JP4100762B2 - リチウムイオン電池 - Google Patents
リチウムイオン電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4100762B2 JP4100762B2 JP08581198A JP8581198A JP4100762B2 JP 4100762 B2 JP4100762 B2 JP 4100762B2 JP 08581198 A JP08581198 A JP 08581198A JP 8581198 A JP8581198 A JP 8581198A JP 4100762 B2 JP4100762 B2 JP 4100762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- explosion
- proof valve
- lithium ion
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池内に注入された電解液の溶質として一般式LiXFn で表されるリチウム塩(XはP、B、As、Sbから選択され、nは1以上の整数である。)が用いられると共に、金属アルミニウム又はアルミニウム合金から成り且つ電池内圧力が所定値以上に上昇した場合に電池内ガスを電池外に放出するための防爆弁が電池外壁に設けられたリチウムイオン電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化等に伴って、高エネルギー密度を有する電池への要求が高まっており、この点でリチウムイオン電池等の高電圧(電池電圧が4V程度)の電池が注目されている。このような高電圧の電池では、電池内圧力が異常に上昇して、電池が爆発するようなことがあるため、電池内圧力が所定値以上に上昇した場合に電池内ガスを電池外に放出する防爆弁(厚み:約20μm)が設けられている。ここで、この防爆弁として鉄等の金属を用いた場合には、上記の如く高電圧で作動するということに起因して、防爆弁が溶解するという問題がある。したがって、防爆弁の材料としては金属アルミニウム又はアルミニウム合金(以下、アルミニウム材料と総称する)が用いられている。その一方、高電圧の電池の電解液の溶質としては一般式LiXFn で表されるリチウム塩(特に、LiPF6 )が用いられている。
ここで、上記LiPF6 等のリチウム塩は電池内では安定している。しかしながら、検査工程では発見できないような微小なピンホール等から電池外にリチウム塩が漏出することがある。このようにリチウム塩が漏出すると、リチウム塩と空気中の水分とが反応してフッ酸が生成される。この生成されたフッ酸が、上記アルミニウム材料から成る防爆弁を腐食させることになる。更に、電解液の電池内への注液過程においても電解液が飛び散ってフッ酸が生成されて、防爆弁を腐食させることがある。この結果、腐食された防爆弁から、多量の電解液が漏出するという事態を招くという課題を有していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の事情に鑑みなされたものであって、例え電解液が電池から漏出してフッ酸が発生した場合であっても、アルミニウム材料から成る防爆弁が腐食するのを十分に抑制することによって、電解液の漏出を長期間にわたって防止しうるリチウムイオン電池の提供を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項1記載の発明は、電池内に注入された電解液の溶質として一般式LiXFn で表されるリチウム塩(XはP、B、As、Sbから選択され、nは4以上の整数である。)が用いられると共に、金属アルミニウム又はアルミニウム合金から成り且つ電池内圧力が所定値以上に上昇した場合に電池内ガスを電池外に放出するための防爆弁が電池外壁に設けられたリチウムイオン電池において、上記防爆弁の電池外側の表面が、融点が170℃未満の樹脂層にて被覆されていることを特徴とする。
【0005】
上記の如く防爆弁が樹脂層にて被覆されていれば、例えフッ酸等の酸が発生した場合であっても、アルミニウム材料から成る防爆弁が腐食するのを抑制することができる。したがって、防爆弁の腐食によって、多量の電解液が漏出するという事態を招くことがない。
加えて、通常防爆弁が作動するのは150〜170℃(電池内圧が12kgf/cm2 程度になったとき)であるが、このような温度になれば、樹脂が溶融する。したがって、樹脂の存在によって防爆弁が作動しなくなるといった問題を生じることもない。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記融点が170℃未満の樹脂層として、ポリオレフィン系樹脂が用いられることを特徴とする。
ポリオレフィン系樹脂は耐フッ酸性に優れると共に、170℃以下で確実に溶融するので、上記効果が一層発揮される。
また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、上記ポリオレフィン系樹脂として、ポリエチレン又はポリプロピレンが用いられることを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図1〜図4に基づいて、以下に説明する。
図1は本発明に係るリチウムイオン電池の斜視図、図2は要部拡大断面図、図3は本発明の変形例の要部拡大断面図、図4は本発明の他の変形例の要部拡大断面図である。
【0007】
図1に示すように、本発明のリチウムイオン電池は、アルミニウムから成る有底筒状の外装缶1を有しており、この外装缶1内には、アルミニウムから成る芯体にLiCoO2 を主体とする活物質層が形成された正極と、銅から成る芯体に天然黒鉛を主体とする活物質層が形成された負極と、これら両電極を離間するセパレータとから成る発電要素(図示せず)が収納されている。また、上記外装缶1内には、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とが体積比で3:7の割合で混合された混合溶媒に、LiPF6 が1M(モル/リットル)の割合で溶解された電解液が注入されている。更に、上記外装缶1の開口部には、アルミニウムから成る封口蓋2がレーザー溶接されて、電池が封口される。上記封口蓋2には、正極端子3と防爆弁4とが配置されている。
ここで、上記防爆弁4は、電池内圧力が所定値(12kgf/cm2 程度)以上に上昇した場合に破れて、電池内ガスを電池外に放出するものであり、その具体的な構造は、図2に示すように、封口蓋2の他の部分よりもアルミニウムの厚みが小さくなっている(図中L1 =約20μm)構造である。また、防爆弁4の表面は、ポリエチレン(融点:130℃〜150℃)から成る樹脂層(厚み:1〜10μm)5で被覆されている。
【0008】
ここで、上記構造のリチウムイオン電池を、以下のようにして作製した。
先ず、正負両極を作製した後、上記正負両極とセパレータとから成る発電要素を外装缶1内に収納する。次に、この外装缶1内にECとDECとが体積比で3:7の割合で混合された混合溶媒に、LiPF6 が1M(モル/リットル)の割合で溶解された電解液を注入する。これと並行して、封口蓋2に、防爆弁4及び正極端子3を形成した後、防爆弁4の表面にポリエチレンから成る樹脂を塗布して樹脂層5を形成する。この後、上記外装缶1と上記封口蓋2とをレーザー溶接することにより電池を作製した。
