(57)【要約】  電解質で充填された電極−セパレータ装置を有する電池において、該電極−セパレータ装置が少なくとも部分的に注封コンパウンドで覆われている（図６ａ）ことを特徴とする該電池、並びに係る電池の製造法。
2013535780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質で充填された電極−セパレータ装置を有する電池において、該電極−セパレータ装置が少なくとも部分的に注封コンパウンドで覆われていることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記電極−セパレータ装置が巻回若しくは敷設されているか、又は有利には並列に若しくは直列に接続されている少なくとも２つの単位セルから積層されていることを特徴とする、請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記注封コンパウンドが、ポリウレタン及び／又は一液型若しくは二液型のエポキシ樹脂から選択されたエポキシ樹脂から選択されている、少なくとも１種の注型用樹脂から選択されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の電池。
【請求項４】
集電体が、前記注封コンパウンドから形成された外覆から少なくとも部分的に突出していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の電池。
【請求項５】
前記電極−セパレータ装置が、前記注封コンパウンドより形成された外覆内部で、冷却体、好ましくは熱放散板又はペルティエ素子又はヘッドスプレッダ若しくはメガスプレッド、及び／又は電子制御回路、ＲＦＩＤ素子から選択された少なくとも１つの更なる機能素子と、機械的、電気的に接続、及び／又は電磁的に結合されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の電池。
【請求項６】
以下の工程
（ａ）少なくとも１つの電極−セパレータ装置及び少なくとも１つの注封コンパウンドの出発物質若しくは複数の出発物質を準備する工程、
（ｂ）該電極−セパレータ装置若しくは複数の該電極−セパレータ装置を取り付ける工程、
（ｃ）該注封コンパウンドの出発物質若しくは複数の出発物質を覆う工程、
（ｄ）硬化及び／又は重合する工程
を包含し、その際、前記電池が得られる、請求項１から５までのいずれか１項記載の電池の製造法。
【請求項７】
工程（ｂ）後かつ工程（ｃ）前に、更なる工程である
（ｂ２）前記電極−セパレータ装置若しくは複数の前記電極−セパレータ装置を、ＣＯ2、窒素、及び／又は希ガスから選択された不活性ガスで加圧することによって圧縮する工程
を実施することを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
定置使用又は移動使用における、好ましくは自動車両、二輪車、トラック、船舶、作業機械に搭載されたハイブリッドシステムにおける、緊急時エネルギー供給における、風力エネルギー、水力エネルギー及び／又は太陽エネルギーツールの確保に際しての、請求項１から５までのいずれか１項記載の電池の使用。
【請求項９】
少なくとも１つの電極−セパレータ装置又は電極−セパレータ装置の複合体を少なくとも部分的に覆う注封コンパウンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック注封コンパウンドに埋め込まれ、改善された機械安定性及び機能不全に対する耐性を有するリチウム電池に関する。
【０００２】
本発明の枠内では、リチウム一次電池及びリチウム二次電池は同様に"ＬＩＢ"と略記され、円柱若しくは方柱のセル設計及び／又は巻型若しくはスタック型の配置であるかどうかは問題ではない。
【０００３】
"ＥＳＡ"で略記される"電極−セパレータ装置"とは、これ以降、カソード、セパレータ及びアノードから構成される装置と解される（概略図１）。参照符号Ｋはカソードを、Ａはアノードを、Ｓはセパレータを意味する。
