JP3494607B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
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Description
動安全性に優れ、また、信頼性に優れたリチウム二次電
池に関する。
型化が進んでいる携帯型の通信機器やノート型パーソナ
ルコンピュータ等の電子機器の電源を担う、小型でエネ
ルギー密度の大きな二次電池として実用化されている。
また、国際的な地球環境の保護を背景として省資源化や
省エネルギー化に対する関心が高まる中、リチウム二次
電池は、自動車業界においては、電気自動車やハイブリ
ッド電気自動車用のモータ駆動用バッテリーとして開発
が進められている。更に、電力業界においては、リチウ
ム二次電池は、電力の有効利用手段を図る為の夜間電力
貯蔵装置としても期待されており、このような用途に適
する大容量リチウム二次電池の早期実用化に注目が集ま
っている。
複合酸化物等を正極活物質として用い、一方、負極活物
質にはハードカーボンや黒鉛といった炭素質材料を用い
て、充電時には正極活物質中のリチウムイオンが、有機
溶媒にリチウムイオン電解質を溶解してなる電解液を介
して負極活物質へ移動して捕捉され、放電時には逆の電
池反応が起こるものである。
の可能な二次電池であるが、従来の鉛蓄電池等の二次電
池よりも電圧が高く、しかもエネルギー密度が大きいと
いう特性を有する為に、充放電時の異常による事故を回
避する種々の安全機構が電池内に組み込まれる。例え
ば、出力端子の短絡による過放電や充電装置の故障によ
る急速充電或いは過剰充電、使用者の誤使用による逆接
続電位の印加といった種々の原因により、電池温度が上
昇して電池が破裂するといった事故を防ぐ為の安全機構
として、放圧弁を設けることが必要とされる。
340717号公報には、切り込み溝を形成した矩形状
薄板を用いて電池の封口体(蓋)に設けられた圧力開放
孔を閉塞し、電池内圧が上昇したときに、この切り込み
溝が破断する安全弁(放圧弁)が開示されている。ま
た、特開平9−92338号公報には、通常の状態では
バネによって押しつけられて電池を密閉している弁が電
池端面の蓋に配設され、電池内圧の上昇時にこの弁がバ
ネを押し上げて電池内圧を開放する放圧弁が開示されて
いる。
−340717号公報に開示された矩形状薄板は、レー
ザ溶接により蓋に取り付けられている。従って、この矩
形状薄板の溶接に対しては、設備コストが高いのみなら
ず、溶接作業に習熟する必要があり、その一方で均一な
溶接が困難である等の問題が内在する。また、特開平9
−92338号公報に開示された放圧弁は、電池端面か
ら突出した形で配設されているので、複数の電池を縦並
列に接続する際の作業性が妨げられ、また、接続された
電池群のパッキング性が劣る原因になると推測され、更
に、放圧弁自体が大きく内部構造も複雑である為に、重
量面やコスト面での問題も残ると考えられる。
作業性がよく、しかも放圧作動特性に優れた放圧弁を採
用することが好ましい。このような特性を満足する放圧
弁として、先に発明者らは金属箔を用いた放圧弁を特願
平10−165213号において開示している。特願平
10−165213号においては、主に金属箔はリング
で挟み込む形で固定されているが、この場合には部品点
数が多くなるので、部品点数を削減して組立作業性を改
善すると共に電池重量の減少を図る等の更なる改良が望
まれるものであった。
る場合であっても、放圧弁が放圧弁として機能する為に
は、当然に電池ケースが気密封止されていることが前提
条件となる。従って、例えば、放圧弁の蓋への取付部分
や、蓋と電池ケース本体との接合部分等は、部品間が気
密に接合され、或いはシールされている必要がある。
報及び特開平9−92338号公報に開示されたリチウ
ム二次電池においては、前述したように、電池ケース本
体として金属パイプ等を用い、その端面をレーザ溶接に
より金属製の蓋で封止する手段が用いられており、設備
コストと作業コストの両コスト面や、作業面での課題が
残る。
には、ガスケットをかしめて気密封止する方法が開示さ
れ、特開平7−130341号公報には、プロピレン−
エチレン共重合ポリマーを含むガスケットをかしめて気
密封止をする方法が開示されている。
密封止方法にあっては、かしめの荷重やガスケットの変
形を制御することなく、かしめが行われているので、ガ
スケットを塑性変形域で変形させていたり、或いはかし
める相手側の金属のスプリングバックを吸収することが
できない為に、十分な面圧が得られず、非水電解液が漏
れ出すおそれがある。
平10−165213号において開示したリチウム二次
電池は、蓋と金属パイプとの間に熱収縮チューブを配置
した状態で、金属パイプ端面近傍をかしめ加工して、電
池ケースが気密封止される。この方法により電池の組立
作業性が著しく向上するが、この封止部の信頼性を更に
向上させることが可能となれば、より好ましい。
技術の問題点や更に改良が望まれる点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、信頼性を確保し
つつ、構造の簡単な放圧弁を簡単な方法によって配設す
ることを可能とした低コストなリチウム二次電池を提供
することにある。即ち、本発明によれば、電池ケース
と、前記電池ケースに収容された、正極板及び負極板を
セパレータを介して捲回又は積層してなる電極体と、非
水電解液とを備えたリチウム二次電池であって、前記電
池ケースが、気密封止された部位を有し、前記気密封止
