JP6174947B2 - 安全装置付き電気化学デバイス及び電気化学デバイス用安全装置 - Google Patents
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Description
本発明は、スマートフォン、タブレット等の携帯機器に使用される電池やコンデンサ、ハイブリッド自動車、電気自動車、風力発電、太陽光発電、夜間電気の蓄電用に使用される電池やコンデンサ等として好適な、安全装置付き電気化学デバイス、及びこのような電気化学デバイスに使用される安全装置に関する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用いている。
近年、モバイル電気機器の小型化、軽量化に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池の外装材としては、旧来の金属缶に代えて、厚さ２０〜１００μｍ程度のアルミニウム箔の両面にプラスチックフィルムを張り合わせたラミネート外装材が用いられて軽量化が図られている。また、その応用として、電気自動車等の電源や、蓄電用途の大型電源、キャパシタ等も、上記構成のラミネート外装材で包装することが検討されている。
一般に、外装材に金属缶を使用するリチウムイオン電池では、過充電、短絡等により電池内部にガスが溜まって内圧が高まると一定の圧力下でガスを電池の外部に逃がす防爆弁を取り付ける等の防爆対策が施されている。
一方、外装材として、アルミニウム箔の両面にプラスチックフィルムを張り合わせたラミネート外装材を使用したリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池では、次のような防爆対策を行うことが提案されている。
特許文献１には、シート状の正極と、シート状の負極と、正極リードと、負極リードとを含む素電池を備え、前記素電池を熱融着シール用フィルムにより前記正極リードおよび前記負極リードの先端が外部に突出するように被覆し、前記フィルムを熱融着で張り合わせることにより得られる構造を有するシート形電池において、前記素電池を被覆する際に前記フィルムに生じる開口部（但し、前記正極リード及び前記負極リードが突出している端部を除く）のうち少なくとも１端は別のフィルム材（封止用フィルム）を貼り着けることにより封止され、残りの開口部は熱融着により封止された構成のシート形電池が記載されている。このシート形電池では、内圧が高まった時には封止強度の低い封止用フィルム貼着部分からガスを外部に逃がすことができる。
特許文献２には、金属箔を含有するラミネートフィルムを外装体に有し、この外装体内に電気化学デバイス素体が封入されている電気化学デバイスであって、前記外装体の接着部の一部が、電気化学デバイス収納空間側に突出している突出部を有する電気化学デバイスが記載されている。この電気化学デバイスでは、内圧が高まった時には、電気化学デバイス収納空間側に突出している突出部にガス発生による圧力が集中するので、該部分が破壊されてガスを外部に逃がすことができる。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、封止用フィルム貼着部分の封止強度が低いものとなっているので、通常の使用時において機密性を十分に確保することが難しい面があり、このために電解液漏れが生じることが懸念される。
また、特許文献２に記載の技術では、突出部における封止強度のコントロールが難しいことから、該突出部分が破壊されるに至る内圧がばらつきやすいという問題があった。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、電気化学デバイス本体部を封入したケースにおいて十分なシール性を確保できると共に、ガスの発生によりケースの内圧が上昇したときにはガス抜きがなされて内圧上昇によるケースの破裂を防止できる、安全装置付き電気化学デバイス及び電気化学デバイス用安全装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイスにおいて、
前記ケースと前記本体部の間に、穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、この膨張変形に連動して前記移動可能板の穿孔用突起が前記ケースに向かって移動するように構成されていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。
前記ケースと前記本体部の間に、穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、この膨張変形に連動して前記移動可能板の穿孔用突起が前記ケースに向かって移動するように構成されていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。
［２］ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイスにおいて、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と、前記本体部との間に、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケースの上壁と前記本体部の上面との間に誘導フィルムが配置されると共に、該ケースの上壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第１接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記移動可能板の間に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分の一部が、前記ケースの側壁の内面に接合されて第２接合部が形成され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形による前記ケースの上壁の上方移動に連動して前記誘導フィルムの第１接合部が上方に移動することにより、前記移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより前記移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起が前記ケースの上壁に向かって移動するものとなされていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。
前記ケースの少なくとも１つの側壁と、前記本体部との間に、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケースの上壁と前記本体部の上面との間に誘導フィルムが配置されると共に、該ケースの上壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第１接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記移動可能板の間に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分の一部が、前記ケースの側壁の内面に接合されて第２接合部が形成され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形による前記ケースの上壁の上方移動に連動して前記誘導フィルムの第１接合部が上方に移動することにより、前記移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより前記移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起が前記ケースの上壁に向かって移動するものとなされていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。
［３］ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイスにおいて、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と、前記本体部との間に、ベース板が配置され、該ベース板の下方側の一部が前記ケースの内面に接合され、
