(57)【要約】【課題】異常時にガスが発生した場合にガスの排出が効率よく行われる電池を提供する。【解決手段】電池は、ケースと、ケース内に収容された電極体と、電極体の両端に設けられた絶縁板とを備える。両端に設けられた絶縁板のうちの少なくとも一方が、外周から中央にかけて空間部を有する。【選択図】図１
2015156307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に収容された電極体と、
前記電極体の両端に設けられた絶縁板と
を備え、
前記両端に設けられた絶縁板のうちの少なくとも一方が、外周から中央にかけて空間部を有する
電池。
【請求項２】
安全弁をさらに備え、
前記空間部を有する前記絶縁板は、前記安全弁とは反対の側に設けられている
請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記絶縁板の幅ＤAに対する前記空間部の最小幅ＤBの割合が０．４７以下である
請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記空間部の開き角が１度以上１００度以下である
請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記両端に設けられた絶縁板の両方が、外周から中央にかけて空間部を有し、
前記両端に設けられた前記絶縁板の前記空間部の少なくとも一部が、前記電極体の高さ方向において重なりを有している
請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記空間部を有する前記絶縁板に重ねて設けられた絶縁板または不織布をさらに備える
請求項１に記載の電池。
【請求項７】
前記絶縁板上に設けられたガスケットをさらに備え、
前記ガスケットは、該ガスケットの内外を繋ぐ少なくとも一つの空間部を有している
請求項１に記載の電池。
【請求項８】
前記ガスケットの前記空間部は、前記ガスケットの両端のうち、前記絶縁板と対向する側の一端に設けられた切り欠き部である
請求項７に記載の電池。
【請求項９】
前記ガスケットの空間率が１％以上５０％以下である
請求項７に記載の電池。
【請求項１０】
前記絶縁板に設けられた前記空間部と、前記ガスケットに設けられた前記空間部の少なくとも一部が、前記電極体の高さ方向において重なりを有している
請求項７に記載の電池。
【請求項１１】
前記電極体は、略中心に空間部を有する巻回電極体である
請求項１に記載の電池。
【請求項１２】
前記電極体の前記空間部に挿入されたピンをさらに備える
請求項１１に記載の電池。
【請求項１３】
前記ケースと前記巻回電極体との間に隙間が設けられ、
前記隙間と前記空間部とがつながっている
請求項１に記載の電池。
【請求項１４】
前記巻回電極体は、下記組成の正極材料を含む正極を備える
請求項１に記載の電池。
ＬｉvＮｉwＭ’xＭ’’yＯz
（式中、０＜ｖ＜２、ｗ＋ｘ＋ｙ≦１、０．８≦ｗ≦１、０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．２、０＜ｚ＜３であり、Ｍ、Ｍ’およびＭ’’はＮｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａl（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）から選択される少なくとも１種以上である。）
【請求項１５】
ケースと、
前記ケース内に収容された電極体と、
前記電極体の一端に設けられた絶縁板と
を備え、
前記絶縁板が、外周から中央にかけて空間部を有している電池。
【請求項１６】
請求項１に記載の電池と、
前記電池を制御する制御部と、
前記電池を内包する外装と
を有する電池パック。
【請求項１７】
請求項１に記載の電池を備え、
前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
【請求項１８】
請求項１に記載の電池を備え、
前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から前記電池に電力が供給される
電力システム。
【請求項２０】
請求項１に記載の電池と、
前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、電池ならびに電池パック、電子機器、蓄電装置、電力システムおよび電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機および携帯情報端末機器（ＰＤＡ）などの多様な電子機器が広く普及しており、その電子機器のさらなる小型化、軽量化および長寿命化が要望されている。これに伴い、電源として、電池、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。
【０００３】
二次電池は、最近では、上述した電子機器に限らず、他の用途への適用も検討されている。他の用途の一例は、電子機器などに着脱可能に搭載される電池パックや、電気自動車などの電動車両や、家庭用電力サーバなどの電力貯蔵システムや、電動ドリルなどの電動工具である。
【０００４】
このような二次電池においては、外部から強い衝撃が加えられる場合や、誤って火中に投下されるような場合があり得る。近年の電子機器の多機能化に伴って、ニッケル酸リチウムなどの高容量正極材が用いられ、電池の高容量化が進んでいるため、上記のような異常が発生したときのガス発生量も、ますます多くなっている。
【０００５】
通常、二次電池缶の内部圧力が所定値に達した時に作動するガス排出機構を封口板に有しているが、ガス発生量が多い場合にそれが間に合わず、セルケースが破損(破裂)する可能性がある。
【０００６】
これらを解決する手法として、電極群と封口板との間に配される上部絶縁板１２と、電極群の中央部に配される中芯とが一体成形された構造体を用いることで、異常時にガスの排出圧力が集中する上部絶縁板１２の中央部の強度を高くするものがある（特許文献１）。
【０００７】
また、絶縁板は円型であり、円外周部の厚みが中心部の厚みに対して１３０％以上３００％以下であることにより、電池内の圧力が異常に上昇しても安全にガスを排出可能にしたものもある（特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−７３８７３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３１４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載の技術においては、上部絶縁板１２の破損による電極群の移動を抑制することが可能とあるが、素子中央からの封口にかけてのガス流路は確保されているが、外周から封口に対してのガス流路が不足しているため効果は不十分である。
【００１０】
また、特許文献２に記載の技術も、特許文献１記載の技術同様、外周から封口に対してのガス流路が確保されていないため、効果は不十分である。
【００１１】
本技術はこのような点に鑑みなされたものであり、異常時にガスが発生した場合にガスの排出が効率よく行われる電池ならびに電池パック、電子機器、蓄電装置、電力システムおよび電動車両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】
【００１２】
上述した課題を解決するために、第１の技術は、
ケースと、
ケース内に収容された電極体と、
電極体の両端に設けられた絶縁板と
を備え、
両端に設けられた絶縁板のうちの少なくとも一方が、外周から中央または内部にかけて空間部を有する
電池
である。
【発明の効果】
【００１３】
本技術によれば、異常時にガスが発生した場合にガスの排出を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術の第１の実施の形態に係る電池の一構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。
【図３】図３Ａは上部絶縁板の第１の構成例を示す平面図であり、図３Ｂは下部絶縁板の第１の一構成例を示す平面図である。図３Ｃは上部絶縁板の第２の構成例を示す平面図であり、図３Ｄは下部絶縁板の第２の一構成例を示す平面図である。
【図４】図４Ａはガスケットの一構成例を示す側面図であり、図４Ｂはガスケットの一構成例を示す平面図であり、図４Ｃは図４ＢにおけるＣ−Ｃ断面図であり、図４Ｄは図４ＡにおけるＤ−Ｄの断面図である。
【図５】本技術の第２の実施の形態に係る電池パックの一構成例を示すブロック図である。
【図６】本技術の第３の実施の形態に係る蓄電システムの一構成例を示すブロック図である。
【図７】本技術の第４の実施の形態に係る電動車両の一構成例を示すブロック図である。
【図８】図８Ａ乃至図８Ｅは、本技術に係る上部絶縁板の変形例を示す平面図である。
【図９】図９Ａ乃至図９Ｄは、本技術に係る上部絶縁板の変形例を示す平面図である。
【図１０】図１０Ａ乃至図１０Ｈは、本技術に係る下部絶縁板の変形例を示す平面図である。
【図１１】本技術に係る電池の変形例を示す断面図である。
【図１２】本技術に係る電池の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
【００１６】
１．第１の実施形態（円筒型電池の例）
２．第２の実施形態（電池パックの例）
３．第３の実施形態（蓄電システムの例）
４．第４の実施形態（電動車両の例）
５．変形例
【００１７】
＜１．第１の実施形態＞
