JP2011070871A - 電池モジュールとそれを用いた電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】不具合を生じた電池から排出されるガスを安全に排出できる電池モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の電池モジュールは、単電池４０と、筐体と、排気ダクト６０とを有する。筐体には筐体開口部２６が形成されるとともに、単電池４０を収納している。排気ダクト６０は第１開口部６１と、この第１開口部６１より面積の大きい第２開口部６２と空洞部６５を有する。空洞部６５は、第１開口部６１から第２開口部６２に繋がっている。そして第１開口部６１が筐体開口部２６で筐体に接続されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の単電池を組み合わせて構成した電池モジュールと、このような電池モジュールを複数組み合わせて構成した電池パックに関し、特に単電池に不具合を生じた際に発生するガスを排気する構造に関する。

近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池への需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は、軽量でありながら、起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有している。そのため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。

一方、化石燃料の使用量の低減やＣＯ_２の排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、電池モジュールへの期待が大きくなっている。この電池モジュールは、所望の電圧や容量を得るために、２つ以上の単電池から構成されている。さらに、２つ以上の電池モジュールを組み合わせて電池パックが構成される。

単電池の高容量化が進むに伴って、利用の形態によっては、単電池自身が発熱して高温になる場合がある。そのため、単電池自体の安全性とともに、それらを集合した組電池を用いた電池モジュールにおける安全性がより重要となっている。すなわち、単電池は、過充電、過放電あるいは内部短絡や外部短絡により発生するガスで内圧の上昇を生じ、場合によっては、単電池の外装ケースが破裂する可能性がある。そこで、一般に、単電池には、ガス抜きのためのベント機構や安全弁などを設け、内部のガスを放出している。このとき、排出されるガスへの引火などにより発煙や、まれに発火を生じる場合があり、信頼性や安全性に課題がある。特に、複数の単電池を一体化した電池モジュールにおいては、１つの単電池の異常発熱により、周囲の単電池への異常加熱や、発火などを連鎖的に誘引して不具合を拡大する可能性が高く、それを防止することが重要である。

上記のような問題に対処する手段として、例えば、電池モジュール内に排気ダクトを設け発生したガスを排気ダクトにより外部に放出する構成が開示されている。（例えば、特許文献１）。また、他にも電池モジュールのケースと単電池との隙間に熱膨張部材を配置し、単電池が発熱、発火した際に熱膨張部材が膨張することで発熱した単電池を隔離する構成が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００８−１１７７６５号公報 国際公開第２００８／０４７７２１号

しかしながら、特許文献１によれば、電池モジュール内に別部材として排気ダクトを備える構成のため、電池モジュール内の構成が煩雑になる。さらに、電池モジュール自身のサイズアップにもつながり、モジュール自身を小型化しにくい。

また、特許文献２によれば、発熱、発火した単電池自体は隔離されるが、電池パック内部は高温になってしまうため、他の単電池への類焼が懸念される。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、単電池の不具合により発生した高温のガスを安全な温度まで低下させ、外部へと排気する電池モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電池モジュールは、単電池と、筐体と、排気ダクトとを有する。筐体には筐体開口部が形成されるとともに、単電池を収納している。排気ダクトは第１開口部と、この第１開口部より面積の大きい第２開口部と、空洞部とを有する。空洞部は、第１開口部から第２開口部に繋がっている。そして第１開口部が筐体開口部で筐体に接続されている。この構成により、万が一、単電池から高温のガスが排出されても、このガスは排気ダクトを通過する間に膨張して温度が低下する。その結果、排気ダクトを通過して温度低下したガスが排出されても発火することはない。

本発明の電池モジュールとそれを用いた電池パックでは、内部の単電池に、万が一不具合が生じても単電池から排出されるガスを安全に電池モジュール外に排出することができる。

