JP7489330B2

JP7489330B2 - パック電池

Info

Publication number: JP7489330B2
Application number: JP2020567406A
Authority: JP
Inventors: 健明若林; 憲作竹田
Original assignee: Panasonic Energy Co Ltd
Current assignee: Panasonic Energy Co Ltd
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: WO2020153018A1; US20220123428A1; JPWO2020153018A1; CN113302775A; EP3916866A1; EP3916866A4

Description

本発明は、外装ケースに充電できる電池を収納しているパック電池に関する。

携帯型電気機器の電源として使用されるパック電池は、近年、高出力化が一層求められており、単位体積あたりの効率に優れたリチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池が採用されている。リチウムイオン電池は、高出力である反面、何らかの原因によって内圧が上昇することがある。電池の内圧上昇に対する安全性を確保するために、設定圧力で開弁して破裂を防止する排出弁を設けている。排出弁が開弁するとき、電池は異常な発熱状態にあって排出弁からは高温のガスが勢いよく噴出される。排出弁から排出される排出ガスを外部に排出するために外装ケースに排煙孔を設けたパック電池が開発されている。

特開２００１－１９６０３９号公報

特許文献１のパック電池は、外装ケースの隅部に排煙孔を設けて、排出弁から噴射される排出ガスを速やかに外部に排出する。このパック電池は、電池セルから勢いよく噴射される高温の排出ガスを安全に外部に排出するのが難しい。とくに、非水系電解液二次電池であるリチウムイオン電池の排出弁から噴射される排出ガスは、４００℃以上と異常に高温で、しかも勢いよく噴射されることから、排出ガスが外装ケースを熱溶融し、さらに高温状態でケース外に噴射される排出ガスによる発煙や発火などによって充分な安全性を確保できない。また、外装ケース内で生じる火炎が、外装ケースの穴からケース外に放出するため、さらに安全性を確保できない。

本発明は、以上の弊害を防止することを目的として開発されたもので、本発明の主な目的は、開弁する排出弁から噴射される高温の排出ガスによる弊害及び火炎がケース外へ放出することを抑制して安全性を確保するパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、内圧が設定圧力を越えると開弁する排出弁を有する電池セル１と、電池セル１を収納しているケース２とを備える。ケース２が、電池セル１を収納しているインナーケース２０と、インナーケース２０を内蔵するアウターケース３１とを備え、排出弁の開口部を、ケース内において、端部壁２４と対向して配置しており、インナーケース２０が、排出弁の開口部と対向する端部壁２４の内側に、耐熱カバー６を配置しており、インナーケース２０が、排出弁から噴射される排出ガスが通過する複数のインナー排煙孔２７を有し、アウターケース３０が、インナー排煙孔２７を通過した排出ガスが通過する複数のアウター排煙孔３７を有する。ケース２は、インナーケース２０がアウターケース３０内に配置されて、インナーケース２０とアウターケース３０の間には排出ガスの膨張隙間８を有し、インナー排煙孔２７とアウター排煙孔３７は膨張隙間８を介して連結され、排出弁の開口部から排出された排出ガスが、直接に端部壁２４に噴射されるのを耐熱カバー６で阻止して周囲に飛散させた状態で、インナー排煙孔２７を通過させ、膨張隙間８を通過させてアウター排煙孔３７に案内され、アウター排煙孔３７が、インナー排煙孔２７と異なる方向に排出ガスを通過させている。

