WO2023063009A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2023063009A1
WO2023063009A1 PCT/JP2022/034382 JP2022034382W WO2023063009A1 WO 2023063009 A1 WO2023063009 A1 WO 2023063009A1 JP 2022034382 W JP2022034382 W JP 2022034382W WO 2023063009 A1 WO2023063009 A1 WO 2023063009A1
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battery
insulating
positive electrode
negative electrode
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国雄 袖山
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株式会社村田製作所
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This technology relates to a secondary battery equipped with a safety valve mechanism.
  • a secondary battery includes an electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode.
  • the secondary battery has a safety valve mechanism that can release the gas to the outside as necessary in order to suppress the occurrence of problems caused by the gas. It has (for example, see patent document 1).
  • a secondary battery includes a battery element including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, a storage member that stores the battery element, and a safety valve mechanism attached to a height direction end of the storage member.
  • the safety valve mechanism has a conductive valve member, an insulation holding member, and a conductive member.
  • the valve member includes a cleavable valve portion and an annular projection extending along a horizontal plane orthogonal to the height direction so as to surround the valve portion.
  • the insulation holding member is divided in the circumferential direction in which the annular projection extends, and is located inside the annular projection in the radial direction of the housing member, and each includes a contact portion that contacts the annular projection.
  • the conductive member includes a convex portion electrically connected to the valve portion, overlaps the valve member in the height direction, and is held by the insulating holding member.
  • the valve member and the conductive member are firmly held by the insulating holding member while allowing release of internally generated gas while having a simple configuration. Therefore, it is possible to improve the vibration resistance performance of the secondary battery while ensuring the safety performance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration example of a secondary battery according to an embodiment of the present technology
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged configuration example of the upper portion of the secondary battery shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged configuration example of the safety valve mechanism of the secondary battery shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view of the safety valve mechanism shown in FIG. 3
  • FIG. 4 is an exploded sectional view of the safety valve mechanism shown in FIG. 3
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the safety valve mechanism shown in FIG. 3
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the safety cover shown in FIG. 3
  • 4 is a schematic plan view of the disc holder shown in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of the stripper disk shown in FIG. 3; 2 is a cross-sectional view showing an enlarged part of the configuration of the battery element shown in FIG. 1; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the operation of the secondary battery; 4 is a schematic plan view showing one step in the method of manufacturing the safety valve mechanism shown in FIG. 3.
  • FIG. 10B is a schematic plan view showing a step following FIG. 10A. It is a cross-sectional schematic diagram showing one process corresponding to FIG. 10B.
  • FIG. 10B is a schematic plan view showing a step following FIG. 10C.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an application example (battery pack) of a secondary battery;
  • Secondary Battery 1-1 Overall configuration 1-2. Detailed Configuration of Safety Valve Mechanism 1-3. Detailed Configuration of Battery Element 1-4. Operation 1-5. Manufacturing method 1-6. Action and effect 2 . Modification 3. Applications of secondary batteries
  • the charging and discharging principle of the secondary battery described here is not particularly limited, the case where the battery capacity is obtained by utilizing the absorption and release of the electrode reactant will be described below.
  • a secondary battery has an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode.
  • the charge capacity of the negative electrode is greater than the discharge capacity of the positive electrode, that is, the electrochemical capacity per unit area of the negative electrode is greater than the electrochemical capacity per unit area of the positive electrode. This is to prevent electrode reactants from depositing on the surface of the negative electrode during charging.
  • the type of electrode reactant is not particularly limited, but specifically light metals such as alkali metals and alkaline earth metals.
  • Alkali metals include lithium, sodium and potassium
  • alkaline earth metals include beryllium, magnesium and calcium.
  • lithium ion secondary battery A secondary battery whose battery capacity is obtained by utilizing the absorption and release of lithium is a so-called lithium ion secondary battery.
  • lithium ion secondary battery lithium is intercalated and deintercalated in an ionic state.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery.
  • This secondary battery is, as shown in FIG. 1, a secondary battery in which a battery element 20 is housed inside a cylindrical battery can 11, and is a so-called cylindrical secondary battery.
  • Symbol CP represents the central axis of this secondary battery.
  • the direction in which the battery element 20 is accommodated inside the battery can 11, that is, the height direction of the cylindrical battery can 11 is defined as the Z direction
  • the radial direction of the cylindrical battery can 11 is defined as the R direction. do.
  • a pair of insulating plates 12 and 13 and a battery element 20 are housed inside a cylindrical battery can 11 .
  • a safety valve mechanism 30 is attached to the battery can 11 .
  • the battery can 11 is sealed by, for example, a battery lid 14 .
  • the secondary battery may further include a thermal resistance (PTC) element, a reinforcing member, and the like inside the battery can 11 .
  • PTC thermal resistance
  • the battery can 11 and the battery lid 14 are specific examples corresponding to the "storage member" of the present disclosure.
  • the battery can 11 is a container having a hollow structure that extends in the Z direction, is closed at one end in the Z direction, and is open at the other end in the Z direction. One end of the battery can 11 in the Z direction is an open end 11N.
  • Battery can 11 contains, for example, one or more of metal materials such as iron, aluminum, and alloys thereof.
  • the surface of the battery can 11 may be plated with, for example, one or more of metal materials such as nickel.
  • a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged so as to sandwich the battery element 20 in the Z direction and extend along a plane perpendicular to the Z direction.
  • a battery lid 14 and a safety valve mechanism 30 are crimped to the open end 11N of the battery can 11 via a gasket 15 .
  • the battery can 11 is formed with a bent portion 11P defining an open end portion 11N.
  • the open end 11N of the battery can 11 is sealed by the battery lid 14 when the battery element 20 and the like are housed inside the battery can 11 .
  • the battery can 11 has a crimping structure 11R formed near the open end 11N.
  • the crimping structure 11R is a structure in which the bent portion 11P defining the open end portion 11N, the battery lid 14 and the safety valve mechanism 30 are crimped to each other with the gasket 15 interposed therebetween.
  • the bent portion 11P is a so-called crimp portion, and the caulking structure 11R is also called a so-called crimp structure.
  • the battery lid 14 is a lid member that closes the open end 11N of the battery can 11 .
  • the battery lid 14 may be made of the same material as that of the battery can 11 .
  • the battery lid 14 may contain a forming material different from the forming material of the battery can 11 .
  • the battery cover 14 preferably contains stainless steel. Since the physical strength of the crimping structure 11R is ensured in accordance with the physical strength of the battery lid 14, even if the internal pressure of the battery can 11 rises, the battery lid 14 falls off and the electrolyte leaks. is suppressed.
  • Specific examples of stainless steel are SUS304 and SUS430.
  • the central portion of the battery lid 14 is bent so as to protrude in the direction (+Z direction) away from the battery element 20 .
  • the portion (peripheral portion) of the battery lid 14 other than the central portion is adjacent to a safety cover 31 (described later) of the safety valve mechanism 30 .
  • Gasket 15 is a sealing member that seals a gap between bent portion 11 ⁇ /b>P and battery lid 14 . Gasket 15 is interposed between bent portion 11 ⁇ /b>P of battery can 11 and battery lid 14 .
  • Gasket 15 includes any one or more of insulating materials, examples of which are polymeric materials such as polybutylene terephthalate (PBT) and polypropylene (PP). .
  • the gasket 15 preferably contains polypropylene. This is because the gap between the bent portion 11P and the battery lid 14 is sufficiently sealed while the battery can 11 and the battery lid 14 are electrically separated from each other.
  • the safety valve mechanism 30 is provided inside the battery cover 14 in the Z direction.
  • the safety valve mechanism 30 is a mechanism that, when the internal pressure of the battery can 11 rises, releases the internal pressure by releasing the sealed state of the battery can 11 as necessary.
  • the cause of the increase in the internal pressure of the battery can 11 is the gas generated due to the decomposition reaction of the electrolytic solution during charging and discharging.
  • a detailed configuration of the safety valve mechanism 30 will be described later (see FIGS. 2 to 7C described later).
  • the safety valve mechanism 30 is a specific example corresponding to the "safety valve mechanism" of the present disclosure.
  • the battery element 20 is housed inside the battery can 11 and contains an electrolytic solution, which is a liquid electrolyte, together with a positive electrode 21 and a negative electrode 22 .
  • the battery element 20 is a so-called wound electrode assembly. That is, in the battery element 20, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated with the separator 23 interposed therebetween, and the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the separator 23 are wound.
  • the electrolytic solution is impregnated into each of the positive electrode 21 , the negative electrode 22 and the separator 23 .
  • a space created when the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the separator 23 are wound, that is, a central space 20C is formed.
  • a center pin 24 is inserted into the center space 20C.
  • the center pin 24 may be omitted.
  • a positive electrode lead 25 is connected to the positive electrode 21 .
  • a negative electrode lead 26 is connected to the negative electrode 22 .
  • the positive electrode lead 25 contains one or more of conductive materials such as metal materials.
  • a specific example of the metal material forming the positive electrode lead 25 is aluminum.
  • the positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 via a safety valve mechanism 30 .
  • the negative electrode lead 26 contains one or more of conductive materials such as metal materials.
  • a specific example of the metal material forming the negative electrode lead 26 is nickel.
  • the negative electrode lead 26 is electrically connected to the battery can 11 .
  • the detailed configuration of the battery element 20 that is, the detailed configuration of each of the positive electrode 21, the negative electrode 22, the separator 23, and the electrolytic solution will be described later (see FIG. 8).
  • FIG. 2 shows a part of the cross-sectional configuration of the secondary battery shown in FIG. 1, and more specifically shows the safety valve mechanism 30 and its vicinity.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an enlarged configuration example of the safety valve mechanism 30. As shown in FIG.
  • the safety valve mechanism 30 includes a safety cover 31, a disk holder 32, and a stripper disk 33, as shown in FIG.
  • the safety cover 31 and the stripper disc 33 are fixed via the disc holder 32 .
  • the safety cover 31 and the stripper disc 33 are electrically insulated from each other by the disc holder 32 at portions other than the connection portion in the mutual central region.
  • the stripper disk 33 is positioned on the battery element 20 side when viewed from the safety cover 31 . That is, the safety cover 31 is provided between the stripper disk 33 and the battery cover 14. As shown in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the safety valve mechanism 30.
  • FIG. 5 is an exploded sectional view of the safety valve mechanism 30.
  • FIG. FIG. 6 is a schematic plan view showing a planar configuration example of the safety valve mechanism 30 along a horizontal plane perpendicular to the Z direction.
  • 7A is a schematic plan view of the safety cover 31 shown in FIG. 3.
  • FIG. 7B is a schematic plan view of the disk holder 32 shown in FIG. 3.
  • FIG. 7C is a schematic plan view of the stripper disk 33 shown in FIG.
  • the safety cover 31 is an adjacent member adjacent to the lower surface 14BS of the battery lid 14, as shown in FIG.
  • the safety cover 31 can be partially split as the internal pressure of the battery can 11 increases.
  • the safety cover 31 is provided in its central region with a valve portion 31V that can be opened in accordance with an increase in the internal pressure of the battery can 11.
  • the valve portion 31V may be partially cleaved, or the entire valve portion 31V may be ruptured.
  • the safety cover 31 further includes an annular protrusion 31T extending to surround the valve portion 31V.
  • the annular protrusion 31T has a contact surface 31TS on the inner side in the R direction, which is the radial direction.
  • the contact surface 31TS contacts the contact surface 32TS of the disc holder 32, as will be described later.
  • the inside of the annular protrusion 31T is hollow. This is because the annular projection 31T is formed by bending a portion of the disk holder 32 so that its cross section is substantially U-shaped. That is, the upper surface of the safety cover 31 is formed with an annular groove 31U (FIG. 5). Since the inside of the annular protrusion 31T is hollow, the annular protrusion 31T is easily plastically deformed when the annular protrusion 31T is crimped so as to urge the plurality of insulating pieces 32P in the R direction.
  • the safety cover 31 further includes a flange portion 31F.
  • the flange portion 31F is an annular portion positioned outside in the R direction when viewed from the annular projection portion 31T and extending along a horizontal plane perpendicular to the Z direction.
  • the flange portion 31F overlaps the lower surface 14BS of the battery lid 14 in the Z direction.
  • the safety cover 31 contains one or more of conductive materials such as metal materials, and specific examples of the metal materials are aluminum and aluminum alloys.
  • planar shape of the safety cover 31 is not particularly limited, it is specifically circular. This "planar shape” is a shape along a horizontal plane orthogonal to the Z direction, and the definition of the planar shape explained here is the same hereinafter.
  • the safety cover 31 is a specific example corresponding to the "valve member” of the present disclosure
  • the valve portion 31V is a specific example corresponding to the "valve portion” of the present disclosure.
  • the disc holder 32 is a member that aligns the stripper disc 33 with the safety cover 31 and fixes and holds the stripper disc 33 to the safety cover 31 by being interposed between the safety cover 31 and the stripper disc 33 .
