特許 5966457 蓄電デバイスの発火防止材、この発火防止材を含む発火防止システム、およびこの発火防止システムを用いた蓄電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5966457

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】蓄電デバイスの発火防止材、この発火防止材を含む発火防止システム、およびこの発火防止システムを用いた蓄電システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/52 20060101AFI20160728BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 2/12 20060101ALI20160728BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/52

   H01M10/613

   H01M2/12 Z

   H01M10/04 Z

   H01M10/04 W

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-52288(P2012-52288)

(22)【出願日】2012年3月8日

(65)【公開番号】特開2013-187089(P2013-187089A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2015年3月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】和田 真一

(72)【発明者】

【氏名】野末 満

【審査官】 坂本 聡生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３１４２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／５２

Ｈ０１Ｍ １０／６０−１０／６６７

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ ２／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させてなり、
前記多孔質素材の比表面積が１０〜３０００ｍ^２／ｇであることを特徴とする蓄電デバイスの発火防止材。

【請求項2】

前記水系溶媒が、水または水溶液であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイスの発火防止材。

【請求項3】

前記不燃性ガスが、二酸化炭素、窒素、ハロゲン、希ガスの１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイスの発火防止材。

【請求項4】

前記多孔質素材は、０．１〜１０ｎｍの細孔径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄電デバイスの発火防止材。

【請求項5】

前期多孔質素材が、０．１〜５．０ｍｍの平均粒子径を有することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の蓄電デバイスの発火防止材。

【請求項6】

前記多孔質素材は、多孔質な粉末伏の素材を加工してなる成形品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蓄電デバイスの発火防止材。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載の蓄電デバイスの発火防止材を使用することを特徴とする発火防止システム。

【請求項8】

正極と負極とをセパレータを介して巻回または積層してなる電池素子と、電解液を含む、少なくとも一つの蓄電デバイスで構成された蓄電システムであって、前記蓄電デバイスおよび蓄電システムはいずれも所定圧力で開放する圧力開放弁を有し、前記圧力開放弁の内側あるいは外側に請求項７に記載の発火防止システムが設置されていることを特徴とする蓄電システム。

【請求項9】

前記蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項８に記載の蓄電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスの異常時に安全弁が開放し、内容物が漏洩した際の発火リスクを低減することの可能な発火防止材、この発火防止材を含んだ発火防止システム、およびこの発火防止システムを用いた安全性の高い蓄電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

非水電解質を用いた蓄電デバイスは、過充電や短絡等の異常時に内部の温度が上昇し、それに伴い電解液が蒸発あるいは分解してガスが発生し、この発生したガスによって内圧が上昇し、破損等が発生する危険性を有する。そのため、蓄電デバイスは安全弁を備えており、万一、蓄電デバイス内部が所定の圧力を超えた場合でも、この安全弁から電解液蒸気やその他の分解ガス等を外部へ噴出させるような仕組みとなっている。しかしながら、これらのガス成分は高温であり、可燃性の成分を大量に含むため、蓄電デバイス外部に放出された際に、発火、爆発等を引き起こす危険性がある。

【0003】

このような安全弁作動時の発火を防止する技術として、例えば、リチウムイオン電池の内部で発生したガスをガス吸着材によって吸収し、電池の破裂を防止する方法が提案されている（特許文献１，２）。

【0004】

一方で、リチウムイオン電池内部でのガスの発生による内圧上昇により、安全弁が開放した際、電池内部に消火剤を配置することにより、外部へ放出されるガスの温度を低下させる方法も提案されている（特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−１５５７９０号公報

