JP2008251187A - Sealed battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は外装缶の開口部に封口体を備えた密閉型電池に係わり、特に、ガス圧力が所定値以上になると電池内で発生したガスを電池外部に排出することができる圧力弁機構を有する封口体が外装缶の開口部に配設されて該開口部が密封された密閉型電池に関する。 The present invention relates to a sealed battery having a sealing body at the opening of an outer can, and in particular, has a pressure valve mechanism that can discharge gas generated in the battery to the outside of the battery when the gas pressure exceeds a predetermined value. The present invention relates to a sealed battery in which a sealing body is disposed in an opening of an outer can and the opening is sealed.
一般に、リチウムイオン電池などの密閉型電池においては、充電器を含む機器の故障や過充電あるいは誤使用などが生じた場合、電池内部の電解液や活物質などの発電要素が化学変化を起こす。例えば、過充電や短絡などによる異常反応により電解液や活物質が分解して、電池内部に異常にガスが発生して電池内圧が過大となる。そのような場合には、電池が破裂したり、使用機器に損傷を与えるなどの恐れがあるため、この種の電池には圧力弁機構が従来から付加されている。このような圧力弁機構が付加された電池としては、例えば、特許文献1(特開2000−36293号公報)が知られている。 In general, in a sealed battery such as a lithium ion battery, when a device including a charger is broken, overcharged, or misused, a power generation element such as an electrolyte or an active material in the battery undergoes a chemical change. For example, the electrolyte solution or the active material is decomposed by an abnormal reaction due to overcharge or short circuit, and abnormally gas is generated inside the battery, so that the battery internal pressure becomes excessive. In such a case, there is a risk of the battery exploding or damaging the equipment used, so a pressure valve mechanism has been conventionally added to this type of battery. As a battery to which such a pressure valve mechanism is added, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-36293) is known.
この特許文献1にて提案された圧力弁機構を備えた密閉型電池は、図3に示すように、キャップ状に形成されたステンレス製の第1弁キャップ31と、皿状に形成されたステンレス製の第2弁キャップ32とから構成される封口体30を備えている。第1弁キャップ31は、電池外部に向けて膨出する凸部31aと、この凸部31aの底辺部を構成する平板状のフランジ部31bとからなり、凸部31aの角部には複数のガス抜き孔31cを設けている。一方、第2弁キャップ32は、電池内部に向けて膨出する凹部32aと、この凹部32aの底辺部を構成する平板状のフランジ部32bとからなる。凹部32aの角部にはガス抜き孔32cが設けられている。
As shown in FIG. 3, the sealed battery provided with the pressure valve mechanism proposed in Patent Document 1 includes a stainless steel
これらの第1弁キャップ31と第2弁キャップ32との内部には、電池内部のガス圧が上昇して所定の圧力以上になると変形する導電性弾性変形板33が収容されている。この導電性弾性変形板33は弁部材となるものであって、凹部33aとフランジ部33bとからなる。凹部33aの最低部は第2弁キャップ32の凹部32aの上表面に超音波溶着またはレーザ溶接等により固着して配設されており、フランジ部33bは第1弁キャップ31のフランジ部31bと第2弁キャップ32のフランジ部32bとの間に狭持されている。
Inside these
フランジ部32bの上部の一部には、リング状のPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ素子34が配設され、電池内に過電流が流れて異常な発熱現象を生じると、このPTCサーミスタ素子34の抵抗値が増大して過電流を減少させる。そして、電池内部のガス圧が上昇して所定の圧力以上になると導電性弾性変形板33の凹部33aは変形するため、導電性弾性変形板33と第2弁キャップ32の凹部32aとの接触が遮断されて過電流あるいは短絡電流が遮断されるようになる。また、過電流あるいは短絡電流が遮断された後、さらに電池内部のガス圧が上昇すると導電性弾性変形板33に形成されているノッチ部33cが開裂して、ガスがガス抜き孔31cから放出されるようになっている。
しかしながら、上述した特許文献1にて提案された密閉型電池においては、電池内部のガス圧が上昇して導電性弾性変形板33に形成されているノッチ部33cが開裂すると、ガスがガス抜き孔31cから放出されるようになっている。この場合、ノッチ部33cが開裂したことにより、導電性弾性変形板33や電池の内容部の一部がガス抜き孔31cを塞ぐという事態が生じ、電池内からのガスの排出が十分に行われなくなって、最悪の場合には、電池が破裂に至るというような事態も生じる可能性があった。
However, in the sealed battery proposed in Patent Document 1 described above, when the gas pressure inside the battery rises and the
