[發明專利]蓄電裝置

在審

• 申請號: 201510214147.5
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN105244557A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 村山勝;村松篤;齋藤雄紀
• 申請（專利權）人: 住友理工株式會社
• 主分類號: H01M10/48
• 分類號: H01M10/48;H01M2/10;H01G11/14;H01G11/78
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本申請是申請日為2011年11月24日、申請號為201180056098.7、發明名稱為蓄電裝置的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種二次電池、電容器等蓄電裝置。

背景技術

在便攜式電話、個人計算機、數碼相機等電子設備中，使用有能反復充放電的二次電池。另外，在用于防止瞬時電壓下降的蓄電系統、搭載在電動汽車或混合動力電動汽車中的蓄電系統等中，需要能量容量大且能夠快速充放電的蓄電裝置。作為這種蓄電裝置，例如可以舉出鋰離子二次電池、雙電層電容器等。

通常，二次電池、電容器等蓄電裝置具有隔著隔膜層疊正極和負極而形成的電極層疊體。電極層疊體與電解質溶液一起被封入在金屬外殼、層疊膜等外包裝部件中。在蓄電裝置中，有時因過充電或反復充放電而使電解質溶液分解，產生氣體。由此，有可能導致容量下降，裝置壽命縮短。另外，當內部壓力因產生的氣體而上升時，外包裝部件會膨脹，也有可能影響安全性。因此，例如采用有如下方法：測量蓄電裝置的溫度、電流、電壓等，在這些物理量超過了規定值時，中斷充電。另外，提出了一種具有用于檢測外包裝部件的膨脹的傳感器的二次電池(例如參照專利文獻1～3)。

專利文獻1：日本特開2009–76265號公報

專利文獻2：日本特開2005–251470號公報

專利文獻3：日本特開平6–52901號公報

發明內容

發明要解決的問題

采用上述專利文獻1的二次電池，通過在殼體與二次電池之間配置當施加壓力時會使電阻減小的過電流保護元件，來檢測二次電池的膨脹。另外，作為用于檢測二次電池的膨脹的傳感器，在上述專利文獻2中公開了通過按壓于外包裝部件而通電的機械式開關，在上述專利文獻3中公開了應變儀。

但是，在像外包裝部件由層疊膜構成的情況那樣外包裝部件是低剛性的情況下，來自內部的力容易分散，按壓于被配置在外包裝部件的外部的構件的力較小。因此，對于以往的傳感器，難以準確地檢測外包裝部件的膨脹。

本發明是鑒于上述這樣的實際情況而做成的，其要解決的課題在于，提供一種能夠以簡單的結構低成本地檢測外包裝部件的膨脹且安全性優異的蓄電裝置。

用于解決問題的方案

(1)本發明的蓄電裝置的特征在于，包括蓄電元件、收容該蓄電元件的外包裝部件和配置在該外包裝部件的膨脹面上的變形傳感器，該變形傳感器包括：傳感器膜，其具有由彈性體或樹脂構成的母材和以30vol％以上的填充率填充在該母材中的導電性填料，且隨著該外包裝部件的膨脹而彎曲變形；以及至少一對電極，其與該傳感器膜相連接，在該傳感器膜內，由該導電性填料彼此的接觸而形成三維的導電路徑，隨著該傳感器膜從自然狀態起變形的變形量增加，電阻增加，根據電阻的與該傳感器膜的彎曲變形相對應的變化，檢測該外包裝部件的膨脹。

本發明的蓄電裝置中的蓄電元件包含構成二次電池、電容器等的正極、負極的層疊體和電解質等。另外，膨脹面是在外包裝部件的內側產生了氣體時，在氣體壓力的作用下能向外側鼓出的面。

本發明的蓄電裝置中的變形傳感器包括將彈性體或樹脂作為母材的傳感器膜。因此，變形傳感器的加工性優異，形狀設計的自由度較高。所以，能夠沿著外包裝部件的膨脹面的形狀配置變形傳感器。由此，能夠更加準確地檢測外包裝部件的膨脹。另外，傳感器膜配置在外包裝部件的膨脹面上。傳感器膜由膨脹面的位移而彎曲變形。也就是說，由外包裝部件的膨脹產生的位移直接輸入到傳感器膜。因而，即使在例如像膨脹的初期階段那樣外包裝部件的位移較小的情況下，也會易于檢測外包裝部件的膨脹。

傳感器膜中的導電性填料的填充率是將傳感器膜的體積設為100vol％的情況下的值。由于以30vol％以上的高填充率填充導電性填料，所以在自然狀態(未變形的狀態)下的傳感器膜，由導電性填料彼此的接觸而形成三維的導電路徑。當傳感器膜發生變形時，導電性填料彼此相互推斥，導電性填料的接觸狀態發生變化。并且，隨著導電性填料彼此的接觸斷開，導電路徑被切斷，電阻增加。當傳感器膜復原為自然狀態時，恢復到導電性填料的接觸狀態，電阻減少。