JP6553078B2 - 電池 - Google Patents

Description

本開示は、内圧が所定圧力に達したときに開口するガス排出口（排気弁）を備えた電池に関する。

内部短絡等による発熱で電池の内圧が上昇した場合に電池ケースの破裂等を防止すべく、電池ケースの底部又は封口体にガス排出口を備えた電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、熱暴走時のガス放出を安定的に行うために、電極体とガス排出口との間に配置される絶縁板の電極体側の面に突起部を設けると共に、特定の環状エーテル化合物を非水電解質に添加することが開示されている。

特開２０１４−０７２０５０号公報

ところで、電池ケースの底部に設けられたガス排出口は、封口体のガス排出機構と比べてガスの排出経路が短く単純であるため、効率良くガスを放出することが可能である。しかし、ガスの放出により電極体が移動して排出口に詰まる場合があり、スムーズな排気が阻害されるおそれがある。

本開示の一態様である電池は、電極体が収容される有底筒状のケース本体と、電極体とケース本体の底部との間に配置される底部絶縁板とを備え、ケース本体の底部には、電池内圧が所定圧力に達したときに開口するガス排出口が設けられており、底部絶縁板は、貫通孔を有し、当該絶縁板の総面積に対する貫通孔の面積の割合である開口率が１０％以上４０％以下であり、且つ２５℃におけるヤング率が１０ＧＰａ以上であることを特徴とする。

本開示の一態様である電池は、電池内部で発生したガスが外部に放出される際に、電極体がガス排出口に詰まることを抑制して、スムーズな排気を可能にする。

実施形態の一例である電池の断面図である。 図１に示す電池の底面図である。 図１に示す電池を構成する底側絶縁板の平面図である。 実施形態の他の一例である底側絶縁板の平面図である。 実施形態の他の一例である底側絶縁板の平面図である。 実施形態の他の一例である電池の断面図である。 開口したガス排出口からガスが放出される様子を示す図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態の一例について詳細に説明する。

実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１は、実施形態の一例である電池１０の断面図である。

電池１０は、電極体１３が収容される有底筒状のケース本体１１と、ケース本体１１の開口部を塞ぐ封口体１２とを備える。ケース本体１１及び封口体１２により、電池内部を密閉する電池ケースが構成される。ケース本体１１の底部１１ａには、電池内圧が所定圧力に達したときに開口するガス排気口２１が設けられている。図１に示す例では、封口体１２にもガス排出機構が設けられている。

電極体１３は、例えば正極１４と負極１５がセパレータ１６を介して巻回されてなる巻回型構造を有する。電極体１３は、正極１４に取り付けられた正極リード１７と、負極１５に取り付けられた負極リード１８とを有する。電池１０は、電極体１３とケース本体１１の底部１１ａとの間に配置される底部絶縁板１９と、電極体１３と封口体１２との間に配置される上部絶縁板２０とを備える。即ち、電極体１３は、２つの絶縁板によって上下から挟まれている。図１に示す例では、正極リード１７が上部絶縁板２０の貫通孔２０ａを通って封口体１２側に延び、負極リード１８が底部絶縁板１９の外側を通ってケース本体１１の底部１１ａ側に延びている。

正極１４は、例えば金属箔等の正極集電体と、正極集電体上に形成された正極活物質層とで構成される。正極集電体には、アルミニウムなどの正極１４の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極集電体は、例えば長尺状のシート形状を有し、その両面に正極活物質層が形成される。正極活物質層は、正極活物質の他に、導電材及び結着材を含むことが好適である。正極活物質は、例えばリチウム含有複合酸化物である。

負極１５は、例えば金属箔等の負極集電体と、負極集電体上に形成された負極活物質層とを備える。負極集電体には、銅やＳＵＳなどの負極１５の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極集電体は、例えば長尺状のシート形状を有し、その両面に負極活物質層が形成される。負極活物質層は、負極活物質の他に、結着剤を含むことが好適である。また、必要により導電材を含んでいてもよい。負極活物質は、例えば黒鉛である。

セパレータ１６には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ１６の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータは、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよい。

電解質は、例えば非水溶媒と、非水溶媒に溶解したリチウム塩等の電解質塩とを含む非水電解質である。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。

ケース本体１１は、例えば電極体１３と電解質を収容する有底円筒形状の金属製容器である。本実施形態では、負極リード１８がケース本体１１の底部１１ａの内面に溶接等で接続されており、ケース本体１１が負極端子となる。正極リード１７は、封口体１２のフィルタ２３の下面に溶接等で接続されており、フィルタ２３と電気的に接続された封口体１２のキャップ２７が正極端子となる。ケース本体１１と封口体１２との間には、ガスケット２８が配置されている。

