JP2013073873A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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大倫 若林
Yasushi Nakagiri
康司 中桐
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泰彦 日名
Takahiro Aoyama
高弘 青山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce risk that an electrode group moves to a sealing plate side and blocks a gas discharge passage accompanying discharge of large amount of gas generated inside of a battery to outside in an abnormal case.SOLUTION: A structure in which an upper insulation plate disposed between the electrode group and the sealing plate and an internal core disposed on a center part of the electrode group are integrally molded is used. Therefore, strength of the center part of the upper insulation plate on which discharge pressure of gas concentrates in an abnormal case can be increased and movement of the electrode group due to breakage of the upper insulation plate can be suppressed. Thereby, blocking of the gas discharge passage can be prevented and safety of the battery can be improved.

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関し、特に円筒形電池における安全性を向上させるための構造に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a structure for improving safety in a cylindrical battery.

円筒形電池は、一般に、有底円筒形の金属製の電池ケースに発電要素を電解質とともに収容し、その開口部を封口板(組立封口体を含む)により封口して密閉し構成される。リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池において、発電要素となる電極群は、例えば正極と負極との間にセパレータを配して渦巻き状に巻回して構成される。セパレータは、正極と負極との間を絶縁するとともに、電解質を保持する機能を有している。また、封口板と電池ケースには、それぞれ正極又は負極から導出された正極リード又は負極リードが接続され、正極又は負極の外部端子となっている。電池ケースに挿入された電極群と封口板との間には上部絶縁板が設けられ、電極群と電池ケースとの間には下部絶縁板が設けられることで、電極群は封口板や電池ケースと電気的に絶縁されている。電池ケースには、上部絶縁板の上部に、内側に突出する溝部が形成されており、この溝部によって上部絶縁板の上部方向への移動は抑制され、電極群は上部絶縁板により固定されている。   In general, a cylindrical battery is configured such that a power generation element is housed together with an electrolyte in a bottomed cylindrical metal battery case, and the opening is sealed with a sealing plate (including an assembly sealing body). In a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery, an electrode group serving as a power generation element is configured by, for example, winding a separator between a positive electrode and a negative electrode and winding it in a spiral shape. The separator has a function of insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolyte. Further, a positive electrode lead or a negative electrode lead derived from the positive electrode or the negative electrode is connected to the sealing plate and the battery case, respectively, and serves as an external terminal of the positive electrode or the negative electrode. An upper insulating plate is provided between the electrode group inserted in the battery case and the sealing plate, and a lower insulating plate is provided between the electrode group and the battery case, so that the electrode group can be a sealing plate or a battery case. And is electrically insulated. In the battery case, a groove portion protruding inward is formed on the upper portion of the upper insulating plate, and the movement of the upper insulating plate in the upper direction is suppressed by the groove portion, and the electrode group is fixed by the upper insulating plate. .

このような非水電解質二次電池(以下、単に「電池」と称すこともある)では、落下等によって外部から強い衝撃が加えられることで、電極群が電池ケース内で移動して破損する可能性があった。   In such a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter sometimes simply referred to as “battery”), a strong impact is applied from the outside due to dropping or the like, so that the electrode group can move and be damaged in the battery case. There was sex.

上記問題に対して、例えば、電極群の周辺部に対応するように突起を設けた上部絶縁板を用い、電極群の移動を抑制することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、弾性体形状に加工された上部絶縁板の中央に貫通孔を形成し、その貫通孔に中芯を圧入させて、上部絶縁板を電池ケースの内壁と中芯で突っ張って固定することで、電極群の移動を抑制する構造も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In response to the above problem, for example, it has been proposed to suppress the movement of the electrode group by using an upper insulating plate provided with a protrusion so as to correspond to the peripheral part of the electrode group (see, for example, Patent Document 1). In addition, by forming a through hole in the center of the upper insulating plate processed into an elastic body shape, press the center core into the through hole, and fix the upper insulating plate by stretching with the inner wall and the center core of the battery case A structure for suppressing the movement of the electrode group has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2006−351471号公報JP 2006-351471 A 特開2003−317805号公報JP 2003-317805 A

一般的な非水電解質二次電池は、過充電や内部短絡などの異常により、電池ケース内でガスが発生した場合に備えて、電池ケースの内部圧力が所定値に達したときに作動するガス排出機構を封口板に有している。   A general non-aqueous electrolyte secondary battery is a gas that operates when the internal pressure of the battery case reaches a predetermined value in preparation for the occurrence of gas in the battery case due to abnormalities such as overcharging or internal short circuit. A discharge mechanism is provided on the sealing plate.

しかしながら、近年、電子機器の多機能化に伴って、電池の高容量化が進んでおり、上記のような異常が発生したときのガス発生量も、ますます多くなることが想定される。   However, in recent years, with the increase in the number of functions of electronic devices, the capacity of batteries has been increasing, and it is expected that the amount of gas generated when an abnormality such as that described above will increase.

そのような状況において、電池の異常により、上記封口板のガス排出機構が作動した場合、特許文献1のような上部絶縁板では、ガスの排出圧力が集中する中央部付近の強度が弱く、上部絶縁板が中央部で破壊される可能性があった。したがって、電極群が上部へ移動し、封口板に形成されたガス排出流路を遮断する危険性があった。   In such a situation, when the gas discharge mechanism of the sealing plate is activated due to the abnormality of the battery, the upper insulating plate as in Patent Document 1 has a weak strength near the central portion where the gas discharge pressure is concentrated, There was a possibility that the insulating plate was broken at the center. Therefore, there is a risk that the electrode group moves to the upper part and blocks the gas discharge channel formed in the sealing plate.

一方、特許文献2のように、弾性体形状に加工された上部絶縁板の貫通孔に中芯を圧入
すると、電極群が上部絶縁板によって押圧され、損傷することがある。また、上部絶縁板が変形し、その高さ位置や水平度がばらついてしまうことで、電池ケースに上部絶縁板の移動を抑制する溝部を形成する工程で、上部絶縁板が噛みこまれ、破損することがある。
On the other hand, as in Patent Document 2, when the core is pressed into the through hole of the upper insulating plate processed into an elastic body shape, the electrode group may be pressed and damaged by the upper insulating plate. In addition, the upper insulating plate is deformed and its height position and levelness varies, so the upper insulating plate is bitten and damaged in the process of forming a groove part that suppresses the movement of the upper insulating plate in the battery case. There are things to do.

本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、生産性が高く、異常時においても、ガス排出流路を遮断せず、電池ケース外部に速やかにガスを排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is highly productive. Even when an abnormality occurs, the gas discharge flow path is not shut off, and the gas is quickly discharged outside the battery case, thereby being excellent in safety. An object is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery.

