(57)【要約】【課題】保護素子を包装材の粘着部位または包装材の内部空間に配し、保護素子の最大平面を包装材の側面上に積層配置することにより、保護素子による体積当たりのエネルギー密度の減少を最小化することができ、且つ保護素子の電池の温度上昇に対する敏感性、反応度合い、伝熱を向上し、電気化学素子の安全性を大幅に向上することができる電気化学素子を提供する。【解決手段】本発明は、正極、負極及び電解質を備えた電極組立体、及び前記電極組立体を包む包装材を含む電気化学素子において、正極を外部端子に接続する正極リード、負極を外部端子に接続する負極リード、または両電極リードがこれに電気的に接続された保護素子を備え、前記保護素子が包装材の内部空間に配され、保護素子を備えた電極リードを保護素子の両側でそれぞれ折り曲げることで保護素子の最大平面が電極リードの存在する包装材内の側面上に積層配置されたことを特徴とする電気化学素子を提供する。また、本発明は、正極、負極及び電解質を備えた電極組立体が裏面と表面を有する包装材で包まれた電気化学素子において、正極を外部端子に接続する正極リード、負極を外部端子に接続する負極リード、または両電極リードがこれに電気的に接続された保護素子を備え、前記保護素子が包装材の裏面と裏面の粘着部位に配され、包装材の粘着部位を折り曲げることで保護素子を備えた粘着部位が包装材の側面に積層されたことを特徴とする電気化学素子を提供する。
2007533099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極及び電解質を備えた電極組立体、及び前記電極組立体を包む包装材を含む電気化学素子であって、
正極を外部端子に接続する正極リード、負極を外部端子に接続する負極リード、または両電極リードがこれに電気的に接続された保護素子を備え、前記保護素子が包装材の内部空間に配され、保護素子を備えた電極リードを保護素子の両側でそれぞれ折り曲げることで保護素子の最大平面が電極リードの存在する包装材内の側面上に積層配置されたことを特徴とする、電気化学素子。
【請求項２】
正極、負極及び電解質を備えた電極組立体が裏面と表面を有する包装材で包まれた電気化学素子であって、
正極を外部端子に接続する正極リード、負極を外部端子に接続する負極リード、または両電極リードがこれに電気的に接続された保護素子を備え、前記保護素子が包装材の裏面と裏面の粘着部位に配され、包装材の粘着部位を折り曲げることで保護素子を備えた粘着部位が包装材の側面に積層されたことを特徴とする、電気化学素子。
【請求項３】
前記保護素子は、前記電気化学素子の温度上昇時において電流を遮断する保護素子であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項４】
前記保護素子は、ＰＴＣ、温度ヒューズ（ｔｈｅｒｍａｌ  ｆｕｓｅ）、バイメタル及びツェナーダイオードから構成された群より選ばれることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項５】
電気的短絡を防止するために絶縁箔で前記リードまたは前記保護素子をテーピングしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項６】
電解液の浸透が抑えられるポリマーで前記保護素子をコートしたことを特徴とする、請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項７】
前記保護素子は、当該保護素子により接続されたリードの長手方向を外れた方向に向かって保護素子の部位が更に伸びたことを特徴とする、請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項８】
前記保護素子は、当該保護素子により接続されたリードの長手方向に直交する方向に向かって保護素子が更に伸びたことを特徴とする、請求項７に記載の電気化学素子。
【請求項９】
前記正極リードまたは負極リードと前記保護素子とが溶接により接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気化学素子。
【請求項１０】
