技术的第一方面的电池和用于控制电池的控制单元。

本技术的第三方面是一种电子装置，其包括本技术的第一方面的电池并从电池接收电力。

本技术的第四方面是一种电动车辆，其包括本技术的第一方面的电池；转换器，用于将从电池供应的电力转换成车辆的驱动力；以及控制装置，用于基于关于电池的信息来执行关于车辆控制的信息处理。

本技术的第五方面是一种蓄电装置，其包括本技术的第一方面的电池并且向与电池连接的电子装置供应电力。

本技术的第六方面是一种电力系统，其包括本技术的第一方面的电池并从电池接收电力。

本技术的第七方面是一种电池壳，其包括具有圆弧形凹槽的底部，其中，所述凹槽相对于圆弧的中心的开口角度为0.5°以上且56°以下，并且所述凹槽的内径相对于底部的外径的比率为44％以上且77％以下。

本发明的效果

如上所述，本技术可以在施加异常热量时提高安全性，同时抑制电池壳的底部的机械强度降低。

附图说明

图1是示出根据本技术的第一实施例的非水电解质二次电池的配置示例的截面图；

图2A是例示具有圆弧形凹槽的壳底的平面图；图2B是沿着图2A中的线IIB-IIB截取的截面图；图2C是由图2B中的双点划线包围的部分的放大截面图；

图3是用于说明向电池施加异常热量时的热量流动的示意图；

图4是图1所示的缠绕电极体的一部分的放大截面图；

图5是用于说明向电池施加异常热量时生成的气体的流动的示意图；

图6A是示出根据本技术的第一实施例的修改示例1的非水电解质二次电池的壳底的配置示例的截面图；图6B是示出根据本技术的第一实施例的修改示例2的非水电解质二次电池的壳底的配置示例的截面图；

图7是示出根据本技术的第二实施例的电子装置的配置示例的框图；

图8是示出根据本技术的第三实施例的蓄电系统的配置示例的示意图；

图9是示出根据本技术第四实施例的电动车辆的配置示例的示意图；

图10A是示出凹槽11Gv相对于壳底的中心的开口角度θ与试验合格率之间的关系的曲线图；图10B是示出凹槽的内径R_in相对于壳底的外径R_out的比率Ra与试验合格率之间的关系的曲线图；

图11A是示出凹槽底的壳底的厚度t与试验合格率之间的关系的曲线图；图11B是示出凹槽的宽度w与试验合格率之间的关系的曲线图；

图12是示出电池的体积能量密度与试验合格率之间的关系的曲线图。

具体实施方式

将按照以下顺序描述本技术的实施例。

1、第一实施例(圆柱型电池的示例)

2、第二实施例(电池组和电子装置的示例)

3、第三实施例(蓄电系统的示例)

4、第四实施例(电动车辆的示例)

<1、第一实施例>

[电池的配置]

在下文中，将参考图1描述根据本技术的第一实施例的非水电解质二次电池(在下文中，简称为“电池”)的配置示例。例如，该电池是所谓的锂离子二次电池，其中，负极的容量由作为电极反应物的锂(Li)的吸收和释放引起的电容分量表示。该电池是所谓的圆柱型电池，包括通过介入隔板23堆叠一对条状正极21和条状负极22并且在大致中空圆柱形电池壳11中缠绕所产生的堆叠体而获得的缠绕电极体20。电池壳11由镀镍(Ni)铁(Fe)构成，其一端吸收，而另一端开放。将作为电解质的电解液注入到电池壳11中，并且用电解液浸渍正极21、负极22和隔板23。此外，一对绝缘板12和13垂直于缠绕的外周表面设置，以夹住缠绕电极体20。注意，在下面的描述中，在电池的两端侧中，电池壳11的吸收端侧可以称为“底侧”，并且电池壳11在其相对侧上的开口端侧可以称为“顶侧”。

电池盖14、设置在电池盖14内部的安全阀机构15以及正温度系数元件(PTC元件)16通过密封垫17卷曲而附接到电池壳11的开口端。这密封了电池壳11的内部。例如，电池盖14由与电池壳11相同的物质构成。例如，在异常时在电池壳11的内部产生气体的情况下，安全阀机构15裂开并从电池顶部排出气体。另外，安全阀机构15与电池盖14电连接。在由于内部短路、从外部加热等而使电池的内部压力达到一定程度以上的情况下，盘板15A反转，以切断电池盖14和缠绕电极体20之间的电连接。例如，密封垫17由绝缘物质构成，其表面涂布有沥青。

缠绕电极体20具有大致圆柱形状。缠绕电极体20具有从其一个端面的中心朝向其另一端面的中心贯穿缠绕电极体20的中心孔20H。中心销24插入中心孔20H中。中心销24是两端开口的筒状。因此，在电池壳11内产生气体的情况下，中心销24用作从底侧向顶侧引导气体的流路。

由铝(Al)等构成的正极引线25与缠绕电极体20的正极21连接。由镍等构成的负极引线26与负极22连接。正极引线25通过焊接到安全阀机构15而电连接到电池盖14。负极引线26焊接并电连接到电池壳11。

在根据第一实施例的电池中，每对正极21和负极22的完全充电状态的开路电压(即，电池电压)可以是4.2V或更小，但是可以被设计为高于4.2V，优选为4.4V以上且6.0V以下，更优选为4.4V以上且5.0V以下。通过更高的电池电压，可以获得更高的能量密度。

在下文中，依次说明构成根据第一实施例的电池的电池壳11、正极21、负极22、隔板23和电解液。

(电池壳)

电池壳11在底侧具有作为底部的壳底11Bt。当从竖直方向观察壳底11Bt时，壳底11Bt具有如图2A所示的圆形形状。在壳底11Bt的两个表面中，电池壳11内部的表面(在下文中，简称为“壳底11Bt”的内表面)具有一个凹槽11Gv，如图2A和图2B所示。凹槽11Gv具有圆弧形，更具体地，C形或倒C形。凹槽11Gv的圆弧的中心优选与壳底11Bt的中心一致。即，凹槽11Gv的圆弧优选与壳底11Bt的外周同心。

在第一实施例中的电池壳11优选用于体积能量密度超过380Wh/L的电池，更优选用于体积能量密度为430Wh/L以上的电池。这是因为在具有这种体积能量密度的电池中，在过充电状态等下施加异常热量时产生的气体量特别大，并且电池内的气体压力易于上升至比安全阀机构15的气体释放压力(操作压力)高的水平。

凹槽11Gv相对于圆弧的中心的开口角度θ为0.5°以上且56°以下。在此，如图2A所示，获得凹槽11Gv相对于圆弧中心的开口角度θ，作为连接凹槽11Gv的外周的两端和壳底11Bt的中心O的直线所形成的角度。

如果开口角度θ小于0.5°，则由于开口角度θ小，所以在过充电状态等下在外部向电池施加异常热量时，壳底11Bt的凹槽11Gv的整个部分打开，电池的内含物可能会喷出。另外，当处于过充电状态等的电池掉落时，壳底11Bt的凹槽11Gv的整个部分打开，并且电池的内含物可能从电池壳11喷出。同时，如果开口角度θ超过56°，则由于开口角度θ大，所以在过充电状态等下在外部向电池施加异常热量时，壳底11Bt的开口面积变小，电池有可能破裂。

顺便提及，在凹槽11Gv是环形的情况下，当在过充电状态等下异常热量施加于电池时，或者当处于过充电状态等的电池掉落时，整个凹槽11Gv大幅打开，因此电池的内含物可能喷出电池壳11。

