(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作時に発熱する電子装置の外装体であって、前記外装体の少なくとも一部として、自発磁化を有し、前記電子装置の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体を備え、前記磁性体に電力を取り出すための電極を設けたことを特徴とする外装体。
【請求項２】
前記外装体は前記電子装置の異常発熱を検出する請求項１に記載の外装体。
【請求項３】
前記外装体は金属層と絶縁層が積層され、前記金属層は全体が前記磁性体で構成される請求項１または２に記載の外装体。
【請求項４】
前記外装体は前記磁性体と非磁性体で構成される請求項１または２に記載の外装体。
【請求項５】
前記磁性体は磁性合金である請求項１から４のいずれか一項に記載の外装体。
【請求項６】
前記電力として所定の閾値を設定し、前記電力が前記所定の閾値またはそれ以上になった場合に異常発熱と判定する請求項１から５のいずれか一項に記載の外装体。
【請求項７】
前記外装体として、非磁性体上に前記磁性体のパターンを形成したものを用いる請求項４に記載の外装体。
【請求項８】
前記磁性体のパターンは曲がりくねった形状である請求項７に記載の外装体。
【請求項９】
二次電池を構成する電池要素上に、自発磁化を有し、前記二次電池の異常発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体膜を設け、前記磁性体膜に電力を取り出すための電極を設けたことを特徴とする二次電池の異常検出器。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の外装体の前記電極からの出力を検出する検出回路と、前記検出回路の出力を接続する無線送信回路、前記無線送信回路の出力が接続されるアンテナを備えた異常検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池やキャパシタ等の外装体、異常検出器及び異常検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラミネート型リチウムイオン電池やキャパシタ等の蓄電デバイスでは、電池要素を外装体（ラミネートシート）により封止する構造が一般的に知られている。外装体は主に金属箔などからなり、一般的にはアルミ箔が用いられるが、最近では強度に優れるステンレス鋼鈑を基材とするものがある（特許文献１）。特許文献２でも、二次電池のラミネートケースとしてフェライト系ステンレス鋼箔を用いている。【０００３】
また特許文献３では組電池に熱伝導的に接して熱電素子を設けている。組電池の異常時、すなわち電池の内部短絡等が生じて電池の温度が異常に上昇した場合に、その熱エネルギーによって熱電素子に起電力が生じる。この起電力を利用して温度モニタ回路を作動させ、温度の異常が生じたことを記憶手段に記憶させることが記載されている。【０００４】
また特許文献４は、ポンプなど回転部がある機器の異常を検出する異常検出装置である。温度差で発電する熱電素子、具体的にはペルチエ素子のゼーベック効果を利用する熱電素子で発電し、発生させた電荷をコンデンサに蓄積する。一定電圧まで充電したら抵抗で放電させる。正常である場合は充放電のサイクルタイムが長いが、異常発熱があるとサイクルタイムが短くなる。これによって異常を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０９４３７４号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９２３６０号公報
【特許文献３】特開平０８−０８３６３０号公報
【特許文献４】特開２０１６−１６１４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３、４は発熱部分に熱電素子を取り付けている。しかしこれだと厚みがあって嵩張るという問題がある。特許文献３、４では熱電素子とそれを取り付ける対象である測定対象物（組電池、回転部を含む装置）とは別体であり、熱電素子の分だけ嵩張ってしまい、薄くできない。また特許文献１、２で用いるステンレス材料の外装体は電池要素の封止・保護だけが目的であって、発熱体を検知する機能を持ったものはこれまで知られていない。【０００７】
本発明の目的は、発熱検知機能を持たせても嵩張ることを抑制できる外装体、異常検出器及び異常検出システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、動作時に発熱する電子装置の外装体であって、前記外装体の少なくとも一部として、自発磁化を有し、前記電子装置の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体を備え、前記磁性体に電力を取り出すための電極を設けたことを特徴とする外装体である。【０００９】
