【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池を組み
合わせて構成される組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばリチウム二次電池は軽量で高容量
密度の得られる電池であるため、携帯電話、パ−ソナル
コンピュータ等のポータブル機器用電池としてその需要
が増大している。さらに近年、電力貯蔵用あるいは電気
自動車用の電池として、３Ａｈ〜２００Ａｈのような大
容量を有するリチウムイオン電池の開発が盛んに行われ
ている。
【０００３】このような大容量型リチウムイオン二次電
池は、携帯機器に使用されているような小容量のリチウ
ムイオン電池に比べて極めて大きなエネルギーを有して
いることから、異常時における電池の安全性を確保する
ことが極めて重要である。そのため大容量型リチウムイ
オン電池には様々な安全対策が施されている。その一つ
として安全弁を挙げることができる。安全弁の機能は、
電池が異常発熱を起こして電池内圧が上昇した際に、電
池の破裂を防止することである。具体的には、電池内の
圧力が、ある規定のレベルまで上昇すると開放し、電池
内部のガスを速やかに放出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高出力の電力に対応し
ようとすると、例えば大容量型のリチウムイオン電池
は、単電池で使用されることは稀であり、複数の電池を
例えば直列接続した組電池とした形態で使用されること
が多い。このような形態で使用される場合、通常同じ形
状の電池を組み合わせるということもあり、隣接する電
池の安全弁は同じ側、すなわち組電池の上面など同一面
側に並んでいる。
【０００５】このような組電池が例えば過充電された場
合、電池の内圧が上昇して全ての電池の安全弁が開放す
ると、電池の温度上昇によって電解液が気化し、組電池
のある一平面側における電解液蒸気濃度が非常に高くな
る。このような環境で、組電池中のある電池が熱暴走を
起こすと、電解液蒸気に着火する恐れがあり、安全上好
ましくない。
【０００６】そこで、本発明の課題は、過充電など異常
時における安全性を高めた組電池を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する、本
発明の組電池は、安全弁を備えた単電池が２つ以上接続
されてなる組電池において、隣接する前記単電池の安全
弁が互いに異なる側にあることを特徴とする。これによ
り、組電池の一方の面側のみに電解液蒸気が溜まること
がなく、電池が熱暴走を起こしたとしても、電解液蒸気
への着火を抑制できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例に基づき図面を参照して説明する。
＜組電池１＞図１は本発明に係る角型の非水電解質二次
電池の構成を示す図である。正極活物質としてＬｉＭｎ
１．９５Ａｌ０．０５Ｏ４（ＭｎをＡｌで一部置換する
場合、５％〜７％の置換が好ましい。）を９１重量％
と、導電剤としてアセチレンブラックを３重量％と、結
着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）６重量％
を混合し正極合剤とした。この正極合剤にＮメチル２ピ
ロリドンを溶剤として添加し、混合分散してスラリー状
にした。電極の基体に帯状アルミニウム箔を用い、この
基体に正極合剤スラリ−を均一に塗布した。正極を乾燥
させた後、ロ−ルプレス機を用いて厚さを調整して帯状
の正極（２）を作製した。また、正極末端部には、合剤
未塗布部を設け、アルミリ−ドを超音波溶着し、集電を
行うための正極リ−ド（３）とした。
【０００９】負極には、リチウムのド−プ・脱ド−プが
可能なグラファイト粉末を用いた。グラファイト粉末を
９０重量％、結着剤としてのＰＶＤＦ１０重量％を混合
して負極合剤とした。この負極合剤にＮメチル２ピロリ
ドンを溶剤として添加し、混練してスラリー状にした。
電極の基体に帯状銅箔を用い、この基体に負極合剤スラ
リ−を、均一に塗布した。負極を乾燥させた後に上記ロ
−ルプレス機を用いて厚さを調整して帯状の負極（４）
を作製した。また、正極と同様、負極末端部には、合剤
未塗布部を設け、銅リ−ドを超音波溶着し、集電を行う
ための負極リ−ド（５）とした。
【００１０】このようにして作製した正極と負極をポリ
エチレン製の微多孔膜よりなるセパレ−タ−（６）を介
しポリイミド製の扁平形の巻き芯を中心として渦巻き状
に巻回して電極群を得た。
【００１１】次に、正極端子（７）、負極端子（８）が
取り付けられた電池蓋（９）に、電極群の正極リ−ド、
負極リ−ドを接続して、幅１０ｃｍ、奥行き５ｃｍ、高
さ２０ｃｍの立方体の電池外挿缶（１）に挿入した後、
電池蓋と電池外挿缶を溶接した。このとき、安全弁（１
０）は正極端子と負極端子が取り付けられた電池蓋の中
央に設けた。この電池に、エチレンカ−ボネ−トおよび
ジメチルカ−ボネ−トの１：１（体積比）の混合溶液に
１ｍｏｌ／ｌの六フッ化燐酸リチウムを溶解した電解液
を減圧注入した。この電池の容量は３５Ａｈであった。
【００１２】さらに、これらの電池３つを、図２に示す
ように１０ｃｍの幅の側面部が、隙間３ｍｍを開けて隣
接するように配置し、銅製の接続バ−（１１）を使って
直列に接続し、組電池１を得た。
【００１３】＜組電池２＞組電池１において、図３に示
すように安全弁を電池外挿缶の底面に設けた以外は組電
池１と同様にして組電池２を得た。
【００１４】＜組電池３＞組電池１において、図４に示
すように安全弁を電池外挿缶の側面部に設け、組電池と
した際に安全弁が互いに反対側となるように組み合わせ
た以外は組電池１と同様にして組電池３を得た。
【００１５】＜組電池４＞組電池１において、図５に示
すように正極端子を電池蓋に、負極端子を電池外挿缶の
底面に設け、さらに安全弁を、電池蓋の中央部に設け、
組電池とした際に安全弁が互いに反対側となるように組
み合わせた以外は組電池１と同様にして組電池４を得
た。
【００１６】［実験１］以上のようにして作製された組
電池の安全性を比較するために、２５℃にて定電流定電
圧充電で３５Ａの電流で１２．３Ｖまで３時間充電し、
１０分間の休止を置いた後、さらに３５Ａの電流で６０
Ｖまで過充電を行うという非常に過酷な条件下におい
た。表１は、このときの組電池中央部の電池の最高到達
温度と破裂、発火の有無を示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１から判るように、組電池内の隣接した
電池の安全弁が同一面上に並んだ組電池１と２は、過充
電時に発火が見られ、組電池の最高到達温度も５００℃
以上に達した。一方、隣接した電池の安全弁が、組電池
の同一面上に並んでいない組電池３と４は、電池が熱暴
走して白煙を噴出したものの、発火することはなく、最
高到達温度も３００℃程度であり、組電池１および２に
比べて極めて安全であった。
【００１９】この結果の違いとしては、組電池１と２で
は、隣接した電池の安全弁が組電池の同一面側に並んで
いることから、一つの電池が熱暴走した際に、隣接した
電池の安全弁から放出された可燃性の気化した電解液蒸
気に着火しやすい状況にあったことが考えられる。一
方、組電池３と４では、隣接した電池の安全弁が同一面
側にないため、ある電池が熱暴走にいたっても、隣接し
た電池の安全弁から放出された気化した電解液蒸気に着
火しにくい状況にあったため、組電池の発火にまで至ら
なかったと考えられる。
【００２０】なお、上記組電池３の組電池のように、電
池間の隙間や、組電池と該組電池が搭載された搭載部周
囲との隙間を非常に小さくすることができる角型の単電
池、さらには端子を有する端子面と異なる面に安全弁を
有する単電池で構成された組電池の場合には、安全性向
上はより顕著なものとなる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、安全弁を備えた単電池が２つ以上接続されてな
