JP2009099322A

JP2009099322A - 電池パック

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Publication number: JP2009099322A
Application number: JP2007268185A
Authority: JP
Inventors: Naoto Nishimura; 直人西村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-15
Also published as: JP5150193B2

Abstract

【課題】適量の消化剤を配置し、確実に電池の破裂や発火を防止できる電池パックを提供し、電池パックの安全性を向上する。
【解決手段】電池パックは、正極と、負極と、セパレータと、非水電解液とを含む発電要素と、前記発電要素を封入するの外装材と、前記外装材の外側を封止する外周熱融着部を備える二次電池と、前記外周熱融着部の少なくとも一部に配置した消火剤入り容器と、前記二次電池と消化剤入り容器を収納する筐体を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池またはリチウムポリマー二次電池のような二次電池に係わり、特に電池パックの安全性を向上するものである。

ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池などは、高容量・高エネルギー密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性に優れ、広く携帯用民生電気製品に利用されている。また、これらの電池を大型化し、電気自動車用や電力需要平準化のための家庭用の夜間電力貯蔵装置として活用していくための研究・開発が盛んに行われている。
このような状況下で、電池の短絡や過充電が起こると電池の破裂や発火の可能性がでてくる。さらにこれら電池を複数個組み上げた電池パックおよび電池モジュールでは、その破裂や発火のエネルギーも高く、重大な事故に繋がりかねない。

このような課題を解決するために、例えば、特許文献１および特許文献２では、筐体内へ不燃性流体が加圧充填された組電池を例示している。また、特許文献３では、組電池の両側面に液状消火剤を充填した保温室を備えた組電池を例示している。また特許文献４では、扁平型二次電池とモジュール外装体との間に消火作用を有する流体を内包する袋を配置したモジュールを例示している。
特開平７−２２０７５３号公報特開平１１−３４５６０４号公報特開平９−２５９９２８号公報特開２００３−３０３５７９号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２では、単電池端子から組電池端子の間に不燃性流体が接触して電気的不具合を生じる可能性があり、課題が残されている。また特許文献３では、組電池内の各電池に消火剤が行き渡らない可能性がある。特許文献４では、モジュールの高さ方向でのスペースを必要とするため、モジュールのエネルギー密度が低くなるという課題が残されている。
本発明は、これらの課題を解決するものであり、適量の消化剤を配置し、確実に電池の破裂や発火を防止できる電池パックを提供し、電池パックの安全性を向上するものである。

上記課題を解決するため、本発明の電池パックは、正極と、負極と、セパレータと、非水電解液とを含む発電要素と、前記発電要素を封入する外装材と、前記外装材の外側を封止する外周熱融着部を備える二次電池と、前記外周熱融着部のすくなくとも一部に配置した消火剤入り容器と、前記二次電池と消化剤入り容器を収納する筐体を備える。
これにより、適量の消化剤を配置し、確実に電池の破裂や発火を防止でき、電池パックの安全性を向上することができる。更に本発明の電池パックは、電池端子に消火剤が接触することがなく、電気的不具合を生じることはない。また、消火剤容器を各外装材の外周にそれぞれ配置するので、各電池に消火剤を配置することができる。また外装材の外周熱融着部に消火剤容器を配置するので、電池パックがラミネートフィルムにより封止されている場合、まず封止部が発火し、その後内容物が燃焼する。そのため封止部に消火剤が配置されていると、初期消火に最も効果的である。しかも電池パックのデッドスペースを利用して消火剤を配置することができ、従ってモジュールのエネルギー密度を低下させない。更に外装材の外周熱融着部に電池容量に対して適量の消火剤を配置することができ、確実に消火することができる。また、消火剤容器によって二次電池外装材の外周融着部をある一定の圧力により押し付けるので、振動試験によっても融着部の機械的な剥離が起こりにくくなる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では消火剤容器が９０〜３００℃で溶解する材質よりなることが好ましい。
これにより、電池が破裂や発火を生じる前に消火剤が散布され、確実に消火することができる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では消火剤は、消火剤の気化熱と酸素吸収機能によって消火を行うことが好ましい。これにより、電池が破裂や発火を生じる前に確実に消火することができる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では前記消火剤は、二次電池の充放電容量に対して、１０〜５０ｃｍ³／Ａｈの量であることが好ましい。これにより適量の消火剤により電池の破裂や発火を消火することができる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では外装材の全周囲に外周熱融着部が形成され、前記消火剤容器は前記外装材の全周囲に配置されることが好ましい。これにより、十分量の消化剤を用意することができる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では外装材がアルミ板と樹脂フィルムを積層したラミネートフィルムよりなることが好ましい。これにより、電池が破裂や発火を生じる前に消火することができる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では筐体が金属板よりなることが好ましい。これにより、電池が破裂や発火を生じる前に消火することができる。

