JP2001229903A - 非水電解液電池及びその製造方法 - Google Patents

非水電解液電池及びその製造方法

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JP2001229903A JP2000041439A JP2000041439A JP2001229903A JP 2001229903 A JP2001229903 A JP 2001229903A JP 2000041439 A JP2000041439 A JP 2000041439A JP 2000041439 A JP2000041439 A JP 2000041439A JP 2001229903 A JP2001229903 A JP 2001229903A
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Takeshi Segawa
健 瀬川
Akira Toda
顕 戸田
Yoshiki Ito
芳規 伊藤
Emi Yamada
恵美 山田
Yukio Miyaki
幸夫 宮木
Takashi Tomita
尚 富田
Fui Sam
フイ サム
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異常時に発生した分解ガスを外側へ放出する
際の推進力による非水電解液電池の移動を防止し、信頼
性に優れる。 【解決手段】 少なくとも正極２及び負極４を有する電
極体５と非水電解液とが、有底筒状の外装缶６内に収容
され、当該外装缶６の開口部が蓋体１５によって閉塞さ
れてなり、上記蓋体１５は、上記蓋体１５の周縁部を形
成する蓋部１５ａと、蓋部の一部が凸とされてなる凸部
１５ｂと、蓋部１５ａと凸部１５ｂとの間の段差部分に
穿設されたガス抜き孔１５ｃとを有し、上記蓋体１５
と、上記電極体５との間に、貫通孔を有する金属板１８
が配されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外装缶が封口蓋に
よって密閉されてなる非水電解液電池及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、電子機器
の高性能化、小型化、ポータブル化が進んでいる。これ
ら電子機器に使用される電池に対しても、高エネルギー
密度化が要求されていることから、非水電解質電池の研
究・開発が盛んに進められている。中でも、リチウム電
池若しくはリチウムイオン二次電池は、従来の電池に比
べて、３Ｖ、４Ｖといった高い起電力を有する等の優れ
た性能のため、カムコーダ、携帯電話、及びノート型パ
ソコン等の各種携帯用電子機器に採用されている。
【０００３】このリチウム若しくはリチウムイオン電池
の電解液としては、低分子のエチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネートや、炭酸ジエチル等の炭酸エステ
ル系非水溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ6等のリチウム
系電解質塩を溶解させた液体状態であるものが、比較的
電導率も高く、電位的にも安定である点から広く用いら
れている。
【０００４】ところで、上述したような非水電解液電池
は、有機溶媒を電解液として用いているため、例えば短
絡が発生したり、電池が異常加熱されると、電解液が気
化、分解を起こし、ガスを発生することがある。ガスの
発生速度がある程度以上になると、密閉された外装缶の
内圧を急激に上昇させる虞がある。
【０００５】このため、上述のような異常が生じた場合
の対策として、図６に示すような機構を備えた非水電解
液電池１００が知られている。
【０００６】非水電解液電池１００は、正極１０１、セ
パレータ１０２及び負極１０３の積層物を渦巻状に巻回
してなる電極体１０４と、電極体１０４を収容する外装
缶１０５と、外装缶１０５の底部に配置され電極体１０
４が外装缶１０５と電気的に接触することを防ぐ絶縁板
１０６と、外装缶１０５の上端開口部に絶縁ガスケット
１０６を介してかしめ固定されている封口蓋群１０７を
有している。そして、封口蓋群１０７は、電極体１０４
と対向して配置された皿状の内部蓋体１０８と、内部蓋
体１０８上に可撓性薄膜から形成された弁膜１０９を介
して配置され、内部蓋体１０８の円環状部分上に配置さ
れたＰＴＣ素子１１０と、ＰＴＣ素子１１０上に周縁部
を当接して配置された帽子型の電池蓋１１１とから構成
されている。内部蓋体１０８及びＰＴＣ素子１１０は中
央に貫通孔が開口され、電池蓋１１１は、段差部にガス
抜き孔１１１ａが開口されている。正極リード１１２
は、一端が電極体１０４の正極１０１に接続され、他端
が封口蓋群１０７の内部蓋体１０８の下面に接続されて
いる。
【０００７】このような構成の非水電解液電池１００に
おいて、通常以上の電流、例えば過充電状態により大電
流が与えられると、内部蓋体１０８と電池蓋１１１との
間に位置するＰＴＣ素子１１０の抵抗が温度上昇に伴っ
て急激に増加し、電流を流さなくすることにより非水電
解液電池１００の内圧上昇が未然に防止される。また、
分解ガスが発生して非水電解液電池１００の内圧が所定
の圧力に達すると、分解ガスは、内部蓋体１０８に開口
された貫通孔を通してその上方に配置された弁膜１０９
を破断又は融解する。その結果、分解ガスは弁膜１０９
の破断箇所、ＰＴＣ素子１１０に開口された貫通孔及び
電池蓋１１１に開口されたガス抜き孔１１１ａを通して
外部に放出され、非水電解液電池１００の内圧が減少さ
れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、弁膜１０９
の破断箇所から放出された分解ガスのうち、その一部は
矢印Ｉに示すように、電池蓋１１１の内側に衝突するこ
となく、弁膜１０９の破断箇所から直接電池蓋１１１の
ガス抜き孔１１１ａを通して非水電解液電池１００の外
側へ放出される。このような方向に放出された分解ガス
は、非水電解液電池１００の高さ方向に対して斜め方向
に放出されるため、非水電解液電池１００に推進力が付
与される。
【０００９】また、図６における円Ｈ部を拡大した図で
ある図７に示すように、分解ガスの一部は、矢印Ｊに示
すように一旦電池蓋１１１の凸とされた部分の内側に衝
突し、矢印Ｋに示すように、ガス抜き孔１１１ａから非
水電解液電池１００の高さ方向に対して略垂直に放出さ
れる。しかしながら、このような方向に放出された分解
ガスの一部は、外装缶１０５の開口端部が内側に折り曲
げられてなるかしめ部に衝突して、矢印Ｌに示すよう
に、再び放出方向を非水電解液電池１００の高さ方向と
される。
【００１０】その結果、分解ガスの放出による推進力に
よって非水電解液電池１００が移動してしまい、周辺機
器に影響を与えるといった問題があった。また、弁膜１
０９を破断した分解ガスは、ガス抜き孔１１１ａから高
速で放出される。このため、非水電解液電池１００に与
えられる推進力が大となり、したがって分解ガスの放出
による非水電解液電池１００の移動が激しくなるといっ
た問題があった。
【００１１】そこで本発明はこのような従来の実状に鑑
みて提案されたものであり、異常時に発生した分解ガス
を外側へ放出する際の推進力による非水電解液電池の移
動を防止し、信頼性に優れた非水電解液電池及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる非水電解液電池は、少なくとも正
極及び負極を有する電極体と非水電解液とが、有底筒状
の外装缶内に収容され、当該外装缶の開口部が蓋体によ
って閉塞されてなり、上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を
形成する蓋部と、蓋部の一部が凸とされてなる凸部と、
蓋部と凸部との間の段差部分に穿設されたガス抜き孔と
を有し、上記蓋体と、上記電極体との間に、貫通孔を有
する金属板が配されていることを特徴とする。
【００１３】以上のように構成された非水電解液電池で
は、異常時に外装缶内で発生した分解ガスは、金属板の
貫通孔を通過することによって、分解ガスの放出経路が
外装缶の径方向に適度に絞られ、蓋体の凸部の内側に衝
突する。この結果、分解ガスの放出速度が十分に減衰さ
れ、且つ分解ガスの放出方向が非水電解液電池の高さ方
向に対して略垂直方向に制御される。
【００１４】また、上述の目的を達成するために、本発
明にかかる非水電解液電池は、少なくとも正極及び負極
を有する電極体と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内
に収容され、当該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞さ
れてなり、上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を形成する蓋
部と、蓋部の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部
との間の段差部分に穿設されたガス抜き孔とを有し、上
記凸部は略円形状且つ略平坦とされており、当該略平坦
とされた部分の直径をＡとし、上記外装缶の外径をＣと
したときに、Ｃ及びＡは、 ０．５５≦Ａ／Ｃ≦１ の関係を満たすことを特徴とする。
【００１５】以上のように構成された非水電解液電池で
は、異常時に外装缶内で発生した分解ガスは、一旦蓋体
の内部天井に衝突するため、分解ガスの放出速度が減衰