また本発明は、二次電池を構成する電池要素上に、自発磁化を有し、前記二次電池の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体膜を設け、前記磁性体膜に電力を取り出すための電極を設けたことを特徴とする二次電池の異常検出器である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の外装体、異常検出器及び異常検出システムによれば、発熱検知機能を持たせても嵩張ることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態の電池の概略断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態の電池の概略断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第１の実施形態の電池の分解斜視図である。
【図１Ｄ】本発明の第１の実施形態の電池を示す斜視図である。
【図１Ｅ】本発明の第１の実施形態の電池の概略断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態の電池の概略断面図であり、片側の上部、下部の電極をショートした例を示す概略断面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態の電池の概略断面図であり、片側の上部、下部の電極をショートした例を示す概略断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂのセルの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の電池の概略断面図であり、両側の上部、下部の電極をそれぞれショートした例を示す概略断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２の実施形態の電池の概略断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第２の実施形態の電池の概略断面図である。
【図５Ａ】本発明の第３の実施形態の磁性合金膜の平面形状を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第３の実施形態の磁性合金膜の平面形状を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の磁性合金膜の平面形状を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の磁性合金膜の平面形状を示す図である。
【図８】図７のＡ、Ｂ間の概略断面図である。
【図９Ａ】本発明の第４の実施形態の異常検出器を備えた積層型電池を模式的に示す図である。
【図９Ｂ】本発明の第４の実施形態の異常検出器を備えた積層型電池を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１Ａ〜図３を用いて本発明の第１の実施形態の外装体を説明する。図１Ａは第１の実施形態の外装体を備えたセル１０の概略断面模式図である。外装体として、同図に示すように面内方向に自発磁化Ｍを有し、電池要素の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体１ａと磁性体１ｂを用いる。磁性体１ａ、１ｂのそれぞれ内側（電池要素２側）には、樹脂等の絶縁層２６を設ける。磁性体１ａ、１ｂは厚さ数十μｍの磁性合金箔である。外装体には、起電力を取り出す電極３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ’を設けている。図１Ａでは自発磁化Ｍの方向は、紙面の奥から手前に向かう方向である。なお磁性体１ａ、１ｂを区別しない場合は、磁性体１と表記する。
【００１３】
