JPH10340739A - リチウムイオン２次電池 - Google Patents
リチウムイオン２次電池Info
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- JPH10340739A JPH10340739A JP9146553A JP14655397A JPH10340739A JP H10340739 A JPH10340739 A JP H10340739A JP 9146553 A JP9146553 A JP 9146553A JP 14655397 A JP14655397 A JP 14655397A JP H10340739 A JPH10340739 A JP H10340739A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolytic solution
- battery
- lithium ion
- temperature
- microcapsules
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 短絡等により内部温度が上昇した場合に、速
やかに温度を低下させ、内部圧力を低下できるリチウム
イオン２次電池を提供する。 【解決手段】 集電体１０、１２に活物質１４、１６が
塗布されて構成された電極が、セパレータ１８を介して
対向配置され、容器２０中で電解液２２に浸漬されたリ
チウムイオン２次電池において、内部にチオフォスフェ
ート系溶剤、水あるいは電解質を含まない電解液用の溶
媒等が封入され、高分子樹脂を皮膜とするマイクロカプ
セル２４が電解液２２中に混合されている。短絡等の異
常時に電解液２２の温度が所定の値に達すると、マイク
ロカプセル２４の皮膜が溶融し、内部に封入された上記
液体が電解液２２中に流出される。これらの液体は、電
池反応抑制物質あるいは燃焼抑制物質として機能し、電
池の温度上昇を抑制する。
やかに温度を低下させ、内部圧力を低下できるリチウム
イオン２次電池を提供する。 【解決手段】 集電体１０、１２に活物質１４、１６が
塗布されて構成された電極が、セパレータ１８を介して
対向配置され、容器２０中で電解液２２に浸漬されたリ
チウムイオン２次電池において、内部にチオフォスフェ
ート系溶剤、水あるいは電解質を含まない電解液用の溶
媒等が封入され、高分子樹脂を皮膜とするマイクロカプ
セル２４が電解液２２中に混合されている。短絡等の異
常時に電解液２２の温度が所定の値に達すると、マイク
ロカプセル２４の皮膜が溶融し、内部に封入された上記
液体が電解液２２中に流出される。これらの液体は、電
池反応抑制物質あるいは燃焼抑制物質として機能し、電
池の温度上昇を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウムイオン２次
電池、特に短絡等により内部圧力が上昇した場合に、そ
の圧力を低下できるリチウムイオン２次電池の改良に関
する。
電池、特に短絡等により内部圧力が上昇した場合に、そ
の圧力を低下できるリチウムイオン２次電池の改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン２次電池等においては、
内部で短絡が発生したときなどに大電流が流れ、電池内
部の温度が急上昇する場合がある。この場合、電解液が
気化したり、電池内部に存在する気体の熱膨張等によ
り、電池の内部圧力が上昇するおそれがある。従って、
このような場合には、電池内部の圧力を外に開放する必
要がある。
内部で短絡が発生したときなどに大電流が流れ、電池内
部の温度が急上昇する場合がある。この場合、電解液が
気化したり、電池内部に存在する気体の熱膨張等によ
り、電池の内部圧力が上昇するおそれがある。従って、
このような場合には、電池内部の圧力を外に開放する必
要がある。
【０００３】特開平７−１６９４５２号公報には、電池
の内部圧力が上昇した際に、その圧力を外部に放出する
装置の例が開示されている。本従来例においては、電池
の容器の一部に孔をあけ、この孔に、薄肉部が形成され
たステンレス鋼板材を取り付けたものである。このよう
な構成により、電池の内部圧力が上昇した場合、上記薄
肉部が外方に突出変形され、破断されることにより内部
の圧力を外部に放出することができる。
の内部圧力が上昇した際に、その圧力を外部に放出する
装置の例が開示されている。本従来例においては、電池
の容器の一部に孔をあけ、この孔に、薄肉部が形成され
たステンレス鋼板材を取り付けたものである。このよう
な構成により、電池の内部圧力が上昇した場合、上記薄
肉部が外方に突出変形され、破断されることにより内部
の圧力を外部に放出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、短絡等が発生した場合に、電池内部の圧力が
上昇することを利用して上述した薄肉部を破断させ、電
池の内圧を外部に開放しているので、薄肉部の破断に時
間がかかり、電池の内部圧力を速やかに開放できないと
いう問題があった。
おいては、短絡等が発生した場合に、電池内部の圧力が
上昇することを利用して上述した薄肉部を破断させ、電
池の内圧を外部に開放しているので、薄肉部の破断に時
間がかかり、電池の内部圧力を速やかに開放できないと
いう問題があった。
【０００５】また、圧力開放に時間がかかるので、内部
