JP2004335287A - Non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
【課題】封口板に設けた溝が、不用意には破断しないが、電池の内圧が異常上昇した場合には確実に破断する非水二次電池を得る。
【解決手段】電極体を収容した有底円筒形状の電池ケース5、この電池ケースの開口を塞ぐ封口板7とを有する。封口板7には、円環状の溝12が形成されている。この溝12の対向する2箇所には、繋ぎ部13・13が形成されていて、溝12は二分されている。繋ぎ部13の厚み寸法は、封口板7の厚み寸法に等しい。
【選択図】 図2A non-aqueous secondary battery is provided in which a groove provided in a sealing plate does not break carelessly but breaks surely when the internal pressure of the battery rises abnormally.
The battery case has a bottomed cylindrical battery case accommodating an electrode body, and a sealing plate closing an opening of the battery case. An annular groove 12 is formed in the sealing plate 7. Connecting portions 13 are formed at two opposing portions of the groove 12, and the groove 12 is bisected. The thickness of the connecting portion 13 is equal to the thickness of the sealing plate 7.
[Selection] Figure 2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の内圧が異常上昇したときに破断して、内圧を解放する防爆機能付きの非水二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の非水二次電池の従来技術に特許文献1〜3がある。そこでは、電極体を収容した有底筒形状の電池ケースと、この電池ケースの開口を塞ぐ封口板とを含んでおり、電池ケースの底壁や封口板に環状の溝をプレス加工し、この溝の部分で電池ケースの底壁や封口板の厚みが薄くなるようにしている。そして、電池の内圧が異常上昇したときには、前記溝で電池ケースの底壁や封口板が破断して、電池の内圧を解放している。前記溝は1回のプレス加工で形成されていた。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−23595号公報(段落番号0017、図1)
【特許文献2】
特開2001−93488号公報(段落番号0017−0025、図2)
【特許文献3】
特開2002−175789号公報(段落番号0024−0027、図3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
電池ケースの底壁や封口板に形成されるべき溝の底部が分厚いと、電池の内圧が異常上昇しても溝での破断が生じ難くなり、防爆機能を有効に果たさない事態を招くことがある。一方、溝の底部が薄すぎると、小さな衝撃でも溝での破断が不用意に生じる問題がある。
【0005】
また、1回のプレス加工で溝を形成すると、その分だけプレス圧を大きく設定することになる。大きなプレス圧では電池ケースの底壁や封口板が歪んで、溝の底部の厚みにばらつきが生じやすい。これが電池の信頼性を低下させる要因になっていた。
【0006】
そこで本発明の目的は、電池の内圧が異常上昇した場合には確実に溝での破断が生じる一方、小さな衝撃では溝での破断が不用意には生じない非水二次電池を得ることにある。本発明の目的は、各電池の溝の破断圧力が均一になるようにする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の非水二次電池は、図2に示すごとく、電極体を収容した有底筒形状の電池ケース5と、前記電池ケース5の開口を塞ぐ封口板7とを含み、封口板7には、繋ぎ部13で分断された環状の溝12が形成されており、繋ぎ部13が、少なくとも2箇所に設けられていることを特徴とする。
【0008】
具体的には、量産した各電池において溝12の底部12aの厚みがほぼ均一になるように、溝12は2回以上のプレス加工で形成されている。
【0009】
繋ぎ部13の厚み寸法は封口板7の厚さと同じにする。そのうえで、繋ぎ部13の周方向の幅寸法L3は、0.2〜1.5mmに設定する。更に溝12の底部12aの厚み寸法L2は、0.02〜0.06mmに設定することが望まれる。
【0010】