された部位が、2以上の部品から構成されてなるととも
に、前記2以上の部品が間に弾性体を挟んで圧接されて
なり、さらに、前記2以上の部品の圧接に伴う、前記弾
性体の荷重方向の圧縮変形量が、スプリングバック量よ
りも大きく、且つ、前記弾性体にかかる応力が980k
Pa以上で前記弾性体の弾性維持率が95%となる応力
以下であることを特徴とするリチウム二次電池、が提供
される。
は、気密封止された部位が放圧弁であることが好まし
い。また、気密封止された部位は、樹脂を用いて接着或
いは封止することが好ましく、このような樹脂としてポ
リイミド又はポリオレフィンを用いることが好ましい。
つまり、電解液に対する耐食性が良好で、しかも接着剤
としての機能性が高いものが好適に用いられる。このよ
うな樹脂を用いて接着或いは封止される部品としては、
放圧弁を形成する電池ケースの蓋と金属箔とが挙げられ
る。即ち、電池ケースの蓋に放圧孔が形成され、この放
圧孔が金属箔によって閉塞されて構成される放圧弁を配
設する場合には、前述した樹脂を用いて、金属箔を蓋に
接着して放圧孔を閉塞すると、放圧弁の形成が蓋単体の
ときに容易かつ簡単に行うことができ、更に、金属箔は
樹脂による接着、固定のみでなく、かしめ加工により圧
接されて固定された状態とすると、よりシール性が良好
に確保される。なお、このような樹脂は、後述するよう
に、乾燥後、弾性体としての機能をも発揮するものであ
る。
の蓋に形成された放圧孔が、放圧孔近傍に設けられた突
起部を屈曲させて、スペーサを介して金属箔をかしめ加
工することによって金属箔により閉塞されてなる構造の
ものを挙げることができる。ここで、スペーサとしては
金属材料を用いることが好ましく、その場合には、17
0GPa以上のヤング率を有するものを用いることが好
ましい。また、スペーサをリング状とし、スペーサの内
側エッジ部に曲率加工を施すと、スペーサとの接触によ
る金属箔の損傷が回避されて放圧弁の特性を所定の状態
に維持することができ、好ましい。スペーサの内側エッ
ジ部における曲率半径は、好適には、30μm以上で、
スペーサの厚みの1/2以下とされる。
ては、金属箔に代えて、耐電解液腐食性(電解液に対す
る耐食性)を有する樹脂フィルムと前述した金属箔を重
畳したものを、その樹脂フィルムが電池内側となるよう
に放圧孔に配置すると、金属箔の腐食がより確実に回避
されることとなり、より好ましい。なお、樹脂フィルム
と金属箔とは、接着されている必要はないが、接着剤に
より貼着されていても構わない。後者の場合には、電池
内の開放圧力が変化しないような設計とすることが必要
である。樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリイミド又はフッ素樹脂からなるフィルム
を用いることが好ましい。
主成分としたものが好適に用いられ、純度が高いほど非
水電解液に対する耐蝕性が良好であり、好適に用いられ
る。金属箔はフッ素樹脂コーティングされていることも
好ましい。なお、これらの合金材の金属箔をも用いるこ
とができることはいうまでもない。
の部品を圧接し、気密シールを行うときに、金属箔と共
に弾性体をも圧接する場合がある。また、弾性体のみを
介して2つの部品を圧接し、気密シールを行う場合もあ
る。このような場合を考えると、2つの部品の圧接に伴
う、弾性体の荷重方向の圧縮変形量は、スプリングバッ
ク量よりも大きく、且つ、弾性体にかかる応力が980
kPa以上で弾性体の弾性維持率が95%となる応力以
下であるように、2つの部品の圧接を行うことが好まし
い。これにより、気密性が確保され、非水電解液の漏洩
が防止される。
封止された部位(気密シール部)に好適に用いられる弾
性体としては、上述の金属箔を接着、固定するための樹
脂を用いてもよいが、予め所定の寸法に加工された弾性
体、即ち、パッキンを用いることが好ましく、具体的な
材料としては、エチレンプロピレンゴム、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、フッ素樹脂が挙げられる。なお、
弾性体を挟んで圧接される少なくとも1の部品に、弾性
体が必要以上に圧縮変形することを防止する(弾性体の
圧縮変形量を制御する)為のストッパーを設けることが
好ましい。このストッパーは、電池ケースの蓋に形成さ
れた放圧孔部分に、好適に設けることができる。
は、耐蝕性に優れており、非水電解液に炭酸エステル系
有機溶剤を含むものが用いられている場合であっても、
信頼性が確保される。また、正極板を構成する正極活物
質として立方晶スピネル構造を有するLiとMnを主成
分としたマンガン酸リチウムスピネルを用いると、電池
特性の向上が図られ、好ましい。このような本発明のリ
チウム二次電池の構成条件は、電池容量が2Ah以上の
ものに好適に採用され、電気自動車又はハイブリッド電
気自動車のモータ駆動用電源電池として、特に好適に用
いることができる。
いて図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は
これらの実施の形態に限定されるものではない。リチウ
ム二次電池に用いられる電極体の1つの構造は捲回型で
ある。図1の斜視図に示されるように、捲回型電極体1
は、正極板2と負極板3とを、多孔性ポリマーからなる
セパレータ4を介して正極板2と負極板3とが直接に接
触しないように巻芯13の外周に捲回して構成される。
正極板2及び負極板3(以下、「電極板2・3」と記
す。)に取り付けられるタブ(電極リード)5・6の数
は最低1本あればよく、複数のタブ5・6を設けて集電
抵抗を小さくすることも容易に行うことができる。
