JP2016046163A - 電池モジュールおよびモジュールカバー - Google Patents

Abstract

【課題】熱暴走した電池から高温ガスが放出された場合でも、他の電池に熱暴走が伝播するリスクを低減する。【解決手段】複数の電池を覆うモジュールカバー３は、電池ケース５の内部から圧力解放弁８を介して高温ガスが放出される方向に配される第一の部位１６が、第一の部位１６と異なる第二の部位１７より薄い。このような電池モジュールは、第一の部位１６の厚さが第二の部位１７の厚さと等しい他の電池モジュールに比較して、第一の部位１６に衝突することにより第一の部位１６に孔が速やかに形成され、高温ガスをモジュールカバー３の外部に速やかに放出することにより、モジュールカバーの内部に滞留した高温ガスにより正常な電池が加熱されることを防止し、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の電池を備えた電池モジュールおよび複数の電池を覆うモジュールカバーに関する。

リチウムイオン二次電池などに例示される複数の電池を直列または並列に接続した電池モジュールが知られている。リチウムイオン二次電池は、劣化の進展、異物混入による電池内部の短絡、過充電、加熱など種々の原因で温度が急上昇する熱暴走を起こすことが知られている。電池モジュールは、複数の電池のいずれかが熱暴走したときに、熱暴走した電池が他の正常な電池を加熱することにより、熱暴走が他の電池へ伝播することがある。電池モジュールは、複数の電池のうちのいずれかの電池が熱暴走を起こしても、他の電池の熱暴走を誘発しないことが望まれている。

そこで、特許文献１、２には、隣接する二次電池の間で熱暴走の伝播を阻止する組電池が開示されている。特許文献１、２に記載された組電池は、二次電池の間に熱暴走防止壁を設けることにより、発熱する二次電池の熱が輻射熱により隣の二次電池に移動することを遮断し、二次電池の熱暴走が隣の二次電池に伝播することを防止している。

特許第４９５８４０９号公報 特許第４８４９８４８号公報

図１は、参考例としての電池モジュールを示している。電池モジュール１００は、複数の電池１０２−１〜１０２−８とモジュールカバー１０３とを備えている。モジュールカバー１０３は、樹脂から形成され、複数の電池１０２−１〜１０２−８の端子等が配される上部をカバーすることにより、粉塵、水滴に例示される異物が複数の電池１０２−１〜１０２−８の端子等に付着することを防止している。複数の電池１０２−１〜１０２−８は、互いに接触しないように設置されており、それぞれ、電池ケースの上部に圧力解放弁が設けられている。圧力解放弁は、電池が熱暴走して電池ケースの内部の圧力が所定の圧力より高くなったときに、電池ケースの内部から高温ガスを放出することにより電池ケースの破裂を防止する。

電池モジュール１００は、１つの電池１０２−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，８）が熱暴走したときに、電池１０２−ｉが膨張して隣接する電池１０２−ｊ（ｊ＝ｉ＋１、ｉ−１）と接触し、電池１０２−ｉの熱が電池１０２−ｊに熱伝導することにより、電池１０２−ｊに熱暴走が伝播することがある。

電池モジュール１００は、さらに、電池１０２−ｉが熱暴走して圧力解放弁から高温ガス１０４が放出されたときに、樹脂製のモジュールカバー１０３が高温ガス１０４の衝突により溶融、脱落し、高温ガスがモジュールカバーの外部に放出される。この際、電池モジュール１００は、高温ガスによるモジュールカバー１０３の溶融に時間を要したときに、モジュールカバー１０３の内部に滞留する高温ガス１０５で他の電池も加熱され、結果として、他の電池へと熱暴走が伝播することがある。

このため、電池モジュールは、熱暴走した電池が膨張した場合でも、または、熱暴走した電池から高温ガスが放出された場合でも、熱暴走の伝播をより確実に防止することが望まれている。しかしながら、特許文献１、２には、熱暴走した電池が膨張した場合に、または、熱暴走した電池から高温ガスが放出された場合に、熱暴走の伝播を防止することに関して、何ら示されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、組電池を構成する複数の電池のうちの熱暴走した電池から他の電池に熱暴走が伝播するリスクをより確実に低減する電池モジュールおよびモジュールカバーを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電池モジュールは、以下の手段を採用する。
本発明による電池モジュールは、電池ケースの内部の圧力が所定の圧力より大きくなった場合に前記電池ケースの内部の高温ガスを外部に放出する圧力解放弁をそれぞれ有する複数の電池と、該複数の電池の各圧力解放弁を覆うモジュールカバーとを備えている。前記モジュールカバーは、前記複数の電池の各圧力解放弁から前記高温ガスが放出される方向に配される第一の部位と、前記第一の部位に隣接する第二の部位とを含んで形成されている。前記第一の部位は、前記複数の電池のうち高温ガスが放出された熱暴走電池があった場合に、前記第二の部位に比較して短時間に、前記電池より放出された高温ガスを前記モジュールカバーの外部に放出可能に形成されている。

