WO2012161137A1

WO2012161137A1 - リチウムイオン二次電池

Info

Publication number: WO2012161137A1
Application number: PCT/JP2012/062861
Authority: WO
Inventors: 佐藤　明
Original assignee: 新神戸電機株式会社
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-11-29
Also published as: JP5574045B2; CN103222103A; CN103222103B; US20130236750A1; EP2717376A1; JPWO2012161137A1; KR20140023255A; EP2717376A4

Abstract

　電池内から発生する発煙の漏出を防止し、より安全な利用を可能とすること。正極及び負極がセパレータを介して作製された電極群を電解液と共に電池缶に収納して、電池缶が蓋を有する金属製の密閉容器であり、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分を電池缶内部に備えるリチウムイオン二次電池とする。

Description

リチウムイオン二次電池

　本発明は、リチウムイオン二次電池に係り、特に、発煙現象の抑止機能を有するリチウムイオン二次電池に関する。

　低炭素化社会の実現に向けて、二酸化炭素の発生量を低減するため、ハイブリッド自動車、電気自動車の普及拡大が望まれている。また、同じく低炭素化社会の実現のため、発電所から各家庭、工業地域へ送電する電力網において、風力発電、太陽光発電等から発生する電力を電力網に使用することで、電力エネルギーを効率的に利用することが今後ますます求められている。

　従来の火力発電、水力発電、原子力発電は安定した電力供給が可能であるが、これらに対して風力発電、太陽光発電においては、自然のエネルギーを利用するものであるため、一日の間での時間単位において、発電量の変動の幅が大きくなる。また電力網における電力需要においても、一日の間で変動があるため、経時変化する電力需要に合わせて送電するために、大容量の二次電池が風力発電、太陽光発電のシステムに備えられること、さらに電力需要が大きい工場、ビル内に備えられることが予想されている。

　このように自然エネルギーを利用した風力発電、太陽光発電システムに備えられる二次電池や、ビル内に設置される二次電池としては、高容量、高エネルギー密度であるリチウムイオン二次電池（以下、リチウム電池という）が望ましい性能を有することが知られている。

　複数本の単電池を組み合わせたモジュール（組電池）において、電気自動車用の電源モジュールについて、電池異常により電池からガスが放出された際の対策を備えたモジュールとして、例えば特許文献１がある。

特開２００４－１４４２１号公報

　今後、電力網において、二次電池が必要とされるが、設置される場所として考えられるところとしては、一般家庭の住宅、商業施設、ビル内など、人々が生活する空間になることが予想される。しかしながら、火災や地震等の災害により、リチウム電池が非常に高温な状態に置かれたり、リチウム電池が落下物などの衝撃等により破壊されたりした際には、電池材料同士の化学的物性に起因した種々の反応が起こることが予想される。

　現在、電池材料、電池制御、電源システムの観点から、発火、燃焼が起こらないような対策が行われているが、災害等における電池内の反応生成物の噴出である発煙現象まで抑制することは困難である。詳細なメカニズムとしては、火災時の炎により電池が加熱されると、電解液が気化して電池内の圧力が上昇して、噴出する。またリチウム電池が落下物などで破壊される際は、正極・負極材料である正極・負極の活物質を塗布している集電体と呼ばれる金属箔同士が接触する現象が起こり、内部短絡により瞬間的に大電流が流れることで発熱する。この発熱による温度上昇に起因して、電解液の気化、もしくは他の電池材料との反応が起こり、発煙現象が起こる。

　火災や地震等の災害時において、住宅、商業施設、ビル内において、多くの人々が避難する際に、避難経路の確保が非常に重要である。そのため、このように二次電池に起因する煙が発生することは、避難誘導に大きな支障をきたす恐れがある。本発明においては、このような電池内から発生する発煙の漏出を防止し、より安全な利用を可能とすることを目的の一つとする。

　上記課題を解決するために、次に示すような構成が有効と考えられる。

　正極及び負極がセパレータを介して作製された電極群を電解液と共に電池缶に収納して、電池缶が蓋を有する金属製の密閉容器であり、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分を電池缶内部に備えるリチウムイオン二次電池。

　その際、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、蓋に備えられる開裂弁に直結されているリチウムイオン二次電池。

　そして、電池缶が円筒形であり、電極群と端子とを電気的に接続する極柱を有し、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、円筒形電池缶の略円形断面方向における中央付近に、極柱を貫通させるための空間を有しているリチウムイオン二次電池。

