JP2001202946A

JP2001202946A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2001202946A
Application number: JP2000009533A
Authority: JP
Inventors: Koichi Zama; 浩一座間
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、内部ショートに起因する熱
暴走を防止し、安全性を向上させることができる非水電
解液二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】正極１及び負極２のうち少なくとも一方
の電極に切り欠き部１２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関し、特に非水電解液二次電池の電極構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から非水電解液二次電池は、単位重
量当たりのエネルギー密度が大きいことから、携帯電話
や携帯パソコン或はワープロなどの移動通信用電源とし
て広く利用されている。また、前記非水電解液二次電池
は種々の用途に対応するためにサイズの異なる各種の形
状（円筒形、角形、楕円形など）のものが市販されてい
る。そして、近年では大出力を要する電気自動車や電動
スクーターの駆動電源や電力貯蔵用の媒体としての利用
を図るため、電池の一層の大型化が図られつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の非水
電解液二次電池は、何れも負極と正極とが一対一に構成
されている。そのような比率で電極を大きくすると、電
極の電気抵抗に起因する電位分布差が顕著になり、充放
電に際して電極の一部で過充電や過放電が生じる。この
結果、当該部分における活物質の結晶構造が破壊される
等により発電能力が急速に低下することが危惧される。
また、従来の非水電解液二次電池は、釘差しなどで正極
及び負極に内部ショートが発生した場合、ショートした
部分の電極へ電流が流れる。このとき、電池として機能
する部分より電極箔を介して大電流が集中する。そこ
で、ショートした部分に電極の有する電流全てが供給さ
れ、熱暴走が発生し、電池の安全性に問題が生じる。こ
のような現象は電池が大型化するほどに問題となる。

【０００４】本発明は以上の問題に鑑みてなされたもの
であり、内部ショートに起因する熱暴走を防止し、安全
性を向上させることができる非水電解液二次電池を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本出願第１の発明は、正
極端子を有する正極と、負極端子を有する負極とがセパ
レータを介して対向してなる発電体が電解液を含浸して
容器内に収納密閉されてなる非水電解液二次電池におい
て、前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極
が二以上設けられると共に、前記正極端子及び前記負極
端子のうち少なくとも一方の電極端子に切り欠き部が設
けられてなることを特徴とする非水電解液二次電池であ
る。

【０００６】したがって、前記正極端子及び前記負極端
子のうち少なくとも一方の電極端子に切り欠き部が設け
られてなることから、内部ショートが生じても、熱暴走
を防止し、安全性を向上させることができる。即ち、シ
ョートが生じた電極に大電流が集中する際、ショートが
生じた電極に接続されている電極端子に設けられた切り
欠き部の電流密度が増大し、切り欠き部が発熱すること
で、切り欠き部が溶断する。切り欠き部が溶断すること
で、ショートが生じた電池と他の電源とを分断し、大電
流が集中することで生じる熱暴走を防止することができ
る。

【０００７】また、本出願第２の発明は、前記正極及び
前記負極のうち少なくとも一方の電極が二以上設けられ
てなることを特徴とする。

【０００８】したがって、本出願第２の発明の非水電解
液二次電池によれば、前記正極及び前記負極のうち少な
くとも一方の電極が二以上設けられるので、電極の電気
抵抗に起因する電位分布差を均一化することができ、安
全性を確保することができる。即ち、充放電を円滑に行
うことができ、電池を大型化した場合であっても、過放
電及び過充電による活物質の結晶構造の破壊等が抑制さ
れ、その結果として長寿命の電池を得ることができる。

【０００９】また、本出願第３の発明は、前記切り欠き
部が発電体外方に位置すると共に、前記正極及び前記負
極から発電体外方へ延設される複数の電極端子が互いに
同極性の電極端子と前記切り欠き部よりも容器側で電気
的に接続されてなることを特徴とする。

【００１０】したがって、本出願第３の発明の非水電解
液二次電池によれば、前記切り欠き部が発電体外方に位
置すると共に、前記正極及び前記負極から発電体外方へ
延設される複数の電極端子が互いに同極性の電極端子と
前記切り欠き部よりも容器側で電気的に接続されてなる
ことから、ショートした電極と電池として機能している
電極との通電をより安全且つ確実に遮断することができ
る。即ち、切り欠き部が溶断すると互いに電気的に接続
された一の電極端子と他の電極端子との通電が確実に遮
断される構造であるため、ショートが生じた際の熱暴走
を防止することができる。また、外部電源との通電も確
実に遮断することができる。さらに、従来の非水電解液
二次電池と外観及び出力端子数を変更する必要がなく、
新たな実装形態及び制御回路及び追加する部材・工程が
ほとんど必要ないためコストを増大させることなく本発
明の非水電解液二次電池を製造することができる利点が
ある。

