JP6699736B2 - 電池、蓄電装置および電動車両 - Google Patents

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Description

本開示は、電池、蓄電装置および電動車両に関する。
二次電池は、乾電池（一次電池）とは異なって繰り返しの充放電が可能である。また、二次電池は大容量化が可能であることから、携帯電子機器、ハイブリット自動車、電動工具等、近年、その適用範囲が拡大している。このような二次電池のうち、リチウムイオン二次電池は動作電圧が高く、単位質量当たりのエネルギー密度が高いため、広く用いられている。リチウムイオン二次電池は外装材の形状により缶状とパウチ状とに区分され、缶状は電池缶の形状により円筒状と角状とに区分される。リチウムイオン二次電池には、電池内部の圧力が所定以上になると動作する安全機構が設けられることが一般的である。例えば、下記特許文献１には、円筒状のリチウムイオン二次電池に設けられる安全機構が記載されている。
特開２００９−２５２４０９号公報
安全機構は通常、複数の部品により構成される。複数の部品間の組合せにばらつきが生じると、安全機構の構成や動作にばらつきが生じるおそれがある。
したがって、本開示は、安全機構の構成や動作に極力ばらつきが生じないようにした電池、蓄電装置および電動車両を提供することを目的の一つとする。
上述の課題を解決するために、本開示は、例えば、
円形状の底部と、底部の周縁から上方に植立する第１壁部と、第１壁部の先端から外側に向かって延在する第１鍔部とを有し、安全弁の変形に伴う当該安全弁とリード部との遮断時に当該リード部に対する抑えとなり、第１壁部を上面視したときの第１円周上に沿って略等間隔に形成される複数の第１突部を有する抑え部と、
リング状の底部と、底部の外側周縁から上方に植立する第２壁部と、第２壁部の先端から外側に向かって延在する第２鍔部とを有し、安全弁と抑え部とを絶縁し、第２壁部を上面視したときの第２円周上に沿って略等間隔に形成される複数の第２突部を有する絶縁ホルダと
を有し、
安全弁と抑え部とが絶縁ホルダを介して嵌合され、
第１円周および第２円周に対する直径上に配置される第１突部および第２突部の数が３以下である
電池である。
本開示は、この電池を有する蓄電装置でもよい。
本開示は、この電池を有する電動車両でもよい。
本開示の少なくとも一の実施形態によれば、安全機構の構成や動作に極力ばらつきが生じないようにすることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、例示された効果により本開示の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、本開示の一実施形態に係る電池の構成例を示す図である。 図２は、本開示の一実施形態に係る電池の一部を拡大した拡大図である。 図３は、本開示の一実施形態に係る電池の構成例を説明するための図である。 図４Ａ乃至図４Ｃは、本開示の一実施形態に係る安全機構を構成する部品を説明するための図である。 図５は、第１円周、第２円周等を説明するための図である。 図６は、比較例に対応する第１突部および第２突部の位置関係を説明するための図である。 図７Ａ乃至図７Ｄは、実施例に対応する第１突部および第２突部の位置関係を説明するための図である。 図８Ａ乃至図８Ｄは、実施例に対応する第１突部および第２突部の位置関係を説明するための図である。 図９は、応用例を説明するための図である。 図１０は、応用例を説明するための図である。
以下、本開示の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜１．一実施形態＞
＜２．応用例＞
＜３．変形例＞
以下に説明する実施形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。
＜１．一実施形態＞
［電池の構成例］
以下、本開示の一実施形態に係る二次電池（非水電解質二次電池）の構成例について説明する。図１は、非水電解質二次電池の構成例を説明するための全体図であり、図２は、図１の一部（正極側付近）を拡大して示した拡大図である。非水電解質二次電池は、例えば、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム（Ｌｉ）の吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。非水電解質二次電池は、例えば、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、一対の帯状の正極２１と帯状の負極２２とがセパレータ２３を介して積層し巻回された巻回電極体２０を有している。
電池缶１１は、ニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１１の内部には、液状の電解質としての電解液が注入され、正極２１、負極２２およびセパレータ２３に含浸されている。また、巻回電極体２０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１２、１３がそれぞれ配置されている。
電池缶１１の材料として、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等が使用されてもよい。この電池缶１１には、非水電解質電池の充放電に伴う電気化学的な非水電解液による腐食を防止するために、例えばニッケル等のメッキが施されていてもよい。電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全機構１５および熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子：Positive Temperature Coefficient）１６が、絶縁封口のためのガスケット１７を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより電池缶１１の内部が密閉されている。なお、図１、図２では熱感抵抗素子１６を備えない電池の例が示されている。
電池蓋１４は、例えば電池缶１１と同様の材料により構成されており、電池内部で発生したガスを排出するための開口部が設けられている。安全機構１５は、安全弁としてのディスク板１５Ａと、絶縁ホルダとしてのディスクホルダ１５Ｂと、抑え部としての遮断ディスク１５Ｃとが順に重ねられている。ディスク板１５Ａの突出部１８は、遮断ディスク１５Ｃの中心部に設けられた孔部１９を覆うように配置されたサブディスク２５Ｂを介して、巻回電極体２０から導出された正極リード２５Ａと接続されている。サブディスク２５Ｂを介してディスク板１５Ａと正極リード２５Ａとが接続されることにより、ディスク板１５Ａの反転時に正極リード２５Ａが孔部１９から引き込まれることを防止する。
ディスクホルダ１５Ｂは絶縁性材料からなり、ディスク板１５Ａと遮断ディスク１５Ｃとを絶縁するものである。
安全機構１５は、電池内部短絡あるいは電池外部からの加熱等により非水電解質電池の内圧が一定以上となった場合に、ディスク板１５Ａが反転して変形し、突出部１８と電池蓋１４と巻回電極体２０との電気的接続を切断するものである。すなわち、ディスク板１５Ａが反転した際には、遮断ディスク１５Ｃによりサブディスク２５Ｂが抑えられてディスク板１５Ａとサブディスク２５Ｂとの接続が解除され遮断される。
また、電池内部でさらにガスが発生し、電池内圧がさらに上昇した場合には、ディスク板１５Ａの一部が裂壊してガスを電池蓋１４側に排出可能としている。
また、遮断ディスク１５Ｃの孔部１９の周囲には例えば複数のガス抜き孔（図示は省略している）が設けられており、巻回電極体２０からガスが発生した場合にはガスを効果的に電池蓋１４側に排出可能な構成としている。