セル１０は例えばラミネート型のリチウムイオン二次電池であり、図１Ｂに断面を示すように、正極５０２と負極５０３とがセパレータ５０４を介して積層され、電解液（不図示）と共に、磁性体と絶縁体層が積層された外装体５０１Ａ、５０１Ｂでラミネートされている。上側の外装体５０１Ａは外側が磁性体５０１ａ、内側が絶縁体層５０１ａ’の二層構造であり、同様に下側の外装体５０１Ｂは外側が磁性体５０１ｂ、内側が絶縁体層５０１ｂ’の二層構造である。図１Ｂでは負極側に負極リード部５０６、負極の充放電用電極５０７があり、正極側には正極リード部５０９、正極の充放電用電極５０８がある。図１Ｃは作製した電池要素２を、上側の外装体５０１Ａと下側の外装体５０１Ｂで挟む前の状態を示す斜視図である。図１Ｂは後述する図１Ｄの、正負の充放電用電極５０７、５０８を結ぶ線で切断した断面図である。なお電極３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ’は正負の充放電用電極を結ぶ線上にはないが、理解しやすくするため表示している。磁性体５０１ａ、５０１ｂで挟み、一部開けておいた開口部（不図示）から電解液を注入し、そのあと開口部を封止する。図１Ｄはこのようにして作製したセル１０の斜視図である。なお、図１Ｃでは、外装体に電池要素を収容するための凹部（凸部）をあらかじめ形成した形態を示したが、シート状の外装体を用いて、電解液注入後にガス抜きする際に電池要素の形に添うように成形しても良い。また、上下の外装体に凹部を形成しているが、一方の外装体にのみ凹部を形成しても良い。磁性合金箔は、箔の面内で一定方向に自発磁化Ｍを持つ。図１Ａでは、電池要素２の上下面の外装体である磁性体１ａ、１ｂとも、紙面に対して垂直でかつ紙面の裏から表に向かう方向に自発磁化Ｍがある。電池要素２において、充放電の際のリチウムの吸蔵・放出作用によって、発熱が生じる。また、内部短絡、外部から損傷を受ける、過負荷になる等の原因で異常発熱が生じる。電池要素２において異常発熱が生じると、磁性体１の厚み方向に温度勾配∇Ｔ（熱流）が発生する。通常は、磁性体１の電池要素２側が高温、外側が低温である。すると磁性合金箔が異常ネルンスト効果を発現して、磁性体１の両端に設けた電極３ａ（３ａ’）と電極３ｂ（３ｂ’）の間に起電力Ｅが生じる。異常ネルンスト効果とは、ある方向に磁化（Ｍ）した磁性体に、熱流∇Ｔを加えた際にＭと∇Ｔの双方と直交する方向（外積方向）に起電力Ｅが生じる現象である。このようにすれば、電極３ａと３ｂの間及び電極３ａ’と電極３ｂ’の間に、起電力Ｅに応じた出力（電圧）を取り出すことができる。
【００１４】
図１Ａの場合、起電力Ｅは磁性体１ａでは図１Ａの左側から右側（電極３ａから電極３ｂに向かう方向）に生じる。一方磁性体１ｂでは温度勾配∇Ｔの方向が上部側とは反対なので、図１Ａの右側から左側（電極３ｂ’から電極３ａ’に向かう方向）に起電力Ｅが生じる。電極３ａ、３ｂはそれぞれ磁性体１ａと１ｂの端部に設けてあるので、上部側の電極３ａ、３ｂと下部側の電極３ａ’、３ｂ’をそれぞれ反対の極性にして検出回路（不図示）に入力すればよい。つまり電極３ａと３ｂ’を接続して検出回路の一方の入力端子に接続し、電極３ｂと３ａ’を接続して検出回路の他方の入力端子に接続する。なお電極３ａ、３ｂ、３ａ’、３ｂ’は、電池要素２の充放電用電極５０７、５０８と重ならない位置に設けると実装しやすい。
【００１５】
図１Ａ〜図１Ｄのセル１０は外装体自体を磁性体で構成した。しかし図１Ｅのように、アルミ合金など磁性体でないラミネートフィルム６０１でカバーされたラミネート型のリチウムイオン二次電池の外周に、直接あるいは絶縁層を介して磁性合金箔等の磁性体７０１をラミネートした構造でもよい。図１Ｅは、直接ラミネートした場合を示している。また、ラミネート型のリチウムイオン二次電池の外周に磁性体７０１を設ける場合は、図１Ｅのように、ラミネートの全面や全周でなくても、ラミネート表面の一部であっても、ラミネート型のリチウムイオン二次電池の一方の面に設けても良く、目的や用途に応じて適宜変更し得る。図１Ｅでは、起電力を取り出すための電極は図示していない。また、図１Ｅでは、ラミネートフィルム６０１の表面をコートする樹脂層は図示していないが、表面に樹脂層が形成されているラミネートフィルムを用いている。
【００１６】
電圧を検出する検出回路は、セル１０を制御する回路であるＢＭＳ（Battery Management System）内に設ける。検出回路は電池側に設けてもよい。検出回路は例えばこれ以上高温になると異常発熱と判定できる温度に対応する電圧値を閾値電圧として設定しておき、それに到達したらあるいはそれを超えたら異常と判定する回路である。電池要素２は通常の動作でも前述のように充放電の際のリチウムの吸蔵・放出作用によって発熱するので、温度勾配∇Ｔは通常動作でも発生し、電圧も発生する。そのため通常動作時は、本実施形態の外装体は発熱検出器として機能する。しかし内部短絡の発生、外部から損傷を受ける、過負荷になる等によって電池要素２が異常に高温になると、発生する電圧が大きくなる。予め通常動作時での電圧を測定してその平均値または最大値を閾値として設定し、その閾値に達したらまたは超えたら異常発熱と判定すればよい。平均値、最大値以外の所定の値を閾値として設定してもよい。また平均値を第１閾値、最大値を第２閾値に設定し、第１閾値に達したら検出回路やＢＭＳが「注意喚起」の信号を外部に発し、第２閾値に達したら「警告」の信号を発するように二段階のアラームを設定してもよい。なお経時劣化によって電池の出力は次第に低下していくので、発熱の平常値、異常値が変化し、それらに基づく第１閾値、第２閾値も変化する。検知回路やＢＭＳが常時または定期的にモニタし、電池出力に合わせて第１、第２の閾値を変更するようにしてもよい。
