JP2024024498A - 電池および該電池を備えた組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス排出孔から外部に排出されるガスの排出方向を好適に制御することができる技術を提供すること。【解決手段】ここで開示される電池１００において、封口板１４は、封口板１４の厚み方向に沿って存在する貫通孔であるガス排出孔１６と、ガス排出弁であって、電池ケース１０の内圧が所定値よりも上昇した場合に開裂し、電池ケース１０の内部から外部にガス排出孔１６を介してガスを排出するガス排出弁１７と、を有している。ガス排出孔１６内には、上記厚み方向に沿って、開口部１２ｈを封口した状態で封口板の外表面１４Ａ側に存在する外側空間１６Ａおよび外側空間１６Ａよりも封口板の内表面１４Ｂ側に存在する内側空間１６Ｂが存在している。外側空間の周壁面１６ａの形成方向は、内側空間の周壁面１６ｂの形成方向と異なっている。【選択図】図４

Description

本開示は、電池および該電池を備えた組電池に関する。

例えば、下記特許文献１および２には、電池内のガスを排出するガス排出口（ガス排出孔）と、当該ガス排出孔を閉塞するガス排出弁とを有する電池蓋を備えた電池が開示されている。

特開２００４－３１９３０８号公報 特開２０１３－１９７０１９号公報

ところで、電池の安全性向上の観点から、ガス排出孔から外部に排出されるガスの排出方向の制御に関する技術のさらなる開発が求められている。

本開示は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その主な目的は、ガス排出孔から外部に排出されるガスの排出方向を好適に制御することができる技術を提供することである。

かかる目的を実現するべく、本開示は、電極体と、開口部を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、上記開口部を封口する封口板と、を備えた電池であって、上記封口板は、上記封口板の厚み方向に沿って存在する貫通孔であるガス排出孔と、ガス排出弁であって、上記電池ケースの内圧が所定値よりも上昇した場合に開裂し、上記電池ケースの内部から外部に上記ガス排出孔を介してガスを排出するガス排出弁と、を有しており、上記ガス排出孔内には、上記厚み方向に沿って、上記開口部を封口した状態で上記封口板の外表面側に存在する外側空間および当該外側空間よりも上記封口板の内表面側に存在する内側空間が存在しており、上記外側空間の周壁面の形成方向は、上記内側空間の周壁面の形成方向と異なっている電池を提供する。

かかる構成によると、ガス排出孔から外部に排出されるガスの排出方向を好適に、かつ、簡易な構造によって制御することができる。

また、他の側面として、本開示は、ここで開示される電池を複数備えた組電池を提供する。かかる構成によると、隣接する電池どうしが有するガス排出孔から外部に排出されるガスの排出方向が異なるため、組電池の安全性の向上を好適に実現することができる。

一実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 図１のII－II線に沿う模式的な縦断面図である。 図１の封口板の模式的な上面図である。 図３のIＶ－IＶ線に沿う模式的な縦断面図である。 一実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。 第２実施形態に係る図３対応図である。 第３実施形態に係る図３対応図である。 図７のＶIII－ＶIII線に沿う模式的な縦断面図である。 図８の内側空間２１６Ａを示す模式図である。 試験例に係るガス排出孔の構成について説明するための説明図である。 試験例に係るガス排出孔の構成について説明するための説明図である。

以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本開示の実施に必要な事柄（例えば、本開示を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本開示を限定することを意図したものではない。また、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、Ａ以上Ｂ以下の意と共に、「Ａより大きい」および「Ｂより小さい」の意を包含するものとする。

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、電解質を介して正極と負極の間で電荷担体が移動することによって繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般をいう。電解質は、液状電解質（電解液）、ゲル状電解質、固体電解質のいずれであってもよい。かかる二次電池は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）の他に、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）等も包含する。以下では、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。

＜電池の構成＞
図１は、電池１００の斜視図である。図２は、図１のII－II線に沿う模式的な縦断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表し、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、電池１００の長辺方向、上記長辺方向と直交する短辺方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。短辺方向Ｙは積層方向の一例である。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。

