(57)【要約】【課題】過充電等によって発生するガスに起因した内圧の上昇を解消して所期の電気特性を満たすことができる電気デバイスを提供する。【解決手段】電気デバイス（例えばリチウムイオン二次電池１００）は、発電要素１０１、外装体４０、および排出部５０を有している。発電要素は、正極と負極とをセパレータを介して積層してなる。外装体は、発電要素を収納し、開口を有する。排出部は、外装体の開口に設けられ、発電要素から発生したガスによって外装体の内方の圧力が第１の圧力を超えるとガスを外装体の外部に放出して第２の圧力まで減圧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とをセパレータを介して積層してなる発電要素と、
前記発電要素を収納し、開口を有する外装体と、
前記外装体の前記開口に設けられ、前記発電要素から発生したガスによって前記外装体の内方の圧力が第１の圧力を超えると前記ガスを前記外装体の外部に放出して第２の圧力まで減圧する排出部と、を有する電気デバイス。
【請求項２】
前記外装体は、前記発電要素を被覆して封止するラミネートシートを備えた請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項３】
前記排出部は、前記外装部に開口した孔を覆って封止する封止部材と、前記封止部材を前記孔に対して押圧する押圧部材とを備え、
前記封止部材は、前記外装体の内方の圧力が前記第１の圧力を超えると前記孔から離間し、前記外装体の内方の圧力が前記第２の圧力以下になると前記孔を封止する請求項１または２に記載の電気デバイス。
【請求項４】
前記押圧部材は、弾性力を備えた螺旋状または板状の弾性体からなる請求項３に記載の電気デバイス。
【請求項５】
前記排出部は、前記外装体の前記孔と、前記孔から離間した前記封止部材との隙間から排出した前記ガスを、排気部を介して排出する請求項３または４に記載の電気デバイス。
【請求項６】
前記排出部は、前記ガスを、前記発電要素の積層方向と交差する方向、または前記発電要素の積層方向に沿った方向に向かって前記排気部から排出する請求項５項に記載の電気デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気デバイスを備えた電源と、
前記電気デバイスから排出された前記ガスを検出する検出器と、
前記検出器による前記ガスの検出結果に基づいて前記電源における電力の流通を制御する制御部と、を有する車両。
【請求項８】
前記制御部は、前記検出器が前記ガスを検出すると、前記電源に対する外部からの充電を停止させる、または前記電源から駆動部に対する電力の供給を停止させる請求項７に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電池のような電気デバイスは、正極と負極とをセパレータを介して積層して発電要素を構成し、セパレータに電解液を含侵させつつ、発電要素を外装体によって封止している。
【０００３】
ところで、過充電等により電解液が分解されて発生したガスによって、外装体の内圧が外圧より大きくなった場合に、そのガスを外部に排出して電池の変形を抑制する構成がある（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６５６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１の構成によれば、外装体の内部のガスを排出することから、電池の変形は抑止できるものの、外装体の内部の圧力を十分に維持することできないことから、隣り合う電極間の距離が短くなり過度な電流が流れてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、過充電等によって発生するガスに起因した内圧の上昇を解消して、所期の電気特性を満たすことができる電気デバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスは、発電要素、外装体、および排出部を有している。発電要素は、正極と負極とをセパレータを介して積層してなる。外装体は、発電要素を収納し、開口を有する。排出部は、外装体の開口に設けられ、発電要素から発生したガスによって外装体の内方の圧力が第１の圧力を超えるとガスを外装体の外部に放出して第２の圧力まで減圧する。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した電気デバイスによれば、排出部によって、外装体の内方の圧力を第１の圧力から第２の圧力の範囲内に維持する。したがって、発電要素からガスが発生しても、外装体の内方の圧力が第１の圧力を超えないことから、外装体や発電要素の過剰な変形を抑制することができる。一方、外装体の内方の圧力が第２の圧力を下らないことから、隣り合う電極間の距離を一定以上に保つことができ、発電要素に過度な電流が流れるのを抑制することができる。このようなことから、電気デバイスは、発生するガスに起因した内圧の上昇を解消して、所期の電気特性を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池（電気デバイス）を示す斜視図である。
【図２】図１のリチウムイオン二次電池を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。
【図３】図１のリチウムイオン二次電池の要部を示す斜視図である。
【図４】図３の要部を断面で示す斜視図である。