また、本発明の電池パックは、実施形態では二次電池の電池容量が５Ａｈ以上であることが好ましい。これにより、電池の破裂や発火を生じる前に消火することができる。
また、本発明の電池パックは、実施形態ではリチウムイオン電池であることが好ましい。これにより、特に高容量・高電圧であるためエネルギー密度が高く、電解液に有機溶媒を使用しているため、大型化した場合に危険性が高くなるリチウムイオン電池の破裂や発火を生じる前に消火することができる。

本発明によれば、適量の消化剤を配置し、確実に電池の破裂や発火を防止でき、電池パックの安全性を向上することができる。更に、本発明によれば、電池端子に消火剤が接触することがなく、電気的不具合を生じることはない。また、消火剤容器を各外装材の外周にそれぞれ配置するので、各電池に消火剤を配置することができる。また外装材の外周熱融着部に消火剤容器を配置するので、デッドスペースを利用して消火剤を配置することができ、従ってモジュールのエネルギー密度を低下させない。更に外装材の外周熱融着部に電池容量に対して適量の消火剤を配置することができ、確実に消火することができる。

本発明の電池パックは、正極と、負極と、セパレータと、非水電解液とを含む発電要素と、前記発電要素を封入する外装材と、前記外装材の外側を封止する外周熱融着部を備える二次電池と、前記外周熱融着部の少なくとも一部に配置した消火剤入り容器と、前記二次電池と消火剤入り容器を収納する筐体とを備える。
この構成の電池パックによれば、電池パック内のデッドスペースを利用して消火剤を配置することができ、もし電池パック内の電池が異常発熱して発火に至ったとしても、電池パック内に配置された消火剤によって消火することができる。なおかつ本発明の構成によれば、電池パックのエネルギー密度を低くすることがない。なお電池容量が５Ａｈより低い電池からなる電池パックであると、デッドスペースが小さく消火剤を設置する効果が低いため好ましくない。

本発明の電池パックを構成する二次電池は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池または電気二重層キャパシタなどであり、高容量・高エネルギー密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性に優れ、広く携帯用民生電気製品に利用されるものである。
リチウムポリマー二次電池は電解液をイオン伝導性高分子で固体化したものである。ニッケル水素電池は水酸化ニッケルを活物質とする正極と、水素吸蔵合金を活物質とする負極と、マンガンイオンを含有するアルカリ電解液とからなるものである。電気二重層キャパシタは集電板両面に活性炭素を接着した分極性電極を複数枚用意し、その電極間に電解液を含有させたセパレータもしくはゲル電解質膜を交互に挟み込んだものである。
本発明ではこれらを総称して二次電池と称している。
また、これらの電池は大型化され、電気自動車用や電力需要平準化のための家庭用の夜間電力貯蔵装置として活用される。

本発明の電池パックにおいて、二次電池は、発電要素をアルミや鉄缶内へ封入した構成のもの、発電要素（図示しない）の両面に発電要素の周囲でラミネートフィルムを融着して構成されたもの、等いずれでも良い。電池容量はどのような大きさでもかまわないが、５Ａｈ以上の電池では、アルミや鉄缶を絞り加工で成型するには大きな金型が必要となるため、ラミネートフィルム内に発電要素を封入したものが好ましい。二次電池を構成する発電要素の形状は、正方形または長方形に形成されるが、円形、楕円形、その他任意の形状であってもよい。本発明の実施形態の発電要素は、例えば幅が２６０ｍｍ、長さが４２０mm、厚さが３ｍｍである。

