[go: up one dir, main page]

JP2003282143A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

Info

Publication number
JP2003282143A
JP2003282143A JP2002082403A JP2002082403A JP2003282143A JP 2003282143 A JP2003282143 A JP 2003282143A JP 2002082403 A JP2002082403 A JP 2002082403A JP 2002082403 A JP2002082403 A JP 2002082403A JP 2003282143 A JP2003282143 A JP 2003282143A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode group
spacer
battery
electrode
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2002082403A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Isozaki
義之 五十崎
Takashi Kishi
敬 岸
Yuji Sato
優治 佐藤
Motoi Kanda
基 神田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002082403A priority Critical patent/JP2003282143A/en
Publication of JP2003282143A publication Critical patent/JP2003282143A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery with excellent safety capable of preventing a battery case from expanding or exploding by deriving generated gas from an electrode group even if the electrode group expands due to gas generation. <P>SOLUTION: This nonaqueous electrolyte secondary battery including the columnar electrode group in which a strip negative electrode, a separator and a strip positive electrode are sequentially laminated, a nonaqueous electrolytic solution impregnated into the separator, and the columnar battery case housing the electrode group and the nonaqueous electrolyte has a spacer for forming a grooved uneven part between the electrode group and the battery case in the parallel direction with the axis of the electrode group. Letting L<SB>1</SB>denote the length of the spacer, and L<SB>2</SB>denote the height of the electrode group, the ratio L<SB>1</SB>/L<SB>2</SB>is 0.33-0.99. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関し、特に安全性を改良した高出力型の非水電解液
二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a high power type non-aqueous electrolyte secondary battery with improved safety.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、非水電解液を使用したリチウムイ
オン二次電池やポリマーリチウム二次電池が携帯電話等
の電子機器に広く使用されている。これらの二次電池
は、従来のニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素
電池に比べて軽量で、かつ4V級の高い起電力を有する
という特徴があり、その優れた性能が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, lithium ion secondary batteries and polymer lithium secondary batteries using non-aqueous electrolytes have been widely used in electronic devices such as mobile phones. These secondary batteries are characterized by being lighter in weight than conventional nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries and having high electromotive force of 4 V class, and their excellent performance is drawing attention.

【0003】そこで最近、このリチウム二次電池を電気
自動車(EV)や電動工具、コードレスクリーナなどの
電源として適用することが検討されている。このような
用途では、従来のリチウム二次電池に比べ高い出力特性
が要求される。
Therefore, recently, application of this lithium secondary battery as a power source for electric vehicles (EVs), electric tools, cordless cleaners, etc. has been studied. In such applications, higher output characteristics are required as compared with conventional lithium secondary batteries.

【0004】電池を高出力化するには、電池の内部抵抗
を極力低減する必要がある。そのためには、電極および
電池部材を低抵抗化し、集電効率を高めることが重要で
ある。その方策の一つとして、電極に複数の集電リード
を備えた円筒型リチウム二次電池あるいは角型リチウム
二次電池の開発が進められている。このような構成とす
ることにより、集電効率が向上し、電池の内部抵抗を低
減できるため、出力特性に優れた電池を形成することが
できる。また、このような高出力型のリチウム二次電池
においては、充電も大電流で行うことができるため、急
速充電が可能となる。
In order to increase the output of a battery, it is necessary to reduce the internal resistance of the battery as much as possible. For that purpose, it is important to reduce the resistance of the electrode and the battery member and enhance the current collecting efficiency. As one of the measures, development of a cylindrical lithium secondary battery or a rectangular lithium secondary battery in which electrodes have a plurality of current collecting leads is under way. With such a configuration, current collection efficiency is improved and internal resistance of the battery can be reduced, so that a battery having excellent output characteristics can be formed. Further, in such a high-power type lithium secondary battery, since charging can be performed with a large current, rapid charging is possible.

【0005】ところで、一般にリチウム二次電池には通
常の使用における安全性は勿論のこと、過充電や外部短
絡、あるいは高温雰囲気下に長時間放置するなどの不適
当な取り扱いによる電池内圧の異常な上昇時における安
全性が強く要求されている。その安全対策として、リチ
ウム二次電池には電池内圧により作動する安全弁すなわ
ち防爆弁が備えられており、内圧が所定値以上になった
ときに開裂し、電池容器内部に充満したガスを外部へ放
出して電池の破裂を未然に防止している。
Generally, lithium secondary batteries are not only safe in normal use, but also have abnormal battery internal pressure due to improper handling such as overcharging, external short circuit, or leaving in a high temperature atmosphere for a long time. There is a strong demand for safety when climbing. As a safety measure, the lithium secondary battery is equipped with a safety valve that operates by the internal pressure of the battery, i.e., an explosion-proof valve, which cleaves when the internal pressure exceeds a specified value and releases the gas filled inside the battery container to the outside. This prevents the battery from bursting.

【0006】ところが、前述したような高出力型のリチ
ウム二次電池においては、大電流での充放電が可能であ
る反面、過充電などの異常が生じた場合に、電解液の分
解等で発生したガスが電池容器内部に滞留しやすく、充
満したガスが速やかに外部に放出されず、電池容器の膨
れや、破裂といった不具合が生じる場合があった。
However, in the high-power type lithium secondary battery as described above, charging / discharging with a large current is possible, but on the other hand, when an abnormality such as overcharging occurs, it occurs due to decomposition of the electrolytic solution or the like. The generated gas is likely to stay inside the battery container, the filled gas is not quickly released to the outside, and problems such as swelling and rupture of the battery container may occur.

【0007】このような事態を回避するため、EV用電
源用途に適した電池容量が30Ah以上の大型の円筒形
リチウムイオン二次電池においては、電気的絶縁性を有
する樹脂製で、電池容器と電極捲回群との間かつ前記電
極捲回群の両端部近傍に配置され、前記電極捲回群の外
周を、該電極捲回群内部で発生するガス圧により該電極
捲回群が電極捲回群直径方向に膨張することを許容する
所定間隔の隙間を形成して、円弧状に取り巻くスペーサ
を備えたことを特徴とする円筒形リチウムイオン電池が
提案され、特開2001−143759号公報に開示さ
れている。この電池では、異常時に電極捲回群内部でガ
ス圧が発生すると、発生したガスは電極捲回群両端部を
電極捲回群直径方向に膨張させ電極捲回群両端部からス
ムーズに電極捲回群外部へ排出される。この電極捲回群
両端部から排出されたガスは、電池容器の内圧が所定圧
となると、防爆弁から電池外部へ放出される。このた
め、電池容器内での異常発熱や電池容器の著しい変形を
引き起こさないので、電池の安全性を確保することがで
きるということが開示されている。
In order to avoid such a situation, in a large cylindrical lithium ion secondary battery having a battery capacity of 30 Ah or more, which is suitable for a power source for EV, it is made of a resin having an electrically insulating property, The electrode winding group is arranged between the electrode winding group and in the vicinity of both ends of the electrode winding group, and the electrode winding group is wound around the outer circumference of the electrode winding group by the gas pressure generated inside the electrode winding group. A cylindrical lithium ion battery is proposed, which is provided with a spacer surrounding a circular arc in which a gap having a predetermined interval is formed to allow expansion in the diameter direction of the swarm, and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-143759 discloses It is disclosed. In this battery, when gas pressure is generated inside the electrode winding group at the time of abnormality, the generated gas expands both ends of the electrode winding group in the diameter direction of the electrode winding group to smoothly wind the electrode winding group from both ends. It is discharged to the outside of the group. The gas discharged from both ends of the electrode winding group is discharged from the explosion-proof valve to the outside of the battery when the internal pressure of the battery container reaches a predetermined pressure. Therefore, it is disclosed that the battery safety can be ensured because abnormal heat generation in the battery container and significant deformation of the battery container are not caused.

【0008】しかしながら、このリチウムイオン電池
は、前記スペーサが電極捲回群の上下両端部近傍にのみ
配置されている構造であるため、異常時に電極捲回群内
部でガス圧が発生すると、発生したガスはスペーサが配
置されていない電極捲回群中央部を最も大きく電極捲回
群直径方向に膨張させ、その結果、電池容器と電極捲回
群中央部との間のスペース(空間)が損なわれ、ガスが
防爆弁から排出されずに電池容器内部に滞留してしまう
場合があり、電池容器の中央部分が膨張変形し、破裂に
至る心配があった。この現象は、このスペーサを有底筒
状の電池容器(缶)に電池上蓋がかしめによって封口さ
れている構造の円筒型リチウムイオン二次電池に適用し
た場合に特に顕著である。
However, this lithium-ion battery has a structure in which the spacers are arranged only near the upper and lower end portions of the electrode winding group. Therefore, when a gas pressure is generated inside the electrode winding group at the time of abnormality, it is generated. The gas expands the central part of the electrode winding group where the spacer is not arranged the largest in the diameter direction of the electrode winding group, and as a result, the space between the battery container and the central part of the electrode winding group is damaged. In some cases, the gas may stay inside the battery container without being discharged from the explosion-proof valve, and the central part of the battery container may expand and deform, causing a rupture. This phenomenon is particularly remarkable when this spacer is applied to a cylindrical lithium ion secondary battery having a structure in which a battery upper lid is caulked and sealed in a bottomed cylindrical battery container (can).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のリチウム二次電
池はスペーサが電極群の中心に存在しないため、ガス発
生に起因してガス発生が最も顕著な電池の中心部が膨れ
てガスの導出路が確保できず電池容器の膨れや破裂の危
険性があった。
In the conventional lithium secondary battery, since the spacer is not present in the center of the electrode group, gas generation is most noticeable due to gas generation, and the central portion of the battery swells to lead out gas. Could not be secured, and there was a risk of swelling or rupture of the battery container.

