JP2013246909A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、非水電解質二次電池の安全性を向上させることを目的とする。
【解決手段】電極捲回体と、電極捲回体を収納する電池缶と、電池缶を封口する電池上蓋と、電池上蓋の電極捲回体側に配置され、電池上蓋に備え付けられたガス排出部と、を有する非水電解質二次電池であって、ガス排出部は、ガス排出弁およびガス流調整部を有し、ガス流調整部は、ガス導入部およびガス制御部を有し、ガス排出弁は、ガス制御部と対向して形成され、ガス制御部には開口部が設けられ、開口部の断面積は、ガス導入部の断面積より小さく、電極捲回体で発生したガスは、ガス導入部を通ってガス流調整部の開口部を通過し、ガス排出弁から電池缶の外部に排出される非水電解質二次電池。
【選択図】 図２

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。

充放電反応にリチウムイオンの吸蔵・放出を利用するリチウムイオン二次電池は、従来の鉛電池やニッケルカドミウム電池よりも大きなエネルギー密度が得られること、充放電反応に寄与するリチウムがほとんど金属リチウムとして電極に析出しないこと、充放電を繰り返した際の容量の再現性に優れており安定な充放電特性を得ることができること等の理由から、携帯電話やノートパソコンなどのポータブル電子機器用電源、災害時補助用電源、自動車や二輪車等の移動体用電源等様々な用途へ適用できる電池として大いに期待されている。

このリチウムイオン二次電池においては、過充電や短絡等によって熱暴走すると、電解液や電極の分解ガス、あるいは電解液の気化ガス等によって電池内圧が急上昇する。この状態のリチウムイオン電池は、外部からの衝撃で破裂して、周囲に内容物をまき散らす可能性があるので、取り扱いに注意を要する。

ここで、一般的に、リチウムイオン電池の発電要素を収納する電池缶には、所定の内圧で開放するガス排出弁が備えられている。ガス排出弁は電池破裂圧力以下の圧力で開放される構成になっており、熱暴走時に電池内圧が急激上昇した場合には、ガス放出弁の解放によって電池内圧が低減され、電池の安全が確保される。

ガス排出弁を有する二次電池としては、例えば、特許文献１には、開口部を塞ぐ封口板に、溝によって囲繞された領域を形成してガス排出弁とする二次電池が記載されている。特許文献２には、環状の破砕溝と、この破砕溝の内方領域に形成された破砕補助溝とを備えてガス排出弁とする二次電池が記載れている。特許文献３には、略楕円板状に形成され、その外周に沿った不連続な外周溝部と、外周溝部の内側の内側溝部が形成されているガス排出弁を備える二次電池が記載されている。

特許第４１５５７３４号公報 特許第３２２２４１８号公報 特開２０１１−１８１２１４号公報

特許文献１、２、３記載のガス排出弁は、ガス排出時に、破断した破片が飛散するおそれがある。即ち、特許文献１、２記載のガス排出弁は、連続的な溝によって囲繞された領域が破断される構成であるため、容易にガス排出弁部分が電池缶と離れ飛散すると考えられる。また、特許文献３記載のガス排出弁は、外周部に溝が無い部分があるため、特許文献１、２記載のガス排出弁と比較すると、ガス排出時にガス排出弁を電池缶に保持する効果が期待できるが、ガス圧が非常に大きい場合には、外周部の溝部分の割けが、外周部の溝が無い部分へ伝搬する可能性があり、その場合には特許文献１、２と同様に、ガス排出弁部分が電池缶と離れて飛散する可能性がある。

本発明は、非水電解質二次電池においてガス排出弁が開弁した際の破片の飛散を防止させることを目的とする。

本発明の特徴は、例えば以下の通りである。

電極捲回体と、電極捲回体を収納する電池缶と、電池缶を封口する電池上蓋と、電池上蓋の電極捲回体側に配置され、電池上蓋に備え付けられたガス排出部と、を有する非水電解質二次電池であって、ガス排出部は、ガス排出弁およびガス流調整部を有し、ガス流調整部は、ガス導入部およびガス制御部を有し、ガス排出弁は、ガス制御部と対向して形成され、ガス制御部には開口部が設けられ、開口部の断面積は、ガス導入部の断面積より小さく、電極捲回体で発生したガスは、ガス導入部を通ってガス流調整部の開口部を通過し、ガス排出弁から電池缶の外部に排出される非水電解質二次電池。

