CN101523636A - 电池组件及电池搭载设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组件以及电池搭载设备，包括在异常时可能会释放气体的电池、收纳上述电池的筐体以及使上述筐体内的氧量减少的氧减少部。

Description

电池组件及电池搭载设备
技术领域
本发明涉及收纳有异常时可能会释放气体的电池的电池组件以及电池搭载设备。
背景技术
近年来，随着电子设备的多样化，寻求高容量、高电压、高输出且安全性高的电池或电池组件。特别是为了提供安全性高的电池或电池组件，已知在电池或电池组件中具备各种保护装置的技术，例如用于防止温度上升的PTC(Positive Temperature Coefficient)或温度保险丝(fuse)，还有感知电池的内部压力以切断电流的保护电路等。而且，还已知在电池组件中配设控制电池的充放电不让电池成为异常状态的控制电路的技术。
然而，即使具备如上所述的保护装置或控制电路，当电池被置于异常条件下时，仍有可能从电池内部喷出可燃性气体。此时，收纳电池的筐体会破损、熔融或燃烧，或者喷出的可燃性气体会漏出到电池组件的外部，或者喷出的可燃性气体燃烧并蔓延到电池组件内部、外部而导致受害扩大。
作为防止此种现象的方法，提出了在将多个电池收纳于筐体的电池组件中，使从电池释放的气体在筐体内扩散的同时降低温度和压力，再释放到筐体外部的方法(例如，参照日本专利公开公报特开2005-322434号(以下，称作“专利文献1”))，或者，在将多个具有当电池内部的压力升压到规定值以上时释放气体的安全阀的电池排列连接而成的单电池群中，安装膨胀后成为导管(duct)状的气囊，当有大量的气体产生时，该气囊膨胀形成导管，将电池释放的气体排出到外部，以降低排出气体的压力的方法(日本专利公开公报特开2005-339932号(以下，称作“专利文献2”))。
然而，由于从电池排出的气体高温高压且可燃性高，因此如果与大气中的氧接触、混合，则有起火的危险。而且，由于电池和收纳电池的筐体例如彼此形状有异，所以电池与筐体内壁之间存在着空间。或者，为了收纳用于连接多个电池的布线或保护电池免受过电流、过电压等的保护元件等，有时也会在电池与筐体内壁之间设置空间。在这样的筐体内空间中充满了空气，该空气中包含氧。
为此，即使像专利文献1中记载的技术那样，使从电池排出的可燃性气体在电池组件的筐体内扩散的同时释放到外部时，由于筐体内存在空间，所以可燃性气体会与筐体内的空气中的氧发生反应而起火，存在可燃性气体在整个筐体内部燃烧而导致多个电池受损的危险。而且，即使像专利文献2中记载的技术那样，使用管道将从电池释放的可燃性气体排出到外部时，一旦可燃性气体与管道内的空气发生反应而起火，管道受损而可燃性气体泄漏到筐体内，可燃性气体将会与筐体内的空气中的氧发生反应而起火，存在可燃性气体在整个筐体内部燃烧而导致多个电池受损的危险。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种电池组件及电池搭载设备，即使在从电池释放气体的情况下也能够降低气体燃烧造成损伤的危险。
本发明所涉及的电池组件包括：在异常时有可能释放气体的电池；收纳上述电池的筐体；以及使上述筐体内的氧量减少的氧减少部。
根据此结构，通过氧减少部筐体内的氧量被减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量减少，其结果，气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况减少。
而且，本发明所涉及的电池搭载设备包括：在异常时有可能释放气体的电池；收纳上述电池的收纳室；以及使上述收纳室内的氧量减少的氧减少部。
根据此结构，由于收纳了可能会释放气体的电池的收纳室内的氧量通过电池搭载设备中搭载的氧减少部而减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量减少，其结果，气体在收纳室内燃烧使电池或电池搭载设备受损的情况减少。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的电池组件的结构的一例的立体图。
图2是图1所示的电池组件的剖视图。
图3是表示图1所示的电池的结构的一例的概略剖视图。
图4是表示图1所示的组电池的概略结构的说明图。
图5(A)、(B)是表示图1所示的压力阀的结构的一例的剖视图。图5(A)表示阀关闭的状态，图5(B)表示阀打开的状态。
图6(A)、(B)是表示图1所示的电池组件的变形例的图。图6(A)表示从图1所示的电池的横截面方向观察的电池组件的剖视图，图6(B)表示从图1所示的电池的纵截面方向观察的电池组件的剖视图。
图7是表示图1所示的电池组件的变形例的图。
图8是表示图1所示的电池组件的变形例的图。
图9(A)及(B)是表示流入防止部的一例的剖视图。
图10是表示流入防止部的一例的立体图。
图11是表示图1所示的电池组件的变形例的图。
图12是实施例的说明图。
图13是表示钉刺试验的温度测定位置的图。
图14是表示本发明的第二实施方式所涉及的便携式个人电脑的结构的一例的概念图。
图15是表示本发明的第三实施方式所涉及的电动工具的结构的一例的概念图。
图16是表示本发明的第四实施方式所涉及的汽车的结构的一例的概念图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明所涉及的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的电池组件的结构的一例的立体图。而且，图2是表示图1所示的电池组件1的沿2—2截面的剖视图。而且，本发明的一实施方式所涉及的电池搭载设备是搭载图1所示的电池组件1用作电源的例如便携式个人电脑或摄像机等电子设备、四轮车或二轮车等车辆、其他电池搭载设备。当电池搭载设备是车辆时，电池组件1例如可用作装配在车辆上的电子设备的电源，或者用作电动汽车或混合动力汽车等的动力用电源。
