JP2015219984A - Electrical device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrical device capable of preventing temperature rise due to generation of hydrogen gas from being caused by inhibiting hydrogen gas generated from a power generation element constituting a battery from being reacted with oxygen.SOLUTION: An electrical device 10 includes: a first exterior member 21 which forms a sealed first closed space 51; a bipolar type secondary battery 100 which is constituted by stacking each of a plurality of positive electrodes 112, negative electrodes 113, and electrolyte layers 114 interposed between the positive electrode and the negative electrode and which includes a power generation element 110 arranged in a first closed space; and a hydrogen adsorption part 60 which absorbs hydrogen gas generated from the power generation element.

Description

本発明は、発電要素を備える電気デバイスに関する。   The present invention relates to an electrical device comprising a power generating element.

電池のような充放電が可能な電気デバイスが様々な分野で広く使用されている。電池は、その構成材料として種々の化合物を含んでいる。電池の使用に際して充放電等を繰り返し実施すると、構成材料が化学反応を起こして各種のガスを発生させることがある。また、ガスが発生して電池が温められることにより温度上昇が招かれると、電池のサイクル特性の低下や充放電特性の低下といった問題が生じる。   Electric devices that can be charged and discharged, such as batteries, are widely used in various fields. The battery includes various compounds as its constituent materials. When charging / discharging or the like is repeatedly performed during use of the battery, the constituent material may cause a chemical reaction to generate various gases. Further, when the temperature rises due to the generation of gas and warming the battery, there arises a problem that the cycle characteristics of the battery and the charge / discharge characteristics are degraded.

例えば、特許文献1に記載された電池では、内部短絡などを原因とする電池の温度上昇に伴って電解質の分解が生じると、サイクル特性の低下や充放電特性の低下が招かれるという問題に着目して電解質に難燃剤を含ませている。電解質に難燃剤を含ませることにより、温度上昇に起因する電解質の分解を抑制してサイクル特性の低下や充放電特性の低下が発生するのを防止している。   For example, in the battery described in Patent Document 1, attention is paid to the problem that when the electrolyte is decomposed as the battery temperature rises due to an internal short circuit or the like, the cycle characteristics and charge / discharge characteristics are degraded. Thus, a flame retardant is included in the electrolyte. By including a flame retardant in the electrolyte, decomposition of the electrolyte due to temperature rise is suppressed, and deterioration of cycle characteristics and charge / discharge characteristics are prevented from occurring.

特開2001−338682号公報JP 2001-338682 A

しかしながら、特許文献1に記載された従来の電池は、電解質の分解は抑制し得るものの、ガスが発生した場合に、そのガスを回収するようには構成されていない。電池の使用に伴って発生するガスには種々のものが存在するが、ガスの中でも特に水素ガスが発生してしまうと、水素ガスと酸素の反応で生じる熱エネルギーによって電池が比較的高い温度まで温められてしまう可能性がある。従来の電池は、水素ガスの発生に起因した電池の温度上昇を防止するという観点での対策が施されていないため、水素ガスが発生した場合には温度上昇を抑えることができず、サイクル特性の低下や充放電特性の低下を十分に抑制することができないという問題がある。   However, although the conventional battery described in Patent Document 1 can suppress the decomposition of the electrolyte, it is not configured to recover the gas when the gas is generated. There are various types of gases that are generated with the use of a battery. If hydrogen gas is generated, the battery can reach a relatively high temperature due to the thermal energy generated by the reaction between hydrogen gas and oxygen. There is a possibility of being warmed. Conventional batteries have no measures to prevent the temperature rise of the battery due to the generation of hydrogen gas, so when the hydrogen gas is generated, the temperature rise cannot be suppressed, and the cycle characteristics There is a problem that it is not possible to sufficiently suppress the deterioration of the battery and the charge / discharge characteristics.

そこで本発明は、電池を構成する発電要素から発生した水素ガスが酸素と反応するのを抑制して、水素ガスの発生に起因した温度上昇が招かれるのを防止し得る電気デバイスを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an electric device that can suppress the hydrogen gas generated from the power generation element constituting the battery from reacting with oxygen and prevent the temperature rise caused by the generation of the hydrogen gas. With the goal.

本発明の電気デバイスは、密封した閉空間を形成する外装体と、正極、負極、および正極と負極との間に介在する電解質層のそれぞれを複数積層して構成され閉空間内に配置される発電要素を含む電池とを有している。さらに、発電要素から生じた水素ガスを吸着する水素吸着部を有している。   The electrical device of the present invention is configured by laminating a plurality of exterior bodies that form a sealed closed space, and a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and is disposed in the closed space. A battery including a power generation element. Furthermore, it has a hydrogen adsorption part that adsorbs hydrogen gas generated from the power generation element.

本発明の電気デバイスによれば、発電要素から生じた水素ガスを水素吸着部により吸着することで水素ガスと酸素との反応に伴う温度上昇の発生を抑制することができる。したがって、水素ガスの発生に起因したサイクル特性の低下や充放電特性の低下が発生することを好適に防止できる。   According to the electric device of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of temperature increase due to the reaction between hydrogen gas and oxygen by adsorbing the hydrogen gas generated from the power generation element by the hydrogen adsorption unit. Therefore, it is possible to suitably prevent the deterioration of the cycle characteristics and the charge / discharge characteristics due to the generation of hydrogen gas.

本発明の第1実施形態に係る電気デバイスが備える組電池の概観斜視図である。It is an outline perspective view of an assembled battery with which an electric device concerning a 1st embodiment of the present invention is provided. 第1実施形態に係る電池モジュールの概観斜視図である。It is an outline perspective view of the battery module concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る電池モジュールの内部構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of the battery module which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る双極型電池の平面図である。It is a top view of the bipolar battery which concerns on 1st Embodiment. 図3Aに示す3B−3B線に沿う双極型電池の断面図である。It is sectional drawing of the bipolar battery which follows the 3B-3B line | wire shown to FIG. 3A. 第1実施形態に係る電気デバイスの作用を説明するための図であって、図1に示す4A−4A線に沿う断面を簡略化して示す部分断面図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the electric device which concerns on 1st Embodiment, Comprising: It is a fragmentary sectional view which simplifies and shows the cross section which follows the 4A-4A line | wire shown in FIG. 第1実施形態に係る電気デバイスの作用を説明するための図であって、第3の外装部材の外部にガスが排出されている様子を示す部分断面図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the electric device which concerns on 1st Embodiment, Comprising: It is a fragmentary sectional view which shows a mode that gas is discharged | emitted outside the 3rd exterior member. 第2実施形態に係る電気デバイスが備える電池モジュールの内部構成を簡略化して示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which simplifies and shows the internal structure of the battery module with which the electric device which concerns on 2nd Embodiment is provided. 第2実施形態に係る電気デバイスが備える電池モジュールの内部構成を簡略化して示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which simplifies and shows the internal structure of the battery module with which the electric device which concerns on 2nd Embodiment is provided. 第3実施形態に係る電気デバイスが備える電池モジュールの内部構成を簡略化して示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which simplifies and shows the internal structure of the battery module with which the electric device which concerns on 3rd Embodiment is provided. 第3実施形態に係る電気デバイスが備える第1の外装部材から水素吸着物質が放出されている様子を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing signs that hydrogen adsorption substance is emitted from the 1st exterior member with which an electric device concerning a 3rd embodiment is provided. 第4実施形態に係る電気デバイスの作用を説明するための部分断面図である。It is a fragmentary sectional view for demonstrating the effect | action of the electric device which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る電気デバイスの作用を説明するための部分断面図である。It is a fragmentary sectional view for explaining an operation of an electric device concerning a 5th embodiment. 図8Aに示す破線部8B部分を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the broken-line part 8B part shown to FIG. 8A. 第6実施形態に係る電気デバイスの作用を説明するための部分断面図である。It is a fragmentary sectional view for demonstrating the effect | action of the electric device which concerns on 6th Embodiment.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may differ from the actual ratios.

<第1実施形態>
図1〜図3は、第1実施形態に係る電気デバイスの構成の説明に供する図であり、図4A、図4Bは、第1実施形態に係る電気デバイスの作用の説明に供する図である。
<First Embodiment>
1 to 3 are diagrams for explaining the configuration of the electrical device according to the first embodiment, and FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the operation of the electrical device according to the first embodiment.

図1、図2A、図2B、図3Bの各図を参照して、本実施形態に係る電気デバイス10は、電気を充放電可能な発電要素110を含む電池100と、複数の電池100(100A〜100B)を積層した積層体210を含む電池モジュール200と、複数の電池モジュール200を相互に電気的に接続して構成された組電池300と、発電要素110、積層体210、組電池300のそれぞれの周囲に閉空間50(第1の閉空間51、第2の閉空間52、第3の閉空間53)を形成する外装体20(第1の外装部材21、第2の外装部材22、第3の外装部材23)と、を有している。さらに、電気デバイス10は、当該電気デバイス10の使用に伴って発電要素110から発生したガスを吸着する水素吸着部60を有している。水素吸着部60は、水素ガスを吸着することにより、水素ガスの発生に起因した電気デバイス10の温度上昇を防止することを可能にするものである。以下、電気デバイス10について詳述する。   Referring to FIGS. 1, 2A, 2B, and 3B, an electric device 10 according to the present embodiment includes a battery 100 including a power generation element 110 that can charge and discharge electricity, and a plurality of batteries 100 (100A). To 100B), a battery module 200 including a stacked body 210, a battery pack 300 configured by electrically connecting a plurality of battery modules 200, a power generation element 110, a stacked body 210, and a battery pack 300. Exterior bodies 20 (first exterior member 21, second exterior member 22) that form a closed space 50 (first closed space 51, second closed space 52, third closed space 53) around each of them A third exterior member 23). Furthermore, the electric device 10 includes a hydrogen adsorption unit 60 that adsorbs gas generated from the power generation element 110 as the electric device 10 is used. The hydrogen adsorbing unit 60 makes it possible to prevent the temperature of the electric device 10 from rising due to the generation of hydrogen gas by adsorbing hydrogen gas. Hereinafter, the electric device 10 will be described in detail.

まず、図3A、図3Bを参照して、電気デバイス10の構成要素となる電池100について説明する。   First, with reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the battery 100 which is a component of the electric device 10 is demonstrated.