そこで、本発明は上述の如き問題点を解消するためになされたものであって、電池内部のガス圧が上昇して弁機構が作動して内容物が飛散したとしても、効果的にガス抜きができる封口体を備えるようにして、密閉性に優れ、かつ安全性が向上した密閉型電池を提供できるようにすることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the gas pressure inside the battery rises and the valve mechanism is activated and the contents are scattered, the gas is effectively removed. It is an object of the present invention to provide a sealed battery having an excellent sealing property and improved safety by providing a sealing body that can be used.
本発明の密閉型電池は、ガス圧力が所定値以上になると電池内で発生したガスを電池外部に排出することができる圧力弁機構を有する封口体が外装缶の開口部に配設されて該開口部が密封されている。そして、上記目的を達成するため、封口体に当該電池の異常発熱時に開口して電池内で発生したガスを電池外部に排出することができる開口形成部が形成されていて、当該電池の異常発熱時のガス排出能力を高めるようにしている。 In the sealed battery of the present invention, a sealing body having a pressure valve mechanism capable of discharging the gas generated in the battery to the outside of the battery when the gas pressure becomes a predetermined value or more is disposed in the opening of the outer can. The opening is sealed. And in order to achieve the said objective, the opening formation part which can be opened to the sealing body at the time of the abnormal heat generation of the said battery, and can discharge | release the gas generated in the battery outside the battery is formed, and the abnormal heat generation of the said battery is formed. The gas discharge capacity is improved.
ここで、電池内のガス圧が上昇して弁機構が作動すると、電池内の内容物が飛散して、飛散した内容物がガス抜き孔を塞ぐという事態が生じるようになる。ところが、異常発熱時に開口を形成して電池内で発生したガスを電池外部に排出することができる開口形成部が封口体に形成されていると、飛散した内容物がガス抜き孔を塞ぐという事態が生じたとしても、この開口形成部により新たな開口が形成されることとなる。このため、新たな開口により効果的にガスの排出がなされることとなる。これにより、電池が破裂に至るというような事態も防止でき、安全性が格段に向上した密閉型電池を提供できるようになる。 Here, when the gas pressure in the battery rises and the valve mechanism operates, the contents in the battery scatter and the scattered contents close the gas vent hole. However, if an opening forming part is formed in the sealing body that can form an opening during abnormal heat generation and discharge the gas generated in the battery to the outside of the battery, the scattered contents block the gas vent hole Even if this occurs, a new opening is formed by the opening forming portion. For this reason, the gas is effectively discharged by the new opening. As a result, it is possible to prevent the battery from being ruptured and to provide a sealed battery with significantly improved safety.
この場合、製造性や安全性を考慮すると、封口体を構成するキャップ部の天板部あるいは側壁部に開口形成部が形成されていて、異常発熱時にこれらの開口形成部の一部が欠落することにより開口が形成するようになされているのが望ましい。なお、このような開口形成部を形成するには、キャップ部の天板部あるいは側壁部を形成する材質よりも低融点の材質、例えば、融点が700℃以下の材質のものを配設するようにすればよい。 In this case, in consideration of manufacturability and safety, an opening forming portion is formed on the top plate portion or the side wall portion of the cap portion constituting the sealing body, and a part of these opening forming portions is lost during abnormal heat generation. It is desirable that an opening be formed. In order to form such an opening forming portion, a material having a lower melting point than the material forming the top plate portion or side wall portion of the cap portion, for example, a material having a melting point of 700 ° C. or less is disposed. You can do it.
