JP2010033949A - 電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】外部短絡時の電極リードの発熱による電池温度の上昇が抑制され、優れた安全性を有する電池を提供する。
【解決手段】本発明の電池は、正極集電体上に正極活物質層が形成された正極と、負極集電体上に負極活物質層が形成された負極とを、正極と負極との間に多孔質絶縁層を介在させて積層または捲回した電極群；非水電解液；電極群および非水電解液を収納する電池ケース；正極および負極の一方と、電池ケースの底部とを接続する第１のリード；電池ケースの開口部を封口する封口部材；ならびに正極および負極の他方と、封口部材とを接続する第２のリード；を具備する。第１のリードおよび第２のリードの少なくとも一方は、第１のリードにおける電池ケースの底部との接触部分および第２のリードにおける封口部材との接触部分の少なくとも一方において高抵抗部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池ケースまたは封口部材と電極を接続する電極リードを備えた電池に関する。
従来から、正極、負極、および両者間に配されるセパレータからなる電極群と、前記電極群を収納する電池ケースと、前記電池ケースを封口する封口部材と、前記負極と前記電池ケースの底部とを接続する負極リードと、前記正極リードと前記封口部材とを接続する正極リードと、を具備する電池が用いられている。負極リードには、例えば、ニッケルリードが用いられる。
上記電池が外部短絡する場合、最も抵抗が高いニッケル製負極リードが発熱しやすい。負極リードの中でも、特に、電池ケース内側面と対向する部分と電池ケース内底面と対向する部分との境界部分における折り曲げ部分が、塑性変形により伸びているため、抵抗が高く、発熱量が大きい。また、この部分は、電池ケースと接触していないため、負極リードで発生した熱が外部に放出され難く、電池温度が大幅に上昇する。
ところで、上記の電池とは構造が異なるが、外部短絡による発熱を抑制するために、例えば、特許文献１では、電極群と、前記電極群を収納する電池ケースと、前記電池ケースに設けられた正極端子および負極端子、前記電極群の負極と負極端子とを接続する負極リードおよび正極と正極端子とを接続する正極リードとを備えた電池において、負極リードの一部に幅の狭い括れ部を設け、外部短絡時に負極リードをその部分で溶断させて、電流を遮断する方法が提案されている。
しかし、この方法では、負極リードの括れ部が一旦溶断しても、溶断部分が再溶着し、電流が再び流れ続け、電池が発熱する可能性がある。この場合、括れ部は電池ケースと接触していないため、負極リードで発生した熱が外部に放出され難いため、電池温度が大幅に上昇する。
特開平１０−２１４６１４号公報
そこで、本発明は、外部短絡時の電極リードの発熱による電池温度の上昇が抑制され、優れた安全性を有する電池を提供することを目的とする。
本発明は、正極集電体および前記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する正極と、負極集電体および前記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する負極とを、前記正極と前記負極との間に多孔質絶縁層を介在させて積層または捲回した電極群；
非水電解液；
前記電極群および非水電解液を収納する電池ケース；
前記正極および前記負極の一方と、前記電池ケースの底部とを接続する第１のリード；
前記電池ケースの開口部を封口する封口部材；ならびに
前記正極および前記負極の他方と、前記封口部材とを接続する第２のリード；
を具備する電池であって、
前記第１のリードおよび前記第２のリードの少なくとも一方は、前記第１のリードにおける前記電池ケースの底部との接触部分および前記第２のリードにおける前記封口部材との接触部分の少なくとも一方において高抵抗部を有することを特徴とする。
前記第１のリードは、前記電池ケースの底部との接触部分において肉薄部を有し、前記肉薄部を設けることにより前記高抵抗部が形成されているのが好ましい。
前記肉薄部は、前記第１のリードの幅方向の少なくとも一部に設けられているのが好ましい。
前記肉薄部は、前記第１のリードの幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続的に設けられているのが好ましい。
前記第２のリードは、前記封口部材との接触部分において肉薄部を有し、前記肉薄部を設けることにより前記高抵抗部が形成されているのが好ましい。
前記肉薄部は、前記第２のリードの幅方向の少なくとも一部に設けられているのが好ましい。
前記肉薄部は、前記第２のリードの幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続的に設けられているのが好ましい。