【０００４】
セパレータが電解質で充填されると、当業者に公知の電気化学プロセスが進行することができ、その際、カソードとアノードとの機械的な接触が防止される。係る装置は単位セルと同じ意味を持つ。本発明の枠内では、セパレータが基材を基礎とするか、又はセパレータが少なくとも電極に直接施与され、かつ該電極としっかりと接合されているかどうかは問題ではない。
【０００５】
"スタック"とは、そのつど同じ極に電気的に互いに接続されている少なくとも２つのＥＳＡから構成されるスタック型装置と解される。図２は、その外側にそのつどセパレータが備え付けられている７つのＥＳＡから構成されるスタックを概略的に示す。
【０００６】
現在ＬＩＢは、大衆消費電子機器、例えば携帯電話及びノートブック、日常的に需要のある装置、及び電気駆動工具において幅広く使用されている。
【０００７】
これらの使用に従って、係るエネルギー貯蔵装置への要求は数多くあり、かつ該要求は厳しい。それらは、久しい以前から、電池を、その使用目的に合わせて、ヒトと環境との不所望の相互作用を阻止又は最小化するように遮断すること、いわゆるカプセル化するという基本コンセプトから出発している。
【０００８】
カプセル化された電池は、
−  十分な強度、剛性及び不燃性を有していなければならず、
−  機械的及び熱的な負荷下で形状安定性であるべきで（このことは、例えば、ますます小型化する移動電話及びコンピュータの屋外使用にとって重要である）、
−  変化する環境条件下、例えば空の旅において気圧が変換する場合でも確実に機能しなければならず、
−  専門家達の間で久しい以前から自明の要求に従って、十分な電気絶縁値を有していなければならず、
−  漏れが発生してはならず（なぜなら、例えば、電池の"漏出"が高性能電子機器の破壊を時に招く可能性があるからである）、
−  例えば化学工業の爆発危険領域において、爆発若しくは火災のリスクがあってはならないか又はせいぜい許容範囲にある。
【０００９】
当業者に自明の、標準検査において実証されている定量的特性は、短絡、極性反転に際しての電池の電気的安全性であり、二次電池の場合はまた、予定された使用に応じた、過充電、過放電、オーバーヒートに際しての挙動である。
【００１０】
電池、なかでも高性能電池に前提とされるべきことはまた、ある程度にいたるまで、これらが不適切に用いられた場合であってすらリスクが存在しないか、又は少なくとも制御可能なリスクしか生じないことである。
【００１１】
機械的安定性についての判断をもたらすテストでは、電池が、定義された圧搾−、振動−、衝撃−、落下−及びショック負荷、変化された周囲圧力及び大気湿度に置かれる。熱的及び電気的な性質、例えば容量及び高温下での充電−及び放電挙動、並びにサイクルに際しての固有熱の発生も試験される。
【００１２】
今まさに挙げた特性を最適化するために、セルのカプセル化には２つの手法がとられる。一方では、金属製ケーシングが使用され、該ケーシング内に、たいてい巻回されたＥＳＡが挿入され、引き続き溶接される。他方、最近では巻型若しくはスタック型のＥＳＡが防水性のアルミニウム複合体シートにパッケージングされ、いわゆる"コーヒーバッグ"又は"パウチセル設計"へと溶接される。
【００１３】
ＷＯ２００８／１０６９４６Ａ２は、伝熱板に固定されているフレキシブルな外覆内のエネルギー貯蔵セルを記載している。これは気密性であり、かつ部分的にアルミニウム複合体シートから成る。固体、液体若しくは気体の成分の混入に対する密度は、従来技術により、接着又は溶接を含むパッケージングによって得られる。
【００１４】
ＷＯ２００８／０９８５５５Ａ１は、合わせ目−、接着−若しくは溶接箇所により生じた機械的弱点を、ケーシング内でのエネルギー貯蔵セルの固定及びケーシングモジュールの部材間の少なくとも１つの枠への挟み込みによって補う。そのようにして得られた装置のケーシングは、フレキシブルな注封コンパウンドから成っていてよいケーシング中間層によって区分されていてよい。
【００１５】
