JP2010061815A - 非水電解質二次電池の絶縁板、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液の液漏れや電池素子の損傷を招くことなく、電池缶に対して電池素子を確実に固定することにより耐衝撃性、耐振動性を向上できる非水電解質二次電池を提供する。
【解決手段】絶縁性を有する板状の絶縁板本体２１に、電解液が挿通可能な注入孔２１ａを貫通して設けるとともに、絶縁板本体２１の片面に注入孔２１ａを覆うようにフィルタ部材２２を設けた。このフィルタ部材２２は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子を電池缶の缶本体に収容する際に、電池素子の巻回端面と缶本体の開口を封止する蓋部材との間に介挿されるので、電池素子の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。また、フィルタ部材２２は電解液のみが浸透可能なので、鉄粉等の金属粉が、電解液の注入時に注入口２１ａから侵入するのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解質二次電池の絶縁板、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法に関するものである。

従来より一般的な巻回式の非水電解質二次電池（リチウムイオン電池）１００は、図１６に示すように、発電要素となる電池素子１０１と、正極と負極との間でイオンを移動させる際の媒体となる非水電解液１０２とが、導電性金属等で形成された有底円筒形状をした缶本体１０３に収納され、缶本体１０３の開口部が蓋部材１０４により封止されて、内部が気密状態で密閉されたものである。

電池素子１０１は、正極活物質と導電材と結着剤とを均一に分散させた正極合剤塗液を正極集電体に塗布して形成した帯状の正極１０５と、負極活物質と導電材と結着剤とを均一に分散させた負極合剤塗液を負極集電体に塗布して形成した帯状の負極１０６とが、セパレータ１０７を介して積層され、電極の長手方向に巻回されたものであり、開口側の巻回端面には、絶縁部材であるインシュレータ１０８が配置されている。電池素子１０１は、インシュレータ１０８とともに缶本体１０３に収納される。

缶本体１０３は、例えば、鉄、ニッケル、ステンレス等の導電性金属により有底筒状に形成されており、蓋部材１０４によって缶本体１０３の開口を封止して、電池缶１０９を構成している。缶本体１０３の開口部付近には、内周側面を一周するように内側にくびれるビード部１１０が設けられており、蓋部材１０４を配置する際の位置決めとなっている。従って、ビード部１１０の上側に位置決めされた蓋部材１０４は、蓋部材１０４よりも上にある缶本体１０３の縁部を内側へ曲げ加工して、いわゆるかしめ加工により、缶本体１０３に取り付けられている。

このような非水電解質二次電池１００は、電池缶１０９の缶本体１０３に電池素子１０１を収容するという組立工程を経るため、電池素子１０１と電池缶１０３と間に隙間が設けられている。

ところで、このような非水電解質二次電池１００を例えば電動工具に採用した場合、電動工具の振動により、電池缶１０３の内部において電池素子１０１が立体的に反復移動し、各部に破断、破損、屈曲等が生じ、非水電解質二次電池１００が使用できなくなる可能性がある。

そこで、このような不具合に対して、電池缶１０９の缶本体１０３を外側からかしめて電子素子１０１を固定する方法（例えば特許文献１）や、あるいは電池缶１０９の缶本体１０３に電池素子１０１を収容した後、電池素子１０１を内側から拡径させることにより缶本体１０３の内面に対して電池素子１０１を圧接させて固定する方法（例えば特許文献２）等が提案されている。
特開２００３−２９７３０１ 特開平１１−９７３０１

しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術では、缶本体を損傷させて電解液の液漏れが生じる虞がある。
一方、前述した特許文献２に記載の技術では、元々電池素子はきつく巻回されているため、缶本体の内面に圧接するほどに拡径させることが難しく、缶本体の内面に圧接するほどに拡径させると、薄膜の正極＆負極に亀裂が生じたり、活物質層の一部が脱落する等の不具合が生じる虞がある。