【特許文献2】特開２００３−０７７５４９号公報

【特許文献3】特開２０１０−２８７４８８号公報

【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、電気的異常時や、熱暴走時は瞬間的に大量のガスが発生するが、特許文献１及び２に記載されているような従来のガス吸着材では、ガス吸着量およびガス吸着速度ともに不十分であり、安全弁の開放を防止することが困難であるばかりでなく多量のガス成分の噴出を招く虞がある、という問題点がある。また、特許文献３に記載されているようにリチウムイオン電池の内部の温度を低下させるために消火剤を用いる方法では、消火剤が電極の間に配置されることになるため、電池体積が増加するばかりでなく、電池性能が低下する恐れかある。さらに、瞬間的な熱暴走が起きた場合は、この消火剤が効果的に機能しない可能性も考えられる、という問題点がある。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄電デバイスの安全弁が開放した際の発火リスクを低減できる素材からなる発火防止材およびこの発火防止材を含んだ発火防止システムを提供することを目的とする。また、本発明は、上記発火防止システムを用いた安全性の高い蓄電システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、第一に本発明は、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させてなることを特徴とする蓄電デバイスの発火防止材を提供する（発明１）。

【0009】

かかる発明（発明１）によれば、蓄電デバイスおよび蓄電システムの安全弁が開放するに伴って放出される気化した電解液や電解液の分解ガスなどのガス成分が、細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着している多孔質素材を通過する。この際、この多孔質素材に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これによりガス成分の発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた液体や不活性ガスが脱離することにより多孔質素材に生じた細孔内に噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる。

【0010】

上記発明（発明１）においては、前記水系溶媒が、水または水溶液であるのが好ましい（発明２）。また、上記発明（発明１）においては、前記不燃性ガスが、二酸化炭素、窒素、ハロゲン、希ガスの１種又は２種以上であるのが好ましい（発明３）。

【0011】

かかる発明（発明２，３）によれば、安全かつ確実に蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分を吸収しつつ、発火・爆発などを防止することができる。

【0012】

上記発明（発明１〜３）においては、前記多孔質素材の比表面積が１０〜３０００ｍ^２／ｇであるのが好ましい（発明４）。

【0013】

かかる発明（発明４）によれば、多孔質素材と蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分との接触面積を十分に確保することができるので、このガス成分を吸収しつつ、発火・爆発などを防止することができる。

【0014】

上記発明（発明１〜４）においては、前記多孔質素材は０．１〜１０ｎｍの細孔径を有するのが好ましい（発明５）。

【0015】

かかる発明（発明５）によれば、蓄電デバイスの異常時などに発生するガスを細孔内に捕捉することにより、迅速にこのガス成分による発火・爆発などを防止することができる。

【0016】

上記発明（発明１〜５）においては、前期多孔質素材が、０．１〜５．０ｍｍの平均粒子径を有するのが好ましい（発明６）。また、前記多孔質素材は、多孔質な粉末伏の素材を加工してなる成形品であるのが好ましい（発明７）。

【0017】

第二に本発明は、発明１から７のいずれかに記載の蓄電デバイスの発火防止材を使用したことを特徴とする発火防止システムを提供する（発明８）。

【0018】

かかる発明（発明８）によれば、蓄電デバイスの発火防止材を用いることにより、蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分を吸収しつつ、発火・爆発などを防止することができ、優れた発火防止システムとすることができる。

【0019】

さらに、第三に本発明は、正極と負極とをセパレータを介して巻回または積層してなる電池素子と、電解液を含む、少なくとも一つの蓄電デバイスで構成された蓄電システムであって、前記蓄電デバイスおよび蓄電システムはいずれも所定圧力で開放する圧力開放弁を有し、前記圧力開放弁の内側あるいは外側に発明８に記載の発火防止システムを備えたことを特徴とする二次電池システムを提供する（発明９）。

【0020】

かかる発明（発明９）によれば、蓄電デバイスの異常時などにガス成分が発生すると圧力が上昇し、圧力開放弁が開成することでガス成分を解放し、内部が過度に上昇するのを防止することができる。このとき、圧力開放弁の内部あるいは外部に発火防止システムを備えるので、放出されるガス成分がこの発火防止システムを通過する際、このシステム内の発火防止材に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、ガス成分の温度を下げることができ、その発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた溶媒（液体）や不活性ガスが脱離することにより生じた細孔内に噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる。