実施形態の説明においては、電池100の例として双極型電極を用いたリチウムイオン二次電池を説明する。ただし、本発明の適用対象となる電池は、後述するような水素ガスを発生させ得る化学反応を生じる物質を含み得る限りにおいて特に限定されず、例えば、積層型電極を用いたリチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム電池等であってもよい。以下、電池100を双極型電池100と記載して説明する。   In the description of the embodiment, a lithium ion secondary battery using a bipolar electrode will be described as an example of the battery 100. However, the battery to which the present invention is applied is not particularly limited as long as it can contain a substance capable of generating a chemical reaction capable of generating hydrogen gas as described later. For example, a lithium ion secondary battery using a stacked electrode A polymer lithium battery or the like may also be used. Hereinafter, the battery 100 will be described as a bipolar battery 100.

図3A、図3Bに示すように、双極型電池100は、充放電反応が進行する発電要素110を備える。また、双極型電池100は、発電要素110を密封してその周囲に第1の閉空間51を形成する第1の外装部材21を有する。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the bipolar battery 100 includes a power generation element 110 in which a charge / discharge reaction proceeds. In addition, the bipolar battery 100 includes a first exterior member 21 that seals the power generation element 110 and forms a first closed space 51 around the power generation element 110.

双極型電池100は、集電体111と、集電体111の一方の面に電気的に結合した正極112と、集電体111の他方の面に電気的に結合した負極113とを有する複数の双極型電極を備える。   Bipolar battery 100 includes a plurality of current collectors 111, a positive electrode 112 electrically coupled to one surface of current collector 111, and a negative electrode 113 electrically coupled to the other surface of current collector 111. The bipolar electrode is provided.

正極112、電解質層114、および負極113は、単電池115を形成する。隣り合うように配置された各単電池115は、正極112と負極113とが集電体111を介して積層された構造となっている。また、各単電池115は、集電体111を介して電気的に直列に接続されている。単電池115を複数積層したものが発電要素110を構成している。   The positive electrode 112, the electrolyte layer 114, and the negative electrode 113 form a unit cell 115. The unit cells 115 arranged adjacent to each other have a structure in which a positive electrode 112 and a negative electrode 113 are stacked with a current collector 111 interposed therebetween. Each unit cell 115 is electrically connected in series via a current collector 111. A power generation element 110 is configured by stacking a plurality of unit cells 115.

最外層に位置する各集電体111a、111bは、その片面にのみ、正極112または負極113のいずれか一方を形成している。各集電体111a、111bの外側には、集電板118b、119bを設けている。各集電板118b、119bのそれぞれの端部は、第1の外装部材21の外部に延長している。各集電板118b、119bの延長された部分は、負極タブ118および正極タブ119を構成している(図3Aを参照)。単電池115の外周部分には、隣接する集電体111の間を絶縁するためのシール部材120を設けている。   Each of the current collectors 111a and 111b located in the outermost layer forms either the positive electrode 112 or the negative electrode 113 only on one side. Current collector plates 118b and 119b are provided outside the current collectors 111a and 111b. The respective end portions of the current collector plates 118b and 119b extend to the outside of the first exterior member 21. The extended portions of the current collector plates 118b and 119b constitute a negative electrode tab 118 and a positive electrode tab 119 (see FIG. 3A). A sealing member 120 for insulating between adjacent current collectors 111 is provided on the outer peripheral portion of the unit cell 115.

以下に、双極型電池100の各部の構成材料の一例を説明する。   Below, an example of the constituent material of each part of the bipolar battery 100 will be described.

[集電体]
各集電体111(集電体111a、111bも同様)は、所定の導電性材料から構成される。集電体111を構成する材料は、導電性を有するものであれば特に制限はない。例えば、金属や導電性高分子を使用することができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などを挙げることができる。これらの他、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属を組み合わせためっき材などでもよい。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔状の部材であってもよく、例えば、耐蝕性、製造の容易性、経済性などの観点により、ステンレス箔を集電体として用いることが好ましい。なお、集電体111の厚み寸法、外形寸法等については特に制限はなく、集電体111としての機能を損なわない限りにおいて適宜変更することが可能である。
[Current collector]
Each current collector 111 (the same applies to current collectors 111a and 111b) is made of a predetermined conductive material. The material forming the current collector 111 is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, a metal or a conductive polymer can be used. Examples of the metal material include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, and copper. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material combining these metals may be used. Further, it may be a foil-shaped member in which aluminum is coated on the metal surface. For example, it is preferable to use a stainless steel foil as a current collector from the viewpoint of corrosion resistance, ease of production, economy, and the like. In addition, there is no restriction | limiting in particular about the thickness dimension, external dimension, etc. of the electrical power collector 111, As long as the function as the electrical power collector 111 is not impaired, it can change suitably.

[正極および負極]
正極112および負極113のそれぞれは活物質と添加剤を含む。なお、正極112に含まれる正極活物質は正極活物質層を構成し、負極113に含まれる負極活物質は負極活物質層を構成する。
[Positive electrode and negative electrode]
Each of the positive electrode 112 and the negative electrode 113 includes an active material and an additive. Note that the positive electrode active material included in the positive electrode 112 forms a positive electrode active material layer, and the negative electrode active material included in the negative electrode 113 forms a negative electrode active material layer.

正極112に用いられる正極活物質としては、例えば、LiMn、LiCoO、LiNiO、Li(Ni−Co−Mn)Oおよびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物、これらの2種以上の正極活物質などが挙げられる。好ましくは、上記の正極活物質のうち、リチウム−遷移金属複合酸化物が正極活物質として用いられる。 Examples of the positive electrode active material used for the positive electrode 112 include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li (Ni—Co—Mn) O 2, and a part of these transition metals substituted with other elements. Examples thereof include lithium-transition metal composite oxides, lithium-transition metal phosphate compounds, lithium-transition metal sulfate compounds, and two or more positive electrode active materials thereof. Preferably, among the positive electrode active materials described above, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material.

負極113に用いられる負極活物質としては、例えば、黒鉛(グラファイト)、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物(たとえば、LiTi12)、金属材料、リチウム−金属合金材料などが挙げられる。また、より高密度化できる利点に基づいて負極材料として、例えば、シリコン、酸化シリコン、錫などを用いた負極活物質を用いることができる。 Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode 113 include carbon materials such as graphite, soft carbon, and hard carbon, lithium-transition metal composite oxides (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ), metal materials, and lithium. -Metal alloy materials and the like. Moreover, as a negative electrode material based on the advantage of higher density, for example, a negative electrode active material using silicon, silicon oxide, tin, or the like can be used.

正極112および負極113には、例えば、添加剤として、バインダー、導電助剤、電解質塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー等を含ませることができる。   The positive electrode 112 and the negative electrode 113 can contain, for example, a binder, a conductive additive, an electrolyte salt (lithium salt), an ion conductive polymer, and the like as additives.

導電助剤は、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物である。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料などが挙げられる。各活物質層に導電助剤が含まれる場合、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成されるため、電池の出力特性を向上させることが可能になる。   A conductive support agent is an additive blended in order to improve the conductivity of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. As a conductive support agent, carbon materials, such as carbon black, such as acetylene black, a graphite, and a vapor growth carbon fiber, etc. are mentioned, for example. When each of the active material layers includes a conductive additive, an electronic network inside the active material layer is effectively formed, so that the output characteristics of the battery can be improved.

バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ酢酸ビニル、およびアクリル樹脂、リキッドシリコーンラバー(LSR)などの熱可塑性樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、およびユリア樹脂などの熱硬化性樹脂、ならびにスチレン−ブタジエンゴム(SBR)などのゴム系材料が挙げられる。   Examples of the binder include thermoplastic resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), carboxymethyl cellulose (CMC), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl acetate, acrylic resin, and liquid silicone rubber (LSR), polyimide, and epoxy. Examples thereof include thermosetting resins such as resins, polyurethane resins, and urea resins, and rubber-based materials such as styrene-butadiene rubber (SBR).

電解質塩としては、例えば、LiPF、LiN(SO)、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSOなどが挙げられる。 Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ), LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系およびポリプロピレンオキシド(PPO)系のポリマーなどが挙げられる。   Examples of the ion conductive polymer include polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based polymers.

正極活物質および負極活物質中に含まれる各成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、電池についての公知の知見を適宜参照することにより調整することが可能である。正極112および負極113の厚み寸法(各活物質層を含む厚み寸法)についても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見を適宜参照して調整することが可能である。   The compounding ratio of each component contained in the positive electrode active material and the negative electrode active material is not particularly limited. The blending ratio can be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the battery. The thickness dimension of the positive electrode 112 and the negative electrode 113 (thickness dimension including each active material layer) is not particularly limited, and can be adjusted by appropriately referring to conventionally known knowledge about the battery.

[電解質層]
電解質層114は、正極112と負極113との間の空間的な隔壁として機能する。また、電解質層114は、充放電時における正負極間でのリチウムイオンの移動媒体である電解質を保持する機能を有する。
[Electrolyte layer]
The electrolyte layer 114 functions as a spatial partition between the positive electrode 112 and the negative electrode 113. The electrolyte layer 114 has a function of holding an electrolyte that is a lithium ion moving medium between the positive and negative electrodes during charge and discharge.

電解質層114を構成する電解質に特に制限はなく、液体電解質、ならびに高分子ゲル電解質および高分子固体電解質などのポリマー電解質を適宜用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular in the electrolyte which comprises the electrolyte layer 114, Polymer electrolytes, such as a liquid electrolyte and a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte, can be used suitably.

液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられる有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネートやプロピレンカーボネート(PC)などのカーボネート類が挙げられる。また、支持塩(リチウム塩)としては、LiPF、LiN(SO、LiN(SOCF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSOCFなどの化合物を同様に用いることができる。 The liquid electrolyte has a form in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent as a plasticizer. Examples of the organic solvent used as the plasticizer include carbonates such as ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate, and propylene carbonate (PC). Further, examples of the supporting salt (lithium salt) include compounds such as LiPF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiSO 3 CF 3 . Can be used as well.

一方、ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない高分子固体電解質に分類される。   On the other hand, the polymer electrolyte is classified into a gel electrolyte containing an electrolytic solution and a polymer solid electrolyte containing no electrolytic solution.

ゲル電解質は、リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。リチウムイオン伝導性を有するマトリックスポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、およびこれらの共重合体などが挙げられる。このようなマトリックスポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解し得る。   The gel electrolyte has a configuration in which the above liquid electrolyte is injected into a matrix polymer having lithium ion conductivity. Examples of the matrix polymer having lithium ion conductivity include polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof. In such a matrix polymer, an electrolyte salt such as a lithium salt can be well dissolved.

なお、電解質層が液体電解質やゲル電解質から構成される場合には、電解質層にセパレータを用いてもよい。セパレータの具体的な形態としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィンやポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(PVdF−HFP)等の炭化水素、ガラス繊維などからなる微多孔膜が挙げられる。   In addition, when an electrolyte layer is comprised from a liquid electrolyte or a gel electrolyte, you may use a separator for an electrolyte layer. Specific examples of the separator include a microporous film made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a hydrocarbon such as polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP), glass fiber, or the like.

