JP2013093294A - Sealed battery - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealed battery in which internal short circuit is prevented, and whose safety mechanism is free from a false actuation but is quickly actuated when necessary.SOLUTION: A sealed battery is provided with an outer package can accommodating an electrode body and an insulator that is disposed above the electrode body. The opening of the outer package can is sealed by caulking via an insulation gasket with a sealing body that has a safety mechanism operative to be actuated by pressure increase. The outer package can is provided with a grooved portion including a salient protruding inwardly. The insulator is formed by a circumferential flange part and a thick main part extending from the circumferential flange part, one surface of the main part being thickened compared with the circumferential flange part. Since the insulator, with the thickened surface of the main part facing in the direction of the sealing body, is arranged closer to the electrode body than the salient of the grooved portion, the sealed battery has a structure in which the electrode body is positioned in the outer package can by the salient of the grooved portion contacting the circumferential flange part of the insulator. The volume occupancy of the insulator in a battery internal space surrounded between the end surface of the electrode body facing the sealing body and the lower surface of the sealing body, and between the inner wall of the outer package can and the insulation gasket is regulated between 70 to 77%.

Description

本発明は、密閉型電池の安全性の改善に関する。   The present invention relates to an improvement in safety of a sealed battery.

リチウムイオン二次電池は、長期にわたって繰り返し使える高容量高性能な電池として、携帯機器や電気自動車の駆動電源、或いは大型蓄電装置などの用途に広く使用されている。   BACKGROUND ART Lithium ion secondary batteries are widely used in applications such as portable devices, drive power sources for electric vehicles, large power storage devices, etc. as high-capacity high-performance batteries that can be used repeatedly over a long period of time.

リチウムイオン二次電池のような密閉型電池においては、内部短絡時や過充電時に、電池内にガスが揮発又は発生し、電池内圧が上昇する。このような電池内圧の上昇は、電池破裂のような重大な問題を引き起こす恐れがある。   In a sealed battery such as a lithium ion secondary battery, gas is volatilized or generated in the battery when an internal short circuit or overcharge occurs, and the battery internal pressure increases. Such an increase in battery internal pressure may cause serious problems such as battery explosion.

このため、密閉型電池には、電池内圧が所定圧力以上となったときに、電流遮断したり、電池内のガスを外部に放出させたりする安全機構が組み込まれている。   For this reason, the sealed battery incorporates a safety mechanism that cuts off the current or discharges the gas in the battery to the outside when the internal pressure of the battery exceeds a predetermined pressure.

また、ガス発生の一因となる内部短絡を防止するために、封口体と電極体との間に設けられる絶縁体の形状を改良することが行われている（特許文献１〜３参照）。   Moreover, in order to prevent the internal short circuit which becomes a cause of gas generation, improving the shape of the insulator provided between a sealing body and an electrode body is performed (refer patent documents 1-3).

特許文献１には、電池製造時の圧着工程における電極群の変形を防止するとともに、リード線と電池ケースとの溝部内面とを確実に絶縁して短絡の発生を防止することを目的として、電池ケースの内周面に接する外径を有するリング状の平面部と、平面部の封口板を臨む面から該面に対して垂直に立ち上がる円筒状の胴体部と、胴体部の封口板側の端部から封口板に向けて延び、胴体部から離反するにつれてその外径が小さくなる筒状の折れ曲がり部とを含むものを絶縁リングとして使用することが提案されている。   Patent Document 1 discloses a battery for preventing deformation of an electrode group in a crimping process at the time of manufacturing a battery and for reliably insulating a lead wire and a groove inner surface of a battery case to prevent occurrence of a short circuit. A ring-shaped flat surface portion having an outer diameter in contact with the inner peripheral surface of the case, a cylindrical body portion that rises perpendicularly to the surface from the surface of the flat surface facing the sealing plate, and an end of the body portion on the sealing plate side It has been proposed to use an insulating ring that includes a cylindrical bent portion that extends from the portion toward the sealing plate and whose outer diameter decreases as the distance from the body portion increases.

特許文献２には、落下時の内部短絡を防止すると共に、電池組立時に電解液注入を短時間で行うことができる密閉型非水二次電池を提供することを目的として、電極群と電池蓋との間に配置される絶縁体が、中央平面部と環状の壁部と壁部の外側の鍔部から構成され、鍔部底面は中央部底面より電極群側に位置し、複数の貫通孔が形成されている構成とすることが提案されている。   Patent Document 2 discloses an electrode group and a battery lid for the purpose of providing a sealed nonaqueous secondary battery that can prevent an internal short circuit at the time of dropping and that can inject an electrolyte solution in a short time during battery assembly. The insulator disposed between the center plane portion, the annular wall portion, and the flange portion outside the wall portion, the bottom surface of the flange portion is located closer to the electrode group side than the bottom surface of the center portion, and a plurality of through holes It has been proposed that the structure be formed.

特許文献３には、電池ケース内の電極郡の一方の極の極板上端部から導出したリードの一端を蓋の底面に接続した円筒形電池において、リードと電池ケースおよびリードと電極体上面との接触を確実に防止することを目的として、前記電極群の上面と蓋との間に配された絶縁板を、内部に注液孔とガス抜き孔とリード挿入孔とを有するとともに、リード挿入孔より外縁側には少なくともリード挿入孔を挟んで対面する位置に小壁部が設けられていて、絶縁板の底面は電極体上面と接している構成とすることが提案されている。   In Patent Document 3, in a cylindrical battery in which one end of a lead led out from the upper end portion of one electrode of the electrode group in the battery case is connected to the bottom surface of the lid, the lead, the battery case, the lead, the upper surface of the electrode body, In order to reliably prevent contact, an insulating plate disposed between the upper surface of the electrode group and the lid has a liquid injection hole, a gas vent hole, and a lead insertion hole, and lead insertion. It has been proposed that a small wall portion is provided at a position facing the outer edge side of the hole at least across the lead insertion hole, and the bottom surface of the insulating plate is in contact with the upper surface of the electrode body.

特開２０１０−９８４１号公報JP 2010-9841 A 特開平０９−２８３１１２号公報JP 09-283112 A 特開平０７−２２０７１６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-220716

特許文献１〜３に開示される技術は、密閉型電池において、内部短絡が生じることを抑制して、電池内圧が異常に上昇することを未然に抑制する技術である。よって、特許文献１〜３は、圧力異常時に、電池の安全を保つことについては考慮していないが、電池内圧が異常に上昇したときには、電池の安全を保つための安全機構が必要であり、この安全機構は速やかに作動するものが好ましい。   The technologies disclosed in Patent Documents 1 to 3 are technologies that suppress the occurrence of an internal short circuit and prevent the battery internal pressure from increasing abnormally in a sealed battery. Therefore, Patent Documents 1 to 3 do not consider keeping the safety of the battery when the pressure is abnormal, but when the battery internal pressure rises abnormally, a safety mechanism for keeping the safety of the battery is necessary. This safety mechanism preferably operates quickly.

例えば、封口体に、脆弱部が内圧上昇により破断して電流を遮断する安全機構を設けた場合、その脆弱部の強度を弱くすることにより、安全機構の作動圧力を小さくできる。しかしながら、脆弱部の強度を弱くした場合、電池に衝撃が加えられたときに、上記安全機構が誤作動を起こすという問題が生じる。   For example, when a safety mechanism that breaks the weak portion due to an increase in internal pressure and interrupts the current is provided in the sealing body, the operating pressure of the safety mechanism can be reduced by reducing the strength of the weak portion. However, when the strength of the fragile portion is weakened, there is a problem that the safety mechanism malfunctions when an impact is applied to the battery.

本発明は、このような問題を解消するものであり、内部短絡を防止しつつ、誤作動を起こすことなく、電池内圧が上昇したときに安全機構が速やかに作動する密閉型電池を提供することを目的とする。   The present invention solves such problems, and provides a sealed battery in which a safety mechanism operates quickly when the internal pressure of the battery rises without causing malfunction while preventing an internal short circuit. With the goal.

