(57)【要約】【課題】電池ケースの開口部より正極板と負極板の間にセパレータを介して捲回された電極群を収納し、前記開口部を封口板にて密閉してなる電池において、落下および衝撃などによる電極群と封口板および電池ケースとの内部短絡の発生抑制と、過充電時の安全性を確保でき、信頼性の高い電池を提供することを目的とする。【解決手段】電極群と電池ケース底面および／または封口板との間に耐熱温度がセパレータの耐熱温度以上で、かつ、弾性を有する絶縁板を配設する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケースの開口部より正極板と負極板の間にセパレータを介して捲回された電極群を収納し、前記開口部を封口板にて密閉してなる電池において、前記電極群と電池ケース底面および／または封口板との間に、耐熱温度が前記セパレータの耐熱温度以上で、かつ、弾性を有する絶縁板が配設されていることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記絶縁板の２５％圧縮応力が０．４Ｎ／ｃｍ２〜１５Ｎ／ｃｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記絶縁板によって前記セパレータが実質的に圧縮されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電池。
【請求項４】
前記電極群の下部端面が絶縁部材で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記絶縁板が、耐電解液性のＥＰＤＭ、ブチルゴム、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系ゴムから選ばれた１種であることを特徴とする請求項１〜請求項３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、電池の構造に関し、落下、衝撃性および過充電時の安全性に優れた電池の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器やパソコンあるいは携帯型通信機器などの電気機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されている。これらの電気機器の駆動電源としては、従来ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池が主に用いられていたが、近年では特に、急速充電が可能でエネルギ密度が高いリチウム二次電池に代表される非水電解液（有機溶媒系電解液）電池が主流になっている。
【０００３】
この非水電解液電池は、非水電解液を収納する構造上、より長期にわたって安定した密閉性が要求されることから完全密閉されており、特に携帯型通信機器の薄型化にはスペース効率に優れた角筒形が適している。さらに、電気機器の高性能化および高機能化が進むのに伴い、一層の小型で高容量化のものが要望されている。
【０００４】
従来、正極板と負極板の間にセパレータを介して捲回された電極群を電池ケースに収納してなる電池の場合、電極群の上下にはそれぞれポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂製などの上部絶縁板、下部絶縁板を配設し、セパレータは負極板より上下にそれぞれ数ｍｍ長く設定する構造であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、さらなる高エネルギ密度化が要求されており、電池容量に寄与しないセパレータや集電体の厚みを薄くする方法が用いられるようになり、落下および振動などの外力によって電極群と封口板および電池ケースとの内部短絡の発生率が高くなり、充電器の故障や充電制御不能による過充電時の安全性を確保する必要があった。
【０００６】
そこで、特開平１０−１２５３４７号公報には、係止部材（極柱）と積層電極体との間に弾性体からなるスペーサを嵌入して隙間をなくする提案が、特開２０００−７７０７８号公報には、集電体露出部に封口板底部に設けた突起部を圧接させると共に、柔軟性を有する絶縁スペーサーを用いることにより、溶接工程を必要としない電池構造の提案が開示されているが、これらのスペーサーの物性及び過充電時の安全性についは記載されていない。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、落下および衝撃などによる電極群と封口板および電池ケースとの内部短絡の発生抑制と、過充電時の安全性の両方を確保でき、信頼性の高い電池を提供することを主たる目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、本発明は、電池ケースの開口部より正極板と負極板の間にセパレータを介して捲回された電極群を収納し、前記開口部を封口板にて密閉してなる電池において、前記電極群と電池ケース底面および／または封口板との間に、耐熱温度がセパレータの耐熱温度以上で、かつ、弾性を有する絶縁板が配設されていることを特徴とし、この絶縁板の２５％圧縮応力が０．４Ｎ／ｃｍ２〜１５Ｎ／ｃｍ２であり、前記絶縁板によって前記セパレータが実質的に圧縮されていることが好ましく、前記電極群の下部端面が絶縁部材で被覆されていることがより好ましい。そして、絶縁板として耐電解液性のＥＰＤＭ、ブチルゴム、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系ゴムから選ばれた１種であることが好ましい。
【０００９】
このような弾性を有する絶縁板を電極群と電池ケース底面および／または封口板との間に配設することにより、落下および衝撃などによる外力を吸収することができるので、電池の内部短絡の発生を抑制することができる。このとき、絶縁板によって電極群のセパレータは実質的に圧縮されているが、正負極板は圧縮されていない一定の状態で保持することにより、電池の内部短絡の発生をさらに抑制することができる。そして、電極群の下部端面が絶縁部材で被覆されていることにより、電極群下部の端面と電池ケースとの絶縁性を向上させることができ、電池の内部短絡の発生をさらに抑制することができる。
【００１０】
また、絶縁板の耐熱温度がセパレータの耐熱温度以上なので、過充電試験において絶縁板が絶縁機能を維持している状態で、セパレータのシャットダウン機能が働くので、過充電特性に優れたものが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る角形リチウム二次電池の縦断面図である。
【００１３】
図１に示すように、正極板１と負極板３とがセパレータ５を介して扁平状に巻回された電極群が、有底角筒状の電池ケース８に収納されており、負極板３から連接する負極リード４が上部絶縁板６を介して、安全弁１５を有する封口板９の内部端子１３に電気的に接続され、負極外部接続端子を兼ねたリベット１１は、封口板９との間に上部絶縁ガスケット１０、下部絶縁ガスケット１２を配し、内部端子１３と共にカシメることにより、導通を得ると共に封止を行っている。正極板１から連接する正極リード２が上部絶縁板６を介して、封口板９に電気的に接続されている。前記電極群の下端部と電池ケース８とは、下部絶縁板７で絶縁され、上部絶縁板６は、負極リード４と電池ケース８および電極群と封口板９を絶縁している。封口板９は、電池ケース８に嵌合し、レーザ溶接にて前記嵌合部を封止密閉している。その後、封口板の注液孔より電解液（図示せず）を注入し、封栓１４にて前記封口板９にレーザ溶接することによって注液孔を封止密閉している。
【００１４】
正極板１は、アルミニウム製の箔やラス加工やエッチング処理された箔からなる集電体の片側または両面に正極活物質と結着剤、必要に応じて導電剤、可塑剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗布、乾燥、圧延して作製することができる。そして、正極板の厚みは角柱棒状の巻芯を用いて、その形状にできるだけ忠実に巻回する必要があり、１００μｍ〜２００μｍの厚みで、柔軟性があることが好ましい。
【００１５】
正極活物質としては、例えば、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物が使用される。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類の金属とリチウムとの複合金属酸化物、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏｘＮｉ（１−ｘ）Ｏ２（０＜ｘ＜１）、ＬｉＣｒＯ２、αＬｉＦｅＯ２、ＬｉＶＯ２等が好ましい。
【００１６】
結着剤としては、活物質間の密着性を保つフッ素樹脂材料、ポリアルキレンオキサイド骨格を持つ高分子材料、またはスチレン−ブタジエン共重合体などがある。フッ素系樹脂材料として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）が好ましい。
【００１７】
必要に応じて加える導電剤としてはアセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等の炭素系導電剤が好ましく、可塑剤としては、フタル酸ジイソブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジヘキシルなどのフタル酸エステルが好ましい。
【００１８】
溶剤としては、結着剤が溶解可能な溶剤が適切で、有機系結着剤の場合は、アセトン、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を単独またはこれらを混合した混合溶剤が好ましく、水系結着剤の場合は水が好ましい。
【００１９】
負極板３は、銅製の箔やラス加工やエッチングされた箔からなる集電体の片側または両面に負極活物質と結着剤、必要に応じて導電剤、可塑剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗布、乾燥、圧延して作製することができる。そして、負極板の厚みは角柱棒状の巻芯を用いて、その形状にできるだけ忠実に巻回する必要があり、正極板と同様に１００μｍ〜２１０μｍの厚みで、柔軟性があることが好ましい。
【００２０】
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵、脱離し得る黒鉛型結晶構造を有するグラファイトを含む材料、例えば天然黒鉛や人造黒鉛が使用される。特に、格子面（００２）の面間隔（ｄ００２）が３．３５０〜３．４００Åである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが好ましい。尚、結着剤、溶剤および必要に応じて加えることができる導電剤、可塑剤は正極と同様のものを使用することができる。
【００２１】
セパレータ５としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン樹脂の微多孔膜や不織布からなる単層または多層構造で構成されており、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂の２層または両端がポリプロピレン樹脂で中間層がポリエチレン樹脂の３層構造でシャットダウン機能を有するセパレータが好ましく、セパレータの厚みは１０〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００２２】
電池ケース８としては、上部が開放している有底筒状の円筒形や角形および長円状のものを挙げることができる。
【００２３】
これらの正極板１と負極板３とをセパレータ５を介して扁平状に巻回した電極群と有底筒状の電池ケース８の底面の間および／または封口板９との間に、耐熱温度がセパレータの耐熱温度以上で、かつ、弾性を有する絶縁板である下部絶縁板７、上部絶縁板６を配設する。
【００２４】
落下および衝撃による電極群と封口板および電池ケースとの内部短絡の発生抑制と、過充電時の安全性の両方を確保できる絶縁板と電池ケース及び電極群との配設関係から、絶縁板の弾性を２５％圧縮応力で評価した場合、０．４Ｎ／ｃｍ２〜１５Ｎ／ｃｍ２である絶縁板を用いる。０．４Ｎ／ｃｍ２未満の場合には、落下や衝撃による外部圧力によって絶縁板の変形を生じ、内部短絡を生じることがあり、逆に、１５Ｎ／ｃｍ２を超える場合には、落下や衝撃による外部圧力を絶縁板が吸収できないので電極内で内部短絡を生じることがあるので好ましくない。
【００２５】
また、セパレータ５が実質的に下部絶縁板７および上部絶縁板６により実質的に圧縮されているが、正負極板は圧縮されていない一定の状態で保持することにより、電池の内部短絡の発生をさらに抑制することができる。
【００２６】
過充電時の安全性を確保するには、絶縁板の耐熱温度がセパレータの耐熱温度以上であることが必要で、セパレータの耐熱温度未満の場合には、充電器の故障や充電制御不能によって過充電された場合、セパレータのシャットダウン機能が働く前に、絶縁板が熱変形し、電極群と電池ケースおよび／または封口板と短絡する場合があるので好ましくない。
【００２７】
このような物性を有する絶縁板の材質としては、耐電解液性のＥＰＤＭ、ブチルゴム、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系エラストマー、フッ素系ゴムから選ばれた１種が好ましく、独立発泡、半独立発泡、半連続発泡させたものを用いても良い。
【００２８】
さらに、前記電極群の下部端面を絶縁テープ、セパレータなど絶縁部材で被覆することによって、電池ケース底面との絶縁性の向上だけでなく、電池ケース側面との絶縁性を向上させることができる。
【００２９】
非水電解液としては、非水溶媒と電解質からなり、非水溶媒としては、主成分として環状カーボネートおよび鎖状カーボネートが含有される。前記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびブチレンカーボネート（ＢＣ）から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。また、前記鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００３０】
電解質としては、例えば、電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３等が挙げられる。これらの電解質は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。これらの電解質は、前記非水溶媒に対して０．５〜１．５Ｍの濃度で溶解させることが好ましい。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例および比較例を用いて詳細に説明するが、これらは、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３２】
（実施例１）
まず、正極板１は次のようにして作製した。正極活物質としてコバルト酸リチウムを１００重量部、導電剤としてアセチレンブラックを３重量部、結着剤としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂を固形分で４重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを固形分として０．８重量部の比率で加え、水を溶剤として混練分散させてペースト状正極合剤を作製した。この正極合剤を、厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔からなる集電体に連続的に間欠塗着を行い乾燥した後、２５０℃で１０時間熱処理を行い、厚み２９０μｍの正極板１を作製し、正極板厚みを１８０μｍに圧延した。この正極板１にアルミニウム製の正極リード２を溶接した。
【００３３】
次に、負極板３は、負極活物質としてリチウムを吸蔵、放出可能な鱗片状黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）の水溶性ディスパージョンを固形分として４重量部、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを固形分として０．８重量部、溶剤として水を加え、混練分散させてペースト状負極合剤を作製した。
【００３４】
この負極合剤を、厚さ１４μｍの帯状の銅箔からなる集電体に連続的に間欠塗着を行い乾燥した後、１１０℃で１０時間熱処理を行い、厚さ３００μｍの負極板３を作製し、負極板厚みを１９６μｍに圧延した。この前記負極板３にニッケル製の負極リード４を溶接した。
【００３５】
このようにして作製した前記正極板１と前記負極板３とを、厚さ１０μｍのポリエチレン樹脂製の微多孔性セパレータの両側に厚さ５μｍのポリプロピレン樹脂製の微多孔性セパレータを配した耐熱温度が１２６℃の３層セパレータ５を介して５００ｇのテンションをかけながら、扁平状に巻回して電極群を作製し、ＪＩＳ　Ａ３００３系のアルミニウム合金製で、厚み、幅、高さの外寸がそれぞれ５．１ｍｍ、２９．５ｍｍ、４９ｍｍ、短辺部、長辺部、底部の肉厚がそれぞれ０．３ｍｍ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍからなる上部が開口している有底の電池ケース８内に収納した。
【００３６】
負極板３から連接するニッケル製の負極リード４が上部絶縁板６を介して、安全弁１５を有するＪＩＳ　Ａ３００３系のアルミニウム合金製で、厚みが１ｍｍの封口板９の内部端子１３に電気的に接続し、負極外部接続端子を兼ねたリベット１１は、封口板９との間に上部絶縁ガスケット１０、下部絶縁ガスケット１２を配し、前記内部端子１３と共にカシメることにより、導通を得ると共に封止を行っている。正極板１から連接するアルミニウム製の正極リード２が上部絶縁板６を介して、封口板９に電気的に接続した。