本発明の実施の形態における電池モジュールに収納される単電池の断面図 （ａ）本発明の実施の形態における電池モジュールの外観斜視図、（ｂ）図２（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図、（ｃ）図２（ｂ）の２Ｃ部の拡大断面図 本発明の実施の形態における電池モジュールの分解斜視図 （ａ）本発明の実施の形態における電池パックの概略図、（ｂ）図４（ａ）の４Ｂ部の拡大断面図 （ａ）本発明の実施の形態の電池モジュールにおいて、単電池の１つに異常発熱などを生じた場合に噴出するガスの排気の様子を説明する断面図、（ｂ）図５（ａ）の５Ｂ部の拡大断面図、（ｃ）図５（ａ）の排気ダクト周辺の拡大断面図 本発明の実施の形態における他の排気ダクトの内壁形状の断面図

本発明の第１の発明は、単電池と、筐体と、排気ダクトとを有する電池モジュールである。筐体には筐体開口部が形成されるとともに、単電池を収納している。排気ダクトは第１開口部と、この第１開口部より面積の大きい第２開口部と、空洞部とを有する。空洞部は、第１開口部から第２開口部に繋がる形状を有する。そして第１開口部が筐体開口部で筐体に接続されている。この構成により、万が一、単電池から高温のガスが排出されても、このガスは排気ダクトを通過する間に膨張して温度が低下する。その結果、排気ダクトを通過して温度低下したガスが排出されても発火することはない。

本発明の第２の発明は、第１の発明において、単電池を複数有し、筐体が複数の単電池を収納し、開口端を有する本体部と、この本体部の開口端を覆う蓋体とで構成され、蓋体と開口端の間に複数の単電池を接続した配線基板をさらに有する電池モジュールである。排気ダクトは第１開口部を介して蓋体と配線基板との間で形成される空間に接続されている。このように電池モジュールが複数の電池を有する場合、それらの単電池を基板で接続し、排気ダクトを蓋体と基板との間で形成される空間に接続することで確実にガスを排気することができる。

本発明の第３の発明は、第１または第２の発明において、排気ダクトの第２開口部に近い側に設けられ、外部から排気ダクト内への気体の流れを妨げる弁を有する電池モジュールである。この弁は高温状態のガスと外気が混合されてガスが発火することを防止する。そのため確実にガスの発火を防止することができる。

本発明の第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、排気ダクトの筐体に対する方向を可変とする、変形可能な可動部を、排気ダクトの第１開口部に近い側に設けた電池モジュールである。可動部により複数の電池モジュールで電池パックを構成し、それぞれの電池モジュールの排気ダクトをさらに連結する際に、電池モジュールの配置の自由度が高まる。

本発明の第５の発明は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、第１開口部と第２開口部とを通る方向において、排気ダクトの、第１開口部と第２開口部とを結ぶ内側面の断面は、空洞部の内側に向かって凸な形状を有する電池モジュールである。このように排気ダクトをラッパ状に形成することにより、第１開口部付近でのガスの流速が大きくなり、排出効率が高まる。

本発明の第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかによる電池モジュールの複数個と、この複数個の電池モジュールのそれぞれの排気ダクトを接続する連結管とを有する電池パックである。この構成では連結管によってどの電池モジュール内でガスが発生しても最も安全な場所へ導いて外部へ排出することができる。さらに各電池モジュールに弁が設けられている場合はどれか１つの電池モジュールからガスが排出されても、そのガスは他の電池モジュール内へ侵入することはない。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。また電池として、円筒型のリチウムイオンなどの非水電解質二次電池（以下、「電池」と記す）を例に説明するが、これに限られないことはいうまでもない。

図１は、本発明の実施の形態における電池モジュールに収納される単電池の断面図である。円筒型の単電池４０は、例えばアルミニウム製の正極リード８を備えた正極１と、正極１と対向する、例えば銅製の負極リード９を一端に備えた負極２とをセパレータ３を介して、捲回された電極群４を有する。そして、電極群４の上下に絶縁板１０ａ、１０ｂを装着してケース５に挿入し、正極リード８の他方の端部を封口板６に、負極リード９の他方の端部をケース５の底部に溶接する。さらに、リチウムイオンを伝導する非水電解質（図示せず）をケース５内に注入し、ケース５の開放端部を、ガスケット７を介して、一方の電極部を構成する正極キャップ１６、ＰＴＣ素子などの電流遮断部材１８および封口板６をかしめた構成を有する。そして、正極１は正極集電体１ａと正極活物質を含む正極層１ｂから構成されている。

