WO2016157750A1 - 円筒形電池 - Google Patents

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sealing body
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一紀 小平
恭介 宮田
仰 奥谷
修二 杉本
智彦 横山
下司　真也
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Definitions

  • the present invention relates to a cylindrical battery provided with a sealing body having a current interruption mechanism.
  • Sealed batteries are roughly classified into cylindrical batteries, prismatic batteries, and pouch-type batteries depending on the shape and material of the exterior body that houses the electrode body that is a power generation element.
  • cylindrical batteries are used in a wide range of applications such as electric tools, electric assist bicycles, and electric vehicles. Therefore, the cylindrical battery is required to exhibit high safety even in a severe usage environment.
  • Patent Documents 1 and 2 are cited as prior art documents disclosing such a sealing body.
  • the sealing body disclosed in Patent Document 1 will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 5 is formed by laminating an external terminal cap 51, a PTC element 52, an aluminum foil 53, and an aluminum foil 55 in a dish-shaped aluminum case 56.
  • the sealing member shown in FIG. A central portion of the aluminum foil 53 is connected to an aluminum foil 55 disposed on the inner side of the battery, and an outer peripheral portion of the aluminum foil 53 is insulated from an outer peripheral portion of the aluminum foil 55 by an insulating gasket 54.
  • a thin portion 55 a is formed on the aluminum foil 55. When the battery internal pressure rises, the thin portion 55a is broken and the current path inside the sealing body is interrupted. Thus, the current interruption mechanism utilizes the fact that a part of the metal member is broken by the battery internal pressure.
  • Patent Document 2 discloses that the cross-sectional shape of the thin portion of the internal terminal plate that breaks when current is interrupted is a polygon, and that the cross-sectional shape of the tip portion of the thin portion is a curved shape. As a result, stress applied to the thin portion when the internal terminal plate is welded to the valve body is relieved and deformation of the thin portion is prevented, so that variation in the operating pressure of the current interrupt mechanism is reduced.
  • the operating pressure of the current interrupt mechanism varies within a certain range.
  • the variation in the operating pressure is large, there is a design limitation such as the setting value of the operating pressure having to be reduced in advance. Further, when the operating pressure varies greatly, the current interrupt mechanism may not operate stably. Therefore, a technique for reducing the variation in the operating pressure of the current interrupt mechanism is desired.
  • Patent Document 3 discloses a battery in which a groove portion that breaks when a battery internal pressure rises is provided in a part of a battery case.
  • the thinnest remaining region has a certain width, and curved surfaces having different curvature radii are arranged at both ends of the width.
  • Patent Document 3 describes that variation in the fracture pressure of the groove is reduced by setting the curvature radius of one curved surface to be twice or more the curvature radius of the other curved surface.
  • the groove part according to Patent Document 3 is provided to provide a safety valve to the battery case. Since the current interruption mechanism is required to operate stably at a pressure lower than that of the safety valve, it is difficult to apply the shape of the groove according to Patent Document 3 to the current interruption mechanism.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a cylindrical battery in which variation in operating pressure of a current interrupt mechanism is reduced.
  • a cylindrical battery includes an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound via a separator, an electrolyte, a bottomed cylindrical outer can, A sealing body that is caulked and fixed to the opening of the outer can via a gasket, The sealing body is disposed on the inner side of the battery with respect to the valve body, the valve body, and has a connecting portion with the valve body, and the annular member interposed between the outer peripheral portion of the valve body and the outer peripheral portion of the metal plate An insulating member,
  • the metal plate has a groove-like thin part provided around the connection part, A first straight portion and a second straight portion connected to the surface of the metal plate are provided on each of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the cross section perpendicular to the length direction of the thin-walled portion, When the angle between the first straight line portion and the perpendicular of the metal plate is ⁇ , and the angle between the second straight portion and the metal plate is ⁇
  • the thin portion provided on the metal plate can be stably broken when the battery internal pressure reaches a predetermined value. Therefore, it is possible to provide a cylindrical battery in which the variation in operating pressure of the current interrupt mechanism is reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a sealing body according to an embodiment of the present invention.
  • Fig.3 (a) is sectional drawing of the metal plate which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG.3 (b) is an enlarged view of the A section shown by Fig.3 (a).
  • FIG. 4 is a schematic view of an apparatus used for measuring the operating pressure.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a sealing body according to a conventional example.
  • non-aqueous electrolyte secondary battery which is an example of a cylindrical battery.
  • this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.
  • a nonaqueous electrolyte secondary battery 10 shown in FIG. 1 contains an electrode body 18 and an electrolyte solution (not shown) inside a bottomed cylindrical outer can 22.
  • the sealing body 11 is caulked and fixed to the opening of the outer can 22 via the gasket 21. Thereby, the inside of the battery is sealed.
  • the sealing body 11 is comprised from the valve body 12, the metal plate 13, and the cyclic
  • the valve body 12 and the metal plate 13 are connected to each other at the center, and an insulating member 14 is interposed on each outer periphery.
  • the valve body 12 arranged at the outermost part of the sealing body 11 functions as an external terminal, and the metal plate 13 connected to the positive electrode lead 15a led out from the electrode body 18 functions as an internal terminal.
  • the sealing body 11 having the above-described configuration has an advantage of excellent gas discharge capability inside the battery when the valve body 12 is broken.
  • the current interruption mechanism operates as follows.
  • the metal plate 13 is provided with a vent hole 13b.
  • the valve body 12 receives the pressure. Therefore, the valve body 12 acts so as to pull the connection portion with the metal plate 13 to the outside of the battery as the battery internal pressure increases.
  • the thin portion 13a as the easily breakable portion provided around the welded portion of the metal plate 13 with the valve body 12 breaks, and the current between the valve body 12 and the metal plate 13 is broken.
  • the route is interrupted. That is, if the sealing body 11 includes three members, that is, the valve body 12, the metal plate 13, and the annular insulating member 14, a current interruption mechanism can be configured.
