CN104241674B - 蓄电元件和蓄电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制压坏时的蓄电元件的温度上升的蓄电元件。在正极板(18)和间隔件(21)收纳于壳体(11)内的状态下，在间隔件(21)的第一方向的拉伸伸长作为分子、在正极基材(22)的第一方向的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，在正极板(18)和间隔件(21)收纳于壳体(11)内的状态下，在间隔件(21)的第二方向的拉伸伸长作为分子、在正极基材(22)的第二方向的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，耐热层(31)的厚度作为分子、正极基材(22)厚度作为分母时的比值为0.25～0.70，在耐热层(31)中包含的耐热粒子的质量相对于耐热层(31)的质量的比例为30％～99％。

Description

蓄电元件和蓄电池模块
技术领域
本发明涉及抑制蓄电元件压坏时的温度上升的技术。
背景技术
一直以来，已知将正极板隔着间隔件重叠负极板而成的蓄电要素收纳于壳体内而成的蓄电元件(参照例如专利文献1)。
在该现有技术中，通过规定正极板的拉伸伸长率，使得在蓄电元件的压坏方面的安全性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-171017号公报
发明内容
但是，如仅简单规定正极板的拉伸伸长率，在蓄电池被压坏时有可能不能充分地抑制正极板和负极板的短路。因此，根据现有技术，在蓄电元件被压坏时，难以充分地抑制蓄电元件的温度上升。
在本说明书中提供抑制蓄电元件压坏时的温度上升的技术。
本说明书中公开的蓄电元件具备：正极板、负极板、间隔件和壳体，所述正极板在正极基材上形成有包含正极合剂的正极合剂层，所述负极板在负极基材上形成有包含负极合剂的负极合剂层，所述间隔件夹隔于所述正极板和所述负极板之间，并且在基材上形成有包含耐热粒子的耐热层，所述壳体将所述正极板、所述负极板和所述间隔件收纳于内部，并且实际上呈长方体形状并具有一对长侧面和一对短侧面，将沿构成所述长侧面的边缘的一边的方向作为第一方向，将沿垂直于所述一边的另一边的方向作为第二方向，在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，将所述耐热层的厚度作为分子、所述正极基材厚度作为分母时的比值为0.25～0.70，在所述耐热层中包含的所述耐热粒子的质量相对于所述耐热层的质量的比例为30％～99％。
根据本说明书中公开的技术，能够抑制蓄电元件压坏时的温度上升。
附图说明
图1是表示实施方式的蓄电元件的立体图。
图2是将蓄电元件在垂直于长侧面的平面切断的截面图。
图3是表示层叠有正极板、间隔件和负极板的状态的部分放大截面图。
图4是表示在第一方向的圆棒压坏试验的状态的示意图。
图5是表示在第二方向的圆棒压坏试验的状态的示意图。
具体实施方式
(实施方式的概要)
首先，对本实施方式的蓄电元件的概要进行说明。
根据本说明书公开的蓄电元件是如下的蓄电元件，其具备：正极板、负极板、间隔件和壳体，所述正极板在正极基材上形成有包含正极合剂的正极合剂层，所述负极板在负极基材上形成有包含负极合剂的负极合剂层，所述间隔件夹隔于所述正极板和所述负极板之间，并且在基材上形成有包含耐热粒子的耐热层，所述壳体将所述正极板、所述负极板和所述间隔件收纳于内部，并且实际上呈长方体形状并具有一对长侧面和一对短侧面，将沿构成所述长侧面的边缘的一边的方向作为第一方向，将沿垂直于所述一边的另一边的方向作为第二方向，在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，将所述耐热层的厚度作为分子、所述正极基材厚度作为分母时的比值为0.25～0.70，在所述耐热层中包含的所述耐热粒子的质量相对于所述耐热层的质量的比例为30％～99％。
根据本说明书中公开的技术的蓄电元件，能够抑制压坏时的温度上升。这被推测为是如下的机理引起的。在本说明书中公开的技术的蓄电元件被压坏时，首先认为正极基材先于间隔件断裂。由此，蓄电元件的内部在间隔件保持形状的状态下成为正极板被切断为多个的状态。其结果是首先能够抑制正极板和负极板直接接触。由此，能够抑制在正极板和负极板之间流过短路电流。
间隔件可以通过湿法或干法等已知的方法来制造。作为湿法例如可以使用以下的方法。首先，将聚合物和流动的石蜡等被提取物混合并加热熔融。此时还可以混合粉体。随后，边冷却熔融物边进行片材化，使聚合物和被提取物进行相分离。随后，使用相对于被提取物的良溶剂提取被提取物。混合有粉体的情况也提取粉体。由此能够在片材形成多孔结构。片材也可以在提取被提取物而形成多孔结构后，将片材拉伸成为薄膜状。另外，片材也可以在进行拉伸工序而成为薄膜状后，通过提取被提取物、粉体而形成多孔结构。
另外，作为干法例如可以使用以下的方法。首先，使聚合物加热熔融。随后，边冷却熔融物边进行片材化。此时，通过以规定的条件进行退火，控制在片材内形成的结晶的片层结构。通过拉伸该片材，在片层界面发生开裂，能够形成多孔性薄膜。
另外，假设即使发生由于间隔件断裂而发生正极板和负极板直接接触的情况，由于成为正极板先于间隔件被切断为多个的状态，因此能够减少正极板和负极板直接接触而短路的面积。由此，即使在蓄电元件被压坏时，也能够抑制短路电流。推测能够抑制短路电流的结果是能够抑制温度上升。
按照这样，根据本申请说明书中公开的技术，能够抑制蓄电元件压坏时的温度上升。
