JP4785360B2

JP4785360B2 - Secondary battery

Info

Publication number: JP4785360B2
Application number: JP2004252894A
Authority: JP
Inventors: 至御書
Original assignee: TOTAL WIRELESS SOLUTIONS LIMITED
Current assignee: TOTAL WIRELESS SOLUTIONS LIMITED
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2024-08-31
Also published as: JP2006073260A

Description

本発明は、二次電池に関し、特に、過充電が生じたときの安全対策に係るものである。 The present invention relates to a secondary battery, and particularly relates to a safety measure when overcharge occurs.

近年、ノート型パソコンや携帯電話等のモバイル機器の開発が急速に進められている。これらのモバイル機器には、電源としてリチウムイオン電池等の二次電池が適用されることが多い。二次電池は、機器の駆動時間や携帯性の向上を図るために、軽量、小型、大容量等の特性が求められている。 In recent years, development of mobile devices such as notebook computers and mobile phones has been rapidly advanced. A secondary battery such as a lithium ion battery is often used as a power source for these mobile devices. The secondary battery is required to have characteristics such as light weight, small size, and large capacity in order to improve the driving time and portability of the device.

二次電池であるリチウムイオン電池は、外装材の内部に封止された積層素子を有している。積層素子は、交互に積層される複数の正極シート及び負極シートを備え、各正極シートと負極シートとの間には、セパレータ及び電解質がそれぞれ介在されている。セパレータ及び電解質には、両者の機能を一つに兼ね備えている固体又はゲル状電解質と、セパレータに液体電解質を含浸させたものとがある。 A lithium ion battery, which is a secondary battery, has a laminated element sealed inside an exterior material. The multilayer element includes a plurality of positive electrode sheets and negative electrode sheets that are alternately stacked, and a separator and an electrolyte are interposed between each positive electrode sheet and each negative electrode sheet. The separator and the electrolyte include a solid or gel electrolyte that has both functions as one, and a separator that is impregnated with a liquid electrolyte.

正極シートは、例えばＬｉＣｏＯ_２等の正極活物質が塗布され、負極シートは、例えばグラファイト（Ｃ）等の負極活物質が塗布されている。こうして、積層素子では、正極シートと負極シートとの間でリチウムイオン（Ｌｉ^＋）が移動することにより、充電又は放電を行うようになっている。 The positive electrode sheet is coated with a positive electrode active material such as LiCoO ₂ , and the negative electrode sheet is coated with a negative electrode active material such as graphite (C). Thus, in the laminated element, charging or discharging is performed by moving lithium ions (Li ⁺ ) between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.

また、外装材には、アルミラミネート等の外装フィルムや金属缶を適用することが知られているが、特に、外装フィルムは、軽量である点、薄型化が容易である点、及び形状の自由度が高い点などで有利である。 In addition, it is known that an exterior film such as an aluminum laminate or a metal can is applied to the exterior material. In particular, the exterior film is light in weight, easy to be thinned, and free in shape. It is advantageous in that the degree is high.

ところで、リチウムイオン電池が誤って過剰に充電されると、正極シートと負極シートとの間に大電流が流れることにより、電解質が分解したり気化してガスが発生する。その結果、外装フィルムが膨張して破裂したり、発火に至るという問題が生じる。 By the way, when the lithium ion battery is erroneously excessively charged, a large current flows between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, whereby the electrolyte is decomposed or vaporized to generate gas. As a result, there arises a problem that the exterior film expands and bursts or ignites.

これに対し、発火を防止する目的で、外装フィルムの内部に難燃性ゲルを充填することが知られている。しかし、難燃性ゲルは、過充電時における発火を抑制できるものの、外装フィルム内におけるガスの発生を抑制するものではないため、外装フィルムの破裂を防止することはできない。 On the other hand, for the purpose of preventing ignition, it is known to fill a flame retardant gel in the exterior film. However, although the flame-retardant gel can suppress ignition during overcharge, it does not suppress the generation of gas in the exterior film, and thus cannot prevent the exterior film from bursting.

そこで、従来より、外装フィルムに安全弁（ラプチャー）を形成し、外装フィルムの内部でガス圧力が大きくなったときに安全弁を作動させて、外装フィルム内のガスを外部へ放出することが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。 Therefore, conventionally, it has been known that a safety valve (rupture) is formed on the exterior film, and when the gas pressure increases inside the exterior film, the safety valve is activated to release the gas in the exterior film to the outside. (For example, see Patent Documents 1 and 2).

特許文献１には、フィルム外装材の熱融着による封止部の少なくとも一箇所に安全弁として機能する低温融着部を設けることが記載されている。また、特許文献２には、袋状の外装フィルムにより封止された二次電池に対し、集電リードが取り付けられている熱溶着封口部の幅を、集電リードの取り付けられていない熱溶着封口部（安全弁として用いられる）の幅よりも大きくすることが開示されている。 Patent Document 1 describes that a low temperature fusion part functioning as a safety valve is provided in at least one place of a sealing part by heat fusion of a film exterior material. Further, in Patent Document 2, the width of the heat-sealed sealing portion where the current collecting lead is attached to the secondary battery sealed with the bag-shaped outer film is set as the heat welding where the current collecting lead is not attached. It is disclosed to make it larger than the width of the sealing part (used as a safety valve).

しかし、これらの安全弁では、外装フィルムの内部圧力がかなり高くならなければ安全弁が作動せず、また電解質が漏出して発火する虞れがあり、安全性が十分ではなかった。また、充電電流が流れ続けるため、ガスの発生を止めることはできない。 However, in these safety valves, the safety valve does not operate unless the internal pressure of the exterior film is considerably increased, and the electrolyte may leak and ignite, so that the safety is not sufficient. In addition, since the charging current continues to flow, the generation of gas cannot be stopped.

これに対し、外装フィルムの膨張により通電を遮断する遮断機構を設けることが知られている（例えば、特許文献３参照）。 On the other hand, it is known to provide a shut-off mechanism that shuts off energization by expansion of the exterior film (see, for example, Patent Document 3).

すなわち、遮断状態の断面図である図１０に示すように、積層素子１０１は、外装フィルム１２１の内部に密封され、負極シート１０２と正極シート１０３とがセパレータ１０４を挟んで交互に積層して構成されている。 That is, as shown in FIG. 10 which is a cross-sectional view in a cut-off state, the laminated element 101 is sealed inside the exterior film 121, and the negative electrode sheet 102 and the positive electrode sheet 103 are alternately laminated with the separator 104 interposed therebetween. Has been.

積層素子１０１の積層最外面に設けられた導電部材１２５には、粘着テープ１１４を介して負極端子１１２が接続されている。負極端子１１２の一端には、外装フィルム１２１の内面に固定された接続部１１１が形成されている。一方、負極端子１１２の他端は、外装フィルム１２１の外部へ延出されている。 A negative electrode terminal 112 is connected to the conductive member 125 provided on the outermost surface of the multilayer element 101 via an adhesive tape 114. A connection portion 111 fixed to the inner surface of the exterior film 121 is formed at one end of the negative electrode terminal 112. On the other hand, the other end of the negative electrode terminal 112 extends to the outside of the exterior film 121.

