TW201349636A - 密閉型電池 - Google Patents

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curved
battery
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Yoshihisa Fujihara
Mayumi Yamamoto
Hiroshi MAESONO
Hiroshi Abe
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Hitachi Maxell
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Abstract

[課題]在電池殼體之側面形成有裂開溝的密閉型電池，可以獲得即使上述電池殼體之尺寸及板厚不同時，亦可對應於該電池殼體之內壓可以更確實裂開裂開溝之構成。[解決手段]在密閉型電池之電池殼體之側面，形成用來構成和稜線呈交叉的裂開線之裂開溝。上述裂開線，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，係僅由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接而成的曲線構成，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者。上述第1彎曲部及上述第2彎曲部，係互相藉由一端。上述第1彎曲部及上述第2彎曲部之至少另外，係和上述稜線呈交叉。上述裂開溝，係具有：殘肉部分之厚度對於上述電池殼體之板厚之比成為75%以下的溝深。

Description

密閉型電池
本發明係關於在被封入有電極體及電解液的電池殼體之側面，形成有在該電池殼體內之壓力大於臨限值時呈裂開裂開溝之密閉型電池。
習知技術有在電池殼體之側面形成有當該電池殼體內之壓力大於臨限值時呈裂開裂開溝之密閉型電池。於此種密閉型電池，例如專利文獻1所示，係於電池殼體之側面上，而且，在和該電池殼體內壓之上昇而膨脹時被形成的凸部稜線(稜線)呈交叉的位置形成裂開溝。如此則，在電池殼體內之壓力大於臨限值時藉由該電池殼體之變形使裂開溝呈裂開，因此電池殼體內之氣體等可以釋放至外部。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]專利第4166028號公報
但是，如上述專利文獻1揭示之構成，在電池殼體之側面設置裂開溝之構成時，在電池之掉落等時電池殼體承受的衝撃有可能導致裂開溝裂開。如此則，電池殼體內之電解液有可能漏出。
針對此可將裂開溝所構成的裂開線之形狀設為在電池之掉落等時不容易裂開形狀。但是，裂開線設為此一形狀時，在電池殼體內之壓力成為臨限值以上時該裂開溝有可能變為難以裂開。
另外，由電池殼體內欲將氣體有效排出時，裂開溝裂開時儘可能使開口部分成為變大的形狀之裂開線乃較好者。但是，欲增大開口而增大裂開部分之面積時，裂開部分有可能接觸電池殼體內之電極體而產生短路，對於覆蓋電池殼體的外裝薄膜帶來損傷。
針對此，可以將裂開溝所形成的裂開線之構成考慮為由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接的曲線所形成之構成，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者。藉由設為此裂開線之形狀，可使裂開溝對應於電池殼體內之壓力安全而且容易裂開之同時，可以增大裂開部分之開口部。而且，構成上述形狀之裂開線的裂開溝，受到電池之掉落等衝撃時不容易裂開。
但是，電池之種類不同，電池殼體之尺寸及 板厚亦不同，因此上述裂開線之形狀下，裂開溝亦有可能無法對應於電池殼體內之壓力而裂開。