上記において、ガス導入部の端部が電極捲回体の捲回軸の方向に開放されている非水電解質二次電池。

上記において、ガス導入部の形状は煙突形状である非水電解質二次電池。

上記において、ガス導入部の形状は円筒形状である非水電解質二次電池。

上記において、電池上蓋の面内方向において、ガス制御部の開口部の断面積は、ガス排出弁と電池上蓋との一体化部の断面積より小さい非水電解質二次電池。

上記において、ガス制御部には開口部がｎ個設けられ、電池上蓋の面内方向において、ガス制御部のｎ個の開口部の断面積の合計は、ガス排出弁と電池上蓋との一体化部の断面積より小さい非水電解質二次電池。

上記において、電池上蓋の面内方向において、ガス制御部の開口部の外周部上における任意の点をＰｎ、ガス排出弁と電池上蓋との一体化部の外周部上における任意の点をＰｇとしたとき、１２mm≧｜Ｐｎ−Ｐｇ｜≧２mmである非水電解質二次電池。

上記において、ガス排出弁とガス制御部との距離をｄ１、ガス制御部とガス導入部におけるガス排出弁とは反対側の端部との距離をｄ２、とするとき、ｄｚ１＜ｄｚ２である非水電解質二次電池。

上記において、ガス制御部の外周部の任意の二点を結ぶ線の長さをｄｘｙ、ガス排出弁とガス制御部との距離をｄ１、ガス制御部とガス導入部におけるガス排出弁とは反対側の端部との距離をｄ２、とするとき、ｄｘｙ＜ｄｚ１およびｄｘｙ＜ｄｚ２である非水電解質二次電池。

本発明によれば、ガス排出弁が開弁した際の破片の飛散を防止することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の分解図。 本発明の一実施形態に係るガス排出機構周りの断面図。 本発明の一実施形態に係るガス導入部周りのガス流を示す模式図。 本発明の一実施形態に係るガス導入部の構造。 本発明の一実施形態に係るガス排出機構の構成を説明する図。 本発明の一実施形態に係るガス排出機構の構成を説明する図。 本発明の一実施形態に係るガス排出機構の構成を説明する図。 本発明の一実施形態に係るガス排出機構の構成を説明する図。 本発明の一実施形態に係るガス排出機構の構成を説明する図。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、実施例における図は、略図であり、図中の位置関係や寸法等に正確さを保証するものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

＜二次電池の作製＞
図１に本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の分解図を示す。以下、図１に記載した各構成部材の作製方法を示す。以下では、非水電解質二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池について説明するが、これに限られない。

＜電極シート作製工程＞
正極活物質としてＬｉＮｉ_0.33Ｍｎ_0.33Ｃｏ_0.33Ｏ₂、導電剤として粉末状炭素、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、正極活物質：導電剤：結着剤＝８５：１０：５の重量比で測りとり、これに分散用溶媒として適量のＮ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えた後、これらを混練機で３０分間混練し正極スラリーを得た。この正極スラリーをアルミニウムの集電シート（厚さ２０μｍ、幅２００mm）に塗工し、１２０℃で乾燥後、荷重０.５ｔ／cmでロールプレスして、正極シートを得た。この時、正極シートの長手方向に未塗工部を残す。塗工部は正極電極層となり、未塗工部は後述する正極リード部１３０となる。
ここで、本発明の一実施形態における正極活物質としては、ＬｉＭｎ複合酸化物、ＬｉＣｏ複合酸化物、ＬｉＮｉ複合酸化物を始めとする、層状体や固溶体等のあらゆる公知の正極活物質を用いることができる。

負極活物質として天然黒鉛、導電剤として粉末状炭素、結着剤としてＰＶＤＦを、負極活物質：導電剤：結着剤＝９０：５：５の重量比で測りとり、これに分散用溶媒として適量のＮＭＰを加えた後、これらを混練機で３０分間混練し負極スラリーを得た。得られた負極スラリーを銅の集電シート（厚さ１０μｍ、幅２００mm）に塗工し、１２０℃で乾燥後、荷重０.５ｔ／cmでロールプレスして、負極シートを得た。この時、負極シートの長手方向に未塗工部を残す。塗工部は負極電極層となり、未塗工部は後述する負極リード部１４０となる。