され、電池の高さ方向に対して略垂直方向に放出方向を
制御されて蓋体のガス抜き孔から外側へ放出される。
【００１６】また、上述の目的を達成するために、本発
明にかかる非水電解液電池は、少なくとも正極及び負極
を有する電極体と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内
に収容され、当該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞さ
れてなり、上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を形成する蓋
部と、蓋部の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部
との間の段差部分に穿設されたガス抜き孔とを有すると
ともに、上記外装缶の開口部の外周縁部が内側に折り曲
げられてなるかしめ部によって狭持されており、上記ガ
ス抜き孔の凸部側の端部の高さが、上記かしめ部の頂点
と上記凸部との間の高さとなされており、上記かしめ部
の頂点と、上記ガス抜き孔の凸部側の端部との高さの差
をＤとし、外装缶及び蓋体を含む電池の総高さをＥとし
たとき、Ｄ及びＥは、 ０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１ の関係を満たすことを特徴とする。
【００１７】以上のように構成された非水電解液電池で
は、蓋体のガス抜き孔から放出された分解ガスの放出方
向が、かしめ部によって遮断されない。この結果、分解
ガスの放出方向を非水電解液の高さ方向に対して略垂直
方向に維持されて、分解ガスが放出される。
【００１８】また、上述の目的を達成するために、本発
明にかかる非水電解液電池の製造方法は、少なくとも正
極及び負極を有する電極体と非水電解液とが、有底筒状
の外装缶内に収容され、当該外装缶の開口部が蓋体によ
って閉塞されてなる非水電解液電池を作製するに際し、
上記蓋体として、上記蓋体の周縁部を形成する蓋部と、
蓋部の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部との間
の段差部分に穿設されたガス抜き孔とを有するものを用
い、上記蓋体と、上記電極体との間に、貫通孔を有する
金属板を配することを特徴とする。
【００１９】以上のような非水電解液電池の製造方法で
は、分解ガスの放出方向が制御された非水電解液電池を
容易に作製することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる非水電解液
電池の具体的な実施の形態について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
【００２１】先ず、本実施の形態に示す非水電解液電池
の一構成例を、図１に示す。この非水電解液電池１は、
正極２、セパレータ３及び負極４の積層物を渦巻状に巻
回してなる電極体５と、電極体５を収容する外装缶６
と、外装缶６の上端開口部に絶縁ガスケット７を介して
かしめ固定されている封口蓋群８と、外装缶６内に密閉
された電解液とを有している。なお、負極リード９は、
一端は負極４に、他端は外装缶６と電気的に接触してい
る。中央に孔を有するボトムインシュレータ１０は、外
装缶６の底部に配置され、電極体５が外装缶６と電気的
に接触することを防止している。また、トップインシュ
レータ１１は、電極体５の上部に配置され、電極体５が
封口蓋群８と電気的に接触することを防止している。
【００２２】封口蓋群８は、電極体５と対向して配置さ
れた皿状の内部蓋体１２と、内部蓋体１２上に配置され
た可撓性薄膜からなる弁膜１３と、弁膜１３上に配置さ
れたＰＴＣ素子１４と、ＰＴＣ素子１４上に周縁部を当
接して配置された外部蓋体１５とから構成されている。
内部蓋体１２及びＰＴＣ素子１４は、それぞれの部材の
略中央部に一つ以上の貫通孔が開口されている。また、
外部蓋体１５は、外部蓋体１５の周縁部を形成する蓋部
１５ａと蓋部１５ａの一部が凸とされてなる凸部１５ｂ
と、蓋部１５ａと凸部１５ｂとの間の段差部分に穿設さ
れたガス抜き孔１５ｃとを有している。ガス抜き孔１５
ｃは、１つだけではなく、外部蓋体１５の中心に軸対称
に複数形成されている。正極リード１６は、一端が電極
体５の正極２に接続され、他端が封口蓋群８の内部蓋体
１２の下面に接続されている。
【００２３】また、電極体５の巻芯空間部には、巻芯空
間部の潰れを防止し、分解ガスの流通経路を確保するた
めに、ステンレス等の金属、プラスチック等からなるセ
ンターピン１７を配置することも可能である。
【００２４】そして、本実施の形態にかかる非水電解液
電池１では、上記外部蓋体１５と上記電極体５との間
に、貫通孔を有する金属板１８が配置されている。金属
板１８は、例えばＰＴＣ素子１４と外部蓋体１５との間
に配置されている。そして、金属板１８の貫通孔は、弁
膜１３の薄膜部及びＰＴＣ素子１４の貫通孔とほぼ一致
するようになされている。
【００２５】上記のような構成からなる非水電解液電池
１では、異常環境下にて電解液が気化・分解することに
より分解ガスが発生して電池内圧が所定値以上に上昇す
ると、内部蓋体１２の貫通孔を通過した分解ガスが、先
ず弁膜１３の内側に作用し、弁膜１３を破断又は融解さ
せる。弁膜１３を通過した分解ガスは、次にＰＴＣ素子
１４の貫通孔を通過し、次に金属板１８の貫通孔を通過
する。最後に、分解ガスは、外部蓋体１５のガス抜き孔
１５ｃから外側へ放出され、非水電解液電池１内を減圧
し、内圧の急上昇による非水電解液電池１の損傷を防止
する。
【００２６】このとき、金属板１８の貫通孔によって、
分解ガスの流れが径方向に適度に絞られるため、貫通孔
を通過した分解ガスは、矢印Ｍに示すように、一旦外部
蓋体１５の凸部１５ｂの内側に衝突する。そして、外部
蓋体１５の段差部に設けられたガス抜き孔１５ｃから、
矢印Ｎに示すように、非水電解液電池１の高さ方向に対
して略垂直に放出される。このため、分解ガスの放出速
度が十分に減衰される。また、分解ガスの放出方向が、
非水電解液電池１の高さ方向に対して略垂直となされ
る。さらに、上述したように、ガス抜き孔１５ｃは１つ
だけではなく、外部蓋体１５の中心に軸対称に複数形成
されているため、非水電解液電池１の軸に対称に放出さ
れた分解ガスの放出ベクトルは、互いに打ち消し合う。
すなわち、非水電解液電池１に付与される推進力は、ほ
ぼ相殺される。したがって、ガス放出による推進力によ
って非水電解液電池１の移動が起こらないよう、確実に
制御することが可能である。
【００２７】ここで、金属板１８の貫通孔は略円形とさ
れ、外部蓋体１５の凸部１５ｂは略平坦とされており、
当該略平坦とされた部分の直径をＡとし、金属板１８の
貫通孔の直径をＢとしたときに、Ｂ及びＡは、０．２≦
Ｂ／Ａ≦０．８の関係を満たすことが好ましい。ここ
で、外部蓋体１５の略平坦とされた部分とは、外部蓋体
１５を図２に示すように置いたときに、その全体の総高
さをＦとすると、外部蓋体１５の最上端部からＦ／１０
以内の高さにある部分のことを指すこととする。
【００２８】金属板１８の貫通孔の直径Ｂと外部蓋体１
５の凸部１５ｂの直径Ａとを、上述の範囲内とすること
で、分解ガスを円滑に放出できるとともに、ガス放出に
よる推進力によって非水電解液電池１の移動が引き起こ
されないよう、分解ガスの放出方向及び放出速度を制御
できる。Ｂ／Ａが０．２未満であるとき、すなわち金属
板１８の貫通孔が狭すぎると、外装缶６内の分解ガスを
外側に円滑に放出できなくなり、非水電解液電池１の破
損を引き起こす虞がある。一方、Ｂ／Ａが０．８を上回
るとき、すなわち金属板１８の貫通孔が外部蓋体１５の
凸部１５ｂに比べて広すぎると、貫通孔を通過した分解
ガスのうち大部分が、外部蓋体１５の凸部１５ｂの内側
に衝突することなく直接外部蓋体１５のガス抜き孔１５
ｃから外側へ放出される。したがって、分解ガスの放出
速度が十分に減衰されず、非水電解液電池１に推進力が
付与され、非水電解液電池１の移動を引き起こす虞があ
る。
【００２９】また、金属板１８は高温の分解ガスによっ
て融解しない材質であることが好ましく、特に鉄又はス
テンレス等の金属材料を用いることが好ましい。分解ガ
スによって容易に融解する材料を金属板１８に用いる
と、融解によって金属板１８の貫通孔の大きさが変化
し、分解ガスの放出方向及び放出速度を制御できなくな
る虞がある。
【００３０】また、金属板１８の厚みは、０．１ｍｍ以
上、１ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。金属板１
８の厚みを上述の範囲内とすることで、電池容量を維持
しつつ、分解ガス放出による非水電解液電池１の移動を
防止できる。金属板１８の厚みが０．１ｍｍ未満である
と、分解ガスの放出方向及び放出速度を制御するのに十
分な強度を得られない虞がある。一方、金属板１８の厚
みが１ｍｍを上回ると、外装缶６に収容可能な電極体５
の体積を減少させ、電池容量を減少させる虞がある。
【００３１】この金属板１８に防錆処理を施すことも可
能である。また、金属板１８は、ＰＴＣ素子１４に貼り
付けられて一つの部品として用いられることも可能であ
る。
【００３２】負極４は、負極活物質と結着剤とを含有す
る負極合剤を負極集電体上に塗布、乾燥することにより
負極活物質層が形成されて作製される。上記負極集電体
には、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。
【００３３】リチウム一次電池又はリチウム二次電池を
