(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体(11)の開口部に蓋体(12)を固定してなる電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)が収容され、蓋体(12)には、蓋体(12)に対して電気的絶縁と気密を保って電極端子機構(４)が取り付けられ、巻き取り電極体(２)と電極端子機構(４)とが互いに電気的に接続されて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を電極端子機構(４)から外部に取り出すことが可能な筒型二次電池において、電池缶(１)の蓋体(12)の外面には、内部にガス室(29)を有する筒状のガス排出部材(20)が、蓋体(12)とは電気的絶縁を保って設置され、電池缶(１)の内部とガス排出部材(20)のガス室(29)とは互いに連通し、ガス排出部材(20)の外周面には、電池缶(１)の内圧が所定値を上回ったときに作動するガス排出弁機構が設けられ、電極端子機構(４)は、ガス排出部材(20)の表面に配置された外部端子部と、電池缶(１)の蓋体(12)を貫通して巻き取り電極体(２)と接続された内部端子部とを具え、ガス排出部材(20)と内部端子部とは互いに電気的に接続され、ガス排出部材(20)の表面と外部端子部の間に、正の抵抗温度係数を有する平板状の素子(16)が介在していることを特徴とする筒型二次電池。
【請求項２】
電極端子機構(４)の外部端子部は、前記素子(16)の表面に密着する平面部を有している請求項１に記載の筒型二次電池。
【請求項３】
ガス排出弁機構は、ガス排出部材(20)の外周面に形成されてガス排出部材(20)を周回するＶ字状溝(28)によって構成されている請求項１又は請求項２に記載の筒型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状の電池缶の内部に巻き取り電極体が収容されて、電池缶に取り付けられた電極端子機構から、巻き取り電極体の発生電力を取り出すことが可能な筒型二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯型電子機器、電気自動車等の電源として、エネルギー密度が高いということから、リチウムイオン二次電池が注目されている。
例えば電気自動車に用いられる比較的大きな容量の円筒型リチウム二次電池は、図１０に示す様に、筒体(11)の開口部に蓋体(12)を溶接固定してなる円筒状の電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)を収容して構成されている。蓋体(12)には、電極端子機構(９)が取り付けられており、巻き取り電極体(２)と電極端子機構(９)とが複数本の集電タブ(３)により互いに接続されて、巻き取り電極体(２)が発生する電力を電極端子機構(９)から外部に取り出すことが可能となっている。又、蓋体(12)には、圧力上昇時のガス排出弁機構として、バネ復帰式のガス排出弁(13)が取り付けられている。
尚、筒体(11)の他方の開口部に固定された蓋体(図示省略)にも同じ構成の電極端子機構が取り付けられて、両電極端子機構が正負一対を為している。
【０００３】
巻き取り電極体(２)は、リチウム複合酸化物を含む正極(23)と炭素材料を含む負極(21)の間に、非水電解液が含浸されたセパレータ(22)を介在させて、これらを渦巻き状に巻回して構成されている。巻き取り電極体(２)の正極(23)及び負極(21)からは夫々複数本の集電タブ(３)が引き出され、極性が同じ複数本の集電タブ(３)の先端部(31)が１つの電極端子機構(９)に接続されている。
【０００４】
尚、図１０は、一部の集電タブの先端部が電極端子機構(９)に接続されている状態を示し、他の集電タブについては、電極端子機構(９)との接続部を図示省略している。
【０００５】