凹槽11Gv的内径(直径)R_in相对于壳底11Bt的外径(直径)R_out的比率Ra(＝(R_in/R_out)×100)为44％以上且77％以下。如果比率Ra小于44％，则由于凹槽11Gv距壳底11Bt的外周太远，所以在过充电状态等下对电池施加异常热量时，电池有可能破裂。如果比率Ra超过77％，则处于过充电状态的电池等落下时，由于壳底11Bt的开口面积大，所以电池的内含物会喷出(jump out)。

此处，将参照图3更具体地描述将比率Ra设置为44％或更大的原因。当在过度充电状态等下从外部向电池施加异常热量时，从缠绕电极体20的外周部分产生热(火焰)。该热量具有软化壳底11Bt的凹槽11Gv的功能，并且随着凹槽11Gv更靠近缠绕电极体的外周部分，更容易软化凹槽11Gv。当比率Ra为44％或更大时，由于凹槽11Gv靠近缠绕电极体20的外周部分，所以当在过度充电状态等下从外部向电池施加异常热量时，壳底11Bt的凹槽11Gv容易软化。因此，壳底11Bt的凹槽11Gv由于产生的气体在底侧的气体压力的增加而裂开，并且气体可以释放到外部。另一方面，在比率Ra小于44％时，由于凹槽11Gv远离缠绕电极体20的外周部分，所以在过充电状态等下从外部向电池施加异常热量时，凹槽11Gv几乎没有软化。因此，即使由于产生的气体而导致底侧的气体压力上升，壳底11Bt也不会裂开，从而无法将气体排出到外部。

在凹槽11Gv具有从凹槽11Gv的开口侧向底部侧变窄的锥形形状的情况下，在形成在凹槽11Gv的内侧表面11Sa和壳底11Bt的底面11Sb之间的边界处的角落位置，确定凹槽11Gv的内径Rin。另外，如图2C所示，在凹槽11Gv的内侧面11Sa与壳底11Bt的底面11Sb之间的边界具有R形状等的情况下，在通过假想延伸凹槽11Gv的内侧表面11Sa而获得的表面与假想延伸壳底11Bt的底面11Sb而获得的表面之间的交点P处，确定凹槽11Gv的内径Rin。

在凹槽11Gv的底部的壳底11Bt的厚度t(在下文中，简称为“凹槽11Gv的底部厚度”)优选为0.020mm以上且0.150mm以下。如果凹槽11Gv的底部厚度t小于0.020mm，则当处于过度充电状态等的电池落下时，电池内含物可能喷出电池壳11。如果凹槽11Gv的底部厚度t大于0.150mm，则当在过充电状态等下对电池施加异常热量时，电池将破裂。顺便提及，在凹槽11Gv的底部例如是弯曲的并且凹槽11Gv的底部厚度不均匀的情况下，凹槽11Gv的底部厚度的最薄部分的厚度定义为凹槽11Gv的底部厚度。

凹槽11Gv的宽度w优选为0.10mm以上且1.00mm以下。如果宽度w小于0.10mm，则当在过充电状态等下对电池施加异常热量时，电池将破裂。如果宽度w大于1.00mm，则当过充电状态等的电池落下时，电池内含物可能喷出电池壳11。顺便提及，在凹槽11Gv的侧表面是斜面、曲面等的情况下，将在壳底11Bt的厚度方向上移位的凹槽11Gv的宽度的最宽部分的宽度定义为凹槽11Gv的宽度。凹槽11Gv的斜面的开口角度例如为0°以上且90°以下。

凹槽11Gv的气体释放压力(裂开压力)优选地高于安全阀机构15的气体释放压力(操作压力)。这是因为在向电池施加异常热量时的过度充电状态等下，壳底11Bt的凹槽11Gv旨在将气体释放到电池的外部，因此，在正常使用时，需要防止凹槽11Gv裂开。凹槽11Gv的气体释放压力优选低于处于过度充电状态等下的电池的密封部分破裂的电池内部压力。这是因为，当在过充电状态等下向电池施加异常热量时，可以在电池破裂之前通过凹槽11Gv的裂开将气体排出到电池外部。具体而言，凹槽11Gv的气体释放压力优选在20kgf/cm²以上且100kgf/cm²以下的范围内。

凹槽11Gv的横截面形状例如是大致多边形形状、大致部分圆形形状、大致部分椭圆形形状或不确定形状，但不限于此。曲率R等可以赋予多边形的顶部。多边形形状的示例包括三角形形状、诸如梯形或矩形等四边形形状以及五边形形状。此处，“部分圆形形状”是圆形的一部分，例如，半圆形。部分椭圆形形状是椭圆形的一部分，例如，半椭圆形。在凹槽11Gv具有底面的情况下，底面可以是例如平坦表面、具有台阶的不平坦表面、具有起伏的弯曲表面或通过将这些表面中的两种或更多种组合而获得的复合表面。

(正极)

例如，如图4所示，正极21具有正极活性物质层21B设置在正极集电体21A的两个表面上的结构。注意，虽未示出，但正极活性物质层21B也可以仅设置在正极集电体21A的一个表面上。例如，正极集电体21A由诸如铝箔、镍箔、不锈钢箔等金属箔构成。例如，正极活性物质层21B含有能够吸收和释放电极反应物锂(Li)的正极活性物质。如果需要，正极活性物质层21B可以进一步包含添加剂。作为添加剂，例如，可以使用导电剂和粘合剂中的至少一种。

(正极活性物质)

作为正极活性物质，例如，可以适当使用诸如氧化锂、锂磷氧化物、硫化锂、含锂的层间化合物等含锂化合物，也可以混合并且使用其两种或更多种。为了提高能量密度，含有锂、过渡金属元素和氧(O)的含锂化合物是优选的。这种含锂化合物的示例包括具有在式(A)中所示的层状岩盐型结构的锂复合氧化物和具有在式(B)中所示的橄榄石型结构的锂复合磷酸盐。含锂化合物更优选含有选自由钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)和铁(Fe)组成的组中的至少一个，作为过渡金属元素。这种含锂化合物的示例包括具有由式(C)、(D)或(E)表示的层状岩盐型结构的锂复合氧化物、具有由式F)表示的尖晶石型结构的锂复合氧化物、以及具有由式(G)表示的橄榄石型结构的锂复合磷酸盐。其具体示例包括LiNi_0.50Co_0.20Mn_0.30O₂、Li_aCoO₂(a≈1)、Li_bNiO₂(b≈1)、Li_c1Ni_c2Co_1-c2O₂(c1≈1、0<c2<1)、Li_dMn₂O₄(d≈1)和Li_eFePO₄(e≈1)。

Li_pNi_(1-q-r)Mn_qM1_rO_(2-y)X_z···(A)

(在式(A)中，M1表示除镍(Ni)和锰(Mn)以外的选自第2族至第15族中的至少一种元素，X表示氧(O)以外的第16族元素和第17族元素中的至少一种。p、q、y和z是在0≤p≤1.5、0≤q≤1.0、0≤r≤1.0、-0.10≤y≤0.20和0≤z≤0.2的范围内的值。)

Li_aM2_bPO₄···(B)

(在式(B)中，M2表示选自第2族至第15族中的至少一种元素。a和b是在0≤a≤2.0和0.5≤b≤2.0范围内的值。)

Li_fMn_(1-g-h)Ni_gM3_hO_(2-j)F_k···(C)

(规定在式(C)中，M3表示选自由钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)构成的组中的至少一个。f、g、h、j以及k为在0.8≤f≤1.2、0<g<0.5、0≤h≤0.5、g+h<1、-0.1≤j≤0.2以及0≤k≤0.1范围内的值。注意，锂的成分根据充放电状态而变化，f的值表示完全放电状态下的值。)

