JP2010250970A - 円筒形電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有底円筒形の電池ケース1の開口部が組立封口体5により封口される。組立封口体5は、上側弁板13、下側弁板15および基板16を有している。基板16には内部ガス抜き孔21が形成されている。内部ガス抜き孔21の投射形状は、少なくとも一部が下側弁板15の破断可能部15bと重なっている。これにより、基板16により弁孔が塞がれるのを防止することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、組立封口体に設けられた安全弁の弁孔が電池ケースの内部の圧力が上昇したときに他部材により塞がれるのを防止して、安全性を向上させることができる円筒形電池を提供することを目的とする。
前記組立封口体は、互いに導通された端子板、弁板および基板を含んでおり、
前記端子板および基板は、それぞれ1つ以上の外部ガス抜き孔および内部ガス抜き孔を有し、
前記弁板は、破断すると弁孔として開口する破断可能部を有しており、
前記内部ガス抜き孔は、投射形状の少なくとも一部分が、前記弁板の破断可能部と重なっている、または、前記基板は、当該基板が前記弁板に向かって押しつけられたときに前記弁板の前記破断可能部以外の部分と当接する突出部を有している円筒形電池を提供する。
それぞれの内部ガス抜き孔は、投射形状の一部分が前記弁板の破断可能部と重なり、残りの部分が前記弁板の前記破断可能部以外の部分と重なっている。
その少なくとも1つの内部ガス抜き孔は、投射形状の全部が前記弁板の破断可能部と重なっている。
その少なくとも1つの内部ガス抜き孔は、投射形状の一部分が前記弁板の破断可能部と重なり、残りの部分が前記弁板の前記破断可能部以外の部分と重なっており、
他の少なくとも1つの内部ガス抜き孔は、投射形状の全部が前記弁板の破断可能部以外の部分と重なっている。
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1に本発明の一実施の形態に係る円筒形電池の概略構成を断面図により示す。図示例の電池10は、円筒形のリチウムイオン二次電池であり、正極2と、負極3と、それらの間に介在されるセパレータ4とを渦巻き状に巻回して構成された電極群20を備えている。電極群20は、図示しない非水電解質とともに有底円筒型の金属製の電池ケース1に収納される。電池ケース1の開口部は組立封口体5により封口され、これにより電極群20および非水電解質は電池ケース1の内部に密閉される。電池ケース1の内部において、電極群20の上側および下側には、それぞれ上側絶縁板8Aおよび下側絶縁板8Bが配設される。
上側弁板13は、環状の破断可能溝13aにより囲われた円形の破断可能部13bが中央部に形成されている。上側弁板13の破断可能部13bは、破断可能部13bの周囲の外側部13cにより支持されている。破断可能部13bが破断すると、そこに弁孔が形成される。
より具体的には、図2の基板16の底面図に示すように、基板16には複数(図示例では3個)の内部ガス抜き孔21が設けられている。それらの内部ガス抜き孔21の投射形状は、それぞれの内側の部分が下側弁板15の破断可能部15bと重なり、それぞれの外側の部分が下側弁板15の外側部15cと重なっている。
また、PTCサーミスタ板12は、過大な電流が流れると温度が上昇し、電流を遮断する。
また、図4に示すように、基板16Bの複数の内部ガス抜き孔21Bを基板16Bの中心に対して非対称、ないしはその少なくとも1つの内部ガス抜き孔21Bが、投射形状の一部分が下側弁板15の破断可能部15bと重なり、残りの部分が下側弁板15の外側部15cと重なり、他の少なくとも1つの内部ガス抜き孔21Bが、投射形状の全部が下側弁板15の外側部15cと重なるようにしてもよい。
《実施例1》
以下のようにして、リチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。
(正極の作製)
正極活物質として、平均粒径が10μmであるコバルト酸リチウム(LiCoO2)を使用した。100重量部の正極活物質に、結着剤としての8重量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、導電材としての3重量部のアセチレンブラックと、適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)とを混合して正極合剤ペーストを調製した。
また、正極集電体として使用したアルミニウム箔の長さは600mm、幅は54mm、厚さは20μmであった。また、正極リード6の接続部分は、後述するように、正極の巻始めの部分に形成した。
負極活物質として、平均粒径が20μmである人造黒鉛を使用した。100重量部の負極活物質に、結着剤としての1重量部のスチレンブタジエンゴムと、増粘剤としての1重量部のカルボキシメチルセルロースと、適量の水とを混合して負極合剤ペーストを調製した。
また、負極集電体として使用した銅箔の長さは630mm、幅は56mm、厚さは10μmであった。また、負極リード7の接続部分は負極の巻終わりの部分に形成した。負極リード7は、上記接続部分に超音波溶接法により接続した。
