JP2008135374A

JP2008135374A - 密閉型二次電池

Info

Publication number: JP2008135374A
Application number: JP2007259878A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Okada; 行広岡田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】複数の電極群が電池ケースに収納された密閉型二次電池において、各電極群の特性が安定し、信頼性の高い密閉型二次電池を提供することにある。
【解決手段】電池ケース１０は、複数の電極群２０をそれぞれ収納する複数の円筒形の収納部１２ａ〜１２ｄと、互いに隣接する収納部１２ａ〜１２ｄを連結する連通部１３ａ〜１３ｃとを備えている。収納部１２ａ〜１２ｄの内周は、電極群の外周と略同一形状をなしており、連通部１３ａ〜１３ｃは、収納部１２ａ〜１２ｄの側面に沿って形成されている。電極群２０は、正極板２１と負極板２２とをセパレータ２３を介して捲回されてなる円筒形の形状をなし、複数の電極群２０は、各収納部１２ａ〜１２ｄに、ほぼ隙間無く収納される。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動用電源、バックアップ電源等の高容量の密閉型二次電池に関するものである。

密閉型二次電池として、ニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池等があるが、中でもリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、軽量、小型で高エネルギー密度であることから、携帯電話を始めとする民生用機器から電気自動車や電動工具等駆動用電源、バックアップ電源まで、各種用途に用いられている。特に、近年、非水電解質二次電池は、駆動用電源、バックアップ電源として注目されており、高容量化に向けての開発が活発化している。

電池容量を大きくするためには、例えば、セパレータを介して捲回される正極及び負極の捲回回数を増やして、電極群の電極面積を大きくすることが考えられるが、捲回回数が増えるにつれて、放熱性が悪くなり、その結果、電池内で温度の不均一に起因して電池の寿命が低下するという問題が起きる。また、捲回回数を多くすると、巻きずれが起きるなどの問題が生じ、製造面での課題も多い。

このような電池の大型化に伴う問題を解決する方法として、電極群を複数の小電極群に分離して、容器内に収納する方法が、特許文献１に記載されている。

図１０は、特許文献１に記載された電池ケースの構成を示した斜視図で、図１０に示すように、樹脂フィルム１０１で被覆された小電極群１０２を、複数の金属製の仕切り１０４によって仕切られた容器１０３内に収納することによって、金属製の仕切り１０４を介して、各電極群１０２で発生した熱を効率的に容器外に放出することができる。

しかしながら、図１０に示すように、容器１０３内に収納された複数の小電極群１０２は、仕切り１０４によって完全に分離されているため、例えば、一部の小電極群１０２に急激なガス発生等の異常が生じた場合、この小電極群１０２が収納された収納部の内圧が急激に上昇し、その結果、異常発生したガスが容器１０３から噴出するという問題が生じる。

これに対して、特許文献２には、小電極群を収納した複数の容器を連通路によって相互に連通する方法が記載されている。

図１１及び図１２は、特許文献２に記載された電池ケースの構成を示した断面図で、図１１に示すように、複数の電極群を収納する電池ケース２０１は、互いに仕切りされた収納部２０２を有し、この収納部２０２に、電極群２０３がそれぞれ収納されている。そして、図１２に示すように、電池ケース２０１上部に設けられた蓋体２０４において、隣接する収納部２０２の境界近傍にそれぞれ通孔２０５が形成され、さらに、通孔２０５を互いに連通する連通路２０６が蓋体２０４の上方に形成されている。

このような構成により、互いに仕切りされた収納部２０２は、連通路２０６によって互いに空間が共有されているので、劣化が先行した電極群２０３で発生したガスを、他の収納部２０２に逃がすことができる。これにより、各電極群２０３の劣化のバランスを取ることができ、電池全体の寿命の低下を防止することができる。
特開２０００−３４８６９６号公報特開２００１−０５７１９９号公報特開２００１−１８５２２５号公報

特許文献２に記載された方法は、一部の収納部２０２で発生したガスを、連通路２０６を介して他の収納部２０２に逃がすことができるため、各電極群２０３の劣化のバランスを取ることができる点では有効であるが、連通路２０６は、蓋体２０４の上方に形成されているため、連通路２０６の占める容積は、収納部２０２全体の容積に比べて非常に小さい。