以上のパック電池は、開弁する排出弁から噴射される高温の排出ガスが外装ケースの外部に勢いよく噴射されるのを抑制して、好ましい安全性を確保できる特徴がある。それは、以上のパック電池が、ケースをインナーケースとアウターケースとの二重構造とし、インナーケースには排出ガスを通過させる複数のインナー排煙孔を、アウターケースにはインナー排煙孔を通過した排出ガスを通過させる複数のアウター排煙孔を開口し、インナーケースとアウターケースとの間には膨張隙間を設けると共に、インナー排煙孔とアウター排煙孔を膨張隙間を介して連結して、インナー排煙孔を通過した排出ガスを膨張隙間からアウター排煙孔に案内して、アウター排煙孔はインナー排煙孔と異なる方向に排出ガスを通過して外部に排出するからである。
以上の独特の構造のパック電池は、排出弁から噴射される高温の排出ガスを、インナーケースに設けた複数のインナー排煙孔に分散してインナーケースを通過さて膨張隙間に排出し、膨張隙間に流入した排出ガスを、膨張隙間から複数のアウター排煙孔に案内し、アウター排煙孔はインナー排煙孔とは異なる方向に排出ガスを通過して外部に排気する。
以上の状態で排出ガスをケース外に排気するパック電池は、電池セルから噴射された排出ガスを、インナーケースの内部で分散して複数のインナー排煙孔に通過させて排出ガスのエネルギーを減衰し、さらに、インナー排煙孔から膨張隙間に噴射することで、ガスを断熱膨張させて温度を低下し、さらにまた、インナー排煙孔から噴射される排出ガスがアウターケースの内面に衝突し、方向転換し、拡散してエネルギーを減衰させた後、膨張隙間から複数のアウター排煙孔を通過させてエネルギーをさらに減衰させてケース外に排気する。
以上のパック電池は、インナー排煙孔とアウター排煙孔のガス通過抵抗でエネルギーを減衰し、インナー排煙孔から膨張隙間に噴射するときに断熱膨張させて排出ガスの温度を低下し、さらにまた通路の各部位でガスが衝突と方向転換と分散し、また、排出弁からケース外に排出されるまでの排出ガスの経路を長くしてケース外に排気することで、排出ガスから噴射される高温の排出ガスを、ケース外で発火させることなく安全に排気できる特徴を実現する。

本発明の実施形態１に係るパック電池の内部構造を示す概略斜視図である。本発明の実施形態１に係るパック電池の垂直横断面図である。本発明の実施形態１に係るパック電池の垂直縦断面図である。本発明の実施形態２に係るパック電池の内部構造を示す概略水平横断面図である。本発明の実施形態３に係るパック電池の内部構造を示す概略水平横断面図である。本発明の実施形態４に係るパック電池の内部構造を示す概略斜視図である。

本発明の第１の発明は、内圧が設定圧力を越えると開弁する排出弁を有する電池セルと、電池セルを収納しているケースとを備えるパック電池であって、ケースが、電池セルを収納しているインナーケースと、インナーケースを内蔵するアウターケースとを備え、インナーケースが、排出弁から噴射される排出ガスが通過する複数のインナー排煙孔を有し、アウターケースが、インナー排煙孔を通過した排出ガスが通過する複数のアウター排煙孔を有する。ケースは、インナーケースがアウターケース内に配置されて、インナーケースとアウターケースの間には排出ガスの膨張隙間をし、インナー排煙孔とアウター排煙孔は膨張隙間を介して連結され、インナー排煙孔を通過した排出ガスが膨張隙間を通過してアウター排煙孔に案内され、アウター排煙孔が、インナー排煙孔と異なる方向に排出ガスを通過させている。

本発明の第２の発明は、インナーケースとアウターケースとが直方体で、インナー排煙孔とアウター排煙孔が、互いに直交する方向に排出ガスを排気する位置に開口されている。

本発明の第３の発明は、インナーケースとアウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、インナーケースとアウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、インナー排煙孔をインナーケースの周壁に開口し、アウター排煙孔をアウターケースの表面プレートに開口している。

本発明の第４の発明は、インナーケースとアウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、インナーケースとアウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、インナー排煙孔をインナーケースの表面プレートに開口し、アウター排煙孔が前をアウターケースの周壁に開口している。

本発明の第５の発明は、インナーケースとアウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、インナーケースとアウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、周壁は、表面プレートの長手方向に伸びる両側の側部壁と、側部壁に直交する端部壁とからなり、インナー排煙孔をインナーケースの端部壁に開口し、アウター排煙孔をアウターケースの側部壁に開口している。

本発明の第６の発明は、インナーケースとアウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、インナーケースとアウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、周壁は、表面プレートの長手方向に伸びる両側の側部壁と、側部壁に直交する端部壁とからなり、インナー排煙孔をインナーケースの側部壁に開口し、アウター排煙孔をアウターケースの端部壁に開口している。

