JPH06163018A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH06163018A JPH06163018A JP4316926A JP31692692A JPH06163018A JP H06163018 A JPH06163018 A JP H06163018A JP 4316926 A JP4316926 A JP 4316926A JP 31692692 A JP31692692 A JP 31692692A JP H06163018 A JPH06163018 A JP H06163018A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- pipe
- electrode body
- electrode
- electrolyte battery
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01M50/30—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
-
- 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)
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電極体の巻芯空間部の変形を防止することがで
き、過充電や短絡等による内圧上昇時の破裂を防止する
ことが可能な安全性の高い非水電解液電池を提供するこ
とを目的とする。 【構成】外装缶５内に収納され、正極１と負極２との間
にセパレータ３を介して渦巻状に捲回した電極体４と、
前記外装缶５内に収容された非水電解液と、安全弁機構
１４とを備えた非水電解液電池において、前記電極体４
の巻芯空間部にパイプ６を配置し、かつ前記パイプ６は
円形の開口部の面積が電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５
×１０-5ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 であることを特徴とす
る。
き、過充電や短絡等による内圧上昇時の破裂を防止する
ことが可能な安全性の高い非水電解液電池を提供するこ
とを目的とする。 【構成】外装缶５内に収納され、正極１と負極２との間
にセパレータ３を介して渦巻状に捲回した電極体４と、
前記外装缶５内に収容された非水電解液と、安全弁機構
１４とを備えた非水電解液電池において、前記電極体４
の巻芯空間部にパイプ６を配置し、かつ前記パイプ６は
円形の開口部の面積が電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５
×１０-5ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 であることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、防爆機構を備えた非水
電解液電池に関する。
電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオカメラや、ヘッドホンステ
レオなどの電子機器の高性能化、小型化には目覚ましい
ものがあり、これらの電子機器の電源となる二次電池の
重負荷性の改善やエネルギー高密度化の要求も強まって
きている。このため、リチウム金属、リチウム合金もし
くは、炭素質材料等のリチウムを吸蔵，放出できる物質
を負極材料に使用する非水電解液電池の開発が活発に行
われるようになった。
レオなどの電子機器の高性能化、小型化には目覚ましい
ものがあり、これらの電子機器の電源となる二次電池の
重負荷性の改善やエネルギー高密度化の要求も強まって
きている。このため、リチウム金属、リチウム合金もし
くは、炭素質材料等のリチウムを吸蔵，放出できる物質
を負極材料に使用する非水電解液電池の開発が活発に行
われるようになった。
【０００３】しかしながら、前記高密度化に伴い危険性
も増している。例えば前記非水電解液電池は、充電時に
通常よりも長い電流が供給されて過充電状態になった
り、あるいは放電時に誤使用や前記電池を使用する機器
の故障等により大電流が流れて短絡状態になったりする
と、電解液が分解しガスが発生し、電池内圧が上昇して
しまう。更に前記過充電あるいは前記短絡が続くと、前
記電解液の分解による発熱により電池温度が急激に上昇
し、電池が破裂してしまう場合がある。
も増している。例えば前記非水電解液電池は、充電時に
通常よりも長い電流が供給されて過充電状態になった
り、あるいは放電時に誤使用や前記電池を使用する機器
の故障等により大電流が流れて短絡状態になったりする
と、電解液が分解しガスが発生し、電池内圧が上昇して
しまう。更に前記過充電あるいは前記短絡が続くと、前
記電解液の分解による発熱により電池温度が急激に上昇
し、電池が破裂してしまう場合がある。
【０００４】そこで、前記内圧上昇や前記発熱による破
裂を未然に防ぐことが、前記電池の実用化には必須であ
る。このため、図５に示すような防爆用の安全弁機構を
備えたリチウム二次電池が、実公昭５９−１５３９８号
に開示されている。すなわち、正極４０と負極４１とを
セパレータ４２を介して捲回して作製した渦巻状の電極
体４３が外装缶４４内に収納されている。絶縁板４５は
前記電極体４３と前記外装缶４４との間に介装され、前
記電極体４３と前記外装缶４４とを互いに電気的に絶縁
している。非水電解液は、前記外装缶４４内に収容され
ている。封口体４６は、前記外装缶４４開口部に絶縁材
