JP2014160573A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の容器内でリチウムイオン電池の異常に伴う火災が起きた場合の連鎖的な火災の拡大を抑制可能とする構造を提供する。
【解決手段】蓄電装置は、収納容器本体１２と収納容器蓋１４で構成した収納容器に安全弁２５を備えた複数のリチウムイオン電池２０を収納している。複数のリチウムイオン電池２０の安全弁２５に相対して、安全弁２５の作動で噴出する電解液を回収する回収部３０を設ける。回収部３０は、リチウムイオン電池２０の安全弁２５に相対した隔壁で仕切られた密閉構造の回収空間であり、安全弁２５に相対した隔壁位置に回収口３２を開口し、リチウムイオン電池２０の熱暴走により噴出した電解液の火災を導入して封じ込め、収納容器内に拡散しないようにする。
【選択図】図８

Description

本発明は、複数のリチウムイオン電池を収納し、電池熱暴走による火災の拡大を抑制する蓄電装置に関する。

近年、ガソリンや軽油を燃料としたエンジンを動力源とする自動車以外に、エンジンとモーターを搭載したハイブリッド自動車が急増している。この背景には原油価格の上昇により、低燃費車の需要が増加したことや、環境負荷低減の意識向上によりCO₂排出量の少ないハイブリッド自動車の需要が増加したことにある。さらに、このようなハイブリッド車に加え、電気モーターのみを動力源とし、走行時のCO₂排出量がゼロである電気自動車も徐々に普及がはじまっている。

ハイブリッド自動車や電気自動車の車体には、複数の単電池を配列して直列且つ並列接続した高電圧且つ大容量の蓄電装置が搭載されている。蓄電装置はセルと呼ばれる単電池を複数接続した組電池で構成され、密閉容器に収納している。また蓄電装置に搭載する単電池は、従来のニッケル・水素電池から一般家庭でも充電が可能なリチウムイオン電池へ移行しており、今後も単電池の高性能化が期待されている。

また、航空機の分野においても、小型で容量が大きく軽量化に寄与するリチウムイオン電池を用いた蓄電装置を搭載した航空機が実用化され、運用を開始している。

更に、近年、一般住宅、オフィス、公共施設などを対象にした定置型のリチウムイオン電池を用いた蓄電装置も急速に広がっており、リチウムイオン電池を用いたことで、数百Ｗｈから２〜３ｋＷｈ程度の蓄電容量をもった建物内に簡単に設置して使用可能な小型の蓄電装置を実現している。

定置型の蓄電装置は、建物内に引き込まれた商用交流系統のコンセント等に接続して入力した交流電力を直流電力に変換して蓄電し、テレビ、パーソナルコンピュータ等の電子機器、照明機器といった日常生活で重要度の高い負荷、所謂重要負荷を接続しておくことで、商用交流系統の停電時は勿論のこと、平常時にも、必要に応じて蓄電した直流電力を交流電力に変換して出力して動作するようにしている。

また、商用交流系統からの交流電力による蓄電装置の蓄電を、電気料金が安くなる深夜の時間帯に行い、消費電力が最大となる昼間の電力ピークの時間帯に、蓄電装置に蓄電した直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給し、商用交流系統からの電力消費を低減し、節電と経済的な電力の活用を可能としている。

特開２０１２−１２９００９号公報 特開２０１１−２５４９０６号公報 特開２０１１−１６５６２８号公報 特開２００７−２９５７０７号公報

しかしながら、このようなリチウムイオン電池を用いた蓄電装置にあっては、リチウムイオン電池を複数接続して大容量を実現しているが、リチウムイオン電池が内部ショートや過充電等の種々の原因で熱暴走した場合、電池温度が著しく上昇し、電池内部の圧力が上昇し、その結果、リチウムイオン電池の破裂や発火が起き、蓄電装置を火元とした電気火災が発生する恐れがある。

蓄電装置に収納したリチウムイオン電池は電解液にジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの可燃性液体を用いており、可燃性液体がある限り、条件がそろえば発火する。リチウムイオン電池の発火のメカニズムは熱暴走であり、セルの内部短絡、セル内部の異常発熱、外部短絡、外部異常過熱、過大電流、過大電圧などがトリガとなり、セル内部での温度上昇が発生し、この発熱がある限界値を越えると、その挙動はコントロール出来ずに連続的に、昇温反応を起こし昇温現象が発生する。これが熱暴走である。

