JP7100807B2 - Battery module - Google Patents

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Description

本発明は、電池モジュールに関する。詳しくは、外装体の内部に電極体が収容された二次電池を備えた電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module. More specifically, the present invention relates to a battery module including a secondary battery in which an electrode body is housed inside the exterior body.

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、いわゆるポータブル電源や車両搭載用の高出力電源等に好ましく利用されている。かかる二次電池の一例として、電解質として固体電解質を使用したいわゆる全固体電池（固体電解質電池ともいう。）が挙げられる。この全固体電池は、高機能化、高信頼性を有し、さらには液漏れの恐れがない安全でクリーンなエネルギーが得られることから、重要性がますます高まっている。かかる全固体電池は、ラミネートフィルム製の外装体の内部に電極体が収容されることによって構築される。 Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are lighter in weight and have a higher energy density than existing batteries, and are therefore preferably used as so-called portable power supplies and high-output power supplies for vehicle mounting. As an example of such a secondary battery, a so-called all-solid-state battery (also referred to as a solid electrolyte battery) using a solid electrolyte as an electrolyte can be mentioned. This all-solid-state battery is becoming more and more important because it has high functionality, high reliability, and safe and clean energy without the risk of liquid leakage. Such an all-solid-state battery is constructed by accommodating an electrode body inside an outer body made of a laminated film.

ところで、上述した二次電池の内部では、充放電に伴い硫化水素等の有毒ガスが発生することがある。このような有毒ガスが外装体の外部に漏出することを防止するために、種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１には、発電要素（電極体）を内包する第１外装体と、発電要素と第１外装体との間に配置される第２外装体とを備え、第１外装体と第２外装体とにより囲まれる第１空間と、第２外装体により囲まれる第２空間とが形成された電池が開示されている。そして、かかる特許文献１には、上記第１空間と第２空間の各々の空間におけるガスを検出する検出部を備えた検出システムが開示されている。この検出システムは、上記第１空間におけるガスの検出結果と第２空間におけるガスの検出結果とに基づいて、第１外装体と第２外装体の破損の有無を検出する。また、電池外部にガスが漏出することを検知する技術の他の例として、特許文献２に記載の技術が挙げられる。 By the way, toxic gas such as hydrogen sulfide may be generated inside the above-mentioned secondary battery due to charging and discharging. Various techniques have been proposed to prevent such toxic gas from leaking to the outside of the exterior body. For example, Patent Document 1 includes a first exterior body including a power generation element (electrode body), a second exterior body arranged between the power generation element and the first exterior body, and the first exterior body. A battery in which a first space surrounded by a second exterior body and a second space surrounded by the second exterior body are formed is disclosed. Further, Patent Document 1 discloses a detection system including a detection unit for detecting gas in each of the first space and the second space. This detection system detects the presence or absence of damage to the first exterior body and the second exterior body based on the gas detection result in the first space and the gas detection result in the second space. Further, as another example of the technique of detecting the leakage of gas to the outside of the battery, the technique described in Patent Document 2 can be mentioned.

特開２０１８－１８８１５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-18815 特開２０１２－１６９２０４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-169204

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、振動等の外部からの物理的な負荷によって、２層の外装体が同時に破損し、有毒ガスが外装体の外部に漏出する可能性がある。
本発明は、かかる問題を考慮して創出されたものであり、その目的は、有毒ガスの漏出を事前に検知でき、かつ、外部からの負荷によって複数の外装体が同時に破損することを防止できる技術を提供することである。 However, in the technique described in Patent Document 1 described above, the two-layer exterior body may be damaged at the same time by a physical load from the outside such as vibration, and toxic gas may leak to the outside of the exterior body.
The present invention has been created in consideration of such a problem, and an object thereof is to be able to detect leakage of toxic gas in advance and prevent a plurality of exterior bodies from being damaged at the same time by an external load. To provide technology.

