CN104205408A - 试验用电池壳体和试验用电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种试验用电池壳体，其能够精确地进行内部短路试验。该试验用电池壳体的特征在于：所述试验用电池壳体设置有用于容纳发电元件的容器以及可移除地固定到所述容器的闭合构件；所述容器具有用于内部短路试验的开口，所述开口通过所述闭合构件关闭。

Description

试验用电池壳体和试验用电池
技术领域
本发明涉及试验用电池壳体和试验用电池。
背景技术
近年来，已发生二次电池事故。特别地，锂离子二次电池的着火和冒烟事故急速增长。
在锂离子二次电池中，在高温条件下容易不稳定的金属氧化物用作正极材料，并且电解液包含有机溶剂。因此，当这种锂离子二次电池在高温条件下时，容易发生着火和冒烟事故。此外，对于锂离子二次电池处于高温条件下的原因，已经有提到归因于充电期间这些电池中析出的金属颗粒引起的内部短路的原因。此外，还有以下问题：在电池的制造期间异物的侵入。已经有在电池使用期间由这种异物引起的短路事故的报告。
为了防止这种着火和冒烟事故，日本工业标准(JIS)规定了锂离子二次电池的安全试验(例如，JIS C8714和JIS C8715-2)。对于根据日本工业标准的这种安全试验，提到了诸如压坏试验、外部短路试验和强制内部短路试验等的各种试验。
这种强制内部短路试验规定为快速拆卸充电的单电池的封口部，从壳体取出电极体，将具有确定形状的镍小片作为试验用金属片布置在最外部的隔离件和电极之间，之后，把电极体放回壳体，按压布置试验用金属片的部分以使正极和负极之间发生短路，确定是否发生着火或冒烟。
在大型电池中，当电池具有刚性材料制成的壳体(诸如金属壳体)时，电池具有大的电容量，如果在充电的条件下拆卸壳体并且取出发电元件，将产生危险。所以，拆卸这种电池并且取出发电元件是不切实际的。因此，为了即使在充电的条件下也能够容易地拆卸电池，已通过制备如下电池来进行强制内部短路试验：该电池用层叠膜制成的袋(pouch)替代电池壳体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-198744号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，具有刚性材料制成的壳体的电池和具有层叠膜制成的、作为替换电池壳体的袋的电池在电池的散热性、活性物质与电解液的液量比、集电结构等方面与实际产品不同，强制内部短路试验的可靠性劣化。此外，在具有在发电元件两端的集电体通过熔接等被稳固固定的结构的电池中，具有以下问题：充电后通过取出发电元件并且松开隔离件将试验用金属片引入其中实际上不可能。另一方面，JIS标准制定了如下规定。即，当从电池壳体拆卸充电的单电池中的电极体非常困难时，制造者可以在电池制作期间或放电条件下预先将试验用金属片插入单电池中，然后进行充电。然而，仅将试验用金属片布置在电池中的方法导致以下问题：如果试验用金属片在制造期间预先载置于电池中，试验用金属片可能偏移，由此使得试验用金属片的位置不确定；以及在制作过程期间试验用金属片可能损坏发电元件。这使得很难进行精确的试验。此外，在拔出隔离件、载置镍小片和把隔离件放回充电单电池的壳体的操作期间可能发生内部短路。因而，准备操作具有危险，需要非常小心地进行操作。
此外，在钝针试验和使用铜钉等的内部短路试验中，对于具有刚性材料制成的壳体的电池，有时候因为钉子不能贯通壳体，不能进行这些试验。
本发明已考虑了这些情况并且提出能够提高内部短路试验的可靠性的试验用电池壳体和试验用电池。
用于解决问题的方案
本发明提供一种试验用电池壳体，其包括用于容纳发电元件的容器以及可拆卸地固定到容器的闭合构件，该容器具有用于内部短路试验的开口，该开口通过闭合构件关闭。
发明的效果
根据本发明，试验用电池壳体包括用于容纳发电元件的容器以及可拆卸地固定到该容器的闭合构件，该容器具有用于内部短路试验的开口，该开口通过闭合构件关闭。因此，通过从容器拆卸闭合构件能够将用于内部短路试验的开口从被闭合构件关闭的状态改变为打开的状态。通过制造使用这种电池壳体的电池，电池在开口被闭合构件关闭的状态下充电，之后，拆卸闭合构件，以将状态改变为开口打开的状态，使得能够使用开口进行内部短路试验。因而，通过使用根据本发明的试验用电池壳体，能够在与将被制造和出售的电池的状态大致相同的状态下对电池进行内部短路试验。这使得能够以较高的精确性进行试验。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的试验用电池的结构的示意性俯视图。