　そのとき、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分における、煙や気体成分の流路の入口及び出口の配置が、電池缶の中心に対して、９０°乃至１８０°の角度を有する位置であるリチウムイオン二次電池。

　また、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、２５０℃以下の温度領域において、耐熱性を有するフッ素系高分子化合物であるリチウムイオン二次電池。

　そのとき、フッ素系高分子化合物が、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリヘキサフルオロプロピレンを用いた不織布であるリチウムイオン二次電池。

　さらに、電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、２５０℃以下の温度領域において、耐熱性を有する無機化合物であるリチウムイオン二次電池。

　そして、無機化合物が、多孔質体の酸化アルミナ、シリカゲル、ゼオライトのいずれかであるリチウムイオン二次電池。

　または、正極が、リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用い、負極が、炭素材料・シリコン・スズを負極活物質として用い、電解液が、カーボネート系の有機溶媒にリチウム塩を溶解して用いたリチウムイオン二次電池。

　電池の大型化にともない、リチウム電池の単電池からなるモジュールとした電源は、使用時の充放電にともなう電池自体の内部抵抗に起因する発熱があるため、単電池の冷却を考慮した構造とする必要がある。そこで、冷却のため気体を対流させた構造となり、非常時におけるリチウム電池からの発煙成分を吸収、吸着することが困難になる。従って、本発明においては、大型化したリチウム電池の単電池に対して発煙成分を吸収、吸着する部分を備えることで、モジュールによる電源の形状や冷却構造に依存しないことが可能となる。

　電池構造の詳細や発煙時の作用については、実施例を含めて後述する。

本発明が適用可能な実施形態のリチウム電池における発煙物質の吸着部分を有する円筒形電池缶の断面図の例である。本発明が適用可能な実施形態のリチウム電池の円筒形電池缶の発煙物質の吸着部分の一例を示す図である。本発明が適用可能な実施形態のリチウム電池の円筒形電池缶の発煙物質の吸着部分（円筒真上から）の一例を示す図である。本発明が適用可能な実施形態のリチウム電池の発煙物質の吸着部分を有する角型電池缶の断面図である。本発明が適用可能な実施形態のリチウム電池の発煙物質の吸着部分を有する角型電池缶の図４におけるＡ・・・Ｂの部分の断面図である。本発明が適用可能な実施形態のリチウム電池の角型電池缶の発煙物質の吸着部分を示す構成図である。

　電力網に使用する電源システムの構築には、大容量の電力貯蔵用の電源が必要となるが、その際の容量は少なくとも数１０ＫＷｈから工場などの大規模のものについては数ＭＷｈの容量が必要となる。その際に、その電源を構成するリチウム電池は、単独の１本の電池（単電池）のみで構成するのではなく、単電池を複数本集積させてモジュールとして、電源を構成させる。

　大容量の電源とするには、ノートパソコンに使用する１８６５０型のリチウム電池の容量で構成すると、数１０万本の電池を必要とするが、このような本数のリチウム電池の充放電や状態監視をすることは非常に困難となるため、実用化には適さない。そのためノートパソコンや携帯電話に使用するリチウム電池に比較して、１００～１０００倍の容量を持つ数１０Ａｈの単電池を数１０本まとめてモジュールとすることで数ｋＷｈ～数１０ｋＷｈの電源を構成することが可能となる。このようなモジュールを、さらに数１０個組み合わせることで数ＭＷｈの電源を構成することが可能となる。

　またこのような単電池の利用により、バックアップ用電源、非常用電源に利用した際にも、発煙漏出の防止が行われているため設置場所の制約を受けることなく使用することが可能となることが期待される。

　非常時におけるリチウム電池からの発煙成分については、電解液に用いるカーボネート系溶媒が気化したもの、正極・負極活物質と電解液との反応により生成する水素、メタン、エタン、エチレン、二酸化炭素が挙げられる。他にもリチウム塩の分解物、Ｌｉ塩がＬｉＰＦ_６のときはＰＦ_３Ｏ、リチウム塩とカーボネート系溶媒との反応生成による炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）、カーボネート溶媒とＬｉ反応生成物（ＬｉＯＣＯＯＲ（Ｒ＝－ＣＨ_３、－ＣＨ_２ＣＨ_３））が考えられる。これらの発煙成分を吸収、吸着するために、気化成分に対しては、好ましい材料として活性炭などの炭素材料が挙げられる。粒状物質に対しては、好ましい材料として耐熱性のあるフッ素系高分子化合物である繊維物質、繊維状のガラスなどが挙げられる。

