CN101416331A

CN101416331A - 电化学元件

Info

Publication number: CN101416331A
Application number: CNA2007800116612A
Authority: CN
Inventors: 西野肇; 上田智通; 宫田恭介; 岛田幹也
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: WO2007114245A1; CN101416331B; KR20080114770A; US20090208820A1; US8129045B2

Abstract

本发明提供一种即使在出现意外时也能够使安全装置正常地工作的电化学元件，所述电化学元件包括：排气阀，当壳体(4)内的内压达到指定压力时工作，将壳体内的产生气体向外部排放；穿孔板(2)，具有孔部(5a、5b)，被设置在电极群(3)和排气阀之间。穿孔板(2)的除去孔部(5a、5b)的面积占壳体开口部的面积的20％以上且50％以下。穿孔板(2)具有电气性地绝缘电极群(3)和封口板(1)的功能。

Description

电化学元件

技术领域

本发明涉及密闭型的电化学元件，更详细地说，涉及即使在因电化学元件内部产生气体而内压急剧上升的情况下，也能够通过确保气体管道，使排气阀有效地发挥作用的技术。

背景技术

电化学元件，特别是能够充放电的能量密度较高的非水电解质二次电池，以进一步提高能量密度为目标，正在积极地探讨新的大容量活性物质的导入。作为具体的例子，对于正极，从锂钴氧化物(lithium-cobalt oxide)向锂镍氧化物(lithium-nickel oxide)，对于负极，从黑铅向含有硅(silicon)或锡(tin)等合金材料，活性物质的展开正在进展之中。

采用这些活性物质的非水电解质二次电池，通常是介由隔膜(Separator)层叠正极和负极构成电极群，并在将此电极群收容到壳体内之后，通过用封口板封口壳体的开口部形成为密闭结构的情况比较多。采用这样的密闭结构时需要设置以下两个安全装置。第1，为了将在内部短路或高温保存等发生意外时产生的气体排放到壳体的外部，例如，可将当壳体内的内压达到指定压力时工作的排气阀内置在封口板。第2，将设置在封口板的端子电气性地连接到正极或负极中的任意一个电极，并将壳体电气性地连接到另一个电极，这样，不仅封口板和壳体电气性地绝缘，而且在电极群和封口板之间配置穿孔板将这两者也电气性地绝缘(例如，参照日本专利公开公报特开2002-231314号)。穿孔板，例如，由以聚乙烯树脂或聚丙烯树脂等聚烯烃树脂(polyolefin resin)或玻璃布作为基材，并含有无机添加剂的酚醛树脂等制作而成。

但是，上述的大容量活性物质虽然潜能(Potential)很高，但在发生意外时产生的气体的量或产生速度也很快。在加上由于采用这些大容量活性物质的非水电解质二次电池，为了进一步提高能量密度，大多数情况下尽可能地消减壳体内部的剩余体积，然而在快速地产生气体时，因为至排气阀的气体的路径受到限制，出现不能顺畅地向壳体的外部排放气体的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于，在将能量密度较高的非水电解质二次电池等电化学元件以密闭结构进行实用化时，通过合理化壳体内部的结构，即使在出现意外时也能够使安全装置正常地工作。

为了达到上述目的，本发明的发明者们试着对出现意外时在壳体内部急速地产生气体时安全装置不能正常地工作的主要原因进行了详细的分析。其结果，弄清了在壳体内内压急剧上升时，随意设置在电极群和封口板之间的穿孔板变形，引起了内置在封口板的排气阀的附近的变形，因此，气体不能有效地到达排气阀，排放效率降低。本发明就是基于此分析结果所做的发明。

具体而言，本发明的电化学元件是将正极和负极介由隔膜层叠的电极群收容到具有开口部的壳体，并用封口板将上述壳体的开口部封口的电化学元件，包括：排气阀，当上述壳体内的内压达到指定压力时工作，将上述壳体内的产生气体向外部排放；穿孔板，具有孔部，被设置在上述电极群和上述排气阀之间，其中，上述穿孔板，除去上述孔部的面积占上述开口部的面积的20％以上且50％以下。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电化学元件的结构的一个例子的概略图。

图2是表示用封口板封口之前的壳体的开口部的一个例子的概略图。

图3是局部地表示上述电化学元件的纵向剖视图。

图4是表示从排气阀侧观察时的穿孔板和电极群的卷芯孔及中芯的图。

图5是用于说明确认在高温下的气体产生的举动的测定方法的概略图。

图6是表示基于不同的正极活性物质的、在高温下的气体产生的举动之差的特性图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的最佳实施方式进行详细的说明。