熱感抵抗素子１６は、温度が上昇した際に抵抗値が増大し、電池蓋１４と巻回電極体２０との電気的接続を切断することによって電流を遮断し、過大電流による異常な発熱を防止する。この熱感抵抗素子１６を介して、安全機構１５が電池蓋１４に電気的に接続されている。特に大電流放電に対応した電池においては熱感抵抗素子１６を備えない場合がある。その場合には安全機構１５が電池蓋１４に直に電気的に接続されている。ガスケット１７は、例えば絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
非水電解質電池内に収容される巻回電極体２０は、センターピン２４を中心に巻回されている。巻回電極体２０は、正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して順に積層され、長手方向に巻回されてなる。正極２１には正極リード２５Ａが接続されており、負極２２には負極リード２６が接続されている。正極リード２５Ａは、上述したように、サブディスク２５Ｂに溶接されて電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接されて電気的に接続されている。
なお、上述した電池の構成例では、正極リード２５Ａおよびサブディスク２５Ｂによりリード部が構成されているが、サブディスク２５Ｂがなくてもよく、正極リード２５Ａがディスク板１５Ａに直接接続されていてもよい。
次に、図３を参照しながら、非水電解質二次電池を構成する正極２１、負極２２、セパレータ２３、および電解液について順次説明する。
（正極）
正極２１は、例えば、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体２１Ａの片面のみに正極活物質層２１Ｂを設けるようにしてもよい。正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層２１Ｂは、例えば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層２１Ｂは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも１種を用いることができる。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル、マンガン（Ｍｎ）および鉄からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）あるいはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz ・・・（Ａ）
（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、ニッケル、マンガンを除く２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
ＬｉaＭ２bＰＯ4 ・・・（Ｂ）
（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk ・・・（Ｃ）
（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、コバルト、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、−０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq ・・・（Ｄ）
（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、コバルト、マンガン、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu ・・・（Ｅ）
（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、ニッケル、マンガン、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy ・・・（Ｆ）
（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、コバルト、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、クロム、鉄、銅、亜鉛、モリブデン、スズ、カルシウム、ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
ＬｉzＭ７ＰＯ4 ・・・（Ｇ）
（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、コバルト、マンガン、鉄、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム、ホウ素、チタン、バナジウム、ニオブ（Ｎｂ）、銅、亜鉛、モリブデン、カルシウム、ストロンチウム、タングステンおよびジルコニウムからなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭＯＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。
導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの１種または２種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
（負極）
負極２２は、例えば、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体２２Ａの片面のみに負極活物質層２２Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
負極活物質層２２Ｂは、リチウムを吸蔵および放出することが可能な１種または２種以上の負極活物質を含んでいる。負極活物質層２２Ｂは、必要に応じて結着剤や導電剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。
なお、この非水電解質電池では、負極２２または負極活物質の電気化学当量が、正極２１の電気化学当量よりも大きくなっており、理論上、充電の途中において負極２２にリチウム金属が析出しないようになっていることが好ましい。
負極活物質としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
また、高容量化が可能な他の負極活物質としては、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素（例えば、合金、化合物または混合物）として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本開示において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
このような負極活物質としては、例えば、リチウムと合金を形成することが可能な金属元素または半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、チタン、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
