JP7202532B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、パソコンや携帯端末等のポータブル電源、あるいはＥＶ（電気自動車）、ＨＶ（ハイブリッド自動車）、ＰＨＶ（プラグインハイブリッド自動車）等の車両駆動用電源として広く用いられている。
車両駆動用電源等の用途では、高出力化のために、複数の非水電解質二次電池（単電池）を電気的に接続してなる組電池が広く利用されている。組電池の一例では、所定の配列方向に配列された一対のエンドプレートと、上記一対のエンドプレートの間に配置され、外部接続用の電極端子を有する複数の単電池と、上記複数の単電池を配列方向の両側からそれぞれ挟み込む平板状のスペーサと、上記一対のエンドプレートの間に配列方向から拘束荷重を印加する拘束機構と、を備えている。組電池では、複数の単電池の電極端子が、バスバーによって相互に電気的に接続されている。
国際公開２０１９／１３０５０１号
車両駆動用電源として車両に搭載されていた組電池は、例えば車両を廃車にする場合や、新しい組電池に交換する場合等に、車両から取り外され、市場から回収される。市場から回収された組電池には、再利用可能な状態の単電池が含まれていることが多い。しかし、単電池の使用時には、例えば温度劣化や充放電の繰り返し等によって、単電池の内部でガスが発生しうる。これにより、単電池に電池膨れが発生し、配列方向の側面が凸状に膨れていることがある。そのため、回収した組電池の中から再利用可能な状態の単電池を選別して再度組電池として組み付けようとすると、単電池に対するスペーサの位置がバラつくことがあった。これにより、例えば単電池が斜めに傾いた状態で組み付けられて組電池の寸法が変化してしまったり、電極端子の上下方向の位置がずれてバスバーを締結しにくくなったりすることがあった。したがって、単電池の再利用に際しては、溜まったガスを適切に排出して電池膨れを低減することが課題の一つとなっている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溜まったガスを排出して電池膨れを緩和することができる、再利用しやすい非水電解質二次電池を提供することである。
ここに開示される非水電解質二次電池は、正極と負極とを有する電極体と、非水電解質と、電池ケースと、を備える。上記電池ケースは、開口部を有し、上記電極体と上記非水電解質とを収容するケース本体と、上記開口部を塞ぐ蓋体と、を備える。上記蓋体は、板状の蓋本体と、上記電池ケースの内圧が予め定められた開弁圧よりも大きくなったときに開放される弁部と、上記弁部の上記開弁圧よりも大きな開放圧に設定されたガス抜き部と、を備える。
上記構成によれば、非水電解質二次電池を再利用する際に、ガス抜き部を人為的に開放することで、非水電解質二次電池の内部に溜まったガスを排出することができる。これにより、例えば弁部は開放状態とすることなく、電池膨れを緩和することができる。したがって、再度組電池として組み付けることが容易となり、再利用しやすい非水電解質二次電池を実現することができる。また、再利用後も弁部の機能を維持することができる。
なお、二次電池の内部に溜まったガスを排出する従来技術文献として、特許文献１が挙げられる。特許文献１には、フランジを有する外装部材と、上記外装部材の内部に配置された電極群と、を備える二次電池が開示されている。特許文献１には、二次電池の内部でガスが発生した場合に、外装部材のフランジに開封孔をあけて発生したガスを排出し、二次電池を再生することが記載されている。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記蓋体が、上記ガス抜き部の周縁に設けられ、封止キャップを嵌め合わせられるように構成された溶接用突起部をさらに備える。上記構成によれば、ガス抜き部を開放してガスを排出した後に、封止キャップと溶接用突起部とを溶接接合して、ガス抜き部を容易に封止することができる。これにより、ガス抜き部の封止の精度および信頼性を高めることができる。また、非水電解質二次電池を再利用する際の利便性を向上することができる。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記溶接用突起部が、上記ガス抜き部と同じ部材に設けられている。溶接用突起部をガス抜き部と同一の部材に設けることで、ここに開示される技術を比較的簡便に実現することができる。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記ガス抜き部が、上記蓋本体に設けられている。上記構成によれば、蓋本体の設計を変更するだけでよいため、ここに開示される技術を比較的簡便に実現することができる。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記ガス抜き部では、上記蓋本体の上記ケース本体と対向する側の面が、Ｒ形状に形成されている。