WO2013011915A1 - 二次電池 - Google Patents
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Definitions
- Embodiments of the present invention relate to a secondary battery.
- High-energy non-aqueous electrolyte secondary batteries have attracted attention as large-scale and large-capacity power sources used for electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), electric motorcycles, forklifts, etc. Development is being carried out to increase the size and capacity while taking into consideration the long life and safety. As a large-capacity power supply, an assembled battery containing a large number of batteries connected in series or in parallel has been developed to increase driving power.
- a flat electrode group (electrode body) in which a strip-like positive electrode and a negative electrode in which electrode active material layers are formed on both surfaces of a metal foil are wound in a flat shape via a strip-shaped separator Is used.
- a metal foil (tab) on which the electrode active material layer of the flat electrode group is not formed is formed on both the positive electrode and the negative electrode, and a lead is bonded to the tab It is known to extract electrical energy.
- the tabs of each electrode are joined in a stacked state and bundled and welded to a lead or the like.
- non-aqueous electrolyte secondary batteries not only have safety in normal use, but also have abnormal battery internal pressure due to inappropriate handling such as overcharging, external short-circuiting, or leaving them in a high temperature atmosphere for a long time.
- the non-aqueous electrolyte secondary battery is equipped with a pressure release valve that is activated by the internal pressure of the battery, and it operates when the internal pressure exceeds the specified value. To prevent battery rupture.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a secondary battery that can improve safety and reliability by stabilizing gas discharge from inside the container.
- a secondary battery includes a container that stores an electrolytic solution, an electrode body that is provided inside the container and serves as a power generation element, and a pressure release valve that is provided in the container and discharges gas generated inside the container. And an insulator that is provided between the pressure relief valve and the electrode body and that is spaced apart from the pressure relief valve and covers the pressure relief valve, and the insulator has a plurality of openings serving as gas flow paths. is doing.
- the secondary battery 1 includes a container 2 composed of a container body 2a and a lid 2b, an electrode body 3 provided in the container 2, and a lid 2b.
- Examples of the secondary battery 1 include a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery.
- the container 2 is a flat rectangular parallelepiped outer casing (housing), and is formed of, for example, a metal material such as aluminum, aluminum alloy, or stainless steel.
- the container 2 has a container main body 2a having one end opening whose upper end (in FIG. 1) is open, and a rectangular plate-shaped lid 2b that closes the opening of the container main body 2a.
- the lid 2b is a container. It is welded to the main body 2a to be airtight and liquidtight.
- an insulating layer (for example, an insulating sheet or the like) is provided on the inner surface of the container body 2a for insulation between the container body 2a, the positive electrode lead 6, and the negative electrode lead 7.
- the lid 2b is provided with, for example, a rectangular pressure release valve 2b1 positioned at the center of the lid 2b.
- a groove is formed in the pressure release valve 2b1 so that the pressure release valve 2b1 is opened when the pressure release valve 2b1 receives a pressure higher than a predetermined value. Therefore, the pressure release valve 2b1 is opened when the gas is generated in the container 2 due to abnormality of the secondary battery 1 and the internal pressure of the container 2 rises to a predetermined value or more, and the gas in the container 2 is discharged. Then, the internal pressure of the container 2 is lowered to prevent problems such as swelling and rupture of the secondary battery 1.
- the position of the pressure release valve 2b1 is not limited to the center of the lid 2b, but may be a place other than the center, and the depth and shape of the groove and the area of the pressure release valve 2b1 are to be opened. It can be appropriately changed according to the pressure.
- the lid 2b is provided with a liquid injection port 2b2 for injecting an electrolyte into the container 2.
- the liquid injection port 2b2 is a through hole, and is formed in a circular shape, for example. Note that after the secondary battery 1 is assembled, the electrolytic solution is injected into the container 2 from the injection port 2b2 by a predetermined amount (for example, an amount in which the electrode body 3 in the container 2 is sufficiently immersed in the electrolytic solution). Thereafter, the liquid injection port 2b2 is sealed by welding or the like. In addition, the position, shape, and size of the liquid injection port 2b2 can be appropriately changed as necessary.
- a positive electrode current collector (positive electrode) whose surface is coated with a positive electrode active material and a negative electrode current collector (negative electrode) whose surface is coated with a negative electrode active material are wound through a separator. It is formed in a flat shape.
