熔融盐电池的制作方法

熔融盐电池的制作方法
【专利摘要】一种熔融盐电池，其设置有：电极组，其具有第一电极、第二电极和将所述第一电极与所述第二电极电绝缘的隔膜；熔融盐电解质；有底的壳，其用于容纳所述电极组和所述熔融盐电解质且具有开口部；盖板，其用于密封所述壳的开口部；所述第一电极的第一外部端子和所述第二电极的第二外部端子；固定至所述第一外部端子的汇流条部件；第一绝缘部，其夹设于所述第一外部端子和所述汇流条部件之间从而将所述汇流条部件与所述第一外部端子电绝缘；温度保险丝部件，其与所述汇流条部件和所述第一外部端子电连接且在周围温度低于基准温度T1时在所述汇流条部件和所述第一外部端子之间提供电连接；和固定构件，其将所述温度保险丝部件以与所述盖板的表面接触或接近的状态固定至所述盖板。所述熔融盐电池构造为使得充电电流从所述汇流条部件经由所述温度保险丝部件输入至所述第一外部端子。
【专利说明】
膝融盐电池
技术领域
[0001] 本发明设及烙融盐电池，所述烙融盐电池包含电极组和烙融盐电解质且设置有包 含溫度保险丝、双金属、PTC器件等的安全机构，所述电极组包含第一电极、第二电极和夹设 于其间的隔膜。
【背景技术】
[0002] 近年来，已经逐步开发了用于便携式信息终端、电动车辆、家庭用电力储存装置等 的蓄电装置。在蓄电装置中，已经对电容器和非水电解质二次电池进行了积极研究。特别 地，作为能够增加容量和能量密度且具有高度安全性的蓄电装置，对于烙融盐电池的开发 寄予了高的期待。烙融盐电池使用不燃性烙融盐电解质，因此比使用非水电解质的蓄电装 置例如裡离子二次电池更安全。
[0003] 烙融盐电池包含：电极组，所述电极组包含第一电极、第二电极和夹设于其间的隔 膜;和烙融盐电解质。各个电极包含集电器(电极忍)和配置在集电器上的活性物质。电极组 和烙融盐电解质例如被容纳在矩形壳中。在具有矩形壳的蓄电装置中，通常在壳的开口部 上放置盖板使得将发电要素如电极组和烙融盐电解质密封地封闭在壳中（参考专利文献 Do
[0004] 另一方面，随着蓄电装置的容量和体积能量密度的增加，对提供用于确保蓄电装 置的安全性的机构的需求增加。用于确保蓄电装置的安全性的一个机构为将溫度保险丝配 置在电流路径中的安全机构(参考专利文献2)。当电池溫度不正常地升高时，该安全机构工 作W切断充放电电流。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利特开平8-77983号公报 [000引专利文献2:日本专利特开2002-260631号公报

【发明内容】

[0009] 技术问题
[0010] 由于烙融盐电池具有相对高度的安全性，所W没有在烙融盐电池上设置包含溫度 保险丝的安全机构。没有在烙融盐电池上设置包含溫度保险丝的安全机构的其它因素可能 包括烙融盐电解质的离子传导性和粘度。在现有烙融盐电池的使用中，通过将烙融盐电解 质加热至约8(TC~IOCTC的溫度，而将离子传导性和粘度优化。其结果，在烙融盐电池中，电 池工作溫度与溫度保险丝工作溫度之间的差异小于在其它电池中的差异。结果，当在烙融 盐电池上设置包含溫度保险丝的安全机构时，该安全机构可能会频繁地发生故障，并且在 某些情况下可能不能稳定地使用电池。
[0011] 然而，近年来，对用于烙融盐电解质的材料的研究和开发已经取得了进展，并且在 较低溫度范围中使用烙融盐电解质已经变得容易。结果，变得可W在从低溫至高溫的宽溫 度范围中使用烙融盐电池。另一方面，对更高容量烙融盐电池的需求已增加。为了满足该需 求，需要开发用于确保烙融盐电池的更高水平安全性的技术。因此，需要在烙融盐电池上安 装包含溫度保险丝部件的安全机构。特别地，在高溫范围中使用烙融盐电池的情况下，迫切 需要技术开发，从而当没必要工作时安全机构不会错误地工作，且当有必要工作时安全机 构可靠地工作。
[0012]如上所述，在具有特别高的容量的烙融盐电池中，期望在烙融盐电池上设置包含 溫度保险丝的安全机构。其原因在于，在使用烙融盐电池的电源装置中，例如可能存在电池 保护电路(BMS)运转不正常的情况。在运种情况下，预期烙融盐电池被充电至超过满充电状 态的水平(过充电）。
[OOU]技术方案
[0014]本发明的一方面设及烙融盐电池，所述烙融盐电池包含：电极组，所述电极组包含 第一电极、第二电极和将所述第一电极与所述第二电极电绝缘的隔膜;烙融盐电解质;有底 的壳，所述壳容纳所述电极组和所述烙融盐电解质且具有开口部;盖板，所述盖板密封所述 壳的开口部;设置在所述盖板上的所述第一电极的第一外部端子和所述第二电极的第二外 部端子;固定至所述第一外部端子的汇流条部件;第一绝缘部，所述第一绝缘部夹设于所述 第一外部端子和所述汇流条部件之间从而将所述汇流条部件与所述第一外部端子电绝缘； 溫度保险丝部件，所述溫度保险丝部件与所述汇流条部件和所述第一外部端子电连接，且 在周围溫度低于基准溫度Tl时在所述汇流条部件和所述第一外部端子之间提供电连接;和 固定构件，所述固定构件W使得所述溫度保险丝部件与所述盖板的表面接触或接近的状态 将所述溫度保险丝部件固定至所述盖板。所述烙融盐电池构造为使得充电电流从所述汇流 条部件经由所述溫度保险丝部件输入至所述第一外部端子。
[001引有益效果
[0016] 本发明可W提高烙融盐电池的安全性且使得能够稳定地使用烙融盐电池。
【附图说明】
[0017] [图1]显示根据本发明的实施方式的烙融盐电池的外观的立体图。
[001引[图2A]图1中示出的烙融盐电池的正视图。
[0019] [图2B]图1中示出的烙融盐电池的上视图。