負極活物質としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、より好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。このような負極活物質としては、例えば、ケイ素の単体、合金または化合物や、スズの単体、合金または化合物や、それらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン（Ｓｂ）およびクロムからなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。スズの合金としては、例えば、スズ以外の第２の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
スズの化合物あるいはケイ素の化合物としては、例えば、酸素あるいは炭素を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
中でも、Ｓｎ系の負極活物質としては、コバルトと、スズと、炭素とを構成元素として含み、炭素の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が３０質量％以上７０質量％以下であるＳｎＣｏＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。
このＳｎＣｏＣ含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素、鉄、ニッケル、クロム、インジウム、ニオブ、ゲルマニウム、チタン、モリブデン、アルミニウム、リン（Ｐ）、ガリウムまたはビスマスが好ましく、２種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。
なお、このＳｎＣｏＣ含有材料は、スズと、コバルトと、炭素とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このＳｎＣｏＣ含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。
元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）が挙げられる。ＸＰＳでは、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは、グラファイトであれば、金原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークが８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正された装置において、２８４．５ｅＶに現れる。また、表面汚染炭素であれば、２８４．８ｅＶに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、Ｃ１ｓのピークは、２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。すなわち、ＳｎＣｏＣ含有材料について得られるＣ１ｓの合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる場合には、ＳｎＣｏＣ含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。
なお、ＸＰＳ測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばＣ１ｓのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、これをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、ＳｎＣｏＣ含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。
その他の負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な金属酸化物または高分子化合物なども挙げられる。金属酸化物としては、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）などのチタンとリチウムとを含むリチウムチタン酸化物、酸化鉄、酸化ルテニウムまたは酸化モリブデンなどが挙げられる。高分子化合物としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどが挙げられる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、スチレンブタジエンゴムおよびカルボキシメチルセルロースなどの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも１種が用いられる。導電剤としては、正極活物質層２１Ｂと同様の炭素材料などを用いることができる。
（セパレータ）
セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ２３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの樹脂製の多孔質膜によって構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ２３を構成する材料として好ましい。他にも、化学的安定性を備えた樹脂を、ポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合またはブレンド化した材料を用いることができる。あるいは、多孔質膜は、ポリプロピレン層と、ポリエチレン層と、ポリプロピレン層とを順次に積層した３層以上の構造を有していてもよい。
また、セパレータ２３は、基材である多孔質膜の片面または両面に樹脂層が設けられていてもよい。樹脂層は、無機物が担持された多孔性のマトリックス樹脂層である。これにより、耐酸化性を得ることができ、セパレータ２３の劣化を抑制できる。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレンなどを用いることができ、また、これらの共重合体を用いることも可能である。
無機物としては、金属、半導体、またはこれらの酸化物、窒化物を挙げることができる。例えば、金属としては、アルミニウム、チタンなど、半導体としては、ケイ素、ホウ素などを挙げることができる。また、無機物としては、実質的に導電性がなく、熱容量の大きいものが好ましい。熱容量が大きいと、電流発熱時のヒートシンクとして有用であり、電池の熱暴走をより抑制することが可能になるからである。このような無機物としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト（アルミナの一水和物）、タルク、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの酸化物または窒化物が挙げられる。
無機物の粒径としては、１ｎｍ〜１０μｍの範囲内が好ましい。１ｎｍより小さいと、入手が困難であり、また入手できたとしてもコスト的に見合わない。１０μｍより大きいと電極間距離が大きくなり、限られたスペースで活物質充填量が十分得られず電池容量が低くなるからである。
樹脂層の形成方法としては、例えば、マトリックス樹脂、溶媒および無機物からなるスラリーを基材（多孔質膜）上に塗布し、マトリックス樹脂の貧溶媒且つ上記溶媒の親溶媒浴中を通過させて相分離させ、その後、乾燥させることで形成できる。
また、セパレータ２３の突き刺し強度としては、１００ｇｆ〜１０００ｇｆの範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、１００ｇｆ〜４８０ｇｆである。突き刺し強度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン伝導性が低下してしまうからである。
