WO2024004627A1 - 密閉電池 - Google Patents

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WO2024004627A1
WO2024004627A1 PCT/JP2023/021875 JP2023021875W WO2024004627A1 WO 2024004627 A1 WO2024004627 A1 WO 2024004627A1 JP 2023021875 W JP2023021875 W JP 2023021875W WO 2024004627 A1 WO2024004627 A1 WO 2024004627A1
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exhaust valve
sealed battery
thermal conductivity
thickness direction
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PCT/JP2023/021875
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嵩広 野上
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パナソニックエナジー株式会社
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Definitions

  • Patent Document 1 discloses a cylindrical battery in which an annular thin-walled portion is formed at the bottom of an outer can and an exhaust valve is provided, and the ratio of the area of the exhaust valve to the area of the bottom is 10% or more. There is.
  • a sealed battery that is another aspect of the present disclosure includes a bottomed cylindrical outer can having an opening, a sealing body that closes the opening, and a wound electrode body housed in the outer can.
  • exhaust valves are provided on both the bottom of the outer can and the sealing body, and the one with the larger area is the first exhaust valve and the one with the smaller area is the second exhaust valve, the electrode body Of both ends in the direction of the winding axis at the outermost circumferential end, the one closer to the first exhaust valve is fixed by a first fixing member, the one closer to the second exhaust valve is fixed by a second fixing member, and the first fixing member is fixed.
  • the value obtained by dividing the thermal conductivity in the thickness direction of the member by the volume of the first fixing member is smaller than the value obtained by dividing the thermal conductivity in the thickness direction of the second fixing member by the volume of the second fixing member. do.
  • bursting of the side wall portion of the outer can be suppressed.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery that is an example of an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrode body included in the cylindrical battery shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery that is another example of the embodiment. 3 is a perspective view of an electrode body included in the cylindrical battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery that is an example of an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrode body included in the cylindrical battery shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery that is another example of the embodiment. 3 is a perspective view of an electrode body included in the cylindrical battery shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery that is an example of an embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrode body included in the cylindrical battery shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an axial
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery 10.
  • the sealing body 30 side (the opening side of the outer can 20) is the upper side
  • the bottom 20A side of the outer can 20 is the lower side.
  • the cylindrical battery 10 includes a bottomed cylindrical outer can 20 having an opening at the top, a sealing body 30 that closes the opening, and a wound electrode body 14.
  • the electrode body 14 is housed in the outer can 20 such that the winding axis is substantially parallel to the vertical direction of the outer can 20.
  • the electrode body 14 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13, and has a structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are spirally wound with the separator 13 in between.
  • the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the separator 13 are all formed in a band shape, and are wound spirally around a winding core disposed along the winding axis, so that they alternate in the radial direction of the electrode body 14. It will be in a stacked state.
  • the positive electrode 11 includes, for example, a positive electrode core and a positive electrode mixture layer formed on at least one surface of the core.
  • a metal foil such as aluminum or an aluminum alloy that is stable in the potential range of the positive electrode 11, a film with the metal disposed on the surface, or the like can be used.
  • the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material, a conductive agent such as acetylene black, and a binder such as polyvinylidene fluoride, and is preferably formed on both sides of the positive electrode core.
  • a lithium transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material.
  • the positive electrode 11 is made by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, etc. onto a positive electrode core, drying the coating film, and then rolling the coating film to form a positive electrode mixture layer. It can be manufactured by forming it on both sides of the core.
  • the negative electrode 12 includes, for example, a negative electrode core and a negative electrode mixture layer formed on at least one surface of the core.
  • a metal foil such as copper or copper alloy that is stable in the potential range of the negative electrode 12, a film with the metal disposed on the surface, or the like can be used.
  • the negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material and a binder such as styrene-butadiene rubber (SBR), and is preferably formed on both sides of the negative electrode core.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • graphite, a silicon-containing compound, or the like is used as the negative electrode active material.
  • a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, etc. is applied onto a negative electrode core, the coating film is dried, and then the coating film is rolled to form a negative electrode mixture layer on both sides of the core. It can be manufactured by forming.
  • the cylindrical battery 10 has insulating plates 15 and 16 placed above and below the electrode body 14, respectively.
  • the positive electrode lead 17 connected to the positive electrode 11 extends to the sealing body 30 side through the through hole of the insulating plate 15, and the negative electrode lead 18 connected to the negative electrode 12 passes through the outside of the insulating plate 16. and extends toward the bottom 20A of the outer can 20.
  • the positive electrode lead 17 is connected to the bottom surface of the terminal portion 32 of the sealing body 30 by welding or the like, and the sealing body 30 becomes a positive electrode external terminal.
  • the negative electrode lead 18 is connected to the inner surface of the bottom 20A of the outer can 20 by welding or the like, and the outer can 20 serves as a negative external terminal.
  • the outer can 20 is a cylindrical metal container with a bottom and includes a bottom portion 20A and a side wall portion 20B.
  • the bottom portion 20A has a disk shape
  • the side wall portion 20B is formed in a cylindrical shape along the outer peripheral edge of the bottom portion 20A.
  • the grooved portion 20C is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 20, with a portion of the side wall portion 20B protruding inward near the opening of the outer can 20.
  • the caulking portion 20D is formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 20 at the open end.
  • the outer can 20 houses an electrolyte in addition to the electrode body 14.
