JP6856775B2 - 二次電池及び二次電池の再生方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、二次電池及びその二次電池の再生方法に関する。
一般的に、二次電池は、正極及び負極を備える電極群と、電極群を収納する外装部と、を備える。そして、二次電池には、外装部が2つの外装部材から形成され、2つの外装部材のそれぞれがステンレス鋼から形成されるものがある。この二次電池では、外装部材の一方である第1の外装部材は、底壁及び側壁を備える底付きの筒状に形成され、底壁及び側壁によって、電極群を収納する収納空間が規定される。そして、収納空間は、底壁とは反対側に開口を有する。また、第1の外装部では、底壁とは反対側の部位にフランジが形成され、フランジによって、収納空間の開口の縁が規定される。この二次電池では、第2の外装部材は、フランジに対向して配置され、収納空間の開口を塞ぐ。また、開口の縁の外側には、フランジ及び第2の外装部材が気密に溶接される溶接部が、形成される。溶接部は、開口の全周に渡って形成される。溶接部によって、収納空間が外部に対して密閉される。
前述のような二次電池では、例えば、長時間使用した場合等において、電極群が収納される収納空間にガスが発生することがある。ガスが発生すると、ガスが二次電池の性能等に影響を及ぼす可能性がある。
本発明が解決しようとする課題は、使用において発生したガスの影響が抑制される二次電池、及び、その二次電池の再生方法を提供することにある。
実施形態によれば、二次電池は、第1の外装部材と、第2の外装部材と、電極群と、を備える。第1の外装部材は、底壁及び側壁を有するとともに、ステンレス鋼から形成される。第1の外装部材では、底壁及び側壁によって収納空間が規定され、収納空間は、底壁とは反対側に開口を有する。第1の外装部材において底壁とは反対側の部位には、フランジが設けられ、フランジは、収納空間の開口の縁を規定する。電極群は、正極及び負極を備え、収納空間に収納される。第2の外装部材は、ステンレス鋼から形成されるとともに、フランジに対向して配置され、収納空間の開口を塞ぐ。溶接部は、開口の縁の外側において、開口の全周に渡ってフランジ及び第2の外装部材を気密に溶接し、収納空間を密閉する。溶接部と開口の縁との間では、フランジ及び第2の外装部材の一方に、凸部が設けられ、凸部は、フランジ及び第2の外装部材の他方に向かって突出する。
以下、実施形態について図1乃至図15を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る二次電池1を示す。二次電池1は、例えば、非水電解質電池である。図1に示すように、二次電池1は、外装部3を備える。外装部3は、第1の外装部材5及び第2の外装部材6から形成される。外装部材5,6のそれぞれは、ステンレス鋼から形成される。第1の外装部材5は、底付きの筒状に形成される。本実施形態では、第1の外装部材5は、底壁7及び4つの側壁8A〜8Dを有し、底付きの略長方形筒状に形成される。第1の外装部材5では、底壁7及び側壁8A〜8Dによって、収納空間11が規定される。収納空間11には、電極群10が収納される。
図1は、第1の実施形態に係る二次電池1を示す。二次電池1は、例えば、非水電解質電池である。図1に示すように、二次電池1は、外装部3を備える。外装部3は、第1の外装部材5及び第2の外装部材6から形成される。外装部材5,6のそれぞれは、ステンレス鋼から形成される。第1の外装部材5は、底付きの筒状に形成される。本実施形態では、第1の外装部材5は、底壁7及び4つの側壁8A〜8Dを有し、底付きの略長方形筒状に形成される。第1の外装部材5では、底壁7及び側壁8A〜8Dによって、収納空間11が規定される。収納空間11には、電極群10が収納される。
図2は、第1の外装部材5、第2の外装部材6及び電極群10を互いに対して分解した状態で示す。図2に示すように、収納空間11は、底壁7とは反対側に開口12を有する。ここで、二次電池1において、縦方向(矢印X1及び矢印X2で示す方向)、縦方向に対して垂直又は略垂直な横方向(矢印Y1及び矢印Y2で示す方向)、及び、縦方向に対して垂直又は略垂直で、かつ、横方向に対して垂直又は略垂直な厚さ方向(矢印Z1及び矢印Z2で示す方向)を規定する。二次電池1では、側壁8A,8Bは、収納空間11を挟んで互いに対して縦方向に離れて配置され、側壁8C,8Dは、収納空間11を挟んで互いに対して横方向に離れて配置される。また、側壁8A〜8Dのそれぞれは、底壁7から開口12に向かって厚さ方向に沿って延設され、収納空間11は、開口12において厚さ方向の一方側(矢印Z2側)に向かって開口する。
第1の外装部材5では、底壁7とは反対側の部位に、フランジ13が設けられる。フランジ13は、側壁8A〜8Dに対して、外側、すなわち、開口12から離れる側に突出する。そして、フランジ13は、開口12の周方向について全周に渡って、開口12の縁15を規定する。本実施形態では、第2の外装部材6は、板状に形成され、例えば、略長方形状の板部材である。第2の外装部材6は、フランジ13に対向して配置され、開口12が開口する側からフランジ13に対向する。本実施形態では、第2の外装部材6は、開口12の周方向の全周に渡って、側壁8A〜8Dに対して、外側、すなわち、開口12から離れる側に突出する。このため、開口12の縁15より外側の領域では、開口12の周方向の全周に渡って、第2の外装部材6がフランジ13と対向する。また、第2の外装部材6は、板状の第2の外装部材6の厚さ方向が二次電池1の厚さ方向と一致又は略一致する状態で、配置される。前述のように第2の外装部材6が配置されることにより、第2の外装部材6は、収納空間11の開口12を塞ぐ。
第1の外装部材5では、底壁7から開口12までの距離が、側壁8A,8Bの間の距離、及び、側壁8C,8Dの間の距離のそれぞれに比べて、遥かに小さい。このため、二次電池1では、厚さ方向についての寸法が、縦方向についての寸法、及び、横方向についての寸法のそれぞれに比べて、遥かに小さい。なお、本実施形態では、側壁8A,8Bの間の距離が、側壁8C,8Dの間の距離に比べて小さく、二次電池1では、縦方向についての寸法が、横方向についての寸法に比べて、小さい。また、第1の外装部材5は、底壁7、側壁8A〜8D及びフランジ13のそれぞれにおいて、0.02mm以上0.3mm以下の肉厚である。そして、板状の第2の外装部材6は、0.02mm以上0.3mm以下の肉厚である。
図3は、電極群10の構成を説明する図である。図3に示すように、電極群10は、例えば、扁平形状に形成され、正極21と、負極22と、セパレータ23,25と、を備える。正極21は、正極集電体としての正極集電箔21Aと、正極集電箔21Aの表面に担持される正極活物質含有層21Bと、を備える。正極集電箔21Aは、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔等であり、厚さが10μm〜20μm程度である。正極集電箔21Aには、正極活物質、結着剤及び導電剤を含むスラリーが塗布される。正極活物質としては、これらに限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物、硫化物及びポリマー等が挙げられる。また、高い正極電位を得られる観点から、正極活物質は、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物及びリチウム燐酸鉄等が、用いられることが好ましい。