在上述的蓄电元件中也可以是如下的构成，即，在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.40～1.12，在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.40～1.12。
根据该蓄电元件，能够进一步抑制蓄电元件压坏时的温度上升。其原因被推测为：在被压坏时成为正极基材先于间隔件断裂的方式。
在上述的蓄电元件中，所述负极合剂层还可以是包含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的构成。
根据该蓄电元件，能够进一步抑制压坏时的温度上升。其原因被推测为：在蓄电元件的温度上升时，在负极侧产生的分解反应被抑制，其结果是伴随该分解反应的发热被抑制。
<实施方式1>
下面参照图1至图5，对实施方式1进行说明。实施方式1的蓄电元件10被搭载于例如于电动汽车、混合动力汽车等车辆(未图示)，作为动力源使用。实施方式1的蓄电元件10是锂离子电池，在壳体11内收纳正极板18、负极板19、间隔件21和电解液26而成。需要说明的是，作为蓄电元件10不限定于锂离子电池，可以根据需要选择任意的蓄电池。
(壳体11)
如图1所示，壳体11为金属制，呈扁平的长方体形状。壳体11具有一对长侧面12和一对短侧面13。作为构成壳体11的金属可以选择铁、铁合金、铝、铝合金等，根据需要可以选择任意的金属。
壳体11具备在上方开口的壳体本体14和安装于该壳体本体14的封闭开口的盖15。在盖15的上面，向上方凸出设置有正极端子16和负极端子17。正极端子16在壳体11内通过公知的方法与正极板18电连接。另外，负极端子17在壳体11内通过公知的方法与负极板19电连接。本实施方式的壳体的尺寸为10cm×8cm×1.5cm。
在本实施方式中，构成长侧面12的边缘的边之中，沿上下方向拉伸的短边32的方向为第一方向(图4和5中用箭头A表示的方向)，构成长侧面12的边缘的边之中，沿垂直于短边32的长边33的方向为第二方向(图4和图5中用箭头B表示的方向)。
(蓄电要素20)
如图2所示，在壳体11内收纳有蓄电要素20，该蓄电要素20按顺序层叠正极板18、间隔件21、负极板19、间隔件21并将它们整体卷绕而成。另外，在壳体11内注入有电解液26。对于本实施方式的蓄电要素20而言，在壳体11内以蓄电要素20的卷绕轴朝向第二方向(沿长侧面的长边的方向)的姿态收纳。
如图3所示，对于正极板18而言，在正极基材22的一面或两面形成正极合剂层23而成。另外，对于负极板19而言，在负极基材24的一面或两面形成负极合剂层25而成。正极合剂层23和负极合剂层25隔着间隔件21而被重叠。
(正极板18)
正极基材22为金属制的箔状。本实施方式的正极基材22由铝或铝合金形成。优选正极基材22的厚度为5μm～20μm。本实施方式的正极基材22的厚度为15μm。
正极基材22可以通过使其塑性变形调整拉伸伸长和断裂强度。因此，可以通过调整制作正极板18时的压制压力、压制率，调整拉伸伸长和断裂强度。
在正极基材22的一面或两面形成包含正极合剂的正极合剂层23。在本实施方式中，在正极基材22的两面形成正极合剂层23。正极合剂包含正极活性物质、导电助剂和粘结剂。
作为正极活性物质，只要是能够吸贮放出锂离子的正极活性物质，可以适当使用公知的材料。例如，作为正极活性物质，可以使用LiMPO4、LiMSiO4、LiMBO3(M为选自Fe、Ni、Mn、Co等之中的一种或两种以上的过渡金属元素)等聚阴离子化合物、钛酸锂、锰酸锂等尖晶石化合物、LiMO2(M为选自Fe、Ni、Mn、Co等之中的一种或两种以上的过渡金属元素)等锂过渡金属氧化物等。
导电助剂的种类没有特别的限制，可以是金属也可以是非金属。作为金属的导电助剂，可以使用由Cu、Ni等金属元素构成的材料。另外，作为非金属的导电助剂，可以使用石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑等碳材料。
对于粘结剂而言，只要是对于在电极制造时使用的溶剂、电解液26稳定且对充放电时的氧化还原反应稳定的材料，其种类没有特别的限制。可以将例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，乙烯-丙烯-二烯烃聚合物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、氟橡胶等具有橡胶弹性的聚合物单独或作为两种以上的混合物来使用。
另外根据需要，在正极合剂中还可以含有粘度调整剂等。作为粘度调整剂，根据需要可以适当选择羧甲基纤维素(CMC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等任意的化合物。
(负极板19)
负极基材24为金属制的箔状。本实施方式的负极基材24由铜或铜合金形成。优选负极基材24的厚度为5μm～20μm。本实施方式的负极基材24的厚度为10μm。
在负极基材24的一面或两面形成有包含负极合剂的负极合剂层25。在本实施方式中，在负极基材4的两面形成有负极合剂层25。负极合剂包含负极活性物质、导电助剂和粘结剂。
负极板19中使用的导电助剂、粘结剂、粘度调整剂等可以适当选择使用与正极板18中使用的相同的材料，因此省略说明。
