JP5966457B2 - Ignition prevention material for electricity storage device, ignition prevention system including this ignition prevention material, and electricity storage system using this ignition prevention system - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスの異常時に安全弁が開放し、内容物が漏洩した際の発火リスクを低減することの可能な発火防止材、この発火防止材を含んだ発火防止システム、およびこの発火防止システムを用いた安全性の高い蓄電システムに関する。
The present invention relates to an ignition prevention material capable of reducing the risk of ignition when a safety valve opens and the contents leak when a power storage device such as a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, or an electric double layer capacitor is abnormal. BACKGROUND OF THE
非水電解質を用いた蓄電デバイスは、過充電や短絡等の異常時に内部の温度が上昇し、それに伴い電解液が蒸発あるいは分解してガスが発生し、この発生したガスによって内圧が上昇し、破損等が発生する危険性を有する。そのため、蓄電デバイスは安全弁を備えており、万一、蓄電デバイス内部が所定の圧力を超えた場合でも、この安全弁から電解液蒸気やその他の分解ガス等を外部へ噴出させるような仕組みとなっている。しかしながら、これらのガス成分は高温であり、可燃性の成分を大量に含むため、蓄電デバイス外部に放出された際に、発火、爆発等を引き起こす危険性がある。 An electricity storage device using a non-aqueous electrolyte has an internal temperature that rises in the event of an abnormality such as overcharge or short circuit, and as a result, gas is generated by evaporation or decomposition of the electrolyte, and the internal pressure increases due to the generated gas. There is a risk of damage. Therefore, the electricity storage device is equipped with a safety valve, and in the unlikely event that the internal pressure of the electricity storage device exceeds a predetermined pressure, the electrolyte valve or other decomposition gas is ejected from the safety valve to the outside. Yes. However, since these gas components are high temperature and contain a large amount of combustible components, there is a risk of causing ignition, explosion, etc. when released outside the electricity storage device.
このような安全弁作動時の発火を防止する技術として、例えば、リチウムイオン電池の内部で発生したガスをガス吸着材によって吸収し、電池の破裂を防止する方法が提案されている(特許文献1,2)。
As a technique for preventing ignition when such a safety valve is operated, for example, a method has been proposed in which gas generated inside a lithium ion battery is absorbed by a gas adsorbent to prevent the battery from bursting (
一方で、リチウムイオン電池内部でのガスの発生による内圧上昇により、安全弁が開放した際、電池内部に消火剤を配置することにより、外部へ放出されるガスの温度を低下させる方法も提案されている(特許文献3)。 On the other hand, there has also been proposed a method for lowering the temperature of the gas released to the outside by disposing a fire extinguishing agent inside the battery when the safety valve opens due to an increase in internal pressure due to the generation of gas inside the lithium ion battery. (Patent Document 3).
しかしながら、電気的異常時や、熱暴走時は瞬間的に大量のガスが発生するが、特許文献1及び2に記載されているような従来のガス吸着材では、ガス吸着量およびガス吸着速度ともに不十分であり、安全弁の開放を防止することが困難であるばかりでなく多量のガス成分の噴出を招く虞がある、という問題点がある。また、特許文献3に記載されているようにリチウムイオン電池の内部の温度を低下させるために消火剤を用いる方法では、消火剤が電極の間に配置されることになるため、電池体積が増加するばかりでなく、電池性能が低下する恐れかある。さらに、瞬間的な熱暴走が起きた場合は、この消火剤が効果的に機能しない可能性も考えられる、という問題点がある。
However, a large amount of gas is generated instantaneously at the time of electrical abnormality or thermal runaway. However, in the conventional gas adsorbents described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄電デバイスの安全弁が開放した際の発火リスクを低減できる素材からなる発火防止材およびこの発火防止材を含んだ発火防止システムを提供することを目的とする。また、本発明は、上記発火防止システムを用いた安全性の高い蓄電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an ignition prevention material made of a material that can reduce the ignition risk when a safety valve of an electricity storage device is opened, and an ignition prevention system including the ignition prevention material. With the goal. Moreover, an object of this invention is to provide the highly safe electrical storage system using the said ignition prevention system.
