JP6049805B2 - Secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、ガス排出弁を設けた二次電池に関する。 The present invention relates to a secondary battery provided with a gas discharge valve.
近年、環境問題等から二次電池を搭載したハイブリット車や電気自動車の開発が進んでいる。二次電池は何らかの異常動作により発熱し、電池内圧が高くなる可能性があり、その安全対策として、安全弁を設けた構造が提案されている。 In recent years, development of hybrid vehicles and electric vehicles equipped with secondary batteries has been progressing due to environmental problems and the like. A secondary battery may generate heat due to some abnormal operation, and the internal pressure of the battery may increase. As a safety measure, a structure provided with a safety valve has been proposed.
例えば、特許文献1記載の電池の安全弁は、環状の破砕溝と、この破砕溝の内方領域に形成された破砕補助溝とを備えて構成されている。
For example, a battery safety valve described in
特許文献1記載の安全弁の破砕溝はV字形状の溝、破砕補助溝はU字形状の溝であり、これらV溝、U溝を安全弁の表面に形成している。しかしながら、受圧部となる領域の面積が狭いので、安全弁の作動性能が安定化しないおそれがある。
The crushing groove of the safety valve described in
本発明の第1の態様による二次電池は、発電体が収容された電池容器にガス排出弁を設けた二次電池において、ガス排出弁は、楕円形状であり、電池容器の外方に膨出した複数の受圧部と、受圧部と電池容器の間に設けられた外周接続部と、複数の受圧部同士の間に設けられた内側接続部とを有し、外周接続部および内側接続部は、それぞれ底部が平面状の凹部であり、外周接続部の底部と内側接続部の底部は、それぞれ受圧部よりも薄く、かつ、均一の厚みを有する薄肉部とされ、内側接続部は、楕円形状のガス排出弁の短軸、長軸両方向について対称形状であり、複数の受圧部は、直線状の内側接続部により区画されてなり、複数の受圧部同士は、内側接続部を介して接続されている。
本発明の第2の態様による二次電池は、発電体が収容された電池容器にガス排出弁を設けた二次電池において、ガス排出弁は、円形状であり、電池容器の外方に膨出した複数の受圧部と、受圧部と電池容器の間に設けられた外周接続部と、複数の受圧部同士の間に設けられた内側接続部とを有し、外周接続部および内側接続部は、それぞれ底部が平面状の凹部であり、外周接続部の底部と内側接続部の底部は、それぞれ受圧部よりも薄く、かつ、均一の厚みを有する薄肉部とされ、内側接続部は、三ツ矢形状または十字形状であり、複数の受圧部は、直線状の内側接続部により区画されてなり、複数の受圧部は、それぞれ三角形形状の同一形状とされ、複数の受圧部同士は、内側接続部を介して接続されている。
The secondary battery according to the first aspect of the present invention is a secondary battery in which a gas discharge valve is provided in a battery container in which a power generator is accommodated, and the gas discharge valve has an elliptical shape and bulges outward from the battery container. a plurality of pressure-receiving portions out has an outer peripheral connection portion which is provided between the pressure receiving portion and the battery container, and an inner connecting portion that is provided between the adjacent plurality of receiving pressure section, the outer peripheral connecting portion and the inner connection parts is a recess bottom planar respectively, the bottom of the bottom portion and the inner connection portion of the outer peripheral connecting portion is thinner than the respective pressure receiving portion, and is a thin portion having a uniform thickness, the inner connecting portion, The elliptical gas discharge valve has a symmetrical shape with respect to both the short axis and the long axis, and the plurality of pressure receiving parts are partitioned by a linear inner connection part, and the plurality of pressure receiving parts are connected via the inner connection part. It is connected.