[第1の外装部材]
第1の外装部材21は、例えば、ラミネートシートのような公知の外装部材により構成することができる。また、双極型電池100においては、第1の外装部材21は、図3Aに示すように平面視した際の外形形状が略矩形状とされており、その外周縁部には内部を液密・気密に保つための封止部121を形成している。封止部121は、例えば、第1の外装部材21の外周縁部を熱融着することにより構成することができる。
[First exterior member]
The first exterior member 21 can be constituted by a known exterior member such as a laminate sheet, for example. Further, in the bipolar battery 100, the first exterior member 21 has a substantially rectangular outer shape when viewed in plan as shown in FIG. A sealing portion 121 is formed to keep hermetic. The sealing part 121 can be comprised by heat-seal | fusing the outer peripheral edge part of the 1st exterior member 21, for example.

第1の外装部材21を構成するラミネートシートとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート(EVA)によって構成される層、Al箔またはNi箔のような金属箔によって構成される層、ポリエチレンテレフタレート(PET)やナイロンのような樹脂性材料によって構成される層の3つの層を複数積層してなる高分子−金属複合ラミネートシートを使用することができる。   The laminate sheet constituting the first exterior member 21 is composed of a layer composed of polyethylene (PE), ionomer, or ethylene vinyl acetate (EVA), or a metal foil such as Al foil or Ni foil, for example. A polymer-metal composite laminate sheet formed by laminating a plurality of layers composed of a layer and a layer composed of a resinous material such as polyethylene terephthalate (PET) or nylon can be used.

次に、電気デバイス10の構成要素となる電池モジュール200について説明する。   Next, the battery module 200 that is a component of the electrical device 10 will be described.

図2A、図2Bを参照して、電池モジュール200は、直列または並列に接続した複数の双極型電池100を含むセルユニット205を有している。   2A and 2B, the battery module 200 includes a cell unit 205 including a plurality of bipolar batteries 100 connected in series or in parallel.

セルユニット205には、4つの双極型電池100A〜100D(以下、第1〜第2の双極型電池と記載する)が積層してなる積層体210が含まれている。なお、1つのセルユニット205に備えられる双極型電池の個数は特に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。   The cell unit 205 includes a stacked body 210 formed by stacking four bipolar batteries 100A to 100D (hereinafter referred to as first and second bipolar batteries). The number of bipolar batteries provided in one cell unit 205 is not particularly limited, and can be changed as appropriate.

電池モジュール200は、単独で使用することが可能であるが、例えば、後述するように複数の電池モジュール200を直列化および/または並列化することによって、所望の電流、電圧、容量に対応した組電池300を形成することができる(図1を参照)。   The battery module 200 can be used alone. For example, as will be described later, a plurality of battery modules 200 are connected in series and / or in parallel so as to correspond to a desired current, voltage, and capacity. A battery 300 can be formed (see FIG. 1).

第2の外装部材22は、積層体210を密封してその周囲に第2の閉空間52を形成する。第2の外装部材22の材質や形状は特に限定されないが、例えば、強度の確保や製造の容易性を考慮して、硬質樹脂製のケースや金属製のケースによって構成することができる。本実施形態においては、略矩形の箱形状をなすロアケース22aと、ロアケース22aの蓋体をなすアッパーケース22bとを備える金属製のケースにより第2の外装部材22を構成している。ロアケース22aおよびアッパーケース22bは、例えば、比較的薄肉の鋼板やアルミ板のような板材を加工して構成することができる。   The second exterior member 22 seals the stacked body 210 and forms a second closed space 52 around it. The material and shape of the second exterior member 22 are not particularly limited. For example, the second exterior member 22 can be configured by a hard resin case or a metal case in consideration of securing strength and ease of manufacture. In the present embodiment, the second exterior member 22 is configured by a metal case including a lower case 22a having a substantially rectangular box shape and an upper case 22b forming a lid of the lower case 22a. The lower case 22a and the upper case 22b can be formed by processing a plate material such as a relatively thin steel plate or aluminum plate, for example.

アッパーケース22bの外周縁部は、カシメ加工によって、ロアケース22aの外周壁に巻き締められている。ロアケース22aおよびアッパーケース22bは、通しボルト(図示せず)を挿通するための貫通孔231を有する。貫通孔231は、ロアケース22aおよびアッパーケース22bの四隅に配置している。通しボルトは、電池モジュール同士を複数積み重ねて図1に示すような組み電池300として組み付けた状態を保持するため使用される締結具である。   The outer peripheral edge of the upper case 22b is wound around the outer peripheral wall of the lower case 22a by caulking. The lower case 22a and the upper case 22b have a through hole 231 for inserting a through bolt (not shown). The through holes 231 are arranged at the four corners of the lower case 22a and the upper case 22b. The through bolt is a fastener used to hold a state where a plurality of battery modules are stacked and assembled as an assembled battery 300 as shown in FIG.

セルユニット205は、積層体210を支持するための複数のスペーサ232、233を有する。各スペーサ232、233は、電気絶縁性の樹脂材料により構成することができる。スペーサ232は積層体210の前面側に配置しており、スペーサ233は積層体210の背面側に配置している。スペーサ233に形成した貫通孔234は、ロアケース22aおよびアッパーケース22bの貫通孔231と同様に、通しボルトを挿通させるために設けている。   The cell unit 205 includes a plurality of spacers 232 and 233 for supporting the stacked body 210. Each of the spacers 232 and 233 can be made of an electrically insulating resin material. The spacer 232 is disposed on the front side of the stacked body 210, and the spacer 233 is disposed on the back side of the stacked body 210. The through hole 234 formed in the spacer 233 is provided to allow a through bolt to be inserted in the same manner as the through hole 231 of the lower case 22a and the upper case 22b.

ロアケース22aの外側部には負極出力端子221、正極出力端子222、電圧検出用端子223を配置している。   A negative output terminal 221, a positive output terminal 222, and a voltage detection terminal 223 are arranged on the outer side of the lower case 22a.

第1の双極型電池100Aおよび第2の双極型電池100Bがそれぞれ備える正極タブ119(図3Aを参照)は、図示省略するバスバーを介して正極出力端子222と電気的に接続している。   The positive electrode tab 119 (see FIG. 3A) provided in each of the first bipolar battery 100A and the second bipolar battery 100B is electrically connected to the positive electrode output terminal 222 via a bus bar (not shown).

第1の双極型電池100Aおよび第2の双極型電池100Bがそれぞれ備える負極タブ118(図3Aを参照)は、第3の双極型電池100Cおよび第4の双極型電池100Dがそれぞれ備える正極タブ119とともに、図示省略するバスバーを介して電圧検出用端子223と電気的に接続している。   The negative electrode tab 118 (see FIG. 3A) included in each of the first bipolar battery 100A and the second bipolar battery 100B is the positive electrode tab 119 included in each of the third bipolar battery 100C and the fourth bipolar battery 100D. In addition, the voltage detection terminal 223 is electrically connected via a bus bar (not shown).

第3の双極型電池100Cおよび第4の双極型電池100Dがそれぞれ備える負極タブ118は、図示省略するバスバーと電気的に接続している。   The negative electrode tab 118 provided in each of the third bipolar battery 100C and the fourth bipolar battery 100D is electrically connected to a bus bar (not shown).

このように各双極型電池100A〜100Dの各電極タブ118、119が、図示省略するバスバーを介して、正極出力端子222、負極出力端子221、および電圧検出用端子223にそれぞれ接続されることにより、2並列2直列の電気的な接続構成を形成している。   As described above, the electrode tabs 118 and 119 of the bipolar batteries 100A to 100D are connected to the positive electrode output terminal 222, the negative electrode output terminal 221 and the voltage detection terminal 223 via bus bars (not shown), respectively. 2 parallel 2 series electrical connection configuration is formed.

電圧検出用端子223は、電池モジュール200を構成する双極型電池100A〜100Dの電圧を検出するために用いられる端子である。具体的には、第1の双極型電池100Aおよび第2の双極型電池100Bの電圧については、正極出力端子222と電圧検出用端子223とを用い、これらの端子間の電圧を測定することにより検出することができる。また、第3の双極型電池100Cおよび第4の双極型電池100Dの電圧については、負極出力端子221と電圧検出用端子223とを用い、これらの端子間の電圧を測定することにより検出することができる。   The voltage detection terminal 223 is a terminal used to detect the voltages of the bipolar batteries 100 </ b> A to 100 </ b> D constituting the battery module 200. Specifically, with respect to the voltages of the first bipolar battery 100A and the second bipolar battery 100B, the positive output terminal 222 and the voltage detection terminal 223 are used, and the voltage between these terminals is measured. Can be detected. Further, the voltages of the third bipolar battery 100C and the fourth bipolar battery 100D are detected by measuring the voltage between these terminals using the negative output terminal 221 and the voltage detection terminal 223. Can do.

次に、電気デバイス10の構成要素となる組電池300について説明する。   Next, the assembled battery 300 that is a component of the electrical device 10 will be described.

図1を参照して、組電池300は、複数の電池モジュール200を組み合わせて、各電池モジュール200を直列化および/または並列化することによって形成している。図示例においては、12個の電池モジュール200を、4個を1組とする二つの群と、2個を1組とする二つの群とに分けて第3の外装部材23の内部に収容している。なお、1つの組電池300に備えられる電池モジュール200の個数や各電池モジュール300の配置等は図示した例に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。   Referring to FIG. 1, an assembled battery 300 is formed by combining a plurality of battery modules 200 and serializing and / or paralleling the battery modules 200. In the illustrated example, the twelve battery modules 200 are accommodated in the third exterior member 23 in two groups, one set of four, and two groups, two sets. ing. The number of battery modules 200 provided in one assembled battery 300, the arrangement of the battery modules 300, and the like are not limited to the illustrated example, and can be changed as appropriate.

第3の外装部材23は、組電池300を密封してその周囲に第3の閉空間53を形成する。第3の外装部材23の材質は特に限定されないが、例えば、強度の確保や製造の容易性を考慮して、硬質樹脂や金属によって構成することができる。本実施形態では、ステンレスを使用して第3の外装部材23を構成している。なお、各電池モジュール200は、第3の外装部材23内において位置ずれ等しないように、連結板等の留め具を使用して機械的に固定したり、溶接等により固定したりしてもよい。   The third exterior member 23 seals the assembled battery 300 and forms a third closed space 53 around it. Although the material of the 3rd exterior member 23 is not specifically limited, For example, considering the ensuring of intensity | strength and the ease of manufacture, it can comprise with hard resin or a metal. In the present embodiment, the third exterior member 23 is configured using stainless steel. Each battery module 200 may be mechanically fixed using a fastener such as a connecting plate or fixed by welding or the like so as not to be displaced in the third exterior member 23. .

