专利名称：电池及电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备防止异常时在内部产生的气体或电解液喷出到外部的功能的电池及电池系统。
背景技术：
锂离子电池等非水电解质二次电池在过度充电或短路等异常时，内部的温度上升，电解液随之蒸发从而导致内压也上升。因此，非水电解质二次电池具备防爆阀(安全阀)，从而形成即使在万一超过规定内压的情况下也能够将电解液的蒸气或其分解气体等从防爆阀喷出到外部的结构，并开发出了各种使上述气体不会喷出到外部的用于防止喷出的结构。 作为该防止喷出的技术，例如，专利文献I中记载的“包含二次电池的二次电池组”具备过滤部，通过该过滤部吸附从二次电池喷出的可燃性物质，由此防止向外部的喷出。另外，专利文献2中记载的“二次电池”具备内部包含气体吸收材料的气体吸收元件，可长时间稳定地抑制电池内压的上升，由此防止气体等的喷出。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2006-228610号公报专利文献2 日本特开2003-77549号公报
发明内容
发明所要解决的问题但是，在非水电解质二次电池的内部产生的气体，有烃类气体、一氧化碳、二氧化碳、氢气等很多种类，并且这些气体的量也多，因此，即使利用现有的气体吸收材料能够吸收这些气体中的一部分气体，但是，为了以充分的吸收速度吸收充分量的全部气体，也会有其吸收机构变大的倾向。另外，非水电解质二次电池越大，非水电解质二次电池的数量越多或气体吸收材料的吸收能力越低，这种倾向表现得越显著。另外，在高温、高压、经过长时间后等任何一种情况下均需要以高状态维持用于防止喷出的气体的吸收能力，但该气体的吸收到非水电解质二次电池的寿命结束为止是否会发生一次并不可知，因此,需要以低成本来实施。另外，气体吸收材料的吸收能力随着开发而改善，但根据该气体吸收材料的使用方式的不同，不仅在必要时不能充分发挥其吸收能力，而且还会给电池特性带来影响。例如，专利文献2中记载的“二次电池”在内部具备气体吸收材料从而一直吸收气体，因此，气体吸收材料的劣化也较快，另外，为了得到所需的电池特性，需要根据气体吸收材料重新设计其安排配置和使用量等。以上情况不限于二次电池，也适合于在短路等异常时内部的温度和内压上升的所有电池，仅存在程度的差异。
本发明鉴于上述情况而完成，其主要技术课题在于能够省空间、低成本、高效地实施电池内部产生的气体的吸收。特别地，其主要技术课题在于提供能够以适合电池内外的方式具备气体吸收能力优良的气体吸收材料的电池及电池系统。用于解决问题的手段本发明的电池具备正极以及负极与电解液一同被封入的壳体和用于在壳体的内压上升时使壳体内部的高压气体逸出的防爆阀，所述电池的特征在于，还具备用于吸收高压气体的气体吸收体。通过使气体吸收体吸收高压气体，能够防止高压气体的喷出。本发明的电池的气体吸收体，优选包含气体吸收材料和由热熔性材料构成的胶囊且设置在壳体内，并且该胶囊的内部包含气体吸收材料。本说明书中，将该气体吸收体称为“胶囊形气体吸收体”。胶囊形气体吸收体以下述方式构成当电池壳体内的温度达到一定程度以上时,胶囊熔融。因此,气体吸收材料扩散到电池的壳体内而吸收高压气体,从而能够防止高压气体向外部的喷出。 胶囊形气体吸收体优选以覆盖防爆阀的方式设置在防爆阀的附近。利用该构成，使要透过防爆阀的高压气体被胶囊形气体吸收体的气体吸收材料吸收，因此，能够防止高压气体从防爆阀喷出。本发明的电池的正极和负极均与隔膜一同卷绕而形成芯部，胶囊形气体吸收体可以设置在该芯部。利用该构成，将胶囊形气体吸收体收纳在作为死腔的芯部中，因此，能够在几乎不改变电池的结构的情况下保持足够量的气体吸收材料。另外，可以在本发明的电池的整个壳体内部分散、设置多个胶囊形气体吸收体。利用该构成，能够在整个壳体内部加快高压气体与气体吸收材料的接触。本发明的电池的吸收体可以包含气体吸收材料、将气体吸收材料收纳在内部的匣盒、用于使高压气体流入的气体流入阀和用于使高压气体流出且阀的开放压比气体流入阀的开放压高的气体流出阀，并且设置在壳体外。为了延长喷出气体与吸收材料在匣盒内的接触时间，优选将气体流出阀的开放压设定得比气体流入阀的开放压高。