【図５】第１実施形態の変形例に係るリチウムイオン二次電池（電気デバイス）の要部を示す斜視図である。
【図６】図５の要部を断面で示す斜視図である。
【図７】第２実施形態に係るリチウムイオン二次電池（電気デバイス）を示す斜視図である。
【図８】図７のリチウムイオン二次電池の排出部および外装体を示す分解斜視図である。
【図９】図７の要部の作用を模式的に示す断面図である。
【図１０】第３実施形態に係る電気自動車（車両）においてリチウムイオン二次電池（電気デバイス）を充電している状態を模式的に示す斜視図である。
【図１１】図１０の電気自動車においてリチウムイオン二次電池からモータに給電している状態を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る第１〜第３実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。図１〜図１１の全ての図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、方位を示している。Ｘで表す矢印の方向は、リチウムイオン二次電池の長手方向であって電極タブを導出させている方向である。Ｙで表す矢印の方向は、リチウムイオン二次電池の短手方向であってＸ方向と交差している方向である。Ｚで表す矢印の方向は、リチウムイオン二次電池の積層方向である。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る電気デバイスは、図１〜図４に示すように、例えばリチウムイオン二次電池１００に相当する。リチウムイオン二次電池１００は、発電要素１０１を外装体４０によって収納している。発電要素１０１は、正極１０と負極２０を、セパレータ３０を介して積層して構成している。リチウムイオン二次電池１００は、発電要素１０１から発生したガスに起因して内圧が所定値１を超えると、その所定値１を超えたガスを外部に排出して所定値２まで減圧する排出部５０によって、内圧を所定の範囲内に維持する。
【００１２】
まず、第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００を示す斜視図である。図２は、図１のリチウムイオン二次電池１００を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。図３は、図１のリチウムイオン二次電池１００の要部を示す斜視図である。図４は、図３の要部を断面で示す斜視図である。
【００１４】
リチウムイオン二次電池１００は、正極１０と負極２０とをセパレータ３０を介して積層してなる発電要素１０１、発電要素１０１を収納する外装体４０、および外装体４０の内方の圧力を所定の範囲内に維持する排出部５０を備えている。以下、リチウムイオン二次電池１００を構成する各構成部材について順に説明する。
【００１５】
発電要素１０１は、例えば、正極１０と負極２０とをセパレータ３０を介して積層して構成している。
【００１６】
正極１０は、図１および図２に示し、電極に相当する。
【００１７】
正極１０は、導電体である正極集電体１１の両面に正極活物質１２を結着して形成している。電力を取り出す正極電極端子１１ａは、正極集電体１１の一端の一部から延在している。積層方向Ｚに沿って複数積層した正極１０の正極電極端子１１ａは、溶接によって互いに固定している。
【００１８】
正極活物質１２は、ＬｉＭｎ２Ｏ４（平均粒子径１５μｍ、８５質量％）、導電助剤に相当するアセチレンブラック（５質量％）、およびバインダに相当するＰＶｄＦ（１０質量％）からなる固形分を用いて形成した。この固形分に対して、スラリーの粘度を調整するための溶媒に相当するＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加して、正極スラリーを作製した。正極集電体１１に相当するアルミニウム箔（長手方向２１０ｍｍ×短手方向１８１ｍｍおよび層厚２０μｍ）の両面に対して、正極スラリーを塗布しつつ乾燥させた後、プレス加工を行った。このようにして、片面塗工量が１８ｍｇ／ｃｍ２、正極集電体１１を含む両面塗工での層厚が１５７μｍの仕様からなる正極１０を作製した。
【００１９】
負極２０は、図１および図２に示し、正極１０と極性が異なる電極に相当する。
【００２０】
負極２０は、導電体である負極集電体２１の両面に負極活物質２２を結着して形成している。負極電極端子２１ａは、正極１０に形成した正極電極端子１１ａと重ならないように、負極集電体２１の一端の一部から延在して形成している。負極２０の長手方向（Ｘ方向）の長さは、正極１０の長手方向の長さよりも長い。負極２０の短手方向（Ｙ方向）の長さは、正極１０の短手方向の長さと同様である。積層方向（Ｚ方向）に沿って複数積層された負極２０の負極電極端子２１ａは、溶接によって互いに固定している。
【００２１】
負極活物質２２は、人造黒鉛（平均粒子径２０μｍ、９５質量％）、導電助剤に相当するアセチレンブラック（２質量％）、およびバインダに相当するスチレンブタジエンゴム（２質量％）とＣＭＣ１％（エーテル化度０．８、平均分子量３５万）からなる固形分を用いて形成した。この固形分に対して、スラリーの粘度を調整するための溶媒に相当するイオン交換水を添加して、負極スラリーを作製した。負極集電体２１に相当する銅箔（長手方向２１５ｍｍ×短手方向１８８ｍｍおよび層厚１５μｍ）の両面に対して、負極スラリーを塗布しつつ乾燥させた後、プレス加工を行った。このようにして、片面塗工量が５．１ｍｇ／ｃｍ２，負極集電体２１を含む両面塗工での層厚が８２μｍの仕様からなる負極２０を作製した。
