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JP3288448B2 - 非水電解液電池 - Google Patents

非水電解液電池

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JP3288448B2
JP3288448B2 JP31187092A JP31187092A JP3288448B2 JP 3288448 B2 JP3288448 B2 JP 3288448B2 JP 31187092 A JP31187092 A JP 31187092A JP 31187092 A JP31187092 A JP 31187092A JP 3288448 B2 JP3288448 B2 JP 3288448B2
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JP
Japan
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battery
electrode
electrode group
gas
plate
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JP31187092A
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英二郎 松坂
克彦 井上
義明 阿左美
博義 能勢
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Asahi Kasei Corp
Toshiba Corp
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Toshiba Battery Co Ltd
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、防爆構造を備えた密閉
式非水電解液電池に関するものである。
【０００２】
【発明の概要】本発明は、捲回式の正極、セパレータ、
負極からなる電極群を有する密閉式非水電解液電池にお
いて、熱硬化性樹脂よりなる電極押さえ板を配置するこ
とによって、過充電、短絡時、または加熱時に生じる爆
発的な破裂を防止できるようにしたものである。
【０００３】
【従来の技術】最近、リチウム電池やリチウムイオン電
池等の非水電解液を用いた二次電池が携帯用電子機器等
に広く使用されつつある。
【０００４】ところで、上述のような電池は、電池内に
収容されている発電要素が化学変化を起こして内圧が高
くなり、爆発的に破裂を生ずる場合がある。
【０００５】たとえば、リチウム二次電池のような非水
電解液電池に通常以上の電流を与えて、いわゆる、過充
電状態としたり、誤使用で短絡状態となって大電流がな
がれたり、誤って加熱されたりすると、発電要素の中の
電解液が分解されて、ガスが発生する場合があり、この
ようなガスが電池内に充満し、電池内の圧力が高まっ
て、最後には、電池が爆発的に破裂してしまう場合があ
る。
【０００６】そこで、従来では、上述のような電池の爆
発的な破裂を防止するため、図２に示すように、発電要
素を収容した負極端子を兼ねる外装缶の上端部側に防爆
用の安全弁装置が設けられている（実用新案公報 昭５
９−１５３９８）。
【０００７】たとえば、図２で示す安全弁装置は、外装
缶１の上端部すなわち封口蓋２に設けられており、弁孔
３を窄設した蓋板４と、ガス抜き孔５を有し、前記蓋板
４の折曲縁６により、かしめ装着される皿状端子板７と
で構成されている。
【０００８】そしてその周縁が前記蓋板４と皿状端子板
７等により挟持され、前記弁孔３を常時閉塞する可撓性
薄板８であって、この可撓性薄板８は金属層８１と合成
樹脂層８２との複合部材より構成されている。１０は、
前記可撓性薄板８に対抗する刃片であって、端子板７の
一部を内側に折り曲げて形成している。
【０００９】過充電等により電池内圧が上昇し、所定圧
に達すると可撓性薄板８が破れ、電池内のガスは、安全
弁作動により、すなわち弁孔３を介してガス抜き孔５よ
り大気中に排出され電池の爆発的な破裂は、未然に防止
される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな安全弁装置を用いても、図２のような捲回式の正極
１１、セパレータ１２、負極１３からなる電極群を有す
る電池では、分解ガスの内圧により電極群が変形し、弁
孔３やガス抜き孔５が電極群により閉塞されることによ
り、ガスが蓄積され内圧が高まってきて、電池が爆発的
に破裂することがあった。
【００１１】本発明は、このような点に鑑みて成された
もので、その目的とするところは、過充電時、短絡時、
加熱時に生じる爆発的な破裂を防止できる非水電解液電
池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、捲回式
の正極、セパレータ、負極からなる電極群を有する密閉
式非水電解液電池において、電極群上に熱硬化性樹脂よ
りなる電極押さえ板を配置する電池が提供される。
【００１３】従来の捲回式の電極群を有する密閉式非水
電解液電池では、過充電時、短絡時、加熱時に電池が爆
発的に破裂することがあった。この原因は、電解液の分
解ガスが弁孔３やガス抜き孔５より大気中に排出される
時、分解ガスの内圧により電極群が変形し、弁孔３やガ
ス抜き孔５を電極群が閉塞し、ガスが蓄積され内圧が高
まって電池の爆発的な破裂に至ることが判った。
【００１４】この分解ガス発生時の電極群の変形を抑制
し、電極群による弁孔３やガス抜き孔５の閉塞を防ぐ方
法を検討した結果、特定の材質からなる電極押さえ板を
配置し電極群を固定することにより、異常発熱、異常ガ
ス発生等の際に安全弁が作動した時に、スムーズにガス
が電池缶外に散逸し、破裂等の現象につながらず電池の
安全性が確保できることを見出した。