前記電気化学素子は、積層された電極組立体に接続された正極リードと負極リードがそれぞれ折り曲げられることでＶ字形状を形成する積層型電極組立体を備え、前記保護素子が、前記正極リードと負極リードがそれぞれ形成したＶ字形状により画成された空間に配されたことを特徴とする、請求項１に記載の電気化学素子。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の電気化学素子を単数または複数備えてなる、電気化学素子パック。
【請求項１２】
前記電気化学素子の並列または直列接続の組み合わせからなることを特徴とする、請求項１１に記載の電気化学素子パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の温度上昇時において電流を遮断する保護素子を有する電極リードが備えられた電気化学素子に係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー貯蔵技術に対する関心がますます高まる一方、携帯電話、カムコーダ及びノートブックＰＣ、更には電気自動車のエネルギーまで適用分野が拡大されるに伴い、電池の研究と開発に関する努力がますます具体適されつつある。電気化学素子は、かかる側面で最も注目を浴びている分野であって、その中でも充放電が可能な二次電池の開発は、関心の焦点なっており、近年、この種の電池を開発するに当たって、容量密度及び比エネルギーを向上するために、新規な電極と電池の設計に関する研究開発が盛んに進められてきている。
【０００３】
現在適用されている二次電池のうち、１９９０年代の初めに開発されたリチウムイオン電池は、水溶液電解液を使用するＮｉ−ＭＨ、Ｎｉ−Ｃｄ、硫酸−鉛電池などの在来式電池に比べて作動電圧が高く且つエネルギー密度が遥かに大きいという長所から脚光を浴びている。しかし、この種のリチウムイオン電池は、有機電解液を使用することに伴う発火及び爆発などの安全問題を抱えており、製造が難しいという短所がある。近年のリチウムイオン高分子電池は、かかるリチウムイオン電池の短所を改善し、次世代電池の１つとして指折られているが、未だに電池の容量がリチウムイオン電池に比べて相対的に低く、特に、低温での放電容量が不十分であるため、これに関する早期の改善が求めれている。
【０００４】
Ｌｉ−イオン電池の作動メカニズムは、既存のニッケル−水素、ニッケル−カドミウム電池とは異なる。前記リチウムイオン電池の正極活物質のＬｉＣｏＯ２と負極活物質の黒鉛は結晶構造であり、かかる結晶構造には空隙が存在する。この空隙にＬｉイオンが出入りしながら充放電を行う時にＬｉイオンが電池の内部を移動する。
【０００５】
電池の製造時には放電状態で製造される。充電時にＬｉＣｏＯ２の結晶中に入っていたリチウムがイオンとなって溶け出して黒鉛結晶構造の中に入る。放電時には逆に、イオンが正極に移動する。このような充放電に伴ってＬｉイオンが負極と正極を行ったり来たりすることをロッキングチェア論（ｒｏｃｋｉｎｇ  ｃｈａｉｒ  ｃｏｎｃｅｐｔ）と呼び、このようなロッキングチェア論がＬｉ−ｉｏｎ電池の作動メカニズムになる。
【０００６】
このような電池の安全性の評価及び安全性の確保は極めて重要である。最も重要な考慮事項は、電池の誤作動によりユーザーに傷害を負わせてはいけないということであり、かかる目的で安全規格は、電池内における発火及び発煙などを厳しく規制している。その中でも過充電は、大至急解決すべき問題である。
【０００７】
電池はその種類を問わず過充電になれば危険であり、Ｌｉ−ｉｏｎ電池も例外ではない。過充電時には、幾何学的には黒鉛の結晶構造状の空隙がＬｉで満杯となっている状態で継続して正極からＬｉイオンが移動してくれば、Ｌｉイオンが負極の表面で成長し、樹枝状構造のデンドライト（ｄｅｎｄｒｉｔｅ）を作る。このデンドライトは、電池の乱用時における爆発や火災の原因になるものであり、デンドライトの形成形態は、電解液に入っているリチウム塩の種類によって異なってくる。
【０００８】
前記過充電時における最も危険な現象は、“高温過充電”によるＬｉ−ｉｏｎ電池での最悪の場合として現れる現象である。前記リチウムイオン電池が４．２Ｖ以上に過充電されれば、電解液が分解し始め、高温にて発火点に至れば発火可能性が高くなる。しかし、電池という密閉した空間では、酸素が供給されないため発火することはない。正極の活物質として使用されるＬｉＣｏＯ２は、酸素原子層の間にＣｏ層が位置する“Ｏ−Ｃｏ−Ｏ”の層構造をなしており、これは、まるでサンドイッチのような形状をなす。そして、２つのサンドイッチ構造の間にＬｉ層が位置する“Ｏ−Ｃｏ−Ｏ−Ｌｉ−Ｏ−Ｃｏ−Ｏ”の結晶構造をなしており、この構造は、安定した構造ではない。
【０００９】
高温になれば、安定した構造のスピネル構造（サイコロのような構造）に変化しようとする力が強くなる。スピネルは、分子式がＬｉＣｏ２Ｏ４であって、層構造に比べて単位セル当たりの酸素が少ないため、過剰の酸素が電解液に移動して発火点に至った電解液に流れていき、発火を引き起こし電池を爆発させる。ところが、電池自体内では、このような発火を防ぐことができないため、今のところでは、保護回路を取り付ける方法、セパレータ膜による熱閉塞を用いた方法などが提案されている。
【００１０】
特に、ＰＴＣまたは温度ヒューズなどのような保護素子は、電池温度の上昇による電池の異常現象を検知する方式であって、電池の温度上昇を早期に認知するために電池の中央部位や側面などの発熱源となる電極に近い部分に抵抗溶接して取り付けた方が有効であることが確認されており、体積当たりのエネルギー効率を高めるために電池の側面部位に取り付ける場合が多い。 
最も最近では、日本特開２００３−４５４９２号には、熱伝導性の高い方の電極リードに感熱性の保護素子（ＰＴＣ）を取り付け、当該保護素子をシール部位に配していることを特徴とする電池が開示されている。
【発明の開示】
【００１１】
しかしながら、当該出願によれば、ＰＴＣが取り付けられる部位は、電池の外部であって電池ケースの熱伝統率が低いため、実際の電池内部の温度変化に敏感に対応することができない。また、工程上でも複雑な段階を経るため、実応用性が大きく劣化するといった短所がある。
【００１２】
本発明は、本発明者が前記のような従来技術の問題点を認識し、その問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、保護素子が電池の温度上昇に対し即時に活性化して過電流を遮断することで電気化学素子を保護し、且つ電気化学素子の体積当たりのエネルギー密度の減少のない電気化学素子を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、前記電気化学素子を単数または複数備えてなる電気化学素子パックを提供することにある。
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明は、正極、負極及び電解質を備えた電極組立体、及び前記電極組立体を包む包装材を含む電気化学素子において、正極を外部端子に接続する正極リード、負極を外部端子に接続する負極リード、または両電極リードがこれに電気的に接続された保護素子を備え、前記保護素子が包装材の内部空間に配され、保護素子を備えた電極リードを保護素子の両側でそれぞれ折り曲げることで保護素子の最大平面が電極リードの存在する包装材内の側面上に積層配置されたことを特徴とする電気化学素子を提供する。
【００１５】
また、本発明は、正極、負極及び電解質を備えた電極組立体が裏面及び表面を有する包装材で包まれた電気化学素子において、正極を外部端子に接続する正極リード、負極を外部端子に接続する負極リード、または両電極リードがこれに電気的に接続された保護素子を備え、前記保護素子が包装材の裏面と裏面の粘着部位に配され、包装材の粘着部位を折り曲げることで保護素子を備えた粘着部位が包装材の側面に積層されたことを特徴とする電気化学素子を提供する。
【００１６】
本発明に係る包装材の内部空間または包装材の粘着部位に配され得る保護素子としては、ＰＴＣ、温度ヒューズ、バイメタル及びツェナーダイオードなどがある。
【００１７】
本発明に係る保護素子は、電極リードに電気的に直列接続または並列接続すればよく、直列接続した方が好ましい。前記正極リードまたは負極リードと前記保護素子は、溶接により接続すればよい。
【００１８】
本発明において使用可能な保護素子は、電気化学素子の温度上昇から電気化学素子を保護する保護素子であることが好ましい。
【００１９】
本発明においてＰＴＣ保護素子は、電極リードに電気的に直列接続された状態における電池の異常な温度上昇時（例えば、過電流または外部的回路の短絡時、特に、過充電時）、抵抗が急激に上昇して電流の流れをカットすることにより更なる温度上昇を防ぎ、電池の安全性を向上することができる。
【００２０】