本発明の電池パックにおいて、発電要素を封入する外装材は、例えばラミネートフィルムよりなる。ラミネートフィルムは、アルミ板の外側面に外装樹脂として、例えばナイロンを貼り付け、内側面に内装樹脂を貼り付けてなる。内装樹脂としては、融点が低く、密着性がよい、例えばポリプロピレンフィルムが適している。ラミネートフィルムは、発電要素の両面に重ねて、その周囲を貼り合わせてもよいし、１枚のラミネートフィルムの中央部分を折り曲げて、先端部分を貼り合わせるようにしてもよい。融着はシーラーを使用する。このようにして、融着することにより、電池内に水分が浸入するのを防止する。通常、融着部の幅は３０ｍｍ程度であるが、電極の引出しがない部分では５ｍｍ〜１０ｍｍ、電極の引出し部分では１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で変更可能である。融着部の幅がこのような大きさであると、融着部に消火剤容器を配置する場合に、適量の消化剤を配置することができる。

電池パックの筐体の材質は、樹脂系、金属系いずれにおいても作製可能であり、軽量なモジュールを作製したい場合は、樹脂系材料を選択すればよい。材質の例としては、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。家庭用の夜間電力貯蔵装置で使用するような場合、電池パックおよび電池モジュール容量が高くなり、より高い安全性が求められるため金属系材料の筐体が好ましい。材質の例としては、鉄、ステンレススチール、アルミニウムや鉄の表面に防錆処理を施したものが挙げられる。

本発明の電池パックに使用される消火剤としては、水、尿素、炭酸カリウム水溶液、炭酸水素カリウム、たんぱく泡、フッ素たんぱく泡、界面活性剤泡、フッ素系界面活性剤、硅酸ナトリウム、無水炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、焼明ばん、ハロン１２１１等が挙げられる。例えば、尿素は水と熱によって炭酸ガスとアンモニアを発生し窒息と冷却によって消火する。その他、アンモニウム塩は熱によってアンモニアを発生し冷却によって消火する。また炭酸塩や炭酸水素塩は、酸と反応して炭酸ガスを発生し窒息によって消火する。特に非水電解液を用いるリチウムイオン二次電池からなる電池パックおよび電池モジュールでは、その気化熱と酸素吸収機能によって消火を行うような、たんぱく泡、フッ素たんぱく泡、界面活性剤泡、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、リン酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム等が特に好ましい。
重炭酸ナトリウムを使用した場合の消火原理は次の通りである。
2 NaHCO₃ + 熱 → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O
Na₂CO₃ + 熱 → Na₂O + CO₂
生成したCO₂により消火される。
また硫酸アルミニウムの役割は次の通りである。
Al₂(SO₄)₃・16H₂O + 熱 → Al₂(SO₄)₃ + 16H₂O （泡状）
生成した水性の泡で燃焼部を酸欠にすることにより消火される。

また、消火剤を封入する容器は９０〜３００℃の温度で溶解するものが好ましい。９０℃より低い温度で溶解すると、電池パックおよび電池モジュールを屋外へ設置した際、電池が異常発熱していなくても筐体内温度がその温度に到達する可能性があり、電池が異常発熱していないのに消火剤が電池パックおよび電池モジュール内に充満してしまう恐れがあるので好ましくない。３００℃より高い温度で溶解すると、電池の発火の初期段階での消火を目的としているのに対して、消火剤散布の時間が遅すぎるので好ましくない。
消火剤を封入する容器としては、化学的に安定なポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミド等からなるものが好ましい。また、融着層に未延伸ポリプロピレンを有する延伸ナイロンや融着層にポリエチレンを用いたアルミ箔に延伸ナイロンまたはポリエステルを合わせた三層ラミネートフィルムなど用いることができる。

次に、本発明に使用される二次電池、例えばリチウムイオン二次電池の正極板、セパレータ、負極板について説明する。
例えば、正極板は、正極活物質、導電剤、結着剤、有機溶剤とを含有するペーストを正極集電体上に塗布、乾燥、加圧することにより作製される。
正極活物質には、リチウムイオンを吸着、放出できる材質として、例えば、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等、及びこれらのリチウム複合酸化物、及びその一部を他元素で置換した化合物を用いることができる。キャパシタの場合は、活性炭などを用いることができる。
導電材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素質材料を添加したり、公知の添加剤などを添加したりすることができる。
また、結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンや、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。
有機溶剤としては、Ｎ−メチルー２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などを用いることができる。
正極集電体としては、例えばＳＵＳ、アルミニウム等の導電性金属箔や薄板を用いることができる。
正極板を封入するセパレータは、多孔質フィルムよりなり、耐溶剤性や耐酸化還元性を考慮すれば、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質フィルムあるいは不織布が好適である。このような材質からなるものを単層または複数層にして用いる。