正極キャップ１６は、ケース５の開放端部の上面５Ａから突出して設けられ、電極群４の不具合による安全弁などのベント機構１９の開放により生じるガスを抜くための開放部１７が、正極キャップ１６の側面に設けられている。なお、正極キャップ１６の上面５Ａからの突出量は、以下で説明する、例えば配線基板の厚み程度である。

ここで、正極層１ｂは、例えばＬｉＣｏＯ_２やＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ_２ＭｎＯ_４、またはこれらの混合あるいは複合化合物などの含リチウム複合酸化物を正極活物質として含む。また、正極層１ｂは、さらに、導電剤と結着剤とを含む。導電剤として、例えば天然黒鉛や人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類を含む。また結着剤として、例えばＰＶＤＦ、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどを含む。また、正極１に用いる正極集電体１ａとしては、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）、導電性樹脂などが使用可能である。

非水電解質には有機溶媒に溶質を溶解した非水電解液や、これらを含み高分子で非流動化されたいわゆるポリマー電解質層が適用可能である。非水電解質の溶質としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＣＯ_２）、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２などを用いることができる。さらに、有機溶媒としては、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、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などを用いることができる。

また、負極２の負極集電体１１には、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンなどの金属箔、炭素や導電性樹脂の薄膜などが用いられる。負極２の負極層１５としては、黒鉛などの炭素材料を用いることができる。また、ケイ素（Ｓｉ）やスズ（Ｓｎ）などのようにリチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出する理論容量密度が８３３ｍＡｈ／ｃｍ^３を超える負極活物質を用いることもできる。

以下、本発明の実施の形態における電池モジュールおよび電池パックについて、図２〜図４を用いて詳細に説明する。

図２（ａ）は本発明の実施の形態における電池モジュールの外観斜視図で、図２（ｂ）は図２（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）の２Ｃ部の拡大断面図である。図３は、本発明の実施の形態における電池モジュールの分解斜視図である。図４（ａ）は本発明の実施の形態における電池パックの概略図、図４（ｂ）は図４（ａ）の４Ｂ部の拡大断面図であり、排気ダクト周辺の詳細を示している。電池モジュール１００は単電池４０で構成された組電池４１と、蓋体２０と、本体部５０と、配線基板３０と、排気ダクト６０と、弁６３とを有する。

本体部５０は、例えばポリカーボネート樹脂などの絶縁性樹脂材料より構成されている。同様の材料で構成された蓋体２０は本体部５０と嵌合して本体部５０の開口端を覆う。本体部５０と蓋体２０は電池モジュール１００の筐体を構成している。

本体部５０は、図３に示すように、蓋体２０と嵌合する側に開口端を備え、開口端側から組電池４１を収納する収納部５４を有している。このとき、電池が、例えば外径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの場合、収納部５４の高さは、６５ｍｍに接続板３３の厚みを加えた程度となる。

蓋体２０は、図２（ｂ）に示すように、外周壁２２により形成される排気室２４と、外周壁２２の一部に設けられた筐体開口部２６を備えている。筐体開口部２６には排気ダクト６０が接続されている。

図２（ｂ）と図３に示すように、本体部５０の内部には複数の単電池４０で構成された組電池４１が収納されている。組電池４１では、複数の単電池４０の正極キャップ１６を同一方向に並べられ、正極キャップ１６は配線基板３０の接続端子３２で接続されている。すなわち、配線基板３０は蓋体２０と本体部５０の開口端の間で複数の単電池４０を接続している。一方、単電池４０の一方の電極部（負極側）である底部は接続板３３で接続されている。負極側は接続板３３の一部から延伸した延伸部３３Ａを介して、配線基板３０に設けた接続端子３４と接続されている。このようにして組電池４１では複数の単電池４０が電気的に並列接続されている。