Li_mNi_(1-n)M4_nO_(2-p)F_q···(D)

(规定在式(D)中，M4表示选自由钴(Co)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)构成的组中的至少一个。m、n、p和q是在0.8≤m≤1.2、0.005≤n≤0.5、-0.1≤p≤0.2和0≤q≤0.1的范围内的值。注意，锂的成分根据充放电状态而变化，m的值表示完全放电状态下的值。)

Li_rCo_(1-s)M5_sO_(2-t)F_u···(E)

(规定在式(E)中，M5表示选自由镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)构成的组中的至少一个。r、s、t和u是在0.8≤r≤1.2、0≤s≤0.5、-0.1≤t≤0.2和0≤u≤0.1的范围内的值。注意，锂的成分根据充放电状态而变化，r的值表示完全放电状态下的值。)

Li_vMn_2-wM6_wO_xF_y···(F)

(规定在式(F)中，M6表示选自由钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)构成的组中的至少一个。v、w、x和y是在0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6、3.7≤x≤4.1和0≤y≤0.1的范围内的值。注意，锂的成分根据状态充放电状态而变化，v的值表示完全放电状态的值)。

Li_zM7PO₄···(G)

(规定在式(G)中，M7表示选自由钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)和锆(Zr)构成的组中的至少一个。z为0.9≤z≤1.1的范围内的值。注意，锂的成分根据充放电状态而变化，z的值表示完全放电状态的值)。

含有镍(Ni)的含锂化合物优选具有80％以上的Ni含量。这是因为80％或更多的Ni含量使得可以获得高电池容量。如上所述，使用这种Ni含量高的含锂化合物，使得电池容量变高，但在施加异常热量时，正极21中的气体产生量(氧释放量)变得非常大。在使用具有大量气体产生的这种电极的情况下，根据第一实施例的电池表现出特别优异的安全改进效果。

Ni含量为80％以上的含锂化合物优选为式(H)表示的正极物质。

Li_vNi_wM8_xM9_yO_z···(H)

(在式(H)中、满足0<v<2、w+x+y≤1、0.8≤w≤1、0≤x≤0.2、0≤y≤0.2并且0<z<3，M8和M9均表示选自钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铬(Cr)、钒(V)、钛Ti)、镁(Mg)和锆(Zr)中的至少一个)。

能够吸收和释放锂的正极物质的其他示例包括不含锂的无机化合物，例如，MnO₂、V₂O₅、V₆O₁₃、NiS或MoS。

能够吸收和释放锂的正极物质可以是除上述物质以外的物质。另外，也可以将上面例示的两种或更多种正极物质以任意组合进行混合。

(粘合剂)

作为粘合物质，例如，使用选自诸如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)以及羧甲基纤维素(CMC)等树脂物质、主要含有这些树脂物质的共聚物中的至少一种。

(导电剂)

导电剂的示例包括诸如石墨、炭黑或科琴黑等碳物质。这些物质单独使用或以两种或更多种的混合物使用。此外，除了碳物质之外，可以使用金属材料、导电聚合物材料等，只要具有导电性即可。

(负极)

例如，如图4所示，负极22具有在负极集电体22A的两个表面上设置负极活性物质层22B的结构。注意，虽然没有示出，但负极活性物质层22B也可以仅设置在负极集电体22A的一个表面上。例如，负极集电体22A由诸如铜箔、镍箔、不锈钢箔等金属箔构成。

负极活性物质层22B含有能够吸收和释放锂的一种或更多种负极物质作为负极活性物质。如果需要，负极活性物质层22B可以进一步包含粘合剂等添加剂。

注意，在根据第一实施例的电池中，能够吸收和释放锂的负极物质的电化学当量大于正极21的电化学当量，并且在充电期间，锂金属不沉淀在负极22上。

能够吸收和释放锂的负极物质的示例包括：能够吸收和释放锂且包含金属元素和类金属元素中的至少一种作为构成元素的物质。此处，将含有这种负极物质的负极22称为合金类负极。这是因为使用这种物质可以获得高能量密度。特别地，与碳物质一起使用这种物质是更优选的，因为可以同时获得高能量密度和优异的循环特性。该负极物质可以是金属元素或类金属元素的单质、其合金或其化合物，并且可以部分地包含其一种或多种相。顺便提及，在本技术中，除了由两种或更多种金属元素构成的合金之外，合金还包括由一种或多种金属元素和一种或多种类金属元素构成的合金。另外，也可以含有非金属元素。其结构包括固溶体、共晶(共融混合物)、金属间化合物及其两种或更多种的共存。

构成负极物质的金属元素或类金属元素的示例包括镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)和铂(Pt)。这些元素可以是结晶的或无定形的。

在这些元素中，作为该负极物质，优选含有短周期元素周期表中的第4B族的金属元素或类金属元素作为构成元素的元素，并且特别优选含有(Si)和锡(Sn)中的至少一个作为构成元素的元素。这是因为硅(Si)和锡(Sn)具有吸收和释放锂(Li)的高能力，并且可以获得高能量密度。

锡(Sn)合金的示例包括含有由硅(Si)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钛(Ti)、锗(Ge)、铋(Bi)、锑(Sb)和铬(Cr)组成的组中的至少一个作为除锡(Sn)之外的第二构成元素的合金。硅(Si)合金的示例包括含有由锡(Sn)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钛(Ti)、锗(Ge)、铋(Bi)、锑(Sb)和铬(Cr)组成的组中的至少一个作为除硅(Si)之外的第二构成元素的合金。

锡(Sn)的化合物或硅(Si)的化合物的示例包括含有氧(O)或碳(C)的化合物。锡(Sn)的化合物或硅(Si)的化合物除了锡(Sn)或硅(Si)以外还可以含有上述第二构成元素。锡(Sn)化合物的具体示例包括由SiO_v(0.2<v<1.4)表示的氧化硅。

能够吸收和释放锂的负极物质的示例包括诸如难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机高分子化合物烧成体、碳纤维或活性炭等碳物质。石墨的优选示例包括经过球化处理等的天然石墨和基本上球形人造石墨。人造石墨的优选示例包括通过石墨化中间相碳微球(MCMB)获得的人造石墨和通过石墨化和研磨焦炭原料获得的人造石墨。焦炭的示例包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。有机高分子化合物烧成体通过在适当的温度下烧制诸如酚醛树脂或呋喃树脂等高分子物质以碳化而得到。一些有机高分子化合物烧成体分为难石墨化碳或易石墨化碳。另外，高分子材料的示例包括聚乙炔和聚吡咯。这些碳物质是优选的，因为在充电和放电期间发生的晶体结构的变化非常小，可以获得高的充放电容量，并且可以获得优异的循环特性。特别地，石墨是优选的，因为由于其大的电化学当量而可以获得高能量密度。另外，难石墨化碳是优选的，因为可以获得优异的特性。而且，优选充放电电位低的物质，特别是具有与锂金属接近的充放电电位的物质，因此可以容易实现电池的高能量密度。

能够吸收和释放锂的负极物质的其他示例包括其他金属化合物和高分子材料。其他金属化合物的示例包括诸如MnO₂、V₂O₅或V₆O₁₃等氧化物、诸如NiS或MoS等硫化物以及诸如LiN₃等氮化锂。高分子材料的示例包括聚乙炔、聚苯胺和聚吡咯。

(粘合剂)

作为粘合剂，例如，使用选自诸如聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)以及羧甲基纤维素(CMC)等树脂物质、主要含有这些树脂物质的共聚物中的至少一种。

