【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形２次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒形２次電池として、電池缶内に正極板と負極板とをセパレータを介して積層し、渦巻き状に捲回して成る捲回極板群と、非水電解液と、該捲回極板群の中心の中空孔内に配置された圧縮強度を有する材料で作られたスリットを有し或いは有しないパイプから成る筒状センターピンと、該筒状センターピンの上方に配置された安全弁機構と該電池缶に気密に施された電池蓋とから成るものは公知である。（例えば、特開平６−１８７９５８号、特開平６−１８７９５９号参照。）。
上記従来の２次電池は、その筒状のセンターピンは、圧縮強度を有する材料で作られたパイプであるため、該捲回極板群の中心の中空孔の変形を防止し、而も、過充電や短絡等に起因して該電池缶内に発生するガスを該パイプの底部を介して該パイプ内に導入し、該パイプの側面にスリットを設けたものでは、更に、該スリットを介してパイプ内に直接導入し、該パイプを通してその上方の安全弁機構側に移動させることができるので、電池内圧が局所的に上昇することに伴う破裂を防止することができるようにしたものである。
しかし乍ら、このような筒状センターピンを具備した円筒形２次電池でも、大きな外圧で電池が変形し、或いは押し潰されたとき、該筒状センターピンも潰され、その内部の空間は閉塞される場合がある。この場合、電池が変形したり、押し潰されたりすることに伴い、電池缶内の捲回極板群が変形し、セパレータが破れて捲回正極板と捲回負極板が短絡した際、正極板の活物質であるリチウム複合酸化物の抵抗値が比較的高いため、その短絡電流が該正極板を通過するとき、正極板の温度は上昇し易くなり、この昇温によって生じた熱で電池内部の有機溶媒が分解反応を起こす。これに伴い、発生したガスの圧力や或いはこのような短絡が充電状態の電池で生じた際、充電状態にあるリチウム複合酸化物は、リチウムがイオンとして抜け不安定な状態にあるため、温度上昇によって分解されて発生した活性な酸素ガスの圧力で電池が破裂するという危険があった。この危険を防止するため、特開平８−２５０１５５号公報では、筒状センターピンとして、導電性の材料から成り、円周方向の両端に切り欠きを有し、且つ偏心したものを用い、これにより外部から電池が押し潰された際、該筒状センターピンの切り欠きが捲回極板群に突き刺さり、正極と負極の短絡電流により発生する発熱を抑止して電池の破裂を積極的に防止するようにしたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
該筒状センターピンを圧縮強度を有する材料で作製しても、耐圧力に限度があり、上記したように、電池に大きな外圧が加わった場合、この外圧に耐えられず、電池が変形し或いは押し潰されて、上記従来の筒状センターピンも押し潰されることは避けられない。従って、該筒状センターピンが押し潰された際には、上記のように、電池缶内の捲回極板群の正，負極間の短絡を生じ、これにより発熱がおこり、有機溶媒が分解しガスが発生し、電池内にガスが溜まりガス圧は急激に上昇し、遂には電池の破裂をもたらす危険性を生ずることが回避できない。
従って、電池が押し潰されても、筒状センターピンを介してガスの排出ができるようにし、電池の安全性を確保することが好ましい。
かゝる危険性を防止するために提案された上記の特開平８−２５０１５５号の発明では、筒状センターピンは偏心しているため、使用中に捲回極板群が少許膨脹した場合に、その切り欠き端が不用意に該捲回極板群の内周面側のセパレータを突き破って正，負極の短絡を生じ、電池寿命の短縮をもたらす恐れがある。また、その筒状センターピンの切り欠き端は、１条のスリットを挟んだ円周上の１個所に限られるので、電池が押し潰されたとき、筒状センターピンが捲回極板群の内周側面に突き刺さることにより生ぜしめる電池短絡個所は１個所に限られるため、電池が押し潰された際の電池短絡の防止が充分でない。
従って、筒状センターピンによる捲回極板群の膨脹時における不用意な早期の短絡を防止し得られ、また、電池が押し潰されたときに、該筒状センターピンにより、捲回極板群の内周側面の複数個所で多角的に広範囲な部分で突き破られて電池短絡を生ぜしめ、電池の破壊を一層容易且つ確実に防止し得るようにすることが望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の課題を解決し、上記の要望を満足する円筒形２次電池を提供するもので、有底円筒状の電池缶と該電池缶内に収納された正極板と負極板とをセパレータを介して積層し渦巻き状に捲回されて成る捲回極板群と、電解液と該捲回極板群の中心の中空孔内に配置された筒状センターピンと、該筒状センターピンの上方に配置された安全弁機構と、該電池缶に気密に施された電池蓋とから成る円筒形２次電池において、該筒状センターピンを円筒状周壁と該円筒状周壁の内部の筒状空間を少なくとも２つの筒状空間に区劃形成する隔壁とから成るものに構成したことを特徴とする。
更に本発明は、該筒状センターピンにより、捲回極板群の膨脹を吸収し、電池が押し潰されたときは、捲回極板群の内周側面を複数個所でその円筒状周側壁により突き破り広範囲な短絡をもたらし、電池の破裂を一層確実にもたらし得る円筒形２次電池を提供するもので、該筒状センターピンは導電性材料から成り、且つ端面Ｓ字状又はまんじ状であることを特徴とする。
更に本発明は、電池が押し潰されたとき、筒状センターピンによる捲回極板群の内周側面を更に多角的に、即ち、広範囲で突き破り、一層電池の破裂を防止する円筒形２次電池を提供するもので、該筒状センターピンは、導電性材料から成り、且つ該円筒周壁内に多角形の筒状隔壁を設けて成ることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面につき説明する。
図１は、本発明の実施の１例の円筒形２次電池を示す。該電池は、有底円筒状の電池缶１とその電池缶１内に収納された捲回極板群２と、該捲回極板群２の中心の中空孔３内に配置された筒状センターピン４と、該電池缶１の上端開口部に気密に施された電池蓋５と、該筒状センターピン４の上方の該電池蓋５に設けた排気用の貫通孔６の上方に配置された弾性体から成る安全弁機構７とから成る。更に詳細には、該電池蓋５は中央に該通気孔６を穿設した円形の金属製蓋基板５ａとその上面に溶接された帽状キャップ５ｂから成る。該電池蓋５は、該金属製蓋基板５ａの上面に該帽状キャップ５ｂとの間に挟持されたアルミ箔などの刺通開裂用の肉薄の金属シート７ａと該帽状キャップ５ｂの頂壁から下向きに突設した刺通用針７ｂとから成る安全弁機構７を具備する。かくして、該金属製蓋基板５ａの周縁を該帽状キャップ５ｂの鍔の上面にかしめて該金属シート７ａを両板５ａ，５ｂ間に挟持せしめた電池蓋５が構成される。このように構成した該電池蓋５は、該電池缶１の上端開口部の内周面に形成した環状の段１ａ上にその外周縁を環状パッキング８を介して施すと共に、その外周縁に該電池缶１の上端周縁１ｂをかしめ結着して該安全弁機構７を具備した密閉電池に構成されている。該捲回極板群２は、活物質として充電でリチウムイオンを吸蔵し、放電でリチウムイオンを放出するＬｉＭｎ2 Ｏ4 、ＬｉＮｉＯ2 などのリチウム複合酸化物の少なくとも１種を用いて製造したシート状正極板２ａと、活物質として炭素材料を用いて製造したシート状負極板２ｂと、これら正極板２ａと、負極板２ｂとの間に介在させた長尺の微多孔性のポリエチレンなどのセパレータ２ｃとを積層し、捲回装置により渦巻き状に捲回して成るものである。電池缶１内には、有機溶媒にリチウム塩を溶解して成る公知の任意の非水電解液が該捲回極板群に注入含浸せしめられている。
該捲回極板群２の最外周の負極板２ｂは、該電池缶１の内周面に圧接し、該電池缶１を負極端子に形成する一方、その正極板２ａは、これから導出したリード線９を、その捲回極板群２の上面に施された絶縁板１０に穿設した孔１１を貫通して上方に導出し、その上端を前記の電池蓋５の該金属製蓋基板５ａの裏面に接続し、該電池蓋５の該帽状キャップ５ｂを正極端子に形成した。かくして、上記の該安全弁機構７を具備したリチウム電池は、その電池缶１内に過剰のガス圧を生じたときは該金属シート７ａが上向きに膨れて、その上方に存する刺通用針７ｂにより刺通開裂せしめられるので、該過剰ガスはその頂壁に開口した排気孔１２より外部に排出せしめられるように構成されている。該安全弁機構７は、上記の形成に限定されることなく、これに代え、ディスク反転＋スイッチ方式、金属剥離方式などを採用しても良い。
【０００６】
上記のように構成された円筒形リチウム２次電池は、従来のものと変わりない。本発明によれば、該捲回用極板群２の中心の中空孔３内に配置した筒状センターピン４を、円筒状周壁４ａと該円筒状周壁４ａの内部の筒状空間１３を少なくとも２つの筒状空間１３ａ，１３ａに区劃形成する隔壁１４とから成るもので構成したことを特徴とする。
【０００７】
該筒状センターピン４は、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステルなどの熱硬化性樹脂材、或いはポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂材、ステンレス、鉄、ニッケルなどの金属或いは炭素材、或いは合成樹脂材に金属粉、炭素粉などを混在せしめて成る導電性材料などで成形し作製する。
図１に示す筒状センターピン４の構成は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に明示した。該筒状センターピン４の円筒状周壁４ａの外径は、捲回極板群２の中心の円形の中空孔３の径より僅かに小さい寸法に形成し、該捲回極板群２の中心の円形の中空孔３内に挿入し、その該捲回極板群の内周側面に密着するようにした。
尚、該筒状センターピン４は、通常、捲回装置に付属している捲回用ピンを用いて捲回極板群２を形成後、該捲回用ピンを抜き取り、その抜き取った跡に形成されるその中心の中空孔３内に該センターピン４を挿入するように使用してもよいが、捲回装置の捲回用ピンを兼用するようにしてもよい。
而して、図２の筒状センターピン４は、一体成形により、該円筒状周壁４ａの上下端に開口する円筒状空間１３内を通る一枚の隔壁１４を設けて、これにより、２つの半円形の筒状空間１３ａ，１３ａに区劃形成して成るものである。
【０００８】