  • a non-aqueous electrolyte is used as the electrolyte.
  • the non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the non-aqueous solvent esters, ethers, nitriles, amides, mixed solvents of two or more of these, and the like can be used.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product in which at least a portion of hydrogen in these solvents is replaced with a halogen atom such as fluorine.
  • the sealing body 30 is caulked and fixed to the opening of the outer can 20 via the gasket 21. Specifically, the sealing body 30 is supported by the grooved portion 20C of the outer can 20 and fixed by caulking by the caulking portion 20D of the outer can 20.
  • the sealing body 30 is formed into a substantially disk shape in a plan view, and is produced, for example, by pressing a plate material of aluminum or an aluminum alloy.
  • the sealing body 30 functions as an exhaust valve that exhausts gas inside the cylindrical battery 10 when the internal pressure of the cylindrical battery 10 increases when the cylindrical battery 10 is abnormal.
  • the sealing body 30 includes a flange portion 31 caulked and fixed to the opening of the outer can 20, a terminal portion 32 formed radially inward than the flange portion 31, and a thin wall connecting the flange portion 31 and the terminal portion 32. 33.
  • the flange portion 31 is a portion that is supported by the grooved portion 20C of the outer can 20 and fixed by caulking by the caulking portion 20D of the outer can 20.
  • the flange portion 31 is formed in an annular shape.
  • the outer end 33B of the thin wall portion 33 is connected to the upper part of the inner circumferential surface of the flange portion 31.
  • the terminal portion 32 is a portion to which the positive electrode lead 17 is joined, and serves as a positive internal terminal.
  • a lead plate can be joined to the upper surface of the terminal portion 32 in order to connect the cylindrical batteries 10 to each other when the plurality of cylindrical batteries 10 are configured as a battery pack.
  • the terminal portion 32 is formed into a substantially disk shape.
  • the inner end portion 33A of the thin wall portion 33 is connected to the lower portion of the outer peripheral surface of the terminal portion 32.
  • the thin wall portion 33 is a portion that connects the terminal portion 32 and the flange portion 31 as described above.
  • the thin portion 33 is formed in an annular shape.
  • the thin portion 33 is formed so as to slope upward from the inside in the radial direction of the sealing body 30 toward the outside. Further, the thin portion is formed to taper from the inside to the outside in the radial direction of the sealing body.
  • the thin portion 33 is formed such that the thickness (length in the vertical direction) of the outer end portion 33B is smaller than the inner end portion 33A, and the thickness of the outer end portion 33B is the minimum.
  • the thin wall portion 33 is a portion that breaks when the internal pressure of the cylindrical battery 10 increases.
  • the sealing body 30 is pressed upward by the pressure of the gas, and the thin wall portion 33 changes from a state in which it is inclined upward from the inside in the radial direction to the outside to a state in which it is inclined downward.
  • the outer end 33B of the thin wall portion 33 is reversed, and a gas outlet is formed.
  • FIG. 2 is a perspective view of the electrode body 14.
  • the electrode body 14 has a wound structure in which the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are spirally wound with the separator 13 in between.
  • the positive electrode lead 17 extends in the axial direction from a substantially middle position in the radial direction of the electrode body 14 at the upper end of the electrode body 14 .
  • the negative electrode lead 18 extends in the axial direction from a radially outer position of the electrode body 14 at the lower end of the electrode body 14 .
  • the upper and lower ends of the outermost peripheral end 14A of the electrode body 14 are connected to a first fixing member 40 and a second fixing member 42 (hereinafter, the first fixing member 40 and the second fixing member 42 are collectively referred to as fixing members 40 and 42). ) is fixed.
  • the separator 13 is exposed at the outermost periphery of the electrode body 14, and the outermost periphery end 14A is the end of the separator 13 on the winding end side.
  • the negative electrode 12 may be exposed at the outermost periphery of the electrode body 14.
  • the fixing members 40 and 42 are members for fixing the outermost peripheral end 14A to the electrode body 14, and are attached so as to cover at least a portion of the outermost peripheral end 14A.
  • the length of the fixing members 40, 42 is approximately the same as the circumferential length (length for one circumference) of the outermost peripheral surface of the electrode body 14, and one end of the fixing members 40, 42 in the longitudinal direction The other end is in contact with the other end.
  • the length of the fixing members 40, 42 may be made shorter than the length of the outermost circumference of the electrode body 14 so that one end of the fixing members 40, 42 in the longitudinal direction does not overlap with the other end, or The lengths of the members 40, 42 may be made longer than the length of the outermost circumference of the electrode body 14, so that one end of the fixing members 40, 42 in the longitudinal direction overlaps with the other end.
  • the width of each of the fixing members 40 and 42 is, for example, 25% or less of the height of the electrode body 14 in the axial direction.
  • the lower limit of the width of each of the fixing members 40 and 42 is preferably 3%, more preferably 5%, of the axial height of the electrode body 14.
  • the width of each of the fixing members 40, 42 is, for example, 3 mm to 30 mm, and may be 5 mm to 15 mm.
  • the thickness of the fixing members 40 and 42 is, for example, 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, and may be 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the fixing members 40 and 42 are, for example, adhesive tapes having a base layer and an adhesive layer.
  • the base material layer can be selected as appropriate from the viewpoint of strength, resistance to electrolyte, workability, cost, etc., and for example, PP (polypropylene), PI (polyimide), PET (polyethylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), etc. Can be used.