  • the disk holder 32 contains one or more of insulating materials such as polymeric materials, and specific examples of the polymeric materials include polypropylene (PP) and polybutylene terephthalate (PBT). is.
  • the planar shape of the disk holder 32 is not particularly limited, it is specifically circular.
  • a through hole 32 ⁇ /b>H is provided in the central portion of the disc holder 32 at a position corresponding to the protrusion 33 ⁇ /b>T of the stripper disc 33 .
  • the opening shape of the through-hole 32H is not particularly limited, it is specifically circular.
  • the protrusions 33T of the stripper disk 33 are inserted into the through holes 32H.
  • the disk holder 32 has a plurality of insulating pieces 32P that are divided along a horizontal plane orthogonal to the Z direction in the circumferential direction in which the annular protrusion 31T extends.
  • a plurality of insulating pieces 32P each include an opening 32K penetrating in the Z direction.
  • the opening 32K is a vent for releasing gas generated inside the battery can 11 to the outside.
  • the plurality of openings 32K are provided at positions corresponding to the plurality of openings 33K of the stripper disk 33, which will be described later, in the Z direction. That is, the plurality of openings 32K communicate with the corresponding plurality of openings 33K.
  • the number of the plurality of insulating pieces 32P is not particularly limited, but is preferably 3 or more and 6 or less. This is because when the number of the plurality of insulating pieces 32P constituting the disk holder 32 is three or more, the stripper disk 33 is held more stably and firmly than when the number of the insulating pieces 32P is two. Further, when the number of the plurality of insulating pieces 32P constituting the disk holder 32 is 6 or less, a sufficient opening area can be secured as compared with the case where the number of the insulating pieces 32P is 7 or more.
  • the opening area referred to here means the area of the safety cover 31 that can be cleaved, that is, the area occupied by the valve portion 31V, the area occupied by the plurality of openings 32K, and the area occupied by the plurality of openings 33K. It refers to the area of the overlapping regions in the direction.
  • the plurality of insulating pieces 32P may have substantially the same size and shape.
  • FIGS. 3-7B illustrate the case where the disk holder 32 has six insulating pieces 32P1-32P6.
  • the insulating pieces 32P1 to 32P6 are arranged around the central axis CP so as to form an annular shape as a whole.
  • the plurality of insulating pieces 32P are arranged so as to surround the projections 33T inserted into the through holes 32H along the horizontal plane.
  • the plurality of insulating pieces 32P each include a contact portion 32T.
  • the contact portion 32T is positioned inside the annular protrusion 31T in the R direction of the battery can 11, that is, on the central axis CP side when viewed from the annular protrusion 31T, and is in contact with the annular protrusion 31T.
  • the insulating piece 32P further includes a flange portion 32F.
  • the flange portion 32F is positioned outside in the R direction when viewed from the contact portion 32T, that is, on the opposite side of the central axis CP when viewed from the contact portion 32T, and extends along a horizontal plane orthogonal to the Z direction.
  • the flange portion 32 ⁇ /b>F faces the top portion of the annular protrusion 31 ⁇ /b>T of the safety cover 31 .
  • the contact portion 32T includes a contact surface 32TS that contacts the annular protrusion 31T.
  • the contact surface 32TS is inclined outward in the R direction with respect to the Z direction.
  • the contact surface 32TS has an overhang-shaped slope when viewed from the outside of the contact portion 32T in the R direction so as to be further away from the central axis CP as the distance from the flange portion 32F increases.
  • the angle between the contact surface 32TS and the flange portion 32F is, for example, about 10° to 40°.
  • the contact portion 32T of the insulating piece 32P includes a lateral groove 32U extending along the horizontal plane.
  • the lateral groove 32U extends outward in the R direction from an open end facing inward in the R direction.
  • a flange portion 33 (described later) of the stripper disk 33 is inserted into the lateral groove 32U and engaged with the flange portion 33 .
  • a locking surface 32US (FIG. 5) is provided inside the lateral groove 32U. The locking surface 32US is adapted to lock the outermost edge 33FT (described later) of the stripper disk 33. As shown in FIG.
  • the insulating pieces 32P each include boundary surfaces E1 and E2 extending in the R direction of the battery can 11. As shown in FIG. The plurality of insulating pieces 32P are arranged adjacent to each other so that the boundary surfaces E1 and E2 are opposed to each other. For example, the boundary surface E1 of the insulating piece 32P1 faces the boundary surface E2 of the insulating piece 32P2, and the boundary surface E2 of the insulating piece 32P1 faces the boundary surface E1 of the insulating piece 32P6. Therefore, the boundary surfaces E1 and E2 radially extend around the central axis CP.
  • the disk holder 32 is a specific example corresponding to the "insulating holding member" of the present disclosure, and the plurality of insulating pieces 32P are a specific example corresponding to the "insulating piece” of the present disclosure.
  • the stripper disk 33 is a member that releases gas generated inside the battery can 11 . Also, the stripper disk 33 is separated from the safety cover 31 when the internal pressure of the secondary battery increases. By separating the stripper disk 33 from the safety cover 31, the electrical connection between the stripper disk 33 and the safety cover 31 is released, and the current inside the secondary battery is interrupted.
  • the stripper disk 33 includes any one or more of conductive materials such as metallic materials, specific examples of which are aluminum and aluminum alloys.
  • the stripper disc 33 is a specific example corresponding to the "conductive member" of the present disclosure.
  • the planar shape of the stripper disk 33 is not particularly limited, it is specifically circular.
  • a central portion of the stripper disc 33 is provided with a protrusion 33T protruding toward the safety cover 31 so as to be bent.
  • the convex portion 33T is inserted through the through hole 32H of the disc holder 32 and electrically connected to the valve portion 31V of the safety cover 31 to form a connecting portion 30C.
  • the valve portion 31V is deformed so that the convex portion 33T is separated from the valve portion 31V.
  • the stripper disk 33 overlaps the safety cover 31 in the Z direction and is positioned inside the contact portions 32T of the insulating pieces 32P in the R direction. More specifically, the stripper disc 33 further includes a flange portion 33F, as shown in FIGS. 3-5.
  • the flange portion 33F includes the outermost edge 33FT (FIG. 5) of the stripper disk 33 and extends along a horizontal plane perpendicular to the Z direction.
  • the flange portion 33F is inserted into a lateral groove 32U provided in the contact portion 32T of each insulating piece 32P.
  • the flange portion 33F is held by the insulating piece 32P by being inserted into each lateral groove 32U.
  • the outermost edge 33FT of the flange portion 33F abuts against the inner wall surface of each lateral groove 32U, thereby applying a biasing force to the stripper disc 33 along the R direction toward the central axis CP.
  • the stripper disk 33 includes a plurality of openings 33K each penetrating in the Z direction.
  • the plurality of openings 33K are provided at positions corresponding to the plurality of openings 32K of the disc holder 32 in the Z direction. That is, as described above, the multiple openings 33K communicate with the corresponding multiple openings 32K.
  • the opening 33K is a vent for releasing gas generated inside the battery can 11 to the outside.
  • FIG. 8 is an enlarged view of part of the cross-sectional structure of the battery element 20 shown in FIG.
  • the battery element 20 includes a positive electrode 21, a negative electrode 22, a separator 23, and an electrolytic solution, as described above.
  • the positive electrode 21 includes a positive electrode current collector 21A and a positive electrode active material layer 21B, as shown in FIG.
  • the positive electrode current collector 21A has a pair of surfaces on which the positive electrode active material layer 21B is provided.
  • the positive electrode current collector 21A contains a conductive material such as a metal material, and a specific example of the metal material is aluminum.
  • the positive electrode active material layer 21B is provided on both sides of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode active material layer 21B contains one or more of positive electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium.
  • the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one side of the positive electrode current collector 21A on the side where the positive electrode 21 faces the negative electrode 22 .
  • the positive electrode active material layer 21B may further contain a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like.
  • a method for forming the positive electrode active material layer 21B is not particularly limited, but a specific example is a coating method.
  • the positive electrode active material contains a lithium compound.
  • This lithium compound is a compound containing lithium as a constituent element, and more specifically, a compound containing lithium and one or more transition metal elements as constituent elements. This is because a high energy density can be obtained.
  • the lithium compound may further contain other elements, that is, one or more of elements other than lithium and transition metal elements.
  • the type of lithium compound is not particularly limited, but specifically, a lithium composite oxide having a layered rock salt type crystal structure, a lithium composite oxide having a spinel type crystal structure, and a lithium phosphorus compound having an olivine type crystal structure. Acid compounds and the like.
  • Specific examples of lithium composite oxides having a layered rock salt crystal structure include LiNiO 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 and LiCoO 2 .
  • a specific example of the lithium composite oxide having a spinel crystal structure is LiMn 2 O 4 and the like.
  • Specific examples of lithium phosphate compounds having an olivine-type crystal structure include LiFePO4 and LiMnPO4 .
  • the positive electrode active material preferably contains a lithium phosphate compound having an olivine-type crystal structure.
  • the crystal structure of the lithium phosphate compound having an olivine-type crystal structure is thermally stable, so thermal runaway due to overcharging, internal short circuiting, etc., is less likely to occur in the secondary battery.
  • the crystal structure of the lithium phosphate compound having an olivine-type crystal structure is strong, the battery capacity is less likely to decrease even if the secondary battery is repeatedly charged and discharged.
  • the positive electrode binder contains one or more of synthetic rubber and polymer compounds.
  • the synthetic rubber is styrene-butadiene rubber and the like, and the polymer compound is polyvinylidene fluoride and the like.
  • the positive electrode conductive agent contains one or more of conductive materials such as carbon materials, and the carbon materials include graphite, carbon black, acetylene black, and ketjen black.
  • the conductive material may be a metal material, a polymer compound, or the like.
  • the negative electrode 22 includes a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B, as shown in FIG.
  • the negative electrode current collector 22A has a pair of surfaces on which the negative electrode active material layer 22B is provided.
  • the negative electrode current collector 22A contains a conductive material such as a metal material, and a specific example of the metal material is copper.
  • the negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 22A, and contains one or more of negative electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium.
  • the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one side of the negative electrode current collector 22A on the side where the negative electrode 22 faces the positive electrode 21 .
  • the negative electrode active material layer 22B may further contain a negative electrode binder, a negative electrode conductor, and the like. The details of the negative electrode binder and the negative electrode electrical conductor are the same as the details of the positive electrode binder and the positive electrode electrical conductor.
  • the method of forming the negative electrode active material layer 22B is not particularly limited, but specifically, any one of a coating method, a vapor phase method, a liquid phase method, a thermal spraying method, a firing method (sintering method), or the like, or Two or more types.
  • the negative electrode active material contains one or both of a carbon material and a metal material. This is because a high energy density can be obtained.
  • Carbon materials include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon and graphite (natural graphite and artificial graphite).
  • a metallic material is a material containing as constituent elements one or more of metallic elements and semi-metallic elements capable of forming an alloy with lithium. , one or both of silicon and tin, and the like. However, the metallic material may be a single substance, an alloy, a compound, a mixture of two or more thereof, or a material containing two or more phases thereof. Specific examples of metallic materials include TiSi2 and SiOx (0 ⁇ x ⁇ 2 or 0.2 ⁇ x ⁇ 1.4).
  • the separator 23 is an insulating porous film interposed between the positive electrode 21 and the negative electrode 22, as shown in FIG.
  • the separator 23 allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit between the positive electrode 21 and the negative electrode 22 .
  • Separator 23 contains a polymer compound such as polyethylene.
  • the electrolyte contains a solvent and an electrolyte salt.
  • the solvent contains one or more of non-aqueous solvents (organic solvents) such as a carbonate-based compound, a carboxylic acid ester-based compound, and a lactone-based compound, and includes the non-aqueous solvent.
  • the electrolytic solution is a so-called non-aqueous electrolytic solution.
  • the solvent may be an aqueous solvent.
  • the electrolyte salt contains one or more of light metal salts such as lithium salts.
  • the content of the electrolyte salt is not particularly limited, it is preferably 0.3 mol/kg to 3 mol/kg with respect to the solvent. This is because high ionic conductivity can be obtained.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the secondary battery of the present embodiment, specifically the behavior when the internal pressure rises, and shows a cross-sectional configuration corresponding to FIG.
  • FIG. 2 will be referred to along with FIG. 9 at any time.
  • the valve portion 31V of the safety cover 31 is not yet cleaved, as shown in FIG. Therefore, the opening 33K of the stripper disk 33 is closed by the safety cover 31. As shown in FIG.
  • the valve portion 31V of the safety cover 31 is partially cleaved as shown in FIG. As a result, an opening 31K is formed in the safety cover 31, and a gas release path using the openings 32K, 33K, and 31K is opened. Therefore, the gas generated inside the battery can 11 is released through the openings 32K, 33K, and 31K. Further, the valve portion 31V of the safety cover 31 is separated from the convex portion 33T of the stripper disk 33. Therefore, the conduction between the stripper disk 33 and the safety cover 31 is released, and the current inside the secondary battery is interrupted.
