JP2011090929A - Secondary battery - Google Patents

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健 藤野
Yuki Tominaga
由騎 冨永
Eisuke Komazawa
映祐 駒澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery having a structure in which without additionally installing a piping in order to exhaust a cracked gas generated inside a cell at a faulty time of the cell, the emission of the cracked gas outside a battery case is suppressed. <P>SOLUTION: The secondary battery is equipped with a battery element having a nonaqueous electrolytic solution and the battery case to house the battery element. The battery case is divided into a first space and a second space, the battery element is housed in the first space, and at a border between the first space and the second space, a communication valve is installed to communicate the first space and the second space when a prescribed pressure is applied on the first space. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、たとえば自動車駆動用電源に用いて好適な二次電池に係り、特に、異常時における電池セル内部からの電解液や分解ガスの排出を抑制する技術に関する。   The present invention relates to a secondary battery suitable for use in, for example, an automobile driving power source, and more particularly to a technique for suppressing discharge of an electrolytic solution and decomposition gas from inside a battery cell in an abnormal state.

車載用のリチウムイオン2次電池においては、それぞれ正極、負極および電解液を有する単電池(セル)が複数個直列に配置されて組電池を形成し、充放電制御のためのセルコントローラが接続され、必要な電圧が得られるようにバッテリーモジュールを形成する。   In an in-vehicle lithium ion secondary battery, a plurality of single cells (cells) each having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte are arranged in series to form an assembled battery, and a cell controller for charge / discharge control is connected. Then, the battery module is formed so as to obtain a necessary voltage.

リチウムイオンの単電池においては、例えば充電制御ができずに電池が過充電された場合、電解液の分解により電池内部で急激にガスが発生して充満し、このガスの圧力によって電池ケースが破裂する可能性がある。   In lithium-ion cells, for example, if the battery is overcharged without charge control, a gas is rapidly generated inside the battery due to the decomposition of the electrolyte, and the battery case bursts due to the pressure of this gas. there's a possibility that.

この問題に対して、電池ケースに、電池内部圧力を開放する排気弁を設け、電解液の分解ガスが蓄積して内部圧力が上昇した際に、弁を設計動作圧で開弁させることでガスを外部に逃がし、電池ケースの破裂を防止する技術が一般的に知られている。   To solve this problem, the battery case is provided with an exhaust valve that releases the internal pressure of the battery, and when the decomposition pressure of the electrolyte accumulates and the internal pressure rises, the valve is opened at the design operating pressure. A technique for releasing the battery to the outside and preventing the battery case from bursting is generally known.

しかしながら、大容量の電池においては、保有するエネルギーが大きいため電池の過充電、異常発熱等により電極体のセパレータが溶断して正極、負極が短絡すると、安全弁から電極体の活物質や電解液の燃焼物等が可燃性ガスとともに吹き出す可能性があった。この場合には、電池ケース外部で可燃性ガスに着火し、燃焼する可能性がある。   However, in a large-capacity battery, since the energy held is large, if the separator of the electrode body is melted due to overcharge of the battery, abnormal heat generation, etc. There was a possibility that combustibles and the like were blown out together with combustible gas. In this case, the combustible gas may be ignited and burned outside the battery case.

この課題に対して、電池ケースにガス放出口を2つ設け、この2つの放出口へ通じる2つのガス通路に互いに仕切板を設ける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この電池ケースの構造によれば、安全弁作動時にも、電池内部から安全弁開口部へ高温物体および可燃性ガスが直接放出されることを回避でき、放出されるガスは、一旦ガス通路を経由してから安全弁から放出される。これにより、高温物体および可燃性ガスへの着火を防止できるとされている。   In order to solve this problem, a technique has been disclosed in which two gas discharge ports are provided in a battery case, and two partition plates are provided in two gas passages leading to the two discharge ports (see, for example, Patent Document 1). According to the structure of the battery case, even when the safety valve is operated, it is possible to avoid the high temperature object and the flammable gas from being directly discharged from the inside of the battery to the opening of the safety valve, and the released gas passes through the gas passage once. Is released from the safety valve. Thereby, it is supposed that ignition to a high-temperature object and combustible gas can be prevented.

また、上記課題に対して、各単電池ケース外部に、排出ガス通路の一部を構成する金属製の管状部材を設けて、これら単電池を接続して組電池とする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。この技術によれば、単電池を組電池に組んだ際に、各単電池が有する管状部材どうしが連結されて、各単電池からの排出ガスを1つにまとめて流通させる排出ガス通路を構成することができ、これにより排出ガスを電池周辺部の外部に放出せずに、排出ガス通路を介して一括で回収して、低温の状態で排出できるので可燃性の排出ガスが着火するなどの不具合を防止できる。   Further, in order to solve the above problem, a technique is disclosed in which a metallic tubular member constituting a part of the exhaust gas passage is provided outside each unit battery case, and these unit cells are connected to form an assembled battery. (For example, refer to Patent Document 2). According to this technique, when the unit cells are assembled into the assembled battery, the tubular members of the unit cells are connected to each other, and the exhaust gas passage is configured to distribute the exhaust gas from each unit cell in one. This makes it possible to collect exhaust gas through the exhaust gas passage and discharge it at a low temperature without releasing it to the outside of the periphery of the battery, so that the combustible exhaust gas is ignited. You can prevent problems.

特開2004−30946号公報JP 2004-30946 A 特開2002−216731号公報JP 2002-216731 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、電解液や可燃性ガスがバッテリーモジュール内部に放出されてモジュール内でショートすることや、自動車の外部の大気中に排出されて着火するという課題は依然として残る。   However, in the technique described in Patent Document 1, there still remains a problem that the electrolyte solution and the combustible gas are discharged into the battery module and short-circuited in the module, or discharged into the atmosphere outside the automobile and ignited. .

また、特許文献2に記載の金属製の配管で接続する方法では、配管自体の重量が増加するだけでなく、配管の信頼性を確保するための接続部品や固定部品を必要とする。つまり、配管の耐振動性を高めるために、モジュールの拘束構造が別途必要であり、重量、体積が増加することになる。また、配管の接続信頼性の観点で、個々の単電池が有する配管接続とガス漏れを確認する必要があるため、組み立て工数がかかり、モジュール製造コスト増にもつながる。さらに、モジュールの落下や軽衝突であっても、排気信頼性の確保のため、モジュール交換を要することになり、コスト高となる。   Moreover, in the method of connecting by metal piping described in Patent Document 2, not only the weight of the piping itself increases, but also connecting components and fixing components for ensuring the reliability of the piping are required. That is, in order to increase the vibration resistance of the piping, a module restraining structure is required separately, which increases the weight and volume. In addition, from the viewpoint of pipe connection reliability, it is necessary to check the pipe connection and gas leakage of each unit cell, which increases the number of assembly steps and increases the module manufacturing cost. Furthermore, even if the module is dropped or a light collision occurs, the module needs to be replaced to ensure exhaust reliability, resulting in high costs.