図２に示すように、電池１００は、電池ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、を備えている。図示は省略するが、電池１００は、ここではさらに電解質を備えている。電池１００は、電極体２０と図示しない電解質とが電池ケース１０の内部に収容されて構成されている。電池１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。

電池ケース１０は、電極体２０と図示しない電解質とを収容する筐体である。図１に示すように、電池ケース１０は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状（角形）に形成されている。ただし、電池ケース１０の形状は角形に限定されず、円柱等の任意の形状であってよい。電池ケース１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース１０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼等の軽量で熱伝導性の良い金属材料で構成されている。

図２に示すように、電池ケース１０は、ここでは、開口部１２ｈを有するケース本体１２と、開口部１２ｈを塞ぐ封口板１４（蓋体）と、を備えている。ケース本体１２は、図１に示すように、平板状の底壁１２ａと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の長側壁１２ｂと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の短側壁１２ｃと、を備えている。底壁１２ａは、略矩形状である。底壁１２ａは、開口部１２ｈと対向している。長側壁１２ｂおよび短側壁１２ｃは、それぞれ平坦な面を有する。平面視において、長側壁１２ｂの面積は、短側壁１２ｃの面積よりも大きい。

封口板１４は、ケース本体１２の開口部１２ｈを塞ぐようにケース本体１２に取り付けられている。封口板１４は、ケース本体１２の底壁１２ａと対向している。封口板１４は、ここでは略矩形状である。電池ケース１０は、ケース本体１２の開口部１２ｈの周縁に封口板１４が接合（例えば溶接接合）されることによって、一体化されている。電池ケース１０は、気密に封止（密閉）されている。封口板１４は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼等の金属材料から構成されている。また、図２に示すように、封口板１４は、その厚み方向（図２のＺ方向）に沿って存在する貫通孔であるガス排出孔１６と、ガス排出弁１７と、を備えている。なお、ガス排出孔１６の構成の詳細については、後述する。

ガス排出弁１７は、電池ケース１０の内圧が所定値よりも上昇した場合に開裂し、電池ケース１０の内部から外部にガス排出孔１６を介してガスを排出するように構成されている。ガス排出弁１７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス等の金属材料から構成されている。ガス排出弁１７の平面視の形状は、ここでは円形状であるが、これに限定されず、楕円形状や矩形状等その他種々の形状であってもよい。また、ガス排出弁１７の表面は、Ｙ字が逆にくっ付いた形状の筋や、その他種々の形状の筋を入れることによって耐圧設計されていてもよいし、かかる筋を入れない状態で耐圧設計されていてもよい。

電極体２０は、正極および負極（図示せず）を有する。電極体２０は、ここでは方形状（典型的には矩形状）の正極と、方形状（典型的には矩形状）の負極とが、セパレータを介して積層方向Ｙに積み重ねられてなる積層電極体である。ただし、電極体２０は、例えば、帯状の正極と帯状の負極とが帯状のセパレータを介して積層され、捲回軸を中心として捲回されてなる扁平な捲回電極体であってもよい。

正極は、図２に示すように、正極集電体２１と、正極集電体２１の少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層（図示せず）と、を有する。正極集電体２１は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極活物質層は、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。正極活物質層は、正極活物質以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等の炭素材料を使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等を使用し得る。

負極は、図２に示すように、負極集電体２２と、負極集電体２２の少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層（図示せず）と、を有する。負極集電体２２は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極活物質層は、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質を含んでいる。負極活物質としては、例えば、黒鉛、シリコン系活物質等が挙げられる。負極活物質は、その他の負極活物質、例えば黒鉛以外の炭素材料等をさらに含んでいてもよい。負極活物質層は、負極活物質以外の任意成分、例えば、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム系バインダや、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロール系バインダ、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）等のアクリル系バインダ等を使用し得る。