そして、外装フィルム１２１が膨張していない通常時には、接続部１１１は、外装フィルム１２１により押し付けられて導電部材１２５に接触し、通電している。一方、過充電によりガスが発生したときには、外装フィルムがガスによって膨張することにより、接続部１１１が導電部材１２５から離れる。その結果、積層素子１０１への通電状態が遮断されるため、ガスの発生を停止させることが可能となる。
特開２０００−１００３９９号公報特開２０００−２７７０６５号公報特開２００３−２０８８８５号公報 When the exterior film 121 is not expanded, the connection portion 111 is pressed by the exterior film 121 to contact the conductive member 125 and is energized. On the other hand, when gas is generated due to overcharging, the connecting film 111 is separated from the conductive member 125 due to expansion of the exterior film by the gas. As a result, the energization state to the multilayer element 101 is interrupted, and the generation of gas can be stopped.
JP 2000-1000039 A JP 2000-277065 A JP 2003-208885 A

しかし、上記特許文献３の二次電池は、安全弁を用いる特許文献１，２のものに比べて、外装フィルム内のガス圧力が比較的低い段階で通電状態を遮断することができるものの、ガスの発生自体を防止することはできない。言い換えれば、ガスが発生する前に未然に通電状態を遮断することはできないという問題がある。 However, although the secondary battery of Patent Document 3 can shut off the energized state at a stage where the gas pressure in the exterior film is relatively low compared to those of Patent Documents 1 and 2 using a safety valve, The occurrence itself cannot be prevented. In other words, there is a problem that the energized state cannot be interrupted before the gas is generated.

さらに、外装フィルム１２１内の温度が低下すると、電解質のガスが液化して外装フィルム１２１が収縮するため、上記負極端子１１２の接続部１１１が導電部材１２５に再接触してしまう。その結果、再び通電状態となって過充電が行われ、ガスが再発生する虞れもあった。 Further, when the temperature in the exterior film 121 is lowered, the electrolyte gas is liquefied and the exterior film 121 contracts, so that the connecting portion 111 of the negative electrode terminal 112 comes into contact with the conductive member 125 again. As a result, there is a possibility that gas is regenerated due to the over-charging being performed again when the power is turned on.

本発明は、斯かる諸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、外装フィルムの内部にガスが発生する前に、積層素子への通電状態を未然に遮断することにある。 The present invention has been made in view of such various points, and an object of the present invention is to cut off the energized state of the laminated element before gas is generated inside the exterior film.

上記の目的を達成するために、この発明では、積層素子の積層方向の厚みが所定の厚みよりも大きくなったときに、通電状態を遮断する遮断機構を備えるようにした。 In order to achieve the above object, the present invention is provided with a shut-off mechanism that shuts off the energized state when the thickness in the stacking direction of the stacking elements becomes larger than a predetermined thickness.

具体的に、本発明に係る二次電池は、負極シートと正極シートとがセパレータを挟んで交互に積層された積層素子と、上記積層素子を密封している外装フィルムと、上記積層素子の負極シート又は正極シートに導通され、上記外装フィルムの外部へ延出された一対の電極端子とを備えた二次電池であって、上記積層素子の積層方向の厚みが、最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなったときに、上記一対の電極端子の少なくとも一方と上記積層素子との通電状態を遮断する遮断機構を備えている。 Specifically, the secondary battery according to the present invention includes a laminated element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are alternately laminated with a separator interposed therebetween, an exterior film that seals the laminated element, and a negative electrode of the laminated element A secondary battery including a pair of electrode terminals that are electrically connected to a sheet or a positive electrode sheet and extended to the outside of the exterior film, and the thickness in the stacking direction of the stacked element is charged to the maximum capacity When the thickness is larger than the thickness, a shut-off mechanism for shutting off the energized state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element is provided.

さらに、上記積層素子には、積層方向に延びる貫通孔が形成され、上記遮断機構は、上記貫通孔の内部に配置されて導電性を有するピンと、上記積層素子の一方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの一端に接触している第１導電部材と、上記積層素子の他方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの他端に接触している第２導電部材とを備え、上記第１導電部材は、上記負極シート又は上記正極シートに導通している集電電極に接続され、上記第２導電部材は、上記第１導電部材が接続されている上記集電電極と同じ極性を有する上記電極端子に接続されている。 Further, the multilayer element is formed with a through hole extending in the lamination direction, and the blocking mechanism is fixed to the conductive pin disposed inside the through hole and one of the multilayer outermost surfaces of the multilayer element. A first conductive member that is in contact with one end of the pin, and a second conductive member that is fixed to the other outermost surface of the multilayer element and is in contact with the other end of the pin; The first conductive member is connected to the negative electrode sheet or a collector electrode that is conducted to the positive electrode sheet, and the second conductive member is the collector electrode to which the first conductive member is connected that is connected to the electrode terminals of the same polarity as.

一方、上記積層素子には、積層方向に延びる貫通孔が形成され、上記遮断機構は、上記貫通孔の内部に配置されて導電性を有するピンと、上記積層素子の一方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの一端に溶接されている第１導電部材と、上記積層素子の他方の積層最外面に固着して設けられ、上記ピンの他端に溶接されている第２導電部材とを備え、上記第１導電部材は、上記負極シート又は上記正極シートに導通している集電電極に接続され、上記第２導電部材は、上記第１導電部材が接続されている上記集電電極と同じ極性を有する上記電極端子に接続されていてもよい。 On the other hand , a through hole extending in the stacking direction is formed in the stacked element, and the blocking mechanism is fixed to the conductive pin disposed inside the through hole and one stacked outermost surface of the stacked element. A first conductive member that is welded to one end of the pin, and a second conductive member that is fixedly attached to the other laminated outermost surface of the laminated element and is welded to the other end of the pin; The first conductive member is connected to the negative electrode sheet or a collector electrode that is conducted to the positive electrode sheet, and the second conductive member is the collector electrode to which the first conductive member is connected And may be connected to the electrode terminal having the same polarity.

−作用−
次に、本発明の作用について説明する。 -Action-
Next, the operation of the present invention will be described.

過充電が生じていない正常時には、遮断機構が作動せず、一対の電極端子と積層素子との通電状態が維持されている。その結果、外部電源から上記電極端子を介して積層素子の負極シートに電荷が供給されるため、二次電池は正常に充電される。 At the normal time when no overcharge occurs, the shut-off mechanism does not operate, and the energized state between the pair of electrode terminals and the laminated element is maintained. As a result, charge is supplied from the external power source to the negative electrode sheet of the multilayer element via the electrode terminal, so that the secondary battery is normally charged.

ところで、充電時には、正極シートから正イオンが放出される。その結果、正極シートの結晶格子に伸びが生じるため、正極シートは膨張する。また、負極シートには正極シートから放出された正イオンが取り込まれるため、負極シートも膨張する。すなわち、積層素子は、充電に伴って膨張するようになっている。 By the way, at the time of charge, positive ions are released from the positive electrode sheet. As a result, since the crystal lattice of the positive electrode sheet is elongated, the positive electrode sheet expands. In addition, since the positive ions released from the positive electrode sheet are taken into the negative electrode sheet, the negative electrode sheet also expands. In other words, the laminated element expands with charging.