上記構成によれば、例えば電池ケースの内部で発生したガスによって非水電解質二次電池の内圧が上昇したときに、ガス抜き部への応力集中を緩和することができる。これにより、例えば非水電解質二次電池の通常使用時には、ガス抜き部の閉鎖状態を高いレベルで維持することができる。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記非水電解質が非水電解液であり、上記蓋体が、上記非水電解液を上記ケース本体の内部に注液する注液孔と、上記注液孔を塞ぐ注液栓と、をさらに備え、上記ガス抜き部が、上記注液栓に設けられている。上記構成によれば、注液栓の設計を変更するだけでよいため、ここに開示される技術を比較的簡便に実現することができる。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記注液栓が、上記ケース本体に向かって突出する段差部を有し、上記ガス抜き部が、上記段差部の上記ケース本体に向かって突出した部分に設けられている。上記構成によれば、例えば電池ケースの内部で発生したガスによって非水電解質二次電池の内圧が上昇したときに、ガス抜き部への応力集中を緩和することができる。これにより、例えば非水電解質二次電池の通常使用時には、ガス抜き部の閉鎖状態を高いレベルで維持することができる。
ここに開示される非水電解質二次電池の好適な一態様において、上記ガス抜き部が、上記注液栓と上記蓋本体とにそれぞれ設けられている。上記構成によれば、一度再利用した非水電解質二次電池を、さらに再利用することが容易となる。したがって、本発明の効果を、より高いレベルで発揮することができる。
図１は、第１実施形態に係る非水電解質二次電池の内部構造を模式的に示す縦断面図である。 図２は、図１の非水電解質二次電池を模式的に示す上面図である。 図３は、図２のIII－III線断面図である。 図４は、第１実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。 図５Ａは、ガス抜き部を開放した状態を模式的に示す断面図である。 図５Ｂは、ガス抜き部を再封止した状態を模式的に示す断面図である。 図６は、第２実施形態に係る非水電解質二次電池を模式的に示す上面図である。 図７は、図６のVII－VII線断面図である。 図８Ａは、ガス抜き部を開放した状態を模式的に示す断面図である。 図８Ｂは、ガス抜き部を再封止した状態を模式的に示す断面図である。 図９は、第３実施形態に係る非水電解質二次電池を模式的に示す上面図である。
≪第１実施形態≫
以下、適宜図面を参照しながら、ここに開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながらここに開示される技術を限定することを意図したものではない。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であってここに開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、ここに開示される技術を特徴付けない非水電解質二次電池および組電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。図面中の符号Ｕ、Ｄ、Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ、上、下、前、後、左、右を意味するものとする。図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ、前後方向、左右方向、上下方向を意味するものとする。以下の説明において、前後方向を、非水電解質二次電池（単電池）の厚み方向または配列方向といい、左右方向を、非水電解質二次電池の幅方向ということがある。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、非水電解質二次電池の設置態様を何ら限定するものではない。
＜非水電解質二次電池＞
図１は、第１実施形態に係る非水電解質二次電池１０の内部構造を示す縦断面図である。図２は、非水電解質二次電池１０の上面図である。非水電解質二次電池１０は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等の、繰り返し充放電が可能な二次電池である。非水電解質二次電池１０は、電極体２０と、図示しない非水電解質と、電池ケース３０と、を備えている。
電極体２０は、従来と同様でよく、特に限定されない。電極体２０は、ここでは、帯状の正極と帯状の負極とが、帯状のセパレータを介して絶縁された状態で積層され、捲回軸を中心として捲回されてなる捲回電極体である。捲回電極体は、電池ケース３０に収容可能な扁平形状を有している。正極と負極とは、それぞれ、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な活物質を含んでいる。正極は、活物質として、例えばリチウム遷移金属複合酸化物を含んでいる。負極は、活物質として、例えば炭素材料を含んでいる。
