CN110226248A - 二次电池用绝缘板及具备该二次电池用绝缘板的二次电池 - Google Patents

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Abstract

绝缘板是二次电池用的绝缘板,该二次电池包括:卷绕式的电极组;电解质;圆筒形的电池壳体,其收纳所述电极组和所述电解质;以及封口体,其封闭所述电池壳体的开口部,并且具备排气阀,所述绝缘板配置在所述电极组与所述封口体之间,呈具有0.1mm以上的厚度T的圆盘形状。所述绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着所述圆盘形状的外周的方式形成于所述第1孔的周围的至少1个第2孔。所述厚度T与所述绝缘板的直径D的比率(=T/D)为0.016以下,所述绝缘板的开口率为36%以下。

Description

二次电池用绝缘板及具备该二次电池用绝缘板的二次电池
技术领域
本发明涉及对配置在二次电池的电极组与封口体之间的绝缘板的改良。
背景技术
在二次电池中,为了保持电极组与自电极组引出的引线、电池壳体以及封闭电池壳体的开口部的封口体等之间的绝缘,在电极组与封口体之间配置有绝缘板。另外,在二次电池中,有一种在封口体设有用于排出在电池内产生的气体的排气阀的二次电池。在这样的二次电池中,在绝缘板形成有供自电极组引出的引线穿过的孔、用于使气体易于泄出的孔。
在专利文献1中,在使用了形成有排气用的阀构件(日文:弁体)的封口体的二次电池中,在电极组与封口体之间配置有在中央附近具有孔的绝缘板。在专利文献2中提出了使用如下绝缘板820,在图8所示的那样的平面图中,该绝缘板820具有1个半圆状的孔821和3个点状孔822b。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2016/157749号
专利文献2:国际公开第2013/099295号
发明内容
从确保高容量的观点出发,优选绝缘板的厚度较小。但是,也有在绝缘板形成有孔的情况,当厚度减小时,难以确保充分的强度。另外,当电池的外径增大且与该外径相应地增大绝缘板时,即使绝缘板的厚度相同,强度也会降低。在绝缘板的强度不充分的情况下,绝缘板有时因在电池内产生的气体而受到破坏。当在电池内绝缘板发生变形或被破坏时,电极组有时凸出至封口体侧而阻塞封口体的阀构件,使排气不充分。
本公开的一技术方案的绝缘板涉及二次电池用的绝缘板,该二次电池包括:卷绕式的电极组;电解质;圆筒形的电池壳体,其收纳所述电极组和所述电解质;以及封口体,其封闭所述电池壳体的开口部,并且具备排气阀,其中,
所述绝缘板配置在所述电极组与所述封口体之间,呈具有0.1mm以上的厚度T的圆盘形状,
所述绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着所述圆盘形状的外周的方式形成于所述第1孔的周围的至少1个第2孔,
所述厚度T与所述绝缘板的直径D的比率(=T/D)为0.016以下,
所述绝缘板的开口率为36%以下。
本公开的另一技术方案涉及二次电池,其中,所述二次电池包括:
卷绕式的电极组;
电解质;
圆筒形的电池壳体,其收纳所述电极组和所述电解质;
封口体,其封闭所述电池壳体的开口部,并且具备排气阀;以及
绝缘板,其配置在所述电极组与所述封口体之间,
所述绝缘板呈具有0.1mm以上的厚度T的圆盘形状,
所述绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着所述圆盘形状的外周的方式形成于所述第1孔的周围的至少1个第2孔,
所述厚度T与所述绝缘板的直径D的比率(=T/D)为0.016以下,
所述绝缘板的开口率为36%以下。
采用本公开的所述技术方案,能够确保二次电池的高容量,并且能够顺利地进行排气。
附图说明
图1是概略地表示本发明的一实施方式的绝缘板的俯视图。
图2是概略地表示本发明的另一实施方式的绝缘板的俯视图。
图3是概略地表示本发明的又一实施方式的绝缘板的俯视图。
图4是概略地表示本发明的另外的实施方式的绝缘板的俯视图。
图5是概略地表示本发明的另一另外的实施方式的绝缘板的俯视图。