過充電が生じた異常時には、積層素子の積層方向の厚みが、二次電池の最大容量（例えば４．２５Ｖの電圧）まで充電されたときの厚みよりも大きくなる。このとき、遮断機構が作動して、上記一対の電極端子の少なくとも一方と、上記積層素子との通電状態を遮断させる。その結果、積層素子の負極シートへの電荷の供給が阻止されて、外装フィルム内におけるガスの発生が未然に防止される。 When an overcharge occurs, the thickness of the stacked elements in the stacking direction becomes larger than the thickness when the secondary battery is charged to the maximum capacity (for example, a voltage of 4.25 V). At this time, the shut-off mechanism operates to shut off the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element. As a result, supply of electric charges to the negative electrode sheet of the laminated element is blocked, and gas generation in the exterior film is prevented beforehand.

すなわち、上記遮断機構は、積層素子に形成された貫通孔の内部に設けられたピンと、ピンの両端に接触又は溶接された第１導電部材及び第２導電部材とにより構成されている。例えば、各負極シートには集電電極が導通しており、集電電極は、積層素子の一方の積層最外面に固着された第１導電部材に接続される。第２導電部材は、ピンを介して第１導電部材に導通しており、負極の電極端子が接続されている。すなわち、正常時には、負極の電極端子から供給される電荷は、第２導電部材、ピン、第１導電部材、及び集電電極を介して、積層素子の各負極シートへ供給され、このことにより充電が行われる。 That is , the blocking mechanism includes a pin provided in a through hole formed in the laminated element, and a first conductive member and a second conductive member that are in contact with or welded to both ends of the pin. For example, a current collecting electrode is electrically connected to each negative electrode sheet, and the current collecting electrode is connected to a first conductive member fixed to one outermost surface of the laminated element. The second conductive member is electrically connected to the first conductive member via a pin, and a negative electrode terminal is connected thereto. That is, during normal operation, the charge supplied from the electrode terminal of the negative electrode is supplied to each negative electrode sheet of the laminated element through the second conductive member, the pin, the first conductive member, and the current collecting electrode, and thus charged. Is done.

一方、異常時には、積層素子の積層方向の厚みが増大して、第１導電部材及び第２導電部材の少なくとも一方が、ピンの端部から外れて離脱する。その結果、第１導電部材及び第２導電部材の少なくとも一方とピンの端部との間で充電される電荷の経路が分断されるため、電極端子から負極シートへの電荷の供給が阻止され、ガスの発生が未然に防止される。 On the other hand, at the time of abnormality, the thickness of the stacked elements increases in the stacking direction, and at least one of the first conductive member and the second conductive member is detached from the end portion of the pin. As a result, since the path of the charge charged between at least one of the first conductive member and the second conductive member and the end of the pin is interrupted, the supply of charge from the electrode terminal to the negative electrode sheet is prevented, Generation of gas is prevented in advance.

本発明によれば、過充電により積層素子の積層方向の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなった異常時には、一対の電極端子の少なくとも一方と、積層素子との通電状態を遮断する遮断機構を備え、積層素子の貫通孔に設けたピンと、ピンの両端に接触又は溶接された第１導電部材及び第２導電部材とによって遮断機構を構成することにより、異常時において、第１導電部材及び第２導電部材の少なくとも一方をピンの端部から離脱させることができる。その結果、充電経路を分断することができるため、ガスの発生を未然に防止することが可能となる。 According to the present invention, in an abnormal state in which the thickness in the stacking direction of the multilayer element is larger than the thickness when charged to the maximum capacity due to overcharging, the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the multilayer element is changed. comprising a blocking mechanism for blocking the pin provided in the through hole of the product layer element, by constituting a blocking mechanism by the first and second conductive members that are in contact or welded to both ends of the pin, at the abnormal time, At least one of the first conductive member and the second conductive member can be detached from the end of the pin. As a result, since the charging path can be divided, the generation of gas can be prevented in advance.

また、ガスが発生しないので、従来の安全弁を用いる二次電池のように、温度低下に伴うガスの液化によって通電遮断部分が再接触するという問題は生じないため、十分に安全性を確保することができる。 In addition, since no gas is generated, there is no problem of re-contacting the current-canceling part due to liquefaction of the gas due to the temperature drop, unlike a secondary battery using a conventional safety valve. Can do.

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。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.

《発明の実施形態１》
図１〜図７は、本発明に係る二次電池の実施形態１を示している。本実施形態の二次電池は、いわゆるシート状電池であって、例えば、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）が電極間で移動することにより充電及び放電を行うリチウムイオン電池である。 Embodiment 1 of the Invention
1 to 7 show Embodiment 1 of a secondary battery according to the present invention. The secondary battery of the present embodiment is a so-called sheet battery, for example, a lithium ion battery that performs charging and discharging by moving lithium ions (Li ⁺ ) between electrodes.

断面図である図１に示すように、二次電池１は、積層素子１０と、積層素子１０を内部に密封している外装フィルム３０と、積層素子１０に導通された一対の電極端子１５，１６とを備えている。 As shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view, the secondary battery 1 includes a laminated element 10, an exterior film 30 that seals the laminated element 10 therein, and a pair of electrode terminals 15 that are electrically connected to the laminated element 10. 16.

上記積層素子１０は、図１及び斜視図である図３に示すように、複数の負極シート１１と複数の正極シート１２とがセパレータ１３を挟んで交互に積層された構造を有している。 As shown in FIG. 1 and FIG. 3 which is a perspective view, the laminated element 10 has a structure in which a plurality of negative electrode sheets 11 and a plurality of positive electrode sheets 12 are alternately laminated with separators 13 interposed therebetween.

負極シート１１及び正極シート１２は、図４に示すように、シート状の電極本体１１ａ，１２ａと、電極タブ１１ｂ，１２ｂとにより構成されている。 As shown in FIG. 4, the negative electrode sheet 11 and the positive electrode sheet 12 are composed of sheet-like electrode bodies 11a and 12a and electrode tabs 11b and 12b.

負極シート１１の電極本体１１ａの略中央には、円状の第１開口部３１が形成されている。一方、正極シート１２の電極本体１２ａの略中央には、円状の第２開口部３２が形成されている。第１開口部３１の中心は、負極シート１１及び正極シート１２が積層された状態で、第２開口部３２の中心に一致するようになっている。さらに、セパレータ１３にも円状の第３開口部３３が形成されている。第３開口部３３の中心は、上記第１開口部３１及び第２開口部３２の中心に一致している。 A circular first opening 31 is formed in the approximate center of the electrode body 11 a of the negative electrode sheet 11. On the other hand, a circular second opening 32 is formed in the approximate center of the electrode body 12 a of the positive electrode sheet 12. The center of the first opening 31 coincides with the center of the second opening 32 in a state where the negative electrode sheet 11 and the positive electrode sheet 12 are laminated. Further, the separator 13 is also formed with a circular third opening 33. The center of the third opening 33 coincides with the centers of the first opening 31 and the second opening 32.

