JP7420280B2 - 二次電池、電子機器及び電動工具 - Google Patents

二次電池、電子機器及び電動工具 Download PDF

Info

Publication number
JP7420280B2
JP7420280B2 JP2022553748A JP2022553748A JP7420280B2 JP 7420280 B2 JP7420280 B2 JP 7420280B2 JP 2022553748 A JP2022553748 A JP 2022553748A JP 2022553748 A JP2022553748 A JP 2022553748A JP 7420280 B2 JP7420280 B2 JP 7420280B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
metal layer
positive electrode
secondary battery
gasket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022553748A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2022070824A1 (ja
Inventor
国雄 袖山
雅文 梅川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of JPWO2022070824A1 publication Critical patent/JPWO2022070824A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7420280B2 publication Critical patent/JP7420280B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/157—Inorganic material
    • H01M50/159—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/164—Lids or covers characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/169—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/166—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/171—Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids using adhesives or sealing agents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/191—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/197—Sealing members characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/198—Sealing members characterised by the material characterised by physical properties, e.g. adhesiveness or hardness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/571—Methods or arrangements for affording protection against corrosion; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、二次電池、電子機器及び電動工具に関する。
リチウムイオン二次電池の用途は、携帯用電子機器ばかりでなく機械や工具などにも拡大している。例えば、海辺や船舶上などで電動リールの電源としてリチウムイオン二次電池が使用されることがある。電動リールが海水を浴びたり海水中に落下したりしたときには、リチウムイオン二次電池が海水に曝されることがある。
特許文献１は、溶接板、材質がアルミニウム製の封口板、端子板が互いに密着した状態で積層されて絶縁性の樹脂からなる封口ガスケットの中空筒内に挿入されるとともに、円筒状電池缶を密封してなる円筒型電池を開示している。
特開２００９－１２３３７５号公報
しかしながら、特許文献１に記載の電池は、封口部分に海水の飛沫がかかったときに電池缶と端子板との間に赤錆が析出することにより電気的な短絡状態となり、次第に電池電圧が低下した後、電池として使用できなくなるという問題があった。
従って、本発明は、電池が海水や塩水のようなイオン伝導性の水溶液に曝されたときでも、電池蓋と電池缶との間の電気絶縁性を保つことができる電池を提供することを目的の一つとする。
上述した課題を解決するために、本発明は、
セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層され、巻回された電極巻回体と、電解液とが電池缶に収容され、
電池缶の開口部が、ガスケットを介して安全弁機構と電池蓋によって密閉された二次電池であって、
電池蓋は、端子部とフランジ部とを有する金属部材であり、
フランジ部の主面のうち外側の主面とガスケットとの間に金属層を有し、
金属層は、透孔を有する円板状の金属部材であり、且つ、電池蓋よりもイオン化傾向が大きく、酸化された場合に絶縁性を有する金属部材である
二次電池である。
本発明の少なくとも実施の形態によれば、二次電池が海水や塩水に曝されたときでも、電池蓋と電池缶との間の電気絶縁性を保つことができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、一実施の形態に係る電池の断面図である。 図２は、電池への析出物を説明するための図である。 図３は、実施例１～４を説明するための図である。 図４は、実施例５～８を説明するための図である。 図５は、実施例９～１３を説明するための図である。 図６は、本発明の応用例としての電池パックの説明に使用する接続図である。 図７は、本発明の応用例としての電動工具の説明に使用する接続図である。 図８は、本発明の応用例としての電動車両の説明に使用する接続図である。