图2是示出根据本发明的实施方式的试验用电池的结构的示意性侧视图。
图3是沿着图1中的虚线A-A截取的试验用电池的示意性截面图。
图4是沿着图2中的虚线B-B截取的试验用电池的示意性截面图。
图5是根据本发明的实施方式的试验用电池的示意性截面图。
图6是根据本发明的实施方式的强制内部短路试验用电池中包含的发电元件的说明图。
图7(a)是根据本发明的实施方式的试验用电池中包含的正极的示意性平面图，图7(b)是沿着图7(a)中的虚线C-C截取的正极的示意性截面图。
图8(a)是根据本发明的实施方式的试验用电池中包含的负极的示意性平面图，图8(b)是沿着图8(a)中的虚线D-D截取的负极的示意性截面图。
图9是使用根据本发明的实施方式的试验用电池的强制内部短路试验的说明图。
图10是使用根据本发明的实施方式的试验用电池的强制内部短路试验的说明图。
图11是使用根据本发明的实施方式的试验用电池的钝针试验的说明图。
图12是使用根据本发明的实施方式的试验用电池的钝针试验的说明图。
具体实施方式
根据本发明的试验用电池壳体包括用于容纳发电元件的容器，和可拆卸地固定到该容器的闭合构件，该容器具有用于内部短路试验的开口，通过闭合构件关闭该开口。
在本发明中，内部短路试验包括强制内部短路试验、钝针试验、针刺试验等。
根据本发明的试验用电池壳体优选地包括与闭合构件一起固定到容器的密封构件，该密封构件优选地密封容器和闭合构件之间的间隙。
利用这种结构，能够通过密封构件密封试验用电池壳体，这样能够防止电解液通过容器的内部短路试验用的开口泄漏。
在根据本发明的试验用电池壳体中，容器优选地由刚性材料制成。
利用这种结构，能够对具有由刚性材料制成的容器的电池进行准确的内部短路试验。
本发明还提供了包括根据本发明的试验用电池壳体、发电元件以及含有锂盐的非水电解质的试验用电池。发电元件包括负极、正极以及介于负极和正极之间的隔离件，试验用电池容纳发电元件和有机电解液。
利用根据本发明的试验用电池，该电池能够在用于内部短路试验的开口通过闭合构件关闭的状态下充电，之后，拆卸闭合构件以将状态改变为开口打开的状态，使得能够使用该开口进行内部短路试验。因而，利用在与被制造和出售的电池的状态大致相同的状态下的试验用电池，能够进行内部短路试验。这使得能够以较高的精确性进行试验。此外，由于与待制造和出售的电池中的构成部分相同的构成部分能够用作根据本发明的试验用电池的大部分构成部分，因此可以减少内部短路试验的成本。
根据本发明的试验用电池包括由诸如镍等的金属制成的试验用金属片。试验用金属片优选配置在发电元件中的位于靠近壳体开口的最外部位置处的电极与靠近壳体开口的最外部位置处的隔离件之间。
利用这种结构，当闭合构件从试验用电池拆卸并且用于强制内部短路试验的开口处于打开状态时，能够利用短路试验用按压夹具通过开口按压发电元件的配置了试验用金属片的部分。因而，可以强制地使正极和负极之间发生短路。
优选地，根据本发明的试验用电池包括弹性构件，弹性构件配置在试验用金属片和闭合构件之间。此外，第一弹性构件的厚度优选地比壳体中的强制内部短路试验用的开口的厚度大，即，比壳体的设置有开口的面的板厚度大。
利用这种结构，弹性构件能够利用适当的力覆盖和抑制由试验用金属片配置引起的发电元件的膨胀。这样能够抑制由液体注入期间的液体流动、制造过程期间的振动等引起的配置在发电元件中的试验用金属片的位置的偏移。
根据本发明的试验用电池优选地包括间隙调整构件，该间隙调整构件以介于电池壳体和发电元件的与设置有试验用金属片的面相反的面之间的方式配置。间隙调整构件能够朝向弹性构件按压发电元件，使得能够通过弹性构件更稳固地按压发电元件，由此防止发电元件由于在液体注入期间的液体流动、在制造过程期间的振动等原因而在电池中移动。
此外，通过间隙调整构件能够朝向开口按压发电元件，因此，当在强制内部短路试验期间通过短路试验用按压夹具按压发电元件时，短路试验用按压夹具的行程缩短，这能够防止由于装置中的按压距离的限制导致的加压不足。因此，来自夹具的按压力能够可靠地传输到试验用金属片，由此导致试验用金属片贯通隔离件和电极。这使得能够以较高的精确性进行强制内部短路试验。
