JP2010165569A

JP2010165569A - 二次電池

Info

Publication number: JP2010165569A
Application number: JP2009007191A
Authority: JP
Inventors: Takuya Miyashita; 拓也宮下
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: JP5376125B2

Abstract

【課題】二次電池の廃棄やリサイクルにおいて、簡単な構成にしてセルケース内の電解液を容易かつ安全に抜くことの可能な二次電池を提供する。
【解決手段】電極束と電解液とを収容した容器(10)の一部を薄くした薄肉部を有し、容器の内圧が所定圧に達すると押圧により薄肉部が裂けて開口する安全弁(20)と、安全弁を容器の外側から開放する安全弁開放手段(24)とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池に係り、詳しくは二次電池の安全弁を開放する技術に関するものである。

二次電池は、電極間の電解液のイオンの移動を利用して充放電を行うものであり、様々な分野で広く使用されている。
ところで、二次電池は充放電の際に電解液の化学反応によりガスが発生するため、二次電池のセルケースの内圧が異常上昇してしまう可能性がある。
そこで、二次電池、例えばリチウムイオン電池の容器にガス排出機構を形成する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開平１−２４１７５０号公報

リチウムイオン電池は、携帯用電子機器や電気自動車等の二次電池として広く使用されている。特に、電気自動車に搭載されるリチウムイオン電池は高エネルギーであり、且つ大電流で設計されている。
しかしながら、このように設計されたリチウムイオン電池の廃棄やリサイクルに関し、当該リチウムイオン電池のセルケースは、廃棄やリサイクルを考慮した設計がなされていないという問題がある。

例えば、リチウムイオン電池の廃棄やリサイクルをする場合は、セルケース内の電解液を抜く必要があるが、電圧の高い状態では電解液を抜くことは作業安全上好ましくないため、最初にリチウムイオン電池セルを完全に放電させる作業が必要であり、当該作業に多大な工数を要する。
このようなことから、セルケースの外側から当該セルケースを開放する構成を備えることが望ましい。

この点、上記特許文献１に開示された従来技術では、ガス排出機構によりリチウムイオン電池セル内の内圧は調整できるものの、セルケースの外側から当該セルケースを開放するように構成されておらず好ましいものではない。
また、鋭利な突起物などでセルケースを外側から破壊することでセルケースを開放することも考えられるが、このような方法をとる場合、内部に収容される電極束に突起物が接触し短絡してしまう虞があるため、作業安全上好ましくない。

本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、二次電池の廃棄やリサイクルにおいて、簡単な構成にしてセルケース内の電解液を容易かつ安全に抜くことの可能な二次電池を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、請求項１の二次電池は、電極束と電解液とを収容した容器と、少なくとも前記容器の一部を薄くした薄肉部とされ、前記容器の内圧が所定圧に達すると押圧により前記薄肉部が裂けて開口する安全弁と、前記安全弁を前記容器の外側から開放する安全弁開放手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の二次電池では、請求項１において、前記安全弁開放手段として、前記容器に結合されたステイオンタブ式のプルトップを設けたことを特徴とする。

請求項３の二次電池では、請求項２において、前記電極束は絶縁体で覆われていることを特徴とする。
請求項４の二次電池では、請求項１において、前記安全弁開放手段として、前記安全弁に結合されたプルタブ式のプルトップを設けたことを特徴とする。

請求項１の二次電池によれば、容器には少なくとも薄肉部とされた安全弁が設けられており、安全弁は安全弁開放手段により薄肉部を裂いて容器の外側から開放可能である。
従って、二次電池の電圧値に関わらず、容器の外側から安全弁を開放することにより、容易に容器内の電解液を抜くことができる。また、安全弁を開放することで容器内の電解液が空気に触れるため、電解液が気化する、或いは空気中の水分が電解液に含まれることにより、電解液の電池機能を停止させることができる。

即ち、容器の外側から安全弁を開放することができ、簡単に二次電池の電解液を抜くことができるとともに目視で二次電池の機能が停止していることの確認ができるので、二次電池の廃棄やリサイクルに必要な工数を削減することができ、安全に二次電池の廃棄やリサイクルを行うことが可能である。
請求項２の二次電池によれば、安全弁には当該安全弁を開放するためのステイオンタブ式のプルトップが設けられているので、簡単に安全弁を開放することができ、容器内の電解液を容易に抜くことができる。

また、安全弁開放手段としてステイオンタブ式のプルトップを用いることにより、視覚的に安全弁が開放されていることを容易に認識することができる。
請求項３の二次電池によれば、電極束は絶縁体で覆われているので、ステイオンタブ式のプルトップにより安全弁を開放する場合は、安全弁の平面で絶縁体を押す構成となるため、安全弁が電極束と直接接触することもなく、絶縁体を損傷することもなく、安全に安全弁を開放することが可能である。

請求項４の二次電池によれば、安全弁には当該安全弁を開放するためのプルタブ式のプルトップが設けられているので、簡単に安全弁を開放することができ、容器内の電解液を容易に抜くことができる。

本発明の第１実施例に係る二次電池の概略構成図である。図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。図２に示した二次電池についてプルトップにより安全弁を開放した場合の縦断面図である。本発明の第２実施例に係る二次電池の概略構成図である。図４に示した二次電池について鉤により安全弁を開放した場合の図である。

［第１実施例］
以下、本発明の第１実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る二次電池の一つであるリチウムイオン電池セルの概略構成図である。
リチウムイオン電池セル１は、複数の当該リチウムイオン電池セル１が接続されて電気自動車に搭載されるものである。

