[发明专利]电化学装置

说明书

技术领域

本发明涉及电化学装置。

背景技术

随着便携式电子设备的普及，需要轻量、小型、且能够长时间连续驱动的二次电池等的电化学装置。现有的二次电池使用了金属的外装壳，但是，以锂聚合物电池为代表，通过将薄且轻的薄膜用于外装袋，从而能够减轻电池重量，增大设计的自由度。

一直以来，在将这样的薄膜用于外装袋的电池中产生某些异常的情况虽然取决于所使用的电解质的种类，但是有时产生气体，严重时导致着火。例如，将充电器设定为，如果达到规定的时间或电压，则停止充电，但是，在充电因某些理由而不停止的情况下，将超过电化学装置的容量，成为过充电。如果过充电状态进一步持续，则电解质分解，产生气体，并且内部变形导致外装袋膨胀，引起内部短路，存在着外装袋破裂或电化学装置着火的危险。

另外，已知，如果使用锂离子的二次电池超过某个温度，则容易引起热失控。热失控产生气体和更多的热，引起电池的破裂或着火。

为了避免这样的事态，例如，如日本专利申请公开第2000-100399号公报和日本专利申请公开平第11-312506号公报中所述，研讨了设置安全阀并根据内压的上升而释放气体的机构。

发明内容

但是，上述的安全阀的工作并不一定稳定，而且，如果在安全阀进行工作之前，内压导致外装体膨胀，电极素体受到压力，则电极素体变形，引起内部短路，正极因内部的发热而引起热失控，严重时存在着破裂、着火的危险。

本发明是鉴于上述的现有技术所具有的问题而提出的，其目的在于，提供一种防止因外装体内部的温度上升而引起的破裂和着火并飞跃地提高安全性的电化学装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电化学装置，其具备：电极素体，含有正极和负极隔着第1分隔层而层叠的层叠构造；以及第1虚拟电极和第2虚拟电极，分别配置在上述电极素体的层叠方向的两个端面上，其中，上述第1虚拟电极和上述第2虚拟电极的一方与上述电极素体中的正极电连接，另一方与上述电极素体中的负极电连接，上述第1虚拟电极和上述第2虚拟电极在上述电极素体的外周部具有隔着第2分隔层而相互相对的相对部分，上述第1虚拟电极和上述第2虚拟电极的一方或双方至少在上述相对部分的相互相对的一侧具有阻抗控制层，上述阻抗控制层具有上述第1虚拟电极和上述第2虚拟电极之间的内部短路估计电流成为相当于0.09C～相当于1.00C的范围的阻抗值，以作为上述第1虚拟电极和上述第2虚拟电极的合计的阻抗值，隔着上述第2分隔层而相对的上述第1虚拟电极和上述第2虚拟电极，以在比上述电极素体中的隔着第1分隔层而相对的正极和负极更低的温度下发生短路的方式构成。

在此，本发明中的“内部短路估计电流”是指在异常高温时，当本发明中的第1虚拟电极和第2虚拟电极发生短路时在安全上所能够允许的电流。即，意味着在第1虚拟电极和第2虚拟电极之间产生内部短路时的电流的安全范围。关于内部短路估计电流，能够基于单电池的容量和充满电时的电池电压，从欧姆定律(V＝IR)计算出该值。例如，如果假定单电池的容量为2(Ah)，充满电时的电池电压为4.2(V)，则为了使内部短路估计电流为相当于1C，根据4.2(V)÷(2×1)(A)，必要的阻抗值为2.1(Ω)。另外，为了使相同的单电池的内部短路估计电流为相当于0.1C，根据4.2(V)÷(2×0.1)(A)，必要的阻抗值为21(Ω)。此外，相当于1C是指与充放电相当于单电池容量的电流1小时的量相当的电流。

发明者悉心研讨，结果发现，设置第1虚拟电极和第2虚拟电极。并通过设定第1虚拟电极和第2虚拟电极的厚度方向的阻抗值的合计，使得内部短路估计电流成为相当于0.09C～相当于1.00C的范围，从而能够确保电化学装置的安全性。即，依照本发明的电化学装置，那么，在因外装体内部的温度上升而处于危险的温度氛围的情况下，使缓慢的自放电产生，使得用于电化学装置的活性物质变化为更进一步的热稳定领域，能够飞跃地提高电化学装置的安全性。获得相关的效果是因为在上述电化学装置中，在电极素体中的正极和负极发生短路之前，通过第1虚拟电极和第2虚拟电极隔着阻抗控制层进行电接触，从而产生缓和的内部短路。此外，例如因第2分隔层的收缩、熔融等，使得第1虚拟电极和第2虚拟电极隔着阻抗控制层进行电接触，从而产生短路。如此，由于第1虚拟电极和第2虚拟电极隔着阻抗控制层而缓和地短路，因而能够安全地使电池容量降低，避免因硬短路时的焦耳热而引起的热失控，防止外装体的破裂或电化学装置的着火，飞跃地提高在异常高温氛围下的电化学装置的安全性。