JP6823925B2 - 電池、電池パックおよび電子機器 - Google Patents
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Description
特許文献2では、絶縁板の周縁から溶接用開孔に至るまで負極集電タブが延設されており、この負極集電タブに対応する位置に存在する電解液浸透用開孔の直径が、負極集電タブの幅よりも小さくなるように構成されているリチウムイオン電池が提案されている。また、絶縁板における開口率を24%以上にすることが提案されている。
特許文献3では、中央に電解液を注入するための注液口を設け、この両側に正極リードを引き出すための対称形の切り欠き部を設け、さらに作業用の一対の打ち抜き穴を設けた上部絶縁板が提案されている。
1.第1の実施形態(円筒型電池の例)
2 第2の実施形態(電池パックおよび電子機器の例)
3 第3の実施形態(蓄電システムの例)
4 第4の実施形態(電動車両の例)
[概要]
近年、円筒型の非水二次電池(以下単に「電池」という。)の高容量化および高出力化に伴い、電池に対して異常な熱が加えられたときに電極から発生するガス量が増加している。また、高容量化および高出力化に伴い、電極体の内径が小径化されているため、電池のトップへのガス逃げ性が低下している。このため、高容量および高出力の電池では、過充電状態などにおいて異常な熱が加えられたときに、電池側面にてガス圧力が異常に高まり、電池側面が破裂するおそれがある。なお、本明細書において、電池の両端部のうち缶底側を「ボトム」といい、それとは反対側を「トップ」という。
以下、図1を参照しながら、本技術の第1の実施形態に係る電池の一構成例について説明する。この電池は、例えば、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム(Li)の吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された電子素子としての電極体20を有している。電池缶11は、ニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、電解質としての電解液が注入され、正極21、負極22およびセパレータ23に含浸されている。また、電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12、13がそれぞれ設けられている。
電池缶11は、底部としての缶底11Btを有している。缶底11Btは、当該缶底11Btを垂直な方向から見ると、図2Aに示すように円形状を有している。缶底11Btの両面のうち電池缶11の内側となる面(以下単に「缶底11Btの内側面」という。)は、図2A、図2Bに示すように、開裂弁として1つの溝11Gvを有していることが好ましい。缶底11Btが溝11Gvを有することで、電池のボトムのガス圧力が異常に上昇した場合に、缶底11Btの溝11Gvが開裂し、ガスを外に逃がすことができる。したがって、電池の安全性を更に向上することができる。
トップ側の絶縁板12は、当該絶縁板12の主面と電極体20のトップ側端面とが対向するようにして、電極体20のトップ側端面に設けられている。絶縁板12は、円盤状を有し、その外径は電池缶11の内径とほぼ同一である。絶縁板12は、当該絶縁板12の厚さ方向に貫通する中心孔12Aを有している。中心孔12Aは、組み立てられた電池内において電極体20の中心孔20Aと重なる。中心孔12Aは、電極体20の側面にてガスが発生した際には、電極体20の側面から電池のボトムを介して電極体20の中心孔20Aに流れ込んだガスを、中心孔20Aから電池のトップに誘導するための誘導路として機能する。絶縁板12は、当該絶縁板12の厚さ方向に貫通し、電解液を挿通可能な1または複数の注入孔をさらに有していてもよい。絶縁板12の材料としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
ボトム側の絶縁板13は、当該絶縁板13の主面と電極体20のボトム側端面とが対向するようにして、電極体20のボトム側端面に設けられている。絶縁板13は、図3Aに示すように、円盤の外周を複数箇所切り欠いた形状を有している。具体的には、絶縁板13は、当該絶縁板13の厚さ方向に貫通する孔(第2孔部)13Aと、周縁に設けられた複数の切り欠き部13Bとを有している。負極タブ26の一端部は、図3Bに示すように、組み立てられた電池内において電極体20の中心孔20Aおよび絶縁板13の孔13Aと重なるように絶縁板13と缶底11Btとの間に設けられ、缶底11Btに電気的に接続されている。絶縁板13の材料としては、絶縁板12と同様の材料が挙げられる。
開口率Ra=(((2つの中央開口部13Acの面積SAの合計)+(複数の切り欠き部13Bの面積SBの合計))/(仮想円13Cの面積))×100[%]
但し、各面積は、電極体20のボトム側端面に垂直な方向からみたとき面積である。また、仮想円13Cは、切り欠き部13Bが設けられていないと仮定したときの絶縁板13の外形を意味する。通常、仮想円13Cは、絶縁板13の頂部に外接する外接円となる。
中央開口部13Acの開口率Rb=((2つの中央開口部13Acの面積SAの合計)/(仮想円13Cの面積))×100[%]
正極21は、図4に示すように、例えば、正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、電極反応物質であるリチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層21Bは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも1種を用いることができる。
