JP2009146810A - 電池、および、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータを有する電池が使用される際の安全性向上を図る。
【解決手段】カーボン粒子などの粒子状導電性物質２１０を、電池内部の異常発熱による温度で溶融する素材で形成したマイクロカプセル２００に封入し、セパレータ１２０内に分散させる。電池内部での局所的な短絡などによって異常発熱が起きると、マイクロカプセル２００が溶融し、粒子状導電性物質２１０が放出される。放出された粒子状導電性物質２１０は、微多孔膜で構成されたセパレータ１２０の空孔に浸入して充満する。空孔内に充満した粒子状導電性物質２１０により、正極１１０Ｐと負極１１０Ｎとを導通する導電路が広範囲に形成される。粒子状導電性物質２１０によって形成された導電路により非局所的な短絡が広範囲に生じ、短絡電流が分散することで温度上昇を抑制する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池、および、電子機器に関し、特に、電極間にセパレータを有する電池が使用される際の安全性向上に好適な電池、および、電子機器に関する。

携帯電話などのモバイル機器用の電源として、リチウムイオン電池が広く用いられている。リチウムイオン電池は、リチウムイオンを含む有機電解液（非水電解液）を用いた非水系電池であり、セパレータを介して対向する正負電極でリチウムイオンが吸蔵・放出されることで充放電がおこなわれる。

このようなリチウムイオン電池は、単位質量当たりの容量が大きいので、容量を確保しつつ軽量化を図ることができる。このため、特に、モバイル機器などに好適な電池として広く採用されている。しかしながら、このような利点がある反面、例えば、内部で短絡が起きた場合、高エネルギーであるために異常発熱が生じやすく、その結果、破裂や発火などの事故（いわゆる、熱暴走）につながるおそれがある。特に、リチウムイオン電池などの非水系電池は、可燃性の有機電解液を用いているため、異常発熱が生じると発火する危険性が高い。

電池内部の短絡は、製造時に混入した異物が電極やセパレータを損傷させることが原因で発生することが考えられる。電極やセパレータが損傷した場合において、例えば、負電極の一部がセパレータを越えて正電極に接触するようなピンポイントの短絡（局所的な短絡）が発生すると、電流が局所的に集中することで急激に発熱することがある。この結果、電解液が急速にガス化して内圧が急上昇してしまい、安全機構として用意されているガス排出弁が動作する前に、破裂や発火に至ってしまう危険性がある。

このように、リチウムイオン電池などの非水系電池における異常発熱は、重大な危険を及ぼす事故につながるので、このような事故を防止するための手法が種々提案されている。例えば、特許文献１に開示された手法は、所定の温度で溶融するマイクロカプセルに電池反応抑制物質を封入しておくことで、異常発熱が起きたときに電池反応抑制物質が流出し、これによる電池機能の停止によって温度上昇を抑制するようにしている。
特開平１０−３４０７３９号公報

このように、リチウムイオン電池などの非水系電池においては、短絡などによる異常発熱で発生する事故を防止するための効果的な手法が必要とされている。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、セパレータを有する電池が使用される際の安全性向上を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる電池は、
正負電極間にセパレータを備える電池において、
前記電池内部の異常発熱時に、前記セパレータにおいて前記正負電極間の非局所的な短絡を生じさせる短絡手段を備える、
ことを特徴とする。

上記電池において、
前記短絡手段は、前記セパレータにおいて前記正負電極間の導電路を形成する導電性物質によって構成されることが望ましい。

上記電池は、
前記導電性物質を封入し、前記異常発熱時に、該封入した導電性物質を放出する封入手段をさらに備えていることが望ましい。

この場合、
前記封入手段は、前記異常発熱による温度で溶融する素材で形成されることが望ましい。

この場合、
前記封入手段は、前記セパレータが溶融する温度よりも低い温度で溶融する素材で形成されることが望ましい。

この場合、
前記封入手段は、マイクロカプセルで構成されることが望ましい。

上記電池において、
前記導電性物質は、前記セパレータに形成された空孔内に充満する特性を有することが望ましい。

この場合、
前記導電性物質は、粒子状の導電性物質であることが望ましい。

上記電池において、
前記導電性物質は、前記セパレータ内で膨張する特性を有していてもよい。

この場合、
前記導電性物質は、繊維状の形状を有することが望ましい。

上記電池において、
前記導電性物質は、複数の該導電性物質同士の接触によって前記導電路が非局所的に形成されるよう、前記セパレータ内に分散されることが望ましい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる電子機器は、
上記電池と、
該電池を電源として収容する電子機器本体と、
から構成されることを特徴とする。