電極端子機構(９)は、電池缶(１)の蓋体(12)を貫通して取り付けられたネジ部材(91)を具え、該ネジ部材(91)の基端部にはフランジ部(92)が形成されている。蓋体(12)の貫通孔には、例えばポリプロピレン製の絶縁パッキン(93)が装着され、蓋体(12)と締結部材(91)の間の電気的絶縁性とシール性が保たれている。ネジ部材(91)には、筒体(11)の外側からワッシャ(94)が嵌められると共に、第１ナット(95)及び第２ナット(96)が螺合している。第１ナット(95)を締め付けて、ネジ部材(91)のフランジ部(92)とワッシャ(94)によって絶縁パッキン(93)を挟圧することにより、シール性を高めている。
前記複数本の集電タブ(３)の先端部(31)は、ネジ部材(91)のフランジ部(92)の裏面に、スポット溶接或いは超音波溶接によって連結されている
【０００６】
ところで、リチウムイオン二次電池においては、過大な電流が発生したときに該電流を遮断するべく、正極又は負極の電極端子機構に、抵抗値が正の温度特性を有するＰＴＣ(Positive  Temperature  Coefficient)素子を介在せしめたものが知られている(実開昭５２−５３９２９号、特開平５−７４４９３号等)。この様な二次電池において過大電流が発生すると、ジュール熱によってＰＴＣ素子の温度が上昇し、例えば５０℃〜８０℃に達すると、ＰＴＣ素子の抵抗が急激に増大して、電流が遮断されるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス排出弁機構及びＰＴＣ素子を具えた従来の円筒型二次電池においては、ガス排出弁機構及びＰＴＣ素子の両方が電池缶の蓋体に取り付けられていたために、ガス排出弁機構とＰＴＣ素子とが互いに寸法や形状を制限しており、例えば、ＰＴＣ素子の中央部にガス排出のための大きな孔が開設されることとなって、ＰＴＣ素子の電流通路となるべき断面の大きさが蓋体の面積よりも大幅に小さくなっていた。
この結果、ＰＴＣ素子の定格電流値が電池自体の定格電流値よりも小さくなり、例えば、放電容量８０Ａｈの電池では、高々１／４時間率の２０Ａの電流を流せるに過ぎない問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、ＰＴＣ素子を従来よりも大きな面積に形成することによって定格電流の増大を図ることが出来る筒型二次電池を提供することである。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る筒型二次電池においては、筒体(11)の開口部に蓋体(12)を固定してなる電池缶(１)の内部に、巻き取り電極体(２)が収容され、蓋体(12)には、蓋体(12)に対して電気的絶縁と気密を保って電極端子機構(４)が取り付けられ、巻き取り電極体(２)と電極端子機構(４)とが互いに電気的に接続されている。
図７に示す様に、電池缶(１)の蓋体(12)の外面には、内部にガス室(29)を有する筒状のガス排出部材(20)が、蓋体(12)とは電気的絶縁を保って設置され、電池缶(１)の内部とガス排出部材(20)のガス室(29)とは互いに連通し、ガス排出部材(20)の外周面には、電池缶(１)の内圧が所定値を上回ったときに作動するガス排出弁機構が設けられている。
電極端子機構(４)は、ガス排出部材(20)の表面に配置された外部端子部と、電池缶(１)の蓋体(12)を貫通して巻き取り電極体(２)と接続された内部端子部とを具え、ガス排出部材(20)と内部端子部とは互いに電気的に接続され、ガス排出部材(20)の表面と外部端子部の間に、平板状のＰＴＣ素子(16)が介在している。
【００１０】
上記本発明の筒型二次電池において、巻き取り電極体(２)が発生する電力は、電極端子機構(４)の内部端子部、ガス排出部材(20)、ＰＴＣ素子(16)、及び電極端子機構(４)の外部端子部を経て、外部に取り出される。ここで、過大電流が発生すると、ＰＴＣ素子(16)の電気抵抗が急激に増大して、該電流が遮断される。
