JPH09274900A - 密閉型非水二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝撃を加えても、電解液の漏出や、電池抵抗の
増大等をもたらさない構造の密閉型非水二次電池を提供
する。 【解決手段】 正負電極とセパレータを巻回してなる電
極群と、上部絶縁版と非水電解液が有底電池外装缶内に
収納され、絶縁性ガスケットに嵌入支持された封口体に
より該有底電池外装缶の開口部が閉塞されてなる密閉型
非水二次電池において、該封口体が、排気孔付き正極端
子キャップと、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、
電流遮断体と、防爆弁体とからなり、電流遮断体と防爆
弁体が溶接されていることを特徴とする密閉型非水二次
電池により解決された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は安全で耐久性のある
電池に関し、特に落下等の衝撃が加わった時でも、電池
内部を損傷させることなく性能を維持できる密閉型非水
二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、小型化、ポ
ータブル化により、その電源として使用される電池に、
従来のニッケルカドミウム電池や鉛蓄電池等に代わる高
エネルギー密度の二次電池が要求されるようになってい
る。そこで、最近では負極に水素吸蔵合金を用いたニッ
ケル水素電池や、軽金属を挿入放出可能な物質を正極及
び負極に用いた非水二次電池の研究開発が行われ、一部
の電子機器に使用されるようになった。特にリチウムの
挿入放出を応用した密閉型非水二次電池は電池電圧が
３．６Ｖと高く、高エネルギー密度を有するため、電池
の小型軽量化が可能であり、また自己放電も少なくサイ
クル特性にも優れていることから、今後ポータブル機器
用の電源として広く使用されることが期待されている。
従来のニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池など
の密閉型非水二次電池は誤って落下させても、ある程度
の高さであれば、電解液の漏出や回路電圧、内部抵抗の
変化が少なく、その性能が損なわれずに再使用できるよ
うに設計製作されている。しかしながら、リチウム二次
電池は、その高エネルギー密度故に、圧力感応弁体や電
流遮断体、正温度抵抗係数素子などの複雑な部品を封口
部に組み込んでいるため、耐衝撃性に問題を残してい
る。本発明者はこれらの耐衝撃性について鋭意研究の結
果、衝撃による電極群の移動による防爆弁体の破損や、
ガスケットに嵌入された封口体の接触抵抗の増大に問題
があることをつきとめ、本発明に至った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非水二次電
池の安全性を確保した上で、衝撃を加えても、電解液の
漏出や、電池抵抗の増大等をもたらさない構造の密閉型
非水二次電池を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、正負電
極とセパレータを巻回してなる電極群と、上部絶縁版と
非水電解液が有底電池外装缶内に収納され、絶縁性ガス
ケットに嵌入支持された封口体により該有底電池外装缶
の開口部が閉塞されてなる密閉型非水二次電池におい
て、該封口体が、排気孔付き正極端子キャップと、正温
度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、電流遮断体と、防爆
弁体とからなることを特徴とする密閉型非水二次電池に
より解決された。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい形態を説
明するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。 正負電極とセパレータを巻回してなる電極群と、上部
絶縁版と非水電解液が有底電池外装缶内に収納され、絶
縁性ガスケットに嵌入支持された封口体により該有底電
池外装缶の開口部が閉塞されてなる密閉型非水二次電池
において、該封口体が、排気孔付き正極端子キャップ
と、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、電流遮断体
と、防爆弁体とからなることを特徴とする密閉型非水二
次電池。 項１の封口体を構成する防爆弁体と電流遮断体に関
し、該防爆弁体が電池内圧の上昇に伴って電極群側とは
反対側に変形し、該電流遮断体は、該防爆弁体と該ＰＴ
Ｃ素子との間に配置され、かつ該防爆弁体側に配置され
貫通孔を有する第一導通体と、中央部に貫通孔を有する
中間絶縁体と、該ＰＴＣ素子側に配置され貫通孔を有す
る第二導通体との３層の積層構造体であり、該第一導通
体と該第二導通体は中央部で電気的に接続されているこ
とを特徴とする密閉型非水二次電池。 項２の防爆弁体と電流遮断体の第一導通体とが溶接さ
れていることを特徴とする密閉型非水二次電池。 該防爆弁体と該電流遮断体の第一導通体とがアルミニ
ウム又はその合金からなることを特徴とする項１から３
のいずれかに記載の密閉型非水二次電池。 項１に記載の電極群と防爆弁体の間に配置される上部
絶縁板は、防爆弁体の皿状体の周縁部に対向する部分で
防爆弁体側に凸部が設けられ、かつ複数の孔を有するこ
とを特徴とする項１から４のいづれかに記載の密閉型非
水二次電池。 有底電池外装缶閉塞外周の凸部は、有底電池外装缶と
絶縁性リングと該絶縁性リングの更に外側から電池の胴
面及び端面の一部を覆う熱収縮チューブから構成され、
該凸部と封口体を構成する端子キャップとの段差が、該
有底電池外装缶閉塞外周の凸部の最も高い部分を基準と
して＋1.0から−0.5ｍｍであることを特徴とする項６に
記載の密閉型非水二次電池。