負極板は、負極活物質、導電材、結着剤、有機溶剤や純水を含有するペーストを負極集電体上に塗布、乾燥、加圧することにより作製する。
負極活物質には、リチウムイオンを挿入、離脱できる材質として、例えば、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼結体、炭素繊維、活性炭等を用いることが出来る。
導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素質材料を添加したり、公知の添加剤などを添加したりすることができる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンやスチレンブタジエンゴム等を用いることが出来る。
有機溶剤としては、Ｎ-メチル-２-ピロリドン (ＮＭＰ)、Ｎ，Ｎ-ジメチルホルムアミ
ド (ＤＭＦ) 等を用いることができる。
負極集電体としては、銅、ニッケル、ＳＵＳ等の金属箔を用いることができる。
また、発明において用いられる非水電解質としては、電解塩を有機溶剤に溶解してなる溶液が用いられる。
電解質塩としては、リチウムイオン二次電池を使用する場合、例えば、リチウムをカチオン成分とするものが好ましく、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、過塩素酸リチウム、フッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とするリチウム塩を用いることを例示することが出来る。キャパシタを使用する場合、例えば、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＢＦ₄、（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＰＦ₆、（Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＢＦ₄、（Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＰＦ₆のようなアルキルアンモニウム塩を例示することが出来る。

電解液としての有機溶媒は、上記電解質塩を溶解するものであれば、どのようなものでも用いることができるが、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル類、γ―ブチロラクトン等の環状エステル類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＭＥＣ）等の鎖状炭酸エステル類等を例示することが出来る。これらの有機溶剤は、単独で、又は２種類以上の混合物として用いられる。
本発明において、上記記載の各材質は一例であり、上記例示に限定されるものではなく、二次電池において知られているものであれば、いずれでも用いることが出来る。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
（実施例１）
図１に示すように、正極にＬｉＣｏＯ₂、負極に人造黒鉛を使用し、電解液に１Ｍ−ＬｉＰＦ₆／ＥＣ＋ＤＭＣ（体積比５０：５０）を使用したアルミラミネート外装材のリチウムイオン二次電池１を用意した。この二次電池１は長辺が４２０ｍｍ、短辺が２８０ｍｍ、厚さが３ｍｍで、一方の短辺から正極リード３、他方の短辺から負極リード４を引き出した。この電池は電池容量２０Ａｈ、平均電圧３．７Ｖであり、４辺とも熱融着により封止してあり、長辺側の封止部の幅は両方とも８ｍｍ、短辺側の封止部の幅は両方とも３０ｍｍであった。
この電池１の４辺の封止部形状に合わせたポリエチレン製の容器を作製し、その中にリン酸二水素アンモニウムと硫酸アンモニウムと二酸化珪素との混合物（重量比４０：４０：２０）を６０９ｃｍ³封入した消火剤容器２を用意し、アルミラミネート外装材１の熱融着部に配置した。
そして、図１に示すようにリチウムイオン二次電池１に消火剤容器２を配置したものを、１０個順次直列になるように積層し、図５に示すように各電池間には絶縁材として０．１ｍｍ厚のポリカーボネートフィルム５を配置し、各正極リードを正極端子７に接続し、各負極リードを負極端子８に接続して、図６に示すように電池パック容器６に収納し、容量２０Ａｈで平均電圧３７Ｖを得た。
電池パック筐体６の外装材には、１．０ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼板を使用した。さらに防爆弁９を電池パック筐体に取り付けた。防爆弁９は、厚さ０．３ｍｍのアルミ板に十字の切込みを入れ、円柱状の支持材に溶接した開裂板１０を、電池パック外装の正極端子７と負極端子８の間に穴を開けて、溶接部１０により取り付けた。電池パックの内圧が上昇すると、アルミ板の十字の切れ込みが開裂して電池パック内部の圧力を逃がす機構である。