４７を介してかしめ固定により取付けられ、前記外装缶
４４を密閉している。前記封口体４６は、板状端子板４
８と帽子形の端子板４９との間に後述する安全弁機構の
一構成部材である可撓性薄板５０を介在させ、前記板状
端子板４８を前記帽子形の端子板４９の周縁上部に折り
曲げて一体化させた構造になっている。正極リード５１
は、その一端が前記正極４０に接続され、かつその他端
が前記板状端子板４８の下端に接続されている。
裂を未然に防ぐことが、前記電池の実用化には必須であ
る。このため、図５に示すような防爆用の安全弁機構を
備えたリチウム二次電池が、実公昭５９−１５３９８号
に開示されている。すなわち、正極４０と負極４１とを
セパレータ４２を介して捲回して作製した渦巻状の電極
体４３が外装缶４４内に収納されている。絶縁板４５は
前記電極体４３と前記外装缶４４との間に介装され、前
記電極体４３と前記外装缶４４とを互いに電気的に絶縁
している。非水電解液は、前記外装缶４４内に収容され
ている。封口体４６は、前記外装缶４４開口部に絶縁材
４７を介してかしめ固定により取付けられ、前記外装缶
４４を密閉している。前記封口体４６は、板状端子板４
８と帽子形の端子板４９との間に後述する安全弁機構の
一構成部材である可撓性薄板５０を介在させ、前記板状
端子板４８を前記帽子形の端子板４９の周縁上部に折り
曲げて一体化させた構造になっている。正極リード５１
は、その一端が前記正極４０に接続され、かつその他端
が前記板状端子板４８の下端に接続されている。
【０００５】前記安全弁機構５２は、前記板状端子板４
８の中央部に設けられた円形の穴５３と、前記帽子形の
端子板４９の中央付近に三角形の二辺を切り込み、かつ
前記切り込みにより形成された三角形部分を下方に向け
て屈曲させることにより形成された前記穴５３と対向す
る刃５４と、前記刃５４の形成により前記帽子形の端子
板４９に開口された三角形の穴５５と、前記端子板４
８，４９間に介在された前記可撓性薄板５０とから構成
されている。前記可撓性薄板５０は、金属層と合成樹脂
層との複合部材から構成されている。
８の中央部に設けられた円形の穴５３と、前記帽子形の
端子板４９の中央付近に三角形の二辺を切り込み、かつ
前記切り込みにより形成された三角形部分を下方に向け
て屈曲させることにより形成された前記穴５３と対向す
る刃５４と、前記刃５４の形成により前記帽子形の端子
板４９に開口された三角形の穴５５と、前記端子板４
８，４９間に介在された前記可撓性薄板５０とから構成
されている。前記可撓性薄板５０は、金属層と合成樹脂
層との複合部材から構成されている。
【０００６】このような構成の二次電池において、前記
過充電や前記短絡等により前記外装缶４４内で発生した
ガスは、前記セパレータ４２の表面に沿って前記外装缶
４４開口部の方へ移動するか、あるいは前記セパレータ
４２の表面に沿って前記外装缶４４底部へと流れ前記電
極体４３の中心部の巻芯空間部５６を通過して前記外装
缶４４開口部の方へ移動することにより、前記端子板４
８の前記穴５３を通して前記可撓性薄板５０に圧力を加
える。その結果、前記可撓性薄板５０は前記圧力によっ
て膨らみ、前記帽子形の端子板４９から下方に向って突
出した前記刃５４と接触することにより破断される。し
たがって、前記外装缶４４内に充満したガスは前記薄板
５０の破断箇所及び前記端子板４９の三角形の穴５５を
通して放出され、二次電池の破裂が防止される。
過充電や前記短絡等により前記外装缶４４内で発生した
ガスは、前記セパレータ４２の表面に沿って前記外装缶
４４開口部の方へ移動するか、あるいは前記セパレータ
４２の表面に沿って前記外装缶４４底部へと流れ前記電
極体４３の中心部の巻芯空間部５６を通過して前記外装
缶４４開口部の方へ移動することにより、前記端子板４
８の前記穴５３を通して前記可撓性薄板５０に圧力を加
える。その結果、前記可撓性薄板５０は前記圧力によっ
て膨らみ、前記帽子形の端子板４９から下方に向って突
出した前記刃５４と接触することにより破断される。し
たがって、前記外装缶４４内に充満したガスは前記薄板
５０の破断箇所及び前記端子板４９の三角形の穴５５を
通して放出され、二次電池の破裂が防止される。
【０００７】ところで、前記二次電池は、高容量化及び
高エネルギー化を図るために、前記正極４０と前記負極
４１との対向面積を増大させる必要があった。しかしな
がら、大きさの限られた電池内で前記正極４０及び前記
負極４１の比表面積を大きくするためには、これら電極
板の厚さを薄くする必要が生じ、これに伴って前記電極
板から構成された電極体４３の保形性が低下する。その
結果、前述した過充電等によりガスが前記外装缶４４内
に発生すると、前記ガス圧力は前記電極体４３の正極４
０、負極４１及びセパレータ４２の重ね合わせ方向に加
わるため、前記巻芯空間部５６がつぶれて前記ガスの通
路が塞さがれる。したがって、前記電極体４３の底部付
近に拡散したガスが閉じ込められ、電池内圧が局所的に
上昇するため、前記電極体４３自体が前記封口体４６に
向って押し上げられて外装缶が破裂するという問題点が
あった。
高エネルギー化を図るために、前記正極４０と前記負極
４１との対向面積を増大させる必要があった。しかしな
がら、大きさの限られた電池内で前記正極４０及び前記
負極４１の比表面積を大きくするためには、これら電極
板の厚さを薄くする必要が生じ、これに伴って前記電極
板から構成された電極体４３の保形性が低下する。その
結果、前述した過充電等によりガスが前記外装缶４４内
に発生すると、前記ガス圧力は前記電極体４３の正極４
０、負極４１及びセパレータ４２の重ね合わせ方向に加
わるため、前記巻芯空間部５６がつぶれて前記ガスの通