従来技術のこれら全ての設計は、今日の電池の要求を満たすが、しかし、それは部分的にでしかない。そのため、パウチセルは、なかでも機械的負荷の点で弱点を有している。他方で、堅いケーシングは、たしかに機械的により安定性であるが、しかしながら、電気的な誤用があると、ケーシング内部において圧力上昇に明らかにより陥りやすい。係る圧力上昇は、例えば不適切な運転又は老化に基づくＥＳＡの部材の電気分解によって引き起こされる可能性がある。当然の事ながら、堅いケーシングは、上昇する内部圧力を限られた形でしか緩和することができないことが知られている。圧力が臨界値より高くなると、安全弁が開放を保証しなければならない。
【００１６】
電気的システムにおける注型用樹脂の使用、例えばモノマー不含の不飽和ポリエステル樹脂を用いることも同様に知られている。いわゆる電気注型用樹脂を用いた電気ボディ、例えばコンデンサの注型も度々記載されている。
【００１７】
ＷＯ２００８／１０４３５６Ａ１は、電池ケーシング内での電池を紹介している。この電池のセル複合体は、フォーム、ポリウレタン、エポキシ樹脂及び／又はシリコーンから成る注封コンパウンドで取り囲まれており、これはセル複合体からケーシングの内側にまで達する。注封コンパウンドは、セル複合体をケーシング内で固定し、それを電気的に絶縁し、かつ放電及び充電に際して生じる熱を導出するために用いられる。セル複合体を取り囲む被覆パネルは省くことができるが、しかしながら、電池ケーシングを省くことはできず、これと注封コンパウンドは機械的に固定された接触部を作り出し、これは係る電池の製造に際しての型として用いられる。外側から影響を及ぼす負荷、例えば衝撃又は振動に対して比較的高い安定性を有する比較的日常役に立つ電池が得られる。
【００１８】
極端な負荷、例えば過充電による爆発の影響は、一方では電池ケーシングによって受けとめられる。他方では、解放される爆発エネルギーの一部が周囲に減少されることなく放出され、それというのも、セル複合体は電気接触部を有する側で少なくともいかなる材料からも取り囲まれていないことが明らかだからである。
【００１９】
つまり、非常に要求の高い適用、例えば牽引システム、なかでもハイブリッド−及び全電気自動車における使用のために信頼できるＬＩＢの需要が存在する。エネルギー密度及び出力密度のほかに、なかでも耐久性及び安全性が、変化する熱的及び機械的な作用下でも要求され、これらは、上記適用において非常に高い出力密度で設計される電池において、このテクノロジーの市場成功にとって決定的に重要なものとなるだろう。
【００２０】
つまり、本発明の課題は、改善された安全性を有し、かつ慣用のポケット若しくはケーシングの欠点を克服する電池を提供することであった。
【００２１】
この課題は、独立請求項の固有の特徴を有する電池によって解決される。
【００２２】
本発明の対象は、電解質で充填された電極−セパレータ装置を有する電池において、該電極−セパレータ装置が少なくとも部分的に注封コンパウンドで覆われていることを特徴とする電池である。
【００２３】
本発明による電池は、明らかに改善された機械的な安定性及び機能不全に対する耐性の利点を有し、それというのも、継ぎ目、圧搾部若しくはクランプ部又は従来技術において不可欠なケーシング部品における縁が省かれるからである。慣例的にパッケージングされた、シート又はポケット内で溶接又は挟込まれた装置を有する電池と比べて、本発明による電池は、負荷に耐え得るシーリングに基づき長期耐用性であり、かつ電解質の漏出だけでなく、環境の影響、例えば固体、液体若しくは気体の物質の外側からの混入に対しても良好に保護される。したがって、本発明による電池は、故障及び運転に対するより高い安定性を有する。
【００２４】
本発明による電池は、有機若しくは無機のガス及び液体に対して不透過性であり、そのうえ耐化学薬品性、耐衝撃性、低温弾性、長期安定性、熱安定性及び耐熱変形性、並びに機械的に安定している。これにより、非常に多岐にわたった環境での使用の負担が軽減される。
【００２５】
本発明による電池の注封コンパウンドの膨張係数は、電池の使用において生じる温度変化に相当する。