これは、特許文献２に記載された方法は、ニッケル水素電池に適用することを企図したもので、電解液が収納部２０２間を移動して自己放電するのを防止する必要があることに起因するもので、それ故、図１２に示すように、蓋体２０４上部に形成された連通路２０６には、電解液の短絡防止をより確実にするための堰２０７をさらに設ける等の対策が施されている。

このように、ニッケル水素電池においては、連通路２０６を設ける位置（蓋体２０４の上方）に制約があるものの、そもそもニッケル水素電池においては、充電末期には常に正極電位が酸素発生電位に近くなるため、収納部２０２内で常時ガスが発生しており、通常、収納部２０２で発生したガスは、負極の水素吸蔵合金中のプロトンと反応させることで吸収するような構成が取られている。それ故、連通路２０６の占める容積は、各収納部２０２内における内圧のバラツキを均一に保つのに必要な程度の大きさで十分その目的を達成することができる。

しかしながら、リチウムイオン電池のような非水電解質二次電池においては、例えば、異物の混入等により正極板と負極板とが短絡し、これが原因で異常電流が発生すると、活性物質の熱分解に伴う気化や、短絡部分の発熱に伴う電解液の蒸発等が急激に発生することがあり、一部の電極群２０３で、このようなガスが急激に発生した場合、蓋体２０４上部に形成された連通路２０６だけでは、異常発生したガスを速やかに他の収納部２０２に逃がすことは困難である。

また、リチウムイオン電池の場合、正極板及び負極板を構成する集電体に、非常に薄い金属箔が用いられているため、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回された円筒形の電極群にしたとき、一部の収納部２０２に異常ガスが発生して内圧が上昇すると、電極群の捲きズレが生じるおそれがある。もし、捲きズレが発生すると、それによってさらに異常ガスの発生が助長されるという悪循環が生じてしまう。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、複数の電極群が電池ケースに収納された密閉型二次電池において、各電極群の特性が安定し、信頼性の高い密閉型二次電池を提供することにある。

本発明に係わる密閉型二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回されてなる複数の円筒形の電極群が電池ケースに封入されてなる非水電解質二次電池であって、電池ケースは、複数の電極群をそれぞれ収納する複数の円筒形の収納部と、互いに隣接する収納部を連結する連通部とを備えており、収納部の内周が、電極群の外周と略同一形状をなし、連通部が、収納部の側面に沿って形成されている構成をなすものである。

このような構成にすることにより、一部の収納部に異常ガスが発生しても、収納部の側面に沿って形成された連通部を介して、速やかに隣接する収納部にガスを逃がすことができ、かつ、連通部自身の占める容積も大きく取ることができるため、各収納部に収納された電極群の特性を安定させることができる。

また、円筒形の電極群は、ほぼ同一形状の内周をなす円筒形の収納部に収納されているため、収納部の内周全体で、電極群の外周を押さえながら維持することができ、収納部に異常ガスが発生して内圧が上昇しても、電極群の捲きズレを抑制することができる。

なお、各収納部に充填される電解液が、非水電解質または有機ゲル電解質である場合、ニッケル水素電池の電解液であるアルカリ水溶液のように水系でないため、異常時に発生するガス量とガス発生速度が大きく、本願の構成が特に有効である。

さらに、複数の収納部の端部を、各収納部の外周の包絡線にそって、略長円形状に変形された外周をなす開口端にして、この開口端に、開口端の外周と略同一の長円形状からなる封口部で封口するような構成にすれば、容易に、開口端に封口部を溶接等で封口することができる。

本発明に係わる密閉型二次電池によれば、一部の収納部に異常ガスが発生しても、収納部の側面に沿って形成された連通部を介して、速やかに隣接する収納部にガスを逃がすことができるとともに、収納部の内周全体で電極群の外周を維持しているため、電極群の捲きズレを効果的に抑制することができる。これにより、各電極群の特性が安定し、信頼性及び安全性の高い密閉型二次電池を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図１は、本発明の実施形態における密閉型二次電池に用いる電池ケース１０の構成を模式的に示した斜視図である。