【００２２】
セパレータ３０は、図２に示し、正極１０と負極２０を電気的に隔離するものである。
【００２３】
セパレータ３０は、正極１０と負極２０の間に積層している。セパレータ３０は、例えば、１５枚の正極１０と１６枚の負極２０を、１枚ずつ交互に積層している。セパレータ３０は、正極１０と負極２０との間に電解液を保持して、イオンの伝導性を担保している。セパレータ３０は、矩形状に形成している。セパレータ３０の長手方向（Ｘ方向）の長さは、負極電極端子２１ａの部分を除いた負極２０の長手方向の長さよりも長い。セパレータ３０は、長手方向２１９ｍｍ、短手方向１９１ｍｍ、および層厚２５μｍに形成している。セパレータ３０は、たとえば、微多孔膜からなるポリエチレンまたはポリプロピレンのポリオレフィン系の材料からなり、シート状に形成している。セパレータ３０には、電解液を含浸させている。
【００２４】
セパレータ３０に含侵させる電解液は、溶媒とリチウム塩との合計の１００質量％に対して、２質量％のビニレンカーボネートを添加して作製した。上記の溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を３０：３０：４０の体積比で混合して形成した。上記のリチウム塩は、１．０ＭのＬｉＰＦ６である。１．０Ｍは、混合溶媒およびリチウム塩の混合物におけるリチウム塩（ＬｉＰＦ６）の濃度を表している。
【００２５】
外装体４０は、図１〜図４に示し、発電要素１０１を収納し、開口を有する。
【００２６】
外装体４０は、発電要素１０１を被覆して収納するラミネートシート４１を含んでいる。ラミネートシート４１は、内部に金属板を備え、長尺に形成している。ラミネートシート４１は、Ｕ字状に屈折した状態で、発電要素１０１を積層方向（Ｚ方向）に沿った両側から被覆して収納している。すなわち、外装体４０は、１枚のラミネートシート４１によって、発電要素１０１を内包して、その３辺を封止している。
【００２７】
ラミネートシート４１は、Ｕ字状のＺ方向に沿った部分の中央に、排出部５０を接続する連通孔４１ａを開口している。排出部５０を連通孔４１ａに接続したラミネートシート４１は、発電要素１０１を収納する際に、その周囲の一部を開放した状態で、その他の周囲を熱溶着等によって封止する。つぎに、電解液を、ラミネートシート４１の開放している部分から注入し、セパレータ３０等に含浸させる。その後、ラミネートシート４１は、開放部から内部を減圧することによって空気を抜きつつ、開放部も熱融着して完全に密封する。
【００２８】
外装体４０のラミネートシート４１は、例えば、３種類の材料を積層して３層構造を形成している。１層目は、熱融着性樹脂に相当し、例えばポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いている。１層目の材料は、負極２０に隣接させる。２層目は、金属を箔状に形成したものに相当し、例えばＡｌ箔を用いている。３層目は、樹脂性のフィルムに相当し、例えば剛性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンを用いている。
【００２９】
排出部５０は、外装体４０の内方の圧力を所定の範囲内に維持する。具体的には、排出部５０は、外装体４０の開口に設けられ、発電要素１０１から発生したガスによって外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えるとガスを外装体４０の外部に放出して第２の圧力まで減圧する。
【００３０】
排出部５０は、弁座５１、外筒５２、支持板５３、螺旋バネ５４、封止弁５５、および熱融着テープ５６を含む。弁座５１は、例えば、耐熱性を備えたステンレスからなり、中央が開口した円盤状に形成している。弁座５１は、ラミネートシート４１の連通孔４１ａに対して、互いの開口部分を合わせつつ接着剤によって接合している。外筒５２は、例えば、耐熱性を備えたステンレスからなり、円筒形状に形成している。外筒５２は、弁座５１に対して、互いの開口部分を合わせつつ接着剤によって接合している。支持板５３は、例えば、耐熱性を備えたステンレスからなり、円盤状に形成している。支持板５３は、外筒５２の内部に挿通し、外筒５２の内部に形成した突起に当接している。支持板５３は、ガスを排出する開口に相当する排出孔５３ａを複数備えている。
【００３１】
螺旋バネ５４は、弾力性を備えた金属からなり、螺旋状に形成している。螺旋バネ５４は、支持板５３と封止弁５５の間に配設している。螺旋バネ５４は、支持板５３を外筒５２の内部の突起に対して押圧しつつ、封止弁５５を弁座５１に対して押圧している。螺旋バネ５４は、その材質や形状やバネ定数等を適宜設定して、第２の圧力に相当する所望の押圧力を得る。螺旋バネ５４に換えて、耐熱性および伸縮性を備えた円柱形状のゴムを用いてもよい。封止弁５５は、耐熱性を備えたステンレスからなり、円盤状に形成している。封止弁５５は、外筒５２に挿通している。封止弁５５は、螺旋バネ５４に押圧されて弁座５１に付勢している。熱融着テープ５６は、弁座５１とラミネートシート４１にそれぞれ密着して、弁座５１とラミネートシート４１を強固に接合している。排出部５０の各部材は、ガスの温度を考慮して、耐熱性を備えた金属を用いている。
【００３２】
