非水電解質二次電池
【課題】電池の異常時において、多量のガスが発生した場合、そのガスが電池外部へ排出されることに伴い、電極群も封口板側へ移動し、封口板に形成されたガス排気孔を塞ぐ危険性があった。
【解決手段】電池ケースの内壁に、少なくとも一つの突起を形成し、電池群に当接して電池群を固定するように配置する。そのため、電極群が封口板の方向に移動する場合には、突起が電極群に食い込み、電極群の移動を抑制することができる。よって、ガス排出流路が確保され、速やかに電池ケース外部にガスを排出することができる。
【解決手段】電池ケースの内壁に、少なくとも一つの突起を形成し、電池群に当接して電池群を固定するように配置する。そのため、電極群が封口板の方向に移動する場合には、突起が電極群に食い込み、電極群の移動を抑制することができる。よって、ガス排出流路が確保され、速やかに電池ケース外部にガスを排出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関し、特に安全性を向上させるための電池ケースの内壁の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形電池は、一般に、有底円筒形の金属製の電池ケースに発電要素を電解質とともに収容し、その開口部を封口板（組立封口体を含む）により封口して密閉し構成される。リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池において、発電要素となる電極群は、例えば正極と負極との間にセパレータを配して渦巻き状に巻回して構成される。セパレータは、正極と負極との間を絶縁するとともに、電解質を保持する機能を有している。また、封口板と電池ケースには、それぞれ正極又は負極から導出された正極リード又は負極リードが接続され、正極又は負極の外部端子となっている。さらに、電池ケースに挿入された電極群と封口板との間には上部絶縁板が設けられ、電極群と電池ケースとの間には下部絶縁板が設けられることで、電極群は封口板や電池ケースと電気的に絶縁されている。
【０００３】
上記、非水電解質二次電池（以下、単に「電池」と称すこともある）に用いられる電池ケースにおいては、様々な改良がなされている。例えば、電池ケースの内面に、線状に延びる複数の凸状膨出部を形成し、それぞれ傾斜させ且つ互いに交差させて格子状に配置することで、電池ケースの強度を向上することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、電池ケースの内壁に凹凸形状を形成し、電極群を挿入する際に、電池ケースと電極群との接触面積を少なくすることで、挿入時の摩擦抵抗を小さくすることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２３７０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非水電解質二次電池では、過充電や内部短絡等の異常によって過熱状態となり、電池ケース内でガスが発生することがある。そのため、通常、電池ケースの内部圧力が所定値に達したときに作動するガス排気機構を封口板に備えている。
【０００７】
しかしながら、電池の高容量化や高密度化が進む中、上記異常時に発生するガス量も多くなり、多量のガス排出に伴い、電極群が封口板側へ移動し、封口板に形成されたガス排気孔を塞ぐ危険性があった。
【０００８】
そのような課題に対して、特許文献１、２のような電池ケースを用いても、電極群を固定することができず、電極群の移動を抑制することができなかった。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、電池ケース内で多量のガスが発生した場合であっても、電極群の移動を抑制し、ガス排気孔からガスを速やかに排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する電池ケースに収容し、前記開口部をガス排気機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、前記電池ケースの内壁には、少なくとも一つの突起が形成されており、前記突起は、前記電池群に当接して前記電池群を固定していることを特徴としている。
【００１１】
このような構造によれば、電池ケース内で多量のガスが発生し、電極群に対して、電池ケースの開口部方向への力が加わった場合、上記の突起が電極群を押圧することで、その移動を抑制する。したがって、封口板に形成されたガス排気孔が電極群により塞がれることを防ぎ、ガスを速やかに電池外部へ排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池の異常により多量のガスが発生した場合においても、電極群の移動を抑制し、ガスを速やかに電池外部へ排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の概略縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する電池ケースに収容し、前記開口部をガス排気機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、前記電池ケースの内壁には、少なくとも一つの突起が形成されており、前記突起は、前記電池群に当接して前記電池群を固定していることを特徴とする。
【００１５】
上記したように、本発明によれば、電池の異常により多量のガスが発生した場合においても、突起が電極群を押圧し、電極群の移動を抑制することで、封口板に形成されたガス排気孔が電極群により塞がれることを防ぎ、ガスを速やかに電池外部へ排出することができる。
【００１６】
ここで、「突起」とは、電池内壁から電極群方向へ突出している部分を指す。この突起は、電池ケースの作製と同時に形成してもよく、あらかじめ作製した突起を電池ケースの内壁に固定してもよい。電池ケースの作製と同時に突起を形成する方法としては、例えば、金属板を深絞り加工することで電池ケースを製造する際、電池ケースの内壁側の深絞り金型に、形成する突起の形状に対応する凹部を設けておくことで、容易に製造することができる。この場合、形成した突起によって、金型が電池ケースから抜けなくなるようなことが起こらないように、分割型の金型とし、電池ケースの形成後に、突起部分の金型を分離して抜くことが好ましい。また、あらかじめ作製した突起を電池ケース内壁に固定する場合は、作製した突起に接着材を塗布し、ガイドを用いて電池ケース内に挿入し、所定の位置に固定することで形成することができる。
【００１７】
突起の材質は、電極群を損傷して内部短絡が発生することを抑制するために、絶縁物で構成することが好ましい。例えば、電池ケースの深絞り加工時に突起を形成する場合には、突起は電池ケースと同じ金属で構成されるため、突起を形成後、その表面を絶縁物で被覆することが好ましい。また、別途に突起を作製する場合は、全て絶縁物で作製してもよい。
【００１８】
また、突起の大きさは限定されるものでなく、電極群と当接し固定できる大きさであれ
ばよい。したがって、より小さく形成することで、電池ケースの内容積の低下を抑えることができ、電池のエネルギー密度を上げることができる。具体的には、電池の高さ方向において、電極群の高さの３％〜２０％程度の長さで形成することが好ましく、また幅は０．３ｍｍから５ｍｍ程度の大きさで形成することが好ましい。