上記課題を解決するため、本発明は、開口部を有する有底円筒形の外装缶と、電池内圧の増大によって作動する安全機構を有する封口体と、絶縁ガスケットと、外装缶の内部に収容された電極体と、外装缶の内部で且つ電極体の上面に収納配置された絶縁体と、を備え、外装缶の開口部が、絶縁ガスケットを介して封口体によりカシメ封口された密閉型電池において、外装缶が、内側に突出した凸部を備える溝入れ部を有し、絶縁体は、周縁鍔部と、周縁鍔部に続く周縁鍔部よりも一方面側が盛り上がった肉厚の本体部と、を有してなり、絶縁体が、その本体部の盛り上がり面を封口体側に向けた状態で、溝入れ部凸部よりも電極体側に配置され、溝入れ部凸部が絶縁体の周縁鍔部に当接することによって、電極体が外装缶内に位置決めされた構造であり、電極体の封口体側の端面と封口体の下面との間でかつ外装缶の内壁と絶縁ガスケットとで囲まれた電池内空間（以下、電池内上部空間と称する）内に占める絶縁体の体積占有率が、７０〜７７％に規制されていることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is accommodated in a bottomed cylindrical outer can having an opening, a sealing body having a safety mechanism that operates by increasing the battery internal pressure, an insulating gasket, and the outer can. In a sealed battery comprising an outer electrode body, and an insulator housed and disposed on the upper surface of the electrode body, the opening portion of the outer can being caulked and sealed by a sealing body via an insulating gasket The outer can has a grooving portion having a convex portion protruding inward, and the insulator has a peripheral flange portion and a thick main body portion that is raised on one side of the peripheral flange portion following the peripheral flange portion. The insulator is disposed on the electrode body side of the grooved portion convex portion with the raised surface of the main body portion facing the sealing body side, and the grooved portion convex portion is the peripheral edge of the insulator. The electrode body is positioned in the outer can by contacting the part. Insulation that occupies the space in the battery (hereinafter referred to as the upper space in the battery) between the end face of the sealing body side of the electrode body and the lower surface of the sealing body and surrounded by the inner wall of the outer can and the insulating gasket The volume occupancy of the body is regulated to 70 to 77%.

外装缶の開口部を絶縁ガスケット及び封口体を用いてカシメ封口する場合、外装缶の封口体と電極体との中間に、壁面を内側に突出した溝入れ部を設け、この溝入れ部の上方に絶縁ガスケット及び封口体が配置される。しかし、溝入れ部が設けられると、封口体と電極体との間の距離が開き、封口体と電極体との間に形成される空間が広くなる。この空間には、電池の構成要素が配置されることがないため、この空間はデッドスペースとなる。また、この空間は、ガスの貯蔵空間として作用するので、ガスが発生しても、電池内圧が上昇しにくくなる。   When caulking and sealing the opening of the outer can with an insulating gasket and a sealing body, a grooved part protruding inward from the wall surface is provided between the sealing body of the outer can and the electrode body, and above the grooved part. An insulating gasket and a sealing body are disposed on the surface. However, when the grooved portion is provided, the distance between the sealing body and the electrode body is increased, and the space formed between the sealing body and the electrode body is widened. Since no battery components are arranged in this space, this space becomes a dead space. Moreover, since this space acts as a gas storage space, even if gas is generated, the internal pressure of the battery is hardly increased.

本発明は、周縁鍔部と、周縁鍔部に続く周縁鍔部よりも一方面側が盛り上がった肉厚の本体部とからなる絶縁体を用い、その絶縁体を、その本体部の盛り上がり面を封口体側に向けた状態で、溝入れ部凸部よりも電極体側に配置し、これにより、電池内上部空間内に占める絶縁体の体積占有率を７０〜７７％となるように構成する。   The present invention uses an insulator composed of a peripheral collar part and a thick main body part that is raised on one side of the peripheral collar part following the peripheral collar part, and seals the raised surface of the main body part. In the state facing the body side, it is arranged on the electrode body side with respect to the grooved portion convex portion, whereby the volume occupancy rate of the insulator in the upper space in the battery is configured to be 70 to 77%.

これにより、少量の発生ガスで、電池内圧が安全機構の作動圧力以上にまで上昇することができ、その結果として、発生ガスが電池内部から封口体内部へ速やかに移動する。つまり、電池内圧が上昇したときに、速やかに安全機構を作動させることができる。また、本発明では、電池内上部空間内に占める絶縁体の体積占有率の下限値を７０％に規定しているので、上部空間が無用なガスを貯蔵空間として作用することがない。一方、内部短絡などで電池内温度が上昇し、絶縁体が溶融した場合、その熱溶融物が安全機構に流れ込む恐れがあるが、絶縁体の体積占有率の上限値を７７％に規定しているため、電池の上部空間を２３％以上確保でき、この空間が熱溶融物をストックする緩衝空間として作用する。よって、絶縁体が溶融した場合でも、熱溶融物がただちに安全機構に悪作用することを防止することができる。   Thereby, with a small amount of generated gas, the internal pressure of the battery can be increased to the operating pressure of the safety mechanism or more, and as a result, the generated gas quickly moves from the inside of the battery to the inside of the sealing body. That is, when the battery internal pressure increases, the safety mechanism can be quickly activated. In the present invention, since the lower limit value of the volume occupancy ratio of the insulator in the upper space in the battery is defined as 70%, the upper space does not act as an unnecessary gas as a storage space. On the other hand, if the temperature inside the battery rises due to an internal short circuit and the insulator melts, the hot melt may flow into the safety mechanism, but the upper limit of the volume occupancy of the insulator is specified as 77%. Therefore, 23% or more of the upper space of the battery can be secured, and this space acts as a buffer space for stocking the hot melt. Therefore, even when the insulator is melted, the hot melt can be prevented from immediately having an adverse effect on the safety mechanism.

さらに、本発明では、溝入れ部凸部が絶縁体の周縁鍔部に当接することによって、電極体が封口体側に移動することを防止しているので、電池に衝撃や振動等が加わっても、電極体が他の部材に接触して内部短絡を起こすことを防止することができる。   Furthermore, in the present invention, since the electrode body is prevented from moving toward the sealing body by the grooved portion convex portion coming into contact with the peripheral edge of the insulator, even if an impact or vibration is applied to the battery. It is possible to prevent the electrode body from contacting other members and causing an internal short circuit.

上記密閉型電池において、絶縁体は熱可塑性樹脂からなる構成とすることができる。熱可塑性樹脂は、溶融点が比較的低いが、安価であり、射出形成等により簡単に成形でき、よって、絶縁体を低コストで製造できるからである。   In the sealed battery, the insulator may be made of a thermoplastic resin. This is because a thermoplastic resin has a relatively low melting point, but is inexpensive and can be easily molded by injection molding or the like, so that an insulator can be manufactured at a low cost.

上記密閉型電池においては、絶縁体本体部の盛り上がり面およびその反対側の面の双方を、平坦面とする構成とすることができる。   In the sealed battery, both the raised surface of the insulator body and the opposite surface can be made flat.

絶縁体本体部の盛り上がり面を平坦面とすると、電池内部から封口体内部へのガスの移動が妨げにくくなる。絶縁体本体部の盛り上がり面とは反対側の面（絶縁体の下面）を平坦面とすることにより、溝入れ部凸部を絶縁体の周縁鍔部に当接して、絶縁体を電極体に押し付けたときに、絶縁体により電極体が破損することを抑制できる。   When the rising surface of the insulator body is a flat surface, it is difficult to prevent the gas from moving from the inside of the battery to the inside of the sealing body. By making the surface opposite to the raised surface of the insulator main body (the lower surface of the insulator) a flat surface, the grooved portion convex portion is brought into contact with the peripheral edge of the insulator, and the insulator is used as the electrode body. When pressed, it can suppress that an electrode body is damaged by an insulator.