作为负极活性物质，可以列举碳材料，其它能够与锂合金化的元素、合金、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物等。作为碳材料的例子可以列举硬碳、软碳、石墨等。作为能够与锂合金化的元素的例子可以列举例如Al、Si、Zn、Ge、Cd、Sn和Pb等。这些可以包含一种，也可以包含两种以上。另外，作为合金的例子可以列举Ni-Si合金和Ti-Si合金等包含过渡金属元素的合金等。作为金属氧化物的例子可以列举SnB0.4P0.6O3.1等非晶锡氧化物、SnSiO3等锡硅氧化物、SiO等氧化硅、Li4+xTi5O12等尖晶石结构的钛酸锂等。作为金属硫化物的例子可以列举TiS2等硫化锂、MoS2等硫化钼、FeS、FeS2、LixFeS2等硫化铁。这些之中特别是硬碳，其中优选D50小于8μm的小粒径硬碳。需要说明的是，在此的D50表示如下的粒径，即，测定用激光衍射散射法测定的粒子的体积分布，特定的粒径以下的粒子数量相当于(累积分布)50％的体积时的粒径。
(间隔件21)
间隔件21具备基材30和形成于基材30的一面或两面并且耐热性比基材30优异的耐热层31。作为基材30，可以使用聚烯烃微多孔膜、合成树脂制的织物或无纺布、天然纤维、玻璃纤维或陶瓷纤维的织物或无纺布、纸等。作为聚烯烃微多孔膜可以利用聚乙烯、聚丙烯或它们的复合膜。作为合成树脂纤维，可以从聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等聚烯烃或它们的混合物中选择。优选间隔件21的厚度为5～35μm。
作为基材30的制造方法，可以使用公知的方法。在以下示出基材30的制造方法的一例。需要说明的是，基材30的制造方法不限定于下述。
将一种或两种以上的聚合物(例如聚乙烯、聚丙烯等)和规定的添加剂进行混合。将得到的聚合物混合物和流动石蜡等被提取物进行混合并加热熔融。此时，可以利用间歇式将聚合物混合物和被提取物进行混合，另外，也可以使用挤出机连续地进行混合。熔融物从T模头喷出，被浇铸于控制为规定温度的冷却辊上。由此形成聚合物和流动石蜡发生相分离的片材。随后，将片材设定于双轴拉幅拉伸机，通过利用规定的拉伸率将片材双轴拉伸而形成薄膜状。双轴拉伸可以同时实施，另外也可以依次实施。薄膜被导入充填有相对于被提取物的良溶剂(例如甲基乙基酮等)的溶剂层，提取除去被提取物。随后干燥除去用于提取的溶剂。进而将薄膜导入TD拉幅热定型机，用规定的温度进行热定型。由此能够得到基材30。
对于间隔件21的拉伸伸长而言，通过改变连续制造基材30时的生产线速度、双轴拉伸时的拉伸倍率、聚丙烯的含量，可以适当地调整。另外，间隔件21的断裂强度也可以通过同样的方法进行调整。还有，作为改变间隔件21的断裂强度的方法，可以列举调整后述的耐热层31的厚度、耐热粒子的含量的方法。
形成于基材30的耐热层31包含耐热粒子和粘结剂。优选耐热层31以与正极合剂层23相对的方式配置。期望耐热粒子是在大气下且在500℃的重量减少在5％以下的材料。尤其期望是在800℃的重量减少在5％以下的材料。作为这样的材料可以列举无机化合物。无机化合物由下述之中的一种以上的无机物单独或混合体或复合化合物构成。可以列举：氧化铁、SiO2、Al2O3、TiO2、BaTiO2、ZrO、氧化铝-二氧化硅复合氧化物等氧化物微粒；氮化铝、氮化硅等氮化物微粒；氟化钙、氟化钡、硫酸钡等难溶性的离子结晶微粒；硅、金刚石等共价键性结晶微粒；滑石、蒙脱石等粘土微粒；勃姆石、沸石、磷灰石、高岭土、莫来石、尖晶石、橄榄石、绢云母、膨润土、云母等矿物资源来源物质或它们的人造物；等。另外，也可以是用具有电绝缘性的材料(例如，构成上述的电绝缘性无机粒子的材料)将导电性微粒的表面进行表面处理，使其保持电绝缘性的微粒，所述导电性微粒包括金属微粒；SnO2、锡-铟氧化物(ITO)等氧化物微粒；炭黑、石墨等碳质微粒；等。特别优选SiO2、Al2O3、氧化铝-二氧化硅复合氧化物。
用于耐热层31的粘结剂只要是对于电解液26稳定的材料，其种类没有特别的限制。作为粘结剂，可以列举聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸甲基、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯或聚碳酸酯。从电化学稳定性的观点出发，更优选聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯或聚环氧乙烷。特别优选聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、苯乙烯-丁二烯橡胶。
耐热层31也可以是包含增稠剂，表面活性剂等公知化合物的构成。也可以通过微调整粘结剂、增稠剂、表面活性剂的比率和固体成分比率，使涂层剂的组成发生变化，另外也可以将耐热层的表面进行改质处理。另外，作为耐热粒子不限定于无机化合物，也可以使用有机化合物。
需要说明的是，通过在间隔件21上配置耐热层31，能够抑制伴随正极板18和负极板19的短路发热带来的间隔件21的收缩。另外，即使在基材30由于发热而熔融时，由于在正极板18和负极板19之间形成有耐热层31，因此能够抑制短路电流的扩大。
(电解液26)