前記肉薄部は、曲げ加工、加圧加工、切削加工、または引張加工により形成されているのが好ましい。
前記第１のリードは、前記電池ケースとの接触部分において、貫通孔または切り欠き部を有し、前記貫通孔または切り欠き部を設けることにより前記高抵抗部が形成されているのが好ましい。
前記切り欠き部は、前記第１のリードの幅方向の両端に形成された一対の切り込み部からなるのが好ましい。
前記第２のリードは、前記封口部材との接触部分において、貫通孔または切り欠き部を有し、前記貫通孔または切り欠き部を設けることにより前記高抵抗部が形成されているのが好ましい。
前記切り欠き部は、前記第２のリードの幅方向の両端に形成された一対の切り込み部からなるのが好ましい。
本発明によれば、外部短絡時において、電極リードで発生する熱が効率よく外部に放出され、電極リードの発熱による電池温度の上昇が大幅に抑制される。
本発明は、正極集電体および前記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する正極と、負極集電体および前記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する負極とを、前記正極と前記負極との間に多孔質絶縁層を介して積層または捲回した電極群；
非水電解液；
前記電極群および非水電解液を収納する電池ケース；
前記正極および前記負極の一方と、前記電池ケースの底部とを接続する第１のリード；
前記電池ケースの開口部を封口する封口部材；ならびに
前記正極および前記負極の他方と、前記封口部材とを接続する第２のリード；
を具備する電池であって、
前記第１のリードおよび前記第２のリードの少なくとも一方は、前記第１のリードにおける前記電池ケースの底部との接触部分および前記第２のリードにおける前記封口部材との接触部分の少なくとも一方において高抵抗部を有することを特徴とする。
これにより、外部短絡時において、電極リード（特にニッケル製負極リード）の高抵抗部が発熱しやすいが、電極リードの高抵抗部が電池ケースまたは封口部材と接触するため、熱が効率よく外部に放出され、電極リードの発熱による電池の温度上昇が大幅に抑制される。上記において、第１リードが負極と電池ケースとを接続する負極リードとなる場合、第２リードは正極と封口部材とを接続する正極リードとなる。また、第２リードが負極と封口部材とを接続する負極リードとなる場合、第１リードが正極と電池ケースとを接続する正極リードとなる。
電極リード（正極リードまたは負極リード）は、電極群の下部または上部より延び、その延びる方向（上下方向）が電池ケースの底部または封口部材との溶接面と垂直である場合、電極リードを折り曲げて、電極リードの端部を電池ケースの底部または封口部材と接触させて溶接する。このような場合、電極リードにおける電池ケースの底部または封口部材との接触部分における電極リードの端部側の一部を溶接し、接触部分における溶接しない部分に高抵抗部を設ければよい。すなわち、折り曲げ部と溶接部との間における電池ケースまたは封口部材との接触部分に高抵抗部を設ければよい。そして、高抵抗部は、少なくとも、塑性変形により伸びる折り曲げ部よりも抵抗が高ければよく、折り曲げ部よりも長手方向に垂直な断面積が小さい領域を有していればよい。
電極リードの好ましい第１の形態としては、電極リードの電池ケースまたは封口部材との接触部分に肉薄部を設けることにより高抵抗部が形成される。これにより、肉薄部が発熱しやすいが、電池ケースまたは封口部材への放熱により電極群の温度上昇が大幅に抑制される。肉薄部は、例えば、曲げ加工、加圧加工、切削加工、または引張加工により形成される。
電極リードの好ましい第２の形態としては、電極リードの電池ケースまたは封口部材との接触部分に切り欠き部または貫通孔を設けることにより高抵抗部が形成される。切り欠き部または貫通孔により幅狭部が形成され、この幅狭部が高抵抗部となる。これにより、幅狭部が発熱しやすいが、電池ケースまたは封口部材への放熱により電極群の温度上昇が大幅に抑制される。
電池作製上の取り扱いが容易であるため、前記切り欠き部は、電極リードの幅方向の両端に形成された、一対の切り込みからなるのが好ましい。
負極リードには、例えば、ニッケル箔、銅箔、ニッケルめっきされた銅箔、またはニッケルと銅のクラッド板が用いられる。負極リードは、例えば、厚さ０．０５〜０．２ｍｍである。
正極リードには、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、またはアルミニウムとステンレス鋼のクラッド板が用いられる。正極リードは、例えば、厚さ０．０５〜０．２ｍｍである。
以下、本発明の電池の一実施形態として円筒形リチウムイオン二次電池について図面を参照しながら説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されない。図１は、本発明の電池の一実施形態である円筒形リチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。