ここで、本発明の一実施形態における負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛を始めとする諸黒鉛や、Ｓｉ酸化物、ＬｉＴｉ複合酸化物、Ｓｎ合金等のあらゆる公知の負極活物質を用いることができる。本発明の一実施形態における結着剤としては、ＰＶＤＦやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。

＜捲回工程＞
先ず、帯状のセパレータを巻き付けて構成させる２本のセパレータロールから、第１セパレータ及び第２セパレータをそれぞれ繰り出し、その先端を略板状の捲回冶具に取り付け、捲回冶具を回転させて捲回冶具の周囲に第１セパレータ、第２セパレータを巻き付けた。捲回冶具は、その中心線のまわりに回転可能になっている。
ここで、本発明の一実施形態におけるセパレータとしては、ポリプロピレン（ＰＰ）セパレータとポリエチレン（ＰＥ）セパレータや、セルロースセパレータを用いることができる。また、過充電等による電池発熱を抑制する観点からは、例えば、ＰＰセパレータとＰＥセパレータの一体化セパレータや、ＰＰセパレータの表面にセラミックス層を塗布した一体化セパレータを用いることができる。

次に、正極シートを巻き付けて構成される正極ロールと、負極シートを巻き付けて構成される負極ロールから、正極シート及び負極シートをそれぞれ繰り出し、その先端を、既にセパレータが巻き付けられている捲回冶具に取り付けた。この場合、正極シートもしくは負極シートのどちらか一方を第１セパレータと第２セパレータ間に位置し、且つ残りの正極シートもしくは負極シートのどちらかを第１セパレータの外面側に位置するように、これらの電極シートの先端を捲回冶具に取り付ける。この時、正極シートと負極シートの塗工部である電極層を、セパレータを間に挟んで対向させる。両電極シートの電極未塗工部であるリード部は対向させない。次に、捲回冶具を回転させ、所望の回数の巻き付けを行った。巻き付けにおいては、正極シート、負極シート、セパレータは、重ね合わせのみによって接しており、接着剤などによっては接合されていない。
巻き取りが完了した後、正極シート、負極シート、セパレータを、それらのロールから切断した。続いて速やかに切断された端部を粘着テープで電極捲回体の側面に固定した。最後に、電極捲回体の中心から捲回冶具を引き抜くことで、電極捲回体１を得た。

＜電極捲回体と集電端子部の一体化＞
カシメ等によって板状構造体に正極集電端子３０及び負極集電端子４０が一体化された電池上蓋２を用意した。図１に示されるように、電池上蓋２は板状部２ａと電解液注液口２ｂを有している。板状部２ａ上には正極集電端子３０および負極集電端子４０が設けられている。正極集電端子３０には正極集電板３３０、負極集電端子４０には負極集電板３４０が接続されている。電極捲回体１の正極リード部１３０と正極集電板３３０、及び負極リード部１４０と負極集電板３４０をそれぞれ接触させ、超音波溶接によって、各々を一体化し、電極捲回体１と正極集電端子３０、負極集電端子４０、正極集電板３３０、負極集電板３４０との一体化ユニットを得た。

＜発電要素封止工程＞
一体化ユニットの電池上蓋２を除く部位を絶縁ケース４に収めた後、電池缶５へ挿入し、電池缶５に電極捲回体１などを収納した。次に、レーザー溶接によって電池上蓋２の板状部２ａと電池缶５とを一体化し、電池上蓋２によって電池缶５を封口した。板状部２ａには、後述するガス排出部６と電解液注液口２ｂが備えられている。電解液注液口２ｂから電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）：エチルメチルカーボネ−ト（ＥＭＣ）＝１：３溶液にＬｉＰＦ₆を１mol／Ｌの濃度になるよう溶解させて作製）を注液後、電解液注液口２ｂに金属キャップ７でキャップをし、レーザー溶接によって金属キャップ７と板状部２ａとを一体化することで電解液注液口２ｂを封止し、本発明の一実施形態における角型の二次電池８を得た。

