非水电解溶液二次电池的制作方法

专利名称：非水电解溶液二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安全阀和一种使用该安全阀的非水电解液二次电池。
近年来，便携式信息装置，例如膝上型计算机和字处理器，AV装置，例如摄像机集成视频磁带记录器和液晶电视机，以及移动通信装置，例如便携式电话得到了显著地发展。对于用作电源的电池，要求具有小尺寸、轻重量和高能量密度的二次电池。至今，使用基于水溶液的二次电池，例如铅电池、镍镉电池和镍氢电池。这些基于水溶液的二次电池足以满足与轻重量和高能量密度有关的要求。
最近，作为具有高能量密度的清洁电池，非水电解液二次电池引起了相当大的注意，并且是非常期望的。
以下将参考图6至图8，叙述常规非水电解液二次电池。
图6是表示常规非水电解液二次电池的断面图(例如，在日本延迟公开专利出版物No.8-315798中公开)。
在该非水电解液二次电池中，一个圆柱形带底外封装罐1把一个电极元件2保持在其中，将一种非水电解溶液(未示出)注入外封装罐1，并且使非水电解溶液浸入电极元件2。
构成电极元件2，以便正电极和负电极各由一种混合物形成，这种混合物通过将活性材料、粘合剂和具有细长集流器的导体混合得到，正电极和负电极跨越一个用作正电极和负电极的微孔分隔层而分层，并且分层结构例如在一个取螺旋线电极形式的圆柱形芯周围缠绕。
将电极元件2插入外封装罐1，以便负电极引线10的引导侧面对外封装罐1的底侧。
在电极元件2的两边，安排绝缘板，并且使电极元件2的引线9和10的自由端引到绝缘板的外面。负电极引线10的自由端焊接在用作电极端引导部分的外封装罐1的底面。
在外封装罐1的一端侧，通过一个垫圈8对盖7、PTC元件3和安全阀6填缝，以密封外封装罐1的一端。
在安全阀6的中心部分，形成一个向电极元件2突起的突起部分6a。突起部分6a焊接在一个子盘4上，子盘4焊接在正电极引线9的自由端。这样，突起部分6a与电极元件2的正电极引线9电连接。
以下将参考图7和图8，叙述用于常规非水电解液二次电池的安全阀。
以下将叙述安全阀的布置。图7A是表示在常规非水电解液二次电池的正常状态下，安全阀的动作的断面图。图7A表示图6的上部。
图8A是表示在正常状态下，用于常规非水电解液二次电池的安全阀的布置的平面图和断面图。如图8A所示，线性薄部6c几乎沿一个定心在突起部分6a的圆而形成。另外，在线性薄部6c外面形成四个沿径向延伸的薄部6d。
盘11通过一个盘支持器12固定在安全阀6的内侧。
这里将叙述盘11的形状。图8B是用于常规非水电解液二次电池的盘的平面图。
在图8B中，边缘部分11a是一个带状板，它部分地构成盘11，并且在板的外边具有圆形。外边缘部分11a本身固定在垫圈8上，以总体上支持盘11。
压下部分11b部分地构成盘11。压下部分11b的形状是平板，并且与边缘部分11a连接。
盘11具有一个中心孔11c。中心孔11c是圆孔，定心在盘11的对称点。
周孔11d是一个几乎为矩形的孔，它在中心孔11c侧具有一个半圆部分，并且周孔11d的中心轴取径向。
图8A所示子盘4具有薄盘状形状，并且在盘11的中心焊接在盘11的电极元件2上。
正电极引线9焊接在子盘4的电极元件2上。这样，子盘4和正电极引线9相互电连接。
以下将参考图7和图8，叙述安全阀的操作。在这种情况下，安全阀6具有两个机构，即断流机构和劈裂机构。
以下将叙述断流机构的操作。图7B是表示在常规非水电解液二次电池的断流状态下，安全阀的动作的断面图。
当由于某种原因而在外封装罐1中产生气体时，内部压力增加。此时，产生气体通过盘11外周附近存在的孔，以使安全阀6的内表面增压。这样，使安全阀6向外面变形。
在图2A中，虽然子盘4封闭盘11的中心孔11c，但是子盘4的直径小。由于这个原因，在盘11外周附近形成的孔没有被子盘4封闭。由于盘11的周孔11d如上所述没有被封闭，所以电池中存在的气体能通过盘11。与此相反，由于安全阀6无孔，所以电池中存在的气体不能排放到外面，并且保持气密状态。