図２（ｃ）に示すように、ケース５から突出した正極キャップ１６は、配線基板３０の各電池に対応して設けた貫通孔３６に内挿され、配線基板３０の接続端子３２と接続されている。このとき、配線基板３０は、ケース５と当接して密着され、貫通孔３６は正極キャップ１６の側面に設けた開放部１７を塞がないように隙間３６Ａを有している。この隙間３６Ａにより、電池に不具合が発生し、正極キャップ１６の開放部１７から噴出するガスが排出される空間を形成している。すなわち、噴出したガスは、配線基板３０の接続端子３２と貫通孔３６との隙間３６Ａを介して、蓋体２０の排気室２４の空間から筐体開口部２６を介して外部と連通する排気ダクト６０から排出される。

配線基板３０は、図２（ｃ）に示すように、例えばガラス−エポキシ基板やポリイミドからなる耐熱性部材３０ａと、例えばゴム弾性を有する弾性部材３０ｂの少なくとも２層の積層構造を有する。そして、弾性部材３０ｂはケース５の上面５Ａと弾性変形して密着して当接するため、高い気密性を確保することができる。なお、高い気密性を確保できる場合には、特に積層構造の配線基板３０とする必要はない。さらに、配線基板３０は、貫通孔３６に挿入された各電池の正極キャップ１６と接続する接続端子３２と、各電池の他方の電極（例えば、負極）を並列に接続する接続板３３の延伸部３３Ａと接続する接続端子３４とを有し、接続端子３２は貫通孔３６を完全に塞がないように設けられている。なお、接続端子３２や接続板３３は、例えばニッケル板やリード線などで構成され、銅箔などで形成された接続端子３４と、例えばはんだを介して接続される。また、正極キャップ１６と接続端子３２や、負極と接続板３３とは、例えば電気溶接やスポット溶接などにより接続される。

これにより、組電池４１が、配線基板３０を介して接続できるため、電源配線や制御配線などの引き回しに必要なスペースを大幅に削減できる。また、各単電池４０の正極キャップ１６の開放部１７が、配線基板３０の貫通孔３６に収納される。配線基板３０の下側の弾性部材３０ｂは単電池４０の上面５Ａに押し付けられている。そのため、単電池４０の正極キャップ１６以外の部分は配線基板３０により密閉されている。その結果、異常時に単電池４０から噴出した高温のガスによる、隣接する単電池への影響を最小限にすることができる。

次に図４を参照しながら本発明の実施の形態による電池モジュールの排気ダクト、および電池パックについて説明する。図４（ａ）に示すように、電池パックは複数の電池モジュール１００で構成されている。図示していないが各電池モジュールは直接的に、または電気回路を介して間接的に、電気的に接続されている。そして各電池モジュール１００の排気ダクト６０は連結管１１０に接続されている。

図４（ｂ）に示すように、排気ダクト６０は第１開口部６１と、第１開口部６１より面積の大きい第２開口部６２と、空洞部６５を有する。空洞部６５は、第１開口部６１から第２開口部６２に繋がり、第１開口部６１から第２開口部６２にかけて徐々に内径（断面積）が大きくなる形状を有する。そして第１開口部６１が筐体開口部２６で筐体である蓋体２０に接続されている。より詳細には、排気ダクト６０は第１開口部６１を介して蓋体２０と配線基板３０との間で形成される空間に接続されている。弁６３は排気ダクト６０の第２開口部６２に近い側に設けられている。このように排気ダクト６０は弁６３を介して連結管１１０に接続されている。

この構成では連結管１１０によってどの電池モジュール内でガスが発生しても最も安全な場所へ導いて外部へ排出することができる。さらに各電池モジュールに弁６３が設けられている場合はどれか１つの電池モジュールからガスが排出されても、そのガスは他の電池モジュール内へ侵入することはない。