ここに開示される電池モジュールは、外装体の内部に電極体が収容された二次電池を少なくとも１つ備えている。かかる電池モジュールの二次電池は、電極体を収容する第一外装体と、第一外装体を収容する第二外装体と、を少なくとも備え、第一外装体と第二外装体との間の空間に不活性ガスが充填されている。また、二次電池の外部には、不活性ガスを検出する不活性ガス検出手段が設けられている。そして、ここに開示される電池モジュールは、第一外装体の開放内圧が第二外装体の開放内圧よりも高いことを特徴とする。 The battery module disclosed herein includes at least one secondary battery in which an electrode body is housed inside the exterior body. The secondary battery of such a battery module includes at least a first exterior body accommodating the electrode body and a second exterior body accommodating the first exterior body, and is between the first exterior body and the second exterior body. The space is filled with the inert gas. Further, an inert gas detecting means for detecting the inert gas is provided outside the secondary battery. The battery module disclosed herein is characterized in that the open internal pressure of the first exterior body is higher than the open internal pressure of the second exterior body.

ここに開示される電池モジュールでは、内側（電極体側）に配置された第一外装体の開放内圧が、外側に配置された第二外装体の開放内圧よりも高くなっている。このため、内圧上昇や電極体の膨張等による第一外装体の膨張や、熱衝撃等による外装体の劣化などが生じた場合に、第一外装体よりも先に第二外装体が開放される。したがって、ここに開示される電池モジュールでは、第一外装体内部で発生した有毒ガスが漏出する前に、第一外装体と第二外装体との間に充填された不活性ガスが放出される。そして、この不活性ガスを、二次電池の外部に配置された不活性ガス検出手段で検出することによって、有毒ガスの漏出を事前に検知できる。
さらに、ここで開示される電池モジュールでは、第一外装体の開放内圧が第二外装体の開放内圧よりも高いため、第二外装体が開放されるような物理的な負荷が外部から加えられた場合に、第二外装体と同時に第一外装体が開放されることを防止できる。そして、上記したように、第二外装体が開放されたことを有毒ガスが漏出する前に検知できるため、電池の交換などの対応を行うことができる。このため、ここに開示される電池モジュールによると、外部からの負荷によって複数の外装体が同時に破損（開放）した状態になることを防止できる。 In the battery module disclosed here, the open internal pressure of the first exterior body arranged inside (on the electrode body side) is higher than the open internal pressure of the second exterior body arranged outside. Therefore, when the first exterior body expands due to an increase in internal pressure or the electrode body expands, or the exterior body deteriorates due to thermal shock or the like, the second exterior body is opened before the first exterior body. To. Therefore, in the battery module disclosed herein, the inert gas filled between the first exterior body and the second exterior body is released before the toxic gas generated inside the first exterior body leaks out. .. Then, by detecting this inert gas with the inert gas detecting means arranged outside the secondary battery, the leakage of the toxic gas can be detected in advance.
Further, in the battery module disclosed here, since the open internal pressure of the first exterior body is higher than the open internal pressure of the second exterior body, a physical load that opens the second exterior body is applied from the outside. In that case, it is possible to prevent the first exterior body from being opened at the same time as the second exterior body. Then, as described above, since it is possible to detect that the second exterior body has been opened before the toxic gas leaks out, it is possible to take measures such as replacing the battery. Therefore, according to the battery module disclosed here, it is possible to prevent a plurality of exterior bodies from being damaged (opened) at the same time due to an external load.

本発明の一実施形態に係る電池モジュールの平面図である。It is a top view of the battery module which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における二次電池の正面図である。It is a front view of the secondary battery in one Embodiment of this invention. 図２中のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. シール部の溶着温度と開放内圧との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the welding temperature of a seal part and the open internal pressure.

以下、図面を適宜参照しながら、ここで開示される電池モジュールの好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。また、本明細書中の数値範囲Ａ～Ｂ（Ａ、Ｂは任意の数）は、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。 Hereinafter, preferred embodiments of the battery module disclosed herein will be described with reference to the drawings as appropriate. Matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the art. Further, the numerical range A to B (A and B are arbitrary numbers) in the present specification shall indicate A or more and B or less.

なお、以下の説明では、ここで開示される二次電池の一例として、固体電解質層を備えたリチウムイオン二次電池（全固体リチウムイオン二次電池）を挙げている。しかし、ここで開示される技術の適用対象は、全固体リチウムイオン二次電池に限られない。ここで開示される二次電池の種類としては、他の金属イオンを電荷担体とするもの、例えば、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池等であってもよい。また、ここで開示される二次電池は、液状の非水電解液を使用する電池（非水電解液二次電池）であってもよい。 In the following description, as an example of the secondary battery disclosed here, a lithium ion secondary battery (all-solid lithium ion secondary battery) provided with a solid electrolyte layer is mentioned. However, the application of the technique disclosed here is not limited to the all-solid-state lithium ion secondary battery. The type of the secondary battery disclosed here may be one that uses another metal ion as a charge carrier, for example, a sodium ion secondary battery, a magnesium ion secondary battery, or the like. Further, the secondary battery disclosed here may be a battery using a liquid non-aqueous electrolytic solution (non-aqueous electrolytic solution secondary battery).