本说明书中，将该吸收体称为“匣形气体吸收体”。匣形气体吸收体能够将气体吸收材料、匣盒、气体流入阀和气体流出阀作为一体来操作，并且也能够容易地进行更换。匣形气体吸收体优选还具备用于从电池上装卸的第一连接部，并且气体流入阀通过第一连接部直接与防爆阀连接。利用该构成，能够将匣形气体吸收体容易地在电池上安装和从电池上拆卸。另外，由于匣形气体吸收体直接与防爆阀连接，因此，不需要用于防止高压气体向外部喷出的其他构成，即使不在电池的外部设置气体吸收体也能够使整体的构成紧凑。匣形气体吸收体可以还具备用于将气体流入阀与气体流出阀连接的第二连接部。利用该构成，能够将多个匣形气体吸收体彼此连接，因此，能够提高整体的气体吸收能力。匣形气体吸收体的气体吸收材料，优选占匣盒的整个收纳空间的50% 90%。利用该构成，能够使气体吸收材料滞留在收纳容器内而增大与高压气体的接触面积。因此，能够提高匣形气体吸收体的气体吸收能力。匣形气体吸收体的匣盒，优选在内部形成有用于使高压气体在上下方向上流通的流路，并且在流路的内部担载有气体吸收材料。利用该构成，能够延长高压气体与气体吸收材料的接触时间，从而能够提高整体的气体吸收能力。
本发明的电池系统具备多个电池、匣形气体吸收体以及具有多个气体流入口和多个气体流出口的集成管道。该电池系统的特征在于，匣形气体吸收体还具备用于从集成管道上装卸的第三连接部，各个防爆阀与集成管道的气体流入口连接，并且集成管道的气体流出口通过第三连接部与匣形气体吸收体的气体流入阀连接。利用该构成，能够通过匣形气体吸收体合并吸收由多个电池喷出的高压气体。集成管道可以进一步具备用于使喷出的电解液和气体成分冷却的散热装置15a，并且可以在集成管道与气体吸收体之间具备用于储存液化后的成分的液体储存装置17。利用该构成，将由散热装置15a冷却而液化的气体成分在液体储存装置17中除去，因此，匣形气体吸收体只要吸收其他气体成分即可，能够高效地使用匣形气体吸收体。因此，能够提高整个电池系统的气体吸收能力。上述气体吸收材料可以使用活性炭、沸石、离子交换树脂等，但优选为形成分子化合物的材料。形成分子化合物的材料是指在一种化合物的晶体的三维网状结构中形成的间隙内混入其他化合物而形成的一种附加化合物。因此,形成分子化合物的材料的构成有规 定的条件因而不能一概而论，通过化合物的组合能够有效地吸收各种气体，而且能够使气体吸收材料自身紧凑。发明的效果根据本发明，以适合电池内外的方式设置包含气体吸收材料的气体吸收体，因此，与以往相比，能够省空间、低成本、高效地吸收在电池内部产生的高压气体从而防止高压气体向外部喷出。此外,通过使用形成分子化合物的材料作为气体吸收材料,能够使气体吸收体更紧凑且提高气体吸收能力，因此，可望进一步防止高压气体向外部喷出。
图I是表示在非水电解质二次电池中设置有胶囊形气体吸收体的一例的图。(a)是从正面观察的图，(b)是沿图1(a)的X-X的方向观察的向视图。图2是表示胶囊形气体吸收体的一例的图。(a)是从正面观察的剖面图，(b)是从侧方观察的剖面图。图3是表示在非水电解质二次电池中设置有胶囊形气体吸收体的另一例的图。图4是表示在非水电解质二次电池中设置有胶囊形气体吸收体的另一例的图。图5是表示胶囊形气体吸收体的另一例的图。图6是表示在非水电解质二次电池中设置有匣形气体吸收体的一例的立体图。图7是表示匣形气体吸收体的一例的图。图8是表示匣形气体吸收体之间的连接的图。图9是表示气体吸收材料的担载方法的构成例的图。(a)是表示气体吸收材料的担载方法的一例的图，(b)是表示气体吸收材料的担载方法的另一例的图。图10是表示在集成管道的排出口安装有匣形气体吸收体的一例的图。图11是表示在集成管道的排出口安装有匣形气体吸收体的另一例的图。图12是表示非水电解质二次电池的外观的立体图。图13是表示非水电解质二次电池的内部结构的图。