【0021】

上記発明（発明９）においては、前記蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタが好適である（発明１０）。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させたものを蓄電デバイスの発火防止材としているので、蓄電デバイスおよび蓄電システムの安全弁が開放に体って放出される気化した電解液や電解液の分解ガスなどのガス成分がこの多孔質素材を通過する際、この多孔質素材に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、蓄電デバイスの異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これらのガス成分の発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた液体や不活性ガスが脱離することにより多孔質素材に生じた細孔内に、噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第一の実施形態に係る角型の蓄電デバイスを示す斜視図である。

【図2】本発明の第一の実施形態に係る角型の蓄電デバイスの内部構造を概略的に示す断面図である。

【図3】本発明の第二の実施形態に係る蓄電システムを概略的に示す斜視図である。

【図4】本発明の第三の実施形態に係る蓄電システムを概略的に示す斜視図である。

【図5】本発明の第四の実施形態に係るラミネート型の蓄電デバイスを示す斜視図である。

【図6】本発明の第五の実施形態に係る円筒型の蓄電デバイスを示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、各実施形態はいずれも例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

【0025】

図１及び図２は、本発明の発火防止材を適用可能な蓄電デバイスの一実施形態を示している。図１及び図２において、蓄電デバイスとしてのリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池２１は、正極端子１及び負極端子２と、電池ケース（筐体）３とを備え、この電池ケース３の外周面には安全弁４が形成されている。このような非水電解質二次電池２１において、電池ケース３の内部には電極体１０が収納されていて、この電極体１０は、図２に示すように正極集電体５及び正極用電極板７と、負極集電体６及び負極用電極板８とを有し正極用電極板７と負極用電極板８とは、それぞれセパレータ９を介して巻回した構造を有する。そして、正極端子１は正極用電極板７に、負極端子２は、負極用電極板８にそれぞれ電気的に接続されている。筐体としての電池ケース３は、例えば、アルミニウム製またはステンレス製の角型電池槽缶である。

【0026】

この非水電解質二次電池２１において、安全弁４は、電池ケース３内の圧力がガス発生などによって上昇した際に、外部ヘガスを開放する役割がある。この安全弁４は、例えばリチウムイオン電池の場合、一般的に約０．５〜１．０ＭＰａで開くように設計されている。

【0027】

正極用電極板７は、両面に正極合剤を保持させた集電体である。例えば、その集電体は厚さ約２０μｍのアルミニウム箔であり、ペースト状の正極合剤は、遷移金属のリチウム含有酸化物であるリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）に結着材としてポリフッ化ビニリデンと導電材としてアセチレンブラックとを添加後混練したものである。そして、正極用電極板７は、このペースト状の正極合剤をアルミニウム箔の両面に塗布後、乾燥、圧延、帯状に切断の手順で得られる。

【0028】

負極用電極板８は、両面に負極合剤を保持させた集電体である。例えば、その集電体は厚さ約１０μｍの銅箔であり、ペースト状の負極合剤は、グラファイト粉末に結着材としてポリフッ化ビニリデンを添加後混練したものである。そして、負極用電極板８はこのペースト状の負極合剤を銅箔の両面に塗布後、乾燥、圧延、帯状に切断の手順で得られる。

【0029】

セパレータ９としては、多孔膜を用いる。例えば、セパレータ９は、ポリエチレン製微多孔膜を用いることができる。また、セパレータ９に含浸させる電解液は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を１：１：１の割合で混合した混合液に１ｍｏｌ／Ｌの六フッ化リン酸リチウムを添加したものを用いることができる。

【0030】

上述したような非水電解質型二次電池２１の安全弁４の直下に、カートリッジケース１１に収容された発火防止材１２が配置されている。カートリッジケース１１は、メッシュ状などのガス成分が流通可能な形態であればよく、その材料としては、ＳＵＳ、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｔｉ合金等に代表される金属材料、フッ素系樹脂等の高耐食性材料、ポリプロピレン、カーボンファイバ等の軽量材料、及びこれらの複合材料が挙げられる。