【００２６】
さらに対象は、本発明による電池の製造法であって、以下の工程
（ａ）少なくとも１つの電極−セパレータ装置及び少なくとも１つの注封コンパウンドの出発物質若しくは複数の出発物質を準備する工程、
（ｂ）該電極−セパレータ装置若しくは複数の該電極−セパレータ装置を取り付ける工程、
（ｃ）該注封コンパウンドの出発物質若しくは複数の出発物質を覆う工程、
（ｄ）硬化及び／又は重合する工程
を包含し、その際、該電池が得られる方法である。
【００２７】
本発明による方法の利点は、注封コンパウンドが工程（ａ）で非常に様々の要求に合わせられることができることである。注封コンパウンドの出発物質の選択に応じて、負荷を受ける電池の耐化学薬品性、耐衝撃性、低温弾性、引裂伝播抵抗、熱安定性、耐熱変形性、機械的強度、誘電特性、電流破壊強度、工程（ｄ）での硬化及び／又は重合と同じ意味を持つ、出発物質を注封コンパウンドへと変換する際の僅かな収縮による電池の実装条件に関しての寸法精度に影響を及ぼすことが可能であるか、若しくはそれらを調整可能である。
【００２８】
それによって注封コンパウンドは、電極−セパレータ装置も作動領域も腐食から保護する。この利点は、慣例的にパッケージングされた電池の場合ですらもたらされ、それというのも、通常の複合体シートは、環境の影響によってあまり負荷を受けないからである。
【００２９】
同様に本発明の対象は、定置使用又は移動使用における、好ましくは自動車両、二輪車、トラック、船舶、作業機械に搭載されたハイブリッドシステムにおける、緊急時エネルギー供給における、風力エネルギー、水力エネルギー及び／又は太陽エネルギーツールの確保に際しての、本発明による電池の使用である。
【００３０】
本発明による電池及びその製造法が、以下で詳細に説明される。
【００３１】
本発明による電池のために、種々のＥＳＡの構造が選択されていてよい。有利には並列又は直列に接続されている少なくとも２つの単位セルより積層されていてよい。電極−セパレータ装置は、スタック、複数のセル若しくはセルアセンブリ、又はこれらの構造の組合せ物であってよい。電池は、電解質で充填された再充電可能（二次）ＥＳＡ又は再充電可能でない（一次）ＥＳＡを有してよい。
【００３２】
本発明による電池は、さらに、ポケット又はシートによるパッケージを有するか又は有さない１つ以上のＥＳＡを有してよい。
【００３３】
本発明による電池のセパレータは、従来技術からのセパレータであってよい。有利には、セパレータはセラミック製、特に有利にはセラミック製及び／又は少なくとも１つの電極に直接施与されていてよく、極めて有利には、ＤＥ１９７４１４９８、ＤＥ１９８１１７０８、ＤＥ１９８１２０３５、ＤＥ１９８２０５８０、ＤＥ１９８２４６６６、ＤＥ１９８２４６６６、ＤＥ１０１４２６２２、ＤＥ１０２０８２８０、ＤＥ１０２０８２７７、ＤＥ１０２３８９４１、ＤＥ１０２３８９４４、ＤＥ１０２３８９４３、ＤＥ１０２３８９４５、ＤＥ１０２４００３２、ＤＥ１０２５５１２１、ＤＥ１０２５５１２２、ＤＥ１０３４７５７０、ＤＥ１０３４７５６９、ＤＥ１０３４７５６６、ＤＥ１０３４７５６８、ＤＥ１０３４７５６７、ＤＥ１０２００４０１８９２９、ＤＥ１０２００４０１８９３０、ＤＥ１０２００５０２９１２４、ＤＥ１０２００５０４２２１５、ＤＥ１０２００７００５１５６に開示されたセパレータであってよい。
【００３４】
本発明による電池の電極の材料は、従来技術から選択されていてよい。カソード側の活性電極材料は、有利には、リチウム金属酸化物、リチウム金属ホスフェート、特に有利にはリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物、当業者に公知のＬＦＰ、ＮＣＡ、ＬＭＯ、又はこれらの材料の混合物から選択されていてよい。
【００３５】
アノード側の活性電極材料は、有利には、天然グラファイト若しくは合成グラファイト、有利にはハードカーボン、ソフトカーボン、被覆グラファイトから、並びにＬｉチタネート、リチウム金属又は混合物、極めて有利にはコーティングを有するか若しくは有さない合成グラファイトから選択されていてよい。