上記目的を達成するために、本発明の非水電解質二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する有底円筒形の電池ケースに収納し、前記開口部をガス排出機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、前記電極群と前記封口板との間には上部絶縁板が配され、前記電池ケースには、前記上部絶縁板の上部において内側に突出する溝部が形成されており、前記電極群の中央部には中芯が配されており、前記上部絶縁板と前記中芯とは一体成形された構造体であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention accommodates an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound through a separator in a bottomed cylindrical battery case having an opening, A nonaqueous electrolyte secondary battery in which the opening is sealed with a sealing plate having a gas discharge mechanism, and an upper insulating plate is disposed between the electrode group and the sealing plate, and the battery case includes A groove portion that protrudes inward is formed at the upper portion of the upper insulating plate, and a central core is disposed at the center of the electrode group, and the upper insulating plate and the central core are integrally formed structures. It is characterized by being.

本発明によれば、上部絶縁板と中芯とが一体成形された構造体であるため、中芯を上部絶縁板に圧入する必要がない。したがって、上部絶縁板に押圧されることでの電極群の損傷や、上部絶縁板が変形することでの組み立て工程時の破損を防ぎ、製造不良を低減することができる。   According to the present invention, since the upper insulating plate and the core are integrally formed, it is not necessary to press-fit the core into the upper insulating plate. Accordingly, it is possible to prevent damage to the electrode group due to being pressed by the upper insulating plate and damage during the assembly process due to deformation of the upper insulating plate, and reduce manufacturing defects.

また、本発明の上部絶縁板の中央部は、中芯と一体成形されているため強度が強い。そのため、電池の異常で多量のガスが発生し、中央部付近のガス排出圧力が増加した場合であっても、上部絶縁板の破損を防ぎ、電極群の上部への移動が抑制されることで、封口板のガス排出流路は確保される。しがって、異常時のガスを電池ケース外部に速やかに排出でき、安全性に優れた非水電解質二次電池を実現できる。   In addition, the central portion of the upper insulating plate of the present invention is strong because it is integrally formed with the core. Therefore, even when a large amount of gas is generated due to battery abnormality and the gas discharge pressure near the center increases, damage to the upper insulating plate is prevented, and movement to the upper part of the electrode group is suppressed. The gas discharge channel of the sealing plate is secured. Therefore, the gas at the time of abnormality can be quickly discharged out of the battery case, and a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in safety can be realized.

本発明によれば、生産性が高く、異常時においても、ガス排出流路を遮断せず、電池ケース外部に効率的にガスを排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the present invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery is excellent in safety because it is highly productive and does not block the gas discharge channel even in an abnormal state, and efficiently discharges the gas to the outside of the battery case. Can be provided.

本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る上部絶縁板と中芯を一体成形した構造体の斜視図The perspective view of the structure which integrally molded the upper insulating board and center core which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る非水電解質二次電池の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on other embodiment of this invention. (a)本発明の他の実施形態に係る上部絶縁板と中芯を一体成形した構造体の上面図、及び(b)断面図(A) Top view of a structure in which an upper insulating plate and a core according to another embodiment of the present invention are integrally formed, and (b) a sectional view

本発明の非水電解質二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する有底円筒形の電池ケースに収納し、前記開口部をガス排出機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、前記電極群と前記封口板との間には上部絶縁板が配され、前記電池ケースには、前記上部絶縁板の上部において内側に突出する溝部が形成されており、前記電極群の中央部には中芯が配されており、前記上部絶縁板と前記中芯とは一体成形された構造体であることを特徴とする。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention stores an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound through a separator in a bottomed cylindrical battery case having an opening, and the opening has a gas discharge mechanism. A non-aqueous electrolyte secondary battery sealed with a sealing plate having an upper insulating plate disposed between the electrode group and the sealing plate; A protruding groove is formed, a central core is disposed at the center of the electrode group, and the upper insulating plate and the central core are integrally formed structures.

上述したように、本発明では、上部絶縁板と中芯とが一体成形された構造体を用いることで、中芯を上部絶縁板の貫通孔へ圧入する必要が無く、上部絶縁板に押圧されることでの電極群の損傷や、上部絶縁板が変形することでの組み立て工程時の破損を防ぎ、製造不
良を防ぐことができる。
As described above, in the present invention, by using a structure in which the upper insulating plate and the core are integrally formed, there is no need to press-fit the core into the through hole of the upper insulating plate, and the upper insulating plate is pressed against the upper insulating plate. Therefore, it is possible to prevent damage to the electrode group due to the above, and damage during the assembly process due to deformation of the upper insulating plate, thereby preventing manufacturing defects.

また、中芯を挿入することで、上部絶縁板の設置も同時に完了するため、工数を低減でき、さらに、中芯と一体成形されているため、上部絶縁板の高さ位置、水平度を精度良く設置することができる。したがって、例えば、上部絶縁板の底面から中芯の端部までの距離を設定しておき、中芯の端部を電池ケースの底面に突き当たるまで挿入することで、上部絶縁板の高さ方向の位置合わせができ、また電極群が収容される空間(電池ケースと上部絶縁板で囲まれる空間)を容易に精度良く規定することが可能となる。   In addition, by inserting the center core, the installation of the upper insulating plate is completed at the same time, so the number of man-hours can be reduced, and since it is integrally molded with the center core, the height position and levelness of the upper insulating plate are accurate. It can be installed well. Therefore, for example, by setting the distance from the bottom surface of the upper insulating plate to the end of the core, and inserting the end of the core until it hits the bottom surface of the battery case, Positioning can be performed, and a space (a space surrounded by the battery case and the upper insulating plate) in which the electrode group is accommodated can be easily and accurately defined.

上述したように、巻回して構成した電極群を有する電池では、中央部に空隙が存在するため、電池の異常時に急激な圧力上昇が起こった場合、電池ケース内部における圧力は均等ではなく、特に、その中央部の圧力密度が瞬時に高くなる。したがって、電極群の上部に位置する上部絶縁板においても、その中央部にかかる圧力が高くなる。   As described above, in the battery having the electrode group formed by winding, since there is a gap in the center portion, when a sudden pressure rise occurs when the battery is abnormal, the pressure inside the battery case is not uniform, especially The pressure density at the center increases instantaneously. Therefore, the pressure applied to the central portion of the upper insulating plate located above the electrode group is also increased.

これに対し、本発明では、上部絶縁板は中芯と一体化されているため強度が強く、その破壊を防ぐことができる。したがって、上部絶縁板が電極群の移動を抑制することで、ガス排出流路を確保し、電池ケース外部に速やかにガスを排出することができる。また、上部絶縁板の強度が強くなるため、上部絶縁板に設けるガス排出のための貫通孔を大きくすることが可能となり、それによっても、ガスをより効率よく排出することができる。なお、本発明の上部絶縁板において、中央部付近の厚みが厚くなるよう構成してもよい。これにより、上部絶縁板の強度をさらに向上することができる。   On the other hand, in the present invention, since the upper insulating plate is integrated with the center core, the strength is high and the destruction can be prevented. Therefore, the upper insulating plate suppresses the movement of the electrode group, so that a gas discharge channel can be secured and gas can be quickly discharged outside the battery case. In addition, since the strength of the upper insulating plate is increased, it is possible to enlarge the through hole for gas discharge provided in the upper insulating plate, and thereby the gas can be discharged more efficiently. In the upper insulating plate of the present invention, the thickness near the center may be increased. Thereby, the strength of the upper insulating plate can be further improved.

本発明において、上部絶縁板と中芯とを一体成形した構造体は、例えば、金属製の中芯を樹脂射出成形の金型にはめ込み、当該中芯の端部に、上部絶縁板を樹脂モールド成形することによって形成することができる。この場合、中芯と上部絶縁板の接続部における強度を確保するために、できるだけ接続部の面積を広くすることが望ましい。具体的には、樹脂と接触する中芯の部位に凹凸を設けてもよく、中芯の端部を上部絶縁板の上面に沿うよう径を広げた形状としてもよい。さらに、樹脂の射出成形等により、上部絶縁板と中芯とを同一の樹脂で形成することもできる。また、金属の鋳造等によって一体成形し、上部絶縁板の少なくとも電極群と当接する面を絶縁体で被覆することで形成してもよい。このように硬度の高い金属で構造体を形成した場合は、さらに上部絶縁板の強度を向上することができ、より効果的に電極群の移動を抑制することができる。   In the present invention, the structure in which the upper insulating plate and the core are integrally molded is, for example, a metal core inserted into a resin injection mold, and the upper insulating plate is resin-molded at the end of the core. It can be formed by molding. In this case, in order to ensure the strength at the connection portion between the core and the upper insulating plate, it is desirable to make the connection area as wide as possible. Specifically, irregularities may be provided in the portion of the central core that comes into contact with the resin, and the end portion of the central core may have a shape in which the diameter is expanded along the upper surface of the upper insulating plate. Furthermore, the upper insulating plate and the core can be formed of the same resin by resin injection molding or the like. Alternatively, the upper insulating plate may be integrally formed by casting or the like, and at least a surface that contacts the electrode group may be covered with an insulator. When the structure is formed of a metal having a high hardness as described above, the strength of the upper insulating plate can be further improved, and the movement of the electrode group can be more effectively suppressed.

上記構造体に用いる樹脂としては、耐熱性の観点からポリオレフィン系樹脂及びポリイミド系樹脂から選ばれる少なくとも1種からなることが好ましい。また、耐熱性および強度の観点から、ガラスクロスを基材とし無機添加剤を含むフェノール樹脂から構成されていてもよい。上記無機添加物としては、アルミナ、シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、及び炭酸カルシウムからなる群より選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。   The resin used for the structure is preferably at least one selected from polyolefin resins and polyimide resins from the viewpoint of heat resistance. Moreover, from a viewpoint of heat resistance and strength, the glass cloth may be a base material and may be composed of a phenol resin containing an inorganic additive. The inorganic additive is preferably at least one selected from the group consisting of alumina, silica, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and calcium carbonate.

また、上記構造体に用いられる金属としては、鉄、アルミ、アルミ合金、銅、ステンレス鋼等を用いることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use iron, aluminum, an aluminum alloy, copper, stainless steel, etc. as a metal used for the said structure.

また、本発明による非水電解質二次電池において、構造体を構成する上部絶縁板は、湾曲した形状であって、電極群の方向に湾曲していることが好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, it is preferable that the upper insulating plate constituting the structure has a curved shape and is curved toward the electrode group.

このような構成によれば、上部絶縁板の中央部にかかる圧力が高くなっても、湾曲した形状により、さらに中央部の強度が強くなり、上部絶縁板の破壊を抑えることができる。その結果、電極群の移動によるガス排出流路の遮断を防止し、電池外部に効率的にガスを排出することができる。さらに、仮に上部絶縁板が封口板の方向に移動し、上部絶縁板の
外縁部が封口板と接触したとしても、電極群方向に湾曲している構造であるため、封口板と上部絶縁板との間の空間が保持され、封口板のガス排出流路を塞ぐことを防ぐことができる。また、電極群の移動を抑制するには、上部絶縁板は厚いほど強度が高く望ましいが、湾曲した形状とすることで、薄く形成しても強度が維持できるため、安価に作成することが可能となる。
According to such a configuration, even if the pressure applied to the central portion of the upper insulating plate is increased, the curved shape further increases the strength of the central portion, and the destruction of the upper insulating plate can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the gas discharge channel from being blocked by the movement of the electrode group, and to efficiently discharge the gas to the outside of the battery. Furthermore, even if the upper insulating plate moves in the direction of the sealing plate and the outer edge portion of the upper insulating plate is in contact with the sealing plate, the structure is curved in the direction of the electrode group. It is possible to prevent the gas discharge flow path of the sealing plate from being blocked. In order to suppress the movement of the electrode group, the thicker the upper insulating plate, the higher the strength, which is desirable. It becomes.

また、本発明において、湾曲した上部絶縁板は、その曲率が0.02/mm以上0.07/mm以下であることが望ましい。曲率が0.02/mmより小さい場合は、変形に対する耐圧が低く、電極群の移動を十分抑制できないため望ましくない。また、0.07/mmより大きい場合は、電池内部空間の利用効率の観点から望ましくない。   In the present invention, the curved upper insulating plate desirably has a curvature of 0.02 / mm or more and 0.07 / mm or less. A curvature smaller than 0.02 / mm is not desirable because the pressure resistance against deformation is low and the movement of the electrode group cannot be sufficiently suppressed. Moreover, when larger than 0.07 / mm, it is undesirable from a viewpoint of the utilization efficiency of battery internal space.

また、本発明において、上部絶縁板は、その厚みが0.3mm以上1.0mm以下であることが望ましい。0.3mmより薄いと十分な変形に対する耐圧が得られなく、電極群の移動の抑制効果が小さくなるため望ましくない。また、1.0mmより厚くすると、電池ケース内で必要以上の体積を占め容量を損なってしまう上、コストの観点からも望ましくない。   In the present invention, the upper insulating plate preferably has a thickness of 0.3 mm to 1.0 mm. If it is thinner than 0.3 mm, it is not desirable because a sufficient pressure resistance against deformation cannot be obtained, and the effect of suppressing the movement of the electrode group becomes small. On the other hand, if it is thicker than 1.0 mm, it occupies more volume than necessary in the battery case and the capacity is lost, and it is not desirable from the viewpoint of cost.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. Moreover, it can change suitably in the range which does not deviate from the range which has the effect of this invention.