質を塗工することによって作製される。集電基板として
は、アルミニウム箔やチタン箔等の正極電気化学反応に
対する耐蝕性が良好である金属箔が用いられるが、その
他に、パンチングメタル或いはメッシュ(網)を用いる
こともできる。また、正極活物質としては、マンガン酸
リチウムやコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム等
のリチウム遷移金属複合酸化物が好適に用いられ、好ま
しくは、これらにアセチレンブラック等の炭素微粉末が
導電助材として加えられる。
するマンガン酸リチウム(以下、「マンガン酸リチウム
スピネル」と記す。)を用いると、他の電極活物質を用
いた場合と比較して、電極体1の抵抗を小さくすること
ができ、好ましい。正極活物質の塗工は、正極活物質粉
末に溶剤やバインダ等を添加して作製したスラリー或い
はペーストを、ロールコータ法等を用いて、集電基板に
塗布・乾燥することで行われ、その後に必要に応じてプ
レス処理等が施される。
このような化学量論組成のものに限定されるものではな
く、Mnの一部を1以上の他の元素で置換した、一般式
LiMXMn2-XO4(Mは置換元素、Xは置換量を表
す。)で表されるスピネルも好適に用いられる。置換元
素Mとしては、Li、Fe、Mn、Ni、Mg、Zn、
B、Al、Co、Cr、Si、Ti、Sn、P、V、S
b、Nb、Ta、Mo、Wが挙げられる。
上、Liは+1価、Fe、Mn、Ni、Mg、Znは+
2価、B、Al、Co、Crは+3価、Si、Ti、S
nは+4価、P、V、Sb、Nb、Taは+5価、M
o、Wは+6価のイオンとなり、LiMn2O4中に固溶
する元素であるが、Co、Snについては+2価の場
合、Fe、Sb及びTiについては+3価の場合、Mn
については+3価、+4価の場合、Crについては+4
価、+6価の場合もあり得る。従って、各種の置換元素
Mは混合原子価を有する状態で存在する場合があり、ま
た、酸素の量については、必ずしも理論化学組成で表さ
れるように4であることを必要とせず、結晶構造を維持
する為の範囲内で欠損して、或いは過剰に存在していて
も構わない。
て作製することができる。負極板3の集電基板として
は、銅箔又はニッケル箔等の負極電気化学反応に対する
耐蝕性が良好な金属箔が好適に用いられ、負極活物質と
しては、ソフトカーボンやハードカーボンといったアモ
ルファス系炭素質材料や、人造黒鉛や天然黒鉛等の高黒
鉛化炭素質粉末が用いられる。
有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィルム
(PEフィルム)を、多孔性のリチウムイオン透過性の
ポリプロピレンフィルム(PPフィルム)で挟んだ3層
構造としたものが好適に用いられる。これは、電極体1
の温度が上昇した場合に、PEフィルムが約130℃で
軟化してマイクロポアが潰れ、リチウムイオンの移動即
ち電池反応を抑制する安全機構を兼ねたものである。そ
して、このPEフィルムをより軟化温度の高いPPフィ
ルムで挟持することによって、PEフィルムが軟化した
場合においても、PPフィルムが形状を保持して正極板
2と負極板3の接触・短絡を防止し、電池反応の確実な
抑制と安全性の確保が可能となる。
作業時に、電極板2・3において電極活物質の塗工され
ていない集電基板が露出した部分に、タブ5・6がそれ
ぞれ取り付けられる。タブ5・6としては、それぞれの
電極板2・3の集電基板と同じ材質からなる箔状のもの
が好適に用いられる。タブ5・6の電極板2・3への取
付は、超音波溶接やスポット溶接等を用いて行うことが
できる。このとき、図1に示されるように、電極体1の
一端面に一方の電極のタブが配置されるようにタブ5・
6をそれぞれ取り付けると、タブ5・6間の接触を防止
することができ、好ましい。
り出す為の端子とのタブ5・6との導通を確保しつつ、
電池ケースに挿入して載置し、非水電解液を含浸させた
後に、電池ケースを封止することで電池が作製される。
のリチウム二次電池の一の実施の形態を示す断面図であ
る。電池50においては、電極体1のタブ5・6が、そ
れぞれ正極内部端子74A(アルミニウム製)・負極内
部端子74B(銅製)として用いられているリベット
に、かしめ加工により集合接続されている。そして、正
極内部端子74Aはアルミニウムからなる正極蓋71A
に接合され、正極蓋71Aには同じくアルミニウムから
なる雌ネジ形状の正極外部端子73Aが接合されて電流
路が形成されている。
正極蓋71Aを貫通するように電解液注入口77が設け
られており、正極蓋71Aには、放圧孔85が設けら
れ、内側から放圧孔85を閉塞するように金属箔86が
貼着された放圧弁88が設けられている。
負極内部端子74B、負極蓋71B、雄ネジ形状の負極
外部端子73Bには銅製部材が好適に用いられる。な
お、負極蓋71Bには放圧弁88が形成されているが、
電解液注入口77は設けられていない。このように各極
の外部端子73A・73Bが互いの結合が容易となるよ
うに相補する形状に設定されていると、電池50間の直
列接続を容易に行うことができ、好ましい。電池50で
は、電池50を回転させて負極外部端子73Bを正極内
部端子73Aにねじ込めばよい。
は、正負両極の内部端子74A・74B等を取り付けた
電極体1を円筒形電池ケース72に挿入した後、電極体
1の両端近傍において、電池ケース72に絞り加工を行
うことで形成される。そして、電池ケース72の端面
は、絶縁材料からなるシール材82を用いて電池ケース
72と正負両極の蓋71A・71Bが導通しないよう
に、電池ケース72の両端をかしめ加工により封止する