本発明の第７の発明は、インナー排煙孔とアウター排煙孔の内径が、０．５ｍｍ以上であって３ｍｍ以下である。

本発明の第８の発明は、電池セルが、円筒型の非水系電解液二次電池としている。さらに、本発明の第９の発明は、電池セルをリチウムイオン電池としている。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

（実施形態１）
図１～図３に示すパック電池１００は、充電できる複数の電池セル１と、電池セル１の保護回路等を実装する回路基板３と、電池セル１と回路基板３を収納しているケース２とを備える。

（電池セル１）
電池セル１は円筒形電池である。円筒形電池は、円筒状の金属ケースに電極と電解液を収納している。金属ケースは、底を閉塞している外装缶の開口部に、封口板を気密に固定している密閉構造としている。外装缶は、金属板をプレス加工して製作される。封口板は、絶縁材のパッキンを介して外装缶の開口部周縁にカシメ加工して気密に固定される。

電池セル１は、図示しないが、金属ケースの内圧が異常に高くなって破損するのを防止するために、封口板に排出弁を設けている。排出弁は、開口する状態で内部のガスなどを排出する開口部を封口板に設けている。ただし、電池セルは、外装缶の底部に排出弁とその開口部を設けることもできる。排出弁は、内圧が設定圧力、たとえば１．５ＭＰａよりも高くなると開弁して、内圧上昇による金属ケースの破壊を防止する。排出弁は、異常な状態で開弁される。したがって、排出弁が開弁する状態では、電池セル１の温度も非常に高くなっている。このため、開弁する排出弁から排出されるガスや電解液（噴出物）は異常な高温となっている。とくに、電池セル１をリチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池とするパック電池は、排出ガスが４００℃以上である異常な高温となる。さらに、リチウムイオン電池は、非水系の電解液を充填していることから、これが高温でケース外に排出されると、空気に触れて発火して、さらに異常な高温となることがある。リチウムイオン電池に限らず、他の充電できる電池においても、開弁する排出弁から噴出される排出ガスは高温となるので、排出ガスのエネルギーを減衰してケース外に排気することは安全性を高くすることから大切である。

図１～図３のパック電池１００は、複数の電池セル１を電池ホルダー４で定位置に配置して電池ブロック１０としてケース２内に配置している。電池ブロック１０は、２組の電池組立１１からなる。電池組立１１は、電池ホルダー４に電池セル１を挿入して電池セル１を定位置に配置している。電池ホルダー４は、ケース２の側部壁２３と平行に４列に電池セル１を配置している。２組の電池組立１１が長手方向に２段に配列されて、４列２段に８本の電池セル１を直列と並列に接続している電池ブロック１０を構成している。各々の電池組立１１は、２本の電池セル１の排出弁の開口部をケース２の端部壁２４と対向してケース内に配置している。図のパック電池１００は、電池組立１１を４個の電池セル１で構成して、２組の電池組立１１で電池ブロック１０を構成して、電池ブロック１０をケース内に配置しているが、本発明のパック電池は、ケースに収納する電池セル１の個数や接続状態を特定しない。

（回路基板３）
回路基板３は、電池セル１に接続されて電池セル１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）を実装している。保護回路は、電池セル１の過充電や過放電を防止する回路、あるいは過電流を防止する回路、あるいは又温度が異常に上昇する状態で電流を遮断する回路である。

（ケース２）
ケース２は、電池セル１を収納しているインナーケース２０と、インナーケース２０を内側に配置しているアウターケース３０とを備える。インナーケース２０とアウターケース３０はプラスチック製で、平面視を長方形とする直方体の箱形に成形している。ケース２は、電池セル１の長手方向がケース２の長手方向を向く姿勢として、電池ブロック１０をケース２内に配置している。このパック電池１００は、電池セル１の排出弁の開口部から排出される排出ガスの噴射方向が、ケース２の長手方向となるので、排出ガスはケース２の周壁２２の端部壁２４に向かって噴射される。

