試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池的制作方法
試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種試驗(yàn)用電池殼體，其能夠精確地進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。該試驗(yàn)用電池殼體的特征在于：所述試驗(yàn)用電池殼體設(shè)置有用于容納發(fā)電元件的容器以及可移除地固定到所述容器的閉合構(gòu)件；所述容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，所述開口通過所述閉合構(gòu)件關(guān)閉。
【專利說明】試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已發(fā)生二次電池事故。特別地，鋰離子二次電池的著火和冒煙事故急速增長。
[0003]在鋰離子二次電池中，在高溫條件下容易不穩(wěn)定的金屬氧化物用作正極材料，并且電解液包含有機(jī)溶劑。因此，當(dāng)這種鋰離子二次電池在高溫條件下時(shí)，容易發(fā)生著火和冒煙事故。此外，對(duì)于鋰離子二次電池處于高溫條件下的原因，已經(jīng)有提到歸因于充電期間這些電池中析出的金屬顆粒引起的內(nèi)部短路的原因。此外，還有以下問題:在電池的制造期間異物的侵入。已經(jīng)有在電池使用期間由這種異物引起的短路事故的報(bào)告。
[0004]為了防止這種著火和冒煙事故，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)規(guī)定了鋰離子二次電池的安全試驗(yàn)(例如，JIS C8714和JIS C8715-2)。對(duì)于根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的這種安全試驗(yàn)，提到了諸如壓壞試驗(yàn)、外部短路試驗(yàn)和強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)等的各種試驗(yàn)。
[0005]這種強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)規(guī)定為快速拆卸充電的單電池的封口部，從殼體取出電極體，將具有確定形狀的鎳小片作為試驗(yàn)用金屬片布置在最外部的隔離件和電極之間，之后，把電極體放回殼體，按壓布置試驗(yàn)用金屬片的部分以使正極和負(fù)極之間發(fā)生短路，確定是否發(fā)生著火或冒煙。
[0006]在大型電池中，當(dāng)電池具有剛性材料制成的殼體(諸如金屬殼體)時(shí)，電池具有大的電容量，如果在充電的條件下拆卸殼體并且取出發(fā)電元件，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。所以，拆卸這種電池并且取出發(fā)電元件是不切實(shí)際的。因此，為了即使在充電的條件下也能夠容易地拆卸電池，已通過制備如下電池來進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn):該電池用層疊膜制成的袋(pouch)替代電池殼體。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-198744號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]然而，具有剛性材料制成的殼體的電池和具有層疊膜制成的、作為替換電池殼體的袋的電池在電池的散熱性、活性物質(zhì)與電解液的液量比、集電結(jié)構(gòu)等方面與實(shí)際產(chǎn)品不同，強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的可靠性劣化。此外，在具有在發(fā)電元件兩端的集電體通過熔接等被穩(wěn)固固定的結(jié)構(gòu)的電池中，具有以下問題:充電后通過取出發(fā)電元件并且松開隔離件將試驗(yàn)用金屬片引入其中實(shí)際上不可能。另一方面，JIS標(biāo)準(zhǔn)制定了如下規(guī)定。即，當(dāng)從電池殼體拆卸充電的單電池中的電極體非常困難時(shí)，制造者可以在電池制作期間或放電條件下預(yù)先將試驗(yàn)用金屬片插入單電池中，然后進(jìn)行充電。然而，僅將試驗(yàn)用金屬片布置在電池中的方法導(dǎo)致以下問題:如果試驗(yàn)用金屬片在制造期間預(yù)先載置于電池中，試驗(yàn)用金屬片可能偏移，由此使得試驗(yàn)用金屬片的位置不確定；以及在制作過程期間試驗(yàn)用金屬片可能損壞發(fā)電元件。這使得很難進(jìn)行精確的試驗(yàn)。此外，在拔出隔離件、載置鎳小片和把隔離件放回充電單電池的殼體的操作期間可能發(fā)生內(nèi)部短路。因而，準(zhǔn)備操作具有危險(xiǎn)，需要非常小心地進(jìn)行操作。
[0012]此外，在鈍針試驗(yàn)和使用銅釘?shù)鹊膬?nèi)部短路試驗(yàn)中，對(duì)于具有剛性材料制成的殼體的電池，有時(shí)候因?yàn)獒斪硬荒茇炌んw，不能進(jìn)行這些試驗(yàn)。
[0013]本發(fā)明已考慮了這些情況并且提出能夠提高內(nèi)部短路試驗(yàn)的可靠性的試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池。
[0014]用于解決問題的方案
[0015]本發(fā)明提供一種試驗(yàn)用電池殼體，其包括用于容納發(fā)電元件的容器以及可拆卸地固定到容器的閉合構(gòu)件，該容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，該開口通過閉合構(gòu)件關(guān)閉。
[0016]發(fā)明的效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，試驗(yàn)用電池殼體包括用于容納發(fā)電元件的容器以及可拆卸地固定到該容器的閉合構(gòu)件，該容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，該開口通過閉合構(gòu)件關(guān)閉。因此，通過從容器拆卸閉合構(gòu)件能夠?qū)⒂糜趦?nèi)部短路試驗(yàn)的開口從被閉合構(gòu)件關(guān)閉的狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_的狀態(tài)。通過制造使用這種電池殼體的電池，電池在開口被閉合構(gòu)件關(guān)閉的狀態(tài)下充電，之后，拆卸閉合構(gòu)件，以將狀態(tài)改變?yōu)殚_口打開的狀態(tài)，使得能夠使用開口進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。因而，通過使用根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體，能夠在與將被制造和出售的電池的狀態(tài)大致相同的狀態(tài)下對(duì)電池進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。這使得能夠以較高的精確性進(jìn)行試驗(yàn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖。
[0019]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖。
[0020]圖3是沿著圖1中的虛線A-A截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。
[0021]圖4是沿著圖2中的虛線B-B截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用電池中包含的發(fā)電元件的說明圖。
[0024]圖7(a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的正極的示意性平面圖，圖7(b)是沿著圖7(a)中的虛線C-C截取的正極的示意性截面圖。
[0025]圖8(a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的負(fù)極的示意性平面圖，圖8(b)是沿著圖8(a)中的虛線D-D截取的負(fù)極的示意性截面圖。
[0026]圖9是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的說明圖。
[0027]圖10是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的說明圖。
[0028]圖11是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的鈍針試驗(yàn)的說明圖。
[0029]圖12是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的鈍針試驗(yàn)的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體包括用于容納發(fā)電元件的容器，和可拆卸地固定到該容器的閉合構(gòu)件，該容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，通過閉合構(gòu)件關(guān)閉該開口。
[0031]在本發(fā)明中，內(nèi)部短路試驗(yàn)包括強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)、鈍針試驗(yàn)、針刺試驗(yàn)等。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體優(yōu)選地包括與閉合構(gòu)件一起固定到容器的密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件優(yōu)選地密封容器和閉合構(gòu)件之間的間隙。
[0033]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠通過密封構(gòu)件密封試驗(yàn)用電池殼體，這樣能夠防止電解液通過容器的內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口泄漏。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體中，容器優(yōu)選地由剛性材料制成。
[0035]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)哂杏蓜傂圆牧现瞥傻娜萜鞯碾姵剡M(jìn)行準(zhǔn)確的內(nèi)部短路試驗(yàn)。
[0036]本發(fā)明還提供了包括根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體、發(fā)電元件以及含有鋰鹽的非水電解質(zhì)的試驗(yàn)用電池。發(fā)電元件包括負(fù)極、正極以及介于負(fù)極和正極之間的隔離件，試驗(yàn)用電池容納發(fā)電元件和有機(jī)電解液。
[0037]利用根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池，該電池能夠在用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口通過閉合構(gòu)件關(guān)閉的狀態(tài)下充電，之后，拆卸閉合構(gòu)件以將狀態(tài)改變?yōu)殚_口打開的狀態(tài)，使得能夠使用該開口進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。因而，利用在與被制造和出售的電池的狀態(tài)大致相同的狀態(tài)下的試驗(yàn)用電池，能夠進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。這使得能夠以較高的精確性進(jìn)行試驗(yàn)。此外，由于與待制造和出售的電池中的構(gòu)成部分相同的構(gòu)成部分能夠用作根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池的大部分構(gòu)成部分，因此可以減少內(nèi)部短路試驗(yàn)的成本。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池包括由諸如鎳等的金屬制成的試驗(yàn)用金屬片。試驗(yàn)用金屬片優(yōu)選配置在發(fā)電元件中的位于靠近殼體開口的最外部位置處的電極與靠近殼體開口的最外部位置處的隔離件之間。
[0039]利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)閉合構(gòu)件從試驗(yàn)用電池拆卸并且用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口處于打開狀態(tài)時(shí)，能夠利用短路試驗(yàn)用按壓夾具通過開口按壓發(fā)電元件的配置了試驗(yàn)用金屬片的部分。因而，可以強(qiáng)制地使正極和負(fù)極之間發(fā)生短路。
[0040]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池包括彈性構(gòu)件，彈性構(gòu)件配置在試驗(yàn)用金屬片和閉合構(gòu)件之間。此外，第一彈性構(gòu)件的厚度優(yōu)選地比殼體中的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口的厚度大，即，比殼體的設(shè)置有開口的面的板厚度大。