セパレータは、積層方向Ｙにおいて正極の正極活物質層と負極の負極活物質層との間に介在し、これらを絶縁する部材である。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートが好適である。セパレータは、樹脂製の多孔性シートからなる基材部と、基材部の少なくとも一方の表面上に設けられた接着層と、を有する接着セパレータであることが好ましい。接着層は、融点が１００℃以下で粘着性（あるいは接着性）の樹脂材料を含む層である。接着層に含まれ得る樹脂材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が挙げられる。セパレータは、接着層を介して、正極および／または負極と接着され、一体化されていることが好ましい。また、セパレータは、表面に耐熱層を有していてもよい。

図２に示すように、電極体２０の長辺方向Ｘの中央部には、正極活物質層と負極活物質層とが絶縁された状態で積層された積層部が形成されている。一方、電極体２０の長辺方向Ｘの左端部には、正極集電体２１の一部分（正極集電体露出部）が積層部からはみ出している。正極集電体露出部には、正極リード部材２３が付設されている。また、電極体２０の長辺方向Ｘの右端部には、負極集電体２２の一部分（負極集電体露出部）が積層部からはみ出している。負極集電体露出部には、負極リード部材２４が付設されている。

正極端子３０および負極端子４０は、図１に示すように、封口板１４の長辺方向Ｘの両端部に配置されている。正極端子３０および負極端子４０は、電池ケース１０の外部に突出している。正極端子３０および負極端子４０は、ここでは、電池ケース１０の同じ面（具体的には封口板１４）からそれぞれ突出している。ただし、正極端子３０および負極端子４０は、電池ケース１０の異なる面からそれぞれ突出していてもよい。図２に示すように、正極端子３０は、電池ケース１０の内部で、正極リード部材２３を介して、電極体２０の正極と電気的に接続されている。負極端子４０は、電池ケース１０の内部で、負極リード部材２４を介して、電極体２０の負極と電気的に接続されている。

電解質は従来と同様でよく、特に制限はない。電解質は、例えば、非水系溶媒と支持塩とを含有する非水系の液状電解質（非水電解液）である。非水系溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類を含んでいる。支持塩は、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のフッ素含有リチウム塩である。ただし、電解質は、固体状（固体電解質）で、電極体２０に一体化されていてもよい。

続いて、ガス排出孔１６の構成について説明する。ここで、図３は、図１の封口板の模式的な上面図であり、図４は、図３のIＶ－IＶ線に沿う模式的な縦断面図である。図４に示すように、本実施形態では、ガス排出孔１６内に、開口部１２ｈを封口した状態で封口板の外表面１４Ａ側に存在する外側空間１６Ａおよび当該外側空間１６Ａよりも封口板の内表面１４Ｂ側に存在する内側空間１６Ｂが存在している。ただし、他の実施形態では、ここで開示される技術の効果が得られる限りにおいて、ガス排出孔内にかかる２つの空間以外の空間が存在していてもよい。そして、外側空間の周壁面１６ａの形成方向（図４のＶ方向）は、内側空間の周壁面１６ｂの形成方向（図４のＷ方向）と異なっている。かかる構成によると、ガス排出孔１６から外部に排出されるガスの排出方向を好適に、かつ、簡易な構造によって制御することができる。例えば、本実施形態では、ガスの排出方向を、図４のＶ方向に制御することができる。

図３に示すように、本実施形態では、ガス排出孔１６の開口の形状は円形であるが、これに限定されない。ガス排出孔の開口の形状は、楕円形状、矩形状等のその他種々の形状であってもよい。一方、ガスを効率よく排出するという観点から、ガス排出孔の開口の形状は、円形状や楕円形状（特に、円形状）であることが好ましい。

