JP6390062B2 - Battery module - Google Patents

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Description

本発明は、電池本体、及び電池本体を外部から覆う筐体を有する電池モジュールに関する。   The present invention relates to a battery main body and a battery module having a casing that covers the battery main body from the outside.

従来、複数の電池セル（単電池）を収容ケースに収容した形態の電池モジュール（組電池）においては、内部短絡等の要因により電池セルの内部の圧力や温度が異常に上昇した場合に電解液の発火を抑制したり消火したりすることができるものが知られている（例えば特許文献１参照）。   Conventionally, in a battery module (assembled battery) in a form in which a plurality of battery cells (single cells) are housed in a housing case, an electrolyte solution when the internal pressure or temperature of the battery cell rises abnormally due to an internal short circuit or the like There is known one that can suppress or extinguish the fire of the fire (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第２０１２／０１４３４８号International Publication No. 2012/014348

ところで、上記特許文献１に記載の電池モジュールは、電池モジュールの収容ケース全体に対して消化システムが組み込まれて安全設計を図っている。しかしながら、電池セルの内部短絡や過充電などの異常発生事象は、発生事象の頻度としては極めて稀有であり、消化のための不活性流体及び付随する制御機構（例えば圧力検知機構）を設けることは、例えば、電気自動車のような設置スペースが限られた条件では得策ではなく、また、費用対効果の観点からも実用的ではない。   By the way, the battery module of the said patent document 1 is aiming at safety design by incorporating a digestion system with respect to the whole storage case of a battery module. However, abnormal occurrence events such as internal short circuit and overcharge of battery cells are extremely rare as the frequency of occurrence events, and it is not possible to provide an inert fluid for digestion and an accompanying control mechanism (for example, a pressure detection mechanism). For example, it is not a good idea under conditions where installation space is limited such as an electric vehicle, and is not practical from the viewpoint of cost effectiveness.

この発明は、よりコンパクトな構造にて隣接する電池セルへの延焼を防止することができる電池モジュールを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a battery module capable of preventing the spread of fire to adjacent battery cells with a more compact structure.

本発明の第一の態様によれば、電池モジュールは、電池本体、前記電池本体を外部から覆う筐体、及び、前記筐体に形成されている開口を塞ぐように設けられて前記電池本体から高温のガスが発生した際に前記開口を介して前記筐体内から前記ガスを排出する安全弁を有する電池セルと、前記電池セルを収容するとともに、前記ガスを前記開口から収容ケース外部に導く排気経路が形成された収容ケースと、前記排気経路に配置された燃焼抑制剤と、を備え、前記排気経路は、前記収容ケース外部と前記開口とを鉛直方向に接続する筒状をなしていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a battery module includes a battery body, a housing that covers the battery body from the outside, and an opening formed in the housing so as to close the opening. A battery cell having a safety valve that discharges the gas from the housing through the opening when high-temperature gas is generated, and an exhaust path that houses the battery cell and guides the gas from the opening to the outside of the housing case And a combustion inhibitor disposed in the exhaust path, and the exhaust path has a cylindrical shape that connects the outside of the storage case and the opening in the vertical direction. Features.

このような構成によれば、電池の異常により安全弁が開裂して電池内部から高温のガスを排出する際に、高温のガスが排気経路を介して外部へ排出されるとともに、燃焼抑制剤によって高温のガスが更に高温になることを抑制することができる。これにより、よりコンパクトな構造にて隣接する電池セルへの延焼を防止することができる電池モジュールを提供することができる。   According to such a configuration, when the safety valve is cleaved due to the abnormality of the battery and the high temperature gas is discharged from the inside of the battery, the high temperature gas is discharged to the outside through the exhaust path, and the high temperature is generated by the combustion inhibitor. It is possible to suppress further increase in the temperature of the gas. Thereby, the battery module which can prevent the fire spread to the adjacent battery cell with a more compact structure can be provided.

このような構成によれば、電池の異常により安全弁が開裂して電池内部から高温のガスを排出する際に、高温のガスが鉛直方向上方に誘導されるため、隣接する電池に熱が伝わることを抑制することができる。   According to such a configuration, when the safety valve is cleaved due to the abnormality of the battery and the high temperature gas is discharged from the inside of the battery, the high temperature gas is guided upward in the vertical direction, so that the heat is transmitted to the adjacent battery. Can be suppressed.

上記電池モジュールにおいて、前記燃焼抑制剤は、前記排気経路の内周面に塗布されてよい。   In the battery module, the combustion inhibitor may be applied to an inner peripheral surface of the exhaust path.

このような構成によれば、高温のガスが排気経路によって外部に誘導される際に、筒状の排気経路の内側に塗布されている燃焼抑制剤に接触することによって、高温のガスが更に高温になることを抑制することができる。   According to such a configuration, when the high-temperature gas is guided to the outside by the exhaust path, the high-temperature gas is further heated by contacting the combustion inhibitor applied to the inside of the cylindrical exhaust path. Can be suppressed.

上記電池モジュールにおいて、前記排気経路の内側に取り付けられ、主面が前記排気経路の延在方向と直交するとともに、前記排気経路の延在方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を有し、前記燃焼抑制剤は、前記板状部材の少なくとも一部に塗布されてよい。   The battery module includes a plate-like member attached to the inside of the exhaust path and having a plurality of through holes penetrating in the extending direction of the exhaust path while having a main surface orthogonal to the extending direction of the exhaust path. And the said combustion inhibitor may be apply | coated to at least one part of the said plate-shaped member.