  • the valve body 12 can be produced by pressing a plate of aluminum or aluminum alloy. As shown in FIG. 2, the valve body 12 has an inclined region 12a in which the thickness continuously decreases along the radial direction from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion, a central protruding portion 12b, and an outer peripheral protruding portion 12c. Is formed. By forming the inclined region 12a, the valve body 12 can be stably reversed by receiving the battery internal pressure.
  • the central protrusion 12 b facilitates connection with the metal plate 13 and forms a space in which the annular insulating member 14 is interposed between the valve body 12 and the outer periphery of the metal plate 13.
  • the protruding portion 12 c on the outer peripheral portion can fix the metal plate 13 through the insulating member 14.
  • the valve body 12 can be formed with a groove-like thin portion. Thereby, the valve body 12 can operate
  • the thin portion may be formed inside the inclined region 12a.
  • the cross-sectional shape of the thin wall portion is preferably V-shaped or U-shaped.
  • the metal plate 13 can be produced by pressing a plate of aluminum or aluminum alloy. During the pressing process, a groove-shaped thin portion 13 a and a vent hole 13 b are formed in the metal plate 13. The thin portion 13 a is provided around the connection portion with the valve body 12. As shown to Fig.3 (a), it is preferable to make thickness of the peripheral region containing the thin part 13a thinner than the thickness of another area
  • the planar shape of the thin portion 13a is preferably annular, but may be C-shaped.
  • the first straight portion 13c on the inner peripheral side and the second straight portion 13d on the outer peripheral side are connected to the surface of the metal plate 13 as shown in FIG. It is formed as follows.
  • the cross section of the thin portion 13a may be composed of only the first straight portion 13c and the second straight portion 13d, but as shown in FIG. 3B, the first straight portion 13c and the second straight portion 13d. It is also possible to provide a curved portion so that the portion having the smallest remaining thickness becomes the inflection point.
  • each of the first straight portion 13c and the second straight portion 13d is preferably 30% or more, and preferably 50% or more of the thickness of the region of the metal plate 13 where the thin portion 13a is formed. Is more preferable.
  • the thin portion 13a is formed so that ⁇ and ⁇ have different values when the angle of the first straight portion 13c with respect to the perpendicular of the metal plate 13 is ⁇ and the angle of the second straight portion 13d is ⁇ . Thereby, since the variation of the breaking pressure of a thin part is reduced, the variation of the operating pressure of a current interruption mechanism is reduced.
  • ⁇ and ⁇ need not be particularly limited, but the difference between ⁇ and ⁇ is preferably 10 ° or more.
  • the angle of the cross section of the thin portion 13a represented by ( ⁇ + ⁇ ) can be arbitrarily determined, ⁇ and ⁇ preferably satisfy 10 ° ⁇ ⁇ + ⁇ ⁇ 120 °.
  • the insulating member 14 can be made of a material that can ensure insulation between the valve body 12 and the metal plate 13 and does not affect battery characteristics.
  • the material used for the insulating member 14 is preferably a polymer resin, and examples thereof include polypropylene (PP) resin and polybutylene terephthalate (PBT) resin.
  • the sealing body 11 includes the valve body 12, the metal plate 13, and the insulating member 14 is used.
  • the sealing body can include other members. Examples of other members include a terminal cap and a PTC element.
  • the terminal cap functions as an external terminal instead of the valve body 12 by being arranged on the battery outer side of the valve body 12.
  • the metal plate 13 functions as a terminal plate.
  • the other metal plate can be used as a terminal plate.
  • an electrode body 18 formed by winding a positive electrode plate 15 and a negative electrode plate 16 via a separator 17 is used.
  • the positive electrode plate 15 can be manufactured, for example, as follows. First, the positive electrode active material and the binder are kneaded uniformly in the dispersion medium to prepare a positive electrode mixture slurry. It is preferable to use polyvinylidene fluoride as the binder and N-methylpyrrolidone as the dispersion medium. It is preferable to add a conductive agent such as graphite or carbon black to the positive electrode mixture slurry. This positive electrode mixture slurry is applied on a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer. In that case, the positive electrode collector exposed part in which the positive mix layer is not formed in a part of the positive electrode collector is provided. Next, the positive electrode mixture layer is compressed to a predetermined thickness with a roller, and the compressed electrode plate is cut into a predetermined dimension. Finally, the positive electrode lead 15a is connected to the exposed portion of the positive electrode current collector.
  • a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and extracting lithium ions can be used.
  • the lithium transition metal composite oxide include general formula LiMO 2 (M is at least one of Co, Ni, and Mn), LiMn 2 O 4, and LiFePO 4 . These can be used singly or in combination of two or more, and used by adding at least one selected from the group consisting of Al, Ti, Mg, and Zr, or replacing a transition metal element. You can also.
  • the negative electrode plate 16 can be produced, for example, as follows. First, a negative electrode active material and a binder are kneaded so as to be uniform in a dispersion medium to prepare a negative electrode mixture slurry. It is preferable to use styrene butadiene (SBR) copolymer or polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder and water as the dispersion medium. It is preferable to add a thickener such as carboxymethylcellulose to the negative electrode mixture slurry. This negative electrode mixture slurry is applied onto a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer.
  • SBR styrene butadiene
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • the negative electrode collector exposure part in which the negative mix layer is not formed in a part of negative electrode collector is provided.
  • the negative electrode mixture layer is compressed to a predetermined thickness with a roller, and the compressed electrode plate is cut into a predetermined dimension.
  • the negative electrode lead 16a is connected to the negative electrode current collector exposed portion.
  • a carbon material or a metal material capable of inserting and extracting lithium ions can be used as the negative electrode active material.
  • the carbon material include graphite such as natural graphite and artificial graphite.
  • the metal material include silicon and tin, and oxides thereof. The carbon material and the metal material can be used alone or in admixture of two or more.
  • a microporous film mainly composed of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) can be used.
  • the microporous membrane can be used singly or as a laminate of two or more layers.
