JP2002008617A - 電 池 - Google Patents

電 池

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JP2002008617A
JP2002008617A JP2000191563A JP2000191563A JP2002008617A JP 2002008617 A JP2002008617 A JP 2002008617A JP 2000191563 A JP2000191563 A JP 2000191563A JP 2000191563 A JP2000191563 A JP 2000191563A JP 2002008617 A JP2002008617 A JP 2002008617A
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JP
Japan
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battery
electrode group
case
battery case
wound
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000191563A
Other languages
English (en)
Inventor
Taku Aoki
卓 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo GS Soft Energy Co Ltd
Original Assignee
GS Melcotec Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【課題】角形電池の異常使用時の内圧解放を容易にし、
電池の膨れを抑制する。 【解決手段】扁平状に巻回した巻回型電極群が、その巻
軸の中心線が角形電池ケースの開口面と平行であって、
かつ巻回型電極群の平面部分と電池ケースの開口面が直
角に位置するよう挿入されている角形電池において、巻
回型電極群の巻軸の中心線と垂直に交差する電池ケース
の側面に、少なくとも一つの安全弁を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は安全弁を具備した角
形電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、長円渦巻状電極群を使用した角筒
形電池の場合、長円渦巻状の電極群は渦巻電極群の巻軸
と電池ケースの開口面とが直角に位置するよう挿入され
ていた。しかしながら、この構造の場合、電極群を挿入
する際に電極の端面の縁部がしばしば電池ケース開口面
の縁に接触してめくりあがり、活物質の脱落、電極基材
の折れ曲がり、セパレータの破れ等を起こし内部短絡の
原因となっていた。
【0003】また、前記不具合を最小限に抑えるため長
円状の渦巻電極群の厚みを開口面の寸法の90%以下に
する必要があり、電池ケースの内容積を十分利用できず
十分なエネルギー密度が得られなかった。
【0004】このような問題を解決するため、扁平状に
巻回した巻回型電極群が、その巻軸の中心線が角形電池
ケース開口面と平行であって、かつ巻回型電極群の平面
部分と電池ケースの開口面とが直角に位置するよう挿入
されている角形電池が提案されている。(特許第269
2533号)このような構造の電池を、以下では「扁平
巻電池」とする。
【0005】ところで、ニッケルカドミウム電池・ニッ
ケル水素電池・リチウムイオン電池等の小型角形電池で
は、過充電等の異常使用等によるガス発生による内圧上
昇時に電池の破損を防止するための内圧解放を目的とし
た安全弁をケース蓋または、ケース底に具備しているこ
とが一般に知られている。
【0006】扁平状に巻回した巻回型電極群が、その巻
軸の中心線が角形電池ケース開口面と平行であって、か
つ巻回型電極群の平面部分と電池ケースの開口面とが直
角に位置するよう挿入されている角形電池においても、
ケース蓋に安全弁を具備しているものが一般に知られて
いる。
【0007】なお、このような小型角形電池は、プラス
ッチク製の外装ケース内に封入されて電池パックとし
て、携帯電話などに使用されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の、扁平状に巻回
した巻回型電極群が、その巻軸の中心線が角形電池ケー
ス開口面と平行であって、かつ巻回型電極群の平面部分
と電池ケースの開口面とが直角に位置するよう挿入され
ている角形電池において、ケース蓋に安全弁を具備して
いる電池では、外部短絡等の異常使用時に内圧の解放が
遅れて電池が膨れてしまい、プラスチック製の外装ケー
スを破損させる場合があった。
【0009】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、上記角形電池の異常使用時の内
圧解放を容易にし、電池の膨れを抑制するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、扁平状に巻回した巻回型電極群が、その
巻軸の中心線が角形電池ケース開口面と平行であって、