図３に示すように、本実施形態では、ガス排出弁１７の平面視の形状は円形である。また、図４に示すように、本実施形態では、ガス排出弁１７は、外側空間１６Ａおよび内側空間１６Ｂの境界部分（図４の境界部分Ｂを参照）に配置されている。かかる境界部分は、外側空間の周壁面１６ａの形成方向Ｖと、内側空間の周壁面１６ｂの形成方向Ｗが変化する境界部分ということもできる。一方、他の実施形態では、ガス排出弁は、ガス排出孔内の境界部分以外の位置に配置されていてもよいし、ガス排出孔の最上面（ガス排出孔の、図４のＵ方向における最表面）やガス排出孔の最下面（ガス排出孔の、図４のＤ方向における最表面）に配置されていてもよい。なお、ガス排出弁が、外側空間および内側空間の境界部分に存在する場合が、より好ましい。

図４に示すように、本実施形態では、外側空間の周壁面１６ａの形成方向Ｖは、封口板１４の厚み方向（図４のＺ方向）に対して所定の一の方向に傾斜した方向である。かかる構成によると、ガスの排出方向を、所定の方向（ここでは、形成方向Ｖ）に好適に制御することができる。ここで、外側空間の周壁面１６ａの封口板１４の厚み方向に対する傾斜角θ_１は、例えば５°以上であり、ガスの排出方向を所定の方向により制御し易くするという観点から、好ましくは１０°以上であり、例えば２０°以上であってもよい。また、傾斜角θ_１の上限は、例えば８５°以下であり、７５°以下や６５°以下であってもよい。ただし、これらに限られるものではない。なお、本実施形態では、外側空間の周壁面１６ａが正極端子３０側に傾斜するように形成されているが、これに限定されず、他の実施形態では、外側空間の周壁面が負極端子４０側に傾斜していてもよい。かかる場合、外側空間の周壁面の封口板の厚み方向に対する傾斜角は、上述したθ_１の記載を参照することができる。

図３に示すように、ガス排出弁１７の片面の面積（図３の斜線領域の面積）を１００％としたとき、ガス排出弁１７がない状態で、ガス排出孔１６を封口板の外表面１４Ａの垂直方向から視たときに視える貫通部分（即ち、向こう側が視える部分）の面積（図４の点領域の面積に対応）の割合（％）は、例えば９５％以下であり、ガスを排出し易くするという観点から、好ましくは９０％以下であり、より好ましくは８０％以下（例えば７０％以下や６０％以下）であり、さらに好ましくは５０％以下（例えば４０％以下や３０％以下）であり、特に好ましくは２０％以下（例えば１０％以下）である（例えば０％であってもよい）。かかる点領域の面積／斜線領域の面積の割合（％）は、外側空間の周壁面１６ａの傾きを表す指標ということもでき、適切な値に調整することによって、ガスを排出し易くすることができる。なお、後述する第３実施形態においては、ガス排出孔２１６を、封口板の外表面２１４Ａの垂直方向から視たときに視える貫通部分の面積（図７の点領域の面積）は、切り欠き２１８の面積を除いたものを示すものとする。

特に限定されるものではないが、封口板の外表面の面積（ここでは、端子装着孔やガス排出孔１６等を形成する前の封口板の外表面の面積）を１００％としたとき、ガス排出弁１７の片面の面積の割合（％）は、例えば０．５％以上であり、ガスを排出し易くするという観点から、好ましくは１％以上（例えば１．５％以上）であり、より好ましくは３％以上である。また、ガス排出弁１７の片面の面積の上限は、例えば２０％以下であり、好ましくは１５％以下であり、より好ましくは１０％以下である。即ち、ガス排出弁１７の面積は、１．５～１５％（例えば、３～１０％）の範囲内である場合が好ましい。

図４に示すように、本実施形態では、外側空間１６Ａの容積は、内側空間１６Ｂの容積よりも大きい。かかる構成によると、外側空間１６Ａにおいて、電池１００内から発生したガスが外部へと排出される勢いが好適に抑制されるため、排出されるガスが乱流となることを効果的に抑制することができる。ここで、外側空間１６Ａの容積をＰ、内側空間１６Ｂの容積をＱとしたとき、内側空間１６Ｂの容積Ｑに対する外側空間１６Ａの容積Ｐの比（Ｐ／Ｑ）は、例えば１．１以上であり、という観点から、好ましくは１．２以上であり、例えば１．５以上であってもよい。また、上記比（Ｐ／Ｑ）の上限は、例えば３以下であり、２．５以下や２以下であってもよい。ただし、これらに限られるものではない。