  • a layer mainly composed of polyethylene (PE) having a low melting point is used as an intermediate layer and polypropylene (PP) having excellent oxidation resistance is used as a surface layer.
  • inorganic particles such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and silicon oxide (SiO 2 ) can be added to the separator. Such inorganic particles can be carried in the separator and can be applied together with a binder on the separator surface.
  • non-aqueous electrolyte a solution obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte salt in a non-aqueous solvent can be used.
  • a cyclic carbonate, a chain carbonate, a cyclic carboxylic acid ester and a chain carboxylic acid ester can be used, and it is preferable to use a mixture of two or more.
  • the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC).
  • a cyclic carbonate in which part of hydrogen is substituted with fluorine, such as fluoroethylene carbonate (FEC) can also be used.
  • the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl propyl carbonate (MPC).
  • Examples of cyclic carboxylic acid esters include ⁇ -butyrolactone ( ⁇ -BL) and ⁇ -valerolactone ( ⁇ -VL).
  • Examples of chain carboxylic acid esters include methyl pivalate, ethyl pivalate, methyl isobutyrate and methyl Pionate is exemplified.
  • LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , LiAsF 6 , LiClO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 and Li 2 B 12 Cl 12 are exemplified.
  • LiPF 6 is particularly preferable, and the concentration in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.5 to 2.0 mol / L.
  • Other lithium salts such as LiBF 4 may be mixed with LiPF 6 .
  • Example 1 Preparation of sealing body
  • the valve body 12 and the metal plate 13 were produced by pressing a plate material made of aluminum.
  • the central part of the valve body 12 and the metal plate 13 was connected with the annular insulating member 14 interposed between the outer periphery of the valve body 12 and the metal plate 13.
  • An annular thin portion 13a was formed around the connection portion between the metal plate 13 and the valve body 12 during press working.
  • the angle ⁇ of the first straight part 13c with respect to the normal of the metal plate 13 was 60 °
  • the angle ⁇ of the second straight part 13d with respect to the normal of the metal plate 13 was 30 °.
  • the positive electrode mixture layer was compressed to a predetermined thickness with a roller, and the compressed electrode plate was cut into predetermined dimensions.
  • a positive electrode plate 15 was fabricated by connecting an aluminum positive electrode lead 15a to the exposed portion of the positive electrode current collector by ultrasonic welding.
  • the negative electrode mixture layer was compressed with a roller to a predetermined thickness, and the compressed electrode plate was cut into a predetermined dimension. Finally, a negative electrode lead 16a made of nickel was connected to the exposed portion of the negative electrode current collector by ultrasonic welding to produce a negative electrode plate 16.
  • Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed to prepare a non-aqueous solvent.
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • this non-aqueous solvent lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt was dissolved to a concentration of 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte.
  • Electrode body (Production of electrode body) The positive electrode plate 15 and the negative electrode plate 16 produced as described above were wound so that the separator 17 made of a microporous polyolefin film was interposed therebetween to produce an electrode body 18.
  • a lower insulating plate 19 is disposed below the electrode body 18, and the electrode body 18 is inserted into a bottomed cylindrical outer can 22.
  • the negative electrode lead 16a was connected to the bottom of the outer can 22 by resistance welding.
  • the upper insulating plate 20 is disposed on the upper portion of the electrode body 18, and a U-shaped groove portion having a width of 1.0 mm and a depth of 1.5 mm is formed in the circumferential direction by plastic working in the vicinity of the opening of the outer can 22. Formed.
  • the positive electrode lead 15 a was connected to the metal plate 13 by laser welding, and the sealing body 11 was caulked and fixed to the groove formed in the outer can 22 via the gasket 21 to produce the nonaqueous electrolyte secondary battery 10. .
  • Example 5 (Examples 2 to 5) Except that the angle ⁇ of the first straight part 13c with respect to the normal of the metal plate 13 and the angle ⁇ of the second straight part 13d with respect to the normal of the metal plate 13 were changed to the values described in Table 1, the same as in Example 1.
  • Nonaqueous electrolyte secondary batteries according to Examples 1 to 5 were produced.
  • Example 2 A comparative example was made in the same manner as in Example 1 except that the angle ⁇ of the first straight part 13c with respect to the normal of the metal plate 13 and the angle ⁇ of the second straight part 13d with respect to the normal of the metal plate 13 were both 45 °. Such a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced.
  • the sealing body was fixed to a fixing jig 40 having a pressing portion 41 and a receiving portion 42.
  • the receiving part 42 is fixed to a part of the measuring device, and the airtightness of the space S surrounded by the sealing body and the receiving part 42 is secured by pressing the pressing part 41 from above with an air cylinder.
  • Nitrogen gas was supplied at a constant speed via a regulator 43 from a gas cylinder 44 filled with nitrogen gas in the space S.
  • the pressure in the space S when the current path between the valve element and the metal plate was interrupted during the supply of nitrogen gas was used as the operating pressure of the current interrupting mechanism of the sealing element.
  • the standard deviation ( ⁇ ) was calculated for each of Examples 1 to 5 and the comparative example from the working pressure thus measured, and the standard deviation was used as an index of variation in working pressure. Table 1 summarizes the results.
  • this invention is applicable also to cylindrical batteries other than a non-aqueous electrolyte secondary battery, such as a nickel hydride battery. it can.
  • the present invention since the operating pressure variation of the current interrupt mechanism can be reduced, a cylindrical battery excellent in safety can be provided.
  • the present invention is suitable for applications using a high energy density cylindrical battery.
  • Such applications include small electronic devices such as notebook computers, power tools such as electric tools and electric assist bicycles, and drive power sources such as electric vehicles.