図１に示すように、上記各開口部３１，３２，３３のうち、セパレータ１３の第３開口部３３の内径が最も小さい。負極シート１１の第１開口部３１の内径は、上記第３開口部３３よりも大きい。そして、正極シート１２の第２開口部３２の内径は、上記第１開口部３１よりも大きく、最も大きくなっている。これらの第１〜第３開口部３１，３２，３３により、積層素子１０の積層方向に延びる貫通孔１９が形成されている。 As shown in FIG. 1, the inner diameter of the third opening 33 of the separator 13 is the smallest among the openings 31, 32, 33. The inner diameter of the first opening 31 of the negative electrode sheet 11 is larger than that of the third opening 33. And the internal diameter of the 2nd opening part 32 of the positive electrode sheet 12 is larger than the said 1st opening part 31, and is the largest. Through the first to third openings 31, 32 and 33, a through hole 19 extending in the stacking direction of the stacked element 10 is formed.

負極シート１１は、厚さが５〜１００μｍ、特に８〜５０μｍである銅、ニッケル、銀、及びＳＵＳ等の導電体の箔により形成されている。負極シート１１の電極本体１１ａは、表面に負極活物質が塗工される一方、電極タブ１１ｂは負極活物質が塗工されずに露出している。 The negative electrode sheet 11 is formed of a foil of a conductor such as copper, nickel, silver, and SUS having a thickness of 5 to 100 μm, particularly 8 to 50 μm. The electrode body 11a of the negative electrode sheet 11 is coated with a negative electrode active material on the surface, while the electrode tab 11b is exposed without being coated with the negative electrode active material.

負極活物質は、炭素質材料であって、グラファイトである各種の天然黒鉛や人造黒鉛、例えば、繊維状黒鉛、鱗状黒鉛、球状黒鉛などの黒鉛類が好ましい。このような黒鉛類にポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポリマー等の結着剤を混合し、上記導電体箔の両面に塗工する。負極活物質の厚みは、２０〜５００μｍが好ましく、５０〜２５０μｍがさらに好ましい。また、製品電池となったときの負極活物質層の密度は、１．２〜１．８ｇ／ｃｍ^３程度の高密度にすると、電池特性が優れるので好ましい。 The negative electrode active material is a carbonaceous material, and various natural graphites and artificial graphites such as graphite, for example, graphites such as fibrous graphite, scaly graphite, and spherical graphite are preferable. Such graphite is mixed with a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, ethylene-propylene-diene polymer, and coated on both surfaces of the conductor foil. The thickness of the negative electrode active material is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 50 to 250 μm. Moreover, when the density of the negative electrode active material layer when it becomes a product battery is set to a high density of about 1.2 to 1.8 g / cm ³ , battery characteristics are excellent, which is preferable.

正極シート１２は、厚さが１０〜１００μｍ、特に１５〜５０μｍであるアルミニウム、アルミニウム合金、及びチタン等の導電体の箔や、厚さが２５〜３００μｍ、特に３０〜１５０μｍであるエキスパンドメタルやメッシュメタル等により形成されている。上記負極シート１１と同様に、正極シート１２の電極本体１２ａは、表面に正極活物質が塗工される一方、電極タブ１２ｂは正極活物質が塗工されずに露出している。 The positive electrode sheet 12 is made of a conductive foil such as aluminum, aluminum alloy, and titanium having a thickness of 10 to 100 μm, particularly 15 to 50 μm, and an expanded metal or mesh having a thickness of 25 to 300 μm, particularly 30 to 150 μm. It is made of metal or the like. Similar to the negative electrode sheet 11, the electrode body 12a of the positive electrode sheet 12 is coated with a positive electrode active material on the surface, while the electrode tab 12b is exposed without being coated with the positive electrode active material.

正極活物質には、ＬｉＣｏＯ_２が適用されている。その他に、正極活物質としては、負極との電位差が少なくとも１Ｖであるもの、例えば、Ｖ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｃｏ_０．５Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｐ系複合酸化物（ＬｉＣｏ_０．５Ｐ_０．５Ｏ_２、ＬｉＣｏ_０．４Ｐ_０．６Ｏ_２、ＬｉＣｏ_０．６Ｐ_０．４Ｏ_２、ＬｉＣｏ_０．３Ｎｉ_０．３Ｐ_０．４Ｏ_２、ＬｉＣｏ_０．２Ｎｉ_０．２Ｐ_０．６Ｏ_２等）、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＭｏＯ_３等を適用することもできる。 LiCoO ₂ is applied to the positive electrode active material. In addition, the positive electrode active material has a potential difference of at least 1 V with respect to the negative electrode, for example, V ₂ O ₅ , MnO ₂ , LiMn ₂ O ₄ , LiNi _0.5 Co _0.5 O ₂ , LiNiO ₂ , Li -Co-P-based composite oxides (LiCo _0.5 P _0.5 O ₂ , LiCo _0.4 P _0.6 O ₂ , LiCo _0.6 P _0.4 O ₂ , LiCo _0.3 Ni _0.3 P _0.4 O ₂ , LiCo _0.2 Ni _0.2 P _0.6 O _2, etc.), TiS ₂ , MoS ₂ , MoO _3, etc. can also be applied.

特に、電池の起電力や充放電電圧を高めることができるため、Ｌｉ−Ｃｏ系複合酸化物が好ましい。正極活物質は、粒子径が１〜５０μｍであると、電池特性が向上するので好ましい。このような正極活物質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジエン系ポリマーなどの結着剤を混合して塗工する。正極活物質の厚みは、２０〜５００μｍが好ましく、５０〜２５０μｍがさらに好ましい。また、製品電池となったときの正極活物質層の密度は、２．５〜３．５ｇ／ｃｍ^３程度の高密度にすると、電池特性が優れるので好ましい。 In particular, a Li—Co-based composite oxide is preferable because the electromotive force and charge / discharge voltage of the battery can be increased. The positive electrode active material preferably has a particle size of 1 to 50 μm because battery characteristics are improved. Such a positive electrode active material is coated by mixing a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, or ethylene-propylene-diene polymer. The thickness of the positive electrode active material is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 50 to 250 μm. Further, when the density of the positive electrode active material layer when it is a product battery is set to a high density of about 2.5 to 3.5 g / cm ³ , the battery characteristics are excellent, which is preferable.

負極活物質及び正極活物質の塗工方法は、特に限定されないが、ロールコーティング法やダイコーティング法等が好ましい。 Although the coating method of a negative electrode active material and a positive electrode active material is not specifically limited, A roll coating method, a die coating method, etc. are preferable.