The secondary battery according to the second aspect of the present invention is a secondary battery in which a gas discharge valve is provided in a battery container in which a power generator is accommodated. The gas discharge valve has a circular shape and bulges outward from the battery container. a plurality of pressure-receiving portions out has an outer peripheral connection portion which is provided between the pressure receiving portion and the battery container, and an inner connecting portion that is provided between the adjacent plurality of receiving pressure section, the outer peripheral connecting portion and the inner connection parts is a recess bottom planar respectively, the bottom of the bottom portion and the inner connection portion of the outer peripheral connecting portion is thinner than the respective pressure receiving portion, and is a thin portion having a uniform thickness, the inner connecting portion, It has a three-pointed shape or a cross shape, and the plurality of pressure receiving parts are partitioned by a linear inner connection part, and the plurality of pressure receiving parts have the same triangular shape, and the plurality of pressure receiving parts are connected inside. Are connected through a section.
本発明によれば、安全弁の作動性能を安定化することができる。 According to the present invention, the operating performance of the safety valve can be stabilized.
本発明による二次電池の実施形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of a secondary battery according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1に示す二次電池は、電池容器を構成するケース1および蓋6を備える。ケース1内には発電体3(図2)が収納され、ケース1は蓋6によって封止される。蓋6はケース1に溶接されて電池容器が構成される。蓋6には、正極外部端子8Aと、負極外部端子8Bとが設けられている。発電体3から外部端子8A,8Bを介して外部負荷に電力が供給される。また、外部で発電された電力が外部端子8A,8Bを介して発電体3に充電される。
[First Embodiment]
The secondary battery shown in FIG. 1 includes a
蓋6にはガス排出弁(安全弁)10が一体的に設けられ、電池容器内の圧力が上昇すると、ガス排出弁10が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、二次電池の安全性が確保される。
The
図2を参照して、二次電池のケース1内に収容される電池の構成を説明する。二次電池のケース1内には、絶縁シート2を介して発電体3が収容されている。発電体3は、図3に示すように、セパレータ34を介して正負極体32,31を扁平形状に捲回した電極群である。正極体32はアルミニウム箔であり、その両面には正極活物質合剤33が塗布された領域と、塗布されていない領域とが形成されている。負極体31は銅箔であり、その両面には負極活物質合剤35が塗布された領域と、塗布されていない領域とが形成されている。
With reference to FIG. 2, the structure of the battery accommodated in the
捲回軸方向の両端面側には、正極活物質合剤33および負極活物質合剤35が塗布されていない領域が形成されている。この領域は電極箔露出面である。発電体3の正極箔露出面32と負極箔露出面31には、それぞれ正負極集電板4A,4Bの一端が接続されている。正負極集電板4A,4Bの他端は正負極外部端子8A,8Bにそれぞれ接続されている。正負極集電板4A,4Bと外部端子8A,8Bを蓋6から電気的に絶縁するため、ガスケット5および絶縁リング7が蓋6に設けられている。
Regions where the positive electrode
蓋6には、ケース1内に電解液を注入する注液口9が穿設され、注液口9は、電解液注入後に注液栓19によって封止される。
The
正極体32の正極活物質としてリチウム含有遷移金属複合酸化物を用いることができる。ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどの正極活物質のNi、Co、Mnなどの一部を1種あるいはそれ以上の遷移金属で置換したもの、例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2が使用される。正極活物質合剤33には、正極活物質以外に、炭素材料の導電材およびポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと略記する)のバインダ(結着材)が含まれている。