正極活物質としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素(O)とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式(A)に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式(B)に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式(C)、式(D)もしくは式(E)に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式(F)に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式(G)に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2、LiaCoO2(a≒1)、LibNiO2(b≒1)、Lic1Nic2Co1-c2O2(c1≒1,0<c2<1)、LidMn2O4(d≒1)あるいはLieFePO4(e≒1)などがある。
(但し、式(A)中、M1は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)を除く2族〜15族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Xは、酸素(O)以外の16族元素および17族元素のうち少なくとも1種を示す。p、q、y、zは、0≦p≦1.5、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、−0.10≦y≦0.20、0≦z≦0.2の範囲内の値である。)
(但し、式(B)中、M2は、2族〜15族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。a、bは、0≦a≦2.0、0.5≦b≦2.0の範囲内の値である。)
(但し、式(C)中、M3は、コバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。f、g、h、jおよびkは、0.8≦f≦1.2、0<g<0.5、0≦h≦0.5、g+h<1、−0.1≦j≦0.2、0≦k≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、fの値は完全放電状態における値を表している。)
(但し、式(D)中、M4は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。m、n、pおよびqは、0.8≦m≦1.2、0.005≦n≦0.5、−0.1≦p≦0.2、0≦q≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、mの値は完全放電状態における値を表している。)
(但し、式(E)中、M5は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。r、s、tおよびuは、0.8≦r≦1.2、0≦s<0.5、−0.1≦t≦0.2、0≦u≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、rの値は完全放電状態における値を表している。)
(但し、式(F)中、M6は、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。v、w、xおよびyは、0.9≦v≦1.1、0≦w≦0.6、3.7≦x≦4.1、0≦y≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、vの値は完全放電状態における値を表している。)
(但し、式(G)中、M7は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)およびジルコニウム(Zr)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。zは、0.9≦z≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、zの値は完全放電状態における値を表している。)
LivNiwM8xM9yOz ・・・(H)
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0.8≦w≦1、0≦x≦0.2、0≦y≦0.2、0<z<3であり、M8およびM9は、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル(PAN)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも1種が用いられる。
導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
負極22は、図4に示すように、例えば、負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル(PAN)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも1種が用いられる。
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも、化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。
セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
図5を参照して、上述の構成を有する電池の外周面に対して異常な熱が加えられたときの発生ガスの流れについて説明する。まず、外部から電池の外周面に対して異常な熱が加えられると、加熱部やその周辺などの電極からガスが発生し、発生したガスは電極体20の外周面と電池缶11の内周面との間の隙間に流れ出る。この隙間に流れ出たガスは、切り欠き部13Bを介して電池のボトム側に一旦回り込んだ後、絶縁板13の孔13A(より具体的には延設孔13Abおよび中心孔13Aa)を介して電極体20の中心孔20Aに流れ入る。その後、流れ入ったガスは、電極体20の中心孔20Aを電池のトップ側に向かい、絶縁板12の中心孔12Aを介してトップ側に到達する。トップ側に到達したガスが安全弁機構15を開裂し、開裂した安全弁機構15を介して電池の外部に排出される。