【００１９】
本発明において、突起は、上部突出基部から先端部までを徐々に肉厚となるよう形成されることが好ましい。ここで、「上部突出基部」とは、突起の境界部分であり、電池ケースの高さ方向において最も上部に位置する部分を指す。また、「先端部」とは、突起の肉厚が最も厚くなる部分を指す。このような構成によれば、電極群を容易に収容することができる。また、上記の突起は、階段状に肉厚になっていてもよく、連続的に肉厚となっていてもよい。連続的に肉厚になるよう形成する場合は、上部突出基部と先端部とを含む面は平面でもよく、曲線状でもよい。なお、上記の突起は、突起の底部（下部突出基部）が最も肉厚になっている必要はない。すなわち、上部突出基部から先端部までを徐々に肉厚とし、先端部から下部突出基部までを徐々に肉薄となるように形成してもよい。また突起の先端部は、１つ或いは複数の点でもよく、また線状であってもよい。
【００２０】
また、上記本発明の構成において、突起は、電池ケースの縦断面において、上部突出基部と先端部とを結ぶ直線が、電池ケース内壁と１０°以上４５°以下となるよう形成されることが好ましい。角度が大きすぎると電極群を電池ケースに挿入することが困難となり、角度が小さすぎると、本発明の効果を効果的に発揮することが困難となるためである。
【００２１】
また、本発明において、電池ケースの内壁から先端部までの最短距離が、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが望ましい。突起を高く形成すると、電極群を電池ケースに挿入することが難しく、また電池ケースの深絞り加工時に突起を形成する場合においては、その加工が困難となる。一方、突起が低すぎると、電極群の移動を抑制する効果を十分に得ることができなくなる。
【００２２】
また、本発明は、電池ケースの底面から突起の先端部までの距離が、電池ケースの高さの１／１０以上２／３以下とすることが好ましい。電極群を電池ケースに挿入する際、突起が電池ケースの上部に位置すると電極群の端部が突起に接触することにより変形しやすく、スムーズに挿入することが困難となる。しかしながら、電極群を電池ケースの１／３程度挿入した後に、電極群が突起に接触した場合は、電極群の端部は電池ケースの側壁によって固持されているため、スムーズに挿入することが可能となる。一方、突起を電池ケースの底面近くに形成した場合は、本発明の効果を十分発揮することが難しくなる。
【００２３】
また、本発明において、突起は複数形成されており、その複数の突起は電池ケースの横断面において等間隔に配置されていることが好ましい。突起を複数形成することで、より強固に電極群を固定でき、移動をより確実に抑制することが可能となる。また電池ケースの横断面において等間隔に配置されることにより、電極群の中心部が電池ケースの中心に配置され、電極群の傾きがなくなるため、電池組立時の製造不良を低減することができる。
【００２４】
なお、本発明において、突起の形状は限定されるものではなく、電極群の移動を食い止める効果が発揮できる形状であればよい。したがって、必ずしも先端が尖っている必要はない。
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る円筒形のリチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。正極１と、負極２と、それらの間に介在するセパレータ３とを渦巻き状に巻回して構成された電極群４を備えている。電極群４は、非水電解質（不図示）とともに有底円筒形の金属製の電池ケース５に収納される。電池ケース５の開口部は、アウターガスケット９を介して封口板７により封口され、これにより電極群４および非水電解質は電池ケース５の内部に密閉される。
【００２７】
また、電池ケース５の内部において、電極群４の上側には、上部絶縁板１２が、電極群４の下側には下部絶縁板１３が配設される。上部絶縁板１２の外縁部は、図１に示すように電池ケースの溝部８で支持され、電極群４は、上部絶縁板１２により固定される。
【００２８】
封口板７は、導体からなるハット状の端子板７１、環状のＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ： 正温度係数）サーミスタ板７２、円形の上側弁板７３と下側弁板７５、基板７６、及び絶縁体からなる環状のインナーガスケット７４から構成される。インナーガスケット７４は上側弁板７３の周縁部と下側弁板７５の周縁部との間に配設されて、上側弁板７３の周縁部と下側弁板７５の周縁部とが接触するのを防いでいる。また、インナーガスケット７４は、基板７６と端子板７１の周縁部とが接触しないように、両者の間に介在される。
【００２９】
端子板７１、ＰＴＣサーミスタ板７２、及び上側弁板７３は、それらの周縁部で接続している。また、上側弁板７３と下側弁板７５とはそれらの中央部で接続されている。さらに下側弁板７５と基板７６とはそれらの周縁部で接続している。以上の結果、端子板７１と基板７６とは導通している。
【００３０】
正極１は、正極リード１０を介して基板７６と接続され、端子板７１が正極の外部端子となっている。一方、負極２は、負極リード１１を介して電池ケース５の底面に接合され、電池ケース５が負極の外部端子となっている。
【００３１】
上側弁板７３と下側弁板７５には、環状の溝が中央部に形成されおり、その溝が破断すると、そこに弁孔が形成される。例えば、電池１００において、内部短絡等の異常によるガスが発生して、電池１００内部の圧力が上昇すると、下側弁板７５の溝が押し破られることで、下側弁板７５と基板７６との接続が断たれて、電流経路が遮断される。さらに電池１００内の圧力が上昇すると、上側弁板７３の溝が破断することで弁孔が形成される。これによって、電池１００内に発生したガスは、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａ、下側弁板７５及び上側弁板７３の弁孔、端子板７１の外部ガス抜き孔７１ａを通って、電池外部へ排出される。このような構成とすることで、電池ケース５の内部圧力が所定値に達した時に作動するガス排気機構が封口板７に備えられる。
【００３２】
上記のようなガス排気機構が作動する場合において、巻回された電極群４は、中央部に空間ができるためガスの排気がその空間に集中する。そして、電池ケース５の内部の圧力が異常に上昇すると、上部絶縁板１２の貫通孔１２ａを通り、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａに向かってガスが排出される。
【００３３】
従来の非水電解質二次電池によれば、上記のような異常時において、排出されるガスの圧力が高い場合、電極群４は、上部絶縁板１２を押し上げて、上部絶縁板１２と基板７６との間にある空間へ変形しながら移動する。そのため、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａを塞いでしまうことがある。
【００３４】
本実施形態では、図１に示すように、電池ケース５の内壁に複数の突起６が形成されている。この突起６は、上部突出基部６２から先端部６３まで徐々に肉厚となり、傾斜面６