【０００６】以下、本発明について詳述する。衝撃には
種種の場合があり得るが、本発明においては、机の上等
からの落下による衝撃への耐性について説明するが、本
発明は落下衝撃に限定されるわけではない。本発明にお
いては、電池の安全性向上のために、封口体を排気孔付
き正極端子キャップと、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素
子）と、電流遮断体と、防爆弁体とからこうせいする。
正温度抵抗係数素子は電池内温度が上昇すると抵抗が増
大して電流を遮断する機能をもつ。電流遮断体は、第一
導通体と中間絶縁体と第二導通体の積層構造体であり、
第一導通体は防爆弁体側に配置され貫通孔を有し、第二
導通体は正温度抵抗係数素子側すなわち正極端子キャッ
プ側に配置され貫通孔を有する構造である。第一導通体
と第二導通体とは中央部で電気的に接続され、該第一導
通体の該接続部の周囲に肉薄部を有している。防爆弁体
は、内圧上昇時に電極群側とは反対側へ変形できるもの
で、上記した電流遮断体の第一導通体中央接続部を押し
上げることができるものであれば良いが、特に外周部近
傍から電極群側へ突出する突出平坦部を有する皿状体
で、突出平坦部の中央部に、内圧上昇時に電流遮断体の
第一導通体中央接続部に作用し得る作用体を有するもの
が好ましく、さらに、上記突出平坦部の中央部に電流遮
断体側へ突出する突起部を一体的に有する特願平６−２
９４６１１に記載の防爆弁体であることが好ましい。こ
の防爆弁体と電流遮断体は、電池内の異常反応により、
内圧が上昇すると変形した弁体が電流遮断体の第一導通
体と第二導通体の接続部分を破断して電流を遮断し、さ
らに圧力が増大すると弁体の薄肉部が破壊して圧力を放
出する。この時電流遮断体を防爆弁体の電極群側とは反
対側に配置しているので、遮断部において、電解液蒸気
への引火を原因とする電池の破裂が防止される。

【０００７】上記の安全機構を内蔵させた電池において
も、落下等の衝撃で電極群が防爆弁体を押し変形させ、
電流遮断体を誤動作させたり、防爆弁体を損傷させ漏液
を生じ、使用不可能になってしまう場合があった。その
対策として防爆弁体保護フレームを弁体に付属させた
り、封口体に組み込んだりしていたが、封口体のカシメ
強度が低下したり、組立工程適性に難があった。本発明
は、電極群と防爆弁体の間に、電極群と外装缶又は封口
体体との絶縁を兼ねる板状の上部絶縁板を配置し、該上
部絶縁板の外周近傍には防爆弁体側に凸部が設けられて
いて、この凸部は防爆弁体の皿状体の周縁部に対向して
いる。この凸部先端と防爆弁体の皿状体とは接触してい
てもよい。接触していない場合に凸部先端と皿状体の間
隔は１mm以下が好ましい。本発明の上部絶縁板は２個以
上、好ましくは３個以上の孔を有している。孔の中の少
なくとも１つは直径が２mm以上、好ましくは４mm以上で
ある。凸部を有する本発明の絶縁板は、絶縁板の中央部
が電極群に押し上げられて防爆弁体の皿状体の中央部を
変形させて電流遮断体を誤動作させたり、防爆弁体を損
傷させて漏液させてしまうということを解決することが
可能となる。該上部絶縁板は樹脂を射出成形して作るの
が一般的であるが、その際、金属製のリング状の部品等
を絶縁が保てるようにインサートして成形し該上部絶縁
板自体の剛性を上げると効果的である。インサートする
金属はステンレス鋼など耐腐食の高いものが適してい
る。

【０００８】本発明の電池は上記の種種の部品による安
全機構を封口部に内蔵させたものであるため、各部品間
の導通の確保が重要である。通常、数種の封口部品を絶
縁性ガスケット内に積層させて、これらの封口部品をガ
スケットを介し電池外装缶でかしめ閉塞させる方法が一
般的である。これらの封口体では、部品同志の接触抵抗
が変化したり、高くなったりしないように、元々導電性
の悪い酸化皮膜を形成するアルミニウム同志の接触を避
ける構成をとっている。アルミニウムまたはその合金を
使用する場合、それと接する部品にはニッケル又は表面
にニッケルメッキ等を施した導電性の良い材料を使用
し、部品同志の接触抵抗の低減安定化を図るのが通常で
ある。

