WO2023145736A1 - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023145736A1
WO2023145736A1 PCT/JP2023/002129 JP2023002129W WO2023145736A1 WO 2023145736 A1 WO2023145736 A1 WO 2023145736A1 JP 2023002129 W JP2023002129 W JP 2023002129W WO 2023145736 A1 WO2023145736 A1 WO 2023145736A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
groove
intersection
grooves
valve
storage device
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/002129
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
淳哉 橋本
仰 奥谷
聡 三原
Original Assignee
パナソニックホールディングス株式会社
パナソニックエナジ－株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックホールディングス株式会社, パナソニックエナジ－株式会社 filed Critical パナソニックホールディングス株式会社
Priority to CN202380019057.3A priority Critical patent/CN118648173A/zh
Publication of WO2023145736A1 publication Critical patent/WO2023145736A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a power storage device provided with an exhaust valve.
  • Patent Document 1 discloses that an electric storage device is provided with an exhaust valve for discharging gas accumulated in the electric storage device when the pressure in the electric storage device exceeds a predetermined value.
  • an object of the present disclosure is to provide a more reliable power storage device.
  • a power storage device includes an electrode body including a first electrode and a second electrode, and an outer can housing an electrode group.
  • An exhaust valve that opens when the value is exceeded is provided, and the exhaust valve is an area surrounded by a plurality of curved first grooves and an annular groove formed by intersecting the plurality of first grooves. a first valve portion, at least one curvilinear second groove extending outward from the first valve portion, and a second valve portion surrounded by the first groove and the second groove and adjacent to the first valve portion.
  • the plurality of first grooves has a plurality of intersection points where adjacent first grooves intersect, the plurality of intersection points including a first intersection point and a second intersection point adjacent to the first intersection point, at least One second groove has a first end connected to the first intersection point and a second end located on the second intersection side of the first end and away from the first valve portion.
  • the power storage device of the present disclosure can further improve the reliability of the power storage device.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view of a power storage device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a bottom view of the exterior can of the power storage device according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 4 is a bottom view showing another example of the exhaust valve used in the power storage device according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a bottom view showing another example of the exhaust valve used in the power storage device according to the embodiment of the present disclosure
  • a power storage device includes an electrode body including a first electrode and a second electrode, and an outer can housing an electrode group.
  • An exhaust valve that opens when the value is exceeded is provided, and the exhaust valve is an area surrounded by a plurality of curved first grooves and an annular groove formed by intersecting the plurality of first grooves. a first valve portion, at least one curvilinear second groove extending outward from the first valve portion, and a second valve portion surrounded by the first groove and the second groove and adjacent to the first valve portion.
  • the plurality of first grooves has a plurality of intersections where adjacent first grooves intersect, the plurality of intersections including a first intersection and a second intersection adjacent to the first intersection, at least one
  • the two second grooves have a first end connected to the first intersection and a second end located on the second intersection side of the first end and spaced from the first valve portion.
  • the exhaust valve of the power storage device is surrounded by an annular groove so that the exhaust valve opens at a relatively low pressure. and a second valve section that operates at a higher pressure than the first valve section.
  • this exhaust valve only the first valve portion opens when the amount of gas in the power storage device in the abnormal state is relatively small and the pressure in the power storage device is higher than that in the normal power storage device, but not significantly higher.
  • this valve opening is also referred to as “first valve opening”.
  • the first valve In a state in which the amount of gas in the electrical storage device in an abnormal state has increased sharply and the pressure in the electrical storage device has increased significantly, the first valve not only the part but also the second valve part opens.
  • this valve opening is also referred to as “second valve opening”.
  • the area of the exhaust port formed by opening the valve becomes larger in the second opening than in the first opening. .
  • the first valve portion and the second valve portion enable the valve to be opened with a suitable area of the exhaust port according to the pressure of the power storage device in the abnormal state, thereby efficiently discharging the gas. Therefore, it is possible to further suppress the explosion of the power storage device due to the gas accumulated inside, and the reliability of the power storage device is further improved.
  • the first valve section causes the first valve opening, and after the first valve opening, the second valve section causes the second valve opening.
  • the bottom part is deformed so that the center part protrudes most, and at that time, stress is concentrated on the intersection of the first valve part in the exhaust valve.
  • the two first grooves are broken from a predetermined intersection (hereinafter, this intersection is also referred to as a "breakage intersection") and intersect at this fracture intersection. Break from one end of the side to the other. After that, the fracture progresses in the order of the first grooves closer to the fracture intersection and the furthest grooves. Finally, all the first groove portions may be broken, and the first valve portion may be separated from the exhaust valve.
  • the second groove of the second valve section breaks from the first end toward the second end.
  • the second valve portion which has been broken to the second end, is in a cantilevered state where the second end is connected to the bottom of the outer can by positioning the second end away from the first groove.
  • the connecting portion on the second end side connected to the bottom portion of the second valve portion is finally broken by the momentum of the gas discharged from the power storage device, and the second valve portion is closed. It may be separated from the bottom.
  • Each of the plurality of first grooves may be curved so as to protrude outward from the first valve portion when viewed from the thickness direction of the bottom portion. Due to this first groove, when the center of the bottom of the outer can is located within the first valve portion, it is applied when the bottom portion bulges in each first groove compared to the first valve portion in which the first groove is straight. It is possible to suppress biased force.
  • the shape of the first groove when viewed from the thickness direction of the bottom portion, is a curved line that protrudes outward from the first valve portion. Compared to the first valve portion having the same number of first grooves and having only linear grooves, it is easier to increase the angle formed by two adjacent first grooves and the intersection point.
  • the angle at the intersection tends to increase as described above. may be less resistant to breakage at intersections other than the intersection that is the starting point for opening the first valve portion in the first valve portion.
  • At least one second groove may extend in a curvilinear shape so as to protrude in a direction away from the first valve portion. Such a curved shape makes it easier for the second groove to break. Further, of the first end and the second end of the second groove, the second end is positioned away from the first groove. With this configuration, when the second groove breaks, the starting point of breakage can be the first end side connected to the first groove.
  • the second groove is preferably located so that the second end of each second groove is separated from other second grooves.
  • the curved second groove may partially include a part of the circumference (arc) centering on the center of the bottom portion 15a.
  • the portion of the second groove other than the arc may be a curved line positioned inside the circumference. Since such a second groove can be positioned on the circular bottom portion 15a with reference to this arc portion, positioning of the exhaust valve 29 on the bottom portion 15a is facilitated.
  • the straight line connecting the first intersection and the second intersection is a straight line ⁇
  • the farthest point from the straight line ⁇ in the second groove is a point P
  • the point P is , the second end and the first end
  • the second end may be closer to the first end
  • the second end may be located on the straight line ⁇ side between the straight line ⁇ and the point P.
  • that the point P is on the first end side means that the distance between the point P and the first end is smaller than the distance between the point P and the second end in the direction in which the straight line ⁇ extends.
