(57)【要約】【課題】本発明は、蓄電デバイスに対して異なる安全性評価試験を同時に実施することが可能となるばかりか、異なる安全性評価試験を実施する都度、安全性評価試験に対応した設備の入れ替えを要さない安全性評価試験装置を提供することを目的とする。【解決手段】蓄電デバイスに対して所定の安全性評価試験を行うための設備が内部に１セット設置された密閉耐圧性を有するブース２００、３００、４００、５００、６００、７００を安全性評価試験センター建屋１５０内にそれぞれ分離独立して設置されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電デバイスに対して所定の安全性評価試験を行うための設備が内部に１セット設置された密閉耐圧性を有するブースを複数備えたことを特徴とする安全性評価試験装置。
【請求項２】
前記所定の安全性評価試験は、釘刺し試験、振動試験、衝撃試験、過充電試験、高度試験、温度試験、外部短絡試験、衝突試験、強制放電試験、落下試験、充放電試験、積み重ね試験、加熱試験、燃焼試験、保管試験の内のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の安全性評価試験装置。
【請求項３】
前記所定の安全性評価試験の内の釘刺し試験、振動試験、温度試験、外部短絡試験、過充電試験または加熱試験のいずれかが実施される場合には、前記蓄電デバイスから発生する有害なダスト及びミストや有害ガスを含む排ガスを採取するためのガス回収設備が前記ブース内に備えられた構成であることを特徴とする請求項２に記載の安全性評価試験装置。
【請求項４】
前記ガス回収設備は、前記蓄電デバイスが内部に設置された試験容器とこの試験容器に連通したバッファタンクとこのバッファタンクに連通したガスバッグとを有したことを特徴とする請求項３に記載の安全性評価試験装置。
【請求項５】
前記ブースには、取り外し可能な扉が設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の安全性評価試験装置。
【請求項６】
前記ブースには、前記所定の安全性評価試験が実施された際に前記蓄電デバイスから発生した有害なダスト及びミストや有害なガスを含む排ガスの内の少なくともいずれか１つを処理するための処理装置が接続されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の安全性評価試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスの安全性評価試験を行なうための安全性評価試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム（Ｌｉ）イオン電池は、他の二次電池に比べて高いエネルギー密度を有し、高い出力が得られることから盛んに開発が進められている。
【０００３】
しかし、Ｌｉイオン電池は内部短絡が起こると、急激な熱発生により、内部の電解液（特に、溶媒と電解質）が分解、蒸発し、有害なガスを発生したり、爆発や火炎の噴出しを起こす可能性が高く、安全性に課題が残っているのが現状である。
【０００４】
近年、上述したような課題に着目し、密閉耐圧ブース内でＬｉイオン電池を短絡させた時等に発生するガスを分析し、また、無害化処理可能とする安全性評価試験方法およびその装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００６−０８８０２１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された安全性評価試験装置に関する技術には、下記のような課題がある。
１）ブース外にガス回収容器を設け、このガス回収容器にガス分析機器を接続した構成で、蓄電デバイスから発生したガスを分析するものであるため、異なる安全性評価試験を同時に実施することはできないという問題点がある。
２）また、上記構成の試験装置では、蓄電デバイスから発生したガスをブース外に設けられたガス回収容器で回収しなければならないという試験原理上から考えてもブース内の容積をあまり大きくすることが出来ない。したがって、異なる多くの安全性評価試験を実施するためには、それぞれの安全性評価試験に対応した設備をその都度、入れ替えなければならないという問題点もある。  
【０００７】
本発明の目的は、蓄電デバイスに対して異なる安全性評価試験を同時に実施することが可能となるばかりか、異なる安全性評価試験を実施する都度、安全性評価試験に対応した設備の入れ替えを要さない安全性評価試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