ケース本体１１は、封口体１２が載せられる支持部２９を有することが好適である。支持部２９は、ケース本体１１の上部に形成され、ケース本体１１の内面の一部が内側に突出した形状を有し、突出した部分の上面で封口体１２を支持する。支持部２９は、ケース本体１１の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、例えばケース本体１１の側面部を外側からプレスして形成される。

封口体１２は、複数の部材を重ね合わせて構成されていることが好適である。本実施形態では、下から順に、フィルタ２３、下弁体２４、絶縁板２５、上弁体２６、及びキャップ２７を重ね合わせて封口体１２が構成されている。封口体１２を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有している。下弁体２４及び上弁体２６には、電池の内圧が上昇した時に破断する薄肉部（図示せず）が形成されている。キャップ２７は、封口体１２の最上部（最外部）に設けられる部材であって、正極端子として機能する。キャップ２７には、キャップ開口部２７ａが形成されている。

封口体１２を構成する各部材（絶縁板２５を除く）は、互いに電気的に接続されている。具体的には、フィルタ２３と下弁体２４が各々の周縁部で互いに接合されており、上弁体２６とキャップ２７も各々の周縁部で互いに接合されている。下弁体２４と上弁体２６は、各々の中央部で互いに接触しており、各周縁部の間には絶縁板２５が介在している。例えば、下弁体２４の中央部近傍が上弁体２６側に膨出し、上弁体２６の下面に接触している。各弁体の接触部分は、溶接等により接合されていることが好ましい。

本実施形態では、下弁体２４、上弁体２６、及びキャップ２７により封口体１２のガス排出機構が構成されている。電池１０の内圧が上昇すると、下弁体２４が薄肉部で破断し、これにより上弁体２６がキャップ２７側に膨れて下弁体２４から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇した場合には、上弁体２６が薄肉部で破断して、電池内部で発生したガスがキャップ開口部２７ａを通って外部へ排出される。キャップ開口部２７ａの開口面積は、例えば１０ｍｍ²〜２５ｍｍ²である（電池１０が１８６５０型である場合）。

以下、図２〜図５をさらに参照しながら、ケース本体１１の底部１１ａ及び底部絶縁板１９の構成について詳説する。図２は電池１０の底面図、図３は底部絶縁板１９を抜き出して示す平面図である。図４及び図５は、底部絶縁板１９の変形例である底部絶縁板１９ｘ，１９ｙを示す図である。

図２で例示するように、ケース本体１１の底部１１ａには、電池１０の内圧が所定圧力に達したときに開口するガス排出口２１が設けられている。本実施形態では、電池１０の内圧上昇時（熱暴走時）において、封口体１２のガス排出機構によりガスが放出されると共に、ガス排出口２１からもガスが放出される。なお、ガス排出口２１は、封口体１２のガス排出機構による排気が開始されると同時に、或いはガス排出機構よりも早く開口する設計とすることが好適である。

ケース本体１１の底部１１ａには、例えば環状の溝２２が形成され、溝２２に囲まれた部分がガス排出口２１となる。溝２２は、底面視Ｃ字形状等であってもよいが、内圧上昇時における破断性向上等の観点から、底面視真円形状に形成されることが好適である。溝２２は、例えば底部１１ａの外面側から形成された刻印である。ガス排出口２１は、複数設けられてもよいが、好ましくは底部１１ａの外面の真ん中に１つ設けられる。

ガス排出口２１の面積（ガス排出口２１が開口したときの開口面積）は、底部１１ａの面積に対して、好ましくは２０％〜６０％、より好ましくは２５％〜５０％である。ガス排出口２１の開口面積は、例えば５０ｍｍ²〜８０ｍｍ²であり（電池１０が１８６５０型である場合）、封口体１２のガス排出機構の開口面積よりも大きいことが好適である。ガス排出口２１の開口面積は、ガス排出機構の開口面積に対して２倍以上であることが好ましい。即ち、電池１０はケース本体１１の底部１１ａから優先的にガスを放出する構造を有する。本実施形態では、キャップ２７のキャップ開口部２７ａの開口面積が、ガス排出機構の開口面積となる。