上記各電極タブ１１ｂ，１２ｂは、図３及び図５に示すように、積層素子１０の一方の側面から突出している。そして、負極の各電極タブ１１ｂは、上下に揃って配置され負極の集電電極２１にまとめて接続されている。また、正極の各電極タブ１２ｂについても、上下に揃って配置され正極の集電電極２２にまとめて接続されている。つまり、各負極シート１１は、負極の集電電極２１に導通する一方、各正極シート１２は、正極の集電電極２２に導通している。 Each of the electrode tabs 11b and 12b protrudes from one side surface of the multilayer element 10 as shown in FIGS. The negative electrode tabs 11b are arranged vertically and connected to the negative collector electrode 21 together. The positive electrode tabs 12b are also arranged vertically and connected together to the positive collector electrode 22. That is, each negative electrode sheet 11 is electrically connected to the negative current collecting electrode 21, while each positive electrode sheet 12 is electrically connected to the positive current collecting electrode 22.

上記セパレータ１３は、複数のシート形状のものを負極シート１１と正極シート１２との間に個別に介装してもよく、その他に、図５に示すように、１枚の帯状のものをつづら折り状にして、各負極シート１１及び正極シート１２の間に介装させるようにしてもよい。 The separator 13 may be a plurality of sheet-shaped members individually interposed between the negative electrode sheet 11 and the positive electrode sheet 12, and in addition, as shown in FIG. And may be interposed between the negative electrode sheet 11 and the positive electrode sheet 12.

また、セパレータ１３は、正極と負極の短絡を防いで、イオン電導性を有しているものであればどのようなものでも構わないが、取り扱い易さや、電気特性や電解液に対する安定性等の観点から、多孔性を有するなポリマフィルムであることが好ましい。ポリマフィルムを構成するポリマとしては、例えば、ポリスチレン、ポリブタジエン及びそれらの共重合体、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、上記誘導体を含むポリマ、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体等を適用することができる。このようなポリマを適当な溶剤に溶解させて、成膜、乾燥させてフィルムとする。尚、フィルム成膜用の溶液に可塑剤等の添加剤を加えてもよい。このようにして、多孔性を有するセパレータ１３を作製する。セパレータ１３の厚みは５〜１００μｍが好ましく、特に２０〜６０μｍとすると電池特性が良好となるため、さらに好ましい。 In addition, the separator 13 may be any material as long as it has ionic conductivity while preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. However, the ease of handling, electrical characteristics, stability to the electrolyte, etc. From the viewpoint, a polymer film having porosity is preferable. Examples of the polymer constituting the polymer film include polystyrene, polybutadiene and copolymers thereof, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, polymers containing the above derivatives, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyvinylidene fluoride, A copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene or the like can be used. Such a polymer is dissolved in an appropriate solvent, and the film is formed and dried to form a film. An additive such as a plasticizer may be added to the film-forming solution. In this way, the separator 13 having porosity is produced. The thickness of the separator 13 is preferably 5 to 100 [mu] m, and more preferably 20 to 60 [mu] m, since the battery characteristics are good.

尚、電池として完成したときには、セパレータ１３には非水系の電解液が含浸されている。上記電解液には、塩類を有機溶媒に溶解させた電解液を適用することができる。上記塩類としては、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎなどが例示され、これらの一種あるいは二種以上の混合物を適用できる。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどが例示され、これらの一種あるいは二種以上の混合物を適用することができる。 When the battery is completed, the separator 13 is impregnated with a non-aqueous electrolyte. As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which salts are dissolved in an organic solvent can be applied. Examples of the salts include LiClO ₄ , LiBF ₄ , LiPF ₆ , LiAsF ₆ , LiAlCl ₄ , Li (CF ₃ SO ₂ ) ₂ N, and the like, and one or a mixture of two or more thereof can be applied. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxymethane, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 2-methyltetrahydrofuran, Examples include diethyl ether, and one or a mixture of two or more of these can be applied.

また、セパレータ１３として、負極シート１１と正極シート１２とを実質的に隔離する公知の固体電解質層を用いてもよい。 Further, as the separator 13, a known solid electrolyte layer that substantially separates the negative electrode sheet 11 and the positive electrode sheet 12 may be used.

上記外装フィルム３０は、平面図である図２に示すように、ブリスター包装容器に形成されている。外装フィルム３０は、図示を省略するが、厚さ３０〜５０μｍのアルミ箔層と、アルミ箔層の一面に積層された樹脂よりなる外部保護層と、アルミ箔の他面に積層された樹脂よりなる耐電解液層と、耐電解液層の上に積層された熱可塑性樹脂よりなる接着層とにより構成され、四層構造を有している。外部保護層の樹脂としては、ナイロン樹脂やポリエステル樹脂等を挙げることができ、接着層の樹脂としては、変性ポリオレフィン樹脂等の熱融着により封止することのできる樹脂を挙げることができる。 The exterior film 30 is formed in a blister packaging container as shown in FIG. 2 which is a plan view. Although not shown, the exterior film 30 is made of an aluminum foil layer having a thickness of 30 to 50 μm, an external protective layer made of a resin laminated on one surface of the aluminum foil layer, and a resin laminated on the other surface of the aluminum foil. And an adhesive layer made of a thermoplastic resin laminated on the electrolyte solution layer, and has a four-layer structure. Examples of the resin for the external protective layer include a nylon resin and a polyester resin, and examples of the resin for the adhesive layer include a resin that can be sealed by heat fusion such as a modified polyolefin resin.

外装フィルム３０の厚みは、全体として、８０〜２００μｍであることが好ましい。外装フィルム３０は、矩形のフィルムに、積層素子１０の外形よりやや大きい矩形のブリスター（窪み）が成形されている。そして、積層素子１０をブリスターの内部に収容すると共に電解液を導入した状態で、外装フィルム３０を二つ折りにして熱融着等により接着し、積層素子１０を密封する。 The thickness of the exterior film 30 is preferably 80 to 200 μm as a whole. The exterior film 30 has a rectangular blister (dent) slightly larger than the outer shape of the laminated element 10 formed on a rectangular film. Then, in a state where the laminated element 10 is accommodated in the blister and the electrolytic solution is introduced, the exterior film 30 is folded in two and bonded by heat fusion or the like, and the laminated element 10 is sealed.

上記一対の電極端子１５，１６は、図３に示すように、一端が正極シート１２又は負極シート１１に導通され、図１及び図２に示すように、外装フィルム３０の外部へ延出されている。 As shown in FIG. 3, one end of the pair of electrode terminals 15 and 16 is electrically connected to the positive electrode sheet 12 or the negative electrode sheet 11, and extends to the outside of the exterior film 30 as shown in FIGS. 1 and 2. Yes.

すなわち、電極端子１５，１６は、負極端子１５と正極端子１６とにより構成されている。負極端子１５の一端は、図３に示すように、後述の第２導電部材２５に導通されている。一方、正極端子１６の一端は、正極の集電電極２２に接続されている。 That is, the electrode terminals 15 and 16 are constituted by the negative electrode terminal 15 and the positive electrode terminal 16. As shown in FIG. 3, one end of the negative electrode terminal 15 is electrically connected to a second conductive member 25 described later. On the other hand, one end of the positive electrode terminal 16 is connected to the positive collector electrode 22.