另外，在安全阀6的突起部分6a与子盘4之间的焊接部分，存在于焊接部分周围的子盘4被剪切力撕开。这样，当突起部分6a与子盘4相互分开时，电极元件2的正电极引线9与盖7之间的电连接被切断。
这里，将进一步叙述安全阀6的变形。如图5B所示，当安全阀6变形时，安全阀6在位置6k和6l大量地变形。更具体地说，位置6k指示安全阀6之内的平区的外周，而位置6l指示贴近突起部分6a的位置。位置6l是这些部分的弯曲点，它对应图6A中薄部6c的部分。由于薄部6c的部分机械最弱，所以薄部6c受压力变形最大。
另外，由于安全阀6的变形，引起在安全阀6的突起部分6a与子盘4之间的焊接部分，存在于焊接部分周围的子盘4被剪切力撕开。这样，当突起部分6a与子盘4相互分开时，电极元件2的正电极引线9与盖7之间的电连接被切断。
如图5B显而易见，弯曲部分6k和6l之间的距离大。由于这个原因，由于安全阀6的变形，突起部分6a与子盘4大量地分开。这样，由于突起部分6a和子盘4相互大量地分开，所以能可靠地执行断流操作。
以下将叙述劈裂机构的操作。图5C是表示在劈裂状态下，常规非水电解液二次电池的安全阀的动作的断面图。
当外封装罐1中的压力高于断流状态下的压力时，安全阀6本身劈裂，以便产生气体通过盖7中形成的排气孔释放。
以下将参考图6B叙述安全阀6的劈裂操作。图6B包括一个平面图和一个断面图，表示在劈裂状态下用于常规非水电解液二次电池的安全阀的劈裂方式。
这里，按下列次序执行一系列劈裂操作。更具体地说，首先，沿薄部6的凹槽，使得沿圆的薄部6c劈列。沿凹槽方向垂直方向的张力作用在径向形成的薄部6d上，并且薄部6d沿凹槽劈裂。在这种情况下，如图5C所示，没有劈裂的薄部6c可能部分地保留。
如上所述，当外封装罐1中的压力增加时，薄部6c和薄部6d连续地劈裂。由于这个原因，产生气体能在安全阀6劈裂之后排放到外面。
然而，在常规非水电解液二次电池中，虽然薄部6c几乎完全地劈裂，但是薄部6d仅从安全阀6的中心一半地劈裂，并且劈裂的宽度也小。更具体地说，产生气体的通过面积仅是与分开部分6e和薄部6d所形成圆周的小间隙对应的面积。因此，当在外封装罐1中产生气体时，常规使用的安全阀不能在短时间内使产生气体释放到外面。
作为问题的一种解决方法，可以考虑增加周孔11d的开口面积。然而，增加开口面积，不能容易地保证盘11本身的机械强度。为了保证机械强度，可以增加盘11的厚度。然而，当增加厚度时，必须减小电池的容量。由于这个原因，实际上难以增加周孔11d的开口面积。
本发明鉴于上述问题实现，并且其目的是提供一种非水电解液二次电池，它能在断流状态下可靠地执行断流操作，并且能在劈裂状态下在短时限内释放气体。
根据本发明的非水电解液二次电池是一种非水电解液二次电池，其中在一个其中保持一个电极元件的圆柱形外封装罐的一端侧，安排一个安全阀，该安全阀具有一个向电极元件突起的突起部分，并且在安全阀的中心与电极元件的引线连接，其中几乎沿至少两个定心在突起部分的圆周，形成多个线性薄部，并且在相互邻近的线性薄部的端部之间，形成沿径向延伸的薄部。
在这种情况下，沿相同圆周的多个线性薄部的长度几乎相互相等。
根据本发明的非水电解液二次电池，几乎沿至少两个定心在突起部分的圆周，形成多个线性薄部，并且在相互邻近的线性薄部的端部之间，形成沿径向延伸的薄部。由于这个原因，能获得足够长距离，作为突起部分与引线之间的距离，并且使劈裂状态下气体的通过面积增加。
根据本发明的第二非水电解液二次电池是一种非水电解液二次电池，其中在一个其中保持一个电极元件的圆柱形外封装罐的一端侧，安排至少一个盘和一个安全阀，该盘具有一个中心孔，该安全阀具有一个在安全阀的中心部分向电极元件突起的突起部分，并且该突起部分通过盘的中心孔与电极元件的引线连接。该盘具有一个线性薄部。
根据本发明的非水电解液二次电池是一种非水电解液二次电池，它具有这样布置，其中薄部几乎是沿定心在中心孔的对称点的圆。