【００３７】
前記電極群の下端部と電池ケース８とは、下部絶縁板７で絶縁され、上部絶縁板６は、負極リード４と電池ケース８および電極群と電流遮断機構を有する封口板９とを絶縁している。封口板９は、電池ケース８に嵌合し、レーザ溶接にて前記嵌合部を封止密閉している。その後、封口板の注液孔より、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネートの混合溶媒中に、電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．０モル溶かした電解液を所定量の電解液を注入し、封栓１４にて前記封口板９にレーザ溶接することによって注液孔を封止密閉した。
【００３８】
なお、この電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１３１℃で、２５％圧縮応力が１８．２Ｎ／ｃｍ２のポリプロピレン樹脂製の下部絶縁板７を配し、前記電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、前記電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１３６℃、２５％圧縮応力が１０．３Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するＥＰＤＭゴム製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した。
【００３９】
また、前記セパレータ５、負極板３および正極板１の幅寸法は、それぞれ４６．０ｍｍ、４４．５ｍｍおよび４３．５ｍｍとし、前記セパレータ５は、前記電池ケース８の高さ４９ｍｍから底部厚さ０．５ｍｍ、下部絶縁板７の厚み０．５ｍｍ、前記封口板９の厚み１ｍｍおよび前記上部絶縁板８の厚み１．６ｍｍを引いた有効高さ４５．４ｍｍに対し、０．６ｍｍ長い構成とし、セパレータ５が実質的に上部絶縁板６および下部絶縁板７によって圧縮されているように構成した。
【００４０】
（実施例２）
電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１３６℃で、２５％圧縮応力が１０．３Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するＥＰＤＭゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１３１℃、２５％圧縮応力が１８．２Ｎ／ｃｍ２のポリプロピレン樹脂製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４１】
（実施例３）
電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１３６℃で、２５％圧縮応力が１０．３Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するＥＰＤＭゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１３６℃、２５％圧縮応力が１０．３Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するＥＰＤＭゴム製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４２】
（実施例４）
電池ケース８の内底部に厚み０．３ｍｍ、耐熱温度１５４℃で、２５％圧縮応力が１５．０Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するフッ素ゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．８ｍｍ、熱変形温度１２８℃、２５％圧縮応力が０．４０Ｎ／ｃｍ２の弾性を有する独立発泡させたＥＰＤＭゴム製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４３】
（実施例５）
実施例１と同様にして作製した電極群の下部側面を耐熱温度１３０℃でポリプロピレン樹脂製の絶縁テープにて被覆した電極群を用い、電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１２６℃で、２５％圧縮応力が８．６Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するブチルゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１３６℃、２５％圧縮応力が１０．３Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するＥＰＤＭゴム製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４４】
（実施例６）
セパレータ５として、実施例１における電池ケース８の高さ４９ｍｍから底部厚さ０．５ｍ、下部絶縁板７厚み０．５ｍｍ、前記封口板９の厚み１ｍｍおよび前記上部絶縁板８の厚み１．６ｍｍを引いた有効高さ４５．４ｍｍに対し、０．２ｍｍ短い構成とし、セパレータ５が実質的に上部絶縁板６および下部絶縁板７によって圧縮されていない構成したとした以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４５】
（実施例７）
