JP2000133234A

JP2000133234A - 非水電解液電池

Info

Publication number: JP2000133234A
Application number: JP10300549A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Matsumasa; 義高松政
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】電池の誤使用や異常事態などでの電池内圧の
上昇に対して精度よくガスを排出することができ、かつ
耐漏液性に優れた高い安全性と信頼性を有する封口板を
備えた非水電解液電池を提供する。【解決手段】封口板は、注液用円形孔部を有する蓋板
と、この円形孔部を塞ぎ、防爆弁を兼ねる封止板とから
構成されており、前記封止板には蓋板の注液用円形孔部
の径と異なる径の防爆弁用孔部が設けられるとともに、
封止板下面には前記防爆弁用孔部を被覆するようにアル
ミニウム箔が配されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液電池
の、特にその封口板の防爆弁部分に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信機，ＡＶ機器，パソコンのコ
ードレス化・ポータブル化に伴いその駆動用電源である
電池に対して小型・軽量・高エネルギー密度化の要望が
強まっている。特にリチウム二次電池は高エネルギー密
度を有する電池であり次世代の主力電池として期待さ
れ、その潜在的市場規模も大きい。また、形状としては
機器の薄型化あるいは機器のスペースの有効利用の観点
からも角形電池の要望が高まっている。

【０００３】しかし、リチウム二次電池は短絡・過充電
・逆充電などの電池の誤使用や異常事態における電解液
や活物質の分解により電池内でガスが発生し、蓄積され
て電池内圧が急激に上昇することにより電池に悪影響を
与えることがあった。

【０００４】このような電池の急激な内圧上昇を未然に
防止するために、特開平2-112151号公報には、封口板に
内圧の上昇に伴い変形する防爆弁が備えられており、電
池内圧値が所定の値に達したとき、防爆弁が破断して電
池内に蓄積されたガスを電池外へ放出する機構が示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような封口板を備えた電池は、複雑な電流遮断機構ある
いは防爆構造を備えており、その構造の複雑さゆえ製造
工程に数々の検査工程を具備しなければならず、信頼性
の高い防爆弁を備えた封口板を得る事が困難であった。

【０００６】本発明は、前記従来例に比較して高い信頼
性を有する防爆弁を備えた封口板を提供するものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の構成は、極板群と電解液
を内部に収納する電池ケースと、前記ケースの開口部を
封口する封口板を備え、前記封口板は注液用円形孔部を
有する蓋板と、この円形孔部を塞ぎ、防爆弁を兼ねる封
止板とから構成されており、前記封止板には蓋用の注液
用円形孔部の径と異なる径の孔が設けられるとともに、
封止板下面はアルミニウム箔で被覆されているものであ
る。

【０００８】これにより、短絡・過充電・逆充電等の電
池の誤使用や、異常事態における電池内圧の上昇に対し
て、封止板に設けられた防爆弁のアルミニウム箔が破断
し、電池内のガスを排出することにより電池の急激な温
度上昇や電池内圧の上昇を効果的に防止することが可能
となる。この時、蓋板の注液用孔の径と封止板の防爆弁
の径を異なるものにすることで電池内部の圧力上昇に対
して、防爆弁であるアルミニウム箔に圧力が集中し、封
口板蓋板の注液用の孔径のバラツキや変形に影響される
ことなく安定した破断圧力が得られる。

【０００９】また前記封止板形状にすることにより封止
板単体での防爆弁の作動圧力を管理することで電池での
防爆弁作動圧をシミュレートすることができ封口板を製
造する上でのメリットも大きい。

【００１０】防爆弁用薄膜の材質としては、アルミニウ
ム箔のほかにオレフィン系樹脂膜または、ＰＦＡ樹脂膜
から選ばれた１種類が好適である。

【００１１】さらにアルミニウム箔の厚みは１０μｍ〜
４０μｍが好適であり、樹脂膜を使用するときの厚み
は、１０μｍ〜１００μｍが好適であり、アルミニウム
箔や樹脂膜の破断する圧力は、２〜１５ｋｇｆ／ｃｍ²
に設定することで、より効果的に電池の急激な温度上昇
や電池内圧の上昇を防止することができる。

【００１２】また封止板で封口板蓋板の防爆弁用孔を塞
ぐ方法としては、レーザ溶接や熱溶着、超音波溶着、抵
抗溶接等の方法が好適である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１４】図１は、本発明の非水電解液電池上部の封
口板周辺の要部拡大断面図である。１はアルミニウム製
の角形ケースである。２は封口板で、アルミニウム製の
平板状蓋板２ａに注液用孔部３が設けられている。そし
て封止板４は蓋板２ａの注液用孔部３の上面に載置さ
れ、封止板４の周囲はレーザー溶接により蓋板２ａと溶
接されている（レーザー溶接部１３）。