- This electrode body 3 is an electrode group and functions as a power generation element, and one of both ends of the electrode body 3 in the winding axis direction functions as a positive electrode current collecting tab 3a, and the other as a negative electrode current collecting tab 3b. Function.
- a metal foil or the like can be used as the positive electrode current collector or the negative electrode current collector.
- the positive terminal 4 is provided at one end in the longitudinal direction of the lid 2b, and the negative terminal 5 is provided at the other end.
- the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 5 are arranged in the winding axis direction of the electrode body 3 with the pressure release valve 2b1 and the liquid injection port 2b2 therebetween, and are formed of a conductive material such as metal. .
- the positive terminal 4 extends through the lid 2 b and is joined to the positive lead 6.
- the negative electrode terminal 5 extends through the lid 2 b and is joined to the negative electrode lead 7.
- an insulator such as synthetic resin or glass, for example, a positive electrode sealing material 4a called a gasket is provided between the positive electrode terminal 4 and the lid 2b.
- an insulating material such as synthetic resin or glass, for example, a negative electrode sealing material 5a called a gasket is provided between the negative electrode terminal 5 and the lid 2b.
- the positive electrode sealing material 4a and the negative electrode sealing material 5a seal the space between the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 5 and the container 2 in an airtight and liquid-tight manner and are electrically insulated.
- the positive electrode lead 6 is formed of a conductive material such as metal, and is a lead portion that electrically connects the positive electrode current collecting tab 3 a of the electrode body 3 and the positive electrode terminal 4 via the positive electrode backup lead 9. .
- the positive electrode backup lead 9 is formed of a conductive material such as metal, and is a lead portion that bundles the positive electrode current collecting tabs 3 a of the electrode body 3.
- the positive electrode lead 6 extends from the ceiling surface of the container 2 (the back surface of the lid 2b) along its side surface (the side surface of the container body 2a), and is formed in a shape sandwiching the positive electrode backup lead 9 and the positive electrode current collecting tab 3a. Yes.
- a positive electrode terminal hole 6 a is formed at the end of the positive electrode lead 6 on the lid 2 b side, and the positive electrode terminal 4 is fitted into the positive electrode terminal hole 6 a and joined to the positive electrode lead 6.
- the negative electrode lead 7 is formed of a conductive material such as metal, and is a lead portion that electrically connects the negative electrode current collecting tab 3 b of the electrode body 3 and the negative electrode terminal 5 via the negative electrode backup lead 10.
- the negative electrode backup lead 10 is formed of a conductive material such as metal, and is a lead portion that bundles the negative electrode current collecting tabs 3 b of the electrode body 3.
- the negative electrode lead 7 extends from the ceiling surface of the container 2 (the back surface of the lid 2b) along its side surface (the side surface of the container body 2a), and is formed in a shape sandwiching the negative electrode backup lead 10 and the negative electrode current collecting tab 3b. Yes.
- a negative electrode terminal hole 7 a is formed at the end of the negative electrode lead 7 on the lid 2 b side, and the negative electrode terminal 5 is fitted in the negative electrode terminal hole 7 a and joined to the negative electrode lead 7.
- the insulator 8 includes a plate-like main body 8 a, a plurality of separation portions 8 b that separate the main body 8 a and the lid body 2 b, and a plurality of gas flow paths that are generated in the container 2. 8c, an injection opening 8d, a plurality of reinforcing ribs 8e and bosses 8f, a storage chamber 8g for the positive electrode lead 6, and a storage chamber 8h for the negative electrode lead 7. Yes.
- the main body 8a is provided between the lid 2b and the electrode body 3 so as to be separated from the pressure release valve 2b1 and cover the pressure release valve 2b1 (see FIG. 1), and the pressure release valve 2b1 and the electrode body 3 are provided. Prevent direct contact with.
- the main body 8a is formed of, for example, a resin material such as a phenol resin, and the shape is maintained even when the temperature in the container 2 reaches a high temperature.
- the main body 8a and the other portions 8b to 8h are integrally formed of the same material.
- the present invention is not limited to this.
- the main body 8a and the other portions 8b to 8h may be formed of different materials. May be.