路が塞さがれる。したがって、前記電極体４３の底部付
近に拡散したガスが閉じ込められ、電池内圧が局所的に
上昇するため、前記電極体４３自体が前記封口体４６に
向って押し上げられて外装缶が破裂するという問題点が
あった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の問題を
解決するためになされたもので、電極体の巻芯空間部の
変形を防止することができ、過充電や短絡等による内圧
上昇時の破裂を防止することが可能な安全性の高い非水
電解液電池を提供するものである。
解決するためになされたもので、電極体の巻芯空間部の
変形を防止することができ、過充電や短絡等による内圧
上昇時の破裂を防止することが可能な安全性の高い非水
電解液電池を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、外装缶内に収
納され、正極と負極との間にセパレータを介して渦巻状
に捲回した電極体と、前記外装缶内に収容された非水電
解液と、安全弁機構とを備えた非水電解液電池におい
て、前記電極体の巻芯空間部にパイプを配置し、かつ前
記パイプは円形の開口部の面積が電池の放電容量（ｍＡ
ｈ）当り５×１０-5ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 であることを
特徴とする非水電解液電池である。本発明に係わる非水
電解液電池を図１及び図２を参照して説明する。
納され、正極と負極との間にセパレータを介して渦巻状
に捲回した電極体と、前記外装缶内に収容された非水電
解液と、安全弁機構とを備えた非水電解液電池におい
て、前記電極体の巻芯空間部にパイプを配置し、かつ前
記パイプは円形の開口部の面積が電池の放電容量（ｍＡ
ｈ）当り５×１０-5ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 であることを
特徴とする非水電解液電池である。本発明に係わる非水
電解液電池を図１及び図２を参照して説明する。
【００１０】正極１、負極２及びセパレータ３から構成
されている電極体４が外装缶５内に収納されている。前
記電極体４は、例えば図２に示すように前記セパレータ
３を二つ折りにし、その間に前記負極２を挟んだ積層物
と前記正極１とをパイプ６を巻芯にして渦巻状に捲回し
て作製される。絶縁板７は前記電極体４と前記外装缶５
との間に介装され、前記電極体４と前記外装缶５とを互
いに電気的に絶縁している。非水電解液は、前記外装缶
５内に収容されている。封口体８は、前記外装缶５開口
部に絶縁材９を介してかしめ固定により取付けられ、前
記外装缶５を密閉している。前記封口体８は、板状端子
板１０と帽子形の端子板１１との間に後述する安全弁機
構の一構成部材である可撓性薄板１２を介在させ、前記
板状端子板１０を前記帽子形の端子板１１の周縁上部に
折り曲げて一体化させた構造になっている。正極リード
１３は、その一端が前記正極１に接続され、かつその他
端が前記板状端子板１０の下端に接続されている。
されている電極体４が外装缶５内に収納されている。前
記電極体４は、例えば図２に示すように前記セパレータ
３を二つ折りにし、その間に前記負極２を挟んだ積層物
と前記正極１とをパイプ６を巻芯にして渦巻状に捲回し
て作製される。絶縁板７は前記電極体４と前記外装缶５
との間に介装され、前記電極体４と前記外装缶５とを互
いに電気的に絶縁している。非水電解液は、前記外装缶
５内に収容されている。封口体８は、前記外装缶５開口
部に絶縁材９を介してかしめ固定により取付けられ、前
記外装缶５を密閉している。前記封口体８は、板状端子
板１０と帽子形の端子板１１との間に後述する安全弁機
構の一構成部材である可撓性薄板１２を介在させ、前記
板状端子板１０を前記帽子形の端子板１１の周縁上部に
折り曲げて一体化させた構造になっている。正極リード
１３は、その一端が前記正極１に接続され、かつその他
端が前記板状端子板１０の下端に接続されている。
【００１１】前記安全弁機構１４は、前記板状端子板１
０の中央部に設けられた円形の穴１５と、前記帽子形の
端子板１１の中央付近に三角形の二辺を切り込み、かつ
前記切り込みにより形成された三角形部分を下方に向け
て屈曲させることにより形成された前記穴１５と対向す
る刃１６と、前記刃１６の形成により前記帽子形の端子
板１１に開口された三角形の穴１７と、前記端子板１
０，１１間に介在された前記可撓性薄板１２とから構成
されている。前記可撓性薄板１２は、金属層と合成樹脂
層との複合部材から構成されている。
０の中央部に設けられた円形の穴１５と、前記帽子形の
端子板１１の中央付近に三角形の二辺を切り込み、かつ
前記切り込みにより形成された三角形部分を下方に向け
て屈曲させることにより形成された前記穴１５と対向す
る刃１６と、前記刃１６の形成により前記帽子形の端子
板１１に開口された三角形の穴１７と、前記端子板１
０，１１間に介在された前記可撓性薄板１２とから構成
されている。前記可撓性薄板１２は、金属層と合成樹脂
層との複合部材から構成されている。
【００１２】前記パイプ６は、過充電や短絡等に起因し
て前記外装缶５内で発生したガスの圧力による変形を防
止するために、外径が４ｍｍ、内径が２．１１ｍｍのパ
イプにおける圧縮強度が１０ｋｇｆ以上になる材料から
形成されることが望ましい。更に、前記パイプ６は前述
した内圧上昇時に発生する熱による変形を防止する観点
から、耐熱性を有する材料から形成されることが望まし
い。このような材料としては、例えばステンレス、鉄な
どの金属、又は例えばポリイミドなどの耐熱性プラスチ
ック等を挙げることができる。
て前記外装缶５内で発生したガスの圧力による変形を防