本発明に係る前記保護素子が電気化学素子の包装材の内方に配され、保護素子の最大平面が電極リードの存在する包装材内の側面上に積層配置される場合、例えば、積層型電極組立体において４つの積層面のうち電極リードの存在する積層面と前記包装材との間の空間に前記保護素子が配され、前記保護素子の面が前記リードの存在する積層面に向かい合う場合、電気化学素子の温度上昇に対し保護素子が迅速に反応することができ、電気化学素子のエネルギー密度の低下を防ぐことができるようになる。
【００２１】
保護素子を包装材の内部空間に配する場合は、エネルギー密度の損失を最小化するために保護素子の最大平面が電池の側面上に積層されるようにリードを折り曲げることが好ましい。例えば、前記保護素子に電気的に接続される正極リードまたは負極リードは、前記保護素子が積層型電極組立体の積層面と前記包装材との間の空間に並んで（保護素子の面が積層面に向かい合うように）配され得るように折り曲げられることが好ましい。
【００２２】
このとき、折り曲げられるリードの接続を防止するために絶縁箔で両面にリードをテーピングして絶縁することが好ましい（図６ａ参照）。また、電気的短絡を防止するために、絶縁箔で前記リードまたは前記保護素子をテーピングすることが好ましい。絶縁箔の例としてイミド絶縁箔が挙げられる。
【００２３】
また、ＰＴＣシートのような保護素子に電解液の浸透による保護素子の破壊を防止するために、ポリマーにて保護素子の部位をコートすることが好ましい。前記ポリマーの比制限的な例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、エポキシレジン、シリコンなどが挙げられる。
【００２４】
保護素子を包装材の裏面と裏面の粘着部位に配する場合は、粘着部位へのシール時の温度と圧力を最小化し、保護素子自体の破壊を防止することが好ましい。
【００２５】
一方、保護素子は、電極組立体の内部から発生する熱を最大限に検知するためには、電極組立体との接触面が最大限に拡大すればするほど安全性面でより有効である。従って、前記保護素子は、当該保護素子により接続されたリードの長手方向を外れた方向、好ましくは、直交方向に向かって保護素子の長さが更に伸びることが好ましい（図２ｃ、ｄ、ｅ、ｆ参照）。これにより、前記保護素子は、包装材の側面上を更に伸びながらも、伸びた保護シートによる体積当たりのエネルギー密度の減少は最小化することができる。このとき、保護素子が包装材の粘着部位に配されている場合は、包装材の粘着部位を折り曲げることで粘着部位が包装材の側面に積層されれば、これにより伸びた保護素子の部分も包装材の側面上に積層されるようになる。特に、電極タップのリード部位に保護素子が存在する場合、過充電中に電気化学素子から発生する熱は、主に電極リード部位を介してのみ伝導するため、保護素子への熱伝導性が落ちることがある。従って、本発明に係る一直線上のリードから、好ましくは直交方向に向かって伸びて露出した保護素子の部分により電気化学素子の温度上昇に対する敏感性、伝熱を向上することができる（図３、図７及び図１１参照）。即ち、過充電時における電気化学素子から発生する熱が電極リードを介して伝導されるのみならず、露出した保護素子の部位へ直接熱が伝わるため、保護素子の作動により有効であるといえる。
【００２６】
図１３に示すように、スタック型で電極組立体を製作し、それぞれのリードを電極タップにＶ字形状に接続する場合（図１の６参照）、電極組立体の積層面と包装材との間に空洞が形成されるようになる（図１の７参照）。
【００２７】
このように、電極タップのＶ字形状が存在するスタック型電極組立体において正極タップと負極タップとの間の空間に保護素子を配する場合（図７ａ参照）、電池の容量減少がなく、保護素子と内部電池との接触面積を極大化することができる。
【００２８】
本発明は、主にリチウムイオン電池に適用され得るが、リチウムイオン電池の他にもニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などのあらゆる電気化学素子に適用可能である。なお、今後リチウムイオン電池を代替する新規な電池が開発されても応用可能であることは言うまでもない。
【００２９】
包装材の内部に保護素子を配する本発明は、電池の包装材の形態にかかわらず、ポーチ形、円形、角形電池のいずれもに適用可能である。
【００３０】