このような構成によれば、排気経路の中央部を流れる高温のガスにも燃焼抑制剤を接触させることができるため、高温のガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を抑制する効果を大きくすることができる。   According to such a configuration, since the combustion inhibitor can be brought into contact with the high-temperature gas flowing through the central portion of the exhaust path, the effect of suppressing the combustion of the combustible gas contained in the high-temperature gas is increased. Can do.

上記電池モジュールにおいて、前記燃焼抑制剤は、前記排気経路上に配置されて前記高温のガスによって溶融するカプセルの内部に封入されてよい。   In the battery module, the combustion inhibitor may be enclosed in a capsule that is disposed on the exhaust path and melted by the high-temperature gas.

このような構成によれば、高温のガスによりカプセルが溶融してカプセルの内部の燃焼抑制剤と高温のガスとが混合されることによって、高温のガスが更に高温になることを抑制することができる。   According to such a configuration, the capsule is melted by the high-temperature gas and the combustion suppressant inside the capsule and the high-temperature gas are mixed, thereby preventing the high-temperature gas from further increasing. it can.

上記電池モジュールにおいて、前記排気経路は、前記ガスの下流側に向かうに従って狭まってよい。
このような構成によれば、高温のガスと燃焼抑制剤とがより接触するため、高温のガスの温度を更に下げることができる。 In the battery module, the exhaust path may be narrowed toward the downstream side of the gas.
According to such a configuration, since the high-temperature gas and the combustion inhibitor are in contact with each other, the temperature of the high-temperature gas can be further lowered.

本発明によれば、電池の異常により安全弁が開裂して電池内部から高温のガスを排出する際に、高温のガスが排気経路を介して外部へ排出されるとともに、燃焼抑制剤によって高温のガスが更に高温になることを抑制することができる。これにより、よりコンパクトな構造にて隣接する電池セルへの延焼を防止することができる電池モジュールを提供することができる。   According to the present invention, when the safety valve is cleaved due to the abnormality of the battery and the high temperature gas is discharged from the inside of the battery, the high temperature gas is discharged to the outside through the exhaust path, and the high temperature gas is discharged by the combustion inhibitor. Can be further prevented from becoming a high temperature. Thereby, the battery module which can prevent the fire spread to the adjacent battery cell with a more compact structure can be provided.

本発明の第一実施形態の電池モジュールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the battery module of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the battery module of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の電池モジュールに設けられた電池セルの構成を一部破断して示す斜視図である。It is a perspective view which partially fractures | ruptures and shows the structure of the battery cell provided in the battery module of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure of the battery module of 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure of the battery module of 2nd embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態の電池モジュールの変形例のメッシュ板の平面図である。It is a top view of the mesh board of the modification of the battery module of 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure of the battery module of 3rd embodiment of this invention.

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態の電池モジュール１について説明する。図１は、本実施形態の電池モジュール１を示す斜視図である。図２は、電池モジュール１の内部構造を示す斜視図である。図３は、電池モジュール１に設けられた電池セル２の構成を一部破断して示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、電池モジュール１は、複数の電池セル２と、複数の電池セル２が内部に収容され、電池セル２の周囲に冷却用流体が流通する収容ケース２２と、を有している。収容ケース２２は、上部が開放された立方体形状の収容ケース本体２３と、収容ケース本体２３の上部を覆うモジュールカバー２４と、を有している。 (First embodiment)
The battery module 1 of 1st embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing a battery module 1 of the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the internal structure of the battery module 1. FIG. 3 is a perspective view showing a partially broken configuration of the battery cell 2 provided in the battery module 1.
As shown in FIGS. 1 and 2, the battery module 1 includes a plurality of battery cells 2, a plurality of battery cells 2 housed therein, and a housing case 22 in which a cooling fluid flows around the battery cells 2, have. The housing case 22 includes a cubic housing case body 23 having an open top, and a module cover 24 that covers the top of the housing case body 23.

モジュールカバー２４には、電池セル２を冷却するための冷却用流体Ｃを通過させるための複数の冷却風通風孔２７及び電池セル２に異常が発生した際、電池セル２内で発生した高温排ガス（可燃性ガス、燃焼ガス）を排出するためのガス排出孔２８が形成されている。   The module cover 24 has a high temperature exhaust gas generated in the battery cell 2 when an abnormality occurs in the plurality of cooling air ventilation holes 27 for allowing the cooling fluid C for cooling the battery cell 2 to pass therethrough. A gas discharge hole 28 for discharging (combustible gas, combustion gas) is formed.

収容ケース２２内に収容された複数の電池セル２は、端子がバスバー１２により電気的に直列または並列に接続されている。また、収容ケース２２には、各々の電池セル２の充放電を制御する制御部１５が設けられている。   The terminals of the plurality of battery cells 2 housed in the housing case 22 are electrically connected in series or in parallel by the bus bar 12. In addition, the storage case 22 is provided with a control unit 15 that controls charging and discharging of each battery cell 2.

図３に示すように、電池セル２は、交互に積層された電池本体である正極４及び負極５と、正極４及び負極５を外部から覆う中空容器状の筐体３と、正極４及び負極５に接するように筐体３内に配された電解液６と、正極４と負極５との間に配され電解液６（電池セル容器内に充填されている）を透過可能な絶縁性のセパレータ７と、筐体３に形成された端子８及び安全弁１１とを備える。
なお、本実施形態の電池セル２の筐体３には、後述するガス導出管３０（図４参照）が接合されているが、図３ではガス導出管３０の図示を省略している。 As shown in FIG. 3, the battery cell 2 includes a positive electrode 4 and a negative electrode 5 that are alternately stacked battery bodies, a hollow container-shaped housing 3 that covers the positive electrode 4 and the negative electrode 5 from the outside, a positive electrode 4 and a negative electrode. An insulating solution capable of passing through the electrolytic solution 6 (filled in the battery cell container) disposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 and the electrolytic solution 6 disposed in the casing 3 so as to be in contact with 5 The separator 7 is provided with a terminal 8 and a safety valve 11 formed on the housing 3.
In addition, although the gas outlet tube 30 (refer FIG. 4) mentioned later is joined to the housing | casing 3 of the battery cell 2 of this embodiment, illustration of the gas outlet tube 30 is abbreviate | omitted in FIG.