１．全体構成
図１は、本実施形態に係る電池モジュールの平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る電池モジュール１は、複数の二次電池１０を備えている。この電池モジュール１では、複数の二次電池１０が拘束部材３６に拘束された状態で電池ケース３０の内部に収容されている。また、本実施形態に係る電池モジュール１は、電池ケース３０内部へ大気を導入する吸気手段３２と、電池ケース３０外部へ大気を排出する排気手段３４とを備えた空冷式の電池モジュールである。かかる吸気手段３２および排気手段３４には、例えば、ファンが使用される。 1. 1. Overall Configuration FIG. 1 is a plan view of the battery module according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the battery module 1 according to the present embodiment includes a plurality of secondary batteries 10. In the battery module 1, a plurality of secondary batteries 10 are housed inside the battery case 30 in a state of being restrained by the restraining member 36. Further, the battery module 1 according to the present embodiment is an air-cooled battery module including an intake means 32 for introducing the atmosphere into the battery case 30 and an exhaust means 34 for discharging the atmosphere to the outside of the battery case 30. For example, a fan is used for the intake means 32 and the exhaust means 34.

そして、本実施形態に係る電池モジュール１は、各々の二次電池１０の外部に配置される不活性ガス検出手段２０を備えている。なお、本実施形態では、各々の二次電池１０の外部、かつ、電池ケース３０の内部に、不活性ガス検出手段２０が配置されている。具体的には、不活性ガス検出手段２０は、電池ケース３０の内の排気手段３４の近傍（換言すると、電池ケース３０内のガス流路の下流側）に配置されている。詳しくは後述するが、本実施形態では、有毒ガスが漏出する前に不活性ガスが放出されるように各々の二次電池１０が構成されているため、かかる不活性ガスを不活性ガス検出手段２０が検出することによって、有毒ガスの漏出を事前に検知することができる。 The battery module 1 according to the present embodiment includes the inert gas detecting means 20 arranged outside each secondary battery 10. In the present embodiment, the inert gas detecting means 20 is arranged outside each of the secondary batteries 10 and inside the battery case 30. Specifically, the inert gas detecting means 20 is arranged in the vicinity of the exhaust means 34 in the battery case 30 (in other words, on the downstream side of the gas flow path in the battery case 30). As will be described in detail later, in the present embodiment, since each secondary battery 10 is configured so that the inert gas is released before the toxic gas leaks, the inert gas is detected by the inert gas detecting means. By the detection of 20, the leakage of toxic gas can be detected in advance.

２．二次電池
次に、本実施形態に係る電池モジュール１に使用される二次電池１０について説明する。図２は、本実施形態における二次電池の正面図である。また、図３は、図２中のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面図である。 2. 2. Secondary battery Next, the secondary battery 10 used in the battery module 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a front view of the secondary battery in this embodiment. Further, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

図２および図３に示すように、本実施形態における二次電池１０は、電極体１６と、当該電極体１６を収容する第一外装体１２と、第一外装体１２を収容する第二外装体１４とを備えている。また、本実施形態における二次電池１０は、正極端子１７と負極端子１８とを備えている。正極端子１７は、第一外装体１２と第二外装体１４を貫通し、電極体１６の正極に接続される。同様に、負極端子１８は、第一外装体１２と第二外装体１４を貫通し、電極体１６の負極に接続される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the secondary battery 10 in the present embodiment has an electrode body 16, a first exterior body 12 accommodating the electrode body 16, and a second exterior body accommodating the first exterior body 12. It has a body 14. Further, the secondary battery 10 in the present embodiment includes a positive electrode terminal 17 and a negative electrode terminal 18. The positive electrode terminal 17 penetrates the first exterior body 12 and the second exterior body 14 and is connected to the positive electrode body 16. Similarly, the negative electrode terminal 18 penetrates the first exterior body 12 and the second exterior body 14 and is connected to the negative electrode body 16.

