(57)【要約】  リチウム二次電池用のエンドカバー部材（１００）が提供される。前記エンドカバー部材（１００）は、上部キャップ（１）を収容する収容部（２１）を備える封止部材（２）、前記上部キャップ（１）の下方に配置される感熱部材（７）、および該感熱部材（７）の下方に配置される金属下部プレート（６）を含む。金属下部プレート（６）の裾部（６１）は上方に向かうフランジ構造を備えて、該フランジ構造は、上部キャップ（１）が金属下部プレート（６）と電気的に接触するのを防ぐために、上部キャップ（１）と金属下部プレート（６）の間に配置される絶縁部材（８）を介して、感熱部材（７）と上部キャップ（１）をそれぞれ包んでいる。また、上述のエンドカバー部材（１００）を備えるリチウムイオン電池（２００）が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部キャップを収容する収容部を備える封止部材と、
前記上部キャップの下方に配置される感熱部材と、
前記感熱部材の下方に配置される金属下部プレートと、を備え、
前記金属下部プレートの裾部は上方に向かうフランジ構造を備えて、該フランジ構造は、前記上部キャップと前記金属下部プレートが電気的に接触することを防ぐために、前記上部キャップと前記金属下部プレートの間に配置される絶縁部材を介して、前記感熱部材と前記上部キャップをそれぞれ包んでいる、
リチウム二次電池用のエンドカバー部材。
【請求項２】
前記感熱部材は、熱抵抗部材として構成される、
請求項１に記載のエンドカバー部材。
【請求項３】
前記リチウム二次電池は円筒型をなし、
前記絶縁部材は、内側に曲げられた絶縁リングとして構成され、
前記封止部材は、封止リングとして構成される、
請求項２に記載のエンドカバー部材。
【請求項４】
前記絶縁リングは、前記上部キャップと前記熱抵抗部材の端部に接して内側に曲げられる、
請求項３に記載のエンドカバー部材。
【請求項５】
前記上部キャップは、圧力を解放する圧力解放穴を備えて形成され、
前記金属下部プレートは防爆溝を備え、該防爆溝は前記圧力解放穴と対面する面に形成される、
請求項１に記載のエンドカバー部材。
【請求項６】
前記熱抵抗部材は環状である、
請求項１に記載のエンドカバー部材。
【請求項７】
電池の外殻と、
前記電池の外殻の開口端に取り付けられた請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエンドカバー部材と、
前記電池の外殻内に収容された電気的な芯部と、を備える、
リチウム二次電池。
【請求項８】
前記電気的な芯部は、それぞれコイル状に巻き回された、正極板、セパレータおよび負極板を有し、
前記電気的な芯部からは、正極タブと負極タブがそれぞれ引き出されて、前記金属下部プレートと前記電池の外殻にそれぞれ電気的に接続される、
請求項７に記載のリチウム二次電池。
【請求項９】
前記外殻は円筒形である、
請求項７に記載のリチウム二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池、より詳細には、円筒型リチウム二次電池用のエンドカバー部材および該エンドカバー部材を備えるリチウム二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、低コストであって、軽量、小体積、非汚染性および低内圧などの利点を有するので、携帯電子機器の主電源になりつつある。前記電池を使用する際、特に、大電流放電または短絡が生じている場合に、前記電池には安全に対して潜在的なリスクが生じ、その結果、該電池が膨張、爆発または発火する場合もある。安全に対するリスクを取り除くために、正極または負極活物質の化学的性能あるいは電池の構造設計を改善することがある。
【０００３】
リチウム二次電池中で使用される正極活物質は、一般的にはリチウム遷移金属酸化物であり、負極活物質は、一般的には炭素材料であり、電解液には、一般的には炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）、炭酸メチルエチル（ＥＭＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）などの有機溶媒、およびＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ハロゲン化リチウム、リチウム塩素アルミネート、ペルフルオロアルキルリン酸リチウム酸化フッ化物、ペルフルオロアルキルスルホン酸リチウムなどの電解液が含まれる。前記電池が過充電条件下で動作すると、前記電池の内温は、それに伴って上昇する。制御装置や保護装置を用いなければ、前記電池は、内温の上昇に伴って爆発または発火する虞がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