具体实施例方式以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，各实施方式均为例示，并不用于对本发明进行限定性的解释。(第一实施方式)-非水电解质二次电池-首先，对非水电解质二次电池进行如下的简单说明。图12是表示非水电解质二次电池的外观的立体图。如图12所示，锂离子电池等非水电解质二次电池21具备正极端子I、负极端子2、电池壳体3和防爆阀4。非水电解质二次电池21在电池壳体3的内部收纳有未图示的电极体。电极体具有通过将正极用电极板和负极用电极板隔着隔膜进行卷绕而成的结构，正极端子I与正极用电极板电连接，负极端子2与负极用电极板电连接。电池壳体3例如为铝制或不锈钢(SUS)制的方形电槽罐。防 爆阀4具有在电池壳体3内的压力上升时使其压力向外部释放的作用。在锂离子电池的情况下，防爆阀4 一般设定为在约O. 5 I. O [MPa]的压力下打开。防爆阀4的材质可以与电池壳体3同样地为铝或不锈钢。另外，关于防爆阀4的材质，除了可以使用镍等金属之外，还可以使用有机材料或无机材料，只要是满足具有在规定的压力以下不会断裂的强度并且不会被电解液腐蚀等条件的材料，就可以使用。图13是表示非水电解质二次电池的内部结构的图，是从正面观察的剖面图。如图13所示，非水电解质二次电池21除了具备图12所示的构成以外，还具备正极集电体7、负极集电体8和电极体12。另外，电极体12具备隔膜9、正极用电极板10和负极用电极板11，并且形成隔着隔膜9将正极用电极板10与负极用电极板11共同卷绕而成的结构。另夕卜，电极体12通过该卷绕而形成卷芯部12a。正极用电极板10是在两面保持有正极合剂的集电体。该集电体例如为厚度20[μπι]的铝箔，糊状的正极合剂是通过向作为过渡金属的含锂氧化物的锂钴氧化物(LiCoO2)中添加作为粘合剂的聚偏二氟乙烯和作为导电材料的乙炔黑、然后进行混炼而得至IJ。然后，通过将该糊状的正极合剂涂布到铝箔的两面并干燥、压延、然后将其切割成带状的步骤而得到正极用电极板10。负极用电极板11是在两面保持有负极合剂的集电体。该集电体例如为厚度10[μπι]的铜箔，糊状的负极合剂是通过向石墨粉末中添加作为粘合剂的聚偏二氟乙烯、然后进行混炼而得到。然后，通过将该糊状的负极合剂涂布到铜箔的两面并干燥、压延、然后将其切割成带状的步骤而得到负极用电极板11。隔膜9使用多孔膜。例如，隔膜9可以使用聚乙烯制微多孔膜。另外，浸渗到隔膜中的电解液可以使用例如在将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙甲酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)以1:1: I的比例混合而成的混合液中添加I [mol/Ι]的六氟磷酸锂而得到的电解液。-气体吸收材料的设置方式-非水电解质二次电池21使其内部产生的气体从防爆阀4喷出，为了将该气体向外部的喷出抑制到最低限度，本发明人等设想了以各种方式设置气体吸收材料的装置。首先，对在非水电解质二次电池21的内部设置气体吸收材料的方式进行如下说明。图I是表示在非水电解质二次电池中设置有胶囊形气体吸收体的一例的图。图1(a)是从正面观察的图，图1(b)是沿图1(a)的X_X方向观察的向视图。但是，图I中，省略了图13的正极集电体7、负极集电体8和电极体12等。如图I所示，非水电解质二次电池21在电池壳体3的内部收纳有包含气体吸收材料的胶囊形气体吸收体13。具体而言，胶囊形气体吸收体13以从内侧覆盖防爆阀4的方式设置在防爆阀4的附近，并且由保持构件、胶粘剂等进行固定。-胶囊形气体吸收体-接着，对胶囊形气体吸收体进行如下说明。图2是表示胶囊形气体吸收体的一例的图。图2 (a)是从正面观察的图，图2 (b)是从侧方观察的图。胶囊形气体吸收体13具备在内部填充有气体吸收材料6的作为气体吸收材料的容器的胶囊5。胶囊5是由热熔性树脂形成的中空结构物。该热熔性树脂可以使用例如在120 200[°C ]左右熔融的聚乙烯或聚烯烃类树脂等。另外，胶囊5可以使用除了受热以外在压力、接触的物质等规定条件下破坏的胶囊。另外，考虑到强度等，胶囊5的一部分可以由热熔性树脂以外的材料构成。气体吸收材料6只要能吸收电池壳体3内部产生的气体即可，可以列举例如活性·炭、沸石、炭黑、金属、金属氧化物、金属氮化物、金属间化合物等，优选使用形成分子化合物的材料。