JP2000285892A

JP2000285892A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2000285892A
Application number: JP11094016A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kawamura; 公一川村; Jun Suzuki; 純鈴木; Yoshiaki Asami; 義明阿左美
Original assignee: A&T Battery Corp; AT Battery KK; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: A&T Battery Corp; Toshiba Development and Engineering Corp; AT Battery KK
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で所定の作動圧で確実に破断さ
れ、かつ落下衝撃に対しても良好な強度を保持する刻印
防爆弁を備えた非水電解液二次電池を提供する。【解決手段】一極性端子を兼ねる開口部を有する矩形
状をなす鉄系金属からなる外装缶と、この外装缶内に収
納され、セパレータを挟んで対峙された正極および負極
を有する発電要素と、前記外装缶内に収容された非水電
解液と、前記外装缶の開口部に取着され、他極性端子が
ハーメテックにより気密に封止されたされたを封口体と
具備し、厚さが０．０２〜０．０５ｍｍで、かつ円環状
もしくは長円環状をなす溝状薄肉部からなる刻印防爆弁
は、前記外装缶表面のいずれかの箇所に形成されている
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安全弁機構を有す
る非水電解液二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、携帯電話やビデオカメラ等の電子
機器や、コンピュータ等の小型化、軽量化、高性能化に
伴ない、これらの電子機器などの電源となる二次電池に
ついても軽量化、高エネルギー密度化が要求されてい
る。

【０００３】水の分解電圧以上の高電圧化が可能な非水
電解液二次電池は、従来から使用されている鉛二次電池
やニッケル−カドミウム二次電池に代わる二次電池とし
て開発が進んでおり、実用化されている。このような非
水電解液二次電池は、負極材料としてコークス、黒鉛、
有機物焼結体等のリチウムを吸蔵・放出することが可能
な炭材料を用い、正極活物質としてＬｉＣｏＯ₂、Ｌｉ
ＮｉＯ₂等のリチウムイオンを吸蔵・放出することが可
能な金属酸化物を用いたリチウムイオン二次電池が知ら
れている。

【０００４】しかしながら、前記非水電解液二次電池は
上述した利点を有する反面、信頼性が乏しいという問題
があった。その一つとして、外装缶内に収納された正極
および負極を有する発電要素である電極体が化学変化し
て内圧が上昇し、発火、爆発を生じることが挙げられ
る。例えば、リチウムイオン二次電池のような非水電解
液二次電池に通常以上の電流が加わる、いわゆる過充電
状態にしたり、誤使用により短絡状態になって大電流が
流れたりすると、前記電極体の中の非水電解液が分解さ
れ、ガスが発生する。ガスが前記外装缶内に充満し、外
装缶内の内圧が上昇すると、最後には電池が破裂する。

【０００５】このようなことから、従来では前述した電
池の破裂を防止するために外装缶の内圧がある値を超え
た場合、発生ガスを外装缶の外に放出し、破裂を防止す
る安全弁機構が設けられている。このような安全弁機構
を備えた非水電解液二次電池としては、次のような構造
のものが知られている。

【０００６】この非水電解液二次電池は、有底筒状の外
装缶と、この外装缶内に収納され、正極、セパレータお
よび負極を渦巻き状に捲回した電極体と、前記外装缶に
収容された非水電解液と、前記外装缶の上端開口部に取
着された封口体とを備えている。前記封口体には、圧力
開放用孔が開口し、かつ前記封口体の下面には例えばス
テンレスからなる薄板が前記孔を塞ぐようにレーザ溶接
により気密に取り付けられている。また、直線部の両端
にＶ字部を持つ形状の切り込み部は、前記薄板の上面に
形成されている。つまり、前記薄板は前記切り込み溝の
開口部側が前記外装缶の外部側に向くように前記封口体
の下面に取り付けられている。なお、前記切り込み溝は
前記薄板の下面にエッチングにより形成される。前記封
口体の圧力開放用孔および前記薄板により安全弁機構が
構成されている。