  • the fact that the second end is on the straight line ⁇ side means that the distance between the second end and the straight line ⁇ is smaller than the distance between the second end and the point P in the direction perpendicular to the straight line ⁇ .
  • the point P is located on the first intersection side in the direction in which the straight line ⁇ extends from the point Q, which is the farthest point from the straight line ⁇ in the first groove, so that the gas It becomes easier to apply the force due to the second groove and the connecting portion on the second end side.
  • the second end may be located on the second intersection side of the first intersection and the second intersection.
  • the pressure receiving area of the second valve portion becomes easier to expand than the second valve portion whose second end is closer to the first intersection point, and the second groove includes the point P farthest from the straight line ⁇ (the pressure receiving area is large). area) and the second end. Therefore, it becomes easy to apply mechanical stress to the second groove and the connection portion on the second end side, using the area where the pressure receiving area of the second valve portion is large as the force and the connection portion on the second end side as the fulcrum.
  • the groove is easily broken, and the second valve part is easily broken from the bottom.
  • one of the two first grooves intersecting at the first intersection and the second groove may form a continuous curved groove.
  • all of the plurality of first grooves have the same shape and the same length
  • at least one second groove is the plurality of second grooves. All the second grooves may have the same shape and the same length.
  • This exhaust valve suppresses variations in force applied between the first grooves or between the second grooves when the first valve portion and the second valve portion receive pressure from the gas in the power storage device. can be done.
  • the first groove and the second valve portion are more likely to move than in an exhaust valve that does not have rotational symmetry. It is possible to suppress bias in the force applied to the groove.
  • the number of intersection points of the first valve portion may be four or less, or may be three or two. In particular, when the number of intersections in the first valve portion is reduced, the number of unbroken first grooves decreases when the breakage intersection and the two first grooves intersecting at the breakage intersection are broken, and the first valve portion is broken. becomes easier.
  • the area including the point P in the exhaust valve of the present disclosure is the portion where the pressure receiving area is the largest in the second valve portion (the distance between the first groove and the second groove is maximum). not a thing A region located in the vicinity of the region including the point P may have the largest pressure receiving area.
  • FIG. 1 is a front cross-sectional view of a battery 10, which is an example of a power storage device according to this embodiment.
  • the battery 10 includes an electrode body 14 , an electrolyte (not shown), a bottomed cylindrical outer can 15 that houses the electrode body 14 and the electrolyte, and a sealing body 16 that closes the opening of the outer can 15 .
  • the direction along the axial direction of the outer can 15 will be referred to as the "vertical direction”
  • the sealing body 16 side will be referred to as "upper”
  • the bottom side of the outer can 15 will be referred to as "lower”.
  • the direction perpendicular to the axial direction of the outer can 15 is defined as "lateral direction”
  • the radial center side of the outer can 15 is defined as “inner side”
  • the radial outer side is defined as "outer side”.
  • the power storage device in the present embodiment will be described by taking a lithium-ion secondary battery as an example among batteries.
  • the power storage device of the present disclosure may be a secondary battery such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride battery, or a capacitor such as an electric double layer capacitor or a lithium ion capacitor.
  • the electrode body 14 has a wound structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are wound with the separator 13 interposed therebetween.
  • the electrode body 14 is not limited to a wound type, and may be a laminated type.
  • the positive electrode 11 has, for example, a strip-shaped positive electrode current collector and positive electrode mixture layers formed on both sides of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector for example, a foil of a metal such as aluminum, a film in which the metal is arranged on the surface layer, or the like is used.
  • the positive electrode mixture layer contains at least a positive electrode active material, and may contain a conductive agent, a binder, and the like. Examples of the positive electrode active material include lithium-containing transition metal oxides containing a transition metal element such as Ni.
  • the positive electrode 11 can be produced by applying a positive electrode mixture slurry in which a positive electrode active material and the like are dispersed in a solvent on both sides of a positive electrode current collector, and then drying and rolling the positive electrode mixture layers.
  • the negative electrode 12 has, for example, a strip-shaped negative electrode current collector and negative electrode mixture layers formed on both sides of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector for example, a foil of a metal such as copper, a film in which the metal is arranged on the surface layer, or the like is used.
  • the negative electrode mixture layer contains at least a negative electrode active material and may contain a binder and the like. Examples of negative electrode active materials include carbon materials such as natural graphite and artificial graphite, and metal compounds such as silicon compounds.
  • the negative electrode 12 can be produced by applying a negative electrode mixture slurry in which a negative electrode active material and the like are dispersed in a solvent on both sides of a negative electrode current collector, and then drying and rolling the negative electrode mixture layers.
  • a porous sheet having ion permeability and insulation can be used.
  • porous sheets include microporous thin films, woven fabrics, and non-woven fabrics.
  • an olefin resin such as polyethylene or polypropylene can be used.
  • the positive electrode lead 19 extends upward through the through hole of the upper insulating plate 17 and is welded to the lower surface of the filter 22 which is the bottom plate of the sealing member 16 .
  • the cap 26, which is the top plate of the sealing member 16 electrically connected to the filter 22 serves as a positive terminal.
  • the negative electrode lead 20 passes through the through hole of the lower insulating plate 18, extends toward the bottom portion 15a of the outer can 15, and is welded to the inner surface of the bottom portion 15a to form a joint.
  • the outer can 15 serves as a negative terminal.
  • At least one electrode plate of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 forms an uncoated portion in which the mixture layer is not formed at one end of the strip-shaped electrode plate in the width direction.
  • the electrode plate may be wound so as to protrude from the separator in the winding axial direction of the electrode body 14, and the projecting uncoated portion may form one end face of the electrode body 14 in the winding axial direction. This end surface may be joined to a conductive collector plate, and current may be collected from the electrode plate to the collector plate.
  • the outer can 15 is a bottomed cylindrical metal container.
  • the thickness of the outer can 15 is, for example, 0.2 mm to 1.0 mm.
  • the outer can 15 has a bottom and side walls erected along the periphery of the bottom.
  • the bottom portion 15 a of the outer can 15 has a first groove 30 and a second groove 32 .
  • the first groove 30 and the second groove 32 rupture when the internal pressure of the battery 10 increases in an abnormal state, and gas is discharged from the ruptured portion.
  • a groove portion 21 is formed in the side wall portion of the outer can 15 .
  • the groove portion 21 supports the sealing member 16 from below.
  • the groove portion 21 is preferably formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 15 .
  • Metals constituting the outer can 15 include copper, aluminum, iron, nickel, stainless steel, and alloys of these metals.
  • the outer can 15 serves as a negative electrode terminal, an iron can whose inner surface is nickel-plated, a copper can, or the like is preferable.
  • the outer can 15 is not limited to this material.
  • the upper opening of the outer can 15 is closed with a sealing member 16 via a gasket 27, so that the inside of the battery 10 is sealed.
  • the sealing body 16 has a filter 22, a lower valve body 23, an insulating member 24, an upper valve body 25, and a cap 26 which are stacked in order from the electrode body 14 side.
  • Each member constituting the sealing member 16 has, for example, a disk shape or a ring shape, and each member other than the insulating member 24 is electrically connected to each other.
  • the lower valve body 23 and the upper valve body 25 are connected to each other at their central portions, and an insulating member 24 is interposed between their peripheral edge portions.
  • the outer can 15 contains an electrolyte in addition to the electrode assembly 14 .
  • an aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte can be used, but the non-aqueous electrolyte is preferably used.