作为电解液26，可以使用在非水溶剂中溶解电解质盐的非水电解液。电解液26在壳体11内，浸渗于正极合剂层23、负极合剂层25和间隔件21。需要说明的是，对于在电解液26中未浸渗于正极合剂层23、负极合剂层25和间隔件21而积存于壳体11内的部分省略图示。电解液26并不限定于此，可以使用通常用于锂离子电池等而提出的电解液。作为非水溶剂，可以列举碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、氯代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯类；γ-丁内酯、γ-戊内酯等环状酯类；碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等链状碳酸酯类；甲酸甲酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯等链状酯类；四氢呋喃或其衍生物；1，3-二氧杂环己烷、1，4-二氧杂环己烷、1，2-二甲氧基乙烷、1，4-二丁氧基乙烷、甲基二甘醇二甲醚等醚类；乙腈、苯甲腈等腈类；二氧戊环或其衍生物；环硫乙烷、环丁砜、磺酸内酯或其衍生物等的一种或它们两种以上的混合物等，但并不限定于此。需要说明的是，也可以在电解液26中加入公知的添加剂。
作为电解质盐，可以列举例如LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、NaClO4、NaI、NaSCN、NaBr、KClO4、KSCN等包含锂(Li)、钠(Na)或钾(K)的一种的无机离子盐；LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、(CH3)4NBF4、(CH3)4NBr、(C2H5)4NClO4、(C2H5)4NI、(C3H7)4NBr、(n-C4H9)4NClO4、(n-C4H9)4NI、(C2H5)4N-马来酸盐、(C2H5)4N-苯甲酸盐、(C2H5)4N-邻苯二甲酸盐、十八烷基磺酸锂、辛烷磺酸锂、十二烷基苯磺酸锂等有机离子盐等，这些离子性化合物可以单独使用或两种类以上混合使用。
还有，通过将LiBF4和LiN(C2F5SO2)2这样的具有全氟烷基的锂盐混合并使用，能够进一步降低电解质的粘度，因此能够进一步提高低温特性，另外能够抑制自放电，因而更优选。
另外，作为电解液26也可以使用常温熔融盐、离子液体。
下面，依据实验例对本发明进行详细说明。需要说明的是，本发明并不受下述实验例的任何限定。
在实验例1～28中，在上方开口的壳体本体14的内部收纳蓄电要素20，在将正极板18与正极端子16连接、负极板19与负极端子17连接后注入电解液26，通过在壳体本体14上焊接盖15，由此制作蓄电元件10。
<实验例1>
正极板按照如下来制作。将作为正极活性物质的用组成式LiNiMnCoO2表示的锂复合氧化物90质量份、作为粘结剂的聚偏氟乙烯5质量份和作为导电助剂的乙炔黑5质量份进行混合，由此制备正极合剂。将该正极合剂涂布于由厚度15μm的铝箔构成的正极基材的两面。将其干燥后用辊压机加压，由此制作正极板。
负极板按照如下来制作。将作为负极活性物质的硬碳95质量份和作为粘结剂的聚偏氟乙烯5质量份进行混合。向其中适当加入N-甲基吡咯烷酮并制备为糊状，由此制作负极合剂。将该负极合剂涂布于由厚度10μm的铜箔构成的负极基材的两面。将其干燥后用辊压机加压，由此制作负极板。
间隔件按照如下来制作。使用透气度130、厚度15μm的聚烯烃微多孔膜作为基材。另外，将氧化铝、丙烯酸类胶乳、增稠剂、表面活性剂进行混合而制成涂层剂。将该涂层剂利用凹版印刷法涂敷于基材一面。涂敷后进行80℃、12小时的干燥。由此制作具有厚度为7.5μm的耐热层的间隔件。
依次重叠按照上述得到的正极板、间隔件、负极板和间隔件并卷绕为涡卷状，由此制作卷绕型的蓄电要素。
作为电解液，使用LiPF6为溶质，使用碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂为溶剂。混合溶剂以各成分的体积比为碳酸亚丙酯∶碳酸二甲酯∶碳酸甲乙酯＝3∶2∶5的方式来制备。在该混合溶剂中溶解LiPF6，以LiPF6的浓度为1mol/L的方式制备。
使用上述的构成要素，制作实验例1的蓄电元件。
<实验例2～8>
除使用具有与实验例1中使用的间隔件不同的拉伸伸长和断裂强度的基材的间隔件以外，使用与实验例1相同的方法制作实验例2～8的蓄电元件。
<从蓄电元件取出正极板和间隔件>
将蓄电元件在放电状态(2V)下进行解体，取出正极板和间隔件，利用碳酸二甲酯充分地进行清洗。随后，在25℃将正极板和间隔件进行真空干燥。
<正极基材的分离(正极合剂的剥离)>
将正极板浸渍于能够溶解粘结剂的有机溶剂中，在65℃静置2天。需要说明的是，在此使用N-甲基吡咯烷酮作为有机溶剂。在静置中正极合剂层从正极基材剥离。从有机溶剂中取出正极基材，用N-甲基吡咯烷酮清洗后，在25℃进行真空干燥。
<间隔件厚度、基材厚度和耐热层厚度>
对于按照上述那样从蓄电元件取出的间隔件，对该截面进行CP(横截面抛光机)加工后，进行SEM观察。对于1个间隔件片，在5处测定间隔件厚度、基材厚度和耐热层厚度，将其平均值作为间隔件厚度、基材厚度和耐热层厚度。
将按照上述测定的耐热层厚度作为分子、基材厚度作为分母时的比值作为耐热层厚度与基材厚度的比率。在本实施方式中，耐热层厚度与基材厚度的比率为0.5。
另外，将按照上述测定的耐热层厚度作为分子、正极基材厚度作为分母时的比值作为耐热层厚度与正极基材厚度的比率，总结于表1中。
<耐热粒子的比率>
将按照上述从蓄电元件取出的间隔件裁切为4cm×4cm的尺寸，测定质量W1。随后浸渍于水∶乙醇＝1∶1(体积率)的混合溶剂中，利用超声波清洗装置剥离耐热层。测定按照这样剥离了耐热层的间隔件的质量W2。
另外，对于将按照上述从蓄电元件取出的间隔件裁切为4cm×4cm的尺寸的样品，且与测定质量W1和W2时的样品不同的样品，利用热重量分析(TG)装置，以10℃/min的升温速度升温至800℃，测定保持30分钟时的重量W3。由按照这样测定的值，通过下述式子计算在耐热层中包含的耐热粒子的质量相对于耐热层的质量的比例R(％)。将按照这样计算的比例R作为“耐热粒子比率”总结于表1中。