以下、図を参照して、本技術の第１の実施形態に係る電池の一構成例について説明する。第１の実施形態に係る電池およびそれを備える電池パックは、電子機器、電動車両、蓄電装置などの機器に搭載または電力を供給するために使用することができる。
【００１８】
電動車両としては、例えば、鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などが挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として前記電池および電池パックは用いられる。蓄電装置としては、例えば住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。
【００１９】
[１．１  電池の構成]
以下、図１を参照しながら、本技術の第１の実施形態に係る電池の一構成例について説明する。この電池は、例えば、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム（Ｌｉ）の吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、一対の帯状の正極２１と帯状の負極２２とがセパレータ２３を介して積層し巻回された巻回電極体２０を有している。電池缶１１は、ニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１１の内部には、電解質としての電解液が注入され、正極２１、負極２２およびセパレータ２３に含浸されている。
【００２０】
電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全弁機構１５および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）１６とが、封口ガスケット１７を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより、電池缶１１の内部は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により構成されている。安全弁機構１５は、電池蓋１４と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と巻回電極体２０との電気的接続を切断するようになっている。安全弁機構１５は、異常時に電池缶１１内でガスが発生した場合に開裂等して、ガスを電池上部から排出する。封口ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。本明細書中において、円筒型の電池の両端部のうち、電池蓋１４および安全弁機構１５等が設けられた端部を上部（トップ）といい、それとは反対側の端部を下部（ボトム）という。
【００２１】
巻回電極体２０の正極２１にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード２５が接続されており、負極２２にはニッケルなどよりなる負極リード２６が接続されている。正極リード２５は安全弁機構１５に溶接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接され電気的に接続されている。
【００２２】
巻回電極体２０は略円柱状を有し、その中心に中心空間部３１を有している。中心空間部３１は、例えば細長い略円柱状を有する孔部であり、巻回電極体２０の上端の面の中心から他端の面の中心に向けて貫通している。巻回電極体２０の中心空間部３１には、例えばセンターピン２４が挿入されている。
【００２３】
センターピン２４は中空状の空間を有し、その空間はセンターピンの両端で開放されている。このため、中心空間部３１は、異常時に電池缶１１内でガスが発生した場合においてガスを電池上部に誘導する流路として機能する。
【００２４】
巻回電極体２０の外周面と電池缶１１の内周面との間には、外周隙間３２が設けられている。外周隙間３２の幅は、中心空間部３１の幅に比して狭く、例えば数百μｍ以下である。ここで、外周隙間３２および中心空間部３１の幅とは、円柱状の巻回電極体２０の半径方向における外周隙間３２および中心空間部３１の幅を意味する。
【００２５】
巻回電極体２０を挟むように一対の上部絶縁板１２、下部絶縁板１３がそれぞれ配置されている。上部絶縁板１２は、全体として平板状を有し、その一方の主面が巻回電極体２０の外周面に対して垂直となるようにして、巻回電極体２０の上部に密着して設けられている。その他方の主面は、封口ガスケット１７により押さえつけられている。下部絶縁板１３は、その一方の主面が巻回電極体２０の外周面に対して垂直となるようにして、巻回電極体２０の下部に密着して設けられている。その他方の主面は、電池缶１１の底部に押さえつけられている。
【００２６】
以下、図２を参照しながら、電池を構成する正極２１、負極２２、セパレータ２３、および電解液について順次説明する。
【００２７】
（正極）
正極２１は、例えば、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体２１Ａの片面のみに正極活物質層２１Ｂを設けるようにしてもよい。正極集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層２１Ｂは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料の１種または２種以上を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。
【００２８】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの２種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ａ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｂ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式（Ｃ）、式（Ｄ）もしくは式（Ｅ）に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式（Ｆ）に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式（Ｇ）に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉaＣｏＯ2（ａ≒１）、ＬｉbＮｉＯ2（ｂ≒１）、Ｌｉc1Ｎｉc2Ｃｏ1-c2Ｏ2（ｃ１≒１，０＜ｃ２＜１）、ＬｉdＭｎ2Ｏ4（ｄ≒１）あるいはＬｉeＦｅＰＯ4（ｅ≒１）などがある。
【００２９】
ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz  ・・・（Ａ）
（但し、式（Ａ）中、Ｍ１は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）を除く２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Ｘは、酸素（Ｏ）以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは、０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。）
【００３０】
ＬｉaＭ２bＰＯ4  ・・・（Ｂ）
（但し、式（Ｂ）中、Ｍ２は、２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは、０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。）
【００３１】
ＬｉfＭｎ(1-g-h)ＮｉgＭ３hＯ(2-j)Ｆk  ・・・（Ｃ）
（但し、式（Ｃ）中、Ｍ３は、コバルト（Ｃｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｆ、ｇ、ｈ、ｊおよびｋは、０．８≦ｆ≦１．２、０＜ｇ＜０．５、０≦ｈ≦０．５、ｇ＋ｈ＜１、−０．１≦ｊ≦０．２、０≦ｋ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｆの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３２】
ＬｉmＮｉ(1-n)Ｍ４nＯ(2-p)Ｆq  ・・・（Ｄ）
（但し、式（Ｄ）中、Ｍ４は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｍ、ｎ、ｐおよびｑは、０．８≦ｍ≦１．２、０．００５≦ｎ≦０．５、−０．１≦ｐ≦０．２、０≦ｑ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｍの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３３】
ＬｉrＣｏ(1-s)Ｍ５sＯ(2-t)Ｆu  ・・・（Ｅ）
（但し、式（Ｅ）中、Ｍ５は、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｒ、ｓ、ｔおよびｕは、０．８≦ｒ≦１．２、０≦ｓ＜０．５、−０．１≦ｔ≦０．２、０≦ｕ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｒの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３４】