- Each separation portion 8b is a member that separates the lid 2b and the main body 8a and forms and maintains a gap that becomes a gas flow path when the gas generated in the container 2 is discharged out of the container 2. .
- These spaced-apart portions 8b are formed in a prismatic shape, and are provided at regular intervals in a state where they stand on the surface of the main body 8a on the lid 2b side. Between each of the spaced apart portions 8b, it functions as an opening serving as a flow path for the gas flowing from the gap between the main body 8a and the container 2.
- spacing part 8b is formed in prismatic shape, it is not restricted to this, For example, you may form in the column shape and the shape is not limited.
- the spaced apart portions 8c are arranged at equal intervals as the predetermined interval, the present invention is not limited to this, and may be arranged at random intervals, for example.
- Each opening 8c is a through hole formed in the main body 8a, and serves as a gas flow path when the gas generated in the container 2 is discharged out of the container 2.
- the shape and size of the opening 8c is such that the opening 8c functions well as a gas flow path, and the contents in the container 2 (for example, the momentum of gas ejection) when the pressure is released by the insulator 8. It is set so that it is possible to prevent a broken aluminum foil or resin) from being ejected to the outside.
- the shape of the opening 8c is circular and the size is preferably 4 mm or less.
- the shape is not limited to this, and the shape may be a quadrangle, and the shape and size are not limited. .
- each opening 8c is desirably in the range of 45% to 65% with respect to the opening area of the pressure release valve 2b1. This is because if the total opening area of each opening 8c is less than 45% with respect to the opening area of the pressure release valve 2b1, the gas flow becomes worse, and if it is more than 65%, the contents in the container 2 are ejected. This is because it becomes difficult to prevent.
- the opening 8d for liquid injection is a through-hole formed in the main body 2a, and is provided at a position facing the liquid injection port 2b2 of the lid 2b.
- the electrolytic solution injected from the injection port 2b2 passes through the opening 8d and is supplied into the container 2 without staying on the surface of the main body 8a on the lid 2b side.
- the injection opening 8d may not be provided.
- each opening 8c functions as an opening for injection.
- the ribs 8e and the bosses 8f are provided on the surface of the main body 8a on the lid 2b side, and are reinforcing portions that reinforce the insulator 8. Thereby, even when the pressure from the electrode body 3 side (for example, the pressure due to the gas generated in the container 2 or the pressure due to the electrolyte when the pressure release valve 2b1 is opened) is applied to the insulator 8, It becomes possible to maintain the shape.
- Each rib 8e and boss 8f are made of the same material as the main body 8a. The shape, number, and position of these ribs 8e and bosses 8f can be appropriately changed as necessary.
- the rib 8e and the boss 8f are integrated. However, the present invention is not limited to this, and they may not be integrated.
- the liquid injection opening 8d is provided to the boss 8f, but the present invention is not limited to this, and the position of the boss 8f may be changed.
- the accommodating chamber 8g is a space for accommodating a part of the positive electrode lead 6.
- the accommodation chamber 8g has a pair of notches through which the pair of leg portions of the positive electrode lead 6 passes.
- the storage chamber 8 h is a space for storing a part of the negative electrode lead 7.
- the housing chamber 8h also has a pair of notches through which the pair of leg portions of the negative electrode lead 7 passes.
- gas may be generated in the container 2 due to decomposition of the electrolyte or the like.
- the pressure release valve 2b1 is opened. Accordingly, as shown in FIG. 3, the gas in the container 2 passes through the openings 8c of the insulator 8 and flows into the space between the main body 8a of the insulator 8 and the lid 2b. It flows through the space and is discharged from the pressure release valve 2b1.
- the insulator 8 is separated from the pressure release valve 2b1 and is positioned between the pressure release valve 2b1 and the electrode body 3, and further, Has a plurality of openings 8c that serve as a flow path for the gas generated in the above.
- the contents in the container 2 for example, aluminum foil or resin damaged by the force of gas ejection
- the insulator 8 It is possible to deter moving.
- the contents in the container 2 are prevented from being ejected from the pressure release valve 2b1, and the pressure release valve 2b1 is not blocked by the contents. . Accordingly, since the gas generated in the container 2 is quickly released from the pressure release valve 2b1 to the outside of the container 2 and does not stay inside the container 2, it is possible to prevent the occurrence of problems such as swelling and rupture of the container 2. It is. Thus, by stabilizing the gas discharge from the inside of the container 2, the safety and reliability of the secondary battery 1 can be improved.