【0010】本発明は上記問題に鑑みて成されたもの
で、ガス発生に起因する電極群の膨張が生じた場合であ
っても発生ガスを電極群から導出して電池容器の膨れや
破裂を防止できる安全性に優れた非水電解液二次電池の
提供を課題とする。
The present invention has been made in view of the above problems. Even when the electrode group expands due to gas generation, the generated gas is led out from the electrode group to prevent the battery container from swelling or rupturing. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent preventive safety.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の非水電解液二次電池は、帯状負極、セパ
レータ及び帯状正極を順次積層した柱状の電極群と、前
記セパレータに含浸された非水電解液と、前記電極群及
び前記非水電解液を収容する柱状の電池容器とを具備す
る非水電解液二次電池において、前記電極群と前記電池
容器の間でかつ前記電極群の軸と平行な方向に溝状の凹
凸部を形成するスペーサとを具備し、前記電極群の高さ
方向と平行な前記スペーサの長さをL1、前記電極群の
高さをL2とすると、比L1/L2は、0.33以上、
0.99以下であることを特徴とする。長さ比L1/L2
を、0.33≦L1/L2≦0.99と規定したのは、長
さ比L 1/L2が、0.33未満であると、電極群の、前
記シートを配置しない部位が電極群直径方向に膨張した
際に電池容器と電極群中央部との間のスペース(空間)
が損なわれ、発生したガスが防爆弁から排出されずに電
池容器底部近傍に滞留して電池容器が変形してしまうと
いった可能性があるため、好ましくないからである。ま
た、0.99を超えると、電極群の底部近傍より発生し
たガスは電極群外へ排出されずに電極群内部に滞留しや
すく、その結果、電池容器が膨れたり破裂したりする危
険性があるからである。
[Means for Solving the Problems] To solve the above problems
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 has a strip negative electrode and a separator.
A columnar electrode group in which a battery and a strip positive electrode are sequentially laminated,
The non-aqueous electrolyte solution impregnated in the separator, the electrode group and
And a columnar battery container containing the non-aqueous electrolyte.
In the non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrode group and the battery
A groove-shaped recess between the containers and in the direction parallel to the axis of the electrode group.
A spacer forming a convex portion, and the height of the electrode group
The length of the spacer parallel to the direction is L1, Of the electrode group
Height is L2Then, the ratio L1/ L2Is 0.33 or more,
It is characterized by being 0.99 or less. Length ratio L1/ L2
0.33 ≦ L1/ L2≤0.99 is defined as long
Ratio L 1/ L2Is less than 0.33, before the electrode group
The area where the sheet is not placed expanded in the diameter direction of the electrode group.
Space between the battery container and the center of the electrode group
Is damaged and the generated gas is not discharged from the explosion-proof valve
When the battery container is deformed by staying near the bottom of the pond container
It is not preferable because there is a possibility that Well
Also, when it exceeds 0.99, it is generated from near the bottom of the electrode group.
Gas is not discharged to the outside of the electrode group and stays inside the electrode group.
Scratch, resulting in swelling or bursting of the battery container.
Because it is rugged.

【0012】請求項2の非水電解液二次電池は、請求項
1において、前記比L1/L2は、0.83以下であるこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the first aspect, the ratio L 1 / L 2 is 0.83 or less.

【0013】請求項3の非水電解液二次電池は、請求項
1において、前記スペーサは、前記電極群の外周に形成
された複数の棒状構成材を有する事を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the first aspect, the spacer has a plurality of rod-shaped components formed on the outer periphery of the electrode group.

【0014】請求項4の非水電解液二次電池は、請求項
1において、前記スペーサは、金属板を曲げて前記溝状
の凹凸部を形成した加工品であることを特徴とする。
A non-aqueous electrolyte secondary battery according to a fourth aspect is characterized in that, in the first aspect, the spacer is a processed product in which a metal plate is bent to form the groove-shaped irregularities.

【0015】請求項5の非水電解液二次電池は、請求項
1乃至請求項4において、前記スペーサは、前記電極群
の最外周表面に粘着材料で固定されることを特徴する。
この場合、部品装填数の増加を伴うことなく、また、製
造プロセスを変更する必要がないため、コスト上昇を抑
制しつつ、電池安全性を確保することが可能となる。
According to a fifth aspect of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the first aspect, the spacer is fixed to the outermost peripheral surface of the electrode group with an adhesive material.
In this case, since it is not necessary to increase the number of parts loaded and the manufacturing process does not need to be changed, it is possible to secure battery safety while suppressing cost increase.

【0016】本発明の電極群は、帯状負極、セパレータ
及び帯状正極を順次積層した電極群を渦巻状に捲回して
なる渦巻式電極群であることが望ましくこの場合は電池
形状は円柱型となる事が望ましいが、四角柱や六角柱な
どの多角柱であっても良い。また、この積層した電極群
を単位としさらに複数積層した複々積層電極群構造であ
っても良く、この場合の電池形状は多角柱例えば四角柱
となることが望ましい。
The electrode group of the present invention is preferably a spiral electrode group formed by spirally winding an electrode group in which a strip-shaped negative electrode, a separator and a strip-shaped positive electrode are sequentially laminated, and in this case, the battery shape is a cylindrical shape. However, it may be a polygonal prism such as a square prism or a hexagonal prism. Further, it may have a multiple stacked electrode group structure in which a plurality of stacked electrode groups are further stacked, and in this case, the battery shape is preferably a polygonal prism, for example, a quadrangular prism.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係わ
る非水電解質二次電池を図1から図5を参照して詳細に
説明する。 (第1の発明の実施の形態) a)スペーサ まず、表面に溝状の凹凸部が形成されたスペーサについ
て、図1を用いて説明する。図1において図1(a)は
スペーサの展開図であり、図1(b)はその縦断面図で
ある。2Aは凹凸部が形成されたシートの支持体であ
り、その表面には凸部1が形成され、またその裏面には
粘着材料2Bが塗布されている。支持体2Aとしては、
有機電解液に対して化学的および物理的に十分な安定性
を有するものを使用する。具体的には、紙、スチレン−
ブタジエンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
イミド、ポリエステル、フッ素系樹脂等を挙げることが
できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. (Embodiment of 1st invention) a) Spacer First, the spacer in which the groove-shaped uneven | corrugated part was formed in the surface is demonstrated using FIG. In FIG. 1, FIG. 1A is a developed view of the spacer, and FIG. 1B is a vertical sectional view thereof. Reference numeral 2A is a support of a sheet on which uneven portions are formed, the convex portions 1 are formed on the front surface thereof, and the adhesive material 2B is applied to the back surface thereof. As the support 2A,
A material having sufficient chemical and physical stability to the organic electrolyte is used. Specifically, paper, styrene-
Examples thereof include butadiene rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide, polyester, and fluorine resin.

【0018】粘着材料2Bとしては、アクリル系接着
剤、シリコン系接着剤等を用いることできる。
As the adhesive material 2B, an acrylic adhesive, a silicone adhesive or the like can be used.

【0019】3は溝状の凹部である。この溝状の凹部3
は、支持体2A上に等間隔にあることが好ましい。な
お、図1では溝状の凹部として台形形状を有するものの
例を示したが、この他に矩形、三角形、円弧状等が挙げ
られるが、特にその形状は問わない。
Reference numeral 3 is a groove-shaped recess. This groove-shaped recess 3
Are preferably evenly spaced on the support 2A. Although FIG. 1 shows an example in which the groove-shaped recess has a trapezoidal shape, other shapes such as a rectangular shape, a triangular shape, and an arc shape can be cited, but the shape is not particularly limited.

【0020】このスペーサにおいて、粘着材料層2Bを
含む全厚は、100μm以上250μm以下の範囲とす
ることが好ましい。
In this spacer, the total thickness including the adhesive material layer 2B is preferably in the range of 100 μm or more and 250 μm or less.

【0021】溝状の凹部3の深さは、50μmから20
0μmの範囲とすることが好ましい。
The groove-shaped recess 3 has a depth of 50 μm to 20 μm.
The range is preferably 0 μm.

【0022】粘着材料層2Bの厚さは、15μm〜30
μmとすることが好ましい。
The thickness of the adhesive material layer 2B is 15 μm to 30 μm.
It is preferably set to μm.

【0023】また、このスペーサは、渦巻状電極群の巻
き終わり部を固定する粘着テープを兼ねる様になってい
る。この場合、粘着材料層2Bはポリエチレンテープ、
ポリプロピレンテープ、ポリイミドテープ、ポリエステ
ルテープ、フッ素樹脂系テープ等を用いると良い。
Further, this spacer also serves as an adhesive tape for fixing the winding end portion of the spiral electrode group. In this case, the adhesive material layer 2B is a polyethylene tape,
It is preferable to use polypropylene tape, polyimide tape, polyester tape, fluororesin tape, or the like.

【0024】図2は、スペーサを、渦巻式電極群4の最
外周に固定したところを示す円周方向断面図である。図
2(a)は溝状の凹部3が電池容器5と接する様に、ま
た図2(b)は溝状の凹部3が電極群4と接する様に配
置したものである。2Cは電極群4に固定されるための
粘着材料層である。なお、溝状の凹部3は、渦巻式電極
群4の最外周の全周にあることが好ましい。この場合、
ガスの流路は渦巻式電極群4の全周に確保される。ま
た、粘着材料層は、支持体2Aと電池容器5の間にも形
成しても良い。
FIG. 2 is a circumferential sectional view showing the spacer fixed to the outermost circumference of the spiral electrode group 4. 2A is arranged so that the groove-shaped recess 3 is in contact with the battery container 5, and FIG. 2B is so arranged that the groove-shaped recess 3 is in contact with the electrode group 4. 2C is an adhesive material layer for being fixed to the electrode group 4. In addition, it is preferable that the groove-shaped concave portion 3 is provided on the entire outermost circumference of the spiral electrode group 4. in this case,
The gas flow path is secured around the entire circumference of the spiral electrode group 4. The adhesive material layer may also be formed between the support 2A and the battery container 5.

【0025】図3は、凹凸部が形成されたスペーサを、
渦巻式電極群4の最外周に固定したところを示す概略斜
視図である。この場合、凹凸部が形成されたスペーサ
は、渦巻式電極群4の最外周の、高さ方向の中央部に配
置されており、かつ凹凸部が形成されたシートの前記渦
巻式電極群4の高さ方向に沿う方向の長さをL1、前記
渦巻式電極群4の高さをL2とすると、長さ比L1/L2
は、0.67≦L1/L2≦0.99に設定されている。
また、電極群の上部31と下部32とは均一の高さにな
っているが、この高さは均一である必要は無く、上部3
1の高さに対して下部32の高さの割合が0.5以上、
2以下であることが望ましい。
FIG. 3 shows a spacer having an uneven portion,
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the spiral electrode group 4 fixed to the outermost periphery. In this case, the spacer having the concavo-convex portion is arranged at the outermost periphery of the spiral electrode group 4 in the center in the height direction, and the spacer of the spiral electrode group 4 of the sheet having the concavo-convex portion is formed. Assuming that the length along the height direction is L 1 and the height of the spiral electrode group 4 is L 2 , the length ratio L 1 / L 2
Is set to 0.67 ≦ L 1 / L 2 ≦ 0.99.
Further, the upper part 31 and the lower part 32 of the electrode group have a uniform height, but this height does not have to be uniform, and the upper part 3
The ratio of the height of the lower portion 32 to the height of 1 is 0.5 or more,
It is preferably 2 or less.