蓄電デバイスに対して所定の安全性評価試験を行うための設備が内部に１セット設置された密閉耐圧性を有するブースを複数備えたことを特徴とする安全性評価試験装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記所定の安全性評価試験は、釘刺し試験、振動試験、衝撃試験、過充電試験、高度試験、温度試験、外部短絡試験、衝突試験、強制放電試験、落下試験、充放電試験、積み重ね試験、加熱試験、燃焼試験、保管試験の内のいずれか１つであることを特徴とする。 
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記所定の安全性評価試験の内の釘刺し試験、振動試験、温度試験、外部短絡試験、過充電試験または加熱試験のいずれかが実施される場合には、前記蓄電デバイスから発生する有害なダスト及びミストや有害ガスを含む排ガスを採取するためのガス回収設備が前記ブース内に備えられた構成であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記ガス回収設備は、前記蓄電デバイスが内部に設置された試験容器とこの試験容器に連通したバッファタンクとこのバッファタンクに連通したガスバッグとを有したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記ブースには、取り外し可能な扉が設けられたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、
前記ブースには、前記所定の安全性評価試験が実施された際に前記蓄電デバイスから発生した有害なダスト及びミストや有害なガスを含む排ガスの内の少なくともいずれか１つを処理するための処理装置が接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明に係る安全性評価試験装置は、
蓄電デバイスに対して所定の安全性評価試験を行うための設備が内部に１セット設置された密閉耐圧性を有するブースを複数備えているため、蓄電デバイスに対して異なる安全性評価試験を同時に実施することが可能となるばかりか、異なる安全性評価試験を実施する都度、安全性評価試験に対応した設備の入れ替えを要さない安全性評価試験装置を提供することができる。
【００１５】
また、複数の密閉耐圧性を有するブース内には、各ブース毎にそれぞれ専用の１つの安全性評価試験に対応した設備しか備えない構成であるため、複数の異なる安全性評価試験が同時に、または、別々に実施されたとしても、互いのブース内の安全性評価試験の影響を受けることもない。また、当然各ブース毎の安全性評価試験を同種のものとすることも可能であり、この場合にも互いのブース内の安全性評価試験の影響を受けることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る安全性評価試験装置のレイアウトの一実施形態の概要を説明するための模式平面図（建屋の天井を外した状態）である。
【図２】図１に示す釘刺し試験用ブース２００のＡ−Ａ断面内の構成の概要を説明するための模式図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る安全性評価試験装置のレイアウトの一実施形態の概要を説明するための模式平面図（建屋の天井を外した状態）である。
図１において、１５０は安全性評価試験センター建屋（天井を外した状態）、２００、３００、４００、５００、６００、７００は安全性評価試験センター建屋１５０内にそれぞれ分離独立して設置された容積が３×３×３ｍ３の鋼製の密閉耐圧性（耐圧：約０．１２ＭＰａレベル）を有する釘刺し試験用ブース、外部短絡試験用ブース、振動試験用ブース、過充電試験用ブース、加熱試験用ブース、衝撃試験用ブースである。
【００１８】
図２は、図１に示す本発明に係る安全性評価試験装置を構成するブースの内の代表例としての釘刺し試験用ブース２００のＡ−Ａ断面内の構成の概要を説明するための模式図、図３は図２のＡ部拡大図である。
図２、図３において、１は所定の安全性評価試験の内の１つである釘刺し試験を行うための設備としての万能試験機、１ａは万能試験機１の台座、１ｂ、１ｃは万能試験機１の支柱、１ｄは万能試験機１の上下動可能な梁、１ｅは梁１ｄに取り付けられたクロスヘッド、２は台座１ａの上に設置された試験容器としてのステンレス製の釘刺し用容器（容積：３０リットル）、２ａは釘刺し用容器２の蓋部、２ｂは蓋部２ａに取り付けられた気密シールとしてのＯリング、２ｃ、２ｄは釘刺し用容器２の側壁に取り付けられた耐圧窓、３は蓄電デバイスとしてのＬｉイオン電池ユニット、５、６はＣＣＤカメラ、５ａ、６ａはＣＣＤカメラ５、６の出力信号線、７はクロスヘッド１ｅに取り付けられた直径φ４．