【００１１】また、本出願第４の発明は、前記切り欠き
部に絶縁体を被覆する態様で設けてなることを特徴とす
る。

【００１２】したがって、本出願第４の発明の非水電解
液二次電池によれば、前記切り欠き部に絶縁体を被覆す
る態様で設けることで、電極にショートが生じた際に係
る電極に接続された電極端子の切り欠き部から放電する
ことなく電荷が切り欠き部に集中する。その結果とし
て、切り欠き部が発熱し、切り欠き部が溶断する。従っ
て、ショート部位を有する正極と電池として機能する他
の正極とが電気的に分断される。即ち、内部ショートに
起因する熱暴走を防止し、安全性を向上させることがで
きる。

【００１３】また、本出願第５の発明は、前記発電体が
正極と負極とをセパレータを介して重ね合わせて巻回さ
せた渦巻状の発電体であることを特徴とする。

【００１４】渦巻状の発電体であると、電極を長くし巻
回回数を増大させることにより、容易に電池の高出力化
を図ることができるが、電極を長くすると、電位分布が
不均一になるという問題が生じる。また、電極の一部に
おけるトラブルが電池全体の性能を大幅に低下させる原
因にもなる。このような渦巻状の発電体に請求項１乃至
請求項４の構成を採用すると、上記作用及び効果が一層
顕著に発揮される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の非水
電解液二次電池につき図面を参照して説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１の非水電解液二次電池を示す断面図であり、図１に
示した符号１２は電極端子を加工した切り欠き部の拡大
図を示す。図２は本発明の実施の形態１の非水電解液二
次電池の正極と負極との関係を示す模式図である。

【００１７】図１及び図２を参照して説明すると、本発
明の実施の形態１の非水電解液二次電池は、正極１と負
極２とをセパレータ３を介して重ね合わせて巻回させた
渦巻状の発電体４と非水電解液（図示せず）を電池外装
缶５に収容している。係る電池外装缶５は電池缶蓋１０
により密閉されている。前記正極１は複数に分割されて
おり、例えば三等分に分割されている。更に、前記正極
１及び前記負極２には各々複数の電極端子が接続されて
いる。ここで、正極１に接続されている電極端子を正極
端子６とし、負極２に接続されている電極端子を負極端
子７とする。全ての前記正極端子６は集合電極端子８に
接続されることで正極端子６間が電気的に接続されてい
る。複数の正極端子６が接続された集合電極端子８は、
電池外装缶５の外方に突出する態様に形成された正極外
部端子９を有する電池缶蓋１０に接続されている。係る
電池缶蓋１０は予め電池外装缶５との絶縁性及び封止性
を保つためのガスケット１５を具備するものを用いるこ
とが好ましい。また負極端子７は電池外装缶５の負極外
部端子１１に接続されている。

【００１８】また、前記正極端子６は前記発電体４の外
方、即ち発電体４の外部に位置する所定部位に切り欠き
部１２が形成されている。係る切り欠き部１２が形成さ
れる正極端子６の所定部位は、前記集合電極端子８に接
続している部位よりも発電体４側であれば良い。切り欠
き部１２の形状は、切り欠き部１２の断面積が切り欠き
部１２以外の正極端子６の断面積よりも小になれば良
く、限定されない。即ち、切り欠き部１２における電流
密度が切り欠き部１２以外の正極端子６の電流密度より
高密度となれば良い。また、前記切り欠き部１２が形成
された正極端子６の切り欠き部１２には絶縁体のテープ
１３が巻かれている。

【００１９】以上説明した本発明の実施の形態１の非水
電解液二次電池は、例えば、釘差し等で内部ショートが
正極１に発生した際に、図示しない正極１内部のショー
トした部位（以下、ショート部位）へ電流が流れる。こ
の時、前記ショート部位に接続された正極端子６に電池
として機能する他の正極１より大電流が集中する。ここ
で、大電流が集中する正極端子６には切り欠き部１２が
形成されていることから、通電後、切り欠き部１２の電
流密度が高くなる。また、絶縁体で切り欠き部１２が覆
われていることから通電している正極端子６、特に切り
欠き部１２から放電することなく電荷が切り欠き部１２
に集中する。その結果として、切り欠き部１２が発熱
し、切り欠き部１２が溶断する。従って、ショート部位
を有する正極１と電池として機能する他の正極１とが電
気的に分断される。即ち、前記切り欠き部１２はヒュー
ズとして機能する。例えば、正極１が三等分されていれ
ば、ショート部位を有する正極１に接続された一の切り
欠き部１２が溶断することで正常動作時の電流のおよそ
１／３の電流がショート部位に流れることになる。

【００２０】以上説明した本発明の実施の形態１の非水
電解液二次電池は特別な製造方法によることなく製造す
ることができる。具体的な製造方法を示すと、先ず、正
極１と負極２とに予め複数の電極端子を溶接する。正極
１及び負極２に複数の電極端子を接続するには電気溶接
又は超音波溶接等を用いても良い。また、ここで前記複
数の電極端子の所定の位置に切り欠き部１２を形成させ
るべく、電極端子の所定部位を切断加工する。次に、セ
パレータ３を介して正極１と負極２とを巻芯を中心とし
て巻回させる。分割数に応じた距離だけ正極１が巻かれ
たところで正極１を切断する。更に、正極１同士が接触
しない程度の隙間を設けて、再び正極１を加えて巻回
氏、分割数に応じた距離だけ正極１が巻かれたところで
２回目の切断を行う。このようにして負極２と正極１と
をセパレータ３を介して巻回しながら渦巻状の発電体４
を製造する。