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Abstract

　本発明の一態様に係る円筒形電池は、正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極体と、電解液と、有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口部にガスケットを介してかしめ固定された封口体と、を有している。封口体が、少なくとも弁体、弁体よりも電池内方側に配置されるとともに弁体との接続部を有する金属板、及び弁体の外周部と金属板の外周部の間に介在する環状の絶縁部材、を含む。金属板が接続部の周囲に設けられた溝状の薄肉部を有しており、薄肉部の長さ方向に直行する断面の内周側と外周側に金属板の垂線に対する傾斜角度が互いに異なる直線部が配置されている。

Description

円筒形電池
　本発明は電流遮断機構を有する封口体を備えた円筒形電池に関する。
　密閉型電池は発電要素である電極体を収容する外装体の形状や材質によって円筒形電池、角形電池、及びパウチ型電池に大別される。中でも、円筒形電池は電動工具、電動アシスト自転車、及び電気自動車など広い用途に使用されている。そのため円筒形電池には過酷な使用環境においても高い安全性を示すことが求められている。
　円筒形電池においては、防爆弁、電流遮断機構及びＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子などの安全性を確保するための手段が封口体の内部に設けられている。そのような封口体を開示した先行技術文献として特許文献１及び２が挙げられる。特許文献１に開示された封口体について図５を参照しながら以下に説明する。
　図５に示された封口体は、皿状のアルミニウムケース５６内に外部端子キャップ５１、ＰＴＣ素子５２、アルミニウム箔５３、及びアルミニウム箔５５を積層して構成されている。アルミニウム箔５３の中心部はその電池内方側に配置されるアルミニウム箔５５に接続され、アルミニウム箔５３の外周部は絶縁ガスケット５４によってアルミニウム箔５５の外周部と絶縁されている。アルミニウム箔５５には薄肉部５５ａが形成されている。電池内圧が上昇すると、薄肉部５５ａが破断して封口体内部の電流経路が遮断される。このように電流遮断機構は、電池内圧により金属部材の一部が破断することを利用している。
　特許文献２には、電流遮断時に破断する内部端子板の薄肉部の断面形状を多角形とすること、及びその薄肉部の先端部分の断面形状を曲線状とすることが開示されている。これにより内部端子板を弁体に溶接する際に薄肉部が受けるストレスが緩和されて薄肉部の変形が防止されるため、電流遮断機構の作動圧のバラツキが低減される。
特開平８－３０６３５１号公報 特開２００９－１１０８０８号公報 特開２００８－２５１４３８号公報
　電流遮断機構の作動圧には一定の範囲でバラツキが存在する。作動圧のバラツキが大きいと、予め作動圧の設定値を小さくしなければならないなど設計上の制約が生じる。また、作動圧のバラツキが大きい場合には、電流遮断機構が安定して動作しないおそれがある。そのため、電流遮断機構の作動圧のバラツキを低減する技術が望まれている。
　電流遮断機構の作動圧のバラツキを低減するために従来は、弁体と金属板との溶接部や金属板に設けられた易破断部の形成方法や形成条件の適正化が主として行われていた。一方、作動圧のバラツキを低減するのに適した円筒形電池はあまり提案されていない。
　特許文献３には、電池ケースの一部に電池内圧が上昇した際に破断する溝部を設けた電池が開示されている。溝部の断面は最も残肉厚みが薄い領域が一定の幅を有し、その幅の両端に曲率半径の異なる湾曲面を配置している。その一方の湾曲面の曲率半径を他方の湾曲面の曲率半径の２倍以上とすることで溝部の破断圧のバラツキが低減されることが特許文献３に記載されている。しかしながら、特許文献３に係る溝部は電池ケースに安全弁を付与するために設けられたものである。電流遮断機構は安全弁より低い圧力で安定して作動することが求められるため、特許文献３に係る溝部の形状を電流遮断機構に適用することは難しい。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであり、電流遮断機構の作動圧のバラツキが低減された円筒形電池を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために本発明の一態様に係る円筒形電池は、正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極体と、電解液と、有底円筒状の外装缶と、外装缶の開口部にガスケットを介してかしめ固定された封口体と、を備え、
　封口体が、弁体、弁体よりも電池内方側に配置されるとともに弁体との接続部を有する金属板、及び弁体の外周部と金属板の外周部の間に介在する環状の絶縁部材、を含み、
　金属板が、接続部の周囲に設けられた溝状の薄肉部を有し、
　薄肉部の長さ方向に直行する断面の内周側と外周側のそれぞれに、金属板の表面に連結する第１直線部と第２直線部が設けられ、
　第１直線部と金属板の垂線との角度をα、第２直線部と金属板の垂線との角度をβとしたときに、αとβが互いに異なる値を有することを特徴としている。
　本発明の一態様によれば金属板に設けられた薄肉部が、電池内圧が所定値に達したときに安定して破断することができる。そのため電流遮断機構の作動圧のバラツキが低減された円筒形電池を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る円筒形の非水電解液二次電池の断面図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る封口体の断面図である。 図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る金属板の断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示されたＡ部の拡大図である。 図４は、作動圧の測定に用いた装置の概略図である。 図５は、従来例に係る封口体の断面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について円筒形電池の一例である非水電解液二次電池を用いて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することができる。
　図１に示す非水電解液二次電池１０は有底円筒状の外装缶２２の内部に電極体１８と図示しない電解液を収容している。外装缶２２の開口部にガスケット２１を介して封口体１１がかしめ固定されている。これにより電池内部が密封される。
　封口体１１は図２に示すように、弁体１２、金属板１３、及び環状の絶縁部材１４から構成されている。弁体１２と金属板１３はそれぞれの中心部において接続されており、それぞれの外周部に絶縁部材１４が介在している。封口体１１の最外部に配置された弁体１２が外部端子として機能し、電極体１８から導出された正極リード１５ａに接続された金属板１３が内部端子として機能する。上記の構成を有する封口体１１は弁体１２が破断した場合の電池内部のガス排出能力に優れるという利点を有する。
　電流遮断機構は次のように作動する。金属板１３には通気孔１３ｂが設けられており、電池内圧が上昇すると弁体１２がその圧力を受ける。そのため電池内圧の上昇に伴って弁体１２が金属板１３との接続部を電池外方へ引っ張るように作用する。そして電池内圧が所定値に達すると金属板１３の弁体１２との溶接部の周囲に設けられた易破断部としての薄肉部１３ａが破断して弁体１２と金属板１３との間の電流経路が遮断される。つまり、封口体１１が弁体１２、金属板１３、及び環状の絶縁部材１４の３つの部材を含んでいれば電流遮断機構を構成することができる。
　弁体１２はアルミニウム又はアルミニウム合金の板材のプレス加工により作製することができる。弁体１２には、図２に示すように内周部から外周部へ半径方向に沿って厚みが連続的に減少する傾斜領域１２ａ、中心部の突起部１２ｂ、及び外周部の突起部１２ｃが形成されている。傾斜領域１２ａが形成されることで、弁体１２は電池内圧を受けて安定して反転することができる。中心部の突起部１２ｂは金属板１３との接続を容易にするとともに、弁体１２と金属板１３の外周部に環状の絶縁部材１４を介在させるスペースを形成する。外周部の突起部１２ｃは絶縁部材１４を介して金属板１３を固定することができる。