また、セパレータ２３の透気度としては、３０ｓｅｃ／１００ｃｃ〜１０００ｓｅｃ／１００ｃｃの範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、３０ｓｅｃ／１００ｃｃ〜６８０ｓｅｃ／１００ｃｃである。透気度が低いとショートが発生することがあり、高いとイオン伝導性が低下してしまうからである。
なお、上述した無機物は、基材としての多孔質膜に含有されていてもよい。
（電解液）
セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
溶媒としては、さらにまた、２，４−ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
これらの他にも、溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。
なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ジフルオロ［オキソラト−Ｏ，Ｏ'］ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはＬｉＢｒなどが挙げられる。中でも、ＬｉＰＦ6は高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
［電池電圧］
この非水電解質電池は、完全充電時における開回路電圧（すなわち電池電圧）が、例えば、例えば２．８０Ｖ以上６．００Ｖ以下または３．６０Ｖ以上６．００Ｖ以下、好ましくは４．２５Ｖ以上６．００Ｖ以下または４．２０Ｖ以上４．５０Ｖ以下、さらに好ましくは４．３０Ｖ以上４．５５Ｖ以下の範囲内になるように設計されていてもよい。完全充電時における開回路電圧が、例えば正極活物質として層状岩塩型リチウム複合酸化物などを用いた電池において４．２５Ｖ以上とされる場合は、４．２０Ｖの電池と比較して、同じ正極活物質であっても単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるので、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整され、高いエネルギー密度が得られるようになっている。
［電池の動作］
上述の構成を有する非水電解質二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層２１Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層２２Ｂに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層２２Ｂからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層２１Ｂに吸蔵される。
［電池の製造方法］
上述した２次電池は、例えば以下のように製造される。
まず、リチウムをドープおよび脱ドープ可能な正極材料と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤を混合溶媒に分散させて正極合剤スラリーとする。次に、正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａに塗布して乾燥させた後圧縮成型して正極２１を作製する。その後、正極集電体２１Ａに超音波溶接あるいはスポット溶接等により正極リード２５Ａを接続する。
また、リチウムをドープおよび脱ドープ可能な負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を混合溶媒に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａに塗布して乾燥させた後圧縮成型して負極２２を作製する。その後、負極集電体２２Ａに超音波溶接あるいはスポット溶接等により負極リード２６を接続する。
そして、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して多数回巻回し、巻回電極体を作製する。その後、巻回電極体を一対の絶縁板１２，１３で挟み、電池缶１１の内部に収納し、正極リード２５Ａをディスク板１５Ａの突出部１８にサブディスク２５Ｂを介して電気的に接続すると共に、負極リード２６を電池缶１１に電気的に接続する。
また、溶媒に電解質塩を溶解させて電解液を調製する。その後、電解液を電池缶１１の内部に注入し、セパレータ２３に含浸させる。続いて、電池缶１１の開放部に安全機構１５および電池蓋１４を、ガスケット１７を介してかしめることによって固定する。このようにしてリチウムイオン電池が完成する。なお、上述した説明では省略したが、実際には、電池蓋１４に対して樹脂製のリングワッシャが装着され、そして、電池全体が樹脂チューブで被覆される。
［安全機構について］
次に、上述した安全機構１５について、より詳細に説明する。図４Ａ乃至図４Ｃは、安全機構１５を構成する部品の半部の斜視図であり、図４Ａはディスク板１５Ａの半部の斜視図であり、図４Ｂはディスクホルダ１５Ｂの半部の斜視図であり、図４Ｃは遮断ディスク１５Ｃの半部の斜視図である。
ディスク板１５Ａは、例えば全体として皿形状であり、円形状の底部３１Ａと、底部３１Ａの周縁からやや植立して外側に延在する鍔部３１Ｂとを有している。底部３１Ａの略中央には下方に突出する突出部１８が形成されている。
ディスクホルダ１５Ｂは、リング状の底部３２Ａと、底部３２Ａの外側周縁から上方に植立する壁部３２Ｂと、壁部３２Ｂの先端から外側に向かって延在する鍔部３２Ｃとを有している。
遮断ディスク１５Ｃは、円形状の底部３３Ａと、底部３３Ａの周縁から上方に植立する壁部３３Ｂと、壁部３３Ｂの先端から外側に向かって延在する鍔部３３Ｃとを有している。ディスク板１５Ａと遮断ディスク１５Ｃとが、ディスクホルダ１５Ｂを介して嵌合される。
［突部および突部の形成位置について］
上述したように、ディスクホルダ１５Ｂを介してディスク板１５Ａと遮断ディスク１５Ｃとが嵌合された状態が維持される。しかしながら、各部品には寸法のばらつきが存在し得るため、寸法のばらつきに起因して各部品が嵌合した状態が安定しないおそれがある。そこで、本実施形態におけるディスクホルダ１５Ｂおよび遮断ディスク１５Ｃには、突部が形成されている。例えば、遮断ディスク１５Ｃの壁部３３Ｂの内面側には、複数の第１突部４１が形成されている。複数の第１突部４１は、例えば、製造工程における便宜を考慮して略等間隔となるように形成されることが好ましい。また、例えば、ディスクホルダ１５Ｂの壁部３２Ｂの内面側には、複数の第２突部４２が形成されている。複数の第２突部４２は、例えば、製造工程における便宜を考慮して略等間隔となるように形成されることが好ましい。以下の説明では、複数の第１突部４１が略等間隔となるように形成されているものとして説明する。同様に、複数の第２突部４２が略等間隔となるように形成されているものとして説明する。
なお、突部とは、突起でもよいし、弾性変形可能な爪部でもよく、特定の形状等に限定されるものではない、本実施形態では、第１突部４１が爪部であり、第２突部４２が突起であるものとして説明する。
第１突部４１および第２突部４２を設けることにより、各部品が嵌合する際に各部品が面接触ではなく点接触することになり、組立における抵抗を小さくすることができる。このため、各部品の寸法のばらつきを吸収して安定した嵌合状態を保つことができる。しかしながら、一対の第１突部４１および一対の第２突部４２が一直線状に配列された場合には、嵌合時における余分な圧力を逃がすための圧力の緩衝帯（各部品の寸法のばらつきを吸収する逃げ）を確保することができない。このため、場合によっては嵌合不良が生じ、安全機構１５の高さ寸法にばらつきが生じてしまうおそれがあった。この寸法のばらつきに起因して、安全機構１５の動作にばらつきが生じてしまうおそれがあった。