又、電池缶(１)の内圧が所定値を越えて増大すると、これと同時にガス排出部材(20)のガス室(29)の圧力も増大して、ガス排出弁機構が作動し、圧力が開放される。
【００１１】
上記本発明の筒型二次電池によれば、ガス排出弁機構がガス排出部材(20)の外周面に設けられているので、ガス排出弁機構とは関わりなく、電極端子機構(４)の外部端子部とガス排出部材(20)の間にＰＴＣ素子(16)を取り付けることが出来る。従って、ＰＴＣ素子(16)は、大きさがガス排出部材(20)と略同一であって、孔の全く開いていない形状に形成することが可能であり、これによって、ガス排出部材(20)の面積と同等の広い面積を確保することが出来る。
【００１２】
具体的構成において、電極端子機構(４)の外部端子部は、ＰＴＣ素子(16)の表面に密着する平面部を有している。
該具体的構成によれば、ＰＴＣ素子(16)の両面の全領域に対して、電極端子機構(４)の外部端子部及びガス排出部材(20)を接触させることが出来、これによって、ＰＴＣ素子(16)と電極端子機構(４)の間の接触面積を最大化して、大電流の通過を可能とすることが出来る。
【００１３】
又、具体的構成において、ガス排出弁機構は、ガス排出部材(20)の外周面に形成されてガス排出部材(20)を周回するＶ字状溝(28)によって構成されている。
該具体的構成においては、電池缶(１)の内圧が所定値を越えて増大すると、該内圧によってガス排出部材(20)がＶ字状溝(28)に沿って破断し、圧力が開放される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係る筒型二次電池においては、ガス排出弁機構とＰＴＣ素子とが互いに干渉することのない位置に設けられているので、ガス排出弁機構とＰＴＣ素子とが互いに寸法や形状を制限することはなく、従って、ＰＴＣ素子を従来よりも大きな面積に形成することが可能となり、この結果、従来よりも大きな電流による充放電が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を円筒型リチウムイオン二次電池に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
第１比較例
本比較例の円筒型リチウムイオン二次電池は、図１に示す如く、筒体(11)の両端に蓋体(12)(12)を固定して、円筒状の電池缶(１)を構成し、該電池缶(１)の内部には、巻き取り電極体(２)を収容している。
電池缶(１)の一方の蓋体(12)には、正極の電極端子機構(４)が取り付けられ、他方の蓋体(12)には、負極の電極端子機構(40)が取り付けられている。
【００１６】
正極の電極端子機構(４)は、図２及び図４に示す如く、蓋体(12)の外側に、円板状のフランジ部(43)の上面にねじ軸部(42)を上向きに突設してなる第１端子部材(41)と、円板状のフランジ部(51)の下面にボス部(52)を介して丸軸部(53)を下向きに突設した第２端子部材(５)とを具え、第２端子部材(５)の丸軸部(53)には、ねじ孔(54)が凹設されている。
第１端子部材(41)のねじ軸部(42)には、ワッシャ(81)を介して、ナット(８)がねじ込まれる。
又、第１端子部材(41)のフランジ部(43)と第２端子部材(５)のフランジ部(51)の間には、両フランジ部(43)(51)と同一の直径を有する円板状のＰＴＣ素子(16)が挟持される。
【００１７】
第２端子部材(５)と蓋体(12)の間には、絶縁部材(６)が介在する。絶縁部材(６)の上面には、第２端子部材(５)のボス部(52)が嵌まる凹部(61)が形成されると共に、該凹部(61)の底部には、第２端子部材(５)の丸軸部(53)が貫通する中央孔(62)が開設されている。
蓋体(12)の内側には、パッキン部材(７)が配備される。パッキン部材(７)は、蓋体(12)の中央孔(15)に嵌入する円筒部(71)と、蓋体(12)の内面に密着するフランジ部(72)とを具え、円筒部(71)及びフランジ部(72)には、第２端子部材(５)の丸軸部(53)が貫通する中央孔(73)が開設されている。