前記ケースの少なくとも一側壁と、前記ベース板との間に、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケースの下壁と前記本体部の下面との間に誘導フィルムが配置されると共に、該ケースの下壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第３接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記ベース板の間に挿通されて上方に延ばされ、さらに該ベース板の上端と前記ケースの上壁の間に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板と前記移動可能板の間に挿通配置され、該下方に延ばされた部分の一部が、前記移動可能板に接合されて第４接合部が形成され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形による前記ケースの下壁の下方移動に連動して前記誘導フィルムの第３接合部が下方に移動することにより、前記ベース板と前記移動可能板の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより前記移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起が前記ケースの上壁に向かって移動するものとなされていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。
前記ケースの少なくとも１つの側壁と、前記本体部との間に、ベース板が配置され、該ベース板の下方側の一部が前記ケースの内面に接合され、
前記ケースの少なくとも一側壁と、前記ベース板との間に、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケースの下壁と前記本体部の下面との間に誘導フィルムが配置されると共に、該ケースの下壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第３接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記ベース板の間に挿通されて上方に延ばされ、さらに該ベース板の上端と前記ケースの上壁の間に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板と前記移動可能板の間に挿通配置され、該下方に延ばされた部分の一部が、前記移動可能板に接合されて第４接合部が形成され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形による前記ケースの下壁の下方移動に連動して前記誘導フィルムの第３接合部が下方に移動することにより、前記ベース板と前記移動可能板の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより前記移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起が前記ケースの上壁に向かって移動するものとなされていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。
［４］前記誘導フィルムとして、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられている前項２または３に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
［５］前記移動可能板は、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されている前項１〜４のいずれか１項に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
［６］前記ケースは、外側層としての耐熱性樹脂延伸フィルム層と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層とを含む外装材で形成されている前項１〜５のいずれか１項に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
［７］前記ケースの膨張変形量が大きくなったときに、前記移動可能板の穿孔用突起が前記ケースを内側から突き破って通気孔を形成し、前記ケース内のガスが、前記通気孔を介して外部に抜けることによって、内圧上昇によるケースの破裂を防止し得るものとなされている前項１〜６のいずれか１項に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
［８］ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイス用の安全装置であって、
前記ケースと前記本体部の間に配置され、穿孔用突起を備えた移動可能板を備え、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、この膨張変形に連動して前記移動可能板の穿孔用突起が前記ケースに向かって移動するように構成されていることを特徴とする電気化学デバイス用安全装置。
前記ケースと前記本体部の間に配置され、穿孔用突起を備えた移動可能板を備え、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、この膨張変形に連動して前記移動可能板の穿孔用突起が前記ケースに向かって移動するように構成されていることを特徴とする電気化学デバイス用安全装置。
［９］ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイス用の安全装置であって、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記本体部との間に配置され、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板と、
前記ケースと前記本体部との間に配置された誘導フィルムと、を備え、
前記ケースの上壁と前記本体部の上面との間に前記誘導フィルムの一部が配置されると共に、該ケースの上壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第１接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記移動可能板の間に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分の一部が、前記ケースの側壁の内面に接合されて第２接合部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス用の安全装置。
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記本体部との間に配置され、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板と、
前記ケースと前記本体部との間に配置された誘導フィルムと、を備え、
前記ケースの上壁と前記本体部の上面との間に前記誘導フィルムの一部が配置されると共に、該ケースの上壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第１接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記移動可能板の間に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分の一部が、前記ケースの側壁の内面に接合されて第２接合部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス用の安全装置。
［１０］ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイス用の安全装置であって、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記本体部との間に配置されたベース板と、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記ベース板との間に配置され、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板と、
前記ケースと前記本体部との間に配置された誘導フィルムと、を備え、
前記ベース板の下方側の一部が前記ケースの内面に接合され、
前記ケースの下壁と前記本体部の下面との間に前記誘導フィルムの一部が配置されると共に、該ケースの下壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第３接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記ベース板の間に挿通されて上方に延ばされ、さらに該ベース板の上端と前記ケースの上壁の間に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板と前記移動可能板の間に挿通配置され、該下方に延ばされた部分の一部が、前記移動可能板に接合されて第４接合部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス用の安全装置。
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記本体部との間に配置されたベース板と、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記ベース板との間に配置され、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板と、