一方、包装材の粘着部位に保護素子を配する本発明は、ポーチ形電池に好適である。角形電池あるいは円筒形電池とは異なり、包装材としてアルミニウムポーチを主に使用するポーチ形電池では、実際に粘着部位に保護素子を配することができるためである。
【００３１】
発明の効果
以上で説明したような本発明によれば、保護素子を包装材の粘着部位または包装材の内部空間に配し、保護素子の最大平面を包装材の側面上に積層配置することにより、保護素子による体積当たりのエネルギー密度の減少を最小化することができ、且つ保護素子の電池の温度上昇に対する敏感性、反応度合い、伝熱を向上し、電気化学素子の安全性を大幅に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係るポーチ形電池、特にリチウムイオンポリマー二次電池の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
図１に示すように、電極組立体１は、絶縁材料からなる包装材２により包まれて密閉された構造であり、電極組立体１は、正極と、負極、及びこれらで挟まれているセパレータ膜、並びにゲルポリマーから構成されている。正極には正極リード３が、負極には負極リード４が接続されており、このような正極及び負極のリードは、包装材の周辺部であるシール部分５に入り込んで熱融着される。
【００３４】
図２には、本発明に係る２つのリードが保護素子（例えば、ＰＴＣ）を介して接続された状態が多数例示されている。
【００３５】
ＰＴＣは、導電材のカーボンブラック類とマトリクス高分子のポリエチレンとが架橋結合してなる。
【００３６】
本発明をリチウム充放電用電池を例に挙げてより詳述すれば、次の通りである。
【００３７】
前記リチウム充放電用電池は、リチウム複合酸化物を活物質として含む正極、リチウムを吸蔵・放出可能な負極、非水電解質、及びセパレータ膜を含む。
【００３８】
前記正極を構成するための正極活物質としては、リチウム複合酸化物を使用する。具体的に例を挙げると、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、またはこれらの混合により形成される複合酸化物などのようにリチウム吸着物質を主成分とするものを使用する。以降、前記正極活物質を正極電流集電体、即ち、アルミニウム、ニッケルまたはこれらの混合により製造される箔に塗布した状態で正極を構成する。
【００３９】
前記リチウム充放電用電池の負極を構成するための負極活物質は、リチウム金属、またはリチウム合金とカーボン、石油コークス、活性炭、黒鉛、または他の各種のカーボン類などのようなリチウム吸着物質を主成分とする。そして、前記負極活物質を負極電流集電体、即ち、銅、金、ニッケルまたは銅合金、あるいはこれらの混合により製造される箔に塗布した形態で負極を構成する。
【００４０】
前記セパレータ膜は、微細多孔構造を有するポリエチレン、ポリプロピレン、またはこれらの膜の組み合わせにより製造される多層膜、またはポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリル、またはポリフッ化ビニリデンヘキサフルオロプロピレン共重合体のような固体高分子電解質用またはゲル状高分子電解質用高分子膜などを使用する。
【００４１】
前記電解質としては、Ａ＋Ｂ−のような構造を有する塩を使用すればよく、Ａ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属陽イオン、またはこれらの組み合わせからなるイオンを含み、Ｂ−は、ＰＦ６−、ＢＦ４−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣｌＯ４−、ＡＳＦ６−、ＣＨ３ＣＯ２−、ＣＦ３ＳＯ３−、Ｎ（ＣＦ３ＳＯ２）２−、Ｃ（ＣＦ２ＳＯ２）３−のような陰イオン、またはこれらの組み合わせからなるイオンを含む塩を意味する。具体的に例を挙げれば、リチウム塩がプロピレンカーボネイト（ＰＣ）、エチレンカーボネイト（ＥＣ）、ジエチルカーボネイト（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネイト（ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、Ｎ-メチル-２-ピロリドン（ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネイト（ＥＭＣ）、γ-ブチロラクトン、あるいはこれらの混合物からなる有機溶媒に溶解し、解離されているものが挙げられる。
