JP5443922B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents
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Description
この発明は、非水電解液電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery.
一般に、非水電解液電池は、電極群と、電極群を収容した金属製のケースと、ケース内に収納された非水電解液とを備えている（例えば、特許文献１参照）。電極群が収納され非水電解液が注入されたケースは、封口体により密閉されている。電極群は、正極と、負極と、負極及び正極間に介在されたセパレータとを含んでいる。電極群は、捲回して形成されている。非水電解液電池は、ハイブリッド型電気自動車に搭載される等して使用される。 In general, a nonaqueous electrolyte battery includes an electrode group, a metal case containing the electrode group, and a nonaqueous electrolyte solution housed in the case (see, for example, Patent Document 1). The case in which the electrode group is housed and the nonaqueous electrolyte is injected is sealed with a sealing body. The electrode group includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the negative electrode and the positive electrode. The electrode group is formed by winding. A nonaqueous electrolyte battery is used by being mounted on a hybrid electric vehicle.
ところで、非水電解液電池をハイブリッド型電気自動車に搭載した場合等、非水電解液電池に振動や衝撃が加わることが考えられる。非水電解液電池に振動や衝撃が加わると、電極群がケース内部を移動するため、電極群が、ケースや封口体に衝突し、損傷する恐れがある。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、電極群の損傷を抑制できる非水電解液電池を提供することにある。
By the way, when a nonaqueous electrolyte battery is mounted on a hybrid electric vehicle, it is conceivable that vibration or impact is applied to the nonaqueous electrolyte battery. When vibration or impact is applied to the non-aqueous electrolyte battery, the electrode group moves inside the case, and therefore, the electrode group may collide with the case or the sealing body to be damaged.
This invention is made | formed in view of the above point, The objective is to provide the nonaqueous electrolyte battery which can suppress damage to an electrode group.
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る非水電解液電池は、
正極、負極、並びに前記正極及び負極間に介在されたセパレータを有した電極群と、
開口を有し、前記電極群を収容したケースと、
前記ケースの開口を閉塞した封口体と、
前記電極群及び封口体に接触し、前記電極群及び封口体の間隔を保持し、前記ケースに対する前記電極群の相対的な位置を固定するスペーサと、
前記ケース内に収納された非水電解液と、を備え、
前記スペーサは、前記電極群と対向するスペーサ開口を有し、
前記ケース及び封口体で囲まれた領域内の容積をＶ、前記スペーサ開口の面積をＳとすると、８０≦Ｖ／Ｓ≦７２０であり、
前記スペーサは、前記スペーサ開口から外れて位置し、前記電極群と接触する３つ又はそれ以上の平坦な接触面を有していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a non-aqueous electrolyte battery according to an aspect of the present invention includes
An electrode group having a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A case having an opening and containing the electrode group;
A sealing body closing the opening of the case;
A spacer that contacts the electrode group and the sealing body, maintains a distance between the electrode group and the sealing body, and fixes a relative position of the electrode group with respect to the case;
A non-aqueous electrolyte housed in the case,
The spacer has a spacer opening facing the electrode group,
The volume within the enclosed by the case and the sealing body region V, and the area of the spacer opening when the S,
The spacer has three or more flat contact surfaces that are located outside the spacer opening and are in contact with the electrode group .
この発明によれば、電極群の損傷を抑制できる非水電解液電池を提供することができる。 According to this invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte battery that can suppress damage to the electrode group.
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る非水電解液電池について詳細に説明する。この実施の形態において、非水電解液電池として非水電解液二次電池について説明する。 Hereinafter, a nonaqueous electrolyte battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as a non-aqueous electrolyte battery.
