JP5582128B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は,電池ケースに発電要素を封入してなる二次電池に関する。さらに詳細には,電池ケース内に電流遮断機構(CID:Current Interrupt Device)を備える二次電池に関するものである。 The present invention relates to a secondary battery in which a power generation element is enclosed in a battery case. More specifically, the present invention relates to a secondary battery provided with a current interrupt device (CID: Current Interrupt Device) in a battery case.
従来より,密閉型の二次電池では,何らかの原因によって過充電状態となった場合,電池の内圧が通常状態の範囲より上昇してしまうことがある。そこで,多くの二次電池は,内圧の過上昇を回避するための安全弁を有している。この安全弁は,他の箇所より脆弱に形成されており,内圧が限度を超えて上昇した場合に破断して開弁し,電池内部に溜まったガスを排出する排出口となるものである。 Conventionally, in a sealed secondary battery, when an overcharge state is caused for some reason, the internal pressure of the battery may rise from the range of the normal state. Therefore, many secondary batteries have a safety valve for avoiding an excessive increase in internal pressure. This safety valve is formed more fragile than other parts, and when the internal pressure rises beyond the limit, it breaks and opens, and becomes a discharge port for discharging the gas accumulated in the battery.
さらに,通常状態の内圧よりは高く,安全弁の開弁圧よりは低い内圧で作動するCIDを備えた二次電池もある(例えば,特許文献1参照。)。本文献に記載されているCIDは,金属板を湾曲させた「ダイアフラム35」を有するものである。二次電池が過充電等によって内圧の高い状態となると,この「ダイアフラム35」が押し上げられて変形する。「ダイアフラム35」が変形すると,電極板に接続されている「接続金属34」とこの「ダイアフラム35」とが離れ,その間の導通が遮断される。これにより,この箇所で電流経路が遮断されるので,それ以上その電池が充放電されることはないとされている。
Furthermore, there is a secondary battery equipped with a CID that operates at an internal pressure that is higher than the internal pressure in the normal state and lower than the valve opening pressure of the safety valve (see, for example, Patent Document 1). The CID described in this document has a “
CIDが作動した場合,その電池は過充電状態となっていることがある。CIDの作動によって電流経路が遮断されているので,その電池に対してそれ以上の充放電はなされない。しかし,CIDが作動して過充電状態のままとなった電池を,例えばリサイクルするために安全に取り扱う手法は,確立されているとはいえない。特に,CIDは作動したが,安全弁は開弁はしていない状態となった二次電池の取扱は容易ではないという問題点があった。上記の特許文献には,CID作動後の二次電池の取扱についての記載はない。 When the CID is activated, the battery may be overcharged. Since the current path is interrupted by the operation of the CID, no further charge / discharge is performed on the battery. However, it cannot be said that a method for safely handling a battery that has been in an overcharged state after the CID is operated, for example, for recycling, has not been established. In particular, there is a problem that it is not easy to handle a secondary battery in which the CID is activated but the safety valve is not opened. In the above-mentioned patent document, there is no description about handling of the secondary battery after CID operation.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,CIDが作動した後,その電池を安全かつ容易に処分することのできる二次電池を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the problem is to provide a secondary battery that can be safely and easily disposed of after the CID is activated.
この課題の解決を目的としてなされた本発明の二次電池は,内部に発電要素を収容して密閉されている扁平角形の電池ケースと,電池ケースの内部で発電要素に接続されているとともに,一部が電池ケースの外部に突出している外部端子となっている端子部材と,電池ケースの一部に形成されている脆弱箇所である安全弁と,電池ケースの内部で端子部材に設けられ,電池の状態値が予め決めた作動閾値を超えて上昇した場合に,端子部材を,発電要素側の部分と外部端子側の部分とに分割して導通を遮断する電流遮断機構とを有し,端子部材には,安全弁の直下の位置まで延びた導電性の凸部が形成されており,その凸部は,端子部材における,電流遮断機構によって導通が遮断された場合に発電要素側となる部分に設けられているものである。 The secondary battery of the present invention, which has been made for the purpose of solving this problem, is connected to the power generation element inside the battery case with a flat rectangular battery case that contains the power generation element and is sealed inside, A terminal member that is an external terminal partly protruding outside the battery case, a safety valve that is a weak spot formed in a part of the battery case, and a terminal member provided inside the battery case, And a current interruption mechanism that divides the terminal member into a power generation element side part and an external terminal side part when the state value of the current rises exceeding a predetermined operating threshold, the member, the convex portion of the extended conductive to a position just below the safety valve is formed, the convex portion is in the terminal member, the portion to be the power generating element side when the conduction is cut off by the current interrupt device those are provided, et al. That.