- the insulator 8 has a plurality of separation portions 8b that maintain the separation state between the pressure release valve 2b1 and the insulator 8, for example, the inside of the container 2 when the pressure release valve 2b1 is opened Even if the insulator 8 is attracted to the pressure release valve 2b1 side due to a pressure difference with the outside, it is possible to maintain the separated state between the pressure release valve 2b1 and the insulator 8, thus providing a gas flow path. A gap can be reliably ensured. Thereby, since the gas generated in the container 2 is promptly released from the pressure release valve 2b1 to the outside of the container 2, the gas discharge from the inside of the container 2 can be reliably stabilized.
- each separation portion 8b is provided at a predetermined interval on the peripheral edge of the insulator 8, the separation portion 8b can be connected to the pressure release valve 2b1 without hindering the flow of gas flowing from each opening portion 8c toward the pressure release valve 2b1. It is possible to maintain a separated state from the insulator 8. Thereby, since the gas generated in the container 2 is discharged from the pressure release valve 2b1 to the outside of the container 2 more quickly, the gas discharge from the inside of the container 2 can be more reliably stabilized.
- each opening 8c is in the range of 45% to 65% with respect to the opening area of the pressure release valve 2b1, the container 2 while ensuring a good gas flow. It is possible to reliably prevent the contents inside (for example, aluminum foil or resin damaged due to the momentum of gas ejection).
- the insulator 8 has the rib 8e or the boss 8f as a reinforcing portion for reinforcing the insulator, for example, due to the pressure difference between the inside and the outside of the container 2 when the pressure release valve 2b1 is opened, Even if the insulator 8 is pulled toward the pressure release valve 2b1, the shape of the insulator 8 can be maintained, so that a gap serving as a gas flow path can be reliably ensured. Thereby, since the gas generated in the container 2 is promptly released from the pressure release valve 2b1 to the outside of the container 2, the gas discharge from the inside of the container 2 can be more reliably stabilized.