本発明によれば、電池内部の局所的な短絡に起因する事故を防止し、安全性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明にかかる実施形態を説明する。

図１は、本発明にかかる電子機器の一例を示す図である。本発明にかかる電子機器は、例えば、携帯電話などのような、主たる使用時に電池を電源として駆動する電子機器であることが望ましい。よって、本実施形態にかかる電子機器１は、図１に示すような携帯電話とする。

ここで、電子機器１は、図１に示すように、電子機器本体２などから構成されており、この電子機器本体２に、電子機器１の電源となる電池１０が収容される構成とする。この場合、図１に示すように、例えば、電子機器本体２の一部として構成されている電池ケース蓋の取り外しにより、電池１０が着脱可能に電子機器本体２に収容される。そして、電子機器本体２に収容された電池１０が、電子機器本体２の内部に構成されている電子部品等に電力を供給することで、電子機器１が駆動する。この場合、電池１０は２次電池であることが望ましい。

図２は、図１に示した電池の構造を模式的に示した断面図である。本実施形態にかかる電池１０は、図２（ａ）に示すように、ケース１１、電解液１２、積層電極１００、などから構成される。ここでは、電池１０の構成のうち、本発明に関わる主要な部分について説明するが、電池として機能するために必要なその他の一般的な構成については必要に応じて適宜備えられているものとする。

ケース１１は、例えば、樹脂やアルミニウムなどを用いて形成された容器であり、電池１０の外装部分を構成するとともに、内部に主要構成を密閉保持する。

電解液１２は、例えば、イオン化分子を含んだ有機電解液であり、ケース１１内に密閉封止されている。本実施形態にかかる電解液１２は、例えば、エチレンカーボネートやエチルメチルカーボネートなどといった、環状もしくは鎖状カーボネートを主溶媒とした可燃性の有機電解液である。すなわち、本実施形態にかかる電池１０は、電解液として非水電解液を用いている非水系電池である。また、本実施形態にかかる電解液１２は、イオン化分子として、例えば、LiCIO₄やLiPF₆などのリチウムイオン（Liイオン）を含むものとする。すなわち、本実施形態にかかる電池１０は、リチウムイオンの電極間移動による充放電原理を利用したリチウムイオン電池である。

積層電極１００は、電解液１２に含まれるイオン化分子の吸蔵・放出による充放電をおこなうための電極から構成された積層電極であり、ケース１１内で電解液１２に浸漬されている。

このような積層電極１００の構成を、図２（ｂ）を参照して説明する。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した積層電極１００の一部を拡大して模式的に示すものである。図示するように、積層電極１００は、正極１１０Ｐと負極１１０Ｎとがセパレータ１２０を介して対向する構成となっており、このように対向配置された電極が複数積層されている。なお、図２においては、理解を容易にするため、電極の積層構造を簡略化した模式図で示しているが、実際には、正極１１０Ｐ、セパレータ１２０、負極１１０Ｎの３層が、例えば、渦巻き状に巻回されることで積層電極１００が構成される。

積層電極１００を構成している正極１１０Ｐ、負極１１０Ｎ、セパレータ１２０の詳細を、図３を参照して説明する。図３は、図２（ｂ）に示した積層電極１００の一部をなしている一対の電極（１１０Ｐと１１０Ｎ）とセパレータ１２０を模式的に示したものである。

正極１１０Ｐは、電解液１２内のイオン化分子を吸蔵・放出できる物質で形成された、陽極（正の電極）となる電極であり、本実施形態では、リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質が用いられる。この場合、正極１１０Ｐは、例えば、リチウムコバルタイト（コバルト酸リチウム）を主活物質とした電極板から構成される。