[0020] [图2C]图1中示出的烙融盐电池的侧视图。
[0021] [图3]显示图1中示出的烙融盐电池的电流分支部的细节的分解立体图。
[0022] [图4]在图3中示出的电流分支部中包含的溫度保险丝部件的立体图。
[0023] [图5]图1中示出的烙融盐电池的局部放大的截面图，其例示设置电流分支部的一 个实例。
[0024] [图6]图1中示出的烙融盐电池的局部放大的截面图，其例示设置电流分支部的另 一个实例。
[0025] [图7]显示将图1中示出的烙融盐电池与外部装置连接的实例的方块图。
[0026] [图引显示根据本发明实施方式的烙融盐电池的第一变形例的方块图。
[0027] [图9]显示根据本发明的实施方式的烙融盐电池的第二变形例的方块图。
[0028] [图10]显示根据本发明的实施方式的烙融盐电池的第S变形例的方块图。
【具体实施方式】
[0029] [发明实施方式的概述]
[0030] 根据本发明的烙融盐电池包含：电极组，所述电极组包含第一电极、第二电极和将 第一电极与第二电极电绝缘的隔膜;烙融盐电解质;和容纳电极组及烙融盐电解质的容器。 所述容器包含具有开口部的有底的壳和密封所述壳的开口部的盖板。
[0031] 盖板设置有第一电极的第一外部端子和第二电极的第二外部端子。将用于向第一 电极输入充电电流的汇流条部件固定至第一外部端子。将第一绝缘部夹设于汇流条部件和 第一外部端子之间从而将第一外部端子与汇流条部件电绝缘。另一方面，将溫度保险丝部 件与汇流条部件和第一外部端子电连接从而在周围溫度低于基准溫度Tl时在汇流条部件 和第一外部端子之间提供电连接。如在本文中使用的，术语"周围溫度"是指溫度保险丝部 件的周围溫度或表面溫度。当溫度保险丝部件的周围溫度达到基准溫度时，保险丝工作从 而切断在汇流条部件和第一外部端子之间的电流。注意，可W使用电流切断机构诸如双金 属或PTC器件代替保险丝。
[0032] 例如通过包含树脂的固定构件W使得溫度保险丝部件与盖板的表面接触或接近 的状态将溫度保险丝部件固定至容器外部的盖板。根据本实施方式的烙融盐电池构造为使 得充电电流从汇流条部件经由溫度保险丝部件输入至第一外部端子。
[0033] 在上述构造中，电池充电装置等(下文中称为"充电器"）不直接与第一外部端子连 接，而是在汇流条部件和溫度保险丝部件置于之间的情况下与第一外部端子连接。因此，例 如当电池陷入过充电状态且电池溫度不正常地升高时，溫度保险丝部件工作，并且可W将 充电电流切断。因此，可W防止电池因超出过充电状态的继续充电而被损坏。此外，可W防 止诸如电池的内压不正常地增加的问题。因此，烙融盐电池的安全性提高。如果电池的内压 不正常地增加，则气体安全阀(截止阀）等工作，此后电池变得不能使用。
[0034] 优选地，不将溫度保险丝部件放置在例如壳的表面(外表面)上，而是放置为与盖 板的表面(外表面)接触或接近(下文中称为"接近放置"，包括被接触放置的情况）。由于壳 的位置靠近电池的发电要素（电极组和烙融盐电解质），所W从发电要素的溫度变化可W直 接反映在溫度保险丝部件的工作中的观点来看，优选将溫度保险丝部件放置为接近壳的表 面。然而，在许多情况下，烙融盐电池可W被用作组装的电池，其中多个烙融盐电池串联和/ 或并联连接并堆叠从而彼此紧密接触。在运种情况下，可能存在难W将溫度保险丝部件放 置为接近壳的表面的情况。
[0035] 在本实施方式中，由于将溫度保险丝部件放置为接近盖板的表面，所W即使在如 上所述难W将溫度保险丝部件放置为接近壳的表面的情况下，也可W将包含溫度保险丝部 件的安全机构安装在各个单独的烙融盐电池上。更具体地，在本实施方式中，尽管通常彼此 直接连接的外部端子和汇流条部件被第一绝缘部绝缘，但所述两个部件利用夹设于其间的 溫度保险丝部件彼此间接连接。结果，由于将溫度保险丝部件放置为接近外部端子，所W可 W容易地将溫度保险丝部件放置为接近盖板。因此，变得容易在各个单独的烙融盐电池上 安装包含溫度保险丝部件的安全机构。稍后将对其细节进行说明。
[0036] 此外，盖板比壳位于距发电要素更远的位置。因此，盖板的表面附近的溫度与发电 要素的溫度略有不同。因此，在将包含溫度保险丝部件的安全机构放置为接近具有运种位 置关系的盖板的表面的情况下，安全机构是否可靠地工作会成为问题。本发明人已经W充 分的再现性和可靠性确认了，即使在将安全机构放置为接近盖板的表面的情况下，安全机 构也不发生故障且可靠地工作。
[0037] 此外，如上所述，与其它电池相比，烙融盐电池可W在宽溫度范围中使用。例如，烙 融盐电池可W在宽溫度范围中使用，使得在电池的使用期间壳(容纳发电要素（电极组和烙 融盐电解质）的构件）的溫度T2(下文中称为"工作溫度"）为(TC~7(TC。因此，烙融盐电池可 W经常在高溫范围中使用，在运种情况下，在溫度保险丝所工作处的基准溫度Tl与工作溫 度T2之间的差异(T1-T2)减小。在运一方面，由于在盖板和发电要素之间通常存在空间，所 W相对于发电要素的溫度变化，盖板的溫度变化是溫和的。换而言之，发电要素的溫度变化 是时间平均化的并传输至盖板。结果，当实际上没必要切断电池电流时，溫度保险丝部件不 工作，并可W抑制溫度保险丝部件的故障。
[0038] 另一方面，通过W使得溫度保险丝部件与盖板的表面接触或接近的状态将溫度保 险丝部件固定至盖板，可W将盖板的溫度变化准确地反映在溫度保险丝部件的工作中。因 此，例如在使用本发明的烙融盐电池的电源装置的电池保护电路(BMS)中发生问题的情况 下，可W防止烙融盐电池被损坏，且可W确保烙融盐电池的安全性。