【００４２】
また、本発明に係る電気化学素子の形状は、特に限定されることではなく、薄型、大型などの様々な形状を有すればよく、複数の電気化学素子が重なり合った形態及び電気化学素子がパックケース内に収納された形態（ｈａｒｄ  ｐａｃｋ）、並びに電気化学素子が露出した形態のソフトパックに対しても同様に適用可能である。
【００４３】
以下、実施例を通じて本発明を詳細に説明する。なお、この実施例は、本発明を例示するためのものであって、本発明がこれらのみに限定されることではない。
【実施例】
【００４４】
比較例１
ＬＧ化学社製のリチウムイオンポリマー二次電池（商品名：ＩＣＰ３２３４５６、６００ｍＡｈ）に保護素子としてＬＧ電線社製のＰＴＣ（モデル名：ＮＳＰ−Ｌ５００）を使用した。前記ＰＴＣを正極リードに熱融着させて図２ｂに示す形態にした後、図４に示すようにポーチ形包装材の外部にＰＴＣ部分が位置するように取り付けた。
【００４５】
実施例１
比較例１と同様にＬＧ化学社製のリチウムイオンポリマー二次電池及びＬＧ電線社製のＰＴＣを使用した。実施例１の場合は、前記ＰＴＣを正極リードに熱融着させて図２ｂの形態にした後、図５に示すようにポーチ形包装材の内部シール部位にＰＴＣ部分が位置するように取り付けた。
【００４６】
実施例２
比較例１と同様にＬＧ化学社製のリチウムイオンポリマー二次電池及びＬＧ電線社製のＰＴＣを使用した。同法で前記ＰＴＣを正極リードに熱融着させて図２ｂの形態にした後、図６ａに示すようにポーチ形包装材の内部にＰＴＣ部分が位置するように取り付けた。このとき、エネルギー密度の損失を最小化するためにＰＴＣシートが電極組立体の積層面（リードが位置する面）と包装材との間に配されるようにリードを折り曲げ、このときのリード間の接続を防止するために、リードをイミド箔で絶縁した（図６ａ参照）。
【００４７】
実施例３
比較例１と同様にＬＧ化学社製のリチウムイオンポリマー二次電池及びＬＧ電線社製のＰＴＣを使用した。同法で前記ＰＴＣを正極リードに熱融着させて図２ｄの形態にした後、図７ａに示すように正極タップと電極タップとの間にＰＴＣの拡張したシート部分が位置するように取り付けた。このとき、電解液の浸透によるＰＴＣ層の破壊を防止するためにＰＴＣをポリマーでコートした。
【００４８】
比較例２
前記比較例１と同じ電池を用意し、保護素子を有さない一般の形態のリードを使用した。
【００４９】
＜評価＞
前記実施例１、２、３及び比較例１、２で製造したリチウムイオンポリマー二次電池を過充電して（２０Ｖ／３Ｃ）計測した温度と電圧の変化をそれぞれ図８（比較例１）、図９（実施例１）、図１０（実施例２）、図１１（実施例３）、及び図１２（比較例２）に示した。図８及び図１２から分かるように、ＰＴＣを取り付けていない電池とＰＴＣを外部に取り付けた電池ともに発火し爆発したのに対し、図９、図１０及び図１１に示すように電池の内部にＰＴＣ層を設けた場合は、いずれも安全であった。図８及び図１２では、いずれも発火し、その温度が２００℃にも上ったが、図９、図１０、図１１では、最高温度がそれぞれ１０５℃、４５℃、３５℃を示した（電極組立体の表面温度基準）。また、同図から明らかのように、ＰＴＣ保護素子のシートがリードから伸びることで電極組立体との接触面積が大きい実施例３の場合が、この実施例３より小さい接触面積を有する実施例２に比べてより安全であることが分かる。
【００５０】
以上の過充電実験から明らかのように、ＰＴＣを電気化学素子の内部に配する場合と外部に配する場合とは、安全性において格段の差異をみせ、これは、ＰＴＣの原理である温度依存性の面において電気化学素子の内部で遥かに敏感に働くことと解釈される。従って、図５、図６または図７に示す形態のＰＴＣリードが安全性面及び性能面でも最も好適な形態であるといえる。
【００５１】
前述したＰＴＣリードは、過充電実験のみならず、複数の電気化学素子からなるパックでの釘貫通実験、高温オーブンテストなどの各種の安全性テストで有効な結果を示した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明において使用されるポーチ形の電気化学素子を示す図である。
