特許 6538650 円筒形密閉電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6538650

(24)【登録日】2019年6月14日

(45)【発行日】2019年7月3日

(54)【発明の名称】円筒形密閉電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/04 20060101AFI20190625BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20190625BHJP

   H01M 2/12 20060101ALI20190625BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20190625BHJP

   H01M 4/525 20100101ALI20190625BHJP

   H01M 4/505 20100101ALI20190625BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20190625BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20190625BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/04 C

   H01M2/02 C

   H01M2/12 101

   H01M10/0587

   H01M4/525

   H01M4/505

   H01M10/04 W

   H01M10/052

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-509993(P2016-509993)

(86)(22)【出願日】2015年3月18日

(86)【国際出願番号】JP2015001506

(87)【国際公開番号】WO2015146077

(87)【国際公開日】20151001

【審査請求日】2018年2月27日

(31)【優先権主張番号】特願2014-67843(P2014-67843)

(32)【優先日】2014年3月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000039

【氏名又は名称】特許業務法人アイ・ピー・ウィン

(72)【発明者】

【氏名】小平 一紀

(72)【発明者】

【氏名】宮田 恭介

【審査官】 瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１１９３０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１４１０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１１１２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０４６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１９０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／００−２／０８、２／１２、４／００−４／６２、

１０／００−１０／３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底円筒状の外装缶と、封口体と、正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された円筒状巻回電極体と、電解質と、を有し、
前記外装缶の内部に前記円筒状巻回電極体と前記電解質とが配置され、前記外装缶の開口部が絶縁ガスケットを介して前記封口体によりカシメ封口されており、
前記封口体は、
薄肉部による易破断部を有する弁体と、開口部を有する環状の支持部材とを有し、
前記支持部材は前記弁体の外部側に載置され、前記弁体の易破断部は前記開口部の内周側に配置され、前記支持部材の開口部から前記弁体の一部が外部へ露出している、
円筒形密閉電池。

【請求項2】

前記弁体の外部へ露出している部分は外部方向へ突出している、請求項１に記載の円筒形密閉電池。

【請求項3】

前記弁体はアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、前記支持部材はステンレススチール又はニッケルメッキ鉄鋼板からなる、請求項１又は２に記載の円筒形密閉電池。

【請求項4】

前記外装缶の側壁には電池軸方向に突出した溝入れ部が設けられており、前記弁体の薄肉部は前記溝入れ部よりも内周側に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の円筒形密閉電池。

【請求項5】

前記正極板は、一般式Ｌｉ_ｘＮｉ_ｙＭ_１-ｙＯ_２（０．９５≦ｘ≦１．１０、ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｔｉ及びＡｌの少なくとも１種類、０．６≦ｙ≦０．９５）で表されるリチウムニッケル複合酸化物からなる正極活物質を含み、
体積エネルギー密度が５００Ｗｈ／Ｌ以上である、
請求項１〜４のいずれかに記載の円筒形密閉電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、封口部に電池内の圧力が上昇した場合にガスを効果的に排出することができる安全弁を備えた円筒形密閉電池に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるため、携帯電話機、ノート型パソコン等の移動情報端末の駆動電源として広く利用されている。最近、非水電解質二次電池は、電池駆動自動車の駆動電源や家庭用蓄電システム等の、高電圧・高容量が求められる用途への要望が高まっており、高出力特性、長期にわたる耐久性、及び安全性などの特性も要求されている。

【0003】

非水電解質二次電池は、可燃性の有機溶媒が用いられているため、通常は密閉電池として作製されている。密閉電池は、内部短絡や外部短絡、異常加熱、異常衝撃等が生じた場合、ガスが急激に発生して破裂する可能性がある。これに対処するため、例えば下記特許文献１にも開示されているように、電池内の圧力が所定値に達すると電池内のガスを電池外に排出するための安全弁を円筒形密閉電池の封口部に設けたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１４０８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年の電池のさらなる高エネルギー密度化に伴い、電池異常時における電池温度及び電池内圧はより急激に上昇する可能性がある。従来の円筒形密閉電池は、上記特許文献１にも示されているように、他の電池や負荷と電気的に接続する箇所が必要なため、安全弁の外部側に開口部を有するキャップを設け、電池異常時に電池内部で発生したガスを安全弁を介してキャップの開口部から外部へ排出する構成とされている。