【０００７】このような安全弁機構を有する非水電解液
二次電池において、過電流等により前記外装缶の内圧が
上昇すると、前記切り込み溝部分が加圧されてそこから
薄板が破断されて孔が形成される。前記外装缶内に充満
されたガスは、前記孔および前記圧力開放用孔を通して
外部に放出されて爆発が未然に防止される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記安
全弁機構は前記封口体を前記外装缶の上端に取り付ける
ために、スペース上、大きさに限界を生じる。特に、イ
ンピーダンスの安定性を確保する構造として正極および
負極のリードタブのいずれか一方を前記封口体にハーメ
ティクにより絶縁された電極端子に接続し、かつ他方を
前記封口体の電極端子以外の領域に接続する構造にする
場合には、スペースの制約がより一層厳しくなる。この
ような限られた大きさの空間内で所定の作動圧を確保す
るためには、前記薄板の切り込み溝の深さを大きくする
（残肉厚を小さくする）必要がある。このような切り込
み溝の深さが大きい薄板を有する安全弁機構を備えた非
水電解液二次電池において、落下衝撃、特に安全弁機構
が付設された封口体に落下衝撃を直接受けると、前記薄
板の切り込み溝が破断されて開放状態になり、電池機能
を喪失したり、前記外装缶内に収容された非水電解液が
漏れ出して周辺機器を損傷するという問題を起こす。

【０００９】また、前記安全弁機構は前記封口体と薄板
の２つの部品から構成されて、さらに前記薄板をレーザ
溶接により前記封口体に溶接するするために、溶接条件
等により気密不良が生じて前記非水電解液二次電池を組
立てた場合に電解液が漏れ出す不良を生じる恐れがあ
る。

【００１０】本発明は、簡単な構造で所定の作動圧で確
実に破断され、かつ落下衝撃に対しても良好な強度を保
持する刻印防爆弁を備えた非水電解液二次電池を提供し
ようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係わる非水電解液二次電池は、一極性端子を
兼ねる開口部を有する矩形状をなす鉄系金属からなる外
装缶と、この外装缶内に収納され、セパレータを挟んで
対峙された正極および負極を有する発電要素と、前記外
装缶内に収容された非水電解液と、前記外装缶の開口部
に取着され、他極性端子がハーメテックにより気密に封
止されたされたを封口体と具備し、厚さが０．０２〜
０．０５ｍｍで、かつ円環状もしくは長円環状をなす溝
状薄肉部からなる刻印防爆弁は、前記外装缶表面のいず
れかの箇所に形成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１２】本発明に係わる非水電解液二次電池におい
て、前記刻印防爆弁は環状をなす溝状薄肉部の一部に
０．１０〜０．３０ｍｍの肉厚部を形成して形状を略Ｃ
字状にしたものであることが好ましい。このような刻印
防爆弁を前記外装缶の中央付近に形成する場合、前記略
Ｃ字状をなす溝状薄肉部の肉厚部が前記外装缶の最大面
積を持つ側面と前記底面とが交わる稜部側に位置するよ
うに配置することが好ましい。

【００１３】本発明に係わる非水電解液二次電池におい
て、前記刻印防爆弁はその溝状薄肉部が幅０．３０〜
０．５０ｍｍの先端平坦部を有する断面が略台形状をな
す部分と、先端曲率Ｒが０．０２〜０．０５ｍｍで、先
端角度が８０〜１００°の断面が略楔状をなす部分とか
ら構成されることが好ましい。

【００１４】本発明に係わる非水電解液二次電池におい
て、前記刻印防爆弁の溝状薄肉部は弾性を有する樹脂で
充填されることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる密閉電池を
角型密閉電池を例として図面を参照して詳細に説明す
る。ここで、角型とは外装缶を発電要素を含む面で切断
したときの形状が長方形であることを意味するが、コー
ナ部においてアールが付けられることを許容するもので
ある。

【００１６】図１は、本発明に係わる非水電解液二次電
池、例えば角型リチウムイオン二次電池を示す斜視図、
図２は図１の二次電池の外観斜視図、図３は図２の二次
電池の底面断面図である。

【００１７】鉄系金属からなる有底矩形筒状をなす外装
缶１は、例えば正極端子を兼ね、底面内面に絶縁フィル
ム２が配置されている。発電要素である電極体３は、前
記外装缶１内に収納されている。前記電極体３は、負極
４とセパレータ５と正極６とを前記正極６が最外周に位
置するように渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成形
することにより作製したものである。中心付近にリード
取出穴を有する例えば合成樹脂からなるスペーサ７は、
前記外装缶１内の前記電極体３上に配置されている。

【００１８】金属製蓋体８は、前記外装缶１の上端開口
部に例えばレーザ溶接により気密に接合されている。前
記蓋体８の中心付近には、負極端子の取出し穴９が開口
されている。負極端子１０は、前記蓋体８の穴９にガラ
ス製または樹脂製の絶縁材１１を介してハーメティクシ
ールされている。前記負極端子１０の下端面には、リー
ド１２が接続され、かつこのリード１２の他端は前記電
極体３の負極４に接続されている。