  • the adhesive layer is preferably made of a resin that has adhesive properties at room temperature, and for example, acrylic resin or rubber resin can be used.
  • an exhaust valve is provided in the bottom part 20A of the outer can 20 and the closure body 30. That is, of both ends in the winding axis direction of the outermost peripheral end 14A of the electrode body 14, the one closer to the exhaust valve is fixed by the first fixing member 40, and the one farther from the exhaust valve is fixed by the second fixing member 42. Fixed.
  • the thermal conductivity and thickness of the first fixing member 40 and the second fixing member 42 in the thickness direction are (thermal conductivity of the first fixing member 40)/(volume of the first fixing member 40) ⁇ (second fixing member 42). The relationship of (thermal conductivity)/(volume of the second fixing member 42) is satisfied. Thereby, bursting of the side wall portion 20B of the outer can 20 can be suppressed.
  • the thickness of the first fixing member 40 which fixes the one closer to the exhaust valve, is equal to the thickness of the second fixing member 42, which fixes the one farther from the exhaust valve. It may be larger than the thickness. That is, the thicknesses of the first fixing member 40 and the second fixing member 42 may satisfy the relationship (thickness of the first fixing member 40)>(thickness of the second fixing member 42). For example, 1.1 ⁇ (thickness of first fixing member 40)/(thickness of second fixing member 42) ⁇ 2.
  • the area of the first fixing member 40 that fixes the one closer to the exhaust valve is the area of the second fixing member that fixes the one farther from the exhaust valve. May be larger than . That is, the areas of the first fixing member 40 and the second fixing member 42 may satisfy the relationship (area of the first fixing member 40)>(area of the second fixing member 42). For example, 1.1 ⁇ (area of first fixing member 40)/(area of second fixing member 42) ⁇ 3.
  • the thermal conductivity in the thickness direction of the first fixing member 40 that fixes the one closer to the exhaust valve among both ends in the winding axis direction of the outermost peripheral end 14A of the electrode body 14 is higher than that of the first fixing member 40 that fixes the one far from the exhaust valve. 2 may be lower than the thermal conductivity in the thickness direction of the fixing member 42. That is, the thermal conductivity of the first fixing member 40 and the second fixing member may satisfy the relationship (thermal conductivity of the first fixing member 40) ⁇ (thermal conductivity of the second fixing member 42).
  • PI may be used as the base material layer of the first fixing member 40
  • PP may be used as the base material layer of the second fixing member 42.
  • a cylindrical battery 10x which is another example of the embodiment, will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the same reference number as 1st Embodiment is attached
  • descriptions of the same effects and modifications as those of the first embodiment will be omitted.
  • FIG. 3 is an axial cross-sectional view of a cylindrical battery 10x that is another example of the embodiment.
  • the cylindrical battery 10x has a groove 50 in the bottom 20A of the outer can 20.
  • the groove 50 breaks, and gas is discharged from the broken part. That is, in the cylindrical battery 10x, exhaust valves are provided on both the bottom 20A of the outer can 20 and the sealing body 30.
  • the groove 50 is, for example, formed in an annular shape along the circumferential direction of the outer can 20.
  • the depth of the groove 50 is, for example, 0.3 to 0.7 times the thickness of the bottom portion 20A other than the groove 50.
  • the winding axis direction of the outermost peripheral end 14A of the electrode body 14x Of both ends the end closer to the first exhaust valve is fixed by a first fixing member 40, and the end closer to the second exhaust valve is fixed by a second fixing member 42.
  • the value obtained by dividing the thermal conductivity in the thickness direction of the first fixing member 40 by the volume of the first fixing member 40 is the value obtained by dividing the thermal conductivity in the thickness direction of the second fixing member 42 by the volume of the second fixing member 42.
  • the bottom 20A of the outer can 20 is provided with a first exhaust valve
  • the sealing body 30 is provided with a second exhaust valve.
  • the thermal conductivity and volume of the first fixing member 40 and the second fixing member 42 in the thickness direction are (thermal conductivity of the first fixing member 40)/(volume of the first fixing member 40) ⁇ (second fixing member 42).
  • the relationship of (thermal conductivity)/(volume of the second fixing member 42) is satisfied.
  • thermal runaway is caused on the side closer to the first exhaust valve. In this way, thermal runaway can be controlled so that the starting point of ignition is near the first exhaust valve, which has a large area, so that the generated gas is less likely to accumulate in the exterior can 20, and horizontal tearing can be suppressed.
  • the thickness of the first fixing member 40 that fixes the one closer to the first exhaust valve is equal to the thickness of the second fixing member 40 that fixes the one closer to the second exhaust valve. It may be larger than the thickness of the fixing member 42. That is, the thicknesses of the first fixing member 40 and the second fixing member 42 may satisfy the relationship (thickness of the first fixing member 40)>(thickness of the second fixing member 42). For example, 1.1 ⁇ (thickness of first fixing member 40)/(thickness of second fixing member 42) ⁇ 2.
  • the area of the first fixing member 40 that fixes the one closer to the first exhaust valve is larger than the area of the first fixing member 40 that fixes the one closer to the second exhaust valve side.