かくして、上記のセンターピン４を具備した図１示の２次電池は、該筒状センターピン４により捲回極板群２の中心の該中空部３の変形を防止することは勿論のこと、当該電池が外圧によりその電池缶１内の捲回極板群の積層方向（中心軸に交叉する径方向）に押し潰され、該捲回極板群のセパレータが破れ、その破れた個所で正極板と負極板との短絡を生じ、発熱し、有機溶媒の分解によりガスが発生しても、該筒状センターピンの円筒状周壁４ａの内部の筒状空間１３内には、隔壁１４を有すると共に、該隔壁１４により、予め２つの筒状空間１３ａ，１３ａが形成されているので、上記従来の筒状センターピンに比し押し潰され難く、且つ２つの筒状空間１３ａの両方が押し潰されてガスの通気性を失われる危険が減少し、電池内部に発生したガスをこの筒状センターピンを通じて、安全弁機構７側へ導くことが確保され、電池破裂に対する安全性が高まる。
尚、該本発明の筒状センターピン４の肉厚は、その円筒状周壁４ａ及び隔壁１４とも０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度とすることが一般である。
また、その筒状センターピンの長さは、図１示のように、電池缶１に収納されたとき、該捲回極板群２の高さと等しいか、それより僅かに高くなる高さとなるものが好ましい。
【０００９】
尚、該隔壁１４は、円筒状周壁４ａの中心軸を通る必要はなく、図示しないが、中心軸を僅かに外れた位置に設けて、その両側に大きさの異なる２つの半円形の筒状空間１３ａ，１３ａに形成しても良い。また、該隔壁１４は、その中心軸から放射状に該円筒状周壁４ａの内周面まで延びる３枚又は４枚の端面から見たときＹ字状又は十字状に見える一体成形のものに構成してもよい。
【００１０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の筒状センターピン４の変形例を示し、その円筒状周壁４ａの１側にその上端から下端まで開口し、中心軸に平行な垂直スリット４ｂを形成したもので、電池缶内に発生したガスを該スリット４ｂを介して該円筒状周壁の側面から筒状空間１３ａに直接流入し排気せしめることを容易にした。
【００１２】
図４は、該筒状センターピン４の更に他の実施例を示し、該スリット４ｂを垂直方向に対し斜めに傾斜した傾斜スリット４ｂに形成したものである。これにより、比較的細幅のスリットでも、その外周の捲回極板群の内周側面から発生するガスの円周方向における導入幅を拡大することができるようにした。
尚、スリット４ｂは直線状とする他、即ち、スリット４ｂの対向する切り欠き端縁４ｃ，４ｃを直線とする他、図示しないが、その切り欠き端縁４ｃ，４ｃは、例えば、三角状の凹凸部の連続から成る鋸歯状としてもよい。また、図３及び図４では、１条のスリット４ｂを２つに区劃された筒状空間１３ａ，１３ａの一方のみに形成せしめたものであるが、その他方の筒状空間１３ａにまで連通するようにスリットを形成してもよいことは言うまでもない。また、該スリット４ｂの幅は、０．５〜２ｍｍの範囲をとることが一般である。
【００１２】
次に、更に詳細な実施例を従来例と併せて説明する。
実施例１
正極活物質としてＬｉＣｏＯ2 を集電体であるアルミ箔に塗工し、乾燥後プレスして成る捲回用正極板と、負極活物質としてカーボン材料を集電体である銅箔に塗工し、乾燥後プレス加工した捲回用負極板とを、３次元空孔構造を有するポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとを貼り合わせて成るセパレータを介して渦巻状に捲回し、捲回極板群を作製した。
この捲回極板群の中心の中空孔内に、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、高さ５４．５ｍｍの円筒状周壁の内部に厚さ１ｍｍの隔壁を設けて成る一体成形により作製した図２に示す形式のステンレス製筒状センターピンを密嵌挿入した。
次に、この極板群を負極端子を兼ねる有底円筒状のステンレス製電池缶内に挿入し、ＥＣ（エチレンカーボネート）：ＰＣ（プロピレンカーボネート）：ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）を体積比１：１：２で全量１リットルになるよう調製した混合溶媒に、溶質として１モルのＬｉＰＦ6 を溶解して成る非水電解液を注液し、安全弁機構を備えた電池蓋を該電池缶に施し、気密にかしめ結着し、図１示の１８６５０サイズ（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ）で、５時間率定格容量１３００ｍＡｈの円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製し、そのうちの１００個につき、丸棒を用いた押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴う破裂を生じた電池は、全くなかった。
実施例２
実施例１のステンレス製の筒状センターピンに代えて、これと同じ寸法の、しかし幅１ｍｍを有する垂直スリットを形成した図３示のステンレス製の円筒状センターピンを用いた以外は、実施例１と同様にして同じ５時間率定格容量の円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製した。そのうちの１００個につき、丸棒で押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴う破裂を生じた電池は、全くなかった。
実施例３
実施例１のステンレス製の筒状センターピンに代えて、これと同じ寸法の、しかし幅１ｍｍを有する傾斜スリットを形成した図３示のステンレス製の円筒状センターピンを用いた以外は、実施例１と同様にして同じ５時間率定格容量の円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製した。そのうちの１００個につき、丸棒で押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴う破裂を生じた電池は、全くなかった。
従来例１
外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、高さ５４．５ｍｍの実施例１と同じ寸法を有するが、隔壁を欠いた従来のステンレス製の筒状センターピンを、実施例１の筒状センターピンに代えて用いた以外は、図１示と同じ構成から成り、実施例１と同様にして５時間率定格容量の円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製し、そのうちの１００個につき、丸棒で押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴い破裂を生じた電池が、３個あった。即ち、破裂電池の発生率は３％であった。
従来例２
従来例１に使用したと同じ寸法の筒状センターピンの円周壁に幅１ｍｍの垂直スリットを形成して成る、しかし、隔壁を欠いた従来のステンレス製筒状センターピンを、実施例２の筒状センターピンに代えて用いた以外は、図１示と同じ構成から成り、実施例と同様にして５時間率定格容量の円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製し、そのうちの１００個につき、丸棒で押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴い破裂を生じた電池が、８個あった。即ち、破裂電池の発生率は８％であった。
【００１３】
又、一方、上記の実施例１，２，３及び従来例１，２により夫々作製した残りの１００個づつの電池につき、下記詳述するように、充放電サイクル試験を行い、３サイクル目の容量と５００サイクル目の容量を測定した。各１００個の電池につき、その３サイクル目の平均の容量を１００としたときの５００サイクル目の平均の容量維持率を求めた所、実施例１，２及び３の各１００個の電池の平均の容量維持率は、夫々８２％、８５％及び８８％であった。これに対し、従来例１及び２の各１００個の電池の平均の容量維持率は、夫々８１％、８６％であった。
各電池につき、２５℃の温度で充放電装置により次のように充放電サイクル試験を行った。即ち、最大充電電流１ＣｍＡの電流値で電池電圧が４．１Ｖになるまで充電し、１０分間の休止の後、同一電流で２．７５Ｖになるまで放電し、１０分間の休止の後、再び上記の充電を行う充放電サイクルを５００サイクル繰り返した。
【００１４】
筒状センターピンとしては、電池の充放電の繰り返しに伴い極板の体積が増大し、捲回極板群が積層方向に膨脹するとき、その膨脹に順応して径の収縮を生じ、その膨脹力を吸収することが好ましい。また、電池が外圧で変形したり、押し潰された場合に、電池内で正極板と負極板が破れたセパレータを介して短絡した際、リチウム複合酸化物から成る正極活物質の抵抗値が比較的高いので、短絡電流の通過によってリチウム複合酸化物の温度は上昇し易くなり、この昇温によって生じた熱で非水電解液の有機溶媒が分解反応を起こし発生したガスや、或いはまた、このような短絡が充電状態の電池で生じた場合は、充電状態における複合酸化物は、リチウムがイオンとして抜け不安定な状態にあるので、温度上昇によって分解されて発生した活性な酸素ガスで電池が破裂するという危険を防止するため、電池が変形し、或いは押し潰されて捲回極板群の正極板と負極板が短絡した場合に、筒状センターピンとしては、同時に、筒状センターピンが捲回極板群の内周側面に、その円周上の複数個所で喰い込み、正極板に流れる短絡電流を該筒状センターピンに導出して、短絡電流によるリチウム複合酸化物の発熱による温度上昇を抑止し、昇温による有機溶媒の分解反応によるガスの発生を防止することにより、電池の破裂を積極的に防止し得るようにすることが好ましい。
【００１５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、上記の要望を満足する本発明の筒状センターピンの１例を示す。更に詳細には、該筒状センターピン４は、ステンレス製などの金属であり、円筒状周壁４ａにその円周上の２個所に隔壁１４との間に所望幅を有する垂直スリット４ｂ，４ｂを形成したもので、端面から観察するとＳ字状に見える端面Ｓ字状の筒状センターピン４に形成したものである。而して、該円筒状周壁４ａの内部の筒状空間１３は、その隔壁１４の両側に略半円の円弧状周壁４ａ１，４ａ１により囲繞され且つ該スリット４ｂ，４ｂを介して２つの筒状空間１３ａ，１３ａに区劃形成され、その夫々の円弧状周壁４ａ１，４ａ１の遊離端縁４ｃ，４ｃは、該隔壁１４の側面に対向するように形成されている。