止するために、外径が４ｍｍ、内径が２．１１ｍｍのパ
イプにおける圧縮強度が１０ｋｇｆ以上になる材料から
形成されることが望ましい。更に、前記パイプ６は前述
した内圧上昇時に発生する熱による変形を防止する観点
から、耐熱性を有する材料から形成されることが望まし
い。このような材料としては、例えばステンレス、鉄な
どの金属、又は例えばポリイミドなどの耐熱性プラスチ
ック等を挙げることができる。
【００１３】前記パイプ６の開口部の面積を前記範囲に
限定したのは次のような理由によるものである。前記開
口部の面積を電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０-5
ｃｍ2 未満にすると、前記内圧上昇時に発生したガスを
前記パイプ６内を通して前記安全弁機構１４側に移動さ
せることができなくなる。一方、前記開口部の面積が電
池の放電容量（ｍＡｈ）当り０．３ｃｍ2 を越えると、
電池の容量が低下する。
限定したのは次のような理由によるものである。前記開
口部の面積を電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０-5
ｃｍ2 未満にすると、前記内圧上昇時に発生したガスを
前記パイプ６内を通して前記安全弁機構１４側に移動さ
せることができなくなる。一方、前記開口部の面積が電
池の放電容量（ｍＡｈ）当り０．３ｃｍ2 を越えると、
電池の容量が低下する。
【００１４】前記圧縮強度を有する材料からなるパイプ
６の肉厚は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にすること
が望ましい。前記肉厚を０．１ｍｍ未満にすると、前記
パイプ６の強度が低下するため、前記ガスの圧力が前記
電極体４にかかった際に、前記パイプ６がつぶれ前記電
極体４が変形する恐れがある。一方、前記肉厚が１．０
ｍｍを越えると、電池の容量が低下する恐れがある。
６の肉厚は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にすること
が望ましい。前記肉厚を０．１ｍｍ未満にすると、前記
パイプ６の強度が低下するため、前記ガスの圧力が前記
電極体４にかかった際に、前記パイプ６がつぶれ前記電
極体４が変形する恐れがある。一方、前記肉厚が１．０
ｍｍを越えると、電池の容量が低下する恐れがある。
【００１５】前記正極１は、例えばリチウムマンガン複
合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物のようなカルコ
ゲン化合物、有機バインダ及び導電材を混合し、シート
化したものを集電体に圧着した構成になっている。前記
有機バインダとしては、例えばポリテトラフルオロエチ
レン等を用いることができる。前記導電材としては、例
えばアセチレンブラック、グラファイト等を用いること
ができる。
合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物のようなカルコ
ゲン化合物、有機バインダ及び導電材を混合し、シート
化したものを集電体に圧着した構成になっている。前記
有機バインダとしては、例えばポリテトラフルオロエチ
レン等を用いることができる。前記導電材としては、例
えばアセチレンブラック、グラファイト等を用いること
ができる。
【００１６】前記集電体としては、大きさの限られた電
池内で前記正極１の比表面積を大きくして前記二次電池
の高容量化及び高エネルギー化を図るために、例えば厚
さが１０μｍ〜１００μｍの薄い金属板を用いることが
望ましい。前記金属板としては、例えばアルミニウム
箔、ステンレス箔、ニッケル箔等を用いることができ
る。前記負極２としては、リチウムイオンを吸蔵，放出
する炭素質物質及び有機バインダからなる混合物を集電
体に塗布して被覆した構成になっている。前記有機バイ
ンダとしては、例えばエチレンプロピレン共重合体等を
用いることができる。
池内で前記正極１の比表面積を大きくして前記二次電池
の高容量化及び高エネルギー化を図るために、例えば厚
さが１０μｍ〜１００μｍの薄い金属板を用いることが
望ましい。前記金属板としては、例えばアルミニウム
箔、ステンレス箔、ニッケル箔等を用いることができ
る。前記負極２としては、リチウムイオンを吸蔵，放出
する炭素質物質及び有機バインダからなる混合物を集電
体に塗布して被覆した構成になっている。前記有機バイ
ンダとしては、例えばエチレンプロピレン共重合体等を
用いることができる。
【００１７】前記集電体としては、大きさの限られた電
池内で前記負極２の比表面積を大きくして前記二次電池
の高容量化及び高エネルギー化を図るために、例えば厚
さが１０μｍ〜１００μｍの薄い金属板を用いることが
望ましい。前記金属板としては、例えば銅箔、ステンレ
ス箔、ニッケル箔、金属リチウム箔等を用いることがで
きる。前記セパレータ３としては、例えばポリプロピレ
ン製多孔質フィルム、ポリエチレン製マイクロポーラス
フィルム等を用いることができる。
池内で前記負極２の比表面積を大きくして前記二次電池
の高容量化及び高エネルギー化を図るために、例えば厚
さが１０μｍ〜１００μｍの薄い金属板を用いることが
望ましい。前記金属板としては、例えば銅箔、ステンレ
ス箔、ニッケル箔、金属リチウム箔等を用いることがで
きる。前記セパレータ３としては、例えばポリプロピレ
ン製多孔質フィルム、ポリエチレン製マイクロポーラス
フィルム等を用いることができる。
【００１８】前記非水電解液は、例えば六フッ化リン酸
リチウム（ＬｉＰＦ6 ）、硼フッ化リチウム（ＬｉＢＦ
4 ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）等の電解質を