前記ケースと前記本体部との間に配置された誘導フィルムと、を備え、
前記ベース板の下方側の一部が前記ケースの内面に接合され、
前記ケースの下壁と前記本体部の下面との間に前記誘導フィルムの一部が配置されると共に、該ケースの下壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第３接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記ベース板の間に挿通されて上方に延ばされ、さらに該ベース板の上端と前記ケースの上壁の間に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板と前記移動可能板の間に挿通配置され、該下方に延ばされた部分の一部が、前記移動可能板に接合されて第４接合部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス用の安全装置。
［１１］前記誘導フィルムとして、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられている前項９または１０に記載の電気化学デバイス用安全装置。
［１２］前記移動可能板は、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されている前項８〜１１のいずれか１項に記載の電気化学デバイス用安全装置。
［１］の発明では、ケースと本体部の間に、穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、この膨張変形に連動して移動可能板の穿孔用突起がケースに向かって移動するように構成されているから、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成して、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるので、内圧上昇によるケースの破裂を防止できる。一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケースが膨張変形しないので、移動可能板の穿孔用突起が、ケースに向かって移動することがなく、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
［２］の発明では、ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形によるケースの上壁の上方移動に連動して誘導フィルムの第１接合部が上方に移動することにより、移動可能板の下端とケースの下壁の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起がケースの上壁に向かって移動するから、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成し、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるので、内圧上昇によるケースの破裂を防止できる。一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケースが膨張変形しないので、移動可能板の穿孔用突起が、ケースに向かって移動することがなく、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
［３］の発明では、ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形によるケースの下壁の下方移動に連動して誘導フィルムの第３接合部が下方に移動することにより、ベース板と移動可能板の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起がケースの上壁に向かって移動するから、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成し、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるので、内圧上昇によるケースの破裂を防止できる。一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケースが膨張変形しないので、移動可能板の穿孔用突起が、ケースに向かって移動することがなく、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
［４］の発明では、誘導フィルムとして、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられていることで、内圧上昇によりケースが膨張変形したときにこれに十分に連動して誘導フィルムが（破断することなく）確実に移動するものとなるから、ケースの破裂防止の確実性を高めることができる。
［５］の発明では、移動可能板は、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されており、これら材料が非導電性であることで内部絶縁性を十分に確保できると共に、これら材料は耐電解液性に優れているので腐食劣化することが防止され、これにより、内圧上昇によってケースの膨張変形量が大きくなったときに移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から確実に突き破って通気孔を確実に形成できる。
［６］の発明では、ケースは、外側層としての耐熱性樹脂延伸フィルム層と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層とを含む外装材で形成された構成であるから、アルミニウム箔層により酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を十分に付与できると共に、良好なヒートシール性、良好な成形性を確保できる。
［７］の発明では、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成し、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるから、内圧上昇によるケースの破裂を十分に防止することができる。
［８］の発明では、ケースと本体部の間に配置され、穿孔用突起を備えた移動可能板を備え、ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、この膨張変形に連動して移動可能板の穿孔用突起がケースに向かって移動するように構成されているから、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成し、これにより、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるので、内圧上昇によるケースの破裂を防止できる。一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケースが膨張変形しないので、移動可能板の穿孔用突起が、ケースに向かって移動することがなく、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
［９］の発明では、ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形によるケースの上壁の上方移動に連動して誘導フィルムの第１接合部が上方に移動することにより、移動可能板の下端とケースの下壁の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起がケースの上壁に向かって移動するから、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースの上壁を内側から突き破って通気孔を形成し、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるので、内圧上昇によるケースの破裂を防止できる。一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケースが膨張変形しないので、移動可能板の穿孔用突起が、ケースに向かって移動することがなく、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
［１０］の発明では、ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形によるケースの下壁の下方移動に連動して誘導フィルムの第３接合部が下方に移動することにより、ベース板と移動可能板の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起がケースの上壁に向かって移動するから、ケースの膨張変形量が大きくなったときに、移動可能板の穿孔用突起がケースの上壁を内側から突き破って通気孔を形成し、ケース内のガスが、通気孔を介して外部に抜けるので、内圧上昇によるケースの破裂を防止できる。一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケースが膨張変形しないので、移動可能板の穿孔用突起が、ケースに向かって移動することがなく、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