因此，本發明之目的為，在電池殼體之側面上形成有裂開溝的密閉型電池中，該裂開溝係僅由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接的曲線構成，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者，可以獲得在上述電池殼體之尺寸及板厚不同之情況下，亦可對應於該電池殼體之內壓而更確實裂開裂開溝之構成。
本發明之一實施形態之密閉型電池，係具備：內部被封入電極體及電解液的中空柱狀之電池殼體，係於上述電池殼體之側面形成有裂開溝，該裂開溝係在上述電池殼體受到內壓之上昇而膨脹時構成和形成於該電池殼體之側面的稜線呈交叉的裂開線者，上述裂開線，係僅由曲線構成之同時，係由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接而構成，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者，上述第1彎曲部及上述第2彎曲部係互相藉由一端連接，上述第1彎曲部及上述第2彎曲部之至少一方係和上述稜線呈交叉，上述裂開溝，係具有殘肉 部分之厚度對於上述電池殼體之板厚之比成為75%以下的溝深(第1構成)。
藉由以上之構成，形成於電池殼體之側面的裂開溝，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，係構成僅由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接而成的曲線構成的裂開線，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者。構成此形狀之裂開線的裂開溝，可以對應於電池殼體內之壓力安全而且容易裂開之同時，可以增大裂開部分之開口部。而且，受到電池之掉落等衝撃時不容易裂開。
上述裂開溝，係具有殘肉部分之厚度對於上述電池殼體之板厚之比(以下稱為殘厚率)成為75%以下的溝深，電池殼體之板厚不同時，裂開溝亦可對應於電池殼體內之壓力而裂開。亦即，如圖8所示，和殘厚率較75%大的區域比較，殘厚率為75%以下時，相對於殘厚率之變化，裂開溝之動作壓(裂開溝呈裂開壓力之臨限值)之變化量較小。因此，殘厚率為75%以下之區域，即使因為加工時之誤差等而使殘厚率有些許變化，裂開溝亦可於動作壓之設計值附近裂開。如上述說明，藉由殘厚率來界定裂開溝之溝深，即使電池殼體之板厚不同時，藉由設計殘厚率成為75%以下的溝深之裂開溝，該裂開溝可以對應於電池殼體內之壓力更確實裂開。
於上述第1構成，上述裂開溝較好是具有殘 肉部分之厚度對於上述電池殼體之板厚之比成為70%以下的溝深(第2構成)。
殘厚率為70%以下時，係如圖8所示，和殘厚率為70%~75%之區域比較，相對於殘厚率之變化，裂開溝之動作壓之變化量較小。因此，和殘厚率為70%~75%之區域比較，在殘厚率為70%以下之區域，即使殘厚率有些許變化時裂開溝亦可於動作壓之設計值附近更確實裂開。
上述第1或第2構成，上述裂開線較好是將上述第1彎曲部與上述第2彎曲部各1個個予以組合而成(第3構成)。如此則，藉由構成銳利形狀(例如S字狀)之裂開線的裂開溝，在電池殼體變形時更容易使裂開溝裂開之同時，藉由該裂開溝之裂開更容易形成大於開口。
於上述第1~第3構成之任一構成，上述第1彎曲部，係朝向位於上述稜線之基端側的上述電池殼體之端部，以突狀呈彎曲，上述裂開溝係以使上述第1彎曲部位於上述稜線上的方式，被形成於上述電池殼體之側面乃較好者(第4構成)。
如此則，第1彎曲部之突部係在稜線上位於更靠近電池殼體端部的位置，因此位於稜線上的第1彎曲部會因為電池殼體之變形而更容易裂開。亦即，伴隨電池殼體之變形，稜線係由該電池殼體之端部之周邊產生，因此藉由將第1彎曲部設為朝向該端部側呈突狀彎曲的形 狀，則該第1彎曲部可於電池殼體之變形初期裂開。因此，電池殼體之變形可使裂開溝更確實裂開。