円筒型リチウム二次電池において、エンドカバー部材は、構造の安全設計において重要な役割を果たす。図１には、従来技術におけるリチウム二次電池用のエンドカバー部材の概略断面図が示されている。図１において、前記エンドカバー部材は、上部キャップ１’、封止リング２’、環状の導電プレート３’、防爆プレート４’およびＣＩＤホール板５’を有する。防爆プレート４’は上方に曲げられて、ＣＩＤホール板５’に溶接される。環状の導電プレート３’は、上部キャップ１’と防爆プレート４’の間に配置され、上部キャップ１’と防爆プレート４’に接触している。上部キャップ１’、環状の導電プレート３’および防爆プレート４’は、電池の外殻に接触しないように封止リング２’で固定される。しかしながら、該エンドカバー部材を備える電池を使用するときには、電池の内圧が防爆プレートを破壊する圧力に達する前に、内圧によって防爆プレートが凸状に変形し、該防爆プレートの端部が伸び、歪みが生じることがある。この場合、防爆プレートに接触する封止リングが動いて、封止不良と電池の液漏れが生じることがある。電解液によって、外部回路と金属製の外殻に腐食が生じることがある。また、爆発と事故が起こることがある。これらに加えて、内部温度が上昇すると、ＣＩＤホール板が破壊されない範囲の限界まで内圧が上昇して、ＣＩＤを高温による破壊から保護する機能が作用しなくなり、その結果、該電池の潜在的な問題が増加する。さらに、正極活物質としてリチウム鉄リン酸塩を含む電池を使用すれば、電池の内圧が十分に上昇しないにもかかわらず、電池の温度は極めて高温になる場合がある。
【０００５】
この観点から、本発明は、従来技術の技術的課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。そのため、リチウム二次電池用のエンドカバー部材が提供される必要がある。該エンドカバーによれば、封止不良、電池の液漏れ、高温での遮断保護などの課題を、簡単な構成で解決できる。さらに、円筒型リチウム二次電池が提供される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、リチウム二次電池用のエンドカバー部材が提供される。該エンドカバー部材は、上部キャップを収容する収容部を備える封止部材、前記上部キャップの下方に配置される感熱部材、および前記感熱部材の下方に配置される金属下部プレートを備える。前記金属下部プレートの裾部は上方に向かうフランジ構造を備えて、該フランジ構造は、前記上部キャップが前記金属下部プレートと電気的に接触するのを防ぐために、前記上部キャップと前記金属下部プレートの間に配置される絶縁部材を介して、前記感熱部材と前記上部キャップをそれぞれ包んでもよい。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、外殻、前記外殻の開口端に取り付けられる上述のエンドカバー部材、および前記外殻中に収容される電気的な芯部を備えるリチウム二次電池が提供される。
【０００８】
本発明によれば、前記エンドカバー部材において、前記感熱部材が前記金属下部プレートと前記上部キャップの間に配置されるので、異常高温時の遮断保護を実現できる。一方、前記金属下部プレートは上方に延びる屈曲端部を備えていて、該端部によって前記感熱部材と前記上部キャップが覆われるので、前記エンドカバー部材の全体において、優れた封止効果を実現でき、電解液の液漏れを防ぐことができる。もっとも、前記下部金属プレートの前記上方に延びる屈曲端部によって前記感熱部材と前記上部キャップを覆うので、前記上部キャップが前記下部金属プレートに直に接触する可能性があり、この場合は、高温下で、前記感熱部材による高温遮断保護を実現できない。そのため、前記上部キャップと前記金属板の間に絶縁部材を配置して、前記上部キャップと前記金属下部プレートの間の電気的な接触を防いでいる。
【０００９】
本発明の上記の態様および他の態様並びに本発明の利点は、図面とともに以下の説明を参照すれば明らかになり、より容易に理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術におけるリチウム二次電池用のエンドカバー部材の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池用のエンドカバー部材の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ここで、図面を参照して記述される実施形態は、説明のためのものであり、例示的なものであって、一般に本発明を理解するために用いられる。前記実施形態は、本発明を限定するために構成されるものではない。同一または類似の要素および同一または類似の機能を有する要素には、一貫して同様の参照番号が付される。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、（図３に示す）リチウム二次電池２００用のエンドカバー部材１００が提供される。エンドカバー部材１００は、上部キャップ１を収容する収容部２１を備える封止部材２、上部キャップ１の下方に配置される感熱部材７、および感熱部材７の下方に配置される金属下部プレート６を有する。金属下部プレート６の裾部６１は上方に向かうフランジ構造を備えて、該フランジ構造は、上部キャップ１が金属下部プレート６と電気的に接触するのを防ぐために、上部キャップ１と金属下部プレート６の間に配置される絶縁部材８を介して、感熱部材７と上部キャップ１をそれぞれ包んでいる。