图1所示的电池组件1在大致箱状的筐体2(收纳室)的内部收纳有由多个圆筒形的电池3连接而构成的组电池31。筐体2具备电池收纳部21和电池组件盖22。在电池收纳部21上设有将从电池喷出的气体释放到电池组件外部的开口部23(释放部)，在开口部23的外部安装有压力阀5以堵塞开口部23。
在筐体2的内壁，即在电池收纳部21与电池组件盖22的内壁，如图2所示，安装有被形成为可填充与组电池31之间的空间的填充物4。此外，在电池收纳部21的外壁安装有从组电池31取出电力的电池组件端子24。电池收纳部21和电池组件盖22例如是使用铁、镍、铝、钛、铜、不锈钢等作为不燃材料的金属，或者全芳香族液晶聚酯(wholly aromaticliquid crystalline polyester)、聚醚砜(polyethersulfone)、芳香族聚酰胺(aromaticpolyamide)等具有耐热性的树脂，或者金属与树脂的层叠体构成。并且，电池收纳部21的开口部由电池组件盖22封口，从而构成大致方形箱状的筐体2。
图3是表示电池3的结构的一例的概略剖视图。图3所示的电池3是具有卷绕结构的极板群的非水电解质二次电池，例如是圆筒形18650规格的锂离子二次电池。极板群312具有包含正极导线集流体302的正极板301与包含负极导线集流体304的负极板303夹着隔膜305卷绕成旋涡状的结构。在极板群312的上部安装有未图示的上部绝缘板，在下部安装有下部绝缘板307。并且，极板群312及装有未图示的非水电解液的壳体308由垫圈(gasket)309、封口板310及正极端子311封口。
并且，在封口板310的大致中央形成有大致呈圆形的槽313，当壳体308内产生气体而内部压力超过规定压力时，槽313断裂将壳体308内的气体释放。而且，在正极端子311的大致中央部设有用于连接外部的凸部，在该凸部上设有电极开口部314(释放口)，将槽313断裂而释放的气体从电极开口部314释放到电池3的外部。
图4是表示组电池31的概略结构的说明图。图4所示的组电池31是6个电池3通过连接板32串联连接构成。连接板32与各电池3例如通过焊接而连接。而且，在各电池3上卷装有片(sheet)状的电池罐绝缘体33，实现电池3间的绝缘。以此方式构成的6个电池3构成的串联电路的两端部通过连接导线34分别与两个电池组件端子24连接。
如图3所示，当通过将极板群312卷绕成旋涡状构成电池3时，容易在增大极板面积的同时实现紧凑的形状。因此，普便采用将极板群312卷绕成旋涡状构成电池3的结构。并且，当如此般将极板群312卷绕成旋涡状构成电池3时，电池3必然成为圆筒形状。
另一方面，由于电池组件1是收纳在电池搭载设备的筐体内，或者安装在电池搭载设备的外壁使用，所以为了容易收纳或安装于设备筐体，筐体2一般采用方形的箱状。这样，由于电池3为圆筒形，筐体2为方形，所以如果将圆筒形的电池3收纳到方形的筐体2中，由于形状互不相同，因此电池3与筐体2内壁之间存在空间，其结果，如果不采取措施会导致筐体2内部的氧量增多。但是，在图1、图2所示的电池组件1中，在筐体2的内壁与电池3之间安装有填充物4填充空间，所以可通过减少筐体2内的空间，从而使筐体2内的氧量减少。
图5(A)、(B)是表示压力阀5的结构的一例的剖视图。图5(A)表示阀关闭的状态，图5(B)表示阀打开的状态。图5(A)、(B)所示的压力阀5通过在有底的大致圆筒形状的筐体51中收容压力工作阀52和压力工作弹簧53而构成。并且，筐体51的开口部一侧被安装成覆盖电池收纳部21的开口部23。而且，在筐体51的侧面设有开口部54。
压力工作阀52被压力工作弹簧53按压到开口部23，从而开口部23被由压力工作阀52堵塞。据此，阻碍空气从外部流入到筐体内。
而且，当筐体2内的压力比压力工作弹簧53将压力工作阀52按压到开口部23的压力高时，压力工作阀52压缩压力工作弹簧53而移动，形成从开口部23到开口部54的气体通道，筐体2内部的气体通过开口部23及开口部54释放。
以上述方式形成的电池组件1即使在电池3因内部短路或过充电等发热而从电池3内部喷出气体的情况下，因基于填充物4筐体2内存在的氧量减少，所以能够抑制气体的燃烧，减少因气体的燃烧造成的电池组件1的损伤。
而且，当筐体2内的气体的压力超过压力阀5的工作压力时，压力阀5打开而释放气体，能够使筐体2内的压力下降，因此能够降低因从电池3释放的气体的压力导致筐体2破裂的危险。而且，在筐体2内的气体的压力超过压力阀5的工作压力为止，一直由压力阀5堵塞开口部23，所以能够阻碍空气从外部通过开口部23流入筐体2内，抑制新的氧从外部提供到筐体2内，其结果气体的燃烧被抑制，可降低因气体的燃烧造成的电池组件1的损伤。
另外，对于填充物4，示出的是将固体材料安装在筐体2的内壁的例子，但并非必须安装在筐体2上。填充物4只要配置成使筐体2内的空间减少即可，或者亦可与筐体2一体成形。
而且，填充物4示出的是设置成填充因圆筒形状的电池3与大致方形箱状的筐体2的形状不同而产生的间隙的例子，但也可以采用例如图6(A)、(B)所示，配置板状的填充物4，填充筐体2内配置的电池3与电池3之间的空间的结构。图6(A)表示从电池3的横截面方向观察的电池组件1的剖视图，图6(B)表示从电池3的纵截面方向观察的电池组件1的剖视图。
多个电池3紧贴配置在筐体2内时间隙较少，因此能够进一步减少筐体2内的氧。但是，例如为了在电池3之间配置连接板32，或者例如为了配置用于保护电池3免受过电流或过电压的未图示的保护元件或用于检测电池3的输出电压的布线等，有时需要例如图6所示，在相邻的电池3之间设置间隔t。在此种情况下，也可在间隔t中夹入板状的填充物4，从间隔t排出空气。