ここで、絶縁体の体積占有率は、電池内上部空間の体積に対する絶縁体の体積の割合として定義される。絶縁体には、通常、封口体と電極体とを電気的に接続する電極タブを通すための貫通孔が設けられており、この貫通孔の体積は、絶縁体の体積から除かれる。   Here, the volume occupation ratio of the insulator is defined as a ratio of the volume of the insulator to the volume of the upper space in the battery. The insulator is usually provided with a through-hole for passing an electrode tab that electrically connects the sealing body and the electrode body, and the volume of the through-hole is excluded from the volume of the insulator.

なお、電極体の封口体側端面とは、電極体に絶縁体が押し付けられた後の、電極体の封口体側の端の最も高い位置を含み、電極体の捲回軸に垂直な平面のことをいう。また、封口体の電極体側下面には凹凸があってもよい。   The sealing body side end surface of the electrode body is a plane perpendicular to the winding axis of the electrode body including the highest position of the end of the sealing body side of the electrode body after the insulator is pressed against the electrode body. Say. Moreover, the electrode body side lower surface of the sealing body may be uneven.

絶縁体の体積は、公知の方法を用いて測定することができる。例えば、アルキメデス法を用いて求めることができる。または、設計図をもとに計算して求めてもよいし、絶縁体の各部分の寸法を画像処理測定装置を用いて測定することもできる。   The volume of the insulator can be measured using a known method. For example, it can be determined using the Archimedes method. Alternatively, it may be obtained by calculation based on a design drawing, or the dimensions of each part of the insulator can be measured using an image processing measurement device.

電池内上部空間の体積についても、設計図に基づいて求めることができるし、画像測定処理装置を用いて測定することもできる。画像処理測定装置を用いて前記空間体積を求める場合、例えば、電池の縦断面を観察し、電極体の封口体側端面と封口体の電極体側下面との間の距離、溝入れ部の寸法等を求めることができる。また、電池の横断面を観察し、封口体の電極体側下面と電極体の封口体側端面との間の空間の径等を求めることができる。   The volume of the upper space in the battery can also be obtained based on the design drawing, or can be measured using an image measurement processing device. When obtaining the spatial volume using an image processing measurement apparatus, for example, the longitudinal section of the battery is observed, the distance between the sealing body side end surface of the electrode body and the electrode body side lower surface of the sealing body, the dimensions of the grooved portion, etc. Can be sought. Moreover, the cross section of a battery can be observed and the diameter etc. of the space between the electrode body side lower surface of a sealing body and the sealing body side end surface of an electrode body can be calculated | required.

本発明によれば、電極体上に絶縁体が配置されているため内部短絡を防止でき、さらに本体部が封口体側に盛り上がった絶縁体を用いて電池内上部空間内に占める絶縁体の体積占有率を適切に調節しているため、電池異常時に安全機構が速やかに作動する密閉型電池を提供することができる。また、本発明では、安全機構を構成する脆弱部の強度を従来より低く設定する必要がないため、衝撃により安全機構が誤作動することも防止できる。   According to the present invention, since an insulator is arranged on the electrode body, an internal short circuit can be prevented, and further, the volume occupied by the insulator in the upper space in the battery using the insulator whose body portion is raised to the sealing body side. Since the rate is adjusted appropriately, it is possible to provide a sealed battery in which the safety mechanism operates quickly when the battery is abnormal. Further, in the present invention, since it is not necessary to set the strength of the fragile portion constituting the safety mechanism lower than that in the past, it is possible to prevent the safety mechanism from malfunctioning due to an impact.

本発明の一実施形態に係る密閉型リチウムイオン二次電池の部分拡大断面図である。1 is a partially enlarged cross-sectional view of a sealed lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図１の電池内上部空間１９を説明するための拡大断面図である。It is an expanded sectional view for demonstrating the battery upper space 19 of FIG. 図３（ａ）は実施例１で用いた上部絶縁体の上面図であり、図３（ｂ）は鎖線Ｘ３に沿った断面図であるである。FIG. 3A is a top view of the upper insulator used in Example 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the chain line X3. 図４（ａ）は実施例２で用いた上部絶縁体の上面図であり、図４（ｂ）は鎖線Ｘ４に沿った断面図である。4A is a top view of the upper insulator used in Example 2, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the chain line X4. 図５（ａ）は比較例１及び２で用いた上部絶縁体の上面図であり、図５（ｂ）は鎖線Ｘ５に沿った断面図である。5A is a top view of the upper insulator used in Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the chain line X5. 図６（ａ）は比較例３で用いた上部絶縁体の上面図であり、図６（ａ）は鎖線Ｘ６に沿った断面図である。6A is a top view of the upper insulator used in Comparative Example 3, and FIG. 6A is a cross-sectional view along the chain line X6.

以下、本発明を、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、本発明を円筒形リチウムイオン二次電池に適用した場合について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the case where the present invention is applied to a cylindrical lithium ion secondary battery will be described.

図１に、密閉型電池の一例である円筒形リチウムイオン二次電池の部分断面図を示す。図１のリチウムイオン二次電池は、円形底面を有する円筒状の外装缶１を有しており、この外装缶１内には、発電要素が収容されている。発電要素は、捲回型電極体２と、電極体２に含浸された電解質（図示せず）とから構成される。捲回型電極体２は、正極３と、負極４と、正極３と負極４とを離間するセパレータ５と、を渦巻状に巻回することにより形成されている。電解質は、非水溶媒に、電解質塩を溶解させることにより調製される。   FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a cylindrical lithium ion secondary battery which is an example of a sealed battery. The lithium ion secondary battery of FIG. 1 has a cylindrical outer can 1 having a circular bottom surface, and a power generation element is accommodated in the outer can 1. The power generation element includes a wound electrode body 2 and an electrolyte (not shown) impregnated in the electrode body 2. The wound electrode body 2 is formed by spirally winding a positive electrode 3, a negative electrode 4, and a separator 5 that separates the positive electrode 3 and the negative electrode 4. The electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.

外装缶１には、電極体２の封口体側端面２１より上方の位置に、内側に突出した環状の凸部６を備える溝入れ部が設けられている。溝入れ部凸部６の上方には、封口体７が配置され、外装缶１は、外装缶１の開口部に絶縁ガスケット８を介して封口体７をかしめ固定することにより、密閉されている。   The outer can 1 is provided with a grooving portion including an annular convex portion 6 projecting inward at a position above the end surface 21 on the sealing body side of the electrode body 2. A sealing body 7 is disposed above the grooving portion convex portion 6, and the outer can 1 is hermetically sealed by caulking and fixing the sealing body 7 to the opening of the outer can 1 via an insulating gasket 8. .

封口体７は、金属製の端子キャップ９、弁板１０、及び弁キャップ１１と、ＰＴＣ素子１２とを有している。ＰＴＣ素子１２は、端子キャップ９と弁板１０との間に配置されている。弁板１０と弁キャップ１１との間には、絶縁性の内部ガスケット１３が配置されており、弁板１０と弁キャップ１１は、接続部２４において、電気的に接続されている。端子キャップ９及び弁キャップ１１には、それぞれガス抜き孔９ａ及び１１ａが設けられている。   The sealing body 7 includes a metal terminal cap 9, a valve plate 10, a valve cap 11, and a PTC element 12. The PTC element 12 is disposed between the terminal cap 9 and the valve plate 10. An insulating internal gasket 13 is disposed between the valve plate 10 and the valve cap 11, and the valve plate 10 and the valve cap 11 are electrically connected at the connection portion 24. The terminal cap 9 and the valve cap 11 are provided with gas vent holes 9a and 11a, respectively.