リチウムイオン電池の熱暴走時の挙動は、短時間に急激な昇温反応を示し、電解液が急激に熱せられ、膨張し、ガス化して噴出し、セルに設けた安全弁が作動（破裂）して電解液を噴出し、電解液が可燃性液体であることからセルから火炎が噴出する。

セルから噴出する火炎の度合いはリチウムイオン電池の充電量により異なることが、各種の火災実験の結果として報告されている。リチウムイオン電池の発熱分解時に放出される酸素量は、充電状態の違いで異なっており、満充電（ＳＯＣ１００％）時がもっとも酸素量放出が多いといわれている。このため充電量の多い電池と充電量の少ない電池では酸素放出量の違いが存在し、充電量が多いほどセルから火炎が強く噴出し、満充電の場合には爆発的な火炎の噴出となっている。

密閉容器を使用した蓄電装置に収納された複数のリチウムイオン電池のいずれかが熱暴走により発火した場合、セルから噴出した火炎は容器内の空き空間に広がって容器内部を火炎で満たし、容器内の酸素が火炎により消費されても、セル自体からの酸素放出が続くために噴出する電解液の火炎は衰えることがなく、蓄電装置の内部温度が上昇し、隣接するリチウムイオン電池が加熱され、その結果、連鎖的に熱暴走を起こす可能性がある。またセルから噴出した電解液は高い電気導電性をもち、電解液が蓄電内部に噴出した場合には、リチウムイオン電池の電極端子間や接続バーの間に電解液が付着すると外部短絡を引き起こし、そこに過大な短絡電流が流れることで、隣接するリチウムイオン電池が連鎖的に熱暴走を起こす可能性がある。

このような熱暴走による発火の問題に対しては、各種の安全対策がとられ、安全性の向上が日々図られている。この点に関し「電池の安全性向上が見られるのは事実である。しかし、火災・爆発に至る確率を小さくしているのであって、火災・爆発が起こらないことを意味するものではない」とする学識経験者の見解も示されている。

しかしながら、従来、自動車、航空機、更に建物にリチウムイオン電池を収納した蓄電装置を設置した場合の電気火災に対し、密閉容器の外部で起きた火災に対応して消火抑制する消火装置や消火設備は各種提案され実用化されているが、密閉容器内で起きたリチウムイオン電池の熱暴走に起因した発火に対応して直接的に消火抑制するために有効な消火装置や消火設備は実現されていない。

また蓄電装置の電気火災が発生した際に、従来の水系消火設備による消火活動は、火災を消火或いは抑制するどころか、感電事故等の二次災害を誘発する危険性が高い。

本発明は、蓄電装置の容器内でリチウムイオン電池の異常に伴う火災が起きた場合の連鎖的な火災の拡大を抑制可能とする構造を備えた蓄電装置を提供することを目的とする。

（蓄電装置）
本発明は、容器本体と蓋部材で構成した収納容器に安全弁を備えた複数の単電池を収納した蓄電装置に於いて、
複数の単電池の安全弁に相対して、安全弁の作動で噴出する電解液を回収する回収手段を設けたこと特徴とする。

（回収空間）
回収手段は、単電池の安全弁に相対した隔壁で仕切られた密閉構造の回収空間であり、安全弁に相対した隔壁位置に回収口を開口する。

回収空間は、複数の単電池毎に仕切られる。

（回収空間の折返し経路）
回収空間に、回収口から奥行き方向に折返し経路となる空間を形成する仕切部材を配置する。

（消炎金属網）
回収空間に、単電池の安全弁の作動で噴出した電解液の火炎を消失させる消炎金属網を配置する。

消炎金属網は、電解液火炎の受け側から奥行き方向に向うにつれて網目サイズが小さくなる網目構造を備える。

（電解液の吸着フィルタ）
消炎金属網の背後に、電解液を吸着して保持する耐熱繊維を用いた吸着フィルタを配置する。耐熱繊維はグラスウール（短いガラス繊維でできた、綿状の素材）である。

（消火手段）
回収空間に、単電池の安全弁の作動で噴出した電解液による加圧で粉末消火剤をリチウム電池の空き空間に放出する消火手段を設ける。

（火災検出手段）
更に、単電池の異常に伴う火災を検出して外部に火災検出信号を出力する火災検出手段を設ける。火災検出手段は、火災による熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により一対の信号線を短絡状態に接触させて火災を検出する熱感知ケーブルを、回収手段の回収口を通るように布設する。