インナーケース２０とアウターケース３０は、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂で成形される。ポリカーボネートは耐薬品性に優れるので、ポリカーボネート製のインナーケース２０は、排出ガスに対して安定している。インナーケース２０とアウターケース３０は、好ましくは、耐熱特性の優れたプラスチックで成形することを理想とするが、２層構造のケースは、必ずしもケースを排出ガスで熱変形したり熱溶融しない耐熱特性のプラスチックとする必要はない。排出ガスの噴出時間が、わずか数秒間と極めて短く、インナーケース２０とアウターケース３０の両方が同時に熱溶融することがなく、インナーケース２０が熱溶融した後は、アウターケース３０が排出ガスのエネルギーを減衰して排気するからである。すなわち、アウターケース３０が熱溶融する前に、排出ガスの噴出が完了するからである。インナーケース２０とアウターケース３０は、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂で射出成形して安価に多量生産できる特徴がある。ただし、本発明は、ケースのプラスチックを特定するものでなく、さらに優れた耐熱性の熱可塑性樹脂、たとえば、ナイロン樹脂やフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂で成形することができ、さらにまた、シリコン樹脂やポリイミド樹脂のより耐熱特性の優れたプラスチックで成形することもできる。

インナーケース２０の外形はアウターケース３０の内形よりも小さく、インナーケース２０とアウターケース３０の間には、排出ガスを通過させる膨張隙間８を設けている。インナーケース２０は、内部には電池セル１と回路基板３とを内蔵している。インナーケース２０とアウターケース３０は、上ケース２０Ａ、３０Ａと下ケース２０Ｂ、３０Ｂとからなる。下ケース２０Ｂ、３０Ｂと上ケース２０Ａ、３０Ａは、四角形、図にあっては長方形の表面プレート２１、３１の周囲に周壁２２、３２を設けている。下ケース２０Ｂ、３０Ｂと上ケース２０Ａ、３０Ａは、周壁２２、３２の開口端面を合わせ面として連結している。周壁２２、３２は、長方形の表面プレート２１、３１の長手方向に伸びる両側の側部壁２３、３３と、この側部壁２３、３３に直交する端部壁２４、３４とからなる。

図３に示すインナーケース２０は、排出弁の開口部と対向する端部壁２４の内側に耐熱カバー６を配置している。耐熱カバー６は排出ガスの温度に耐える耐熱性のあるプレートやシートである。耐熱カバー６は、排出弁から噴射される排出ガスが直接に端部壁２４に噴射されるのを阻止して、排出ガスを四方に飛散させる。耐熱性のある材料で端部壁２４を成形しているインナーケース２０は、耐熱カバー６を設けることなく、排出ガスを端部壁２４で周囲に飛散できる。
図１～図３のパック電池１００は、インナーケース２０の端部壁２４の内面に耐熱カバー６を配置するが、この耐熱カバー６は省略することもできる。耐熱カバーを配置しないインナーケース２０は、好ましくは、端部壁２４に開口するインナー排煙孔２７を、排出弁の開口部に対向しない位置に配置する。
このパック電池は、排出口から噴出される排出ガスを端部壁２４に衝突させて分散し、分散されたガスをインナー排煙孔２７に案内して排出することで、排出ガスのエネルギーを減衰してインナー排煙孔２７から膨張隙間８に流入できる。端部壁２４が、噴射される高温の排出ガスで熱溶融されても、熱溶融するまでにはタイムラグがあり、さらに排出ガスの噴射時間は数秒と短く、熱溶融するまではインナー排煙孔２７でエネルギーを減衰して排出ガスを膨張隙間８に流入する。排出ガスの噴射時間は短いので、端部壁２４が熱溶融した後にガスが噴射される時間は極めて短く、このタイミングにおいて排出ガスは、膨張隙間８で拡散され、方向転換されてアウター排煙孔３７でエネルギーを減衰してアウターケース３０外に排出できる。排出弁が開弁したパック電池は、その後使用されない。したがって、インナーケースの端部壁が排出ガスで熱溶融するパック電池であっても、熱溶融した後の極短時間に噴射される排出ガスのエネルギーを減衰して排気できる構造によって安全性は確保できる。

