JP6696426B2 - 電流遮断機能を有する電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2:特表2010−527134号公報
特許文献3:特表2011−519124号公報
特許文献4:特表2013−535791号公報
特許文献5:特開2000−067846号公報
前記電池要素に電気的に接続された一対の第1端子と、
可撓性を有する外装材から作られ、前記電池要素を封止する第1室と、前記第1室に隣接する1つまたは2つの第2室とに区画された外装体と、
前記一対の第1端子のうち少なくとも一方が前記第2室を経由して外部配線と電気的に接続可能となるように、前記第2室内から前記外装体の外部に引き出された1つまたは2つの第2端子と、を有し、
前記第2室内に、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料が封入されている電池が提供される。
可撓性を有する外装材により外装体を形成する工程であって、前記外装体が、前記電池要素を封止する第1室と、前記第1室に隣接する1つまたは2つの第2室とに区画され、前記一対の第1端子のうち少なくとも一方が前記第2室を経由して外部配線と接続可能となるように1つまたは2つの第2端子が前記第2室内から前記外装体の外部に引き出され、かつ、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料を前記第2室内に封入させて、前記外装体を形成する工程と、
を有する電池の製造方法が提供される。
電流遮断機構15は、第2室13bの膨張によって第1端子11と第2端子12とが離間するように構成されていれば、上述した形態に示した構造に限らず任意の構造を採用することができる。
電池要素を密閉する外装体は、電解液に安定で、かつ、十分な水蒸気バリア性を持つ可撓性の任意の外装材を用いて構成することができる。このような外装材として、好ましくは、溶着層を有するラミネートフィルムを用いることができる。ラミネートフィルムとしては、アルミニウム、シリカ、アルミナをコーティングしたポリプロピレン、ポリエチレン等のラミネートフィルムを用いることができる。特に、フィルム自体の伸長による体積膨張を抑制する観点から、アルミニウムラミネートフィルムが好ましい。
次に、電池要素の構成を簡単に説明する。電池要素の構成は、特に制限されるものではないが、例えば、正極および負極が対向配置された電極素子と、電解液とを内包する積層型とすることができる。
負極は、例えば、負極活物質が負極用結着剤によって負極集電体に結着されてなる。本実施形態における負極活物質は、リチウムの吸蔵及び放出が可能なものであれば、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができる。通常は、正極の場合と同様に、負極も集電体上に負極活物質層を設けて構成されたものを用いる。なお、正極と同様に、負極も適宜その他の層を備えていてもよい。
負極の集電体の材質としては、公知のものを任意に用いることができるが、例えば、銅、ニッケル、SUS等の金属材料が用いられる。中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。また、負極の集電体も、予め粗面化処理しておくのが好ましい。さらに、集電体の形状も任意であり、箔状、平板状、メッシュ状等が挙げられる。また、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの集電体を使用することもできる。
本実施形態における正極活物質としては、リチウムを吸蔵放出し得る材料であれば特に限定されず、いくつかの観点から選ぶことができる。高エネルギー密度化の観点からは、高容量の化合物を含むことが好ましい。高容量の化合物としては、リチウム酸ニッケル(LiNiO2)またはリチウム酸ニッケルのNiの一部を他の金属元素で置換したリチウムニッケル複合酸化物が挙げられ、下式(A)で表される層状リチウムニッケル複合酸化物が好ましい。
(但し、0≦x<1、0<y≦1.2、MはCo、Al、Mn、Fe、Ti及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である。)
電解液は、電池の動作電位において安定な非水電解液を含む。非水電解液の具体例としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、t−ジフルオロエチレンカーボネート(t−DFEC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)等の環状カーボネート類;アリルメチルカーボネート(AMC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)等の鎖状カーボネート類;プロピレンカーボネート誘導体;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル等の脂肪族カルボン酸エステル類;γ―ブチロラクトン(GBL)等の環状エステル類、などの非プロトン性有機溶媒が挙げられる。非水電解液は、一種を単独で、または二種以上を組み合わせて使用することができる。また、スルホラン、フッ素化スルホラン、プロパンスルトン、プロペンスルトン等の含硫黄環状化合物を用いることが出来る。
