JP3633056B2

JP3633056B2 - Secondary battery

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Publication number: JP3633056B2
Application number: JP24993395A
Authority: JP
Inventors: 聡岩津; 達夫清水; 秀哉高橋; 洋輔北; 喜代志片山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2015-09-27
Also published as: JPH0992250A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気自動車用電源のように電気容量の大きな大型の電池に適用して好適な二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
非水電解液二次電池は、例えば電極のショートなどにより電池に異常が起きた時は、発生したジュール熱によって電解液が気化しガスが発生する。電極をロール状に巻いて作る円筒型電池ではその時、ガスの抜け道としては、主に図５Ａの矢印の方向にガスが抜ける事になる。ここで、スパイラル方向は距離が長すぎて流動抵抗が高いからである。
【０００３】
小型の二次電池（１〜５Ａｈ級）の場合では、リードに流れる電流も小さいのでリードの数や断面積も小さくてすむ。
しかし、電池が大型になるにつれて、リード線に流れる定格電流も多くなり、リード線からのジュール熱も電流の２乗に比例して発生する為、発熱量（電流の２乗）に合わせてリードの数や断面積を大きくしなければならない。
【０００４】
電極の集電体箔を利用してリード部を作る電池においては、２０Ａｈ以上の電池の場合集電体箔そのものが薄い（例えば１０〜４０μｍ）為、リードの数を増やさなければならなかった。
そのためリードの電流を外部に伝える極柱は回りをリード箔に囲まれ、ガスの出口が無くなるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、電池内部で発生したガスを迅速かつスムーズに開放弁の入口まで誘導することができる二次電池を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次電池は、正極電極、負極電極、およびセパレータを巻き芯に巻回する電極渦巻体と、正極電極および負極電極のそれぞれの未塗布部から、電極の長辺方向の長さの全長にわたり形成された、短冊の３辺を有する形状（以下、「短冊状」という。）のリードと、極柱の円板状部分の外周部の全周にわたり、短冊状リードが溶接された極柱と、巻き芯と円板状部分を絶縁する絶縁カラーとを有する二次電池において、円板状部分および絶縁カラーの双方に連続するガス抜き孔を設けたものである。
【０００７】
また、本発明の二次電池は、非水電解液二次電池である上述構成の二次電池である。
【０００８】
また、本発明の二次電池は、リチウムイオン二次電池である上述構成の二次電池である。
【０００９】
また、本発明の二次電池は、電気容量が１０〜５００Ａｈの大型電池である上述構成の二次電池である。
【００１０】
本発明の二次電池によれば、円板状部分および絶縁カラーの双方に連続するガス抜き孔を設けたので、発生したガスを迅速かつスムーズに開放弁の入口まで誘導することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明二次電池の一実施例について図１〜図６を参照しながら説明する。
図１および図２は、それぞれ本例のリチウムイオン二次電池の要部の断面図および側面図を示すものである。また、図５は、本例のリチウムイオン二次電池の全体の構成を概略示すものである。
【００１２】
本例においては、図５に示すように、円筒状の電池容器１７に電極渦巻体３５を収納してある。この電極渦巻体３５は、図１に示すように、帯状の負極電極１４と帯状の正極電極１３とをセパレータ３０を介して、巻き芯３１に巻回したものである。
ここで、負極電極１４の作製方法について説明する。
負極電極１４の活物質は、出発原料として石油ピッチを用い、これを酸素を含む官能基を１０〜２０％導入（いわゆる酸素架橋）した後、不活性ガス気流中１０００℃で熱処理して、ガラス状炭素に近い性質を持った炭素材料を得、この炭素材料を粉砕した平均粒径２０μｍの炭素材料粉末を使用する。
【００１３】
この炭素材料粉末を９０重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量とを混合し、この混合物を溶剤Ｎ−メチルピロリドンに分散してスラリー状とし、このスラリー状の負極活物質を厚さ１０μｍの帯状銅箔よりなる負極集電体の両面に均一に塗布して、厚さ１８０μｍの負極電極原板を作製し、側部に負極電極のリード部となる未塗布部を残して、帯状にカットして形成する。負極電極１４の形状は、幅が３８３ｍｍであり、このうち塗布部分が３４８ｍｍで、未塗布部分が３５ｍｍである。また、長さは６９４０ｍｍである。
【００１４】
正極電極１３は次の方法により作製する。
すなわち、平均粒径１５μｍのＬｉＣｏＯ_２の粉末を９１重量部と、導電剤としてグラファイトを６重量部と、結着材としてフッ化ビニリデンを３重量部とを混合し、この混合物を溶剤Ｎ−メチルピロリドンに分散してスラリー状とし、このスラリー状の正極活物質を厚さ２０μｍの帯状アルミ箔よりなる正極集電体の両面に均一に塗布して、厚さ１５０μｍの正極電極原板を作製し、側部に正極電極のリード部となる未塗布部を残して、帯状にカットして形成する。正極電極の形状は、幅が３７９ｍｍであり、このうち塗布部分が３４４ｍで、未塗布部分が３５ｍｍである。また、長さは７１５０ｍｍである。
【００１５】
上述のように作製した正極電極１３および負極電極１４のそれぞれの未塗布部は、巻き取り前に幅１０ｍｍ、長さ３０ｍｍで、ピッチ１５ｍｍおきに短冊状にカットし短冊状リードとする。ここで、正極電極１３および負極電極１４の未塗布部は、上述の寸法で全長にわたりカットされる。
【００１６】
ここで、短冊状リード１１の長さは、電極端から、極柱１０までの距離より長くなければならない。また、短冊状リード１１の幅は、この短冊状リード１１の総断面積が最大通電電流値を満足させるよう設定される。また、短冊状リード１１の折れ曲がりを考えると幅は１０ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
図６に示すように、正極電極１３、負極電極１４、およびセパレータ３０は、正極電極１３・セパレータ３０・負極電極１４・セパレータ３０の順に重ね、巻き芯３１に巻回され、電極渦巻体３５を形成する。このとき、この電極渦巻体３５の一側は正極電極１３の短冊状リード１１、他側は負極電極１４の短冊状リード１１として各々リードが集まるように短冊状リード１１の位置は反対側になるように巻いていく。
なお、セパレータ３０は、厚さ３８μｍで、３５３×７６００ｍｍの幅にカットされた、微少な孔が形成されているポリエチレンのシートである。
また、巻き芯３１の形状は、たとえば外径が１７ｍｍ、内径が１４ｍｍ、長さが３５４ｍｍの純アルミの円筒である。
【００１８】
上述したように、電極渦巻体３５の巻き芯３１の両側に短冊状リード１１を取り出しているので、電極集電体で得られた電流を速やかに外部に取り出すことができる。また、この短冊状リード１１は、細長い短冊の形状に形成されているため、その変形が容易であり、極柱１０の円板状部分の外周部に沿って溶接することができる。