ここで、排出部５０おける第１の圧力の値に関して、外装体４０の内方の圧力が高いほど、電流を抑制する効果が高く、イオンの移動を阻害させることができる。したがって、第１の圧力の値は、外装体４０のラミネートシート４１を過剰に変形させたり破壊させたりしない範囲において、可能な限り高く設定することが望ましい。第１の圧力の値は、リチウムイオン二次電池１００の容量、活物質と電解液の種類、ラミネートシート４１の強度、パッケージの容積等に依存する。したがって、第１の圧力の値は、各々のリチウムイオン二次電池１００の仕様に応じて実験等の結果を参考にしながら決定する。第２の圧力の値は、第１の圧力の値と同じ値とすることが望ましい。但し、第２の圧力の値は、電流を抑制する効果が発揮される範囲において、第１の圧力の値よりも低くてもよい。
【００３３】
つぎに、第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００の作用について、図４を参照しながら説明する。
【００３４】
排出部５０は、封止弁５５を、螺旋バネ５４によってＸ方向に沿って直線状に移動させつつ開閉させる。Ｘ方向は、リチウムイオン二次電池１００の長手方向に相当する。移動させた封止弁５５は、図４中に破線で示している。封止弁５５の移動方向は、図４中に矢印で示している。支持板５３と封止弁５５に挟まれた螺旋バネ５４は、発電要素１０１から発生したガスによって外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えると、封止弁５５を介して押圧されてＸ方向に沿って縮小する。その結果、螺旋バネ５４に接続している封止弁５５は、弁座５１から離間する。外装体４０の内方のガスは、封止部材（封止弁５５）と弁座５１の隙間から外部に排出する。
【００３５】
排出部５０において、螺旋バネ５４は、外装体４０の内方のガスの圧力が、第１の圧力から第２の圧力に下がるとともに伸長して元の形状に戻る。したがって、封止弁５５は、外装体４０の内方のガスの圧力が下がるとともに、弁座５１に接近する。封止弁５５は、外装体４０の内方のガスが第２の圧力まで減圧したときに、弁座５１に当接して封止する。このようにして、排出部５０は、外装体４０の内方のガスの圧力を、第１の圧力から第２の圧力の範囲内に維持する。
【００３６】
排出部５０によって、リチウムイオン二次電池１００が過充電等によって発生するガスに起因した内圧の上昇に対応して所期の電気特性を満たすことができることを、実験に基づき検証し、良好な結果を得ることができた。
【００３７】
具体的には、先ず、製造したリチウムイオン二次電池１００を初回充電した。すなわち、リチウムイオン二次電池１００を０．０５ＣＡの電流値で４．２Ｖまで定電流で充電した後、定電圧で充電した。充電時間は、定電流および定電圧による充電を合わせて２５時間である。その後、リチウムイオン二次電池１００を４０℃に保持した恒温槽に９６時間保持した。その後、リチウムイオン二次電池１００を２５℃に保持した恒温槽において、１Ｃの電流レートで２．５Ｖまで放電を行った後、１０分間の休止時間を設けた。
【００３８】
初回充電を完了させたリチウムイオン二次電池１００に対して過充電試験を行った。すなわち、リチウムイオン二次電池１００を放電させ、ＳＯＣ０％の状態から、１２５Ａの電流で５．８Ｖまで定電流で充電した後、定電圧で充電を行った。リチウムイオン二次電池１００は、外装体４０の内方の圧力を所定の範囲内に維持する排出部５０によって、発電要素１０１を高抵抗状態に保持し、電池機能が保持できることを確認した。過充電等に起因して発電要素１０１からガスが発生したが、外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えず、外装体４０や発電要素１０１の過剰な変形を抑制することができた。一方、外装体４０の内方の圧力が第２の圧力を下らず、隣り合う電極間の距離を一定以上に保つことができ、発電要素１０１における過電流の発生を抑制することができた。
【００３９】
上述した第１実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００４０】
電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）は、発電要素１０１、外装体４０、および排出部５０を有している。発電要素１０１は、正極１０と負極２０とをセパレータ３０を介して積層してなる。外装体４０は、発電要素１０１を収納し、開口を有する。排出部５０は、外装体４０の開口に設けられ、発電要素１０１から発生したガスによって外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えるとガスを外装体４０の外部に放出して第２の圧力まで減圧する。
【００４１】
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池１００は、排出部５０によって、外装体４０の内方の圧力を第１の圧力から第２の圧力の範囲内に維持する。したがって、過充電等に起因して発電要素１０１からガスが発生しても、外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えないことから、外装体４０や発電要素１０１の過剰な変形を抑制することができる。一方、外装体４０の内方の圧力が第２の圧力を下らないことから、隣り合う電極間の距離を一定以上に保つことができ、発電要素１０１に過度な電流が流れるのを抑制することができる。このようなことから、リチウムイオン二次電池１００は、過充電等によって発生するガスに起因した内圧の上昇を解消して、所期の電気特性を満たすことができる。
【００４２】