　弁体１２には溝状の薄肉部を形成することができる。これにより弁体１２が防爆弁として安定して作動することができる。薄肉部は傾斜領域１２ａの内部に形成してもよい。薄肉部の断面形状はＶ字状又はＵ字状とすることが好ましい。
　金属板１３はアルミニウム又はアルミニウム合金の板材のプレス加工により作製することができる。そのプレス加工時に、溝状の薄肉部１３ａと通気孔１３ｂが金属板１３に形成される。薄肉部１３ａは弁体１２との接続部の周囲に設けられている。図３（ａ）に示すように、薄肉部１３ａを含む周辺領域の厚みをその他の領域の厚みよりも薄くすることが好ましい。
　薄肉部１３ａの平面形状は環状であることが好ましいが、Ｃ字状であってもよい。薄肉部１３ａの長さ方向に直交する断面には、図３（ｂ）に示すように内周側の第１直線部１３ｃと外周側の第２直線部１３ｄが金属板１３の表面に連結するように形成されている。薄肉部１３ａの断面は第１直線部１３ｃと第２直線部１３ｄの直線部のみから構成されてもよいが、図３（ｂ）に示すように、第１直線部１３ｃと第２直線部１３ｄの間に残肉厚みが最も薄い部分が変曲点となるように曲線部を設けることもできる。
　第１直線部１３ｃ及び第２直線部１３ｄのそれぞれの長さは、金属板１３のうち薄肉部１３ａが形成されている領域の厚みの３０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。
　金属板１３の垂線に対する第１直線部１３ｃの角度をα、第２直線部１３ｄの角度をβとしたとき、αとβが互いに異なる値を有するように薄肉部１３ａが形成されている。これにより、薄肉部の破断圧のバラツキが低減されるため、電流遮断機構の作動圧のバラツキが低減される。αとβは特に限定する必要はないが、αとβの差が１０°以上であることが好ましい。（α＋β）で表される薄肉部１３ａの断面の角度は任意に決定することができるが、αとβは１０°≦α＋β≦１２０°を満たすことが好ましい。
　絶縁部材１４は、弁体１２と金属板１３の間の絶縁性を確保することができ、電池特性に影響を与えない材料を用いることができる。絶縁部材１４に用いられる材料としてはポリマー樹脂が好ましく、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）樹脂が例示される。
　本実施形態では封口体１１が弁体１２、金属板１３、及び絶縁部材１４から構成される例を用いたが、封口体は他の部材を含むことができる。他の部材として、端子キャップ及びＰＴＣ素子が例示される。端子キャップは弁体１２の電池外方側に配置することで弁体１２の代わりに外部端子として機能する。本実施形態では金属板１３が端子板として機能するが、金属板１３の電池内方に他の金属板を配置することで当該他の金属板を端子板とすることもできる。
　次に電極体１８について説明する。本実施形態では図１に示すように正極板１５と負極板１６がセパレータ１７を介して巻回して形成した電極体１８を用いている。
　正極板１５は、例えば次のようにして作製することができる。まず、正極活物質と結着剤を分散媒中で均一になるように混練して、正極合剤スラリーを作製する。結着剤にはポリフッ化ビニリデンを分散媒にはＮ－メチルピロリドンを用いることが好ましい。正極合剤スラリーには黒鉛やカーボンブラックなどの導電剤を添加することが好ましい。この正極合剤スラリーを正極集電体上に塗布、乾燥して正極合剤層が形成される。その際、正極集電体の一部に正極合剤層が形成されていない正極集電体露出部が設けられる。次に、正極合剤層をローラーで所定厚みに圧縮し、圧縮後の極板を所定寸法に切断する。最後に、正極集電体露出部に正極リード１５ａが接続される。
　正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出することができるリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、一般式ＬｉＭＯ２（ＭはＣｏ、Ｎｉ、及びＭｎの少なくとも１つ）、ＬｉＭｎ２Ｏ４及びＬｉＦｅＰＯ４が挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を混合して用いることができ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、及びＺｒからなる群から選ばれる少なくとも１つを添加して、又は遷移金属元素と置換して用いることもできる。
　負極板１６は、例えば次のようにして作製することができる。まず、負極活物質と結着剤を分散媒中で均一になるように混練して、負極合剤スラリーを作製する。結着剤にはスチレンブタジエン（ＳＢＲ）共重合体又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を、分散媒には水を用いることが好ましい。負極合剤スラリーにはカルボキシメチルセルロースなどの増粘剤を添加することが好ましい。この負極合剤スラリーを負極集電体上に塗布、乾燥して負極合剤層が形成される。その際、負極集電体の一部に負極合剤層が形成されていない負極集電体露出部が設けられる。次に、負極合剤層をローラーで所定厚みに圧縮し、圧縮後の極板を所定寸法に切断する。最後に、負極集電体露出部に負極リード１６ａが接続される。
　負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出することができる炭素材料や金属材料を用いることができる。炭素材料としては、天然黒鉛及び人造黒鉛などの黒鉛が例示される。金属材料としては、ケイ素及びスズ並びにこれらの酸化物が挙げられる。炭素材料及び金属材料は単独で、又は２種以上を混合して用いることができる。
　セパレータ１７として、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）のようなポリオレフィンを主成分とする微多孔膜を用いることができる。微多孔膜は１層単独で又は２層以上を積層して用いることができる。２層以上の積層セパレータにおいては、融点が低いポリエチレン（ＰＥ）を主成分とする層を中間層に、対酸化性に優れたポリプロピレン（ＰＰ）を表面層とすることが好ましい。さらに、セパレータには酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ２）のような無機粒子を添加することができる。このような無機粒子はセパレータ中に担持させることができ、セパレータ表面に結着剤とともに塗布することもできる。
　非水電解液として、非水溶媒中に電解質塩としてのリチウム塩を溶解させたものを用いることができる。
　非水溶媒として、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル及び鎖状カルボン酸エステルを用いることができ、これらは２種以上を混合して用いることが好ましい。環状炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）及びブチレンカーボネート（ＢＣ）が例示される。また、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）のように、水素の一部をフッ素で置換した環状炭酸エステルを用いることもできる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）及びメチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）などが例示される。環状カルボン酸エステルとしてはγ－ブチロラクトン（γ－ＢＬ）及びγ－バレロラクトン（γ－ＶＬ）が例示され、鎖状カルボン酸エステルとしてはピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、メチルイソブチレート及びメチルプロピオネートが例示される。
　リチウム塩として、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０及びＬｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２が例示される。これらの中でもＬｉＰＦ６が特に好ましく、非水電解液中の濃度は０．５～２．０ｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。ＬｉＰＦ６にＬｉＢＦ４など他のリチウム塩を混合することもできる。