图6是概略地表示本发明的又一另外的实施方式的绝缘板的俯视图。
图7是概略地表示具备图1的绝缘板的二次电池的纵剖视图。
图8是概略地表示以往的绝缘板的俯视图。
图9是概略地表示用于测量绝缘板的断裂强度的夹具的纵剖视图。
具体实施方式
本发明的一实施方式的绝缘板是二次电池用的绝缘板,该二次电池包括:卷绕式的电极组;电解质;圆筒形的电池壳体,其收纳电极组和电解质;以及封口体,其封闭电池壳体的开口部,并且具备排气阀。绝缘板配置在电极组与封口体之间,呈具有0.1mm以上的厚度T的圆盘形状。绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着圆盘形状的外周的方式形成于第1孔的周围的至少1个第2孔。厚度T与绝缘板的直径D的比率(=T/D)为0.016以下,绝缘板的开口率为36%以下。
本发明的一实施方式的二次电池包括:卷绕式的电极组;电解质;电池壳体,其为圆筒形,收纳电极组和电解质;封口体,其封闭电池壳体的开口部,并且具备排气阀;以及所述的绝缘板,其配置在电极组与封口体之间。
在以往的二次电池中,有一种自与封口体相反的那一侧的电池壳体的底部排气的二次电池。在这样的电池中,能自电池壳体的底部排出大量的气体,因此在配置于电极组与封口体之间的绝缘板(第1绝缘板)的设计上有较高的自由度。另一方面,在封口体具有排气阀的二次电池中,在电池内产生的气体朝向排气阀泄出,因此要求配置于气体的通道的第1绝缘板具有一定程度的强度。另外,第1绝缘板不对电池容量做出贡献,因此从确保高容量的观点出发,优选第1绝缘板的厚度较小。但是,在为了供自电极组引出的引线穿过、使气体易于泄出而在第1绝缘板的中心设置较大的孔时,难以确保充分的强度。特别是,在第1绝缘板的厚度较小的情况下,强度的下降变得明显。当在电池内第1绝缘板变形或被破坏时,电极组有时凸出至封口体侧而阻塞封口体的阀构件,使排气不充分。
采用本发明的所述实施方式,在使用了具备排气阀的封口体的情况下,作为配置于封口体与电极组之间的第1绝缘板,使用具有形成于中央的第1孔和以沿着第1绝缘板的圆盘形状的外周的方式形成于第1孔的周围的至少1个第2孔的绝缘板。在具备卷绕式电极组的二次电池中,在自电极组产生气体的情况下,自卷绕轴附近、电极组的外周附近的放出量容易增多。因此,通过设置在所述那样的位置具有第1孔和第2孔的第1绝缘板,即使将第1绝缘板的开口率设为36%以下,也能确保较高的排气性。
另外,第1绝缘板的开口率为36%以下,并且具有0.1mm以上的厚度T,厚度T与第1绝缘板的直径D的比率(=T/D)为0.016以下。因此,虽然T/D比较小,但却能确保第1绝缘板的强度。因此,能够确保二次电池的较高的容量,并且能够顺利地进行排气。另外,第1绝缘板的较高的强度得到确保,从而抑制第1绝缘板的变形、破坏,因此抑制自封口体的排气阀的排气受到阻碍。
这样,本实施方式的第1绝缘板使用于包括具备排气阀的封口体的二次电池,特别是,适合使用于在电池壳体的底部不具有排气阀的二次电池。另外,在电池壳体的底部的排气阀也包含出于排气的目的而形成的薄壁部。
另外,第1绝缘板的厚度T是第1绝缘板的除孔以外的区域的厚度。作为厚度T,可以使用对第1绝缘板的多处(例如5处)测得的厚度的平均值。
第1绝缘板在面方向(与厚度方向正交的方向)上具有圆形或类似圆形的形状。第1绝缘板的直径D是第1绝缘板在面方向上的直径(外径),在第1绝缘板的外形不是圆形的情况下,是具有与外形(在第1绝缘板的面方向上被外缘包围的区域)相同的面积的圆(等同圆)的直径。
第1绝缘板的开口率是在第1绝缘板的平面图(或俯视图)中孔的面积相对于第1绝缘板的被外缘包围的区域的面积的比率(%)。孔的面积是指第1绝缘板的平面图中的第1孔的面积和第2孔的面积的总和,在第1绝缘板具有除第1孔和第2孔以外的孔(第3孔)的情况下,是指第1孔、第2孔以及第3孔的总面积。
以下,适当地参照附图,更具体地说明本实施方式的绝缘板(第1绝缘板)和二次电池。
[绝缘板(第1绝缘板)]