（１）電極体
上述したように、本実施形態における二次電池１０は、全固体リチウムイオン二次電池である。かかる全固体リチウムイオン二次電池では、電極体１６として、固体電解質層を備えた積層型電極体が用いられる。詳しい図示は省略するが、この積層型電極体は、シート状の正極と負極と固体電解質層を複数備えており、正極と負極との間に固体電解質層が配置されるように各層を順次積層させることによって構成される。
そして、全固体リチウムイオン二次電池では、正極と負極と固体電解質層の各々の層に固体電解質が含まれている。本実施形態において好適に用いられる固体電解質の一例として、硫化物固体電解質が挙げられる。硫化物固体電解質は、高いイオン伝導性を有する一方で、硫化水素等の有毒ガスが発生しやすいという問題も有している。しかし、本実施形態によると、有毒ガスの漏出を事前に検知できるため、有毒ガスを電池外部へ漏出させることなく、硫化物固体電解質を使用することができる。なお、硫化物固体電解質としては、例えば、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２系、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ３系、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５系、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２系、Ｌｉ２Ｓ－Ｂ２Ｓ３系、Ｌｉ３ＰＯ４－Ｐ２Ｓ５系、Ｌｉ４ＳｉＯ４－Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２系、等のガラス若しくはガラスセラミックスが挙げられる。また、より高いイオン伝導性を実現するという観点から、Ｌｉ２Ｓとハロゲン化リチウム（例えばＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ）とから構成されるＬｉ２Ｓベースの固溶体が好ましく用いられる。このような硫化物固体電解質の好適例として、ＬｉＢｒ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、ＬｉＢｒ－ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、等が挙げられる。 (1) Electrode body As described above, the secondary battery 10 in the present embodiment is an all-solid-state lithium ion secondary battery. In such an all-solid-state lithium-ion secondary battery, a laminated electrode body provided with a solid electrolyte layer is used as the electrode body 16. Although detailed illustration is omitted, this laminated electrode body includes a plurality of sheet-shaped positive electrodes, negative electrodes, and solid electrolyte layers, and each layer is sequentially laminated so that the solid electrolyte layer is arranged between the positive electrode and the negative electrode. It is composed by letting.
In the all-solid-state lithium-ion secondary battery, each layer of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer contains a solid electrolyte. An example of a solid electrolyte preferably used in the present embodiment is a sulfide solid electrolyte. While the sulfide solid electrolyte has high ionic conductivity, it also has a problem that toxic gas such as hydrogen sulfide is easily generated. However, according to the present embodiment, since the leakage of the toxic gas can be detected in advance, the sulfide solid electrolyte can be used without leaking the toxic gas to the outside of the battery. Examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2S-SiS 2 series, Li 2 SP 2 S 3 series, Li 2 SP 2 S 5 series, Li 2 S - GeS 2 series, and Li 2 S. Examples thereof include glass or glass ceramics such as −B 2 S 3 series, Li 3 PO 4 − P 2 S 5 series, Li 4 SiO 4 − Li 2 S—SiS 2 series. Further, from the viewpoint of achieving higher ionic conductivity, a Li 2S - based solid solution composed of Li 2S and lithium halide ( for example, LiCl, LiBr, LiI) is preferably used. Preferable examples of such a sulfide solid electrolyte include LiBr-Li 2 SP 2 S 5 , LiI-Li 2 SP 2 S 5 , LiBr-LiI-Li 2 SP 2 S 5 , and the like. Be done.

なお、正極と負極と固体電解質層の各々の層を構成する材料のうち、固体電解質を除く材料は、一般的な全固体リチウムイオン二次電池に用いられ得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものでないため説明を省略する。 Of the materials constituting each of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer, the material excluding the solid electrolyte may be any material that can be used for a general all-solid lithium ion secondary battery without particular limitation. However, since it does not characterize the present invention, the description thereof will be omitted.

（２）外装体
上記したように、本実施形態における二次電池１０は、第一外装体１２と、第二外装体１４とを有する二重構造の外装体を備えている。第一外装体１２と第二外装体１４は、いずれも、所定の機械的強度を有する樹脂材料を含むラミネートフィルムによって構成されている。
具体的には、図３に示すように、第一外装体１２は、電極体１６を挟んで対向する一対のラミネートフィルムによって構成されている。そして、図２に示すように、第一外装体１２の外周縁部には、上記一対のラミネートフィルムを溶着させた第一シール部１２ａが形成される。これによって、第一外装体１２の内部に電極体１６が収容される。また、図３に示すように、第二外装体１４は、電極体１６と第一外装体１２とを挟んで対向する一対のラミネートフィルムによって構成されている。そして、図２に示すように、第二外装体１４の外周縁部には、一対のラミネートフィルムを溶着させた第二シール部１４ａが形成される。これによって、第二外装体１４の内部に第一外装体１２が収容される。
なお、第一外装体１２と第二外装体１４を構成するラミネートフィルムに用いられる樹脂材料としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。また、第一外装体１２および第二外装体１４は、上記ラミネートフィルムの他に、所定の厚みの金属箔（例えば、アルミニウム箔）を備えていてもよい。 (2) Exterior Body As described above, the secondary battery 10 in the present embodiment includes a dual-structured exterior body having a first exterior body 12 and a second exterior body 14. Both the first exterior body 12 and the second exterior body 14 are made of a laminated film containing a resin material having a predetermined mechanical strength.
Specifically, as shown in FIG. 3, the first exterior body 12 is composed of a pair of laminated films facing each other with the electrode body 16 interposed therebetween. Then, as shown in FIG. 2, a first sealing portion 12a to which the pair of laminated films are welded is formed on the outer peripheral edge portion of the first exterior body 12. As a result, the electrode body 16 is housed inside the first exterior body 12. Further, as shown in FIG. 3, the second exterior body 14 is composed of a pair of laminated films that face each other with the electrode body 16 and the first exterior body 12 interposed therebetween. Then, as shown in FIG. 2, a second sealing portion 14a to which a pair of laminated films are welded is formed on the outer peripheral edge portion of the second exterior body 14. As a result, the first exterior body 12 is housed inside the second exterior body 14.
Examples of the resin material used for the laminate film constituting the first exterior body 12 and the second exterior body 14 include polyester, nylon, polyolefin, polyethylene, polypropylene and the like. Further, the first exterior body 12 and the second exterior body 14 may include a metal foil (for example, an aluminum foil) having a predetermined thickness in addition to the above-mentioned laminated film.

また、本実施形態における二次電池１０では、第一外装体１２と第二外装体１４との間の空間Ｓに不活性ガスが充填されている。かかる不活性ガスには、人体や環境への影響が小さく、上記空間Ｓを貫通する正極端子１７および負極端子１８を変質させないガスが好ましく用いられる。かかる不活性ガスの具体例として、窒素ガス（Ｎ２ガス）、アルゴンガス（Ａｒガス）、ヘリウムガス（Ｈｅガス）等が挙げられる。なお、不活性ガス検出手段２０（図１参照）における検出精度を向上させるという観点から、不活性ガスには、大気中に含まれないガスがより好ましく用いられる。 Further, in the secondary battery 10 in the present embodiment, the space S between the first exterior body 12 and the second exterior body 14 is filled with the inert gas. As the inert gas, a gas that has little influence on the human body and the environment and does not deteriorate the positive electrode terminal 17 and the negative electrode terminal 18 penetrating the space S is preferably used. Specific examples of such an inert gas include nitrogen gas ( N2 gas), argon gas (Ar gas), helium gas (He gas) and the like. From the viewpoint of improving the detection accuracy of the inert gas detecting means 20 (see FIG. 1), a gas that is not contained in the atmosphere is more preferably used as the inert gas.

そして、本実施形態における二次電池１０では、第一シール部１２ａの幅ｗ１が第二シール部１４ａの幅ｗ２よりも長くなっている（ｗ１＞ｗ２）。このように各々のシール部の幅を異ならせることによって、第一外装体１２の開放内圧を第二外装体１４の開放内圧よりも高くすることができる。なお、本明細書における「外装体の開放内圧」とは、内圧上昇に伴い外装体が密閉性を保てずに破断する圧力を指す。具体的には、外装体の一部にガス注入孔を開け、当該ガス注入孔から空気や不活性ガスを注入することによって内圧を上昇させ、外装体が破断して注入したガスが漏出した（内圧が低下した）ときの圧力を「開放内圧」という。 In the secondary battery 10 of the present embodiment, the width w1 of the first seal portion 12a is longer than the width w2 of the second seal portion 14a (w1> w2). By making the width of each seal portion different in this way, the open internal pressure of the first exterior body 12 can be made higher than the open internal pressure of the second exterior body 14. The term "open internal pressure of the exterior body" as used herein refers to a pressure at which the exterior body breaks without maintaining hermeticity as the internal pressure rises. Specifically, a gas injection hole was opened in a part of the exterior body, and the internal pressure was increased by injecting air or an inert gas from the gas injection hole, and the exterior body broke and the injected gas leaked (). The pressure when the internal pressure drops) is called the "open internal pressure".