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、電解液や可燃性の分解ガスを排出するための配管を付加的に設けることなく、ガスが電池ケース外部に放出されるのを抑制することが可能な構造を有する2次電池を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the gas is released to the outside of the battery case without additionally providing a pipe for discharging the electrolytic solution and the combustible decomposition gas. It aims at providing the secondary battery which has a structure which can suppress this.

本発明の2次電池は、非水系電解液を有する電池要素と、電池要素を収容する電池ケースとを備えた2次電池であって、電池ケースは、第1空間と第2空間とに区画され、第1空間には、電池要素が収容され、第1空間と第2空間との境界には、第1空間に所定の圧力が掛かると第1空間と第2空間とを連通させる連通弁が設けられていることを特徴としている。   The secondary battery of the present invention is a secondary battery comprising a battery element having a non-aqueous electrolyte and a battery case that houses the battery element, and the battery case is divided into a first space and a second space. The battery element is accommodated in the first space, and a communication valve that connects the first space and the second space when a predetermined pressure is applied to the first space at the boundary between the first space and the second space. It is characterized by being provided.

上記構成の2次電池にあっては、過充電や異常発熱により電池要素の電解液が分解されて、分解ガスにより第1空間の内圧が上昇するが、一定以上の内圧の上昇により連通弁が開いてガスを第1空間から第2空間へ流入させることができるので、その分第1空間の内圧が減少して、電池ケースの破裂や変形を抑制することができる。   In the secondary battery having the above-described configuration, the electrolyte of the battery element is decomposed due to overcharge or abnormal heat generation, and the internal pressure of the first space is increased by the decomposition gas. Since the gas can be opened to flow into the second space from the first space, the internal pressure of the first space is reduced correspondingly, and the battery case can be prevented from being ruptured or deformed.

本発明の2次電池においては、第2空間は、第1空間よりも減圧されていることを好ましい態様としている。   In the secondary battery of the present invention, the second space is preferably decompressed more than the first space.

上記構成の2次電池にあっては、第2空間が減圧されているので、第1空間と第2空間の圧力差が顕著となった分、連通弁が素早く開くので、第1空間の内圧が極端に高くなる前に確実に内圧を低下させることができる。   In the secondary battery having the above configuration, since the second space is depressurized, the communication valve is quickly opened as the pressure difference between the first space and the second space becomes significant. Before the pressure becomes extremely high, the internal pressure can be reliably reduced.

本発明の2次電池においては、第2空間には、圧力によって変形する変形機構が設けられていることを好ましい態様としている。   In the secondary battery of the present invention, the second space is preferably provided with a deformation mechanism that is deformed by pressure.

上記構成の2次電池にあっては、連通弁が開いて第1空間のガスが第2空間に流入した後、さらに電池ケースの内圧が上昇した場合に、その圧力によって第2空間に設けられた変形機構が変形するので、第2空間の外部、すなわち電池ケースの外部からその変形を目視によって確認することにより、電池ケースの内圧が上昇したことを知ることができ、電池の内部状態を判断することができるので、良、不良の判断が可能であり交換が必要かどうかを容易に判断することができる。   In the secondary battery having the above configuration, when the internal pressure of the battery case further increases after the communication valve is opened and the gas in the first space flows into the second space, the pressure is provided in the second space by the pressure. Since the deformation mechanism is deformed, by visually confirming the deformation from the outside of the second space, that is, from the outside of the battery case, it can be known that the internal pressure of the battery case has increased, and the internal state of the battery can be determined. Therefore, it is possible to judge whether it is good or bad and easily determine whether or not replacement is necessary.

本発明の2次電池においては、第2空間には、吸着剤が充填されていることを好ましい態様としている。   In the secondary battery of the present invention, the second space is preferably filled with an adsorbent.

上記構成の2次電池にあっては、連通弁が開いて第1空間から分解ガスが第2空間に流入した際に、吸着剤が分解ガスを吸着するので、吸着剤が無い場合と比較してより多くの分解ガスを第2空間に保持することができ、電池ケースの内圧上昇を抑制することにより、第二空間の体積を低減できるので、セル重量を低減することや小型化することが可能となる。   In the secondary battery having the above configuration, the adsorbent adsorbs the cracked gas when the communication valve is opened and the cracked gas flows into the second space from the first space. More cracked gas can be held in the second space, and the volume of the second space can be reduced by suppressing the increase in the internal pressure of the battery case, so that the cell weight can be reduced and the size can be reduced. It becomes possible.

また、本発明の2次電池の製造方法は、前述した、第2空間が第1空間よりも減圧された2次電池の製造方法であって、第1空間は、電池ケース外部に面する部分に減圧用孔を有し、第1空間と第2空間の境界には、第1空間が第2空間よりも減圧された場合に第2空間から第1空間への一方向のみに気体を通すためのチェック弁を有し、減圧用孔から第1空間を減圧するとともにチェック弁を通じて第2空間を減圧し、減圧用孔から第1空間に気体を導入することを特徴としている。   The method for manufacturing a secondary battery according to the present invention is a method for manufacturing a secondary battery in which the second space is decompressed more than the first space, and the first space is a portion facing the outside of the battery case. Has a decompression hole, and allows gas to pass through the boundary between the first space and the second space only in one direction from the second space to the first space when the first space is decompressed more than the second space. A check valve for reducing the pressure of the first space from the pressure reducing hole, the pressure of the second space is reduced through the check valve, and the gas is introduced into the first space from the pressure reducing hole.

上記2次電池の製造方法にあっては、減圧用孔からの減圧によってまず第1空間を減圧し、同時にチェック弁の一方通行の作用により第2空間の空気を第1空間へ流通させることにより間接的に第2空間をも減圧することができる。続いて減圧用穴から気体を第1空間に流入させて圧力を上昇させると、チェック弁の逆流防止作用により第2空間は減圧を維持したまま、第1空間のみの圧力を上昇させることができる。これにより、第2空間が第1空間よりも減圧された電池ケースを製造することができる。   In the manufacturing method of the secondary battery, the first space is first decompressed by decompression from the decompression hole, and at the same time, the air in the second space is circulated to the first space by the one-way action of the check valve. The second space can also be depressurized indirectly. Subsequently, when the pressure is increased by flowing gas into the first space from the decompression hole, the pressure in only the first space can be increased while maintaining the decompression in the second space by the backflow preventing action of the check valve. . Thereby, the battery case in which the second space is decompressed more than the first space can be manufactured.