【0006】

キャップの開口部の面積は極力大きいほうが好ましいが、他の電池や負荷と電気的に接続する箇所が必要なため、開口部の面積の拡大は制限される。そのため、円筒形密閉電池では、封口部に安全弁が設けられていても、ガスの十分な排出が確保され難くなる場合がある。

【0007】

角形密閉電池においては、通常安全弁は外部に露出した状態で設けられているため、このような課題は存在しない。したがって、円筒形密閉電池においては、電池異常時に電池内部で発生したガスを今まで以上に十分に外部へ排出できるようにすることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様の円筒形密閉電池によれば、
有底円筒状の外装缶と、封口体と、正極板及び負極板がセパレータを介して巻回された円筒状巻回電極体と、電解質と、を有し、
前記外装缶の内部に前記円筒状巻回電極体と前記電解質とが配置され、前記外装缶の開口部が絶縁ガスケットを介して前記封口体によりカシメ封口されており、
前記封口体は、
薄肉部による易破断部を有する弁体と、開口部を有する環状の支持部材とからなり、
前記支持部材は、前記弁体の外部側に載置され、前記弁体の易破断部は前記開口部の内周側に配置され、前記支持部材の開口部から前記弁体の一部が外部へ露出している、
円筒形密閉電池が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様の円筒形密閉電池においては、支持体の開口部から安全弁を構成する弁体の一部が外部へ露出している。そのため、電池異常時に電池内部で発生したガスは、弁体を経て外部へ直接放出されるため、キャップに設けられたガス抜き穴としての開口部を経由してガスを排出する従来の円筒形密閉電池に比すると、電池が熱暴走を起こす前にガスの排出をより速やかに行うことができるようになる。

【0010】

加えて、例えば、外部加熱などによって電池が燃焼して、電池を構成するアルミニウム等の溶融物がガスとともに弁体から排出されても、アルミニウム等の溶融物は直ちに外部へ放出される。そのため、本発明の一態様の円筒形密閉電池によれば、従来例のものに比してより安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１Ａは実施形態の円筒形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは上部から見た概略平面図である。

【図2】図２は比較例の円筒形非水電解質二次電池の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態について、円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池に適用した例を用いて、詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を理解するために例示するものであって、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。

【0013】

（実施形態）
実施形態の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池１０を図１を用いて説明する。この非水電解質二次電池１０は、正極板１１と負極板１２とがセパレータ１３を介して渦巻き状に巻回された円筒状巻回電極体１４を備えている。円筒状巻回電極体１４は、それぞれ上部絶縁板１６及び下部絶縁板１７が配置されて、金属製の外装缶１５の内部に配置されている。

【0014】

外装缶１５の内部には非水電解液（図示せず）が注液されており、外装缶１５の開口部は、絶縁ガスケット２１を介して封口体２０によってカシメ封口されて密閉されている。正極板１１に接続されている正極集電体１８は封口体２０の下面に溶接されており、負極板１２に接続されている負極集電体１９は外装缶１５の内側底部に溶接されている。これにより、外装缶１５が負極外部端子、封口体２０が正極外部端子としてそれぞれ機能する。

【0015】

外装缶１５の側壁には、電池中心軸方向に突出した溝入れ部１５ａが設けられている。上部絶縁板１６は、外装缶１５の側壁に形成された溝入れ部１５ａによってその周縁部が保持され、円筒状巻回電極体１４を上部から固定している。絶縁ガスケット２１は溝入れ部１５ａよりも上側に配され、封口体２０を固定している。

【0016】

封口体２０は、他の部分よりも板厚の薄い易破断部２２を備えた弁体２３と、弁体２３の外部側に載置された開口部２４を有する環状の支持部材２５とからなっている。弁体２３の易破断部２２は支持部材２５の開口部２４の内周側に配置されている。この支持部材２５は、封口体２０を外装缶１５の開口にカシメ固定する際の強度を付与するために設けられているものである。これにより、電池異常時に電池内部で発生したガスは、弁体２３が易破断部２２から容易に破断して開口することができるため、容易に外部へ排出でき、安全性が向上する。

【0017】

また、弁体２３の一部は、支持部材２５に形成された開口部２４から外部側へ露出している。この弁体２３の外部への露出部分は、電池外方に突出した段差部２３ａとして形成されている。