排気ダクト６０の第１開口部６１に近い側には、排気ダクト６０の蓋体２０に対する方向を可変とする、変形可能な可動部６４が設けられていることが好ましい。図面では第１開口部６１に連続して可動部６４が設けられているが、第１開口部６１から多少離れた位置に可動部６４を設けてもよい。可動部６４は、例えば蛇腹管により形成することができる。このように可動部を設けることにより複数の電池モジュール１００で電池パックを構成し、それぞれの電池モジュール１００の排気ダクト６０をさらに連結する際に、電池モジュール１００の配置の自由度が高まる。

排気ダクト６０の本体部分は、放熱のために、銅を主体とする金属管で構成することが好ましい。また可動部６４は排気ダクト６０の本体部分と別の材料で構成してもよい。例えば、強度を確保するために可動部６４はステンレスで構成してもよい。その場合、排気ダクト６０の本体部分と可動部６４とを溶接する。なお第１開口部６１は筐体開口部２６で蓋体２０にインサート嵌合等の方法で接続されている。

本実施の形態では、弁６３を電磁弁で構成している。この場合、電池モジュール１００内の所定の位置にサーミスタなどの温度センサを設けたり、圧力センサを設けたりして単電池４０からの高温ガス排出に伴う温度値あるいは圧力値、または温度変化や圧力変化を図示しない制御回路で検出し、弁６３を作動させる。これ以外に、第２開口部６２を塞ぐ単純な弾性薄板の逆止弁で弁６３を構成してもよい。

次に、図５を参照しながら、電池モジュール１００において、単電池４０の１つに異常発熱などを生じた場合の作用や効果について説明する。図５（ａ）は、本発明の実施の形態による電池モジュール１００において、単電池の１つに異常発熱などを生じた場合に噴出するガスの排気の様子を説明する断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）の５Ｂ部の拡大断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の排気ダクト６０の周辺の拡大断面図である。

まず、図５（ｂ）に示すように、組電池４１を構成する単電池４０の１つが異常に発熱し、ケース５内に発生したガスのガス圧の上昇によりベント機構である、例えば安全弁が作動し、ガス４５が噴出する。そして、噴出したガス４５は、正極キャップ１６の開放部１７から、正極キャップ１６が内挿された貫通孔３６の隙間３６Ａに噴出される。

つぎに、図５（ａ）に示すように、ガス４５は、隙間３６Ａを充満することなく、配線基板３０の接続端子３２で塞がれていない貫通孔３６の間から蓋体２０の排気室２４に排気される。そして、最終的に蓋体２０に設けた筐体開口部２６から、排気ダクト６０を経て外部に排出される。

このとき、組電池４１の不具合電池からガス４５が急激に噴出する場合、一般に引火などにより発火する危険性が高くなる。しかし、電池モジュール１００では、貫通孔３６内の隙間３６Ａ内の酸素量は限られ、さらに外部から酸素が供給されないので、ガスに引火する可能性は極めて低くなる。その結果、配線基板３０の貫通孔３６からガス４５の状態で排気される。そのため、ガスの引火による爆発的な膨張を生じないので、電池モジュール１００が破裂することは皆無となる。

さらに、筐体開口部２６から排出された高温のガス４５は、図５（ｃ）に示すように、第１開口部６１から排気ダクト６０に入る。排気ダクト６０の断面積は第１開口部６１から第２開口部６２へ向かって徐々に大きくなっている。そのため、ガス４５は膨張しながら第２開口部６２へ進む。このとき、ボイル・シャルルの法則にしたがってガス４５の温度は低下する。その結果、排気ダクト６０を通過して温度低下したガスが連結管１１０へ排出されても発火することはない。

さらに、排気ダクト６０の第２開口部６２に近い側に設けられた弁６３は、外部から排気ダクト６０内への気体の流れを妨げる。そのため、弁６３は第１開口部６１付近の高温状態のガス４５に外気が混合されてガス４５が発火することを確実に防止する。