[0039] 此外，由于可W将盖板的溫度变化准确地反映在溫度保险丝部件的工作中，所W 即使例如将溫度保险丝部件的工作溫度(基准溫度Tl)设定为高于从前，溫度保险丝部件也 可W及时工作。因此，可W增加溫度保险丝部件的工作溫度与烙融盐电池使用期间的壳或 电极组的正常工作溫度之间的差异。因此，可W有效地防止溫度保险丝的故障，且可W稳定 地使用烙融盐电池。
[0040] 根据本发明的实施方式，优选地，将烙融盐电池构造为使得放电电流不经由汇流 条部件和溫度保险丝部件而从第一外部端子直接输出。也就是说，优选地，将负荷设备(或 使用烙融盐电池作为电源工作的设备)与第一外部端子在其间没有设置汇流条部件和溫度 保险丝部件的情况下直接连接。因此，即使在负荷设备是需要大电流的设备的情况下，也可 W防止由于大电流而导致溫度保险丝部件自身的溫度增加。因此，可W防止由于溫度保险 丝部件的周围溫度增加而导致的溫度保险丝部件的故障。
[0041] 下面将对为了在充电电流路径中包含汇流条部件和溫度保险丝部件W及为了在 放电电流路径中不包含汇流条部件和溫度保险丝部件的具体构造进行说明。
[0042] 如图7中所示，在包含本发明的烙融盐电池的电源装置设置有彼此独立的第一连 接器(下文中称为"充电连接器"）54和第二连接器(下文中称为"放电连接器"）55的情况下， 充电连接器54与汇流条部件24连接，所述第一连接器54用于将充电器连接至包含本发明的 烙融盐电池的电源装置，所述第二连接器55用于连接负载设备。另一方面，放电连接器55与 第一外部端子40在其间没有设置汇流条部件24和溫度保险丝部件22的情况下直接连接。因 此，可W将充电电流从汇流条部件24经由溫度保险丝部件22输入至第一外部端子40,且可 W将放电电流不经由汇流条部件24和溫度保险丝部件22而从第一外部端子40直接输出。尽 管未示出，但充电连接器54和放电连接器55各自还与第二外部端子42连接(参照图1)。
[0043] 如图8和9中所示，还可想到在包含本发明的烙融盐电池的电源装置(未示出）上设 置作为充电连接器和放电连接器两者的第=连接器(下文中称为"充放电连接器"）58。在运 种情况下，如下两个电流路径建立到充放电连接器58:充电电流从汇流条部件24经由溫度 保险丝部件22输入至第一外部端子40的电流路径，和放电电流不经由汇流条部件24和溫度 保险丝部件22而从第一外部端子直接输出的电流路径。在运种情况下，通过在烙融盐电池 上设置诸如晶体管的开关或者二极管，可W容易地切换电流路径。如图7中的情况一样，充 放电连接器58还与第二外部端子42连接。
[0044] 具体地，如在图8中所示，在烙融盐电池上设置与溫度保险丝部件22和第一外部端 子40电连接的第一开关44。第一开关44W使得如下的方式工作:在充电期间在溫度保险丝 部件22和第一外部端子40之间提供电连接，且在放电期间解除在溫度保险丝部件22和第一 外部端子40之间的电连接。例如，第一开关44可W包含晶体管。注意，可W将第一开关44配 置在汇流条部件24和溫度保险丝部件22之间。
[0045] 或者，如图9中所示，在烙融盐电池上设置与溫度保险丝部件22和第一外部端子40 电连接的二极管48。二极管48W使得如下的方式工作：在充电期间在溫度保险丝部件22和 第一外部端子40之间提供电连接，且在放电期间切断在溫度保险丝部件22和第一外部端子 40之间的电流。此外，在充放电连接器58和第一外部端子40之间配置另一个二极管56从而 防止充电电流从充放电连接器58流向第一外部端子40。注意，可W将二极管48配置在汇流 条部件24和溫度保险丝部件22之间。
[0046] 上述构造有利于充电电流从汇流条部件经由溫度保险丝部件输入至第一外部端 子，和放电电流不经由汇流条部件和溫度保险丝部件而从第一外部端子直接输出。
[0047] 此外，还可W根据放电电流的大小切换放电电流的输出路径。具体地，如图10中所 示，在根据本实施方式的烙融盐电池上设置第二开关50。包含根据本实施方式的烙融盐电 池的电源装置设置有控制第二开关50的切换的控制装置52和检测经由第一外部端子40输 出的放电电流的电流传感器53。第二开关50具有要与汇流条部件24连接的第一输入端子 50a，要与第一外部端子40直接连接的第二输入端子50b，和输出放电电流的输出端子50c。
[0048] 基于电流传感器53的检测结果，当从第一外部端子40输出的放电电流小于基准电 流值(例如50A)时，控制装置52切换第二开关50使得放电电流经由溫度保险丝部件和汇流 条部件从第一外部端子输出。此外，当放电电流等于或大于所述基准电流值时，控制装置52 切换第二开关50使得放电电流不经由汇流条部件和溫度保险丝部件而从第一外部端子直 接输出。由此，当放电电流为大电流时，放电电流不经由溫度保险丝部件和汇流条部件而输 出。因此，可W防止因放电电流是大电流而导致溫度保险丝部件发生故障。
[0049] 第一外部端子优选包含柱状构件。溫度保险丝部件优选包含要插入第一外部端子 的环状输入端子和要插入第一外部端子的环状输出端子。由此，可W制造具有紧凑结构的 烙融盐电池。在运种情况下，溫度保险丝部件的输入端子与汇流条部件电连接且与第一外 部端子电绝缘。W相反的方式，溫度保险丝部件的输出端子与汇流条部件电绝缘且与第一 外部端子电连接。由此，来自汇流条部件的充电电流经由溫度保险丝部件的输入端子输入 至溫度保险丝部件并经由输出端子引导至第一外部端子。