例えばプロピレンカーボネイトとジメトキシエタンとの
混合溶媒や、プロピレンカーボネイトとγ−ブチルラク
トンとの混合溶媒などに溶解した組成からなるものであ
る。
リチウム（ＬｉＰＦ6 ）、硼フッ化リチウム（ＬｉＢＦ
4 ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）等の電解質を
例えばプロピレンカーボネイトとジメトキシエタンとの
混合溶媒や、プロピレンカーボネイトとγ−ブチルラク
トンとの混合溶媒などに溶解した組成からなるものであ
る。
【００１９】
【作用】本発明によれば、正極１と負極２との間にセパ
レータ３を介在して渦巻状に捲回した電極体４の巻芯空
間部にパイプ６を配置し、かつ前記パイプ６の円形の開
口部の面積を電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０-5
ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 にすることによって、過充電又は
誤使用による短絡に起因した内圧上昇によって前記外装
缶５内でガスが発生し、前記ガス圧力が前記電極体４の
正極１、負極２及びセパレータ３の重ね合わせ方向及び
前記パイプ６に加わる際、前記パイプ６の圧縮強度が高
いために、前記パイプ６はつぶれず、前記電極体４はそ
の渦巻き形状を保持することができる。その結果、前記
ガスが、前記電極体４内あるいは前記外装缶５底部に閉
じ込められることなく、前記パイプ６内を速やかに通過
し前記安全弁機構１４側に移動することができるため、
電池内圧が局所的に上昇することに伴う破裂を防止する
ことができる。
レータ３を介在して渦巻状に捲回した電極体４の巻芯空
間部にパイプ６を配置し、かつ前記パイプ６の円形の開
口部の面積を電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０-5
ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 にすることによって、過充電又は
誤使用による短絡に起因した内圧上昇によって前記外装
缶５内でガスが発生し、前記ガス圧力が前記電極体４の
正極１、負極２及びセパレータ３の重ね合わせ方向及び
前記パイプ６に加わる際、前記パイプ６の圧縮強度が高
いために、前記パイプ６はつぶれず、前記電極体４はそ
の渦巻き形状を保持することができる。その結果、前記
ガスが、前記電極体４内あるいは前記外装缶５底部に閉
じ込められることなく、前記パイプ６内を速やかに通過
し前記安全弁機構１４側に移動することができるため、
電池内圧が局所的に上昇することに伴う破裂を防止する
ことができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 実施例１
する。 実施例１
【００２１】リチウムとマンガンの複合酸化物であるＬ
ｉＭｎＯ2 に、導電材及びバインダを加えてペーストを
調製した。前記ペーストを厚さが３０μｍのアルミニウ
ム基板に塗布した後、乾燥させてシート状の正極板を作
製した。つづいて、前述した図２に示すように前記正極
と、負極である厚さが５０μｍの金属リチウムシートと
の間に、セパレータとしてのポリエチレン製マイクロポ
ーラスフィルムを介在させ、ステンレス製のパイプを巻
芯にして渦巻電極体を作製した。前記パイプとしては、
外径が４ｍｍ、内径が２．１１ｍｍ、（円形の開口部の
面積；０．０３４９ｃｍ2 ，電池の放電容量（ｍＡｈ）
当り；５×１０-5ｃｍ2 ）であるものを用いた。
ｉＭｎＯ2 に、導電材及びバインダを加えてペーストを
調製した。前記ペーストを厚さが３０μｍのアルミニウ
ム基板に塗布した後、乾燥させてシート状の正極板を作
製した。つづいて、前述した図２に示すように前記正極
と、負極である厚さが５０μｍの金属リチウムシートと
の間に、セパレータとしてのポリエチレン製マイクロポ
ーラスフィルムを介在させ、ステンレス製のパイプを巻
芯にして渦巻電極体を作製した。前記パイプとしては、
外径が４ｍｍ、内径が２．１１ｍｍ、（円形の開口部の
面積；０．０３４９ｃｍ2 ，電池の放電容量（ｍＡｈ）
当り；５×１０-5ｃｍ2 ）であるものを用いた。
【００２２】次いで、前記電極体を外径１７ｍｍ、高さ
５０ｍｍのステンレス製の外装缶に収容し、電解液を注
入した後、封口体を用いてかしめ密封することにより、
容量７００ｍＡｈの前述した図１に示す円筒形の非水電
解液電池を組み立てた。なお、前記電解液は、プロピレ
ンカーボネイトとジメトキシエタンとの混合溶媒に１モ
ルのリンフッ化リチウム（ＬｉＰＦ6 ）の溶質を溶かし
たものを用いた。 比較例１
５０ｍｍのステンレス製の外装缶に収容し、電解液を注
入した後、封口体を用いてかしめ密封することにより、
容量７００ｍＡｈの前述した図１に示す円筒形の非水電
解液電池を組み立てた。なお、前記電解液は、プロピレ
ンカーボネイトとジメトキシエタンとの混合溶媒に１モ
ルのリンフッ化リチウム（ＬｉＰＦ6 ）の溶質を溶かし
たものを用いた。 比較例１
【００２３】前記巻芯空間部に、外径が４ｍｍ、内径が
２．００ｍｍ、（円形の開口部の面積；０．０３１４ｃ
ｍ2 ，電池の放電容量（ｍＡｈ）当り；４．５×１０-5
ｃｍ2 ）であるパイプを配置したこと以外、実施例１と
同様な渦巻電極体を用いて、実施例１と同様な非水電解
液電池を組み立てた。 比較例２ 前記巻芯空間部にパイプを配置しなかったこと以外、実
施例１と同様な渦巻電極体を用いて、実施例１と同様な
非水電解液電池を組み立てた。
２．００ｍｍ、（円形の開口部の面積；０．０３１４ｃ