在使用了具备排气阀的封口体的二次电池中,第1绝缘板配置在封口体与电极组之间,有时也被称为上部绝缘板。第1绝缘板配置于圆柱状或类似圆柱状的形状的电极组之上,因此具有圆盘形状。并且,第1绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着圆盘形状的外周的方式形成于第1孔的周围的至少1个第2孔。当在电极组产生了气体的情况下,气体通过第1孔和第2孔自封口体的排气阀排出。自电极组引出的引线也可以通过第1孔和/或第2孔连接于封口体、电池壳体。
通过将第1孔形成于圆盘形状的第1绝缘板的中央,将第2孔形成为沿着第1绝缘板的外周,即使自卷绕轴和电极组的外周侧放出很多气体,也能通过第1孔和第2孔自封口体的排气阀顺利地排出气体。从进一步提高气体的排出性的观点出发,优选将第1孔配置于电极组的卷绕轴的上方。出于同样的理由,优选将第2孔配置于电极组的外周侧。
第1绝缘板可以具有两个以上的第1孔,但具有1个即可。
为了确保第1绝缘板的强度并且易于自第1孔排出气体,第1孔的开口率优选为1%以上且3%以下,特别优选为1%以上且2%以下。
另外,第1孔的开口率是在第1绝缘板的平面图(或俯视图)中第1孔的面积相对于第1绝缘板的被外缘包围的区域的面积的比率(%)。第1孔的面积是指第1绝缘板的平面图中的第1孔的面积。在第1绝缘板具有多个第1孔的情况下,第1孔的开口率为各第1孔的开口率的总和。
作为第1孔的形状,没有特别限制,在第1绝缘板的平面图中,举出圆形、椭圆形、四边形等多边形以及类似这些形状的形状等。第1孔的形状优选为椭圆形、长方形以及类似这些形状的形状等纵长形状。在第1孔为纵长形状的情况下,确保气体排出性,并且易于提高第1绝缘板在沿着第1孔的短径的方向上的强度,因此是有利的。纵长形状的第1孔的纵横比例如优选为1.2以上且4以下,进一步优选为1.3以上且2以下。在纵横比处于这样的范围的情况下,容易取得气体排出性与强度的平衡。
第1绝缘板具有至少1个第2孔即可,但从使自电极组的外周侧放出的气体顺利地通过的观点出发,优选以沿着第1绝缘板的外周的方式(优选进一步在电极组的外周侧)形成多个第2孔。
第2孔的形状没有特别限制,能根据对于第1孔所记载的形状适当地决定。在第1绝缘板具有多个第2孔的情况下,从易于以包围第1孔的方式形成第2孔的观点出发,第2孔的平面形状优选为圆形、椭圆形、方形、弧状或类似这些形状的形状。从易于以包围第1孔的方式形成第2孔的观点出发,特别优选是,第2孔包含至少1个弧状孔和至少1个(优选为两个以上)点状孔的情况。
1个第2孔的开口率例如为7%以上且35%以下,优选为20%以上且30%以下。点状孔主要用于排出自电极组的外周放出的气体,因此1个点状孔的开口率不必那么大,例如为1%以上且15%以下,优选为1%以上且5%以下。1个弧状孔的开口率也可以从与点状孔的开口率相同的范围内选择。为了排出自电极组的外周放出的气体,并且供自电极组引出而连接于封口体、电池壳体的引线穿过,优选利用弧状孔。在该情况下,1个弧状孔的开口率优选为5%以上且30%以下,进一步优选为15%以上且25%以下。
弧状孔的个数可以为1个,也可以为两个以上(例如为两个以上且4个以下)。在只使自一电极引出的引线穿过弧状孔的情况下,形成1个弧状孔即可,也可以根据需要形成两个弧状孔,使自双方的电极引出的引线穿过各个弧状孔。
通过调节各个第2孔的开口率和个数以及第1孔的开口率和个数来调节第1绝缘板的开口率即可。
弧状孔具有圆盘形状的第1绝缘板的外周侧的两个拐角部和内周侧的两个拐角部。在弧状孔处,为了提高开口面积,优选外周侧的拐角部的角度形成为比内周侧的拐角部的角度小。在该情况下,通过使外周侧的拐角部的角度比内周侧的拐角部的角度小,第1绝缘板的外周侧的拐角部附近的区域的强度容易减小。因此,优选以至少外周侧的两个拐角部带有圆角的方式形成弧状孔。外周侧的两个拐角部的曲率半径(R)分别优选为0.8mm以上,进一步优选为1mm以上或1.5mm以上。当外周侧的拐角部的曲率半径处于这样的范围的情况下,易于确保第1绝缘板的外周侧的拐角部附近的区域的强度。也可以根据需要将内周侧的拐角部也形成为带有圆角。
为了易于使自电极组的外周附近放出的气体泄出,优选是,第1绝缘板具有以沿着圆盘状的外周的方式形成的多个点状孔。点状孔的个数例如为两个以上且6个以下,优选为两个以上且5个以下,进一步优选为3个或4个。