より具体的には、電池ケース5が有底円筒形状に形成されており、封口板7が円形に形成されるとともに、溝12が封口板7と同心円状に形成されている。溝12の幅方向中央での直径寸法dと、電池ケース5の外径寸法Dとの比は、d/D=0.50〜0.85に設定することが望まれる。
【0011】
【発明の作用効果】
本発明では、封口板7に形成されるべき溝12が繋ぎ部13で分断されているので、溝部分がよく補強されており、溝12を確実に破断させるために溝12の底部12aの厚みを薄くしても、小さな衝撃では溝12の底部12aの破断が生じ難い。従って、電池1の内圧が異常上昇した場合には、溝部分での破断が確実に生じる一方、小さな衝撃では溝部分に不用意な破断が生じることはなく、溝12の防爆機能を適正に得ることができる。
【0012】
溝12が2回以上のプレス加工で形成されていると、各プレス加工機のプレス圧を小さくできるため、プレス加工による封口板7の歪などを抑えて、溝12の底部12aの厚みのばらつきを可及的に無くすことができる。
【0013】
繋ぎ部13の幅寸法が、0.2〜1.5mmに設定されていると、溝12の破断圧力を適正な2〜5MPaの範囲に収めることができ、溝12の防爆機能をより適正に得ることができる。
【0014】
溝12の底部12aの厚み寸法が、0.02〜0.06mmに設定されていると、より確実に溝12の破断圧力を適正な2〜5MPaの範囲に収めることができる。
【0015】
溝12の幅方向中央での直径寸法dと、電池ケース5の外径寸法Dとの比が、d/D=0.50〜0.85に設定されていると、破断圧力のばらつきを抑制することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1ないし図3は、本発明に係る非水二次電池の実施例を示しており、電池本体が、円柱形状に形成され、外径が17mm、上下高が45mmに設定されており、図1に示すごとく、電池本体内にシート状の正極1および負極2を有する。
【0017】
これら正極1と負極2とは、負極2が正極1の反応面に対向する状態でセパレータ3を介して渦巻状に巻回され、渦巻状巻回構造の電極体として電解液4と共に電池ケース5内に収容されている。この電極体の外周は、セパレータ3で覆われている。
【0018】
正極1は、二酸化マンガンを正極活物質とした正極合剤で形成される。負極2は、リチウム箔で形成されており、ニッケル集電体を介して電池ケース5の内面にスポット溶接される。セパレータ3は、微孔性ポリエチレンフィルムで形成される。
【0019】
電池ケース5は、ステンレス鋼製の有底円筒形状になっており、電池本体の外装と負極端子とを兼ねる。電池ケース5の底部には、前記電極体の挿入に先立って、ポリプロピレン製の絶縁体6が配置される。電池ケース5の開口上面は、円形の封口板7で塞がれる。封口板7は、0.6mm厚のステンレス鋼製であり、中央部に正極端子8が貫通状に配置される。封口板7の厚みは、0.55〜0.65mmの範囲であることが好ましい。
【0020】
封口板7の外周縁は、レーザー溶接で電池ケース5の上端開口部に接合されている。封口板7は、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタンおよびこれらの金属を含む合金、あるいは前記金属または合金を複数に積層したクラッド材などを好適に用いることができる。
【0021】
電解液4としては、プロピレンカーボネイト(PC)と、1,2−ジメトキシエタン(DME)とを体積比1:1で混合した溶媒に、LiCF3 SO3 を0.5モル/リットルの割合で溶解した溶液を用いた。
【0022】
正極端子8は、パッキン9を介して封口板7に圧着固定する。正極端子8の下端は、リード体11および集電体を介して正極1に接続する。リード体11は、ステンレス鋼板で形成した。
【0023】
封口板7の上面には、図2に示すごとく、封口板7と同心円状に溝12を形成しており、この溝12が正極端子8の外周を円環状に囲んでいる。溝12の断面は、図3に示すごとく、70°の角度で上向きに開くほぼV字状に形成されており、溝12の底部12aは、幅寸法L1を0.12mm、上下の肉厚L2を0.04mmに設定した。溝12の底部12aは、ガスが電池内で異常発生して、所定のガス圧以上になると破断し、これで電池内のガス圧を解放する。
【0024】
溝12の幅方向中央での直径寸法dと、電池ケース5の外径寸法Dとの比は、d/D=0.73に設定してある。この溝12の直径寸法dと電池ケース5の外径寸法Dとの比は、d/D=0.50〜0.85の範囲であることが、破断圧力のばらつきを抑える点から好ましい。
【0025】
溝12は対向する2箇所の繋ぎ部13・13で分断されている。各繋ぎ部13は、溝12の周回方向の幅寸法L3をそれぞれ1mmに設定した。各繋ぎ部13の厚み寸法は、封口板7と等しい厚みになっている。
【0026】
溝12は、2回のプレス加工で形成する。つまり、図3に示すごとく、1回目のプレス加工で封口板7の下面から0.2mmの厚みを残して溝上側部分12bを形成し、2回目のプレス加工で溝下側部分12cを形成し、このとき、溝12の底部12aが形成される。2回のプレス加工で溝12を形成することで、各プレス加工毎のプレス圧は小さくできる。
【0027】
(比較例1) 封口板7に溝12を設けるに際し、この溝12に、周方向幅寸法L3が1mmの繋ぎ部13を1箇所にのみ設けた。その他の構成は本発明実施例の電池と同一とした。
【0028】
(比較例2) 封口板7に溝12を設けるに際し、図4および図5に示すごとく、繋ぎ部13を省略し、1回のプレス加工で溝12を円環状に連続するよう形成した。その他の構成は本発明実施例の電池と同じであり、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0029】
(検査) 本発明実施例の電池と、比較例1・2の電池とをそれぞれ50個ずつ用意して、溝12の底部12aの厚みのばらつき(標準偏差)を測定した。また、各電池を3mの高さからコンクリートの床に落下させて、溝12の底部12aの破断の有無を検査した。表1は、その結果を示す。
【0030】
【表1】
【0031】
表1に示すごとく、本発明実施例の電池および比較例1の電池は、標準偏差が2.0μmであり、1回のプレスで溝12を加工した比較例2の電池に比べて、溝12の底部12aの厚みのばらつきが小さい。繋ぎ部13を2箇所にした本発明実施例の電池では、3mの高さから落下させた程度の小さい衝撃では溝12は破断しないことが判った。
【0032】
本発明実施例の電池において、繋ぎ部13がない電池と、繋ぎ部13の幅寸法L3を、0.2mm、1.0mm、1.5mm、3.0mmとした電池とをそれぞれ作成し、1mリットル/分の水を噴きつけて、各電池の溝12の破断圧力を試験した。表2は、その結果を示す。
【0033】
【表2】
【0034】
電池の内圧の異常上昇による溝12の破断圧力は、2〜5MPaの範囲が好ましいため、表2の結果から繋ぎ部13の幅寸法L3は、0.2〜1.5mmの範囲に設定したものが好ましいことが判明した。
【0035】
本発明において、繋ぎ部13は3箇所以上設けてもよい。この場合でも、2〜5MPaの範囲で溝12が破断するように繋ぎ部13の幅寸法L3などが設定されることになる。
【0036】
溝12の底部12aの厚み寸法L2は、0.02〜0.06mmであればよい。各繋ぎ部13の厚み寸法は、封口板7の厚さよりも薄くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2のA−A線縦断面図
【図2】非水二次電池の上面図
【図3】図2のB−B線縦断面図
【図4】比較例2の非水二次電池の上面図
【図5】図4のC−C線縦断面図
【符号の説明】
5 電池ケース
7 封口板
12 溝
12a 溝の底部
13 繋ぎ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous secondary battery with an explosion-proof function that breaks when the internal pressure of the battery rises abnormally and releases the internal pressure.
[0002]
[Prior art]
Prior arts of this type of non-aqueous secondary battery include
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-23595 A (paragraph number 0017, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2001-93488 (paragraph number 0017-0025, FIG. 2)
[Patent Document 3]
JP-A-2002-175789 (paragraph number 0024-0027, FIG. 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
If the bottom of the groove to be formed in the bottom wall of the battery case or the sealing plate is thick, breakage in the groove is unlikely to occur even if the internal pressure of the battery rises abnormally, which may lead to a situation where the explosion-proof function is not effectively performed. is there. On the other hand, if the bottom of the groove is too thin, there is a problem that breakage in the groove may occur carelessly even with a small impact.