（基本的な効果）
本発明の蓄電装置は、複数の単電池、例えばリチウムイオン電池の何れかが熱暴走して安全弁の作動（破裂）により電解液の火炎を噴出した場合、安全弁に相対して、安全弁の作動で噴出する電解液を回収する回収手段を設けたため、回収手段は例えば安全弁に相対して回収口を形成した隔壁で仕切られた密閉構造の回収空間であり、この回収空間に安全弁から噴き出した電解液の火炎が吹き込むことで、他のリチウムイオン電池に電解液の火炎が広がって加熱することを防止し、他のリチウムイオン電池の加熱による連鎖的な熱暴走を防止可能とし、熱暴走したリチウムイオン電池のみの火災に留めることを可能とする。

また、熱暴走したリチウムイオン電池から噴出した霧化した電解液は回収空間に噴き出して閉じ込められ、電解液が他のリチウムイオン電池の電極端子間やバスバー間に付着することがなく、電解液の付着による外部短絡による連鎖的な熱暴走を確実に防止可能とする。

（電池毎の回収空間による効果）
回収空間は、複数のリチウムイオン電池毎に仕切られ、熱暴走を起こしたリチウムイオン電池から噴出した電解液の火炎を回収空間に導入した場合、隣接する回収空間の回収口から他のリチウムイオン電池側に熱風が吹き出すことを阻止し、他のリチウムイオン電池の加熱による連鎖的な熱暴走を防止可能とする。
る。

（回収空間の折返し経路による効果）
また、回収空間に、仕切部材を配置して、回収口から奥行き方向に折返し経路となる空間を形成するようにしたため、回収口から吹き込んだ電解液火炎の噴流が移動する空間長を実質的に長くし、火炎を途中で消失させ、霧化した電解液を電池収納側に戻らないように回収可能とする。

（消炎金属網による効果）
また、回収空間に、リチウムイオン電池の安全弁の作動で噴出した電解液の火炎を消失させる消炎金属網を配置したため、回収口から吹き込んだ電解液の火炎は消炎金属網に当って火炎が途中で消失し、霧化した電解液として回収可能とする。

また、消炎金属網は、電解液火炎の受け側から奥行き方向に向うにつれて網目サイズが小さくなる網目構造を備えているため、霧化している電解液の微粒子は、小さくなってく網目に付着することで保持できる。

（吸着フィルタによる効果）
また、消炎金属網の背後に、電解液を吸着して保持する耐熱繊維、例えばグラスウールを用いた吸着フィルタを配置するようにしたため、消炎金属網を通ってきた電解液の微粒子を確実に吸着して保持できる。

（消火手段による効果）
また、回収空間に、リチウムイオン電池の安全弁の作動で噴出した電解液による加圧で粉末消火剤をリチウム電池の空き空間に放出する消火手段を設けるようにしたため、リチウムイオン電池から噴出している火炎に粉末消火剤を直接放出して消火抑制することができる。

蓄電装置の外観を示した説明図 蓄電装置の奥行き方向の断面を示した断面図 図１の蓄電装置の収納容器蓋を外して収納容器本体の内部を示した平面図 図２のＸ−Ｘ断面を示した蓄電装置の平面断面図 蓄電装置の横方向の断面を示した断面図 図４のリチウムイオン電池を除いて熱感知ケーブルの布設状態を示した蓄電装置の平面断面図 火災検出回路部を示した回路図 リチウムイオン電池の熱暴走で電解液が噴出した場合の機能を示した説明図 回収部に折返し経路を形成した蓄電装置の実施形態を示した説明図 回収部に消炎金属網を配置した蓄電装置の実施形態を示した説明図 回収部に消炎金属網と吸着フィルタを配置した蓄電装置の実施形態を示した説明図 回収部に消火手段を設けた蓄電装置の実施形態を示した説明図

［消火装置の構成］
図１は本発明による蓄電装置の外観を示した斜視図、図２は蓄電装置の奥行き方向の断面を示した断面図、図３は蓄電装置の収納容器蓋を外して収納容器本体の内部を示した平面図、図４は図２のＸ−Ｘ断面を示した断面図、図４は蓄電装置の横方向の断面を示した断面図である。

（蓄電装置の概要）
図１、図２及び図３に示すように、蓄電装置１０は例えば航空機用であり、上部に開口した箱型の収納容器本体１２と、収納容器本体１２の開口に装着してビスなどで固定した収納容器蓋１４を備え、収納容器本体１２と収納容器蓋１４で蓄電装置１０の収納容器を構成する。なお、蓄電装置１０は、電池モジュール或いは電池パックとも呼ばれる。

収納容器本体１２の正面には、蓄電装置１０の正極出力端子１６ａと負極出力端子１６ｂ、及び各種の制御信号や検出信号を入出力する信号線を接続するコネクタ１８を取付けている。

