JP6731580B2 - 円筒形リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
開口面積比=貫通孔面積/(リング面積+貫通孔面積)
により求められる。
図1および図2を参照しながら本発明の円筒形リチウム二次電池の一実施形態の構成を説明する。
[正極の作製]
正極活物質のコバルト酸リチウムと、アセチレンブラック粉末と、ポリフッ化ビニリデンとを、質量比で95:2.5:2.5の割合になるように、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液中で混練し正極合剤スラリーを調製した。次いで、この正極合剤スラリーを、アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布し、乾燥させ、圧延ローラにより圧延することにより正極12を作製した。
負極活物質の人造黒鉛と、カルボキシメチルセルロースナトリウムと、スチレン−ブタジエンゴムとを98:1:1の質量比で水溶液中において混合し、負極合剤スラリーを調製した。次いで、この負極合剤スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布し、乾燥させ、圧延ローラにより圧延することにより負極11を得た。
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とジエチルカーボネート(DEC)とを、3:5:2の体積比で混合した混合溶媒に対し、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0モル/リットルの濃度になるように溶解させて、非水電解液を調製した。
SUS板材をプレス加工して成型した上蓋2(外径:3.9mm、厚み:0.1mm)と下蓋3(外径:3.9mm、厚み:0.1mm)、変性ポリプロピレン(厚み:25μm)/アルミニウム箔(厚み:25μm)/変性ポリプロピレン(厚み:25μm)の三層ラミネート材をプレス加工して成型したフィルム状の弁体4(外径:3.5mm、厚み:75μm)、およびSUS板材をプレス加工して成型してリング1(外径:3.5mm、厚み:0.2mm)を得た。
電極群の作製には、正極を1枚、負極1枚、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ2枚を用いた。まず、正負極それぞれにリードを取り付け、正極12と負極11とをセパレータ13を介して互いに絶縁した状態で対向させ、巻き芯を用いて渦巻き状に巻回して電極群23を作製した。
突起の数を2個とし、リングの開口面積比、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池2とした。
突起の数を6個とし、リングの開口面積比、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池3とした。
突起の数を8個とし、リングの開口面積比、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池4とした。
突起の数を1個とし、リングの開口面積比、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池5とした。
突起の数を0個とし、リングの開口面積比を電池1と同様にして作製した電池を電池6とした。
電池ケース外径を10mmとし、リングの開口面積比、突起の数、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池7とした。
電池ケース外径を18mm、電池高さを65mmとし、リングの開口面積比、突起の数、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池8とした。
リングの開口面積比を0.2とし、突起の数、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池9とした。
リングの開口面積比を0.7とし、突起の数、突起の先端角度、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池10とした。
リングの開口面積比を0.1、突起の高さを0.24mmとし、突起の数、突起の先端角度を電池1と同様にして作製した電池を電池11とした。
突起の先端角度を30°とし、リングの開口面積比、突起の数、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池12とした。
突起の先端角度を60°とし、リングの開口面積比、突起の数、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池13とした。
突起の先端角度を120°とし、リングの開口面積比、突起の数、突起高さを電池1と同様にして作製した電池を電池14とした。
突起の先端角度を150°、突起の高さを0.24mmとし、リングの開口面積比、突起の数を電池1と同様にして作製した電池を電池15とした。
突起の高さを0.2mmとし、リングの開口面積比、突起の数、突起の先端角度を電池1と同様にして作製した電池を電池16とした。
突起の高さを0.5mmとし、リングの開口面積比、突起の数、突起の先端角度を電池1と同様にして作製した電池を電池17とした。
突起の高さを0.8mmとし、リングの開口面積比、突起の数、突起の先端角度を電池1と同様にして作製した電池を電池18とした。
作製した電池の電池ケース下面に電池ケース底穴を設け、電池ケース底穴を包み密閉するように、圧力表示器を備えた加圧器を接続し、ガス又は液体を用い電池ケース底穴から電池ケース14の内側を加圧し、弁体4が開裂した際の圧力表示器の表示値を作動圧とした。
1a 貫通孔
1b 突起
1c 突起の高さ
1d 稜線
1e 半円形状の接線
1f 突起先端角度
2 上蓋
2a 上蓋内高さ
3 下蓋
4 弁体
5 封口体
10 円筒形リチウムイオン二次電池
11 負極
12 正極
13 セパレータ
14 電池ケース
19 負極リード
20 正極リード
21 開口部
22 ガスケット
23 電極群
Claims (9)
- 正極と負極との間にセパレータを介して巻回または積層して構成した電極群と、電解液とを電池ケースに収容し、封口体によって封口した円筒形リチウムイオン二次電池であって、
前記電池ケースの外径が10mm以下であり、
前記封口体が、貫通孔を有するリングと、前記リングの貫通孔を塞ぐように設置されたシート状あるいはフィルム状の弁体とを有し、電池内部が所定圧力に達したときに前記弁体が開裂する安全機構を備え、
前記リングが、貫通孔内方に向かって突出する複数の突起を有し、
前記突起が、直線の稜線で構成され、
前記突起の下面が前記弁体と当接した円筒形リチウムイオン二次電池。 - 前記貫通孔の開口面積比が0.2以上、0.7以下である請求項1に記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記リングの材質が、金属、セラミックスおよび金属化合物からなる群より選択される少なくとも一種である請求項1または2に記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記弁体が、樹脂と金属の積層体である請求項1〜3のいずれかに記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記リングが、2個以上、8個以下の突起を有する請求項1〜4のいずれかに記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記突起が、回転対称に配置されている請求項1〜5のいずれかに記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記突起の先端角度が、60°以上、120°以下である請求項1〜6のいずれかに記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記突起の高さが、0.25mm以上、2.5mm以下である請求項1〜7のいずれかに記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
- 前記所定圧力が、1MPa以上、10MPa以下である請求項1〜8のいずれかに記載の円筒形リチウムイオン二次電池。
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