  • the nonaqueous solvent (organic solvent) for the nonaqueous electrolyte include carbonates, lactones, ethers, ketones, and esters. These solvents can be used in combination of two or more. When using a mixture of two or more solvents, it is preferable to use a mixed solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate.
  • Ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and the like can be used as the cyclic carbonate.
  • Dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC) and the like can be used as chain carbonates.
  • Carbonic acid esters such as methyl acetate (MA) and methyl propionate (MP) are preferably used as esters.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product obtained by substituting at least part of the hydrogen atoms of these solvents with halogen atoms such as fluorine. It is preferable to use, for example, fluoroethylene carbonate (FEC) and methyl fluoropropionate (FMP) as the halogen-substituted compound.
  • FEC fluoroethylene carbonate
  • FMP methyl fluoropropionate
  • LiPF 6 LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , lithium bis(fluorosulfonyl)imide, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, etc. and mixtures thereof can be used.
  • the amount of the electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent is, for example, 0.5 mol/L to 2.0 mol/L.
  • vinylene carbonate (VC) or propane sultone-based additives may be added.
  • FIG. 2 is a bottom view illustrating the bottom portion 15a of the outer can 15 used in the battery 10 of this embodiment.
  • An exhaust valve 29 is formed in the bottom portion 15a of the outer can 15 as shown in FIG.
  • the exhaust valve 29 includes a plurality of curved first grooves 30, a first valve portion 31 surrounded by an annular groove formed by intersecting the plurality of first grooves 30 in the bottom portion 15a, and a first valve portion. It includes at least one curvilinear second groove 32 extending outwardly from 31 and a second valve portion 33 surrounded by the first groove 30 and the second groove 32 .
  • the three first grooves 30 and the first valve portions 31 have intersections 30a, 30b, and 30c at which adjacent first grooves 30 intersect.
  • the first valve portion 31 is arranged so that its center coincides with the center of the bottom portion 15a.
  • Each of the plurality of first grooves 30 is configured with a curve curved like an arch so as to protrude outward from the first valve portion 31 . Since the first groove 30 has such a curvilinear shape, two adjacent first grooves at intersections 30a, 30b, and 30c and each intersection point are different than the first valve portion in which the first grooves are composed only of straight lines. You can increase the angle of the interior angle between This increases the stress on the first groove 30 at the intersections 30a, 30b, and 30c, and facilitates the first valve opening by the first valve portion 31. As shown in FIG.
  • the curve forming the first groove 30 is, for example, a curve along an arc located between the remaining two intersections of the circumference of an imaginary circle centered at one intersection and passing through the remaining two intersections.
  • the first valve portion 31 is provided with three intersections 30a, 30b, and 30c.
  • the two first grooves 30 connected to this fractured intersection are fractured, and then the unbroken first grooves 30 becomes one. Therefore, after the first two first grooves are broken, the number of first grooves that need to be broken is small, which facilitates separation of the first valve portion 31 .
  • first grooves 30 have the same shape and the same length. Due to such dimensions and shape, the gas force can be applied more evenly to each of the first grooves 30 . Also, the intersections 30a, 30b, and 30c may be arranged on the same circumference C1. In addition, as shown in FIG. 2 , a joint portion 15 b may be formed in the center of the first valve portion 31 so as to be joined to the negative electrode lead 20 in the bottom portion 15 a.
  • three second grooves 32 are formed. It has two ends 32b. The second end 32b functions as a connecting portion with the bottom portion 15a in the second valve portion 33 . Each of the second grooves 32 extends to form an arched curve that protrudes outward from the first valve portion 31 .
  • the second groove 32 connected to the intersection point 30a constitutes the first groove 30 and the second valve portion 33 between the intersection point 30a and the intersection point 30b
  • the second groove 32 connected to the intersection point 30b constitutes the first groove 30 and the second valve portion 33 between the intersection 30b and the intersection 30c
  • the second groove 32 connected to the intersection 30c forms the first groove 30 and the second valve portion 33 between the intersection 30c and the intersection 30a. It constitutes the valve portion 33 .
  • a straight line connecting the intersection points 30a and 30b is a straight line ⁇
  • a point farthest from the straight line ⁇ in the second groove 32 is a point P.
  • the point P is on the intersection 30a side of the intersection points 30a and 30b. located in With the point P at such a position, the distance from the second end 32b side, which is the connecting portion with the bottom portion 15a, of the second valve portion 33 tends to become longer.
  • a portion including the point P in the second valve portion 33 is a region where the pressure receiving area is most likely to be increased.
  • the portion of the second valve portion 33 that receives the greatest force from the gas moves away from the connecting portion compared to the second valve portion located on the second end side.
  • force can be easily applied to the second groove 32 and the connecting portion with the connecting portion as the fulcrum and the portion receiving the greatest force from the gas as the force point.
  • This configuration facilitates the second valve opening.
  • the point P can also be said to be a point in contact with the straight line ⁇ parallel to the straight line ⁇ in the second groove 32 as shown in FIG. 2 .
  • the point Q when a point Q is the farthest point from the straight line ⁇ , the point Q is closer to the intersection point 30a than the point Q in the extending direction of the straight line ⁇ .
  • the area of the pressure receiving portion including the point P can be easily increased.
  • the width of the connecting portion between the second valve portion 33 and the bottom portion 15a can be easily narrowed. Become. Therefore, it becomes easier to separate the second valve portion 33 from the bottom portion 15a.
  • the second end 32b is located on the intersection 30b side of the intersection 30a and the intersection 30b in the direction in which the straight line ⁇ extends. This makes it easier to increase the pressure receiving area of the second valve portion 33 .
  • the second groove 32 connected to the intersection 30a forms a continuous curve together with the first groove 30 between the intersections 30a and 30c.
  • the second groove 32 can reduce the time lag between when the first valve opening starts and when the second valve opening starts. With this configuration, it is possible to smoothly shift from the first valve opening to the second valve opening, and to expand the area of the exhaust port of the exhaust valve 29 more quickly.
  • a virtual circle centered on the bottom portion 15a and passing through all the intersections for an outer can having an outer diameter of 46 mm
  • the diameter may be, for example, 10-30 mm.
  • this virtual may be larger than the diameter of the imaginary circle passing through the intersection, eg 20-40 mm.
  • FIG. 1 A modification of the exhaust valve 29 used in the battery 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 1 A modification of the exhaust valve 29 used in the battery 10 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows an exhaust valve 39 in which the first groove, the second groove, and the number of intersections of the first valve portion are all four.
  • FIG. 4 shows an exhaust valve 59 in which the number of intersections of the first groove, the second groove, and the first valve portion is two.
  • both the exhaust valve 39 and the exhaust valve 59 are similarly exhaust valves in which the first valve portion and the second valve portion can be easily opened, and reliability as an exhaust valve can be enhanced.
  • a sample is prepared by omitting the electrode body, the upper insulating plate, the lower insulating plate, the positive electrode lead, and the negative electrode lead from the configuration of the battery described in FIG.
  • An exhaust valve shown in FIG. 2 is formed at the bottom of the outer can.
  • the diameter of an imaginary circle passing through three intersections in the first valve portion is 22 mm for an outer can made of a nickel-plated steel plate with an outer diameter of 46 mm, and the imaginary circle included in the second groove of the exhaust valve is 22 mm.
  • the diameter of the curved portion along the arc of the circle is 28.5 mm
  • the thickness of the portion where the exhaust valve is not formed at the bottom of the outer can is 0.7 mm
  • the depth of the first groove and the second groove was set to 0.6 mm.
  • a hole is formed in the side peripheral surface of the outer can of this sample, a tube is inserted into this hole, and nitrogen gas is filled from this hole at a constant rate of 0.02 MPa/s using a pressure applying device. Then, it was confirmed whether the exhaust valve operates when the inside of the sample reaches 1.7 MPa.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