［１１］の発明では、誘導フィルムとして、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられていることで、内圧上昇によりケースが膨張変形したときにこれに十分に連動して誘導フィルムが（破断することなく）確実に移動するものとなるから、ケースの破裂防止の確実性を高めることができる。
［１２］の発明では、移動可能板は、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されており、これら材料が非導電性であることで内部絶縁性を十分に確保できると共に、これら材料は耐電解液性に優れているので腐食劣化することが防止され、これにより、内圧上昇によってケースの膨張変形量が大きくなったときに移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から確実に突き破って通気孔を確実に形成できる。
本発明に係る安全装置付き電気化学デバイス１の一実施形態を図１に示す。この電気化学デバイス１は、略直方体形状のケース２の内部に電気化学デバイス本体部３が封入されてなる。
本実施形態では、２枚の外装材７０の間に電気化学デバイス本体部３が配置され、前記２枚の外装材７０の周縁部７０ａ同士が互いの内側層７５においてヒートシールによりシール接合されることによってケース２が形成され、該ケース２の内部に前記電気化学デバイス本体部３が封入されている。本実施形態では、一方の外装材（上側の外装材）７０は、深絞り成形、張り出し成形等の成形により立体形状（下面が開放された略箱形状）に形成されている。前記外装材７０の構成等については後に詳細に説明する。なお、図示しないが、前記電気化学デバイス本体部３から正極タブと負極タブがそれぞれケース２の外部に導出されている。
前記ケース２の一側壁２１と、前記本体部３の一側面３１との間（隙間）に、移動可能板４が配置されている。前記移動可能板４は、前記ケース２の一側壁２１に対し略平行状に配置されている。前記移動可能板４は、図４に示すように、側面視略矩形状の基板１１の上端縁から上方に向けて複数個の穿孔用突起５が突設されてなる。前記穿孔用突起５は、先端（上端）に向けて縮径する形状に形成されると共に、先端（上端）が尖った形状に形成されている（図１、４参照）。
図１に示すように、前記ケース２の上壁２２と前記本体部３の上面３２との間（隙間）に誘導フィルム６が配置されている。また、前記ケース２の上壁２２の内面（内側層７５）の中央部に前記誘導フィルム６の一部が接合されて、第１接合部４１が形成されている。
前記誘導フィルム６は、前記本体部３の側面３１と前記移動可能板４の間（隙間）に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板４の下端４ｂと前記ケース２の下壁２３の間（隙間）に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分６Ａの一部（上方側の一部）が、前記ケース２の一側壁２１の内面（内側層７５）に接合されて第２接合部４２が形成されている。
本実施形態では、上記構成の移動可能板４と上記構成の誘導フィルム６とで、安全装置１０が構成されている。
上記構成に係る電気化学デバイス１では、過充電、短絡等によりガスが発生した場合において、ケース２内での発生ガスによる内圧上昇によりケース２が膨張変形すると、図２に示すように、このケース２の膨張変形によるケース２の上壁２２の上方移動に連動して誘導フィルム６の第１接合部４１が上方に移動する。この時、誘導フィルム６の一部分（第２接合部）４２が、ケース２の一側壁２１の内面に接合されているので、誘導フィルム６の第１接合部４１が上方に移動すると、これに連動して移動可能板４の下端４ｂとケース２の下壁２３の間に存在する誘導フィルム６が上方に移動し、これにより移動可能板４が上方に持ち上げられて該移動可能板４の穿孔用突起５がケース２の上壁２２に向かって移動する（図２参照）。
そして、ケース２内での発生ガスによる内圧上昇がさらに大きくなることで、ケース２の膨張変形量が大きくなって、誘導フィルム６の第１接合部４１がさらに上方に移動すると、図３に示すように、移動可能板４がさらに上方に持ち上げられるので、移動可能板４の穿孔用突起５がケース２の上壁２２を内側から突き破って通気孔５０を形成する。前記ケース２の上壁２２の通気孔５０を介して、ケース２内のガスが、外部に抜け出るので、内圧上昇によるケース２の破裂を防止することができる。即ち、内圧上昇によりケース２が膨張変形してからケース２が破裂に至るまでの間に、移動可能板４の穿孔用突起５がケース２を内側から突き破って通気孔５０を形成し、ケース２内のガスが、通気孔５０を介して外部に抜けることによって、内圧上昇によるケース２の破裂を防止できる。
一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケース２が膨張変形しないので、移動可能板４の穿孔用突起５が、ケース２の上壁２２に向かって移動することがなく（図１参照）、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
なお、図１に示す安全装置付き電気化学デバイス１では、ケース２の下壁２３を下側にして上壁２２を上側にした配置態様で使用される（図１参照）。上下反転の配置態様（上壁２２を下側にして下壁２３を上側にした配置態様）では、移動可能板４が自重により下方に落下してしまい穿孔用突起５がケース２の内面に常時接触することになるので、このような配置態様は採用することができない。
次に、本発明に係る安全装置付き電気化学デバイス１の他の実施形態について説明する。図５に示すように、この電気化学デバイス１は、略直方体形状のケース２の内部に電気化学デバイス本体部３が封入されてなる。
本実施形態では、２枚の外装材７０の間に電気化学デバイス本体部３が配置され、前記２枚の外装材７０の周縁部７０ａ同士が互いの内側層７５においてヒートシールによりシール接合されることによってケース２が形成され、該ケース２の内部に前記電気化学デバイス本体部３が封入されている。本実施形態では、一方の外装材（下側の外装材）７０は、深絞り成形、張り出し成形等の成形により立体形状（上面が開放された略箱形状）に形成されている。前記外装材７０の構成等については後に詳細に説明する。なお、図示しないが、前記電気化学デバイス本体部３から正極タブと負極タブがそれぞれケース２の外部に導出されている。
前記ケース２の一側壁２１と、前記本体部３の一側面３１との間（隙間）に、ベース板７が配置されている。前記ベース板７は、前記本体部３の側面３１に対し略平行状に配置されている。前記ベース板７は、図８、９に示すように、側面視略矩形状である。前記ベース板７の下端部が、前記ケース２の内面（内側層７５）に溶着により接合されて第５接合部４５が形成されている。本実施形態では、前記ベース板７の下端部が、前記ケース２の側壁２１の下端部の内面（内側層７５）に溶着により接合されている。前記ベース板７の上端７ａと前記ケース２の上壁２２との間に隙間が設けられている。
前記ケース２の一側壁２１と、前記ベース板７との間（隙間）に、移動可能板４が配置されている。前記移動可能板４は、前記本体部３の一側面３１に対し略平行状に配置されている。即ち、前記移動可能板４は、前記ベース板７に対し略平行状に配置されている。前記移動可能板４は、図８に示すように、側面視略矩形状の基板１１の上端縁から上方に向けて複数の穿孔用突起５が突設されている。前記穿孔用突起５は、先端（上端）に向けて縮径する形状に形成されると共に、先端（上端）が尖った形状に形成されている（図５、８参照）。
図５に示すように、前記ケース２の下壁２３と前記本体部３の下面３３との間（隙間）に誘導フィルム６が配置されている。また、前記ケース２の下壁２３の内面（内側層７５）の中央部に前記誘導フィルム６の一部が接合されて、第３接合部４３が形成されている。
前記誘導フィルム６は、前記本体部３の側面３１と前記ベース板７の間（隙間）に挿通されて上方に向けて延ばされ、さらに該ベース板７の上端７ａと前記ケース２の上壁２２の間（隙間）に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板７と前記移動可能板４の間（隙間）に挿通配置され、該下方に延ばされた部分６Ｂの一部（下方側の一部）が、前記移動可能板４に接合されて、第４接合部４４が形成されている。
本実施形態では、上記構成のベース板７、上記構成の移動可能板４および上記構成の誘導フィルム６とで、安全装置１０が構成されている。