本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、電解液の液漏れや電池素子の損傷を招くことなく、電池缶に対して電池素子を確実に固定することにより耐衝撃性、耐振動性を向上できる非水電解質二次電池を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかる第１の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、前記電池缶に注入される電解液とを備える非水電解質二次電池における前記電池素子と前記蓋部材との間に介装される非水電解質二次電池の絶縁板であって、絶縁性を有する板状の絶縁板本体と、前記絶縁板本体を厚み方向に貫通して前記電解液が挿通可能な注入孔と、前記注入孔を覆うように前記絶縁板本体の片面に設けられて前記電解液のみを浸透可能なフィルタ部材とを備えるものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、絶縁性を有する板状の絶縁板本体に、電解液が挿通可能な注入孔を貫通して設けるとともに、絶縁板本体の片面に注入孔を覆うようにフィルタ部材を設けた。このフィルタ部材は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子を電池缶の缶本体に収容する際に、電池素子の巻回端面と缶本体の開口を封止する蓋部材との間に介挿されるので、電池素子の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。また、フィルタ部材は電解液のみが浸透可能なので、缶本体にビード部を設ける際に生じた鉄粉等の金属粉が、電解液の注入時に注入口から侵入するのをフィルタ部材により防止することができる。さらに、フィルタ部材と絶縁板本体とがばらばらにならないので、絶縁板を取り付ける作業が容易になる。

また、本発明にかかる第２の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第１の特徴において、前記絶縁板本体が、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂製であるものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、絶縁板本体が熱可塑性樹脂により形成されているので、同じ熱可塑性樹脂である不織布と溶着することができる。

また、本発明にかかる第３の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第１または第２の特徴において、前記フィルタ部材が、ポリエステル、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の繊維からなる不織布であるとともに、最大孔径が２０〜１２０μｍ、目付量が２５〜１５０ｇ／ｍ^２であるものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、フィルタ部材を不織布で形成し、最大孔径が２０〜１２０μｍ、目付量が２５〜１５０ｇ／ｍ^２とすることにより、電解液の注入時間の短縮を図るとともに、金属粉等のコンタミの侵入を防止することができる。

また、本発明にかかる第４の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第３の特徴において、前記フィルタ部材にバインダが混入されているものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、フィルタ部材にバインダが混入されているので、不織布がばらばらにならない。

また、本発明にかかる第５の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第３の特徴において、前記フィルタ部材にプレス加工が施されているものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、フィルタ部材にプレス加工が施されているので、不織布がばらばらにならない。

また、本発明にかかる第６の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第１の特徴において、前記絶縁板本体と前記フィルタ部材とが超音波により部分的に溶着されているものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、絶縁板本体とフィルタ部材とが超音波により部分的に溶着されているので、絶縁板が一体的に取り扱うことができるとともに、金属粉の侵入を確実に阻止することができる。

また、本発明にかかる第７の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第６の特徴において、前記注入孔が前記缶本体に対して前記蓋部材を固定するためのかしめ内径よりも内側となる位置に設けられているとともに、前記絶縁板本体と前記フィルタ部材との溶着位置が、前記注入孔よりも内側であるものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、注入孔が缶本体に対して蓋部材を固定するためのかしめ内径よりも内側にあるので、電解液の注入の際にビード部が邪魔にならず、作業性が良い。また、絶縁板本体と前記フィルタ部材との溶着位置が、注入孔よりも内側にあるので、ビード部の形成時に絶縁板が撓んだ際に、フィルタ部材が絶縁板本体から浮き上がるのを防止して、その隙間からコンタミが侵入するのを確実に防止することができる。

また、本発明にかかる第８の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板は、上記本発明の第１の特徴において、前記絶縁板本体と前記フィルタ部材との物性値が近いものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板においては、電池缶の缶本体と前記フィルタ部材との物性値が近いので、同様の挙動をすることになり、変形や脱落等を防止して、金属粉の侵入を確実に阻止することができる。

また、本発明にかかる第９の特徴である非水電解質二次電池は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、前記電池素子と前記蓋部材との間に介装される絶縁板と、前記絶縁板に設けられた注入孔から前記電池缶に注入される電解液とを備え、上記本発明の第１〜７のいずれかの特徴に記載の絶縁板を用いたものである。

このように構成された非水電解質二次電池においては、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子を電池缶の缶本体に収容し、電池素子と缶本体の開口を封止する蓋部材との間に絶縁板を介装した。この絶縁板は、絶縁性を有する板状の絶縁板本体に、電解液が挿通可能な注入孔を貫通して設けるとともに、絶縁板本体の片面に注入孔を覆うようにフィルタ部材を設けたものなので、電解液の注入時に金属粉が電池素子に侵入するのを確実に阻止して内部短絡するのを防止することができ、電池の適正な性能を引き出すことができる。また、電池素子を電池缶の缶本体に収容する際に、電池素子の巻回端面と缶本体の開口を封止する蓋部材との間にフィルタ部材が介挿されるので、電池素子の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。