負極１１０Ｎは、正極１１０Ｐに対向するように配置され、正極１１０Ｐと同様、電解液１２内のイオン化分子を吸蔵・放出できる物質で形成された、陰極（負の電極）となる電極である。本実施形態では、リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質が用いられ、この場合、負極１１０Ｎは、例えば、炭素（グラファイト）を主活物質とした電極板から構成される。

セパレータ１２０は、例えば、ポリオレフィンなどといった非導電性の多孔質材料を用いて形成された、例えば、約２０μｍ程度以上の膜厚を有する平膜によって構成され、対向する正極１１０Ｐと負極１１０Ｎの間に介在することで、正極１１０Ｐと負極１１０Ｎとを絶縁する。多孔質材料を用いて形成されたセパレータ１２０は、図３で模式的に示すように、膜内に微細な空孔（微小孔）が無数に形成された微多孔膜である。この空孔は、電解液１２のイオン化分子（リチウムイオン）が通過できる程度の孔径（例えば、約０．００５〜０．５μｍ程度）を有している。これにより、絶縁されている正極１１０Ｐと負極１１０Ｎの間をイオン化分子が往来でき、各電極でイオン化分子が吸蔵・放出されることで充放電がおこなわれる。

このような構造の電池１０（リチウムイオン電池）においては、例えば、製造時に混入した異物などが原因で内部短絡することがある。特に、局所的な短絡が発生すると、異常発熱による電解液の急激なガス化により、破裂や発火などの事故（いわゆる、熱暴走）が起こりうる。

このような局所的な短絡に起因する事故の原理を説明する。ここでは、局所的な内部短絡を擬似的に発生させた場合を例に説明する。内部短絡を擬似的に発生させる方法として、リチウムイオン電池の安全性試験などでおこなわれる釘刺し試験がある。釘刺し試験は、満充電状態のリチウムイオン電池に釘を貫通させておこなわれるもので、通常は、導電性のある鉄製の釘が用いられる。この釘を、例えば、セラミックなどの導電性のない材質の釘に変更してリチウムイオン電池を貫通させると、局所的な内部短絡を擬似的に発生させることができる。

この場合、図４（ａ）に示すように、本実施形態にかかる積層電極１００と同様の電極構造のリチウムイオン電池において、積層された正極、セパレータ、負極の面に対して略垂直となる方向に非導電性釘を貫通させる。このような釘の貫通により、例えば、図４（ａ）に示すように、負極の一部がめくれるなどして正極に接触すると、ピンポイント（局所的）な短絡状態となる。

ここでは、釘に導電性がないので、短絡時の電流が釘に流れず、短絡した箇所に電流が集中することになる。電流が局所的に集中すると、その部分の温度が急激に上昇して異常発熱となる。その結果、電解液の急速なガス化をもたらし、破裂や発火などに至ってしまうことになる。

一方、鉄製釘などといった導電性のある釘を用いて釘刺し試験をおこなうと、非導電性釘の場合に発生したような異常発熱は起こらない。これは、図４（ｂ）に示すように、積層された正極、セパレータ、負極を貫通している釘に電流が流れるため、釘を介した正負極間の短絡が複数箇所で発生することで、電流が局所的に集中せずに分散するためである。つまり、広範囲に複数箇所で短絡するような非局所的な短絡であれば、短絡による電流が分散するためエネルギー密度が低くなり、電流が局所的に集中したときのような急激な温度上昇は発生しなくなる。より詳細には、異常発熱が生じてもその最高温度を抑えることができるので、破裂や発火には至らなくなる。

本発明は、このような特性に着目し、局所的な短絡によって異常発熱が発生した際に、非局所的な短絡を広範囲に発生させることで温度上昇の抑制を図るものである。上述した電池１０に本発明を適用した場合を以下に説明する。

（実施形態１）
本実施形態では、局所的な短絡などによって異常発熱が発生した際に、広範囲に複数箇所で電極間の短絡を生じさせるための短絡手段を、上述した電池１０内に含ませる。