【００１５】封止板４には防爆弁用孔部４ａと封止板４
の下面に張り付けられた防爆弁であるアルミニウム箔４
ｂが設けられている。この封口板２は角形ケース１とレ
ーザ溶接されている（レーザ溶接部１２）。５はニッケ
ルメッキされた鉄製の端子を兼ね、封口板２の中央部に
配されたリベット、６は封口板２とリベット５を絶縁す
る上部絶縁ガスケット、７はニッケルメッキされた鉄製
のワッシャー、８は封口板２とワッシャー７を絶縁する
下部絶縁ガスケットである。

【００１６】このリベット５は封口板２の中央部の開口
部に上部絶縁ガスケット６を介して挿入され、リベット
５の下部に下部絶縁ガスケット８を介してワッシャー７
を配した後リベットをかしめることによりリベットとワ
ッシャーの電気的接続をとるとともに、蓋板との絶縁も
確保している。

【００１７】９は正極板，負極板をセパレータを介して
巻回し、長円形にプレス圧縮された極板群である。１０
は正極板から取り出したアルミニウム製の集電用リード
で蓋板に溶接されている。また、１１は負極板から取り
出したニッケル製の集電用リードでワッシャー７に溶接
されている。従って、電池としてはケースが正極で、リ
ベットからなる端子が負極となる。

【００１８】そして、この封口板では、電池の短絡，過
充電，逆充電などの異常使用時における電池内のガスの
蓄積による電池内圧が上昇した際には、封止板に設けら
れた防爆弁であるアルミニウム箔が破断され、電池内の
ガスを排出することにより、電池内圧の急激な上昇を防
止することが可能となる。

【００１９】正極板は、活物質であるＬｉＣｏＯ₂に導
電剤としてカーボンブラックを結着剤としてポリ四フッ
化エチレンの水性ディスパージョンを固形分の重量比で
100:3:10の割合で混合したものをアルミニウム箔の両面
に塗着、乾燥し、圧延した後所定の大きさに切断したも
のである。これにアルミニウム製の正極リード板を溶接
している。

【００２０】負極板は、炭素質材料を主材料とし、これ
とスチレンブタジエンゴム系結着剤とを重量比で100:5
の割合で混合したものを銅箔の両面に塗着、乾燥し、圧
延した後所定の大きさに切断したものである。これにニ
ッケル製の負極リードを溶接している。セパレータは、
ポリエチレン製の微多孔フィルムである。正極板、負極
板をセパレータを介して巻き回し極板群とする。

【００２１】極板群のリードを封口板に溶接し角形電池
ケースに挿入し、封口板とケースをレーザー溶接により
封口する。図１に示したように正極リードはアルミニウ
ム製の蓋板にレーザースポット溶接し、負極リードはニ
ッケルメッキされた鉄製のワッシャーに抵抗溶接した。
次に電解液を注液孔から所定量注液する。本実施例で
は、注液孔の先端にゴム製のリングが取り付けてあるパ
イプを差し込む。パイプは、３方コックが備えてあり、
一方は電池に、他方は真空ポンプに、もう一方は電解液
が入ったポンプに接続されている。

【００２２】パイプを通して電池内を真空ポンプで減圧
に引く。次にコックを切り替え電解液をポンプから注入
する方法で注液を行う。一度電池内を減圧に引くことで
電解液の注入が容易になる。電解液には、エチレンカー
ボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を
モル比で１：３で混合した溶媒に溶質として六フッ化リ
ン酸リチウムを１モル／ｌの濃度で溶解したものを用い
る。

【００２３】注液後の電池は、注液孔の上に封止板を載
置し、封止板の周囲と蓋板とをレーザ溶接することによ
り密閉する。

【００２４】（実施例１）蓋板の注液用孔径と封止板の
防爆弁用孔径の関係について説明する。本発明の封口板
は蓋板に注液用円形孔部を設け、その上面を防爆弁を設
けた封止板で覆う防爆弁構造をしており、前記封止板に
は防爆弁用の孔部が設けられてありその防爆弁用孔部下
面にアルミニウム箔が張り付けてあり、電池内圧が異常
に上昇し、防爆弁が作動するときにはアルミニウム箔が
上方に膨らみその後破断する。従って、蓋板の注液孔径
と防爆弁用孔径の関係が弁作動圧のバラツキに大きく影
響する。