- the insulator 8 since the insulator 8 is separated from the electrode body 3, it functions as a gas flow path in which the space between the insulator 8 and the electrode body 3 is connected to each opening 8c. Thereby, since the gas generated in the container 2 is promptly released from the pressure release valve 2b1 to the outside of the container 2, the gas discharge from the inside of the container 2 can be more reliably stabilized.
- the shape of the opening 8c is circular, but the shape is not limited to this.
- the shape is not limited to this.
- an elliptical shape may be used, and the shape is not limited.
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Abstract
二次電池(1)は、電解液を収容する容器(2)と、その容器(2)の内部に設けられ発電要素となる電極体(3)と、容器(2)に設けられその容器(2)の内部で発生したガスを排出する圧力開放弁(2b1)と、その圧力開放弁(2b1)と電極体(3)との間に設けられ圧力開放弁(2b1)から離間してその圧力開放弁(2b1)を覆う絶縁体(8)とを備える。この絶縁体(8)は、ガスの流路となる複数の開口部(8c)を有している。
Description
本発明の実施形態は、二次電池に関する。
電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HEV)、電動バイク、フォークリフトなどに用いられる大型及び大容量電源としては、エネルギー密度の高い非水電解質二次電池(例えば、リチウムイオン二次電池)が注目されており、高寿命や安全性などに配慮しながら、大型化及び大容量化のための開発が行われている。大容量電源としては、駆動電力を大きくするため、直列あるいは並列に接続した多数個の電池を収納した組電池が開発されている。
非水電解質二次電池としては、例えば、金属箔の両面に電極活物質層を形成した帯状の正極及び負極が帯状のセパレータを介して偏平形状に巻回された偏平型電極群(電極体)が用いられる。偏平型電極群が発生する電気エネルギーを外部へ取り出すためには、偏平型電極群の電極活物質層が形成されていない金属箔(タブ)を正極及び負極ともに形成し、タブにリードなどを接合して電気エネルギーを取り出すことが知られている。さらに、集電効率を高めるため、各極のタブは積層して束ねた状態で接合されてリードなどと溶接される。このような電池をEV用途に適した大容量電源として用いるためには、エネルギー密度を高めるため、金属箔の両面に電極活物質層を形成した帯状の電極の巻回数を多くし、電池の容器(外装缶)の中に電極活物質をより多く収納する必要がある。
ところで、一般に非水電解質二次電池には通常の使用における安全性は勿論のこと、過充電や外部短絡、あるいは、高温雰囲気下に長時間放置するなどの不適当な取り扱いによる電池内圧の異常な上昇時における安全性が強く要求されている。その安全対策として、非水電解質二次電池には電池内圧により作動する圧力開放弁が備えられており、内圧が所定値以上になったときに作動し、電池の容器内に充満したガスを外部へ放出して電池の破裂を未然に防止している。
しかしながら、前述の非水電解質二次電池では、過充電や車両衝突などの異常が発生した場合に、電解質の分解などで発生したガスは電池の容器内に滞留しやすく、充満したガスが圧力開放弁から速やかに外部に排出されず、容器の膨れや破裂といった不具合が生じる恐れがある。特に、過充電や車両衝突などの異常が発生した場合には、容器内の内容物(例えば、ガス噴出の勢いで破損したアルミ箔や樹脂など)が圧力開放弁から噴出する恐れがあるため、その内容物により圧力開放弁が閉塞されると、ガスの排出が不可能となり、容器の膨れや破裂といった不具合が加速してしまう。
本発明が解決しようとする課題は、容器内からのガス排出を安定化させることで安全性及び信頼性を向上させることができる二次電池を提供することである。
実施形態に係る二次電池は、電解液を収容する容器と、容器の内部に設けられ、発電要素となる電極体と、容器に設けられ、容器の内部で発生したガスを排出する圧力開放弁と、圧力開放弁と電極体との間に設けられ、圧力開放弁から離間してその圧力開放弁を覆う絶縁体とを備え、絶縁体は、ガスの流路となる複数の開口部を有している。