【００１８】
パッキン部材(７)のフランジ部(72)の背面には、ワッシャ部材(55)を介して、ねじ軸部(57)及び六角頭部(58)からなるねじ部材(56)が設置され、ねじ軸部(57)が第２端子部材(５)のねじ孔(54)にねじ込まれる。
そして、巻き取り電極体(２)の正極から伸びる複数本の集電タブ(３)の先端部がねじ部材(56)の六角頭部(58)とワッシャ部材(55)の間に挟持される。
【００１９】
絶縁部材(６)、第２端子部材(５)、ＰＴＣ素子(16)、及び第１端子部材(41)のフランジ部(43)は、図２に示す如く互いに重ね合わされて積層体を形成しており、該積層体の外周部が熱収縮性絶縁部材(63)によって拘持され、一体化されている。組立工程において、熱収縮性絶縁部材(63)は、前記積層体の外周面に余裕を持って装着された状態で加熱されることにより、全体が収縮して、前記積層体を拘持するものである。
【００２０】
斯くして、第１端子部材(41)、ナット(８)及びワッシャ(81)によって外部端子部が構成され、第２端子部材(５)、ワッシャ部材(55)及びねじ部材(56)によって内部端子部が構成される。
又、電池缶(１)の筒体(11)の外周面には、巻き取り電極体(２)の正極側の端面と蓋体(12)の内面との間の空間を包囲して、筒体(11)を周回するＶ字状溝(14)が凹設され、該Ｖ字状溝(14)によってガス排出弁機構を構成している。
【００２１】
一方、負極の電極端子機構(40)は、図３に示す如く、蓋体(12)を貫通して設置された第２端子部材(50)を具え、該第２端子部材(50)の下面には、ねじ軸部(42)が下向きに突設されている。
第２端子部材(50)のねじ軸部(42)には、ワッシャ(81)を介して、ナット(８)がねじ込まれる。
【００２２】
第２端子部材(50)と蓋体(12)の間には、絶縁部材(60)が介在する。又、蓋体(12)の内側には、正極側と同一形状のパッキン部材(７)が配備される。即ち、パッキン部材(７)は、蓋体(12)の中央孔に嵌入する円筒部(71)と、蓋体(12)の内面に密着するフランジ部(72)とを具え、円筒部(71)及びフランジ部(72)には、第２端子部材(50)の丸軸部が貫通する中央孔が開設されている。
【００２３】
正極側と同様に、パッキン部材(７)のフランジ部(72)の背面には、ワッシャ部材(55)を介して、ねじ軸部(57)及び六角頭部(58)からなるねじ部材(56)が設置され、ねじ軸部(57)が第２端子部材(５)のねじ孔(54)にねじ込まれる。
そして、巻き取り電極体(２)の負極から伸びる複数本の集電タブ(３)の先端部がねじ部材(56)の六角頭部(58)とワッシャ部材(55)の間に挟持される。
【００２４】
又、電池缶(１)の筒体(11)の外周面には、巻き取り電極体(２)の負極側の端面と蓋体(12)の内面との間の空間を包囲して、筒体(11)を周回するＶ字状溝(14)が凹設され、該Ｖ字状溝(14)によって負極側のガス排出弁機構を構成している。
【００２５】
上記円筒型リチウムイオン二次電池においては、例えば放電時に巻き取り電極体(２)から発生する電流が、集電タブ(３)、ねじ部材(56)、第２端子部材(５)、ＰＴＣ素子(16)、及び第１端子部材(41)を経て、外部回路へ流れる。
この過程で、何らかの原因により、電池缶(１)の内圧が所定値、例えば５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを越えると、該内圧を受けて、電池缶(１)の筒体(11)がＶ字状溝(14)に沿って破断し、圧力が開放される。
又、電流が所定値を越えて増大すると、ジュール熱によってＰＴＣ素子(16)の温度が上昇し、例えば５０℃を越えると、ＰＴＣ素子(16)の電気抵抗値が急激に増大して、電流が遮断される。
【００２６】