[0041]利用這種結(jié)構(gòu)，彈性構(gòu)件能夠利用適當(dāng)?shù)牧Ω采w和抑制由試驗(yàn)用金屬片配置引起的發(fā)電元件的膨脹。這樣能夠抑制由液體注入期間的液體流動(dòng)、制造過程期間的振動(dòng)等引起的配置在發(fā)電元件中的試驗(yàn)用金屬片的位置的偏移。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池優(yōu)選地包括間隙調(diào)整構(gòu)件，該間隙調(diào)整構(gòu)件以介于電池殼體和發(fā)電元件的與設(shè)置有試驗(yàn)用金屬片的面相反的面之間的方式配置。間隙調(diào)整構(gòu)件能夠朝向彈性構(gòu)件按壓發(fā)電元件，使得能夠通過彈性構(gòu)件更穩(wěn)固地按壓發(fā)電元件，由此防止發(fā)電元件由于在液體注入期間的液體流動(dòng)、在制造過程期間的振動(dòng)等原因而在電池中移動(dòng)。
[0043]此外，通過間隙調(diào)整構(gòu)件能夠朝向開口按壓發(fā)電元件，因此，當(dāng)在強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)期間通過短路試驗(yàn)用按壓夾具按壓發(fā)電元件時(shí)，短路試驗(yàn)用按壓夾具的行程縮短，這能夠防止由于裝置中的按壓距離的限制導(dǎo)致的加壓不足。因此，來自夾具的按壓力能夠可靠地傳輸?shù)皆囼?yàn)用金屬片，由此導(dǎo)致試驗(yàn)用金屬片貫通隔離件和電極。這使得能夠以較高的精確性進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池優(yōu)選地包括正極連接端子和負(fù)極連接端子，正極優(yōu)選地電連接到正極連接端子，負(fù)極優(yōu)選地電連接到負(fù)極連接端子。
[0045]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠通過正極連接端子和負(fù)極連接端子進(jìn)行充電和放電，允許在正極和負(fù)極進(jìn)行電池反應(yīng)。
[0046]在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池中，正極優(yōu)選地包括正極活性物質(zhì)層，該正極活性物質(zhì)層包括諸如含有鋰的金屬氧化物、橄欖石型化合物以及導(dǎo)電性高分子的、能夠脫出/嵌入鋰離子的活性物質(zhì)，負(fù)極包括負(fù)極活性物質(zhì)層，該負(fù)極活性物質(zhì)層包括諸如碳、Si化合物以及Sn化合物等的、能夠脫出/嵌入鋰離子的活性物質(zhì)，有機(jī)電解液是通過將鋰鹽溶質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中制備的溶液。另外，電解液和電極可以包括各種添加劑。
[0047]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠在試驗(yàn)用電池中形成活性物質(zhì)和溶液的各種組合，能夠容易并且安全地進(jìn)行關(guān)于容易引起著火和冒煙的活性物質(zhì)和溶液的試驗(yàn)。
[0048]以下將參考【專利附圖】
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【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。附圖和以下說明中闡述的結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，本發(fā)明的范圍不限于附圖中和以下說明中說明的范圍。
[0049]試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)
[0050]圖1是示出根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖，圖2是示出根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖。此外，圖3是沿著圖1中的虛線A-A截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖，圖4是沿著圖2中的虛線B-B截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。此外，圖5是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖，對(duì)應(yīng)于沿著圖2中的虛線B-B截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。此外，圖6是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的發(fā)電元件的說明圖。圖7(a)是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的正極的示意性平面圖，圖7(b)是沿著圖7(a)中的虛線C-C截取的正極的示意性截面圖。圖8(a)是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的負(fù)極的示意性平面圖，圖8(b)是沿著圖8(a)中的虛線D-D截取的負(fù)極的示意性截面圖。
[0051]在本實(shí)施方式中，試驗(yàn)用電池殼體17包括用于容納發(fā)電元件12的容器I以及可拆卸地固定到容器I的閉合構(gòu)件13，容器I具有強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15，通過閉合構(gòu)件13關(guān)閉開口 15。
[0052]在本實(shí)施方式中，試驗(yàn)用電池20包括根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17、發(fā)電元件12以及有機(jī)電解液16。發(fā)電元件12包括負(fù)極、正極以及介于負(fù)極和正極之間的隔離件，電池殼體17容納發(fā)電元件和有機(jī)電解液。
[0053]以下將說明根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17和試驗(yàn)用電池20。
[0054]1.試驗(yàn)用電池殼體
[0055]根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17包括用于容納發(fā)電元件12的容器I以及可拆卸地固定到容器I的閉合構(gòu)件13。此外，試驗(yàn)用電池殼體17還可以包括蓋構(gòu)件2和密封構(gòu)件14。
[0056]容器I能夠在其內(nèi)部容納發(fā)電元件12、正極連接端子3、負(fù)極連接端子4以及非水電解質(zhì)16，容器I能夠接合到蓋構(gòu)件2。
[0057]只要容器I的材料即使在容器容納發(fā)電元件12、正極連接端子3、負(fù)極連接端子4以及有機(jī)電解液16的情況下也不嚴(yán)重變形，則不特別限制容器I的材料，例如，容器I的材料是鍍有鎳、錫、鉻、鋅等的諸如鋁、鋁合金、鐵、鐵合金或不銹鋼等的金屬材料或硬質(zhì)塑料。
[0058]容器I可以為方形或圓筒形。
[0059]容器I的材料優(yōu)選地是由諸如前述金屬材料的剛性材料制成的。因此，能夠有效地利用根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17中包括的內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15。
[0060]容器I具有將發(fā)電元件12插入容器I用的開口。此外，該開口被蓋構(gòu)件2關(guān)閉。因此，發(fā)電元件12能夠容納在容器I內(nèi)。
[0061]容器I具有內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15。開口 15用于稍后將說明的內(nèi)部短路試驗(yàn)。只要設(shè)置開口 15的位置能夠用于內(nèi)部短路試驗(yàn)，則不特別限制該位置。該位置能夠被設(shè)定為如下位置:通過將短路試驗(yàn)用按壓夾具穿過開口 15插入容器1，試驗(yàn)用金屬片18、正極
21、隔離件24和負(fù)極22能夠介于容器I和短路試驗(yàn)用按壓夾具之間。此外，設(shè)置開口 15的位置能夠被設(shè)置為如下位置:通過將試驗(yàn)用針穿過開口 15插入容器I中，正極21、隔離件24和負(fù)極22能夠介于容器I和試驗(yàn)用針之間的位置，或試驗(yàn)用針貫通正極21、隔離件24和負(fù)極22的位置。
[0062]此外，通過閉合構(gòu)件13關(guān)閉開口 15。
[0063]開口可以具有各種形狀，諸如圓形、四邊形、多邊形等。此外，開口可以具有從開口的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)漸縮的形狀，諸如研缽形(mortar shape)。優(yōu)選地，開口的尺寸與內(nèi)部短路試驗(yàn)用夾具的尺寸相等或大于內(nèi)部短路試驗(yàn)用夾具的尺寸。
[0064]閉合構(gòu)件13可拆卸地固定到容器1，以關(guān)閉開口 15。由于閉合構(gòu)件13關(guān)閉開口15，防止有機(jī)電解液16通過開口 15泄漏，能夠密封電池。通過使用試驗(yàn)用電池殼體17制作試驗(yàn)用電池20，能夠進(jìn)行試驗(yàn)用電池20的充電和放電。
[0065]閉合構(gòu)件13可以通過接合、嵌塞、嵌合、熔接直接固定到容器1，可以通過設(shè)置密封構(gòu)件(接合構(gòu)件)14固定到容器1，或可以通過螺紋結(jié)構(gòu)固定到容器I。
[0066]閉合構(gòu)件13僅需要具有如下程度的打開強(qiáng)度:閉合構(gòu)件13不會(huì)被電池通常的充電/放電打開。優(yōu)選地閉合構(gòu)件13的打開強(qiáng)度通常等于設(shè)置在電池中的安全閥的打開強(qiáng)度。
[0067]當(dāng)閉合構(gòu)件13通過接合、粘合、嵌塞、嵌合、熔接等直接固定到容器I以關(guān)閉和密封開口 15時(shí)，例如，閉合構(gòu)件13的材料可以為諸如鋁和不銹鋼等的能夠常用作電池殼體的金屬；諸如硅酮樹脂、聚烯烴、氟碳樹脂或聚酯的常用樹脂；或者金屬和樹脂制成的層疊體。
[0068]閉合構(gòu)件13可以具有膜狀、片狀、箔狀或薄板狀，閉合構(gòu)件13優(yōu)選地具有柔性。閉合構(gòu)件13僅需要關(guān)閉容器中的開口 15，閉合構(gòu)件13的尺寸可以等于或大于開口 15的尺寸。當(dāng)閉合構(gòu)件13具有膜狀或片狀時(shí)，可以以覆蓋容器的設(shè)置開口 15的整個(gè)表面的方式固定閉合構(gòu)件13。此外，閉合構(gòu)件13可以設(shè)置有較容易拉動(dòng)閉合構(gòu)件13的片(tab)或把手，諸如拉片等。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠容易地剝掉閉合構(gòu)件13，由此提高操作性。
[0069]當(dāng)通過嵌塞或嵌合將閉合構(gòu)件13安裝到開口 15時(shí)，開口 15和閉合構(gòu)件13可以預(yù)先處理成適于嵌塞或嵌合的形狀。
[0070]當(dāng)通過接合或粘合將閉合構(gòu)件13安裝到開口 15時(shí)，可以通過使用粘合劑、熱粘合材料、軟釬料、硬釬料等安裝閉合構(gòu)件13。
[0071]當(dāng)通過熔接將閉合構(gòu)件13安裝到開口 15時(shí)，可以通過各種熔接方法安裝閉合構(gòu)件13，諸如電阻熔接、激光熔接和超聲波熔接。
[0072]還可以通過壓力加工等方式在容器的一部分處形成斷裂槽并且通過在該斷裂槽處安裝片，使開口 15和閉合構(gòu)件13具有可剝離結(jié)構(gòu)，如具有拉片的飲料罐。
[0073]還可以通過設(shè)置密封構(gòu)件(接合構(gòu)件)14將閉合構(gòu)件13固定到容器I。密封構(gòu)件14可以是能夠封閉容器和閉合構(gòu)件13之間的間隙的任何構(gòu)件，諸如墊圈或填料等。由于密封構(gòu)件需要具有密封性，因此密封構(gòu)件14的材料優(yōu)選地為具有柔性的材料。此外，由于有機(jī)溶液用作電解液，因此密封構(gòu)件14的材料優(yōu)選地具有耐電解液性。在密封構(gòu)件14中，可以使用常用于電池的樹脂，諸如硅酮樹脂、聚烯烴、氟碳樹脂和聚酯等。
[0074]當(dāng)使用密封構(gòu)件14時(shí)，閉合構(gòu)件13可以是能夠防止液體和氣體通過的任意構(gòu)件，優(yōu)選地具有像由金屬或樹脂制成的板或塞的結(jié)構(gòu)。
[0075]例如，如圖4和圖5所示，可以通過密封構(gòu)件14將閉合構(gòu)件13固定到容器1，以便關(guān)閉開口 15。此外，設(shè)置于閉合構(gòu)件13的密封構(gòu)件14可以關(guān)閉開口 15，或者閉合構(gòu)件13和密封構(gòu)件可以彼此配合關(guān)閉開口 15。此外，閉合構(gòu)件可以設(shè)置有使其較容易拉動(dòng)閉合構(gòu)件13的片或把手。
[0076]當(dāng)從容器I拆卸閉合構(gòu)件13時(shí)，僅通過對(duì)閉合構(gòu)件13施加力就可以拆卸閉合構(gòu)件13，可以同時(shí)拆卸閉合構(gòu)件13和密封構(gòu)件，或者可以通過移除密封構(gòu)件14拆卸閉合構(gòu)件
13。此外，可以將閉合構(gòu)件13制成具有滑動(dòng)結(jié)構(gòu)等。
[0077]當(dāng)通過螺紋結(jié)構(gòu)將閉合構(gòu)件13安裝到容器I時(shí)，開口 15和閉合構(gòu)件13能夠預(yù)先處理成陽螺紋形狀和陰螺紋形狀。當(dāng)通過螺紋緊固時(shí)，還可以使用密封構(gòu)件14與螺紋相配八口 ο
[0078]蓋構(gòu)件2關(guān)閉將發(fā)電元件12插入容器I用的開口。此外，通過例如激光熔接、電阻熔接、超聲波熔接、粘合劑等使容器I和蓋構(gòu)件2彼此接合以密封容器I。