弁板１０と弁キャップ１１とは、ガス排出と電流遮断とを担う安全機構として機能する。具体的には、弁板１０は、通常状態では、弁キャップ１１と電気的に接続されており、電池内圧が所定値以上になると、接続部２４において弁板１０が弁キャップ１１から離れて、電極体２から端子キャップ９への通電が遮断される。さらに電池内圧が上昇すると、弁板１０が破断して、電池内部のガスが外部空間へと放出される。   The valve plate 10 and the valve cap 11 function as a safety mechanism responsible for gas discharge and current interruption. Specifically, the valve plate 10 is electrically connected to the valve cap 11 in a normal state, and when the battery internal pressure becomes a predetermined value or more, the valve plate 10 is separated from the valve cap 11 at the connection portion 24, The energization from the electrode body 2 to the terminal cap 9 is interrupted. When the battery internal pressure further rises, the valve plate 10 is broken, and the gas inside the battery is released to the external space.

正極３には、正極タブ１４の一端が電気的に接続されており、正極タブ１４の他端は、封口体７の下面２０に電気的に接続されている。負極４には、負極タブ（図示せず）の一端が電気的に接続されており、負極タブの他端は、外装缶１の内底部（図示せず）に電気的に接続されている。   One end of the positive electrode tab 14 is electrically connected to the positive electrode 3, and the other end of the positive electrode tab 14 is electrically connected to the lower surface 20 of the sealing body 7. One end of a negative electrode tab (not shown) is electrically connected to the negative electrode 4, and the other end of the negative electrode tab is electrically connected to the inner bottom (not shown) of the outer can 1.

電極体２の封口体側端面２１上には、上部絶縁体１５が配置され、電極体２と外装缶１の内底部との間には、環状の下部絶縁板（図示せず）が配置されている。上部絶縁体１５は、正極タブが通る貫通孔１８を有する。   An upper insulator 15 is disposed on the sealing body side end surface 21 of the electrode body 2, and an annular lower insulating plate (not shown) is disposed between the electrode body 2 and the inner bottom of the outer can 1. Yes. The upper insulator 15 has a through hole 18 through which the positive electrode tab passes.

上部絶縁体１５は、円形の外周形状を有する周縁鍔部１７と、周縁鍔部１７に続く周縁鍔部１７よりも一方面側が盛り上がった肉厚の本体部１６とから構成されている。図１の上部絶縁体１５において、本体部１６は、円柱状の形状を有する。この上部絶縁体１５は、本体部１６の盛り上がり面２２を、封口体７側に向けた状態で、溝入れ部凸部６よりも電極体２側に配置されており、これにより、電池内上部空間１９内に占める上部絶縁体１５の体積占有率が７０〜７７％に規制されている。   The upper insulator 15 includes a peripheral flange portion 17 having a circular outer peripheral shape, and a thick main body portion 16 that is raised on one surface side of the peripheral flange portion 17 following the peripheral flange portion 17. In the upper insulator 15 in FIG. 1, the main body portion 16 has a cylindrical shape. The upper insulator 15 is disposed on the electrode body 2 side with respect to the groove projecting portion 6 with the raised surface 22 of the main body portion 16 facing the sealing body 7 side. The volume occupation ratio of the upper insulator 15 occupying the space 19 is regulated to 70 to 77%.

ここで、電池内上部空間１９を、図２を用いて説明する。電池内上部空間１９（図２の斜線部）は、その上下を、封口体の下面２０と、電極体の封口体側端面とで挟まれている。つまり、電池内上部空間１９の上面が封口体の下面２０であり、電池内上部空間１９の下面が、電極体の封口体側端面を含み、外装缶１にまで延びた仮想平面２５である。電池内上部空間１９の側面は、外装缶１の内壁と、封口体７と外装缶１との間に配された絶縁ガスケット８とで囲まれている。なお、明瞭化のため、図２において、上部絶縁体及び電極タブは図示していない。   Here, the upper space 19 in the battery will be described with reference to FIG. The upper space 19 in the battery (shaded area in FIG. 2) is sandwiched between the lower surface 20 of the sealing body and the sealing body side end surface of the electrode body. That is, the upper surface of the upper space 19 within the battery is the lower surface 20 of the sealing body, and the lower surface of the upper space 19 within the battery is the virtual plane 25 including the sealing body side end surface of the electrode body and extending to the outer can 1. The side surface of the battery upper space 19 is surrounded by the inner wall of the outer can 1 and the insulating gasket 8 disposed between the sealing body 7 and the outer can 1. For the sake of clarity, the upper insulator and the electrode tab are not shown in FIG.

肉厚の本体部１６の盛り上がり面２２を封口体７側に向けた状態で、上記上部絶縁体１５を電極体２上に配置することにより、電池内上部空間１９内のガスが充満できる空間、ひいては電池内のガスが充満できる空間の体積を、従来よりも減少させることができる。よって、発生したガスが少量であるうちに、電池内圧が安全機構の作動圧力以上にまで上昇し、その結果として、発生ガスが電池内部から封口体内部へ速やかに移動する。つまり、電池内圧が上昇したときに、速やかに安全機構を作動させることができる。   A space in which the gas in the upper space 19 in the battery can be filled by disposing the upper insulator 15 on the electrode body 2 with the raised surface 22 of the thick body portion 16 facing the sealing body 7 side, As a result, the volume of the space that can be filled with the gas in the battery can be reduced as compared with the conventional case. Therefore, while the amount of generated gas is small, the internal pressure of the battery rises above the operating pressure of the safety mechanism, and as a result, the generated gas quickly moves from the inside of the battery to the inside of the sealing body. That is, when the battery internal pressure increases, the safety mechanism can be quickly activated.

また、上部絶縁体１５の体積占有率を７０％以上とすることにより、上部絶縁体１５と封口板７との間の空間が、発生ガスの貯蔵空間として作用することがない。   Further, by setting the volume occupancy of the upper insulator 15 to 70% or more, the space between the upper insulator 15 and the sealing plate 7 does not act as a storage space for the generated gas.

上部絶縁体１５の体積占有率を７７％以下とすることにより、内部短絡などにより電池内温度が上昇し、上部絶縁体１５が溶融した場合でも、その熱溶融物がただちに安全機構に悪作用することを防止できる。   By setting the volume occupancy of the upper insulator 15 to 77% or less, the temperature in the battery rises due to an internal short circuit or the like, and even when the upper insulator 15 is melted, the hot melt immediately has an adverse effect on the safety mechanism. Can be prevented.

上部絶縁体１５が溶融すると、その溶融物が、封口体７内に流れ込み、弁キャップ１１のガス抜き孔１１ａを大きく塞ぐことがある。この場合、電池内に溜まったガスが、封口体７内に移動しにくくなるため、安全機構が作動するまでに時間を要することがある。さらには、安全機構が作動するまでに時間を要すると、安全機構が作動するまでの間に、電池内圧が上昇し電池が変形することがある。   When the upper insulator 15 is melted, the melt may flow into the sealing body 7 and greatly block the vent hole 11a of the valve cap 11. In this case, since the gas accumulated in the battery is difficult to move into the sealing body 7, it may take time until the safety mechanism operates. Furthermore, if it takes time until the safety mechanism operates, the battery internal pressure may increase and the battery may be deformed before the safety mechanism operates.

しかしながら、上部絶縁体１５の体積占有率を７７％以下とし、電池内上部空間１９内に、電池内上部空間１９の体積の２３％以上を占める空間を設ければ、この空間が、溶融物をストックする緩衝空間として作用する。このため、電池内温度が上昇して、上部絶縁体１５が溶融した場合でも、その溶融物により、封口体７の弁キャップ１１のガス抜き孔１１ａが大きく塞がれることがない。この結果、電池内圧の増加に伴い、速やかに封口体７内の圧力も増加し、その結果、電池内圧が上昇したときに安全機構を速やかに作動させることができる。さらには、電池内圧が上昇することによる電池変形を、従来の環状の薄い上部絶縁体を用いた場合と同程度に抑えることができる。   However, if the volume occupancy of the upper insulator 15 is set to 77% or less, and a space that occupies 23% or more of the volume of the upper space 19 in the battery is provided in the upper space 19 in the battery, this space will melt the melt. It acts as a buffer space for stocking. For this reason, even when the temperature in the battery rises and the upper insulator 15 is melted, the gas vent hole 11a of the valve cap 11 of the sealing body 7 is not largely blocked by the melt. As a result, as the battery internal pressure increases, the pressure in the sealing body 7 also increases quickly. As a result, when the battery internal pressure increases, the safety mechanism can be operated quickly. Furthermore, battery deformation due to an increase in battery internal pressure can be suppressed to the same extent as when a conventional annular thin upper insulator is used.

