JP7077940B2 - 円筒形電池 - Google Patents
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Description
封口体が、弁体、中空部を有する絶縁板、及び第1貫通孔を有する金属板を含み、絶縁板が弁体及び金属板の間に配置され、弁体及び金属板の少なくとも一方が中空部の内部方向へ突出する突起部を有し、その突起部で弁体と金属板が互いに接合され、絶縁板が中空部の周囲に形成された第2貫通孔を有することを特徴としている。
(封口体の作製)
弁体12と、内部端子板としての金属板13をアルミニウム板のプレス加工により作製した。金属板13の中央部に円形状の薄肉部13aを形成した。金属板13の第1貫通孔13bの総面積は30mm2とした。絶縁板14はポリプロピレン樹脂の射出成型により作製した。絶縁板14の中空部14aの直径は2.8mmとした。図5に示すように、第1貫通孔13bの全てが第2貫通孔14bに重なるように絶縁板14を金属板13上に配置した。さらに、絶縁板14上に弁体12を配置し、弁体12に設けられた突起部12aで弁体12と金属板13をレーザー溶接で接合して封口体11を作製した。
正極活物質としてLiNi0.91Co0.06Al0.03O2で表されるリチウムニッケル複合酸化物を用いた。100質量部の正極活物質と、1質量部の導電剤としてのアセチレンブラック(AB)と、1質量部の結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を混合し、その混合物をN-メチル-2-ピロリドン中で混練して正極合剤スラリーを調製した。その正極合剤スラリーを厚みが13μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成した。その正極合剤層を充填密度が3.6g/cm3になるようにローラーで圧縮し、圧縮後の極板を所定の寸法に切断して正極板15を作製した。正極板15の一部に正極合剤層が形成されていない正極芯体露出部を設け、正極芯体露出部にアルミニウム製の正極リード15aを接続した。
負極活物質として93質量部の黒鉛と7質量部の酸化ケイ素(SiO)の混合物を用いた。100質量部の負極活物質と、1質量部の増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)と、1質量部の結着剤としてのスチレン-ブタジエンゴム(SBR)を混合し、その混合物を水中で混練して負極合剤スラリーを調製した。その負極合剤スラリーを厚みが6μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成した。その負極合剤層を充填密度が1.65g/cm3となるようにローラーで圧縮し、圧縮後の極板を所定の寸法に切断して負極板16を作製した。負極板16の一部に負極合剤層が形成されていない負極芯体露出部を設け、負極芯体露出部に銅製の負極リード16aを接続した。
エチレンカーボネート(EC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、メチルエチルカーボネート(MEC)と、を20:75:5の体積比で混合して非水溶媒を調製した。その非水溶媒に電解質塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1.4mol/Lの濃度になるように溶解して非水電解液を調製した。
正極板15と負極板16をセパレータ17を介して巻回することにより電極体18を作製した。セパレータ17には、ポリアミドにアルミナ(Al2O3)が分散した耐熱層を片面に形成したポリエチレン製の微多孔膜を用いた。耐熱層は正極板に対向するように配置した。
電極体18の上下にそれぞれ上部絶縁板19及び下部絶縁板20を配置し、電極体18を有底筒状の外装缶22に挿入した。正極リード15aを封口体11に接続し、負極リード16aを外装缶22の底部に接続した。そして、非水電解液を外装缶へ注入し、封口体11を外装缶22の開口部にガスケット21を介してかしめ固定して外径が18mm、高さが65mmの実施例1に係る非水電解液二次電池10を作製した。
絶縁板の第2貫通孔の総面積や絶縁板の配置位置を変更することによって、S2/S1を表1に示す値に設定したこと以外は実施例1と同様にして実施例2~4に係る非水電解液二次電池を作製した。
絶縁板に第2貫通孔を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして比較例に係る非水電解液二次電池を作製した。
実施例1~4及び比較例の各10個の電池の加熱試験を行い、試験後の電池の外観を観察して外装缶の破断などの損傷の有無を確認した。加熱試験は次の手順で行った。まず、25℃の環境下で、0.3It(=1050mA)の定電流電で電池電圧が4.2Vになるまで電池を充電し、その後4.2Vの定電圧で電流値が0.02It(=70mA)になるまで充電した。充電後の電池の側面に熱電対を取り付けて、700℃に加熱した管状炉に電池を投入した。電池が熱暴走するまで管状炉内に電池を保存した。保存中は熱電対で電池温度を測定し、電池温度の変化によって熱暴走の有無を判断した。実施例1~4及び比較例の加熱試験の結果を表1に示す。
11 封口体
12 弁体
12a 突起部
13 金属板
13a 薄肉部
13b 第1貫通孔
14 絶縁板
14a 中空部
14b 第2貫通孔
18 電極体
22 外装缶
Claims (4)
- 電極体と、電解液と、前記電極体と前記電解液を収容する有底筒状の外装缶と、前記外装缶を封止する封口体と、を備え、
前記封口体が、弁体、中空部を有する絶縁板、及び第1貫通孔を有する金属板を含み、
前記絶縁板が前記弁体及び前記金属板の間に配置され、
前記弁体及び前記金属板の少なくとも一方が前記中空部の内部方向へ突出する突起部を有し、
前記突起部で前記弁体及び前記金属板が互いに接合され、
前記絶縁板が、前記中空部の周囲に形成された第2貫通孔を有し、
前記金属板の垂線方向からみて、前記第2貫通孔の少なくとも一部が前記第1貫通孔に重なる重なり部を有し、
前記金属板の垂線方向からみて、前記弁体が前記重なり部に重なる薄肉部を有する、
円筒形電池。 - 前記第1貫通孔の総面積に対する前記重なり部の総面積の比は0.5以上1以下である請求項1に記載の円筒形電池。
- 前記弁体が電池外部に露出している請求項1または2に記載の円筒形電池。
- 前記封口体が前記弁体上に配置された端子キャップを有する請求項1または2に記載の円筒形電池。
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