【手続補正書】
【提出日】平成16年4月5日(2004.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】発電要素を収納した電池容器の底板に、この電池容器の内部からの圧力が所定以上感圧部に加わると外部に開口する電池内圧開放手段が設けられた電池において、
電池容器内で発電要素を支持すると共に、この電池容器内の底部における電池内圧開放手段の感圧部以外の部分に支持される発電要素支持部材が配置されたことを特徴とする電池。
【請求項２】前記電池内圧開放手段が、電池容器の底板の中央部に感圧部を設けると共に、前記発電要素支持部材が、発電要素を載置する載置部の下方に、この底板の周縁部に載置される支持部を備えたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に電動車両等の大容量の用途に用いる非水電解質二次電池等の電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解質二次電池は、一般にエネルギー密度が非常に高いという特徴を有するので、携帯電話等の電子機器用電源にとどまらず、電動車両等の大容量の用途に用いる電源としても注目を集めている。この非水電解質二次電池は、正負の電極をセパレータを介して巻回したり積層した発電要素を、円筒型や角型等の電池容器内に収納して非水電解液を充填し密閉することにより構成される。
【０００３】
ただし、この非水電解質二次電池は、水溶液電解質二次電池に比べて反応性の高い材料を使用するので、特に厳重な安全装置を設ける必要があり、このために内部圧力が所定以上に上昇すると外部に開口してガス抜きを行う安全弁が電池容器に設けられている。この安全弁は、非水電解質二次電池が過充電となったり高温にさらされて電解液の分解や気化によりガスが発生し内部圧力が所定値以上になると、弁体が破壊されて外部に開口することにより、このガスを放出して内圧を開放しこの電池の破裂を未然に防止する破裂式開放弁である。
【０００４】
携帯電話等の電子機器に用いる非水電解質二次電池は、容量が数百ｍＡｈ〜１Ａｈ程度の小容量であるため、電池容器の上端の蓋部に上記安全弁が取り付けられる。しかし、電動車両等の大容量の用途に用いる非水電解質二次電池では、電池内部で発生したガスを速やかに外部に放出するために安全弁が開口するガス抜き孔を大きくする必要があるので、電流を取り出すための端子が設けられた電池容器の上端の蓋部では、この安全弁が十分な大きさのガス抜き孔を確保するためにはスペースが不足する。
【０００５】
そこで、従来の大容量の非水電解質二次電池は、図７に示すように、安全弁４を電池容器３の下端の底板３ａに設けていた。この安全弁４は、薄い金属板にハーフエッチングによって筋状の溝４ａを形成した破裂式開放弁であり、貫通孔を有する底板３ａに溶接固着している。従って、この安全弁４は、電池容器３の内部圧力が上昇すると、底板３ａの貫通孔に露出する安全弁４の溝４ａが破断されて破壊することにより外部に開口する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の非水電解質二次電池は、上記のように底板３ａに安全弁４を取り付けた電池容器３内に直接発電要素１を収納していたため、この発電要素１の電極等の荷重が安全弁４の貫通孔に露出する感圧部に直接加わり、内部圧力が上昇しなくても、図８に示すように、溝４ａが押圧されることによって破壊されるおそれがあった。また、この安全弁４が発電要素１の荷重に耐えられたとしても、電池に振動や衝撃が加わった場合には、溝４ａに発電要素１の荷重以上の衝撃力が加わるので、これによって破壊されるおそれもあった。
【０００７】
このため、電池容器３の底板３ａに安全弁４を設けた従来の非水電解質二次電池は、発電要素１の荷重や衝撃力によって破壊されるおそれがあるので、安全装置が誤動作を起こし易くなるという問題があった。なお、この問題は、上記安全弁４に限らず、電池容器の内部からの圧力が所定以上感圧部に加わると外部に開口する他の電池内圧開放手段を底板に設けた非水電解質二次電池に共通する。また、この問題は、非水電解質二次電池に限らず、電池容器の底板に電池内圧開放手段が設けられた他の電池にも共通する。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、発電要素を発電要素支持部材を介して電池内圧開放手段の感圧部以外の部分で支持することにより、この発電要素の荷重や衝撃力が電池内圧開放手段の感圧部に直接加わらないようにした電池を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発電要素を収納した電池容器の底板に、この電池容器の内部からの圧力が所定以上感圧部に加わると外部に開口する電池内圧開放手段が設けられた電池において、電池容器内で発電要素を支持すると共に、この電池容器内の底部における電池内圧開放手段の感圧部以外の部分に支持される発電要素支持部材が配置されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、電池容器内で発電要素を支持する発電要素支持部材が、この電池容器内の底部における電池内圧開放手段の感圧部以外の部分に支持されるので、発電要素の荷重や衝撃力が電池内圧開放手段の感圧部に加わり誤動作によって外部に開口するのを防止することができる。
【００１１】
さらに、請求項２に記載の発明は、前記電池内圧開放手段が、電池容器の底板の中央部に感圧部を設けると共に、前記発電要素支持部材が、発電要素を載置する載置部の下方に、この底板の周縁部に載置される支持部を備えたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、電池内圧開放手段の感圧部を底板の中央部に設け、発電要素支持部材をこの周囲で支持するので、発電要素の荷重や衝撃が電池内圧開放手段の感圧部に加わるのを確実に防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１〜図６は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は非水電解質二次電池の縦断面図、図２は円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図、図３は偏平円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図、図４は他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の底面図、図５はさらに他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の部分縦断面図、図６は図５の安全弁が破壊された場合を示す非水電解質二次電池の部分縦断面図である。