本実施形態にかかる短絡手段の例を図５（ａ）に示す。本実施形態にかかる短絡手段は、図５（ａ）に示すようなマイクロカプセル２００によって構成される。このマイクロカプセル２００は、例えば、セパレータ１２０と同系の樹脂素材（例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、など）で形成されたマイクロカプセルである。この場合、マイクロカプセル２００に用いられる素材は非導電性であることが望ましい。

ここで、マイクロカプセル２００に使用する素材は、少なくとも一定以上の温度下で溶融する特性を有しているものとし、その溶融温度に基づいて使用する素材が選択される。ここでは、電池１０の内部での局所的な短絡などに起因して発生した異常発熱による温度が溶融温度となる素材を用いる。この場合、例えば、電池１０の通常使用下において想定される内部温度の最高値よりも高く、かつ、電解液１２がガス化する温度よりも低い範囲（例えば、１２０〜１６０℃程度の温度範囲）内の温度で溶融する素材を用いる。また、セパレータ１２０が異常発熱で溶融する構造としているのであれば、セパレータ１２０の溶融温度より低い温度で溶融する素材でマイクロカプセル２００を形成することが望ましい。

本実施形態にかかるマイクロカプセル２００は、図５（ａ）に示すように、粒子状の導電性物質２１０を封入する。この粒子状の導電性物質２１０は、例えば、カーボン粒子であり、流動性を持たせるため、例えば、電解液１２またはこれと同質の溶媒とともにマイクロカプセル２００内に封入される。また、導電性物質２１０の各粒子の大きさは、少なくとも、セパレータ１２０内に形成されている空孔の孔径よりも小さいものとする。

このような導電性物質２１０を封入したマイクロカプセル２００は、セパレータ１２０に形成されている空孔の大きさ程度の大きさ（例えば、直径が０．０５〜０．１μｍ程度）であることが望ましい。

本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、このようなマイクロカプセル２００をセパレータ１２０内に分散して混合させる。この場合、セパレータ１２０に形成されている空孔の近傍にマイクロカプセル２００が位置するよう混合させることが望ましい。この場合において、マイクロカプセル２００を非導電性素材で形成することで、封入されている粒子状導電性物質２１０は、その導電性が発揮されない状態でセパレータ１２０内に分散される。

このようなマイクロカプセル２００が混合されたセパレータ１２０を用いた電池１０において、局所的な短絡が発生することなどによって異常発熱が起こると、セパレータ１２０内のマイクロカプセル２００が温度によって溶融する。マイクロカプセル２００が溶融すると、封入されていた粒子状導電性物質２１０を放出する。これにより、異常発熱が発生すると、粒子状導電性物質２１０がセパレータ１２０内に流出することになる。

上述したように、マイクロカプセル２００に封入されている粒子状導電性物質２１０は、一緒に封入されている電解液１２などの溶媒により流動性があるので、マイクロカプセル２００の溶融によって流出すると、図５（ｃ）に示すように、セパレータ１２０内に形成されている空孔に粒子状導電性物質２１０が浸入する。ここで、流出した粒子状導電性物質２１０がセパレータ１２０の空孔内に充満するのに十分な量のマイクロカプセル２００をセパレータ１２０内に混合させておくことで、図５（ｃ）に示すように粒子状導電性物質２１０が空孔内に充満する。

この場合、セパレータ１２０の空孔内では、複数の粒子状導電性物質２１０が接触して充満することになるので、このような粒子状導電性物質２１０により、正極１１０Ｐと負極１１０Ｎ間の導電路が形成されることになる。上述したように、セパレータ１２０には無数の空孔が形成されているので、このような空孔に粒子状導電性物質２１０が充満することで、セパレータ１２０において広範囲に導電路が形成されることになる。

このようにして形成された導電路によって正極１１０Ｐと負極１１０Ｎが導通するので、正極１１０Ｐと負極１１０Ｎとの間で短絡することになる。すなわち、セパレータ１２０において、広範囲に非局所的な短絡が生じることになる。ここで、異常発熱の原因が局所的な短絡である場合、当該短絡箇所に電流が集中したために異常発熱が起こったことになるが、この場合において、粒子状導電性物質２１０で形成された導電路が非局所的な短絡をもたらすことで、短絡電流が分散することになる。この結果、さらなる温度上昇が抑えられ、破裂や発火に至るような事態を防ぐことができる。