底部絶縁板１９は、上記のように、電極体１３とケース本体１１の底部１１ａとの間に配置され（図１参照）、電極体１３の正極１４とケース本体１１との導通を防止する。さらに、底部絶縁板１９は、電池内部で発生したガスをガス排出口２１から外部に放出する際に、排気を阻害することなく電極体１３の移動を抑制する役割を果たす。本実施形態では、ケース本体１１が有底円筒形であるから、底部絶縁板１９は円板形状を有する。底部絶縁板１９の直径は、例えば底部１１ａの内面の直径よりやや小さい。

図２及び図３で例示するように、底部絶縁板１９は、底部絶縁板１９の中心αを含む範囲に形成される第１貫通孔１９ａと、第１貫通孔１９ａの周囲に複数形成される第２貫通孔１９ｂとを有する。貫通孔は、１つ（例えば第１貫通孔１９ａのみ）であってもよいが、好ましくは複数設けられる。

底部絶縁板１９は、開口率が１０％以上４０％以下であり、且つ２５℃におけるヤング率が１０ＧＰａ以上である。開口率とは、底部絶縁板１９の総面積（貫通孔が形成された部分を含む面積）に対する貫通孔の面積の割合である。ヤング率は、２５℃の温度条件で、圧縮法（例えば、オリエンテック製、テンシロン万能材料試験機）により測定される。以下特に断らない限り、ヤング率は２５℃における値を意味する。ヤング率の測定用サンプルは、底部絶縁板１９を所定の寸法にカットして作製してもよいし、底部絶縁板１９の構成材料と同じ材料を用いて別途作製してもよい。

底部絶縁板１９の厚みは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が特に好ましい。底部絶縁板１９の厚みの好適な一例は０．２ｍｍである。上部絶縁板２０の厚みは、例えば底部絶縁板１９の厚みと同程度である。

底部絶縁板１９の上記開口率は、第１貫通孔１９ａ及び第２貫通孔１９ｂの合計で、１０％以上４０％以下である。開口率は、１５％以上３５％以下が好ましく、２０％以上３０％以下がより好ましい。底部絶縁板１９の開口率が当該範囲内であれば、ガス排出口２１からガスが放出される際に排気を阻害することなく電極体１３の移動を抑制可能な強度を確保することができる。また、底部絶縁板１９のヤング率が高いほど、ガス放出時に底部絶縁板１９の破断、過度の変形等が発生し難くなり、電極体１３の飛び出しが抑制され易い。ヤング率の下限値は、好ましくは２０ＧＰａ以上、より好ましくは３０ＧＰａ以上であり、例えば上限値は２００ＧＰａである。

底部絶縁板１９は、上記ヤング率を有するものであれば特に限定されないが、好ましくは樹脂、例えば耐熱性の高い樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等）から構成され、特に好ましくはガラス繊維等の補強材を含む樹脂から構成される。補強材としては、シリカ、クレイ、マイカ等であってもよいが、好ましくはボロン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等である。底部絶縁板１９の構成材料の好適な一例は、ヤング率７０ＧＰａのガラス繊維強化フェノール樹脂（ガラスフェノール樹脂）である。上部絶縁板２０についても、ガラス繊維強化フェノール樹脂を用いてもよいが、材料コスト削減等の観点から、ポリプロピレン（ヤング率１．５ＧＰａ）等のポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。即ち、底部絶縁板１９のヤング率は、上部絶縁板２０のヤング率よりも高い。

第１貫通孔１９ａ及び第２貫通孔１９ｂの形状は、図４で例示するように各第２貫通孔１９ｂｘの形状が仮想円βの円周方向に沿って長く延びた長孔等であってもよいが、底部絶縁板１９の高強度化等の観点から、平面視略真円形状であることが好ましい。図４に示す例では、第１貫通孔１９ａは平面視真円形状を有する。以下では、図３に示すように全ての貫通孔が平面視真円形状を有するものとして説明する。

第１貫通孔１９ａは、上記のように、底部絶縁板１９の中心α（図３参照）を含む範囲、例えば底部絶縁板１９の真ん中に１つ形成されることが好適である。第１貫通孔１９ａは、ガスの通り道であると共に、負極リード１８を底部１１ａの内面に溶接する際に溶接棒を通す孔として利用される。図２に示す例では、第１貫通孔１９ａの中心とガス排出口２１の中心とが一致している。第１貫通孔１９ａの面積は、ガス排出口２１の面積よりも小さく、第１貫通孔１９ａの全体がガス排出口２１内に形成されている。