（実施例２）
図２に示すように、正極にＬｉＮｉＯ₂、負極には表面に非晶質炭素が付着した天然黒鉛を使用し、電解液に１Ｍ−ＬｉＰＦ₆／ＥＣ＋ＤＥＣ（体積比３０：７０）を使用したアルミラミネート外装材のリチウムイオン二次電池１を用意した。この二次電池１は長辺が４２０ｍｍ、短辺が２８０ｍｍ、厚さが３ｍｍで、一方の短辺から正極リード３と負極リード４を同方向に引き出した、この電池１は電池容量２０Ａｈ、平均電圧３．７Ｖであり、４辺とも熱融着により封止してあり、長辺側の封止部の幅は両方とも８ｍｍ、短辺側の封止部の幅は両方とも３０ｍｍであった。
この電池の４辺の封止部形状に合わせたポリプロピレン製の容器を作製し、その中にリン酸二水素アンモニウムと硫酸アンモニウムと二酸化珪素との混合物（重量比４０：４０：２０）を６０９ｃｍ³封入した消火剤容器２を用意し、アルミラミネート外装材１の熱融着部に配置した。
そして、図２に示すようにリチウムイオン二次電池１に消火剤容器２を配置したものを、１０個順次直列になるように積層し、図５に示すように各電池間には絶縁材として０．１ｍｍ厚のポリエステルフィルム５を配置し、各正極リードを正極端子７に接続し、各負極リードを負極端子８に接続して、図６に示すように電池パック筐体６に収納し、容量２０Ａｈで平均電圧３７Ｖを得た。
電池パック筐体６の外装材には、防爆弁９付きの０．８ｍｍ厚のステンレス板を使用した。防爆弁９は、実施例１と同じである。

（実施例３）
図３に示すように、正極にＬｉＭｎ₂Ｏ₄、負極には表面に非晶質炭素が付着した人造黒鉛を使用し、電解液に１Ｍ−ＬｉＰＦ₆／ＥＣ＋ＭＥＣ（体積比３０：７０）を使用したアルミラミネート外装材のリチウムイオン二次電池を用意した。この二次電池１は長辺が４２０ｍｍ、短辺が２８０ｍｍ、厚さが３ｍｍで、一方の短辺から正極リード３、他方の短辺から４負極リードを各々引き出した。この電池１は電池容量１８Ａｈ、平均電圧３．８Ｖであり、４辺とも熱融着により封止した。長辺側の封止部の幅は両方とも８ｍｍ、短辺側の封止部の幅は両方とも３０ｍｍであった。
この電池の２つの長辺封止部形状に合わせた一対のポリエチレン製の容器を作製し、その片方の容器中に重炭酸ナトリウム２ａを１０１ｃｍ³、もう一方の容器中に硫酸アルミニウムを１０１ｃｍ³封入した消火剤容器２ｂを用意し、アルミラミネート外装材１の長辺側の熱融着部に配置した。重炭酸ナトリウムと、硫酸アルミニウムをそれぞれ別の容器に入れたので、薬剤の保存性が向上し長時間にわたって消火剤を電池パックや電池モジュールに保持させることができる。またこのように２種類の薬剤を分離することにより、重炭酸ナトリウム２ａと、硫酸アルミニウムが混合して化学反応を起こし、重炭酸ナトリウムが分解して二酸化炭素を放出してしまうのを防止することができる。
そして、図３に示すように二次電池１に消火剤容器２ａ、２ｂを配置したものを、１０個順次直列になるように積層し、図５に示すように各電池間には絶縁材として０．１ｍｍ厚のポリカーボネートフィルム５を配置し、各正極リードを正極端子７に接続し、各負極リードを負極端子８に接続して、図６に示すように電池パック筐体６に収納し、容量２０Ａｈで平均電圧３７Ｖを得た。
電池パック筐体６の外装材には、防爆弁９付きの１．０ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼板を使用した。防爆弁９は、実施例１と同じである。

（実施例４）
図４に示すように、正極にＬｉＭｎ₂Ｏ₄、負極にはハードカーボンを使用し、電解液に１Ｍ−ＬｉＢＦ₄／ＥＣ＋ＤＭＣ（体積比５０：５０）を使用したアルミラミネート外装材のリチウムイオン二次電池を用意した。この電池１長辺が４２０ｍｍ、短辺が２８０ｍｍ、厚さが３ｍｍで、一方の短辺から正極リード３、他方の短辺から４負極リードを各々引き出した。この電池１は電池容量１８Ａｈ、平均電圧３．７Ｖであり、４辺とも熱融着によりで封止した。長辺側の封止部の幅は両方とも８ｍｍ、短辺側の封止部の幅は両方とも３０ｍｍであった。
この電池の２つの短辺封止部形状に合わせた一対の容器（融着層にポリエチレンを用いたアルミ箔に延伸ナイロンを合わせた三層ラミネートフィルム製）を作製し、その片方の容器中に重炭酸ナトリウムを２５２ｃｍ³、もう一方の容器中に硫酸アルミニウムを２５２ｃｍ³封入し、アルミラミネート外装材１の熱融着部に配置した。
そして、図４に示すように二次電池１に消火剤容器２を配置したものを、１０個順次直列になるように積層し、図５に示すように各電池間には絶縁材として０．１ｍｍ厚のポリイミドフィルム５を配置し、各正極リードを正極端子７に接続し、各負極リードを負極端子８に接続して、図６に示すように電池パック筐体６に収納し、容量１８Ａｈで平均電圧３７Ｖの電池パックを得た。
電池パック筐体６の外装材には、防爆弁９付きの１．５ｍｍ厚のＡＢＳ樹脂板を使用した。防爆弁９は、実施例１と同じである。