R＝{(W3/(W1-W2)}×100
<间隔件拉伸试验>
以间隔件收纳于壳体内的状态的第一方向作为长轴方向，将按照上述从蓄电元件取出的间隔件裁切为2cm×10cm的尺寸作为试验片。对该试验片依据JISK7161进行拉伸试验，测定拉伸断裂强度和拉伸伸长。
另外，以间隔件收纳于壳体内的状态的第二方向作为长轴方向，将从蓄电元件取出的间隔件裁切为2cm×10cm的尺寸作为试验片。对该试验片依据JISK7161进行拉伸试验，测定拉伸断裂强度和拉伸伸长。
<正极基材拉伸试验>
以正极基材收纳于壳体内的状态的第一方向为长轴方向，将按照上述从蓄电元件取出的正极基材裁切为2cm×10cm的尺寸作为试验片。对该试验片依据JISZ2241进行拉伸试验，测定拉伸断裂强度和拉伸伸长。
另外，以正极基材收纳于壳体内的状态的第二方向为长轴方向，将从蓄电元件取出的正极基材裁切为2cm×10cm的尺寸作为试验片。对该试验片依据JISZ2241进行拉伸试验，测定拉伸断裂强度和拉伸伸长。
<第一方向伸长比率>
计算将间隔件在第一方向上的拉伸伸长作为分子、正极基材在第一方向上的拉伸伸长作为分母时的比值，作为第一方向伸长比率，总结于表1中。
<第二方向伸长比率>
计算将间隔件在第二方向上的拉伸伸长作为分子、正极基材在第二方向上的拉伸伸长作为分母时的比值，作为第二方向伸长比率，总结于表1中。
<第一方向强度比率>
计算将间隔件在第一方向上的拉伸断裂强度与间隔件厚度之积作为分子、正极基材在第一方向上的拉伸断裂强度与正极基材厚度之积作为分母时的比值，作为第一方向强度比率，总结于表1中。
<第二方向强度比率>
计算将间隔件在第二方向上的拉伸断裂强度与间隔件厚度之积作为分子、正极基材在第二方向上的拉伸断裂强度与正极基材厚度之积作为分母时的比值，作为第二方向强度比率，总结于表1中。
<在第一方向的圆棒压坏试验>
在圆棒压坏试验之前，通过在25℃、4A下，在上限4.1V、下限2.4V内使蓄电元件放电的电流容量来规定1C(A)，从放电状态在25℃、0.5C(A)下，对蓄电元件充电1.6小时，由此制备SOC(残存容量：State Of Charge)为80％的蓄电元件。如图4所示，对于该蓄电元件，从上方向下方对蓄电元件的长侧面按压直径16mm的钢铁制圆棒34，由此使蓄电元件压坏。使得圆棒34在第二方向上的长侧面的中央部的位置，以圆棒34的长轴方向沿第一方向的姿态按压蓄电元件。圆棒34的长度尺寸设定为长于第一方向的壳体的长度尺寸。对于圆棒34按压于蓄电元件的深度而言，设定为在垂直于蓄电元件的长侧面的方向，达到壳体的厚度尺寸的三分之二的深度。随后测量蓄电元件的温度变化。在表1中，对于压坏后的蓄电元件的最高温度，将实验例3的蓄电元件的最高温度作为100时的各实验例的蓄电元件的最高温度的比作为第一方向压坏时最高温度与实验例3比值来总结。
<在第二方向的圆棒压坏试验>
在圆棒压坏试验之前，通过在25℃、4A下，在上限4.1V、下限2.4V内使蓄电元件放电的电流容量来规定1C(A)，从放电状态在25℃、0.5C(A)下，对蓄电元件充电1.6小时，由此制备SOC(残存容量：State Of Charge)为80％的蓄电元件。如图5所示，对于该蓄电元件，从上方向下方对蓄电元件的长侧面按压直径16mm的钢铁制圆棒34，由此使蓄电元件压坏。使得圆棒34在第一方向的长侧面的中央部的位置，以圆棒34的长轴方向沿第二方向的姿态按压蓄电元件。圆棒34的长度尺寸设定为长于第二方向的壳体的长度尺寸。对于圆棒34按压于蓄电元件的深度而言，设定为在垂直于蓄电元件的长侧面的方向，达到壳体的厚度尺寸的三分之二的深度。随后测量蓄电元件的温度变化。在表1中，对于压坏后的蓄电元件的最高温度，将实验例3的蓄电元件的最高温度作为100时的各实验例的蓄电元件的最高温度的比作为第二方向压坏时最高温度与实验例3比值来总结。
在表1中，实验例2～7为实施例，实验例1和实验例8为比较例。
(第一方向伸长比率)
在第一方向伸长比率(将间隔件在第一方向上的拉伸伸长作为分子、正极基材在第一方向上的拉伸伸长作为分母时的比值)为4～68的实验例2～7中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为90～114。这被认为是由于在蓄电元件被压坏时，使得正极基材先于间隔件断裂。由此，蓄电元件的内部成为间隔件保持形状的状态且正极板被切断为多个的状态。其结果是能够抑制正极板和负极板直接接触。由此认为能够抑制在正极板和负极板之间流过短路电流。
另外，假设即使发生由于间隔件断裂而发生正极板和负极板直接接触的情况，由于成为正极板先于间隔件被切断为多个的状态，因此能够减少正极板和负极板直接接触而短路的面积。由此认为，即使在蓄电元件被压坏时，也能够抑制短路电流。
相对于此，在第一方向伸长率为3的实验例1中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为245。这被认为是由于在正极基材断裂之前间隔件发生断裂，正极板和负极板发生短路，因此流过比较大的短路电流。
另外，在第一方向伸长率为70的实验例8中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为185。这被认为是由于在间隔件断裂后蓄电元件的发热导致间隔件收缩，因此正极板和负极板直接接触而短路的面积增大。
优选第一方向伸长率为4～68，更优选为15～48，特别优选为35。
(第一方向强度比率)