ここで、本発明の一実施形態における電解液としては、ＥＣ、ＥＭＣの他に、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）等を用いることができる。電解質として、固体高分子電解質（ポリマー電解質）を用いる場合には、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性ポリマーを電解質に用いることができる。これらの固体高分子電解質を用いた場合、セパレータを省略することができる。

本発明の一実施形態における支持電解質であるリチウム塩としては、ＬｉＰＦ₆の他に、ＬｉＢＦ₄やＬｉＣＦ₃ＳＯ₃等を用いることができる。リチウム塩の濃度は、濃すぎても薄すぎても特性が低下するため、最適な濃度に調整する必要があるが、経験的に０.８mol／Ｌ〜１.２mol／Ｌ程度が好ましい。

また、保存寿命特性向上や難燃性向上の観点から、電解液に各種添加剤を加えてもよい。その場合、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、フッ化アルキル基を含有するリン酸エステルや炭酸エステル等を用いることができる。

＜ガス排出部の構成＞
図２にガス排出部６とその周辺の断面図を示す。ガス排出部６は角型の二次電池８の電池上蓋２に備え付けられ、電池上蓋２と一体化しており、電池上蓋２から電池缶５内部の電極捲回体１へ向けて突設されている。ガス排出部６は、ガス流調整部９と、ガス排出弁１０と、を有する。ガス流調整部９は、ガス導入部９ａと、ガス制御部９ｂと、を有する。ガス流調整部９は、電極捲回体１で発生するガスをガス排出弁１０に導く役割を担う。
ガス導入部９ａは、ガス制御部９ｂを内部に収める、断面Ｈ型の煙突形状である。ガス導入部９ａは二つの役割を担う。図３に、ガス導入部９ａ周りのガス流を、矢印を用いて模式的に示す。図３ではガス導入部９ａが部位Ａと部位Ｂとに分割されている。部位Ａは、ガス制御部９ｂとガス導入部９ａに対してガス排出弁１０と反対側にあり、電池上蓋２と一体化していない端部９ａ２との間の部位である。部位Ｂは、ガス制御部９ｂとガス導入部９ａの電池上蓋２と一体化している端部９ａ１との間の部位である。部位Ａは電極捲回体１で発生したガスを集め、ガス制御部９ｂへ導く役割を担い、部位Ｂはガス制御部９ｂで調整されたガス流をガス排出弁１０へ導く役割を担う。ここで、ガス制御部９ｂには開口部が設けられ、開口部の断面積はガス導入部９ａの断面積より小さい。換言すれば、図２において、開口部の断面積はガス導入部９ａの端部９ａ１の断面積およびガス導入部９ａの端部９ａ２の断面積より小さい。これにより、電極捲回体１で発生したガスはガス制御部９ｂで調整されてガス排出弁１０へ導かれるので、ガス排出弁１０が開弁した際の破片の飛散を防止することができる。

なお、ガス導入部９ａの形状は煙突形状を有す他は限定的ではない。例えば、図４に示すような矩形であってもよい。図３のようにガス導入部９ａを円筒形状にすることでガス導入部９ａ内部のガス流の乱れが抑制される。

また、構造上の問題から、図３や図４のような単純な煙突形状を用いるとガス導入部９ａへガスが流れ込みにくい場合には、図５に示すような、Ｌ型のガス導入部９ａや、図６に示すように、端部が複数個あるガス導入部９ａを用いることもできる。図５や図６では、ガス導入部９ａの端部９ａ２が電極捲回体の捲回軸の方向に開放されているので、ガス導入部９ａへガスが流れ込みやすくなっている。図５や図６のガス導入部９ａを用いる場合、ガス導入部９ａが電極捲回体１の捲回軸の方向に開放されているので、ガス導入部９ａは電極捲回体１に接触しても良い。

ガス制御部９ｂは、ガス導入部９ａの内部に位置し、ガス制御部９ｂの断面は板形状である。ガス制御部９ｂは、一つ以上の開口部９ｂ１を有する。電極捲回体１で発生し、ガス導入部９ａの部位Ａで集められたガスは、ガス制御部９ｂの開口部９ｂ１を通過する過程で流れ方を調整され、ガス排出弁１０へ流れる。図７のＺ軸方向から見たときの開口部９ｂ１の形状は、図８または図９のように円でも良く、円以外に楕円、矩形でも良い。