この点について、図５を参照して説明する。遮断ディスク１５Ｃおよびディスクホルダ１５Ｂが嵌合した状態で上面視すると、壁部３３Ｂおよび壁部３２Ｂの箇所については互いに同心状の円周として捉えることができる。例えば、壁部３３Ｂの箇所については、第１円周ＣＬ１として捉えることができ、壁部３２Ｂの箇所については、第２円周ＣＬ２として捉えることができる。なお、円周とは必ずしも厳密な円である必要はなく、多少のゆがみがあってもよいし、第１円周ＣＬ１の中心と第２円周ＣＬ２の中心とが多少ずれていてもよい。また、説明の便宜を考慮して、図５（図６〜図８についても同じ）では、第１円周ＣＬ１および第２円周ＣＬ２を離して図示しているが、実際には当該円周同士は近接している。
壁部３３Ｂに形成された第１突部４１が、第１円周ＣＬ１上に沿って略等間隔に位置する。第１円周上とは、例えば、第１突部４１の少なくとも一部が第１円周ＣＬ１に接していることを意味する。また、壁部３２Ｂに形成された第２突部４２が、第２円周ＣＬ２上に沿って略等間隔に位置する。第２円周上とは、例えば、第２突部４２の少なくとも一部が第２円周ＣＬ２に接していることを意味する。図５に示す例では、第１突部４１が４個形成されており、それぞれの第１突部が矩形のマークにより示されている。また、第２突部４２が４個形成されており、それぞれの第２突部が円のマークにより示されている。
ここで、円の中心を通り、第１円周ＣＬ１および第２円周ＣＬ２を含む対角線を規定する。図５では、２つの対角線ＤＬ１、ＤＬ２が示されている。図５に示すように、例えば、対角線ＤＬ１上に４個の突部（２個の第１突部４１と２個の第２突部４２）が位置する場合には、上述したような圧力の緩衝帯を確保することができない。このため、安全機構の１５の組立時に嵌合不良が生じ、例えば安全機構１５の高さ（総高）が規格値より大きくなってしまうおそれがある。
このため、第１円周ＣＬ１上および第２円周ＣＬ２上を含む対角線上に位置する（存在する）第１突部４１および第２突部４２の数が３個以下（この場合は０を含んでもよい）であることが好ましい。最大数が３個であれば、圧力の緩衝帯を確保することができる。
より具体的には、少なくとも１個の第１突部４１または少なくとも１個の第２突部４２を通る対角線上において、当該対角線上に位置する第１突部４１および第２突部４２の数が３個以下であることが好ましい。この場合でも、対角線上に位置する第１突部４１および第２突部４２の合計数が最大でも３個以下となるため、圧力の緩衝帯を確保することができる。
また、対角線の一方側に第１突部４１および第２突部４２が位置し、当該対角線の他方側に第１突部４１および第２突部４２が存在しないようにしてもよい。
また、対角線の一方側に第１突部４１および第２突部４２が位置し、対角線の他方側に第１突部４１または第２突部４２が位置する構成でもよい。
また、第１突部４１の数および第２突部４２の数の少なくとも一方が奇数個であってもよい。さらに、第１突部４１の数および第２突部４２の数の両方が奇数個であってもよい。例えば、第１突部４１が第１円周ＣＬ１上に沿って略等間隔に位置し、第２突部４２が第２円周ＣＬ２上に沿って略等間隔に位置する場合に、ある対角線上の一方側に、当該対角線上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置しているとする。
第１突部４１の数と第２突部４２の数とがともに偶数であると最大公約数として２があるので１８０度毎、すなわち、上述した対角線上における反対側にも第１突部４１および第２突部４２が位置し、当該対角線上に位置する第１突部４１、第２突部４２の数が４個になる。このため、圧力の緩衝帯を確保できなくなってしまう。したがって、第１突部４１の数および第２突部４２の数の少なくとも一方が奇数個であることが好ましい。
以上説明した一実施形態によれば、電池の構成における圧力の緩衝帯を確保できる。したがって、安全機構１５の各部品を嵌合させた際に嵌合不良が生じることを防止できるので、安全機構１５の寸法にばらつきが生じてしまうことを防止できる。また、安全機構１５の各部品を高さ方向の寸法が所定値以内となるように確実に嵌合できるので、安全機構１５が安定して動作することでき、安全動作にばらつきが生じてしまうことを防止できる。
次に、本開示の実施例について説明するが、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、１８６５０型（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ）の円筒型のリチウムイオン二次電池を使用した。
本実施例では、ディスクホルダ１５Ｂの内側（壁部３２Ｂの内側）に嵌合されるディスク板１５Ａの径（例えば、底部３１Ａの径）を規格値より＋５％に設定し、不利な条件（嵌合しづらい条件）で実験した。また、本実施例では、ディスクホルダ１５Ｂが嵌合される遮断ディスク１５Ｃの径（例えば、底部３３Ａの径）を規格値より−５％に設定し、不利な条件（嵌合しづらい条件）で実験した。
複数の第１突部４１は、壁部３３Ｂの内面側に略等間隔となるように形成した。複数の第２突部４２は、壁部３２Ｂの内面側に略等間隔となるように形成した。比較例および各実施例におけるサンプル数は５０個とした。
遮断ディスク１５Ｃの第１突部４１の数とディスクホルダ１５Ｂの第２突部４２の数とを変化させた場合において、下記の評価項目に関して工程能力指数（本実施例では、後述するＣｐｋ値（工程能力値とも称される）を使用して評価した。
［評価項目］
・安全機構１５の高さ（総高）
・安全機構１５の遮断圧力（ディスク板１５Ａの突出部１８とサブディスク２５Ｂとが遮断される際の圧力）
［工程能力について］
ここで、工程能力について補足して説明する。工程能力とは、工程の品質に関する能力のことで、工程の品質達成能力ともいわれ、安定状態にある工程において、どの程度のばらつきで品質を実現し得るかの能力を示すものである。品質基準を満たした製品を生産できる能力のことを工程能力という。工程能力を評価するための数値が工程能力指数である。
工程能力指数としては、Ｃｐ値あるいはＣｐｋ値（Process Capability Index）が用いられる。Ｃｐ値は、下記の式（１）により得られる。
Ｃｐ＝（規格の上限−規格の下限）／６σ（但し、σは標準偏差である） ・・（１）
Ｃｐｋ値は、検査時のばらつきデータを正規分布グラフにした場合、分布が平均値より外れている場合に平均値を考慮した数値データとして求められる。Ｃｐｋ値は、下記の式（２）により得られる。
Ｃｐｋ＝（１−ｋ）＊Ｃｐ（但し、ｋはかたより度である） ・・（２）
Ｃｐ、Ｃｐｋを数値データとして求めることにより、規格に対する工程指数を確認することができる。
工程能力指数の値に応じて、一般に以下の判断が行われる。なお、以下の例ではＣｐ値を例にして説明するが、Ｃｐｋ値でも同じである。
Ｃｐ≧１．６７・・・工程能力は十分すぎる。
１．６７＞Ｃｐ≧１．３３・・・工程能力は十分である。
１．３３＞Ｃｐ・・・工程能力は十分とは言えないもしくは不足している。
そこで、本実施例でもこれにならい、それぞれ規格値に対し、工程能力が１．３３未満のものに「×」、１．３３〜１．６７未満のものに「○」、１．６７を満足するもの（１．６７以上のもの）に「◎」を付すこととした。
下記の表１に結果を示す。
Figure 0006699736
表１における比較例１および実施例１〜８に対応する第１突部４１および第２突部４２の位置関係が、図６、図７Ａ〜図７Ｄおよび図８Ａ〜図８Ｄにそれぞれ示されている。