本发明的电化学元件的一个实施方式为，将正极和负极介由隔膜层叠而成的电极群被收容到壳体，此壳体的开口部被封口板封口。并且设置有：具有在此壳体内的内压达到指定压力时工作，并将壳体内的产生气体排放到外部的功能的排气阀；和配置在电极群及排气阀之间的穿孔板。以下，对本实施例的电化学元件的具体的结构进行说明。

图1是表示本实施例的电化学元件的概略图，图2是表示从壳体的开口部观察用封口板封口之前的状态时的一个例子的概略图。图3是局部地表示电化学元件的纵向剖视图。

在壳体4内收容电极群3和穿孔板2。电极群3，将正极板和负极板介由隔膜层叠，并卷成旋涡状而成。在此电极群3被壳体4收容之后，在电极群3的上部配置穿孔板2，通过用封口板1将壳体上端的开口部封口，从而构成本实施例的电化学元件。另外，如图3所示，从电极群3的上表面突出的正极导线12插通后述的穿孔板2的孔部5b并被焊接到封口板1。

穿孔板2配置在电极群3和封口板1之间，穿孔板2，也可以为如图1所示的直径略小于封口板1的圆板状，或者，也可以为如图2所示的两端形成为圆弧状的细长形状的板状。另外，穿孔板2也可以为其它的形状。

不管哪种类型的穿孔板2，都在穿孔板2设置孔部。在本实施例中，作为孔部，设置有第1孔部5a和第2孔部5b。第2孔部5b，例如是圆形状的贯通孔，形成在穿孔板2的中央部。第2孔部5b与电极群3的中心配置在同一个轴上。第1孔部5a由以夹住第2孔部5b的方式分别形成在第2孔部5b的两侧的贯通孔构成。两个第1孔部5a为互相对称的形状。

第1孔部5a及第2孔部5b成为在发生意外时在壳体4内中急剧产生的气体的通道。因此，气体容易顺畅地被引导朝向设置在封口板1的排气阀11。并且，由于除去第1孔部5a及第2孔部5b的穿孔板2的面积为壳体4的开口部的面积的20％以上且50％以下，所以，既可以将在发生意外时急剧地产生的气体确实地引导到排气阀11，又能够以一定的机械性强度牢固地维持电极群3和封口板1的电气性绝缘。

在此，将除去孔部5a及5b的穿孔板2的面积相对于壳体开口部的面积的比率定义为穿孔板面积比。即，穿孔板面积比意味着相对于开口部的面积的遮断气体的面积的比例。如果穿孔板面积比不足20％，则在施加电化学元件坠落等冲击时穿孔板2存在破损的可能性。因此，如果穿孔板面积比不足20％就存在不能保持电极群3和封口板1的电气性绝缘的可能性。反之，因为如果穿孔板面积比超过50％，用于将意外时急剧地产生的气体确实地引导到排气阀11的路径不足，所以，会引起穿孔板2的变形。

另外，也可以除了穿孔板2之外，还在电极群3和封口板1之间配置绝缘性零部件。但是，此时，不能让此绝缘性零部件去堵塞意外时产生的气体的路径，所以，需要其机械性强度与穿孔板2相比非常低，或者，需要具有与穿孔板2同样面积的孔部。

穿孔板2的第1孔部5a及第2孔部5b的位置及形状可以任意地选择。而且，在图2中表示了设置两个第1孔部5a和第2孔部5b的结构，但是，这并不是说必须具备这两个第1孔部5a和第2孔部5b。但是，因为通常的电化学元件在以封口板1封口之前在壳体内注入电解液，如果考虑此电解液的注入，则孔部5b最好设置在大体上中央的位置。而且，不一定非得形成两个第1孔部5a，例如，只设置一个第1孔部5a，并且该第1孔部5a在第2孔部5b的周围沿圆周方向延伸的形状也可以。此时，第1孔部5a最好形成半圈以上。另外，形成三个以上第1孔部5a也可以。

穿孔板2的厚度既具有充分的机械性强度，且此厚度本身不成为能量密度降低的主要原因为宜。具体而言，在3.0Ah以下容量的电化学元件中，穿孔板2的厚度在0.2～1.0mm的范围内为宜。此适当范围同电化学元件的容量成比例适当地变化。