本開示の蓄電装置は、電極体と、電極体を収容する外装缶とを備え、外装缶の底部には、排気弁が設けられ、排気弁は、曲線状の複数の第１溝と、複数の第１溝が交わって形成された環状の溝で囲われた領域である第１弁部と、第１弁部から外に延びた曲線状であり少なくとも一つの第２溝と、第１溝と第２溝に囲われて、第１弁部と隣接した第２弁部とを含み、複数の第１溝は、隣り合う第１溝が交わる複数の交点を有し、複数の交点は第１交点と、第１の交点と隣接した第２交点とを含み、少なくとも一つの第２溝は、第１交点に接続した第１端と、第１端より第２交点側に位置し、第１弁部から離れて位置する第２端とを有する。

Description

蓄電装置
　本開示は、排気弁が設けられた蓄電装置に関する。
　近年、電子機器の電源として蓄電装置が多くの分野で用いられている。特に、電気自動車や自転車、飛行機、船舶などの移動体の駆動用電源として蓄電装置が注目されており、蓄電装置のエネルギー密度の向上が強く求められている。蓄電装置のエネルギー密度が向上するにつれて、蓄電装置の安全性の向上についても要求が高まっている。蓄電装置が異常状態に陥った場合、蓄電装置内にガスが溜まり、蓄電装置内の圧力が高まっていく虞がある。特許文献１には、蓄蓄電装置内で溜まったガスを蓄電装置内の圧力が所定値を超えたときに排出する排気弁を蓄電装置に設けることが知られている。
特開２００６―３３８９７９号公報
　上記特許文献１に記載された排気弁を用いることにより、蓄電装置内のガスが排出され、異常状態の蓄電装置を安全に停止させることが可能となる。しかし、この排気弁について信頼性を高めるために更なる検討の余地がある。
　そこで、本開示では、より信頼性の高い蓄電装置を提供することを目的とする。
　本開示の一様態である蓄電装置は、第１電極と第２電極とを含む電極体と、電極群を収容する外装缶とを備え、外装缶の底部には、外装缶内の圧力が所定値を超えたときに開弁する排気弁が設けられ、排気弁は、曲線状の複数の第１溝と、複数の第１溝が交わって形成された環状の溝で囲われた領域である第１弁部と、第１弁部から外に延びた曲線状であり少なくとも一つの第２溝と、第１溝と第２溝に囲われて第１弁部と隣接した第２弁部とを含み、複数の第１溝は、隣り合う第１溝が交わる複数の交点を有し、複数の交点は第１の交点と、第１の交点と隣接した第２の交点とを含み、少なくとも一つの第２溝は、第１交点に接続した第１端と、第１端より第２交点側に位置し、第１弁部から離れて位置する第２端とを有する。
　本開示の蓄電装置により、蓄電装置の信頼性がさらに向上できる。
本開示の実施形態における蓄電装置の正面断面図である。 本開示の実施形態における蓄電装置の外装缶の下面図である。 本開示の実施形態における蓄電装置に用いられる排気弁の他の一例を示した下面図である。 本開示の実施形態における蓄電装置に用いられる排気弁の他の一例を示した下面図である。
　以下では、図面を参照しながら、本開示に係る円筒形電池の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、蓄電装置の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下の説明において、複数の実施形態、変形例が含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。また、下記説明で「第１、第２」という番号を付与する記載があった場合、それらの記載は構成要素間で番号に応じて順番や配置などを必ずしも限定するものではない。
　本開示の一様態である蓄電装置は、第１電極と第２電極とを含む電極体と、電極群を収容する外装缶とを備え、外装缶の底部には、外装缶内の圧力が所定値を超えたときに開弁する排気弁が設けられ、排気弁は、曲線状の複数の第１溝と、複数の第１溝が交わって形成された環状の溝で囲われた領域である第１弁部と、第１弁部から外に延びた曲線状であり少なくとも一つの第２溝と、第１溝と第２溝に囲われて第１弁部と隣接した第２弁部とを含み、複数の第１溝は、隣り合う第１溝が交わる複数の交点を有し、複数の交点は第１交点と、第１の交点と隣接した第２の交点とを含み、少なくとも一つの第２溝は、第１交点に接続した第１端と、第１端より第２交点側に位置し、第１弁部から離れて位置する第２端とを有する。
　本開示の蓄電装置は、この蓄電装置の排気弁は周囲を環状の溝で囲われることにより比較的低い圧力で開弁する第１弁部と、周囲の一部を溝で囲われておらず、第１弁部より高い圧力で作動する第２弁部とを備えている。この排気弁により、異常状態にある蓄電装置内のガス量が比較的少なく、蓄電装置内の圧力が通常時の蓄電装置よりは高いが著しく高くない状態では、第１弁部のみが開く。（以下、この開弁を「第１開弁」とも呼ぶ。）そして、異常状態にある蓄電装置内のガス量が急激に増えて、蓄電装置内の圧力が著しく高まった状態では、第１弁部だけでなく、第２弁部が開く。（以下、この開弁を「第２開弁」とも呼ぶ。）第２弁部も開くことにより、第２開弁では、第１開弁より開弁によって形成される排気口の面積が大きくなる。排気口の面積が増えることにより、第１開弁時より第２開弁時ではより多くのガスを放出することが可能となる。このように、第１弁部および第２弁部によって、異常状態にある蓄電装置の圧力に応じて適した排気口の面積で開弁し、効率的にガスを放出することが可能となる。そのため、蓄電装置が内部に溜まったガスにより破裂することなどをさらに抑制でき、蓄電装置として、さらに信頼性が高まる。
　＜本開示の排気弁の作動メカニズム＞
　以下に本開示の排気弁が開弁する際の挙動の一例を説明する。
　本開示の排気弁は、第１弁部により第１開弁が起こり、第１開弁の後、第２弁部により第２開弁が起こる。
　第１開弁では、まず、底部がその中心部分が最も突出するように膨れるよう変形するその際、排気弁では、第１弁部の交点にストレスが集中する。そして、第１弁部を囲う複数の交点のうち、所定の交点から破断し、（以下、この交点を「破断交点」とも呼ぶ。）この破断交点で交差する２つの第１溝において、破断交点側の一端から他端に向かって破断していく。その後、破断交点に近い第１溝から遠い第１溝の順で破断が進んでいく。そして最終的に全ての第１溝部が破断し、第１弁部が排気弁から分離してもよい。
　第２開弁では、第２弁部の第２溝において、第１端から第２端に向かって破断していく。第２端まで破断した第２弁部は、第２端が第１溝から離れて位置することにより、第２端側で外装缶の底部と接続した片持ち梁状態なる。第２弁部がこの状態になった後、最終的に第２弁部において底部と接続した第２端側の接続部分も蓄電装置から排出されるガスの勢いで破断し、第２弁部は底部から分離してもよい。
　＜本開示の排気弁の構成の詳細な説明＞
　以下に、本開示の排気弁の構成の詳細について説明していく。
