(57)【要約】【課題】作業の安全性が高く、且つ正極活物質−負極活物質間の短絡層数を１層近くに制御でき、正確な安全性評価が可能な電池用短絡試験装置及び電池の短絡試験方法を提供する。【解決手段】電池用短絡試験装置は、短絡発生治具を備え、前記短絡発生治具は、押圧部材と、前記押圧部材の先端に配置された金属錐体部とを備え、前記押圧部材は、前記金属錐体部の底面部から外周方向に前記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部を備えている。また、電池の短絡試験方法は、前記電池用短絡試験装置を用い、電池を電圧測定部に接続する工程と、前記電池用短絡試験装置の前記短絡発生治具を前記電池の上に配置する工程と、前記短絡発生治具を電池方向に移動させて、前記短絡発生治具の前記金属錐体部を、前記電池の表面から刺し込むと共に前記押圧部材が前記電池の表面を押圧する工程と、前記電池の電圧が所定の電圧まで低下した時に、前記短絡発生治具の電池方向への移動を停止する工程とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短絡発生治具を含む電池用短絡試験装置であって、
前記短絡発生治具は、押圧部材と、前記押圧部材の先端に配置された金属錐体部とを含み、
前記押圧部材は、前記金属錐体部の底面部から外周方向に前記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部を含むことを特徴とする電池用短絡試験装置。
【請求項２】
前記張り出し部は、前記金属錐体部の軸に対して直行する平面部を含む請求項１に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項３】
前記平面部のエッジ部が、曲面からなる請求項２に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項４】
前記張り出し部は、前記金属錐体部に向かって突出する球面部を含む請求項１に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項５】
前記金属錐体部の下部外周部に、前記押圧部材に接するスペーサーが更に配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項６】
前記スペーサーは、前記金属錐体部の底面部から外周方向に前記金属錐体部の母線よりも更に膨出している請求項５に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項７】
前記スペーサーは、ゴム系材料からなる請求項５又は６に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項８】
電池の電圧測定部及び前記押圧部材の押圧制御部を更に含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池用短絡試験装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池用短絡試験装置を用いる電池の短絡試験方法であって、
電池を電圧測定部に接続する工程と、
前記電池用短絡試験装置の前記短絡発生治具を前記電池の上に配置する工程と、
前記短絡発生治具を電池方向に移動させて、前記短絡発生治具の前記金属錐体部を、前記電池の表面から刺し込むと共に前記押圧部材が前記電池の表面を押圧する工程と、
前記電池の電圧が所定の電圧まで低下した時に、前記短絡発生治具の電池方向への移動を停止する工程とを含むことを特徴とする電池の短絡試験方法。
【請求項１０】
前記電池は、断熱部材の上に配置される請求項９に記載の電池の短絡試験方法。
【請求項１１】
前記電池と前記断熱部材との間に、温度測定素子が配置される請求項１０に記載の電池の短絡試験方法。
【請求項１２】
前記電池は、正極と、セパレータと、負極とからなる電極対を複数積層して含み、
前記正極の厚さをａ、前記セパレータの厚さをｂ、前記負極の厚さをｃ、前記電池の表面から、前記正極及び前記負極の両方が活物質を担持して対向する箇所の第１層目の電極対までの厚さをＡ、前記正極及び前記負極の両方が活物質を担持して対向する箇所の前記電池の表面から第２層目の電極対までの厚さをＢ、前記短絡発生治具から露出した前記金属錐体部の高さをＬとすると、
Ａ＋ａ＋ｂ≦Ｌ＜Ｂ、又は、Ａ＋ｃ＋ｂ≦Ｌ＜Ｂの関係が成立する請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電池の短絡試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスである電池の安全性評価に用いられる、電池用短絡試験装置及び電池の短絡試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等のポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化等に伴い、高容量・高エネルギー密度の二次電池が必要とされるようになってきている。
【０００３】
一方、上記のような二次電池の高容量・高エネルギー密度化といった技術革新に伴い、その安全性を確保することが更に困難となっており、特に微小金属粉等の異物混入、集電体の折れ曲がり、デンドライト等による内部短絡は、安全装置や保護回路では制御できない。よって、このような安全装置や保護回路では制御できない内部短絡における安全性を評価することは非常に重要である。従来、内部短絡における安全性を評価する方法としては、例えば以下の方法が提案されている。
【０００４】
先ず、特許文献１には、電極群内部の正極と負極が対向する箇所に異物小片を混入させ、加圧子による加圧力で混入部をプレスすることで、正負極間に介在する絶縁層を局所的に破壊する内部短絡安全性評価方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、内部短絡により発生したガスが外部に排出されることを抑止するために、刺し込み箇所表面に接着性樹脂層を形成させた後、先端あるいは先端付近に導電性部材を備えた絶縁性の棒を内部短絡が発生する深さまで刺し込み、電池内で内部短絡を発生させる安全性評価方法が開示されている。
【０００６】
更に、非特許文献１である日本工業規格（ＪＩＳ）Ｃ８７１４（２００７）には、携帯電子機器用リチウムイオン蓄電池の単電池及び組電池の安全性試験が開示され、その中に単電池の強制内部短絡試験の方法が制定されている。この強制内部短絡試験法は、充電状態にある電極体を電池外装体から取り出し、その電極体を巻き解き、最外周の正極活物質と負極活物質との間にニッケル片を挿入した後、電極体を捲き直し、その後、ニッケル片挿入部を中心に加圧治具によって加圧することで、正極活物質−負極活物質間の１層の内部短絡を発生させる試験法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２７００９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５０９５４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｃ８７１４（２００７）携帯電子機器用リチウムイオン蓄電池の単電池及び組電池の安全性試験