另外，填充物4只要是通过使筐体2内的空间减少而使筐体2内存在的氧量减少的部件即可，材料并无限定，例如可以使用铝或钛等金属、或陶瓷、砂等不燃性的固体，水或咪唑鎓盐(imidazolium salt)系、吡啶盐(pyridinium salt)系、脂肪族季铵盐(aliphaticquaternary ammonium salt)系等离子性液体等不燃性液体，氩气、氮气、二氧化碳等不燃性气体，或者株式会社PDM研究所制造的Heat Buster TK2等不燃性绝热剂。
通过将这样的不燃性物质用作填充物4，即使在电池3因内部短路或过充电等发热，或者筐体2内残留的微量氧与从电池3释放的气体发生反应而轻微燃烧(不完全燃烧)的情况下，填充物4不会燃烧，能够抑制电池组件1的损伤增大的情况。
当使用液体或气体材料作为填充物4时，也可将在容易因热熔融的容器，例如聚丙烯(polypropylene)制的袋子中封入这些不然性材料的结构，用作填充物4。另外，当使用液体材料作为填充物4时，例如也可使其包含在高分子材料中而作为胶(gel)状物质进行填充。
另外，例如也可如图7所示，将液体或气体或者制成胶状的填充物4直接填充在筐体2与电池3之间。
另外，作为填充物4，也可使用吸收氧的氧吸收部件，例如硫酸铁(II)或活性炭，或者三菱瓦斯化学(株)制“爱持丽色”(注册商标)等氧吸收部件。此时，由于通过氧吸收部件减少筐体2内存在的氧量，所以即使在从电池3喷出可燃性气体的情况下，也能抑制气体的燃烧，减少因气体的燃烧造成的电池组件1的损伤。
另外，作为填充物4，也可使用当温度超过规定温度时释放惰性气体的惰性气体释放部件。作为此种惰性气体释放部件，例如可使用当过热时释放二氧化碳的碳酸氢钠或碳酸镁等。此时，当电池3因内部短路或过充电等发热，或筐体2内残留的微量氧与从电池3释放的气体发生反应而轻微燃烧(不完全燃烧)导致填充物4的温度上升时，从填充物4释放惰性气体，筐体2内的空气被从开口部23及压力阀5挤出并被排出，所以筐体2内存在的氧量减少，从电池3释放的气体的燃烧得到抑制，能够减少因气体的燃烧造成的电池组件1的损伤。
另外，并非必须具备填充物4，例如通过在筐体2的原材料中掺入氧吸收部件或惰性气体释放部件等，使用氧吸收部件或惰性气体释放部件来构成筐体2，通过筐体2减少筐体2内存在的氧，抑制从电池3释放的气体的燃烧，由此能够减少因气体的燃烧造成的电池组件1的损伤。
另外，也可如图8所示，在各电池3的封口部安装气体收集部件61，以覆盖各电池3的电极开口部314，并进一步具备连通各气体收集部件61与开口部23的管状部件6。管状部件6的截面积由筐体2内配置的电池3的每个电池的容量决定。其基准较为理想的是，如果电池3的容量为2Ah左右，则为16mm2以上，如果为5Ah左右，则为40mm2以上，如果为10Ah左右，则为80mm2以上。而且，考虑到散热性、耐热性，管状部件6的材质优选铜、铝、不锈钢等金属。
此时，当电池3的内部压力增大而从电极开口部314释放气体时，被释放的气体被导向开口部23，并从压力阀5释放到外部。因此，从电极开口部314释放的气体与电池3的周围存在的氧发生反应而燃烧的情况得到抑制，结果能够减少电池组件1的损伤。
而且，并非必须具备压力阀5，例如也可减小开口部23的孔径而使外部的空气难以流入筐体2内。而且，压力阀5可采用各种结构，例如在筐体2的壁面上形成圆环状的槽，当筐体2的内部压力增大时，圆环状的槽断裂从而作为压力阀发挥功能等。
另外，例如也可使用图9(A)、(B)及图10所示的流入防止部5a、5b、5c取代压力阀5。图9(A)所示的流入防止部5a例如在管55的、相对置的内壁设有彼此隔开微小间隔并相互嵌合的多个突起部56。据此，从开口部23流入筐体2内的空气通道弯曲成羊肠状，通气阻力被增大。而且，图9(B)所示的流入防止部5b例如在管55的其中一侧的内壁设有突出到空气通道中的多个突起部56。据此，从开口部23流入筐体2内的空气的通气阻力被增大。
另外，图10所示的流入防止部5c例如由弯曲的管构成，从开口部23流入筐体2内的空气的通气阻力被增大。流入防止部5c例如也可使管弯曲成羊肠状或螺旋状等而使通气阻力增大。
另外，流入防止部5a、5b、5c中的管的截面积由筐体2内配置的电池3的每个电池单元的容量决定。其基准较为理想的是，如果电池3的容量为2Ah左右，则为16mm2以上，如果为5Ah左右，则为40mm2以上，如果为10Ah左右，则为80mm2以上。此时，考虑到散热性、耐热性，管的材质优选铜、铝、不锈钢等金属。而且，流入防止部5a、5b、5c也可分别安装于各电池3的电极开口部314上。
另外，关于电池组件1，示出的是将多个圆筒形的电池3收纳于筐体2中的例子，但电池3并不限于圆筒形，收纳于筐体2中的电池3也可以是1个。另外，当收纳于筐体2中的电池3有多个时，电池组件1即使在任一个电池3因内部短路或过充电等发热而从该电池3释放气体的情况下，也能减少气体在筐体2内燃烧的情况，因此能够降低对释放气体的电池3以外的电池3造成的损伤。
而且，关于电池3，示出了排列成一列收纳于筐体2中的例子，但例如也可如图11所示，将电池3排列成多列，并在各列间的布线空间内配置填充物4。
而且，并非必须将填充筐体2内空间的物质预先填充到筐体2中，例如，作为通过将不燃性的气体或液体提供到筐体2内以减少筐体2内的氧的氧减少部，例如也可具备贮存不燃性气体或液体的罐(tank)或产生不燃性气体的装置，定期或者当筐体2内的温度达到规定温度以上时，从这些罐或装置向筐体2内供应不燃性的气体或液体。
而且，并非必须具备此种氧减少部作为电池组件的一部分，也可在搭载电池组件的电池搭载设备中配备贮存不燃性气体或液体的罐或者产生不燃性气体的装置以及控制从这些罐或装置向筐体2提供不燃性气体或液体的控制装置等。而且，并不限于具有独立筐体的电池组件，例如也可通过与电池搭载设备的筐体一体成形而形成收纳电池3的收纳室，使用该收纳室来取代筐体2。
(第一实施方式)
对本发明的第一实施方式所涉及的电池组件的实施例进行说明。
实施例