インナーケース２０は、電池セル１の排出弁から噴射される排出ガスを通過させる複数のインナー排煙孔２７を設けている。アウターケース３０は、インナー排煙孔２７を通過した排出ガスを通過させる複数のアウター排煙孔３７を設けている。アウター排煙孔３７は、図２及び図３の鎖線で示すように、排出ガスで剥離されるラベル７を付着して、排出弁が開弁しない状態ではラベル７で塞いでいる。インナー排煙孔２７とアウター排煙孔３７は、インナーケース２０及びアウターケース３０のそれぞれ異なる位置に設けられると共に、さらに異なる方向に排出ガスを通過させる。図１の概略斜視図に示すパック電池１００は、インナー排煙孔２７をインナーケース２０の周壁２２の側部壁２３に設けて、アウター排煙孔３７をアウターケース３０の表面プレート３１に設けている。複数のインナー排煙孔２７と、複数のアウター排煙孔３７は、多数の排煙孔から排出ガスを排気する構造としている。

インナーケース２０の側部壁２３とアウターケース３０の表面プレート３１は、互いに直交する方向に配置されるので、側部壁２３に設けたインナー排煙孔２７と、表面プレート３１に設けたアウター排煙孔３７は、互いに直交する方向に排出ガスを通過させる。このパック電池１００は、電池セル１の排出弁から噴射される排出ガスを、インナーケース２０の周壁２２の側部壁２３のインナー排煙孔２７を通過させて膨張隙間８に排出し、膨張隙間８でインナー排煙孔２７からアウター排煙孔３７に案内して、アウター排煙孔３７からアウターケース３０外に排気する。

インナー排煙孔２７とアウター排煙孔３７の個数と内径は、個数を少なくして内径を小さくして排出ガスの通過抵抗を大きくできるが、個数が少なく、内径が小さすぎると排出ガスをスムーズにケース外に排気できないので、排煙孔の個数とガスの通過抵抗を考慮して、排煙孔の内径は、好ましくは１ｍｍ～３ｍｍ、個数を１０個～１００個とする。複数のインナー排煙孔２７と、複数のアウター排煙孔３７は、必ずしも全ての内径を同一寸法とする必要はなく、たとえば、排出弁までのガス経路の短い排煙孔の内径を、排出弁までのガス経路の長い排煙孔よりも大きくし、あるいは小さくすることもできる。ガス経路の短い排煙孔の内径をガス経路の長い排煙孔よりも大きくするパック電池は、排出ガスをスムーズに通過でき、反対にガス経路の短い排煙孔の内径をガス経路の長い排煙孔よりも小さくするパック電池は、ガスの通過抵抗を大きくしてエネルギーを効果的に減衰しながら、各々の排煙孔に均等にガスを通過できる特徴がある。

また、インナー排煙孔２７とアウター排煙孔３７の内径は、同一寸法とし、あるいはインナー排煙孔２７の内径をアウター排煙孔３７よりも大きく、反対にインナー排煙孔２７の内径をアウター排煙孔３７の内径よりも小さくすることもできる。インナー排煙孔２７の内径をアウター排煙孔３７の内径よりも大きくしてガスをスムーズに通過でき、反対にインナー排煙孔２７の内径をアウター排煙孔３７よりも小さくしてエネルギーをより効果的に減衰できる。ただ、複数のインナー排煙孔２７と複数のアウター排煙孔３７の内径は、個数を考慮して最適値に設定されるので、個数を多くして内径を小さくし、あるいは、個数を少なくして大きくする。

膨張隙間８は、間隔を広くしてガスの断熱膨張で温度を効果的に低下でき、狭くして排出ガスの通過抵抗を大きくしてガスの通過抵抗を大きくできる。膨張隙間８の間隔は、排煙孔の個数と内径を考慮して最適寸法に設定されるが、好ましくは、１ｍｍ～５ｍｍとする。

パック電池１００は、インナーケース２の内部に排出ガスの拡散スペース２５を設けている。このパック電池１００は、排出弁から噴射される排出ガスを拡散スペース２５に噴射して、拡散スペース２５でエネルギーを減衰させた後、インナー排煙孔２７と膨張隙間８とアウター排煙孔３７とでエネルギーを減衰してアウターケース３０外に排出する。排煙孔は、排出ガスが通過する通過抵抗で、排出ガスの運動のエネルギーを減衰し、膨張隙間８はガスを断熱膨張させて温度エネルギーを小さくし、さらに、ガスの経路を長くし、ガスを衝突し、拡散し、方向転換して熱エネルギーと運動エネルギーを減衰してケース２の外部に排気する。