【００１５】本発明においてかかる電極押さえ板の材質
の選択は極めて重要である。
【００１６】即ち、電極押さえ板の材質は熱硬化性樹脂
でなければならない。本発明者等は熱可塑性超耐熱性樹
脂を含め種々の材料について検討を行ったが、上記熱硬
化性樹脂を用いた場合に限り顕著な効果が発現すること
を見出した。
【００１７】例えば、前記熱可塑性超耐熱性樹脂を用い
た場合には電気絶縁性という面では問題なかったが、異
常発熱の際には樹脂の変形が起こり押さえ板としての機
能が失せ、結果として電池缶の破裂に至る確率が大きい
という結果となった。
【００１８】一方、金属材料、セラミック材料等につい
ても検討を行なったが、前者については電気絶縁性の面
で問題があり、後者については成型性、コストの面で問
題があった。本発明でいう熱硬化性樹脂とは特に限定さ
れるものではないが、一例を示せばフェノール樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、
アルキド樹脂、ウレア樹脂等が挙げられる。
【００１９】更に要すれば、ガラス繊維、タルク等の強
化材で該熱硬化性樹脂が補強されていても良い。
【００２０】本発明において更に安全を期するために他
の手段、例えば電極群の中心にパイプを配置する等の方
策を併用することは何等差支えない。
【００２１】本発明は電池の形状を問わず有効であり、
円筒型、偏平楕円型、その他種々の形状の電池に適用可
能である。
【００２２】以上述べたように本発明の構成によれば、
熱硬化性樹脂よりなる電極押さえ板により電極群が固定
されることにより、過充電、短絡、または加熱により電
池内の内圧が上昇してきても、電極群の変形が起こら
ず、弁孔３やガス抜き孔５が電極群により閉塞し、ガス
が蓄積され内圧が高まって電池が爆発的することを阻止
できる。
【００２３】
【実施例】次に、図１を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
【００２４】本実施例に係わる非水電解液電池は、図１
に示すように、電解液、電極群からなる発電要素が収納
される円筒状の外装缶と、この外装缶の上端部に設けら
れた安全弁を備えた封口蓋部から構成され、電極群の上
部には、熱硬化性樹脂よりなる電極押さえ板１５が配置
されている。
【００２５】以下、具体的な電池での実験結果に基づい
て説明する。
【００２６】正極板として、リチウムとマンガンの複合
酸化物ＬｉＭｎＯ2に導電材、バインダを加え、アルミ
ニウム基板に塗布、乾燥し、シート状にしたものを用
い、負極板として金属リチウムシートをそのまま用い、
セパレータとしてのポリエチレン製のマイクロポーラス
フィルムを介在させ巻き込み電極群を構成した。
【００２７】次に中心にパイプを配置した電極群をステ
ンレス製の外装缶に収容し、電極群上にフェノール樹脂
製の電極押さえ板を配置し、かしめ密封し、外形１７ｍ
ｍ、高さ５０ｍｍ、容量７００ｍＡｈの円筒形の実施例
電池を作製した。なお、電解液は、プロピレンカーボネ
ートとジメトキシエタンとの混合溶媒に１モルのリンフ
ッ化リチウムの溶質を溶かしたものを用いた。
【００２８】同時に比較例として、電極押さえ板を用い
ないこと以外は、実施例とまったく同じ電池を作製し
た。
【００２９】作製したそれぞれの電池を充電状態とし、
２５０℃のホットプレート上での加熱試験を実施した。
【００３０】その結果、実施例電池では、試験した２０
個すべてにおいて、電解液の分解によるガスが穏やかに
安全弁から散逸し、安全性が確保された。試験後の電池
を分解調査したところ、電極群に変形の形跡は見られな
かった。また、フェノール樹脂製の電極押さえ板は加熱
試験で最高４００〜５００℃の高温にさらされたが、割
れ等の変形は見られなかった。
【００３１】一方、比較例電池では、２０個中３個が爆
発的な破裂が起こり、封口蓋部および電極群が外装缶よ
り飛散した。さらに、爆発的な破裂が起こらなかった電
池を分解調査したところ、電極群の変形による弁孔やガ
ス抜き孔の部分的な閉塞がすべてにみられた。
【００３２】
【発明の効果】上述のように構成された本発明では、電
解液の分解ガスの内圧による電極群の変形がおさえら
れ、電極群により弁孔やガス抜き孔が閉塞されないの
で、ガスが蓄積されることなく、ガスが安全弁を介して
電池外にスムーズに散逸し、過充電時、短絡時または加
熱時の電池の安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による安全構造を備えた電池
の断面図。
【図２】従来例電池の断面図である。
【符号の説明】
１ 外装缶 ２ 封口蓋 ３ 弁孔 ４ 蓋板 ５ ガス抜き孔 ６ 折曲縁 ７ 端子板 ８ 可撓性薄板 ９ 絶縁パッキング １０ 切刃 １１ 正極板 １２ セパレータ １３ 負極板 １４ パイプ １５ 電極押さえ板
フロントページの続き (72)発明者 井上 克彦 神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１ 号 旭化成工業株式会社内 (72)発明者 阿左美 義明 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 能勢 博義 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (56)参考文献 実開 平１−150372（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 2/12 101 H01M 6/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 捲回式の正極、セパレータ、負極からな
    る電極群を有する密閉式非水電解液電池において、電極
    群上に熱硬化性樹脂よりなる電極押さえ板を配置するこ
    とを特徴とする電池。
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