在第一方向强度比率(将间隔件在第一方向上的拉伸断裂强度与间隔件厚度之积作为分子、正极基材在第一方向上的拉伸断裂强度与正极基材厚度之积作为分母时的比值)为0.40～1.12的实验例2～5中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为90～114。
第一方向强度比率为0.40～1.12意味着，即，在蓄电元件被压坏时，正极基材一方比间隔件因更小的力发生断裂。因此在蓄电元件压坏时正极基材先于间隔件断裂，所以能够抑制正极板和负极板直接接触。由此认为能够抑制在正极板和负极板之间流过短路电流。
相对于此，在第一方向强度比率为0.16的实验例8中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为185。这被认为是由于在间隔件断裂后蓄电元件的发热导致间隔件收缩，因此正极板和负极板直接接触而短路的面积增大。
另外，在第一方向强度比率为1.28的实验例1中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为245。这被认为是由于在正极基材断裂之前间隔件发生断裂，正极板和负极板发生短路，因此流过比较大的短路电流。
<实验例9～15>
除使用与实验例1中使用的间隔件不同的间隔件以外，以与实验例1相同的方法制作实验例9～15的蓄电元件。接着，对实验例9～15的蓄电元件实施与对实验例1～8所实施的相同的测定和试验。将其结果与实验例3的结果一并总结于表2中。
在表2中，实验例3及10～14为实施例，实验例9和实验例15为比较例。
(第二方向伸长比率)
在第二方向伸长比率(间隔件在第二方向上的拉伸伸长作为分子、正极基材在第二方向上的拉伸伸长作为分母时的比值)为4～68的实验例3及10～14中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为93～111。这被认为是由于在蓄电元件被压坏时，使得正极基材先于间隔件断裂。由此，蓄电元件的内部成为间隔件保持形状的状态且正极板被切断为多个的状态。其结果是能够抑制正极板和负极板直接接触。由此认为能够抑制在正极板和负极板之间流过短路电流。
另外，假设即使发生由于间隔件断裂而发生正极板和负极板直接接触的情况，由于成为正极板先于间隔件被切断为多个的状态，因此能够减少正极板和负极板直接接触而短路的面积。由此认为，即使在蓄电元件被压坏时，也能够抑制短路电流。
相对于此，在第二方向伸长率为3的实验例9中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为200。这被认为是由于在正极基材断裂之前间隔件发生断裂，正极板和负极板发生短路，因此流过比较大的短路电流。
另外，在第二方向伸长率为70的实验例15中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为161。这被认为是由于在间隔件断裂后蓄电元件的发热导致间隔件收缩，因此正极板和负极板直接接触而短路的面积增大。
优选第二方向伸长比率为4～68，更优选为15～48，特别优选为35。
(第二方向强度比率)
在第二方向强度比率(将间隔件在第二方向上的拉伸断裂强度与间隔件厚度之积作为分子、正极基材在第二方向上的拉伸断裂强度与正极基材厚度之积作为分母时的比值)为0.40～1.12的实验例3及10～12中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为93～110。
第二方向强度比率为0.40～1.12意味着，即，在蓄电元件被压坏时，正极基材一方比间隔件因更小的力发生断裂。因此在蓄电元件压坏时正极基材先于间隔件断裂，所以能够抑制正极板和负极板直接接触。由此认为能够抑制在正极板和负极板之间流过短路电流。
相对于此，在第二方向强度比率为0.16的实验例15中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为161。这被认为是由于在间隔件断裂后蓄电元件的发热导致间隔件收缩，因此正极板和负极板直接接触而短路的面积增大。
另外，在第二方向强度比率为1.28的实验例9中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为200。这被认为是由于在正极基材断裂之前间隔件发生断裂，正极板和负极板发生短路，因此流过比较大的短路电流。
<实验例16～21>
除使用与实验例1中使用的正极基材不同的正极基材以外，以与实验例1相同的方法制作实验例16～21的蓄电元件。接着，对实验例16～21的蓄电元件实施与对实验例1～8所实施的相同的测定和试验。将其结果与实验例3的结果一并总结于表3中。
在表3中，实验例3及17～21为实施例，实验例16为比较例。
(耐热层厚度和正极基材厚度的比率)
在耐热层厚度和正极基材厚度的比率(将耐热层的厚度作为分子、正极基材厚度作为分母时的比值)为0.25～0.70的实验例3及17～21中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为99～127。这被认为是由于以下原因：通过耐热层抑制间隔件的热收缩，因此间隔件在正极板和负极板短路时变得难以热收缩，其结果是抑制正极板和负极板的接触面积的增大。
另一方面，在耐热层厚度和正极基材厚度的比率为0.20的实验例16中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为250，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为285。这被认为是由于以下原因：耐热层比正极基材薄，间隔件的热收缩被充分地抑制，因此使在间隔件断裂时的正极板和负极板接触的面积减少。