本発明においては、異常発熱時に新たな開口を形成して発生したガスを電池外部に排出することができる開口形成部が封口体に形成されているので、電池が破裂に至るというような事態が生じることが防止でき、安全性が格段に向上する。 In the present invention, since the opening forming portion that can discharge the gas generated by forming a new opening during abnormal heat generation to the outside of the battery is formed in the sealing body, there is a situation that the battery may burst. This can be prevented and safety is greatly improved.
以下に、本発明の密閉型電池をリチウムイオン電池に適用した場合の好ましい実施の形態を図1および図2に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
なお、図1は本発明の実施例1のリチウムイオン電池よりなる密閉型電池を示す図であり、図1(a)は、封口体を密閉型電池の外装缶の開口部に取り付けた状態の要部を模式的に示す断面図であり、図1(b)は、図1(a)のキャップ部の要部上面を模式的に示す上面図である。また、図2は本発明の実施例2のリチウムイオン電池よりなる密閉型電池を示す図であり、図2(a)は、封口体を密閉型電池の外装缶の開口部に取り付けた状態の要部を模式的に示す断面図であり、図2(b)は、図2(a)のキャップ部の要部側面を模式的に示す側面図である。
Hereinafter, a preferred embodiment when the sealed battery of the present invention is applied to a lithium ion battery will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2, but the present invention is not limited to this embodiment. The present invention can be implemented with appropriate modifications without changing the object of the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing a sealed battery made of a lithium ion battery according to Example 1 of the present invention. FIG. 1 (a) shows a state in which a sealing body is attached to an opening of an outer can of the sealed battery. FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing the main part, and FIG. 1B is a top view schematically showing the upper surface of the main part of the cap part in FIG. FIG. 2 is a view showing a sealed battery made of a lithium ion battery according to Example 2 of the present invention. FIG. 2 (a) shows a state in which a sealing body is attached to an opening of an outer can of the sealed battery. It is sectional drawing which shows a principal part typically, FIG.2 (b) is a side view which shows typically the principal part side surface of the cap part of Fig.2 (a).
1.封口体
(1)実施例1
本実施例1の封口体10は、キャップ状に形成された正極キャップとなる第1弁キャップ11と、皿状に形成された底蓋となる第2弁キャップ12とを備えている。ここで、第1弁キャップ11は、ステンレスにより形成されていて電池外部に向けて膨出する凸部(天板部、例えば、直径が8.5mmになるように形成されている)11aと、この凸部(天板部)11aの底辺部を構成する平板状のフランジ部(例えば、直径が14.3mmになるように形成されている)11bとからなる。
1. Sealing body (1) Example 1
The
そして、凸部(天板部)11aの中心部に円孔(例えば、直径は4mm)11cが形成されているとともに、この円孔11cの上に低融点金属箔(例えば、厚みが0.3mmのもの)11dが接合されている。また、凸部(天板部)11aの周縁部には複数のガス抜き孔11eが設けられている。この場合、円孔11cと低融点金属箔11dとで開口形成部が形成されることとなる。なお、低融点金属箔11dとしてはアルミニウム箔(融点は660℃)や亜鉛箔(融点は420℃)やスズ箔(融点は240℃)などから選択して用いるのが望ましい。
一方、第2弁キャップ12は、アルミニウム製であり、電池内部に向けて膨出する凹部12aと、この凹部12aの底辺部を構成する平板状のフランジ部12bとからなる。凹部12aの角部にはガス抜き孔12cが設けられている。
