JP2006099977A - 密閉型リチウム二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リチウムイオン二次電池30の電池缶10内には、電極捲回群11が収容されており、非水電解液が注液されている。電池缶10は上蓋20で密閉されている。上蓋20は導電性ダイヤフラム2を有している。ダイヤフラム2には開裂溝8が形成されており、電池缶10の底面には開裂溝17が形成されている。開裂溝8の開裂圧Bはダイヤフラム2の反転圧Aより大きく、開裂溝17の開裂圧Cは開裂圧B以上に設定されている。反転圧Aと開裂圧Bとの差は0.2〜0.8MPaに設定されている。開裂溝8の開裂前にダイヤフラム2の反転で電流が遮断され、開裂溝8の開裂後に開裂溝17が開裂して非水電解液が排出される。
【選択図】図1
Description
図1(A)に示すように、本実施形態の密閉円筒型リチウムイオン二次電池30は、電極捲回群11を有している。電極捲回群11は、正極板と負極板とがポリエチレン製微多孔薄膜のセパレータを介してガラス入り樹脂製軸芯の周りに捲回されており、負極端子を兼ねる有底円筒状の電池缶10内の略中央に収容されている。電池缶10は、電流遮断機構を備えた上蓋20で密閉されている。
次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池30の作用等について説明する。
下表1に示すように、実施例1では、電流遮断圧Aを0.8MPa、開裂圧Bを1.2MPa、開裂圧Cを4.2MPaに設定した。反転圧Aと開裂圧Bとの圧力差(B−A)は0.4MPaとなる。なお、表1において、電流遮断圧A、上蓋開裂圧B、缶底開裂圧Cは、それぞれ反転圧A、開裂圧B、開裂圧Cを示す。
表1に示すように、実施例2〜実施例3では、上蓋開裂圧B及び缶底開裂圧Cを変える以外は実施例1と同様にした。実施例2では、上蓋開裂圧Bを1.4MPa、缶底開裂圧Cを4.0MPaとし、実施例3では、上蓋開裂圧Bを1.6MPa、缶底開裂圧Cを4.5MPaとした。圧力差(B−A)は、実施例2では0.6MPa、実施例3では0.8MPaとなる。
表1に示すように、実施例4では、電流遮断圧力Aを1.0MPaとする以外は実施例1と同様にした。圧力差(B−A)は、0.2MPaとなる。
表1に示すように、実施例5〜実施例7では、上蓋開裂圧B及び缶底開裂圧Cを変える以外は実施例4と同様にした。実施例5では上蓋開裂圧Bを1.4MPa、缶底開裂圧Cを4.0MPaとし、実施例6では上蓋開裂圧Bを1.6MPa、缶底開裂圧Cを4.5MPaとし、実施例7では上蓋開裂圧Bを1.8MPa、缶底開裂圧Cを4.1MPaとした。圧力差(B−A)は、実施例5では0.4MPa、実施例6では0.6MPa、実施例7では0.8MPaとなる。
表1に示すように、実施例8では、電流遮断圧Aを1.2MPa、開裂圧Bを1.4MPa、開裂圧Cを4.0MPaに設定した。圧力差(B−A)は0.2MPaとなる。
表1に示すように、実施例9〜実施例10では、上蓋開裂圧B及び缶底開裂圧Cを変える以外は実施例8と同様にした。実施例9では上蓋開裂圧Bを1.6MPa、缶底開裂圧Cを4.2MPaとし、実施例10では上蓋開裂圧Bを1.8MPa、缶底開裂圧Cを4.5MPaとした。圧力差(B−A)は、実施例9では0.4MPa、実施例10では0.6MPaとなる。
表1に示すように、比較例1〜比較例2では、上蓋開裂圧B及び缶底開裂圧Cを変える以外は実施例1と同様にした。比較例1では、上蓋開裂圧Bを1.8MPa、缶底開裂圧Cを4.0MPaとし、比較例2では、上蓋開裂圧Bを2.0MPa、缶底開裂圧Cを2.0MPaとした。圧力差(B−A)は、比較例1では1.0MPa、比較例2では1.2MPaとなる。
表1に示すように、比較例3では、上蓋開裂圧Bを2.0MPa、缶底開裂圧Cを4.0MPaとする以外は実施例4と同様にした。圧力差(B−A)は、1.0MPaとなる。
表1に示すように、比較例4では、上蓋開裂圧Bを1.2MPa、缶底開裂圧Cを4.5MPaとする以外は実施例8と同様にした。圧力差(B−A)は、0.2MPaとなる。
表1に示すように、比較例5では、電流遮断圧力Aを0.8MPa、上蓋開裂圧Bを2.0MPa、缶底開裂圧Cを4.2MPaとした。圧力差(B−A)は、1.2MPaとなる。
表1に示すように、比較例6では、電流遮断圧力Aを4.0MPa、上蓋開裂圧Bを2.0MPa、缶底開裂圧Cを3.8MPaとした。圧力差(B−A)は、−2.0MPaとなる。
表1に示すように、比較例7では、電流遮断圧力Aを2.0MPa、上蓋開裂圧Bを4.0MPa、缶底開裂圧Cを3.8MPaとした。圧力差(B−A)は、2.0MPaとなる。
表1に示すように、比較例8では、電流遮断圧力Aを2.0MPa、上蓋開裂圧Bを2.0MPa、缶底開裂圧Cを4.0MPaとした。圧力差(B−A)は、0.0MPaとなる。
表1に示すように、比較例9では、電流遮断圧力Aを2.2MPa、上蓋開裂圧Bを2.1MPa、缶底開裂圧Cを4.0MPaとした。圧力差(B−A)は、−0.1MPaとなる。
表1に示すように、比較例10では、電流遮断圧力Aを1.1MPa、上蓋開裂圧Bを1.2MPa、缶底開裂圧Cを3.2MPaとした。圧力差(B−A)は、0.1MPaとなる。
各実施例及び比較例の電池について、以下のように過充電試験、圧壊試験を行った。過充電試験では、電池に1C、3C、5Cの電流値で充電し続けたときの電池の挙動を観察した。圧壊試験では、電池をSOC100%(満充電状態)まで充電した後、捲回軸が水平方向となるように横に寝かせて置き、電池長手方向と直交する向きにした半径1.75mmの圧壊治具を1.6m/分の速度で垂直方向上側から電池長手方向の中心へ垂直な方向で降ろし外圧による破壊試験を行ったときの電池の挙動を観察した。各試験での観察結果を下表2に示した。
4 スプリッタ(電流遮断機構の一部)
6 接続板(電流遮断機構の一部)
8 開裂溝(第1の開裂溝)
10 電池缶(有底電池容器)
17 開裂溝(第2の開裂溝)
20 上蓋
30 密閉円筒型リチウムイオン二次電池(密閉型リチウム二次電池)
Claims (4)
- 正負極及び非水電解液が収容された有底電池容器が上蓋で密閉されており、前記上蓋に、導電性ダイヤフラムを有する電流遮断機構を備えた密閉型リチウム二次電池において、前記ダイヤフラムには所定圧で開裂する第1の開裂溝が形成されており、前記電池容器の底部には、少なくとも前記第1の開裂溝の開裂後に開裂可能な第2の開裂溝が形成されていることを特徴とする密閉型リチウム二次電池。
- 前記ダイヤフラムは中央に平面部を有する皿状であり、前記平面部には、上方に突起が形成され中央に平面部を有する導電性接続板の該平面部が電気的・機械的に接続されており、前記ダイヤフラム及び接続板間には、貫通穴が形成された導電性スプリッタが挟持されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の密閉型リチウム二次電池。
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