収納容器本体１２には、組電池として例えば８個のリチウムイオン電池２０を収納している。リチウムイオン電池２０は、単電池（電池セル）として知られた非水電解質の二次電池であり、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成した矩形箱型の外装容器に、非水電解液と共に電極体を収納している。

リチウムイオン電池２０の電極体は、例えば、正極板及び負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回すことにより、矩形形状に形成している。リチウムイオン電池２０の外装容器の上端には正極及び負極となる一対の電極端子２２を取出している。またリチウムイオン電池２０の一方の側壁には安全弁２５を設けている。安全弁２５は外装容器に設けた開口を薄いアルミニウム板で閉鎖するか、或いは安全弁２５の部分を薄肉に加工しており、熱暴走などにより内部圧力が増加した場合、所定圧力で作動（破裂）して外装容器の破裂を防止する。

ここで、リチウムイオン電池２０の外形サイズは、例えば（高さ＝１７０ｍｍ〜１８０ｍｍ）×（横幅＝１３０ｍｍ〜１４０ｍｍ）×（奥行＝５０ｍｍ〜６０ｍｍ）程度となる。また蓄電装置の外形サイズは、例えば（高さ＝２００ｍｍ〜２２０ｍｍ）×（横幅＝２７０ｍｍ〜２９０ｍｍ）×（奥行＝３２０ｍｍ〜３４０ｍｍ）程度となる。

収納容器本体１２の内部には、８個のリチウム電池２０を２列に４個並べて収納しており、正極と負極の電極端子２２が交互に向かい合うように収納し、これにより隣接する電池間の正極と負極の電極端子２２の間にプレート状のバスバー（電極接続バー）２４を装着し、８個のリチウムイオン電池を直列接続し、直列接続した場合の両端となる正極と負極の電極端子２２をバスバー２４により縦置きで収納した回路基板２８の一方に連結している。

リチウムイオン電池２０の平均セル電圧を例えば３．５ボルトとすると、図３に示す８個のリチウムイオン電池２０の直列接続により、組電池の電圧は２８ボルトとなり、蓄電装置１０の正極出力端子１６ａと負極出力端子１６ｂの電圧も２８ボルトとなる。なお、リチウムイオン電池２０の数は、必要とする組電池の必要電圧に対応した数とする。また、複数のリチウムイオン電池２０の接続は、所定数のリチウムイオン電池を並列接続した組電池とし、この組電池を複数直列接続しても良い。

回路基板２８にはバッテリーマネジメントユニット（ＭＢＵ）が実装され、電池電圧、内部温度を監視し、異常を検出した場合は、充電を停止するように外部に設置した充電器に信号を出力する機能を備えている。また回路基板２８の一方には、火災検出手段として、リチウムイオン電池２０の熱暴走による火災を検出する火災検出回路部を設けている。

リチウムイオン電池２０の安全弁２５は例えば正極の電極端子２２側の側面に設けており、収納容器本体１２に組み込んだ場合、図３の平面図に示すように、安全弁２５は外側又は他の電池と相対する中央側に位置している。

［回収部の概要］
図３、図４及び図５に示すように、平面から見て収納容器本体１２に４個を２列に並べて収納したリチウムイオン電池２０の外側及び相対する中央側には、リチウムイオン電池２０の安全弁２５に相対して、安全弁２５の作動で噴出する電解液を回収する回収手段として機能する回収部３０を８箇所に分けて設けている。

例えば図４の図示右上隅に収納したリチウムイオン電池２０を例にとると、その安全弁２５の相対位置に設けた回収部３０は、収納容器本体１４、その内側に配置した隔壁３４、隔壁３４の途中に配置した仕切壁３６、及び収納容器蓋１４の装着によって密閉構造となる回収空間を形成している。

リチウムイオン電池２０の安全弁２５に相対した回収部３０の隔壁３４の位置には回収口３２を形成し、安全弁２５から噴出した電解液の火炎を回収口３２から収納空間に吹き込むようにしている。回収口３０は図２に示したリチウムイオン電池２０の安全弁２５と同じ円形の開口であり、安全弁２５の径より大きい所定サイズの径としている。