A circular hole (for example, a diameter of 4 mm) 11c is formed at the center of the convex portion (top plate portion) 11a, and a low melting point metal foil (for example, a thickness of 0.3 mm) is formed on the circular hole 11c. 11d) is joined. In addition, a plurality of
On the other hand, the
これらの第1弁キャップ11と第2弁キャップ12との内部には、電池内のガス圧が上昇して所定の圧力以上になると変形するアルミニウム製の導電性弾性変形板13と、PTCサーミスタ素子14とからなる安全弁機構が収容されている。導電性弾性変形板13は弁部材となるものであって、凹部13aとフランジ部13bとからなる。凹部13aの最低部は第2弁キャップ12の凹部12aの上表面に超音波溶着またはレーザ溶接等により固着して配設されており、フランジ部13bは第1弁キャップ11のフランジ部11bと第2弁キャップ12のフランジ部12bとの間に狭持されている。
Inside the first valve cap 11 and the
フランジ部12bの上部の一部には、リング状のPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ素子14が配設され、電池内に過電流が流れて異常な発熱現象を生じると、このPTCサーミスタ素子14の抵抗値が増大して過電流を減少させる。そして、電池内部のガス圧が上昇して所定の圧力以上になると導電性弾性変形板13の凹部13aは変形するため、導電性弾性変形板13と第2弁キャップ12の凹部12aとの接触が遮断されて過電流あるいは短絡電流が遮断されるようになる。また、過電流あるいは短絡電流が遮断された後、さらに電池内部のガス圧が上昇すると導電性弾性変形板13に形成されているノッチ部13cが開裂して、ガスがガス抜き孔11eから放出されるようになっている。
A ring-shaped PTC (Positive Temperature Coefficient)
ここで、電池が短絡などにより異常発熱して、急激に電池内のガス圧が上昇してノッチ部13cが開裂し、導電性弾性変形板13の一部が飛散した場合、電池内の温度が低融点金属箔11dの融点以上になると、低融点金属箔11dは溶融して欠落する。これにより、直径が4mmの円孔からなる開口形成部11cに電池内外が連通し、効果的にガス抜きが行われることとなる。これにより、電池が破裂に至るというような事態が防止でき、安全性が格段に向上することとなる。
Here, when the battery abnormally generates heat due to a short circuit or the like, the gas pressure in the battery suddenly increases, the
なお、上述のような構成となる封口体10は以下のようにして組み付けられている。即ち、まず、第2弁キャップ12のフランジ部12aの上に、断面形状がL字状で厚みが0.25mmでポリプロピレン(PP)製のリング状封口体用ガスケット15を載置するとともに、この封口体用ガスケット15の上に導電性弾性変形板13のフランジ部13bおよびPTCサーミスタ素子14を載置する。ついで、封口体用絶縁ガスケット15の下面と第2弁キャップ12のフランジ部12bの上面との接触部を熱溶着あるいは接着剤による接着により密着一体化させる。この後、第2弁キャップ12のフランジ部12bの端部を内方にかしめ加工することにより、第1弁キャップ11は封口体用ガスケット15を介して第2弁キャップ12のフランジ部12bにより保持され、封口体10が形成されることとなる。
In addition, the sealing
(2)実施例2
本実施例2の封口体20は、キャップ状に形成された正極キャップとなる第1弁キャップ21と、皿状に形成された底蓋となる第2弁キャップ22とを備えている。ここで、第1弁キャップ21は、円板状の天板21aと、天板21aの底辺部を構成する平板でリング状のフランジ部21bと、これらの天板21aとフランジ部21bとを連結する連結部21cと、側壁部21dとからなる。この場合、天板21aとフランジ部21bと連結部21cとは一体成形により形成されている。そして、これらの間に側壁部21dが配置され、レーザ溶接により、側壁部21dの上端部と天板21aの外周部とが接合され、側壁部21dの下端部とフランジ部21bの内周部とが接合され、さらに、側壁部21dの両側端部と連結部21cとが接合されて、円筒状の周側面が構成されるようになされている。
(2) Example 2
The sealing
なお、側壁部21dは低融点金属(例えば、アルミニウム(融点は660℃)、亜鉛(融点は420℃)、スズ(融点は240℃)など)により形成されていて、その上端の周縁部には複数のガス抜き孔21eが設けられている。そして、この低融点金属からなる側壁部21dにより開口形成部が形成されることとなる。
一方、第2弁キャップ22はアルミニウムにより形成されていて電池内部に向けて膨出する凹部22aと、この凹部22aの底辺部を構成する平板状のフランジ部22bとからなる。
The
On the other hand, the
これらの第1弁キャップ21と第2弁キャップ22との内部には、電池内部のガス圧が上昇して所定の圧力以上になると変形するアルミニウム製の導電性弾性変形板23と、PTCサーミスタ素子24とからなる安全弁機構が収容されている。導電性弾性変形板23は弁部材となるものであって、凹部23aとフランジ部23bとからなる。凹部23aの最低部は第2弁キャップ22の凹部22aの上表面に超音波溶着またはレーザ溶接等により固着して配設されており、フランジ部23bは第1弁キャップ21のフランジ部21bと第2弁キャップ22のフランジ部22bとの間に狭持されている。