另外，若耐热层厚度和正极基材厚度的比率大于0.70，则在将正极合剂层涂敷于正极基材时，正极基材容易断裂或在正极基材变得容易起皱，因此不优选。
优选耐热层厚度和正极基材厚度的比率为0.30～0.60，更优选为0.40～0.60。
(第一方向强度比率)
在第一方向强度比率为0.40～1.12的实验例3及17～21中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为99～127。
优选第一方向强度比率为0.40～1.12，更优选为0.48～0.96，特别优选为0.64～0.80。
(第二方向强度比率)
在第二方向强度比率为0.40～1.12的实验例3及17～21中，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为100～132。
优选第二方向强度比率为0.40～1.12，更优选为0.48～0.96，特别优选为0.64～0.80。
<实验例22～27>
除改变耐热层中包含的耐热粒子的比例以外，以与实验例1相同的方法制作实验例22～27的蓄电元件。接着，对于实验例22～27的蓄电元件实施与对实验例1～8所实施的相同的测定和试验。将其结果与实验例3的结果一并总结于表4中。
在表4中，实验例3及23～27为实施例，实验例22为比较例。
(耐热粒子比率)
在耐热粒子比率(耐热层中包含的耐热粒子的质量相对于耐热层的质量的比例)为30％～99％的实验例3及23～27中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为100～130，另外，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为98～155。这被认为是由于以下原因：通过耐热层中包含的耐热粒子而得到增强，间隔件难以发生断裂，由此抑制正极板和负极板发生短路。
相对于此，在耐热粒子比率为25％的实验例22中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为245，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为235。这被认为是由于以下原因：耐热层中包含的耐热粒子比较少，因此间隔件的热收缩未被充分地抑制，其结果是不能够使间隔件发生断裂时的正极板和负极板接触的面积减少。
另外，在耐热粒子比率为99％的实验例27中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为130，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为155。在该实验例27中，耐热层的99％为耐热粒子。因此被认为是由于以下原因：由于粘结剂量比较少，所以耐热层在压坏时从基材部分脱落，存在没有耐热层的地方，其结果是不能够充分地抑制间隔件的热收缩，使间隔件发生断裂时的正极板和负极板接触的面积减少。
优选耐热粒子比率为30％～99％，更优选为50％～97％，特别优选为81％～95％。
<实验例28>
在实验例28中，使用97质量份硬碳作为负极活性物质，使用苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)2质量份和CMC(羧甲基纤维素)1质量份的混合物作为粘结剂。向其中适当加入蒸馏水并制备为糊状，由此制作负极合剂。除上述以外，以与实验例1相同的方法制作实验例28的蓄电元件。接着，对于实验例28的蓄电元件实施与对实验例1～8所实施的相同的测定和试验。将其结果与实验例3的结果一并总结于表5中。
在表5中，实验例3和28为实施例。
在负极活性物质包含苯乙烯一丁二烯橡胶的实验例28的蓄电元件中，第一方向压坏时最高温度与实验例3比值为90，第二方向压坏时最高温度与实验例3比值为92。这被推测是由于以下原因：在蓄电元件的温度上升时，在负极侧发生的分解反应被抑制，其结果是抑制伴随该分解反应的发热。
由此，根据本申请说明书中公开的技术，能够抑制蓄电元件压坏时的温度上升。
<其它实施方式>
本发明并不限定于通过上述记述和附图说明的实施方式，例如如下的实施方式也包含于本发明的技术范围内。
(1)在本实施方式中使用了在溶剂中溶解非水电解质的电解液，但也可以是使电解液凝胶化的电解质或使电解液含浸于高分子化合物的电解质，根据需要可以选择任意的非水电解质。
(2)本实施方式的蓄电要素20是将正极板18、间隔件21、负极板19和间隔件21按该顺序重叠并卷绕而成的卷绕型，但并不限定于此，也可以是将正极板18、间隔件21、负极板19和问隔件21按该顺序反复层叠而成的层叠型。
(3)在本实施方式中，是在正极基材22的两面形成正极合剂层23的构成，也可以是在正极基材22的一面形成正极合剂层23的构成。
(4)在本实施方式中，是在负极基材24的两面形成负极合剂层25的构成，也可以是在负极基材24的一面形成负极合剂层25的构成。
(5)在本实施方式中，是耐热层31形成于基材30中的配置于正极板18侧的面的构成，但并不限定于此，耐热层31也可以形成于基材30中的配置于负极板19的面，另外，也可以是形成于基材30的两面的构成。
(6)在本实施方式中，长侧面12实际上呈长方形状，但并不限定于此，长侧面12也可以呈正方形状。
(7)本实施方式的蓄电元件10是从壳体11的上面凸出正极端子16和负极端子17的构成，但并不限定于此，也可以是从壳体11的上面凸出正极端子16，从下面凸出负极端子17的构成。