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び非特許文献１に記載の方法は、正極活物質−負極活物質間の１層の内部短絡を発生させる方法であるが、電池を解体して、完全充電した電極体を取り扱うため、作業上の危険を伴う。また、これらの方法で使用する異物小片及びニッケル片の取り扱いは容易な作業ではないため、作業に時間を要する。その場合、作業中に電極体内の電解液が溶媒の揮発により減少し、電池の内部抵抗が増加するために、短絡時に発生する短絡電流も小さくなり、正確な安全性の評価ができない場合もある。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の方法は、作業の安全性は高いが、先端あるいは先端付近に導電性部材を備えた絶縁性の棒を刺し込むため、正極活物質−負極活物質間の短絡層数が１〜２層ではなく、多層の短絡になる場合がある。これは短絡時に発生するガスにより電極がせり上がり、短絡層数が増加したためである。従って、特許文献２の方法では、短絡層数の制御が困難で、常に一定の条件下での安全性評価が困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電池用短絡試験装置は、短絡発生治具を含む電池用短絡試験装置であって、前記短絡発生治具は、押圧部材と、前記押圧部材の先端に配置された金属錐体部とを含み、前記押圧部材は、前記金属錐体部の底面部から外周方向に前記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の電池の短絡試験方法は、上記本発明の電池用短絡試験装置を用いる電池の短絡試験方法であって、電池を電圧測定部に接続する工程と、前記電池用短絡試験装置の前記短絡発生治具を前記電池の上に配置する工程と、前記短絡発生治具を電池方向に移動させて、前記短絡発生治具の前記金属錐体部を、前記電池の表面から刺し込むと共に前記押圧部材が前記電池の表面を押圧する工程と、前記電池の電圧が所定の電圧まで低下した時に、前記短絡発生治具の電池方向への移動を停止する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、作業の安全性が高く、且つ正極活物質−負極活物質間の短絡層数を１層近くに制御でき、正確な安全性評価が可能な電池用短絡試験装置及び電池の短絡試験方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る実施形態の短絡発生治具の一例を示す模式側面図である。
【図２】図２は、本発明に係る実施形態の短絡発生治具の他の例を示す模式側面図である。
【図３】図３は、本発明に係る実施形態の短絡発生治具の他の例を示す模式側面図である。
【図４】図４は、本発明に係る実施形態の短絡発生治具の他の例を示す模式側面図である。
【図５】図５は、本発明に係る実施形態の短絡発生治具を電池に刺し込んだ状態の一例を示す模式要部断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る実施形態の短絡発生治具を電池に刺し込んだ状態の他の例を示す模式要部断面図である。
【図７】図７は、扁平型リチウムイオン二次電池の模式平面図である。
【図８】図８は、実施例１の短絡発生治具の模式側面図である。
【図９】図９は、実施例１の短絡試験装置を用いて電池の短絡試験を行う直前の状態を示す模式外観斜視図である。
【図１０】図１０は、実施例２の短絡発生治具の模式側面図である。
【図１１】図１１は、実施例２の短絡試験装置を用いて電池の短絡試験を行う直前の状態を示す模式外観斜視図である。
【図１２】図１２は、実施例３の短絡発生治具の模式断面図である。
【図１３】図１３は、比較例１の短絡発生治具の模式側面図である。
【図１４】図１４は、比較例２の短絡試験装置を用いて電池の短絡試験を行う直前の状態を示す模式外観斜視図である。
【図１５】図１５は、比較例４の短絡発生治具の模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
（電池用短絡試験装置の実施形態）
本実施形態の電池用短絡試験装置は、短絡発生治具を備え、上記短絡発生治具は、押圧部材と、上記押圧部材の先端に配置された金属錐体部とを備え、上記押圧部材は、上記金属錐体部の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部を備えている。本実施形態おける上記金属錐体部の母線は、その延長線も含むものであり、以下も同様である。
【００１７】
本実施形態の電池用短絡試験装置は、上記短絡発生治具の上記金属錐体部を電池の表面へ刺し込んで内部短絡を発生させた際に、上記押圧部材の張り出し部が電池の表面を圧迫することができ、電池を短絡させた際に発生するガスによる電池の膨れ及びそれに伴う電極のせり上がりによる短絡層数の増加を抑制でき、正極活物質−負極活物質間の短絡層数を１層近くに制御でき、短絡試験の条件を統一した正確な安全性評価が可能となる。また、本実施形態の電池用短絡試験装置を用いることにより、例えば従来の特許文献１及び非特許文献１に記載の方法とは異なり、電池を解体して完全充電した電極体を取り扱う必要がないため、作業の安全性を高めることができる。更に、電池を解体しないため、電池の解体による電解液溶媒の揮発がなく、電池の内部抵抗の増加を抑制でき、短絡試験の条件の変動がない正確な安全性評価が可能となる。
【００１８】
上記張り出し部は、上記金属錐体部の軸に対して直行する平面部を備えることが好ましい。これにより、電池の短絡時に、上記平面部が電池の表面を確実に圧迫することができる。また、上記平面部のエッジ部は、曲面からなることが好ましい。これにより、上記エッジ部での短絡を抑制可能となる。
【００１９】
更に、上記張り出し部は、上記金属錐体部に向かって突出する球面部を備えることができる。これによっても、電池の短絡時に、上記球面部が電池の表面を圧迫することができ、更に上記金属錐体部以外の部分での短絡を抑制可能となる。
【００２０】
上記短絡発生治具では、上記金属錐体部の下部外周部に、上記押圧部材に接するスペーサーが更に配置されていることが好ましい。上記スペーサーを用いることにより、上記短絡発生治具の上記金属錐体部を電池の表面へ刺し込んで内部短絡を発生させた際に、刺し込み箇所の密閉性を確保して、内部短絡発生時に生じるガスの電池外部への漏出を防止することができる。また、上記スペーサーの厚さを変更することにより、上記金属錐体部の先端露出部の長さの調整が容易となる。更に、上記スペーサーは、上記金属錐体部の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出していることが好ましい。これにより、刺し込み箇所の密閉性をより向上できる。
【００２１】
上記スペーサーは、ゴム系材料からなることが好ましい。これにより、上記短絡発生治具の電池との密着性を増すことができる。
【００２２】