　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

　図１に、電池缶に収納したリチウム電池の断面の模式図を示す。

　電池缶１６の内部に、正極、セパレータ、負極、セパレータが交互に重なるように配置され、中心軸を基に捲回した電極群１５が収まっており、これらの隙間を電解液が満たしている。

　円筒形電池では、正極、負極の各集電体は極柱に接続されており、これがそれぞれ正極、負極の端子に繋がっている。そして正極側に濫用時に発生するガスを放出するためのガス排出弁がある。また捲回群と正極の端子との間に、濫用時に発生する発煙物質を吸着するための吸着部分が配置され、その中心を正極の極柱が貫通している。

　また図４に示すような角型電池では、正極、負極の各集電体は、それぞれ正極、負極の端子に繋がり、それが電池蓋と絶縁されて固定されている。そして電池蓋に濫用時に発生するガスを放出するためのガス排出弁がある。また捲回群、または正極、セパレータ、負極、セパレータと交互に積層したものと電池蓋との間に、濫用時に発生する発煙物質を吸着するための吸着部分が配置されている。

　以下、本発明の実施例を説明する。

　以下に説明する実施例では、本発明を、産業用、主に風力発電、太陽電池による発電の電力出力の安定のための蓄電池として適用した例を挙げて説明する。

　リチウム電池の形態として、正極、負極、セパレータ、電解液を収納する際に、金属性容器に収納した電池と、アルミ箔にフィルムを貼ったアルミラミネートを外装材としたラミネート型電池の２種類に大きく分けられる。ラミネート型電池については、アルミラミネートの強度により、リチウム電池の大型化には限界があると考えられる。本発明においては、金属製容器に収納した電池缶のリチウム電池に限定する。

　リチウム電池の濫用時として、リチウム電池が制御を行う電気回路が故障もしくは破損した際に、充電状態が維持されることにより過充電が行われる恐れがある。また、リチウム電池が、金属のような導電性の物質により貫通されること、外部からの力により集電体同士が接触することで内部短絡が起こりうる。これらの際には、電池の部材同士の反応熱、短絡による発熱により電池内部の温度が上昇する過程を経て、電池の部材由来の物質が発煙物質として電池外へ排出される。この際には、電池蓋に備えられた開裂弁が電池内の温度上昇に伴う圧力上昇により開裂することで電池内の物質が外気へと移動可能であるため、電池内の圧力には上限が設けられている。

　これらの発生するガスの種類は、気化した電解液のカーボネート溶媒、正極、負極上での電解液の分解生成物としてメタン、エタン、エチレン、水素ガスなどが挙げられ、リチウム塩の分解生成物としてフッ化リン酸化合物（ＰＦ_３Ｏ）などが挙げられる。これらの中で発煙物質としては、気化した有機溶媒の霧状物質、ＰＦ_３Ｏの粒状物質が考えられる。

　本発明の吸着部分内に充填される発煙物質の除去に用いる物質としては、リチウム電池の過充電、内部短絡時に発煙現象が１２０℃以上で起こるため、この温度以上の耐熱性が求められる。そのため、発煙物質の除去材料としては、繊維状のフィルターであるフッ素系高分子化合物が望ましく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレンを用いた不織布が特に望ましい。発煙物質を含む気体は、フィルターを通過する際に除去されることから、この発煙吸着部に配置されるフィルターが不織布であると除去効果が高まる。

　一方、発煙物質の除去材料として無機化合物を用いることも可能であり、電解液の主成分であるカーボネート溶媒のような有機物と親和性がある方が吸着しやすいため、多孔質体のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカゲル（ＳｉＯ_２）、ゼオライトを用いることが可能であり、形状も粉体、ペレット状、ビーズ状、板状など、何でもよい。しかし、フィルターを通過する際に、発煙物質を含む気体が除去される際のフィルターとの接触面積の向上による除去の行いやすさと、これらの除去するための無機化合物自体の漏洩を防ぐため、前述した形状のうちでは、ビーズ状が望ましい。吸収部分にこれらの吸着材を充填する構成とする。発煙物質が流入する入口、排出される出口部分には、これらの吸着材がもれないように耐熱性の高いガラスフィルターを備える。

