JPH11224659A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH11224659A JPH11224659A JP10044675A JP4467598A JPH11224659A JP H11224659 A JPH11224659 A JP H11224659A JP 10044675 A JP10044675 A JP 10044675A JP 4467598 A JP4467598 A JP 4467598A JP H11224659 A JPH11224659 A JP H11224659A
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- 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
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
に、破裂板が破裂する際に電流を遮断することにより発
火を防止することができる非水電解液二次電池を提供す
ること。 【解決手段】有底筒状の負極缶の上面開口を閉塞するキ
ャップとの間に空間部を形成するようにして負極缶内に
破裂板が設けられた非水電解液二次電池において、破裂
板における離脱部分の長さを、破裂板とキャップの間の
長さよりも短く設定し、かつ、破裂板における離脱部分
の面積を負極缶の横断面積の5〜30%になるようにし
た。また、負極缶に内蔵された電極の正極板から延設さ
れる正極リードを破裂板における離脱部分に接続し、そ
の正極リードを、離脱部分が破裂板から離脱した際に離
脱部分から離れてしまう長さに設定した。
Description
に、破裂板の一部が離脱することによりガスを逃がし破
裂を防止することのできる非水電解液二次電池に関する
ものであり、さらに、その破裂板における離脱部の離脱
の際に電流の遮断ができる非水電解液二次電池に関する
ものである。
急速に進展している。そして、この種の電子機器におい
て、リチウムイオンを利用した非水電解液二次電池が、
エネルギー密度の高い二次電池として注目されている。
この非水電解液二次電池は、ノート型パソコン,携帯型
電話,ビデオカメラなどの電源として使われており、さ
らに、電気自動車用電池や電力貯蔵システムへの応用も
検討されている。
2に示したものがある。この非水電解液二次電池1は、
まず、帯状の負極板2と帯状の正極板3の間に薄板状の
セパレータ4aを挟み込み、さらに正極板3の開放側面
に他のセパレータ4bを密着させる。ついで、これらを
渦巻き状に巻回して電極5を形成し、この電極5を円筒
状の負極缶6内に装填する。この際、電極5には電解液
を含浸させておく。
盛り上がった円形のキャップ8を重ね合わせこれらの縁
部を挟むようにしてパッキング9をリング状に巻回す
る。ついで、そのパッキング9の外側を負極缶6の開口
縁部6aで圧着して負極缶6を閉塞する。そして、負極
板2の外周側下端部と負極缶6の底部をリード線10で
接続し、正極板3の上端部と破裂板7をリード線11で
接続して構成されている。
は、正極板3がリチウム含有酸化物を含んでおり、負極
板2が黒鉛などの炭素質物を含んでいる。そして、電解
液はリチウム塩を有機溶媒に溶解したもので構成されて
いる。このリチウムの化学的活性度が高いことと有機溶
媒を使用していることから、内部短絡や過充電時に化学
反応が生じてエチレンガス,プロピレンガス,炭酸ガス
等が発生し内圧が上昇すると非水電解液二次電池1が破
裂することがある。
1には、一般的に安全性の対処がなされている。この場
合、破裂板7の中央部に円状の切り欠き溝12が設けら
れ、キャップ8には所定間隔で複数のガス逃がし穴13
が設けられている。これによって、負極缶6の内圧が異
常に上昇した際には、切り欠き溝12の中心側の離脱部
14が破裂板7の他の部分から離脱してキャップ8の天
井側にめくれ、内部のガスを外部に逃がすようになって
いる。この結果、非水電解液二次電池1の破裂が防止で
きるというものである。
ような非水電解液二次電池1では、破裂板7とキャップ
8との間隔がわずかしかないため、離脱部14はキャッ
プ8の天井部に当たってしまい、破裂板7の他の部分か
ら十分に離脱することができない。例えば、内部短絡に
よる反応は瞬時に起こるもので、ガス抜きがその反応に
対して効率よくできない場合には、非水電解液二次電池
1を破裂させてしまうことがある。このため、離脱部1
4が充分離脱できず、充分なガス抜きができない場合非
水電解液二次電池1が破裂してしまい危険であるという
問題がある。
離脱部14が離脱したのちも、破裂板7とリード線11
が接続したままであるため電流が流れ、これが発火の原
因になるという問題も生じている。この発明は、このよ
うな事情に鑑みなされたもので、充分なガス抜きにより
破裂が防止でき、さらに、破裂板が破裂する際に電流を
遮断することにより発火を防止することができる非水電
解液二次電池の提供をその目的とする。
め、この発明の請求項1に係る非水電解液二次電池は、
有底筒状の負極缶の上面開口を閉塞するキャップとの間
に空間部を形成するようにして負極缶内に破裂板が設け
られた非水電解液二次電池において、破裂板における離
脱部分の長さが、破裂板とキャップの間の長さよりも短
く設定され、かつ、破裂板における離脱部分の面積が負
極缶の横断面積の5〜30%であるという構成をとる。
を破裂に至らせないためには、破裂板の離脱部分の面積