図１に示すように、リチウムイオン電池セル１は直方体の容器本体１１と蓋１２が締結されて容器１０が構成されており、容器１０には電極束（図示せず）と所定量の電解液とが内蔵され、当該電解液は、例えば有機溶媒である。なお、これら容器本体１１と蓋１２は、例えば金属で構成されている。
蓋１２には、幅方向一側の長手方向一端にプラス端子１４が、長手方向他端にはマイナス端子１６が設けられている。

また、蓋１２の幅方向中央部には、リチウムイオン電池セル１の内圧が所定圧になったときにリチウムイオン電池セル１の内部で発生するガスを外部に排出して内圧を下げるため、少なくとも周縁が蓋１２の他の部分よりも薄い肉薄部とされた壊裂型の安全弁２０が設けられている。そして、蓋１２には、安全弁２０の例えばマイナス端子１６方向一側に支点となる接合部２２を有したステイオンタブ式のプルトップ（安全弁開放手段）２４が設けられている。

図２に図１のＡ−Ａ線に沿う断面図を示すように、容器１０には絶縁体３０が内蔵されており、当該絶縁体３０は電極束（図示せず）を覆うように取り巻いて構成されている。
以下、このように構成された第１実施例に係るリチウムイオン電池セル１を廃棄またはリサイクルする場合の取り扱いについて説明する。
図３に示すように、プルトップ２４を引き起こすと、蓋１２に設けられているプルトップ２４の支点となる接合部２２により安全弁２０には外側から力が掛かるため、安全弁２０は、肉薄部が裂けてプルトップ２４により容器１０の内部に押し下げられる。

このように、本実施形態によれば、プルトップ２４を引き起こすことにより、容器１０ひいてはリチウムイオン電池セル１の外側から安全弁２０が開放される。
従って、安全弁２０がリチウムイオン電池セル１の外側から簡単に開放されることにより、容易にリチウムイオン電池セル１内の電解液を抜くことができる。また、リチウムイオン電池セル１内の電解液が空気に曝されるので、当該電解液が気化する、或いは当該電解液に空気中の水分が含まれることにより、当該電解液の電池機能を停止させることができる。そして、リチウムイオン電池セル１の廃棄やリサイクルに必要な工数を削減することができ、安全にリチウムイオン電池セル１の廃棄やリサイクルを行うことが可能である。

また、安全弁２０を開放する場合はプルトップ２４を引き起こした状態になり、安全弁２０が開放されていることを視覚的に容易に認識することができる。
さらに、安全弁２０を開放した場合、安全弁２０の面が絶縁体３０を押すことになるので、安全弁２０が電極束と直接接触することもなく、絶縁体３０を損傷することもなく、安全に安全弁２０を開放することが可能である。
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について図面を参照しながら説明する。本実施例の二次電池は、第１実施例に対して、容器１０’の安全弁２０’においてプルタブ式のプルトップ（安全弁開放手段）４２を設けるという点が相違しており、その他の部分は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。

図４には、第２実施例に係る二次電池の一つであるリチウムイオン電池セルの概略構成図が示されており、以下同概略構成図に基づいて説明する。
容器１０’の蓋１２’には、第１実施例と同様に、周縁に蓋１２’の他の部分よりも薄い肉薄部の形成された壊裂型の安全弁２０’が設けられている。そして、安全弁２０’には、例えばマイナス端子１６方向一側に接合部４０を有したプルタブ式のプルトップ４２が設けられている。

以下、このように構成された第２実施例に係るリチウムイオン電池セル１を廃棄またはリサイクルする場合の取り扱いについて説明する。
図５に示すように、プルトップ４２に例えば鉤４４を掛けて引き上げる。これにより、安全弁２０’は、肉薄部が裂けて容器１０’ひいてはリチウムイオン電池セル１の外側から簡単に開放される。

従って、容易にリチウムイオン電池セル１内の電解液を抜くことができ、上記第１実施例と同様の効果が得られる。
以上で本発明に係る二次電池の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では容器本体１１と蓋１２、１２’を金属で構成しているが、容器本体１１と蓋１２、１２’が樹脂の場合でも本発明を適用可能である。

また、安全弁開放手段としてステイオンタブ式のプルトップ２４やプルタブ式のプルトップ４２を設けているが、容易且つ安全に安全弁２０、２０’をリチウムイオン電池セル１の外側から開放することができれば、これに限定されるものではない。
さらに、上記実施形態では電気自動車に搭載するリチウムイオン電池セル１について説明したが、ハイブリッド車に搭載されるリチウムイオン電池セルに対しても本発明を適用可能である。

そして、上記実施形態ではリチウムイオン電池セル１を例に説明したが、これに限らず、壊裂型の安全弁を有する全ての二次電池に対し本発明を適用可能である。

１リチウムイオン電池セル
１０，１０’ 容器
１２、１２’ 蓋
２０、２０’ 安全弁
２２、４０接合部
２４ステイオンタブ式のプルトップ（安全弁開放手段）
３０絶縁体
４２プルタブ式のプルトップ（安全弁開放手段）

Claims

電極束と電解液とを収容した容器と、
少なくとも前記容器の一部を薄くした薄肉部とされ、前記容器の内圧が所定圧に達すると押圧により前記薄肉部が裂けて開口する安全弁と、
前記安全弁を前記容器の外側から開放する安全弁開放手段とを備えたことを特徴とする二次電池。
前記安全弁開放手段として、前記容器に結合されたステイオンタブ式のプルトップを設けたことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
前記電極束は絶縁体で覆われていることを特徴とする、請求項２に記載の二次電池。
前記安全弁開放手段として、前記安全弁に結合されたプルタブ式のプルトップを設けたことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。