上記第１比較例の円筒型リチウムイオン二次電池においては、ＰＴＣ素子(16)に孔は全く開設されておらず、該ＰＴＣ素子(16)の両面の全域に対し、第１端子部材(41)のフランジ部(43)と第２端子部材(５)のフランジ部(51)とが広い接触面積にて密着して、電流の通路を形成しているので、従来よりも大きな電流を流すことが出来る。
【００２７】
第２比較例
本比較例の円筒型リチウムイオン二次電池は、上記第１比較例の円筒型リチウムイオン二次電池におけるＶ字状溝(14)によるガス排出弁機構に代えて、図５及び図６の如く、電池缶(１)の筒体(11)に開設した複数のガス排出口(18)と、これらのガス排出口(18)を塞いで筒体(11)の外周面に溶接されたアルミニウム箔製の複数のガス排出弁(17)とからなるガス排出弁機構を装備している。他の構造は、上記第１比較例の円筒型リチウムイオン二次電池と同一である。
例えば、ガス排出弁(17)は、厚さが５０μｍ、外径が１６ｍｍに形成され、ガス排出口(18)は、内径が８ｍｍに形成される。
【００２８】
上記第２比較例の円筒型リチウムイオン二次電池においては、何らかの原因により、電池缶(１)の内圧が所定値、例えば５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを越えると、該内圧を受けて、ガス排出弁(17)が破れ、ガス排出口(18)から圧力が開放される。
【００２９】
本発明例
本発明例の円筒型リチウムイオン二次電池は、正極の電極端子機構(４)として、図７及び図８に示す構造を具えたものである。尚、負極側には、第１比較例と同一構造の電極端子機構(40)が取り付けられている(図示省略)。
【００３０】
図７及び図８に示す様に、電池缶(１)の蓋体(12)には、中央孔(15)の両側に一対のねじ孔(10)(10)が開設されている。
正極の電極端子機構(４)は、蓋体(12)の外側に、円板状の絶縁部材(66)を配置している。絶縁部材(66)には、中央孔(67)が開設されると共に、中央孔(67)の両側に、前記蓋体(12)のねじ孔(10)(10)に合致する一対の貫通孔(68)(68)が開設されている。
【００３１】
絶縁部材(66)の外側には、内部にガス室(29)を有する扁平な円筒状のガス排出部材(20)が配置される。
ガス排出部材(20)の下面には、丸軸部(26)が下向きに突設されており、該丸軸部(26)には、ねじ孔(27)が開設されている。
又、ガス排出部材(20)の底部には、丸軸部(26)の両側に、絶縁部材(66)の貫通孔(68)(68)に合致する一対のねじ孔(10)(10)が開設されており、これらのねじ孔(10)(10)はガス室(29)に連通している。
更に、ガス排出部材(20)の上端部には、外ねじ(24)が形成されている。
【００３２】
絶縁部材(66)の各貫通孔(68)には、テフロン等の絶縁材料からなるパイプ部材(33)が貫通して、該パイプ部材(33)の上端部に形成された外ねじ(35)がガス排出部材(20)のねじ孔(25)に螺合すると共に、該パイプ部材(33)の下端部に形成された外ねじ(35)が電池缶(１)の蓋体(12)のねじ孔(10)に螺合している。
この結果、両パイプ部材(33)(33)の中央孔(34)(34)によって、電池缶(１)の内部とガス排出部材(20)のガス室(29)とが互いに連通することになる。
【００３３】
ガス排出部材(20)の上面には、円板状のＰＴＣ素子(16)が設置され、更にＰＴＣ素子(16)の上面に、フランジ部(43)及びねじ軸部(42)からなる第１端子部材(41)が設置される。ここで、ＰＴＣ素子(16)は、ガス排出部材(20)及び第１端子部材(41)のフランジ部(43)と同一の直径を有している。
ガス排出部材(20)、ＰＴＣ素子(16)及びフランジ部(43)は互いに重ね合わされて積層体を形成しており、該積層体の外周部には、絶縁材料からなる鍔付きリング状の締結部材(64)が装着され、該締結部材(64)の下端部に形成された内ねじ(65)が、ガス排出部材(20)の外ねじ(24)に螺合して、該積層体を一体化している。
