JPH11111241A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外装ケース１の外側にアルミニウム板１ａを
用いて軽量化を図ると共に、内側に銅板１ｂを用いて負
極との接続を可能にし、安価で動作の安定した切り欠き
弁４を形成することができる非水電解質二次電池を提供
する。 【解決手段】 アルミニウム板１ａの内側に銅板１ｂを
張り付けたクラッドメタルによって外装ケース１を形成
すると共に、この外装ケース１のアルミニウム板１ａ側
の外面から合金層１ｃに達するまでの深さの溝を設けて
切り欠き弁４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部のガス圧力が
異常に上昇した場合に外装ケースの一部を開口してガス
抜きを行う安全装置を備えた非水電解質二次電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】非水電解質二次電池には、図３に示すよ
うに、鉄板を箱型容器状とした外装ケース１に、正極と
負極をセパレータを介して楕円形に巻回した発電要素２
を収納した角型のものがある。この非水電解質二次電池
は、発電要素２の最外周に巻回された負極を直接外装ケ
ース１の内面に接触させることにより、外装ケース１全
体が負極端子となるようにしている。なお、この外装ケ
ース１には図示しない蓋が取り付けられて内部が密閉さ
れる。また、発電要素２の正極は、この蓋に設けられた
正極端子に接続される。しかし、このような非水電解質
二次電池は、外装ケース１に鉄板を用いるので、電池重
量が重くなるという欠点があった。そこで、最近では、
この外装ケース１に軽いアルミニウム板を用いて軽量化
を図ることが検討されている。

【０００３】また、非水電解質二次電池は、水溶液電解
質二次電池に比べて反応性の高い材料を使用するので、
特に安全性を考慮する必要がある。このため、外装ケー
ス１には、内部のガス圧力が異常に上昇すると、この内
圧を開放してガス抜きを行う安全装置が設けられてい
る。また、このような安全装置として、外装ケース１の
板面の一部に溝を設け、内圧が所定以上に上昇するとこ
の溝が破断するようにした切り欠き弁を形成すれば、プ
レス加工やウエットエッチングにより簡単に加工できる
ようになりコストダウンを図ることが容易となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、外装ケース
１がアルミニウム板になると、ここを負極にしたのでは
リチウムと反応するので、発電要素２の正極と接続しな
ければならず、この発電要素２の極性を逆にする必要が
生じる。このため、外装ケース１にアルミニウム板を用
いて電池重量の軽量化を図る場合には、外装ケース１に
鉄板を用いたときの発電要素２の製造ラインをそのまま
利用することができないので、新たな設備投資を要する
という問題が生じる。

【０００５】また、切り欠き弁を用いれば、安全装置の
製造コストが安価になるが、外装ケース１が強度の高い
鉄板である場合には、この鉄板に直接溝を形成すると溝
底部分の板厚を極めて薄くする必要があるので、プレス
加工やウエットエッチングによってこの板厚を正確に制
御することが困難になる。このため、従来は、外装ケー
ス１の鉄板に開口孔を形成しておき、ここに薄い（例え
ば５μｍ）ニッケル板等をレーザ溶接等で張り付けるこ
とにより安全弁を設けていたので、製造に手間がかかり
低コスト化を阻害するという問題があった。

【０００６】これに対して、外装ケース１をアルミニウ
ム板にした場合には、このアルミニウム板に直接切り欠
き弁の溝を形成しても、溝底部分の板厚をある程度厚く
できるので、プレス加工やウエットエッチングによって
この板厚を所定許容範囲内に制御することは容易であ
る。しかし、このアルミニウム板は、比較的粘りがある
ため、内部からのガス圧を受けると伸びが生じ、作動圧
が安定しないという問題があった。

【０００７】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、外装ケースにアルミニウムと銅等のクラッド
メタルを用い、このクラッドメタルの金属界面に達する
までの深さの溝を設けて切り欠き弁を形成することによ
り、外装ケースを負極にしたまま電池重量の軽量化を図
ると共に、動作の安定した安全装置を安価に設けること
ができる非水電解質二次電池を提供することを目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、発電要素を外装ケース内に収納すると共
に、この発電要素の負極を内部で外装ケースに接続した
非水電解質二次電池において、前記外装ケースを、外側
にアルミニウム板を用い内側にアルミニウム以外の金属
板を用いたクラッドメタルによって構成することを特徴
とする。