另外，上述的“开口部”实质上与壳体4的内径同义。具体而言，在壳体4内收容电极群3及穿孔板2之后，作为预加工(pretreatment)，缩小壳体4的上部附近的直径后配置封口板1而进行敛缝封口，但是，此“开口部”在壳体的上部附近不是指缩小后的开口部而是指缩小前的开口部，与除壳体4的上部以外的位置的壳体4的内径相同。

而且，在本实施例中，表示了排气阀11内置在封口板1的例子，但是，不限定于此。例如，在电极群3的轴朝向与封口板1的方向不同的方向的电池中，排气阀也可以不内置在封口板中。在此情况下，穿孔板2也配置在电极群和排气阀之间。

穿孔板2具有电气性地绝缘电极群3和封口板1的功能。据此，不需要上述的绝缘性零部件。为使穿孔板2具有绝缘功能，例如，可以采用硬质绝缘材料构成穿孔板2。作为此绝缘材料，例如，可以采用酚醛树脂(Bakelite)等耐热性树脂、玻璃石炭酸(Glass phenol)等玻璃纤维强化树脂或强化塑料等。

而且，为使穿孔板2具有绝缘功能，也可以由至少在一面配置绝缘材料的金属板构成穿孔板2。在采用硬质绝缘材料构成穿孔板2时，穿孔板2的成形困难，造价昂贵。为此，如果采用至少在金属板的一面配置绝缘材料的构成，可以廉价地制造出具有充分的强度和绝缘性的穿孔板2。

作为在金属板的至少一面配置绝缘材料的构成的具体例子，例如可以采用在SUS或铁等金属板的至少一面粘贴聚丙烯或聚乙烯等树脂材料而进行固定的构成、在金属板涂敷绝缘性涂料进行涂层的构成等。作为此涂层方法例如可以采用喷涂和浸渍(Dipping)等方法。从牢固地维持电极群3和封口板1的电气性绝缘的观点来看，最好在金属板的两面都配置绝缘材料。另外，只在金属板的一面配置绝缘材料时，考虑到在正极电位下金属板存在熔析的可能性，因此，使有可能与正极接触的封口板1的底部与配置有绝缘材料的一面相互对峙为宜。而且，因为也存在穿孔板2的孔部5a、5b作为通过正极或负极的集电导线的孔而被利用的情况，所以，在金属板的穿孔截面也配置绝缘材料为宜。

另外，例如，在电极群3的轴朝向与封口板1的方向不同的方向的电池中，穿孔板2也可以具有电气性地绝缘电极群3和壳体4的功能。此时的穿孔板的具体的构成，例如采用以硬质绝缘材料构成上述的穿孔板2本身的构成、或通过至少在一面配置有绝缘材料的金属板构成穿孔板2的构成。

正极，作为活性物质，使用锂镍复合氧化物。作为电化学元件选择了非水电解质二次电池时，正极的活性物质可以采用锂钴复合氧化物(LiCo_1-XM_XO₂，M为任意的金属元素，0≦x<1)或锂锰复合氧化物(LiMn_1-XM_XO₂或LiMn_2-XM_XO₄，M为任意的金属元素，0≦x<1)等，但是，其中，尤其以锂镍复合氧化物(LiNi_1-XM_XO₂，M为任意的金属元素，0≦x<1)在意外时的气体产生量极其多。然而，通过设置穿孔板2，可以将在意外时在壳体内产生的气体确实地引导至排气阀。

电极群3为如上所述的卷绕结构。电极群3，可以为将带状的正极和负极以夹住隔膜的状态卷绕的卷绕结构，也可以为将长方形的正极和负极介由隔膜层叠的多层层叠结构。但是，在卷绕结构中，由于电极群3的内部的间隙只在壳体4的上下方向形成，在发生意外时产生的气体不横向扩散而是朝向封口板1。因此，通过卷绕结构，基于穿孔板2的效果更容易被发挥。另外，卷绕结构的电极群3可以为圆筒型，也可以为方筒形。无论哪种结构都可以得到同样的效果。