於上述第1~第4構成之任一構成中，較好是上述裂開溝，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，係由位於上述稜線之基端側的上述電池殼體之端部，以位於該電池殼體中之縱方向長度及橫方向長度之各別1/2之範圍內的方式，被形成於上述電池殼體之側面(第5構成)。
如此則，裂開溝可以設在形成於電池殼體側面上的稜線之基端側。如此則，裂開溝可以藉由電池殼體內之壓力變化伴隨的該電池殼體之側面之變形，而更確實裂開。
於上述第1~第4構成之任一構成，較好是上述裂開溝，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，係由位於上述稜線之基端側的上述電池殼體之端部，以位於該電池殼體中之縱方向長度及橫方向長度之各別1/3之範圍內的方式，被形成於上述電池殼體之側面(第6構成)。
如此則，裂開溝可以設在更靠近形成於電池殼體側面上的稜線之基端側的位置。如此則，裂開溝可以藉由電池殼體內之壓力變化伴隨的該電池殼體之側面之變形，而更確實裂開。
依據本發明之一實施形態的密閉型電池，形 成於電池殼體之側面的裂開溝的構成中，該裂開溝係僅由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接而成的曲線構成，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者，係將該裂開溝的溝深，設為以殘厚率計算成為75%以下的溝深。如此則，即使電池殼體之板厚不同時，亦可以對應於該電池殼體內之壓力使裂開溝更確實裂開。
1‧‧‧密閉型電池
2‧‧‧電池殼體
10‧‧‧外裝罐
13‧‧‧平面部(側面)
41‧‧‧裂開溝
42‧‧‧第1彎曲部
43‧‧‧第2彎曲部
L‧‧‧稜線
[圖1]圖1係表示本發明之實施形態之密閉型電池之概略構成的斜視圖。
[圖2]圖2係表示圖1中之II-II線斷面圖。
[圖3]圖3係表示實施形態之密閉型電池之概略構成的側面圖。
[圖4]圖4係表示密閉型電池之放出(vent)動作狀態的斜視圖。
[圖5]圖5係表示圖4中之V-V線斷面圖。
[圖6]圖6係表示S字狀之裂開溝之計算模型之一部分圖。
[圖7]圖7係表示圖6中之VII-VII線斷面圖。
[圖8]圖8係表示藉由計算及實驗分別求出裂開溝之殘厚與動作壓之關係結果的表示圖。
[圖9]圖9係表示在不同大小的電池殼體之側面設置裂開溝時，殘厚率與裂開溝之動作壓之關係圖。
[圖10]圖10係表示設於電池殼體平面部的裂開溝之位置圖。
以下參照圖面詳細說明本發明之實施形態。圖中之同一或相當的部分係附加同一符號並省略重複說明。
(全體構成)
圖1係表示本發明之實施形態之密閉型電池1之概略構成的斜視圖。該密閉形電池1，係具備：有底筒狀之外裝罐10，覆蓋該外裝罐10之開口的蓋板20，收納於該外裝罐10內的電極體30。藉由在外裝罐10安裝蓋板20，而構成內部具有空間的中空柱狀之電池殼體2。又，於該電池殼體2內，除電極體30以外亦被封入非水電解液(以下簡單稱為電解液)。
電極體30，係將分別形成為薄片狀的正極31及負極32，例如以在兩者之間及該負極32之下側分別存在有隔離件33而予以重疊的狀態，如圖2所示藉由捲繞成為渦卷狀而被形成的捲繞電極體。電極體30，係將正極31、負極32及隔離件33予以重疊的狀態下進行捲繞後，擠壓而形成為扁平狀。
於圖2係僅圖示電極體30之外周側之數層分。但是，該圖2係省略電極體30之內周側部分之圖示，當然，電極體30之內周側亦存在著正極31、負極32及隔離件33。另外，圖2亦省略配置於蓋板20之電池內方的絕緣體等之記載。
正極31，係將含有正極活物質的正極活物質層分別設於鋁等之金屬箔製之正極集電體之兩面者。詳言之為，正極31，係將可吸收/放出鋰離子的含鋰氧化物之正極活物質，包含導電助劑及黏合劑等的正極合劑，塗布於由鋁箔等構成的正極集電體上，進行乾燥而形成。正極活物質之含鋰氧化物，較好是使用例如LiCoO2等之鋰鈷氧化物或LiMn2O4等之鋰鎂氧化物，LiNiO2等之鋰鎳氧化物等之鋰複合氧化物。又，正極活物質，可以僅使用1種類之物質，或使用2種類以上之物質亦可。另外，正極活物質不限定於上述之物質。