  • the bent portion 11P is deformed and the caulking structure 11R is destroyed.
  • the battery lid 14 is removed from the battery can 11, and the gas is released to the outside of the secondary battery.
  • FIG. 10A and 10B are schematic plan views for explaining the manufacturing process of the safety valve mechanism 30 of the secondary battery according to the present embodiment, and correspond to FIG. 10C to 10D are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing process of the safety valve mechanism 30 for the secondary battery according to the present embodiment, and correspond to FIG. Note that FIG. 10C corresponds to a cross section in the arrow direction along the XC-XC cutting line shown in FIG. 10B.
  • a positive electrode mixture is formed by mixing a positive electrode active material, and, if necessary, a positive electrode binder, a positive electrode conductive agent, and the like with each other. Subsequently, the positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a pasty positive electrode mixture slurry.
  • the type of solvent is not particularly limited, and may be an aqueous solvent or a non-aqueous solvent (organic solvent).
  • the cathode active material layer 21B is formed by applying the cathode mixture slurry to both surfaces of the cathode current collector 21A. Finally, the cathode active material layer 21B is compression-molded using a roll press or the like.
  • the cathode active material layer 21B may be heated, or the compression molding of the cathode active material layer 21B may be repeated multiple times. Thereby, the positive electrode active material layers 21B are formed on both surfaces of the positive electrode current collector 21A, and the positive electrode 21 is produced.
  • the negative electrode active material layer 22B is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 22A by the same procedure as that for the positive electrode 21 described above. Specifically, a negative electrode mixture is formed by mixing a negative electrode active material, a negative electrode binder, a negative electrode conductor, and the like with each other. After that, the negative electrode mixture is dispersed in a solvent to obtain a pasty negative electrode mixture slurry. Details regarding the solvent are given above. Subsequently, the anode active material layer 22B is formed by applying the anode mixture slurry to both surfaces of the anode current collector 22A. Finally, the negative electrode active material layer 22B is compression-molded using a roll press or the like. Details regarding compression molding are provided above. Thereby, the negative electrode active material layer 22B is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 22A, and the negative electrode 22 is manufactured.
  • the positive electrode lead 25 is connected to the positive electrode current collector 21A of the positive electrode 21 using a welding method or the like.
  • the anode lead 26 is connected to the anode current collector 22A of the anode 22 by welding or the like.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated with the separator 23 interposed between them to form a laminated body, and then the obtained laminated body is wound to form a wound body having a central space 20C.
  • This wound body has the same structure as the battery element 20 except that the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the separator 23 are not impregnated with the electrolytic solution.
  • the center pin 24 is inserted into the central space 20C of the wound body.
  • the wound body is housed inside the battery can 11 together with the insulating plates 12 and 13 while the insulating plates 12 and 13 are opposed to each other through the wound body.
  • the positive electrode lead 25 is connected to the safety valve mechanism 30 by welding or the like
  • the negative electrode lead 26 is connected to the battery can 11 by welding or the like.
  • the wound body is impregnated with the electrolytic solution.
  • the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator 23 are each impregnated with the electrolytic solution, and the battery element 20 is produced.
  • the battery lid 14 and the safety valve mechanism 30 are housed together with the gasket 15 inside the battery can 11 .
  • the safety valve mechanism 30 can be manufactured as follows. First, insulating pieces 32P1 to 32P6 are arranged along the outermost edge 33FT of the stripper disk 33, as shown in FIG. 10A. At that time, the flange portion 33F of the stripper disk 33 is inserted into the lateral groove 32U of each of the insulating pieces 32P1 to 32P6.
  • a safety cover 31 having an annular protrusion 31T is prepared, and a plurality of insulating pieces 32P1 to 32P6 and a stripper disk 33 are arranged inside the annular protrusion 31T.
  • the connecting portion 30C is formed by connecting the convex portion 33T of the stripper disk 33 to the central region of the valve portion 31V of the safety cover 31.
  • the annular protrusion 31T is not deformed, and the annular protrusion 31T is substantially perpendicular to the horizontal plane on which the flange 31F extends, that is, in the Z direction. is erected.
  • the annular protrusion 31T is caulked by applying stress to the annular protrusion 31T toward the central axis CP along the R direction.
  • the annular protrusion 31T is deformed so as to fall down toward the central axis CP, and the contact surface 31TS comes into close contact with the contact surfaces 32TS of the insulating pieces 32P1 to 32P6.
  • the contact surfaces 32TS of the insulating pieces 32P1 to 32P6 are urged by the contact surfaces 31TS of the annular protrusion 31T to slide in the R direction toward the central axis CP.
  • the stripper disk 33 is urged toward the central axis CP along the R direction from six directions different from each other, and is firmly held by the safety cover 31 via the insulating pieces 32P1 to 32P6.
  • the safety cover 31, the disk holder 32, and the stripper disk 33 are integrated to form the safety valve mechanism 30, as shown in FIG.
  • the open end 11N of the battery can 11 the open end 11N, the battery lid 14 and the safety valve mechanism 30 are crimped together via the gasket 15. Thereby, the bent portion 11P is formed, and the crimping structure 11R is formed. Thereby, the battery can 11 is closed by the battery lid 14, and the assembly of the secondary battery is completed.
  • the secondary battery after assembly is charged and discharged.
  • Various conditions such as environmental temperature, number of charge/discharge times (number of cycles), and charge/discharge conditions can be arbitrarily set.
  • a film is formed on the surface of the negative electrode 22 and the like, and the state of the secondary battery is electrochemically stabilized.
  • a cylindrical secondary battery in which the battery element 20 and the like are sealed inside the battery can 11 is completed.
  • safety valve mechanism 30 can be composed of at least safety cover 31 , disk holder 32 , and stripper disk 33 .
  • the disc holder 32 has a plurality of insulating pieces 32P that surround the valve portion 31V of the safety cover 31 and are divided in the circumferential direction.
  • the contact portion 32T of each insulating piece 32P contacts the inner side of the annular protrusion 31T of the safety cover 31.
  • the stripper disk 33 is positioned inside each contact portion 32T in the R direction. With such a configuration, the safety cover 31 and the stripper disc 33 are firmly held by the disc holder 32 . Therefore, the vibration resistance performance of the secondary battery is improved.
  • the safety valve mechanism 30 in addition to the safety cover, the disk holder, and the stripper disk, another component called a sub disk is added to configure the safety valve mechanism.
  • the safety valve mechanism 30 is realized without using another component such as a sub-disk. That is, the simplification and thinning of the configuration of the safety valve mechanism 30 are realized.
  • the safety valve mechanism 30 when the valve portion 31V is partially or entirely cleaved, the valve portion 31V and the convex portion 33T are separated from each other, so that the electric current can be cut off.
  • the gas generated inside the secondary battery can be quickly released to the outside. Therefore, the safety valve mechanism 30 can ensure high safety while having a simple configuration.
  • the disk holder 32 is composed of insulating pieces 32P that are divided into a plurality of pieces in the circumferential direction surrounding the central axis CP. For this reason, when the safety cover 31 and the stripper disk 33 are fixed to each other via the disk holder 32 by tightening the annular projection 31T in the R direction when assembling the safety valve mechanism 30, the individual insulating pieces 32P are arranged in the R direction. It is possible to move smoothly. By dividing the disk holder 32 into a plurality of insulating pieces 32P, it is possible to increase the amount of movement in the R direction. In addition, since the safety valve mechanism 30 can be assembled by compressing the annular protrusion 31T in the R direction toward the central axis CP, the conventional manufacturing method involving resin molding is not required, which makes manufacturing simpler. is possible.
  • the contact surface 32TS that contacts the annular protrusion 31T is inclined outward in the R direction with respect to the Z direction.
  • the flange portion 33F of the stripper disk 33 is inserted into the lateral groove 32U of each insulating piece 32P.
  • the lateral groove 32U extends outward in the R direction from an open end facing inward in the R direction, and has a locking surface 32US therein.
  • the movement of the stripper disc 33 in the Z direction can be restricted by inserting the flange portion 33F into the lateral groove 32U. Further, by locking the outermost edge 33FT of the flange portion 33F with the locking surface 32US, the movement of the stripper disc 33 in the R direction can be restricted. Therefore, the safety cover 31 can hold the stripper disc 33 through the disc holder 32 more firmly.
  • a plurality of openings 33K of the stripper disk 33 are provided at positions corresponding to the openings 32K of the plurality of insulating pieces 32P in the Z direction. Therefore, the opening area can be increased, and the gas generated inside the secondary battery can be released to the outside more quickly.
  • the positive electrode 21 contains a lithium phosphate compound having an olivine-type crystal structure, thermal runaway of the secondary battery is less likely to occur, and the battery capacity decreases even if the secondary battery is repeatedly charged and discharged. Therefore, it is possible to obtain higher operational reliability. If the positive electrode 21 contains a nickel-cobalt composite oxide with a layered rock salt crystal structure, a battery with an excellent balance between high output characteristics and energy density can be obtained.
  • the secondary battery is a lithium-ion secondary battery, a sufficient battery capacity can be stably obtained by utilizing lithium absorption and release, so higher operational reliability can be obtained.
  • the separator 23, which is a porous film is used.
  • a laminated separator including a polymer compound layer may be used instead of the separator 23, which is a porous film.
  • a laminated separator includes a porous membrane having a pair of surfaces and a polymer compound layer disposed on one or both sides of the porous membrane. Since the adhesiveness of the separator to each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is improved, misalignment of the battery element 20 (displacement of winding of the positive electrode 21, the negative electrode 22, and the separator) is suppressed. As a result, swelling of the secondary battery is suppressed even if a decomposition reaction or the like of the electrolytic solution occurs.
  • the polymer compound layer contains a polymer compound such as polyvinylidene fluoride. This is because polyvinylidene fluoride or the like has excellent physical strength and is electrochemically stable.
  • One or both of the porous film and the polymer compound layer may contain one or more of a plurality of insulating particles. This is because the plurality of insulating particles dissipate heat when the secondary battery generates heat, thereby improving the safety (heat resistance) of the secondary battery.
  • the insulating particles are inorganic particles, resin particles, and the like. Specific examples of inorganic particles are particles such as aluminum oxide, aluminum nitride, boehmite, silicon oxide, titanium oxide, magnesium oxide and zirconium oxide. Specific examples of resin particles are particles of acrylic resins, styrene resins, and the like.
  • the precursor solution is applied to one or both sides of the porous membrane.
  • a plurality of insulating particles may be added to the precursor solution.
  • the electrolytic solution which is a liquid electrolyte
  • the secondary battery of the present disclosure may use an electrolyte layer that is a gel electrolyte instead of the electrolyte.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated with the separator 23 and the electrolyte layer interposed therebetween, and the positive electrode 21, the negative electrode 22, the separator 23 and the electrolyte layer are wound.
  • This electrolyte layer is interposed between the positive electrode 21 and the separator 23 and interposed between the negative electrode 22 and the separator 23 .
  • the electrolyte layer contains a polymer compound together with the electrolyte solution, and the electrolyte solution is held by the polymer compound in the electrolyte layer. This is because leakage of the electrolytic solution is prevented.
  • the composition of the electrolytic solution is as described above.
  • Polymer compounds include polyvinylidene fluoride and the like.
  • a secondary battery used as a power source is a main power source or an auxiliary power source for electronic devices, electric vehicles, and the like.
  • a main power source is a power source that is preferentially used regardless of the presence or absence of other power sources.
  • An auxiliary power supply is a power supply that is used in place of the main power supply or that is switched from the main power supply.
  • Secondary battery applications are as follows. Electronic devices such as video cameras, digital still cameras, mobile phones, laptop computers, headphone stereos, portable radios and portable information terminals. Backup power and storage devices such as memory cards. Power tools such as power drills and power saws. It is a battery pack mounted on an electronic device. Medical electronic devices such as pacemakers and hearing aids. It is an electric vehicle such as an electric vehicle (including a hybrid vehicle). It is a power storage system such as a home or industrial battery system that stores power in preparation for emergencies. In these uses, one secondary battery may be used, or a plurality of secondary batteries may be used.
  • the battery pack may use a single cell or an assembled battery.
  • An electric vehicle is a vehicle that operates (runs) using a secondary battery as a drive power source, and may be a hybrid vehicle that also includes a drive source other than the secondary battery.
  • electric power stored in a secondary battery which is an electric power storage source, can be used to use electric appliances for home use.
  • FIG. 11 shows the block configuration of the battery pack.
  • the battery pack described here is a battery pack (a so-called soft pack) using one secondary battery, and is mounted in an electronic device such as a smart phone.
  • This battery pack includes a power supply 51 and a circuit board 52, as shown in FIG.
  • This circuit board 52 is connected to the power supply 51 and includes a positive terminal 53 , a negative terminal 54 and a temperature detection terminal 55 .
  • the power supply 51 includes one secondary battery.
  • the positive lead is connected to the positive terminal 53 and the negative lead is connected to the negative terminal 54 .