Inside the first valve cap 21 and the
フランジ部22bの上部の一部には、リング状のPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ素子24が配設され、電池内に過電流が流れて異常な発熱現象を生じると、このPTCサーミスタ素子24の抵抗値が増大して過電流を減少させる。そして、電池内部のガス圧が上昇して所定の圧力以上になると導電性弾性変形板23の凹部23aは変形するため、導電性弾性変形板23と第2弁キャップ22の凹部22aとの接触が遮断されて過電流あるいは短絡電流が遮断されるようになる。また、過電流あるいは短絡電流が遮断された後、さらに電池内部のガス圧が上昇すると導電性弾性変形板23に形成されているノッチ部23cが開裂して、ガスがガス抜き孔21dから放出されるようになっている。
A ring-shaped PTC (Positive Temperature Coefficient)
ここで、電池が短絡などにより異常発熱して、急激に電池内のガス圧が上昇してノッチ部23cが開裂し、導電性弾性変形板23や電池の内容物の一部が飛散した場合、電池内の温度が側壁部21dを構成低融点金属の融点(例えば、アルミニウムの場合は660℃)以上の温度になると側壁部21dは溶融する。これにより、側壁部21dは開口形成部となって欠落して電池内外が連通し、効果的にガス抜きが行われることとなる。これにより、電池が破裂に至るというような事態が防止でき、安全性が格段に向上することとなる。
Here, when the battery abnormally generates heat due to a short circuit or the like, the gas pressure in the battery suddenly rises, the
なお、上述のような構成となる封口体20は以下のようにして組み付けられている。即ち、まず、第2弁キャップ22のフランジ部22aの上に、断面形状がL字状で厚みが0.25mmでポリプロピレン(PP)製のリング状封口体用ガスケット25を載置するとともに、この封口体用ガスケット25の上に導電性弾性変形板23のフランジ部23bおよびPTCサーミスタ素子24を載置する。ついで、封口体用絶縁ガスケット25の下面と第2弁キャップ22のフランジ部22bの上面との接触部を熱溶着あるいは接着剤による接着により密着一体化させる。この後、第2弁キャップ22のフランジ部22bの端部を内方にかしめ加工することにより、第1弁キャップ21は封口体用ガスケット25を介して第2弁キャップ22のフランジ部22bにより保持され、封口体20が形成されることとなる。
In addition, the sealing
2.リチウムイオン電池
ついで、上述したように構成となる封口体10,20,30を用いて密閉型電池となるリチウムイオン電池A,B,Xの作製法を以下に説明する。なお、図1の封口体10を用いたものをリチウムイオン電池Aとし、図2の封口体20を用いたものをリチウムイオン電池Bとし、図3の封口体30を用いたものをリチウムイオン電池Xとする。
2. Next, a method for manufacturing lithium ion batteries A, B, and X that are sealed batteries using the sealing
まず、天然黒鉛よりなる負極活物質とポリビニリデンフルオライト(PVDF)よりなる結着剤等とを、N−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解したものを混合して、スラリーとする。このスラリーをダイコーター、ドクターブレード等を用いて金属芯体(例えば、銅箔)の両面の全面にわたって均一に塗布して、活物質層を塗布した負極板を形成する。この後、乾燥機中を通過させて、スラリー作製に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させる。この乾燥負極板をロールプレス機により圧延した後、所定の形状に切断して負極板とする。 First, a negative electrode active material made of natural graphite and a binder made of polyvinylidene fluoride (PVDF) dissolved in an organic solvent made of N-methylpyrrolidone are mixed to obtain a slurry. The slurry is uniformly applied over the entire surface of both sides of a metal core (for example, copper foil) using a die coater, a doctor blade, or the like to form a negative electrode plate coated with an active material layer. Then, it is made to pass through a drier to remove the organic solvent necessary for slurry preparation and dry. The dried negative electrode plate is rolled by a roll press and then cut into a predetermined shape to obtain a negative electrode plate.
