[发明专利]蓄电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池、电容器等蓄电装置。

背景技术

在便携式电话、个人计算机、数码相机等电子设备中，使用有能反复充放电的二次电池。另外，在用于防止瞬时电压下降的蓄电系统、搭载在电动汽车或混合动力电动汽车中的蓄电系统等中，需要能量容量大且能够快速充放电的蓄电装置。作为这种蓄电装置，例如可以举出锂离子二次电池、双电层电容器等。

通常，二次电池、电容器等蓄电装置具有隔着隔膜层叠正极和负极而形成的电极层叠体。电极层叠体与电解质溶液一起被封入在金属外壳、层叠膜等外包装部件中。在蓄电装置中，有时因过充电或反复充放电而使电解质溶液分解，产生气体。由此，有可能导致容量下降，装置寿命缩短。另外，当内部压力因产生的气体而上升时，外包装部件会膨胀，也有可能影响安全性。因此，例如采用有如下方法：测量蓄电装置的温度、电流、电压等，在这些物理量超过了规定值时，中断充电。另外，提出了一种具有用于检测外包装部件的膨胀的传感器的二次电池（例如参照专利文献1～3）。

专利文献1：日本特开2009–76265号公报

专利文献2：日本特开2005–251470号公报

专利文献3：日本特开平6–52901号公报

发明内容

发明要解决的问题

采用上述专利文献1的二次电池，通过在壳体与二次电池之间配置当施加压力时会使电阻减小的过电流保护元件，来检测二次电池的膨胀。另外，作为用于检测二次电池的膨胀的传感器，在上述专利文献2中公开了通过按压于外包装部件而通电的机械式开关，在上述专利文献3中公开了应变仪。

但是，在像外包装部件由层叠膜构成的情况那样外包装部件是低刚性的情况下，来自内部的力容易分散，按压于被配置在外包装部件的外部的构件的力较小。因此，对于以往的传感器，难以准确地检测外包装部件的膨胀。

本发明是鉴于上述这样的实际情况而做成的，其要解决的课题在于，提供一种能够以简单的结构低成本地检测外包装部件的膨胀且安全性优异的蓄电装置。

用于解决问题的方案

（1）本发明的蓄电装置的特征在于，包括蓄电元件、收容该蓄电元件的外包装部件和配置在该外包装部件的膨胀面上的变形传感器，该变形传感器包括：传感器膜，其具有由弹性体或树脂构成的母材和以30vol%以上的填充率填充在该母材中的导电性填料，且随着该外包装部件的膨胀而弯曲变形；以及至少一对电极，其与该传感器膜相连接，在该传感器膜内，由该导电性填料彼此的接触而形成三维的导电路径，随着该传感器膜从自然状态起变形的变形量增加，电阻增加，根据电阻的与该传感器膜的弯曲变形相对应的变化，检测该外包装部件的膨胀。

本发明的蓄电装置中的蓄电元件包含构成二次电池、电容器等的正极、负极的层叠体和电解质等。另外，膨胀面是在外包装部件的内侧产生了气体时，在气体压力的作用下能向外侧鼓出的面。

本发明的蓄电装置中的变形传感器包括将弹性体或树脂作为母材的传感器膜。因此，变形传感器的加工性优异，形状设计的自由度较高。所以，能够沿着外包装部件的膨胀面的形状配置变形传感器。由此，能够更加准确地检测外包装部件的膨胀。另外，传感器膜配置在外包装部件的膨胀面上。传感器膜由膨胀面的位移而弯曲变形。也就是说，由外包装部件的膨胀产生的位移直接输入到传感器膜。因而，即使在例如像膨胀的初期阶段那样外包装部件的位移较小的情况下，也会易于检测外包装部件的膨胀。

传感器膜中的导电性填料的填充率是将传感器膜的体积设为100vol%的情况下的值。由于以30vol%以上的高填充率填充导电性填料，所以在自然状态（未变形的状态）下的传感器膜，由导电性填料彼此的接触而形成三维的导电路径。当传感器膜发生变形时，导电性填料彼此相互推斥，导电性填料的接触状态发生变化。并且，随着导电性填料彼此的接触断开，导电路径被切断，电阻增加。当传感器膜复原为自然状态时，恢复到导电性填料的接触状态，电阻减少。

这样，采用本发明的蓄电装置，能够根据电阻的与传感器膜的弯曲变形相对应的变化，检测外包装部件的膨胀。因而，蓄电装置的安全性提高。另外，根据外包装部件的膨胀状况控制充放电，由此，能够实现蓄电装置的高寿命化。另外，在本发明的蓄电装置中，传感器膜不必一定以自然状态配置。例如，也可以以预先产生有弯曲变形的状态配置。另外，在传感器膜的与外包装部件的膨胀相对应的弯曲变形中，包含从自然状态起弯曲和从弯曲状态起复原为自然状态这两种情况。