上記構成に係る電気化学デバイス１では、過充電、短絡等によりガスが発生した場合において、ケース２内での発生ガスによる内圧上昇によりケース２が膨張変形すると、図６に示すように、このケースの膨張変形によるケース２の下壁２３の下方移動（本体部３の下面に対して下方へ移動）に連動して誘導フィルム６の第３接合部４３が下方に移動する（本体部３の下面に対して下方へ移動する）。この時、ベース板７の下端部が、ケース２の内面に接合されていると共に、誘導フィルム６の一部分（第４接合部）４４が、移動可能板４に接合されているので、誘導フィルム６の第３接合部４３が下方に移動すると、これに連動してベース板７と移動可能板４の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより移動可能板４が上方に持ち上げられて該移動可能板４の穿孔用突起５がケース２の上壁２２に向かって移動する（図６参照）。
そして、ケース２内での発生ガスによる内圧上昇がさらに大きくなることで、ケース２の膨張変形量が大きくなって、誘導フィルム６の第３接合部４３がさらに下方に移動すると（本体部３の下面に対してさらに下方へ移動すると）、図７に示すように、移動可能板４がさらに上方に持ち上げられるので、移動可能板４の穿孔用突起５がケース２の上壁２２を内側から突き破って通気孔５０を形成する。前記ケース２の上壁２２の通気孔５０を介して、ケース２内のガスが、外部に抜け出るので、内圧上昇によるケース２の破裂を防止することができる。即ち、内圧上昇によりケース２が膨張変形してからケース２が破裂に至るまでの間に、移動可能板４の穿孔用突起５がケース２を内側から突き破って通気孔５０を形成し、ケース２内のガスが、通気孔５０を介して外部に抜けることによって、内圧上昇によるケース２の破裂を防止できる。
一方、ケース内での内圧上昇がない場合には、ケース２が膨張変形しないので、移動可能板４の穿孔用突起５が、ケース２の上壁２２に向かって移動することがなく（図５参照）、ケース内の機密性を十分に確保することができる。
なお、図５に示す安全装置付き電気化学デバイス１では、ケース２の下壁２３を下側にして上壁２２を上側にした配置態様で使用される（図５参照）。上下反転の配置態様（上壁２２を下側にして下壁２３を上側にした配置態様）では、移動可能板４が自重により下方に落下してしまい穿孔用突起５がケース２の内面に常時接触することになるので、このような配置態様は採用することができない。
本発明において、前記移動可能板４、前記ベース板７を構成する材料としては、通常は、硬質材料が用いられ、中でも、リチウムイオン電池や電気二重層コンデンサ（キャパシタ）等に使用される有機電解液や強酸に対しても腐食劣化しない材料を用いることが好ましい。即ち、前記移動可能板４、前記ベース板７は、いずれも、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板（表面が樹脂で被覆された金属板）からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されているのが好ましく、この場合には、これら材料が非導電性であることで内部絶縁性を十分に確保できると共に、これら材料は耐電解液性に優れているので腐食劣化することが防止され、これにより内圧上昇によりケース２の膨張変形量が大きくなったときに移動可能板４の穿孔用突起５がケース２を内側から確実に突き破って通気孔５０を確実に形成できる。なお、前記樹脂としては、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。前記樹脂被覆金属に用いられる表面樹脂としては、同様に、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。
前記移動可能板４の厚さは、０．０３ｍｍ〜３ｍｍに設定されるのが好ましい。０．０３ｍｍ以上であることで、内圧上昇によりケース２の膨張変形量が大きくなったときに移動可能板４の穿孔用突起５がケース２を内側から確実に突き破って通気孔５０を形成することができるし、３ｍｍ以下であることで省スペース化を図ることができるし、軽量化も図ることができる。
前記移動可能板４の穿孔用突起５は、前記ケース２に対して刺入可能な（刺し入れることが可能な）先端形状を備えたものであれば、その形状は特に限定されないが、先端が尖った形状に形成されているのが好ましい。前記穿孔用突起５の先端が尖った形状に形成されている場合において、平面視において、穿孔用突起５の先端の開き角度αは、３度〜２０度の範囲に設定されているのが好ましい（図４、８参照）。前記開き角度αがこのような角度範囲に設定されていることで、内圧上昇によりケース２の膨張変形量が大きくなったときに移動可能板４の穿孔用突起５がケース２を内側から確実に突き破って通気孔５０を確実に形成できる。
なお、上記実施形態では、前記移動可能板４には、複数個の穿孔用突起５が突設されているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、前記移動可能板４に１個の穿孔用突起５が突設された構成を採用してもよい。
前記ベース板７の厚さは、０．０５ｍｍ〜３ｍｍに設定されるのが好ましい。０．０５ｍｍ以上であることでケースの内圧が上昇したときにベース板７が変形することを十分に防止できるし、３ｍｍ以下であることで省スペース化を図ることができるし、軽量化も図ることができる。
前記誘導フィルム６としては、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられるのが好ましい。
前記誘導フィルム６を構成する樹脂フィルムとしては、耐薬品性を有する下記材料を用いるのが好ましい。
１）延伸ポリエステルフィルム、延伸ポリカーボネートフィルムの単層品
２）未延伸ポリエチレンフィルム、未延伸酸変性ポリエチレンフィルム、未延伸ポリプロピレンフィルム、未延伸酸変性ポリプロピレンフィルム、未延伸フッ素フィルムの単層品
３）１）で挙げた延伸フィルム８１と２）で挙げた未延伸フィルム８２とを接着剤層８３を介して積層した複合フィルム（図１１参照）。
１）延伸ポリエステルフィルム、延伸ポリカーボネートフィルムの単層品
２）未延伸ポリエチレンフィルム、未延伸酸変性ポリエチレンフィルム、未延伸ポリプロピレンフィルム、未延伸酸変性ポリプロピレンフィルム、未延伸フッ素フィルムの単層品
３）１）で挙げた延伸フィルム８１と２）で挙げた未延伸フィルム８２とを接着剤層８３を介して積層した複合フィルム（図１１参照）。
前記複合フィルムの接着剤層８３を構成する接着剤としては、例えばオレフィン系樹脂接着剤などが挙げられる。前記接着剤層８３の厚さは０．５μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。０．５μｍ以上とすることで十分な接着強度を確保することができると共に、５μｍ以下とすることでコストを低減できる。
次に、前記ケース２を形成するのに用いられる外装材７０について説明する。前記外装材７０としては、外側層としての耐熱性樹脂延伸フィルム層７１と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層７５と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層７３とを含む外装材を用いるのが好ましい。
中でも、図１０に示すように、アルミニウム箔層７３の上面に第１接着剤層７２を介して耐熱性樹脂延伸フィルム層（外側層）７１が積層一体化されると共に、前記アルミニウム箔層７３の下面に第２接着剤層７４を介して熱可塑性樹脂未延伸フィルム層（内側層）７５が積層一体化された構成を採用するのが特に好ましい。
前記耐熱性樹脂延伸フィルム層（外側層）７１は、外装材として良好な成形性を確保する役割を主に担う部材である、即ち成形時のアルミニウム箔のネッキングによる破断を防止する役割を担うものである。前記耐熱性樹脂延伸フィルム７１としては、延伸ポリアミド、延伸ポリエステルが好適である。前記耐熱性樹脂延伸フィルム層７１の厚さは、１２μｍ〜５０μｍに設定されるのが好ましい。
前記熱可塑性樹脂未延伸フィルム層（内側層）７５は、リチウムイオン二次電池等で用いられる腐食性の強い電解液などに対しても優れた耐薬品性を具備させると共に、外装材にヒートシール性を付与する役割を担うものである。
前記熱可塑性樹脂未延伸フィルム層７５は、特に限定されるものではないが、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン及び変性ポリプロピレンからなる群より選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂からなる未延伸フィルムにより構成されるのが好ましい。前記熱可塑性樹脂未延伸フィルム層７５の厚さは、２０μｍ〜８０μｍに設定されるのが好ましい。
前記アルミニウム箔層７３は、外装材に酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担うものである。前記アルミニウム箔７３としては、純ＡｌまたはＡｌ−Ｆｅ系合金からなる厚さ２０μｍ〜１００μｍの箔が好適に用いられる。