本発明の二次電池によれば,電流遮断機構が作動すると,端子部材は,発電要素側の部分と外部端子側の部分とに分割される。つまり,この電流遮断機構による遮断動作は,一般的に,不可逆の動作である。そして本発明では,端子部材のうち,発電要素側となる部分には,安全弁の直下の位置まで延びる導電性の凸部が形成されている。つまり,安全弁の位置に電池ケースの外部から導電性の部材を挿入すれば,その部材と二次電池に形成されている導電性の凸部とを導通させることができる。その状態で,その導電性の部材と,電流遮断機構の設けられていない他極の端子とを接続させれば,この電池から放電させることができる。従って,電流遮断機構が作動した後,その電池を安全かつ容易に処分することができる。 According to the secondary battery of the present invention, when the current interruption mechanism is activated, the terminal member is divided into the power generation element side portion and the external terminal side portion. That is, the interruption operation by this current interruption mechanism is generally an irreversible operation. And in this invention, the electroconductive convex part extended to the position directly under a safety valve is formed in the part which becomes a power generation element side among terminal members. That is, if a conductive member is inserted from the outside of the battery case into the position of the safety valve, the member and the conductive convex portion formed on the secondary battery can be conducted. In this state, the battery can be discharged if the conductive member is connected to the terminal of the other electrode not provided with the current interruption mechanism. Therefore, after the current interruption mechanism is activated, the battery can be disposed of safely and easily.
さらに本発明では,状態値が電池ケース内の圧力値であることが望ましい。
あるいは,状態値としては,電池ケース内の温度,電池に流れる電流値等を使用することもできる。あるいは,これらの複数の状態値のいずれかによって動作する電流遮断機構に適用することもできる。
Furthermore, in the present invention, it is desirable that the state value is a pressure value in the battery case.
Alternatively, as the state value, a temperature in the battery case, a current value flowing through the battery, or the like can be used. Alternatively, the present invention can be applied to a current interrupting mechanism that operates according to any of these plurality of state values.
本発明の二次電池によれば,CIDが作動した後,その電池を安全かつ容易に処分することができる。 According to the secondary battery of the present invention, after the CID is activated, the battery can be disposed of safely and easily.
以下,本発明を具体化した形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,リチウムイオン二次電池等の密閉型で角形の二次電池に本発明を適用したものである。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a sealed prismatic secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
本形態の電池10は,扁平形のリチウムイオン二次電池である。本形態の電池10の概略構成を,図1と図2に示す。本形態の電池10は,ケース本体11と蓋材12とを接合してなる電池ケース13の内部に,帯状の電極板とセパレータとを重ねて平たく捲回した電極体15を収納したものである。電池ケース13は,図中奥行き方向に薄い,扁平な角型の金属製のケースである。ケース本体11は,図中で上側の一面のみが開口した箱状のものであり,その開口箇所は,蓋材12によって密閉されている。
The