【0026】次に、本実施の形態に係る非水電解液二次
電池のその他の構成に関して図5に沿って説明する。
Next, another structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment will be described with reference to FIG.

【0027】例えば、ニッケルめっき鉄からなる有底円
筒状の容器5は、底部に絶縁体6が配置されている。渦
巻式電極群4は、電池容器5内に収納されている。渦巻
式電極群4は、正極7、セパレータ8および負極9をこ
の順序で積層した帯状物を負極9が外側に位置するよう
に渦巻き状に捲回した構造になっている。セパレータ8
は、例えば不織布、ポリプロピレン微多孔フィルム、ポ
リエチレン微多孔フィルム、ポリエチレン−ポリプロピ
レン微多孔積層フィルムから形成される。
For example, a bottomed cylindrical container 5 made of nickel-plated iron has an insulator 6 at the bottom. The spiral electrode group 4 is housed in a battery container 5. The spiral electrode group 4 has a structure in which a band-shaped material in which a positive electrode 7, a separator 8 and a negative electrode 9 are laminated in this order is spirally wound so that the negative electrode 9 is located outside. Separator 8
Is formed of, for example, a non-woven fabric, a polypropylene microporous film, a polyethylene microporous film, or a polyethylene-polypropylene microporous laminated film.

【0028】電池容器5には、電解液が収容されてい
る。中央部に弁膜部10を備えた安全弁11、安全弁1
1上に配置された帽子形状の正極端子12、電池容器5
の上部開口部に絶縁ガスケット13を介してかしめ固定
されている。なお、正極端子12には、ガス抜き孔14
開口されている。正極リード15の一端は、正極7に、
他端は安全弁11にそれぞれ接続されており、電池内圧
が上昇した際に、弁膜部10が膨出変形することにより
溶接部が剥離して電流が遮断される。前記負極9は、負
極リード16を介して負極端子である電池容器5に接続
されている。
The battery container 5 contains an electrolytic solution. Safety valve 11 having a valve membrane portion 10 in the central portion, safety valve 1
1, a hat-shaped positive electrode terminal 12 and a battery container 5 arranged on
Is caulked and fixed to the upper opening of the via an insulating gasket 13. The positive electrode terminal 12 has a gas vent hole 14
It is open. One end of the positive electrode lead 15 is connected to the positive electrode 7,
The other ends are connected to the safety valve 11, respectively, and when the internal pressure of the battery rises, the valve membrane part 10 bulges and deforms to separate the welded part and interrupt the current. The negative electrode 9 is connected to the battery container 5 serving as a negative electrode terminal via a negative electrode lead 16.

【0029】次に、前記正極7、前記負極9および電解
液を具体的に説明する。 b)正極7 正極7は、例えば正極活物質、導電剤および結着剤を適
当な溶媒に分散させて得られる正極材ペーストを集電体
の片側、もしくは両面に塗布することにより作製する。
Next, the positive electrode 7, the negative electrode 9 and the electrolytic solution will be specifically described. b) Positive Electrode 7 The positive electrode 7 is produced, for example, by applying a positive electrode material paste obtained by dispersing a positive electrode active material, a conductive agent and a binder in a suitable solvent to one side or both sides of a current collector.

【0030】正極活物質としては、LiCoO2、ある
いは組成式LiCo1-xx2、LiNi1-xx2(但
し、前記Mは1種以上の元素、前記xは0<x≦0.5
を示す)で表されるリチウム複合金属酸化物を使用する
ことができる。具体的にはLiCo1-xNix2、Li
Ni1-xCox2、LiNi1-x-yCoxAly2、Li
Ni1-x-yCoxMny2等を挙げることができる。(前
記x、yは0<x≦0.5、0≦y<0.5、かつ0<
x+y≦0.5を示す) また、これらのリチウム複合金属酸化物を2種以上混合
したものを用いても良い。
As the positive electrode active material, LiCoO 2 or composition formulas LiCo 1-x M x O 2 and LiNi 1-x M x O 2 (wherein, M is one or more elements, and x is 0 <x ≤ 0.5
Of the above) can be used. Specifically, LiCo 1-x Ni x O 2 , Li
Ni 1-x Co x O 2 , LiNi 1-xy Co x Al y O 2 , Li
Ni 1-xy Co x Mn y O 2 , and the like. (Where x and y are 0 <x ≦ 0.5, 0 ≦ y <0.5, and 0 <
x + y ≦ 0.5) Further, a mixture of two or more kinds of these lithium mixed metal oxides may be used.

【0031】また、正極活物質としては、リチウムニッ
ケル複合金属酸化物とスピネル型リチウムマンガン酸化
物との混合物を用いることができる。
As the positive electrode active material, a mixture of lithium nickel composite metal oxide and spinel type lithium manganese oxide can be used.

【0032】リチウム複合酸化物としては、LiNiO
2、LiNi0.7Co0.32、LiCo0.8Ni0.22
Li1.075Ni0.755Co0.171.90.1、Li1.10Ni
0.74Co0.161.850.15、Li1.075Ni0.705Co
0.17Al0.051.90.1、Li 1.10Ni0.72Co0.16
Nb0.021.850.15、LiNi1-x-yCoxy2(但
し、前記Mは Al、B、Nbから選ばれる少なくとも
1種の元素、前記x、yは0<x≦0.5、0<y<
0.5、かつ0<x+y≦0.5を示す)で表されるリ
チウムニッケル複合酸化物などを挙げることができる。
As the lithium composite oxide, LiNiO
2, LiNi0.7Co0.3O2, LiCo0.8Ni0.2O2,
Li1.075Ni0.755Co0.17O1.9F0.1, Li1.10Ni
0.74Co0.16O1.85F0.15, Li1.075Ni0.705Co
0.17Al0.05O1.9F0.1, Li 1.10Ni0.72Co0.16
Nb0.02O1.85F0.15, LiNi1-xyCoxMyO2(However
However, the M is at least selected from Al, B and Nb.
One element, x and y are 0 <x ≦ 0.5, 0 <y <
0.5 and 0 <x + y ≦ 0.5)
Examples thereof include titanium nickel composite oxide.

【0033】中でも、組成式LiNi1-x-yCoxy2
(但し、前記Mは Al、B、Nbから選ばれる少なく
とも1種の元素、前記x、yは0<x≦0.5、0<y
<0.5、かつ0<x+y≦0.5を示す)で表される
リチウムニッケル複合酸化物を用いることが好ましい。
具体的には、LiNi1-x-yCoxAly2、LiNi1-
x-yCoxy2、LiNi1-x-yCoxNby2、LiN
1-a-b-cCoaAlbNb c2等を挙げることができ
る。(前記x、yは0<x≦0.5、0<y<0.5、
かつ0<x+y≦0.5、前記a、b、cは、0<a≦
0.5、0<b<0.5、0<c<0.5、かつ0<a
+b+c≦0.5を示す)このようなリチウムニッケル
複合金属酸化物は、熱安定性が高く安全性に優れるため
好ましい。
Among them, the composition formula LiNi1-xyCoxMyO2
(However, M is a small amount selected from Al, B, and Nb.
Both are one kind of element, and x and y are 0 <x ≦ 0.5 and 0 <y.
<0.5 and 0 <x + y ≦ 0.5)
It is preferable to use a lithium nickel composite oxide.
Specifically, LiNi1-xyCoxAlyO2, LiNi1-
xyCoxByO2, LiNi1-xyCoxNbyO2, LiN
i1-abcCoaAlbNb cO2Can be mentioned
It (Where x and y are 0 <x ≦ 0.5, 0 <y <0.5,
And 0 <x + y ≦ 0.5, where a, b, and c are 0 <a ≦
0.5, 0 <b <0.5, 0 <c <0.5, and 0 <a
+ B + c ≦ 0.5) Such lithium nickel
Complex metal oxides have high thermal stability and excellent safety
preferable.

【0034】スピネル型リチウムマンガン酸化物として
は、具体的には、Li1+aMn2-a4、Li1+aMn
2-a-bCob4、 Li1+aMn2-a-bAlb4、 Li1+a
Mn2-a-bFeb4、 Li1+aMn2-a-bMgb4、 L
1+aMn2-a-bTib4、 Li1+aMn2-a-bNb
b4、 Li1+aMn2-a-bGeb4等を挙げることがで
きる。(前記aは0<a、かつ2>a+bを示す) 導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボン
ブラック、人工黒鉛、天然黒鉛等を用いることができ
る。
Specific examples of the spinel type lithium manganese oxide include Li 1 + a Mn 2-a O 4 and Li 1 + a Mn.
2-ab Co b O 4 , Li 1 + a Mn 2-ab Al b O 4 , Li 1 + a
Mn 2-ab Fe b O 4 , Li 1 + a Mn 2-ab Mg b O 4 , L
i 1 + a Mn 2-ab Ti b O 4 , Li 1 + a Mn 2-ab Nb
b O 4, Li 1 + a Mn 2-ab Ge b O 4 and the like. (The a represents 0 <a and 2> a + b) As the conductive agent, for example, acetylene black, carbon black, artificial graphite, natural graphite or the like can be used.

【0035】結着剤としては、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PV
dF)、PVdFの水素もしくはフッ素のうち、少なく
とも1つを他の置換基で置換した変性PVdF、フッ化
ビニリデン−6フッ化プロピレンの共重合体、ポリフッ
化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−6フッ化プロ
ピレンの3元共重合体等を用いることができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PV).
dF), modified PVdF in which at least one of hydrogen or fluorine of PVdF is substituted with another substituent, a copolymer of vinylidene fluoride-6-fluorinated propylene, polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-6-fluorinated propylene. Can be used.

【0036】結着剤を分散させるための有機溶媒として
は、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチル
ホルムアミド(DMF)等が使用される。
As the organic solvent for dispersing the binder, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF) and the like are used.

【0037】集電体としては、例えば厚さ10〜25μ
mのアルミニウム箔、ステンレス箔、チタン箔等を挙げ
ることができる。
The current collector has, for example, a thickness of 10 to 25 μm.
m aluminum foil, stainless steel foil, titanium foil and the like.

【0038】正極活物質層の片面の厚さは、30〜10
0μmであることが好ましい。この厚さがこの範囲であ
ると、大電流放電特性が向上する。この厚さの好ましい
範囲は、50μm〜65μmである。
The thickness of one side of the positive electrode active material layer is 30 to 10
It is preferably 0 μm. When the thickness is in this range, the large current discharge characteristics are improved. The preferable range of this thickness is 50 μm to 65 μm.