組電池300を構成する各電池モジュール200は、図示省略するバスバーを介して、負極タブ118および正極タブ119を相互に電気的に接続している。第3の外装部材23には、組電池40全体の電極として機能する外部出力用負極端子321および外部出力用正極端子322を設けている。   In each battery module 200 constituting the assembled battery 300, the negative electrode tab 118 and the positive electrode tab 119 are electrically connected to each other via a bus bar (not shown). The third exterior member 23 is provided with an external output negative terminal 321 and an external output positive terminal 322 that function as electrodes of the assembled battery 40 as a whole.

第3の外装部材23の外形形状や容積は、所望の個数の電池モジュール200を収容し得る限りにおいて特に限定されないが、例えば、図1、図4Bに示すように、幅方向の中央部分31が凹状に窪み、中央部分31に隣接する両端部分32が中央部分31よりも高さ方向に突出した断面形状を有するように構成することができる。このような断面形状に形成することにより、発生した水素ガスを第3の外装部材23の上面36の側において一時的に滞留することが可能になるため、後述するように水素吸着部60の配置位置との関係により、水素ガスの吸着を効率よく行うことが可能となる。   The outer shape and volume of the third exterior member 23 are not particularly limited as long as a desired number of battery modules 200 can be accommodated. For example, as shown in FIGS. It can be configured to have a cross-sectional shape that is recessed in a concave shape and that both end portions 32 adjacent to the central portion 31 protrude in the height direction from the central portion 31. By forming in such a cross-sectional shape, the generated hydrogen gas can be temporarily retained on the upper surface 36 side of the third exterior member 23, so that the arrangement of the hydrogen adsorbing portion 60 will be described later. Depending on the position, the adsorption of hydrogen gas can be performed efficiently.

組電池300を配置する第3の閉空間53内に存在する空気量(酸素量)は、水素ガスとの反応による熱ネエルギーの発生を抑える観点より可能な限り少ない方が好ましい。例えば、第3の閉空間53内に存在する空気量は、1kWHの発電量の組電池300に対して10L以下に設定することが好ましい。   The amount of air (oxygen amount) present in the third closed space 53 in which the assembled battery 300 is disposed is preferably as small as possible from the viewpoint of suppressing the generation of thermal energy due to the reaction with hydrogen gas. For example, the amount of air present in the third closed space 53 is preferably set to 10 L or less with respect to the assembled battery 300 having a power generation amount of 1 kWh.

第3の外装部材23は、当該第3の外装部材23が形成する第3の閉空間53内に滞留するガスの増加に伴い当該ガスを排出する組電池側ガス排出部330を有している。   The third exterior member 23 has an assembled battery side gas exhaust unit 330 that exhausts the gas as the gas staying in the third closed space 53 formed by the third exterior member 23 increases. .

組電池側ガス排出部330は、図4Aに示すように、第3の外装部材23の内外を連通するように配置された排気管331と、排気管331の内部に配置された排気弁332とを有している。排気管331は、その内部にガスが流通可能に形成された管状の部材により構成している。   As shown in FIG. 4A, the assembled battery side gas discharge unit 330 includes an exhaust pipe 331 arranged to communicate with the inside and outside of the third exterior member 23, and an exhaust valve 332 arranged inside the exhaust pipe 331. have. The exhaust pipe 331 is configured by a tubular member formed therein so that gas can flow therethrough.

排気弁332は、第3の閉空間53内に滞留するガスの容積が増加して、第3の閉空間53の内圧が所定の圧力に達した際に開くように動作する。排気弁332が開く際の設定圧力は特に限定されず、第3の外装部材23の容積や組電池300の発電容量等に応じて設定することが可能である。また、組電池側ガス排出部330の各部の構成は、第3の閉空間53内に滞留するガスを排出し得るように構成されていればよく、例えば、第3の外装部材23の一部に開口部を形成し、この開口部にガスの排出量を調整可能な流量調整弁を設けたり、公知の機械式の一方弁などを設けたりすることよって構成することも可能である。また、弁を開く動作を、例えば、第3の閉空間53内の温度に応じて実施するように構成することも可能である。圧力の増加に伴い温度上昇も発生し得るため、いずれの物理量に基づいて開くように弁を構成する場合においても、ガスの排出機能が損なわれることはない。   The exhaust valve 332 operates to open when the volume of the gas staying in the third closed space 53 increases and the internal pressure of the third closed space 53 reaches a predetermined pressure. The set pressure when the exhaust valve 332 opens is not particularly limited, and can be set according to the volume of the third exterior member 23, the power generation capacity of the assembled battery 300, and the like. Moreover, the structure of each part of the assembled battery side gas discharge part 330 should just be comprised so that the gas stagnated in the 3rd closed space 53 can be discharged | emitted, for example, a part of 3rd exterior member 23 It is also possible to form by providing a flow rate adjusting valve capable of adjusting the gas discharge amount, or providing a known mechanical one-way valve or the like in the opening. Moreover, it is also possible to comprise so that the operation which opens a valve may be implemented according to the temperature in the 3rd closed space 53, for example. As the pressure increases, a temperature rise can also occur. Therefore, even when the valve is configured to open based on any physical quantity, the gas discharge function is not impaired.

図4Aに示すように、水素吸着部60は第3の閉空間53内における第3の外装部材23の上面36の側に設けている。ここでいう第3の外装部材23の上面36とは、組電池300の使用に際して各電池モジュール200を載置する底面37と反対側に位置する面のことである。図4Aに示すように各電池モジュール200を配置する場合には、第3の外装部材23の上部側に位置する面が上面36となるが、例えば、第3の外装部材23を図示した状態から回転して使用する場合には、電池モジュール200が載置される面との関係で側面38などが上面となり得る。   As shown in FIG. 4A, the hydrogen adsorption unit 60 is provided on the upper surface 36 side of the third exterior member 23 in the third closed space 53. Here, the upper surface 36 of the third exterior member 23 is a surface located on the opposite side to the bottom surface 37 on which each battery module 200 is placed when the assembled battery 300 is used. When each battery module 200 is arranged as shown in FIG. 4A, the surface located on the upper side of the third exterior member 23 becomes the upper surface 36. For example, from the state where the third exterior member 23 is illustrated. When rotating and using, the side surface 38 or the like can be the upper surface in relation to the surface on which the battery module 200 is placed.

水素吸着部60は、水素吸着性を備える物質(水素吸着物質)を使用した種々の態様で構成することができる。例えば、水素吸着物質を含有する塗布物を第3の外装部材23に塗布したり、第3の外装部材23自体に水素吸着物質を含有させたり、水素吸着性を備えるように構成された各種の部材を第3の外装部材23の内面に貼り付けや固着により取り付けたりすることで構成することができる。また、水素吸着物質は、固体からなるもの、液体からなるもの、ゲル状に調製されたもののいずれでもよく、またこれらを組み合わせたものでもよい。本実施形態では、第3の外装部材23の内面に塗布した水素吸着物質(水素吸着剤)により水素吸着部60を構成している。   The hydrogen adsorption unit 60 can be configured in various modes using a substance having hydrogen adsorption properties (hydrogen adsorption substance). For example, a coating material containing a hydrogen-adsorbing substance is applied to the third exterior member 23, or the third exterior member 23 itself contains a hydrogen-adsorbing substance, or is configured to have hydrogen adsorption properties. It can be configured by attaching the member to the inner surface of the third exterior member 23 by sticking or fixing. Further, the hydrogen-adsorbing substance may be any of a solid, a liquid, a gel, or a combination thereof. In the present embodiment, the hydrogen adsorbing portion 60 is configured by a hydrogen adsorbing material (hydrogen adsorbent) applied to the inner surface of the third exterior member 23.

水素吸着部60は、図1に示すように、例えば、組電池300を構成する電池モジュール200の上面と向かい合うように、第3の外装部材23の奥行方向に延在させることができる。このように配置することにより、各電池モジュール200から発生した水素ガスを効率よく吸着することが可能となる。   As shown in FIG. 1, for example, the hydrogen adsorption unit 60 can extend in the depth direction of the third exterior member 23 so as to face the upper surface of the battery module 200 constituting the assembled battery 300. By arranging in this way, the hydrogen gas generated from each battery module 200 can be adsorbed efficiently.

水素吸着部60に用いられる水素吸着物質としては、水素を吸着して保持する機能を備える限りにおいて特に限定されないが、例えば、MnO、CuO、AgO、BaO、AgO、KMnO、AgMnOなどの金属酸化物、過酸化水素、エチレンオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイドなどの有機過酸化合物、水素吸蔵合金などを使用することができる。 The hydrogen adsorbing material used in the hydrogen adsorption unit 60 is not particularly limited as long as having a function of adsorbing and holding the hydrogen, for example, MnO 2, CuO, Ag 2 O, BaO 2, AgO, KMnO 4, AgMnO Metal oxides such as 4 , organic peracid compounds such as hydrogen peroxide, ethylene oxide, and methyl ethyl ketone peroxide, hydrogen storage alloys, and the like can be used.

次に、水素吸着部60の作用について説明する。   Next, the operation of the hydrogen adsorption unit 60 will be described.

前述したように双極型電池100の構成材料には種々の化合物が存在する。例えば、電解質層114に含まれ得る支持塩としてのLiPFや、電解液の可塑剤としてのジエチルカーボネートなどがある。また、負極113を構成するバインダーの材料であるPVDFなどがある。これらの成分において、以下のような化学反応が生じ、水素ガスが発生する。 As described above, various compounds exist in the constituent materials of the bipolar battery 100. For example, LiPF 6 as a supporting salt that can be included in the electrolyte layer 114, diethyl carbonate as a plasticizer for an electrolytic solution, and the like. In addition, PVDF which is a material of a binder constituting the negative electrode 113 is available. In these components, the following chemical reaction occurs, and hydrogen gas is generated.