構成する場合、負極材料としては、リチウム、リチウム
合金、又はリチウムをドープ、脱ドープできる材料を使
用することが好ましい。リチウムをドープ、脱ドープで
きる材料として、例えば、難黒鉛化炭素系材料やグラフ
ァイト系材料等の炭素材料を使用することができる。具
体的には、熱分解炭素類、コークス類、グラファイト
類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素
繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。上
記コークス類には、ピッチコークス、ニートルコーク
ス、石油コークス等がある。また、上記有機高分子化合
物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な
温度で焼成し炭素化したものを示す。
【００３４】上述した炭素材料のほか、リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やＳｎＯ2等の酸化物を使用するこ
ともできる。また、リチウム合金として、リチウム−ア
ルミニウム合金等を使用することができる。
【００３５】また、上記負極合剤の結着剤としては、通
常リチウムイオン電池の負極合剤に用いられている公知
の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公
知の添加剤等を添加することができる。
【００３６】上記正極２は、正極活物質と結着剤とを含
有する正極合剤を正極集電体上に塗布、乾燥することに
より正極活物質層が形成されて作製される。正極集電体
には例えばアルミニウム箔等の金属箔が用いられる。
【００３７】正極活物質には、目的とする電池の種類に
応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用い
ることができる。
【００３８】例えば、リチウム一次電池を構成する場
合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、ＭｎＯ2、黒鉛、Ｆ
ｅＳ2等を使用することができる。また、リチウム二次
電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ2、
ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5等の金属硫化物あるいは酸
化物を使用することができる。また、ＬｉＭxＯ2（式中
Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態
によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下であ
る。）を主体とするリチウム含有遷移金属酸化物等を使
用することができる。このリチウム含有遷移金属酸化物
を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が
好ましい。このようなリチウム含有遷移金属酸化物の具
体例としてはＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉyＣ
ｏ1-yＯ2（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ2Ｏ4
等を挙げることができる。これらのリチウム含有遷移金
属酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に優
れた正極活物質となる。特に、大容量を得られるという
点から、正極活物質としてスピネル型結晶構造を有する
マンガン酸化物又はリチウムマンガン複合酸化物を用い
ることが好ましい。正極２には、これらの正極活物質の
複数種をあわせて使用してもよい。
【００３９】また、上記正極合剤の結着剤としては、通
常、電池の正極合剤に用いられている公知の結着剤を用
いることができるほか、上記正極合剤に導電剤等、公知
の添加剤を添加することができる。
【００４０】セパレータ３は、正極２と負極４との間に
配され、正極２と負極４との物理的接触による短絡を防
止する。このセパレータ３としては、ポリエチレンフィ
ルム、ポリプロピレンフィルム等の微孔性ポリオレフィ
ンフィルムが用いられる。
【００４１】電解液は、電解質塩を非水溶媒に溶解して
調製される。
【００４２】電解質塩としては、通常、電池電解液に用
いられている公知の電解質塩を使用することができる。
具体的には、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、Ｌ
ｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、
ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6
等のリチウム塩を挙げることができる。その中でも特に
ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4が酸化安定性の点から望ましい。
【００４３】このような電解質塩は、非水溶媒中に０．
１ｍｏｌ／ｌ〜３．０ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解されてい
ることが好ましい。さらに好ましくは、０．５ｍｏｌ／
ｌ〜２．０ｍｏｌ／ｌである。
【００４４】また、非水溶媒としては、従来より非水電
解液に使用されている種々の非水溶媒を使用することが
できる。例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等の環
状炭酸エステルや、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等の鎖
状炭酸エステル、プロピオン酸メチルや酪酸メチル等の
カルボン酸エステル、γ−ブチルラクトン、スルホラ
ン、２−メチルテトラヒドロフランやジメトキシエタン
等のエーテル類等を使用することができる。これらの非
水溶媒は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用
してもよい。その中でも特に、酸化安定性の点からは、
炭酸エステルを用いることが好ましい。
【００４５】以上のような構成の非水電解液電池１は、
電極体５とガス抜き孔１５ｃが設けられた外部蓋体１５
との間に、貫通孔を有する金属板１８を備えている。例
えば、火中投下等の異常時に分解ガスが発生して非水電
解液電池１の内圧が上昇し、分解ガスが外側へ放出され
るとき、分解ガスは金属板１８の貫通孔を通過する。こ
のため、分解ガスの放出経路が貫通孔によって外装缶６
の径方向に適度に絞られ、分解ガスは一旦外部蓋体１５
の凸部１５ｂの内側に衝突してから外部蓋体１５の段差
部分に設けられたガス抜き孔１５ｃから放出される。し
たがって、分解ガスの放出速度が十分に減衰され、且つ
分解ガスの放出方向が非水電解液電池１の高さ方向に対
して略垂直方向に制御することが可能である。このよう
に、本実施の形態を適用された非水電解液電池１は、分
解ガスによる推進力がほぼ相殺されるように、分解ガス
の放出方向が制御され、且つ分解ガスが穏やかに放出さ
れるため、分解ガスの放出による推進力によって非水電
解液電池１が移動することを防止することができる。
【００４６】以上のような構成の非水電解液電池１は、
以下に述べるように作製される。
【００４７】先ず、正極集電体の両主面に正極活物質層
が形成された帯状の正極２及び負極集電体の両主面に負
極活物質層が形成された帯状の負極４にそれぞれ正極リ
ード１６及び負極リード９を溶接する。そして、電極巻
き取り用割りピンの溝にセパレータ３を挟んで巻き始
め、さらに、それぞれリードが取り付けられた帯状の正
極２及び負極４を互いに接触しないようにセパレータ３
を介在させながら巻回し、規定の径及び高さの渦巻状の
円柱形状に巻き取る。その後、割りピンを抜き離すこと
により、上下面に貫通した中央孔部を有する渦巻型の電
極体５が得られる。
【００４８】次に、外装缶６にボトムインシュレータ１
０と得られた電極体５とを挿入し、その後で負極リード
９を抵抗溶接にて外装缶６の底に溶接する。
【００４９】次に、外装缶６に挿入された電極体５上に
トップインシュレータ１１を組み付け、さらに規定の寸
法で外装缶６の上部の一部を絞り、くびれ部を設ける。
【００５０】次に、電極体５が収められた外装缶６内
に、規定量の電解液を注入する。
【００５１】次に、電解液で満たされた外装缶６のくび
れ部上に絶縁ガスケット７を組み付け、さらに弁膜１３
を正極リード１６の弁膜１３溶接面に溶接する。
【００５２】最後に、ＰＴＣ素子１４を弁膜１３の周縁
に配し、その上に金属板１８を載せ、さらに金属板１８
上に外部蓋体１５を載せ、外部蓋体１５と外装缶６の上
端部とをかしめ合わせてシールし、非水電解液電池１が
得られる。
【００５３】本手法によれば、電池内部品の部品点数の
増加が最小限に抑えられ、複雑な工程を経ることなく、
分解ガス噴出による推進力によって非水電解液電池が移
動することのない非水電解液電池を作製することができ
る。すなわち、信頼性に優れた非水電解液電池を、容易
に且つ低コストにて作製することができる。
【００５４】なお、上述した実施の形態では、二次電池
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一次電池についても適用可能である。ま
た、本発明の電池は、円筒型、角型等、その形状につい