【0018】

このように弁体２３の段差部２３ａを電池外部方向へ突出するように形成すると、電池異常時に電池内部で発生したガスは、速やかに弁体２３の段差部２３ａ側に集まり、外装缶１５内の圧力が所定値を超えると弁体２３の易破断部２２が破断し、弁体２３に大きな開口が形成される。そのため、電池内部で急速にガスが発生してもガス排気能力が十分に追随でき、開口形成後に外装缶１５の側壁に内圧によるダメージが加わるおそれがなく、外装缶１５の側壁での亀裂発生を抑制できる。これにより、電池の異常時に、外装缶１５の内部からのガスや電解液の排出方向を封口体２０側のみに誘導できるようになる。

【0019】

このため、実施形態の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池１０によれば、外装缶１５の側壁方向に隣接する部材に悪影響を及ぼすことが防止される。例えば、この円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池１０を組電池に使用する場合、一つの単電池に異常が発生しても、組電池を構成する他の電池の安全性を害することが防止される。

【0020】

弁体２３の外部への露出部分は、外部機器と接続するためのリード溶接部として用いることができる。この露出部分を電池の外部方向へ突出させることで、弁体２３の強度を高めることができ、リードを溶接することが容易となる。リードには、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状のリードやワイヤー状のリードを用いることができる、特にワイヤー状のリードを用いることが好ましい。

【0021】

正極板１１に接続されている正極集電体１８は、弁体２３の易破断部２２よりも外周側の内面側であって、支持部材２５と対向する位置で弁体２３の内面に溶接されている。これにより、正極集電体１８が弁体２３の作動に影響を与えないようにすることができる。

【0022】

弁体２３の易破断部２２は、溝入れ部１５ａの突出位置よりも内周側に設けられている。このような構成を採用することの理由は、外装缶１５に弁体２３及び支持部材２５からなる封口体２０がカシメ固定される際に、易破断部２２へ荷重がかかり、割れが入ってしまう可能性があるためである。

【0023】

なお、円筒状巻回電極体１４の中心部には、センターピン２６が挿入されていることが好ましい。このセンターピン２６は、電池異常時に電池内部でガスが発生して円筒状巻回電極体１４に膨れが生じても、円筒状巻回電極体１４の中心にガス流路を確保し、ガスを速やかに封口体２０側に誘導することができる。

【0024】

このような構成を備えた実施形態の非水電解質二次電池１０によれば、電池異常時に電池内部で発生したガスは弁体２３を経て外部へそのまま放出されるため、ガスの排出をより速やかに行うことができるようになる。

【0025】

しかも、実施形態の非水電解質二次電池１０においては、外部加熱などによって電池が燃焼に至って電池を構成するアルミニウム等の溶融物がガスとともに弁体２３から排出される場合、弁体２３には十分な大きさの開口が形成され、アルミニウム等の溶融物は直ちに外部へ放出されるため、アルミニウム等の溶融物が弁体２３を塞ぐことが抑制される。そのため、実施形態の非水電解質二次電池１０によれば、従来例の円筒形密閉電池比して安全性がより向上する。

【0026】

上記構成において、弁体２３はアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものとすることができる。アルミニウム又はアルミニウム合金は、軽量で変形し易く、かつ電解液に対する耐性が高いので、弁体２３の材料として好適である。弁体２３の薄肉部からなる易破断部２２の形成方法は、特に限定されないが、プレス加工により形成することが簡便であり好ましい。

【0027】

しかも、非水電解質二次電池の正極板の集電体としては、正極板の芯体としてアルミニウム又はアルミニウム合金が使用されるため、通常アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものが使用される。実施形態の非水電解質二次電池１０における弁体２３をアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものとすると、同じくアルミニウム又はアルミニウム合金からなる正極集電体１８と容易に溶着することができる。

【0028】

また、支持部材２５は、ステンレススチール又はニッケルメッキ鉄鋼板からなる板状部材により構成されていることが好ましい。ステンレススチール又はニッケルメッキ鉄鋼板は、弁体２３を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金よりも強度が強い。封口体２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる弁体２３及びステンレススチール又はニッケルメッキ鉄鋼板からなる支持部材２５の２枚の板状部材から形成されているので、電池内圧上昇時に弁体２３の易破断部２２を破断させ易くするとともに、封口体２０自身の強度を保持することができる。

