JP5523832B2 - 優れた安全性を発揮する電気化学素子 - Google Patents
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Description
LG社のリチウムイオン円筒形二次電池(商品名:ICP18650、2400mAh)を用いた。この時に用いられた電池は、正極活物質としてLiCoO2、負極活物質としてグラファイト、分離膜としてポリプロピレン材質の分離膜を用い、直径3mm、長さ5.75cmのステンレス材質のセンターピンを用いた。
図2に示すパターン1のようなエンボス形態の突出部が均一に分布されているステンレス材質の板状基材を円筒形に曲げて製造したセンターピン14を用いた以外は、比較例1と構成要素が同様な電池を組立てた。このとき、板状基材の厚さは0.3mm、エンボス形態の突出部の高さは0.3mmである。
比較例1及び実施例1で製造したリチウムイオン円筒形電池を4.2Vだけ充電させた後、圧壊試験(crushing test)を実施した。
1: 負極, 2: 正極,
3: 分離膜, 4: 絶縁板,
5: 電池缶, 6: 封合ガスケット,
7: キャップ, 8: 安全弁装置,
9: PCT素子, 10: 負極集電体,
11: 正極集電体, 12: 負極タブ,
13: 正極タブ, 14: センターピン,
100: 管状の第1の部材, 200: 外部露出状の第2の部材
Claims (27)
- 巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において巻回中心に挿入されるセンターピンであって、
2つ以上のエンボス形態の突出部が形成されている板状基材を、管状に巻回して製造し、
前記管状に巻回した板状基材において軸方向に向かい合う2つの対辺が、外部から所定以上の圧力が加えられる時、その端部が突出されて隣接している部材を各対辺に対応するように一直線上に破裂させるものであり、
前記エンボス形態の突出部がエンボス加工機構を用いて得られることを特徴とする、センターピン。 - 巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において巻回中心に挿入されるセンターピンであって、
2つ以上のエンボス形態の突出部が形成されている板状基材を、管状に巻回して製造し、
前記エンボス形態の突出部がセンターピンの外周面に形成されており、
前記突出部が外部から所定以上の圧力が加えられる時、分離膜を破裂させるものであり、
前記エンボス形態の突出部がエンボス加工機構を用いて得られることを特徴とする、センターピン。 - 巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において巻回中心に挿入されるセンターピンであって、
2つ以上のエンボス形態の突出部が形成されている板状基材を、管状に巻回して製造し、
前記エンボス形態の突出部がセンターピンの外周面に形成されており、
前記突出部が外部から所定以上の圧力が加えられる時、第1の分離膜、第1の電極板及び第2の分離膜を破裂させるものであり、
前記エンボス形態の突出部がエンボス加工機構を用いて得られることを特徴とする、センターピン。 - 巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において巻回中心に挿入されるセンターピンであって、
2つ以上のエンボス形態の突出部が形成されている板状基材を、管状に巻回して製造し、
前記センターピンが、前記管状に巻回した板状基材で形成された第1の部材と、前記第1の部材の一側面に物理的に連結しており、前記ケースの外部に露出される第2の部材とを備えてなり、
前記第1の部材及び第2の部材が、それぞれ独立的に電気伝導性及び熱伝導性を有する材質からなるものであり、
前記エンボス形態の突出部がエンボス加工機構を用いて得られることを特徴とする、センターピン。 - 前記管状の第1の部材の中心軸が、前記第2の部材の一表面に垂直に配置されることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載のセンターピン。
- 前記突出部が、板状基材の全面に均一に分布されていることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載のセンターピン。
- 巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において巻回中心に挿入されるセンターピンであって、
所定形態の2つ以上の不連続な破断線が形成されている板状基材を、管状に巻回して製造し、
前記破断線が形成されている板状基材を管状に巻回する時又はその以前に、前記破断線の境界部にある板状基材の一部が突出部を形成することを特徴とする、センターピン。 - 前記各破断線が、2つ以上の直線の組合、一つの曲線、2つ以上の曲線の組合、又は直線及び曲線の組合であることを特徴とする、請求項7に記載のセンターピン。
- 前記エンボス形態の突出部又は破断線により形成される突出部が、センターピンの内周面、外周面又は両方に形成されることを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載のセンターピン。