本実施形態では、電池セル２は、リチウムイオン二次電池であり、電解液６として非水系電解液が採用されている。例えば、非水系電解液としては、有機溶媒に電解質が含有された有機電解液を挙げることができる。   In the present embodiment, the battery cell 2 is a lithium ion secondary battery, and a nonaqueous electrolytic solution is employed as the electrolytic solution 6. For example, examples of the non-aqueous electrolyte include organic electrolytes in which an electrolyte is contained in an organic solvent.

セパレータ７は、ラミネート加工により負極５に取り付けられている。なお、セパレータ７は、負極５に代えて正極４を覆うようにラミネート加工されてもよい。また、セパレータ７は、正極４と負極５とが接触しないように正極４と負極５との間に介在されていれば単に正極４と負極５との間に介在されていてもよい。   The separator 7 is attached to the negative electrode 5 by laminating. The separator 7 may be laminated so as to cover the positive electrode 4 instead of the negative electrode 5. Further, the separator 7 may simply be interposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 as long as the separator 7 is interposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 so that the positive electrode 4 and the negative electrode 5 do not contact each other.

筐体３に形成された端子８は、正極４に接続された正極端子９と、負極５に接続された負極端子１０とを備える。本実施形態では、正極端子９及び負極端子１０は、筐体３の蓋部材３ａに配され、蓋部材３ａから突出して設けられている。   The terminal 8 formed in the housing 3 includes a positive electrode terminal 9 connected to the positive electrode 4 and a negative electrode terminal 10 connected to the negative electrode 5. In the present embodiment, the positive electrode terminal 9 and the negative electrode terminal 10 are arranged on the lid member 3a of the housing 3 and are provided so as to protrude from the lid member 3a.

安全弁１１は、例えば電池セル２が過熱状態である場合に筐体３内に存在するガスを外部に放出させる弁である。安全弁１１は、筐体３の蓋部材３ａに形成されている開口１３（図４参照）を塞ぐように、開口１３と気密性を保つように配置され、所定の圧力や温度以上で開裂して開状態となるように形成されている。即ち、安全弁１１が開状態となることによって筐体３の内外が連通状態となる。
例えば、安全弁１１は、過熱状態にある電池セル２の筐体３の内圧によって破壊されて開く弁や、サーモワックスが溶融することにより開く弁など、公知の構成を適宜選択して採用することができる。本実施形態では、安全弁１１は、正極端子９と負極端子１０との間に配置されている。 The safety valve 11 is a valve that discharges gas existing in the housing 3 to the outside when the battery cell 2 is in an overheated state, for example. The safety valve 11 is disposed so as to maintain airtightness with the opening 13 so as to block the opening 13 (see FIG. 4) formed in the lid member 3a of the housing 3, and is opened at a predetermined pressure or temperature or higher. It is formed to be in an open state. That is, when the safety valve 11 is in an open state, the inside and outside of the housing 3 are in a communication state.
For example, the safety valve 11 may be appropriately selected from a well-known configuration such as a valve opened by being destroyed by the internal pressure of the casing 3 of the battery cell 2 in an overheated state or a valve opened by melting the thermowax. it can. In the present embodiment, the safety valve 11 is disposed between the positive terminal 9 and the negative terminal 10.

図２に示すように、収容ケース２２は、複数の電池セル２が互いに隙間を空けた状態で収容される容器状部材である。図４に示すように、収容ケース２２内には、各々の電池セル２を冷却するための冷却用流体Ｃが流れるようになっている。本実施形態では、冷却用流体Ｃとして、例えば収容ケース２２外部の空気（外気）をファン若しくは自然対流により収容ケース２２内に取り入れて用いる。   As shown in FIG. 2, the housing case 22 is a container-like member that houses a plurality of battery cells 2 with a gap between them. As shown in FIG. 4, a cooling fluid C for cooling each battery cell 2 flows in the housing case 22. In the present embodiment, as the cooling fluid C, for example, air (outside air) outside the housing case 22 is taken into the housing case 22 by a fan or natural convection and used.

図４に示すように、各々の電池セル２には、高温排ガスの排気経路として機能するガス導出管３０が取り付けられている。ガス導出管３０は、モジュールカバー２４に形成されているガス排出孔２８と、電池セル２の筐体３に形成されている開口１３とを気密に接続する円筒形状の煙突状部材である。ガス導出管３０は、安全弁１１が開状態となった場合に、高温排ガスをモジュールカバー２４の外部に導く。   As shown in FIG. 4, each battery cell 2 is provided with a gas outlet pipe 30 that functions as an exhaust path for high-temperature exhaust gas. The gas outlet pipe 30 is a cylindrical chimney-like member that hermetically connects the gas discharge hole 28 formed in the module cover 24 and the opening 13 formed in the housing 3 of the battery cell 2. The gas outlet pipe 30 guides the high temperature exhaust gas to the outside of the module cover 24 when the safety valve 11 is opened.

ガス導出管３０は鉛直方向に延在する円筒形状をなしている。ガス導出管３０は、上方に向かうに従って径が縮径するように形成されている。換言すれば、ガス導出管３０は、高温排ガスの下流側に向かうに従って狭まる円錐状（テーパ状）に形成されている。   The gas outlet pipe 30 has a cylindrical shape extending in the vertical direction. The gas outlet pipe 30 is formed so that the diameter decreases as it goes upward. In other words, the gas outlet pipe 30 is formed in a conical shape (tapered shape) that narrows toward the downstream side of the high-temperature exhaust gas.