電池10は,図1に示すように,正極端子21と負極端子22とを有している。正極端子21と負極端子22とはそれぞれ,電池ケース13の蓋材12から電池10の外部へ突出している。正極端子21は,正極内部端子31を介して,電池ケース13の内部の電極体15の正極板15aに接続されている。負極端子22は,負極内部端子32を介して,電池ケース13の内部の電極体15の負極板15bに接続されている。図2は,電池10を正極端子21側(図1中で左側)から見た側面図である。
The
蓋材12には,図1に示すように,その長手方向の中央部に安全弁35が形成されている。安全弁35は,蓋材12の厚みを部分的に薄くした箇所であり,他の箇所に比較して脆弱な箇所である。電池10の内圧が予め決まった安全弁35の開弁圧を超えて上昇した場合には,安全弁35が破壊されて内部に溜まったガス等が排出される。これにより,電池10の内圧を下げることができる。つまり,安全弁35の開弁圧が適切に設定されているので,電池10の内圧が上がりすぎることはない。
As shown in FIG. 1, the
本形態の電池10の通常の使用時には,その内圧は,安全弁35の開弁圧より低い予め決まった範囲内で使用状況に応じて変化する。以下では,この通常使用時の圧力範囲を通常圧という。そして,電池10は,図1に示すように,正極内部端子31と正極端子21との間に,CID37を有するものである。CID37は,電池10の内圧が予め決めた作動圧力を超えると作動し,CID37の箇所での電流経路を遮断するものである。CID37の作動圧力は,安全弁35の開弁圧より低く,通常圧の上限値より高い範囲内の値に設定されている。
During normal use of the
CID37は,一定以上の圧力を受けると変形する部材を内部に含み,その部材の変形によって電流経路が遮断される構造を有している。CID37の内部構造は,様々なものが従来より提案されており,それらの構造から適宜選択するものとしてもよい。例えば,前記した特許文献1に記載されているものとしてもよい。あるいは,本出願人が以前に出願した国際公開番号WO2010/146701A1に記載したものとすることもできる。本形態のCID37は,電池ケース13の内部で蓋材12の内面側に設けられている。そして,電池ケース13の内圧が作動圧力をこえると,CID37が作動し,正極内部端子31と正極端子21との間で電流経路が遮断される。
The
さらに本形態の正極内部端子31には,図1に示すように,放電用凸部39が形成されている。この放電用凸部39は,正極内部端子31と電気的に導通されており,蓋材12や電池ケース13とは導通されないように配置されている。放電用凸部39は,例えば,正極内部端子31としてその一部を突出した形状に製造したものを用いることによって得られる。あるいは,正極内部端子31とは別に放電用凸部39を作成し,これらを接合または取り付けることによって導通するようにしたものでも良い。
Furthermore, as shown in FIG. 1, the positive electrode
そして,放電用凸部39は,正極内部端子31のうち,CID37に接続されている箇所と電極体15の正極板15aに接続されている箇所との間の箇所に設けられている。本形態の放電用凸部39は,電池10の蓋材12の長手方向に沿って,少なくとも安全弁35の直下まで延びている。つまり,放電用凸部39は,安全弁35の範囲を蓋材12をなす面に直角に,電池10の内部に向かって延長した筒状の範囲内に,少なくともその一部が配置される。なお,電池10の通常の使用時においては,この放電用凸部39は,特別な役割を果たすことはない。
The
この電池10を使用中に何らかの原因で内圧が上昇し,通常圧の上限を超えて高くなってしまうことがあるかもしれない。そして,内圧がCID37の作動圧力を超えると,CID37が作動し,正極内部端子31と正極端子21との導通が遮断される。このようになると,電池10の外部に出ている正極端子21は,もはや電極体15の正極板15aとは導通していない。
While the
従って,CID37が作動した電池10は,正極端子21と負極端子22との間に電圧が印加されたとしても,電極体15には電圧は加わらないので,それ以上充電されるおそれはない。また,CID37が作動した電池10の正極端子21と負極端子22とを,電池ケース13の外部で単に接続したとしても,そのままでは放電することはできない。ただし,この状態でも,放電用凸部39は正極内部端子31の側にあるので,放電用凸部39と電極体15の正極板15aとの導通は維持されている。なお,CID37が作動した電池10は,そのまま再使用することはできない。
Therefore, even if a voltage is applied between the
CID37が作動した電池10は,たいてい過充電された状態となっている。CID37の作動後もさらに内圧が上昇して安全弁35の開弁圧を超えた場合には,内圧は下がっているかもしれないが,電気的には過充電された状態のままであることが多い。そのため,そのままでは取扱に相当の注意を要する。本形態の電池10は,CID37が作動
した後に,容易に放電させることができるものである。放電後の電池10は,取扱に特別の注意が必要とされることはない。
The
CID37が作動した本形態の電池10を放電させる場合には,図3に示すように,安全弁35に放電棒41を刺し,放電棒41と負極電極22とを抵抗42を介して通電させる。放電棒41は,この放電処理に使用されるものであり,導電性を有する棒状の部材である。また,抵抗42は,急激に大電流が流れることのないように,緩やかな放電をさせるための部材である。
When discharging the
安全弁35は開弁していれば貫通穴となっている。開弁していなくても,安全弁35は,他の箇所に比較して脆弱な箇所であり,放電棒41を差し込むことで容易に貫通させることができる。つまり,外部から開弁させることができる。従って,放電棒41を差し込むことは容易である。