る組電池において、隣接する前記単電池の安全弁が互い
に異なる側となるように配置することにより、安全性に
優れた組電池とすることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an assembled battery formed by combining a plurality of batteries. 2. Description of the Related Art Lithium secondary batteries, for example, are batteries that are lightweight and have a high capacity density, and their demand for portable devices such as mobile phones and personal computers is increasing. In recent years, lithium ion batteries having a large capacity of 3 Ah to 200 Ah have been actively developed as batteries for power storage or electric vehicles. [0003] Such a large-capacity lithium-ion secondary battery has extremely large energy as compared with a small-capacity lithium-ion battery used in portable equipment. It is extremely important to ensure safety. For this reason, various safety measures have been taken for large capacity lithium ion batteries. One of them is a safety valve. The function of the safety valve is
The purpose of the present invention is to prevent the battery from being ruptured when the battery generates abnormal heat and the internal pressure of the battery increases. Specifically, when the pressure in the battery rises to a certain prescribed level, the battery is opened and the gas inside the battery is quickly released. [0004] In order to cope with high-output power, for example, large-capacity lithium-ion batteries are rarely used as single cells, and a plurality of batteries are connected in series, for example. It is often used in the form of a connected battery pack. When used in such a form, batteries of the same shape are usually combined, and the safety valves of adjacent batteries are arranged on the same side, that is, on the same side such as the upper surface of the assembled battery. [0005] When such a battery pack is overcharged, for example, when the internal pressure of the battery rises and the safety valves of all the batteries are opened, the electrolytic solution evaporates due to the temperature rise of the battery, and the one side of the battery where the battery pack is located , The vapor concentration of the electrolyte becomes very high. In such an environment, if one of the batteries in the assembled battery undergoes thermal runaway, the electrolyte vapor may be ignited, which is not preferable for safety. It is an object of the present invention to provide an assembled battery with improved safety in abnormal situations such as overcharging. According to the present invention, there is provided an assembled battery according to the present invention, wherein two or more cells having a safety valve are connected to each other. Are on different sides. Thereby, the electrolyte vapor does not accumulate on only one surface side of the battery pack, and even if the battery undergoes thermal runaway, ignition of the electrolyte vapor can be suppressed. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings based on specific examples. <Assembled Battery 1> FIG. 1 is a view showing a configuration of a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. LiMn as positive electrode active material
1.95 Al 0.05 O 4 (in the case where Mn is partially substituted with Al, substitution of 5% to 7% is preferable) is 91% by weight.
And 3% by weight of acetylene black as a conductive agent and 6% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder
Were mixed to form a positive electrode mixture. N-methyl-2-pyrrolidone was added as a solvent to this positive electrode mixture, mixed and dispersed to form a slurry. A strip-shaped aluminum foil was used as a base of the electrode, and a positive electrode mixture slurry was uniformly applied to the base. After drying the positive electrode, the thickness was adjusted using a roll press machine to prepare a belt-shaped positive electrode (2). At the end of the positive electrode, an uncoated portion was provided, and aluminum lead was ultrasonically welded to obtain a positive electrode lead (3) for current collection. For the negative electrode, graphite powder capable of doping and undoping lithium was used. 90% by weight of graphite powder and 10% by weight of PVDF as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture. N-methyl-2-pyrrolidone was added as a solvent to this negative electrode mixture, and kneaded to form a slurry.
A strip-shaped copper foil was used as a base of the electrode, and a negative electrode mixture slurry was uniformly applied to the base. After drying the negative electrode, the thickness is adjusted using the above-mentioned roll press machine to form a strip-shaped negative electrode (4).
Was prepared. Similarly to the positive electrode, an uncoated portion was provided at the terminal of the negative electrode, and a copper lead was ultrasonically welded to obtain a negative electrode lead (5) for current collection. [0010] The positive electrode and the negative electrode thus produced are spirally wound around a polyimide flat core through a separator (6) made of a microporous polyethylene film to form an electrode group. Obtained. Next, a positive electrode lead (7) and a negative electrode terminal (8) are attached to a battery lid (9), and a positive electrode lead of an electrode group
After connecting the negative electrode lead and inserting it into a cubic battery can (1) having a width of 10 cm, a depth of 5 cm and a height of 20 cm,
The battery lid and the battery canister were welded. At this time, the safety valve (1
No. 0) was provided at the center of the battery lid to which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were attached. An electrolytic solution in which 1 mol / l lithium hexafluorophosphate was dissolved in a 1: 1 (volume ratio) mixed solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate was injected into this battery under reduced pressure. The capacity of this battery was 35 Ah. Further, these three batteries are arranged in such a manner that the side portions having a width of 10 cm are adjacent to each other with a gap of 3 mm as shown in FIG. 2, and are connected in series using a copper connection bar (11). To obtain a battery pack 1. <Assembled Battery 2> An assembled battery 2 was obtained in the same manner as the assembled battery 1 except that the safety valve was provided on the bottom surface of the battery outer can as shown in FIG. <Battery pack 3> In the battery pack 1, as shown in FIG. 4, a safety valve is provided on the side surface of the battery outer can and the safety valves are combined so that the safety valves are opposite to each other when the battery pack is assembled. A battery pack 3 was obtained in the same manner as the battery pack 1. <Assembled Battery 4> In assembled battery 1, as shown in FIG. 5, the positive terminal is provided on the battery cover, the negative terminal is provided on the bottom surface of the battery outer can, and a safety valve is provided at the center of the battery cover.