【0029】

ここで、図１に示した実施形態の非水電解質二次電池１０の具体的製造方法について、適宜図１を参照しながら説明する。

【0030】

［正極板の作製］
リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物（ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.15Ａｌ_0.05Ｏ₂）からなる正極活物質と、アセチレンブラックからなる導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）からなる結着剤とを、質量比１００：２．５：１．７の割合で秤量し、これらをＮ−メチル−２−ピロリドンからなる有機溶剤と混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストを、ドクターブレード法によりアルミニウム箔（厚み：１５μｍ）からなる正極芯体の両面に均一な厚みで塗布した。

【0031】

これを乾燥機内に通して有機溶剤を除去し、ロールプレス機を用いて圧延した後に裁断し、正極芯体の両面に正極合剤層が形成された正極板を作製した。この後、正極合剤層が形成されていない正極芯体部分にアルミニウムからなる正極集電体１８を超音波溶接により取り付けて、長さ５７３ｍｍ、幅５７ｍｍ、厚み１６３μｍの正極板１１を作製した。

【0032】

［負極板の作製］
易黒鉛化炭素粒子からなる負極活物質と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）からなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比１００：０．６：１の割合で混合し、これらを適量の水と混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを、ドクターブレード法により銅箔（厚み：１０μｍ）からなる負極芯体の両面に均一な厚みで塗布した。

【0033】

これを乾燥機内に通して水分を除去し、ロールプレス機を用いて圧延した後に裁断し、負極芯体の両面に負極合剤層が形成された負極板を作製した。この後、負極合剤層が形成されていない負極芯体部分に、ニッケルからなる負極集電体１９を超音波溶接により取り付けて、負極板１２を作製した。

【0034】

［円筒状巻回電極体の作製］
上記のようにして作製された正極板１１及び負極板１２をポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ１３によって互いに絶縁された状態で、巻き取り機により巻回し、絶縁性の巻き止めテープを設け、円筒状巻回電極体１４を作製した。

【0035】

［非水電解質の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、を体積比２：２：６の割合（１気圧、２５℃と換算した場合における）で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのＬｉＰＦ₆を１．０Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解したものを非水電解液とした。

【0036】

［封口体の作製］
厚み０．４ｍｍのアルミニウム合金をプレス加工して、電池外方となる面に易破断部２２が形成され、この易破断部２２の内周側に電池外方へ突出する段差部２３ａが形成された、直径１７ｍｍの弁体２３を形成した。厚み０．３ｍｍのステンレススチール板をプレス加工することにより、外径１７ｍｍ、内径９ｍｍの円環状の支持部材２５を形成した。この弁体２３及び支持部材２５を重ね合わせ、外縁部より３ｍｍ内周部分をレーザー溶接により接合し、封口体２０を作製した。

【0037】

［外装缶の作製］
基材としての鉄鋼板にニッケルメッキを施した。その後、絞り加工により、有底円筒状の外装缶１５を作製した。ここで、外装缶１５は、封口部の板厚を０．２ｍｍ、側壁の板厚を０．２５ｍｍとした。また、外装缶１５の底面の板厚は、０．３ｍｍとし、Ｃ字状の溝を設け、溝の厚みは、０．０５ｍｍとした。

【0038】

［電池の組み立て］
上記のようにして作製した円筒状巻回電極体１４の上下にポリプロピレン製の上部絶縁板１６及び下部絶縁板１７を置き、円筒状巻回電極体１４を外装缶１５内に収容し、負極集電体１９と外装缶１５の缶底とを抵抗溶接した。この後、塑性加工により、外装缶１５に幅１．０ｍｍ、深さ１．５ｍｍの円周状の溝入れ部１５ａを形成し、上記のようにして調製した非水電解液を外装缶１５内に注液した。

【0039】

この後、封口体２０の弁体２３と正極集電体１８とをレーザー溶接した。その後、外装缶１５の開口部を、絶縁ガスケット２１が挿入された封口体２０を用いてカシメ加工して封止し、高さ６５ｍｍ、直径１８ｍｍの実施形態に係る円筒形密閉型電池としての非水電解質二次電池１０を作製した。なお、この非水電解質二次電池１０の体積エネルギー密度は、５００Ｗｈ／Ｌであった。