次に、本技術の第1の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。
第1の実施形態に係る電池では、ボトム側の絶縁板13の孔13Aが負極タブ26の外側まで延設されていると共に、ボトム側の絶縁板13の周縁に複数の切り欠き部13Bが設けられている。これにより、電極体20の側面に発生したガスを、電極体20の側面⇒電池のボトム⇒電極体20の中心孔20A⇒電池のトップの順路で効率的に誘導して、発生ガスが電極体20の側面に溜まることを抑制することができる。したがって、過充電状態などの電池に対して異常な熱が加えられたときに、電池が破裂することを抑制できるので、電池の安全性を向上できる。
(変形例1)
缶底11Btの内側面が、図6に示すように、2つ以上の溝11Gvを同一の円周上に有していてもよい。この円は、缶底11Btの外形と同心円の関係にある。溝11Gvは、円弧状を有している。溝11Gvの数は、2つ以上であればよく特に限定されるものではないが、例えば2つ以上5つ以下が挙げられる。
缶底11Btの両面のうち、電池缶11の外側となる面(以下単に「缶底11Btの外側面」という。)が、図7Aに示すように、円弧状の溝11Gvを有していてもよい。また、缶底11Btの内側面および外側面の両方が、図7Bに示すように、円弧状の溝11Gvを有していてもよい。但し、外気による溝11Gvの腐食を抑制する観点からすると、第1の実施形態におけるように缶底11Btの内側面に溝11Gvが設けられていることが好ましい。
電池は、図8に示すように、絶縁板13の一方の主面に設けられたフィルタ28をさらに備えるようにしてもよい。フィルタ28は、例えば絶縁板13の両主面のうち缶底11Btと対向する側の主面に設けられている。このようにフィルタ28を備えることで、負極タブ26と缶底11Btとの溶接の際に生じた金属粉が、電解液の注入時に電極体20に侵入するのを阻止して内部短絡を抑制できる。また、電池缶11内における電極体20の移動を抑制して、耐衝撃性や耐振動性などを向上することができる。
上述の第1の実施形態では、絶縁板13が2つの延設孔13Abを有し、負極タブ26の周囲に2つの中央開口部13Acが構成される例について説明したが、延設孔13Abおよび中央開口部13Acの数はこれに限定されるものではない。絶縁板13が1つまたは3つ以上の延設孔13Abを有し、負極タブ26の周囲に1つまたは3つ以上の中央開口部13Acが構成されるようにしてもよい。但し、安全性向上の観点からすると、絶縁板13が2つ以上の延設孔13Abを有し、負極タブ26の周囲に2つ以上の中央開口部13Acが構成されていることが好ましい。
上述の第1の実施形態では、電池がセンターピン24を有する構成について説明したが、電池がセンターピン24を有さない構成であってもよい。このような構成の電池でも、上述の第1の実施形態に係る電池と同様に安全性を向上する効果が得られる。
第2の実施形態では、第1の実施形態に係る電池を備える電池パックおよび電子機器について説明する。
以下、図9を参照して、本技術の第2の実施形態に係る電池パック300および電子機器400の一構成例について説明する。電子機器400は、電子機器本体の電子回路401と、電池パック300とを備える。電池パック300は、正極端子331aおよび負極端子331bを介して電子回路401に対して電気的に接続されている。電子機器400は、例えば、ユーザにより電池パック300を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器400の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック300を電子機器400から取り外しできないように、電池パック300が電子機器400内に内蔵されている構成を有していてもよい。
電子回路401は、例えば、CPU、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器400の全体を制御する。
電池パック300は、組電池301と、充放電回路302とを備える。組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続して構成されている。複数の二次電池301aは、例えばn並列m直列(n、mは正の整数)に接続される。なお、図9では、6つの二次電池301aが2並列3直列(2P3S)に接続された例が示されている。二次電池301aとしては、第1の実施形態に係る電池が用いられる。
上述の第2の実施形態では、電池パック300が、複数の二次電池301aにより構成される組電池301を備える場合を例として説明したが、電池パック300が、組電池301に代えて1つの二次電池301aを備える構成を採用してもよい。
第3の実施形態では、第1の実施形態に係る電池を蓄電装置に備える蓄電システムについて説明する。この蓄電システムは、およそ電力を使用するものである限り、どのようなものであってもよく、単なる電力装置も含む。この電力システムは、例えば、スマートグリッド、家庭用エネルギー管理システム(HEMS)、車両など含み、蓄電も可能である。
以下、図10を参照して、第3の実施形態に係る蓄電システム(電力システム)100の構成例について説明する。この蓄電システム100は、住宅用の蓄電システムであり、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102cなどの集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108などを介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104などの独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
第4の実施形態では、第1の実施形態に係る電池を備える電動車両について説明する。