【０００９】本発明は、積層構造の封口体でアルミニウ
ムまたはその合金製封口部品同志が接触して導通する部
分を溶接により接続することで、落下等の外部からの衝
撃が加わっても封口部品間の抵抗を安定して小さくする
とともに、アルミニウム又はその合金の使用により安全
機構の作動をより確実にしたものである。溶接する防爆
弁体と電流遮断体の第一導通体には、ＪＩＳ規格１００
０番系アルミニウムを用いた。溶接手段としては、レー
ザ溶接又は超音波溶着がこのましい。レーザ溶接の好ま
しい条件は次の通りである。電圧２５０Ｖ〜２９０Ｖ、
パルス幅１ｍｓｅｃ〜３ｍｓｅｃの条件で可能で、さら
に電圧２６０Ｖ〜２８０Ｖ、パルス幅１．５ｍｓｅｃ〜
２ｍｓｅｃの条件でより良好な溶接強度と電気的な導通
が得られた。超音波溶着の好ましい条件は次の通りであ
る。溶着は防爆弁体側からホーンを押付け、電流遮断体
側をアンビルで受け行った。溶着はホーン押付け力３０
Ｎ〜５０Ｎ、振幅８μｍ〜１２μｍ、エネルギ５Ｊ〜２
５Ｊ、周波数４０ＫＨｚの条件で可能で、さらにホーン
押付け力４０Ｎ〜５０Ｎ、振幅８μｍ〜１０μｍ、エネ
ルギ１５Ｊ〜２５Ｊ、周波数４０ＫＨｚの条件でより良
好な溶着強度と電気的な導通が得られた。

【００１０】衝撃による電池性能の劣化の原因には、上
記の他に負極端子キャップの変形とそれに伴う封口体の
変形がある。本発明では、これらの変形を外装缶閉塞外
周の凸部と端子キャップの段差を、外装缶閉塞外周の凸
部を基準（電池を立てた場合に最も高い位置）として＋
１．０mmから−０．５mmとすることで改良した。段差は
＋０．５mmから−０．３mmがより好ましく、＋０．１５
mmから０mmが特に好ましい。ここで、＋は端子キャップ
が飛び出した状態を、−は引っ込んだ状態を指す。落下
時の封口体の電極群側への中央部凸湾曲を段差以下に
し、電流遮断体自体の抵抗増加、電流遮断体の誤動作を
なくすことが可能になる。段差を＋１．０ｍｍ以上にす
ると落下時電流遮断体自体の抵抗増加が多くなり、時に
は電流遮断体が誤動作する。段差が−０．５mmを越える
と外部端子との接続性が劣る。段差は絶縁のため該外装
缶閉塞外周の凸部上に載置する絶縁性リングの厚みと、
該絶縁性リングの更に外側から電池の胴面及び端面の一
部を覆う熱収縮チューブの厚さで調整することも可能で
ある。外装缶閉塞外周の凸部が端子キャップより高くな
ると、該端子キャップへのリード溶接が困難になるた
め、該端子キャップは外装缶閉塞外周の凸部より高い方
が望ましい。絶縁性リングは、紙やプラスチックが好ま
しく、プラスチックの中ではポリプロピレンが好まし
い。

【００１１】本発明の非水二次電池に用いられる正・負
極は、正極合剤あるいは負極合剤を集電体上に塗設、あ
るいはペレット状に成形して作ることができる。正極あ
るいは負極合剤には、それぞれ正極活物質あるいは負極
材料の他、それぞれに導電剤、結着剤、分散剤、フィラ
ー、イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤を含むこと
ができる。

【００１２】本発明で使用できる正極中の活物質は、軽
金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくは
リチウム含有遷移金属酸化物であり、さらに好ましくは
Ｌｉ _xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_aＮｉ_1-aＯ₂、
Ｌｉ_xＣｏ_bＶ_1-bＯ_z、 Ｌｉ_xＣｏ_bＦｅ_1ーbＯ_z、Ｌｉ_xＭ
ｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₃、Ｌｉ_xＭｎ_bＣｏ
_2ーbＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ_bＮｉ_2ーbＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ_bＶ_2ーbＯ_z、
Ｌｉ_xＭｎ_bＦｅ_1ーbＯ_z（ここでｘ＝０．０５〜１．２、
ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８〜０．９８、ｚ＝１．
５〜５）である。以下、本発明で言う軽金属とは、周期
律表第１Ａ族（水素を除く）及び第２Ａ族に属する元素
であり、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムで
あり、特にリチウムであることが好ましい。