負極22は、負極集電体としての負極集電箔22Aと、負極集電箔22Aの表面に担持される負極活物質含有層22Bと、を備える。負極集電箔22Aは、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔又は銅箔等であり、厚さが10μm〜20μm程度である。負極集電箔12Aには、負極活物質、結着剤及び導電剤を含むスラリーが塗布される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムイオンを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物及び炭素材料等が挙げられる。負極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して0.4V以上となる物質、すなわち、リチウムイオンの吸蔵放出電位が0.4V(vs.Li+/Li)以上になる物質であることが好ましい。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質を用いることにより、アルミニウム又はアルミニウム合金とリチウムとの合金反応が抑えられるため、負極集電箔22A及び負極22に関連する構成部材に、アルミニウム及びアルミニウム合金を使用可能になる。リチウムイオンの吸蔵放出電位が0.4V(vs.Li+/Li)以上になる負極活物質としては、例えば、チタン酸化物、チタン酸リチウム等のリチウムチタン複合酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、ニオブ・チタン複合酸化物、スズ珪素酸化物、及び、酸化珪素等が挙げられ、リチウムチタン複合酸化物を負極活物質として用いることが、特に好ましい。なお、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を負極活物質として用いる場合は、負極集電箔22Aは銅箔を用いるとよい。負極活物質として用いられる炭素材料は、リチウムイオンの吸蔵放出電位が0V(vs.Li+/Li)程度になる。
正極集電箔21A及び負極集電箔22Aに用いられるアルミニウム合金は、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiから選択される1種または2種以上の元素を含むことが望ましい。アルミニウム及びアルミニウム合金の純度は、98重量%以上にすることができ、99.99重量%以上が好ましい。また、純度100%の純アルミニウムを、正極集電体及び/又は負極集電体の材料として用いることが可能である。アルミニウム及びアルミニウム合金における、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は100重量ppm以下(0重量ppmを含む)にすることが好ましい。
正極集電箔21Aでは、一方の長縁21C及びその近傍部位によって、正極集電タブ21Dが形成される。本実施形態では、正極集電タブ21Dは、長縁21Cの全長に渡って形成される。正極集電タブ21Dでは、正極集電箔21Aの表面に正極活物質含有層21Bが担持されない。また、負極集電箔22Aでは、一方の長縁22C及びその近傍部位によって、負極集電タブ22Dが形成される。本実施形態では、負極集電タブ22Dは、長縁22Cの全長に渡って形成される。負極集電タブ22Dでは、負極集電箔22Aの表面に負極活物質含有層22Bが担持されない。
セパレータ23,25のそれぞれは、電気的に絶縁性を有する材料から形成され、正極21と負極22との間を電気的に絶縁する。セパレータ23,25のそれぞれは、正極21及び負極22とは別体のシート等であってもよく、正極21及び負極22の一方と一体に形成されてもよい。また、セパレータ23,25は、有機材料から形成されてもよく、無機材料から形成されてもよく、有機材料と無機材料との混合物から形成されてもよい。セパレータ23,25を形成する有機材料としては、エンプラ及びスーパーエンプラが挙げられる。そして、エンプラとしては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン及び変性ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。また、スーパーエンプラとしては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルニトリル、ポリサルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド及び熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。また、セパレータ23,25を形成する無機材料としては、酸化物(例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、リン酸化物、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化チタン)、窒化物(例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化バリウム)等が挙げられる。
電極群10では、正極活物質含有層21Bと負極活物質含有層22Bとの間でセパレータ23,25のそれぞれが挟まれた状態で、正極21、負極22及びセパレータ23,25が捲回軸Bを中心として扁平形状に捲回される。この際、例えば、正極21、セパレータ23、負極22及びセパレータ25は、この順に重ねられた状態で、捲回される。また、電極群10では、正極集電箔21Aの正極集電タブ21Dが、負極22及びセパレータ23,25に対して、捲回軸Bに沿う方向の一方側へ突出する。そして、負極集電箔22Aの負極集電タブ22Dが、正極21及びセパレータ23,25に対して、捲回軸Bに沿う方向について正極集電タブ21Dが突出する側とは反対側に、突出する。電極群10は、捲回軸Bが二次電池1の横方向に対して平行又は略平行になる状態で配置される。