ガス排出弁１０の断面は板状であり、電池上蓋２の板厚よりも薄く成形され、ガス流調整部９のガス制御部９ｂと対向して形成され、電池の内圧によって外部に膨張する弁構造を有する。ガス排出弁１０全体が、電池上蓋２の外側面と面一の仮想面より内側にあり、電池上蓋２の内側面と面一の仮想面より外側にある。ガス排出弁１０は、電池上蓋２の外側面と面一の仮想面より内側であって、電池上蓋２の内側面と面一の仮想面より外側において、電池上蓋２と連結されている。ガス排出弁１０は、電池の内圧が所定値に達したときに開裂して電池内部の圧力を逃がす役割を担う。そのため、ガス排出弁１０は、電池の膨張により開裂して弁構造を複数の弁片に分割するための一または複数の溝を有する。

次に、図７を参照して、ガス排出弁１０とガス導入部９ａとガス制御部９ｂの位置を整理する。今、ガス導入部９ａの端部９ａ１をＸ−Ｙ平面、ガス導入部９ａの長手方向をＺ軸と定義する。ただし、Ｚの値は、電池内部に向かう方向を正とする。また、図５において、電池上蓋２はＸ−Ｙ平面と等しい位置にあるが、図を簡略化するために省略してある。この時、略平面状のガス制御部９ｂと、略平面状のガス排出弁１０と、ガス導入部９ａの端部９ａ１は平行している。

ここで、ガス排出弁１０の略平面とガス制御部９ｂの略平面との距離をｄｚ１とし、略平面のガス制御部９ｂとガス導入部９ａのガス排出弁１０と反対側の端部９ａ２の略平面との距離をｄｚ２とする。ガス制御部９ｂの外周部９ｂ２上の同一ではない任意の二点を結ぶ線の長さをｄｘｙする。図７の場合、ｄｘｙはガス導入部９ａの内周壁の直径となっている。

距離ｄｚ１とｄｚ２は０より大きい範囲で限定的ではないが、ガス制御部９ｂで調整されたガス流の乱れを防止するためにｄｚ１は短い方が好ましく、電池捲回体１で発生したバラバラの方向へ向かうガス流をガス制御部９ｂへ到達する前にある程度決まった方向へ向けるためにｄｚ２は長い方が好ましい。この場合、ｄｚ１＜ｄｚ２を満たすことが望ましい。また、仮に、ガス制御部９ｂの一部がガス流によってガス導入部９ａから乖離することがあっても、乖離したガス制御部９ｂによって電池内外のものが破壊されることを防止するために、ｄｘｙ＜ｄｚ１かつｄｘｙ＜ｄｚ２が成立することが好ましい。

図８または図９は、本実施形態におけるガス排出部６の構成を説明する図である。図８に、図７をＺ軸方向から見た図を示す。ただし、構造体は全て線で簡略化した。開口部９ｂ１のＸ−Ｙ平面への投影像Ｖ１は、ガス排出弁１０と電池上蓋２との一体化部１０ａのＸ−Ｙ平面へ投影像Ｖｇの中にある。図８では、Ｚ軸方向からみて、ガス導入部９ａの電池上蓋２との一体化部９ｂ３のＸ−Ｙ平面へ投影像ＶｓがＶｇより大きくなっている。図８では、ガス導入部９ａに流れてきたガスを調整するために、Ｖ１の面積をＶｇの面積より小さくしている。

図９に、ガス制御部９ｂの開口部９ｂ１が複数ある場合のガス排出部６を示す。ただし、図８と同様の方法で簡略化してある。ｎ番目の開口部９ｂ１のＸ−Ｙ平面への投影像ＶｎのＸ−Ｙ平面上の面積をＳｎ、ガス排出弁１０と電池上蓋２との一体化部１０ａのＸ−Ｙ平面へ投影像ＶｇのＸ−Ｙ平面上の面積をＳｇとするとき、ＳｎはＳｇに含まれるとともに、ΣＳｎ＜Ｓｇが成立する。つまり、電池上蓋２の面内方向において、ガス制御部９ｂのｎ個の開口部９ｂ１の断面積の合計は、ガス排出弁１０と電池上蓋２との一体化部の断面積より小さくなっている。