以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
＜３．応用例＞
以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
本発明の実施の形態では、二次電池として、円筒形状のリチウムイオン電池を例にして説明する。勿論、リチウムイオン電池以外の他の二次電池や円筒形状以外の形状の二次電池が用いられても良い。
＜１．一実施の形態＞
まず、リチウムイオン電池の全体構成に関して説明する。図１は、リチウムイオン電池１の概略断面図である。リチウムイオン電池１は、例えば、図１に示すように、電池缶１１の内部に電解液と電極巻回体２０が収納されている円筒型の電池である。
具体的には、リチウムイオン電池１は、円筒状の電池缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と、電極巻回体２０とを備えている。
［絶縁板］
絶縁板１２，１３は、電極巻回体２０の巻回軸方向（図１の鉛直方向）に対して略垂直な面を有するシート状の部材である。絶縁板１２，１３は、互いに電極巻回体２０を挟むように配置されている。絶縁板１２，１３の材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ベークライトなどが用いられる。ベークライトには、フェノール樹脂を紙又は布に塗布した後に加熱して作製される、紙ベークライトや布ベークライトがある。
［かしめ構造］
電池缶１１の開放端部１１Ｎは、かしめ構造１１Ｒによって密閉されている。具体的には、安全弁機構３０、電池蓋１４および金属層６１が互いに密着した状態で積層されてガスケット１５と共にかしめ構造１１Ｒを形成している。電池缶１１の内部に電解液と電極巻回体２０が収納された状態で電池缶１１の開放端部１１Ｎが密閉されている。
［電池蓋］
電池蓋１４は、電池缶１１の内部に電極巻回体２０などが収納された状態において、その電池缶１１の開放端部１１Ｎを閉塞する部材である。この電池蓋１４は、電池缶１１の形成材料と同様の材料を含んでいる。電池蓋１４は、中央領域に、図１の電池１の円筒形状の中心軸方向に突出している端子部５３を有している。電池蓋１４は中央領域の周囲にフランジ部５２が一体的に設けられた形状を有している。電池蓋１４のフランジ部５２は安全弁機構３０に接触している。電池蓋１４は電池１の正極（＋極，第２の極性）である。なお、図示しないが、電池蓋１４のフランジ部５２と安全弁機構３０の間には、サーミスタ等のＰＴＣ素子が設けられていてもよい。
［ガスケット］
ガスケット１５は、電池缶１１の折り曲げ部１１Ｐ（以下、クリンプ部１１Ｐと称する。）の内側と電池蓋１４の端部の間に介在することにより、そのクリンプ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間を封止する部材である。ガスケット１５の表面には、例えば、アスファルトなどが塗布されていてもよい。なお、本発明においては、図１に示すように、ガスケット１５の上端部は、クリンプ部１１Ｐの先端部（電池缶１１の先端部５５）から外部に露出した面（以下、ガスケット面１５Ａと称する。）を有している。また、ガスケット１５の下部は電極巻回体２０に向かって延在していることが望ましい。
ガスケット１５は、絶縁性材料を含んでいる。絶縁性材料の種類は特に限定されないが、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリプ口ピレン（ＰＰ）などの高分子材料である。電池缶１１と電池蓋１４とを互いに電気的に分離しながら、クリンプ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間が十分に封止されるからである。
［電池缶］
電池缶１１は、電極巻回体２０を収納する部材である。この電池缶１１は、一端部が開放されると共に他端部が閉塞された円筒状の容器である。すなわち、電池缶１１は、開放された一端部（開放端部１１Ｎ）を有している。この電池缶１１は、鉄、アルミニウム及びそれらの合金などの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。ただし、電池缶１１の表面において、ニッケルなどの金属材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上が鍍金されていてもよい。電池缶１１の缶底は電池１の負極（－極，第１の極性）である。電池缶１１の全体が電池缶１１の缶底と電気的に接続されているため、電池缶１１の全体が電池１の負極（－極，第１の極性）である。電池缶１１の開口部は、ガスケット１５を介して安全弁機構３０と電池蓋１４によって密閉されている。
［安全弁機構］
安全弁機構３０は、電池缶１１の内部の圧力（内圧）が上昇した際に、必要に応じて電池缶１１の密閉状態を解除することにより、その内圧を開放する。電池缶１１の内圧が上昇する原因は、充放電時において電解液の分解反応に起因して発生するガスなどである。
［電極巻回体］
円筒形状のリチウムイオン電池では、帯状の正極２１と帯状の負極２２がセパレータ２３を挟んで渦巻き状に巻回されて、電解液に含浸された状態で、電池缶１１に収納されている。図示しないが、正極２１、負極２２はそれぞれ、正極箔、負極箔の片面又は両面に正極活物質層、負極活物質層を形成したものである。正極箔の材料は、アルミニウムやアルミニウム合金を含む金属箔である。負極箔の材料は、ニッケル、ニッケル合金、銅や銅合金を含む金属箔である。セパレータ２３は多孔質で絶縁性のあるフィルムであり、正極２１と負極２２とを電気的に絶縁しながら、リチウムイオンの移動を可能にしている。
電極巻回体２０の中心には、正極２１、負極２２及びセパレータ２３を巻回させる際に生じた空間（中心空間２０Ｃ）が設けられており、中心空間２０Ｃには、センターピン２４が挿入されている（図１参照）。ただし、センターピン２４は省略可能である。