本発明によれば、電解液の分解ガスを排出する配管を電池ケース外に付加的に設ける必要がなく、電池ケース内部に設けられた空間に分解ガスを保持して、電池ケース外部に放出されるのを抑制することができるという効果を奏する。また、電池外部から目視できる変形機構によって、これにより、電池外部から目視により電池ケース内部の内圧が異常に上昇していることが確認でき、電池の内部状態を判断することができるので、良、不良の判断が可能であり交換が必要かどうかを容易に判断することができる。   According to the present invention, there is no need to additionally provide a pipe for discharging the decomposition gas of the electrolytic solution outside the battery case, and the decomposition gas is held in the space provided inside the battery case and released to the outside of the battery case. There is an effect that it can be suppressed. In addition, the deformation mechanism that can be viewed from the outside of the battery allows the internal pressure inside the battery case to be abnormally increased by visual inspection from the outside of the battery, so that the internal state of the battery can be determined. Defects can be determined and it can be easily determined whether replacement is necessary.

本発明の一実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は底面図、(e)は平面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a perspective view which shows the cell which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) is a side view, (d) is a bottom view, (e) is a top view FIG. 本発明の他の実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)および(d)は側面図、(e)は底面図、(f)は平面図である。It is a perspective view which shows the cell which concerns on other embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) And (d) is a side view, (e) is a bottom view, (F) is a plan view. 本発明の他の実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は底面図、(e)は平面図である。It is a perspective view which shows the cell which concerns on other embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) is a side view, (d) is a bottom view, (e) is a bottom view. It is a top view. 本発明の他の実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は底面図、(e)は平面図である。It is a perspective view which shows the cell which concerns on other embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) is a side view, (d) is a bottom view, (e) is a bottom view. It is a top view.

第1実施形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は底面図、(e)は平面図である。単電池Cは、公知のリチウムイオン2次電池等であって、電池ケース10および電池蓋11を有する。電池ケース10内には、電解液が含浸された巻回体等からなる電池要素24と、電池要素24の両端に導出された正極集電箔24aおよび負極集電箔24bに接続された正極リード板21および負極リード板23とが収容されている。正極リード板21および負極リード板23のそれぞれには、電池蓋11を貫通して正極端子20および負極端子22が電池外部に設けられている。
First Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a unit cell according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) is a side view, (d) is a bottom view, (E) is a top view. The unit cell C is a known lithium ion secondary battery or the like, and includes a battery case 10 and a battery lid 11. In the battery case 10, a battery element 24 made of a wound body impregnated with an electrolytic solution, and a positive electrode lead connected to the positive electrode current collector foil 24 a and the negative electrode current collector foil 24 b led to both ends of the battery element 24. A plate 21 and a negative electrode lead plate 23 are accommodated. In each of the positive electrode lead plate 21 and the negative electrode lead plate 23, a positive electrode terminal 20 and a negative electrode terminal 22 are provided outside the battery through the battery lid 11.

本実施形態の電池ケースは、電池要素24が収容された第1空間10と、その上部であって正極端子20および負極端子22の間に設けられた第2空間30との二つの空間からなり、その間を電池蓋11で区画されている。   The battery case of the present embodiment includes two spaces, a first space 10 in which the battery element 24 is accommodated, and a second space 30 that is provided between the positive electrode terminal 20 and the negative electrode terminal 22. The space is partitioned by a battery lid 11.

第1空間10と第2空間30との間を区画する電池蓋11には、第1空間10の内圧が所定の圧力を上回った際に変形・破壊されて第2空間30と連通する連通弁32が形成されている。この連通弁32は、電池蓋11を形成する際に、周囲の部分よりも薄く形成するか、破断起点としての溝部を形成する等の手段により弱化部として、連通弁32が優先的に破壊されやすくなるように形成されている。   The battery lid 11 that partitions the first space 10 and the second space 30 has a communication valve that is deformed and destroyed when the internal pressure of the first space 10 exceeds a predetermined pressure and communicates with the second space 30. 32 is formed. When the battery cover 11 is formed, the communication valve 32 is preferentially broken as a weakened part by means such as forming a thinner part than the surrounding part or forming a groove part as a fracture starting point. It is formed to be easy.

また、第2空間30の頂部には、第2空間30の内圧が所定の圧力を上回った際に変形して凸部を形成する防爆弁31が設けられている。この防爆弁31も、連通弁32と同様に、第2空間30を形成する際に、周囲の部分よりも薄く形成するか、溝部を形成する等の手段により弱化部として、防爆弁31が優先的に変形し易くなるように形成されている。   In addition, an explosion-proof valve 31 is provided at the top of the second space 30. The explosion-proof valve 31 is deformed to form a convex portion when the internal pressure of the second space 30 exceeds a predetermined pressure. In the same way as the communication valve 32, the explosion-proof valve 31 has priority over the explosion-proof valve 31 as a weakened part by forming a second space 30 thinner than the surrounding part or by forming a groove. It is formed so as to be easily deformed.

上記構成の第1実施形態の単電池によれば、過充電や異常発熱により電池要素24の電解液が分解されて、分解ガスにより第1空間10の内圧が上昇した際に、第1空間10の内圧が所定の圧力に到達して連通弁32が破壊されて開き、分解ガスを第1空間10から第2空間30へ流入させることができる。これにより、その分第1空間10の内圧が減少して、セル外部へのガスの排出を抑制することができる。   According to the unit cell of the first embodiment having the above-described configuration, when the electrolyte of the battery element 24 is decomposed due to overcharge or abnormal heat generation, and the internal pressure of the first space 10 is increased by the decomposition gas, the first space 10 The internal pressure of the gas reaches a predetermined pressure, the communication valve 32 is broken and opened, and the cracked gas can flow from the first space 10 into the second space 30. Thereby, the internal pressure of the 1st space 10 reduces correspondingly, and discharge | emission of the gas outside a cell can be suppressed.

また、その後電解液の分解がさらに進行して、第1空間10および第2空間30の内圧が再び上昇した際にも、第2空間30の内圧が所定の圧力に到達して防爆弁31が変形する。これにより、電池外部から目視により電池ケース内部の内圧が異常に上昇していることが確認でき、電池の内部状態を判断することができるので、良、不良の判断が可能であり交換が必要かどうかを容易に判断することができる。   Further, when the decomposition of the electrolytic solution further proceeds and the internal pressure of the first space 10 and the second space 30 rises again, the internal pressure of the second space 30 reaches a predetermined pressure and the explosion-proof valve 31 Deform. As a result, it can be confirmed from the outside of the battery that the internal pressure inside the battery case has risen abnormally, and the internal state of the battery can be judged. It can be easily judged.

以上説明したように、本実施形態では、電池ケース内部に設けられた空間に分解ガスを保持して、電池ケース外部に放出されるのを抑制することができるという効果を奏する。このように、分解ガスを電池ケース内で処理することができるので、従来のように分解ガスを排出する配管や配管固定部材を電池ケース外に付加的に設ける必要がなく、電池モジュールの軽量化・小型化が可能である。また、従来有効利用されていなかった電極間のスペースを第2空間として利用できるため、省スペースの観点からも有効である。さらに、それぞれの単電池内において構造が完結しているため、従来のように隣接する単電池の配管どうしの接続信頼性の問題が存在しない。   As described above, in the present embodiment, there is an effect that the decomposition gas can be held in the space provided inside the battery case and can be prevented from being released to the outside of the battery case. As described above, since the cracked gas can be processed in the battery case, there is no need to additionally provide a piping and a pipe fixing member for discharging the cracked gas outside the battery case as in the conventional case, and the battery module can be reduced in weight. -Miniaturization is possible. In addition, since the space between the electrodes, which has not been effectively used conventionally, can be used as the second space, it is also effective from the viewpoint of space saving. Further, since the structure is completed in each unit cell, there is no problem of connection reliability between pipes of adjacent unit cells as in the prior art.