図３に示すように、本実施形態では、ガス排出孔１６は封口板１４の中心点Ｏからずれた位置に存在している。かかる構成によると、例えば電池１００を複数備えた組電池２００とした場合に、隣接する電池どうしが有するガス排出孔１６から外部に排出されるガスの排出方向が異なるため、安全性の向上を実現し易くなる（図５の矢印を参照）。ただし、他の実施形態では、ガス排出孔は封口板１４の中心に配置されていてもよい。なお、図５の９０はバスバーを示している。また、組電池２００は、耐久性の向上の観点から、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼等の金属材料から構成されているケースに収容されていてもよい。

ガス排出孔１６およびガス排出弁１７を有する封口板１４の製造方法の一例としては、先ず、封口板の一方の面（ここでは、封口板の外表面１４Ａ）に切削加工等によって外側空間１６Ａを形成し、続いて、封口板の他方の面（ここでは、封口板の内表面１４Ｂ）に圧縮加工等によって内側空間１６Ｂおよびガス排出弁１７を形成する方法が挙げられる。あるいは、先ず、封口板の一方の面（ここでは、封口板の外表面１４Ａ）に切削加工等によって外側空間１６Ａを形成し、続いて、外側空間１６Ａの底面に向けて、封口板の他方の面（ここでは、封口板の内表面１４Ｂ）から切削加工によって内側空間１６Ｂを形成する。そして、別途、圧縮加工によって作製したガス排出弁１７を、溶接によって所定の位置に取り付ける方法が挙げられる。ただし、上述した方法は一例であって、封口板１４の製造方法を限定するものではない。

電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。

以上、本開示のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態（第１実施形態）は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

図６は、第２実施形態に係る図３対応図である。図６に示すように、第２実施形態では、ガス排出孔１１６の封口板の外表面１１４Ａにおける開口部と、ガス排出弁１１７とが、角度θだけずれた状態で存在している。また、図中の１１４Ｂは封口板の内表面を示している。ここで、かかる角度θの値は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されないが、例えば－４５°～＋４５°や－３０°～＋３０°の範囲内とすることができる。なお、角度θに関しては、ガス排出孔１１６の開口部の中心点を通る直線ｌを基準として、時計回り方向を－、反時計回り方向を＋と表記するものとする。以下の試験例でも、同様である。

図７は、第３実施形態に係る図３対応図であり、図８は、図７のＶIII－ＶIII線に沿う模式的な縦断面図であり、図９は、図８の内側空間２１６Ａを示す模式図である。図９に示すように、第３実施形態では、外側空間の周壁面２１６ａに、複数（ここでは３つ）の切り欠き２１８が存在している。かかる構成によると、電池１００内から発生したガスが乱流となることを、より効果的に抑制することができる。なお、他の実施形態では、外側空間の周壁面に形成される切り欠きは一つであってもよい。また、切り欠きは、内側空間の周壁面に形成されていてもよいし、外側空間の周壁面および内側空間の周壁面の両方に形成されていてもよい。一方、ガス排出時にガスの圧力を均一化し、排出されるガスが乱流となることをより好適に抑制するという観点から、切り欠きが少なくとも外側空間に存在する場合がより好ましい。切り欠きは、例えば外側空間（あるいは、内側空間）の周壁面の形成方向に沿って形成されていてもよい。かかる切り欠きは、例えば切削加工等によって形成することができる。

特に制限されるものではないが、切り欠き２１８の１つあたりの表面積２１８ａ（図９の斜線部分を参照）は、表面積２１８ａを含めた外側空間の周壁面２１６ａの面積全体を１００％としたとき、例えば３％以上であり、上述したような効果を得やすくするという観点から、好ましくは５％以上であり、例えば１０％以上であってもよい。また、切り欠き２１８の１つあたりの表面積２１８ａの上限は、例えば３０％以下であり、２０％以下であってもよい。