  • the area of the second fixing member 42 may be larger than that of the second fixing member 42 . That is, the areas of the first fixing member 40 and the second fixing member 42 may satisfy the relationship (area of the first fixing member 40)>(area of the second fixing member 42). For example, 1.1 ⁇ (area of first fixing member 40)/(area of second fixing member 42) ⁇ 3.
  • the thermal conductivity in the thickness direction of the first fixing member 40 that fixes the one closer to the first exhaust valve among both ends in the winding axis direction of the outermost peripheral end 14A of the electrode body 14x is that of the one closer to the second exhaust valve. It may be lower than the thermal conductivity in the thickness direction of the second fixing member 42 for fixing. That is, the thermal conductivity in the thickness direction of the first fixing member 40 and the second fixing member satisfies the relationship (thermal conductivity of the first fixing member 40) ⁇ (thermal conductivity of the second fixing member 42). good.
  • PP may be used as the base material layer of the second fixing member 42
  • PI may be used as the base material layer of the first fixing member 40.
  • the present disclosure is not limited to the second embodiment described above.
  • the area of the exhaust valve provided on the bottom portion 20A may be smaller than the area of the exhaust valve provided on the sealing body 30.
  • the exhaust valve provided on the bottom portion 20A becomes the second exhaust valve
  • the exhaust valve provided on the sealing body 30 becomes the first exhaust valve.
  • the first fixing member 40 is arranged on the upper side of the electrode body 14x
  • the second fixing member 42 is arranged on the lower side of the electrode body 14x.
  • bursting of the side wall portion of the outer can be suppressed.
  • Configuration 2 The sealed battery according to configuration 1, wherein the first fixing member has a thickness greater than the second fixing member.
  • Configuration 3 The sealed battery according to configuration 1 or 2, wherein the area of the first fixing member is larger than the area of the second fixing member.
  • Configuration 4 The sealed battery according to any one of configurations 1 to 3, wherein the first fixing member has a lower thermal conductivity in the thickness direction than the second fixing member in the thickness direction.
  • a sealed battery comprising a bottomed cylindrical outer can having an opening, a sealing body that closes the opening, and a wound electrode body housed in the outer can,
  • exhaust valves are provided on both the bottom of the outer can and the sealing body, and among the exhaust valves, the one with a larger area is designated as a first exhaust valve, and the one with a smaller area is designated as a second exhaust valve, Of both ends of the outermost peripheral end of the electrode body in the direction of the winding axis, the one closer to the first exhaust valve is fixed by a first fixing member, and the one closer to the second exhaust valve is fixed by a second fixing member.
  • Configuration 6 The sealed battery according to configuration 5, wherein the first fixing member has a thickness greater than the second fixing member.