根据本发明的试验用电池优选地包括正极连接端子和负极连接端子，正极优选地电连接到正极连接端子，负极优选地电连接到负极连接端子。
利用这种结构，能够通过正极连接端子和负极连接端子进行充电和放电，允许在正极和负极进行电池反应。
在根据本发明的试验用电池中，正极优选地包括正极活性物质层，该正极活性物质层包括诸如含有锂的金属氧化物、橄榄石型化合物以及导电性高分子的、能够脱出/嵌入锂离子的活性物质，负极包括负极活性物质层，该负极活性物质层包括诸如碳、Si化合物以及Sn化合物等的、能够脱出/嵌入锂离子的活性物质，有机电解液是通过将锂盐溶质溶解在有机溶剂中制备的溶液。另外，电解液和电极可以包括各种添加剂。
利用这种结构，能够在试验用电池中形成活性物质和溶液的各种组合，能够容易并且安全地进行关于容易引起着火和冒烟的活性物质和溶液的试验。
以下将参考附图说明本发明的实施方式。附图和以下说明中阐述的结构仅仅是示意性的，本发明的范围不限于附图中和以下说明中说明的范围。
试验用电池壳体和试验用电池的结构
图1是示出根据本实施方式的试验用电池的结构的示意性俯视图，图2是示出根据本实施方式的试验用电池的结构的示意性侧视图。此外，图3是沿着图1中的虚线A-A截取的试验用电池的示意性截面图，图4是沿着图2中的虚线B-B截取的试验用电池的示意性截面图。此外，图5是根据本实施方式的试验用电池的示意性截面图，对应于沿着图2中的虚线B-B截取的试验用电池的示意性截面图。此外，图6是根据本实施方式的试验用电池中包含的发电元件的说明图。图7(a)是根据本实施方式的试验用电池中包含的正极的示意性平面图，图7(b)是沿着图7(a)中的虚线C-C截取的正极的示意性截面图。图8(a)是根据本实施方式的试验用电池中包含的负极的示意性平面图，图8(b)是沿着图8(a)中的虚线D-D截取的负极的示意性截面图。
在本实施方式中，试验用电池壳体17包括用于容纳发电元件12的容器1以及可拆卸地固定到容器1的闭合构件13，容器1具有强制内部短路试验用的开口15，通过闭合构件13关闭开口15。
在本实施方式中，试验用电池20包括根据本实施方式的试验用电池壳体17、发电元件12以及有机电解液16。发电元件12包括负极、正极以及介于负极和正极之间的隔离件，电池壳体17容纳发电元件和有机电解液。
以下将说明根据本实施方式的试验用电池壳体17和试验用电池20。
1.试验用电池壳体
根据本实施方式的试验用电池壳体17包括用于容纳发电元件12的容器1以及可拆卸地固定到容器1的闭合构件13。此外，试验用电池壳体17还可以包括盖构件2和密封构件14。
容器1能够在其内部容纳发电元件12、正极连接端子3、负极连接端子4以及非水电解质16，容器1能够接合到盖构件2。
只要容器1的材料即使在容器容纳发电元件12、正极连接端子3、负极连接端子4以及有机电解液16的情况下也不严重变形，则不特别限制容器1的材料，例如，容器1的材料是镀有镍、锡、铬、锌等的诸如铝、铝合金、铁、铁合金或不锈钢等的金属材料或硬质塑料。
容器1可以为方形或圆筒形。
容器1的材料优选地是由诸如前述金属材料的刚性材料制成的。因此，能够有效地利用根据本实施方式的试验用电池壳体17中包括的内部短路试验用的开口15。
容器1具有将发电元件12插入容器1用的开口。此外，该开口被盖构件2关闭。因此，发电元件12能够容纳在容器1内。
容器1具有内部短路试验用的开口15。开口15用于稍后将说明的内部短路试验。只要设置开口15的位置能够用于内部短路试验，则不特别限制该位置。该位置能够被设定为如下位置：通过将短路试验用按压夹具穿过开口15插入容器1，试验用金属片18、正极21、隔离件24和负极22能够介于容器1和短路试验用按压夹具之间。此外，设置开口15的位置能够被设置为如下位置：通过将试验用针穿过开口15插入容器1中，正极21、隔离件24和负极22能够介于容器1和试验用针之间的位置，或试验用针贯通正极21、隔离件24和负极22的位置。
此外，通过闭合构件13关闭开口15。
开口可以具有各种形状，诸如圆形、四边形、多边形等。此外，开口可以具有从开口的外侧朝向内侧渐缩的形状，诸如研钵形(mortar shape)。优选地，开口的尺寸与内部短路试验用夹具的尺寸相等或大于内部短路试验用夹具的尺寸。
闭合构件13可拆卸地固定到容器1，以关闭开口15。由于闭合构件13关闭开口15，防止有机电解液16通过开口15泄漏，能够密封电池。通过使用试验用电池壳体17制作试验用电池20，能够进行试验用电池20的充电和放电。
