CN115398722A - 圆筒形电池 - Google Patents

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Abstract

圆筒形电池具有电解质、正极和负极隔着隔板卷绕而成的电极体、收纳电极体和电解质的有底圆筒状的外装罐、以及堵塞外装罐的开口部的封口体，其中，封口体具有配置在封口体的最外部的盖，盖包含形成在中央部的凸部，凸部包含顶面部和侧壁部，在顶面部和侧壁部分别形成有独立的多个排气口。

Description

圆筒形电池
技术领域
本公开涉及圆筒形电池。
背景技术
以往，具有有底圆筒状的外装罐和堵塞外装罐的开口部的封口体的圆筒形电池是众所周知的。此外，圆筒形电池有时作为连接多个圆筒形电池而成的电池组(batterypack)而使用。
据报道，圆筒形电池在发生异常时存在起火的情况。若圆筒形电池起火，则会从圆筒形电池的排气口喷出火焰，电池组内的相邻的圆筒形电池有可能延烧。在专利文献1中公开了一种电池组，其在圆筒形电池的上方配置用于使从圆筒形电池的排气口喷出的火焰熄灭的网眼构件。此外，在专利文献2中公开了一种在电池组内设有灭火剂的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－211909号公报
专利文献2：日本特开平9－161754号公报
发明内容
在专利文献1和2所公开的电池组中，由于灭火部件作为单独部件而配置，因此与通常的电池组相比较也会增加与部件件数增加的量相应的成本。此外，在上述电池组中，由于配置有灭火部件，因此电池组的小型化变困难，进而组装电池组的设备的小型化也变困难。
作为本公开的一技术方案的圆筒形电池具有电解质、正极和负极隔着隔板卷绕而成的电极体、收纳电极体和电解质的有底圆筒状的外装罐、以及堵塞外装罐的开口部的封口体，其中，封口体具有配置在封口体的最外部的盖，盖包含形成在中央部的凸部，凸部包含顶面部和侧壁部，在顶面部和侧壁部分别形成有独立的排气口。
根据本公开的一技术方案，当在发生异常时起火的情况下能够以电池单体进行灭火。
附图说明
图1是作为实施方式的一例的圆筒形电池的剖视图。
图2是作为实施方式的另一例的内部端子板的立体图。
图3是作为实施方式的一例的盖的立体图。
图4是作为实施方式的另一例的盖的立体图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本公开的实施方式。以下说明的形状、材料及个数是用于进行说明的例示，能够根据圆筒形电池的规格适当地变更。以下，在全部的附图中对相同的要素标注相同的附图标记进行说明。
使用图1说明作为本实施方式的一例的圆筒形电池10。图1是圆筒形电池10的剖视图。
如图1所示，圆筒形电池10具有电极体14、电解质、以及收纳电极体14和电解质的外装罐16。电极体14具有正极11、负极12以及隔板13，具有正极11和负极12隔着隔板13以漩涡状卷绕的卷绕构造。外装罐16具有轴向一侧开口的有底圆筒状，外装罐16的开口被封口体17堵塞。
正极11具有正极集电体和形成于该集电体的至少一个面的正极复合材料层。正极集电体能够使用铝、铝合金等在正极11的电位范围内稳定的金属的箔、在表层配置有该金属的膜等。正极复合材料层优选包含正极活性物质、乙炔黑等导电材料、聚偏氟乙烯等粘结材料，形成于正极集电体的两个面。正极活性物质例如使用含锂过渡金属复合氧化物。通过在正极集电体上涂敷包含正极活性物质、导电材料、粘结材料等的正极复合材料浆料并使涂膜干燥之后压缩涂膜，在正极集电体的两个面形成正极复合材料层，从而能够制造正极11。
负极12具有负极集电体和形成于该集电体的至少一个面的负极复合材料层。负极集电体能够使用铜、铜合金等在负极12的电位范围内稳定的金属的箔、在表层配置有该金属的膜等。负极复合材料层优选包含负极活性物质、丁苯橡胶(SBR)等粘结材料，形成于负极集电体的两个面。负极活性物质例如使用石墨、含硅化合物等。通过在负极集电体上涂敷包含负极活性物质、粘结材料等的负极复合材料浆料并使涂膜干燥之后轧制涂膜，在集电体的两个面形成负极复合材料层，从而能够制造负极12。