負極32，係將含有負極活物質的負極活物質層，分別設於銅等之金屬箔製之負極集電體之兩面者。詳言之為，負極32，係將可吸收/放出鋰離子的負極活物質，含有導電助劑及黏合劑等的負極合劑，塗布於銅箔等負極集電體上進行乾燥而形成。負極活物質，較好是使用例如可吸收/放出鋰離子的碳材料(石墨類，熱分解碳類，焦炭類，玻璃狀碳類等)。負極活物質不限定於上述之物質。
另外，於電極體30之正極31連接有正極引 線34，於負極32連接有負極引線35。如此而使正極引線34及負極引線35被引出至電極體30之外部。該正極引線34之前端側係係連接於蓋板20。另外，負極引線35之前端側，如後述說明，係藉由引線板27連接於負極端子22。
外裝罐10為鋁合金製之有底筒狀構件，連同蓋板20而構成電池殼體2。外裝罐10，係如圖1所示，係長方形之短邊側被形成為圓弧狀的具有底面11的有底筒狀之構件。詳言之為，外裝罐10係具備：底面11，及具有圓滑曲面的扁平筒狀之側壁12。該側壁12，係具備：呈對向的一對平面部13(側面)，及連接該平面部13彼此的一對半圓筒部14。外裝罐10，係以和底面11之短邊方向對應之厚度方向之尺寸，比起和底面11之長邊方向對應之寬度方向為小(例如厚度為寬度之1/10左右)的方式，被形成為扁平形狀。另外，該外裝罐10，如後述說明，係和連接於正極引線34的蓋板20呈接合，因此亦兼作為密閉型電池1之正極端子。
如圖2所示，於外裝罐10之內側之底部配置配置著由聚乙烯薄片構成的絕緣體15，用於防止藉由該外裝罐10造成電極體30之正極31與負極32間之短路。上述之電極體30，係以一方之端部位於該絕緣體15上而被配置。
蓋板20，係以覆蓋外裝罐10之開口部的方式，藉由溶接被接合於該外裝罐10之開口部。該蓋板 20，係和外裝罐10同樣，由鋁合金製之構件構成，係以可以嵌合於該外裝罐10之開口部之內側的方式，而將長方形之短邊側形成為圓弧狀。另外，蓋板20係於其長邊方向之中央部分形成貫穿孔。於該貫穿孔內被***聚丙烯製之絕緣墊片21及不鏽鋼鋼製之負極端子22。具體言之為，被***有概略柱狀之負極端子22的概略圓筒狀之絕緣墊片21係被嵌合於該貫穿孔之周緣部。負極端子22，係具有平面部分別被一體形成於圓柱狀之軸部兩端的構成。負極端子22，係以平面部露出外部，以該軸部位於絕緣墊片21內的方式，相對於該絕緣墊片21被配置。於該負極端子22連接著不鏽鋼鋼製之引線板27。如此則，負極端子22透過引線板27及負極引線35而被電連接於電極體30之負極32。又，於引線板27與蓋板20間之間配置著絕緣體26。
於蓋板20係和負極端子22並列形成電解液之注入口24。注入口24，於平面上係被形成為略圓形狀。另外，注入口24，係於蓋板20之厚度方向使口徑呈2階段變化而具有小徑部及大徑部。該注入口24，係藉由對應於該注入口24之口徑之變化而形成為段狀的密封栓25予以密封。該密封栓25之大徑部側之外周部與注入口24之周緣部係藉由雷射溶接進行接合，以使密封栓25與注入口24之周緣部之間不存在間隙。
(放出)
如圖1及圖3所示，於外裝罐10之側面隙形成用於構成放出部23的裂開溝41。詳言之為，於外裝罐10之側壁12之中朝密閉型電池1之寬度方向延伸的平面部13，係形成有用於構成略S字狀之裂開線的裂開溝41。當電池殼體2內之壓力大於臨限值時，該裂開溝41係呈裂開而予以構成。
裂開溝41，由外裝罐10之側面看時，係具有朝側面外方(一方向)彎曲成為突狀的第1彎曲部42，及朝該側面外方的相反方向之側面內方彎曲成為突狀的第2彎曲部43。於該實施形態，第1彎曲部42之突方向(凸部分之突出方向，以下相同。)與第2彎曲部43之突方向係差180度。該裂開溝41，係藉由第2彎曲部43之一端側連接於第1彎曲部42之一端側，而構成上述之略S字狀之裂開線。亦即，藉由裂開溝41所形成的裂開線，係僅由曲線構成，於途中具有拐點(inflection point)。