【００３６】
特に好ましくは、本発明による電池は、完全に注封コンパウンドで覆われていてよく、その際、正端子及び負端子のみが注封コンパウンドから引き出されていてよい。単位セルが積層されている場合、正端子及び負端子は、ＥＳＡに従って注封コンパウンドからは切り離されて引き出されていてよく−その時、接続は任意かつ注封コンパウンドの外側であり、このことは、本発明による電池の使用可能性を高いものとする。
【００３７】
本発明による電池の注封コンパウンドは、ポリウレタン及び／又はエポキシ樹脂、例えば一液型若しくは二液型のエポキシ樹脂から選択されている、少なくとも１つの注型用樹脂から選択されることができる。これは、本発明による電池に付加的な機能を付与する。
【００３８】
さらに、本発明による電池の注封コンパウンドにおいて、ＥＳＡ内での許容されないガス形成若しくは危険なガス形成が生じた場合に、規定破断箇所（これは、制御されない破裂又はそれどころか爆発を妨げ、かつ超過圧下で存在する媒体を制御して排出する）を調整することが好ましくあり得る。
【００３９】
本発明による電池は、そのようにして、定義された箇所で膨張するか又は開裂するため、事故の危険を最小化することができる。特に好ましくは、注封コンパウンドは、ＥＳＡ、電池の個々の若しくは全てのＥＳＡが過充電された場合に発生した注封コンパウンドの熱が、この注封コンパウンドの化学的及び／又は物理的な変換によって消耗されるように選択されていてよい。本発明による電池の爆発は、それによって回避される。過充電された従来技術の電池において被る爆発の代わりに、ややもすると爆発につながるはずのエネルギーは、注封コンパウンドの溶融及び／又は局所的な熱除去において、部分的に、有利には完全に消耗される。例えば耐火性材料又は消火系による、熱除去に際して生じる損傷を限定する技術的な予防措置は、爆発の影響から保護するための装置よりずっと簡単かつ低コストで導入されることができる。更なる利点は、浸出する電解質が注封コンパウンドと反応して、環境に対して化学的により危険に満ちておらず、かつ／又はより簡単に処分されることができる物質となることである。
【００４０】
それゆえ、本発明の更なる対象は、注封コンパウンドが少なくとも１つの電極−セパレータ装置又は電極−セパレータ装置の複合体を少なくとも部分的に覆っていることを特徴とする注封コンパウンドである。
【００４１】
ちょうど述べた機能、ひいては組み合わされた利点を実現する注封コンパウンドとして、当業者によく知られたアクリル樹脂、例えばアクリレート、メタクリレート及び／又はスチレン樹脂、フェノール樹脂、さらにポリウレタン樹脂、特に有利には脂肪族ポリウレタン樹脂、さらに特に有利には一液型若しくは二液型の熱硬化性樹脂が可能である。
【００４２】
特に有利な注封コンパウンドは、Ｃａｐａ，Ｔ  １１３６、Ｔ２９６０、ＴｅｇｏＫａｔ  ２１８、ＤＢ  ４、ＢｙＫ  ０７０、Ｔｉｎｕｖｉａ、又はこれらの物質の組合せから選択されていてよい。これらは、Ｅｖｏｎｉｋ  Ｄｅｇｕｓｓａ  ＧｍｂＨ、Ｇｅｓｃｈａｅｆｔｓｆｅｌｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ＆  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ、Ｐａｕｌ−Ｂａｕｍａｎｎ−Ｓｔｒａｓｓｅ  １、Ｄ−４５７７４  Ｍａｒｌにて入手可能である。
【００４３】
電池がその使用範囲においてオーバーヒートし得ることが懸念される場合、例えば、ＰＭＭＡが注封コンパウンドとして選択されることができる。臨界温度を上回ると、係る外覆は残留物不含でガスに分解する。
【００４４】
注封コンパウンドとして、マトリックスと１種以上の複合材とからの注封コンパウンドを、例えば充填材、活性充填材、ステープルファイバー、マット及びフリース、レイヤー、プレート及び／又は他のシートと組み合わせることが同様に好ましくあり得る。
【００４５】