かくして、その使用状態において、過充電や電池が押し潰されたとき、電池内に発生したガスは、その筒状センターピン４の下端から２本の筒状空間１３ａ，１３ａに流入することに加え、その周側面に形成された２条の垂直スリット４ｂ，４ｂを介し直ちに夫々の筒状空間１３ａ，１３ａに流入することができ、安全弁機構７に導くことができる。尚、該円弧状周壁４ａを肉薄の可撓性壁に形成することが好ましく、これによれば、その外周面の捲回用極板群２が、充放電の繰り返しの使用でその積層方向に膨脹したとき、その膨脹力に順応して図５（ｃ）に示すように、夫々の該円弧状周壁４ａ１，４ａ１は、その遊離端４ｃ側が内方へ繞み、径を収縮し、その膨脹力を吸収するので、捲回極板群２を良好な状態に維持し、電池のサイクル寿命を延長することができる。また、電池が押し潰された場合には、図５（ｄ）に示すように、その円弧状周壁４ａ，４ａ１の遊離端縁４ｃ，４ｃは、隔壁１４より外方へ突出し、その外周の捲回極板群２の内周側面に、その円周面上で２個所で突き刺さり、セパレータを貫通し、正極板に突き刺さり短絡電流を該正極板から該筒状センターピン４に導出し、正極板の発熱昇温を抑止し、有機溶媒の熱分解によるガス発生を防止することができる。また、一方、図５（ｃ），（ｄ）の状態においても、図示のように、２つの筒状空間１３ａ，１３ａの両者が閉塞されることなく、排気通路を維持する。このようにして電池の破裂は確実に防止できる。
【００１６】
尚、筒状センターピン４は、図５に示すように、円弧状周壁４ａ１，４ａ１の厚さは外圧により内方へ繞み易いように肉薄に形成する場合は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。隔壁１４の厚さは、耐圧性を維持するため、１ｍｍ〜１．２ｍｍが好ましい。
【００１７】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の筒状センターピンの更なる変形例を示し、端面がＳ字状である点は図５（ａ）（ｂ）の筒状センターピン４と変わりないが、特に、隔壁１４の左右の円弧状周壁４ａ１，４ａ１は、その遊離端縁４ｃ，４ｃに至るに従い細幅となるテーパー状としたもので、これにより、電池が押し潰された場合に図６（ｄ）に示すようにその尖った遊離端縁４ｃ，４ｃが捲回極板群２の内周面に容易に突き刺さるようにしたものである。
【００１８】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の筒状センターピン４の更に他の変形例を示し、端面から見たときまんじ状に見える端面まんじ状の筒状センターピン４に形成した。即ち、該筒状センターピン４は、円筒状周壁４ａを円周上で４個所のスリット４ｂ，４ｂ，４ｂ，４ｂを形成すると共に、これを介して４枚の円弧状周壁４ａ１，４ａ１，４ａ１，４ａ１に形成する一方、十字状に交叉する４枚の隔壁１４により円筒状周壁の内部の筒状空間１３を分割して４つの筒状空間１３ａ，１３ａ，１３ａ，１３ａに区劃形成したものである。かくして、筒状空間１３ａの数を増大することにより、その全てが塞がれる危険性は更になくなり、安全性が確保され、また同時に４個所の遊離端縁４ｃ，４ｃ，４ｃ，４ｃを有するので、極板群の内周側面に対し４個所で突き破ることができるので、電池破裂防止が一層確保される。
尚、図示のように、夫々の円弧状周壁４ａ１，４ａ１，４ａ１，４ａ１をテーパー状とすることが好ましい。
【００１９】
次に、更に具体的な実施例を示す。
実施例４
実施例１のステンレス製の筒状センターピンに代えて、図５示の端面Ｓ字状のステンレス製の円筒状センターピン（外径４ｍｍ、内径４．５ｍｍ、即ち、円弧状周壁の厚さ０．５ｍｍ、高さ５４．５ｍｍ、隔壁の厚さ１ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして同じ５時間率定格容量の図１示の同じ構成の円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製した。そのうちの１００個につき、丸棒で押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴う破裂を生じた電池は、全くなかった。
一方、残りの１００個の電池について、上記と同じ充放電サイクル試験を実施し、上記と同様に３サイクル目と５００サイクル目の容量を測定し、その１００個の電池について３サイクル目の平均容量を１００としたときの５００サイクル目の平均の容量維持率を求めた。その結果、容量維持率は９０％であった。
実施例５
実施例１のステンレス製の筒状センターピンに代えて、図６示の端面Ｓ字状のステンレス製の円筒状センターピン（外径４ｍｍ、高さ５４．５ｍｍ、円弧状周壁の厚さ：基部０．４ｍｍ、先端部０．２ｍｍ、隔壁の厚さ１ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして同じ５時間率定格容量の図１示の同じ構成の円筒形リチウム２次電池を作製した。この電池を２００個作製した。そのうちの１００個につき、丸棒で押し潰しによる圧潰試験を実施したが、激しいガス噴射を伴う破裂を生じた電池は、全くなかった。
一方、残りの１００個の電池について、上記と同じ充放電サイクル試験を実施し、上記と同様に３サイクル目と５００サイクル目の容量を測定し、その１００個の電池について、その３サイクル目の平均容量を１００としたときの５００サイクル目の平均の容量維持率を求めた。その結果、容量維持率は、８６％であった。
【００２０】
尚、図５及び図６示の各筒状センターピン４の各円弧状周壁４ａ１の先端縁４ｃは、図５及び図６のように直線状のものを示したが、三角山形の凹部と凸部が交互に配列された鋸歯状に形成してもよい。
【００２１】
図８〜図１２は、本発明の筒状センターピン４の更に他の変形例を示す。
これらの５つの変形例の共通する点は、スリットを有し又は有しない円筒状周壁４ａの内部に別個に成形した多角形の筒状隔壁１４を収容し、これにより該円筒状周壁４ａの内部の筒状空間１３を４つ以上の筒状空間１３ａ，１３ａ，…に区劃形成して成る筒状センターピン４であることであり、これにより外力による電池の変形や押し潰しを生じても、該筒状センターピン４内に多角形の筒状隔壁１４自体の内部に形成された筒状空間１３ａ及びその多角形の各辺壁１４ａ，１４ａ，…と該円筒状周壁４ａとの間に形成された４つ以上の筒状空間１３ａ，１３ａ，１３ａの全てが閉塞することなく、排気を更に確保するようにしたもので、更に電池の押し潰しの際、その多角形の筒状隔壁１４の稜角１４ｂが捲回極板群の内周側面を多角的に突き破ることに利用し得るようにし、電池内のガス発生の抑止、電池破裂の防止を更に確実にし、安全性を更に向上せしめるようにしたものである。
【００２２】
更に詳述するに、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す本発明の筒状センターピン４は、肉薄の円筒状壁４ａ内に、その内周面に接触して肉厚の正三角形の筒状隔壁１４を収納し、該三角形の筒状隔壁１４により、該円筒状周壁４ａ内の筒状空間１３を４つの筒状空間１３ａ，１３ａ，１３ａ，１３ａに区劃形成したものである。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す本発明の筒状センターピン４は、該肉薄の円筒状周壁４ａに垂直スリット４ｂを形成し、該筒状周壁４ａ内に、その内周面との間に僅かな間隔１５を存して緩く正三角形の筒状隔壁１４を挿入したものである。この場合、その垂直スリット４ｂに正三角形の筒状隔壁１４の稜角１４ｂを向けて収容することが好ましい。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、垂直スリット４ｂを形成された肉薄の円筒状周壁４ａ内に肉厚の正四角形の筒状隔壁１４を収容し、これにより、該円筒状周壁４ａ内に５つの筒状空間１３ａ，１３ａ，…を区劃形成して成るものである。
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、円筒状周壁４ａ内に、正五角形の筒状隔壁１４を収容し、該円筒状壁４ａ内に６つの筒状空間１３ａ，１３ａ，…を区劃形成したものである。尚、その垂直スリット４ｂを形成された円筒状周壁４ａに形成した垂直スリット４ｂを形成する対向遊離端縁４ｃ，４ｃは、例えば、三角形の鋸歯状に形成したものである。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、六角形の筒状隔壁１４を、垂直スリット４ｂを円筒状壁４ａ内に収容し、該円筒状壁４ａの内部に７本のガス通路空間を区劃形成したものである。尚、上記の全ての実施例における肉薄の円筒状周壁４ａの肉厚は、例えば０．２ｍｍとし、多角形の筒状隔壁８の肉厚は、例えば１ｍｍとする。
尚、図１０乃至図１２に示す本発明の筒状センターピン４についても同様にその垂直スリット４ｂに正多角形の筒状隔壁１４の稜角１４ｂを向けて収容することが好ましい。
【００２３】
かくして、このように構成した本発明の筒状センターピン４の作動について詳述する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す筒状センターピン４は、図２示の筒状センターピン４と同様に、図１示の電池缶１内に収容された捲回極板群２の中心の中空孔３内に配置されて使用される。電池が変形や押し潰されたとき、図８（ｃ）に示すように、その円筒状周壁４ａは変形し、肉厚の三角形の筒状隔壁１４の三角形の筒状空間１３ａとその三辺壁１４ａ，１４ａ，１４ａと該円筒状周壁４ａとの間に３つの筒状空間１３ａ，１３ａ，１３ａが確保される一方、変形した該円筒状周壁４ａは、その三角形の筒状隔壁１４の稜角８ａの両側の２辺壁１４ｂ，１４ｂに沿い折れ曲がり、該三角形の筒状隔壁１４により内側から支持された三角形の角部４ａ２を生じ、これが該捲回極板群に突き刺さり、セパレータを破り、正極板に突入し、短絡電流を該筒状センターピンに導入し、これにより、正極板の活物質の発熱昇温を抑止し、有機溶媒の熱分解によるガス発生を防ぎ、電池破裂を防止することができる。