图3所示的电池3是这样制造的。即，正极板301使用在铝箔集流体上涂敷有正极合剂的材料，负极板303使用在铜箔集流体上涂敷有负极合剂的材料。而且，将隔膜305的厚度设为25μm。将正极导线集流体302与铝箔集流体激光焊接。而且，负极导线集流体(negative lead current collector)304与铜箔集流体电阻焊接(by means of resistancewelding)。负极导线集流体304通过电阻焊接与金属制有底壳体308的底部电连接。正极导线集流体302从金属制有底壳体308的开放端通过激光焊接与具有防爆阀的封口板310的金属制过滤器(filter)电连接。从金属制有底壳体308的开放端注入非水电解液。在金属制有底壳体308的开放端制作槽形成底座，将正极导线集流体302弯折，在金属制有底壳体308的底座部安装树脂制外部垫圈(outer gasket)309和封口板310，将金属制有底壳体308的开放端的整个周围敛缝封口。
(1)正极板301的制造
正极板301如下制造。将作为正极合剂的钴酸锂(lithium cobalt oxide)粉末85重量份、作为导电剂的碳粉末10重量份、及作为粘结剂的聚偏二氟乙烯(polyvinylidene-fluoride，以下简称为PVDF)的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone，以下简称为NMP)溶液中的PVDF5重量份进行混合。将该混合物涂敷在厚度15μm的铝箔集流体上，干燥后进行压延，制造厚度为100μm的正极板301。
(2)负极板303的制造
负极板303如下制造。将作为负极合剂的人造石墨粉末95重量份、及作为粘结剂的PVDF的NMP溶液中的PVDF5重量份进行混合。将该混合物涂敷到厚度10μm的铜箔集流体上，干燥后进行压延，制造厚度为110μm的负极板303。
(3)非水电解液的调整
非水电解液如下调制。作为非水溶剂，将碳酸乙二酯(ethylene carbonate)与碳酸甲乙酯(ethyl methyl carbonate)以体积比1：1混合，将六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质溶解到其中，并使浓度成为1mol/L。使用4.5ml如上调制的非水电解液。
(4)密闭型二次电池3的制造
在正极板301与负极板303之间配置厚度25μm的隔膜305后进行卷绕，构成圆筒状的极板群312之后插入到金属制有底壳体308中进行封口，得到密闭型非水电解质二次电池3。该电池是直径25mm、高度65mm的圆筒型电池，电池的设计容量是2000mAh。在完成的电池3上，将厚度为80μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)制的热收缩管(tube)作为电池罐绝缘体33覆盖至顶面外缘部，以90℃的暖风使其热收缩，制成成品电池。
(5)组电池的制造
将如上构成的6个圆筒型锂离子二次电池的电池3按图4所示排列，用镍制的厚度0.2mm的连接板32串联连接。进一步，将用于使串联连接的电池3与电池组件端子24导通的连接导线34安装到电池3上，制作组电池31。将该组电池31收纳于电池收纳部21中，将电池组件盖22焊接到电池收纳部的外周部。此时，电池收纳部21与电池组件盖22的材质为不锈钢制，最薄部分的板厚为0.5mm。
(实施例1)
如图1、图2所示，将电池3无间隙地排列在筐体2中，并在电池收纳部21、电池组件盖22中设置突起状的填充物4，以使电池3与筐体2的内壁之间的空间减少。此时的筐体2的内部空间体积为15cc。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例2)
如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，使用不锈钢制的板，以此结构制造了实施例2的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例3)
如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，使用陶瓷的板，以此结构制造了实施例3的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例4)如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，使用填充水并密闭的聚丙烯(polypropylene)制的袋，以此结构制造了实施例4的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例5)
如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，填充株式会社PDM研究所制的HeatBusterTK2，以此结构制造了实施例5的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例6)
如图7所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，在筐体2内的空隙部，作为填充物4填充作为惰性气体的氮气，以使氧浓度为10％，从而构成了实施例6的电池组件。
(实施例7)
如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池之间3的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，使用不锈钢制的板。而且在开口部23上安装直径8.0mm、内径6mm、长度300mm的铜制管(pipe)作为图10所示的流入防止部5c，构成了实施例7的电池组件。
(实施例8)
如图12所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，筐体2内的空隙部7中为通常的空气。而且，在开口部23上安装图9(A)所示的流入防止部5a，构成了实施例8的电池组件。