また、本実施形態では、変形機構によって、分解ガスによる電池の内部圧力の上昇を電池外部から目視することができる。また、経年劣化により電解液の分解が徐々に進行して内部圧力が上昇した場合でも、電池ケースそのものの膨れを抑制することができるため、電池ケースの厚みを薄く設計することができ、単電池を軽量化することができる。   Moreover, in this embodiment, the increase in the internal pressure of the battery due to the decomposition gas can be visually observed from the outside of the battery by the deformation mechanism. In addition, even when the electrolytic solution gradually decomposes due to aging and the internal pressure rises, the battery case itself can be prevented from swelling, so the battery case can be designed to be thin. Can be reduced in weight.

本実施形態では、内部短絡や過充電等による異常発熱による不具合が発生しても、電解液等の可燃性物質がトラップされるので、セル外に排出されて外部の酸素と反応して着火することを抑制することができる。   In this embodiment, even if a malfunction due to abnormal heat generation due to an internal short circuit or overcharge occurs, a combustible substance such as an electrolyte is trapped, so it is discharged out of the cell and reacts with external oxygen to ignite. This can be suppressed.

第2実施形態
図2は、本発明の第2実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)および(d)は側面図、(e)は底面図、(f)は平面図である。第2実施形態以下の各実施形態では、第1実施形態と符号が同一の構成要素については第1実施形態に準じるため説明を省略し、変更点についてのみ説明する。
Second Embodiment FIG. 2 is a perspective view showing a cell according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a perspective view, (b) is a front view, and (c) and (d) are side views. (E) is a bottom view and (f) is a plan view. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment, so that the description thereof will be omitted and only the changes will be described.

第2実施形態では、第2空間30が電池ケース10の内部に収容されている。また、第2空間30の側面に連通弁32が、電池蓋11に防爆弁31がそれぞれ形成されている。   In the second embodiment, the second space 30 is accommodated in the battery case 10. A communication valve 32 is formed on the side surface of the second space 30, and an explosion-proof valve 31 is formed on the battery lid 11.

上記構成の第2実施形態の単電池によっても、過充電により電池要素24の電解液が分解されて、分解ガスにより第1空間10の内圧が上昇した際に、第2空間30の側面に設けられた連通弁32を介して分解ガスを第1空間10から第2空間30へ流入させることができる。これにより、その分第1空間10の内圧が減少して、電池ケースの破裂を抑制することができる。電解液の分解がさらに進行して、第1空間10および第2空間30の内圧が再び上昇した際にも、電池蓋11に設けられた防爆弁31が変形する。これにより、電池外部から目視により電池ケース内部の内圧が異常に上昇していることが確認でき、電池の内部状態を判断することができるので、良、不良の判断が可能であり交換が必要かどうかを容易に判断することができる。   Even in the single battery according to the second embodiment having the above-described configuration, when the electrolytic solution of the battery element 24 is decomposed by overcharging and the internal pressure of the first space 10 is increased by the decomposition gas, it is provided on the side surface of the second space 30. The cracked gas can flow into the second space 30 from the first space 10 through the communication valve 32 formed. Thereby, the internal pressure of the 1st space 10 reduces correspondingly, and the burst of a battery case can be suppressed. The explosion-proof valve 31 provided in the battery lid 11 is also deformed when the decomposition of the electrolyte further proceeds and the internal pressure of the first space 10 and the second space 30 rises again. As a result, it can be confirmed from the outside of the battery that the internal pressure inside the battery case has risen abnormally, and the internal state of the battery can be judged. It can be easily judged.

本実施形態では、第1実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、第2空間30が電池ケース10内に完全に収容されているので、省スペースの観点からさらに有効である。また、第2空間が電池ケース内部に配置されることで、素子の固定が可能となり、端子やリード、またはリードと集電箔溶接部において耐振動性の向上が可能となる。   In the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the second space 30 is completely accommodated in the battery case 10, which is more effective from the viewpoint of space saving. Further, since the second space is arranged inside the battery case, the element can be fixed, and the vibration resistance can be improved at the terminal, the lead, or the lead and the current collector foil welded portion.

第3実施形態
図3は、本発明の第3実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は底面図、(e)は平面図である。第3実施形態では、第1実施形態および第2実施形態における第2空間が存在する範囲に第2空間30が形成されており、第2空間30の上半分と下半分は連通して一つの空間を構成している。第2実施形態同様に、第2空間30の側面に連通弁32が形成されており、第1実施形態同様に、第2空間30頂部に防爆弁31が形成されている。
Third Embodiment FIG. 3 is a perspective view showing the unit cell according to a third embodiment of the present invention, (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) is a side view, (d) Is a bottom view, and (e) is a plan view. In the third embodiment, the second space 30 is formed in a range where the second space in the first embodiment and the second embodiment exists, and the upper half and the lower half of the second space 30 communicate with each other. It constitutes a space. Similar to the second embodiment, a communication valve 32 is formed on the side surface of the second space 30, and an explosion-proof valve 31 is formed on the top of the second space 30, as in the first embodiment.

上記構成の第3実施形態の単電池によっても、過充電や異常発熱により電池要素24の電解液が分解されて、分解ガスにより第1空間10の内圧が上昇した際に、第2空間30の側面に設けられた連通弁32を介して分解ガスを第1空間10から第2空間30へ流入させることができる。これにより、その分第1空間10の内圧が減少して、電池ケースの破裂を抑制することができる。電解液の分解がさらに進行して、第1空間10および第2空間30の内圧が再び上昇した際にも、電池蓋11に設けられた防爆弁31が変形する。これにより、電池外部から目視により電池ケース内部の内圧が異常に上昇していることが確認でき、電池の内部状態を判断することができるので、良、不良の判断が可能であり交換が必要かどうかを容易に判断することができる。   Also in the single battery of the third embodiment having the above configuration, when the electrolyte of the battery element 24 is decomposed due to overcharge or abnormal heat generation, and the internal pressure of the first space 10 is increased by the decomposition gas, the second space 30 The cracked gas can flow into the second space 30 from the first space 10 through the communication valve 32 provided on the side surface. Thereby, the internal pressure of the 1st space 10 reduces correspondingly, and the burst of a battery case can be suppressed. The explosion-proof valve 31 provided in the battery lid 11 is also deformed when the decomposition of the electrolyte further proceeds and the internal pressure of the first space 10 and the second space 30 rises again. As a result, it can be confirmed from the outside of the battery that the internal pressure inside the battery case has risen abnormally, and the internal state of the battery can be judged. It can be easily judged.