A lithium-containing transition metal composite oxide can be used as the positive electrode active material of the
正極集電箔32への塗工時には、正極活物質合剤33は、N−メチルピロリドン(以下、NMPと略記する)等の分散溶媒で粘度調整され、このとき、アルミニウム箔の長寸方向一側の側縁に、正極活物質合剤33が塗工されない未塗工部32が形成される。正極未塗工部32では、アルミニウム箔が露出し、集電板4Aとの電気的接続が可能である。正極活物質合剤33の塗工後、正極体32は、乾燥され、さらにロールプレスで密度調整される。
At the time of coating on the positive electrode
負極体31の負極活物質として非晶質炭素、天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素材料などリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な材料を使用することができる。負極活物質合剤35には、負極活物質以外に、アセチレンブラックや黒鉛が導電材として採用され、さらにPVDFのバインダが含まれる。
As the negative electrode active material of the
負極集電箔への塗工時には、負極活物質合剤35はNMP等の分散溶媒で粘度調整され、このとき、銅箔の長寸方向一側の側縁に、負極活物質合剤35が塗工されない未塗工部31が形成される。負極未塗工部31では、銅箔が露出し、集電板4Bとの電気的接続が可能である。負極活物質合剤35の塗工後、負極体31は乾燥され、さらにロールプレスで密度調整される。
During coating on the negative electrode current collector foil, the viscosity of the negative electrode
なお、負極体31の長さは、正極体32および負極体31を捲回したときに、捲回最内周および最外周で捲回方向に正極体32が負極体31からはみ出すことがないように、正極体32の長さより長く設定されている。また、負極活物質合剤35の塗工部の幅は、正極活物質合剤33の塗工部が負極活物質合剤33の塗工部からはみ出すことがないように、正極活物質合剤33の塗工部の幅より長く設定されている。
The length of the
電解液の電解質としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピオネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン、3−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン等より少なくとも1種以上選ばれた非水溶媒に、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiN(C2F5SO2)2等より少なくとも1種以上選ばれたリチウム塩を溶解させた有機電解液、あるいはリチウムイオンの伝導性を有する固体電解質、あるいはゲル状電解質、あるいは溶融塩など一般に炭素系材料などを負極活物質として用いた電池で使用される既知の電解質を用いることができる。 Examples of the electrolyte of the electrolytic solution include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, 3-methyltetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, Examples of the nonaqueous solvent selected from at least one selected from 2-methyl-1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, and the like include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) An organic electrolyte in which at least one lithium salt selected from 2 or the like is dissolved, a solid electrolyte having lithium ion conductivity, a gel electrolyte, or a generally carbon-based material such as a molten salt is used as a negative electrode. A known electrolyte used in a battery used as an active material can be used.
電解液としては、例えば、(1MLiPF6/EC:EMC=1:3)が採用可能である。
セパレータ4としては、中実あるいは微孔性のセパレータを採用することができる。
For example, (1MLiPF 6 / EC: EMC = 1: 3) can be used as the electrolytic solution.
As the
図4〜図13を参照してガス排出弁10を詳細に説明する。ガス排出弁10は、蓋6の板厚よりも薄く成形され、電池容器内の圧力が所定値に達したときに開裂して容器内部の圧力を逃がすものである。
The
図4〜図6に拡大して示すように、蓋6は、例えば、アルミニウム合金板をプレス加工して成形され、ガス排出弁10は、その成形時に、蓋6の外周よりも内側に一体的に成形される。すなわち、蓋6の上面には略楕円形状の窪み10aが設けられている。ガス排出弁10は、窪み10aの底面の略楕円形状の薄板10b(主に図6参照)により構成されている。薄板10bは、ケース1の外方に膨出する複数の受圧部18と、受圧部18の外周部に設けられ、薄板10bの板厚よりも薄肉に加工された内側凹部11と外周凹部12とを含んで構成され、プレス加工にて形成される。
4 to 6, the
図4と図5を参照して説明すると、外周凹部12は、窪み10aの外周に沿った第1薄肉要素群12D1,12D2と、第2薄肉要素群12D3,12D4と、第3薄肉要素群12S1,12S2と、第4薄肉要素群12S3,12S4により構成されている。第1薄肉要素群を構成する薄肉要素12D1と12D2との間、第2薄肉要素群を構成する薄肉要素12D3と12D4との間、第3薄肉要素群を構成する薄肉要素12S1と12S2との間、第4薄肉要素群を構成する薄肉要素12S3と12S4との間には、それぞれ第1不連続部13Aが形成されている。また、第1薄肉要素群〜第4薄肉要素群の各群間には、第2不連続部13Bが形成されている。
