(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体に合剤をそれぞれ塗着した正負極板が軸芯の外側に捲回された電極群を有する捲回式二次電池において、前記軸芯は、円形又は非円形の中空部が形成された円管状であり、前記軸芯の中空部には、該中空部の横断面積より小さい横断面積を有し、かつ、前記軸芯の剛性と等しいか又はその剛性より大きい剛性を有する支持部材が前記軸芯の長さ全体に亘るように挿入されていることを特徴とする捲回式二次電池。
【請求項２】
前記支持部材は、合成樹脂又は金属であることを特徴とする請求項１に記載の捲回式二次電池。
【請求項３】
前記支持部材は、中実棒状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の捲回式二次電池。
【請求項４】
前記支持部材の外周面が前記軸芯の内周面に沿う形状を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の捲回式二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は捲回式二次電池に係り、特に、集電体に合剤をそれぞれ塗着した正負極板が軸芯の外側に捲回された電極群を有する捲回式二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、集電体に合剤をそれぞれ塗着した正負極板が捲回された電極群を有する捲回式二次電池は、さまざまな用途で使用されている。中でも、捲回式リチウム二次電池は、高エネルギー密度であるメリットを活かして、主にＶＴＲカメラやノート型パソコン、携帯電話等のポータブル機器に使用されている。一方、電気自動車用や電力貯蔵用として高容量、高出力、更には高出力密度を目的とする大型の捲回式リチウム二次電池の研究開発が活発に行われている。特に、自動車産業界においては、環境問題に対応すべく、動力源としてモータのみを用いる方式の電気自動車や内燃機関とモータとの両方を用いるハイブリッド方式の電気自動車の開発が進められており、その一部は既に実用化されている。
【０００３】
一般に、小型の捲回式リチウム二次電池では、電極群の捲回中心に軸芯は使用されていない。ところが、大型の捲回式リチウム二次電池では、電極面積の大型化が図られているため、電極群が大きくなると共に、安全性を確保するために安全機構等が配置されるので、電池全体が非常に重くなる。これに伴い、電池にかかる振動、衝撃等が電極群に及ぼす影響が大きくなるため、電極群を固定しておくことが重要となる。電極群の固定には、例えば、中空状の軸芯を用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、軸芯が中空状のため、電極群の軽量化を図ることができる。また、電極群の作製時には、軸芯の中空部分に捲回装置の捲回軸を挿入することで、軸芯の外側に正負極板をトルクをかけながら捲回することができ正負極板の捲きズレを抑制することができる。更に、軸芯の中空部分から電解液を注液することで、電解液に電極群を容易に浸潤させることもできる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２６７６９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、中空状の軸芯を用いた捲回式リチウム二次電池が外部からの圧力で一定量以上変形した場合には、電極群の変形と軸芯の変形とが併行して起こる。このため、電極群の変形に伴い軸芯がつぶれるので、つぶれた軸芯のエッジがセパレータ及び正負極板を切断し短絡が発生する。この短絡箇所では、正負極板が、折り曲げられた状態又は切断された状態でセパレータを貫通して対極に突き刺さるため、突き刺さった部分の合剤が滑落し集電体同士が接触する。このため、短絡箇所の抵抗が小さくなり、また、捲回式リチウム二次電池が高容量、高出力であることから、短絡箇所に大電流が流れて発熱し温度が上昇する。この結果、電池構成物質の蒸発（気化）や熱分解によるガス化を連鎖的に起こすため、内圧が加速度的に上昇する、という問題がある。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、外部からの圧力により電池が変形する電池異常時の挙動を穏やかにすることができる捲回式二次電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、集電体に合剤をそれぞれ塗着した正負極板が軸芯の外側に捲回された電極群を有する捲回式二次電池において、前記軸芯は、円形又は非円形の中空部が形成された円管状であり、前記軸芯の中空部には、該中空部の横断面積より小さい横断面積を有し、かつ、前記軸芯の剛性と等しいか又はその剛性より大きい剛性を有する支持部材が前記軸芯の長さ全体に亘るように挿入されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の捲回式二次電池では、支持部材の横断面積が軸芯の中空部の横断面積より小さいため、支持部材の軸芯への挿入を容易に行うことができ、軸芯の中空部に、軸芯の剛性と等しいか又はその剛性より大きい剛性を有する支持部材が軸芯の長さ全体に亘るように挿入されているため、軸芯の長さのほぼ全体が支持部材で占められるので、外部からの圧力で変形しても、軸芯が支持部材で支持され軸芯の破損が抑制されることから、軸芯の破損に伴って集電体同士の接触による短絡が抑制されるので、電池異常時の挙動を穏やかにすることができる。
【０００９】
この場合において、支持部材を合成樹脂又は金属としてもよい。また、支持部材を中実棒状とすれば、支持部材の内部に空間が形成されていないので、外部からの圧力が増大しても軸芯を支持することができる。更に、支持部材の外周面が軸芯の内周面に沿う形状を有していれば、軸芯の中空部のほぼ全体に支持部材が配されるので、外部のいずれの方向らの圧力に対しても軸芯を支持することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、支持部材の横断面積が軸芯の中空部の横断面積より小さいため、支持部材の軸芯への挿入を容易に行うことができ、軸芯の中空部に、軸芯の剛性と等しいか又はその剛性より大きい剛性を有する支持部材が軸芯の長さ全体に亘るように挿入されているため、軸芯の長さのほぼ全体が支持部材で占められるので、外部からの圧力で変形しても、軸芯が支持部材で支持され軸芯の破損が抑制されることから、集電体同士の接触による短絡が抑制されるので、電池異常時の挙動を穏やかにすることができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を適用した円筒型リチウムイオン二次電池の実施の形態について説明する。
【００１２】
（構成）
図１に示すように、本実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池２０は、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状であり、底部に内圧上昇時に作動する開裂溝（安全機構）が形成された電池容器７及び帯状の正負極板がセパレータを介して断面渦巻状に捲回された電極群６を有している。
【００１３】
電極群６の捲回中心には、ポリプロピレン樹脂製で中空円筒状の軸芯１が使用されている。軸芯１の中空部には、ポリプロピレン樹脂製で中実（略円柱状）の支持部材としての棒状部材２１が挿入されている。本例では、軸芯１の寸法は、外径９ｍｍ、内径７ｍｍ、高さ１１４．３ｍｍに設定されており、棒状部材２１の寸法は、直径６．５ｍｍ、高さ１１４ｍｍに設定されている。図２に示すように、棒状部材２１の外周面は、軸芯１の内周面に沿って配置されており、棒状部材２１の外周面及び軸芯１の内周面間には間隙が形成されている。このため、棒状部材２１の横断面積Ｓ１は、軸芯１の中空部の横断面積Ｓ２より小さくなる。棒状部材２１及び軸芯１に同じ材質を用いても、棒状部材２１の直径が軸芯１の内径より小さいため、棒状部材２１の剛性が軸芯１の剛性より大きくなる。
【００１４】
図１に示すように、電極群６の上側には、軸芯１のほぼ延長線上に正極板からの電位を集電するためのアルミニウム製の正極集電リング４が配置されている。正極集電リング４は、軸芯１の上端部に固定されている。正極集電リング４の周囲から一体に張り出している鍔部周縁には、正極板から導出された正極リード片２の端部が超音波溶接で接合されている。正極集電リング４の上方には、正極外部端子となる円盤状の電池蓋が配置されている。電池蓋は、蓋ケース１２と、蓋キャップ１３と、気密を保つ弁押え１４と、内圧上昇により開裂する開裂弁１１とで構成されており、これらが積層されて蓋ケース１２の周縁をカシメ固定することで組立てられている。正極集電リング４の上部には複数枚のアルミニウム製リボンを重ね合わせて構成した２本の正極リード９のうち１本の一端が固定されており、蓋ケース１２の下面には他の１本の一端が溶接されている。２本の正極リード９の他端同士は溶接で接合されている。
【００１５】
一方、電極群６の下側には負極板からの電位を集電するための銅製の負極集電リング５が配置されている。負極集電リング５の内周面には軸芯１の下端部外周面が固定されている。負極集電リング５の外周縁には、負極板から導出された負極リード片３の端部が溶接で接合されている。負極集電リング５の下部には電気的導通のための銅製の負極リード板８が溶接されており、負極リード板８は電池容器７の内底部に溶接で接合されている。電池容器７の寸法は、本例では、外径４０ｍｍ、内径３９ｍｍに設定されている。