<LiPFの熱分解、および電解液との反応> <Thermal decomposition of LiPF 6 and reaction with electrolyte>

双極型電池100の運転時に発生する熱によって、式(1)に示されるような反応が起こる。続いて、式(2)に示されるように、電解質層114に含まれるジエチルカーボネートが、式(1)で生成した五フッ化リンと反応し、COCOOPFと、フッ化水素と、エチレンガスとを生成する。そして、式(3)に示されるように、式(2)で生成したCOCOOPFには、さらなる分解が起こる。そして、負極活物質を構成するグラファイト(Gr)中に吸蔵したリチウムイオンが、式(2)で生成したフッ化水素と反応し、水素ガスを発生させる。 Due to the heat generated during operation of the bipolar battery 100, a reaction shown in the formula (1) occurs. Subsequently, as shown in Formula (2), diethyl carbonate contained in the electrolyte layer 114 reacts with phosphorus pentafluoride generated in Formula (1), and C 2 H 5 OCOOPF 4 , hydrogen fluoride, To produce ethylene gas. Further, as shown in the formula (3), further decomposition occurs in the C 2 H 5 OCOOPF 4 generated in the formula (2). And the lithium ion occluded in the graphite (Gr) which comprises a negative electrode active material reacts with the hydrogen fluoride produced | generated by Formula (2), and generates hydrogen gas.

<PVDFの熱分解>   <Thermal decomposition of PVDF>

また他方で、式(5)に示されるように、バインダーの構成材料であるPVDFも、双極型電池100の運転時に発生する熱によって分解され、フッ化水素を発生する。そして、式(6)に示されるように、このフッ化水素が、負極活物質を構成するグラファイト(Gr)中に吸蔵したリチウムイオンと反応することで、同様に水素ガスが発生する。   On the other hand, PVDF, which is a constituent material of the binder, is also decomposed by heat generated during operation of the bipolar battery 100 to generate hydrogen fluoride, as shown in the formula (5). Then, as shown in Formula (6), this hydrogen fluoride reacts with lithium ions occluded in graphite (Gr) constituting the negative electrode active material, so that hydrogen gas is similarly generated.

なお、上記の水素発生メカニズムは、本発明者らの推測に過ぎず、かかるメカニズムによって本発明の技術的範囲が制限されないのは言うまでもない。   Note that the above hydrogen generation mechanism is merely an estimation of the present inventors, and it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited by this mechanism.

双極型電池100から水素ガスが発生すると、水素ガスが双極型電池100の周囲に存在する酸素(例えば、第3の外装部材23の内部に存在する酸素)と反応して、比較的大きな熱エネルギーを生じさせる。このような熱エネルギーが生じることで、双極型電池100の温度上昇を招き、その結果、サイクル特性の低下や充放電特性の低下が発生する。そこで、本実施形態に係る電気デバイス10では、第3の外装部材23に水素を吸着する機能を備える水素吸着部60を設けることにより、水素ガスの発生に起因した温度上昇の発生を抑制している。   When hydrogen gas is generated from the bipolar battery 100, the hydrogen gas reacts with oxygen present around the bipolar battery 100 (for example, oxygen present inside the third exterior member 23), and relatively large heat energy is generated. Give rise to The generation of such thermal energy causes an increase in temperature of the bipolar battery 100, and as a result, a decrease in cycle characteristics and a decrease in charge / discharge characteristics occur. Therefore, in the electrical device 10 according to the present embodiment, by providing the third exterior member 23 with the hydrogen adsorption unit 60 having a function of adsorbing hydrogen, the occurrence of a temperature rise due to the generation of hydrogen gas is suppressed. Yes.

双極型電池100を構成する発電要素110は第1の外装部材21により封止しており(図3Bを参照)、電池モジュール200を構成する積層体210は第2の外装部材22により封止しているため(図2Aを参照)、各外装部材21、22により、第3の閉空間53に水素ガスが過剰に流入することは防止できる。ただし、各外装部材21、22を封止する作業時に生じ得る僅かな隙間や機械的な接続部分に生じる僅かな隙間を介して、第1の外装部材21および第2の外装部材22を経由して水素ガスが第3の閉空間53内まで到達することがある。電気デバイス10によれば、このような第3の閉空間53内に到達した少量の水素ガスを第3の外装部材23に設けた水素吸着部60により吸着することができるため、水素ガスと酸素との反応に伴う熱エネルギーの発生を効果的に防止することができる。   The power generation element 110 constituting the bipolar battery 100 is sealed by the first exterior member 21 (see FIG. 3B), and the laminate 210 constituting the battery module 200 is sealed by the second exterior member 22. (See FIG. 2A), the exterior members 21 and 22 can prevent excessive hydrogen gas from flowing into the third closed space 53. However, the first exterior member 21 and the second exterior member 22 are passed through a slight gap that may occur during the operation of sealing the exterior members 21 and 22 and a slight gap that occurs in the mechanical connection portion. As a result, hydrogen gas may reach into the third closed space 53. According to the electric device 10, a small amount of hydrogen gas that has reached the third closed space 53 can be adsorbed by the hydrogen adsorption unit 60 provided in the third exterior member 23. The generation of thermal energy associated with the reaction can be effectively prevented.

図4Aに示すように、水素吸着部60は、双極型電池100から水素ガス(図中矢印aで水素ガスを示す)が発生した場合に、水素ガスを吸着する。水素ガスは水素吸着部60において一旦吸着されるとそのまま保持される。このため、水素ガスが第3の閉空間53内に存在する酸素と反応することを効果的に抑制できる。特に、第3の外装部材23の上面36の側に水素吸着部60を配置しているため、周囲空気よりも質量が軽くかつ高温の水素ガスが自然対流により移動する方向の下流側で水素吸着部60による吸着を行うことができる。したがって、水素ガスを効率よく捕集することができる。   As shown in FIG. 4A, the hydrogen adsorbing unit 60 adsorbs hydrogen gas when hydrogen gas (indicated by the arrow a in the figure) is generated from the bipolar battery 100. The hydrogen gas is held as it is once adsorbed in the hydrogen adsorption unit 60. For this reason, it can suppress effectively that hydrogen gas reacts with the oxygen which exists in the 3rd closed space 53. FIG. In particular, since the hydrogen adsorbing portion 60 is disposed on the upper surface 36 side of the third exterior member 23, the hydrogen adsorbing is performed on the downstream side in the direction in which the mass of the hydrogen gas that is lighter than the surrounding air and high-temperature hydrogen gas moves by natural convection. Adsorption by the unit 60 can be performed. Therefore, hydrogen gas can be collected efficiently.

また、前述したように第3の外装部材23の断面形状が、幅方向の中央部分31が両端部分32よりも窪んだ形状となっているため、第3の外装部材23の上面36に到達した水素ガスは両端部分32で一時的に滞留する。これにより、両端部分32に配置された各水素吸着部60によって水素ガスを効率よく吸着することができる。中央部分31に配置された水素吸着部60は、向かい合うように配置された各電池モジュール200に近接して配置されるため、それぞれの電池モジュール200から生じた水素ガスを効率よく吸着する。   Further, as described above, since the cross-sectional shape of the third exterior member 23 is a shape in which the central portion 31 in the width direction is recessed from both end portions 32, the third exterior member 23 reaches the upper surface 36 of the third exterior member 23. Hydrogen gas temporarily stays at both end portions 32. Thereby, the hydrogen gas can be efficiently adsorbed by the hydrogen adsorbing portions 60 arranged at the both end portions 32. Since the hydrogen adsorbing portion 60 disposed in the central portion 31 is disposed in the vicinity of each battery module 200 disposed so as to face each other, the hydrogen gas generated from each battery module 200 is efficiently adsorbed.

双極型電池100からは、その使用(充放電等)に応じて、水素ガス以外のガスが発生し得る。例えば、前述した水素ガスの発生メカニズムにおいては、水素ガスとともに二酸化炭素、エチレンガス、フッ化エタン等が発生する。これらのガスは、双極型電池100の温度上昇には水素ガスほど寄与しないものの、密封した第3の閉空間53内に過剰に放出されると、双極型電池100の性能劣化に影響を及ぼす虞がある。電気デバイス10においては第3の閉空間53内に滞留するガスが所定量まで増加すると、図4Bに示すように、排気弁332を開いて、ガスを第3の閉空間53の外部、つまり、組電池300の周囲環境へ排出する(図中矢印bでガスの排出を示す)。水素ガスは発生した後、優先的に水素吸着部60により吸着されるため、第3の外装部材23から水素ガスが排出される量はごく少量となる。したがって、水素吸着部60とともに組電池側ガス排出部330を設けることにより、組電池300の外部において水素ガスと酸素との反応に起因する温度上昇の発生を防止でき、併せて、第3の外装部材23の内部において水素ガス以外のガスを原因とする温度上昇の発生を防止できる。なお、第3の外装部材23から排出した各種ガスによる周囲環境への影響を低減するために、例えば、ガス回収機構等を別途に設けることも可能である。   The bipolar battery 100 can generate gas other than hydrogen gas depending on its use (charging / discharging, etc.). For example, in the hydrogen gas generation mechanism described above, carbon dioxide, ethylene gas, ethane fluoride and the like are generated together with the hydrogen gas. Although these gases do not contribute to the temperature rise of the bipolar battery 100 as much as hydrogen gas, if they are excessively released into the sealed third closed space 53, the performance of the bipolar battery 100 may be deteriorated. There is. In the electrical device 10, when the gas staying in the third closed space 53 increases to a predetermined amount, as shown in FIG. 4B, the exhaust valve 332 is opened, and the gas is outside the third closed space 53, that is, It discharges | emits to the surrounding environment of the assembled battery 300 (The discharge | emission of gas is shown by the arrow b in the figure). After the hydrogen gas is generated, the hydrogen gas is preferentially adsorbed by the hydrogen adsorbing portion 60, so that the amount of hydrogen gas discharged from the third exterior member 23 is very small. Therefore, by providing the assembled battery side gas discharge unit 330 together with the hydrogen adsorbing unit 60, it is possible to prevent the temperature increase caused by the reaction between hydrogen gas and oxygen outside the assembled battery 300, and in addition, the third exterior It is possible to prevent an increase in temperature caused by a gas other than hydrogen gas inside the member 23. In order to reduce the influence of various gases discharged from the third exterior member 23 on the surrounding environment, for example, a gas recovery mechanism or the like can be provided separately.

以上のように、本実施形態に係る電気デバイス10によれば、双極型電池100が備える発電要素110から生じた水素ガスを水素吸着部60により吸着することで水素ガスと酸素との反応に伴う温度上昇の発生を抑制することができる。したがって、水素ガスの発生に起因したサイクル特性の低下や充放電特性の低下が発生することを好適に防止できる。   As described above, according to the electric device 10 according to the present embodiment, the hydrogen gas generated from the power generation element 110 included in the bipolar battery 100 is adsorbed by the hydrogen adsorbing unit 60 to accompany the reaction between hydrogen gas and oxygen. The occurrence of temperature rise can be suppressed. Therefore, it is possible to suitably prevent the deterioration of the cycle characteristics and the charge / discharge characteristics due to the generation of hydrogen gas.