本実施形態では、第1実施形態同様に従来有効利用されていなかった電極端子間のスペースを第2空間として利用しているため、セルモジュールにおいて省スペースの観点から有効であるのみならず、第2実施形態同様に第2空間が電池ケース10内にまで延在しているため、分解ガスを保持する領域が両実施形態と比較して大きく、より多量の分解ガスを保持することができるので大容量のセルを設計する際の構造で有効である。   In the present embodiment, the space between the electrode terminals that has not been effectively used conventionally is used as the second space as in the first embodiment. Therefore, the cell module is not only effective from the viewpoint of space saving, but also the first Since the second space extends to the inside of the battery case 10 as in the second embodiment, the region for holding the cracked gas is larger than in both embodiments, and a larger amount of cracked gas can be held. This is effective for a structure for designing a large-capacity cell.

第4実施形態
図4は、本発明の第4実施形態に係る単電池を示す透視図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図、(d)は底面図、(e)は平面図である。第4実施形態では、第1空間10の底部に第2空間30が形成されている。また第1空間10の底部(第2空間30の頂部)に連通弁32が、第2空間30の底部に防爆弁31がそれぞれ形成されている。
Fourth Embodiment FIG. 4 is a perspective view showing a cell according to a fourth embodiment of the present invention, where (a) is a perspective view, (b) is a front view, (c) is a side view, and (d). Is a bottom view, and (e) is a plan view. In the fourth embodiment, the second space 30 is formed at the bottom of the first space 10. A communication valve 32 is formed at the bottom of the first space 10 (the top of the second space 30), and an explosion-proof valve 31 is formed at the bottom of the second space 30.

上記構成の第4実施形態の単電池によっても、過充電や異常発熱により電池要素24の電解液が分解されて、分解ガスにより第1空間10の内圧が上昇した際に、第2空間30の側面に設けられた連通弁32を介して分解ガスを第1空間10から第2空間30へ流入させることができる。これにより、その分第1空間10の内圧が減少して、電池ケースの破裂を抑制することができる。電解液の分解がさらに進行して、第1空間10および第2空間30の内圧が再び上昇した際にも、電池蓋11に設けられた防爆弁31が変形する。これにより、電池外部から目視により電池ケース内部の内圧が異常に上昇していることが確認でき、電池の内部状態を判断することができるので、良、不良の判断が可能であり交換が必要かどうかを容易に判断することができる。   Also in the unit cell of the fourth embodiment having the above-described configuration, when the electrolytic solution of the battery element 24 is decomposed due to overcharge or abnormal heat generation, and the internal pressure of the first space 10 is increased by the decomposition gas, the second space 30 The cracked gas can flow into the second space 30 from the first space 10 through the communication valve 32 provided on the side surface. Thereby, the internal pressure of the 1st space 10 reduces correspondingly, and the burst of a battery case can be suppressed. The explosion-proof valve 31 provided in the battery lid 11 is also deformed when the decomposition of the electrolyte further proceeds and the internal pressure of the first space 10 and the second space 30 rises again. As a result, it can be confirmed from the outside of the battery that the internal pressure inside the battery case has risen abnormally, and the internal state of the battery can be judged. It can be easily judged.

本実施形態では、第2空間が第1空間の底部に形成されており、かつ電池の外観上、両者が一体となって矩形を形成しているので、突起部分がなく、組電池に組む際に省スペースの観点から有効である。   In the present embodiment, since the second space is formed at the bottom of the first space and the two are integrated to form a rectangular shape on the appearance of the battery, there is no protruding portion and the battery is assembled to the assembled battery. It is effective from the viewpoint of space saving.

第5実施形態(第2空間が第1空間よりも減圧された例)
上述した第1〜第4の各実施形態においては、第2空間が第1空間よりも減圧されたことを好ましい態様としている。このような態様によれば、第2空間が第1空間よりも減圧されているので、第1空間と第2空間の圧力差が顕著となった分、連通弁32が素早く開くので、第1空間の内圧が極端に高くなる前に内圧を低下させることができる。また、第2空間が大気圧である場合と比較して、最初から減圧されている分、変形機構が機能するまでに多くの分解ガスを保持することができるという効果も奏する。
Fifth embodiment (example in which the second space is decompressed more than the first space)
In each of the first to fourth embodiments described above, a preferred aspect is that the second space is decompressed more than the first space. According to such an aspect, since the second space is depressurized more than the first space, the communication valve 32 opens quickly as much as the pressure difference between the first space and the second space becomes significant. The internal pressure can be reduced before the internal pressure of the space becomes extremely high. In addition, as compared with the case where the second space is at atmospheric pressure, there is also an effect that a large amount of cracked gas can be held until the deformation mechanism functions because the pressure is reduced from the beginning.

このような第5実施形態の製造方法について、説明する。図1〜4において、第1空間10と第2空間30の境界には、チェック弁33が設けられている。また、電池蓋11には、電解液注入口11が設けられている。チェック弁33は、第2空間から第1空間への一方向のみへ気体を流通させ、その逆方向には流通させない逆止弁である。まず、電解液注入口11を減圧用孔として用い、ここからの減圧によって第1空間10を減圧し、同時にチェック弁33の一方通行の作用により第2空間30の空気を第1空間10へ流通させることにより間接的に第2空間30をも減圧することができる。続いて注入口11から気体を第1空間に流入させて圧力を上昇させると、チェック弁33の逆流防止作用により第2空間30は減圧を維持したまま、第1空間10のみの圧力を上昇させることができる。これにより、第2空間30が第1空間10よりも減圧された電池ケースを製造することができる。   The manufacturing method of such 5th Embodiment is demonstrated. 1 to 4, a check valve 33 is provided at the boundary between the first space 10 and the second space 30. In addition, the battery lid 11 is provided with an electrolyte inlet 11. The check valve 33 is a check valve that allows gas to flow only in one direction from the second space to the first space and does not flow in the opposite direction. First, the electrolyte injection port 11 is used as a decompression hole, and the first space 10 is decompressed by the decompression from here. At the same time, the air in the second space 30 is circulated to the first space 10 by the one-way action of the check valve 33. By doing so, the second space 30 can also be decompressed indirectly. Subsequently, when gas is flowed into the first space from the inlet 11 to increase the pressure, the pressure in only the first space 10 is increased while the second space 30 is maintained at a reduced pressure by the backflow preventing action of the check valve 33. be able to. Thereby, the battery case in which the second space 30 is decompressed more than the first space 10 can be manufactured.