【００１３】本発明で使用できる負極中の活物質は、軽
金属を挿入放出できるものであれば良いが、好ましくは
黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長黒鉛）、コークス
（石炭または石油系）、有機ポリマー焼成物（ポリアク
リロニトリルの樹脂または繊維、フラン樹脂、クレゾー
ル樹脂、フェノール樹脂）、メゾフェースピッチ焼成
物、金属酸化物、金属カルコゲナイド、リチウム含有遷
移金属酸化物及びカルコゲナイドである。特に，Ｇｅ，
Ｓｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ、Ｓｂの単独ある
いはこれらの組み合わせからなる酸化物、カルコゲナイ
ドが好ましい。更に、これらに網目形成剤として知られ
ているＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₅ な
どを加えて非晶質化させたものが特に好ましい。これら
は化学量論組成のものであっても、不定比化合物であっ
ても良い。これらの化合物の好ましい例として以下のも
のを上げることができるが本発明はこれらに限定される
ものではない。

【００１４】ＧｅＯ、ＧｅＯ₂、ＳｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｓｎ
ＳｉＯ₃、ＰｂＯ、ＳｉＯ、Ｓｂ₂Ｏ₅、Ｂｉ₂Ｏ₃、 Ｌｉ
₂ＳｉＯ₃、Ｌｉ₄Ｓｉ₂Ｏ₇、Ｌｉ₂ＧｅＯ₃、ＳｎＡｌ_0.4
Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ
_0.1Ｏ_3.65、 ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｇｅ_{0 .05}Ｏ
_3.85、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｍｇ_0.1Ｇｅ_0.02Ｏ
_3.83、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ_0.08Ｏ_3.28、ＳｎＡ
ｌ_{0. 5}Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ
_0.5Ｐ_{0 .5}Ｃｓ_0.1Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、 ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5
Ｃｓ_{0. 05}Ｍｇ_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.03、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ
_0.4Ｂａ_{0 .08}Ｏ_3.34、 Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.5Ｂ_0.3Ｐ_0.4Ｃｓ
_0.2Ｏ_3.5、ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.2Ｂ_0.1Ｐ_0.1Ｍｇ
_0.1Ｏ_2.8、ＳｎＳｉ_{0 .5}Ａｌ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｏ_4.30、 Ｓ
ｎＳｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_{0. 1}Ｐ_0.1Ｂａ_0.2Ｏ_2.95、ＳｎＳｉ
_0.6Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｍｇ_0.1Ｏ_3.2、 Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.3Ｂ_0.4
Ｐ_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ_0.1Ｏ_{2 .95}、Ｓｎ_0.9Ｆｅ_0.3Ｂ_0.4Ｐ
_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ_0.1Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.3Ｇｅ_0.7Ｂａ_0.1Ｐ
_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.1Ｍｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ
_0.2Ｍｎ_0.8Ｍｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35。

【００１５】さらに本発明の負極材料は、軽金属、特に
リチウムを挿入して用いることができる。リチウムの挿
入方法は、電気化学的、化学的、熱的方法が好ましい。

【００１６】本発明の負極材料へのリチウム挿入量は、
リチウムの析出電位に近似するまででよいが、上記の好
ましい負極材料当たり５０〜７００モル％が好ましい。
特に１００〜６００モル％が好ましい。

【００１７】本発明で使用できる正極及び負極中の導電
剤は、グラファイト、アセチレンブラック、カーボンブ
ラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉、金属
繊維やポリフェニレン誘導体であり、特にグラファイ
ト、アセチレンブラックが好ましい。本発明で使用でき
る正極及び負極中の結着剤は、ポリアクリル酸、カルボ
キシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、澱粉、
再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピ
ロリドン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳＢＲ，Ｅ
ＰＤＭ、スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、ポリブタジ
エン、ポリエチレンオキシドであり、特にポリアクリル
酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。

【００１８】本発明で使用できる正極及び負極の支持体
即ち集電体は、材質として、正極にはアルミニウム、ス
テンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金で
あり、負極には銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、
またはこれらの合金であり、形態としては、箔、エキス
パンドメタル、パンチングメタル、金網である。特に、
正極にはアルミニウム箔、負極には銅箔が好ましい。本
発明で使用できるセパレータは、イオン透過度が大き
く、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良
く、材質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリ
マー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、
ガラス繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不
織布、織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質
として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンとポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロン
の混合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好まし
く、形態として微孔性フィルムであるものが好ましい。
特に、孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの
微孔性フィルムが好ましい。