【００３４】
第１端子部材(41)のねじ軸部(42)には、第１比較例と同様に、ワッシャ(81)を介して、ナット(８)がねじ込まれる。
又、蓋体(12)の内側には、第１比較例と同様に、パッキン部材(７)が配備される。パッキン部材(７)は、蓋体(12)の中央孔(15)に嵌入する円筒部(71)と、蓋体(12)の内面に密着するフランジ部(72)とを具え、円筒部(71)及びフランジ部(72)には、第２端子部材(５)の丸軸部(53)が貫通する中央孔(73)が開設されている。
【００３５】
更に、パッキン部材(７)のフランジ部(72)の背面には、第１比較例と同様に、ワッシャ部材(55)を介して、ねじ軸部(57)及び六角頭部(58)からなるねじ部材(56)が設置され、ねじ軸部(57)が第２端子部材(５)のねじ孔(54)にねじ込まれる。
そして、巻き取り電極体(２)の正極から伸びる複数本の集電タブ(３)の先端部がねじ部材(56)の六角頭部(58)とワッシャ部材(55)の間に挟持される。
【００３６】
斯くして、第１端子部材(41)、ナット(８)及びワッシャ(81)によって外部端子部が構成され、ガス排出部材(20)、ワッシャ部材(55)、及びねじ部材(56)によって内部端子部が構成される。
又、ガス排出部材(20)の外周面には、ガス室(29)を包囲して伸びるＶ字状溝(28)が凹設され、該Ｖ字状溝(28)によってガス排出弁機構を構成している。
【００３７】
上記円筒型リチウムイオン二次電池においては、例えば放電時に巻き取り電極体(２)から発生する電流が、集電タブ(３)、ねじ部材(56)、ガス排出部材(20)、ＰＴＣ素子(16)、及び第１端子部材(41)を経て、外部回路へ流れる。
この過程で、何らかの原因により、電池缶(１)の内圧が所定値、例えば５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを越えると、ガス排出部材(20)のガス室(29)にも同じ圧力が作用して、ガス排出部材(20)がＶ字状溝(28)に沿って破断し、圧力を開放する。
又、電流が所定値を越えて増大すると、ジュール熱によってＰＴＣ素子(16)の温度が上昇し、例えば５０℃を越えると、ＰＴＣ素子(16)の電気抵抗値が急激に増大して、電流を遮断する。
【００３８】
上記円筒型リチウムイオン二次電池においては、ＰＴＣ素子(16)に孔は全く開設されておらず、該ＰＴＣ素子(16)の両面の全域に対し、第１端子部材(41)のフランジ部(43)とガス排出部材(20)とが広い接触面積にて密着して、電流の通路を形成しているので、従来よりも大きな電流を流すことが出来る。
【００３９】
性能比較実験
本発明に係る円筒型リチウムイオン二次電池の性能を確認するべく、以下の工程を経て、本発明例電池と比較例電池を試作し、性能比較実験を行なった。
【００４０】
[正極の作製]
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ２と導電剤としての炭素を重量比９０：５で混合して、正極合剤を得た。次に、結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮ−メチル−２−ピロリドン(ＮＭＰ)に溶解させてＮＭＰ溶液を調製した。そして、正極合剤とポリフッ化ビニリデンの重量比が９５：５になるように正極合剤とＮＭＰ溶液とを混練して、スラリーを調製し、このスラリーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真空乾燥を施して、正極を作製した。
【００４１】
[負極の作製]
結着剤であるポリフッ化ビニリデンをＮＭＰに溶解させてＮＭＰ溶液を調製した。そして、黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンの重量比が８５：１５になるように、粒子径１０μｍの黒鉛粉末とＮＭＰ溶液とを混練して、スラリーを調製し、このスラリーを負極集電体としての銅箔の両面にドクターブレード法により塗布し、１５０℃で２時間の真空乾燥を施して、負極を作製した。