図１、図２及び図３に示すように、非水電解液二次電池は、電極群１０、ケース２０、封口体３０、安全弁４０、スペーサ５０、及び非水電解液８０を備えている。非水電解液二次電池の形状は、扁平な角型である。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the nonaqueous electrolyte secondary battery includes an
図２、図３及び図４に示すように、電極群１０は、帯状の正極１１と、帯状の負極１２と、２つの帯状のセパレータ１３とを有している。
正極１１は、図示しないが、帯状の正極集電体と、正極集電体の片面又は両面に形成された帯状の正極層とを有している。正極集電体は金属箔で形成されている。正極集電体には、複数の正極リード１１ａが接続されている。正極層は、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含んでいる。この実施の形態において、正極活物質はＬｉＣｏＯ２（コバルト酸リチウム）であり、導電剤はアセチレンブラックであり、結着剤はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
Although not shown, the
負極１２は、図示しないが、帯状の負極集電体と、負極集電体の片面又は両面に形成された帯状の負極層とを有している。負極集電体は金属箔で形成されている。負極集電体には、複数の負極リード１２ａが接続されている。負極層は、負極活物質と、導電剤と、結着剤とを含んでいる。この実施の形態において、負極活物質はチタン酸リチウムであり、導電剤はアセチレンブラックであり、結着剤はＰＶＤＦである。
Although not shown, the
セパレータ１３は、正極１１及び負極１２間に介在されている。セパレータ１３は、正極１１の両側に配置されている。セパレータ１３は、互いに直交した第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２沿った方向の形状が渦巻状となるように正極１１及び負極１２とともに捲回されている。より詳しくは、正極１１、負極１２及びセパレータ１３は、菱形状に捲回した後、プレス成形されている。セパレータ１３はイオン透過性を有している。この実施の形態において、セパレータ１３はポリプロピレンで形成されている。
The
図１、図２及び図３に示すように、ケース２０は、有底矩形筒状に形成されている。より詳しくは、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に沿った方向のケース２０の形状は矩形枠状である。ケース２０は、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に直交した第３方向ｄ３に沿って延出している。ケース２０は、一端が開口し、他端が閉塞されている。ケース２０は、一端に開口２０ａを有している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
ケース２０は、電極群１０を収容している。ケース２０は、金属で形成されている。このため、ここでは、ケース２０を金属缶と言い換えることができる。ここでは、ケース２０は、アルミニウムで形成されている。なお、図示しないが、ケース２０の他端側であるケース２０の底部の内面に、絶縁体が配置されている。また、絶縁体から外れたケース２０の内面は、絶縁材で被覆されている。
The
封口体３０は、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に沿った方向に平らな矩形板状に形成されている。封口体３０は、第３方向ｄ３に正極１１、負極１２及びセパレータ１３に間隔を置いて対向配置されている。封口体３０は、ケース２０の開口２０ａに対応したサイズに形成されている。封口体３０は、アルミ二ウム等の金属で形成されている。封口体３０は、ケース２０の開口２０ａに、例えばレーザ溶接により気密に接合されている。封口体３０は、ケース２０の開口２０ａを閉塞（封止）するものである。
The sealing
封口体３０は、一部が開口してなる注入口３１を有している。このため、注入口３１からケース２０内に非水電解液８０を注入することができる。なお、非水電解液８０を注入した後、注入口３１は、封止材３２により封止されている。
The sealing
封口体３０には、正極端子１及び負極端子２が取付けられている。
正極端子１は、樹脂等の絶縁材３３を介してかしめにより封口体３０に取付けられている。正極端子１は、封口体３０と電気的に絶縁されている。ここで、正極リード１１ａは、束ねられて正極端子１に接続されている。正極端子１及び正極１１（正極集電体）は、正極リード１１ａを介して電気的に接続されている。なお、正極端子１は、封口体３０にガラス等の絶縁材を介在するハーメチックシールにより取付けられていてもよい。
A
The
負極端子２は、封口体３０に直に取付けられている。負極端子２は、封口体３０に電気的に接続されている。ここで、負極リード１２ａは束ねられて封口体３０に接続されている。負極端子２及び負極１２（負極集電体）は、負極リード１２ａ及び封口体３０を介して電気的に接続されている。
The
安全弁４０は、封口体３０に形成されている。ここでは、安全弁４０は封口体３０の一部を薄くして形成されている。安全弁４０は、非水電解液電池内部（ケース２０及び封口体３０で密閉された領域）の圧力によって作動するものであり、非水電解液電池内部の圧力が上昇し、圧力が特定値を超えたとき、開裂し、非水電解液電池の破裂を防止するものである。なお、非水電解液電池内部の圧力は、急激な温度上昇やガス発生が生じ易くなる過充電等の異常時に、特定値を超える恐れがある。
The
図２、図３、図５、図６及び図７に示すように、スペーサ５０は、ケース２０内に収容されている。スペーサ５０は、電極群１０及び封口体３０に接触し、電極群１０及び封口体３０の間隔を保持している。スペーサ５０は、ケース２０に対する電極群１０の相対的な位置を固定するものである。
As shown in FIGS. 2, 3, 5, 6, and 7, the