図11を参照して、本技術の第4の実施形態に係る電動車両の一構成について説明する。このハイブリッド車両200は、シリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両である。シリーズハイブリッドシステムは、エンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置203で走行する車である。
(正極の作製工程)
正極21を次にようにして作製した。まず、炭酸リチウム(Li2CO3)と炭酸コバルト(CoCO3)とを0.5:1のモル比で混合したのち、空気中において900℃で5時間焼成することにより、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を得た。次に、上述のようにして得られたリチウムコバルト複合酸化物91質量部と、導電剤としてグラファイト6質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合することにより正極合剤としたのち、N−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとした。次に、帯状のアルミニウム箔(12μm厚)からなる正極集電体21Aの両面に正極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型することにより、正極活物質層21Bを形成した。次に、正極集電体21Aの一端に、アルミニウム製の正極タブ25を溶接して取り付けた。
負極22を次のようにして作製した。まず、負極活物質として人造黒鉛粉末97質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して負極合剤としたのち、N−メチル−2−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。次に、帯状の銅箔(15μm厚)からなる負極集電体22Aの両面に負極合剤スラリーを塗布して乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型することにより、負極活物質層22Bを形成した。次に、負極集電体22Aの一端に、ニッケル製の負極タブ26を取り付けた。
電池を次のようにして組み立てた。まず、上述のようにして得られた正極21と負極22とを厚み23μmの微多孔性ポリエチレン延伸フィルムよりなるセパレータ23を介して、負極22、セパレータ23、正極21、セパレータ23の順に積層し、多数回巻回することによりジェリーロール型の巻回電極体20を得た。
電池缶11としてC字状(円弧状)の溝11Gvが缶底11Btに設けられているものを用いる以外は実施例1、4、5、8、12、13、比較例1、2と同様にして電池を作製した。
上述のようにして得られた電池について、以下の電池燃焼試験および電池落下試験を行った。なお、これらの試験は公的な試験に準拠するものである。
まず、電池を開回路電圧4.4Vの過充電状態に充電した。次に、充電した電池の中央部をバーナーで燃焼させて、破裂しなかった電池の個数を求めた。次に、以下の式から電池燃焼試験の合格率を求めた。
(電池燃焼試験の合格率)=((破裂しなかった電池の個数)/(燃焼試験を行った電池の個数))×100[%]
次に、求めた電池燃焼試験の合格率を用いて、以下の基準で電池を評価した。
◎:90%以上100%以下
○:70%以上90%未満
△:50%以上70%未満
×:0%以上50%未満
但し、電池燃焼試験の評価結果において、上記記号“◎”、“○”、“△”、“×”はそれぞれ、評価結果として“最良”、“非常に良好”、“良好”、“悪い”を意味する。
まず、電池を開回路電圧4.4Vの過充電状態に充電した。次に、充電した電池を高さ10mから30回落下させて、巻回電極体のボトム側端面と電池缶の缶底とがショートした電池の個数を求めた。次に、以下の式からショート発生確率を求めた。
(ショート発生確率)=((ショートした電池の個数)/(落下試験を行った電池の個数))×100[%]
次に、求めたショート発生確率を用いて、以下の基準で電池を評価した。
○:0%
△:0%を超え1%未満
×:1%以上
但し、電池落下試験の評価結果において、上記記号“○”、“△”、“×”はそれぞれ、評価結果として“非常に良好”、“良好”、“悪い”を意味する。
周縁に複数の切り欠き部13Bが設けられ、孔13Aが負極タブ26の外側まで広がっているボトム側の絶縁板13を備える電池(実施例1〜14)は、孔33Aが負極タブ26により覆われているボトム側の絶縁板33を備える電池(比較例1)および周縁に1つの切り欠き部13Bしか設けられていない絶縁板34、35を備える電池(比較例2、3)に比べて高い燃焼試験合格率を有している。
開口率Raが22.8%以下である電池(実施例1〜11、14)では、高い燃焼試験合格率と落下試験合格率とを両立できる。一方、開口率Raが22.8%を超える電池(実施例12、13)では、高い燃焼試験合格率は得られるが、高い落下試験合格率は得られない。
隣接する切り欠き部13Bの間隔が均等(一定)であるボトム側の絶縁板13を有する電池(実施例1、5)は、隣接する切り欠き部13Bの間隔が均等(一定)でないボトム側の絶縁板13を有する電池(実施例11、6)に比べて高い燃焼試験合格率を有している。
缶底11Btにおいて負極タブ26の先端と切り欠き部(周縁開口部)13Bとが重なっていない電池(実施例8)は、缶底11Btにおいて負極タブ26の先端と切り欠き部(周縁開口部)13Bとが重なっている電池(実施例7)に比べて高い燃焼試験合格率を有している。
周縁に複数の切り欠き部13Bが設けられ、孔13Aが負極タブ26の外側まで広がっているボトム側の絶縁板13に加えて、缶底11Btに溝11Gvを有する電池缶11を更に備える電池は、上記構成の絶縁板13を備えるが、上記構成の電池缶11を備えてない電池に比べて、高い燃焼試験合格率を有している。
(1)
両端面間を貫通する第1孔部を有する電極体と、
底部を有し、前記電極体を収容する電池缶と、