上記課題を解決するために、第一に本発明は、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させてなることを特徴とする蓄電デバイスの発火防止材を提供する(発明1)。 In order to solve the above-mentioned problems, firstly, the present invention is directed to preventing ignition of an electricity storage device characterized by adsorbing a non-flammable gas, an aqueous solvent or a non-flammable solvent in and on the pores of a porous material. A material is provided (Invention 1).
かかる発明(発明1)によれば、蓄電デバイスおよび蓄電システムの安全弁が開放するに伴って放出される気化した電解液や電解液の分解ガスなどのガス成分が、細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着している多孔質素材を通過する。この際、この多孔質素材に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これによりガス成分の発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた液体や不活性ガスが脱離することにより多孔質素材に生じた細孔内に噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる。 According to this invention (Invention 1), gas components such as a vaporized electrolytic solution and a decomposition gas of the electrolytic solution that are released when the safety valve of the power storage device and the power storage system is opened are incombustible in the pores and on the surface. It passes through a porous material adsorbing a gas or an aqueous solvent or a nonflammable solvent. At this time, the non-combustible gas or the aqueous solvent or non-combustible solvent adsorbed on the porous material is desorbed while taking the ambient temperature, so the temperature of the gas component generated when the storage device is abnormal is lowered. This can prevent gas components from igniting and exploding. Moreover, since the gas component and the inert gas which were originally adsorbed are adsorbed, the gas component ejected into the pores generated in the porous material is adsorbed, so that the amount of ejected matter can be reduced.
上記発明(発明1)においては、前記水系溶媒が、水または水溶液であるのが好ましい(発明2)。また、上記発明(発明1)においては、前記不燃性ガスが、二酸化炭素、窒素、ハロゲン、希ガスの1種又は2種以上であるのが好ましい(発明3)。 In the said invention (invention 1), it is preferable that the said aqueous solvent is water or aqueous solution (invention 2). Moreover, in the said invention (invention 1), it is preferable that the said nonflammable gas is 1 type, or 2 or more types of a carbon dioxide, nitrogen, a halogen, and a noble gas (invention 3).
かかる発明(発明2,3)によれば、安全かつ確実に蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分を吸収しつつ、発火・爆発などを防止することができる。
According to the inventions (
上記発明(発明1〜3)においては、前記多孔質素材の比表面積が10〜3000m2/gであるのが好ましい(発明4)。 In the said invention (invention 1-3), it is preferable that the specific surface area of the said porous raw material is 10-3000 m < 2 > / g (invention 4).
かかる発明(発明4)によれば、多孔質素材と蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分との接触面積を十分に確保することができるので、このガス成分を吸収しつつ、発火・爆発などを防止することができる。 According to this invention (invention 4), a sufficient contact area between the porous material and the gas component generated when the power storage device is abnormal can be ensured. Etc. can be prevented.
上記発明(発明1〜4)においては、前記多孔質素材は0.1〜10nmの細孔径を有するのが好ましい(発明5)。 In the said invention (invention 1-4), it is preferable that the said porous raw material has a 0.1-10 nm pore diameter (invention 5).
かかる発明(発明5)によれば、蓄電デバイスの異常時などに発生するガスを細孔内に捕捉することにより、迅速にこのガス成分による発火・爆発などを防止することができる。 According to this invention (invention 5), by catching the gas generated when the power storage device is abnormal in the pores, it is possible to quickly prevent ignition / explosion due to this gas component.
上記発明(発明1〜5)においては、前期多孔質素材が、0.1〜5.0mmの平均粒子径を有するのが好ましい(発明6)。また、前記多孔質素材は、多孔質な粉末伏の素材を加工してなる成形品であるのが好ましい(発明7)。 In the said invention (invention 1-5), it is preferable that a previous porous material has an average particle diameter of 0.1-5.0 mm (invention 6). The porous material is preferably a molded product obtained by processing a porous powder material (Invention 7).
第二に本発明は、発明1から7のいずれかに記載の蓄電デバイスの発火防止材を使用したことを特徴とする発火防止システムを提供する(発明8)。
2ndly, this invention provides the ignition prevention system characterized by using the ignition prevention material of the electrical storage device in any one of
かかる発明(発明8)によれば、蓄電デバイスの発火防止材を用いることにより、蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分を吸収しつつ、発火・爆発などを防止することができ、優れた発火防止システムとすることができる。 According to this invention (invention 8), by using an ignition preventing material for an electricity storage device, it is possible to prevent ignition / explosion while absorbing a gas component generated when the electricity storage device is abnormal, etc. It can be an ignition prevention system.