【0009】
尚、融点が170℃以下の樹脂層としては、上記ポリエチレンに限定するものではなく、ポリプロピレン(融点:150℃〜170℃)等を用いても上記と同様の効果を有する。また、防爆弁4の厚みL1 は20μmに限定するものではなく、10〜50μmの範囲であっても良い。
更に、防爆弁の構造としては、上記の構造に限定するものではなく、例えば図3に示すように、2枚のアルミニウム板を用いて封口蓋2を形成すると共に、その一部には1枚のアルミニウム板のみを存在させることにより防爆弁4を構成する構造のもの(尚、図3におけるL2 は10〜50μmである)、又は図4に示すように、封口蓋2の一部に切り欠きを形成することにより防爆弁4を構成する構造のもの(尚、図4におけるL3 は10〜50μmである)であっても良い。
【0010】
加えて、正極材料としては上記LiCoO2 の他、例えば、LiNiO2 、LiMn2 O4 或いはこれらの複合体等が好適に用いられ、また負極材料としては天然黒鉛、グラファイト、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維或いはこれらの焼成体等が好適に用いられる。
また、電解液の溶媒としては上記に示すものの他、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの有機溶媒や、これらとジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの低沸点溶媒との混合溶媒が例示される、また、電解液の溶質としては上記LiPF6 の他、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF6 等が例示される。
【0011】
【実施例】
〔実施例1〕
実施例1としては、上記発明の実施の形態に示す電池を用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池A1と称する。
【0012】
〔実施例2〕
防爆弁を被覆する樹脂層にポリプロピレン(融点:150℃〜170℃)を用いる他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池A2と称する。
【0013】
〔比較例1〕
防爆弁を被覆する樹脂層にテフロン(融点:300℃〜320℃)を用いる他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X1と称する。
【0014】
〔比較例2〕
防爆弁を被覆する樹脂層にPVdF(融点:300℃〜320℃)を用いる他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X2と称する。
【0015】
〔比較例3〕
防爆弁を被覆する樹脂層にエポキシ(融点:200℃〜250℃)を用いる他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X3と称する。
【0016】
〔比較例4〕
防爆弁を被覆する樹脂層にポリウレタン(融点:200℃〜250℃)を用いる他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X4と称する。
【0017】
〔比較例5〕
防爆弁を被覆する樹脂層を設けない他は、上記実施例1と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池X5と称する。
【0018】
〔予備実験〕
種々のアルミニウムに電解液(前記発明の実施の形態に示す電解液と同様の電解液)を滴下し、温度70℃、湿度90%の雰囲気下で10日間保存した後のアルミニウムの腐食による孔開き(貫通)割合を調べたので、その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1から明らかなように、アルミニウムの厚みが大きな試料a(アルミニウムの厚み:200μm)では、アルミニウムの腐食による孔開きは認められないのに対して、アルミニウムの厚みが小さな試料b、c(アルミニウムの厚み:100μm及び20μm)では、アルミニウムの腐食による孔開きが発生し、特に、アルミニウムの厚みが極めて小さな試料cでは腐食による孔開き割合が50%にも達していることが認められる。但し、アルミニウムの厚みが小さくてもアルミニウムを樹脂層(ポリエチレン)にて被覆すれば、アルミニウムの腐食による孔開きは認められない。
以上の事を考慮して、以下に示す実験を行った。
〔本実験1〕
上記本発明電池A1、A2及び比較電池X1〜X5に電解液(前記発明の実施の形態に示す電解液と同様の電解液)を滴下した後、上記予備実験と同一の条件で保存し、各電池の電解液に対する耐蝕性を調べたので、その結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】
表2から明らかなように、比較電池X5では電解液に対する耐蝕性に劣り、比較電池X3、X4も電解液に対する耐蝕性に余り優れない。これに対して、本発明電池A1、A2及び比較電池X1、X2は電解液に対する耐蝕性に優れていることが認められる。したがって、電解液に対する耐蝕性の観点からは、樹脂層を設けない、又は樹脂層としてエポキシ、ポリウレタンを用いたのでは不十分であり、樹脂層としてポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン、或いはPVdFを用いる必要があることが認められる。
〔本実験2〕
上記本発明電池A1、A2及び比較電池X1、X2、X5における防爆弁の作動圧(25℃での作動圧、170℃での作動圧)を調べたので、その結果を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】
表3から明らかなように、比較電池X1及びX2では、170℃での防爆弁の作動圧が各々18kgf/cm2 、16kgf/cm2 と極めて高くなっているのに対して、本発明電池A1及びA2では、170℃での防爆弁の作動圧が12kgf/cm2 であって、樹脂層を有しない比較電池X1と同じであることが認められる。これは、比較電池X1及びX2では樹脂層の樹脂の融点が300〜320℃であるため、170℃では溶融しないのに対して、本発明電池A1及びA2では樹脂層の樹脂の融点が130〜170℃であるため、170℃では必ず溶融するという理由によるものである。したがって、防爆弁を正常に作動させるためには、樹脂層としてポリエチレン又はポリプロピレンを用いることが必要であることがわかる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例え電解液が電池から漏出してフッ酸が発生した場合であっても、アルミニウム材料から成る防爆弁が腐食するのを十分に抑制することによって、電解液の漏出を長期間にわたって防止することができるといった優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に係るリチウムイオン電池の斜視図である。
【図2】図2は図1の要部拡大断面図である。
【図3】図3は本発明の変形例の要部拡大断面図である。