【0040】

（比較例）
従来例に対応する比較例の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池３０を図２に示した。この非水電解質二次電池３０は、端子板３１、防爆弁３２及びキャップ３４を有する従来構造の封口体３３を備えること以外は、上記実施形態の非水電解質二次電池１０と同様の構成を備えている。そのため、比較例の非水電解質二次電池３０においては、封口体３３の構成について詳細に説明することとし、実施形態の非水電解質二次電池１０と同様の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

【0041】

この封口体３３は、ガス抜き穴３４ａが設けられたキャップ３４と、電池内圧上昇時に破砕する破砕溝３１ａ、３２ａがそれぞれ設けられた端子板３１、防爆弁３２と、絶縁板３５とを備えている。端子板３１の中央部であって、破砕溝３１ａよりも内周側には開口３１ｂが形成されており、この開口３１ｂと防爆弁３２との境界部は、レーザ溶接され、溶接スポット３６が形成されている。これにより、端子板３１と防爆弁３２とは電気的に接続された状態となっている。端子板３１には、破砕溝３１ａよりも外周側にも開口３１ｄが形成されている。

【0042】

端子板３１の外周側は肉厚とされ、正極板１１と電気的に接続される端子プレート３１ｃとなっており、この端子プレート３１ｃに正極板１１に接続されている正極集電体１８が超音波溶接されて電気的に接続されている。

【0043】

この比較例の非水電解質二次電池３０では、電池内の圧力上昇時には、破砕溝３１ａが破砕することで端子板３１と防爆弁３２の間の電流経路が切断されて、端子板３１からキャップ３４への通電が遮断される。さらに電池内圧が上昇すると、破砕溝３２ａが破砕して防爆弁３２に穴が形成され、防爆弁３２に形成された穴及びガス抜き穴３４ａを経由して、電池内のガスが電池外部へと排出されるようになる。

【0044】

なお、この比較例の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池３０は、体積エネルギー密度は５００Ｗｈ／Ｌである。

【0045】

〔安全性試験〕
上記実施形態に係る非水電解質二次電池１０及び比較例に係る非水電解質二次電池３０をそれぞれ１０個用意し、これらの電池を室温（２５℃）雰囲気下、定電流１５００ｍＡで電圧が４．２Ｖとなるまで充電した。この後、電池を２００℃に設定したホットプレート上において加熱した。この時の封口体の状態又は封口体の外装缶からの離脱の有無及び外装缶側壁の亀裂の発生の有無を目視にて確認した。

【0046】

この安全性試験結果によれば、アルミニウム板製の弁体２３及びステンレススチール板製の支持部材２５で構成され、弁体２３に易破断部２２が形成された封口体２０を用いた実施形態の非水電解質二次電池１０では、側壁の亀裂発生数が０であった。それに対し、従来の封口体３３を用いた比較例の非水電解質二次電池３０では、側壁の亀裂数が９であった。このように、実施形態の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池１０によれば、比較例の非水電解質二次電池３０の場合よりも側壁の亀裂数が顕著に抑制されていることが分かる。

【0047】

このことから実施形態の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池１０では、電池内圧が上昇すると、弁体２３の易破断部２２が速やかに開口し、段差部２３ａの外部側には遮蔽物がないので、速やかに電池に大きな開口部が形成される。これにより、実施形態の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池１０によれば、電池内部に急速にガスが発生してもガス排気能力が十分に追随でき、弁体２３に開口が形成された後に外装缶１５の側壁にダメージが加わるおそれがないことが確認された。

【0048】

一方、比較例の円筒形密閉電池としての非水電解質二次電池３０では、電池内圧が上昇すると、破砕溝３１ａが破砕して端子板３１と防爆弁３２の間の電流経路が遮断され、その後破砕溝３２ａが破れてガス排出経路が確保される。このガス排出経路は実施形態の非水電解質二次電池１０の場合よりも小さく、かつより高い圧力とならないとガス排出経路が形成されない。