【0039】正極7において、活物質層の圧延後の充填
密度は2.7g/cm3以上が好ましい。更に好ましくは
3.0g/cm3以上である。充填密度を3.0g/cm3
以上とすると電池を高容量化することができる。ただ
し、充填密度が高すぎると大電流放電特性が低下する恐
れがあるため、充填密度の上限値は3.5g/cm3以下
であることが好ましい。c)負極9 負極9は、例えばリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質物またはカルコゲン化合物を含むもの、軽金属等から
なる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物
またはカルコゲン化合物を含む負極は、二次電池のサイ
クル寿命などの電池特性が向上するために好ましい。
In the positive electrode 7, the packing density of the active material layer after rolling is preferably 2.7 g / cm 3 or more. More preferably, it is 3.0 g / cm 3 or more. Packing density of 3.0 g / cm 3
With the above, the capacity of the battery can be increased. However, if the packing density is too high, the large-current discharge characteristics may deteriorate, so the upper limit of the packing density is preferably 3.5 g / cm 3 or less. c) Negative Electrode 9 The negative electrode 9 is made of, for example, a carbonaceous material that occludes / releases lithium ions or a material containing a chalcogen compound, a light metal, or the like. Of these, a negative electrode containing a carbonaceous material or a chalcogen compound that occludes / releases lithium ions is preferable because the battery characteristics such as the cycle life of the secondary battery are improved.

【0040】リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物
としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素
物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維
またはメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げる
ことができる。中でも、2500℃以上で黒鉛化したメ
ソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球状カ
ーボンを用いると電極容量が高くなるため好ましい。
Examples of the carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions include coke, carbon fiber, pyrolytic vapor-phase carbonaceous material, graphite, resin fired body, mesophase pitch carbon fiber or mesophase spherical carbon fired body. You can Above all, it is preferable to use mesophase pitch carbon fiber or mesophase spherical carbon graphitized at 2500 ° C. or higher because the electrode capacity increases.

【0041】リチウムイオンを吸蔵・放出するカルコゲ
ン化合物としては、二硫化チタン(TiS2)、二硫化
モリブデン(MoS2)、セレン化ニオブ(NbSe2
などを挙げることができる。このようなカルコゲン化合
物を負極に用いると、二次電池の電圧は降下するものの
負極の容量が増加するため、二次電池の容量が向上され
る。更に、前記負極はリチウムイオンの拡散速度が大き
いため、二次電池の急速充放電性能が向上される。
Examples of chalcogen compounds that absorb and release lithium ions include titanium disulfide (TiS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), and niobium selenide (NbSe 2 ).
And so on. When such a chalcogen compound is used for the negative electrode, the voltage of the secondary battery drops, but the capacity of the negative electrode increases, so that the capacity of the secondary battery is improved. Further, since the negative electrode has a high diffusion rate of lithium ions, the rapid charge / discharge performance of the secondary battery is improved.

【0042】軽金属としては、アルミニウム、アルミニ
ウム合金、マグネシウム合金、リチウム金属、リチウム
合金などを挙げることができる。
Examples of the light metal include aluminum, aluminum alloy, magnesium alloy, lithium metal, lithium alloy and the like.

【0043】負極(例えば炭素材からなる負極)は、具
体的には炭素材、導電剤および結着剤を適当な溶媒に分
散させて得られる負極材ペーストを集電体に片側、もし
くは両面に塗布することにより作製する。
For the negative electrode (for example, a negative electrode made of a carbon material), specifically, a negative electrode material paste obtained by dispersing a carbon material, a conductive agent and a binder in an appropriate solvent is applied to a current collector on one side or both sides. It is prepared by coating.

【0044】結着剤としては、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PV
dF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EP
DM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用い
ることができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PV).
dF), ethylene-propylene-diene copolymer (EP
DM), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used.

【0045】集電体としては、例えば銅箔、ニッケル箔
等を用いることができるが、電気化学的な安定性および
捲回時の柔軟性等を考慮すると、銅箔がもっとも好まし
い。このときの箔の厚さとしては、8μm以上15μm
以下であることが好ましい。
As the current collector, for example, copper foil, nickel foil or the like can be used, but copper foil is most preferable in consideration of electrochemical stability and flexibility during winding. At this time, the thickness of the foil is 8 μm or more and 15 μm
The following is preferable.

【0046】負極活物質層の片面の厚さは、30〜10
0μmであることが好ましい。この厚さがこの範囲であ
ると、大電流放電特性が向上する。前記厚さの好ましい
範囲は、50μm〜65μmである。
The thickness of one surface of the negative electrode active material layer is 30 to 10
It is preferably 0 μm. When the thickness is in this range, the large current discharge characteristics are improved. The preferable range of the thickness is 50 μm to 65 μm.

【0047】負極9において、活物質層の圧延後の充填
密度は1.35g/ cm3以上が好ましい。更に好まし
くは1.4g/cm3以上である。充填密度を1.4g/
cm3以上とすると電池を高容量化することができる。た
だし、充填密度が高すぎると大電流放電特性が低下する
恐れがあるため、充填密度の上限値は1.5g/cm3
下であることが好ましい。 d)電解液 電解液は非水溶媒に電解質を溶解した組成を有する。
In the negative electrode 9, the packing density of the active material layer after rolling is preferably 1.35 g / cm 3 or more. More preferably, it is 1.4 g / cm 3 or more. Packing density 1.4g /
If it is cm 3 or more, the capacity of the battery can be increased. However, if the packing density is too high, the high-current discharge characteristics may deteriorate, so the upper limit of the packing density is preferably 1.5 g / cm 3 or less. d) Electrolytic solution The electrolytic solution has a composition in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent.

【0048】非水溶媒としては、例えばプロピレンカー
ボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)など
の環状カーボネート、例えばジメチルカーボネート(D
MC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチ
ルカーボネート(DEC)などの鎖状カーボネート、
1,2−ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタ
ン(DEE)などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン
(THF)や2−メチルテトラヒドロフラン(2−Me
THF)などの環状エーテルやクラウンエーテル、γ−
ブチロラクトン(γ−BL)などの脂肪酸エステル、ア
セトニトリル(AN)などの窒素化合物、スルホラン
(SL)やジメチルスルホキシド(DMSO)などの硫
黄化合物などから選ばれる少なくとも1種を用いること
ができる。
Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), such as dimethyl carbonate (D).
Chain carbonate such as MC), methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DEC),
Chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane (DME) and diethoxyethane (DEE), tetrahydrofuran (THF) and 2-methyltetrahydrofuran (2-Me
THF) and other cyclic ethers and crown ethers, γ-
At least one selected from fatty acid esters such as butyrolactone (γ-BL), nitrogen compounds such as acetonitrile (AN), and sulfur compounds such as sulfolane (SL) and dimethyl sulfoxide (DMSO) can be used.

【0049】中でも、EC、PC、γ−BLから選ばれ
る少なくとも1種からなるものや、EC、PC、γ−B
Lから選ばれる少なくとも1種とDMC、MEC、DE
C、DME、DEE、THF、2−MeTHF、ANか
ら選ばれる少なくとも1種とからなる混合溶媒を用いる
ことが望ましい。また、負極に前記リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素質物を含むものを用いる場合に、前記
負極を備えた二次電池のサイクル寿命を向上させる観点
から、ECとPCとγ−BL、ECとPCとMEC、E
CとPCとDEC、ECとPCとDEE、ECとAN、
ECとMEC、PCとDMC、PCとDEC、またはE
CとDECからなる混合溶媒を用いることが望ましい。
Among them, at least one selected from EC, PC and γ-BL, EC, PC and γ-B
At least one selected from L and DMC, MEC, DE
It is desirable to use a mixed solvent containing at least one selected from C, DME, DEE, THF, 2-MeTHF, and AN. Further, when a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases the lithium ions is used, from the viewpoint of improving the cycle life of the secondary battery including the negative electrode, EC and PC and γ-BL, EC and PC And MEC, E
C and PC and DEC, EC and PC and DEE, EC and AN,
EC and MEC, PC and DMC, PC and DEC, or E
It is desirable to use a mixed solvent of C and DEC.

【0050】電解質としては、例えば過塩素酸リチウム
(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiP
6)、ホウフッ化リチウム(LiBF4)、六フッ化砒
素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホ
ン酸リチウム(LiCF3SO3)、四塩化アルミニウム
リチウム(LiAlCl4)、ビストリフルオロメチル
スルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO22
などのリチウム塩を挙げることができる。中でもLiP
6、LiBF4、LiN(CF3SO22を用いると、
導電性や安全性が向上されるために好ましい。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium hexafluorophosphate (LiP).
F 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium aluminum tetrachloride (LiAlCl 4 ), bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ]
Examples thereof include lithium salts. Above all, LiP
If F 6 , LiBF 4 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 are used,
It is preferable because conductivity and safety are improved.

【0051】電解質の前記非水溶媒に対する溶解量は、
0.5モル/L〜2.0モル/Lの範囲にすることが好
ましい。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is
It is preferably in the range of 0.5 mol / L to 2.0 mol / L.

【0052】以上詳述したように、上述した非水電解液
二次電池では、渦巻式電極群の高さ方向に沿う方向に複
数の溝状の凹凸部が形成されたスペーサが、渦巻式電極
群の最外周に配置されているため、異常時に電極群内部
でガス圧が発生し電極群が直径方向に膨張しても、溝状
の凹凸部によって電極群と電池容器の間にガスの流路が
確保される。発生したガスはこの流路を通じて電極群上
部に配置された安全弁方向へ移動し、前記安全弁を通じ
て速やかに外部へ放出されるため、電池容器内に滞留し
ない。従って、電池容器の変形や電池の破裂を未然に防
止することができる。
As described in detail above, in the above-mentioned non-aqueous electrolyte secondary battery, the spacer in which the plurality of groove-shaped irregularities are formed in the direction along the height direction of the spiral electrode group is the spiral electrode. Since it is located at the outermost periphery of the group, even if gas pressure is generated inside the electrode group due to abnormalities and the electrode group expands in the diametrical direction, the flow of gas between the electrode group and the battery container is caused by the groove-shaped irregularities. The road is secured. The generated gas moves toward the safety valve arranged above the electrode group through this flow path, and is rapidly released to the outside through the safety valve, so that it does not stay in the battery container. Therefore, the deformation of the battery container and the rupture of the battery can be prevented in advance.