- 前記管状に巻回した板状基材において軸方向に向かい合う2つの対辺が、重畳しないように互いに接触又は離隔されて向かい合うことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載のセンターピン。
- 前記管状に巻回した板状基材において軸方向に向かい合う2つの対辺が、外部から所定以上の圧力が加えられる時、その端部が突出されて隣接している部材を各対辺に対応するように一直線上に破裂させることを特徴とする、請求項7に記載のセンターピン。
- 前記破断線により形成される突出部がセンターピンの外周面に形成されており、
前記突出部が外部から所定以上の圧力が加えられる時、分離膜を破裂させることを特徴とする、請求項7に記載のセンターピン。 - 前記破断線により形成される突出部がセンターピンの外周面に形成されており、
前記突出部が外部から所定以上の圧力が加えられる時、第1の分離膜、第1の電極板及び第2の分離膜を破裂させることを特徴とする、請求項7に記載のセンターピン。 - 前記センターピンが、前記管状に巻回した板状基材で形成された第1の部材と、前記第1の部材の一側面に物理的に連結しており、前記ケースの外部に露出される第2の部材とを備えてなり、
前記第1の部材及び第2の部材が、それぞれ独立的に電気伝導性及び熱伝導性を有する材質からなることを特徴とする、請求項7に記載のセンターピン。 - 前記管状の第1の部材の中心軸が、前記第2の部材の一表面に垂直に配置されることを特徴とする、請求項14に記載のセンターピン。
- 前記突出部が、板状基材の全面に均一に分布されていることを特徴とする、請求項7に記載のセンターピン。
- 第1の分離膜、第1の電極タブが具備された第1の電極板、第2の分離膜及び第2の電極タブが具備された第2の電極板が積層された後に巻回された巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において、請求項7〜16の何れか一項に記載のセンターピンが巻回型電極組立体の巻回中心に挿入されることを特徴とする、電気化学素子。
- 第1の分離膜、第1の電極タブが具備された第1の電極板、第2の分離膜及び第2の電極タブが具備された第2の電極板が積層された後に巻回された巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において、
巻回型電極組立体がケース内に受納された電気化学素子において巻回中心に挿入されるセンターピンであって、
2つ以上のエンボス形態の突出部が形成されている板状基材を、管状に巻回して製造されるセンターピンが巻回型電極組立体の巻回中心に挿入され、
前記エンボス形態の突出部がエンボス加工機構を用いて得られることを特徴とする、電気化学素子。 - 前記センターピンが、エンボス形態の突出部又は破断線により形成される突出部がセンターピンの外周面に形成されており、電極端子と絶縁されており、
外部から所定以上の圧力が加えられる時、前記突出部により第1の分離膜、第1の電極板及び第2の分離膜を破裂させることで、1つ以上の短絡を意図的に発生させることを特徴とする、請求項17又は18に記載の電気化学素子。 - 前記センターピンが、エンボス形態の突出部又は破断線により形成される突出部がセンターピンの外周面に形成されており、電気伝導性を有する材質からなり、第2の電極板に具備された第2の電極タブと電気的に連結しており、
通常はセンターピンが第1の分離膜により第1の電極板と絶縁されていて、外部から所定以上の圧力が加えられる時、前記突出部により前記第1の分離膜を破裂させることで、1つ以上の短絡を意図的に発生させることを特徴とする、請求項17又は18に記載の電気化学素子。 - 前記ケースが、巻回型電極組立体を受納する缶と、前記缶を密封するキャップとを備える組立体であって、前記缶は電気伝導性を有する材質からなり、前記第2の電極タブ又はセンターピンと電気的に連結している第2の電極端子の役割を遂行することができることを特徴とする、請求項20に記載の電気化学素子。
- 前記センターピン及び缶が、熱伝導性を有する材質からなることを特徴とする、請求項21に記載の電気化学素子。
- 前記センターピンが、ケースの外部に露出されており、電気伝導性及び熱伝導性を有する材質からなる構造体と物理的に連結していることを特徴とする、請求項22に記載の電気化学素子。
- 前記エンボス形態の突出部が、センターピンの内周面、外周面又は両方に形成されることを特徴とする、請求項18に記載の電気化学素子。
- 前記管状に巻回した板状基材において軸方向に向かい合う2つの対辺が、重畳しないように互いに接触又は離隔されて向かい合うことを特徴とする、請求項18に記載の電気化学素子。
- 前記管状に巻回した板状基材において軸方向に向かい合う2つの対辺が、外部から所定以上の圧力が加えられる時、その端部が突出されて隣接している部材を各対辺に対応するように一直線上に破裂させることを特徴とする、請求項18に記載の電気化学素子。
- 前記突出部が、板状基材の全面に均一に分布されていることを特徴とする、請求項18に記載の電気化学素子。
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