さらに、第三に本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回または積層してなる電池素子と、電解液を含む、少なくとも一つの蓄電デバイスで構成された蓄電システムであって、前記蓄電デバイスおよび蓄電システムはいずれも所定圧力で開放する圧力開放弁を有し、前記圧力開放弁の内側あるいは外側に発明8に記載の発火防止システムを備えたことを特徴とする二次電池システムを提供する(発明9)。 Furthermore, the third aspect of the present invention is a power storage system including at least one power storage device including a battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, and an electrolyte solution, An energy storage device and an energy storage system each have a pressure release valve that opens at a predetermined pressure, and a secondary battery system comprising the ignition prevention system according to the invention 8 inside or outside the pressure release valve. (Invention 9)
かかる発明(発明9)によれば、蓄電デバイスの異常時などにガス成分が発生すると圧力が上昇し、圧力開放弁が開成することでガス成分を解放し、内部が過度に上昇するのを防止することができる。このとき、圧力開放弁の内部あるいは外部に発火防止システムを備えるので、放出されるガス成分がこの発火防止システムを通過する際、このシステム内の発火防止材に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、ガス成分の温度を下げることができ、その発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた溶媒(液体)や不活性ガスが脱離することにより生じた細孔内に噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる。 According to this invention (invention 9), when the gas component is generated when the power storage device is abnormal, the pressure is increased, and the pressure release valve is opened to release the gas component and prevent the interior from excessively rising. can do. At this time, since the ignition prevention system is provided inside or outside the pressure release valve, when the gas component to be released passes through this ignition prevention system, the non-combustible gas or water system adsorbed by the ignition prevention material in this system. Since the solvent or the non-flammable solvent is desorbed while taking the ambient temperature, the temperature of the gas component can be lowered, and its ignition / explosion can be prevented. Further, since the gas component ejected into the pores generated by the desorption of the originally adsorbed solvent (liquid) and inert gas is adsorbed, the amount of ejected matter can be reduced.
上記発明(発明9)においては、前記蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタが好適である(発明10)。 In the said invention (invention 9), the said electrical storage device is an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, or a lithium ion capacitor (invention 10).
本発明によれば、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させたものを蓄電デバイスの発火防止材としているので、蓄電デバイスおよび蓄電システムの安全弁が開放に体って放出される気化した電解液や電解液の分解ガスなどのガス成分がこの多孔質素材を通過する際、この多孔質素材に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これらのガス成分の発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた液体や不活性ガスが脱離することにより多孔質素材に生じた細孔内に、噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる。 According to the present invention, the non-combustible gas, the aqueous solvent or the non-flammable solvent adsorbed in the pores and on the surface of the porous material is used as the ignition preventing material of the electricity storage device. When gas components such as vaporized electrolyte released from the body and the decomposition gas of the electrolyte pass through this porous material, the non-combustible gas or water-based solvent or non-combustible material adsorbed on this porous material Since the solvent is desorbed while taking the ambient temperature, the temperature of the gas components generated when the power storage device is abnormal can be lowered, and ignition and explosion of these gas components can be prevented. Moreover, since the ejected gas component is adsorbed in the pores generated in the porous material by the desorption of the originally adsorbed liquid and inert gas, the amount of ejected matter can be reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、各実施形態はいずれも例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, each embodiment is only an example, and the present invention is not limited to this.
