JP2006019140A - 組電池 - Google Patents
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Abstract
【構成】 組電池100は、端子部材113を有する複数の二次単電池110を、隣り合う二次単電池110の端子部材113間を導電部材120で接続し、二次単電池110の膨張により端子部材113間の距離が大きくなるように各々の二次単電池110を配置してなる。そして、端子部材113と導電部材120とで構成される電気的接続路130の一部に、SOCが0%〜100%での使用時における二次単電池110の膨張では破断しないで、且つ、熱暴走の開始時における二次単電池110の膨張よりも小さい膨張で破断し、隣り合う二次単電池110間の通電を遮断する脆弱部(接合部131)を有する。
【選択図】 図1
Description
このような二次電池の極端な膨張や破裂を未然に防止するために、従来より様々な安全機構が提案されている。例えば、特許文献1や特許文献2には、電池の異常膨張時に電流を遮断し、それ以上のガスの発生を抑制して、電池変形を防止する電流遮断機構を備える電池が開示されている。
この電池では、電池内圧が上昇した場合、安全弁が変形し、発電要素とは反対側に膨出する。このとき、予め安全弁と金属薄板との溶接強度を所要強度に選定しておくことによって、安全弁が変形膨出すると共に、その溶接部が剥離する。そうすると、発電要素のリード板と安全弁との電気的連結が断たれるので、これ以上のガスの発生を抑え、電池の破裂等を回避できる。
この電池では、電池ケース内の内圧が上昇し、電池ケースが変形したとき、電池ケースの入出力端子部とリード端子板との固着部に、これらを引き離そうとする引っ張り力が作用し、ここで切断されて電気的導通が遮断される。従って、これ以上のガスの発生を抑え、電池の破裂等を回避できる。
一方、過充電、短絡、逆充電、過負荷など何らかの理由で二次単電池内にガスが発生し、電池内圧が異常上昇し電池(容器)が異常に膨張したとき(本明細書では、これを異常膨張時とも言う)には、二次単電池が熱暴走を起こす前に、端子部材と導電部材とで構成される電気的接続路のうち脆弱部が破断し、隣り合う二次単電池間の通電を遮断できる。従って、二次単電池内でそれ以上のガスが発生することを抑制でき、熱暴走の発生及びこれに伴う二次単電池のさらなる異常膨張や破裂を未然に防止できる。
しかも、本発明は、従来のように電流遮断機構を電池内に設ける必要がないので、二次単電池を簡素な構造にでき、二次単電池及び組電池の小型化を図ることもできる。
例えば、後述するように、導電部材の一部に他の部分よりも断面積が小さい小断面積部を設け、これを脆弱部とすることができる。また、導電部材の材料強度を適宜選択し、導電部材全体を脆弱部とすることもできる。また、後述するように、端子部材と導電部材との溶接強度を適宜選択し、その接合部を脆弱部とすることもできる。
一方、異常膨張時には、二次単電池の容器が膨張破壊する前に、電気的接続路の脆弱部が破断し、隣り合う二次単電池間の通電を遮断できる。従って、二次単電池内でそれ以上のガスが発生することを抑制でき、二次単電池の破裂を未然に防止できる。
しかも、従来のように電流遮断機構を電池内に設ける必要がないので、二次単電池を簡素な構造にでき、二次単電池及び組電池の小型化を図ることもできる。
なお、「脆弱部」については、前述の発明で説明した通りである。
なお、「小断面積部」は、他の部分よりも断面積が小さければ、その形状は適宜変更できる。例えば、中央部が幅狭となるように導電部材を形成し、この中央部を小断面積部とすることができる。また、導電部材にプレス加工等でV字溝等の凹部を設け、この部分を小断面積部とすることもできる。
(実施形態1)
図1に本実施形態に係る組電池100の上方から見た模式図を示す。
この組電池100は、複数の二次単電池110,110,…からなる。これらの二次単電池110,110,…は、リチウムイオン型の二次電池である。各々の二次単電池110は、アルミニウム等の金属からなり、約15mm×約100mm×約150mmの略直方体形状の電池ケース111を備える。この電池ケース111の内部には、正極シートと負極シートとがセパレータを介して捲回された発電要素(図示しない)が収容されている。発電要素には、アルミニウム(正極)や銅(負極)等の金属からなる一対の端子部材113,113が電気的に接続されている。これらの端子部材113,113は、電池ケース111に絶縁を保ちつつ固定され、電池外部(上方)に向かって突出している。また、二次単電池110内には、電解液が注入されている。