８の釘、１０はＬｉイオン電池ユニット３のマイナス端子と釘刺し用容器２に設けられた端子１０ａとを結ぶ電線、１１はＬｉイオン電池ユニット３のプラス端子と釘刺し用容器２に設けられた端子１１ａとを結ぶ電線、１２はＬｉイオン電池ユニット３の表面温度を測定するための熱電対、１２ａは熱電対１２が接続された一対の端子、１３は釘刺し用容器２の雰囲気温度を測定するための熱電対、１３ａは熱電対１３が接続された一対の端子、１５は端子１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａから各信号を伝達するための信号ライン、２０は信号ライン１５が接続されたデータロガ、３０は出力信号線５ａ、６ａが接続されたディスプレー、４０は画像記録計、５０は不活性ガス供給手段としてのＡｒガスボンベ、５１はＡｒガスボンベ５０から逆流防止弁付きマスフロメータ５２を介して釘刺し用容器２の左側壁に接続された配管、６０は万能試験機１から出力された荷重とストロークを記録するためのＸＹレコーダー、７０は釘刺し用容器２の右側壁とステンレス製のバッファタンク８０の左側壁とを接続する配管、９０はバッファタンク８０の右側壁と樹脂製のガスバッグ１００とを接続する配管である。釘刺し用容器２、配管７０、バッファタンク８０、配管９０とガスバッグ１００により、釘刺し試験時に蓄電デバイスから発生する有害なダスト及びミストや有害ガスを含む排ガスを採取するためのガス回収設備が構成されている。
【００１９】
次に、上記万能試験機１を用いて釘刺し試験を行う方法について、以下に時系列的に説明する。
【００２０】
１）釘刺し用容器２の内部にＬｉイオン電池ユニット３をセットし、蓋部２ａを取付ける。次に、熱電対１２、１３を所定の位置にセットし、電線１０、１１を所定のように接続する。その後、Ｏリング２ｂに釘刺し用容器２の外部から釘７を挿入し、気密性および摺動性を確認した後、クロスヘッド１ｅに取り付ける。さらに、耐圧窓２ｃ、２ｄからＬｉイオン電池ユニット３の所定位置が観察できるように、ＣＣＤカメラ５、６をセットする。
２）釘刺し用容器２内とこの釘刺し用容器２に連通したバッファタンク８０内の空気を所定圧力（例えば、５０ｋＰａ）まで減圧手段（図示せず）により減圧する。
３）５０ｋＰａまで減圧された釘刺し用容器２内とバッファタンク８０内がそれぞれ所定圧力（例えば、１００ｋＰａ）のＡｒガスで置換されるまでＡｒガスボンベ５０から逆流防止弁付きマスフロメータ５２を介して３回に分けてＡｒガスを充填する。
４）１００ｋＰａのＡｒガスで満たされた釘刺し用容器２内でＬｉイオン電池ユニット３に対する所定の釘刺し試験（例えば、クロスヘッド１ｅを図１に示すＦの方向（下方）に所定の速度で降下させ、釘７でＬｉイオン電池ユニット３を貫通させる試験）を行なう。
５）上記（４）に記載した釘刺し試験工程中にＬｉイオン電池ユニット３から発生したガスが釘刺し用容器２内に蓄積されるとともに、釘刺し用容器２から配管７０を通ってバッファタンク８０にも移動される。
６）釘刺し試験が終了した後、釘刺し用容器２に所定量（例えば、２００リットル）のＡｒガスを供給することにより、釘刺し用容器２内およびバッファタンク８０内に蓄積されたＬｉイオン電池ユニット３から発生したガスを配管９０を通してガスバッグ１００に移し変える。この際、マスフロメータ５２で供給したＡｒガスを確認し、釘刺し用容器２へのＡｒガス流入量を積算しておく。
７）上記（６）に記載した方法により、移し変えられたＬｉイオン電池ユニット３から発生したガスとＬｉイオン電池ユニット３から発生したガスを移し変えるために用いたＡｒガスがガスバッグ１００に捕集される。これにより、Ｌｉイオン電池ユニット３から発生したガスの全量が、少なくともガスバッグ１００に捕集可能となる。
８）次に、このガスバッグ１００に捕集されたガスをガスクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、イオンクロマトグラフ等のガス組成分析器で分析する。また、分析に供したガス量、残ったガス量をガスメータで計量し積算しておく。これらの積算量から上記（６）に記載したＡｒガス流入量を減算することで、Ｌｉイオン電池ユニット３から発生したガスの全量を算出する。
【００２１】
上述したような構成にて安全性評価試験としての釘刺し試験が実施された場合は、釘刺し試験用ブース２００内で実施された安全性評価試験の結果が、外部短絡試験用ブース３００内、振動試験用ブース４００内、過充電試験用ブース５００内、加熱試験用ブース６００内や衝撃試験用ブース７００内に影響を与えることがない。
【００２２】
なお、本実施形態においては、釘刺し試験用ブース２００内の構成についてのみ詳述したが、外部短絡試験用ブース３００内、振動試験用ブース４００内、過充電試験用ブース５００内、加熱試験用ブース６００内や衝撃試験用ブース７００内にもそれぞれ専用の１つの安全性評価試験に対応した設備しか備えない構成であるため、複数の異なる安全性評価試験が同時に、または、別々に実施されたとしても、互いのブース内の安全性評価試験の影響を受けることもない。また、当然のことながら、このように各ブース毎にそれぞれ専用の１つの安全性評価試験に対応した設備が備えられているため、異なる安全性評価試験を実施する都度、安全性評価試験に対応した設備の入れ替えをする必要もない。また、各ブース内でそれぞれ所定の安全性評価試験がすべて完結するため、作業者の安全性も確保される。また、本実施形態においては、各ブース毎にすべて異なる種類の安全性評価試験を行なう場合について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、当然各ブース毎の安全性評価試験を同種のものとすることも可能であり、この場合にも互いのブース内の安全性評価試験の影響を受けることもない。