図1及び図2は、本発明の発火防止材を適用可能な蓄電デバイスの一実施形態を示している。図1及び図2において、蓄電デバイスとしてのリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池21は、正極端子1及び負極端子2と、電池ケース(筐体)3とを備え、この電池ケース3の外周面には安全弁4が形成されている。このような非水電解質二次電池21において、電池ケース3の内部には電極体10が収納されていて、この電極体10は、図2に示すように正極集電体5及び正極用電極板7と、負極集電体6及び負極用電極板8とを有し正極用電極板7と負極用電極板8とは、それぞれセパレータ9を介して巻回した構造を有する。そして、正極端子1は正極用電極板7に、負極端子2は、負極用電極板8にそれぞれ電気的に接続されている。筐体としての電池ケース3は、例えば、アルミニウム製またはステンレス製の角型電池槽缶である。
1 and 2 show an embodiment of an electricity storage device to which the ignition preventing material of the present invention can be applied. 1 and 2, a nonaqueous electrolyte
この非水電解質二次電池21において、安全弁4は、電池ケース3内の圧力がガス発生などによって上昇した際に、外部ヘガスを開放する役割がある。この安全弁4は、例えばリチウムイオン電池の場合、一般的に約0.5〜1.0MPaで開くように設計されている。
In the non-aqueous electrolyte
正極用電極板7は、両面に正極合剤を保持させた集電体である。例えば、その集電体は厚さ約20μmのアルミニウム箔であり、ペースト状の正極合剤は、遷移金属のリチウム含有酸化物であるリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)に結着材としてポリフッ化ビニリデンと導電材としてアセチレンブラックとを添加後混練したものである。そして、正極用電極板7は、このペースト状の正極合剤をアルミニウム箔の両面に塗布後、乾燥、圧延、帯状に切断の手順で得られる。
The
負極用電極板8は、両面に負極合剤を保持させた集電体である。例えば、その集電体は厚さ約10μmの銅箔であり、ペースト状の負極合剤は、グラファイト粉末に結着材としてポリフッ化ビニリデンを添加後混練したものである。そして、負極用電極板8はこのペースト状の負極合剤を銅箔の両面に塗布後、乾燥、圧延、帯状に切断の手順で得られる。 The negative electrode plate 8 is a current collector in which a negative electrode mixture is held on both surfaces. For example, the current collector is a copper foil having a thickness of about 10 μm, and the paste-like negative electrode mixture is obtained by adding polyvinylidene fluoride as a binder to graphite powder and then kneading. The negative electrode plate 8 is obtained by applying this paste-like negative electrode mixture on both sides of the copper foil, followed by drying, rolling, and cutting into strips.
セパレータ9としては、多孔膜を用いる。例えば、セパレータ9は、ポリエチレン製微多孔膜を用いることができる。また、セパレータ9に含浸させる電解液は、例えば、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)及びジメチルカーボネート(DMC)を1:1:1の割合で混合した混合液に1mol/Lの六フッ化リン酸リチウムを添加したものを用いることができる。
A porous film is used as the
上述したような非水電解質型二次電池21の安全弁4の直下に、カートリッジケース11に収容された発火防止材12が配置されている。カートリッジケース11は、メッシュ状などのガス成分が流通可能な形態であればよく、その材料としては、SUS、Al、Al合金、Mg合金、Ti合金等に代表される金属材料、フッ素系樹脂等の高耐食性材料、ポリプロピレン、カーボンファイバ等の軽量材料、及びこれらの複合材料が挙げられる。
An
発火防止材12は、カートリッジケース11内に満杯に充填するよりも、例えば、10〜50容積%程度の空間を設けて充填することが好ましい。充填率が50容積%を未満では発火防止材12が少なすぎるため、十分な噴出ガス成分の吸着及び発火防止効果が得られない可能性がある。一方、充填率が90容積%を超えると、噴出ガス成分の拡散性が悪くなり、発火防止材12との接触効率が低くなり、噴出ガス成分の吸着及び発火防止効果が低くなる虞がある。
It is preferable to fill the
ここで本実施形態においては、発火防止材12は、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させてなる。この発火防止材12は電極や電解液との接触を避ける目的で、樹脂素材で被覆されていることが好ましい。
Here, in the present embodiment, the
上記多孔質素材とは、不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着可能なものであれば特に制限はない。また、不活性ガスまたは水等を吸着する機能としては、素材表面や細孔内部で物理吸着するものであってもよいし、分子間相互作用や、結晶格子の隙間の影響により包接するものであってもよい。 The porous material is not particularly limited as long as it can adsorb nonflammable gas, aqueous solvent, or nonflammable solvent. The function of adsorbing inert gas or water may be physical adsorption on the surface of the material or inside the pores, or it is included by the influence of intermolecular interaction or crystal lattice gaps. There may be.
このような多孔質素材としては、有機系、無機系、あるいは有機・無機複合素材を用いることができ、特に、無機多孔質材料、炭素系材料、有機ホスト化合物、多孔質有機金属複合材料などを用いることができる。 As such a porous material, an organic, inorganic, or organic / inorganic composite material can be used, and in particular, an inorganic porous material, a carbon-based material, an organic host compound, a porous organometallic composite material, etc. Can be used.