如上述說明，藉由裂開溝41之形成為具有第1彎曲部42及第2彎曲部43的略S字狀，則詳如後述說明，和裂開線形成為直線或圓弧狀時比較，容易對應於電池殼體2之內壓而裂開。
另外，藉由裂開溝41之形成為略S字狀，則和將相同長度之裂開溝形成為直線或圓弧狀時比較，可將裂開溝41形成於窄範圍內。特別是，裂開溝為直線時，由直線之延長線方向施加衝撃時，裂開溝有可能一氣裂 開，但是上述之構成時，可以抑制來自特定方向之衝撃之產生裂開，因此，裂開溝41不會因為落下等衝撃施加於電池殼體2而裂開。
另外，於本實施形態，裂開溝41比起平面部13之其他部分被形成為薄肉。例如裂開溝41，可於外裝罐10藉由衝壓成形時，和該外裝罐10同時藉由衝壓。如此則，藉由衝壓加工可進行裂開溝41之周邊部分之加工硬化，可提升該裂開溝41之周邊部分之強度。因此，密閉型電池1受到落下等之衝撃時，可以抑制該衝撃造成的裂開溝41之裂開。
裂開溝41之斷面係形成為例如逆梯形狀。亦即，裂開溝41之斷面，係越朝向溝底面成為溝寬度越小的逆梯形狀。又，裂開溝41之斷面，可為梯形以外之四角形狀，或三角形狀、楕圓形狀等其他斷面形狀。
裂開溝41，如後述說明，較好是具有溝部分之殘肉部分之厚度對平面部13之板厚之比(以下稱為殘厚率)成為75%以下之溝深。另外，更好是裂開溝41之溝深為具有殘厚率成為70%以下之溝深。裂開溝41之溝深，藉由設為具有以上之殘厚率的溝深，則即使平面部31之板厚不同時，亦可對應於電池殼體2內之壓力使裂開溝41更確實裂開。
裂開溝41，如圖3所示，係設於伴隨密閉型電池1之內部短路等導致內部壓力之上昇而使電池殼體2膨脹時被形成於外裝罐10的稜線L(圖3之虛線)上。 具體言之為，本實施形態時，裂開溝41係以使第1彎曲部42和稜線L呈交叉的方式，被設於外裝罐10之平面部13。而且，裂開溝41，係以第1彎曲部42朝向位於稜線L之基端側的電池殼體2之角部(端部)而彎曲成為突狀的方式被設於平面部13。
於此，稜線L，係在電池殼體2膨脹時，被該電池殼體2之外周部分(本實施形態之形狀之電池殼體2時為4角部分)拉伸而使外裝罐10之平面部13之一部***而形成。因此，稜線L，如圖3所示，由電池殼體2之側面看時，係由該電池殼體2之4角朝內方延伸而被形成。又，於圖3，稜線L係形成為由電池殼體2之4角朝內方延伸之直線狀，但如上述說明電池殼體2膨脹而在外裝罐10之平面部13被形成的***部分係進行稜線，因此稜線L之形狀可為曲線，或稜線L彼此之連接。
於外裝罐10，稜線L係在電池殼體2膨脹時作用於外裝罐10之應力變大的部分，因此如上述說明，以和稜線L呈交叉的方式設置裂開溝41，則伴隨外裝罐10之變形，裂開溝41容易呈裂開。具體言之為，電池殼體2膨脹時，外裝罐10之平面部13係沿著稜線L被拉伸，於該平面部13會在強度弱的裂開溝41呈裂開。
特別是，如上述說明，裂開溝41，係以第1彎曲部42朝向位於稜線L之基端側的電池殼體2之角部而彎曲成為突狀的方式被設於平面部13，因此該第1彎曲部42之突部之位置可以設於更靠近電池殼體2之角部 的位置。稜線L可以伴隨電池殼體2之變形而由該電池殼體2之角部之周邊產生，可使位於稜線L上的第1彎曲部42於電池殼體2之變形初期裂開。
如上述說明，在和裂開溝41之稜線L呈交叉的部***開，裂開係沿著該裂開溝41進行。如此則裂開溝41全體呈裂開。藉由該裂開溝41之裂開，如圖4所示，形成略半圓狀之舌部44、45。
詳言之為，當電池殼體2內之壓力大於臨限值，該電池殼體2之變形導致裂開溝41裂開時，如圖4所示，藉由該裂開溝41之第1彎曲部42及第2彎曲部43分別形成舌部44、45。亦即，彼等舌部44、45係形成為和裂開溝41之第1彎曲部42及第2彎曲部43對應之形狀(本實施形態時為略半圓狀)。