実施の一形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る二次電池1は、容器本体2a及び蓋体2bから構成される容器2と、その容器2内に設けられた電極体3と、蓋体2bに設けられた一対の正極端子4及び負極端子5と、電極体3の正極と正極端子4とを電気的に接続する正極リード6と、電極体3の負極と負極端子5とを電気的に接続する負極リード7と、蓋体2bと電極体3との間に位置する絶縁体8とを備えている。この二次電池1としては、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が挙げられる。
容器2は、扁平な直方体形状の外装容器(筺体)であり、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレスなどの金属材料により形成されている。この容器2は、上端(図1中)が開口する一端開口の容器本体2aと、その容器本体2aの開口を塞ぐ矩形板状の蓋体2bとを有しており、その蓋体2bが容器本体2aに溶接されて気密及び液密に形成されている。なお、容器本体2aの内面には、容器本体2aと、正極リード6及び負極リード7との絶縁のために絶縁層(例えば、絶縁シートなど)が設けられている。
また、蓋体2bには、例えば矩形状の圧力開放弁2b1がその蓋体2bの中央部に位置付けられて設けられている。この圧力開放弁2b1には、その圧力開放弁2b1が所定値以上の圧力を受けると開状態となるように溝が形成されている。したがって、圧力開放弁2b1は、二次電池1の異常などにより容器2内にガスが発生し、容器2の内圧が所定値以上に上昇した場合、開状態となって容器2内のガスを排出し、容器2の内圧を下げて二次電池1の膨れや破裂などの不具合を防止する。なお、圧力開放弁2b1の位置は蓋体2bの中央に限定されるものではなく、その中央以外の箇所でも良く、また、溝の深さや形状、さらに、圧力開放弁2b1の面積も開放させたい圧力に応じて適宜変更可能である。
さらに、蓋体2bには、容器2内に電解液を注液するための注液口2b2が設けられている。この注液口2b2は貫通孔であり、例えば円形状に形成されている。なお、電解液は二次電池1の組み立て後に注液口2b2から容器2内に所定量(例えば、容器2内の電極体3が電解液により十分に浸される量)だけ注入される。その後、注液口2b2は溶接などにより封止される。なお、注液口2b2の位置や形状、大きさは、必要に応じて適宜変更可能である。
電極体3は、表面が正極活物質により被膜されている正極集電体(正極)と表面が負極活物質により被膜されている負極集電体(負極)とがセパレータを介して巻回されて扁平形状に形成されている。この電極体3は、電極群であって発電要素として機能し、その電極体3における巻回軸方向の両端部の一方が正極集電タブ3aとして機能し、その他方が負極集電タブ3bとして機能する。なお、正極集電体や負極集電体としては、例えば、金属箔などを用いることが可能である。
正極端子4は蓋体2bの長手方向の一端部に設けられており、負極端子5はその他端部に設けられている。これらの正極端子4及び負極端子5は、電極体3の巻回軸方向に圧力開放弁2b1及び注液口2b2を間にして並んでおり、金属などの導電性を有する材料により形成されている。正極端子4は、蓋体2bを貫通して延伸しており、正極リード6に接合されている。同様に、負極端子5も、蓋体2bを貫通して延伸しており、負極リード7に接合されている。
正極端子4と蓋体2bとの間には、合成樹脂やガラスなどの絶縁体、例えばガスケットと呼ばれる正極シール材4aが設けられている。同様に、負極端子5と蓋体2bとの間にも、合成樹脂やガラスなどの絶縁体、例えばガスケットと呼ばれる負極シール材5aが設けられている。これらの正極シール材4a及び負極シール材5aは、正極端子4及び負極端子5と容器2との間を気密及び液密にシールすると共に電気的に絶縁している。
正極リード6は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、正極バックアップリード9を介して電極体3の正極集電タブ3aと正極端子4とを電気的に接続するリード部である。正極バックアップリード9は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、電極体3の正極集電タブ3aを束ねるリード部である。正極リード6は、容器2の天井面(蓋体2bの裏面)からその側面(容器本体2aの側面)に沿って延伸し、正極バックアップリード9及び正極集電タブ3aを挟み込む形状に形成されている。この正極リード6の電極体3側の端部、すなわち正極リード6の一対の脚部の端部が正極バックアップリード9に超音波溶接により接合されている。なお、正極リード6の蓋体2b側の端部には、正極端子穴6aが形成されており、その正極端子穴6aに正極端子4は嵌められて正極リード6に接合されている。