ＬｉvＭｎ2-wＭ６wＯxＦy  ・・・（Ｆ）
（但し、式（Ｆ）中、Ｍ６は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、スズ（Ｓｎ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）およびタングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｖ、ｗ、ｘおよびｙは、０．９≦ｖ≦１．１、０≦ｗ≦０．６、３．７≦ｘ≦４．１、０≦ｙ≦０．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｖの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３５】
ＬｉzＭ７ＰＯ4  ・・・（Ｇ）
（但し、式（Ｇ）中、Ｍ７は、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タングステン（Ｗ）およびジルコニウム（Ｚｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を表す。ｚは、０．９≦ｚ≦１．１の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、ｚの値は完全放電状態における値を表している。）
【００３６】
ニッケル（Ｎｉ）を含むリチウム含有化合物としては、Ｎi含有量が８０％以上であるものが好ましい。Ｎi含有量が８０％以上であると、電池容量が高くなる反面、高温下での正極２１の酸素放出量が顕著に大きくなり、異常時にガス発生量が急激に多くなる。第１の実施形態に係る電池では、異常時にガスが発生した場合にガスの排出を効率よく行うことができるので、上記のようなリチウム含有化合物を用いた場合にも、一般的な電池に比べてガス発生時における電池の破裂を抑制できる。
【００３７】
Ｎi含有量が８０％以上であるリチウム含有化合物としては、式（Ｈ）に示した正極材料が好ましい。
ＬｉvＮｉwＭ’xＭ’’yＯz  ・・・（Ｈ）
（式中、０＜ｖ＜２、ｗ＋ｘ＋ｙ≦１、０．８≦ｗ≦１、０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．２、０＜ｚ＜３であり、Ｍ、Ｍ’およびＭ’’はＮｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａl（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）から選択される少なくとも１種以上である。）
【００３８】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＮｉＳ、ＭｏＳなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
【００３９】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極材料は、任意の組み合わせで２種以上混合されてもよい。
【００４０】
（負極）
負極２２は、例えば、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体２２Ａの片面のみに負極活物質層２２Ｂを設けるようにしてもよい。負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
【００４１】
負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか１種または２種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層２１Ｂと同様の結着剤を含んで構成されている。
【００４２】
なお、この二次電池では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極２１の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極２２にリチウム金属が析出しないようになっている。
【００４３】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
【００４４】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。ここでは、このような負極材料を含む負極２２を合金系負極と称する。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
【００４５】
この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
【００４６】
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における４Ｂ族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素（Ｓｉ）およびスズ（Ｓｎ）は、リチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
【００４７】
スズ（Ｓｎ）の合金としては、例えば、スズ（Ｓｎ）以外の第２の構成元素として、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。ケイ素（Ｓｉ）の合金としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）以外の第２の構成元素として、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００４８】
スズ（Ｓｎ）の化合物あるいはケイ素（Ｓｉ）の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズ（Ｓｎ）またはケイ素（Ｓｉ）に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【００４９】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13などの酸化物、ＮｉＳ、ＭｏＳなどの硫化物、あるいはＬｉＮ3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００５０】
（セパレータ）
セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ２３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これらの２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、１００℃以上１６０℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ２３を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも、化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。
【００５１】
（電解液）
セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。
【００５２】
溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
【００５３】
溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
【００５４】
溶媒としては、更にまた、２，４−ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。２，４−ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【００５５】
これらの他にも、溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３−メトキシプロピロニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルオキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。
【００５６】
なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
【００５７】
電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣＨ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6、ＬｉＣｌ、ジフルオロ［オキソラト−Ｏ，Ｏ'］ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはＬｉＢｒなどが挙げられる。中でも、ＬｉＰＦ6は高いイオン伝導性を得ることができると共に、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
【００５８】
（上部絶縁板、下部絶縁板）
ここで、図３を参照して、上部絶縁板１２および下部絶縁板１３の構成について説明する。図３Ａは、上部絶縁板１２の形状の第１の例の構成を示す平面図であり、図３Ｂは、下部絶縁板１３の形状の第１の例の構成を示す平面図である。
【００５９】