上記のように、上部絶縁体１５が溶融した場合でも、安全機構に悪作用を与えることを防止できるため、上部絶縁体１５の構成材料としては、絶縁性で、弾性率の高い樹脂材料を、溶融点の高いものから低いものまで、特に限定することなく用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性の高いエンジニアリングプラスチックなどを用いることができる。   As described above, even when the upper insulator 15 is melted, it is possible to prevent adverse effects on the safety mechanism. Therefore, the constituent material of the upper insulator 15 is an insulating resin material having a high elastic modulus. From a high melting point to a low melting point, it can be used without any particular limitation. For example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an engineering plastic with high heat resistance, or the like can be used.

なかでも、上部絶縁体１５の構成材料としては、ポリオレフィン樹脂のような熱可塑性樹脂が特に適している。熱可塑性樹脂は、溶融点が比較的低いが安価であり、また射出形成等により簡単に成形できる。よって、熱可塑性樹脂を用いることにより、上部絶縁体を低コストで作製できる。   Among these, a thermoplastic resin such as a polyolefin resin is particularly suitable as a constituent material of the upper insulator 15. Thermoplastic resins have a relatively low melting point but are inexpensive and can be easily molded by injection molding or the like. Therefore, the upper insulator can be manufactured at low cost by using the thermoplastic resin.

また、図１の電池においては、溝入れ部凸部６を上部絶縁体１５の周縁鍔部１７に当接させて、周縁鍔部１７を電極体２に押さえ付けることにより、電極体２が外装缶１内に位置決めされている。これにより、電池に衝撃や振動が加わった場合でも、外装缶１内で、電極体２及び上部絶縁体１５がずれることが抑制される。よって、電極体と電極タブ又は外装缶とが接触して、内部短絡が生じることを防止できる。   Further, in the battery of FIG. 1, the grooved portion convex portion 6 is brought into contact with the peripheral flange portion 17 of the upper insulator 15, and the peripheral flange portion 17 is pressed against the electrode body 2. Positioned within the can 1. Thereby, even when an impact or vibration is applied to the battery, the electrode body 2 and the upper insulator 15 are prevented from being displaced in the outer can 1. Therefore, it can prevent that an electrode body, an electrode tab, or an exterior can contact, and an internal short circuit arises.

図１に示されるように、上部絶縁体１５において、本体部１６の盛り上がり面２２およびその反対側の面（上部絶縁体の下面）２３の双方が、平坦面であることが好ましい。本体部１６の盛り上がり面２２を平坦面とすることにより、電池内部から封口体７内部へのガスの移動が妨げられにくくなる。また、上部絶縁体１５の下面２３を平坦面とすることにより、上部絶縁体１５が電極体２に押し付けられたときに、電極体２が上部絶縁体１５により破損することを防止できる。   As shown in FIG. 1, in the upper insulator 15, it is preferable that both the raised surface 22 of the main body 16 and the opposite surface (the lower surface of the upper insulator) 23 are flat surfaces. By making the raised surface 22 of the main body portion 16 a flat surface, the movement of gas from the inside of the battery to the inside of the sealing body 7 is hardly hindered. Further, by making the lower surface 23 of the upper insulator 15 flat, it is possible to prevent the electrode body 2 from being damaged by the upper insulator 15 when the upper insulator 15 is pressed against the electrode body 2.

正極タブ１４用の貫通孔１８は、本体部１６に設けられることが好ましい。貫通孔１８を厚みのある本体部１６に設けることにより、特に正極タブ１４と外装缶１との接触による内部短絡をより確実に防止することができる。   The through hole 18 for the positive electrode tab 14 is preferably provided in the main body portion 16. By providing the through hole 18 in the thick main body 16, an internal short circuit due to the contact between the positive electrode tab 14 and the outer can 1 can be more reliably prevented.

電池内のガスが充満できる空間を減少させることができれば、上部絶縁体１５の本体部１６は、中実であってもよいし、中空であってもよい。本体部１６が中空である場合、本体部１６は、その中空部が電池内の空間と連通しない構造とされる。   If the space that can be filled with the gas in the battery can be reduced, the main body portion 16 of the upper insulator 15 may be solid or hollow. When the main body portion 16 is hollow, the main body portion 16 has a structure in which the hollow portion does not communicate with the space in the battery.

図１に示される電池は、例えば、以下のようにして作製することができる。正極および負極の間にセパレータを介在させ、これらを渦巻状に巻回して電極体を作製する。このとき、正極に正極タブを溶接しておくとともに、負極に負極タブを溶接しておく。この後、電極体を上記のような上部絶縁体と環状の下部絶縁板とで挟み、この電極体を金属製の外装缶に挿入し、正極タブを封口体に溶接し、外装缶の内底部と負極タブとを溶接する。次いで、外装缶の上部外周部に、溝入れ部となる環状の凸部を形成する。このとき、凸部が上部絶縁体の周縁鍔部を当接し、電極体に押さえ付けるようにする。この後、外装缶内に非水電解質を注液し、外装缶の開口部の環状の凸部の上に絶縁ガスケットを介して封口体を配置し、外装缶の開口部を封口体にかしめ付けることにより、外装缶を密閉する。このようにして、密閉型電池が作製される。   The battery shown in FIG. 1 can be manufactured as follows, for example. A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, and these are spirally wound to produce an electrode body. At this time, the positive electrode tab is welded to the positive electrode, and the negative electrode tab is welded to the negative electrode. Thereafter, the electrode body is sandwiched between the upper insulator and the annular lower insulating plate as described above, the electrode body is inserted into a metal outer can, the positive electrode tab is welded to the sealing body, and the inner bottom of the outer can And the negative electrode tab are welded. Next, an annular convex portion serving as a grooving portion is formed on the upper outer peripheral portion of the outer can. At this time, the convex part comes into contact with the peripheral edge of the upper insulator and is pressed against the electrode body. Thereafter, a nonaqueous electrolyte is injected into the outer can, and a sealing body is disposed on the annular convex portion of the opening of the outer can via an insulating gasket, and the opening of the outer can is caulked to the sealing body. To seal the outer can. In this way, a sealed battery is produced.

以下の実施例では、図１に示されるような円筒形リチウムイオン二次電池を作製した。   In the following examples, a cylindrical lithium ion secondary battery as shown in FIG. 1 was produced.

（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質として、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とコバルト酸リチウムとの混合物（質量比１：９）を用いた。正極活物質と、正極導電剤であるカーボンと、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）粉末とを、正極活物質：カーボン：ＰＶｄＦ＝９４：３：３の質量比で、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に投入、混練して、正極スラリーを調製した。 Example 1
<Preparation of positive electrode>
As the positive electrode active material, a mixture (mass ratio 1: 9) of lithium nickel cobalt manganese composite oxide and lithium cobalt oxide was used. A positive electrode active material, carbon as a positive electrode conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) powder as a binder are mixed in a mass ratio of positive electrode active material: carbon: PVdF = 94: 3: 3 with N-methyl- Charged into 2-pyrrolidone (NMP) and kneaded to prepare a positive electrode slurry.

正極スラリーを、厚さ１５μｍのアルミニウム箔製の芯体の両面に、ドクターブレード法により塗布し、乾燥し、圧縮ローラーで圧延して、正極集電体の両面に正極活物質層を形成した。こうして、正極板を得た。   The positive electrode slurry was applied to both surfaces of a 15 μm thick aluminum foil core by a doctor blade method, dried, and rolled with a compression roller to form a positive electrode active material layer on both surfaces of the positive electrode current collector. In this way, a positive electrode plate was obtained.