セパレータとしては、特に制限されるものではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の多孔質フィルムや不織布、また、これらを基材としてシリカやアルミナ、ガラスなどの無機物を、付着もしくは接合したものや、単独で不織布や布として加工したものを用いることができる。また、セパレータとしては、それらを積層したものを用いることもできる。
電池要素10に電気的に接続された一対の第1端子11と、
可撓性を有する外装材から作られ、電池要素10を封止する第1室13aと、第1室13aに隣接する1つまたは2つの第2室13bとに区画された外装体13と、
一対の第1端子11のうち少なくとも一方が第2室13bを経由して外部配線と電気的に接続可能となるように、第2室13b内から外装体13の外部に引き出された1つまたは2つの第2端子12と、を有し、
前記第2室13b内に、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料14が封入されている。
電池要素10に電気的に接続された一対の第1端子11と、
可撓性を有する外装材から作られた外装体13と、を有し、
外装体13は、電池要素10を封止する第1室13aと、第1室13aに隣接する1つまたは2つの第2室13bとに区画され、
一対の第1端子11のうち少なくとも一方が、第2室13bを経由して外部配線と電気的に接続可能であり、
第2室13bは、電池要素10が所定の温度以上まで昇温するとガスを発生し、発生したガスで第2室13bを膨張させることによって電池要素10と外部配線との電気的接続を遮断するように構成された電流遮断機構15を有する。
第2室13b内に延びる前記第1端子11と、
一端側を第2室13b内で第1端子11と接触させて外装体13の外部に引き出され、第2室13bが膨張することによって第1端子11から離れるように外装体13に固定されている第2端子12と、
第2室13b内に封入され、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料14と、
を有することができる。
上記実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、本出願の開示事項は以下の付記に限定されない。
(付記1)
電池要素と、
前記電池要素に電気的に接続された一対の第1端子と、
可撓性を有する外装材から作られ、前記電池要素を封止する第1室と、前記第1室に隣接する1つまたは2つの第2室とに区画された外装体と、
前記一対の第1端子のうち少なくとも一方が前記第2室を経由して外部配線と電気的に接続可能となるように、前記第2室内から前記外装体の外部に引き出された1つまたは2つの第2端子と、を有し、
前記第2室内に、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料が封入されている電池。
(付記2)
前記第1端子および前記第2端子は、前記第2室が膨張することによって電気的接続が遮断されるように配置されている付記1に記載の電池。
(付記3)
前記第2室は、膨張することによって、前記第2端子が引き出される方向である端子方向に伸長するように構成されている付記2に記載の電池。
(付記4)
前記第2室が前記第1室に向けて折り曲げられている付記3に記載の電池。
(付記5)
前記第2室は、その厚み方向に膨張するように構成されている付記2に記載の電池。
(付記6)
前記第2室内において、対向する前記外装材の一方の内面に前記第1端子が接合され、他方の内面に前記第2端子が接合されている付記5に記載の電池。
(付記3)
前記第1端子および前記第2端子が、互いに接触した状態で仮止めされている付記2に記載の電池。
(付記8)
前記第1端子および前記第2端子にそれぞれ凹凸が形成され、前記凹凸の噛み合いまたは嵌合によって前記第1端子および前記第2端子が仮止めされている付記7に記載の電池。
(付記9)
前記第1端子および前記第2端子の重なり合った部分を挟むクリップをさらに有する付記7または8に記載の電池。
(付記10)
互いに嵌合する雄コネクタおよび雌コネクタを有するスナップであって、前記第1端子および前記第2端子の一方に前記雄コネクタが固定され、他方に前記雌コネクタが固定されたスナップをさらに有する付記7に記載の電池。
(付記11)
前記第1端子および前記第2端子の互いに接触している部分がその外側から熱可塑性樹脂でコーティングされることによって前記第1端子および前記第2端子が仮止めされている付記7に記載の電池。
(付記12)
前記熱可塑性樹脂の融点は、前記電池が正常に作動しているときの前記電池要素の温度より高く、かつ、前記ガス発生材料が作用する温度以下である付記11に記載の電池。
(付記13)
前記ガス発生材料は揮発性の材料を含む付記1から12のいずれかに記載の電池。
(付記14)
前記揮発性の材料は溶媒である付記13に記載の電池。
(付記15)
前記溶媒の揮発温度は50℃以上200℃未満である付記14に記載の電池。
(付記16)
前記溶媒は非水系の溶媒である付記14または15に記載の電池。