[0050] 此外，通过使用树脂作为固定构件，可W容易地将溫度保险丝部件固定至盖板。在 运种情况下，优选将娃树脂用作树脂。娃树脂含有聚硅氧烷结构且是树脂中具有最高热传 导性的材料之一。因此，例如即使在将固定构件插入溫度保险丝部件和盖板之间的情况下， 即溫度保险丝部件与盖板不接触的情况下，也可W将盖板的溫度准确地反映在溫度保险丝 部件的周围溫度上。由此，当烙融盐电池的溫度升高至应该切断电池电流的溫度时，可W容 易地及时操作溫度保险丝部件。
[0051] 优选地，将在使用电池时的壳或电极组的溫度(下文中称为"工作溫度"）T2的溫度 范围的上限溫度T2献与溫度保险丝部件的工作溫度(基准溫度Tl)之间的差T1-T2献：A T设 为10~30度。通过将溫度差A T设为10度W上，变得容易抑制溫度保险丝部件发生故障。通 过将溫度差A T设为30度W下，变得容易及时操作溫度保险丝。由此，变得容易防止电池被 损坏，且可W提高安全性。
[0052] 此外，优选盖板具有容纳溫度保险丝部件的至少一部分的凹部。由此，变得容易准 确地在溫度保险丝部件工作中反映盖板的溫度变化。
[0053] 术语"烙融盐电池"是指包含烙融盐电解质且使用碱金属离子作为电荷载流子的 电池。在正极和负极中，进行设及碱金属离子的法拉第反应。烙融盐电池的实例包括钢离子 烙融盐电池(钢离子二次电池）和裡离子烙融盐电池(裡离子二次电池）。特别地，本发明适 用于钢离子烙融盐电池。
[0054] 第一电极包含第一集电器和负载在第一集电器上的第一活性物质。第二电极包含 第二集电器和负载在第二集电器上的第二活性物质。第一集电器优选包含第一金属多孔 体。例如，当第一电极为正极时，优选将含有侣的金属多孔体用于第一集电器。
[0055] 为了增加蓄电装置的容量，期望尽可能多地增加要负载在集电器上的每单位面积 活性物质的量。然而，当将大量活性物质负载在由金属锥制成的现有集电器上时，活性物质 层的厚度增加，且活性物质与集电器之间的平均距离增加。结果，电极的集电性质降低，活 性物质与烙融盐电解质之间的接触受到限制，且充放电性质易于受到损害。
[0056] 因此，优选使用具有连通孔和高孔隙率的金属多孔体作为集电器。例如通过如下 方法制造金属多孔体:在具有连通孔的诸如发泡聚氨醋的发泡树脂的骨架表面上形成金属 层，然后使发泡树脂热分解，并进一步对金属进行还原处理。
[0057] 此外，在电极组包含多个第一电极的情况下，多个第一电极的各个第一集电器优 选具有用于与相邻的第一集电器电连接的耳片状第一连接部。
[0058] 第二集电器也可W包含第二金属多孔体。当第二电极为钢离子烙融盐电池的负极 时，优选将含有侣的金属多孔体用于第二集电器。当第二电极为裡离子烙融盐电池的负极 时，优选将含有铜的金属多孔体用于第二集电器。在电极组包含多个第二电极的情况下，多 个第二电极的各个第二集电器也可W设置有用于与相邻的第二集电器连接的耳片状第二 连接部。可W将第二连接部布置为沿着电极组的堆叠方向彼此重叠。
[0059] 第一金属多孔体和第二金属多孔体各自需要具有孔结构，使得要在上面负载活性 物质的表面积(下文中也称为"有效表面积"）大于单单金属锥等的表面积。由此看来，作为 各第一金属多孔体和第二金属多孔体，从可W显著增加每单位体积的有效表面积的观点来 看，具有=维网眼状中空骨架的金属多孔体诸如稍后将要描述的Celmet(住友电气工业株 式会社的注册商标)或侣-Celmet(住友电气工业株式会社的注册商标)是最优选的。另外， 作为各第一金属多孔体和第二金属多孔体，可W使用无纺布、穿孔金属和网形铁等。注意， 无纺布、Celmet和侣-Celmet为具有S维结构的多孔体，穿孔金属和网形铁为具有二维结构 的多孔体。
[0060] 由于大的表面积，诸如上述金属多孔体的金属多孔体可W负载大量的活性物质且 易于保持烙融盐电解质。因此，认为所述金属多孔体适合作为蓄电装置用电极。在使用多个 各自包含金属多孔体作为集电器的相同极性电极的情况下，将相同极性的集电器并联连 接。
[0061] [发明实施方式的详细说明]
[0062] 下面将参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0063] 图1为显示根据发明实施方式的烙融盐电池的外观的立体图。图2A为烙融盐电池 的正视图，图2B为烙融盐电池的上视图，图2C为烙融盐电池的侧视图。本发明的范围不意在 限于W下说明，而是由所附权利要求书确定，并包含权利要求书的等价意思和范围的全部 变体。
[0064] 根据附图中所示实例的烙融盐电池 10包含：电极组(未示出），其包含第一电极和 第二电极;壳14,其容纳电极组W及烙融盐电解质（未示出）；和盖板16,其密封壳14的开口 部。在烙融盐电池10中，壳14和盖板16构成烙融盐电池的容器。在附图中示出的实例中，壳 14为矩形，且本发明适用于包含矩形壳如附图中所示的矩形壳的烙融盐电池。
[0065] 第一电极和第二电极中的一个为正极，另一个为负极。正极包含正极集电器和正 极活性物质。负极包含负极集电器和负极活性物质。因此，第一集电器和第二集电器中的一 个为正极集电器，另一个为负极集电器。
[0066] 第一集电器（下文中称为"正极集电器"）可W包含第一金属多孔体。第二集电器 (下文中称为"负极集电器"）也可W包含第二金属多孔体。正极集电器的厚度优选为0.1~ 10mm。负极集电器的厚度优选为0.1~10mm。
[0067] 作为第一集电器(正极集电器），从具有高孔隙率(例如90% W上）、具有连续孔和 基本不含封闭孔的观点来看，侣-Celmet(住友电气工业株式会社的注册商标)是特别优选 的。此外，作为第二集电器(负极集电器），由于相同的原因，由铜或儀制成的Celmet(住友电 气工业株式会社的注册商标)或侣-Celmet是特别优选的。稍后将对Celmet或侣-Celmet进 行详细说明。