以上のように、本実施形態によれば、異常発熱による温度で溶融するマイクロカプセルに粒子状の導電性物質を封入してセパレータ内に分散させることで、異常発熱時に導電性物質が流出してセパレータの空孔に充満するので、セパレータにおいて正負電極間の非局所的な短絡を広範囲に生じさせることができる。このときの異常発熱が局所的な短絡に起因する場合、導電性物質による非局所的な短絡によって短絡電流が分散され、発熱温度の過度な上昇が抑えられるので、破裂や発火などの事故を防止することができる。

（実施形態２）
上記実施形態１では、マイクロカプセル２００内に、カーボン粒子などの粒子状導電性物質２１０を封入する例を示したが、マイクロカプセル２００の溶融とともに正負電極間を短絡させることができるものであれば、導電性物質の形態は粒子状に限られるものではない。本実施形態では、マイクロカプセル２００に封入される導電性物質のその他の例を示す。

本実施形態にかかるマイクロカプセル２００を図６（ａ）に示す。ここで、マイクロカプセル２００自体は、実施形態１で例示したマイクロカプセル２００と基本的には同じである。本実施形態にかかるマイクロカプセル２００は、粒子状導電性物質２１０に代えて、図６（ａ）に示すような、繊維状の導電性物質２２０を封入する。

本実施形態にかかる繊維状導電性物質２２０は、一定の条件下で膨張する特性を有する導電性物質で形成される。ここでは、局所的短絡などによる異常発熱の温度を、繊維状導電性物質２２０が膨張する条件とする。この場合、例えば、マイクロカプセル２００の溶融温度と同程度の温度がマルテンサイト変態点となる形状記憶合金で繊維状導電性物質２２０を形成する。その際、マルテンサイト変態点より下の温度域では、図６（ａ）に示すような、繊維状の形状記憶合金が収縮した形態をとり、温度がマルテンサイト変態点となったときに、収縮した状態が伸張（膨張）するような形状記憶合金を用いる。

このような繊維状導電性物質２２０を封入したマイクロカプセル２００を、図６（ｂ）に示すように、セパレータ１２０内に分散させて混合する。この場合において、マイクロカプセル２００を非導電性素材で形成することで、封入されている繊維状導電性物質２２０は、その導電性が発揮されない状態でセパレータ１２０内に分散される。

このようなマイクロカプセル２００が混合されたセパレータ１２０を用いた電池１０において、局所的な短絡が発生することなどによって異常発熱が起こると、セパレータ１２０内のマイクロカプセル２００が温度によって溶融することで、繊維状導電性物質２２０を放出する。このときの温度がマルテンサイト変態点となることに伴い、封入されていた繊維状導電性物質２２０が、図６（ｃ）に示すように膨張する。

この場合において、繊維状導電性物質２２０が繊維状であるため、膨張後の繊維状導電性物質２２０は、それぞれが複雑に接触するとともに、セパレータ１２０を突き破って正極１１０Ｐや負極１１０Ｎに接触することになる。

すなわち、セパレータ１２０における複数箇所において、繊維状導電性物質２２０による正負電極間を導通する導電路が形成されることになる。つまり、セパレータ１２０において、広範囲に非局所的な短絡が生じることになる。ここで、異常発熱の原因が局所的な短絡である場合、当該短絡箇所に電流が集中したために異常発熱が起こったことになるが、この場合において、繊維状導電性物質２２０で形成された導電路が非局所的な短絡をもたらすことで、短絡電流が分散することになる。この結果、さらなる温度上昇が抑えられ、破裂や発火に至るような事態を防ぐことができる。

このような温度で膨張する導電性物質を用いた場合、実施形態１の場合と異なり、セパレータの空孔内に導電性物質を充満させるようなマイクロカプセルとする必要がないので、比較的大きいサイズのマイクロカプセルを用いることができる。よって、より高度な微細加工技術を要せずに実現することができるので、実施形態１で例示したマイクロカプセルの場合よりも比較的容易に実現することができる。