【００１９】上部側絶縁紙１３は、前記蓋体８の外表面
全体に被覆されている。スリット１４を有する下部側絶
縁紙１５は、前記外装缶１の底面に配置されている。二
つ折りされたＰＴＣ素子１６は、一方の面が前記外装缶
１の底面と前記下部側絶縁紙１５の間に介装され、かつ
他方の面が前記スリット１４を通して前記絶縁紙１５の
外側に延出されている。外装チューブ１７は、前記外装
缶１の側面から上下面の絶縁紙１３、１５の周辺まで延
出するように配置され、前記上部側絶縁紙１３および下
部側絶縁紙１５を前記外装缶１に固定している。このよ
うな外装チューブ１７の配置により、外部に延出された
前記ＰＴＣ（Positive Thermal Coefficient）素子１６
の他方の面が前記下部側絶縁紙１５の底面に向けて折り
曲げられる。

【００２０】厚さが０．０２〜０．０５ｍｍで、かつ円
環状をなす溝状薄肉部からなる刻印防爆弁１８は、図２
および図３の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように前記外装缶１
の底面１９に形成されている。

【００２１】前記外装缶は、ステンレス鋼、ニッケルメ
ッキ処理を施した鋼材のような鉄系金属から作られる。

【００２２】前記負極は、例えばリチウムイオン二次電
池の場合、リチウムイオンが出し入れされる炭素質物
質、例えばグラファイト、ニードルコークス、メソフェ
ーズピッチ系カーボン繊維、有機高分子の焼成体を含む
ペーストをアルミニウム薄板のような集電体の両面に保
持させた構造を有する。

【００２３】前記正極は、例えばリチウムイオン二次電
池の場合、リチウムニッケル酸化物、ＬｉＣｏＯ₂、Ｌ
ｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄のようなリチウムやコバルト
を含む複合酸化物のような活物質を含むペーストを銅薄
板のような集電体の両面に保持させた構造を有する。

【００２４】前記セパレータとしては、例えばリチウム
イオン二次電池の場合、ポリプロレンのような合成樹脂
からなる多孔性フィルムが用いられる。

【００２５】前記電解液としては、例えばリチウムイオ
ン二次電池の場合、過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチ
ウム、六フッ化リチウム、六フッ化燐リチウム、六フッ
化砒素リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウ
ム等の電解質をエチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシ
エタン、１，３−ジメチキシプロパン、ジメチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、エチルメチルカーボ
ネートのような有機溶媒で溶解したもの等が用いられ
る。

【００２６】前記刻印防爆弁１８を構成する溝状薄肉部
は、例えばプレス加工することにより形成される。

【００２７】前記刻印防爆弁は、前述した図３に示す形
状に限定されず、次のような形状にしてもよい。

【００２８】（１）この刻印防爆弁１８は、図４（Ａ）
〜（Ｃ）に示すように厚さが０．１０〜０．３０ｍｍの
円環状をなす第１溝状薄肉部２０と、この第１溝状薄肉
部２０に形成された厚さが０．０２〜０．０５ｍｍの略
Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部２１とからなる。つまり、
前記刻印防爆弁１８はＣ字状の第２溝状薄肉部２１の開
口部に０．１０〜０．３０ｍｍの第１溝状薄肉部肉２０
を配置して、ここを肉厚部としたものである。なお、前
記第１，第２の溝状薄肉部２０，２１は断面台形状な
す。

【００２９】前記刻印防爆弁１８を前記外装缶１の中央
付近に形成する場合、図４の（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に前記略Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部２１の開口部に対
応する前記第１溝状薄肉部２０部分が前記外装缶１の最
大面積を持つ側面２２，２２と前記底面１９とが交わる
稜部側２３に位置するように配置することが好ましい。

【００３０】（２）この刻印防爆弁は、円環状をなす溝
状薄肉部が幅０．３０〜０．５０ｍｍの先端平坦部を有
する断面が略台形状をなす部分と、先端曲率Ｒが０．０
２〜０．０５ｍｍで、先端角度が８０〜１００°の断面
が略楔状をなす部分とから構成される。