複数の電池のうちの熱暴走した電池の圧力解放弁から放出された高温ガスは、モジュールカバーの内部に滞留したときに、複数の電池のうちの熱暴走していない正常な電池を加熱して熱暴走させる「熱暴走の伝播」を引き起こすことがある。このような電池モジュールは、圧力解放弁から高温ガスが放出される方向に配された第一の部位が、隣接する第二の部位に比べ高温ガスを外部に短時間に放出可能に形成されていることから、モジュールカバーの内部に滞留した高温ガスにより正常な電池が加熱されることを防止し、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

前記第一の部位には、前記モジュールカバーの内部から前記モジュールカバーの外部に貫通する孔が形成されている。

このような電池モジュールは、熱暴走した電池の圧力解放弁から放出された高温ガスを第一の部位の孔からモジュールカバーの外部に放出することにより、モジュールカバーの内部に滞留した高温ガスにより正常な電池が加熱されることを防止し、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

前記モジュールカバーは、前記孔を閉塞するカバーフィルムをさらに備えている。前記カバーフィルムは、前記高温ガスに接触することにより溶融する材料から形成されている。

このような電池モジュールは、複数の電池のいずれかが熱暴走したときに熱暴走の伝播のリスクを低減することに加えて、孔を介して異物（粉塵、水滴）がモジュールカバーの内部に侵入することを防止し、複数の電池に異物が付着することによる悪影響を防止することができる。

前記モジュールカバーは、前記高温ガスに接触することにより溶融する材料から形成されている。前記第一の部位の厚さは、前記第二の部位の厚さよりも薄い。

このような電池モジュールは、熱暴走電池の圧力解放弁から高温ガスが放出されたときに、第一の部位が高温ガスに接触することにより溶融脱落し、第一の部位に形成された孔を介して高温ガスをより短時間にモジュールカバーの外部に放出することができる。このような電池モジュールは、第一の部位の厚さが第二の部位の厚さと等しい他の電池モジュールに比較して、第一の部位に孔をより短時間に形成することでき、高温ガスをより短時間にモジュールカバーの外部に放出することにより、モジュールカバーの内部に滞留した高温ガスによる正常な電池が加熱されることを防止し、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

本発明による電池モジュールは、さらに、前記複数の電池のうちの隣接する２つの電池の間に配され、前記隣接する２つの電池が所定の距離より接近することを防止するスペーサを備えている。

このような電池モジュールは、熱暴走した電池が膨張した場合でも、熱暴走した電池が他の正常な電池に接触することをスペーサが妨げ、熱暴走した電池から他の電池に移動する熱を低減することができ、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

前記スペーサは、内部に空洞が形成されている。

このようなスペーサは、中空でないスペーサに比較して、熱伝導しにくく、熱伝導により２つの電池の一方から他方に移動する熱をより低減することができる。このため、このような電池モジュールは、中空でないスペーサを備える他の電池モジュールに比較して、電池間を移動する熱をより低減することができ、熱暴走の伝播をより高効率に低減することができる。

前記スペーサは、前記隣接する２つの電池の対向面に配される板状部と、該板状部の両端から前記隣接する２つの電池の一方の電池に向かって突出し、該一方の電池を挟持する突出部とを有している。

このようなスペーサは、突出部が一方の電池を挟むことにより、板状部が２つの電池の間に配置されるように電池に固定されることができるため、スペーサを電池に接合する接着剤が不要であり、容易に２つの電池の間に設置されることができる。スペーサが容易に設置されることにより、電池モジュールを容易に組み立てることができる。