　発煙物質の吸着部分については、図２に示すように、円筒形で中心部分は正極の極柱が貫通可能なように、ドーナツ型の構造である場合が多く、内部には前述の発煙物質の除去材料を含有しており、電池の捲回群と電池蓋との境目は所定の圧力で開裂する開裂弁を備えた蓋で仕切られている。濫用時の過充電、内部短絡により電池缶内の圧力が上昇した際には、開裂弁の耐えられる圧力よりも内圧が大きくなると、発煙物質が吸着部分へと流れ込み、吸着過程を経て、電池蓋の開裂弁から、発煙物質が除去された気体が排出される。

　円筒形電池においては、発煙物質の吸着部分が中心をくり抜いた円筒形の形状となる。また図３に示すように、この発煙物質の吸着部分の流路については、円筒形の中心に対して、この流路の入口、出口のおのおのを結ぶ線で規定される角度が９０°未満であると、入口から吸着部分に導入された発煙物質が吸着物質全体を通らずに出口から排出されてしまい、吸着効果が低減する。そのため、電池缶中央と、これら入口と出口で規定される角度が９０°以上であって１８０°以下であることが望ましく、特に１２０°～１８０°がより望ましい。

　この際、発煙物質の吸着効果を高めることが本来の趣旨であるため、実施例に示した吸着部分の入口及び出口は各一つとしたが、吸着効果がより高まるように、入口を二つにして、出口を一つとすることも有効である。

　また図６に示すように、角型電池においては、形状は直方体となり、下部に発煙物質が流入する入口、上部または側面に排出される出口を有して、さらに出口は電池蓋の開裂弁と接続する構造とすることが好ましい。発煙物質が流入する経路としては、上面から見たときに、入口と出口部分が重ならないのが望ましい。

　吸着部分は、図１や図５に概略を示すように、円筒形電池においては電池缶の長さに対して１５～４０％の厚み、角型電池においては電池缶の体積比で１０％～３５％の体積が望ましい。

　円筒形電池でも、角型電池でも、電池缶１６に電池蓋１７が組み合わされる構造となる。このとき、電池缶１６内の電極群１５の側（仮に下側）が発煙物質の発生源となるため、下側に吸着部分の入口を設け、電池蓋１７の側（仮に上側）が発煙物質の放出方向となるのが通常であるため、上側に吸着部分の出口を設ける構造が考えられる。しかし、電極缶１６の一部に発煙物質の放出口を設ければ、発煙物質の出口は上側ではなく、横側に設けても良い。

　本発明のリチウム電池に用いる正極は、正極活物質、導電剤および結着剤から構成された正極合剤を、アルミニウム箔の両面に塗布した後、乾燥、プレスして形成される。

　正極活物質には化学式ＬｉＭＯ_２（Ｍは少なくとも１種の遷移金属）で表されるもの、あるいはスピネルマンガンなどを用いることができる。マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウムなどの正極活物質中のＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏなどの一部を１種あるいは２種以上の遷移金属で置換えして用いることができる。さらには遷移金属の一部をＭｇ、Ａｌなどの金属元素で置換えして用いることも可能である。導電剤には、公知の導電剤、例えば黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、炭素繊維などの炭素系導電剤を用いればよく、特に限定されない。結着剤としては、公知の結着剤、例えばポリフッ化ビニリデン、フッ素ゴムなどを用いればよく、特に限定されない。本発明で好ましい結着剤は、例えばポリフッ化ビニリデンである。また溶剤は、公知の種々の溶剤を適宜選択して使用することができ、例えばＮ－メチル－２－ピロリドン等の有機溶剤を用いるのが好ましい。正極合剤における正極活物質、導電剤および結着剤の混合比は、特に限定されないが、例えば正極活物質を１とした場合、重量比で１：０.０５～０.２０：０.０２～０.１０が好ましい。

　本発明のリチウム電池に用いる負極は、負極活物質および結着剤からなる負極合剤が、銅箔の両面に塗布された後、乾燥、プレスされて形成される。本発明で好ましいものは、黒鉛あるいは非晶質炭素などの炭素系の材料である。結着剤としては、例えば上記正極と同様のものが用いられ、特に限定されない。本発明で好ましいものは、例えばポリフッ化ビニリデンである。好ましい溶剤は、例えばＮ－メチル－２－ピロリドン等の有機溶剤である。負極合剤における負極活物質および結着剤の混合比は、特に限定されないが、例えば負極活物質を１とした場合、重量比で１：０.０５～０.２０である。