胶囊形气体吸收体13例如可以通过如下方法得到从局部具有插入口的热熔性树脂容器即胶囊5的插入口将气体吸收材料6放入胶囊5中，通过熔敷将该插入口封闭从而封入气体吸收材料6。热熔性树脂容器可以为袋状的容器。例如，在锂离子电池的情况下，电池壳体3内部产生的气体可以列举CO、CO2, CH4,C2H4' C2H6' C3H6' H2等，其总量约为30 200 [I]，以70Ah级的气体计约为175 [I]，气体喷出速度约为5 20 [I/sec] ο从设置空间等的观点考虑，难以利用气体吸收材料6吸收电池壳体3内部产生的全部气体，但优选气体吸收材料6至少具有吸收CO等有毒气体、CH4等可燃性气体的功能。另外，气体吸收材料6可以使用将适合各气体吸收的多种气体吸收材料进行组合而得到的气体吸收材料。在将多种气体吸收材料进行组合的情况下，可以使用将它们混合均匀的方式或将同一种气体吸收材料的层进行层叠的所谓多层方式。在非水电解质二次电池21的电池壳体3的内部预先收纳有胶囊形气体吸收体13时，即使温度、压力因电池壳体3的内部产生的气体而上升，胶囊5也会在规定的温度下熔融，因此,气体吸收材料6能够扩散到电池壳体3内部从而吸收气体。气体吸收材料6可以担载在一个以上的多孔体等上并且将该多孔体填充到胶囊5中。该多孔体可以为网状、蜂窝结构等。-形成分子化合物的材料_形成用作气体吸收材料6的分子化合物的材料要求具有以下特性。(I)气体吸收能力高。特别是吸收速度快。具有在短时间内吸收大量且高压的气体的功能。(2)紧凑。形成分子化合物的材料的配置空间小时，能够抑制电池能量密度的降低。(3)高耐热性。例如，吸收500[°C]以上的气体。(4)高强度。能够耐受高压例如约5[MPa]的压力。
(5)长寿命。例如，在5 10年后还维持高吸收能力。(6)低成本。不清楚在电池寿命结束之前是否能吸收一次气体。(7)具有高安全性。形成分子化合物的材料本身无毒或非可燃性。气体的产生至集中为止的时间根据电池尺寸等而不同，优选以利用多种气体吸收材料吸收全部气体的方式设计气体吸收体，特别优选该气体吸收材料使用具有上述特性的“形成分子化合物的材料”。考虑到与气体的接触效率、填充到容器中时的填充效率等，所使用的形成分子化合物的材料的平均粒径为10 5000 [ μ m]、优选为200 300 [ μ m]，其比表面积为30 [m2/g]以上、优选为200[m2/g]以上。-分子化合物-
分子化合物是指单独存在时能够稳定存在的化合物的两种以上化合物通过以氢键、范德华力等为代表的、共价键以外的较弱的相互作用结合而成的化合物，包括水合物、溶剂化物、附加化合物、包合物等。这种分子化合物可以通过形成分子化合物的化合物与电解液的接触反应而形成，能够使电解液变成固体状的化合物。-形成分子化合物的材料的例子-作为形成分子化合物的材料，可以列举通过化合物与电解液的接触反应将电解液用主体化合物包接而形成的包合物。形成分子化合物的材料中，作为形成包接有电解液的包合物的主体化合物，已知由有机化合物、无机化合物和有机/无机复合化合物构成的主体化合物，另外，就有机化合物而言，已知单分子类、多分子类、高分子类主体等。作为单分子类主体，可以列举环糊精类、冠醚类、穴醚类、环蕃类、氮杂环蕃类、杯芳烃类、环三藜芦烯类、球瑗类、环状寡肽类等。另外，作为多分子类主体，可以列举脲类、硫脲类、脱氧胆酸类、胆酸类、全氢化苯并菲类、三缩邻百里酸类、联蒽类、螺联芴类、环磷腈类、一元醇类、二醇类、羟基二苯甲酮类、炔醇类、苯酚类、联苯酚类、三苯酚类、四苯酚类、聚苯酚类、萘酚类、联萘酚类、二苯基甲醇类、羧酰胺类、硫酰胺类、联咕吨类、羧酸类、咪唑类、氢醌类、有机铵盐类等。此外，作为高分子类主体，可以列举甲壳质类、壳聚糖类、以I, I, 2，2-四苯基乙烷作为核的聚乙二醇臂型聚合物类、以α，α，α ’，α ’ -四苯基二甲苯作为核的聚乙二醇臂型聚合物类等。此外，还可以使用有机磷化合物、有机硅化合物等。作为无机类主体化合物，可以列举氧化钛、石墨、氧化铝、过渡金属二硫族化合物、氟化镧、粘土矿物(蒙脱石等)、银盐、硅酸盐、磷酸盐、沸石、氧化镁、二氧化硅、多孔玻璃等，特别是呈多孔状的无机多孔类材料是有效的，优选二氧化硅、硅酸钙、偏硅酸铝镁、氧化铝、沸石、氧化镁、硅酸镁、硅酸铝等多孔物质。