ある実施例では、収納空間11において、電極群10に、電解液(図示しない)が含浸される。電解液としては、非水電解液が用いられ、例えば、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される非水電解液が用いられる。この場合、有機溶媒に溶解させる電解質として、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO2)2]等のリチウム塩、及び、これらの混合物が挙げられる。また、有機溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)及びビニレンカーボネート等の環状カーボネート;ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びメチルエチルカーボネート(MEC)等の鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン(THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2MeTHF)、及びジオキソラン(DOX)等の環状エーテル;ジメトキシエタン(DME)及びジエトキシエタン(DEE)等の鎖状エーテル;γ−ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)及びスルホラン(SL)等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で、又は、混合溶媒として用いられる。
また、ある実施例では、電解液として、非水電解液と高分子材料とを複合化したゲル状非水電解質が用いられる。この場合、前述した電解質及び有機溶媒が用いられる。また、高分子材料として、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)及びポリエチレンオキサイド(PEO)等が挙げられる。
また、ある実施例では、電解液の代わりに、高分子固体電解質及び無機固体電解質等の固体電解質が非水電解質として設けられる。この場合、電極群10に、セパレータ23,25が設けられなくてもよい。そして、電極群10では、セパレータ23,25の代わりに、固体電解質が正極21と負極22との間で挟まれる。このため、本実施例では、固体電解質によって、正極21と負極22との間が電気的に絶縁される。
図1及び図2に示すように、第1の外装部材5の外表面には、底壁7と側壁8Cとの間に傾斜面26が設けられる。また、第1の外装部材5の外表面には、底壁7と側壁8Dとの間に傾斜面27が設けられる。第1の外装部材5では、傾斜面26に正極端子31が取付けられ、傾斜面27に負極端子32が取付けられる。端子31,32のそれぞれは、導電材料から形成され、例えば、アルミニウム、銅及びステンレス等のいずれかから形成される。
図4は、電極群10の正極端子31(負極端子32)への電気的な接続構成を示す。図4に示すように、電極群10の正極集電タブ21Dは、超音波溶接等の溶接によって束ねられ、正極集電タブ21Dの束は、超音波溶接等の溶接によって正極バックアップリード35に接続される。また、正極バックアップリード35は、超音波溶接等の溶接によって正極リード36に接続され、正極リード36は、超音波溶接等の溶接によって正極端子リード37に接続される。そして、正極端子リード37が、正極端子31に接続される。正極バックアップリード35、正極リード36及び正極端子リード37のそれぞれは、導電材料から形成される。したがって、正極集電タブ21Dは、正極バックアップリード35、正極リード36及び正極端子リード37を介して、正極端子31に電気的に接続される。なお、正極集電タブ21D、正極バックアップリード35、正極リード36、正極端子リード37及び正極端子31のそれぞれは、外装部材5,6に対して電気的に絶縁される。
同様に、電極群10の負極集電タブ22Dは、超音波溶接等の溶接によって束ねられ、負極集電タブ22Dの束は、超音波溶接等の溶接によって負極バックアップリード41に接続される。また、負極バックアップリード41は、超音波溶接等の溶接によって負極リード42に接続され、負極リード42は、超音波溶接等の溶接によって負極端子リード43に接続される。そして、負極端子リード43が、負極端子32に接続される。負極バックアップリード41、負極リード42及び負極端子リード43のそれぞれは、導電材料から形成される。したがって、負極集電タブ22Dは、負極バックアップリード41、負極リード42及び負極端子リード43を介して、負極端子32に電気的に接続される。なお、負極集電タブ22D、負極バックアップリード41、負極リード42、負極端子リード43及び負極端子32のそれぞれは、外装部材5,6に対して電気的に絶縁される。
図5は、二次電池1を、厚さ方向について第1の外装部材5の底壁7が位置する側から視た状態で示す。図5に示すように、二次電池1には、フランジ13及び第2の外装部材6を気密に溶接する溶接部45A〜45Dが形成される。溶接部45A〜45Dのそれぞれは、開口12の縁15の外側、すなわち、縁15に対して開口12から離れる側に設けられる。本実施形態では、溶接部45Aは、フランジ13及び第2の外装部材6において、側壁8Aから縦方向について外側への突出部分に形成され、横方向に沿って延設される。溶接部45Bは、フランジ13及び第2の外装部材6において、側壁8Bから縦方向について外側への突出部分に形成され、横方向に沿って延設される。また、溶接部45Cは、フランジ13及び第2の外装部材6において、側壁8Cから横方向について外側への突出部分に形成され、縦方向に沿って延設される。溶接部45Dは、フランジ13及び第2の外装部材6において、側壁8Dから横方向について外側への突出部分に形成され、縦方向に沿って延設される。なお、図5等の二次電池1を厚さ方向の一方側から視た図では、溶接部45A〜45Dは、破線で示す。
溶接部45Aは、一端が溶接部45Cと連続し、他端が溶接部45Dと連続する。溶接部45Bは、一端が溶接部45Cと連続し、他端が溶接部45Dと連続する。このため、溶接部45A〜45Dによって、開口12の周方向について全周に渡って、フランジ13及び第2の外装部材6が気密に溶接される。なお、溶接部45A〜45Dでは、例えば、抵抗シーム溶接によって、フランジ13及び第2の外装部材6が溶接される。抵抗シーム溶接が行われることにより、レーザ溶接等に比べて、コストが抑えられるとともに、フランジ13と第2の外装部材6との間の気密性が高い。
また、本実施形態では、フランジ13及び第2の外装部材6の一方に、開封孔47A,47Bが形成される。ある実施例では、フランジ13又は第2の外装部材6において、側壁8Aから縦方向について外側への突出部分に、開封孔47A,47Bが形成される。そして、開封孔47A,47Bは、溶接部45Aと開口12の縁15との間に、設けられる。すなわち、開封孔47A,47Bは、溶接部45Aに対して内側、すなわち、開口12に近い側に位置する。そして、開封孔(第1の開封孔)47Aは、横方向について側壁8Cに近い側の端部に形成され、開封孔(第2の開封孔)47Bは、横方向について側壁8Dに近い側の端部に形成される。このため、開封孔47A,47Bは、二次電池1の横方向について互いに対して離れて配置される。
開封孔47A,47Bは、二次電池1の製造において、収納空間11から外装部3の外部へのガスの排出に、用いられる。この際、ガスは、収納空間11から、フランジ13と第2の外装部材6との間の隙間、及び、開封孔47A,47Bのいずれかを順に通って、外部に排出される。また、開封孔47Aは、開口12の縁15から距離D1a離れて配置され、開封孔47Bは、開口12の縁15から距離D1b離れて配置される。本実施形態では、距離D1a,D1bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、距離D1a,D1bのそれぞれは、例えば、20mm程度である。また、開封孔47A,47Bのそれぞれは、径(φa,φbの対応する一方)を有し、径φa,φbのそれぞれは、例えば、1mm程度である。