针对本实施方式的第1绝缘板而言,在中央形成有第1孔,并且在第1孔的周围以沿着第1绝缘板的圆盘形状的外周的方式形成有第2孔。也就是说,在第1绝缘板中,成为在第1孔的周围(具体而言是第1孔与第2孔之间)至少留有环状的区域的状态。该环状区域成为第1绝缘板的支承,从而能够确保第1绝缘板的较高的强度。
形成在第1孔与第2孔之间的环状区域的最小宽度w优选为1mm以上且5mm以下,进一步优选为2mm以上且3mm以下。当最小宽度w处于这样的范围的情况下,进一步容易确保第1绝缘板的强度。
图1是概略地表示本发明的一实施方式的绝缘板(第1绝缘板)的俯视图。图2~图6是第1绝缘板的变更例。
图1的第1绝缘板20具有形成于面方向的中央的第1孔121和以包围第1孔121的方式形成于第1孔121的周围的第2孔122。第1孔121具有椭圆形状(纵长形状)。第2孔121由1个弧状孔122a和3个点状孔122b形成。这些第2孔122形成为沿着第1绝缘板20的外周。在图示的例子中,尺寸比点状孔122b的尺寸大的弧状孔122a配置于第1绝缘板20的一半的区域,点状孔122b排列配置于其余一半的区域。在第1孔121的周围(具体而言是第1孔121与第2孔122之间)至少形成有具有最小宽度w的环状区域。
图2的第1绝缘板220具有沿面方向形成的第1孔221和形成于第1孔的周围的第2孔222。第2孔222由弧状孔222a和点状孔222b形成。图2的例子除第1孔221和点状孔222b的形状以及点状孔222b的个数与图1的绝缘板20不同之外,其他与图1的绝缘板20相同。在从第1绝缘板220的上表面观察时,第1孔221具有长方形的4个角部带有圆角的那样的纵长形状。第1绝缘板220具有1个弧状孔222a和4个点状孔222b。4个点状孔222b分别为椭圆形,并以椭圆形的长轴方向沿着圆形的第1绝缘板的周向的方式排列配置。
图3的第1绝缘板320具有形成于面方向的中央的第1孔321和形成于第1孔321的周围的第2孔322。第2孔322由1个弧状孔322a和4个点状孔322b形成。图3的第1绝缘板320除了弧状孔322a的外周侧和内周侧共计4个拐角部的曲率半径比图2大并且点状孔322b的尺寸和形状与图2不同之外,其他与图2的第1绝缘板220相同。在图3中,各点状孔322b具有第1绝缘板320的内周侧的边短且外周侧的边长的梯形的角部为圆角的形状。
图4的第1绝缘板420具有形成于平面方向的中央的第1孔421和形成于第1孔421的周围的第2孔422。第2孔422由1个弧状孔422a和4个点状孔422b形成。图4的第1绝缘板420只是弧状孔422a的沿着弧的方向上的长度比图3短且拐角部的曲率半径比图3大,其他与图3相同。
在图1~图4中,在第1绝缘板的平面图中,示出了在一半的区域形成有弧状孔并在其余一半的区域形成有点状孔的情况,但本发明不限定于这些情况。例如也可以交替地配置多个弧状孔和多个点状孔。
图5的第1绝缘板520具有形成于面方向的中央的第1孔521和形成于第1孔521的周围的第2孔522。第2孔522以包围第1孔521的方式由3个弧状孔522a和1个点状孔522b形成,上述3个弧状孔522a沿第1绝缘板520的周向形成,上述1个点状孔522b配置于相邻的两个弧状孔522a之间。第1孔521和点状孔522b的形状、尺寸与图4大致相同。第1绝缘板520具有以下的弧状孔来作为弧状孔522a,即,隔着第1孔521相对的一对尺寸较大的弧状孔,以及在这一对弧状孔之间且隔着第1孔521而配置于与点状孔522b相反的那一侧的位置的尺寸较小的弧状孔。
图6的第1绝缘板620具有形成于面方向的中央的第1孔621和形成于第1孔的周围的第2孔622。第1孔621是与图2~图5的例子相同的形状。在图6中,第2孔622只由1个弧状孔622a形成。弧状孔622a的开口率小于图1~图5的弧状孔的开口率。
针对二次电池而言,在将电极组收纳于电池壳体后,使电池壳体缩径,此时在电极组的上部使电池壳体向内侧突出,从而在电池壳体的外侧形成槽部(与槽部对应地在内侧形成突出部),利用突出部固定电极组。在放出气体时,若气体反复冲撞该突出部,则突出部容易劣化。因此,从抑制气体冲撞突出部的观点出发,优选是,第2孔形成于距第1绝缘板的外周的距离为2mm以上的区域(距外周2mm以及比该处靠内侧的区域)。进一步优选是,从第1绝缘板的外周到第2孔的距离为2.5mm以上。从易于排出自电极组的外周附近放出的气体的观点出发,优选是,从第1绝缘板的外周到第2孔的距离为3mm以下。