図１に示すように、有底円筒状の電池ケース１には、帯状の正極５と、帯状の負極６とを、両電極間に帯状のセパレータ７を介在させて捲回した電極群４が収納されている。正極５は、正極集電体および前記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する。負極６は、負極集電体および前記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する。電極群４は、非水電解液を含む。電極群４の上部および下部には、それぞれリング状の上部絶縁板８ａおよび下部絶縁板８ｂが配されている。電池ケース１の開口部を、ガスケット３を介して、電池蓋２の周縁部にかしめつけることにより、電池ケース１は封口されている。
電池蓋２（封口部材）は、正極端子であり、排気口を設けた凸部を有する封口板２ａ（正極キャップ）、電池ケースの内圧が所定値を超えると破断する弁体２ｂ、およびＰＴＣ素子などの電流遮断部材（フィルター）で覆われた下板２ｃを備える。電池の過充電等により電池内部のガス発生量が増大し、電池内圧が所定値を超えると、弁体２ｂが破断し、封口板２ａの排気口を介して、電池外部にガスが放出される。
正極５と、封口板２ａとは、正極リード５ａを介して電気的に接続されている。正極リード５ａの一方の端部は、正極５の中央部に設けられた集電体露出部に接続されている。正極リード５ａの他方の端部は、電池蓋２における下板２ｃの下面に接続されている。
負極６と、電池ケース１とは、負極リード６ａを介して電気的に接続されている。負極リード６ａの一方の端部は、負極６の外周側端部に設けられた集電体露出部に接続されている。負極リード６ａの他方の端部は、電池ケース１の内底面に接続されている。
ここで、図２は、図１の電池の底部付近を拡大した要部断面図である。また、図３は、負極リードの肉薄部９付近を示す下面図である。
図２および３に示すように、負極リード６ａは、幅方向に沿って、幅方向に垂直な断面がＶ字状の肉薄部９を有する。肉薄部９は、負極リードの折り曲げ部分（電池ケース１の内側面と対向する部分と電池ケース１の内底面と対向する部分との境界部分）と負極リード６ａの電池ケース１の内底面との溶接部分（端部）との間における電池ケース１の内底面との接触部分に設けられている。肉薄部９は、負極リード６ａの幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて、下方にＶ字状に突出して形成されている。具体的には、負極リード６ａの一部に曲げ加工を施し、その部分が肉薄化することにより肉薄部９が形成されている。
外部短絡時において、負極リードにおいて高抵抗部である肉薄部で熱が集中して発生し、肉薄部は電池ケースと接触しているため、肉薄部から電池ケースを介して効率よく電池の外部に熱が放出され、負極リードの発熱による電池温度の上昇が大幅に抑制される。
曲げ加工としては、例えば、負極リードを所定の台に設置した後、先端がＶ字状の曲げパンチを負極リードの上方より押圧する方法が挙げられる。負極リードにおける曲げ加工時に押圧された部分が延びることにより、肉薄部９が形成される。
肉薄部９は、曲げ加工によりＶ字状に突出した側が電池ケースの内底面に対向するように、電池ケース１の内底面に接触している。負極リード６ａは、電極群４により上方から押さえつけられるため、肉薄部９は容易かつ確実に電池ケース１に接触する。負極リード６ａの電池ケース１の内底面と対向する部分において、Ｖ字状に下方に突出する肉薄部９の近傍は電池ケース１の内底面と接触しないが、それ以外の部分は電池ケースの内底面と接触する。
また、負極リード６ａの代わりに、図４および５に示すような、幅方向に垂直な断面が円弧状の肉薄部１９を有する負極リード１６ａを用いてもよい。肉薄部１９は、略円形状に下方に突出して形成されている。肉薄部１９は、例えば、先端が略半球状のパンチを負極リードの上方より押圧することにより形成される。図６および７に示すような、幅方向に垂直な断面がＵ字状の肉薄部２９を有する負極リード２６ａを用いてもよい。肉薄部２９は、四角形状に下方に突出して形成されている。肉薄部２９は、例えば、先端が四角柱状のパンチを負極リードの上方より押圧することにより形成される。
電池ケースの底部と接触でき、かつ高さ方向のデッドスペースを最小限に抑えることができるため、負極リードの下面側において、負極リードの主面と、曲げ加工で形成されたＶ字状等の凸部との段差は、例えば、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましい。