ことで形成されている。なお、電極体1と電池ケース7
2の内周面との間には、絶縁性ポリマーフィルム79が
配置されており、電極体1と電池ケース72との絶縁が
確保されている。
填は、電解液注入口77を上側として、電池50を減圧
雰囲気下に載置し、電解液注入口77と巻芯13の中空
部分を貫通するように、電解液注入ノズルを電池の底部
へ挿入し、所定量の非水電解液を注入して十分に電極体
1への含浸処理を行った後、不活性ガス雰囲気として、
不要な非水電解液を電解液注入ノズルで排出し、電解液
注入口77をネジにより封止する方法等を用いて、簡単
に行うことが可能である。
ート(EC)、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)といった炭酸エステル系のものや、γ−ブチロ
ラクトン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等の有
機溶媒の単独溶媒又は混合溶媒に、電解質としてのLi
PF6やLiBF4等のリチウム錯体フッ素化合物、或い
はLiClO4といったリチウムハロゲン化物等を1種
類又は2種類以上を溶解した非水電解液が好適に用いら
れる。
された放圧弁88について、更に詳細に説明する。図3
は、図2に示した放圧弁88の構造を拡大して示した断
面図である。本発明においては、放圧孔85を閉塞する
金属箔86の蓋71A・71Bへの貼着は、樹脂87と
して特にポリイミドを用いて好適に行われる。ここでリ
チウム二次電池に樹脂材料を用いる上で、最も注意しな
ければならない点は、耐熱性及び電解液に対する耐蝕
性、並びに気密シール性の3点である。
℃〜300℃と高いことからも分かるように優れた耐熱
性を有している。従って、電解液の温度が上昇した場合
には、ポリイミドの劣化よりも電解液の蒸発による内圧
上昇によって、放圧弁が破断する方が早く、放圧弁の機
能確保が図られる。また、非水電解液には、多くの樹脂
を溶解する特性を有する炭酸エステル系有機溶剤が添加
される場合があるが、このような非水電解液に対して
も、ポリイミドは優れた耐蝕性を有している。更に、ポ
リイミドは、部品間のシール性を良好に確保し、接着剤
としての機能にも優れているという特性を有している。
てオレフィン系樹脂、より具体的にはポリプロピレン系
ゴム等を用いることも可能であるが、接着性や耐熱性と
いう観点からは、ポリイミドを用いることが好ましい。
ては、Al、Cu又はNiを主成分としたものが好適に
用いられる。金属箔86は直接に電解液と接することと
なる為、耐電解液腐食性に優れる高純度のものを用いる
ことが好ましい。なお、これらの合金材の金属箔をも用
いることができることはいうまでもない。更に、金属箔
86として、表面をフッ素樹脂コーティングされたもの
を用いると、耐久性の向上が図られ、好ましい。
は、電池を組み立てる前の蓋71A・71B単体の状態
において、放圧孔85の周囲に樹脂87を塗布し、その
上から金属箔86を押し当てて、乾燥器内に放置するだ
けで放圧弁88を形成することが可能であり、設備コス
トの低減、電池組立作業の簡素化及び製造歩留まりの向
上といった優れた効果を得ることも可能となる。
88の配設位置は、図3に示すものに限定されるもので
はない。内部端子73A・73Bの配設位置を考慮に入
れて、1枚の蓋71A・71Bに複数の放圧弁88を設
けることが可能である。
5を電池50の内側から金属箔86を用いて閉塞してい
る。ここで、放圧孔85を電池50の外側から閉塞する
ことも勿論可能であるが、この場合には、金属箔86の
外部からの損傷に注意を要する。従って、金属箔86が
電池50の内側から放圧孔85を閉塞する形態とするこ
とが好ましく、この場合において、更に放圧弁88の機
能を損なわないように、電池50の外側から金属メッシ
ュ等を貼着して放圧孔85を覆い、金属箔86の保護を
図ってもよい。
示す。放圧弁51では、蓋59の一面に凹部62が形成
されており、凹部62底面に載置される形で、下側に樹
脂フィルム63が、上側に金属箔86が、それぞれ樹脂
87を用いて層状に固定されている。当然に、放圧孔8
5は凹部62の底面に連通しており、電池を組み立てる
際には、蓋59は樹脂フィルム63が電池内側となるよ
うに配置される。
87と接触するようになる為、樹脂フィルム63として
は、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、
ポリイミドフィルム、フッ素樹脂製フィルム、いった耐
電解液腐食性に優れたフィルムを用いることが好まし
い。また、樹脂フィルム63と金属箔86は樹脂87に
よってのみ固定されている為、樹脂87としては前述し
た放圧弁88と同様にポリイミドを用いることが好まし
い。
63を用いた場合には、金属箔86が直接には電解液と
接触しない構造となることから、耐電解液腐食性を有し
ない金属箔や、低純度のAl箔等を用いることも可能と
なる。但し、樹脂87の腐食の進行による金属箔86の
腐食まで考慮した場合には、金属箔86について耐電解
液腐食性に優れる高純度のAl箔等を用いることがより
好ましい。
に示す。放圧弁61では、蓋59に形成された放圧孔8
5の一面に凹部62が設けられており、凹部62の底面
上に樹脂フィルム63と金属箔86と金属製のスペーサ
(座金)64(以下、「樹脂フィルム63等」とい
う。)が、この順序で載置された状態にある。そして、
樹脂フィルム63等のそれぞれの部品間と、凹部62の
側面と樹脂フィルム63等との隙間65に樹脂87が充
填硬化され、且つ、凹部62の側面部分が最初は突起部