　複数の第１溝はそれぞれ、底部の厚さ方向から見て、第１弁部の外に向かってに突出するよう曲がった曲線でもよい。この第１溝により、第１弁部の内に外装缶の底部の中心が位置する場合、第１溝が直線である第１弁部と比べて各第１溝において底部が膨れたときに加わる力が偏ることを抑制できる。また、底部の厚さ方向から見て、第１溝の形状が第１弁部の外に向かって突出するような曲線であることにより、隣り合う２つの第１溝が交わる交点において、交点の数が同じであり、第１溝がいずれも直線状の溝のみで構成された第１弁部と比べて隣り合う２つの第１溝と交点がなす角度を大きくしやすい。そのため、第１弁部では、交点付近における第１溝へガスによる機械的ストレスをより強く加えることができる。また、第１弁部において第１弁部が開く起点となる交点以外の交点では、上記ように交点での角度が大きくなり易いことによって、各交点を通過して破断が進行する際に、交点での破断に対する抵抗が小さくなり得る。
　少なくとも一つの第２溝は、第１弁部から遠ざかる方向に突出するよう曲がった曲線状に延びていてもよい。このような曲線形状により、第２溝が破断しやすくなる。また、第２溝の第１端と第２端をのうち、第２端は第１溝から離れて位置している。この構成により、第２溝が破断する際に、破断の起点を第１溝と接続した第１端側とすることができる。この第２溝は、排気弁に第２溝および第２弁部が複数設けられる場合、各第２溝の第２端は、他の第２溝とも離れて位置していることが好ましい。また、曲線状である第２溝において、一部に底部１５ａの中心を中心とした円周の一部（円弧）を含んでいてもよい。このとき、第２溝における円弧以外の部分は、上記円周の内側に位置する曲線であってもよい。このような第２溝は、円形の底部１５ａにおいて、この円弧部分を基準に位置合わせができるため、底部１５ａにおいて排気弁２９の位置合わせが容易になる。
　さらに、本開示の蓄電装置に用いられる排気弁では、第１交点と第２交点を結ぶ直線を直線αとし、第２溝において、直線αから最も遠い箇所を点Ｐとするとき、点Ｐは、第２端および前記第１端のうち、第１端に近く、第２端は、直線αと点Ｐのうち、直線α側に位置していてもよい。このとき、点Ｐが第１端側にあるとは、直線αが延びる方向において、点Ｐと第１端の距離が点Ｐと第２端との距離より小さいことである。また、第２端が直線α側にあるとは、直線αと垂直な方向において、第２端と直線αの距離が第２端と点Ｐの距離より小さいことである。この構成により、第２弁部において、受圧面積が大きくなる領域が第２端から遠くなり易くなる。この領域が第２端から遠ざかることにより、この領域が第２端に近い第２弁部と比べて、第２弁部がガスの圧力を受けたときに、この領域を力点とし、第２端側の接続部分を支点とし、第２溝および第２弁部の第２端側へ加わる機械的ストレスを高めることができる。そのため、第２弁部の開弁と第２弁部を底部から破断させやすくなる。また、点Ｐは、第１溝のうち、直線αから最も離れた箇所である点Ｑより、直線αが延びる方向において、第１交点側位置していることにより、第２弁部において、ガスによる力をより第２溝や第２端側の接続部分に加えやすくなる。
　本開示の蓄電装置の排気弁では、第２端は、第１交点および第２交点のうち、第２交点側に位置していてもよい。この構成により、第２端が第１交点に近い第２弁部より第２弁部の受圧面積が拡げやすくなるとともに、第２溝において直線αに最も遠い点Ｐを含む領域（受圧面積が大きい領域）と第２端との距離を遠ざけ易くなる。そのため、第２弁部の受圧面積が大きい領域を力点とし、第２端側の接続部分を支点として、第２溝や第２端側の接続部分への機械的ストレスを加え易くなり、第２溝を破断がしやすくなるとともに、第２弁部が底部から破断し易くなる。
　本開示の蓄電装置に用いられる排気弁では、第１交点で交わる２つの第１溝のうち、一方の第１溝と第２溝は連続した曲線状の溝を構成していてもよい。この構成により、第１溝と第２溝とで延びる方向が大きく異なる排気弁と比べて、第１開弁の後、第２開弁が始まるときに第１開弁開始から第２開弁開始までのタイムラグを短くすることができる。上記タイムラグが小さくなることにより、より柔軟に排気弁の排気口の面積を増加させることが可能となる。
　本開示の蓄電装置に用いられる排気弁では、複数の第１溝はいずれも、同じ形状であるとともに、同じ長さであり、少なくとも一つの第２溝は、複数の第２溝であり、複数の第２溝はいずれも、同じ形状であるとともに、同じ長さであってもよい。この排気弁により、第１弁部や第２弁部が蓄電装置内のガスにより圧力を受ける際に各第１溝どうしの間又は各第２溝のどうし間で加わる力のバラつきを抑制することができる。特に排気弁は、平面視したとき、回転対称性をもつよう第１弁部および第２弁部が構成されていると、回転対称性をもたない排気弁と比べて第１溝、第２溝へ加わる力が偏ることを抑制できる。
　第１弁部の複数の交点の数は、４つ以下であってもよく、３つや２つであってもよい。特に、第１弁部における交点を少なくすると、上記破断交点および破断交点で交差する２つの第１溝が破断した時、破断していない第１溝の数が少なくなり、第１弁部の破断し易くなる。
　なお、上記の説明において、本開示の排気弁において点Ｐを含む領域が第２弁部において受圧面積が最も大きい部分（第１溝と第２溝の距離が最大）であることを必ずしも意味するものではない。点Ｐの含む領域の近傍に位置する領域の受圧面積が最も大きくてもよい。
　図１は、本実施形態における蓄電装置の一例である電池１０の正面断面図である。電池１０は、電極体１４と、電解質（図示せず）と、電極体１４及び電解質を収容する有底円筒形状の外装缶１５と、外装缶１５の開口部を塞ぐ封口体１６とを備える。以下では、外装缶１５の軸方向に沿った方向を「縦方向」とし、封口体１６側を「上」、外装缶１５の底部側を「下」として説明する。また、外装缶１５の軸方向に垂直な方向を「横方向」とし、外装缶１５の径方向中心側を「内側」、径方向外側を「外側」として説明する。
　なお、本実施形態における蓄電装置は、電池の中でもリチウムイオン二次電池を例に説明を行う。しかしながら、本開示の蓄電装置は、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタであってもよい。
　電極体１４は、正極１１及び負極１２がセパレータ１３を介して巻回されてなる巻回型の構造を有する。電極体１４は、巻回型に限定されず、積層型でもよい。
　正極１１は、例えば、帯状の正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極合剤層とを有する。正極集電体には、例えば、アルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。正極合剤層は、少なくとも正極活物質を含み、導電剤、結着剤等を含んでもよい。正極活物質としては、Ｎｉ等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物等が例示できる。正極１１は、正極活物質等を溶剤に分散させた正極合剤スラリーを正極集電体の両面に塗布した後、正極合剤層を乾燥及び圧延することにより作製できる。
　負極１２は、例えば、帯状の負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極合剤層とを有する。負極集電体には、例えば、銅などの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。負極合剤層は、少なくとも負極活物質を含み、結着剤等を含んでもよい。負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、ケイ素系化合物等の金属化合物等が例示できる。負極１２は、負極活物質等を溶媒に分散させた負極合剤スラリーを負極集電体の両面に塗布した後、負極合剤層を乾燥及び圧延することにより作製できる。