【００１９】
正極電極１３、負極電極１４、およびセパレータ３０を巻き芯３１に巻き取った後、図１に示すように、短冊状リード部１１は、極柱１０の円板状部分の外周部の全周にわたって略均等に押さえ金具３３により押さえつけられる。
なお、極柱１０の材質は、正極電極は純アルミ（Ａ１０５０）であり、負極は純銅（Ｃ１１００）である。また、押さえ金具３３の材質は、正極側は純アルミ（Ａ１０５０）であり、負極側は純銅（Ｃ１１００）である。
【００２０】
短冊状リード部１１を、極柱１０の円板状部分の外周部へ押さえ金具３３により押さえつけた後、短冊状リード１１を極柱１０の円板状部分の上部端面にてカットする。この後、極柱１０の円板状部分の上面よりレーザーを照射し、円板状部分の全周にわたり溶接を行う。
【００２１】
このように、電極集電体から出ている短冊状リード１１と極柱１０とは、溶接により、しかも広い面積で接合されているために、内部抵抗は低く、またばらつきも小さい。しかも大面積という点から、特に大電流放電特性に優れた電池が得られる。
【００２２】
溶接された電極渦巻体３５および極柱１０は、バックアップリング５１、シール８、セラミック突き当て６、キャップ（天板）１、リング５０、およびセラミックワッシャ５を組み込み、ナット７で締め込まれる。
【００２３】
この後、図１に示すように、キャップ１の外周を電池容器１７の中に圧入するとともにレーザー溶接する。すなわち、キャップ１の上面よりその円周上にレーザーを照射し、溶接して密閉する。
このように、電池容器１７のキャップ１をレーザーによって溶接を行うことにより、完全密閉構造の電池を得ることができる。
【００２４】
なお、電池容器１７の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）であり、その肉厚は０．３〜０．５ｍｍの範囲である。また、キャップ１の材質は、同じくステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）であり、その肉厚３ｍｍである。
【００２５】
図１からわかるように、正極の極柱１０の先端部の外側には、Ｍ１４のおねじ（おねじ部１５）が切られている。このおねじ部１５には、ナット７が配置されている。このナット７を締め付けることにより、セラミックワッシャ５およびセラミック突き当て６の間にキャップ１を挟みつけて、極柱１０自身がキャップ１に固定される。また、極柱１０の円板状部分とキャップ１の間にシール８を挟みつけて内部の電解液が漏れないように密閉される。
【００２６】
正極の極柱１０にはその中心部分にＭ６のめねじ（めねじ部１６）が切られている。このめねじ部１６は、外部との結線を行うときに使用するものである。すなわち、このめねじ部１６に、ボルト１９を螺入することにより、極柱の先端部の端面とボルト１９の頭部との間にブスバーまたは導線を挟みつけて接続固定する。
【００２７】
なお、図１に示すように、巻き芯３１と極柱１０との間は、ポリプロピレン（ＰＰ）製の絶縁カラー１２によって絶縁される。
【００２８】
図１および図２に示すように、セラミックワッシャ５は、その中心に円形の孔を持つ円板の形状をしており、ナット７とキャップ１との間に挟み込まれている。このセラミックワッシャ５の材質はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である。
【００２９】
このセラミックワッシャ５の目的は、極柱１０とキャップ１とを絶縁することにあるが、その材質が上述の通りアルミナであるので、絶縁性を確保することができる。
【００３０】
また、極柱１０は、ナット７を締め付けることによりキャップ１に固定されているので、セラミックワッシャ５は、この締結力、すなわち圧縮力に十分耐える剛性がなければならない。この点においても、セラミックワッシャ５の材質がアルミナであるので、ナット７による圧縮力に十分耐えることができる。さらに、材質がアルミナであることから、締結後長期間経過してもその形状が変化しないので、強い締結力を維持することができる。
また、アルミナは、温度変化に対してもその剛性が変化しないので、広い範囲で温度が変化してもその締結力を維持することができる。
【００３１】
またさらに、アルミナは剛性が非常に高いので、ナット７をより強く締め付けることができる。その結果、大きな締結力を得ることができ、車載運用で発生する振動にも経時的にナット７がゆるんだりせず、十分なシールが得られるので、非水電解液が漏れたりすることを防止できる密閉性を保持できる。
【００３２】
セラミックワッシャ５とセラミック突き当て６との間で、かつ、キャップ１の内側と極柱１０の外側の間には、リング５０が配置されている。このリング５０は、その断面形状が長方形のリングであり、ＰＰなどの高分子材料からなっている。このリング５０は、ナット７を締め付けることにより極柱１０をキャップ１に固定するときに、極柱１０の中心軸を電池の長手方向の中心軸に保持させるために用いるものである。
【００３３】
キャップ１の内側の面と極柱１０の円板状部分の間には、セラミック突き当て６が挟みつけられている。このセラミック突き当て６は、セラミックワッシャ５と同様に、その中心に円形の孔を持つ円板の形状をしており、その材質はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）である。
【００３４】
このセラミック突き当て６は、セラミックワッシャ５と同様に、極柱１０とキャップ１との絶縁性を確保している。
また、セラミック突き当て６はナット７による圧縮力に十分耐えることができる。さらに、締結後長期間経過しても強い締結力を維持することができる。
また、セラミック突き当て６は、広い範囲で温度が変化してもその締結力を維持することができる。
またさらに、セラミック突き当て６は、大きな締結力を得ることができ、車載運用で発生する振動にも経時的にナット７がゆるんだりせず、十分なシールが得られるので、非水電解液が漏れたりするのを防止できる。
【００３５】
このほか、セラミック突き当て６は、その外周の寸法をシール８の弾性変形がある程度以上起こらない位置に設定することにより、シール８の大きな弾性変形を阻止し、その結果として、シール８の極柱１０の軸方向の反発力を増大させることができる。このようにして、セラミック突き当て６を配置することにより、シール８のシール力を十分な大きさまで増大させることができる。
【００３６】
シール８の外周には、シール８に接する位置にバックアップリング５１が配置されている。このバックアップリング５１はＰＰからなるものである。
このバックアップリング５１により、シール８が電池内に存在する非水電解液に触れ、膨潤して変形したときに、その変形を阻止してシール８の極柱１０の軸方向の反発力が低下するのを防止することができる。
【００３７】
図１に示すように、極柱１０の図面上左側には円板状部分２０が一体に形成されている。この円板状部分２０の径は５４ｍｍであり、また厚さは３．５ｍｍである。
【００３８】
この極柱１０の円板状部分２０の外周付近には、円板状部分２０の厚さ方向を貫通するガス抜き孔２３が形成されている。このガス抜き孔２３は径が６ｍｍであり、円板状部分２０の中心から径４４ｍｍの円周上に設けられている。また、このガス抜き孔２３は全部で８個設けられており、その位置は円板状部分２０の中心軸を中心にして等角度の線上に設けられている（図３参照）。
【００３９】