电解质例如使用非水电解质。非水电解质包含非水溶剂和溶解于非水溶剂的电解质盐。非水溶剂例如可以使用酯类、醚类、腈类、酰胺类、它们中的两种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有用氟等卤原子置换这些溶剂中的氢的至少一部分而成的卤素置换体。另外，非水电解质并不限定于液体电解质，也可以是固体电解质。电解质盐例如使用LiPF6等锂盐。电解质的种类没有特别的限定，也可以是水系电解质。
圆筒形电池10具有分别配置于电极体14的上下的绝缘板18、19。在图1所示的例子中，安装于正极11的正极引线20通过绝缘板18的贯通孔向封口体17侧延伸，安装于负极12的负极引线21通过绝缘板19的外侧向外装罐16的底部侧延伸。正极引线20通过焊接等连接于配置在封口体17的最内部的内部端子板23的底面。由此，与内部端子板23电连接的作为封口体17的顶板的盖30成为正极外部端子。负极引线21通过焊接等连接于外装罐16的底部内表面。由此，例如外装罐16的底部成为负极外部端子。
外装罐16是有底圆筒状的金属制容器。在外装罐16和封口体17之间设有衬垫27，确保了电池内部的密闭性。在外装罐16形成有侧面部的一部分向内侧突出而成的凹槽部22，该凹槽部22支承封口体17。凹槽部22优选沿着外装罐16的周向形成为环状，在其上表面支承封口体17。封口体17利用凹槽部22和弯曲咬合(日文：かしめ)于封口体17的外装罐16的开口端部固定在外装罐16的上部。在外装罐16的开口端部以环状形成有弯曲咬合部28。
封口体17具有从电极体14侧开始依次层叠有内部端子板23、下阀芯24、绝缘构件25、上阀芯26及盖30的构造。构成封口体17的各构件例如呈圆盘状或环状，除绝缘构件25之外的各构件互相电连接。下阀芯24和上阀芯26在各自的中央部互相连接，在各自的周缘部之间夹设有绝缘构件25。若在发生异常时圆筒形电池10的内压上升，则下阀芯24以将上阀芯26向盖30侧推起的方式变形而断裂，阻断下阀芯24和上阀芯26之间的电流路径。若内压进一步上升，则上阀芯26断裂，从盖30的后述的排气口33H、34H排出气体。
另外，封口体的构造并不限定于图1所例示的构造。例如，封口体也可以是不具有内部端子板的构造，电极引线也可以连接于下阀芯。此外，阀芯也可以由1个构件构成。
使用图2说明构成封口体17的内部端子板23的另一例。图2是表示内部端子板23的立体图。
内部端子板23如上所述配置于封口体17的最内部。正极引线20通过焊接等连接于内部端子板23的下表面(参照图1)。如图2所示，内部端子板23包含形成在金属板的中央部的凹部23A和形成在凹部23A的周围的外周部23B。凹部23A向圆筒形电池10的内侧鼓出。在凹部23A形成有多个排气口23H。排气口23H例如具有与后述的盖30的顶面部33的排气口33H相同的直径。
采用内部端子板23，当在发生异常时起火的情况下，能够利用凹部23A阻断火焰而抑制火焰的喷出。此外，采用内部端子板23，能够通过利用凹部23A从喷出来的火焰吸收热而降低火焰的温度，从而抑制火焰的喷出。并且，对于内部端子板23，由于在凹部23A形成有多个排气口23H，因此成为在发生异常时易于将在圆筒形电池10的内部产生的气体向外部放出的结构。
使用图3说明构成封口体17的盖30。图3是表示盖30的立体图。
盖30配置在封口体17的最外部，形成圆筒形电池10的顶面。盖30例如是在将圆筒形电池10装入到设备的内部时用于将圆筒形电池10彼此串联或并联连接、或者在圆筒形电池10安装安全元件的正极侧的焊接用端子。