本発明による注封コンパウンドは、さらに、電解質不透過性のバリア層、水若しくは水蒸気バリア層、及び／又は酸素バリア層を有してよい。本発明による方法の工程（ｃ）及び（ｄ）において、係るバリア層はＥＳＡ上で直接実現されることができる。有利には、これらの工程は何度も連続して実施されることができ、特に有利には、複数のバリア層が、極めて有利には種々の機能を伴って実現されるべき場合に実施されることができる。好ましくは、本発明による電池は、ＥＳＡ若しくは複数のＥＳＡ上に１種以上の係るバリア層を有する。
【００４６】
更なる機能は、本発明による電池の機能不全又は過負荷の表示と同じ意味を持つ、不所望のガスの形成を検出する圧力センサの導入である。
【００４７】
本発明による電池の集電体は、注封コンパウンドから形成された外覆から突出していてよい。特に有利には、集電体は注封コンパウンドから導き出されている。それによって本発明による電池は、慣例の電池のように接続されることができ、かつ使用に際して設計変更の必要がない。特に有利には、ＥＳＡの電極はエッジ部で注封コンパウンドから導き出されることができる。例えばこれにより、本発明による電池を、板をラックに入れるように又は棚を引き出しの形で引き出しシステムに入れるように差し込むことによって接触が可能になる。
【００４８】
本発明による電池の電極−セパレータ装置が、注封コンパウンドより形成された外覆内部で、冷却体、好ましくは熱放散板、ヘッドスプレッダ(Headspreader)若しくはメガスプレッド(Megaspreads)、及び／又は専門家達において設計された電子制御回路、又は少なくとも１つのＲＦＩＤ素子（これは、例えば電池の同定に用いられることができる）から選択された少なくとも１つの更なる機能素子と機械的、電気的に接続、及び／又は電磁的に接合されている場合に好ましくあり得る。
【００４９】
本発明の対象はまた、以下の工程
（ａ）少なくとも１つの電極−セパレータ装置及び少なくとも１つの注封コンパウンドの出発物質若しくは複数の出発物質を準備する工程、
（ｂ）該電極−セパレータ装置若しくは複数の該電極−セパレータ装置を取り付ける工程、
（ｃ）該注封コンパウンドの出発物質若しくは複数の出発物質を覆う工程、
（ｄ）硬化及び／又は重合する工程
を包含し、その際、前記電池が得られる、本発明による電池の製造法である。
【００５０】
本発明による方法の工程（ｂ）においては、電極−セパレータ装置は、有利には集電体に取り付けられることができ、少なくともこれらは接触される。付加的な機能を有するものが、当業者によく知られた手法で取り付けられることができる。
【００５１】
工程（ｃ）においては、低コストで一度だけ使用され、かつ／又は当業者に公知の、サイズを用いた若しくは用いない一次成形法が適用される形状が有利であり得る。
【００５２】
本発明による方法の工程（ｄ）においては、注封コンパウンドが硬化及び／又は重合する時間は、０．１〜２００分、有利には０．２〜１０分、特に有利には０．２〜１分が選択されることができる。温度は、１０〜２００℃、有利には２０〜１００℃、特に有利には４０〜８０℃が選択されることができる。
【００５３】
本発明による方法においては、工程（ｂ）後かつ工程（ｃ）前に、電極−セパレータ装置若しくは複数の該電極−セパレータ装置を、ＣＯ2、窒素、及び／又は希ガスから選択された不活性ガスで加圧することによって圧縮する工程が実施されることができる。この圧力印加によって、本発明による電池の空間的な圧縮が達成され、かつ電池の体積を基準とした出力密度が上昇される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】"ＥＳＡ"で略記される、カソード、セパレータ及びアノードから構成される装置を示す図
【図２】その外側にそのつどセパレータが備え付けられている７つのＥＳＡから構成されるスタックを概略的に示す図
【図３】ＥＳＡスタックを有する本発明による電池を概略的に示す図
【図４】複数の一緒に接続されたＥＳＡスタックを有する本発明による電池を概略的に示す図