[0079]此外，正極連接端子3和負(fù)極連接端子4能夠固定到蓋構(gòu)件2，正極21能夠固定到正極連接端子3，負(fù)極22能夠固定到負(fù)極連接端子4。因而，如圖3所示，發(fā)電元件12能夠固定到正極連接端子3和負(fù)極連接端子4，發(fā)電元件12、正極連接端子3以及負(fù)極連接端子4能夠容納在容器I中，使得能夠通過蓋構(gòu)件2關(guān)閉將發(fā)電元件12插入容器I中用的開□。
[0080]此外，外部連接端子8a和Sb能夠固定到蓋構(gòu)件2，正極連接端子3能夠電連接到外部連接端子8a，負(fù)極連接端子4能夠電連接到外部連接端子Sb。因此，試驗(yàn)用電池20能夠通過外部連接端子8a和8b充電和放電。
[0081]2.試驗(yàn)用電池
[0082]試驗(yàn)用電池20包括試驗(yàn)用電池殼體17、發(fā)電元件12和有機(jī)電解液16，發(fā)電元件12包括負(fù)極22、正極21以及介于負(fù)極22和正極21之間的隔離件24，試驗(yàn)用電池殼體17容納發(fā)電元件12和有機(jī)電解液16。只要試驗(yàn)用電池20是能夠用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的電池，不特別限制試驗(yàn)用電池20。例如，試驗(yàn)用電池20可以是鋰離子二次電池。
[0083]此外，試驗(yàn)用電池20還可以包括試驗(yàn)用金屬片18，彈性構(gòu)件31以及間隙調(diào)整構(gòu)件
32。
[0084]發(fā)電元件12與在試驗(yàn)用電池殼體17中充填的有機(jī)電解液16共同進(jìn)行電池反應(yīng)。利用該電池反應(yīng)，能夠進(jìn)行試驗(yàn)用電池20的充電和放電。發(fā)電元件12包括隔離件24以及正極21和負(fù)極22，隔離件24布置在正極21和負(fù)極22之間。如圖4至圖6所示，發(fā)電元件12包括隔離件24、正極21和負(fù)極22，隔離件24以手風(fēng)琴的方式折疊，正極21和負(fù)極22布置在隔離件24中的相應(yīng)槽中并且以隔離件24在兩者之間的方式交替地布置。雖然在此已說明了上述結(jié)構(gòu)，但是也能夠采用纏繞型結(jié)構(gòu)或?qū)盈B型結(jié)構(gòu)，在纏繞型結(jié)構(gòu)中，共用的隔離件24以及隔離件24布置其間的正極21和負(fù)極22被纏繞，在層疊型結(jié)構(gòu)中，隔離件24布置其間的正極21和負(fù)極22彼此層疊。
[0085]當(dāng)試驗(yàn)用電池20用于鈍針試驗(yàn)或針刺試驗(yàn)時(shí),如圖4所示,不需要在試驗(yàn)用電池殼體17中并入內(nèi)部短路用的構(gòu)件。
[0086]當(dāng)試驗(yàn)用電池20用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)時(shí)，用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的金屬片18能夠布置在發(fā)電元件12中。如圖5和圖6所示，試驗(yàn)用金屬片18能夠布置在位于最外側(cè)的正極21或負(fù)極22與該正極21或負(fù)極22外側(cè)的隔離件24之間。通過在設(shè)置試驗(yàn)用金屬片18的部分處從外側(cè)按壓發(fā)電元件12，能夠使試驗(yàn)用金屬片18貫通隔離件24，由此迫使正極21和負(fù)極22之間發(fā)生短路。
[0087]只要試驗(yàn)用金屬片18的材料能夠用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)，則不對(duì)該材料特別地限制。例如，試驗(yàn)用金屬片18的材料可以是金屬鎳。
[0088]此外，試驗(yàn)用金屬片18能夠布置在正極21或負(fù)極22與容器I中的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的閉合構(gòu)件13或開口 15之間。這使得通過將短路試驗(yàn)用按壓夾具通過開口 15插入容器I中，能夠按壓發(fā)電元件12的設(shè)置試驗(yàn)用金屬片18的部分，由此通過試驗(yàn)用金屬片18使在正極21和負(fù)極22之間發(fā)生短路。
[0089]注意，可以通過在試驗(yàn)用電池20已充電后打開試驗(yàn)用電池20將試驗(yàn)用金屬片18插入發(fā)電元件12。此外，可以在試驗(yàn)用電池20的制作期間將試驗(yàn)用金屬片18布置在發(fā)電元件12中。
[0090]試驗(yàn)用電池20還可以包括布置在試驗(yàn)用金屬片18和閉合構(gòu)件13之間的彈性構(gòu)件31。通過設(shè)置彈性構(gòu)件31，彈性構(gòu)件31介于發(fā)電元件12和閉合構(gòu)件13之間。此外，當(dāng)試驗(yàn)用金屬片18在制造期間布置于發(fā)電元件12中時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠以適當(dāng)?shù)牧Ω采w和抑制由試驗(yàn)用金屬片18的布置引起的發(fā)電元件12的膨脹。這能夠抑制由液體注射、在制造過程期間的振動(dòng)等引起的布置在發(fā)電元件12中的試驗(yàn)用金屬片18的位置偏移。因此，能夠精確地進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)，此外，能夠抑制由試驗(yàn)用金屬片18的位置偏移引起的正極21和負(fù)極22的損壞。例如，彈性構(gòu)件31可以按照?qǐng)D5所示地設(shè)置。
[0091]彈性構(gòu)件31的尺寸優(yōu)選地等于或小于開口 15的尺寸。因此，能夠通過開口 15取出彈性構(gòu)件31，此外，在強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)期間，利用短路試驗(yàn)用按壓夾具能夠穩(wěn)固地按壓發(fā)電元件12。此外，彈性構(gòu)件31的尺寸優(yōu)選地不小于開口 15的面積的80%。當(dāng)彈性構(gòu)件31的尺寸不小于開口 15的面積的80%時(shí)，即使彈性構(gòu)件31在開口 15內(nèi)稍微移動(dòng)，也能夠利用彈性構(gòu)件31按壓試驗(yàn)用金屬片18。
[0092]彈性構(gòu)件31的厚度優(yōu)選地比殼體17中的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15的厚度大，即，彈性構(gòu)件31的厚度比殼體17的設(shè)置開口 15的表面的板厚度大。
[0093]當(dāng)彈性構(gòu)件31的厚度比殼體17的板厚度大時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠可靠地覆蓋試驗(yàn)用金屬片18,因而能夠抑制試驗(yàn)用金屬片18的運(yùn)動(dòng)。
[0094]彈性構(gòu)件31由彈性材料制成，優(yōu)選地由具有耐有機(jī)電解液性的材料制成。
[0095]彈性構(gòu)件31優(yōu)選地具有20kPa_90kPa的強(qiáng)度(25%的壓縮應(yīng)力)。當(dāng)彈性構(gòu)件31的強(qiáng)度在該范圍內(nèi)時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠按壓試驗(yàn)用金屬片18而不損壞電極。彈性構(gòu)件31優(yōu)選地具有大約0.8mm-5mm的厚度。當(dāng)厚度在該范圍內(nèi)時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠有效地按壓金屬試驗(yàn)片18的隆起，以便減少當(dāng)該厚度太大時(shí)被發(fā)電元件12按壓和破碎的過大厚度，并且防止過大的力施加在試驗(yàn)用金屬片18上。
[0096]不特別限制彈性構(gòu)件31的材料，但彈性構(gòu)件31可以是聚烯烴、聚氨酯、硅橡膠、EPDM橡膠、氟橡膠等制成的海綿體，或硅橡膠、EPDM或氟橡膠。
[0097]試驗(yàn)用電池20優(yōu)選地包括布置在電池殼體17和發(fā)電元件12之間的間隙調(diào)整構(gòu)件32。間隙調(diào)整構(gòu)件32能夠?qū)l(fā)電元件12朝向彈性構(gòu)件31按壓，并且能夠使發(fā)電元件12被彈性構(gòu)件31更穩(wěn)固地保持，由此能夠防止發(fā)電元件12由于液體注入時(shí)的液體流動(dòng)和制造過程期間的振動(dòng)而在電池中移動(dòng)。此外，間隙調(diào)整構(gòu)件32能夠填充位于發(fā)電元件12的和開口相反側(cè)的間隙。因而，在被短路試驗(yàn)用按壓夾具加壓時(shí)，能夠減小通過夾具按壓的行程，這能夠防止諸如從試驗(yàn)裝置到試驗(yàn)用金屬片18的按壓力的傳輸失敗的故障。即，力被可靠地傳輸?shù)皆囼?yàn)用金屬片18,以便引起試驗(yàn)用金屬片18貫通隔離件24和電極21和22，由此能夠以較高的精確度實(shí)施強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。例如，間隙調(diào)整構(gòu)件32能夠如圖5所示地設(shè)置。
[0098]間隙調(diào)整構(gòu)件32優(yōu)選地布置在面對(duì)開口 15的位置處。如果間隙調(diào)整構(gòu)件32沒有布置在面對(duì)開口 15的位置處，則試驗(yàn)用金屬片18可能不會(huì)被從后側(cè)可靠地按壓。
[0099]間隙調(diào)整構(gòu)件32的面積優(yōu)選地比設(shè)置在容器I中的短路試驗(yàn)用按壓夾具的面積大。如果間隙調(diào)整構(gòu)件32的面積比所述短路試驗(yàn)用按壓夾具的面積小，則發(fā)電元件12的沒有設(shè)置間隙調(diào)整構(gòu)件32的部分可能被按壓并凹陷。如果試驗(yàn)用金屬片18位于該凹陷位置處，試驗(yàn)用金屬片18可能不會(huì)合適地貫通到隔離件24和電極21和22中，試驗(yàn)可能不能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。此外，間隙調(diào)整構(gòu)件32的面積優(yōu)選地比設(shè)置在容器中的開口 15的面積大。當(dāng)間隙調(diào)整構(gòu)件32比開口 15大時(shí)，即使間隙調(diào)整構(gòu)件32的位置略微偏移，也能夠從后側(cè)可靠地按壓試驗(yàn)用金屬片18。因而，能夠使試驗(yàn)用金屬片18可靠地貫通隔離件24和電極21和22。
[0100]間隙調(diào)整構(gòu)件32的板厚能夠基于電池中的容器和發(fā)電元件12之間的間隙適當(dāng)?shù)卮_定，該板厚優(yōu)選地設(shè)置為該間隙的約50%至80%的厚度。
[0101]只要間隙調(diào)整構(gòu)件32是由硬質(zhì)材料制成并且是由耐非水電解質(zhì)16的材料制成的，則不特別限制間隙調(diào)整構(gòu)件32。例如，間隙調(diào)整構(gòu)件32可以由聚烯烴、聚苯硫醚等制成的樹脂板形成。
[0102]隔離件24具有片狀并且布置在正極21和負(fù)極22之間。只要隔離件24能夠防止短路電流在正極21和負(fù)極22之間流動(dòng)并且允許電解質(zhì)透過，則不特別限制隔離件24。例如，隔離件24能夠由例如聚烯烴制成的微孔膜形成。
[0103]此外，在強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)期間，試驗(yàn)用金屬片18貫通隔離件24。這導(dǎo)致短路電流通過試驗(yàn)用金屬片18在正極21和負(fù)極22之間流動(dòng)。
[0104]每個(gè)正極21包括正極集電體27以及設(shè)置在正極集電體27的兩面的正極活性物質(zhì)層25。例如，能夠如圖7(a)和圖7(b)形成正極21，并且可以通過在矩形正極集電體27的兩面形成正極活性物質(zhì)層25來形成正極21。此外，各正極21可以具有待連接到正極連接端子3中的連接部的連接部23，圖7(a)中的連接部23可以通過在正極21的端部處的正極集電體27的兩面不形成正極活性物質(zhì)層25而設(shè)置。連接部還可以通過在正極集電體27的一個(gè)端部處形成耳部而在該耳部不形成正極活性物質(zhì)層25而設(shè)置。
[0105]只要正極集電體27具有導(dǎo)電性并且在其表面上能夠設(shè)置有正極活性物質(zhì)層25，則不特別對(duì)正極集電體27進(jìn)行限制。例如，正極集電體27能夠由金屬箔形成。優(yōu)選地，正極集電體27由鋁箔形成。
[0106]正極活性物質(zhì)層25能夠由正極活性物質(zhì)以及添加到正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電齊U、粘合劑等通過涂布方法等形成于正極集電體27。能夠單獨(dú)使用以下物質(zhì)或使用以下物質(zhì)的兩個(gè)或更多個(gè)的混合物作為正極活性物質(zhì)，例如，能夠可逆地脫出/嵌入鋰離子的鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物，即，LiCo02、LiNi02、LiNixCo1^xO2 (x = 0.0lto0.99)、LiMnO2' LiMn2O4' LiCoxMnyNizO2 (x+y+z = I)、或橄欖石型 LiFePO4 和 LixFe1^yMyPO4 (其中
0.05 彡 X 彡 1.2，O 彡 y 彡 0.8，M 是 Mn、Cr、Co、Cu、N1、V、Mo、T1、Zn、Al、Ga、Mg、B 和 Nb 中的至少一種)。