＜負極の作製＞
負極活物質である黒鉛粉末と、結着剤であるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）（スチレン：ブタジエン＝１：１）のディスパージョンとを、水に分散させた。得られた混合物に、更に、増粘剤であるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加し、混練して、負極スラリーを調製した。得られた負極スラリーにおいて、黒鉛とＳＢＲとＣＭＣとの質量比は、９５：３：２とした。 <Production of negative electrode>
A graphite powder as a negative electrode active material and a dispersion of styrene butadiene rubber (SBR) (styrene: butadiene = 1: 1) as a binder were dispersed in water. To the obtained mixture, carboxymethyl cellulose (CMC) as a thickener was further added and kneaded to prepare a negative electrode slurry. In the obtained negative electrode slurry, the mass ratio of graphite, SBR, and CMC was 95: 3: 2.

この負極スラリーを、厚みが１０μｍの銅箔製の芯体の両面に、ドクターブレード法により塗布し、乾燥し、圧縮ローラーで圧縮して、負極活物質層を形成した。こうして、負極板を得た。   This negative electrode slurry was applied to both surfaces of a copper foil core having a thickness of 10 μm by a doctor blade method, dried, and compressed with a compression roller to form a negative electrode active material layer. In this way, a negative electrode plate was obtained.

＜電解質の調製＞
フッ化エチレンカーボネート（ＦＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを２０：８０（体積比、２０℃）の混合比で含む混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１モル／リットルの濃度で溶解して、電解質を得た。 <Preparation of electrolyte>
LiPF ₆ is dissolved at a concentration of 1 mol / liter in a mixed solvent containing fluorinated ethylene carbonate (FEC) and methyl ethyl carbonate (MEC) at a mixing ratio of 20:80 (volume ratio, 20 ° C.) to obtain an electrolyte. Got.

＜電池の組み立て＞
正極板にアルミニウム製の正極タブを溶接し、負極板にニッケル製の負極タブを溶接した。こののち、正極板と負極板とポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ（厚み２２μｍ）とを捲回して、捲回型電極体を得た。 <Battery assembly>
A positive electrode tab made of aluminum was welded to the positive electrode plate, and a negative electrode tab made of nickel was welded to the negative electrode plate. After that, a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator (thickness 22 μm) made of a polyethylene microporous film were wound to obtain a wound electrode body.

得られた捲回型電極体の上下面にそれぞれ上部絶縁体及び環状の下部絶縁板を配置し、有底円筒形の外装缶内に上記電極体を挿入し、正極タブを封口体に溶接し、負極タブを外装缶の内底部に溶接した。   An upper insulator and an annular lower insulating plate are disposed on the upper and lower surfaces of the wound electrode body, the electrode body is inserted into a bottomed cylindrical outer can, and the positive electrode tab is welded to the sealing body. The negative electrode tab was welded to the inner bottom of the outer can.

ここで、上部絶縁体としては、図３に示されるような形状のものを用いた。上部絶縁体は、ポリプロピレンから構成した。なお、図３において、各寸法の長さの単位はｍｍである。このことは、図４〜６でも同じである。   Here, an upper insulator having a shape as shown in FIG. 3 was used. The upper insulator was made of polypropylene. In FIG. 3, the unit of length of each dimension is mm. This is the same in FIGS.

次に、外装缶の所定位置に、内側に突出した凸部を備える環状の溝入れ部を形成し、この溝入れ部凸部を上部絶縁体の周縁鍔部に当接させて、周縁鍔部を電極体に押さえ付けて、電極体を外装缶内に位置決めした。   Next, an annular grooving portion having a convex portion protruding inward is formed at a predetermined position of the outer can, and the grooving portion convex portion is brought into contact with the peripheral ridge portion of the upper insulator to form a peripheral ridge portion. Was pressed against the electrode body, and the electrode body was positioned in the outer can.

次いで、上記電解質５．２ｇを外装池缶内に注液し、封口体を絶縁ガスケットを用いてカシメ固定して、円筒形リチウムイオン二次電池を作製した。外装缶としては、有底円筒状の鉄製缶の表面に半光沢ニッケルメッキを施したものを用いた。   Next, 5.2 g of the electrolyte was poured into the outer pond can, and the sealing body was caulked and fixed using an insulating gasket to produce a cylindrical lithium ion secondary battery. As the outer can, a semi-bright nickel-plated surface of a bottomed cylindrical iron can was used.

封口体には、図１に示されるような、弁板と弁キャップとからなる、ガス排出と電流遮断とを備えた安全機構を設けておいた。この安全機構において、弁板が弁キャップから離れるときの設計圧力（電流遮断の設計圧力）は、１．０ＭＰａとした。また、弁板が破断して、ガスを外装缶外に排出するときの設計圧力（ガス排出の設計圧力）は、２．０ＭＰａとした。   The sealing body was provided with a safety mechanism including a valve plate and a valve cap as shown in FIG. In this safety mechanism, the design pressure (current cutoff design pressure) when the valve plate is separated from the valve cap was 1.0 MPa. The design pressure (gas discharge design pressure) when the valve plate was broken and the gas was discharged out of the outer can was 2.0 MPa.

このようにして、１８６５０サイズ（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ）の電池を作製した。作製した電池の定格容量は２０００ｍＡｈとした。電池内上部空間における上部絶縁体の体積占有率は、７７％とした。   In this way, a battery of 18650 size (diameter 18 mm, height 65 mm) was produced. The rated capacity of the produced battery was 2000 mAh. The volume occupation ratio of the upper insulator in the upper space in the battery was 77%.

（実施例２）
図４に示される上部絶縁体を用いたこと以外、実施例１と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。実施例２において、上部絶縁体の体積占有率は７０％とした。 (Example 2)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the upper insulator shown in FIG. 4 was used. In Example 2, the volume occupancy of the upper insulator was 70%.

（比較例１）
図５に示される上部絶縁体を用いたこと以外、実施例１と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。比較例１において、上部絶縁体の体積占有率は１７％とした。本比較例で用いた上部絶縁体は、従来一般的に用いられている環状の薄い絶縁板であり、本比較例における体積占有率は、従来のリチウムイオン二次電池における一般的な値である。 (Comparative Example 1)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the upper insulator shown in FIG. 5 was used. In Comparative Example 1, the volume occupation ratio of the upper insulator was 17%. The upper insulator used in this comparative example is an annular thin insulating plate generally used in the past, and the volume occupation ratio in this comparative example is a typical value in a conventional lithium ion secondary battery. .

（比較例２）
電解質量を５．６ｇとしたこと以外、比較例１と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。比較例２においても、上部絶縁体の体積占有率は１７％とした。 (Comparative Example 2)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the electrolytic mass was 5.6 g. Also in Comparative Example 2, the volume occupancy of the upper insulator was 17%.

（比較例３）
図６に示される上部絶縁体を用いたこと以外、実施例１と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。比較例３において、上部絶縁体の体積占有率は６４％とした。 (Comparative Example 3)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the upper insulator shown in FIG. 6 was used. In Comparative Example 3, the volume occupation ratio of the upper insulator was 64%.

（比較例４）
上部絶縁体の本体部の厚さを２．１ｍｍとして、上部絶縁体の体積占有率を８０％としたこと以外、実施例１と同様にして、リチウムイオン二次電池を作製した。 (Comparative Example 4)
A lithium ion secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the main body of the upper insulator was 2.1 mm and the volume occupancy of the upper insulator was 80%.

実施例１〜２及び比較例１〜４の各電池における上部絶縁体の体積占有率（％）及び電解質量（ｇ）を表１に示す。   Table 1 shows the volume occupancy (%) and electrolytic mass (g) of the upper insulator in each of the batteries of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-4.