【0049】

そのため、比較例の非水電解質二次電池３０では、ガス排出の勢いが高い場合には、キャップ３４に設けられたガス抜き穴のガス排出能力が不十分である恐れがあるため、外装缶１５の側壁がダメージを受ける可能性が実施形態の非水電解質二次電池の場合よりも大きくなる。このため、比較例の非水電解質二次電池３０では、外装缶１５の側壁に亀裂が入ることを十分に抑制できない。外装缶１５の側壁に亀裂が入ると、この亀裂からガスや電解液が漏れ出すので、異常発生した電池の周囲に存在する部材や電池等に悪影響を及ぼすおそれがある。なお、比較例の非水電解質二次電池３０の全てにおいて、破砕溝３１ａ、３２ａの破砕が確認された。

【0050】

以上の試験結果から、本発明の一実施形態の非水電解質二次電池によれば、安全性が向上したガス排出弁付き封口体を備えた円筒形密閉電池を実現できることが分かった。

【0051】

なお、上記実施形態では、円筒形密閉電池として非水電解質二次電池に適用した例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、ニッケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池等のアルカリ蓄電池にも適用することができる。

【0052】

特に、非水電解質二次電池に本発明を適用する場合、電池の構成材料としては次のような公知の材料を使用できる。以下にその具体例を示す。

【0053】

本発明に用いる正極板は、箔状（薄板状）の正極芯体上に正極活物質層を形成することで構成することができる。正極芯体の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金等を用いることができるが、中でもアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることが電気化学的な溶出等が起こりにくいことから好ましい。

【0054】

正極活物質としては、リチウム含有遷移金属複合酸化物、例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄及びバナジウムから選ばれる少なくとも一種の金属と、リチウムと、を含んだ複合酸化物が使用できる。中でも、一般式Ｌｉ_xＮｉ_yＭ_1-yＯ₂（０．９５≦ｘ≦１．１０、ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｔｉ及びＡｌの少なくとも１種類）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を用いると、高容量で、かつ安全性に優れた非水電解質二次電池が得られるため、好ましい。

【0055】

また、本発明で用いる負極板は、負極芯体上に負極活物質層を形成することで構成することができる。負極芯体の材料としては、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等を用いることができるが、中でも銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金とすることが電気化学的な溶出等が起こりにくいことから好ましい。
また、負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出し得る炭素材料、例えば、天然黒鉛や球状又は繊維状の人造黒鉛、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素（ソフトカーボン）などの炭素材料や、酸化錫、酸化珪素等の金属酸化物材料、ケイ素、シリサイドなどのケイ素含有化合物などを用いることができる。

【0056】

また、セパレータとしては、ポリオレフィン系材料からなる微多孔膜を用いることができ、ポリオレフィン系材料と耐熱性材料を組み合わせたものを用いることが好ましい。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などが例示できる。これらの樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。耐熱性材料としては、アラミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂、または、耐熱性樹脂と無機フィラーの混合体を用いることができる。

【0057】

また、非水電解質は、非水溶媒にリチウム塩を溶解することにより調製される。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート等が一種単独で、又は複数種混合して用いられる。

【0058】

また、非水電解質中に添加する支持塩としては、電子吸引性の強いリチウム塩、例えば、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄などが一種単独で、又は複数種混合して使用される。非水電解質には、ビニレンカーボネート等の公知の添加材を添加してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

以上説明したように、本発明の円筒形密閉電池によれば、電池の異常時に、外装缶の側壁側にガスや電解液が漏れることを抑制した上で、効果的にガス排出を行うことができる円筒形密閉電池を提供できるため、産業上の意義は大きい。

【符号の説明】

【0060】

１０：非水電解質二次電池 １１：正極板 １２：負極板
１３：セパレータ １４：円筒状巻回電極体 １５：外装缶
１５ａ：溝入れ部 １６：上部絶縁板 １７：下部絶縁板
１８：正極集電体 １９：負極集電体 ２０：封口体
２１：絶縁ガスケット ２２：易破断部 ２３：弁体
２３ａ：段差部 ２４：開口部 ２５：支持部材
２６：センターピン ３０：非水電解質二次電池 ３１：端子板
３１ａ：破砕溝 ３１ｂ、３１ｄ：開口 ３１ｃ：端子プレート
３２：防爆弁 ３２ａ：破砕溝 ３３：封口体
３４：キャップ ３４ａ：ガス抜き穴 ３５：絶縁板
３６：溶接スポット

【図1】

【図2】