[0107]每個(gè)負(fù)極22包括負(fù)極集電體28以及設(shè)置在負(fù)極集電體28的兩面的負(fù)極活性物質(zhì)層26。例如，能夠如圖8(a)和圖8(b)形成負(fù)極22，并且可以通過在矩形負(fù)極集電體28的兩面形成負(fù)極活性物質(zhì)層26來形成負(fù)極22。此外，各負(fù)極22可以具有待連接到負(fù)極連接端子4的連接部23，圖8(a)中的連接部23可以通過在負(fù)極22的端部處的負(fù)極集電體28的兩面不形成負(fù)極活性物質(zhì)層26而設(shè)置。連接部還可以通過在負(fù)極集電體的一個(gè)端部處形成耳部而在該耳部不形成負(fù)極活性物質(zhì)層26而設(shè)置。
[0108]只要負(fù)極集電體28具有導(dǎo)電性并且能在其表面上設(shè)置有負(fù)極活性物質(zhì)層26，則不特別對(duì)其進(jìn)行限制。例如，負(fù)極集電體28能夠由金屬箔形成。優(yōu)選地，負(fù)極集電體28由銅箔形成。
[0109]負(fù)極活性物質(zhì)層26能夠由負(fù)極活性物質(zhì)以及添加到負(fù)極活性物質(zhì)的導(dǎo)電劑、粘合劑等通過涂布方法等形成于負(fù)極集電體28。在鋰二次電池中，例如，石墨、部分石墨化碳、LiT14、錫合金等能夠被單獨(dú)使用或使用兩個(gè)或更多個(gè)的混合物作為負(fù)極活性物質(zhì)。
[0110]包含鋰鹽的非水電解質(zhì)包括非水電解質(zhì)和鋰鹽。非水電解液、有機(jī)固體電解質(zhì)或無機(jī)固體電解質(zhì)可以用作這種非水電解質(zhì)。在這種非水電解液中，碳酸酯類、內(nèi)酯類、醚類、酯類等能夠用作溶劑，兩個(gè)或更多個(gè)前者的組合也可以用作溶劑。其中，環(huán)狀碳酸酯和線性碳酸酯能夠被混合和使用。例如，這種有機(jī)電解液是諸如LiCF3S03、LiAsF6, LiClO4, LiBF4,LiPF6, LiBOB, LiN(CF3SO2)2或LiN(C2F5SO2)等的作為電解質(zhì)的鋰鹽溶質(zhì)溶解到有機(jī)溶劑中的溶液。此外，根據(jù)需要，諸如碳酸亞乙烯酯、丙烷磺內(nèi)酯、碳酸乙烯亞乙酯、丙烯磺內(nèi)酯以及阻燃劑等添加劑可以單獨(dú)被添加或作為兩個(gè)或更多個(gè)的混合物被添加。
[0111]3.內(nèi)部短路試驗(yàn)
[0112](強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn))
[0113]根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池20能夠用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)是用于通過布置在試驗(yàn)用電池殼體17中的試驗(yàn)用金屬片18使正極21和負(fù)極22之間發(fā)生短路來確定是否發(fā)生著火和冒煙的試驗(yàn)。
[0114]步驟如下。圖9和圖10是強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的說明圖。
[0115]首先，對(duì)制作的試驗(yàn)用電池20充電，使得試驗(yàn)用電池20進(jìn)入蓄電狀態(tài)。注意，試驗(yàn)用金屬片18可以導(dǎo)入制作的試驗(yàn)用電池20，但是也可以不導(dǎo)入該電池。
[0116]接著，如圖9所示，從試驗(yàn)用電池殼體17拆卸閉合構(gòu)件13，由此打開容器I的開口
15。如果第一彈性構(gòu)件31設(shè)置在試驗(yàn)用電池20中，則從試驗(yàn)用電池20移除第一彈性構(gòu)件
31。這時(shí)，為了防止有機(jī)電解液16從開口 15漏出，閉合構(gòu)件13能夠在開口 15位于上部的狀態(tài)下從開口 15拆卸。此外，如果試驗(yàn)用金屬片18在制造期間沒有插入發(fā)電元件12，則這時(shí)可以將試驗(yàn)用金屬片18插入發(fā)電元件12中。具體地，隔離件24預(yù)先設(shè)置有用于插入試驗(yàn)用金屬片18的缺口，試驗(yàn)用金屬片18通過該缺口插入發(fā)電元件12。
[0117]接著，短路試驗(yàn)用按壓夾具35通過開口 15插入試驗(yàn)用電池20中，由此按壓發(fā)電元件12的已插入試驗(yàn)用金屬片18的部分。因而，如圖10所示，試驗(yàn)用金屬片18貫通正極21或負(fù)極22和隔離件24，通過試驗(yàn)用金屬片18在正極21和負(fù)極22之間強(qiáng)制性引起短路。因此，能夠確定是否由于內(nèi)部短路而發(fā)生冒煙或著火。
[0118](鈍針試驗(yàn)、針刺試驗(yàn))
[0119]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池20能夠用于鈍針試驗(yàn)和針刺試驗(yàn)。
[0120]鈍針試驗(yàn)和針刺試驗(yàn)是用于確定在制造期間侵入導(dǎo)電異物的情況下以及在刺入諸如釘子等的銳利金屬的情況下是否歸因于內(nèi)部短路而產(chǎn)生破裂、著火等。針刺試驗(yàn)是使用具有銳利前端的釘子的試驗(yàn)，而鈍針試驗(yàn)是使用具有圓的前端的釘子(鈍針)的試驗(yàn)。
[0121]步驟如下。圖11和圖12是鈍針試驗(yàn)的說明圖。在針刺試驗(yàn)中，具有銳利前端的釘子被用作圖11和圖12中圖示的試驗(yàn)用釘37。
[0122]首先，對(duì)制作的試驗(yàn)用電池20充電，使得試驗(yàn)用電池20進(jìn)入蓄電狀態(tài)。
[0123]接著，如圖11所示，從試驗(yàn)用電池殼體17拆卸閉合構(gòu)件13，由此打開容器I中的開口 15。這時(shí)，為了防止有機(jī)電解液16從開口 15漏出，閉合構(gòu)件13能夠在開口 15位于上部的狀態(tài)下從開口 15拆卸。
[0124]接著，內(nèi)部短路試驗(yàn)用釘37通過開口 15插入試驗(yàn)用電池20，由此將釘37刺入發(fā)電元件12中。因而，如圖12所示，釘37貫通正極21或負(fù)極22和隔離件24，通過釘37在正極21和負(fù)極22之間強(qiáng)制引起短路。因此，能夠確定是否由于內(nèi)部短路而發(fā)生冒煙、著火或破裂。
[0125]實(shí)施例
[0126]包含石墨作為活性物質(zhì)并且包含SBR和CMC作為粘合劑的負(fù)極活性物質(zhì)層漿料被涂布于銅箔，接著被干燥以形成負(fù)極22。包含橄欖石型磷酸鐵鋰作為活性物質(zhì)、包含碳作為導(dǎo)電材料并且包含PVdF作為粘合劑的正極活性物質(zhì)層漿料被涂布于鋁箔，接著被干燥以形成正極21。片狀的隔離件24載置于正極21和負(fù)極22之間，以如圖6所示組裝發(fā)電元件，使得最外部的電極為負(fù)極。此外，試驗(yàn)用金屬片18載置于最外部的負(fù)極22上。隔離件24的端部被聚酰亞胺帶包繞，由此產(chǎn)生發(fā)電元件12。
[0127]正極連接端子3和負(fù)極連接端子4分別安裝到發(fā)電元件12的正極21的端部和負(fù)極22的端部，以形成圖3所示的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與彈性構(gòu)件31以及間隙調(diào)整構(gòu)件32 —起容納在試驗(yàn)用電池殼體17中，非水電解液被注入其中，以制作160Wh的試驗(yàn)用電池。
[0128]容器I由不銹鋼(板厚0.8mm)制成的方形殼體形成,該殼體縱向長度為98mm,橫向長度為165.5mm，厚度為43.5mm，容器I的開口為1.9mmcp的圓形。容器I和發(fā)電元件12之間的厚度方向上的內(nèi)部間隙為大約4.5mm。
[0129]通過具有片的不銹鋼制成的薄板形成閉合構(gòu)件13，該薄板的厚度為0.1mm，尺寸為3()mmcp。通過在容器I的周圍進(jìn)行超聲波熔接將閉合構(gòu)件13安裝到容器I。
[0130]厚度為3mm、具有與試驗(yàn)用電池殼體17的開口 15的形狀和尺寸相同的形狀和尺寸的聚乙烯泡沫(壓縮應(yīng)力25%:50kPa)被用作彈性構(gòu)件31。3mm聚丙烯板被用作間隙調(diào)整構(gòu)件32。
[0131]將試驗(yàn)用電池充電，從試驗(yàn)用電池拆卸閉合構(gòu)件13和彈性構(gòu)件31。此外，確定試驗(yàn)用金屬片18是否已偏移，這顯示出試驗(yàn)用金屬片18被保持在初始安裝的位置處。
[0132]通過邊長為1mm的不銹鋼制成的方形柱體，和安裝到方形柱體的頂端的邊長為5mm的丙烯酸立方體構(gòu)件形成短路試驗(yàn)用按壓夾具35,其中2mm厚的腈橡膠介于方形柱體與立方體構(gòu)件之間。
[0133]通過以短路試驗(yàn)用按壓夾具35的丙烯酸面(具有25mm2面積的加壓面)按壓試驗(yàn)用金屬片18實(shí)施強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。按壓之后，觀察發(fā)電元件12的加壓部分，這顯示出試驗(yàn)用金屬片18完全嵌入在發(fā)電兀件12中。
[0134]附圖標(biāo)記說明
[0135]1:容器
[0136]2:蓋構(gòu)件
[0137]3:正極連接端子
[0138]4:負(fù)極連接端子
[0139]6a、6b:螺紋構(gòu)件
[0140]8a、8b:外部連接端子
[0141]10a、10b:外部絕緣構(gòu)件
[0142]IlaUlb:內(nèi)部絕緣構(gòu)件
[0143]12:發(fā)電元件
[0144]13:閉合構(gòu)件
[0145]14:密封構(gòu)件(接合構(gòu)件)
[0146]15:開口
[0147]16:有機(jī)電解液
[0148]17:試驗(yàn)用電池殼體
[0149]18:試驗(yàn)用金屬片
[0150]20:試驗(yàn)用電池
[0151]21:正極
[0152]22:負(fù)極
[0153]23:連接部
[0154]24:隔離件
[0155]25:正極活性物質(zhì)層
[0156]26:負(fù)極活性物質(zhì)層
[0157]27:正極集電體
[0158]28:負(fù)極集電體
[0159]29:活性物質(zhì)未涂布部
[0160]31:彈性構(gòu)件
[0161]32:間隙調(diào)整構(gòu)件
[0162]35:短路試驗(yàn)用按壓夾具
[0163]37:試驗(yàn)用釘
【權(quán)利要求】
1.一種試驗(yàn)用電池殼體，其包括用于容納發(fā)電元件的容器以及可拆卸地固定到所述容器的閉合構(gòu)件，其中，所述容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，所述開口通過所述閉合構(gòu)件關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)用電池殼體，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池殼體還包括密封構(gòu)件，其中，所述密封構(gòu)件密封所述容器與所述閉合構(gòu)件之間的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗(yàn)用電池殼體，其特征在于，所述閉合構(gòu)件包括片或把手。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池殼體，其特征在于，所述容器由剛性材料制成。
5.一種試驗(yàn)用電池，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池殼體、所述發(fā)電元件以及非水電解質(zhì)，其中， 所述發(fā)電元件包括負(fù)極、正極以及介于所述負(fù)極和所述正極之間的隔離件，以及 所述試驗(yàn)用電池殼體容納所述發(fā)電元件和所述非水電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括試驗(yàn)用金屬片，其中，所述試驗(yàn)用金屬片配置在所述閉合構(gòu)件與所述負(fù)極或所述閉合構(gòu)件與所述正極之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用金屬片配置在所述隔離件與所述負(fù)極或所述隔離件與所述正極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括彈性構(gòu)件，其中，所述彈性構(gòu)件配置在所述試驗(yàn)用金屬片和所述閉合構(gòu)件之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括間隙調(diào)整構(gòu)件，所述間隙調(diào)整構(gòu)件配置在所述試驗(yàn)用電池殼體和所述發(fā)電元件之間，其中，所述發(fā)電元件介于所述間隙調(diào)整構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池包括間隙調(diào)整構(gòu)件，所述間隙調(diào)整構(gòu)件配置在所述試驗(yàn)用電池殼體和所述發(fā)電元件之間，其中，通過所述間隙調(diào)整構(gòu)件將所述發(fā)電元件朝向所述開口按壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括正極連接端子和負(fù)極連接端子，其中， 所述正極電連接到所述正極連接端子，以及 所述負(fù)極電連接到所述負(fù)極連接端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于， 所述正極包括能夠脫出/嵌入鋰離子的正極活性物質(zhì)層， 所述負(fù)極包括能夠脫出/嵌入鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)層，以及 所述有機(jī)電解質(zhì)是通過將鋰鹽溶質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中而制成的溶液。
【文檔編號(hào)】H01M10/0566GK104205408SQ201380017366