上部絶縁板１２には、略円形の平板状に構成されており、略中央にセンターピン２４が挿通するための円形の孔部６１が形成されている。
【００６０】
上部絶縁板１２には、外周から孔部６１にかけて、外周と孔部６１を連通させるように切り欠き状の空間部６２が形成されている。第１の例においては、空間部６２は、孔部６１から外周に向かって扇状に広がるように構成されている。
【００６１】
同様に、下部絶縁板１３にも略中央に孔部７１が形成されており、外周から孔部７１にかけて外周と孔部７１を連通させるように扇状の空間部７２が形成されている。
【００６２】
図３Ｃは、上部絶縁板１２の形状の第２の例の構成を示す平面図であり、図３Ｄは、下部絶縁板１３の形状の第２の例の構成を示す平面図である。
【００６３】
上部絶縁板１２は、略円形の平板状に構成されており、略中央にセンターピンが挿通するための円形の孔部６１が形成されている。
【００６４】
上部絶縁板１２には、外周から孔部６１にかけて外周と孔部６１を連通させるように切り欠き状の空間部６２が形成されている。第２の例においては、空間部６２は、孔部６１から外周に向かって幅が一定の矩形状に構成されている。
【００６５】
同様に、下部絶縁板１３にも略中央に孔部７１が形成されており、外周から孔部７１にかけて外周と孔部７１を連通させるように矩形状の空間部７２が形成されている。
【００６６】
上部絶縁板１２が電池缶１１内に設けられると、上部絶縁板１２の空間部６２は、電池缶１１の内壁と巻回電極体２０との隙間である外周隙間３２と連通することになる。空間部６２は孔部６１と連通しているため、外周隙間３２と空間部６２と孔部６１とが連通することになる。
【００６７】
また、下部絶縁板１３が電池缶１１内に設けられると、下部絶縁板１３の空間部７２は、電池缶１１の内壁と巻回電極体２０との隙間である外周隙間３２と連通することになる。空間部７２は孔部７１と連通しているため、外周隙間３２と空間部７２と孔部７１とが連通することになる。
【００６８】
外周隙間３２と空間部６２と孔部６１は、連通することによりガスの流路として機能する。同様に外周隙間３２と空間部７２と孔部７１も連通することにガスの流路として機能する。
【００６９】
さらに、上部絶縁板１２の孔部６１、下部絶縁板１３の孔部７１は共に中心空間部３１と連通しているため、中心空間部３１もガスの流路として機能する。
【００７０】
火中に投下された場合などの異常時において電池缶１１内でガスが発生すると、ガスは、外周隙間３２と上部絶縁板１２の空間部６２および孔部６１による流路、外周隙間３２と下部絶縁板１３の空間部７２および孔部７１による流路、さらに中心空間部３１と孔部６１と孔部７１による流路を通じて電池缶１１の上方へ上がっていき、電池缶１１の上端の開放端部から外部に放出されることになる。
【００７１】
これにより、電池缶１１内で発生したガスを効率よく外部に放出し、電池缶１１の破損を防ぐことができる。
【００７２】
上部絶縁板１２の空間部６２の開き角度θは、１度以上１００度以下であることが好ましい。開き角度θが１００度を超えると、火中投下等により電池がガス噴出し、巻回電極体２０が電池の上部に移動した場合、その移動を上部絶縁板１２により押さえる力が不足して、巻回電極体２０が電池缶１１の上部から飛び出してしまう虞がある。また、上部絶縁板１２と巻回電極体２０の上部との接触面積が減少するため、振動等による耐久性が低下する虞もある。一方、開き角度θが１度未満であると、空間部６２のガス排出流路としての機能が低下し、巻回電極体２０が電池缶１１の上部から飛び出してしまう虞がある。ここで、上部絶縁板１２の空間部６２の開き角度θは、空間部６２の内周側における開き角度である。
【００７３】
上部絶縁板１２の幅ＤAに対する空間部６２の最小幅ＤBの割合が０．４７以下であることが好ましい。割合が０．４７を超えると、火中投下等により電池がガス噴出し、巻回電極体２０が電池の上部に移動した場合、その移動を上部絶縁板１２により押さえる力が不足して、巻回電極体２０が電池缶１１の上部から飛び出してしまう虞がある。また、上部絶縁板１２と巻回電極体２０の上部との接触面積が減少するため、振動等による耐久性が低下する虞もある。
【００７４】
下部絶縁板１３の空間部６２の開き角度θは、１度以上１００度以下であることが好ましい。開き角度θが１００度を超えると、巻回電極体２０へのガス流入量が増えすぎることによって、上部絶縁板１２を押し上げることになり、これにより、電池が火中に投下された際の耐性が悪化する虞がある。また、下部絶縁板１３と巻回電極体２０の下部との接触面積が減少するため、振動等による耐久性が低下する虞もある。一方、開き角度θが１度未満であると、空間部７２のガス排出流路としての機能が低下し、巻回電極体２０が電池缶１１の上部から飛び出してしまう虞がある。ここで、下部絶縁板１３の空間部７２の開き角度θは、空間部７２の内周側における開き角度である。
【００７５】
下部絶縁板１３の幅ＤAに対する空間部７２の最小幅ＤBの割合が０．４７以下であることが好ましい。割合が０．４７を超えると、巻回電極体２０へのガス流入量が増えすぎることによって、上部絶縁板１２を押し上げることになり、これにより、電池が火中に投下された際の耐性が悪化する虞がある。また、下部絶縁板１３と巻回電極体２０の下部との接触面積が減少するため、振動等による耐久性が低下する虞もある。
【００７６】
（ガスケット）
次に、図４を参照してガスケット１７の構成について説明する。図４Ａは、ガスケット１７の側面図であり、図４Ｂは、ガスケット１７の平面図である。また、図４Ｃは、図４ＢにおけるＣ−Ｃ断面図であり、図４Ｄは、図４ＡにおけるＤ−Ｄ断面図である。
【００７７】
ガスケット１７は、下端の直径に比べて上端の直径が大きい筒状に構成されている。ガスケット１７の側面には、ガスケット１７の内外を連通させる空間部８１が設けられている。
【００７８】
空間部８１が上部絶縁板１２の空間部６２の位置に対応することより、空間部８１と空間部６２とで、電池缶１１内で発生したガスを電池缶１１の上方に導き、外部に排出するための流路が構成される。空間部８１は、例えば、切り欠き状に構成されている。ただし、空間部８１は切り欠き状に限られず、孔状に構成されていてもよい。なお、図４の例においては、平面視において４つの空間部８１が四方にそれぞれ設けられているが、空間部８１の数および位置はそれに限られるものではない。
【００７９】
［１．２  電池の製造方法］
次に、本技術の第１の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層２１Ｂを形成し、正極２１を形成する。
【００８０】
また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層２２Ｂを形成し、負極２２を作製する。
【００８１】
次に、正極集電体２１Ａに正極リード２５を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体２２Ａに負極リード２６を溶接などにより取り付ける。次に、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を介して巻回する。次に、正極リード２５の先端部を安全弁機構１５に溶接すると共に、負極リード２６の先端部を電池缶１１に溶接して、巻回した正極２１および負極２２を一対の上部絶縁板１２、下部絶縁板１３で挟み電池缶１１の内部に収納する。次に、正極２１および負極２２を電池缶１１の内部に収納したのち、リン化合物を含む電解液を電池缶１１の内部に注入し、セパレータ２３に含浸させる。次に、電池缶１１の開口端部に電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６を封口ガスケット１７を介してかしめることにより固定する。これにより、図１に示した電池が得られる。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。上述のようにして得られた電池に係る実施例１−１〜実施例１−２４について、火中投下試験を行った。
【００８３】
なお、上部絶縁板１２の幅ＤAに対する空間部６２の最小幅ＤBの割合は、下記の式１に基づいて求めるものとする。
【００８４】
上部幅割合＝上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅ＤB／上部絶縁板１２の幅ＤA・・・（１）
【００８５】
同様に、下部絶縁板１３の幅ＤAに対する空間部７２の最小幅ＤBの割合は、下記の式２に基づいて求めるものとする。
【００８６】
下部幅割合＝下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅ＤB／下部絶縁板１３の幅ＤA・・・（２）
また、ガスケット１７の空間率は、下記の式３に基づいて求めたものとする。
ガスケット１７の空間率＝（４つの空間部８１の幅ｗの総和ＬB／ガスケット１７の外周の長さＬA）×１００［％］・・・（３）
ここで、空間部８１の幅ｗは、図４Ｂ、図４Ｄに示すように、ガスケット１７の周方向における幅である。また、ガスケット１７の外周長さＬAは、図４Ｂ、図４Ｄに示すように、空間部８１が設けられた部分におけるガスケット１７の外周の長さである（ＬA＝２πＲ、Ｒ：ガスケット１７の外周の半径）。
【００８７】
＜比較例１＞
上部絶縁板１２および下部絶縁板１３のいずれにも空間部を設けずに電池を作成した。
【００８８】
＜実施例１−１＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。また、上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。下部絶縁板１３は空間部を設けずに構成した。さらに、ガスケット１７の空間率は０％とした。