図８および９に示すように、幅方向における一方の端部から他方の端部にかけて連続的に形成された肉薄部３９を有する負極リード３６ａを用いてもよい。肉薄部３９は、切削加工、加圧加工、または引張加工により形成される。
負極リード６ａ、１６ａ、２６ａ、３６ａ、および４６ａは、例えば、厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅２ｍｍ〜５ｍｍである。肉薄部９、１９、２９、および３９は、例えば、厚さ０．０３ｍｍ〜０．１８ｍｍである。
上記では、厚さ方向の寸法を小さくして肉薄部を形成することにより高抵抗部が形成されているが、これ以外に、負極リードに厚さ方向に沿って切り欠き部または貫通孔を設けることにより高抵抗部を形成してもよい。
例えば、図１０および１１に示すように、幅方向の中央部に円形状の貫通孔４９を有する負極リード４６ａを用いてもよい。図１２および１３に示すように、幅方向の中央部に四角形状の貫通孔５９を有する負極リード５６ａを用いてもよい。負極リード４６ａ、５６ａは、例えば、厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅２ｍｍ〜５ｍｍである。円形状の貫通孔４９は、例えば、直径０．５ｍｍ〜２ｍｍである。四角形状の貫通孔５９は、例えば、一辺の長さ０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
図１４および１５に示すように、幅方向の両端に一対の矩形状の切り込み部６９を有する負極リード６６ａを用いてもよい。一対の切り込み部６９は、負極リード６６ａの幅方向の中間点を通過する長手方向に平行な直線に対して対称的に設けられている。負極リード６６ａは、例えば、厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ、幅２ｍｍ〜５ｍｍである。切り込み部６９は、例えば、幅０．０２５ｍｍ〜１ｍｍ、長さ１ｍｍ〜５ｍｍである。
正極活物質層は、例えば、正極活物質、導電材、および結着剤を含む。正極活物質には、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、Ｌｉ2ＭｎＯ4のようなリチウム含有複合酸化物が用いられる。これらを、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせた混合物もしくは複合体物として用いてもよい。導電剤としては、例えば、天然黒鉛および人造黒鉛のようなグラファイト類、またはアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、およびサーマルブラックのようなカーボンブラック類が用いられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミドが用いられる。正極集電体としては、例えば、アルミニウム箔のような金属箔、または炭素もしくは導電性樹脂の薄膜が用いられる。
負極活物質層は、例えば、負極活物質、導電材、および結着剤を含む。また、負極活物質層は、例えば、リチウム金属板またはリチウム合金板でもよい。負極活物質としては、黒鉛のような炭素材料、ケイ素やスズなどのような、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料を用いることができる。負極の導電材および結着剤には、正極の導電材および結着剤と同じものを用いてもよい。負極集電体には、例えば、ステンレス鋼箔、ニッケル箔、銅箔、もしくはチタン箔のような金属箔、または炭素もしくは導電性樹脂の薄膜が用いられる。
非水電解質には、例えば、有機溶媒および有機溶媒中に溶解したリチウム塩からなる液状の電解質が用いられる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＣＯ2）、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2が用いられる。有機溶媒としては、例えば、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、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが用いられる。
セパレータ７としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの混合物、またはエチレンとプロピレンとの共重合体が挙げられる。本実施形態では、多孔質絶縁層として上記セパレータを用いたが、上記セパレータの代わりに、有機溶媒およびリチウム塩からなる液状の非水電解質に高分子材料を加えて非流動化させたポリマー電解質層を多孔質絶縁層として配置してもよい。
電池ケース１の材料には、鉄、ニッケル、銅、またはアルミニウムのような金属材料が用いられる。