かつ巻回型電極群の平面部分と電池ケースの開口面が直
角に位置するよう挿入されいる角形電池において、巻回
型電極群の巻軸の中心線と垂直に交差するケースの側面
に、少なくとも一つの安全弁を備えることを特徴とす
る。このように安全弁を備える位置を規制することによ
って、外部短絡等の異常使用にでも内圧をスムースに解
放することができ、電池の膨れを抑制できる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、扁平状に巻回した巻回
型電極群が、その巻軸の中心線が角形電池ケース開口面
と平行であって、かつ巻回型電極群の平面部分と電池ケ
ースの開口面が直角に位置するよう挿入されいる角形電
池において、巻回型電極群巻軸の中心線と垂直に交差す
るケースの側面に、少なくとも一つの安全弁を備えるこ
とを特徴とするものである。
【0012】なお、「巻回型電極群が、その巻軸の中心
線が角形電池ケース開口面と平行」とは、巻軸の中心線
と角形電池ケース開口面が完全に平行でなくても、平行
に近い、おおむね平行である形状も含まれるものとす
る。また、「巻回型電極群の平面部分と電池ケースの開
口面が直角に位置するよう挿入されいる」とは、巻回型
電極群の平面部分と電池ケースの開口面が完全に直角で
なくても、直角に近い、おおむね直角である形状も含ま
れるものとする。さらに、「巻回型電極群巻軸の中心線
と垂直に交差するケースの側面」とは、巻回型電極群巻
軸の中心線とケースの側面が完全に垂直に交差していな
くても、垂直に近い、おおむね垂直である形状も含まれ
るものとする。
【0013】なお、本発明とする電池のケース及び蓋は
鉄、鉄にニッケルメッキを施したもの、アルミニウム、
アルミニウム合金、ステンレス等の金属製のものや、ポ
リプロピレン、ポリプロピレンポリエチレンコポリマ
ー、ABS樹脂等のプラスチック製のものの使用が可能
である。
【0014】特にリチウムイオン電池等の非水電解質二
次電池においては、電池ケースや蓋の材質は金属製とす
ることが望ましい。
【0015】さらに電池ケース側面に具備する安全弁の
形態としては、前記金属製の電池ケースを使用する電池
の場合は、ケース側面にくさび状の切り込みを入れるこ
とによる安全弁、ケース側面に孔をあけその孔を金属箔
や金属と樹脂のラミネート箔、ゴム片、ゴムシートなど
で塞いでなる安全弁などが適している。
【0016】また電池ケースの側面が予め孔があいてい
る金属板と孔のない金属板からなるクラッド材からなり
その孔部を安全弁として用いてもよい。
【0017】また、電池ケースの側面に備える安全弁
は、1か所のみでもよいし、場合によっては複数個備え
てもよい。
【0018】なお、本発明は、鉛電池、ニッケルカドミ
ウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など
の二次電池や、負極活物質として金属リチウム、正極活
物質としてマンガン酸化物などを用いた一次電池であっ
てもよい。
【0019】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて説明するが、本発明は本実施例により何ら限定され
るものではなく、その主旨を変更しない範囲おいて適宜
変更して実施することが可能である。
【0020】
【実施例1】図1は、本例に用いた角形非水電解質二次
電池の概略断面を示す図である。図1において、1は非
水電解質二次電池、2は巻回型電極群、3は負極、4き
正極、5はセパレータ、6は電池ケース、7は電池蓋、
8は負極端子、9は負極リードである。
【0021】この角形非水電解質二次電池1は、アルミ
集電体にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質を構成要
素とする正極合剤を塗布してなる下記正極4と、銅集電
体にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質を構成要素と
する負極合剤を塗布してなる下記負極3とがセパレータ
5を介して、扁平状に巻回した電極群2を、その巻軸の
中心線が、厚み0.3mmのアルミ製角形の電池ケース
6の開口面と平行であり、かつ電極群2の平面部と電池
ケース6の開口面が直角である方向から電池ケース6に
挿入したものである。
【0022】なおこのアルミニウム製角形電池ケースの
電極群巻軸の中心線と垂直に交差する側面に安全弁を備
えている。
【0023】図2は、本発明の安全弁を備えた角形電池
の構造を説明するための概略斜視図である。図2におい
て、記号2、6、7、8は図1と同じものを示し、10
はケース側面に設けた孔、11はその孔を塞ぐアルミニ
ウム箔である。
【0024】安全弁は、図2に示すように、ケース側面
にφ3mmの孔10をあけその孔を厚み0.05mmで
寸法6mm×6mmのアルミニウム箔11をレーザ溶接
することによって作製した。
【0025】また、電池ケース6には、電池蓋がレーザ
ー溶接によって取り付けられ、負極端子9は負極リード
9を介して負極3と接続され、正極4は電池ケース6の
内壁と接触により電気的に接続されている。
【0026】正極活物質にはリチウムコバルト複合酸化
物を用いた。正極板は集電体に上記のリチウムコバルト
複合酸化物が活物質として保持したものである。集電体