上記したように、本実施形態における二次電池１０は、第一外装体１２の開放内圧が第二外装体１４の開放内圧よりも高くなるように構成されている。このため、電池内圧の上昇、電極体１６の膨張、熱衝撃による外装体の劣化等が生じた場合、内側（電極体１６側）に配置された第一外装体１２よりも先に、外側に配置された第二外装体１４を開放させることができる。これによって、第一外装体１２の内部で生じた有毒ガスが漏出する前に、上記空間Ｓに充填された不活性ガスを第二外装体１４の外部（二次電池１０の外部）に放出することができる。そして、この不活性ガスを不活性ガス検出手段２０（図１参照）が検出することによって、二次電池１０の外部に有毒ガスが漏出する可能性が高まっていることを事前に検知できる。 As described above, the secondary battery 10 in the present embodiment is configured such that the open internal pressure of the first exterior body 12 is higher than the open internal pressure of the second exterior body 14. Therefore, when the internal pressure of the battery rises, the electrode body 16 expands, the exterior body deteriorates due to thermal shock, etc., the outer body is placed on the outer side before the first outer body 12 arranged on the inner side (the electrode body 16 side). The arranged second exterior body 14 can be opened. As a result, before the toxic gas generated inside the first exterior body 12 leaks, the inert gas filled in the space S is discharged to the outside of the second exterior body 14 (outside the secondary battery 10). be able to. Then, by detecting this inert gas by the inert gas detecting means 20 (see FIG. 1), it is possible to detect in advance that the possibility that the toxic gas leaks to the outside of the secondary battery 10 is increasing.

また、本実施形態では、内側に配置された第一外装体１２の開放内圧が高くなっているため、第二外装体１４が開放されるような物理的な負荷が外部から加えられたとしても、第二外装体１４と同時に第一外装体１２が開放されることを防止できる。そして、上記したように、第二外装体１４が開放されたことを有毒ガスが漏出する前に検知できるため、二次電池１０の交換などの対応を行うことができる。このため、本実施形態によると、外部からの負荷によって複数の外装体が同時に破損（開放）した状態になることを防止できる。 Further, in the present embodiment, since the open internal pressure of the first exterior body 12 arranged inside is high, even if a physical load such that the second exterior body 14 is released is applied from the outside. , It is possible to prevent the first exterior body 12 from being opened at the same time as the second exterior body 14. Then, as described above, since it is possible to detect that the second exterior body 14 has been opened before the toxic gas leaks out, it is possible to take measures such as replacing the secondary battery 10. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent a plurality of exterior bodies from being damaged (opened) at the same time due to an external load.

また、本実施形態では、電池ケース３０内に、複数の二次電池１０と、不活性ガス検出手段２０とが収容されている。これによって、１つの不活性ガス検出手段２０で複数の二次電池１０を検査することができるため、複数の二次電池の各々にセンサを取り付ける必要がある従来技術よりも部品点数を少なくすることができる。この結果、電池ケース３０内の二次電池１０の個数を増加させて電池モジュール１の性能を向上させることができると共に、センサの個数減少によるコスト削減に貢献することもできる。 Further, in the present embodiment, a plurality of secondary batteries 10 and the inert gas detecting means 20 are housed in the battery case 30. As a result, since the plurality of secondary batteries 10 can be inspected by one inert gas detecting means 20, the number of parts is reduced as compared with the conventional technique in which a sensor needs to be attached to each of the plurality of secondary batteries. Can be done. As a result, the number of secondary batteries 10 in the battery case 30 can be increased to improve the performance of the battery module 1, and it is also possible to contribute to cost reduction by reducing the number of sensors.

