JP2010147004A - Secondary battery unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車等に用いられる二次電池ユニットに関し、特に火災時に可燃性の電解液の飛散を防止できるものに関する。 The present invention relates to a secondary battery unit used for an electric vehicle or the like, and more particularly, to a unit that can prevent scattering of a flammable electrolyte during a fire.
電気自動車のモータの駆動源として、大容量のリチウムイオン二次電池が用いられている。リチウムイオン二次電池は、密閉構造の電池容器を備え、この電池容器内に電解液と電極を収容している。電解液は、一般的に有機溶媒であり、可燃性のものが多く用いられている。電解液は上述したように可燃性であり、また水分と反応することによって電池性能が劣化するため電池容器は密閉容器となっている。 A large-capacity lithium ion secondary battery is used as a drive source for a motor of an electric vehicle. The lithium ion secondary battery includes a battery container having a sealed structure, and an electrolytic solution and an electrode are accommodated in the battery container. The electrolytic solution is generally an organic solvent, and many flammable ones are used. The electrolyte solution is flammable as described above, and the battery performance is deteriorated by reacting with moisture, so that the battery container is a sealed container.
密閉容器であるため、電解液が反応することでガスが生じるため容器が膨らむ。電池容器は複数並設されていることが多く、容器間に間隙を設け、膨らんだ部分が隣接する容器と干渉しないように配置することが多い。 Since the container is a sealed container, gas is generated by the reaction of the electrolytic solution, so that the container swells. In many cases, a plurality of battery containers are arranged side by side, and a gap is provided between the containers, and the swelled portions are often arranged so as not to interfere with adjacent containers.
また、火災等の過熱時に電解液が過剰に反応すると、電池容器内の圧力が異常な高圧になり容器が破損する虞があるが、容器の破損を防止するため、安全弁が設けられている。 In addition, if the electrolyte reacts excessively during overheating such as a fire, the pressure in the battery container becomes abnormally high and the container may be damaged, but a safety valve is provided to prevent the container from being damaged.
なお、鉛蓄電池は開放容器が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
上述した二次電池では、次のような問題があった。すなわち、電池容器間に間隙を設けているため、装置全体が大きくなるという問題があった。また、電池容器が膨らむと、電極間が広くなり、電池としての性能が劣化するという問題があった。 The secondary battery described above has the following problems. That is, since the gap is provided between the battery containers, there is a problem that the entire apparatus becomes large. In addition, when the battery container swells, there is a problem that the space between the electrodes is widened and the performance as a battery is deteriorated.
一方、火災時等で容器内部の圧力が高まって安全弁が開くと、可燃性の電解液が一気に飛び散り、引火する虞がある。なお、不燃性の電解液を用いることも考えられるが、性能が低く、所望の電池性能が得られないという問題があった。 On the other hand, if the pressure inside the container is increased and the safety valve is opened in the event of a fire or the like, the flammable electrolyte may splatter and ignite. Although it is conceivable to use a nonflammable electrolyte, there is a problem in that the performance is low and desired battery performance cannot be obtained.
そこで、本発明は、電解液が過剰に反応し内圧が上昇したとしても容器の変形を抑えるとともに、火災時に可燃性の電解液が周囲に飛び散って引火することを防止できる二次電池を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a secondary battery that can suppress the deformation of the container even when the electrolytic solution reacts excessively and the internal pressure rises, and can prevent the flammable electrolytic solution from being scattered and ignited in the event of a fire. For the purpose.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の二次電池ユニットは次のように構成されている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the secondary battery unit of the present invention is configured as follows.
前記の課題を解決する第1の発明(請求項1に対応)に係る二次電池ユニットは、有機溶媒からなる電解液及び電極を収容する電池容器と、不燃性液体を収容するとともに、上部が開放された開放容器と、一端が上記電池容器の上部に接続されるとともに、他端が上記開放容器の底部に接続されたガス管とを備えていることを特徴とする。 A secondary battery unit according to a first invention (corresponding to claim 1) that solves the above-described problem includes a battery container that stores an electrolyte solution and an electrode made of an organic solvent, a non-flammable liquid, and an upper portion that is An open container opened and a gas pipe having one end connected to the top of the battery container and the other end connected to the bottom of the open container are provided.