另外,从第1绝缘板的外周到第2孔的距离是指在第1绝缘板的一径向上从第1绝缘板的外周(外缘)到第2孔的最外侧的位置的距离。当从第1绝缘板的外周到第2孔的最外侧的位置的距离在多个径向上不同的情况下,最短的部位的距离处于所述的范围即可。
第1绝缘板的开口率为36%以下,优选为32%以下,进一步优选为28%以下。通过使开口率处于这样的范围,能够确保第1绝缘板的强度。第1绝缘板的开口率优选为8%以上,进一步优选为10%以上。从进一步提高气体的排气性的观点出发,开口率优选为20%以上。能够任意地组合这些上限值和下限值。第1绝缘板的开口率例如也可以为8%以上且36%以下、10%以上且36%以下或10%以上且32%以下。
在第1绝缘板中,厚度T与直径D的比率(=T/D)为0.016以下,优选为0.015以下。在T/D比处于这样的范围的情况下,由于第1绝缘板的厚度T相对于直径D而言比较小,因此第1绝缘板的强度容易下降。在本实施方式中,确保0.1mm以上的厚度T,并且在第1绝缘板设置所述那样的第1孔和第2孔,将开口率设为36%以下。由此,即使T/D比如所述那样较小,也能抑制由于第1绝缘板所占的容积而容量下降,并且能够确保强度和排气性。第1绝缘板的厚度T为0.1mm以上,优选为0.2mm以上。
例如能够利用绝缘性树脂、进行了绝缘处理的金属等形成第1绝缘板。从易于确保第1绝缘板的强度的观点出发,优选利用具有100MPa以上的弯曲强度的材料形成第1绝缘板。在这样的材料中,作为绝缘性树脂,除了例如酚醛树脂、环氧树脂以及不饱和聚酯树脂等固化性树脂(热固化性树脂等)等以外,能够举出聚苯硫醚树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚亚胺树脂以及氟树脂(聚四氟乙烯等)等热塑性树脂等。作为金属,例如能够举出不锈钢、铁等。例如能够通过利用绝缘性树脂包覆金属来进行金属的绝缘处理。作为包覆金属的绝缘性树脂,没有特别限制,例如能够举出聚酰亚胺树脂和聚丙烯树脂等。另外,也可以利用使绝缘性树脂(酚醛树脂等热固化性树脂等)浸渗于玻璃纤维等绝缘性的纤维状芯材并进行固化后得到的材料形成第1绝缘板。
第1绝缘板的断裂强度优选为30N以上,进一步优选为50N以上。当强度处于这样的范围的情况下,抑制第1绝缘板的破坏,易于确保气体的排气性。
另外,在本说明书中,第1绝缘板的断裂强度是使用图9所示的夹具测量的断裂强度。断裂强度的测量夹具包括基座900和按压构件901,上述基座900为环状,并具有预定的厚度,上述按压构件901为圆柱状,并具有比基座900的孔的内径小的直径。以基座900的孔成为沿铅垂方向开口的状态的方式配置基座900,以覆盖基座900的整个孔的方式将第1绝缘板的样品S配置于基座900的上表面。然后,自样品S的上方利用按压构件901向铅垂下方进行按压,将在样品S断裂了时施加的力设为第1绝缘板的断裂强度。优选是,在按压样品S时,以基座900、样品S以及按压构件901配置为水平方向上的彼此的中心重叠的状态进行按压。
以第1绝缘板与基座重叠的部分的宽度例如为0.5mm以上且2mm以下的方式选择基座的尺寸较佳。以在将按压构件插入基座的孔时在基座的孔部分的内壁与按压构件的外壁之间,在按压构件的整个周围形成有例如1mm以上且6mm以下的宽度的间隙的方式选择按压构件的尺寸较佳。例如,在第1绝缘板的直径为21mm的情况下,也可以将基座的内径(图9的L)设为18mm,将按压构件的直径(图9的W)设为7mm。
本实施方式的第1绝缘板虽然容积小,但却具有优异的强度,能够确保较高的排气性。因此,在使用了具有排气阀的封口体的二次电池中,特别适合使用为配置在电极组与封口体之间的绝缘板。
[二次电池]
本实施方式的二次电池包括:卷绕式的电极组;电解质;圆筒形的电池壳体,其收纳上述电极组和电解质;封口体,其封闭电池壳体的开口部;以及所述的绝缘板(第1绝缘板),其配置在电极组与封口体之间。封口体具备排气阀。