(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施の形態に係る円筒形のリチウムイオン二次電池の概略断面図であり、図2は、図1の電池に用いられる上部絶縁板と中芯を一体成形した構造体を示す斜視図である。図1の電池100は、円筒形のリチウムイオン二次電池であり、正極1と、負極2と、それらの間に介在するセパレータ3とを渦巻き状に巻回して構成された電極群4を備えている。電極群4は、非水電解質(不図示)とともに有底円筒形の金属製の電池ケース5に収納される。電池ケース5の開口部は、アウターガスケット7を介して封口板19により封口され、これにより電極群4および非水電解質は電池ケース5の内部に密閉される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a structure in which an upper insulating plate and a core used in the battery of FIG. 1 are integrally formed. It is a perspective view which shows a body. A battery 100 in FIG. 1 is a cylindrical lithium ion secondary battery, and includes an electrode group 4 formed by spirally winding a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3 interposed therebetween. ing. The electrode group 4 is housed in a bottomed cylindrical metal battery case 5 together with a nonaqueous electrolyte (not shown). The opening of the battery case 5 is sealed by the sealing plate 19 through the outer gasket 7, whereby the electrode group 4 and the nonaqueous electrolyte are sealed inside the battery case 5.

ここで、電池ケース5の内部には、上部絶縁板10と中芯18とが一体成形された構造体20が設置され、この構造体20の中芯18部分を電極群4の中央空隙部に挿入することで、電極群4の上側に、構造体20の上部絶縁板10部分が配置される。上部絶縁板10の外縁部は、電池ケースに形成された溝部17で支持され、電極群は上部絶縁板10により固定される。また、電極群4の下側には下部絶縁板16が、配設される。   Here, a structure 20 in which the upper insulating plate 10 and the core 18 are integrally formed is installed inside the battery case 5, and the core 18 portion of the structure 20 is used as a central gap portion of the electrode group 4. By inserting, the upper insulating plate 10 portion of the structure 20 is disposed above the electrode group 4. The outer edge portion of the upper insulating plate 10 is supported by a groove portion 17 formed in the battery case, and the electrode group is fixed by the upper insulating plate 10. A lower insulating plate 16 is disposed below the electrode group 4.

封口板19は、導体からなる、ハット状の端子板11、環状のPTC(positive temperature coefficient: 正温度係数)サーミスタ板12、円形の上側弁体13および下側弁体14、フィルター6、及び絶縁体からなる環状のインナーガスケット15から構成される。インナーガスケット15は上側弁体13の周縁部と下側弁体14の周縁部との間に配設されて、上側弁体13の周縁部と下側弁体14の周縁部とが接触するのを防いでいる。また、インナーガスケット15は、フィルター6と端子板11の周縁部とが接触しないように、両者の間に介在される。   The sealing plate 19 includes a conductor-shaped terminal plate 11, an annular PTC (positive temperature coefficient) thermistor plate 12, a circular upper valve body 13 and a lower valve body 14, a filter 6, and an insulation It is comprised from the cyclic | annular inner gasket 15 which consists of a body. The inner gasket 15 is disposed between the peripheral portion of the upper valve body 13 and the peripheral portion of the lower valve body 14 so that the peripheral portion of the upper valve body 13 and the peripheral portion of the lower valve body 14 are in contact with each other. Is preventing. In addition, the inner gasket 15 is interposed between the filter 6 and the peripheral edge of the terminal plate 11 so as not to contact each other.

端子板11、PTCサーミスタ板12、及び上側弁体13は、それらの周縁部で接続している。また、上側弁体13と下側弁体14とはそれらの中央部で接続している。さらに、下側弁体14とフィルター6とはそれらの周縁部で接続している。以上の結果、端子板11とフィルター6とは互いに導通している。   The terminal plate 11, the PTC thermistor plate 12, and the upper valve body 13 are connected at their peripheral portions. Moreover, the upper side valve body 13 and the lower side valve body 14 are connected in those center parts. Further, the lower valve body 14 and the filter 6 are connected at their peripheral edge portions. As a result, the terminal plate 11 and the filter 6 are electrically connected to each other.

正極1は、正極リード8を介してフィルター6と接続され、端子板11が正極の外部端子となっている。一方、負極2は、負極リード9を介して電池ケース5の底面に接合され、電池ケース5が負極の外部端子となっている。   The positive electrode 1 is connected to the filter 6 through a positive electrode lead 8, and the terminal plate 11 is an external terminal of the positive electrode. On the other hand, the negative electrode 2 is joined to the bottom surface of the battery case 5 via the negative electrode lead 9, and the battery case 5 serves as an external terminal of the negative electrode.

封口板19の端子板11は、複数の外部排気孔11aを有し、フィルター6も複数の内部排気孔6aを有している。上側弁体13及び下側弁体14には、環状の溝が中央部に形成されおり、その溝が破断すると、そこに弁孔が形成される。例えば、電池100において、内部短絡や過充電等の異常によるガスが発生して、電池100内部の圧力が上昇すると、下側弁体14の溝が押し破られ弁孔が形成され、電流経路が遮断される。さらに電池100内の圧力が上昇すると、上側弁体13の溝が破断することで弁孔が形成される。これによって、電池100内に発生したガスは、フィルター6の内部排気孔6a、下側弁体14及び上側弁体13の弁孔、端子板11の外部排気孔11aを通って、電池外部へ排出される。このように、電池ケース5の内部圧力が所定値に達した時に作動するガス排出機構が封口板19に備えられる。   The terminal plate 11 of the sealing plate 19 has a plurality of external exhaust holes 11a, and the filter 6 also has a plurality of internal exhaust holes 6a. In the upper valve body 13 and the lower valve body 14, an annular groove is formed at the center, and when the groove is broken, a valve hole is formed there. For example, in the battery 100, when a gas due to an abnormality such as an internal short circuit or overcharge occurs and the pressure inside the battery 100 increases, the groove of the lower valve body 14 is pushed through to form a valve hole, and the current path is Blocked. When the pressure in the battery 100 further increases, the groove of the upper valve body 13 is broken to form a valve hole. As a result, the gas generated in the battery 100 is discharged to the outside of the battery through the internal exhaust hole 6a of the filter 6, the valve holes of the lower valve body 14 and the upper valve body 13, and the external exhaust holes 11a of the terminal plate 11. Is done. Thus, the sealing plate 19 is provided with a gas discharge mechanism that operates when the internal pressure of the battery case 5 reaches a predetermined value.