(隔板)

隔板23将正极21和负极22彼此隔离，以防止由于两个电极之间的接触而引起的电流短路，并允许锂离子通过。例如，隔板23由聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等构成的合成树脂多孔质膜或陶瓷多孔质膜构成，或者可以具有通过将两种或更多种这些多孔质膜堆叠而获得的结构。在这些膜中，聚烯烃多孔膜是优选的，因为聚烯烃多孔膜在防止短路方面表现出优异效果，并且由于关闭效果，可以提高电池的安全性。特别地，聚乙烯作为构成隔板23的物质是优选的，因为聚乙烯可以在100℃以上且160℃以下的范围内获得关闭效果，并且具有优异的电化学稳定性。另外，聚丙烯是优选的。此外，通过将树脂与聚乙烯或聚丙烯共聚或将树脂与聚乙烯或聚丙烯混合，可以使用具有化学稳定性的树脂。

(电解液)

隔板23浸渍有作为液体电解质的电解液。电解液包含溶剂和溶解在该溶剂中的电解质盐。电解液可以含有已知的添加剂，以便提高电池特性。

作为溶剂，可以使用诸如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯。优选使用碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯中的一种，特别优选将其混合使用。这是因为可以提高循环特性。

另外，作为溶剂，除了这些环状碳酸酯以外，优选混合使用诸如碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸甲丙酯等链状碳酸酯。这是因为可以获得高离子电导率。

溶剂优选进一步含有2,4-二氟苯甲醚或碳酸亚乙烯酯。这是因为2,4-二氟苯甲醚可以提高放电容量，并且碳酸亚乙烯酯可以提高循环特性。因此，这些化合物以其混合物使用是优选的，因为可以提高放电容量和循环特性。

除了这些化合物之外，溶剂的示例包括碳酸亚丁酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙腈、戊二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基恶唑烷酮、N,N-二甲基咪唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲基亚砜以及磷酸三甲酯。

顺便提及，通过用氟原子代替这些非水溶剂中的氢原子的至少一部分而获得的化合物可以是优选的，因为该化合物可以提高与某些类型的组合电极的电极反应的可逆性。

电解质盐的示例包括锂盐。锂盐可以单独使用或以其两种或更多种的混合物使用。锂盐的示例包括LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiB(C₆H₅)₄、LiCH₃SO₃、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiC(SO₂CF₃)₃、LiAlCl₄、LiSiF₆、LiCl、二氟[草酸盐-O,O']硼酸锂、双草酸硼酸锂和LiBr。在这些锂盐中，LiPF₆是优选的，因为LiPF₆可以获得高离子电导率并且可以提高循环特性。

在具有上述配置的电池中，当进行充电时，例如，锂离子从正极活性物质层21B释放，并通过电解液进而被负极活性物质层22B吸收。另外，在进行放电时，例如，锂离子从负极活性物质层22B释放，并通过电解液而被正极活性物质层21B吸收。

[电池的功能]

在具有上述配置的电池中，当异常热量从外部施加到电池上时，如图5所示，从电极中的加热部分、其附近等产生气体，产生的气体流向电池的顶侧和底侧。流向顶侧的气体经由裂开的安全阀机构(未示出)向外部排出。同时，流向底侧的气体经由缠绕电极体20的中心孔20H绕到顶侧，经由裂开的安全阀机构15向外部排出。

在产生的气体量少且缠绕电极体20的中心孔20H具有足够的尺寸的情况下，流向底侧的气体可以顺利地绕到顶侧，并且可以经由裂开的安全阀机构15向外部排出。因此，在电池的底侧的气体压力几乎不会异常增加。另一方面，在产生的气体量多且缠绕电极体20的中心孔20H没有足够的尺寸的情况下，流向底侧的气体量增加，已经流到底侧的气体难以经由中心孔20H顺利地绕到顶侧。因此，在电池的底侧的气体压力容易异常地升高。特别地，在过充电状态下具有高容量高输出的电池中，气体压力容易在电池的底侧异常地增大。

在具有上述配置的电池中，响应于底侧异常上升的气体压力，凹槽11Gv适宜地裂开，蓄积在壳底11Bt中的气体可以排出。此时，蓄积在壳底11Bt中的气体可以从壳底11Bt排出，同时抑制电池的内含物从裂开的壳底11Bt喷出。

[制造电池的方法]

接下来，将例示根据本技术的第一实施例的用于制造电池的方法。

首先，例如，将第一正极活性物质、第二正极活性物质、导电剂和粘合剂混合，以制备正极混合物，并将该正极混合物分散在诸如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂中，以制造糊状正极混合物浆料。随后，将该正极混合物浆料涂布于正极集电体21A，使溶剂干燥，用辊压机等使所产生的产物进行压缩成型，以形成正极活性物质层21B并且形成正极21。

另外，例如，将负极活性物质和粘合剂混合，以制备负极混合物，将该负极混合物分散在诸如N-甲基-2-吡咯烷酮等溶剂中，以制造糊状负极混合物浆料。随后，将该负极混合物浆料涂布于负极集电体22A，干燥溶剂，用辊压机等使所产生的产物进行压缩成型，以形成负极活性物质层22B并且形成负极22。

随后，通过焊接等将正极引线25附接到正极集电体21A，并且通过焊接等将负极引线26附接到负极集电体22A。随后，正极21和负极22通过隔板23缠绕。随后，将正极引线25的一端焊接到安全阀机构15，并将负极引线26的一端焊接到电池壳11。缠绕的正极21和负极22被这对绝缘板12和13夹住，并容纳在电池壳11中。随后，将正极21和负极22容纳在电池壳11中。之后，将电解液注入到电池壳11中，使隔板23浸有该电解液。随后，电池盖14、安全阀机构15和正温度系数元件16通过密封垫圈17卷曲而固定到电池壳11的开口端。由此获得图1所示的二次电池。

[效果]

根据上述第一实施例，壳底11Bt的内表面具有圆弧形凹槽11Gv。另外，凹槽11Gv相对于圆弧的中心的开度θ为0.5°以上且56°以下。凹槽11Gv的内径R_in相对于壳底11Bt的外径R_out的比率Ra为44％以上且77％以下。结果，当在过充电状态等下对电池施加异常热量时，凹槽11Gv根据电池壳11内的气体压力的异常增加适当地裂开，以防止电池内含物喷出电池壳11，并且可以抑制电池的破裂。另外，当处于过度充电状态等的电池落下时，凹槽11Gv由于落下的冲击而裂开，并且还可以抑制电池内含物从电池壳11喷出。因此，当在过度充电状态等下向电池施加异常热量时，可以提高安全性，同时抑制在电池壳11的壳底11Bt的机械强度(即，凹槽11Gv的裂开强度)的降低。

如上所述，中心销24为管状，在气体产生时用作流路，用于将产生的气体从电池的底侧引向顶侧。如果设置中心销24，则可以抑制缠绕电极体20的中心孔20H被压碎。然而，由于缠绕电极体20的膨胀，中心销24被压碎，缠绕电极体20的中心孔20H没有足够的尺寸，并且底侧上的气体压力可能异常地增加。特别是在具有高容量和高输出的电池中，缠绕电极体20在充放电时或施加异常热量时大幅度地膨胀。因此，缠绕电极体20的中心孔20H容易失去足够的尺寸，因此，底侧的气体压力容易异常地增大。因此，不管有无中心销24，如上所述，为了提高电池的安全性，将圆弧形凹槽11Gv设置在壳底11Bt中是有效的。

[修改示例]