　本発明のリチウム電池に用いられる非水電解液としては、公知のものを用いれば良く、特に限定はされない。例えば非水溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、テトラヒドロフラン、１，２－ジエトキシエタン、イオン液体等がある。これらの溶媒の１種以上に、例えばＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＣＨ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_２ＣＦ_３）_２等から選ばれた１種以上のリチウム塩を溶解させて非水電解液を調整することができる。

　更にセパレータ、電池ケース等の構造材料等の他の要素についても従来公知の各種材料が使用でき、特に制限はない。セパレータは、一般的にポリオレフィン系多孔質膜が使用され、材質はポリエチレンとポリプロピレンとの複合膜が使用されている。セパレータは耐熱性が要求されるため、アルミナ等のセラミックスを表面に塗布したセラミックス複合セパレータ、及びそれらを多孔質膜の構成材の一部としたセラミックス複合セパレータが開発されている。

　難燃化剤にリン酸トリエチルを例示したが、一般的な難燃化剤を用いてもよく、本発明に用いられる難燃化剤は特に制限されない。例えば、リン酸エステル系、ホスファゼン系、フッ化アルキル基を含む化合物、イオン液体などの難燃化剤または、これらを２種類以上混合したものを使用してもよく、混合配合比についても限定されるものではない。
（実施例１）
　正極活物質にはＬｉＭｎ_２Ｏ_４を用い、正極活物質、導電剤の黒鉛、結着剤のポリフッ化ビニリデンを８５：１０：５の重量比で混練機を用いて３０分間混練し、正極合剤を得た。正極合剤を集電体である厚さ３０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布した。一方、負極活物質には黒鉛材を用い、結着剤にはポリフッ化ビニリデンを用いて、負極活物質：結着剤＝９０：１０の重量比で混練した。得られた負極合剤を厚さ２０μｍの銅箔の両面に塗布した。作製した正負電極は、いずれもプレス機で圧延成型した後、１５０℃で５時間真空乾燥した。ポリエチレン（ＰＥ）の多孔性高分子樹脂膜（厚さ２０μｍ）をセパレータに用いて、正極と負極とをそれぞれセパレータを介して絶縁するように重ねた後に捲回し、得られた電極群１５を円筒状の電池缶１６に挿入した。また得られた負極集電体１４は負極極柱１３に集めて超音波溶接し、負極極柱１３に電池蓋１７を通して、負極端子となる負極六角ナット１０で固定した。一方、アルミニウムの正極集電体１２を正極極柱１１に超音波溶接した後、アルミニウムの正極極柱１１を電池蓋１７に通して、正極端子となる正極六角ナット９で固定した。

　このとき、正極極柱１１と電池缶１６との間を埋めるように、発煙物質を吸着させるための吸着部分２１が備えられる。吸着部分の吸着物質には、フッ素系高分子化合物によるフィルターを用いた。正極の電池蓋１７、負極の電池蓋１７のそれぞれを電池缶１６とのレーザー溶接により封口して、密閉状態にする。電解液（ＬｉＰＦ_６／ＥＣ（エチレンカーボネート）：ＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）＝１：２）を負極側の電池蓋１７の注液口（図示せず）から注入後、円筒形リチウム電池を得た。
（実施例２）
　実施例１と同様に電池を作製し、吸着部分２１の吸着物質としてシリカゲルを用いて、円筒形リチウム電池を得た。
（実施例３）
　実施例１と同様に正極、負極を作製して、正極、負極とをセパレータを介して捲回する際に、扁平捲回と呼ばれる電極群１５の断面が楕円形になるようにして、角型の電池缶２６に挿入した。電極にある正極集電体、負極集電体をそれぞれ正極極柱１１、負極極柱１３と接続して、吸着部分２１の極柱用空洞にこれらの極柱を通した後に、電池蓋１７に絶縁して固定する。