正極２１には、正極リード２５が接続されていると共に、負極２２には、負極リード２６が接続されている（図１参照）。正極リード２５は、アルミニウムなどの導電性材料を含んでいる。正極リード２５は、安全弁機構３０に接続されており、電池蓋１４と電気的に接続されている。負極リード２６は、ニッケルなどの導電性材料を含んでいる。負極リード２６は、電池缶１１と電気的に接続されている。正極２１、負極２２、セパレータ２３及び電解液のそれぞれの詳細な構成、材質に関しては、後述する。
［正極］
正極活物質層は、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である正極材料（正極活物質）を少なくとも含み、さらに、正極結着剤及び正極導電剤などを含んでいてもよい。正極材料は、リチウム含有化合物（例えば、リチウム含有複合酸化物及びリチウム含有リン酸化合物）が好ましい。
リチウム含有複合酸化物は、例えば、層状岩塩型又はスピネル型の結晶構造を有している。リチウム含有リン酸化合物は、例えば、オリビン型の結晶構造を有している。
正極結着剤は、合成ゴム又は高分子化合物を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム及びエチレンプロピレンジエンなどである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）及びポリイミドなどである。
正極導電剤は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック又はケッチェンブラックなどの炭素材料である。ただし、正極導電剤は、金属材料及び導電性高分子でもよい。
［負極］
負極箔の表面は、粗面化されていることが好ましい。いわゆるアンカー効果により、負極箔に対する負極活物質層の密着性が向上するからである。粗面化の方法は、例えば、電解法を利用して微粒子を形成し、負極箔の表面に凹凸を設ける手法がある。電解法により作製された銅箔は、一般的に電解銅箔と呼ばれている。
負極活物質層は、リチウムを吸蔵及び放出することが可能である負極材料（負極活物質）を少なくとも含み、さらに、負極結着剤及び負極導電剤などを含んでいてもよい。
負極材料は、例えば、炭素材料を含む。リチウムの吸蔵放出時における結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が安定して得られるからである。また、炭素材料は負極導電剤としても機能するため、負極活物質層の導電性が向上する。
炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、低結晶性炭素、又は非晶質炭素である。炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状又は鱗片状を有している。
また、負極材料は、例えば金属系材料を含む。金属系材料の例としては、Ｌｉ（リチウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｓｎ（スズ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｒ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）が挙げられる。金属系元素は、他の元素と化合物、混合物又は合金を形成しており、その例としては、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２））、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は炭素とケイ素の合金、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）が挙げられる。
リチウムイオン電池１では、完全充電時の開回路電圧(すなわち電池電圧)が４．２５Ｖ以上であると、その完全充電時の開回路電圧が低い場合と比較して、同じ正極活物質を用いても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなる。これにより、高いエネルギー密度が得られる。
［セパレータ］
セパレータ２３は、樹脂を含む多孔質膜であり、２種類以上の多孔質膜の積層膜でもよい。樹脂は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどである。
セパレータ２３は、多孔質膜を基材層として、その片面又は両面に樹脂層を含んでいてもよい。正極２１及び負極２２のそれぞれに対するセパレータ２３の密着性が向上するため、電極巻回体２０の歪みが抑制されるからである。
樹脂層は、ＰＶｄＦなどの樹脂を含んでいる。この樹脂層を形成する場合には、有機溶剤に樹脂が溶解された溶液を基材層に塗布したのち、その基材層を乾燥させる。なお、溶液中に基材層を浸漬させたのち、その基材層を乾燥させてもよい。樹脂層には、無機粒子又は有機粒子を含んでいることが、耐熱性、電池の安全性向上の観点で好ましい。無機粒子の種類は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ベーマイト、タルク、シリカ、雲母などである。また、樹脂層に代えて、スパッタ法、ＡＬＤ（原子層堆積）法などで形成された、無機粒子を主成分とする表面層を用いてもよい。
［電解液］
電解液は、溶媒及び電解質塩を含み、必要に応じてさらに添加剤などを含んでいてもよい。溶媒は、有機溶媒などの非水溶媒、又は水である。非水溶媒を含む電解液を非水電解液という。非水溶媒は、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステル又はニトリル(モノニトリル)などである。