また、本発明にかかる第１０の特徴である非水電解質二次電池は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、前記電池缶に注入される電解液とを備え、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の絶縁板を前記電池素子と前記蓋部材との間に設けるとともに、前記電池素子と前記電池缶の底部との間に不織布を設けたものである。

このように構成された非水電解質二次電池においては、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子を電池缶の缶本体に収容し、電池素子と蓋部材との間に絶縁板を介装した。この絶縁板は、絶縁性を有する板状の絶縁板本体に、電解液が挿通可能な注入孔を貫通して設けるとともに、絶縁板本体の片面に注入孔を覆うようにフィルタ部材を設けたものなので、ビード部形成時に生じた金属粉が、電解液の注入時に電池素子に侵入するのを確実に阻止して内部短絡するのを防止することができ、電池の適正な性能を引き出すことができる。また、電池素子と電池缶の底部との間に不織布を設けたので、缶底溶接の際に生じた金属粉等が電池素子の下端面から侵入するのを防止することができる。また、このフィルタ部材および不織布は、電池素子を電池缶の本体缶本体に収容する際に、電池素子の巻回端面と蓋部材との間あるいは巻回端面と缶本体の底部との間に介挿されるので、電池素子の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。

また、本発明にかかる第１１の特徴である非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、前記電池素子と前記蓋部材との間に介装される絶縁板と、前記絶縁板に設けられた注入孔から前記電池缶に注入される電解液とを備える非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法であって、前記絶縁板の絶縁板本体となる面状の絶縁板本体用母材に対して前記注入孔を形成した後、面状のフィルタ用母材を積層させた状態で前記絶縁板本体用母材および前記フィルタ用母材の一部同士を超音波溶着により相互に固定して絶縁板母材を形成し、次いで前記絶縁板母材を所定の形状に形成して絶縁板を得るものである。

このように構成された非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法においては、絶縁板の絶縁板本体となる面状の絶縁板本体用母材に対して注入孔を形成した後、面状のフィルタ用母材を積層させた状態で絶縁板本体用母材およびフィルタ用母材の一部同士を超音波溶着により相互に固定して絶縁板母材を形成するので、絶縁板本体用母材とフィルタ用母材とを一体的に取り扱うことができ、作業性が向上する。次いで、絶縁板母材を所定の形状に形成して絶縁板を製造するので、絶縁板にはフィルタ部材が取り付けられた状態で製造される。

本発明によれば、絶縁性を有する板状の絶縁板本体に、電解液が挿通可能な注入孔を貫通して設けるとともに、絶縁板本体の片面に注入孔を覆うようにフィルタ部材を設けた。このフィルタ部材は、正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子を電池缶の缶本体に収容する際に、電池素子の巻回端面と缶本体の開口を封止する蓋部材との間に介挿されるので、電池素子の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。また、フィルタ部材は電解液のみが浸透可能なので、缶本体にビード部を設ける際に生じた鉄粉等の金属粉が、電解液の注入時に注入口から侵入するのをフィルタ部材により防止することができる。さらに、フィルタ部材と絶縁板本体とがばらばらにならないので、絶縁板を取り付ける作業が容易になるという効果が得られる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（Ａ）は本発明にかかる非水電解質二次電池の絶縁板の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置の断面図、図１（Ｃ）はフィルタ部材の平面図、図２は電解注入時間における絶縁板に不織布を用いた場合と用いない場合とを比較するグラフ、図３は電解液注入時間における不織布の最大孔径の影響を示す表およびグラフ、図４はコンタミ侵入量における絶縁板に不織布を用いた場合と用いない場合とを比較するグラフ、図５はコンタミ侵入量における不織布の最大孔径の影響を示す表およびグラフ、図６はフィルタ部材の目付量とコンタミ侵入量との関係を示すグラフ、図７は絶縁板における注入孔とビード部との位置関係を示す断面図、図８は絶縁板本体とフィルタ部材との溶着箇所数の例を示す平面図、図９は図８で示した例における密着性を示すグラフである。
なお、図１６において前述した非水電解質二次電池１００と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