　電池蓋１７と電池缶１６とをレーザー溶接により封口して、密閉状態にする。電解液（ＬｉＰＦ_６／ＥＣ（エチレンカーボネート）：ＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）＝１：２）を上面の電池蓋の注液口２７から注入後、角型リチウム電池を得た。
（実施例４）
　実施例３と同様に角型電池を作製して、吸着部分２１の吸着物質としてシリカゲルを用いて、角型リチウム電池を得た。
（実施例５）
　実施例１と同様に正極、負極を作製して、正極、負極とをセパレータを介して積層して電極群１５を作製し、電極から取り出した端子を電池蓋１７に接続して、角型の電池缶２６に挿入した。電池蓋１７と積層した電極との間に、発煙物質を吸着させるための吸着部分２１を配置する。この吸着部分２１の排出口を電池蓋１７の開裂弁１８と重なるように配置する。吸着部分２１の吸着物質には、フッ素系高分子化合物によるフィルターを用いた。

　電池蓋１７と電池缶１６とをレーザー溶接により封口して、密閉状態にする。電解液（ＬｉＰＦ_６／ＥＣ（エチレンカーボネート）：ＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）＝１：２）を上面の電池蓋の注液口２７から注入後、積層角型リチウム電池を得た。
（実施例６）
　実施例５と同様に角型電池を作製して、吸着部分２１の吸着物質としてシリカゲルを用いて、積層角型リチウム電池を得た。
（比較例１）
　正極極柱１１と電池缶１６との間を埋めている発煙物質を吸着させるための吸着部分２１を除き、その他は実施例１と同様に円筒形リチウム電池を得た。
（比較例２）
　正極極柱１１と角型電池缶２６との間を埋めるように、発煙物質を吸着させるための吸着部分２１を除き、その他は実施例３と同様に角型リチウム電池を得た。
（比較例３）
　正極極柱１１と角型電池缶２６との間を埋めるように、発煙物質を吸着させるための吸着部分２１を除き、その他は実施例５と同様に積層角型リチウム電池を得た。

　上記実施例、比較例の電池に対し、充電終止電圧４.２Ｖ、放電終止電圧３.０Ｖ、充放電レート１Ｃ（１時間率）で充放電し、電池容量を確認した。過充電試験は、電池容量の２.５倍の電気量を放電状態の電池に充電する試験条件で実施した。また、釘刺し試験は、直径５ｍｍの釘を電池内に差し込むことにより内部短絡させる試験条件で実施した。そのときの電池の挙動を調べた結果を表１に示す。

　９…正極六角ナット、１０…負極六角ナット、１１…正極極柱、１２…正極集電体、１３…負極極柱、１４…負極集電体、１５…電極群、１６…電池缶、１７…電池蓋、１８…開裂弁、１９…電極積層群、２１…吸着部分、２２…吸着材、２３…吸着部分の入り口、２４…吸着部分の出口、２５…極柱用空洞、２６…角型電池缶、２７…注液口。

Claims

　正極及び負極がセパレータを介して作製された電極群を電解液と共に電池缶に収納してなるリチウムイオン二次電池であって、
　前記電池缶が蓋を有する金属製の密閉容器であり、
　前記電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う
部分を前記電池缶内部に備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
　前記電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う
部分が、前記蓋に備えられる開裂弁に直結されていることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池。
　前記電池缶が円筒形であり、
　前記電極群と端子とを電気的に接続する極柱を有し、
　前記電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、前記円筒形電池缶の略円形断面方向における中央付近に、前記極柱を貫通させるための空間を有していることを特徴とする請求項２記載のリチウムイオン二次電池。
　前記電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分における、前記煙や気体成分の流路の入口及び出口の配置が、前記電池缶の中心に対して、９０°乃至１８０°の角度を有する位置であることを特徴とする請求項３記載のリチウムイオン二次電池。
　前記電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、２５０℃以下の温度領域において、耐熱性を有するフッ素系高分子化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
　前記フッ素系高分子化合物が、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリヘキサフルオロプロピレンを用いた不織布であることを特徴とする請求項５記載のリチウムイオン二次電池。
　前記電池缶内部から発生する煙や気体成分の吸着及び吸収の少なくともいずれかを行う部分が、２５０℃以下の温度領域において、耐熱性を有する無機化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
　前記無機化合物が、多孔質体の酸化アルミナ、シリカゲル、ゼオライトのいずれかであることを特徴とする請求項７記載のリチウムイオン二次電池。
　前記正極が、リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用い、
　前記負極が、炭素材料・シリコン・スズを負極活物質として用い、
　前記電解液が、カーボネート系の有機溶媒にリチウム塩を溶解して用いた、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８記載のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。