ては特に限定されることはなく、また、種々の大きさに
することができる。
【００５５】次に、本発明にかかる非水電解液電池の第
２の実施の形態を、以下に説明する。
【００５６】本実施の形態に示す非水電解液電池の一構
成例を、図３に示す。この非水電解液電池２１は、正極
２２、セパレータ２３及び負極２４の積層物を渦巻状に
巻回してなる電極体２５と、電極体２５を収容する外装
缶２６と、外装缶２６の上端開口部に絶縁ガスケット２
７を介してかしめ固定されている封口蓋群２８と、外装
缶２６内に密閉された電解液とを有している。なお、負
極リード２９は、一端は負極２４に、他端は外装缶２６
と電気的に接触している。中央に孔を有するボトムイン
シュレータ３０は、外装缶２６の底部に配置され、電極
体２５が外装缶２６と電気的に接触することを防止して
いる。また、トップインシュレータ３１は、電極体２５
の上部に配置され、電極体２５が封口蓋群２８と電気的
に接触することを防止している。
【００５７】封口蓋群２８は、電極体２５と対向して配
置された皿状の内部蓋体３２と、内部蓋体３２上に配置
された可撓性薄膜からなる弁膜３３と、弁膜３３上に配
置されたＰＴＣ素子３４と、ＰＴＣ素子３４上に周縁部
を当接して配置された帽子型の外部蓋体３５とから構成
されている。内部蓋体３２及びＰＴＣ素子３４は、それ
ぞれの部材の略中央部に一つ以上の貫通孔が開口されて
いる。また、外部蓋体３５は、外部蓋体３５の周縁部を
形成する蓋部３５ａと蓋部３５ａの一部が凸とされてな
る帽子型の凸部３５ｂと、蓋部３５ａと凸部３５ｂとの
間の段差部分に穿設されたガス抜き孔３５ｃとを有して
いる。ガス抜き孔３５ｃは、１つだけではなく、外部蓋
体３５の中心に軸対称に複数形成されている。正極リー
ド３７は、一端が電極体２５の正極２２に接続され、他
端が封口蓋群２８の内部蓋体３２の下面に接続されてい
る。
【００５８】また、電極体２５の巻芯空間部には、巻芯
空間部の潰れを防止し、分解ガスの流通経路を確保する
ために、ステンレス等の金属、プラスチック等からなる
センターピン３７を配置することも可能である。
【００５９】そして、本実施の形態にかかる非水電解液
電池２１では、図３に示すように、外部蓋体３５の凸部
３５ｂは略平坦とされており、当該略平坦とされた部分
の直径をＡとし、外装缶２６の外径をＣとしたときに、
Ｃ及びＡは、０．５５≦Ａ／Ｃ≦１の関係を満たしてい
る。
【００６０】上記のような構成からなる非水電解液電池
２１は、異常環境下にて電解液が気化・分解することに
より分解ガスが発生して電池内圧が所定値以上に上昇す
ると、内部蓋体３２の貫通孔を通過した分解ガスは、先
ず弁膜３３の内側に作用し、弁膜３３を破断又は融解さ
せる。弁膜３３を通過した分解ガスは、次にＰＴＣ素子
３４の貫通孔を通過する。最後に、分解ガスは、外部蓋
体３５のガス抜き孔３５ｃから外側へ放出され、内圧の
急上昇による非水電解液電池２１の損傷を防止する。
【００６１】特に、外部蓋体３５の凸部３５ｂの直径を
Ａとし、外装缶２６の外径をＣとしたとき、Ｃ及びＡが
上述の範囲内であること、すなわち、外装缶２６の外径
Ｃに対して、外部蓋体３５の凸部３５ｂの直径Ａが適当
な大きさとされることで、分解ガスは、矢印Ｏに示すよ
うに、一旦外部蓋体３５の凸部３５ｂの内側に衝突す
る。そして、矢印Ｐに示すように、外部蓋体３５の段差
部に設けられたガス抜き孔３５ｃから、非水電解液電池
２１の高さ方向に対して略垂直に放出される。このた
め、分解ガスの放出速度が十分に減衰される。また、分
解ガスの放出方向が、非水電解液電池２１の高さ方向に
対して略垂直となされる。さらに、上述したように、ガ
ス抜き孔３５ｃは１つだけではなく、外部蓋体３５の中
心に軸対称に複数形成されているため、非水電解液電池
２１の軸に対称に放出された分解ガスの放出ベクトル
は、互いに打ち消し合う。すなわち、非水電解液電池２
１に付与される推進力はほぼ相殺される。したがって、
分解ガスの放出による推進力によって非水電解液電池２
１の移動が起こらないよう確実に制御することが可能で
ある。言い換えると、Ａ／Ｃが０．５５未満である場合
には、外装缶２６の外径Ｃに対して外部蓋体３５の凸部
３５ｂの直径Ａが小さいために、内部蓋体３２、弁膜３
３及びＰＴＣ素子３４の貫通孔を通過した分解ガスの一
部は、外部蓋体３５の凸部３５ｂの内側に衝突すること
なく、外部蓋体３５のガス抜き孔３５ｃから直接外側へ
放出される。したがって、分解ガスの一部の放出方向が
非水電解液電池２１に対して斜めになるため、非水電解
液電池２１が推進力を有し、且つ分解ガスの放出速度の
減衰が不十分であるため、分解ガスの放出によって非水
電解液電池１の移動を引き起こすことになる。一方、Ａ
／Ｃが１を上回る場合とは、すなわち外部蓋体３５の凸
部３５ｂの直径Ａが非水電解液電池２１の外径Ｃを上回
ることであるため、非水電解液電池２１の容量の低下を
招く。また、非水電解液電池２１の形状が電池パックに
収容しにくい形状となってしまう。
【００６２】なお、上述の外部蓋体３５の凸部３５ｂの
直径と外装缶２６の外径とが規定された非水電解液電池
２１は、電極体２５と外部蓋体３５との間に貫通孔を有
する金属板を有しないこと以外は、第１の実施の形態で
述べた非水電解液電池１と略同様の構成となっている。
したがって、ここでは、非水電解液電池２１の各構成に
ついての詳細な説明を省略する。
【００６３】次に、本発明にかかる非水電解液電池の第
３の実施の形態を、以下に説明する。
【００６４】本実施の形態に示す非水電解液電池の一構
成例を、図４に示す。この非水電解液電池４１は、正極
４２、セパレータ４３及び負極４４の積層物を渦巻状に
巻回してなる電極体４５と、電極体４５を収容する外装
缶４６と、外装缶４６の上端開口部に絶縁ガスケット４
７を介してかしめ固定されている封口蓋群４８と、外装
缶４６内に密閉された電解液とを有している。なお、負
極リード４９は、一端は負極４４に、他端は外装缶４６
と電気的に接触している。中央に孔を有するボトムイン
シュレータ５０は、外装缶４６の底部に配置され、電極
体４５が外装缶４６と電気的に接触することを防止して
いる。また、トップインシュレータ５１は、電極体４５
の上部に配置され、電極体４５が封口蓋群４８と電気的
に接触することを防止している。
【００６５】封口蓋群４８は、電極体４５と対向して配
置された皿状の内部蓋体５２と、内部蓋体５２上に配置
された可撓性薄膜からなる弁膜５３と、弁膜５３上に配
置されたＰＴＣ素子５４と、ＰＴＣ素子５４上に周縁部
を当接して配置された帽子型の外部蓋体５５とから構成
されている。内部蓋体５２及びＰＴＣ素子５４は、それ
ぞれの部材の略中央部に一つ以上の貫通孔が開口されて
いる。また、外部蓋体５５は、外部蓋体５５の周縁部を
形成する蓋部５５ａと蓋部５５ａの一部が凸とされてな
る帽子型の凸部５５ｂと、蓋部５５ａと凸部５５ｂとの
間の段差部分に穿設されたガス抜き孔５５ｃとを有して
いる。ガス抜き孔５５ｃは、１つだけではなく、外部蓋
体５５の中心に軸対称に複数形成されている。正極リー
ド５６は、一端が電極体４５の正極４２に接続され、他
端が封口蓋群４８の内部蓋体５２の下面に接続されてい
る。
【００６６】また、電極体４５の巻芯空間部には、巻芯
空間部の潰れを防止し、分解ガスの流通経路を確保する
ために、ステンレス等の金属、プラスチック等からなる
センターピン５７を配置することも可能である。
【００６７】そして、本実施の形態にかかる非水電解液
４１では、図４の円Ｇ部分を拡大した図である図５に示
すように、外部蓋体５５のガス抜き孔５５ｃの凸部５５
ｂ側の端部の高さは、かしめ部の頂点と凸部５５ｂの頂
点との間となるようになされている。さらに、かしめ部
の頂点と、ガス抜き孔５５ｃの凸部５５ｂ側の端部との
高さの差をＤとし、外装缶４６及び外部蓋体５５を含む
非水電解液４１の総高さをＥとしたとき、Ｄ及びＥは、 ０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１ の関係を満たしている。
【００６８】上記のような構成からなる非水電解液４１
は、異常環境下にて電解液が気化・分解することにより
分解ガスが発生して電池内圧が所定値以上に上昇する
と、内部蓋体５２の貫通孔を通過した分解ガスは、先ず
弁膜５３の内側に作用し、弁膜５３を破断又は融解させ
る。弁膜５３を通過した分解ガスは、次にＰＴＣ素子５
４の貫通孔を通過する。最後に、分解ガスは、外部蓋体
５５のガス抜き孔５５ｃから外側へ放出され、内圧の急
上昇による非水電解液４１の損傷を防止する。分解ガス
は、矢印Ｑに示すように、一旦外部蓋体５５の凸部５５
ｂの内側に衝突する。そして、矢印Ｒに示すように、外
部蓋体５５の段差部に設けられたガス抜き孔５５ｃか
ら、非水電解液４１の高さ方向に対して略垂直に放出さ
れる。
【００６９】特に、Ｄ及びＥが上述の範囲内とされるこ
と、すなわち、外装缶４６のかしめ部の高さに対して外
部蓋体５５のガス抜き孔５５ｃの高さを十分に確保する
ことで、かしめ部が分解ガスの放出経路を妨害すること
なく分解ガスを速やかに放出でき、且つ分解ガスの放出
による推進力によって非水電解液電池４１の移動が起こ
らないように分解ガスの放出を確実に制御することが可
能である。言い換えると、Ｄ／Ｅが０．０１未満である
場合には、外装缶４６のかしめ部の高さに対して外部蓋
体５５のガス抜き孔５５ｃの高さが不十分であるため
に、分解ガスの大部分がかしめ部に衝突してしまう。こ
れにより、分解ガスの放出方向は、非水電解液電池４１
の高さ方向となされるため、非水電解液電池４１に推進