本実施形態の電池用短絡試験装置は、電池の電圧測定部及び上記押圧部材の押圧制御部を更に備えることが好ましい。これにより、電池の電圧低下による短絡の発生を正確に把握でき、それにより上記押圧部材の刺し込み移動を停止でき、所定の短絡層数に確実に制御することができる。
【００２３】
次に、図面に基づき本実施形態の電池用短絡試験装置に用いる短絡発生治具を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態の短絡発生治具の一例を示す模式側面図である。図１において、短絡発生治具１０は、円筒形の押圧部材１１と、押圧部材１１の先端に配置された円錐状の金属錐体部１２とを備えている。また、押圧部材１１は、金属錐体部１２の底面部から外周方向に金属錐体部１２の母線よりも更に膨出する張り出し部１４を備えており、張り出し部１４は、金属錐体部１２の軸１３に対して直行する平面部を備えている。更に、張り出し部１４の平面部のエッジ部１５は、曲面から形成されている。
【００２５】
短絡発生治具１０の金属錐体部１２を電池の表面から刺し込むと共に、押圧部材１１により電池を押圧することにより、安全に且つ確実に電池の短絡を発生させることができる。
【００２６】
図２は、本実施形態の短絡発生治具の他の例を示す模式側面図である。図２において、短絡発生治具２０は、円筒形の押圧部材２１と、押圧部材２１の先端に配置された円錐状の金属錐体部２２とを備えている。また、押圧部材２１は、金属錐体部２２の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部２４を備えており、張り出し部２４は、金属錐体部２２の軸２３に対して直行する平面部を備えている。更に、金属錐体部２２の下部外周部には、押圧部材２１に接する円盤状のスペーサー２５が配置されている。
【００２７】
短絡発生治具２０の金属錐体部２２を電池の表面から刺し込むと共に、押圧部材２１により電池を押圧することにより、安全に且つ確実に電池の短絡を発生させることができる。また、図２の短絡発生治具２０は、スペーサー２５を備えているので、金属錐体部２２による電池の刺し込み箇所の密閉性を確保できる。
【００２８】
図３は、本実施形態の短絡発生治具の他の例を示す模式側面図である。図３において、短絡発生治具３０は、球形の押圧部材３１と、押圧部材３１の先端に配置された円錐状の金属錐体部３２とを備えている。また、押圧部材３１は、金属錐体部３２の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部３３を備えており、張り出し部３３は、金属錐体部３２に向かって突出する球面部を備えている。
【００２９】
短絡発生治具３０の金属錐体部３２を電池の表面から刺し込むと共に、押圧部材３１により電池を押圧することにより、安全に且つ確実に電池の短絡を発生させることができる。
【００３０】
図４は、本実施形態の短絡発生治具の他の例を示す模式側面図である。図４において、短絡発生治具４０は、球形の押圧部材４１と、押圧部材４１の先端に配置された円錐状の金属錐体部４２とを備えている。また、押圧部材４１は、金属錐体部４２の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部４３を備えており、張り出し部４３は、金属錐体部４２に向かって突出する球面部を備えている。更に、金属錐体部４２の下部外周部には、押圧部材４１に接する円盤状のスペーサー４４が配置されている。
【００３１】
短絡発生治具４０の金属錐体部４２を電池の表面から刺し込むと共に、押圧部材４１により電池を押圧することにより、安全に且つ確実に電池の短絡を発生させることができる。また、図４の短絡発生治具４０は、スペーサー４４を備えているので、金属錐体部４２による電池の刺し込み箇所の密閉性を確保できる。
【００３２】
図１〜図４に示した金属錐体部の材質としては、電池の内部短絡を実現できる材質であれば特に限定されないが、電気抵抗率が１００Ω・ｍ以下である導電性材料であることが好ましく、短絡部を形成する金属錐体部の電気抵抗が、電池の内部抵抗と同等となる導電性材料であることが最も好ましい。短絡部の電気抵抗が電池の内部抵抗と同等であると、その短絡部に電流が流れやすくなるため、その短絡部での発熱量が大きくなり、より危険な状態を再現でき、正確な安全性評価が可能となる。
【００３３】
上記金属錐体部に用いる具体的な導電性材料としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン等の金属材料、金属材料以外の導電性材料である炭素質材料等を用いることができるが、電池製造工程での微小金属粉の混入を模擬する観点より、ニッケルがより好ましい。
【００３４】
また、図１〜図４に示した金属錐体部の形状は、円錐状の部材を用いたが、円錐状に限らず、角錐状でもよいが、角錐の角により電池表面に亀裂が生じる場合があるため、円錐状が好ましい。
【００３５】
上記金属錐体部の最適な高さは、短絡試験を行う電池の種類、形状、大きさ等により異なるが、後述する実施例で用いた扁平型リチウムイオン二次電池の場合は、０．３８ｍｍ以上０．６１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
図１〜図４に示した押圧部材の材質としては、剛性を有する材質であれば特に限定されず、例えば、セラミックス材料、金属材料等が使用できるが、上記押圧部材を介した電池の放熱を防ぐために、熱伝導率の低いセラミックス材料が好ましい。上記セラミックス材料としては、例えば、ジルコニア、ムライト、コージライト、ステアタイト、β−スポジュメン、チタン酸アルミ、ジルコン等が挙げられる。
【００３７】
また、図１〜図４に示した押圧部材の形状は、円筒形又は球形としたが、金属錐体部の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部を備え、電池を押圧できる形状であれば、これらの形状に限定されず、角柱形、多角柱形、楕円柱形等を用いることができる。また、押圧部材の形状が球形以外の場合には、金属錐体部の底面部から外周方向に上記金属錐体部の母線よりも更に膨出する張り出し部のエッジ部は、曲面からなることが好ましい。これにより、上記エッジ部での短絡を抑制可能となる。
【００３８】
図２及び図４に示したスペーサーの材質としては、密着性を有する材質であれば特に限定されず、例えば、例えば、フッ素ゴム、天然ゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム等のゴム系材料、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ酢酸樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等の樹脂系材料等を使用できる。また、上記押圧部材による電池の押圧時におけるスペーサーの変形を抑制する観点より、密着性を有するゴム系材料と、剛性を有する樹脂系材料とを併用し、ゴム系材料からなるスペーサーを外側に配置することがより好ましい。これにより、スペーサーの変形を抑制できると共に、スペーサーの密着性も確保できる。
【００３９】