電解質塩の代表例はリチウム塩であるが、リチウム塩以外の塩を含んでいてもよい。リチウム塩は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、メタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＨ3ＳＯ3）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）、六フッ化ケイ酸二リチウム（Ｌｉ2ＳＦ6）などである。これらの塩を混合して用いることもでき、中でも、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4を混合して用いることが、電池特性向上の観点で好ましい。電解質塩の含有量は特に限定されないが、溶媒に対して０.３ｍｏｌ/ｋｇから３ｍｏｌ/ｋｇであることが好ましい。
［リチウムイオン電池の作製方法］
続いて、二次電池の製造方法に関して説明する。まず、正極２１を作製する場合には、正極活物質、正極結着剤及び正極導電剤を混合することにより正極合剤を作製する。続いて、有機溶剤に正極合剤を分散させることにより、ペース卜状の正極合剤スラリーを作製する。続いて、正極箔の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、乾燥させることにより、正極活物質層を形成する。続いて、正極活物質層を加熱しながら、ロールプレス機を用いて正極活物質層を圧縮成型し、正極２１が得られる。
負極２２を作製する場合にも、上記した正極２１と同様の手順により行う。
次に、溶接法を用いて正極箔、負極箔に、それぞれ正極リード２５、負極リード２６を接続する。続いて、セパレータ２３を介して正極２１及び負極２２を積層したのち、それらを巻回し、セパレータ２３の最外周面に固定テープを貼付することにより、電極巻回体２０を形成する。
続いて、電極巻回体２０の負極リード２６が露出している側に絶縁体が接した状態で、電極巻回体２０を電池缶１１の内部に収納し、缶底と負極リード２６とを溶接法を用いて接続する。次に、電極巻回体２０の正極リード２５が露出している側にも絶縁体を置き、溶接法を用いて正極リード２５の一端を安全弁機構３０に接続する。
続いて、ビーディング加工機（溝付け加工機）を用いて電池缶１１を加工することにより、電池缶１１に窪みを形成する。続いて、電池缶１１の内部に電解液を注入し、電極巻回体２０に含浸させる。続いて、電池缶１１の内部にガスケット１５と共に安全弁機構３０、電池蓋１４及び金属層６１を収納する。
最後に、図１に示したように、電池缶１１の開放端部１１Ｎにおいて金属層６１、電池蓋１４及び安全弁機構３０を互いに密着した状態にして、かしめ構造１１Ｒを形成する。
以下、上述のようにして作製した電池を用いて、塩水耐久試験後の電圧降下率と落下試験の合格率についての実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
電池蓋１４の材質を鉄又はステンレスとした。この場合、もし、電池が海水や塩水のような水溶液中にあるとしたとき、電池蓋１４の主成分であるＦｅ（鉄）が溶解し、水溶液中でＦｅの酸化物や水酸化物へと化学変化し、図２に示されるように、電池蓋１４から電池缶１１にかけて析出物５８が堆積することがある。このとき、析出物５８のうち、Ｆｅの酸化物には高い電気伝導性を有するもの（例えば、赤錆）があるため、電池蓋１４（＋極）と電池缶１１（－極）との間に電気が流れて、電池１が短絡を起こすことがある。
そこで、本発明の一実施の形態では、中央に透孔を有する円板状であり、材質がアルミニウムである金属層６１を設けた。Ａｌ（アルミニウム）はＦｅ（鉄）よりもイオン化傾向が大きく、Ａｌは空気中でも安定な物質である。例えば、金属層６１を電池蓋１４のフランジ部５２の外側の主面５６に接触するように配置すると、電池は海水や塩水のような水溶液中で、電池蓋１４のＦｅよりも金属層６１のＡｌが優先的に溶解し、Ａｌが例えば酸化物や水酸化物となって、電池蓋１４から電池缶１１にかけて析出するが、Ａｌの酸化物や水酸化物は電気的に絶縁性を有するため、電池蓋１４と電池缶１１との間に電気が流れず、電池は短絡を起こさないと考えられる。金属層６１は電池蓋１４とガスケット１５との間に配置され、且つ、電池蓋１４に少なくとも一部が接触するように配置される。なおここでは、上記のフランジ部５２の主面のうち、安全弁機構３０に対向する面を内側の主面、その反対側の面を外側の主面と呼ぶこととしている。以下の実施例で詳細を述べる。
まずは、図３に示されるように、金属層６１の外径ＯＤと内径ＩＤ（具体的には図４を参照）を一定値とし、異なる厚さの金属層６１を有する電池について比較した。以下で、電池蓋１４のフランジ部５２の外径を１９．３ｍｍとし、内径を９．６ｍｍとした。ガスケット１５の先端部の内径ＧＩＤを１６．８ｍｍｍとした。電池のサイズを円筒形状の１８６５０（直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍ）とした。
［実施例１］
図３に示されるように、電池蓋１４のフランジ部５２の主面のうち外側の主面５６とガスケット１５との間に、材質がアルミニウムの金属層６１を配置した電池を作製した。金属層６１の厚さｔ１を０．２ｍｍとした。金属層６１の外径ＯＤを１９．３ｍｍとし、金属層６１の内径ＩＤを１６．０ｍｍとした。
［実施例２］
金属層６１の厚さｔ１を０．３ｍｍとした以外は、実施例１と同様にした。
［実施例３］
金属層６１の厚さｔ１を０．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にした。
［実施例４］
金属層６１の厚さｔ１を０．６ｍｍとした以外は、実施例１と同様にした。
［比較例］
金属層６１を配置しなかったこと以外は、実施例１と同様にした。
［評価］
上述した実施例１から実施例４、および比較例の電池について、塩水耐久試験を行い、電圧降下率を測定した。さらに落下試験を行い、合格率を求めた。塩水耐久試験とは、電池缶１１の側面部５４にセロテープ（登録商標）を筒状に巻き付けて、電池蓋１４の上部にセロテープ（登録商標）の筒を作製し、その筒の中に水面が高さ１０ｍｍとなるように、塩水（１ｗｔ％塩化ナトリウム水溶液）を入れ、室温（約２３℃）の環境下で２時間放置する試験である。電圧降下率は試験前の開回路電圧に対する試験前後の電圧降下の割合である。試験数を各例１０本ずつとして、電圧降下率の平均値を算出した。落下試験とは開回路電圧が４．４Ｖに充電した電池を１０ｍの高さからコンクリート製の床面に３０回落下させる試験である。落下試験の合格率とは、試験直後の電池を目視して電解液が電池の外部に漏洩しなかった電池の数を計数し、割合を求めたものである。試験数を各例１００本ずつとした。以下の表１に、その結果を示す。
［表１］
Figure 0007420280000001
比較例の電圧降下率が５．５％であったのに対し、金属層６１の厚みｔ１＝０．２ｍｍから０．６ｍｍのときに電圧降下率を格段に小さくすることができた。電池蓋１４のフランジ部５２の主面のうち外側の主面５６とガスケット１５との間に、材質がアルミニウムの金属層６１を配置することによって、電池の封口部分が塩水に曝されても電圧降下を抑制できることを確認できた。金属層６１の厚みｔ１は０．２ｍｍ以上であると、単独の金属部材として組立工程での取り扱いが容易であって、かつ変形しにくいので好ましい。金属層６１であるアルミニウム層の厚みｔ１が大きいほど電圧降下が生じにくいため、電池蓋１４と電池缶１１との間の電気絶縁性を保つことができることが分かった。本発明の電池は、使用中に封口部分に海水や塩水の飛沫を浴びても電気的な短絡が生じにくく、電池機能を損なうことなく使用できる信頼性の高い電池であることを立証できた。
次に、金属層６１の厚さｔ１と外径ＯＤを一定値とし、異なるリングの内径ＩＤを有する電池を作製して、塩水耐久試験後の電圧降下率を比較した。
［実施例５］
図４に示されるように、電池蓋１４のフランジ部５２とガスケット１５との間に、材質がアルミニウムの金属層６１を配置した。フランジ部５２の主面のうち、電池の外部に露出している主面の少なくとも一部を金属層６１が覆うように配置した。金属層６１の外径ＯＤを１９．３ｍｍ、金属層６１の厚さｔ１を０．３ｍｍ、金属層６１の内径ＩＤを１７．０ｍｍ、フランジ部の内径ＦＩＤを９．６ｍｍとした。ガスケット１５の先端部の内径ＧＩＤを１６．８ｍｍｍとした。
［実施例６］
金属層６１の内径ＩＤを１５．０ｍｍとした以外は、実施例５と同様にした。
［実施例７］
金属層６１の内径ＩＤを１３．０ｍｍとした以外は、実施例５と同様にした。
［実施例８］
金属層６１の内径ＩＤを９．６ｍｍとした以外は、実施例５と同様にした。
［評価］
上述した例の電池について、上述の通り、塩水耐久試験を行い、電圧降下率を測定した。以下の表２に結果を示す。表２に示される占有率とは、電池蓋１４のフランジ部５２の主面のうち外側の主面５６の表面積（２２１．３ｍｍ２）に対する金属層６１の一主面の表面積の割合のことである。
［表２］
Figure 0007420280000002
実施例２および実施例５は金属層６１の内径ＩＤがガスケット１５の先端部の内径ＧＩＤよりも大きい。これに対して実施例６は、金属層６１の内径ＩＤがガスケット１５の先端部の内径ＧＩＤよりも小さい。したがって、金属層６１の内径ＩＤがガスケット１５の先端部の内径ＧＩＤよりも小さいときに、電圧降下率を低減する効果が高いことを確認できた。これは、フランジ部５２とガスケット１５との間に露出している金属層６１の表面積が大きいほど金属層６１が電池蓋１４のＦｅより先に溶け出す効果が大きいためと考えられる。さらに、実施例７および８ではフランジ部５２の主面のうち外側の主面５６の占有率が高いので、電圧降下率を低減する効果がさらに高いということが分かった。金属層６１の内径ＩＤが１５．０ｍｍ以下（占有率が５３％以上）であるとき、電池蓋１４と電池缶１１との間の電気絶縁性をより高く保つことができるので好ましい。金属層６１の内径ＩＤが１３．０ｍｍ以下（占有率が７２％以上）であるとき、電池蓋１４と電池缶１１との間の電気絶縁性をさらに高く保つことができるのでさらに好ましい。
次に、ステンレス（ＳＵＳ４３０）の母材層６２の一面にアルミニウム層が圧延接合されたクラッドメタルをプレス加工することによって電池蓋１４を作製した。アルミニウム層６３の厚みを変化させた電池蓋１４を有する電池をそれぞれ作製した。
［実施例９］
図５に示されるように、電池蓋１４の外側の主面全体には金属層としてのアルミニウム層６３が配置されている。アルミニウム層６３の厚さを０．０３ｍｍ、母材層６２の厚さを０．５７ｍｍ、電池蓋１４の厚さ（アルミニウム層６３の厚さと母材層６２の厚さとの合計）が０．６０ｍｍである電池を作製した。
［実施例１０］
アルミニウム層６３の厚さを０．０５ｍｍとし、母材層６２の厚さを０．５５ｍｍとした以外は実施例９と同様とした。
［実施例１１］
アルミニウム層６３の厚さを０．１０ｍｍとし、母材層６２の厚さを０．５０ｍｍとした以外は実施例９と同様とした。
［実施例１２］
アルミニウム層６３の厚さを０．２０ｍｍとし、母材層６２の厚さを０．４０ｍｍとした以外は実施例９と同様とした。
［実施例１３］
アルミニウム層６３の厚さを０．２５ｍｍとし、母材層６２の厚さを０．３５ｍｍとした以外は実施例９と同様とした。
［評価］
上述した例の電池について、塩水耐久試験を行い、電圧降下率を測定し、落下試験を行い、合格率を求めた。以下の表３に結果を示す。
［表３］
Figure 0007420280000003
電池蓋１４の外側の主面全体にアルミニウム層６３を配置した電池構造の場合、比較例および実施例９から実施例１３の電圧降下率の結果から、アルミニウム層の厚みｔ２が０．０３ｍｍから０．２５ｍｍであるときに電圧降下率を低減する効果が得られることが分かった。厚みｔ２が０．０５ｍｍから０．２５ｍｍであるときに電圧降下率を低減する効果が高いので好ましい。厚みｔ２が０．１０ｍｍから０．２５ｍｍであるときに電圧降下率を低減する効果がさらに高いのでさらに好ましいと云える。
＜２．変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
一実施の形態では、電池のサイズを円筒形状の１８６５０（直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍ）としたが、２１７００（直径２１ｍｍ、長さ７０ｍｍ）やその他のサイズであってもよい。
また、金属層６１の材質は、Ｆｅよりもイオン化傾向が高く、空気中で安定な物質であるＺｎ（亜鉛）であってもよい。また、金属層６１の材質は、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金のうち何れか２つ以上を含んでいてもよい。金属層６１は、圧延接合されたクラッド材に含まれる層であっても良い。金属層６１は、電解メッキや無電解メッキによって母材の表面に形成された層であっても良い。
＜３．応用例＞
（１）電池パック
図６は、本発明の実施の形態又は実施例にかかる二次電池を電池パック３００に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック３００は、組電池３０１、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。制御部３１０は各デバイスの制御を行い、さらに異常発熱時に充放電制御を行ったり、電池パック３００の残容量の算出や補正を行ったりすることが可能である。組電池３０１を構成する電池に、本発明のリチウムイオン電池を適用できる。
電池パック３００の充電時には正極端子３２１及び負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電池パック３００に接続された電子機器の使用時には、正極端子３２１及び負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列及び／又は並列に接続してなる。図６では、６つの二次電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、どのような接続方法でもよい。
温度検出部３１８は、温度検出素子３０８（例えばサーミスタ）と接続されており、組電池３０１又は電池パック３００の温度を測定して、測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１及びそれを構成する各二次電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１及び電流測定部３１３から入力された電圧及び電流をもとに、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａ及び放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、二次電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧若しくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４にＯＦＦの制御信号を送ることにより、過充電及び過放電、過電流充放電を防止する。ここで、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧は例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧は例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
充電制御スイッチ３０２ａ又は放電制御スイッチ３０３ａがＯＦＦした後は、ダイオード３０２ｂ又はダイオード３０３ｂを介することによってのみ、充電又は放電が可能となる。これらの充放電スイッチは、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを使用することができる。この場合、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂ及び３０３ｂとして機能する。なお、図６では＋側にスイッチ部３０４を設けているが、－側に設けても良い。
メモリ３１７には、制御部３１０で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各二次電池３０１ａの初期状態における電池特性やなどが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。また、二次電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０と協働して残容量を算出することができる。
（２）電子機器
上述した本発明の実施の形態又は実施例に係る二次電池は、電子機器や電動輸送機器、蓄電装置などの機器に搭載され、電力を供給するために使用することができる。
電子機器としては、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、音楽プレイヤー、ヘッドホン、ゲーム機、ペースメーカー、補聴器、電動工具、テレビ、照明機器、玩具、医療機器、ロボットが挙げられる。また、後述する電動輸送機器、蓄電装置、電動工具、電動式無人航空機も、広義では電子機器に含まれ得る。
電動輸送機器としては電気自動車（ハイブリッド自動車を含む。）、電動バイク、電動アシスト自転車、電動バス、電動カート、無人搬送車（ＡＧＶ）、鉄道車両などが挙げられる。また、電動旅客航空機や輸送用の電動式無人航空機も含まれる。本発明に係る二次電池は、これらの駆動用電源のみならず、補助用電源、エネルギー回生用電源などとしても用いられる。
蓄電装置としては、商業用又は家庭用の蓄電モジュールや、住宅、ビル、オフィスなどの建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。
（３）電動工具
図７を参照して、本発明が適用可能な電動工具として電動ドライバの例について概略的に説明する。電動ドライバ４３１には、シャフト４３４に回転動力を伝達するモータ４３３と、ユーザが操作するトリガースイッチ４３２が設けられている。トリガースイッチ４３２の操作により、シャフト４３４によって被対象物にねじなどが打ち込まれる。
電動ドライバ４３１の把手の下部筐体内に、電池パック４３０及びモータ制御部４３５が収納されている。電池パック４３０としては、上述した電池パック３００を使用することができる。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に対して内蔵されているか、又は着脱自在とされている。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に内蔵された状態、又は外された状態で、充電装置に装着可能である。電池パック４３０に含まれる電池に本発明の二次電池を適用できる。