比較例１は、第１突部４１の数および第２突部４２の数がともに偶数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が６個であり、第２突部４２の数が１６個の例である。図６に示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ３の一方側（参照符号ＡＡが付されている箇所）に当該対角線ＤＬ３上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ３の他方側（参照符号ＢＢが付されている箇所）にも第１突部４１および第２突部４２が位置する。すなわち、対角線ＤＬ３上に位置する第１突部４１および第２突部４２の数が４個となり圧力の緩衝帯を確保できない。比較例１における工程能力指数が総高および遮断圧力ともに「×」になることが確認された。
なお、この例でも対角線ＤＬ３の一方側に第１突部４１および第２突部４２を位置しないようにすれば、対角線ＤＬ３上の第１突部４１および第２突部４２の数が４個になってしまうことを回避し得る。しかしながら、第１突部４１および第２突部４２は、その大きさが極めて小さいものもあるので、このような場合には、第１突部４１および第２突部４２の位置を目視で確認して安全機構１５を組み立てることは実際上、困難であり現実的ではない。
実施例１は、第１突部４１の数が偶数個、第２突部４２の数が奇数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が６個であり、第２突部の数が１５個の例である。図７Ａに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ１ａの一方側に当該対角線ＤＬ１ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ１ａの他方側には第１突部４１のみが位置する。他の対角線ＤＬ１ｂ、ＤＬ１ｃについても同様である。すなわち、対角線ＤＬ１ａ上に位置する第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。実施例１における工程能力指数が総高に関しては「○」となり、遮断圧力に関しては「◎」になることが確認された。
実施例２は、第１突部４１の数が偶数個、第２突部４２の数が奇数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が６個であり、第２突部の数が１３個の例である。図７Ｂに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ２ａの一方側に当該対角線ＤＬ２ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ２ａの他方側には第１突部４１のみが位置する。すなわち、対角線ＤＬ２ａ上に位置する第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。さらに、第１突部４１および第２突部４２の数が３個となる対角線は対角線ＤＬ２ａのみである。実施例２における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「◎」となることが確認された。
実施例３は、第１突部４１の数が偶数個、第２突部４２の数が奇数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が６個であり、第２突部の数が１１個の例である。図７Ｃに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ３ａの一方側に当該対角線ＤＬ３ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ３ａの他方側には第１突部４１のみが位置する。すなわち、対角線ＤＬ３ａ上の第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。さらに、第１突部４１および第２突部４２の数が３個となる対角線は対角線ＤＬ３ａのみである。実施例３における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「◎」となることが確認された。
実施例４は、第１突部４１の数が偶数個、第２突部４２の数が奇数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が６個であり、第２突部の数が９個の例である。図７Ｄに示すように、この例では、各突部の最大公約数である３に対応する１２０度毎に、第１突部４１および第２突部４２が対角線（ＤＬ４ａ、ＤＬ４ｂ、ＤＬ４ｃ）の一方側に位置する箇所が存在するものの、当該対角線の他方側には第１突部４１のみが位置する。すなわち、対角線ＤＬ４ａ、４ｂ、４ｃのそれぞれの対角線上に位置する第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。実施例４における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「○」となることが確認された。
実施例５は、第１突部４１の数が偶数個、第２突部４２の数が奇数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が６個であり、第２突部４２の数が７個の例である。図８Ａに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ５ａの一方側に当該対角線ＤＬ５ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ５ａの他方側には第１突部４１のみが位置する。すなわち、対角線ＤＬ５ａ上の第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。実施例５における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「○」となることが確認された。
実施例６は、第１突部４１の数が奇数個、第２突部４２の数が偶数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が５個であり、第２突部の数が１６個の例である。図８Ｂに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ６ａの一方側に当該対角線ＤＬ６ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ６ａの他方側には第２突部４２のみが位置する。すなわち、対角線ＤＬ６ａ上の第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。さらに、第１突部４１および第２突部４２の数が３個となる対角線は対角線ＤＬ６ａのみである。実施例６における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「◎」となることが確認された。
実施例７は、第１突部４１の数が奇数個、第２突部４２の数が偶数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が３個であり、第２突部の数が１６個の例である。図８Ｃに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ７ａの一方側に当該対角線ＤＬ７ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ７ａの他方側には第２突部４２のみが位置する。すなわち、対角線ＤＬ７ａ上に位置する第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも３個となり圧力の緩衝帯を確保できる。さらに、第１突部４１および第２突部４２の数が３個となる対角線は対角線ＤＬ７ａのみである。実施例７における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「◎」となることが確認された。