【００３１】（３）この刻印防爆弁１８は、図５（Ａ）
〜（Ｃ）に示すように厚さが０．１０〜０．３０ｍｍの
円環状をなす第１溝状薄肉部２０と、この第１溝状薄肉
部２０に形成された略Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部２１
とからなる。前記略Ｃ字状をなす溝状薄肉部２１は、図
６に示すように幅０．３０〜０．５０ｍｍの先端平坦部
を有する断面が略台形状をなす部分２４と、先端曲率Ｒ
が０．０２〜０．０５ｍｍで、先端角度が８０〜１００
°の断面が略楔状をなす部分２５とから構成される。

【００３２】前記刻印防爆弁１８を前記外装缶１の中央
付近に形成する場合、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に前記略Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部２１の開口部に対
応する前記第１溝状薄肉部２０部分が前記外装缶１の最
大面積を持つ側面２２，２２と前記底面１９とが交わる
稜部側２３に位置するように配置することが好ましい。

【００３３】（４）この刻印防爆弁は、前述した図２，
３に示す溝状薄肉部、前記（１），（３）に示す構造の
第２溝状薄肉部、または前記（２）に示す構造の溝状薄
肉部にシリコン樹脂のような弾性を有する樹脂からなる
緩衝材をそれぞれ充填した構成をなす。このような刻印
防爆弁１８は、例えば図７に示すように前述した図６の
第１，第２の溝状薄肉部２０，２１に弾性を有する樹脂
からなる緩衝材２６を充填した構造を有する。

【００３４】なお、前述した溝状薄肉部の形状を円環状
としたが，これに限定されず、長円環状にしてもよい。

【００３５】以上説明した本発明に係わる非水電解二次
電池は、厚さが０．０２〜０．０５ｍｍで、かつ円環状
もしくは長円環状をなす溝状薄肉部からなる刻印防爆弁
を鉄系金属からなる外装缶の底面に形成した構造を有す
る。前記形状の刻印防爆弁を外装缶の底面に形成するこ
とによって、従来の封口体に安全弁機構を取り付けた二
次電池に比べて大きな面積の作動領域を確保できる。こ
のため、外装缶内のガス発生による内圧上昇において前
記外装缶が変形すると、前記刻印防爆弁が破断して発生
ガスを外部に逃散させることができる。その結果、電池
の破裂を未然に防ぐことができる。

【００３６】また、正負極の両者をリードタブを通して
封口体に接続する構造において、本発明の防爆弁構造は
スペース的に厳しいキャップ体へのラプチャー配置に効
果的である。

【００３７】さらに、前記刻印防爆弁を構成する溝状薄
肉部は厚さが比較的厚く、かつ落下衝撃が受けにくい外
装缶の箇所に形成されることから、従来の安全弁機構に
比べて優れた耐落下衝撃性を有する。

【００３８】さらに、前記刻印防爆弁は従来の安全弁機
構のような構成部品を封口体に気密に溶接する必要がな
いため、信頼の高い気密構造を有する非水電解二次電池
を実現できる。

【００３９】特に、前述した図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す
厚さが０．１０〜０．３０ｍｍの円環状をなす第１溝状
薄肉部２０と、この第１溝状薄肉部２０に形成された厚
さが０．０２〜０．０５ｍｍの略Ｃ字状をなす第２溝状
薄肉部２１とからなる刻印防爆弁１８を外装缶１の底面
１９に設けることによって、前記防爆弁の作動信頼性を
向上できる。

【００４０】すなわち、電池の内圧上昇に伴って外装缶
の最大面積部である側面が凸状に膨れ、それ以外の外装
缶の面は前記側面の変形の影響を受け、それぞれ前記最
大面積を持つ側面と交わる稜部を軸線として凹状に変形
する。前記刻印防爆弁が配置された外装缶の底面も凹状
に変形させる応力が作用する。その結果、前記刻印防爆
弁の溝状薄肉部には前記稜部に平行な引張応力が発生す
る。この時、所定厚さの前記第１溝状薄肉部２０に厚さ
が０．０２〜０．０５ｍｍの略Ｃ字状をなす第２溝状薄
肉部２１を形成することによって、前記略Ｃ字状をなす
第２溝状薄肉部２１の開口部に対応する前記第１溝状薄
肉部２０部分に前記引張応力を集中させることができ
る。したがって、前記引張応力箇所をクラック発生起点
とし、そのクラックが第２溝状薄肉部２１に伝播するこ
とにより容易に破断でき、発生ガスを外部に逃散させる
ことができる。