図９（ａ）及び図（９ｂ）に示す筒状センターピン４は、次のように作動する。即ち、捲回極板群が膨脹したとき、該円筒状周壁４ａはその膨脹力に押されて図９（ｃ）示のように径が縮小し、その膨脹力を吸収する。また、その収縮の過程で、その垂直スリット４ｂが閉じられても、その円筒状周壁４ａの内部には、三角形の筒状隔壁１４の内部と三辺壁１４ａとの間に４つの筒状空間１３ａ，１３ａ，…が確保される。電池に大きな外力が加わり、押し潰されるときは、例えば、図９（ｄ）に示すように、円筒状周壁４ａの垂直スリット４ｂを介してその内部の三角形の筒状隔壁１４の稜角１４ｂが外方へ突出して、その外周の捲回極板群の内周側面に突き刺さり、短絡電流を該正極板から外部へ導出せしめてガス発生を抑止し、電池破裂を未然に防止することができる。
また、筒状センターピン４が、図９（ｅ）に示すように変形した場合は、垂直スリット４ｂを有する円筒状周壁４ａは、そのスリット４ｂの両側の遊離端縁部４ｃが外方へ突出し、これに加え、その変形した円筒状周壁４ａの一部がその内側の三角形の筒状隔壁１４の稜角８ａに沿ってＶ字状に折り曲げられて内側から該三角形の隔壁１４に支持された角部４ａ２を形成し、遊離端縁４ｃ及び角部４ａ２の２個所で捲回極板群の内周側面を刺通してガスの噴出、電池破裂を防止することができる。
また、筒状センターピン４が図（ｆ）示のように変形する。この場合は、捲回極板群２の内周側面の円周状の３個所で捲回極板群が突き破られる。
即ち、変形した該円筒状周壁４ａの遊離端縁部４ｃは外方へ突出し、三角形の筒状隔壁１４の３つの稜角１４ｂ，１４ｂ，１４ｂのうち、その１つの稜角１４ｂは、該円筒状周壁４ａの破れた個所から外方に露出し、刺通し、その他の１つの稜角１４ｂの外面において円筒状周壁４ａの一部がＶ字状に折り曲げられて角部４ａ２が形成されるので、これら該遊離端縁部４ｃ、稜角１４ｂ及び角部４ａ２の３個所により、捲回極板群への突き刺しが行われて、ガス発生の抑制、電池の破裂が更に確実に得られ、安全性が更に確保される。
また、本発明の筒状センターピン４は、上記図９（ｄ）（ｅ）（ｆ）など、どのような変形状態でも、区劃形成された全ての筒状空間１３ａ，１３ａ，…が閉塞されることがなく、排気用通路空間が確保され、安全である。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す本発明の筒状センターピン４は、正四角形の筒状隔壁１４を垂直スリット４ｂを有する円筒状周壁４ａ内にその間に４つの稜角１４ｂとの間に僅かな間隙１５を存して挿入収容したものである。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示す本発明の筒状センターピン４は、正五角形の筒状隔壁１４を垂直スリット４ｂを有する円筒状周壁４ａに同様に挿入収容したものであり、また、その垂直スリット４ｂの両側の対向する遊離端縁４ｃ，４ｃはギザ状に形成したものである。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す本発明の筒状センターピン４は、正六角形の筒状隔壁１４を同様に挿入収容したものである。これら筒状センターピン４の作用は、上記の図９に詳述した作用と略同様である。
【００２４】
図面に示さないが、筒状隔壁１４として、端面から見たとき、Ｖ字状、Ｕ字状又はＷ字状に見える長尺の成形体に成形したものを使用しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
このように電池缶内に収納された捲回極板群の中心の中空孔内に配置される筒状センターピンを、円筒状周壁と、その内部の中空孔内に隔壁を、これにより該中空孔を複数条のガス通路空間に区劃したものに構成したので、電池が変形し、或いは潰れた場合でも、筒状センターピンに区劃形成した複数状の筒状空間の全てが閉塞状態とならずに排気通路が確保し得られ、従来の単にパイプから成る筒状センターピンを用いた場合に見られる排気通路が完全に閉塞される結果、電池破壊をもたらすと言う不都合を解消できる。
この場合、端面Ｓ字状又はまんじ状などの該円筒状周壁を円弧状とした筒状センターピンを用いるときは、上記と同様に複数個の筒状空間が形成されるので、電池が潰れたときでも排気通路が確保される上に、捲回極板群の膨張に伴う径の収縮を可能とし、捲回極板群の膨張を吸収することによるサイクル寿命の増大をもたらし、また、これを導電性材で形成するときは、電池が潰れたとき円弧状筒状周壁の複数個の遊離端縁で、捲回極板群の内周側面を刺通し、正極板との電気的接続が得られ、短絡電流の導出による正極板の短絡電流による発熱を防止し、従って、発熱による有機電解液のガス発生、これにより電池破裂が防止される。また、隔壁を多角形の隔壁に形成し、これをスリットを有し又は有しない円筒状周壁に収納するときは、区劃形成される筒状空間の数を増大し、排気ガス通路を更に安全に確保することができ、また、該多角形の隔壁と円筒状周壁を導電性材で形成し、且つ円筒状周壁を加圧により変圧し易い肉厚に形成するときは、電池が潰れた場合に変形した円筒状周壁の遊離端縁、該円筒状周壁の一部が変形した角部、多角形の隔壁の稜角などにより捲回極板群の内周側面をそその円周状の複数個所で刺通し、短絡正極板への電気的接続による短絡電流の取り出しを複数個所で行うことができ、更に確実に正極板の発熱の防止、従って、有機溶媒の熱分解の防止ができ、電池短絡を一層確実に防止し得られ、安全性を増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の１例の円筒形リチウム２次電池の縦断面図。
【図２】（ａ） 本発明に用いる筒状センターピンの１例の一部を裁除した斜視図。
【図２】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図３】（ａ） 本発明の筒状センターピンの変形例の一部を裁除した斜視図。
【図３】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図４】 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図５】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図５】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図５】（ｃ） 該筒状センターピンが圧縮された状態の端面図。
【図５】（ｄ） 該筒状センターピンが更に圧縮された状態の端面図。
【図６】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図６】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図６】（ｃ） 該筒状センターピンが圧縮された状態の端面図。
【図６】（ｄ） 該筒状センターピンが更に圧縮された状態の端面図。
【図７】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図７】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図８】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図８】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図８】（ｃ） 該筒状センターピンが圧縮された状態の端面図。
【図９】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図９】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図９】（ｃ） 該筒状センターピンが圧縮された状態の端面図。
【図９】（ｄ）〜（ｆ） 該筒状センターピンが更に圧縮された状態の端面図。
【図１０】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図１０】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図１１】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図１１】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【図１２】（ａ） 本発明の筒状センターピンの更に他の変形例の一部を裁除した斜視図。
【図１２】（ｂ） 該筒状センターピンの端面図。
【符号の説明】
１ 電池缶 ２ 捲回極板群
３ 捲回極板群の中空孔 ４ 筒状センターピン
４ａ 円筒状周壁 ４ａ１ 円弧状周壁
４ａ２ 円弧状周壁の角部 ４ｂ スリット
４ｃ 遊離端縁 ５ 電池蓋
７ 安全弁機構 １３ 円筒状周壁内部の筒状空間
１３ａ 区劃形成された筒状空間 １４ 隔壁
１４ａ 辺壁 １４ｂ 稜角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylindrical secondary battery.
[0002]
[Prior art]
As a cylindrical secondary battery, a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked in a battery can via a separator and wound in a spiral shape, a non-aqueous electrolyte, and the wound electrode plate A cylindrical center pin made of a pipe having or not having a slit made of a material having compressive strength disposed in a hollow hole in the center of the group; a safety valve mechanism disposed above the cylindrical center pin; and It is known to have a battery lid hermetically applied to a battery can. (For example, see JP-A-6-187958 and JP-A-6-187959).