ガス導出管３０は、ガス導出管３０の下端の内径が安全弁１１よりも大きくなるように形成されている。ガス導出管３０は、下端が安全弁１１を囲うように蓋部材３ａに取り付けられている。ガス導出管３０の下端は、全周に亘って開口１３の周囲の蓋部材３ａに例えば溶接又は接着剤によって接合されている。   The gas outlet pipe 30 is formed so that the inner diameter of the lower end of the gas outlet pipe 30 is larger than that of the safety valve 11. The gas outlet pipe 30 is attached to the lid member 3 a so that the lower end surrounds the safety valve 11. The lower end of the gas outlet pipe 30 is joined to the cover member 3a around the opening 13 over the entire circumference by, for example, welding or an adhesive.

ガス導出管３０は、上端がモジュールカバー２４のガス排出孔２８と接続されている。即ち、安全弁１１が開状態となった場合に排出される高温排ガスは、ガス導出管３０を介してモジュールカバー２４のガス排出孔２８から排出される。
ガス導出管３０は、ガス導出管３０の上端がモジュールカバー２４の上面と略同一平面上となるような長さを有している。 The upper end of the gas outlet pipe 30 is connected to the gas discharge hole 28 of the module cover 24. That is, the high temperature exhaust gas discharged when the safety valve 11 is opened is discharged from the gas discharge hole 28 of the module cover 24 via the gas outlet pipe 30.
The gas outlet pipe 30 has such a length that the upper end of the gas outlet pipe 30 is substantially flush with the upper surface of the module cover 24.

ガス導出管３０及びモジュールカバー２４の材質としては、難燃性プラスチックであるポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、フッ素樹脂（ポリビニリデンフロライド、テフロン（登録商標））、ポリフェニレンオキサイド、難燃ＥＰゴム等が利用可能である。   As the material for the gas outlet tube 30 and the module cover 24, flame retardant plastic such as polyvinyl chloride, polycarbonate, fluororesin (polyvinylidene fluoride, Teflon (registered trademark)), polyphenylene oxide, flame retardant EP rubber, etc. are used. Is possible.

ガス導出管３０の内周面３０ａには、燃焼抑制剤１９（燃焼連鎖抑制剤）が塗布されている。具体的には、ガス導出管３０の内周面３０ａには、燃焼抑制剤１９を混合した塗料が塗布されている。燃焼抑制剤１９は、ガス導出管３０の内周面３０ａの前面に塗布されている。燃焼抑制剤１９は、ガス導出管３０の内周面３０ａの一部に塗布されていてもよい。   A combustion inhibitor 19 (combustion chain inhibitor) is applied to the inner peripheral surface 30 a of the gas outlet pipe 30. Specifically, a coating material in which the combustion inhibitor 19 is mixed is applied to the inner peripheral surface 30 a of the gas outlet pipe 30. The combustion inhibitor 19 is applied to the front surface of the inner peripheral surface 30 a of the gas outlet pipe 30. The combustion inhibitor 19 may be applied to a part of the inner peripheral surface 30 a of the gas outlet pipe 30.

燃焼抑制剤１９は、所定温度以上に加熱されたときに熱分解して不燃性ガス（不活性ガス）を発生させる物質である。具体的には、燃焼抑制剤１９は、熱分解されることによって窒素若しくは二酸化炭素を発生させる物質である。   The combustion inhibitor 19 is a substance that generates a nonflammable gas (inert gas) by thermal decomposition when heated to a predetermined temperature or higher. Specifically, the combustion inhibitor 19 is a substance that generates nitrogen or carbon dioxide by being thermally decomposed.

