JPH07220705A - 積層型リチウム二次電池の安全装置 - Google Patents

積層型リチウム二次電池の安全装置

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JPH07220705A
JPH07220705A JP6034116A JP3411694A JPH07220705A JP H07220705 A JPH07220705 A JP H07220705A JP 6034116 A JP6034116 A JP 6034116A JP 3411694 A JP3411694 A JP 3411694A JP H07220705 A JPH07220705 A JP H07220705A
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JP
Japan
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terminal
terminal holding
lithium secondary
secondary battery
holding member
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JP6034116A
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English (en)
Inventor
Minoru Takatani
稔 高谷
Katsuharu Yasuda
克治 安田
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【目的】集電体と、正極材と、電極質を含んだセパレー
タもしくは固体電解質と、負極材とをそれぞれ矩形板状
に形成し、これらを交互に1組以上積層してなる積層型
リチウムニ次電池において、内圧上昇による破裂や爆発
等の事故の発生を防止して安全性を向上させることので
きるものを提供する。 【構成】各部材の積層体を外装体3内に封入すると共
に、外装体3に端子引き出し用開口部3aを設け、開口
部3aを樹脂又はゴムでなる端子保持部材6により封止
し、端子保持部材6に端子7、8を貫通した。内圧上昇
により端子保持部材6が変形し、端子7、8との間に隙
間が形成されて内部ガスが外部に漏出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、厚膜形成方法を用いて
作製される積層型リチウム二次電池の安全装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の電池は一般に正極、負極が別々の
ブロックを構成して電解質を含むセパレータを介して対
峙する構造を有していたが、軽量、高エネルギー密度化
等を図るため、特開平2−297860号公報において
開示されたリチウム電池のように、正極材、正極集電
体、正極材、電解質を含むセパレータ、負極材、負極集
電体、負極材の各シートを重ねて渦巻き状に巻き、この
渦巻き状に巻いた電池素体を円筒形のケースに収容し、
ケース上面を正極端子、ケース下面を負極端子として構
成し、ケースの開口面に樹脂等でなるガスケットを介し
て嵌着したキャップで封止したものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの構造による
と、電池素体を収容したケースを密封しているため、端
子のショートによりケース内の温度が上昇した場合や、
過充電(例えばリチウム系二次電池において4.5V以
上)による有機系溶媒の分解に伴うガスが発生した場合
にケースの内圧が上昇し、ケ−スが破裂するおそれがあ
り、最悪の場合には爆発等の事故が発生する危険性があ
った。
【0004】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
内圧上昇によるケ−スの破裂や爆発等の事故の発生を防
止して安全性を向上させることのできる積層型リチウム
二次電池を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、集電体と、正極材と、電極質を含んだセパ
レータもしくは固体電解質と、負極材とをそれぞれ矩形
板状に形成し、これらを交互に1組以上積層してなる積
層型リチウムニ次電池において、前記各部材の積層体を
外装体内に封入すると共に、外装体に端子引き出し用開
口部を設け、該開口部を樹脂又はゴムでなる端子保持部
材により封止し、該端子保持部材に端子を貫通したこと
を特徴とする。また、本発明において、前記外装体を直
方体形状にすることが好ましい。前記正極集電体として
はNiやAlが用いられ、負極集電体としてCuが用いられ
る。また、正極材に用いる活物質として、LiCoO2等のア
ルカリ金属酸化物、MnO2の他の金属または他の金属の酸
化物や水酸化物との複合酸化物、V2O5等のバナジウム酸
化物、Cr2O5等のクロム酸化物、TiS2、MoS2、FeS2等の
遷移金属ジカルコゲナイト、NbSe3等の遷移金属トリカ
ルコゲナイト、シュブレル相(AxMo6Ch8、A=Li、Cu、Ch
=S、Se、x=0〜4)等が用いられる。負極材に用い
る活物質としては、金属Li、Li合金、またはLiをドープ
し、かつ脱ドープしうる導電性ポリマー等が用いられ
る。また、セパレータに含浸させる電解液は、非水溶媒
に溶質を溶解させたものが用いられ、溶媒としては、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチ
ルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、スルホラン、メ
チルスルホラン、γ−バレロラクトン、γ−オクタノイ
ックラクトン、1.2−ジエトキシエタン、1.2−ジ
メトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、1.