ここで、発電要素１０１は、正極１０と負極２０とをセパレータ３０を介して積層して構成していることから、電極に張力が付与されていない。したがって、過充電に起因した電解液の分解によってガスが発生した場合、容易に電極間距離が広がり、イオン移動をより抑制することができる。したがって、リチウムイオン二次電池１００は、発電要素１０１における過度な電流を抑制し、電池機能を十分に保持することができる。
【００４３】
さらに、電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）において、外装体４０は、発電要素１０１を被覆して封止するラミネートシート４１を備えた構成とすることができる。
【００４４】
このような構成によれば、ラミネートシート４１は内圧に応じて容易に変形させることができる。
【００４５】
さらに、電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）において、排出部５０は、外装体４０に開口した連通孔４１ａを覆って封止する封止部材（封止弁５５）と、封止部材（封止弁５５）を連通孔４１ａに対して押圧する押圧部材とを備える構成とすることができる。ここで、封止部材（封止弁５５）は、外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えると連通孔４１ａから離間し、外装体４０の内方の圧力が第２の圧力以下になると連通孔４１ａを封止する。
【００４６】
このような構成によれば、簡便および軽量であって低コストで実現できる機構によって、外装体４０の内方の圧力を十分に保持することができる。すなわち、外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えると連通孔４１ａを開放しつつ、第２の圧力を下ると連通孔４１ａを封止することができる。押圧部材に押圧された封止弁５５が、例えば連通孔４１ａに備えられた弁座５１に当接して密接していることから、外装体４０の内部の電解液が外部に漏れることがない。
【００４７】
さらに、電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）において、押圧部材は、弾性力を備えた螺旋状の弾性体（螺旋バネ５４）からなる構成とすることができる。
【００４８】
このような構成によれば、押圧部材に螺旋バネ５４を用いる簡便な構成によって、封止弁５５を開閉させて、外装体４０の内方の圧力を第１の圧力から第２の圧力の範囲内に維持することができる。螺旋バネ５４は、その材質や形状やバネ定数等を適宜設定して、第２の圧力に相当する所望の押圧力を得ることが容易である。螺旋バネ５４は、外装体４０の内方のガスの圧力が、第１の圧力から第２の圧力に下がるとともに元の形状に戻る。したがって、封止弁５５は、外装体４０の内方のガスの圧力が下がるとともに、例えば弁座５１に対して連続的に接近させることができる。螺旋バネ５４は、耐熱性を備えた金属から形成すれば、高温のガスにも対応することができる。
【００４９】
さらに、電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）において、排出部５０は、外装体４０の連通孔４１ａと、連通孔４１ａから離間した封止部材（封止弁５５）との隙間から排出したガスを、排気部（支持板５３の排出孔５３ａ）を介して排出する構成とすることができる。
【００５０】
このような構成によれば支持板５３の排出孔５３ａによって、排出部５０から排出したガスの排出方向を設定することができる。特に、排出部から排出されるガスが、高温であって、その排出方向が限定されるような場合に有効である。
【００５１】
さらに、電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００）において、排出部５０は、ガスを、発電要素１０１の積層方向（Ｚ方向）と交差する方向（Ｘ方向またはＹ方向）に向かって排気部（支持板５３の排出孔５３ａ）から排出する構成とすることができる。
【００５２】
このような構成によれば、薄型で扁平形状のリチウムイオン二次電池１００を１つのパッケージに複数配設する場合、積層方向（Ｚ方向）に沿って密に収納することができる。したがって、パッケージ内における体積エネルギー密度を高めることができる。
【００５３】
（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例に係る電気デバイスは、図５および図６に示すように、例えばリチウムイオン二次電池２００に相当する。リチウムイオン二次電池２００の排出部６０は、前述したリチウムイオン二次電池１００の排出部５０と異なり、湾曲した板バネ６４によって封止弁５５を弁座５１に対して付勢している。すなわち、第１実施形態の変形例に係るリチウムイオン二次電池２００は、封止弁５５を、板バネ６４の基端部６４ａを基準にして回転するように移動させつつ開閉させる。一方、前述した第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００は、封止弁５５を、螺旋バネ５４によってＸ方向に沿って直線状に移動させつつ開閉させる。
【００５４】
第１実施形態の変形例においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００５５】
まず、第１実施形態の変形例に係るリチウムイオン二次電池２００の構成について、図５および図６を参照しながら説明する。
【００５６】
図５は、第１実施形態の変形例に係るリチウムイオン二次電池２００の要部を示す斜視図である。図６は、図５の要部を断面で示す斜視図である。
【００５７】