图1是断面图，表示根据非水电解液二次电池的本发明的一个实施例；图2是断面图，表示在根据本发明的非水电解液二次电池中，在正常状态、断流状态和劈裂状态下安全阀的动作；图3包括平面图和断面图，表示根据本发明的非水电解液二次电池所使用的安全阀在正常状态下的布置，和在劈裂状态下的劈裂方式；图4是断面图，表示根据本第二发明的非水电解液二次电池所使用的安全阀在正常状态下的布置，和在劈裂状态下的劈裂方式；图5是平面图，表示在本第二发明中在劈裂状态下的劈裂方式；图6是断面图，表示常规非水电解液二次电池；图7是断面图，表示在常规非水电解液二次电池中，在正常状态、断流状态和劈裂状态下安全阀的动作；图8包括平面图和断面图，表示在常规非水电解液二次电池中的安全阀在正常状态下的布置，和在劈裂状态下的劈裂方式。
以下将参考图1至图3，叙述根据非水电解液二次电池的本发明的实施例。
图1是断面图，表示关于非水电解液二次电池的本发明的实施例。本实施例通过对一种非水电解液二次电池应用本发明而获得，该非水电解液二次电池包括一种其中作为正电极和(或)阴电极而掺杂或去掺杂锂的材料，和一种非水电解溶液。然而，本发明不限于本实施例和图1的例子。
在本实施例中，电极元件2被保持在一个由铁和镀镍(Ni)所组成的圆柱形装底外封装罐1中，并且将一种非水电解溶液(未示出)注入外封装罐1中，而且该非水电解溶液浸入电极元件2。
外封装罐1不限于圆柱形罐。除圆柱形电池外，还可以使用棱柱形电池。
构成电极元件2，以便跨越一个微孔分隔层，层叠微孔正电极和微孔负电极，并且例如围绕一个取螺线电极形式的圆柱形芯，缠绕分层膜。
形成电极元件2的正电极和负电极，以便在一个由铝(Al)箔和铜(Cu)箔组成的细长集流箔的两个表面上，涂上正电极活性材料和负电极活性材料。
由Al组成的正电极引线9的一端和由Ni组成的负电极引线10的一端，焊接在正电极和负电极的集流箔的相对端部。如图1所示，正电极引线9从电极元件2的中心部分引到电极元件2外面，而负电极引线10从电极元件2的外围引出。
将电极元件2插入外封装罐1，以便负电极引线10的引导侧面对外封装罐1的底侧。
在电极元件2的两侧安排薄绝缘板，并且使电极元件2的引线9和10的自由端引到绝缘薄板外面。负电极引线10的自由端焊接在外封装罐1的底面，例如用作电极端引导部分。
在电极元件2中，作为正电极的正电极活性材料，优选地使用一种材料，其中例如能去掺杂和再掺杂Li，一种由活性材料LixMO2表示的复合氧化物(M是从Co、Ni和Mn中选择的一种过渡金属，0.4≤x≤1.1)，例如由锂过渡金属复合氧化物组成，其中包括LiCoO2,LiNiO2,LiMn2O4或其他类似氧化物。这样的锂过渡金属氧化物能通过下列方法获得。也就是，例如，使用碳酸盐、硝酸盐、氧化物、氢氧化物和Li、Co、Ni及Mn等作为开始材料，并且将这些开始原材料根据成分相互混合，而且在600℃到1,000℃的温度范围内烧制。
至于负电极的负电极活性材料，使用低晶碳材料、高晶材料或其他类似材料，低晶碳材料通过烧制一种材料获得，其中例如能在相对低温度下，例如2,000℃或更低下掺杂或去掺杂Li，高晶材料例如有人造石墨或天然石墨，通过处理一种材料获得，这种材料能在约3,000℃的高温下容易结晶。例如，能使用热解碳、焦炭、石墨、玻璃状碳、有机高分子化合物烧制材料(通过在适当温度下烧结呋喃树脂或其他类似材料，并且使结果材料碳化而获得)、碳纤维或活性碳。
至于低晶碳材料，优选地使用一种碳质材料，它通过在小于1,500℃下烧结呋喃树脂、石油沥青或其他类似材料，并且结果材料碳化而获得，其中通过大扩张角X射线微差法获得的(002)表面的间隔为3.70或更大，并且真空度小于1.7g/cm3，而且其在空气流中在微差热分析中没有700℃或更高的生热峰值。至于石墨粉，优选地使用一种碳质材料，其中由大扩张角X射线微差法获得的(002)表面的间隔小于3.42。这些碳材料是具有大量的掺杂和去掺杂Li的材料，它们在充电/放电循环寿命性能方面极好。至于负电极材料和正电极材料的组合，能选择一种对所用装置最适当的组合。
分隔层能由一种多孔薄膜和一种微孔膜构成，微孔膜由聚烯烃树脂，例如聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯组成。