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】澤西桂輔, 原富太郎 申請(qǐng)人:艾利電力能源有限公司
【專利摘要】本發(fā)明提供一種試驗(yàn)用電池殼體，其能夠精確地進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。該試驗(yàn)用電池殼體的特征在于：所述試驗(yàn)用電池殼體設(shè)置有用于容納發(fā)電元件的容器以及可移除地固定到所述容器的閉合構(gòu)件；所述容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，所述開口通過所述閉合構(gòu)件關(guān)閉。
【專利說明】試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已發(fā)生二次電池事故。特別地，鋰離子二次電池的著火和冒煙事故急速增長。
[0003]在鋰離子二次電池中，在高溫條件下容易不穩(wěn)定的金屬氧化物用作正極材料，并且電解液包含有機(jī)溶劑。因此，當(dāng)這種鋰離子二次電池在高溫條件下時(shí)，容易發(fā)生著火和冒煙事故。此外，對(duì)于鋰離子二次電池處于高溫條件下的原因，已經(jīng)有提到歸因于充電期間這些電池中析出的金屬顆粒引起的內(nèi)部短路的原因。此外，還有以下問題:在電池的制造期間異物的侵入。已經(jīng)有在電池使用期間由這種異物引起的短路事故的報(bào)告。
[0004]為了防止這種著火和冒煙事故，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)規(guī)定了鋰離子二次電池的安全試驗(yàn)(例如，JIS C8714和JIS C8715-2)。對(duì)于根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的這種安全試驗(yàn)，提到了諸如壓壞試驗(yàn)、外部短路試驗(yàn)和強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)等的各種試驗(yàn)。
[0005]這種強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)規(guī)定為快速拆卸充電的單電池的封口部，從殼體取出電極體，將具有確定形狀的鎳小片作為試驗(yàn)用金屬片布置在最外部的隔離件和電極之間，之后，把電極體放回殼體，按壓布置試驗(yàn)用金屬片的部分以使正極和負(fù)極之間發(fā)生短路，確定是否發(fā)生著火或冒煙。
[0006]在大型電池中，當(dāng)電池具有剛性材料制成的殼體(諸如金屬殼體)時(shí)，電池具有大的電容量，如果在充電的條件下拆卸殼體并且取出發(fā)電元件，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。所以，拆卸這種電池并且取出發(fā)電元件是不切實(shí)際的。因此，為了即使在充電的條件下也能夠容易地拆卸電池，已通過制備如下電池來進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn):該電池用層疊膜制成的袋(pouch)替代電池殼體。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-198744號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]然而，具有剛性材料制成的殼體的電池和具有層疊膜制成的、作為替換電池殼體的袋的電池在電池的散熱性、活性物質(zhì)與電解液的液量比、集電結(jié)構(gòu)等方面與實(shí)際產(chǎn)品不同，強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的可靠性劣化。此外，在具有在發(fā)電元件兩端的集電體通過熔接等被穩(wěn)固固定的結(jié)構(gòu)的電池中，具有以下問題:充電后通過取出發(fā)電元件并且松開隔離件將試驗(yàn)用金屬片引入其中實(shí)際上不可能。另一方面，JIS標(biāo)準(zhǔn)制定了如下規(guī)定。即，當(dāng)從電池殼體拆卸充電的單電池中的電極體非常困難時(shí)，制造者可以在電池制作期間或放電條件下預(yù)先將試驗(yàn)用金屬片插入單電池中，然后進(jìn)行充電。然而，僅將試驗(yàn)用金屬片布置在電池中的方法導(dǎo)致以下問題:如果試驗(yàn)用金屬片在制造期間預(yù)先載置于電池中，試驗(yàn)用金屬片可能偏移，由此使得試驗(yàn)用金屬片的位置不確定；以及在制作過程期間試驗(yàn)用金屬片可能損壞發(fā)電元件。這使得很難進(jìn)行精確的試驗(yàn)。此外，在拔出隔離件、載置鎳小片和把隔離件放回充電單電池的殼體的操作期間可能發(fā)生內(nèi)部短路。因而，準(zhǔn)備操作具有危險(xiǎn)，需要非常小心地進(jìn)行操作。
[0012]此外，在鈍針試驗(yàn)和使用銅釘?shù)鹊膬?nèi)部短路試驗(yàn)中，對(duì)于具有剛性材料制成的殼體的電池，有時(shí)候因?yàn)獒斪硬荒茇炌んw，不能進(jìn)行這些試驗(yàn)。
[0013]本發(fā)明已考慮了這些情況并且提出能夠提高內(nèi)部短路試驗(yàn)的可靠性的試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池。
[0014]用于解決問題的方案
[0015]本發(fā)明提供一種試驗(yàn)用電池殼體，其包括用于容納發(fā)電元件的容器以及可拆卸地固定到容器的閉合構(gòu)件，該容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，該開口通過閉合構(gòu)件關(guān)閉。
[0016]發(fā)明的效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，試驗(yàn)用電池殼體包括用于容納發(fā)電元件的容器以及可拆卸地固定到該容器的閉合構(gòu)件，該容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，該開口通過閉合構(gòu)件關(guān)閉。因此，通過從容器拆卸閉合構(gòu)件能夠?qū)⒂糜趦?nèi)部短路試驗(yàn)的開口從被閉合構(gòu)件關(guān)閉的狀態(tài)改變?yōu)榇蜷_的狀態(tài)。通過制造使用這種電池殼體的電池，電池在開口被閉合構(gòu)件關(guān)閉的狀態(tài)下充電，之后，拆卸閉合構(gòu)件，以將狀態(tài)改變?yōu)殚_口打開的狀態(tài)，使得能夠使用開口進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。因而，通過使用根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體，能夠在與將被制造和出售的電池的狀態(tài)大致相同的狀態(tài)下對(duì)電池進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。這使得能夠以較高的精確性進(jìn)行試驗(yàn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖。
[0019]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖。
[0020]圖3是沿著圖1中的虛線A-A截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。
[0021]圖4是沿著圖2中的虛線B-B截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。
[0023]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用電池中包含的發(fā)電元件的說明圖。
[0024]圖7(a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的正極的示意性平面圖，圖7(b)是沿著圖7(a)中的虛線C-C截取的正極的示意性截面圖。
[0025]圖8(a)是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的負(fù)極的示意性平面圖，圖8(b)是沿著圖8(a)中的虛線D-D截取的負(fù)極的示意性截面圖。
[0026]圖9是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的說明圖。
[0027]圖10是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的說明圖。
[0028]圖11是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的鈍針試驗(yàn)的說明圖。
[0029]圖12是使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的鈍針試驗(yàn)的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體包括用于容納發(fā)電元件的容器，和可拆卸地固定到該容器的閉合構(gòu)件，該容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，通過閉合構(gòu)件關(guān)閉該開口。
[0031]在本發(fā)明中，內(nèi)部短路試驗(yàn)包括強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)、鈍針試驗(yàn)、針刺試驗(yàn)等。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體優(yōu)選地包括與閉合構(gòu)件一起固定到容器的密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件優(yōu)選地密封容器和閉合構(gòu)件之間的間隙。
[0033]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠通過密封構(gòu)件密封試驗(yàn)用電池殼體，這樣能夠防止電解液通過容器的內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口泄漏。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體中，容器優(yōu)選地由剛性材料制成。
[0035]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)哂杏蓜傂圆牧现瞥傻娜萜鞯碾姵剡M(jìn)行準(zhǔn)確的內(nèi)部短路試驗(yàn)。
[0036]本發(fā)明還提供了包括根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池殼體、發(fā)電元件以及含有鋰鹽的非水電解質(zhì)的試驗(yàn)用電池。發(fā)電元件包括負(fù)極、正極以及介于負(fù)極和正極之間的隔離件，試驗(yàn)用電池容納發(fā)電元件和有機(jī)電解液。
[0037]利用根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池，該電池能夠在用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口通過閉合構(gòu)件關(guān)閉的狀態(tài)下充電，之后，拆卸閉合構(gòu)件以將狀態(tài)改變?yōu)殚_口打開的狀態(tài)，使得能夠使用該開口進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。因而，利用在與被制造和出售的電池的狀態(tài)大致相同的狀態(tài)下的試驗(yàn)用電池，能夠進(jìn)行內(nèi)部短路試驗(yàn)。這使得能夠以較高的精確性進(jìn)行試驗(yàn)。此外，由于與待制造和出售的電池中的構(gòu)成部分相同的構(gòu)成部分能夠用作根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池的大部分構(gòu)成部分，因此可以減少內(nèi)部短路試驗(yàn)的成本。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池包括由諸如鎳等的金屬制成的試驗(yàn)用金屬片。試驗(yàn)用金屬片優(yōu)選配置在發(fā)電元件中的位于靠近殼體開口的最外部位置處的電極與靠近殼體開口的最外部位置處的隔離件之間。
[0039]利用這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)閉合構(gòu)件從試驗(yàn)用電池拆卸并且用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口處于打開狀態(tài)時(shí)，能夠利用短路試驗(yàn)用按壓夾具通過開口按壓發(fā)電元件的配置了試驗(yàn)用金屬片的部分。因而，可以強(qiáng)制地使正極和負(fù)極之間發(fā)生短路。
[0040]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池包括彈性構(gòu)件，彈性構(gòu)件配置在試驗(yàn)用金屬片和閉合構(gòu)件之間。此外，第一彈性構(gòu)件的厚度優(yōu)選地比殼體中的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口的厚度大，即，比殼體的設(shè)置有開口的面的板厚度大。