本発明の一実施形態における効果を得るためには、ガス流調整部９を通過したガス流は、ガス排出弁１０と電池上蓋２との一体化部１０ａから離れた部分に接触することが求められる。そのためＳｎの外周部（＝Ｖｎの外周部）上の任意の点Ｐｎと、Ｓｇの外周部（＝Ｖｇの外周部）上の任意の点Ｐｇとの距離を｜Ｐｎ−Ｐｇ｜とするときの、｜Ｐｎ−Ｐｇ｜の値は大きいことが好ましい。現実的には、１２mm≧｜Ｐｎ−Ｐｇ｜≧２mmが成立することが好ましい。１２mmより大きくなると、ガス排出弁１０の寸法も大きくなり、電池上蓋２の開口面積が大きくなり、電池上蓋２の強度が低下する可能性がある。

＜効果の検証＞
故意に電池の熱暴走状態を作り出し、電池の内圧上昇を引き起こすことによってガス排出弁を開裂させ、この時のガス排出弁の断片の飛散の頻度を調べることで、本発明の一実施形態における効果を説明する。ここで、電池の熱暴走状態を作り出すための方法には、電池を高温状態に置く方法や、電池を短絡させる方法や、過充電状態の電池に充電電流を流し続ける方法等がある。本検討では、過充電状態の電池に充電電流を流し続ける方法を用いた。なお、供試電池は電流遮断機構を備えていない。

試験は、室温で実施し、充電電流は１.５Ａ、１５Ａ、３０Ａとした。ここで１５Ａはおおよそ１Ｃに相当する。なお、Ｃとは、電池の通電電流の大きさを示す指標であり、電池の充電深度を０％から１００％にする時間をｔ「ｈｒ」とする場合に、ｔ＝１／Ｃ「ｈｒ」の関係が成立する。

表１に実験結果を示す。比較例は、本発明の構成から図２のガス流調整部を除いたものである。ここで、表中のＭは飛散を起こした試験体の総数を示し、ＸはＭを試験体総数Ｎで除した値であって、飛散を起こした試験体の割合を示す。なお、ここではガス排出弁の一部であっても電池容器から切り離された場合に、ガス排出弁が飛散を起こしたと定義した。表が示すように、本発明の非水電解質二次電池にはガス排出弁の飛散を抑制する効果が確認できた。

＜ガス排出部の作製方法＞
ガス排出弁１０は、電池上蓋２の成形時に、電池上蓋２の外周もしくは外周より内側に削りだし等で一体的に成形されるか、あるいは、電池上蓋２と薄板状のガス排出弁１０とを別々に用意し、溶接や接着剤等でこれらを一体化して得られる。すなわち、電池上蓋２の上面には略楕円形状の凹部が設けられ、ガス排出弁１０は、凹部の底面の略楕円形状の薄板により構成されている。薄板の表面には、内側溝部と外周溝部とがプレス加工にて形成され、薄板がガス排出弁１０の弁体として機能する。ガス排出弁１０の材質は、例えばアルミニウム合金板が好ましい。

ガス流調整部９は、角柱もしくは円筒の金属材を両端から削り、内部に薄肉部を残す方法や、あるいは、角柱もしくは円筒の金属材を全貫通の筒状に処理したものを二個と、外周が角型もしくは円の板材一個とを用意し、溶接や接着剤等でそれらを一体化する方法によって作製することができる。前者の場合、内部に残った薄肉部がガス制御部９ｂであり、その周りがガス導入部９ａである。後者の場合、板材がガス制御部９ｂであり、その周りがガス導入部９ａである。また、ガス制御部９ｂに設けられた開口部９ｂ１は、予め開部形状を有す形で部品を作るか、あるいは、開部形状がない状態で部品を作り、電池組立時やあるいは初期充放電前後に開部処理することによって得ることができる。
このようにして得られたガス流調整部９を、溶接や接着剤等によって電池上蓋２の内側へ一体化することで本発明の一実施形態におけるガス排出部６を得ることができる。