第１貫通孔１９ａの面積は、底部絶縁板１９の強度、ガスの流通性、溶接操作等を考慮して、貫通孔の総面積の１０％以上４５％以下であることが好ましく、１５％以上４０％以下がより好ましい。即ち、第２貫通孔１９ｂの面積は、貫通孔の総面積の５５％以上９０％以下が好ましく、６０％以上８５％以下がより好ましい。

第２貫通孔１９ｂは、上記のように、第１貫通孔１９ａの周囲に複数形成される。図３に示す例では、第１貫通孔１９ａよりも小さな６つの第２貫通孔１９ｂが形成されている。なお、第２貫通孔１９ｂの個数は特に限定されず、図５で例示するように４つであってもよい。図５に示す底部絶縁板１９ｙは、第１貫通孔１９ａを中心とする１つの同心円上に等間隔で配置された４つの第２貫通孔１９ｂｙを有している。第１貫通孔１９ａと複数の第２貫通孔１９ｂは、互いに連通しておらず、所定長さ離れて配置される。底部絶縁板１９の中心αから第２貫通孔１９ｂまでの長さは、後述するように、ガス排出口２１の直径Ｄ₂₁を考慮して設定されることが好ましく、第１貫通孔１９ａと第２貫通孔１９ｂとの間隔は、例えば第２貫通孔１９ｂの直径の０．５倍〜２．５倍である。

各第２貫通孔１９ｂは、第１貫通孔１９ａの周囲において、ランダムに形成されてもよいが、底部絶縁板１９の高強度化、ガスの流通性向上等の観点から、好ましくは第１貫通孔１９ａを中心とする１つの同心円上に等間隔で形成される。図３に示す例では、底部絶縁板１９の中心αを中心とする仮想円β上に、互いに同一形状、同一寸法を有する複数の第２貫通孔１９ｂが形成されている（底部絶縁板１９ｘ，１９ｙについても同様）。各第２貫通孔１９ｂ間の間隔は、例えば第２貫通孔１９ｂの０．５倍〜３倍程度である。

底部絶縁板１９の中心αから中心αに最も近い第２貫通孔１９ｂの内端縁までを半径として形成される円である仮想円γの直径Ｄγは、ガス排出口２１の直径Ｄ₂₁よりも小さいことが好適である（図２参照）。本実施形態では、仮想円γが全ての第２貫通孔１９ｂの内端縁を通っており、各第２貫通孔１９ｂの内端縁と中心αとの間隔はいずれも同一である。つまり、各第２貫通孔１９ｂの少なくとも一部は、ガス排出口２１内に形成される。具体的には、第２貫通孔１９ｂの３０％以上がガス排出口２１内に形成されることが好ましい。第１貫通孔１９ａとの距離をある程度確保でき強度面で問題がなければ、第２貫通孔１９ｂの全てがガス排出口２１内に形成されてもよい。

上記実施形態では、ガス排出機構を有する封口体１２を例示したが、図６で例示する電池１０ｚのように、キャップ２７にキャップ開口部２７ａが形成されておらず、ガス排出機構を有さない封口体１２ｚであってもよい。この場合、ケース本体１１の底部１１ａに設けられたガス排出口２１のみからガスが放出されるため、例えば封口体１２ｚ側に排気ダクト（図示せず）を設置する必要がない。

図７に示すように、上記構成を備えた電池１０によれば、電池内部で発生したガスがガス排出口２１から外部に放出される際に、底部絶縁板１９が電極体１３を押える蓋として機能する。ガスの放出時において、底部絶縁板１９は破断、過度の変形等を起こすことなく、電極体１３の移動を抑制して電極体１３の飛び出しを防止する。これにより、電極体１３がガス排出口２１に詰まることが抑制され、スムーズな排気が可能となる。

以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
［正極の作製］
ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶｄＦ)とを、９５：２．５：２．５の重量比で混合した。当該混合物に分散媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加した後、混合機（プライミクス社製、Ｔ．Ｋ．ハイビスミックス）を用いて攪拌し、正極合材スラリーを調製した。続いて、正極集電体であるアルミニウム箔上に正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延ローラにより圧延した。こうして、アルミニウム箔の両面に厚み６０μｍ、合材密度３．５ｇ／ｃｍ³の正極合材層が形成された正極を作製した。