图7是本发明的一实施方式的圆筒形二次电池的概略纵剖视图。以下,参照图7以锂离子二次电池为例更详细地说明本实施方式的二次电池。
圆筒形二次电池(以下称为电池)10具备电极组18、电解质(未图示)以及收纳该电极组18和电解质的电池壳体(电池罐)22。隔着分隔件17卷绕正极板15和负极板16而形成电极组18。在电池罐22的开口端的附近形成有环状槽部。
电池罐22的开口部由在周缘部具备垫圈21的封口体11封闭。封口体11具备阀构件12、金属板13以及绝缘构件14,该绝缘构件14为环状,介于阀构件12的外周部与金属板13的外周部之间。阀构件12和金属板13在各自的中心部彼此连接。自正极板15导出的正极引线15a与金属板13相连接。因此,阀构件12作为正极的外部端子发挥功能。自负极板16导出的负极引线16a与电池罐22的底部内表面相连接。在封口体11与电极组18的一端面之间配置有第1绝缘板20。在电极组18的另一端面与电池罐22的底部之间配置有第2绝缘板19。
当在电池10内产生气体而电池内压过度地上升时,形成于阀构件12的薄壁部12a被推起而鼓起,比阀构件12的薄壁部12a靠内侧的部分也鼓起,自该鼓起的部分排气。也就是说,阀构件12的薄壁部12a和比薄壁部12a靠内侧的部分作为排气阀(防爆阀)发挥功能。在图7中,用附图标记B表示的部分(薄壁部12a和比薄壁部12a靠内侧的部分)就是排气阀。另外,B的部分的直径设为排气阀的开口直径。
正极板15具备箔状的正极集电体和形成于正极集电体的表面的正极活性物质层。作为正极集电体的材料,能够使用铝、铝合金、不锈钢、钛以及钛合金等。作为正极活性物质,优选使用锂过渡金属复合氧化物。例如使用含有锂和从由钴、锰、镍、铬、铁以及钒构成的组中选择的至少1种的复合氧化物。
负极板16具备箔状的负极集电体和形成于负极集电体的表面的负极活性物质层。作为负极集电体的材料,能够使用铜、铜合金、镍、镍合金以及不锈钢等。作为负极活性物质,能够使用能可逆地吸存、放出锂离子的碳材料,例如天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、氧化锡以及氧化硅等。
作为分隔件17,例如能够使用由聚烯烃形成的微多孔膜。作为聚烯烃,能够例示聚乙烯、聚丙烯以及乙烯-丙烯共聚物等。
电解质具备非水溶剂和溶解于非水溶剂的锂盐。作为非水溶剂,能够使用碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯以及碳酸丁烯酯等环状碳酸酯,碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯等链状碳酸酯,羧酸酯以及链状醚等。作为锂盐,使用LiPF6、LiBF4以及LiClO4等。
电池罐22的材质例如能够使用铁、铁合金、不锈钢、铝以及铝合金等,但本发明没有特别限定。
电池的外径例如可以为18mm以上且26mm以下。但当电池的外形增大时,难以担保第1绝缘板的强度。在本发明中,如所述那样地调节第1绝缘板的厚度T、T/D比以及第1绝缘板的开口率,因此即使电池的外形较大为20mm以上,也能充分地确保第1绝缘板的强度,并且能够抑制排气性受损。电池的外径优选为20mm以上且26mm以下。
另外,在排气阀的开口直径较大为12mm以上的情况下,虽然负荷也易于施加于第1绝缘板,但即使在排气阀的开口直径这样较大的情况下,也能确保第1绝缘板的强度,并且能够担保气体的排气性。排气阀的开口直径优选为10mm以上,进一步优选为12mm以上。
第2绝缘板的材质没有特别限制,可以从在第1绝缘板的说明中例示的材质中进行选择。作为第2绝缘板,也可以使用将聚丙烯、环氧树脂那样的绝缘性树脂作为主要成分的材料且在芯材中含有绝缘性的纤维状材料的材料。
[实施例]
以下,基于实施例具体地说明本发明,但本发明并不限定于以下的实施例。
《实施例1》
(1)正极板的制作
将100质量份的正极活性物质(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)、1.7质量份的粘结剂(聚偏氟乙烯)以及2.5重量份的导电剂(乙炔黑)投入到分散介质中,混匀而制备了正极合剂浆料。将正极合剂浆料涂敷于铝箔制的正极集电体的两面,干燥并压延而形成正极活性物质层,切断为预定尺寸而获得了正极板。在正极集电体的一部分设置暴露部并连接铝制的正极引线。