上記のようなガス排出機構が作動する場合において、巻回された電極群では、中央部に空間ができるためガスの排出が集中する。さらに、電池ケース5内部の圧力が異常に上昇すると、上部絶縁板10の貫通孔10aを通り、フィルター6の内部排気孔6aに向かってガスが排出される。したがって、従来の非水電解質二次電池によれば、上記のような異常時において排出されるガスの圧力により、上部絶縁板10は変形又は破壊され、電極群4が上部絶縁板10とフィルター6との間にある空間へ変形しながら移動するため、上部絶縁板10の貫通孔10aやフィルター6の内部排気孔6aを塞いでしまうことがある。本発明によれば、図2に示すような上部絶縁板10と中芯18とを一体成形した構造体20を電池に設置する。したがって、上部絶縁板10の中央部は、中芯18と一体成形され、強固に固定されているため、上部絶縁板10の変形や破壊を防ぎ、電極群4の移動を抑制することができる。さらに、このような構造体20を用いることで、中芯挿入と上部絶縁板設置の2工程を1工程に減らすことができるため、生産性を向上することができる。   When the gas discharge mechanism as described above operates, the wound electrode group concentrates gas discharge because a space is formed at the center. Further, when the pressure inside the battery case 5 rises abnormally, gas passes through the through hole 10 a of the upper insulating plate 10 and is discharged toward the internal exhaust hole 6 a of the filter 6. Therefore, according to the conventional nonaqueous electrolyte secondary battery, the upper insulating plate 10 is deformed or destroyed by the pressure of the gas discharged in the event of an abnormality as described above, and the electrode group 4 is separated from the upper insulating plate 10 and the filter 6. , While moving into a space between them, the through hole 10a of the upper insulating plate 10 and the internal exhaust hole 6a of the filter 6 may be blocked. According to the present invention, the structure 20 in which the upper insulating plate 10 and the core 18 are integrally formed as shown in FIG. 2 is installed in the battery. Therefore, the central portion of the upper insulating plate 10 is integrally formed with the core 18 and is firmly fixed. Therefore, deformation and destruction of the upper insulating plate 10 can be prevented, and movement of the electrode group 4 can be suppressed. Furthermore, by using such a structure 20, the two steps of inserting the core and installing the upper insulating plate can be reduced to one step, so that the productivity can be improved.

(実施の形態2)
図3は、本発明の他の実施形態に係る非水電解質二次電池の概略構成を示す断面図、図4は、その電池に用いられる上部絶縁板と中芯を一体成形した構造体の(a)上面図、及び(b)断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view of a structure in which an upper insulating plate and a core used in the battery are integrally formed ( It is a top view and (b) sectional drawing.

図3に示した実施形態の電池200においても、図1と同様のガス排出機構を有している。また、上部絶縁板21及び中芯22は一体成形された構造体23である。ここで本実施形態では、上部絶縁板21は、電極群4の方向へ湾曲した構造を有している。このように上部絶縁板21を電極群の方向へ湾曲した構造とすることで、中央部のガス排出圧力に対する強度を、さらに高くすることでき、構造体23の上部絶縁板21において、特にその中央部の破損を防ぎ、電極群4の移動によるガス排出経路の遮断を防ぐことができる。   The battery 200 of the embodiment shown in FIG. 3 also has a gas discharge mechanism similar to that in FIG. The upper insulating plate 21 and the inner core 22 are a structure 23 that is integrally formed. Here, in the present embodiment, the upper insulating plate 21 has a structure curved toward the electrode group 4. Thus, by making the upper insulating plate 21 curved in the direction of the electrode group, the strength against the gas discharge pressure in the central portion can be further increased. It is possible to prevent the portion from being damaged and to prevent the gas discharge path from being blocked by the movement of the electrode group 4.

この上部絶縁板21の曲率は、曲率を大きくすることで上部絶縁板21の強度を強くすることができるが、電極群4の収容可能容積が低下し、電池容量が低くなるため、0.02/mm以上0.07/mm以下とすることが望ましい。同様に、上部絶縁板21の厚みは、厚みを大きくすることで上部絶縁板21の強度を強くすることができるが、電極群4の収容可能容積が低下し、電池容量が低くなるため、0.3mm以上1.0mm以下とすることが望ましい。   The curvature of the upper insulating plate 21 can increase the strength of the upper insulating plate 21 by increasing the curvature, but the capacity that can be accommodated in the electrode group 4 is reduced and the battery capacity is reduced. / Mm or more and 0.07 / mm or less is desirable. Similarly, the thickness of the upper insulating plate 21 can increase the strength of the upper insulating plate 21 by increasing the thickness, but the capacity that can be accommodated in the electrode group 4 is reduced and the battery capacity is reduced. It is desirable to set it to 3 mm or more and 1.0 mm or less.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上部絶縁板10、21の貫通孔10a、21aの形状、位置、及び個数は、図2及び図4に図示した形態に限定されない。また、本発明において、電池100内に発生したガスを排出する機構は、図1および図3に示し
た構造に限定されず、他の構造であってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the shape of the through-holes 10a and 21a of the upper insulating plates 10 and 21, and a position and the number are not limited to the form shown in FIG.2 and FIG.4. In the present invention, the mechanism for discharging the gas generated in the battery 100 is not limited to the structure shown in FIGS. 1 and 3, and may be another structure.

また、本発明の非水電解質二次電池が、リチウムイオン二次電池の場合は、構成材料として以下のものを用いることができる。   When the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, the following materials can be used as constituent materials.

正極1は、正極集電体上に正極活物質層を形成することで構成することができる。正極集電体は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金等を用いることができるが、中でもアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることが電気化学的な溶出等が起こりにくいことから好ましい。   The positive electrode 1 can be configured by forming a positive electrode active material layer on a positive electrode current collector. As the positive electrode current collector, aluminum, an aluminum alloy, stainless steel, titanium, a titanium alloy, or the like can be used. Among them, aluminum or an aluminum alloy is preferable because electrochemical elution or the like hardly occurs.

正極活物質としては、リチウム含有遷移金属化合物、例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種の金属とリチウムとの複合金属酸化物が使用できる。その中でも、特に、リチウムニッケル系複合酸化物を用いた場合には、本発明の効果がより発揮される。正極活物質としてリチウムニッケル系複合酸化物を用いた場合、異常時のガス発生量は、リチウムコバルト系複合酸化物に比べて、3倍程度大きくなるため、上記課題は顕在化する畏れがあるが、この場合でも、本発明により効果を得ることができる。   As the positive electrode active material, a lithium-containing transition metal compound, for example, a composite metal oxide of lithium and at least one metal selected from cobalt, manganese, nickel, chromium, iron, and vanadium can be used. Among these, particularly when a lithium nickel composite oxide is used, the effect of the present invention is more exhibited. When lithium nickel-based composite oxide is used as the positive electrode active material, the amount of gas generated at the time of abnormality is about three times larger than that of lithium cobalt-based composite oxide. Even in this case, the effect can be obtained by the present invention.

また、正極活物質層は、正極活物質、結着剤、および導電剤を、分散媒とともに混練して分散させたスラリー状の合剤を調製し、この合剤を正極集電体に付着させることにより形成できる。   The positive electrode active material layer prepares a slurry-like mixture in which a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent are kneaded and dispersed together with a dispersion medium, and the mixture is attached to the positive electrode current collector. Can be formed.