極柱１０と電極渦巻体３５との間はＰＰ製の絶縁カラー１２がある。この絶縁カラー１２にも円板状部分２０のガス抜き孔２３と同じ位置に同じ径のガス抜き孔２４を開けて、絶縁カラー１２と電極渦巻体３５との間に存在するガスを通過させる。すなわち、このガス抜き孔２４の径は６ｍｍであり、絶縁カラー１２の中心から径４４ｍｍの円周上に設けられている。また、このガス抜き孔２４は全部で８個設けられており、その位置は絶縁カラー１２の中心軸を中心にして等角度の線上に設けられている（図３参照）。
なお、上述した円板状部分２０のガス抜き孔２３と絶縁カラー１２のガス抜き孔２４の位置はそれぞれが互いの接触面で一致するように配置する。
【００４０】
次に、電池内で発生したガスが、上述したガス抜け孔２３および２４を経由して、いかに電池の外部に放出されるかを説明する。
上述したように、非水電解液二次電池においては、例えば電極のショートなどにより電池に異常が発生した時は、発生したジュール熱によって非水電解液が気化しガスが発生する。電極をロール状に巻いて作る円筒型電池ではその時、ガスの抜け道としては、主に図５Ａの矢印の方向にガスが抜ける事になる。電極渦巻体３５のスパイラル方向は距離が長すぎて流動抵抗が高いからである。
【００４１】
図５Ａに示すように、異常箇所２６で発生したガスは、矢印で示すガス抜け方向に流れる。この後、図１に示すように、電極間を通ったガスは電池の円筒方向に抜けていき、電極渦巻体３５の端部まで流れてくる。
【００４２】
一方、短冊状リード１１は集電体箔の余白を短冊状に切り極柱１０の円板状部分２０に押さえ金具３３とともにレーザー溶接されている。ここで、集電体箔の厚さは、正極集電体では２０μｍ、負極集電体では１０μｍである。
この短冊状リード１１は大電流に対応させるため、その幅を１０ｍｍとするとともに、この短冊状リード１１を全部で５０本以上極柱１０の円板状部分２０に巻きつけている。ここで、短冊状リード１１自身が薄いため柔軟性をもつので、ガスの発生により内圧が高くなっても短冊状リード１１がしなり、極柱１０の円板状部分２０の脇からガスが出ていく通り道を塞いでしまう。
【００４３】
短冊状リード１１を極柱１０の円板状部分２０の外周に溶接する際、短冊状リード１１の脇からガスを抜けさせるためには、たとえば図４に示すように、各短冊状リード１１の位相を合わせてガス抜きスペース２５を設ける必要がある。しかし、これでは短冊状リード１１の位相を電極渦巻体３５における個々の電極の位置する径に応じて設定しなければならない。また、電極厚みのむらにより影響され、管理が困難になるという問題がある。
【００４４】
そのため、極柱１０の円板状部分２０と絶縁カラー１２の双方に同じ位置に同じ径の孔を開け、ガスの通り道を設けることにしたのである。
【００４５】
図１からわかるように、電極渦巻体３５の端部から放出されたガスは、電極渦巻体３５と絶縁カラー１２の間に形成された空間に達する。この空間に達したガスは、絶縁カラー１２に設けられた８個のガス抜き孔２４を通じてほぼ均一に流れることができる。
【００４６】
絶縁カラー１２のガス抜き孔２４を通ったガスは、このガス抜き孔２４に直結された円板状部分２０に設けられたガス抜き孔２３を通る。
【００４７】
円板状部分２０のガス抜き孔２３から放出されたガスは、円板状部分２０とキャップ１に挟まれた空間に放出される。この円板状部分２０とキャップ１に挟まれた空間、並びに、この空間に連続している、押さえ金具３３と電池容器１７の内面に挟まれた空間は、円筒状の空間を形成しているので、放出されたガスはこれらの円筒状の空間を自由に通過することができる。したがって、図１に示すように、開放弁９の入口が図面上キャップ１の下の方１カ所に設けてあるが、ガスは上述した円筒状の空間を経由して、開放弁の入口に達することができる。
【００４８】
図１および図２に示すように、キャップ１の中心から外れた位置に開放弁９が設置してある。この開放弁９は、キャップ１に設けられた孔にねじ込み式で固定されている。この開放弁９は、電池容器の内部の圧力が上昇したときに内部のガスを外部に放出するためのものである。開放弁９の中に配置された弁は、バネにより電池の内側に押しつけられ、電池内部の液密を図っている。
【００４９】
上述したような原因で、電池内部の圧力が上昇すると、開放弁９の中の弁が電池の外側に押しつけられる。この結果電池内部のガスは、弁の移動により生じた隙間を通じて、図１に示すように、開放弁９の側面に設けられた孔を通して外部に放出される。
この開放弁９の設置により電池内部の圧力が上昇しても、ある一定以上の圧力になることを防止することができる。
【００５０】
なお、円板状部分２０に設けた８個のガス抜き孔２３のうち、１個のガス抜き孔２３には、キャップ１に固定された回転止めピン２１がはめ込まれている。
【００５１】
極柱１０を電池容器１７に固定するとき、すなわちナット７を回すときに、極柱１０がキャップ１に対して自由に回転できる状態になっていると、ナット７の締め込みにつれて極柱１０が回転することになる。極柱１０が回転すると、これにつれてセラミックワッシャ５、リング５０、セラミック突き当て６、およびバックアップリング５１が回転する。
【００５２】
一方、ナット７の締め込みにより極柱１０が回転すると、シール８はキャップ１の内側と円板状部分２０の上面からそれぞれ反対方向の摩擦力を受けることになる。したがって、この両者の摩擦力により、シール８の双方の接触面が磨耗し、本来の目的であるシール性を損なうおそれがある。
【００５３】
また、ナット７の締め込みにより極柱１０が回転すると、短冊状リード１１にも負荷がかかり、短冊状リード１１にねじれが生じてくる。これにより最終的に短冊状リード１１が破損するおそれもでてくる。
【００５４】
一方。めねじ部１６に、ボルト１９を螺入することにより、極柱の先端部の端面とボルト１９の頭部との間にブスバーまたは導線を挟みつけて、ボルト１９を締め付けたとき、ナット７の締めが不十分な場合は、極柱１０がわずかながらでも回転することになる。
極柱１０が回転すれば、上述したような障害がここでも発生することになる。
【００５５】
そこで、回転止めピン２１を絶縁カラーを介して、極柱１０の円板状部分２０設けられてガス抜き孔２３の１個にはめ込むこととした。
【００５６】
これにより、ナット７またはボルト１９の締め付けにより、極柱１０にトルクがかかっても、回転止めピン２１が極柱１０の円板状部分２０の回転を阻止するので、この円板状部分の一体になっている極柱１０は回らないことになる。
【００５７】
次に、極柱１０、絶縁カラー１２およびその周辺の部品の組立の工程を図３に基づいて説明する。
まず、絶縁カラー１２の表面に設けられた穴に、極柱１０の裏側に設けられて凸部をはめ込んで、絶縁カラー１２を極柱１０に固定する。このとき極柱１０の円板状部分に設けたガス抜き孔２３と絶縁カラー１２に設けたガス抜き孔２４のそれぞれの位置を一致させる。次に、バックアップリング５１を極柱１０の円板状部分２０の表面に設けられた溝２６にはめ込む。次に、シール８をバックアップリング５１の内側に入れるとともに極柱１０の円板状部分２０の表面に接触させる。次に、セラミック突き当て６をシール８の内側に入れるとともに極柱１０の円板状部分２０の表面に接触させる。
【００５８】
一方、キャップ１のはじの方に設けられたピン固定用孔に回転止めピン２１をはめ込み溶接で固定する。さらに、この回転止めピン２１に絶縁カラー２２をはめ込んでおく。
【００５９】
回転止めピン２１を固定し、絶縁カラー２２をつけたキャップ１を、上述したバックアップリング５１、シール８、およびセラミック突き当て６をつけた円板状部分の上に置くと同時に、絶縁カラー２２の付いた回転止めピン２１を極柱１０の円板状部分２０に設けられた一個のガス抜き孔２３の中にはめ込む。