If the
そして前述したように,安全弁35の直下には,放電用凸部39の一部が配置されている。従って,安全弁35から電池10の内部に差し込まれた放電棒41は,放電用凸部39に接触する。これにより,放電棒41は,正極内部端子31と導通される。従って,放電棒41と負極端子22とを導通させることにより,正極板15aと負極板15bとが導通されることとなり,電池10を強制的に放電させることができる。
As described above, a portion of the discharge
以上詳細に説明したように本形態の電池10は,正極内部端子31に導通され,安全弁35の直下まで延びる放電用凸部39を有している。従って,安全弁35の箇所から放電棒41を差し込むことにより,放電棒41と正極内部端子31とを容易に導通させることができる。CID37の作動によって,正極端子21と正極内部端子31との導通が遮断された場合に,放電棒41を差し込んで負極端子22と導通させれば,電池10を放電させることは容易である。従って,CID37が作動した電池10を安全かつ容易に処分することができる。
As described in detail above, the
なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,上記の形態では,正極端子21と正極内部端子31との間にCID37が設けられ,正極内部端子31に放電用凸部39を有しているとしたが,これらの構成を負極側に設けてもよい。また,放電用凸部39の一部を,安全弁の直下の位置に固定しておいてもよい。
In addition, this form is only a mere illustration and does not limit this invention at all. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof.
For example, in the above embodiment, the
10 電池
13 電池ケース
15 電極体
15a 正極板
21 正極端子
31 正極内部端子
35 安全弁
37 CID
39 放電用凸部
DESCRIPTION OF
39 Discharge convex part
Claims (2)
前記電池ケースの内部で前記発電要素に接続されているとともに,一部が前記電池ケースの外部に突出している外部端子となっている端子部材と,
前記電池ケースの一部に形成されている脆弱箇所である安全弁と,
前記電池ケースの内部で前記端子部材に設けられ,電池の状態値が予め決めた作動閾値を超えた場合に,前記端子部材を,前記発電要素側の部分と前記外部端子側の部分とに分割して導通を遮断する電流遮断機構とを有し,
前記端子部材には,前記安全弁の直下の位置まで延びた導電性の凸部が形成されており,
前記凸部は,前記端子部材における,前記電流遮断機構によって導通が遮断された場合に前記発電要素側となる部分に設けられていることを特徴とする二次電池。 A flat rectangular battery case that contains a power generation element and is sealed;
A terminal member that is connected to the power generation element inside the battery case and is an external terminal that partially protrudes outside the battery case;
A safety valve that is a weak spot formed in a part of the battery case;
Provided in the terminal member inside the battery case, and when the state value of the battery exceeds a predetermined operating threshold value, the terminal member is divided into a part on the power generation element side and a part on the external terminal side Current interruption mechanism for interrupting conduction,
The terminal member is formed with a conductive protrusion extending to a position directly below the safety valve,
The convex portion, the secondary battery, wherein said at terminal member, conduction by the current interrupt device has the been found provided on the power generating element side and become part if it is blocked.
前記状態値が前記電池ケース内の圧力値であることを特徴とする二次電池。 The secondary battery according to claim 1,
The secondary battery, wherein the state value is a pressure value in the battery case.
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