セパレータ５として、耐熱温度が１２１℃で、厚さ１０μｍのポリエチレン樹脂製の微多孔性セパレータと厚さ１０μｍのポリプロピレン樹脂製の微多孔性セパレータの２層からなるセパレータを用い、電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１３６℃で、２５％圧縮応力が５．５Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するＥＰＤＭゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１３３℃、２５％圧縮応力が１２．４Ｎ／ｃｍ２の弾性を有するポリプロピレンエラストマー製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４６】
（比較例１）
電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１３１℃で、２５％圧縮応力が１８．２Ｎ／ｃｍ２のポリプロピレン樹脂製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１３１℃、２５％圧縮応力が１８．２Ｎ／ｃｍ２のポリプロピレン樹脂製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４７】
（比較例２）
セパレータ５として、耐熱温度が１２１℃で、厚さ１０μｍのポリエチレン樹脂製の微多孔性セパレータと厚さ１０μｍのポリプロピレン樹脂製の微多孔性セパレータの２層からなるセパレータを用い、電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１２４℃で、２５％圧縮応力が０．３０Ｎ／ｃｍ２の連続発泡させたＥＰＤＭゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１２４℃、２５％圧縮応力が０．３０Ｎ／ｃｍ２の連続発泡させたＥＰＤＭゴム製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４８】
（比較例３）
電池ケース８の内底部に厚み０．５ｍｍ、耐熱温度１２２℃で、２５％圧縮応力が６．６Ｎ／ｃｍ２のブチルゴム製の下部絶縁板７を配し、電極群と電池ケース８とを絶縁すると共に、電極群の上端部に厚み１．６ｍｍ、熱変形温度１２２℃、２５％圧縮応力が６．６Ｎ／ｃｍ２のブチルゴム製の枠体からなる上部絶縁板を配し、封口板９と絶縁した以外は、実施例１と同様にして電池を作製した。
【００４９】
このようにして得られた実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池各２０個を用いて、落下試験、振動試験、過充電試験を評価したときの結果を表１に示す。なお、落下試験、振動試験、過充電試験は次のようにして評価した。
【００５０】
落下試験は、３．０Ｖの終止電圧まで１０００ｍＡ（１．０ＩｔＡ）の定電流で残存放電した後、電池電圧が４．２Ｖに達するまでは７００ｍＡ（０．７ＩｔＡ）の定電流充電を行い、その後、電流値が減衰して５０ｍＡ（０．０５ＩｔＡ）になるまで充電した満充電の電池を、室温にて、高さ１．０ｍの高さから堅い木材の床に各面２回ずつ合計６回落下させ、試験前後の開路電圧の変化量が１０ｍＶ、内部抵抗の変化量が５ｍΩを超える電池を不良と判定した。また、同様にして満充電させた電池を、室温にて、高さ１．９ｍの高さからコンクリート床に１０回任意の姿勢で落下させ、同様にして評価した。
【００５１】
振動試験は、振幅０．８ｍｍの単振動を周波数１０Ｈｚ〜５５Ｈｚの範囲内で１Ｈｚ／分の割合で増加／減少させながら、電池の互いに直角な３方向で９０分間行い、試験前後の開路電圧の変化量が１０ｍＶ、内部抵抗の変化量が５ｍΩを超える電池を不良と判定した。
【００５２】
過充電試験は、３．０Ｖの終止電圧まで１０００ｍＡ（１．０ＩｔＡ）の定電流で残存放電した後、電池電圧が４．２Ｖに達するまでは７００ｍＡ（０．７ＩｔＡ）の定電流充電を行い、その後、電流値が減衰して５０ｍＡ（０．０５ＩｔＡ）になるまで充電した満充電の電池を、３０００ｍＡ（３．０ＩｔＡ）の定電流で充電し、電流遮断機構の作動が遅れて電池の破裂の発生率を調べた。
【００５３】
【表１】
2004031263.tif 000003
【００５４】
表１から明らかなように、実施例の電池は振動試験、過充電試験及び通常の落下試験である１．０ｍの場合は、開路電圧または内部抵抗の変化量が少なく良好であったのに対して、比較例１の場合は、下部絶縁板および上部絶縁板の弾性が無い為に、開路電圧または内部抵抗の変化量が大きいものが生じた。
【００５５】
また、２５％圧縮応力が０．４Ｎ／ｃｍ２未満の比較例２、セパレータの耐熱温度よりも低い比較例３の場合は、過充電試験において破裂に至る場合があった。
【００５６】
ところで、過酷な落下試験である１．９ｍの場合は、実施例３と実施例１〜実施例２の比較から下部絶縁板および上部絶縁板の両方が弾性を有する方がより好ましく、実施例３と実施例６の比較からセパレータが下部絶縁板および上部絶縁板で実質的に圧縮されている方がより好ましく、実施例３と実施例５の比較から電極群の下部端面を絶縁部材で被覆する方がより好ましいことがわかった。
【００５７】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように本発明による電池によれば、落下および衝撃などによる電極群と封口板および電池ケースとの内部短絡の発生抑制と、過充電時の安全性を確保でき、信頼性の高い電池を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る角形リチウム二次電池の縦断面図
【符号の説明】
１　　正極板
２　　正極リード
３　　負極板
４　　負極リード
５　　セパレータ
６　　上部絶縁板
７　　下部絶縁板
８　　電池ケース
９　　封口板
１０　上部絶縁ガスケット
１１　リベット
１２　下部絶縁ガスケット
１３　内部端子
１４　封栓
１５　安全弁
【図１】
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