【００６０】
次に、キャップ１の内側と極柱１０のおねじ部１５の間にリング５０を入れる。さらにその上に、セラミックワッシャ５を置き、最後にナット７を極柱１０のおねじ部１０にはめ込み締め込む。
【００６１】
以上のことから、本例によれば、電極渦巻体の中で発生したガスを迅速かつスムーズに開放弁の入口まで誘導することができる。
また、短冊状リードを極柱の円板状部分の外周に溶接する際、短冊状リードの脇からガスを抜けさせるためには各短冊状リードの位相を合わせてガス抜きスペースを設ける必要があるが、本発明では、短冊状リードの位相をランダムにすることができるので、電極厚みむらの管理が容易になり、生産性を向上させることができる。
また、極柱の円板状部分に孔を開ける事で円板状部分の体積を減少させることができるので、電池全体の軽量化を図ることができる。
また、電解液を電池内部に注入する時にも電極渦巻体までの電解液の通り道を兼ねることができる。
【００６２】
図１に示すように、キャップ１の中心より外れた位置に、電解液注入口３２が設けてある。この電解液注入口３２は電池構造体の組立後に、電解液を電池内部に注入するのに用いられる。
【００６３】
また、図１および図２に示すように、キャップ１の中心より外れた電解液注入口の位置に、メクラ栓４が配置してある。このメクラ栓４は、電解液注入口３２にメタルシール２を介してねじ込み式で締められ、電池容器を密閉する。
【００６４】
また、メクラ栓４の頭部とキャップ１の表面との間には、メタルシール２が挟みつけられている。このメタルシール２はその断面形状が長方形のリングであり、その材質は純アルミよりなるものである。
【００６５】
一方、メタルシール２に接する金属部分は電池のキャップ１とメクラ栓４の頭部であり、これらはステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で作製してある。
【００６６】
なお、ステンレス鋼と純アルミの２種類の金属を接触させて、本例の電池の非水電解液に触れさせても、純アルミの腐食は進まないことが確認されている。
【００６７】
このように、純アルミからなるメタルシールを用いることにより、たとえばゴム材などの高分子材料からなるシールに比べ、外部とのガスや水分の透過性・通過性を低く抑えることができ、電池の寿命を長くすることができる。
また、純アルミは高分子材料に比べ寿命が長いので、純アルミからなるメタルシールをメクラ栓のシールに使用すれば半永久的に使用することができ、シールの交換の必要がなくなる。
また、図１に示すように、上述した開放弁９のシールにも純アルミからなるメタルシールを使用することができる。
【００６８】
なお以下に、電池容器内への非水電解液の注入方法について説明する。
まず、注入アタッチメントを電解液注入口３２にねじ込んで固定する。これにより、電解液（ＥＬ）タンク内に貯蔵してある非水電解液と電池容器とがパイプを通して連結される。この電解液タンク内の非水電解液の液面より高い空間の部分は、切り替えバルブを介して、真空ポンプと連結されている。
【００６９】
なお、本例に使用する電解液は、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒の中にＬｉＰＦ_６を１モル／ｌの割合で溶解して形成したものである。
【００７０】
次に、真空ポンプを作動させる。真空ポンプが作動すると、電池内部の空気が電池容器の外に放出され、電池容器の内部が大気圧に比べて負圧になる。
【００７１】
次に、真空ポンプと電解液タンクとの間にある切り替えバルブを切り替えて、電解液タンクの液面を大気に開放する。すると、タンク内の圧力が電池容器内より高くなるので、タンク内の非水電解液が押し出されて電池容器内に浸入する。
【００７２】
上述した工程を何度か繰り返すことにより、電池容器内に所定の非水電解液を注入することができる。
【００７３】
非水電解液の注入後は、電池容器から電解液が電池外部に出ていかないようにシールする必要がある。そのため、電解液注入口３２にメタルシール２を介してメクラ栓４をねじ込み式で締め、電池容器を密閉する。
【００７４】
なお、本発明は上述の実施例に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極渦巻体の中で発生したガスを迅速かつスムーズに開放弁の入口まで誘導することができる。
また、短冊状リードの位相をランダムにすることができるので、電極厚みむらの管理が容易になり、生産性を向上させることができる。
また、極柱の円板状部分に孔を開ける事で円板状部分の体積を減少させることができるので、電池全体の軽量化を図ることができる。
また、電解液を電池内部に注入する時にも電極渦巻体までの電解液の通り道を兼ねることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次電池の一実施例の要部を示す断面図である。
【図２】本発明の二次電池の一実施例の要部を示す側面図である。
【図３】本発明二次電池の要部の組立て工程を示す図である。
【図４】ガス抜きスペースを設けた電極渦巻体を示す図である。
【図５】本発明の二次電池の一実施例の全体を示す断面図である。
【図６】二次電池の正極電極および負極電極の巻取り方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１キャップ（天板）
２、３メタルシール
４メクラ栓
５セラミックワッシャ
６セラミック付き当て
７ナット
８シール
９開放弁
１０極柱
１１短冊状リード
１２絶縁カラー
１３正極電極
１４負極電極
１５おねじ部
１６めねじ部
１７電池容器
１８プラスマーク
１９ボルト
２０円板状部分
２１回転止めピン
２２絶縁カラー
２３、２４ガス抜き孔
２５ガス抜きスペース
２６異常箇所
３１巻き芯
３２電解液注入口
３３押さえ金具
３５電極渦巻体
５０リング
５１バックアップリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a secondary battery suitable for application to a large battery having a large electric capacity, such as a power source for an electric vehicle.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
In the non-aqueous electrolyte secondary battery, when an abnormality occurs in the battery due to, for example, a short circuit of the electrode, the electrolyte is vaporized by the generated Joule heat to generate gas. In a cylindrical battery made by winding an electrode in a roll shape, the gas escapes mainly in the direction of the arrow in FIG. Here, the spiral direction is too long and the flow resistance is high.