非水电解溶液由有机溶剂和其中溶解的电解液组成。还可以使用一种所谓的聚合物电解液，它通过混合非水电解溶液和高分子化合物而获得，或一种聚合物电解液，它通过混合或组合高分子化合物和电解液而获得。
至于有机溶剂，例如，能使用至少一种有机溶剂，它从多于一种的环状碳酸盐中选择，例如碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯，链状碳酸亚乙烯酯(vinylene carbonate a chain carbonate)，例如碳酸二甲酯，碳酸乙基-甲基酯或碳酸二乙酯，环状乙基-甲基酯(ethyl-methyl a cyclicester)，例如γ-丁内酯或γ-戊内酯，链酯，例如醋酸乙酯或丙酸甲酯，以及乙醚，例如四氢呋喃或1,2-二甲氧基乙烷。
至于电解液，能使用一种锂盐，它能溶解于所使用的溶剂，并且具有离子传导性，例如从LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2和LiC(CF3SO2)3中选择的至少一种。
在外封装罐1的一端侧，通过一个垫圈8对盖7、PTC元件3和安全阀6填缝，以密封外封装罐1的一端。更具体地说，在外封装罐1的开口端，对于例如由不锈钢、Ni或Fe组成，用作正侧端引导部分的盖7，例如具有正温度特性的环状PTC元件3，和安排在PTC元件里面，并且由Al组成的安全阀6填缝，而且加以密封，以便这些部件由垫圈8压紧。
例如，在安全阀6的中心部分，形成一个向电极元件2突起的突起部分6a。突起部分6a焊接在一个子盘4上，子盘4由Al组成，并且焊接在正电极引线9的自由端。这样，突起部分6a与电极元件2的正电极引线9电连接。
在安全阀6与子盘4之间，通过一个盘支持器12，安排一个具有中心孔的盘11，安全阀6的突起部分6a通过该中心孔，并且盘11例如由Al金属板构成。
以下将参考图2和图3，叙述根据本实施例的非水电解液二次电池所使用的安全阀。
以下将叙述安全阀的布置。图2A是一个断面图，表示在根据本发明的非水电解液二次电池中，正常状态下的安全阀的动作。图2A表示图1的上部。这里，虽然子盘4使盘11的中心孔封闭，但是子盘4的直径小。由于这个原因，在盘11外周附近形成的孔没有被子盘4封闭。另外，如上所述，由于在盘11外周附近形成的孔没有被封闭，所以电池中存在的气体能通过盘11。与此相反，安全阀6无孔，电池中存在的气体不能释放到外面，并且保持气密状态。这个状态是图2A所示的正常状态。
图3A包括一个平面图和一个断面图，表示根据本发明的非水电解液二次电池所使用的安全阀在正常状态下的布置。如图3A显而易见，几乎沿至少两个定心在突起部分6a的圆的周围，形成多个线性薄部。在图3A中，存在一个具有小直径的小圆(在下文称为“小直径圆”)，和一个具有大直径的圆(在下文称为“大直径圆”)，并且表示了多个沿小直径圆和大直径圆的线性薄部。更具体地说，在突起部分6a附近，形成四个沿小直径圆的薄部6g。薄部6g的长度几乎相互相等。其中没有形成薄部6g的小直径圆上的弦几乎相互相等。
在安全阀6的外周附近，形成四个沿大直径圆的薄部6h。薄部6h的长度几乎相互相等，并且其上没有形成薄部6h的大直径上的弦几乎相互相等。
另外，在相互邻近的薄部6g和薄部6h的端部之间，形成沿径向延伸的薄部6I。这样，由薄部6g、薄部6h和薄部6I形成一个具有四个扇状叶片的形状，它由一个连续薄部构成。形成这个形状，以便每90°重复相同图形。
在图3A中，薄部6g、6h和6i的厚度为0.1mm，而除薄部6g、6h和6i外的其他部分，即安全阀主体6b和分开部分6f的厚度为0.3mm。
叶片数不限于如上所述的四个。更具体地说，叶片数优选地设定在2到10的范围之内。当叶片数为一时，失去了形状的对称性。由于这个原因，在劈裂操作中(后文叙述)，叶片部分也许不能够足够地分开。当叶片数大于10时，薄部的总长度过大，并且要求大量能量来剪切薄部。由于这个原因，可能相当难以执行劈裂操作。