スペーサ５０は、電極群１０と接触する平坦な接触面５０Ｓを有している。ここでは、スペーサ５０は、３つの平坦な接触面５０Ｓを有している。スペーサ５０は、接触面５０Ｓから外れて位置した開口５１を有している。スペーサ５０は、樹脂、又は電気絶縁性を示すセラミックスで形成されている。スペーサ５０を形成する樹脂としては、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、又はスーパーエンプラとしてのＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を利用することができる。
The
詳述すると、スペーサ５０は、封口体３０の平面に沿った方向（第１方向ｄ１）に分断された２つの分割部６０、７０で形成されている。
分割部６０は、側壁６１と、突出部６２、６３、６４、６５、６６、６７とを有している。側壁６１は、第２方向ｄ２に長手を持つ矩形板状に形成されている。突出部６２、６３、６４、６５、６６、６７は、側壁６１から第１方向ｄ１に突出している。
More specifically, the
The dividing
突出部６２、６３、６４は、それぞれ第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に沿った方向に平らな矩形板状に形成されている。突出部６２、６３、６４は、第２方向ｄ２に互いに間隔を置いて位置している。突出部６２、６３、６４は、電極群１０と対向した側の面が平坦であり、上記接触面５０Ｓの一部を形成している。
The
突出部６５、６６、６７は、それぞれ第１方向ｄ１及び第３方向ｄ３に沿った方向に平らな矩形板状に形成されている。突出部６５、６６、６７は、第２方向ｄ２に互いに間隔を置いて位置している。突出部６５は、側壁６１及び突出部６２に接続されている。突出部６６は、側壁６１及び突出部６３に接続されている。突出部６７は、側壁６１及び突出部６４に接続されている。
The
突出部６５、６６、６７は、例えば、突出部６２、６３、６４に加わる応力耐久性の向上を図るものであり、特に、第３方向ｄ３に加わる応力耐久性の向上を図るものである。また、突出部６２、６３、６４、６５、６６、６７の側壁６１側とは反対側の面は、分割部７０との位置合わせ面として機能している。
The
分割部７０は、分割部６０と同様に形成されている。分割部７０は、側壁７１と、突出部７２、７３、７４、７５、７６、７７とを有している。側壁７１は、第２方向ｄ２に長手を持つ矩形板状に形成されている。突出部７２、７３、７４、７５、７６、７７は、側壁７１から第１方向ｄ１に突出している。
The dividing
突出部７２、７３、７４は、それぞれ第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に沿った方向に平らな矩形板状に形成されている。突出部７２、７３、７４は、第２方向ｄ２に互いに間隔を置いて位置している。突出部７２、７３、７４は、電極群１０と対向した側の面が平坦であり、上記接触面５０Ｓの一部を形成している。
The
突出部７５、７６、７７は、それぞれ第１方向ｄ１及び第３方向ｄ３に沿った方向に平らな矩形板状に形成されている。突出部７５、７６、７７は、第２方向ｄ２に互いに間隔を置いて位置している。突出部７５は、側壁７１及び突出部７２に接続されている。突出部７６は、側壁７１及び突出部７３に接続されている。突出部７７は、側壁７１及び突出部７４に接続されている。
The
突出部７５、７６、７７は、例えば、突出部７２、７３、７４に加わる応力耐久性の向上を図るものであり、特に、第３方向ｄ３に加わる応力耐久性の向上を図るものである。また、突出部７２、７３、７４、７５、７６、７７の側壁７１側とは反対側の面は、分割部６０との位置合わせ面として機能している。
The
分割部６０及び分割部７０は、それぞれ位置合わせ面同士が対向し、接触している。側壁６１、突出部６５、突出部６６、側壁７１、突出部７５及び突出部７６は、スペーサ５０の周壁を形成している。スペーサ５０は、ケース２０内に収納されている。スペーサ５０の周壁は、ケース２０の内面と接触している。スペーサ５０（分割部６０及び分割部７０）は、ケース２０により固定されている。
The dividing
突出部６２及び突出部７３、突出部６３及び突出部７２、並びに突出部６４及び突出部７４は、それぞれ接触面５０Ｓを形成している。開口５１の一方は、側壁６１、突出部６２、突出部６４、側壁７１、突出部７３及び突出部７４で形成され、他方は、側壁６１、突出部６３、突出部６４、側壁７１、突出部７２及び突出部７４で形成されている。
The
開口５１は、正極リード１１ａ及び負極リード１２ａの取出し口及び非水電解液８０の導入口として機能している。また、開口５１は、例えば過充電等の異常時に、ケース２０及びスペーサ５０で囲まれた領域にガスが生じた場合のガスの流出口としても機能している。
The opening 51 functions as an outlet for the
非水電解液８０は、ケース２０内に収納されている。非水電解液８０は、注入口３１からケース２０内に注入されている。非水電解液８０は、電極群１０に浸透し、電極群１０によって保持されている。非水電解液８０は、非水溶媒に電解質を溶解して調製されている。この実施の形態において、非水電解液８０は、非水溶媒としてのＥＣ（エチレンカーボネート）と、非水溶媒としてのＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）とを混合した混合溶媒に電解質としての六フッ化リン酸リチウムを溶解して調製されている。
The nonaqueous
上記のように非水電解液二次電池が形成されている。
ここで、上記非水電解液二次電池において、ケース２０及び封口体３０で囲まれた領域内の容積をＶ（ｍｍ３）とする。また、スペーサ５０の開口面積をＳ（ｍｍ２）とする。上記スペーサ５０において、開口面積Ｓは、２つの開口５１の総面積である。
A non-aqueous electrolyte secondary battery is formed as described above.
Here, in the non-aqueous electrolyte secondary battery, the volume in the region surrounded by the
次に、電極群の損傷を抑制できる非水電解液二次電池の例として、実施例１乃至８の非水電解液二次電池の構成について説明する。また、実施例１乃至８の非水電解液二次電池に対し、国連の危険物輸送に関する規制勧告（ＵＮ ＮＯ．３０９０）に準じた振動試験及び衝撃試験を実施し、電極群の損傷の有無を調査した。さらに、実施例１乃至８の非水電解液二次電池に対し、１０Ｃ−１２Ｖの条件で過充電試験を実施し、発火の有無及び温度を調査した。
上記実施例１乃至８の非水電解液二次電池の特性を評価するため、比較例１の非水電解液二次電池についても併せて調査した。
調査する際、実施例１乃至８、及び比較例１毎に、１０個の非水電解液二次電池を用意して行った。図９は、調査した結果を示す図である。
Next, the structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery of Examples 1 to 8 will be described as an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery that can suppress damage to the electrode group. In addition, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 were subjected to vibration test and impact test in accordance with the UN Recommendation on the Transport of Dangerous Goods (UN No. 3090), and the electrode group was damaged investigated. Furthermore, an overcharge test was performed on the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 under the condition of 10C-12V, and the presence or absence of ignition and the temperature were investigated.
In order to evaluate the characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8, the non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 was also investigated.
When investigating, 10 nonaqueous electrolyte secondary batteries were prepared for each of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1. FIG. 9 is a diagram showing the results of the investigation.
振動試験としては、振動による電極群１０の損傷の有無を確認し、電極群１０の損傷が認められた場合、その非水電解液二次電池をＮＧとした。そして、ＮＧの非水電解液二次電池を、電極群１０の損傷が認められた非水電解液二次電池としてカウントした。実施例１乃至８、及び比較例１毎に、それぞれ１０個の非水電解液二次電池中、Ｎ個の非水電解液二次電池に電極群１０の損傷が認められた場合、Ｎと示した。例えば、１０個の非水電解液二次電池全てで電極群１０の損傷が認められなかった場合、０と示した。なお、Ｎは、０、又は１０以下の自然数である。
As a vibration test, the presence or absence of damage to the
衝撃試験としては、衝撃による電極群１０の損傷の有無を確認し、電極群１０の損傷が認められた場合、その非水電解液二次電池をＮＧとした。そして、ＮＧの非水電解液二次電池を、電極群１０の損傷が認められた非水電解液二次電池として同様にカウントした。
As an impact test, the presence or absence of damage to the
ここで、上記電極群１０の損傷が認められた場合とは、正極リード１１ａ及び正極集電体が分断したり、負極リード１２ａ及び負極集電体が分断したり等し、非水電解液二次電池としての機能を失ったものと認められた場合、又は、上記機能を失わないまでも電池特性が低下したものと認められた場合である。
Here, when the
過充電試験としては、非水電解液二次電池が発火したかどうか確認し、非水電解液二次電池の発火が認められた場合、その非水電解液二次電池をＮＧとし、ＮＧの非水電解液二次電池をカウントする。ＮＧの非水電解液二次電池をカウントしなかった場合、０と示した。また、過充電試験において、ケース２０に取付けた図示しない温度センサを用いて非水電解液二次電池の温度を計測した。図１０には、計測した温度の最大値を示した。
As an overcharge test, check whether the non-aqueous electrolyte secondary battery has ignited. If the non-aqueous electrolyte secondary battery is ignited, the non-aqueous electrolyte secondary battery is NG, Count non-aqueous electrolyte secondary batteries. When the non-aqueous electrolyte secondary battery of NG was not counted, it was indicated as 0. In the overcharge test, the temperature of the nonaqueous electrolyte secondary battery was measured using a temperature sensor (not shown) attached to the
（実施例１）
まず、実施例１の非水電解液二次電池について説明する。
図１乃至図７に示すように、スペーサ５０は、３つの平坦な接触面５０Ｓを有している。スペーサ５０は、ＰＰで形成されている。Ｖ／Ｓ＝１６０である。その他の構成は、上述した実施の形態の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
Example 1
First, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 1 will be described.
As shown in FIGS. 1 to 7, the
図１０に示すように、実施例１の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は０であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１１０℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 1 was investigated, the number of damages of the
（実施例２）
次に、実施例２の非水電解液二次電池について説明する。
Ｖ／Ｓ＝３６０である。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
(Example 2)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 2 will be described.
V / S = 360. Other configurations are the same as those of the non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1 described above.
図１０に示すように、実施例２の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は０であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１１４℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 2 was investigated, the number of damages of the
（実施例３）
次に、実施例３の非水電解液二次電池について説明する。
スペーサ５０は、ＰＢＴで形成されている。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
(Example 3)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 3 will be described.
The
図１０に示すように、実施例３の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は０であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１１１℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 3 was investigated, the number of damages of the
（実施例４）
次に、実施例４の非水電解液二次電池について説明する。
スペーサ５０は、ＰＢＴで形成されている。Ｖ／Ｓ＝３６０である。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
Example 4
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 4 will be described.
The
図１０に示すように、実施例４の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は０であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１１０℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 4 was investigated, the number of damages of the
（実施例５）
次に、実施例５の非水電解液二次電池について説明する。
図８及び図９に示すように、スペーサ５０は、上記安全弁４０と対向した開口５２を有している。ここでは、開口５２は、円形であり、突出部６４に形成された凹部６４ａと、突出部７４に形成された凹部７４ａとで形成されている。開口５２の直径は、３ｍｍである。凹部６４ａは、側壁６１側に円弧状に凹むよう突出部６４に形成されている。凹部７４ａは、側壁７１側に円弧状に凹むよう突出部７４に形成されている。なお、突出部６７及び突出部７７は、開口５２と対向していない。突出部６７及び突出部７７は、第３方向ｄ３に開口５２から外れている。
(Example 5)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 5 will be described.
As shown in FIGS. 8 and 9, the
その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。言うまでもないが、スペーサ５０はＰＰで形成され、Ｖ／Ｓ＝１６０である。また、この実施例のスペーサ５０の開口面積Ｓは、２つの開口５１、及び開口５２の総面積である。
Other configurations are the same as those of the non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1 described above. Needless to say, the
図１０に示すように、実施例５の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は０であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１０５℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 5 was investigated, the number of damages of the
（実施例６）
次に、実施例６の非水電解液二次電池について説明する。
Ｖ／Ｓ＝７２０である。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
(Example 6)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 6 will be described.
V / S = 720. Other configurations are the same as those of the non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1 described above.
図１０に示すように、実施例６の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は０であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は２５０℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 6 was investigated, the number of damages of the
（実施例７）
次に、実施例７の非水電解液二次電池について説明する。
Ｖ／Ｓ＝８０である。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
(Example 7)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 7 will be described.
V / S = 80. Other configurations are the same as those of the non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1 described above.
図１０に示すように、実施例７の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は１であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は１であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１０６℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 7 was investigated, the number of damages of the
（実施例８）
次に、実施例８の非水電解液二次電池について説明する。
図示しないが、スペーサ５０は、上述した突出部６４、突出部６７、突出部７４及び突出部７７を有していない。スペーサ５０は、電極群１０と接触する２つの平坦な接触面５０Ｓを有している。Ｖ／Ｓ＝８０である。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
(Example 8)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 8 will be described.
Although not shown, the
図１０に示すように、実施例８の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は６であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は５であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１１１℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 8 was investigated, the number of damages of the
（比較例１）
次に、比較例１の非水電解液二次電池について説明する。
非水電解液二次電池は、スペーサ５０を備えていない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
(Comparative Example 1)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 will be described.