[0068] 盖板16设置有与一个或多个第一电极电连接的柱状第一外部端子40和与一个或 多个第二电极电连接的柱状第二外部端子42。可W在第一外部端子40和第二外部端子42各 自的外周部上形成雄螺纹。此外，将稍后会详细说明的电流分支部附着至第一外部端子40。
[0069] 在盖板16上靠近第二外部端子的位置处设置注液孔(未示出），使得在已经利用盖 板16将壳14的开口部密封后可W将烙融盐电解质注入壳中。注液孔塞有液栓49。将当壳的 内压增大至基准压力时破裂并释放壳内的气体的放气阀51设置在盖板16的中央部。
[0070] 矩形壳14具有有四个矩形平面部的侧壁和与四个平面部垂直的底部。四个平面部 包含两组平面部，两组具有不同的面积。第一组包含彼此平行且面积相对大的两个平面部 18A和18B。第二组包含彼此平行且面积相对小的两个平面部18C和18D。
[0071] 图3为显示附着至第一外部端子的电流分支部的分解立体图。电流分支部20包含 溫度保险丝部件22,所述溫度保险丝部件22在盖板16的溫度(或溫度保险丝部件22的周围 溫度)TS低于基准溫度Tl(例如80°C~100°C的溫度)时在汇流条部件和第一外部端子之间 提供电连接，且在周围溫度TS达到基准溫度Tl时切断在汇流条部件和第一外部端子之间的 电流。溫度保险丝部件22具有输入端子2^1和输出端子22b。
[0072] 此外，电流分支部20包含固定至第一外部端子40从而可W输入充电电流的板状汇 流条部件24和环状或圆柱状第一绝缘部26。汇流条部件24具有插入有第一外部端子40的通 孔24a。将第一绝缘部26固定至第一外部端子40,使得第一绝缘部26夹设于通孔24a的内周 面和第一外部端子40的外周面之间。由此，在通孔24a处将汇流条部件24在不与第一外部端 子40接触的情况下固定至第一外部端子40。
[0073] 另一方面，将汇流条部件24在与溫度保险丝部件22的输入端子2?接触的同时固 定至第一外部端子40。由此，在汇流条部件24和输入端子22a之间提供电连接。在输出端子 2化和第一外部端子40之间提供有电连接的情况下将溫度保险丝部件22的输出端子22b固 定至第一外部端子40。将平面的环状第二绝缘部28置于溫度保险丝部件22的输入端子22a 和输出端子22b之间，且将输入端子22a与输出端子22b电绝缘。
[0074] 将第一绝缘部26插入溫度保险丝部件22的输入端子2^1中，由此将输入端子2?与 第一外部端子40电绝缘。另一方面，溫度保险丝部件22的输出端子22b与第一外部端子40接 触，且使输出端子22b和第一外部端子40电连接。
[0075] 由于上述构造，当盖板16的溫度低于基准溫度Tl时，经由溫度保险丝部件22在第 一外部端子40和汇流条部件24之间提供电连接。由此，当盖板16的溫度低于基准溫度Tl时， 充电电流可W从汇流条部件24经由溫度保险丝部件22输入至第一外部端子40。
[0076] 例如通过将螺母29梓紧在第一外部端子40的雄螺纹上可W将溫度保险丝部件22 的输入端子22a和输出端子22b、第一绝缘部26和第二绝缘部28固定至第一外部端子40。可 W将垫圈30配置在螺母29和汇流条部件24之间。在运种情况下，可W将平面的环状第=绝 缘部32配置在垫圈30和汇流条部件24之间。由此，将垫圈30与汇流条部件24电绝缘。可W在 例如螺母29和垫圈30之间或在垫圈30和第=绝缘部32之间将放电的线（未示出）连接至第 一外部端子40。
[0077] 如图5中所示，通过例如含有娃树脂的固定构件34可W将溫度保险丝部件22固定 至盖板16。在运种情况下，溫度保险丝部件22可W与盖板16接触，或可W被放置为接近盖板 16而不与盖板16接触，例如最短距离为1mmW下。在运种情况下，优选利用固定构件34填充 在溫度保险丝部件22和盖板16之间的空间。然而，从可W更准确地在溫度保险丝部件22的 工作中反映盖板16的溫度的观点来看，更优选溫度保险丝部件22和盖板16彼此接触。由于 相同的原因，如图6中所示，优选盖板16设置有容纳溫度保险丝部件22的至少一部分的凹部 16a。
[0078] 下面将对用作第一集电器或第二集电器的金属多孔体进行详细说明。优选地，金 属多孔体具有=维网眼状中空骨架。由于骨架在内部具有空穴，所W金属多孔体虽具有大 体积的=维结构，但也是非常轻的。通过如下可W制造运种金属多孔体:利用构成集电器的 金属对具有连续空隙的树脂多孔体进行锻覆处理，并通过热处理等进一步分解或溶解内部 的树脂。通过锻覆处理形成=维网眼状骨架，且通过树脂的分解或溶解可W使骨架的内部 中空。
[0079] 树脂多孔体没有特别限制，只要其具有连续空隙即可，且可W使用树脂发泡体、由 树脂制成的无纺布等。在热处理后，可W通过清洁等将残留在骨架中的成分(树脂、分解产 物、未反应的单体、树脂中含有的添加剂等)除去。
[0080] 构成树脂多孔体的树脂的实例包括热固性树脂诸如热固性聚氨醋和密胺树脂;和 热塑性树脂诸如締控树脂(聚乙締、聚丙締等)和热塑性聚氨醋。当使用树脂发泡体时，尽管 取决于树脂的类型和发泡体的制造方法，在发泡体内部形成的孔各自变成蜂窝状。随后，蜂 窝互相连通形成连续空隙。在运种发泡体中，蜂窝状孔是小的且其尺寸易于更均一。特别 地，当使用热固性聚氨醋等时，孔的尺寸和形状易于更均一。