図１に示すように、電池ケース１０は、複数の電極群をそれぞれ収納する複数の円筒形の収納部１２ａ〜１２ｄと、互いに隣接する収納部１２ａ〜１２ｄを連結する連通部１３ａ〜１３ｃとを備えている。そして、収納部１２ａ〜１２ｄの内周は、電極群の外周と略同一形状をなしており、また、連通部１３ａ〜１３ｃは、収納部１２ａ〜１２ｄの側面に沿って形成されている。

ここで、電池ケース１０に収納する電極群２０は、図２示すように、正極板２１と負極板２２とをセパレータ２３を介して捲回されてなる円筒形の形状をなし、複数の電極群２０は、各収納部１２ａ〜１２ｄに、ほぼ隙間無く収納される。

図３は、複数の円筒形の電極群２０が電池ケース１０に封入された密閉型二次電池３０の構成を模式的に示した断面図である。

図３に示すように、電池ケース１０の複数の収納部に、電極群２０ａ〜２０ｄがそれぞれ収納されている。正極板２１の端部に溶接された正極リード２４は、正極集電板３１に溶接され、負極板２２の端部に溶接された負極リード２５は、電池ケース１０の底部に溶接されている。また、電池ケース１０の上部開口端は、封口板３２で溶接されて封口され、正極集電板３１は、リード３３を介して、封口板３２に設けられた極柱３４に溶接されている。なお、封口板３２と極柱３４とは、ガスケット３５により絶縁されている。なお、電解質は、封口板３２に設けられた注入口３６から注入され、封口板３２の一部には安全弁３７が設けられている。

このように構成された密閉型二次電池は、一部の収納部１２ａ〜１２ｄに異常ガスが発生しても、収納部１２ａ〜１２ｄの側面に沿って形成された連通部１３ａ〜１３ｃを介して、速やかに隣接する収納部１２ａ〜１２ｄにガスを逃がすことができる。

また、円筒形の電極群２０ａ〜２０ｄは、ほぼ同一形状の内周をなす円筒形の収納部１２ａ〜１２ｄに収納されているため、収納部１２ａ〜１２ｄの内周全体で、電極群２０ａ〜２０ｄの外周を押さえながら維持することができる。これにより、収納部に異常ガスが発生して内圧が上昇しても、電極群の捲きズレを抑制することができる。

また、各収納部１２ａ〜１２ｄに充填される電解質が非水電解質の材料の場合、異常時に発生するガス量とガス発生速度が大きく、収納部１２ａ〜１２ｄの側面に沿って連通部１３ａ〜１３ｃを形成することよる空間確保の効果が大きい。また、有機ゲル電解質の材料を用いた場合にも、同様の効果を得ることができる。

以上のような作用効果を発揮することによって、各収納部１２ａ〜１２ｄに収納された電極群２０ａ〜２０ｄの特性を安定させることができ、信頼性の高い密閉型二次電池を実現することができる。

なお、収納部１２ａ〜１２ｄ及び電極群２０ａ〜２０ｄは、真円状の円筒形に限らず、例えば、円筒形の電極群を押しつぶして形成された楕円状の円筒形（長円筒形）のものであってもよい。

図４は、収納部及び電極群が、長円筒形である場合の本発明の実施形態における密閉型二次電池に用いる電池ケース１０の構成を模式的に示した斜視図である。

図４に示すように、電池ケース１０は、複数の電極群をそれぞれ収納する複数の長円筒形の収納部１２ａ〜１２ｄと、互いに隣接する収納部１２ａ〜１２ｄを連結する連通部１３ａ〜１３ｃとを備えている。そして、収納部１２ａ〜１２ｄの内周は、電極群の外周と略同一形状をなしており、また、連通部１３ａ〜１３ｃは、収納部１２ａ〜１２ｄの側面に沿って形成されている。

ここで、電池ケース１０に収納する電極群２０は、図５示すように、正極板２１と負極板２２とをセパレータ２３を介して捲回されてなる長円筒形の形状をなし、複数の電極群２０は、各収納部１２ａ〜１２ｄに、ほぼ隙間無く収納される。

また、長円筒形の電極群２０は、ほぼ同一形状の内周をなす長円筒形の収納部１２ａ〜１２ｄに収納されているため、収納部１２ａ〜１２ｄの内周全体で、電極群２０の外周を押さえながら維持することができる。これにより、収納部に異常ガスが発生して内圧が上昇しても、電極群の捲きズレを抑制することができる。