また、本実施形態では、フランジ13及び第2の外装部材6の一方に、凸部48A,48Bが形成される。ある実施例では、凸部48A,48Bは、溶接部45Aと開口12の縁15との間に、設けられる。凸部48A,48Bのそれぞれは、フランジ13及び第2の外装部材6の他方、すなわち、フランジ13及び第2の外装部材6の中で凸部48A,48Bが設けられていない一方に向かって、突出する。本実施形態では、凸部48A,48Bの突出方向は、二次電池1の厚さ方向と一致又は略一致する。ある実施例では、例えば、フランジ13に凸部48A,48Bが設けられ、凸部48A,48Bのそれぞれは、第2の外装部材6に向かって突出する。また、ある実施例では、フランジ13又は第2の外装部材6において、側壁8Aから縦方向について外側への突出部分に、凸部48A,48Bが形成される。そして、凸部(第1の凸部)48Aは、横方向について側壁8Cに近い側の端部に形成され、凸部(第2の凸部)48Bは、横方向について側壁8Dに近い側の端部に形成される。このため、凸部48A,48Bは、二次電池1の横方向について互いに対して離れて配置される。なお、図5等の二次電池1を厚さ方向の一方側から視た図では、凸部48A,48Bは、黒塗りで示す。
本実施形態では、凸部48Aは、開封孔47Aに対して、内側、すなわち、開口12に近い側に配置される。そして、凸部48Aは、開封孔47Aの近傍に配置され、開封孔47Aから凸部48Aまでの距離D2aは、6mm以下となる。同様に、凸部48Bは、開封孔47Bに対して、内側、すなわち、開口12に近い側に配置される。そして、凸部48Bは、開封孔47Bの近傍に配置され、開封孔47Bから凸部48Bまでの距離D2bは、6mm以下となる。本実施形態では、距離D2a,D2bは、互いに対して同一又は略同一の大きさである。また、凸部48Aは、開口12の縁15から距離D3a離れて配置され、凸部48Bは、開口12の縁15から距離D3b離れて配置される。本実施形態では、距離D3a,D3bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、距離D3a,D3bのそれぞれは、例えば、4mm程度である。
また、本実施形態では、開封孔47Aと凸部48Aとの間に、フランジ13及び第2の外装部材6を気密に溶接する溶接部51Aが形成される。溶接部51Aは、二次電池1の縦方向及び横方向に対して傾斜する状態で、延設される。溶接部51Aは、一端が溶接部45Aに連続し、他端が溶接部45Cに連続する。溶接部51Aは、二次電池1の製造において、開封孔47Aからガスを外部に排出した後に形成される。溶接部51Aによって、開封孔47Aと凸部48Aとの間においてガスの経路が遮断される。同様に、開封孔47Bと凸部48Bとの間には、フランジ13及び第2の外装部材6を気密に溶接する溶接部51Bが形成される。溶接部51Bは、二次電池1の縦方向及び横方向に対して傾斜する状態で、延設される。溶接部51Bは、一端が溶接部45Aに連続し、他端が溶接部45Dに連続する。溶接部51Bは、二次電池1の製造において、開封孔47Bからガスを外部に排出した後に形成される。溶接部51Bによって、開封孔47Bと凸部48Bとの間においてガスの経路が遮断される。なお、溶接部51A,51Bは、溶接部45と同様に、例えば、抵抗シーム溶接によって形成される。また、図5等の二次電池1を厚さ方向の一方側から視た図では、溶接部51A,51Bは、破線で示す。
前述のように溶接部45A〜45D,51A,51Bが形成されるため、本実施形態では、溶接部45A〜45D,51A,51Bによって、開口12の周方向について全周に渡って、フランジ13及び第2の外装部材6が気密に溶接される。また、本実施形態では、溶接部51Aが、開封孔47Aに対して、内側、すなわち、開口12に近い側に位置する。そして、溶接部51Bが、開封孔47Bに対して、内側、すなわち、開口12に近い側に位置する。このため、電極群10が収納される収納空間11は、外装部3の外部に対して密閉される。
なお、ある実施例では、製造時において溶接部51Aを形成した後、フランジ13及び第2の外装部材6において溶接部51Aより外側の部位を、カットする。これにより、開封孔47Aが除去され、製造された二次電池1には、開封孔47Aが設けられない。同様に、ある実施例では、製造時において溶接部51Bを形成した後、フランジ13及び第2の外装部材6において溶接部51Bより外側の部位を、カットする。これにより、開封孔47Bが除去され、製造された二次電池1には、開封孔47Bが設けられない。また、ある実施例では、製造時において、溶接部51Aより外側の部位、及び、溶接部51Bより外側の部位がカットされ、製造された二次電池1には、開封孔47A,47Bの両方が設けられない。これらの実施例においても、製造された二次電池1では、溶接部45A〜45D,51A,51Bによって、開口12の周方向について全周に渡って、フランジ13及び第2の外装部材6が気密に溶接される。このため、収納空間11は、外装部3の外部に対して密閉される。また、これらの実施例でも、凸部48A,48Bは、溶接部45A,51A,51Bに対して、内側、すなわち、開口12に近い側に設けられる。
本実施形態では、外装部3の内部の内圧(収納空間11の圧力)が外装部3の外部の外圧と同一又は略同一になる状態において、溶接部45A〜45D,51A,51Bに対して内側で、かつ、開口12の縁15に対して外側の領域の全体又は大部分に渡って、フランジ13と第2の外装部材6との間に隙間が形成される。この際、溶接部45A〜45D,51A,51Bに対して内側で、かつ、開口12の縁15に対して外側の領域において、例えば、凸部48A,48Bの突出端以外の部位では、フランジ13は、第2の外装部材6との間に隙間を有し、第2の外装部材6に対して密着しない。
次に、凸部48A,48Bの構成について説明する。図6A乃至図6Cは、本実施形態の第1の実施例における凸部48A(48B)及びその近傍の構成を示す。図6Bは、図6AのV1−V1断面を示し、図6Cは、図6AのV2−V2断面を示す。なお、図6B及び図6Cは、外装部3の内部の内圧が外装部3の外部の外圧と同一又は略同一になる状態を示す。本実施例では、凸部48A,48Bのそれぞれは、トンネル天井形状(tunnel vault form)に形成される。そして、凸部48A,48Bのそれぞれでは、長手方向(トンネル軸方向)、長手方向に対して垂直又は略垂直な幅方向、及び、長手方向に垂直又は略垂直で、かつ、幅方向に垂直又は略垂直な突出方向が規定される。本実施例では、凸部48A,48Bのそれぞれの長手方向は、二次電池1の縦方向と一致又は略一致し、凸部48A,48Bのそれぞれの幅方向は、二次電池1の横方向と一致又は略一致する。ここで、図6Bでは、凸部48A(48B)は、長手方向に対して垂直又は略垂直な断面で示され、図6Cでは、凸部48A(48B)は、長手方向に対して平行又は略平行で、かつ、幅方向に対して垂直又は略垂直な断面で示される。