【図4】図4は本発明の他の変形例の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
1:外装缶
2:封口蓋
3:正極端子
4:防爆弁
5:樹脂層
Claims (3)
- 電池内に注入された電解液の溶質として一般式LiXFn で表されるリチウム塩(XはP、B、As、Sbから選択され、nは1以上の整数である。)が用いられると共に、金属アルミニウム又はアルミニウム合金から成り且つ電池内圧力が所定値以上に上昇した場合に電池内ガスを電池外に放出するための防爆弁が電池外壁に設けられたリチウムイオン電池において、
上記防爆弁の電池外側の表面が、融点が170℃未満の樹脂層にて被覆されている、
ことを特徴とするリチウムイオン電池。 - 上記融点が170℃未満の樹脂層として、ポリオレフィン系樹脂が用いられる、請求項1記載のリチウムイオン電池。
- 上記ポリオレフィン系樹脂として、ポリエチレン又はポリプロピレンが用いられる、請求項2記載のリチウムイオン電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08581198A JP4100762B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | リチウムイオン電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08581198A JP4100762B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | リチウムイオン電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11283599A JPH11283599A (ja) | 1999-10-15 |
JP4100762B2 true JP4100762B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=13869259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08581198A Expired - Lifetime JP4100762B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | リチウムイオン電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4100762B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100561774C (zh) | 2005-09-30 | 2009-11-18 | Tdk兰达株式会社 | 电池匣 |
EP1970982A4 (en) | 2005-10-03 | 2010-01-13 | Tdk Lambda Corp | BATTERY PACK |
JP2008192323A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 密閉型電池 |
JP4386139B1 (ja) | 2008-08-20 | 2009-12-16 | トヨタ自動車株式会社 | 電池 |
EP4195392A4 (en) * | 2020-08-06 | 2024-01-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | HERMETIC SEALED BATTERY |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08581198A patent/JP4100762B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11283599A (ja) | 1999-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4106644B2 (ja) | 電池およびその製造方法 | |
JP6538650B2 (ja) | 円筒形密閉電池 | |
JP3795713B2 (ja) | シート型電池の製造方法 | |
WO2009150791A1 (ja) | 電池 | |
KR100706137B1 (ko) | 비수성 전해액 2차 전지 | |
JP2000077061A (ja) | リチウムイオン電池 | |
JP2011048990A (ja) | 非水電解質電池 | |
JP2008027849A (ja) | シール部材 | |
JP2001313022A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2004139961A (ja) | 電池の製造方法および電池 | |
JP5000080B2 (ja) | 渦巻状電極群を備えた電池 | |
US20090269664A1 (en) | Electrode assembly and secondary battery having the same | |
JP4100762B2 (ja) | リチウムイオン電池 | |
JP2003249263A (ja) | 基板装着用リチウム二次電池 | |
JP2003168404A (ja) | 非水電解質電池 | |
JP2008251187A (ja) | 密閉型電池 | |
JP2013012448A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JPH11339856A (ja) | シート型リチウムイオン二次電池の製造方法 | |
JP2009302019A (ja) | 密閉型電池 | |
JP2004139749A (ja) | 二次電池および外装材ならびに積層フィルム | |
JP3570128B2 (ja) | 非水電解液二次電池の製造方法 | |
JP4326201B2 (ja) | 耐熱性リチウム電池 | |
JP2010186667A (ja) | コイン形電池 | |
JP4018881B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
JP4214569B2 (ja) | 非水電解液電池とその封口板および封口板の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050106 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070420 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071204 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080318 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130328 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140328 Year of fee payment: 6 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |