(57)【要約】【課題】本発明は、非水電解質二次電池のガス排出弁の信頼性を向上させることを目的とする。【解決手段】電極捲回体と、電極捲回体を収納する電池缶と、電池缶を封口する電池上蓋と、電池上蓋に備えつけられるガス排出部と、を有する非水電解液二次電池であって、電池上蓋はガス排出口を備え、ガス排出部は電池上蓋から電極捲回体へ向けて突設されており、ガス排出部は補強材およびガス排出弁を有し、補強材によって電池上蓋とガス排出部は一体化して形成され、ガス排出弁には溝が形成され、電池缶の内部にガス排出弁が形成され、ガス排出口の開口面積よりガス排出弁の断面積の方が大きい非水電解質二次電池。【選択図】  図２
2013246908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極捲回体と、
前記電極捲回体を収納する電池缶と、
前記電池缶を封口する電池上蓋と、
前記電池上蓋に備えつけられるガス排出部と、を有する非水電解液二次電池であって、
前記電池上蓋はガス排出口を備え、
前記ガス排出部は前記電池上蓋から前記電極捲回体へ向けて突設されており、
前記ガス排出部は補強材およびガス排出弁を有し、
前記補強材によって前記電池上蓋と前記ガス排出部は一体化して形成され、
前記ガス排出弁には溝が形成され、
前記電池缶の内部に前記ガス排出弁が形成され、
前記ガス排出口の開口面積より前記ガス排出弁の断面積の方が大きい非水電解質二次電池。
【請求項２】
請求項１において、
前記補強材の端部が前記電極捲回体の捲回軸の方向に開放されている非水電解質二次電池。
【請求項３】
請求項１において、
前記補強材は、煙突形状である非水電解質二次電池。
【請求項４】
請求項１において、
前記補強材は、円筒形状である非水電解質二次電池。
【請求項５】
請求項１または３において、
前記補強材の断面はハの字型であり、
前記ガス排出弁は、前記補強材と前記補強材の内部で一体化されており、
前記ガス排出弁は、電池上蓋の面内には設けられていない非水電解質二次電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記補強材の板厚をＬｇ、前記電池上蓋の板厚をＬｃとするとき、
Ｌｃ＜Ｌｇである非水電解質二次電池。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記ガス排出弁と前記補強材との接触部上の任意の二点の距離をｄｒ、
前記補強材の一方の端部と前記ガス排出弁との距離をｄ１、
前記補強材の他方の端部と前記ガス排出弁との距離をｄ２、とするとき、
ｄｒ＜ｄ１およびｄｒ＜ｄ２である非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
充放電反応にリチウムイオンの吸蔵・放出を利用するリチウムイオン二次電池（以下、リチウムイオン電池）は、従来の鉛電池やニッケルカドミウム電池よりも大きなエネルギー密度が得られること、充放電反応に寄与するリチウムがほとんど金属リチウムとして電極に析出しないこと、充放電を繰り返した際の容量の再現性に優れており安定な充放電特性を得ることができること等の理由から、携帯電話やノートパソコンなどのポータブル電子機器用電源、災害時補助用電源、自動車や二輪車等の移動体用電源等様々な用途へ適用できる電池として大いに期待されている。
【０００３】
このリチウムイオン電池においては、過充電や短絡等によって熱暴走すると、電解液や電極の分解ガス、あるいは電解液の気化ガス等によって電池内圧が急上昇する技術が知られている。この状態のリチウムイオン電池は、外部からの衝撃で破裂して、周囲に内容物をまき散らす可能性があるので、取扱いに注意を要する。
【０００４】
一般的に、リチウムイオン電池の発電要素を収納する電池缶には、ガス排出機構が設けられている。ガス排出機構としては、所定の内圧で開放するガス排出弁を備えた構成が最も一般的と考えられる。ガス排出弁は電池缶の破裂圧力以下の圧力で開放される仕様になっており、熱暴走で電池内圧が急激上昇した場合には、ガス放出弁の解放によって電池缶の破裂が抑制される。
【０００５】
ガス排出弁を有する二次電池としては、例えば、特許文献１には、缶蓋開口部を塞ぐ封口板に、溝によって囲繞された領域を形成してガス排出弁とする二次電池が記載されている。特許文献２には、環状の破砕溝と、この破砕溝の内側領域に破砕補助溝とを備えてガス排出弁とする二次電池が記載されている。特許文献３には、略楕円板状に形成され、その外周に沿った不連続な外周溝部と、外周溝部の内側に内側溝部が形成されているガス排出弁を備える二次電池が記載されている。また、特許文献４から特許文献６には、電池缶に備えられた二重の円筒構造体のうち、内側の円筒構造体にガス排出弁（ゴムキャップ）を有す蓄電池が記載れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１５５７３４号公報
【特許文献２】特許第３２２２４１８号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８１２１４号公報
【特許文献４】特開２００２−２３１２０５号公報
【特許文献５】特開平０９−０９２２５１号公報
【特許文献６】特開平０４−２４８２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１から特許文献３記載のガス排出弁は、電池内圧に対する弁の開裂動作の安定性は優れている。しかしながら、ガス排出弁が電池缶蓋と一体化しているため、衝撃や電池の膨張等の原因で電池缶蓋が変形する場合にガス排出弁が電池缶変形の応力を受けて割れるおそれがある。また、電池缶蓋の開口面積が広いため、ガス排出弁が外部から物理的接触を受けて割れるおそれがある。そのため、ガス排出弁の構造の安定性は低い。  
一方、特許文献４から特許文献６記載のガス排出弁は、電池缶蓋とガス排出弁（ゴムキャップ）が直接には接触していないため、ガス排出弁（ゴムキャップ）が電池缶変形の応力を受けることはない。そのため、特許文献１から特許文献３記載のガス排出弁と比較して、ガス排出弁の構造の安定性は優れている。しかしながら、ガス排出弁の有効面積が小さくなるため、電池内圧に対するガス排出弁の開裂動作の安定性は低いと考えられる。
【０００８】
本発明は、非水電解質二次電池のガス排出弁の信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
【００１０】
電極捲回体と、電極捲回体を収納する電池缶と、電池缶を封口する電池上蓋と、電池上蓋に備えつけられるガス排出部と、を有する非水電解液二次電池であって、電池上蓋はガス排出口を備え、ガス排出部は電池上蓋から電極捲回体へ向けて突設されており、ガス排出部は補強材およびガス排出弁を有し、補強材によって電池上蓋とガス排出部は一体化して形成され、ガス排出弁には溝が形成され、電池缶の内部にガス排出弁が形成され、ガス排出口の開口面積よりガス排出弁の断面積の方が大きい非水電解質二次電池。
【００１１】
上記において、補強材の端部が電極捲回体の捲回軸の方向に開放されている非水電解質二次電池。
【００１２】
上記において、補強材は、煙突形状である非水電解質二次電池。
【００１３】
上記において、補強材は、円筒形状である非水電解質二次電池。
【００１４】
上記において、補強材の断面はハの字型であり、ガス排出弁は、補強材と補強材の内部で一体化されており、ガス排出弁は、電池上蓋の面内には設けられていない非水電解質二次電池。
【００１５】
上記において、補強材の板厚をＬｇ、電池上蓋の板厚をＬｃとするとき、Ｌｃ＜Ｌｇである非水電解質二次電池。
【００１６】
上記において、ガス排出弁と補強材との接触部上の任意の二点の距離をｄｒ、補強材の一方の端部とガス排出弁との距離をｄ１、補強材の他方の端部とガス排出弁との距離をｄ２、とするとき、ｄｒ＜ｄ１およびｄｒ＜ｄ２である非水電解質二次電池。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電池内圧に対するガス排出弁の開裂動作の安定性と、電池缶蓋の形状変化や外部からの物理的接触に対するガス排出弁の構造の安定性とが共に高いガス排出機構を実現することができ、非水電解質二次電池の信頼性を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の二次電池の分解図。
【図２】実施例１のガス排出部周りの断面図。
【図３】実施例１のガス排出部の構成を説明する断面図。
【図４】実施例１のガス排出部の構成を説明する断面図。
【図５】実施例１のガス排出部の構成を説明する断面図。
【図６】実施例１のガス排出部の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、実施例における図は、略図であり、図中の位置関係系や寸法等に正確さを保証するものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００２０】
＜二次電池の作製＞
図１に本実施例の二次電池の分解図を示す。以下、図１に記載した各構成部材の作製方法を示す。以下では、非水電解質二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池について説明するが、これに限られない。
【００２１】
＜電極シート作製工程＞
正極活物質としてＬｉＮｉ0.33Ｍｎ0.33Ｃｏ0.33Ｏ2、導電剤として粉末状炭素、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を、正極活物質：導電剤：結着剤＝８５：１０：５の重量比で測りとり、これに分散用溶媒として適量のＮ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ）を加えた後、これらを混練機で３０分間混練し正極スラリーを得た。この正極スラリーをアルミニウムの集電シート（厚さ２０μｍ、幅２００mm）に塗工し、１２０℃で乾燥後、荷重０.５ｔ／cmでロールプレスして、正極シートを得た。この時、正極シートに未塗工部を残す。塗工部は正極電極層となり、未塗工部は後述する正極リード部１３０となる。  
ここで、本発明の一実施形態における正極活物質としては、ＬｉＭｎ複合酸化物、ＬｉＣｏ複合酸化物、ＬｉＮｉ複合酸化物を始めとする、層状体や固溶体等のあらゆる公知の正極活物質を用いることができる。
【００２２】
負極活物質として天然黒鉛、導電剤として粉末状炭素、結着剤としてＰＶＤＦを、負極活物質：導電剤：結着剤＝９０：５：５の重量比で測りとり、これに分散用溶媒として適量のＮＭＰを加えた後、これらを混練機で３０分間混練し負極スラリーを得た。得られた負極スラリーを銅の集電シート（厚さ１０μｍ、幅２００mm）に塗工し、１２０℃で乾燥後、荷重０.５ｔ／cmでロールプレスして、負極シートを得た。この時、負極シートに未塗工部を残す。塗工部は負極電極層となり、未塗工部は後述する負極リード部１４０となる。
【００２３】
ここで、本発明の一実施形態における負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛を始めとする諸黒鉛や、Ｓｉ酸化物、ＬｉＴｉ複合酸化物、Ｓｎ合金等のあらゆる公知の負極活物質を用いることができる。本発明の一実施形態における結着剤としては、ＰＶＤＦやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。
【００２４】
＜捲回工程＞
先ず、帯状のセパレータを巻き付けて構成させる２本のセパレータロールから、第１セパレータ及び第２セパレータをそれぞれ繰り出し、その先端を略板状の捲回冶具に取り付け、捲回冶具を回転させて捲回冶具の周囲に第１セパレータ、第２セパレータを巻き付けた。捲回冶具は、その中心線のまわりに回転可能になっている。  
ここで、本発明の一実施形態におけるセパレータとしては、ポリプロピレン（ＰＰ）セパレータやポリエチレン（ＰＥ）セパレータや、セルロースセパレータを用いることができる。また、電池発熱を抑制する観点からは、例えば、ＰＰセパレータとＰＥセパレータの一体化セパレータや、ＰＰセパレータの表面にセラミックス層を塗布した一体化セパレータを用いることができる。
【００２５】
次に、正極シートを巻き付けて構成される正極ロールと、負極シートを巻き付けて構成される負極ロールから、正極シート及び負極シートをそれぞれ繰り出し、その先端を、既にセパレータが巻き付けられている捲回冶具に取り付けた。この場合、正極シートもしくは負極シートのどちらか一方を第１セパレータと第２セパレータ間に位置し、且つ残りの正極シートもしくは負極シートのどちらかを第１セパレータの外面側に位置するように、これらの電極シートの先端を捲回冶具に取り付ける。この時、正極シートと負極シートの塗工部である電極層を、セパレータを間に挟んで対向させる。両電極シートの電極未塗工部であるリード部は対向させない。次に、捲回冶具を回転させ、所望の回数の巻き付けを行った。巻き付けにおいては、正極シート、負極シート、セパレータは、重ね合わせのみによって接しており、接着剤などによっては接合されていない。  
巻き取りが完了した後、正極シート、負極シート、セパレータを、それらのロールから切断した。続いて速やかに切断された端部を粘着テープで電極捲回体の側面に固定した。最後に、電極捲回体の中心から捲回冶具を引き抜くことで、電極捲回体１を得た。  
【００２６】
＜電極捲回体と集電端子部の一体化＞
カシメ等によって板状構造体に正極集電端子３０及び負極集電端子４０が一体化された電池上蓋２を用意した。図１に示されるように、電池上蓋２は板状部２ａと電解液注液口２ｂを有している。板状部２ａ上には正極集電端子３０および負極集電端子４０が設けられている。正極集電端子３０には正極集電板３３０、負極集電端子４０には負極集電板３４０が接続されている。電極捲回体１の正極リード部１３０と正極集電板３３０、及び負極リード部１４０と負極集電板３４０をそれぞれ接触させ、超音波溶接によって、各々を一体化し、電極捲回体１と電池上蓋２との一体化ユニットを得た。
【００２７】
＜発電要素封止工程＞
一体化ユニットの電池上蓋２を除く部位を絶縁ケース４に収めた後、電池缶５へ挿入し、電池缶５に電極捲回体１などを収納した。次に、レーザー溶接によって電池上蓋２の板状部２ａと電池缶５とを一体化し、電池上蓋２によって電池缶５を封口した。板状部２ａには後述するガス排出部６が備えられ、ガス排出部６が形成される部分には電解液注液口２ｂとは別に電池缶５内で発生したガスを排出させるためのガス排出口２２が形成されている。電解液注液口２ｂから電解液（エチレンカーボネート（ＥＣ）：エチルメチルカーボネ−ト（ＥＭＣ）＝１：３溶液にＬｉＰＦ6を１mol／Ｌの濃度になるよう溶解させて作製）を注液後、電解液注液口２ｂに金属キャップ７でキャップをし、レーザー溶接によって金属キャップ７と板状部２ａとを一体化することで電解液注液口２ｂを封止し、本発明の一実施形態における角型の二次電池８を得た。
【００２８】
ここで、本発明の一実施形態における電解液としては、ＥＣ、ＥＭＣの他に、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）等を用いることができる。電解質として、固体高分子電解質（ポリマー電解質）を用いる場合には、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリメタクリル酸メチル、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド等のイオン伝導性ポリマーを電解質に用いることができる。これらの固体高分子電解質を用いた場合、セパレータを省略することができる。
【００２９】
本発明の一実施形態における支持電解質であるリチウム塩としては、ＬｉＰＦ6の他に、ＬｉＢＦ4やＬｉＣＦ3ＳＯ3等を用いることができる。リチウム塩の濃度は、濃すぎても薄すぎても特性が低下するため、最適な濃度に調整する必要があるが、経験的に０.８mol／Ｌ〜１.２mol／Ｌ程度が好ましい。
【００３０】
また、保存寿命特性向上や難燃性向上の観点から、電解液に各種添加剤を加えてもよい。その場合、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、フッ化アルキル基を含有するリン酸エステルや炭酸エステル等を用いることができる。
【００３１】
＜ガス排出部の構成＞
図２にガス排出部６とその周辺の断面図を示す。ガス排出部６は、電池上蓋２に備え付けられ、後述する補強材６ａによって二次電池８の電池上蓋２と一体化しており、構造体としては電池上蓋２から電池缶５内部の電極捲回体１へ向けて突設されている。ガス排出部６は、補強材６ａと、ガス排出弁６ｂとからなる。
【００３２】
補強材６ａの内部もしくは孔の広い端部６ａ２（電池缶５の内部）にはガス排出弁６ｂが形成されている。図２において、補強材６ａは断面ハの字型の円筒構造体である。補強材６ａは電池上蓋２におけるガス排出口２２の開口面積を小さくし、ガス排出弁６ｂの有効面積を大きくするために重要な役割を担う。補強材６ａはまた、電池上蓋２からガス排出弁６ｂへ伝達する電池上蓋２の変形の応力を緩和する役割を担う。
【００３３】
ガス排出弁６ｂは電池上蓋２の面内には設けられておらず、電池上蓋２とガス排出弁６ｂとは直接には一体化していない。また、ガス排出弁６ｂは補強材６ａと補強材６ａの内部で一体化されている。ガス排出弁６ｂは電池缶５の内部に形成されている。よって、衝撃や電池の膨張等の原因で電池上蓋２が変形する場合にガス排出弁６ｂが電池缶変形の応力を受けて割れる可能性を低減できる。
【００３４】
補強材６ａの両端のうち、孔の狭い補強材の端部６ａ１は電池上蓋２と一体化されている。補強材６ａの両端のうち、孔の広い補強材の端部６ａ２にガス排出弁６ｂが形成されている。この時、図２に示すように、電池上蓋２におけるガス排出口２２は、補強材の端部６ａ１の内側に配置される。即ち、電池上蓋２におけるガス排出口２２の開口面積Ｓｃと、補強材の端部６ａ１の開口面積Ｓｈ１の間に、Ｓｃ≦Ｓｈ１が成立する。Ｓｃ≦Ｓｈ１とすることにより、補強材６ａの製造が容易になる。
【００３５】
なお、補強材６ａの形状は筒形状を有す他は限定的ではない。例えば、図３に示すような矩形であってもよい。図３において、補強材６ａの断面形状はＨ型の形状をしている。図３では、補強材６ａにおいて電池上蓋２と平行となる部分にガス排出弁６ｂが形成されており、補強材６ａは煙突形状となっている。図３において、ガス排出弁６ｂは補強材６ａの電池上蓋２と一体化されていない側の端部６ａ２に形成されていてもよい。図３のように補強材６ａの断面形状をＨ型の形状とすることで、モジュール化するときに電池缶５を板や角材のような拘束部材で両側から挟む時に、そのような拘束部材と補強材６ａとの接触性がよくなる。
【００３６】
図２のように補強材６ａを円筒形状にすることで、補強材６ａの作製が容易であるとともに、補強材６ａの強度に異方性が出にくい。また、補強材６ａは電池上蓋２に対して垂直に設置されている必要はなく、斜めに設置されていてもよい。
【００３７】
また、構造上の問題から、図２や図３のような単純な筒形状を用いると補強材６ａへガスが流れ込みにくい場合には、図４に示すような、Ｌ型の補強材６ａや、図５に示すように、端部が複数個ある補強材６ａを用いることもできる。図４や図５では、補強材６ａの端部６ａ２が電極捲回体１の捲回軸の方向に開放されているので、補強材６ａへガスが流れ込みやすくなっている。図４や図５の補強材６ａを用いる場合、ガス排出弁６ｂが電極捲回体１の方に向けて開放されていないので、補強材６ａは電極捲回体１に接触しても良い。
【００３８】
また、電池上蓋２からガス排出弁６ｂへ伝達する変形の応力を緩和するためには、補強材６ａの板厚（補強材６ａで最も肉厚が薄い部分の肉厚）をＬｇ、電池上蓋２の板厚（電池上蓋２で最も薄い部分の厚さ）をＬｃとするとき、Ｌｃ＜Ｌｇが成立することが好ましい。具体的には、Ｌｃ／Ｌｇ＝０.３以上０.５以下となることが好ましい。
【００３９】
ガス排出弁６ｂは、補強材６ａの内部に位置し、ガス排出弁６ｂの断面は板形状である。ガス排出弁６ｂは、電池上蓋２の板厚よりも薄く成形され、電池の内圧によって外部に膨張する弁構造を有す。ガス排出弁６ｂは、電池の内圧が所定値に達したときに開裂して電池内部の圧力を逃がす役割を担う。そのため、ガス排出弁６ｂは、電池の膨張により開裂して弁構造を複数の弁片に分割するための一または複数の溝を有す。  
次に、図６を参照して、図２や図３のように電池上蓋２と補強材６ａが垂直に設置されている電池について、ガス排出弁１０と補強材６ａの位置および大きさを整理する。なお、電池上蓋２に補強材６ａが斜めに設置されている場合や、図４に示すようなＬ型の補強材６ａの場合や、図５に示すような端部が複数個ある補強材６ａの場合であっても考え方は同様である。補強材６ａの端部６ａ１をＸ−Ｙ平面と定義する。この時、電池上蓋２はＸ−Ｙ平面と等しい位置にあるが、図を簡略化するために外観は省略してある。電池上蓋２（＝Ｘ−Ｙ平面）に垂直な方向をＺ軸と定義する。ただし、電池上蓋２から二次電池８の内部へ向かう方向をＺ軸の正とする。
【００４０】
ガス排出弁６ｂはＸ−Ｙ平面からみてＺ軸の正の領域に平面状に存在する。この時、補強材６ａの中を電極捲回体１側からガス排出弁６ｂへ向けて流れるガスが、ガス排出弁６ｂに均一にぶつかるようにするために、ガス排出弁６ｂの平面の向きと補強材６ａの壁面とは垂直であることが好ましい。
【００４１】
ここで、補強材６ａの端部６ａ１上の任意の点を全て結んで得られる平面６ａ１ｎと、補強材６ａの端部６ａ２上の任意の点を全て結んで得られる平面６ａ２ｎを定義する。そして、平面６ａ１ｎと、ガス排出弁６ｂの平面との距離をｄ１とし、平面６ａ２ｎと、ガス排出弁６ｂの平面との距離をｄ２とする。また、ガス排出弁６ｂの外周部６ｂ１（＝補強材６ａとガス排出弁６ｂとの一体化部）上の同一ではない任意の二点を結ぶ線の長さをｄｒとする。図６の場合、ｄｒは補強材６ａの内周壁の直径となる。
【００４２】
この時、ｄｒ＜ｄ１かつｄｒ＜ｄ２が成立することが好ましい。この関係が成立することによって、仮に、ガス排出弁６ｂの開裂時に、ガス排出弁６ｂの一部がガス流によって補強材６ａとガス排出弁６ｂとの一体化部からめくれ上がることがあっても、めくれ上がった部分によって二次電池８の外部のものが破壊されにくい。また、仮に、何らかの要因によってガス排出弁６ｂが電池の内側へ押し込まれることがあっても、押し込まれた部分によって二次電池８の内部のものが破壊されにくい。
【００４３】
また、電池上蓋２のガス排出口２２の開口面積Ｓｃと、ガス排出弁６ｂの有効面積（断面積ともいえる）Ｓｇ（外周部６ｂ１の内側の面積）の間に、Ｓｃ＜Ｓｇが成立する。この時、経験的にはＳｃ／Ｓｇ＝０.５〜０.８となることが好ましい。これにより、ガス排出弁６ｂの有効面積を大きくとることができるため、二次電池８の内圧に対するガス排出弁６ｂの開裂動作の安定性を高くできる。Ｓｃ／Ｓｇが０.８より大きいと、通常のＳｃ＝Ｓｇの場合とほとんど有意差がない。Ｓｃ／Ｓｇが０.５より小さいと、ガス排出口２２の開口部の圧力損失でガスの排出性が低下する。
【００４４】
＜効果の検証＞
故意に電池の熱暴走状態を作り出し、電池の内圧上昇を引き起こすことによってガス排出弁６ｂを開裂させ、この時の実際のガス排出弁６ｂの開裂圧力のばらつきを調べることで、本発明の一実施形態における効果を説明する。ここで、電池の熱暴走状態を作り出すための方法には、電池を高温状態に置く方法や、電池を短絡させる方法や、過充電状態の電池に充電電流を流し続ける方法等がある。本検討では、過充電状態の電池に充電電流を流し続ける方法を用いた。なお、供試電池は電流遮断機構を備えていない。
【００４５】
試験は、室温で実施し、充電電流は１.５Ａ、１５Ａ、３０Ａとした。ここで１５Ａはおおよそ１Ｃに相当する。なお、Ｃとは、電池の通電電流の大きさを示す指標であり、電池の充電深度を０％から１００％にする時間をｔ「ｈｒ」とする場合に、ｔ＝１／Ｃ「ｈｒ」の関係が成立する。
【００４６】
供試電池は、電池上蓋２の開口面積Ｓｃが等しく、ガス排出弁６ｂの有効面積Ｓｇが異なるものを準備した。
【００４７】
表１に実験結果を示す。ばらつきは標準偏差で表現した。比較例は、Ｓｃ／Ｓｇ＝１の条件であり、従来の構造に相当する。表１が示すように、本発明の非水電解質型二次電池において、ガス排出弁の開裂圧力の標準偏差は小さくなっている。これより、ガス排出弁の動作安定性を向上する効果が確認できた。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
＜ガス排出部の作製方法＞
ガス排出部６は、角柱もしくは円筒の金属材を両端から削り、内部に薄肉部を残す方法や、あるいは、角柱もしくは円筒の金属材を全貫通の筒状に処理したものを二個と、外周が角型もしくは円の板材一個とを用意し、溶接や接着剤等でそれらを一体化する方法によって作製することができる。前者の薄肉部および後者の板材の表面には、内側溝部と外周溝部とがプレス加工あるいは削りにて形成され、薄肉部および薄板がガス排出弁の弁体として機能する。補強材６ａとガス排出弁６ｂの材質は金属材である以外は限定的ではないが、例えばアルミニウム合金板が好ましい。
【００５０】
このようにして得られたガス排出部６の補強材部分を、金属材のプレス加工等によって成形される上蓋の内側へ溶接や接着剤等によって一体化することで本発明のガス排出部６を得ることができる。
【００５１】
本発明による二次電池８の用途は、特に限定されない。例えば、パーソナルコンピュータ、ワープロ、コードレス電話子機、電子ブックプレーヤ、携帯電話、自動車電話、ハンディターミナル、トランシーバ、携帯無線機等の携帯情報通信機器の電源として使用することができる。また、携帯コピー機、電子手帳、電卓、液晶テレビ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ポータブルＣＤプレーヤ、ビデオムービー、電気シェーバー、電子翻訳機、音声入力機器、メモリーカード等の各種携帯機器の電源として使用できる。その他、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、オーブン電子レンジ、食器洗い機、乾燥器、洗濯機、照明器具、玩具等の家庭用電気機器として使用できる。また、家庭用、業務用を問わずに、電動工具や介護用機器（電動式車いす、電動式ベッド、電動式入浴設備など）用の電池としても利用可能である。さらに、産業用途として、医療機器、建設機械、電力貯蔵システム、エレベータ、無人移動車両などの電源として、さらには電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、ゴルフカート、ターレット車などの移動体用電源として、本発明を適用することができる。さらには、太陽電池や燃料電池から発生させた電力を本発明の電池モジュールに充電し、宇宙ステーション、宇宙船、宇宙基地などの地上以外で利用可能な蓄電システムとして用いることも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  電極捲回体
２  電池上蓋
２ａ  板状部
２ｂ  電解液注液口
４  絶縁ケース
５  電池缶
６  ガス排出部
６ａ  補強材
６ａ１、６ａ２  補強材の端部
６ａ３  補強材とガス排出弁との一体化部
６ｂ  ガス排出弁
６ｂ１  ガス排出弁の外周部
７  金属キャップ
８  二次電池
２２  ガス排出口
３０  正極集電端子
４０  負極集電端子
１３０  正極リード部
１４０  負極リード部
３３０  正極集電板
３４０  負極集電板
【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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