第6実施形態(第2空間に吸着剤を充填した例)
上記各実施形態においては、第2空間30に、分解ガスの吸着剤を充填することができる。このような態様によれば、連通弁32が開いて第1空間10から分解ガスが第2空間30に流入した際に、吸着剤は分解ガスや電解液蒸気を吸着するので、吸着剤が無い場合と比較してより多くの分解ガスを第2空間30に流入させることができ、電池ケースの内圧上昇を抑制することにより、第2空間を小型化できる。
Sixth embodiment (example in which second space is filled with adsorbent)
In each of the above embodiments, the second space 30 can be filled with an adsorbent of cracked gas. According to such an aspect, when the communication valve 32 is opened and the cracked gas flows into the second space 30 from the first space 10, the adsorbent adsorbs the cracked gas and the electrolyte solution vapor, so there is no adsorbent. More cracked gas can be caused to flow into the second space 30 than in the case, and the second space can be reduced in size by suppressing an increase in the internal pressure of the battery case.

以下、本発明の各構成要素について詳細に説明する。
シート状正極層
電池要素24を構成する正極層は、アルミニウムからなる正極集電体の両面に正極材料が結着した構造を有する。本実施例の正極材料としては、Li酸化物粉末を用い、導電フィラーとして、アセチレンブラック、ケッチエンブラック、VGCFなど挙げられる。
Hereinafter, each component of the present invention will be described in detail.
The positive electrode layer constituting the sheet-like positive electrode layer battery element 24 has a structure in which a positive electrode material is bound on both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum. As the positive electrode material of this example, Li oxide powder is used, and the conductive filler includes acetylene black, ketjen black, VGCF, and the like.

シート状負極層
電池要素24を構成する負極層は、銅などからなる負極集電体の両面に負極材料が結着した構造を有する。本実施例の負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料やLiと金属化合物を形成するSn、Pb、Coなどの合金を用いることができる。炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、活性炭、600〜1200℃で焼成した低温炭素体(例えば、易黒鉛性炭素前駆体として、ピッチ、メソフェーズピッチ、または難黒鉛化性炭素前駆体として、フェノール樹脂、キシレン樹脂、PPS、セルロース等)を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素などが挙げられる。
The negative electrode layer constituting the sheet-like negative electrode layer battery element 24 has a structure in which a negative electrode material is bound on both surfaces of a negative electrode current collector made of copper or the like. As the negative electrode material of this embodiment, a carbon material that occludes and releases lithium ions or an alloy such as Sn, Pb, and Co that forms a metal compound with Li can be used. Examples of the carbon material include natural graphite, artificial graphite, activated carbon, a low-temperature carbon body calcined at 600 to 1200 ° C. (for example, pitch, mesophase pitch as an easily graphitizable carbon precursor, or phenol as a non-graphitizable carbon precursor). Resin, xylene resin, PPS, cellulose, etc.) synthesized by heat treatment in an inert atmosphere.

シート状セパレータ層
電池要素24を構成するセパレータ層は、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンや不織布セパレータ、例えば、ポリエステル繊維、アラミド繊維を用いることができる。
As the separator layer constituting the sheet-like separator layer battery element 24, a polyolefin microporous separator such as polyethylene, polypropylene or a nonwoven fabric separator such as polyester fiber or aramid fiber can be used.

非水電解液
非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても良い。電解質としては、例えば過塩素酸リチウム(LiClO)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ素リチウム(LiBF)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCFSO)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CFSO]等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても良い。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、通常は0.2mol/L〜2mol/L程度である。 またLiTFSIを混合してもよい。加えて、電解液の保持する、ゲル電解質としてもよくその保持材料としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ビニリデンフロライド(VdF)やヘキサフルオロプロピレン(HFP)またはその誘導体、または共重合体を用いることができる。
Examples of the non- aqueous electrolyte non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ- Examples include butyrolactone (γ-BL), sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), and 2-methyltetrahydrofuran. Nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6), lithium boron tetrafluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethanesulfonate ( And lithium salts such as LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 3 ) 2 ]. The electrolyte may be used alone or in combination of two or more. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is usually about 0.2 mol / L to 2 mol / L. Further, LiTFSI may be mixed. In addition, it may be a gel electrolyte retained by the electrolytic solution, and the retaining material may be polyethylene oxide, polypropylene oxide, vinylidene fluoride (VdF), hexafluoropropylene (HFP) or a derivative thereof, or a copolymer. Can do.

蓄電素子作製
円筒、扁平巻でも積層形でも可能である。
A storage element manufacturing cylinder, flat winding or stacked type is also possible.

電極端子
正極端子20および負極端子22の電極端子には、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレスといった金属またはこれらを含む合金やこれら金属を母材にしてニッケルメッキを施したものが使用可能である。
As the electrode terminals of the electrode terminal positive electrode terminal 20 and the negative electrode terminal 22, a metal such as copper, nickel, aluminum, stainless steel, an alloy containing these, or a metal plated with these metals as a base material can be used.

電池ケース
アルミ、ステンレス合金、樹脂を用いることができるが、インパクト成型、トランスファープレス加工によって作製したアルミニウム合金が好ましい。
Although battery case aluminum, stainless steel alloy, and resin can be used, aluminum alloy produced by impact molding or transfer press processing is preferable.

第2空間(減圧トラップ部)
第2空間と第1空間の境界には電池要素のある第1空間からガスを導入する連通弁が装着されている。連通弁は設計圧力で開放される破壊弁であり、これを作製する方法は第2空間のケースにスリットを入れることや、薄膜のアルミ板を孔部に溶接し、破断する構造とすることや、孔部にゴム栓をすることにより、設計圧力で第2空間部に押し込まれて連通できるようにして作製できる。第2空間は、減圧するためのチェック弁がついており、第2空間のガスを一方向にのみ排気できる逆止弁となっている。
Second space (decompression trap)
At the boundary between the second space and the first space, a communication valve for introducing gas from the first space where the battery element is located is mounted. The communication valve is a release valve that is opened at the design pressure, and the method for producing this is to make a slit in the case of the second space, or to make a structure in which a thin aluminum plate is welded to the hole to break it. By making a rubber plug in the hole, the hole can be made to be communicated by being pushed into the second space with the design pressure. The second space is provided with a check valve for reducing the pressure, and is a check valve that can exhaust the gas in the second space only in one direction.

第2空間には好ましくは、電解液蒸気を吸着できる吸着剤を充填することが好ましい。電解液ミストが第2空間に入ると吸着し、体積減少するので、セル内部をより低圧化する効果がある。吸着剤としては比表面積の大きな多孔質体であればよく、例えば、ゼオライト、多孔質シリカ、活性炭など無機化合物からなる材料は自身が燃焼しないので好適である。形状は特に、0.5mm〜2mmの粒状、ペレット状、破砕状、活性炭が好ましい。粒子径が小さくなると、ガス流入の圧力で、セル内部や外部へ飛び散る。また、大きくなりすぎると、ケース内への充填性が悪くなり、充填量が減るため、電解液吸着による、低圧化の十分な効果が得られにくい。   The second space is preferably filled with an adsorbent that can adsorb electrolyte vapor. When the electrolyte mist enters the second space, it is adsorbed and the volume is reduced, which has the effect of lowering the pressure inside the cell. The adsorbent may be a porous body having a large specific surface area. For example, a material made of an inorganic compound such as zeolite, porous silica, or activated carbon is suitable because it does not burn itself. The shape is particularly preferably 0.5 mm to 2 mm in granular form, pellet form, crushed form, or activated carbon. When the particle size becomes smaller, the gas flows in and out of the cell due to the pressure of gas inflow. On the other hand, if it is too large, the filling property in the case is deteriorated and the filling amount is reduced, so that it is difficult to obtain a sufficient effect of reducing the pressure by the electrolytic solution adsorption.