一方、LiCoO2からなる正極活物質と、アセチレンブラック、グラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライト(PVDF)よりなる結着剤等とを、N−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解したものを混合して、スラリーとする。このスラリーをダイコーター、ドクターブレード等を用いて金属芯体(例えば、アルミニウム箔)の両面に均一に塗布して、活物質層を塗布した正極板を形成する。この後、乾燥機中を通過させて、スラリー作製に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させた後、この乾燥正極板をロールプレス機により圧延し、所定の形状に切断して正極板とする。 On the other hand, a positive electrode active material made of LiCoO 2 , a carbon conductive agent such as acetylene black or graphite, and a binder made of polyvinylidene fluoride (PVDF) are dissolved in an organic solvent made of N-methylpyrrolidone. The mixture is mixed to make a slurry. This slurry is uniformly applied to both surfaces of a metal core (for example, aluminum foil) using a die coater, a doctor blade, or the like to form a positive electrode plate coated with an active material layer. After that, after passing through a dryer to remove the organic solvent necessary for slurry preparation and drying, the dried positive plate is rolled by a roll press and cut into a predetermined shape. And
上述のようにして作製される負極板と正極板とをポリオレフィン系樹脂からなる微多孔膜からなるセパレータを間にして重ね合わせ、巻き取り機により卷回する。この後、最外周をテープ止めして渦巻状電極群とする。ついで、鉄製で表面にニッケルメッキを施した負極端子を兼ねる有底筒状の円筒形外装缶40の開口部41より、上述のようにして作製した渦巻状電極群の上下にそれぞれ絶縁板を配置した後、この渦巻状電極群を外装缶40内に挿入する。このとき、渦巻状電極群の負極板より延出する負極導電タブを外装缶に溶接する。
The negative electrode plate and the positive electrode plate produced as described above are overlapped with a separator made of a microporous film made of polyolefin resin in between, and wound by a winder. Thereafter, the outermost periphery is taped to form a spiral electrode group. Next, the insulating plates are respectively arranged above and below the spiral electrode group produced as described above from the
この後、各外装缶40の上部に溝入れ加工を施して環状溝40aを形成した後、この環状溝40a上に外装缶用ガスケット16(26,36)を装着する。その後、渦巻状電極体の正極板より延出する正極導電タブを封口体10(20,30)の第2弁キャップ12(22,32)の凹部12a(22a,32a)の下面に溶接する。ついで、外装缶40の開口部に非水電解液(エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を等体積比で混合した溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リットル溶解した溶液)をそれぞれ注入する。
Thereafter, the upper portion of each
この後、外装缶40の開口部に外装缶用ガスケット16(26,36)を介して封口体10(20,30)を載置し、外装缶40の開口部の上端部(かしめ部)41を封口体10(20,30)側にかしめて液密に封口する。これにより、図1に示すような実施例1のリチウムイオン電池A、図2に示すような実施例2のリチウムイオン電池B、および図3に示すような比較例1のリチウムイオン電池Xを作製する。ここで、各リチウムイオン電池A,B,Xはいずれも直径が18mmで、高さが65mmで、設計容量が2500mAhとなるように作製されている。
Thereafter, the sealing body 10 (20, 30) is placed on the opening of the
3.過充電後の燃焼試験