[0003]
In the case of a small secondary battery (1 to 5 Ah class), since the current flowing through the leads is small, the number of leads and the cross-sectional area can be small.
However, as the battery becomes larger, the rated current flowing through the lead wire increases, and Joule heat from the lead wire is generated in proportion to the square of the current. Therefore, the lead is adjusted according to the heat generation amount (the square of the current). The number and cross-sectional area must be increased.
[0004]
In a battery that uses a current collector foil of an electrode to make a lead portion, in the case of a battery of 20 Ah or more, the current collector foil itself is thin (for example, 10 to 40 μm), so the number of leads has to be increased.
For this reason, there has been a problem that the pole column for transmitting the lead current to the outside is surrounded by the lead foil and the gas outlet is eliminated.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery that can quickly and smoothly guide the gas generated inside the battery to the inlet of the open valve.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, and an electrode spiral wound around a separator, and an uncoated portion of each of the positive electrode and the negative electrode. , The length of the long side of the electrode Formed over the entire length of A shape having three sides of a strip (hereinafter referred to as “strip shape”). Lead and Polar pole In a secondary battery having a pole column welded with strip-shaped leads over the entire circumference of the outer periphery of the disk-shaped part and an insulating collar that insulates the winding core from the disk-shaped part, the disk-shaped part and the insulation A continuous vent hole is provided on both sides of the collar.
[0007]
Moreover, the secondary battery of the present invention is a secondary battery having the above-described configuration, which is a nonaqueous electrolyte secondary battery.
[0008]
Moreover, the secondary battery of the present invention is a secondary battery having the above-described configuration, which is a lithium ion secondary battery.
[0009]
Moreover, the secondary battery of this invention is a secondary battery of the said structure which is a large sized battery with an electric capacity of 10-500 Ah.
[0010]
According to the secondary battery of the present invention, continuous gas vent holes are provided in both the disk-shaped portion and the insulating collar, so that the generated gas can be quickly and smoothly guided to the inlet of the open valve.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the secondary battery of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 and 2 show a cross-sectional view and a side view of the main part of the lithium ion secondary battery of this example, respectively. FIG. 5 schematically shows the overall configuration of the lithium ion secondary battery of this example.
[0012]
In this example, as shown in FIG. 5, the electrode spiral body 35 is accommodated in a cylindrical battery case 17. As shown in FIG. 1, the electrode spiral body 35 is obtained by winding a belt-like negative electrode 14 and a belt-like positive electrode 13 around a winding core 31 via a separator 30.
Here, a manufacturing method of the negative electrode 14 will be described.
The active material of the negative electrode 14 uses petroleum pitch as a starting material, introduces 10 to 20% of a functional group containing oxygen (so-called oxygen crosslinking), and then heat-treats at 1000 ° C. in an inert gas stream. A carbon material having properties close to the shape of carbon is obtained, and a carbon material powder having an average particle diameter of 20 μm obtained by pulverizing the carbon material is used.
[0013]
90 parts by weight of the carbon material powder and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are mixed, and the mixture is dispersed in a solvent N-methylpyrrolidone to form a slurry. The slurry-like negative electrode active material Is uniformly coated on both surfaces of a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm to produce a negative electrode electrode plate having a thickness of 180 μm, leaving an uncoated portion serving as a lead portion of the negative electrode on the side portion. , Cut into a strip shape. The shape of the negative electrode 14 has a width of 383 mm, of which the coated portion is 348 mm and the uncoated portion is 35 mm. The length is 6940 mm.
[0014]
The positive electrode 13 is produced by the following method.
That is, LiCoO having an average particle size of 15 μm ₂ 91 parts by weight of powder, 6 parts by weight of graphite as a conductive agent, and 3 parts by weight of vinylidene fluoride as a binder are dispersed in a solvent N-methylpyrrolidone to form a slurry, The slurry-like positive electrode active material is uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm to produce a positive electrode original plate having a thickness of 150 μm. It is cut and formed into a strip shape, leaving an uncoated portion. The positive electrode has a width of 379 mm, of which the coated portion is 344 m and the uncoated portion is 35 mm. The length is 7150 mm.
[0015]
The uncoated portions of the positive electrode 13 and the negative electrode 14 produced as described above have a width of 10 mm and a length of 30 mm before winding, and are cut into strips every 15 mm to form strip-shaped leads. Here, the uncoated portions of the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are cut over the entire length with the above-described dimensions.
[0016]
Here, the length of the strip-shaped lead 11 must be longer than the distance from the electrode end to the pole 10. The width of the strip-shaped lead 11 is set so that the total cross-sectional area of the strip-shaped lead 11 satisfies the maximum energization current value. Further, considering the bending of the strip-shaped lead 11, the width is desirably 10 mm or less.
[0017]
As shown in FIG. 6, the positive electrode 13, the negative electrode 14, and the separator 30 are stacked in the order of the positive electrode 13, the separator 30, the negative electrode 14, and the separator 30, and wound around the winding core 31. Form. At this time, one side of the electrode spiral body 35 is the strip-shaped lead 11 of the positive electrode 13, and the other side is the strip-shaped lead 11 of the negative electrode 14, and the strip-shaped lead 11 is on the opposite side so that the leads are gathered. Wind like so.
The separator 30 is a polyethylene sheet having a thickness of 38 μm and cut into a width of 353 × 7600 mm and formed with minute holes.
The shape of the winding core 31 is, for example, a pure aluminum cylinder having an outer diameter of 17 mm, an inner diameter of 14 mm, and a length of 354 mm.
[0018]
As described above, since the strip-shaped leads 11 are taken out on both sides of the core 31 of the electrode spiral body 35, the current obtained by the electrode current collector can be quickly taken out to the outside. Moreover, since this strip-shaped lead 11 is formed in the shape of a long and narrow strip, its deformation | transformation is easy and it can weld along the outer peripheral part of the disk-shaped part of the pole 10.
[0019]
After winding the positive electrode 13, the negative electrode 14, and the separator 30 around the winding core 31, as shown in FIG. 1, the strip-shaped lead portion 11 extends over the entire outer periphery of the disc-shaped portion of the pole column 10. It is pressed down by the presser fitting 33 substantially evenly.
In addition, as for the material of the pole 10, the positive electrode is pure aluminum (A1050), and the negative electrode is pure copper (C1100). Moreover, the material of the pressing metal 33 is pure aluminum (A1050) on the positive electrode side and pure copper (C1100) on the negative electrode side.