闭合构件13可以通过接合、嵌塞、嵌合、熔接直接固定到容器1，可以通过设置密封构件(接合构件)14固定到容器1，或可以通过螺纹结构固定到容器1。
闭合构件13仅需要具有如下程度的打开强度：闭合构件13不会被电池通常的充电/放电打开。优选地闭合构件13的打开强度通常等于设置在电池中的安全阀的打开强度。
当闭合构件13通过接合、粘合、嵌塞、嵌合、熔接等直接固定到容器1以关闭和密封开口15时，例如，闭合构件13的材料可以为诸如铝和不锈钢等的能够常用作电池壳体的金属；诸如硅酮树脂、聚烯烃、氟碳树脂或聚酯的常用树脂；或者金属和树脂制成的层叠体。
闭合构件13可以具有膜状、片状、箔状或薄板状，闭合构件13优选地具有柔性。闭合构件13仅需要关闭容器中的开口15，闭合构件13的尺寸可以等于或大于开口15的尺寸。当闭合构件13具有膜状或片状时，可以以覆盖容器的设置开口15的整个表面的方式固定闭合构件13。此外，闭合构件13可以设置有较容易拉动闭合构件13的片(tab)或把手，诸如拉片等。利用这种结构，能够容易地剥掉闭合构件13，由此提高操作性。
当通过嵌塞或嵌合将闭合构件13安装到开口15时，开口15和闭合构件13可以预先处理成适于嵌塞或嵌合的形状。
当通过接合或粘合将闭合构件13安装到开口15时，可以通过使用粘合剂、热粘合材料、软钎料、硬钎料等安装闭合构件13。
当通过熔接将闭合构件13安装到开口15时，可以通过各种熔接方法安装闭合构件13，诸如电阻熔接、激光熔接和超声波熔接。
还可以通过压力加工等方式在容器的一部分处形成断裂槽并且通过在该断裂槽处安装片，使开口15和闭合构件13具有可剥离结构，如具有拉片的饮料罐。
还可以通过设置密封构件(接合构件)14将闭合构件13固定到容器1。密封构件14可以是能够封闭容器和闭合构件13之间的间隙的任何构件，诸如垫圈或填料等。由于密封构件需要具有密封性，因此密封构件14的材料优选地为具有柔性的材料。此外，由于有机溶液用作电解液，因此密封构件14的材料优选地具有耐电解液性。在密封构件14中，可以使用常用于电池的树脂，诸如硅酮树脂、聚烯烃、氟碳树脂和聚酯等。
当使用密封构件14时，闭合构件13可以是能够防止液体和气体通过的任意构件，优选地具有像由金属或树脂制成的板或塞的结构。
例如，如图4和图5所示，可以通过密封构件14将闭合构件13固定到容器1，以便关闭开口15。此外，设置于闭合构件13的密封构件14可以关闭开口15，或者闭合构件13和密封构件可以彼此配合关闭开口15。此外，闭合构件可以设置有使其较容易拉动闭合构件13的片或把手。
当从容器1拆卸闭合构件13时，仅通过对闭合构件13施加力就可以拆卸闭合构件13，可以同时拆卸闭合构件13和密封构件，或者可以通过移除密封构件14拆卸闭合构件13。此外，可以将闭合构件13制成具有滑动结构等。
当通过螺纹结构将闭合构件13安装到容器1时，开口15和闭合构件13能够预先处理成阳螺纹形状和阴螺纹形状。当通过螺纹紧固时，还可以使用密封构件14与螺纹相配合。
盖构件2关闭将发电元件12插入容器1用的开口。此外，通过例如激光熔接、电阻熔接、超声波熔接、粘合剂等使容器1和盖构件2彼此接合以密封容器1。
此外，正极连接端子3和负极连接端子4能够固定到盖构件2，正极21能够固定到正极连接端子3，负极22能够固定到负极连接端子4。因而，如图3所示，发电元件12能够固定到正极连接端子3和负极连接端子4，发电元件12、正极连接端子3以及负极连接端子4能够容纳在容器1中，使得能够通过盖构件2关闭将发电元件12插入容器1中用的开口。
此外，外部连接端子8a和8b能够固定到盖构件2，正极连接端子3能够电连接到外部连接端子8a，负极连接端子4能够电连接到外部连接端子8b。因此，试验用电池20能够通过外部连接端子8a和8b充电和放电。
2.试验用电池
试验用电池20包括试验用电池壳体17、发电元件12和有机电解液16，发电元件12包括负极22、正极21以及介于负极22和正极21之间的隔离件24，试验用电池壳体17容纳发电元件12和有机电解液16。只要试验用电池20是能够用于内部短路试验的电池，不特别限制试验用电池20。例如，试验用电池20可以是锂离子二次电池。
此外，试验用电池20还可以包括试验用金属片18，弹性构件31以及间隙调整构件32。