燃焼抑制剤１９としては、液状のハロゲン化物としてハロン２４０２（ジブロモテトラフルオロエタン、化学式：Ｃ２Ｂｒ２Ｆ４、融点−１１０．３℃、沸点４７．３５℃、室温で液体）、ハロン１０１１（ＣＨ２ＢｒＣｌ、融点−８６．５℃、沸点６８．１℃、室温で黄色い液体）や、無機系の粉末のリン酸二水素アンモニウム（化学式：ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、ＡＢＣ粉末消火剤の主成分）、リン酸水素二アンモニウム（化学式：（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、融点以下１００℃で分解、白色結晶性粉末）、リン酸水素アンモニウムナトリウム四水和物（化学式：ＮａＮＨ４ＨＰＯ４・４Ｈ２Ｏ、白色結晶性粉末）、炭酸水素ナトリウム（化学式：ＮａＨＣＯ３）や炭酸水素カリウム（学式：ＫＨＣＯ３、ＢＣ粉末消火剤の主成分）、炭酸水素アンモニウム（化学式：ＮＨ４ＨＣＯ３、固体は５８℃で分解、粉末固体）とカルバミン酸アンモニウム（化学式：ＮＨ２ＣＯＯＮＨ４、粉末固体）の混合物である炭酸アンモニウム、硫酸第一鉄・七水和物（学式：ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、融点６４℃、沸点９０℃、淡青緑色結晶）、硫酸アンモニウム（化学式：（ＮＨ４）２ＳＯ４、融点２８０℃、白色の吸湿性の結晶または顆粒）、有機系材料ではメラミンシアヌレート（メラミンとシアヌル酸の有機塩、化学式：Ｃ３Ｈ６Ｎ６．Ｃ３Ｈ３Ｎ３Ｏ３、３５０−４００℃で昇華）、１，３，５−トリアジン（化学式：Ｃ３Ｈ３Ｎ３、融点８０℃、沸点１１４℃)等のトリアジン化合物、グアニジン（化学式：ＣＨ５Ｎ３、融点５０℃）等のグアニジン化合物等が使用可能である。
更に重合禁止剤のようなヒドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ）、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−１−オキシル、トリフェニルフェルダジル等も使用可能である。 As the combustion inhibitor 19, Halon 2402 (dibromotetrafluoroethane, chemical formula: C 2 Br 2 F 4 , melting point −110.3 ° C., boiling point 47.35 ° C., liquid at room temperature) as a liquid halide, halon 1011 ( CH 2 BrCl, melting point −86.5 ° C., boiling point 68.1 ° C., yellow liquid at room temperature), inorganic powder ammonium dihydrogen phosphate (chemical formula: NH 4 H 2 PO 4 , ABC powder fire extinguishing agent) component), diammonium hydrogen phosphate (chemical formula: (NH 4) 2 HPO 4 , decomposition below 100 ° C. melting point, white crystalline powder), sodium ammonium hydrogen phosphate tetrahydrate (chemical formula: NaNH 4 HPO 4 · 4H 2 O, a white crystalline powder), sodium bicarbonate (formula: NaHCO 3) and potassium bicarbonate (Manabu formula: KHCO 3, Lord BC dry chemical Min), ammonium bicarbonate (Formula: NH 4 HCO 3, the solid decomposition at 58 ° C., powdered solid) and ammonium carbamate (Formula: NH 2 COONH 4, ammonium carbonate is a mixture of powdered solid), ferrous sulfate・ Heptahydrate (scientific formula: FeSO 4 · 7H 2 O, melting point 64 ° C., boiling point 90 ° C., pale blue green crystal), ammonium sulfate (chemical formula: (NH 4 ) 2 SO 4 , melting point 280 ° C., white hygroscopic Crystal or granule), melamine cyanurate (organic salt of melamine and cyanuric acid, chemical formula: C 3 H 6 N 6 .C 3 H 3 N 3 O 3 , sublimation at 350-400 ° C.), 1,3 , 5-triazine (chemical formula: C 3 H 3 N 3 , melting point 80 ° C., boiling point 114 ° C.) and other guanidines (chemical formula: CH 5 N 3 , melting point 50 ° C.) Nidin compounds and the like can be used.
Furthermore, hydroquinone such as polymerization inhibitor, p-methoxyphenol, 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl-1-oxyl (TEMPO), 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpi Peridinyl-1-oxyl, triphenyl ferdazyl and the like can also be used.

図２に示すように、本実施形態のバスバー１２は、バスバー１２がガス導出管３０と干渉しないように配置されている。具体的には、バスバー１２は、筐体３の蓋部材３ａの長手方向Ｌ１、又は筐体３の蓋部材３ａの長手方向に直交する方向Ｌ２に延在するように配置されており、筐体３の上蓋の長手方向Ｌ１に対して斜めに交差する方向には延在していない。   As shown in FIG. 2, the bus bar 12 of this embodiment is arranged so that the bus bar 12 does not interfere with the gas outlet pipe 30. Specifically, the bus bar 12 is disposed so as to extend in the longitudinal direction L1 of the lid member 3a of the housing 3 or in the direction L2 orthogonal to the longitudinal direction of the lid member 3a of the housing 3. 3 does not extend in a direction that obliquely intersects the longitudinal direction L1 of the upper lid.

次に、電池モジュール１の作用について説明する。
電池モジュール１の運用時には、電池セル２は充放電によって発熱する。通常時には、電池セル２の熱は、収容ケース２２内を対流する冷却用流体Ｃ（本実施形態では収容ケース２２内に導入された外気）により収容ケース２２外へと排熱される。 Next, the operation of the battery module 1 will be described.
During operation of the battery module 1, the battery cell 2 generates heat due to charge / discharge. At normal times, the heat of the battery cell 2 is exhausted to the outside of the storage case 22 by the cooling fluid C that convects in the storage case 22 (in this embodiment, outside air introduced into the storage case 22).

ところで、電池モジュール１の故障時（異常時）には、収容ケース２２内に収容された電池セル２の一部または全部が過熱状態となることが考えられる。これは、各々の電池セル２における短絡や、冷却用流体Ｃの循環不良等による故障が考えられる。このような場合、各々の電池セル２における放熱が間に合わずに、電池セル２内に高温のガスが蓄積される可能性がある。   By the way, it is conceivable that part or all of the battery cells 2 housed in the housing case 22 are overheated when the battery module 1 is out of order (abnormal). This may be due to a short circuit in each battery cell 2 or failure due to poor circulation of the cooling fluid C. In such a case, there is a possibility that high-temperature gas accumulates in the battery cell 2 without the heat radiation in each battery cell 2 being in time.

ここで、電池セル２が過熱状態であるときには、安全弁１１近傍における電池セル２の内部圧力が所定圧力を超えたとき、又は安全弁１１近傍における電池セル２の内部温度が所定温度を超えたときに、安全弁１１を通じて、電解液６が気化してなるガスが筐体３の外部であって、ガス導出管３０を介して収容ケース２２の外部に放出される。例えば、電池セル２が過熱状態であるとき安全弁１１を通じて筐体３の外部に放出されるガスは高温のガスとなる。   Here, when the battery cell 2 is overheated, when the internal pressure of the battery cell 2 near the safety valve 11 exceeds a predetermined pressure, or when the internal temperature of the battery cell 2 near the safety valve 11 exceeds a predetermined temperature. Through the safety valve 11, the gas obtained by vaporizing the electrolyte 6 is discharged outside the housing 3 and outside the housing case 22 through the gas outlet tube 30. For example, when the battery cell 2 is in an overheated state, the gas released to the outside of the housing 3 through the safety valve 11 becomes a high-temperature gas.