  • the power supply 51 can be connected to the outside through the positive terminal 53 and the negative terminal 54, and thus can be charged and discharged.
  • the circuit board 52 includes a control section 56 , a switch 57 , a thermal resistance element (PTC element) 58 and a temperature detection section 59 .
  • the PTC element 58 may be omitted.
  • the control unit 56 includes a central processing unit (CPU), memory, etc., and controls the operation of the entire battery pack. This control unit 56 detects and controls the use state of the power source 51 as necessary.
  • CPU central processing unit
  • memory etc.
  • the control unit 56 cuts off the switch 57 so that the charging current does not flow through the current path of the power supply 51.
  • the overcharge detection voltage is 4.2V ⁇ 0.05V and the overdischarge detection voltage is 2.4V ⁇ 0.1V.
  • the switch 57 includes a charge control switch, a discharge control switch, a charge diode, a discharge diode, and the like, and switches connection/disconnection between the power supply 51 and an external device according to instructions from the control unit 56 .
  • the switch 57 includes a field effect transistor (MOSFET) using a metal oxide semiconductor, etc., and the charge/discharge current is detected based on the ON resistance of the switch 57 .
  • MOSFET field effect transistor
  • the temperature detection unit 59 includes a temperature detection element such as a thermistor, measures the temperature of the power supply 51 using the temperature detection terminal 55 , and outputs the temperature measurement result to the control unit 56 .
  • the measurement result of the temperature measured by the temperature detection unit 59 is used when the control unit 56 performs charging/discharging control at the time of abnormal heat generation and when the control unit 56 performs correction processing when calculating the remaining capacity.
  • the positive electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the positive electrode current collector 21A (a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m) using a coating device, and then the positive electrode mixture slurry is dried to obtain a positive electrode active material.
  • a material layer 21B is formed.
  • the positive electrode active material layer 21B was compression-molded using a roll press.
  • the positive electrode lead 25 made of aluminum was welded to the positive electrode 21 (positive electrode current collector 21A), and the negative electrode lead 26 made of nickel was welded to the negative electrode 22 (negative electrode current collector 22A).
  • the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the separator 23 are wound to form a central space.
  • a roll with 20C was made.
  • the center pin 24 was inserted into the center space 20C of the wound body.
  • a safety valve mechanism 30 including an aluminum safety cover 31, a polybutylene terephthalate (PBT) disk holder 32, and an aluminum stripper disk 33 was prepared.
  • the number of divisions of the disk holder 32 that is, the number of insulating pieces 32P is set to 2-7.
  • the wound body was housed together with a pair of insulating plates 12 and 13 inside a nickel-plated iron battery can 11 .
  • the positive electrode lead 25 was welded to the stripper disk 33 of the safety valve mechanism 30 and the negative electrode lead 26 was welded to the battery can 11 .
  • the electrolytic solution was injected into the inside of the battery can 11 using the depressurization method, and the wound body was impregnated with the electrolytic solution.
  • the open end 11N of the battery can 11, the battery lid 14 and the safety valve mechanism 30 were crimped together via a polypropylene gasket 15 to form a crimping structure 11R.
  • the open end 11N of the battery can 11 was closed by the battery lid 14, and the battery elements and the like were housed inside the battery can 11, so that a cylindrical lithium ion secondary battery was assembled.
  • constant-current charging was performed at a current of 0.1C until the voltage reached 4.2V
  • constant-voltage charging was performed at the voltage of 4.2V until the current reached 0.05C.
  • constant current discharge was performed at a current of 0.1C until the voltage reached 3.0V.
  • 0.1C is a current value that can completely discharge a battery capacity (theoretical capacity) of 4000mAh in 10 hours
  • 0.05C is a current value that can completely discharge a battery capacity of 4000mAh in 20 hours.
  • the projectile test specified by UL1642 is performed on fully discharged secondary batteries. However, in this example, a projectile test was conducted on the secondary battery in a fully charged state, which is a more severe condition. Also, in the projectile test specified by UL1642, the central portion in the longitudinal direction of the secondary battery is heated. However, in this embodiment, the position of the battery can 11 shifted from the central position in the Z direction, which is the longitudinal direction, by 15 mm toward the bottom is heated. Except for the above two test conditions being different, the conditions of the projectile test in this embodiment conformed to the Projectile test specified in UL1642.
  • the fully charged state refers to a state in which the battery is charged for 5 hours at a constant voltage of 4.20 V and a constant current of 4.0 A in an atmosphere of 23° C. and 2° C. (battery capacity is 4000 mAh).
  • the cell evaluation number was 100 cells.
  • the judgment criteria if the whole or part of the secondary battery does not pass through the test net, it will pass, and if the whole or part of the secondary battery will pass through the test net, it will fail. Passed.
  • the pass rate of the vibration test and the pass rate of the projectile test in Examples 1-1 to 1-4 are the pass rate of the vibration test and the pass rate of the projectile test in Comparative Example 1-1. High values were obtained in both cases. In particular, in Examples 1-1 and 1-2, even better results were obtained in terms of both the passing rate of the vibration test and the passing rate of the projectile test. Therefore, when the number of the plurality of insulating pieces 32P constituting the disk holder 32 is three or more, the stripper disk 33 can be held more stably and firmly than when the number of the insulating pieces 32P is two. It could be confirmed.
  • the number of the plurality of insulating pieces 32P constituting the disc holder 32 is 6 or less, a sufficient opening area can be secured compared to the case where the number of the insulating pieces 32P is 7 or more, and the valve portion 31V It was confirmed that the gas generated inside the secondary battery can be quickly released to the outside by the cleavage of the .
  • the element structure of the battery element is a wound type has been described, but the element structure of the battery element is not particularly limited.
  • the positive electrode and negative electrode may be folded in a zigzag pattern, such as other device structures.
  • the electrode reactant is lithium has been described, but the electrode reactant is not particularly limited.