また、組電池300を密封して周囲に第3の閉空間53を形成する第3の外装部材23に水素吸着部60を設けているため、第3の閉空間53内において水素ガスを好適に吸着することができる。これにより、発生した水素ガスと第3の閉空間53内に存在する酸素とが反応するのを未然に防止することができるため、双極型電池100の温度上昇を効果的に防止することが可能となる。   In addition, since the hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the third exterior member 23 that seals the assembled battery 300 and forms the third closed space 53 around it, the hydrogen gas is preferably used in the third closed space 53. Can be adsorbed. As a result, it is possible to prevent the generated hydrogen gas from reacting with the oxygen present in the third closed space 53, so that the temperature rise of the bipolar battery 100 can be effectively prevented. It becomes.

また、水素吸着部60を第3の閉空間53内における第3の外装部材23の上面36の側に設けているため、発生した水素ガスが自然対流により移動する方向の下流側で吸着を行うことができ、水素ガスを効率よく捕集することができる。   Further, since the hydrogen adsorbing portion 60 is provided on the upper surface 36 side of the third exterior member 23 in the third closed space 53, the generated hydrogen gas is adsorbed on the downstream side in the direction in which it moves by natural convection. Hydrogen gas can be collected efficiently.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る電気デバイスについて説明する。第2実施形態の説明においては、第1実施形態において説明した構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an electric device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the second embodiment, a configuration different from the configuration described in the first embodiment will be mainly described, and the description of the same configuration will be omitted.

図5Aおよび図5Bは、第2実施形態に係る電気デバイスが備える電池モジュール200を簡略的に示す部分断面図である。なお、図5Aは電池モジュール200を側面から見た断面を示し、図5Bは電池モジュール200を上面から見た断面を示している。   5A and 5B are partial cross-sectional views schematically showing the battery module 200 included in the electric device according to the second embodiment. 5A shows a cross section of the battery module 200 viewed from the side, and FIG. 5B shows a cross section of the battery module 200 viewed from the top.

第1実施形態に係る電気デバイス10においては、組電池300を収容する第3の外装部材23に水素吸着部60を設けていたが、本実施形態においては、電池モジュール200に含まれる積層体210を収容する第2の外装部材22に水素吸着部60を設けている。また、発電要素110を収容する第1の外装部材21には所定のガス排出部125を設けている。   In the electrical device 10 according to the first embodiment, the hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the third exterior member 23 that houses the assembled battery 300, but in the present embodiment, the stacked body 210 included in the battery module 200. The hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the second exterior member 22 that accommodates. The first exterior member 21 that houses the power generation element 110 is provided with a predetermined gas discharge part 125.

第1実施形態の説明において述べたように、双極型電池100の使用に際して、水素ガスを含む各種ガスが発電要素110から発生し得る。発生したガスが多量に第1の閉空間51内に滞留してしまうと、電池の温度上昇が招かれる虞がある。そこで、第1の閉空間51内のガスが所定量に達した際に当該ガスを第1の閉空間51から排出させる単電池側ガス排出部125を第1の外装部材21に設けている。   As described in the description of the first embodiment, various gases including hydrogen gas can be generated from the power generation element 110 when the bipolar battery 100 is used. If a large amount of the generated gas stays in the first closed space 51, the battery temperature may increase. Therefore, the first exterior member 21 is provided with a unit cell side gas discharge portion 125 that discharges the gas from the first closed space 51 when the gas in the first closed space 51 reaches a predetermined amount.

図5Bにおいて簡略的に図示しているが、単電池側ガス排出部125は、ガスの発生に伴い第1の閉空間51内の圧力が所定の圧力に達した際に、第1の閉空間51の内外に連通する開口部を形成する弁構造を有している。単電池側ガス排出部125は、例えば、ガスを排出することにより第1の閉空間51内の圧力が低下すると、開口部を閉じて、第1の閉空間51の気密性を維持するように構成することも可能である。   Although schematically illustrated in FIG. 5B, the unit cell-side gas discharge unit 125 is configured such that when the pressure in the first closed space 51 reaches a predetermined pressure with the generation of gas, the first closed space 51 51 has a valve structure that forms an opening communicating with the inside and outside of 51. For example, when the pressure in the first closed space 51 is reduced by discharging the gas, the single cell side gas discharge unit 125 closes the opening and maintains the airtightness of the first closed space 51. It is also possible to configure.

図5A、図5Bに示すように、水素吸着部60は、第2の外装部材22が形成する第2の閉空間52内において単電池側ガス排出部125に向かい合う位置(対向する位置)に設けている。このように水素吸着部60を配置すると、電池モジュール200が備える各々の単電池側ガス排出部125から排出された水素ガスが水素吸着部60に向けて直接的に噴き付けられる。単電池側ガス排出部125から排出された直後の水素ガスは比較的高濃度で、かつ温度が高い状態にあるが、排出後に水素吸着部60により迅速に吸着することができるため、第2の閉空間52内に高濃度かつ高温の水素ガスが拡散するのを防止できる。なお、水素吸着部60は水素吸着物質を含有する固体により構成しているが、第1実施形態において説明したようにその形態は特に限定されない。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the hydrogen adsorption unit 60 is provided at a position (opposite position) facing the cell-side gas discharge unit 125 in the second closed space 52 formed by the second exterior member 22. ing. When the hydrogen adsorption unit 60 is arranged in this way, the hydrogen gas discharged from each single cell side gas discharge unit 125 included in the battery module 200 is directly sprayed toward the hydrogen adsorption unit 60. The hydrogen gas immediately after being discharged from the cell-side gas discharge unit 125 is in a relatively high concentration and high temperature state, but can be quickly adsorbed by the hydrogen adsorption unit 60 after being discharged. It is possible to prevent the high-concentration and high-temperature hydrogen gas from diffusing into the closed space 52. In addition, although the hydrogen adsorption part 60 is comprised with the solid containing a hydrogen adsorption substance, as demonstrated in 1st Embodiment, the form is not specifically limited.

本実施形態によれば、第2の外装部材22に設けた水素吸着部60により、発電要素110から発生した水素ガスを吸着することができるため、水素ガスの発生に起因した温度上昇を好適に防止することができる。また、第1の外装部材21に設けた単電池側ガス排出部125により、第1の閉空間51内の圧力(温度)が過度に上昇することを防止することができる。さらに、第2の閉空間52内において単電池側ガス排出部125に向かい合う位置に水素吸着部60を設けているため、第2の閉空間52内に拡散する前に水素ガスを効率よく吸着することができる。   According to the present embodiment, since the hydrogen gas generated from the power generation element 110 can be adsorbed by the hydrogen adsorbing portion 60 provided in the second exterior member 22, it is preferable to increase the temperature due to the generation of hydrogen gas. Can be prevented. Further, the unit cell-side gas discharge part 125 provided in the first exterior member 21 can prevent the pressure (temperature) in the first closed space 51 from excessively rising. Further, since the hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the second closed space 52 at a position facing the unit cell side gas discharge portion 125, the hydrogen gas is efficiently adsorbed before diffusing into the second closed space 52. be able to.

第2実施形態においては、組電池300に含まれる1つの電池モジュール200について説明したが、例えば、組電池300に含まれる複数の電池モジュール200について同様の構成を適用してもよい。また、1つの電池モジュール200が備える全ての第1の外装部材21に単電池側ガス排出部125を設ける必要はなく、製品仕様等に応じて選択的に単電池側ガス排出部125を設けることが可能である。   In 2nd Embodiment, although the one battery module 200 contained in the assembled battery 300 was demonstrated, you may apply the same structure about the several battery module 200 contained in the assembled battery 300, for example. Moreover, it is not necessary to provide the unit cell side gas exhaust part 125 in all the first exterior members 21 included in one battery module 200, and the unit cell side gas exhaust part 125 is selectively provided according to product specifications and the like. Is possible.

また、単電池側ガス排出部125としては、例えば、組電池側ガス排出部330と同様に温度変化に基づいて動作するように構成されたものを用いることも可能である。   Moreover, as the cell side gas discharge part 125, it is also possible to use what was comprised so that it might operate | move based on a temperature change similarly to the assembled battery side gas discharge part 330, for example.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る電気デバイスについて説明する。第3実施形態の説明においては、第2実施形態において説明した構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, an electric device according to a third embodiment of the present invention will be described. In the description of the third embodiment, a configuration different from the configuration described in the second embodiment will be mainly described, and the description of the same configuration will be omitted.

図6Aおよび図6Bは、第3実施形態に係る電気デバイスが備える電池モジュール200を簡略的に示す部分断面図である。   6A and 6B are partial cross-sectional views schematically showing the battery module 200 included in the electric device according to the third embodiment.

第2実施形態に係る電気デバイスにおいては、電池モジュール200に含まれる積層体210を収容する第2の外装部材22に水素吸着部60を設けていたが、本実施形態においては、水素吸着部60をなす水素吸着物質を第1の外装部材21に予め内包させている。さらに、第1の外装部材21に内包させた水素吸着物質が、第1の閉空間51の圧力の増加(または発生したガスによる温度上昇)に伴って第2の閉空間52内へ放出されるように第1の外装部材21を構成している。   In the electrical device according to the second embodiment, the hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the second exterior member 22 that accommodates the stacked body 210 included in the battery module 200. However, in the present embodiment, the hydrogen adsorbing portion 60 is provided. The hydrogen adsorbing material forming the above is encapsulated in the first exterior member 21 in advance. Further, the hydrogen-adsorbing substance contained in the first exterior member 21 is released into the second closed space 52 as the pressure in the first closed space 51 increases (or the temperature rises due to the generated gas). Thus, the first exterior member 21 is configured.

図6A、図6Bに示すように、水素吸着物質は、例えば、第1の閉空間51内からガスが排出される際にガスとともに第2の閉空間52内へ噴射するように、単電池側ガス排出部125に設けることができる(図中矢印bでガスの放出を示し、図中矢印cで水素吸着物質の放出を示す)。その他にも、例えば、第1の外装部材21の一部に、網目状のマトリックス構造を設けて水素吸着物質を付着させておき、ガスの排出時に、ガスの噴き付けによる作用で第2の閉空間52内へ噴射するように構成することが可能である。また、例えば、第1の外装部材21の構成材料(ラミネート)に内包させておき、第1の閉空間51内の圧力(または温度)の増加に応じてラミネートを破断させつつ水素吸着物質が放出するように構成することも可能である。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the hydrogen adsorbing substance is, for example, arranged so that when the gas is discharged from the first closed space 51, it is injected into the second closed space 52 together with the gas. It can be provided in the gas discharge part 125 (the arrow b in the figure indicates the release of gas, and the arrow c in the figure indicates the release of the hydrogen adsorbing substance). In addition, for example, a part of the first exterior member 21 is provided with a mesh-like matrix structure to allow a hydrogen adsorbing substance to adhere thereto, and when the gas is discharged, the second closing is performed by the action of gas injection. It can be configured to inject into the space 52. Further, for example, the hydrogen adsorbing substance is released while being included in the constituent material (laminate) of the first exterior member 21 and breaking the laminate in accordance with the increase in pressure (or temperature) in the first closed space 51. It is also possible to configure so as to.