１を形成している。したがって、電極群４を電池ケース５に挿入する際は、その傾斜面６１に沿って挿入することで、容易に収容することができる。また、電池の異常時において、電極群４に上部へ移動する力が作用した場合、突起６の先端部６３で、電極群４を固定し、その移動を抑制することができる。したがって、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａからのガス排出流路を確保することができ、電池の安全性を向上させることができる。ここで、本実施形態においては、下部突出基部６４が最も肉厚となる形状としたが、それに限定されるものではく、上部突出基部６２から先端部６３までを徐々に肉厚とし、先端部６３から下部突出基部６４までを徐々に肉薄となるような形状としてもよい。
【００３５】
なお、本発明において、電池１００内に発生したガスを排出する機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造であってもよい。
【００３６】
以上の実施形態の記述は限定事項ではなく、種々の改変が可能である。また、本発明の非水電解質二次電池が、リチウムイオン二次電池の場合は、構成材料として以下のものを用いることができる。
【００３７】
正極１は、正極集電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。正極集電体は、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。
【００３８】
正極活物質としては、リチウム含有遷移金属化合物、例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およ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の複合金属酸化物が使用できる。中でも、特に、リチウムニッケル系複合酸化物を用いた場合には、本発明の効果がより発揮される。正極活物質としてリチウムニッケル系複合酸化物を用いた場合、異常時のガス発生量は、リチウムコバルト系複合酸化物に比べて、３倍程度大きくなるため、上記課題は顕在化する畏れがあるが、この場合でも、本発明により効果を得ることができる。
【００３９】
また、正極活物質層は、正極活物質、結着剤、および導電剤を、分散媒とともに混練して分散させたスラリー状の合剤を調製し、この合剤を正極集電体に付着させることにより形成できる。
【００４０】
負極２は、負極集電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。負極集電体は、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。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黒鉛型結晶構造を有する材料、例えば、天然黒鉛や球状又は繊維状の人造黒鉛、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素（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。負極活物質層は、負極活物質、結着剤、および分散媒、必要により導電材を含んだスラリー状の合剤を負極集電体に付着させることにより形成できる。
【００４１】
セパレータ３としては、ポリオレフィン系材料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。ポリオレフィン多孔膜としては、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の多孔膜などが例示できる。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からなる膜、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。
【００４２】
また電解質は、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。非水溶媒は、例えば、環状カーボネートとして、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、また鎖状カーボネートとして、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、が用いられる。また、リチウム塩としては、電子吸引性の強いリチウム塩、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４などが使用される。
【実施例】
【００４３】
本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４４】
以下のようにして、リチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。
【００４５】
（実施例１）
（１）正極１の作製
正極活物質として、平均粒径が１２μｍであるＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２を使用した。正極活物質１００重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンフルオライド１．７重量部、及び導電剤としてアセチレンブラック２．５重量部を液状成分に混合させて正極合剤ペーストを調製した。
【００４６】
その正極合剤ペーストを、アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極リード１０の接続部分を除いて塗布し、乾燥することで、正極の前駆体を作製し、その後、それを圧延して、正極を得た。このとき、厚みが１２８μｍとなるように正極の前駆体を圧延した。また、正極集電体として使用したアルミニウム箔の長さは６６７ｍｍ、幅は５７ｍｍ、厚さは１５μｍであった。
【００４７】
（２）負極２の作製
負極活物質として平均粒径が２０μｍのグラファイトを使用した。負極活物質１００重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンフルオライド０．６重量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１重量部と、適量の水とを、双腕式練合機にて攪拌し、負極ペーストを得た。
【００４８】
その負極合剤ペーストを、銅箔からなる負極集電体の両面に、負極リード１１の接続部分を除いて塗布し、乾燥することで、負極の前駆体を作製し、その後、それを圧延して、負極を得た。このとき、厚みが１５５μｍとなるように負極の前駆体を圧延した。また、負極集電体として使用した銅箔の長さは７４５ｍｍ、幅は５８．５ｍｍ、厚さは８μｍであった。
【００４９】
（３）非水電解質の調整
非水電解質は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを１対１の体積比で混合した混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解することにより調製した。
【００５０】
（４）電池ケース５の準備