穿孔板2不要遮蔽从电极群3排出的气体的流路中估计流量最多的气体流路为宜。此流路被遮蔽的比例越小，气体排放可以更有效地进行。此流路，在圆筒型的卷绕式电池的情况下，为通过将卷绕极板构成时所使用的卷芯在卷绕极板后抽出而形成的卷芯孔，或者为插入到此卷芯孔的中芯的内孔(气体排放手段)。另外，中芯是为了能应付排放气体时产生隔膜等堵塞的情况而插入到卷芯孔的部件。由于中芯的存在，可以抑制堵塞并确实地进行气体的排放。另外，方形电池的情况下的流路为卷芯部和电极群之间的间隙、壳体的角部和电极群之间的间隙等。

以下，参照图4，对在电极群的内侧配设中芯时用于排放气体的流路与穿孔板之间的关系进行说明。图4是从排气阀侧观察穿孔板5A的图。如图4所示，在电极群3的内侧形成有抽出卷芯后的卷芯孔5B，在此卷芯孔5B中配设有中芯5C。中芯5C由圆筒状的部件构成，是具有内孔的气体排放体。因此，由电极群3的底部排出的气体通过中芯5C的内孔上升，并被引导至排气阀。

在穿孔板5A的中央部分形成的孔部的周边部设置有不让使中芯5C在受到冲击或气体排放时弹出的突起部5D。由于此突起部5D部分遮蔽中芯5C的内孔或从卷芯孔5B排出的气体的流路，因此，其面积尽可能地小为宜。但是，如果突起部5D太小，则不能确保用于压住中芯5C的充分的强度。因此，需要将突起部5D的尺寸限制在某种程度。

将基于卷芯孔5B的内径计算出的内周圆的面积，即，卷芯孔5B的截面积设为S0，将从排气阀侧观察时存在于卷芯孔5B内的穿孔板5A的突起部5D的面积设为S1。即，面积S1是卷芯孔5B中被突起部5D堵塞的面积。在此，将卷芯部开口面积比R1如下式(1)进行定义。

R1＝(S0—S1)/S0……(1)

而且，将基于中芯5C的内径计算出的内周圆的面积，即，内孔的截面积设为S2，将从排气阀侧观察时存在于比中芯5C更靠近内侧的穿孔板的突起部5D的面积设为S3。即，面积S3是内孔的截面积中被突起部5D堵塞的面积。在此，将中芯部开口面积比R2如下式(2)进行定义。

R2＝(S2—S3)/S2……(2)

卷芯部开口面积比R1为0.45以上为宜。另一方面，中芯部开口面积比R2为0.3以上为宜。如果在此范围，能够使气体容易地从排气阀排出。

下面，对由非水电解质二次电池构成电化学元件时的具体的结构进一步详细地说明。

正极是在铝箔等芯材的表面设置混合剂层的结构。混合剂层是在上述的活性物质中，添加黑铅(graphite)或炭黑(carbon black)等导电剂、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)等粘结剂，以及根据需要添加的羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose，CMC)等增粘剂而成的层。

负极是在铜箔等芯材的表面设置混合剂层的结构。混合剂层是在黑铅或可以与锂合金化的材料等活性物质中，根据需要添加纳米碳纤维(carbon nanofiber)或炭黑等导电剂、PVDF苯乙烯(styrene)—丁二烯(butadiene)的共聚物(SBR)等粘结剂，根据需要添加CMC等增粘剂而成的层。

隔膜可以采用由聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃(polyolefin)构成的微多孔膜。作为电解液(非水电解质)，可以采用在锁状碳酸酯(chain carbonate)及/或环状碳酸酯(cyclic carbonate)的单体或混合物的溶剂中溶解LiPF₆和LiBF₄等电解质的电解液。作为电池壳体，可以使用由圆筒型或方型的铁或铝构成的成型物。

以下表示作为非水电解质二次电池的实施例，但是，本发明的电化学元件不限于此实施例。

实施例

(负极)

将作为活性物质的块状人造黑铅(日立化成生产的MAG-D/商品名)96重量份、作为粘结剂的SBR以固体成分比3重量份、作为增稠剂的CMC(第一工业制药(株)制造)1重量份以及适量的水，用行星式搅拌机(Planetary Mixer)进行混合，调制出负极混合剂用糊剂。将此糊剂涂敷在由铜箔构成的集流体(厚度为10μm)的两面，并在干燥后通过滚轧切割获得了负极(58mm×600mm，厚度为170μm)。

(正极)