The nonaqueous electrolyte secondary battery does not include the
図１０に示すように、比較例１の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験での電極群１０の損傷数は８であり、衝撃試験での電極群１０の損傷数は１０であり、過充電試験での非水電解液二次電池の発火数は０、温度の最大値は１１０℃であった。
As shown in FIG. 10, when the nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 was investigated, the number of damages of the
次に、図１乃至図１０、特に図１０を参照しながら、上記実施例１乃至８の非水電解液二次電池、及び比較例１の非水電解液二次電池を比較する。
スペーサ５０を備えていない比較例１の非水電解液二次電池において、電極群１０は固定されておらず、電極群１０にはがたつきが生じる。電極群１０がケース２０や封口体３０に衝突することにより、大多数の非水電解液二次電池の電極群１０が破損するため、振動耐久性及び衝撃耐久性はかなり小さい。
Next, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 and the non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 will be compared with reference to FIGS.
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 that does not include the
そこで、実施例１乃至８の結果からわかるように、スペーサ５０を設けることにより、スペーサを設けない比較例１に比べ、振動及び衝撃に対する耐久性を向上することができる。特に、スペーサ５０が接触面５０Ｓを３つ有している実施例１乃至７において、振動及び衝撃に対する耐久性を一層向上でき、十分な振動耐久性及び衝撃耐久性を得ることができる。
Therefore, as can be seen from the results of Examples 1 to 8, by providing the
実施例１乃至８において、８０≦Ｖ／Ｓ≦７２０の関係を満たしているため、振動及び衝撃に対する耐久性を向上でき、かつ、発火することのない非水電解液二次電池を得ることができる。 In Examples 1 to 8, since the relationship of 80 ≦ V / S ≦ 720 is satisfied, it is possible to improve the durability against vibration and impact and obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery that does not ignite. it can.
仮に、非水電解液二次電池がＶ／Ｓ＜８０の関係を満たしている場合、スペーサ５０は、ケース２０及びスペーサ５０で囲まれた領域に生じるガスの流出経路（スペーサ５０の開口面積）を十分に確保できるため、開口５１（５２）により、ガスをケース２０及びスペーサ５０で囲まれた領域の外側に十分に流出（排出）させることができる。これにより、ケース２０内にガスが溜まることにより生じる非水電解液二次電池の温度の上昇を抑制することができ、非水電解液二次電池の発火を防止することができる。
If the non-aqueous electrolyte secondary battery satisfies the relationship of V / S <80, the
しかしながら、この場合、スペーサ５０は電極群１０に接触する十分な大きさの接触面５０Ｓを有していないため、十分な振動耐久性及び衝撃耐久性を得ることができない。上記のことから、非水電解液二次電池は、８０≦Ｖ／Ｓの関係を満たしている。
However, in this case, since the
一方、非水電解液二次電池が７２０＜Ｖ／Ｓの関係を満たしている場合、スペーサ５０は電極群１０に接触する十分な大きさの接触面５０Ｓを有するため、十分な振動耐久性及び衝撃耐久性を得ることができる。しかしながら、この場合、ケース２０及びスペーサ５０で囲まれた領域に生じるガスの流出経路を十分に確保できなくなるため、ケース２０及びスペーサ５０で囲まれた領域にガスが溜まることにより、非水電解液二次電池が高温となり、非水電解液二次電池が発火する恐れがある。上記のことから、非水電解液二次電池は、Ｖ／Ｓ≦７２０の関係を満たしている。
On the other hand, when the non-aqueous electrolyte secondary battery satisfies the relationship of 720 <V / S, the
なお、実施例６において、Ｖ／Ｓ＝７２０であるため、温度の最大値は２５０℃であった。これは、ケース２０及びスペーサ５０で囲まれた領域でガスが急激に増加したためと推測される。この場合、温度は２５０℃くらいまで上昇し、１５０℃等、途中で止まることはない。温度の最大値が２５０℃の非水電解液二次電池であっても製品として問題はないが、他の実施例のように温度は低い方が好ましい。
In Example 6, since V / S = 720, the maximum temperature value was 250 ° C. This is presumably because gas rapidly increased in a region surrounded by the
次に、スペーサ５０を形成する材料について説明する。
図１１に示すように、スペーサ５０の変形量は、ＰＰ、ＰＢＴともに小さく、上記のスペーサ５０としての機能を十分に得ることができる。スペーサ５０の変形量に関してＰＰ及びＰＢＴを比べると、ＰＢＴの方が、スペーサ５０の変形量が小さく、加圧時と減圧時の変形量の差が小さいため、好ましい。図示しないが、スペーサ５０の変形量に関してＰＢＴ及びＰＰＳを比べると、ＰＰＳの方が、スペーサ５０の変形量が小さいため、好ましい。一方、価格に関してＰＰ及びＰＢＴを比べると、ＰＰの方が安価であり、好ましい。
Next, a material for forming the
As shown in FIG. 11, the deformation amount of the
以上のように構成された非水電解液二次電池によれば、非水電解液二次電池は、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を有した電極群１０と、開口２０ａを有し、電極群１０を収容したケース２０と、ケース２０の開口２０ａを閉塞した封口体３０と、スペーサ５０と、ケース２０内に収納された非水電解液８０と、を備えている。