66として形成されていたものが折り曲げられて、樹脂
フィルム63等がかしめ加工され、強固に固定されてい
る。
フィルム63が電池内側となるように固定される。従っ
て、電解液が樹脂フィルム63及び樹脂87と接触する
為、これらの材料としては、放圧弁51と同様に耐電解
液腐食性に優れる材料を用いることが好ましく、また、
金属箔86として、耐電解液腐食性を有しない金属箔や
低純度のAl箔等を用いることが可能である。
適に用いられるが、その場合には、170GPa以上の
ヤング率を有するものを用いることが好ましい。これは
カシメ加工によって座金64自体が延伸する等して、十
分なかしめ圧力がかからなくなることを回避する為であ
る。座金64に耐電解液腐食性は必ずしも考慮する必要
はない。従って、ステンレス等の種々の材料からなるも
のを用いることが可能であるが、樹脂87の腐食の進行
を考慮した場合には、金属箔86と座金64について
も、耐電解液腐食性に優れる材料を用いることが好まし
い。なお、座金64としてエンジニアリングセラミック
ス製のものを用いることもできる。
のかしめ加工による樹脂フィルム63等の固定である。
即ち、前述した放圧弁88・51のように、金属箔86
及び/又は樹脂フィルム63を樹脂87により固定する
ことで、放圧孔85を閉塞することは可能であるが、更
に樹脂87の弾性を活かしてかしめ加工を行い、樹脂フ
ィルム63等を固定した場合には、放圧弁61の気密性
の確保や固定強度の向上が図られ、信頼性が向上するこ
ととなり、好ましい。
7に対して強固な接着性は必ずしも要求されず、かしめ
加工に対して適度な弾性変形を示し、また、耐電解液腐
食性を有していることが最も重要な要求特性となる。こ
の為、樹脂87としては、エチレンプロピレンゴム、ポ
リエチレン、ポリプロピレンといったポリオレフィン
や、フッ素樹脂を用いることが好ましい。また、ポリイ
ミドを用いることも可能であるが、かしめ加工に対して
適度な弾性変形が起こり難い問題がある。
図10に示すように、所定の位置に充填された形態に限
定して配設されている必要はなく、後述する図12に記
載の放圧弁69と同様に、放圧弁61の形状に応じたパ
ッキンを用い、パッキンが、かしめ加工により上述した
適度な弾性変形を示しながら、樹脂フィルム63等を固
定する形態としても構わない。
性体とみなすことができることから、樹脂フィルム63
等のかしめ加工にあたっては、2以上の部品の圧接に伴
う、これらの弾性体の荷重方向(図10においては上下
方向)の圧縮変形量が、スプリングバック量よりも大き
く、且つ、弾性体にかかる応力が980kPa以上で弾
性体の弾性維持率が95%となる応力以下となるように
することが好ましい。
樹脂フィルム63と樹脂87を除き、台金64と金属箔
86のみをオートグラフでかしめ終えた位置を基準に、
変位をモニターしながら徐々に荷重を小さくしていき、
完全に荷重が解放されたときの基準位置からの変位量を
指す。従って、弾性体の荷重方向の圧縮変形量がこのス
プリングバック量より大きいと、かしめが終了した後で
も隙間が生ずることがなく、これにより、非水電解液の
漏洩が防止される。
内径7mmφ×1mmの弾性体にオートグラフを用いて
圧縮応力をかけ、3秒経過後に圧縮応力を解放したとき
の、応力印加前と応力解放後とにおける厚みの変化で表
される。つまり、応力印加前の弾性体の厚みをA1、応
力解放後の弾性体の厚みをB1とすると、弾性維持率D
は、D=(B1/A1 )×100で与えられる。
保すると共に面圧が確保される。一方、放圧弁61が作
動する圧力以下で放圧孔85からの漏れが生じないよう
な応力を弾性体に加えて、かしめ加工を行うことが必要
とされる。980kPaは放圧弁61の作動圧力の1つ
の目安である。従って、放圧弁61の作動圧力を小さく
設定した場合には、当然にかしめ加工における印加応力
の加減値を小さくすることが可能である。
φ×内径7mmφ×1mmに加工された各種の弾性体
((a)エチレンプロピレンゴム、(b)フッ素樹脂、
(c)ポリエチレン、(d)ポリプロピレン)につい
て、弾性維持率と変位量を、加えられた応力との関係で
示した説明図であり、各図に示された斜線枠の部分が、
上述した本発明にかかる好適な範囲であり、良好なシー
ル性が得られる領域である。図13から明らかなよう
に、弾性体に加えることができる応力の範囲は、弾性体
の材質によって異なる。
を考慮すれば、樹脂フィルム63の有する弾性を利用す
ることも可能である。この場合には必ずしも樹脂87は
必要とされず、例えば、樹脂フィルム63としてポリエ
チレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、フッ素樹脂
製フィルムを用いた場合に、樹脂87を使用しなくと
も、かしめ加工のみより十分な放圧弁の気密性を確保す
ることが可能となる。なお、樹脂フィルム63として、
ポリイミドフィルム、を用いることも可能である。
部62や突起部66(かしめ加工前の最初の状態では蓋
面に対して垂直に突出した形状を有する。)が形成され
た蓋59を用意し、凹部62に樹脂フィルム63、金属
箔86を載置して樹脂87を充填し、その後に座金64
を載置して樹脂87を硬化させる。或いは金属箔86と
座金64を載置した後に樹脂87を充填して硬化させて
もよい。続いて突起部66を突起部66が折れて破損し
ないように徐々に治具を用いて曲げてゆき、所定圧力で
かしめ加工を行い、形成することができる。なお、樹脂
フィルム63等と凹部62の側面との間に隙間65を設
けることより、突起部66の変形に伴う樹脂フィルム6