将作为活性物质的LiCoO₂粉末93重量份和作为导电剂的乙炔黑(acetyleneblack，AB)4重量份进行混合。在所得到的粉末，混合作为粘结剂的PVDF的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methy1-2-Pyrrolidone，NMP)溶液(吴羽化学工业(株)制造#1320/商品名)，使其固体成分比为3重量份。在所得到的混合物中添加适量的NMP调制出正极混合剂用糊剂。将此糊剂涂敷在由铝箔构成的集流体(厚度为15μm)的两面，在干燥后滚轧，并在85℃下使其充分地脱水后进行切割，从而获得正极(57mm×550mm，厚度为180μm)。

另一方面，除了用LiCo_0.2Ni_0.8O₂作为活性物质，减少对铝箔的涂敷量，并且缓慢地进行滚轧，使单位面积的理论容量及厚度一致以外，用与正极A相同的配方制造了正极B。

(电极群)

将正极A和上述的负极介由隔膜(Celgard公司制造#2320/商品名，厚度为0.02mm)以卷芯为中心卷绕为圆筒型。然后，从电极群抽出卷芯，构成直径为17.6mm、高度为60mm的电极群A(理论容量为2550mAh)。据此，在电极群的中心存在卷芯孔。另一方面，除了将用正极B代替正极A以外，用与电极群A同样地方法构成电极群B。

(穿孔板)

加工直径为18mm的玻璃石炭酸板(厚度为0.5mm)，制造了图2所示设计的穿孔板2。然后，通过使孔部相似地变化制造出七种穿孔板2。在这七种穿孔板2中，除去了孔部的面积分别为0.38cm²(穿孔板A)、0.50cm²(穿孔板B)、0.75cm²(穿孔板C)、0.87cm²(穿孔板D)、1.00cm²(穿孔板E)、1.25cm²(穿孔板F)以及1.38cm²(穿孔板G)。另外，对于穿孔板D，让第1孔部5a的面积保持不变，再制造出只让第2孔部5b的面积缩小的穿孔板I、J、K。除去了孔部的穿孔板I、J、K的面积分别为0.87cm²、0.99cm²、1.00cm²。

而且，将直径为18mm的铁板(厚度为0.5mm)穿孔，并加工成与样品(应为穿孔板)D相同的形状及面积。在此板上喷涂作为绝缘材料的氟树脂，并使氟树脂的厚度达到15μm，从而制造了穿孔板H。

(非水电解质二次电池)

在由直径为18.30mm、内径为17.85mm(开口部面积为2.50cm²)、高度为68mm的铁构成的圆筒型的壳体收容电极群A之后，将从电极群A的底部突出的负极导线焊接到壳体的底面。然后，在电极群的卷芯孔插入作为气体排放体的中芯。此时电极群的卷芯孔的内径为3.5mm，中芯的内径为2.8mm。另外，中芯的厚度是0.25mm。并且，在电极群A的上侧配置穿孔板A(电池AA)、穿孔板B(电池AB)、穿孔板C(电池AC)、穿孔板D(电池AD)、穿孔板E(电池AE)、穿孔板F(电池AF)、穿孔板G(电池AG)、穿孔板H(电池AH)、穿孔板I(电池AI)、穿孔板J(电池AJ)和穿孔板K(电池AK)，并使从电极群A的表面突出的正极导线贯通穿孔板的孔部并焊接到封口板。封口板内置有工作压力为14.7MPa的排气阀。

另一方面，在收容电池AA～AG的壳体中收容电极群B之后，将从电极群B的底部突出的负极导线焊接到壳体的底面。并且，在电极群B的上侧配置穿孔板A(电池BA)、穿孔板B(电池BB)、穿孔板C(电池BC)、穿孔板D(电池BD)、穿孔板E(电池BE)、穿孔板F(电池BF)、穿孔板G(电池BG)、穿孔板H(电池BH)、穿孔板I(电池BI)、穿孔板J(电池BJ)和穿孔板K(电池BK)，并使从电极群B的表面突出的正极导线贯通这些穿孔板的孔部并焊接到封口板。封口板内置有工作压力为14.7MPa的排气阀。

在通过机器加工缩小这些壳体的上部的直径之后，将在包含体积比为1:3的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的非水溶剂的混合物中溶解1.2M的LiPF₆的非水电解质注入，并通过在壳体上部的缩小的部分上配置封口板并进行敛缝而封口。据此，完成非水电解质二次电池。其中，电池AB～AF、AH～AJ、BA(应为BB)～BF、BH～BJ为实施例，电池AA、AG、AK、BA、BG、BK为比较例。