捲回電極体は、捲回軸に直交する断面視において、一対の捲回平坦部と、一対の捲回平坦部の間に介在される一対の捲回Ｒ部と、を有している。捲回電極体は、一対の捲回Ｒ部のうち一方が電池ケース３０の下方に配置され、他方が電池ケース３０の上方に配置されている。なお、電極体２０は、ここでは捲回電極体であるが、矩形状の正極と矩形状の負極とが絶縁された状態で交互に積層されてなる積層型電極体であってもよい。
電極体２０の幅方向Ｙの左端部には、正極集電部１２が設けられている。正極集電部１２には、正極集電板１２ｃが付設されている。電極体２０の正極は、正極集電板１２ｃを介して、後述する正極端子１２Ｔと電気的に接続されている。また、電極体２０の幅方向Ｙの右端部には、負極集電部１４が設けられている。負極集電部１４には、負極集電板１４ｃが付設されている。電極体２０の負極は、負極集電板１４ｃを介して、後述する負極端子１４Ｔと電気的に接続されている。
非水電解質は、従来と同様でよく、特に限定されない。非水電解質は、ここでは室温（２５℃）で液体状の非水電解液である。非水電解液は、非水溶媒と支持塩とを含んでいてもよい。非水溶媒は、例えば、カーボネート類等の有機溶媒であってもよい。支持塩は、例えば、電荷担体としてリチウムイオンを含むリチウム塩であってもよい。非水電解質は、非水電解質二次電池１０の使用温度範囲内、例えば－２０～＋６０℃の温度範囲内で、液状もしくはポリマー状（ゲル状）であってもよい。ただし、非水電解質は、室温（２５℃）で固体状であってもよい。非水電解質は、例えば、正極と負極との間に介在する固体電解質層であってもよい。
電池ケース３０は、電極体２０と非水電解質とを収容する筐体である。電池ケース３０は、ここでは扁平な角形（直方体形状）の外形を有している。ただし、電池ケース３０の外形は、その他の形状、例えば、立方体形、円筒形等であってもよい。電池ケース３０は、開口部３２ｈを有するケース本体３２と、開口部３２ｈを塞ぐ蓋体（封口板）３４と、を備えている。電池ケース３０は、ケース本体３２の開口部３２ｈの周縁に蓋体３４が接合（例えば溶接接合）されることによって、一体化されている。電池ケース３０は、気密に封止（密閉）されている。
ケース本体３２は、上方に開口部３２ｈを有する有底の箱型である。ケース本体３２は、電極体２０と非水電解質とを収容する収容空間３６を有している。ケース本体３２は、蓋体３４に対向する底面３２ｂと、底面３２ｂから連続する側面としての一対の短側面３２ｎおよび一対の長側面（図示せず）と、を備えている。底面３２ｂは、電極体２０の一対の捲回Ｒ部のうち一方と対向している。長側面は、電極体２０の捲回平坦部と対向している。短側面３２ｎおよび長側面は、それぞれ平坦に形成されている。ケース本体３２は、例えば、１枚の金属板から絞り加工によって形成されている。
ケース本体３２は、例えば、アルミニウム、銅、マグネシウムおよび真鍮のうちの１つを主体とする（５０質量％以上を占める）軟質金属製である。なかでも、アルミニウムやアルミニウム合金等の軽量な金属製であるとよい。ケース本体３２の厚み（板厚）は、低コスト化や軽量化の観点から、概ね１ｍｍ以下、典型的には０．５ｍｍ以下、例えば０．３～０．５ｍｍであってもよい。軟質金属製、および／または、上記のように薄肉の電池ケース３０は、内圧によって変形容易である。変形容易な電池ケース３０では、とりわけ電池膨れが発生し易い。したがって、ここに開示される技術の適用が高い効果を奏する。
蓋体３４は、ケース本体３２の開口部３２ｈの周縁に取り付けられている。図１および図２に示すように、蓋体３４は、蓋本体３４ｂと、正極端子１２Ｔと、負極端子１４Ｔと、注液栓３８と、弁部（放圧弁）３４ｖと、ガス抜き機構３４ｇと、を備えている。ただし、注液栓３８は必須ではなく、例えば非水電解質が固体状である場合等には、省略することもできる。蓋本体３４ｂは、矩形状の板状部材である。蓋本体３４ｂは、幅方向Ｙに延びている。蓋本体３４ｂは、厚みＬａ（図３参照）の平板状部分を有する。蓋本体３４ｂは、例えばケース本体３２と同種または異種の金属製である。
正極端子１２Ｔは、蓋本体３４ｂの幅方向Ｙの左端部に設けられている。正極端子１２Ｔは、電極体２０の正極と電気的に接続されている。負極端子１４Ｔは、蓋本体３４ｂの幅方向Ｙの右端部に設けられている。負極端子１４Ｔは、電極体２０の負極と電気的に接続されている。