また、図２及び図４に示したスペーサーの形状は、円盤状としたが、上記押圧部材の底面部と同様の外形を有する形状であれば、円盤状に限定されず、角盤状、楕円盤状等を用いることができる。
【００４０】
本実施形態の電池用短絡試験装置を用いた短絡試験の対象となる電池については、後述する。
【００４１】
（電池の短絡試験方法の実施形態）
本実施形態の電池の短絡試験方法は、前述の実施形態で説明した電池用短絡試験装置を用いる電池の短絡試験方法であり、電池を電圧測定部に接続する工程と、上記電池用短絡試験装置の上記短絡発生治具を上記電池の上に配置する工程と、上記短絡発生治具を電池方向に移動させて、上記短絡発生治具の上記金属錐体部を、上記電池の表面から刺し込むと共に上記押圧部材が上記電池の表面を押圧する工程と、上記電池の電圧が所定の電圧まで低下した時に、上記短絡発生治具の電池方向への移動を停止する工程とを備えている。
【００４２】
本実施形態の電池の短絡試験方法は、前述の実施形態で説明した電池用短絡試験装置を用いているため、上記短絡発生治具の上記金属錐体部を電池の表面へ刺し込んで内部短絡を発生させた際に、上記押圧部材の張り出し部が電池の表面を圧迫することができ、電池を短絡させた際に発生するガスによる電池の膨れ及びそれに伴う電極のせり上がりによる短絡層数の増加を抑制でき、正極活物質−負極活物質間の短絡層数を１層近くに制御でき、短絡試験の条件を統一した正確な安全性評価が可能となる。また、上記電池用短絡試験装置を用いることにより、例えば従来の特許文献１及び非特許文献１に記載の方法とは異なり、電池を解体して完全充電した電極体を取り扱う必要がないため、作業の安全性を高めることができる。更に、電池を解体しないため、電池の解体による電解液溶媒の揮発がなく、電池の内部抵抗の増加を抑制でき、短絡試験の条件の変動がない正確な安全性評価が可能となる。
【００４３】
本実施形態の電池の短絡試験方法では、上記電池は、断熱部材の上に配置されることが好ましい。これにより、上記電池が短絡して発熱した際の放熱を抑制でき、実際の短絡時の発熱状況を維持でき、正確な安全性評価が可能となる。
【００４４】
上記断熱部材の材質は断熱性が高いものであれば特に限定されず、例えば、セラミックス等の無機材料、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ酢酸樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等の有機材料を用いることができる。
【００４５】
また、本実施形態の電池の短絡試験方法では、上記電池と上記断熱部材との間に、温度測定素子が配置されることが好ましい。即ち、上記電池の下に温度測定素子を配置することにより、温度測定素子が電池の膨れの影響を受けにくくなり、温度測定素子が電極体から大きく離れにくい位置で電極体の温度をより正確に測定可能となる。また、上記断熱部材の上に温度測定素子を配置することにより、上記電池の放熱を抑制した状態での上記電池の温度を正確に測定することができる。
【００４６】
前述の実施形態で説明した電池用短絡試験装置を用いる本実施形態の電池の短絡試験方法よる短絡試験の対象となる電池は、正極と、セパレータと、負極とからなる電極対を複数積層して備えている。上記電池の代表的なものとしては、リチウムイオン二次電池が挙げられる。
【００４７】
上記リチウムイオン二次電池の形態としては特に限定されず、例えば、コイン形、ボタン形、シート形、積層形、円筒形、扁平形、角形、電気自動車等に用いる大型のもの等のいずれであっても、本実施形態の電池の短絡試験方法を適用できる。
【００４８】
ここで、上記正極の厚さをａ、上記セパレータの厚さをｂ、上記負極の厚さをｃ、上記電池の表面から、上記正極及び上記負極の両方が活物質を担持して対向する箇所の第１層目の電極対までの厚さをＡ、上記正極及び上記負極の両方が活物質を担持して対向する箇所の上記電池の表面から第２層目の電極対までの厚さをＢ、上記短絡発生治具から露出した上記金属錐体部の高さをＬとすると、Ａ＋ａ＋ｂ≦Ｌ＜Ｂ、又は、Ａ＋ｃ＋ｂ≦Ｌ＜Ｂの関係が成立することが好ましい。これにより、電池の大きさにかかわらず、上記金属錐体部の先端の電池への侵入深さを機械的に制御して、正極活物質−負極活物質間の短絡層数を１層に限定できる。その結果、短絡試験の条件を均一にでき、正確な安全性評価が可能となる。また、上記Ｌを一定の範囲で大きくすることにより、２層短絡を実現することもできる。
【００４９】
以下、上記関係について図面を用いて説明する。図５は、本実施形態の短絡発生治具を電池に刺し込んだ状態の一例を示す模式要部断面図である。
【００５０】
図５において、電池５０は、外側から正極５１、セパレータ５２、負極５３からなる上記第１層目の電極対５５、及び、外側から正極５１、セパレータ５２、負極５３からなる上記第２層目の電極対５６を備え、更に、図示を省略した電極対を複数備えている。電極対５５、５６の形態は特に限定されず、板状の電極をセパレータと共に積層した積層電極体であってもよく、長尺状の電極をセパレータと共に巻回した巻回電極体であってもよい。また、図５において、短絡発生治具の押圧部材７０に取り付けられた金属錐体部６０の先端は、第１層目の電極対５５の負極５３の表面まで達し、１層短絡を実現している。
【００５１】
図５において、正極５１の厚さをａ、セパレータ５２の厚さをｂ、負極５３の厚さをｃ、電池５０の表面から第１層目の電極対５５までの厚さをＡ、電池５０の表面から第２層目の電極対５６までの厚さをＢ、押圧部材７０から露出した金属錐体部６０の高さをＬとすると、Ａ＋ａ＋ｂ≦Ｌ＜Ｂの関係が成立しているので、多層短絡を機械的に防止できる。
【００５２】
また、図６は、本実施形態の短絡発生治具を電池に刺し込んだ状態の他の例を示す模式要部断面図である。図６において、電池５０は、外側から負極５３、セパレータ５２、正極５１からなる上記第１層目の電極対５７、及び、外側から負極５３、セパレータ５２、正極５１からなる上記第２層目の電極対５８を備え、更に、図示を省略した電極対を複数備えていること以外は、図５と同様の構成であるため、図６についての詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の電池の短絡試験方法において、上記短絡発生治具を電池の方向に移動させて、上記金属錐体部を電池の表面から刺し込む速度は特に限定されないが、最外層の電極対のみの内部短絡発生時点における上記短絡発生治具の停止等の制御が容易である点から、０．５ｍｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ／ｓｅｃ以下がより好ましく、０．１ｍｍ／ｓｅｃ以下が更に好ましい。
【００５４】
上記短絡発生治具を電池へ刺し込む機構は特に限定されないが、一定の刺し込み速度による動作が可能で且つ任意の位置で停止可能な機構が好ましく、例えば、サーボモータを用いたスクリュー式プレス、メカニカル式プレス、油圧式プレス、エア式プレス等を用いることができる。
【００５５】