そして、本発明の特徴として、二次電池１は、上記積層素子１０の積層方向の厚みが、最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなったときに、上記一対の電極端子１５，１６の少なくとも一方と積層素子１０との通電状態を遮断する遮断機構４０を備えている。 As a feature of the present invention, the secondary battery 1 has the pair of electrode terminals 15 and 16 when the thickness in the stacking direction of the stacking element 10 becomes larger than the thickness when charged to the maximum capacity. The interruption | blocking mechanism 40 which interrupts | blocks the electricity supply state of at least one and the laminated element 10 is provided.

遮断機構４０は、ピン４１と、第１導電部材２４と、第２導電部材２５とを有している。 The blocking mechanism 40 has a pin 41, a first conductive member 24, and a second conductive member 25.

上記ピン４１は、積層素子１０の貫通孔１９の内部に配置され、導電性を有する例えば銅等の材料により形成されている。ピン４１は、積層素子１０の膨張力では変形しない程度の剛性を有している。本実施形態では、ピン４１は、積層素子１０の積層方向の厚みと同じ長さを有している。また、ピン４１の外径は、上記セパレータ１３の第３開口部３３の内径よりも僅かに小さくなっている。 The pin 41 is disposed inside the through hole 19 of the multilayer element 10 and is made of a conductive material such as copper. The pin 41 has such a rigidity that it is not deformed by the expansion force of the laminated element 10. In the present embodiment, the pin 41 has the same length as the thickness of the stacked element 10 in the stacking direction. Further, the outer diameter of the pin 41 is slightly smaller than the inner diameter of the third opening 33 of the separator 13.

上記第１導電部材２４は、図１に示すように、積層素子１０の一方の積層最外面である下面に固着して設けられ、ピン４１の一端である下端に接触している。一方、第２導電部材２５は、積層素子１０の他方の積層最外面である上面に固着して設けられ、ピン４１の他端である上端に接触している。つまり、第１導電部材２４と第２導電部材２５とは、ピン４１を介して導通している。 As shown in FIG. 1, the first conductive member 24 is fixedly provided on the lower surface which is one outermost surface of the multilayer element 10 and is in contact with the lower end which is one end of the pin 41. On the other hand, the second conductive member 25 is fixedly provided on the upper surface which is the other outermost surface of the multilayer element 10 and is in contact with the upper end which is the other end of the pin 41. That is, the first conductive member 24 and the second conductive member 25 are electrically connected via the pin 41.

第１導電部材２４及び第２導電部材２５は、それぞれ例えば銅箔等により構成されている。また、図１に示すように、上記負極シート１１と同様に、第１導電部材２４には電極タブ２６が形成される一方、第２導電部材２５には電極タブ２７が形成されている。各電極タブ２６，２７は、上記負極の集電電極２１に上下に重なるように配置されている。 The first conductive member 24 and the second conductive member 25 are each made of, for example, copper foil. As shown in FIG. 1, similarly to the negative electrode sheet 11, an electrode tab 26 is formed on the first conductive member 24, and an electrode tab 27 is formed on the second conductive member 25. The electrode tabs 26 and 27 are arranged so as to overlap the negative current collecting electrode 21 in the vertical direction.

上記第１導電部材２４の電極タブ２６は、負極の集電電極２１に接続されている。一方、第２導電部材２５の電極タブ２７は、負極の集電電極２１と同じ極性を有する電極端子である上記負極端子１５に接続されている。 The electrode tab 26 of the first conductive member 24 is connected to the negative collector electrode 21. On the other hand, the electrode tab 27 of the second conductive member 25 is connected to the negative electrode terminal 15, which is an electrode terminal having the same polarity as the negative current collecting electrode 21.

−充電時の反応−
次に、正極活物質にＬｉＣｏＯ_２が適用された二次電池１の充電時の正極及び負極の反応ついて説明する。 -Reaction during charging-
Next, the reaction between the positive electrode and the negative electrode during charging of the secondary battery 1 in which LiCoO ₂ is applied as the positive electrode active material will be described.

充電時に、正極では、次の式（1）の化学反応が行われる。 At the time of charging, the chemical reaction of the following formula (1) is performed at the positive electrode.

ＬｉＣｏＯ_２ → Ｌｉ_１−ｘＣｏＯ_２＋ｘＬｉ^＋＋ｘｅ⁻ ・・・（1）
また、負極では、次の式（2）の化学反応が行われる。 LiCoO ₂ → Li _1-x CoO ₂ + xLi ⁺ + xe ⁻ (1)
In the negative electrode, the chemical reaction of the following formula (2) is performed.

Ｃ_ｙ＋ｘＬｉ^＋＋ｘｅ⁻ → Ｃ_ｙＬｉ_ｘ・・・（2）
その結果、負極シート１１及び正極シート１２の全体としては、次の式（3）の化学反応が行われることとなる。 _{^{^{C y + xLi + + xe -}}} → C y Li x ··· (2)
As a result, the chemical reaction of the following formula (3) is performed as the whole of the negative electrode sheet 11 and the positive electrode sheet 12.

ＬｉＣｏＯ_２＋Ｃ_ｙ → Ｌｉ_１−ｘＣｏＯ_２＋Ｃ_ｙＬｉ_ｘ・・・（3）
以上の反応により、充電が行われる。このとき、ＣＣＣＶ充電方式で最大容量まで充電されたときの積層素子１０の内部電圧は、例えば４．２５Ｖになっている。 LiCoO ₂ + C _y → Li _1-x CoO ₂ + C _y Li _x (3)
Charging is performed by the above reaction. At this time, the internal voltage of the multilayer element 10 when charged to the maximum capacity by the CCCV charging method is, for example, 4.25V.

充電時には、正極活物質からリチウムイオン（Ｌｉ^＋）が放出されるため、正極活物質の結晶格子に伸びが生じて、正極シート１２は膨張する。また、負極活物質には正極活物質から放出されたリチウムイオン（Ｌｉ^＋）が取り込まれるため、負極シート１１も膨張する。すなわち、積層素子１０は、充電に伴って積層方向に膨張する。 At the time of charging, since lithium ions (Li ⁺ ) are released from the positive electrode active material, elongation occurs in the crystal lattice of the positive electrode active material, and the positive electrode sheet 12 expands. In addition, since the negative electrode active material takes in lithium ions (Li ⁺ ) released from the positive electrode active material, the negative electrode sheet 11 also expands. That is, the stacked element 10 expands in the stacking direction with charging.

−異常時における遮断機構の作動−
次に、過充電が生じた異常時における遮断機構４０の作動について説明する。 -Operation of shut-off mechanism in case of abnormality
Next, the operation of the shut-off mechanism 40 at the time of abnormality in which overcharging has occurred will be described.