本発明にかかる非水電解質二次電池１０の絶縁板２０は、図１６において前述したように、電池素子１０１を収容する缶本体１０３および缶本体１０３の開口を閉鎖する蓋部材１０４とにより電池素子１０１を封止する電池缶１０９と、電池缶１０９に注入される非水電解液１０２とを備える非水電解質二次電池１００において、電池素子１０１と蓋部材１０４との間に介装されるものである。

図１に示すように、本発明にかかる非水電解質二次電池の絶縁板２０は、絶縁性を有する板状の絶縁板本体２１を有しており、絶縁板本体２１の片面に電解液１０２のみを浸透可能なフィルタ部材２２とを有している。絶縁板本体２１とフィルタ部材２２とが超音波により部分的に溶着されていることが望ましい。これにより、絶縁板本体２１とフィルタ部材２２とから構成される絶縁板２０を一体的に取り扱うことができる。 また、絶縁板本体２１とフィルタ部材２２との物性値は近いものが望ましい。これにより、絶縁板本体２１とフィルタ部材２２とが同様の挙動をすることになり、隙間の発生や脱落等を防止することができる。

図１（Ａ）に示すように、絶縁板本体２１には、厚み方向に貫通して電解液１０２が挿通可能な注入孔２１ａと、中心に設けられている中心孔２１ｂを有している。一方、図１（Ｃ）に示すように、フィルタ部材２２には、中心に中心孔２２ａのみが貫通して設けられている。従って、絶縁板２０においては、中心には貫通孔が設けられているが、絶縁板本体２１の注入孔２１ａは、フィルタ部材２２によって覆われることになる。

絶縁板本体２１は、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂製であることが望ましい。これにより、同じ熱可塑性樹脂である不織布と溶着することができる。

図２に示すように、不織布を用いない従来の絶縁板（従来品）と種々の仕様の不織布について電解液１０２の注入時間を比較すると、不織布を用いた場合の方が、従来品を用いた場合よりも、電解液１０２の注入時間を３０〜４０％短縮できることがわかる。従って、不織布を用いることにより、非水電解質二次電池１０の製造時間の短縮を図ることができる。また、図３に示すように、注入時間に対する効果にいついては、不織布の最大孔径が異なっても、効果については余り影響がないことがわかる。

また、図４に示すように、鉄粉等のコンタミの侵入量を比較すると、不織布を用いた場合の方が、従来品を用いた場合よりも鉄粉の侵入量が少なくなるが、図５に示すように、不織布の最大孔径がある程度大きくなると、その効果が少なくなる。また、図６に示すように、目付量が２０以上の方が、コンタミの侵入量が少ない傾向にある。

以上のことから、フィルタ部材２２は、ポリエステル、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の繊維からなる不織布であるとともに、最大孔径が２０〜１２０μｍ、目付量が２５〜１５０ｇ／ｍ^２であることが望ましい。なお、不織布は、電池素子１０１の巻回端面の凹凸に密着して支持できるように、柔軟性のあるものが望ましい。

図７に示すように、絶縁板２０に設けられている注入孔２１ａは、缶本体１０３に対して蓋部材１０４を固定するためのかしめ内径（すなわち、ビード部１１０の内径）よりも内側に設けるのが望ましい。これにより、電解液１０２の注入の際にビード部１１０が邪魔にならず、作業性が良い。

また、絶縁板本体２１とフィルタ部材２２との溶着位置２３は、注入孔２１ａよりも内側とするのが望ましい。すなわち、ビード部１１０の形成時に、絶縁板２０が撓むため、溶着位置２３が外側（外周部）にあると、フィルタ部材２２が絶縁板本体２１から浮き上がり、その隙間からコンタミが侵入するおそれがあるため、溶着位置を内側に設けるのが望ましい。

また、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すケースについて、コンタミ侵入量を比較した。図８において（Ａ）は絶縁板本体２１とフィルタ部材２２とを溶着しない場合、（Ｂ）は注入孔２１ａの内側において３箇所溶着した場合、（Ｃ）は注入孔２１ａの外側において６箇所溶着した場合、（Ｄ）は（Ｃ）と同様のケースで溶着により穴あきが生じた場合を示す。
その結果、図９に示すように、図８（Ｂ）に示した注入孔２１ａの内側において３箇所溶着した場合に、コンタミ混入量が最も少なくなった。これにより、ここでは、溶着位置２３を注入孔２１ａの内側に３箇所設けた。