【００２１】次に、前記渦巻状の発電体４を電池外装缶
５に収容し、各正極端子６を集合電極端子８に電気溶接
等で接続し、係る集合電極端子８を電池缶蓋１０に接続
する。また、各負極端子７は、電池外装缶５の負極外部
端子１１にまとめて溶接される。最後に、非水電解液
（図示せず）を電池外装缶５内に適量注入し、電池缶蓋
１０をかしめて封止を行う。

【００２２】また、正極端子６はＡｌ又はＴｉを材料と
し、負極端子はＣｕ又はＮｉを材料としても良い。

【００２３】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２の非水電解液二次電池につき図面を参照して説明す
る。図３を参照して本実施の形態２の非水電解液二次電
池を説明すると、正極１の分割は等分割でなくても良
く、単に分割されていれば良い。また、電極の分割は電
気的に分割されていれば良く、物理的には一体であって
も良い。即ち、正極１を絶縁部材等を介して一体に形成
して、発電体４を形成しても良い。更に、本実施の形態
の非水電解液二次電池の正極１は三等分としたが、電極
の分割は複数であれば良く、より多く分割するほどに効
果は大になる。加えて、分割される電極は、負極２のみ
或は正極１及び負極２の両方であっても正極１のみ分割
した場合と同様の効果を得ることができる。

【００２４】また、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照し
て本発明の実施の形態２の非水電解液二次電池を説明す
ると、切り欠き部１２の絶縁に絶縁体のテープ１３を用
いたが、切り欠き部１２の絶縁はポリプロピレン等の樹
脂成形体１４等で行っても良い。

【００２５】また、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５
（ｃ）を参照して本発明の実施の形態２の非水電解液二
次電池を説明すると、本実施の形態で説明した切り欠き
部１２の形状は図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）
に示したような形状でも良い。即ち、電流密度が高くな
るような形状になっていれば良く、その形状は限定され
ない。また、切り欠き部１２は正極端子６及び負極端子
７の両端子、又は負極端子７に設けられても良い。

【００２６】また、本発明の非水電解液二次電池は、上
述の実施の形態１及び実施の形態２においては巻回型発
電体４を有する非水電解液二次電池であったが、積層型
発電体を有する非水電解液二次電池であっても本発明の
構造を積層型の発電体に適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した本発明の非水電解液二次電
池は、内部ショートに起因する熱暴走を防止し、安全性
を向上させることができる。また、内部ショートを生じ
ても安全且つ容易に大電流を外部へ取り出すことができ
る。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の非水電解液二次電池の断
面図

【図２】本発明の実施の形態の非水電解液二次電池の正
極と負極との関係を示す模式図

【図３】本発明の実施の形態２の非水電解液二次電池の
正極と負極との関係を示す模式図

【図４】（ａ）本発明の実施の形態２の非水電解液二次
電池を示す断面図（ｂ）図４（ａ）の非水電解液二次電池のＡ−Ａ’断面
図

【図５】（ａ）本発明の実施の形態２の非水電解液二次
電池の切り欠き部を示す断面図（ｂ）本発明の実施の形態２の非水電解液二次電池の切
り欠き部を示す断面図（ｃ）本発明の実施の形態２の非水電解液二次電池の切
り欠き部を示す断面図

【符号の説明】

１正極２負極３セパレータ４発電体５電池外装缶６正極端子７負極端子８集合電極端子９正極外部端子１０電池缶蓋１１負極外部端子１２切り欠き部１３テープ１４樹脂成形体１５ガスケット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極端子を有する正極と、負極端子を有す
る負極とがセパレータを介して対向してなる発電体が電
解液を含浸して容器内に収納されてなる非水電解液二次
電池において、前記正極端子及び前記負極端子のうち少
なくとも一方の電極端子に切り欠き部が設けられてなる
ことを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項２】前記正極及び前記負極のうち少なくとも一
方の電極が二以上設けられてなることを特徴とする請求
項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】前記切り欠き部が発電体外方に位置すると
共に、前記正極及び前記負極から発電体外方へ延設され
る複数の電極端子が前記切り欠き部よりも容器側にて互
いに同極性の電極端子と電気的に接続されてなることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非水電解液二
次電池。
【請求項４】前記切り欠き部に絶縁体を被覆する態様で
設けてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何
れか一に記載の非水電解液二次電池。
【請求項５】前記発電体が正極と負極とをセパレータを
介して重ね合わせて巻回させた渦巻状の発電体であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一に記載
の非水電解液二次電池。