[0041]利用這種結(jié)構(gòu)，彈性構(gòu)件能夠利用適當(dāng)?shù)牧Ω采w和抑制由試驗(yàn)用金屬片配置引起的發(fā)電元件的膨脹。這樣能夠抑制由液體注入期間的液體流動(dòng)、制造過程期間的振動(dòng)等引起的配置在發(fā)電元件中的試驗(yàn)用金屬片的位置的偏移。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池優(yōu)選地包括間隙調(diào)整構(gòu)件，該間隙調(diào)整構(gòu)件以介于電池殼體和發(fā)電元件的與設(shè)置有試驗(yàn)用金屬片的面相反的面之間的方式配置。間隙調(diào)整構(gòu)件能夠朝向彈性構(gòu)件按壓發(fā)電元件，使得能夠通過彈性構(gòu)件更穩(wěn)固地按壓發(fā)電元件，由此防止發(fā)電元件由于在液體注入期間的液體流動(dòng)、在制造過程期間的振動(dòng)等原因而在電池中移動(dòng)。
[0043]此外，通過間隙調(diào)整構(gòu)件能夠朝向開口按壓發(fā)電元件，因此，當(dāng)在強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)期間通過短路試驗(yàn)用按壓夾具按壓發(fā)電元件時(shí)，短路試驗(yàn)用按壓夾具的行程縮短，這能夠防止由于裝置中的按壓距離的限制導(dǎo)致的加壓不足。因此，來自夾具的按壓力能夠可靠地傳輸?shù)皆囼?yàn)用金屬片，由此導(dǎo)致試驗(yàn)用金屬片貫通隔離件和電極。這使得能夠以較高的精確性進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池優(yōu)選地包括正極連接端子和負(fù)極連接端子，正極優(yōu)選地電連接到正極連接端子，負(fù)極優(yōu)選地電連接到負(fù)極連接端子。
[0045]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠通過正極連接端子和負(fù)極連接端子進(jìn)行充電和放電，允許在正極和負(fù)極進(jìn)行電池反應(yīng)。
[0046]在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)用電池中，正極優(yōu)選地包括正極活性物質(zhì)層，該正極活性物質(zhì)層包括諸如含有鋰的金屬氧化物、橄欖石型化合物以及導(dǎo)電性高分子的、能夠脫出/嵌入鋰離子的活性物質(zhì)，負(fù)極包括負(fù)極活性物質(zhì)層，該負(fù)極活性物質(zhì)層包括諸如碳、Si化合物以及Sn化合物等的、能夠脫出/嵌入鋰離子的活性物質(zhì)，有機(jī)電解液是通過將鋰鹽溶質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中制備的溶液。另外，電解液和電極可以包括各種添加劑。
[0047]利用這種結(jié)構(gòu)，能夠在試驗(yàn)用電池中形成活性物質(zhì)和溶液的各種組合，能夠容易并且安全地進(jìn)行關(guān)于容易引起著火和冒煙的活性物質(zhì)和溶液的試驗(yàn)。
[0048]以下將參考【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。附圖和以下說明中闡述的結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，本發(fā)明的范圍不限于附圖中和以下說明中說明的范圍。
[0049]試驗(yàn)用電池殼體和試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)
[0050]圖1是示出根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性俯視圖，圖2是示出根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)視圖。此外，圖3是沿著圖1中的虛線A-A截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖，圖4是沿著圖2中的虛線B-B截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。此外，圖5是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖，對(duì)應(yīng)于沿著圖2中的虛線B-B截取的試驗(yàn)用電池的示意性截面圖。此外，圖6是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的發(fā)電元件的說明圖。圖7(a)是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的正極的示意性平面圖，圖7(b)是沿著圖7(a)中的虛線C-C截取的正極的示意性截面圖。圖8(a)是根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池中包含的負(fù)極的示意性平面圖，圖8(b)是沿著圖8(a)中的虛線D-D截取的負(fù)極的示意性截面圖。
[0051]在本實(shí)施方式中，試驗(yàn)用電池殼體17包括用于容納發(fā)電元件12的容器I以及可拆卸地固定到容器I的閉合構(gòu)件13，容器I具有強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15，通過閉合構(gòu)件13關(guān)閉開口 15。
[0052]在本實(shí)施方式中，試驗(yàn)用電池20包括根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17、發(fā)電元件12以及有機(jī)電解液16。發(fā)電元件12包括負(fù)極、正極以及介于負(fù)極和正極之間的隔離件，電池殼體17容納發(fā)電元件和有機(jī)電解液。
[0053]以下將說明根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17和試驗(yàn)用電池20。
[0054]1.試驗(yàn)用電池殼體
[0055]根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17包括用于容納發(fā)電元件12的容器I以及可拆卸地固定到容器I的閉合構(gòu)件13。此外，試驗(yàn)用電池殼體17還可以包括蓋構(gòu)件2和密封構(gòu)件14。
[0056]容器I能夠在其內(nèi)部容納發(fā)電元件12、正極連接端子3、負(fù)極連接端子4以及非水電解質(zhì)16，容器I能夠接合到蓋構(gòu)件2。
[0057]只要容器I的材料即使在容器容納發(fā)電元件12、正極連接端子3、負(fù)極連接端子4以及有機(jī)電解液16的情況下也不嚴(yán)重變形，則不特別限制容器I的材料，例如，容器I的材料是鍍有鎳、錫、鉻、鋅等的諸如鋁、鋁合金、鐵、鐵合金或不銹鋼等的金屬材料或硬質(zhì)塑料。
[0058]容器I可以為方形或圓筒形。
[0059]容器I的材料優(yōu)選地是由諸如前述金屬材料的剛性材料制成的。因此，能夠有效地利用根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池殼體17中包括的內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15。
[0060]容器I具有將發(fā)電元件12插入容器I用的開口。此外，該開口被蓋構(gòu)件2關(guān)閉。因此，發(fā)電元件12能夠容納在容器I內(nèi)。
[0061]容器I具有內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15。開口 15用于稍后將說明的內(nèi)部短路試驗(yàn)。只要設(shè)置開口 15的位置能夠用于內(nèi)部短路試驗(yàn)，則不特別限制該位置。該位置能夠被設(shè)定為如下位置:通過將短路試驗(yàn)用按壓夾具穿過開口 15插入容器1，試驗(yàn)用金屬片18、正極
21、隔離件24和負(fù)極22能夠介于容器I和短路試驗(yàn)用按壓夾具之間。此外，設(shè)置開口 15的位置能夠被設(shè)置為如下位置:通過將試驗(yàn)用針穿過開口 15插入容器I中，正極21、隔離件24和負(fù)極22能夠介于容器I和試驗(yàn)用針之間的位置，或試驗(yàn)用針貫通正極21、隔離件24和負(fù)極22的位置。
[0062]此外，通過閉合構(gòu)件13關(guān)閉開口 15。
[0063]開口可以具有各種形狀，諸如圓形、四邊形、多邊形等。此外，開口可以具有從開口的外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)漸縮的形狀，諸如研缽形(mortar shape)。優(yōu)選地，開口的尺寸與內(nèi)部短路試驗(yàn)用夾具的尺寸相等或大于內(nèi)部短路試驗(yàn)用夾具的尺寸。
[0064]閉合構(gòu)件13可拆卸地固定到容器1，以關(guān)閉開口 15。由于閉合構(gòu)件13關(guān)閉開口15，防止有機(jī)電解液16通過開口 15泄漏，能夠密封電池。通過使用試驗(yàn)用電池殼體17制作試驗(yàn)用電池20，能夠進(jìn)行試驗(yàn)用電池20的充電和放電。
[0065]閉合構(gòu)件13可以通過接合、嵌塞、嵌合、熔接直接固定到容器1，可以通過設(shè)置密封構(gòu)件(接合構(gòu)件)14固定到容器1，或可以通過螺紋結(jié)構(gòu)固定到容器I。
[0066]閉合構(gòu)件13僅需要具有如下程度的打開強(qiáng)度:閉合構(gòu)件13不會(huì)被電池通常的充電/放電打開。優(yōu)選地閉合構(gòu)件13的打開強(qiáng)度通常等于設(shè)置在電池中的安全閥的打開強(qiáng)度。
[0067]當(dāng)閉合構(gòu)件13通過接合、粘合、嵌塞、嵌合、熔接等直接固定到容器I以關(guān)閉和密封開口 15時(shí)，例如，閉合構(gòu)件13的材料可以為諸如鋁和不銹鋼等的能夠常用作電池殼體的金屬；諸如硅酮樹脂、聚烯烴、氟碳樹脂或聚酯的常用樹脂；或者金屬和樹脂制成的層疊體。
[0068]閉合構(gòu)件13可以具有膜狀、片狀、箔狀或薄板狀，閉合構(gòu)件13優(yōu)選地具有柔性。閉合構(gòu)件13僅需要關(guān)閉容器中的開口 15，閉合構(gòu)件13的尺寸可以等于或大于開口 15的尺寸。當(dāng)閉合構(gòu)件13具有膜狀或片狀時(shí)，可以以覆蓋容器的設(shè)置開口 15的整個(gè)表面的方式固定閉合構(gòu)件13。此外，閉合構(gòu)件13可以設(shè)置有較容易拉動(dòng)閉合構(gòu)件13的片(tab)或把手，諸如拉片等。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠容易地剝掉閉合構(gòu)件13，由此提高操作性。
[0069]當(dāng)通過嵌塞或嵌合將閉合構(gòu)件13安裝到開口 15時(shí)，開口 15和閉合構(gòu)件13可以預(yù)先處理成適于嵌塞或嵌合的形狀。
[0070]當(dāng)通過接合或粘合將閉合構(gòu)件13安裝到開口 15時(shí)，可以通過使用粘合劑、熱粘合材料、軟釬料、硬釬料等安裝閉合構(gòu)件13。
[0071]當(dāng)通過熔接將閉合構(gòu)件13安裝到開口 15時(shí)，可以通過各種熔接方法安裝閉合構(gòu)件13，諸如電阻熔接、激光熔接和超聲波熔接。
[0072]還可以通過壓力加工等方式在容器的一部分處形成斷裂槽并且通過在該斷裂槽處安裝片，使開口 15和閉合構(gòu)件13具有可剝離結(jié)構(gòu)，如具有拉片的飲料罐。
[0073]還可以通過設(shè)置密封構(gòu)件(接合構(gòu)件)14將閉合構(gòu)件13固定到容器I。密封構(gòu)件14可以是能夠封閉容器和閉合構(gòu)件13之間的間隙的任何構(gòu)件，諸如墊圈或填料等。由于密封構(gòu)件需要具有密封性，因此密封構(gòu)件14的材料優(yōu)選地為具有柔性的材料。此外，由于有機(jī)溶液用作電解液，因此密封構(gòu)件14的材料優(yōu)選地具有耐電解液性。在密封構(gòu)件14中，可以使用常用于電池的樹脂，諸如硅酮樹脂、聚烯烴、氟碳樹脂和聚酯等。
[0074]當(dāng)使用密封構(gòu)件14時(shí)，閉合構(gòu)件13可以是能夠防止液體和氣體通過的任意構(gòu)件，優(yōu)選地具有像由金屬或樹脂制成的板或塞的結(jié)構(gòu)。
[0075]例如，如圖4和圖5所示，可以通過密封構(gòu)件14將閉合構(gòu)件13固定到容器1，以便關(guān)閉開口 15。此外，設(shè)置于閉合構(gòu)件13的密封構(gòu)件14可以關(guān)閉開口 15，或者閉合構(gòu)件13和密封構(gòu)件可以彼此配合關(guān)閉開口 15。此外，閉合構(gòu)件可以設(shè)置有使其較容易拉動(dòng)閉合構(gòu)件13的片或把手。
[0076]當(dāng)從容器I拆卸閉合構(gòu)件13時(shí)，僅通過對(duì)閉合構(gòu)件13施加力就可以拆卸閉合構(gòu)件13，可以同時(shí)拆卸閉合構(gòu)件13和密封構(gòu)件，或者可以通過移除密封構(gòu)件14拆卸閉合構(gòu)件
13。此外，可以將閉合構(gòu)件13制成具有滑動(dòng)結(jié)構(gòu)等。
[0077]當(dāng)通過螺紋結(jié)構(gòu)將閉合構(gòu)件13安裝到容器I時(shí)，開口 15和閉合構(gòu)件13能夠預(yù)先處理成陽螺紋形狀和陰螺紋形狀。當(dāng)通過螺紋緊固時(shí)，還可以使用密封構(gòu)件14與螺紋相配八口 ο
[0078]蓋構(gòu)件2關(guān)閉將發(fā)電元件12插入容器I用的開口。此外，通過例如激光熔接、電阻熔接、超聲波熔接、粘合劑等使容器I和蓋構(gòu)件2彼此接合以密封容器I。