In the conventional secondary battery, since the cylindrical center pin is a pipe made of a material having compressive strength, the hollow hole at the center of the wound electrode plate group is prevented from being deformed. In the case where gas generated in the battery can due to overcharge or short circuit is introduced into the pipe through the bottom of the pipe and a slit is provided on the side of the pipe, the gas is further passed through the slit. In this way, the battery can be directly introduced into the pipe and moved through the pipe to the safety valve mechanism above the pipe, so that the burst due to the local increase in the battery internal pressure can be prevented.
However, even in a cylindrical secondary battery having such a cylindrical center pin, when the battery is deformed or crushed by a large external pressure, the cylindrical center pin is also crushed, and the internal space is May be blocked. In this case, when the battery is deformed or crushed, the wound electrode plate group in the battery can is deformed, the separator is broken and the wound positive electrode plate and the wound negative electrode plate are short-circuited. Since the resistance value of the lithium composite oxide that is the active material of the plate is relatively high, when the short-circuit current passes through the positive electrode plate, the temperature of the positive electrode plate is likely to rise. The internal organic solvent causes a decomposition reaction. Along with this, when the pressure of the generated gas or such a short circuit occurs in the charged battery, the lithium composite oxide in the charged state is in an unstable state because lithium is released as ions and is unstable. There was a risk that the battery burst due to the pressure of the active oxygen gas generated by the decomposition of the battery. In order to prevent this danger, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-250155 uses a cylindrical center pin made of a conductive material, having notches at both ends in the circumferential direction, and being eccentric. When the battery is crushed from the outside, the notch of the cylindrical center pin pierces the wound electrode plate group and actively prevents the battery from bursting by suppressing the heat generated by the short-circuit current between the positive electrode and the negative electrode. Something like this has been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Even if the cylindrical center pin is made of a material having compressive strength, there is a limit to the pressure resistance, and as described above, when a large external pressure is applied to the battery, the battery cannot withstand this external pressure and the battery is deformed or It is inevitable that the conventional cylindrical center pin is crushed by being crushed. Therefore, when the cylindrical center pin is crushed, as described above, a short circuit occurs between the positive and negative electrodes of the wound electrode plate group in the battery can, thereby generating heat and decomposing the organic solvent. However, it is unavoidable that gas is generated, gas accumulates in the battery, the gas pressure rapidly increases, and finally there is a risk of battery rupture.
Therefore, it is preferable to ensure the safety of the battery by allowing gas to be discharged through the cylindrical center pin even when the battery is crushed.
In the invention of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 8-250155 proposed to prevent such a risk, the cylindrical center pin is eccentric, so that when the wound electrode plate group expands slightly during use, The cut end may inadvertently break through the separator on the inner peripheral surface side of the wound electrode plate group to cause a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, which may shorten the battery life. Further, the cut-out end of the cylindrical center pin is limited to one place on the circumference with the one slit interposed therebetween, so that when the battery is crushed, the cylindrical center pin becomes the winding electrode plate group. Since the number of battery short-circuited portions that can be generated by piercing the inner peripheral surface is limited to one, it is not sufficient to prevent the battery short-circuit when the battery is crushed.
Therefore, it is possible to prevent an inadvertent early short-circuit when the wound electrode plate group is expanded by the cylindrical center pin, and when the battery is crushed, the wound center plate can be prevented by the cylindrical center pin. It is desirable to be able to prevent battery destruction more easily and reliably by causing a battery short circuit by breaking through a wide range of parts at multiple locations on the inner peripheral side of the group.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a cylindrical secondary battery that satisfies the above-mentioned demands. A bottomed cylindrical battery can, a positive electrode plate and a negative electrode plate housed in the battery can A wound electrode plate group that is laminated through a separator and wound in a spiral shape, an electrolyte, a cylindrical center pin disposed in a hollow hole in the center of the wound electrode plate group, and the cylindrical shape In a cylindrical secondary battery comprising a safety valve mechanism disposed above a center pin and a battery lid airtightly attached to the battery can, the cylindrical center pin is connected to a cylindrical peripheral wall and an interior of the cylindrical peripheral wall. The cylindrical space is composed of partition walls that are divided into at least two cylindrical spaces.
Further, according to the present invention, the cylindrical center pin absorbs the expansion of the wound electrode plate group, and when the battery is crushed, the inner circumferential side surface of the wound electrode plate group has a cylindrical peripheral side wall at a plurality of locations. The cylindrical center pin is made of a conductive material and has an S-shape or a swirl shape on the end surface. It is characterized by being.
Furthermore, the present invention provides a cylindrical secondary that further breaks through the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group by the cylindrical center pin when the battery is crushed, that is, in a wide range and further prevents the battery from bursting. The present invention provides a battery, wherein the cylindrical center pin is made of a conductive material and is provided with a polygonal cylindrical partition wall in the cylindrical peripheral wall.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention. The battery includes a bottomed cylindrical battery can 1, a wound electrode plate group 2 housed in the battery can 1, and a cylindrical shape disposed in a hollow hole 3 in the center of the wound electrode plate group 2. Arranged above the center pin 4, the battery lid 5 hermetically applied to the upper end opening of the battery can 1, and the exhaust through-hole 6 provided in the battery lid 5 above the cylindrical center pin 4. And a safety valve mechanism 7 made of an elastic body. More specifically, the battery cover 5 includes a circular metal lid substrate 5a having a vent hole 6 formed in the center and a cap-shaped cap 5b welded to the upper surface thereof. The battery lid 5 includes a thin metal sheet 7a for piercing and tearing such as an aluminum foil sandwiched between the upper surface of the metal lid substrate 5a and the cap-shaped cap 5b, and the top wall of the cap-shaped cap 5b. And a safety valve mechanism 7 composed of a piercing needle 7b projecting downward. Thus, the battery lid 5 is constructed in which the metal sheet 7a is sandwiched between the plates 5a and 5b by caulking the periphery of the metal lid substrate 5a to the upper surface of the collar of the cap-shaped cap 5b. The battery lid 5 configured as described above is provided with an outer peripheral edge on an annular step 1a formed on the inner peripheral surface of the upper end opening of the battery can 1 via an annular packing 8, and the outer peripheral edge The battery can 1 is constituted by a sealed battery including the safety valve mechanism 7 by caulking and binding the upper peripheral edge 1 b of the battery can 1. The wound electrode plate group 2 is an LiMn that occludes lithium ions by charging and releases lithium ions by discharging as an active material. 2 O Four , LiNiO 2 A sheet-like positive electrode plate 2a produced using at least one lithium composite oxide, a sheet-like negative electrode plate 2b produced using a carbon material as an active material, the positive electrode plate 2a, and the negative electrode plate 2b. It is formed by laminating a separator 2c such as a long microporous polyethylene interposed between them and winding it in a spiral shape with a winding device. In the battery can 1, a known arbitrary non-aqueous electrolyte solution obtained by dissolving a lithium salt in an organic solvent is injected and impregnated into the wound electrode plate group.
The outermost negative electrode plate 2b of the wound electrode plate group 2 is in pressure contact with the inner peripheral surface of the battery can 1 to form the battery can 1 as a negative electrode terminal, while the positive electrode plate 2a is a lead derived therefrom. The wire 9 is led upward through a hole 11 drilled in an insulating plate 10 provided on the upper surface of the wound electrode plate group 2, and the upper end thereof is made of the metal lid substrate 5 a of the battery lid 5. The cap-shaped cap 5b of the battery lid 5 was formed on the positive electrode terminal. Thus, in the lithium battery equipped with the safety valve mechanism 7, when an excessive gas pressure is generated in the battery can 1, the metal sheet 7 a swells upward and is inserted by the piercing needle 7 b existing above the metal sheet 7 a. Since it is cleaved, the excess gas is configured to be discharged to the outside through the exhaust hole 12 opened in the top wall. The safety valve mechanism 7 is not limited to the above-described formation, but may be replaced by a disk reversal + switch method, a metal peeling method, or the like.
[0006]
The cylindrical lithium secondary battery configured as described above is the same as the conventional one. According to the present invention, the cylindrical center pin 4 disposed in the hollow hole 3 at the center of the winding electrode plate group 2 is connected to the cylindrical peripheral wall 4a and the cylindrical space 13 inside the cylindrical peripheral wall 4a at least. It is characterized by comprising a partition wall 14 formed in two cylindrical spaces 13a and 13a.
[0007]
The cylindrical center pin 4 is made of a thermosetting resin material such as polyimide resin, phenol resin, epoxy resin or thermosetting polyester, or a thermoplastic resin material such as polyvinyl chloride resin or polypropylene, stainless steel, iron, nickel or the like. A metal or carbon material, or a synthetic resin material is molded and manufactured using a conductive material obtained by mixing metal powder, carbon powder, or the like.
The configuration of the cylindrical center pin 4 shown in FIG. 1 is clearly shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). An outer diameter of the cylindrical peripheral wall 4 a of the cylindrical center pin 4 is formed to be slightly smaller than the diameter of the circular hollow hole 3 at the center of the wound electrode plate group 2, and the center of the wound electrode plate group 2 is formed. And inserted into the circular hollow hole 3 so as to be in close contact with the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group.
The cylindrical center pin 4 is usually formed by using the winding pin attached to the winding device to form the wound electrode plate group 2, and then removing the winding pin. The center pin 4 may be used so as to be inserted into the hollow hole 3 formed at the center, but it may also be used as a winding pin of the winding device.