圧力が開放される時までに圧力が相当程度高くなってし
まい、爆発的に内部圧力が開放されることになる。この
ため、圧力開放の際に周辺のケース等に歪みを与える場
合がある。
圧力が開放される時までに圧力が相当程度高くなってし
まい、爆発的に内部圧力が開放されることになる。この
ため、圧力開放の際に周辺のケース等に歪みを与える場
合がある。
【０００６】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、短絡等により内部温度が上昇し
た場合に、速やかに温度を低下させ、内部圧力を低下で
きるリチウムイオン２次電池を提供することにある。
のであり、その目的は、短絡等により内部温度が上昇し
た場合に、速やかに温度を低下させ、内部圧力を低下で
きるリチウムイオン２次電池を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、リチウムイオン２次電池であって、温度
低下物質が封入され所定温度で溶融する高分子樹脂カプ
セルが電解液に混合されていることを特徴とする。
に、本発明は、リチウムイオン２次電池であって、温度
低下物質が封入され所定温度で溶融する高分子樹脂カプ
セルが電解液に混合されていることを特徴とする。
【０００８】また、上記温度低下物質は電池反応抑制物
質であることが好ましい。
質であることが好ましい。
【０００９】また、上記電池反応抑制物質は水または電
解液用の溶媒であることが好ましい。
解液用の溶媒であることが好ましい。
【００１０】また、本発明は、リチウムイオン２次電池
であって、燃焼抑制物質が封入され所定温度で溶融する
高分子樹脂カプセルが電解液に混合されていることを特
徴とする。
であって、燃焼抑制物質が封入され所定温度で溶融する
高分子樹脂カプセルが電解液に混合されていることを特
徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１２】図１には、本発明に係るリチウムイオン２
次電池の構成が示され、図１（ａ）に電極が積層された
様子が、図１（ｂ）にその部分拡大断面図がそれぞれ示
される。
次電池の構成が示され、図１（ａ）に電極が積層された
様子が、図１（ｂ）にその部分拡大断面図がそれぞれ示
される。
【００１３】図１（ｂ）において、正極、負極は、集電
体１０、１２に活物質１４、１６が塗布されて構成され
ている。これらの正極、負極は、セパレータ１８を介し
て対向配置されており、容器２０中で電解液２２に浸漬
されている。
体１０、１２に活物質１４、１６が塗布されて構成され
ている。これらの正極、負極は、セパレータ１８を介し
て対向配置されており、容器２０中で電解液２２に浸漬
されている。
【００１４】上記電解液２２中には、マイクロカプセル
２４が混合されている。このマイクロカプセル２４は、
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビ
ニル）、ＰＥ（ポリエチレン）などの高分子樹脂を皮膜
とし、内部にチオフォスフェート系溶剤、水あるいはＥ
Ｃ（エチレンカーボネート）、ＤＥＣ（ジエチルカーボ
ネート）、ＰＣ（プロピレンカーボネート）などの電解
質を含まない電解液用の溶媒を封入した微少球体として
構成されている。
２４が混合されている。このマイクロカプセル２４は、
ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビ
ニル）、ＰＥ（ポリエチレン）などの高分子樹脂を皮膜
とし、内部にチオフォスフェート系溶剤、水あるいはＥ
Ｃ（エチレンカーボネート）、ＤＥＣ（ジエチルカーボ
ネート）、ＰＣ（プロピレンカーボネート）などの電解
質を含まない電解液用の溶媒を封入した微少球体として
構成されている。
【００１５】マイクロカプセル２４の皮膜として使用さ
れる高分子樹脂は、所定の温度となると溶融する。従っ
て、電池の内部温度が所定の値に達した時にマイクロカ
プセル２４の皮膜が溶融し、マイクロカプセル２４の内
部に封入された上記液体を電解液２２中に流出させるこ
とができる。マイクロカプセル２４の内部に封入された
水、ＥＣ、ＤＥＣ、ＰＣなどは、電解液２２中に流出さ
れると電池反応を抑制する電池反応抑制物質として機能
する。また、チオフォスフェート系溶剤は、電解液２２
を難燃性にする燃焼抑制物質として機能する。これらに
より、短絡等の異常事態が生じ、電池の電解液２２の温
度が上昇した場合に、マイクロカプセル２４から流出し
た電池反応抑制物質により電池反応を抑制して温度の上
昇を抑えたり、燃焼抑制物質により電池の発火を防止す
ることができる。ここで、電池反応抑制物質は、本発明
に係る温度低下物質に該当する。なお、マイクロカプセ
ル２４の内部に封入される温度低下物質としては、上記
電池反応抑制物質に限られるものではない。温度の上昇
を抑えられるものであれば、電池反応を抑制するもので
なくても使用可能である。
れる高分子樹脂は、所定の温度となると溶融する。従っ
て、電池の内部温度が所定の値に達した時にマイクロカ
プセル２４の皮膜が溶融し、マイクロカプセル２４の内
部に封入された上記液体を電解液２２中に流出させるこ
とができる。マイクロカプセル２４の内部に封入された
水、ＥＣ、ＤＥＣ、ＰＣなどは、電解液２２中に流出さ
れると電池反応を抑制する電池反応抑制物質として機能
する。また、チオフォスフェート系溶剤は、電解液２２