(付記17)
前記非水系の溶媒は電解液成分を含む付記16に記載の電池。
(付記18)
付記1から17のいずれかに記載の電池を有する電動車両。
(付記19)
付記1から17のいずれかに記載の電池を有する蓄電設備。
(付記20)
電池要素に一対の第1端子が電気的に接続された電池要素アセンブリを用意する工程と、
可撓性を有する外装材により外装体を形成する工程であって、前記外装体が、前記電池要素を封止する第1室と、前記第1室に隣接する1つまたは2つの第2室とに区画され、前記一対の第1端子のうち少なくとも一方が前記第2室を経由して外部配線と接続可能となるように1つまたは2つの第2端子が前記第2室内から前記外装体の外部に引き出され、かつ、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料を前記第2室内に封入させて、前記外装体を形成する工程と、
を有する電池の製造方法。
(付記21)
前記外装体を形成する工程は、前記第1端子および前記第2端子を、前記第2室が膨張することによって電気的接続が遮断されるように配置することを含む付記20に記載の電池の製造方法。
(付記22)
前記外装体を形成する工程は、前記第2室を、膨張することによって、前記第2端子が引き出される方向である端子方向に伸長するように形成することを含む付記21に記載の電池の製造方法。
(付記23)
前記外装体を形成する工程は、前記第2室を、その厚み方向に膨張するように形成することを含む付記21に記載の電池の製造方法。
(付記24)
前記外装体を形成する工程は、前記第2室内において、対向する前記外装材の一方の面に前記第1端子を接合し、他方の面に前記第2端子を接合することを含む付記23に記載の電池の製造方法。
(付記25)
前記外装体を形成する工程は、前記第1端子および前記第2端子を、互いに接触した状態で仮止めすることを含む付記20から24のいずれかに記載の電池の製造方法。
(付記26)
前記仮止めは、前記第1端子および前記第2端子の重なり合った部分をクリップで挟むことを含む付記25に記載の電池の製造方法。
(付記27)
前記仮止めは、互いに嵌合する雄コネクタおよび雌コネクタを有するスナップを用い、前記第1端子および前記第2端子の一方に前記雄コネクタを固定し、他方に前記雌コネクタを固定することを含む付記25に記載の電池の製造方法。
(付記28)
前記仮止めは、前記第1端子および前記第2端子の互いに接触している部分を、その外側から熱可塑性樹脂でコーティングすることを含む付記25に記載の電池の製造方法。
10 電池要素
11 第1端子
12 第2端子
13 外装体
13a 第1室
13b 第2室
14 ガス発生材料
15 電流遮断機構
20 クリップ
30 スナップ
31 雄コネクタ
32 雌コネクタ
111 凹部
121 凸部
131 メインシート
132 側部シート
133 山部
Claims (8)
- 電池要素と、
前記電池要素に電気的に接続された一対の第1端子と、
可撓性を有する外装材から作られ、前記電池要素を封止する第1室と、前記第1室に隣接する1つまたは2つの第2室とに区画された外装体と、
前記一対の第1端子のうち少なくとも一方が前記第2室を経由して外部配線と電気的に接続可能となるように、前記第2室内から前記外装体の外部に引き出された1つまたは2つの第2端子と、を有し、
前記第1端子および前記第2端子は、前記第2室が膨張することによって電気的接続が遮断されるように配置され、
前記第2室内に、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料が封入されている電池。 - 前記第1端子および前記第2端子が、互いに接触した状態で仮止めされている請求項1に記載の電池。
- 前記第1端子および前記第2端子の互いに接触している部分がその外側から熱可塑性樹脂でコーティングされることによって前記第1端子および前記第2端子が仮止めされている請求項2に記載の電池。
- 前記ガス発生材料は揮発性の材料を含む請求項1から3のいずれか一項に記載の電池。
- 前記揮発性の材料は溶媒である請求項4に記載の電池。
- 前記溶媒は非水系の溶媒である請求項5に記載の電池。
- 電池要素に一対の第1端子が電気的に接続された電池要素アセンブリを用意する工程と、
可撓性を有する外装材により外装体を形成する工程であって、前記外装体が、前記電池要素を封止する第1室と、前記第1室に隣接する1つまたは2つの第2室とに区画され、前記一対の第1端子のうち少なくとも一方が前記第2室を経由して外部配線と接続可能となるように1つまたは2つの第2端子が前記第2室内から前記外装体の外部に引き出され、かつ、所定の温度以上の温度でガスを発生するガス発生材料を前記第2室内に封入させて、前記外装体を形成する工程と、
を有し、
前記外装体を形成する工程は、前記第1端子および前記第2端子を、前記第2室が膨張することによって電気的接続が遮断されるように配置することを含む、電池の製造方法。 - 前記外装体を形成する工程は、前記第1端子および前記第2端子を、互いに接触した状態で仮止めすることを含む請求項7に記載の電池の製造方法。
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