According to the non-aqueous electrolyte secondary battery configured as described above, the non-aqueous electrolyte secondary battery includes the
スペーサ５０は、電極群１０及び封口体３０に接触し、電極群１０及び封口体３０の間隔を保持し、ケース２０に対する電極群１０の相対的な位置を固定するものである。
The
スペーサ５０を設けたことにより、非水電解液二次電池の振動及び衝撃に対する耐久性を向上することができる。特に、スペーサ５０が接触面５０Ｓを３つ有している非水電解液二次電池の振動及び衝撃に対する耐久性を一層向上でき、十分な振動耐久性及び衝撃耐久性を得ることができる。
By providing the
非水電解液二次電池が８０≦Ｖ／Ｓ≦７２０の関係を満たすことにより、振動及び衝撃に対する耐久性を向上でき、かつ、発火することのない非水電解液二次電池を得ることができる。 When the nonaqueous electrolyte secondary battery satisfies the relationship of 80 ≦ V / S ≦ 720, it is possible to improve the durability against vibration and impact and to obtain a nonaqueous electrolyte secondary battery that does not ignite. it can.
スペーサ５０は、樹脂、又は電気絶縁性を示すセラミックスで形成されている。実施例１乃至８において、スペーサ５０は、ＰＰ又はＰＢＴで形成されている。このため、上記スペーサ５０の機能を得ることができる。
The
非水電解液二次電池は、安全弁４０を備えている。ガスが急激に増加した場合、スペーサ５０及び封口体３０間の空間にガスが急速に流れ、電池内圧が一定になり、その後、内圧に耐え切れなくなった安全弁４０が作動する。
The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a
安全弁４０が作動する前の電池内圧が一定になるまでの間、スペーサ５０は、ガスの流出経路（スペーサ５０の開口面積）を十分に確保できるため、スペーサ５０の変形を抑制することができ、ガスの流出経路（スペーサ５０の開口面積）を維持することができる。
Until the internal pressure of the battery before the
これにより、安全弁４０が作動したときに、スペーサ５０によりガスを十分に排出できるため、非水電解液二次電池の破裂を防止することができる。特に、実施例５のスペーサ５０は、安全弁４０と対向した開口５２を有しているため、安全弁４０作動時のガスの流出経路を一層確保及び維持することができる。
上記のことから、電極群１０の損傷を抑制できる非水電解液電池を得ることができる。
Thereby, when the
From the above, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte battery that can suppress damage to the
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
分割部６０及び分割部７０は、それぞれ嵌合部を有していてもよい。例えば、図１２に示すように、分割部６０は、嵌合部として位置合わせ面に形成された孔部６０ａを有している。図示しないが、分割部７０は、嵌合部として位置合わせ面に形成された突起部を有している。孔部６０ａと突起部との嵌合を行うことにより、分割部６０及び分割部７０の位置合わせを良好に行うことができる。そして、非水電解液二次電池の組立作業性を向上させることができる。
The
分割部６０及び分割部７０は、封口体３０を挟持するように形成されていてもよい。この場合、封口体３０を固定できるため、非水電解液二次電池の組立作業性を向上させることができる。
The
スペーサ５０は、電極群１０と接触する３つ以上の平坦な接触面５０Ｓを有していてもよい。非水電解液二次電池の形状は、扁平な角型に限定されるものではなく、種々変形可能であり、例えば、筒型であってもよい。
The
開口５２の直径は、３ｍｍに限らず、２ｍｍ乃至４ｍｍであれば上述した効果を得ることができる。
この発明は上記非水電解液二次電池に限らず、各種非水電解液電池に適用することが可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］正極、負極、並びに前記正極及び負極間に介在されたセパレータを有した電極群と、
開口を有し、前記電極群を収容したケースと、
前記ケースの開口を閉塞した封口体と、
前記電極群及び封口体に接触し、前記電極群及び封口体の間隔を保持し、前記ケースに対する前記電極群の相対的な位置を固定するスペーサと、
前記ケース内に収納された非水電解液と、を備えていることを特徴とする非水電解液電池。
［２］前記スペーサは、前記電極群と接触する３つ又はそれ以上の平坦な接触面を有していることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
［３］前記スペーサは、前記接触面から外れて位置した開口をさらに有し、
前記ケース及び封口体で囲まれた領域内の容積をＶ、前記スペーサの開口面積をＳとすると、８０≦Ｖ／Ｓ≦７２０であることを特徴とする請求項２に記載の非水電解液電池。
［４］前記スペーサは、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
［５］前記スペーサは、ポリプロピレンで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の非水電解液電池。
［６］前記スペーサは、ポリブチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の非水電解液電池。
［７］前記スペーサは、電気絶縁性を示すセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
［８］前記封口体に接続された安全弁をさらに備え、
前記スペーサは、安全弁と対向した開口を有していることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
［９］前記封口体は、平らな板状に形成され、
前記スペーサは、前記封口体の平面に沿った方向に分断された２つの分割部で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。
The diameter of the
The present invention is not limited to the non-aqueous electrolyte secondary battery, and can be applied to various non-aqueous electrolyte batteries .
