JP3735937B2

JP3735937B2 - 端子キャップとこれらを用いた円筒型非水二次電池

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Publication number: JP3735937B2
Application number: JP09449596A
Authority: JP
Inventors: 久鈴木
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: US5731098A; JPH09283107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は安全で耐久性のある高エネルギー密度電池に関し、特に誤用に対してもより安全な高エネルギー密度の円筒型電池とその部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は、過充電や火中への投棄等の電池の誤用等により起こる内部圧力の上昇による破裂を防ぐために封口部に安全弁や排気口を有している。従来のニッケルカドミニウム電池やニッケル水素電池では、エネルギー密度が低いため、異常が発生したとしても十分に機能できる封口部となっている。
近年開発されたリチウムの挿入放出を応用した非水二次電池は電池電圧が３．６Ｖと高く、高エネルギー密度を有するため、電池の小型軽量化が可能であり、また自己放電も少なくサイクル特性にも優れていることから、今後ポータブル機器用の電源として広く使用されることが期待されている。しかしながら、この電池の持つ高いエネルギー故に、より確度の高い安全機構の実現が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高エネルギー密度の非水二次電池の安全性を向上させること、特に火中への投棄等の誤用にたいして安全な機構を備えた円筒型二次電池を提供するものである。
【０００４】
本発明の課題は、開口部を有する電池用の端子キャップにおいて、該開口部の数が３以上で、回転対象位置に配置され、かつ、該端子キャップをキャップフランジの垂直方向から投影した時、開口部が次の関係式で表されることを特徴とする円筒型非水二次電池用の端子キャップにより解決した。
Ｐ＝（Ｒｏ−Ｒｉ）／Ｒｏとする時、 −０．１≦Ｐ≦＋０．３
ここで、Ｒｏはキャップ凸部の開口端の投影部分を円と見なした時の径で、Ｒｉはフランジ部の開口端の投影部分を円と見なした時の径である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）開口部を有する電池用の端子キャップにおいて、該開口部の数が３以上で、回転対象位置に配置され、かつ、該端子キャップをキャップフランジの垂直方向から投影した時、開口部が次の関係式で表されることを特徴とする円筒型非水二次電池用の端子キャップ。
Ｐ＝（Ｒｏ−Ｒｉ）／Ｒｏとする時、 −０．１≦Ｐ≦＋０．３
ここで、Ｒｏはキャップ凸部の開口端の投影部分を円と見なした時の径で、Ｒｉはフランジ部の開口端の投影部分を円と見なした時の径である。
（２）項１で定義されるＰが−０．０１≦Ｐ≦＋０．１０であることを特徴とする請求項１に記載の電池用端子キャップ。
（３）該端子キャップを水平方向から投影した時の開口部の面積の合計をＳｉ、該端子キャップを垂直方向から投影した時の端子キャップ面積をＳｏとしたとき、ＳｉとＳｏの比
Ｑ＝Ｓｉ／Ｓｏが、０．０３≦Ｑ≦０．４であることを特徴とする項１または２に記載の電池用端子キャップ。
（４）項３で定義されるＱが、０．０４≦Ｑ≦０．１であることを特徴とする電池用端子キャップ。
（５）該端子キャップの材質がニッケルメッキした鉄またはステンレス鋼であることを特徴とする項１から４のいずれかに記載の電池用端子キャップ。
（６）正負電極とセパレータを巻回してなる電極群と、非水電解液が有底電池外装缶内に収納され、絶縁性ガスケットに嵌入支持された封口体により該有底電池外装缶の開口部が閉塞されてなる円筒型非水二次電池において、該封口体が、請求項１から５のいずれかに記載の端子キャップを有することを特徴とする円筒型非水二次電池。
（７）正負電極とセパレータを巻回してなる電極群と、上部絶縁版と非水電解液が有底電池外装缶内に収納され、絶縁性ガスケットに嵌入支持された封口体により該有底電池外装缶の開口部が閉塞されてなる円筒型非水二次電池において、該封口体が、項１から６のいずれかに記載の端子キャップと、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、電流遮断体と、防爆弁体とからなることを特徴とする円筒型非水二次電池。
【０００６】
以下、本発明について詳述する。