【0031】

発火防止材１２は、カートリッジケース１１内に満杯に充填するよりも、例えば、１０〜５０容積％程度の空間を設けて充填することが好ましい。充填率が５０容積％を未満では発火防止材１２が少なすぎるため、十分な噴出ガス成分の吸着及び発火防止効果が得られない可能性がある。一方、充填率が９０容積％を超えると、噴出ガス成分の拡散性が悪くなり、発火防止材１２との接触効率が低くなり、噴出ガス成分の吸着及び発火防止効果が低くなる虞がある。

【0032】

ここで本実施形態においては、発火防止材１２は、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させてなる。この発火防止材１２は電極や電解液との接触を避ける目的で、樹脂素材で被覆されていることが好ましい。

【0033】

上記多孔質素材とは、不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着可能なものであれば特に制限はない。また、不活性ガスまたは水等を吸着する機能としては、素材表面や細孔内部で物理吸着するものであってもよいし、分子間相互作用や、結晶格子の隙間の影響により包接するものであってもよい。

【0034】

このような多孔質素材としては、有機系、無機系、あるいは有機・無機複合素材を用いることができ、特に、無機多孔質材料、炭素系材料、有機ホスト化合物、多孔質有機金属複合材料などを用いることができる。

【0035】

無機多孔質材料としては、多孔質シリカ、金属ポーラス構造体、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、ゼオライト、活性アルミナ、酸化チタン、アパタイト、多孔質ガラス、酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム等を用いることができる。

【0036】

炭素系材料としては、粒状活性炭、繊維状活性炭、シート状活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、ナノカーボン等を用いることができる。

【0037】

有機ホスト化合物としては、α―シクロデキストリン、β―シクロデキストリン、γ一シクロデキストリン、カリックスアレン類、尿素、デオキシコール酸、コール酸、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール等のアセチレンアルコール類、 １，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン等のビスフェノール類、 １，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン等のテトラキスフェノール類、ビス−β−ナフトール等のナフトール類、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）等のカルボン酸アミド類、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン等のヒドロキノン類、キチン、キトサン等を用いることができる。

【0038】

多孔質有機金属複合材料としては、Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｗｏｒｋｓ（ＭＯＦ）と呼ばれる多孔質有機金属錯体化合物、有機カルボン酸塩、有機ホウ素化合物、有機りん化合物、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ケイ素化合物、有機亜鉛化合物、有機マグネシウム化合物、有機インジウム化合物、有機スズ化合物、有機テルル化合物、有機ガリウム化合物等を用いることができる。

【0039】

これらの不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着可能な多孔質素材は、単独で用いてもよいし２種類以上の素材を併用してもよい。

【0040】

本実施形態において多孔質素材の細孔内および表面に吸着される不燃性ガスとしては、二酸化炭素、窒素、ハロゲン、希ガスから選択される１種又は２種以上のガスを好適に用いることができる。

【0041】

また、本実施形態における多孔質素材の細孔内および表面に吸着される水系溶媒としては、水、イオン性水溶液などを好適に用いることができる。また、これ以外の不燃性溶媒も用いることができる。

【0042】

上述したような多孔質素材に不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒を吸着させた本実施形態の発火防止材１２は、比表面積が１０〜３０００ｍ^２／ｇの範囲内にあることが好ましい。発火防止材１２の比表面積が１０ｍ^２／ｇ未満では、不燃性ガスや水系溶媒などの吸着量が少なくなるばかりでなく、噴出するガス成分との接触効率が低いために、十分な発火防止効果が得られないため好ましくない。一方、比表面積が３０００ｍ^２／ｇを超えてもそれ以上の発火防止効果の向上が得られないばかりか、発火防止材１２の機械的強度が低下する虞があるため好ましくない。

【0043】

また、この発火防止材１２は、０．１〜１０ｎｍの範囲の細孔径を有することが好ましい。細孔径が０．１ｎｍ未満では、細孔内での気体の拡散速度が遅くなり、噴出するガス成分が細孔内に侵入することによる入れ替わりが起こりにくくなるため、噴出ガス量の低減効果が得られなくなる一方、細孔径が１０ｎｍを超えると、細孔内での吸着力が弱くなるため、細孔内で不燃性ガスや水系溶媒などを保持できず、結果として発火防止効果が低くなる虞があるため好ましくない。