ｍ2 ，電池の放電容量（ｍＡｈ）当り；４．５×１０-5
ｃｍ2 ）であるパイプを配置したこと以外、実施例１と
同様な渦巻電極体を用いて、実施例１と同様な非水電解
液電池を組み立てた。 比較例２ 前記巻芯空間部にパイプを配置しなかったこと以外、実
施例１と同様な渦巻電極体を用いて、実施例１と同様な
非水電解液電池を組み立てた。
【００２４】作製した実施例１及び比較例１，２の電池
それぞれを２０個ずつ用意し、２Ａの電流を２４時間流
し、過充電試験を実施し、破裂した電池の個数を調べ
た。その結果を下記表１に示す。 表１ 試料 破裂した電池の個数 実施例１ ０ 比較例１ ２ 比較例２ １５
それぞれを２０個ずつ用意し、２Ａの電流を２４時間流
し、過充電試験を実施し、破裂した電池の個数を調べ
た。その結果を下記表１に示す。 表１ 試料 破裂した電池の個数 実施例１ ０ 比較例１ ２ 比較例２ １５
【００２５】表１から明らかなように、前記開口部の面
積が所期範囲（電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０
-5ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 ）にあるパイプを前記巻芯空間
部に配置した電極体を備えた電池（実施例１）では、破
裂した電池はなく、破裂を防止することが可能であるこ
とがわかる。これは、前記パイプがつぶれず前記電極体
の形状が維持され、過充電に起因して発生したガスが速
やかに前記パイプ内を通過して安全弁機構から逃散でき
たためである。
積が所期範囲（電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０
-5ｃｍ2 〜０．３ｃｍ2 ）にあるパイプを前記巻芯空間
部に配置した電極体を備えた電池（実施例１）では、破
裂した電池はなく、破裂を防止することが可能であるこ
とがわかる。これは、前記パイプがつぶれず前記電極体
の形状が維持され、過充電に起因して発生したガスが速
やかに前記パイプ内を通過して安全弁機構から逃散でき
たためである。
【００２６】これに対し、前記開口部の面積が前記範囲
よりも小さい４．５×１０-5ｃｍ2 であるパイプを前記
巻芯空間部に配置した電極体を備えた電池（比較例１）
では、破裂した電池の個数は２個と多いことがわかる。
そこで、比較例１の試験後の破裂した電池を分解したと
ころ、前記パイプ及び前記電極体の中心部に変形は見ら
れなかったが、前記パイプの開口部の面積が小さいため
に前記ガスが前記パイプ内を通過して前記安全弁機構側
に移動できなかったために、破裂を生じたことがわかっ
た。
よりも小さい４．５×１０-5ｃｍ2 であるパイプを前記
巻芯空間部に配置した電極体を備えた電池（比較例１）
では、破裂した電池の個数は２個と多いことがわかる。
そこで、比較例１の試験後の破裂した電池を分解したと
ころ、前記パイプ及び前記電極体の中心部に変形は見ら
れなかったが、前記パイプの開口部の面積が小さいため
に前記ガスが前記パイプ内を通過して前記安全弁機構側
に移動できなかったために、破裂を生じたことがわかっ
た。
【００２７】一方、前記巻芯空間部にパイプを配置しな
かった電極体を備えた電池（比較例２）では、破裂した
電池の個数は１５個と比較例１の電池よりも更に多いこ
とがわかる。比較例２の試験後の破裂した電池を分解し
たところ、前記巻芯空間部がつぶれていた。これは、前
記電極体の保形性が低いためである。 実施例２
かった電極体を備えた電池（比較例２）では、破裂した
電池の個数は１５個と比較例１の電池よりも更に多いこ
とがわかる。比較例２の試験後の破裂した電池を分解し
たところ、前記巻芯空間部がつぶれていた。これは、前
記電極体の保形性が低いためである。 実施例２
【００２８】リチウムとコバルトの複合酸化物であるＬ
ｉＣｏＯ2 に、導電材及びバインダを加えてペーストを
調製した。前記ペーストを厚さが３０μｍのアルミニウ
ム基板に塗布した後、乾燥させてシート状の正極板を作
製した。つづいて、リチウム又はリチウムを主体とする
アルカリ金属を担持した炭素質物質に、バインダを加え
てペーストを調製した。前記ペーストを厚さが３０μｍ
の銅基板に塗布した後、乾燥させてシート状の負極板を
作製した。
ｉＣｏＯ2 に、導電材及びバインダを加えてペーストを
調製した。前記ペーストを厚さが３０μｍのアルミニウ
ム基板に塗布した後、乾燥させてシート状の正極板を作
製した。つづいて、リチウム又はリチウムを主体とする
アルカリ金属を担持した炭素質物質に、バインダを加え
てペーストを調製した。前記ペーストを厚さが３０μｍ
の銅基板に塗布した後、乾燥させてシート状の負極板を
作製した。
【００２９】次に、前記正極と、前記負極との間に、セ
パレータとしてのポリプロピレン製多孔質フィルムを介
在させ、ステンレス製のパイプを巻芯にして渦巻電極体
を作製した。なお、前記パイプは、外径が４ｍｍ、内径
が２．１１ｍｍ、（円形の開口部の面積；０．０３４９
ｃｍ2 ，電池の放電容量（ｍＡｈ）当り；５×１０-5ｃ
ｍ2 ）であるものを用いた。
パレータとしてのポリプロピレン製多孔質フィルムを介
在させ、ステンレス製のパイプを巻芯にして渦巻電極体
を作製した。なお、前記パイプは、外径が４ｍｍ、内径
が２．１１ｍｍ、（円形の開口部の面積；０．０３４９
ｃｍ2 ，電池の放電容量（ｍＡｈ）当り；５×１０-5ｃ
ｍ2 ）であるものを用いた。
【００３０】次いで、前記電極体を外径１８ｍｍ、高さ
８３ｍｍのステンレス製の外装缶に収容し、電解液を注
入した後、封口体を用いてかしめ密封することにより、
容量１３００ｍＡｈの前述した図１に示す円筒形の非水
電解液電池を組み立てた。なお、前記電解液は、プロピ