3等の変形を防止し、また、樹脂87の充填を容易に行
うことが可能となる。
箔86と座金64が直接に強い圧力で接触することとな
る場合が殆どである。その為、座金64としてリング状
のものを用いた場合には、その内周エッジ部にバリ等の
突起部があると、バリ等によって金属箔86が損傷を受
け、電池内の気密性が損なわれて非水電解液の漏れが生
じたり、低い電池内圧での放圧が起こる等の問題を生ず
る。
加工を施すと、座金64の接触による金属箔86の損傷
が回避されて放圧弁61の特性を所定の状態に維持する
ことができ、好ましい。なお、座金64の内側エッジ部
における曲率半径は、30μm以上で、座金64の厚み
の1/2以下とすることが好ましい。
加工による固定方法は、図10に示した形態に限定され
るものではない。図11(a)〜(c)は別のかしめ加
工方法を用いた放圧弁68A〜68Cの断面図である。
放圧弁61において突起部66を折り曲げてかしめ加工
する代わりに、放圧弁68Aでは外周に傾斜が設けられ
たリング55のはめ込みによりかしめ加工が行われ、放
圧弁68Bでは外周面が外側に凸となるように形成され
たリング56のはめ込みによるかしめ加工が用いられて
いる。更に放圧弁68Cではリベット57を潰すことに
より座金64を固定する為のリング58がかしめ加工さ
れ、固定されている。
放圧弁の形成にあたっては、放圧弁の構造上、そのかし
め応力を常に一定に制御することは困難である。例え
ば、放圧弁61では、突起部66の折り曲げ量を一定と
することで、かしめ応力を一定とすることが可能と考え
られるが、樹脂87の充填量の違いによって、かしめ応
力は変化することとなる。
成する場合に、2以上の部品の圧接に伴って2以上の部
品に挟まれた弾性体が必要以上に圧縮変形することを防
止する為の手段(弾性体の圧縮変形量を一定に制御する
手段)を設けることが好ましい。図12は、弾性体とし
てパッキン89を用い、このパッキンの圧縮変形量を一
定に制御する為に、ストッパー部91を設け、座金64
が一定量以上はパッキン89側に押し込まれない構造と
した放圧弁69を示したものである。このように、弾性
体を挟んで圧接される1の部品に、弾性体の圧縮変形量
を制御するストッパーを設けることは、かしめ応力を制
御し、かしめ加工部分の特性を一定に保つ観点から、好
ましい。
金属箔86と併用してなる放圧弁51・61・68A〜
86C、88(以下、「放圧弁51等」という。)にお
いては、樹脂フィルム63と金属箔86は、外周部では
樹脂87により接着されているが、放圧孔85の外延上
では独立した膜として存在する。従って、放圧弁51等
の作動圧力(開放圧力)は、金属箔86の破断圧力又は
樹脂フィルム63の破断圧力で定まり、両者の併用によ
って作動圧力が極端に大きくなるわけではない。
86とを接着した状態で、放圧弁51等を形成すること
も可能であり、樹脂フィルム63と金属箔86との接着
層の接着強度や、接着剤の破裂圧力を調整することによ
り、放圧弁51等の作動圧力を金属箔86のみを用いた
場合と同様に設定することが可能である。
して、蓋71A・71Bの放圧孔85の形成位置に金属
箔86を接着することは、放圧孔85を閉塞する点から
みると、電池ケースの気密シールに関与するものであ
る。この観点から、本発明においては、前述したよう
に、2以上の部品を弾性体(樹脂を含む。)を介して圧
接した場合にとどまらず、2以上の部品の圧接部又はこ
のような圧接部の近傍に樹脂を充填又は添着して、電池
ケースの気密封止をより確実にすることも好適に行われ
る。
の構造に、樹脂を適用した例であるが、かしめ加工によ
り端面が折り曲げられた電池ケース72の先端の近傍
に、樹脂87を充填して硬化させることにより、かしめ
加工部のシール性の信頼性を更に向上させることができ
る。この場合の樹脂87の充填は、電池を組み上げた最
終段階で行うこととなる為、電池50全体を乾燥器等の
中へ放置して樹脂87を硬化させることはできない。従
って、局所的に加熱の可能な赤外線集光加熱装置等を用
いることにより、樹脂87の硬化を行えばよい。
て、本発明を適用した実施の形態を説明してきたが、電
極体は図5に示されるような積層型であってもよい。積
層型電極体7は、所定形状の正極板8と負極板9とをセ
パレータ10を挟みながら交互に積層したもので、1枚
の電極板8・9に少なくとも1本のタブ11・12が取
り付けられる。電極板8・9の使用材料や作製方法等
は、捲回型電極体における電極板と同様である。
方体形の電極体7(図示せず。)を電池ケースに収容し
た場合のリチウム二次電池の一の実施の形態を示してい
る。電池20は、電池ケース15として有底箱状のもの
を用い、電池ケース15に電極体7(図示せず。)を収
容し、タブ11・12(図示せず。)は蓋19に設けら
れた正極外部端子16及び負極外部端子17に接合さ
れ、電池ケース15内の開口端付近に蓋19を位置決め
する突部等を設けておき、前述した電池50の端部封止
の構成と同様に、蓋19と電池ケース15との間にシー
ル材を配して、電池ケース15の開口端を折り曲げて電
池ケース15の気密封止が図られた構造となっている。
の位置は、電極体7の積層断面に対向する位置が好まし
いので、電池20の場合においては、電池ケース15の
側面となる。このような位置に、しかも電池ケース15
の内側に、従来の溶接を用いて金属薄板を取り付けるこ
とは困難である。また、特開平9−92338号公報に
開示されているような凸形状を有する放圧弁を電池20
側面に配設することは、複数の電池20の直並列収容に
支障をきたすのみならず、取り扱い時の破損を招きやす