【００１３】
より詳細に言えば、図２に示すように、本発明の一実施形態によれば、円筒型リチウム二次電池など、本発明のリチウム二次電池２００用のエンドカバー部材１００は、上部キャップ１、熱抵抗部材７、金属下部プレート６、封止リング２、および絶縁部材８を備えてもよい。熱抵抗部材７は、ガスケットと同様に構成された環状プレートであってもよい。上部キャップ１の外周部または端部は、熱抵抗部材７の環状端部に接触している。絶縁リング８は、上方に向かって曲げられて、上部キャップ１の端部と熱抵抗部材７の端部を覆っている。固定された上部キャップ１、熱抵抗部材７および絶縁リング８は、金属下部プレート６の内部に配置され、金属下部プレート６の端部は、上方に延びる屈曲リップ部を有していて、該屈曲リップ部は絶縁リング８を包み込んでいる。絶縁リング８は、上部キャップ１と金属下部プレート６の間に配置され、上部キャップ１と金属下部プレート６が直接接触するのを防いでいる。そして、これらの部品は組み立てられて、封止リング２の溝２１の中に配置される。封止リング２は、エンドカバー部材１００と電池の外部カバーが接触するのを防止できる。
【００１４】
絶縁リング８は、内側に曲げられた環状の絶縁リングである。本発明の一実施形態によれば、絶縁リング８は、上部キャップ１と熱抵抗部材７の端部を包み込むことができる。金属下部プレート６は、上方に向かって曲げられて、絶縁リング８の周囲を包み込んでいる。
【００１５】
封止リング２、絶縁リング８は、ポリプロピレンなど、あらゆる電解液に耐性を有する材料の中から選ぶことができる。熱抵抗部材７は、正の熱係数を有する感熱材料で作られる。
【００１６】
上部キャップ１は、圧力解放穴１０を有してもよく、金属下部プレート６は、窪んだ環状の防爆溝９を備えてもよい。内圧が所定の圧力を上回ると、金属下部プレート６が破られて電池内部の内圧が解放されて、電池が爆発するのを防いでいる。なお、複数の圧力解放穴１０が、圧力解放穴１０と対面する表面に形成されることに注目されたい。
【００１７】
また、金属下部プレート６の上方に延びる屈曲端部を、電解液の液漏れを防ぐために、外部の封止リング２にぴったり合わせてもよい。
【００１８】
図３には、本発明の一実施形態に係る、上部でエンドカバー部材を組み立てたリチウム二次電池２００の概略断面図が示されている。リチウム二次電池は、電池の外殻１２、上述のエンドカバー部材１００、および電気的な芯部１３を備える。電気的な芯部１３は、正極板、セパレータおよび負極板をコイル状に巻いて形成して、電池の外殻１２中に配置してもよい。電気的な芯部３１は、正極タブ１１と負極タブ（図示せず）を介して外部に引き出される。
【００１９】
前記電気的な芯部の正極タブ１１は、金属下部プレート６に接続または溶接されてもよく、負極タブは、電池の外殻１２に電気的に接続されてもよい。前記エンドカバー部材は、電池を封止する電池の外殻１２の開口端に固定配置されてもよい。
【００２０】
使用中の電池に異常現象が発生した際に、電池の内温が上昇して、熱抵抗器の臨界温度を上回ると、前記熱抵抗部材は電流を遮断する。一方、前記金属下部プレートは、前記熱抵抗部材を覆って上方に延びる屈曲端部と上部キャップを備えるので、上方に延びる屈曲端部を備える金属下部プレートと封止リングの間を密着させて、電池の液漏れを防ぐことができる。また、絶縁リングを採用しても、上部キャップと金属下部プレートの間にある熱抵抗部材の遮断機能には何等の不都合も生じない。
【００２１】
説明的な実施形態を示して説明したが、当業者であれば、本発明の精神および原理から逸脱することなく、実施形態に種々の変形、代替および修正を行うことができることを理解できるであろう。このような変形、代替および修正は全て、特許請求の範囲およびそれと等価なものの範囲に含まれる。
【００２２】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００９年２月１２日出願の中国特許出願第２００９２００６７７２５．７号についての優先権の利益を主張し、その内容の全体は、ここに参照されて包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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