凸部48A,48Bのそれぞれでは、長手方向に垂直又は略垂直な断面形状が、長手方向について全長に渡って、均一又は略均一になる。また、本実施例では、凸部48A,48Bのそれぞれの長手方向に垂直又は略垂直な断面形状は、略U字状又は略半円弧状になる。凸部48A,48Bのそれぞれは、長手方向について寸法(D4a,D4bの対応する一方)を有する。寸法D4a,D4bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、寸法D4a,D4bのそれぞれは、例えば、10mm程度である。また、凸部48A,48Bのそれぞれは、幅方向について幅(W1a,W1bの対応する一方)を有する。幅W1a,W1bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、幅W1a,W1bのそれぞれは、例えば、1.2mm程度である。そして、凸部48A,48Bのそれぞれは、突出端までの突出寸法(P1a,P1bの対応する一方)を有する。突出寸法P1a,P1bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、突出寸法P1a,P1bのそれぞれは、例えば、0.4mm程度である。
また、図7A及び図7Bに示す第2の実施例では、凸部48Aとして2つの(複数の)凸部48A1,48A2が形成され、凸部48Bとして2つの(複数の)凸部48B1,48B2が形成される。ここで、図7A及び図7Bは、凸部48A1,48A2(48B1,48B2)及びその近傍の構成を示す。また、図7Bは、図7AのV3−V3断面を示し、外装部3の内部の内圧が外装部3の外部の外圧と同一又は略同一になる状態を示す。本実施例では、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれは、第1の実施例の凸部48A,48Bと同様に、トンネル天井形状に形成され、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれでは、長手方向、幅方向及び突出方向が規定される。そして、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれの長手方向は、二次電池1の縦方向と一致又は略一致し、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれの幅方向は、二次電池1の横方向と一致又は略一致する。凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれでは、長手方向に垂直又は略垂直な断面形状が、長手方向について全長に渡って、均一又は略均一になる。また、本実施例では、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれの長手方向に垂直又は略垂直な断面形状は、略U字状又は略半円弧状になる。なお、図7Bでは、凸部48A1,凸部48A2(48B1,48B2)のそれぞれは、長手方向に対して垂直又は略垂直な断面で示される。
凸部48A1,48A2は、互いに対して近接し、凸部48A1は、凸部48A2の近傍に形成される。そして、凸部48A1,48A2は、互いに対して平行又は略平行に、長手方向に沿って延設される。また、凸部48A1,48A2は、特定の方向に沿って並ぶ。本実施例では、凸部48A1,48A2が並ぶ特定の方向は、二次電池1の横方向と一致又は略一致し、凸部48A1,48A2のそれぞれの長手方向に対して垂直又は略垂直である。そして、凸部48A1,48A2は、二次電池1の縦方向について、互いに対して同一又は略同一の範囲に渡って延設される。同様に、凸部48B1,48B2は、互いに対して近接し、凸部48B1は、凸部48B2の近傍に形成される。そして、凸部48B1,48B2は、互いに対して平行又は略平行に、長手方向に沿って延設される。また、凸部48B1,48B2は、特定の方向に沿って並ぶ。本実施例では、凸部48B1,48B2が並ぶ特定の方向は、二次電池1の横方向と一致又は略一致し、凸部48B1,48B2のそれぞれの長手方向に対して垂直又は略垂直である。そして、凸部48B1,48B2は、二次電池1の縦方向について、互いに対して同一又は略同一の範囲に渡って延設される。
凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれは、長手方向について、寸法(D5a,D6a,D5b,D6bの対応する1つ)を有する。寸法D5a,D6a,D5b,D6bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、寸法D5a,D6a,D5b,D6bのそれぞれは、例えば、10mm程度である。また、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれは、幅方向について幅(W2a,W3a,W2b,W3bの対応する1つ)を有する。幅W2a,W3a,W2b,W3bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、幅W2a,W3a,W2b,W3bのそれぞれは、例えば、1.2mm程度である。そして、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれは、突出端までの突出寸法(P2a,P3a,P2b,P3bの対応する1つ)を有する。突出寸法P2a,P3a,P2b,P3bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、突出寸法P2a,P3a,P2b,P3bのそれぞれは、例えば、0.6mm程度である。また、凸部48A1,48A2は、凸部48A1,48A2が並ぶ所定の方向、本実施例では、二次電池1の横方向について、互いに対して離間距離W4a離れる。同様に、凸部48B1,48B2は、凸部48B1,48B2が並ぶ所定の方向、本実施例では、二次電池1の横方向について、互いに対して離間距離W4b離れる。離間距離W4a,W4bは、互いに対して同一又は略同一の大きさであり、幅W4a,W4bのそれぞれは、例えば、0.6mm程度である。
また、図8A乃至図8Cに示す第3の実施例では、凸部48A,48Bのそれぞれは、ドーム形状に形成される。ここで、図8A乃至図8Cは、凸部48A(48B)及びその近傍の構成を示す。図8Bは、図8AのV4−V4断面を示し、図8Cは、図8AのV5−V5断面を示す。図8Bの断面及び図8Cの断面は、凸部48A(48B)の突出方向に平行又は略平行な断面であり、互いに対して垂直又は略垂直である。また、図8B及び図8Cは、外装部3の内部の内圧が外装部3の外部の外圧と同一又は略同一になる状態を示す。本実施例では、前述のように、凸部48A,48Bのそれぞれがドーム形状に形成される。このため、図8Bに示すように、凸部48A,48Bのそれぞれの二次電池1の縦方向に垂直又は略垂直な断面形状は、略U字状又は略半円弧状になる。そして、図8Cに示すように、凸部48A,48Bのそれぞれの二次電池1の横方向に垂直又は略垂直な断面形状は、略U字状又は略半円弧状になる。すなわち、凸部48A,48Bのそれぞれでは、突出方向に平行又は略平行ないずれの断面においても、断面形状が、U字状又は略半円弧状になる。