特に、排気ダクト６０を熱伝導率の大きい、銅などの金属で構成すれば膨張に伴う温度低下に加えて、排気ダクト６０の外表面からの放熱効果も加わるため好ましい。

エステルやエーテルを主成分とする非水電解液を用いた単電池４０で不具合が生じた場合、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、水素、エチレンなどの混合ガスが排出される。このようなガスの発火を防ぐためには、大気への出口温度を４００℃未満に低下する必要がある。また外径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの単電池４０で電池モジュール１００を構成した場合、単電池４０から排出されたガス４５の温度は約１４００℃に達する。断熱膨張による効果だけでの温度降下を考慮すれば第１開口部６１の断面積ａに対する第２開口部６２の断面積Ａの比Ｃは４．７以上であることが好ましい。

外径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの単電池４０で電池モジュール１００を構成した場合、排気ダクト６０の長さ（第１開口部６１と第２開口部６２とを通る方向の長さ）は、２００ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、弁６３が開いたときでも排気ダクト６０内にわずかに外気が入っても発火しない程度にガス４５の温度を確実に低下することができる。

次に、排気ダクトの内側の形状について図６を用いて説明する。図６は本発明の実施の形態における他の排気ダクトの内壁形状の断面図である。

図４（ｂ）や図５（ｃ）では、排気ダクト６０の内側の空洞部６５の形状は実質的に円錐台形である。しかしながらこの形状に限定されない。断熱膨張による効果を高めるには、形状６０Ａや形状６０Ｂのように、第１開口部６１からすぐに断面積が広がる形状が好ましい。一方、形状６０Ｃのように第１開口部６１と第２開口部６２とを通る方向において、第１開口部６１と第２開口部６２とを結ぶ内側面の断面が、空洞部６５の内側に向かって凸な形状を有してもよい。このように排気ダクトをラッパ状に形成することにより、第１開口部６１付近でのガスの流速が大きくなり、排出効率が高まる。

なお、排気ダクトでは第１開口部６１から第２開口部６２に向かって徐々に断面積が大きくなっているが、部分的に断面積が変わらない箇所があってもよい。例えば図４（ｂ）の例では第２開口部６２付近にそのような箇所があり、弁６３と接続されている。他に、排気ダクト６０を外部から支えるために中間部分に部分的に断面積が変わらない箇所があってもよい。あるいは部分的に断面積が小さくなる箇所があってもよい。このような形状であっても第２開口部６２の面積が第１開口部６１の面積より大きければ本発明の範疇である。

以上のように、本体部５０と蓋体２０で構成された筐体の内部に密閉状態で収納された単電池４０に不具合が生じた場合に噴出するガスは、筐体から排気ダクト６０へと排出される。排気ダクト６０は出口である第２開口部６２に向かって徐々に断面積が大きくなるのでガスは膨張しながら温度低下する。また第２開口部６２に近い側には弁６３が設けられているため、充分に温度低下する前の高温のガスと外気が混合されない。そのため、ガスは発火することなく電池モジュール１００の外部へ排気される。

また筐体の内部では、噴出されたガスは、配線基板３０の貫通孔３６の隙間から、ガスの状態で電池モジュール１００の外部に排出できる。その結果、ガスへの引火による発火や発煙などが発生しない。このように安全性に優れた電池モジュールを実現できる。

また、配線基板３０と筐体により組電池４１を本体部５０の収納部５４内に密閉状態で収納できる。そのため、単電池４０を個別に収納する必要はない。その結果、電池モジュール１００を容易に小型化できる。さらに、電源配線や制御配線などの引き回しに必要なスペースを、配線基板３０により大幅に削減できる。この結果、より小型で、安全性の高い信頼性に優れた電池モジュールを実現できる。