【００２５】本発明では、図１に示したように封口板蓋
板に設けられた注液孔の上面に防爆弁を有する封止板が
載置され、封止板の防爆弁用孔部の径を注液用孔の径よ
りも小さくする、または大きくすることにより防爆弁作
動時に防爆弁の破断位置を限定し作動圧の安定化を図る
ことができる。このような注液用孔径と防爆弁用孔径が
異なる場合と同じ孔径の場合での作動圧のバラツキの比
較を行った。その結果を（表１）に示した。なお、防爆
弁には厚み３０μｍのアルミニウム箔を用いた。

【００２６】

【表１】

【００２７】（表１）より明らかなように注液用孔径と
防爆弁用孔径が異なっているほうがバラツキが少なく安
定する。

【００２８】（実施例２）封止板の防爆弁の弁作動圧に
ついて説明する。防爆弁は通常の電池使用時には、電池
の密閉性を有し、電池の異常使用時における電池内圧の
急激な上昇時には、確実に弁作動し電池内のガスを外部
に放出する、そのために適正な作動圧を設定する必要が
ある。本実施例においては、防爆弁として本発明のアル
ミニウム箔およびポリプロピレン樹脂（ＰＰ）膜を用い
て弁作動圧の評価を行った。また前記防爆弁を備えた電
池を作製し電池漏液試験と過充電安全性評価を行った。
なお封止板の防爆弁用孔径はφ３mmとし、注液用孔径は
φ３．５mmとした。

【００２９】（表２）に弁作動圧の評価結果を、また
（表３）に電池漏液試験および過充電安全性試験結果を
示した。なお漏液試験方法は−５０℃で１時間保存した
後１００℃で１時間保存する工程を１サイクルとして１
０００サイクル後の電池漏液品の数をカウントした。ま
た過充電安全性試験方法は満充電状態の電池を更に無制
御２Ｃ充電したときに電池温度が急激に上昇したものの
有無を調べた。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】（表３）よりアルミニウム箔およびＰＰ膜
ともに、１０μｍ以下の厚みでは電池の漏液が発生して
いる。これは電池内の微量水分の分解や電解液の分解な
どによるガス発生により弁作動したと考えられる。また
アルミニウム箔４０μｍ以上や、ＰＰ膜１００μｍ以上
では上記結果と（表２）より作動圧２〜１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²が防爆弁の適正な作動圧である。

【００３３】また、本実施例ではアルミニウム箔および
ＰＰ膜を用いたが、他にオレフィン系樹脂膜，ＰＦＡ樹
脂膜を用いた場合でも同様の効果が得られた。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明では、蓋板の注液
用孔部の上面にこれと孔径の異なる防爆弁用孔部を設け
た封止板を配し、封止板の下面にはアルミニウム箔が前
記孔部を被覆するように配されているので、信頼性の高
い防爆弁を備えた封口板を有する非水電解液電池を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非水電解液電池の封口板周辺の要部拡
大断面図

【符号の説明】

１アルミニウム製の角形ケース２アルミニウム製の封口板２ａアルミニウム製蓋板３注液用孔部４封止板４ａ防爆弁用孔部４ｂアルミニウム箔５ニッケルメッキされた鉄製の端子を兼ねたリベッ
ト６樹脂製の上部絶縁ガスケット７ニッケルメッキされた鉄製のワッシャー８樹脂製の下部絶縁ガスケット９極板群１０正極板から取り出したアルミニウム製の集電リ
ード１１負極板から取り出したニッケル製の集電リード１２封口板蓋板と封止板のレーザー溶接部１３封口板とケースのレーザー溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA13 AA17 CC02 CC06 CC08 CC10 DD13 DD21 5H012 AA07 BB02 BB03 DD01 DD06 EE01 EE04 FF01 GG01 JJ02 5H029 AJ12 AJ15 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ27 CJ05 DJ02 DJ03 DJ14 EJ01 EJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】極板群と電解液を内部に収容する電池ケ
ースと、この電池ケースの開口部を封口する封口板を備
え、前記封口板は注液用円形孔部を有する蓋板と、この
円形孔部を塞ぎ、防爆弁を兼ねる封止板とから構成され
ており、前記封止板には蓋板の注液用円形孔部の径と異
なる径の防爆弁用孔部が設けられるとともに、封止板下
面には前記防爆弁用孔部を被覆するようにアルミニウム
箔が配されている非水電解液電池。
【請求項２】封止板の下面はオレフィン系樹脂膜また
は、ＰＦＡ樹脂膜で覆われている請求項１記載の非水電
解液電池。