Referring to FIGS. 4 and 5, the outer
後述するように、第1不連続部13Aは弁素片が分離するのを防止する飛散抑止としての機能を有し、第2不連続部13Bは、内側凹部11から外周凹部12へ開裂が進展するのを遅延する開裂進展遅延部としての機能を有する。
As will be described later, the first
内側凹部11は、ダブルY字形状の薄肉部であり、1本の中央薄肉要素11aと4本の放射薄肉要素11bとで構成されている。薄肉要素11aは、窪み10aの中央部で楕円の長手軸方向に延在する。薄肉要素11bのそれぞれは、薄肉要素11aの両端部から放射状に不連続部13Bまで延在する。すなわち、薄肉要素11bの端部11Eは不連続部13に位置している。
The inner
図5に示すように、略楕円形状の薄板10bの表面は、外周凹部12と内側凹部11により4つの領域、すなわち、台形形状の領域D1、D2と三角形形状の領域S1、S2とに区画されている。2つの台形形状の領域D1、D2の上底は共通の内側薄肉要素11aであり、台形形状のD1、D2の側辺は、隣接する三角形状の領域S1、S2の側辺と共通の内側薄肉要素11bである。
As shown in FIG. 5, the surface of the substantially elliptical
台形領域D1、D2と三角形領域S1、S2は、電池容器の内圧が所定値以上に上昇して内側凹部11が開裂すると、それぞれ外周凹部12を開き運動回転軸として容器外方に開くように構成されている。したがって、台形領域D1、D2と三角形領域S1、S2の4つの領域をそれぞれ弁素片と呼ぶ。
The trapezoidal regions D1 and D2 and the triangular regions S1 and S2 are configured such that when the internal pressure of the battery container rises to a predetermined value or more and the inner
ガス排出弁10を、不連続な台形状領域D1、D2、三角形状領域S1、S2の4つの領域の弁素片に分割したことにより、開裂時の弁素片の飛散を防止することができる。
By dividing the
図7〜図9に示すように、受圧部18となる弁素片の領域D1、D2は、外側に滑らかに膨出する凸曲面状に形成され、受圧部18となる弁素片の領域S1、S2も同様の凸曲面状(図示省略)に形成されている。内側凹部11、外周凹部12はこれら凸曲面周縁のV字凹部であり、その底部11Bは平面である。
As shown in FIG. 7 to FIG. 9, the valve element piece regions D <b> 1 and D <b> 2 that become the
図7、図8では、領域D1、D2のみ代表的に示し、図9では領域D1のみを代表的に示すが、短絡等により発熱し、電解液が気化したとき、ケース1の内部圧力pが上昇し、領域D1、D2、S1、S2は外方に押圧される(押圧力をFPで示す)。
7 and 8 representatively show only the regions D1 and D2, and FIG. 9 representatively shows only the region D1, but when heat is generated due to a short circuit or the like and the electrolyte is vaporized, the internal pressure p of the
このとき、内側凹部11には、領域D1、D2、S1、S2の内面周縁部の傾斜に添った方向の引張応力σが生じ、この応力σによって、内側凹部11には開裂力FTが生じる。すなわち、領域D1、D2、S1、S2を外側に凸の凸曲面としたことによって、内側凹部11を開裂させる方向の応力が生じ、その応力の総和としての開裂力FTが生じる。
At this time, a tensile stress σ in the direction along the inclination of the inner peripheral edge of the regions D1, D2, S1, and S2 is generated in the inner
一方、図14に示す第1比較例のように、領域D1、D2に対応した、内側に凸の領域D11、D12をガス排出弁に形成した場合、領域D11、D12の略中央部に、圧力pに起因した応力σ2が生じ、この応力σ2によって最も大きな開裂力F2が作用する。従って、内側凹部116(弁体10bの内面に形成されている)には大きな開裂力は生じない。
また、図15に示す第2比較例のように、内側凹部126を、内側凹部116より大きな角度とした場合にも、同様に、大きな開裂力は生じない。
On the other hand, when the inwardly convex regions D11 and D12 corresponding to the regions D1 and D2 are formed in the gas discharge valve as in the first comparative example shown in FIG. 14, the pressure is applied to the approximate center of the regions D11 and D12. Stress σ2 caused by p is generated, and the largest cleavage force F2 acts by this stress σ2. Accordingly, no large cleaving force is generated in the inner recess 116 (formed on the inner surface of the
Similarly, when the inner recess 126 is at a larger angle than the inner recess 116 as in the second comparative example shown in FIG.