また、第３実施形態では、切り欠きの形状を半円柱状としているが、これに限定されず、矩形状等その他の種々の形状であってもよい。そして、切り欠きが、外側空間の周壁面および内側空間の周壁面に形成されている場合、外側空間の周壁面に形成される切り欠きと、内側空間の周壁面に形成される切り欠きの形状や個数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

なお、上記第２実施形態および上記第３実施形態において、各実施形態を特徴づける構成以外の構成については、第１実施形態の説明を適宜参照することができる。また、図７および図８において、２１４は封口板、２１４Ａは封口板の外表面、２１４Ｂは封口板の内表面、２１６はガス排出孔、２１６ｂは内側空間の周壁面、２１６Ｂは内側空間、２１７はガス排出弁を示している。

また、後述の試験例で説明する図１０のガス排出孔３１６は、図３のガス排出孔１６から開口の形状を楕円形状（円形または楕円形の一部と直線部を組み合わせた形状も含む）に変更したものであり、ガス排出弁３１７は外側空間および内側空間の境界部分に配置されている。そして、後述の試験例で説明する図１１のガス排出孔４１６は、図１０のガス排出孔３１６にさらに切り欠き４１８を複数（ここでは、４つ）形成したものである。ガス排出弁４１７は外側空間および内側空間の境界部分に配置されている。

以下、本開示に関する試験例を説明するが、本開示をかかる試験例に示すものに限定することを意図したものではない。

［試験例］
＜評価用組電池の作製＞
＜各例に係る評価用組電池の作製＞
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物（ＮＣＭ）と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）とを、質量比がＮＣＭ：ＰＶｄＦ：ＡＢ＝９８：１：１となるように秤量し、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）中で混合して、正極スラリーを調製した。この正極スラリーを、長尺な帯状の正極芯体（アルミニウム箔、厚み１２μｍ）の両面に塗布し、乾燥させた。これを所定のサイズに切り取り、ロールプレスで圧延することにより、正極芯体の両面に正極活物質層を備えた正極シートを得た。

次に、負極活物質としての黒鉛粉末（Ｃ）と、バインダとしてのスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、質量比がＣ：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９８：１：１となるように秤量し、水中で混合して、負極スラリーを調製した。この負極スラリーを長尺な帯状の負極芯体（銅箔、９μｍ）の両面に塗布し、乾燥させた。これを所定のサイズに切り取り、ロールプレスで圧延することにより、負極芯体の両面に負極活物質層を備えた負極シートを得た。

セパレータとして、表面にセラミック粒子とバインダからなる厚み４μｍの耐熱層を有するＰＥ製の厚み１４μｍの多孔性ポリオレフィンシートを用意した。正極シートと、負極シートとを耐熱層を正極対向にセパレータが介在するようにしつつ重ね合わせた後、捲回し、扁平状に成形することによって捲回電極体を得た。

上記のとおり作製した捲回電極体に電極端子を取り付けた後、非水電解質と共に電池ケースに収容した。そして、電池ケースの開口部を、表１に示す構成のガス排出孔を有する封口板で封口することによって、単電池（セル）を得た。ここで、非水電解質としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とをＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３：４：３の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのＬｉＰＦ_６を１．１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、さらにビニレンカーボネート（ＶＣ）を２質量％濃度で溶解させたものを用いた。そして、かかるセルを３つ用意し、直列に接続することによって、各例に係る評価用組電池を得た。

