JP7507002B2

JP7507002B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP7507002B2
Application number: JP2020077564A
Authority: JP
Inventors: 真介福田; 卓也松田; 武司秀毛; 昌彦橋本; 道久栗田
Original assignee: Panasonic Energy Co Ltd
Current assignee: Panasonic Energy Co Ltd
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: JP2021174673A

Description

本発明は複数の電池セルを備える電池パックに関する。

充電できる電池セルにおいて、内部短絡が生じると、正負極活物質と電解液との反応や、電解液の分解・気化が生じ、それらは発熱を伴うため、熱によって反応が加速度的に促進される。更に反応が進むと、ガス発生により内圧が異常上昇し、電池セルに設けられた排出弁が開いて、気化した電解液や高温になった電池内蔵物が、火炎を伴って、短時間に勢いよく噴出される。この熱によって加速度的に反応が促進され、最終的に噴出される事を「熱暴走」と表現する。噴出物は、極めて高温な細かい破片状の電池内蔵物や、気化した電解液成分を含む、火炎を伴った、高温且つ高速な粉体混合流体で、樹脂製の外装ケースを溶融し、溶融でできた穴から電池パック外部へ火炎等が噴出し、電池パックや接続機器、周辺を延焼する大きな熱的障害を引き起こす原因となる。この弊害を防止することを目的として、ケースを上ケースと下ケースで構成して、上ケースと下ケースの主要部を金属プレートとする電池パックが開発されている。（特許文献１参照）

特開２００６－１８５７５６号公報

ケースの主要部を金属製とする電池パックは、ケースの製造コストが高く、さらに全体が重くなる欠点がある。
本発明は、さらに以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の目的の一は、高温の噴出物による熱的障害を防止して安全性を向上できる電池パックを提供することにある。

本発明のある態様にかかる電池パックは、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を備える複数の電池セルと、これらの電池セルを内蔵する外装ケースと、外装ケースの内側であって、電池セルの排出弁の排出口との対向位置に配置しているプレート状又はシート状の耐熱部材とを備えている。耐熱部材は、排出口との対向面側に積層している内層と、内層に積層されてなる外層との複数の層からなる。内層と外層は異なる材料であって、内層は排出口から噴出される噴出物によって焼失又は溶融されることで噴出物の熱エネルギーを消費する材料で、外層は内層よりも破断強度が強い材料であり、前記外層が、断面形状を波形とする蛇腹状である。

本発明の電池パックは、高温の噴出物による熱的障害を防止して安全性を向上できる特長がある。

本発明の一実施形態に係る電池パックの斜視図である。図１に示す電池パックの分解斜視図である。図２に示す電池パックの電池組立の斜視図である。図３に示す電池組立の分解斜視図である。図１に示す電池パックの要部拡大断面図である。耐熱部材の他の一例を示す概略断面斜視図である。耐熱部材の他の一例を示す概略断面斜視図である。本発明の他の実施形態に係る電池パックの斜視図である。

本発明のある実施態様の電池パックは、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を備える複数の電池セルと、電池セルを内蔵する外装ケースと、外装ケースの内側であって、電池セルの排出弁の排出口との対向位置に配置してなるプレート状又はシート状の耐熱部材とを備え、耐熱部材は、排出口との対向面側に積層してなる内層と、内層に積層されてなる外層とで構成される複数の層を持ち、内層と外層は異なる材料であって、内層は排出口から排出される噴出物によって焼失又は溶融されることで噴出物の熱エネルギーを消費する材料で、外層は内層よりも破断強度が強い材料としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、内層を有機材料としている。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、内層をゴムとしている。さらに、本発明の他の実施態様の電池パックは、内層を、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のプラスチックとしている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、内層を絶縁材としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、内層を構成する材料が、噴出物に加熱されて水分を生成・放出して噴出物の熱エネルギーを消費する機能材料を含んでいる。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、内層の機能材料を、水和金属化合物としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、内層を構成する材料が、噴出物に加熱されて難燃性のガスを発生する機能材料を含んでいる。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、内層の機能材料を、難燃剤としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、外層を金属板としている。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、外層をアルミニウム板としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、外層を無機質材としている。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、外層を、無機質の繊維を編組してなる織物としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、外層を、断面形状を波形とする蛇腹状としている。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、外層を、山部と谷部を平行状に交互に配置してなる蛇腹状としている。さらに、本発明の他の実施態様の電池パックは、外層を、山部と谷部を同心円状に交互に配置してなる蛇腹状としている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、蛇腹状である外層の断面形状を、矩形波状、サイン波状、三角波状、台形波状のいずれかとしている。

本発明の他の実施態様の電池パックは、蛇腹状である外層と内層との隙間に接合材を充填している。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、蛇腹状である外層と内層が、隙間に充填してなる接合材で、全面を接合している。さらに、本発明の他の実施態様の電池パックは、蛇腹状である外層と内層を、隙間に充填してなる接合材で、部分的に接合している。

本発明の他の実施態様の電池パックは、耐熱部材が、内層と外層を接合している。また、本発明の他の実施態様の電池パックは、内層と外層を、電池セルの排出口と対向する領域において、部分的に接合している。

本発明の他の実施態様の電池パックは、外装ケースを、熱可塑性樹脂のプラスチック製としている。

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。

本発明の電池パックは、主として電動車両、家庭用蓄電池、バックアップ用備え付け蓄電池などの電源として使用されるのに適している。本発明の電池パックを電源とする電動車両は、たとえば、アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー等である。ただし、本発明は、電池パックの用途を特定するものではなく、例えばセンサで走行位置を認識して走行するロボット掃除機や電動工具等の他の種々の電気機器用の電源としても使用することもできる。
（実施の形態１）

図１に示す電池パック１００は、複数の電池セル１を電池ホルダ２で定位置に保持してなる電池組立１０を外装ケース４に収納している。電池組立１０は、端面に排出弁の排出口を有する複数の電池セル１を平行姿勢であって端部の端面電極１ａ、１ｂを同一平面に配置している。電池組立１０は、各々の電池セル１をリード板３で直列や並列に接合している。

（電池組立１０）
図２～図４に示す電池組立１０は、両端に正負の異なる端面電極１ａ、１ｂを備える複数の電池セル１と、これ等の電池セル１を互いに平行な姿勢とし、かつ電池セル１の端面電極１ａ、１ｂを同一面に配置して多段多列に配置している電池ホルダ２と、この電池ホルダ２に収納している電池セル１の端面電極１ａ、１ｂに接続されて、隣接する電池セル１を直列と並列に接続してなるリード板３とを備えている。

（電池セル１）
電池セル１は、両端を正負の電極としており、一方の端面電極１ａを凸部電極として、他方の端面電極１ｂを平面電極としている。図に示す電池セル１は、円筒電池としている。円筒電池は、図示しないが、円筒状の外装缶に電極体を収納し、電解液を充填して外装缶の開口部をガスケット等の絶縁材を介して封口板で密閉している。円筒電池は、絶縁材を介して絶縁された封口板に凸部電極を設けて一方の端面電極１ａとすると共に、外装缶の底面を他方の端面電極１ｂとして正負の電極を設けている。さらに、電池セル１は、凸部電極の内側に内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁（図示せず）を備えており、凸部電極の外周部には排出弁の排出口を設けている。

電池セル１は、充電できるリチウムイオン二次電池である。ただ電池セル１は、リチウムイオン電池に限定されず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充電できる電池であってもよい。さらに、本実施形態の電池パック１００では、円筒電池が使用されているが、これに限定されず、角型電池や扁平形電池とすることもできる。電池組立１０は、複数の電池セル１を平行な姿勢として、多段多列に並べて電池ホルダ２で保持している。電池組立１０が有する電池セル１の個数は、電池パック１００の用途、充放電容量、最大負荷電流、各電池セル１の容量などを考慮して最適個数とされるが、たとえば１０個から２００個とすることができる。電池組立１０は、電池セル１を並列に接続する個数を多くして負荷に供給する最大電流を大きくし、全体の個数を多くして全体の充放電容量を大きくできる。なお、図１に示す電池パック１００は、図４に示すように、電池セル１を平行な姿勢として並べているが、２個以上のセルを縦列状態に接続し、この状態の電池セルの複数を、平行な姿勢で並べるようにしてもよい。

（外装ケース４）
外装ケース４は、熱可塑性樹脂のプラスチック製で、図２と図５に示すように、内側に耐熱部材５を配置している。外装ケース４は、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂で成形して制作される。熱可塑性樹脂のプラスチックを成形している外装ケース４は、電池セル１の排出弁が開弁して排出口１ｘから排出される高温の噴出物が直接に噴射されると溶融して、噴出物を外部に噴出する。耐熱部材５は、プレート状又はシート状であって、外装ケース４の内側に配置されて、電池セル１の排出弁から排出される高温の噴出物が外部に排出されるのを防止する。このことを実現するために、耐熱部材５は、電池セル１の排出弁の排出口１ｘに対向して配置される。図５に示す電池セル１は、端面電極１ａに排出弁の排出口１ｘを設けているので、耐熱部材５は電池セル１の端面電極１ａに対向して配置される。

（耐熱部材５）
耐熱部材は、厚い金属板、たとえば１ｍｍ以上の金属板として、電池セルの噴出物が外装ケースの外部に排出するのを防止できる。しかしながら、厚い金属板は、部品コストが高くなることに加えて、電池パックが重くなる欠点がある。図５ないし図７に示す電池パック１００は、外装ケース４の内側に多層の耐熱部材５を配置して、この耐熱部材５を、内層６と外層７とからなる複合積層材としている。複合積層材は、内層６よりも溶融温度の高い外層７とからなる複数の層として、内層６と外層７を異なる素材としている。この耐熱部材５は、内層６を排出口１ｘから排出される噴出物の熱エネルギーを消費する材料として、外層７を内層６よりも破断強度が強い材料とするので、噴出物の熱エネルギーを内層６で一部消費し、エネルギーの減衰された噴出物が高強度板の外層７に吹き付けられる。したがって、高温の噴出物が耐熱材料５を貫通するのを防止して、樹脂製の外装ケース４が溶融されて、電池パック１００の外部へ火炎等が噴出し、周辺を延焼するといった一連の大きな熱的障害を防止する事ができる。

図５ないし図７の断面図は、外装ケース４の内側であって、電池組立１０との間に耐熱部材５を配置している電池パックの要部拡大断面図を示している。これ等の図に示す耐熱部材５は、複数枚の素材を積層する複合積層材として、部品コストを低減しながら軽量化できる。これ等の図に示す耐熱部材５は、内層６と外層７とを積層する２層構造としている。２層構造の耐熱部材５は、簡単な構造で安価に多量生産できる。ただ、本発明は耐熱部材を２層構造に特定するものでなく、３層以上の積層構造とすることもできる。図５に示す２層構造の耐熱部材５は、内層６と外層７を異なる素材とする複合積層材である。

（内層６）
内層６は、排出口から噴出される噴出物で焼失又は溶融されて噴出物の熱エネルギーを消費する材料であって、好ましくは、排出口１ｘから排出される噴出物が吹き付けられても燃焼しない難燃性の耐熱素材である。具体的には、内層６は、噴出物によって加熱されて溶融し、気化し、あるいは炭化する等の状態に変化する。その際の融解熱や昇華熱により、噴出物の熱エネルギーは一部消費される形で減衰されて外層７に到達する。上述した熱エネルギーの減衰量を大きくすることで、噴出物が外層７を貫通するのを防止でき、樹脂製の外装ケース４が溶融されて、電池パックの外部へ火炎等が噴出し、周辺を延焼するといった、一連の大きな熱的障害を防止する事ができる。

さらに、好ましくは内層６は、絶縁材の有機素材を使用する。絶縁材の内層６は、電池セル１との対向面を絶縁するので、外層７に金属板を使用して、金属製の外層７と電池セル１とを絶縁できる。リチウムイオン電池の電池セル１は、排出口１ｘから排出する噴出物の温度が瞬間的には５００℃を超える高温となるので、有機素材は、この温度で状態変化してエネルギーを吸収する。有機素材の内層６は、例えばゴムシートを使用する。内層６のゴムシートは、耐熱特性に優れた合成ゴム、例えばシリコンゴム等が適している。合成ゴムは、高温の噴出物で燃焼することなく状態変化する。ただし、本発明は有機素材の内層６をゴムに特定するものでなく、有機素材には、たとえば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のプラスチック製のシートやフィルム、板材も使用できる。また、内層６は、噴出物に加熱されて水分を生成・放出して噴出物の熱エネルギーを消費する水和金属化合物などの機能材料を含むこともできる。水和金属化合物は、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの水和金属が燃焼する状態における吸熱反応による冷却効果をもたらし、外層７の熱的損傷を防止する。さらに、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムの分解開始温度は２００℃～３５０℃と、噴出物により加熱された内層６の温度よりも低く、しかも吸熱量は１６００Ｊ／ｇ以上と大きいことから難燃化の効果も期待できる。水和金属化合物は、例えばプラスチック製の内層に配合されて、優れた難燃性と吸熱効果を実現する。さらに、内層６は、噴出物によって加熱されて不活性で難燃性のあるガスを発生する難燃剤などの機能材料を含むことができる。難燃剤には、内層６に使用されるゴムやプラスチックに添加して使用できる全てのもの、たとえば、臭素化合物、リン化合物、塩素化合物等の有機系内部領域、アンチモン化合物、窒素化合物、ホウ素化合物などの無機系難燃剤が使用できる。

（外層７）
外層７は内層６よりも破断強度が強い材料であって、溶融温度の高い、耐熱性の優れた高強度板である。外層７は、内層６を介して吹き付けられる噴出物で溶融して貫通穴が開くことのない破断強度が強い高強度板である。さらに、外層７は、内層６の状態変化により熱エネルギーの減衰された噴出物が、吹き付けられて熱溶融しない高強度板である。さらにまた、正確には、外層７の噴出物による変形量は、噴出物で変形して外装ケース４の内面に接触して、外装ケース４を溶融して噴出物を外部に排出されない程度とすることができる。

電池パック１００は、噴出物を外部に噴出しない特性が要求される。外装ケース４の内部に配置する耐熱部材５を噴出物が溶融して貫通すると、外装ケース４のプラスチックも溶融されて噴出物は外部に噴出される。この弊害を防止する外層７の高強度板は、金属板や無機材質が適している。金属板には、とくに軽量で且つ、後述する蛇腹状といった加工を施す際の加工がしやすい、加工性に優れたアルミニウム板（本明細書においてアルミニウム板はアルミニウム合金板を含む意味に使用する）が適している。

以上の電池パックは外層７をアルミニウム板とするが、本発明は外層７をアルミニウムの金属板に特定するものでなく、他の金属板、例えば鉄や鉄合金の板材、さらに無機材質のセラミック板や、無機質の繊維を編組したシートなども使用できる。

図５に示す耐熱部材５の外層７は、山部７ｂと谷部７ｃとを交互に平行に配置して蛇腹状に成形している。外層７は蛇腹状に成形することで、内面に吹き付けられる噴出物による破断を防止できる特長がある。それは、平面状の外層７では、噴出物が内面に吹き付けられて強い引張力が作用すると、耐えきれなくなって破断するが、蛇腹状の外層７では、撓んだ蛇腹が伸びるように変形して衝撃を緩和して破断を防止できるからである。この図の外層７は、電池セル１との対向面を山部７ｂとして、内層６との間に空間７ａを設けている。空間７ａの横幅（Ｗ）は、好ましくは電池セルに設けている吐出口１ｘの開口幅（Ｄ）よりも大きく３倍よりも狭くしている。さらにこの図に示す外層７は、空間７ａに接着剤や粘着剤等の有機の接合材１３を充填して、山部７ｂと谷部７ｃを接合材１３で外層６に接合している。空間７ａに充填された有機の接合材１３は吹き付けられる高温の噴出物で状態変化して融解熱を吸収する。したがって、図５に示すように、電池セル１の排出口１ｘと対向する領域に空間７ａを設けて、ここに接合材１３を充填する構造は、排出口１ｘから噴射される高温の噴出物の熱エネルギーを接合材１３で効果的に吸収して減衰できる。

ただし、図示しないが、蛇腹状の層は、必ずしも内層との間にできる空隙に接合材を充填しない構造とすることもできる。この構造の外層は、電池セルから噴出する噴出物を内層に通過させて空間に案内して、周囲に飛散するのを抑制できる。このことは、噴出物が耐熱部材に衝突して勢いよく周囲に飛散して、他の電池セルの熱暴走を誘発するのを抑制できる。

図６と図７の外層７は、山部７ｂと谷部７ｃとを交互に配置する波形の蛇腹板としている。図６の外層７は、山部７ｂと谷部７ｃとを平行状に交互に配置する蛇腹板７Ａとしている。図７の外層７は、山部７ｄと谷部７ｅとを同心円状に交互に配置する蛇腹板７Ｂとしている。図６の耐熱部材５は、外層７と内層６との間に接合材をすることなく、外層７の谷部を内層６に接合している。この耐熱部材５は、内層６を通過した噴出物で外層７をスムーズに変形して噴出物による外層の破損を防止できる。ただし図示しないが、この図の耐熱部材５も外層と内層の間に、接合材を充填することで、噴出物の熱エネルギーは、一部消費される形で減衰・低減することができる。

図７の外層７は、同心円に配置している山部７ｄと谷部７ｅの中心を、電池セル１に設けている吐出口１ｘの中心に配置して、電池セル１の排出口１ｘから噴出される噴出物によって、中央部を凸形状にスムーズに変形して外層７の破断をより効果的に防止できる。さらに、この図の外層７は、吐出口１ｘと対向位置に配置する山部７ｄの内側にできる空間７ｆに接合材１３を充填している。図７の外層７は、接合材１３を充填する領域を、吐出口１ｘの開口幅（Ｄ）よりも広く、吐出口１ｘの開口幅（Ｄ）の２倍以下としている。たとえば、外径を２０ｍｍとする円筒形の電池セルにあっては、接合材１３を充填する領域の外径を１０ｍｍないし２０ｍｍとして、吐出口１ｘから噴出される噴出物を接合材１３に吹き付けることができる。外層７は、接合材１３を充填しない空間７ｆを電池セルの間に配置している。接合材１３の充填されない空間７ｆは、内層６を通過した噴出物によって外層７をスムーズに変形して、破損を防止できる。

耐熱部材５の外層７は、図５に示す電池パック１００においては、断面形状を矩形波状の蛇腹状とするが、外層７の蛇腹状は、図６及び図７に示すように、サイン波状とし、あるいは、図示しないが、三角波状、台形波状とすることもできる。

蛇腹状の外層７と内層６は、部分的に接合し、あるいは全体を接合することができる。外層７に部分的に接合される内層６は、例えば、図６に示すように、互いに接近する谷部７ｃで部分的に接合することができ、あるいは、図７に示すように、電池セル１の排出口１ｘと対向する領域に配置する空間７ｆに接合材１３を充填して、この領域と谷部７ｅとを、部分的に接合することができる。内層６と外層７との空間７ｆに接合材１３を充填する耐熱部材５は、接合材１３を緩衝材として空間７ｆ内に介在させることで、内層６と外層７との接触を線接触から面接触に変更することができる。よって、噴出物が内層６に吹き付けられる際の応力集中を緩和でき、内層６が破断して飛散しにくくなる。その結果、内層６が飛散することなく確実に焼失または溶融されることで、噴出物の熱エネルギーは一部消費される形で減衰され、外層７の熱的損傷を防止できる。蛇腹状の外層７は、全ての空間７ｆに接合材１３を充填して、全面を内層６に接合できる。

（電池ホルダ２）
電池ホルダ２は、絶縁材料であるプラスチック製の熱可塑性樹脂によって形成されている。電池ホルダ２は、図２～図４に示すように、複数の電池セル１を互いに平行な姿勢とし、かつ各電池セル１の両端に設けられた端面電極１ａ、１ｂを同一面に配置する姿勢で定位置に保持している。図に示す電池ホルダ２は、複数の電池セル１の両端部を保持する一対の保持プレート２０を備えている。

（保持プレート２０）
保持プレート２０は、複数の電池セル１の両端に位置して、互いに平行な姿勢で配置されている。保持プレート２０は、図２～図５に示すように、各電池セル１の端部を挿入して保持する複数の挿入部２１を備えている。図に示す挿入部２１は、保持プレート２０に開口された挿入孔としている。この挿入孔は、電池セル１の外周面に沿う形状であって、好ましくは電池セル１の外周面に接近ないし接触して、電池セル１の外周面との間を隙間なく連結できる構造としている。この保持プレート２０は、内側面から挿入孔に電池セル１の端部を挿入する状態で、反対側である外側面の開口部２２から端面電極１ａ、１ｂを表出させている。さらに、挿入孔は、端面電極１ａ、１ｂを表出させる開口部２２の内形を外装缶の外形よりも小さくして、電池セル１の通過を阻止するストッパ部を形成している。これにより、挿入部２１に挿入される電池セル１の端部を開口部２２に通過させることなく挿入部２１の定位置に停止できるようにしている。

電池ホルダ２は、図１と図５に示すように、各保持プレート２０の挿入部２１に端部が挿入される複数の電池セル１を多段多列に配置して、定位置に保持している。さらに、電池ホルダ２は、表面にリード板３を配置しており、電池ホルダ２の定位置に保持される複数の電池セル１をリード板３で接続している。電池ホルダ２は、外側面において、電池セル１の端面電極１ａ、１ｂを表出する開口部２２を開口しており、この開口部２２から表出する端面電極１ａ、１ｂにリード板３を溶着して接続している。

以上の電池ホルダ２は、複数の電池セルの両端部を保持する一対の保持プレート２０で構成しているが、電池パックは、電池ホルダを以上の構造に特定しない。電池ホルダは、複数の電池を所定の位置に保持できる他の全ての構造とすることができる。

図５の断面図に示す電池パック１００は、耐熱部材５を電池ホルダ２に固定して、排出弁の排出口１ｘを設けている電池セル１の端面との間に噴出物の緩衝隙間９を設けている。緩衝隙間９の間隔（Ｌ）、すなわち耐熱部材５と電池セル１端面との隙間は、例えば０．５ｍｍ以上であって１０ｍｍ以下として、耐熱部材５を電池セル１の端面から離している。耐熱部材５は、緩衝隙間９を大きくすることで、排出口１ｘから噴出される噴出物の直撃を緩和して、内層６の表面に広い面積で吹き付けることができる。このことは、噴出物が勢いよく外層７を直撃して外層７を損傷するのを防止できる。

図１～図４に示す電池パック１００は、図において電池組立１０の上下の両面に電池セル１の排出口を開口している。この電池組立１０を内蔵する電池パック１００は、電池組立１０の上下の両面に耐熱部材５を配置して、外装ケース４の天板と底板の内面に耐熱部材５を配置している。図２と図５に示す電池パック１００は、耐熱部材５と外装ケース４の内面との間に枠体１１を配置して、耐熱部材５と外装ケース４内面との間に、外層７の変形を許容するスペース１２を設けている。枠体１１は、電池組立１０の上下面に外周に沿う形状として、電池組立１０の上下面と外装ケース４との間にスペース１２を設けることができる。この電池パック１００は、噴出物で変形する外層７が外装ケース４の内面に接触するのを外装ケース４内面に設けたスペース１２で防止する。したがって、スペース１２は、変形する外層７が外装ケース４内面に接触しない隙間とする。

さらに、電池パック２００は、図８に示すように、耐熱部材５の両側にスカート部５ａを設けて、スカート部５ａで電池組立１０の両側の側面をカバーすることができる。この電池パック２００は、耐熱部材５のスカート部５ａでもって、電池組立２００の両側の側面をカバーして、より高い安全性を確保できる。

本発明に係る電池パックは、複数の電池セルを外装ケースに内蔵する安全性の高い電池パックとして好適に利用できる。

１００、２００…電池パック
１…電池セル
１ａ、１ｂ…端面電極
１ｘ…排出口
２…電池ホルダ
３…リード板
４…外装ケース
５…耐熱部材
５ａ…スカート部
６…内層
７…外層
７Ａ、７Ｂ…蛇腹板
７ａ、７ｆ…空間
７ｂ、７ｄ…山部
７ｃ、７ｅ…谷部
８…チャンバー
９…緩衝隙間
１０…電池組立
１１…枠体
１２…スペース
１３…接合材
２０…保持プレート
２１…挿入部
２２…開口部

Claims

内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を備える複数の電池セルと、
前記電池セルを内蔵する外装ケースと、
前記外装ケースの内側であって、
前記電池セルの排出弁の排出口との対向位置に配置してなるプレート状又はシート状の耐熱部材とを備え、
前記耐熱部材は、
前記排出口との対向面側に積層してなる内層と、
前記内層に積層されてなる外層、とで構成される複数の層を持ち、
前記内層と前記外層は異なる材料であって、
前記内層は、
前記排出口から噴出される噴出物によって、
焼失又は溶融されることで、噴出物の熱エネルギーを消費する材料で、
前記外層は、
前記内層よりも破断強度が強い材料であり、
前記外層が、
断面形状を波形とする蛇腹状であることを特徴とする電池パック。
請求項１に記載する電池パックであって、
前記内層は、有機材料であることを特徴とする電池パック。
請求項２に記載する電池パックであって、
前記内層は、
ゴムであることを特徴とする電池パック。
請求項２に記載する電池パックであって、
前記内層は、
熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のプラスチックであることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし４のいずれかに記載する電池パックであって、
前記内層が絶縁材であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし５のいずれかに記載する電池パックであって、
前記内層を構成する材料が、
噴出物に加熱されて水分を生成・放出して、
噴出物の熱エネルギーを消費する機能材料を含むことを特徴とする電池パック。
請求項６に記載する電池パックであって、
前記内層の機能材料が、
水和金属化合物であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし５のいずれかに記載する電池パックであって、
前記内層を構成する材料が、
噴出物に加熱されて難燃性のガスを発生する機能材料を含むことを特徴とする電池パック。
請求項８に記載する電池パックであって、
前記内層の機能材料が、
難燃剤であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし９のいずれかに記載する電池パックであって、
前記外層は、
金属板であることを特徴とする電池パック。
請求項１０に記載する電池パックであって、
前記外層は、
アルミニウム板であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし１１のいずれかに記載する電池パックであって、
前記外層が無機質材であることを特徴とする電池パック。
請求項１２に記載の電池パックであって、
前記外層が、
無機質の繊維を編組してなる織物であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし１３のいずれかに記載する電池パックであって、
前記外層が、
山部と谷部を平行状に交互に配置してなる蛇腹状であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし１３のいずれかに記載する電池パックであって、
前記外層が、
山部と谷部を同心円状に交互に配置してなる蛇腹状であることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし１５のいずれかに記載する電池パックであって、
蛇腹状である前記外層の断面形状が、
矩形波状、サイン波状、三角波状、台形波状のいずれかであることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし１６のいずれかに記載する電池パックであって、
蛇腹状である前記外層と前記内層との隙間に接合材が充填されてなることを特徴とする電池パック。
請求項１７に記載する電池パックであって、
蛇腹状である前記外層と前記内層が、
隙間に充填してなる接合材で、
全面を接合してなることを特徴とする電池パック。
請求項１７に記載する電池パックであって、
蛇腹状である前記外層と前記内層が、
隙間に充填してなる接合材で、
部分的に接合されてなることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし１９のいずれかに記載する電池パックであって、
前記耐熱部材が、
前記内層と前記外層を接合してなることを特徴とする電池パック。
請求項２０に記載する電池パックであって、
前記内層と前記外層が、
前記電池セルの排出口と対向する領域において、
部分的に接合されてなることを特徴とする電池パック。
請求項１ないし２１のいずれかに記載する電池パックであって、
前記外装ケースが、
熱可塑性樹脂のプラスチック製であることを特徴とする電池パック。