如图3所示，盖30形成为大致圆盘状。此外，盖30由金属板形成。金属板的组成没有特别的限定，但通常是铁或铁合金(例如不锈钢)。金属板的厚度的一例为0.1mm～0.8mm。盖30例如通过对金属板进行深拉加工而制造。盖30包含形成在金属板的中央部的凸部31和形成在凸部31的周围的凸缘部32。
凸部31向圆筒形电池10的外侧鼓出。本实施方式的凸部31向圆筒形电池10的外侧鼓出，但凸部也可以向圆筒形电池10的内侧鼓出。凸部31的鼓出的程度(高度)没有特别的限定，但作为一例为1mm～5mm左右。凸部31优选形成为在俯视时顶面部33的中心与盖30的径向的中心一致。凸部31包含顶面部33和连接于凸缘部32的侧壁部34。
顶面部33详细的说明见后述，其是在圆筒形电池10发生异常时起火的情况下阻断火焰并如上所述通过焊接等与引线等连接的部分。顶面部33在俯视时形成为大致圆状。顶面部33平坦，与凸缘部32平行地形成。顶面部33无需全部都平坦，例如也可以是外周部进行了倒角加工。考虑到在上述的圆筒形电池10发生异常时起火的情况下的火焰的阻断效果、焊接接合的作业性和焊接强度等，顶面部33优选尽量形成得较宽。
在顶面部33的外周部形成有多个排气口33H。在图3所示的例子中，多个排气口33H沿着周向大致等间隔地呈环状形成有一周。排气口33H优选在俯视时是正圆形，但例如也可以是多边形、椭圆形、大致圆形等。排气口33H例如优选在进行深拉加工而制造盖30之前与后述的排气口34H一起形成。
排气口33H具有0.01mm～9mm的直径，优选具有0.5mm～3mm的直径。在图2所示的例子中，排气口33H的直径为1mm。此外，至少形成于顶面部33的排气口33H的直径优选具有大致相同的直径，但也可以各不相同。排气口33H的开口面积的总和为1mm2～30mm2，优选形成为5mm2～15mm2。在图2所示的例子中，排气口33H的开口面积的总和为9mm2。
顶面部33的全部排气口33H的总开口率为1％～60％，优选为10％～30％。总开口率是指在顶面部33的表面积中、全部排气口33H的开口面积的总和的比例。在图3所示的例子中，排气口33H的总开口率为24％。
顶面部33的中央部没有形成排气口33H而具有平坦的顶面。利用顶面部33的中央部，能够提高焊接接合时的作业性，提高焊接强度等。也可以是，顶面部33的中央部形成为在盖30的制造工序中形成有排气口33H，通过将引线焊接而利用该引线和焊接部分堵塞排气口33H。
侧壁部34是连接凸缘部32和顶面部33的部分，与凸缘部32大致垂直地形成。侧壁部34与凸部31的鼓出方向所成的角度优选为90°～110°左右，更优选为90°～100°左右。
在侧壁部34形成有多个排气口34H。排气口34H优选为在从与侧壁部34垂直的方向观察时是正圆形，但例如也可以是多边形、椭圆形、大致圆形等。排气口34H优选在如上所述进行深拉加工而制造盖30之前与排气口33H一起形成。
排气口34H具有0.01mm～9mm的直径，优选具有0.5mm～2mm的直径。在图2所示的例子中，排气口34H的直径为0.5mm。此外，至少形成于侧壁部34的排气口34H的直径优选具有大致相同的直径，但也可以各不相同。
侧壁部34的全部排气口34H的总开口率为1％～60％，优选为10％～30％。总开口率是指在侧壁部34的表面积中、全部排气口34H的开口面积的总和的比例。在此，上述的顶面部33的排气口33H的总开口率优选大于侧壁部34的排气口34H的总开口率。
本实施方式的凸部31在顶面部33和凸缘部32分别形成有独立的多个排气口33H、34H，但也可以在顶面部33与凸缘部32的分界部分形成有排气口。
如上所述，盖30包含形成在凸部31的周围的凸缘部32。由于凸缘部32是被外装罐16的弯曲咬合部28按压的部分，因此需要确保一定程度的宽度的凸缘部32。此外，也可以在凸缘部32形成有排气口。
对圆筒形电池10的效果进行说明。采用圆筒形电池10，圆筒形电池10能够以单体使异常时的起火熄灭。