【００４２】
[電解液の調製]
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比１：１で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解して電解液を調製した。
【００４３】
[電池の組立]
上記の様にして得られた正極と負極の間に、イオン透過性のポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んで渦巻き状に巻回し、巻き取り電極体を構成した。そして、該巻き取り電極体を用いて、比較のために後述の７種類の電池Ａ１〜Ａ６及びＸを組み立てた。ここで、電池Ａ３が本発明例の電池である。
尚、正極側の集電タブ(３)はアルミニウム製、負極側の集電タブ(３)はニッケル製であって、０.１ｍｍの厚さを有し、それぞれ１０本を各電極の集電体に接合した。
又、電池缶(１)の筒体(11)は、外径６０ｍｍ、高さ３００ｍｍ、厚さ２ｍｍに形成し、蓋体(12)は直径６０ｍｍ、厚さ５ｍｍに形成した。
【００４４】
電池Ａ１
電池Ａ１は、図１に示す第１比較例の構造を有し、電池缶(１)の内圧が５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを越えたときに電池缶(１)の筒体(11)がＶ字状溝(14)に沿って破断する様、Ｖ字状溝(14)の深さが規定されている。又、ＰＴＣ素子(16)は外径６０ｍｍに形成され、５０℃以上で作動するものを採用した。
【００４５】
電池Ａ２
電池Ａ２は、図５に示す第２比較例の構造を有し、電池缶(１)の内圧が５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを越えたときに破れるアルミニウム箔製のガス排出弁(17)を具えている。
又、ＰＴＣ素子(16)は外径６０ｍｍに形成され、５０℃以上で作動するものを採用した。
【００４６】
電池Ａ３
電池Ａ３は、図７に示す本発明例の構造を有し、電池缶(１)の内圧が５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇを越えたときにガス排出部材(20)がＶ字状溝(28)沿って破断する様、Ｖ字状溝(28)の深さが規定されている。又、ＰＴＣ素子(16)は外径６０ｍｍに形成され、５０℃以上で作動するものを採用した。
【００４７】
電池Ａ４〜Ａ６
電池Ａ４は、電池Ａ１におけるＰＴＣ素子(16)の面積を蓋体(12)の面積の５０％に設定したこと以外は電池Ａ１と同様の構造を有している。
電池Ａ５は、電池Ａ１におけるＰＴＣ素子(16)の面積を蓋体(12)の面積の８０％に設定したこと以外は電池Ａ１と同様の構造を有している。
電池Ａ６は、電池Ａ１におけるＰＴＣ素子(16)の面積を蓋体(12)の面積の９０％に設定したこと以外は電池Ａ１と同様の構造を有している。
【００４８】
電池Ｘ
電池Ｘは、図９に示す第３比較例の構造を有し、電池缶(１)を構成する筒体(11)の外側に、絶縁体(109)、内部端子部材(107)、ＰＴＣ素子(100)、及び外部端子部材(101)を配置し、これらを熱収縮性絶縁部材(110)によって電池缶(１)に固定している。
電池缶(１)の蓋体(12)の偏心位置に開設された貫通孔には、パッキン部材(111)が装着され、内部端子部材(107)に下向きに突設された丸軸部(108)が、パッン部材(111)の中央孔を貫通している。該丸軸部(108)には、ワッシャ部材(112)を介して、ねじ部材(113)がねじ込まれており、ワッシャ部材(112)とねじ部材(113)の間に複数本の集電タブ(３)の先端部(31)が挟持されている。
【００４９】
又、外部端子部材(101)には、円板部(102)の偏心位置に、ねじ軸部(104)が突設されており、該ねじ軸部(104)には、ワッシャ(106)を介して、ナット(105)が螺合している。
蓋体(12)、絶縁体(109)、内部端子部材(107)及びＰＴＣ素子(100)には、中央口(117)(116)(115)(114)が開設されている。又、外部端子部材(101)の円板部(102)の中央部には、外径５.８ｍｍの金属薄膜からなるガス排出弁(103)が形成されている。
【００５０】
電池缶(１)は、外径６０ｍｍ、長さ３００ｍｍを有し、ガス排出弁(103)は、電池缶(１)の内圧が５ｋｇ／ｃｍ２・Ｇに達すると破裂する様に設計されている。
ＰＴＣ素子(100)は、外径３３ｍｍ、内径６ｍｍであって、蓋体(12)の面積の約３０％の面積を有しており、５０℃以上で動作するものある。
【００５１】
[実験]
先ず、電池容量の確認を行なった。充電率０.１２５Ｃにて８時間の充電を行なった後、放電率０.１２５Ｃにて放電終止電圧２.７Ｖ若しくは８時間の放電を行なった。尚、Ｃは定格容量を１時間で放電する電流値であって、この場合、１Ｃ＝７６Ａである。
その結果、表１に示す様に、各電池の放電容量はともに７６Ａｈであった。
【００５２】
【表１】
0003802282.tif 000002
【００５３】
次に、負荷率試験を行なった。先ず充電率０.１２５Ｃにて８時間の充電を行なった後、放電率０.２５Ｃ〜１.２５Ｃの範囲で０.１２５Ｃの刻み幅で放電率を変化させ、各放電率で放電終止電圧２.７Ｖまで放電を行なった。そして、ＰＴＣ素子が作動して通電不可能となる負荷率にて、試験終了とした。
【００５４】
試験結果を表１に示す。表１から明らかな様に、電池Ｘでは０.２５Ｃまでの負荷率で放電が可能であったのに対し、電池Ａ１、Ａ２、Ａ３では、１Ｃまでの負荷率で放電が可能となった。
又、電池Ａ４では０.５Ｃ、電池Ａ５では０.７５Ｃ、電池Ａ６では０.８７５Ｃまでの負荷率で放電が可能となり、ＰＴＣ素子の面積の増大に伴って、放電可能な負荷率の幅が拡がることが明らかとなった。
【００５５】
上述の如く、本発明に係る円筒型リチウムイオン二次電池においては、ＰＴＣ素子の大きさにガス排出弁機構による制限がないために、従来よりも大きな面積のＰＴＣ素子が設置可能であり、これによって、従来より大きな電流による放電が可能となる。
尚、本発明電池は、放電容量が２Ａｈ以上の大型電池で特に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１比較例の円筒型リチウムイオン二次電池の正面図である。
【図２】  該円筒型リチウムイオン二次電池の正極側の電極端子機構を示す拡大断面図である。
【図３】  該円筒型リチウムイオン二次電池の負極側の電極端子機構を示す拡大断面図である。
【図４】  前記正極側の電極端子機構の分解斜視図である。
【図５】  第２比較例の円筒型リチウムイオン二次電池の正面図である。
【図６】  ガス排出弁及びガス排出口からなるガス排出弁機構の拡大断面図である。
【図７】  本発明例の円筒型リチウムイオン二次電池において、正極側の電極端子機構を示す拡大断面図である。
【図８】  該電極端子機構の分解斜視図である。
【図９】  第３比較例における正極側の電極端子機構を示す拡大断面図である。
【図１０】  従来の円筒型リチウムイオン二次電池における正極側の電極端子機構を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
(１)  電池缶
(11)  筒体
(12)  蓋体
(14)  Ｖ字状溝
(16)  ＰＴＣ素子
(２)  巻き取り電極体
(３)  集電タブ
(４)  電極端子機構
(41)  第１端子部材
(５)  第２端子部材
(56)  ねじ部材
(６)  絶縁部材
(63)  熱収縮性絶縁部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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