在上述实施例中，两个圆即小直径圆和大直径圆叙述为薄部必须沿着它们的圆。然而，本发明不限于两个圆。可以使用三个圆。然而，为了平滑地执行劈裂操作，优选地相对一条把沿最大直径圆的薄部的线的中心与突起部分的中心连接的直线，形状对称。优选地包括一个沿上述最大直径圆的薄部的形状是一个形状，其中以相同角度重复相同图形。
在本实施例中，至于把相邻薄部的端部连接的线，使用沿径向通过突起部分的中心延伸的直线。然而，本发明不限于直线。可以使用一条沿径向的直线，它不通过突起部分的中心。不必要使用直线，并且可以使用沿径向的曲线。
在上述实施例中，使用0.1mm作为薄部6g、6h和6I的厚度。然而，本发明不限于这个厚度。当然能取决于必须执行劈裂时的压力值而适当地改变厚度。另外，不仅在整个薄部范围使薄部6g、6h和6I的厚度均匀，而且可以在薄部的部分而部分地改变厚度，以便也能形成其中劈裂容易发生的部分。
以下将参考图2和图3，叙述安全阀的操作。在这种情况下，安全阀6具有两个机构，即断流机构和劈裂机构。
首先将叙述断流机构的操作。图2B是一个断面图，表示在该实施例的非水电解液二次电池中，在断流状态下安全阀的操作。
当由于某种原因而在外封装罐1中产生气体时，外封装罐1中的压力增加。此时，产生气体通过盘11外周附近存在的孔，以使安全阀6的内表面增压。结果，安全阀6向外压，并且沿外部方向膨胀变形。这个变形使电池的容积增加。因此，能使压力缓和。
另外，由于安全阀6的变形，在安全阀6的突起部分6a与子盘4之间的焊接部分，存在于焊接部分周围的子盘4被剪切力撕开。这样，当突起部分6a与子盘4相互分开时，电极元件2的正电极引线9与盖7之间的电连接被切断。更具体地说，子盘4通过突起部分6a、PTC元件3和盖7，与安全阀6电连接。然而，当正电极引线9和突起部分6a如上所述相互分开时，正电极引线9与盖7之间的电连接也能被切断。
这里，将进一步详细地叙述安全阀6的变形。如图2B显而易见，当安全阀6变形时，安全阀6在位置6k和6l大量地变形。更具体地说，这些部分是指示安全阀6的内平区的外周的位置6k，和指示贴近突起部分6a的位置6l。位置6l是弯曲点，它对应图3A中沿小直径圆的部分，即薄部6g的部分。由于薄部6g的位置机械最弱，所以薄部6g受压力变形最大。除这些部分外的其他部分，即突起部分6a很少变形，而在突起部分6s外边的平部稍微变形。
如图2B显而易见，弯曲点6k和6l之间的距离大。由于这个原因，通过安全阀6的变形，突起部分6a与子盘4大量地分开。这样，在本实施力所使用的安全阀6中，如常规安全阀那样，突起部分6a和子盘4能相互大量地分开。如上所述，由于突起部分6a和子盘4能相互大量地分开，所以实现了能可靠地执行断流操作的优点。
在图6A所述的常规安全阀6中，通过简单地增加薄部6c的圆的直径，不能实现上述优点。更具体地说，在这种情况下，由于薄部在薄部6c的位置弯曲，所以与图2B中位置6k和6l之间的距离对应的距离减小。结果，突起部分6a和子盘4不能足够地相互分开。结果，降低了断流操作的可靠性。
以下将叙述劈裂机构的操作。图2C是一个断面图，表示在本实施例的非水电解液二次电池中，在劈裂状态下安全阀的动作。
当外封装罐1中的压力高于断流操作下的压力时，安全阀6本身劈裂，以便产生气体通过盖7中形成的排气孔释放。
以下将参考图3B，叙述安全阀6的劈裂操作。图3B包括一个平面图和一个断面图，表示在本实施例的非水二次电池所使用的安全阀中，在劈裂状态下的劈裂方式。
这里，按下列次序执行一系列劈裂操作。更具体地说，沿凹槽使得沿小直径圆的薄部6g劈裂。由于通过使薄部6g劈裂，使突起部分与安全阀分开，所以剪切力作用在薄部6i上，并且薄部6i沿凹槽劈裂。当所有薄部6i劈裂时，使得沿大直径圆的薄部6h沿垂直于凹槽的方向拉紧。由于这个原因，张应力作用在薄部6h上，以使薄部6h劈裂。
在这种情况下，如图2C所示，可能部分地保留没有被劈裂的薄部6h。这是取决于封装罐中的压力大小而确定的。
这样，当外封装罐1中的压力增加时，薄部6g、6i和6h连续地劈裂。由于这个原因，由薄部6g、6I和6h所围绕的分开部分6f能在短时间之内，完全地或几乎完全地与安全阀主体6b分开。结果，能显著地增加产生气体所通过的截面积，并且在安全阀6劈裂之后，能在短时限之内使产生气体释放到外面。