蓄電装置１０の外側に位置する４箇所の回収部３０の構造は、配置場所により長手方向のサイズは異なるが、基本的に同じ構造を備えている。

また、蓄電装置１０の中央部に位置する４箇所の回収部３０は、長手方向に配置した３枚の隔壁３４、隔壁３４の途中に設けた２枚に仕切壁３６、電池収納部を仕切る隔壁３５を収納容器本体１４内に起立して配置し、そこに蓋部材３３を装着することにより、４箇所に分けた密封構造となる回収空間を形成し、リチウムイオン電池２０に設けた安全弁２５に相対した隔壁３４の位置に回収口３２を形成している。

（火災検出手段）
図６は図４のリチウムイオン電池を取り除いて火災検出回路部に使用する熱感知ケーブルの布設状態を示した平面断面図、図７は火災検出回路部の実施形態を示した回路図である。

図７に示すように、内側に位置する回路基板２８には火災検出回路部６２が設けられており、そこから火災センサとして機能する熱感知ケーブル６４を引き出ている。熱感知ケーブル６４は、ビニールなどの樹脂で絶縁被覆した２本の撚られた信号線であり、２本の信号線の間に火災検出回路部６２から電圧を印加しており、火災による熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により２本の信号線が短絡状態に接触し、感知電流が流れることで火災を検出する。

火災検出回路部６２から引き出した熱感知ケーブル６４は、リチウムイオン電池２０に対応して配置した８箇所の回収部３０における回収口３２の中を通過するように布線しており、熱暴走したリチウムイオン電池２０の安全弁２５の作動（破裂）で噴出する電解液の火炎を受けて火災を検出可能としている。

図７に示す火災検出回路部６２は、トランジスタ６６、リレー６８、抵抗７０，７２，７４を備え、トランジスタ６６は、抵抗７２，７４の分圧電圧を、抵抗７０を介してベースに印加しており、熱感知ケーブル６４には抵抗７２，７４を介して電源電圧＋Ｖｃを常時、印加している。ここで、通常監視状態でトランジスタ６６はオフであり、また熱感知ケーブル６４の一方の信号線には電源電圧のみが印加されるだけで電流は流れておらず、消費電量は漏れ電流などに起因した極く僅かな電流だけである。

トランジスタ６６はＰＮＰトランジスタであり、コレクタ側に負荷としてリレー６８を接続しており、通常監視状態にあっては、熱感知ケーブル６４は２本の信号線のビニールなどによる絶縁被覆で開放状態にあり、電源から電流は流れず、トランジスタ６６はエミッタ，ベース間の電圧が０ボルトであることからオフ状態となっている。

リレー６８は、その常開リレー接点７６をトランジスタ６６のコレクタ・電源ライン間に接続し、ラッチ回路を形成している。更に、リレー６８は、外部に火災検出信号を出力するための常開リレー接点７８を有する。

リチウムイオン電池２０の熱暴走で作動した安全弁２５から電解液の火炎が噴き出した場合、安全弁２５に相対した回収部３０の回収口３２を通して布線している熱感知ケーブル６４が火炎を受け、絶縁被覆であるビニールが溶けて２本の信号線が接触状態になると、抵抗７２，７４を介して熱感知ケーブル６４に電流が流れる。このため、抵抗７４に生ずる電圧によりトランジスタ６６のエミッタ・ベース間にバイアス電圧が加わり、これによってトランジスタ６６がオンしてリレー６８を作動する。

リレー６８が作動すると常開リレー接点７６が閉じてリレー６８をラッチし、また常開リレー接点７８が閉じて外部に火災検出信号を出力し、外部装置で蓄電装置１０の火災発生を報知させる。

（リチウムイオン電池の熱暴走で電解液が噴出した場合の機能）
図８はリチウムイオン電池の熱暴走で電解液が噴出した場合の回収部の機能を示した説明図であり、図８（Ａ）に収納容器本体の平面の一部を示し、図８（Ｂ）に断面の一部を示している。

図８（Ａ）の図示右上隅に収納しているリチウムイオン電池２０が熱暴走を起して安全弁２５が作動（破裂）し、充填している電解液が発火して火炎を激しく噴き出す火災を起こしたとすると、安全弁２５から噴出した電解液の火炎は、相対する回収口３２から回収部３０の密閉空間に吹き込み、収納容器本体１２の内壁に当って回収空間内に拡散する。これにより安全弁２５から噴出した電解液の火炎は回収部３０内に封じ込まれ、リチウムイオン電池２０を収納している収納容器内の空き空間に電解液の火炎が広がることがなく、他のリチウムイオン電池２０を加熱して連鎖的に起きる熱暴走を確実に防止する。