[0079]此外，正極連接端子3和負(fù)極連接端子4能夠固定到蓋構(gòu)件2，正極21能夠固定到正極連接端子3，負(fù)極22能夠固定到負(fù)極連接端子4。因而，如圖3所示，發(fā)電元件12能夠固定到正極連接端子3和負(fù)極連接端子4，發(fā)電元件12、正極連接端子3以及負(fù)極連接端子4能夠容納在容器I中，使得能夠通過蓋構(gòu)件2關(guān)閉將發(fā)電元件12插入容器I中用的開□。
[0080]此外，外部連接端子8a和Sb能夠固定到蓋構(gòu)件2，正極連接端子3能夠電連接到外部連接端子8a，負(fù)極連接端子4能夠電連接到外部連接端子Sb。因此，試驗(yàn)用電池20能夠通過外部連接端子8a和8b充電和放電。
[0081]2.試驗(yàn)用電池
[0082]試驗(yàn)用電池20包括試驗(yàn)用電池殼體17、發(fā)電元件12和有機(jī)電解液16，發(fā)電元件12包括負(fù)極22、正極21以及介于負(fù)極22和正極21之間的隔離件24，試驗(yàn)用電池殼體17容納發(fā)電元件12和有機(jī)電解液16。只要試驗(yàn)用電池20是能夠用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的電池，不特別限制試驗(yàn)用電池20。例如，試驗(yàn)用電池20可以是鋰離子二次電池。
[0083]此外，試驗(yàn)用電池20還可以包括試驗(yàn)用金屬片18，彈性構(gòu)件31以及間隙調(diào)整構(gòu)件
32。
[0084]發(fā)電元件12與在試驗(yàn)用電池殼體17中充填的有機(jī)電解液16共同進(jìn)行電池反應(yīng)。利用該電池反應(yīng)，能夠進(jìn)行試驗(yàn)用電池20的充電和放電。發(fā)電元件12包括隔離件24以及正極21和負(fù)極22，隔離件24布置在正極21和負(fù)極22之間。如圖4至圖6所示，發(fā)電元件12包括隔離件24、正極21和負(fù)極22，隔離件24以手風(fēng)琴的方式折疊，正極21和負(fù)極22布置在隔離件24中的相應(yīng)槽中并且以隔離件24在兩者之間的方式交替地布置。雖然在此已說明了上述結(jié)構(gòu)，但是也能夠采用纏繞型結(jié)構(gòu)或?qū)盈B型結(jié)構(gòu)，在纏繞型結(jié)構(gòu)中，共用的隔離件24以及隔離件24布置其間的正極21和負(fù)極22被纏繞，在層疊型結(jié)構(gòu)中，隔離件24布置其間的正極21和負(fù)極22彼此層疊。
[0085]當(dāng)試驗(yàn)用電池20用于鈍針試驗(yàn)或針刺試驗(yàn)時(shí),如圖4所示,不需要在試驗(yàn)用電池殼體17中并入內(nèi)部短路用的構(gòu)件。
[0086]當(dāng)試驗(yàn)用電池20用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)時(shí)，用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的金屬片18能夠布置在發(fā)電元件12中。如圖5和圖6所示，試驗(yàn)用金屬片18能夠布置在位于最外側(cè)的正極21或負(fù)極22與該正極21或負(fù)極22外側(cè)的隔離件24之間。通過在設(shè)置試驗(yàn)用金屬片18的部分處從外側(cè)按壓發(fā)電元件12，能夠使試驗(yàn)用金屬片18貫通隔離件24，由此迫使正極21和負(fù)極22之間發(fā)生短路。
[0087]只要試驗(yàn)用金屬片18的材料能夠用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)，則不對(duì)該材料特別地限制。例如，試驗(yàn)用金屬片18的材料可以是金屬鎳。
[0088]此外，試驗(yàn)用金屬片18能夠布置在正極21或負(fù)極22與容器I中的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的閉合構(gòu)件13或開口 15之間。這使得通過將短路試驗(yàn)用按壓夾具通過開口 15插入容器I中，能夠按壓發(fā)電元件12的設(shè)置試驗(yàn)用金屬片18的部分，由此通過試驗(yàn)用金屬片18使在正極21和負(fù)極22之間發(fā)生短路。
[0089]注意，可以通過在試驗(yàn)用電池20已充電后打開試驗(yàn)用電池20將試驗(yàn)用金屬片18插入發(fā)電元件12。此外，可以在試驗(yàn)用電池20的制作期間將試驗(yàn)用金屬片18布置在發(fā)電元件12中。
[0090]試驗(yàn)用電池20還可以包括布置在試驗(yàn)用金屬片18和閉合構(gòu)件13之間的彈性構(gòu)件31。通過設(shè)置彈性構(gòu)件31，彈性構(gòu)件31介于發(fā)電元件12和閉合構(gòu)件13之間。此外，當(dāng)試驗(yàn)用金屬片18在制造期間布置于發(fā)電元件12中時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠以適當(dāng)?shù)牧Ω采w和抑制由試驗(yàn)用金屬片18的布置引起的發(fā)電元件12的膨脹。這能夠抑制由液體注射、在制造過程期間的振動(dòng)等引起的布置在發(fā)電元件12中的試驗(yàn)用金屬片18的位置偏移。因此，能夠精確地進(jìn)行強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)，此外，能夠抑制由試驗(yàn)用金屬片18的位置偏移引起的正極21和負(fù)極22的損壞。例如，彈性構(gòu)件31可以按照?qǐng)D5所示地設(shè)置。
[0091]彈性構(gòu)件31的尺寸優(yōu)選地等于或小于開口 15的尺寸。因此，能夠通過開口 15取出彈性構(gòu)件31，此外，在強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)期間，利用短路試驗(yàn)用按壓夾具能夠穩(wěn)固地按壓發(fā)電元件12。此外，彈性構(gòu)件31的尺寸優(yōu)選地不小于開口 15的面積的80%。當(dāng)彈性構(gòu)件31的尺寸不小于開口 15的面積的80%時(shí)，即使彈性構(gòu)件31在開口 15內(nèi)稍微移動(dòng)，也能夠利用彈性構(gòu)件31按壓試驗(yàn)用金屬片18。
[0092]彈性構(gòu)件31的厚度優(yōu)選地比殼體17中的強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)用的開口 15的厚度大，即，彈性構(gòu)件31的厚度比殼體17的設(shè)置開口 15的表面的板厚度大。
[0093]當(dāng)彈性構(gòu)件31的厚度比殼體17的板厚度大時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠可靠地覆蓋試驗(yàn)用金屬片18,因而能夠抑制試驗(yàn)用金屬片18的運(yùn)動(dòng)。
[0094]彈性構(gòu)件31由彈性材料制成，優(yōu)選地由具有耐有機(jī)電解液性的材料制成。
[0095]彈性構(gòu)件31優(yōu)選地具有20kPa_90kPa的強(qiáng)度(25%的壓縮應(yīng)力)。當(dāng)彈性構(gòu)件31的強(qiáng)度在該范圍內(nèi)時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠按壓試驗(yàn)用金屬片18而不損壞電極。彈性構(gòu)件31優(yōu)選地具有大約0.8mm-5mm的厚度。當(dāng)厚度在該范圍內(nèi)時(shí)，彈性構(gòu)件31能夠有效地按壓金屬試驗(yàn)片18的隆起，以便減少當(dāng)該厚度太大時(shí)被發(fā)電元件12按壓和破碎的過大厚度，并且防止過大的力施加在試驗(yàn)用金屬片18上。
[0096]不特別限制彈性構(gòu)件31的材料，但彈性構(gòu)件31可以是聚烯烴、聚氨酯、硅橡膠、EPDM橡膠、氟橡膠等制成的海綿體，或硅橡膠、EPDM或氟橡膠。
[0097]試驗(yàn)用電池20優(yōu)選地包括布置在電池殼體17和發(fā)電元件12之間的間隙調(diào)整構(gòu)件32。間隙調(diào)整構(gòu)件32能夠?qū)l(fā)電元件12朝向彈性構(gòu)件31按壓，并且能夠使發(fā)電元件12被彈性構(gòu)件31更穩(wěn)固地保持，由此能夠防止發(fā)電元件12由于液體注入時(shí)的液體流動(dòng)和制造過程期間的振動(dòng)而在電池中移動(dòng)。此外，間隙調(diào)整構(gòu)件32能夠填充位于發(fā)電元件12的和開口相反側(cè)的間隙。因而，在被短路試驗(yàn)用按壓夾具加壓時(shí)，能夠減小通過夾具按壓的行程，這能夠防止諸如從試驗(yàn)裝置到試驗(yàn)用金屬片18的按壓力的傳輸失敗的故障。即，力被可靠地傳輸?shù)皆囼?yàn)用金屬片18,以便引起試驗(yàn)用金屬片18貫通隔離件24和電極21和22，由此能夠以較高的精確度實(shí)施強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。例如，間隙調(diào)整構(gòu)件32能夠如圖5所示地設(shè)置。
[0098]間隙調(diào)整構(gòu)件32優(yōu)選地布置在面對(duì)開口 15的位置處。如果間隙調(diào)整構(gòu)件32沒有布置在面對(duì)開口 15的位置處，則試驗(yàn)用金屬片18可能不會(huì)被從后側(cè)可靠地按壓。
[0099]間隙調(diào)整構(gòu)件32的面積優(yōu)選地比設(shè)置在容器I中的短路試驗(yàn)用按壓夾具的面積大。如果間隙調(diào)整構(gòu)件32的面積比所述短路試驗(yàn)用按壓夾具的面積小，則發(fā)電元件12的沒有設(shè)置間隙調(diào)整構(gòu)件32的部分可能被按壓并凹陷。如果試驗(yàn)用金屬片18位于該凹陷位置處，試驗(yàn)用金屬片18可能不會(huì)合適地貫通到隔離件24和電極21和22中，試驗(yàn)可能不能適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。此外，間隙調(diào)整構(gòu)件32的面積優(yōu)選地比設(shè)置在容器中的開口 15的面積大。當(dāng)間隙調(diào)整構(gòu)件32比開口 15大時(shí)，即使間隙調(diào)整構(gòu)件32的位置略微偏移，也能夠從后側(cè)可靠地按壓試驗(yàn)用金屬片18。因而，能夠使試驗(yàn)用金屬片18可靠地貫通隔離件24和電極21和22。
[0100]間隙調(diào)整構(gòu)件32的板厚能夠基于電池中的容器和發(fā)電元件12之間的間隙適當(dāng)?shù)卮_定，該板厚優(yōu)選地設(shè)置為該間隙的約50%至80%的厚度。
[0101]只要間隙調(diào)整構(gòu)件32是由硬質(zhì)材料制成并且是由耐非水電解質(zhì)16的材料制成的，則不特別限制間隙調(diào)整構(gòu)件32。例如，間隙調(diào)整構(gòu)件32可以由聚烯烴、聚苯硫醚等制成的樹脂板形成。
[0102]隔離件24具有片狀并且布置在正極21和負(fù)極22之間。只要隔離件24能夠防止短路電流在正極21和負(fù)極22之間流動(dòng)并且允許電解質(zhì)透過，則不特別限制隔離件24。例如，隔離件24能夠由例如聚烯烴制成的微孔膜形成。
[0103]此外，在強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)期間，試驗(yàn)用金屬片18貫通隔離件24。這導(dǎo)致短路電流通過試驗(yàn)用金屬片18在正極21和負(fù)極22之間流動(dòng)。
[0104]每個(gè)正極21包括正極集電體27以及設(shè)置在正極集電體27的兩面的正極活性物質(zhì)層25。例如，能夠如圖7(a)和圖7(b)形成正極21，并且可以通過在矩形正極集電體27的兩面形成正極活性物質(zhì)層25來形成正極21。此外，各正極21可以具有待連接到正極連接端子3中的連接部的連接部23，圖7(a)中的連接部23可以通過在正極21的端部處的正極集電體27的兩面不形成正極活性物質(zhì)層25而設(shè)置。連接部還可以通過在正極集電體27的一個(gè)端部處形成耳部而在該耳部不形成正極活性物質(zhì)層25而設(shè)置。
[0105]只要正極集電體27具有導(dǎo)電性并且在其表面上能夠設(shè)置有正極活性物質(zhì)層25，則不特別對(duì)正極集電體27進(jìn)行限制。例如，正極集電體27能夠由金屬箔形成。優(yōu)選地，正極集電體27由鋁箔形成。
[0106]正極活性物質(zhì)層25能夠由正極活性物質(zhì)以及添加到正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電齊U、粘合劑等通過涂布方法等形成于正極集電體27。能夠單獨(dú)使用以下物質(zhì)或使用以下物質(zhì)的兩個(gè)或更多個(gè)的混合物作為正極活性物質(zhì)，例如，能夠可逆地脫出/嵌入鋰離子的鋰-過渡金屬復(fù)合氧化物，即，LiCo02、LiNi02、LiNixCo1^xO2 (x = 0.0lto0.99)、LiMnO2' LiMn2O4' LiCoxMnyNizO2 (x+y+z = I)、或橄欖石型 LiFePO4 和 LixFe1^yMyPO4 (其中
0.05 彡 X 彡 1.2，O 彡 y 彡 0.8，M 是 Mn、Cr、Co、Cu、N1、V、Mo、T1、Zn、Al、Ga、Mg、B 和 Nb 中的至少一種)。
[0107]每個(gè)負(fù)極22包括負(fù)極集電體28以及設(shè)置在負(fù)極集電體28的兩面的負(fù)極活性物質(zhì)層26。例如，能夠如圖8(a)和圖8(b)形成負(fù)極22，并且可以通過在矩形負(fù)極集電體28的兩面形成負(fù)極活性物質(zhì)層26來形成負(fù)極22。此外，各負(fù)極22可以具有待連接到負(fù)極連接端子4的連接部23，圖8(a)中的連接部23可以通過在負(fù)極22的端部處的負(fù)極集電體28的兩面不形成負(fù)極活性物質(zhì)層26而設(shè)置。連接部還可以通過在負(fù)極集電體的一個(gè)端部處形成耳部而在該耳部不形成負(fù)極活性物質(zhì)層26而設(shè)置。