積層素子１０の厚みは、異常時においても過剰な充電に伴って大きくなる。これに対し、ピン４１は、最大容量まで充電されたときの積層素子１０の厚みと同じ長さに規定されているため、充電量が最大容量を超えたときには、積層素子１０の厚みがピン４１の長さよりも大きくなる。その結果、それまで接触して互いに導通していたピン４１と、第１導電部材２４及び第２導電部材２５の少なくとも一方とが離れる。図６は、ピン４１が第２導電部材２５のみから離脱した状態を示し、図７は、ピン４１が第１導電部材２４及び第２導電部材２５の双方から離脱した状態を示している。 The thickness of the laminated element 10 increases with excessive charging even in an abnormal state. On the other hand, since the pin 41 is defined to have the same length as the thickness of the multilayer element 10 when charged to the maximum capacity, when the amount of charge exceeds the maximum capacity, the thickness of the multilayer element 10 is Greater than the length of As a result, the pin 41 that has been in contact with each other until then is separated from at least one of the first conductive member 24 and the second conductive member 25. 6 shows a state in which the pin 41 is detached from only the second conductive member 25, and FIG. 7 shows a state in which the pin 41 is detached from both the first conductive member 24 and the second conductive member 25.

このことにより、外部電源から積層素子１０への充電経路が分断されるため、通電状態が遮断され、充電は停止する。 As a result, the charging path from the external power source to the multilayer element 10 is cut off, so that the energized state is cut off and charging is stopped.

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、遮断機構４０を設けるようにしたので、過充電により積層素子１０の積層方向の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなった異常時には、遮断機構４０のピン４１を第１導電部材２４及び第２導電部材２５の少なくとも一方から離脱させ、負極端子１５と積層素子１０との通電状態を遮断することができる。 -Effect of Embodiment 1-
Therefore, according to the first embodiment, since the shut-off mechanism 40 is provided, the shut-off mechanism is provided at the time of abnormality in which the thickness in the stacking direction of the multilayer element 10 becomes larger than the thickness when charged to the maximum capacity due to overcharging. Forty pins 41 can be detached from at least one of the first conductive member 24 and the second conductive member 25, and the energized state between the negative electrode terminal 15 and the laminated element 10 can be cut off.

その結果、電解液がガス化する前に通電状態を遮断できるため、外装フィルム３０内におけるガスの発生を未然に防止し、過充電時の安全性を飛躍的に高めることができる。 As a result, since the energized state can be interrupted before the electrolyte is gasified, the generation of gas in the exterior film 30 can be prevented in advance, and the safety during overcharging can be dramatically improved.

《実施形態２》
図８は、本発明に係る二次電池の実施形態２を示している。尚、図１〜図７と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。 << Embodiment 2 >>
FIG. 8 shows a second embodiment of the secondary battery according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as FIGS.

本実施形態の遮断機構４０は、上記実施形態１におけるピン４１に代えて、ピン４１と第３導電部材４６とを備えている。第３導電部材４６は、例えば、ピン４１とほぼ同じ径を有する円柱状に形成されている。そして、第３導電部材４６及びピン４１の長さの和は、上記実施形態１におけるピン４１の長さと同じであって、二次電池１が最大容量まで充電されたときの積層素子１０の厚みと同じ長さに規定されている。 The blocking mechanism 40 of this embodiment includes a pin 41 and a third conductive member 46 instead of the pin 41 in the first embodiment. For example, the third conductive member 46 is formed in a cylindrical shape having substantially the same diameter as the pin 41. The sum of the lengths of the third conductive member 46 and the pin 41 is the same as the length of the pin 41 in the first embodiment, and the thickness of the multilayer element 10 when the secondary battery 1 is charged to the maximum capacity. It is prescribed to the same length.

第３導電部材４６は、正常時において、第２導電部材２５の下面と、ピン４１の上面との双方に接触している。そして、過充電が生じた異常時には、積層素子１０の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなることにより、第３導電部材４６と第２導電部材２５又はピン４１との間、又はピン４１と第１導電部材２４との間に隙間が生じる。その結果、外部電源から積層素子１０への充電経路が分断され、通電状態が遮断される。 The third conductive member 46 is in contact with both the lower surface of the second conductive member 25 and the upper surface of the pin 41 in a normal state. And, at the time of an abnormality in which overcharge occurs, the thickness of the laminated element 10 becomes larger than the thickness when charged to the maximum capacity, so that between the third conductive member 46 and the second conductive member 25 or the pin 41, Alternatively, a gap is generated between the pin 41 and the first conductive member 24. As a result, the charging path from the external power source to the laminated element 10 is cut off, and the energized state is cut off.

したがって、この実施形態２によっても、上記実施形態１と同様に、外装フィルム３０内でのガスの発生を未然に防止することができる。 Therefore, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, generation of gas in the exterior film 30 can be prevented in advance.

尚、第３導電部材４６は、例えば、第２導電部材２５の下面に固着して設けるようにしてもよい。このことにより、過充電が生じた異常時には、第３導電部材４６の下面がピン４１の上面から離脱させて通電状態を遮断することが可能となる。 The third conductive member 46 may be fixedly provided on the lower surface of the second conductive member 25, for example. This makes it possible to interrupt the energized state by causing the lower surface of the third conductive member 46 to be detached from the upper surface of the pin 41 in the event of an abnormality in which overcharging has occurred.

≪実施形態３≫
図９は、本発明係る二次電池の実施形態３を示している。この実施形態は、上記実施形態２と同様に、第３導電部材４６をピン４１の上端側に設けることに加え、第４導電部材４７をピン４１の下端側に設けたものである。 << Embodiment 3 >>
FIG. 9 shows Embodiment 3 of the secondary battery according to the present invention. In this embodiment, the third conductive member 46 is provided on the upper end side of the pin 41 and the fourth conductive member 47 is provided on the lower end side of the pin 41 as in the second embodiment.

すなわち、第４導電部材４７は、第３導電部材４６と同様に、例えば、ピン４１とほぼ同じ径を有する円柱状に形成されている。そして、第４導電部材４７、第３導電部材４６及びピン４１の長さの和は、上記実施形態１におけるピン４１の長さと同じであって、二次電池１が最大容量まで充電されたときの積層素子１０の厚みと同じ長さに規定されている。 That is, the fourth conductive member 47 is formed in a columnar shape having substantially the same diameter as the pin 41, for example, similarly to the third conductive member 46. The sum of the lengths of the fourth conductive member 47, the third conductive member 46, and the pin 41 is the same as the length of the pin 41 in the first embodiment, and the secondary battery 1 is charged to the maximum capacity. The same length as the thickness of the laminated element 10 is defined.

第３導電部材４６は、正常時において、第２導電部材２５の下面と、ピン４１の上面との双方に接触している。一方、第４導電部材４７は、正常時において、ピン４１の下面と、第１導電部材２４の上面との双方に接触している。 The third conductive member 46 is in contact with both the lower surface of the second conductive member 25 and the upper surface of the pin 41 in a normal state. On the other hand, the fourth conductive member 47 is in contact with both the lower surface of the pin 41 and the upper surface of the first conductive member 24 in a normal state.