以上のように構成されたガス排出弁10の動作と作用効果について説明する。
電池容器内部の圧力が上昇すると、弁体10bの各弁素片D1,D2,S1,S2は外方に膨張し、内側凹部11に引張応力が発生する。内圧が所定値以上に達すると、内側凹部11が開裂し弁素片が開弁する。すなわち、容器内圧により、ガス排出弁10は、2個の台形領域D1、D2と2個の三角形領域S1、S2とに分割される。すなわち、台形領域D1、D2、三角形領域S1、S2は分断されつつ、外側にめくれ上がることによって、ガス排出弁10には大きな開口が生じる。
The operation and effect of the
When the pressure inside the battery container rises, each valve element piece D1, D2, S1, S2 of the
このとき、図10〜図13に示すように、台形領域D1、D2は上記楕円の短軸方向にめくれ上がり、三角形領域S1、S2は長軸方向にめくれ上がる。内側凹部11は、上記楕円の短軸、長軸両方向について対称形状であり、全方向に均等に開裂する。これによって、開裂はガス排出弁10全面に渡って、均等に生じ、ガス排出は円滑である。
At this time, as shown in FIGS. 10 to 13, the trapezoidal regions D <b> 1 and D <b> 2 are turned up in the minor axis direction of the ellipse, and the triangular regions S <b> 1 and S <b> 2 are turned up in the major axis direction. The
ガス排出弁10が開裂、分割されて大きな開口が生じるためには、薄肉要素11aと、その一端部から放射状に伸びる薄肉要素11b、11bのように、2次元的広がりを持った開裂が必要であり、そのためには、弁体10bを、2次元的に配列された3個以上の領域に分割する必要がある。このような領域分割には、3分岐以上の分岐点を構成する薄肉要素を1個以上含む内側凹部11が必要である。
In order for the
放射薄肉要素11bの外周端部11Eは、外周凹部12の薄肉要素群間の不連続部13Bに位置する。放射薄肉要素11bが裂けて、亀裂が外周端部11Eに到達したとき、台形領域D1、D2および三角形領域S1、S2は大きく変形し、外側に大きくめくれ上がる。これによって、ガス排出弁10に大きな開口が形成され、内部のガスを急速に排出することができる。
The outer
外周凹部12を変形支点とした弁素片の開弁動作に際して、不連続部13Bは、放射薄肉要素11bの亀裂が外周凹部12の薄肉要素へ進展するのを遅延させ、内側凹部11全体に亀裂が生じたときに、外周凹部12の薄肉要素が亀裂を開始する。これによって、台形領域D1、D2、三角形領域S1、S2の一部のみがめくれ上がることを防止し、台形領域D1、D2、三角形領域S1、S2が均等に開口するようになっている。
When the valve element piece is opened using the outer
また、不連続部13Aを、各薄肉要素群における一対の薄肉要素の間、すなわち、一対の薄肉要素12D1、12D2の間、一対の薄肉要素12D3、12D4の間、一対の薄肉要素12S1、12S2の間、一対の薄肉要素12S3、12S4の間にそれぞれ設けた。不連続部13Aは、各薄肉要素群の中央部に配置されているから、開弁する際、台形領域D1、D2、三角形領域S1、S2は安定に保持されつつ開弁動作する。
Further, the
図10〜図13に示すように、ガス排出弁10が充分大きく開口した際には、台形領域D1、D2、三角形領域S1、S2は、不連続部13Aにおいて支持されつつ、外側方向に大きく変形し(図12のXII部)、充分大きな開口が生じる。これによって、電池容器内部の圧力が所定値に達したときに、弁素片を飛散させることなく、迅速に内側凹部11を大きく開裂させることができる。
As shown in FIGS. 10 to 13, when the
以上のとおり、第1実施形態による二次電池は、発電体が収容された電池容器にガス排出弁を設けた二次電池であり、このガス排出弁は、外周部が電池容器を構成する蓋6に接続され、電池容器を構成するケース1の内圧によって外部に膨張する弁体10aを含み、弁体10aは、ケース1の内圧で開裂する複数の弁素片D1,D2,S1,S2を有する。弁素片D1,D2,S1,S2は、それぞれが蓋6の外方に膨出した受圧部18と、蓋6と接続された外周接続部12と、複数の弁素片同士が互いに接続された内側接続部11とを有する。外周接続部12と内側接続部11にはそれぞれ受圧部18よりも薄い薄肉部11Bが形成されている。
As described above, the secondary battery according to the first embodiment is a secondary battery in which a gas discharge valve is provided in a battery container in which a power generator is accommodated, and the gas discharge valve has a lid whose outer peripheral portion constitutes the battery container. 6 and includes a
なお、薄肉部11Bは、従来のV溝やU溝に比べて受圧部となる領域の面積を広くし、また、第1実施形態では、その受圧領域を均一の厚みに設定している。プレス加工で薄肉部11Bを成型すれば、受圧面積と厚さの精度を管理することが容易である。
The