図１に示すように、蓋本体３４ｂには、注液孔３４ｈが設けられている。注液孔３４ｈは、蓋本体３４ｂを厚み方向（図１の上下方向）に貫通する貫通孔である。注液孔３４ｈは、ケース本体３２の内部、すなわち収容空間３６に非水電解液を注液するためのものである。注液孔３４ｈは、例えば非水電解質二次電池１０を構築する際や、非水電解質二次電池１０を再利用する際に用いられる。注液孔３４ｈは、幅方向Ｙにおいて、正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとの間に設けられている。非水電解液を注液した後、注液孔３４ｈには、注液栓３８が取り付けられる。注液栓３８は、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属製である。これにより、注液栓３８が蓋本体３４ｂと一体化され、注液孔３４ｈが気密に封止（密閉）される。
弁部３４ｖは、所謂、安全弁である。弁部３４ｖは、幅方向Ｙにおいて、正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとの間に設けられている。詳しくは、弁部３４ｖは、幅方向Ｙにおいて、ガス抜き機構３４ｇと注液栓３８との間に設けられている。弁部３４ｖは、例えば非水電解質二次電池１０の通常使用時に、収容空間３６の内圧が予め定められた開弁圧よりも大きくなると、電池ケース３０の内部と外部とを連通する開放状態となるように構成されている。弁部３４ｖが開放状態となると、収容空間３６に溜まったガスが非水電解質二次電池１０の外部に放出され、非水電解質二次電池１０の内圧が開放される。弁部３４ｖの開弁圧は、概ね０．１～１．０ＭＰａ、例えば０．３～０．５ＭＰａであってもよい。
弁部３４ｖは、蓋本体３４ｂの厚みＬａ（図３参照）よりも薄い薄肉状に形成されている。図２に示すように、弁部３４ｖは、ここでは蓋本体３４ｂに取り付けられた金属製（例えばアルミニウム製）のシートｖ１を主体に構成されている。ただし、弁部３４ｖは、蓋本体３４ｂと一体成形され、蓋本体３４ｂの一部をなしていてもよい。弁部３４ｖは、蓋本体３４ｂの一部を薄肉状に形成した部分であってもよい。
本実施形態の弁部３４ｖは、金属製のシートｖ１に設けられた非直線状の切溝ｖ２を有する。切溝ｖ２は、二つのＹ字の下端を向かい合わせた形状を有している。ただし、切溝ｖ２は、直線状であってもよく、Ｙ字状以外の非直線状、例えば、曲線状（例えば、半円状、Ｃ字状、Ｕ字状、Ｓ字状等）、折れ線状（例えば、Ｌ字状、Ｎ字状等）、互いに交差する直線状（放射状、例えば十字状）、分岐を有する直線状（例えばＨ字状）等であってもよい。非水電解質二次電池１０の内圧が開弁圧を超えると、切溝ｖ２が内圧を受けて開裂する。これにより、金属製のシートｖ１が、典型的にはケース本体３２から離れる側（図１の上方）に押し出される。
図３は、ガス抜き機構３４ｇを厚み方向Ｘから見た断面図である。ガス抜き機構３４ｇは、ここでは蓋本体３４ｂと一体成形され、蓋本体３４ｂの一部をなしている。図２に示すように、ガス抜き機構３４ｇは、幅方向Ｙにおいて、正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとの間に設けられている。詳しくは、ガス抜き機構３４ｇは、幅方向Ｙにおいて、正極端子１２Ｔと弁部３４ｖとの間に設けられている。ガス抜き機構３４ｇは、非水電解質二次電池１０を再利用する際に使用される。図２および図３に示すように、ガス抜き機構３４ｇは、ガス抜き部３４ｎと、溶接用突起部３４ｐと、を備えている。ただし、溶接用突起部３４ｐは必須ではなく省略することもできる。
ガス抜き部３４ｎは、非水電解質二次電池１０を再利用する際に、人為的に外力を加えて、電池ケース３０の内部と外部とを連通する開放状態とされる開放予定部である。ガス抜き部３４ｎは、収容空間３６に溜まったガスを強制的に非水電解質二次電池１０の外部に放出させて、電池膨れを解消あるいは緩和するように構成されている。ガス抜き部３４ｎは、厚み方向（図１の上下方向）に貫通しやすいように、蓋本体３４ｂのガス抜き部３４ｎ以外の部分、例えば厚みＬａの平板状部分に比べて、相対的に薄肉に構成されている。ガス抜き部３４ｎを用いることで、非水電解質二次電池１０を再利用する際に、非水電解質二次電池１０を容易に開放状態とすることができる。
ガス抜き部３４ｎは、弁部３４ｖの開弁圧よりも大きな開放圧に設定されている。このため、ガス抜き部３４ｎは、弁部３４ｖが開放状態となったときにも、典型的には閉鎖状態を維持するように構成されている。ガス抜き部３４ｎは、典型的には、非水電解質二次電池１０の通常使用時に閉鎖状態を維持するように構成されている。このことから、断面視において、ガス抜き部３４ｎは、最小厚み（典型的には上下方向の長さ）が弁部３４ｖよりも大きくてもよい。
図３に示すように、ガス抜き部３４ｎは、ここでは蓋本体３４ｂから連続して設けられている。ガス抜き部３４ｎは、蓋本体３４ｂの外表面（図３の上面）に設けられた溝部（ノッチ）ｎ１と、蓋本体３４ｂの内側の面（図３の下面）、すなわちケース本体３２と対向する面に設けられたＲ部ｒ１と、を備えている。