を難燃性にする燃焼抑制物質として機能する。これらに
より、短絡等の異常事態が生じ、電池の電解液２２の温
度が上昇した場合に、マイクロカプセル２４から流出し
た電池反応抑制物質により電池反応を抑制して温度の上
昇を抑えたり、燃焼抑制物質により電池の発火を防止す
ることができる。ここで、電池反応抑制物質は、本発明
に係る温度低下物質に該当する。なお、マイクロカプセ
ル２４の内部に封入される温度低下物質としては、上記
電池反応抑制物質に限られるものではない。温度の上昇
を抑えられるものであれば、電池反応を抑制するもので
なくても使用可能である。
【００１６】マイクロカプセル２４の皮膜として使用さ
れる高分子樹脂は、その材料や分子の大きさにより溶融
温度を変えることができる。従って、マイクロカプセル
２４の内部に封入された物質の機能あるいは使用される
電池の特性に応じて、種々の温度で溶融するよう構成す
るのも好適である。例えば、リチウムイオン２次電池の
場合、１２０〜１６０℃の温度で溶融することが望まし
い。
れる高分子樹脂は、その材料や分子の大きさにより溶融
温度を変えることができる。従って、マイクロカプセル
２４の内部に封入された物質の機能あるいは使用される
電池の特性に応じて、種々の温度で溶融するよう構成す
るのも好適である。例えば、リチウムイオン２次電池の
場合、１２０〜１６０℃の温度で溶融することが望まし
い。
【００１７】このような構成例として、例えばＰＥなど
の１２０℃程度で溶融する樹脂を用いたマイクロカプセ
ル２４に、電解液２２に使用するＥＣ、ＤＥＣ、ＰＣな
どの溶媒を封入し、これを正極、負極間に集中して配置
しておくことが考えられる。これにより、外部短絡など
が生じ、電解液２２の温度が所定値まで高くなった時
に、マイクロカプセル２４から上記溶媒を流出させ、電
極間の電解液２２の電解質濃度を低下させて電池反応を
抑制することができる。従って、電解液２２の温度上昇
を抑えることができ、電池を熱暴走から保護することが
できるとともに、電池の内部圧力の上昇も抑制できる。
の１２０℃程度で溶融する樹脂を用いたマイクロカプセ
ル２４に、電解液２２に使用するＥＣ、ＤＥＣ、ＰＣな
どの溶媒を封入し、これを正極、負極間に集中して配置
しておくことが考えられる。これにより、外部短絡など
が生じ、電解液２２の温度が所定値まで高くなった時
に、マイクロカプセル２４から上記溶媒を流出させ、電
極間の電解液２２の電解質濃度を低下させて電池反応を
抑制することができる。従って、電解液２２の温度上昇
を抑えることができ、電池を熱暴走から保護することが
できるとともに、電池の内部圧力の上昇も抑制できる。
【００１８】その後、外部短絡等の異常要因が取り除か
れると、マイクロカプセル２４から流出された溶媒は、
次第に電池全体に拡散される。これにより、電解質濃度
が均一になるので、再び電池として使用することができ
る。
れると、マイクロカプセル２４から流出された溶媒は、
次第に電池全体に拡散される。これにより、電解質濃度
が均一になるので、再び電池として使用することができ
る。
【００１９】これに対し、外部短絡等の異常要因が取り
除かれない場合や、内部に短絡が発生した場合は、さら
に電解液２２の温度が上昇する。これに対応するために
は、１３０〜１４０℃で溶融するマイクロカプセル２４
に水やチオフォスフェート系溶剤を封入したものを電解
液２２中に混合しておく。水は、電解液２２中に流出さ
れると、リチウムイオンと速やかに反応し、電池反応を
停止させる。また、チオフォスフェート系溶剤は、前述
したように、電解液２２を難燃性にし、電池の発火を防
止する。
除かれない場合や、内部に短絡が発生した場合は、さら
に電解液２２の温度が上昇する。これに対応するために
は、１３０〜１４０℃で溶融するマイクロカプセル２４
に水やチオフォスフェート系溶剤を封入したものを電解
液２２中に混合しておく。水は、電解液２２中に流出さ
れると、リチウムイオンと速やかに反応し、電池反応を
停止させる。また、チオフォスフェート系溶剤は、前述
したように、電解液２２を難燃性にし、電池の発火を防
止する。
【００２０】これらの液体は、当初から電解液２２に混
合しておくことも考えられる。しかし、電解液２２の電
気伝導度などの電池特性が低下するので、これを防止す
るために、マイクロカプセル２４内に分離して添加する
ことが好適である。
合しておくことも考えられる。しかし、電解液２２の電
気伝導度などの電池特性が低下するので、これを防止す
るために、マイクロカプセル２４内に分離して添加する
ことが好適である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リチウムイオン２次電池が発熱し、所定温度以上になっ
た時に高分子樹脂材料で構成されたマイクロカプセルが
溶融し、中に封入された温度低下物質または燃焼抑制物
質が電解液中に拡散してリチウムイオン２次電池の温度
を低下させたり燃焼を抑制することができる。この結
果、短絡等の異常時に、内部の圧力を外部に開放しなく
ても、電池内部の圧力上昇を防止することができる。
リチウムイオン２次電池が発熱し、所定温度以上になっ
た時に高分子樹脂材料で構成されたマイクロカプセルが
溶融し、中に封入された温度低下物質または燃焼抑制物
質が電解液中に拡散してリチウムイオン２次電池の温度
を低下させたり燃焼を抑制することができる。この結
果、短絡等の異常時に、内部の圧力を外部に開放しなく