【０００９】また、前記外装ケースの外面に、クラッド
メタルの金属界面に達するまでの深さを有する溝を設け
た切り欠き弁を形成したことを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、外装ケースの外側をアル
ミニウム板にするので、電池重量の軽量化を図ることが
できる。しかも、外装ケースの内側をアルミニウム以外
の金属板にするので、リチウムと反応しないものを使用
することが可能になり、この外装ケースに負極を接続し
て、従来からの鉄板を用いた場合の発電要素の製造ライ
ンをそのまま利用することができるようになる。また、
クラッドメタルは、その製造時の熱間圧延工程によって
界面に硬い合金層が形成されるので、アルミニウム板側
からこの界面に達するまでの溝を設けるだけで、容易に
溝底部分の板厚の許容誤差が大きい切り欠き弁を形成す
ることができる。このため、鉄板を用いた場合によう
に、ニッケル板等を張り付けた安全弁を設ける必要がな
くなると共に、アルミニウム板を単独で用いた場合のよ
うに作動圧が不安定になるようなこともなくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１２】図１〜図２は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は外装ケースと切り欠き弁の構成を示
す縦断面図、図２は非水電解質二次電池の外観を示す斜
視図である。なお、図３に示した従来例と同様の機能を
有する構成部材には同じ番号を付記する。

【００１３】本実施形態は、図２に示すように、箱型容
器状の外装ケース１に発電要素２を収納し蓋３を取り付
けて内部を密閉した角型の非水電解質二次電池について
説明する。外装ケース１は、図１に示すように、外側に
アルミニウム板１ａを用い内側に銅板１ｂを用いたクラ
ッドメタルを箱型の容器状に加工したものである。アル
ミニウム板１ａは、アルミニウム又はアルミニウムを主
体とするアルミニウム合金の板材であり、銅板１ｂは、
銅又は銅を主体とする銅合金の板材である。なお、銅板
１ｂは、延展性を高めるために、銅合金を使用すること
が好ましい。クラッドメタルは、２種以上の金属を熱間
圧延工程によって圧延し張り合わせたものであり、ここ
ではアルミニウム板１ａが０．３ｍｍで銅板１ｂが０．
２ｍｍの厚さのクラッドメタルを用いる。このようなク
ラッドメタルは、熱間圧延工程によってアルミニウム板
１ａと銅板１ｂの界面にこれらの金属よりも硬度の硬い
合金層１ｃが薄い層状に形成される。また、この外装ケ
ース１には、図２に示すように、面積の広い側面に切り
欠き弁４が形成される。この切り欠き弁４は、図１に示
すように、プレス加工によってアルミニウム板１ａの表
面に円形に刻印されたくさび状の溝であり、溝の底が合
金層１ｃよりもわずかに手前側になる程度の深さに形成
される。なお、図１では、溝の深さや板厚を強調して示
している。

【００１４】発電要素２は、図３に示したものと同様
に、正極と負極をセパレータを介して楕円形に巻回した
ものであり、外装ケース１の内部に多少圧入して挿入さ
れる。正極は、帯状のアルミニウム箔の表面にリチウム
コバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布したものであ
り、負極は、帯状の銅箔の表面にグラファイト等の負極
活物質を塗布したものである。また、負極は、発電要素
２の最外周に来るように巻回されると共に、この最外周
部の外向き面には負極活物質を塗布しないようにしてお
く。従って、この負極の最外周部の外向き面は、銅箔が
露出するので、外装ケース１に収納した際に、銅板１ｂ
の内面に直接接触し接続されるようになる。蓋３は、外
装ケース１と同様のクラッドメタルからなる板状であ
り、この板状の中央部に表裏に貫通する正極端子３ａが
絶縁して取り付けられている。この蓋３は、正極端子３
ａに発電要素２の正極を接続してから、外装ケース１の
開口部に嵌め込んでレーザ溶接により溶着することによ
り取り付けられる。また、外装ケース１の内部には、蓋
３の取り付け前に非水電解液が注液される。

【００１５】上記構成の非水電解質二次電池は、外装ケ
ース１の大半が軽いアルミニウム板１ａによって構成さ
れるので、電池重量を大幅に軽量化することができる。
例えば、鉄板のみを用いた外装ケース１の場合には重量
が１６ｇ（電池重量は４０ｇ）であったものが、本実施
形態の場合には８ｇ（電池重量は３２ｇ）に軽減され、
アルミニウム板のみを用いた場合の６ｇ（電池重量は３
０ｇ）に比べても遜色のないものとなる。