(8)苯乙烯-丁二烯橡胶的含量并不限定于在实验例32中示出的值，可以根据需要适当设定。
作为本实施方式的蓄电元件10，例举了非水电解质二次电池、电容器。本发明作为非水电解质二次电池使用时，优选用于锂离子二次电池。本发明作为电容器使用时，优选用于锂离子电容器、超级电容器。另外，本发明不限定于具有卷绕型发电要素的蓄电元件，在具有层叠型发电要素的蓄电元件中也能够适用。
也可以组合多个蓄电元件，构成蓄电池模块。
附图标记说明
10：蓄电元件
11：壳体
12：长侧面
13：短侧面
18：正极板
19：负极板
21：间隔件
22：正极基材
23：正极合剂层
24：负极基材
25：负极合剂层
26：电解液
30：基材
31：耐热层
A：第一方向
B：第二方向

Claims (17)

1.一种蓄电元件，其具备：正极板、负极板、间隔件和壳体，
所述正极板在正极基材上形成有包含正极合剂的正极合剂层，
所述负极板在负极基材上形成有包含负极合剂的负极合剂层，
所述间隔件夹隔于所述正极板和所述负极板之间，并且在基材上形成有包含耐热粒子的耐热层，
所述壳体将所述正极板、所述负极板和所述间隔件收纳于内部，并且实质上呈长方体形状而具有一对长侧面和一对短侧面，
将沿构成所述长侧面的边缘的一边的方向作为第一方向，将沿垂直于所述一边的另一边的方向作为第二方向，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为4～68，
将所述耐热层的厚度作为分子、所述正极基材厚度作为分母的比值为0.25～0.70，
在所述耐热层中包含的所述耐热粒子的质量相对于所述耐热层的质量的比例为30％～99％。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.40～1.12，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.40～1.12。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
所述负极合剂层包含苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。
4.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
所述耐热粒子在大气下、且500℃条件下的重量减少在5％以下。
5.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
所述间隔件在第一方向上的拉伸伸长和拉伸断裂强度以及所述间隔件在第二方向上的拉伸伸长和拉伸断裂强度是依据JISK7161进行测定的。
6.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
所述正极基材在第一方向上的拉伸伸长和拉伸断裂强度以及所述正极基材在第二方向上的拉伸伸长和拉伸断裂强度是依据JISZ2241进行测定的。
7.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为15～48。
8.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸伸长作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸伸长作为分母时的比值为15～48。
9.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
将所述耐热层的厚度作为分子、所述正极基材厚度作为分母时的比值为0.30～0.60。
10.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
将所述耐热层的厚度作为分子、所述正极基材厚度作为分母时的比值为0.40～0.60。
11.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述耐热层中包含的所述耐热粒子的质量相对于所述耐热层的质量的比例为50％～97％。
12.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述耐热层中包含的所述耐热粒子的质量相对于所述耐热层的质量的比例为81％～95％。
13.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.48～0.96。
14.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第一方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.64～0.80。
15.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.48～0.96。
16.根据权利要求1或2所述的蓄电元件，其中，
在所述正极板和所述间隔件收纳于所述壳体内的状态下，将所述间隔件在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述间隔件厚度之积作为分子、所述正极基材在所述第二方向上的拉伸断裂强度与所述正极基材厚度之积作为分母时的比值为0.64～0.80。
17.一种蓄电池模块，其包含权利要求1～16中的任意一项所述的蓄电元件。
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