水素吸着物質としては、例えば、液体、粉体、気体等で構成されたものを使用することができる。液体、粉体、気体等で構成されたものを使用することで第1の外装部材21から放出する際に、より広範囲に亘って噴射させることが可能になるため、水素ガスの吸着効率を向上させることができる。   As the hydrogen adsorbing substance, for example, a substance composed of liquid, powder, gas or the like can be used. By using a material composed of liquid, powder, gas, etc., it is possible to inject over a wider range when discharging from the first exterior member 21, thereby improving the adsorption efficiency of hydrogen gas Can be made.

本実施形態によれば、第1の外装部材21に内包した水素吸着物質を第2の閉空間52内へ放出して第2の閉空間52内に拡散(噴霧)させることが可能になるため、水素吸着物質による水素ガスの吸着効率をより一層向上させることが可能になる。   According to the present embodiment, the hydrogen adsorbing substance contained in the first exterior member 21 can be released into the second closed space 52 and diffused (sprayed) into the second closed space 52. Further, it is possible to further improve the adsorption efficiency of hydrogen gas by the hydrogen adsorbing substance.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る電気デバイスについて説明する。第4実施形態の説明においては、第1実施形態において説明した構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, an electric device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the description of the fourth embodiment, a configuration different from the configuration described in the first embodiment will be mainly described, and the description of the same configuration will be omitted.

図7は、第4実施形態に係る電気デバイスが備える組電池300を簡略的に示す部分断面図である。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view schematically showing the assembled battery 300 included in the electric device according to the fourth embodiment.

第1実施形態に係る電気デバイス10においては、第3の外装部材23の上面36の側に位置する中央部分31および両端部分32に水素吸着部60を設けていたが、本実施形態においては、図7に示すように、中央部分31と、中央部分31と両端部分32との間に位置する傾斜部分33とに水素吸着部60を設けている。   In the electrical device 10 according to the first embodiment, the hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the central portion 31 and both end portions 32 located on the upper surface 36 side of the third exterior member 23. In the present embodiment, As shown in FIG. 7, the hydrogen adsorbing portion 60 is provided in the central portion 31 and the inclined portion 33 located between the central portion 31 and both end portions 32.

本実施形態のように中央部分31寄りに水素吸着部60を設けると、中央部分31付近での水素ガスの吸着効率が高まる。このため、いずれの電池モジュール200から水素ガスが発生する場合においても、水素ガスの発生位置と水素吸着部60が設けられた位置の位置関係が大幅にずれることがなく、第3の閉空間53内に流入した水素ガスをムラなく吸着することが可能になる。また、第3の外装部材23の傾斜部分33においては、他の部位に比べて水素ガスが流動(対流)し易いため、傾斜部分33と、傾斜部分33を流れる水素ガスが合流する中央部分31とに水素吸着部60を設けておくことにより、水素ガスの吸着効率をより一層向上させることができる。   If the hydrogen adsorption part 60 is provided near the central part 31 as in the present embodiment, the adsorption efficiency of hydrogen gas near the central part 31 is increased. Therefore, even when hydrogen gas is generated from any of the battery modules 200, the positional relationship between the position where the hydrogen gas is generated and the position where the hydrogen adsorbing portion 60 is provided is not significantly changed, and the third closed space 53 is not generated. It becomes possible to adsorb the hydrogen gas that has flowed into the interior without any unevenness. Further, in the inclined portion 33 of the third exterior member 23, hydrogen gas easily flows (convects) compared to other portions, and therefore the inclined portion 33 and the central portion 31 where the hydrogen gas flowing through the inclined portion 33 merges. Further, by providing the hydrogen adsorbing portion 60, the hydrogen gas adsorption efficiency can be further improved.

<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る電気デバイスについて説明する。第5実施形態の説明においては、第1実施形態において説明した構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
Next, an electrical device according to a fifth embodiment of the invention will be described. In the description of the fifth embodiment, a configuration different from the configuration described in the first embodiment will be mainly described, and the description of the same configuration will be omitted.

図8Aは、第5実施形態に係る電気デバイスが備える組電池300を簡略的に示す部分断面図であり、図8Bは、図8Aに示す破線部8B部分を拡大して示す図である。   FIG. 8A is a partial cross-sectional view schematically showing the assembled battery 300 included in the electric device according to the fifth embodiment, and FIG. 8B is an enlarged view of the broken line portion 8B shown in FIG. 8A.

図8A、図8Bに示すように、本実施形態に係る電気デバイスにおいては、第3の外装部材23に備えられた組電池側ガス排出部330の周辺部に水素吸着部60を設けている。具体的には、組電池側ガス排出部330の排気管331において第3の外装部材23の内部に配置されたガス流入口331aの周囲と、排気管331において第3の外装部材23の外部に配置されたガス排出口331bの周囲とに水素吸着部60を設けている。   As shown in FIGS. 8A and 8B, in the electrical device according to the present embodiment, the hydrogen adsorbing unit 60 is provided in the periphery of the assembled battery side gas discharge unit 330 provided in the third exterior member 23. Specifically, in the exhaust pipe 331 of the assembled battery side gas discharge unit 330, around the gas inlet 331a disposed inside the third exterior member 23, and outside the third exterior member 23 in the exhaust pipe 331. A hydrogen adsorbing unit 60 is provided around the disposed gas discharge port 331b.

前述したように組電池側ガス排出部330は、発電要素110から発生した各種のガスにより第3の閉空間53内の圧力が所定の圧力まで増加すると、排気弁332を開いてガスを外部へ排出させる。上記ガスには水素ガスが含まれる。このため、排気管331の周辺に水素吸着部60を配置しておくことにより、ガスの排出とともに水素ガスを吸着することが可能になる。なお、第3の閉空間53内の圧力が周囲の雰囲気圧力(例えば、大気圧)よりも大きくなった際に排気弁332が開くように構成しておくと、排気弁332の開く動作に伴って排気管331に向かうガスの流れが発生するようになる。したがって、このような構成を採用することで組電池側ガス排出部330の周辺部に設けた水素吸着部60によって水素ガスをより一層効率よく吸着することが可能になる。   As described above, when the pressure in the third closed space 53 increases to a predetermined pressure due to various gases generated from the power generation element 110, the assembled battery side gas discharge unit 330 opens the exhaust valve 332 and sends the gas to the outside. Let it drain. The gas includes hydrogen gas. For this reason, by disposing the hydrogen adsorbing portion 60 around the exhaust pipe 331, it becomes possible to adsorb hydrogen gas as the gas is discharged. If the exhaust valve 332 is configured to open when the pressure in the third closed space 53 becomes larger than the ambient atmospheric pressure (for example, atmospheric pressure), the exhaust valve 332 is opened. Thus, a gas flow toward the exhaust pipe 331 is generated. Therefore, by adopting such a configuration, it becomes possible to more efficiently adsorb hydrogen gas by the hydrogen adsorption unit 60 provided in the peripheral part of the assembled battery side gas discharge unit 330.

図8Bに示すように、水素ガスは、第3の外装部材23から排出される際に、排気管331のガス流入口331a付近で吸着される。また、ガス流入口331aに設けた水素吸着部60で吸着されずに排気管331を通過した水素ガスが存在する場合には、その水素ガスはガス排出口331bに設けた水素吸着部60において吸着される。したがって、水素ガスが第3の外装部材23の外部(周囲環境)に排出されるのを好適に防止することが可能になる。   As shown in FIG. 8B, the hydrogen gas is adsorbed in the vicinity of the gas inlet 331 a of the exhaust pipe 331 when being discharged from the third exterior member 23. Further, when there is hydrogen gas that has passed through the exhaust pipe 331 without being adsorbed by the hydrogen adsorption unit 60 provided at the gas inlet 331a, the hydrogen gas is adsorbed at the hydrogen adsorption unit 60 provided at the gas discharge port 331b. Is done. Therefore, it is possible to suitably prevent the hydrogen gas from being discharged to the outside (ambient environment) of the third exterior member 23.

なお、水素吸着部60を組電池側ガス排出部330の周辺部に配置する限りにおいてガスの排出に伴う水素ガスの吸着を行い得るため、例えば、水素吸着部60を、ガス流入口331aおよびガス排出口331bの一方の側のみに設けたり、排気管331の内部に設けたりすることも可能である。   In addition, as long as the hydrogen adsorption unit 60 is arranged in the peripheral part of the assembled battery side gas discharge unit 330, hydrogen gas can be adsorbed as the gas is discharged. It is also possible to provide only on one side of the discharge port 331b or to provide inside the exhaust pipe 331.

本実施形態によれば、組電池側ガス排出部330の周辺部に水素吸着部60を設けているため、組電池側ガス排出部330からのガスの排出とともに水素ガスを吸着することができる。したがって、組電池側ガス排出部330によるガスの排出機能を備え、かつ、水素ガスの吸着を効率よく行うことが可能な電気デバイスを提供することが可能となる。   According to the present embodiment, since the hydrogen adsorption unit 60 is provided in the peripheral part of the assembled battery side gas discharge unit 330, hydrogen gas can be adsorbed together with the discharge of gas from the assembled battery side gas discharge unit 330. Therefore, it is possible to provide an electric device that has a gas discharge function by the assembled battery side gas discharge unit 330 and that can efficiently adsorb hydrogen gas.

<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電気デバイスについて説明する。第6実施形態の説明においては、第1実施形態において説明した構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
Next, an electric device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. In the description of the sixth embodiment, a configuration different from the configuration described in the first embodiment will be mainly described, and the description of the same configuration will be omitted.

図9は、第6実施形態に係る電気デバイスが備える組電池300を簡略的に示す部分断面図である。   FIG. 9 is a partial cross-sectional view schematically showing the assembled battery 300 included in the electric device according to the sixth embodiment.

図9に示すように、本実施形態に係る電気デバイスにおいては、水素吸着部60をなす水素吸着物質を供給する供給手段400を第3の外装部材23に設けている。   As shown in FIG. 9, in the electrical device according to the present embodiment, the third exterior member 23 is provided with a supply unit 400 that supplies a hydrogen adsorbing material that forms the hydrogen adsorbing unit 60.