【００１９】本発明で使用できる電解液は、有機溶媒と
してプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチ
ルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、γ−ブチ
ロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒ
ドロフラン、ジメチルスフォキシド、ジオキソラン、
１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルム
アミド、ニトロメタン、アセトニトリル、蟻酸メチル、
酢酸メチル、プロピオン酸メチル、燐酸トリエステル、
トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラ
ン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、プロピレンカ
ーボネート誘導体、テトラヒドロ誘導体、ジエチルエー
テル、１，３−プロパンサルトンの少なくとも１種以上
を混合したもの、また電解質として、ＬｉＣｌＯ₄、Ｌ
ｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃Ｃ
Ｏ₂、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＢ₁₀Ｃｌ₁₀、低
級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ₄ 、ＬｉＣ
ｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェ
ニルホウ酸リチウムの１種以上の塩を溶解したものが好
ましい。特にプロピレンカーボネートあるいはエチレン
カーボネートと１、２−ジメトキシエタン及び／あるい
はジエチルカーボネートとの混合溶媒にＬｉＣＦ ₃Ｓ
Ｏ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、及び／あるいはＬｉＰ
Ｆ₆を溶解したものが好ましく、特に、少なくともエチ
レンカーボネートとＬｉＰＦ₆ を含むことが好ましい。

【００２０】電池の形状はボタン、コイン、シート、シ
リンダー、角などのいずれにも適用できる。ボタン、コ
インでは、合剤をペレット状にプレス成形して用い、シ
ート、角、シリンダーでは合剤を集電体上に塗設、乾
燥、脱水、プレスして用いる。電池は、ペレット、シー
ト状あるいはセパレーターと共に巻回した電極を電池缶
に挿入し、缶と電極を電気的に接続し、電解液を注入し
封口して形成する。電池には、誤動作時にも安全を確保
できる手段として電流遮断機構及び内圧開放防爆弁体を
備えることが好ましい。

【００２１】本発明で使用できる有底電池外装缶は、材
質として、ニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス
鋼板（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４
Ｎ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、Ｓ
ＵＳ４４４等）、ニッケルメッキを施したステンレス鋼
板（同上）、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、
チタン、銅であり、形状として、真円形筒状、楕円形筒
状、正方形筒状、長方形筒状である。特に、外装缶が負
極端子を兼ねる場合は、ステンレス鋼板、ニッケルメッ
キを施した鉄鋼板が好ましく、外装缶が正極端子を兼ね
る場合は、ステンレス鋼板、アルミニウムまたはその合
金が好ましい。

【００２２】本発明で使用できるガスケットは、材質と
して、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セル
ロース系ポリマー、ポリイミド、ポリアミドであり、耐
有機溶媒性及び低水分透過性から、オレフィン系ポリマ
ーが好ましく、特にプロピレン主体のポリマーが好まし
い。さらに、プロピレンとエチレンのブロック共重合ポ
リマーであることが好ましい。

【００２３】本発明の電池は必要に応じて外装材で被覆
される。外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テー
プ、金属フィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース
等がある。また、外装の少なくとも一部に熱で変色する
部分を設け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良
い。本発明の電池は必要に応じて複数本を直列及び／ま
たは並列に組み電池パックに収納される。電池パックに
は正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／ま
たは電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池
及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニタ
ーし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設け
ても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び
負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全
体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端
子等を外部端子として設けることもできる。また電池パ
ックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を
内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接
することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱
できるように固定しても良い。さらには、電池パックに
電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設
けても良い。

【００２４】本発明の電池は様々な機器に使用される。
特に、ビデオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッ
キ、モニター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、
一眼レフカメラ、使い捨てカメラ、レンズ付きフィル
ム、ノート型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、
携帯電話、コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動
ミキサー、自動車等に使用されることが好ましい。

【００２５】

【実施例】以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。はじめに電極の作り方を
説明し、次に電池の組み立てかたを説明する。負極活物
質としてＳｎＢ_0.2 Ｐ_0.5 Ｋ_0.1 Ｍｇ_0.1 Ｇｅ_0.1 Ｏ_2.
8 を８６重量部、導電剤としてアセチレンブラック３重
量部とグラファイト６重量部の割合で混合し、さらに結
着剤として０．２μの水性分散物であるポリ弗化ビニリ
デンを４重量部及びカルボキシメチルセルロース１重量
部を加え、水を媒体として混練してスラリーを得た。該
スラリーを厚さ１０μｍの銅箔の両面にエクストルージ
ョン式塗布機を使って塗設し、乾燥後カレンダープレス
機により圧縮成形して帯状の負極を作成した。正極活物
質としてＬｉＣｏＯ２を８７重量部、導電剤としてアセ
チレンブラック３重量部とグラファイト６重量部の割合
で混合し、さらに結着剤としてＮｉｐｏｌ８２０Ｂ（日
本ゼオン製）３重量部とカルボキシメチルセルロース１
重量部を加え、水を媒体として混練してスラリーを得
た。該スラリーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面
にエクストルージョン式塗布機を使って塗設し、乾燥後
カレンダープレス機により圧縮成形して帯状の正極を作
成した。

【００２６】上記負極及び正極のそれぞれも端部にニッ
ケル及びアルミニウム製のリード板をそれぞれ溶接した
後、露点−４０℃以下の乾燥空気中で２３０℃で１時間
熱処理した。熱処理は遠赤外線ヒーターを用いて行っ
た。 さらに、熱処理済みの正極、微多孔性ポリエチレ
ン／ポリプロピレンフィルム製セパレータ、熱処理済み
の負極及びセパレータの順で積層し、これを渦巻状に巻
回した。この巻回体を負極端子を兼ねる、ニッケルめっ
きを施した鉄製の有底円筒型電池缶に収納した。さら
に、電解質として１ｍｏｌ／リットルＬｉＰＦ₆ （エチ
レンカーボネートとジエチルカーボネートの２対８重量
比混合液）を電池缶内に注入した。正極端子を有する電
池蓋をガスケットを介してかしめて円筒型電池を作成し
た。なお、正極端子は正極と、電池缶は負極と予めリー
ド端子により接続した。

【００２７】比較電池 本発明の効果を確認するため本発明を盛り込まない比較
用密閉型非水二次電池を下記の手順で製作した。以下図
１を用いて説明する。比較電池は正極（2a）と負極（2
b）とをセパレータ（2c）を介して巻回し、ポリプロピ
レン基材のアクリル系接着剤テープで巻き止めた電極群
を、その上下に０．３ｍｍの厚さのポリプロピレン製の
孔を有する平板状の絶縁体（3a）を配置した状態で非水
電解液と共に外形約１６．５ｍｍの外装缶（1）に収納
し、さらに外装缶開口部にアスファルトを塗布した絶縁
性ガスケットを介して複数の封口部品からなる封口体を
配置し外装缶を内側にかしめ閉塞密閉して製作した。か
しめ後の電池の総高は約６７０ｍｍとなるようにした。
封口部外側の短絡防止のため、外装缶閉塞外周の凸部上
には絶縁のためのポリプロピレン製のリング（10）を載
置し、さらに外側から電池の胴面および端面の一部を架
橋性ポリエチレンの熱収縮チューブ（11）で覆った。こ
の時の外装缶閉塞外周の凸部上に載置する絶縁性リング
と該絶縁性リングのさらに外側から電池の胴面および端
面の一部を覆う熱収縮チューブの厚さを含めた端子キャ
ップとの段差（図７の15）は＋１．２ｍｍとした。

【００２８】電池Ａ 電池Ａは本発明の防爆弁体と電流遮断体の電気的な接続
を確実にして製作した電池の実施例である。図２に示す
ように、防爆弁体（6）と電流遮断体（7）を重ね合わせ
た後一定の力で押さえながら、共にＪＩＳ規格１０００
番系アルミニウム製の防爆弁体と電流遮断体の第一導通
体（7a）の外周部をＹＡＧレーザ溶接機で２点点溶接し
た。本実施の溶接は特に良好な溶接強度と電気的な導通
が得られた電圧２８０Ｖ、パルス幅１．５ｍｓｅｃの条
件で行った。溶接を行った防爆弁体と電流遮断体を組み
込むこと以外は、比較電池と同様の手順で電池を製作し
た。

【００２９】電池Ａ’ 電池Ａ’は本発明の防爆弁体と電流遮断体の電気的な接
続を確実にして製作した電池の別の実施例である。図３
に示すように、防爆弁体と電流遮断体を重ね合わせた
後、共にＪＩＳ規格１０００番系アルミニウム製の防爆
弁体と電流遮断体の第一導通体の外周部近傍を２点超音
波溶着した。本実施の溶着は特に良好な溶着強度と電気
的な導通が得られたホーン押付け力 ４０Ｎ、振幅９μ
ｍ、エネルギ１５Ｊ、周波数４０ＫＨｚの条件で行っ
た。溶着を行った防爆弁体と電流遮断体を組み込むこと
以外は、比較電池と同様の手順で電池を製作した。