前記の課題を解決する第2の発明(請求項2に対応)に係る二次電池ユニットにおいて、上記不燃性液体は、難燃性電解液と、前記難燃性電解液よりも比重の小さい不燃性消火剤からなることを特徴とする請求項1に記載の二次電池ユニット。
In the secondary battery unit according to a second invention (corresponding to claim 2) that solves the above-described problem, the non-flammable liquid includes a flame-retardant electrolyte and a non-flammable having a specific gravity smaller than that of the flame-retardant electrolyte The secondary battery unit according to
前記の課題を解決する第3の発明(請求項3に対応)に係る二次電池ユニットにおいて、上記開放容器には、フィルタが水平に配置されていることを特徴とする。 In the secondary battery unit according to a third invention for solving the above-mentioned problems (corresponding to claim 3), a filter is horizontally disposed in the open container.
前記の課題を解決する第4の発明(請求項4に対応)に係る二次電池ユニットにおいて、上記不燃性消化剤は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする。 In the secondary battery unit according to a fourth invention (corresponding to claim 4) for solving the above-mentioned problems, the nonflammable digestive agent is a fluorine-based inert liquid.
請求項1に記載された発明によれば、温度上昇に伴って電池容器内の電解液が膨張してもガス管から外部に逃がすことができる。このため、電池容器の変形を防止でき、電池性能の劣化を防止できる。また、過熱により電解液の反応が促進して可燃ガスが電池容器から噴き出した場合であっても、開放容器内の不燃性液体により引火を防止することができ、安全性を確保することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, even if the electrolyte in the battery container expands as the temperature rises, it can escape from the gas pipe to the outside. For this reason, a deformation | transformation of a battery container can be prevented and deterioration of battery performance can be prevented. In addition, even when the reaction of the electrolyte solution is accelerated by overheating and flammable gas is ejected from the battery container, the nonflammable liquid in the open container can prevent ignition and ensure safety. It becomes.
請求項2に記載された発明によれば、何らかの理由で難燃性電解液が電池容器内に逆流した場合であっても電解液であるため、電池性能を劣化させることがない。 According to the second aspect of the present invention, even if the flame retardant electrolyte flows back into the battery container for some reason, the battery performance is not deteriorated because it is an electrolyte.
請求項3に記載された発明によれば、電池容器の内容物が開放容器の開口部から飛散することを防止できる。 According to the invention described in claim 3, the contents of the battery container can be prevented from scattering from the opening of the open container.
請求項4に記載された発明によれば、不燃性消化剤の沸点を高くすることができるので、蒸発を防ぎ、一定量の不燃性液体を保持できる。 According to the invention described in claim 4, since the boiling point of the incombustible digestive agent can be increased, evaporation can be prevented and a certain amount of incombustible liquid can be retained.
図1は本発明の一実施の形態に係る二次電池ユニット20が組み込まれた車両10を模式的に示す説明図、図2は二次電池ユニット20を示す斜視図、図3は二次電池ユニット20の原理を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a
車両10は、車体11を備えている。車体11内には、車室12と、この車室12の下部に設けられたバッテリ室13と、乗員空間12の前部に設けられたフロント室14とを備えている。車体11には駆動輪15が設けられ、それぞれに駆動モータ16が接続されている。これら駆動モータ16は、フロント室14内の制御機器17に接続されている。
The