如图6A所示，在壳底11Bt的两个表面中，电池壳11外面的表面(在下文中简称为“壳底11Bt”的外表面)可以具有圆弧形凹槽11Gv。此外，如图6B所示，壳底11Bt的内表面和外表面中的每一个可具有圆弧形凹槽11Gv。然而，从抑制由外部空气引起的凹槽11Gv的腐蚀的观点来看，凹槽11Gv优选如第一实施例那样设置在壳底11Bt的内表面上。

图6B示出了设置在内表面和外表面上的凹槽11Gv在壳底11Bt的厚度方向上彼此重叠的示例。然而，设置在内表面和外表面上的凹槽11Gv可以设置成在壳底11Bt的面内方向上偏离，同时凹槽11Gv在壳底11Bt的厚度方向上不相互重叠。

在上述第一实施例中，已经描述了具有中心销24的电池，但是也可以使用没有中心销24的电池。在具有这种配置的电池中，由于缠绕电极体20的膨胀，缠绕电极体20的中心孔20H容易具有不足的尺寸，因此显著表现出通过凹槽11Gv提高安全性的效果。

<2、第二实施例>

在第二实施例中，将描述包括根据第一实施例的电池的电池组和电子装置。

[电池组和电子装置的配置]

在下文中，将参照图7描述根据本技术的第二实施例的电池组300和电子装置400的配置示例。电子装置400包括电子装置主体的电子电路401和电池组300。电池组300通过正极端331a和负极端331b电连接到电子电路401。例如，在电子装置400中，电池组300可由用户附接和移除。注意，电子装置400的结构不限于此，但是电池组300可以包含在电子装置400中，使得用户不能从电子装置400去除电池组300。

在电池组300的充电期间，电池组300的正极端331a及其负极端331b分别连接到充电器(未示出)的正极端及其负极端。另一方面，在电池组300的放电期间(在电子装置400的使用期间)，电池组300的正极端331a及其负极端331b连接到电子电路401的正极端及其负极端。

电子装置400的示例包括笔记本个人计算机、平板电脑、移动电话(例如，智能手机)、个人数字助理(PDA)、显示装置(LCD、EL显示器、电子纸等)、成像装置(例如，数字照相机或数字摄像机)、音频装置(例如，便携式音频播放器)、游戏装置、无绳手机电话机、电子书、电子词典、收音机、头戴式耳机、导航系统、存储卡、心脏起搏器、助听器、电动工具、电动剃须刀、冰箱、空调、电视机、音响、热水器、微波炉、洗碗机、洗衣机、烘干机、照明装置、玩具、医疗装置、机器人、负载调节器和交通信号灯。然而，电子装置400不限于此。

(电子装置)

例如，电子电路401包括CPU、外围逻辑单元、接口单元和存储单元，并且控制整个电子装置400。

(电池组)

电池组300包括组合的电池301和充放电电路302。组合的电池301通过将多个二次电池301a彼此串联或并联连接而形成。例如，多个二次电池301a以n个并联m个串联(n和m均为正整数)彼此连接。注意，图7示出了六个二次电池301a以2个并联3个串联(2P3S)彼此连接的示例。作为二次电池301a，使用根据第一实施例的电池。

充放电电路302是用于控制组合的电池301的充放电的控制单元。具体而言，在充电时，充放电电路302控制对组合的电池301的充电。另一方面，在放电时(即，在使用电子装置400时)，充放电电路302控制对电子装置400的放电。

[修改示例]

在上述第二实施例中，例示了电池组300包括具有多个二次电池301a的组合的电池301的情况。然而，可以采用电池组300包括一个二次电池301a来代替组合的电池301的配置。

<3、第三实施例>

在第三实施例中，将描述在蓄电装置中包括根据第一实施例的电池的蓄电系统。只要使用电力，该蓄电系统可以是任何系统，并且包括简单的电力装置。这种电力系统的示例包括智能电网、家庭能源管理系统(HEMS)和车辆。电力系统也可以储存电力。

[蓄电系统的配置]

在下文中，参照图8，描述根据第三实施例的蓄电系统(电力系统)100的配置示例。蓄电系统100是住宅用蓄电系统，经由电力网络109、信息网络112、智能电表107、集线器108等，从诸如火力发电102a、核能发电102b或水力发电102c等集中电力系统102向蓄电装置103供应电力。同时，从诸如家庭发电装置104等独立的电源向蓄电装置103供应电力。储存向蓄电装置103供应的电力。使用蓄电装置103供应在住宅101中使用的电力。不仅住宅101而且建筑物也可以使用相似的蓄电系统。

住宅101具有家庭发电装置104、电力消耗装置105、蓄电装置103、用于控制这些装置的控制装置110、智能电表107、集线器108以及用于获取各种信息的传感器111。这些装置经由电力网络109和信息网络112彼此连接。作为家庭发电装置104，使用太阳能电池、燃料电池等，并且向电力消耗装置105和/或蓄电装置103供应生成的电力。电力消耗装置105是电冰箱105a、空调105b、电视接收机105c、浴室105d等。此外，电力消耗装置105还包括电动车辆106。电动车辆106是电动汽车106a、混合动力车辆106b、电动摩托车106c等。

蓄电装置103包括根据第一实施例的电池。智能电表107测量商用电力的使用量，并将测量的使用量发送到电力公司。电力网络109可以是DC供电、AC供电和非接触供电中的任何一个，或者其中两个或更多个的组合。

各种传感器111的示例包括人体传感器、照度传感器、物体检测传感器、消耗电力传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器和红外传感器。由各种传感器111获取的信息发送到控制装置110。由于来自传感器111的信息，理解天气条件、人体状况等，并且通过电力消耗装置105的自动控制，可以使能量消耗最小化。此外，控制装置110可以经由互联网将关于住宅101的信息发送到外部电力公司等。

集线器108执行诸如电力线的分支或DC-AC转换等处理。连接到控制装置110的信息网络112的通信方法包括使用诸如通用异步收发器(UART)等通信接口的方法以及使用无线通信标准的传感器网络的方法，例如，蓝牙(注册商标)、ZigBee或Wi-Fi。蓝牙(注册商标)方法应用于多媒体通信，并执行一对多通信。ZigBee使用IEEE(电气和电子工程师协会)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是称为个人区域网(PAN)或无线(W)PAN的短距离无线网络标准的名称。

控制装置110连接到外部服务器113。该服务器113可以由住宅101、电力公司和服务提供商中的任何一个来管理。例如，由服务器113发送或接收的信息是消耗电力信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息或关于电力交易的信息。家用电力消耗装置(例如，电视接收机)可以发送或接收该信息，但是户外装置(例如，移动电话)可以发送或接收该信息。具有显示功能的装置(例如，电视接收机、移动电话或个人数字助理(PDA))可以显示该信息。

用于控制各个装置的控制装置110由中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等构成，并且在该示例中，容纳在蓄电装置103中。控制装置110经由信息网络112与蓄电装置103、家庭发电装置104、电力消耗装置105、各种传感器111以及服务器113连接，例如，调整商业电力的使用量以及发电量。注意，控制装置110也可以在电力市场等中进行电力交易。

如上所述，蓄电装置103不仅可以存储来自诸如火力发电102a、核能发电102b、水力发电102c等集中电力系统102的电力，还可以存储由家庭发电装置104(太阳能发电或风力发电)产生的电力。因此，甚至当家庭发电装置104产生的电力波动时，也可以执行用于保持向外部发送的电力量恒定或释放必要的电力量的控制。例如，以下的使用方法是可能的。即，通过太阳能发电获得的电力存储在蓄电装置103中，晚上费用低的深夜电力存储在蓄电装置103中，并且通过在电费高的白天放电，来使用存储在蓄电装置103中的电力。