電池ケース５は、鉄板の深絞りにより作製した。ここで、電池ケース５の内壁側の金型は、電池ケース５の突起６を形成するための凹部を有しており、深絞りにより電池ケース５を作製する工程において、その内壁に複数の突起６を形成した。この突起６は、その先端部６３が電池ケース５の底面から１０ｍｍと１５ｍｍの位置の２段となるように形成し、それぞれの高さ位置において、円周方向に等間隔で４個ずつ配置させることで、全部で
８個を形成した。また、これらの突起６は、長さ５ｍｍ、幅２ｍｍ、電池ケース５の内壁面と先端部６３との距離を１ｍｍとし、上部突出基部６２と先端部６３とを結ぶ直線と電池ケース５の内壁面とのなす角度は、１１．３°とした。
【００５１】
作製された電池ケース５は、直径（外径）が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍ、突起６を形成していない部分の側壁の厚みが０．１５ｍｍであった。
【００５２】
（５）電池の組立
上述のようにして作製した正極１および負極２を、それらの間にセパレータ３を介在させて積層し、積層体を得た。セパレータ３には、厚さが２０μｍであるポリエチレン製の多孔膜を使用した。得られた積層体の正極１の巻き始めの部分に正極リード１０を接続し、負極の巻き終わりの部分に負極リード１１を接続した。その状態で、上記積層体を渦巻き状に巻回して電極群４を得た。そして、内部に突起を有する鉄製の電池ケース５に、ポリプロピレン製の下部絶縁板１３を配置し、その上部に、この電極群４を収納した。
【００５３】
次に、負極リードを電池ケースの底面に抵抗溶接法により溶接した。そして、電極群４の上部に、ポリプロピレン製の上部絶縁板１２を載積し、正極リード１０を、ポリプロピレン製のアウターガスケット９を取付けた封口板７の基板７６にレーザー溶接法により溶接した。
【００５４】
そして、電池ケース５内に非水電解質を注入した後、電池ケース５の開口端部から５ｍｍ下側の位置において、電池ケース５の周方向に一周するように、内側に突出する溝部８を形成し、これにより電極群４を電池ケース５の内部に上部絶縁板１２を介して保持した。
【００５５】
次に、電池ケースの溝部８の上に載せるように、アウターガスケット９を取り付けた封口板７を、電池ケース５の開口部に配置した後、電池ケース５の開口部を内側に曲げるようにかしめて、電池ケース５を封口した。以上のようにして、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍである円筒形のリチウムイオン二次電池からなる試験体を１０個作製した。このリチウムイオン二次電池の設計容量は２６００ｍＡｈであった。
【００５６】
（比較例１）
内壁に突起を形成していない電池ケースを使用したこと以外は、実施例１と同様にして１０個のリチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。このリチウムイオン二次電池の設計容量も２６００ｍＡｈであった。
【００５７】
＜加熱試験＞
作製された各１０個の試験体に対して、以下のような条件で加熱試験を実施した。まず、２５℃の環境の下で１５００ｍＡの電流により電池電圧が４．２５Ｖとなるまで充電した。充電後の試験体をホットプレートの上に置き、２５℃から２００℃まで毎秒１℃ずつ温度が上昇するように加熱した。そして、電池ケースに亀裂が発生した試験体の個数をカウントした。その結果を（表１）に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１に示したように、実施例１においては試験体に全く亀裂は生じなかった。この試作体を分解したところ、電池ケースの内壁に形成された突起により、電極群の迫り上がりを抑制できていることが確認できた。したがって、封口板の基板の内部ガス抜き孔が塞がれることなく、ガス排出流路が確保されたため、電池の内部圧力の上昇を防ぎ、電池ケースに亀裂が生じなかったと考えられる。
【００６０】
これに対して、比較例１においては試験体に亀裂が生じたものが７個あった。この試作体を分解したところ、電極群が上部絶縁板を押し上げ、封口板のガス排出流路である基板の内部ガス抜き孔を塞いでいることが確認できた。したがって、電池ケースの内部圧力が過大となり、電池ケースに亀裂が生じてしまったと考えられる。
【００６１】
以上の結果から、内壁に突起を有した電池ケースを用いることにより、電極群の迫上がりが大きく抑制され、封口板のガス排出流路である基板の内部ガス抜き孔が、電極群により塞がれてしまうのを防止することで、電池の安全性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、安全性がさらに向上された非水電解質二次電池を提供することができる。このような本発明の電池は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯用ゲーム機器並びにビデオカメラ等の携帯用電子機器の電源として利用できる。また、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池自動車等の交通用機器において、その電動機の駆動を補助する電源としても有用である。また、電動工具、掃除機、およびロボット等の駆動用電源としても有用であり、プラグインＨＥＶの動力源としても利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 正極
２ 負極
３ セパレータ
４ 電極群
５ 電池ケース
６ 突起
６１ 傾斜面
６２ 上部突出基部
６３ 先端部
６４ 下部突出基部
７ 封口板
７１ 端子板
７１ａ 外部ガス抜き孔
７２ ＰＴＣサーミスタ板
７３ 上側弁板
７４ インナーガスケット
７５ 下側弁板
７６ 基板
７６ａ 内部ガス抜き孔
８ 溝部
９ アウターガスケット
１０ 正極リード
１１ 負極リード
１２ 上部絶縁板
１２ａ 貫通孔
１３ 下部絶縁板
１００ 電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関し、特に安全性を向上させるための電池ケースの内壁の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒形電池は、一般に、有底円筒形の金属製の電池ケースに発電要素を電解質とともに収容し、その開口部を封口板（組立封口体を含む）により封口して密閉し構成される。リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池において、発電要素となる電極群は、例えば正極と負極との間にセパレータを配して渦巻き状に巻回して構成される。セパレータは、正極と負極との間を絶縁するとともに、電解質を保持する機能を有している。また、封口板と電池ケースには、それぞれ正極又は負極から導出された正極リード又は負極リードが接続され、正極又は負極の外部端子となっている。さらに、電池ケースに挿入された電極群と封口板との間には上部絶縁板が設けられ、電極群と電池ケースとの間には下部絶縁板が設けられることで、電極群は封口板や電池ケースと電気的に絶縁されている。
【０００３】