また、収納部１２ａ〜１２ｄ及び連通部１３ａ〜１３ｃの材質は特に問わないが、収納部１２ａ〜１２ｄ及び連通部１３ａ〜１３ｃを一体的に成形すれば、電池ケース１０の強度を増すとともに部品点数も減るためコスト、品質の点で有利である。

電池ケース１０は、種々の方法で形成することができる。例えば、押し出し工法を用いて、収納部１２ａ〜１２ｄ及び連通部１３ａ〜１３ｃを一体的に成形することができる。また、ＤＩ（Drawing & Ironing）工法を用いれば、収納部１２ａ〜１２ｄ、連通部１３ａ〜１３ｃ、及び底部を一体的に形成することもできる。また、長円同形の収納部を形成した後、プレス加工により連通部１３ａ〜１３ｃを形成してもよい。

なお、本発明における密閉型二次電池は、本実施形態において説明した上記構成以外の構成については、特に限定するものはなく、通常の密閉型二次電池において採用される種々の構成を適用し得る。

例えば、電池ケースの材質としては、鉄、ニッケル、鉄ニッケルメッキ、ステンレス、アルミニウムなどを用いることができる。

また、正極板を構成する集電体には、アルミニウムの箔または穿孔体等が用いられ、正極活物質には、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム等の複合酸化物、若しくはその変性体などを用いることができる。変性体として、アルミニウム、マグネシウム、コバルト、ニッケル、マンガン等の元素を混合して含有させることもできる。また、正極活物質の表面を別の材料でコートしてもよい。導電剤としては、正極電位下で安定な黒鉛、カーボンブラック、導電性酸化物、金属粉末などが用いられる。結着剤としては、正極電位下で安定なポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が用いられる。

また、負極板を構成する集電体には、銅箔または銅穿孔体等が用いられ、負極活物質には、天然黒鉛、人造黒鉛、アルミニウムやそれを主体とする種々の合金、酸化スズ、酸化シリコンなどの金属酸化物、金属窒化物を用いることができる。導電剤としては、負極電位下で安定な黒鉛、カーボンブラック、導電性酸化物、金属粉末などが用いられる。結着剤としては、負極電位下で安定なスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用いられる。

また、セパレータには、ポリオレフィンからなる微多孔膜、不織布などが用いられる。

なお、図２示した正極板２１及び負極板２２は、上記の導電剤および結着剤と混練した正極活物質を集電体に塗着し、集電体の一端の未塗着部に正極リード２４または負極リード２５を溶接して形成される。そして、正極板２１及び負極板２２を、セパレータ２３を介して正極リード２４及び負極リード２５が違う方向から取り出されるように捲回することにより、電極群２０が形成される。

また、非水電解質は、主に非水溶媒と溶質とからなり、溶質には、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）等のリチウム塩が用いられる。また、非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類などが用いられる。なお、非水溶媒は、１種を単独で用いてもよいが２種以上を組み合わせてもよい。また、ビニレンカーボネート、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテルなどの添加剤を添加したものでもよい。

また、有機ゲル電解質には、ポリマー材料に非水電解質を含ませたものを用いることができる。

また、ガスケット３５として、架橋型ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂などが用いられる。

また、封口板３２の材質としては、鉄、ニッケル、鉄ニッケルメッキ、ステンレス、アルミニウム、これらのクラッド材などが用いられる。

なお、本発明に好適な非水電解質または有機ゲル電解質の二次電池としては、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等がある。

（本実施形態の変形例）
本発明における密閉型二次電池は、複数の電極群を収納部１２ａ〜１２ｄに収納した後、電池ケース１０の開口端は、封口部で封口されるが、電池ケース１０の開口端は、図１に示すように、連通部１３ａ〜１３ｃにおいてくびれた形状になっているため、例えば、封口部を電池ケース１０の開口端に溶接等で封口する場合、通常の溶接に比べて、複雑な工程を要する。

本変形例では、このような製造面での改良を図った電池ケース１０の構成を、図６〜図９を参照しながら説明する。

図６は、第１の変形例における電池ケース１０の構成を示した図で、基本的な構成は、図１に示したものと同じであるが、複数の収納部１２ａ〜１２ｄの一端（図では、上端部）が、各収納部１２ａ〜１２ｄの外周の包絡線にそって略長円形状に変形された開口端１４をなしている点に特徴がある。