無機多孔質材料としては、多孔質シリカ、金属ポーラス構造体、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、ゼオライト、活性アルミナ、酸化チタン、アパタイト、多孔質ガラス、酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム等を用いることができる。 Inorganic porous materials include porous silica, metal porous structure, calcium silicate, magnesium silicate, magnesium metasilicate aluminate, zeolite, activated alumina, titanium oxide, apatite, porous glass, magnesium oxide, aluminum silicate Etc. can be used.
炭素系材料としては、粒状活性炭、繊維状活性炭、シート状活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノカーボン等を用いることができる。 As the carbon-based material, granular activated carbon, fibrous activated carbon, sheet-like activated carbon, graphite, carbon nanotube, fullerene, nanocarbon, or the like can be used.
有機ホスト化合物としては、α―シクロデキストリン、β―シクロデキストリン、γ一シクロデキストリン、カリックスアレン類、尿素、デオキシコール酸、コール酸、1,1,6,6−テトラフェニルヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオール等のアセチレンアルコール類、 1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等のビスフェノール類、 1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン等のテトラキスフェノール類、ビス−β−ナフトール等のナフトール類、ジフェン酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)等のカルボン酸アミド類、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン等のヒドロキノン類、キチン、キトサン等を用いることができる。 Examples of organic host compounds include α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, calixarenes, urea, deoxycholic acid, cholic acid, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4- Acetylene alcohols such as diin-1,6-diol, bisphenols such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, tetrakisphenols such as 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane , Naphthols such as bis-β-naphthol, carboxylic acid amides such as bis (dicyclohexylamide) diphenate, hydroquinones such as 2,5-di-t-butylhydroquinone, chitin, chitosan, etc. .
多孔質有機金属複合材料としては、Metal−Organic Framworks(MOF)と呼ばれる多孔質有機金属錯体化合物、有機カルボン酸塩、有機ホウ素化合物、有機りん化合物、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ケイ素化合物、有機亜鉛化合物、有機マグネシウム化合物、有機インジウム化合物、有機スズ化合物、有機テルル化合物、有機ガリウム化合物等を用いることができる。 As porous organometallic composite materials, porous organometallic complex compounds called Metal-Organic Frameworks (MOF), organic carboxylates, organoboron compounds, organophosphorus compounds, organoaluminum compounds, organotitanium compounds, organosilicon compounds, An organic zinc compound, an organic magnesium compound, an organic indium compound, an organic tin compound, an organic tellurium compound, an organic gallium compound, or the like can be used.
これらの不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着可能な多孔質素材は、単独で用いてもよいし2種類以上の素材を併用してもよい。 The porous material capable of adsorbing these incombustible gas, aqueous solvent or incombustible solvent may be used alone or in combination of two or more materials.
本実施形態において多孔質素材の細孔内および表面に吸着される不燃性ガスとしては、二酸化炭素、窒素、ハロゲン、希ガスから選択される1種又は2種以上のガスを好適に用いることができる。 In the present embodiment, as the nonflammable gas adsorbed in the pores and on the surface of the porous material, one or more gases selected from carbon dioxide, nitrogen, halogen, and rare gases are preferably used. it can.
また、本実施形態における多孔質素材の細孔内および表面に吸着される水系溶媒としては、水、イオン性水溶液などを好適に用いることができる。また、これ以外の不燃性溶媒も用いることができる。 Moreover, water, an ionic aqueous solution, etc. can be used suitably as an aqueous solvent adsorb | sucked by the inside of the pore of the porous raw material in this embodiment, and the surface. Other non-flammable solvents can also be used.