３．他の実施形態
以上、ここに開示される電池モジュールの一実施形態について説明した。しかし、ここに開示される電池モジュールは、上述の実施形態に限定されず、種々の形態を採用することができる。 3. 3. Other Embodiments The embodiment of the battery module disclosed herein has been described above. However, the battery module disclosed herein is not limited to the above-described embodiment, and various forms can be adopted.

（１）開放内圧の調節
図２に示すように、上述の実施形態では、第一シール部１２ａの幅ｗ１と第二シール部１４ａの幅ｗ２とを異ならせることによって、第一外装体１２の開放内圧を第二外装体１４の開放内圧よりも高くしている。しかし、各々の外装体の開放内圧を調節する手段は、これに限定されない。例えば、シール部を形成する際の溶着条件（加熱温度、加熱時間等）を変更することによって、各々の外装体の開放内圧を調節することもできる。本発明者らは、シール部の形成の際の加熱温度を上昇させると、開放内圧が高くなることを実験で確認している（図４参照）。具体的には、本発明者らが行った実験によると、ラミネートフィルムを溶着させる際の温度を３０℃上昇させると、外装体の開放内圧が約１０倍になることが確認されている。また、第一外装体と第二外装体の各々の材料を異ならせることによって、各々の外装体の開放内圧を調節することもできる。 (1) Adjustment of Open Internal Pressure As shown in FIG. 2, in the above-described embodiment, the width w1 of the first seal portion 12a and the width w2 of the second seal portion 14a are different from each other to make the width w2 of the first exterior body 12 different. The open internal pressure is made higher than the open internal pressure of the second exterior body 14. However, the means for adjusting the open internal pressure of each exterior body is not limited to this. For example, the open internal pressure of each exterior body can be adjusted by changing the welding conditions (heating temperature, heating time, etc.) when forming the seal portion. The present inventors have confirmed in an experiment that the open internal pressure increases when the heating temperature at the time of forming the seal portion is increased (see FIG. 4). Specifically, according to an experiment conducted by the present inventors, it has been confirmed that when the temperature at which the laminated film is welded is increased by 30 ° C., the open internal pressure of the exterior body increases about 10 times. Further, the open internal pressure of each exterior body can be adjusted by making the materials of the first exterior body and the second exterior body different from each other.

（２）不活性ガス検出手段
また、図１に示すように、上述の実施形態では、排気手段３４の近傍に不活性ガス検出手段２０が１つ配置されている。しかし、不活性ガス検出手段の数や配置位置は、特に限定されず、電池モジュールの構造に応じて適宜変更することが好ましい。例えば、吸気手段や排気手段を有さず、完全に密閉された電池ケースの内部に二次電池を収容する場合には、電池ケースの内部の中心付近に不活性ガス検出手段を配置すると好ましい。これによって、各々の二次電池から放出された不活性ガスを適切に検出できる。
また、電池ケースを有しておらず、開放された空間に各々の二次電池が配置されるような電池モジュールの場合には、複数個（好ましくは２～５個）の二次電池に対して不活性ガス検出手段を一つ配置すると好ましい。このように複数の不活性ガス検出手段を配置することによって、各々の二次電池から放出された不活性ガスを適切に検出できる。 (2) Inert gas detecting means As shown in FIG. 1, in the above-described embodiment, one inert gas detecting means 20 is arranged in the vicinity of the exhaust means 34. However, the number and arrangement positions of the inert gas detecting means are not particularly limited, and it is preferable to appropriately change them according to the structure of the battery module. For example, when the secondary battery is housed inside a completely sealed battery case without having an intake means or an exhaust means, it is preferable to arrange the inert gas detecting means near the center of the inside of the battery case. This makes it possible to appropriately detect the inert gas emitted from each secondary battery.
Further, in the case of a battery module that does not have a battery case and in which each secondary battery is arranged in an open space, for a plurality of (preferably 2 to 5) secondary batteries. It is preferable to arrange one inert gas detecting means. By arranging the plurality of inert gas detecting means in this way, the inert gas released from each secondary battery can be appropriately detected.