このような形状を有する開口端１４を封口部で溶接する場合、封口部の形状（平面形状）を、開口端１４の外周と略同一の長円形状にすることによって、容易に溶接することができる。

なお、このような構成にしても、電極群２０ａ〜２０ｄは、開口端近傍の領域を除いて、収納部１２ａ〜１２ｄのほとんどの領域において、電極群２０ａ〜２０ｄを押さえながら維持することができるので、収納部に異常ガスが発生して内圧が上昇しても、電極群の捲きズレを抑制する効果は失われない。

図７は、第２の変形例における電池ケース１０の構成を示した図で、複数の収納部１２ａ〜１２ｄの他端（図では下端部）も、図６に示したのと同様に、略長円形状に変形された開口端１５にしたものである。例えば、電池ケース１０の底部を、収納部１２ａ〜１２ｄ及び連通部１３ａ〜１３ｃと一体的に形成しない場合に、電池ケース１０の底部を封口部で溶接するのが容易になる。

図８は、第３の変形例における電池ケース１０の構成を示した図で、図６に示した電池ケース１０において、収納部１２ａ〜１２ｄの他端（図では下端部）が、平坦な封口部１６によって封口されており、さらに、封口部１６の内側の表面に、突起部１６ａ〜１６ｄが形成されている点に特徴がある。

本発明においては、円筒形の電極群２０ａ〜２０ｄが、ほぼ同一形状の内周をなす円筒形の収納部１２ａ〜１２ｄに収納されるため、電極群２０ａ〜２０ｄを収納部１２ａ〜１２ｄの内壁で維持することができるが、それでも、電極群２０ａ〜２０ｄを収納部１２ａ〜１２ｄに収納する際の若干の隙間は確保しておかなければならない。その結果、収納部１２ａ〜１２ｄに収納された各電極群２０ａ〜２０ｄの位置に多少のバラツキが生じ、これに起因にて各電極群の特性がばらつく畏れがある。

このような場合に、各電極群２０ａ〜２０ｄの巻回芯部が、電池ケース１０の底部に設けた各突起部１６ａ〜１６ｄと嵌合されるように、電極群２０ａ〜２０ｄを収納部１２ａ〜１２ｄに収納すれば、電極群２０ａ〜２０ｄの位置のバラツキを抑えることができる。

図９は、第４の変形例における電池ケース１０の構成を示した図で、図６に示した電池ケース１０において、連通部１３ａ〜１３ｃの形状を、少なくともその中央付近において、直線状になるように加工した点に特徴がある。このような構成にすることによって、収納部１２ａ〜１２ｄが電極群２０ａ〜２０ｄを維持する作用効果を損なうことなく、連通部１３ａ〜１３ｃの容積を大きくすることができ、その結果、密閉型二次電池の信頼性及び安全性をより向上させることができる。

以下、本発明の実施形態における密閉型二次電池の具体的な製造方法について、リチウムイオン電池（非水電解質二次電池）を例に説明する。

（１）電池ケースの作製
鉄板を押し出し工法を用いて、図１に示したような、約０．２５ｍｍの厚みをなす収納部１２ａ〜１２ｄ及び連通部１３ａ〜１３ｃの形状を有する電池ケース１０を形成する。その後、この形状に合わせた形状を持つ底部をレーザーで溶接する。

（２）封口板の作製
鉄板を用いて、図３に示したような封口板３２を作製する。この封口板３２には、薄肉化と溝入れによって内圧が高くなった際に開弁し、ガスを逃がす安全弁３７、電解液の注入口３６、正極電位を電池ケース１０の外に導くためのアルミニウムで作られた極柱３４、封口板３２と極柱３４を絶縁するための架橋型ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂でつくられたガスケット３５を備えている。

（３）正極板の作製
正極合剤としてコバルト酸リチウム粉末を８５重量部、導電剤として炭素粉末を１０重量部、及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液を、ＰＶＤＦが５重量部相当を混合する。この混合物を厚み１５μｍのアルミニウム箔に、塗布、乾燥した後、圧延して厚みが約１００μｍの正極板２１を作製する。正極板２１にはアルミニウムの正極リード２４を設ける。