次に、本実施形態の二次電池1の作用及び効果について説明する。二次電池1では、例えば、長時間使用した場合等において、電極群10が収納される収納空間11にガスが発生することがある。この場合、発生したガスの二次電池1の性能への影響を抑制するため、外装部3の外部にガスを排出し、二次電池1を再生する必要がある。二次電池1を再生する際には、図9に示すように、フランジ13及び第2の外装部材6の一方に、開封孔53を形成する。この際、溶接部45A,51A,51Bに対して、内側、すなわち、開口12に近い側に、開封孔53を形成する。そして、凸部48A,48Bに対して、外側、すなわち、開口12から遠い側に、開封孔53を形成する。したがって、作業者は、溶接部45A,51A,51Bと凸部48A,48Bとの間に、開封孔53を形成する。
また、作業者は、凸部(48A又は48B)の近傍に開封孔53を形成する。この際、凸部(48A又は48B)から開封孔53までの距離D7が6mm以下になる状態に、開封孔53を形成する。図9の一例では、開封孔53は、凸部48Aの近傍に形成される。なお、開封孔53の形成においては、まず、フランジ13及び第2の外装部材6の両方に貫通孔を形成する。そして、2つの貫通孔の一方を、気密に塞ぐ。これにより、2つの貫通孔の塞がれていない一方が、開封孔53として用いられる。
開封孔53を形成すると、収納空間11のガスを、開封孔53から外装部3の外部に排出する。この際、図10に示すように、開封孔53において、外装部3の外表面に吸引パッド55を取付ける。吸引パッド55は、吸引チューブ56を介して、真空ポンプ等のポンプ57に接続される。また、ポンプ57と吸引パッド55との間の吸引経路には、バルブ61及び真空レギュレータ62が、配置される。開封孔53からガスを排出する際には、吸引パッド55を外装部3に取付けた後、ポンプ57を駆動し、バルブ61を開く。これにより、外装部3の内部において、ガスが、収納空間11から開封孔53へ、フランジ13と第2の外装部材6との間の隙間を通って流れる。そして、開封孔53からガスが吸引チューブ56の内部へ吸引され、吸引チューブ56の内部を通って、ポンプ57へ向かってガスが流れる。これにより、開封孔53から外装部3の外部へ、ガスが排出される。なお、開封孔53からの排出は、露点温度が−50℃以下の環境下で行われる。
そして、ガスを外装部3の外部へ排出させ、収納空間11の圧力等の外装部3の内部の内圧がある程度まで低下すると、図11に示すように、開封孔53と凸部(48A,48Bの対応する一方)との間において、フランジ13及び第2の外装部材6を気密に溶接する。これにより、開封孔53と凸部(48A,48Bの対応する一方)との間に、溶接部63が形成される。図11の一例では、開封孔53が凸部48Aの近傍に形成されるため、溶接部63は、開封孔53と凸部48Aとの間に形成される。溶接部63は、二次電池1の縦方向及び横方向に対して傾斜する状態で、延設され、溶接部63の両端は、溶接部45A〜45D,51A,51Bのいずれかに連続する。図11の一例では、溶接部63の一端は、溶接部45Aに連続し、溶接部63の他端は、溶接部51Aに連続する。溶接部63を形成することにより、開封孔47Aと凸部(48A,48Bの対応する一方)との間においてガスの経路が遮断される。なお、溶接部63は、溶接部45A〜45D,51A,51Bと同様に、例えば、抵抗シーム溶接によって形成される。また、図11では、溶接部63は、破線で示す。
溶接部63が形成されることにより、開封孔53に対して内側の部位において、溶接部45A〜45D,51A,51B,63によって、開口12の周方向について全周に渡って、フランジ13及び第2の外装部材6が気密に溶接される。すなわち、溶接部45A〜45D,51A,51B,63は、開封孔53に対して開口12に近い側の部位において、開口12の周方向について全周に渡って、フランジ13及び第2の外装部材6を、気密に溶接する。これにより、電極群10が収納される収納空間11は、外装部3の外部に対して、再び密閉される。なお、ある実施例では、溶接部63を形成した後、フランジ13及び第2の外装部材6において溶接部63より外側の部位を、カットする。これにより、開封孔53が除去され、再生された二次電池1には、開封孔53が設けられない。前述のようにして、収納空間11で発生したガスが外装部3の外部に排出され、二次電池1が再生される。
ここで、二次電池1の再生では、ガスを外装部3の外部に排出すると、収納空間11の圧力、すなわち、外装部3の内部の内圧が低下する。これにより、外装部3の外部の外圧に比べて、外装部3の内部の内圧が低くなる。外圧に比べ内圧が低くなることにより、凸部48A,48Bからはなれた部位では、フランジ13及び第2の外装部材6が互いに対して密着する。ただし、本実施形態では、フランジ13及び第2の外装部材6の一方に、凸部48A,48Bが設けられ、フランジ13及び第2の外装部材6はステンレス鋼から形成される。このため、外圧に比べ内圧が低い状態でも、凸部48Aの突出端の近傍において、フランジ13は、第2の外装部材6に対して隙間を有し、第2の外装部材6に対して密着しない。同様に、外圧に比べ内圧が低い状態でも、凸部48Bの突出端の近傍において、フランジ13は、第2の外装部材6に対して隙間を有し、第2の外装部材6に対して密着しない。この際、凸部48A,48Bのそれぞれの突出端では、フランジ13は、第2の外装部材6に当接する。
図12は、前述の第1の実施例の構成において、外装部3の外部の外圧に比べて外装部3の内部の内圧が低い状態での、図6AのV1−V1断面を示す。図12に示すように、第1の実施例では、外圧に比べて内圧が低くなっても、凸部48A,48Bのそれぞれの突出端の近傍において、フランジ13は、第2の外装部材6に対して隙間を有し、第2の外装部材6に対して密着しない。また、第3の実施例でも第1の実施例と同様に、外圧に比べて内圧が低くなっても、凸部48A,48Bのそれぞれの突出端の近傍において、フランジ13は、第2の外装部材6に対して隙間を有し、第2の外装部材6に対して密着しない。
前述のように凸部48A,48Bが設けられる本実施形態では、外圧及び内圧の大きさに関係なく、凸部48A,48Bのそれぞれの突出端の近傍において、フランジ13は、第2の外装部材6に対して隙間を有し、第2の外装部材6に密着しない。このため、開封孔53からの吸引によって内圧が外圧に比べて低くなっても、凸部48A,48Bのそれぞれの突出端の近傍において、ガスの経路が遮断されることなく確保される。これにより、内圧が外圧に比べて低い状態でも、収納空間11から開封孔53へのガスの経路が遮断されず、収納空間11から凸部(48A,48Bの対応する一方)の突出端の近傍を通って開封孔53へ、ガスが流れ易くなる。したがって、内圧が外圧に比べて低くなっても、開封孔53にガスが到達し、開封孔53からガスが適切に排出される。前述のように開封孔53からガスが適切に排出されることにより、二次電池1が適切に再生される。これにより、使用において発生したガスの二次電池1への影響が、適切に抑制される。