い等の問題のあることが容易に想像される。
圧孔14を加工により形成することは容易であり、ま
た、樹脂を用いて金属箔18を貼着し、放圧孔14を内
側から閉塞することは極めて簡単に行うことができる。
勿論、電池ケース15の開口端を折り曲げた部分に、電
池ケース15と蓋19とのシール性を更に確実なものと
する為に樹脂を充填することは、前述した電池50の場
合と同様にして行うことができる。
上述した実施の形態に示されるように、電池構造を問う
ものではないが、電池両端に放圧弁を配設することが好
ましい電池容量の大きな電池に好適に採用される。具体
的には電池容量が2Ah以上のものに好適に採用され
る。電池の用途も限定されるものでないことはいうまで
もないが、低コスト、高信頼性を活かして、電気自動車
又はハイブリッド電気自動車のモータ駆動用電源電池と
して、特に好適に用いることができる。
が、本実施例が本発明を限定するものでないことはいう
までもない。 (実施例1) 図7に示すように、試験に供した試料35は、中央に孔
部31が形成された円板32の一表面に、金属箔33
を、ポリイミド34を用いて、最高温度300℃で1時
間保持することによりポリイミド34を硬化させて貼着
し、孔部31を閉塞することで作製した。表1に試料3
5の作製に用いた材料等を示す。なお、円板32の内径
は6mmφ、外径は20mmφで厚みは2mmである。
の貼着部)の加速劣化試験を行う為、電解質LiPF6
をECとDECの等量混合溶媒に溶解して作製したリチ
ウム二次電池の非水電解液として用いられる溶液に、作
製した全ての試料35を浸漬し、100℃に加温した状
態で400時間保持した。
料35を、図8に示す試験装置36内に設置し、シール
性の評価を行った。試験装置36は、円板32にのみ接
するようにパッキン40を介して、試料35をSUS製
の厚肉リング38とMCナイロン製の筒状体39で挟み
込み、更に筒状体39と試料35並びにパッキン40
を、別のSUS製厚肉リング37とリング38の間をボ
ルト・ナット41で締め付けることにより固定するもの
である。この試験装置36を水中に浸して、リング37
に設けられた孔部から2気圧(約0.2MPa)の空気
を送り、気泡の発生の有無を確認することにより、試料
35を通しての空気のリークを観察した。
全ての試料において、シール部からのリークは認められ
なかった。従って、ポリイミドを用いたシール部は、電
解液に対して良好な耐蝕性を示すと共に、良好なシール
性を示すことが確認された。
個を、スペーサ64にφ10.8×φ7.0×0.5m
mのステンレスバネ鋼、金属箔86にφ10.8×0.
1mmのフッ素樹脂コーティングした金属箔、パッキン
89にφ10.8×φ7.0×1mmのエチレンプロピ
レンゴムを用い、また、パッキン89の圧縮変形量が3
00μmとなるようにストッパー部91を設けて突起部
66をかしめ加工することにより作製した。
部の加速劣化試験を行う為、電解質LiPF6をECと
DECの等量混合溶媒に溶解して作製したリチウム二次
電池の非水電解液として用いられる溶液に全ての試験試
料を浸漬し、80℃に加温した状態で1000時間保持
した。そして、続いてこのような処理を行った後の試験
試料を、先に図8に示した試験装置36を用いて、前述
した実施例1と同様のシール性の評価を行った。
シール部からのリークは認められなかった。従って、パ
ッキンとかしめ加工を組み合わせて形成されたシール部
は、電解液に対して良好な耐蝕性を示すと共に、良好な
シール性を示すことが確認された。
方法によって放圧弁の配設等を行うことが可能となり、
また、電池ケースの気密シール性の信頼性向上が図られ
るという効果が得られる。また、大規模で高価な装置を
必要とすることがない為、電池の作製が容易となって生
産歩留まりが向上し、低コストで信頼性の確保された電
池の提供が可能となるという顕著な効果を奏する。
電池の一の実施の形態を示す断面図である。
る放圧弁の構造の一の実施の形態を示す断面図である。
断面図である。
の一の実施の形態を示した斜視図である。
示す断面図である。
る放圧弁の構造の別の実施の形態を示す断面図である。
れる放圧弁の構造の更に別の実施の形態を示す断面図で
ある。
れる放圧弁の構造の更に別の実施の形態を示す断面図で
ある。
れる放圧弁の構造の更に別の実施の形態を示す断面図で
ある。
との関係を示す説明図である。
レータ、5…タブ(電極リード)、6…タブ、7…積層
型電極体、8…正極板、9…負極板、10…セパレー
タ、11…タブ、12…タブ、13…巻芯、14…放圧
孔、15…電池ケース、16…正極外部端子、17…負
極外部端子、18…金属箔、19…蓋、20…電池、3
1…孔部、32…円板、33…金属箔、34…ポリイミ
ド、35…試料、36…試験装置、37・38…SUS
製厚肉リング、39…筒状体、40…パッキン、41…
ボルト・ナット、50…電池、51…放圧弁、55・5
6・58…リング、57…リベット、59…蓋、61…
放圧弁、62…凹部、63…樹脂フィルム、64…座
金、65…隙間、66…突起部、68…放圧弁、69…
放圧弁、71A…正極蓋、71B…負極蓋、72…電池
ケース、73A…正極外部端子、73B…負極外部端
子、74A…正極内部端子、74B…負極内部端子、7
7…電解液注入口、79…絶縁性ポリマーフィルム、8
1…突起部、82…シール材、85…放圧孔、86…金
属箔、87…樹脂、88…放圧弁、89…パッキン、9
1…ストッパー部。
Claims (21)
- 【請求項1】 電池ケースと、前記電池ケースに収容さ
れた、正極板及び負極板をセパレータを介して捲回又は