［評価］
実施例１〜２及び比較例１〜４の電池を、以下のような過充電試験、バーナー試験、落下試験に供した。 [Evaluation]
The batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were subjected to the following overcharge test, burner test, and drop test.

《過充電試験》
まず、実施例１〜２及び比較例１〜４の各電池を、３個ずつ、室温において、電流値２Ａで、電池電圧が４．２Ｖになるまで充電して、満充電状態とした。 <Overcharge test>
First, each of the batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 was charged at room temperature at a current value of 2 A until the battery voltage reached 4.2 V, and the batteries were fully charged.

この後、充電後の各電池を、室温において、２Ａの充電電流で過充電した。このとき、過充電の開始後、電流遮断機構が作動するまでの時間を測定した。得られた結果を、電流遮断時間（分）として、表２に示す。   Thereafter, each battery after charging was overcharged with a charging current of 2 A at room temperature. At this time, the time from the start of overcharging to the activation of the current interruption mechanism was measured. The obtained results are shown in Table 2 as current interruption time (minutes).

《バーナー試験》
実施例１〜２及び比較例１〜４の各電池を、３個ずつ、上記過充電試験と同様にして、満充電状態とした。満充電状態の各電池の缶底をガスバーナーであぶった。バーナー試験は、電池内部よりガスが排出されたのを確認できた時点で終了した。 《Burner test》
Three batteries of each of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were in a fully charged state in the same manner as in the overcharge test. The bottom of each fully charged battery was blown with a gas burner. The burner test was completed when it was confirmed that gas was discharged from the inside of the battery.

試験前後の溝入れ部凸部の長さ（図１の長さＬ）を測定し、試験前の溝入れ部凸部の長さに対する試験後の溝入れ部凸部の長さの比を求めた。得られた結果を、溝入れ部変化率（％）として、表２に示す。溝入れ部凸部の長さは、画像処理測定装置を用いて測定した。   The length of the grooving part convex part before and after the test (the length L in FIG. 1) is measured, and the ratio of the length of the grooving part convex part after the test to the length of the groove part convex part before the test is obtained It was. The obtained results are shown in Table 2 as the grooving portion change rate (%). The length of the grooving part convex part was measured using the image processing measuring device.

《落下試験》
放電状態の実施例１〜３及び比較例１〜３の各電池を、電池の封口体側、電池の缶底部側、電池の任意の側面部が下となるように、１．８５ｍの高さから１回ずつ落下させた。この３方向における１回ずつの落下を１セットとし、１０セットを行った。 《Drop test》
Each battery of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 in a discharged state is from a height of 1.85 m so that the battery sealing body side, the battery can bottom side, and any side surface part of the battery are on the bottom. It was dropped once at a time. Ten sets were made with one set falling in each of these three directions as one set.

試験前後の電池の質量を測定して、試験後の電池質量の減少量を求めた。得られた結果を、減少量（ｍｇ）として、表２に示す。この落下試験は、実施例及び比較例の各電池につき、３個ずつ行った。   The mass of the battery before and after the test was measured to determine the amount of decrease in the battery mass after the test. The obtained results are shown in Table 2 as the amount of reduction (mg). Three drop tests were performed for each of the batteries of the examples and comparative examples.

過充電試験において、体積占有率が７０％の実施例２の電池の平均電流遮断時間は３３．７分であるのに対し、体積占有率が１７％の比較例１及び体積占有率が６４％の比較例３の各電池の平均電流遮断時間は、それぞれ３６．２分及び３４．２分であり、０．５分以上長くなっている。よって、上部絶縁体の体積占有率を７０％以上とすることにより、安全機構の作動タイミングを早めることができることがわかる。   In the overcharge test, the battery of Example 2 having a volume occupancy ratio of 70% had an average current interruption time of 33.7 minutes, while the volume occupancy ratio was 17% and Comparative Example 1 was 64%. The average current interruption times of the batteries of Comparative Example 3 are 36.2 minutes and 34.2 minutes, respectively, which are longer than 0.5 minutes. Therefore, it can be understood that the operation timing of the safety mechanism can be advanced by setting the volume occupation ratio of the upper insulator to 70% or more.

バーナー試験において、体積占有率が７７％の実施例１の電池の平均溝入れ部変化率は１２０．７％であり、従来より一般的に用いられている上部絶縁体（体積占有率１７％）を用いた比較例１及び２の電池の平均溝入れ部変化率（１１２．３％及び１１０．３％）と同程度であった。   In the burner test, the average grooving portion change rate of the battery of Example 1 having a volume occupancy rate of 77% is 120.7%, and the upper insulator generally used conventionally (volume occupancy rate 17%) The average grooving portion change rate (112.3% and 110.3%) of the batteries of comparative examples 1 and 2 using

一方で、体積占有率が８０％の比較例４の電池は、平均溝入れ部変化率が１３５．７％であり、実施例１の電池の平均溝入れ部変化率より１５％程度大きくなっていた。比較例４の電池において、溝入れ部変化率が大きくなったのは、以下のように考えられる。すなわち、バーナーの熱により、ポリプロピレン製の上部絶縁体が溶融し、その溶融物が、弁キャップに設けられたガス抜き孔を部分的に塞ぎ、電池内から封口体内へのガスの排出効率が低下する。その結果、安全機構が作動するまでの間に、電池内圧が増加し、電池が変形したと考えられる。よって、上部絶縁体の体積占有率の上限値を７７％とすることにより、電池内温度の上昇により、熱可塑性樹脂からなる上部絶縁体が溶融した場合でも、平均溝入れ部の変化を、従来と同程度に抑制することができる。   On the other hand, the battery of Comparative Example 4 having a volume occupancy of 80% has an average grooving change rate of 135.7%, which is about 15% larger than the average grooving change rate of the battery of Example 1. It was. In the battery of Comparative Example 4, it is considered as follows that the change rate of the grooving portion was increased. That is, the heat from the burner melts the upper insulator made of polypropylene, and the melt partially closes the vent hole provided in the valve cap, reducing the efficiency of gas discharge from the battery into the sealing body. To do. As a result, it is considered that the battery internal pressure increased and the battery was deformed before the safety mechanism was activated. Therefore, by setting the upper limit value of the volume occupancy ratio of the upper insulator to 77%, even when the upper insulator made of a thermoplastic resin is melted due to an increase in the temperature in the battery, the change in the average groove portion is conventionally Can be suppressed to the same extent.

なお、従来、安全機構を速やかに作動させるために、電池内に充填される電解質量を増加させて、ガスが充満できる空間を減少させる工夫が行われてきた。電解質量を５．６ｇとした比較例２と、電解質量を５．２ｇとした実施例１〜２とを比べると、平均電流遮断時間は同程度であるが、落下試験における実施例１〜２の電池の質量の平均減少量はそれぞれ０．７ｍｇ及び０．３ｍｇと非常に少ないのに対し、比較例２の電池の質量の平均減少量は２３．０ｍｇと大きくなっている。   Conventionally, in order to quickly operate the safety mechanism, an effort has been made to increase the electrolytic mass filled in the battery and reduce the space that can be filled with gas. Comparing Comparative Example 2 with an electrolytic mass of 5.6 g and Examples 1 and 2 with an electrolytic mass of 5.2 g, the average current interruption time is comparable, but Examples 1-2 in the drop test While the average decrease in the mass of the battery was very small, 0.7 mg and 0.3 mg, respectively, the average decrease in the mass of the battery of Comparative Example 2 was as large as 23.0 mg.

この結果から、電解質量を増加した場合、電解質が漏液しやすくなることが分かる。さらに、電解質量を増加させることは、電池コストの増加を招く。また、電解質量を増加させた場合、電解質の漏液が生じやすくなるため、電池のシール性を高める必要も生じる。このことも、電池コストのさらなる増加を招く。   From this result, it is understood that when the electrolytic mass is increased, the electrolyte easily leaks. Further, increasing the electrolytic mass causes an increase in battery cost. In addition, when the electrolytic mass is increased, electrolyte leakage is likely to occur, so that it is necessary to improve the sealing performance of the battery. This also causes a further increase in battery cost.