【００８９】
＜実施例１−２＞
上部絶縁板１２は空間部を設けずに構成した。下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部の開き角度を９０度とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は０％とした。
【００９０】
＜実施例１−３＞
上部絶縁板１２は空間部を設けずに構成した。下部絶縁板１３も空間部を設けずに構成した。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９１】
＜実施例１−４＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は０％とした。
【００９２】
＜実施例１−５＞
上部絶縁板１２は空間部を設けずに構成した。下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９３】
＜実施例１−６＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。下部絶縁板１３は空間部を設けずに構成した。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９４】
＜実施例１−７＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を６０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０４７０とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９５】
＜実施例１−８＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部の開き角度を２０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０１６０とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９６】
＜実施例１−８＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部の開き角度を２０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０１６０とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９７】
＜実施例１−９＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を２度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．００１６とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９８】
＜実施例１−１０＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を０．８度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０００７とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【００９９】
＜実施例１−１１＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を８０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１００】
＜実施例１−１２＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を１００度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７８０とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０１】
＜実施例１−１３＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を１０５度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０８２０とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０２】
＜実施例１−１４＞
上部絶縁板１２は空間部を設けずに構成した。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０３】
＜実施例１−１５＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を６０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０４７０とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０４】
＜実施例１−１６＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を２０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０１６０とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０５】
＜実施例１−１７＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を２度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．００１６とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０６】
＜実施例１−１８＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を０．８度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０００７とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０７】
＜実施例１−１９＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を８０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０８】
＜実施例１−２０＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を１００度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７８０とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１０９】
＜実施例１−２１＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部の開き角度を１０５度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０８２０とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は１０％とした。
【０１１０】
＜実施例１−２２＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は３０％とした。
【０１１１】
＜実施例１−２３＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は５０％とした。
【０１１２】
＜実施例１−２４＞
上部絶縁板１２の空間部６２の形状を図３Ａに示される扇状とし、空間部６２の開き角度を９０度とした。上部絶縁板１２の空間部６２の最小幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合を０．０７００とした。また、下部絶縁板１３の空間部７２の形状を図３Ｂに示される扇状とし、空間部７２の開き角度を９０度とした。下部絶縁板１３の空間部７２の最小幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合を０．０７００とした。さらに、ガスケット１７の空間率は５５％とした。
【０１１３】
（火中投下試験）
上述のように構成された電池を４．２Ｖで充電し、１０回火中に投下して、電池缶１１が破損した回数を確認することにより、上部絶縁板１２に設けられた空間部６２、下部絶縁板１３に設けられた空間部７２および空間部８１が設けられたガスケット１７の効果を確認した。
【０１１４】
試験結果を表１に示す。
【０１１５】
【表１】
2015156307.tif 000003
【０１１６】
表１に示すように、空間部が設けられていない比較例１においては、１０回中１０回電池缶１１が破損した。
【０１１７】
実施例１−１〜実施例１−２４から、上部絶縁板１２に空間部６２または／および下部絶縁板１３に空間部７２を設けることにより、電池缶１１の破損回数が減少するということがわかった。
【０１１８】