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A positive electrode, a negative electrode, and an electrode group having a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A case having an opening and containing the electrode group;
A sealing body closing the opening of the case;
A spacer that contacts the electrode group and the sealing body, maintains a distance between the electrode group and the sealing body, and fixes a relative position of the electrode group with respect to the case;
A nonaqueous electrolyte battery comprising: a nonaqueous electrolyte solution housed in the case.
[2] The nonaqueous electrolyte battery according to [1], wherein the spacer has three or more flat contact surfaces in contact with the electrode group.
[3] The spacer further includes an opening positioned away from the contact surface,
3. The nonaqueous electrolytic solution according to
[4] The non-aqueous electrolyte battery according to
[5] The non-aqueous electrolyte battery according to
[6] The non-aqueous electrolyte battery according to
[7] The non-aqueous electrolyte battery according to [1], wherein the spacer is made of ceramics exhibiting electrical insulation.
[8] Further comprising a safety valve connected to the sealing body,
The non-aqueous electrolyte battery according to
[9] The sealing body is formed in a flat plate shape,
2. The non-aqueous electrolyte battery according to
１…正極端子、２…負極端子、１０…電極群、１１…正極、１１ａ…正極リード、１２…負極、１２ａ…負極リード、１３…セパレータ、２０…ケース、２０ａ…開口、３０…封口体、４０…安全弁、５０…スペーサ、５０Ｓ…接触面、５１，５２…開口、６０…分割部、６０ａ…孔部、６１…側壁、６２，６３，６４，６５，６６，６７…突出部、６４ａ…凹部、７０…分割部、７１…側壁、７２，７３，７４，７５７６，７７…突出部、７４ａ…凹部、８０…非水電解液、Ｓ…開口面積、Ｖ…容積。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
開口を有し、前記電極群を収容したケースと、
前記ケースの開口を閉塞した封口体と、
前記電極群及び封口体に接触し、前記電極群及び封口体の間隔を保持し、前記ケースに対する前記電極群の相対的な位置を固定するスペーサと、
前記ケース内に収納された非水電解液と、を備え、
前記スペーサは、前記電極群と対向するスペーサ開口を有し、
前記ケース及び封口体で囲まれた領域内の容積をＶ、前記スペーサ開口の面積をＳとすると、８０≦Ｖ／Ｓ≦７２０であり、
前記スペーサは、前記スペーサ開口から外れて位置し、前記電極群と接触する３つ又はそれ以上の平坦な接触面を有していることを特徴とする非水電解液電池。 An electrode group having a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
A case having an opening and containing the electrode group;
A sealing body closing the opening of the case;
A spacer that contacts the electrode group and the sealing body, maintains a distance between the electrode group and the sealing body, and fixes a relative position of the electrode group with respect to the case;
A non-aqueous electrolyte housed in the case,
The spacer has a spacer opening facing the electrode group,
The volume within the enclosed by the case and the sealing body region V, and the area of the spacer opening when the S, Ri 80 ≦ V / S ≦ 720 der,
The non-aqueous electrolyte battery characterized in that the spacer has three or more flat contact surfaces that are located away from the spacer opening and are in contact with the electrode group .
前記スペーサは、前記封口体の平面に沿った方向に分断された２つの分割部で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液電池。 The sealing body is formed in a flat plate shape,
2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the spacer is formed of two divided portions divided in a direction along a plane of the sealing body.
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