［負極の作製］
人造黒鉛（平均粒径１０μｍ、ＢＥＴ比表面積３ｍ²／ｇ）と、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを、９７．５：１．０：１．５の重量比で混合し、水を添加した。これを混合機（プライミクス製、Ｔ．Ｋ．ハイビスミックス）を用いて攪拌し、負極合材スラリーを調製した。次に、負極集電体である銅箔上に負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延ローラにより圧延した。こうして、銅箔の両面に厚み７５μｍ、合材密度１．７ｇ／ｃｍ³の負極合材層が形成された負極を作製した。

［非水電解液の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、３：７の体積比で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌとなるように添加して非水電解液を調製した。

［電池の作製］
上記正極にアルミニウムリードを、上記負極にニッケルリードをそれぞれ取り付け、ポリエチレン製のセパレータを介して正極及び負極を渦巻き状に巻回することにより巻回型の電極体を作製した。この電極体を、外径１８．１ｍｍ、長さ６５ｍｍ、厚さ０．１３ｍｍのニッケルメッキを施した炭素鋼からなる円筒形のケース本体に収容し、上記非水電解液を注入した後、ガスケット及び封口体によりケース本体の開口部を封口して１８６５０型の電池（リチウムイオン二次電池）を作製した。ケース本体の底部には、外側から直径１２ｍｍの環状（真円形状）に、深さ０．２ｍｍの刻印（溝）が形成されている。底部の刻印に囲まれた部分がガス排出口である。なお、封口体は、ガス排出機構を有していない。

ケース本体の底部と電極体との間には、底部絶縁板Ａ１を配置した。

底部絶縁板Ａ１の詳細は、下記の通りである。

直径：１６．８ｍｍ、厚み：０．２ｍｍ
材質：ガラス繊維強化フェノール樹脂
ヤング率：７０ＧＰａ
貫通孔の形状、個数、及び配置：図３参照。底部絶縁板Ａ１の中心に直径５ｍｍの第１貫通孔が形成され、その周囲に直径３ｍｍの８つの第２貫通孔が等間隔で形成されている。各第２貫通孔の中心を通る仮想円βの直径は５．５ｍｍである。

開口率：２８％、第１貫通孔と第２貫通孔の面積比は３２％：６８％である。

封口体と電極体との間には、ヤング率１．５ＧＰａ、ポリプロピレン製の上部絶縁板（直径：１６．８ｍｍ、厚み：０．２ｍｍ）を配置した。上部絶縁板は、正極リードを通す貫通孔を有する。

＜実施例２＞
底部絶縁板Ａ１の代わりに、底部絶縁板Ａ２を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。

底部絶縁板Ａ２の詳細は、下記の通りである。

直径：１６．８ｍｍ、厚み：０．２ｍｍ
材質：ガラス繊維強化フェノール樹脂
ヤング率：７０ＧＰａ
貫通孔の形状、個数、及び配置：図３参照。底部絶縁板Ａ２の中心に直径４ｍｍの第１貫通孔が形成され、その周囲に直径３ｍｍの６つの第２貫通孔が等間隔で形成されている。各第２貫通孔の中心を通る仮想円βの直径は５．５ｍｍである。

開口率：２５％、第１貫通孔と第２貫通孔の面積比は２３％：７７％である。

＜実施例３＞
底部絶縁板Ａ１の代わりに、底部絶縁板Ａ３を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。

底部絶縁板Ａ３の詳細は、下記の通りである。

直径：１６．８ｍｍ、厚み：０．２ｍｍ
材質：ガラス繊維強化フェノール樹脂
ヤング率：７０ＧＰａ
貫通孔の形状、個数、及び配置：図５参照。底部絶縁板Ａ３の中心に直径４ｍｍの第１貫通孔が形成され、その周囲に直径２．５ｍｍの４つの第２貫通孔が等間隔で形成されている。各第２貫通孔の中心を通る仮想円βの直径は５．２５ｍｍである。

開口率：１５％、第１貫通孔と第２貫通孔の面積比は３９％：６１％である。

＜比較例１＞
底部絶縁板Ａ１の代わりに、底部絶縁板Ｒ１を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。

底部絶縁板Ｒ１の詳細は、下記の通りである。

直径：１６．８ｍｍ、厚み：０．２ｍｍ
材質：ポリプロピレン
ヤング率：１．５ＧＰａ
貫通孔の形状、個数、及び配置：底部絶縁板Ｒ１の中心に直径４ｍｍの貫通孔が１つ形成されている。

開口率：６％
＜比較例２＞
底部絶縁板Ａ１の代わりに、底部絶縁板Ｒ２を用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で電池を作製した。