また、回収口３２から回収部３０に吹き込んだ電解液の火炎は、収納容器本体１２の内壁面に当って拡散し、火炎を受けた収納容器本体１２の壁面は高温に加熱されるが、リチウムイオン電池１８に対し収納容器本体１２の壁面は回収部３０を介して位置するため、十分な断熱作用が得られ、収納容器本体１２の壁面が高温に加熱されても、内部に収納しているリチウムイオン電池２０の加熱を十分に抑制できる。

また図４に示す蓄電装置１４の中央に４箇所に分けて設けた回収部３０についても、何れかのリチウムイオン電池２０が熱暴走を起こして電解液の火炎を噴出して相対する回収口３２から収納部３０に吹き込んだ場合、相対する位置に収納しているリチウムイオン電池２０の間には別の回収部３０が介在し、相対した位置に収納している他のリチウムイオン電池２０の過熱を十分に抑制できる。

また回収部３０に吹き込んだ電解液の火炎は、拡散により炎が消え、電解液の噴霧となるが、回収部３０を仕切る壁面に当ってそこに付着し、高い導電性をもつ電解液が蓄電装置１０内に噴出してリチウムイオン電池２０の電極端子間やバスバー間に付着して外部短絡による熱暴走の連鎖を引き起こすことも、確実に防止する。

（折返し経路を設けた蓄電装置の実施形態）
図９は本発明による蓄電装置の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態は、回収部に折返し経路の構造を設けたことを特徴とする。

図９（Ａ）は蓄電装置の一部の断面を示し、収容容器本体１２に収納したリチウムイオン電池２０の側壁に設けた安全弁２５に相対して回収口３２を形成した回収部３０を、密閉構造の回収空間として設けている。この回収部３０の内部には更に仕切壁４０を起立配置して回収部３０ａ，３０ｂに分け、仕切壁４０の下部に連通口４２を設けて、回収部３０ａ，３０ｂを繋げている。

図９（Ｂ）はリチウムイオン電池２０の熱暴走で電解液が噴出した場合の回収部の機能を示し、安全弁２５から噴出した電解液の火炎は、回収口３２から回収部３０ａに吹き込んだ後に下方に向かい、連通口４２を通過して回収部３０ｂに下から吹き込む。このように２つに分けて形成した回収部３０ａ，３０ｂを連通口４２で繋いだ折返し経路構造とすることで、安全弁２５から噴出した電解液の火炎が移動する経路長を実質的に長くすることができ、経路長を長くすることで、電解液の火炎が途中で消え、霧化した電解液が奥に向って移動することとなり、その途中で電解液の微粒子は壁面に付着して保持され、リチウムイオン電池２０の収納している空き空間に噴出することを確実に防止する。

（消炎金属網を設けた蓄電装置の実施形態）
図１０は本発明による蓄電装置の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態は、回収部に消炎金属網を設けたことを特徴とする。

図１０（Ａ）は蓄電装置の一部の断面を示し、収容容器本体１２に収納したリチウムイオン電池２０の安全弁２５に相対して設けた回収部３０に、消炎金属網４４を配置している。図示の回収部３０にあっては、回収口３２の上方及び下方に消炎金属網４４を配置している。なお、図５に示した中央部の回収部３０については、回収口３２の上側にスペースがないことから、回収口３２の下方にのみ消炎金属網を配置する。

消炎金属網４４は、電解液の火炎を受ける側から奥行き方向に向うにつれて網目サイズが小さくなる網目構造とする。この網目構造により、回収孔３２から吹き込んでくる電解液の火炎を粗い網目により少ない抵抗で導入し、奥に進むにつれて網目が細かくなることで、火炎を遮断して消炎する作用を強くすると共に、霧化している電解液を付着し易くする。具体的な網目構造としては、例えば網目サイズの異なる複数の金属網を積層した構造とすればよい。

図１０（Ｂ）はリチウムイオン電池２０の熱暴走で電解液が噴出した場合の回収部の機能を示し、安全弁２５から噴出した電解液の火炎は、回収口３２からに吹き込んだ後に情報及び下方に配置している消炎金属網４４に入り、消炎金属網４４を通過する間に火炎が遮断されて消え、また火が消えて霧化状態となった電解液を付着して保持し、リチウムイオン電池２０の収納している空き空間に噴出することを確実に防止する。

（消炎金属網及び吸着フィルタを設けた蓄電装置の実施形態）
図１１は本発明による蓄電装置の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態は、回収部に消炎金属網及び吸着フィルタを設けたことを特徴とする。