供給手段400としては、例えば、第3の閉空間53内の熱を検知して、その検知結果に基づいて水素吸着物質を供給するように構成された弁等を備えるものを使用することができる。一例として、熱の作用によって膨張して開く膨張弁を備えるもの、熱を感知すると開くように動作するバイメタルなどから構成される弁を備えるもの、熱電対や圧力検出部の計測結果に基づいて制御部等により制御されて開閉する電磁弁を備えるものなどを使用することができる。   As the supply unit 400, for example, a unit provided with a valve configured to detect heat in the third closed space 53 and supply a hydrogen adsorbing substance based on the detection result can be used. . For example, those equipped with an expansion valve that expands and opens by the action of heat, those equipped with a valve composed of a bimetal that opens to open when heat is sensed, control based on the measurement results of a thermocouple or pressure detector It is possible to use one equipped with an electromagnetic valve that is controlled by a part or the like to open and close.

供給される水素吸着物質としては、例えば、液体、粉体、気体等で構成されたものを使用することができる。液体、粉体、気体等で構成されたものを使用することで広範囲に亘って噴射させることが可能になるため、水素ガスの吸着効率を向上させることができる。なお、水素吸着物質の供給量は特に限定されず、第3の外装部材23の容積等に基づいて適宜調整することができる。   As the hydrogen adsorbing material to be supplied, for example, a material composed of liquid, powder, gas or the like can be used. By using a liquid, powder, gas, or the like, it is possible to inject over a wide range, so that the adsorption efficiency of hydrogen gas can be improved. The supply amount of the hydrogen adsorbing substance is not particularly limited, and can be appropriately adjusted based on the volume of the third exterior member 23 and the like.

供給手段400を設置する位置は特に限定されない。ただし、図9に示すように第3の外装部材23の上面36の側に配置することで、矢印cで示すように第3の閉空間53の各部へ水素吸着物質を行き渡らせることが可能になるため、例えば、第3の外装部材23の上面36の側に配置するのが好ましい。また、供給手段400の設置数は特に限定されず、一つの組電池300に対して複数の供給手段400を設置することも可能である。   The position where the supply unit 400 is installed is not particularly limited. However, as shown in FIG. 9, the hydrogen adsorbing substance can be distributed to each part of the third closed space 53 as shown by the arrow c by being arranged on the upper surface 36 side of the third exterior member 23. Therefore, for example, it is preferable to dispose on the upper surface 36 side of the third exterior member 23. Further, the number of supply means 400 is not particularly limited, and a plurality of supply means 400 may be installed for one assembled battery 300.

本実施形態によれば、第3の外装部材23に設けた供給手段400により、第3の閉空間53内における温度変化に基づいて適宜に水素吸着物質を供給して水素ガスを吸着することができる。そして、液体、粉体、気体等で構成された水素吸着物質を供給するため、化学反応(吸着反応)を利用した水素ガスの吸着を行うことができ、固体などから構成された水素吸着部60を使用する場合に比べて迅速に水素ガスを吸着することが可能になる。   According to this embodiment, the hydrogen adsorbing material is appropriately supplied based on the temperature change in the third closed space 53 by the supply means 400 provided in the third exterior member 23 to adsorb hydrogen gas. it can. In order to supply a hydrogen adsorbing material composed of liquid, powder, gas, etc., hydrogen gas can be adsorbed using a chemical reaction (adsorption reaction), and a hydrogen adsorbing unit 60 composed of a solid or the like. Hydrogen gas can be adsorbed more quickly than in the case of using this.

以上、本発明に係る電気デバイスを複数の実施形態を通じて説明したが、本発明は各実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。   As mentioned above, although the electric device according to the present invention has been described through a plurality of embodiments, the present invention is not limited to the configuration described in each embodiment, and may be appropriately changed based on the description of the scope of claims. Is possible.

例えば、各実施形態に係る電気デバイスにおいては、第1の閉空間、第2の閉空間、および第3の閉空間のうちの1つに水素吸着部を設けた構成を示したが、水素吸着部は、これらの閉空間から任意に選択される複数の閉空間に設けることが可能である。また、各実施形態において示した水素吸着部は適宜に組み合わせて1つの電気デバイスに備えさせることも可能である。   For example, in the electrical device according to each embodiment, a configuration in which a hydrogen adsorption unit is provided in one of the first closed space, the second closed space, and the third closed space is shown. The unit can be provided in a plurality of closed spaces arbitrarily selected from these closed spaces. In addition, the hydrogen adsorbing portions shown in each embodiment can be appropriately combined and provided in one electric device.

また、実施形態の説明においては、組電池を備える電気デバイスを説明したが、本発明に係る電気デバイスは、少なくとも、発電要素と発電要素の周囲に閉空間を形成する外装体を含む電池が対象となり得る。したがって、発電要素および第1の外装部材を含む電池により電気デバイスを構成することが可能であるし、第2の外装部材を含む電池モジュールにより電気デバイスを構成することも可能である。   In the description of the embodiments, the electric device including the assembled battery has been described. However, the electric device according to the present invention is at least a battery including a power generation element and an exterior body that forms a closed space around the power generation element. Can be. Therefore, an electric device can be constituted by a battery including the power generation element and the first exterior member, and an electric device can also be constituted by a battery module including the second exterior member.

また、電気デバイス(電池、電池モジュール、組電池)の各部の構成は、閉空間を形成する外装体と水素を吸着可能な水素吸着部とを備えるように構成されている限りにおいて変更することが可能であり、各部材の配置や形状、材質、外形寸法等は説明したものみに限定されることはなく、かつ、他の付加的な部材の使用やその使用の省略等は適宜に行い得る。   In addition, the configuration of each part of the electric device (battery, battery module, assembled battery) can be changed as long as it is configured to include an exterior body that forms a closed space and a hydrogen adsorption unit that can adsorb hydrogen. The arrangement, shape, material, external dimensions, etc. of each member are not limited to those described, and other additional members can be used or omitted as appropriate. .

10 電気デバイス、
20 外装体、
21 第1の外装部材、
22 第2の外装部材、
23 第3の外装部材、
36 上面、
50 閉空間、
51 第1の閉空間、
52 第2の閉空間、
53 第3の閉空間、
60 水素吸着部、
100 双極型電池(電池)、
110 発電要素、
112 正極、
113 負極、
114 電解質層、
125 単電池側ガス排出部、
200 電池モジュール、
210 積層体、
300 組電池、
330 組電池側ガス排出部、
400 供給手段。
10 electrical devices,
20 exterior body,
21 1st exterior member,
22 2nd exterior member,
23 third exterior member,
36 top surface,
50 closed space,
51 first closed space,
52 second closed space,
53 Third closed space,
60 Hydrogen adsorption part,
100 Bipolar battery (battery),
110 power generation elements,
112 positive electrode,
113 negative electrode,
114 electrolyte layer,
125 unit cell side gas discharge part,
200 battery module,
210 laminate,
300 battery packs,
330 Gas discharge part on the assembled battery side,
400 supply means.

Claims (6)

密封した閉空間を形成する外装体と、
正極、負極、および前記正極と前記負極との間に介在する電解質層のそれぞれを複数積層して構成され前記閉空間内に配置される発電要素を含む電池と、
前記発電要素から生じた水素ガスを吸着する水素吸着部と、を有する電気デバイス。
An exterior body forming a sealed closed space;
A battery including a positive electrode, a negative electrode, and a power generation element configured by stacking a plurality of electrolyte layers interposed between the positive electrode and the negative electrode and disposed in the closed space;
And an hydrogen adsorbing part that adsorbs hydrogen gas generated from the power generation element.
複数の前記電池を積層した積層体を含む電池モジュールと、
複数の前記電池モジュールを電気的に接続して構成された組電池と、を有し、
前記外装体は、
前記発電要素を密封して周囲に第1の閉空間を形成する第1の外装部材と、
前記積層体を密封して周囲に第2の閉空間を形成する第2の外装部材と、
前記組電池を密封して周囲に第3の閉空間を形成する第3の外装部材と、を有し、
前記水素吸着部が前記第1〜第3の閉空間のうちの少なくとも一つの閉空間内に滞留する前記水素ガスを吸着するように設けられてなる、請求項1に記載の電気デバイス。
A battery module including a laminate in which a plurality of the batteries are stacked;
An assembled battery configured by electrically connecting a plurality of the battery modules;
The exterior body is
A first exterior member that seals the power generation element to form a first closed space around the power generation element;
A second exterior member that seals the laminate and forms a second closed space around it;
A third exterior member that seals the assembled battery to form a third closed space around it,
The electric device according to claim 1, wherein the hydrogen adsorption unit is provided so as to adsorb the hydrogen gas staying in at least one of the first to third closed spaces.
前記水素吸着部は、前記第3の閉空間内における前記第3の外装部材の上面の側に少なくとも設けられている、請求項2に記載の電気デバイス。   The electric device according to claim 2, wherein the hydrogen adsorption unit is provided at least on the upper surface side of the third exterior member in the third closed space. 前記第1の外装部材は、前記第1の閉空間内に滞留するガスの増加に伴い当該ガスを前記第1の閉空間から排出させる単電池側ガス排出部を有し、
前記水素吸着部は、前記第2の閉空間内において前記単電池側ガス排出部に向かい合う位置に少なくとも設けられている、請求項2または請求項3に記載の電気デバイス。
The first exterior member has a unit cell side gas discharge portion that discharges the gas from the first closed space with an increase in gas staying in the first closed space,
4. The electrical device according to claim 2, wherein the hydrogen adsorption unit is provided at least at a position facing the unit cell-side gas discharge unit in the second closed space. 5.
前記水素吸着部は、前記第1の外装部材に内包され前記第1の閉空間内に滞留するガスの増加に伴い前記第2の閉空間へ放出される水素吸着物質を有する請求項2〜4のいずれか1項に記載の電気デバイス。   5. The hydrogen adsorbing portion includes a hydrogen adsorbing substance that is contained in the first exterior member and is released into the second closed space with an increase in gas that stays in the first closed space. The electrical device according to any one of the above. 前記第3の外装部材は、前記第3の閉空間内に滞留するガスの増加に伴い当該ガスを前記第3の閉空間から排出させる組電池側ガス排出部を有し、
前記水素吸着部は、前記組電池側ガス排出部の周辺部に少なくとも設けられている、請求項2〜5のいずれか1項に記載の電気デバイス。
The third exterior member has an assembled battery side gas discharge portion that discharges the gas from the third closed space with an increase in the gas staying in the third closed space,
The electric device according to claim 2, wherein the hydrogen adsorption unit is provided at least in a peripheral part of the assembled battery side gas discharge unit.
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