本発明による二次電池の用途は、特に限定されない。例えば、パーソナルコンピュータ、ワープロ、コードレス電話子機、電子ブックプレーヤ、携帯電話、自動車電話、ハンディターミナル、トランシーバ、携帯無線機等の携帯情報通信機器の電源として使用することができる。また、携帯コピー機、電子手帳、電卓、液晶テレビ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ポータブルＣＤプレーヤ、ビデオムービー、電気シェーバー、電子翻訳機、音声入力機器、メモリーカード等の各種携帯機器の電源として使用できる。その他、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、オーブン電子レンジ、食器洗い機、乾燥器、洗濯機、照明器具、玩具等の家庭用電気機器として使用できる。また、家庭用、業務用を問わずに、電動工具や介護用機器用の（電動式車いす、電動式ベッド、電動式入浴設備など）電池としても利用可能である。さらに、産業用途として、医療機器、建設機械、電力貯蔵システム、エレベータ、無人移動車両などの電源として、さらには電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、ゴルフカート、ターレット車などの移動体用電源として、本発明を適用することができる。さらには、太陽電池や燃料電池から発生させた電力を本発明の電池モジュールに充電し、宇宙ステーション、宇宙船、宇宙基地などの地上以外で利用可能な蓄電システムとして用いることも可能である。

１ 電極捲回体
２ 電池上蓋
２ａ 板状部
２ｂ 電解液注液口
４ 絶縁ケース
５ 電池缶
６ ガス排出部
７ 金属キャップ
８ 二次電池
９ ガス流調整部
９ａ ガス導入部
９ｂ ガス制御部
９ｂ１ ガス制御部の開口部
９ｂ２ ガス制御部の外周部
１０ ガス排出弁
３０ 正極集電端子
４０ 負極集電端子
１３０ 正極リード部
１４０ 負極リード部
３３０ 正極集電板
３４０ 負極集電板

Claims (9)

1. 電極捲回体と、
   前記電極捲回体を収納する電池缶と、
   前記電池缶を封口する電池上蓋と、
   前記電池上蓋の前記電極捲回体側に配置され、前記電池上蓋に備え付けられたガス排出部と、を有する非水電解質二次電池であって、
   前記ガス排出部は、ガス排出弁およびガス流調整部を有し、
   前記ガス流調整部は、ガス導入部およびガス制御部を有し、
   前記ガス排出弁は、前記ガス制御部と対向して形成され、
   前記ガス制御部には開口部が設けられ、
   前記開口部の断面積は、前記ガス導入部の断面積より小さく、
   前記電極捲回体で発生したガスは、前記ガス導入部を通って前記ガス流調整部の開口部を通過し、前記ガス排出弁から前記電池缶の外部に排出される非水電解質二次電池。
2. 請求項１において、
   前記ガス導入部の端部が前記電極捲回体の捲回軸の方向に開放されている非水電解質二次電池。
3. 請求項１において、
   前記ガス導入部の形状は煙突形状である非水電解質二次電池。
4. 請求項１において、
   前記ガス導入部の形状は円筒形状である非水電解質二次電池。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記電池上蓋の面内方向において、前記ガス制御部の開口部の断面積は、前記ガス排出弁と前記電池上蓋との一体化部の断面積より小さい非水電解質二次電池。
6. 請求項５において、
   前記ガス制御部には開口部がｎ個設けられ、
   前記電池上蓋の面内方向において、前記ガス制御部のｎ個の開口部の断面積の合計は、前記ガス排出弁と前記電池上蓋との一体化部の断面積より小さい非水電解質二次電池。
7. 請求項６において、
   前記電池上蓋の面内方向において、前記ガス制御部の開口部の外周部上における任意の点をＰｎ、
   前記ガス排出弁と前記電池上蓋との一体化部の外周部上における任意の点をＰｇとしたとき、
   １２mm≧｜Ｐｎ−Ｐｇ｜≧２mmである非水電解質二次電池。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記ガス排出弁と前記ガス制御部との距離をｄ１、
   前記ガス制御部と前記ガス導入部における前記ガス排出弁とは反対側の端部との距離をｄ２、とするとき、
   ｄｚ１＜ｄｚ２である非水電解質二次電池。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記ガス制御部の外周部の任意の二点を結ぶ線の長さをｄｘｙ、
   前記ガス排出弁と前記ガス制御部との距離をｄ１、
   前記ガス制御部と前記ガス導入部における前記ガス排出弁とは反対側の端部との距離をｄ２、とするとき、
   ｄｘｙ＜ｄｚ１およびｄｘｙ＜ｄｚ２である非水電解質二次電池。