また、実施例１−１と実施例１−２との比較、実施例１−５と実施例１−６との比較から、上部絶縁板１２にのみ空間部６２を設けるよりも下部絶縁板１３にのみ空間部７２を設けた方が電池缶１１の破損回数が少ないということがわかった。したがって、上部絶縁板１２と下部絶縁板１３のいずれか一方にのみ空間部を設ける場合、下部絶縁板１３に空間部７２設けた方が電池缶１１の破損回数を減少させることができることがわかった。
【０１１９】
また、上部絶縁板１２に空間部６２が設けられ、下部絶縁板１３に空間部７２が設けられている実施例１−７、実施例１−８、実施例１−９から、上部絶縁板１２および下部絶縁板１３の両方に空間部を設けることにより、電池缶１１の破損が著しく減少するということがわかった。したがって、空間部は上部絶縁板１２と下部絶縁板１３の両方に設けることが好ましいということがわかった。
【０１２０】
また、上部絶縁板１２の空間部６２の幅は一定とし、下部絶縁板１３の空間部７２の幅を変化させた実施例１−７〜実施例１−１３から、空間部の幅を小さくし過ぎると電池缶１１の破損回数を減少させる効果が十分に発揮されないということがわかった。
【０１２１】
同様に、下部絶縁板１３の空間部７２の幅は一定とし、上部絶縁板１２の空間部６２の幅を変化させた実施例１−１５〜実施例１−２１からも空間部の幅を小さくし過ぎると電池缶１１の破損回数を減少させる効果が十分に発揮されないということがわかった。
【０１２２】
以上の結果より、上部絶縁板１２と下部絶縁板１３の双方に空間部を設けることが好ましいということがわかった。また、上部絶縁板１２と下部絶縁板１３のいずれかに空間部を設ける場合には、下部絶縁板１３に設けることが好ましいということがわかった。
【０１２３】
また、上部絶縁板１２の空間部６２および下部絶縁板１３の空間部７２の形状が図３Ａおよび図３Ｂに示される扇状である場合、空間部６２および空間部７２の開き角度は、小さすぎまたは大きすぎても異常時における電池缶１１の破損が生じるおそれがあることがわかった。上部絶縁板１２における空間部６２の開き角度は、約１度以上約１００度以下が好ましいということがわかった。下部絶縁板１３における空間部の開き角度も、約１度以上約１００度以下が好ましいということがわかった。
【０１２４】
また、上部絶縁板１２の空間部６２および下部絶縁板１３の空間部７２の形状が図３Ｃおよび図３Ｄに示される矩形状である場合、空間部の幅は、大きすぎても異常時における電池缶１１の破損が生じるおそれがあることがわかった。上部絶縁板１２の空間部６２の幅と上部絶縁板１２の幅との比である上部幅割合は約０．４７以下が好ましいということがわかった。また、下部絶縁板１３の空間部７２の幅と下部絶縁板１３の幅との比である下部幅割合は約０．４７以下が好ましいということがわかった。
【０１２５】
さらに、ガスケット１７の空間率は１％以上約５０％以下が好ましいということがわかった。
【０１２６】
なお、上部絶縁板１２の空間部６２と、下部絶縁板１３の空間部７２の位置の少なくとも一部が、巻回電極体２０の高さ方向において重なりを有していることが望ましい。上部絶縁板１２の空間部６２と下部絶縁板１３の空間部７２が重なっていることにより、ガスの流路が繋がることになり、ガスの排出効率が高まると考えられるからである。
ここで、巻回電極体２０の高さ方向とは、図１に示されるように、巻回電極体２０の両端に設けられた上部絶縁板１２と下部絶縁板１３とが向かい合う方向と略同一の方向をいうものとする。
【０１２７】
また、上部絶縁板１２の空間部６２、または、下部絶縁板１３の空間部７２の位置とガスケット１７の空間部８１の少なくとも一部が、巻回電極体２０の高さ方向において重なりを有していることが望ましい。上部絶縁板１２の空間部６２または下部絶縁板１３の空間部７２とガスケット１７の空間部８１とが重なっていることにより、ガスの流路が繋がることになり、ガスの排出効率が高まると考えられるからである。
【０１２８】
さらに、上部絶縁板１２の空間部６２、下部絶縁板１３の空間部７２の位置およびガスケット１７の空間部８１の少なくとも一部が、巻回電極体２０の高さ方向において重なりを有していることが望ましい。上部絶縁板１２の空間部６２、下部絶縁板１３の空間部７２およびガスケット１７の空間部８１が重なっていることにより、ガスの流路が繋がることになり、ガスの排出効率が高まると考えられるからである。
【０１２９】
このようにして本技術に係る電池が構成されている。なお、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１３０】
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、上述の実施形態の各構成、方法、工程、形状、材料および数値は、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１３１】
また、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池に対して本技術を適用した例について説明したが、本技術はこの例に限定されるものではなく、外装材により電池素子を封止する構造を有する種々の二次電池および一次電池に対して適用可能である。
【０１３２】
＜２．第２の実施形態＞
第２の実施の形態では、第１の実施の形態にかかる電池が備えられた電池パックについて説明する。
【０１３３】
図５は、本技術の電池（電池１、角型電池３０または円筒型電池５０）を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａとを備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
【０１３４】
また、電池パックは、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
【０１３５】
組電池３０１は、複数の電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この電池３０１ａは本技術の電池である。なお、図５では、６つの電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列（ｎ，ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
【０１３６】
スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。なお、例では＋側にスイッチ部を設けているが、−側に設けてもよい。
【０１３７】
充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。充電制御スイッチのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１３８】
放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
【０１３９】
温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
【０１４０】
スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
【０１４１】
ここで、例えば、電池がリチウムイオン二次電池であり、負極活物質としてＬｉ／Ｌｉ+に対して０Ｖ近くでリチウム合金となる材料を用いた場合には、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
【０１４２】
充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
【０１４３】
そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。
【０１４４】
メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）などからなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や 、製造工程の段階で測定された各電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。 （また、電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
【０１４５】
温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。
【０１４６】
＜３．第３の実施形態＞
第３の実施の形態では、第１の実施の形態に係る電池または第２の実施の形態に係る電池パックを搭載した電子機器および蓄電装置などの機器について説明する。第１の実施の形態で説明した電池および第２の実施の形態で説明した電池パックは、電子機器、蓄電装置などの機器に電力を供給するために使用することができる。
【０１４７】
電子機器として、例えばノート型パソコン、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。
【０１４８】
蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。
【０１４９】
以下では、上述した適用例のうち、本技術の電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
【０１５０】