(实施例9)
如图12所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，筐体2内的空隙部7中为通常的空气。而且，在开口部23中安装图5(A)、(B)所示的压力阀5，构成了实施例9的电池组件。此时，压力阀5的工作压力为0.15MPa。
(实施例10)
如图8所示，将电池3与电池3之间的间隔设为5mm进行排列，利用铜制的气体收集部件61与管状部件6将从电池3的电极开口部314释放的气体导向开口部23，从而构成了实施例10的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例11)
如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，使用作为氧吸收剂的三菱瓦斯化学(株)制的“爱持丽色”(注册商标)，制造了实施例11的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例12)
如图6(A)、(B)所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，作为在电池3之间配置的填充物4，使用通过研钵将过热时释放作为惰性气体的二氧化碳的碳酸氢镁(magnesium hydrogen carbonate)粉末90％(应为90)重量份与具有粘结效果的PTFE(聚四氟乙烯，polytetrafluoroethylene)粉末10％(应为10)重量份混炼后成型为粒(pellet)状的材料，制造了实施例12的电池组件。而且，不使用压力阀5而使开口部23露出于外部。
(实施例13)
如图12所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，筐体2内的空隙部7中为通常的空气。而且在开口部23上安装直径8.0mm、内径6mm、长度300mm的铜制导管作为图10所示的流入防止部5c，构成了实施例13的电池组件。
(比较例1)
如图12所示，将电池3与电池3之间的间隔t设为5mm进行排列，筐体2内的空隙部7中为通常的空气。以让开口部23直接露出于外部的方式构成了比较例1的电池组件。此时的电池组件内部空间体积为104cc。
对于以上的实施例及比较例中得到的各电池组件进行以下评价。
(6)钉刺试验
将完成的电池组件充电至25.2V。之后，在20℃的温度下，使用直径2mm的铁制钉，以每秒5mm的速度，通过电池组件盖上预先设置的钉刺用贯通孔，穿过电池组件内的第一个电池的高度方向和直径方向的中心部刺穿电池，观察从被钉刺的电池排出的高温可燃气体是否在电池组件内部燃烧，没有刺钉的其他电池是否发生因热失去控制(thermorunaway)。与此同时，为判断热影响，测定第2个和第6个电池的表面温度。另外，钉刺用的贯通孔通过耐热性的密封材料而不让内部的气体泄漏。
图13是表示在该试验中钉刺的位置A与测定电池表面温度的位置B、C的说明图。图13是用于表示位置A、B、C的说明图，进行测试的结构如上述各实施例中所记载。
在上述实施例1～13及比较例1中实施钉刺试验，将位置B、C处测定出的温度的峰值列于下述表1。另外，在实施钉刺试验之前的状态下，各电池的温度与周围温度相等，为20℃，在位置B、C处测定出的温度的峰值中，不仅是单纯的电池表面温度，还有因高温的可燃气体导致的升温。
表1
 
对其他电池的影响 位置B处的电池表面温度 位置C处的电池表面温度
实施例1 无影响 418℃ 473℃
实施例2 无影响 405℃ 466℃
实施例3 无影响 420℃ 477℃
实施例4 无影响 198℃ 28℃
实施例5 无影响 274℃ 32℃
实施例6 无影响 304℃ 348℃
实施例7 无影响 273℃ 128℃
实施例8 无影响 420℃ 363℃
实施例9 无影响 399℃ 343℃
实施例10 无影响 128℃ 95℃
实施例11 无影响 410℃ 461℃
实施例12 无影响 488℃ 420℃
实施例13 无影响 560℃ 508℃
比较例1 所有电池因热失去控制 954℃ 711℃
表1中记载的因热失去控制，是表示电池的正极活性物质因热发生还原反应而释放氧的状态。如果发生因热失去控制，因还原反应释放的氧就会与气化的电解液发生反应而燃烧。通过比较钉刺试验的实施前后的各电池3的重量而判定是否发生了因热失去控制。即，当钉刺试验后重量减少时，判定发生了因热失去控制。
如上述(表1)所示，通过以某种方法减少电池组件内的空间，能够显著降低对其他电池的影响。这是因为，从电池排出的高温可燃性气体由于电池组件内的氧不足而不会达到燃烧状态，直接排出到电池组件外。
而且，根据实施例6～8可知，即使电池组件内空间较大，通过在开口部设置防止空气从外部流入的结构，也可获得效果。此时，虽会因电池组件内的氧而导致电池温度稍高，但由于不会从电池组件外部提供氧，所以燃烧不会持续。其结果，可降低对其他电池的影响。
但是，在电池组件内的空间体积较大且未采用大气流入防止手段的情况(比较例1)中，从电池排出的高温可燃性气体因电池组件内的大气中的氧而成为燃烧状态，而且因大气从外部流入而燃烧持续，从而引起其他电池的因热失去控制。如此，通过尽可能缩小电池组件内的空间，或者通过设置防止大气从外部流入的流入防止结构，减少从电池排出的高温可燃性气体在电池组件内持续燃烧的情况，能够减少电池组件的破损或延烧。
(第二实施方式)
接着，对本发明的第二实施方式所涉及的电池搭载设备的一例的个人电脑进行说明。图14是表示本发明的第二实施方式所涉及的便携式个人电脑的结构的一例的概念图。在图14所示的便携式个人电脑中配备有电池组件1。并且，管状部件6设置在个人电脑主体一侧。在此结构中也能获得与上述第一实施方式的情况同样的效果。
(第三实施方式)
接着，对本发明的第三实施方式所涉及的电池搭载设备的一例的电动工具进行说明。图15是表示本发明的第三实施方式所涉及的电动工具的结构的一例的概念图。图15所示的电动工具配备有电池组件1。并且，管状部件6设置在电动工具主体一侧。在此结构中也能获得与上述第一实施方式的情况同样的效果。
(第四实施方式)
接着，对本发明的第四实施方式所涉及的电池搭载设备的一例的汽车进行说明。图16是表示本发明的第四实施方式所涉及的汽车的结构的一例的概念图。图16所示的汽车具备电池收纳室21、组电池31、管状部件6、不燃性气体罐71(惰性气体释放部件)、安全阀72(氧减少部)及管73。
管状部件6其一端与电池收纳室21连接，另一端被配设成向汽车的车外开口。在不燃性气体罐71中收容有例如被压缩了的不燃性气体(惰性气体)。并且，电池收纳室21与不燃性气体箱体71通过管73而连接。而且，在管73的电池收纳室21一侧开口部被配设有安全阀72。
安全阀72例如在被加热至规定温度以上时打开。据此，当组电池31发生异常而安全阀72被加热，达到规定温度以上时，安全阀72打开，从不燃性气体罐71向电池收纳室21提供不燃性气体。据此，从组电池31释放的气体或电池收纳室21内的氧被由不燃性气体罐71提供的不燃性气体从管状部件6被挤出到电池收纳室21之外并被释放到车外，因此可降低从组电池31释放的气体在电池收纳室21内燃烧的危险。
在此结构中也能获得与上述第一实施方式的情况同样的效果。
另外，氧减少部并不限于被加热而打开的阀。例如，氧减少部也可为基于电池3的温度或端子电压、电池收纳室21内的压力等而检测到电池3的异常时打开安全阀71(应为72)的控制电路。
本发明所涉及的电池组件包括：在异常时会可能会释放气体的电池；收纳上述电池的筐体；以及使上述筐体内的氧量减少的氧减少部。
根据此结构，通过氧减少部减少筐体内的氧量，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量减少，其结果，减少气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。
而且，上述氧减少部优选包括被设置成填充上述筐体与上述电池之间的空间的填充物。根据此结构，通过填充物，筐体与电池之间的空间内存在的氧量被减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量被减少，其结果，减少气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。
而且，上述填充物优选为不燃性的物质。根据此结构，即使假设从电池释放气体的情况下，筐体与电池之间的空间内残留的氧与气体发生反应而产生热，也能减少填充物燃烧而导致电池组件的损伤扩大的情况。
而且，上述填充物可为固体，也可为液体，还可为气体。若填充物为固体，由于容易处理，所以电池组件的组装就容易。若填充物为液体，则即使在筐体与电池之间的空间的形状复杂的情况下，也能够容易地向该空间内填充填充物。若填充物为气体，则容易实现电池组件的轻量化。
而且，上述氧减少部也可具备吸收氧的氧吸收部件。根据此结构，筐体内的氧量被氧吸收部件吸收而被减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量被减少，其结果，气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况减少。
而且，上述氧减少部也可具备当上述筐体内的温度超过规定温度时向上述筐体内释放惰性气体的惰性气体释放部件。根据此结构，假设因电池发热，或者因从电池释放气体时筐体与电池之间的空间内残留的氧与气体发生反应产生热，导致筐体内的温度超过规定温度时，通过惰性气体释放部件向筐体内释放惰性气体，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能基于惰性气体抑制气体与氧的反应，其结果，气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况减少。
而且，优选还包括将从上述电池释放到上述筐体内的气体释放到上述筐体外部的释放部。根据此结构，即使假设从电池释放气体的情况下，气体也可通过释放部被释放到筐体的外部，因此气体在筐体内燃烧使电池组件受损的墙减少。
而且，优选还包括阻碍空气从外部经过上述释放部流入上述筐体内的流入防止部。根据此结构，通过流入防止部阻碍空气从外部流入筐体内，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入筐体内的氧而在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。
而且，上述流入防止部优选为阻碍空气流入上述筐体内，并且当上述筐体内的压力超过预先设定的压力时，将从上述电池释放到上述筐体内的气体释放到上述筐体外部的压力阀。根据此结构，只要筐体内的压力不超过预先设定的压力，即可通过压力阀来阻碍空气从外部流入筐体内，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入筐体内的氧而在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。并且，当筐体内的压力超过预先设定的压力时，通过压力阀将从电池释放到筐体内的气体释放到筐体外部，所以能够抑制筐体内的压力增大而导致筐体破裂的情况。
而且，上述流入防止部也可为通过使空气通道弯曲以增大通气阻力的部件。根据此结构，从外部流入筐体的空气通道被弯曲而通气阻力增大，因此能够减少空气中的氧从外部流入筐体的情况，其结果，即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入筐体内的氧而在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。