を充分広く確保するとともに、離脱部分が完全に開くよ
うにキャップの内高さを高く設定することが破裂防止に
有効であることに着目し、この発明に至った。
プの間の間隔を大きくして、破裂板の離脱部分が離脱す
る際に反転してもキャップの天井部に当接しないように
している。これによって、負極缶内のガスをすばやく外
部に吐出できるようになる。また、上記離脱部分の面積
を缶の横断面積と比較して充分広い値に設定して、ガス
を逃がすための破裂板の開口面積を充分に取るようにし
ている。これによって、負極缶内のガスを充分に吐出で
き負極缶の内圧の上昇による非水電解液二次電池の破裂
を確実に防止できるようになる。
に内蔵される電極の正極板から延設される正極リードが
破裂板における離脱部分に接続され、その正極リード
が、離脱部分が破裂板から離脱した際に離脱部分から離
れてしまう長さに設定されている。したがって、負極缶
の内圧が上昇して、破裂板における離脱部分が離脱して
上昇すると正極リードは離脱部分から離れてしまう。こ
の結果、瞬時に電流が遮断され発火が防止されるように
なる。つぎに、この発明による非水電解液二次電池を図
面を用いて詳しく説明する。
水電解液二次電池20を示している。この非水電解液二
次電池20では、破裂板21が中央側が下側に向かって
湾曲した円板状に形成されている。この破壊板21は、
その厚みは電池の大きさにより異なるが、通常は100
〜300μmに設定されている。また、その材質として
は、導電性のあるものであればよく、通常は正極リード
と接合されるため、電気化学的にみた酸化電位の高い金
属が用いられる。例えば、アルミニウムやチタン等が好
適である。
切り欠き溝22が形成され、その中心側部分が離脱部2
3になっている。上記切り欠き溝22の溝部分の厚み
は、破裂板21の厚みの40〜70%に設定されてい
る。なお、上記切り欠き溝22の断面形状は三角形,台
形,半円形等にすることができ、その全体形状も上記の
円形以外の形状でもよく、四角形やその他多角形にする
ことができる。
24の上面開口を閉塞するキャップ25は、中央部25
aが縁周部25bから上方に向かって突出して高くなっ
ている。この中央部25aと破裂板21における離脱部
23との間の高さ距離は、離脱部23の直径よりもやや
大きく設定されている。したがって、離脱部23が破裂
板21の他の部分から離脱して反転してもキャップ25
の天井面には当接しない。
に巻回されて電極30を構成する正極板27の内周側上
端部からは正極リード28が延設されその上端部は離脱
部23にスポット溶接により接続されている。この正極
リード28は長さに殆ど余裕がないように設定され、離
脱部23が破裂板21の他の部分から離脱する際には、
離脱部23から離れるようになっている。
4の横断面積の5%〜30%に設定されている。また、
キャップ25のガス逃がし穴29は、キャップ25の中
央部25aが高く設定されている分やや大きめになって
いる。それ以外の部分の構成については、図2に示した
従来例の非水電解液二次電池1と同様である。したがっ
て、同一部分に同一符号を記している。
解液二次電池20の使用時に、内部短絡や過充電により
ガスが発生すると、その内圧により離脱部23は、図1
に一点鎖線で示したように破裂板21の他の部分から離
脱して捲れ上がった状態になる。したがって、非水電解
液二次電池20内のガスは、瞬時に破裂板21の開口か
らガス逃がし穴29を通って外部へ排除される。これに
よって、非水電解液二次電池20の破裂が防止される。
なお、ここでいう非水電解液二次電池20の破裂とは、
キャップ25や破裂板21が電池本体または負極缶24
から離脱(吹っ飛ぶ)状態をいう。
3から離れるため、電流が遮断される。これによって、
過充電が防止され発火の発生も生じなくなる。つぎに、
実験により、離脱部の面積と負極缶の横断面積の比率を
変えることによる非水電解液二次電池の破裂の有無と、
その際の正極リードの破裂板への接続位置の違いによる
発火の有無を確認した。その結果を以下に記す。
た。負極として3000℃で黒鉛化した気相成長炭素繊
維を用い、正極としてコバルト酸リチウムを用いて、直
径17mm、高さ50mmの円筒型のリチウムイオン電池を
得た。これには、電解液にLiPF6 をエチレンカー
ボネート+プロピレンカーボネート+ジメチルカーボネ
ートの混合溶媒(体積比で、3:2:5)に1Mの濃度
になるよう溶解した非水電解液を用いた。
た。正極リードは破裂板の離脱部にスポット溶接した。
そして、離脱部の面積比率(離脱部の面積/負極缶の横
断面積×100)および離脱部の直径に対するキャップ
中央部と破裂板との高さ距離の比率(離脱部/キャップ
の内高さ×100)を表1に示すように設定した。
池を用いて、くぎさし試験および過充電試験を行った。
くぎさし試験では、作製した各種の非水電解液二次電池
に、まず、電流値800mA,電池電圧4.1Vで、定
電流−定電圧充電を3時間行った。そして、その側面
に、直径2mmのくぎを貫通させて強制的に内部短絡を生
じさせ、その際に破裂が生じるかどうかを調べた。
5%,高さ比率70%とした実験例A、面積比率15
%,高さ比率80%とした実験例B、面積比率30%,
高さ比率90%とした実験例Cでは破裂は生じなかっ
た。そして、面積比率3%,高さ比率80%とした実験
例D、面積比率15%,高さ比率110%とした実験例
Eでは破裂が生じた。
生じる場合と生じない場合の臨界点は5%と3%の間に
あり、高さ比率においてはその臨界点は90%と110
%の間にあることがわかる。また、面積比率を最高30