Thus, the cylindrical center pin 4 of FIG. 2 is provided with a single partition wall 14 that passes through the cylindrical space 13 opened at the upper and lower ends of the cylindrical peripheral wall 4a by integral molding. A semicircular cylindrical space 13a, 13a is formed by dividing.
[0008]
Thus, in the secondary battery shown in FIG. 1 having the center pin 4 described above, the hollow center 3 of the wound electrode plate group 2 is prevented from being deformed by the cylindrical center pin 4. The battery is crushed by the external pressure in the stacking direction (radial direction crossing the central axis) of the wound electrode plate group in the battery can 1, the separator of the wound electrode plate group is broken, and the positive electrode is formed at the broken portion. Even if a short circuit occurs between the plate and the negative electrode plate, heat is generated, and gas is generated due to decomposition of the organic solvent, a partition wall 14 is provided in the cylindrical space 13 inside the cylindrical peripheral wall 4a of the cylindrical center pin. At the same time, since the two cylindrical spaces 13a and 13a are formed in advance by the partition wall 14, it is difficult to be crushed as compared with the conventional cylindrical center pin, and both the two cylindrical spaces 13a are crushed. The risk of losing the breathability of the gas is reduced and inside the battery Through the cylindrical center pin without gas, it is ensured that leads to the safety valve mechanism 7 side, increases safety for cell rupture.
The wall thickness of the cylindrical center pin 4 of the present invention is generally about 0.1 mm to 1 mm for both the cylindrical peripheral wall 4 a and the partition wall 14.
Further, as shown in FIG. 1, the length of the cylindrical center pin is equal to or slightly higher than the height of the wound electrode plate group 2 when stored in the battery can 1. Those are preferred.
[0009]
The partition wall 14 does not need to pass through the central axis of the cylindrical peripheral wall 4a. Although not shown, the partition wall 14 is provided at a position slightly off the central axis and has two semicircular cylindrical shapes having different sizes on both sides thereof. You may form in space 13a, 13a. In addition, the partition wall 14 is configured as an integrally molded one that looks Y-shaped or cross-shaped when viewed from three or four end surfaces extending radially from the central axis to the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall 4a. May be.
[0010]
3 (a) and 3 (b) show a modification of the cylindrical center pin 4 of the present invention. The cylindrical center pin 4 is opened on one side of the cylindrical peripheral wall 4a from its upper end to its lower end, and is perpendicular to the central axis. The slit 4b is formed, and the gas generated in the battery can is easily flowed directly into the cylindrical space 13a from the side surface of the cylindrical peripheral wall via the slit 4b and exhausted.
[0012]
FIG. 4 shows still another embodiment of the cylindrical center pin 4 in which the slit 4b is formed as an inclined slit 4b inclined obliquely with respect to the vertical direction. As a result, even with a relatively narrow slit, the introduction width in the circumferential direction of the gas generated from the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group on the outer periphery can be increased.
In addition, the slit 4b is linear, that is, the notched edges 4c and 4c facing the slit 4b are straight, and the notched edges 4c and 4c are, for example, triangular. It is good also as a sawtooth shape which consists of a continuous uneven | corrugated | grooved part. 3 and 4, one slit 4b is formed in only one of the two cylindrical spaces 13a and 13a, but it communicates with the other cylindrical space 13a. Needless to say, slits may be formed. The width of the slit 4b is generally in the range of 0.5 to 2 mm.
[0012]
Next, a more detailed embodiment will be described together with a conventional example.
Example 1
LiCoO as positive electrode active material 2 Is applied to the aluminum foil as the current collector, dried and pressed, and then the carbon material as the negative electrode active material is applied to the copper foil as the negative electrode active material, dried and then pressed. The negative electrode plate for winding was wound in a spiral shape through a separator formed by laminating a polyethylene film having a three-dimensional pore structure and a polypropylene film to produce a wound electrode plate group.
FIG. 2 was produced by integral molding in which a partition wall having a thickness of 1 mm was provided inside a cylindrical peripheral wall having an outer diameter of 4 mm, an inner diameter of 3 mm, and a height of 54.5 mm in the hollow hole at the center of the wound electrode plate group. A stainless steel cylindrical center pin of the type shown was tightly inserted.
Next, this electrode plate group is inserted into a bottomed cylindrical stainless steel battery can also serving as a negative electrode terminal, and EC (ethylene carbonate): PC (propylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate) is used in a volume ratio of 1: 1: 2 to 1 liter of LiPF as a solute 6 A non-aqueous electrolyte solution prepared by dissolving a non-aqueous electrolyte is poured, and a battery lid provided with a safety valve mechanism is applied to the battery can, and it is caulked and sealed in an airtight manner with a 18650 size (diameter 18 mm, height 65 mm) shown in FIG. A cylindrical lithium secondary battery having a 5-hour rate rated capacity of 1300 mAh was produced. 200 batteries were produced, and 100 of them were subjected to a crushing test by crushing using a round bar, but none of the batteries produced rupture with intense gas injection.
Example 2
In place of the stainless steel cylindrical center pin of Example 1, the same example, except that the stainless steel cylindrical center pin shown in FIG. 3 formed with a vertical slit having a width of 1 mm was used. In the same manner as in Example 1, a cylindrical lithium secondary battery having the same 5-hour rate rated capacity was produced. 200 batteries were produced. About 100 of them, a crushing test by crushing with a round bar was carried out, but none of the batteries produced rupture with intense gas injection.
Example 3
In place of the stainless steel cylindrical center pin of Example 1, the same example, except that the stainless steel cylindrical center pin shown in FIG. 3 formed with an inclined slit having a width of 1 mm was used. In the same manner as in Example 1, a cylindrical lithium secondary battery having the same 5-hour rate rated capacity was produced. 200 batteries were produced. About 100 of them, a crush test by crushing with a round bar was carried out, but none of the batteries produced a rupture with intense gas injection.
Conventional Example 1
A conventional stainless steel cylindrical center pin having an outer diameter of 4 mm, an inner diameter of 3 mm, and a height of 54.5 mm having the same dimensions as in Example 1 but lacking a partition is used instead of the cylindrical center pin of Example 1. A cylindrical lithium secondary battery having a 5-hour rate rated capacity was produced in the same manner as in Example 1 except that the structure was the same as that shown in FIG. 200 batteries were manufactured, and 100 of them were subjected to a crushing test by crushing with a round bar, but there were 3 batteries that burst with intense gas injection. That is, the rate of occurrence of ruptured batteries was 3%.
Conventional example 2
A cylindrical center pin having the same dimensions as that used in the conventional example 1 is formed by forming a vertical slit having a width of 1 mm on the circumferential wall of the cylindrical center pin. A cylindrical lithium secondary battery having a 5-hour rate rated capacity was fabricated in the same manner as in the example except that the center pin was used instead of the center pin. 200 batteries were produced, and 100 of them were subjected to a crushing test by crushing them with a round bar, but there were 8 batteries that burst with intense gas injection. That is, the rate of occurrence of ruptured batteries was 8%.
[0013]
On the other hand, a charge / discharge cycle test was conducted on each of the remaining 100 batteries produced in Examples 1, 2, 3 and Conventional Examples 1, 2 as described in detail below. The capacity and the capacity at the 500th cycle were measured. For each 100 batteries, the average capacity retention rate of the 500th cycle when the average capacity of the 3rd cycle was taken as 100 was determined, and the average of each of the 100 batteries of Examples 1, 2 and 3 The capacity maintenance ratios were 82%, 85% and 88%, respectively. On the other hand, the average capacity maintenance rates of 100 batteries of Conventional Examples 1 and 2 were 81% and 86%, respectively.
Each battery was subjected to a charge / discharge cycle test using a charge / discharge device at a temperature of 25 ° C. as follows. That is, the battery is charged at a maximum charging current of 1 CmA until the battery voltage reaches 4.1 V, and after 10 minutes of rest, discharged at the same current to 2.75 V. After 10 minutes of rest, the above is performed again. The charge / discharge cycle for charging was repeated 500 times.
[0014]
As the cylindrical center pin, the volume of the electrode plate increases as the battery is repeatedly charged and discharged, and when the wound electrode plate group expands in the stacking direction, the diameter contracts in accordance with the expansion, and the expansion It is preferable to absorb the force. In addition, when the battery is deformed or crushed by external pressure, the resistance value of the positive electrode active material made of lithium composite oxide is compared when a short circuit occurs through the separator in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are broken. Therefore, the temperature of the lithium composite oxide easily rises due to the passage of the short-circuit current, and the heat generated by this temperature rise causes the decomposition reaction of the organic solvent of the non-aqueous electrolyte, and / or When such a short circuit occurs in a charged battery, the complex oxide in the charged state is in an unstable state because lithium is released as ions, and the battery is activated with active oxygen gas generated by decomposition due to temperature rise. To prevent the risk of rupture, when the battery is deformed or crushed and the positive electrode plate and the negative electrode plate of the wound electrode plate group are short-circuited, The winding bites into the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group at a plurality of locations on the circumference, and the short-circuit current flowing through the positive electrode plate is led to the cylindrical center pin to generate heat of the lithium composite oxide due to the short-circuit current. It is preferable to prevent the battery from being ruptured positively by suppressing the temperature rise due to the temperature and preventing the generation of gas due to the decomposition reaction of the organic solvent due to the temperature rise.