上記、非水電解質二次電池（以下、単に「電池」と称すこともある）に用いられる電池ケースにおいては、様々な改良がなされている。例えば、電池ケースの内面に、線状に延びる複数の凸状膨出部を形成し、それぞれ傾斜させ且つ互いに交差させて格子状に配置することで、電池ケースの強度を向上することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、電池ケースの内壁に凹凸形状を形成し、電極群を挿入する際に、電池ケースと電極群との接触面積を少なくすることで、挿入時の摩擦抵抗を小さくすることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１２３７０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１３８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非水電解質二次電池では、過充電や内部短絡等の異常によって過熱状態となり、電池ケース内でガスが発生することがある。そのため、通常、電池ケースの内部圧力が所定値に達したときに作動するガス排気機構を封口板に備えている。
【０００７】
しかしながら、電池の高容量化や高密度化が進む中、上記異常時に発生するガス量も多くなり、多量のガス排出に伴い、電極群が封口板側へ移動し、封口板に形成されたガス排気孔を塞ぐ危険性があった。
【０００８】
そのような課題に対して、特許文献１、２のような電池ケースを用いても、電極群を固定することができず、電極群の移動を抑制することができなかった。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、電池ケース内で多量のガスが発生した場合であっても、電極群の移動を抑制し、ガス排気孔からガスを速やかに排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する電池ケースに収容し、前記開口部をガス排気機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、前記電池ケースの内壁には、少なくとも一つの突起が形成されており、前記突起は、前記電池群に当接して前記電池群を固定していることを特徴としている。
【００１１】
このような構造によれば、電池ケース内で多量のガスが発生し、電極群に対して、電池ケースの開口部方向への力が加わった場合、上記の突起が電極群を押圧することで、その移動を抑制する。したがって、封口板に形成されたガス排気孔が電極群により塞がれることを防ぎ、ガスを速やかに電池外部へ排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池の異常により多量のガスが発生した場合においても、電極群の移動を抑制し、ガスを速やかに電池外部へ排出することで、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の概略縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する電池ケースに収容し、前記開口部をガス排気機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、前記電池ケースの内壁には、少なくとも一つの突起が形成されており、前記突起は、前記電池群に当接して前記電池群を固定していることを特徴とする。
【００１５】
上記したように、本発明によれば、電池の異常により多量のガスが発生した場合においても、突起が電極群を押圧し、電極群の移動を抑制することで、封口板に形成されたガス排気孔が電極群により塞がれることを防ぎ、ガスを速やかに電池外部へ排出することができる。
【００１６】
ここで、「突起」とは、電池内壁から電極群方向へ突出している部分を指す。この突起は、電池ケースの作製と同時に形成してもよく、あらかじめ作製した突起を電池ケースの内壁に固定してもよい。電池ケースの作製と同時に突起を形成する方法としては、例えば、金属板を深絞り加工することで電池ケースを製造する際、電池ケースの内壁側の深絞り金型に、形成する突起の形状に対応する凹部を設けておくことで、容易に製造することができる。この場合、形成した突起によって、金型が電池ケースから抜けなくなるようなことが起こらないように、分割型の金型とし、電池ケースの形成後に、突起部分の金型を分離して抜くことが好ましい。また、あらかじめ作製した突起を電池ケース内壁に固定する場合は、作製した突起に接着材を塗布し、ガイドを用いて電池ケース内に挿入し、所定の位置に固定することで形成することができる。
【００１７】
突起の材質は、電極群を損傷して内部短絡が発生することを抑制するために、絶縁物で構成することが好ましい。例えば、電池ケースの深絞り加工時に突起を形成する場合には、突起は電池ケースと同じ金属で構成されるため、突起を形成後、その表面を絶縁物で被覆することが好ましい。また、別途に突起を作製する場合は、全て絶縁物で作製してもよい。
【００１８】
また、突起の大きさは限定されるものでなく、電極群と当接し固定できる大きさであれ
ばよい。したがって、より小さく形成することで、電池ケースの内容積の低下を抑えることができ、電池のエネルギー密度を上げることができる。具体的には、電池の高さ方向において、電極群の高さの３％〜２０％程度の長さで形成することが好ましく、また幅は０．３ｍｍから５ｍｍ程度の大きさで形成することが好ましい。
【００１９】
本発明において、突起は、上部突出基部から先端部までを徐々に肉厚となるよう形成されることが好ましい。ここで、「上部突出基部」とは、突起の境界部分であり、電池ケースの高さ方向において最も上部に位置する部分を指す。また、「先端部」とは、突起の肉厚が最も厚くなる部分を指す。このような構成によれば、電極群を容易に収容することができる。また、上記の突起は、階段状に肉厚になっていてもよく、連続的に肉厚となっていてもよい。連続的に肉厚になるよう形成する場合は、上部突出基部と先端部とを含む面は平面でもよく、曲線状でもよい。なお、上記の突起は、突起の底部（下部突出基部）が最も肉厚になっている必要はない。すなわち、上部突出基部から先端部までを徐々に肉厚とし、先端部から下部突出基部までを徐々に肉薄となるように形成してもよい。また突起の先端部は、１つ或いは複数の点でもよく、また線状であってもよい。
【００２０】
また、上記本発明の構成において、突起は、電池ケースの縦断面において、上部突出基部と先端部とを結ぶ直線が、電池ケース内壁と１０°以上４５°以下となるよう形成されることが好ましい。角度が大きすぎると電極群を電池ケースに挿入することが困難となり、角度が小さすぎると、本発明の効果を効果的に発揮することが困難となるためである。
【００２１】
また、本発明において、電池ケースの内壁から先端部までの最短距離が、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが望ましい。突起を高く形成すると、電極群を電池ケースに挿入することが難しく、また電池ケースの深絞り加工時に突起を形成する場合においては、その加工が困難となる。一方、突起が低すぎると、電極群の移動を抑制する効果を十分に得ることができなくなる。
【００２２】
また、本発明は、電池ケースの底面から突起の先端部までの距離が、電池ケースの高さの１／１０以上２／３以下とすることが好ましい。電極群を電池ケースに挿入する際、突起が電池ケースの上部に位置すると電極群の端部が突起に接触することにより変形しやすく、スムーズに挿入することが困難となる。しかしながら、電極群を電池ケースの１／３程度挿入した後に、電極群が突起に接触した場合は、電極群の端部は電池ケースの側壁によって固持されているため、スムーズに挿入することが可能となる。一方、突起を電池ケースの底面近くに形成した場合は、本発明の効果を十分発揮することが難しくなる。