この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第１の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第２の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第３の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。
【０１５１】
さらに、第４の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第５の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第６の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。
【０１５２】
（３−１）応用例としての住宅における蓄電システム
本技術の電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図６を参照して説明する。例えば住宅１０１用の蓄電システム１００においては、火力発電１０２ａ、原子力発電１０２ｂ、水力発電１０２ｃなどの集中型電力系統１０２から電力網１０９、情報網１１２、スマートメータ１０７、パワーハブ１０８などを介し、電力が蓄電装置１０３に供給される。これと共に、家庭内発電装置１０４などの独立電源から電力が蓄電装置１０３に供給される。蓄電装置１０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置１０３を使用して、住宅１０１で使用する電力が給電される。住宅１０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
【０１５３】
住宅１０１には、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、蓄電装置１０３、各装置を制御する制御装置１１０、スマートメータ１０７、各種情報を取得するセンサ１１１が設けられている。各装置は、電力網１０９および情報網１１２によって接続されている。家庭内発電装置１０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置１０５および／または蓄電装置１０３に供給される。電力消費装置１０５は、冷蔵庫１０５ａ、空調装置１０５ｂ、テレビジョン受信機１０５ｃ、風呂１０５ｄなどである。さらに、電力消費装置１０５には、電動車両１０６が含まれる。電動車両１０６は、電気自動車１０６ａ、ハイブリッドカー１０６ｂ、電気バイク１０６ｃである。
【０１５４】
蓄電装置１０３に対して、本技術の電池が適用される。本技術の電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ１０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網１０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。
【０１５５】
各種のセンサ１１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ１１１により取得された情報は、制御装置１１０に送信される。センサ１１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置１０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置１１０は、住宅１０１に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。
【０１５６】
パワーハブ１０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置１１０と接続される情報網１１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver：非同期シリアル通信用送受信回路）などの通信インターフェースを使う方法、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧの登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）またはＷ（Wireless）ＰＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
【０１５７】
制御装置１１０は、外部のサーバ１１３と接続されている。このサーバ１１３は、住宅１０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ１１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信してもよいが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機など）から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)などに、表示されてもよい。
【０１５８】
各部を制御する制御装置１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置１０３に格納されている。制御装置１１０は、蓄電装置１０３、家庭内発電装置１０４、電力消費装置１０５、各種のセンサ１１１、サーバ１１３と情報網１１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていてもよい。
【０１５９】
以上のように、電力が火力１０２ａ、原子力１０２ｂ、水力１０２ｃなどの集中型電力系統１０２のみならず、家庭内発電装置１０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置１０３に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置１０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置１０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置１０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置１０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
【０１６０】
なお、この例では、制御装置１１０が蓄電装置１０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ１０７内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム１００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
【０１６１】
＜４．第４の実施形態＞
第４の実施の形態では、第１の実施の形態にかかる電池または第２の実施の形態にかかる電池パックを搭載した電動車両について説明する。図７に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
【０１６２】
このハイブリッド車両２００には、エンジン２０１、発電機２０２、電力駆動力変換装置２０３、駆動輪２０４ａ、駆動輪２０４ｂ、車輪２０５ａ、車輪２０５ｂ、バッテリー２０８、車両制御装置２０９、各種センサ２１０、充電口２１１が搭載されている。バッテリー２０８に対して、上述した本技術の電池が適用される。
【０１６３】
ハイブリッド車両２００は、電力駆動力変換装置２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置２０３の一例は、モータである。バッテリー２０８の電力によって電力駆動力変換装置２０３が作動し、この電力駆動力変換装置２０３の回転力が駆動輪２０４ａ、２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置２０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ２１０は、車両制御装置２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
【０１６４】
エンジン２０１の回転力は発電機２０２に伝えられ、その回転力によって発電機２０２により生成された電力をバッテリー２０８に蓄積することが可能である。
【０１６５】
図示しない制動機構によりハイブリッド車両２００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置２０３により生成された回生電力がバッテリー２０８に蓄積される。
【０１６６】
バッテリー２０８は、ハイブリッド車両２００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
【０１６７】
図示しないが、電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
【０１６８】
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
【０１６９】
＜５．変形例＞
【０１７０】
以上、本技術の実施の形態について具体的に説明したが、本技術は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１７１】