对于这些非水电解质二次电池，在重复进行两次用500mA终止电压为4.1v的恒流充电和用500mA终止电压为3.0v的恒流放电之后，进行以下的测试。

(坠落测试)

抽出20个各电池，在测量开路电压之后，使其从150cm的高度坠落10次，再次测量开路电压。坠落前后的开路电压的压差为20mv以上则认定为“电压异常”。电压异常的产生率通过表1进行表示。

(气体产生的举动(behavior)差的确认)

抽出电池AD及BD各1个，在25℃的周围温度(ambient temperature)下，对其以1500mA进行终止电压为4.2v的恒流充电，接着，以4.2v进行终止电流为100mA的恒压充电。将此电池收容到图5所示的耐压容器内加热到250℃。在此强制的条件下气体急剧产生。然后，测量耐压容器内的温度及压力的变化。

具体的测量方法如下所示。即，在具有加热器8、压力计9及温度计10的腔室7(Chamber)中设置电池6，并通过加热器8加温电池6，在达到250℃时温度保持恒定。通过250℃的高温曝晒，在电池6中产生的气体通过排气阀被排放到电池6的外面(即腔室7中)，但是，在此，用理想气体的状态方程式(PV＝nRT、P为压力，V为体积，n为气体分子的摩尔数，R为常数，T为温度)，将通过压力计9及温度计10测量出的腔室7中的压力及温度的变化换算为20℃的气体排气量。图6的纵轴表示此气体的排气量的累计量，横轴表示经过时间。

(气体产生时的排气阀的工作确认)

抽出20个各电池，以与“气体产生的举动差的确认”相同的要领进行充电之后，在将此电池收容到图5所示的耐压容器内后以250℃进行加热。因在此强制的条件下急剧地产生气体，所以在气体排放到壳体外面之后，从耐压容器中取出电池检查电池的外表。将通过排气阀排放出气体的电池认定为“合格”。其结果通过表1进行表示。

表1：

由表1可以得出，如果穿孔板面积比不足20％，电压异常(内部短路)的产生就急剧地增加。分解符合该情况的电池AA及BA进行分析可以确认，由于坠落施加的冲击穿孔板损坏，不能保持电极群和封口板的电气性绝缘。

表1表示卷芯部开口面积比及中芯部开口面积比，但是，此卷芯部开口面积比为通过上述式(1)导出的R1，中芯部开口面积比为通过上述式(2)导出的R2。

如果中芯部开口面积比R2低于45％，且卷芯部开口面积比R1低于30％，则排气阀动作合格率就降低。此排气阀工作合格率较低的电池是位于气体排放口正上方的第2孔部5b的面积较小的电池，作为合格率降低的原因，可推测为在气体的流路中，气体的流量最多的流路被穿孔板遮蔽。可知此流路被遮蔽的比率越小，进行气体排放的效率就越高。

另一方面，从气体产生时的排气阀的工作确认的结果可知，如果穿孔板面积比超过50％，则排气阀正常工作的合格率就极端地下降。分解符合该情况的电池AG及BG进行分析可以确认穿孔板变形堵塞了电极群和排气阀之间的路径。

在电极群A、B都使用穿孔板面积比超过50％的穿孔板G的时候合格率极端地下降，但是，其中，使用电极群B的电池BG的合格率明显下降。作为其理由，可以想到使用电池AD及BD测量的气体产生的举动差的影响。即，因为电极群B所采用的锂镍复合氧化物在热分解后气体产生量非常多，所以，如果使用穿孔板面积比不适当的穿孔板，问题就比较明显。从此结果可知，在选择非水电解质二次电池作为电化学元件，且作为正极的活性物质采用锂镍复合氧化物时，通过使用适当的穿孔板效果会更显著地得以发挥。

在此，对实施方式进行概述。

(1)在本实施方式中，因为除去孔部的穿孔板的面积为壳体开口部的面积的20～50％，所以，即使在施加坠落等冲击时也可以防止穿孔板的破损，而且能够适当地进行通过孔部的产生气体的排放。