【００２３】
また、本発明において、突起は複数形成されており、その複数の突起は電池ケースの横断面において等間隔に配置されていることが好ましい。突起を複数形成することで、より強固に電極群を固定でき、移動をより確実に抑制することが可能となる。また電池ケースの横断面において等間隔に配置されることにより、電極群の中心部が電池ケースの中心に配置され、電極群の傾きがなくなるため、電池組立時の製造不良を低減することができる。
【００２４】
なお、本発明において、突起の形状は限定されるものではなく、電極群の移動を食い止める効果が発揮できる形状であればよい。したがって、必ずしも先端が尖っている必要はない。
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
【００２６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る円筒形のリチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。正極１と、負極２と、それらの間に介在するセパレータ３とを渦巻き状に巻回して構成された電極群４を備えている。電極群４は、非水電解質（不図示）とともに有底円筒形の金属製の電池ケース５に収納される。電池ケース５の開口部は、アウターガスケット９を介して封口板７により封口され、これにより電極群４および非水電解質は電池ケース５の内部に密閉される。
【００２７】
また、電池ケース５の内部において、電極群４の上側には、上部絶縁板１２が、電極群４の下側には下部絶縁板１３が配設される。上部絶縁板１２の外縁部は、図１に示すように電池ケースの溝部８で支持され、電極群４は、上部絶縁板１２により固定される。
【００２８】
封口板７は、導体からなるハット状の端子板７１、環状のＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ： 正温度係数）サーミスタ板７２、円形の上側弁板７３と下側弁板７５、基板７６、及び絶縁体からなる環状のインナーガスケット７４から構成される。インナーガスケット７４は上側弁板７３の周縁部と下側弁板７５の周縁部との間に配設されて、上側弁板７３の周縁部と下側弁板７５の周縁部とが接触するのを防いでいる。また、インナーガスケット７４は、基板７６と端子板７１の周縁部とが接触しないように、両者の間に介在される。
【００２９】
端子板７１、ＰＴＣサーミスタ板７２、及び上側弁板７３は、それらの周縁部で接続している。また、上側弁板７３と下側弁板７５とはそれらの中央部で接続されている。さらに下側弁板７５と基板７６とはそれらの周縁部で接続している。以上の結果、端子板７１と基板７６とは導通している。
【００３０】
正極１は、正極リード１０を介して基板７６と接続され、端子板７１が正極の外部端子となっている。一方、負極２は、負極リード１１を介して電池ケース５の底面に接合され、電池ケース５が負極の外部端子となっている。
【００３１】
上側弁板７３と下側弁板７５には、環状の溝が中央部に形成されおり、その溝が破断すると、そこに弁孔が形成される。例えば、電池１００において、内部短絡等の異常によるガスが発生して、電池１００内部の圧力が上昇すると、下側弁板７５の溝が押し破られることで、下側弁板７５と基板７６との接続が断たれて、電流経路が遮断される。さらに電池１００内の圧力が上昇すると、上側弁板７３の溝が破断することで弁孔が形成される。これによって、電池１００内に発生したガスは、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａ、下側弁板７５及び上側弁板７３の弁孔、端子板７１の外部ガス抜き孔７１ａを通って、電池外部へ排出される。このような構成とすることで、電池ケース５の内部圧力が所定値に達した時に作動するガス排気機構が封口板７に備えられる。
【００３２】
上記のようなガス排気機構が作動する場合において、巻回された電極群４は、中央部に空間ができるためガスの排気がその空間に集中する。そして、電池ケース５の内部の圧力が異常に上昇すると、上部絶縁板１２の貫通孔１２ａを通り、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａに向かってガスが排出される。
【００３３】
従来の非水電解質二次電池によれば、上記のような異常時において、排出されるガスの圧力が高い場合、電極群４は、上部絶縁板１２を押し上げて、上部絶縁板１２と基板７６との間にある空間へ変形しながら移動する。そのため、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａを塞いでしまうことがある。
【００３４】
本実施形態では、図１に示すように、電池ケース５の内壁に複数の突起６が形成されている。この突起６は、上部突出基部６２から先端部６３まで徐々に肉厚となり、傾斜面６
１を形成している。したがって、電極群４を電池ケース５に挿入する際は、その傾斜面６１に沿って挿入することで、容易に収容することができる。また、電池の異常時において、電極群４に上部へ移動する力が作用した場合、突起６の先端部６３で、電極群４を固定し、その移動を抑制することができる。したがって、基板７６の内部ガス抜き孔７６ａからのガス排出流路を確保することができ、電池の安全性を向上させることができる。ここで、本実施形態においては、下部突出基部６４が最も肉厚となる形状としたが、それに限定されるものではく、上部突出基部６２から先端部６３までを徐々に肉厚とし、先端部６３から下部突出基部６４までを徐々に肉薄となるような形状としてもよい。
【００３５】
なお、本発明において、電池１００内に発生したガスを排出する機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造であってもよい。
【００３６】
以上の実施形態の記述は限定事項ではなく、種々の改変が可能である。また、本発明の非水電解質二次電池が、リチウムイオン二次電池の場合は、構成材料として以下のものを用いることができる。
【００３７】
正極１は、正極集電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。正極集電体は、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。
【００３８】
正極活物質としては、リチウム含有遷移金属化合物、例えばコバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およ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の複合金属酸化物が使用できる。中でも、特に、リチウムニッケル系複合酸化物を用いた場合には、本発明の効果がより発揮される。正極活物質としてリチウムニッケル系複合酸化物を用いた場合、異常時のガス発生量は、リチウムコバルト系複合酸化物に比べて、３倍程度大きくなるため、上記課題は顕在化する畏れがあるが、この場合でも、本発明により効果を得ることができる。