積層してなる電極体と、非水電解液とを備えたリチウム
二次電池であって、 前記電池ケースが、気密封止された部位を有し、 前記気密封止された部位が、2以上の部品から構成され
てなるとともに、前記2以上の部品が間に弾性体を挟ん
で圧接されてなり、さらに、 前記2以上の部品の圧接に伴う、前記弾性体の荷重方向
の圧縮変形量が、スプリングバック量よりも大きく、且
つ、前記弾性体にかかる応力が980kPa以上で前記
弾性体の弾性維持率が95%となる応力以下であること
を特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項2】 前記気密封止された部位が放圧弁である
ことを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項3】 前記気密封止された部位を構成する前記
2以上の部品が、放圧孔が形成された電池ケースの蓋
と、前記放圧孔を閉塞した金属箔とを含むものであるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載のリチウム二次電
池。 - 【請求項4】 前記金属箔が、かしめ加工により前記電
池ケースの蓋に圧接されていることを特徴とする請求項
3記載のリチウム二次電池。 - 【請求項5】 前記電池ケースの蓋に形成された前記放
圧孔の近傍に突起部及びスペーサが設けられ、前記突起
部を屈曲させた状態で、前記スペーサを介してかしめ加
工された前記金属箔によって、前記放圧孔が閉塞されて
なることを特徴とする請求項3記載のリチウム二次電
池。 - 【請求項6】 前記スペーサが金属材料からなり、前記
金属材料のヤング率が170GPa以上であることを特
徴とする請求項5記載のリチウム二次電池。 - 【請求項7】 前記スペーサがリング状であり、前記ス
ペーサの内側エッジ部に曲率加工が施されていることを
特徴とする請求項5又は6記載のリチウム二次電池。 - 【請求項8】 前記スペーサの前記内側エッジ部におけ
る曲率半径が30μm以上で、前記スペーサの厚みの1
/2以下であることを特徴とする請求項7記載のリチウ
ム二次電池。 - 【請求項9】 前記金属箔に代えて、耐電解液腐食性を
有する樹脂フィルムと前記金属箔とを重畳したものが、
前記樹脂フィルムが電池内側となるように前記放圧孔を
閉塞していることを特徴とする請求項3〜8のいずれか
一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項10】 前記樹脂フィルムと前記金属箔とが、
接着剤により貼着されて重畳されていることを特徴とす
る請求項9記載のリチウム二次電池。 - 【請求項11】 前記樹脂フィルムが、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリイミド又はフッ素樹脂からなるフ
ィルムであることを特徴とする請求項9又は10記載の
リチウム二次電池。 - 【請求項12】 前記金属箔が、Al、Cu又はNiを
主成分としたものであることを特徴とする請求項3〜1
1のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項13】 前記金属箔がフッ素樹脂コーティング
されているものであることを特徴とする請求項3〜12
のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項14】 前記弾性体が予め所定の寸法に加工さ
れたパッキンであることを特徴とする請求項1〜13の
いずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項15】 前記弾性体が、エチレンプロピレンゴ
ム、ポリエチレン、ポリプロピレン又はフッ素樹脂であ
ることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記
載のリチウム二次電池。 - 【請求項16】 前記弾性体を挟んで圧接される前記2
以上の部品のうちの少なくとも1に、前記2以上の部品
の圧接に伴って前記2以上の部品に挟まれた前記弾性体
が必要以上に圧縮変形することを防止する為のストッパ
ーが設けられていることを特徴とする請求項1〜15の
いずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項17】 前記ストッパーが、前記電池ケースの
蓋に形成された前記放圧孔部分に設けられていることを
特徴とする請求項16記載のリチウム二次電池。 - 【請求項18】 前記非水電解液が炭酸エステル系有機
溶剤を含むことを特徴とする請求項1〜17のいずれか
一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項19】 前記正極板を構成する正極活物質とし
て、LiとMnを主成分としたマンガン酸リチウムスピ
ネルが用いられていることを特徴とする請求項1〜18
のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 【請求項20】 電池容量が2Ah以上であることを特
徴とする請求項1〜19のいずれか一項に記載のリチウ
ム二次電池。 - 【請求項21】 電気自動車又はハイブリッド電気自動
車に用いられることを特徴とする請求項1〜20のいず
れか一項に記載のリチウム二次電池。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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