上述したような多孔質素材に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させた本実施形態の発火防止材12は、比表面積が10〜3000m2/gの範囲内にあることが好ましい。発火防止材12の比表面積が10m2/g未満では、不燃性ガスや水系溶媒などの吸着量が少なくなるばかりでなく、噴出するガス成分との接触効率が低いために、十分な発火防止効果が得られないため好ましくない。一方、比表面積が3000m2/gを超えてもそれ以上の発火防止効果の向上が得られないばかりか、発火防止材12の機械的強度が低下する虞があるため好ましくない。
The
また、この発火防止材12は、0.1〜10nmの範囲の細孔径を有することが好ましい。細孔径が0.1nm未満では、細孔内での気体の拡散速度が遅くなり、噴出するガス成分が細孔内に侵入することによる入れ替わりが起こりにくくなるため、噴出ガス量の低減効果が得られなくなる一方、細孔径が10nmを超えると、細孔内での吸着力が弱くなるため、細孔内で不燃性ガスや水系溶媒などを保持できず、結果として発火防止効果が低くなる虞があるため好ましくない。
Moreover, it is preferable that this
さらに、発火防止材12は、粒径が0.1〜5.0mmの範囲にあることが好ましい。粒径が0.1mm以下の場合、噴出したガス成分との接触効率が悪くなるため、発火防止効果が低下してしまう。一方、5.0mmを超えると、噴出したガス成分が発火防止材12の粒子の隙間を通過してしまうため、発火防止効果が低下する虞があるため好ましくない。
Furthermore, it is preferable that the
本実施形態においては、上述したような発火防止材12の実質的な平均粒子径を向上させる目的で、適当な手法を用いて成形してもよい。成形品の形状に特に制限はないが、噴出するガス成分の拡散性、充填性、取扱い易さを考慮すると、穎粒、粒状、ビーズ、ペレット、ハニカムなどの形状とすることが好ましい。
In the present embodiment, for the purpose of improving the substantial average particle diameter of the
このように本実施形態の発火防止材12を非水電解質型二次電池21の安全弁4の直前に配置することにより、非水電解質型二次電池21の異常時に発生する気化した電解液や電解液分解ガスなどのガス成分が、安全弁4の開放に伴って放出される際に発火防止材12を通過することになる。このとき発火防止材12(多孔質素材)に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら、多孔質素材の細孔内および表面から脱離するため、非水電解質型二次電池21の異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これらのガス成分の発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた液体や不活性ガスが脱離することにより生じた細孔内に、噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる、という効果も奏する。
As described above, by disposing the
次に本発明の第二の実施形態について、図3を参照して詳細に説明する。本実施形態においては、前述した第一の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図3において、本実施形態は、圧力開放弁としての安全弁31を備えた耐圧容器32の内部に複数の蓄電デバイスとしてのリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池21が収容された蓄電システムである。この蓄電システムにおいては、安全弁31の直前に発火防止材12を充填したメッシュ状のカートリッジケース11が配置されている。
In FIG. 3, the present embodiment is a power storage system in which a nonaqueous electrolyte
上述したように発火防止材12を複数の蓄電デバイスとしての非水電解質型二次電池21を収容した耐圧容器32の安全弁31の直前に配置することにより、非水電解質型二次電池21の異常時に発生する気化した電解液や電解液の分解ガスなどのガス成分が、耐圧容器32内に充満し、所定の圧力を超えると安全弁31が開放し、ガス成分が放出され、発火防止材12を通過することになる。このとき発火防止材12(多孔質素材)に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、非水電解質型二次電池21の異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これらのガス成分の発火・爆発などを防止することができる。
As described above, by disposing the
さらに、本発明の第三の実施形態について、図4を参照して詳細に説明する。本実施形態は、前述した第二の実施形態において、安全弁31の直前に発火防止材12を充填したメッシュ状のカートリッジケース11を配置する代わりに、発火防止材12を充填した発火防止材充填容器13を圧力開放弁としての安全弁31の直後に設けた以外同様の構成を有する。
Furthermore, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In this embodiment, in the second embodiment described above, instead of arranging the mesh-
上述したように発火防止材12を充填した発火防止材充填容器13を蓄電デバイスとしての非水電解質型二次電池21を収容した耐圧容器32の安全弁31の外側に配置することによっても第二の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
As described above, it is also possible to arrange the ignition prevention
以上、本発明を上述した実施形態に基づき詳細に説明に説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形実施が可能である。 As described above, the present invention has been described in detail based on the above-described embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
例えば、第一の実施形態は、角型の蓄電デバイス(非水電解質二次電池21)についてであるが、図5に示すように正極集電体、正極用電極板、負極集電体、負極用電極板などを内蔵した薄板状の電池ケース3と、正極端子1と、負極端子2とを備え、この電池ケース3の外周面に安全弁4が形成されたラミネート型の蓄電デバイス(非水電解質二次電池21a)にも適用することができる。
For example, the first embodiment relates to a rectangular electricity storage device (non-aqueous electrolyte secondary battery 21), but as shown in FIG. 5, a positive electrode current collector, a positive electrode plate, a negative electrode current collector, a negative electrode Laminated battery storage device (non-aqueous electrolyte) comprising a
また、図6に示すように正極集電体、正極用電極板、負極集電体、負極用電極板などを内蔵した円筒状の電池ケース3と、正極端子1と、負極端子2とを備え、この電池ケース3の外周面に安全弁(図示せせず)が形成された円筒型の蓄電デバイス(非水電解質二次電池21b)にも適用することができる。
Further, as shown in FIG. 6, a
さらに、本実施形態においては、蓄電デバイスとそして、非水電解質二次電池の場合を例に説明してきたが、蓄電デバイスとして電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどにも同様に適用することができる。 Furthermore, in the present embodiment, the case of a power storage device and a non-aqueous electrolyte secondary battery has been described as an example, but the power storage device can be similarly applied to an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, and the like. .