【００３９】
また、正極活物質層は、正極活物質、結着剤、および導電剤を、分散媒とともに混練して分散させたスラリー状の合剤を調製し、この合剤を正極集電体に付着させることにより形成できる。
【００４０】
負極２は、負極集電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。負極集電体は、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。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黒鉛型結晶構造を有する材料、例えば、天然黒鉛や球状又は繊維状の人造黒鉛、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化性炭素（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。負極活物質層は、負極活物質、結着剤、および分散媒、必要により導電材を含んだスラリー状の合剤を負極集電体に付着させることにより形成できる。
【００４１】
セパレータ３としては、ポリオレフィン系材料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。ポリオレフィン多孔膜としては、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の多孔膜などが例示できる。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からなる膜、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。
【００４２】
また電解質は、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。非水溶媒は、例えば、環状カーボネートとして、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、また鎖状カーボネートとして、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、が用いられる。また、リチウム塩としては、電子吸引性の強いリチウム塩、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４などが使用される。
【実施例】
【００４３】
本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４４】
以下のようにして、リチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。
【００４５】
（実施例１）
（１）正極１の作製
正極活物質として、平均粒径が１２μｍであるＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２を使用した。正極活物質１００重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンフルオライド１．７重量部、及び導電剤としてアセチレンブラック２．５重量部を液状成分に混合させて正極合剤ペーストを調製した。
【００４６】
その正極合剤ペーストを、アルミニウム箔からなる正極集電体の両面に、正極リード１０の接続部分を除いて塗布し、乾燥することで、正極の前駆体を作製し、その後、それを圧延して、正極を得た。このとき、厚みが１２８μｍとなるように正極の前駆体を圧延した。また、正極集電体として使用したアルミニウム箔の長さは６６７ｍｍ、幅は５７ｍｍ、厚さは１５μｍであった。
【００４７】
（２）負極２の作製
負極活物質として平均粒径が２０μｍのグラファイトを使用した。負極活物質１００重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンフルオライド０．６重量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース１重量部と、適量の水とを、双腕式練合機にて攪拌し、負極ペーストを得た。
【００４８】
その負極合剤ペーストを、銅箔からなる負極集電体の両面に、負極リード１１の接続部分を除いて塗布し、乾燥することで、負極の前駆体を作製し、その後、それを圧延して、負極を得た。このとき、厚みが１５５μｍとなるように負極の前駆体を圧延した。また、負極集電体として使用した銅箔の長さは７４５ｍｍ、幅は５８．５ｍｍ、厚さは８μｍであった。
【００４９】
（３）非水電解質の調整
非水電解質は、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを１対１の体積比で混合した混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．０ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解することにより調製した。
【００５０】
（４）電池ケース５の準備
電池ケース５は、鉄板の深絞りにより作製した。ここで、電池ケース５の内壁側の金型は、電池ケース５の突起６を形成するための凹部を有しており、深絞りにより電池ケース５を作製する工程において、その内壁に複数の突起６を形成した。この突起６は、その先端部６３が電池ケース５の底面から１０ｍｍと１５ｍｍの位置の２段となるように形成し、それぞれの高さ位置において、円周方向に等間隔で４個ずつ配置させることで、全部で
８個を形成した。また、これらの突起６は、長さ５ｍｍ、幅２ｍｍ、電池ケース５の内壁面と先端部６３との距離を１ｍｍとし、上部突出基部６２と先端部６３とを結ぶ直線と電池ケース５の内壁面とのなす角度は、１１．３°とした。
【００５１】
作製された電池ケース５は、直径（外径）が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍ、突起６を形成していない部分の側壁の厚みが０．１５ｍｍであった。
【００５２】
（５）電池の組立
上述のようにして作製した正極１および負極２を、それらの間にセパレータ３を介在させて積層し、積層体を得た。セパレータ３には、厚さが２０μｍであるポリエチレン製の多孔膜を使用した。得られた積層体の正極１の巻き始めの部分に正極リード１０を接続し、負極の巻き終わりの部分に負極リード１１を接続した。その状態で、上記積層体を渦巻き状に巻回して電極群４を得た。そして、内部に突起を有する鉄製の電池ケース５に、ポリプロピレン製の下部絶縁板１３を配置し、その上部に、この電極群４を収納した。
【００５３】
次に、負極リードを電池ケースの底面に抵抗溶接法により溶接した。そして、電極群４の上部に、ポリプロピレン製の上部絶縁板１２を載積し、正極リード１０を、ポリプロピレン製のアウターガスケット９を取付けた封口板７の基板７６にレーザー溶接法により溶接した。
【００５４】
そして、電池ケース５内に非水電解質を注入した後、電池ケース５の開口端部から５ｍｍ下側の位置において、電池ケース５の周方向に一周するように、内側に突出する溝部８を形成し、これにより電極群４を電池ケース５の内部に上部絶縁板１２を介して保持した。
【００５５】