高エネルギー密度の非水二次電池では、何らかの原因で異常が発生し、電池内部の圧力が上昇すると、安全弁が開き、端子キャップにある開口部から内部の圧力が解放される。このように内部の圧力の解放によって、電池の破裂が防止される機構になっている。しかしながら、開口部の面積が小さいと排気能力が不足し、電池が破裂するという問題が生じる。また従来の端子キャップ形状では、解放された電池内部の気体の噴出方向に電池に対して垂直成分があるため、推力が発生するという問題が生じる。本発明はこれらの問題の解決を図ったものである。
本発明の端子キャップは、電池内部の気体があるいは液体が噴出する際に、端子キャップに対して垂直方向の成分をできるだけ少なくするように、好ましくはなくするように設計されている。
以下、本発明を図面に沿って説明する。図１は本発明の端子キャップを垂直方向から見たものである。記号１の斜線部分は開口部を、記号２は凸部を、記号３はフランジ部を表す。開口部の数は、異常時の圧力を速やかに解放できるだけの数があればよく、２以上であり、３以上が好ましい。開口部は、端子キャップに対して水平方向の噴出力が全体でキャンセルするように配置される。それぞれの開口部は、回転対称位置にあるのが好ましい。図１では、開口部の数を４で例示している。
図１の垂直方向投影図が図２であり、図中のｘはキャップ凸部の開口端を表し、この４つの開口端をつなげた円の直径がＲoである。ｙはフランジ部分の開口端を表し、この４つの開口端をつなげた円の直径がＲiである。端子キャップ面積Ｓoは図２の最外周を直径とする円の面積である。ＲoとＲiは次の関係式、
Ｐ＝（Ｒo−Ｒi）／Ｒoで表され、Ｐは、−０．１≦Ｐ≦＋０．３であり、
−０．０１≦Ｐ≦＋０．１０がより好ましい。ｐが−０．１より小さいと垂直方向の大きな推力を持つようになり、＋０．３より大きいと噴出時の抵抗が大きくなって電池の破裂の危険が増す。
図３は、本発明の端子キャップを水平方向から見た図である。図中の記号２、３は上記で説明したものと同じであり、記号４は、開口部を表す。開口部の面積Ｓiとは、斜線部分の実際の面積に開口部数を乗じたものである。端子キャップ面積Ｓoは、図３のフランジ３の垂直方向の投影面積である。ＳiとＳoの比をＱ＝Ｓi／Ｓoで表したとき、Ｑが０．０３≦Ｑ≦０．４であり、より好ましくは０．０４≦Ｑ≦０．１である。Ｑが０．０３以下の場合は噴出時の抵抗が大きく、電池破裂の危険性がある。また、０．４を越えると端子キャップの強度が低下し、開口部が変形しやすくなり好ましくない。
端子キャップは、材料としては、ニッケルメッキをした鉄もしくはステンレス鋼が好ましい。厚みは０．２mm以上１mm以下が好ましい。端子キャップの製造は、従来から行われてきたプレス加工で行った。
【０００７】
本発明においては、電池のさらなる安全性向上のために、封口体を本発明の端子キャップと、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、電流遮断体と、防爆弁体とから構成するのが好ましい。正温度抵抗係数素子は電池内温度が上昇すると抵抗が増大して電流を遮断する機能をもつ。電流遮断体は、第一導通体と中間絶縁体と第二導通体の積層構造体であり、第一導通体は防爆弁体側に配置され貫通孔を有し、第二導通体は正温度抵抗係数素子側すなわち正極端子キャップ側に配置され貫通孔を有する構造である。第一導通体と第二導通体とは中央部で電気的に接続され、該第一導通体の該接続部の周囲に肉薄部を有している。防爆弁体は、内圧上昇時に電極群側とは反対側へ変形できるもので、上記した電流遮断体の第一導通体中央接続部を押し上げることができるものであれば良いが、特に外周部近傍から電極群側へ突出する突出平坦部を有する皿状体で、突出平坦部の中央部に、内圧上昇時に電流遮断体の第一導通体中央接続部に作用し得る作用体を有するものが好ましく、さらに、上記突出平坦部の中央部に電流遮断体側へ突出する突起部を一体的に有する特願平６−２９４６１１に記載の防爆弁体であることが好ましい。この防爆弁体と電流遮断体は、電池内の異常反応により、内圧が上昇すると変形した弁体が電流遮断体の第一導通体と第二導通体の接続部分を破断して電流を遮断し、さらに圧力が増大すると弁体の薄肉部が破壊して圧力を放出する。この時電流遮断体を防爆弁体の電極群側とは反対側に配置しているので、遮断部において、電解液蒸気への引火を原因とする電池の破裂が防止される。
【０００８】
本発明においては、積層構造の封口体の封口部品同志が接触して導通する部分を溶接により接続することで、落下等の外部からの衝撃が加わっても封口部品間の抵抗を安定して小さくするとともに、安全機構の作動をより確実にする事が望ましい。例えば、防爆弁体と電流遮断体の第一導通体には、ＪＩＳ規格１０００番系アルミニウムを用い、レーザ溶接又は超音波溶着をするのが好ましい。
【０００９】
本発明においては、電極群と防爆弁体の間に、電極群と外装缶又は封口体との絶縁を兼ねる板状の上部絶縁板を配置するのが好ましい。
【００１０】