%としたのは設計上の理由による。
各種の非水電解液二次電池を二倍以上の容量が充電され
るまで過充電させた。そして、その際に、発火が発生す
るかどうかを調べた。その結果、実験例Aから実験例E
までのすべての実験例において発火は生じなかった。こ
れにより、発火を防止するためには、正極リードは破裂
板の離脱部に接続することが有効であることがわかる。
し、それ以外の部分についてはすべて実験例1と同様に
して、各種の非水電解液二次電池を作製した。そして、
これらの非水電解液二次電池に実験例1と同様の条件
で、くぎさし試験および過充電試験を行った。
例1と同様の結果を得た。すなわち、実験例2における
実験例Fは実験例Aと同様の条件であり、実験例Gは実
験例Bと、実験例Hは実験例Cと、実験例Iは実験例D
と、実験例Jは実験例Eとそれぞれ同様の条件である。
ら実験例Jまでのすべてのものについて発火が生じた。
これにより、離脱部が離脱してガス抜きが行われても、
そのまま正極リードと破裂板が接続された状態になって
いれば発火の原因になることがわかる。
になって非水電解液二次電池20の全体形状が円柱状に
なっているが、非水電解液二次電池20の形状は、この
ような形状に限らず、横断面形状が四角形や六角形の角
形やガム形であってもようことは言うまでもない。
質二次電池は構成されているため、負極缶の内圧が上昇
した際、破裂を防止できるだけの量の発生ガスを瞬時に
外部に吐出できるようになる。また、負極缶の内圧が上
昇し、破裂板の離脱部分が離脱すると同時に、正極リー
ドが離脱部分から離れ電流が遮断されるため、発火の発
生が防止できるようになる。
す断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】有底筒状の負極缶の上面開口を閉塞するキ
ャップとの間に所定の空間部を形成するようにして負極
缶内に破裂板が設けられ、負極缶の内圧が上昇すると破
裂板の一部が空間部に向かって離脱することによりそれ
自身の破裂を防止するようになった非水電解液二次電池
であって、破裂板における離脱部分の長さが、破裂板と
キャップの間の長さよりも短く設定され、かつ、破裂板
における離脱部分の面積が負極缶の横断面積の5〜30
%であることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 【請求項2】負極缶に内蔵された電極の正極板から延設
される正極リードが破裂板における離脱部分に接続さ
れ、その正極リードが、離脱部分が破裂板から離脱した
際に離脱部分から離れてしまう長さに設定されている請
求項1に記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04467598A JP4098389B2 (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JPH11224659A true JPH11224659A (ja) | 1999-08-17 |
JP4098389B2 JP4098389B2 (ja) | 2008-06-11 |
Family
ID=12698029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4098389B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11219692A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-08-10 | Sony Corp | 非水電解質二次電池 |
WO2001037355A1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-25 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell having venting cover |
KR101023103B1 (ko) * | 2009-03-11 | 2011-03-24 | 에스비리모티브 주식회사 | 이차 전지 |
WO2021153439A1 (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電装置 |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP04467598A patent/JP4098389B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US6348281B1 (en) | 1999-11-19 | 2002-02-19 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell having venting cover |
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US9118071B2 (en) | 2009-03-11 | 2015-08-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
WO2021153439A1 (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 蓄電装置 |
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