　本発明の一実施形態として説明した円筒形電池について、具体的な実施例を用いて以下詳細に説明する。
（実施例１）
（封口体の作製）
　弁体１２及び金属板１３はアルミニウムからなる板材をプレス加工することによって作製した。弁体１２と金属板１３の外周部に環状の絶縁部材１４を介在させつつ、弁体１２と金属板１３の中央部を接続した。金属板１３の弁体１２との接続部の周囲にはプレス加工時に環状の薄肉部１３ａを形成した。金属板１３の垂線に対する第１直線部１３ｃの角度αを６０°とし、金属板１３の垂線に対する第２直線部１３ｄの角度βを３０°とした。このようにして封口体１１を作製した。
（正極板の作製）
　正極活物質としてのＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２が１００質量部、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が１．７質量部、導電剤としてのアセチレンブラックが２．５重量部となるように分散媒中に投入、混練して正極合剤スラリーを調製した。この正極合剤スラリーをアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布、乾燥して正極合剤層を形成した。その際、正極集電体の一部に正極合剤層が形成されていない正極集電体露出部を設けた。次に、正極合剤層をローラーで所定厚みに圧縮し、圧縮後の極板を所定寸法に切断した。最後に、正極集電体露出部にアルミニウム製の正極リード１５ａを超音波溶着により接続して正極板１５を作製した。
（負極板の作製）
　負極活物質としての黒鉛が１００質量部、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）が０．６質量部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が１重量部となるように分散媒中に投入、混練して負極合剤スラリーを調製した。この負極合剤スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に塗布、乾燥して負極合剤層を形成した。その際、負極集電体の一部に負極合剤層が形成されていない負極集電体露出部を設けた。次に、負極合剤層をローラーで所定厚みに圧縮し、圧縮後の極板を所定寸法に切断した。最後に、負極集電体露出部にニッケル製の負極リード１６ａを超音波溶着により接続して負極板１６を作製した。
（非水電解液の調製）
　エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、及びエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を混合して非水溶媒を調製した。この非水溶媒に電解質塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解して非水電解液を調製した。
（電極体の作製）
　上記のようにして作製した正極板１５と負極板１６を、微多孔製ポリオレフィン膜からなるセパレータ１７が介するように巻回して電極体１８を作製した。
（非水電解液二次電池の作製）
　図１に示すように、電極体１８の下部に下部絶縁板１９を配置し、電極体１８を有底円筒状の外装缶２２へ挿入した。負極リード１６ａは外装缶２２の底部に抵抗溶接により接続した。次に、電極体１８の上部に上部絶縁板２０を配置し、外装缶２２の開口部の近傍に幅１．０ｍｍ、深さ１．５ｍｍのＵ字状の溝部を円周方向に塑性加工によって形成した。そして、正極リード１５ａを金属板１３とレーザー溶接により接続し、外装缶２２に形成された溝部にガスケット２１を介して封口体１１をかしめ固定することにより非水電解液二次電池１０を作製した。
（実施例２～５）
　金属板１３の垂線に対する第１直線部１３ｃの角度αと、金属板１３の垂線に対する第２直線部１３ｄの角度βを表１に記載する値に変更したこと以外は実施例１と同様にして実施例１～５に係る非水電解液二次電池を作製した。
（比較例）
　金属板１３の垂線に対する第１直線部１３ｃの角度αと、金属板１３の垂線に対する第２直線部１３ｄの角度βをいずれも４５°としたこと以外は実施例１と同様にして比較例に係る非水電解液二次電池を作製した。
（作動圧の測定）
　実施例１～５及び比較例のそれぞれ１０個の電池を準備し、充電深度が３０％となるように各電池を充電した。充電された電池から封口体を取り出した後、封口体の電流遮断機構の作動圧を測定した。作動圧の測定は以下のように行った。
　図４に示すように、押さえ部４１と受け部４２を有する固定治具４０に封口体を固定した。受け部４２は測定装置の一部に固定しており、押さえ部４１をエアーシリンダーで上方から加圧することで封口体と受け部４２で囲まれる空間Ｓの気密性を確保した。この空間Ｓに窒素ガスが充填されたガスボンベ４４からレギュレーター４３を経由して窒素ガスを一定速度で供給した。
　窒素ガスの供給中は空間Ｓの圧力と、弁体と金属板の間に電流経路が確保されているのかをリアルタイムで確認した。電流経路が確保されているかどうかは、検流計に接続した一対の電極端子を、固定治具４０の押さえ部４１と金属板のそれぞれに接続して確認した。なお、押さえ部４１は金属で構成されているため弁体とは電気的に接続されている。
　窒素ガスの供給中に弁体と金属板の間の電流経路が遮断された時点の空間Ｓの圧力を封口体の電流遮断機構の作動圧とした。このようにして測定した作動圧から実施例１～５及び比較例のそれぞれについて標準偏差（σ）を算出し、標準偏差を作動圧のバラツキの指標として用いた。表１に結果をまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から、比較例の作動圧のバラツキに比べてαとβが互いに異なる実施例１～５の作動圧のバラツキは大きく減少していることがわかる。比較例の作動圧のバラツキが１．８ｋｇｆ／ｃｍ２に対して、αとβの差を１０°とした実施例３の作動圧のバラツキは０．９ｋｇｆ／ｃｍ２と大きく減少している。このことから本発明の効果が、αとβを互いに異なる値にすることで得られるものであることがわかる。そのためαとβの差は特に限定する必要はない。しかし、αとβの差が１０°以上であれば作動圧のバラツキの変化も小さいため、αとβは１０°≦｜α－β｜を満たすことが好ましい。
　実施例１と４を比較すると、αとβは互いに値を入れ替えても同等の結果が得られることがわかる。つまり、αとβの大小関係によらず本発明の効果は発揮される。
　実施例２と５は、αとβの差が同一であるが、αとβの個々の値が異なっている。それにも関わらず、実施例２と５の作動圧のバラツキはほぼ同じ値を示している。つまり、本発明の効果は（α＋β）で表される薄肉部の角度の依存性が低い。そのため、薄肉部の角度は特に限定する必要はない。しかし、設定可能な作動圧の範囲や製造の容易性の観点からαとβは１０°≦α＋β≦１２０°を満たすことが好ましい。
　なお、本発明を実施するための形態として非水電解液二次電池を用いて説明したが、本発明はニッケル水素電池など非水電解液二次電池以外の円筒形電池にも適用することができる。
　以上説明したように本発明によれば、電流遮断機構の作動圧バラツキを低減することができるため、安全性に優れた円筒形電池を提供することができる。特に本発明は、高エネルギー密度の円筒形電池を使用する用途に適している。そのような用途として、ノート型パソコンなどの小型電子機器、電動工具や電動アシスト自転車などのパワーツール、及び電気自動車などの駆動電源が挙げられる。
１０　　　非水電解液二次電池
１１　　　封口体
１２　　　弁体
１２ａ　　傾斜領域
１２ｂ　　中心部の突起部
１２ｃ　　外周部の突起部
１３　　　金属板
１３ａ　　薄肉部
１３ｂ　　通気孔
１３ｃ　　第１直線部
１３ｄ　　第２直線部
１４　　　絶縁部材
１５　　　正極板
１６　　　負極板
１７　　　セパレータ
１８　　　電極体
２２　　　外装缶

Claims (6)

  1. 　正極板と負極板がセパレータを介して巻回された電極体と、電解液と、有底円筒状の外装缶と、前記外装缶の開口部にガスケットを介してかしめ固定された封口体と、を備え、
    　前記封口体が、少なくとも弁体、前記弁体よりも電池内方側に配置されるとともに前記弁体との接続部を有する金属板、及び前記弁体の外周部と前記金属板の外周部の間に介在する環状の絶縁部材、を含み、