負極2は、負極集電体上に負極活物質層を形成することで構成することができる。負極集電体は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いることができるが、中でも銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金とすることが電気化学的な溶出等が起こりにくいことから好ましい。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出し得る黒鉛型結晶構造を有する材料、例えば、天然黒鉛や球状又は繊維状の人造黒鉛、難黒鉛化性炭素(ハードカーボン)、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)などの炭素材料や、酸化錫、酸化珪素等の金属酸化物材料、ケイ素、シリサイドなどのケイ素含有化合物などを用いることができる。負極活物質層は、負極活物質、結着剤、および分散媒、必要により導電材を含んだスラリー状の合剤を負極集電体に付着させることにより形成できる。   The negative electrode 2 can be configured by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector. As the negative electrode current collector, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, etc. can be used. Among them, copper, copper alloy, nickel or nickel alloy can be electrochemically eluted. And the like are less likely to occur. As the negative electrode active material, a material having a graphite type crystal structure capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, such as natural graphite, spherical or fibrous artificial graphite, non-graphitizable carbon (hard carbon), easy graphite Carbon materials such as carbonizable carbon (soft carbon), metal oxide materials such as tin oxide and silicon oxide, silicon-containing compounds such as silicon and silicide, and the like can be used. The negative electrode active material layer can be formed by adhering a negative electrode active material, a binder, a dispersion medium, and, if necessary, a slurry-like mixture containing a conductive material to the negative electrode current collector.

セパレータ3としては、ポリオレフィン系材料を用いることができ、ポリオレフィン系材料と耐熱性材料を組み合わせたものを用いることが好ましい。ポリオレフィン多孔膜としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体の多孔膜などが例示できる。これらの樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。耐熱性材料としては、アラミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂からなる膜、または、耐熱性樹脂と無機フィラーの混合体を用いることができる。   As the separator 3, a polyolefin-based material can be used, and a combination of a polyolefin-based material and a heat-resistant material is preferably used. Examples of the polyolefin porous film include polyethylene, polypropylene, and an ethylene-propylene copolymer porous film. These resins can be used alone or in combination of two or more. As the heat resistant material, a film made of a heat resistant resin such as aramid, polyimide, polyamideimide, or a mixture of a heat resistant resin and an inorganic filler can be used.

また電解質は、非水溶媒にリチウム塩を溶解することにより調製される。非水溶媒は、例えば、環状カーボネートとして、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など、また鎖状カーボネートとして、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など、が用いられる。また、リチウム塩としては、電子吸引性の強いリチウム塩、例えば、LiPF、LiBF、LiClOなどが使用される。 The electrolyte is prepared by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent. Examples of the nonaqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate, and linear carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. Further, as the lithium salt, a lithium salt having a strong electron attractive property, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4, or the like is used.

本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。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。   Examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following examples. A test body comprising a lithium ion secondary battery was produced as follows.

(実施例1)
(1)正極の作製
正極活物質として、平均粒径が12μmであるLiNi0.8Co0.15Al0.05を使用した。正極活物質100重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンフルオライド1.7重量部、及び導電剤としてアセチレンブラック2.5重量部を、液状成分に混合させて正極合剤ペーストを調製した。
Example 1
(1) Preparation positive electrode active material for the positive electrode, the average particle diameter was used LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is 12 [mu] m. A positive electrode mixture paste was prepared by mixing 100 parts by weight of a positive electrode active material, 1.7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and 2.5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent in a liquid component.

その正極合剤ペーストを、アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極リード8の接続部分を除いて塗布、乾燥して、正極の前駆体を作製し、その後、それを圧延して、正極1を得た。このとき、厚みが128μmとなるように正極の前駆体を圧延した。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667mm、幅は57mm、厚さは15μmであった。   The positive electrode mixture paste was applied to both sides of a positive electrode current collector made of aluminum foil except for the connecting portion of the positive electrode lead 8 and dried to produce a positive electrode precursor, and then rolled. A positive electrode 1 was obtained. At this time, the positive electrode precursor was rolled so as to have a thickness of 128 μm. The aluminum foil used as the positive electrode current collector had a length of 667 mm, a width of 57 mm, and a thickness of 15 μm.

(2)負極の作製
負極活物質として平均粒径が20μmのグラファイトを使用した。負極活物質100重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンフルオライド0.6重量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース1重量部と、適量の水とを、双腕式練合機にて攪拌し、負極合剤ペーストを得た。
(2) Production of negative electrode Graphite having an average particle diameter of 20 μm was used as the negative electrode active material. 100 parts by weight of the negative electrode active material, 0.6 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, 1 part by weight of carboxymethyl cellulose as a thickener, and an appropriate amount of water are stirred in a double-arm kneader. Thus, a negative electrode mixture paste was obtained.

その負極合剤ペーストを、銅箔からなる負極集電体の両面に、負極リード9の接続部分を除いて塗布、乾燥して、負極の前駆体を作製し、その後、それを圧延して、負極2を得た。このとき、厚みが155μmとなるように負極の前駆体を圧延した。また、負極集電体として使用した銅箔の長さは745mm、幅は58.5mm、厚さは8μmであった。   The negative electrode mixture paste was applied to both sides of the negative electrode current collector made of copper foil except for the connecting portion of the negative electrode lead 9 and dried to produce a negative electrode precursor, and then rolled. A negative electrode 2 was obtained. At this time, the negative electrode precursor was rolled so as to have a thickness of 155 μm. The copper foil used as the negative electrode current collector had a length of 745 mm, a width of 58.5 mm, and a thickness of 8 μm.

(3)非水電解質の調整
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対1の体積比で混合した混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.0mol/Lの濃度で溶解することにより調製した。
(3) Preparation of non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte is prepared by mixing 1.0 mol / L of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) into a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1. It was prepared by dissolving at a concentration of

(4)封口板の作製
図1に示した封口板を作製した。上側弁体13および下側弁体14はアルミニウム製とした。端子板11は鉄製とした。フィルター6はアルミニウム製とした。インナーガスケット15はポリプロピレン製とした。
(4) Preparation of sealing plate The sealing plate shown in FIG. 1 was prepared. The upper valve body 13 and the lower valve body 14 were made of aluminum. The terminal board 11 was made of iron. The filter 6 was made of aluminum. The inner gasket 15 was made of polypropylene.

(5)電池の組立
上述のようにして作製した正極および負極を、その間にセパレータ3を介在させて積層し、積層体を得た。セパレータ3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8を接続し、負極の巻き終わりの部分に負極リード9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4を得た。
(5) Battery assembly The positive electrode and the negative electrode produced as described above were laminated with the separator 3 interposed therebetween to obtain a laminate. For the separator 3, a polyethylene porous film having a thickness of 20 μm was used. The positive electrode lead 8 was connected to the winding start portion of the positive electrode of the laminate, and the negative electrode lead 9 was connected to the winding end portion of the negative electrode. In this state, the laminated body was wound in a spiral shape to obtain an electrode group 4.

