JP6802980B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
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Description
そこで、非水電解液二次電池では、電池ケースの内部で発生したガスを電池ケースの外部に排出するためのガス排出弁が蓋体に設けられている。また、非水電解液二次電池では、電池が過充電状態になったときに当該電池の電流通路を遮断する圧力作動型の電流遮断機構(CID:Current Interrupt Device)が備えられている。また、非水電解液に所定の電池電圧を超えた際に分解してガス(例えばCO2ガス)を発生し得るガス発生剤を含むリチウムイオン二次電池がある。ガス発生剤は、電池が過充電状態になったときに分解されて所定の種のガスを発生する。そして、そのガス圧により、電池ケース内の内圧が上昇し、その圧力上昇を検知した電流遮断機構が作動するように構成されている。
開口部を有する電池ケース本体と、該開口部を塞ぐ蓋体と、該蓋体の外面側に設けられた外部接続用の接続端子とを備える電池ケースと、
前記電池ケースの内部に収容される電極体と、
一端が前記電池ケースの内部において前記電極体と電気的に接続されており、他端が前記蓋体に設けられた貫通孔を介して前記接続端子と電気的に接続される集電端子と、
前記電池ケースの内部において前記蓋体と前記集電端子との間に挟持され、該蓋体と集電端子との間を封止する合成樹脂製のガスケットと、
を備える非水電解液二次電池を提供する。
そして、ここで開示される非水電解液二次電池では、前記集電端子の一部の領域であって前記電池ケースの内部で前記ガスケットと密接する領域において、該ガスケットの表面と電池ケース内部空間とを連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする。
このことに対し、ここで開示される非水電解液二次電池では、上記集電端子の一領域であって電池ケースの内部においてガスケットに密接する領域に上記貫通孔が形成されていることを特徴とする。かかる領域に貫通孔を形成することにより、電池ケースの封止状態を維持しつつ、電池ケースの内部において、該貫通孔を介してガスケットのケース内部空間に露出する面積(即ち、電池ケース内で発生したガスが直接接触し得るケース内側の露出表面積)の増大が実現し、その増大分だけガスケットに対する二酸化炭素ガス等のガスの透過量を増加させることができる。
したがって、ここで開示される非水電解液二次電池によれば、電池ケースの内圧上昇による電流遮断機構およびガス排出弁の誤作動を防止することができる。
したがって、ガスケットにおける電池ケースの内部に露出する面積を増加させても、非水電解液の電池ケース外部への漏れを阻むことができる。
さらに、電池外部からガスケットを透過して電池内部に浸入する水分量を考えた場合、ガスケットのうち電池外部に露出している部分への溶解が律速過程になっている。
したがって、上記貫通孔の存在によってガスケットにおける電池ケースの内部に露出する表面積を増大させても、電池外部から電池内部に浸入する水分量の増加を抑制することができる。
即ち、ここで開示される非水電解液二次電池によれば、電池ケース外部から内部への水分の浸入および電池ケース内部から外部への非水電解液の漏れをともに抑制することができる。
以下、扁平角型のリチウムイオン二次電池を例にして、本発明について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池10は、電池ケース20に、所定の電池構成材料を具備する捲回電極体30が適当な非水電解液とともに収容された構成を有する。本実施形態では、リチウムイオン二次電池10は角型電池であるが、電池の形状は角型に限定されず、円柱形状等であってもよい。
セパレータシート36としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂からなる多孔質シート、不織布等を用いることができる。
以下、本実施形態に係る端子構造を主として正極側で詳細に説明し、ほぼ同形状の端子構造を備える負極側については、説明を簡略化ないしは省略することとする。
第二リード部424は、詳しくは後述するガスケット500と密接する領域に相当し、ガスケッ500の表面と電池ケース内部空間とを連通する貫通孔が設けられているが、このことは後述する。
かかるかしめにより、正極集電端子40を蓋体22に固定するとともに、蓋体22と正極集電端子40の第二リード部424との間でガスケット500が圧縮されることにより、端子引出孔242の周囲が封止(シール)されている。
また、ガスケット500により、電池ケース20(蓋体22の内面)と正極集電端子40(第二リード部424)とが相互に直接接触することが阻まれており、これにより、蓋体22(電池ケース20)および正極集電端子40が絶縁されている。