実施例１〜４の電池パックをそれぞれ、電圧が４２Ｖになるまで１Ｃの定電流で充電を行い、その後４２Ｖの定電圧で総充電容量が３００％になるまで充電を行った。その時のそれぞれの電池パックの状況を表１にまとめた。また、実施例１〜３の電池パックは金属製の外装材を使用しているので、実施例４の電池パックのみ満充電後に釘刺し試験を行った。釘刺し試験で、実施例４の電池パックは、防爆弁から白煙がでたが、電池パックの発火、破裂はなかった。

表１より、アルミラミネートフィルムを外装とするリチウムイオン二次電池を有し、消火剤が封入された容器が前記アルミラミネートフィルムの外装の熱融着部に配置された電池パックは、充電器の故障等で過充電しても発火・破裂には至らない安全性が認められた。また、樹脂の外装材を使用した場合、外的要因によって釘等の鋭利なものでリチウムイオン二次電池を貫通してしまう恐れがあるが、そのような事態になっても発火・破裂には至らない安全性が認められた。また、パック内部では消火剤によりリチウムイオン二次電池の延焼が抑えられ、かつ単電池間の絶縁シートの形状が維持されており、新たな火種となる単電池同士の短絡は認められなかった。

表１は、実施例１〜４に使用した消火剤の量を、電池パック内での総量と、電池パックの容量当りの量を記載している。このように本発明では、電池パック内に電池容量（充放電容量）に対して、消火剤の量は１０〜５０ｃｍ³／Ａｈが好ましい。消火剤の量が１０ｃｍ³／Ａｈより少なくなると、電池の発火を抑えることができなくなる場合があるので好ましくない。消火剤の量が５０ｃｍ³／Ａｈより多くなると、電池パックの高エネルギー密度化が損なわれるので好ましくない。

本発明の実施例１を示す構造説明図である。本発明の実施例２を示す構造説明図である。本発明の実施例３を示す構造説明図である。本発明の実施例４を示す構造説明図である。本発明の電池パックの積層構造説明図である。本発明の電池パックの外観説明図である。

符号の説明

１二次電池
２消火剤容器
３正極リード
４負極リード
５絶縁材
６電池パック筐体
７正極端子
８負極端子
９防爆弁

Claims

正極と、負極と、セパレータと、非水電解液とを含む発電要素と、前記発電要素を封入する外装材と、前記外装材の外側を封止する外周熱融着部を備える二次電池と、
前記外周熱融着部の少なくとも一部に配置した消火剤入り容器と、
前記二次電池と、消火剤入り容器を収納する筐体と
を備える電池パック。
前記消火剤容器は、９０〜３００℃で溶解する材質よりなる請求項１に記載の電池パック。
前記消火剤は、消火剤の気化熱と酸素吸収機能によって消火を行う請求項１に記載の電池パック。
前記消火剤は、二次電池の充放電容量に対して、１０〜５０ｃｍ³／Ａｈの量である請求項１記載の電池パック。
前記外周熱融着部は、外装材の全周囲に形成され、前記消火剤容器は前記外装材の全周囲に配置される請求項１に記載の電池パック。
前記外装材は、アルミ板と樹脂フィルムを積層したラミネートフィルムよりなる請求項１に記載の電池パック。
前記筐体は、金属板よりなる請求項１に記載の電池パック。
前記二次電池は、電池容量が５Ａｈ以上である請求項１に記載の電池パック。
前記二次電池は、リチウムイオン電池である請求項１に記載の電池パック。