排出部６０は、前述した排出部５０の弁座５１と封止弁５５および熱融着テープ５６を備え、螺旋バネ５４に換えて板バネ６４を備えている。排出部６０は、外筒５２および支持板５３を用いていない。板バネ６４は、弾力性を備えた金属からなり、湾曲した長尺形状に形成している。板バネ６４は、その根元側の基端部６４ａを弁座５１に接合し、先端側を封止弁５５に接合している。板バネ６４は、弾性変形領域の範囲内において歪ませて配設することによって、封止弁５５を弁座５１に対して付勢させている。すなわち、封止弁５５は、板バネ６４の弾性力によって弁座５１に密着している。板バネ６４は、その材質や形状を適宜設定して、第２の圧力に対応する所望の付勢力を得る。
【００５８】
つぎに、第１実施形態の変形例に係るリチウムイオン二次電池２００の作用について、図６を参照しながら説明する。
【００５９】
排出部６０は、封止弁５５を、板バネ６４の基端部６４ａを基準にして回転するように移動させつつ開閉させる。移動させた封止弁５５は、図６中に破線で示している。封止弁５５の移動方向は、図６中に矢印で示している。具体的には、封止弁５５に接続している板バネ６４は、発電要素１０１から発生したガスによって外装体４０の内方の圧力が第１の圧力を超えると、封止弁５５を介して押圧されて弾性変形する。その結果、板バネ６４に接続している封止弁５５は、弁座５１から離間する。外装体４０の内方のガスは、封止部材（封止弁５５）と弁座５１の隙間から外部に排出する。
【００６０】
排出部６０において、板バネ６４は、外装体４０の内方のガスの圧力が、第１の圧力から第２の圧力に下がるとともに元の形状に戻る。したがって、封止弁５５は、外装体４０の内方のガスの圧力が下がるとともに、弁座５１に接近する。封止弁５５は、外装体４０の内方のガスが第２の圧力まで減圧したときに、弁座５１に当接して封止する。このようにして、排出部６０は、外装体４０の内方のガスの圧力を、第１の圧力から第２の圧力の範囲内に維持する。
【００６１】
上述した第１実施形態の変形例によれば、前述した第１実施形態に係る作用効果に加えて、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００６２】
電気デバイス（リチウムイオン二次電池２００）において、押圧部材は、弾性力を備えた板状の弾性体（板バネ６４）からなる構成とすることができる。
【００６３】
このような構成によれば、リチウムイオン二次電池２００は、弁座５１に対する板バネ６４の基端部６４ａの取り付け位置を適宜選択することによって、ガスの排出方向を、Ｘ方向を軸とした全方位のうちの任意の方位に設定できる。例えば、図６に示す板バネ６４の場合、基端部６４ａの取り付け位置を弁座５１の図中上方にしている。このような場合、封止弁５５は、板バネ６４の基端部６４ａを基準に回転しつつ開き、図中下方に開口が臨む。したがって、排出部６０は、ガスの排出方向を図中の下方に設定することができる。すなわち、板バネ６４の基端部６４ａと対向する方向にガスを排出することができる。
【００６４】
また、リチウムイオン二次電池２００は、板バネ６４を湾曲させる簡便な構成によって、封止弁５５を弁座５１に対して開閉させて、外装体４０の内方の圧力を第１の圧力から第２の圧力の範囲内に維持することができる。
【００６５】
また、リチウムイオン二次電池２００は、板バネ６４を湾曲させる簡便な構成によって、排出部６０の全長（Ｘ方向に沿った長さ）を短縮することができる。したがって、リチウムイオン二次電池２００は、設置に必要なスペースを減少させることができ、かつ、他の部材との干渉を回避させ易くすることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る電気デバイスは、図７および図８に示すように、例えばリチウムイオン二次電池３００に相当する。リチウムイオン二次電池３００は、前述したリチウムイオン二次電池１００および２００と異なり、排出部５０を各構成部材の積層方向（Ｚ方向）に沿って配設している。すなわち、第２実施形態に係るリチウムイオン二次電池３００は、ガスの排出方向を電池の積層方向（Ｚ方向）にした構成が、前述したガスの排出方向を電池の積層方向（Ｚ方向）と交差するＸ方向にした構成と異なる。
【００６７】
第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００６８】
第２実施形態に係るリチウムイオン二次電池３００の構成について、図７および図８を参照しながら説明する。
【００６９】
図７は、第２実施形態に係るリチウムイオン二次電池３００を示す斜視図である。図８は、図７のリチウムイオン二次電池３００の排出部５０および外装体７０を示す分解斜視図である。図９は、図７の要部の作用を模式的に示す断面図である。
【００７０】
外装体７０は、それぞれ内部に金属板を備え長尺に形成した一対のラミネートシート７１および７２を含んでいる。ラミネートシート７１および７２は、その長手方向（Ｘ方向）の全長を、前述した外装体４０のラミネートシート４１の約半分の長さに形成している。ラミネートシート７１は、短手方向（Ｙ方向）に沿った一方の端部の中央に、排出部５０を接続する連通孔７１ａを開口している。排出部５０を連通孔７１ａに接続したラミネートシート７１は、ラミネートシート７２とともに、発電要素１０１を積層方向（Ｚ方向）に沿った両側から挟持するように被覆して封止している。すなわち、外装体７０は、一対のラミネートシート７１および７２によって、発電要素１０１を内包して、その４辺を封止している。
【００７１】