落下等の衝撃による電池性能の劣化の原因には、上記の他に負極端子キャップの変形とそれに伴う封口体の変形がある。その対策のために、これらの変形を外装缶閉塞外周の凸部と端子キャップの段差を、外装缶閉塞外周の凸部を基準（電池を立てた場合に最も高い位置）として＋１．０mmから−０．５mmとすることで改良することが好ましい。この場合、段差は＋０．５mmから−０．３mmがより好ましく、＋０．１５mmから０mmが特に好ましい。ここで、＋は端子キャップが飛び出した状態を、−は引っ込んだ状態を指す。落下時の封口体の電極群側への中央部凸湾曲を段差以下にし、電流遮断体自体の抵抗増加、電流遮断体の誤動作をなくすことが可能になる。段差を＋１．０ｍｍ以上にすると落下時電流遮断体自体の抵抗増加が多くなり、時には電流遮断体が誤動作する。段差が−０．５mmを越えると外部端子との接続性が劣る。段差は絶縁のため該外装缶閉塞外周の凸部上に載置する絶縁性リングの厚みと、該絶縁性リングの更に外側から電池の胴面及び端面の一部を覆う熱収縮チューブの厚さで調整することも可能である。外装缶閉塞外周の凸部が端子キャップより高くなると、該端子キャップへのリード溶接が困難になるため、該端子キャップは外装缶閉塞外周の凸部より高い方が望ましい。絶縁性リングは、紙やプラスチックが好ましく、プラスチックの中ではポリプロピレンが好ましい。
【００１１】
本発明の非水二次電池に用いられる正・負極は、正極合剤あるいは負極合剤を集電体上に塗設、あるいはペレット状に成形して作ることができる。正極あるいは負極合剤には、それぞれ正極活物質あるいは負極材料の他、それぞれに導電剤、結着剤、分散剤、フィラー、イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤を含むことができる。
【００１２】
本発明で使用できる正極中の活物質は、軽金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくはリチウム含有遷移金属酸化物であり、さらに好ましくはＬｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_aＮｉ_1-aＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_bＶ_1-b
Ｏ_z、Ｌｉ_xＣｏ_bＦｅ_1ーbＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｌ
ｉＭｎ₂Ｏ₃、Ｌｉ_xＭｎ_bＣｏ_2ーbＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ_bＮｉ_2ーbＯ_z、Ｌ
ｉ_xＭｎ_bＶ_2ーbＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ_bＦｅ_1ーbＯ_z（ここでｘ＝０．０５〜
１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｚ＝１．５〜５）である。
以下、本発明で言う軽金属とは、周期律表第１Ａ族（水素を除く）及び第２Ａ族に属する元素であり、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムであり、特にリチウムであることが好ましい。
【００１３】
本発明で使用できる負極中の活物質は、軽金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくは黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長黒鉛）、コークス（石炭または石油系）、有機ポリマー焼成物（ポリアクリロニトリルの樹脂または繊維、フラン樹脂、クレゾール樹脂、フェノール樹脂）、メゾフェースピッチ焼成物、金属酸化物、金属カルコゲナイド、リチウム含有遷移金属酸化物及びカルコゲナイドである。
特に，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ、Ｓｂの単独あるいはこれらの組み合わせからなる酸化物、カルコゲナイドが好ましい。更に、これらに網目形成剤として知られているＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｖ₂
Ｏ₅ などを加えて非晶質化させたものが特に好ましい。これらは化学量論組成のものであっても、不定比化合物であっても良い。
これらの化合物の好ましい例として以下のものを上げることができるが本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１４】
ＧｅＯ、ＧｅＯ₂、ＳｎＯ、ＳｎＯ₂、ＳｎＳｉＯ₃、ＰｂＯ、ＳｉＯ、Ｓｂ
₂Ｏ₅、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂ＳｉＯ₃、Ｌｉ₄Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｌｉ₂ＧｅＯ₃、
ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ
_0.5Ｃｓ_0.1Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｇｅ₀
_.05Ｏ_3.85、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｍｇ_0.1Ｇｅ_0.02
Ｏ_3.83、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ_0.08Ｏ_3.28、ＳｎＡｌ_0.
₅Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ₀
_.5Ｃｓ_0.1Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.
₀₅Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.03、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ₀
_.08Ｏ_3.34、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.5Ｂ_0.3Ｐ_0.4Ｃｓ_0.2Ｏ_3.5、
ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.2Ｂ_0.1Ｐ_0.1Ｍｇ_0.1Ｏ_2.8、ＳｎＳｉ₀
_.5Ａｌ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｏ_4.30、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_0.
₁Ｐ_0.1Ｂａ_0.2Ｏ_2.95、ＳｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｍｇ_0.1
Ｏ_3.2、Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ_0.1Ｏ₂
_.95、Ｓｎ_0.9Ｆｅ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ_0.1Ｏ_2.95
、Ｓｎ_0.3Ｇｅ_0.7Ｂａ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.1Ｍ
ｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.2Ｍｎ_0.8Ｍｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35
。
【００１５】
さらに本発明の負極材料は、軽金属、特にリチウムを挿入して用いることができる。リチウムの挿入方法は、電気化学的、化学的、熱的方法が好ましい。
【００１６】
本発明の負極材料へのリチウム挿入量は、リチウムの析出電位に近似するまででよいが、上記の好ましい負極材料当たり５０〜７００モル％が好ましい。特に１００〜６００モル％が好ましい。
【００１７】
本発明で使用できる正極及び負極中の導電剤は、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉、金属繊維やポリフェニレン誘導体であり、特にグラファイト、アセチレンブラックが好ましい。
本発明で使用できる正極及び負極中の結着剤は、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、澱粉、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳＢＲ，ＥＰＤＭ、スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、ポリブタジエン、ポリエチレンオキシドであり、特にポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
【００１８】
本発明で使用できる正極及び負極の支持体即ち集電体は、材質として、正極にはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、負極には銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金であり、形態としては、箔、エキスパンドメタル、パンチングメタル、金網である。特に、正極にはアルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。
本発明で使用できるセパレータは、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロンの混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形態として微孔性フィルムであるものが好ましい。特に、孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性フィルムが好ましい。