上記実施形態では、負極リード６ａに高抵抗部を設けたが、正極リード５ａに高抵抗部を設けてもよい。より具体的には、正極リード５ａの下板２ｃとの接触部分近傍の折り曲げ部と、正極リード５ａの端部の下板２ｃとの溶接部との間における下板２ｃとの接触部分に高抵抗部を設けてもよい。
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
《実施例１》
以下の手順により図１に示す円筒形リチウムイオン二次電池を作製した。
（１）正極の作製
正極活物質として平均粒径１０μｍのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）１００重量部、結着剤としてＰＶＤＦ８重量部、および導電材としてアセチレンブラック３重量部に、適量のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えて混合し、正極合剤ペーストを得た。この正極合剤ペーストを、アルミニウム箔（長さ６００ｍｍ、幅５４ｍｍ、厚さ２０μｍ）からなる帯状の正極集電体の両面に、正極リードを接続するために正極集電体を露出させる部分（正極集電体の露出部）を除いて塗布した後、乾燥し、正極集電体および正極集電体の両面に形成された正極活物質層からなる積層体を得た。積層体を圧延して、正極活物質層の厚さを７０μｍとした。このようにして、帯状の正極５を得た。なお、正極集電体の露出部は、正極５の中央部付近に設けた。帯状のアルミニウム製正極リード５ａ（長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を準備し、超音波溶接法により、正極リード５ａの一方の端を正極集電体の露出部の一方の面に接続した。なお、正極リード５ａは低抵抗のアルミニウムからなり、外部短絡時の正極リード５ａの発熱量は小さいため、正極リード５ａには肉薄部を設ける必要がなかった。
（２）負極の作製
負極活物質として平均粒径２０μｍの人造黒鉛１００重量部、結着剤としてスチレンブタジエンゴム１重量部、および増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１重量部に、適量の水を加えて混合し、負極合剤ペーストを得た。この負極合剤ペーストを、銅箔（長さ６３０ｍｍ、幅５６ｍｍ、厚さ１０μｍ）からなる負極集電体の両面に、負極リードを接続するために負極集電体を露出させる部分（負極集電体の露出部）を除いて塗布した後、乾燥し、負極集電体および負極集電体の両面に形成された負極活物質層からなる積層体を得た。積層体を圧延して、負極活物質層の厚さを６５μｍとした。このようにして、帯状の負極６を得た。なお、負極集電体の露出部は、負極集電体の巻き終わり側の端部に設けた。帯状のニッケル製負極リード６ａ（長さ５０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）を準備し、負極リード６ａにおける電池ケース１の内底面と接触する部分に曲げ加工を施して幅方向に垂直な断面がＶ字状の肉薄部９（厚さ０．０８ｍｍ、Ｖ字状の突出側における負極リード６ａの主面からの高さ０．１ｍｍ）を形成した。超音波溶接法により、負極リード６ａの端部を負極集電体の露出部の一方の面に接続した。
（３）電池の組立
上記のようにして作製した正極５と負極６とを、両電極間に厚さ２０μｍのポリエチレン微多孔膜からなるセパレータ７（旭化成（株）製）を介在させて捲回し、電極群４を得た。このとき、負極６の負極リード６ａが接続された端部側が巻き終わり側に位置するように正極５および負極６を配置した。また、正極リード５ａは電極群４から上方に延び、負極リード６ａは電極群４から下方に延びるように、正極５および負極６を配置した。
電極群４を、有底円筒状の鉄製の電池ケース１に収容した。レーザー溶接法により正極リード５ａの端部を電池蓋２の下板２ｃに接続した。抵抗溶接法により負極リード６ａの他方の端部を電池ケース１の内底面に接続した。このとき、図２に示すように、負極リード６ａの高抵抗部９を電池ケース１の内底面に接触させた。また、負極リード６ａを、電池ケース１の内側面と対向する部分と、電池ケース１の内底面と対向する部分との間を折り曲げて、電池ケース１内に配置した。負極リード６ａの折り曲げ部分の厚さは０．０９ｍｍであり、折り曲げ部分よりも肉薄部９のほうが厚さが薄かった。
電極群４の上部および下部には、それぞれポリプロピレン製の上部絶縁板８ａおよび下部絶縁板８ｂを設けた。電池ケース１内に、非水電解質を注液した。非水電解質は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを１：１の体積比で含む混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させることにより調製した。