发电元件12与在试验用电池壳体17中充填的有机电解液16共同进行电池反应。利用该电池反应，能够进行试验用电池20的充电和放电。发电元件12包括隔离件24以及正极21和负极22，隔离件24布置在正极21和负极22之间。如图4至图6所示，发电元件12包括隔离件24、正极21和负极22，隔离件24以手风琴的方式折叠，正极21和负极22布置在隔离件24中的相应槽中并且以隔离件24在两者之间的方式交替地布置。虽然在此已说明了上述结构，但是也能够采用缠绕型结构或层叠型结构，在缠绕型结构中，共用的隔离件24以及隔离件24布置其间的正极21和负极22被缠绕，在层叠型结构中，隔离件24布置其间的正极21和负极22彼此层叠。
当试验用电池20用于钝针试验或针刺试验时，如图4所示，不需要在试验用电池壳体17中并入内部短路用的构件。
当试验用电池20用于强制内部短路试验时，用于强制内部短路试验的金属片18能够布置在发电元件12中。如图5和图6所示，试验用金属片18能够布置在位于最外侧的正极21或负极22与该正极21或负极22外侧的隔离件24之间。通过在设置试验用金属片18的部分处从外侧按压发电元件12，能够使试验用金属片18贯通隔离件24，由此迫使正极21和负极22之间发生短路。
只要试验用金属片18的材料能够用于强制内部短路试验，则不对该材料特别地限制。例如，试验用金属片18的材料可以是金属镍。
此外，试验用金属片18能够布置在正极21或负极22与容器1中的强制内部短路试验用的闭合构件13或开口15之间。这使得通过将短路试验用按压夹具通过开口15插入容器1中，能够按压发电元件12的设置试验用金属片18的部分，由此通过试验用金属片18使在正极21和负极22之间发生短路。
注意，可以通过在试验用电池20已充电后打开试验用电池20将试验用金属片18插入发电元件12。此外，可以在试验用电池20的制作期间将试验用金属片18布置在发电元件12中。
试验用电池20还可以包括布置在试验用金属片18和闭合构件13之间的弹性构件31。通过设置弹性构件31，弹性构件31介于发电元件12和闭合构件13之间。此外，当试验用金属片18在制造期间布置于发电元件12中时，弹性构件31能够以适当的力覆盖和抑制由试验用金属片18的布置引起的发电元件12的膨胀。这能够抑制由液体注射、在制造过程期间的振动等引起的布置在发电元件12中的试验用金属片18的位置偏移。因此，能够精确地进行强制内部短路试验，此外，能够抑制由试验用金属片18的位置偏移引起的正极21和负极22的损坏。例如，弹性构件31可以按照图5所示地设置。
弹性构件31的尺寸优选地等于或小于开口15的尺寸。因此，能够通过开口15取出弹性构件31，此外，在强制内部短路试验期间，利用短路试验用按压夹具能够稳固地按压发电元件12。此外，弹性构件31的尺寸优选地不小于开口15的面积的80％。当弹性构件31的尺寸不小于开口15的面积的80％时，即使弹性构件31在开口15内稍微移动，也能够利用弹性构件31按压试验用金属片18。
弹性构件31的厚度优选地比壳体17中的强制内部短路试验用的开口15的厚度大，即，弹性构件31的厚度比壳体17的设置开口15的表面的板厚度大。
当弹性构件31的厚度比壳体17的板厚度大时，弹性构件31能够可靠地覆盖试验用金属片18，因而能够抑制试验用金属片18的运动。
弹性构件31由弹性材料制成，优选地由具有耐有机电解液性的材料制成。
弹性构件31优选地具有20kPa-90kPa的强度(25％的压缩应力)。当弹性构件31的强度在该范围内时，弹性构件31能够按压试验用金属片18而不损坏电极。弹性构件31优选地具有大约0.8mm-5mm的厚度。当厚度在该范围内时，弹性构件31能够有效地按压金属试验片18的隆起，以便减少当该厚度太大时被发电元件12按压和破碎的过大厚度，并且防止过大的力施加在试验用金属片18上。
不特别限制弹性构件31的材料，但弹性构件31可以是聚烯烃、聚氨酯、硅橡胶、EPDM橡胶、氟橡胶等制成的海绵体，或硅橡胶、EPDM或氟橡胶。
试验用电池20优选地包括布置在电池壳体17和发电元件12之间的间隙调整构件32。间隙调整构件32能够将发电元件12朝向弹性构件31按压，并且能够使发电元件12被弹性构件31更稳固地保持，由此能够防止发电元件12由于液体注入时的液体流动和制造过程期间的振动而在电池中移动。此外，间隙调整构件32能够填充位于发电元件12的和开口相反侧的间隙。因而，在被短路试验用按压夹具加压时，能够减小通过夹具按压的行程，这能够防止诸如从试验装置到试验用金属片18的按压力的传输失败的故障。即，力被可靠地传输到试验用金属片18，以便引起试验用金属片18贯通隔离件24和电极21和22，由此能够以较高的精确度实施强制内部短路试验。例如，间隙调整构件32能够如图5所示地设置。