  • Configuration 7 The sealed battery according to configuration 5 or 6, wherein the area of the first fixing member is larger than the area of the second fixing member.
  • Configuration 8 8. The sealed battery according to any one of configurations 5 to 7, wherein the first fixing member has a lower thermal conductivity in the thickness direction than the second fixing member in the thickness direction.

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Abstract

外装缶の側壁部の破裂を抑制できる密閉電池を提供する。本開示の一態様である密閉電池は、開口部を有する有底筒状の外装缶と、開口部を塞ぐ封口体と、外装缶に収容された巻回型の電極体とを有し、外装缶の底部、及び封口体のいずれか一方に排気弁が設けられ、電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、排気弁から遠い方が第２固定部材で固定されており、第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を第１固定部材の体積で除した値は、第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を第２固定部材の体積で除した値よりも小さい。

Description

密閉電池
　本開示は、密閉電池に関する。
　近年、密閉電池を複数備えた電池モジュールが車載用バッテリなどに使用されており、密閉電池１つの安全性に加えて、モジュールとしての安全性も極めて重要になっている。一般的に、密閉電池の外装缶の底部及び封口体の少なくとも一方には、異常発熱等で電池の内圧が上昇した場合に電池内部に発生したガスを排出させる排気弁が設けられている。例えば、特許文献１には、外装缶の底部に環状の薄肉部を形成して排気弁を設け、当該底部の面積に対する排気弁の面積の割合を１０％以上とした円筒形電池が開示されている。
国際公開第２０１４／０４５５６９号
　ところで、排気弁からガスがスムーズに排出されない場合、外装缶の側壁部が裂ける所謂横裂けが発生する可能性がある。例えば、電池モジュールにおいて、外装缶の横裂けが発生すると、高温のガスにより近接する電池等に熱が伝播する。そのため、外装缶の横裂けを抑制することは重要な課題である。本願発明者が鋭意検討した結果、外装缶の横裂けは、発生したガスが排気弁まで到達せず電池内部に充満することで、電極体が排気弁に押し付けられて排気弁が詰まり、内圧を解放できなくなることで生じやすいことが判明した。特許文献１は、排気弁の詰まりについては検討しておらず、未だ改善の余地がある。
　本開示の目的は、外装缶の側壁部の破裂を抑制できる密閉電池を提供することである。
　本開示の一態様である密閉電池は、開口部を有する有底筒状の外装缶と、開口部を塞ぐ封口体と、外装缶に収容された巻回型の電極体とを有し、外装缶の底部、及び封口体のいずれか一方に排気弁が設けられ、電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、排気弁から遠い方が第２固定部材で固定されており、第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を第１固定部材の体積で除した値は、第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を第２固定部材の体積で除した値よりも小さいことを特徴とする。
　本開示の他の一態様である密閉電池は、開口部を有する有底筒状の外装缶と、開口部を塞ぐ封口体と、外装缶に収容された巻回型の電極体とを有し、外装缶の底部、及び封口体の両方に排気弁が設けられ、排気弁のうち、面積の大きい方を第１排気弁、面積の小さい方を第２排気弁とした場合に、電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、第１排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、第２排気弁に近いほうが第２固定部材で固定されており、第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を第１固定部材の体積で除した値は、第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を第２固定部材の体積で除した値よりも小さいことを特徴とする。
　本開示の一態様である密閉電池によれば、外装缶の側壁部の破裂を抑制できる。
実施形態の一例である円筒形電池の軸方向断面図である。 図１に示した円筒形電池が有する電極体の斜視図である。 実施形態の他の一例である円筒形電池の軸方向断面図である。 図２に示した円筒形電池が有する電極体の斜視図である。
　以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。以下で説明する実施形態はあくまでも一例であって、本開示は以下の実施形態に限定されない。以下に示す形状、材料、個数等は例示であって、密閉電池の仕様に応じて適宜変更できる。また、以下では全ての図面において同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果および変形例についての説明を省略する。
　＜第１実施形態＞
　以下、実施形態の一例である円筒形電池１０について、図１及び図２を参照しつつ、説明する。
　図１は、円筒形電池１０の軸方向断面図である。円筒形電池１０において、封口体３０側（外装缶２０の開口部側）を上、外装缶２０の底部２０Ａ側を下とする。図１に示すように、円筒形電池１０は、上部に開口部を有する有底筒状の外装缶２０と、開口部を塞ぐ封口体３０と、巻回型の電極体１４とを有する。電極体１４は、巻回軸が外装缶２０の上下方向と略平行になるように、外装缶２０に収容されている。
　電極体１４は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを含み、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された構造を有する。正極１１、負極１２、及びセパレータ１３は、いずれも帯状に形成され、巻回軸に沿って配置される巻芯の周囲に渦巻状に巻回されることで電極体１４の径方向に交互に積層された状態となる。
　正極１１は、例えば、正極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された正極合剤層とを有する。正極芯体には、アルミニウム、アルミニウム合金等、正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層は、正極活物質、アセチレンブラック等の導電剤、及びポリフッ化ビニリデン等の結着剤を含み、正極芯体の両面に形成されることが好ましい。正極活物質には、例えばリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。正極１１は、正極芯体上に正極活物質、導電剤、及び結着剤等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、塗膜を圧延して正極合剤層を芯体の両面に形成することにより製造できる。