[0081] 在锻覆处理中，只要可W在树脂多孔体的表面(包括连续空隙内部的表面)上形成 用作集电器的金属层，就可W采用已知的锻覆处理方法诸如电解锻覆法或烙融盐锻覆法。 通过锻覆处理形成与树脂多孔体的形状相对应的=维网眼状金属多孔体。在通过电解锻覆 法进行锻覆处理的情况下，期望在电解锻覆之前形成导电层。可W通过化学锻、气相沉积、 瓣射等或涂布导电剂在树脂多孔体的表面上形成导电层。或者，通过将树脂多孔体浸入含 有导电剂的分散液中可W形成导电层。
[0082] 在锻覆处理后，通过经加热除去树脂多孔体，在金属多孔体的骨架中形成空穴，使 骨架的内部中空。骨架内空穴的宽度例如为平均0.5~化m，优选1~4mi或2~3皿。根据需 要，可W通过在适当地施加电压的同时进行热处理而除去树脂多孔体。此外，可W将已经进 行了锻覆处理的多孔体浸入烙融盐锻浴中，并可W在施加电压的同时进行热处理。
[0083] 金属多孔体具有与树脂发泡体的形状对应的=维网眼状结构。具体地，集电器具 有大量的各自具有蜂窝形状的孔，由此具有由互相连通的蜂窝状孔构成的连续孔。在相邻 的蜂窝状孔之间形成开口（或窗口）。优选地，该开口导致其中孔互相连通的状态。开口（或 窗口）的形状没有特别限制，但例如为大致的多边形(大致的=角形、大致的四边形、大致的 五边形和/或大致的六边形）。术语"大致的多边形"是指多边形形状和与多边形形状(例如 角为圆形的多边形形状、边为曲线的多边形形状等)相似的形状。
[0084] 金属多孔体具有非常高的孔隙率和大的比表面积。也就是说，可W使大量的活性 物质附着至包括空隙内部表面积的大的面积。此外，在利用大量活性物质填充空隙时，在金 属多孔体与活性物质之间的接触面积大且可W增加孔隙率。因此，可W有效地使用活性物 质。在烙融盐电池的正极中，通常通过引入导电助剂，导电性提高。另一方面，通过使用诸如 上述金属多孔体的金属多孔体作为正极集电器，即使当添加的导电助剂的量降低时也易于 确保高的导电性。因此，可W更有效地提高电池的倍率特性和能量密度(和容量）。
[00化]金属多孔体的比表面积（BET比表面积）例如为100~700cmVg，优选为150~ 650cm2/g，更优选为 200 ~600cm2/g。
[0086] 金属多孔体的孔隙率例如为40~99体积％，优选为60~98体积％，更优选为80~ 98体积％。此外，在=维网眼状结构中，平均孔径(互相连通的蜂窝状孔的平均直径)例如为 50~1000皿，优选为100~900皿，更优选为350~900WI1。然而，平均孔径小于金属多孔体(或 电极)的厚度。注意，通过压延使金属多孔体的骨架变形，导致孔隙率和平均孔径的变化。上 述孔隙率和平均孔径的范围为进行压延前(在利用混合物填充前）的金属多孔体的孔隙率 和平均孔径。
[0087] 作为构成烙融盐电池的正极集电器的金属（用于锻覆的金属），例如可W使用选自 侣、侣合金、儀和儀合金中的至少一种。作为构成烙融盐电池的负极集电器的金属（用于锻 覆的金属），除作为构成正极集电器的金属例示的金属W外，例如还可W使用选自铜、铜合 金、儀和儀合金中的至少一种。
[0088] 例如通过利用电极混合物填充如上所述获得的金属多孔体的空隙且根据需要在 厚度方向压制集电器而形成正极或负极。电极混合物包含作为必需成分的活性物质且可W 包含作为任选成分的导电助剂和/或粘合剂。
[0089] 通过在集电器的蜂窝状孔中填充电极混合物而形成的混合物层的厚度Wm例如为 10~500皿，优选为40~250皿，更优选为100~200WI1。混合物层的厚度Wm优选为蜂窝状孔的 平均孔径的5%~40%，更优选为10%~30%，使得可W在蜂窝状孔内形成的混合物层的内 侧上确保空隙。
[0090] 作为烙融盐电池的负极活性物质，可W使用可逆地负载碱金属离子诸如钢离子和 裡离子的物质。运种物质的实例包括碳材料、尖晶石型裡铁氧化物、尖晶石型钢铁氧化物、 氧化娃、娃合金、氧化锡、锡合金等。碳材料的实例包括石墨、易石墨化碳(软碳）、难石墨化 碳(硬碳)等。
[0091] 作为烙融盐电池的正极活性物质，适当地使用可逆地负载碱金属离子的过渡金属 化合物。作为过渡金属化合物，可W使用含钢的过渡金属氧化物(例如化Cr化）、含裡的过渡 金属氧化物(例如LiCo化)等。在各正极和负极中，可逆地负载碱金属离子的反应例如为其 中吸藏和放出(插入和脱离)碱金属离子的反应。
[0092] 要引入电极混合物中的导电助剂的类型没有特别限制。其实例包括炭黑诸如乙烘 黑或科琴黑；导电纤维诸如碳纤维或金属纤维；W及纳米碳诸如碳纳米管。相对于100质量 份的活性物质，导电助剂的量例如为0.1~15质量份，优选为0.5~10质量份。
[0093] 第一电极和第二电极各自的厚度为0.2mm W上，优选为0.5mm W上，更优选为0.7mm W上。此外，第一电极和第二电极各自的厚度为5.OmmW下，优选为4.5mmW下，更优选为 4.OmmW下或3.OmmW下。可W将运些下限值和上限值任意组合。第一电极和第二电极各自 的厚度可W为0.5~4.5mm或0.7~4.0mm。
[0094] 隔膜具有离子渗透性且被夹设于第一电极和第二电极之间W防止它们之间的短 路。隔膜具有多孔结构，且通过在其孔中保持烙融盐电解质，而使离子透过。作为隔膜，可W 使用微孔膜、无纺布(包括纸)等。
[0095] 烙融盐电池的电解质(烙融盐电解质)含有碱金属阳离子和阴离子(第一阴离子） 的盐。碱金属阳离子的实例包括钢离子、裡离子等。第一阴离子的实例包括含氣酸的阴离子 (PFs^和BF4-等）、含氯酸的阴离子（Cl〇4^)、双（横酷）胺阴离子、S氣甲基横酸阴离子 (C的 SO3-)等。