间隙调整构件32优选地布置在面对开口15的位置处。如果间隙调整构件32没有布置在面对开口15的位置处，则试验用金属片18可能不会被从后侧可靠地按压。
间隙调整构件32的面积优选地比设置在容器1中的短路试验用按压夹具的面积大。如果间隙调整构件32的面积比所述短路试验用按压夹具的面积小，则发电元件12的没有设置间隙调整构件32的部分可能被按压并凹陷。如果试验用金属片18位于该凹陷位置处，试验用金属片18可能不会合适地贯通到隔离件24和电极21和22中，试验可能不能适当地进行。此外，间隙调整构件32的面积优选地比设置在容器中的开口15的面积大。当间隙调整构件32比开口15大时，即使间隙调整构件32的位置略微偏移，也能够从后侧可靠地按压试验用金属片18。因而，能够使试验用金属片18可靠地贯通隔离件24和电极21和22。
间隙调整构件32的板厚能够基于电池中的容器和发电元件12之间的间隙适当地确定，该板厚优选地设置为该间隙的约50％至80％的厚度。
只要间隙调整构件32是由硬质材料制成并且是由耐非水电解质16的材料制成的，则不特别限制间隙调整构件32。例如，间隙调整构件32可以由聚烯烃、聚苯硫醚等制成的树脂板形成。
隔离件24具有片状并且布置在正极21和负极22之间。只要隔离件24能够防止短路电流在正极21和负极22之间流动并且允许电解质透过，则不特别限制隔离件24。例如，隔离件24能够由例如聚烯烃制成的微孔膜形成。
此外，在强制内部短路试验期间，试验用金属片18贯通隔离件24。这导致短路电流通过试验用金属片18在正极21和负极22之间流动。
每个正极21包括正极集电体27以及设置在正极集电体27的两面的正极活性物质层25。例如，能够如图7(a)和图7(b)形成正极21，并且可以通过在矩形正极集电体27的两面形成正极活性物质层25来形成正极21。此外，各正极21可以具有待连接到正极连接端子3中的连接部的连接部23，图7(a)中的连接部23可以通过在正极21的端部处的正极集电体27的两面不形成正极活性物质层25而设置。连接部还可以通过在正极集电体27的一个端部处形成耳部而在该耳部不形成正极活性物质层25而设置。
只要正极集电体27具有导电性并且在其表面上能够设置有正极活性物质层25，则不特别对正极集电体27进行限制。例如，正极集电体27能够由金属箔形成。优选地，正极集电体27由铝箔形成。
正极活性物质层25能够由正极活性物质以及添加到正极活性物质的导电剂、粘合剂等通过涂布方法等形成于正极集电体27。能够单独使用以下物质或使用以下物质的两个或更多个的混合物作为正极活性物质，例如，能够可逆地脱出/嵌入锂离子的锂-过渡金属复合氧化物，即，LiCoO2、LiNiO2、LiNixCo1-xO2(x＝0.01to0.99)、LiMnO2、LiMn2O4、LiCoxMnyNizO2(x+y+z＝1)、或橄榄石型LiFePO4和LixFe1-yMyPO4(其中0.05≤x≤1.2,0≤y≤0.8，M是Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B和Nb中的至少一种)。
每个负极22包括负极集电体28以及设置在负极集电体28的两面的负极活性物质层26。例如，能够如图8(a)和图8(b)形成负极22，并且可以通过在矩形负极集电体28的两面形成负极活性物质层26来形成负极22。此外，各负极22可以具有待连接到负极连接端子4的连接部23，图8(a)中的连接部23可以通过在负极22的端部处的负极集电体28的两面不形成负极活性物质层26而设置。连接部还可以通过在负极集电体的一个端部处形成耳部而在该耳部不形成负极活性物质层26而设置。
只要负极集电体28具有导电性并且能在其表面上设置有负极活性物质层26，则不特别对其进行限制。例如，负极集电体28能够由金属箔形成。优选地，负极集电体28由铜箔形成。
负极活性物质层26能够由负极活性物质以及添加到负极活性物质的导电剂、粘合剂等通过涂布方法等形成于负极集电体28。在锂二次电池中，例如，石墨、部分石墨化碳、LiTiO4、锡合金等能够被单独使用或使用两个或更多个的混合物作为负极活性物质。
包含锂盐的非水电解质包括非水电解质和锂盐。非水电解液、有机固体电解质或无机固体电解质可以用作这种非水电解质。在这种非水电解液中，碳酸酯类、内酯类、醚类、酯类等能够用作溶剂，两个或更多个前者的组合也可以用作溶剂。其中，环状碳酸酯和线性碳酸酯能够被混合和使用。例如，这种有机电解液是诸如LiCF3SO3、LiAsF6、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiBOB、LiN(CF3SO2)2或LiN(C2F5SO2)等的作为电解质的锂盐溶质溶解到有机溶剂中的溶液。此外，根据需要，诸如碳酸亚乙烯酯、丙烷磺内酯、碳酸乙烯亚乙酯、丙烯磺内酯以及阻燃剂等添加剂可以单独被添加或作为两个或更多个的混合物被添加。
3.内部短路试验
(强制内部短路试验)
根据本实施方式的试验用电池20能够用于强制内部短路试验。强制内部短路试验是用于通过布置在试验用电池壳体17中的试验用金属片18使正极21和负极22之间发生短路来确定是否发生着火和冒烟的试验。
步骤如下。图9和图10是强制内部短路试验的说明图。
首先，对制作的试验用电池20充电，使得试验用电池20进入蓄电状态。注意，试验用金属片18可以导入制作的试验用电池20，但是也可以不导入该电池。
接着，如图9所示，从试验用电池壳体17拆卸闭合构件13，由此打开容器1的开口15。如果第一弹性构件31设置在试验用电池20中，则从试验用电池20移除第一弹性构件31。这时，为了防止有机电解液16从开口15漏出，闭合构件13能够在开口15位于上部的状态下从开口15拆卸。此外，如果试验用金属片18在制造期间没有插入发电元件12，则这时可以将试验用金属片18插入发电元件12中。具体地，隔离件24预先设置有用于插入试验用金属片18的缺口，试验用金属片18通过该缺口插入发电元件12。
接着，短路试验用按压夹具35通过开口15插入试验用电池20中，由此按压发电元件12的已插入试验用金属片18的部分。因而，如图10所示，试验用金属片18贯通正极21或负极22和隔离件24，通过试验用金属片18在正极21和负极22之间强制性引起短路。因此，能够确定是否由于内部短路而发生冒烟或着火。
(钝针试验、针刺试验)
此外，根据本实施方式的试验用电池20能够用于钝针试验和针刺试验。
钝针试验和针刺试验是用于确定在制造期间侵入导电异物的情况下以及在刺入诸如钉子等的锐利金属的情况下是否归因于内部短路而产生破裂、着火等。针刺试验是使用具有锐利前端的钉子的试验，而钝针试验是使用具有圆的前端的钉子(钝针)的试验。
步骤如下。图11和图12是钝针试验的说明图。在针刺试验中，具有锐利前端的钉子被用作图11和图12中图示的试验用钉37。
首先，对制作的试验用电池20充电，使得试验用电池20进入蓄电状态。
接着，如图11所示，从试验用电池壳体17拆卸闭合构件13，由此打开容器1中的开口15。这时，为了防止有机电解液16从开口15漏出，闭合构件13能够在开口15位于上部的状态下从开口15拆卸。
接着，内部短路试验用钉37通过开口15插入试验用电池20，由此将钉37刺入发电元件12中。因而，如图12所示，钉37贯通正极21或负极22和隔离件24，通过钉37在正极21和负极22之间强制引起短路。因此，能够确定是否由于内部短路而发生冒烟、着火或破裂。
实施例
包含石墨作为活性物质并且包含SBR和CMC作为粘合剂的负极活性物质层浆料被涂布于铜箔，接着被干燥以形成负极22。包含橄榄石型磷酸铁锂作为活性物质、包含碳作为导电材料并且包含PVdF作为粘合剂的正极活性物质层浆料被涂布于铝箔，接着被干燥以形成正极21。片状的隔离件24载置于正极21和负极22之间，以如图6所示组装发电元件，使得最外部的电极为负极。此外，试验用金属片18载置于最外部的负极22上。隔离件24的端部被聚酰亚胺带包绕，由此产生发电元件12。
正极连接端子3和负极连接端子4分别安装到发电元件12的正极21的端部和负极22的端部，以形成图3所示的结构。该结构与弹性构件31以及间隙调整构件32一起容纳在试验用电池壳体17中，非水电解液被注入其中，以制作160Wh的试验用电池。
容器1由不锈钢(板厚0.8mm)制成的方形壳体形成，该壳体纵向长度为98mm，横向长度为165.5mm，厚度为43.5mm，容器1的开口为的圆形。容器1和发电元件12之间的厚度方向上的内部间隙为大约4.5mm。