  • the electrode reactants may be other alkali metals such as sodium and potassium, or alkaline earth metals such as beryllium, magnesium and calcium, as described above.
  • the electrode reactant may be other light metals such as aluminum.

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Abstract

この二次電池は、電池素子と、収納部材と、その収納部材の高さ方向の端部に取り付けられた安全弁機構とを備える。安全弁機構は、導電性の弁部材と、絶縁保持部材と、導電部材とを有する。弁部材は、開裂可能な弁部と、高さ方向と直交する水平面に沿って弁部を取り囲むように延在する環状突起部とを含む。絶縁保持部材は、環状突起部が延在する周回方向に分割されると共に収納部材の径方向において環状突起部の内側に位置し環状突起部と当接する当接部を各々含む、複数の絶縁ピースからなる。導電部材は、弁部と電気的に接続された凸部を含み、高さ方向において弁部材と重なり合うと共に絶縁保持部材により保持される。

Description

二次電池
　本技術は、安全弁機構を備えた二次電池に関する。
　携帯電話機などの多様な電子機器が広く普及しており、その電子機器の小型化、軽量化および長寿命化が要望されている。そこで、電源として、小型かつ軽量である。
　二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えている。電解液の分解反応などに起因してガスが発生した際、そのガスに起因する不具合の発生を抑制するために、二次電池は、必要に応じて外部にガスを放出可能である安全弁機構を備えている（例えば特許文献１参照）。
特開２００８－２１０６２０号公報
　ところで、二次電池の性能を改善するために様々な検討がなされている。しかしながら、二次電池の性能には改善の余地がある。
　そこで、より優れた性能を有する二次電池が望まれている。
　本技術の一実施形態の二次電池は、正極、負極および電解液を含む電池素子と、その電池素子を収納する収納部材と、その収納部材の高さ方向の端部に取り付けられた安全弁機構とを備える。安全弁機構は、導電性の弁部材と、絶縁保持部材と、導電部材とを有する。弁部材は、開裂可能な弁部と、高さ方向と直交する水平面に沿って弁部を取り囲むように延在する環状突起部とを含む。絶縁保持部材は、環状突起部が延在する周回方向に分割されると共に収納部材の径方向において環状突起部の内側に位置し環状突起部と当接する当接部を各々含む、複数の絶縁ピースからなる。導電部材は、弁部と電気的に接続された凸部を含み、高さ方向において弁部材と重なり合うと共に絶縁保持部材により保持される。
　本技術の一実施形態の二次電池によれば、簡素な構成でありながら、内部で発生するガスの放出を可能としつつ、絶縁保持部材によって弁部材と導電部材とが強固に保持される。よって、安全性能を確保しつつ、二次電池の耐振動性能を向上させることができる。
　なお、本技術の効果は、必ずしもここで説明された効果に限定されるわけではなく、後述する本技術に関連する一連の効果のうちのいずれの効果でもよい。
本技術の一実施形態の二次電池の全体構成例を表す断面図である。 図１に示した二次電池の上部の構成例を拡大して表す拡大断面図である。 図１に示した二次電池の安全弁機構の構成例を拡大して表す拡大断面図である。 図３に示した安全弁機構の分解斜視図である。 図３に示した安全弁機構の分解断面図である。 図３に示した安全弁機構の平面模式図である。 図３に示したセーフティーカバーの平面模式図である。 図３に示したディスクホルダの平面模式図である。 図３に示したストリッパーディスクの平面模式図である。 図１に示した電池素子の構成の一部を拡大して表す断面図である。 二次電池の動作を説明するための断面図である。 図３に示した安全弁機構の製造方法における一工程を表す平面模式図である。 図１０Ａに続く一工程を表す平面模式図である。 図１０Ｂに対応する一工程を表す断面模式図である。 図１０Ｃに続く一工程を表す平面模式図である。 二次電池の適用例（電池パック）の構成を表すブロック図である。
　以下、本技術の一実施形態に関して、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．二次電池
　　１－１．全体の構成
　　１－２．安全弁機構の詳細な構成
　　１－３．電池素子の詳細な構成
　　１－４．動作
　　１－５．製造方法
　　１－６．作用および効果
　２．変形例
　３．二次電池の用途
＜１．二次電池＞
　まず、本技術の一実施形態の二次電池に関して説明する。
　ここで説明する二次電池の充放電原理は、特に限定されないが、以下では、電極反応物質の吸蔵放出を利用して電池容量が得られる場合に関して説明する。
　二次電池は、正極および負極と共に電解質を備えている。この二次電池では、負極の充電容量が正極の放電容量よりも大きくなっており、すなわち負極の単位面積当たりの電気化学容量が正極の単位面積当たりの電気化学容量よりも大きくなっている。充電途中において負極の表面に電極反応物質が析出することを防止するためである。
　電極反応物質の種類は、特に限定されないが、具体的には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などの軽金属である。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどであると共に、アルカリ土類金属は、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどである。
　以下では、電極反応物質がリチウムである場合を例に挙げる。リチウムの吸蔵放出を利用して電池容量が得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池である。このリチウムイオン二次電池では、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。
＜１－１．全体の構成＞
　図１は、二次電池の断面構成を表している。この二次電池は、図１に示したように、円筒状の電池缶１１の内部に電池素子２０が収納されている二次電池であり、いわゆる円筒型の二次電池である。符号ＣＰは、この二次電池の中心軸を表している。
　以下では、電池缶１１の内部に電池素子２０が収納される方向、すなわち、円筒状をなす電池缶１１の高さ方向をＺ方向とし、円筒状をなす電池缶１１の径方向をＲ方向とする。
　より具体的には、図１に示した二次電池では、例えば、円筒状の電池缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と、電池素子２０とが収納されている。電池缶１１には、安全弁機構３０が取り付けられている。電池缶１１は、例えば、電池蓋１４により密閉されている。ただし、二次電池は、電池缶１１の内部に、熱感抵抗（ＰＴＣ）素子および補強部材などをさらに備えていてもよい。
　なお、電池缶１１および電池蓋１４は、本開示の「収納部材」に対応する一具体例である。
［電池缶］
　電池缶１１は、Ｚ方向に延在し、Ｚ方向の一端部が閉鎖されると共にＺ方向の他端部が開放された中空構造の容器である。電池缶１１のＺ方向の一端部は開放端部１１Ｎである。電池缶１１は、例えば、鉄、アルミニウムおよびそれらの合金などの金属材料のうちのいずれか１種類、または２種類以上を含んでいる。電池缶１１の表面には、例えば、ニッケルなどの金属材料のうちのいずれか１種類または２種類以上が鍍金されていてもよい。
［絶縁板］
　一対の絶縁板１２ ，１３は、Ｚ方向において電池素子２０を挟むと共に、Ｚ方向と直交する面に沿って延在するように配置されている。
［加締め構造］
　電池缶１１の開放端部１１Ｎには、電池蓋１４および安全弁機構３０がガスケット１５を介して加締められている。これにより、電池缶１１には、開放端部１１Ｎを画定する折り曲げ部１１Ｐが形成されている。
　電池缶１１の内部に電池素子２０などが収納されている状態において、電池缶１１の開放端部１１Ｎは電池蓋１４により密閉されている。電池缶１１は、開放端部１１Ｎの近傍に形成された加締め構造１１Ｒを有している。加締め構造１１Ｒは、開放端部１１Ｎを画定する折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４および安全弁機構３０とがガスケット１５を介して互いに加締められている構造である。折り曲げ部１１Ｐは、いわゆるクリンプ部であり、加締め構造１１Ｒは、いわゆるクリンプ構造ともいう。
［電池蓋］
　電池蓋１４は、電池缶１１の開放端部１１Ｎを閉塞する蓋部材である。電池蓋１４は、電池缶１１の形成材料と同様の材料からなるようにしてもよい。ただし、電池蓋１４は、電池缶１１の形成材料とは異なる形成材料を含んでいてもよい。
　中でも、電池蓋１４は、ステンレスを含んでいることが好ましい。電池蓋１４の物理的強度が担保されることに応じて加締め構造１１Ｒの物理的強度が担保されるため、電池缶１１の内圧が上昇しても電池蓋１４の脱落および電解液の漏液が抑制されるからである。ステンレスの具体例は、ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ４３０などである。
　電池蓋１４の中央部は、電池素子２０から遠ざかる方向（＋Ｚ方向）に突出するように折れ曲がっている。これにより、電池蓋１４の中央部以外の部分（周辺部）は、安全弁機構３０のうちのセーフティーカバー３１（後述）に隣接されている。
［ガスケット］
　ガスケット１５は、折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間を封止する封止部材である。ガスケット１５は、電池缶１１のうちの折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間に介在している。
　ガスケット１５は、絶縁性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その絶縁性材料の具体例は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）およびポリプロピレン（ＰＰ）などの高分子材料である。中でも、ガスケット１５は、ポリプロピレンを含んでいることが好ましい。電池缶１１と電池蓋１４とが互いに電気的に分離されながら、折り曲げ部１１Ｐと電池蓋１４との間の隙間が十分に封止されるからである。
［安全弁機構］
　安全弁機構３０は、Ｚ方向において電池蓋１４の内側に設けられている。安全弁機構３０は、電池缶１１の内圧が上昇した際に、必要に応じて電池缶１１の密閉状態を解除することにより、その内圧を開放する機構である。電池缶１１の内圧が上昇する原因は、充放電時において電解液の分解反応に起因して発生するガスなどである。安全弁機構３０の詳細な構成に関しては、後述する（後述の図２～７Ｃ参照）。
　なお、安全弁機構３０は、本開示の「安全弁機構」に対応する一具体例である。
［電池素子］
　電池素子２０は、電池缶１１の内部に収納されており、正極２１および負極２２と共に液状の電解質である電解液を含んでいる。
　ここでは、電池素子２０は、いわゆる巻回電極体である。すなわち、電池素子２０では、正極２１および負極２２がセパレータ２３を介して積層されていると共に、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３が巻回されている。電解液は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに含浸されている。
　電池素子２０の中心には、正極２１、負極２２およびセパレータ２３を巻回させる際に生じた空間、すなわち中心空間２０Ｃが形成されている。中心空間２０Ｃには、センターピン２４が挿入されている。ただし、センターピン２４は、省略されてもよい。
　正極２１には、正極リード２５が接続されている。負極２２には、負極リード２６が接続されている。正極リード２５は、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。正極リード２５を構成する金属材料の具体例は、アルミニウムなどである。正極リード２５は、安全弁機構３０を介して電池蓋１４と電気的に接続されている。負極リード２６は、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。負極リード２６を構成する金属材料の具体例は、ニッケルなどである。負極リード２６は、電池缶１１と電気的に接続されている。
　電池素子２０の詳細な構成、すなわち正極２１、負極２２、セパレータ２３および電解液のそれぞれの詳細な構成に関しては、後述する（図８参照）。
＜１－２．安全弁機構の詳細な構成＞
　図２は、図１に示した二次電池の断面構成の一部を表しており、より具体的には、安全弁機構３０およびその近傍を示している。図３は、安全弁機構３０の構成例を拡大して表す拡大断面図である。
安全弁機構３０は、図２に示したように、セーフティーカバー３１と、ディスクホルダ３２と、ストリッパーディスク３３とを含んでいる。セーフティーカバー３１とストリッパーディスク３３とは、ディスクホルダ３２を介して固定されている。また、セーフティーカバー３１とストリッパーディスク３３とは、ディスクホルダ３２により、互いの中央領域にある接続部分以外の部分では互いに電気的に絶縁されている。ストリッパーディスク３３は、セーフティーカバー３１から見て電池素子２０側に位置している。すなわち、セーフティーカバー３１は、ストリッパーディスク３３と電池蓋１４との間に設けられている。
　図４は、安全弁機構３０の分解斜視図である。図５は、安全弁機構３０の分解断面図である。図６は、Ｚ方向と直交する水平面に沿った安全弁機構３０の平面構成例を表す平面模式図である。図７Ａは、図３に示したセーフティーカバー３１の平面模式図である。図７Ｂは、図３に示したディスクホルダ３２の平面模式図である。図７Ｃは、図３に示したストリッパーディスク３３の平面模式図である。
［セーフティーカバー］
　セーフティーカバー３１は、図２に示したように、電池蓋１４の下面１４ＢＳに隣接されている隣接部材である。セーフティーカバー３１は、電池缶１１の内圧の上昇に応じて部分的に開裂可能である。セーフティーカバー３１は、図４，５および７Ａに示したように、その中央領域に、電池缶１１の内圧の上昇に応じて開裂可能な弁部３１Ｖが設けられている。セーフティーカバー３１が開裂する場合には、弁部３１Ｖが部分的に開裂してもよいし、弁部３１Ｖの全てが破膜してもよい。セーフティーカバー３１は、さらに、弁部３１Ｖを取り囲むように延在する環状突起部３１Ｔを含んでいる。環状突起部３１Ｔは、径方向であるＲ方向において、その内側に当接面３１ＴＳを有している。当接面３１ＴＳは、後述するように、ディスクホルダ３２の当接面３２ＴＳと当接している。なお、環状突起部３１Ｔの内部は空洞となっている。ディスクホルダ３２の一部の断面が略Ｕ字状となるように折り曲げられて環状突起部３１Ｔが形成されているためである。すなわち、セーフティーカバー３１の上面には、円環状の溝３１Ｕ（図５）が形成されている。環状突起部３１Ｔの内部が空洞となっていることから、複数の絶縁ピース３２ＰをＲ方向へ付勢するように環状突起部３１Ｔを加締める際、環状突起部３１Ｔが塑性変形しやすくなる。セーフティーカバー３１は、フランジ部３１Ｆをさらに含んでいる。フランジ部３１Ｆは、環状突起部３１Ｔから見てＲ方向の外側に位置すると共にＺ方向に直交する水平面に沿って延在している円環状部分である。フランジ部３１Ｆは、電池蓋１４の下面１４ＢＳとＺ方向において重なり合っている。セーフティーカバー３１は、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その金属材料の具体例は、アルミニウムおよびアルミニウム合金などである。
　セーフティーカバー３１の平面形状は、特に限定されないが、具体的には、円形などである。この「平面形状」とは、Ｚ方向に直交する水平面に沿った形状であり、ここで説明した平面形状の定義は、以降においても同様である。