溝部ｎ１は、典型的には、非水電解質二次電池１０を再利用する際に、鋭利な部材を差し入れる部位である。溝部ｎ１は、蓋本体３４ｂの外表面に設けられているため、ガス抜き部３４ｎの位置を示す目安としても機能する。溝部ｎ１は、ここでは断面Ｕ字形状である。断面視において、溝部ｎ１の最大深さ（図３の上下方向の長さ）は、ここでは溶接用突起部３４ｐの最大高さ（図３の上下方向の長さ）よりも小さい。図２に示すように、平面視において、溝部ｎ１は、ここでは幅方向Ｙに延びた直線状である。ただし、溝部ｎ１は、点状あるいは非直線状であってもよい。溝部ｎ１は、ここでは幅方向Ｙの長さが注液孔３４ｈよりも短い。溝部ｎ１は、ここでは幅方向Ｙの長さが弁部３４ｖの切溝ｖ２よりも短い。
Ｒ部ｒ１は、溝部ｎ１よりも平面視での面積が大きい。Ｒ部ｒ１は、溝部ｎ１を中心として、溝部ｎ１を環状に囲むように設けられている。図３に示すように、Ｒ部ｒ１は、ここでは厚み方向Ｘの長さが溝部ｎ１よりも長い。また、図示は省略するが、Ｒ部ｒ１は、ここでは幅方向Ｙの長さが溝部ｎ１よりも長い。これにより、例えば非水電解質二次電池１０の通常使用時に、非水電解質二次電池１０の内圧が上昇しても、溝部ｎ１への応力集中を緩和することができる。また、溝部ｎ１と収容空間３６との間には、ドーム状の空間が確保されている。Ｒ部ｒ１の曲率半径Ｌｂは、ここでは蓋本体３４ｂの厚みＬａと同じかそれよりも小さい。非水電解質二次電池１０を再利用する際、溝部ｎ１に鋭利な部材が差し入れられると、蓋本体３４ｂの溝部ｎ１の周縁部分が、ケース本体３２の側（図３の下方）に押し込まれる。このとき、ドーム状の空間が確保されていると、ケース本体３２の側に押し込まれた蓋本体３４ｂがケース本体３２に収容されている電極体２０と干渉しにくくなる。また、曲率半径Ｌｂ≦厚みＬａとすることで、ケース本体３２の側に押し込まれる蓋本体３４ｂの部分が小さく抑えられる。
溶接用突起部３４ｐは、非水電解質二次電池１０を再利用する際、いったん開放状態としたガス抜き部３４ｎを再び閉鎖状態とするときに用いられる。図３に示すように、溶接用突起部３４ｐは、電池ケース３０から離れる側（図３の上方）に向かって突出している。溶接用突起部３４ｐは、例えば、蓋本体３４ｂにおけるガス抜き部３４ｎの周縁を隆起させ、蓋本体３４ｂの厚みＬａよりも厚肉に成形することによって構成されている。断面視において、溶接用突起部３４ｐの最大高さ（図３の上下方向の長さ）は、ここでは溝部ｎ１の最大深さ（図３の上下方向の長さ）よりも大きい。
図２に示すように、溶接用突起部３４ｐは、ガス抜き部３４ｎの周囲を囲むように設けられている。溶接用突起部３４ｐは、ここではガス抜き部３４ｎを環状に囲むように連続して設けられている。ただし、溶接用突起部３４ｐは、ガス抜き部３４ｎを囲むように、間隔をあけて複数の島状に設けられていてもよい。また、平面視において、溶接用突起部３４ｐは、環状以外の形状、例えば多角形の枠状等であってもよい。
溶接用突起部３４ｐは、非水電解質二次電池１０を再利用する際に、封止キャップＳ（図５Ｂ参照）を嵌め合わせられるように構成されている。溶接用突起部３４ｐは、封止キャップＳを嵌め合わせる位置を示す目安としても機能する。溶接用突起部３４ｐの内縁に沿って封止キャップＳを嵌め合わせることで、溶接用突起部３４ｐと封止キャップＳとが面一になる。この状態で、溶接用突起部３４ｐと封止キャップＳとを溶接接合することで、ガス抜き部３４ｎが気密に封止される。これにより、開放状態としたガス抜き部３４ｎを容易に再封止することができる。したがって、ガス抜き部３４ｎの封止の精度および信頼性が高められる。
以上のような構成の非水電解質二次電池１０は、各種用途に利用可能である。非水電解質二次電池１０は、典型的には複数の非水電解質二次電池１０を電気的に接続してなる組電池１の形態で、車両に搭載されるモーター用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、典型的には自動車、例えばプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等が挙げられる。
＜組電池＞
図４は、組電池１の斜視図である。組電池１は、複数の非水電解質二次電池（単電池）１０と、複数のスペーサ４０と、一対のエンドプレート５０Ａ、５０Ｂと、複数の拘束バンド５２と、を備えている。ただし、スペーサ４０、エンドプレート５０Ａ、５０Ｂ、および拘束バンド５２は必須ではなく、一部または全部を省略することもできる。また、組電池１を構成する単電池１０の形状、サイズ、個数、配置、接続方法等は、ここに開示される態様に限定されることなく、適宜変更することができる。
複数の単電池１０は、正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとの位置が交互になるように１つおきに反転させた状態で、配列方向Ｘに配列されている。組電池１では、隣り合う単電池１０の正極端子１２Ｔと負極端子１４Ｔとが、バスバー１８で電気的に接続されている。このことにより、組電池１は直列に電気接続されている。複数の単電池１０は、一対の長側面がそれぞれスペーサ４０と対向している。