3−ジオキソラン、アセトニトリル、プロピオニトリ
ル、ジエチルエーテル、テロラヒドロフラン、1.2−
ジブトキシエタン等が用いられ、また溶質として、LiCl
O4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiCl、LiBr、
CH3SO2Li、CF2SO2Li、LiCF3SO3等が用いられる。また、
固体電解質を用いることもできる。正極集電体としては
NiやAlが用いられ、負極集電体としてCuが用いられる。
また、端子保持部材としては、ゴムまたはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、軟質ポリ塩化ビニル、ナイロン6
6、ポリテトラフルオロエチレン等の合成樹脂が用いら
れる。
【0006】
【作用】本発明の積層型リチウム二次電池は、外装体内
圧が上昇すると、前記樹脂又はゴムでなる端子保持部材
が内圧により外側に押されて変形し、端子と端子保持部
材との間に微小隙間ができ、該微小隙間から外装体内部
の気体が漏出して外装体内圧が下がる。
【0007】
【実施例】図1(A)は本発明による電池の一実施例を
示す縦断面図、同(B)は側面図、図2は図1(A)の
部分拡大図である。図中、1は電池素体、2は樹脂製外
装体本体3と蓋4とからなる外装体、5は外装体本体3
の内側面に接着剤により固着された可撓性を有する金属
製支持体、6は弾性を有し、また電解液に侵されにく
く、かつ気密性が高い前記樹脂又はゴム等でなる端子保
持部材であり、該端子保持部材6は外装体本体3に形成
された開口部3aおよび前記金属製支持体5に形成され
た開口部5aの周囲に接着剤により固着され、後述の端
子7、8と共に開口部開口部3aを封止している。9は
前記端子保持部材6の外装体本体3への接合を強固にす
るために外装体本体3に埋設されて設けられた支持用金
属棒である。7、8は電池素体1に接着または溶接され
た正極端子または負極端子であり、該正極端子7および
負極端子8は前記端子保持部材6の端子貫通穴6aから
引き出されている。該端子貫通穴6aの寸法は前記端子
7、8の断面寸法より小さく設定してあり、端子7ある
いは端子8がそれぞれ端子保持部材6に圧着して外装体
2の気密性を保つようにしている。
【0008】電池素体1は、図3(A)の側面図および
(B)の分解斜視図に示すように、シート法または印刷
法により正極集電体10の片面あるいは両面に正極材1
1を一体に重畳しておき、一方、負極集電体12の片面
または両面にも負極材13を一体に重畳しておき、これ
らの正極材11、負極材13の間に電極質を含んだセパ
レータ14(もしくは固体電解質)を介在させて1組以
上積層してなるものであり、集電体10、12は前記端
子5、6に接続するために延出している。これらの材料
10〜14はそれぞれ矩形板状をなす。
【0009】具体的には、正極集電体10としてAlを用
い、その金属膜(ペースト)またはシートの両側または
片側にLiCoO2のような正極活物質等をグラファイトでな
る導電粉とともに樹脂等でなるバインダにより結合して
形成した正極材11を設け、負極集電体12としてCuを
用い、その金属膜(ペースト)またはシートの両側また
は片側に負極活物質としてのグラファイトをバインダで
結合してなる負極材13を設けたものを用いた。電解質
としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチレン
カーボネート(DEC)とを1対1の重量比で混ぜた溶
媒中にLiClO4を溶解させた液体電解質を用い、これをポ
リプロピレン等の樹脂製セパレータ14の微細孔に含浸
させたものを用いた。
【0010】図4は本実施例の電池素体1の組立工程の
一例図であり、図3(B)に示した素材を図4(A)の
ように積層し、図4(B)に示すように、この積層した
ものに熱収縮性シート15を被せて集電体10、12の
延出部を除いて包み、シート15の端部の重ねた部分1
5aを接着あるいは熱溶着し、シート15を周囲から加
熱して収縮させて前記素材10〜14を一体に重ねる。
そして図4(C)に示すように複数枚の正極集電体10
の端部どうし、負極集電体12の端部どうしを導電性接
着剤により接着するかまたは溶接(16)し、集電体1
0、12の端部を必要に応じて切断し、このようにして
構成した電池素体1を外装体本体3内に入れ、集電体1
0、12の端部を図1(A)、図2に示す端子7、8に
それぞれ導電性接着剤により接着または超音波溶接等に
より固着(17)する。その後、蓋4を接着あるいは溶
着して密封する。このように、端子7、8を弾性を有す
るゴム製端子保持部材6に圧着させた状態で外装体2か
ら引き出したので、端子ショートや過充電等の異常発生
により外装体2の内圧が上昇すると、図2の2点鎖線a
に示すように端子保持部材6が外側に押されて変形し、
端子7あるいは端子8と端子保持部材6との間に微小隙
間ができ、該微小隙間から内部の気体が漏出して外装体
内圧が下がる。従って、内圧上昇によるケ−スの破裂や
爆発等の事故の発生を防止でき、安全性を向上させるこ
とができる。また、電池素体1および外装体2を直方体
に形成したので、外装体2の内面と電池素体1との隙間
を小さくでき、従来の円筒形電池に比較して無駄なスペ
ースを少なくできる。なお、、端子貫通穴6aに端子
7、8を挿通するのではなく、端子保持部材6を上下に
分割してその間に端子7、8を挟む形で端子7、8の端
子保持部材6に対する貫通構造を実現してもよい。
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、外装体内圧が上昇する
と、端子保持部材が内圧により外側に押されて変形し、
端子と端子保持部材との間に微小隙間ができ、該微小隙
間から外装体内部の気体が漏出して外装体の内圧が下が
る。従って、内圧上昇による外装体の破裂や爆発等の事
故の発生を防止でき、安全性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明による電池の一実施例を示す縦
断面図、(B)は側面図である。
【図2】図1(A)の部分拡大図である。
【図3】(A)は該実施例の電池素体の側面図、(B)
は分解斜視図である。
【図4】本実施例の電池素体の組立工程の一例図であ
る。
【符号の説明】
1 電池素体 2 外装体 3 外装体本体 4 蓋 5 金属製支持体 6 端子保持部材 7、8 端子 9 支持用金属棒 10 正極集電体 11 正極材 12 負極集電体 13 負極材 14 セパレータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集電体と、正極材と、電極質を含んだセパ
    レータもしくは固体電解質と、負極材とを交互に1組以
    上積層してなる積層型リチウムニ次電池において、前記
    各部材の積層体を外装体内に封入すると共に、外装体に
    端子引き出し用開口部を設け、該開口部を樹脂又はゴム
    でなる端子保持部材により封止し、該端子保持部材に端
    子を貫通したことを特徴とする積層型リチウム二次電池
    の安全装置。
JP6034116A 1994-02-07 1994-02-07 積層型リチウム二次電池の安全装置 Withdrawn JPH07220705A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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