第2空間の体積の設定は、事前に過充電試験や釘刺し試験などの内部短絡模擬試験をおこない、このときの電解液の気化量や電解液分解によるガス発生量のデータを取り、異常時の内部圧力を想定する。次に、連通弁解放後のセル内部の圧力が0.8MPaを超えないように第2空間の大きさを設計する。防爆弁はそれより高い開放圧力、例えば1.0MPaなどのように設定する。   The volume of the second space is set in advance by conducting internal short-circuit simulation tests such as overcharge tests and nail penetration tests, and taking data on the amount of vaporization of the electrolyte and the amount of gas generated by the decomposition of the electrolyte. Assume the internal pressure of Next, the size of the second space is designed so that the pressure inside the cell after the communication valve is released does not exceed 0.8 MPa. The explosion-proof valve is set to a higher opening pressure, for example, 1.0 MPa.

連通弁
連通弁は、セルの圧力が急激に上昇したときに、0.1〜0.6MPaで破壊され第2空間へガスを流入させる。
The communication valve communication valve breaks at 0.1 to 0.6 MPa and allows gas to flow into the second space when the cell pressure rapidly increases.

防爆弁
端子と一体化されている蓋材にラプチャーディスクを装着するか、ケース側面に圧力開放のスリットをいれ、設計圧力以上、例えば1.0〜1.2Mpa以上で変形させ万一のセルの破裂を防止する。
Attach a rupture disk to the lid material integrated with the explosion-proof valve terminal, or insert a pressure release slit on the side of the case, and deform it above the design pressure, for example, 1.0 to 1.2 Mpa or more. Prevent rupture.

減圧
減圧は、注液口からロータリーポンプ等によりで排気して減圧をする。第1空間内が減圧されると、差圧でチェック弁が開き、第2空間のガスも排気される。減圧後、そのまま電解液を注入することもできる。チェック弁の装着により、電解液は、減圧部には入らない。また、減圧が可能であればチェック弁は装着しなくとも良い。例えば活性炭が充填されたケースを80℃以上に過熱し、この状態でYAG溶接して封口して第2空間部を生成する。温度が低下すると、内部の圧力が減少し、減圧部が完成するなどの方法で作製できる。
Depressurization and depressurization are performed by evacuating from the injection port with a rotary pump or the like. When the pressure in the first space is reduced, the check valve is opened by the differential pressure, and the gas in the second space is also exhausted. After decompression, the electrolytic solution can be injected as it is. By installing the check valve, the electrolyte does not enter the decompression section. Further, if the pressure can be reduced, the check valve need not be mounted. For example, a case filled with activated carbon is heated to 80 ° C. or higher, and in this state, YAG welding is performed to seal the second space portion. When the temperature is lowered, the internal pressure is reduced and the pressure reducing unit is completed.

以下、本発明の具体的な作製例について説明する。
電極は、正極の塗工幅120mm、負極塗工幅125mmであり、未塗工部が10mmの電極体を用いた。セパレータ厚みは25μmのものを用いた。負極の集電箔としてCu箔は厚み14μmの箔を用い、正極の集電箔としてAl箔は20μmの箔を用いた。正極活物質として粒径D50=12μmのLiNi0.33Mn0.33Co0.33を用い、負極活物質は、粒径22μmの人造黒鉛粒子を用いた。PVDFをバインダを用いて電極を作製しの電極体プレス後の活物質層の厚みはそれぞれ100μmとした。負極の電極密度は1.5g/cm、正極の電極密度は3.85g/cmであった。
Hereinafter, specific production examples of the present invention will be described.
As the electrode, an electrode body having a positive electrode coating width of 120 mm, a negative electrode coating width of 125 mm, and an uncoated portion of 10 mm was used. A separator having a thickness of 25 μm was used. As the negative electrode current collector foil, a Cu foil was used with a thickness of 14 μm, and as the positive electrode current collector foil, an Al foil was used with a 20 μm foil. LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 having a particle diameter D 50 = 12 μm was used as the positive electrode active material, and artificial graphite particles having a particle diameter of 22 μm were used as the negative electrode active material. The thickness of the active material layer after the electrode body press which produced the electrode using PVDF and the binder was 100 micrometers, respectively. The electrode density of the negative electrode was 1.5 g / cm 2 , and the electrode density of the positive electrode was 3.85 g / cm 3 .

1)素子作製
セパレータを、2軸の巻き芯で巻き取り、セパレータ間に正、負極を挿入して倦廻した。終了後、巻き芯を抜き、厚み18mmの扁平の素子体を作製した。正極、負極に未塗工部を左右に出して作製した。
1) The element manufacturing separator was wound with a biaxial core, and the positive and negative electrodes were inserted between the separators and wound. After completion, the winding core was removed to produce a flat element body having a thickness of 18 mm. An uncoated portion was formed on the left and right sides of the positive electrode and the negative electrode.

2)溶接方法
二つの素子を束ねて、両端部に形成された箔に幅45mm、厚み0.3mmのCu板で作製されたリードタブを当てて上から超音波溶接を行い、これを、表、裏二箇所で行った。正極も同様に4mm、厚み0.5mmのAl板で溶着を行った。ケースと素子の絶縁をおこなうために端子の溶着部を含めた素子全体をポリエステル製の樹脂シートで覆った。
2) Welding method Two elements are bundled, a lead tab made of a Cu plate having a width of 45 mm and a thickness of 0.3 mm is applied to the foil formed at both ends, and ultrasonic welding is performed from above. I went in two places. Similarly, the positive electrode was welded with an Al plate having a thickness of 4 mm and a thickness of 0.5 mm. In order to insulate the case and the element, the entire element including the welded portion of the terminal was covered with a polyester resin sheet.

3)蓋部の作製
蓋部は正、負極の端子を備えた2mmの板である。蓋部には、注液口、連通弁用、チェックバルブ用の3つの穴を開けている。0.4MPaで作動する連通弁を作製するため、蓋部の穴に厚さ0.2mmのアルミ板をYAGで溶接して破裂弁を作製した。もう一方の孔に、チェック弁を差込で蓋部とYAGレーザーで溶接した。チェック弁の動作圧は7kPaのものを用いた。
3) Production of lid The lid is a 2 mm plate with positive and negative terminals. The lid has three holes for a liquid injection port, a communication valve, and a check valve. In order to produce a communication valve that operates at 0.4 MPa, a 0.2 mm thick aluminum plate was welded to the hole in the lid portion with YAG to produce a rupture valve. A check valve was inserted into the other hole and welded to the lid with a YAG laser. The check valve operating pressure was 7 kPa.