実施例８は、第１突部４１の数および第２突部４２の数がともに奇数個の例であり、具体的には、第１突部４１の数が５個であり、第２突部の数が１３個の例である。図８Ｄに示すように、この例では、所定の対角線ＤＬ８ａの一方側に当該対角線ＤＬ８ａ上に沿って第１突部４１および第２突部４２が位置する場合に、対角線ＤＬ８ａの他方側には第１突部４１および第２突部４２が存在しない。すなわち、対角線上における第１突部４１および第２突部４２の数が最も多い場合でも２個となり、より効果的に余分な圧力を逃がすことができる。さらに、第１突部４１および第２突部４２の数が２個となる対角線は対角線ＤＬ８ａのみである。実施例８における工程能力指数が総高、遮断圧力ともに「◎」となることが確認された。
以上から、比較例１に対して、実施例１〜８は安全機構１５の総高、遮断圧力のばらつきが抑制され、本開示の優位性を確認することができた。また、第２突部４２の個数は、１１個以上が好ましいことが確認された。これは、第２突部４２の個数が所定個数（例えば１０個以下）になることで、拘束力が低下する傾向になり総高、遮断圧力のばらつきとしてはやや大きくなるため考えられる。
＜２．応用例＞
次に、本開示の応用例について説明する。
「応用例としての車両における蓄電システム」
本開示を車両用の蓄電システムに適用した例について、図９を参照して説明する。図９に、本開示が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、バッテリー７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサ７２１０、充電口７２１１が搭載されている。バッテリー７２０８に対して、上述した本開示の一実施形態に係る電池が適用される。
ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モーターである。バッテリー７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モーターでも直流モーターでも適用可能である。各種センサ７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ７２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力をバッテリー７２０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力がバッテリー７２０８に蓄積される。
バッテリー７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本開示は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本開示は有効に適用可能である。
以上、本開示に係る技術が適用され得るハイブリッド車両７２００の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、バッテリー７２０８に好適に適用され得る。具体的には、一実施形態に係る電池をバッテリー７２０８に適用する。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本開示を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１０を参照して説明する。例えば住宅９００１用の蓄電システム９１００においては、火力発電９００２ａ、原子力発電９００２ｂ、水力発電９００２ｃ等の集中型電力系統９００２から電力網９００９、情報網９０１２、スマートメータ９００７、パワーハブ９００８等を介し、電力が蓄電装置９００３に供給される。これと共に、家庭内発電装置９００４等の独立電源から電力が蓄電装置９００３に供給される。蓄電装置９００３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置９００３を使用して、住宅９００１で使用する電力が給電される。住宅９００１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅９００１には、発電装置９００４、電力消費装置９００５、蓄電装置９００３、各装置を制御する制御装置９０１０、スマートメータ９００７、各種情報を取得するセンサ９０１１が設けられている。各装置は、電力網９００９および情報網９０１２によって接続されている。発電装置９００４として、太陽電池、燃料電池等が利用され、発電した電力が電力消費装置９００５および／または蓄電装置９００３に供給される。電力消費装置９００５は、冷蔵庫９００５ａ、空調装置９００５ｂ、テレビジョン受信機９００５ｃ、風呂９００５ｄ等である。さらに、電力消費装置９００５には、電動車両９００６が含まれる。電動車両９００６は、電気自動車９００６ａ、ハイブリッドカー９００６ｂ、電気バイク９００６ｃである。
蓄電装置９００３に対して、上述した本開示の一実施形態に係る電池が適用される。スマートメータ９００７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網９００９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせても良い。
各種のセンサ９０１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサ等である。各種センサ９０１１により取得された情報は、制御装置９０１０に送信される。センサ９０１１からの情報によって、気象の状態、人の状態等が把握されて電力消費装置９００５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置９０１０は、住宅９００１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社等に送信することができる。
パワーハブ９００８によって、電力線の分岐、直流交流変換等の処理がなされる。制御装置９０１０と接続される情報網９０１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）等の通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線通信規格によるセンサネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers) ８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ(Personal Area Network) またはＷ(Wireless)ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置９０１０は、外部のサーバ９０１３と接続されている。このサーバ９０１３は、住宅９００１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ９０１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機等）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等に、表示されても良い。