ラミネートシート７１および７２は、熱圧着の部位を除き、ラミネートシート４１と同様の方法によって、電解液を注入しつつ、脱気した状態で密封している。排出部５０と発電要素１０１は、長手方向（Ｘ方向）であって電極タブを導出させていない側において、互いに隣り合って配設している。ラミネートシート７１の連通孔７１ａに接続した排出部５０は、その開口をＺ方向の図中上方に向けて配設している。
【００７２】
排出部５０は、図９に示すように、ガスをＸ方向に沿って排出する。具体的には、図９（Ａ）に示すように、ラミネートシート７１および７２は、熱封止部７０ａによって端部を封止している。図９（Ａ）において、ラミネートシート７１および７２が内部からガスによって受ける圧力は、第１の圧力以下である。一方、図９（Ｂ）に示すように、ラミネートシート７１および７２が内部からガスによって第１の圧力を超えて加圧されると、ラミネートシート７１および７２が変形しつつ、排出部５０がガスを外部に排出する。図９（Ｂ）において、排出部５０は、ラミネートシート７１および７２の内部の圧力を、第２の圧力まで減圧する。
【００７３】
上述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態に係る作用効果に加えて、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００７４】
電気デバイス（リチウムイオン二次電池３００）において、排出部５０は、ガスを、発電要素１０１の積層方向（Ｚ方向）に沿った方向に向かって排気部（支持板５３の排出孔５３ａ）から排出する構成とすることができる。
【００７５】
このような構成によれば、発電要素１０１から発生したガスを、発電要素１０１の積層方向（Ｚ方向）に沿った方向に排出することができる。すなわち、リチウムイオン二次電池３００を平積みした場合に、発電要素１０１から発生したガスを下方や上方に向かって排出することができる。このように、リチウムイオン二次電池３００の設置環境に応じて、ガスの排出方向を適宜決定することができる。
【００７６】
特に、発電要素１０１が積層方向（Ｚ方向）に沿って十分な厚みを有する場合、リチウムイオン二次電池３００をＺ方向に沿って複数積層したり、リチウムイオン二次電池３００をＺ方向に沿って他の部材と隣接して配設したりしても、排出部５０の干渉を回避できる。
【００７７】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る車両は、図１０および図１１に示すように、例えば電気自動車４００に相当する。電気自動車４００は、前述したリチウムイオン二次電池１００、２００、または３００を搭載している。
【００７８】
第３実施形態においては、前述した第１または第２実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。
【００７９】
第３実施形態に係る電気自動車４００（車両）の構成および作用について、図１０および図１１を参照しながら説明する。
【００８０】
図１０は、第３実施形態に係る電気自動車４００（車両）においてリチウムイオン二次電池１００を充電している状態を模式的に示す斜視図である。図１１は、図１０の電気自動車４００においてリチウムイオン二次電池１００からモータ４３０に給電している状態を模式的に示す斜視図である。
【００８１】
車両は、例えば電気自動車４００に相当する。電気自動車４００は、電源４１０、検出器４２０、駆動部材に相当するモータ４３０、および制御部４４０を有している。電源４１０は、電気自動車４００の底部に配設し、前述した電気デバイス（リチウムイオン二次電池１００、２００、または３００）を備えている。電源４１０は、充電装置５００から充電し、その充電した電力をモータ４３０に供給する。検出器４２０は、電気自動車４００の底部において電源４１０に隣り合って配設し、電源４１０の例えばリチウムイオン二次電池１００から排出されたガスを検出する。検出器４２０は、リチウムイオン二次電池１００で発生するガスに感度を有する臭気センサーを備えている。モータ４３０は、電気自動車４００の前部に配設し、電源４１０から供給される電力によって駆動し、タイヤを回転させる。
【００８２】
制御部４４０は、検出器４２０によるガスの検出結果に基づいて電源４１０における電力の流通を制御する。具体的には、制御部４４０は、図１０に示す電気自動車４００において、検出器４２０がガスを検出すると、電源４１０に対する充電装置５００からの充電を停止させる。また、制御部４４０は、図１１に示す電気自動車４００において、検出器４２０がガスを検出すると、電源４１０からモータ４３０に対する電力の供給を停止させる。
【００８３】
制御部４４０は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、およびＲＡＭを含んでいる。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）は、電源４１０における電力の流通を制御する制御プログラムを格納している。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、制御プログラムに基づいて電源４１０における電力の流通に係る作動を制御する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）は、制御中に電気自動車４００の各構成部材から取得したデータを一時的に記憶する。
【００８４】
上述した第３実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。
【００８５】