【００１６】
電池蓋は、絶縁性及び耐熱性のＥＰＤＭ樹脂製ガスケット１０を介して電池容器７の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池２０の内部は密封されている。また、電池容器７内には、非水電解液が注液されている。非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの体積比１：１の混合溶媒中にリチウム塩として６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットル溶解したものが用いられている。
【００１７】
電極群６は、正極板と負極板とが、これら両極板が直接接触しないようにセパレータを介し、軸芯１の周囲（外側）に捲回されている。セパレータには、本例では、幅１０７．５ｍｍ、厚さ４０μｍの多孔質ポリエチレン製フィルムが使用されている。正極リード片２と負極リード片３とは、それぞれ電極群６の互いに反対側の両端面に配置されている。電極群６及び正極集電リング４の鍔部周面全周には、絶縁被覆が施されている。絶縁被覆には、ポリイミド製の基材の片面にヘキサメタアクリレートの粘着剤が塗布された粘着テープが用いられている。粘着テープは鍔部周面から電極群６外周面に亘って一重以上巻かれている。正極板、負極板、セパレータの長さを調整することで、電極群６の直径が３８±０．１ｍｍに設定されている。
【００１８】
電極群６を構成する負極板は、負極集電体として厚さ１０μｍの圧延銅箔を有している。圧延銅箔の両面には、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵、放出可能な非晶質炭素粉末を含む負極合剤が塗着されている。負極合剤には、例えば、非晶質炭素粉末の９０重量部に対して、バインダ（結着材）のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦと略記する。）の１０重量部が配合されている。圧延銅箔に負極合剤を塗着するときには、分散溶媒のＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰと略記する。）が用いられる。圧延銅箔の長寸方向一側の側縁には、幅３０ｍｍの負極合剤の未塗着部が形成されている。未塗着部は櫛状に切り欠かれており、切り欠き残部で負極リード片３が形成されている。隣り合う負極リード片３の間隔が５０ｍｍ、負極リード片３の幅が５ｍｍに設定されている。負極板は、乾燥後、厚さ７０μｍとなるように、加熱可能なロールプレス機でプレス加工され、幅１０５ｍｍに裁断されている。
【００１９】
一方、正極板は、正極集電体として厚さ２０μｍのアルミニウム箔を有している。アルミニウム箔の両面には、正極活物質としてリチウム遷移金属複酸化物を含む正極合剤が塗着されている。正極合剤には、例えば、リチウム遷移金属複酸化物の１００重量部に対して、導電材の鱗片状黒鉛の１０重量部及びバインダのＰＶＤＦの５重量部が配合されている。アルミニウム箔に正極合剤を塗着するときには、分散溶媒のＮＭＰが用いられる。アルミニウム箔の長寸方向一側の側縁には、負極板と同様に幅３０ｍｍの正極合剤の未塗着部が形成されており、正極リード片２が形成されている。隣り合う正極リード片２の間隔が５０ｍｍ、正極リード片２の幅が５ｍｍに設定されている。正極板は、乾燥後、厚さ９０μｍとなるように、負極板と同様にプレス加工され、幅９９ｍｍに裁断されている。
【００２０】
（電池組立）
リチウムイオン二次電池２０の組立は以下の手順で行う。まず、正負極板をセパレータを介して軸芯１の周囲に捲回装置で捲回し電極群６を作製する。このとき、捲回装置の捲回軸を軸芯１の中空部に挿入して、軸芯１にトルクをかけながら捲回する。電極群６の両端面からそれぞれ導出されている正極リード片２及び負極リード片３を正極集電リング４及び負極集電リング５にそれぞれ溶接した後、電池容器７内に電極群６を挿入する。負極集電リング５に予め溶接した負極リード板８を電池容器７の内底部に溶接し、正極集電リング４及び電池蓋を正極リード９で接続する。電池容器７内に非水電解液を軸芯１の中空部から注液して電極群６を非水電解液に浸潤させた後、軸芯１の中空部に棒状部材２１を挿入する。非水電解液の注液量は棒状部材２１の体積分を考慮して設定する。その後、電池蓋を電池容器７の上部にかしめ固定することで、リチウムイオン二次電池２０の組立を完成させる。
【００２１】
（作用等）
次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０の作用等について説明する。
【００２２】
従来リチウムイオン二次電池では、電極群の捲回中心に中空状の軸芯が使用されており、軸芯の中空部には非水電解液が満たされている。この電池が側面からの外力で一定量以上変形した場合、電池内部では電極群の変形と軸芯の変形とが併行して起こる。図３に示すように、電極群３６の変形に伴い中空状の軸芯３１が変形してつぶれ、つぶれた軸芯３１のエッジがセパレータ及び正負極板を圧迫し切断することで短絡が発生する。すなわち、外力がかかる方向を垂直（図３の矢印Ａ方向）としたときに、短絡は水平方向で軸芯３１の両側の短絡箇所Ｐ１で発生する。短絡箇所Ｐ１では、正負極板が折れ曲がった状態又は切断された状態でセパレータを貫通し対極に突き刺さる。突き刺さった正負極板では、セパレータ及び対極に突き刺さる際に正負極合剤が滑落するため、正負極集電体同士が接触する。このため、短絡箇所Ｐ１での抵抗が小さくなり、大電流が流れ短絡箇所Ｐ１の温度が急激に上昇する。温度上昇に伴い、電池構成物質の蒸発（気化）や熱分解によるガス化が連鎖的に起こるため、電池が熱暴走状態に到り電池内圧が急激に上昇する。リチウムイオン二次電池には、通常、内圧開放を目的とした安全弁が取り付けられているものの、電池内部のガス発生スピードが安全弁の能力を上回ると電池内容物を激しく放出することとなる。
【００２３】
これに対して、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、中空状の軸芯１に棒状部材２１が挿入されており、棒状部材２１及び軸芯１に同じ材質のポリプロピレン樹脂が使用されている。棒状部材２１の直径が軸芯１の内径より小さいことから、棒状部材２１及び軸芯１が同じ材質でも、棒状部材２１の剛性が軸芯１の剛性より大きくなる。このため、リチウムイオン二次電池２０が側面からの外力で変形しても、軸芯１が棒状部材２１で支持されるので、軸芯１の変形が抑制される。これにより、正負極集電体同士の接触による短絡が抑制されるので、外力で変形する電池異常時でも電池挙動を穏やかに抑えることができる。
【００２４】
図４に示すように、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、電極群６が変形しても軸芯１の変形が抑制されるため、軸芯１がつぶれるより先に、外力がかかる方向（図４の矢印Ａ方向）で軸芯１の上下に位置するセパレータが変形して薄くなり絶縁を維持できなくなることで短絡が発生する。すなわち、軸芯１の上下の短絡箇所Ｐ２で短絡が発生する。セパレータの破損により短絡が発生するため、短絡箇所Ｐ２では正負極合剤同士のみが接触し正負極集電体同士は接触しない。このため、短絡箇所Ｐ２での抵抗が大きくなり、流れる電流が小さくなるので、棒状部材２１を挿入していない場合と比較して、温度や内圧の上昇速度が遅くなる。従って、電池内部のガス発生スピードを安全弁の能力以下に抑えることができることから、安全弁の作動により内圧が穏やかに開放され電池の安全性を確保することができる。
【００２５】
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、棒状部材２１の横断面積Ｓ１が軸芯１の中空部の横断面積Ｓ２より小さい１本の中実の部材が用いられており、棒状部材２１の外周面が軸芯１の内周面に沿って配置されている。このため、軸芯１の中空部のほぼ全体が棒状部材で占められるので、外部のいずれの方向から圧力がかかっても軸芯１の変形を抑制することができる。また、棒状部材２１は、横断面積Ｓ１が横断面積Ｓ２より小さく１本のため、軸芯１への挿入を容易に行うことができる。
【００２６】
更に、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、非水電解液の注液後に棒状部材２１が軸芯１の中空部に挿入される。このため、棒状部材２１の体積分で非水電解液の使用量を減少させることができる。非水電解液がコスト高であることから、使用量を減少させた分でコスト低減を図ることができる。また、非水電解液の注液後に棒状部材２１を挿入することで、軸芯１の中空部内から非水電解液が押し出されるため、電極群６内に非水電解液を略均等に浸潤させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、軸芯１の中空部に挿入する棒状部材２１を、軸芯１と同じ材質のポリプロピレン樹脂製とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。軸芯１の材質は、ポリオレフィン樹脂等で剛性が軸芯１と等しいか又は大きい樹脂であればよく、剛性が軸芯１の剛性より大きい金属を用いてもよい。例えば、図５に示すように、棒状部材２１に代えて、金属部材２５を用いてもよい。金属部材２５は、アルミニウム製の棒材２２を有している。棒材２２の寸法は、直径６．５ｍｍ、高さ１１２ｍｍに設定されている。棒材２２の両端には厚さ１ｍｍのポリプロピレン板２３が接着剤で貼り付けられている。このため、金属部材２５の寸法は直径６．５ｍｍ、高さ１１４ｍｍとなる。金属部材２５は、軸芯１より剛性が大きいため、電池外部からかかる圧力が増大しても、軸芯１の変形を確実に抑制することができる。また、剛性を大きくすることで、比重が大きくなるため、金属部材２５を軸芯１の中空部に挿入したときに（非水電解液中で）浮き上がることを防止することができ、電池作製に手間がかからない。更に、金属部材２５の両端にポリプロピレン板２３が貼り付けられているため、正極リード９、負極リード板８と接触しても電気的絶縁を確保することができる。
【００２８】
また、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、円筒状の軸芯１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、軸芯１を、例えば、扁平状等の非円形状としてもよい。この場合には、棒状部材２１に扁平状で外周面が中空部の内周面に沿うような部材を使用すればよい。更に、棒状部材２１、金属部材２５を中空部が形成された円筒状としてもよい。棒状部材２１、金属部材２５の外周面が軸芯１の中空部の内周面に沿っていれば、棒状部材２１、金属部材２５を円筒状としても、その剛性が軸芯１より大きくなるため、軸芯１を支持して外力による変形を抑制することができる。
【００２９】
更に、本実施形態では、軸芯１の中空部に挿入する棒状部材２１、金属部材２５を、その外周面が軸芯１の内周面に沿う形状とし、１本を挿入する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。正極リード９等の損傷を防止するために、例えば、棒状部材２１、金属部材２５を軸芯１の中空部に挿入後、軸芯１の端部に栓材等を配置するようにしてもよい。更に、軸芯１の中空部に挿入する棒状部材２１、金属部材２５を複数本、例えば、２本としてもよい。
【００３０】
また更に、本実施形態のリチウムイオン二次電池２０では、正極活物質にリチウム遷移金属複酸化物、負極活物質に非晶質炭素、導電材に鱗片状黒鉛、非水電解液にエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒にＬｉＰＦ６を溶解させたものをそれぞれ例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、通常リチウムイオン二次電池に使用される材料を用いてもよい。
【００３１】
更にまた、本実施形態では、円筒型リチウムイオン二次電池２０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、正負極板が捲回された捲回式二次電池の一般に適用することが可能である。このような捲回式二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池等を挙げることができる。更に、電池の形状についても特に制限されるものではなく、例えば、円筒型以外に角型等としてもよい。
【実施例】
【００３２】
次に、本実施形態に従い作製したリチウムイオン二次電池２０の実施例について説明する。なお、比較のために作製した比較例のリチウムイオン二次電池についても併記する。
【００３３】
（実施例１）
実施例１では、ポリプロピレン製で中実の棒状部材２１を用いた。棒状部材２１の寸法を直径６．５ｍｍ、高さ１１４ｍｍとし、棒状部材２１の横断面の形状を軸芯１の横断面の形状と相似形とした（図２参照）。棒状部材２１の横断面積は、軸芯１の中空部の横断面積の８６％に相当する。
【００３４】
（実施例２）
実施例２では、アルミニウム製の棒材２２の両端に厚さ１ｍｍのポリプロピレン板２３を貼り付けた金属部材２５を用いる以外は実施例１と同様にした。棒材２２の寸法を直径６．５ｍｍ、高さ１１２ｍｍとし、金属部材２５の横断面の形状を軸芯１の横断面の形状と相似形とした（図５参照）。金属部材２５の横断面積は、軸芯１の中空部の横断面積の８６％に相当する。
【００３５】
（比較例１）
比較例１では、軸芯内に何も挿入しない以外は実施例１と同様にした。従って、比較例１のリチウムイオン二次電池は、軸芯の中空部が非水電解液で満たされた従来の電池である。
【００３６】
＜試験・評価＞
作製した実施例及び比較例の各電池について、以下の試験１、試験２を行い評価した。
【００３７】
（試験１）
実施例及び比較例の各電池を充電せずに変形させ、変形箇所を調査した。変形は充電していない電池を水平に寝かせて固定し、電池容器７の直径と等しい直径のステンレス製半円筒状圧壊治具を押し当てて、油圧プレス機で電池容器７の直径の１／２まで潰す圧壊による圧壊試験を実施した。変形させた電池の短絡点での抵抗（短絡抵抗）を測定した後、電極群６を取り出し、抵抗を測定しながら電極群６を捲き解き、短絡箇所を調査した。短絡点の抵抗の測定結果を下表１に示す。
【００３８】
比較例１のリチウムイオン二次電池では、圧壊試験後の短絡箇所が、圧壊方向を垂直としたときの水平方向で軸芯近傍に認められた（図３参照）。このときの短絡の原因は、軸芯の中空部がつぶれたことにより軸芯が大きく変形し、変形した軸芯のエッジが正負極板及びセパレータを突き破り、正負極集電体が接触したためであった。これに対して、実施例１、実施例２のリチウムイオン二次電池２０では、短絡箇所が、圧壊方向の延長線上で軸芯近傍に認められた（図４参照）。このときの短絡の原因は、セパレータが変形、破断して正負極合剤が接触したためであった。軸芯１の中空部に棒状部材２１、金属部材２５が挿入されているため、軸芯１の変形が小さく、圧壊方向を垂直としたときの水平方向の軸芯近傍には短絡が認められなかった。
【００３９】
【表１】
0004826245.tif 000002
【００４０】
表１に示すように、比較例１のリチウムイオン二次電池では、短絡抵抗が１Ω以下であった。これに対して、実施例１、実施例２のリチウムイオン二次電池２０では、短絡抵抗が１０〜１００Ωとなり、比較例１の電池より大きいことが確認された。この結果から、比較例１の電池では正極集電体のアルミニウム箔と負極集電体の圧延銅箔とが直接接触していたのに対し、実施例１、実施例２の電池では正負極集電体同士が直接接触しておらず、正極合剤と負極合剤とが接触して短絡が発生したと考えられる。これらのことから、軸芯１の中空部に棒状部材２１、金属部材２５を挿入することで、短絡箇所（短絡の発生する範囲）を制御することができることが判った。また、軸芯１の中空部に棒状部材２１、金属部材２５を挿入することで、短絡抵抗が大きくなり、短絡点を流れる電流を小さくすることができることが判明した。
【００４１】
（試験２）
実施例及び比較例の各電池について、４．１Ｖまで充電した後、変形させたときの安全性を評価した。変形は、充電後の電池を水平に寝かせて固定し、電池容器７の直径と等しい直径のステンレス製半円筒状圧壊治具を押し当てて、油圧プレス機で電池容器７の直径の１／２まで潰す圧壊による圧壊試験を実施した。試験は、各電池について５回ずつ実施し、開裂弁（安全弁）１１、底部の開裂溝のみが作動した場合を「破裂なし」とし、電池蓋のカシメ部がはずれたり電池容器７が開裂弁１１、開裂溝以外の部分で裂けたりした場合を「破裂あり」として電池数を計数した。試験２の測定結果を下表２に示す。
【００４２】
【表２】
0004826245.tif 000003
【００４３】
表２に示すように、比較例１のリチウムイオン二次電池では、試験を行った電池の全数で破裂が発生したのに対し、実施例１、実施例２のリチウムイオン二次電池２０では破裂、発火は確認されなかった。この結果から、軸芯１の中空部に棒状部材２１、金属部材２５を挿入することで、外部からの圧力で変形する電池異常時の安全性が向上することが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は外部からの圧力により電池が変形する電池異常時の挙動を穏やかにすることができる捲回式二次電池を提供するため、捲回式二次電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用した実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池を示す断面図である。
【図２】実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池の軸芯の中空部に棒状部材が挿入された状態を示す断面図である。
【図３】従来の円筒型リチウムイオン二次電池を圧壊したときの短絡箇所を示す断面図である。
【図４】実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池を圧壊したときの短絡箇所を示す断面図である。
【図５】軸芯の中空部に挿入可能な金属部材の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  軸芯
６  電極群
２０  円筒型リチウムイオン二次電池（捲回式二次電池）
２１  棒状部材（支持部材）
２５  金属部材（支持部材）
【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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