密闭型二次电池的监视传感器、密闭型二次电池、及密闭型二次电池的监视方法技术

密闭型二次电池1的监视传感器，该密闭型二次电池1在密闭的外装体21的内部收纳有电极群22，其中：具有配置在外装体21的内部的高分子基质层3、及配置在外装体21的外部的检测部4，高分子基质层3分散含有使外场随着该高分子基质层3的变形而变化的填料，检测部4检测所述外场的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种监视密闭型二次电池的内部状态的传感器、安装有该传感器的密闭型二次电池、及监视密闭型二次电池的内部状态的方法。
技术介绍
近年来，以锂离子二次电池为代表的密闭型二次电池(以下有时简称为“二次电池”)，不仅用作手机或笔记本电脑等移动设备的电源，而且也用作电动汽车或混合动力汽车等电动车辆用电源。构成二次电池的单电池(cell)具有在密闭的外装体的内部收纳有电极群的结构，该电极群将正极和负极在它们之间介隔隔膜进行卷绕或层叠而构成。通常，外装体使用铝层压箔等层压膜、或者圆筒型或角型金属罐。这种二次电池存在以下问题：当因过充电等而电解液分解时，随着因其分解气体引起的内压的上升而单电池膨胀变形，照此在充电电流或放电电流不停时会产生破裂。为了处理该情况，以往设置了在预定以上的内压(例如1MPa-2MPa左右)时进行开放的安全阀，但在开放时电解液飞散而污染周围环境，因此会产生另外的问题。因此，理想的是监视单电池的内部状态使得即便不开放安全阀也可预防破裂，因此需要可高灵敏度地检测单电池的内压变化或充放电所伴随的电极膨胀(电极群的膨胀变形)的方法。在专利文献1中，记载了在锂二次电池的安全阀的内侧空间配置压力传感器，利用显示器来显示由其检测到的压力的监视装置。但是需要从容器内部的压力传感器到容器外部的显示器的电气配线，因此若不追加将该电气配线的周围密封的结构，则会妨碍密闭结构。此外，在专利文献2中，记载了在电池壳内具有电阻值因内压的上升而变化的感压导电性橡胶的密闭型蓄电池。但是，具有从电池壳的内部到外部的电气配线，因而电池壳需要用以保持密闭结构的特殊结构。在专利文献3中记载了层压式电池，该层压式电池在层压膜的周缘彼此熔接的熔接部的一部分形成不存在树脂层而使金属层彼此接触的部分，根据该部分剥离时金属层的电压值的变化或电阻值的变化来检测内压的上升。但是，该电池中，当未达到在熔接部产生剥离的程度的内压时不进行检测，而且在熔接部形成不存在树脂层的部分或露出金属层可导致故障，因此不理想。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2002-289265号公报专利文献2：日本专利特开2001-345123号公报专利文献3：日本专利特开2009-245879号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术鉴于所述实际情况而成，其目的是提供不妨碍密闭结构而可高灵敏度地检测单电池的内压变化或电极膨胀的密闭型二次电池的监视传感器、密闭型二次电池、及密闭型二次电池的监视方法。解决课题的方法所述目的可通过如下所述的本专利技术而达成。即，本专利技术的密闭型二次电池的监视传感器为，在密闭的外装体内部收纳有电极群的密闭型二次电池的监视传感器中：具有配置在所述外装体内部的高分子基质层、及配置在所述外装体外部的检测部，所述高分子基质层分散含有使外场随着该高分子基质层的变形而变化的填料，所述检测部检测所述外场的变化。该传感器中，当单电池的内压上升时，或充放电所伴随的电极膨胀增大时，高分子基质层相应地在外装体内部发生变形，该高分子基质层的变形所伴随的外场的变化通过配置在外装体外部的检测部来检测。由于是这样检测外场的变化的构成，因此不需要从高分子基质层到检测部的电气配线，因此不妨碍密闭结构。且通过在外装体内部配置高分子基质层，可高灵敏度地检测单电池的内压变化或电极膨胀。在本专利技术的密闭型二次电池的监视传感器中，优选地，所述高分子基质层含有作为所述填料的磁性填料，所述检测部检测作为所述外场的磁场的变化。根据该构成，可无配线检测高分子基质层的变形所伴随的磁场的变化。此外，由于可利用灵敏度区域宽的霍尔元件作为检测部，因此可在更宽范围内实现高灵敏度的检测。优选地，所述高分子基质层的弹性模量为0.01MPa-10MPa。若该弹性模量小于0.01MPa，则高分子基质层的操作性恶化，因此难以操作。此外，若该弹性模量大于10MPa，则高分子基质层难以变形，因此有传感器灵敏度降低的倾向。该弹性模量是依据JISK-7312测定的压缩弹性模量。优选地，所述高分子基质层由用以防止溶出到电解液的保护膜覆盖。根据这种构成，可防止配置在外装体内部的高分子基质层溶出到电解液，而良好地确保传感器灵敏度。