密闭型二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及具备将电池内产生的气体排出到电池外的安全阀的密闭型二次电池的改进。
【背景技术】
[0002]现有技术中的密闭型二次电池(以下，有时仅称为“电池”)具有以下结构。将电极组与电解液一起容纳于电池壳体内，其中，电极组是在正极板以及负极板之间隔着隔膜(separater)来将正极板以及负极板卷绕或者层叠而成的。通过具有安全阀的封口体隔着垫片(gasket)对电池壳体的开口部进行封口。在电极组的上端配置有上部绝缘板。另一方面，在电极组的下端配置有下部绝缘板。
[0003]如果由于过热而在电池内产生气体，电池内的压力上升而超过规定压力，则安全阀会工作，将在电池内产生的气体排出到电池外。
[0004]但是，在现有技术中的密闭型二次电池中，由于电池内的压力上升而使得电极组发生变形，有时会堵塞安全阀。在这样的情况下，安全阀无法有效地起作用，存在电池壳体发生破裂的危险。
[0005]因此，在专利文献I中，记载了将以玻璃布(glass cloth)作为母材且包含无机添加剂的酚醛树脂的层叠板用作上部绝缘板的技术。由此，防止了电极组的变形，从而防止了安全阀的堵塞。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:JP特开2002-231314号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]但是，即使如专利文献I所记载的技术那样防止安全阀的堵塞，使安全阀工作，如果不能将电池内产生的气体迅速地排出到电池外，则仍然存在电池壳体发生破裂的危险。
[0011]鉴于上述情况，本发明的目的在于，在密闭型二次电池中，在电池内产生了气体的情况下，将电池内产生的气体安全地排出到电池外。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]本发明涉及的密闭型二次电池是一种在电池壳体内容纳有电极组的密闭型二次电池，其中，电极组是在正极板以及负极板之间隔着隔膜而将正极板以及负极板卷绕或者层叠而成的，该密闭型二次电池的特征在于，具备:绝缘板，配置于电极组的电池壳体的开口部侧的端面；以及封口体，对电池壳体的开口部进行封口，并且具有盖体；在盖体以及绝缘板分别形成第I开口部以及第2开口部，在将第I开口部的面积设为S1、将第2开口部的面积设为S2时，SI以及S2满足1.2XSl+50mm2< S2 < 5.0 X Sl+50mm 2的关系。
[0014]发明效果
[0015]根据本发明，即使在电池内产生了气体，也能够将电池内产生的气体安全地排出到电池外。
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的一实施方式涉及的密闭型二次电池的结构的剖视图。
[0017]图2是表示盖体的结构的图，图2的上侧表示俯视结构，图2的下侧表示剖面结构。
[0018]图3是表示绝缘板的结构的俯视图。
[0019]图4是表示盖体的开口部的面积与绝缘板的开口部的面积之间的关系、以及安全性试验的结果的图。
[0020]图5是表示盖体的结构的剖视图。
[0021]图6是表示绝缘板的结构的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。另外，以下的实施方式只不过是本发明的例示方式，本发明并不限于此。在不脱离本发明的主旨的范围内，本发明能够进行各种变形或变更，该变形例以及该变更例也包含在本发明的范围内。在附图中，各结构要素是以适于图示的尺寸比例来图示的，所图示的尺寸比例有时与实际的尺寸比例不同。
[0023](一实施方式)
[0024]以下，参照图1、图2以及图3来说明本发明的一实施方式涉及的密闭型二次电池。图1是表示本实施方式涉及的密闭型二次电池的结构的剖视图。图2是表示盖体的结构的图，图2的上侧表示俯视结构，图2的下侧表示剖面结构。图3是表示绝缘板的结构的俯视图。在本实施方式中，以使用锂离子二次电池作为密闭型二次电池的情况作为具体例子来进行说明。
[0025]如图1所示，电极组4与电解液一起容纳于电池壳体5内，电极组4在正极板I以及负极板2之间隔着隔膜3而将正极板I以及负极板2卷绕而成。在图1中虽然省略了详细的图示，但正极板I具有正极集电体、和形成在正极集电体之上且包含正极活性物质的正极混合剂层。负极板2具有负极集电体、和形成在负极集电体之上且包含负极活性物质的负极混合剂层。
[0026]正极板I经由正极引线6而与封口体10(具体来说，构成封口体10的端子板11)连接。负极板2经由负极引线7与电池壳体5的底部连接。
[0027]在电极组4的上端(电极组4中的电池壳体5的开口部侧的端部)配置有绝缘板8。另一方面，在电极组4的下端(电极组4中的电池壳体5的底部侧的端部)配置有绝缘板9。
[0028]隔着垫片15通过封口体10对电池壳体5的开口部进行封口。
[0029]封口体10具有:配置在绝缘板8的上方的端子板11 ;配置在端子板11之上的阀体12 ;配置在阀体12之上的阀体13 ;配置在阀体13之上且兼作正极端子的盖体14。垫片15具有:介于阀体12与阀体13之间的内垫片16 ;和介于封口体10与电池壳体5之间的外垫片17。
[0030]如图1以及图2所示，在盖体14中形成有与电池外部相连通的开口部14a(第I开口部)。如图1所示，在阀体12以及端子板11分别形成有开口部12a以及开口部11a。如图1以及图3所示，在绝缘板8形成有开口部8a(第2开口部)。
[0031]如图1以及图2所示，盖体14具有与阀体13抵接的边缘部和从边缘部突出的突出部。开口部14a形成在突出部的上表面部。
[0032]在例如由于过热而在电池内产生了气体的情况下，电池内产生的气体通过以下方式被排出到电池外。如果在电池内产生了气体，电池内的压力上升而超过规定压力，则阀体13破裂。由此，在电池内产生的气体经过绝缘板8的开口部8a、端子板11的开口部11a、阀体12的开口部12a、阀体13的破裂部以及盖体14的开口部14a而被排出到电池外。
[0033]如前所述，即使安全阀工作，也存在电池壳体发生破裂的危险。针对该要因，本申请的发明人潜心反复研宄的结果，了解到了以下的情况。
[0034]在端子板11、阀体12以及阀体13例如由铝(Al)形成，且盖体14例如由铁(Fe)形成的情况下，一般，由于Al的熔点比Fe的熔点低，所以因电池内产生的高温气体，端子板11、阀体12以及阀体13熔化，端子板11的开口部Ila的面积、阀体12的开口部12a的面积以及阀体13的破裂部的面积变大。另一方面，一般，由于Fe的熔点比Al的熔点高，所以盖体14很难因电池内产生的高温气体而熔化，盖体14的开口部14a的面积很难扩大。
[0035]根据这些情况，本申请的发明人得出以下的见解。封口体10的排气能力较大地依赖于盖体14的开口部14a的面积。另外，绝缘板8的排气能力依赖于绝缘板8的开口部8a的面积。
[0036]本说明书的“开口部14a的面积”是指所谓开口部14a的水平投影面积。同样地，本说明书的“开口部8a的面积”是指所谓开口部8a的水平投影面积。开口部8a、14a的水平投影面积是指从正上方(电极组4的卷绕轴的正上方)观察开口部8a、14a时的面积。
[0037]如图2所示，在盖体14的开口部14a的个数为多个的情况下，本说明书的“盖体14的开口部14a的面积”是指多个开口部14a各自的面积的总和。同样地，如图3所示，在绝缘板8的开口部8a的个数为多个的情况下，本说明书的“绝缘板8的开口部8a的面积”是指多个开口部8a各自的面积的总和。
[0038]进一步地，本申请的发明人发现了以下的见解。如果不考虑封口体10的排气能力以及绝缘板8的排气能力，而分别独立地决定盖体14的开口部14a的面积以及绝缘板8的开口部8a的面积，则存在电池内产生的气体无法安全地被排出到电池外的危险。例如，在封口体10的排气能力明显低于绝缘板8的排气能力的情况下，过度的压力会作用于封口体10，存在封口体10从电池飞出的危险。相反，例如在绝缘板8的排气能力明显低于封口体10的排气能力的情况下，电池壳体5内的比绝缘板8更靠下侧的部分的压力会过度上升，存在电池壳体5发生破裂的危险。
[0039]本申请发明基于本申请的发明人发现的上述见解而完成。本申请发明通过决定盖体14的开口部14a的面积与绝缘板8的开口部8a的面积之间的关系，即使是由于过热而在电池内产生了气体，也能够安全地将电池内产生的气体排出到电池外。
[0040]本申请的发明人为了确定上述的关系而制作出多个电池，并进行了安全性试验。制作出的多个电池具有与图1所示的密闭型二次电池相同的结构。其中，制作出的多个电池的盖体14的开口部14a的面积和/或绝缘板8的开口部8a的面积互不相同。
[0041]〈电池的制作〉
[0042]如以下那样制作了电池。
[0043]如以下那样，制作出正极板I。调制出使由镍酸锂(LiN12)形成的正极活性物质、由聚偏氟乙稀(PVDF)形成的粘合剂以及由乙炔黑形成的导电剂分散到溶媒中而得到的正极混合剂浆料。之后，在由铝形成的正极集电体之上涂敷正极混合剂浆料，并使其干燥，进行辊轧。由此，制作出在正极集电体之上形成了正极混合剂层的正极板I。
[0044]如以下那样，制作出负极板2。调制出使由石墨形成的负极活性物质以及由丁苯橡胶形成的粘合剂分散到溶媒中而得到的负极混合剂浆料。之后，在由铜形成的负极集电体之上，涂敷负极混合剂浆料，使其乾燥，并进行辊轧。由此，制作出在负极集电体之上形成了负极混合剂层的负极板2。
[0045]接着，在正极板I以及负极板2之间隔着由聚乙烯形成的隔膜3而将正极板I以及负极板2卷绕，制作出电极组4。
[0046]接着，在电极组4的上端之上配置了绝缘板8，而在电极组4的下端之上配置了绝缘板9。之后，将电极组4容纳在外径为18mm的圆筒形的电池壳体5内，将正极引线6与封口体10的端子板11连接，并将负极引线7与电池壳体5的底部连接。之后，在电池壳体5内注入电解液，该电解液是使由LiPF6B成的电解质溶解到由碳酸乙烯酯形成的溶媒中而得到的。之后，在电池壳体5的侧面部形成凸缘部，在凸缘部之上隔着垫片15而配置了封口体10。之后，隔着垫片15而将电池壳体5的开口端部与封口体10的边缘部相压紧，将电池壳体5的开口部封口。
[0047]绝缘板8由厚度为0.3mm的玻璃酚醛树脂形成。端子板11由厚度为0.4mm的铝形成。阀体12由厚度为0.15mm的铝形成。阀体13由厚度为0.15mm的铝形成。盖体14由厚度为0.4mm的铁形成。
[0048]<安全性试验>
[0049]从外部对电池施加200°C的热，强制性地使电池处于过热状态，调查封口体10有无飞散以及电池壳体5有无破裂，由此进行安全性试验。
[0050]图4是表不盖体14的开口部14a的面积与绝缘板8的开口部8a的面积之间的关系、以及安全性试验的结果的图。图4的横轴示出的“SI”是盖体14