此外，有机金属化合物中也有显示出作为主体化合物的性质的化合物，可以列举例如有机铝化合物、有机钛化合物、有机硼化合物、有机锌化合物、有机铟化合物、有机镓化合物、有机碲化合物、有机锡化合物、有机锆化合物、有机镁化合物等。另外，也可以使用有机羧酸的金属盐或有机金属络合物等，只要是有机金属化合物，则并不特别限定于上述化合物。上述形成分子化合物的材料，可以单独使用一种作为吸收材料，也可以并用两种以上。只要是能够吸收电解液的材料则没有特别限定，特别有效的是有机类材料和无机类多孔材料。具体而言，作为上述电解液的溶剂，使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等环状碳酸酯类高介电常数和高沸点溶剂，使用作为低粘性系数溶剂的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等低级链状碳酸酯，有时部分使用低级脂肪酸酯。因此，作为电解液的吸收材料，优选使用一种吸收材料能够包接多种溶剂的具有多样性的吸收材料，特别有效的是有机类材料和无机类多孔材料。例如，优选α -环糊精、β -环糊精等环糊精类、杯芳烃类、尿素、脱氧胆酸、胆酸、1，1，6，6-四苯基六-2，4-二炔-1，6-二醇等炔醇类、1，1-双(4-羟苯基)环己烷等双酚类、1，1，2，2_四(4-羟苯基)乙醇等四苯酚类、β-联萘酚等萘酚类、联苯酸双(二环己酰胺)等羧酰胺类、2，5-二叔丁基氢醌等氢醌类、甲壳质、壳聚糖、二氧化硅、硅酸钙、偏硅酸铝镁、氧化铝、沸石、氧化镁、硅酸镁、硅酸铝、有机金属化合物等。以下，使用⑴多孔二氧化硅、⑵硅酸钙、(3)偏硅酸铝镁这3种形成分子化合物 的材料和(4)活性炭、(5)沸石这2种普通的吸附材料、总计5种气体吸收材料来比较气体的吸收量。作为比较对象的气体，使用作为从锂离子电池喷出的气体成分例的代表性电解液成分碳酸二甲酯(以下称为“DMC”)。比较方法如下所述。(a)首先，将l[g]试样装入样品瓶中。在此，试样是指上述5种气体吸收材料中的任意一种气体吸收材料。(b)向(a)的样品瓶中一点一点地加入DMC，并用药铲(药匙)搅拌混合。(c)以试样开始附着到药铲或样品瓶的壁面上的时刻作为终点，将添加的DMC的总重量作为每I [g]试样的DMC吸收量。用上述5种气体吸收材料实施以上(a)至(C)的结果如下所示。DMC的吸收量对(I)多孔二氧化硅而言为O. 47 [g/ml]、0. 13 [g/g]，对⑵硅酸钙而言为O. 52 [g/ml]、4· 32 [g/g]，对(3)偏硅酸铝镁而言为O. 65 [g/ml]、I. 60 [g/g]，与此相对，DMC的吸收量对(4)活性炭而言为O. 42 [g/ml]、I. 05 [g/g]，对(5)沸石而言为O. 40 [g/ml]、0· 86[g/g]ο由以上的结果可知，上述3种形成分子化合物的材料，其按体积平均的DMC吸收量多于活性炭和沸石。另外可知，硅酸钙和偏硅酸铝镁的按重量平均的DMC吸收量也多于活性炭和沸石。由以上可知，形成分子化合物的材料通过适当选择材料，可望实现比其他吸附材料更强的按体积平均和按重量平均的吸收能力。图I的非水电解质二次电池21能够基于下述机制将内部产生的气体向电池壳体3的外部的喷出抑制到最低限度。例如，因过度充电而使电池壳体3内的温度开始异常上升时，首先，胶囊5因加热而熔融。于是，填充在胶囊5内的气体吸收材料6扩散到电池壳体3内部。然后,气体吸收材料6会吸收在电池壳体3内部充满的气体。进而，即使在电池壳体3的内压上升而使防爆阀4工作的情况下，通过使气体在阀附近与气体吸收材料6接触，也能够将向电池壳体3的外部的喷出抑制到最低限度。(第二实施方式)图3是表示在非水电解质二次电池中设置有胶囊形气体吸收体的另一例的图，是从正面观察的剖面图。如图3所示，非水电解质二次电池21在电极体的卷芯部12a配置胶囊形气体吸收体13。胶囊形气体吸收体13预先按照卷芯部12a的大小来制作，将正极用电极板和负极用电极板隔着隔膜进行卷绕后，插入卷芯部12a中。此时，胶囊形气体吸收体13可以直接由电极体的卷芯部12a保持，也可以由保持构件、胶粘剂等进行固定。