注意，在该示例中，例示了容纳在蓄电装置103中的控制装置110，但控制装置110可以容纳在智能电表107中，或者可以单独形成。此外，蓄电系统100可以用于多户住房中的多个家庭或多个独立式住宅。

<4、第四实施例>

在第四实施例中，将描述包括根据第一实施例的电池的电动车辆。

[电动车辆的配置]

在下文中，将参照图9描述根据本技术的第四实施例的电动车辆的配置示例。混合动力车辆200是使用串联混合动力系统的混合动力车辆。串联混合动力系统是通过使用由发动机驱动的发电机产生的电力或者通过将发电电力暂时存储在电池中而获得的电力的电力驱动力转换器203行驶的汽车。

发动机201、发电机202、电力驱动力转换器203、驱动轮204a、驱动轮204b、车轮205a、车轮205b、电池208、车辆控制装置209、各种传感器210以及充电端口211安装在该混合动力车辆200中。作为电池208，使用根据第一实施例的电池。

混合动力车辆200使用电力驱动力转换器203作为动力源来行驶。电力驱动力转换器203的示例是电机。电力驱动力转换器203通过电池208的电力而作用，电力驱动力转换器203的旋转力传输到驱动轮204a和204b。注意，电力驱动力转换器203可以通过在必要部分处使用DC-AC或反向转换(AC-DC转换)而应用于AC电机和DC电机。各种传感器210通过车辆控制装置209控制发动机转速，或者控制节气门(未示出)的开度(节气门开度)。各种传感器210包括速度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器等。

发动机201的旋转力传输到发电机202，由发电机202利用旋转力产生的电力可以存储在电池208中。

在通过制动机构(未示出)对混合动力车辆200减速的情况下，减速时的阻力作为旋转力而应用于电力驱动力转换器203，由电力驱动力转换器203由于这个旋转力而产生的再生电力存储在电池208中。

通过经由充电端口211连接到混合动力车辆200的外部电源，电池208通过使用充电端口211作为输入端口，从外部电源接收电力，并且可以存储接收到的电力。

尽管未示出，但是可以包括信息处理装置，用于基于关于电池的信息来执行关于车辆控制的信息处理。这种信息处理装置的示例包括用于基于关于电池剩余量的信息来显示电池剩余量的信息处理装置。

此外，通过例示利用使用由发动机驱动的发电机产生的电力或者通过将产生的电力暂时存储在电池中而获得的电力的电机行驶的串联混合动力车辆，进行以上描述。然而，本技术还可以有效地应用于并联混合动力车辆，该并联式混合动力车辆将发动机和电机用作驱动源并适当地切换仅由发动机行驶、仅由电机行驶以及由发动机行驶和电机行驶这三种方法。此外，本技术还可以有效地应用于通过仅使用驱动电机而不使用发动机来行驶的所谓的电动车辆。

[示例]

在下文中，将通过实施例具体描述本技术，但是本技术不仅限于这些实施例。

将按照以下顺序描述本技术的示例。

i、比率Ra和开口角度θ改变的样本

ii、凹槽底部的厚度t或凹槽的宽度w改变的样本

iii、体积能量密度改变的样本

<i、比率Ra和开口角度θ改变的样本>

(示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3)

(制造正极的步骤)

如下制造正极。首先，将碳酸锂(Li₂CO₃)和碳酸钴(CoCO₃)以0.5:1的摩尔比混合，然后，将所得混合物在空气中在900℃下煅烧5小时，以获得锂钴复合氧化物(LiCoO₂)，作为正极活性物质。随后，将如上所述获得的91质量份的锂钴复合氧化物、作为导电剂的6质量份的石墨和作为粘合剂的3质量份的聚偏二氟乙烯混合，以获得正极混合物。随后，将正极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到糊状的正极混合物浆料。随后，将正极混合物浆料涂布到由条状铝箔(厚度12μm)构成的正极集电体的两个表面上，并使其干燥。随后，用辊压机将所得产物压缩成型，以形成正极活性物质层。随后，将由铝构成的正极引线焊接并附接到正极集电体的一端。

(制造负极的步骤)

如下制造负极。首先，混合作为负极活性物质的97质量份的人造石墨粉和作为粘合剂的3质量份的聚偏氟乙烯，得到负极混合物。随后，将负极混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到糊状负极混合物浆料。随后，将该负极混合物浆料涂布到由条状铜箔(厚度15μm)构成的负极集电体的两个表面上，并使其干燥。随后，用辊压机将所得产物压缩成型，以形成负极活性物质层。随后，将由镍构成的负极引线附接到负极集电体的一端。

(组装电池的步骤)

如下组装电池。首先，将如上所述得到的正极和负极按照负极、隔板、正极和隔板的顺序通过隔板堆叠，得到的叠堆体缠绕多次，以获得果冻卷型缠绕电极体，隔板由厚度为23μm的微多孔聚乙烯拉伸膜构成。

随后，制备具有以下配置的壳底的电池壳。

壳底的凹槽形成面：壳底内表面

凹槽形状：圆弧形

凹槽数量：一个

壳底的外径(直径)R_out：18.20mm

凹槽的内径(直径)R_in：4mm至16mm

比率Ra(＝(R_in/R_out)×100)：22％至88％

凹槽相对于壳底的中心的开口角度θ：0.5°

在凹槽的底部的壳底的厚度t：0.075mm

凹槽的宽度w：0.4毫米

凹槽的倾斜的开口角度φ：30°

体积能量密度：430Wh/L

随后，用一对绝缘板夹住缠绕电极体，将负极引线焊接到电池壳上，并将正极引线焊接到安全阀机构上，以将缠绕电极体容纳在电池壳内部。随后，通过将作为电解质盐的LiPF₆溶解在通过将碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯以1：1的体积比混合以获得1mol/dm 3的浓度而获得的溶剂中，来制备非水电解液。

最后，将电解液注入容纳缠绕电极体的上述电池壳中。随后，通过绝缘密封垫片使电池壳弯边，来固定安全阀、PTC元件和电池盖，以制造外径(直径)为18.20mm和高度为65mm的圆柱形电池。注意，通过调节正极活性物质的量和负极活性物质的量，将该电池设计成在满充电时具有4.2V的开路电压(即，电池电压)。但是，在后述的试验中，在4.4V(超过通常使用范围电压的过充电状态)下评价电池。

(示例2-1至2-3和比较例2-1至2-3)

以与示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3相似的方式制造电池，除了将凹槽相对于壳底中心的开口角度θ变为6°。

(示例3-1至3-3和比较例3-1至3-3)

以与示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3相似的方式制造电池，除了将凹槽相对于壳底中心的开口角度θ变为30°。

(示例4-1～4-3和比较例4-1～4-3)

以与示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3相似的方式制造电池，除了将凹槽相对于壳底中心的开口角度θ变为45°。

(示例5-1至5-3和比较例5-1至5-3)

以与示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3相似的方式制造电池，除了将凹槽相对于壳底中心的开口角度θ变为56°。

(比较例6-1至6-6)

以与示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3相似的方式制造电池，除了将壳底处的凹槽的形状从圆弧形变为圆形(凹槽相对于壳底中心的开口角度θ＝0°)。

(比较例7-1至7-6)

以与示例1-1至1-3和比较例1-1至1-3相似的方式制造电池，除了将凹槽相对于壳底中心的开口角度θ变为80°。

(评价)