　セパレータ１３としては、例えばイオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートを用いることができる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ１３の材質として、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂などを用いることができる。
　電極体１４の上下には、上部絶縁板１７及び下部絶縁板１８がそれぞれ配置されている。正極リード１９は上部絶縁板１７の貫通孔を通って上方に延び、封口体１６の底板であるフィルタ２２の下面に溶接されている。電池１０では、フィルタ２２と電気的に接続された封口体１６の天板であるキャップ２６が正極端子となる。他方、負極リード２０は下部絶縁板１８の貫通孔を通って、外装缶１５の底部１５ａ側に延び、底部１５ａ内面に溶接されて接合部を形成している。電池１０では、外装缶１５が負極端子となる。
　なお、正極１１、負極１２のうち少なくとも一方の電極板は、帯状の電極板の短手方向の一端に合剤層が形成されない未塗布部を形成し、この未塗布部が、対の電極板およびセパレータから電極体１４の巻回軸方向に突出するように上記電極板が巻回され、この突出した未塗布部が電極体１４の巻回軸方向の一端の端面を形成してもよい。この端面と導電性の集電板とを接合し、上記電極板から集電板へ集電する構成であってもよい。
　外装缶１５は、有底円筒形の金属製の容器である。外装缶１５の厚みは、例えば、０．２ｍｍ～１．０ｍｍである。外装缶１５は、底部及び底部の周縁に立設した側壁部を有する。外装缶１５の底部１５ａは、第１溝３０及び第２溝３２を有する。第１溝３０及び第２溝３２は、後述するように、異常時に電池１０の内圧が上昇すると、破断し、破断した部位からガスが排出される。外装缶１５の側壁部には、溝部２１が形成されている。溝部２１は、下側から封口体１６を支持する。溝部２１は、外装缶１５の周方向に沿って環状に形成されることが好ましい。なお、外装缶１５を構成する金属は、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレスやこれら金属の合金などが挙げられる。特に外装缶１５が負極端子となる場合は、鉄缶の内表面をニッケルめっきしたものや銅缶などが好ましい。しかし、外装缶１５はこの材料に限定されない。
　外装缶１５の上部の開口部は、ガスケット２７を介して封口体１６で塞がれており、電池１０の内部の密閉性が確保されている。封口体１６は、電極体１４側から順に積層された、フィルタ２２、下弁体２３、絶縁部材２４、上弁体２５、及びキャップ２６を有する。封口体１６を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２４を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２３と上弁体２５とは各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２４が介在している。異常時に電池１０の内圧が上昇すると、例えば、下弁体２３が破断し、これにより上弁体２５がキャップ２６側に膨れて下弁体２３から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２５が破断し、キャップ２６の開口部２６ａからガスが排出される。
　外装缶１５には、電極体１４以外に電解質が収容されている。電解質として、例えば水溶液系の電解質及び非水電解質などを用いることができるが、非水電解質を用いることが好ましい。非水電解質の非水溶媒（有機溶媒）としては、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、ケトン類、エステル類等が例示できる。これらの溶媒は２種以上を混合して用いることができる。２種以上の溶媒を混合して用いる場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒を用いることが好ましい。環状カーボネートとしては、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）等を用いることができる。鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等を用いることができる。エステル類として、酢酸メチル（ＭＡ）及びプロピオン酸メチル（ＭＰ）等の炭酸エステルを用いることが好ましい。非水溶媒は、これら溶媒の水素原子の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。ハロゲン置換体として、例えば、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）及びフルオロプロピオン酸メチル（ＦＭＰ）等を用いることが好ましい。
　非水電解質の電解質塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド等及びこれらの混合物を用いることができる。非水溶媒に対する電解質塩の溶解量は、例えば０．５ｍｏｌ／Ｌ～２．０ｍｏｌ／Ｌである。また、さらにビニレンカーボネート（ＶＣ）やプロパンスルトン系添加剤を添加してもよい。
　以下、図２を用いて本実施形態の排気弁２９を説明する。
　図２は本実施形態の電池１０に用いられる外装缶１５の底部１５ａを図示した下面図である。
　図２のように外装缶１５の底部１５ａには、排気弁２９が形成されている。排気弁２９は複数の曲線状の第１溝３０と、底部１５ａにおいて、複数の第１溝３０が交差して形成された環状の溝に囲われた第１弁部３１と、第１弁部３１から外に延びた曲線状である少なくとも一つの第２溝３２と、第１溝３０と第２溝３２に囲われた第２弁部３３とを含んでいる。電池１０では３つの第１溝３０とこれら第１弁部３１は隣り合う第１溝３０が交差した交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有する。
　第１弁部３１は、その中心が底部１５ａの中心と一致するように配置されている。複数の第１溝３０はそれぞれ、第１弁部３１の外に向かって突出するよう弓なりに曲がった曲線で構成されている。第１溝３０がこのような曲線形状であることにより、第１溝が直線のみから構成された第１弁部と比べて、交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおける隣り合う２つの第１溝と各交点とのなす内角の角度を大きくできる。これにより、交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃでの第１溝３０へのストレスを高め、第１弁部３１による第１開弁を容易にする。