前記第１接着剤層７２としては、特に限定されるものではないが、ポリエーテルポリウレタン系接着剤層、ポリエステルポリウレタン系接着剤層が好適である。
前記第２接着剤層７４としては、特に限定されるものではないが、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン等の酸変性ポリオレフィンなどのオレフィン系樹脂接着剤層が好適である。
前記外装材７０の厚さ（ケース２の構成壁の厚さ）は、５０μｍ〜２５０μｍに設定されるのが好ましい。中でも、前記外装材７０の厚さ（ケース２の構成壁の厚さ）は、６５μｍ〜１５０μｍに設定されるのがより好ましい。
前記電気化学デバイス本体部３の構成例を図１２に示す。この構成例では、本体部３の主要部である電極部は、プラスチック製の多孔質状のセパレータ９３、９４、９５の間に正極集電体９１と負極集電体９２が交互に積層された構成であり（図１２）、これら積層体を複数重ねた構成、又は複数回巻いた構成等が採用される。前記電気化学デバイス本体部３としては、特に限定されるものではないが、例えば、電池本体部、キャパシタ本体部、コンデンサ本体部等が挙げられる。
本発明において、第１接合部４１、第２接合部４２および第３接合部４３の形成において、誘導フィルム６とケース２の内面（内側層７５）との接合は、例えば、耐薬品性のある接着剤を用いて行ってもよいし、両者の熱融着により行ってもよい。
また、第４接合部４４の形成において、誘導フィルム６と移動可能板４との接合は、例えば、耐薬品性のある接着剤を用いて行ってもよいし、移動可能板４の少なくとも表面が樹脂である場合には両者の熱融着により行ってもよい。
また、第５接合部４５の形成において、ベース板７とケース２の内面（内側層７５）との接合は、例えば、耐薬品性のある接着剤を用いて行ってもよいし、ベース板７の少なくとも表面が樹脂である場合には両者の熱融着により行ってもよい。
前記第１接合部４１の面積は、ケース２の上壁２２の面積の２分の１以下に設定するのが好ましい。また、前記第３接合部４３の面積は、ケース２の下壁２３の面積の２分の１以下に設定するのが好ましい。
本発明において、前記２枚の外装材７０の周縁部７０ａ同士を互いの内側層７５においてヒートシールして接合することでケース２を形成する際に、ヒートシールの幅（接合部の幅）は、０．５ｍｍ以上に設定するのが好ましい。０．５ｍｍ以上とすることで封止を確実に行うことができる。中でも、前記ヒートシールの幅（接合部の幅）は、３ｍｍ〜１５ｍｍに設定するのが好ましい。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
上述した図５に示す構成の安全装置付き電池（安全装置付き電気化学デバイス）１を製作した。使用した各構成材の詳細は以下のとおりである。
上述した図５に示す構成の安全装置付き電池（安全装置付き電気化学デバイス）１を製作した。使用した各構成材の詳細は以下のとおりである。
（ベース板７）
厚さ１ｍｍのホモポリプロピレンシートを打ち抜くことによって得た横３３ｍｍ×高さ４ｍｍの矩形状のベース板（図９参照）。
厚さ１ｍｍのホモポリプロピレンシートを打ち抜くことによって得た横３３ｍｍ×高さ４ｍｍの矩形状のベース板（図９参照）。
（移動可能板４）
厚さ１ｍｍのホモポリプロピレンシートの上端部を加工することによって得られた、上端に穿孔用突起５が複数個突設された移動可能板（図８参照）。穿孔用突起５の先端の先鋭部の開き角度（α）は１５度であった（図８参照）。
厚さ１ｍｍのホモポリプロピレンシートの上端部を加工することによって得られた、上端に穿孔用突起５が複数個突設された移動可能板（図８参照）。穿孔用突起５の先端の先鋭部の開き角度（α）は１５度であった（図８参照）。
（誘導フィルム６）
厚さ１２μｍの延伸ポリエステルフィルム８１と、厚さ３０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム８２とが、ポリオレフィン系接着剤８３で貼合されてなる厚さ４５μｍの誘導フィルム（縦６３ｍｍ×横３３ｍｍ）（図１１参照）。
厚さ１２μｍの延伸ポリエステルフィルム８１と、厚さ３０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム８２とが、ポリオレフィン系接着剤８３で貼合されてなる厚さ４５μｍの誘導フィルム（縦６３ｍｍ×横３３ｍｍ）（図１１参照）。
（外装材７０）
厚さ４０μｍのＪＩＳ Ａ８０７９で規定される軟質アルミニウム箔７３の一方の面に、ポリエステル−ウレタン系接着剤７２を介して厚さ２５μｍの延伸ナイロンフィルム（外側層）７１を貼合し、前記軟質アルミニウム箔７３の他方の面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレン（ポリオレフィン系接着剤）７４を介して厚さ４０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム（内側層）７５を貼合した後、４０℃恒温槽にて３日間の養生を行うことによって得られた外装材７０（図１０参照）を２枚準備した。一方の外装材に、縦５０ｍｍ×横３３ｍｍの雄型で深さ４ｍｍの深絞り成形を行うことによって、立体形状（上面が開放された略箱形状）に成形された成形外装材７０を得た（図９参照）。他方の外装材７０は、平面状のまま使用した。
厚さ４０μｍのＪＩＳ Ａ８０７９で規定される軟質アルミニウム箔７３の一方の面に、ポリエステル−ウレタン系接着剤７２を介して厚さ２５μｍの延伸ナイロンフィルム（外側層）７１を貼合し、前記軟質アルミニウム箔７３の他方の面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレン（ポリオレフィン系接着剤）７４を介して厚さ４０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム（内側層）７５を貼合した後、４０℃恒温槽にて３日間の養生を行うことによって得られた外装材７０（図１０参照）を２枚準備した。一方の外装材に、縦５０ｍｍ×横３３ｍｍの雄型で深さ４ｍｍの深絞り成形を行うことによって、立体形状（上面が開放された略箱形状）に成形された成形外装材７０を得た（図９参照）。他方の外装材７０は、平面状のまま使用した。
（電池本体部３）
厚さ３０μｍの軟質アルミニウム箔、厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルム、厚さ３０μｍの軟質の銅箔を層状に重ね合わせて縦４７ｍｍ×横３３ｍｍの大きさに打ち抜いたものを４０枚積層して、電池本体部３の模擬品を作成した。
厚さ３０μｍの軟質アルミニウム箔、厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルム、厚さ３０μｍの軟質の銅箔を層状に重ね合わせて縦４７ｍｍ×横３３ｍｍの大きさに打ち抜いたものを４０枚積層して、電池本体部３の模擬品を作成した。
上記のとおり各構成材を準備した。次に、前記移動可能板４の下端部に、前記誘導フィルム６の（未延伸ポリプロピレンフィルム８２の）長さ方向の一端部を重ね合わせて、この重ね合わせ部を２００℃に加熱した金属製熱板にて２秒間ヒートシールを行って溶着接合することによって第４接合部４４を形成して、前記移動可能板４と前記誘導フィルム６とを連結した。なお、この実施例１では、図１３に示すように、誘導フィルム６の長さ方向の一端部（下端部）を上方に向けて内側に（移動可能板４側に）少し折り返して誘導フィルム６の未延伸ポリプロピレンフィルム８２をポリプロピレン製移動可能板４に溶着接合することによって第４接合部４４を形成した（他の構成は図５と同一である）。
図９に示すように、前記立体形状（上面が開放された略箱形状）に成形された成形外装材７０の一側壁２１の近接位置にベース板７を配置し、ベース板７の下端部と、ケース２の一側壁２１の内面（未延伸ポリプロピレンフィルム７５）とを溶着接合して第５接合部４５を形成し、前記成形外装材７０の一側壁２１とベース板７の間の隙間に、誘導フィルム６に繋がった移動可能板４を穿孔用突起５を上側にして配置せしめ、該誘導フィルム６をベース板７の上端７ａの上を通過させた後、ベース板７と平行状に下降させて、さらに前記成形外装材７０の下壁２３の上に平行状に載置し、該下壁２３の内面の（未延伸ポリプロピレンフィルム７５の）中央部に誘導フィルム６の（未延伸ポリプロピレンフィルム８２の）一部を溶着接合して第３接合部４３を形成した。前記第３接合部４３を形成するための溶着接合は、前記成形外装材７０の凹部内の底面に配置されている前記誘導フィルム６の上面に（延伸ポリエステルフィルム８１面に）２００℃に加熱した１０ｍｍ×１０ｍｍの金属製熱板を１秒間押し当ててヒートシールすることにより行った。