なお、本実施の形態では、蓋体２０や本体部５０をポリカーボネート樹脂などの絶縁性材料で構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、アルミニウムなどの金属材料の絶縁性樹脂で被覆した構成としてもよい。これにより、機械的強度を向上させて、より薄型の蓋体とし、電池モジュールをさらに小型化できる。さらに、金属材料の高い熱伝導性により噴出するガスの冷却性を高めて、さらに引火などを生じにくい信頼性の高い電池モジュールが得られる。また、組電池４１の配置や筐体全体の形状によっては、筐体開口部２６は蓋体２０ではなく本体部５０に設けられていてもよい。

また排気ダクトは円錐台や釣鐘状、ラッパ状のように回転対称な形状でなくても、例えば第１開口部６１と第２開口部６２とを通る方向に垂直な断面形状が多角形でもよい。

図４（ｂ）に示すように、弁６３は第２開口部６２の外側に設けられているが、第２開口部６２に近い側であれば排気ダクト６０の内側に形成してもよい。

単電池４０は円筒形に限定されず、角形でもよい。また高温の排出ガスの温度を下げて安全に排出するので、単電池４０は非水電解質電池以外にアルカリ蓄電池でもよい。さらに本実施の形態では単電池４０を並列接続しているが、本発明はこれに限定されず、直列接続した場合にも適用可能である。

本発明は、自動車、自転車や電動工具などの、特にハイブリッド自動車や電気自動車など高容量、高電圧が必要で、しかも高い信頼性と安全性が要求される、電池モジュール、電池パックとして有用である。

１ 正極
１ａ 正極集電体
１ｂ 正極層
２ 負極
３ セパレータ
４ 電極群
５ ケース
５Ａ 上面
６ 封口板
７ ガスケット
８ 正極リード
９ 負極リード
１０ａ，１０ｂ 絶縁板
１１ 負極集電体
１５ 負極層
１６ 正極キャップ
１７ 開放部
１８ 電流遮断部材
１９ ベント機構
２０ 蓋体
２２ 外周壁
２４ 排気室
２６ 筐体開口部
３０ 配線基板
３０ａ 耐熱性部材
３０ｂ 弾性部材
３２，３４ 接続端子
３３ 接続板
３３Ａ 延伸部
３６ 貫通孔
３６Ａ 隙間
４０ 単電池
４１ 組電池
４５ ガス
５０ 本体部
５４ 収納部
６０ 排気ダクト
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 形状
６１ 第１開口部
６２ 第２開口部
６３ 弁
６４ 可動部
６５ 空洞部
１００ 電池モジュール
１１０ 連結管

Claims (6)

1. 単電池と、
   前記単電池を収納し、筐体開口部が形成された筐体と、
   第１開口部と、前記第１開口部より面積の大きい第２開口部と、前記第１開口部から前記第２開口部に繋がる空洞部とを有し、前記第１開口部が前記筐体開口部で前記筐体に接続された排気ダクトと、を備えた電池モジュール。
2. 前記単電池を複数有し、
   前記筐体は、
   前記複数の単電池を収納し、開口端を有する本体部と、
   前記本体部の前記開口端を覆う蓋体と、で構成され、
   前記蓋体と前記開口端の間に前記複数の単電池を接続した配線基板をさらに備え、
   前記排気ダクトは前記第１開口部を介して前記蓋体と前記配線基板との間で形成される空間に接続された請求項１記載の電池モジュール。
3. 前記排気ダクトの前記第２開口部に近い側に設けられ、外部から前記排気ダクト内への気体の流れを妨げる弁をさらに備えた請求項１または２に記載の電池モジュール。
4. 前記排気ダクトの前記筐体に対する方向を可変とする、変形可能な可動部を、前記排気ダクトの前記第１開口部に近い側に設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の電池モジュール。
5. 前記排気ダクトの、前記第１開口部と前記第２開口部とを結ぶ内側面の、前記第１開口部と前記第２開口部とを通る方向の断面は、前記空洞部の内側に向かって凸な形状を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の電池モジュール。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の電池モジュールの複数個と、
   前記複数個の電池モジュールのそれぞれの前記排気ダクトを、前記弁を介して接続する連結管と、を備えた電池パック。

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