上記のようにして得られた電極群4を鉄製の電池ケース5に収納した。このとき、正極リード8を周縁部にポリプロピレン製のアウターガスケット7を取り付けた封口板19のフィルター6にレーザー溶接法により溶接し、負極リード9を電池ケース5の底面に抵抗溶接法により溶接した。電池ケース5は、直径(外径)が18mm、高さが65mm、缶壁の厚みが0.15mmであるものを使用した。この電池ケース5の厚みは、通常市販されている円筒形のリチウムイオン二次電池の電池ケースの厚みに近いものである。また、電極群4の下側には下部絶縁板16を配設し、電極群4の中央空隙部および上側に、上部絶縁板10と中芯18とが一体成形されたポリプロピレン製の構造体20(a=18mm
、b=0mm、曲率0/mm、厚み1.5mm、c=59mm、d=2.5mm)を配置した。ここで、曲率は、図4に示す寸法a、bを測定し、2b/{(a/2)+b}の値を計算することで求めた。
The electrode group 4 obtained as described above was housed in an iron battery case 5. At this time, the positive electrode lead 8 was welded to the filter 6 of the sealing plate 19 with the outer gasket 7 made of polypropylene attached to the peripheral portion by laser welding, and the negative electrode lead 9 was welded to the bottom surface of the battery case 5 by resistance welding. A battery case 5 having a diameter (outer diameter) of 18 mm, a height of 65 mm, and a can wall thickness of 0.15 mm was used. The thickness of the battery case 5 is close to the thickness of the battery case of a cylindrical lithium ion secondary battery that is usually commercially available. A lower insulating plate 16 is disposed below the electrode group 4, and a polypropylene structure 20 in which the upper insulating plate 10 and the core 18 are integrally formed on the central gap portion and the upper side of the electrode group 4. (A = 18mm
B = 0 mm, curvature 0 / mm, thickness 1.5 mm, c = 59 mm, d = 2.5 mm). Here, the curvature was obtained by measuring the dimensions a and b shown in FIG. 4 and calculating the value of 2b / {(a / 2) 2 + b 2 }.

電池ケース5内に非水電解質を注入した後、電池ケース5の開口端部から5mmの位置で上部絶縁板10の上部において、電池ケース5を周方向に一周するように、内側に突出する溝部17を形成し、この溝部17により電極群4を上部絶縁板10を介して固定した。   After injecting the non-aqueous electrolyte into the battery case 5, a groove projecting inward so as to go around the battery case 5 in the circumferential direction at the top of the upper insulating plate 10 at a position 5 mm from the opening end of the battery case 5. 17 was formed, and the electrode group 4 was fixed via the upper insulating plate 10 by the groove 17.

次に、電池ケースの溝部17の上に載せるようにして、アウターガスケット7を取付けた封口板19を電池ケース5の開口部に配置した後、電池ケース5の開口部を内側に曲げるようにかしめて、電池ケース5を封口した。以上のようにして、直径が18mm、高さが65mmである試験体を作製した。このリチウムイオン二次電池の設計容量は2600mAhであった。   Next, after placing the sealing plate 19 with the outer gasket 7 on the opening of the battery case 5 so as to be placed on the groove 17 of the battery case, the opening of the battery case 5 may be bent inward. The battery case 5 was sealed. As described above, a test body having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced. The design capacity of this lithium ion secondary battery was 2600 mAh.

(実施例2)
湾曲した上部絶縁板と中芯とが一体成形されたポリプロピレン製の構造体20(a=18mm、b=0.5mm、曲率0.01/mm、厚み1.5mm、c=58.5mm、d=2.5mm)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
(Example 2)
Polypropylene structure 20 (a = 18 mm, b = 0.5 mm, curvature 0.01 / mm, thickness 1.5 mm, c = 58.5 mm, d) in which the curved upper insulating plate and the core are integrally formed. = 2.5 mm) was used in the same manner as in Example 1 except that a test specimen was produced.

(実施例3)
湾曲した上部絶縁板と中芯とが一体成形されたポリプロピレン製の構造体20(a=18mm、b=1.0mm、曲率0.02/mm、厚み0.3mm、c=58mm、d=2.5mm)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
(Example 3)
Polypropylene structure 20 (a = 18 mm, b = 1.0 mm, curvature 0.02 / mm, thickness 0.3 mm, c = 58 mm, d = 2) in which a curved upper insulating plate and a core are integrally formed. 0.5 mm) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a test specimen.

(実施例4)
湾曲した上部絶縁板と中芯とが一体成形されたポリプロピレン製の構造体20(a=18mm、b=1.0mm、曲率0.02/mm、厚み1.0mm、c=58mm、d=2.5mm)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
Example 4
Polypropylene structure 20 (a = 18 mm, b = 1.0 mm, curvature 0.02 / mm, thickness 1.0 mm, c = 58 mm, d = 2) in which a curved upper insulating plate and a core are integrally formed. 0.5 mm) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a test specimen.

(実施例5)
湾曲した上部絶縁板と中芯とが一体成形されたポリプロピレン製の構造体20(a=18mm、b=1.0mm、曲率0.02/mm、厚み1.5mm、c=58mm、d=2.5mm)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
(Example 5)
Polypropylene structure 20 (a = 18 mm, b = 1.0 mm, curvature 0.02 / mm, thickness 1.5 mm, c = 58 mm, d = 2) in which a curved upper insulating plate and a core are integrally formed. 0.5 mm) was used in the same manner as in Example 1 to prepare a test specimen.

(比較例1)
中央部に貫通孔を有するポリプロピレン製の上部絶縁板(a=18mm、b=0mm、曲率0/mm、厚み1.5mm)、及び鉄製の中芯(c=59mm、d=2.5mm)を使用し、電極群の中央空隙部に中芯を挿入し、その後に電極群の上側に上部絶縁板を配置し、上部絶縁板の貫通孔に中芯を圧入することで試験体を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
(Comparative Example 1)
An upper insulating plate made of polypropylene (a = 18 mm, b = 0 mm, curvature 0 / mm, thickness 1.5 mm) and an iron core (c = 59 mm, d = 2.5 mm) having a through hole in the center. A test specimen was prepared by inserting a core into the central gap of the electrode group, placing an upper insulating plate on the upper side of the electrode group, and press-fitting the core into the through hole of the upper insulating plate. Otherwise, a test specimen was prepared in the same manner as in Example 1.

(比較例2)
中央部に貫通孔を有するポリプロピレン製の上部絶縁板(a=18mm、b=0mm、曲率0/mm、厚み1.5mm)、及び鉄製の中芯(c=59mm、d=2.5mm)を使用し、電極群の上側に上部絶縁板を配置し、その後に上部絶縁板の貫通孔から中芯を電極群の中央空隙部に挿入することで試験体を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
(Comparative Example 2)
An upper insulating plate made of polypropylene (a = 18 mm, b = 0 mm, curvature 0 / mm, thickness 1.5 mm) and an iron core (c = 59 mm, d = 2.5 mm) having a through hole in the center. A test body was prepared by placing an upper insulating plate on the upper side of the electrode group, and then inserting a core from the through hole of the upper insulating plate into the central gap of the electrode group. Otherwise, a test specimen was prepared in the same manner as in Example 1.