而且，上述流入防止部也可为从外部向上述筐体内的空气通道中突出设置的突起部。根据此结构，从外部流入筐体的空气的通气阻力在突出于通道中的突起部的作用下增大，因此能够抑制空气中的氧从外部流入筐体的情况，结果，即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入筐体内的氧而在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。
而且，优选上述电池还具备当该电池内的压力上升时释放上述气体的释放口，还包括将从上述释放口释放的气体导向上述释放部的管状部件。根据此结构，当电池内的压力上升而从释放口释放气体时，被释放的气体通过管状部件被导向释放部而被释放到外部，所以能够减少气体扩散到电池周围并在电池附近燃烧导致电池受损的危险。
而且，上述筐体也可使用吸收氧的材料构成，作为上述氧减少部而发挥作用。根据此结构，通过筐体，筐体内的氧量被吸收而减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量减少，其结果，气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况减少。
而且，上述筐体也可使用当上述筐体内的温度超过规定温度时向上述筐体内释放惰性气体的材料构成，作为上述氧减少部而发挥作用。根据此结构，假设因电池发热，或者因从电池释放气体时筐体与电池之间的空间内残留的氧与气体发生反应产生热，导致筐体内的温度超过规定温度时，通过筐体向筐体内释放惰性气体，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能基于惰性气体抑制气体与氧的反应，从而减少气体在筐体内燃烧使电池组件受损的情况。
而且，本发明所涉及的电池搭载设备具备上述电池组件。根据此结构，能够减少在电池搭载设备中装配的电池组件的筐体内气体燃烧使电池组件受损的情况。
而且，本发明所涉及的电池搭载设备包括：在异常时有可能会释放气体的电池；收纳上述电池的收纳室；以及使上述收纳室内的氧量减少的氧减少部。根据此结构，由于收纳会释放气体的电池的收纳室内的氧量通过电池搭载设备中搭载的氧减少部而减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量减少，其结果，气体在收纳室内燃烧使电池或电池搭载设备受损的情况减少。
而且，上述氧减少部优选具备吸收氧的氧吸收部件。根据此结构，通过氧减少部收纳室内的氧量被减少，所以即使假设从电池释放气体的情况下，由于与气体发生反应的氧量被减少，其结果，气体在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况减少。
而且，上述氧减少部也可具备当上述收纳室内的温度超过规定温度时向上述收纳室内释放惰性气体的惰性气体释放部件。根据此结构，假设因电池发热，或者因从电池释放气体时收纳室内的空间内残留的氧与气体发生反应产生热，导致收纳室内的温度超过规定温度时，通过惰性气体释放部件向收纳室内释放惰性气体，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能基于惰性气体抑制气体与氧的反应，其结果，气体在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况减少。
而且，优选还包括将从上述电池释放到上述收纳室内的气体释放到上述收纳室外部的释放部。根据此结构，即使假设从电池释放气体的情况下，气体也可通过释放部被释放到收纳室外部，因此气体在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况减少。
而且，优选还包括阻碍空气从外部通过上述释放部流入上述收纳室内的流入防止部。根据此结构，通过流入防止部阻碍空气从外部流入收纳室内，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入收纳室内的氧而在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况。
而且，上述流入防止部优选为阻碍空气流入上述收纳室内，并且当上述收纳室内的压力超过预先设定的压力时，将从上述电池释放到上述收纳室内的气体释放到上述收纳室外部的压力阀。根据此结构，只要收纳室内的压力不超过预先设定的压力，即可通过压力阀来阻碍空气从外部流入收纳室内，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入收纳室内的氧而在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况。并且，当收纳室内的压力超过预先设定的压力时，通过压力阀将从电池释放到收纳室内的气体释放到收纳室外部，所以能够抑制收纳室内的压力增大导致电池搭载设备受损的情况。
而且，上述流入防止部也可为通过使空气通道弯曲以增大通气阻力的部件。根据此结构，从外部流入收纳室的空气的通道被弯曲而通气阻力增大，因此能够抑制空气中的氧从外部流入收纳室的情况，其结果，即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入收纳室内的氧而在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况。
而且，上述流入防止部也可为从外部向上述收纳室内的空气通道中突出设置的突起部。根据此结构，从外部流入收纳室的空气的通气阻力在突出于通道中的突起部的作用下增大，因此空气中的氧从外部流入收纳室的情况被减少，其结果，即使假设从电池释放气体的情况下，也能减少气体因从外部流入收纳室内的氧而在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况。
