(57)【要約】      （修正有）【課題】封口板に設けた溝が、不用意には破断しないが、電池の内圧が異常上昇した場合には確実に破断する非水二次電池を得る。【解決手段】電極体を収容した有底円筒形状の電池ケース５、この電池ケースの開口を塞ぐ封口板７とを有する。封口板７には、円環状の溝１２が形成されている。この溝１２の対向する２箇所には、繋ぎ部１３・１３が形成されていて、溝１２は二分されている。繋ぎ部１３の厚み寸法は、封口板７の厚み寸法に等しい。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体を収容した有底筒形状の電池ケースと、前記電池ケースの開口を塞ぐ封口板とを含み、
前記封口板には、繋ぎ部で分断された環状の溝が形成されており、
前記繋ぎ部が、少なくとも２箇所に設けられることを特徴とする非水二次電池。
【請求項２】
前記溝が、２回以上のプレス加工で形成されている請求項１記載の非水二次電池。
【請求項３】
前記繋ぎ部の周方向の幅寸法が、０．２〜１．５ｍｍに設定されている請求項１記載の非水二次電池。
【請求項４】
前記溝の底部の厚み寸法が、０．０２〜０．０６ｍｍに設定されている請求項１記載の非水二次電池。
【請求項５】
電池ケースが有底円筒形状に形成されており、
前記封口板が円形に形成されるとともに、前記溝が前記封口板と同心円状に形成されており、
前記溝の幅方向中央での直径寸法ｄと、前記電池ケースの外径寸法Ｄとの比が、ｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８５に設定されている請求項１記載の非水二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の内圧が異常上昇したときに破断して、内圧を解放する防爆機能付きの非水二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の非水二次電池の従来技術に特許文献１〜３がある。そこでは、電極体を収容した有底筒形状の電池ケースと、この電池ケースの開口を塞ぐ封口板とを含んでおり、電池ケースの底壁や封口板に環状の溝をプレス加工し、この溝の部分で電池ケースの底壁や封口板の厚みが薄くなるようにしている。そして、電池の内圧が異常上昇したときには、前記溝で電池ケースの底壁や封口板が破断して、電池の内圧を解放している。前記溝は１回のプレス加工で形成されていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３５９５号公報（段落番号００１７、図１）
【特許文献２】
特開２００１−９３４８８号公報（段落番号００１７−００２５、図２）
【特許文献３】
特開２００２−１７５７８９号公報（段落番号００２４−００２７、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電池ケースの底壁や封口板に形成されるべき溝の底部が分厚いと、電池の内圧が異常上昇しても溝での破断が生じ難くなり、防爆機能を有効に果たさない事態を招くことがある。一方、溝の底部が薄すぎると、小さな衝撃でも溝での破断が不用意に生じる問題がある。
【０００５】
また、１回のプレス加工で溝を形成すると、その分だけプレス圧を大きく設定することになる。大きなプレス圧では電池ケースの底壁や封口板が歪んで、溝の底部の厚みにばらつきが生じやすい。これが電池の信頼性を低下させる要因になっていた。
【０００６】
そこで本発明の目的は、電池の内圧が異常上昇した場合には確実に溝での破断が生じる一方、小さな衝撃では溝での破断が不用意には生じない非水二次電池を得ることにある。本発明の目的は、各電池の溝の破断圧力が均一になるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の非水二次電池は、図２に示すごとく、電極体を収容した有底筒形状の電池ケース５と、前記電池ケース５の開口を塞ぐ封口板７とを含み、封口板７には、繋ぎ部１３で分断された環状の溝１２が形成されており、繋ぎ部１３が、少なくとも２箇所に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、量産した各電池において溝１２の底部１２ａの厚みがほぼ均一になるように、溝１２は２回以上のプレス加工で形成されている。
【０００９】
繋ぎ部１３の厚み寸法は封口板７の厚さと同じにする。そのうえで、繋ぎ部１３の周方向の幅寸法Ｌ３は、０．２〜１．５ｍｍに設定する。更に溝１２の底部１２ａの厚み寸法Ｌ２は、０．０２〜０．０６ｍｍに設定することが望まれる。
【００１０】
より具体的には、電池ケース５が有底円筒形状に形成されており、封口板７が円形に形成されるとともに、溝１２が封口板７と同心円状に形成されている。溝１２の幅方向中央での直径寸法ｄと、電池ケース５の外径寸法Ｄとの比は、ｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８５に設定することが望まれる。
【００１１】
【発明の作用効果】
本発明では、封口板７に形成されるべき溝１２が繋ぎ部１３で分断されているので、溝部分がよく補強されており、溝１２を確実に破断させるために溝１２の底部１２ａの厚みを薄くしても、小さな衝撃では溝１２の底部１２ａの破断が生じ難い。従って、電池１の内圧が異常上昇した場合には、溝部分での破断が確実に生じる一方、小さな衝撃では溝部分に不用意な破断が生じることはなく、溝１２の防爆機能を適正に得ることができる。
【００１２】
溝１２が２回以上のプレス加工で形成されていると、各プレス加工機のプレス圧を小さくできるため、プレス加工による封口板７の歪などを抑えて、溝１２の底部１２ａの厚みのばらつきを可及的に無くすことができる。
【００１３】
繋ぎ部１３の幅寸法が、０．２〜１．５ｍｍに設定されていると、溝１２の破断圧力を適正な２〜５ＭＰａの範囲に収めることができ、溝１２の防爆機能をより適正に得ることができる。
【００１４】
溝１２の底部１２ａの厚み寸法が、０．０２〜０．０６ｍｍに設定されていると、より確実に溝１２の破断圧力を適正な２〜５ＭＰａの範囲に収めることができる。
【００１５】
溝１２の幅方向中央での直径寸法ｄと、電池ケース５の外径寸法Ｄとの比が、ｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８５に設定されていると、破断圧力のばらつきを抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明に係る非水二次電池の実施例を示しており、電池本体が、円柱形状に形成され、外径が１７ｍｍ、上下高が４５ｍｍに設定されており、図１に示すごとく、電池本体内にシート状の正極１および負極２を有する。
【００１７】
これら正極１と負極２とは、負極２が正極１の反応面に対向する状態でセパレータ３を介して渦巻状に巻回され、渦巻状巻回構造の電極体として電解液４と共に電池ケース５内に収容されている。この電極体の外周は、セパレータ３で覆われている。
【００１８】
正極１は、二酸化マンガンを正極活物質とした正極合剤で形成される。負極２は、リチウム箔で形成されており、ニッケル集電体を介して電池ケース５の内面にスポット溶接される。セパレータ３は、微孔性ポリエチレンフィルムで形成される。
【００１９】
電池ケース５は、ステンレス鋼製の有底円筒形状になっており、電池本体の外装と負極端子とを兼ねる。電池ケース５の底部には、前記電極体の挿入に先立って、ポリプロピレン製の絶縁体６が配置される。電池ケース５の開口上面は、円形の封口板７で塞がれる。封口板７は、０．６ｍｍ厚のステンレス鋼製であり、中央部に正極端子８が貫通状に配置される。封口板７の厚みは、０．５５〜０．６５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２０】
封口板７の外周縁は、レーザー溶接で電池ケース５の上端開口部に接合されている。封口板７は、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタンおよびこれらの金属を含む合金、あるいは前記金属または合金を複数に積層したクラッド材などを好適に用いることができる。
【００２１】
電解液４としては、プロピレンカーボネイト（ＰＣ）と、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）とを体積比１：１で混合した溶媒に、ＬｉＣＦ３  ＳＯ３  を０．５モル／リットルの割合で溶解した溶液を用いた。
【００２２】
正極端子８は、パッキン９を介して封口板７に圧着固定する。正極端子８の下端は、リード体１１および集電体を介して正極１に接続する。リード体１１は、ステンレス鋼板で形成した。
【００２３】
封口板７の上面には、図２に示すごとく、封口板７と同心円状に溝１２を形成しており、この溝１２が正極端子８の外周を円環状に囲んでいる。溝１２の断面は、図３に示すごとく、７０°の角度で上向きに開くほぼＶ字状に形成されており、溝１２の底部１２ａは、幅寸法Ｌ１を０．１２ｍｍ、上下の肉厚Ｌ２を０．０４ｍｍに設定した。溝１２の底部１２ａは、ガスが電池内で異常発生して、所定のガス圧以上になると破断し、これで電池内のガス圧を解放する。
【００２４】
溝１２の幅方向中央での直径寸法ｄと、電池ケース５の外径寸法Ｄとの比は、ｄ／Ｄ＝０．７３に設定してある。この溝１２の直径寸法ｄと電池ケース５の外径寸法Ｄとの比は、ｄ／Ｄ＝０．５０〜０．８５の範囲であることが、破断圧力のばらつきを抑える点から好ましい。
【００２５】
溝１２は対向する２箇所の繋ぎ部１３・１３で分断されている。各繋ぎ部１３は、溝１２の周回方向の幅寸法Ｌ３をそれぞれ１ｍｍに設定した。各繋ぎ部１３の厚み寸法は、封口板７と等しい厚みになっている。
【００２６】
溝１２は、２回のプレス加工で形成する。つまり、図３に示すごとく、１回目のプレス加工で封口板７の下面から０．２ｍｍの厚みを残して溝上側部分１２ｂを形成し、２回目のプレス加工で溝下側部分１２ｃを形成し、このとき、溝１２の底部１２ａが形成される。２回のプレス加工で溝１２を形成することで、各プレス加工毎のプレス圧は小さくできる。
【００２７】
（比較例１）  封口板７に溝１２を設けるに際し、この溝１２に、周方向幅寸法Ｌ３が１ｍｍの繋ぎ部１３を１箇所にのみ設けた。その他の構成は本発明実施例の電池と同一とした。
【００２８】
（比較例２）  封口板７に溝１２を設けるに際し、図４および図５に示すごとく、繋ぎ部１３を省略し、１回のプレス加工で溝１２を円環状に連続するよう形成した。その他の構成は本発明実施例の電池と同じであり、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
（検査）  本発明実施例の電池と、比較例１・２の電池とをそれぞれ５０個ずつ用意して、溝１２の底部１２ａの厚みのばらつき（標準偏差）を測定した。また、各電池を３ｍの高さからコンクリートの床に落下させて、溝１２の底部１２ａの破断の有無を検査した。表１は、その結果を示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示すごとく、本発明実施例の電池および比較例１の電池は、標準偏差が２．０μｍであり、１回のプレスで溝１２を加工した比較例２の電池に比べて、溝１２の底部１２ａの厚みのばらつきが小さい。繋ぎ部１３を２箇所にした本発明実施例の電池では、３ｍの高さから落下させた程度の小さい衝撃では溝１２は破断しないことが判った。
【００３２】
本発明実施例の電池において、繋ぎ部１３がない電池と、繋ぎ部１３の幅寸法Ｌ３を、０．２ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、３．０ｍｍとした電池とをそれぞれ作成し、１ｍリットル／分の水を噴きつけて、各電池の溝１２の破断圧力を試験した。表２は、その結果を示す。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
電池の内圧の異常上昇による溝１２の破断圧力は、２〜５ＭＰａの範囲が好ましいため、表２の結果から繋ぎ部１３の幅寸法Ｌ３は、０．２〜１．５ｍｍの範囲に設定したものが好ましいことが判明した。
【００３５】
本発明において、繋ぎ部１３は３箇所以上設けてもよい。この場合でも、２〜５ＭＰａの範囲で溝１２が破断するように繋ぎ部１３の幅寸法Ｌ３などが設定されることになる。
【００３６】
溝１２の底部１２ａの厚み寸法Ｌ２は、０．０２〜０．０６ｍｍであればよい。各繋ぎ部１３の厚み寸法は、封口板７の厚さよりも薄くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＡ−Ａ線縦断面図
【図２】非水二次電池の上面図
【図３】図２のＢ−Ｂ線縦断面図
【図４】比較例２の非水二次電池の上面図
【図５】図４のＣ−Ｃ線縦断面図
【符号の説明】
５  電池ケース
７  封口板
１２  溝
１２ａ  溝の底部
１３  繋ぎ部
【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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