ここで、例１～６は、図１０における点領域の面積／斜線領域の面積［％］をそれぞれ変化させたものであり、例１８～２０は、図１０におけるガス排出弁の面積／封口板の外表面の面積［％］をそれぞれ変化させたものである。また、例７は、図１０のガス排出孔の外側空間および内側空間の容積の大小を変更したものであり、例８，９は、図１０のガス排出弁の位置を変更したものであり、例１１～１４は、図１０のガス排出孔の位置を変更したものである。また、例１０は、図１０のガス排出孔において外側空間および内側空間を形成せず、かつ、ガス排出弁の位置を例４と同じにしたものである（比較例に相当する）。そして、例１５は図３のガス排出孔の構成を、例１６，１７は図６のガス排出孔の構成を、例２１は図１１のガス排出孔の構成を、例２２は図７のガス排出孔の構成をそれぞれ参照することができる。

＜評価用組電池の類焼時間の評価＞
先ず、上記のとおり作製した各評価用組電池が備える単電池について、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）１００％となりように充電を行った。この時、各評価用組電池内の温度は２５±５℃の範囲内となるようにした。ここで、評価用組電池は１つのケース内の密閉空間内に収められているものとする。次に、各評価用組電池について、一端のセルをトリガーセルとして加熱し、ガスを発生させた。ここで、かかる加熱は、窒化アルミヒーターを用いて行い、より具体的には、当該窒化アルミヒーターをトリガーセルの側面（即ち、セルどうしが隣接していない側面）に貼り付け、電源（２４０Ｖ／４Ａ）を用いてヒーターを４００℃以上に加熱させた。続いて、トリガーセルを加熱してから当該トリガーセルから数えて３番目のセルのガス排出孔からガスが発生するまでの時間を計測した。結果を、表１の該当欄に示した。なお、３番目のセルのガス排出開始に時間を要する（時間が長い方）が、トリガーセルおよび２番目のガス排出孔から排出されるガスが乱流となることをより好適に抑制できており、組電池の信頼性の観点から好ましいと評価される。

表１に示すように、ガス排出孔内に外側空間および内側空間を有する例１～９，１１～２２では、ガス排出孔内に外側空間および内側空間を有さない例１０と比較して、３番目のセルにおけるガス排出開始時間が長くなることが確認された。また、例１～６より、点領域の面積／傾斜領域の面積（％）の値が小さい程、３番目のセルにおけるガス排出開始時間が長くなることが確認された。特に限定解釈されることを意図したものではないが、点領域の面積／傾斜領域の面積（％）の値が小さい程、外側空間の周壁面の傾きが大きくなり、これによって、隣接するセルのガス排出孔から排出されるガスの方向がより離れる方向となるため、排出されるガスどうしの干渉が起こりにくくなるためであると考えられ得る。

また、例４，７より、外側空間の容積が内側空間の容積よりも大きい場合、外側空間の容積が内側空間の容積よりも小さい場合と比較して、３番目のセルのガス排出開始時間が長くなることが確認された。そして、例４，８，９より、ガス排出弁の配置位置に関係なく効果を得ることができるが、ガス排出弁が外側空間および内側空間の境界部分に配置されている場合に、３番目のセルのガス排出開始時間が長くなることが確認された。特に限定解釈されることを意図したものではないが、例８のようにガス排出弁がガス排出孔の最上面に配置される場合、破断した弁の影響が大きく、排出されたガスが乱流になり易くなるためであると考えられ得る。また、例９のようにガス排出弁がガス排出孔の最下面に配置される場合、破断した弁により傾斜部（ここでは、外側空間の周壁面）に流れたガスが乱流となり易くなるためであると考えられ得る。

また、例４，１１～１４より、ガス排出孔は、封口板の中心点からずれた位置に配置される方が、３番目のセルのガス排出開始時間が長くなることが確認された。特に限定解釈されることを意図したものではないが、組電池において、隣接するセルどうしのガス排出孔がより離れるため、排出されるガスの干渉が小さくなるためであると考えられ得る。

また、例４，１５より、ガス排出孔の開口の形状が円形状である場合、楕円形状である場合と比較して、３番目のセルのガス排出開始時間が長くなることが確認された。そして、例１５～１７より、θが４５°や－４５°である場合に、３番目のセルのガス排出開始時間が長くなることが確認された。