本実施形態の電池の短絡試験方法において、上記電池の電圧が所定の電圧まで低下した時に、上記短絡発生治具の電池方向への移動を停止する工程における上記電池の電圧の低下範囲としては、最外周の電極対のみの１層短絡を実現するためには、０．１Ｖ以下であることが好ましく、０．０７Ｖ以下がより好ましく、０．０５Ｖ以下が更に好ましい。
【００５６】
本実施形態の電池の短絡試験方法を用いて電池の内部短絡に対する安全性評価をする場合、電池を厳しい条件で評価する目的から、電池を満充電の状態として短絡試験を行うが、短絡試験の環境温度については特に限定されない。一般的には、通常電池の使用で想定される範囲でより厳しい高温に設定することが好ましく、例えば、ＪＩＳ  Ｃ  ８７１４（２００７）携帯電子機器用リチウムイオン蓄電池の単電池及び組電池の安全性試験では、上限試験温度は４５℃と設定されている。
【００５７】
また、電池の安全性評価試験においては、一般的に電圧、温度、映像機器による映像等を記録することにより、電圧変化、発熱挙動、電池の外観状況等に基づき安全性レベルを確認することができる。安全性レベルの判定基準としては、試験項目、規格等によって一概ではないが、内部短絡時の電池電圧変化、電池温度、電解液の漏液有無、発煙有無、破裂有無、発火有無等が挙げられ、これら判定基準より安全性レベルを判断することが重要である。
【００５８】
また、本実施形態の電池の短絡試験方法における電池の短絡層数については、内部短絡試験後の電池を解体し、正極活物質と負極活物質との間に介在するセパレータの穴によって確認することができる。但し、内部短絡試験において、発煙、破裂、発火等が発生した場合、燃焼や、熱によるセパレータの溶着により、短絡層数を判断することは困難な場合がある。
【００５９】
本実施形態の電池の短絡試験方法により安全性を評価する電池については、特に限定されるものではないが、その電池容量（ｍＡｈ）を、正極合剤層と負極合剤層との対向面積（セパレータを介して対向する部分の面積）で除して求められる単位面積当たりの電池容量（以下、「電極対向面積当たりの電池容量」という。）が、３．３ｍＡｈ／ｃｍ2未満であることが、本実施形態の電池の短絡試験方法には適している。上記電極対向面積当たりの電池容量が小さい電池を使用することで、電池の内部短絡時での電極体の発熱による熱を他の電池部材へ逃がしやすくなり、電池表面で温度変化を検知しやすくなるからである。但し、上記電極対向面積当たりの電池容量が小さすぎると、電池のエネルギー密度が低下し発熱自体が小さくなり、安全性レベルに差が見えなくなるため、本実施形態の電池の短絡試験方法により安全性を評価する電池については、上前記電極対向面積当たりの電池容量は、１Ａｈ以上であることが好ましい。
【００６０】
上記電池の外装体の材質は、アルミラミネート、アルミ等に限定されるものではないが、アルミラミネート部材である場合、金属錐体部が侵入して短絡させやすいので、本実施形態の電池の短絡試験方法により安全性を評価するのに好ましい電池形態である。
【００６１】
一方、上記電池の外装体がステンレス鋼等の剛性を有する材質の場合、及び外装体の厚さが厚い場合には、外装体から電極体のみを取り出して本実施形態の電池の短絡試験方法を行うことも可能である。これにより、外装体が厚い場合にも電極体を分解することなく低い押圧力で短絡試験することが可能である。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。但し、下記実施例は、本発明を制限するものではない。
【００６３】
（実施例１）
＜測定試料の作製＞
測定試料として、図７に示す扁平型リチウムイオン二次電池を次のように作製した。
【００６４】
〔正極の作製〕
先ず、正極活物質であるＬｉＣｏＯ2（日本化学工業社製、"Ｃ２０Ｆ"）１００質量部と、導電助剤であるアセチレンブラック３質量部と、バインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）３質量部〔Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液として固形分量を供給〕とを、溶媒であるＮＭＰに均一になるように混合して正極合剤含有ペーストを調製した。次に、得られた正極合剤含有ペーストを、厚みが２０μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に、塗布量が正極合剤含有ペーストの固形分量として２３．３ｍｇ／ｃｍ2となるように、間欠塗布して乾燥させた後、カレンダー処理を行って、全厚が１６０μｍになるように正極合剤層の厚みを調整し、長さ４８５ｍｍ、幅５６ｍｍになるように切断して正極を作製した。更に、この正極のアルミニウム箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
【００６５】
〔負極の作製〕
負極活物質である黒鉛（日立化成社製、"ＭＡＧＥ"）１００質量部と、バインダであるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１質量部（１質量％の水溶液として固形分量を供給）とスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）１．５質量部とを、溶媒である比伝導度が２．０×１０5Ω／ｃｍ以上のイオン交換水に混合して負極合剤含有ペーストを調製した。次に、得られた負極合剤含有ペーストを、厚みが１６．５μｍの銅箔からなる集電体の両面に、塗布量が負極合剤含有ペーストの固形分量として１２．７ｍｇ／ｃｍ2となるように、間欠塗布して乾燥させた後、カレンダー処理を行って、全厚が２１１μｍになるように負極合剤層の厚みを調整し、長さ４４１ｍｍ、幅５８ｍｍになるように切断して負極を作製した。更に、この負極の銅箔の露出部にタブを溶接してリード部を形成した。
【００６６】
〔セパレータの準備〕
セパレータとしては、厚さ２５μｍのポリエチレン製微多孔膜を長さ６７５ｍｍ、幅６０．５ｍｍに切断したものを準備した。
【００６７】
〔非水電解液の調製〕
エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）との体積比１：３の混合溶媒１ｋｇに、１．０ｍｏｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を溶解して混合液を作製し、その混合液１００質量部に、更にビニレンカーボネート（ＶＣ）を２質量部加えて、非水電解液を調製した。
【００６８】
〔電池の組み立てと充電〕
ドライ雰囲気中で、上記正極と上記負極とを、上記セパレータを介在させつつ重ね、渦巻状に巻回して巻回電極体を作製した。得られた巻回電極体を更に押しつぶして扁平状に成型し、扁平型巻回電極体を得た。この扁平型巻回電極体をアルミニウムラミネートフィルムからなる外装体内に収納し、上記非水電解液を注入した後に封止を行い、電池容量１．２Ａｈの扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００６９】
図７に作製した扁平型リチウムイオン二次電池の模式平面図を示す。図７において、扁平型リチウムイオン二次電池８０は、扁平型巻回電極体及び非水電解液が、平面視で矩形のアルミニウムラミネートフィルムからなる外装体８１内に収納されている。そして、正極外部端子８２及び負極外部端子８３が、外装体８１の同じ辺から引き出されている。