スペーサ４０は、単電池１０で発生する熱を放散させるための放熱部材である。スペーサ４０は、配列方向Ｘにおいて、単電池１０の間、および、単電池１０とエンドプレート５０Ａ、５０Ｂとの間、にそれぞれ配置されている。スペーサ４０は、単電池１０を配列方向Ｘの両側から挟み込んでいる。スペーサ４０は、板状部材である。スペーサ４０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂製や、熱伝導性の良い金属製である。
エンドプレート５０Ａ、５０Ｂは、単電池１０の配列方向Ｘ（図４の前後方向）において、組電池１の両端に配置されている。エンドプレート５０Ａ、５０Ｂは、複数の単電池１０と複数のスペーサ４０とを配列方向Ｘに挟み込んでいる。複数の拘束バンド５２は、一対のエンドプレート５０Ａ、５０Ｂを架橋するように取り付けられている。複数の拘束バンド５２は、複数のビス５４によって、エンドプレート５０Ａ、５０Ｂに固定されている。複数の拘束バンド５２は、それぞれ、配列方向Ｘに規定の拘束圧が加わるように取り付けられている。このことにより、複数の単電池１０と複数のスペーサ４０とに対して配列方向Ｘから拘束荷重が加えられ、組電池１が一体的に保持されている。なお、本実施形態では、エンドプレート５０Ａ、５０Ｂと、複数の拘束バンド５２と、複数のビス５４とで、拘束機構が構成されている。ただし、拘束機構はこれに限定されるものではない。
以上のように、第１実施形態の非水電解質二次電池１０では、蓋体３４（詳しくは、蓋本体３４ｂ）に、ガス抜き部３４ｎが設けられている。このことにより、非水電解質二次電池１０を再利用する際に、作業者がガス抜き部３４ｎを容易に開放し、ケース本体３２の内部（すなわち、収容空間３６）に溜まったガスを排出することができる。その結果、例えば弁部３４ｖを開放状態とすることなく、電池膨れを緩和することができる。したがって、再度組電池１とすることが容易な、再利用しやすい非水電解質二次電池を実現することができる。また、再利用時に弁部３４ｖの機能を損なうことがなく、当該機能を再利用後もそのまま維持することができる。
＜組電池の製造方法＞
市場から回収された組電池には、再利用可能な状態の単電池（非水電解質二次電池１０）が含まれていることが多い。以下では、市場から回収された非水電解質二次電池１０を再利用（リユース）して、組電池１を製造する方法を説明する。この製造方法は、例えば、次の４つの工程：再利用可能な非水電解質二次電池１０を選別する選別工程；選別工程で選別した非水電解質二次電池１０のガス抜き部３４ｎを開放して、内部のガスを抜くガス抜き工程；ガス抜き工程で開放したガス抜き部３４ｎを閉鎖して、非水電解質二次電池１０を再封止する再封止工程；再封止した非水電解質二次電池１０を用いて組電池１を構築する組電池構築工程；を包含する。このうち、ガス抜き工程および再封止工程は、非水電解質二次電池１０の再利用方法としても把握されうる。また、ここに開示される製造方法は、上記以外に他の工程を適宜含んでもよい。例えば、選別工程の後から組電池構築工程の前までの間には、例えば非水電解質二次電池１０に非水電解質を追加する補充工程を含んでもよい。
選別工程では、まず、市場から回収された非水電解質二次電池１０を用意する。次に、予め定められた試験方法（例えば充放電試験等）によって、作業者が、例えば非水電解質二次電池１０の電池特性を確認する。そして、電池特性が予め定められた閾値以上である非水電解質二次電池１０を選別する。好適な一態様では、さらに予め定められた試験方法（例えば電池ケース３０の寸法の測定等）によって、作業者が、非水電解質二次電池１０に電池膨れが生じているか否かを判定する。そして、電池膨れが予め定められた閾値以上である非水電解質二次電池１０を、「電池膨れ有り」として選別する。
ガス抜き工程では、まず、作業者が、選別工程で選別された非水電解質二次電池１０のガス抜き部３４ｎに外力を加える。一例として、ガス抜き部３４ｎの溝部ｎ１に、鋭利な部材を差し入れ、ガス抜き部３４ｎに鋭利な部材を貫通させる。これにより、ガス抜き部３４ｎが開放状態となる。なお、本工程は、例えば選別工程で「電池膨れ有り」として選別された非水電解質二次電池１０に対してのみ行ってもよい。また、本工程は、ドライ環境（例えば露点温度が－５０℃以下の環境）下で行うことが好ましい。
図５Ａは、開放状態のガス抜き部３４ｎを厚み方向Ｘから見た断面図である。非水電解質二次電池１０では、溝部ｎ１が破断して、蓋本体３４ｂの溝部ｎ１の周縁部分がケース本体３２の側（図５Ａの下方）に押し込まれる。ガス抜き部３４ｎが開放されることで、電池ケース３０に溜まったガスが強制的に外部へと放出される。一態様では、さらに開放状態のガス抜き部３４ｎに従来公知の吸引装置を取り付け、電池ケース３０内の流体を強制的に吸引してもよい。これにより、非水電解質二次電池１０の電池膨れを解消することができる。