【００４１】とりわけ、前記刻印防爆弁１８を前記外装
缶１の中央付近に形成する場合、図４の（Ａ）〜（Ｃ）
に示すように前記略Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部２１の
開口部に対応する前記第１溝状薄肉部２０部分が前記外
装缶１の最大面積を持つ側面２２，２２と前記底面１９
とが交わる稜部側２３に位置するように配置することに
よって、前記略Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部２１の開口
部に対応する前記第１溝状薄肉部２０部分に前述した引
張応力を効果的に集中させることができ、前記第２溝状
薄肉部２１をより一層容易に破断できる。

【００４２】また、幅０．３０〜０．５０ｍｍの先端平
坦部を有する断面が略台形状をなす部分と、先端曲率Ｒ
が０．０２〜０．０５ｍｍで、先端角度が８０〜１００
°の断面が略楔状をなす部分とから構成される円環状も
しくは長円環状をなす溝状薄肉部を有する刻印防爆弁を
外装缶の底面に形成することによって、クラック発生を
起こさせる前述した引張応力を前記略楔状をなす部分に
集中させることができるとともに、クラック発生後の同
部分でのガス放出をより確実にすることが可能になる。

【００４３】さらに溝状薄肉部にシリコン樹脂のような
弾性を有する樹脂からなる緩衝材を充填した構造の刻印
防爆弁を外装缶の底面に形成することによって、作動信
頼性を確保しつつ、落下衝撃による前記防爆弁の耐力お
よび信頼性を向上できる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図１〜図３
に示すよう角型密閉電池を参照して詳細に説明する。

【００４５】（実施例１）（正極の作製）まず、炭酸リチウムおよび炭酸コバルト
をＬｉ／Ｃｏのモル比が１になるように混合し、空気中
で９００℃、５時間焼成してＬｉＣｏＯ₂を合成した
後、自動乳鉢で粉砕してＬｉＣｏＯ₂粉末（正極活物
質）を調製した。

【００４６】次いで、前記ＬｉＣｏＯ₂粉末９５重量部
および炭酸リチウム５重量部を混合し、この混合物９１
重量部，導電材としてのグラファイト粉末６重量部およ
び結着材としてのポリフッ化ビニリデン樹脂６重量部を
混合して正極合剤を調製した。つづいて、この正極合剤
をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリーを
とした。このスラリーを正極集電体である帯状のアルミ
ニウム箔の両面に塗付した後、乾燥させ、さらにロール
プレス機で圧縮成形することにより正極を作製した。

【００４７】（負極の作製）まず、出発物質として石油
ピッチを用い、これに酸素を含む官能基を１０〜２０％
導入（酸素架橋）した後、不活性ガス中、１０００℃で
焼成してガラス状炭素に近似した性質を有する難黒鉛炭
素材料を得た。この難黒鉛炭素材料９０重量部および結
着材としてのポリフッ化ビニリデン樹脂１０重量部を混
合して負極合剤を調製した。

【００４８】次いで、前記負極合剤をＮ−メチル−２−
ピロリドンに分散させてスラリーをとした。このスラリ
ーを負極集電体である帯状の銅箔の両面に塗付した後、
乾燥させ、さらにロールプレス機で圧縮成形することに
より負極を作製した。

【００４９】次いで、前記正極、厚さ２５μｍの微孔性
ポリプロピレンフィルムからなるセパレータおよび前記
負極をこの順序で重ね、渦巻き状に捲回して円筒状物と
した。つづいて、この円筒状物を１０ｋｇ／ｃｍ²の圧
力で圧縮して偏平状電極体（発電要素）を作製した。ひ
きつづき、トランスファープレスで深絞り成形した後、
刻印処理を施すことにより作製した前述の図２および図
３の（Ａ）〜（Ｃ）に示す底面に円環状の溝状薄肉部か
らなる刻印防爆弁を有するニッケルメッキ鋼材製の外装
缶内に前記偏平状電極体を挿入し、六フッ化燐リチウム
の電解質をエチレンカーボネートとメチルエチルカーボ
ネートで溶解した非水電解液を注入した後、前記外装缶
の開口部に封口体をレーザ溶接することにより前述した
図１〜図３に示す構造の非水電解液二次電池（リチウム
イオン二次電池）を組立てた。なお、前記防爆弁は底面
に直径４．６ｍｍ、幅０．２ｍｍ、厚さ０．０２ｍｍの
円環状の溝状薄肉部からなる。