（４）負極板の作製
負極合剤として人造黒鉛粉末を９５重量部、及び結着剤としてＰＶＤＦのＮＭＰ溶液をＰＶＤＦが５重量部相当を混合する。この混合物を厚み１０μｍの銅箔に、塗布、乾燥した後、圧延して厚みが約１１０μｍの負極板２２を作製する。負極板２２には銅の負極リード２５を設ける。

（５）非水電解質の調整
非水溶媒として、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比１：１で混合し、これに溶質として、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）が１ｍｏｌ／Ｌになるように溶解する。このように調製した非水電解質を１５ｍｌ用いる。

（６）電極群の作製
正極板２１と負極板２２の間に、厚み２５μｍのセパレータ２３を配置して捲回し、直径２３ｍｍ、高さ５７ｍｍの円筒形の電極群２０ａ〜２０ｄを作製する。

（７）密閉型二次電池の作製
円筒形の電極群２０ａ〜２０ｄを４個、電池ケース１０に挿入し、それぞれの電極群２０ａ〜２０ｄの負極リード２５と電池ケース１０の底部を抵抗溶接で接続する。また、電極群２０ａ〜２０ｄの正極リード２４を集電板３１に溶接し、この集電板３１と封口板３２に設けられた極柱３４とを、アルミニウムリード３３で溶接する。その後、封口板３２と電池ケース１０をレーザー溶接で封口する。さらに、封口板３２に設けられた注入口３６から非水電解質を注入し、最後に、注入口３６を封栓し、密閉型の非水電解質二次電池を得る。

次に、上記の方法で作製したリチウムイオン電池に対して、電池ケース１０の構成を、図１に示した本実施形態における構成、及び図６〜図９に示した第１〜第４の変形例における構成にした場合の、サイクル寿命特性、及び寿命に至るまでのサイクル数のバラツキを評価した。なお、電池の設計容量は８Ａｈとし、それぞれ１０個の電池を作製して評価を行った。また、図１３（ａ）、（ｂ）に示すような従来の電池ケース４０１を用いて作製したリチウムイオン電池を、比較例として評価した。

評価方法は、次のとおりである。まず、１Ａで４．１Ｖまで充電した状態で４５℃雰囲気下で３日間エージングした。その後、２５℃雰囲気下で１Ａで３Ｖまで放電した。その後、４５℃雰囲気下で８Ａで４．２Ｖに達するまで定電流充電した後、８Ａで３Ｖまで放電するサイクルを繰り返した。そして、容量が６Ａｈを切った時の平均のサイクル数、および寿命に至るまでのサイクル数のバラツキをそれぞれ評価した。

なお、それぞれのバラツキ（分散）Ｙは、下記の数式１により求めた。

ここで、Ｙは、容量が６Ａｈを切った時のサイクル数のバラツキ、Ａは、リチウムイオン電池の容量が６Ａｈを切った時の１０個の平均のサイクル数、Ｂ_ｎは、１０個のリチウムイオン電池のうちのｎ番目のリチウムイオン電池の容量が６Ａｈを切った時のサイクル数である。

表１は、電池ケース１０の構成を、本実施形態、第１〜第４の変形例、及び比較例における構成にした場合の、それぞれの評価結果を示したものである。

表１の結果から分かるように、電池ケース１０の構成を、本実施形態及び第１〜第４の変形例における構成にした場合、どれも、比較例における構成に比べて、安定した特性を有するリチウムイオン電池を得ることができた。

ところで、複数の長円筒形の電極群が、内部の空間を共有した状態で、収納部に収納された電池ケースが、特許文献３に開示されている。

図１４は、特許文献３で開示された電池ケース３０１の構成を示した図で、電池ケース３０１に、複数（図１４では２個）の長円筒形の電極群３０２が収納された状態を示したものである。そして、電池ケース３０１と電極群３０２との間に、放熱用の固体部材３０４が配置されている。

確かに、固体部材３０４は、電池ケース３０１と電極群３０２との隙間形状に合わせて成形されているため、放熱効果に加えて、電極群３０２の振動等を抑制する効果も発揮されるため、本発明と構成において一見近いように見える。