図1に示した組立封口体5を作製した。上側弁板13および下側弁板15はアルミニウム製とした。端子板11は鉄製とした。基板16はアルミニウム製とした。組立体用ガスケット14はポリプロピレン製とした。基板16の内部ガス抜き孔21は、それぞれの投射形状の内側の部分が下側弁板15の破断可能部15bと重なり、外側の部分が下側弁板15の外側部15cと重なるように形成した。
上述のようにして作製した正極および負極を、間にセパレータ4を介在させて積層し、積層体を得た。セパレータ4には、厚さが20μmであるポリエチレン製の多孔膜を使用した。得られた積層体の正極の巻き始めの部分に正極リード6を接続し、負極の巻き終わりの部分に負極リード7を接続した。その状態で、上記積層体を渦巻き状に巻回して電極群20を得た。
そして、電池ケース1の開口端部より5mmの位置において、電池ケース1を周方向に一周するように、内側に突出する突出部1a(図1参照)を形成し、これにより電極群20を電池ケース1の内部に保持した。
以上のようにして、直径が18mm、高さが65mmである円筒形のリチウムイオン二次電池からなる試験体を10個作製した。このリチウムイオン二次電池の設計容量は2600mAhとした。
缶壁の厚みが0.12mmである電池ケース1を使用したこと以外は、実施例1と同様にして10個のリチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。そして、実施例1において行ったのと同じ内容の試験をそれらの試験体に対して行った。その結果を下記表1に示す。
缶壁の厚みが0.10mmである電池ケース1を使用したこと以外は、実施例1と同様にして10個のリチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。そして、実施例1において行ったのと同じ内容の試験をそれらの試験体に対して行った。その結果を下記表1に示す。
組立封口体の基板に、投射形状が下側弁板15の破断可能部15bと全く重ならないようにガス抜き孔を設けた(図6参照)こと以外は実施例3と同様にして、リチウムイオン二次電池からなる試験体を10個作製した。その結果を下記表1に示す。
したがって、上記結果は、本発明により電池の安全性が向上したことを示すものであるといえる。
次に、本発明の実施の形態2を説明する。図5に、実施の形態2に係る電池の概略構成を断面図により示す。実施の形態2は、実施の形態1を改変したものであり、その基本的な構成は実施の形態1と共通している。以下においては、実施の形態1とは異なる部分を主に説明する。
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 組立封口体
10 電池
11 端子板
13 上側弁板
15 下側弁板
16 基板
21、22 ガス抜き孔
Claims (7)
- 発電要素と、その発電要素を収納する有底円筒形の電池ケースと、前記電池ケースの開口部を封口する組立封口体とを含む円筒形電池であって、
前記組立封口体は、互いに導通された端子板、弁板および基板を含んでおり、
前記端子板および基板は、それぞれ1つ以上の外部ガス抜き孔および内部ガス抜き孔を有し、
前記弁板は、破断すると弁孔として開口する破断可能部を有しており、
前記内部ガス抜き孔は、投射形状の少なくとも一部分が、前記弁板の破断可能部と重なっている、または、前記基板は、当該基板が前記弁板に向かって押しつけられたときに前記弁板の前記破断可能部以外の部分と当接する突出部を有している円筒形電池。 - 前記基板が前記内部ガス抜き孔を複数個有しており、
それぞれの内部ガス抜き孔は、投射形状の一部分が前記弁板の破断可能部と重なり、残りの部分が前記弁板の前記破断可能部以外の部分と重なっている請求項1記載の円筒形電池。 - 前記基板が前記内部ガス抜き孔を複数個有しており、
その少なくとも1つの内部ガス抜き孔は、投射形状の全部が前記弁板の破断可能部と重なっている請求項1記載の円筒形電池。 - 前記基板が前記内部ガス抜き孔を複数個有しており、
その少なくとも1つの内部ガス抜き孔は、投射形状の一部分が前記弁板の破断可能部と重なり、残りの部分が前記弁板の前記破断可能部以外の部分と重なっており、
他の少なくとも1つの内部ガス抜き孔は、投射形状の全部が前記弁板の破断可能部以外の部分と重なっている請求項1記載の円筒形電池。 - 前記発電要素が、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な正極、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極、前記正極と負極との間に介在されるセパレータ、並びにリチウムイオン伝導性の非水電解質から構成される請求項1〜4のいずれかに記載の円筒形電池。
- 前記正極が、正極活物質および金属箔からなる集電体を含み、前記正極活物質がリチウム含有遷移金属酸化物を含んでいる請求項1〜5のいずれかに記載の円筒形電池。
- 前記負極が、負極活物質および金属箔からなる集電体を含み、前記負極活物質が炭素材料を含んでいる請求項1〜6のいずれかに記載の円筒形電池。
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