力が付与され、非水電解液電池４１の移動を引き起こし
てしまう。一方、Ｄ／Ｅが０．１を上回る場合とは、す
なわち外部蓋体５５の高さが過剰であるため、非水電解
液４１の体積エネルギー密度の低下を招く。
【００７０】なお、上述の外装缶４６のかしめ部の高さ
に対する外部蓋体５５のガス抜き孔５５ｃの高さが規定
された非水電解液電池４１は、電極体４５と外部蓋体５
５との間に貫通孔を有する金属板を有しないこと以外
は、第１の実施の形態で述べた非水電解液電池１と略同
様の構成となっている。したがって、ここでは、非水電
解液電池４１の各構成についての詳細な説明を省略す
る。
【００７１】ところで、本発明に係る非水電解液電池
は、上述した第１の実施の形態〜第３の実施の形態に限
定されず、これら第１の実施の形態と第２の実施の形態
との組み合わせ、第１の実施の形態と第３の実施の形態
とを組み合わせ、第２の実施の形態と第３の実施の形態
の組み合わせ及び第１の実施の形態〜第３の実施の形態
の組み合わせであってもよい。
【００７２】特に、第１の実施の形態〜第３の実施の形
態の全てを非水電解液電池に適用した場合、分解ガスの
放出速度を十分に減衰し、且つ分解ガスの放出方向を制
御する効果がより向上するために、分解ガスの放出によ
って非水電解液電池に生じる推進力をほぼ完全に相殺す
ることができる。したがって、分解ガスの放出による非
水電解液電池の移動を確実に防止することができる。
【００７３】
【実施例】以下、実施例について説明する。
【００７４】まず、金属板の有無、厚み及び貫通孔の大
きさについて検討するために、以下のようにして非水電
解液電池を作製した。
【００７５】〈サンプル１〉先ず、リチウムとコバルト
の複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2）、導電剤、バインダを混
合して正極合剤を作製し、これをＮ−メチル−２−ピロ
リドンに分散してスラリー状とした。得られたスラリー
状の正極合剤を正極集電体である帯状アルミニウム箔の
両面に塗布、乾燥して、シート状の正極を作製した。
【００７６】次に、炭素材料及びバインダを混合して負
極合剤を作製し、これをＮ−２−メチル−２−ピロリド
ンに分散してスラリー状とした。得られたスラリー状の
負極合剤を銅箔の両面に塗布・乾燥して、シート状の負
極を作製した。
【００７７】以上のように作製された負極及び正極を、
ポリプロピレン製多孔質フィルムよりなるセパレータを
挟んで積層し、渦巻状に巻回することにより電極体を作
製した。
【００７８】次に、ステンレス製の有底筒状の円筒型電
池缶内に電極体を収納し、プロピレンカーボネートとジ
メチルカーボネートとの混合溶媒（体積比率５０：５
０）にＬｉＰＦ6を溶解した電解液を注入した。
【００７９】次に、防爆機能及び正極端子を兼ねる内部
蓋体と、前記電池缶内に収納した電極体の正極とを正極
リードで接続し、ＰＴＣ素子と、中央に貫通孔を有する
ステンレス製の金属板と、帽子型の外部蓋体とを電池缶
の開口部に絶縁ガスケットを介して気密にかしめ固定す
ることにより、外径Ｃが１８ｍｍであり、総高さＥが６
５ｍｍであり、放電容量が６Ｗｈである構成の非水電解
液電池を作製した。
【００８０】なお、上記金属板の厚みを０．５ｍｍと
し、貫通孔の直径Ｂを２．５ｍｍとし、外部蓋体の凸部
の略平坦部分の直径Ａを１２．６ｍｍとし、外部蓋体の
ガス抜き孔の高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の高
さの差Ｄを０．６５ｍｍとした。したがって、金属板の
貫通孔の直径Ｂと外部蓋体の略平坦部の直径Ａとの比Ｂ
／Ａは、０．２となる。また、外部蓋体の凸部の直径Ａ
と電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、０．７となる。ま
た、外部蓋体のガス抜き孔の高さに対する外装缶のかし
め部の頂点の高さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥと
の比Ｄ／Ｅは、０．０１となる。なお、ステンレスの融
点は１５００℃以上である。
【００８１】〈サンプル２〉上記金属板の貫通孔の直径
Ｂを１０．１ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様
にして非水電解液電池を作製した。したがって、金属板
の貫通孔の直径Ｂと外部蓋体の凸部の直径Ａとの比Ｂ／
Ａは、０．８となる。
【００８２】〈サンプル３〉上記金属板の貫通孔の直径
Ｂを１．９ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様に
して非水電解液電池を作製した。したがって、金属板の
貫通孔の直径Ｂと外部蓋体の凸部の直径Ａとの比Ｂ／Ａ
は、０．１５となる。
【００８３】〈サンプル４〉上記金属板の貫通孔の直径
Ｂを１１．３ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様
にして非水電解液電池を作製した。したがって、金属板
の貫通孔の直径Ｂと外部蓋体の凸部の直径Ａとの比Ｂ／
Ａは、０．９となる。
【００８４】〈サンプル５〉上記金属板の厚みを１ｍｍ
とし、貫通孔の直径Ｂを６．３ｍｍとしたこと以外は、
サンプル１と同様にして非水電解液電池を作製した。し
たがって、金属板の貫通孔の直径Ｂと外部蓋体の凸部の
直径Ａとの比Ｂ／Ａは、０．５となる。
【００８５】〈サンプル６〉上記金属板の厚みを０．１
ｍｍとしたこと以外は、サンプル５と同様にして非水電
解液電池を作製した。
【００８６】〈サンプル７〉上記金属板の厚みを１．２
ｍｍとしたこと以外は、サンプル５と同様にして非水電
解液電池を作製した。
【００８７】〈サンプル８〉上記金属板の厚みを０．０
５ｍｍとしたこと以外は、サンプル５と同様にして非水
電解液電池を作製した。
【００８８】〈サンプル９〉上記金属板の厚みを１．２
ｍｍとしたこと以外は、サンプル５と同様にして非水電
解液電池を作製した。
【００８９】〈サンプル１０〉上記金属板を用いなかっ
たこと以外は、サンプル１と同様にして非水電解液電池
を作製した。
【００９０】つぎに、外部蓋体の凸部の大きさについて
検討するために、以下のようにして非水電解液電池を作
製した。
【００９１】〈サンプル１１〉上記金属板の貫通孔の直
径Ｂを６．３ｍｍとし、外部蓋体の凸部の直径Ａを１８
ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様にして非水電
解液電池を作製した。したがって、金属板の貫通孔の直
径Ｂと外部蓋体の凸部の直径Ａとの比Ｂ／Ａは、０．５
となる。また、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の外径
Ｃとの比Ａ／Ｃは、１となる。
【００９２】〈サンプル１２〉上記外部蓋体の凸部の直
径Ａを９．９ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様
にして非水電解液電池を作製した。したがって、外部蓋
体の凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、
０．５５となる。
【００９３】〈サンプル１３〉上記外部蓋体の凸部の直
径Ａを１９．８ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同
様にして非水電解液電池を作製した。したがって、外部
蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、
１．１となる。
【００９４】〈サンプル１４〉上記外部蓋体の凸部の直
径Ａを９ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様にし
て非水電解液電池を作製した。したがって、外部蓋体の
凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、０．５
となる。
【００９５】〈サンプル１５〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル１１と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池
缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、１となる。
【００９６】〈サンプル１６〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル１２と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池
缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、０．５５となる。
【００９７】〈サンプル１７〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル１３と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池
缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、１．１となる。
【００９８】〈サンプル１８〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル１４と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池
缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、０．５となる。
【００９９】つぎに、貫通孔の高さについて検討するた
めに、以下のようにして非水電解液電池を作製した。
【０１００】〈サンプル１９〉上記金属板の貫通孔の直
径Ｂを６．３ｍｍとしたこと以外は、サンプル１と同様
にして非水電解液電池を作製した。したがって、外部蓋
体のガス抜き孔の高さに対する外装缶のかしめ部の頂点
の高さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅ
は、０．０１となる。
【０１０１】〈サンプル２０〉外部蓋体のガス抜き孔の
高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄを
６．５ｍｍとしたこと以外は、サンプル１９と同様にし
て非水電解液電池を作製した。したがって、外部蓋体の
ガス抜き孔の高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の高
さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅは、
０．１となる。
【０１０２】〈サンプル２１〉外部蓋体のガス抜き孔の
高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄを
０．３２５ｍｍとしたこと以外は、サンプル１９と同様
にして非水電解液電池を作製した。したがって、外部蓋
体のガス抜き孔の高さに対する外装缶のかしめ部の頂点
の高さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅ
は、０．００５となる。
【０１０３】〈サンプル２２〉外部蓋体のガス抜き孔の
高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄを
９．７５ｍｍとしたこと以外は、サンプル１９と同様に
して非水電解液電池を作製した。したがって、外部蓋体
のガス抜き孔の高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の
高さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅ
は、０．１５となる。
【０１０４】〈サンプル２３〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル１９と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体のガス抜き孔の高さに
対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非水電解
液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅは、０．０１となる。
【０１０５】〈サンプル２４〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル２０と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体のガス抜き孔の高さに
対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非水電解
液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅは、０．１となる。
【０１０６】〈サンプル２５〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル２１と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体のガス抜き孔の高さに
対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非水電解
液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅは、０．００５となる。
【０１０７】〈サンプル２６〉上記金属板を有しないこ
と以外は、サンプル２２と同様にして非水電解液電池を
作製した。したがって、外部蓋体のガス抜き孔の高さに
対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非水電解
液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅは、０．１５となる。
【０１０８】〈サンプル２７〉上記外部蓋体の凸部の直
径Ａを９ｍｍとし、外部蓋体のガス抜き孔の高さに対す
る外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄを０．３２５ｍ
ｍとし、金属板を有しないこと以外は、サンプル１と同
様にして非水電解液電池を作製した。したがって、外部
蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃは、
０．５となる。また、外部蓋体のガス抜き孔の高さに対
する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非水電解液
電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅは、０．００５となる。
【０１０９】つぎに、金属板の材質について検討するた
めに、以下のようにして非水電解液電池を作製した。
【０１１０】〈サンプル２８〉金属板の材料として、ア
ルミニウムを用いたこと以外は、サンプル１と同様にし
て非水電解液電池を作製した。なお、アルミニウムの融
点は６６０℃である。
【０１１１】〈サンプル２９〉金属板の材料として、銀
を用いたこと以外は、サンプル２と同様にして非水電解
液電池を作製した。なお、銀の融点は９６１℃である。
【０１１２】以上のようにして作製された非水電解液電
池について、火中投下時等の異常な環境における分解ガ
スの放出による非水電解液電池の移動の防止性能を試験
した。試験は、サンプル１乃至サンプル２９の非水電解
液電池をそれぞれ１０個用意し、これらを七輪中の燃焼
木炭上に配置し、電池中に分解ガスを発生させることに
よって行った。
【０１１３】評価は、非水電解液電池の移動が全く見ら
れなかったものを◎◎◎、移動距離の平均が１０ｃｍ未
満であったものを◎◎、移動距離の平均が１０ｃｍ以
上、２０ｃｍ未満であったものを◎、移動距離の平均が
２０ｃｍ以上、４０ｃｍ未満であったものを○、移動距
離の平均が４０ｃｍ以上、６０ｃｍ未満であったものを
△、移動距離の平均が６０ｃｍ以上であったものを×と
して表した。評価結果を、表１に示す。
【０１１４】
【表１】
【０１１５】まず、金属板の貫通孔の大きさについて検
討した。表１の結果からも明らかなように、金属板を有
しないサンプル１０と比較して、サンプル１〜サンプル
９は、金属板を有するために分解ガスの放出が制御さ
れ、電池の移動が抑えられていることがわかった。
【０１１６】特に、サンプル１及びサンプル２は電池の
移動が全く起こらず、非常に良好な結果が得られた。こ
れに対し、金属板の貫通孔の直径をＢとし、外部蓋体の
凸部の直径をＡとしたとき、Ｂ／Ａが０．２未満である
サンプル３は、外装缶のかしめ部分が内圧によって外
れ、電極体の飛び出しが確認された。これは、貫通孔が
狭すぎるために分解ガスの放出が不十分であり、電池内
を速やかに減圧できなかったためである。一方、Ｂ／Ａ
が０．８を上回るサンプル４及びサンプル９は、金属板
の貫通孔の大きさが過剰であるために、分解ガスの一部
が直接外部蓋体のガス抜き孔から外へ放出され、電池の
移動を完全に抑えることができなかった。したがって、
金属板の貫通孔の直径をＢとし、外部蓋体の凸部の直径
をＡとしたとき、０．２≦Ｂ／Ａ≦０．８の関係を満た
すことで、電池の移動を防止できることがわかった。
【０１１７】つぎに、金属板の厚みについて検討した。
サンプル５及びサンプル６は、電池の移動が全く起こら
ず、非常に良好な結果が得られた。これに対し、金属板
の厚みが１ｍｍを上回るサンプル７及びサンプル９は、
電池の移動は防止されたが、容量の低下を引き起こし
た。一方、金属板の厚みが０．１ｍｍ未満であるサンプ
ル８は、分解ガスの放出方向及び放出速度を制御するの
に十分な強度が得られないために、電池の移動を完全に
抑えることができなかった。したがって、金属板の厚み
を０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲とすることで、電
池の容量を低下させることなく分解ガスの放出を制御で
きることがわかった。
【０１１８】つぎに、外部蓋体の凸部の直径について検
討した。特に、サンプル１１及びサンプル１２は、電池
の移動が全く起こらず、非常に良好な結果が得られた。
これに対し、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃ
との比Ａ／Ｃが１を上回るサンプル１３は、外部蓋体の
凸部の大きさが電池の外径を上回るため、電池に用いる
ことは実用上困難である。一方、外部蓋体の凸部の直径
Ａと電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃが０．５５未満である
サンプル１４は、分解ガスの放出方向及び放出速度を制
御できず、電池の移動を完全に抑えることができなかっ