此時，如圖5所示，外裝罐10之平面部13，基於裂開溝41之裂開而使舌部44、45對於其他部分呈浮置狀態，而形成間隙46。亦即，裂開溝41之裂開而於外裝罐10之平面部13產生缺口，於受到該外裝罐10之角部拉伸的稜線L上之部分，靠近該角部的部分會被朝外方拉伸而使舌部44、45相對於側壁12之其他部分被推升(圖中之白色箭頭)。由彼等舌部44、45與平面部13之其他部分間所形成的間隙46，使滯留於電池殼體2內的氣體等被排出至外部。亦即，包含裂開溝41的平面部13之一部分係成為放出部23之機能。
藉由上述之構成，則和裂開線為直線狀時比 較，舌部44、45被推升的部分可以增大裂開部分之開口面積，電池殼體2內之氣體等可以有效排出至外部。
而且，裂開溝41之裂開而形成的舌部44、45，係朝電池殼體2之厚度方向外方突出，可以防止該舌部44、45接觸電池殼體2內之電極體30而產生短路。
另外，於上述之構成，和將裂開溝41設為以相同長度之裂開溝描繪成為半圓狀之裂開線時比較，裂開所形成的舌部之大小會變小，可以防止舌部44、45和覆蓋電池殼體2之側壁12的外裝薄膜(圖示省略)間之干涉。如此則，可以防止舌部44、45和外裝薄膜間之干涉而妨礙到裂開溝41之裂開。
裂開溝41，如圖3所示，由平面部13之法線方向觀察時，係由位於稜線L之基端側的電池殼體2之角部(端部)起，設於該平面部13之縱方向長度及橫方向長度之各別1/2之範圍內。如此則，裂開溝41可以設於平面部13中之稜線L之基端側，伴隨該平面部13之變形可使裂開溝41更確實裂開。
又，更好是裂開溝41，由平面部13之法線方向觀察時，係由位於稜線L之基端側的電池殼體2之角部(端部)起，設於該平面部13之縱方向長度及橫方向長度之各別1/3之範圍內。如此則，裂開溝41可以更靠***面部13中之稜線L之基端側，伴隨該平面部13之變形可使該裂開溝41更確實裂開。
(裂開溝之殘厚率之差異之影響)
以下使用計算結果等，針對裂開溝41之殘厚(溝部分之殘肉部分之厚度，圖7參照)對於平面部13之板厚(圖7參照)之比(以下稱為殘厚率)，和裂開溝41裂開時之壓力(動作壓)間之關係進行說明。
圖6係表示使用以下之計算的計算模型之一部分模式圖。圖6係以描繪略S字狀之裂開線而形成有裂開溝41的電池殼體2之計算模型。如圖6所示，於以下之計算，裂開溝41，係由電池殼體2之平面部13中之半圓筒部14側及底面11側起以位於一定距離(圖中為X，Y)的方式被設置。又，於以下之計算，係設為X=5mm，Y=6mm，裂開溝41之第1彎曲部42及第2彎曲部43之個別之曲率係設為R=5mm、6mm。另外，裂開溝41之斷面，係設為底面之寬度為0.03mm而且溝側面彼此之構成角度為20度之逆梯形狀(圖7參照)。
於以下之計算，係使用構造解析軟體之LS-DYNA(登錄商標)。另外，計算中針對裂開溝是否裂開(放出是否動作)之判定，係使用延展性斷裂之判定所使用的以下之式。
其中，a、b係由材料試驗結果求出的材料參 數，σ m為平均應力，σ為等效應力(equivalent stress)，ε為等效變形，dε為等效變形之增分。
於上記式，I之值大於1時，設為裂開溝開始裂斷，以此時之電池殼體之內壓作為動作壓。另外，此次之計算，a設為0.3，b設為0.14。
首先，為了針對此次使用的上述之計算方法之妥當性進行確認，於板厚0.25mm之平面部13形成裂開溝41時，針對藉由上述之計算方法求出的動作壓之結果(計算結果)，與在和計算模型相同位置設置相同形狀之裂開溝而該裂開溝實際裂開時之動作壓之結果(實測結果)進行比較。該比較結果表示於圖8。圖8係表示變化裂開溝之殘厚時之裂開溝之動作壓之實測結果(圖中之白圓形之標記)及計算結果(圖中之實線)。電池殼體之尺寸係設為寬度44mm，高度61mm及殼體厚度4.6mm。另外，實際裂開溝裂開時，於電池殼體內在裂開溝裂開之前進行空氣注入，將裂開時之電池殼體之內壓設為動作壓。
如圖8所示，藉由計算可以模擬出實測結果與計算結果之動作壓大致一致之同時，於實測結果在裂開溝之殘厚為0.16mm與0.2mm之間動作壓有急速上昇之傾向。因此，藉由此次之計算方法可以模擬實際之狀態。以下，藉由計算求出設為不同尺寸之電池殼體的裂開溝裂開時之動作壓，依據計算結果進行殘厚率(=殘厚/板厚×100(%))評估。