次に、電池ケースの溝部８の上に載せるように、アウターガスケット９を取り付けた封口板７を、電池ケース５の開口部に配置した後、電池ケース５の開口部を内側に曲げるようにかしめて、電池ケース５を封口した。以上のようにして、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍである円筒形のリチウムイオン二次電池からなる試験体を１０個作製した。このリチウムイオン二次電池の設計容量は２６００ｍＡｈであった。
【００５６】
（比較例１）
内壁に突起を形成していない電池ケースを使用したこと以外は、実施例１と同様にして１０個のリチウムイオン二次電池からなる試験体を作製した。このリチウムイオン二次電池の設計容量も２６００ｍＡｈであった。
【００５７】
＜加熱試験＞
作製された各１０個の試験体に対して、以下のような条件で加熱試験を実施した。まず、２５℃の環境の下で１５００ｍＡの電流により電池電圧が４．２５Ｖとなるまで充電した。充電後の試験体をホットプレートの上に置き、２５℃から２００℃まで毎秒１℃ずつ温度が上昇するように加熱した。そして、電池ケースに亀裂が発生した試験体の個数をカウントした。その結果を（表１）に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１に示したように、実施例１においては試験体に全く亀裂は生じなかった。この試作体を分解したところ、電池ケースの内壁に形成された突起により、電極群の迫り上がりを抑制できていることが確認できた。したがって、封口板の基板の内部ガス抜き孔が塞がれることなく、ガス排出流路が確保されたため、電池の内部圧力の上昇を防ぎ、電池ケースに亀裂が生じなかったと考えられる。
【００６０】
これに対して、比較例１においては試験体に亀裂が生じたものが７個あった。この試作体を分解したところ、電極群が上部絶縁板を押し上げ、封口板のガス排出流路である基板の内部ガス抜き孔を塞いでいることが確認できた。したがって、電池ケースの内部圧力が過大となり、電池ケースに亀裂が生じてしまったと考えられる。
【００６１】
以上の結果から、内壁に突起を有した電池ケースを用いることにより、電極群の迫上がりが大きく抑制され、封口板のガス排出流路である基板の内部ガス抜き孔が、電極群により塞がれてしまうのを防止することで、電池の安全性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、安全性がさらに向上された非水電解質二次電池を提供することができる。このような本発明の電池は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯用ゲーム機器並びにビデオカメラ等の携帯用電子機器の電源として利用できる。また、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池自動車等の交通用機器において、その電動機の駆動を補助する電源としても有用である。また、電動工具、掃除機、およびロボット等の駆動用電源としても有用であり、プラグインＨＥＶの動力源としても利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 正極
２ 負極
３ セパレータ
４ 電極群
５ 電池ケース
６ 突起
６１ 傾斜面
６２ 上部突出基部
６３ 先端部
６４ 下部突出基部
７ 封口板
７１ 端子板
７１ａ 外部ガス抜き孔
７２ ＰＴＣサーミスタ板
７３ 上側弁板
７４ インナーガスケット
７５ 下側弁板
７６ 基板
７６ａ 内部ガス抜き孔
８ 溝部
９ アウターガスケット
１０ 正極リード
１１ 負極リード
１２ 上部絶縁板
１２ａ 貫通孔
１３ 下部絶縁板
１００ 電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する電池ケースに収容し、前記開口部をガス排気機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、
前記電池ケースの内壁には、少なくとも一つの突起が形成されており、
前記突起は、前記電池群に当接して前記電池群を固定していることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記突起は、上部突出基部から先端部までを徐々に肉厚となるよう形成される請求項１記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記突起は、前記電池ケースの縦断面において、前記上部突出基部と前記先端部とを結ぶ直線が、電池ケース内壁と１０°以上４５°以下となるよう形成される請求項２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記突起は、電池ケースの内壁から前記先端部までの最短距離が、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記電池ケースの底面から前記先端部までの距離は、前記電池ケースの高さの１／１０以上２／３以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記突起は複数形成されており、前記電池ケースの横断面において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１】
正極と負極とをセパレータを介して巻回した電極群を、開口部を有する電池ケースに収容し、前記開口部をガス排気機構を有する封口板で封口した非水電解質二次電池であって、
前記電池ケースの内壁には、少なくとも一つの突起が形成されており、
前記突起は、前記電池群に当接して前記電池群を固定していることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記突起は、上部突出基部から先端部までを徐々に肉厚となるよう形成される請求項１記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記突起は、前記電池ケースの縦断面において、前記上部突出基部と前記先端部とを結ぶ直線が、電池ケース内壁と１０°以上４５°以下となるよう形成される請求項２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記突起は、電池ケースの内壁から前記先端部までの最短距離が、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記電池ケースの底面から前記先端部までの距離は、前記電池ケースの高さの１／１０以上２／３以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記突起は複数形成されており、前記電池ケースの横断面において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−７３７８８（Ｐ２０１３−７３７８８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２０８６（Ｐ２０１１−２１２０８６）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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