    　前記金属板が、前記接続部の周囲に設けられた溝状の薄肉部を有し、
    　前記薄肉部の長さ方向に直行する断面の内周側と外周側のそれぞれに、前記金属板の表面に連結する第１直線部と第２直線部が設けられ、
    　前記第１直線部と前記金属板の垂線との角度をα、前記第２直線部と前記垂線との角度をβとしたときに、αとβが互いに異なる値を有する、
    　円筒形電池。
  2. 　前記αと前記βが、１０°≦｜α－β｜、及び１０°≦α＋β≦１２０°を満たす請求項１記載の円筒形電池。
  3. 　前記薄肉部の残肉厚みが最も薄い部分は前記第１直線部と前記第２直線部に挟まれた曲線の変曲点である請求項１又は２に記載の円筒形電池。
  4. 　前記薄肉部の残肉厚みが最も薄い部分は前記第１直線部と前記第２直線部の交点である請求項１又は２に記載の円筒形電池。
  5. 　前記薄肉部の平面形状は環状である請求項１から４のいずれかに記載の円筒形電池。
  6. 　前記弁体は前記封口体の最外部に配置されている請求項１から５のいずれかに記載の円筒形電池。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019026526A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
WO2019026525A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
CN110945685A (zh) * 2017-07-31 2020-03-31 松下知识产权经营株式会社 圆筒形电池
WO2020137372A1 (ja) * 2018-12-28 2020-07-02 三洋電機株式会社 密閉電池
JPWO2021124995A1 (ja) * 2019-12-18 2021-06-24
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
JPWO2021200440A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07
US20220029232A1 (en) * 2018-12-28 2022-01-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Cylindrical battery
WO2022196623A1 (ja) * 2021-03-18 2022-09-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 封口板およびそれを用いた蓄電装置
WO2024070513A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 パナソニックエナジー株式会社 円筒形電池

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12288886B2 (en) 2018-04-06 2025-04-29 Panasonic Energy Co., Ltd. Battery
US12224445B2 (en) * 2018-12-27 2025-02-11 Panasonic Energy Co., Ltd. Cylindrical battery
CN113228377B (zh) * 2018-12-28 2024-10-18 松下新能源株式会社 圆筒形电池
US11699834B2 (en) * 2019-01-18 2023-07-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Sealed battery
US12407059B2 (en) * 2020-03-09 2025-09-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Gas discharge valve of battery and battery
US20240204338A1 (en) * 2020-03-16 2024-06-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Cylindrical battery
EP4231435A1 (en) * 2022-02-16 2023-08-23 Northvolt AB Terminal part for a secondary cell

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09129195A (ja) * 1995-10-31 1997-05-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防爆封口板
JPH1064499A (ja) * 1996-07-10 1998-03-06 Saft America Inc 安全弁電気断路器を備えたリチウムイオン電気化学電池
JPH11260334A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池用防爆封口板ならびにその製造法およびそれを用いた密閉型電池
JP2004095457A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Alps Electric Co Ltd 電池の安全装置
JP2004139809A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池
JP2005038773A (ja) * 2003-07-17 2005-02-10 Sanyo Electric Co Ltd 開裂溝付き密閉型電池
JP2008171678A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Hitachi Vehicle Energy Ltd 非水電解質二次電池
JP2009110808A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池
WO2014119309A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 三洋電機株式会社 密閉型電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5855619B2 (ja) * 1977-11-30 1983-12-10 富士電気化学株式会社 防爆型電池用封口ガスケツト体
JPS57201766U (ja) * 1981-06-19 1982-12-22
JPS5827859U (ja) * 1981-08-19 1983-02-23 富士電気化学株式会社 防爆型電池用封口ガスケツト
US4722874A (en) * 1986-08-01 1988-02-02 Moli Energy Limited Electrochemical cell pressure relief devices
JPH04349347A (ja) * 1991-05-27 1992-12-03 Asahi Chem Ind Co Ltd 密閉電池
JP3346675B2 (ja) 1995-05-02 2002-11-18 松下電器産業株式会社 密閉型電池の防爆封口板
CA2240415C (en) 1995-10-31 2002-12-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Explosion-proof seal plate for sealed type cell and production method thereof
JPH11144705A (ja) * 1997-11-11 1999-05-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防爆型非水電解液二次電池及びその破断圧力設定方法
US6346342B1 (en) * 1999-11-19 2002-02-12 Eveready Battery Company, Inc. Battery having pressure relief mechanism formed in container
KR100878701B1 (ko) * 2006-03-13 2009-01-14 주식회사 엘지화학 고율 충방전 원통형 이차전지