前記第1孔部と重なるように設けられた第2孔部と、周縁に設けられた複数の切り欠き部とを有し、前記両端面のうち前記底部側の端面に設けられた絶縁板と、
前記第1孔部および前記第2孔部と重なるように前記絶縁板と前記底部との間に設けられた電極タブと
を備え、
前記第2孔部は、前記電極タブの外側まで広がっている電池。
(2)
隣接する前記複数の切り欠き部間の間隔は、一定またはほぼ一定である(1)に記載の電池。
(3)
前記複数の切り欠き部は、前記周縁の全体に渡って設けられている(1)または(2)に記載の電池。
(4)
前記切り欠き部は、前記電極タブの先端部と対向しない位置に設けられている(1)から(3)のいずれかに記載の電池。
(5)
前記切り欠き部は、前記電極タブの先端部と重ならないよう設けられている(1)から(4)のいずれかに記載の電池。
(6)
前記第2孔部は、前記電極タブの両辺の側から前記電極タブの外側まで広がっている(1)から(5)のいずれかに記載の電池。
(7)
前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記絶縁板の開口率は、22.8%以下である(1)から(6)のいずれかに電池。
(8)
前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記絶縁板の開口率は、4.7%以上22.8%以下である(1)から(6)のいずれかに記載の電池。
(9)
前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記第2孔部の開口率は、5%以下である(1)から(8)のいずれかに記載の電池。
(10)
前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記第2孔部の開口率は、1%以上5%以下である(1)から(8)のいずれかに記載の電池。
(11)
前記底部は、溝を有する(1)から(10)のいずれかに記載の電池。
(12)
(1)から(11)のいずれかに記載の電池と、
前記電池を制御する制御部と
を備える電池パック。
(13)
(1)から(11)のいずれかに記載の電池を備え、
前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
(14)
(1)から(11)のいずれかに記載の電池と、
前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を備える電動車両。
(15)
(1)から(11)のいずれかに記載の電池を備え、
前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
(16)
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
前記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、前記電池の充放電制御を行う(18)に記載の蓄電装置。
(17)
(1)から(11)のいずれかに記載の電池を備え、
前記電池から電力の供給を受ける電力システム。
11Bt 缶底(底部)
11Gv 溝
12、13 絶縁板
13A 孔(第2孔部)
13Aa 中心孔
13Ab 延設孔
13Ac 中央開口部
14 電池蓋
15 安全弁機構
15A ディスク板
16 熱感抵抗素子
17 ガスケット
20 電極体
20A 中心孔(第1孔部)
21 正極
21A 正極集電体
21B 正極活物質層
22 負極
22A 負極集電体
22B 負極活物質層
23 セパレータ
24 センターピン
25 正極タブ
26 負極タブ
Claims (13)
- 両端面間を貫通する第1孔部を有する電極体と、
底部を有し、前記電極体を収容する電池缶と、
前記第1孔部と重なるように設けられた第2孔部と、周縁に設けられた複数の切り欠き部とを有し、前記両端面のうち前記底部側の端面に設けられた絶縁板と、
前記第1孔部および前記第2孔部と重なるように前記絶縁板と前記底部との間に設けられた電極タブと
を備え、
前記電極タブは、前記第2孔部を跨ぐように設けられ、
前記第2孔部は、前記電極タブの外側まで広がっている電池。 - 隣接する前記複数の切り欠き部間の間隔は、一定またはほぼ一定である請求項1に記載の電池。
- 前記複数の切り欠き部は、前記周縁の全体に渡って設けられている請求項1または2に記載の電池。
- 前記切り欠き部は、前記電極タブの先端部と対向しない位置に設けられている請求項1から3のいずれかに記載の電池。
- 前記切り欠き部は、前記電極タブの先端部と重ならないよう設けられている請求項1から4のいずれかに記載の電池。
- 前記第2孔部は、前記電極タブの両長辺の側から前記電極タブの外側まで広がっている請求項1から5のいずれかに記載の電池。
- 前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記絶縁板の開口率は、22.8%以下である請求項1から6のいずれかに記載の電池。
- 前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記絶縁板の開口率は、4.7%以上22.8%以下である請求項7に記載の電池。
- 前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記第2孔部の開口率は、5%以下である請求項1から8のいずれかに記載の電池。
- 前記電極タブが前記第2孔部上に設けられた状態における前記第2孔部の開口率は、1%以上5%以下である請求項9に記載の電池。
- 前記底部は、円弧状の溝を有する請求項1から10のいずれかに記載の電池。
- 請求項1から11のいずれかに記載の電池と、
前記電池を制御する制御部と
を備える電池パック。 - 請求項1から11のいずれかに記載の電池を備え、
前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
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