【0053】また、この凹凸部が形成されたスペーサ
を、渦巻式電極群の巻き終わり部を固定する粘着テープ
として用いれば、部品装填数が増加せず、また、製造プ
ロセスを変更する必要がないため、コスト上昇を抑制し
つつ、電池安全性を確保することが可能となる。 (第2の発明の実施の形態)第1の発明の実施の形態と
異なる点は、スペーサである。このスペーサは金属板を
曲げて前記溝状の凹凸部を形成した加工品である。その
他の点については、第1の発明の実施の形態と同一であ
るので、このスペーサに関して以下説明を加える。
Further, if the spacer having the concavo-convex portion is used as an adhesive tape for fixing the winding end portion of the spiral electrode group, the number of parts loaded does not increase and there is no need to change the manufacturing process. Therefore, it is possible to secure battery safety while suppressing cost increase. (Embodiment of the Second Invention) A difference from the embodiment of the first invention is a spacer. This spacer is a processed product formed by bending a metal plate to form the groove-shaped uneven portion. Since the other points are the same as those of the first embodiment, a description will be added below regarding this spacer.

【0054】図4は、このスペーサである上述の加工品
の一例である歯車状金属板17を用い、これを渦巻式電
極群4の最外周に固定したところを示す円周方向断面図
である。このような構成とすることにより、異常時に渦
巻式電極群4の内部でガス圧が発生し渦巻式電極群4が
直径方向に膨張した場合、スペーサ17表面の凹凸部に
よって渦巻式電極群4と電池容器5の間にガスの流路が
確保されると同時に、歯車状金属板17が電池容器5と
接触することにより渦巻式電極群4から発生するジュー
ル熱などの熱を渦巻式電極群4から前記歯車状金属板1
7を介して電池容器5に伝熱するため、渦巻式電極群4
の異常蓄熱を防止することが可能となり、更に高い安全
性を確保することができるという効果が得られる。
FIG. 4 is a sectional view in the circumferential direction showing a gear-shaped metal plate 17 which is an example of the above-mentioned processed product which is this spacer and which is fixed to the outermost periphery of the spiral electrode group 4. . With such a configuration, when gas pressure is generated inside the spiral electrode group 4 and the spiral electrode group 4 expands in the diametrical direction at the time of abnormality, the spiral electrode group 4 and the spiral electrode group 4 are formed by the irregularities on the surface of the spacer 17. A gas flow path is secured between the battery containers 5, and at the same time, the gear-like metal plate 17 comes into contact with the battery container 5 to generate heat such as Joule heat generated from the spiral electrode group 4 into the spiral electrode group 4. From the gear-shaped metal plate 1
In order to transfer heat to the battery container 5 via 7, the spiral electrode group 4
It is possible to prevent the abnormal heat storage of, and it is possible to obtain an effect that higher safety can be secured.

【0055】歯車状金属板17の材質としては、銅、ニ
ッケル、ニッケルめっき銅、ニッケルめっき鉄などが挙
げられる。
Examples of the material of the gear-shaped metal plate 17 include copper, nickel, nickel-plated copper and nickel-plated iron.

【0056】また、スペーサとして、金属からなる歯車
状金属板を用いれば、異常時に電極あ群内部でガス圧が
発生し電極群が直径方向に膨張した場合、前記溝状の凹
凸部によって電極群と電池容器の間にガスの流路が確保
されると同時に、前記歯車状金属板が電池容器と接触す
ることにより電極群から発生するジュール熱などの熱を
電極群から前記歯車状金属板を介して電池容器に伝熱す
るため、電極群の異常蓄熱を防止することが可能とな
り、更に高い安全性を確保することができる。
Further, when a gear-shaped metal plate made of metal is used as the spacer, when gas pressure is generated inside the electrode group and the electrode group expands in the diametrical direction at the time of abnormality, the electrode group is formed by the groove-shaped uneven portion. At the same time that a gas flow path is secured between the battery group and the battery case, heat such as Joule heat generated from the electrode group when the gear-shaped metal plate comes into contact with the battery case is removed from the electrode group by the gear-shaped metal plate. Since heat is transferred to the battery container via the battery, it is possible to prevent abnormal heat storage in the electrode group, and to ensure higher safety.

【0057】[0057]

【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。以下の実施例は第1の発明の実施の形態で説明し
た電池構造を採用している。 (実施例1)まず、正極及び負極を次のようにして作製
した <正極の作製>ポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2
−ピロリドンに溶解させた溶液に、LiCoO2粉末
と、導電剤としてのアセチレンブラックおよびグラファ
イトを加えて撹拌混合し、LiCoO290重量%、ア
セチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%、ポ
リフッ化ビニリデン4重量%からなる正極合剤を調製し
た。この正極合剤をアルミニウム箔(厚さ20μm)の
両面に塗布し、乾燥した後、ローラープレス機を用いて
加圧成形することにより厚さ140μmの帯状正極を作
製した。 <負極の作製>メソフェーズピッチを原料としたメソフ
ェーズピッチ炭素繊維をアルゴン雰囲気下、1000℃
で炭素化した後、平均繊維長30μm、平均繊維径11
μm、粒度1〜80μmで90体積%が存在するよう
に、かつ粒径0.5μm以下の粒子を少なく(5%以
下)なるように適度に粉砕した後、アルゴン雰囲気下で
3000℃にて黒鉛化することにより炭素質物を作製し
た。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. The following examples employ the battery structure described in the embodiment of the first invention. (Example 1) First, a positive electrode and a negative electrode were produced as follows <Production of positive electrode> Polyvinylidene fluoride was N-methyl-2.
LiCoO 2 powder, acetylene black and graphite as a conductive agent are added to a solution dissolved in pyrrolidone, and the mixture is stirred and mixed, and 90% by weight of LiCoO 2 , 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and 4% of polyvinylidene fluoride. A positive electrode mixture consisting of wt% was prepared. This positive electrode mixture was applied to both sides of an aluminum foil (thickness 20 μm), dried, and then pressure-molded using a roller press machine to produce a belt-shaped positive electrode having a thickness of 140 μm. <Fabrication of Negative Electrode> Mesophase pitch carbon fiber made of mesophase pitch as a raw material was heated to 1000 ° C. under an argon atmosphere.
After carbonization with an average fiber length of 30 μm and an average fiber diameter of 11
μm, particle size 1 to 80 μm, and 90% by volume, and appropriately pulverize particles having a particle size of 0.5 μm or less (5% or less), and then graphite at 3000 ° C. in an argon atmosphere. To produce a carbonaceous material.

【0058】ポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2−
ピロリドンに溶解させた溶液に上述の炭素質物と人造黒
鉛を加えて撹拌混合し、合剤組成が炭素質物86重量
%、人造黒鉛10重量%、ポリフッ化ビニリデン4重量
%からなる負極合剤を調製した。これを銅箔(厚さ12
μm)の両面に塗布し、乾燥した後、ローラープレス機
で加圧成形して負極を作製した。この際、成形後の正極
の設計容量に対する負極の設計容量の比(容量バラン
ス)が、1.05以上1.1以下になるように充填密度
と電極長さを調節した。
Polyvinylidene fluoride was added to N-methyl-2-
The above-mentioned carbonaceous material and artificial graphite are added to a solution dissolved in pyrrolidone and mixed with stirring to prepare a negative electrode mixture having a mixture composition of 86% by weight carbonaceous material, 10% by weight artificial graphite, and 4% by weight polyvinylidene fluoride. did. Copper foil (thickness 12
(μm) on both sides, dried and then pressure-molded with a roller press to prepare a negative electrode. At this time, the packing density and the electrode length were adjusted so that the ratio (capacity balance) of the design capacity of the negative electrode to the design capacity of the positive electrode after molding was 1.05 or more and 1.1 or less.

【0059】支持体がポリエステルで、粘着材料がアク
リル系接着剤からなり図1に示したような形状を有する
溝状の凹凸部が形成されたスペーサを使用した。このス
ペーサの厚さは、粘着剤層を含む全厚が250μmで、
溝状の凹部の深さは200μmである。このスペーサの
幅、すなわち渦巻式電極群の高さ方向に沿う方向の長さ
は60mmである。渦巻式電極群の高さ方向に沿う方向
の長さと、渦巻式電極群の高さの比L1/L2は0.99
である。また、粘着材料層の厚さは25μmである。
A spacer was used in which the support was made of polyester, the adhesive material was made of an acrylic adhesive, and the groove-like uneven portions having the shape as shown in FIG. 1 were formed. The spacer has a total thickness of 250 μm including the adhesive layer,
The depth of the groove-shaped recess is 200 μm. The width of this spacer, that is, the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group is 60 mm. The ratio L 1 / L 2 of the length in the height direction of the spiral electrode group to the height of the spiral electrode group is 0.99.
Is. The thickness of the adhesive material layer is 25 μm.

【0060】前記正極および前記負極に、それぞれアル
ミニウム製の正極リード、ニッケル製の負極リードを溶
接した後、前記正極、厚さ25μmの微多孔性ポリエチ
レンフィルムからなるセパレータおよび前記負極をそれ
ぞれこの順序で積層し、前記負極が外側に位置するよう
に渦巻き状に捲回して電極群を作製した。前記溝状の凹
凸部が形成されたシートは、この渦巻式電極群の最外周
の巻き終わり部を固定する粘着テープとして使用し、発
明の実施の形態:図2(a)に示すように溝状の凹部が
電池容器側に向くように、前記渦巻式電極群の最外周の
高さ方向の中央かつ前記電極群の最外周を包み込むよう
に隙間無く配置した。 <電池の組立て>上記のような構成とした電極群をニッ
ケルめっき鉄製の電池容器内に収納し、前記負極リード
を前記電池容器の底部に、前記正極リードを前記電池容
器の開口部に配置した電流遮断機能を備えた安全弁にそ
れぞれ溶接した。
After welding a positive electrode lead made of aluminum and a negative electrode lead made of nickel to the positive electrode and the negative electrode, respectively, the positive electrode, a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm, and the negative electrode are respectively arranged in this order. An electrode group was produced by stacking and spirally winding the negative electrode so that the negative electrode was located outside. The sheet on which the groove-shaped uneven portion is formed is used as an adhesive tape for fixing the outermost winding end portion of the spiral electrode group, and the groove is formed as shown in FIG. -Shaped recesses were arranged without gaps so as to face the battery container side and wrap around the center of the outermost periphery of the spiral electrode group in the height direction and the outermost periphery of the electrode group. <Assembly of Battery> The electrode group configured as described above was housed in a battery container made of nickel-plated iron, the negative electrode lead was placed at the bottom of the battery container, and the positive electrode lead was placed at the opening of the battery container. Welded to each safety valve with current cutoff function.

【0061】つづいて、電池容器内に、エチレンカーボ
ネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)
の混合溶媒(混合体積比1:2)に六フッ化リン酸リチ
ウム(LiPF6)を1M溶解した非水電解液を注液
し、電極群に前記非水電解液十分に含浸させた。そし
て、安全弁上に正極端子を配置した後、かしめ固定し
て、設計定格容量1600mAhの円筒形リチウムイオ
ン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。 (実施例2)スペーサの幅が48mmであること以外
は、実施例1と同様な材質と形状を有する溝状の凹凸部
が形成されたスペーサを使用した。渦巻式電極群の高さ
方向に沿う方向の長さと、渦巻式電極群の高さの比L1
/L2は0.8である。以下、実施例1と同様にして、
溝状の凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電極群の最
外周に配置した。 (実施例3)スペーサの幅が40mmであること以外
は、実施例1と同様な材質と形状を有する溝状の凹凸部
が形成されたスペーサを使用した。渦巻式電極群の高さ
方向に沿う方向の長さと、渦巻式電極群の高さの比L1
/L2は0.67である。以下、実施例1と同様にし
て、前記溝状の凹凸部が形成されたシートを渦巻式電極
群の最外周に配置した。 (実施例4)スペーサの幅が30mmであること以外
は、実施例1と同様な材質と形状を有する溝状の凹凸部
が形成されたシートを使用した。渦巻式電極群の高さ方
向に沿う方向の長さと、渦巻式電極群の高さの比L1
2は0.5である。以下、実施例1と同様にして、溝
状の凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電極群の最外
周に配置した。 (実施例5)スペーサの幅が20mmであること以外
は、実施例1と同様な材質と形状を有する溝状の凹凸部
が形成されたスペーサを使用した。渦巻式電極群の高さ
方向に沿う方向の長さと、渦巻式電極群の高さの比L1
/L2は0.33である。以下、実施例1と同様にし
て、前記溝状の凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電
極群の最外周に配置した。 (実施例6)実施例5と同様な材質と形状を有する溝状
の凹凸部が形成されたスペーサを使用し、渦巻式電極群
の最外周に配置した。この際、渦巻式電極群の下端とス
ペーサの下端が一致するようにして配置した。 (実施例7)実施例5と同様な材質と形状を有する溝状
の凹凸部が形成されたスペーサを使用し、渦巻式電極群
の最外周に配置した。この際、渦巻式電極群の上端と前
記スペーサの上端が一致するようにして配置した。 (実施例8)実施例2と同じ材質と形状を有する溝状の
凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電極群の最外周の
巻き終わり部を固定する粘着テープとして使用した。発
明の実施の形態:図2(a)に示すように溝状の凹部が
電池容器側に向くように、前記渦巻式電極群の最外周の
高さ方向の中央、かつ前記電極群の最外周の円周方向の
50%を被覆するように配置した。 (実施例9)実施例2と同じ材質と形状を有する溝状の
凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電極群の最外周の
巻き終わり部を固定する粘着テープとして使用した。発
明の実施の形態:図2(a)に示すように溝状の凹部が
電池容器側に向くように、前記渦巻式電極群の最外周の
高さ方向の中央、かつ前記電極群の最外周の円周方向の
75%を被覆するように配置した。 (実施例10)実施例2と同じ材質と形状を有する溝状
の凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電極群の最外周
の巻き終わり部を固定する粘着テープとして使用した。
このスペーサを、発明の実施の形態:図2(b)に示す
ように、溝状の凹部が電極群側に向くように、前記渦巻
式電極群の最外周の高さ方向の中央かつ前記電極群の最
外周を包み込むように隙間無く配置した。 (実施例11)支持体がポリイミドからなり、実施例2
と同じ形状を有する溝状の凹凸部が形成されたスペーサ
を使用した。以下、実施例1と同様にして、前記溝状の
凹凸部が形成されたスペーサを渦巻式電極群の最外周に
配置した。 (実施例12)支持体がポリエステルで、粘着材料がア
クリル系接着剤からなり、粘着剤層を含む全厚が200
μmで、溝状の凹部の深さが150μmの溝状の凹凸部
が形成されたスペーサを使用した。このスペーサの幅、
および粘着材料層の厚さは実施例2と同じである。
Subsequently, ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were placed in the battery container.
The non-aqueous electrolytic solution prepared by dissolving 1 M of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in the mixed solvent (mixing volume ratio 1: 2) was injected to sufficiently impregnate the electrode group with the non-aqueous electrolytic solution. Then, after disposing the positive electrode terminal on the safety valve and caulking and fixing it, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a design rated capacity of 1600 mAh was assembled. (Example 2) A spacer having groove-shaped uneven portions having the same material and shape as in Example 1 was used, except that the width of the spacer was 48 mm. Ratio L 1 of the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group and the height of the spiral electrode group
/ L 2 is 0.8. Hereinafter, in the same manner as in Example 1,
The spacer having the groove-shaped concavo-convex portion was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Example 3) A spacer having groove-shaped concavo-convex portions having the same material and shape as in Example 1 was used except that the width of the spacer was 40 mm. Ratio L 1 of the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group and the height of the spiral electrode group
/ L 2 is 0.67. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the sheet on which the groove-shaped uneven portion was formed was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Example 4) A sheet having groove-shaped uneven portions having the same material and shape as in Example 1 was used, except that the width of the spacer was 30 mm. Ratio of the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group to the height of the spiral electrode group L 1 /
L 2 is 0.5. Hereinafter, in the same manner as in Example 1, the spacer having the groove-shaped concavo-convex portion was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Example 5) A spacer having groove-shaped concavo-convex portions having the same material and shape as in Example 1 was used except that the width of the spacer was 20 mm. Ratio L 1 of the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group and the height of the spiral electrode group
/ L 2 is 0.33. Hereinafter, in the same manner as in Example 1, the spacer having the groove-shaped irregularities was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Embodiment 6) A spacer having groove-like concavo-convex portions having the same material and shape as in Embodiment 5 was used, and the spacer was arranged at the outermost periphery of the spiral electrode group. At this time, the spiral electrode group was arranged so that the lower end of the spiral electrode group and the lower end of the spacer were aligned with each other. (Embodiment 7) A spacer having groove-like concavo-convex portions having the same material and shape as in Embodiment 5 was used, and the spacer was arranged at the outermost periphery of the spiral electrode group. At this time, the upper end of the spiral electrode group and the upper end of the spacer were aligned with each other. (Embodiment 8) A spacer having the same material and shape as in Embodiment 2 and provided with groove-shaped concavo-convex portions was used as an adhesive tape for fixing the outermost winding end portion of the spiral electrode group. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment of the invention: As shown in FIG. 2 (a), the spiral-shaped electrode group has a center in the height direction of the outermost periphery and an outermost periphery of the electrode group so that the groove-shaped recess faces the battery container side. Was arranged so as to cover 50% in the circumferential direction. (Embodiment 9) A spacer having the same material and shape as in Embodiment 2 and having groove-shaped concavo-convex portions was used as an adhesive tape for fixing the outermost winding end portion of the spiral electrode group. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment of the invention: As shown in FIG. 2 (a), the spiral-shaped electrode group has a center in the height direction of the outermost periphery and an outermost periphery of the electrode group so that the groove-shaped recess faces the battery container side. Was arranged so as to cover 75% in the circumferential direction. (Example 10) A spacer having the same material and shape as in Example 2 and having groove-shaped concavo-convex portions was used as an adhesive tape for fixing the outermost winding end portion of the spiral electrode group.
As shown in FIG. 2 (b), an embodiment of the present invention is configured such that the groove-shaped concave portion faces the electrode group side and the center of the outermost periphery of the spiral electrode group in the height direction and the electrode. It was arranged without any gap so as to wrap the outermost periphery of the group. (Example 11) The support was made of polyimide, and Example 2 was used.
A spacer having a groove-shaped concavo-convex portion having the same shape as was used. Hereinafter, in the same manner as in Example 1, the spacer having the groove-shaped uneven portion was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Example 12) The support is polyester, the adhesive material is an acrylic adhesive, and the total thickness including the adhesive layer is 200.
A spacer having a groove-shaped concave and convex portion with a groove-shaped concave portion having a depth of 150 μm was used. The width of this spacer,
The thickness of the adhesive material layer is the same as in Example 2.

【0062】次に、作製した渦巻式電極群の最外周の巻
き終わり部をポリエステル製の粘着テープ(厚さ50μ
m)で固定した。続いてその上に、前記溝状の凹凸部が
形成されたスペーサを溝状の凹部が電池容器側に向くよ
うに、前記渦巻式電極群の最外周の高さ方向の中央かつ
前記電極群の最外周を包み込むように隙間無く配置し、
前記溝状の凹凸部が形成されたスペーサの片面に塗布さ
れた粘着材料で固定した。 (実施例13)溝状の凹凸部が形成されたスペーサとし
て、材質が銅からなり、板厚が20μmで、溝状の凹部
の深さが200μmの凹部が形成された歯車状金属板を
使用した。この歯車状金属板の凹部と凹部の間隔(ピッ
チ)は、1.5mmで、幅は50mmであり、渦巻式電
極群の高さ方向に沿う方向の長さと、渦巻式電極群の高
さの比L1/L2は0.83である。以下、実施例1と同
様にして、前記歯車状金属板を渦巻式電極群の最外周に
配置した。 (実施例14)材質がニッケルからなること以外は実施
例13と同じ形状を有する歯車状金属板を用いた。この
歯車状金属板を渦巻式電極群の最外周に配置した。以
下、実施例1と同様にして、前記歯車状金属板を渦巻式
電極群の最外周に配置した。 (比較例1)実施例1で作製したものと同じ渦巻式電極
群において、最外周の巻き終わり部をポリエステル製の
粘着テープ(厚さ50μm)で固定した。この粘着テー
プに溝状の凹凸部は設けていない。また、前記渦巻式電
極群の最外周には何も配置しなかった。 (比較例2)実施例1で作製したものと同じ渦巻式電極
群の最外周の両端部に、材質がEPDMゴム製で、厚さ
200μm、幅が7.5mmのシートをスペーサとして
配置した。このスペーサは、それぞれ2片に分離してお
り、互いに接触することなく間隙が形成されている。ま
た、このスペーサの電極群円周方向長さの和は、円周長
さの80%とした。 <電池の安全性評価−圧壊試験>以上のようにして得ら
れた実施例1〜実施例14、及び比較例1〜比較例2の
各電池について、まず、容量確認試験を行った。容量確
認試験は、充電は、20℃において充電電流480mA
で4.2Vまで行った後、4.2Vの定電圧で保持し、
計8時間行った。放電は、320mAの定電流で行い、
放電終止電圧は2.7Vとした。充電、放電の後の休止
時間はそれぞれ30分とした。得られた放電容量を電池
の放電容量として測定し、表1に示した。表1に示すよ
うに、実施例1〜実施例13、及び比較例1〜比較例2
の電池は、いずれもほぼ設計定格容量(1600mA
h)通りの値が得られていることが確認できた。
Next, the winding end portion of the outermost periphery of the produced spiral electrode group was adhered to a polyester adhesive tape (thickness: 50 μm).
It fixed by m). Then, on the spacer on which the groove-shaped concave and convex portions are formed, the groove-shaped concave portion faces the battery container side, and the center of the outermost circumference of the spiral electrode group in the height direction and the electrode group. Arrange without gaps so as to wrap the outermost circumference,
It was fixed with an adhesive material applied to one surface of the spacer having the groove-shaped uneven portion. (Embodiment 13) A gear-shaped metal plate made of copper and having a plate thickness of 20 μm and a groove-shaped recess having a depth of 200 μm is used as a spacer having a groove-shaped uneven portion. did. The space (pitch) between the recesses of the gear-shaped metal plate is 1.5 mm, the width is 50 mm, and the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group and the height of the spiral electrode group are equal to each other. The ratio L 1 / L 2 is 0.83. Hereinafter, in the same manner as in Example 1, the gear-shaped metal plate was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Example 14) A gear-shaped metal plate having the same shape as that of Example 13 except that the material was nickel was used. This gear-shaped metal plate was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. Hereinafter, in the same manner as in Example 1, the gear-shaped metal plate was arranged on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Comparative Example 1) In the same spiral electrode group as that produced in Example 1, the outermost winding end portion was fixed with a polyester adhesive tape (thickness 50 µm). The adhesive tape is not provided with groove-shaped irregularities. Nothing was placed on the outermost periphery of the spiral electrode group. (Comparative Example 2) Sheets made of EPDM rubber and having a thickness of 200 µm and a width of 7.5 mm were arranged as spacers on both ends of the outermost periphery of the same spirally wound electrode group as that manufactured in Example 1. The spacer is divided into two pieces, and a gap is formed without contacting each other. The sum of the lengths of the spacers in the circumferential direction of the electrode group was 80% of the circumferential length. <Battery Safety Evaluation-Crush Test> Each of the batteries of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2 obtained as described above was first subjected to a capacity confirmation test. The capacity confirmation test shows that the charging current is 480 mA at 20 ° C.
After the voltage has reached 4.2V, the voltage is kept at a constant voltage of 4.2V.
It went for a total of 8 hours. Discharge is performed with a constant current of 320 mA,
The final discharge voltage was 2.7V. The rest time after charging and discharging was 30 minutes each. The obtained discharge capacity was measured as the discharge capacity of the battery and is shown in Table 1. As shown in Table 1, Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 2
All of the batteries are rated design capacity (1600mA
It was confirmed that the values shown in h) were obtained.