負極リード7は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、負極バックアップリード10を介して電極体3の負極集電タブ3bと負極端子5とを電気的に接続するリード部である。負極バックアップリード10は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、電極体3の負極集電タブ3bを束ねるリード部である。負極リード7は、容器2の天井面(蓋体2bの裏面)からその側面(容器本体2aの側面)に沿って延伸し、負極バックアップリード10及び負極集電タブ3bを挟み込む形状に形成されている。この負極リード7の電極体3側の端部、すなわち負極リード7の一対の脚部の端部が負極バックアップリード10に超音波溶接により接合されている。なお、負極リード7の蓋体2b側の端部には、負極端子穴7aが形成されており、その負極端子穴7aに負極端子5は嵌められて負極リード7に接合されている。
絶縁体8は、図2に示すように、板状の本体8aと、その本体8aと蓋体2bとを離間させる複数の離間部8bと、容器2内で発生したガスの流路となる複数の開口部8cと、注液用の開口部8dと、補強用の複数のリブ8e及びボス8fと、正極リード6用の収容室8gと、負極リード7用の収容室8hとを有している。
本体8aは、蓋体2bと電極体3との間に圧力開放弁2b1から離間してその圧力開放弁2b1を覆うように設けられており(図1参照)、圧力開放弁2b1と電極体3との直接的な接触を防止している。本体8aは、例えば、フェノール樹脂などの樹脂材料により形成されており、容器2内の温度が高温に達した場合でもその形状が維持されるようになっている。なお、本体8a及び他の部分8b~8hは同じ材料で一体に形成されているが、これに限るものではなく、例えば、別の材料で形成されていても良く、また、別体に形成されていても良い。
各離間部8bは、蓋体2bと本体8aとを離間させ、容器2内で発生したガスが容器2外に排出される際のガスの流路となる隙間を形成して維持する部材である。これらの離間部8bは、角柱状に形成されており、本体8aの蓋体2b側の表面上に立てた状態で等間隔に設けられている。各離間部8bの間は、本体8aと容器2との隙間から流れてくるガスの流路となる開口部として機能する。なお、離間部8bは角柱状に形成されているが、これに限るものではなく、例えば、円柱状に形成されていても良く、その形状は限定されない。また、各離間部8cは所定間隔として等間隔で並べられているが、これに限るものではなく、例えば、ランダムな間隔で並べられていても良い。
各開口部8cは、それぞれ、本体8aに形成された貫通孔であり、容器2内で発生したガスが容器2外に排出される際のガスの流路となる。なお、開口部8cの形状や大きさなどは、開口部8cがガスの流路として良好に機能し、さらに、絶縁体8により圧力開放時に容器2内の内容物(例えば、ガス噴出の勢いで破損したアルミ箔や樹脂など)が外部に噴出することを防止することが可能に設定されている。例えば、開口部8cの形状は円形状であり、その大きさは直径4mm以下であることが望ましいが、これに限るものではなく、その形状は四角形状でも良く、その形状や大きさは限定されない。また、各開口部8cの合計開口面積は、圧力開放弁2b1の開口面積に対して45%以上から65%以下の範囲内であることが望ましい。これは、各開口部8cの合計開口面積が圧力開放弁2b1の開口面積に対して45%より小さいと、ガスの流れが悪くなり、65%より大きいと、容器2内の内容物の噴出を防止することが困難になるためである。
注液用の開口部8dは、本体2aに形成された貫通孔であり、蓋体2bの注液口2b2に対向する位置に設けられている。これにより、注液口2b2から注液された電解液は開口部8dを通過し、本体8aの蓋体2b側の表面上に滞留せずに容器2内に供給されることになる。ただし、電解液の滞留が問題とならない場合には、注液用の開口部8dが設けられなくても良い。この場合には、各開口部8cが注液用の開口部として機能することになる。
各リブ8e及びボス8fは、本体8aの蓋体2b側の表面に設けられており、絶縁体8を補強する補強部である。これにより、電極体3側からの圧力(例えば、容器2内で発生したガスによる圧力や圧力開放弁2b1の開放時の電解液による圧力)が絶縁体8に加わった場合でも、絶縁体8の形状を維持することが可能になる。各リブ8e及びボス8fは、本体8aと同一の材料により形成されている。これらのリブ8e及びボス8fの形状や個数、位置は、必要に応じて適宜変更可能である。なお、本実施形態では、リブ8eとボス8fとが一体化しているが、これに限るものではなく、それらが一体化していなくも良い。また、本実施形態では、ボス8fに対して注液用の開口部8dが設けられているが、これに限るものではなく、ボス8fの位置が変更されても良い。
収容室8gは、正極リード6の一部を収容するスペースである。この収容室8gは、正極リード6の一対の脚部が通過する一対の切り欠き部を有している。同様に、収容室8hも、負極リード7の一部を収容するスペースである。この収容室8hも、負極リード7の一対の脚部が通過する一対の切り欠き部を有している。
このような構成の二次電池1において、例えば、過充電や車両衝突などの異常が生じた場合には、電解質の分解などにより容器2内にガスが発生することがある。このガスが容器2内に溜り、その容器2の内圧が所定値以上に上昇した場合、圧力開放弁2b1は開状態となる。これに応じて、図3に示すように、容器2内のガスは、絶縁体8の各開口部8cを通過して、絶縁体8の本体8aと蓋体2bとの間の空間に流れ込み、その空間を流れて圧力開放弁2b1から排出される。また、このとき、圧力開放弁2b1の開放時の容器2の内部と外部との圧力差により、容器2内の内容物(例えば、ガス噴出の勢いで破損したアルミ箔や樹脂など)が圧力開放弁2b1に向かって移動しようとするが、その移動は絶縁体8により遮断され、容器2内の内容物が圧力開放弁2b1に到達することは防止される。すなわち、圧力開放弁2b1の開放時の容器2の内部と外部との圧力差によって、容器2内の内容物が容器2外に噴出されて圧力開放弁2b1を塞ぐことを防止することができる。