为了检查本实施例的非水电解液二次电池所使用的安全阀的效果，研究了安全阀的断流机构和劈裂机构。
图3表示用于研究的安全阀。而且，研究了图6A的常规安全阀，以与本实施例的安全阀比较。
这里，本实施例的安全阀和常规安全阀具有相等厚度的平部和相等厚度的薄部。使得本实施例所使用的安全阀(图3A)中对应薄部6g的圆的直径，与常规安全阀(图6A)中对应薄部6c的圆的直径相等。使得本实施例中对应薄部6h的大直径圆的半径(图3A)，等于现有技术中从薄部6c的外端到突起部分的中心的距离(图6A)。
在本实施例和现有技术中，关于断流机构和劈裂机构的研究，用安全阀密封圆柱形电池，而不使用组装的电极元件，并且把一个液压缸附于罐底，以执行压力试验。
作为研究结果，本实施例的断流操作压力是1.5MPa，并且现有技术的断流操作压力是1.5MPa。这样，如本实施例那样，能在和常规安全阀的压力相等的压力下执行断流操作。
另外，本实施例的劈裂操作压力是2.5MPa，并且现有技术的劈裂操作压力是2.5MPa。这样，在本实施例中，能在和常规安全阀的压力相等的压力下操作劈裂机构。
关于本实施例和现有实施例，观察劈裂状态下的劈裂方式。
结果，在本实施例中，如图2C所示，所有薄部6g和所有薄部6i都劈裂。除一个部分外，所有薄部6h都劈裂。另一方面，在现有技术中，如图5C所示，虽然薄部6c几乎完全劈裂，但是薄部6d仅从中心一半劈裂，并且劈裂的宽度也小。
根据以上观察结果，当相互比较本实施例所使用的安全阀和常规安全阀的劈裂状态时，在现有技术中，产生气体的通过面积仅是中心孔的部分6e，和在圆周形成的薄部6d的小间隙所对应的面积。在本实施例中，由于分开部分6f几乎分开，所以通过面积大。因此，当在外封装罐1中产生气体时，产生气体能在短时间之内由本实施例所使用的安全阀，而不是常规安全阀释放到外面。
如上所述，根据本实施例，沿至少两个定心在突起部分的圆周，形成多个多个线性薄部，并且在相互邻近的线性薄部的端部之间，形成沿径向延伸的薄部。由于这个原因，能获得足够长距离，作为断流状态下突起部分与引线之间的距离，并且使劈裂状态下气体的通过面积增加。结果，能在断流状态下可靠地执行断流操作，并且在劈裂状态下使气体能在短时间之内排放。
在叙述断流机构和劈裂机构之前，将叙述安全阀和盘的正常状态。
图4A是一个断面图，表示在根据本实施例的非水电解液二次电池中，在正常状态下安全阀6和盘11的方式。图4A表示图1A的上部。
在图4A中，虽然子盘4封闭盘11的中心孔11c，但是子盘4的直径小。由于这个原因，在盘11外周附近形成的孔没有被子盘4封闭。由于盘11的周孔11d如上所述没有被封闭，所以电池中存在的气体能通过盘11。与此相反，由于安全阀6无孔，所以电池中存在的气体不能排放到外面，并且保持气密状态。这个状态是图2A所示的正常状态。
以下将叙述安全阀的断流机构的操作。
图4B是一个断面图，表示在根据本实施例的非水电解液二次电池中，在断流状态下安全阀的动作。
当由于某种原因而在外封装罐1中产生气体时，内部压力增加。此时，产生气体通过盘11的周孔11d，以使安全阀6的内表面增压。结果，安全阀6向外压，并且沿外方向膨胀变形。这个变形使电池的容积增加。因此，能使内部压力缓和。
由于安全阀6的变形，在安全阀6的突起部分6a与子盘4之间的焊接部分，存在于焊接部分周围的子盘4被剪切力撕开。
这样，当突起部分6a与子盘4相互分开时，电极元件2的正电极引线9与盖7之间的电连接被切断。
更具体地说，正电极引线9通过子盘4、突起部分6a、PTC元件3和盖7，与安全阀6电连接。然而，当子盘4和突起部分6a如上所述相互分开时，阳极引线9与盖7之间的电连接也被切断。
这里将详细地叙述变形。如图5B显而易见，当安全阀6变形时，安全阀6在位置6k和6l大量地变形。更具体地说，这些部分是指示安全阀6的内平区的外周的位置6k，和贴近突起部分6a的位置6l。除这些部分外的其他部分，即突起部分6a很少变形，而在突起部分6a外侧的平部也稍微变形。