　第１溝３０を構成する曲線は、例えば、１つの交点を中心とし、残り２つの交点を通る仮想の円の円周のうち、上記残り２つの交点の間に位置する円弧に沿う曲線であってもよい。
　また、第１弁部３１において３つの交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃが設けられている。この構成により、３つの交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃのうち一つの交点が破断交点となった場合、この破断交点と接続した２つの第１溝３０が破断した後、破断していない第１溝３０は１つとなる。そのため、最初の２つの第１溝が破断した後、破断を要する第１溝が少ないため、第１弁部３１の分離を容易にする。
　また、第１溝３０はそれぞれ同じ形状かつ同じ長さである。このような寸法・形状により、各第１溝３０へより均等にガスによる力を加えることができる。また交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃは同じ円周Ｃ１上に位置するよう配置されていてもよい。なお、図２のように、第１弁部３１の中心に底部１５ａにおける負極リード２０と接合した接合部１５ｂが形成されていてもよい。
　電池１０では、第２溝３２は、３つ形成されており、それぞれの第２溝３２が交点３０ａ、３０ｂ、３０ｃと接続する第１端３２ａと、第１弁部３１と離れて位置する第２端３２ｂとを有する。第２端３２ｂは、第２弁部３３において、底部１５ａとの接続部分として機能する。各第２溝３２は、第１弁部３１の外に向かって突出するよう弓なりに曲がった曲線となるように延びている。３つの第２溝３２において、交点３０ａと接続した第２溝３２が、交点３０ａと交点３０ｂの間の第１溝３０と第２弁部３３を構成し、交点３０ｂと接続した第２溝３２が、交点３０ｂと交点３０ｃの間の第１溝３０と第２弁部３３を構成し、交点３０ｃと接続した第２溝３２が、交点３０ｃと交点３０ａの間の第１溝３０と第２弁部３３を構成している。
　以下、第２溝３２の詳細について、図２において交点３０ａに接続した第２溝３２を用いて説明する。以下で説明した内容は、他の交点に接続した第２溝３２にも適用できる。
　交点３０ａと交点３０ｂを結ぶ直線を直線αとし、第２溝３２において直線αから最も遠い箇所を点Ｐとするとき、第２溝３２において、点Ｐは交点３０ａと交点３０ｂのうち交点３０ａ側に位置している。点Ｐがこのような位置にあることにより、第２弁部３３において底部１５ａとの接続部分である第２端３２ｂ側との距離がより遠くなり易くなる。ここで第２弁部３３において点Ｐを含む部分が受圧面積を最も大きくしやすい領域である。この点Ｐを含む領域が第２端３２ｂから遠ざかることにより、第２端側に位置する第２弁部と比べて第２弁部３３においてガスから最も大きな力を受ける部分が接続部分から遠ざかることになり、接続部分を支点とし、ガスから最も大きな力を受ける部分を力点として、第２溝３２や接続部分へ力を加え易くなる。この構成により、第２開弁が容易になる。なお、点Ｐは、図２のように第２溝３２において直線αと平行な直線βと接する点とも言える。
　さらに、交点３０ａと交点３０ｂの間にある第１溝３０において、直線αと最も離れた箇所を点Ｑとしたとき、直線αが延びる方向において、点Ｑより交点３０ａに近いことにより、第２弁部３３において、点Ｐを含む受圧部分の面積をさらに大きくし易い。
　また、第２端３２ｂは直線αと垂直な方向において、点Ｐと直線αのうち直線α側に位置していることにより、第２弁部３３と底部１５ａの接続部分の幅を狭くし易くなる。そのため、第２弁部３３を底部１５ａから分離し易くなる。
　第２端３２ｂは、直線αが延びる方向において、交点３０ａと交点３０ｂのうち、交点３０ｂ側に位置していることにより、第２端３２ｂが交点３０ａ側に位置する第２弁部と比べて第２弁部３３の受圧面積を大きくし易くなる。
　また、交点３０ａと接続した第２溝３２は、交点３０ａと交点３０ｃの間にある第１溝３０とともに連続した曲線を構成している。この構成により第２溝３２は第１開弁が開始する時と第２開弁を開始する時の間のタイムラグを小さくすることができる。この構成により円滑に第１開弁から第２開弁へ移行し、より迅速に排気弁２９の排気口の面積を拡げることができる。
　なお、排気弁２９では、第１弁部３１の中心と底部１５ａの中心が一致する場合、例えば外径４６ｍｍの外装缶に対して、底部１５ａを中心とし、全ての交点を通る仮想の円の直径は、例えば１０～３０ｍｍであってもよい。
　また、第２溝３２が底部１５ａの中心を中心とした仮想の円の円周に沿う円弧を含み、第２溝において、この円弧を除く部分が同仮想の円の内側にある場合、この仮想の円の直径は上記交点を通る仮想の円の直径より大きく、例えば２０～４０ｍｍであってもよい。
　図３、図４に基づき、電池１０に用いられる排気弁２９の変形例について説明する。
　図３は、第１溝、第２溝、および第１弁部の交点の数がいずれも４つである排気弁３９である。図４は、第１溝、第２溝、および第１弁部の交点の数がいずれも２つである排気弁５９である。図３、図４のように、排気弁３９も、排気弁５９も同様に第１弁部および第２弁部の開弁が容易な排気弁であり、排気弁として信頼性を高め得る。
　以下に本実施形態の排気弁２９を用いて性能評価を行ったその内容を説明する。
　＜性能評価試験＞
　図１で説明した電池の構成をうち電極体、上部絶縁板、下部絶縁板、正極リード、負極リードを除いたサンプルを用意する。外装缶の底部には図２で図示された排気弁が形成されている。なおサンプルでは、外径が４６ｍｍのニッケルめっき鋼板からなる外装缶に対して、第１弁部における３つの交点を通る仮想の円の直径が２２ｍｍであり、排気弁の第２溝に含まれる仮想の円の円弧に沿う曲線部分の直径が、２８．５ｍｍであり、外装缶の底部の排気弁が形成されていない部分の厚みが０．７ｍｍであり、第１溝、第２溝の深さを０．６ｍｍとした。
　このサンプルの外装缶の側周面に孔を形成し、この孔にチューブを挿入して圧力印加装置を用いてこの孔から窒素ガスを０．０２ＭＰａ／ｓの一定速度で充填する。そして、サンプル内が１．７ＭＰａに達したときに排気弁が作動するか確認をした。
　上記試験を行った結果、サンプルの排気弁では、サンプル内が１．７ＭＰａに達したときに第１開弁および第２開弁が行われたことを確認できた。サンプルにおいて、排気弁以外の箇所からの破裂することなどを回避できていることを確認できた。また、第１開弁時に第１弁部はサンプルから分離した。
　上記試験より、本開示の蓄電装置に用いられる排気弁は、より信頼性が改善されていることを確認することができた。
１０　電池（蓄電装置）
１１　正極
１２　負極
１３　セパレータ
１４　電極体
１５　外装缶
１５ａ　底部
１５ｂ　接合部
１６　封口体
１７　上部絶縁板
１８　下部絶縁板
１９　正極リード
２０　負極リード
２１　溝部
２２　フィルタ
２３　下弁体
２４　絶縁部材
２５　上弁体
２６　キャップ
２６ａ　開口部
２７　ガスケット
２９、３９、５９　排気弁
３０　第１溝
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ　交点
３１　第１弁部
３２　第２溝
３２ａ　第１端
３２ｂ　第２端
３３　第２弁部