[0015]
5 (a) and 5 (b) show an example of the cylindrical center pin of the present invention that satisfies the above-mentioned demand. More specifically, the cylindrical center pin 4 is made of a metal such as stainless steel, and vertical slits 4b and 4b having a desired width between the partition wall 14 and two portions on the circumference of the cylindrical peripheral wall 4a. It is formed and formed on the end surface S-shaped cylindrical center pin 4 that looks like an S-shape when observed from the end surface. Thus, the cylindrical space 13 inside the cylindrical peripheral wall 4a is surrounded by substantially semicircular arc-shaped peripheral walls 4a1 and 4a1 on both sides of the partition wall 14 and is formed into two cylindrical shapes via the slits 4b and 4b. The spaces 13a and 13a are divided into spaces, and the free edges 4c and 4c of the respective arc-shaped peripheral walls 4a1 and 4a1 are formed so as to face the side surfaces of the partition wall 14.
Thus, in the state of use, when the battery is overcharged or crushed, the gas generated in the battery flows into the two cylindrical spaces 13a and 13a from the lower end of the cylindrical center pin 4. Through the two vertical slits 4b, 4b formed on the peripheral side surface, it can immediately flow into the respective cylindrical spaces 13a, 13a and can be led to the safety valve mechanism 7. The arc-shaped peripheral wall 4a is preferably formed on a thin flexible wall. According to this, the winding electrode plate group 2 on the outer peripheral surface thereof can be arranged in the stacking direction through repeated use of charge and discharge. When expanded, the arc-shaped peripheral walls 4a1 and 4a1 are swelled inward on the side of the arcuate peripheral walls 4a1 and 4a1 in accordance with the expansion force, and contracted in diameter. Since the force is absorbed, the wound electrode plate group 2 can be maintained in a good state, and the cycle life of the battery can be extended. When the battery is crushed, as shown in FIG. 5 (d), the free edges 4c, 4c of the arc-shaped peripheral walls 4a, 4a1 protrude outward from the partition wall 14, and the outer periphery The electrode plate 2 is pierced at two locations on the inner circumferential side thereof, penetrates the separator, is pierced into the positive electrode plate, and a short-circuit current is led out from the positive electrode plate to the cylindrical center pin 4. The generation of gas due to thermal decomposition of the organic solvent can be prevented. On the other hand, also in the state of FIGS. 5C and 5D, as shown in the figure, the two cylindrical spaces 13a and 13a are not blocked and the exhaust passage is maintained. In this way, battery rupture can be reliably prevented.
[0016]
As shown in FIG. 5, the cylindrical center pin 4 has a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm when the arcuate peripheral walls 4a1 and 4a1 are formed so as to be easily squeezed inward by external pressure. It is preferable that The thickness of the partition wall 14 is preferably 1 mm to 1.2 mm in order to maintain pressure resistance.
[0017]
6 (a) and 6 (b) show a further modification of the cylindrical center pin of the present invention. The cylindrical center pin of FIGS. 5 (a) and 5 (b) is that the end surface is S-shaped. In particular, the left and right arc-shaped peripheral walls 4a1 and 4a1 of the partition wall 14 are tapered so as to become narrower toward the free end edges 4c and 4c, thereby crushing the battery. In this case, as shown in FIG. 6D, the sharp free edges 4c and 4c are easily pierced into the inner peripheral surface of the wound electrode plate group 2.
[0018]
FIG. 7A and FIG. 7B show still another modification of the cylindrical center pin 4 of the present invention, and the end surface swirl-shaped cylindrical center pin 4 that looks like a swirl when viewed from the end surface. Formed. That is, the cylindrical center pin 4 forms four slits 4b, 4b, 4b, 4b on the circumference of the cylindrical peripheral wall 4a, and four arc-shaped peripheral walls 4a1, 4a1, 4a1 through this. , 4a1 and divided into four cylindrical spaces 13a, 13a, 13a, 13a by dividing the cylindrical space 13 inside the cylindrical peripheral wall by four partition walls 14 crossing in a cross shape. It is. Thus, by increasing the number of cylindrical spaces 13a, the risk of all being blocked is further eliminated, safety is ensured, and at the same time, there are four free edges 4c, 4c, 4c, 4c. Since the battery can be broken at four locations with respect to the inner peripheral side surface of the electrode plate group, further prevention of battery explosion is ensured.
As shown in the figure, it is preferable that each of the arc-shaped peripheral walls 4a1, 4a1, 4a1, 4a1 is tapered.
[0019]
Next, more specific examples will be shown.
Example 4
Instead of the stainless steel cylindrical center pin of the first embodiment, the end surface S-shaped stainless steel cylindrical center pin shown in FIG. 5 (outer diameter 4 mm, inner diameter 4.5 mm, that is, the thickness of the arc-shaped peripheral wall is 0). A cylindrical lithium secondary battery having the same configuration shown in FIG. 1 and having the same 5-hour rate rated capacity is manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness is 5 mm, the height is 54.5 mm, and the partition wall thickness is 1 mm. did. 200 batteries were produced. About 100 of them, a crush test by crushing with a round bar was carried out, but none of the batteries produced a rupture with intense gas injection.
On the other hand, with respect to the remaining 100 batteries, the same charge / discharge cycle test as described above was performed, and the capacity at the third cycle and the 500th cycle was measured in the same manner as described above. The average capacity retention rate at the 500th cycle when the value was taken as 100 was determined. As a result, the capacity retention rate was 90%.
Example 5
In place of the stainless steel cylindrical center pin of the first embodiment, the end surface S-shaped stainless steel cylindrical center pin shown in FIG. 6 (outer diameter 4 mm, height 54.5 mm, arc-shaped peripheral wall thickness: base portion A cylindrical lithium secondary battery having the same configuration as shown in FIG. 1 and having the same 5-hour rate rated capacity is obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.4 mm, 0.2 mm at the tip, and 1 mm in thickness of the partition wall are used. Produced. 200 batteries were produced. About 100 of them, a crush test by crushing with a round bar was carried out, but none of the batteries produced a rupture with intense gas injection.
On the other hand, the remaining 100 batteries were subjected to the same charge / discharge cycle test as above, and the capacities of the third cycle and the 500th cycle were measured in the same manner as described above. The average capacity retention rate at the 500th cycle when the average capacity was 100 was determined. As a result, the capacity retention rate was 86%.
[0020]
5 and 6, the tip edge 4c of each arc-shaped peripheral wall 4a1 of each cylindrical center pin 4 shown in FIG. 5 and FIG. 6 is a straight one as shown in FIG. 5 and FIG. You may form in the serrated shape where the part was arranged by turns.
[0021]
FIGS. 8-12 shows the further another modification of the cylindrical center pin 4 of this invention.
The common point of these five modifications is that a cylindrical cylindrical partition wall 14 formed separately is accommodated in a cylindrical peripheral wall 4a having or not having a slit, whereby the inside of the cylindrical peripheral wall 4a is accommodated. The cylindrical center pin 4 is formed by dividing the cylindrical space 13 into four or more cylindrical spaces 13a, 13a,..., So that even if the battery is deformed or crushed by an external force. In the cylindrical center pin 4, a cylindrical space 13a formed inside the polygonal cylindrical partition wall 14 itself, and between each side wall 14a, 14a, ... of the polygon and the cylindrical peripheral wall 4a All of the four or more cylindrical spaces 13a, 13a, 13a formed are further closed to ensure exhaust, and when the battery is further crushed, the polygonal cylindrical partition wall 14 Ridge angle 14b is multi-sided on the inner circumferential side of the wound electrode group Breaking through it as may be utilized, suppression of gas generation inside the battery, and to further ensure prevention of battery explosion, in which as allowed to further improve safety.
[0022]
In more detail, the cylindrical center pin 4 of the present invention shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) is brought into contact with the inner peripheral surface of a thin cylindrical wall 4a so that the thickness of the cylindrical center pin 4 is positive. A triangular cylindrical partition wall 14 is accommodated, and the cylindrical cylindrical partition wall 14 forms a cylindrical space 13 in the cylindrical peripheral wall 4a into four cylindrical spaces 13a, 13a, 13a, and 13a. is there.
The cylindrical center pin 4 of the present invention shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) has a vertical slit 4b formed in the thin cylindrical peripheral wall 4a, and an inner peripheral surface thereof in the cylindrical peripheral wall 4a. A loose equilateral triangular partition 14 is inserted with a slight space 15 between them. In this case, it is preferable to accommodate the vertical slit 4b with the ridge angle 14b of the equilateral triangular cylindrical partition wall 14 directed.
10 (a) and 10 (b) show that a thick regular square cylindrical partition wall 14 is accommodated in a thin cylindrical peripheral wall 4a in which a vertical slit 4b is formed, whereby the cylindrical peripheral wall 4a is accommodated. Five cylindrical spaces 13a, 13a,... Are formed in the inside.
11 (a) and 11 (b), a regular pentagonal cylindrical partition wall 14 is accommodated in a cylindrical peripheral wall 4a, and six cylindrical spaces 13a, 13a,... Are divided in the cylindrical wall 4a. It is a cocoon formation. The opposing free edges 4c and 4c forming the vertical slit 4b formed in the cylindrical peripheral wall 4a in which the vertical slit 4b is formed are formed in, for example, a triangular sawtooth shape.
12 (a) and 12 (b), a hexagonal cylindrical partition wall 14 and a vertical slit 4b are accommodated in a cylindrical wall 4a, and seven gas passage spaces are formed inside the cylindrical wall 4a. It is the formation of a ward. In addition, the thickness of the thin cylindrical peripheral wall 4a in all the embodiments described above is, for example, 0.2 mm, and the thickness of the polygonal cylindrical partition wall 8 is, for example, 1 mm.
Similarly, the cylindrical center pin 4 of the present invention shown in FIGS. 10 to 12 is preferably accommodated with the ridge angle 14b of the regular polygonal cylindrical partition wall 14 facing the vertical slit 4b.
[0023]
Thus, the operation of the cylindrical center pin 4 of the present invention configured as described above will be described in detail.
The cylindrical center pin 4 shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) is similar to the cylindrical center pin 4 shown in FIG. 2 and is a wound electrode plate group housed in the battery can 1 shown in FIG. 2 is used by being disposed in the hollow hole 3 in the center. When the battery is deformed or crushed, as shown in FIG. 8C, the cylindrical peripheral wall 4a is deformed, and the triangular cylindrical space 13a of the thick triangular cylindrical partition wall 14 and its three side walls are deformed. Three cylindrical spaces 13a, 13a, 13a are secured between 14a, 14a, 14a and the cylindrical peripheral wall 4a, while the deformed cylindrical peripheral wall 4a has a ridge angle 8a of the triangular cylindrical partition wall 14a. Is bent along the two side walls 14b, 14b on both sides of the tube, and a triangular corner 4a2 supported from the inside by the triangular cylindrical partition wall 14 is formed. The short circuit current is introduced into the cylindrical center pin, thereby suppressing the temperature rise of the active material of the positive electrode plate, preventing gas generation due to thermal decomposition of the organic solvent, and preventing battery explosion. it can.
The cylindrical center pin 4 shown in FIGS. 9A and 9B operates as follows. That is, when the wound electrode plate group expands, the cylindrical peripheral wall 4a is pushed by the expansion force, and the diameter is reduced as shown in FIG. 9C to absorb the expansion force. Further, even if the vertical slit 4b is closed during the contraction process, four cylindrical spaces are formed in the cylindrical peripheral wall 4a between the inside of the triangular cylindrical partition wall 14 and the three side walls 14a. 13a, 13a,... Are secured. When a large external force is applied to the battery and it is crushed, for example, as shown in FIG. 9 (d), the ridge angle 14b of the triangular cylindrical partition wall 14 inside the cylindrical peripheral wall 4a passes through the vertical slit 4b of the cylindrical peripheral wall 4a. It protrudes in the direction and sticks to the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group on the outer periphery, and a short-circuit current is led out from the positive electrode plate to suppress gas generation, thereby preventing battery explosion.
When the cylindrical center pin 4 is deformed as shown in FIG. 9 (e), the cylindrical peripheral wall 4a having the vertical slit 4b has the free end edges 4c on both sides of the slit 4b protruding outward. In addition to this, a part of the deformed cylindrical peripheral wall 4a is bent into a V shape along the ridge angle 8a of the triangular cylindrical partition wall 14 on the inner side, and is supported by the triangular partition wall 14 from the inner side. The portion 4a2 is formed, and the gas can be prevented from being blown out and the battery ruptured by being pierced through the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group at two locations, the free edge 4c and the corner 4a2.
Further, the cylindrical center pin 4 is deformed as shown in FIG. In this case, the wound electrode plate group is broken through at three circumferential locations on the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group 2.
That is, the free end edge 4c of the deformed cylindrical peripheral wall 4a protrudes outward, and one of the three ridge angles 14b, 14b, and 14b of the triangular cylindrical partition wall 14 has a ridge angle 14b that is the cylindrical peripheral wall. 4a is exposed to the outside from the torn portion, pierced, and a part of the cylindrical peripheral wall 4a is bent into a V shape on the outer surface of the other ridge angle 14b, so that the corner 4a2 is formed. The three points of the edge part 4c, the ridge angle 14b, and the corner part 4a2 are used to pierce the wound electrode plate group, and it is possible to more reliably suppress gas generation and rupture the battery, further ensuring safety. The
Further, the cylindrical center pin 4 of the present invention closes all the formed cylindrical spaces 13a, 13a,... In any deformed state such as FIGS. 9 (d), 9 (e) and 9 (f). The exhaust passage space is ensured and is safe.
10 (a) and 10 (b), the cylindrical center pin 4 of the present invention has a regular rectangular cylindrical partition wall 14 in a cylindrical peripheral wall 4a having a vertical slit 4b and four ridge angles 14b therebetween. Inserted and accommodated with a slight gap 15 between them. The cylindrical center pin 4 of the present invention shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) is obtained by inserting and accommodating a regular pentagonal cylindrical partition wall 14 in a cylindrical peripheral wall 4a having a vertical slit 4b. The opposing free edges 4c, 4c on both sides of the vertical slit 4b are formed in a jagged shape. The cylindrical center pin 4 of the present invention shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b) is obtained by inserting and accommodating a regular hexagonal cylindrical partition wall 14 in the same manner. The action of these cylindrical center pins 4 is substantially the same as the action described in detail in FIG.
[0024]
Although not shown in the drawings, the cylindrical partition wall 14 may be formed into a long molded body that looks V-shaped, U-shaped or W-shaped when viewed from the end face.
[0025]
【The invention's effect】
The cylindrical center pin arranged in the hollow hole at the center of the wound electrode plate group housed in the battery can in this way, the cylindrical peripheral wall, and the partition wall in the hollow hole inside thereof, thereby the hollow Since the holes are divided into a plurality of gas passage spaces, even when the battery is deformed or crushed, all of the plurality of cylindrical spaces formed in the cylindrical center pin are closed. As a result, the exhaust passage can be secured, and the exhaust passage seen when a conventional cylindrical center pin made of a pipe is used is completely blocked.
In this case, when a cylindrical center pin having an arcuate cylindrical peripheral wall such as an S-shape or a swirl is used, a plurality of cylindrical spaces are formed in the same manner as described above. In addition, the exhaust passage is secured, and the diameter of the wound electrode plate group can be reduced as the wound electrode plate group expands, and the cycle life is increased by absorbing the expansion of the wound electrode plate group. When the battery is crushed, when the battery is crushed, a plurality of free edges of the arc-shaped cylindrical peripheral wall pierce the inner peripheral side surface of the wound electrode plate group to obtain electrical connection with the positive electrode plate. Therefore, heat generation due to the short-circuit current of the positive electrode plate due to the derivation of the short-circuit current is prevented, and thus gas generation of the organic electrolyte due to the heat generation, thereby preventing battery rupture. In addition, when the partition walls are formed into polygonal partition walls and stored in a cylindrical peripheral wall with or without slits, the number of cylindrical spaces formed is increased so that the exhaust gas passages can be made safer. If the polygonal partition wall and cylindrical peripheral wall are formed of a conductive material, and the cylindrical peripheral wall is formed with a thickness that can be easily transformed by pressurization, the battery may be crushed. The cylindrical peripheral wall has a free end edge, a corner part of which the cylindrical peripheral wall is partially deformed, a ridge angle of a polygonal partition wall, and the like. The short-circuit current can be taken out at multiple locations by electrical connection to the short-circuit positive electrode plate, and more reliably preventing the heat generation of the positive electrode plate. This can be prevented more reliably and increases safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a cylindrical lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a perspective view of a part of an example of a cylindrical center pin used in the present invention.
FIG. 2B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 3A is a perspective view in which a part of a modified example of the cylindrical center pin of the present invention is cut away.
FIG. 3B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 4 is a perspective view in which a part of still another modified example of the cylindrical center pin of the present invention is cut away.
FIG. 5A is a perspective view of a further modification of the cylindrical center pin of the present invention.
FIG. 5B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 5 (c) is an end view of the cylindrical center pin in a compressed state.
FIG. 5D is an end view of the cylindrical center pin in a further compressed state.
FIG. 6A is a perspective view of a part of still another modification of the cylindrical center pin of the present invention.
FIG. 6B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 6C is an end view of the cylindrical center pin in a compressed state.
FIG. 6D is an end view showing a state where the cylindrical center pin is further compressed.
FIG. 7A is a perspective view of a part of still another modification of the cylindrical center pin of the present invention.
FIG. 7B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 8A is a perspective view in which a part of still another modified example of the cylindrical center pin of the present invention is cut away.
FIG. 8B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 8 (c) is an end view of the cylindrical center pin in a compressed state.
FIG. 9A is a perspective view of a part of still another modification of the cylindrical center pin of the present invention.
FIG. 9B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 9 (c) is an end view of the cylindrical center pin in a compressed state.
FIGS. 9D to 9F are end views in a state where the cylindrical center pin is further compressed.
FIG. 10A is a perspective view in which a part of still another modified example of the cylindrical center pin of the present invention is cut away.
FIG. 10B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 11A is a perspective view of a part of still another modified example of the cylindrical center pin of the present invention.
FIG. 11B is an end view of the cylindrical center pin.
FIG. 12A is a perspective view in which a part of still another modified example of the cylindrical center pin of the present invention is cut away.
FIG. 12B is an end view of the cylindrical center pin.
[Explanation of symbols]
1 Battery can 2 Winding electrode group
3 Hollow hole of wound electrode group 4 Cylindrical center pin
4a Cylindrical peripheral wall 4a1 Arc-shaped peripheral wall
4a2 Corner of arc-shaped peripheral wall 4b Slit
4c Free edge 5 Battery cover
7 Safety valve mechanism 13 Cylindrical space inside cylindrical peripheral wall
13a A cylindrical space formed by 14 partitions 14
14a side wall 14b ridge angle