以下の実施例及び比較例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail based on the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
発火防止材として、比表面積620m2/g、細孔径0.6nm、粒径0.7〜1.0mmのゼオライトを30℃、90%RHの恒温恒湿槽で2日間保管して、水分を飽和吸着させた試料1.2mL(0.96g)を用いて、リチウムイオン電池からの噴出物と接触させた。
Example 1
Zeolite with a specific surface area of 620 m 2 / g, pore size of 0.6 nm, and particle size of 0.7 to 1.0 mm is stored in a constant temperature and humidity chamber of 30 ° C. and 90% RH for 2 days as an ignition prevention material. Using 1.2 mL (0.96 g) of the saturated adsorbed sample, the sample was brought into contact with the ejected matter from the lithium ion battery.
この蓄電デバイスの発火防止材をリチウムイオン電池の安全弁を開放させ、噴出ガスが発火防止材を通過した際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表1に示す。なお、表1において、評価結果のうち「発火」の項目は、発火防止材を通過した後に炎が上がった場合には「×」、炎が上がらなければ「○」として評価した。また、「火花」の項目は、大量の火花が勢いよく噴出した場合には「×」、火花は上がるがその量はごくわずかであった場合には「△」として評価した。さらに、発火防止材を通過した噴出ガスの温度を測定し、その温度の最高到達点を噴出ガス温度として記載した。 The ignition preventive material of this electricity storage device was evaluated by visually observing the state when the safety valve of the lithium ion battery was opened and the gas jetted through the ignition preventive material. Moreover, the temperature at the time of passing through the ignition preventing material was also measured. These results are shown in Table 1. In Table 1, the item “ignition” in the evaluation results was evaluated as “x” when the flame went up after passing through the ignition preventing material, and “◯” when the flame did not rise. The item “spark” was evaluated as “X” when a large amount of sparks spouted vigorously, and “△” when the spark rose but the amount was very small. Furthermore, the temperature of the jet gas that passed through the ignition preventing material was measured, and the highest point of the temperature was described as the jet gas temperature.
(実施例2)
発火防止材として、620m2/g、細孔径0.6nm、粒径0.7〜1.0mmのゼオライトを30℃、90%RHの恒温恒湿槽で2日間保管して、水分を飽和吸着させた試料2.0mL(1.57g)を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表1にあわせて示す。
(Example 2)
As an ignition prevention material, 620 m 2 / g, pore size 0.6 nm, particle size 0.7-1.0 mm of zeolite is stored in a constant temperature and humidity chamber of 30 ° C. and 90% RH for 2 days, and moisture is saturated and adsorbed. Using 2.0 mL (1.57 g) of the prepared sample, the appearance when brought into contact with the gas ejected from the lithium ion battery was observed and evaluated in the same manner as in Example 1. Moreover, the temperature at the time of passing through the ignition preventing material was also measured. These results are also shown in Table 1.