【００１７】
なお、ノイズ等によって電池が瞬間的に高温になりその結果起電力がその瞬間だけ増大することがありうる。その影響を排除したい場合は、閾値を複数回超えたか、所定時間継続して閾値を超えた場合に初めて異常と判定するように検出回路を設定してもよい。なお閾値としては電圧だけでなく、電力、電流等も用いることができる。
【００１８】
本実施形態の外装体は電池要素２を保護する外装というだけでなく、熱流センサとしても動作する。電池要素において異常発熱が生じた場合に、電池要素から外装体へと熱流が流れ、これに起因する異常ネルンスト熱起電力によって、電極間の出力電圧が急激に上昇する。これにより、電池要素の異常をいち早く検知することができる。［背景技術］の欄で述べた特許文献３、４では、異常を検知する熱電素子とそれを取り付ける対象である測定対象物（組電池、回転部を含む装置）とは別体であり、熱電素子の分だけ嵩張ってしまい、薄くできない。しかし本実施形態の外装体は、電池要素の封止・保護の機能と熱電素子の異常検知機能を併せ持っているため、嵩張らず薄型化できる。
【００１９】
外装体に用いる磁性合金は、例えば鉄系合金であるステンレス材料を用いることができる。一般にステンレスは金属組織上の分類では大きく５系統（オーステナイト系、フェライトオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系）に分けられていて、このうち、オーステナイト系以外は強磁性とされており、本実施形態の外装体として用いることができる。
【００２０】
なお発熱によって生じた起電力によって、検知回路を駆動するのに十分な電力を得られるのであれば、検知回路を外部電源なしで駆動させることができる。
【００２１】
また図１Ａ〜図１Ｅの電池では電池要素２の上下の外装体の両方とも磁性合金を用いたが、最低限片方だけでもよい。その場合、起電力は半分になる。
【００２２】
また図２Ａに示すように、片側の電極３ａと電極３ａ’をショートすると、反対側の電極３ｂ、３ｂ’の間に発生する電圧は２倍になり、検出感度が向上する。図２Ａは図１Ｄの、正負の充放電用電極５０７、５０８を結ぶ線で切断した断面図である。なお電極３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ’は正負の充放電用電極を結ぶ線上にはないが、理解しやすくするため表示している。ショートさせるために、図２Ａの左側に示すように、充放電用電極５０８にない箇所で上下の外装体５０１Ａ、外装体５０１Ｂに穴３０を開け、そこを金属で埋める。電極３ａ、３ａ’自体で穴３０を埋めてもよい。図２Ａはセルの一方に正極（または負極）の充放電用電極５０８、反対側に負極（または正極）の充放電用電極５０７を突出させたタイプである。図２Ｂは図２Ａとは異なり、セルの片方に、正負の充放電用電極５０７、５０８を両方とも突出させたタイプである。この例では金属片２５０で上下の外装体５０１Ａと５０１Ｂの端部を挟んでかしめることでショートさせている。端部で絶縁体層５０１ａ’と５０１ｂ’を切り欠くことでショートさせてもよい。また図２Ａのように穴を開けてショートさせてもよい。図２Ｃは、図２Ｂのセルの斜視図である。図２Ｂは、図２ＣのＡ−Ａ’断面である。電極３ｂ、３ｂ’はＡ−Ａ’断面上には来ないが、理解しやすくするため表示している。
【００２３】
また図３に示すように、上部側の磁性体１ａと下部側の磁性体１ｂで磁化方向Ｍ、Ｍ’を図示したように互いに逆向きにすると、上部側と下部側で起電力Ｅの向きが同じになる。片側の上部側の電極３ａと下部側の電極３ａ’、反対側の上部側の電極３ｂと下部側の電極３ｂ’をそれぞれショートして起電力Ｅを図１と同様にして取り出すこともできる。ショートするには例えば金属片で上部側の電極３ａと下部側の電極３ａ’及び上部側の電極３ｂと下部側の電極３ｂ’を接続すればよい。
【００２４】
（第２の実施形態）
図１Ａ〜図１Ｅの実施形態は、磁性体１の全体を、異常ネルンスト効果を発現する磁性合金で構成した。しかし熱流センサに用いるのであれば、磁性合金の厚さは数μｍ程度でも十分である。外装体を構成する一部（センシング層）として磁性合金を用いる形態であってもよい。具体的には、図４Ａ、図４Ｂに断面形状を示すように、電池要素２５をカバーする厚さ数十μｍの非磁性合金箔、アルミ箔等非磁性の金属箔と樹脂層を積層した外装体２４に、樹脂層２２を挟んで厚さ数μｍの磁性合金膜２０を貼り合わせた構造である。磁性合金膜２０は、図１Ａ〜図１Ｅの実施形態と同じく面内方向に自発磁化を持つ。