[0096] 从提高耐热性的观点来看，优选烙融盐电解质包含90质量％ W上的烙融盐（由阴 离子和阳离子组成的离子物质）。
[0097] 优选地，除碱金属阳离子W外，烙融盐包含有机阳离子。有机阳离子的实例包括含 氮的阳离子、含硫的阳离子、含憐的阳离子等。作为有机阳离子的平衡阴离子，优选双(横 酷)胺阴离子。在双(横酷)胺阴离子中，优选双(氣横酷)胺阴离子(N(S化F)2^(下文中缩写 为FSA1、双(S氣甲基横酷)胺阴离子(N(S化CF3)2^(下文中缩写为TFSA1、（氣横酷KS氣 甲基横酷)胺阴离子(n(s〇2F)(s〇2肌)-)等。
[0098] 含氮的阳离子的实例包括季锭阳离子、化咯烧鑛阳离子、化晚鑛阳离子和咪挫鐵 阳离子等。
[0099] 季锭阳离子的实例包括四烷基锭阳离子（四Ci-IO烷基锭阳离子），诸如四甲基锭阳 离子、乙基S甲基锭阳离子、己基S甲基锭阳离子、四乙基锭阳离子(TEA+)和甲基S乙基锭 阳离子(TEM+)等。
[0100] 化咯烧纔阳离子的实例包括1,1-二甲基化咯烧猶阳离子、1,1-二乙基化咯烧嫌 阳离子、I-乙基-I-甲基化咯烧Ii阳离子、I-甲基-I-丙基化咯烧鑛阳离子(MPPY+)、I-下基-1-甲基化咯烧鑛'阳离子(MBPY+)和1-乙基-1-丙基化咯烧偷阳离子等。
[0101] 化晚磯阳离子的实例包括1-烷基化晚输阳离子，诸如1-甲基化晚鑛阳离子、1-乙 基化晚鑛阳离子和1-丙基化晚鑛阳离子。
[0102] 咪挫鑛阳离子的实例包括1,3-二甲基咪挫鑛阳离子、1-乙基-3-甲基咪挫鑛阳离 子化Mr)、1-甲基-3-丙基咪挫鐵阳离子、1-下基-3-甲基咪挫鑛阳离子(BMr)、1-乙基-3-丙基咪挫犧阳离子和1-下基-3-乙基咪挫鑛阳离子等。
[0103] 下面将对本发明的实施例进行说明。然而，要理解本发明不限于W下实施例。
[0104] (实施例1)
[0105] 组装了具有诸如图1中所示外观的钢烙融盐电池(额定容量:26Ah)。使用了厚度 (平面部的厚度)为0.9mm的A3003(侣合金)作为壳。使用了厚度(平面部的厚度)为1.5mm的 A3003(侣合金)作为盖板。使用了由爱默生日本株式会社制造的S犯51084C(产品编号)作为 溫度保险丝部件。使用含有娃树脂的树脂材料(娃橡胶，由信越化学工业株式会社制造的 KE-3467(产品编号）），将溫度保险丝部件W与盖板接触的方式固定至盖板。
[0106] 将溫度保险丝部件的工作溫度即基准溫度（当保险丝工作时溫度保险丝部件的表 面溫度)T1设定为84°C。使用了厚度为1.5mm的铜板作为汇流条部件。使用了通过将化? FSA 和MPPY ? FSAW40:60的摩尔比混合而获得的混合物作为烙融盐电解质。
[0107] 制作了 100个运种钢烙融盐电池(下文中称为电池 A)。在下述(试验条件1)下对电 池 A进行了 100个循环的充放电试验。在电池溫度达到工作溫度T2后进行了充放电试验。此 夕h使电池溫度升高至工作溫度T2,并且为了维持该溫度，在壳的侧壁的表面上安装了加热 器W加热电池。为了测定电池溫度，在设置有加热器的侧壁的对侧的壳侧壁表面上安装了 溫度传感器。在实施例1及比较例1和2中，将由溫度传感器测定的溫度视为电池溫度。
[0108] 将充电电流设定为使得其从汇流条部件经由溫度保险丝部件输入至第一外部端 子(具体地，正极外部端子）。将放电电流设定为使得其不经由汇流条部件和溫度保险丝部 件而从第一外部端子直接输出。此外，在完成了 100个循环的充放电试验后，对一个电池 A进 行了第101次循环充电。为了使电池 A进入过充电状态，在达到充电终止电压后，W相同的充 电电流继续进行进一步充电，并对该过程进行观察(过充电试验）。
[0109] (试验条件1)
[0110] 额定容量:26Ah
[0111] 充电电流:26A
[0112] 工作溫度 T2:70°C(T1-T2 = 14 度）
[0113] 充电终止电压:3.3V
[0114] 放电终止电压：1.5V
[0115] (比较例1)
[0116] 使用上述树脂材料制作了 100个电池(下文中称为电池 X)，电池 X与实施例1中的电 池 A的不同之处在于，将溫度保险丝部件W与壳接触的方式固定至壳。使溫度保险丝部件与 设置有溫度传感器的壳侧壁的相同侧的壳侧壁接触。与实施例1中一样使用100个电池 X进 行了充放电试验和过充电试验。
[0117] (比较例2)
[0118] 制作了 100个电池（下文中称为电池 Y)，电池 Y与实施例1中的电池 A的不同之处在 于，不包含汇流条部件和溫度保险丝部件。与实施例1中一样使用100个电池 Y进行了充放电 试验，不同之处在于，充电电流直接输入至第一外部端子或放电电流不经由汇流条部件和 溫度保险丝部件而从第一外部端子直接输出。
[0119] 将实施例1及比较例1和2的结果示于下表1中。
[0120] [表 1]
[01211
[0122] 由表1可知，在安装了包含溫度保险丝部件的安全机构的实施例1和比较例1中，使 电池进入过充电状态，当周围溫度达到接近基准溫度Tl (84°C)时溫度保险丝部件工作，电 池电流被切断，且充电停止。另一方面，在没有安装上述安全机构的比较例2中，即使当电池 进入过充电状态时，充电也继续进行，且在电池中出现问题。运些结果已经证实，通过在烙 融盐电池上安装包含溫度保险丝部件的安全机构，可W提高烙融盐电池的安全性。