【0044】

さらに、発火防止材１２は、粒径が０．１〜５．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。粒径が０．１ｍｍ以下の場合、噴出したガス成分との接触効率が悪くなるため、発火防止効果が低下してしまう。一方、５．０ｍｍを超えると、噴出したガス成分が発火防止材１２の粒子の隙間を通過してしまうため、発火防止効果が低下する虞があるため好ましくない。

【0045】

本実施形態においては、上述したような発火防止材１２の実質的な平均粒子径を向上させる目的で、適当な手法を用いて成形してもよい。成形品の形状に特に制限はないが、噴出するガス成分の拡散性、充填性、取扱い易さを考慮すると、穎粒、粒状、ビーズ、ペレット、ハニカムなどの形状とすることが好ましい。

【0046】

このように本実施形態の発火防止材１２を非水電解質型二次電池２１の安全弁４の直前に配置することにより、非水電解質型二次電池２１の異常時に発生する気化した電解液や電解液分解ガスなどのガス成分が、安全弁４の開放に伴って放出される際に発火防止材１２を通過することになる。このとき発火防止材１２（多孔質素材）に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら、多孔質素材の細孔内および表面から脱離するため、非水電解質型二次電池２１の異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これらのガス成分の発火・爆発などを防止することができる。また、元々吸着されていた液体や不活性ガスが脱離することにより生じた細孔内に、噴出したガス成分を吸着するため、噴出物の量を低減することができる、という効果も奏する。

【0047】

次に本発明の第二の実施形態について、図３を参照して詳細に説明する。本実施形態においては、前述した第一の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0048】

図３において、本実施形態は、圧力開放弁としての安全弁３１を備えた耐圧容器３２の内部に複数の蓄電デバイスとしてのリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池２１が収容された蓄電システムである。この蓄電システムにおいては、安全弁３１の直前に発火防止材１２を充填したメッシュ状のカートリッジケース１１が配置されている。

【0049】

上述したように発火防止材１２を複数の蓄電デバイスとしての非水電解質型二次電池２１を収容した耐圧容器３２の安全弁３１の直前に配置することにより、非水電解質型二次電池２１の異常時に発生する気化した電解液や電解液の分解ガスなどのガス成分が、耐圧容器３２内に充満し、所定の圧力を超えると安全弁３１が開放し、ガス成分が放出され、発火防止材１２を通過することになる。このとき発火防止材１２（多孔質素材）に吸着されていた不燃性ガスあるいは水系溶媒または不燃性溶媒が周囲の温度を奪いながら脱離するため、非水電解質型二次電池２１の異常時などに発生するガス成分の温度を下げることができ、これらのガス成分の発火・爆発などを防止することができる。

【0050】

さらに、本発明の第三の実施形態について、図４を参照して詳細に説明する。本実施形態は、前述した第二の実施形態において、安全弁３１の直前に発火防止材１２を充填したメッシュ状のカートリッジケース１１を配置する代わりに、発火防止材１２を充填した発火防止材充填容器１３を圧力開放弁としての安全弁３１の直後に設けた以外同様の構成を有する。

【0051】

上述したように発火防止材１２を充填した発火防止材充填容器１３を蓄電デバイスとしての非水電解質型二次電池２１を収容した耐圧容器３２の安全弁３１の外側に配置することによっても第二の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

【0052】

以上、本発明を上述した実施形態に基づき詳細に説明に説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形実施が可能である。

【0053】

例えば、第一の実施形態は、角型の蓄電デバイス（非水電解質二次電池２１）についてであるが、図５に示すように正極集電体、正極用電極板、負極集電体、負極用電極板などを内蔵した薄板状の電池ケース３と、正極端子１と、負極端子２とを備え、この電池ケース３の外周面に安全弁４が形成されたラミネート型の蓄電デバイス（非水電解質二次電池２１ａ）にも適用することができる。