レンカーボネイトとγ−ブチルラクトンの混合溶媒（体
積比率は５０：５０）に電解質として硼フッ化リチウム
（ＬｉＢＦ4 ）を溶かしたものを用いた。
８３ｍｍのステンレス製の外装缶に収容し、電解液を注
入した後、封口体を用いてかしめ密封することにより、
容量１３００ｍＡｈの前述した図１に示す円筒形の非水
電解液電池を組み立てた。なお、前記電解液は、プロピ
レンカーボネイトとγ−ブチルラクトンの混合溶媒（体
積比率は５０：５０）に電解質として硼フッ化リチウム
（ＬｉＢＦ4 ）を溶かしたものを用いた。
【００３１】作製した電池を２０個用意し、２Ａの電流
を２４時間流し、過充電試験を実施し、破裂した電池の
個数を調べた。その結果、破裂した電池はなく、実施例
１と同様な効果が得られた。
を２４時間流し、過充電試験を実施し、破裂した電池の
個数を調べた。その結果、破裂した電池はなく、実施例
１と同様な効果が得られた。
【００３２】なお、前記実施例１，２では図１に示す安
全弁機構を有する非水電解液電池を説明したが、本発明
はこれに限定されない。例えば、次に説明する図３及び
図４に示される安全弁機構を有する非水電解液電池にも
同様に適用できる。
全弁機構を有する非水電解液電池を説明したが、本発明
はこれに限定されない。例えば、次に説明する図３及び
図４に示される安全弁機構を有する非水電解液電池にも
同様に適用できる。
【００３３】負極端子を兼ねる外装缶２１には、前述し
たパイプを前記巻芯空間部に配置した電極体が収納され
ている。中央に穴を有する封口体２２は、前記外装缶２
１に気密に取付けられている。正極ピン端子２３は、そ
の両端が前記封口体２２の上下面から突出するように前
記封口体２２の中央部の穴にガラス製絶縁材２４を介し
てハーメチックシールによって取付けられて、前記外装
缶２１と前記封口体２２との絶縁をはかっている。
たパイプを前記巻芯空間部に配置した電極体が収納され
ている。中央に穴を有する封口体２２は、前記外装缶２
１に気密に取付けられている。正極ピン端子２３は、そ
の両端が前記封口体２２の上下面から突出するように前
記封口体２２の中央部の穴にガラス製絶縁材２４を介し
てハーメチックシールによって取付けられて、前記外装
缶２１と前記封口体２２との絶縁をはかっている。
【００３４】安全弁機構２５は、前記封口体２２に開口
された孔２６と、前記封口体２２外面に取付けられ、前
記孔２６に対応する箇所に設けられた溝２７によりその
底部に弁膜が形成された薄膜２８とから形成されてい
る。前記孔２６は、例えば前記封口体２２の中心と同心
円状に形成された３個の円弧形の孔からなる。前記溝２
７は、例えば前記孔２６と対応する箇所に設けられた円
形溝２９とこれと交わり前記封口体の中心から放射線状
に延びた線形溝３０とからなる。前記薄膜２８は例えば
リング状をなしている。
された孔２６と、前記封口体２２外面に取付けられ、前
記孔２６に対応する箇所に設けられた溝２７によりその
底部に弁膜が形成された薄膜２８とから形成されてい
る。前記孔２６は、例えば前記封口体２２の中心と同心
円状に形成された３個の円弧形の孔からなる。前記溝２
７は、例えば前記孔２６と対応する箇所に設けられた円
形溝２９とこれと交わり前記封口体の中心から放射線状
に延びた線形溝３０とからなる。前記薄膜２８は例えば
リング状をなしている。
【００３５】このような構造を有する二次電池におい
て、過充電や短絡等に起因して前記外装缶２１内で発生
したガスは前記パイプ内を通過して前記安全弁機構２５
側に移動し、前記封口体２２に形成した前記円弧形の孔
２６を通して前記薄膜２８の前記弁膜部分に圧力を加
え、前記弁膜を破断する。したがって、前記ガスは前記
孔２６及び前記弁膜の破断箇所から外部に逃散し、実施
例１，２と同様に前記電池の破裂を防止することが可能
である。
て、過充電や短絡等に起因して前記外装缶２１内で発生
したガスは前記パイプ内を通過して前記安全弁機構２５
側に移動し、前記封口体２２に形成した前記円弧形の孔
２６を通して前記薄膜２８の前記弁膜部分に圧力を加
え、前記弁膜を破断する。したがって、前記ガスは前記
孔２６及び前記弁膜の破断箇所から外部に逃散し、実施
例１，２と同様に前記電池の破裂を防止することが可能
である。
【００３６】前記実施例１，２では、前記巻芯空間部に
前記パイプを配置する方法として、前記正極と前記負極
との間に前記セパレータを介し前記パイプを巻芯にして
捲回する方法を説明したが、前記電極体を予め作製し、
この電極体の巻芯空間部に前記パイプを挿入する方法も
採用することができる。前記実施例１，２では、円筒形
非水電解液電池に適用して説明したが、角形非水電解液
電池にも同様に適用することができる。前記実施例１，
２では、二次電池に適用して説明したが、一次電池にも
同様に適用することができる。
前記パイプを配置する方法として、前記正極と前記負極
との間に前記セパレータを介し前記パイプを巻芯にして
捲回する方法を説明したが、前記電極体を予め作製し、
この電極体の巻芯空間部に前記パイプを挿入する方法も
採用することができる。前記実施例１，２では、円筒形
非水電解液電池に適用して説明したが、角形非水電解液
電池にも同様に適用することができる。前記実施例１，
２では、二次電池に適用して説明したが、一次電池にも
同様に適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
極体の巻芯空間部の変形を防止することができ、過充電
や短絡等による内圧上昇時の破裂を防止することが可能
な安全性の高い非水電解液電池を提供することができ
る。
極体の巻芯空間部の変形を防止することができ、過充電