　なお、セーフティーカバー３１は本開示の「弁部材」に対応する一具体例であり、弁部３１Ｖは本開示の「弁部」に対応する一具体例である。
［ディスクホルダ］
　ディスクホルダ３２は、セーフティーカバー３１とストリッパーディスク３３との間に介在することにより、セーフティーカバー３１に対するストリッパーディスク３３の位置合わせを行うと共にセーフティーカバー３１にストリッパーディスク３３を固定保持する部材である。ディスクホルダ３２は、高分子材料などの絶縁性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その高分子材料の具体例は、ポリプロピレン（ＰＰ）およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などである。
　ディスクホルダ３２の平面形状は、特に限定されないが、具体的には、円形などである。ディスクホルダ３２の中央部には、ストリッパーディスク３３の凸部３３Ｔに対応する位置に貫通孔３２Ｈが設けられている。貫通孔３２Ｈの開口形状は、特に限定されないが、具体的には、円形などである。貫通孔３２Ｈには、ストリッパーディスク３３の凸部３３Ｔが挿通されるようになっている。
　ディスクホルダ３２は、Ｚ方向と直交する水平面に沿って、環状突起部３１Ｔが延在する周回方向に分割された複数の絶縁ピース３２Ｐを有している。複数の絶縁ピース３２Ｐは、それぞれ、Ｚ方向に貫かれた開口３２Ｋを含んでいる。開口３２Ｋは、電池缶１１の内部において発生したガスを外部に放出するための通気口である。複数の開口３２Ｋは、Ｚ方向において、後述するストリッパーディスク３３の複数の開口３３Ｋとそれぞれ対応する位置に設けられている。すなわち、複数の開口３２Ｋは、それぞれと対応する複数の開口３３Ｋと連通している。また、複数の絶縁ピース３２Ｐの数は、特に限定されるものではないが、３以上６以下であるとよい。ディスクホルダ３２を構成する複数の絶縁ピース３２Ｐの数が３以上であると、絶縁ピース３２Ｐの数が２の場合よりも、安定して、かつ強固にストリッパーディスク３３が保持されるからである。また、ディスクホルダ３２を構成する複数の絶縁ピース３２Ｐの数が６以下であると、絶縁ピース３２Ｐの数が７以上の場合と比較して、十分な開口面積を確保することができる。ここでいう開口面積とは、セーフティーカバー３１における開裂可能な領域、すなわち弁部３１Ｖの占有する領域と、複数の開口３２Ｋの占有する領域と、複数の開口３３Ｋの占有する領域とのすべてがＺ方向に重なり合う領域の面積をいう。また、複数の絶縁ピース３２Ｐは、互いに実質的に等しい大きさおよび形状を有するとよい。図３～７Ｂでは、ディスクホルダ３２が６つの絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６を有する場合を例示している。絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６は、全体として円環状をなすように、中心軸ＣＰの周囲に配置されている。したがって、複数の絶縁ピース３２Ｐは、貫通孔３２Ｈに挿入される凸部３３Ｔを水平面に沿って取り囲むように配置されている。複数の絶縁ピース３２Ｐは、当接部３２Ｔを各々含んでいる。当接部３２Ｔは、電池缶１１のＲ方向において環状突起部３１Ｔの内側、すなわち、環状突起部３１Ｔから見て中心軸ＣＰ側に位置し、環状突起部３１Ｔと当接している。
　図３および図５に示したように、絶縁ピース３２Ｐは、フランジ部３２Ｆをさらに含んでいる。フランジ部３２Ｆは、当接部３２Ｔから見てＲ方向の外側、すなわち、当接部３２Ｔから見て中心軸ＣＰと反対側に位置すると共にＺ方向に直交する水平面に沿って延在している。フランジ部３２Ｆは、セーフティーカバー３１の環状突起部３１Ｔの頂部と対向している。当接部３２Ｔは、環状突起部３１Ｔと当接する当接面３２ＴＳを含んでいる。当接面３２ＴＳは、Ｚ方向を基準として、Ｒ方向の外側に傾斜している。すなわち、当接面３２ＴＳは、フランジ部３２Ｆから遠ざかるほど中心軸ＣＰから遠ざかるように、Ｒ方向における当接部３２Ｔの外側から見てオーバーハング形状の斜面となっている。当接面３２ＴＳとフランジ部３２Ｆとのなす角度は例えば１０°～４０°程度である。
　図３および図５に示したように、絶縁ピース３２Ｐの当接部３２Ｔは、水平面に沿って広がる横溝３２Ｕを含んでいる。横溝３２Ｕは、Ｒ方向の内側に向いた開放端からＲ方向の外側に向けて延在している。横溝３２Ｕは、ストリッパーディスク３３のうちのフランジ部３３（後述）が挿入され、フランジ部３３と係合するようになっている。なお、横溝３２Ｕの内部には係止面３２ＵＳ（図５）が設けられている。係止面３２ＵＳは、ストリッパーディスク３３の最外縁３３ＦＴ（後述）を係止するようになっている。
　図７Ｂに示したように、複数の絶縁ピース３２Ｐは、それぞれ、電池缶１１のＲ方向に延びる境界面Ｅ１，Ｅ２を含んでいる。複数の絶縁ピース３２Ｐは、互いに境界面Ｅ１，Ｅ２同士を対向させるように隣り合って配置されている。例えば絶縁ピース３２Ｐ１の境界面Ｅ１は絶縁ピース３２Ｐ２の境界面Ｅ２と対向し、絶縁ピース３２Ｐ１の境界面Ｅ２は絶縁ピース３２Ｐ６の境界面Ｅ１と対向するようになっている。したがって、境界面Ｅ１，Ｅ２は、中心軸ＣＰを中心として放射状に延在している。
　なお、ディスクホルダ３２は、本開示の「絶縁保持部材」に対応する一具体例であり、複数の絶縁ピース３２Ｐは、本開示の「絶縁ピース」に対応する一具体例である。
［ストリッパーディスク］
　ストリッパーディスク３３は、電池缶１１の内部において発生したガスを放出する部材である。また、ストリッパーディスク３３は、二次電池の内圧が上昇した際にセーフティーカバー３１と離間するようになっている。ストリッパーディスク３３がセーフティーカバー３１から離間することにより、ストリッパーディスク３３とセーフティーカバー３１との導通が解除され、二次電池の内部の電流が遮断されるようになっている。ストリッパーディスク３３は、金属材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その金属材料の具体例は、アルミニウムおよびアルミニウム合金などである。
なお、ストリッパーディスク３３は、本開示の「導電部材」に対応する一具体例である。
　ストリッパーディスク３３の平面形状は、特に限定されないが、具体的には、円形などである。ストリッパーディスク３３の中央部には、セーフティーカバー３１に向かって折れ曲がるように突出した凸部３３Ｔが設けられている。凸部３３Ｔはディスクホルダ３２の貫通孔３２Ｈに挿通されて、セーフティーカバー３１の弁部３１Ｖと電気的に接続され、接続部３０Ｃを形成している。二次電池の内圧が上昇した際には弁部３１Ｖが変形することで、凸部３３Ｔが弁部３１Ｖから離間するようになっている。
　ストリッパーディスク３３は、Ｚ方向においてセーフティーカバー３１と重なり合うと共に、Ｒ方向において各絶縁ピース３２Ｐの当接部３２Ｔの内側に位置するようになっている。より具体的には、ストリッパーディスク３３は、図３～図５に示したように、フランジ部３３Ｆをさらに含んでいる。フランジ部３３Ｆは、ストリッパーディスク３３の最外縁３３ＦＴ（図５）を含み、Ｚ方向に直交する水平面に沿って延在している。フランジ部３３Ｆは、各々の絶縁ピース３２Ｐの当接部３２Ｔに設けられた横溝３２Ｕに挿入されている。フランジ部３３Ｆは、各横溝３２Ｕに挿入されることにより、絶縁ピース３２Ｐによって保持されている。また、フランジ部３３Ｆの最外縁３３ＦＴが各横溝３２Ｕの内壁面と当接することにより、ストリッパーディスク３３には、Ｒ方向に沿って中心軸ＣＰへ向かう付勢力が印加されている。
　ストリッパーディスク３３は、それぞれＺ方向に貫かれた開口３３Ｋを複数含んでいる。複数の開口３３Ｋは、Ｚ方向において、ディスクホルダ３２の複数の開口３２Ｋとそれぞれ対応する位置に設けられている。すなわち、上述したように、複数の開口３３Ｋは、それぞれと対応する複数の開口３２Ｋと連通している。開口部３３Ｋは、電池缶１１の内部において発生したガスを外部に放出するための通気口である。
＜１－３．電池素子の詳細な構成＞
　図８は、図１に示した電池素子２０の断面構成の一部を拡大している。電池素子２０は、上記したように、正極２１、負極２２、セパレータ２３および電解液を含んでいる。
［正極］
　正極２１は、図８に示したように、正極集電体２１Ａおよび正極活物質層２１Ｂを含んでいる。
　正極集電体２１Ａは、正極活物質層２１Ｂが設けられる一対の面を有している。正極集電体２１Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その金属材料の具体例は、アルミニウムなどである。
　図８に示した例では、正極活物質層２１Ｂは、正極集電体２１Ａの両面に設けられている。正極活物質層２１Ｂは、リチウムを吸蔵放出可能である正極活物質のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、正極活物質層２１Ｂは、正極２１が負極２２に対向する側において正極集電体２１Ａの片面だけに設けられていてもよい。また、正極活物質層２１Ｂは、さらに、正極結着剤および正極導電剤などを含んでいてもよい。正極活物質層２１Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法などである。
　正極活物質は、リチウム化合物を含んでいる。このリチウム化合物は、リチウムを構成元素として含む化合物であり、より具体的には、リチウムと共に１種類または２種類以上の遷移金属元素を構成元素として含む化合物である。高いエネルギー密度が得られるからである。ただし、リチウム化合物は、さらに、他元素、すなわちリチウムおよび遷移金属元素のそれぞれ以外の元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。
　リチウム化合物の種類は、特に限定されないが、具体的には、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物、スピネル型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物およびオリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化合物などである。層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物の具体例は、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５およびＬｉＣｏＯ2 などである。スピネル型の結晶構造を有するリチウム複合酸化物の具体例は、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 などである。オリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化合物の具体例は、ＬｉＦｅＰＯ4 およびＬｉＭｎＰＯ4 などである。
　中でも、正極活物質は、オリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化合物を含んでいることが好ましい。オリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化合物の結晶構造は熱的に安定であるため、二次電池において過充電および内部短絡などに起因する熱暴走が発生しにくくなるからである。また、オリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化合物の結晶構造は強固であるため、二次電池の充放電を繰り返しても電池容量が低下しにくくなるからである。
　正極結着剤は、合成ゴムおよび高分子化合物などのうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。合成ゴムは、スチレンブタジエン系ゴムなどであると共に、高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどである。
　正極導電剤は、炭素材料などの導電性材料のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その炭素材料は、黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどである。ただし、導電性材料は、金属材料および高分子化合物などでもよい。
［負極］
　負極２２は、図８に示したように、負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂを含んでいる。
　負極集電体２２Ａは、負極活物質層２２Ｂが設けられる一対の面を有している。負極集電体２２Ａは、金属材料などの導電性材料を含んでおり、その金属材料の具体例は、銅な
どである。
　ここでは、負極活物質層２２Ｂは、負極集電体２２Ａの両面に設けられており、リチウムを吸蔵放出可能である負極活物質のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。ただし、負極活物質層２２Ｂは、負極２２が正極２１に対向する側において負極集電体２２Ａの片面だけに設けられていてもよい。また、負極活物質層２２Ｂは、負極結着剤および負極導電剤などをさらに含んでいてもよい。負極結着剤および負極導電剤のそれぞれに関する詳細は、正極結着剤および正極導電剤のそれぞれに関する詳細と同様である。負極活物質層２２Ｂの形成方法は、特に限定されないが、具体的には、塗布法、気相法、液相法、溶射法および焼成法（焼結法）などのうちのいずれか１種類または２種類以上である。
　負極活物質は、炭素材料および金属系材料のうちの一方または双方などを含んでいる。高いエネルギー密度が得られるからである。炭素材料は、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素および黒鉛（天然黒鉛および人造黒鉛）などである。金属系材料は、リチウムと合金を形成可能である金属元素および半金属元素のうちのいずれか１種類または２種類以上を構成元素として含む材料であり、その金属元素および半金属元素の具体例は、ケイ素およびスズのうちの一方または双方などである。ただし、金属系材料は、単体でもよいし、合金でもよいし、化合物でもよいし、それらの２種類以上の混合物でもよい、それらの２種類以上の相を含む材料でもよい。金属系材料の具体例は、ＴｉＳｉ2 およびＳｉＯx （０＜ｘ≦２または０．２＜ｘ＜１．４）などである。
［セパレータ］
　セパレータ２３は、図８に示したように、正極２１と負極２２との間に介在している絶縁性の多孔質膜である。セパレータ２３は、正極２１と負極２２との短絡を防止しながらリチウムイオンを通過させる。セパレータ２３は、ポリエチレンなどの高分子化合物を含んでいる。
［電解液］
　電解液は、溶媒および電解質塩を含んでいる。溶媒は、炭酸エステル系化合物、カルボン酸エステル系化合物およびラクトン系化合物などの非水溶媒（有機溶剤）のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでおり、その非水溶媒を含んでいる電解液は、いわゆる非水電解液である。ただし、溶媒は、水性溶媒でもよい。電解質塩は、リチウム塩などの軽金属塩のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。電解質塩の含有量は、特に限定されないが、中でも、溶媒に対して０．３ｍｏｌ／ｋｇ～３ｍｏｌ／ｋｇであることが好ましい。高いイオン伝導性が得られるからである。
＜１－４．動作＞
　図９は、本実施の形態の二次電池の動作、具体的には内圧上昇時の挙動を説明する説明図であり、図２に対応する断面構成を表している。
　以下では、充放電時の動作に関して説明したのち、内圧上昇時の動作に関して説明する。この場合には、随時、図９と共に図２を参照する。
［充放電時の動作］
　充電時には、電池素子２０において、正極２１からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、放電時には、電池素子２０において、負極２２からリチウムが放出されると共に、そのリチウムが電解液を介して正極２１に吸蔵される。これらの充電時および放電時には、リチウムがイオン状態で吸蔵および放出される。
［内圧上昇時の動作］
　二次電池の充放電時において、電池缶１１の内圧が上昇すると、その二次電池の破裂および破損などを防止するために安全弁機構３０が作動する。