次いで、前記成形外装材７０の凹部内に（誘導フィルム６の上に）、前記電池本体部３の模擬品を載置せしめた後、該電池本体部３の上面に電解液（エチレンカーボネート：ジメチレンカーボネート：ジメチルカーボネートが、１：１：１の体積比率で混合された混合カーボネートにＬｉＰＦ6を添加して得られたＬｉＰＦ6濃度が１モル／Ｌの電解液）にガス発生を促すための純水を濃度５０００ｐｐｍで添加した液体を５ｍＬ滴下し、しかる後、前記成形外装材７０の周縁部７０ａの上に前記平面状の他方の外装材７０の周縁部７０ａを重ね合わせて（両者の内側層７５同士が接触するように重ね合わせて）、０．０８６ＭＰａの減圧状態で、周縁部７０ａ同士を２００℃に加熱した金属製熱板にて２秒間ヒートシールして封止を行うことによって、図５に示す構成の安全装置付き電池（模擬品）を得た。
＜実施例２＞
移動可能板の厚さ１ｍｍを厚さ０．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、安全装置付き電池（模擬品）を得た。
移動可能板の厚さ１ｍｍを厚さ０．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、安全装置付き電池（模擬品）を得た。
＜実施例３＞
厚さ１ｍｍのポリプロピレン製の移動可能板に代えて、厚さ０．１ｍｍのポリカーボネートシートと厚さ０．０３ｍｍのポリプロピレンシートをポリオレフィン接着剤で貼合してなる、同一形状、同一大きさの移動可能板を用いると共に、誘導フィルム６として、厚さ１２μｍの延伸ポリプロピレンフィルム８１と、厚さ３０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム８２とが、ポリオレフィン系接着剤８３で貼合されてなる厚さ４５μｍの誘導フィルム（縦６３ｍｍ×横３３ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、安全装置付き電池（模擬品）を得た。
厚さ１ｍｍのポリプロピレン製の移動可能板に代えて、厚さ０．１ｍｍのポリカーボネートシートと厚さ０．０３ｍｍのポリプロピレンシートをポリオレフィン接着剤で貼合してなる、同一形状、同一大きさの移動可能板を用いると共に、誘導フィルム６として、厚さ１２μｍの延伸ポリプロピレンフィルム８１と、厚さ３０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム８２とが、ポリオレフィン系接着剤８３で貼合されてなる厚さ４５μｍの誘導フィルム（縦６３ｍｍ×横３３ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、安全装置付き電池（模擬品）を得た。
なお、この実施例３では、図１３に示すように、誘導フィルム６の下方に延ばされた部分６Ｂにおける一端部（下端部）を上方に向けて内側に（移動可能板４側に）少し折り返して誘導フィルム６の未延伸ポリプロピレンフィルム８２面を、移動可能板４のポリプロピレンシート面の下端部に溶着接合することによって第４接合部４４を形成した。
＜実施例４＞
厚さ１ｍｍのポリプロピレン製の移動可能板に代えて、厚さ０．０５ｍｍのステンレス箔（ＪＩＳ３０４−Ｈ）を、無水マレイン酸変性ポリプロピレンをトルエンに分散した液に浸漬した後、２００℃で３０秒間焼き付け処理を行うことによって、ステンレス箔の表面の全体に厚さ３μｍの被覆層を形成してなる、同一形状、同一大きさの移動可能板を用いると共に、誘導フィルム６として、厚さ１２μｍの延伸ポリプロピレンフィルム８１と、厚さ３０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム８２とが、ポリオレフィン系接着剤８３で貼合されてなる厚さ４５μｍの誘導フィルム（縦６３ｍｍ×横３３ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、安全装置付き電池（模擬品）を得た。
厚さ１ｍｍのポリプロピレン製の移動可能板に代えて、厚さ０．０５ｍｍのステンレス箔（ＪＩＳ３０４−Ｈ）を、無水マレイン酸変性ポリプロピレンをトルエンに分散した液に浸漬した後、２００℃で３０秒間焼き付け処理を行うことによって、ステンレス箔の表面の全体に厚さ３μｍの被覆層を形成してなる、同一形状、同一大きさの移動可能板を用いると共に、誘導フィルム６として、厚さ１２μｍの延伸ポリプロピレンフィルム８１と、厚さ３０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム８２とが、ポリオレフィン系接着剤８３で貼合されてなる厚さ４５μｍの誘導フィルム（縦６３ｍｍ×横３３ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、安全装置付き電池（模擬品）を得た。
なお、この実施例４では、図１３に示すように、誘導フィルム６の下方に延ばされた部分６Ｂにおける一端部（下端部）を上方に向けて内側に（移動可能板４側に）少し折り返して誘導フィルム６の未延伸ポリプロピレンフィルム８２面を、移動可能板４の無水マレイン酸変性ポリプロピレン被覆層の下端部に溶着接合することによって第４接合部４４を形成した。
＜比較例１＞
ベース板、移動可能板及び誘導フィルムを使用しないものとした（安全装置を設けない構成とした）以外は、実施例１と同様にして、電池（模擬品）を得た。
ベース板、移動可能板及び誘導フィルムを使用しないものとした（安全装置を設けない構成とした）以外は、実施例１と同様にして、電池（模擬品）を得た。
上記のようにして得られた各電池（模擬品）について下記評価法に基づいて評価を行った。その結果を表１に示す。
＜破裂防止性能評価法＞
各実施例、比較例ごとにそれぞれ９個のサンプルを準備し、４０℃の恒温槽、６０℃の恒温槽、８０℃の恒温槽の中に、それぞれ３個づつ配置し、この状態で２４時間経過させた後、恒温槽からサンプルを取り出し、各サンプル毎に、安全装置の作動によって形成された通気孔からのガスの外部放出の有無（ガス発生によるケースの膨張により移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成してケース内のガスが外部に抜け出ていたか否か）を調べると共に、ガスの外部放出がなくてケースが膨張変形していたものについてはデジタルノギスを用いて電池のケースの高さ方向の膨張変形量（上方への膨張量の最大値と下方への膨張量の最大値の合計；図６参照）（ｍｍ）を測定した。なお、表１中において、恒温槽から取り出したサンプルに、安全装置の作動によって形成された通気孔からのガスの外部への放出が認められたもの（ケースの内圧上昇が解消されていたもの）は、「○」と表記した。
各実施例、比較例ごとにそれぞれ９個のサンプルを準備し、４０℃の恒温槽、６０℃の恒温槽、８０℃の恒温槽の中に、それぞれ３個づつ配置し、この状態で２４時間経過させた後、恒温槽からサンプルを取り出し、各サンプル毎に、安全装置の作動によって形成された通気孔からのガスの外部放出の有無（ガス発生によるケースの膨張により移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成してケース内のガスが外部に抜け出ていたか否か）を調べると共に、ガスの外部放出がなくてケースが膨張変形していたものについてはデジタルノギスを用いて電池のケースの高さ方向の膨張変形量（上方への膨張量の最大値と下方への膨張量の最大値の合計；図６参照）（ｍｍ）を測定した。なお、表１中において、恒温槽から取り出したサンプルに、安全装置の作動によって形成された通気孔からのガスの外部への放出が認められたもの（ケースの内圧上昇が解消されていたもの）は、「○」と表記した。
表１から明らかなように、本発明に係る実施例１〜４の安全装置付き電気化学デバイスは、４０℃の条件では、電池のケース内でのガスの発生が少ないのでケースの膨張変形の程度は小さく、安全装置の作動によって通気孔が形成されることはなかった。一方、実施例１〜４の安全装置付き電気化学デバイスは、６０℃の条件や８０℃の条件では、ガス発生によるケースの膨張変形量が大きくなって、移動可能板の穿孔用突起がケースを内側から突き破って通気孔を形成してケース内のガスが外部に放出されており、これにより内圧上昇によるケースの破裂を防止することができた。
これに対し、本発明の安全装置を設けていない比較例１の電気化学デバイスでは、６０℃の条件や８０℃の条件では、ガス発生によるケースの膨張変形量が相当に大きくなっているが、ガスが外部に放出されない構造であるから、更にこのまま膨張を続けることになると、ケースが破裂するに至ることが懸念される。
本発明に係る安全装置付き電気化学デバイスは、例えば、
１）スマートフォン、タブレット等の携帯機器に使用されるリチウムポリマー電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層コンデンサ
２）ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源
３）風力発電、太陽光発電、夜間電気の蓄電用に使用される電池やコンデンサ
等として好適であるが、特にこのような用途に限定されるものではない。
１）スマートフォン、タブレット等の携帯機器に使用されるリチウムポリマー電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層コンデンサ