ても、電池内部の圧力上昇を防止することができる。
【図１】 本発明に係るリチウムイオン２次電池の構成
を示す図である。
を示す図である。
１０，１２ 集電体、１４，１６ 活物質、１８ セパ
レータ、２０ 容器、２２ 電解液、２４ マイクロカ
プセル。
レータ、２０ 容器、２２ 電解液、２４ マイクロカ
プセル。
Claims (4)
- 【請求項１】 温度低下物質が封入され所定温度で溶融
する高分子樹脂カプセルが電解液に混合されていること
を特徴とするリチウムイオン２次電池。 - 【請求項２】 請求項１記載のリチウムイオン２次電池
において、前記温度低下物質が電池反応抑制物質である
ことを特徴とするリチウムイオン２次電池。 - 【請求項３】 請求項２記載のリチウムイオン２次電池
において、前記電池反応抑制物質が水または電解液用の
溶媒であることを特徴とするリチウムイオン２次電池。 - 【請求項４】 燃焼抑制物質が封入され所定温度で溶融
する高分子樹脂カプセルが電解液に混合されていること
を特徴とするリチウムイオン２次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9146553A JPH10340739A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | リチウムイオン２次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9146553A JPH10340739A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | リチウムイオン２次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10340739A true JPH10340739A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15410275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9146553A Pending JPH10340739A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | リチウムイオン２次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10340739A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001332245A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-11-30 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 電極及びそれを用いた非水系電池 |
| KR100365824B1 (ko) * | 2000-05-13 | 2002-12-26 | 한국 파워셀 주식회사 | 리튬이온 이차전지 |
| JP2010182460A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 二次電池 |
| WO2011059458A1 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Dow Global Technologies Llc | Battery electrolyte solutions containing phosphorus-sulfur compounds |
| JP2011124074A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Japan Vilene Co Ltd | リチウムイオン二次電池用熱暴走抑制剤及びリチウムイオン二次電池 |
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| KR101310577B1 (ko) * | 2006-07-24 | 2013-09-23 | 주식회사 엘지화학 | 안전성 향상을 위한 전기화학소자용 구조체 및 이를포함하는 전기화학소자 |
| JP2016534527A (ja) * | 2013-09-17 | 2016-11-04 | エルジー・ケム・リミテッド | 熱安定性に優れた分離膜及びこれを含む二次電池 |
| CN106207194A (zh) * | 2015-05-28 | 2016-12-07 | 丰田自动车株式会社 | 电极和制造电极的方法 |
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-
1997
- 1997-06-04 JP JP9146553A patent/JPH10340739A/ja active Pending
Cited By (16)
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| JP2022027534A (ja) * | 2020-07-29 | 2022-02-10 | 輝能科技股▲分▼有限公司 | リチウム電池の熱暴走抑制剤及び関連応用 |
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