電池ケース１の開口端部より５ｍｍ下方の位置に段部を形成した。電池ケース１の段部上にリング状のガスケット３を介して電池蓋２を載置した後、電池ケース１の開口端部を電池蓋２の周縁部にガスケット３を介してかしめることにより、電池ケース１の開口部を密封した。このようにして、円筒形リチウムイオン二次電池（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ、設計容量２６００ｍＡｈ）を作製した。
《比較例１》
負極リードにおける電池ケース内底面と接触する部分に曲げ加工しなかった（高抵抗部を形成しなかった）以外、実施例１と同様の方法により電池を作製した。
［評価］
以下の方法により外部短絡試験を実施した。実施例１および比較例１の電池を１０個用意し、２５℃の環境下にて、電池電圧が４．２５Ｖに達するまで、１５００ｍＡの定電流で充電した。充電した後、電池を、６０℃の環境下にて１時間放置した。その後、６０℃の環境下にて、所定の試験回路（抵抗値：０．００５Ω）を用いて、充電後の電池の正極と負極とを外部短絡させた。このとき、電池表面の温度（以下、単に電池温度）が８０℃を超えた電池の数を調べた。上記外部短絡試験では、電池温度が８０℃を超えない電池を、優れた安全性を有する電池であると判断した。その試験結果を表１に示す。
Figure 2010033949
実施例１では、いずれの電池も、電池温度は８０℃以下であった。これに対して、比較例１では、いずれの電池も、電池温度は８０℃を超えた。このように、上記外部短絡試験より、実施例１の電池は、優れた安全性を有することが確かめられた。
本発明の電池は、安全性に優れているため、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯用ゲーム機器、ビデオカメラなどの携帯用電子機器の電源として好適に用いられる。また、ハイブリッド電気自動車や燃料電池自動車などの電気モーターを補助する電源、電動工具、掃除機、ロボットなどの駆動用電源、プラグインＨＥＶの動力源として好適に用いられる。
本発明の電池の一実施形態である円筒形リチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。 図１の電池の底部付近を拡大した要部縦断面図である。 図２の負極リードにおけるＶ字状の曲げ加工により形成された肉薄部付近を示す下面図である。 円弧状の曲げ加工により形成された肉薄部を有する負極リードの下面図である。 図４の負極リードの縦断面図である。 Ｕ字状の曲げ加工により形成された肉薄部を有する負極リードの下面図である。 図６の負極リードの縦断面図である。 幅方向に沿って形成された肉薄部を有する負極リードの下面図である。 図８の負極リードの縦断面図である。 円形状の孔を有する負極リードの下面図である。 図１０の負極リードの縦断面図である。 四角形状の孔を有する負極リードの下面図である。 図１２の負極リードの縦断面図である。 切り欠き部を有する負極リードの下面図である。 図１４の負極リードの側面図である。
符号の説明
１ 電池ケース
２ 電池蓋
３ ガスケット
４ 電極群
５ 正極
５ａ 正極リード
６ 負極
６ａ、１６ａ、２６ａ、３６ａ、４６ａ、５６ａ、６６ａ 負極リード
７ セパレータ
８ａ 上部絶縁板
８ｂ 下部絶縁板
９、１９、２９、３９ 肉薄部
４９、５９ 貫通孔
６９ 切り込み部

Claims (12)

  1. 正極集電体および前記正極集電体上に形成された正極活物質層を有する正極と、負極集電体および前記負極集電体上に形成された負極活物質層を有する負極とを、前記正極と前記負極との間に多孔質絶縁層を介在させて積層または捲回した電極群；
    非水電解液；
    前記電極群および非水電解液を収納する電池ケース；
    前記正極および前記負極の一方と、前記電池ケースの底部とを接続する第１のリード；
    前記電池ケースの開口部を封口する封口部材；ならびに
    前記正極および前記負極の他方と、前記封口部材とを接続する第２のリード；
    を具備する電池であって、
    前記第１のリードおよび前記第２のリードの少なくとも一方は、前記第１のリードにおける前記電池ケースの底部との接触部分および前記第２のリードにおける前記封口部材との接触部分の少なくとも一方において高抵抗部を有することを特徴とする電池。
  2. 前記第１のリードは、前記電池ケースの底部との接触部分において肉薄部を有し、前記肉薄部を設けることにより前記高抵抗部が形成されている請求項１記載の電池。
  3. 前記肉薄部は、前記第１のリードの幅方向の少なくとも一部に設けられている請求項２記載の電池。
  4. 前記肉薄部は、前記第１のリードの幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続的に設けられている請求項２記載の電池。
  5. 前記第２のリードは、前記封口部材との接触部分において肉薄部を有し、前記肉薄部を設けることにより前記高抵抗部が形成されている請求項１記載の電池。