再封止工程では、まず、封止キャップＳ（図５Ｂ参照）を用意する。封止キャップＳは、典型的には板状部材である。封止キャップＳの外形は、溶接用突起部３４ｐで囲まれた領域と同じかそれよりも小さい。封止キャップＳは、ここでは円板状部材である。封止キャップＳの厚みは、溶接用突起部３４ｐの最大高さ（図５Ｂの上下方向の長さ）と同じである。次に、作業者が、ガス抜き工程で開放状態とされた非水電解質二次電池１０に対し、溶接用突起部３４ｐの内縁に沿って、封止キャップＳを嵌め合わせる。これにより、溶接用突起部３４ｐと封止キャップＳとが面一になる。次に、作業者が、封止キャップＳの全周を、溶接用突起部３４ｐと溶接接合する。溶接接合の方法は特に限定されないが、例えばレーザー溶接が挙げられる。
図５Ｂは、再封止した状態のガス抜き部３４ｎを厚み方向Ｘから見た断面図である。非水電解質二次電池１０では、封止キャップＳの全周にわたって溶接接合部Ｗが形成され、ガス抜き部３４ｎが気密に封止されている。これにより、ガス抜き工程で開放状態としたガス抜き部３４ｎを、容易に再封止することができる。
組電池構築工程では、まず、作業者が、非水電解質二次電池（単電池）１０と、スペーサ４０とを、所定の方向に交互に配列させる。次に、単電池１０とスペーサ４０とを拘束機構で拘束する。一例では、一対のエンドプレート５０Ａ、５０Ｂの間に単電池１０とスペーサ４０とを配置し、所定の拘束荷重が加えられるように、エンドプレート５０Ａ、５０Ｂに複数の拘束バンド５２を掛け渡す。以上のようにして、組電池１を製造することができる。
≪第２実施形態≫
図６は、第２実施形態に係る非水電解質二次電池１１０の上面図である。なお、図６において、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。非水電解質二次電池１１０は、蓋体３４にかえて蓋体１３４を備えている。非水電解質二次電池１１０は、ガス抜き機構が、蓋本体にかえて注液栓に設けられていること以外、上記した第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と共通する部分については、説明を省略または簡略化する。
図６に示すように、蓋体１３４は、蓋本体１３４ｂと、正極端子１２Ｔと、負極端子１４Ｔと、注液栓１３８と、弁部（放圧弁）３４ｖと、を備えている。正極端子１２Ｔ、負極端子１４Ｔ、弁部３４ｖは、第１実施形態と同様であってよい。蓋本体１３４ｂは、第１実施形態とは異なり、ガス抜き機構を有していない。蓋本体１３４ｂには、環状の注液孔１３４ｈ（図７参照）が設けられている。注液孔１３４ｈには、注液栓１３８が取り付けられ、これによって注液孔１３４ｈが気密に封止（密閉）されている。注液栓１３８は、ここでは略円板状の部材である。注液栓１３８は、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属製である。
図７は、注液栓１３８を厚み方向Ｘから見た断面図である。注液栓１３８には、ガス抜き機構１３８ｇが設けられている。ガス抜き機構１３８ｇは、ガス抜き部１３８ｎと、溶接用突起部１３８ｐと、を備えている。ただし、溶接用突起部１３８ｐは必須ではなく省略することもできる。注液栓１３８は、外縁部分ｓ１と、傾斜部分ｓ２と、中央部分ｓ３と、を備えている。
外縁部分ｓ１は、蓋本体１３４ｂの外表面（図７の上面）に沿って延びている。外縁部分ｓ１は、ＸＹ平面に沿って円環状に広がっている。外縁部分ｓ１は、傾斜部分ｓ２および中央部分ｓ３よりもケース本体３２から遠い位置（図７の上方）に配置されている。外縁部分ｓ１の外表面（図７の上面）には、溶接用突起部１３８ｐが設けられている。溶接用突起部１３８ｐの形状、サイズ、構成等は、第１実施形態の溶接用突起部３４ｐと同様であってよい。傾斜部分ｓ２は、外縁部分ｓ１と中央部分ｓ３とを連結している。傾斜部分ｓ２は、外縁部分ｓ１の中心に近い側の端から連なっている。傾斜部分ｓ２は、外縁部分ｓ１からケース本体３２の側（図７の下方）に向かって斜めに延びている。
中央部分ｓ３は、傾斜部分ｓ２の下端から連なっている。中央部分ｓ３は、外縁部分ｓ１と平行に伸びている。中央部分ｓ３は、図７のＸＹ平面に沿って円形状に広がっている。中央部分ｓ３には、ガス抜き部１３８ｎが設けられている。ガス抜き部１３８ｎは、ここでは溝部（ノッチ）ｎ１１で構成されている。溝部ｎ１１の形状、サイズ、構成等は、第１実施形態の溝部ｎ１と同様であってよい。傾斜部分ｓ２と、中央部分ｓ３とは、段差部１３８ｓを構成している。段差部１３８ｓは、外縁部分ｓ１よりもケース本体３２の側（図７の下方）に凹んでいる。段差部１３８ｓは、ケース本体３２の側（図７の下方）に向かって突出している。