　負極１２は、例えば、負極芯体と、当該芯体の少なくとも一方の面に形成された負極合剤層とを有する。負極芯体には、銅、銅合金等の負極１２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合剤層は、負極活物質、及びスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の結着剤を含み、負極芯体の両面に形成されることが好ましい。負極活物質には、例えば黒鉛、シリコン含有化合物等が用いられる。負極１２は、負極芯体上に負極活物質、結着剤等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、塗膜を圧延して負極合剤層を芯体の両面に形成することにより製造できる。
　セパレータ１３には、例えば、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シート等が用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータ１３は、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよい。また、ポリエチレン層及びポリプロピレン層を含む多層セパレータであってもよく、セパレータ１３の表面にアラミド系樹脂、セラミック等の材料が塗布されたものを用いてもよい。
　円筒形電池１０は、電極体１４の上下にそれぞれ配置された絶縁板１５，１６を有する。図１に示す例では、正極１１に接続された正極リード１７が絶縁板１５の貫通孔を通って封口体３０側に延び、負極１２に接続された負極リード１８が絶縁板１６の外側を通って外装缶２０の底部２０Ａ側に延びている。正極リード１７は封口体３０の端子部３２の底面に溶接等で接続され、封口体３０が正極外部端子となる。負極リード１８は外装缶２０の底部２０Ａの内面に溶接等で接続され、外装缶２０が負極外部端子となる。
　外装缶２０は、底部２０Ａと側壁部２０Ｂとを含む、有底円筒状の金属製容器である。底部２０Ａは円板状を呈し、側壁部２０Ｂは底部２０Ａの外周縁に沿って円筒状に形成されている。溝入部２０Ｃは、外装缶２０の開口部近傍において側壁部２０Ｂの一部が内側に張り出して、外装缶２０の周方向に沿って環状に形成されている。かしめ部２０Ｄは、開口端部において外装缶２０の周方向に沿って環状に形成されている。
　外装缶２０は、電極体１４以外に、電解質を収容する。電解質には、例えば、非水電解質が用いられる。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、エステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素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。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、固体電解質であってもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。電解質の種類は特に限定されず、水系電解質であってもよい。
　封口体３０は、外装缶２０の開口部にガスケット２１を介してかしめ固定される。詳細には、封口体３０は、外装缶２０の溝入部２０Ｃによって支持され、外装缶２０のかしめ部２０Ｄによってかしめ固定される。
　封口体３０は、平面視において略円板状に形成されており、例えば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される。封口体３０は、円筒形電池１０の異常時に円筒形電池１０の内圧が上昇すると円筒形電池１０の内部のガスを排気する排気弁として機能する。
　封口体３０は、外装缶２０の開口部にかしめ固定されるフランジ部３１と、フランジ部３１よりも径方向内側に形成される端子部３２と、フランジ部３１と端子部３２とを接続する薄肉部３３とを有する。
　フランジ部３１は、外装缶２０の溝入部２０Ｃによって支持され、外装缶２０のかしめ部２０Ｄによってかしめ固定される部分である。フランジ部３１は、環状に形成されている。フランジ部３１の内周面の上部には、薄肉部３３の外端部３３Ｂが接続される。
　端子部３２は、正極リード１７が接合される部分であって正極内部端子となる。複数の円筒形電池１０が組電池として構成される際に円筒形電池１０同士を接続するために、端子部３２の上面にリード板を接合できる。端子部３２は、略円板状に形成されている。端子部３２の外周面の下部には、薄肉部３３の内端部３３Ａが接続される。
　薄肉部３３は、上述のように端子部３２とフランジ部３１とを接続する部分である。薄肉部３３は、環状に形成されている。薄肉部３３は、封口体３０の径方向内側から外側に向かって上方へ傾斜するように形成されている。また、薄肉部は、封口体の径方向の内側から外側に向かって先細り状となるように形成されている。外端部３３Ｂの厚み（上下方向の長さ）が内端部３３Ａよりも小さく、外端部３３Ｂの厚みが最小となるように薄肉部３３が形成されている。
　薄肉部３３は、円筒形電池１０の内圧が上昇した場合に破断する部分である。円筒形電池１０の内圧が上昇した場合には、封口体３０がガスの圧力によって上方に押圧され、薄肉部３３が径方向内側から外側に向かって上方へ傾斜した状態から下方へ傾斜する状態に反転し、薄肉部３３の外端部３３Ｂが破断してガスの排出口が形成される。
　次に、図２を参照しながら、電極体１４について説明する。図２は、電極体１４の斜視図である。電極体１４は、上述の通り、正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極リード１７は、電極体１４の上端において、電極体１４の径方向の略中間位置から軸方向に延出している。また、負極リード１８は、電極体１４の下端において、電極体１４の径方向の外側位置から軸方向に延出している。
　電極体１４の最外周端１４Ａの上下端が、第１固定部材４０及び第２固定部材４２（以下、第１固定部材４０及び第２固定部材４２をまとめて、固定部材４０，４２とすることがある）で固定されている。本実施形態では、セパレータ１３が電極体１４の最外周に露出しており、最外周端１４Ａは、セパレータ１３の巻き終わり側の端部である。なお、負極１２が電極体１４の最外周に露出してもよい。固定部材４０，４２は、最外周端１４Ａを電極体１４に固定するための部材であり、最外周端１４Ａの少なくとも一部を覆うように貼着される。なお、固定部材４０，４２は、巻回軸方向における最外周端１４Ａの両端部（上下端及びその近傍、例えば、上下端から電極体１４の巻回軸方向の高さの２５％の範囲）を固定すればよく、本開示は最外周端１４Ａの上下端を固定する場合に限定されない。