(実施例3)
発火防止材として、620m2/g、細孔径0.6nm、粒径0.7〜1.0mmのゼオライトを30℃、90%RHの恒温恒湿槽で2日間保管して、水分を飽和吸着させた試料2.9mL(2.26g)を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表1にあわせて示す。
(Example 3)
As an ignition prevention material, 620 m 2 / g, pore size 0.6 nm, particle size 0.7-1.0 mm of zeolite is stored in a constant temperature and humidity chamber of 30 ° C. and 90% RH for 2 days, and moisture is saturated and adsorbed. Using the 2.9 mL (2.26 g) of the sample thus prepared, the state when it was brought into contact with the jet gas from the lithium ion battery was observed and evaluated in the same manner as in Example 1. Moreover, the temperature at the time of passing through the ignition preventing material was also measured. These results are also shown in Table 1.
(比較例1)
発火防止材として、620m2/g、細孔径0.6nm、粒径0.7〜1.0mmのゼオライト1.2mL(0.78g)を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表1にあわせて示す。
(Comparative Example 1)
From the lithium-ion battery in the same manner as in Example 1, using 1.2 mL (0.78 g) of zeolite having a particle size of 620 m 2 / g, a pore size of 0.6 nm, and a particle size of 0.7 to 1.0 mm as an ignition prevention material. The appearance when the gas was brought into contact with the gas was visually observed and evaluated. Moreover, the temperature at the time of passing through the ignition preventing material was also measured. These results are also shown in Table 1.
(比較例2)
発火防止材として、620m2/g、細孔径0.6nm、粒径0.7〜1.0mmのゼオライト2.0mL(1.19g)を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表1にあわせて示す。
(Comparative Example 2)
As an ignition prevention material, using 2.0 mL (1.19 g) of zeolite having a particle size of 620 m 2 / g, a pore size of 0.6 nm, and a particle size of 0.7 to 1.0 mm, from a lithium ion battery in the same manner as in Example 1. The appearance when the gas was brought into contact with the gas was visually observed and evaluated. Moreover, the temperature at the time of passing through the ignition preventing material was also measured. These results are also shown in Table 1.
(比較例3)
発火防止材として、620m2/g、細孔径0.6nm、粒径0.7〜1.0mmのゼオライト2.9mL(1.19g)を用いて、実施例1と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表1にあわせて示す。
(Comparative Example 3)
As an ignition prevention material, 2.9 mL (1.19 g) of zeolite having a particle size of 620 m 2 / g, a pore size of 0.6 nm, and a particle size of 0.7 to 1.0 mm was used in the same manner as in Example 1 and from a lithium ion battery. The appearance when the gas was brought into contact with the gas was visually observed and evaluated. Moreover, the temperature at the time of passing through the ignition preventing material was also measured. These results are also shown in Table 1.
表1から明らかなように、実施例1〜3の発火防止材を蓄電デバイスからの噴出ガスと接触させることにより、噴出ガスの温度を低下させることができ、また目視による観察でも発火に至るリスクを低減することができることがわかる。 As is clear from Table 1, by bringing the ignition preventing materials of Examples 1 to 3 into contact with the ejection gas from the electricity storage device, the temperature of the ejection gas can be lowered, and the risk of ignition even by visual observation. It can be seen that can be reduced.
上述したような本発明の発火防止材は、蓄電デバイスの安全弁開放時における発火リスクを低減できるため、蓄電デバイスおよび蓄電システムの安全性および環境問題に配慮するものとして産業上の利用可能性は極めて大きい。 Since the ignition prevention material of the present invention as described above can reduce the ignition risk when the safety valve of the electricity storage device is opened, the industrial applicability is extremely high as a consideration for the safety and environmental issues of the electricity storage device and the electricity storage system. large.
1…正極端子(正極)
2…負極端子(負極)
4…安全弁
9…セパレータ
10…電極体(電池素子)
12…発火防止材
21,21a,21b…非水電解質型二次電池(蓄電デバイス)
31…安全弁(圧力開放弁)
1 ... Positive terminal (positive electrode)
2 ... Negative terminal (negative electrode)
4 ...
12 ...
31 ... Safety valve (pressure release valve)
Claims (9)
前記多孔質素材の比表面積が10〜3000m 2 /gであることを特徴とする蓄電デバイスの発火防止材。 The pores and the surface of the porous material to adsorb the non-flammable gas or aqueous solvents or non-flammable solvent Ri Na,
An ignition preventing material for an electricity storage device, wherein the porous material has a specific surface area of 10 to 3000 m 2 / g .
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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