如图4B显而易见，弯曲点6k和6l之间的距离大。
由于这个原因，通过安全阀6的变形，突起部分6a与子盘4大量分开。这样，由于突起部分6a和子盘4相互大量地分开，所以实现了能可靠地执行断流操作的优点。
以下将叙述安全阀的劈裂机构的操作。
图4C是一个断面图，表示在根据本实施例的非水电解液二次电池中，在劈裂状态下安全阀和盘的动作。
当外封装罐1中的压力高于断流操作下的压力时，安全阀6本身劈裂。
这样，当安全阀6劈裂时，但是当盘11劈裂时，电池中产生的气体通过盘11的周孔11d，通过安全阀6的劈裂部分6b，并且通过盖7的排气孔7a，以释放到外面。
以下将参考图2C，叙述盘的劈裂机构的操作。
当压力进一步高于安全阀的劈裂机构操作的压力时，盘11的劈裂机构操作。更具体地说，盘11的分开部分11g与盘11分开。这样，分开部分11g浮起，并且在分开部分11g周围形成劈裂部分11h。结果，电池中产生的气体不仅通过盘的周孔11d，而且同时通过盘11的劈裂部分11h。另外，产生气体通过安全阀6的劈裂部分6b，并且通过盖7的排气孔7a，以排放到外面。
这里将参考图5，叙述盘11的劈裂方式。图5是一个平面图，表示在劈裂状态下，根据本实施例的非水电解液二次电池所使用的盘的方式。
当在电池中产生气体时，气体通过盘11的周孔11d。另外，当气体的压力增加时，高压作用在电极元件2侧上的分开部分11g的表面上。
当高压如上所述作用时，大剪切力作用在盘11的薄部11e上。
在这种情况下，薄部11e机械最弱，薄部11e容易被剪切力剪开。
结果，在图5B所示状态下，分开部分11g与盘11分开。
在分开部分11g周围移去薄部11e的位置，形成劈裂部分11h。
这样，当盘11被劈裂时，使安全阀的劈裂状态下的气体通过面积增加。在叙述中，虽然在安全阀劈裂之后盘劈裂，但是本发明不限于这个次序。更具体地说，取决于电池中压力的产生状态，盘可以与安全阀的劈裂同时地劈裂。而且在这些状态中的任何状态下，盘的劈裂机构有效地操作，能使气体的通过面积增加。
结果，在安全阀的劈裂状态下，气体能在短时间之内排放。
当盘劈裂时，当盘的分开部分从盘浮起时，分开部分可能与安全阀接触，并且可能与安全阀电连接。
然而，当气体释放到外面时，这个状态是一个状态，其中电池本身不能实现电池的功能。由于这个原因，分开部分和安全阀能没有任何问题地相互电连接。
在本实施例中，以上叙述了圆柱形非水电解液二次电池。然而，本发明的应用范围不限于圆柱形非水电解液二次电池。更具体地说，本发明当然能应用于具有压力释放机构的另外电池。
本发明不限于上述实施例，并且在不违反本发明的精神和范围下，能使用各种各样的布置。
本发明达到了下述效果。
沿至少两个定心在突起部分的圆周，形成多个线性薄部，并且在相互邻近的线性薄部的端部之间，形成沿径向延伸的薄部。由于这个原因，能在断流状态下可靠地执行断流操作，并且能在劈裂状态下在短时限之内排放气体。
已经参考附图叙述了本发明的优选实施例，但是应该理解，本发明不限于上述实施例，并且对本领域技术人员来说，在不违反如所附权利要求所限定的本发明的精神或范围下，其中能实行各种各样的改变和变更。
权利要求
1．一种非水电解液二次电池，其中在一个其中保持一个电极元件的圆柱形外封装罐的一端侧，安排一个安全阀，并且该安全阀包括一个突起部分，向电极元件突起，并且在安全阀的中心与电极元件的引线连接，其中几乎沿至少两个定心在突起部分的圆周，形成多个线性薄部，以及在相互邻近的线性薄部的端部之间，形成沿径向延伸的薄部。
2．根据权利要求1的非水电解液二次电池，其中所述安全阀包括的沿相同圆周的多个线性薄部的长度几乎相互相等。
3．根据权利要求1的非水电解液二次电池，其中所述安全阀包括至少一个盘和一个安全阀，安排在其中保持一个电极元件的圆柱形外封装罐的一端侧，所述盘具有一个厚度比周围部分的厚度小的部分，并且突起部分通过盘的小厚度部分，与电极元件的引线连接。
4．根据权利要求1的非水电解液二次电池，其中所述安全阀包括至少一个盘和一个安全阀，安排在一个其中保持一个电极元件的圆柱形外封装罐的一端侧，该盘具有一个中心孔，该安全阀具有一个在安全阀的中心孔向电极元件突起的突起部分，并且该突起部分通过盘的中心孔与电极元件的引线连接，其特征在于该盘具有一个线性薄部。