通过具有片的不锈钢制成的薄板形成闭合构件13，该薄板的厚度为0.1mm，尺寸为通过在容器1的周围进行超声波熔接将闭合构件13安装到容器1。
厚度为3mm、具有与试验用电池壳体17的开口15的形状和尺寸相同的形状和尺寸的聚乙烯泡沫(压缩应力25％：50kPa)被用作弹性构件31。3mm聚丙烯板被用作间隙调整构件32。
将试验用电池充电，从试验用电池拆卸闭合构件13和弹性构件31。此外，确定试验用金属片18是否已偏移，这显示出试验用金属片18被保持在初始安装的位置处。
通过边长为10mm的不锈钢制成的方形柱体，和安装到方形柱体的顶端的边长为5mm的丙烯酸立方体构件形成短路试验用按压夹具35，其中2mm厚的腈橡胶介于方形柱体与立方体构件之间。
通过以短路试验用按压夹具35的丙烯酸面(具有25mm2面积的加压面)按压试验用金属片18实施强制内部短路试验。按压之后，观察发电元件12的加压部分，这显示出试验用金属片18完全嵌入在发电元件12中。
附图标记说明
1：容器
2：盖构件
3：正极连接端子
4：负极连接端子
6a、6b：螺纹构件
8a、8b：外部连接端子
10a、10b：外部绝缘构件
11a、11b：内部绝缘构件
12：发电元件
13：闭合构件
14：密封构件(接合构件)
15：开口
16：有机电解液
17：试验用电池壳体
18：试验用金属片
20：试验用电池
21：正极
22：负极
23：连接部
24：隔离件
25：正极活性物质层
26：负极活性物质层
27：正极集电体
28：负极集电体
29：活性物质未涂布部
31：弹性构件
32：间隙调整构件
35：短路试验用按压夹具
37：试验用钉

Claims (12)

1.一种试验用电池壳体，其包括用于容纳发电元件的容器以及可拆卸地固定到所述容器的闭合构件，其中，所述容器具有用于内部短路试验的开口，所述开口通过所述闭合构件关闭。
2.根据权利要求1所述的试验用电池壳体，其特征在于，所述试验用电池壳体还包括密封构件，其中，所述密封构件密封所述容器与所述闭合构件之间的间隙。
3.根据权利要求1或2所述的试验用电池壳体，其特征在于，所述闭合构件包括片或把手。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的试验用电池壳体，其特征在于，所述容器由刚性材料制成。
5.一种试验用电池，其包括根据权利要求1至4中任一项所述的试验用电池壳体、所述发电元件以及非水电解质，其中，
所述发电元件包括负极、正极以及介于所述负极和所述正极之间的隔离件，以及
所述试验用电池壳体容纳所述发电元件和所述非水电解质。
6.根据权利要求5所述的试验用电池，其特征在于，所述试验用电池还包括试验用金属片，其中，所述试验用金属片配置在所述闭合构件与所述负极或所述闭合构件与所述正极之间。
7.根据权利要求6所述的试验用电池，其特征在于，所述试验用金属片配置在所述隔离件与所述负极或所述隔离件与所述正极之间。
8.根据权利要求6或7所述的试验用电池，其特征在于，所述试验用电池还包括弹性构件，其中，所述弹性构件配置在所述试验用金属片和所述闭合构件之间。
9.根据权利要求8所述的试验用电池，其特征在于，所述试验用电池还包括间隙调整构件，所述间隙调整构件配置在所述试验用电池壳体和所述发电元件之间，其中，所述发电元件介于所述间隙调整构件和所述弹性构件之间。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的试验用电池，其特征在于，所述试验用电池包括间隙调整构件，所述间隙调整构件配置在所述试验用电池壳体和所述发电元件之间，其中，通过所述间隙调整构件将所述发电元件朝向所述开口按压。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的试验用电池，其特征在于，所述试验用电池还包括正极连接端子和负极连接端子，其中，
所述正极电连接到所述正极连接端子，以及
所述负极电连接到所述负极连接端子。
12.根据权利要求5至11中任一项所述的试验用电池，其特征在于，
所述正极包括能够脱出/嵌入锂离子的正极活性物质层，
所述负极包括能够脱出/嵌入锂离子的负极活性物质层，以及
所述有机电解质是通过将锂盐溶质溶解在有机溶剂中而制成的溶液。
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