図１１（Ａ）は蓄電装置の一部の断面を示し、収容容器本体１２に収納したリチウムイオン電池２０の側壁に設けた安全弁２５に相対して設けた回収部３０に、消炎金属網４４と吸着フィルタ４６を配置している。図示の収納部３０にあっては、回収口３２の上方及び下方に消炎金属網４４を配置し、その背後に吸着フィルタ４６を配置している。なお、図５に示した中央部の回収部３０については、回収口３２の上側にスペースがないことから、回収口３２の下方にのみ消炎金属網と吸着フィルタを配置する。

消炎金属網４４は、図１０の実施形態と基本的に同じであり、電解液の火炎を受ける側から奥行き方向に向うにつれて網目サイズが小さくなる網目構造とし、この網目構造により吹き込んでくる電解液の火炎を粗い網目により少ない抵抗で導入し、奥に進むにつれて網目が細かくなることで、火炎を遮断して消炎する作用を強くしている。

吸着フィルタ４６は、例えば短いガラス繊維でできた綿状の素材であるグラスウールを使用し、消炎金属網４４を通過してくる霧化した電解液の微粒子を吸着して保持する。

図１１（Ｂ）はリチウムイオン電池２０の熱暴走で電解液が噴出した場合の回収部の機能を示し、安全弁２５から噴出した電解液の火炎は、回収口３２から回収部３０に吹き込んだ後に上方及び下方に配置している消炎金属網４４に入り、消炎金属網４４を通過する間に火炎が遮断されて消える。消炎金属網４４を通過した霧化状態にある電解液の微粒子はグラスウールを使用した吸着フィルタ４６に入って吸着されことで保持され、リチウムイオン電池２０の収納している空き空間に電解液が噴出することを確実に防止する。

（消火手段を設けた蓄電装置の実施形態）
図１２は本発明による蓄電装置の他の実施形態を示した説明図であり、この実施形態は、回収部に消火手段を設けたことを特徴とする。

図１２（Ａ）は蓄電装置の一部の断面を示し、収容容器本体１２に収納したリチウムイオン電池２０の安全弁２５に相対して設けた回収部３０の中に仕切板４８を設け手２つに仕切り、後方に消火剤収納部５０を形成し、そこに粉末消火剤５２を充填している。粉末消火剤５２としては、木材、紙、繊維などの普通火災Ａ、灯油、ガソリンなどの油類の火災Ｂ、配電盤、コンセントなどの電気火災Ｃに対応したＡＢＣ式の粉末消火剤とする。

仕切板４８の下部には複数の加圧孔５４が開口され、回収口３２から吹き込んだ電解液の火炎噴流を消火剤収納部５０に導入して加圧するようにしている。この放出孔５４の出口側には、電解液の噴流で破壊する封止部材５６を設け、粉末消火剤５２の防湿と漏出し防止のために封止している。また消火剤収納部５０を仕切る仕切板４８の上部には、粉末消火剤５２を放出するための複数の放出孔５８が開口している。この放出孔５８の出口側にも、粉末消火剤５２の加圧で破壊する封止部材６０を設け、粉末消火剤５２の防湿と漏出し防止のために封止している。封止部材５６，６０としては、アルミニウム箔、合成樹脂薄膜などを使用し、加圧孔５４，放出孔５８の噴出側に接着固定する。

放出孔５８と回収口３２の間には、回収口３２を斜め下向きに覆うようにガイド部５５を設け、ガイド部５５の先端と仕切板４８の間に隙間を形成している。消火剤収納部５０から加圧供給された粉末消火剤５２は、ガイド部５５の先端の隙間から放出され、回収口３２から入ってくる電解液の火炎に向けて吹き付けるようにしている。

図１２（Ｂ）はリチウムイオン電池２０の熱暴走で電解液が噴出した場合の回収部の機能を示す。安全弁２５から噴出した電解液の火炎は、回収口３２からに吹き込んだ後にガイド部５５により下方に移動し、加圧孔５４に設けた封止部材５６を破壊して消火剤収納部５０に吹き込み、粉末消火剤５２を攪拌加圧する。消火剤収納部５０の圧力が所定値に上昇すると、放出孔５８の封止部材６０が破壊し、放出孔５８及びガイド部５５の隙間を通って回収口３２を介して吹き込んでいる電解液の火炎に粉末消火剤５２が放出され、電解液の火炎に放出した粉末消火剤５２を混合して消火抑制する。

［本発明の変形例］
（単電池）
上記の実施形態は、単電池としてリチウムイオン電池を例にとるものであったが、これに限定されず、可燃性の電解液を使用した適宜の非水電解質の二次電池を含む。