对如上所述获得的示例1-1至5-3和比较例1-1至7-6的电池进行以下电池燃烧试验和电池落下试验。注意，这些试验符合公开试验。

(电池燃烧试验)

首先，对电池进行充电，使得处于具有开路电压为4.4V的过充电状态。随后，用燃烧器燃烧充电后的电池的中心部分，计算内含物没有喷出电池并且没有破裂的电池数。随后，电池燃烧试验的合格率r1由以下公式确定。

(电池燃烧试验的合格率r1)＝((内含物没有喷出电池且没有破裂的电池数)/(经受燃烧试验的电池数))×100[％]

(电池落下试验)

首先，对电池进行充电，使得处于具有开路电压为4.4V的过充电状态。随后，使充电后的电池从10μm的高度落下三十次，计算内含物没有喷出电池的电池数。随后，由以下公式确定电池落下试验的合格率r2。

(电池落下试验的合格率r2)＝((内含物没有喷出电池的电池数)/(经受落下试验的电池数))×100[％]

表1中列出的符号表示以下内容。

Rin：凹槽的内径[mm]

Ra：凹槽的内径Rin相对于壳底的外径Rout的比率[％]

θ：凹槽相对于壳底中心的开口角度[度]

Ex.：示例

CEx.：比较例

r1：电池燃烧试验的合格率[％]

r2：电池落下试验的合格率[％]

在以上试验结果中，在图10A中代表性地示出示例1-2、2-2、3-2、4-2和5-2以及比较例6-3和7-3的电池的试验结果。另外，在图10B中代表性地示出示例2-1至2-3和比较例2-1至2-3的电池的试验结果。

表1和图10A和图10B表示以下内容。

如果开口角度θ小于0.5°，则燃烧试验的合格率趋于降低。这是因为，由于小开口角度θ，所以在燃烧试验时，壳底的整个凹槽部分打开，电池的内含物容易喷出。另外，如果开口角度θ小于0.5°，则落下试验的合格率趋于降低。这是因为，由于小开口角度θ，所以在落下试验时，壳底的整个凹槽部分打开，电池内含物容易喷出。

如果开口角度θ大于56°，则燃烧试验的合格率趋于降低。这是因为，由于开口角度θ大，所以在燃烧试验时，壳底的开口面积小，电池容易破裂。

如果Ra小于44％，则燃烧试验的合格率趋于降低。这是因为凹槽距壳底的外周太远，在燃烧试验时，凹槽几乎不会因发热而软化，壳底也不会裂开，电池容易破裂。

如果Ra超过77％，则落下试验的合格率趋于降低。这是因为在落下试验时，由于壳底的开口面积大，所以电池容易喷出。

因此，为了抑制落下试验和燃烧试验的合格率的降低，开口角度θ为0.5°以上且56°以下，Ra为44％以上且77％以下。

<ii、凹槽底部的厚度t或凹槽的宽度w改变的样本>

(示例6-1至6-6)

如表2所示，以与示例2-2相似的方式获得电池，除了凹槽底部的厚度t在0.010mm到0.200mm的范围内变化以外。

(示例7-1至7-7)

如表3所示，以与示例2-2相似的方式获得电池，除了凹槽的宽度w在0.05mm到2.00mm的范围内变化以外。

(评价)

以与示例1-1至5-3和比较例1-1至7-6相似的方式，对如上所述获得的示例6-1至6-6和7-1至7-7的电池进行电池燃烧试验和电池落下试验。

表2和图11A示出了示例2-2和6-1至6-6的试验结果。

[表2]

	凹槽底部的厚度[mm]	燃烧试验的合格率[％]	落下试验的合格率[％]
				示例2-2	0.075	100	100
示例6-1	0.010	100	60
				示例6-2	0.020	100	100
示例6-3	0.050	100	100
				示例6-4	0.100	100	100
示例6-5	0.150	100	100
				示例6-6	0.200	60	100

表3和图11B示出了示例2-2和7-1至7-7的试验结果。

[表3]

	凹槽的宽度w[mm]	燃烧试验的合格率[％]	落下试验的合格率[％]
				示例2-2	0.40	100	100
示例7-1	0.05	60	100
				示例7-2	0.10	100	100
示例7-3	0.50	100	100
				示例7-4	0.70	100	100
示例7-5	1.00	100	100
				示例7-6	1.50	100	90
示例7-7	2.00	100	60

表2和图11A表示以下内容。

如果凹槽底的厚度t小于0.020mm，则落下试验的合格率趋于降低。这是因为凹槽的裂开强度过小，在落下试验时，凹槽裂开，电池内含物容易喷出。

如果凹槽底厚度t大于0.150mm，则燃烧试验的合格率趋于降低。这是因为凹槽的裂开强度(即，凹槽的气体分裂压力)太高，电池的侧面和密封部分在凹槽裂开之前破裂，并且电池内含物容易喷出已经破裂的部分。

因此，为了抑制落下试验和燃烧试验的合格率的降低，凹槽底的厚度t优选为0.020mm以上且0.150mm以下。

表3和图11B表示以下内容。

如果凹槽11Gv的宽度w小于0.10mm，则燃烧试验的合格率趋于降低。这是因为凹槽的裂开强度(即，凹槽的气体分裂压力)太高，电池的侧面和密封部分在凹槽裂开之前破裂，并且电池内含物容易喷出已经破裂的部分。

如果凹槽11Gv的宽度w大于1.00mm，则落下试验的合格率趋于降低。这是因为凹槽的裂开强度过小，在落下试验时，凹槽裂开，电池内含物容易喷出。

因此，为了抑制落下试验和燃烧试验的合格率的降低，凹槽的宽度w优选为0.10mm以上且1.00mm以下。

<iii、体积能量密度改变的样本>

(比较例8-1到8-7)

制备壳底没有凹槽的电池壳。另外，如表4所示，体积能量密度在280Wh/L至580Wh/L的范围内变化。除了这种变化以外，以与示例1-1相似的方式获得电池。

(评价)

以与上述示例1-1至5-3和比较例1-1至7-6相似的方式，对如上所述获得的比较例8-1至8-7的电池进行电池燃烧试验。

表4和图12示出了比较例8-1至8-7的试验结果。

[表4]

	体积能量密度[Wh/L]	燃烧试验的合格率[％]
			比较例8-1	280	100
比较例8-2	330	100
			比较例8-3	380	100
比较例8-4	430	60
			比较例8-5	480	40
比较例8-6	530	20
			比较例8-7	580	20

表4和图12表示以下内容。

在电池的体积能量密度在超过380Wh/L以及530Wh/L以下的范围内，燃烧试验的合格率趋于随着体积能量密度的增加而减小。这是因为随着电池的体积能量密度的增加，在燃烧试验时，气体产生量增加。在电池的体积能量密度在超过380Wh/L以及430Wh/L以下的范围内，燃烧试验的合格率的落下比电池的体积能量密度超过430Wh/L和530Wh/L以下的范围内的情况更明显。

因此，凹槽相对于圆弧的中心的开口角度为0.5°以上且56°以下，凹槽的内径相对于壳底的外径的比率为44％以上且77％以下的配置优选用于体积能量密度超过380Wh/L的电池，更优选用于体积能量密度为430Wh/L以上的电池。

在上文中，已经具体描述了本技术的实施例、其修改示例和示例。然而，本技术不限于上述实施例、其修改示例和示例，并且可以进行基于本技术的技术构思的各种修改。

例如，在上述实施例、其修改示例和示例中例示的配置、方法、步骤、形状、物质、数值等仅是一个示例，并且如果需要，可以使用与其不同的配置、方法、步骤、形状、物质、数值等。