ついで、上述のように作製したリチウムイオン電池A,B,Xをそれぞれ10個ずつ用いて、1Itの充電々流で電池電圧が4.4Vになるまで充電し、その後、4.4Vの定電圧で3時間充電して満充電状態とした。このように満充電されたリチウムイオン電池A,B,Xのそれぞれ正・負極端子間に2Itの充電電流を流して、過充電開始から各電池の温度が130℃になるまで過充電を行なった。その後、これらの過充電状態のリチウムイオン電池A,B,Xをバーナーにより加熱して、破裂の有無を確認し、その結果を下記の表1に示した。ここで、破裂の有無は電極体が外装缶40から吐出された場合は有りと判定し、吐出されなかった場合は無しと判定するようにした。
上記表1の結果から明らかなように、円孔11cと低融点金属箔11dとで構成される開口形成部が形成された封口体10を備えたリチウムイオン電池A、および低融点金属からなる円筒状の側壁部21cで構成される開口形成部が形成された封口体20を備えたリチウムイオン電池Bにおいては、破裂が生じなかったことが分かる。これに対して、開口形成部が形成されていない封口体30を備えたリチウムイオン電池Xにおいては、60%の電池で破裂が生じていることが分かる。
このことから、本発明のように開口形成部が形成された封口体を備えると、電池が破裂に至るというような事態が生じることが防止でき、安全性が格段に向上することが明らかになったということができる。
As is clear from the results in Table 1 above, the lithium ion battery A provided with the sealing
From this, it is clear that the provision of the sealing body with the opening forming portion as in the present invention can prevent the battery from being ruptured, and the safety is greatly improved. It can be said that.
なお、上述の実施形態においては、負極活物質として天然黒鉛を用いる例について説明したが、天然黒鉛以外に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るケイ素系材料やカーボン系材料、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、またはこれらの焼成体等が好適である。また、酸化錫、酸化チタン等のリチウムイオンを吸蔵・脱離し得る酸化物を用いてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which natural graphite is used as the negative electrode active material has been described. However, in addition to natural graphite, silicon-based materials and carbon-based materials that can occlude and desorb lithium ions, such as artificial graphite and carbon Black, coke, glassy carbon, carbon fiber, or a fired body thereof is preferable. Further, an oxide capable of inserting and extracting lithium ions such as tin oxide and titanium oxide may be used.
また、上述の実施形態においては、正極活物質としてLiCoO2を用いる例について説明したが、LiCoO2以外に、リチウムイオンを吸蔵・脱離し得るリチウム含有遷移金属化合物、例えば、LiNiO2、LiCoXNi(1-X)O2、LiCrO2、LiVO2、LiMnO2、αLiFeO2、LiTiO2、LiScO2、LiYO2、LiMn2O4、LiNiXMnYCoZO2等が好ましいく、これらの二種以上を混合して用いてもよい。また、これらの酸化物の遷移金属元素が他の元素と置換されていたり、添加されていてもよい。また、ポリアセチレン、ポリアニリン等の導電性ポリマーを用いてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which LiCoO 2 is used as the positive electrode active material has been described. However, in addition to LiCoO 2 , lithium-containing transition metal compounds that can occlude and desorb lithium ions, such as LiNiO 2 and LiCo X Ni (1-X) O 2 , LiCrO 2 , LiVO 2 , LiMnO 2 , αLiFeO 2 , LiTiO 2 , LiScO 2 , LiYO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi X Mn Y Co Z O 2 and the like are preferred. You may mix and use a seed | species or more. Moreover, the transition metal element of these oxides may be substituted with another element or may be added. Further, a conductive polymer such as polyacetylene or polyaniline may be used.