而且，优选上述电池还包括在该电池内的压力上升时释放上述气体的释放口，还包括将从上述释放口释放的气体导向上述释放部的管状部件。根据此结构，当电池内的压力上升而从释放口释放气体时，被释放的气体通过管状部件被导向释放部而被释放到外部，所以能够减少气体扩散到电池周围并在电池附近燃烧而导致电池搭载设备受损的情况。
而且，上述惰性气体释放部件优选使用当上述收纳室内的温度超过规定温度时向上述收纳室内释放惰性气体的材料构成。根据此结构，假设因电池发热，或者因从电池释放气体时收纳室内残留的氧与气体发生反应产生热，导致收纳室内的温度超过规定温度时，通过惰性气体释放部件向收纳室内释放惰性气体，所以即使假设从电池释放气体的情况下，也能基于惰性气体抑制气体与氧的反应，其结果，减少气体在收纳室内燃烧使电池搭载设备受损的情况。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电池组件，即使在电池组件内的电池发生异常而从电池排出高温可燃气体，也能降低电池组件的破损或火势蔓延，而且能降低火焰窜出电池组件外部的危险。

Claims (27)

1.一种电池组件，其特征在于包括：
在异常时可能会释放气体的电池；
收纳所述电池的筐体；以及
使所述筐体内的氧量减少的氧减少部。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于：所述氧减少部包括被设置成填充所述筐体与所述电池之间的空间的填充物。
3.根据权利要求2所述的电池组件，其特征在于：所述填充物为不燃性的物质。
4.根据权利要求2或3所述的电池组件，其特征在于：所述填充物为固体。
5.根据权利要求2或3所述的电池组件，其特征在于：所述填充物为液体。
6.根据权利要求2或3所述的电池组件，其特征在于：所述填充物为气体。
7.根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于：所述氧减少部具备吸收氧的氧吸收部件。
8.根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于：所述氧减少部具备当所述筐体内的温度超过规定温度时向所述筐体内释放惰性气体的惰性气体释放部件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池组件，其特征在于还包括：将从所述电池释放到所述筐体内的气体释放到所述筐体外部的释放部。
10.根据权利要求9所述的电池组件，其特征在于还包括：阻碍空气从外部经由所述释放部流入所述筐体内的流入防止部。
11.根据权利要求10所述的电池组件，其特征在于：所述流入防止部为，阻碍空气流入所述筐体内，并且当所述筐体内的压力超过预先设定的压力时，将从所述电池释放到所述筐体内的气体释放到所述筐体外部的压力阀。
12.根据权利要求10所述的电池组件，其特征在于：所述流入防止部为通过使空气通道弯曲以增大通气阻力的部件。
13.根据权利要求10所述的电池组件，其特征在于：所述流入防止部为在从外部向所述筐体内的空气的通道中突出设置的突起部。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的电池组件，其特征在于：
所述电池还包括当该电池内的压力上升时释放所述气体的释放口，
所述电池组件还包括将从所述释放口释放的气体导向所述释放部的管状部件。
15.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于：所述筐体使用吸收氧的材料构成，作为所述氧减少部而发挥作用。
16.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于：所述筐体使用当所述筐体内的温度超过规定温度时向所述筐体内释放惰性气体的材料构成，作为所述氧减少部而发挥作用。
17.一种电池搭载设备，其特征在于包括：如权利要求1至16中任一项所述的电池组件。
18.一种电池搭载设备，其特征在于包括：
在异常时有可能释放气体的电池；
收纳所述电池的收纳室；以及
使所述收纳室内的氧量减少的氧减少部。
19.根据权利要求18所述的电池搭载设备，其特征在于：所述氧减少部具备吸收氧的氧吸收部件。
20.根据权利要求18所述的电池搭载设备，其特征在于：所述氧减少部具备当所述收纳室内的温度超过规定温度时向所述收纳室内释放惰性气体的惰性气体释放部件。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的电池搭载设备，其特征在于还包括：将从所述电池释放到所述收纳室内的气体释放到所述收纳室外部的释放部。
22.根据权利要求21所述的电池搭载设备，其特征在于还包括：阻碍空气从外部经由所述释放部流入到所述收纳室内的流入防止部。
23.根据权利要求22所述的电池搭载设备，其特征在于：所述流入防止部为，阻碍空气流入所述收纳室内，并且当所述收纳室内的压力超过预先设定的压力时，将从所述电池释放到所述收纳室内的气体释放到所述收纳室外部的压力阀。
24.根据权利要求22所述的电池搭载设备，其特征在于：所述流入防止部为通过使空气通道弯曲以增大通气阻力的部件。
25.根据权利要求22所述的电池搭载设备，其特征在于：所述流入防止部为在从外部向所述收纳室内的空气的通道中突出设置的突起部。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的电池搭载设备，其特征在于：
所述电池还包括当该电池内的压力上升时释放所述气体的释放口，
所述电池搭载设备还包括将从所述释放口释放的气体导向所述释放部的管状部件。
27.根据权利要求20所述的电池搭载设备，其特征在于：所述惰性气体释放部件使用当所述收纳室内的温度超过规定温度时向所述收纳室内释放惰性气体的材料构成。
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