图3的非水电解质二次电池21，能够与图I中说明的机制同样地将内部产生的气体向电池壳体3外部的喷出抑制到最低限度。而且，图3的非水电解质二次电池21具有将胶囊形气体吸收体13收纳到作为死腔的电极体的卷心部12a中的构成，因此，能够在几乎不改变电池结构的情况下保持足够量的气体吸收材料6。(第三实施方式)胶囊形气体吸收体可以分散设置在电池壳体3的整个内部。图4是表示在非水电解质二次电池中设置有胶囊形气体吸收体的另一例的图，是从正面观察的剖面图。但是，图4中，省略了图11的正极集电体7、负极集电体8和电极体12等。多个胶囊形气体吸收体分散设置在区域13A内，其大小、形状等没有特别限定。 胶囊形气体吸收体例如可以以如下方式分散在电池壳体3的整个内部。(I)将气体吸收材料用热熔性树脂进行涂布处理而造粒成胶囊形气体吸收体。(2)将(I)的胶囊形气体吸收体混合到电极板的合剂糊料中，经过涂布、干燥而得到含有胶囊形气体吸收体的电极板。此时，胶囊形气体吸收体可以混合到正极板或负极板或者这两者中。(3)将(2)的电极板卷绕并插入电池壳体3内。(4)在向(3)的电池壳体3内注入电解液时将电解液与胶囊形气体吸收体混合，从而使胶囊形气体吸收体分散到电池壳体3内。(第四实施方式)图5是表示胶囊形气体吸收体的另一例的图。如图5所示，非水电解质二次电池21在电池壳体3的内部收纳有包含气体吸收材料的胶囊形气体吸收体13。具体而言，胶囊形气体吸收体13与防爆阀4形成一体的结构，在气体吸收体13的容器13a的一端侧具备防爆阀4，在另一端侧具备装入气体吸收材料并加盖的热熔性树脂13b，并且以使防爆阀4从电池壳体3的侧面内部露出于外部的方式配置。另外，考虑到强度等，气体吸收体13的容器13a使用与热熔性树脂不同的材料，也可以是与电池壳体3为一体的结构。(第五实施方式)接着，对在非水电解质二次电池21的外部设置气体吸收材料的方式进行如下说明。图6是表示在非水电解质二次电池中设置有匣形气体吸收体的一例的立体图。如图6所示，非水电解质二次电池21在电池壳体3的外部安装有具有匣阀14b、14c的匣形气体吸收体14。具体而言，匣形气体吸收体14的匣阀14b直接与防爆阀4连接。匣形气体吸收体14的安装可以考虑螺旋夹、胶粘剂等各种方法，为了使安装或拆卸简单，优选在非水电解质二次电池21和匣形气体吸收体14这两者上设置能够装卸的连接部。-匣形气体吸收体-以下对匣形气体吸收体进行说明。图7是表示匣形气体吸收体的一例的图，是从正面观察的剖面图。匣形气体吸收体14包含气体吸收材料6和作为气体吸收材料的容器的匣盒14a。匣盒14a具备用于使气体流入的匣阀14b和用于使气体流出的匣阀14c，并且在其内部填充有气体吸收材料6。另夕卜，匣阀14b和匣阀14c可以设置有多个。作为匣盒14a的材料，可以列举以SUS、A1、A1合金、Mg合金、Ti合金等为代表的金属材料、含氟树脂等高耐腐蚀性材料、聚丙烯、碳纤维等轻量材料以及它们的复合材料。与气体吸收材料6满满地填充在匣盒14a内的情况相比，优选在匣盒14a内设置例如约20%的空间。这样，通过气体吸收材料6在匣盒14a内飞舞而使其利用率提高，因此，能够提高气体吸收能力。匣形气体吸收体14可以具备用于连接防爆阀4与匣阀14b的连接部。这样，能够利用该连接部简单地实施非水电解质二次电池21与匣形气体吸收体14的安装或拆卸。另夕卜，也可以设置有用于将匣形气体吸收体14之间、具体而言用于将一个匣阀14b与另一个匣阀14c连接的连接部。这样，能够在非水电解质二次电池21上连接多个匣形气体吸收体14。 图8是表示匣形气体吸收体之间的连接的图，是从正面观察的剖面图。上方的匣形气体吸收体141的匣阀141b直接与下方的匣形气体吸收体142的匣阀142c连接。这样，能够整体上提高气体吸收能力。匣形气体吸收体的连接只要是气密性高且能够与电池的防爆阀进行装卸的形状则没有特别限定，优选匣阀的口径比电池的防爆阀的口径大，并且优选气体流出阀的设定压力比气体流入阀的设定压力高。匣形气体吸收体14可以具备温度标签、试纸等。这样，能够对更换时期的匣形气体吸收体14进行确认。另外，即使电池的寿命结束，气体吸收材料未经使用的匣形气体吸收体14也能够在规定的条件下再利用。图6的非水电解质二次电池21能够基于如下机制而抑制内部产生的气体向外部喷出。例如，电池壳体3内的温度因过度充电而异常上升时,在电池壳体3内产生气体,然后内压上升而使防爆阀工作。气体经由匣阀14b从防爆阀4流入匣盒14a内，通过与气体吸收材料6接触而被吸收。因此，气体不会喷出到外部。另外，即使在匣形气体吸收体14因堵塞等而使匣盒14a内的压力上升的情况下，通过匣阀14c的工作，也能防止匣盒14a的破裂。(第六实施方式)匣形气体吸收体14可以通过各种方法在内部担载有气体吸收材料6。通过最适合各气体、各使用方式的气体吸收材料6的担载方法，能够提高整体的气体吸收能力。图9是表示气体吸收材料的担载方法的构成例的图。图9(a)是表示气体吸收材料的担载方法的一例的图。匣盒14a在下方的中央部具备匣阀14b，在上方的两端部具备匣阀14c。匣盒14a的内部形成有上下交错的气体流路14d，并且在下方部担载有气体吸附材料6。图9(b)是表示气体吸收材料的担载方法的另一例的图。匣盒14a在下方的一端侧具备匣阀14b，在上方的另一端侧具备匣阀14c。匣盒14a的内部形成有上下交错的气体流路14d，并且在下方部担载有气体吸附材料6。图9 (a)、(b)所示的气体吸附材料6的担载方法，能够使气体长时间与气体吸附材料6接触，从而能够提高整体的气体吸收能力。
另外，匣形气体吸收体14中，可以使匣盒14a内部的一部分成为蜂窝结构并使气体吸收材料6担载于其中。另外，匣形气体吸收体14中，可以在匣盒14a中设置多个细孔和气体吸收材料6滞留的空间。(第七实施方式)在并列使用多个非水电解质二次电池21的方式(以下将这种方式称为“组块”)中，可以将匣形气体吸收体14安装在与各防爆阀4连接的集中配管的排出口上。图10是表示将匣形气体吸收体安装在集成管道的排出口的一例的图。如图10所示，匣形气体吸收体14直接安装在集中配管15的排出口上。在这种二次电池系统中，能够将从组块22排出的气体合并吸收。如前所述，可以根据吸收的气体连接多个匣形气体吸收体14。 本实施方式中，将匣形气体吸收体14直接连接在集成管道的排出口上，例如，在先将气体收集到集成容器中再进行某种处理的情况下，可以将匣形气体吸收体14安装在该集成容器上。另外，匣形气体吸收体14可以安装在集中配管的内部。另外，匣形气体吸收体14中可以设置多个匣阀14b并且以分别将匣阀14b直接与各防爆阀4连接来代替与集成管道连接的方式安装。(第八实施方式)图11是表示将匣形气体吸收体安装在集成管道的排出口的另一例的图。如图11所示，匣形气体吸收体14直接安装在配管16的排出口上。图11中，从组块22排出的气体依次经由具有散热装置15a的集中配管15、液体储存装置17、配管16而被输送至匣形气体吸收体14中。在这种二次电池系统中，经过从组块22排出的气体冷却而能够液化的成分，被预先储存在液体储存装置17中而除去，因此，匣形气体吸收体14只要吸收除此以外的气体成分即可，能够高效地使用匣形气体吸收体14。散热装置15a只要是能够使从防爆阀4喷出的气体冷却的装置即可，可以使用多个散热片、散热器等。另外，液体储存装置17可以使用与各气体成分的液体对应的容器、过滤器等。以上的各实施方式中使用非水电解质二次电池进行了说明，但对于与非水电解质二次电池同样在内部产生气体的所有电池均能够应用各实施方式。产业实用性本发明中，为了防止电池内部产生的可燃性气体或有毒性气体的喷出，以适合电池内外的方式设置包含气体吸收材料的气体吸收体，特别是作为考虑到环境问题的电池，产业使用性极大。标号的说明I 正极端子2 负极端子3 电池壳体4 防爆阀5 胶囊(气体吸收材料的容器)6 气体吸收材料
7正极集电体8负极集电体9隔膜10正极用电极板11负极用电极板12电极体12a电极体的卷芯部13胶囊形气体吸收体
13A分散有多个胶囊形气体吸收体的区域14匣形气体吸收体14a匣盒(气体吸收材料的容器)14b匣阀(入口)14c匣阀(出口)14d流路15集中配管15a散热装置16配管17液体储存装置21非水电解质二次电池22组块
权利要求