圖9係表示大小不同的5種類之電池殼體2 之計算例。該圖9係表示殘厚率與動作壓間之關係。又，於圖9，計算例1之電池殼體2之尺寸設為，寬度51mm，高度56mm及殼體厚度4.6mm，平面部13之板厚0.25mm。計算例2之電池殼體2之尺寸設為，寬度50mm，高度59mm及殼體厚度5.3mm，平面部13之板厚0.27mm，計算例3之電池殼體2之尺寸設為，寬度44mm，高度61mm及殼體厚度4.6mm，平面部13之板厚0.25mm。計算例4之電池殼體2之尺寸設為，寬度43mm，高度50mm及殼體厚度4.8mm，平面部13之板厚0.25mm。計算例5之電池殼體2之尺寸設為，寬度44mm，高度61mm及殼體厚度4.8mm，平面部13之板厚0.28mm。
如圖9所示，於裂開溝41，對應於電池殼體2之尺寸不同的5個計算例之計算結果，將殘厚對於電池殼體2之平面部13之板厚之比(殘厚率)予以整理，結果顯示即使電池殼體之尺寸及平面部13之板厚有差異，在動作壓亦顯現同樣之傾向。亦即，動作壓隨著殘厚率變大而變大。在殘厚率為75%以下時(參照圖中附加斜線之箭頭)，及殘厚率大於75%的場合，動作壓對於殘厚率之變化量(圖9之各線之斜度)大為不同。亦即，殘厚率為75%以下時，即使殘厚率變化動作壓亦無大變化，但在殘厚率大於75%時，動作壓之變化對於殘厚率之變化變大。當動作壓之變化對於殘厚率之變化變大時，加工時誤差等引起的殘厚率少許的變化，亦會導致動作壓大幅變化，有 可能裂開溝41不會裂開時。
因此，設於電池殼體2之平面部13的裂開溝41，具有殘厚率些微變化時動作壓亦無大幅變化的殘厚率75%以下之溝深乃較好者。
另外，如圖9所示，和殘厚率為70%~75%之間比較，當殘厚率成為70%以下時(參照圖中之白色箭頭)，動作壓之變化量相對於殘厚率之變化變為更小。因此，設於電池殼體2之平面部13的裂開溝41，以具有殘厚率成為70%以下之溝深者為更好。
如圖10所示，平面部13由法線方向觀察時，裂開溝41係由位於稜線L之基端側的電池殼體2之角部(端部)起，位於平面部13之縱方向長度T及橫方向長度W之個別1/2之範圍(圖10之細虛線之區域內)內時，上述說明的殘厚率之範圍(75%以下)乃更好者。藉由在此範圍內設置裂開溝41，該裂開溝41可以對應於平面部13之變形更確實裂開。
另外，平面部13由法線方向觀察時，裂開溝41係由位於稜線L之基端側的電池殼體2之角部(端部)起，位於平面部13之縱方向長度T及橫方向長度W之個別1/3之範圍(圖10之粗虛線之區域內)內時，上述說明的殘厚率之範圍(75%以下)乃更好者。藉由在此範圍內設置裂開溝41，該裂開溝41可以對應於平面部13之變形更進一步確實裂開。
(實施形態之效果)
如上述說明，依據本實施形態，係於密閉型電池1中之電池殼體2之平面部13設置裂開溝41，該裂開溝41係具有由側面看時朝一方向彎曲成為突狀的第1彎曲部42，及朝該一方向之相反方向彎曲成為突狀的第2彎曲部43。該裂開溝41係具有殘肉厚度對於平面部13之板厚之比(殘厚率)為75%以下的溝深。如此則，裂開溝41之溝深對於設計值存在些微變化時，亦可於動作壓之設計值附近使裂開溝41裂開。因此，裂開溝41可以更確實動作。
而且，藉由使用上述殘厚率參數，即使電池殼體2之尺寸及平面部13之板厚不同時，殘厚率與動作壓間之關係可以表示如圖9所示分布曲線。因此，藉由使用殘厚率參數，即使電池殼體2之尺寸及平面部13之板厚不同時，亦可實現能更確實裂開的裂開溝41之溝深設計。
另外，將裂開溝41設為殘厚率70%以下的溝深，則溝深稍微偏離設計值時，亦可確實使裂開溝41裂開。
(其他實施形態)
以上說明本發明之實施形態，但上述實施形態僅為實施本發明之例示。因此，本發明不限定於上述實施形態，在不脫離其趣旨範圍內可以適當變更實施上述實施形態。
上述實施形態，裂開溝41係以第1彎曲部42位於稜線L上進行設計。但是，裂開溝41亦可以第2彎曲部43位於稜線L上進行設計。