【００１９】
本発明で使用できる電解液は、有機溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスフォキシド、ジオキソラン、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロ誘導体、ジエチルエーテル、１，３−プロパンサルトンの少なくとも１種以上を混合したもの、また電解質として、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＢ₁₀Ｃｌ₁₀、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ₄ 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウムの１種以上の塩を溶解したものが好ましい。特にプロピレンカーボネートあるいはエチレンカーボネートと１、２−ジメトキシエタン及び／あるいはジエチルカーボネートとの混合溶媒にＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、及び／あるいはＬｉＰＦ₆を溶解したものが好ましく、特に、少なくともエチレンカーボネートとＬｉＰＦ₆ を含むことが好ましい。
【００２０】
電池の形状はボタン、コイン、シート、シリンダー、角などのいずれにも適用できる。ボタン、コインでは、合剤をペレット状にプレス成形して用い、シート、角、シリンダーでは合剤を集電体上に塗設、乾燥、脱水、プレスして用いる。
電池は、ペレット、シート状あるいはセパレーターと共に巻回した電極を電池缶に挿入し、缶と電極を電気的に接続し、電解液を注入し封口して形成する。電池には、誤動作時にも安全を確保できる手段として電流遮断機構及び内圧開放防爆弁体を備えることが好ましい。
【００２１】
本発明で使用できる有底電池外装缶は、材質として、ニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板（同上）、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合金が好ましい。
【００２２】
本発明で使用できるガスケットは、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好ましい。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが好ましい。
【００２３】
本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。
本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／または並列に組み電池パックに収納される。電池パックには正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／または電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニターし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設けても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端子等を外部端子として設けることもできる。また電池パックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱できるように固定しても良い。さらには、電池パックに電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設けても良い。
【００２４】
本発明の電池は様々な機器に使用される。特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、一眼レフカメラ、使い捨てカメラ、レンズ付きフィルム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施例に限定されるものではない。
負極活物質としてＳｎＢ_0.2 Ｐ_0.5 Ｋ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｇｅ_0.1 Ｏ_2.
₈ を８６重量部、導電剤としてアセチレンブラック３重量部とグラファイト６重量部の割合で混合し、さらに結着剤として０．２μの水性分散物であるポリ弗化ビニリデンを４重量部及びカルボキシメチルセルロース１重量部を加え、水を媒体として混練してスラリーを得た。該スラリーを厚さ１０μｍの銅箔の両面にエクストルージョン式塗布機を使って塗布し、乾燥後カレンダープレス機により圧縮成形して帯状の負極を作成した。