前記スペーサは、前記隣接する２つの電池のうちの少なくとも一方の電池から所定温度以上の熱が発生した場合に、該熱により発泡する材料から形成されている。

発泡するスペーサは、発泡しないスペーサに比較して、熱伝導により２つの電池の一方から他方に移動する熱がより小さい。このため、このような電池モジュールは、発泡しないスペーサを備える他の電池モジュールに比較して、電池の間を移動する熱をより低減することができ、熱暴走の伝播をより高効率に低減することができる。

本発明による電池モジュールは、複数の電池と、前記複数の電池のうちの隣接する２つの電池の間にそれぞれ配され、前記隣接する２つの電池の対向面より小さく形成され、前記隣接する２つの電池が所定の距離より接近することを防止する複数のスペーサを備えている。

このような電池モジュールは、熱暴走した電池が膨張した場合でも、熱暴走した電池が他の正常な電池に接触することをスペーサが妨げることができ、さらに、隣接する２つの電池の対向面の全部を覆わないように取り付けられることにより、隣接する２つの電池の一方から他方に熱伝導する部分の伝熱断面積を低減し、熱暴走した電池から他の電池に移動する熱を低減することができ、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

本発明によるモジュールカバーは、複数の電池それぞれの、電池ケースの内部の圧力が所定の圧力より大きくなった場合に前記電池ケースの内部の高温ガスを外部に放出する圧力解放弁を覆うものである。本発明によるモジュールカバーは、前記複数の電池の各圧力解放弁から前記高温ガスが放出される方向に少なくとも配される第一の部位と、前記第一の部位に隣接する第二の部位とを含んで形成されている。前記第一の部位は、前記複数の電池のうち高温ガスが放出された電池があった場合に、前記複数の電池のうちの前記モジュールカバーの内部に滞留する高温ガスにより加熱される他の電池が熱暴走するよりも前に、該熱暴走電池より放出された高温ガスを前記モジュールカバーの外部に放出可能である。

このようなモジュールカバーは、熱暴走した電池から放出された高温ガスにより正常な電池が加熱されて熱暴走するより前に、高温ガスをモジュールカバーの外部に放出することができることにより、熱暴走した電池から放出された高温ガスにより正常な電池が加熱されることを防止し、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

本発明による電池モジュールおよびモジュールカバーは、熱暴走セルから放出された高温ガスをより短時間にモジュールカバーの外部に放出することができ、高温ガスにより正常セルが加熱されることを防止し、熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

電池モジュールが備える複数の電池の熱暴走の伝播を示す断面図である。 第１の実施形態の電池モジュールを示す斜視図である。 図２の電池モジュールが備える電池を示す斜視図である。 第１の実施形態の電池モジュールを示す横断面図である。 第２の実施形態の電池モジュールを示す斜視図である。 第３の実施形態の電池モジュールを示す斜視図である。 第４の実施形態の電池モジュールを示す縦断面図である。 第４の実施形態の電池モジュールを示す横断面図である。 第５の実施形態の電池モジュールを示す横断面図である。 第６の実施形態の電池モジュールを示す縦断面図である。 第６の実施形態の電池モジュールの組み立て方を示す斜視図である。 第７の実施形態の電池モジュールを示す横断面図である。

以下に、本発明に係る電池モジュールの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、下記実施形態では、電池として、リチウムイオン二次電池を一例にとって説明するものとする。また、各図面において、電池を構成する各部の形状は、明確性の観点から寸法や縮尺を実際と異ならせていることがある。
［第１の実施形態］
第１の実施形態における電池モジュール１は、図２に示されるように、複数の電池２−１〜２−８とモジュールカバー３とを備えている。電池２−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，８）は、図３に示されるように、電池ケース５と正極端子６と負極端子７と圧力解放弁８とを備えている。電池ケース５の内部には、積層体と電解液とが収容されている。積層体は、正極と負極とを含む複数の層がセパレータを介して積層されることにより形成されている。正極と負極とは、電解液に浸漬されている。

正極端子６は、導体から形成され、電池ケース５の上面１０に配置されている。正極端子６は、さらに、電池ケース５に電気的に絶縁され、電池ケース５の内部に配置される正極に電気的に接続されている。負極端子７は、導体から形成され、電池ケース５の上面１０に配置されている。負極端子７は、さらに、電池ケース５に電気的に絶縁され、電池ケース５の内部に配置される負極に電気的に接続されている。