なお、フィルタ部材２２には、バインダを混入するのが望ましい。これにより、不織布がばらばらにならないようにすることができる。

あるいは、フィルタ部材２２にプレス加工を施して、ばらばらにならないようにするのが望ましい。プレス加工としては、例えば、シートを、製品の厚さ分だけ枚数を重ねて金属化粧板に挟み込み、プレス機で加熱・加圧し熱融着させて生産するカレンダープレスや、ポイントシール等がある。

次に、絶縁板２０の製造方法について説明する。
図１０（Ａ）は絶縁板本体とフィルタ部材２２とを溶着した絶縁板母材を製造する工程図、図１０（Ｂ）は絶縁板母材から絶縁板を打ち抜く工程図、図１１は絶縁板本体用母材を製造する工程を示す平面図および側面図、図１２は絶縁板を打ち抜く工程を示す平面図および側面図である。

図１０（Ａ）および図１１に示すように、まず、テープ状に加工されたＰＥＴからなる絶縁板本体用母材２４に対して注入孔２１ａをプレスにより打ち抜き加工する。ここでは、絶縁板２０を２個ずつ製造（２ピッチ送り）する場合を示してある。また、１２個の注入孔２１ａを、６個ずつ２回に分けて打ち抜いている。このとき、同時にパイロット穴２５も打ち抜く。注入孔２１ａを形成した後、絶縁板本体用母材２４の下面に、テープ状に加工された不織布から成るフィルタ用母材２６を積層させ、絶縁板本体用母材２４およびフィルタ用母材２６の一部同士を超音波溶着により相互に固定して絶縁板母材２７（図１２参照）を形成してロールに巻取る。ここで、溶着位置２３は、前述したように、注入孔２１ａの内側に３箇所設ける。
次いで、図１０（Ｂ）および図１２に示すように、絶縁板母材２７に中心孔２１ｂを打ち抜いた後、絶縁板母材２７を所定の形状に打ち抜いて、絶縁板２０を２個ずつ製造する。

以上、説明した本発明にかかる非水電解質二次電池の絶縁板によれば、絶縁性を有する板状の絶縁板本体２１に、電解液１０２が挿通可能な注入孔２１ａを貫通して設けるとともに、絶縁板本体２１の片面に注入孔２１ａを覆うようにフィルタ部材２２を設けた。このフィルタ部材２２は、正極１０５および負極１０６がセパレータ１０７を介して積層された電池素子１０１を電池缶１０９の缶本体に収容する際に、電池素子１０１の巻回端面と缶本体１０３の開口を封止する蓋部材１０４との間に介挿されるので、電池缶１０９内における電池素子１０１の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。また、フィルタ部材２２は電解液１０２のみが浸透可能なので、缶本体１０３にビード部１１０を設ける際に生じた鉄粉等のコンタミが、電解液１０２の注入時に注入口２１ａから侵入するのをフィルタ部材２２により防止することができる。さらに、フィルタ部材２２と絶縁板本体２１とがばらばらにならないので、絶縁板２０を取り付ける作業が容易になる。

また、非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法によれば、絶縁板２０の絶縁板本体２１となる面状の絶縁板本体用母材２４に対して注入孔２１ａを形成した後、面状のフィルタ用母材２６を積層させた状態で絶縁板本体用母材２４およびフィルタ用母材２６の一部同士を超音波溶着により相互に固定して絶縁板母材２７を形成するので、絶縁板本体用母材２４とフィルタ用母材２６とを一体的に取り扱うことができ、作業性が向上する。次いで、絶縁板母材２７を所定の形状に形成して絶縁板２０を製造するので、絶縁板２０にはフィルタ部材２２が取り付けられた状態で製造することができる。

次に、本発明の第２実施形態にかかる非水電解質二次電池について説明する。
図１３に示すように、本発明の第２実施形態にかかる非水電解質二次電池１０では、正極１０５および負極１０６がセパレータ１０７を介して積層された電池素子１０１と、電池素子１０１を収容する缶本体１０３および缶本体１０３の開口を閉鎖する蓋部材１０４とにより電池素子１０１を封止する電池缶１０９と、電池素子１０１と蓋部材１０４との間に介装される絶縁板２０と、絶縁板２０に設けられた注入孔２１ａから電池缶１０９に注入される電解液１０２とを備えている。