5．根据权利要求1的非水电解液二次电池，其中所述安全阀焊接在子盘上，子盘焊接在正电极引线的自由端。
6．根据权利要求1的其特征在于包括安全阀的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一种材料，它能掺杂和去掺杂锂，用作正电极和负电极活性材料，和一种非水电解液。
7．根据权利要求5的非水电解液二次电池，其特征在于包括一个电极部件，跨越一个分隔层层叠正电极和负电极而构成，并且以螺旋线电极的形状缠绕。
8．根据权利要求2的包括安全阀的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一种材料，它能掺杂和去掺杂锂，用作正电极和负电极活性材料，和一种非水电解液。
9．根据权利要求7的非水电解液二次电池，其特征在于包括一个电极部件，通过一个分隔层层叠正电极和负电极而构成，并且以螺旋线电极的形状缠绕。
10．根据权利要求3的包括安全阀的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一种材料，它能掺杂和去掺杂锂，用作正电极和负电极活性材料，和一种非水电解液。
11．根据权利要求9的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一个电极部件，跨越一个分隔层层叠正电极和负电极而构成，并且以螺旋的形状缠绕。
12．根据权利要求4的包括安全阀的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一种材料，它能掺杂和去掺杂锂，用作正电极和负电极活性材料，和一种非水电解液。
13．根据权利要求11的非水电解液二次电池，其特征在于包括一个电极部件，跨越一个分隔层层叠正电极和负电极而构成，并且以螺旋线电极的形状缠绕。
14．一种用于电池的安全阀，其中在一个其中保持一个电极元件的圆柱形外封装罐的一端侧，安排至少一个盘和一个安全阀，该盘具有一个中心孔，该安全阀在安全阀的中心部分，具有一个向电极元件突起的突起部分，并且该突起部分通过盘的中心孔，与电极元件的引线连接，其特征在于该盘具有一个线性薄部。
15．根据权利要求13的安全阀，其中所述薄部几乎沿一个定心在中心孔的对称点的圆。
16．根据权利要求14的包括安全阀的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一种材料，它能掺杂和去掺杂锂，用作正电极和负电极活性材料，和一种非水电解液。
17．根据权利要求15的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一个电极部件，跨越一个分隔层层叠正电极和负电极而构成，并且以螺旋线电极的形状缠绕。
18．根据权利要求13的其特征在于包括安全阀的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一种材料，它能掺杂和去掺杂锂，用作正电极和负电极活性材料，和一种非水电解液。
19．根据权利要求17的非水电解液二次电池，其中所述电池包括一个电极部件，跨越一个分隔层层叠正电极和负电极而构成，并且以螺旋线电极的形状缠绕。
全文摘要
一种非水电解液二次电池,其中,在一个圆柱形外封装罐中保持一个电极元件。在该外封装罐的一端侧,通过垫圈,对盖、PTC元件和安全阀填缝,以使外封装罐的一端密封。在安全阀的中心部分,形成一个向电极元件突起的突起部分。该突起部分焊接在一个子盘上,子盘焊接正电极引线的自由端。在安全阀中,沿两个定心在突起部分的圆,形成多个线性薄部。在相互邻近的薄部的端部之间,形成沿径向延伸的薄部。
文档编号H01M10/40GK1306315SQ0110126
公开日2001年8月1日 申请日期2001年1月12日 优先权日2000年1月14日
发明者阿部孝夫 申请人:索尼株式会社