【００７０】
最後に、上記扁平型リチウムイオン二次電池を３３３ｍＡ（１／３Ｃ相当のレート）で６時間、４．５Ｖの定電流定電圧充電を行い、内部短絡試験の測定試料とした。
【００７１】
＜短絡発生治具の作製＞
次に、図８に示す短絡発生治具を次のように作製した。
【００７２】
先ず、図８に示すように、ステンレス鋼製の円柱体（底面の直径：３．４ｍｍ、高さ：１０ｍｍ）からなる押圧部材１０１を準備した。次に、押圧部材１０１の先端に設けた直径３ｍｍの穴の中に、ニッケル製の円錐体（底面の直径：３ｍｍ、頂角６０度）からなる金属錐体部１０２を取り付けた。
【００７３】
更に、中心に直径３ｍｍの穴を有する円盤状のスペーサー１０３ａとスペーサー１０３ｂとを準備した。スペーサー１０３ａは、直径１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのベークライト布基材フェノール樹脂積層板で形成した。また、スペーサー１０３ｂは、直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのバイトンゴムで形成した。続いて、スペーサー１０３ａ及びスペーサー１０３ｂのそれぞれの穴を金属錐体部１０２に通すことにより、押圧部材１０１に接するようにスペーサー１０３ａ及びスペーサー１０３ｂを配置し、積層スペーサー１０３を形成し、短絡発生治具１００を得た。積層スペーサー１０３を取り付けた後の、積層スペーサーの底面から下方へ突出する金属錐体部１０２の先端長さは、０．６ｍｍであった。
【００７４】
＜短絡試験装置の作製＞
次に、図９に示すように、上記で作製した短絡発生治具１００を、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の四角柱部材で形成した治具取付部材９０に取り付け、更に、短絡発生治具１００を取り付けた治具取付部材９０を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、短絡試験装置を作製した。作製した短絡試験装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び短絡発生治具１００の押圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【００７５】
＜測定試料の配置＞
続いて、図９に示すように、先に作製した扁平型リチウムイオン二次電池８０（以下、単に電池８０という。）を、ベークライト布基材フェノール樹脂積層板からなる断熱部材１１０の上に配置し、電池８０と断熱部材１１０との間に温度測定素子としてＫ熱電対１２０を取り付けた。
【００７６】
＜内部短絡試験の実施＞
先ず、電池８０を、短絡試験装置の電圧測定部（図示せず。）に接続する。次に、図９に示すように、短絡試験装置の短絡発生治具１００を電池８０の上に配置する。続いて、２５℃の環境下において、短絡発生治具１００を電池方向に、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で降下させ、短絡発生治具１００の金属錐体部１０２を電池８０の表面から刺し込むと共に押圧部材１０１が、積層スペーサー１０３を介して電池８０の表面を押圧する。その後、電池８０の電圧が０．０５Ｖ低下した時に、短絡発生治具１００の電池方向への降下を停止する。その後、内部短絡後の測定試料の最大温度、電解液の漏液の有無、発煙の有無、破裂の有無、発火の有無を確認した。
【００７７】
＜内部短絡試験後の電池の解体＞
最後に、内部短絡させた電池８０を解体し、セパレータを取り出し、穴の開いたセパレータ層数を数えて、内部短絡層数を確認した。
【００７８】
（実施例２）
＜測定試料の作製＞
測定試料として、実施例１と同様の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７９】
＜短絡発生治具の作製＞
次に、図１０に示す短絡発生治具を次のように作製した。
【００８０】
先ず、図１０に示すように、ジルコニア製の球体（直径：１０ｍｍ）からなる押圧部材２０１を準備した。次に、押圧部材２０１の先端に設けた直径３ｍｍの穴の中に、ニッケル製の円錐体（底面の直径：３ｍｍ、頂角６０度）からなる金属錐体部２０２を取り付けた。
【００８１】
更に、中心に直径３ｍｍの穴を有する円盤状のスペーサー２０３ａとスペーサー２０３ｂとを準備した。スペーサー２０３ａは、直径１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのベークライト布基材フェノール樹脂積層板で形成した。また、スペーサー２０３ｂは、直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのバイトンゴムで形成した。続いて、スペーサー２０３ａ及びスペーサー２０３ｂのそれぞれの穴を金属錐体部２０２に通すことにより、押圧部材２０１に接するようにスペーサー２０３ａ及びスペーサー２０３ｂを配置し、積層スペーサー２０３を形成し、短絡発生治具２００を得た。積層スペーサー２０３を取り付けた後の、積層スペーサーの底面から下方へ突出する金属錐体部２０２の先端長さは、０．６ｍｍであった。
【００８２】
＜短絡試験装置の作製＞
次に、図１１に示すように、上記で作製した短絡発生治具２００を、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の四角柱部材で形成した治具取付部材９０に取り付け、更に、短絡発生治具２００を取り付けた治具取付部材９０を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、短絡試験装置を作製した。作製した短絡試験装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び短絡発生治具２００の押圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【００８３】
上記短絡試験装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、内部短絡試験を実施し、内部短絡試験後の電池を解体して、内部短絡層数を確認した。
【００８４】
（実施例３）
＜測定試料の作製＞
測定試料として、実施例１と同様の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００８５】
＜短絡発生治具の作製＞
次に、図１２に示す短絡試験装置を次のように作製した。
【００８６】
先ず、図１２に示すように、ステンレス鋼製の円柱体（底面の直径：３ｍｍ、高さ：１０ｍｍ）からなる押圧部材３０１を準備した。次に、押圧部材３０１の先端に設けた直径２ｍｍの穴の中に、ニッケル製の長さ２０ｍｍ、直径２ｍｍの釘３０２を取り付け、ネジ３０４で固定した。釘３０２は、押圧部材３０１からの露出部に円錐体（底面の直径：２ｍｍ、頂角３０度）からなる金属錐体部３０２ａを備えている。
【００８７】