[0005]
Further, when the groove is formed by one press working, the press pressure is set to be higher by that amount. If the pressing pressure is large, the bottom wall and the sealing plate of the battery case are distorted, and the thickness of the bottom of the groove is likely to vary. This has been a factor in lowering the reliability of the battery.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to obtain a non-aqueous secondary battery in which, when the internal pressure of the battery is abnormally increased, breakage in the groove occurs reliably, but breakage in the groove does not occur carelessly with a small impact. is there. An object of the present invention is to make the breaking pressure of the groove of each battery uniform.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 2, the nonaqueous secondary battery of the present invention includes a bottomed
[0008]
Specifically, the
[0009]
The thickness of the connecting
[0010]
More specifically, the
[0011]
Effects of the Invention
In the present invention, since the
[0012]
If the
[0013]
When the width dimension of the connecting
[0014]
When the thickness of the
[0015]
When the ratio of the diameter dimension d at the center in the width direction of the
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show an embodiment of a nonaqueous secondary battery according to the present invention, in which a battery body is formed in a cylindrical shape, an outer diameter is set to 17 mm, and a vertical height is set to 45 mm. As shown in FIG. 1, a battery body has a sheet-like
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The outer peripheral edge of the sealing
[0021]
As the electrolytic solution 4, LiCF 3 SO 3 is dissolved in a solvent obtained by mixing propylene carbonate (PC) and 1,2-dimethoxyethane (DME) at a volume ratio of 1: 1 at a ratio of 0.5 mol / liter. The used solution was used.
[0022]
The
[0023]
As shown in FIG. 2, a
[0024]
The ratio of the diameter d at the center in the width direction of the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
(Comparative Example 1) At the time of providing the
[0028]
(Comparative Example 2) In forming the
[0029]
(Inspection) Fifty batteries of the present invention and fifty batteries of Comparative Examples 1 and 2 were prepared, and the thickness variation (standard deviation) of the bottom 12a of the
[0030]
[Table 1]
[0031]
As shown in Table 1, the standard deviation of the battery of Example of the present invention and the battery of Comparative Example 1 was 2.0 μm, and compared to the battery of Comparative Example 2 in which the
[0032]
In the battery according to the embodiment of the present invention, a battery having no connecting
[0033]
[Table 2]
[0034]
Since the breaking pressure of the
[0035]
In the present invention, three or more
[0036]
The thickness L2 of the bottom 12a of the
[Brief description of the drawings]
1 is a longitudinal sectional view taken along line AA of FIG. 2; FIG. 2 is a top view of a nonaqueous secondary battery; FIG. 3 is a longitudinal sectional view taken along line BB of FIG. 2; FIG. 5 is a top view of the secondary battery. FIG. 5 is a vertical sectional view taken along the line CC of FIG.
5
Claims (5)
前記封口板には、繋ぎ部で分断された環状の溝が形成されており、
前記繋ぎ部が、少なくとも2箇所に設けられることを特徴とする非水二次電池。A battery case having a bottomed cylindrical shape containing an electrode body, and a sealing plate closing an opening of the battery case,
In the sealing plate, an annular groove divided at a connecting portion is formed,
A non-aqueous secondary battery, wherein the connecting portion is provided in at least two places.
前記封口板が円形に形成されるとともに、前記溝が前記封口板と同心円状に形成されており、
前記溝の幅方向中央での直径寸法dと、前記電池ケースの外径寸法Dとの比が、d/D=0.50〜0.85に設定されている請求項1記載の非水二次電池。The battery case is formed in a cylindrical shape with a bottom,
The sealing plate is formed in a circular shape, the groove is formed concentrically with the sealing plate,
The non-aqueous battery according to claim 1, wherein a ratio of a diameter dimension d at a center in a width direction of the groove to an outer diameter dimension D of the battery case is set to d / D = 0.50 to 0.85. Next battery.
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