さらに、電解液としては、有機溶媒に溶質としてリチウム塩を溶解したイオン伝導体であって、イオン伝導率が高く、正・負の各電極に対して化学的、電気化学的に安定で、使用可能温度範囲が広くかつ安全性が高く、安価なものであれば使用することができる。例えば、有機溶媒としては上記エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との混合溶媒以外に、プロピレンカーボネート(PC)、スルフォラン(SL)、テトラハイドロフラン(THF)、γブチロラクトン(GBL)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、1,2ジメトキシエタン(DME)、ビニレンカーボネート(VC)等あるいはこれらの混合溶媒が好適である。また、溶質としては電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、上記LiPF6以外に例えば、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3等が好適である。 Furthermore, the electrolyte is an ionic conductor in which a lithium salt is dissolved as a solute in an organic solvent, has high ionic conductivity, is chemically and electrochemically stable for both positive and negative electrodes, and is used. If the possible temperature range is wide, the safety is high, and the cost is low, it can be used. For example, as the organic solvent, in addition to the mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), sulfolane (SL), tetrahydrofuran (THF), γ-butyrolactone (GBL), dimethyl Carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2 dimethoxyethane (DME), vinylene carbonate (VC), or a mixed solvent thereof is preferable. Further, a lithium salt having a strong electron-withdrawing property is used as a solute. In addition to LiPF 6 , for example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 and the like are preferable.
なお、上述の実施形態においては、本発明をリチウムイオン電池に適用する例について説明したが、リチウムイオン電池以外に、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などの各種の密閉型電池においても本発明を適用することが可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a lithium ion battery has been described. However, in addition to the lithium ion battery, the present invention is also applied to various sealed batteries such as a nickel-cadmium storage battery and a nickel-hydrogen storage battery. It is possible to apply.
10…封口体、11…第1弁キャップ、11a…凸部(天板部)、11b…フランジ部、11c…円孔、11d…低融点金属箔、11e…ガス抜き孔、12…第2弁キャップ、12a…凹部、12b…フランジ部、13…導電性弾性変形板、13a…凹部、13b…フランジ部、13c…ノッチ部、14…リング状PTCサーミスタ素子、15…封口体用ガスケット、16…外装缶用ガスケット、20…封口体、21…第1弁キャップ、21a…円板状の天板、21b…リング状のフランジ部、21c…連結部、21d…側壁部、21e…ガス抜き孔、22…第2弁キャップ、22a…凹部、22b…フランジ部、23…導電性弾性変形板、23a…凹部、23b…フランジ部、23c…ノッチ部、24…リング状PTCサーミスタ素子、25…封口体用ガスケット、26…外装缶用ガスケット、40…外装缶、40a…環状溝、41…外装缶の上端部(かしめ部)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記封口体に当該電池の異常発熱時に開口が形成されて電池内で発生したガスを電池外部に排出することができる開口形成部が形成されていて、当該電池の異常発熱時のガス排出能力を高めるようにしたことを特徴とする密閉型電池。 A sealed type in which a sealing body having a pressure valve mechanism capable of discharging the gas generated in the battery to the outside of the battery when the gas pressure exceeds a predetermined value is provided in the opening of the outer can, and the opening is sealed A battery,
An opening is formed in the sealing body when the battery is abnormally heated and an opening is formed to discharge gas generated in the battery to the outside of the battery. A sealed battery characterized by being enhanced.
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