更に、中心に直径２ｍｍの穴を有する円盤状のスペーサー３０３ａとスペーサー３０３ｂとを準備した。スペーサー３０３ａは、直径１０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのベークライト布基材フェノール樹脂積層板で形成した。また、スペーサー３０３ｂは、直径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのバイトンゴムで形成した。続いて、スペーサー３０３ａ及びスペーサー３０３ｂのそれぞれの穴を金属錐体部３０２ａに通すことにより、押圧部材３０１に接するようにスペーサー３０３ａ及びスペーサー３０３ｂを配置し、積層スペーサー３０３を形成し、短絡発生治具３００を得た。積層スペーサー３０３を取り付けた後の、積層スペーサーの底面から下方へ突出する金属錐体部３０２ａの先端長さは、０．６ｍｍであった。
【００８８】
＜短絡試験装置の作製＞
次に、作製した短絡発生治具３００を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、短絡試験装置を作製した。作製した短絡試験装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び短絡発生治具３００の押圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【００８９】
上記短絡試験装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、内部短絡試験を実施し、内部短絡試験後の電池を解体して、内部短絡層数を確認した。
【００９０】
（比較例１）
＜測定試料の作製＞
測定試料として、実施例１と同様の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００９１】
＜短絡発生治具の作製＞
次に、図１３に示す短絡発生治具を次のように作製した。
【００９２】
先ず、図１３に示すように、アルミニウム製の円柱体（底面の直径：３ｍｍ、高さ：５０ｍｍ）からなる押圧部材４０１を準備した。次に、押圧部材４０１の先端に、ニッケル製の円錐体（底面の直径：３ｍｍ、高さ：２．６ｍｍ、頂角６０度）からなる金属錐体部４０２を取り付けて、短絡発生治具４００を得た。
【００９３】
＜短絡試験装置の作製＞
次に、作製した短絡発生治具４００を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、短絡試験装置を作製した。作製した短絡試験装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び短絡発生治具４００の押圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【００９４】
上記短絡試験装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、内部短絡試験を実施し、内部短絡試験後の電池を解体して、内部短絡層数を確認した。
【００９５】
（比較例２）
＜測定試料の作製＞
測定試料として、実施例１と同様の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００９６】
＜短絡試験装置の作製＞
先ず、図１４に示すように、実施例１と同様のステンレス鋼製の円柱体（底面の直径：３ｍｍ、高さ：１０ｍｍ）からなる押圧部材１０１を準備した。次に、図１４に示すように、上記で準備した押圧部材１０１を、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の四角柱部材で形成した治具取付部材９０に取り付け、更に、押圧部材１０１を取り付けた治具取付部材９０を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、短絡試験装置を作製した。作製した短絡試験装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び押圧部材１０１の押圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【００９７】
上記短絡試験装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、内部短絡試験を実施し、内部短絡試験後の電池を解体して、内部短絡層数を確認した。
【００９８】
（比較例３）
＜測定試料の作製＞
ＪＩＳ  Ｃ  ８７１４（２００７）に規定する携帯電子機器用リチウムイオン蓄電池の単電池及び組電池の安全性試験の方法に準じて強制内部短絡試験用の測定試料を下記のように作製した。
【００９９】
先ず、実施例１と同様の扁平型リチウムイオン二次電池（以下、単に電池という。）を作製し、上記電池を３３３ｍＡ（１／３Ｃ相当のレート）で６時間、４．５Ｖの定電流定電圧充電を行い、満充電状態とした。
【０１００】
次に、温度２５℃、露点−５０℃の環境下で上記満充電状態の電池を解体し、取り出した電極体を巻き解き、最外周に露出した正極集電体露出部とセパレータとの間に、Ｌ字型のニッケル小片（高さ：０．２ｍｍ、幅：０．１ｍｍ、一辺：１ｍｍ、Ｌ字角度：約９０度）を上記電池の中心部へニッケル小片の角が巻き込み方向になるよう配置した。続いて、巻き解いた電極体を巻き直し、テープで固定し、ニッケル小片の位置のセパレータ上にマーキングを付した。更に、上記電極体上にマーキング部が中央になるようポリイミドテープ（テープ基材厚み：２５μｍ、テープ幅：１０ｍｍ）を２枚重ねて貼り付けて、上記電極体をチャック付きポリエチレン製袋に入れ、更にポリエチレン製袋を熱融着して密閉して測定試料とした。その後、この測定試料を密閉式のラミネートパックに入れた。
【０１０１】
＜加圧治具の作製＞
先ず、加圧部材として、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ３０ｍｍのステンレス鋼製の角柱体を準備し、その角柱体の先端に、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのニトリルゴム板を取り付け、更にその上に縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアクリル樹脂板を取り付けて、加圧治具を作製した。
【０１０２】
＜加圧装置の作製＞
次に、実施例１で用いた縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ５０ｍｍのアルミニウム製の四角柱部材で形成した治具取付部材の先端に、上記で作製した加圧治具を取り付け、更に、加圧治具を取り付けた治具取付部材を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、加圧装置を作製した。作製した加圧装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び加圧治具の加圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【０１０３】
＜測定試料の配置＞