【0054】

また、図６に示すように正極集電体、正極用電極板、負極集電体、負極用電極板などを内蔵した円筒状の電池ケース３と、正極端子１と、負極端子２とを備え、この電池ケース３の外周面に安全弁（図示せせず）が形成された円筒型の蓄電デバイス（非水電解質二次電池２１ｂ）にも適用することができる。

【0055】

さらに、本実施形態においては、蓄電デバイスとそして、非水電解質二次電池の場合を例に説明してきたが、蓄電デバイスとして電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどにも同様に適用することができる。

【実施例】

【0056】

以下の実施例及び比較例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0057】

（実施例１）
発火防止材として、比表面積６２０ｍ^２／ｇ、細孔径０．６ｎｍ、粒径０．７〜１．０ｍｍのゼオライトを３０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿槽で２日間保管して、水分を飽和吸着させた試料１．２ｍＬ（０．９６ｇ）を用いて、リチウムイオン電池からの噴出物と接触させた。

【0058】

この蓄電デバイスの発火防止材をリチウムイオン電池の安全弁を開放させ、噴出ガスが発火防止材を通過した際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表１に示す。なお、表１において、評価結果のうち「発火」の項目は、発火防止材を通過した後に炎が上がった場合には「×」、炎が上がらなければ「○」として評価した。また、「火花」の項目は、大量の火花が勢いよく噴出した場合には「×」、火花は上がるがその量はごくわずかであった場合には「△」として評価した。さらに、発火防止材を通過した噴出ガスの温度を測定し、その温度の最高到達点を噴出ガス温度として記載した。

【0059】

（実施例２）
発火防止材として、６２０ｍ^２／ｇ、細孔径０．６ｎｍ、粒径０．７〜１．０ｍｍのゼオライトを３０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿槽で２日間保管して、水分を飽和吸着させた試料２．０ｍＬ（１．５７ｇ）を用いて、実施例１と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表１にあわせて示す。

【0060】

（実施例３）
発火防止材として、６２０ｍ^２／ｇ、細孔径０．６ｎｍ、粒径０．７〜１．０ｍｍのゼオライトを３０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿槽で２日間保管して、水分を飽和吸着させた試料２．９ｍＬ（２．２６ｇ）を用いて、実施例１と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表１にあわせて示す。

【0061】

（比較例１）
発火防止材として、６２０ｍ^２／ｇ、細孔径０．６ｎｍ、粒径０．７〜１．０ｍｍのゼオライト１．２ｍＬ（０．７８ｇ）を用いて、実施例１と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表１にあわせて示す。

【0062】

（比較例２）
発火防止材として、６２０ｍ^２／ｇ、細孔径０．６ｎｍ、粒径０．７〜１．０ｍｍのゼオライト２．０ｍＬ（１．１９ｇ）を用いて、実施例１と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表１にあわせて示す。

【0063】

（比較例３）
発火防止材として、６２０ｍ^２／ｇ、細孔径０．６ｎｍ、粒径０．７〜１．０ｍｍのゼオライト２．９ｍＬ（１．１９ｇ）を用いて、実施例１と同様にしてリチウムイオン電池からの噴出ガスと接触させた際の様子を目視により観察し、評価した。また、発火防止材を通過した際の温度も測定した。これらの結果を表１にあわせて示す。

【0064】

【表1】

【0065】

表１から明らかなように、実施例１〜３の発火防止材を蓄電デバイスからの噴出ガスと接触させることにより、噴出ガスの温度を低下させることができ、また目視による観察でも発火に至るリスクを低減することができることがわかる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

上述したような本発明の発火防止材は、蓄電デバイスの安全弁開放時における発火リスクを低減できるため、蓄電デバイスおよび蓄電システムの安全性および環境問題に配慮するものとして産業上の利用可能性は極めて大きい。

【符号の説明】

【0067】

１…正極端子（正極）
２…負極端子（負極）
４…安全弁
９…セパレータ
１０…電極体（電池素子）
１２…発火防止材
２１，２１ａ，２１ｂ…非水電解質型二次電池（蓄電デバイス）
３１…安全弁（圧力開放弁）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】