[0020]
After the strip-shaped lead portion 11 is pressed against the outer peripheral portion of the disc-shaped portion of the pole column 10 by the pressing metal fitting 33, the strip-shaped lead 11 is cut at the upper end surface of the disc-shaped portion of the pole column 10. Then, laser is irradiated from the upper surface of the disk-shaped part of the pole 10, and welding is performed over the entire circumference of the disk-shaped part.
[0021]
As described above, the strip-shaped lead 11 and the pole column 10 coming out of the electrode current collector are joined by welding and in a wide area, so that the internal resistance is low and the variation is small. In addition, a battery excellent in large current discharge characteristics can be obtained in terms of a large area.
[0022]
The welded electrode spiral body 35 and the pole column 10 incorporate a backup ring 51, a seal 8, a ceramic abutment 6, a cap (top plate) 1, a ring 50, and a ceramic washer 5, and are tightened with a nut 7.
[0023]
Thereafter, as shown in FIG. 1, the outer periphery of the cap 1 is press-fitted into the battery container 17 and laser-welded. That is, the laser is irradiated on the circumference from the upper surface of the cap 1, and is sealed by welding.
In this way, a battery having a completely sealed structure can be obtained by welding the cap 1 of the battery container 17 with a laser.
[0024]
In addition, the material of the battery container 17 is stainless steel (SUS304), and the thickness is in the range of 0.3 to 0.5 mm. The material of the cap 1 is also stainless steel (SUS304) and has a thickness of 3 mm.
[0025]
As can be seen from FIG. 1, an external thread (male thread 15) of M14 is cut outside the tip of the positive pole 10. A nut 7 is disposed on the male screw portion 15. By tightening the nut 7, the cap 1 is sandwiched between the ceramic washer 5 and the ceramic abutment 6, and the pole 10 itself is fixed to the cap 1. Further, a seal 8 is sandwiched between the disc-shaped portion of the pole column 10 and the cap 1 so that the internal electrolyte is prevented from leaking.
[0026]
An M6 female screw (female screw portion 16) is cut at the center of the positive pole 10 of the positive electrode. The female thread portion 16 is used when connecting to the outside. That is, by screwing a bolt 19 into the female thread portion 16, a bus bar or a conductive wire is sandwiched between the end face of the tip end portion of the pole pole and the head of the bolt 19 to be connected and fixed.
[0027]
As shown in FIG. 1, the winding core 31 and the pole 10 are insulated by an insulating collar 12 made of polypropylene (PP).
[0028]
As shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic washer 5 has a disk shape with a circular hole at the center thereof, and is sandwiched between the nut 7 and the cap 1. The material of this ceramic washer 5 is alumina (Al ₂ O ₃ ).
[0029]
The purpose of the ceramic washer 5 is to insulate the pole column 10 from the cap 1, but since the material is alumina as described above, it is possible to ensure insulation.
[0030]
Further, since the pole column 10 is fixed to the cap 1 by tightening the nut 7, the ceramic washer 5 must have sufficient rigidity to withstand this fastening force, that is, the compression force. Also in this respect, since the material of the ceramic washer 5 is alumina, it can sufficiently withstand the compressive force of the nut 7. Furthermore, since the material is alumina, the shape does not change even after a long period of time since fastening, and thus a strong fastening force can be maintained.
In addition, since the rigidity of alumina does not change even when the temperature changes, the fastening force can be maintained even if the temperature changes in a wide range.
[0031]
Furthermore, since alumina has a very high rigidity, the nut 7 can be tightened more strongly. As a result, a large fastening force can be obtained, and the nut 7 does not loosen over time due to vibrations generated during in-vehicle operation, and a sufficient seal can be obtained, thus preventing the nonaqueous electrolyte from leaking. The sealing property that can be maintained.
[0032]
A ring 50 is disposed between the ceramic washer 5 and the ceramic abutment 6 and between the inside of the cap 1 and the outside of the pole column 10. The ring 50 is a ring whose cross-sectional shape is rectangular and is made of a polymer material such as PP. The ring 50 is used to hold the center axis of the pole column 10 at the center axis in the longitudinal direction of the battery when the pole column 10 is fixed to the cap 1 by tightening the nut 7.
[0033]
A ceramic abutment 6 is sandwiched between the inner surface of the cap 1 and the disk-shaped portion of the pole 10. The ceramic abutment 6 is in the shape of a disc having a circular hole at its center, similar to the ceramic washer 5, and the material thereof is alumina (Al ₂ O ₃ ).
[0034]
The ceramic abutment 6 ensures the insulation between the pole column 10 and the cap 1, similarly to the ceramic washer 5.
Further, the ceramic abutment 6 can sufficiently withstand the compressive force of the nut 7. Furthermore, a strong fastening force can be maintained even after a long time has passed after fastening.
Further, the ceramic abutment 6 can maintain the fastening force even when the temperature changes in a wide range.
Furthermore, the ceramic abutment 6 can obtain a large fastening force, and the nut 7 does not loosen over time due to vibrations generated during in-vehicle operation, and a sufficient seal can be obtained. It can prevent leaking.
[0035]
In addition, the ceramic abutment 6 prevents the large elastic deformation of the seal 8 by setting the outer circumference dimension to a position where the elastic deformation of the seal 8 does not occur to some extent. As a result, the pole column of the seal 8 is prevented. Ten axial repulsive forces can be increased. In this way, by disposing the ceramic abutment 6, the sealing force of the seal 8 can be increased to a sufficient level.
[0036]
A backup ring 51 is disposed on the outer periphery of the seal 8 at a position in contact with the seal 8. The backup ring 51 is made of PP.
By this backup ring 51, when the seal 8 touches the non-aqueous electrolyte present in the battery and swells and deforms, the deformation is prevented and the axial repulsive force of the pole column 10 of the seal 8 decreases. Can be prevented.
[0037]
As shown in FIG. 1, a disc-shaped portion 20 is integrally formed on the left side of the pole column 10 in the drawing. The diameter of the disk-shaped portion 20 is 54 mm, and the thickness is 3.5 mm.
[0038]
In the vicinity of the outer periphery of the disk-shaped portion 20 of the pole 10, a gas vent hole 23 that penetrates the thickness direction of the disk-shaped portion 20 is formed. The vent hole 23 has a diameter of 6 mm, and is provided on the circumference having a diameter of 44 mm from the center of the disk-shaped portion 20. Further, a total of eight gas vent holes 23 are provided, and the positions thereof are provided on equiangular lines with the central axis of the disc-like portion 20 as the center (see FIG. 3).
[0039]
Between the pole column 10 and the electrode spiral body 35 is an insulating collar 12 made of PP. The insulating collar 12 is also provided with a gas vent hole 24 having the same diameter at the same position as the gas vent hole 23 of the disk-shaped portion 20 to allow the gas existing between the insulating collar 12 and the electrode spiral body 35 to pass therethrough. That is, the diameter of the gas vent hole 24 is 6 mm, and is provided on the circumference having a diameter of 44 mm from the center of the insulating collar 12. Further, a total of eight gas vent holes 24 are provided, and the positions thereof are provided on a line having an equal angle with respect to the central axis of the insulating collar 12 (see FIG. 3).