（安全弁の位置）
上記の実施形態にあっては、矩形箱型のリチウムイオン電池の側面に安全弁を設けた場合を例にとっているが、電極端子を取出している上面に安全弁を設けたリチウムイオン電池の場合には、リチウムイオン電池の安全弁に相対した収納容器蓋側に、回収部を設けて安全弁から噴出した電解液の火炎を回収する構造とすれば良い。またリチウムイオン電池の外装容器の形状は、円筒形状であっても良い。

（安全弁と回収口）
上記の実施形態にあっては、リチウムイオン電池の安全弁に対し、隙間を介して収納部の回収口を配置しているが、安全弁と回収口の隙間をなくすように密着配置するか、或いは両者の間に円筒状のホルダを配置して密着配置し、安全弁から噴出した電解液の火炎が全て回収部に吹き込むようにしても良い。

（回収部の連結）
上記の実施形態は、リチウムイオン電池の安全弁に相対して独立した密閉空間をもつ回収部を配置しているが、隣接する回収部の仕切壁の下部など、電解液の火炎が届きにくい位置に連通口を設け、隣接する回収部の回収空間を連結するようにしても良い。これによ回収空間を複数の回収部の空間に拡大することができ、電解液の火炎が吹き込んだ場合の内圧上昇を低減し、また広く拡散することで、温度上昇を抑えることを可能とする。

（蓄電装置の用途）
また、上記の実施形態は、航空機の蓄電装置を例にとるものであったが、自動車用、住宅用のリチウムイオン電池を収納した蓄電装置の消火装置として同様に設けることができ更に、それ以外の適宜の機器、装置、設備、施設に設置されるリチウムイオン電池を用いた蓄電装置についても、同様に適用可能である。

（その他）
また、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：蓄電装置
１２：収納容器本体
１４：収納容器蓋
２０：リチウムイオン電池
２５：安全弁
３０：回収部
３２：回収口
３４：隔壁
３６：仕切壁
４４：消炎金属網
４６：吸着フィルタ
５２：粉末消火剤
６２：火災検出回路部
６４：熱感知ケーブル

Claims (11)

1. 容器本体と蓋部材で構成した収納容器に安全弁を備えた複数の単電池を収納した蓄電装置に於いて、
   前記複数の単電池の安全弁に相対して、前記安全弁の作動で噴出する電解液を回収する回収手段を設けたこと特徴とする蓄電装置。
2. 請求項１記載の蓄電装置に於いて、前記回収手段は、前記単電池の安全弁に相対した隔壁で仕切られた密閉構造の回収空間であり、前記安全弁に相対した隔壁位置に回収口を開口したことを特徴とする蓄電装置。
3. 請求項２記載の蓄電装置に於いて、前記回収空間は、前記複数の単電池毎に仕切られたことを特徴とする蓄電装置。
4. 請求項２記載の蓄電装置に於いて、前記回収空間に、前記回収口から奥行き方向に折返し経路となる空間を形成する仕切部材を配置したことを特徴とすることを特徴とする蓄電装置。
5. 請求項２記載の蓄電装置に於いて、前記回収空間に、前記単電池の安全弁の作動で噴出した電解液の火炎を消失させる消炎金属網を配置したことを特徴とする蓄電装置。
6. 請求項５記載の蓄電装置に於いて、前記消炎金属網は、前記電解液火炎の受け側から奥行き方向に向うにつれて網目サイズが小さくなる網目構造を備えたことを特徴とすることを特徴とする蓄電装置。
7. 請求項５記載の蓄電装置に於いて、更に、前記消炎金属網の背後に、前記電解液を吸着して保持する耐熱繊維を用いた吸着フィルタを配置したことを特徴とすることを特徴とする蓄電装置。
8. 請求項７記載の蓄電装置に於いて、前記耐熱繊維はグラスウールであることを特徴とする蓄電装置。
9. 請求項２記載の蓄電装置に於いて、前記回収空間に、前記単電池の安全弁の作動で噴出した電解液による加圧で粉末消火剤を前記リチウム電池の空き空間に放出する消火手段を設けたことを特徴とする蓄電装置。
10. 請求項２記載の蓄電装置に於いて、前記単電池の異常に伴う火災を検出して外部に火災検出信号を出力する火災検出手段を設けたことを特徴とする蓄電装置。
11. 請求項１０記載の蓄電装置に於いて、前記火災検出手段は、火災による熱を受けた場合の絶縁被覆の溶融により一対の信号線を短絡状態に接触させて火災を検出する熱感知ケーブルを、前記回収手段の回収口を通るように布設したことを特徴とする蓄電装置。

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