【図２】本発明に係る２つのリードが保護素子（例、ＰＴＣ）を介して接続された状態を示す図である。
【図３】Ｔ字形状のＰＴＣリードの実使用状態を示す図である。
【図４】ＰＴＣリードが実際の電池に適用される形態を示す写真であって、ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分が包装材の外部に存在する場合を示す。
【図５】ＰＴＣリードが実際の電池に適用される形態を示す写真であって、ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分が包装材の粘着部位（シール部位）に存在することを示す。
【図６ａ】ＰＴＣリードが実際の電池に適用される形態を示す写真であって、ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分が包装材内の電極タップの近傍に配される場合を示す。
【図６ｂ】ＰＴＣリードが実際の電池に適用される形態を示す写真であって、図６ａのように包装材内の電極タップの近傍にＰＴＣを配し包装材で包んだ電池の外観をそれぞれ示す。
【図７ａ】ＰＴＣリードが実際の電池に適用される形態を示す写真であって、Ｔ字形状のＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分がスタック・アンド・ワインディング（Ｓｔａｃｋ  ＆  Ｗｉｎｄｉｎｇ）構造を有する電池においてＶ字形状の形成時に画成される内部空間（正極タップと負極タップとの間の空間）に配される場合を示す。
【図７ｂ】ＰＴＣリードが実際の電池に適用される形態を示す写真であって、図７ａのように配されたＰＴＣリードを包装材で包んだ電池の外観を示す。
【図８】ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分を外部に取り付けた実際のポリマー電池（比較例１）に対する過充電実験を施した時の温度及び電圧の変化をそれぞれ示すグラフである。
【図９】ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分をシール部位に取り付けた電池（実施例１）の過充電挙動を示すグラフである。
【図１０】ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分を電池内部のタップ部位に取り付けた電池（実施例２）の過充電挙動を示すグラフである。
【図１１】ＰＴＣリードのうちＰＴＣ部分が正極タップと負極タップとの間の空間に延在した電池（実施例３）の過充電挙動を示すグラフである。
【図１２】ＰＴＣリードを取り付けず、一般のリードを使用した電池（比較例２）の過充電挙動を示すグラフである。
【図１３】スタック型電池においてＶ字形状が形成されたことを示す電池の側面透視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  電極組立体
２  包装材（アルミニウムポーチ）
３  正極リード
４  負極リード
５  包装材の粘着部位（シール部位）
６  電極のタップリード部位のＶ字形状
７  Ｖ字形状により画成される正極タップと負極タップとの間の空間
【図１】
2007533099.tif 000003
【図２】
2007533099.tif 000004
【図３】
2007533099.tif 000005
【図６】
2007533099.tif 000006
【図７】
2007533099.tif 000007
【図８】
2007533099.tif 000008
【図９】
2007533099.tif 000009
【図１０】
2007533099.tif 000010
【図１１】
2007533099.tif 000011
【図１２】
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【図４】
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【図５】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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