図13は、前述の第2の実施例の構成において、外装部3の外部の外圧に比べて外装部3の内部の内圧が低い状態での、図7AのV3−V3断面を示す。図13に示すように、第2の実施例でも第1の実施例及び第3の実施例と同様に、外圧に比べて内圧が低くなっても、凸部48A1,48A2,48B1,48B2のそれぞれの突出端の近傍において、フランジ13は、第2の外装部材6に対して隙間を有し、第2の外装部材6に対して密着しない。このため、前述したように、内圧が外圧に比べて低くなっても、開封孔53にガスが到達し、開封孔53からガスが適切に排出される。
また、第2の実施例では、凸部48A1,48A2が互いに対して近接するため、内圧が外圧に比べて低くなっても、凸部48A1,48A2の突出端の間において、フランジ13の第2の外装部材6に対する隙間が、大きく維持される。同様に、第2の実施例では、凸部48B1,48B2が互いに対して近接するため、内圧が外圧に比べて低くなっても、凸部48B1,48B2の突出端の間において、フランジ13の第2の外装部材6に対する隙間が、大きく維持される。これにより、第2の実施例では、内圧が外圧に比べて低い状態において、凸部48A1,48A2の突出端の近傍又は凸部48B1,48B2の突出端の近傍を通って、収納空間11から開封孔53へガスがさらに流れ易くなる。このため、第2の実施例では、開封孔53から、さらに有効にガスが外装部3の外部へ排出される。
(実施例に関連する検証)
ここで、前述の実施形態の作用及び効果について、検証を行った。図14は、二次電池1の収納空間11の減圧状態に関する検証に用いたシステムを示す。図14に示すように、検証では、前述した二次電池1を疑似した被検体1´を形成した。被検体1´では、ステンレス鋼製の第1の外装部材5´及び第2の外装部材6´によって外装部3´を形成した。第1の外装部材5´には、前述の第1の外装部材5と同様に、底壁7´及び側壁8´A〜8´Dを形成し、収納空間11´を規定した。また、収納空間11´は、第1の外装部材5と同様に、開口12´で開口させた。そして、第1の外装部材5´には、第1の外装部材5と同様に、フランジ13´を形成し、収納空間11´の開口12´の縁15´を、フランジ13´によって規定した。また、第2の外装部材6´は、前述の第2の外装部材6と同様に、板状に形成した。そして、第2の外装部材6´を、フランジ13´に対向して配置し、第2の外装部材6´によって開口12´を塞いだ。また、第1の外装部材5´及び第2の外装部材6´のそれぞれの肉厚は、0.1mmに形成した。また、被検体1´では、収納空間11´に、前述の電極群10を疑似した収納体10´を収納した。
ここで、前述の実施形態の作用及び効果について、検証を行った。図14は、二次電池1の収納空間11の減圧状態に関する検証に用いたシステムを示す。図14に示すように、検証では、前述した二次電池1を疑似した被検体1´を形成した。被検体1´では、ステンレス鋼製の第1の外装部材5´及び第2の外装部材6´によって外装部3´を形成した。第1の外装部材5´には、前述の第1の外装部材5と同様に、底壁7´及び側壁8´A〜8´Dを形成し、収納空間11´を規定した。また、収納空間11´は、第1の外装部材5と同様に、開口12´で開口させた。そして、第1の外装部材5´には、第1の外装部材5と同様に、フランジ13´を形成し、収納空間11´の開口12´の縁15´を、フランジ13´によって規定した。また、第2の外装部材6´は、前述の第2の外装部材6と同様に、板状に形成した。そして、第2の外装部材6´を、フランジ13´に対向して配置し、第2の外装部材6´によって開口12´を塞いだ。また、第1の外装部材5´及び第2の外装部材6´のそれぞれの肉厚は、0.1mmに形成した。また、被検体1´では、収納空間11´に、前述の電極群10を疑似した収納体10´を収納した。
また、被検体1´では、前述の溶接部45A〜45Dと同様の溶接部45´A〜45´Dを抵抗シーム溶接によって形成し、開口12´の周方向について全周に渡って、フランジ13´及び第2の外装部材6´を気密に溶接した。また、被検体1´では、フランジ13´において前述の開封孔47Aと同様の位置に、開封孔47´Aを形成した。開封孔47´Aは、溶接部45´Aに対して内側に形成した。また、開封孔47´Aでは、径φ´aを1mmに形成し、開口12´の縁15´から開封孔47´Aまでの距離D´1aは、20mmにした。なお、被検体1´では、前述の開封孔47B,53に対応する開封孔、前述の凸部48B(48B1,48B2も含む)に対応する凸部、及び、前述の溶接部51A,51B,63に対応する溶接部は、形成されない。
検証では、収納空間11´のガスを開封孔47´Aから外装部3´の外部に排出した。なお、ガスの排出は、露点温度が−60℃の環境下で行った。この際、前述した二次電池1の再生と同様に、吸引パッド55、吸引チューブ56、ポンプ57、バルブ61及び真空レギュレータ62を用いて、外装部3´の外部へガスを排出した。吸引パッド55としては、ミスミ社製のフラットパッドで、型式ZP2‐B10MTFを用いた。ポンプ57としては、ULVAC社製の型式DA41Dで、実効排気速度が40L/min(0.67L/sec)、到達圧力が−98kPa、真空レギュレータ62の設定圧力が−100kPaのポンプ57を用いた。また、検証では、アタッチメント65を第1の外装部材5´の底壁7´に取付け、アタッチメント65を、チューブ66を介して圧力センサ67に接続した。そして、開封孔47´Aからガスの排出を行っている状態において、圧力センサ67によって、収納空間11´の圧力、すなわち、外装部3´の内部の内圧を測定した。アタッチメント65は、開封孔47´Aに対して対角の位置、すなわち、側壁8´B,8´Dによって形成される角の近傍に、取付けた。アタッチメント65としては、SMC社製の型式M3−ALU−4を用いた。また、圧力センサ67としては、キーエンス社製の型式AP−10Sで、定格圧力範囲が、±100kPaの圧力センサ67を用いた。
検証では、3つの条件α1〜α3において、開封孔47´Aからガスを排出し、ガスの排出開始時からの収納空間11´の減圧度εの経時的な変化を測定した。減圧度εの経時的な変化の測定は、条件α1〜α3のそれぞれについて、2回ずつ行った。ここで、条件α1では、開口12´の縁15´より外側で、かつ、溶接部45´A〜45´Dより内側の領域に、開封孔47´Aのみを設けた。このため、条件α1では、前述の凸部48A(48A1,48A2を含む)に対応する構成等は、設けられない。条件α2では、開口12´の縁15´より外側で、かつ、溶接部45´A〜45´Dより内側の領域において、開封孔47´Aに加えて、前述の第1の実施例の凸部48A(図6A〜図6C参照)と同様の凸部48´Aをフランジ13´に設けた。凸部48´Aは、凸部48Aと同様のトンネル天井形状に形成するとともに、凸部48Aと同様の位置に形成した。また、凸部48´Aは、長手方向についての寸法D´4aを10mmに形成し、幅方向についての幅W´1aを1.2mmに形成した。そして、凸部48´Aは、突出寸法P´1aを0.4mmに形成した。また、凸部48´Aから開封孔47´Aまでの距離D´2aは、6mmとし、開口12´の縁15´から凸部48´Aまでの距離D´3aは、4mmにした。