各部を制御する制御装置９０１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成され、この例では、蓄電装置９００３に格納されている。制御装置９０１０は、蓄電装置９００３、家庭内発電装置９００４、電力消費装置９００５、各種センサ９０１１、サーバ９０１３と情報網９０１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能等を備えていても良い。
以上のように、電力が火力９００２ａ、原子力９００２ｂ、水力９００２ｃ等の集中型電力系統９００２のみならず、家庭内発電装置９００４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置９００３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置９００４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置９００３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置９００３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置９００３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置９０１０が蓄電装置９００３内に格納される例を説明したが、スマートメータ９００７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム９１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る蓄電システム９１００の一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置９００３に好適に適用され得る。具体的には、一実施形態に係る電池を蓄電装置９００３に適用することができる。
「その他の応用例」
本開示は、大型の電動車両や航空機に限らず、電動バイク、電動自転車、電動三輪車、電動小型飛行体（ドローン等とも称される）等にも応用可能である。また、本開示は、二次電池が使用され得る電子機器（ＰＣ、スマートフォン、携帯電話、電動工具、おもちゃ等）にも応用可能であり、上述した電池装置から電力の供給を受ける電子機器として本開示を実現することも可能である。
＜３．変形例＞
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
電池内圧の上昇により変形を生じる安全弁と、
前記安全弁の変形に伴う当該安全弁とリード部との遮断時に当該リード部に対する抑えとなり、第１円周上に沿って形成される複数の第１突部を有する抑え部と、
前記安全弁と前記抑え部とを絶縁し、第２円周上に沿って形成される複数の第２突部を有する絶縁ホルダと
を有し、
前記第１円周および前記第２円周を含む対角線上に配置される前記第１突部および前記第２突部の数が３以下である
電池。
（２）
少なくとも１個の前記第１突部または少なくとも１個の前記第２突部を通る対角線上において、当該対角線上に配置される前記第１突部および前記第２突部の数が３以下である
（１）に記載の電池。
（３）
前記対角線の一方側に前記第１突部および前記第２突部が位置し、前記対角線の他方側に前記第１突部および前記第２突部が存在しない
（２）に記載の電池。
（４）
前記対角線の一方側に前記第１突部および前記第２突部が位置し、前記対角線の他方側に前記第１突部または前記第２突部が位置する
（２）に記載の電池。
（５）
前記第１突部の数および前記第２突部の数の少なくとも一方が奇数個である
（１）乃至（４）のいずれかに記載の電池。
（６）
前記第１突部の数および前記第２突部の数がそれぞれ奇数個である
（５）に記載の電池。
（７）
前記第１突部が前記第１円周上に沿って略等間隔に位置する
（１）乃至（６）のいずれかに記載の電池。
（８）
前記第２突部が前記第２円周上に沿って略等間隔に位置する
（１）乃至（７）のいずれかに記載の電池。
（９）
前記リード部は、正極側から導出される正極リードを含む
（１）乃至（８）のいずれかに記載の電池。
（１０）
前記リード部は、サブディスクを含み、
前記安全弁と前記正極リードとが前記サブディスクを介して接続される
（９）に記載の電池。
（１１）
円筒形状のリチウムイオン二次電池である
（１）乃至（１０）のいずれかに記載の電池。
（１２）
（１）乃至（１２）のいずれかに記載の電池を有する蓄電装置。
（１３）
（１）乃至（１２）のいずれかに記載の電池を有する電動車両。
本開示は、第１突部および第２突部のいずれかのみを有する電池にも適用することができる。例えば、ある対角線上における第１突部（第２突部でもよい）の数が１個以下とされる電池でもよい。
本開示は、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や、一次電池に対しても適用することができる。また、角型の電池に対しても適用することができる。
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
１５・・・安全機構
１５Ａ・・・ディスク板
１５Ｂ・・・ディスクホルダ
１５Ｃ・・・遮断ディスク
２５Ａ・・・正極リード
２５Ｂ・・・サブディスク
４１・・・第１突部
４２・・・第２突部
ＣＬ１・・・第１円周
ＣＬ２・・・第２円周

Claims (11)

  1. 電池内圧の上昇により変形を生じる安全弁と、
    円形状の底部と、前記底部の周縁から上方に植立する第１壁部と、前記第１壁部の先端から外側に向かって延在する第１鍔部とを有し、前記安全弁の変形に伴う当該安全弁とリード部との遮断時に当該リード部に対する抑えとなり、前記第１壁部を上面視したときの第１円周上に沿って略等間隔に形成される複数の第１突部を有する抑え部と、
    リング状の底部と、前記底部の外側周縁から上方に植立する第２壁部と、前記第２壁部の先端から外側に向かって延在する第２鍔部とを有し、前記安全弁と前記抑え部とを絶縁し、前記第２壁部を上面視したときの第２円周上に沿って略等間隔に形成される複数の第２突部を有する絶縁ホルダと
    を有し、
    前記安全弁と前記抑え部とが前記絶縁ホルダを介して嵌合され、
    前記第１円周および前記第２円周に対する直径上に配置される前記第１突部および前記第２突部の数が３以下である
    電池。
  2. 少なくとも１個の前記第１突部または少なくとも１個の前記第２突部を通る直径上において、当該直径上に配置される前記第１突部および前記第２突部の数が３以下である
    請求項１に記載の電池。
  3. 前記直径の一方側に前記第１突部および前記第２突部が位置し、前記直径の他方側に前記第１突部および前記第２突部が存在しない
    請求項２に記載の電池。
  4. 前記直径の一方側に前記第１突部および前記第２突部が位置し、前記直径の他方側に前記第１突部または前記第２突部が位置する
    請求項２に記載の電池。
  5. 前記第１突部の数および前記第２突部の数の少なくとも一方が奇数個である
    請求項１に記載の電池。
  6. 前記第１突部の数および前記第２突部の数がそれぞれ奇数個である
    請求項５に記載の電池。
  7. 前記リード部は、正極側から導出される正極リードを含む
    請求項１に記載の電池。
  8. 前記リード部は、サブディスクを含み、
    前記安全弁と前記正極リードとが前記サブディスクを介して接続される
    請求項７に記載の電池。
  9. 円筒形状のリチウムイオン二次電池である
    請求項１に記載の電池。
  10. 請求項１に記載の電池を有する蓄電装置。
  11. 請求項１に記載の電池を有する電動車両。
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