【００１５】
本実施形態は、図２に示すように、直径６７ｍｍ、高さ２４０ｍｍ、電池容量６０Ａｈの円筒型の非水電解質二次電池について説明する。この非水電解質二次電池の発電要素１は、正負の電極をセパレータを介して円柱状に巻回したものである。正極としては、例えばコバルト酸リチウムと導電剤であるアセチレンブラックとバインダであるポリフッ化ビニリデンを混合しペースト状とし、厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔の両面に被着させたものを用いる。負極は、例えばリチウムをドープ／脱ドープ可能な天然黒鉛を厚さ０．０２ｍｍの銅箔の両面に被着させたものを用いる。また、セパレータは、例えば厚さ０．０３５ｍｍのポリエチレン樹脂製微多孔膜を用いる。
【００１６】
上記発電要素１は、発電要素支持枠２を介して電池容器３内に収納される。電池容器３は、図１に示すように、ステンレス鋼等の金属製であり、円筒形の電池容器本体の下端開口部に、中央部に貫通孔を有する底板３ａをレーザ溶接で固着している。また、この底板３ａは、上面に円板状の安全弁４がレーザ溶接によって固着され、貫通孔が塞がれている。安全弁４は、厚さ０．１ｍｍのステンレス鋼製の円板の裏面に十文字の溝４ａをハーフエッチングしたものである。従って、この安全弁４は、底板３ａの貫通孔に露出する中央部分が感圧部となる。そして、この感圧部に電池容器３の内部から所定以上の圧力が加わると、十文字の溝４ａが破断され、これにより安全弁４が外部に開口することにより、底板３ａの貫通孔を通して電池容器３内部の圧力が開放されるようになる。本実施形態では、この安全弁４は、３気圧以上の圧力が加わると、破壊されるように設定されている。
【００１７】
発電要素支持枠２は、図１及び図２に示すように、短い円筒形の支持部２ａの上端開口部に梁を十文字に渡した載置部２ｂを設けたものである。この発電要素支持枠２は、電池容器３の内径よりも少し小さい外径を有し、この電池容器３内に収納することにより、円筒形の支持部２ａが底板３ａの周縁部上に載置される。この際、支持部２ａと底板３ａとの間には、安全弁４の周縁部が介在するが、この安全弁４の周縁部は底板３ａに固着されて一体化している。また、円柱形の発電要素１は、この発電要素支持枠２の載置部２ｂ上に載置され、安全弁４の感圧部からは浮いた状態で支持される。
【００１８】
上記電池容器３内に発電要素支持枠２と発電要素１が収納されると、内部に電解液を充填してから、この電池容器３の上端開口部に円板状の蓋板３ｂをレーザ溶接で固着する。電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒中に六フッ化リン酸リチウムを１モル／リットルの割合で溶解したものを用いる。蓋板３ｂには、中央部に絶縁体を介して電流を取り出すための端子５が取り付けられ、この端子５が発電要素１の各電極に接続される。
【００１９】
上記構成の非水電解質二次電池は、発電要素１が発電要素支持枠２の支持部２ａを介して底板３ａの周縁部に支持されるので、この発電要素１の荷重や衝撃力が安全弁４の中央の感圧部に加わるようなことがなくなる。従って、本実施形態の非水電解質二次電池は、発電要素１の荷重を受けたり、また、電池に振動や衝撃が加わった場合であっても、安全弁４が破壊されるようなおそれがなくなる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、円柱状に巻回した発電要素１を円筒状の電池容器３に収納した非水電解質二次電池について説明したが、図３に示すように、偏平円柱状に巻回した発電要素１を偏平円筒状の電池容器３に収納した場合にも同様に実施することができる。この場合、発電要素支持枠２は、短い偏平円筒形の支持部２ａの上端開口部に梁を平行に複数本渡した載置部２ｂを設けたものを使用すればよい。また、これら円筒型や偏平円筒型に限らず、角型等の電池容器の場合にも同様に実施可能である。さらに、発電要素１についても、巻回型に限らず、積層型のものを用いることもできる。
【００２１】
さらに、上記実施形態では、安全弁４に溝４ａを十文字に形成した場合について説明したが、この溝４ａの筋の形状は、例えば図４に示すようなものやその他の任意の形状とすることができる。また、図５に示すように、この溝４ａの筋を閉ループ状に形成して、内部圧力の上昇時に、図６に示すように、溝４ａの内部が外れるようにすることもできる。
【００２２】
さらに、上記実施形態では、底板３ａに安全弁４を固着した場合について説明したが、貫通孔が形成されていない底板３ａの一部の肉厚を薄くしたり、この底板３ａに直接筋状の溝を形成することにより、この底板３ａの一部に電池内圧開放手段を形成するようにすることもできる。
【００２３】
さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、電池容器の底板に電池内圧開放手段を設けた電池であれば、この電池の種類は問わない。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池によれば、電池内圧開放手段の感圧部以外の部分に支持される発電要素支持部材によって発電要素を支持することにより、この発電要素の荷重や衝撃力が電池内圧開放手段の感圧部に加わり安全装置が誤動作を起こすのを確実に防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、図２は円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、図３は偏平円筒型の非水電解質二次電池の組み立て斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、図４は他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の底面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、図５はさらに他の安全弁の例を示す非水電解質二次電池の部分縦断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すものであって、図６は図５の安全弁が破壊された場合を示す非水電解質二次電池の部分縦断面図である。
【図７】従来例を示すものであって、非水電解質二次電池の縦断面図である。
【図８】従来例を示すものであって、安全弁が誤動作により破壊された場合を示す非水電解質二次電池の縦断面図である。
【符号の説明】
１    発電要素
２    発電要素支持枠
２ａ  支持部
２ｂ  載置部
３    電池容器
３ａ  底板
４    安全弁
４ａ  溝