【００２５】
以下貼り合わせの方法を説明する。図４Ａは電池要素２５、外装体２４を除いた磁性合金膜２０だけの断面である。磁性合金の両面には樹脂層２１、２２が形成されている。電極を形成する箇所の樹脂層は開口２３を設けてある。この磁性合金膜２０を外装体２４に接着剤等で貼りつける（図４Ｂ）。外装体の金属箔はアルミかアルミ合金でよい。図４Ｂでは磁性合金箔を片面にだけ貼り付けているが両面でもよい。
【００２６】
磁性合金膜２０は図４Ａ、図４Ｂのように、外装体内に電池を収容した後に外装体２４上に樹脂層２２を介して貼り付ける方法が簡単である。しかし、電池要素２５と外装体２４の間に挟んでもよいし、外装体２４内部に埋め込んでも良い。磁性合金膜２０を電池要素２５と外装体２４の間に挟む場合、磁性合金膜が電解液と接する面は電解液に侵されない保護膜で覆い、電解液のある側と反対側に電極を設け、その上の外装体２４を開孔してそこから電極から信号を外部に取り出すとよい。
【００２７】
（第３の実施形態）
第２の実施形態の磁性合金膜は全面ベタの箔である。しかし本実施形態では、磁性合金膜の平面形状を全面ベタではなく、ミアンダ状、渦巻き状等の曲がりくねった形状にして起電力を稼ぐ。
【００２８】
図５Ａ、図５Ｂは電極５５と電極５７間の磁性合金膜の平面形状をミアンダ形状にした電池の平面図である。図５Ａ、図５Ｂでは、磁性合金膜５０と、それが貼り付けられる非磁性の外装体５１だけを描いており、外装体５１でカバーされた中にある電池要素、磁性合金膜の上下に設ける樹脂層は省略してある。磁性合金膜５０の厚さは数μｍ、線幅は数十μｍ〜数ｍｍである。自発磁化Ｍ、Ｍ’の方向は磁性合金膜５０の面内で線幅の方向であり、また、得られた起電力が打ち消し合わないように、ある磁性合金膜５０ａの自発磁化Ｍの方向と、それに隣り合う磁性合金膜５０ｂの自発磁化Ｍ’の方向は逆にする。自発磁化Ｍ、Ｍ’の方向を逆方向に設定すれば、自発磁化Ｍによって生じる起電力Ｅと自発磁化Ｍ’によって生じる起電力Ｅ’が足し合わされる。また磁性合金膜５０ａと５０ｂを接続する膜５０ｃも同じ磁性合金膜とし、生じる起電力が足し合わされるように自発磁化Ｍ’’を、図５Ａ、図５Ｂに示す面内方向でしかも線幅方向に与える。なお、膜５０ｃの長さが短ければ非磁性合金膜でもよい。なお５０ａ、５０ｂ、５０ｃの境目の実線は境界線５３であるが、図５Ａでは５０ａ、５０ｂが長くなるように境界線を設定している。しかし図５Ｂのように５０ａ、５０ｂが短くなるように設定してもよい。また図示しないが、５０ａと５０ｃの境界では図５Ａのように５０ａ、５０ｂが長くなるように設定し、５０ｂと５０ｃの境界ではその逆に図５Ｂのように５０ｂが長くなるように設定してもよい。このように境界線は様々に設定できる。本実施形態では前もって磁化させておいた磁性合金膜５０ａ、５０ｂ、５０ｃを外装体５１に貼り付ける。このように磁性合金箔を曲がりくねった形状にすると、平面全体が磁性合金膜である場合に比べて長さを稼ぐことができ、得られる起電力を大きくすることができる。なお電極５５と電極５７は、接している磁性合金膜５０ａと同じ材料で形状を丸形や矩形にしてもよいし、別の材料で形成してもよい。
【００２９】
また図６の電池では、磁性合金膜５０ａだけ磁化し、それに非磁性合金膜５０ｄを接続している。膜５０ｃは、図５Ａ、図５Ｂの例と同じく磁化させてもよいし非磁性でもよい。また図６では、磁性合金膜５０ａ、膜５０ｃ、非磁性合金膜５０ｄの間の境界線６３を、５０ａ、５０ｄが長くなるように設定しているが、図５Ｂのように、５０ａ、５０ｄが短くなるように設定してもよい。また５０ａと５０ｃの境界では図５Ａのように５０ａ、５０ｄが長くなるように設定し、５０ｄと５０ｃの境界ではその逆に５０ｄが長くなるように設定してもよい。このように境界線は様々に設定できる。
【００３０】
なお図５Ａ、図５Ｂ、図６では線幅方向に磁化させたが、長さ方向に磁化させてもよい。その場合、ミアンダ形状のパターンの行きと帰りで逆方向に磁化させる。
【００３１】