た。したがって、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の外
径Ｃとの比Ａ／Ｃを０．５５≦Ａ／Ｃ≦１とすること
で、電池の移動を防止できることがわかった。また、サ
ンプル１５〜サンプル１８との比較により、外部蓋体の
凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃとの比Ａ／Ｃを０．５５
≦Ａ／Ｃ≦１とし、さらに金属板を組み合わせること
で、電池の移動を防止する効果がより向上することがわ
かった。
【０１１９】つぎに、貫通孔の高さについて検討した。
特に、サンプル１９及びサンプル２０は、電池の移動が
全く起こらず、非常に良好な結果が得られた。これに対
し、外部蓋体のガス抜き孔の高さに対する外装缶のかし
め部の頂点の高さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥと
の比Ｄ／Ｅが０．０１未満であるサンプル２１は、分解
ガスの放出方向を制御できず、電池の移動を完全に抑え
ることができなかった。一方、外部蓋体のガス抜き孔の
高さに対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非
水電解液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅが０．１を上回る
サンプル２２は、電池の移動は防止されたが、外部蓋体
の高さが過剰であるため、体積エネルギー密度及び重量
エネルギー密度の低下を引き起こした。したがって、外
部蓋体のガス抜き孔の高さに対する外装缶のかしめ部の
頂点の高さの差Ｄと非水電解液電池の総高さＥとの比Ｄ
／Ｅが０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１の関係を満たすこと
で、電池の移動を防止できることがわかった。
【０１２０】また、サンプル２３〜サンプル２６との比
較により、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の外径Ｃと
の比Ａ／Ｃを０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１とし、さらに金
属板を組み合わせることで、電池の移動を防止する効果
がより向上することがわかった。
【０１２１】次に、金属板の材質について検討した。ア
ルミニウムを用いたサンプル２８は、融点が低いため
に、高熱の分解ガスによって融解して貫通孔の変形が生
じ、分解ガスの放出方向及び放出速度の制御が不十分と
なり、電池の移動を完全に防止することができなかっ
た。また、銀を用いたサンプル２９は、電池の移動を防
止できるものの、高価である。したがって、金属板の材
質としてステンレスを用いることで、分解ガスによって
融解することなく、低コストにて、電池の移動を防止で
きることがわかった。
【０１２２】特に、サンプル１、サンプル２、サンプル
５、サンプル６サンプル１１、サンプル１２、サンプル
１９及びサンプル２０の結果からわかるように、金属板
の厚み、金属板の貫通孔の直径Ｂと外部蓋体の凸部の直
径Ａとの比Ｂ／Ａ、外部蓋体の凸部の直径Ａと電池缶の
外径Ｃとの比Ａ／Ｃ及び外部蓋体のガス抜き孔の高さに
対する外装缶のかしめ部の頂点の高さの差Ｄと非水電解
液電池の総高さＥとの比Ｄ／Ｅの条件を全て満たすこと
で、火中投下等の異常な温度環境においても、分解ガス
の放出方向及び放出速度を完全に制御することが可能で
あり、電池の移動を確実に防止できることがわかる。
【０１２３】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明にかかる非水電解液電池では、蓋体と金属板との間に
貫通孔を有する金属板が配されているため、異常時に発
生した分解ガスは、一旦蓋体の凸部の内側に衝突するよ
うに外装缶の径方向に放出経路を適度に絞られる。又
は、本発明にかかる非水電解液電池では、蓋体の凸部の
大きさが規定されているため、分解ガスは一旦蓋体の凸
部の内側に衝突する。このため、分解ガスの放出速度が
十分に減衰され、電池の高さ方向に対して略垂直方向に
放出方向を制御されて、蓋体のガス抜き孔から外側へ放
出される。又は、本発明にかかる非水電解液電池では、
蓋体のガス抜き孔の高さがかしめ部の頂点部より上とさ
れているため、蓋体のガス抜き孔から放出された分解ガ
スの放出方向が妨害されない。
【０１２４】このように、本発明によれば、分解ガスは
その放出速度が十分に減衰され、且つ放出方向が非水電
解液電池の高さ方向に対して略垂直とされるため、分解
ガスの放出によって非水電解液電池に付与される推進力
はほぼ相殺される。したがって、異常時において分解ガ
スが発生して内圧の急上昇が発生した場合であっても、
分解ガスを穏やかに放出して、分解ガスの放出による推
進力によって非水電解液電池が移動することのない、信
頼性に優れた非水電解液電池を提供することが可能であ
る。
【０１２５】また、本発明にかかる非水電解液電池の製
造方法では、蓋体と電極体との間に金属板を配すること
によって、異常時において分解ガスの流れを制御し、分
解ガスの放出による非水電解液電池の移動が確実に抑え
られた非水電解液電池を作製できる。したがって、本手
法によれば、部品点数の増加が最小限に抑えられ、信頼
性に優れた非水電解液電池を容易に且つ低コストにて作
製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる非水電解液電池の一構成例を示
す断面図である。
【図２】外部蓋体を説明するための側面図である。
【図３】本発明にかかる非水電解液電池の他の一構成例
を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる非水電解液電池の他の一構成例
を示す断面図である。
【図５】図４における円Ｇ部分を拡大して示す断面図で
ある。
【図６】従来の非水電解液電池を示す断面図である。
【図７】図６における円Ｈ部分を拡大して示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１ 非水電解液電池、２ 正極、３ セパレータ、４
負極、５ 電極体、６外装缶、１５ 外部蓋体、１５ｃ
ガス抜き孔、１８ 金属板、２１ 非水電解液電池、
２２ 正極、２３ セパレータ、２４ 負極、２５ 電
極体、２６ 外装缶、３５ 外部蓋体、３５ｃ ガス抜
き孔、３８ 金属板、４１ 非水電解液電池、４２ 正
極、４３ セパレータ、４４ 負極、４５ 電極体、４
６ 外装缶、５５ 外部蓋体、５５ｃ ガス抜き孔、５
８ 金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 芳規 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 山田 恵美 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 宮木 幸夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 富田 尚 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 サム フイ 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA13 FF03 HH08 KK01 KK02 5H012 AA01 BB02 CC01 DD01 EE04 FF01 GG01 5H029 AJ12 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ02 DJ03 EJ01

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも正極及び負極を有する電極体
    と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内に収容され、当
    該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞されてなる非水電
    解液電池であって、 上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を形成する蓋部と、蓋部
    の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部との間の段
    差部分に穿設されたガス抜き孔とを有し、 上記蓋体と、上記電極体との間に、貫通孔を有する金属
    板が配されていることを特徴とする非水電解液電池。
  2. 【請求項２】 上記金属板の貫通孔が略円形であること
    を特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
  3. 【請求項３】 上記凸部は略円形状且つ略平坦とされて
    おり、当該略平坦とされた部分の直径をＡとし、上記金
    属板の貫通孔の直径をＢとしたときに、Ｂ及びＡは、 ０．２≦Ｂ／Ａ≦０．８ の関係を満たすことを特徴とする請求項２記載の非水電
    解液電池。
  4. 【請求項４】 上記金属板は、鉄又はステンレスからな
    ることを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
  5. 【請求項５】 上記金属板の厚みは、０．１ｍｍ以上、