【００５０】（実施例２）直径４．６ｍｍ、幅０．２ｍ
ｍ、厚さが０．０４ｍｍの円環状の溝状薄肉部からなる
刻印防爆弁を底面に形成した外装缶を用いた以外、実施
例１と同様なリチウムイオン二次電池を組立てた。

【００５１】（比較例１）直径４．６ｍｍ、幅０．２ｍ
ｍ、厚さが０．０１ｍｍの円環状の溝状薄肉部からなる
刻印防爆弁を底面に形成した外装缶を用いた以外、実施
例１と同様なリチウムイオン二次電池を組立てた。

【００５２】（比較例２）直径４．６ｍｍ、幅０．２ｍ
ｍ、厚さが０．０６ｍｍの円環状の溝状薄肉部からなる
刻印防爆弁を底面に形成した外装缶を用いた以外、実施
例１と同様なリチウムイオン二次電池を組立てた。

【００５３】得られた実施例１，２および比較例１，２
の二次電池を２０個用意し、これら二次電池について電
流２．０Ａに設定し、電源電圧を１５Ｖにし防爆弁が必
ず作動する条件で過充電を行い、防爆弁が作動した二次
電池および破裂を生じた二次電池の発生数を調べた。そ
の結果を下記表１に示す。

【００５４】また、得られた実施例１，２および比較例
１，２の二次電池を１００個用意し、これら二次電池に
ついて電流１．０Ａ、電圧４．４Ｖ、３時間の条件で充
電し、この充電状態の電池を１．５ｍの高さから樫の木
上に防爆弁が形成された底面が直接あたるようにそれぞ
れ２回落下させた。このような落下試験後における前記
防爆弁の開放による非水電解液の漏洩状況を調べた。そ
の結果を下記表１に示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】前記表１から明らかなように厚さが０．０
２〜０．０５ｍｍの円環状をなす溝状薄肉部からなる防
爆弁を有する外装缶を備えた実施例１、２の二次電池
は、過充電および異常発熱時において防爆弁が良好に作
動し、かつ落下試験において防爆弁の破断を生じない極
めて信頼性の高いものであることがわかる。

【００５７】これに対し、厚さが前記範囲より小さい円
環状をなす溝状薄肉部からなる防爆弁を有する外装缶を
備えた比較例１の二次電池は過充電および異常発熱時に
おいて防爆弁が良好に作動するものの、落下試験におい
て防爆弁の破断が起きて電解液の漏洩を生じる。

【００５８】厚さが前記範囲より大きい円環状をなす溝
状薄肉部からなる防爆弁を有する外装缶を備えた比較例
２の二次電池は、落下試験において防爆弁の破断が起き
ないものの、過充電および異常発熱時において防爆弁が
良好に作動しない。

【００５９】（実施例３）前述した図４の（Ａ）〜
（Ｃ）に示す直径４．６ｍｍ、幅０．４ｍｍ、厚さが
０．２ｍｍの円環状の第１溝状薄肉部円環状２０と、こ
の溝状薄肉部に直径４．６ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚さが
０．０４ｍｍのＣ字状の第２溝状薄肉部２１とからなる
刻印防爆弁１８を外装缶１の底面１９に形成し、かつ前
記第２溝状薄肉部２１の開口部に対応する前記第１溝状
薄肉部２０部分が前記外装缶１の最大面積を持つ側面２
２，２２と前記底面１９とが交わる稜部側２３に位置す
るように配置した以外、実施例１と同様なリチウムイオ
ン二次電池を組立てた。

【００６０】（実施例４）実施例３と同様な形状の刻印
防爆弁を外装缶の底面に形成し、かつ前記防爆弁の第２
溝状薄肉部の開口部に対応する第１溝状薄肉部部分が前
記外装缶の最大面積を持つ側面と前記底面とが交わる稜
部側以外に位置するように配置した以外、実施例１と同
様なリチウムイオン二次電池を組立てた。

【００６１】得られた実施例３，４の二次電池を２０個
用意し、これら二次電池について電流２．０Ａに設定
し、電圧を１５Ｖにし防爆弁が必ず作動する条件で過充
電を行い、防爆弁が作動した二次電池および破裂を生じ
た二次電池の発生数を調べた。その結果を下記表２に示
す。

【００６２】また、得られた実施例３，４の二次電池を
１００個用意し、これら二次電池について電流１．０
Ａ、電圧４．４Ｖ、３時間の条件で充電し、この充電状
態の電池を１．５ｍの高さから樫の木上に防爆弁が形成
された底面が直接あたるようにそれぞれ２回落下させ
た。このような落下試験後における前記防爆弁の開放に
よる非水電解液の漏洩状況を調べた。その結果を下記表
２に示す。