図７は電極５５、５７間の磁性合金膜５０の平面形状を渦巻き状にしている例である。図８は図７のＡ、Ｂ間の概略断面図である。渦巻きの中心部の電極５９から電圧を外部に引き出すための電極５７までの間は、磁性合金膜５０上に形成した樹脂層８２を電極５９上で開口し、樹脂層８２上に電極５９、５７間を接続する配線７１を形成することで接続する。自発磁化の方向は図７に示すように線幅の方向であり、電極５５に近い磁性合金膜５０ｅは電極５７から電極５５に向く方向（Ｍ）、電極５７に近い磁性合金膜５０ｇはその逆で電極５５から電極５７に向く方向（Ｍ’）である。磁性合金膜５０ｅと５０ｇの間をつなぐ膜５０ｆは、非磁性合金である。これら以外の磁性合金膜の磁化方向も電極５９よりも電極５５に近い場合は磁性合金膜５０ｅと同様であり、電極５７に近い場合には５０ｇと同様である。図８から分かるように、外装体５１上に樹脂層８１、その上に磁性または非磁性合金膜、その上に樹脂層８２、更にその上に樹脂層８３を設ける。なお電極５５、５７、５９は、それぞれ接している磁性合金膜５０ｅ、配線７１と同じ材料で形状を丸や矩形にしてもよいし、別の材料で形成してもよい。また図７では、磁性合金膜５０ｅ、５０ｇと非磁性合金膜５０ｆの間の境界線７３を、５０ｅ、５０ｇが長くなるように設定しているが、５０ｅ、５０ｇが短くなるように設定してもよい。また磁性合金膜５０ｅと非磁性合金膜５０ｆの境界では５０ｅが長くなるように設定し、磁性合金膜５０ｇと非磁性合金膜５０ｆの境界ではその逆に５０ｆが長くなるように設定してもよい。このように境界線は様々に設定できる。
【００３２】
（第４の実施形態）
本実施形態は異常検出器をリチウムイオン二次電池のモジュール内に設けるものである。二次電池の電池要素は通常、正極、負極、セパレータ、電解液、引出端子で構成され、それを外装体でカバーし単位セルとなる。単位セルが複数個積層（直列または直並列に接続）されてモジュールとなっている。すると動作時には、積層した中央部が放熱しにくく、高温になりやすいため、中央部に異常が発生しやすい。本実施形態では、電池の中央部（またはその近辺）の単位セル上に、第３の実施形態で述べた磁性合金膜（と樹脂層）を貼り付け、それを異常検出器とする。図９Ａ、図９Ｂはこの異常検出器を備えた積層型電池９００を模式的に示す図であり、図９Ａは積層型電池全体の概略図、図９Ｂは異常検出器９５（と両隣の単位セル９６）だけを示す概略断面図である。異常検出器９５は単位セルと単位セルの間に挿入された形となっている。異常検出器９５は図４Ａ、図４Ｂと同様に、磁性合金層９０と樹脂層９１、９２を備え、樹脂層９１の開口９３から電極９４を引き出す。ある単位セル９６に異常検出器９５を貼り付け、２つの電極９４を引き出しておく。単位セルを積層した後、外装体９７に収容した後、電解液（不図示）を注入し、外装体９７の端を電池の充放電用電極（不図示）の箇所と異常検出器の電極９４を取り出す箇所以外をシールして密封する。本実施形態の異常検出器は数μｍと非常に薄いため単位セルを積層する際の妨げにならない。なお、単位セルと単位セルの間に熱電素子を配置する場合、通常動作時は２つの単位セルはほぼ同じ温度になっていて、異常検出器９５に温度勾配はかからない（温度勾配はキャンセルされている）。そのため異常検出器９５の出力信号はゼロとなる。しかし、片方の単位セルが異常発熱すると、その単位セルの温度は通常動作している単位セルよりも高くなり、異常検出器９５に温度勾配がかかる。そのため異常を検出できる。従って異常検出器９５を挟んだ上下の単位セルが同時に異常発熱を起こさない限り異常検出は可能である。
もし上下が同様に発熱する可能性がある場合は、上下の積層セル間（外装材と外装材の間）に熱伝導率の高い伝熱層を挟み、熱流を伝熱層の面内方向に逃がすことによって、温度勾配のキャンセルを防げる。
【００３３】
なお積層セルの中央付近だけでなく、端に近い単位セルも含めて複数の単位セル毎に１つ異常検出器を貼り付け、外装体から別々に電極を取り出すこともできる。
【００３４】
また図１０に示すように、複数の異常検出器９５を直列に接続して外部に出力できる電圧を大きくしてもよい。予め通常動作時の起電力の合計値（累積の電圧値）を計測しておく。単位セルのどれかが異常になり通常より大きい起電力が発生すると累積の電圧値が高くなり、異常を検出できる。あるいは所定の閾値電圧を設定しておき、その閾値電圧に達したらまたは超えたら異常と判定してもよい。このように構成すると外装体から取り出す電極の数を減らすことができる。
【００３５】
また単位セルを直並列に接続することがある。例えば図１１は、異常検出器９５を設けた単位セル９６を２つ直列接続し、それを２つ並列に接続したものである。２つの単位セル９６の間で異常検出器９５の電極を接続すると、並列接続したセルの片方または両方で異常が発生したことを検出できる。なお図示しないが、異常検出器９５を他の異常検出器と接続せず、電極を個々に外部に引き出してもよい。電極数は多くなるが、異常が発生した単位セルをより明確に特定できる。また、物理的な実装方法としては、図１１左上と右上の単位セル９６（および左下と右下の単位セル９６）の表面を互いに面合わせに畳み込むように重ねることで、ラミネートセルとして実装することができる。