【００１６】また、外装ケース１は、内側が銅板１ｂに
よって構成されるので、アルミニウム板のみを用いた場
合のように、負極と接続してもリチウムと反応すること
がなくなる。従って、外装ケース１に鉄板のみを用いた
従来からの非水電解質二次電池の発電要素２の製造ライ
ンをそのまま利用することができるようになる。なお、
この銅板１ｂは、外装ケース１に負極を接続したことに
より、アルミニウム板１ａがリチウムと反応するのを防
止するためのものであるため、十分に薄くすることがで
き、これによって上記のように外装ケース１の大幅な軽
量化を図ることができる。

【００１７】さらに、この外装ケース１には、アルミニ
ウム板１ａ側から合金層１ｃに達するまでの深さの溝を
設けた切り欠き弁４が形成されるので、内部のガス圧が
異常に上昇した場合に、アルミニウム板１ａの耐圧にほ
とんど依存することなく破断する。従って、アルミニウ
ム板のみの外装ケース１に切り欠き弁４を形成した場合
のように、作動圧が不安定になるおそれがなくなる。し
かも、溝の底と合金層１ｃとの間に介在する薄いアルミ
ニウム板１ａの層の耐圧が、硬い合金層１ｃの耐圧に比
べて十分に小さければよいので、溝の深さにある程度の
誤差が生じても、作動圧が大きく変動するようなことも
なくなる。また、合金層１ｃはアルミニウム板１ａに比
べて十分に硬いので、本実施形態のように溝をプレス加
工によって刻印する場合には、プレス圧が多少増加して
も溝の底が合金層１ｃに食い込むようなことがなくな
り、この溝を合金層１ｃに達するまでの深さにとどめる
制御が容易となる。さらに、本実施形態の場合には、外
装ケース１の内側に軟らかくて薄い銅板１ｂを用いるの
で、切り欠き弁４の作動圧は、合金層１ｃの耐圧に大き
く依存することになり、特に安定した作動圧を得ること
ができる。

【００１８】なお、上記実施形態では、外装ケース１の
内側に銅板１ｂを用いたが、リチウムと反応しない金属
板であれば他のものでもよく、ニッケル板やステンレス
板又は鉄板等を用いることが可能である。

【００１９】また、上記実施形態では、切り欠き弁４の
溝を外側のアルミニウム板１ａの表面からのみ形成した
が、内側からも形成することができ、特にこの内側に銅
板１ｂよりも硬い金属板を用いる場合には、内外の双方
から形成することが好ましい。さらに、この切り欠き弁
４の溝は、プレス加工による刻印ではなく、ウエットエ
ッチによりハーフエッチングする等の他の方法により形
成してもよい。しかも、この切り欠き弁４の溝は、円形
に限らず、任意の形状に形成することができる。

【００２０】さらに、上記実施形態では、楕円形に巻回
した発電要素２を用いたが、この発電要素２の構成は任
意である。また、上記実施形態では、外装ケース１を箱
型の容器状とした角型の非水電解質二次電池について説
明したが、本発明はこれに限らず、任意の形状の外装ケ
ース１を用いることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非水電解質二次電池によれば、外装ケースにアルミニ
ウム板を用いることにより電池重量の軽量化を図ると共
に、この外装ケースに負極を接続し、従来からの鉄板を
用いた場合の発電要素の製造ラインをそのまま利用して
安価に製造することができるようになる。また、界面に
硬い合金層が形成されるクラッドメタルを用いるので、
作動圧が安定した切り欠き弁を容易に形成することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、外装
ケースと切り欠き弁の構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、非水
電解質二次電池の外観を示す斜視図である。

【図３】従来例を示すものであって、非水電解質二次電
池の構造を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 外装ケース １ａ アルミニウム板 １ｂ 銅板 １ｃ 合金層 ２ 発電要素 ４ 切り欠き弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電要素を外装ケース内に収納すると共
   に、この発電要素の負極を内部で外装ケースに接続した
   非水電解質二次電池において、 前記外装ケースを、外側にアルミニウム板を用い内側に
   アルミニウム以外の金属板を用いたクラッドメタルによ
   って構成したことを特徴とする非水電解質二次電池。
2. 【請求項２】 前記外装ケースの外面に、クラッドメタ
   ルの金属界面に達するまでの深さを有する溝を設けた切
   り欠き弁を形成したことを特徴とする請求項１に記載の
   非水電解質二次電池。