や短絡等による内圧上昇時の破裂を防止することが可能
な安全性の高い非水電解液電池を提供することができ
る。
【図１】本発明の非水電解液電池を示す断面図。
【図２】図１の電池の電極体の巻き始め状態を示す斜視
図。
図。
【図３】本発明の他の非水電解液電池を示す斜視図。
【図４】図３の電池の要部を分解して示す斜視図。
【図５】従来例の非水電解液電池を示す断面図。
１…正極、２…負極、３…セパレータ、４…電極体、５
…外装缶、６…パイプ、１４…安全弁機構。
…外装缶、６…パイプ、１４…安全弁機構。
フロントページの続き (72)発明者 阿左美 義明 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 井上 克彦 神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号 旭化成工業株式会社内 (72)発明者 松坂 英二郎 神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号 旭化成工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 外装缶内に収納され、正極と負極との間
にセパレータを介して渦巻状に捲回した電極体と、前記
外装缶内に収容された非水電解液と、安全弁機構とを備
えた非水電解液電池において、前記電極体の巻芯空間部
にパイプを配置し、かつ前記パイプは円形の開口部の面
積が電池の放電容量（ｍＡｈ）当り５×１０-5ｃｍ2 〜
０．３ｃｍ2 であることを特徴とする非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316926A JPH06163018A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4316926A JPH06163018A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163018A true JPH06163018A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18082465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4316926A Pending JPH06163018A (ja) | 1992-11-26 | 1992-11-26 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163018A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059539A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-02-28 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 円筒型リチウムイオン電池 |
| WO2006033319A1 (ja) * | 2004-09-22 | 2006-03-30 | Ngk Insulators, Ltd. | リチウム二次電池 |
| JP2010161024A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Fdk Energy Co Ltd | 筒状電池 |
-
1992
- 1992-11-26 JP JP4316926A patent/JPH06163018A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059539A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-02-28 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 円筒型リチウムイオン電池 |
| JP4631234B2 (ja) * | 2001-08-22 | 2011-02-16 | 新神戸電機株式会社 | 円筒型リチウムイオン電池 |
| WO2006033319A1 (ja) * | 2004-09-22 | 2006-03-30 | Ngk Insulators, Ltd. | リチウム二次電池 |
| JP2006120606A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-05-11 | Ngk Insulators Ltd | リチウム二次電池 |
| JP4563264B2 (ja) * | 2004-09-22 | 2010-10-13 | 日本碍子株式会社 | リチウム二次電池 |
| US7998608B2 (en) | 2004-09-22 | 2011-08-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Lithium secondary battery |
| JP2010161024A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Fdk Energy Co Ltd | 筒状電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010911 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040902 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040902 |