圧力解放弁（安全弁）８は、電池ケース５の上面１０に配置され、例えば、上面１０のうちの正極端子６と負極端子７との間に配置されている。圧力解放弁８は、電池ケース５の内部の圧力がある規定の圧力まで上昇したときに、電池ケース５の内部と外部とを繋ぐ流路を開放し、電池ケース５の内部に滞留している高温ガスを、電池ケース５の上面１０の概ね法線方向に放出する。圧力解放弁８は、電池ケース５の内部の圧力がある規定の圧力まで上昇したときに電池ケース５の内部の高温ガスを速やかに放出することにより、電池ケース５が破裂することを防止している。

電池ケース５は、角型の電池ケースであって、電池対向面１１と外側面１２とが形成されている。電池対向面１１は、上面１０に隣り合い、上面１０に垂直であり、かつ、正極端子６と負極端子７とが並ぶ方向に概ね平行である。外側面１２は、上面１０と電池対向面１１とに隣り合い、上面１０に垂直であり、かつ、電池対向面１１に垂直である。

複数の電池２−１〜２−８は、図２に示されるように、上面１０が１つの平面上に概ね重なるように、外側面１２が別の１つの平面上に概ね重なるように、１列に並べられている。このとき、電池２−ｉは、電池対向面１１が他の電池の電池対向面１１に対向するように、かつ、他の電池と所定の距離離れるように、並べられている。

電池モジュール１は、図示されていない複数のバスバーをさらに備えている。複数のバスバーは、金属板から形成され、複数の電池２−１〜２−８の正極端子６と負極端子７とを適切に電気的に接続することにより、複数の電池２−１〜２−８を直列または並列に接続している。

モジュールカバー３は、複数の電池２−１〜２−８の上面１０を覆う底面が開放された箱型の形状であって、上面部１４と側面部１５とで構成される。上面部１４は、複数の電池２−１〜２−８の各上面１０と所定の間隔を空けて対向する部位であって、複数の電池２−１〜２−８の各上面１０に配置された正極端子６、負極端子７及び複数の電池間を接続するバスバーを覆うように形成される。側面部１５は、上面部１４の周縁から複数の電池２−１〜２−８の各側面１２の上方の位置まで延設された部位である。モジュールカバー３は、熱暴走した電池の圧力解放弁８から放出される高温ガスの温度で溶融する樹脂から形成されている。モジュールカバー３は、複数の電池２−１〜２−８の上面１０を覆うことにより、粉塵、水滴に例示される異物が複数の電池２−１〜２−８に付着することを防止している。

モジュールカバー３の上面部１４は、第一の部位１６と第二の部位１７とを含んでいる。第一の部位１６は、複数の電池２−１〜２−８の各圧力解放弁８から高温ガスが放出される方向に少なくとも配される。本実施形態では、複数の電池２−１〜２−８の各圧力解放弁８が並ぶ方向に平行である直線に沿って形成されている。第一の部位１６は、モジュールカバー３が複数の電池２−１〜２−８の上面１０を覆っているときに、複数の電池２−１〜２−８の圧力解放弁８に対向する領域に形成され、すなわち、複数の電池２−１〜２−８の圧力解放弁８から放出される高温ガスが衝突するように形成されている。

第二の部位１７は、モジュールカバー３の上面部１４のうちの第一の部位１６を除く部分から形成され、第一の部位１６を囲むように第一の部位１６に隣接して形成されている。第二の部位１７は、モジュールカバー３が十分な強度を有するように、厚さが所定の厚さ以上になるように形成されている。第二の部位１７の厚さとしては、２．５ｍｍが例示される。側面部１５に関しても、モジュールカバー３が十分な強度を有するように、厚さが所定の厚さ以上になるように形成されている。

第一の部位１６は、図４に示されるように、第二の部位１７及び側面部１５より薄く形成されている。たとえば、第一の部位１６の厚さは、第二の部位１７の厚さの２０〜８０％が適切であり、第二の部位１７の厚さが２．５ｍｍであるときに、０．５ｍｍ〜２ｍｍが例示される。第一の部位１６は、第二の部位１７及び側面部１５より薄くなるように形成されていることにより、高温のガスが衝突されたときに、第二の部位１７と側面部１５とに比較して、より短時間に加熱され、より短時間に溶融し、貫通する孔がより短時間に形成される。