4)第2空間の作製
底面38mm×90mmで深さ20mm、ケース肉厚0.5mmのアルミケースをインパクト成型し作製した。内部に活性炭粒子(クラレケミカル製、GG)を入れ、セルの蓋部(端子のついたプレート)と突き合わせて、YAG溶接で減圧部と蓋部を一体化して封口した。
4) Production of second space An aluminum case having a bottom surface of 38 mm × 90 mm, a depth of 20 mm, and a case thickness of 0.5 mm was produced by impact molding. Activated carbon particles (manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd., GG) were placed inside, and the cell lid part (plate with terminals) was abutted, and the decompression part and lid part were integrated and sealed by YAG welding.

5)リード接続
素子から出ている正、負極のリード板をケースの蓋部の端子部に溶接し接合した。
5) The positive and negative lead plates coming out from the lead connecting element were welded and joined to the terminal portion of the case lid.

6)封口
5)で作製した素子とケースの蓋が一体となったものをセルケースにいれ、YAGレーザーでケースと蓋を溶接して封口した。ケースはアルミニウム合金A3003を用いて、トランスファープレスにより作製した、ケース肉厚1.0mm、厚さ40mm、高さ120mm 幅160mmのケースを用いた。
6) The element prepared in the sealing 5) and the case lid were integrated into a cell case, and the case and lid were welded and sealed with a YAG laser. As the case, a case having a case thickness of 1.0 mm, a thickness of 40 mm, a height of 120 mm, and a width of 160 mm, produced by transfer press using aluminum alloy A3003 was used.

7)第2空間(減圧部)の減圧
セルを真空乾燥炉にいれ、ロータリーポンプで減圧した。セル内部は、注液口より減圧される。これにより減圧部の圧力の方が高くなるのでチェック弁が開き、減圧部のガスがセル内部に放出される。よって、減圧部、セル内部ともに減圧される。さらに60℃で24hr真空乾燥した。乾燥炉内に露点−70℃の空気を導入し、炉の外に取り出した。これにより減圧部が完成した。
7) The decompression cell in the second space (decompression unit) was placed in a vacuum drying furnace and decompressed with a rotary pump. The inside of the cell is depressurized from the liquid inlet. As a result, the pressure in the decompression unit becomes higher, so the check valve is opened and the gas in the decompression unit is released into the cell. Therefore, both the decompression part and the inside of the cell are decompressed. Furthermore, it vacuum-dried at 60 degreeC for 24 hours. Air having a dew point of −70 ° C. was introduced into the drying furnace and taken out of the furnace. Thereby, the decompression part was completed.

8)含浸
グローブボックス内でセル内部を減圧し、その後、電解液1.0M LiPF/(EC+DMC+EMC)を注入して、含浸を行った。4.2Vまで0.2Cの電流でCCCV充電を24時間行った。その後、減圧して脱泡して、注液口にゴム栓をしてセルを完成させた。
8) The inside of the cell was depressurized in the impregnation glove box, and then impregnation was performed by injecting an electrolyte solution 1.0 M LiPF 6 / (EC + DMC + EMC). CCCV charging was performed for 24 hours at a current of 0.2 C up to 4.2 V. Thereafter, degassing was performed under reduced pressure, and a rubber stopper was plugged into the injection port to complete the cell.

本発明によれば、組電池を構成する各単電池は異常時の分解ガスが外部に放出されることを抑制することから、車載用リチウムイオン2次電池システムに適用して極めて有望である。   According to the present invention, each unit cell constituting the assembled battery suppresses the release of decomposition gas at the time of abnormality to the outside, and is therefore very promising when applied to an in-vehicle lithium ion secondary battery system.

C…単電池、
10…電池ケース(第1空間)、
11…電池蓋、
12…電解液注入口、
20…正極端子、
21…正極リード板、
22…負極端子、
23…負極リード板、
24…電池要素、
24a…正極集電箔、
24b…負極集電箔、
30…第2空間、
31…防爆弁、
32…連通弁、
33…チェック弁。

C: Single cell,
10 ... Battery case (first space),
11 ... Battery cover,
12 ... electrolyte inlet,
20: Positive terminal,
21 ... Positive electrode lead plate,
22: negative terminal,
23 ... negative electrode lead plate,
24 ... Battery element,
24a ... positive electrode current collector foil,
24b ... negative electrode current collector foil,
30 ... second space,
31 ... Explosion-proof valve,
32 ... Communication valve,
33 ... Check valve.

Claims (5)

非水系電解液を有する電池要素と、前記電池要素を収容する電池ケースとを備えた2次電池であって、
前記電池ケースは、第1空間と第2空間とに区画され、
前記第1空間には、前記電池要素が収容され、
前記第1空間と前記第2空間との境界には、前記第1空間に所定の圧力が掛かると前記第1空間と前記第2空間とを連通させる連通弁が設けられていることを特徴とする2次電池。
A secondary battery comprising a battery element having a non-aqueous electrolyte and a battery case containing the battery element,
The battery case is partitioned into a first space and a second space,
The battery element is accommodated in the first space,
The boundary between the first space and the second space is provided with a communication valve that connects the first space and the second space when a predetermined pressure is applied to the first space. Secondary battery to do.
前記第2空間は、前記第1空間よりも減圧されていることを特徴とする請求項1に記載の2次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the second space is decompressed more than the first space. 前記第2空間には、圧力によって変形する変形機構が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の2次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the second space is provided with a deformation mechanism that is deformed by pressure. 前記第2空間には、吸着剤が充填されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の2次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the second space is filled with an adsorbent. 請求項2に記載の2次電池の製造方法であって、
前記第1空間は、前記電池ケース外部に面する部分に減圧用孔を有し、
前記第1空間と前記第2空間の境界には、前記第1空間が前記第2空間よりも減圧された場合に前記第2空間から前記第1空間への一方向のみに気体を通すためのチェック弁を有し、
前記減圧用孔から前記第1空間を減圧するとともに前記チェック弁を通じて前記第2空間を減圧し、
前記減圧用孔から前記第1空間に気体を導入することを特徴とする2次電池の製造方法。
A method for manufacturing a secondary battery according to claim 2,
The first space has a decompression hole in a portion facing the outside of the battery case,
When the first space is depressurized more than the second space, the boundary between the first space and the second space allows gas to pass in only one direction from the second space to the first space. Has a check valve,
Depressurizing the first space from the decompression hole and depressurizing the second space through the check valve;
A method of manufacturing a secondary battery, wherein gas is introduced into the first space from the decompression hole.
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