図１４は、電池素子１０１と蓋部材１０４との間に、前述した絶縁板２０を設けた場合および不織布のみ設けた場合について、電圧降下に至る落下回数を従来品の絶縁板を用いた場合と比較した表およびグラフである。図１５に示されるように、前述した絶縁板２０（絶縁板本体２１＋フィルタ部材２２）を用いた場合には、フィルタ部剤２２を有しない従来品を用いた場合に比して、電圧降下に至るまでの落下回数が多くなっている。一方、不織布のみを用いた場合には、従来品を用いた場合に比して、電圧降下に至るまでの落下回数が少なくなっている。このことから、前述した本発明にかかる絶縁板２０を用いることにより、落下等の衝撃に強くなることがわかる。

以上、説明した本発明にかかる非水電解質二次電池１０によれば、正極１０５および負極１０６がセパレータ１０７を介して積層された電池素子１０１を電池缶１０９の缶本体１０３に収容し、電池素子１０１と缶本体１０３の開口を封止する蓋部材１０４との間に絶縁板２０を介装した。この絶縁板２０は、絶縁性を有する板状の絶縁板本体２１に、電解液１０２が挿通可能な注入孔２１ａを貫通して設けるとともに、絶縁板本体２１の片面に注入孔２１ａを覆うように不織布からなるフィルタ部材２２を設けたものなので、電解液１０２の注入時に金属粉等のコンタミが電池素子１０１に侵入するのを確実に阻止して内部短絡するのを防止することができ、非水電解質二次電池１０の適正な性能を引き出すことができる。また、フィルタ部材２２は、正極１０５および負極１０６がセパレータ１０７を介して積層された電池素子１０１を電池缶１０９の缶本体に収容する際に、電池素子１０１の巻回端面と缶本体１０３の開口を封止する蓋部材１０４との間に介挿されるので、電池缶１０９内における電池素子１０１の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。

なお、前述した絶縁板２０に加えて、電池素子１０１と電池缶１０９の底部１０９ａとの間に不織布２８を設けるのが望ましい。

図１５は、電池素子１０１と電池缶１０９の底部１０９ａとの間に不織布２８を設けた場合と、絶縁板（従来品）を設けた場合について、コンタミの侵入量を比較した表およびグラフである。図１５に示すように、電池素子１０１と電池缶１０９の底部１０９ａとの間に不織布２８を設けた場合、電池素子１０１と蓋部材１０４との間に前述した絶縁板２０のみを設けた場合と比較して、コンタミの侵入量が少なくなっていることがわかる。

従って、電池素子１０１と缶本体１０３の開口を封止する蓋部材１０４との間に絶縁板２０を介装したので、電解液１０２の注入時に金属粉等のコンタミが電池素子１０１に侵入するのを確実に阻止して内部短絡するのを防止することができる。さらに、電池素子１０１と缶本体１０３の底部１０３ａとの間に不織布２８を介装したので、缶底溶接の際に生じた金属粉が、電解液１０２の注入時に電池素子１０１に侵入するのを確実に阻止して内部短絡するのを防止することができ、非水電解質二次電池１０の適正な性能を引き出すことができる。また、電池素子１０１を電池缶１０９の缶本体に収容する際に、電池素子１０１の巻回端面と蓋部材１０４との間および巻回端面と缶本体１０３の底部１０３ａにフィルタ部材２２あるいは不織布２８が介挿されるので、電池缶１０９内における電池素子１０１の移動を抑制して、耐衝撃性、耐振動性を向上させることができる。

なお、本発明の非水電解質二次電池の絶縁板、非水電解質二次電池および非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。