条件α3では、開口12´の縁15´より外側で、かつ、溶接部45´A〜45´Dより内側の領域において、開封孔47´Aに加えて、前述の第2の実施例の凸部48A1,48A2(図7A,図7B参照)と同様の凸部48´A1,48´A2をフランジ13´に設けた。凸部48´A1は、凸部48A1と同様のトンネル天井形状に形成するとともに、凸部48A1と同様の位置に形成した。そして、凸部48´A2は、凸部48A2と同様のトンネル天井形状に形成するとともに、凸部48A2と同様の位置に形成した。凸部48´A1,48´A2のそれぞれは、長手方向についての寸法(D´5a及びD´6aの対応する一方)を10mmに形成し、幅方向についての幅(W´2a及びW´3aの対応する一方)を1.2mmに形成した。また、凸部48´A,48´A2のそれぞれは、突出寸法(P´2a,P´3aの対応する一方)を0.6mmに形成した。また、凸部48´A1,48´A2から開封孔47´Aまでの距離D´2aを6mmとし、開口12´の縁15´から凸部48´A1,48´A2までの距離D´3aを4mmにした。そして、凸部48´A1,48´A2の間の離間距離W´4aを0.6mmにした。
図15は、検証における、収納空間11´の減圧度εの経時的な変化の測定結果を示す。図15では、横軸に、開封孔47´Aからのガスの排出開始時を基準とする時間tを示し、縦軸に減圧度εを示す。また、図15では、条件α1での1回目の測定、条件α1での2回目の測定、条件α2での1回目の測定、条件α2での2回目の測定、条件α3での1回目の測定、及び、条件α3での2回目の測定における減圧度εの経時的な変化を示す。
図15に示すように、条件α1では、ガスの排出開始時から5分経過した時点において、減圧度εは、−70kPa以上−60kPa以下であった。すなわち、条件α1では、ガスの排出開始時から5分経過しても、減圧度εが−90kPaに到達しなかった。また検証では、条件α1で5分間ガスを排出した後に、機械的な力で、フランジ13´及び第2の外装部材6´を、互いに対して離れる方向に引張った。この際、開口12´の縁15´と開封孔47´Aとの間において、フランジ13´及び第2の外装部材6´を機械的に引張った。検証では、フランジ13´及び第2の外装部材6´を機械的に引張っても、減圧度εはほとんど変化せず、−70kPa以上−60kPa以下で維持された。すなわち、フランジ13´及び第2の外装部材6´を機械的に引張っても、減圧度εが−90kPaに到達しなかった。
また、条件α2では、ガスの排出開始時から3分経過した時点において、減圧度εが−90kPaになった。したがって、凸部48´Aと同様の凸部48A(48B)が設けられる第1の実施形態等の構成では、内圧が外圧に比べて低くなっても、開封孔53にガスが到達し、外装部3の外部にガスが適切に排出されることが、検証された。
また、条件α3では、ガスの排出開始時から1分経過した時点において、減圧度εが−90kPa以下になった。したがって、凸部48´A1,48´A2と同様の凸部48A1,48A2(48B1,48B2)が設けられる第2の実施例の構成では、内圧が外圧に比べて低い状態において、収納空間11から開封孔53へガスがさらに流れ易くなり、さらに有効にガスが外装部3の外部へ排出されることが、検証された。
(変形例)
なお、前述の実施形態等では、収納空間11に電極群10が1つのみ収納されるが、ある変形例では、収納空間11に複数の電極群が収納される。
なお、前述の実施形態等では、収納空間11に電極群10が1つのみ収納されるが、ある変形例では、収納空間11に複数の電極群が収納される。
また、ある変形例では、第2の外装部材6が、板状ではなく、第1の外装部材5と同様の底付きの筒状に形成される。この場合、第2の外装部材6も、底壁、側壁及びフランジを備える。そして、第1の外装部材5のフランジ13及び第2の外装部材6のフランジが、溶接部45A〜45D,51A,51B等で、気密に溶接される。本変形例でも、溶接部45A〜45D,51A,51Bによって、開口12の周方向について全周に渡って、フランジ13及び第2の外装部材6が気密に溶接される。そして、電極群10が収納される収納空間11は、外装部3の外部に対して密閉される。
これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の二次電池によれば、収納空間の開口の縁の外側において、第1の外装部材のフランジ及び第2の外装部材が気密に溶接され、収納空間が密閉される。そして、溶接部と開口の縁との間では、フランジ及び第2の外装部材の一方に、他方に向かって突出する凸部が設けられる。このため、再生においてガスが適切に収納空間から外部に排出され、適切に再生される二次電池、及び、その二次電池の再生方法を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (8)
- 底壁及び側壁を有するとともに、ステンレス鋼から形成される第1の外装部材であって、前記底壁及び前記側壁によって収納空間が規定され、前記収納空間は前記底壁とは反対側に開口を有する第1の外装部材と、
前記第1の外装部材において前記底壁とは反対側の部位に設けられ、前記収納空間の前記開口の縁を規定するフランジと、
正極及び負極を備え、前記収納空間に収納される電極群と、
ステンレス鋼から形成されるとともに、前記フランジに対向して配置される第2の外装部材であって、前記収納空間の前記開口を塞ぐ第2の外装部材と、
前記開口の前記縁の外側に設けられ、前記開口の全周に渡って前記フランジ及び前記第2の外装部材を気密に溶接することにより、前記収納空間を密閉する溶接部と、
前記溶接部と前記開口の前記縁との間において前記フランジ及び前記第2の外装部材の一方に設けられるとともに、前記フランジ及び前記第2の外装部材の他方に向かって突出する凸部と、
を具備する、二次電池。 - 前記凸部は、トンネル天井形状に形成される、請求項1の二次電池。
- 前記凸部は、ドーム形状に形成される、請求項1の二次電池。
- 前記凸部は、互いに対して近接し、所定の方向に沿って並ぶ複数の凸部である、請求項1の二次電池。
- 前記複数の凸部のそれぞれは、トンネル天井形状に形成され、
前記複数の凸部は、互いに対して平行又は略平行に延設され、
前記複数の凸部が並ぶ前記所定の方向は、前記複数の凸部のそれぞれの長手方向に対して垂直又は略垂直である、
請求項4の二次電池。 - 前記第1の外装部材及び前記第2の外装部材のそれぞれは、0.02mm以上0.3mm以下の肉厚である、請求項1乃至5のいずれか1項の二次電池。
- 前記溶接部と前記凸部との間で、かつ、前記凸部の近傍において、前記フランジ及び前記第2の外装部材の一方に開封孔を形成することと、
前記開封孔から前記収納空間のガスを排出することと、
を具備する、請求項1乃至6のいずれか1項の二次電池の再生方法。 - 前記ガスを排出した後に、前記開封孔と前記凸部との間において、前記フランジ及び前記第2の外装部材を気密に溶接し、前記開封孔と前記凸部との間において前記ガスの経路を遮断することをさらに具備する、請求項7の再生方法。
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