另外，只要不脱离本技术的主旨，上述实施例、其修改示例和示例中的配置、方法、步骤、形状、物质、数值等可以彼此组合。

此外，在上述实施例中，已经描述了将本技术应用于锂离子二次电池的示例。然而，本技术也可以应用于锂离子二次电池以外的二次电池以及一次电池。然而，将本技术应用于锂离子二次电池是特别有效的。

另外，本技术可以采用以下配置。

(1)一种电池，包括：

电极体；以及

电池壳，其容纳电极体并具有底部，其中，

所述底部具有圆弧形凹槽，

所述凹槽相对于圆弧的中心的开口角度为0.5°以上且56°以下，并且

所述凹槽的内径相对于底部的外径的比率为44％以上且77％以下。

(2)根据(1)所述的电池，其中，所述凹槽设置在所述电池壳的内部。

(3)根据(1)或(2)所述的电池，其中，所述电池的体积能量密度为430Wh/L以上。

(4)根据(1)到(3)中任一项所述的电池，其中，在所述凹槽底部的底部厚度为0.020mm以上且0.150mm以下。

(5)根据(1)到(4)中任一项所述的电池，其中，所述凹槽具有0.10mm以上且1.00mm以下的宽度。

(6)根据(1)到(5)中任一项所述的电池，还包括安全阀，用于在所述电池壳内产生气体时释放气体。

(7)根据(6)所述的电池，其中，所述凹槽的气体释放压力高于所述安全阀的气体释放压力。

(8)根据(1)到(7)中任一项所述的电池，其中，所述圆弧的中心与所述底部的中心重合。

(9)根据(1)到(8)中任一项所述的电池，其中，所述凹槽的横截面形状为大致梯形、大致矩形、大致三角形、大致部分圆形、大致部分椭圆形或不定形。

(10)根据(1)到(9)中任一项所述的电池，其中，

所述电极体包括正极和负极，并且

每对正极和负极在满充电状态下的开路电压为4.4V以上且6.00V以下。

(11)根据(1)到(10)中任一项所述的电池，其中，所述电极体包括正极，所述正极包含具有由下式(1)表示的平均成分的正极活性物质，

Li_vNi_wM'_xM”_yO_z···(1)

(其中、0<v<2、w+x+y≤1、0.8≤w≤1、0≤x≤0.2、0≤y≤0.2和0<z<3)，并且M'和M”中的每一个表示选自钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铬(Cr)、钒(V)、钛(Ti)、镁(Mg)和锆(Zr)中的至少一个)。

(12)一种电池组，包括：

根据(1)到(11)中任一项所述的电池；以及

控制单元，用于控制电池。

(13)一种电子装置，其包括根据(1)到(11)中任一项所述的电池，其中，

所述电子装置从电池接收电力。

(14)一种电动车辆，包括：

根据(1)到(11)中任一项所述的电池；

转换器，用于将从电池供应的电力转换成车辆的驱动力；以及

控制装置，用于基于关于电池的信息来执行关于车辆控制的信息处理。

(15)一种蓄电装置，其包括根据(1)到(11)中任一项所述的电池，其中，

所述蓄电装置向与电池连接的电子装置供应电力。

(16)根据(15)所述的蓄电装置，还包括电力信息控制装置，用于经由网络向另一装置发送信号或从另一装置接收信号，其中，

所述蓄电装置基于由电力信息控制装置接收的信息来执行电池的充电-放电控制。

(17)一种电力系统，其包括根据(1)到(11)中任一项所述的电池，其中，

所述电力系统从电池接收电力。

(18)根据(17)所述的电力系统，其中，将所述电力从发电装置或电力网络供应到所述电池。

(19)一种电池壳，其包括具有圆弧形凹槽的底部，其中，

所述凹槽相对于圆弧的中心的开口角度为0.5°以上且56°以下，并且

所述凹槽的内径相对于底部的外径的比率为44％以上且77％以下。

附图标记列表

11 电池壳

11Bt 壳底(底部)

11Gv 凹槽

12,13 绝缘板

14 电池盖

15 安全阀机构

15A 盘板

16 正温度系数元件

17 垫片

20 缠绕电极体

21 正极

21A 正极集电体

21B 正极活性物质层

22 负极 22A 负极集电体 22B 负极活性物质层

23 隔板 24 中心销 25 正极引线 26 负极引线

Claims (19)

1.一种电池，包括：

电极体；以及

电池壳，容纳所述电极体并具有底部，其中，

所述底部具有圆弧形凹槽，

所述凹槽相对于所述圆弧的中心的开口角度为0.5^o以上且56^o以下，并且

所述凹槽的内径相对于所述底部的外径的比率为44％以上且77％以下。

2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述凹槽设置在所述电池壳内部。

3.根据权利要求1所述的电池，其中，所述电池的体积能量密度为430Wh/L以上。

4.根据权利要求1所述的电池，其中，所述底部在所述凹槽的底侧的厚度为0.020mm以上且0.150mm以下。

5.根据权利要求1所述的电池，其中，所述凹槽具有0.10mm以上且1.00mm以下的宽度。

6.根据权利要求1所述的电池，还包括安全阀，当在所述电池壳内产生气体时，所述安全阀释放所述气体。

7.根据权利要求6所述的电池，其中，所述凹槽的气体释放压力高于所述安全阀的气体释放压力。

8.根据权利要求1所述的电池，其中，所述圆弧的中心与所述底部的中心重合。

9.根据权利要求1所述的电池，其中，所述凹槽的截面形状为大致梯形、大致矩形、大致三角形、大致部分圆形、大致部分椭圆形或不定形。

10.根据权利要求1所述的电池，其中，

所述电极体包括正极和负极，并且

每对所述正极和所述负极在满充电状态下的开路电压为4.4V以上且6.00V以下。

11.根据权利要求1所述的电池，其中，所述电极体包括正极，所述正极包含具有由下式(1)表示的平均成分的正极活性物质，

Li_vNi_wM'_xM”_yO_z···(1)

其中，0<v<2、w+x+y≤1、0.8≤w≤1、0≤x≤0.2、0≤y≤0.2和0<z<3，并且M'和M”表示选自钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铬(Cr)、钒(V)、钛(Ti)、镁(Mg)和锆(Zr)中的至少一个。

12.一种电池组，包括：

权利要求1所述的电池；以及

控制单元，控制所述电池。

13.一种电子装置，包括权利要求1所述的电池，其中，

所述电子装置从所述电池接收电力。

14.一种电动车辆，包括：

权利要求1所述的电池；

转换器，将从所述电池供应的电力转换成车辆的驱动力；以及

控制装置，基于关于所述电池的信息来执行关于车辆控制的信息处理。

15.一种蓄电装置，包括权利要求1所述的电池，其中，

所述蓄电装置向与所述电池连接的电子设备供应电力。

16.根据权利要求15所述的蓄电装置，还包括电力信息控制装置，经由网络向另一装置发送信号或从另一装置接收信号，其中，

所述蓄电装置基于由所述电力信息控制装置接收的信息来执行所述电池的充电-放电控制。

17.一种电力系统，包括权利要求1所述的电池，其中，

所述电力系统从所述电池接收电力。

18.根据权利要求17所述的电力系统，其中，将所述电力从发电装置或电力网络供应到所述电池。

19.一种电池壳，包括具有圆弧形凹槽的底部，其中，

所述凹槽相对于所述圆弧的中心的开口角度为0.5°以上且56°以下，并且

所述凹槽的内径相对于所述底部的外径的比率为44％以上且77％以下。