バッテリ室13には、二次電池ユニット20が配置されている。二次電池ユニット20は、支持容器21と、この支持容器21内に設けられた複数のリチウムイオン二次電池である電池セル(リチウムイオン二次電池)30と、支持容器21の上部に載置された引火防止機構40と、これら電池セル30と引火防止機構40とを接続するガス管50とを備えている。
A
電池セル30は、液密・気密に形成された電池容器31と、この電池容器31内に設けられた電極板32,33と、電池容器31内に収容された可燃性の電解液34と、電極版32,33に接続された端子35,36とを備えている。電池セル30は、支持容器21内に隙間無く設置されている。
The
引火防止機構40は、上部が開口した開放容器41を備えている。開放容器41内部には水平に金網状のフィルタ42が設けられている。開放容器41内には、難燃性電解液L1と、この難燃性電解液L1よりも比重の小さい不燃性消火剤L2とが収容されている。これら難燃性電解液L1と不燃性消火剤L2とは混合せず、上述したフィルタ42の位置を境界面として分離している。なお、難燃性電解液L1としては、例えば無機系のイオン性電解液が適している。また、不燃性消火剤L2としては、例えばフッ素系不活性液体が適している。フッ素系不活性液体は、沸点が高く、蒸発しにくいという特徴を有している。
The
このように構成された二次電池ユニット20は、以下のように動作する。すなわち、車両10の停車時や通常の走行時において、バッテリ室13の雰囲気温度の上昇や駆動に伴う発熱により二次電池ユニット20の温度が上昇すると、電解液34の反応が促進して可燃性ガスGが発生する。可燃性ガスGはガス管50内の難燃性電解液L1を押し下げることで、電池容器31の内圧は上昇しない。このため、電池容器31は変形することがない。したがって、電池セル30同士の隙間は設ける必要がなく、バッテリ室13のスペースを有効利用できる。また、電極板32,33同士の距離が広がることがないので、電池性能が劣化することがない。
The
なお、何らかの理由で難燃性電解液L1が電池容器31内に逆流した場合でも、難燃性電解液L1としてイオン性電解液等の電解液を用いているので、電池セル30の二次電池としての機能が大幅に低下することを防止できる。
Even if the flame retardant electrolyte L1 flows back into the
一方、車両火災等により電池セル30が過熱すると、電解液34の反応が促進してガス管50を通して可燃性ガスGが引火防止機構40へ向けて噴き出す。このとき、可燃性ガスGは難燃性電解液L1及び不燃性消火剤L2を伴って開放容器41の開口部から噴き出す。難燃性電解液L1及び不燃性消火剤L2の作用により、可燃性ガスGには引火しない。また、既に可燃性ガスGに引火していた場合であっても、難燃性電解液L1及び不燃性消火剤L2を通過することで消火される。さらに、バッテリ室13周囲が燃焼している場合であっても、不燃性消火剤L2の作用により火が消えやすくなる。
On the other hand, when the
なお、可燃性ガスGの噴き出しに伴って電池容器31の内容物も噴き出す場合があるが、フィルタ42によりその飛散を防止できる。
In addition, although the contents of the
上述したように二次電池ユニット20によれば、温度上昇に伴って電解液34の反応が促進したした場合であっても電池容器31の内圧が上昇することを防止でき、電池容器31の膨張を防止できる。このため、バッテリ室13を小型化することができるとともに、電池性能の劣化を防止できる。
As described above, according to the
さらに、火災時等に過熱して電解液34の反応が促進して可燃ガスGが電池容器31から噴き出した場合であっても、引火防止機構40の難燃性電解液L1及び不燃性消火剤L2により引火を防止することができるので、安全を図ることができる。
Further, even in the case of overheating in the event of a fire or the like, the reaction of the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、2種類の不燃性液体を用いたが、1種類でも3種類以上の不燃性液体を用いても良い。また、ガス管50の内径を変更することで、安全弁と同様の効果を持たせることもできる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described example, two types of nonflammable liquids are used, but one type or three or more types of nonflammable liquids may be used. Moreover, the effect similar to a safety valve can also be given by changing the internal diameter of the
10…車両、13…バッテリ室、20…二次電池ユニット、30…電池セル(リチウムイオン二次電池)、31…電池容器、32,33…電極板、34…電解液、40…引火防止機構、41…開放容器、42…フィルタ、50…ガス管、L1…難燃性電解液、L2…不燃性消火剤。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
不燃性液体を収容するとともに、上部が開放された開放容器と、
一端が上記電池容器の上部に接続されるとともに、他端が上記開放容器の底部に接続されたガス管とを備えていることを特徴とする二次電池ユニット。 A battery container containing an electrolyte solution and an electrode made of an organic solvent;
Containing an incombustible liquid and an open container with an open top;
A secondary battery unit comprising: a gas pipe having one end connected to the top of the battery container and the other end connected to the bottom of the open container.
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