以上に説明した本実施形態の電池モジュール１の構成によれば、以下の作用効果を奏する。
複数の電池２−１〜２−８のうちの１つの電池２−ｉが、万一、劣化、内部短絡、過充電、加熱などにより熱暴走すると、電池２−ｉの電池ケース５の内部の圧力が上昇する。圧力解放弁８は、電池ケース５の内部の圧力が規定の圧力より大きくなると、電池ケース５の内部と外部とを繋ぐ流路を開放する。圧力解放弁８が開放されると、電池ケース５の内部に滞留している高温ガスは、圧力解放弁８を介して電池ケース５の上面１０の概ね法線方向に放出される。

高温ガスは、圧力解放弁８から放出されると、その放出方向に位置するモジュールカバー３の上面部１４の第一の部位１６に衝突する。第一の部位１６は、高温ガスが衝突した部分が高温ガスにより加熱され、溶融し、モジュールカバー３の内側から外側に貫通する孔が形成される。高温ガスは、第一の部位１６に孔が形成されると、その孔を介してモジュールカバー３の内側から外側に放出される。

圧力解放弁８から放出された高温ガスは、第一の部位１６に形成された孔を介してモジュールカバー３の外側に放出されるまで、モジュールカバー３の内部に滞留する。複数の電池２−１〜２−８のうちの熱暴走していない正常な電池は、モジュールカバー３の内側に滞留する高温ガスにより加熱され、高温ガスがモジュールカバー３の内部に滞留する滞留時間が長いときに、高温ガスによる加熱により熱暴走することがある。

ここで、本実施形態の電池モジュール１の比較例として、第一の部位１６の厚さと第二の部位１７の厚さとが等しいモジュールカバーを備えた電池モジュールを考慮する。比較例の電池モジュールも、熱暴走した電池２−ｉの圧力解放弁８から高温ガスが放出されると、モジュールカバー３のうちの高温ガスが衝突した部分に孔が形成され、孔を介して高温ガスをモジュールカバー３の内側から外側に放出する。しかし、比較例の電池モジュール１のモジュールカバー３は、本実施形態の電池モジュール１のモジュールカバー３に比べて厚みがあるため、溶融に時間を要し、高温ガスがモジュールカバー３の内部に滞留する時間が長くなる。

すなわち、第１の実施形態における電池モジュール１は、比較例の電池モジュールと比較して、第一の部位１６が薄いことにより、第一の部位１６に孔が短時間に形成され、高温ガスがモジュールカバー３の内部に滞留する滞留時間を短縮することができる。電池モジュール１は、高温ガスがモジュールカバー３の内側に滞留している滞留時間を短縮することにより、正常な電池が高温ガスにより加熱される加熱時間を短縮することができ、正常な電池が高温ガスに加熱されることにより熱暴走するリスクを低減することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態の電池モジュール２０は、第１の実施形態の電池モジュール１のモジュールカバー３以外は同様であるため、その説明を適宜省略する。図５は、第２の実施形態における電池モジュール２０を示している。電池モジュール２０は、モジュールカバー２３を備えている。モジュールカバー２３は、複数の電池２−１〜２−８の上面１０を覆う底面が開放された箱型の形状であって、上面部２４と側面部２５とで構成される。上面部１４は、複数の電池２−１〜２−８の各上面１０と所定の間隔を空けて対向する部位であって、複数の電池２−１〜２−８の各上面１０に配置された正極端子６、負極端子７及び複数の電池間を接続するバスバーを覆うように形成される。側面部１５は、上面部１４の周縁から複数の電池２−１〜２−８の各側面１２の上方の位置まで延設された部位である。

モジュールカバー２３の上面部２４は、第１の実施形態におけるモジュールカバー３と同様にして、第一の部位２６と第二の部位２７とを含んでいる。第一の部位２６は、モジュールカバー２３が複数の電池２−１〜２−８の上面１０を覆っているときに、複数の電池２−１〜２−８の圧力解放弁８から放出される高温ガスが衝突するように形成されている。第二の部位２７は、モジュールカバー２３の上面部２４のうちの第一の部位２６を除く部分から形成され、第一の部位２６を囲むように形成されている。第一の部位２６は、格子に形成され、モジュールカバー２３の内側と外側とを貫通する複数の孔が形成されている。第一の部位２６に形成される格子としては、間隔が３ｍｍ〜１０ｍｍであるものが例示され、目開きが３０％〜７０％であるものが例示される。