　具体的には、二次電池の正常な動作時には、図２に示したように、セーフティーカバー３１の弁部３１Ｖが未だ開裂していない。このため、ストリッパーディスク３３の開口３３Ｋがセーフティーカバー３１により閉塞されている。
　これに対して、電池缶１１の内部において電解液の分解反応などの副反応に起因してガスが発生すると、そのガスが電池缶１１の内部に蓄積され、電池缶１１の内圧が上昇する。ここで電池缶１１の内圧が一定以上に到達すると、図９に示したように、セーフティーカバー３１の弁部３１Ｖが部分的に開裂する。これにより、セーフティーカバー３１に開口３１Ｋが形成され、開口３２Ｋ，３３Ｋ，３１Ｋを利用したガスの放出経路が開放される。よって、電池缶１１の内部において発生したガスは、開口３２Ｋ，３３Ｋ，３１Ｋを経由して放出される。また、セーフティーカバー３１の弁部３１Ｖがストリッパーディスク３３の凸部３３Ｔから離間する。このため、ストリッパーディスク３３とセーフティーカバー３１との導通が解除され、二次電池の内部の電流が遮断される。
　なお、二次電池の内圧の大きさによっては、折り曲げ部１１Ｐが変形するため、加締め構造１１Ｒが破壊される。これにより、電池缶１１から電池蓋１４が脱落し、二次電池の外部にガスが放出される。
＜１－５．製造方法＞
　図１０Ａ～図１０Ｂは、それぞれ、本実施の形態の二次電池の安全弁機構３０の製造工程を説明するための平面模式図であり、図８に対応している。また、図１０Ｃ～図１０Ｄは、それぞれ、本実施の形態の二次電池の安全弁機構３０の製造工程を説明するための断面模式図であり、図３に対応している。なお、図１０Ｃは、図１０Ｂに示したＸＣ－ＸＣ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。
［正極の作製］
　最初に、正極活物質と、必要に応じて正極結着剤および正極導電剤などとを互いに混合させることにより、正極合剤とする。続いて、溶媒に正極合剤を分散させることにより、ペースト状の正極合剤スラリーとする。溶媒の種類は、特に限定されず、水性溶媒でもよいし、非水溶媒（有機溶剤）でもよい。続いて、正極集電体２１Ａの両面に正極合剤スラリーを塗布することにより、正極活物質層２１Ｂを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型する。この場合には、正極活物質層２１Ｂを加熱してもよいし、正極活物質層２１Ｂの圧縮成型を複数回繰り返してもよい。これにより、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが形成され、正極２１が作製される。
［負極の作製］
　上記した正極２１と同様の手順により、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂを形成する。具体的には、負極活物質と、負正極結着剤および負極導電剤などとを互いに混合させることにより、負極合剤とする。そののち、溶媒に負極合剤を分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとする。溶媒に関する詳細は、上記した通りである。続いて、負極集電体２２Ａの両面に負極合剤スラリーを塗布することにより、負極活物質層２２Ｂを形成する。最後に、ロールプレス機などを用いて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型する。圧縮成型に関する詳細は、上記した通りである。これにより、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが形成され、負極２２が作製される。
［二次電池の組み立て］
　最初に、溶接法などを用いて正極２１の正極集電体２１Ａに正極リード２５を接続する。同様に、溶接法などを用いて負極２２の負極集電体２２Ａに負極リード２６を接続する。続いて、セパレータ２３を介して正極２１および負極２２を互いに積層して積層体を形成したのち、得られた積層体を巻回させることにより、中心空間２０Ｃを有する巻回体を形成する。この巻回体は、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに電解液が含浸されていないことを除いて、電池素子２０の構成と同様の構成を有してている。続いて、巻回体の中心空間２０Ｃにセンターピン２４を挿入する。
　続いて、電池缶１１を準備したのち、巻回体を介して絶縁板１２，１３を互いに対向させながら、絶縁板１２，１３と一緒に巻回体を電池缶１１の内部に収納する。この場合には、溶接法などを用いて正極リード２５を安全弁機構３０に接続させると共に、溶接法などを用いて負極リード２６を電池缶１１に接続させる。
　続いて電池缶１１の内部に電解液を注入することにより、その電解液を巻回体に含浸させる。これにより、正極２１、負極２２およびセパレータ２３のそれぞれに電解液が含浸され、電池素子２０が作製される。続いて、電池缶１１の内部にガスケット１５と一緒に電池蓋１４および安全弁機構３０を収納する。
　安全弁機構３０は、次のように作製することができる。まず、図１０Ａに示したように、ストリッパーディスク３３の最外縁３３ＦＴに沿って絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６を配置する。その際、ストリッパーディスク３３のフランジ部３３Ｆを、絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６の各々の横溝３２Ｕに差し込むようにする。
　次に、図１０Ｂに示したように、環状突起部３１Ｔが形成されたセーフティーカバー３１を用意し、環状突起部３１Ｔの内側に複数の絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６およびストリッパーディスク３３を配置する。その際、ストリッパーディスク３３の凸部３３Ｔをセーフティーカバー３１の弁部３１Ｖの中央領域に接続することで接続部３０Ｃを形成する。この段階では、図１０Ｃに示したように、環状突起部３１Ｔは変形しておらず、フランジ部３１Ｆが延在する水平面に対して実質的に垂直方向、すなわち、Ｚ方向に環状突起部３１Ｔは立設している。
　次に、図１０Ｄに矢印で示したように、Ｒ方向に沿って中心軸ＣＰへ向かって環状突起部３１Ｔに応力を加えることにより、環状突起部３１Ｔを加締める。このとき、環状突起部３１Ｔは中心軸ＣＰへ向かって倒れるように変形し、当接面３１ＴＳが絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６の当接面３２ＴＳと密接することとなる。絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６は当接面３２ＴＳが環状突起部３１Ｔの当接面３１ＴＳにより付勢されることにより、それぞれＲ方向に沿って中心軸ＣＰへ向かってスライドする。この結果、ストリッパーディスク３３は互いに異なる６つの方向からＲ方向に沿って中心軸ＣＰへ向けて付勢され、絶縁ピース３２Ｐ１～３２Ｐ６を介してセーフティーカバー３１により強固に保持される。以上により、図６などに示したように、セーフティーカバー３１とディスクホルダ３２とストリッパーディスク３３とが一体化され、安全弁機構３０が作製される。
　最後に、図１に示したように、電池缶１１の開放端部１１Ｎにおいて、ガスケット１５を介して開放端部１１Ｎと電池蓋１４および安全弁機構３０とを互いに加締める。これにより折り曲げ部１１Ｐが形成され、加締め構造１１Ｒが形成される。これにより、電池缶１１が電池蓋１４により閉塞され、二次電池の組み立てが終了する。
［二次電池の安定化］
　組み立て後の二次電池を充放電させる。環境温度、充放電回数（サイクル数）および充放電条件などの各種条件は、任意に設定可能である。これにより、負極２２の表面などに被膜が形成され、二次電池の状態が電気化学的に安定化する。以上により、電池缶１１の内部に電池素子２０などが封入された円筒型の二次電池が完成する。
＜１－６．作用および効果＞
　本実施の形態の二次電池では、安全弁機構３０が、少なくとも、セーフティーカバー３１と、ディスクホルダ３２と、ストリッパーディスク３３とによって構成可能である。ディスクホルダ３２は、セーフティーカバー３１の弁部３１Ｖを取り囲む周回方向に分割された複数の絶縁ピース３２Ｐを有する。各絶縁ピース３２Ｐの当接部３２Ｔは、セーフティーカバー３１の環状突起部３１Ｔの内側に当接する。ストリッパーディスク３３は、Ｒ方向において各当接部３２Ｔの内側に位置する。このような構成により、ディスクホルダ３２によってセーフティーカバー３１とストリッパーディスク３３とが強固に保持される。よって、二次電池の耐振動性能が向上する。
　また、例えば上記の特許文献１の二次電池では、セーフティーカバー、ディスクホルダ、およびストリッパーディスクに加えてサブディスクという別の構成要素を加えて安全弁機構を構成している。これに対し、本実施の形態の二次電池では、サブディスクなどの別の構成要素を用いずに安全弁機構３０を実現している。すなわち、安全弁機構３０の構成の簡素化および薄型化が実現されている。なお、安全弁機構３０は、弁部３１Ｖの一部または全部が開裂することにより、弁部３１Ｖと凸部３３Ｔとが離間するので、電流を遮断することができる。また、二次電池内部で発生するガスを外部へ速やかに放出することができる。したがって、安全弁機構３０は、簡素な構成でありながら、高い安全性を確保することができる。
　また、ディスクホルダ３２が、中心軸ＣＰを取り巻く周回方向において複数に分割された絶縁ピース３２Ｐにより構成されている。このため、安全弁機構３０の組み立て時に、環状突起部３１ＴをＲ方向に締め付けることでディスクホルダ３２を介してセーフティーカバー３１とストリッパーディスク３３とを互いに固定させる際、個々の絶縁ピース３２ＰがＲ方向に円滑に移動可能である。ディスクホルダ３２が複数の絶縁ピース３２Ｐに分割されていることで、Ｒ方向への移動量をより大きくすることができる。また、環状突起部３１ＴをＲ方向に中心軸ＣＰへ向けて圧縮することで安全弁機構３０の組み立てが可能であるので、従来のように樹脂成型を伴う製造方法が不要であり、より簡易な製造が可能である。
　また、本実施の形態の二次電池では、環状突起部３１Ｔと当接する当接面３２ＴＳが、Ｚ方向を基準として、Ｒ方向の外側に傾斜するようになっている。このような構成により、ディスクホルダ３２のＺ方向への移動が制限され、セーフティーカバー３１がディスクホルダ３２を介してストリッパーディスク３３をより強固に保持することができる。
　また、本実施の形態の二次電池では、ストリッパーディスク３３のフランジ部３３Ｆが、各絶縁ピース３２Ｐの横溝３２Ｕにそれぞれ挿入されるようになっている。横溝３２Ｕは、Ｒ方向の内側に向いた開放端からＲ方向の外側に向けて延在しており、その内部に係止面３２ＵＳを有している。フランジ部３３Ｆが、横溝３２Ｕに挿入されることで、ストリッパーディスク３３のＺ方向への移動を制限することができる。また、係止面３２ＵＳがフランジ部３３Ｆの最外縁３３ＦＴを係止することで、ストリッパーディスク３３のＲ方向への移動を制限することができる。したがって、セーフティーカバー３１がディスクホルダ３２を介してストリッパーディスク３３をよりいっそう強固に保持することができる。
　また、本実施の形態の二次電池では、複数の絶縁ピース３２Ｐの開口３２Ｋの各々とＺ方向に対応する位置に、ストリッパーディスク３３の複数の開口３３Ｋを設けるようにしている。このため、開口面積をより大きくすることができ、二次電池内部で発生するガスを外部へよりいっそう速やかに放出することができる。
　また、正極２１がオリビン型の結晶構造を有するリチウムリン酸化合物を含んでいれば、二次電池の熱暴走が発生しにくくなると共に、その二次電池の充放電を繰り返しても電池容量が低下しにくくなるため、より高い動作信頼性を得ることができる。正極２１が層状岩塩型の結晶構造のニッケルコバルト複合酸化物を含んでいれば、大出力特性とエネルギー密度とのバランスに優れた電池を得ることができる。
　また、二次電池がリチウムイオン二次電池であれば、リチウムの吸蔵放出を利用して十分な電池容量が安定に得られるため、より高い動作信頼性を得ることができる。
＜２．変形例＞
　二次電池の構成は、以下で説明するように、適宜、変更可能である。ただし、以下で説明する一連の変形例のうちの任意の２種類以上は、互いに組み合わされてもよい。
［変形例１］
　上記実施の形態では、多孔質膜であるセパレータ２３を用いた。しかしながら、本開示の二次電池は、多孔質膜であるセパレータ２３の代わりに、高分子化合物層を含む積層型のセパレータを用いてもよい。
　具体的には、積層型のセパレータは、一対の面を有する多孔質膜と、その多孔質膜の片面または両面に配置された高分子化合物層とを含んでいる。正極２１および負極２２のそれぞれに対するセパレータの密着性が向上するため、電池素子２０の位置ずれ（正極２１、負極２２およびセパレータのそれぞれの巻きずれ）が抑制される。これにより、電解液の分解反応などが発生しても、二次電池の膨れが抑制される。高分子化合物層は、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子化合物を含んでいる。ポリフッ化ビニリデンなどは、物理的強度に優れていると共に、電気化学的に安定だからである。
　なお、多孔質膜および高分子化合物層のうちの一方または双方は、複数の絶縁性粒子のうちのいずれか１種類または２種類以上を含んでいてもよい。二次電池の発熱時において複数の絶縁性粒子が放熱するため、その二次電池の安全性（耐熱性）が向上するからである。絶縁性粒子は、無機粒子および樹脂粒子などである。無機粒子の具体例は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ベーマイト、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウムおよび酸化ジルコニウムなどの粒子である。樹脂粒子の具体例は、アクリル樹脂およびスチレン樹脂などの粒子である。
　積層型のセパレータを作製する場合には、高分子化合物および有機溶剤などを含む前駆溶液を調製したのち、多孔質膜の片面または両面に前駆溶液を塗布する。この場合には、前駆溶液に複数の絶縁性粒子を添加してもよい。
　この積層型のセパレータを用いた場合においても、正極２１と負極２２との間においてリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。
［変形例２］
　上記実施の形態では、液状の電解質である電解液を用いた。しかしながら、本開示の二次電池は、電解液の代わりに、ゲル状の電解質である電解質層を用いてもよい。
　電解質層を用いた電池素子２０では、セパレータ２３および電解質層を介して正極２１および負極２２が互いに積層されていると共に、その正極２１、負極２２、セパレータ２３および電解質層が巻回されている。この電解質層は、正極２１とセパレータ２３との間に介在していると共に、負極２２とセパレータ２３との間に介在している。
　具体的には、電解質層は、電解液と共に高分子化合物を含んでおり、その電解質層中では、電解液が高分子化合物により保持されている。電解液の漏液が防止されるからである。電解液の構成は、上記した通りである。高分子化合物は、ポリフッ化ビニリデンなどを含んでいる。電解質層を形成する場合には、電解液、高分子化合物および有機溶剤などを含む前駆溶液を調製したのち、正極２１および負極２２のそれぞれの片面または両面に前駆溶液を塗布する。
　この電解質層を用いた場合においても、正極２１と負極２２との間において電解質層を介してリチウムイオンが移動可能になるため、同様の効果を得ることができる。
＜３．二次電池の用途＞
　次に、上記した二次電池の用途（適用例）に関して説明する。
　二次電池の用途は、特に限定されない。電源として用いられる二次電池は、電子機器および電動車両などの主電源または補助電源である。主電源とは、他の電源の有無に関係なく、優先的に用いられる電源である。補助電源は、主電源の代わりに用いられる電源、または主電源から切り替えられる電源である。