(2)负极板的制作
将100质量份的负极活性物质(石墨)、0.6质量份的粘结剂(丁苯橡胶)以及1重量份的增稠剂(羧甲基纤维素)投入到分散介质中,混匀而制备了负极合剂浆料。将负极合剂浆料涂敷于铜箔制的负极集电体的两面,干燥并压延而形成负极活性物质层,切断为预定尺寸而获得了负极。在负极集电体的一部分设置暴露部并连接镍制的负极引线。
(3)非水电解质的制备
将碳酸乙烯脂(EC)、碳酸二甲酯(DMC)以及碳酸甲乙酯(EMC)混合而制备了非水溶剂。将LiPF6以1mol/L的浓度溶解于非水溶剂而获得了非水电解质。
(4)电池的制作
隔着聚烯烃制的微多孔制膜(分隔件)卷绕正极板和负极板而制作了电极组。在电极组的下端面配置第2绝缘板,并插入电池罐,将负极引线电阻焊接于电池罐的底部。电池罐使用了在内表面实施了镀镍的铁罐。
当在电极组的上端面配置了使酚醛树脂浸渗于玻璃纤维而形成的圆盘状的第1绝缘板后,在电池罐的开口端的附近形成环状槽部。作为第1绝缘板,使用图1所示的具有第1孔和第2孔的结构。第1绝缘板的厚度T为0.3mm,T/D比为0.149,开口率为31.2%,第1孔的纵横比为1.5,第1孔的开口率为1.6%。另外,第1绝缘板的断裂强度为82N。弧状孔的外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为1mm。
接着,将正极引线连接于具备安全机构的封口体所具备的金属板,将封口体经由垫圈支承于在电池罐形成的环状槽部,将电池罐的开口端凿紧于封口体的周缘,从而完成了锂离子二次电池。
《实施例2》
作为第1绝缘板,使用了图2所示的结构。第1绝缘板的厚度T为0.3mm,T/D比为0.149,开口率为27.6%,第1孔的纵横比为1.36,第1孔的开口率为1.9%。另外,第1绝缘板的断裂强度为65N。弧状孔的外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为0.8。
《实施例3》
作为第1绝缘板,使用了图3所示的结构。第1绝缘板的厚度T为0.3mm,T/D比为0.149,开口率为28.3%,第1孔的纵横比为1.36,第1孔的开口率为1.9%。另外,第1绝缘板的断裂强度为83N。弧状孔的外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为2mm和1.5mm。
《实施例4》
作为第1绝缘板,使用图4所示的结构。第1绝缘板的厚度T为0.3mm,T/D比为0.149,开口率为24.3%,第1孔的纵横比为1.36,第1孔的开口率为1.9%。另外,第1绝缘板的断裂强度为110N。弧状孔的外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为2mm和1.5mm。
《实施例5》
作为第1绝缘板,使用图5所示的结构。第1绝缘板的厚度T为0.3mm,T/D比为0.149,开口率为35.2%,第1孔的纵横比为1.36,第1孔的开口率为1.9%。另外,第1绝缘板的断裂强度为80N。弧状孔的外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为0.8mm。
《实施例6》
作为第1绝缘板,使用图6所示的结构。第1绝缘板的厚度T为0.3mm,T/D比为0.149,开口率为8.9%,第1孔的纵横比为1.36,第1孔的开口率为1.9%。另外,第1绝缘板的断裂强度为180N。弧状孔的外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为0.8mm。
这样,在实施例中,尽管T/D比较小,但能获得第1绝缘板的较高的断裂强度。因此,在使用实施例的第1绝缘板时,不易发生第1绝缘板的破坏、变形,能够抑制自封口体的排气阀的排气受到阻碍。
产业上的可利用性
本发明的绝缘板强度优异,并且能够确保较高的排气性,因此在用于在电池内产生气体的那样的二次电池、特别是锂离子二次电池等非水电解质二次电池方面是有用的。