  6. 前記肉薄部は、前記第２のリードの幅方向の少なくとも一部に設けられている請求項５記載の電池。
  7. 前記肉薄部は、前記第２のリードの幅方向の一方の端部から他方の端部にかけて連続的に設けられている請求項５記載の電池。
  8. 前記肉薄部は、曲げ加工、加圧加工、切削加工、または引張加工により形成された請求項２〜７のいずれかに記載の電池。
  9. 前記第１のリードは、前記電池ケースとの接触部分において、貫通孔または切り欠き部を有し、前記貫通孔または切り欠き部を設けることにより前記高抵抗部が形成されている請求項１記載の電池。
  10. 前記切り欠き部は、前記第１のリードの幅方向の両端に形成された一対の切り込み部からなる請求項１０記載の電池。
  11. 前記第２のリードは、前記封口部材との接触部分において、貫通孔または切り欠き部を有し、前記貫通孔または切り欠き部を設けることにより前記高抵抗部が形成されている請求項１記載の電池。
  12. 前記切り欠き部は、前記第２のリードの幅方向の両端に形成された一対の切り込み部からなる請求項１１記載の電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011111556A1 (ja) * 2010-03-08 2011-09-15 日立マクセルエナジー株式会社 リチウムイオン二次電池

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9246140B2 (en) * 2009-07-09 2016-01-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery with a cap assembly having a first tab located outside of the case
US8877361B2 (en) * 2009-09-01 2014-11-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
US8632911B2 (en) * 2010-01-15 2014-01-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR101130294B1 (ko) * 2010-03-30 2012-08-23 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
DE102010021908A1 (de) * 2010-05-28 2011-12-01 Li-Tec Battery Gmbh Elektroenergiespeicherzelle und -vorrichtung
US9478774B2 (en) 2010-12-02 2016-10-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
CN103608962B (zh) * 2011-01-31 2016-10-26 三菱化学株式会社 非水系电解液和使用该非水系电解液的非水系电解液二次电池
DE102011005222A1 (de) * 2011-03-08 2012-09-13 Sb Limotive Company Ltd. Verbinder zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen mindestens drei Terminals von Batteriezellen
KR101274806B1 (ko) 2011-07-26 2013-06-13 로베르트 보쉬 게엠베하 이차 전지
US9634299B2 (en) 2011-09-06 2017-04-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
KR101683210B1 (ko) 2011-11-17 2016-12-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP6906193B2 (ja) * 2015-12-10 2021-07-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池
WO2017164000A1 (ja) 2016-03-25 2017-09-28 三洋電機株式会社 円筒形電池
WO2019009178A1 (ja) * 2017-07-05 2019-01-10 株式会社村田製作所 電池、電池モジュール、電池パック、車両、蓄電システム、電動工具及び電子機器
JP7134978B2 (ja) * 2017-08-30 2022-09-12 三洋電機株式会社 密閉電池及びその製造方法