　本実施形態では、固定部材４０，４２の長さは、電極体１４の最外周面の周長（１周分の長さ）と略同じであり、固定部材４０，４２の長手方向の一端と他端とが接している。なお、固定部材４０，４２の長さを電極体１４の最外周の長さよりも短くして、固定部材４０，４２の長手方向の一端と他端とが重ならないようにしてもよいし、固定部材４０，４２の長さを電極体１４の最外周の長さよりも長くして、固定部材４０，４２の長手方向の一端と他端とが重なるようにしてもよい。
　固定部材４０，４２の各々の幅は、例えば、電極体１４の軸方向の高さの２５％以下である。固定部材４０，４２の各々の幅の下限値は、電極体１４の軸方向の高さに対して、好ましくは３％であり、より好ましくは５％である。固定部材４０，４２の各々の幅は、例えば、３ｍｍ～３０ｍｍであり、５ｍｍ～１５ｍｍであってもよい。また、固定部材４０，４２の厚みは、例えば、２０μｍ～２００μｍであり、５０μｍ～１００μｍであってもよい。
　固定部材４０，４２は、例えば、基材層と粘着層とを有する粘着テープである。基材層は、強度、電解液に対する耐性、加工性、コスト等の観点から適宜選択可能であり、例えばＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を用いることができる。粘着層は、室温で接着性を有する樹脂が好ましく、例えばアクリル系樹脂、ゴム系樹脂を用いることができる。
　本実施形態では、外装缶２０の底部２０Ａ、及び封口体３０のうち、封口体３０に排気弁が設けられている。即ち、電極体１４の最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、排気弁に近い方が第１固定部材４０で固定されており、排気弁から遠い方が第２固定部材４２で固定されている。第１固定部材４０及び第２固定部材４２の厚み方向の熱伝導率及び厚みは、（第１固定部材４０の熱伝導率）／（第１固定部材４０の体積）＜（第２固定部材４２の熱伝導率）／（第２固定部材４２の体積）の関係を満たす。これにより、外装缶２０の側壁部２０Ｂの破裂を抑制できる。固定部材が固定された部位は、異常時には、放熱しにくくなる。排気弁に近い側に設けられた固定部材を、排気弁から遠い側に設けられた固定部材よりも放熱しにくくすることで、熱暴走を排気弁に近い側で起こさせる。このように、発火の起点が排気弁の近傍となるように熱暴走を制御できるので、発生したガスが外装缶２０内に溜まりにくく、横裂けを抑制できる。
　電極体１４の最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、排気弁に近い方を固定する第１固定部材４０の厚みは、排気弁から遠い方を固定する第２固定部材４２の厚みよりも大きくてもよい。即ち、第１固定部材４０の及び第２固定部材４２の厚みは、（第１固定部材４０の厚み）＞（第２固定部材４２の厚み）の関係を満たしてもよい。例えば、１．１≦（第１固定部材４０の厚み）／（第２固定部材４２の厚み）≦２である。
　電極体１４の最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、排気弁に近い方を固定する第１固定部材４０の面積は、排気弁から遠い方を固定する第２固定部材の面積よりも大きくてもよい。即ち、第１固定部材４０及び第２固定部材４２の面積は、（第１固定部材４０の面積）＞（第２固定部材４２の面積）の関係を満たしてもよい。例えば、１．１≦（第１固定部材４０の面積）／（第２固定部材４２の面積）≦３である。
　電極体１４の最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、排気弁に近い方を固定する第１固定部材４０の厚み方向の熱伝導率は、排気弁から遠い方を固定する第２固定部材４２の厚み方向の熱伝導率よりも低くてもよい。即ち、第１固定部材４０及び第２固定部材の熱伝導率は、（第１固定部材４０の熱伝導率）＜（第２固定部材４２の熱伝導率）の関係を満たしてもよい。例えば、第１固定部材４０の基材層としてＰＩを用いつつ、第２固定部材４２の基材層としてＰＰを用いてもよい。
　本開示は上述の第１実施形態に限定されない。封口体３０ではなく外装缶２０の底部２０に排気弁を設けてもよい。この場合は、第１固定部材４０が電極体１４の下部側に配置され、第２固定部材４２が電極体１４の上部側に配置される。
　＜第２実施形態＞
　次に、実施形態の他の一例である円筒形電池１０ｘについて、図３及び図４を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態では、第１実施形態と同一の構成に第１実施形態と同一の参照番号を付して説明を省略する。また、以下の実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果および変形例についての説明を省略する。
　図３は、実施形態の他の一例である円筒形電池１０ｘの軸方向断面図である。円筒形電池１０ｘは、外装缶２０の底部２０Ａに、溝５０を有する。溝５０は、異常時に円筒形電池１０ｘ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。即ち、円筒形電池１０ｘでは、外装缶２０の底部２０Ａ、及び封口体３０の両方に排気弁が設けられている。溝５０は、例えば、外装缶２０の周方向に沿って環状に形成されている。溝５０の深さは、例えば、溝５０以外の底部２０Ａの厚みの０．３倍～０．７倍である。
　本実施形態では、溝５０が形成する円の直径Ｄ２は、外端部３３Ｂが形成する円の直径Ｄ１よりも大きい。即ち、底部２０Ａに設けられる排気弁の面積は、封口体３０に設けられる排気弁の面積よりも大きい。
　面積の大きい方の排気弁を第１排気弁、面積の小さい方の排気弁を第２排気弁とした場合に、図４に示すように、電極体１４ｘの最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、第１排気弁に近い方が第１固定部材４０で固定され、第２排気弁に近い方向が第２固定部材４２で固定されている。第１固定部材４０の厚み方向の熱伝導率を第１固定部材４０の体積で除した値は、第２固定部材４２の厚み方向の熱伝導率を第２固定部材４２の体積で除した値よりも小さい。本実施形態では、外装缶２０の底部２０Ａに第１排気弁が設けられ、封口体３０に第２排気弁が設けられている。第１固定部材４０及び第２固定部材４２の厚み方向の熱伝導率及び体積は、（第１固定部材４０の熱伝導率）／（第１固定部材４０の体積）＜（第２固定部材４２の熱伝導率）／（第２固定部材４２の体積）の関係を満たす。これにより、外装缶２０の側壁部２０Ｂの破裂を抑制できる。第１排気弁の近くに設けられた固定部材を、第２排気弁の近くに設けられた固定部材よりも放熱しにくくすることで、熱暴走を第１排気弁に近い側で起こさせる。このように、発火の起点が面積が大きい第１排気弁の近傍となるように熱暴走を制御できるので、発生したガスが外装缶２０内に溜まりにくく、横裂けを抑制できる。
　電極体１４ｘの最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、第１排気弁に近い方を固定する第１固定部材４０の厚みは、第２排気弁に近い方を固定する第２固定部材４２の厚みよりも大きくてもよい。即ち、第１固定部材４０及び第２固定部材４２の厚みは、（第１固定部材４０の厚み）＞（第２固定部材４２の厚み）の関係を満たしてもよい。例えば、１．１≦（第１固定部材４０の厚み）／（第２固定部材４２の厚み）≦２である。