車両（電気自動車４００）は、電源４１０、検出器４２０、および制御部４４０を有している。電源４１０は、前述したリチウムイオン二次電池１００、２００、または３００を備えている。検出器４２０は、電源４１０のリチウムイオン二次電池１００、２００、または３００から排出されたガスを検出する。制御部４４０は、検出器４２０によるガスの検出結果に基づいて電源４１０における電力の流通を制御する。
【００８６】
このような構成によれば、電気自動車４００は、電源４１０に備えたリチウムイオン二次電池１００、２００、または３００がガスを排出すると、その電力の流通を制御する。すなわち、例えばリチウムイオン二次電池１００がガスを排出して、その内圧が所定の範囲内に収まったとしても、内圧が高圧となった原因を解析するまでの間、例えばリチウムイオン二次電池１００の状態を適正に管理できる。したがって、例えばリチウムイオン二次電池１００を搭載した電気自動車４００を安全に運行することができる。
【００８７】
さらに、車両（電気自動車４００）において、制御部４４０は、検出器４２０がガスを検出すると、電源４１０に対する外部（充電装置５００）からの充電を停止させる、または電源４１０から駆動部（モータ４３０）に対する電力の供給を停止させる構成とすることができる。
【００８８】
このような構成によれば、電源４１０に対する外部（充電装置５００）からの充電を停止させる制御において、電気自動車４００は、電源４１０に備えた例えばリチウムイオン二次電池１００が過充電の状態となっている可能性がある場合に、その充電を一旦停止させることができる。したがって、例えばリチウムイオン二次電池１００の性能を保持することができる。
【００８９】
また、このような構成によれば電源４１０からモータ４３０に対する電力の供給を停止させる制御において、電気自動車４００は、例えばリチウムイオン二次電池１００の内圧が高圧となった原因を解析するまでの間、その運行を保留することができる。
【００９０】
上記の電源４１０からモータ４３０に対する電力の供給を停止させる制御は、勿論、一定の運行時間または一定の運行距離を経てから、その制御を実行させる構成とすることもできる。この場合、電気自動車４００が停止する旨を、運転手や同乗者に報知する構成を加えることもできる。
【００９１】
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
【００９２】
第１および第２実施形態では、排出部を外装体の外部に配設する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。排出部は、発電要素と共に外装体の内部に配設する構成にも適用することができる。
【００９３】
第１〜第３実施形態では、電気デバイスを例えば二次電池の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。電気デバイスは、例えば再充電をしない一次電池であってもよいし、電池以外のデバイスにも適用することができる。
【００９４】
また、第１〜第３実施形態では、二次電池を例えばリチウムイオン二次電池の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。二次電池は、例えば、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池として構成することができる。
【００９５】
また、第３実施形態では、電気自動車４００の検出器４２０は、電源４１０から排出されたガスを臭気センサーによって検出する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。検出器４２０は、例えば、封止弁５５の位置変化を歪みゲージを用いて検出する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１０  正極、
１１  正極集電体、
１１ａ  正極電極端子、
１２  正極活物質、
２０  負極、
２１  負極集電体、
２１ａ  負極電極端子、
２２  負極活物質、
３０  セパレータ、
４０，７０  外装体、
７０ａ  熱封止部、
４１，７１，７２  ラミネートシート、
４１ａ，７１ａ  連通孔（開口）、
５０，６０  排出部、
５１  弁座、
５２  外筒、
５３  支持板、
５３ａ  排出孔（排気部）、
５４  螺旋バネ（弾性体）、
５５  封止弁（封止部材）、
５６  熱融着テープ、
６４  板バネ（弾性体）、
６４ａ  基端部、
１００，２００，３００  リチウムイオン二次電池（電気デバイス）、
１０１  発電要素、
４００  電気自動車（車両）、
４１０  電源、
４２０  検出器、
４３０  モータ（駆動部材）、
４４０  制御部、
５００  充電装置、
Ｘ  リチウムイオン二次電池の長手方向、
Ｙ  リチウムイオン二次電池の短手方向、
Ｚ  リチウムイオン二次電池の積層方向。
【図１】
2015156322.tif 000003
【図２】
2015156322.tif 000004
【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】
2015156322.tif 000009
【図８】
2015156322.tif 000010
【図９】
2015156322.tif 000011
【図１０】
2015156322.tif 000012
【図１１】
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