（Ａ）は本発明にかかる非水電解質二次電池の絶縁板の平面図、（Ｂ）は（Ａ）中Ｂ−Ｂ位置の断面図、（Ｃ）はフィルタ部材の平面図である。 電解注入時間における絶縁板に不織布を用いた場合と用いない場合とを比較するグラフである。 電解液注入時間における不織布の最大孔径の影響を示す表およびグラフである。 コンタミ侵入量における絶縁板に不織布を用いた場合と用いない場合とを比較するグラフである。 コンタミ侵入量における不織布の最大孔径の影響を示す表およびグラフである。 フィルタ部材の目付量とコンタミ侵入量との関係を示すグラフである。 絶縁板における注入孔とビード部との位置関係を示す断面図である。 絶縁板本体とフィルタ部材との溶着箇所数の例を示す平面図である。 図８で示した例における密着性を示すグラフである。 （Ａ）は絶縁板本体とフィルタ部材２２とを溶着した絶縁板母材を製造する工程図、（Ｂ）は絶縁板母材から絶縁板を打ち抜く工程図である。 絶縁板本体用母材を製造する工程を示す平面図および側面図である。 絶縁板を打ち抜く工程を示す平面図および側面図である。 本発明にかかる非水電解質二次電池の断面図である。 電池素子と蓋部材との間に、前述した絶縁板を設けた場合および不織布のみ設けた場合について、電圧降下に至る落下回数を従来品の絶縁板を用いた場合と比較した表およびグラフである。 電池素子と電池缶の底部との間に不織布を設けた場合と、絶縁板（従来品）を設けた場合について、コンタミの侵入量を比較した表およびグラフである。 従来より一般的な巻回式の非水電解質二次電池を示す一部破断の斜視図である。

符号の説明

１０ 非水電解質二次電池
２０ 絶縁板
２１ 絶縁板本体
２１ａ 注入孔
２２ フィルタ部材
２３ 溶着位置
２４ 絶縁板本体用母材
２６ フィルタ用母材
２７ 絶縁板母材
２８ 不織布
１０１ 電池素子
１０２ 電解液
１０３ 缶本体
１０３ａ 底部
１０４ 蓋部材
１０５ 正極
１０６ 負極
１０７ セパレータ
１０９ 電池缶

Claims (11)

1. 正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、
   前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、
   前記電池缶に注入される電解液とを備える非水電解質二次電池における前記電池素子と前記蓋部材との間に介装される非水電解質二次電池の絶縁板であって、
   絶縁性を有する板状の絶縁板本体と、
   前記絶縁板本体を厚み方向に貫通して前記電解液が挿通可能な注入孔と、
   前記注入孔を覆うように前記絶縁板本体の片面に設けられて前記電解液のみを浸透可能なフィルタ部材とを備えることを特徴とする非水電解質二次電池の絶縁板。
2. 前記絶縁板本体が、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
3. 前記フィルタ部材が、ポリエステル、ＰＰＳ、ＰＢＴ等の繊維からなる不織布であるとともに、最大孔径が２０〜１２０μｍ、目付量が２５〜１５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
4. 前記フィルタ部材にバインダが混入されていることを特徴とする請求項３に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
5. 前記フィルタ部材にプレス加工が施されていることを特徴とする請求項３に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
6. 前記絶縁板本体と前記フィルタ部材とが超音波により部分的に溶着されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
7. 前記注入孔が前記缶本体に対して前記蓋部材を固定するためのかしめ内径よりも内側となる位置に設けられているとともに、
   前記絶縁板本体と前記フィルタ部材との溶着位置が、前記注入孔よりも内側であることを特徴とする請求項６に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
8. 前記絶縁板本体と前記フィルタ部材との物性値が近いことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の絶縁板。
9. 正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、
   前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、
   前記電池素子と前記蓋部材との間に介装される絶縁板と、
   前記絶縁板に設けられた注入孔から前記電池缶に注入される電解液とを備え、
   請求項１〜請求項７のいずれかに記載の絶縁板を用いたことを特徴とする非水電解質二次電池。
10. 正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、
    前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、
    前記電池缶に注入される電解液とを備え、
    請求項１〜請求項７のいずれかに記載の絶縁板を前記電池素子と前記蓋部材との間に設けるとともに、前記電池素子と前記電池缶の底部との間に不織布を設けたことを特徴とする非水電解質二次電池。
11. 正極および負極がセパレータを介して積層された電池素子と、
    前記電池素子を収容する缶本体および前記缶本体の開口を閉鎖する蓋部材とにより前記電池素子を封止する電池缶と、
    前記電池素子と前記蓋部材との間に介装される絶縁板と、
    前記絶縁板に設けられた注入孔から前記電池缶に注入される電解液とを備える非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法であって、
    前記絶縁板の絶縁板本体となる面状の絶縁板本体用母材に対して前記注入孔を形成した後、
    面状のフィルタ用母材を積層させた状態で前記絶縁板本体用母材および前記フィルタ用母材の一部同士を超音波溶着により相互に固定して絶縁板母材を形成し、
    次いで前記絶縁板母材を所定の形状に形成して絶縁板を得ることを特徴とする非水電解質二次電池の絶縁板の製造方法。

Images