1.一种电池,具备正极(10)及负极(11)与电解液一同被封入的壳体(3)、和用于在所述壳体的内压上升时使所述壳体内部的高压气体逸出的防爆阀(4)，所述电池的特征在于，具备用于吸收所述高压气体的气体吸收体(13、14)。
2.如权利要求I所述的电池，其特征在于，所述气体吸收体包含气体吸收材料(6)和由热熔性材料构成的胶囊(5)且设置在所述壳体内，所述胶囊在内部包含所述气体吸收材料。
3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述气体吸收体以覆盖所述防爆阀的方式设置在所述防爆阀的附近。
4.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述正极和所述负极均与隔膜一同卷绕而形成芯部(12a)，所述气体吸收体设置在所述芯部。
5.如权利要求I所述的电池，其特征在于，所述气体吸收体(14)包含气体吸收材料(6)、将所述气体吸收材料收纳在内部的匣盒(14a)、用于使所述高压气体流入的气体流入阀(14b)、和用于使所述高压气体流出且阀的开放压比所述气体流入阀的开放压高的气体流出阀(14c)，并且所述气体吸收体(14)设置在所述壳体外。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述气体吸收体还具备用于在所述电池上装卸的第一连接部，并且，所述气体流入阀通过所述第一连接部直接与所述防爆阀连接。
7.如权利要求5或6所述的电池，其特征在于，所述气体吸收体还具备用于将所述气体流入阀与所述气体流出阀连接的第二连接部。
8.如权利要求5至7中任一项所述的电池，其特征在于，所述气体吸收材料占所述收纳容器的整个收纳空间的50% 90%。
9.如权利要求5至8中任一项所述的电池，其特征在于，所述匣盒在内部形成有用于使高压气体在上下方向上流通的流路，并且，在所述流路的内部担载有所述气体吸收材料。
10.如权利要求2至9中任一项所述的电池，其特征在于，所述气体吸收材料为形成分子化合物的材料。
11.一种电池系统，具备多个权利要求5或7所述的电池、和具有多个气体流入口和多个气体流出口的集成管道(15)，所述气体吸收体还具备用于在集成管道上装卸的第三连接部，所述各个防爆阀与所述气体流入口连接，并且，所述气体流出口通过所述第三连接部与所述气体流入阀连接。
12.如权利要求11所述的电池系统，其特征在于，所述集成管道还具备用于使喷出的电解液和气体成分冷却的散热装置(15a)，并且，在所述集成管道与所述气体吸收体之间，具备用于储存液化后的成分的液体储存装置(17)。
13.如权利要求11或12所述的电池系统，其特征在于，所述气体吸收材料为形成分子化合物的材料。
14.如权利要求I至10中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池为二次电池。
15.如权利要求11至13中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述电池为二次电池。
全文摘要
本发明能够省空间、低成本高效地实施在电池内部产生的气体的吸收。二次电池(21)具备有正极(10)及负极(11)与电解液一同被封入的壳体(3)和用于在壳体(3)的内压上升时使壳体(3)内部的高压气体逸出的防爆阀(4)，并且还具备用于吸收高压气体的气体吸收体(13)或气体吸收体(14)。气体吸收体(13)具备气体吸收材料(6)和由热熔性材料构成的胶囊(5)且设置在壳体(3)内，并且该胶囊(5)的内部包含气体吸收材料(6)。另外，吸收体(14)包含气体吸收材料(6)、将气体吸收材料(6)收纳在内部的匣盒(14a)、用于使高压气体流入的气体流入阀(14b)和用于使高压气体流出的气体流出阀(14c)并且可以设置在壳体(3)外。
文档编号H01M2/10GK102934278SQ201180028148
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月26日 优先权日2010年9月2日
发明者柴田洋平, 安永好伸, 渡边勉, 稻益德雄, 奥山良一, 八木稔, 小布施洋, 和田真一 申请人:株式会社杰士汤浅国际, 栗田工业株式会社