Note that the positions of the gas vent holes 23 of the disk-shaped portion 20 and the gas vent holes 24 of the insulating collar 12 are arranged so as to coincide with each other on their contact surfaces.
[0040]
Next, how the gas generated in the battery is released to the outside of the battery via the gas vent holes 23 and 24 described above will be described.
As described above, in the non-aqueous electrolyte secondary battery, when an abnormality occurs in the battery due to, for example, a short circuit of the electrode, the non-aqueous electrolyte is vaporized and gas is generated by the generated Joule heat. In a cylindrical battery made by winding an electrode in a roll shape, the gas escapes mainly in the direction of the arrow in FIG. This is because the spiral direction of the electrode spiral body 35 is too long and the flow resistance is high.
[0041]
As shown in FIG. 5A, the gas generated at the abnormal location 26 flows in the gas escape direction indicated by the arrow. Thereafter, as shown in FIG. 1, the gas passing between the electrodes escapes in the cylindrical direction of the battery and flows to the end of the electrode spiral body 35.
[0042]
On the other hand, the strip-like lead 11 is laser-welded together with the presser fitting 33 to the disc-like portion 20 of the pole column 10 by cutting the margin of the current collector foil into a strip shape. Here, the thickness of the current collector foil is 20 μm for the positive electrode current collector and 10 μm for the negative electrode current collector.
The strip-like leads 11 have a width of 10 mm in order to cope with a large current, and 50 or more of the strip-like leads 11 are wound around the disc-like portion 20 of the pole column 10 in total. Here, since the strip-shaped lead 11 itself is thin and flexible, the strip-shaped lead 11 is broken even if the internal pressure is increased due to the generation of gas, and gas is emitted from the side of the disk-shaped portion 20 of the pole column 10. It will block the way you go.
[0043]
In order to allow gas to escape from the sides of the strip-shaped lead 11 when the strip-shaped lead 11 is welded to the outer periphery of the disk-shaped portion 20 of the pole column 10, for example, as shown in FIG. It is necessary to provide the venting space 25 in phase. However, in this case, the phase of the strip-shaped lead 11 must be set according to the diameter of each electrode in the electrode spiral body 35. In addition, there is a problem that it is difficult to manage because of being affected by unevenness of the electrode thickness.
[0044]
For this reason, a hole having the same diameter is formed at the same position in both the disk-shaped portion 20 of the pole column 10 and the insulating collar 12 to provide a gas passage.
[0045]
As can be seen from FIG. 1, the gas released from the end of the electrode spiral body 35 reaches a space formed between the electrode spiral body 35 and the insulating collar 12. The gas that has reached this space can flow substantially uniformly through the eight gas vent holes 24 provided in the insulating collar 12.
[0046]
The gas that has passed through the vent hole 24 of the insulating collar 12 passes through the vent hole 23 provided in the disk-shaped portion 20 that is directly connected to the vent hole 24.
[0047]
The gas released from the gas vent hole 23 of the disc-like portion 20 is released into a space sandwiched between the disc-like portion 20 and the cap 1. The space sandwiched between the disc-shaped portion 20 and the cap 1 and the space sandwiched between the presser fitting 33 and the inner surface of the battery container 17 that are continuous with the space form a cylindrical space. Thus, the released gas can freely pass through these cylindrical spaces. Therefore, as shown in FIG. 1, the inlet of the release valve 9 is provided at one location below the cap 1 in the drawing, but the gas reaches the inlet of the release valve via the cylindrical space described above. be able to.
[0048]
As shown in FIGS. 1 and 2, the release valve 9 is installed at a position off the center of the cap 1. The release valve 9 is screwed into a hole provided in the cap 1. The release valve 9 is for releasing the internal gas to the outside when the internal pressure of the battery container rises. A valve disposed in the open valve 9 is pressed against the inside of the battery by a spring to achieve liquid tightness inside the battery.
[0049]
When the pressure inside the battery rises due to the above-mentioned causes, the valve in the open valve 9 is pressed against the outside of the battery. As a result, the gas inside the battery is released to the outside through a hole provided in the side surface of the release valve 9 as shown in FIG.
Even if the internal pressure of the battery rises due to the installation of the open valve 9, it is possible to prevent the pressure from exceeding a certain level.
[0050]
Of the eight gas vent holes 23 provided in the disc-shaped portion 20, a rotation stopper pin 21 fixed to the cap 1 is fitted in one gas vent hole 23.
[0051]
When the pole 10 is fixed to the battery case 17, that is, when the nut 7 is turned, if the pole 10 is in a state of being freely rotatable with respect to the cap 1, the pole 10 is moved as the nut 7 is tightened. Will rotate. As the pole 10 rotates, the ceramic washer 5, the ring 50, the ceramic abutment 6, and the backup ring 51 rotate accordingly.
[0052]
On the other hand, when the pole column 10 is rotated by tightening the nut 7, the seal 8 receives frictional forces in opposite directions from the inside of the cap 1 and the upper surface of the disk-shaped portion 20. Therefore, both of the contact surfaces of the seal 8 are worn by the frictional force of the both, and there is a possibility that the original sealing property is impaired.
[0053]
In addition, when the pole column 10 is rotated by tightening the nut 7, a load is also applied to the strip-shaped lead 11, and the strip-shaped lead 11 is twisted. As a result, the strip-shaped lead 11 may eventually be damaged.
[0054]
on the other hand. When the bolt 19 is screwed into the female thread portion 16, a bus bar or a conducting wire is sandwiched between the end face of the tip of the pole pole and the head of the bolt 19, and the bolt 19 is tightened. If tightening is insufficient, the pole column 10 will rotate even slightly.
If the pole column 10 rotates, the above-described failure will occur here.
[0055]
Therefore, the rotation stop pin 21 is provided in the disk-shaped portion 20 of the pole column 10 through an insulating collar and fitted into one of the gas vent holes 23.
[0056]
As a result, even if torque is applied to the pole column 10 by tightening the nut 7 or the bolt 19, the rotation prevention pin 21 prevents the rotation of the disk-shaped portion 20 of the pole column 10. Thus, the pole 10 is not turned.
[0057]
Next, the process of assembling the pole 10, the insulating collar 12 and the surrounding parts will be described with reference to FIG. 3.
First, the insulating collar 12 is fixed to the pole column 10 by fitting a convex portion provided on the back side of the pole column 10 into a hole provided on the surface of the insulating collar 12. At this time, the positions of the gas vent holes 23 provided in the disk-shaped portion of the pole column 10 and the gas vent holes 24 provided in the insulating collar 12 are matched. Next, the backup ring 51 is fitted into the groove 26 provided on the surface of the disk-shaped portion 20 of the pole 10. Next, the seal 8 is put inside the backup ring 51 and brought into contact with the surface of the disk-shaped portion 20 of the pole 10. Next, the ceramic abutment 6 is put inside the seal 8 and brought into contact with the surface of the disk-shaped portion 20 of the pole 10.