以上のように、本実施形態によれば、異常発熱による温度で溶融するマイクロカプセルに、当該温度で膨張する繊維状の導電性物質を封入してセパレータ内に分散させることで、異常発熱時に導電性物質が膨張し、セパレータにおいて正負電極間の非局所的な短絡を広範囲に生じさせることができる。このときの異常発熱が局所的な短絡に起因する場合、導電性物質による非局所的な短絡によって短絡電流が分散され、発熱温度の過度な上昇が抑えられるので、破裂や発火などの事故を防止することができる。

以上説明したように、本発明を上記実施形態の如く適用することで、セパレータを有する構造の電池において、異常発熱による破裂や発火などの事故を防止して、安全性の向上を図ることができる。

すなわち、モバイル機器などの電子機器の電源として主流となっているリチウムイオン電池のような、可燃性の有機電解液を用いる非水系電池で防止すべき異常発熱を効果的に抑制し、破裂や発火などの事故を防止することができる。

この場合において、セパレータ内の空孔に充満するような、例えば、粒子状の導電性物質（カーボン粒子など）を用いた場合、セパレータ内に無数に存在する空孔が導電路となるので、非局所的な短絡を広範囲に発生させることができ、短絡電流を効果的に分散させて温度上昇を抑えることができる。

また、異常発熱によって膨張する特性の導電性物質（形状記憶合金など）を用いた場合、粒子状の導電性物質を用いる場合よりも比較的容易に実現できるとともに、粒子状導電性物質が空孔に充満するよりも短時間で導電路を形成することができ、異常発熱の初期段階での温度上昇抑制を図ることができる。この場合、異常発熱によって膨張する特性の導電性物質を繊維状とすることで、それぞれの導電性物質が複雑に接触してより多くの導電路が形成され、短絡電流を分散させるために必要な、広範囲の非局所的短絡を効果的に生じさせることができる。

そして、これらの導電性物質を、異常発熱による温度で溶融するマイクロカプセルに封入してセパレータ内に分散させているので、異常発熱の発生に応じて速やかに温度上昇抑制が図られることになる。また、複雑な温度監視や制御動作などを要することなく効果的な温度上昇抑制を図ることができる。

なお、リチウムイオン電池などに用いられているセパレータによっては、所定の温度となった場合にセパレータが溶融することで空孔を塞ぎ、イオン化分子の往来を停止させることで電池反応を抑制させる安全機能を備えたものがある。セパレータの空孔に充満する特性の導電性物質を用いる場合、導電性物質が空孔に充満する前にセパレータが溶融してしまうと、導電性物質による導電路が形成できなくなってしまう。したがって、マイクロカプセルなどの封入手段については、セパレータの溶融温度よりも低い温度で溶融する素材で形成することで、本発明の効果を確実に得ることができる。

上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。

例えば、実施形態１で例示したような、セパレータの空孔内に充満する特性の導電性物質と、実施形態２で例示したような、温度上昇によって膨張する特性の導電性物質の双方を用いるようにしてもよい。これにより、膨張する特性の導電性物質による早期の導電路形成と、空孔内に充満する特性の導電性物質によるより広範囲な導電路形成の相乗効果により、さらに効果的な温度上昇抑制を図ることができる。この場合、それぞれの特性の導電性物質を同じマイクロカプセルに封入していてもよい。あるいは、溶融温度の異なるマイクロカプセルに封入することで、導電性物質が放出されるタイミングを、特性の違いに応じて異ならせるようにしてもよい。

上記実施形態１では、セパレータの空孔内に充満する導電性物質として、カーボン粒子などの粒子状導電性物質を例示したが、セパレータの空孔内に充満するのであれば、導電性物質の形態や種類は例示したものに限られず任意である。また、実施形態１では、粒子状導電性物質を電解液などの溶媒とともにマイクロカプセルに封入するものとしたが、放出された粒子状導電性物質が空孔に充満するのであれば、必ずしも溶媒等とともに封入しなくてもよい。

上記実施形態２では、温度上昇によって膨張する導電性物質として、繊維状の形状記憶合金を例示したが、セパレータ内で膨張して正負電極間の短絡を生じさせるものであれば、導電性物質の形態や種類は例示したものに限られず任意である。