CN110120557B (zh) * 2018-02-05 2021-01-15 宁德新能源科技有限公司 保护装置及电池

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0572048U (ja) * 1992-02-28 1993-09-28 三洋電機株式会社 電池の陽極集電体
JPH08115715A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Hitachi Maxell Ltd 防爆形密閉電池
JPH11102689A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP2001155710A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電池およびその製造方法
JP2002157992A (ja) * 2000-11-20 2002-05-31 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
JP2005340048A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池の製造方法
JP2007103218A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Gs Yuasa Corporation:Kk 電池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09330697A (ja) * 1996-06-10 1997-12-22 Fuji Photo Film Co Ltd 電 池
JPH10214614A (ja) 1997-01-31 1998-08-11 Japan Storage Battery Co Ltd 電 池
JP2000348756A (ja) 1999-06-03 2000-12-15 Hitachi Ltd 二次電池および二次電池の設計方法
JP4552570B2 (ja) 2004-09-14 2010-09-29 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP4610282B2 (ja) * 2004-09-30 2011-01-12 三洋電機株式会社 電池の製造方法
JP5186881B2 (ja) 2006-11-30 2013-04-24 日産自動車株式会社 バイポーラ電池

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0572048U (ja) * 1992-02-28 1993-09-28 三洋電機株式会社 電池の陽極集電体
JPH08115715A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Hitachi Maxell Ltd 防爆形密閉電池
JPH11102689A (ja) * 1997-09-26 1999-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP2001155710A (ja) * 1999-11-25 2001-06-08 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電池およびその製造方法
JP2002157992A (ja) * 2000-11-20 2002-05-31 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
JP2005340048A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Hitachi Maxell Ltd 密閉型電池の製造方法
JP2007103218A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Gs Yuasa Corporation:Kk 電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011111556A1 (ja) * 2010-03-08 2011-09-15 日立マクセルエナジー株式会社 リチウムイオン二次電池
KR101292252B1 (ko) * 2010-03-08 2013-08-01 히다치 막셀 가부시키가이샤 리튬 이온 이차 전지
US8876917B2 (en) 2010-03-08 2014-11-04 Hitachi Maxell, Ltd. Lithium-ion secondary battery

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