また、例４，１８～２０より、ガス排出弁の面積／封口板の外表面の面積（％）の値は、１．５～１５％である場合が好ましく、３～１０％である場合がより好ましいことが確認された。特に限定解釈されることを意図したものではないが、例えばガス排出弁の面積／封口板の外表面の面積（％）の値が１．５～１５％の範囲内である場合、ガス排出孔からガスが排出されたときに、より勢いよく、または、より短時間でガスが排出されるため、好ましいものと考えられ得る。そして、ガス排出弁の面積／封口板の外表面の面積（％）の値が３～１０％の範囲内である場合、上述したような効果が両立され得るため、より好ましいものと考えられ得る。

また、ガス排出孔の外側空間の周壁に切り欠きを有する例２１，２２では、ガス排出孔の外側空間の周壁に切り欠きを有さない例４，１５と比較して、３番目のセルのガス排出開始時間が長くなることが確認された。

以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項（ｉｔｅｍ）に記載のものが挙げられる。
項１：電極体と、開口部を有し、上記電極体を収容する電池ケースと、上記開口部を封口する封口板と、を備えた電池であって、上記封口板は、上記封口板の厚み方向に沿って存在する貫通孔であるガス排出孔と、ガス排出弁であって、上記電池ケースの内圧が所定値よりも上昇した場合に開裂し、上記電池ケースの内部から外部に上記ガス排出孔を介してガスを排出するガス排出弁と、を有しており、上記ガス排出孔内には、上記厚み方向に沿って、上記開口部を封口した状態で上記封口板の外表面側に存在する外側空間および当該外側空間よりも上記封口板の内表面側に存在する内側空間が存在しており、上記外側空間の周壁面の形成方向は、上記内側空間の周壁面の形成方向と異なっている、電池。
項２：上記外側空間の周壁面の形成方向は、上記封口板の厚み方向に対して所定の一の方向に傾斜した方向である、項１に記載の電池。
項３：上記外側空間の容積は、上記内側空間の容積よりも大きい、項１または２に記載の電池。
項４：上記外側空間の周壁面には、一または複数の切り欠きが存在している、項１～項３のいずれか一つに記載の電池。
項５：上記ガス排出孔は、上記封口板の中心点からずれた位置に存在している、項１～項４のいずれか一つに記載の電池。
項６：項１～５のいずれか一項に記載の電池を複数備えた組電池。

１０ 電池ケース
１２ ケース本体
１４ 封口板
１６ ガス排出孔
１７ ガス排出弁
２０ 電極体
３０ 正極端子
４０ 負極端子
９０ バスバー
１００ 電池

Claims (6)

1. 電極体と、
   開口部を有し、前記電極体を収容する電池ケースと、
   前記開口部を封口する封口板と、
   を備えた電池であって、
   前記封口板は、
   前記封口板の厚み方向に沿って存在する貫通孔であるガス排出孔と、
   ガス排出弁であって、前記電池ケースの内圧が所定値よりも上昇した場合に開裂し、前記電池ケースの内部から外部に前記ガス排出孔を介してガスを排出するガス排出弁と、
   を有しており、
   前記ガス排出孔内には、前記厚み方向に沿って、前記開口部を封口した状態で前記封口板の外表面側に存在する外側空間および当該外側空間よりも前記封口板の内表面側に存在する内側空間が存在しており、
   前記外側空間の周壁面の形成方向は、前記内側空間の周壁面の形成方向と異なっている、電池。
2. 前記外側空間の周壁面の形成方向は、前記封口板の厚み方向に対して所定の一の方向に傾斜した方向である、請求項１に記載の電池。
3. 前記外側空間の容積は、前記内側空間の容積よりも大きい、請求項１に記載の電池。
4. 前記外側空間の周壁面には、一または複数の切り欠きが存在している、請求項１に記載の電池。
5. 前記ガス排出孔は、前記封口板の中心点からずれた位置に存在している、請求項１に記載の電池。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電池を複数備えた組電池。

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