【００３６】
（第５の実施形態）
本実施形態は、外部に電池の異常を知らせる機能を持つ無線機器を備えた異常監視システムである。図１２に示すように、異常監視システムは、電池２９０を備えた無線端末２９３と外部の受信機器２９５（外部端末やサーバなど）を備える。無線端末２９３は異常検出器２００を備えた電池２９０、検出回路２０１、無線送信回路２０２、アンテナ２０３が実装されている。検出回路２０１が異常発生と判定した場合に異常信号を外部に送信する。無線端末２９３には、無線端末本来の動作を行うための回路も実装されているが図１２には示していない。電池２９０としては第１〜第４の実施形態で述べた、外装体自体が異常検出器を兼ねるもの、セルの外装体に異常検出器を貼り付けたもの、いずれも用いることができる。異常検出器２００の出力を検出回路２０１に入力される。検出回路２０１は無線送信回路２０２に接続され、無線送信回路２０２の出力をアンテナ２０３に接続して、検出回路２０１が生成した異常信号を外部の受信機器２９５に送信する。受信機器２９５では異常信号を受けて、無線端末２９３の画面（不図示）にアラームを表示させる、無線端末２９３のスピーカー（不図示）にアラーム音を発生させる等の警告を行う。
【００３７】
検出回路２０１、無線送信回路２０２、アンテナ２０３は図示しない電源に接続して動作させてもよいし、異常検出器２００で熱電発電された電力が十分大きければ、その電力で外部電源なしで作動させることができる。アンテナ２０３は無線端末２９３が通常の通信で用いるアンテナを流用することができる。
【００３８】
なお、無線端末２９３では異常かどうかを判定せず、起電力に応じて検出された信号を受信機器２９５に送るだけにして、異常かどうかの判定は受信機器２９５で判定してもよい。
【００３９】
（第６の実施形態）
図１３は本発明の第６の実施形態の外装体６０を示す図である。外装体６０は、動作時に発熱する電子装置３００の外装体であって、少なくとも一部に、自発磁化Ｍを有し、電子装置３００の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体を備え、この磁性体に電力を取り出すための電極３１、３２を設けている。
【００４０】
電子装置３００において何らかの原因で異常発熱が生じると、外装体６０の厚み方向に温度勾配∇Ｔが発生する。通常は外装体６０の電子装置３００側が高温、外側が低温である。すると外装体６０が異常ネルンスト効果を発現して、外装体６０の両端に設けた電極３１と電極３２の間に起電力Ｅが生じる。このようにすれば、電極３１と３２の間に、起電力Ｅに応じた出力を取り出すことができる。
【００４１】
（第７の実施形態）
図１４は本発明の第７の実施形態の異常検出器を示す図である。二次電池を構成する電池要素４００上に、自発磁化を有し、二次電池の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力Ｅが発生する磁性体膜７００を設け、この磁性体膜７００に起電力Ｅに基づく出力を取り出す電極４１、４２を設けている。
【００４２】
電池要素４００において何らかの原因で異常発熱が生じると、磁性体膜７００の厚み方向に温度勾配∇Ｔが発生する。通常は磁性体膜７００の電池要素４００側が高温、外側が低温である。すると磁性体膜７００が異常ネルンスト効果を発現して、磁性体膜７００の両端に設けた電極４１と電極４２の間に起電力Ｅが生じる。このようにすれば、電極３１と３２の間に、起電力Ｅに応じた出力を取り出すことができる。
【００４３】
（他の実施形態）
上述の実施形態では磁性体として磁性合金を用いたが、代わりに金属膜と磁性絶縁体膜の積層体におけるスピンゼーベック効果により、同様の熱流検出が可能となる。例えば、金属である白金と、磁性絶縁体であるＹＩＧ（Yttrium-Iron-Garnet：イットリウム鉄ガーネット）を積層した二層膜を、上記磁性合金膜の代わりに用いることができる。また上述の実施形態では電池は全て積層型であるが、巻回型にも適用可能である。また本発明は電池に限らずキャパシタ等の他の蓄電装置、さらには蓄電装置に限らず、異常発熱する可能性のある電子装置に適用できる。
【００４４】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
動作時に発熱する電子装置の外装体であって、前記外装体の少なくとも一部として、自発磁化を有し、前記電子装置の発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体を備え、前記磁性体に電力を取り出すための電極を設けたことを特徴とする外装体。
（付記２）
前記外装体は前記電子装置の異常発熱を検出する付記１に記載の外装体。