以上説明したように、前述の実施形態によれば、絶縁体8は、圧力開放弁2b1から離間してその圧力開放弁2b1と電極体3との間に位置しており、さらに、容器2内で発生したガスの流路となる複数の開口部8cを有している。これにより、各開口部8cによりガスの流路を確保しつつ、絶縁体8により容器2内の内容物(例えば、ガス噴出の勢いで破損したアルミ箔や樹脂など)が圧力開放弁2b1に向かって移動することを抑止することが可能になる。例えば、過充電や車両衝突などの異常が生じた場合に、容器2内の内容物が圧力開放弁2b1から噴出することが抑止され、その内容物により圧力開放弁2b1が閉塞されることが無くなる。したがって、容器2内で発生したガスは圧力開放弁2b1から速やかに容器2の外部に放出され、容器2の内部に滞留しないため、容器2の膨れや破裂といった不具合の発生を防止することが可能である。このように、容器2の内部からのガス排出を安定化させることで、二次電池1の安全性及び信頼性を向上させることができる。
また、絶縁体8は、圧力開放弁2b1と絶縁体8との離間状態を維持する複数の離間部8bを有していることから、例えば、圧力開放弁2b1の開放時の容器2の内部と外部との圧力差により、絶縁体8が圧力開放弁2b1側に引き寄せられても、圧力開放弁2b1と絶縁体8との離間状態を維持することが可能になるので、ガスの流路となる隙間を確実に確保することができる。これにより、容器2内で発生したガスは圧力開放弁2b1から速やかに容器2の外部に放出されるため、容器2の内部からのガス排出を確実に安定化させることができる。
また、各離間部8bは、絶縁体8の周縁に所定間隔で設けられていることから、各開口部8cから圧力開放弁2b1に向かって流れるガスの流れを妨げることなく、圧力開放弁2b1と絶縁体8との離間状態を維持することが可能になる。これにより、容器2内で発生したガスは圧力開放弁2b1からより速やかに容器2の外部に放出されるため、容器2の内部からのガス排出をより確実に安定化させることができる。
また、各開口部8cの合計開口面積が、圧力開放弁2b1の開口面積に対して45%以上から65%以下の範囲内である場合には、良好なガスの流れを確保しつつ、容器2内の内容物(例えば、ガス噴出の勢いで破損したアルミ箔や樹脂など)の噴出を確実に防止することができる。
また、絶縁体8は、絶縁体を補強する補強部としてリブ8eあるいはボス8fを有していることから、例えば、圧力開放弁2b1の開放時の容器2の内部と外部との圧力差により、絶縁体8が圧力開放弁2b1側に引き寄せられても、絶縁体8の形状を維持することが可能になるので、ガスの流路となる隙間を確実に確保することができる。これにより、容器2内で発生したガスは圧力開放弁2b1から速やかに容器2の外部に放出されるため、容器2の内部からのガス排出をより確実に安定化させることができる。
また、絶縁体8は、電極体3から離間していることから、絶縁体8と電極体3との間の空間が各開口部8cにつながるガスの流路として機能する。これにより、容器2内で発生したガスが圧力開放弁2b1から速やかに容器2の外部に放出されるため、容器2の内部からのガス排出をより確実に安定化させることができる。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、前述の実施形態においては、開口部8cの形状は円形状であるが、これに限るものではなく、例えば、図4に示すように、その形状は四角形状でも良く、あるいは、図5に示すように、楕円形状でも良く、その形状は限定されない。
Claims (6)
- 電解液を収容する容器と、
前記容器の内部に設けられ、発電要素となる電極体と、
前記容器に設けられ、前記容器の内部で発生したガスを排出する圧力開放弁と、
前記圧力開放弁と前記電極体との間に設けられ、前記圧力開放弁から離間して前記圧力開放弁を覆う絶縁体と、
を備え、
前記絶縁体は、前記ガスの流路となる複数の開口部を有していることを特徴とする二次電池。 - 前記絶縁体は、前記圧力開放弁と前記絶縁体との離間状態を維持する複数の離間部を有していることを特徴とする請求項1記載の二次電池。
- 前記複数の離間部は、前記絶縁体の周縁に所定間隔で設けられていることを特徴とする請求項2記載の二次電池。
- 前記複数の開口部の合計開口面積は、前記圧力開放弁の開口面積に対して45%以上から65%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の二次電池。
- 前記絶縁体は、前記絶縁体を補強する補強部を有していることを特徴とする請求項1記載の二次電池。
- 前記絶縁体は、前記電極体から離間していることを特徴とする請求項1記載の二次電池。
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