（３）外装体の間の空間
また、第一外装体１２と第二外装体１４との間の空間Ｓの幅ｗ３は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。このように、第一外装体１２と第二外装体１４との寸法差を小さくすると、第一外装体１２の膨張に伴って第二外装体１４を適切に膨張させることができるため、第一外装体１２よりも先に第二外装体１４を開放させる作用を適切に生じさせることができる。
一方、第二外装体１４が開放された際に、不活性ガス検出手段２０が適切に検出できる程度の不活性ガスを放出させるという観点から、第一外装体１２と第二外装体１４との間の空間Ｓの幅ｗ３の下限を設定すると好ましい。なお、かかる幅ｗ３の下限については、二次電池のサイズに応じて適宜設定される。 (3) Space between exterior bodies The width w3 of the space S between the first exterior body 12 and the second exterior body 14 is preferably 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less. By reducing the dimensional difference between the first exterior body 12 and the second exterior body 14 in this way, the second exterior body 14 can be appropriately expanded with the expansion of the first exterior body 12, so that the first The action of opening the second exterior body 14 before the exterior body 12 can be appropriately generated.
On the other hand, from the viewpoint of releasing the inert gas to the extent that the inert gas detecting means 20 can appropriately detect when the second exterior body 14 is opened, the first exterior body 12 and the second exterior body 14 are combined. It is preferable to set the lower limit of the width w3 of the space S between them. The lower limit of the width w3 is appropriately set according to the size of the secondary battery.

以上、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを説明したが、上述の説明は例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although the battery module according to the embodiment of the present invention has been described above, the above description is merely an example and does not limit the scope of the claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the above-exemplified embodiments.

１ 電池モジュール
１０ 二次電池
１２ 第一外装体
１２ａ 第一シール部
１４ 第二外装体
１４ａ 第二シール部
１６ 電極体
１７ 正極端子
１８ 負極端子
２０ 不活性ガス検出手段
３０ 電池ケース
３２ 吸気手段
３４ 排気手段
３６ 拘束部材
Ｓ 第一外装体と第二外装体との間の空間 1 Battery module 10 Secondary battery 12 First exterior body 12a First seal part 14 Second exterior body 14a Second seal part 16 Electrode body 17 Positive electrode terminal 18 Negative electrode terminal 20 Inactive gas detection means 30 Battery case 32 Intake means 34 Exhaust Means 36 Restraint member S Space between the first exterior body and the second exterior body

Claims (1)

外装体の内部に電極体が収容された二次電池を少なくとも１つ備えた電池モジュールであって、
前記二次電池は、
前記電極体を収容する第一外装体と、
前記第一外装体を収容する第二外装体と、
を少なくとも備え、
前記第一外装体と前記第二外装体との間の空間に不活性ガスが充填されており、
前記二次電池の外部に、前記不活性ガスを検出する不活性ガス検出手段が設けられており、
前記第一外装体の開放内圧が前記第二外装体の開放内圧よりも高いことを特徴とする、電池モジュール。 A battery module having at least one secondary battery in which an electrode body is housed inside the exterior body.
The secondary battery is
The first exterior body that houses the electrode body and
The second exterior body that accommodates the first exterior body and
At least prepare
The space between the first exterior body and the second exterior body is filled with the inert gas.
An inert gas detecting means for detecting the inert gas is provided outside the secondary battery.
A battery module characterized in that the open internal pressure of the first exterior body is higher than the open internal pressure of the second exterior body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230060060A1 (en) * 2019-12-13 2023-02-23 Kyocera Corporation Electrochemical cell and electrochemical cell module
WO2022034768A1 (en) * 2020-08-12 2022-02-17 昭和電工パッケージング株式会社 Housing for power storage module, power storage module, and covering sheet for power storage module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169204A (en) 2011-02-16 2012-09-06 Toyota Motor Corp Battery structure
JP2015133180A (en) 2014-01-09 2015-07-23 株式会社豊田自動織機 Method of manufacturing sealed power storage device and welding state inspection apparatus of case of sealed power storage device
JP2015164105A (en) 2014-02-28 2015-09-10 株式会社Ｇｓユアサ Power storage device
JP2018018815A (en) 2016-07-19 2018-02-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Detection system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169204A (en) 2011-02-16 2012-09-06 Toyota Motor Corp Battery structure
JP2015133180A (en) 2014-01-09 2015-07-23 株式会社豊田自動織機 Method of manufacturing sealed power storage device and welding state inspection apparatus of case of sealed power storage device
JP2015164105A (en) 2014-02-28 2015-09-10 株式会社Ｇｓユアサ Power storage device
JP2018018815A (en) 2016-07-19 2018-02-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Detection system

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