上記密閉式のラミネートパックから上記測定試料（ポリエチレン製袋入り電極体）を取り出し、上記測定試料を、ベークライト布基材フェノール樹脂積層板からなる断熱部材の上に配置し、上記測定試料と断熱部材との間に温度測定素子としてＫ熱電対を取り付けた。
【０１０４】
＜内部短絡試験の実施＞
先ず、上記測定試料を、加圧装置の電圧測定部（図示せず。）に接続する。次に、加圧装置を上記測定試料の上記マーキング部の上に配置する。続いて、２５℃の環境下において、加圧装置を上記測定試料方向に、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で降下させ、上記測定試料の上記マーキング部を加圧して内部短絡を発生させた。その後、内部短絡により上記測定試料の電圧が０．０５Ｖ低下した時に、加圧装置の降下を停止した。その後、内部短絡後の測定試料の最大温度、電解液の漏液有無、発煙有無、破裂有無、発火有無を確認した。
【０１０５】
＜内部短絡試験後の測定試料の解体＞
最後に、内部短絡させた上記測定試料（電極体）を解体し、セパレータを取り出し、穴の開いたセパレータ層数を数えて、内部短絡層数を確認した。
【０１０６】
（比較例４）
＜測定試料の作製＞
測定試料として、実施例１と同様の扁平型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１０７】
＜短絡発生治具の作製＞
次に、図１５に示す短絡発生装置を次のように作製した。
【０１０８】
先ず、図１５に示すように、セラミックス製の円柱体（底面の直径：３ｍｍ、高さ：７０ｍｍ）からなる絶縁性の押圧部材５０１を準備した。次に、押圧部材５０１の先端が角度６０度の円錐形になるように加工した後、先端から１ｍｍの部分を削り、その部分に高さ１ｍｍ、角度６０度のニッケル製の円錐体からなる金属錐体部５０２を取り付けて、短絡発生治具５００を得た。図１５において、押圧部材５０１は、金属錐体部５０２の母線の延長線５０３よりも外側に膨出していない。
【０１０９】
＜短絡試験装置の作製＞
次に、作製した短絡発生治具５００を、東洋システム社製の釘刺し・圧壊試験装置（図示せず。）に取り付けることにより、短絡試験装置を作製した。作製した短絡試験装置は、電池の電圧測定部（図示せず。）及び短絡発生治具５００の押圧制御部（図示せず。）を更に備えている。
【０１１０】
上記短絡試験装置を用いた以外は、実施例１と同様にして、内部短絡試験を実施し、内部短絡試験後の電池を解体して、内部短絡層数を確認した。
【０１１１】
以上の実施例１〜３及び比較例１〜４の短絡後の測定試料の最大温度、電解液の漏液の有無、発煙の有無、破裂の有無、発火の有無、短絡層数を表１に示す。上記測定試料の試験開始温度は２５℃である。
【０１１２】
【表１】
2018085245.tif 000003
【０１１３】
本発明の実施形態に係る短絡試験装置を用いた実施例１〜３では、内部短絡による測定試料の温度上昇を確認できたが、上記測定試料では、漏液、発煙、破裂、発火は観察されなかった。また、実施例１〜３の短絡層数は、全て１層であった。これは、用いた短絡発生治具の金属錐体部の先端部の高さが適切であったためと考えられる。
【０１１４】
比較例１では、内部短絡による測定試料の漏液、発煙、破裂、発火は確認されなかったが、内部短絡による上記測定試料の温度上昇が大きかった。また、比較例１の短絡層数は３層であった。これは、用いた短絡発生治具の押圧部材が張り出し部を備えていなかったため、短絡発生後に測定試料の表面を圧迫することができず、電極のせり上がりにより短絡数が増加したためか、又は、上記短絡発生治具の刺し込み深さを制御できず、３層目まで上記短絡発生治具が達したためと考えられる。
【０１１５】
比較例２では、内部短絡による測定試料の漏液、発煙、破裂、発火が全て確認され、上記測定試料の温度上昇が５００℃を超え、発熱量が非常に大きくなった。このため、短絡後の上記測定試料の解体が困難であり、短絡層数の確認はできなかった。これは、比較例２で用いた短絡試験装置は、金属錐体部を備えていなかったため、短絡層数の制御ができずに上記現象に至ったと考えられる。
【０１１６】
比較例３では、内部短絡による測定試料の発煙、破裂、発火は確認されず、短絡層数は１層であったが、内部短絡による上記測定試料の温度上昇は確認できず、上記測定試料の漏液が確認された。これは、比較例３では、外装体から電極体を取り出したため、電極体内の電解液が溶媒の揮発により減少し、上記測定試料の内部抵抗が増加し、短絡時に発生する短絡電流も小さくなり、上記測定試料の温度上昇が発生しなかったものと考えられる。また、比較例３では、外装体から電極体を取り出すという危険を伴う試験方法であった。
【０１１７】
比較例４では、内部短絡による測定試料の漏液、発煙、破裂、発火は確認されなかったが、内部短絡による上記測定試料の温度上昇が大きかった。また、比較例４の短絡層数は３層であった。これは、用いた短絡発生治具の押圧部材が、金属錐体部の母線の延長線よりも外側に膨出する張り出し部を備えていなかったため、短絡発生後に測定試料の表面を圧迫することができず、電極のせり上がりにより短絡数が増加したためか、又は、上記短絡発生治具の刺し込み深さを制御できず、３層目まで上記短絡発生治具が達したためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の電池用短絡試験装置を用いることにより、作業の安全性が高く、且つ正極活物質−負極活物質間の短絡層数を１層近くに制御でき、正確な安全性評価が可能な電池の短絡試験方法を実施でき、本発明は、電池の研究開発、技術開発等における産業上の利用可能性は高く、産業上非常に有益である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０、２０、３０、４０  短絡発生治具
１１、２１、３１、４１  押圧部材
１２、２２、３２、４２  金属錐体部
１３、２３  軸
１４、２４、３３、４３  張り出し部
１５  エッジ部
２５、４４  スペーサー
５０  電池
５１  正極
５２  セパレータ
５３  負極
５５、５６、５７、５８  電極対
６０  金属錐体部
７０  押圧部材
８０  扁平型リチウムイオン二次電池
８１  外装体
８２  正極外部端子
８３  負極外部端子
９０  治具取付部材
１００、２００  短絡発生治具
１０１、２０１  押圧部材
１０２、２０２  金属錐体部
１０３、２０３  積層スペーサー
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ  スペーサー
１１０  断熱部材
１２０  Ｋ熱電対
３００  短絡発生治具
３０１  押圧部材
３０２  釘
３０２ａ  金属錐体部
３０３  積層スペーサー
３０３ａ、３０３ｂ  スペーサー
４００  短絡発生治具
４０１  押圧部材
４０２  金属錐体部
５００  短絡発生治具
５０１  押圧部材
５０２  金属錐体部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１５】
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