【００６３】なお、表２には前記実施例１の二次電池の
結果を併記する。

【００６４】

【表２】

【００６５】前記表２から明らかなように厚さが第１溝
状薄肉部にＣ字状の第２溝状薄肉部を形成した防爆弁を
有する外装缶を備えた実施例３、４の二次電池は、実施
例１の二次電池に比べて過充電および異常発熱時におい
て防爆弁がより良好に作動することがわかる。特に、Ｃ
字状をなす第２溝状薄肉部の開口部に対応する第１溝状
薄肉部部分が前記外装缶の最大面積を持つ側面と前記底
面とが交わる稜部側に位置させた防爆弁を有する実施例
３の二次電池は、Ｃ字状をなす第２溝状薄肉部の開口部
に対応する第１溝状薄肉部部分が前記外装缶の最大面積
を持つ側面と前記底面とが交わる稜部以外の側に位置さ
せた防爆弁を有する実施例４の二次電池に比べてより低
圧の弁作動が可能になることがわかる。

【００６６】（実施例５）前述した図５の（Ａ）〜
（Ｃ）に示す直径４．６ｍｍ、幅０．４ｍｍ、厚さが
０．２ｍｍの円環状の第１溝状薄肉部円環状２０と、こ
の溝状薄肉部に直径４．６ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚さが
０．０４ｍｍのＣ字状の第２溝状薄肉部２１とからなる
刻印防爆弁１８を外装缶１の底面１９に形成し、かつ前
記略Ｃ字状をなす溝状薄肉部２１を前述した図６に示す
ように幅０．３０ｍｍの先端平坦部を有する断面が略台
形状をなす部分２４と、先端曲率Ｒが０．０３ｍｍで、
先端角度が９０°の断面が略楔状をなす部分２５とから
構成した以外、実施例１と同様なリチウムイオン二次電
池を組立てた。

【００６７】得られた実施例５の二次電池を２０個用意
し、これらの二次電池について電流２．０Ａに設定し、
電源電圧を１５Ｖにし防爆弁が必ず作動する条件で過充
電を行い、防爆弁が作動した二次電池および破裂を生じ
た二次電池の発生数を調べた。その結果を下記表３に示
す。

【００６８】また、得られた実施例５の二次電池を１０
０個用意し、これら二次電池について電流１．０Ａ、電
圧４．４Ｖ、３時間の条件で充電し、この充電状態の電
池を１．５ｍの高さから樫の木上に防爆弁が形成された
底面が直接あたるようにそれぞれ２回落下させた。この
ような落下試験後における前記防爆弁の開放による非水
電解液の漏洩状況を調べた。その結果を下記表３に示
す。

【００６９】なお、下記表３には前記実施例３の二次電
池の結果を併記する。

【００７０】

【表３】

【００７１】前記表３から明らかなようにＣ字状をなす
第２溝状薄肉部の先端形状（底部形状）を楔状にした防
爆弁を有する外装缶を備えた実施例５の二次電池は、第
２溝状薄肉部の先端形状を平坦にした実施例３の二次電
池に比べて過充電および異常発熱時において防爆弁がよ
り良好に作動することがわかる。

【００７２】（実施例６）前述した図７に示す直径４．
６ｍｍ、幅０．４ｍｍ、厚さが０．２ｍｍの円環状の第
１溝状薄肉部円環状２０と、この溝状薄肉部に直径４．
６ｍｍ、幅０．１ｍｍ、厚さが０．０４ｍｍのＣ字状の
第２溝状薄肉部２１とからなる刻印防爆弁１８を外装缶
１の底面１９に形成し、かつ前記略Ｃ字状をなす溝状薄
肉部２１を前述した図６に示すように幅０．３０ｍｍの
先端平坦部を有する断面が略台形状をなす部分２４と、
先端曲率Ｒが０．０３ｍｍで、先端角度が８０°の断面
が略楔状をなす部分２５とから構成され、さらに前規格
溝状薄肉部２０，２１内にシリコーン樹脂からなる緩衝
材２６を充填した以外、実施例１と同様なリチウムイオ
ン二次電池を組立てた。

【００７３】得られた実施例６の二次電池を２０個用意
し、これらの二次電池について電流２．０Ａに設定し、
電源電圧を１５Ｖにし防爆弁が必ず作動する条件で過充
電を行い、防爆弁が作動した二次電池および破裂を生じ
た二次電池の発生数を調べた。その結果を下記表４に示
す。