圆筒形电池10在发生异常时有时会起火。在这样的圆筒形电池10起火的情况下，从圆筒形电池10的上阀芯26断裂而形成的排气部喷出火焰。圆筒形电池10的盖30是仅在凸部31的顶面部33和侧壁部34分别形成有多个排气口33H、34H的结构，与以往的在侧壁部形成有较大的排气口的盖相比较不具有供火焰喷射的程度的大小的开口。因此，能够利用顶面部33和侧壁部34阻断火焰而抑制火焰的喷出。
此外，本实施方式的圆筒形电池10的盖30能够通过利用凸部31的顶面部33和侧壁部34从喷出来的火焰吸收热而使火焰的温度下降，从而抑制火焰的喷出。
通过圆筒形电池10以单体使异常时的起火熄灭，从而无需像以往那样在将多个圆筒形电池10封装化而成的电池组中将灭火部件配置为其他部件。因此，也不会导致增加与电池组的部件件数增加的量相应的成本。此外，也能够使圆筒形电池或电池组小型化。
并且，本实施方式的圆筒形电池10的盖30在凸部31的顶面部33和侧壁部34分别形成有多个排气口33H、34H，因此能够将在电池内部产生的气体向外部放出。本实施方式的圆筒形电池10的盖30是在凸部31的顶面部33也形成有多个排气口33H的结构，与以往的仅在侧壁部形成有排气口的盖相比较成为易于将气体向外部放出的结构。
使用图4说明作为本实施方式的另一例的盖30。图4是表示盖30的立体图。
如图4所示，盖30除了形成于顶面部33的多个排气口33H的直径和个数不同之外是与在图3中示出的上述的盖30相同的结构。在图4所示的例子中，多个排气口33H沿着周向大致等间隔地呈环状形成有两周。在图4所示的例子中，排气口33H具有0.5mm的直径，排气口33H的开口面积的总和为5mm2，顶面部33的排气口33H的总开口率为13％。图4所示的盖30也起到与图3所示的上述的盖30相同的效果。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式及其变形例，能够在本申请的权利要求书所记载的事项的范围内进行各种变更、改良是不言而喻的。
附图标记说明
10、圆筒形电池；11、正极；12、负极；13、隔板；14、电极体；16、外装罐；17、封口体；18、19、绝缘板；20、正极引线；21、负极引线；22、凹槽部；23、内部端子板；23A、凹部；23B、外周部；23H、排气口；24、下阀芯；25、绝缘构件；26、上阀芯；27、衬垫；30、盖；31、凸部；32、凸缘部；33、顶面部；33H、排气口；34、侧壁部；34H、排气口。

Claims (5)

1.一种圆筒形电池，其具有电解质、正极和负极隔着隔板卷绕而成的电极体、收纳所述电极体和所述电解质的有底圆筒状的外装罐、以及堵塞所述外装罐的开口部的封口体，其中，
所述封口体具有配置在所述封口体的最外部的盖，
所述盖包含形成在中央部的凸部，
所述凸部包含顶面部和侧壁部，
在所述顶面部和所述侧壁部分别形成有独立的多个排气口。
2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其中，
所述顶面部的所述排气口的总开口率大于所述侧壁部的所述排气口的总开口率。
3.根据权利要求1或2所述的圆筒形电池，其中，
所述顶面部在所述顶面部的大致中央部没有形成所述排气口。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的圆筒形电池，其中，
所述封口体具有内部端子板，该内部端子板配置在所述封口体的最内部，正极引线接合于该内部端子板，形成从所述正极引线到所述盖的电流路径，
在所述内部端子板形成有多个排气口。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的圆筒形电池，其中，
所述盖包含形成在所述凸部的周围的凸缘部，
在所述凸缘部形成有多个排气口。
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