延長部640には、インシュレータ60の長手方向(蓋体22の長手方向と一致する。)を長辺とする長方形状の開口形状を有し、端子ボルト670の頭部672を受け入れ可能なボルト受け穴642が形成されている。頭部672は、端子ボルト670の軸に垂直な断面における形状がボルト受け穴642の開口形状よりも一回り小さな長方形状となるように形成されている。端子ボルト670は、頭部672がボルト受け穴642に挿入されることで回転が制限され(共回りが阻止され)、かつ軸部674が正極外部端子460のボルト挿通孔464Aを通して突出するように配置(装着)されている。
このように、正極内部端子420の一領域である第二リード部424に貫通孔425を形成することにより、ガスケット500の電池ケース内部空間に露出する面積が増大するため、電池ケース20の内部で発生した二酸化炭素ガス等のガスがガスケット500と接触する面積を増加させることができる。
なお、貫通孔425の数や形状は特に限定されない。図4に示す本実施形態に係る貫通孔425は、突出部426の周囲に形成された複数の円形状の孔であるが、この形状に限定されない。例えば、突出部426の周囲に、長溝状に形成された、一つ若しくは複数の長溝状貫通孔(貫通溝とも表現し得る)であってもよい。
具体的には、図1および図2に示すような扁平角型のリチウムイオン二次電池を作製した。ここでは、図4に示すものと同様に、貫通孔が正負極内部端子の第二リード部にそれぞれ設けられた正負極集電端子を使用して構築した電池を実施例とし、かかる貫通孔が正負極内部端子の第二リード部に全く形成されていない正負極集電端子を使用して構築した電池を比較例とした。なお、図示されたものと同様、貫通孔(本実施例では直径0.8mmの貫通孔)は全部で12箇所形成した。
また、実施例および比較例の扁平角型リチウムイオン二次電池を60℃、98%RHの環境下で1ヶ月保存し、電池外部から電池内部に浸入する水分の透過量[μg]を測定した。この測定も同じ環境下で2回行った。結果を図5のグラフに示す。
即ち、本試験例により、ガスケットの電池内部における露出面積を増大させることにより、電池内部に発生した二酸化炭素ガス等のガスが電池外部へ透過する透過量を増加させることができ、かつ、電池外部から電池内部に浸入する水分の透過量の増加を抑制できることが示された。
また、電池外部からガスケットを透過して電池内部に浸入する水分量を考えた場合、ガスケットのうち電池外部に露出している面への溶解が律速過程になっていると考えられる。このため、ガスケットの電池内部への露出面積を増加させても電池外部から電池内部に浸入する水分量の増加を抑制することができる。
さらに、ガスケットの電池内部における露出面積が増大すると、ガスケットに対する非水電解液の溶解量も増加し得るが、非水電解液を構成する成分(非水系溶媒)の分子は大きいため、ガスケットを形成する合成樹脂の高分子鎖間隙を通過し難い。即ち、非水電解液がガスケットを透過する速度を考えた場合、非水電解液のガスケット内における拡散速度が拡散律速になっていると考えられる。このため、ガスケットの電池内部における露出面積を増大させても非水電解液の電池ケース外部への漏れを抑止することができる。
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、ハイブリッド車や、電気自動車等の車両の駆動用電源等に好適である。車両駆動用電源は、複数の二次電池を組み合わせた組電池としてもよい。
20 電池ケース
21 電池ケース本体
22 蓋体
30 捲回電極体
32 正極シート
34 負極シート
36 セパレータシート
40 正極集電端子
60 インシュレータ
80 負極集電端子
242 端子引出孔
420 正極内部端子
422 第一リード部
424 第二リード部
425 貫通孔
426 突出部
460 正極外部端子
670 端子ボルト(接続端子)
500 ガスケット
820 負極内部端子
860 負極外部端子
Claims (2)
- 開口部を有する電池ケース本体と、該開口部を塞ぐ蓋体と、該蓋体の外面側に設けられた外部接続用の接続端子とを備える電池ケースと、
前記電池ケースの内部に収容される電極体と、
一端が前記電池ケースの内部において前記電極体と電気的に接続されており、他端が前記蓋体に設けられた貫通孔を介して前記接続端子と電気的に接続される集電端子と、
前記電池ケースの内部において前記蓋体と前記集電端子との間に挟持され、該蓋体と集電端子との間を封止する合成樹脂製のガスケットと、
を備える非水電解液二次電池であって、
前記集電端子の一部の領域であって前記電池ケースの内部で前記ガスケットと密接する領域において、該ガスケットの表面と電池ケース内部空間とを連通する複数の貫通孔が設けられており、
ここで、前記ガスケットは平板状であり、該ガスケットの幅広な平面と前記電池ケースの内部空間との間に、前記集電端子に設けられた前記複数の貫通孔が、その孔内に前記ガスケットの一部が収容されていない状態で介在していることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 前記複数の貫通孔は、円形状または長溝状である、請求項1に記載の非水電解液二次電池。
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