【００７４】また、得られた実施例５の二次電池を１０
０個用意し、これら二次電池について電流１．０Ａ、電
圧４．４Ｖ、３時間の条件で充電し、この充電状態の電
池を１．５ｍの高さから樫の木上に防爆弁が形成された
底面が直接あたるようにそれぞれ２回および１０回落下
させた。このような落下試験後における前記防爆弁の開
放による非水電解液の漏洩状況を調べた。その結果を下
記表４に示す。

【００７５】なお、下記表４には前記実施例５の二次電
池の結果を併記する。

【００７６】

【表４】

【００７７】前記表４から明らかなように溝状薄肉部に
シリコーン樹脂の緩衝材を充填した構造の防爆弁を有す
る外装缶を備えた実施例６の二次電池は、前記緩衝材が
充填されていない防爆弁を有する外装缶を備えた実施例
５に比べて過酷な落下試験において防爆弁の破断を生じ
ない極めて信頼性の高いものであることがわかる。

【００７８】なお、前記実施例では角形の非水電解液二
次電池を例にして説明したが、これに限定されるもので
はない。例えば、発電要素を捲回型の代わりに平板状に
積層した構成にしてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば所
定の作動圧で確実に破断され、かつ落下衝撃に対しても
良好な強度を保持した刻印防爆弁を備えた非水電解液二
次電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる非水電解液二次電池の一例であ
る角型リチウムイオン二次電池を示す部分切欠斜視図。

【図２】図１の二次電池の外観斜視図。

【図３】図１の二次電池の外装缶底面に形成された刻印
防爆弁を示す図。

【図４】本発明に係わる非水電解液二次電池の外装缶底
面に形成された他の刻印防爆弁を示す図。

【図５】本発明に係わる非水電解液二次電池の外装缶底
面に形成されたさらに他の刻印防爆弁を示す図。

【図６】図５の要部拡大断面図。

【図７】本発明に係わる非水電解液二次電池の外装缶底
面に形成されたさらに他の刻印防爆弁を示す断面図。

【符号の説明】

１…外装缶、３…電極体、４…負極、５…セパレータ、６…正極８…蓋体、１８…刻印防爆弁２０，２１…溝状薄肉部、２６…緩衝材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木純神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社エイ・ティーバッテリー内 (72)発明者阿左美義明神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社エイ・ティーバッテリー内Ｆターム(参考） 5H012 AA01 BB01 DD03 DD05 DD17 EE04 FF01 JJ10 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ27 CJ04 CJ23 DJ02 DJ14 EJ01 EJ12 HJ04 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一極性端子を兼ねる開口部を有する矩形
状をなす鉄系金属からなる外装缶と、この外装缶内に収
納され、セパレータを挟んで対峙された正極および負極
を有する発電要素と、前記外装缶内に収容された非水電
解液と、前記外装缶の開口部に取着され、他極性端子が
ハーメテックにより気密に封止されたされたを封口体と
具備し、厚さが０．０２〜０．０５ｍｍで、かつ円環状もしくは
長円環状をなす溝状薄肉部からなる刻印防爆弁は、前記
外装缶表面のいずれかの箇所に形成されていることを特
徴とする非水電解液二次電池。
【請求項２】前記刻印防爆弁は、環状をなす溝状薄肉
部の一部に０．１０〜０．３０ｍｍの肉厚部を形成して
形状を略Ｃ字状にしたものであることを特徴とする請求
項１記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】前記刻印防爆弁は、前記外装缶の中央付
近に形成され、かつ前記略Ｃ字状をなす溝状薄肉部の肉
厚部が前記外装缶の最大面積を持つ側面と前記底面とが
交わる稜部側に位置することを特徴とする請求項２記載
の非水電解液二次電池。
【請求項４】前記刻印防爆弁は、その溝状薄肉部が幅
０．３０〜０．５０ｍｍの先端平坦部を有する断面が略
台形状をなす部分と、先端曲率Ｒが０．０２〜０．０５
ｍｍで、先端角度が８０〜１００°の断面が略楔状をな
す部分とから構成されることを特徴とする請求項１〜３
いずれか記載の非水電解液二次電池。
【請求項５】前記刻印防爆弁の溝状薄肉部は、弾性を
有する樹脂で充填されていることを特徴とする請求項１
〜４いずれか記載の非水電解液二次電池。