ここで、高温排ガス（図４には、高温排ガスが流れる方向が符号Ｘが付された矢印にて示されている）は、ガス導出管３０の内周面３０ａに塗布されている燃焼抑制剤１９と接触しつつ収容ケース２２の外部に放出される。高温排ガスに接触した燃焼抑制剤１９は、高温排ガスの熱により熱分解され、ガス中及びガスの周囲には不燃性のガスが充満する。   Here, the high temperature exhaust gas (in FIG. 4, the direction in which the high temperature exhaust gas flows is indicated by an arrow with a symbol X) is a combustion inhibitor applied to the inner peripheral surface 30 a of the gas outlet pipe 30. It is discharged to the outside of the housing case 22 while being in contact with 19. The combustion inhibitor 19 in contact with the high-temperature exhaust gas is thermally decomposed by the heat of the high-temperature exhaust gas, and the nonflammable gas is filled in and around the gas.

上記実施形態によれば、電池セル２の異常により安全弁１１が開裂して電池セル２内部から高温排ガスを排出する際に、高温排ガスが排気経路として機能するガス導出管３０を介して外部へ排出される。この際、高温排ガスがガス導出管３０の内周面３０ａに塗布された燃焼抑制剤１９に接触することによって、高温排ガスが更に高温になることを抑制することができる。これにより、よりコンパクトな構造にて高温排ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を抑制して、隣接する電池セル２への延焼を防止することができる電池モジュール１を提供することができる。   According to the embodiment, when the safety valve 11 is cleaved due to an abnormality in the battery cell 2 and the high temperature exhaust gas is discharged from the inside of the battery cell 2, the high temperature exhaust gas is discharged to the outside through the gas outlet pipe 30 that functions as an exhaust path. Is done. At this time, when the high temperature exhaust gas comes into contact with the combustion inhibitor 19 applied to the inner peripheral surface 30 a of the gas outlet pipe 30, it is possible to prevent the high temperature exhaust gas from becoming further hot. Thereby, the battery module 1 which can suppress combustion of the combustible gas contained in high temperature exhaust gas by a more compact structure, and can prevent the fire spread to the adjacent battery cell 2 can be provided.

また、ガス導出管３０が収容ケース２２外部と電池セル２の開口１３とを鉛直方向に接続する筒状をなしていることによって、電池セル２の異常により安全弁１１が開裂して電池セル２内部から高温排ガスを排出する際に、高温排ガスが鉛直方向上方に誘導されるため、隣接する電池セル２に熱が伝わることを抑制することができる。   Further, since the gas outlet pipe 30 has a cylindrical shape that connects the outside of the housing case 22 and the opening 13 of the battery cell 2 in the vertical direction, the safety valve 11 is cleaved due to an abnormality in the battery cell 2 and the battery cell 2 inside. When the high temperature exhaust gas is discharged from the high temperature exhaust gas, the high temperature exhaust gas is guided upward in the vertical direction, so that it is possible to suppress heat from being transmitted to the adjacent battery cells 2.

また、ガス導出管３０が高温排ガスの下流側に向かうに従って狭まっていることによって、高温排ガスと燃焼抑制剤１９とがより接触するため、高温排ガスの温度を更に下げることができる。   Further, since the gas outlet pipe 30 is narrowed toward the downstream side of the high temperature exhaust gas, the high temperature exhaust gas and the combustion inhibitor 19 are more in contact with each other, so that the temperature of the high temperature exhaust gas can be further lowered.

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の電池モジュールを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態の電池モジュール１Ｂは、複数のメッシュ板３２であって、燃焼抑制剤１９が混合された塗料が塗布されたメッシュ板３２を複数有することを特徴としている。 (Second embodiment)
Hereinafter, a battery module according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar parts will be omitted.
As shown in FIG. 5, the battery module 1 </ b> B of the present embodiment is characterized by having a plurality of mesh plates 32, each having a plurality of mesh plates 32 coated with a paint mixed with the combustion inhibitor 19.

メッシュ板３２は、網目状金属（金属メッシュ）によって形成された円形の板状部材であり、主面がガス導出管３０の延在方向と直交するようにガス導出管３０の内部に配置されている。換言すれば、メッシュ板３２は、ガス導出管３０の延在方向に貫通する複数の貫通孔３３を有している。   The mesh plate 32 is a circular plate-like member formed of a mesh metal (metal mesh), and is arranged inside the gas outlet tube 30 so that the main surface is orthogonal to the extending direction of the gas outlet tube 30. Yes. In other words, the mesh plate 32 has a plurality of through holes 33 penetrating in the extending direction of the gas outlet pipe 30.

メッシュ板３２の少なくとも一部には、燃焼抑制剤１９が塗布されている。燃焼抑制剤１９は、貫通孔３３の内周面に相当する部分に塗布することが好ましい。なお、本実施形態のガス導出管３０の内周面３０ａには燃焼抑制剤１９は塗布されていないが、塗布する構成としてもよい。   A combustion inhibitor 19 is applied to at least a part of the mesh plate 32. The combustion inhibitor 19 is preferably applied to a portion corresponding to the inner peripheral surface of the through hole 33. In addition, although the combustion inhibitor 19 is not apply | coated to the internal peripheral surface 30a of the gas outlet tube 30 of this embodiment, it is good also as a structure applied.