また、この脆弱部(接合部131)は、SOCが0%〜100%での使用時における二次単電池110の膨張では破断しないで、且つ、二次単電池110の電池ケース111が膨張破壊するときの二次単電池110の膨張よりも小さい膨張で破断し、隣り合う二次単電池110,110間の通電を遮断するものでもある。
また、本実施形態の組電池100は、従来のように電流遮断機構を電池内に設ける必要がないので、二次単電池110を簡素な構造にでき、二次単電池110及び組電池100の小型化を図ることができる。
次いで、第2の実施形態について説明する。なお、上記実施形態1と同様な部分の説明は、省略または簡略化する。
図3に本実施形態に係る組電池200の上方から見た模式図を示す。この組電池200は、上記実施形態1と同様な複数の二次単電池110,110,…が、図示しない絶縁フィルムを介して積層されている。従って、この組電池200も、二次単電池110が膨張すれば、それと隣り合う二次単電池110,110の端子部材113,113間の距離が大きくなる。
また、この脆弱部(小断面積部231)は、SOCが0%〜100%での使用時における二次単電池110の膨張では破断しないで、且つ、二次単電池110の電池ケース111が膨張破壊するときの二次単電池110の膨張よりも小さい膨張で破断し、隣り合う二次単電池110,110間の通電を遮断する。
また、本実施形態の組電池200も、従来のように電流遮断機構を電池内に設ける必要がないので、二次単電池110を簡素な構造にでき、二次単電池110及び組電池200の小型化を図ることができる。
例えば、上記実施形態では、複数の二次単電池110,110,…が図示しない絶縁フィルムを介して積層されているが、隣り合う二次電池110,110間に例えば冷却フィン等を介在されてもよい。このような構成としても、本発明の効果を得ることができる。
また、組電池100,200を構成する二次単電池110,110,…同士は、直接接続としてもよいし、並列接続としてもよい。このような接続形態に拘わらず、本発明の効果を得ることができる。
110 二次単電池
113 端子部材
120,220 導電部材
130,230 電気的接続路
131 接合部(脆弱部)
231 小断面積部(脆弱部)
Claims (4)
- 外部に露出する端子部材を有する複数の二次単電池からなり、隣り合う前記二次単電池の前記端子部材間を導電部材で接続してなり、前記二次単電池の膨張により前記端子部材間の距離が大きくなるように各々の前記二次単電池を配置してなる組電池であって、
前記端子部材と前記導電部材とで構成される電気的接続路の少なくとも一部に、SOCが0%〜100%での使用時における前記二次単電池の膨張では破断しないで、且つ、熱暴走の開始時における前記二次単電池の膨張よりも小さい膨張で破断し、隣り合う前記二次単電池間の通電を遮断する脆弱部を有する
組電池。 - 外部に露出する端子部材を有する複数の二次単電池からなり、隣り合う前記二次単電池の前記端子部材間を導電部材で接続してなり、前記二次単電池の膨張により前記端子部材間の距離が大きくなるように各々の前記二次単電池を配置してなる組電池であって、
前記端子部材と前記導電部材とで構成される電気的接続路の少なくとも一部に、SOCが0%〜100%での使用時における前記二次単電池の膨張では破断しないで、且つ、前記二次単電池の容器が膨張破壊するときの前記二次単電池の膨張よりも小さい膨張で破断し、隣り合う前記二次単電池間の通電を遮断する脆弱部を有する
組電池。 - 請求項1または請求項2に記載の組電池であって、
前記脆弱部は、前記端子部材と前記導電部材との接合部である
組電池。 - 請求項1または請求項2に記載の組電池であって、
前記導電部材は、他の部分よりも断面積が小さくされてなる小断面積部を有し、
前記脆弱部は、この小断面積部である
組電池。
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