(2)上述排气阀也可以设置在上述封口板。

(3)上述穿孔板也可以具有电气性地绝缘上述电极群和上述封口板的功能。在此情况下，因为在穿孔板以外也可以不设置绝缘性零部件，所以，能够减少零部件数目。

(4)上述穿孔板也可以具有电气性地绝缘上述电极群和上述壳体的功能。

(5)上述穿孔板也可以由硬质绝缘材料构成。

(6)上述穿孔板也可以由至少在一面配置有绝缘材料的金属板构成。在此情况下，可以廉价地制造出具有充分的强度和绝缘性的穿孔板。

(7)作为上述正极的活性物质也可以采用锂镍复合氧化物。在此情况下，即使在作为正极的活性物质使用气体产生量较多的锂镍复合氧化物的情况下，也可以通过规定穿孔板的孔部的面积，能够适当地进行通过排气阀的气体排放。

(8)上述电极群也可以为卷绕结构。

(9)上述电极群设置有可以通过产生气体的间隙，且将从上述排气阀观察时的上述间隙的面积设为S0，从上述排气阀观察时的上述间隙被上述穿孔板堵塞的面积设为S1，则用(S0-S1)/S0所表示的开口面积比为0.45以上为宜。在此情况下，通过穿孔板可以防止产生气体的流动被妨碍。

(10)上述电极群设置有具有可以通过产生气体的内孔的气体排放体，且将从上述排气阀观察时的上述内孔的面积设为S2，从上述排气阀观察时的上述内孔被上述穿孔板堵塞的面积设为S3，则用(S2-S3)/S2所表示的开口面积比为0.3以上为宜。在此情况下，通过穿孔板可以防止产生气体的流动被妨碍。

(11)上述穿孔板的孔部的周边设置有从上述排气阀观察堵塞上述气体排放体的内孔的一部分的突起部为宜。在此情况下，既可以通过穿孔板的孔部允许产生气体的排放，又可以防止被突起部冲击时或气体排放时气体排放体弹出。

如以上说明，根据本实施方式，即使在发生意外，壳体内部迅速地产生气体的情况下，排气阀也能顺畅地工作，而且，可以提供电气绝缘牢固的高能量密度的电化学元件。

产业上的利用可能性

根据本发明，因为可以提供高温时的安全性优良，而且，电绝缘牢固的高能量密度的电化学元件，所以，产业上的利用可能性比较高，其效果也显著。

Claims

1.一种电化学元件，是将正极和负极介由隔膜层叠的电极群收容到具有开口部的壳体，并用封口板将上述壳体的开口部封口的电化学元件，其特征在于包括：

排气阀，当上述壳体内的内压达到指定压力时工作，将上述壳体内的产生气体向外部排放；

穿孔板，具有孔部，被设置在上述电极群和上述排气阀之间，其中，

上述穿孔板，除去上述孔部的面积占上述开口部的面积的20％以上且50％以下。

2.根据权利要求1所述的电化学元件，其特征在于：上述排气阀被设置在上述封口板中。

3.根据权利要求2所述的电化学元件，其特征在于：上述穿孔板具有电气性地绝缘上述电极群和上述封口板的功能。

4.根据权利要求1所述的电化学元件，其特征在于：上述穿孔板具有电气性地绝缘上述电极群和上述壳体的功能。

5.根据权利要求3或4所述的电化学元件，其特征在于：上述穿孔板由硬质绝缘材料构成。

6.根据权利要求3或4所述的电化学元件，其特征在于：上述穿孔板由至少在一面配置了绝缘材料的金属板构成。

7.根据权利要求1所述的电化学元件，其特征在于：作为上述正极的活性物质，使用锂镍复合氧化物。

8.根据权利要求1所述的电化学元件，其特征在于：上述电极群为卷绕结构。

9.根据权利要求1所述的电化学元件，其特征在于：

在上述电极群中，设有可以让产生气体通过的间隙，

设从上述排气阀观察时的上述间隙的面积为S0，从上述排气阀观察时的上述间隙被上述穿孔板堵塞的面积为S1，则用(S0-S1)/S0所表示的开口面积比为0.45以上。

10.根据权利要求1所述的电化学元件，其特征在于：

在上述电极群中，设有具有可以让产生气体通过的内孔的气体排放体，

设从上述排气阀观察时的上述内孔的面积为S2，从上述排气阀观察时的上述内孔被上述穿孔板堵塞的面积为S3，则用(S2-S3)/S2所表示的开口面积比为0.3以上。

11.根据权利要求10所述的电化学元件，其特征在于：在上述穿孔板的孔部的周边设有突起部，当从上述排气阀观察时，该突起部堵塞上述气体排放体的内孔的一部分。