上記実施形態によれば、排気経路として機能するガス導出管３０の中央部を流れる高温排ガスにも燃焼抑制剤１９を接触させることができるため、高温排ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を抑制する効果を大きくすることができる。
また、ガス導出管３０が円錐状に形成されていることによって、高熱排ガスの風圧によってメッシュ板３２が収容ケース２２の上方に飛ばされることを防止することができる。 According to the above embodiment, the combustion inhibitor 19 can be brought into contact with the high-temperature exhaust gas flowing through the central portion of the gas outlet pipe 30 functioning as an exhaust path, so that combustion of the combustible gas contained in the high-temperature exhaust gas is suppressed. The effect can be increased.
Further, since the gas outlet pipe 30 is formed in a conical shape, the mesh plate 32 can be prevented from being blown above the housing case 22 by the wind pressure of the high-temperature exhaust gas.

（第二実施形態の変形例）
図６に示すように、メッシュ板３２Ｂは、網目状金属に限ることはなく、パンチングメタルによって形成されてもよい。ただし、パンチングメタルを採用する場合は、圧力損失を低減するために開口率を大きくすることが好ましい。また、貫通孔３３Ｂの形状は、円形に限ることはなく、六角形状や角穴としてもよい。 (Modification of the second embodiment)
As shown in FIG. 6, the mesh plate 32 </ b> B is not limited to a mesh metal, and may be formed of a punching metal. However, when punching metal is employed, it is preferable to increase the aperture ratio in order to reduce pressure loss. Further, the shape of the through hole 33B is not limited to a circular shape, and may be a hexagonal shape or a square hole.

（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態の電池モジュールを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図７に示すように、本実施形態の電池モジュール１Ｃにおいては、上下方向に離間する一対のメッシュ板３２の間に燃焼抑制剤１９を含有した少なくとも一個のカプセル３４（マイクロカプセル）が配置されている。即ち、燃焼抑制剤１９は、排気経路上に配置されている。カプセル３４は、高温排ガスによって溶融する材料によって形成されている。
なお、本実施形態のメッシュ板３２には、燃焼抑制剤１９は塗布されていないが、メッシュ板３２の少なくとも一部に燃焼抑制剤１９を塗布することによって、燃焼抑制の効果を高めてもよい。 (Third embodiment)
Hereinafter, a battery module according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the second embodiment described above will be mainly described, and description of similar parts will be omitted.
As shown in FIG. 7, in the battery module 1 </ b> C of the present embodiment, at least one capsule 34 (microcapsule) containing the combustion inhibitor 19 is disposed between a pair of mesh plates 32 that are separated in the vertical direction. Yes. That is, the combustion inhibitor 19 is disposed on the exhaust path. The capsule 34 is formed of a material that is melted by high-temperature exhaust gas.
In addition, although the combustion inhibitor 19 is not apply | coated to the mesh board 32 of this embodiment, the effect of combustion suppression may be improved by apply | coating the combustion inhibitor 19 to at least one part of the mesh board 32. .

カプセル３４は、所定温度以上に加熱されたときに燃焼抑制剤１９を外部に放出させる収容体である。カプセル３４は、例えば所定温度以上で溶融する容器、所定温度以上で破損する容器、燃焼抑制剤１９が熱分解したときに発生する不燃性ガスの圧力によって破れる密封容器等を採用することができる。   The capsule 34 is a container that releases the combustion inhibitor 19 to the outside when heated to a predetermined temperature or higher. As the capsule 34, for example, a container that melts at a predetermined temperature or higher, a container that breaks at a predetermined temperature or higher, a sealed container that can be broken by the pressure of noncombustible gas generated when the combustion inhibitor 19 is thermally decomposed, or the like can be used.

カプセル３４の材料としては天然高分子（コラーゲンやゼラチンなどのタンパク質、セルロースやデンプンなどの多糖類、天然ゴム等及びゼラチン−アラビアゴム、ゼラチン−ゲランゴム等の混合物）及び合成高分子（ポリスチレン、ポリビニルアルコール，カルポキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等）が好ましい。   Examples of the material of the capsule 34 include natural polymers (proteins such as collagen and gelatin, polysaccharides such as cellulose and starch, natural rubber, and mixtures of gelatin-arabic gum, gelatin-gellan gum) and synthetic polymers (polystyrene, polyvinyl alcohol). , Carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, polyamide, polyester, polyurethane, etc.) are preferred.

カプセル３４の材料としては、高分子でなければならない必然性はなく、ワックス類や無機化合物も利用することが可能である。
カプセル３４の形状は通常球形であるが、楕円体や、多面体等その他形状でも利用可能である。カプセル３４の最大外形（カプセル３４の寸法のうち、最も大きく計測される寸法）は、数マイクロメートルから数ミリメートルとすることができる。カプセル３４の外壁の厚さとしては、最大外形の１／１０から１／１００程度であり、０．１マイクロメートルから０．１ミリメートルとすることができる。
ただし、カプセル３４の最大外形は、メッシュ板３２の貫通孔３３の大きさより大きくする必要がある。また、カプセル３４の大きさや個数は、排気経路を塞いで高温排ガスの排出の妨げにならないように設定する必要がある。 The material of the capsule 34 does not necessarily have to be a polymer, and waxes and inorganic compounds can also be used.
The shape of the capsule 34 is usually spherical, but other shapes such as an ellipsoid and a polyhedron can also be used. The maximum outer shape of the capsule 34 (the dimension that is measured the largest among the dimensions of the capsule 34) can be several micrometers to several millimeters. The thickness of the outer wall of the capsule 34 is about 1/10 to 1/100 of the maximum outer shape, and can be 0.1 micrometer to 0.1 millimeter.
However, the maximum outer shape of the capsule 34 needs to be larger than the size of the through hole 33 of the mesh plate 32. Further, the size and number of capsules 34 need to be set so as not to block the exhaust path and prevent the discharge of high-temperature exhaust gas.