[0108]只要負(fù)極集電體28具有導(dǎo)電性并且能在其表面上設(shè)置有負(fù)極活性物質(zhì)層26，則不特別對(duì)其進(jìn)行限制。例如，負(fù)極集電體28能夠由金屬箔形成。優(yōu)選地，負(fù)極集電體28由銅箔形成。
[0109]負(fù)極活性物質(zhì)層26能夠由負(fù)極活性物質(zhì)以及添加到負(fù)極活性物質(zhì)的導(dǎo)電劑、粘合劑等通過涂布方法等形成于負(fù)極集電體28。在鋰二次電池中，例如，石墨、部分石墨化碳、LiT14、錫合金等能夠被單獨(dú)使用或使用兩個(gè)或更多個(gè)的混合物作為負(fù)極活性物質(zhì)。
[0110]包含鋰鹽的非水電解質(zhì)包括非水電解質(zhì)和鋰鹽。非水電解液、有機(jī)固體電解質(zhì)或無機(jī)固體電解質(zhì)可以用作這種非水電解質(zhì)。在這種非水電解液中，碳酸酯類、內(nèi)酯類、醚類、酯類等能夠用作溶劑，兩個(gè)或更多個(gè)前者的組合也可以用作溶劑。其中，環(huán)狀碳酸酯和線性碳酸酯能夠被混合和使用。例如，這種有機(jī)電解液是諸如LiCF3S03、LiAsF6, LiClO4, LiBF4,LiPF6, LiBOB, LiN(CF3SO2)2或LiN(C2F5SO2)等的作為電解質(zhì)的鋰鹽溶質(zhì)溶解到有機(jī)溶劑中的溶液。此外，根據(jù)需要，諸如碳酸亞乙烯酯、丙烷磺內(nèi)酯、碳酸乙烯亞乙酯、丙烯磺內(nèi)酯以及阻燃劑等添加劑可以單獨(dú)被添加或作為兩個(gè)或更多個(gè)的混合物被添加。
[0111]3.內(nèi)部短路試驗(yàn)
[0112](強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn))
[0113]根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池20能夠用于強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)是用于通過布置在試驗(yàn)用電池殼體17中的試驗(yàn)用金屬片18使正極21和負(fù)極22之間發(fā)生短路來確定是否發(fā)生著火和冒煙的試驗(yàn)。
[0114]步驟如下。圖9和圖10是強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)的說明圖。
[0115]首先，對(duì)制作的試驗(yàn)用電池20充電，使得試驗(yàn)用電池20進(jìn)入蓄電狀態(tài)。注意，試驗(yàn)用金屬片18可以導(dǎo)入制作的試驗(yàn)用電池20，但是也可以不導(dǎo)入該電池。
[0116]接著，如圖9所示，從試驗(yàn)用電池殼體17拆卸閉合構(gòu)件13，由此打開容器I的開口
15。如果第一彈性構(gòu)件31設(shè)置在試驗(yàn)用電池20中，則從試驗(yàn)用電池20移除第一彈性構(gòu)件
31。這時(shí)，為了防止有機(jī)電解液16從開口 15漏出，閉合構(gòu)件13能夠在開口 15位于上部的狀態(tài)下從開口 15拆卸。此外，如果試驗(yàn)用金屬片18在制造期間沒有插入發(fā)電元件12，則這時(shí)可以將試驗(yàn)用金屬片18插入發(fā)電元件12中。具體地，隔離件24預(yù)先設(shè)置有用于插入試驗(yàn)用金屬片18的缺口，試驗(yàn)用金屬片18通過該缺口插入發(fā)電元件12。
[0117]接著，短路試驗(yàn)用按壓夾具35通過開口 15插入試驗(yàn)用電池20中，由此按壓發(fā)電元件12的已插入試驗(yàn)用金屬片18的部分。因而，如圖10所示，試驗(yàn)用金屬片18貫通正極21或負(fù)極22和隔離件24，通過試驗(yàn)用金屬片18在正極21和負(fù)極22之間強(qiáng)制性引起短路。因此，能夠確定是否由于內(nèi)部短路而發(fā)生冒煙或著火。
[0118](鈍針試驗(yàn)、針刺試驗(yàn))
[0119]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的試驗(yàn)用電池20能夠用于鈍針試驗(yàn)和針刺試驗(yàn)。
[0120]鈍針試驗(yàn)和針刺試驗(yàn)是用于確定在制造期間侵入導(dǎo)電異物的情況下以及在刺入諸如釘子等的銳利金屬的情況下是否歸因于內(nèi)部短路而產(chǎn)生破裂、著火等。針刺試驗(yàn)是使用具有銳利前端的釘子的試驗(yàn)，而鈍針試驗(yàn)是使用具有圓的前端的釘子(鈍針)的試驗(yàn)。
[0121]步驟如下。圖11和圖12是鈍針試驗(yàn)的說明圖。在針刺試驗(yàn)中，具有銳利前端的釘子被用作圖11和圖12中圖示的試驗(yàn)用釘37。
[0122]首先，對(duì)制作的試驗(yàn)用電池20充電，使得試驗(yàn)用電池20進(jìn)入蓄電狀態(tài)。
[0123]接著，如圖11所示，從試驗(yàn)用電池殼體17拆卸閉合構(gòu)件13，由此打開容器I中的開口 15。這時(shí)，為了防止有機(jī)電解液16從開口 15漏出，閉合構(gòu)件13能夠在開口 15位于上部的狀態(tài)下從開口 15拆卸。
[0124]接著，內(nèi)部短路試驗(yàn)用釘37通過開口 15插入試驗(yàn)用電池20，由此將釘37刺入發(fā)電元件12中。因而，如圖12所示，釘37貫通正極21或負(fù)極22和隔離件24，通過釘37在正極21和負(fù)極22之間強(qiáng)制引起短路。因此，能夠確定是否由于內(nèi)部短路而發(fā)生冒煙、著火或破裂。
[0125]實(shí)施例
[0126]包含石墨作為活性物質(zhì)并且包含SBR和CMC作為粘合劑的負(fù)極活性物質(zhì)層漿料被涂布于銅箔，接著被干燥以形成負(fù)極22。包含橄欖石型磷酸鐵鋰作為活性物質(zhì)、包含碳作為導(dǎo)電材料并且包含PVdF作為粘合劑的正極活性物質(zhì)層漿料被涂布于鋁箔，接著被干燥以形成正極21。片狀的隔離件24載置于正極21和負(fù)極22之間，以如圖6所示組裝發(fā)電元件，使得最外部的電極為負(fù)極。此外，試驗(yàn)用金屬片18載置于最外部的負(fù)極22上。隔離件24的端部被聚酰亞胺帶包繞，由此產(chǎn)生發(fā)電元件12。
[0127]正極連接端子3和負(fù)極連接端子4分別安裝到發(fā)電元件12的正極21的端部和負(fù)極22的端部，以形成圖3所示的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與彈性構(gòu)件31以及間隙調(diào)整構(gòu)件32 —起容納在試驗(yàn)用電池殼體17中，非水電解液被注入其中，以制作160Wh的試驗(yàn)用電池。
[0128]容器I由不銹鋼(板厚0.8mm)制成的方形殼體形成,該殼體縱向長度為98mm,橫向長度為165.5mm，厚度為43.5mm，容器I的開口為1.9mmcp的圓形。容器I和發(fā)電元件12之間的厚度方向上的內(nèi)部間隙為大約4.5mm。
[0129]通過具有片的不銹鋼制成的薄板形成閉合構(gòu)件13，該薄板的厚度為0.1mm，尺寸為3()mmcp。通過在容器I的周圍進(jìn)行超聲波熔接將閉合構(gòu)件13安裝到容器I。
[0130]厚度為3mm、具有與試驗(yàn)用電池殼體17的開口 15的形狀和尺寸相同的形狀和尺寸的聚乙烯泡沫(壓縮應(yīng)力25%:50kPa)被用作彈性構(gòu)件31。3mm聚丙烯板被用作間隙調(diào)整構(gòu)件32。
[0131]將試驗(yàn)用電池充電，從試驗(yàn)用電池拆卸閉合構(gòu)件13和彈性構(gòu)件31。此外，確定試驗(yàn)用金屬片18是否已偏移，這顯示出試驗(yàn)用金屬片18被保持在初始安裝的位置處。
[0132]通過邊長為1mm的不銹鋼制成的方形柱體，和安裝到方形柱體的頂端的邊長為5mm的丙烯酸立方體構(gòu)件形成短路試驗(yàn)用按壓夾具35,其中2mm厚的腈橡膠介于方形柱體與立方體構(gòu)件之間。
[0133]通過以短路試驗(yàn)用按壓夾具35的丙烯酸面(具有25mm2面積的加壓面)按壓試驗(yàn)用金屬片18實(shí)施強(qiáng)制內(nèi)部短路試驗(yàn)。按壓之后，觀察發(fā)電元件12的加壓部分，這顯示出試驗(yàn)用金屬片18完全嵌入在發(fā)電兀件12中。
[0134]附圖標(biāo)記說明
[0135]1:容器
[0136]2:蓋構(gòu)件
[0137]3:正極連接端子
[0138]4:負(fù)極連接端子
[0139]6a、6b:螺紋構(gòu)件
[0140]8a、8b:外部連接端子
[0141]10a、10b:外部絕緣構(gòu)件
[0142]IlaUlb:內(nèi)部絕緣構(gòu)件
[0143]12:發(fā)電元件
[0144]13:閉合構(gòu)件
[0145]14:密封構(gòu)件(接合構(gòu)件)
[0146]15:開口
[0147]16:有機(jī)電解液
[0148]17:試驗(yàn)用電池殼體
[0149]18:試驗(yàn)用金屬片
[0150]20:試驗(yàn)用電池
[0151]21:正極
[0152]22:負(fù)極
[0153]23:連接部
[0154]24:隔離件
[0155]25:正極活性物質(zhì)層
[0156]26:負(fù)極活性物質(zhì)層
[0157]27:正極集電體
[0158]28:負(fù)極集電體
[0159]29:活性物質(zhì)未涂布部
[0160]31:彈性構(gòu)件
[0161]32:間隙調(diào)整構(gòu)件
[0162]35:短路試驗(yàn)用按壓夾具
[0163]37:試驗(yàn)用釘
【權(quán)利要求】
1.一種試驗(yàn)用電池殼體，其包括用于容納發(fā)電元件的容器以及可拆卸地固定到所述容器的閉合構(gòu)件，其中，所述容器具有用于內(nèi)部短路試驗(yàn)的開口，所述開口通過所述閉合構(gòu)件關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)用電池殼體，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池殼體還包括密封構(gòu)件，其中，所述密封構(gòu)件密封所述容器與所述閉合構(gòu)件之間的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗(yàn)用電池殼體，其特征在于，所述閉合構(gòu)件包括片或把手。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池殼體，其特征在于，所述容器由剛性材料制成。
5.一種試驗(yàn)用電池，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池殼體、所述發(fā)電元件以及非水電解質(zhì)，其中， 所述發(fā)電元件包括負(fù)極、正極以及介于所述負(fù)極和所述正極之間的隔離件，以及 所述試驗(yàn)用電池殼體容納所述發(fā)電元件和所述非水電解質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括試驗(yàn)用金屬片，其中，所述試驗(yàn)用金屬片配置在所述閉合構(gòu)件與所述負(fù)極或所述閉合構(gòu)件與所述正極之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用金屬片配置在所述隔離件與所述負(fù)極或所述隔離件與所述正極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括彈性構(gòu)件，其中，所述彈性構(gòu)件配置在所述試驗(yàn)用金屬片和所述閉合構(gòu)件之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括間隙調(diào)整構(gòu)件，所述間隙調(diào)整構(gòu)件配置在所述試驗(yàn)用電池殼體和所述發(fā)電元件之間，其中，所述發(fā)電元件介于所述間隙調(diào)整構(gòu)件和所述彈性構(gòu)件之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池包括間隙調(diào)整構(gòu)件，所述間隙調(diào)整構(gòu)件配置在所述試驗(yàn)用電池殼體和所述發(fā)電元件之間，其中，通過所述間隙調(diào)整構(gòu)件將所述發(fā)電元件朝向所述開口按壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于，所述試驗(yàn)用電池還包括正極連接端子和負(fù)極連接端子，其中， 所述正極電連接到所述正極連接端子，以及 所述負(fù)極電連接到所述負(fù)極連接端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)用電池，其特征在于， 所述正極包括能夠脫出/嵌入鋰離子的正極活性物質(zhì)層， 所述負(fù)極包括能夠脫出/嵌入鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)層，以及 所述有機(jī)電解質(zhì)是通過將鋰鹽溶質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑中而制成的溶液。
【文檔編號(hào)】H01M10/0566GK104205408SQ201380017366
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】澤西桂輔, 原富太郎 申請(qǐng)人:艾利電力能源有限公司
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