以上のような構成の非水電解質二次電池１１０を市場から回収し、組電池１に再利用する場合は、ガス抜き工程において、作業者が、ガス抜き部１３８ｎに外力を加える。図８Ａは、開放状態のガス抜き部１３８ｎを厚み方向Ｘから見た断面図である。非水電解質二次電池１１０では、溝部ｎ１１が破断して、ガス抜き部１３８ｎが開放される。また、再封止工程において、作業者が、溶接用突起部１３８ｐの内縁に沿って、封止キャップＳ（図８Ｂ参照）を嵌め合わせる。そして、作業者が、封止キャップＳの全周を、溶接用突起部３４ｐと溶接接合する。図８Ｂは、再封止した状態のガス抜き部１３８ｎを厚み方向Ｘから見た断面図である。非水電解質二次電池１１０では、封止キャップＳの全周にわたって溶接接合部Ｗが形成され、ガス抜き部１３８ｎが気密に封止される。
以上、本発明を詳細に説明したが、上記した実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、第１実施形態では、蓋本体３４ｂに１つのガス抜き機構３４ｇが設けられていた。また、第２実施形態では、注液栓１３８に１つのガス抜き機構１３８ｇが設けられていた。しかし、これには限定されない。ガス抜き機構は、１つの非水電解質二次電池１０、１１０に対して複数設けられていてもよい。例えば、第１実施形態の蓋本体３４ｂに、ガス抜き機構３４ｇが２つ以上設けられていてもよい。あるいは、第２実施形態の蓋本体１３４ｂに、ガス抜き機構３４ｇが設けられていてもよい。すなわち、図９に示す非水電解質二次電池２１０のように、蓋本体１３４ｂにガス抜き機構３４ｇが設けられ、かつ、注液栓１３８にガス抜き機構１３８ｇが設けられていてもよい。蓋体に複数のガス抜き機構を備えることで、一度再利用した非水電解質二次電池を、さらに再利用することが容易となる。
１ 組電池
１０、１１０、２１０ 非水電解質二次電池（単電池）
２０ 電極体
３０ 電池ケース
３４、１３４ 蓋体
３４ｂ、１３４ｂ 蓋本体
３４ｇ、１３８ｇ ガス抜き機構
３４ｎ、１３８ｎ ガス抜き部
ｎ１、ｎ１１ 溝部
ｒ１ Ｒ部
３４ｐ、１３８ｐ 溶接用突起部
Ｓ 封止キャップ
３８、１３８ 注液栓
１３８ｓ 段差部

Claims (8)

  1. 正極と負極とを有する電極体と、非水電解質と、電池ケースと、を備え、
    前記電池ケースは、
    開口部を有し、前記電極体と前記非水電解質とを収容するケース本体と、
    前記開口部を塞ぐ蓋体と、
    を備え、
    前記蓋体は、
    板状の蓋本体と、
    前記電池ケースの内圧が予め定められた開弁圧よりも大きくなったときに開放される弁部と、
    前記弁部の前記開弁圧よりも大きな開放圧に設定されたガス抜き部と、
    前記ガス抜き部の周縁に設けられ、封止キャップを嵌め合わせられるように構成された溶接用突起部と、
    を備える、非水電解質二次電池。
  2. 前記溶接用突起部が、前記ガス抜き部と同じ部材に設けられている、
    請求項１に記載の非水電解質二次電池。
  3. 前記ガス抜き部が、前記蓋本体に設けられている、
    請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
  4. 前記ガス抜き部では、前記蓋本体の前記ケース本体と対向する側の面が、Ｒ形状に形成されている、
    請求項３に記載の非水電解質二次電池。
  5. 前記非水電解質が非水電解液であり、
    前記蓋体が、前記非水電解液を前記ケース本体の内部に注液する注液孔と、前記注液孔を塞ぐ注液栓と、をさらに備え、
    前記ガス抜き部が、前記注液栓に設けられている、
    請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
  6. 前記注液栓が、前記ケース本体に向かって突出する段差部を有し、
    前記ガス抜き部が、前記段差部の前記ケース本体に向かって突出した部分に設けられている、
    請求項５に記載の非水電解質二次電池。
  7. 前記ガス抜き部が、前記注液栓と前記蓋本体とにそれぞれ設けられている、
    請求項５または６に記載の非水電解質二次電池。
  8. 正極と負極とを有する電極体と、非水電解質と、電池ケースと、を備え、
    前記非水電解質が非水電解液であり、
    前記電池ケースは、
    開口部を有し、前記電極体と前記非水電解質とを収容するケース本体と、
    前記開口部を塞ぐ蓋体と、
    を備え、
    前記蓋体は、
    板状の蓋本体と、
    前記電池ケースの内圧が予め定められた開弁圧よりも大きくなったときに開放される弁部と、
    前記弁部の前記開弁圧よりも大きな開放圧に設定されたガス抜き部と、
    前記非水電解液を前記ケース本体の内部に注液する注液孔と、
    前記注液孔を塞ぐ注液栓と、
    を備え、
    前記ガス抜き部が、前記注液栓に設けられている、非水電解質二次電池。
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