上記各実施形態では、導電性物質を異常発熱で溶融するマイクロカプセルに封入してセパレータ内に混合させる例を示したが、異常発熱の発生に応じて導電性物質を放出できるものであれば、溶融やマイクロカプセルに限られず、任意の方法や部材を用いてもよい。

また、上記実施形態では、電子機器の例として携帯電話を示したが、本発明にかかる電池を使用する電子機器は、例示したものに限らず任意のものとすることができる。また、本発明にかかる電池は、種々の電子機器に適用可能な汎用電池として提供することができる他、所定の電子機器に専用の電池として提供されてもよい。また、本発明にかかる電池が予め組み込まれている電子装置を提供してもよい。

また、上記実施形態で例示したような２次電池に本発明を適用できることはもとより、これに限らず、１次電池に本発明を適用してもよい。また、電池の形状やサイズなども任意である。すなわち、正負電極間にセパレータを有する構造の電池であれば、あらゆる電池に本発明を適用して安全性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態にかかる電子機器の例を示す図である。 本発明の実施形態にかかる電池の構成を説明するための図であり、（ａ）は、電池の構成を模式的に示した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した積層電極の構成を模式的に示した部分拡大図である。 図２（ｂ）に示す積層電極を構成している正極、負極、セパレータを説明するための模式図である。 釘刺し試験を説明するための図であり、（ａ）は、非導電性の釘を用いた際の状態例を模式的に示し、（ｂ）は、導電性の釘を用いた際の状態例を模式的に示す。 本発明の実施形態１にかかる短絡手段を説明するための図であり、（ａ）は、粒子状の導電性物質を封入したマイクロカプセルを模式的に示し、（ｂ）は、（ａ）に示したマイクロカプセルがセパレータ内に分散された状態を模式的に示し、（ｃ）は、（ｂ）に示したマイクロカプセルが溶融した際の状態を模式的に示す。 本発明の実施形態２にかかる短絡手段を説明するための図であり、（ａ）は、繊維状の導電性物質を封入したマイクロカプセルを模式的に示し、（ｂ）は、（ａ）に示したマイクロカプセルがセパレータ内に分散された状態を模式的に示し、（ｃ）は、（ｂ）に示したマイクロカプセルが溶融した際の状態を模式的に示す。

符号の説明

１…電子機器、２…電子機器本体、１０…電池（リチウムイオン電池）、１１…ケース、１２…電解液（有機電解液）、１００…積層電極、１１０Ｐ…正極、１１０Ｎ…負極、１２０…セパレータ、２００…マイクロカプセル、２１０…粒子状導電性物質、２２０…繊維状導電性物質

Claims (12)

1. 正負電極間にセパレータを備える電池において、
   前記電池内部の異常発熱時に、前記セパレータにおいて前記正負電極間の非局所的な短絡を生じさせる短絡手段を備える、
   ことを特徴とする電池。
2. 前記短絡手段は、前記セパレータにおいて前記正負電極間の導電路を形成する導電性物質によって構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
3. 前記導電性物質を封入し、前記異常発熱時に、該封入した導電性物質を放出する封入手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電池。
4. 前記封入手段は、前記異常発熱による温度で溶融する素材で形成される、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池。
5. 前記封入手段は、前記セパレータが溶融する温度よりも低い温度で溶融する素材で形成される、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の電池。
6. 前記封入手段は、マイクロカプセルで構成される、
   ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電池。
7. 前記導電性物質は、前記セパレータに形成された空孔内に充満する特性を有する、
   ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の電池。
8. 前記導電性物質は、粒子状の導電性物質である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の電池。
9. 前記導電性物質は、前記セパレータ内で膨張する特性を有する、
   ことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の電池。
10. 前記導電性物質は、繊維状の形状を有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の電池。
11. 前記導電性物質は、複数の該導電性物質同士の接触によって前記導電路が非局所的に形成されるよう、前記セパレータ内に分散される、
    ことを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか１項に記載の電池。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の電池と、
    該電池を電源として収容する電子機器本体と、
    から構成されることを特徴とする電子機器。

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