【００３０】電池Ｂ 電池Ｂは本発明の外周部近傍に凸部を有する上部絶縁板
を組み込んで製作した電池の実施例である。図４は本実
施例で使用した上部絶縁板を示し、図５は該上部絶縁板
を電池に組込んだ図である。本実施例の上部絶縁板（3
b）の形状は外形が１５ｍｍで、凸部は外周から１．５
ｍｍ〜２．５ｍｍのところに幅１ｍｍであり、その高さ
は上部絶縁板底面から１．５ｍｍで、対向する防爆弁体
との距離は凸部で０ｍｍ〜０．５ｍｍである。図４の上
部絶縁板はポリプロピレンを射出成形して製作した。図
４の上部絶縁板を組み込むこと以外は、比較電池と同様
の手順で電池を製作した。

【００３１】電池Ｂ’ 電池Ｂ’は本発明の外周部近傍に凸部を有する上部絶縁
板を組み込んで製作した電池の別の実施例である。図６
は本実施例で使用した上部絶縁板で、上部絶縁板の剛性
を上げるため上部絶縁板内部に電極群と対向する面の絶
縁性が損なわれないようにＳＵＳ３１６Ｌ製の外形１１
ｍｍ、内径５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのリングをインサー
トして射出成形したものである。金属製リングをインサ
ートすること以外は電池Ｂの上部絶縁板と同じ形状で製
作した。図６の上部絶縁板を組み込むこと以外は、比較
電池と同様の手順で電池を製作した。

【００３２】電池Ｃ 電池Ｃは本発明の外装缶閉塞外周の凸部と端子キャップ
の段差の関係を採用した電池の実施例である。図７は本
実施例の該段差の関係を示すものである。外装缶閉塞外
周凸部上に載置する絶縁リングはポリプロピレン製で外
形１５ｍｍ、内径９ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。該絶
縁リングの更に外側から電池の胴面及び端面の一部を覆
う熱収縮チューブは架橋性ポリエチレン製で熱収縮後の
厚さは０．１５ｍｍである。絶縁リングと熱収縮チュー
ブ装着後の外装缶閉塞外周の凸部と端子キャップの段差
は＋０．０８ｍｍで端子キャップが外に出ている。図７
の段差となるようにしたこと以外は、比較電池と同様の
手順で電池を製作した。

【００３３】電池ＢＣ 電池ＢＣは電池Ｂの上部絶縁板と電池Ｃの外装缶閉塞外
周の凸部と端子キャップの段差の関係を採用した電池の
実施例である。電池Ｂの上部絶縁板を組み込み、かつ電
池Ｃの段差となるようにしたこと以外は、比較電池と同
様の手順で電池を製作した。

【００３４】電池ＡＢＣ 電池ＡＢＣは電池Ａのレーザ溶接を行った防爆弁体と電
流遮断体を組み込み、電池Ｂの上部絶縁板と電池Ｃの外
装缶閉塞外周の凸部と端子キャップの段差の関係を採用
した電池の実施例である。電池Ａの防爆弁体と電流遮断
体と電池Ｂの上部絶縁板を組み込み、かつ電池Ｃの段差
となるようにしたこと以外は、比較電池と同様の手順で
電池を製作した。

【００３５】上記実施例の電池Ａ、電池Ａ’、電池Ｂ、
電池Ｂ’、電池Ｃ、電池ＢＣ、電池ＡＢＣと比較電池を
各５０個製作し、落下試験を実施した。落下試験は９０
ｃｍの高さからタイル上に電池の端子キャップが下、外
装缶底が下、胴面が下となるようにして各５回自由落下
させ、試験前後での電池抵抗変化、漏液の有無を評価し
た。電池抵抗変化は落下前後で抵抗が１０ｍΩ以上増加
した電池を異常と判定した。漏液は落下後に目視で電解
液の漏れが確認できた電池を異常と判定した。落下試験
の結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】電池Ａ、電池Ａ’では防爆弁体と電流遮断
体の溶接で落下衝撃での電池の抵抗変化を大幅に抑制で
きた。電池Ｂ、電池Ｂ’では本発明の上部絶縁板で、落
下時の電極群の衝撃から防爆弁体を保護し、電流遮断体
の抵抗増加、電流遮断体の誤動作、防爆弁体の損傷によ
る漏液を防止できた。電池Ｃの外装缶閉塞外周の凸部と
端子キャップの段差の関係は電池抵抗変化の抑制にはそ
れほど寄与していないように理解されるが、電池Ｃの端
子キャップの変形量は落下前後でいずれも０．０８ｍｍ
以下で、比較電池の端子キャップの変形量は０．８ｍｍ
〜１．１ｍｍであることから、落下時の端子キャップ側
からの衝撃が原因と推定される電流遮断体の抵抗増加、
電流遮断体の誤動作防止には効果があると考えられる。
電池ＢＣでは防爆弁体と端子キャップの変形が原因とな
る電流遮断体の抵抗増加、電流遮断体の誤動作を防止で
きた。電池ＡＢＣでは落下で衝撃を加えても落下前後の
電池の抵抗変化が１０ｍΩ以下となり、電解液の漏液も
皆無にできた。