上述の実施の形態においては、上部絶縁板１２に形成された空間部６２、下部絶縁板１３に形成された空間部７２の形状は、図３Ａおよび図３Ｂに示す扇状または図３Ｃおよび図３Ｄに示す矩形状であるとして説明を行った。ただし、空間部６２、空間部７２の形状はそれらに限られるものではない。
【０１７２】
図８Ａ乃至図８Ｅ、図９Ａ乃至図９Ｄは、上部絶縁板１２に形成された空間部６２の形状の変形例を示す上部絶縁板１２の平面図である。上部絶縁板１２の空間部６２は、図３Ａ、図３Ｃの例に限られず、図８Ａ乃至図８Ｅ、図９Ａ乃至図９Ｄに示されるような形状であってもよい。
【０１７３】
例えば、図８Ｃ、図９Ａに示すように、上部絶縁板１２の内周に突出部６３を設け、この突出部６３によりセンターピン２４の上端を押さえるようにしてもよい。
【０１７４】
また、図８Ｅ、図９Ａ乃至図９Ｄに示すように、上部絶縁板１２の外周から内周の近傍まで延設された１または２以上の空間部６４をさらに設けるようにしてもよい。このような空間部６４を設けることで、異常時におけるガスの排出効率をさらに高めることができる。
【０１７５】
また、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、上部絶縁板１２の内周と外周との間に１または２以上の孔部６５をさらに設けるようにしてもよい。
【０１７６】
また、図１０Ａ乃至図１０Ｈは、下部絶縁板１３に形成された空間部７２の形状の変形例を示す下部絶縁板１３の平面図である。下部絶縁板１３の空間部７２は、図３Ｂ、図３Ｄの例に限られず、図１０Ａ乃至図１０Ｈに示されるような形状であってもよい。
【０１７７】
例えば、図１０Ｂ乃至図１０Ｄに示すように、下部絶縁板１３の内周に突出部７３を設け、この突出部７３によりセンターピン２４の下端を押さえるようにしてもよい。
【０１７８】
また、図１０Ｅ、図１０Ｆに示すように、下部絶縁板１３の外周から内周の近傍まで延設された空間部７４をさらに設けるようにしてもよい。
【０１７９】
なお、図８、図９および図１０において、上部絶縁板１２および下部絶縁板１３の形状の変形例を複数示したが、上部絶縁板１２と下部絶縁板１３はどのような組み合わせで用いてもよい。
【０１８０】
また、本技術は、図１１に示されるような電池缶１１内にセンターピンが設けられていない電池にも適用可能である。電池缶１１内にセンターピンが設けられていない場合、巻回電極体２０の中心の縦孔は、ガスの流路として機能することになる。
【０１８１】
図１２に示すように、電池が、２枚重ねられた下部絶縁板１３、１８を巻回電極体２０の下端に備えるようにしてもよい。下部絶縁板１８としては、外周から中央にかけての空間部が設けられていないものを用いてもよい。電池が２本の負極リード２６、２７を備え、負極リード２６が巻回電極体２０の内周部から導出され、負極リード２７が巻回電極体２０の外周部または中周部から導出されている場合、上述のように２枚の下部絶縁板１３、１８を備える構成が特に好ましい。上述の第１の実施形態に係る電池のように、巻回電極体２０の下端に１枚の下部絶縁板１３のみ設けられた構成では、下部絶縁板１３の空間部７２が広いと、負極リード２７と巻回電極体２０の下部が接触して短絡する虞がある。これに対して、上述のように２枚重ねられた下部絶縁板１３、１８が設けられた構成では、下部絶縁板１３の空間部７２が広い場合であっても、負極リード２７と巻回電極体２０の下部が接触して短絡することを防ぐことができる。なお、下部絶縁板１８に代えてフィルタ部材としての不織布を用いるようにしてもよい。また、電池が、２枚重ねられた上部絶縁板を備えるようにしてもよい。また、下部絶縁板および／または上部絶縁板を３枚以上重ね合わせるようにしてもよい。
【０１８２】
上述のように、下部絶縁板１３、１８が複数枚重ねられた状態で電池缶１１内に設けられている場合であっても、外周隙間３２と空間部６２と空間部８１とが連通しているため、ガスを電池缶１１外に放出することができる。これは、上部絶縁板が複数枚重ねられている構成においても同様である。
【０１８３】
また、上述の実施形態では、上部絶縁板１２および下部絶縁板１３の両方に空間部を設けた例について説明したが、上部絶縁板１２および下部絶縁板１３のうち一方にのみ、空間部を設けるようにしてもよい。この場合、下部絶縁板１３に空間部を設けることが好ましい。下部絶縁板１３に空間部を設けた場合の方が、上部絶縁板１２に空間部を設けた場合に比して、異常時におけるガスの排出効率を高められるからである。
【０１８４】
また、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
ケースと、
前記ケース内に収容された電極体と、
前記電極体の両端に設けられた絶縁板と
を備え、
前記両端に設けられた絶縁板のうちの少なくとも一方が、外周から中央にかけて空間部を有する
電池。
（２）
安全弁をさらに備え、
前記空間部を有する前記絶縁板は、前記安全弁とは反対の側に設けられている
（１）に記載の電池。
（３）
前記絶縁板の幅ＤAに対する前記空間部の最小幅ＤBの割合が０．４７以下である
（１）または（２）に記載の電池。
（４）
前記空間部の開き角が１度以上１００度以下である
（１）または（２）に記載の電池。
（５）
前記両端に設けられた絶縁板の両方が、外周から中央にかけて空間部を有し、
前記両端に設けられた前記絶縁板の前記空間部の少なくとも一部が、前記電極体の高さ方向において重なりを有している
（１）から（４）のいずれかに記載の電池。
（６）
前記空間部を有する前記絶縁板に重ねて設けられた絶縁板または不織布をさらに備える
（１）から（５）のいずれかに記載の電池。
（７）
前記絶縁板上に設けられたガスケットをさらに備え、
前記ガスケットは、該ガスケットの内外を繋ぐ少なくとも一つの空間部を有している
（１）から（６）のいずれかに記載の電池。
（８）
前記ガスケットの前記空間部は、前記ガスケットの両端のうち、前記絶縁板と対向する側の一端に設けられた切り欠き部である
（７）に記載の電池。
（９）
前記ガスケットの空間率が１％以上５０％以下である
（７）または（８）に記載の電池。
（１０）
前記絶縁板に設けられた前記空間部と、前記ガスケットに設けられた前記空間部の少なくとも一部が、前記電極体の高さ方向において重なりを有している
（７）から（９）のいずれかに記載の電池。
（１１）
前記電極体は、略中心に空間部を有する巻回電極体である
（１）から（１０）のいずれかに記載の電池。
（１２）
前記電極体の前記空間部に挿入されたピンをさらに備える
（１１）に記載の電池。
（１３）
前記ケースと前記巻回電極体との間に隙間が設けられ、
前記隙間と前記空間部とがつながっている
（１）から（１２）のいずれかに記載の電池。
（１４）
前記巻回電極体は、下記組成の正極材料を含む正極を備える
（１）から（１３）のいずれかに記載の電池。
ＬｉvＮｉwＭ’xＭ’’yＯz
（式中、０＜ｖ＜２、ｗ＋ｘ＋ｙ≦１、０．８≦ｗ≦１、０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦０．２、０＜ｚ＜３であり、Ｍ、Ｍ’およびＭ’’はＮｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａl（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）から選択される少なくとも１種以上である。）
（１５）
ケースと、
前記ケース内に収容された電極体と、
前記電極体の一端に設けられた絶縁板と
を備え、
前記絶縁板が、外周から中央にかけて空間部を有している電池。
（１６）
（１）から（１５）のいずれかに記載の電池と、
前記電池を制御する制御部と、
前記電池を内包する外装と
を有する電池パック。
（１７）
（１）から（１４）のいずれかに記載の電池を備え、
前記電池から電力の供給を受ける電子機器。
（１８）
（１）から（１４）のいずれかに記載の電池を備え、
前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
（１９）
（１）から（１４）のいずれかに記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から前記電池に電力が供給される
電力システム。
（２０）
（１）から（１４）のいずれかに記載の電池と、
前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。
【符号の説明】
【０１８５】
１１・・・・・・・・電池缶
１２・・・・・・・・上部絶縁板
１３・・・・・・・・下部絶縁板
１７・・・・・・・・ガスケット
２０・・・・・・・・巻回電極体
２１・・・・・・・・正極板
２２・・・・・・・・負極板
２３・・・・・・・・セパレータ
６１、７１・・・・・孔部
６２、７２・・・・・空間部
８１・・・・・・・・空間部
１００・・・・・・・蓄電システム
１０３・・・・・・・蓄電装置
１０４・・・・・・・家庭内発電装置
１０５・・・・・・・電力消費装置
１０６・・・・・・・電動車両
１０６ａ・・・・・・電気自動車
１０６ｂ・・・・・・ハイブリッドカー
１０６ｃ・・・・・・電気バイク
１０９・・・・・・・電力網
１１０・・・・・・・制御装置
２００・・・・・・・ハイブリッド車両
２０２・・・・・・・発電機
２０３・・・・・・・電力駆動力変換装置
２０９・・・・・・・車両制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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