排出弁からインナーケース２０内に噴射された排出ガスは、図１～図３の矢印で示す方向に流動してケース２外に排気される。電池セル１の排出弁は、開口部をインナーケース２０の端部壁２４に対向して配置している。排出弁から噴射される排出ガスは、インナーケース２０の端部壁２４に向かって噴射される。端部壁２４の内側には耐熱カバー６を配置しているので、排出ガスは耐熱カバー６に衝突して周囲に飛散される。耐熱カバー６に衝突した排出ガスは、拡散スペース２５に流入して拡散される。拡散スペース２５に流入する排出ガスは、図の矢印で示すように、インナーケース２０の内面に衝突し、分散され、方向転換されてインナー排煙孔２７から膨張隙間８に排気される。膨張隙間８に流入する排出ガスは、断熱膨張し、衝突し、拡散し、方向転換してエネルギーを減衰した後、さらにアウター排煙孔３７でエネルギーを減衰してケース２外に排気される。エネルギーを減衰してケース２外に排気する構造は、ケース２外での発火等の弊害を抑制して安全性を向上できる。

（実施形態２）
パック電池２００は、図４の概略水平断面図に示すように、インナー排煙孔２７をインナーケース２０の端部壁２４に設けて、アウター排煙孔３７をアウターケース３０の側部壁３３に設けている。このパック電池２００は、端部壁３４よりも大面積であるアウターケース３０の側部壁３３にアウター排煙孔３７を設けて、ガスを広い面積に拡散してスムーズにケース２外に排気できる。このパック電池２００は、排出弁からインナーケース２０内に噴射された排出ガスを、インナーケース２０の端部壁２４に設けたインナー排煙孔２７から膨張隙間８に噴出して断熱膨張させてガス温度を低下し、さらに膨張隙間８において、排出ガスをアウターケース３０の端部壁３４の内面に衝突して分散し、さらにアウターケース３０内で方向転換してエネルギーを減衰させて、アウターケース３０の側部壁３３に設けたアウター排煙孔３７から広い面積でケース２外に排気する。このパック電池２００は、エネルギーを低レベルに減衰させて、アウターケース３０の表面の広い面積に分散してケース２外に排気する構造によって、ケース２外での発火等の弊害を抑制して安全性を向上する。

（実施形態３）
パック電池３００は、図５の概略水平断面図に示すように、インナー排煙孔２７をインナーケース２０の側部壁２３に設けて、アウター排煙孔３７をアウターケース３０の端部壁３４に設けている。このパック電池３００は、端部壁２４よりも大面積の側部壁２３に多数のインナー排煙孔２７を設けることができるので、ガスをスムーズにインナーケース２０から膨張隙間８に排出できる。このパック電池３００は、排出弁からインナーケース２０内に噴射された排出ガスを、インナーケース２０の側部壁２３に設けたインナー排煙孔２７から膨張隙間８に噴出して断熱膨張させてガス温度を低下し、さらに膨張隙間８において、排出ガスをアウターケース３０の側部壁３３の内面に衝突させて分散し、さらにアウターケース３０内で方向転換してエネルギーを減衰させて、アウターケース３０の端部壁３４に設けたアウター排煙孔３７からケース２外に排気する。アウター排煙孔３７は、通過する抵抗で排出ガスのエネルギーを減衰してケース２外に排出する。このパック電池３００は、エネルギーを低レベルに減衰させてケース２外に排気する構造によって、ケース２外での発火等の弊害を抑制して安全性を向上する。

（実施形態４）
パック電池４００は、図６の概略斜視図に示すように、インナー排煙孔２７をインナーケース２０の表面プレート２１に設けて、アウター排煙孔３７をアウターケース３０の側部壁３３に設けている。このパック電池４００は、大面積であるインナーケース２０の表面プレート２１にインナー排煙孔２７を設けているので、排出弁から噴出される排出ガスを、広い面積に分散してインナーケース２０から膨張隙間８に排気できる。この構造は、インナーケース２０の表面プレート２１に多数のインナー排煙孔２７を設けることができるので、インナー排煙孔２７を小さくして、スムーズに膨張隙間８に排出できる。小さいインナー排煙孔２７から膨張隙間８に噴出されるガスは、断熱膨張で温度を低下できる効果が大きい。このため、温度低下したガスをアウター排煙孔３７に流入して、ケース２外に排出されるガス温度を低くして、ケース２外での発火等の弊害を確実に防止して、安全性を向上できる。

本発明は排出ガスを安全に排気するパック電池に有効に使用できる。

１００、２００、３００、４００…パック電池
１…電池セル
２…ケース
３…回路基板
４…電池ホルダー
６…耐熱カバー
７…ラベル
８…膨張隙間
１０…電池ブロック
１１…電池組立
２０…インナーケース
２０Ａ…上ケース
２０Ｂ…下ケース
２１…表面プレート
２２…周壁
２３…側部壁
２４…端部壁
２５…拡散スペース
２７…インナー排煙孔
３０…アウターケース
３０Ａ…上ケース
３０Ｂ…下ケース
３１…表面プレート
３２…周壁
３３…側部壁
３４…端部壁
３７…アウター排煙孔

Claims

内圧が設定圧力を越えると開弁する排出弁を有する電池セルと、
前記電池セルを収納してなるケースとを備えるパック電池であって、
前記ケースが、
前記電池セルを収納してなるインナーケースと、
前記インナーケースを内蔵してなるアウターケースとを備え、
前記排出弁の開口部を、前記ケース内において、端部壁と対向して配置しており、
前記インナーケースが、前記排出弁の開口部と対向する前記端部壁の内側に、耐熱カバーを配置しており、
前記インナーケースが、前記排出弁から噴射される排出ガスが通過する複数のインナー排煙孔を有し、
前記アウターケースが、前記インナー排煙孔を通過した前記排出ガスが通過する複数のアウター排煙孔を有し、
前記ケースは、前記インナーケースが前記アウターケース内に配置されて、
前記インナーケースと前記アウターケースの間には前記排出ガスの膨張隙間を有し、
前記インナー排煙孔と前記アウター排煙孔は前記膨張隙間を介して連結され、
前記排出弁の開口部から排出された前記排出ガスが、直接に前記端部壁に噴射されるのを前記耐熱カバーで阻止して周囲に飛散させた状態で、前記インナー排煙孔を通過させ、前記膨張隙間を通過させて前記アウター排煙孔に案内され、
前記アウター排煙孔が、前記インナー排煙孔と異なる方向に前記排出ガスを通過させるようにしてなることを特徴とするパック電池。
請求項１に記載するパック電池であって、
前記インナーケースと前記アウターケースとが直方体で、
前記インナー排煙孔と前記アウター排煙孔が、互いに直交する方向に前記排出ガスを排気する位置に開口されてなることを特徴とするパック電池。
請求項２に記載するパック電池であって、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記インナー排煙孔が前記インナーケースの周壁に開口され、
前記アウター排煙孔が前記アウターケースの表面プレートに開口されてなることを特徴とするパック電池。
請求項１又は２に記載するパック電池であって、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記インナー排煙孔が前記インナーケースの表面プレートに開口され、
前記アウター排煙孔が前記アウターケースの周壁に開口されてなることを特徴とするパック電池。
請求項２に記載するパック電池であって、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記周壁は、前記表面プレートの長手方向に伸びる両側の側部壁と、該側部壁に直交する前記端部壁とからなり、
前記インナー排煙孔が前記インナーケースの前記端部壁に開口され、
前記アウター排煙孔が前記アウターケースの前記側部壁に開口されてなることを特徴とするパック電池。
請求項２に記載するパック電池であって、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、平面視を長方形とする箱形で、
前記インナーケースと前記アウターケースとが、長方形の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記周壁は、前記表面プレートの長手方向に伸びる両側の側部壁と、該側部壁に直交する前記端部壁とからなり、
前記インナー排煙孔が前記インナーケースの前記側部壁に開口され、
前記アウター排煙孔が前記アウターケースの前記端部壁に開口されてなることを特徴とするパック電池。
請求項１ないし６のいずれかに記載するパック電池であって、
前記インナー排煙孔と前記アウター排煙孔の内径が、
０．５ｍｍ以上であって３ｍｍ以下であることを特徴とするパック電池。
請求項１ないし７のいずれかに記載するパック電池であって、
前記電池セルが、円筒型の非水系電解液二次電池であることを特徴とするパック電池。
請求項８に記載するパック電池であって、
前記電池セルがリチウムイオン電池であることを特徴とするパック電池。