【００３８】上記の結果から明らかなように、本実施例
の密閉型非水二次電池は、落下試験で衝撃を加えても落
下前後の抵抗変化が小さく、電解液の漏液の発生がな
い。本実施例の密閉型非水二次電池は落下試験後も問題
無く使用することができた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は落下
等の衝撃が加わっても、抵抗変化が小さく、漏液の発生
しない密閉型非水二次電池を提供することができる。本
発明の密閉型非水二次電池は高さ９０ｃｍ程度であれば
落下後も再使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉型非水二次電池の概略断面図であ
る。

【図２】本発明の防爆弁体と電流遮断体の電気的な接続
の一例で、防爆弁体と電流遮断体の第一導通体をレーザ
溶接したものである。

【図３】本発明の防爆弁体と電流遮断体の電気的な接続
の一例で、防爆弁体と電流遮断体の第一導通体を超音波
溶着したものである。

【図４】本発明の電極群と防爆弁体の間に配置される上
部絶縁板の一例である。

【図５】本発明の上部絶縁板を組み込んだ電池の断面図
である。

【図６】本発明の上部絶縁板の一例で上部絶縁板に金属
製リングをインサートして射出成形したものである。

【図７】本発明の外装缶閉塞外周の凸部と端子キャップ
の段差の関係を示した図である。

【符号の説明】

１ 外装缶 ２ 電極群 ２ａ 正極 ２ｂ 負極 ２ｃ セパレータ ３ａ 上部絶縁板（従来） ３ｂ 上部絶縁板（本発明） ４ リード板 ５ ガスケット ６ 防爆弁体 ７ 電流遮断体 ７ａ 第一導通体 ７ｂ 第二導通体 ７ｃ 中間絶縁体 ７ｄ 正温度係数抵抗体（ＰＴＣ素子） ８ 端子キャップ ８ａ 排気孔 ９ 溝状肉薄部 １０ 外装絶縁リング １１ 外装チューブ １２ レーザ溶接部 １３ 超音波溶着部 １４ 金属製リング １５ 外装缶閉塞外周の凸部と端子キャップの段差

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正負電極とセパレータを巻回してなる電
   極群と、上部絶縁版と非水電解液が有底電池外装缶内に
   収納され、絶縁性ガスケットに嵌入支持された封口体に
   より該有底電池外装缶の開口部が閉塞されてなる密閉型
   非水二次電池において、該封口体が、排気孔付き正極端
   子キャップと、正温度抵抗係数素子（ＰＴＣ素子）と、
   電流遮断体と、防爆弁体とからなることを特徴とする密
   閉型非水二次電池。
2. 【請求項２】 請求項１の封口体を構成する防爆弁体と
   電流遮断体に関し、該防爆弁体が電池内圧の上昇に伴っ
   て電極群側とは反対側に変形し、該電流遮断体は、該防
   爆弁体と該ＰＴＣ素子との間に配置され、かつ該防爆弁
   体側に配置され貫通孔を有する第一導通体と、中央部に
   貫通孔を有する中間絶縁体と、該ＰＴＣ素子側に配置さ
   れ貫通孔を有する第二導通体との３層の積層構造体であ
   り、該第一導通体と該第二導通体は中央部で電気的に接
   続されていることを特徴とする密閉型非水二次電池。
3. 【請求項３】 請求項２の防爆弁体と電流遮断体の第一
   導通体とが溶接されていることを特徴とする密閉型非水
   二次電池。
4. 【請求項４】 該防爆弁体と該電流遮断体の第一導通体
   とがアルミニウム又はその合金からなることを特徴とす
   る請求項１から３のいずれかに記載の密閉型非水二次電
   池。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電極群と防爆弁体の間
   に配置される上部絶縁板は、防爆弁体の皿状体の周縁部
   に対向する部分で防爆弁体側に凸部が設けられ、かつ複
   数の孔を有することを特徴とする請求項１から４のいづ
   れかに記載の密閉型非水二次電池。
6. 【請求項６】 有底電池外装缶閉塞外周の凸部は、有底
   電池外装缶と絶縁性リングと該絶縁性リングの更に外側
   から電池の胴面及び端面の一部を覆う熱収縮チューブか
   ら構成され、該凸部と封口体を構成する端子キャップと
   の段差が、該有底電池外装缶閉塞外周の凸部の最も高い
   部分を基準として＋1.0から−0.5ｍｍであることを特徴
   とする請求項６に記載の密閉型非水二次電池。