このような二次電池によれば、ケース1内の圧力に依存して内側接続部11には開裂力が働き、外周接続部11を回動軸として弁素片D1,D2,S1,S2が開弁する。したがって、従来技術のように、薄板の表面にV溝やU溝を形成する場合に比べて、薄肉面積が多いことで、作製が容易でかつ開裂しやすいため、より確実にガス排出弁を作動させることができる。また、排出弁10を構成する弁体10bが破片となって分離することなく、充分な開口面積を確保することができる。
According to such a secondary battery, a cleavage force acts on the
[第2実施形態]
本発明によるガス排出弁の第2実施形態を図16を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the gas discharge valve according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第2実施形態の二次電池は、内側凹部26の底部26Bを三角形状としたものである。
第2実施形態の二次電池は、V溝やU溝に比べて受圧面積を大きくしているので、第1実施形態と同様の効果を奏する。
In the secondary battery according to the second embodiment, the bottom 26B of the
Since the secondary battery of the second embodiment has a larger pressure receiving area than the V-groove and U-groove, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[第4実施形態]
本発明によるガス排出弁の第4実施形態を図17を参照して説明する。なお、図中、第1実施形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the gas discharge valve according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第4実施形態の二次電池は、内側凹部46の底部46Bを円弧状としたものである。
第4実施形態の二次電池は第1実施形態と同様の効果を奏する。
In the secondary battery of the fourth embodiment, the bottom 46B of the inner recess 46 has an arc shape.
The secondary battery of the fourth embodiment has the same effects as those of the first embodiment.
第1〜第4実施形態および第1、第2比較例について、圧壊試験と過充電試験を実施した。圧壊試験は、車載時に事故などの影響を考慮した試験であり、過充電試験は何らかのシステム異常による過充電を考慮した試験である。なお、これらの試験は満充電状態後JISC8712に基づいて実施した。 For the first to fourth embodiments and the first and second comparative examples, a crush test and an overcharge test were performed. The crush test is a test that takes into account the influence of an accident when mounted on the vehicle, and the overcharge test is a test that takes into account overcharge due to some system abnormality. These tests were performed based on JISC8712 after the fully charged state.
表1(図18)に示すように、圧壊試験(圧壊時)では、比較例の電池表面最高到達温度が170℃であったのに対し、以上の実施形態では120℃と低かった。また、過充電試験(過充電時)では、比較例の250℃に対し実施形態は100℃と低かった。すなわち、以上の実施形態はガス排出弁10が有効に機能し、開裂が早期に生じたため、温度の上昇を抑制することができた。
As shown in Table 1 (FIG. 18), in the crush test (at the time of crushing), the maximum battery surface temperature of the comparative example was 170 ° C., whereas in the above embodiment, it was as low as 120 ° C. Moreover, in the overcharge test (at the time of overcharge), embodiment was as low as 100 degreeC with respect to 250 degreeC of a comparative example. That is, in the above embodiment, since the
[変形例]
本発明によるガス排出弁を有する二次電池は次のように変形して実施することができる。
(1)ガス排出弁10を蓋6と一体に形成したが、別体に製作し、蓋6の開口を覆うように設置してもよい。この場合も、ガス排出弁10の形状、機能は、第1実施の形態のガス排出弁10と同様に構成することができる。
[Modification]
The secondary battery having the gas discharge valve according to the present invention can be modified as follows.