[0123] 然而，在将溫度保险丝部件放置为接近壳的表面的比较例1中，部分地由于在试验 条件1中的工作溫度T2在相对高的70°C下，在非过充电状态下的100个循环的充放电试验期 间，溫度保险丝部件在=个电池中发生了故障。相反，在将溫度保险丝部件放置为接近盖板 的表面的实施例1中，在100个循环的充放电试验期间没有其中溫度保险丝部件发生故障的 电池。
[0124] 据认为比较例1中的溫度保险丝部件发生故障的原因是烙融盐电池的溫度变化 大。更具体地，即使当平均溫度为70°C时，电池溫度也可能会瞬时地达到基准溫度，据认为 在比较例1中溫度保险丝部件在运种情况下发生故障。另一方面，在实施例1中，据认为即使 当电池溫度瞬时地达到基准溫度时，溫度的变化也被平均化并被传输至盖板，且峰值溫度 低于比较例1中的峰值溫度，因此可W防止溫度保险丝部件的故障。运些结果已经证实，通 过将溫度保险丝部件放置为接近盖板的表面，可W抑制溫度保险丝部件的故障。
[0125] 此外，在实施例1中可W抑制溫度保险丝部件的故障的另一个因素可能是通过含 有娃树脂的固定构件将溫度保险丝部件固定至盖板。据认为，通过将具有高热传导性的娃 树脂用于固定构件，可W将盖板的溫度准确地反映在溫度保险丝部件的工作中。由此，即使 当电池工作溫度和溫度保险丝部件的工作溫度之间的差异小时，在抑制溫度保险丝部件的 故障的同时，在有必要切断电池电流时溫度保险丝部件可W可靠地工作。
[0126] 产业实用性
[0127] 本发明可W提高烙融盐电池的安全性且使得能够稳定地使用烙融盐电池。
[012引附图标记
[0129] 10烙融盐电池
[0130] 14 壳
[0131] 16 盖板
[0132] 16a 凹部
[0133] 20电流分支部
[0134] 22溫度保险丝部件
[01巧]22a输入端子 [0136] 2化输出端子
[0137] 24汇流条部件
[013引 24a通孔
[0139] 26第一绝缘部
[0140] 28第二绝缘部
[0141] 29 螺母
[0142] 32第S绝缘部
[0143] 34固定构件
[0144] 40第一外部端子
[0145] 42第二外部端子
[0146] 44第一开关
[0147] 48 二极管
[014引 49液栓
[0149] 50第二开关
[01加]50a第一输入端子 [0151] 5化第二输入端子
[0152] 50c输出端子
[0153] 51放气阀
[0154] 52控制装置 [01巧]53电流传感器
[0156] 54充电连接器
[0157] 55放电连接器
[0158] 58充放电连接器
【主权项】
1. 一种恪融盐电池，包含： 电极组，所述电极组包含第一电极、第二电极和将所述第一电极与所述第二电极电绝 缘的隔膜； 熔融盐电解质； 有底的壳，所述壳容纳所述电极组和所述熔融盐电解质且具有开口部； 盖板，所述盖板密封所述壳的开口部； 设置在所述盖板上的所述第一电极的第一外部端子和所述第二电极的第二外部端子； 固定至所述第一外部端子的汇流条部件； 第一绝缘部，所述第一绝缘部夹设于所述第一外部端子和所述汇流条部件之间从而将 所述汇流条部件与所述第一外部端子电绝缘； 温度保险丝部件，所述温度保险丝部件与所述汇流条部件和所述第一外部端子电连 接，且在周围温度低于基准温度T1时在所述汇流条部件和所述第一外部端子之间提供电连 接;和 固定构件，所述固定构件以使得所述温度保险丝部件与所述盖板的表面接触或接近的 状态将所述温度保险丝部件固定至所述盖板， 其中所述熔融盐电池构造为使得充电电流从所述汇流条部件经由所述温度保险丝部 件输入至所述第一外部端子。2. 根据权利要求1所述的熔融盐电池，其中所述熔融盐电池构造为使得放电电流不经 由所述汇流条部件和所述温度保险丝部件而从所述第一外部端子输出。3. 根据权利要求2所述的熔融盐电池，还包含配置在所述汇流条部件和所述第一外部 端子之间的电流路径中的第一开关， 其中所述第一开关在充电期间在所述温度保险丝部件和所述第一外部端子之间提供 电连接，且在放电期间解除在所述温度保险丝部件和所述第一外部端子之间的电连接。4. 根据权利要求2所述的熔融盐电池，还包含配置在所述汇流条部件和所述第一外部 端子之间的电流路径中的二极管， 其中所述二极管在充电期间在所述汇流条部件和所述第一外部端子之间提供电连接， 且在放电期间切断在所述汇流条部件和所述第一外部端子之间的电流。5. 根据权利要求1所述的熔融盐电池，还包含与所述汇流条部件和所述第一外部端子 电连接的第二开关， 其中所述第二开关切换放电电流的输出路径，使得当放电电流小于基准值时，放电电 流经由所述温度保险丝部件和所述汇流条部件从所述第一外部端子输出，且当放电电流等 于或大于所述基准值时，放电电流不经由所述汇流条部件和所述温度保险丝部件而从所述 第一外部端子输出。6. 根据权利要求1~5中的任一项所述的熔融盐电池， 其中所述第一外部端子为柱状，且所述温度保险丝部件包含要插入所述第一外部端子 的环状输入端子和要插入所述第一外部端子的环状输出端子； 所述输入端子与所述汇流条部件电连接且与所述第一外部端子电绝缘;且 所述输出端子与所述汇流条部件电绝缘且与所述第一外部端子电连接。7. 根据权利要求1~6中的任一项所述的熔融盐电池，其中所述固定构件含有硅树脂。8.根据权利要求1~7中的任一项所述的熔融盐电池，其中所述盖板具有容纳所述温度 保险丝部件的至少一部分的凹部。
【文档编号】H01M10/39GK105830274SQ201480069131
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月6日
【发明人】妹尾菊雄, 岩崎瑞夫, 饼田恭志
【申请人】住友电气工业株式会社