Claims (6)

  1. 第１電極と第２電極とを含む電極体と、前記電極体を収容する外装缶とを備え、前記外装缶の底部には、前記外装缶内の圧力が所定値を超えたときに開弁する排気弁が設けられ、前記排気弁は、曲線状の複数の第１溝と、前記複数の第１溝が交わって形成された環状の溝で囲われた領域である第１弁部と、前記第１弁部から外に延びた曲線状であり少なくとも一つの第２溝と、前記第１溝と前記第２溝に囲われて、前記第１弁部と隣接した第２弁部とを含み、前記複数の第１溝は、隣り合う第１溝が交わる複数の交点を有し、前記複数の交点は第１交点と、前記第１の交点と隣接した第２交点とを含み、前記少なくとも一つの第２溝は、前記第１交点に接続した第１端と、前記第１端より第２交点側に位置し、前記第１弁部から離れて位置する第２端とを有する、蓄電装置。
  2. 前記第１交点と前記第２交点を結ぶ直線を直線αとし、前記第２溝において、前記直線αから最も遠い箇所を点Ｐとするとき、前記点Ｐは、前記第２端および前記第１端のうち、前記第１端に近く、前記第２端は、前記直線αと前記点Ｐのうち、前記直線α側に位置する、請求項１に記載の蓄電装置。
  3. 前記第２端は、前記第１交点および前記第２交点のうち、第２交点側に位置する、請求項１に記載の蓄電装置。
  4. 前記第１交点で交わる２つの第１溝のうち、一方の第１溝と前記第２溝は連続した曲線状の溝を構成する、請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
  5. 前記少なくとも一つの第２溝は、複数の第２溝であり、前記複数の交点の数と前記複数の第２溝の数は等しい、請求項１～３のいずれかに記載の蓄電装置。
  6. 前記複数の第１溝はいずれも、同じ形状であるとともに、同じ長さであり、前記少なくとも一つの第２溝は、複数の第２溝であり、前記複数の第２溝はいずれも、同じ形状であるとともに、同じ長さである、請求項１～５のいずれかに記載の蓄電装置。
PCT/JP2023/002129 2022-01-31 2023-01-24 蓄電装置 WO2023145736A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380019057.3A CN118648173A (zh) 2022-01-31 2023-01-24 蓄电装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-012721 2022-01-31
JP2022012721 2022-01-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023145736A1 true WO2023145736A1 (ja) 2023-08-03

Family

ID=87471970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/002129 WO2023145736A1 (ja) 2022-01-31 2023-01-24 蓄電装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN118648173A (ja)
WO (1) WO2023145736A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006338979A (ja) 2005-06-01 2006-12-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 円柱状リチウム二次電池
WO2010100731A1 (ja) * 2009-03-04 2010-09-10 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法
JP2015149161A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び安全弁
JP2019153388A (ja) * 2018-02-28 2019-09-12 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
CN112382826A (zh) * 2021-01-15 2021-02-19 蜂巢能源科技有限公司 用于电芯的防爆阀、电芯及电池模组
JP2021136194A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 愛三工業株式会社 密閉型蓄電装置の防爆弁

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006338979A (ja) 2005-06-01 2006-12-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 円柱状リチウム二次電池
WO2010100731A1 (ja) * 2009-03-04 2010-09-10 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池及び密閉型電池の製造方法
JP2015149161A (ja) * 2014-02-05 2015-08-20 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び安全弁
JP2019153388A (ja) * 2018-02-28 2019-09-12 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP2021136194A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 愛三工業株式会社 密閉型蓄電装置の防爆弁
CN112382826A (zh) * 2021-01-15 2021-02-19 蜂巢能源科技有限公司 用于电芯的防爆阀、电芯及电池模组

Also Published As

Publication number Publication date
CN118648173A (zh) 2024-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107431178B (zh) 圆筒形电池
US10224533B2 (en) Secondary battery comprising current interrupt device
US10461304B2 (en) Cylindrical battery
JP2019192646A (ja) 電池及び電池パック
WO2009150912A1 (ja) 電池
WO2014119308A1 (ja) 密閉型電池
JP7320165B2 (ja) 二次電池
US11417874B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2019163440A1 (ja) 非水電解質二次電池
JP2018125109A (ja) 二次電池および組電池
JP2001035466A (ja) 非水系二次電池
WO2023145736A1 (ja) 蓄電装置
EP4203091A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2019153388A (ja) 非水電解質二次電池
JP2001266812A (ja) 非水系二次電池
JPH06187959A (ja) 非水電解液電池
WO2022196451A1 (ja) 密閉型電池、およびこれを使用した電池パック
US20240313305A1 (en) Cylindrical battery
US20240055719A1 (en) Sealed battery
EP4421952A1 (en) Cylindrical battery
WO2019216267A1 (ja) 非水電解質二次電池
JPH06196138A (ja) 非水電解液電池
CN115715442A (zh) 非水电解质二次电池用间隔件及非水电解质二次电池
JP2014041799A (ja) 非水電解液二次電池
JP2013137941A (ja) 円筒形リチウムイオン二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23746947

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023576922

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202447063646

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023746947

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023746947

Country of ref document: EP

Effective date: 20240902