【図５ａ】充電装置の接続ケーブル及びセルの内部に取り付けられた温度測定センサの配線対を有する負荷開始時のこのセルを示す図
【図５ｂ】過充電によって破壊されたセル及び爆発によりその内部から撒き散らされた粉末状の残留物を示す図
【図６ａ】充電装置の接続ケーブル及びセルの内部に取り付けられた温度測定センサの配線対を有する負荷開始時のこのセルを示す図
【図６ｂ】約７４５秒の期間経過時に、本発明による電池の接続ケーブルを有する側の注封コンパウンドが溶融し、そしてゆっくりと火炎が漏れ出している図
【図６ｃ】図６ｂの５秒後に火炎が消えたことを示す図
【００５５】
本発明による電池が、以下で例示的に説明される。
【００５６】
比較例：Ｌｉイオン電池の過充電
アルミナ化されたプラスチックシート中のＥＳＡスタックから成り、４．９Ａｈの定格容量を有するリチウムイオン電池に、過度の充電電流１４．７Ａをかけた。電圧は１２Ｖに制限していた。図５ａは、充電装置の接続ケーブル及びセル内部に取り付けられた温度測定センサの配線対を有する負荷開始時のこのセルを示す。負荷の間、セル電圧、充電電流及びセル内部の温度を、負荷開始時からの期間の関数として測定した。
【００５７】
時間の経過において、充電電流１４．７Ａをほぼ同じに保ちながらセルの膨張を観察した。６．３６Ｖのセル電圧に達した約１９００秒の期間後、セルはバルーン様に膨張した。セル内部の温度は、この期間の経過時に約５０℃であった。更なる経過の中で、温度の急激な上昇が観察された。
【００５８】
約２１００秒の期間経過時に、温度は約４１５℃に上昇し、その時、セルは炎を生じながら爆音を立てて開裂した。充電電流は０Ａに落ちた。図５ｂは、過充電によって破壊されたセル及び爆発によりその内部から撒き散った粉末状の残留物を示す。
【００５９】
例：本発明による電池の過充電
比較例と同様のリチウムイオン電池を、３５．２質量％のＣａｐａ  ３０５０、２８．２質量％のＴ  １１３６、３８．３質量％のＴ  ２９６０、０．０１質量％のＴｅｇｏＫａｔ  ２１８、０．０１質量％のＤＢ  ４、０．１質量％のＢｙＫ  ０７０、及び０．５１質量％のＴｉｎｕｖｉａから構成される注封コンパウンドで覆った。
【００６０】
そのようにして得られた本発明による電池を、引き続き過度の充電電流２４．３Ａをかけた。図６ａは、充電装置の接続ケーブル及びセル内部に取り付けられた温度測定センサの配線対を有する負荷開始時のこのセルを示す。負荷の間、セル電圧、充電電流及びセル内部の温度を、負荷の開始時からの期間の関数として測定した。
【００６１】
時間の経過において、ほぼ同じ充電電流をほぼ保ちながら電池に５Ｃで過充電し、そして温度の急激な上昇が観察された。ただし、いかなる膨張も観察されなかった。
【００６２】
約７４５秒の期間経過時に、本発明による電池の接続ケーブルを有する側の注封コンパウンドが溶融し、そしてゆっくりと火炎が漏れ出し（図６ｂ）、これは続く５秒後に消えた（図６ｃ）。充電電流は０Ａに落ちた。図６ｃは、過充電により機能不全となった、しかしながら爆発も漏出もしていない、容易に除去可能な少量の固体残留物を有する電池を示す。
【符号の説明】
【００６３】
Ｋ  カソード、  Ａ  アノード、  Ｓ  セパレータ
【図１】
2013535780.tif 000003
【図２】
2013535780.tif 000004
【図３】
2013535780.tif 000005
【図４】
2013535780.tif 000006
【図５ａ】
2013535780.tif 000007
【図５ｂ】
2013535780.tif 000008
【図６ａ】
2013535780.tif 000009
【図６ｂ】
2013535780.tif 000010
【図６ｃ】
2013535780.tif 000011
【国際調査報告】
2013535780.tif 000012
2013535780.tif 000013
2013535780.tif 000014
2013535780.tif 000015
2013535780.tif 000016
2013535780.tif 000017