正極活物質としてＬｉＣｏＯ２を８７重量部、導電剤としてアセチレンブラック３重量部とグラファイト６重量部の割合で混合し、さらに結着剤としてＮｉｐｏｌ８２０Ｂ（日本ゼオン製）３重量部とカルボキシメチルセルロース１重量部を加え、水を媒体として混練してスラリーを得た。該スラリーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にエクストルージョン式塗布機を使って塗布し、乾燥後カレンダープレス機により圧縮成形して帯状の正極を作成した。
【００２６】
上記負極及び正極のそれぞれも端部にニッケル及びアルミニウム製のリード板をそれぞれ溶接した後、露点−４０℃以下の乾燥空気中で２３０℃で１時間熱処理した。熱処理は遠赤外線ヒーターを用いて行った。さらに、熱処理済みの正極、微多孔性ポリエチレン／ポリプロピレンフィルム製セパレータ、熱処理済みの負極及びセパレータの順で積層し、これを渦巻状に巻回した。
この巻回体を負極端子を兼ねる、ニッケルめっきを施した鉄製の有底円筒型電池缶に収納した。さらに、電解質として１ｍｏｌ／リットルＬｉＰＦ₆ （エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの２対８重量比混合液）を電池缶内に注入した。本発明の端子キャップをガスケットを介してかしめて円筒型電池を作成した。なお、正極端子は正極と、電池缶は負極と予めリード端子により接続した。
封口部に用いた本発明の端子キャップは、Ｒoが８．９mm、Ｒiが９．０mm、Ｓoが１６５．１mm²、Ｓiが９．０mm²のものを用いた。端子キャップの材料はニッケルメッキした鉄の０．４ｍｍ板を使用した。
上記の方法で作成した電池について、電流密度５ｍＡ／ｃｍ2で通常の充電終止電圧４．１Ｖに対し４．４Ｖまで充電した。この充電済みの電池に高温を加え、噴出テストを行った。テストは、直径４０cmのホットプレートに上記の電池を１本づつ乗せ、２５℃から２００℃まで昇温した。このテストを電池５０本に対して実施したところ、電池は高温でガスを噴出したが、ホットプレートから飛び出したものはなかった。以上から本発明の電池は異常が発生し内部圧力が上昇しても推力を持たないことが証明された。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明は電池に異常が発生し、安全弁が解放して電池内容物が噴出した時にも推力を持たない端子キャップ構造と、これらを用いた非水二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端子キャップを垂直方向から見た図である。
【図２】本発明の端子キャップの垂直方向の投影図である。
【図３】本発明の端子キャップを水平方向から見た図である。
【符号の説明】
１垂直方向から見た開口部
２端子キャップの凸部
３フランジ
４水平方向から見た開口部

Claims

開口部を有する電池用の端子キャップにおいて、該開口部の数が３以上で、回転対象位置に配置され、かつ、該端子キャップをキャップフランジの垂直方向から投影した時、開口部が次の関係式で表されることを特徴とする円筒型非水二次電池用の端子キャップ。
Ｐ＝（Ｒｏ−Ｒｉ）／Ｒｏとする時、 −０．１≦Ｐ≦＋０．３
ここで、Ｒｏはキャップ凸部の開口端の投影部分を円と見なした時の径で、Ｒｉはフランジ部の開口端の投影部分を円と見なした時の径である。
請求項１で定義されるＰが−０．０１≦Ｐ≦＋０．１０であることを特徴とする請求項１に記載の電池用端子キャップ。
該端子キャップを水平方向から投影した時の開口部の面積の合計をＳｉ、該端子キャップを垂直方向から投影した時の端子キャップ面積をＳｏとしたとき、ＳｉとＳｏの比
Ｑ＝Ｓｉ／Ｓｏが、０．０３≦Ｑ≦０．４であることを特徴とする請求項１または２に記載の電池用端子キャップ。
請求項３で定義されるＱが、０．０４≦Ｑ≦０．１であることを特徴とする電池用端子キャップ。
該端子キャップの材質がニッケルメッキした鉄またはステンレス鋼であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電池用端子キャップ。
正負電極とセパレータを巻回してなる電極群と、非水電解液が有底電池外装缶内に収納され、絶縁性ガスケットに嵌入支持された封口体により該有底電池外装缶の開口部が閉塞されてなる円筒型非水二次電池において、該封口体が、請求項１から５のいずれかに記載の端子キャップを有することを特徴とする円筒型非水二次電池。
正負電極とセパレータを巻回してなる電極群と、上部絶縁版と非水電解液が有底電池外装缶内に収納され、絶縁性ガスケットに嵌入支持された封口体により該有底電池外装缶の開口部が閉塞されてなる円筒型非水二次電池において、該封口体が、請求項１から６のいずれかに記載の端子キャップと、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、電流遮断体と、防爆弁体とからなることを特徴とする円筒型非水二次電池。