電池パック４３０及びモータ制御部４３５のそれぞれには、マイクロコンピュータが備えられている。電池パック４３０からモータ制御部４３５に対して電源が供給されると共に、両者のマイクロコンピュータ間で電池パック４３０の充放電情報が通信される。モータ制御部４３５は、モータ４３３の回転／停止、並びに回転方向を制御し、さらに、過放電時に負荷（モータ４３３など）への電源供給を遮断することができる。
（４）電動車両用蓄電システム
本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例として、図８に、シリーズハイブリッドシステムを採用したハイブリッド車両（ＨＶ）の構成例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンを動力とする発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力駆動力変換装置６０３（直流モータ又は交流モータ。以下単に「モータ６０３」という。）、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、バッテリ６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０、充電口６１１が搭載されている。バッテリ６０８に対して、上述した本発明の電池、又は本発明の電池を複数搭載した蓄電モジュールが適用され得る。二次電池の形状としては、円筒型、角型又はラミネート型である。バッテリ６０８に含まれる電池に、本発明の二次電池を適用できる。
バッテリ６０８の電力によってモータ６０３が作動し、モータ６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。エンジン６０１の回転力は発電機６０２に伝えられ、その回転力によって発電機６０２により生成された電力をバッテリ６０８に蓄積することが可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度を制御したりする。各種センサ６１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両６００が減速すると、その減速時の抵抗力がモータ６０３に回転力として加わり、この回転力によって生成された回生電力がバッテリ６０８に蓄積される。また、図示しないが、二次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なう情報処理装置（例えば、電池の残量表示装置）を備えていても良い。バッテリ６０８は、ハイブリッド車両６００の充電口６１１を介して外部の電源に接続されることで電力供給を受け、蓄電することが可能である。このようなＨＶ車両を、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ又はＰＨＥＶ）という。
以上では、シリーズハイブリッド車を例として説明したが、エンジンとモータを併用するパラレル方式、又は、シリーズ方式とパラレル方式を組み合わせたハイブリッド車に対しても本発明は適用可能である。さらに、エンジンを用いない駆動モータのみで走行する電気自動車（ＥＶ又はＢＥＶ）や、燃料電池車（ＦＣＶ）に対しても本発明は適用可能である。
１・・・リチウムイオン電池，１２，１３・・・絶縁板，２１・・・正極，２２・・・負極，２３・・・セパレータ，２４・・・センターピン，２５・・・正極リード，２６・・・負極リード，４１・・・絶縁層，５２・・・フランジ部，５３・・・端子部，５４・・・電池缶の側面部，５６・・・主面，５７・・・主面，５８・・・析出物，６１・・・金属層，６２・・・母材層，６３・・・アルミニウム層

Claims (6)

  1. セパレータを介して帯状の正極と帯状の負極とが積層され、巻回された電極巻回体と、電解液とが電池缶に収容され、
    前記電池缶の開口部が、ガスケットを介して安全弁機構と電池蓋によって密閉された二次電池であって、
    前記電池蓋は、端子部とフランジ部とを有する金属部材であり、
    前記フランジ部の主面のうち外側の主面とガスケットとの間に金属層を有し、
    前記金属層は、透孔を有する円板状の金属部材であり、且つ、前記電池蓋よりもイオン化傾向が大きく、酸化された場合に絶縁性を有する金属部材である
    二次電池。
  2. 前記金属層は、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛、亜鉛合金の何れか１つ以上を含む層である請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記透孔の径は、前記ガスケットの先端部の内径よりも小さい請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記金属層の厚さは０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である請求項１から３の何れかに記載の二次電池。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の二次電池を有する電子機器。
  6. 請求項１から４のいずれかに記載の二次電池を有する電動工具。
JP2022553748A 2020-09-29 2021-09-09 二次電池、電子機器及び電動工具 Active JP7420280B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020163163 2020-09-29
JP2020163163 2020-09-29
PCT/JP2021/033151 WO2022070824A1 (ja) 2020-09-29 2021-09-09 二次電池、電子機器及び電動工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2022070824A1 JPWO2022070824A1 (ja) 2022-04-07