（付記３）
前記外装体全体が前記磁性体で構成される付記１または２に記載の外装体。
（付記４）
前記外装体は前記磁性体と非磁性体で構成される付記１または２に記載の外装体。
（付記５）
前記磁性体は磁性合金である付記１から４のいずれか一項に記載の外装体。
（付記６）
前記電力として所定の閾値を設定し、前記電力が前記所定の閾値またはそれ以上になった場合に異常発熱と判定する付記１から５のいずれか一項に記載の外装体。
（付記７）
前記外装体として、非磁性体上に前記磁性体のパターンを形成したものを用いる付記４に記載の外装体。
（付記８）
前記磁性体のパターンは曲がりくねった形状である付記７に記載の外装体。
（付記９）
前記磁性体の自発磁化の方向は、前記磁性体のパターンの線幅方向であり、前記パターンの曲がりくねりの行きと帰りで、自発磁化の方向が反対である付記６または７に記載の外装体。
（付記１０）
二次電池を構成するセル上に、自発磁化を有し、前記二次電池の異常発熱により異常ネルンスト効果を発現して起電力が発生する磁性体膜を設け、前記磁性体膜に電力を取り出すための電極を設けたことを特徴とする二次電池の異常検出器。
（付記１１）
前記異常検出器は前記二次電池を構成する単位セルと単位セルの間に挿入されている付記１０に記載の異常検出器。
（付記１２）
前記セル上に前記磁性体膜のパターンを形成したものを用いる付記１０または１１に記載の異常検出器。
（付記１３）
前記磁性体膜のパターンは曲がりくねった形状である付記１２に記載の異常検出器。
（付記１４）
前記磁性体膜の自発磁化の方向は、前記磁性体膜のパターンの線幅方向であり、前記パターンの曲がりくねりの行きと帰りで、自発磁化の方向が反対である付記１３に記載の異常検出器。
（付記１５）
付記１から９のいずれか一項に記載の外装体の前記電極からの出力を検出する検出回路と、前記検出回路の出力を接続する無線送信回路、前記無線送信回路の出力が接続されるアンテナを備えた異常検出システム。
【００４５】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００４６】
この出願は、２０１８年１１月１日に出願された日本出願特願２０１８−２０６４８２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ、１ｂ、７０１    磁性体
２、４００    電池要素
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、３１、３２、４１、４２、９４    電極
２０    磁性合金膜
２１、２２、９１、９２    樹脂層
２３、９３    開口
２６    絶縁層
２４、５０１Ａ、５０１Ｂ    外装体
５０、５０ａ、５０ｂ    磁性合金膜
５０ｄ、５０ｆ    非磁性合金膜
５１、６０    外装体
５５、５７、５９    電極
５３、６３、７３    境界線
７１    配線
９０    磁性合金層
９５、２００    異常検出器
９６    単位セル
２０１    検出回路
２０２    無線送信回路
２０３    アンテナ
２９０    電池
２９３    無線端末
２９５    受信機器
３００    電子装置
６０１    ラミネートフィルム
９００    積層型電池
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0006989030.tif 000003
【図１Ｃ】
0006989030.tif 000004
【図１Ｄ】
0006989030.tif 000005
【図１Ｅ】
0006989030.tif 000006
【図２Ａ】
0006989030.tif 000007
【図２Ｂ】
0006989030.tif 000008
【図２Ｃ】
0006989030.tif 000009
【図３】
0006989030.tif 000010
【図４Ａ】
0006989030.tif 000011
【図４Ｂ】
0006989030.tif 000012
【図５Ａ】
0006989030.tif 000013
【図５Ｂ】
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【図６】
0006989030.tif 000015
【図７】
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【図８】
0006989030.tif 000017
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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