附图标记说明
10、二次电池;11、封口体;12、阀构件;12a、薄壁部;13、金属板;14、绝缘构件;15、正极板;15a、正极引线;16、负极板;16a、负极引线;17、分隔件;18、电极组;19、第2绝缘板;20、第1绝缘板;21、垫圈;22、电池壳体(电池罐);220、320、420、520、620、第1绝缘板;121、221、321、421、521、621、第1孔;122、222、322、422、522、622、第2孔;122a、222a、322a、422a、522a、622a、弧状孔;122b、222b、322b、422b、522b、点状孔;820、第1绝缘板;821、半圆状的孔;822b、点状孔;B、排气阀。

Claims (13)

1.一种绝缘板,所述绝缘板是二次电池用的绝缘板,所述二次电池包括:卷绕式的电极组;电解质;圆筒形的电池壳体,其收纳所述电极组和所述电解质;以及封口体,其封闭所述电池壳体的开口部,并且具备排气阀,其中,
所述绝缘板配置在所述电极组与所述封口体之间,呈具有0.1mm以上的厚度T的圆盘形状,
所述绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着所述圆盘形状的外周的方式形成于所述第1孔的周围的至少1个第2孔,
所述厚度T与所述绝缘板的直径D的比率T/D为0.016以下,
所述绝缘板的开口率为36%以下。
2.根据权利要求1所述的绝缘板,其中,
所述第1孔配置于所述电极组的卷绕轴的上方,
所述第2孔配置于所述电极组的外周侧。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘板,其中,
所述第1孔为纵长形状,
所述第1孔的纵横比为1.2以上且4以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的绝缘板,其中,
所述第1孔的开口率为1%以上且3%以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的绝缘板,其中,
所述绝缘板的开口率为20%以上且32%以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的绝缘板,其中,
所述第2孔包含至少1个弧状孔和至少1个点状孔。
7.根据权利要求6所述的绝缘板,其中,
所述弧状孔包括所述圆盘形状的外周侧的两个拐角部和所述圆盘形状的内周侧的两个拐角部,
至少所述外周侧的两个拐角部带有圆角,
所述外周侧的两个拐角部的曲率半径分别为0.8mm以上。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的绝缘板,其中,
所述第2孔形成于所述绝缘板的距外周的距离为2.5mm以上的区域。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的绝缘板,其中,
利用具有100MPa以上的弯曲强度的材料形成绝缘板。
10.一种二次电池,其中,
所述二次电池包括:
卷绕式的电极组;
电解质;
圆筒形的电池壳体,其收纳所述电极组和所述电解质;
封口体,其封闭所述电池壳体的开口部,并且具备排气阀;以及
绝缘板,其配置在所述电极组与所述封口体之间,
所述绝缘板呈具有0.1mm以上的厚度T的圆盘形状,
所述绝缘板包括形成于中央的第1孔和以沿着所述圆盘形状的外周的方式形成于所述第1孔的周围的至少1个第2孔,
所述厚度T与所述绝缘板的直径D的比率T/D为0.016以下,
所述绝缘板的开口率为36%以下。
11.根据权利要求10所述的二次电池,其中,
所述排气阀的开口直径为10mm以上。
12.根据权利要求11所述的二次电池,其中,
所述二次电池具有20mm以上的外径。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的二次电池,其中,
在所述电池壳体的底部不具有排气阀。
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