には厚さ20μmのアルミニウム箔を用いた。正極板
は、結着剤であるポリフッ化ビニリデン8重量%と導電
剤であるアセチレンブラック5重量%とを活物質87重
量%との割合で混合し、適宜N−メチルピロリドンを加
えてペースト状に調製した後、その集電体材料の両面に
塗布、乾燥することによって製作した。
【0027】負極板は、集電体の両面に、ホスト物質と
してのグラファイト(黒鉛)90重量%と結着剤として
のポリフッ化ビニリデン10重量%との割合で混合し、
適宜N−メチルピロリドンを加えてペースト状に調製し
たものを塗布、乾燥することによって製作した。負極板
の集電体に、厚さ15μmの銅箔を用いた。隔離体はポ
リエチレン微多孔膜とし、また、電解液は、LiPF6
を1mol/l含むエチレンカーボネート:ジエチルカ
ーボネート=5:5(体積比)の混合液とした。
【0028】上述の構成要素を用いて、幅30mm高さ
48mm厚み6mmの角形非水電解質二次電池を作製し
た。
【0029】[比較例]前記安全弁をケース蓋に備備え
た以外は、実施例と同様に角形非水電解質二次電池を作
製した。電池の概略斜視図を図3に示す。図3におい
て、2、6、7、8は図1と同じものを示し、12はケ
ース蓋に設けた孔、13はその孔を塞ぐアルミニウム箔
である。
【0030】安全弁は、図3に示すように、蓋板面にφ
3mmの孔12をあけその孔を厚み0.05mmで寸法
6mm×6mmのアルミ箔13を図3に示すようにレー
ザ溶接することによって作製した。
【0031】次いで、実施例および比較例の電池各10
個を、1CmA4.2Vの定電流定電圧で3時間充電
し、100mΩの回路を用いて外部短絡試験を行い、外
部短絡試験前後の電池の厚み方向の膨れを測定した。そ
の結果を表1に示す。なお、表1における電池の膨れ
は、10個の電池の平均値を示す。
【0032】
【表1】
【0033】その結果、本発明になる電池と従来電池と
では、本発明になる電池の外部短絡試験前後の電池の膨
れが0.5mmであるのに対し、従来電池では3.0m
mと膨れが明らかに大きいことがわかった。すなわち、
扁平状に巻回した巻回型電極群が、その巻軸の中心線が
角形電池ケース開口面と平行であって、かつ巻回型電極
群の平面部分と電池ケースの開口面が直角に位置するよ
う挿入されている角形電池において、巻回型電極群の巻
軸の中心線と垂直に交差するケースの側面に安全弁を保
有することによって、電池の内圧の解放が容易となり、
外部短絡等の異常使用時の電池の膨れを抑制することを
可能とした。
【0034】
【発明の効果】扁平状に巻回した巻回型電極群が、その
巻軸の中心線が角形電池ケース開口面と平行であって、
かつ巻回型電極群の平面部分と電池ケースの開口面が直
角に位置するよう挿入されている角形電池において、巻
回型電極群の巻軸の中心線と垂直に交差するケースの側
面に安全弁を備えることによって、電池の内圧の解放が
容易となり、外部短絡等の異常使用時の電池の膨れを抑
制することを可能とした。そのため、本発明の工業的価
値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】角形非水電解質二次電池の概略縦断面図。
【図2】本発明の、角形非水電解質二次電池の概略斜視
図。
【図3】従来の、角形非水電解質二次電池の概略斜視
図。
【符号の説明】
1 非水電解質二次電池 2 電極群 3 負極 4 正極 5 セパレータ 6 電池ケース 7 電池蓋 8 負極端子 9 負極リード 10 電池ケース側面にあけた孔 11 安全弁の役割となるアルミニウム箔 12 電池蓋にあけた孔 13 安全弁の役割となるアルミニウム箔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 扁平状に巻回した巻回型電極群が、その
    巻軸の中心線が角形電池ケースの開口面と平行であっ
    て、かつ巻回型電極群の平面部分と電池ケースの開口面
    が直角に位置するよう挿入されている角形電池におい
    て、巻回型電極群の巻軸の中心線と垂直に交差する電池
    ケースの側面に、少なくとも一つの安全弁を備えたこと
    を特徴とする角形電池。
JP2000191563A 2000-06-26 2000-06-26 電 池 Pending JP2002008617A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008018241A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Panasonic Corporation Enclosed battery
JP2013004177A (ja) * 2011-06-10 2013-01-07 Gs Yuasa Corp 非水電解質二次電池

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WO2008018241A1 (en) * 2006-08-10 2008-02-14 Panasonic Corporation Enclosed battery
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