一方で、本発明では、上部絶縁体の体積を増加させることにより、ガスが充満できる空間を減少させており、電解質量を増加させる必要がないため、電池のシール性を従来よりも高める必要がない。特に、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂からなる上部絶縁体は、安価に製造できる。よって、本発明により、電池コストを大きく増加させることなく、電池の安全性が高めることができる。   On the other hand, in the present invention, by increasing the volume of the upper insulator, the space that can be filled with gas is reduced, and there is no need to increase the electrolytic mass. Absent. In particular, an upper insulator made of a polyolefin resin such as polypropylene can be manufactured at low cost. Therefore, according to the present invention, the safety of the battery can be enhanced without greatly increasing the battery cost.

（追加事項）
上記実施例では、リチウムイオン二次電池を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケル−水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池等の密閉型電池にも適用できる。また、上記実施例では、ガス排出と電流遮断とを備えた安全機構を用いたが、所定の電池内圧で作動して、電池内のガスを電池外に放出するガス放出弁のみからなる安全機構を用いてもよい。 (Additions)
Although the lithium ion secondary battery has been described as an example in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to a sealed battery such as a nickel-hydrogen storage battery or a nickel cadmium storage battery. In the above embodiment, a safety mechanism having gas discharge and current interruption is used. However, the safety mechanism is composed only of a gas release valve that operates at a predetermined battery internal pressure and discharges gas in the battery to the outside of the battery. May be used.

上部絶縁体の本体部及び周縁鍔部の厚さ、並びに周縁鍔部の幅は、上部絶縁体の体積占有率、溝入れ部凸部の寸法等に応じて適宜選択される。また、上部絶縁体の本体部の形状は、円柱状に限定されない。例えば、弁キャップのガス抜き孔が塞がれにくくなるように、円柱体の上部が凹状に凹んだ本体部を用いることもできる。   The thickness of the main body portion and the peripheral flange portion of the upper insulator, and the width of the peripheral flange portion are appropriately selected according to the volume occupancy of the upper insulator, the dimensions of the grooving portion convex portions, and the like. Further, the shape of the main body portion of the upper insulator is not limited to a cylindrical shape. For example, it is possible to use a main body portion in which the upper portion of the cylindrical body is recessed in a concave shape so that the vent hole of the valve cap is not easily blocked.

また、上部絶縁体１５は、外装缶１と電極体２との接触により内部短絡を防止するため、電極体２の径と同じかそれ以上の径を有することが好ましい。   Further, the upper insulator 15 preferably has a diameter equal to or larger than the diameter of the electrode body 2 in order to prevent an internal short circuit due to contact between the outer can 1 and the electrode body 2.

以上説明したように、本発明によれば、内部短絡を防止できるとともに、電池内圧が上昇したときに安全機構が速やかに作動する密閉型電池を簡便な手法で実現できる。よって、産業上の利用可能性は大きい。   As described above, according to the present invention, an internal short circuit can be prevented, and a sealed battery in which a safety mechanism operates quickly when the battery internal pressure increases can be realized by a simple method. Therefore, industrial applicability is great.

１ 外装缶
２ 捲回型電極体
３ 正極
４ 負極
５ セパレータ
６ 溝入れ部凸部
７ 封口体
８ 絶縁ガスケット
９ 端子キャップ
９ａ、１１ａ ガス抜き孔
１０ 弁板
１１ 弁キャップ
１２ ＰＴＣ素子
１３ 内部ガスケット
１４ 正極タブ
１５ 上部絶縁体
１６ 本体部
１７ 周縁鍔部
１８ 貫通孔
１９ 電池内上部空間
２０ 封口体の下面
２１ 電極体の封口体側端面
２２ 本体部の盛り上がり面
２３ 上部絶縁体の下面
２４ 接続部
２５ 仮想平面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer can 2 Winding type electrode body 3 Positive electrode 4 Negative electrode 5 Separator 6 Groove part convex part 7 Sealing body 8 Insulation gasket 9 Terminal cap 9a, 11a Gas vent 10 Valve plate 11 Valve cap 12 PTC element 13 Internal gasket 14 Positive electrode Tab 15 Upper insulator 16 Main body portion 17 Peripheral flange portion 18 Through hole 19 Upper space in battery 20 Lower surface of sealing body 21 End surface of sealing body side of electrode body 22 Raised surface of main body portion 23 Lower surface of upper insulator 24 Connection portion 25 Virtual plane

Claims (4)

開口部を有する有底円筒形の外装缶と、
電池内圧の増大によって作動する安全機構を有する封口体と、
絶縁ガスケットと、
前記外装缶の内部に収容された電極体と、
前記外装缶の内部で且つ前記電極体の上面に収納配置された絶縁体と、を備え、
前記外装缶の開口部が、前記絶縁ガスケットを介して前記封口体によりカシメ封口された密閉型電池において、
前記外装缶は、内側に突出した凸部を備える溝入れ部を有し、
前記絶縁体は、周縁鍔部と、前記周縁鍔部に続く前記周縁鍔部よりも一方面側が盛り上がった肉厚の本体部と、を有してなり、
前記絶縁体は、前記本体部の盛り上がり面を前記封口体側に向けた状態で、前記溝入れ部凸部よりも前記電極体側に配置され、
前記溝入れ部凸部が前記絶縁体の周縁鍔部に当接することによって、前記電極体が外装缶内に位置決めされた構造であり、
前記電極体の封口体側の端面と前記封口体の下面との間でかつ前記外装缶の内壁と前記絶縁ガスケットとで囲まれた電池内空間内に占める前記絶縁体の体積占有率が、７０〜７７％に規制されている、
ことを特徴とする密閉型電池。 A bottomed cylindrical outer can having an opening, and
A sealing body having a safety mechanism that operates by increasing the internal pressure of the battery;
An insulation gasket;
An electrode body housed inside the outer can;
An insulator housed inside the outer can and on the upper surface of the electrode body, and
In the sealed battery in which the opening of the outer can is caulked and sealed by the sealing body via the insulating gasket,
The outer can has a grooving part with a protruding part protruding inward,
The insulator has a peripheral collar part and a thick main body part that is raised on one side of the peripheral collar part following the peripheral collar part,
The insulator is disposed on the electrode body side of the grooved portion convex portion with the raised surface of the main body portion facing the sealing body side,
The grooved portion convex portion is a structure in which the electrode body is positioned in the outer can by contacting the peripheral flange portion of the insulator,
The volume occupancy ratio of the insulator between the end face on the sealing body side of the electrode body and the lower surface of the sealing body and in the battery inner space surrounded by the inner wall of the outer can and the insulating gasket is 70 to Restricted to 77%,
A sealed battery characterized by that. 請求項１に記載の密閉型電池において、
前記絶縁体が、熱可塑性樹脂からなる、
ことを特徴とする密閉型電池。 The sealed battery according to claim 1,
The insulator is made of a thermoplastic resin.
A sealed battery characterized by that. 請求項１又は２に記載の密閉型電池において、
前記絶縁体本体部の盛り上がり面およびその反対側の面の双方が、平坦面である、
ことを特徴とする密閉型電池。 The sealed battery according to claim 1 or 2,
Both the raised surface of the insulator body and the opposite surface are flat surfaces.
A sealed battery characterized by that. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の密閉型電池において、
前記電極体は、前記電極体と前記封口体とを電気的に接続する電極タブをさらに備え、
前記絶縁体には、前記電極タブを通す貫通孔が設けられている、
ことを特徴とする密閉型電池。 The sealed battery according to any one of claims 1 to 3,
The electrode body further includes an electrode tab for electrically connecting the electrode body and the sealing body,
The insulator is provided with a through hole through which the electrode tab passes.
A sealed battery characterized by that.