[0058]
On the other hand, the anti-rotation pin 21 is fitted into a pin fixing hole provided in the direction of the cap 1 and fixed by welding. Further, an insulating collar 22 is fitted in the rotation stop pin 21.
[0059]
The cap 1 with the anti-rotation pin 21 fixed and the insulating collar 22 is placed on the disk-shaped portion with the backup ring 51, the seal 8 and the ceramic abutment 6. The attached rotation stopper pin 21 is fitted into one gas vent hole 23 provided in the disk-shaped portion 20 of the pole 10.
[0060]
Next, the ring 50 is inserted between the inner side of the cap 1 and the male thread portion 15 of the pole 10. Further, the ceramic washer 5 is placed thereon, and finally the nut 7 is fitted into the male thread portion 10 of the pole column 10 and tightened.
[0061]
From the above, according to this example, the gas generated in the electrode spiral body can be quickly and smoothly guided to the inlet of the open valve.
In addition, when welding the strip-shaped lead to the outer periphery of the disk-shaped portion of the pole column, it is necessary to provide a gas venting space by matching the phase of each strip-shaped lead in order to let gas escape from the side of the strip-shaped lead. However, in the present invention, since the phase of the strip-shaped lead can be made random, the management of the electrode thickness unevenness is facilitated, and the productivity can be improved.
Further, since the volume of the disk-shaped part can be reduced by making a hole in the disk-shaped part of the pole column, the weight of the entire battery can be reduced.
Further, when the electrolyte is injected into the battery, it can also serve as a path for the electrolyte to the electrode spiral body.
[0062]
As shown in FIG. 1, an electrolyte solution inlet 32 is provided at a position off the center of the cap 1. The electrolyte injection port 32 is used to inject the electrolyte into the battery after the battery structure is assembled.
[0063]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a mesa plug 4 is disposed at the position of the electrolyte injection port off the center of the cap 1. This mecha stopper 4 is screwed into the electrolyte inlet 32 through the metal seal 2 to seal the battery container.
[0064]
In addition, a metal seal 2 is sandwiched between the head of the mekula plug 4 and the surface of the cap 1. The metal seal 2 is a ring whose cross-sectional shape is rectangular, and the material thereof is made of pure aluminum.
[0065]
On the other hand, the metal portion in contact with the metal seal 2 is the cap 1 of the battery and the head portion of the mech plug 4, which are made of stainless steel (SUS304).
[0066]
It has been confirmed that the corrosion of pure aluminum does not proceed even when two kinds of metals, stainless steel and pure aluminum, are brought into contact with the nonaqueous electrolyte of the battery of this example.
[0067]
Thus, by using a metal seal made of pure aluminum, the permeability and passage of gas and moisture to the outside can be kept low compared to a seal made of a polymer material such as a rubber material. The lifetime can be extended.
In addition, since pure aluminum has a longer life than a polymer material, if a metal seal made of pure aluminum is used for a seal of a mekula plug, it can be used semi-permanently and there is no need to replace the seal.
Further, as shown in FIG. 1, a metal seal made of pure aluminum can be used for the seal of the above-described release valve 9.
[0068]
Hereinafter, a method for injecting the non-aqueous electrolyte into the battery container will be described.
First, the injection attachment is screwed into the electrolyte injection port 32 and fixed. Thereby, the nonaqueous electrolyte solution stored in the electrolyte solution (EL) tank and the battery container are connected through the pipe. The portion of the space higher than the liquid level of the nonaqueous electrolyte in the electrolyte tank is connected to a vacuum pump via a switching valve.
[0069]
The electrolyte used in this example is LiPF in a mixed solvent of propylene carbonate and diethyl carbonate. ₆ Is dissolved at a rate of 1 mol / l.
[0070]
Next, the vacuum pump is operated. When the vacuum pump is operated, the air inside the battery is released to the outside of the battery container, and the inside of the battery container becomes a negative pressure compared to the atmospheric pressure.
[0071]
Next, the switching valve between the vacuum pump and the electrolyte tank is switched to open the liquid level of the electrolyte tank to the atmosphere. Then, since the pressure in the tank becomes higher than that in the battery container, the non-aqueous electrolyte in the tank is pushed out and enters the battery container.
[0072]
By repeating the above-described process several times, a predetermined non-aqueous electrolyte can be injected into the battery container.
[0073]
After injection of the non-aqueous electrolyte, it is necessary to seal the electrolyte so that the electrolyte does not come out of the battery container. Therefore, the battery plug 4 is sealed by screwing the mech stopper 4 into the electrolyte solution inlet 32 via the metal seal 2.
[0074]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the gas generated in the electrode spiral body can be quickly and smoothly guided to the inlet of the open valve.
In addition, since the phase of the strip-shaped lead can be made random, the management of the electrode thickness unevenness is facilitated, and the productivity can be improved.
Further, since the volume of the disk-shaped part can be reduced by making a hole in the disk-shaped part of the pole column, the weight of the entire battery can be reduced.
Further, when the electrolyte is injected into the battery, it can also serve as a path for the electrolyte to the electrode spiral body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of one embodiment of a secondary battery of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing the main part of one embodiment of the secondary battery of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an assembling process of main parts of the secondary battery of the present invention.
FIG. 4 is a view showing an electrode spiral body provided with a gas venting space.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an entire embodiment of a secondary battery of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a winding method of a positive electrode and a negative electrode of a secondary battery.
[Explanation of symbols]
1 Cap (top plate)
2, 3 Metal seal
4 Mekura plug
5 Ceramic washer
6 Ceramic bearing
7 Nut
8 Seal
9 Opening valve
10 poles
11 Strip lead
12 Insulation collar
13 Positive electrode
14 Negative electrode
15 Male thread
16 Female thread
17 Battery container
18 plus mark
19 volts
20 Disc-shaped part
21 Non-rotating pin
22 Insulation collar
23, 24 Gas vent hole
25 Degassing space
26 Abnormal points
31 winding core
32 Electrolyte inlet
33 Presser bracket
35 Electrode spiral body
50 rings
51 Backup ring

Claims

An electrode spiral body for winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator around a winding core;
From each uncoated portion of the positive electrode and the negative electrode, a strip-shaped lead formed over the entire length in the long side direction of the electrode ,
The pole column with the strip-shaped lead welded over the entire circumference of the outer periphery of the disc-shaped portion of the pole column,
In a secondary battery having the winding core and an insulating collar for insulating the disk-shaped part,
A secondary battery comprising a continuous vent hole in both the disk-shaped portion and the insulating collar.

The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery.

The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery.

The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is a large battery having an electric capacity of 10 to 500 Ah.