そして、過充電が生じた異常時には、積層素子１０の厚みが最大容量まで充電されたときの厚みよりも大きくなることにより、第３導電部材４６と第２導電部材２５又はピン４１との間、又は第４導電部材４７とピン４１又は第１導電部材２４との間に隙間が生じる。その結果、外部電源から積層素子１０への充電経路が分断され、通電状態が遮断される。したがって、この実施形態３によっても、上記各実施形態と同様に、外装フィルム３０内でのガスの発生を未然に防止することができる。 And, at the time of an abnormality in which overcharge occurs, the thickness of the laminated element 10 becomes larger than the thickness when charged to the maximum capacity, so that between the third conductive member 46 and the second conductive member 25 or the pin 41, Alternatively, a gap is generated between the fourth conductive member 47 and the pin 41 or the first conductive member 24. As a result, the charging path from the external power source to the laminated element 10 is cut off, and the energized state is cut off. Therefore, also in this third embodiment, the generation of gas in the exterior film 30 can be prevented in advance, as in the above embodiments.

尚、第４導電部材４７は、例えば、第１導電部材２４の上面に固着して設けるようにしてもよい。このことにより、過充電が生じた異常時には、第４導電部材４７の上面がピン４１の下面から離脱させて通電状態を遮断することが可能となる。 For example, the fourth conductive member 47 may be fixedly provided on the upper surface of the first conductive member 24. As a result, when an overcharge occurs, the upper surface of the fourth conductive member 47 can be separated from the lower surface of the pin 41 to interrupt the energized state.

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、正常時において、ピン４１を第１導電部材２４と第２導電部材２５との間で狭持して固定するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えばスポット溶接等により固定するようにしてもよい。 << Other Embodiments >>
In each of the above embodiments, the pin 41 is sandwiched and fixed between the first conductive member 24 and the second conductive member 25 in a normal state. However, the present invention is not limited to this, and for example, spot welding. It may be fixed by, for example.

すなわち、上記実施形態１において、ピン４１の上端と第２導電部材２５の下面とを溶接すると共に、ピン４１の下端と第１導電部材２４の上面とを溶接して、ピン４１を固定することが可能である。また、上記実施形態２において、ピン４１の上端と第３導電部材４６の下面とを溶接してもよい。さらに、上記実施形態３において、ピン４１の上端と第３導電部材４６の下面とを溶接すると共に、ピン４１の下端と第４導電部材４７の上面とを溶接して固定してもよい。 That is, in the first embodiment, the upper end of the pin 41 and the lower surface of the second conductive member 25 are welded, and the lower end of the pin 41 and the upper surface of the first conductive member 24 are welded to fix the pin 41. Is possible. In the second embodiment, the upper end of the pin 41 and the lower surface of the third conductive member 46 may be welded. Further, in the third embodiment, the upper end of the pin 41 and the lower surface of the third conductive member 46 may be welded, and the lower end of the pin 41 and the upper surface of the fourth conductive member 47 may be welded and fixed.

このように溶接固定する場合には、ピン４１の長さを、最大容量まで充電されたときの積層素子１０の厚みよりも僅かに短くすることが可能である。このことにより、異常時におけるピン４１と各導電部材との離脱のし易さを調節することができる。 When welding and fixing in this way, the length of the pin 41 can be made slightly shorter than the thickness of the multilayer element 10 when charged to the maximum capacity. This makes it possible to adjust the ease of detachment between the pin 41 and each conductive member at the time of abnormality.

以上説明したように、本発明は、外装フィルムに密封された積層素子を有する二次電池について有用であり、特に、外装フィルムの内部にガスが発生する前に、積層素子への通電状態を未然に遮断させる場合に適している。 As described above, the present invention is useful for a secondary battery having a laminated element sealed in an exterior film, and in particular, before the gas is generated inside the exterior film, the energization state of the laminated element is in advance. This is suitable for blocking.

実施形態１の二次電池を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a secondary battery of Embodiment 1. FIG. 二次電池の外観を示す平面図である。It is a top view which shows the external appearance of a secondary battery. 実施形態１の積層素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a multilayer element according to Embodiment 1. FIG. 負極シート（正極シート）の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a negative electrode sheet (positive electrode sheet). セパレータをつづら折り状に設けた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which provided the separator in folding shape. ピンが第２導電部材から離脱した遮断機構の遮断状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the interruption | blocking state of the interruption | blocking mechanism from which the pin detach | leaved from the 2nd electrically-conductive member. ピンが第１及び第２導電部材から離脱した遮断機構の遮断状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the interruption | blocking state of the interruption | blocking mechanism which the pin removed from the 1st and 2nd electrically-conductive member. 実施形態２の二次電池の要部を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a main part of a secondary battery according to Embodiment 2. FIG. 実施形態３の二次電池の要部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a main part of a secondary battery according to Embodiment 3. 従来の二次電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional secondary battery.

１二次電池
１０積層素子
１１負極シート
１２正極シート
１３セパレータ
１５負極端子（電極端子）
１６正極端子（電極端子）
１９貫通孔
２１集電電極
２２集電電極
２４第１導電部材
２５第２導電部材
３０外装フィルム
４０遮断機構
４１ピン 1 Secondary battery 10 Multilayer element
11 Negative electrode sheet
12 Positive electrode sheet
13 Separator 15 Negative terminal (electrode terminal)
16 Positive terminal (electrode terminal)
19 through-hole 21 current collecting electrode 22 current collecting electrode 24 first conductive member 25 second conductive member 30 exterior film 40 blocking mechanism 41 pin

Claims

A laminated element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are alternately laminated with a separator interposed therebetween;
An exterior film sealing the laminated element;
A secondary battery comprising a pair of electrode terminals that are electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet of the laminated element and extended to the outside of the exterior film,
Provided with a shut-off mechanism that shuts off the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element when the thickness in the laminating direction of the laminated element is larger than the thickness when charged to the maximum capacity. ,
In the laminated element, a through hole extending in the laminating direction is formed,
The blocking mechanism includes a conductive pin disposed inside the through hole, a first conductive member that is fixed to one outermost surface of the multilayer element and is in contact with one end of the pin; A second conductive member that is fixedly attached to the other outermost surface of the laminated element and is in contact with the other end of the pin,
The first conductive member is connected to a current collecting electrode that is electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet,
The secondary battery, wherein the second conductive member is connected to the electrode terminal having the same polarity as the current collecting electrode to which the first conductive member is connected.

A laminated element in which a negative electrode sheet and a positive electrode sheet are alternately laminated with a separator interposed therebetween;
An exterior film sealing the laminated element;
A secondary battery comprising a pair of electrode terminals that are electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet of the laminated element and extended to the outside of the exterior film,
Provided with a shut-off mechanism that shuts off the energization state between at least one of the pair of electrode terminals and the laminated element when the thickness in the laminating direction of the laminated element is larger than the thickness when charged to the maximum capacity. ,
In the laminated element, a through hole extending in the laminating direction is formed,
The blocking mechanism includes a conductive pin disposed inside the through-hole, a first conductive member fixedly provided on one outermost surface of the stacked element, and welded to one end of the pin; A second conductive member fixed to the other outermost surface of the laminated element and welded to the other end of the pin;
The first conductive member is connected to a current collecting electrode that is electrically connected to the negative electrode sheet or the positive electrode sheet,
The secondary battery, wherein the second conductive member is connected to the electrode terminal having the same polarity as the current collecting electrode to which the first conductive member is connected.