しかしながら、固体部材３０４は、電池ケース３０１とは別個の構成をなすもので、実際、電極群３０２は、電極群３０２の隙間に固体部材３０４を挿入した後、電池ケース３０１に収納されるものである。従って、製造時の位置決め等の工程が複雑になることに加え、工程のバラツキ等により電極群の外周が均一に維持されなくなる結果、収納部に異常ガスが発生して内圧が上昇したときの電極群の捲きズレを均一に抑制することはできない。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態において、収納部１２ａ〜１２ｄ及び連通部１３ａ〜１３ｃは、同じ肉厚の薄板からなる構成にしたが、少なくとも収納部１２ａ〜１２ｄの内周が、電極群２０ａ〜２０ｄの外周と略同一形状をなしていれば、連通部１３ａ〜１３ｃにおいて、例えば、外形が平坦になるような肉厚になっていてもよい。

また、上記実施形態において、正極板２１及び負極板２２は、正極リード２４及び負極リード２５を介して、それぞれ集電板３１及び電池ケース１０の底部に接続される構成にしたが、正極板２１及び負極板２２を構成する集電体の端部（合剤の未塗工部）にそれぞれ集電板を溶接した、所謂タブレス構造の電極群２０ａ〜２０ｄを用いて、それぞれの電極群をリードや直接溶接などで、集電板３１及び電池ケース１０の底部に接続される構成にしてもよい。

本発明は、複数の電極群が電池ケースに収納された密閉型二次電池において、各電極群の特性が安定し、信頼性の高い密閉型二次電池に有用である。

本発明の実施形態における電池ケースの構成を示した斜視図である。本実施形態における電極群の構成を示した図である。本実施形態における密閉型二次電池の構成を示した断面図である。本発明の実施形態における電池ケースの構成を示した斜視図である。本実施形態における電極群の構成を示した図である。第１の変形例における電池ケースの構成を示した図である。第２の変形例における電池ケースの構成を示した図である。第３の変形例における電池ケースの構成を示した図である。第４の変形例における電池ケースの構成を示した図である。従来の密閉型二次電池の電池ケースの構成を示した斜視図である。従来の密閉型二次電池の電池ケースの構成を示した断面図である。従来の電池ケースに設けられた連通路の構成を示した断面図である。比較例における電池ケースの構成を示した図である。従来の密閉型二次電池の電池ケースの構成を示した図である。

符号の説明

１０電池ケース
１２ａ〜１２ｄ収納部
１３ａ〜１３ｃ連通部
１４、１５開口端
１６封口部
１６ａ〜１６ｄ突起部
２０、２０ａ〜２０ｄ電極群
２１正極板
２２負極板
２３セパレータ
２４正極リード
２５負極リード
３０密閉型二次電池
３１正極集電板
３２封口板（封口部）
３３アルミニウムリード
３４極柱
３５ガスケット
３６注入口
３７安全弁

Claims

正極板と負極板とをセパレータを介して捲回されてなる複数の円筒形の電極群が電池ケースに封入されてなる密閉型二次電池であって、
前記電池ケースは、
前記複数の電極群をそれぞれ収納する複数の円筒形の収納部と、
互いに隣接する前記収納部を連結する連通部と
を備えており、
前記収納部の内周は、前記電極群の外周と略同一形状をなしており、
前記連通部は、前記収納部の側面に沿って形成されている、密閉型二次電池。
前記収納部に充填される電解液は、非水電解質または有機ゲル電解質からなる、請求項１に記載の密閉型二次電池。
前記収納部及び前記電極群は、長円筒形をなしている、請求項１に記載の密閉型二次電池。
前記複数の収納部の端部は、各収納部の外周の包絡線にそって略長円形状に変形された開口端をなしており、
前記開口端は、該開口端の外周と略同一の長円形状からなる封口部によって封口されている、請求項１に記載の密閉型二次電池。
前記複数の収納部及び該収納部を連結する連通部は、一体的に成形されている、請求項１に記載の密閉型二次電池。
前記収納部の端部は、平坦な封口部によって封口されており、
前記封口部の内側の表面に、突起部が形成されており、
前記電極群の巻回芯部が、前記突起部と嵌合されている、請求項１に記載の密閉型二次電池。
前記密閉型二次電池は、リチウムイオン電池からなる、請求項１に記載の密閉型二次電池。