２）ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源
３）風力発電、太陽光発電、夜間電気の蓄電用に使用される電池やコンデンサ
等として好適であるが、特にこのような用途に限定されるものではない。
また、本発明に係る電気化学デバイス用安全装置は、例えば、電池用安全装置、コンデンサ用安全装置として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。
１…電気化学デバイス
２…ケース
３…電気化学デバイス本体部
４…移動可能板
４ｂ…移動可能板の下端
５…穿孔用突起
６…誘導フィルム
６Ａ…上方に延ばされた部分
６Ｂ…下方に延ばされた部分
７…ベース板
７ａ…ベース板の上端
１０…安全装置
２１…ケースの側壁
２２…ケースの上壁
２３…ケースの下壁
３１…本体部の側面
３２…本体部の上面
３３…本体部の下面
４１…第１接合部
４２…第２接合部
４３…第３接合部
４４…第４接合部
５０…通気孔
２…ケース
３…電気化学デバイス本体部
４…移動可能板
４ｂ…移動可能板の下端
５…穿孔用突起
６…誘導フィルム
６Ａ…上方に延ばされた部分
６Ｂ…下方に延ばされた部分
７…ベース板
７ａ…ベース板の上端
１０…安全装置
２１…ケースの側壁
２２…ケースの上壁
２３…ケースの下壁
３１…本体部の側面
３２…本体部の上面
３３…本体部の下面
４１…第１接合部
４２…第２接合部
４３…第３接合部
４４…第４接合部
５０…通気孔
Claims (10)
- ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイスにおいて、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と、前記本体部との間に、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケースの上壁と前記本体部の上面との間に誘導フィルムが配置されると共に、該ケースの上壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第１接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記移動可能板の間に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分の一部が、前記ケースの側壁の内面に接合されて第２接合部が形成され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形による前記ケースの上壁の上方移動に連動して前記誘導フィルムの第１接合部が上方に移動することにより、前記移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより前記移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起が前記ケースの上壁に向かって移動するものとなされていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。 - ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイスにおいて、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と、前記本体部との間に、ベース板が配置され、該ベース板の下方側の一部が前記ケースの内面に接合され、
前記ケースの少なくとも一側壁と、前記ベース板との間に、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板が配置され、
前記ケースの下壁と前記本体部の下面との間に誘導フィルムが配置されると共に、該ケースの下壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第３接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記ベース板の間に挿通されて上方に延ばされ、さらに該ベース板の上端と前記ケースの上壁の間に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板と前記移動可能板の間に挿通配置され、該下方に延ばされた部分の一部が、前記移動可能板に接合されて第４接合部が形成され、
前記ケース内での発生ガスによる内圧上昇により該ケースが膨張変形したときに、該膨張変形による前記ケースの下壁の下方移動に連動して前記誘導フィルムの第３接合部が下方に移動することにより、前記ベース板と前記移動可能板の間に存在する誘導フィルムが上方に移動し、これにより前記移動可能板が上方に持ち上げられて該移動可能板の穿孔用突起が前記ケースの上壁に向かって移動するものとなされていることを特徴とする安全装置付き電気化学デバイス。 - 前記誘導フィルムとして、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられている請求項１または２に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
- 前記移動可能板は、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
- 前記ケースは、外側層としての耐熱性樹脂延伸フィルム層と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層とを含む外装材で形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
- 前記ケースの膨張変形量が大きくなったときに、前記移動可能板の穿孔用突起が前記ケースを内側から突き破って通気孔を形成し、前記ケース内のガスが、前記通気孔を介して外部に抜けることによって、内圧上昇によるケースの破裂を防止し得るものとなされている請求項１〜５のいずれか１項に記載の安全装置付き電気化学デバイス。
- ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイス用の安全装置であって、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記本体部との間に配置され、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板と、
前記ケースと前記本体部との間に配置された誘導フィルムと、を備え、
前記ケースの上壁と前記本体部の上面との間に前記誘導フィルムの一部が配置されると共に、該ケースの上壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第１接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記移動可能板の間に挿通されて下方に延ばされて配置され、さらに該移動可能板の下端と前記ケースの下壁の間に挿通されて上方に向けて折り返されてさらに上方に延ばされて配置され、該上方に延ばされた部分の一部が、前記ケースの側壁の内面に接合されて第２接合部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス用の安全装置。 - ケースの内部に電気化学デバイス本体部が封入されてなる電気化学デバイス用の安全装置であって、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記本体部との間に配置されたベース板と、
前記ケースの少なくとも１つの側壁と前記ベース板との間に配置され、上方側に穿孔用突起を備えた移動可能板と、
前記ケースと前記本体部との間に配置された誘導フィルムと、を備え、
前記ベース板の下方側の一部が前記ケースの内面に接合され、
前記ケースの下壁と前記本体部の下面との間に前記誘導フィルムの一部が配置されると共に、該ケースの下壁の内面の少なくとも一部に前記誘導フィルムの一部が接合されて第３接合部が形成され、
前記誘導フィルムは、前記本体部と前記ベース板の間に挿通されて上方に延ばされ、さらに該ベース板の上端と前記ケースの上壁の間に挿通されて下方に向けて折り返されてさらに下方に延ばされて前記ベース板と前記移動可能板の間に挿通配置され、該下方に延ばされた部分の一部が、前記移動可能板に接合されて第４接合部が形成されていることを特徴とする電気化学デバイス用の安全装置。 - 前記誘導フィルムとして、厚さ０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍの樹脂フィルムが用いられている請求項７または８に記載の電気化学デバイス用安全装置。
- 前記移動可能板は、樹脂板、セラミック板、ガラス板及び樹脂被覆金属板からなる群より選ばれる少なくとも１種の材料で構成されている請求項７〜９のいずれか１項に記載の電気化学デバイス用安全装置。
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