另外，不限定於上述之實施形態之構成，只要裂開溝41之一部分位於稜線L上，將該裂開溝41設於外裝罐10之平面部13之任一位置均可，該裂開溝41構成的的裂開線之方向亦不限定於上述之實施形態之方向。
於上述實施形態，裂開溝41係具有2個彎曲部42、43。但是，裂開溝可具有3個以上之彎曲部。此時係使在相反方向彎曲成為突狀的彎曲部形成交互連接的裂開線而設計裂開溝。
於上述實施形態，裂開溝41係藉由衝壓加工形成。但是，裂開溝41亦可藉由雷射加工或切削加工等形成。
於上述實施形態，裂開溝41係由連續溝構成。但是，裂開溝可以分斷為複數，藉由獨立的複數溝部來構成裂開溝41亦可。
於上述實施形態，由外裝罐10之側面看時，裂開溝41係具有朝側面外方彎曲成為突狀的第1彎曲部42，及朝該側面外方之相反方向的側面內方彎曲成為突狀的第2彎曲部43。但是，設於電池殼體2之平面部13的裂開溝，可為第1彎曲部之突方向與第2彎曲部之突方向具有略90度以上之角度的形狀。亦即，裂開溝只要是第1彎曲部之突方向與第2彎曲部之突方向具有90度以上 之角度即可，可為任何形狀。
於上述實施形態，密閉型電池1之電池殼體2，係長方形之短邊側被形成為具有圓弧狀底面的柱狀。但是，電池殼體之形狀可為六面體等其他形狀。
於上述實施形態，密閉型電池1係構成為鋰離子電池。但是，密閉型電池1可為鋰離子電池以外之電池。
[產業上之利用]
本發明可使用於裂開溝被形成於電池殼體之側面的密閉型電池。

Claims (6)

  1. 一種密閉型電池，係具備：內部被封入電極體及電解液的中空柱狀之電池殼體，係於上述電池殼體之側面形成有裂開溝，該裂開溝係構成在上述電池殼體受到內壓之上昇而膨脹時和形成於該電池殼體之側面的稜線呈交叉的裂開線者，上述裂開線，係僅由曲線構成之同時，係由第1彎曲部及第2彎曲部交互連接而構成，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，該第1彎曲部係朝一方向以突狀呈彎曲者，該第2彎曲部，係在相對於該第1彎曲部之突方向成為90度以上角度的方向以突狀呈彎曲者，上述第1彎曲部及上述第2彎曲部，係互相藉由一端連接，上述第1彎曲部及上述第2彎曲部之至少一方，係和上述稜線呈交叉，上述裂開溝，係具有殘肉部分之厚度對於上述電池殼體之板厚之比成為75%以下的溝深。
  2. 如申請專利範圍第1項之密閉型電池，其中上述裂開溝，係具有殘肉部分之厚度對於上述電池殼體之板厚之比成為70%以下的溝深。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之密閉型電池，其中上述裂開線，係將上述第1彎曲部與上述第2彎曲部之各1個個予以組合而成。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之密閉型電池， 其中上述第1彎曲部，係朝向位於上述稜線之基端側的上述電池殼體之端部，以突狀呈彎曲，上述裂開溝，係以使上述第1彎曲部位於上述稜線上的方式，被形成於上述電池殼體之側面。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之密閉型電池，其中上述裂開溝，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，係由位於上述稜線之基端側的上述電池殼體之端部，以位於該電池殼體中之縱方向長度及橫方向長度之各別1/2之範圍內的方式，被形成於上述電池殼體之側面。
  6. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之密閉型電池，其中上述裂開溝，由法線方向觀察上述電池殼體之側面時，係由位於上述稜線之基端側的上述電池殼體之端部，以位於該電池殼體中之縱方向長度及橫方向長度之各別1/3之範圍內的方式，被形成於上述電池殼體之側面。
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