The assembled battery 4 was obtained in the same manner as the assembled battery 1 except that the safety valves were set to be opposite to each other when the assembled battery was formed. [Experiment 1] In order to compare the safety of the assembled battery manufactured as described above, the battery was charged at a constant current and constant voltage at 25 ° C. to a current of 35 A to 12.3 V for 3 hours.
After a 10 minute rest, 60 A at 35 A current
Under very severe conditions of overcharging up to V. Table 1 shows the maximum temperature of the battery at the center of the assembled battery and the presence or absence of rupture or ignition at this time. [Table 1] As can be seen from Table 1, in the assembled batteries 1 and 2 in which the safety valves of the adjacent batteries in the assembled battery are arranged on the same plane, ignition is observed at the time of overcharging, and the maximum temperature of the assembled battery is also 500 ° C.
Reached. On the other hand, in the assembled batteries 3 and 4 in which the safety valves of the adjacent batteries are not arranged on the same surface of the assembled battery, although the batteries ran out of heat due to thermal runaway, they did not ignite and the maximum attained temperature was 300. ° C, which was extremely safe compared to the assembled batteries 1 and 2. The difference between the results is that in the assembled batteries 1 and 2, the safety valves of the adjacent batteries are arranged on the same side of the assembled battery. It is considered that the flammable vaporized electrolyte vapor discharged from the safety valve was easily ignited. On the other hand, in the assembled batteries 3 and 4, since the safety valve of the adjacent battery is not on the same side, even if a certain battery undergoes thermal runaway, it is difficult to ignite the vaporized electrolyte vapor released from the safety valve of the adjacent battery. It is probable that due to the situation, the battery pack did not fire. It is to be noted that, like the battery pack of the battery pack 3, a gap between the batteries and a gap between the battery pack and the periphery of the mounting portion on which the battery pack is mounted can be made very small. In the case of an assembled battery including a battery and a unit cell having a safety valve on a surface different from the terminal surface having terminals, the improvement in safety becomes more remarkable. The present invention is embodied in the above-described embodiment. In an assembled battery in which two or more cells each having a safety valve are connected, the safety valves of adjacent cells are different from each other. By arranging them on the side, a battery pack with excellent safety can be obtained.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる非水電解質二次電池の構成を示
す分解斜視図。
【図２】従来の組電池の一例を示す斜視図。
【図３】従来の組電池の一例を示す斜視図。
【図４】本発明に係る組電池の一例を示す図。
【図５】本発明に係る組電池の一例を示す図。
【符号の説明】
１ 電池外挿缶
２ 正極板
３ 正極リ−ド
４ 負極板
５ 負極リ−ド
６ セパレ−タ
７ 正極端子
８ 負極端子
９ 電池蓋
１０ 安全弁
１１ 接続バ−BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an example of a conventional assembled battery. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a conventional battery pack. FIG. 4 is a diagram showing an example of a battery pack according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of a battery pack according to the present invention. [Description of Signs] 1 Battery canister 2 Positive electrode plate 3 Positive electrode lead 4 Negative electrode plate 5 Negative lead 6 Separator 7 Positive terminal 8 Negative terminal 9 Battery cover 10 Safety valve 11 Connection bar