【００２３】
また、本実施形態においては、図１に示すように所定の安全性評価試験として、釘刺し試験、外部短絡試験、振動試験、過充電試験、加熱試験と衝撃試験を例に説明したが必ずしもこれに限定されるものでなく、例えば、高度試験、温度試験、衝突試験、強制放電試験、落下試験、充放電試験、積み重ね試験、燃焼試験、保管試験等さまざまな安全性評価試験が該当する。
【００２４】
また、上述したように、釘刺し試験用ブース２００内には、釘刺し用容器２、配管７０、バッファタンク８０、配管９０とガスバッグ１００よりなるガス回収設備が備えられているため、試験時に蓄電デバイスから発生した排ガスの全量を捕獲し、分析することも可能となる。また、このガス回収設備もほんの一例であり、必ずしもこれに限定されるものでない。また、本発明に係る安全性評価試験装置においては、各ブース内に上述したようなガス回収設備を必ずしも設置する必要はなく、必要に応じて設ければよい。
【００２５】
また、本実施形態においては、蓄電デバイスとして、Ｌｉイオン電池ユニットを例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものでなく、ニッケル水素電池等の二次電池、電解コンデンサや電気二重層キャパシタ等のキャパシタを複数接続したものも対象となる。当然、これらの蓄電デバイスを単独で安全性評価試験することが可能であることは言うまでもない。また、上述したような構成で、少なくとも５０Ａｈ程度までのＬｉイオン電池ユニットの安全性評価試験を行なうことが可能である。
【００２６】
また、本発明に係る安全性評価試験装置においては、各ブース毎に取り外し可能な扉を設けるのが好ましい。これにより、ブース内に設置された設備の修理、交換等に便利である。
【００２７】
また、本発明に係る安全性評価試験装置においては、各ブース毎に所定の安全性評価試験が実施された際に蓄電デバイスから発生した有害なダスト及びミストや有害なガスを含む排ガスの内の少なくともいずれか１つを処理するための処理装置が接続されているのが好ましい。これにより、次の試験を迅速に実施する等の際にも好都合である。
【００２８】
なお、本実施形態においては、図１に示すように、釘刺し試験用ブース２００、外部短絡試験用ブース３００、振動試験用ブース４００、過充電試験用ブース５００、加熱試験用ブース６００や衝撃試験用ブース７００がそれぞれ分離独立して設置された例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものでなく、例えば独立した各ブース同士が接触したような構成とすることも可能である。また、１つの大きなブースを間仕切ることによって、独立したブースが連続したような構造とすることも可能である。また、本実施形態においては、釘刺し試験用ブース２００、外部短絡試験用ブース３００、振動試験用ブース４００、過充電試験用ブース５００、加熱試験用ブース６００や衝撃試験用ブース７００として、鋼製の密閉耐圧性（耐圧：約０．１２ＭＰａレベル）を有するブースを例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものでなく、ブースの材質および密閉耐圧性のレベルも各安全性評価試験の要求に合わせて適宜設定すればよい。
【符号の説明】
【００２９】
１  万能試験機
１ａ  台座
１ｂ、１ｃ  支柱
１ｄ  梁
１ｅ  クロスヘッド
２  釘刺し用容器
２ａ  蓋部  
２ｂ  Ｏリング
２ｃ、２ｄ  耐圧窓  
３  Ｌｉイオン電池ユニット
５、６  ＣＣＤカメラ
５ａ、６ａ  出力信号線
７  釘
１０、１１  電線
１２、１３  熱電対
１２ａ、１３ａ  一対の端子
１５  信号ライン
２０  データロガ
３０  ディスプレー
４０  画像記録計
５０  Ａｒガスボンベ
５１、７０、９０  配管
５２  逆流防止弁付きマスフロメータ
６０  ＸＹレコーダー
８０  バッファタンク
１００  ガスバッグ
１５０  安全性評価試験センター建屋（天井を外した状態）
２００  釘刺し試験用ブース
３００  外部短絡試験用ブース
４００  振動試験用ブース
５００  過充電試験用ブース
６００  加熱試験用ブース
７００  衝撃試験用ブース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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