优选地，所述填料不均匀分布在所述高分子基质层的厚度方向，所述填料相对多的一侧区域面向所述电极群。根据该构成，对于高分子基质层的小的变形而外场的变化变大，因此可提高对低的内压或微小的电极膨胀的传感器灵敏度。此外，在填料这样不均匀分布时，所述高分子基质层中所述填料相对少的另一侧区域可由含有气泡的发泡体形成。此时，由于高分子基质层容易变形，因此传感器灵敏度进一步提高。优选地，所述高分子基质层贴附在所述外装体内表面，远离所述电极群而配置。由于高分子基质层对外装体内表面的贴附相对较简单且容易稳定，因此生产性和稳定性优异。或者，所述高分子基质层可贴附在所述电极群，此时可检测充放电所伴随的电极膨胀。本专利技术的密闭型二次电池安装有所述监视传感器。在该密闭型二次电池中，为了检测内压变化或电极膨胀而利用外场的变化，不需要从高分子基质层到检测部的电气配线，因此不妨碍密闭结构。且由于在外装体内部配置高分子基质层，因此可高灵敏度地检测单电池的内压变化或电极膨胀。本专利技术的密闭型二次电池的监视方法是如下的方法：使用所述监视传感器，利用所述检测部检测所述高分子基质层的变形所伴随的所述外场的变化，据此检测所述密闭型二次电池的内压变化或电极膨胀。在该方法中，当单电池的内压上升时，或充放电所伴随的电极膨胀增大时，高分子基质层相应地在外装体内部发生变形，该高分子基质层的变形所伴随的外场的变化通过配置在外装体外部的检测部来检测。由于是这样利用外场的变化的方法，因此不需要从高分子基质层到检测部的电气配线，因此不妨碍密闭结构。且通过在外装体内部配置高分子基质层，可高灵敏度地检测单电池的内压变化或电极膨胀。附图说明[图1]示意性表示本专利技术的密闭型二次电池的监视传感器的一例的截面图。[图2]表示高分子基质层的贴附部位的放大图。[图3]表示高分子基质层的贴附的另外例子的放大图。[图4]表示高分子基质层的贴附的另外例子的截面图。[图5]表示高分子基质层的贴附的另外例子的立体图。[图6]示意性表示试验中所用的结构品的截面图。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行说明。在图1所示的密闭型二次电池1中，安装有具备高分子基质层3和检测部4的监视传感器。构成该二次电池1的单电池2具有在密闭的外装体21的内部收纳有电极群22的结构。电极群22将正极和负极在它们之间介隔隔膜进行卷绕或层叠而构成，由隔膜保持电解液。在本实施方式中，外装体21为圆筒型金属罐，电极群22具有圆筒状卷绕结构。外装体21例如可使用方型金属罐、或使用铝层压箔等层压膜。该二次电池1具有将外装体21气密性密封的密闭结构。高分子基质层3配置在外装体21的内部，检测部4配置在外装体21的外部。不设置用以将这些构件彼此连接的电气配线，高分子基质层3和检测部4为非连接状态。高分子基质层3分散含有使外场根据该高分子基质层3的变形而变化的填料。检测部4检测该外场的变化。在由于因过充电引起的电解液的分解等而单电池2的内压上升时，高分子基质层3相应地发生变形，该高分子基质层3的变形所伴随的外场的变化利本文档来自技高网...

【技术保护点】
密闭型二次电池的监视传感器，所述密闭型二次电池在密闭的外装体的内部收纳有电极群，其中：具有配置在所述外装体的内部的高分子基质层、及配置在所述外装体的外部的检测部，所述高分子基质层分散含有使外场随着该高分子基质层的变形而变化的填料，所述检测部检测所述外场的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.27 JP 2014-132913;2014.11.27 JP 2014-240201.密闭型二次电池的监视传感器，所述密闭型二次电池在密闭的外装体的内部收纳有电极群，其中：具有配置在所述外装体的内部的高分子基质层、及配置在所述外装体的外部的检测部，所述高分子基质层分散含有使外场随着该高分子基质层的变形而变化的填料，所述检测部检测所述外场的变化。2.根据权利要求1所述的密闭型二次电池的监视传感器，其中，所述高分子基质层含有作为所述填料的磁性填料，所述检测部检测作为所述外场的磁场的变化。3.根据权利要求1或2所述的密闭型二次电池的监视传感器，其中，所述高分子基质层的弹性模量为0.01MPa-10MPa。4.根据权利要求1至3中任一项所述的密闭型二次电池的监视传感器，其中，所述高分子基质层由用以...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田武司，南方伸之，
申请(专利权)人：东洋橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP