JP7507002B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
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。
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。
(実施の形態1)
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。
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。
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。
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。
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 (22)
- 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。
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