カプセル３４の中に封入される燃焼抑制剤１９としては、固体だけでなく液状消火剤Ｎｏｖｅｃ（登録商標）１２３０（３Ｍ社製）などの消火薬剤も使用可能である。
また、カプセル３４としては、固体の燃焼抑制剤１９の周りをペースト状の物質で塗り固めることによってカプセル３４としたものを採用することもできる。 As the combustion suppressing agent 19 enclosed in the capsule 34, not only a solid but also a fire extinguishing agent such as a liquid fire extinguishing agent Novec (registered trademark) 1230 (manufactured by 3M) can be used.
Further, as the capsule 34, a capsule 34 obtained by painting and solidifying around the solid combustion inhibitor 19 with a paste-like substance can also be adopted.

上記実施形態によれば、高温排ガスによりカプセル３４が溶融してカプセル３４の内部の燃焼抑制剤１９と高温排ガスとが混合されることによって、高温排ガスが更に高温になることを抑制することができる。   According to the above-described embodiment, the capsule 34 is melted by the high-temperature exhaust gas, and the combustion suppressant 19 inside the capsule 34 and the high-temperature exhaust gas are mixed, so that the high-temperature exhaust gas can be prevented from becoming further hot. .

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した各実施形態ではガス導出管３０を円筒形状としたが、これに限ることはなく、ガス導出管３０を角柱形状とすることもできる。
また、ガス導出管３０は、必ずしも高温排ガスの下流側に向かって狭くなる形状とする必要はなく、上端から下端まで直径の変化しない円筒形状としてもよい。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the gas outlet tube 30 has a cylindrical shape, but the present invention is not limited to this, and the gas outlet tube 30 may have a prismatic shape.
Further, the gas outlet pipe 30 does not necessarily have a shape that narrows toward the downstream side of the high-temperature exhaust gas, and may have a cylindrical shape whose diameter does not change from the upper end to the lower end.

１，１Ｂ，１Ｃ 電池モジュール
２ 電池セル
３ 筐体
３ａ 蓋部材
４ 正極
５ 負極
６ 電解液
７ セパレータ
８ 端子
９ 正極端子
１０ 負極端子
１１ 安全弁
１２ バスバー
１３ 開口
１５ 制御部
１９ 燃焼抑制剤
２２ 収容ケース
２３ 収容ケース本体
２４ モジュールカバー
２７ 冷却風通風孔
２８ ガス排出孔
３０ ガス導出管（排気経路）
３０ａ 内周面
３２，３２Ｂ メッシュ板
３３，３３Ｂ 貫通孔
３４ カプセル
Ｃ 冷却用流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1B, 1C Battery module 2 Battery cell 3 Case 3a Lid member 4 Positive electrode 5 Negative electrode 6 Electrolyte 7 Separator 8 Terminal 9 Positive electrode terminal 10 Negative electrode terminal 11 Safety valve 12 Bus bar 13 Opening 15 Control part 19 Combustion inhibitor 22 Storage case 23 Housing case body 24 Module cover 27 Cooling air ventilation hole 28 Gas exhaust hole 30 Gas outlet pipe (exhaust path)
30a Inner peripheral surface 32, 32B Mesh plate 33, 33B Through hole 34 Capsule C Cooling fluid

Claims (5)

電池本体、前記電池本体を外部から覆う筐体、及び、前記筐体に形成されている開口を塞ぐように設けられて前記電池本体から高温のガスが発生した際に前記開口を介して前記筐体内から前記ガスを排出する安全弁を有する電池セルと、
前記電池セルを収容するとともに、前記ガスを前記開口から収容ケース外部に導く排気経路が形成された収容ケースと、
前記排気経路に配置された燃焼抑制剤と、を備え、
前記排気経路は、前記収容ケース外部と前記開口とを鉛直方向に接続する筒状をなしている電池モジュール。 A battery main body, a casing that covers the battery main body from the outside, and a casing that is provided so as to close an opening formed in the casing so that high-temperature gas is generated from the battery main body. A battery cell having a safety valve for discharging the gas from the body;
A storage case in which an exhaust path for guiding the gas from the opening to the outside of the storage case is formed while storing the battery cell;
A combustion inhibitor disposed in the exhaust path ,
The exhaust path is a battery module having a cylindrical shape that connects the outside of the housing case and the opening in a vertical direction . 前記燃焼抑制剤は、前記排気経路の内周面に塗布されている請求項１に記載の電池モジュール。 The battery module according to claim 1 , wherein the combustion inhibitor is applied to an inner peripheral surface of the exhaust path. 前記排気経路の内側に取り付けられ、主面が前記排気経路の延在方向と直交するとともに、前記排気経路の延在方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を有し、
前記燃焼抑制剤は、前記板状部材の少なくとも一部に塗布されている請求項１又は請求項２に記載の電池モジュール。 A plate-like member attached to the inside of the exhaust path and having a plurality of through holes penetrating in the extending direction of the exhaust path, with a main surface orthogonal to the extending direction of the exhaust path
The burn suppressing agent, cell module according to claim 1 or claim 2 is applied to at least a portion of the plate-like member. 前記燃焼抑制剤は、前記排気経路上に配置されて前記高温のガスによって溶融するカプセルの内部に封入されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池モジュール。 The burn suppressing agent, battery module according to any one of claims 1 to 3 which is enclosed in the capsule for melting the disposed on the exhaust passage by the gas of the high temperature. 前記排気経路は、前記ガスの下流側に向かうに従って狭まっている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池モジュール。 The battery module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the exhaust path is narrowed toward a downstream side of the gas.
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