【0063】次に、実施例1〜実施例14、及び比較例
1〜比較例2の電池を所定個数用意し、それぞれ上記充
放電を5回繰り返した後、充電を行い、4.2V充電状
態の各電池の中央部分を、電池の直径が初期の1/2に
なるまで丸棒で押しつぶす中央部圧壊試験を実施した。
その結果が表1である。評価ランクとして、試験用サン
プルを各実施例共に100個作製し、中央部圧壊試験の
結果、破裂や発火などの異常が認められなかった電池の
100個に対する割合で表し、AAランクは100%〜
98%以上、Aランクは98%未満、90%以上、Bラ
ンクは90%未満、80%以上、Cランクは80%未満
とした。
Next, a predetermined number of batteries of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 2 were prepared, and the above charging / discharging was repeated 5 times, followed by charging to 4.2V charging state. A central part crush test was carried out in which the central part of each battery was crushed with a round bar until the diameter of the battery became 1/2 of the initial size.
The results are shown in Table 1. As an evaluation rank, 100 test samples were prepared for each of the examples, and the result of the central part crushing test was expressed as a ratio to 100 batteries in which no abnormality such as rupture or ignition was observed, and the AA rank was 100% to 100%.
98% or more, A rank is less than 98%, 90% or more, B rank is less than 90%, 80% or more, and C rank is less than 80%.

【0064】[0064]

【表1】 [Table 1]

【0065】表1より明らかなように、本発明の溝状の
凹凸部が形成されたスペーサを備えた実施例1から実施
例14の電池は、安全弁が確実に作動したため、いずれ
も評価ランクはA以上と高い安全性を示すことが確認で
きた。特に、渦巻式電極群の高さ方向に沿う方向の長さ
と渦巻式電極群の高さの比L1/L2が0.67以上の実
施例1〜実施例3及び実施例9〜実施例14は、破裂や
発火に至った電池は皆無であった。
As is clear from Table 1, the batteries of Examples 1 to 14 provided with the spacers having the groove-shaped irregularities according to the present invention were rated as the safety valves because the safety valves worked reliably. It was confirmed that it was as safe as A or higher. Particularly, the ratio L 1 / L 2 of the length in the direction along the height direction of the spiral electrode group and the height of the spiral electrode group is 0.67 or more. Examples 1 to 3 and Examples 9 to 9 No. 14 had no batteries that ruptured or ignited.

【0066】これに対し、比較例1の電池は、破裂や発
火に至った電池が多数見られ、評価ランクはCランクと
なった。また、比較例2の電池の評価ランクはBランク
であった。
On the other hand, in the battery of Comparative Example 1, many batteries that ruptured or ignited were found, and the evaluation rank was C rank. The evaluation rank of the battery of Comparative Example 2 was B rank.

【0067】次に、実施例1〜実施例14及び比較例1
〜比較例2の各電池について、4.2V充電状態の各電
池の缶底部分を押しつぶす缶底圧壊試験を実施した。な
お、その他の試験条件及び評価ランクは、中央部圧壊試
験と全く同様である。その結果が表2である。
Next, Examples 1 to 14 and Comparative Example 1
-For each battery of Comparative Example 2, a can bottom crushing test was carried out in which the can bottom portion of each battery in a 4.2V charged state was crushed. The other test conditions and evaluation ranks are exactly the same as the central part crush test. The results are shown in Table 2.

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】表2により明らかなように、本発明の溝状
の凹凸部が形成されたスペーサを備えた実施例1から実
施例14の電池では、中央部圧壊試験より過酷な缶底圧
壊試験においても、評価ランクはいずれもAランク以上
と高い安全性を示すことが確認できた。特に、実施例
2、実施例3、及び実施例8〜実施例14では、評価ラ
ンクがAAランクと非常に高い安全性を示すことが確認
できた。
As is clear from Table 2, in the batteries of Examples 1 to 14 provided with the spacers having the groove-shaped irregularities according to the present invention, in the can bottom crushing test harsher than the central part crushing test. Moreover, it was confirmed that all the evaluation ranks were A rank or higher, indicating high safety. In particular, in Example 2, Example 3, and Example 8 to Example 14, it was confirmed that the evaluation rank shows AA rank, which is very high safety.

【0070】なお、その他の実施例の評価ランクはAラ
ンクであった。このことから、異常時にガスの流路とな
る溝状の凹凸部が形成されたスペーサは、渦巻式電極群
の最外周の高さ方向の中央部に配置されていることが重
要であるということがわかる。
The evaluation rank of the other examples was A rank. From this, it is important that the spacer with the groove-shaped irregularities that become gas passages in the event of an abnormality be placed at the center of the outermost circumference of the spirally wound electrode group in the height direction. I understand.

【0071】一方、比較例1の電池では、中央部圧壊試
験の結果と同様に、破裂や発火に至った電池が多数見ら
れ、評価ランクはCランクとなった。
On the other hand, in the battery of Comparative Example 1, as in the result of the central portion crushing test, many batteries were found to have ruptured or ignited, and the evaluation rank was C rank.

【0072】また、比較例2の電池は、中央部圧壊試験
の結果ではBランクであったが、缶底圧壊試験では破裂
や発火に至った電池が多数見られ、評価ランクはCラン
クとなった。 <電池の安全性評価−過充電試験>次に、充電器の故障
を想定し、実施例1〜実施例14及び比較例1から比較
例2の各電池について、4.2Vで満充電した後、さら
にそれぞれ8A(5C)の電流値で急速充電し、15V
に達した後は定電圧で充電を行う過充電試験を実施し
た。その結果が表3である。評価ランクとして、試験用
サンプルを各実施例共に100個作製し、過充電試験の
結果、電池容器の変形や破裂などの異常が認められなか
った電池の100個に対する割合で表し、Aランクは1
00%〜98%以上、Bランクは98%未満、80%以
上、Cランクは80%未満とした。
The battery of Comparative Example 2 was ranked B in the results of the central part crushing test, but in the can bottom crushing test, many batteries were found to have ruptured or ignited, and the evaluation rank was ranked C. It was <Battery Safety Evaluation-Overcharge Test> Next, assuming a charger failure, each battery of Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 2 was fully charged at 4.2V. , Further, each is rapidly charged at a current value of 8A (5C), and 15V
After the temperature reached, an overcharge test was performed in which charging was performed at a constant voltage. The results are shown in Table 3. As an evaluation rank, 100 test samples were prepared in each of the examples, and the result of the overcharge test was expressed as a ratio with respect to 100 batteries in which no abnormality such as deformation or rupture of the battery container was observed. A rank is 1
00% to 98% or more, B rank is less than 98%, 80% or more, and C rank is less than 80%.

【0073】[0073]

【表3】 [Table 3]

【0074】表3から明らかなように、実施例1〜実施
例14の電池では、安全弁が作動し、弁膜の開裂と電流
遮断が正常に行われたため、評価ランクはいずれもAラ
ンク以上となり、高い安全性を示すことが確認できた。
特に、溝状の凹凸部が形成されたシートとして歯車状金
属板を用いた実施例13及び実施例14では、破裂や発
火に至った電池は皆無であった。
As is clear from Table 3, in the batteries of Examples 1 to 14, since the safety valves were activated and the leaflets were cleaved and the current was cut off normally, the evaluation ranks were all A ranks or higher. It was confirmed that it showed high safety.
In particular, in Examples 13 and 14 in which the gear-shaped metal plate was used as the sheet having the groove-shaped concavo-convex portion, there were no batteries that ruptured or ignited.

【0075】これに対し、比較例1および比較例2の電
池では、電池容器の変形、破裂や発火等の異常が多数見
られた。
On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 1 and 2, many abnormalities such as deformation, rupture and ignition of the battery container were observed.

【0076】次に、実施例1で用いたものと同じで、電
極長さが異なる正極と負極を作製した。正極および負極
に、それぞれアルミニウム製の正極リード、ニッケル製
の負極リードを2本づつ溶接した後、前記正極、厚さ2
5μmの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレ
ータおよび前記負極をそれぞれこの順序で積層し、負極
が外側に位置するように渦巻き状に捲回して渦巻式電極
群を作製した。
Next, the same positive electrode and negative electrode as those used in Example 1 but having different electrode lengths were produced. Two positive electrode leads made of aluminum and two negative electrode leads made of nickel were welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, and then the positive electrode was formed to a thickness of 2
A separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 5 μm and the negative electrode were laminated in this order, and spirally wound so that the negative electrode was positioned on the outer side to prepare a spiral electrode group.

【0077】これをφ26mm、高さ650mmの電池
容器に収納し、実施例1と同様にして設計定格容量3A
hの円筒形リチウムイオン二次電池(26650サイ
ズ)を組み立てた。この様な実施例とは形状が異なる電
池においても、実施例1〜実施例14と同一の溝状の凹
凸部が形成されたシートを使用することによっても実施
例1〜実施例14と同様な作用・効果が得られた。
This was housed in a battery container having a diameter of 26 mm and a height of 650 mm, and in the same manner as in Example 1, the designed rated capacity was 3 A.
A cylindrical lithium ion secondary battery of h (26650 size) was assembled. Even in a battery having a different shape from those of the examples, the same sheets as those of the examples 1 to 14 can be obtained by using the same sheet having the groove-shaped concavo-convex portions as those of the examples 1 to 14. The action and effect were obtained.

【0078】以上のことから、渦巻式電極群の高さ方向
に沿う方向に複数の溝状の凹凸部が形成されたスペーサ
が渦巻式電極群の最外周に配置されているため、異常時
に電極群内部でガス圧が発生し電極群が直径方向に膨張
しても、溝状の凹凸部によって電極群と電池容器の間に
ガスの流路が確保され、発生したガスがこの流路を通じ
て電極群上部に配置された安全弁方向へ移動し、前記安
全弁を通じて速やかに外部へ放出されるため電池容器内
に滞留せず、電池容器の変形や電池の破裂を未然に防止
することが可能となり、安全性に優れた高出力型の円筒
型水電解液二次電池を提供することができる。したがっ
て、電動工具、無停電電源(UPS)、コードレスクリ
ーナなどの電源として極めて有用である。
As described above, since the spacer having the plurality of groove-shaped irregularities formed in the height direction of the spiral electrode group is arranged at the outermost periphery of the spiral electrode group, the electrode is not used when an abnormality occurs. Even if the gas pressure is generated inside the group and the electrode group expands in the diameter direction, the groove-like uneven portion secures a gas flow path between the electrode group and the battery container, and the generated gas passes through this flow path to the electrode. It moves toward the safety valve located at the upper part of the group and is quickly released to the outside through the safety valve, so it does not stay in the battery container and it is possible to prevent deformation of the battery container and rupture of the battery in advance. It is possible to provide a high-power cylindrical water electrolyte secondary battery having excellent properties. Therefore, it is extremely useful as a power source for power tools, uninterruptible power supplies (UPS), cordless cleaners, and the like.

【0079】[0079]

【発明の効果】上記構成によって、ガス発生に起因する
電極群の膨張が生じた場合であっても発生ガスを電極群
から導出して電池容器の膨れや破裂を防止できる安全性
に優れたの非水電解液二次電池を提供する事ができる。
According to the above structure, even if the electrode group expands due to gas generation, the generated gas can be led out from the electrode group to prevent the battery container from swelling or rupturing, which is excellent in safety. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る主要部分を説明する
展開図及び断面図。
FIG. 1 is a development view and a cross-sectional view illustrating a main part according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る電極群の横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrode group according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係る電池の内部構造を示
す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing an internal structure of the battery according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態に係る電極群の断面図。FIG. 4 is a sectional view of an electrode group according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態に係る非水電解液二次電池
の縦断面図。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・溝状の凹凸部が形成されたシート(支持体) 2・・・粘着材料 3・・・溝部 4・・・渦巻式電極群 5・・・電池容器 6・・・絶縁体 7・・・正極 8・・・セパレータ 9・・・負極 10・・・弁膜部 11・・・安全弁 12・・・正極端子 13・・・ガスケット 14・・・ガス抜き孔 15・・・正極リード 16・・・負極リード 17・・・歯車状金属板 1 ... Sheet (support) on which groove-like irregularities are formed 2 ... Adhesive material 3 ... Groove 4 ... Swirl type electrode group 5: Battery container 6 ... Insulator 7 ... Positive electrode 8: Separator 9 ... Negative electrode 10 ... valve membrane 11 ... Safety valve 12 ... Positive electrode terminal 13 ... Gasket 14 ... Gas vent hole 15 ... Positive electrode lead 16 ... Negative electrode lead 17 ... Gear-shaped metal plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 優治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 神田 基 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 5H029 AJ12 AK03 AK18 AL04 AL06 AL07 AL11 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 BJ27 CJ03 CJ05 CJ06 CJ07 DJ04 EJ01 EJ12 HJ04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yuji Sato             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Motoko Kanda             1st Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Research and Development Center F term (reference) 5H029 AJ12 AK03 AK18 AL04 AL06                       AL07 AL11 AL12 AM03 AM04                       AM05 AM07 BJ02 BJ14 BJ27                       CJ03 CJ05 CJ06 CJ07 DJ04                       EJ01 EJ12 HJ04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 帯状負極、セパレータ及び帯状正極を順
次積層した柱状の電極群と、前記セパレータに含浸され
た非水電解液と、前記電極群及び前記非水電解液を収容
する柱状の電池容器とを具備する非水電解液二次電池に
おいて、前記電極群と前記電池容器の間でかつ前記電極
群の軸と平行な方向に溝状の凹凸部を形成するスペーサ
とを具備し、前記電極群の高さ方向と平行な前記スペー
サの長さをL1、前記電極群の高さをL2とすると、比L
1/L2は、0.33以上、0.99以下であることを特
徴とする非水電解液二次電池。
1. A columnar electrode group in which a strip-shaped negative electrode, a separator and a strip-shaped positive electrode are sequentially laminated, a non-aqueous electrolyte solution impregnated in the separator, and a columnar battery container containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte solution. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a spacer for forming a groove-shaped uneven portion between the electrode group and the battery container and in a direction parallel to the axis of the electrode group; If the length of the spacer parallel to the height direction of the group is L 1 and the height of the electrode group is L 2 , the ratio L
1 / L 2 is 0.33 or more, a non-aqueous electrolyte secondary batteries, characterized by at 0.99 or less.
【請求項2】 前記比L1/L2は、0.83以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電
池。
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the ratio L 1 / L 2 is 0.83 or less.
【請求項3】 前記スペーサは、前記電極群の外周に形
成された複数の棒状構成材を有する事を特徴とする請求
項1記載の非水電解液二次電池。
3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the spacer has a plurality of rod-shaped constituent members formed on the outer periphery of the electrode group.
【請求項4】 前記スペーサは、金属板を曲げて前記溝
状の凹凸部を形成した加工品であることを特徴とする請
求項1記載の非水電解液二次電池。
4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the spacer is a processed product in which a metal plate is bent to form the groove-shaped uneven portion.
【請求項5】 前記スペーサは、前記電極群の最外周表
面に粘着材料で固定されることを特徴する請求項1乃至
請求項4記載の非水電解液二次電池。
5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the spacer is fixed to the outermost peripheral surface of the electrode group with an adhesive material.
JP2002082403A 2002-03-25 2002-03-25 Nonaqueous electrolyte secondary battery Pending JP2003282143A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002082403A JP2003282143A (en) 2002-03-25 2002-03-25 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002082403A JP2003282143A (en) 2002-03-25 2002-03-25 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003282143A true JP2003282143A (en) 2003-10-03

Family

ID=29230597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002082403A Pending JP2003282143A (en) 2002-03-25 2002-03-25 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003282143A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601563B1 (en) 2004-05-19 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 Cylindrical Li-ion Secondary Battery
JP2008041465A (en) * 2006-08-08 2008-02-21 Sony Corp Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and non-aqueous secondary battery
WO2010113271A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 三菱重工業株式会社 Rechargeable battery and battery system
JP2011216239A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Furukawa Battery Co Ltd:The Lithium ion battery and manufacturing method of lithium ion battery
WO2013128678A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-06 新神戸電機株式会社 Lithium-ion battery
KR20150054221A (en) * 2013-11-11 2015-05-20 주식회사 엘지화학 Secondary battery having movable space and method for forming movable space
JP2023092348A (en) * 2021-12-21 2023-07-03 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Power storage device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100601563B1 (en) 2004-05-19 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 Cylindrical Li-ion Secondary Battery
JP2008041465A (en) * 2006-08-08 2008-02-21 Sony Corp Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and non-aqueous secondary battery
WO2010113271A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 三菱重工業株式会社 Rechargeable battery and battery system
JP5244919B2 (en) * 2009-03-31 2013-07-24 三菱重工業株式会社 Secondary battery and battery system
JP2011216239A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Furukawa Battery Co Ltd:The Lithium ion battery and manufacturing method of lithium ion battery
CN103403945A (en) * 2012-02-29 2013-11-20 新神户电机株式会社 Lithium-ion battery
WO2013128678A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-06 新神戸電機株式会社 Lithium-ion battery
JPWO2013128678A1 (en) * 2012-02-29 2015-07-30 新神戸電機株式会社 Lithium ion battery
US9406929B2 (en) 2012-02-29 2016-08-02 Hitachi Chemical Company, Ltd. Lithium ion battery
KR20150054221A (en) * 2013-11-11 2015-05-20 주식회사 엘지화학 Secondary battery having movable space and method for forming movable space
KR101681969B1 (en) 2013-11-11 2016-12-02 주식회사 엘지화학 Secondary battery having movable space and method for forming movable space
JP2023092348A (en) * 2021-12-21 2023-07-03 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Power storage device
JP7680345B2 (en) 2021-12-21 2025-05-20 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 Energy Storage Devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3866740B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery, assembled battery and battery pack
US10276890B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
KR101455663B1 (en) Lithium-ion secondary battery
JP4915390B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP6305263B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery, battery pack, battery pack and car
WO2009144919A1 (en) Cylindrical nonaqueous electrolytic secondary battery
US20070054191A1 (en) Non- aqueous electrolyte secondary battery
JPH04328278A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2002203553A (en) Positive-electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2001143762A (en) Cylindrical lithium-ion battery
JP2008041504A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2003308873A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH04249073A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2001338639A (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP2013089441A (en) Electrode group for battery and battery using the same
JP3049727B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2000036324A (en) Non-aqueous secondary battery
JP2003100278A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003282143A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009259749A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2002289159A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery pack
JP2001052760A (en) Charging method of nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3798737B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
US6451482B1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP2006040772A (en) Lithium ion battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040616

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050414

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070302

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070626