底部絶縁板Ｒ２の詳細は、下記の通りである。

直径：１６．８ｍｍ、厚み：０．２ｍｍ
材質：ガラス繊維強化フェノール樹脂
ヤング率：７０ＧＰａ
貫通孔の形状、個数、及び配置：図３参照。底部絶縁板Ｒ２の中心に直径７ｍｍの貫通孔が形成され、その周囲に直径３．３ｍｍの６つの貫通孔が等間隔で形成されている。各第２貫通孔の中心を通る仮想円βの直径は５．５５ｍｍである。

開口率：４１％、第１貫通孔と第２貫通孔の面積比は４３％：５７％である。

実施例１〜３及び比較例１，２の各電池について、以下の方法で釘刺し試験における電極体の飛び出しの有無を評価した。評価結果は、底部絶縁板の特性と共に、表１に示した。

［釘刺し試験］
下記の手順で、満充電状態の各電池について釘刺し試験を行った。
（１）環境温度２５℃にて、１．０Ｃ（２６００ｍＡ）の定電流で電池電圧が４．２Ｖになるまで充電を行い、その後定電圧で電流値が０．０５Ｃ（１３０ｍＡ）になるまで充電を引き続き行った。
（２）電池温度が６５℃の環境下で、電池の側面中央部に３ｍｍφの太さの丸釘の先端を接触させ、８０ｍｍ／ｓｅｃの速度で電池の直径方向に丸釘を突き刺し、丸釘が完全に電池を貫通した時点で丸釘の突き刺しを停止させた。
（３）ケース本体の底部に設けられたガス排出口が開口して電池内部で発生したガスが放出された後、電極体の飛び出しの有無を確認した。

表１に示すように、実施例１〜３の電池では、ガス排出口からの電極体及び底部絶縁板の飛び出しが発生しなかった。一方、比較例１，２の電池では、ガス排出口から電極体及び底部絶縁板が電池外部に大きく飛び出し、電極体によりガス排出口が塞がれていた。なお、実施例の底部絶縁板は、比較例の底部絶縁板と比べて変形の程度が大幅に小さかった。つまり、実施例の電池では、底部絶縁板がガス放出時に電極体を押える蓋として機能し、これにより電極体の飛び出しが防止された。

本発明は、電池に利用できる。

１０ 電池
１１ ケース本体
１１ａ 底部
１２ 封口体
１３ 電極体
１４ 正極
１５ 負極
１６ セパレータ
１７ 正極リード
１８ 負極リード
１９ 底部絶縁板
１９ａ 第１貫通孔
１９ｂ 第２貫通孔
２０ 上部絶縁板
２０ａ 貫通孔
２１ ガス排出口
２２ 溝
２３ フィルタ
２４ 下弁体
２５ 絶縁板
２６ 上弁体
２７ キャップ
２７ａ キャップ開口部
２８ ガスケット
２９ 支持部
α 底部絶縁板の中心
β，γ 仮想円

Claims (7)

1. 電極体が収容される有底筒状のケース本体と、
   前記電極体と前記ケース本体の底部との間に配置される底部絶縁板と、
   を備え、
   前記ケース本体の底部には、電池内圧が所定圧力に達したときに開口するガス排気口が設けられており、
   前記底部絶縁板は、貫通孔を有し、当該絶縁板の総面積に対する前記貫通孔の面積の割合である開口率が１０％以上４０％以下であり、且つ２５℃におけるヤング率が１０ＧＰａ以上である、電池。
2. 前記貫通孔は、前記底部絶縁板の中心を含む範囲に形成された第１貫通孔と、前記第１貫通孔の周囲に複数形成された第２貫通孔とを含む、請求項１に記載の電池。
3. 前記各第２貫通孔は、前記第１貫通孔を中心とする１つの同心円上に等間隔で形成される、請求項２に記載の電池。
4. 前記底部絶縁板の中心から当該中心に最も近い前記第２貫通孔の内端縁までを半径として形成される円の直径が、前記ガス排気口の直径よりも小さい、請求項２又は３に記載の電池。
5. 前記第１貫通孔の面積は、前記貫通孔の総面積の１０％以上４５％以下である、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電池。
6. ガス排出機構を有し、前記ケース本体の開口部を塞ぐ封口体と、
   前記電極体と前記封口体との間に配置される上部絶縁板と、
   を備え、
   前記底部絶縁板のヤング率は、前記上部絶縁板のヤング率よりも高い、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池。
7. 前記ガス排気口の開口面積は、前記封口体の前記ガス排出機構の開口面積よりも大きい、請求項６に記載の電池。

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