    １ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載
    の非水電解液電池。
  6. 【請求項６】 上記凸部は略円形状且つ略平坦とされて
    おり、当該略平坦とされた部分の直径をＡとし、上記外
    装缶の外径をＣとしたときに、Ｃ及びＡは、 ０．５５≦Ａ／Ｃ≦１ の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の非水電
    解液電池。
  7. 【請求項７】 上記蓋体は、上記外装缶の開口部の外周
    縁部が内側に折り曲げられてなるかしめ部によって狭持
    されており、 上記ガス抜き孔の凸部側の端部の高さが、上記かしめ部
    の頂点と上記凸部との間の高さとなされており、 上記かしめ部の頂点と、上記ガス抜き孔の凸部側の端部
    との高さの差をＤとし、外装缶及び蓋体を含む電池の総
    高さをＥとしたとき、Ｄ及びＥは、 ０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１ の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の非水電
    解液電池。
  8. 【請求項８】 上記負極及び上記正極は、リチウムをド
    ープ・脱ドープ可能な材料を用いていることを特徴とす
    る請求項１記載の非水電解液電池。
  9. 【請求項９】 上記負極は、炭素材料を含有することを
    特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
  10. 【請求項１０】 上記正極は、リチウム含有遷移金属酸
    化物を含有することを特徴とする請求項１記載の非水電
    解液電池。
  11. 【請求項１１】 少なくとも正極及び負極を有する電極
    体と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内に収容され、
    当該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞されてなる非水
    電解液電池であって、 上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を形成する蓋部と、蓋部
    の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部との間の段
    差部分に穿設されたガス抜き孔とを有し、 上記凸部は略円形状且つ略平坦とされており、当該略平
    坦とされた部分の直径をＡとし、上記外装缶の外径をＣ
    としたときに、Ｃ及びＡは、 ０．５５≦Ａ／Ｃ≦１ の関係を満たすことを特徴とする非水電解液電池。
  12. 【請求項１２】 上記電極体と上記蓋体との間に、貫通
    孔を有する金属板が介在していることを特徴とする請求
    項１１記載の非水電解液電池。
  13. 【請求項１３】 上記金属板の貫通孔が略円形であるこ
    とを特徴とする請求項１２記載の非水電解液電池。
  14. 【請求項１４】 上記凸部は略円形状且つ略平坦とさ
    れており、当該略平坦とされた部分の直径をＡとし、上
    記金属板の貫通孔の直径をＢとしたときに、Ｂ及びＡ
    は、 ０．２≦Ｂ／Ａ≦０．８ の関係を満たすことを特徴とする請求項１３記載の非水
    電解液電池。
  15. 【請求項１５】 上記金属板は、鉄又はステンレスから
    なることを特徴とする請求項１２記載の非水電解液電
    池。
  16. 【請求項１６】 上記金属板の厚みは、０．１ｍｍ以
    上、１ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１
    ２記載の非水電解液電池。
  17. 【請求項１７】 上記蓋体は、上記外装缶の開口部の外
    周縁部が内側に折り曲げられてなるかしめ部によって狭
    持されており、 上記ガス抜き孔の凸部側の端部の高さが、上記かしめ部
    の頂点と上記凸部との間の高さとなされており、 上記かしめ部の頂点と、上記ガス抜き孔の凸部側の端部
    との高さの差をＤとし、外装缶及び蓋体を含む電池の総
    高さをＥとしたとき、Ｄ及びＥは、 ０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１ の関係を満たすことを特徴とする請求項１１記載の非水
    電解液電池。
  18. 【請求項１８】 上記負極及び上記正極は、リチウムを
    ドープ・脱ドープ可能な材料を用いていることを特徴と
    する請求項１１記載の非水電解液電池。
  19. 【請求項１９】 上記負極は、炭素材料を含有すること
    を特徴とする請求項１１記載の非水電解液電池。
  20. 【請求項２０】 上記正極は、リチウム含有遷移金属酸
    化物を含有することを特徴とする請求項１１記載の非水
    電解液電池。
  21. 【請求項２１】 少なくとも正極及び負極を有する電極
    体と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内に収容され、
    当該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞されてなる非水
    電解液電池であって、 上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を形成する蓋部と、蓋部
    の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部との間の段
    差部分に穿設されたガス抜き孔とを有するとともに、上
    記外装缶の開口部の外周縁部が内側に折り曲げられてな
    るかしめ部によって狭持されており、 上記ガス抜き孔の凸部側の端部の高さが、上記かしめ部
    の頂点と上記凸部との間の高さとなされており、 上記かしめ部の頂点と、上記ガス抜き孔の凸部側の端部
    との高さの差をＤとし、外装缶及び蓋体を含む電池の総
    高さをＥとしたとき、Ｄ及びＥは、 ０．０１≦Ｄ／Ｅ≦０．１ の関係を満たすことを特徴とする非水電解液電池。
  22. 【請求項２２】 上記電極体と上記蓋体との間に、貫通
    孔を有する金属板が介在していることを特徴とする請求
    項２１記載の非水電解液電池。
  23. 【請求項２３】 上記金属板の貫通孔が略円形であるこ
    とを特徴とする請求項２２記載の非水電解液電池。
  24. 【請求項２４】 上記凸部は略円形状且つ略平坦とされ
    ており、当該略平坦とされた部分の直径をＡとし、上記
    金属板の貫通孔の直径をＢとしたときに、Ｂ及びＡは、 ０．２≦Ｂ／Ａ≦０．８ の関係を満たすことを特徴とする請求項２１記載の非水
    電解液電池。
  25. 【請求項２５】 上記金属板は、鉄又はステンレスから
    なることを特徴とする請求項２２記載の非水電解液電
    池。
  26. 【請求項２６】 上記金属板の厚みは、０．１ｍｍ以
    上、１ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項２
    ２記載の非水電解液電池。
  27. 【請求項２７】 少なくとも正極及び負極を有する電極
    体と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内に収容され、
    当該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞されてなる非水
    電解液電池であって、 上記蓋体は、上記蓋体の周縁部を形成する蓋部と、蓋部
    の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部との間の段
    差部分に穿設されたガス抜き孔とを有し、 上記凸部は略円形状且つ略平坦とされており、当該略平
    坦とされた部分の直径をＡとし、上記外装缶の外径をＣ
    としたときに、Ｃ及びＡは、 ０．５５≦Ａ／Ｃ≦１ の関係を満たすことを特徴とする請求項２１記載の非水
    電解液電池。
  28. 【請求項２８】 上記負極及び上記正極は、リチウムを
    ドープ・脱ドープ可能な材料を用いていることを特徴と
    する請求項２１記載の非水電解液電池。
  29. 【請求項２９】 上記負極は、炭素材料を含有すること
    を特徴とする請求項２１記載の非水電解液電池。
  30. 【請求項３０】 上記正極は、リチウム含有遷移金属酸
    化物を含有することを特徴とする請求項２１記載の非水
    電解液電池。
  31. 【請求項３１】 少なくとも正極及び負極を有する電極
    体と非水電解液とが、有底筒状の外装缶内に収容され、
    当該外装缶の開口部が蓋体によって閉塞されてなる非水
    電解液電池を作製するに際し、 上記蓋体として、上記蓋体の周縁部を形成する蓋部と、
    蓋部の一部が凸とされてなる凸部と、蓋部と凸部との間
    の段差部分に穿設されたガス抜き孔とを有するものを用
    い、 上記蓋体と、上記電極体との間に、貫通孔を有する金属
    板を配することを特徴とする非水電解液電池の製造方
    法。
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