　電極体１４ｘの最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、第１排気弁に近い方を固定する第１固定部材４０の面積は、第２排気弁側に近い方を固定する第２固定部材４２の面積よりも大きくてもよい。即ち、第１固定部材４０及び第２固定部材４２の面積は、（第１固定部材４０の面積）＞（第２固定部材４２の面積）の関係を満たしてもよい。例えば、１．１≦（第１固定部材４０の面積）／（第２固定部材４２の面積）≦３である。
　電極体１４ｘの最外周端１４Ａの巻回軸方向の両端部のうち、第１排気弁に近い方を固定する第１固定部材４０の厚み方向の熱伝導率は、第２排気弁に近い方を固定する第２固定部材４２の厚み方向の熱伝導率よりも低くてもよい。即ち、第１固定部材４０及び第２固定部材の厚み方向の熱伝導率は、（第１固定部材４０の熱伝導率）＜（第２固定部材４２の熱伝導率）の関係を満たしてもよい。例えば、第２固定部材４２の基材層としてＰＰを用いつつ、第１固定部材４０の基材層としてＰＩを用いてもよい。
　本開示は上述の第２実施形態に限定されない。底部２０Ａに設けられる排気弁の面積が、封口体３０に設けられる排気弁の面積よりも小さくてもよい。この場合は、底部２０Ａに設けられる排気弁が第２排気弁となり、封口体３０に設けられる排気弁が第１排気弁となる。また、第１固定部材４０が電極体１４ｘの上部側に配置され、第２固定部材４２が電極体１４ｘの下部側に配置される。
　上述のように、本開示の密閉電池によれば、外装缶の側壁部の破裂を抑制できる。
　本開示は、以下の実施形態によりさらに説明される。
構成１：
　開口部を有する有底筒状の外装缶と、前記開口部を塞ぐ封口体と、前記外装缶に収容された巻回型の電極体とを有する密閉電池であって、
　前記外装缶の底部、及び前記封口体のいずれか一方に排気弁が設けられ、
　前記電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、前記排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、前記排気弁から遠い方が第２固定部材で固定されており、
　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第１固定部材の体積で除した値は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第２固定部材の体積で除した値よりも小さい、密閉電池。
構成２：
　前記第１固定部材の厚みは、前記第２固定部材の厚みよりも大きい、構成１に記載の密閉電池。
構成３：
　前記第１固定部材の面積は、前記第２固定部材の面積よりも大きい、構成１又は２に記載の密閉電池。
構成４：
　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率よりも低い、構成１～３のいずれか１つに記載の密閉電池。
構成５：
　開口部を有する有底筒状の外装缶と、前記開口部を塞ぐ封口体と、前記外装缶に収容された巻回型の電極体とを有する密閉電池であって、
　前記外装缶の底部、及び前記封口体の両方に排気弁が設けられ、前記排気弁のうち、面積の大きい方を第１排気弁、面積の小さい方を第２排気弁とした場合に、
　前記電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、前記第１排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、前記第２排気弁に近い方が第２固定部材で固定されており、
　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第１固定部材の体積で除した値は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第２固定部材の体積で除した値よりも小さい、密閉電池。
構成６：
　前記第１固定部材の厚みは、前記第２固定部材の厚みよりも大きい、構成５に記載の密閉電池。
構成７：
　前記第１固定部材の面積は、前記第２固定部材の面積よりも大きい、構成５又は６に記載の密閉電池。
構成８：
　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率よりも低い、構成５～７のいずれか１つに記載の密閉電池。
　１０、１０ｘ　密閉電池、１１　正極、１２　負極、１３　セパレータ、１４、１４ｘ　電極体、１４Ａ　最外周端、１５，１６　絶縁板、１７　正極リード、１８　正極リード、２０　外装缶、２０Ａ　底部、２０Ｂ　側壁部、２０Ｃ　溝入部、２０Ｄ　かしめ部、２１　ガスケット、３０　封口体、３１　フランジ部、３２　端子部、３３　薄肉部、３３Ａ　内端部、３３Ｂ　外端部、４０　第１固定部材、４２　第２固定部材、５０　刻印部
 

Claims (8)

  1. 　開口部を有する有底筒状の外装缶と、前記開口部を塞ぐ封口体と、前記外装缶に収容された巻回型の電極体とを有する密閉電池であって、
    　前記外装缶の底部、及び前記封口体のいずれか一方に排気弁が設けられ、
    　前記電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、前記排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、前記排気弁から遠い方が第２固定部材で固定されており、
    　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第１固定部材の体積で除した値は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第２固定部材の体積で除した値よりも小さい、密閉電池。
  2. 　前記第１固定部材の厚みは、前記第２固定部材の厚みよりも大きい、請求項１に記載の密閉電池。
  3. 　前記第１固定部材の面積は、前記第２固定部材の面積よりも大きい、請求項１に記載の密閉電池。
  4. 　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率よりも低い、請求項１に記載の密閉電池。
  5. 　開口部を有する有底筒状の外装缶と、前記開口部を塞ぐ封口体と、前記外装缶に収容された巻回型の電極体とを有する密閉電池であって、
    　前記外装缶の底部、及び前記封口体の両方に排気弁が設けられ、前記排気弁のうち、面積の大きい方を第１排気弁、面積の小さい方を第２排気弁とした場合に、
    　前記電極体の最外周端の巻回軸方向の両端部のうち、前記第１排気弁に近い方が第１固定部材で固定され、前記第２排気弁に近い方が第２固定部材で固定されており、
    　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第１固定部材の体積で除した値は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率を前記第２固定部材の体積で除した値よりも小さい、密閉電池。
  6. 　前記第１固定部材の厚みは、前記第２固定部材の厚みよりも大きい、請求項５に記載の密閉電池。
  7. 　前記第１固定部材の面積は、前記第２固定部材の面積よりも大きい、請求項５に記載の密閉電池。
  8. 　前記第１固定部材の厚み方向の熱伝導率は、前記第２固定部材の厚み方向の熱伝導率よりも低い、請求項５に記載の密閉電池。
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