　二次電池の用途の具体例は、以下の通りである。ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、ノート型パソコン、ヘッドホンステレオ、携帯用ラジオおよび携帯用情報端末などの電子機器である。バックアップ電源およびメモリーカードなどの記憶用装置である。電動ドリルおよび電動鋸などの電動工具である。電子機器などに搭載される電池パックである。ペースメーカおよび補聴器などの医療用電子機器である。電気自動車（ハイブリッド自動車を含む。）などの電動車両である。非常時などに備えて電力を蓄積しておく家庭用または産業用のバッテリシステムなどの電力貯蔵システムである。これらの用途では、１個の二次電池が用いられてもよいし、複数個の二次電池が用いられてもよい。
　電池パックは、単電池を用いてもよいし、組電池を用いてもよい。電動車両は、二次電池を駆動用電源として作動（走行）する車両であり、その二次電池以外の駆動源を併せて備えたハイブリッド自動車でもよい。家庭用の電力貯蔵システムでは、電力貯蔵源である二次電池に蓄積された電力を利用して家庭用の電気製品などを使用可能である。
　ここで、二次電池の適用例の一例に関して具体的に説明する。以下で説明する適用例の構成は、あくまで一例であるため、適宜、変更可能である。
　図１１は、電池パックのブロック構成を表している。ここで説明する電池パックは、１個の二次電池を用いた電池パック（いわゆるソフトパック）であり、スマートフォンに代表される電子機器などに搭載される。
　この電池パックは、図１１に示したように、電源５１と、回路基板５２とを備えている。この回路基板５２は、電源５１に接続されていると共に、正極端子５３、負極端子５４および温度検出端子５５を含んでいる。
　電源５１は、１個の二次電池を含んでいる。この二次電池では、正極リードが正極端子５３に接続されていると共に、負極リードが負極端子５４に接続されている。この電源５１は、正極端子５３および負極端子５４を介して外部と接続可能であるため、充放電可能である。回路基板５２は、制御部５６と、スイッチ５７と、熱感抵抗素子（ＰＴＣ素子）５８と、温度検出部５９とを含んでいる。ただし、ＰＴＣ素子５８は省略されてもよい。
　制御部５６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）およびメモリなどを含んでおり、電池パック全体の動作を制御する。この制御部５６は、必要に応じて電源５１の使用状態の検出および制御を行う。
　なお、制御部５６は、電源５１（二次電池）の電圧が過充電検出電圧または過放電検出電圧に到達すると、スイッチ５７を切断することにより、電源５１の電流経路に充電電流が流れないようにする。一例を挙げると、過充電検出電圧は、４．２Ｖ±０．０５Ｖであると共に、過放電検出電圧は、２．４Ｖ±０．１Ｖである。
　スイッチ５７は、充電制御スイッチ、放電制御スイッチ、充電用ダイオードおよび放電用ダイオードなどを含んでおり、制御部５６の指示に応じて電源５１と外部機器との接続の有無を切り換える。このスイッチ５７は、金属酸化物半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などを含んでおり、充放電電流は、スイッチ５７のＯＮ抵抗に基づいて検出される。
　温度検出部５９は、サーミスタなどの温度検出素子を含んでおり、温度検出端子５５を用いて電源５１の温度を測定すると共に、その温度の測定結果を制御部５６に出力する。温度検出部５９により測定される温度の測定結果は、異常発熱時において制御部５６が充放電制御を行う場合および残容量の算出時において制御部５６が補正処理を行う場合などに用いられる。
　本技術の実施例に関して説明する。
＜実施例１－１～１－４＞
　二次電池を作製したのち、その二次電池の電池特性を評価した。
［二次電池の作製］
　以下で説明する手順により、図１に示した円筒型のリチウムイオン二次電池（直径＝外径２１ｍｍおよび長さ７０ｍｍ）を作製した。
（正極の作製）
　最初に、正極活物質（ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５ ）９４質量部と、正極結着剤（ポリフッ化ビニリデン）３質量部と、正極導電剤（黒鉛）３質量部とを互いに混合させることにより、正極合剤とした。続いて、溶媒（有機溶剤であるＮ－メチル－２－ピロリドン）に正極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の正極合剤スラリーを調製した。続いて、コーティング装置を用いて正極集電体２１Ａ（厚さ＝１５μｍである帯状のアルミニウム箔）の両面に正極合剤スラリーを塗布したのち、その正極合剤スラリーを乾燥させることにより、正極活物質層２１Ｂを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて正極活物質層２１Ｂを圧縮成型した。
（負極の作製）
　最初に、負極活物質（黒鉛）９５質量部と、負極結着剤（スチレンブタジェンラバー（ＳＢＲ））３質量部と、負極導電剤（カーボンブラック）２質量部とを互いに混合させることにより、負極合剤とした。続いて、溶媒（水）に負極合剤を投入したのち、その有機溶剤を撹拌することにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。続いて、コーティング装置を用いて負極集電体２２Ａ（厚さ＝１５μｍである帯状の銅箔）の両面に負極合剤スラリーを塗布したのち、その負極合剤スラリーを乾燥させることにより、負極活物質層２２Ｂを形成した。最後に、ロールプレス機を用いて負極活物質層２２Ｂを圧縮成型した。
（電解液の調製）
　溶媒（炭酸エチレン、炭酸エチルメチルおよび炭酸ジメチル）に電解質塩（ＬｉＰＦ6 ）を添加したのち、その溶媒を撹拌した。この場合には、溶媒の混合比（重量比）を炭酸エチレン：炭酸エチルメチル：炭酸ジメチル＝２０：２０：６０とすると共に、電解質塩の含有量を溶媒に対して１ｍｏｌ／ｋｇとした。
（二次電池の組み立て）
　最初に、正極２１（正極集電体２１Ａ）にアルミニウム製の正極リード２５を溶接すると共に、負極２２（負極集電体２２Ａ）にニッケル製の負極リード２６を溶接した。続いて、セパレータ２３（厚さ＝１６μｍである多孔性ポリエチレンフィルム）を介して正極２１および負極２２を互いに積層させたのち、その正極２１、負極２２およびセパレータ２３を巻回させることにより、中心空間２０Ｃを有する巻回体を作製した。続いて、巻回体の中心空間２０Ｃにセンターピン２４を挿入した。
　続いて、アルミニウム製のセーフティーカバー３１と、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）製のディスクホルダ３２と、アルミニウム製のストリッパーディスク３３とを含む安全弁機構３０を準備した。この場合には、ディスクホルダ３２の分割数、すなわち絶縁ピース３２Ｐの個数を２～７とした。
　続いて、ニッケル鍍金された鉄製の電池缶１１の内部に、一対の絶縁板１２，１３と共に巻回体を収納した。正極リード２５を安全弁機構３０のストリッパーディスク３３に溶接すると共に、負極リード２６を電池缶１１に溶接した。続いて、減圧方式を用いて電池缶１１の内部に電解液を注入し、電解液を巻回体に含浸させた。
　続いて、溶媒（有機溶剤であるエチルシクロヘキサン）にアスファルトを添加したのち、その溶媒を撹拌することにより、塗布溶液を調製した。そののち、その塗布溶液をポリプロピレン製のガスケット１５に塗布した。
　最後に、ポリプロピレン製のガスケット１５を介して、電池缶１１の開放端部１１Ｎと電池蓋１４および安全弁機構３０とを互いに加締めることにより、加締め構造１１Ｒを形成した。
　これにより、電池缶１１の開放端部１１Ｎが電池蓋１４により閉塞されると共に、その電池缶１１の内部に電池素子などが収納されたため、円筒型のリチウムイオン二次電池が組み立てられた。
（二次電池の安定化）
　常温環境中（温度＝２３℃）において二次電池を１サイクル充放電させた。充電時には、０．１Ｃの電流で電圧が４．２Ｖに到達するまで定電流充電したのち、その４．２Ｖの電圧で電流が０．０５Ｃに到達するまで定電圧充電した。放電時には、０．１Ｃの電流で電圧が３．０Ｖに到達するまで定電流放電した。０．１Ｃとは、電池容量（理論容量）４０００ｍＡｈを１０時間で放電しきる電流値であると共に、０．０５Ｃとは、電池容量４０００ｍＡｈを２０時間で放電しきる電流値である。
　これにより、二次電池の状態が電気化学的に安定化したため、円筒型のリチウムイオン二次電池が完成した。
［電池特性の評価］
　以下で説明する手順により、二次電池について振動試験およびＵＬ１６４２に準拠する発射体試験（Projectile test）を実施し、性能を評価したところ、表１に示した結果が得られた。
（振動試験）
　完全放電状態の二次電池に対し、振動数７Ｈｚの振動と、振動数２００Ｈｚの振動と、振動数７Ｈｚの振動とを順に合計１５分間で加える掃引試験を実施した。なお、振動方向は、Ｚ軸方向を含んで互いに直交する３方向とした。３方向についてそれぞれ１２回の掃引試験を実施した。セル評価数は１００セルとした。判定基準については、掃引試験後の交流抵抗の上昇率が１０％未満であれば合格とし、交流抵抗の上昇率が１０％以上であった場合には不合格とした。交流抵抗については、バッテリーテスターを用いて、測定周波数１ｋＨｚの交流電流定電流を与え、交流電圧計の電圧値から電池の内部抵抗を測定するようにした。
（発射体試験）
　ＵＬ１６４２に規定されるProjectile testは、完全放電状態の二次電池について行われる。しかしながら、本実施例では、より厳しい条件となる満充電状態での二次電池について発射体試験を実施した。また、ＵＬ１６４２に規定されるProjectile testでは、二次電池の長手方向の中心部を加熱する。しかしながら、本実施例では、電池缶１１のうちの、長手方向であるＺ方向の中心位置から１５ｍｍだけ底部にずれた位置を加熱するようにした。上記２点の試験条件が異なることを除き、本実施例での発射体試験の条件はＵＬ１６４２に規定されるProjectile testに準拠するようにした。なお、ここでの満充電状態とは、２３土２℃の雰囲気で、４．２０Ｖの定電圧かつ４．０Ａの定電流で５時間充電した状態をいう（電池容量は４０００ｍＡｈ）。セル評価数は１００セルとした。また、判定基準については、二次電池全体または二次電池の一部が試験網を貫通しなければ合格とし、二次電池全体または二次電池の一部が試験網を貫通した場合には不合格とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＜比較例１－１＞
　ディスクホルダが分割されていない、すなわち分割数が１である上記特許文献１に記載の二次電池を作製し、上記実施例１－１～１－４と同様の振動試験およびＵＬ１６４２に準拠する発射体試験を実施した。その結果を表１に併せて示す。
　表１に示したように、実施例１－１～１－４における振動試験の合格率および発射体試験の合格率は、比較例１－１における振動試験の合格率および発射体試験の合格率と比較して、いずれも高い数値が得られた。特に、実施例１－１，１－２では、振動試験の合格率および発射体試験の合格率の双方について、よりいっそう良好な結果が得られた。したがって、ディスクホルダ３２を構成する複数の絶縁ピース３２Ｐの数が３以上であると、絶縁ピース３２Ｐの数が２の場合よりも、安定して、かつ強固にストリッパーディスク３３が保持されることが確認できた。また、ディスクホルダ３２を構成する複数の絶縁ピース３２Ｐの数が６以下であると、絶縁ピース３２Ｐの数が７以上の場合と比較して十分な開口面積を確保することができ、弁部３１Ｖの開裂により、二次電池内部で発生するガスを外部へ速やかに放出することができることが確認できた。
　以上、一実施形態および実施例を挙げながら本技術に関して説明したが、その本技術の構成は、一実施形態および実施例において説明された構成に限定されず、種々に変形可能である。
　具体的には、電池素子の素子構造が巻回型である場合に関して説明したが、その電池素子の素子構造は、特に限定されないため、電極（正極および負極）が積層された積層型および電極（正極および負極）がジグザグに折り畳まれた九十九折り型などの他の素子構造でもよい。
　さらに、電極反応物質がリチウムである場合に関して説明したが、その電極反応物質は、特に限定されない。このため、電極反応物質は、上記したように、ナトリウムおよびカリウムなどの他のアルカリ金属でもよいし、ベリリウム、マグネシウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属でもよい。この他、電極反応物質は、アルミニウムなどの他の軽金属でもよい。
　本明細書中に記載された効果は、あくまで例示であるため、本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本技術に関して、他の効果が得られてもよい。

Claims (11)

  1. 　正極、負極および電解液を含む電池素子と、
    　前記電池素子を収納する収納部材と、
    　前記収納部材の高さ方向の端部に取り付けられた安全弁機構と
    　を備え、
    　前記安全弁機構は、
    　開裂可能な弁部と、前記高さ方向と直交する水平面に沿って前記弁部を取り囲むように延在する環状突起部とを含む導電性の弁部材と、
    　前記環状突起部が延在する周回方向に分割されると共に前記収納部材の径方向において前記環状突起部の内側に位置し前記環状突起部と当接する当接部を各々含む、複数の絶縁ピースからなる絶縁保持部材と、
    　前記弁部と電気的に接続された凸部を含み、前記高さ方向において前記弁部材と重なり合うと共に前記絶縁保持部材により保持される導電部材と、
    　を有する
    　二次電池。
  2. 　前記絶縁ピースは、前記当接部から見て前記径方向の外側に位置すると共に前記水平面に沿って延在する第１フランジ部、をさらに含み、
    　前記当接部は、前記環状突起部と当接する当接面を含み、
    　前記当接面は、前記高さ方向を基準として、前記第１フランジ部から遠ざかるほど前記径方向の外側に傾斜している
    　請求項１記載の二次電池。
  3. 　前記導電部材は、前記水平面に沿って延在する第２フランジ部を含み、
    　前記絶縁ピースの前記当接部は、前記径方向の内側に向いた開放端から前記径方向の外側に向けて延在し、前記第２フランジ部が挿入される横溝を含む
    　請求項１または請求項２記載の二次電池。
  4. 　前記収納部材は略円筒形状を有し、
    　前記複数の絶縁ピースは、それぞれ、前記収納部材の前記径方向に延びる境界面を含み、互いに前記境界面同士を対向させるように配置されている
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の二次電池。
  5. 　前記複数の絶縁ピースは、前記水平面に沿って前記凸部を取り囲むように配置されている
    　請求項４記載の二次電池。
  6. 　前記複数の絶縁ピースの数は、３以上６以下である
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の二次電池。
  7. 　前記複数の絶縁ピースは、互いに実質的に等しい大きさおよび形状を有する
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の二次電池。
  8. 　前記複数の絶縁ピースは、それぞれ、前記厚さ方向に貫かれた第１開口を含み、
    　前記導電部材は、前記複数の絶縁ピースにそれぞれ設けられた複数の前記第１開口と前記厚さ方向に対応する位置に、前記厚さ方向に貫かれた複数の第２開口を含む
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の二次電池。
  9. 　前記収納部材は、前記高さ方向の端部に前記電池素子を挿通可能な開放端部を含む収納部と、前記開放端部を閉塞する蓋部とを有し、
    　前記安全弁機構は、前記高さ方向において前記蓋部の内側に設けられている
    　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の二次電池。
  10. 　前記弁部材は、前記蓋部と前記導電部材との間に位置する
    　請求項９記載の二次電池。
  11. 　リチウムイオン二次電池である、
    　請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の二次電池。
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