(1) Although the
(2)ガス排出弁10を蓋6に設けたが、ケース1にガス排出弁10を一体形成し、あるいは別体のガス排出弁をケース1に装着してもよい。
(3)蓋6をアルミニウム製として説明したが、SUSで蓋を作製した場合、ガス排出弁をニッケルにより製作し、蓋に穿設したガス排出口を弁体で塞ぐように装着する。
(2) Although the
(3) Although the
(5)ガス排出弁10を楕円形状としたが、円形、凸多角形等、種々の形状を採用できる。この場合、外周薄肉要素は、その外周形状に沿って不連続の環状として配置される。
(5) Although the
(6)弁素片の形状も、上記実施形態に限定されない、例えば、内側凹部12をダブルY字形状としたが、十字形状として4つの弁素片を略三角形形状の同一形状としてもよい。あるいは、三ツ矢形状として3つの弁素片を略三角形形状の同一形状としてもよい。いずれにしろ、弁素片が花びらが開く如く開弁動作するような形状が好ましい。
(6) The shape of the valve element piece is not limited to the above embodiment. For example, the inner
(7)角形二次電池に代えて、円筒形二次電池の上蓋に設けたガス排出弁に本発明を適用してもよい。また、リチウムイオン二次電池以外の非水系二次電池にも本発明を適用できる。
(8)V溝やU溝に比べて受圧部の面積を大きくできる形状であれば、内側凹部11と外周凹部12の形状は実施形態に限定されない。ここで、受圧部である薄肉部は、少なくとも均一の厚みの受圧領域を有することにより、V溝やU溝に比べて受圧部の面積を大きくしている。
(7) Instead of the prismatic secondary battery, the present invention may be applied to a gas discharge valve provided on the upper lid of the cylindrical secondary battery. The present invention can also be applied to non-aqueous secondary batteries other than lithium ion secondary batteries.
(8) The shape of the inner recessed
(9)上記実施形態では、外周凹部12に2種類の不連続部13A,13Bを設けたが、少なくとも不連続部13Aを飛散抑止部として設ければよい。
(9) In the above embodiment, the two types of
(10)上記実施形態では、外周凹部12に2種類の不連続部13A,13Bを設けたが、不連続部13A,13Bをともに省略し、連続環状の凹部としてもよい。この場合の二次電池は、開裂時の弁素片飛散防止機能は期待できないが、弁素片(実施の形態では領域D1,D2、S1,S2)のそれぞれが電池外方に凸形状で互いに凹部で接続することにより、図7〜図9で説明したように、内周凹部から開裂が確実に始まることが担保されていれば、弁素片の飛散も防止できる。
(10) In the above embodiment, the two types of
実施形態のリチウムイオン二次電池の用途としては、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、太陽光発電装置の蓄電装置など、高容量高出力が必要とされる分野への適応がもっとも効果的であるが、携帯電話などの小型用途に用いてもよい。 Applications of the lithium ion secondary battery according to the embodiment are most effective when applied to fields that require high capacity and high output, such as power storage devices for hybrid vehicles, electric vehicles, railway vehicles, and solar power generation devices. However, it may be used for small applications such as mobile phones.
上記の説明は本発明の一例であり、本発明が上記実施形態や変形例に限定されるものではない。すなわち、本発明は、複数の弁素片を電池外側に凸形状とし、弁素片同士の接続箇所を電池内方に陥没した凹部としたことが特徴であり、このような特徴的構成を備えた二次電池であれば種々の形態のものに適用できる。 The above description is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. That is, the present invention is characterized in that a plurality of valve element pieces have a convex shape on the outside of the battery, and a connection portion between the valve element pieces is a recessed part that is recessed inside the battery, and has such a characteristic configuration. The secondary battery can be applied to various forms.
1:電池ケース
3:発電体
6:電池蓋
10:ガス排出弁
10a:窪み
10b:弁体
11:内側凹部
11a,11b,11c::内側薄肉要素
11E:外周端部
12:外周凹部
12S1〜S4,12D1〜D4:外周薄肉要素
13A:不連続部(飛散抑止部)
13B:不連続部(開裂進展遅延部)
D1,D2,S1,S2:領域(弁素片)
1: Battery case
3: Power generator
6: Battery cover
10:
11: Inner
12: Outer peripheral recesses 12S1 to S4, 12D1 to D4: Thin outer
13B: discontinuous part (cleavage propagation delay part)
D1, D2, S1, S2: Area (valve element piece)
Claims (4)
前記ガス排出弁は、楕円形状であり、前記電池容器の外方に膨出した複数の受圧部と、前記受圧部と前記電池容器の間に設けられた外周接続部と、前記複数の受圧部同士の間に設けられた内側接続部とを有し、
前記外周接続部および前記内側接続部は、それぞれ底部が平面状の凹部であり、
前記外周接続部の底部と前記内側接続部の底部は、それぞれ前記受圧部よりも薄く、かつ、均一の厚みを有する薄肉部とされ、
前記内側接続部は、前記楕円形状のガス排出弁の短軸、長軸両方向について対称形状であり、
前記複数の受圧部は、直線状の前記内側接続部により区画されてなり、
前記複数の受圧部同士は、前記内側接続部を介して接続されている二次電池。 In a secondary battery in which a gas discharge valve is provided in a battery container containing a power generator,
The gas exhaust valve has an elliptical shape, a plurality of pressure-receiving portion that bulges outwardly before Symbol battery container, and an outer peripheral connection portion which is provided between the battery container and the pressure receiving portion, said plurality of receiving An inner connection portion provided between the pressure portions,
Each of the outer peripheral connection portion and the inner connection portion is a concave portion having a flat bottom .
Bottom of the inner connecting portion and a bottom portion of the outer peripheral connecting portion is thinner than each of the pressure receiving portion, and is a thin portion having a uniform thickness,
The inner connection portion is symmetrical with respect to both the short axis and long axis directions of the elliptical gas discharge valve,
The plurality of pressure receiving portions are partitioned by the linear inner connection portion,
The plurality of pressure receiving portions are secondary batteries connected via the inner connection portion .
前記複数の受圧部には、一対の台形形状の受圧部が含まれる、二次電池。The secondary battery, wherein the plurality of pressure receiving portions include a pair of trapezoidal pressure receiving portions.
前記内側接続部は、ダブルY字形状である、二次電池。The inner connection portion is a secondary battery having a double Y shape.
前記ガス排出弁は、円形状であり、前記電池容器の外方に膨出した複数の受圧部と、前記受圧部と前記電池容器の間に設けられた外周接続部と、前記複数の受圧部同士の間に設けられた内側接続部とを有し、
前記外周接続部および前記内側接続部は、それぞれ底部が平面状の凹部であり、
前記外周接続部の底部と前記内側接続部の底部は、それぞれ前記受圧部よりも薄く、かつ、均一の厚みを有する薄肉部とされ、
前記内側接続部は、三ツ矢形状または十字形状であり、
前記複数の受圧部は、直線状の前記内側接続部により区画されてなり、
前記複数の受圧部は、それぞれ三角形形状の同一形状とされ、
前記複数の受圧部同士は、前記内側接続部を介して接続されている二次電池。 In a secondary battery in which a gas discharge valve is provided in a battery container containing a power generator,
The gas discharge valve is a circular shape, and a plurality of pressure-receiving portion that bulges outwardly before Symbol battery container, and an outer peripheral connection portion which is provided between the battery container and the pressure receiving portion, said plurality of receiving An inner connection portion provided between the pressure portions,
Each of the outer peripheral connection portion and the inner connection portion is a concave portion having a flat bottom .
Bottom of the inner connecting portion and a bottom portion of the outer peripheral connecting portion is thinner than each of the pressure receiving portion, and is a thin portion having a uniform thickness,
The inner connection portion has a three-pointed shape or a cross shape,
The plurality of pressure receiving portions are partitioned by the linear inner connection portion,
Each of the plurality of pressure receiving portions has the same triangular shape,
The plurality of pressure receiving portions are secondary batteries connected via the inner connection portion .
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