JP7420280B2 true JP7420280B2 (ja) 2024-01-23

Family

ID=80950361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022553748A Active JP7420280B2 (ja) 2020-09-29 2021-09-09 二次電池、電子機器及び電動工具

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230140258A1 (ja)
JP (1) JP7420280B2 (ja)
CN (1) CN116235327A (ja)
WO (1) WO2022070824A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010238462A (ja) 2009-03-31 2010-10-21 Hitachi Vehicle Energy Ltd 非水電解液二次電池及びリチウム二次電池
JP2014103026A (ja) 2012-11-21 2014-06-05 Hitachi Vehicle Energy Ltd 蓄電素子

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1040951A (ja) * 1996-07-22 1998-02-13 Hitachi Ltd ナトリウム硫黄電池モジュール

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010238462A (ja) 2009-03-31 2010-10-21 Hitachi Vehicle Energy Ltd 非水電解液二次電池及びリチウム二次電池
JP2014103026A (ja) 2012-11-21 2014-06-05 Hitachi Vehicle Energy Ltd 蓄電素子

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022070824A1 (ja) 2022-04-07
US20230140258A1 (en) 2023-05-04
CN116235327A (zh) 2023-06-06
JPWO2022070824A1 (ja) 2022-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7251686B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
JP7428235B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
US20230102083A1 (en) Secondary battery, electronic device, and electric tool
US20220255081A1 (en) Secondary battery, electronic device, and power tool
US20220149445A1 (en) Secondary battery, battery pack, electronic equipment, electric tool, and electric vehicle
WO2021153231A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
JP2021136233A (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
JP7405239B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
JP7380825B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
JP7416094B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
JP7420280B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
WO2022075019A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
US20220376307A1 (en) Secondary battery, electronic device, and electric tool
JP7332032B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
WO2021106763A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
WO2021124828A1 (ja) 二次電池、二次電池の製造方法、電子機器、電動工具
JP7409398B2 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
WO2021149555A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
WO2022054642A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
CN114223079B (zh) 二次电池、电池组、电子设备、电动工具以及电动车辆
WO2022153647A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具
US20230344094A1 (en) Secondary battery, electronic equipment, and electric tool
WO2022085561A1 (ja) 二次電池、電子機器及び電動工具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7420280

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150