JP5379958B2 (ja) * 2007-03-30 2013-12-25 三洋電機株式会社 電池
JP5782225B2 (ja) * 2010-03-24 2015-09-24 日立エーアイシー株式会社 蓄電デバイス

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09129195A (ja) * 1995-10-31 1997-05-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防爆封口板
JPH1064499A (ja) * 1996-07-10 1998-03-06 Saft America Inc 安全弁電気断路器を備えたリチウムイオン電気化学電池
JPH11260334A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池用防爆封口板ならびにその製造法およびそれを用いた密閉型電池
JP2004095457A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Alps Electric Co Ltd 電池の安全装置
JP2004139809A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池
JP2005038773A (ja) * 2003-07-17 2005-02-10 Sanyo Electric Co Ltd 開裂溝付き密閉型電池
JP2008171678A (ja) * 2007-01-11 2008-07-24 Hitachi Vehicle Energy Ltd 非水電解質二次電池
JP2009110808A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型電池
WO2014119309A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 三洋電機株式会社 密閉型電池

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7012270B2 (ja) 2017-07-31 2022-02-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
WO2019026525A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
CN110945685A (zh) * 2017-07-31 2020-03-31 松下知识产权经营株式会社 圆筒形电池
CN110945686A (zh) * 2017-07-31 2020-03-31 松下知识产权经营株式会社 圆筒形电池
WO2019026526A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
JPWO2019026526A1 (ja) * 2017-07-31 2020-08-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
JPWO2019026525A1 (ja) * 2017-07-31 2020-08-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
US11831032B2 (en) 2017-07-31 2023-11-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cylindrical battery
US11757153B2 (en) 2017-07-31 2023-09-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cylindrical battery
US11316223B2 (en) 2017-07-31 2022-04-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cylindrical battery
JP7054837B2 (ja) 2017-07-31 2022-04-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池
US11876245B2 (en) 2018-12-28 2024-01-16 Panasonic Energy Co., Ltd. Sealed battery comprising an elastic deformation part that is folded
JP7379380B2 (ja) 2018-12-28 2023-11-14 パナソニックエナジー株式会社 密閉電池
JPWO2020137372A1 (ja) * 2018-12-28 2021-11-11 三洋電機株式会社 密閉電池
US12424688B2 (en) * 2018-12-28 2025-09-23 Panasonic Energy Co., Ltd. Cylindrical battery
US20220029232A1 (en) * 2018-12-28 2022-01-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Cylindrical battery
WO2020137372A1 (ja) * 2018-12-28 2020-07-02 三洋電機株式会社 密閉電池
JP7686570B2 (ja) 2019-12-18 2025-06-02 パナソニックエナジー株式会社 円筒形電池
JPWO2021124995A1 (ja) * 2019-12-18 2021-06-24
US12347878B2 (en) 2019-12-18 2025-07-01 Panasonic Energy Co., Ltd. Cylindrical 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
JP7607214B2 (ja) 2020-01-31 2024-12-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電装置
JP2021125304A (ja) * 2020-01-31 2021-08-30 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蓄電装置
US12548868B2 (en) 2020-01-31 2026-02-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Power storage device
JP7701346B2 (ja) 2020-03-31 2025-07-01 パナソニックエナジー株式会社 円筒形電池
JPWO2021200440A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07
JPWO2022196623A1 (ja) * 2021-03-18 2022-09-22
WO2022196623A1 (ja) * 2021-03-18 2022-09-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 封口板およびそれを用いた蓄電装置
JP7792615B2 (ja) 2021-03-18 2025-12-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 封口板およびそれを用いた蓄電装置
WO2024070513A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 パナソニックエナジー株式会社 円筒形電池

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CN107431179B (zh) 2021-04-06
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US20180062124A1 (en) 2018-03-01

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