(製造不良率)
電池ケースにおいて、上部絶縁板の上側に、電池ケースを周方向に一周するよう内側に突出する溝部を形成した後、作製した電池を抜き取り、組立工程における不良の発生率を調べた。具体的には、実施例及び比較例の電池各500個について、電極群の上部の圧迫痕の有無、及び溝部形成時の上部絶縁板の噛みこみの有無を目視により観測し、いずれかが発生した個数を不良個数とし、不良率を算出した。
(Manufacturing defect rate)
In the battery case, a groove portion protruding inward so as to make a round in the circumferential direction of the battery case was formed on the upper side of the upper insulating plate, the manufactured battery was taken out, and the occurrence rate of defects in the assembly process was examined. Specifically, for each of the 500 batteries of the examples and comparative examples, the presence or absence of pressure marks on the upper part of the electrode group and the presence or absence of biting of the upper insulating plate at the time of forming the groove were visually observed, and either one occurred. The defect rate was calculated using the number of defects as the number of defects.

(加熱試験)
作製された試験体に対して、以下のような条件で加熱試験を実施した。まず、25℃の環境の下で1500mAの電流により電池電圧が4.25Vとなるまで充電した。充電後の試験体をホットプレートの上に置き、25℃から200℃まで毎秒1℃ずつ温度が上昇するように加熱した。そして、試験後の電池を分解し、電極群の上部方向への移動量を測定した。これらの結果を(表1)に示す。
(Heating test)
A heating test was performed on the manufactured specimen under the following conditions. First, the battery was charged with a current of 1500 mA under a 25 ° C. environment until the battery voltage reached 4.25V. The charged specimen was placed on a hot plate and heated from 25 ° C. to 200 ° C. so that the temperature increased by 1 ° C. per second. And the battery after a test was decomposed | disassembled and the movement amount to the upper direction of an electrode group was measured. These results are shown in (Table 1).

表1に示すように、実施例1〜5においては、絶縁板と中芯を一体化する工程での製造不良は発生しなかった。それに対し、比較例では、電池ケースの溝部を形成する工程で、上部絶縁板の噛みこみや、中芯と上部絶縁板の貫通孔の位置がずれることで、上部絶縁板が中芯によって押されて移動し、電極群を損傷する製造不良が発生した。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 5, no manufacturing failure occurred in the process of integrating the insulating plate and the core. On the other hand, in the comparative example, in the process of forming the groove of the battery case, the upper insulating plate is pushed by the core due to the biting of the upper insulating plate and the position of the through hole between the core and the upper insulating plate being shifted. Manufacturing defect that damaged the electrode group.

また、加熱試験においては、上部絶縁板と中芯とが一体成形された構造体を用いた実施例1では、比較例と比べて電極群の移動が抑制されていた。これは、一体構造とすることで上部絶縁板の中央部の強度が増したことによるものと考えられる。さらに上部絶縁板を湾曲させた実施例2〜5では、電極群の移動は確認されなかった。   Moreover, in the heating test, in Example 1 using the structure in which the upper insulating plate and the core were integrally formed, the movement of the electrode group was suppressed as compared with the comparative example. This is considered to be due to the fact that the strength of the central portion of the upper insulating plate is increased by adopting an integral structure. Further, in Examples 2 to 5 in which the upper insulating plate was curved, the movement of the electrode group was not confirmed.

以上のように、実施例の電池では、電極群の移動によって封口板のガス排出流路が遮断されることを防ぎ、電池の安全性を向上することができる。   As described above, in the battery of the embodiment, the gas discharge flow path of the sealing plate can be prevented from being blocked by the movement of the electrode group, and the safety of the battery can be improved.

本発明によれば、安全性を向上した非水電解質二次電池を提供することができる。このような本発明の電池は、特に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)、携帯用ゲーム機器並びにビデオカメラ等の携帯用電子機器の電源として利用できる。また、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池自動車等の交通用機器に
おいて、その電動機の駆動を補助する電源としても有用である。また、電動工具、掃除機、およびロボット等の駆動用電源としても有用であり、プラグインHEVの動力源としても有用である。
According to the present invention, a nonaqueous electrolyte secondary battery with improved safety can be provided. Such a battery of the present invention can be used as a power source for portable electronic devices such as personal computers, mobile phones, mobile devices, personal digital assistants (PDAs), portable game devices, and video cameras. Further, it is also useful as a power source for assisting driving of an electric motor in a traffic device such as a hybrid car, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle. It is also useful as a power source for driving electric tools, vacuum cleaners, robots, and the like, and is also useful as a power source for plug-in HEVs.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
4 電極群
5 電池ケース
6 フィルター
6a 内部排気孔
7 アウターガスケット
8 正極リード
9 負極リード
10、21 上部絶縁板
10a、21a 貫通孔
11 端子板
11a 外部排気孔
12 PTCサーミスタ板
13 上側弁体
14 下側弁体
15 インナーガスケット
16 下部絶縁板
17 溝部
18、22 中芯
19 封口板
20、23 構造体
100、200 電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Electrode group 5 Battery case 6 Filter 6a Internal exhaust hole 7 Outer gasket 8 Positive electrode lead 9 Negative electrode lead 10, 21 Upper insulating board 10a, 21a Through-hole 11 Terminal board 11a External exhaust hole 12 PTC thermistor board 13 Upper valve body 14 Lower valve body 15 Inner gasket 16 Lower insulating plate 17 Groove parts 18 and 22 Core 19 Sealing plate 20 and 23 Structure 100 and 200 Battery

Claims (4)

正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する有底円筒形の電池ケースに収納し、前記開口部をガス排出機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、
前記電極群と前記封口板との間には上部絶縁板が配され、前記電池ケースには、前記上部絶縁板の上部において内側に突出する溝部が形成されており、
前記電極群の中央部には中芯が配されており、前記上部絶縁板と前記中芯とは一体成形された構造体であることを特徴とする非水電解質二次電池。
A nonaqueous electrolyte secondary in which an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound via a separator is housed in a bottomed cylindrical battery case having an opening, and the opening is sealed with a sealing plate having a gas discharge mechanism A battery,
An upper insulating plate is disposed between the electrode group and the sealing plate, and the battery case has a groove portion protruding inward at the upper portion of the upper insulating plate,
A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein a central core is disposed in a central portion of the electrode group, and the upper insulating plate and the central core are a unitary structure.
前記上部絶縁板は、湾曲した形状であって、前記電極群の方向に湾曲している請求項1に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the upper insulating plate has a curved shape and is curved toward the electrode group. 前記上部絶縁板の曲率は、0.02/mm以上0.07/mm以下である請求項2に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein a curvature of the upper insulating plate is 0.02 / mm or more and 0.07 / mm or less. 前記上部絶縁板の厚みは、0.3mm以上1.0mm以下である請求項2または3に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2 or 3, wherein the upper insulating plate has a thickness of 0.3 mm to 1.0 mm.
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