電池モジュール２０は、電池２−ｉが熱暴走して電池２−ｉの圧力解放弁８から高温ガスが放出されると、高温ガスがモジュールカバー２３の上面部２４の第一の部位１６に衝突する。第一の部位１６に衝突した高温ガスは、第一の部位２６の格子の複数の孔を介してモジュールカバー２３の内側から外側に放出される。

第２の実施形態における電池モジュール２０は、上記第１の実施形態で例示した比較例の電池モジュールと比べて、第一の部位２６が格子に形成されていることにより、高温ガスがモジュールカバー２３の内部に滞留する滞留時間を短縮することができる。電池モジュール２０は、高温ガスがモジュールカバー２３の内側に滞留している滞留時間を短縮することにより、正常な電池が高温ガスにより加熱される加熱時間を短縮することができ、正常な電池が高温ガスに加熱されることにより熱暴走するリスクを低減することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態の電池モジュール３０は、第１の実施形態の電池モジュール１のモジュールカバー３以外は同様であるため、その説明を適宜省略する。図６は、第３の実施形態における電池モジュール３０を示している。電池モジュール３０は、モジュールカバー３２を備えている。モジュールカバー３２は、第２の実施形態におけるモジュールカバー２３にカバーフィルム３３が追加されている。カバーフィルム３３は、高温ガスにより溶融する材料から形成され、シート状に形成されている。カバーフィルム３３の材料としては、製造時と運転時とに与えられる外力（たとえば、圧力、ひっかき等）に耐え得るものが適切であり、カバーフィルム３３としては、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ポリエチレンテレフタラート）シートが例示される。カバーフィルム３３は、第一の部位２６に重なるようにモジュールカバー３２の上面部２４の外側の面に貼付され、モジュールカバー３２の上面部２４の第一の部位２６に形成されている複数の孔を閉塞している。

電池モジュール３０は、電池２−ｉが熱暴走して電池２−ｉの圧力解放弁８から高温ガスが放出されると、高温ガスがモジュールカバー３２の上面部２４の第一の部位２６に衝突する。第一の部位２６に衝突した高温ガスは、第一の部位２６の格子の複数の孔を通過してカバーフィルム３３に衝突し、カバーフィルム３３を加熱、溶融、脱落させ、カバーフィルム３３に形成された孔を介してモジュールカバー３２の内側から外側に放出される。

第３の実施形態における電池モジュール３０は、第１、２の実施形態における電池モジュール１、２０と同様にして、高温ガスがモジュールカバー３２の内部に滞留する滞留時間を短縮し、正常な電池が高温ガスにより加熱される加熱時間を短縮し、正常な電池が高温ガスに加熱されることにより熱暴走するリスクを低減することができる。

第３の実施形態における電池モジュール３０は、カバーフィルム３３が第一の部位２６の格子の複数の孔を閉塞していることにより、通常運転時に第一の部位２６の複数の孔を介してモジュールカバー３２の内側に異物が浸入することを防止する。この結果、電池モジュール３０は、複数の電池２−１〜２−８に異物が付着することによる悪影響を防止することができる。

［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態における電池モジュールを示している。電池モジュール４０は、複数の電池２−１〜２−８とモジュールカバー４１と複数のスペーサ４２−１〜４２−７とを備えている。モジュールカバー４１は、上面部４４と側面部４５とを備えている。モジュールカバー４１は、側面部４５に囲まれる領域に複数の電池２−１〜２−８の正極端子６と負極端子７と圧力解放弁８とが配置されるように、複数の電池２−１〜２−８の上面１０が上面部４４に対向するように、かつ、複数の電池２−１〜２−８の外側面１２が側面部４５に対向するように、複数の電池２−１〜２−８の上面１０を覆っている。

複数のスペーサ４２−１〜４２−７は、それぞれ、隣接する２つの電池の間に配され、一つの電池が膨張しても隣接する他方の電池へ熱の伝達を抑制するものである。この複数のスペーサ４２−１〜４２−７は、熱伝導率が比較的小さい低熱伝導素材から形成されている。低熱伝導素材としては、セラミック、多孔質材料、金属が例示され、金属としては、アルミ合金が例示される。さらに、複数のスペーサ４２−１〜４２−７は、それぞれ、概ね直方体に形成され、隣接する２つの電池の電池対向面１１に対して対向する平行又は略平行な２つの面を有している。

スペーサ４２−ｋ（ｋ＝１，２，３，…，７）は、複数の電池２−１〜２−８の積層方向の幅が、所定の幅以上になるように形成され、電池２−ｋの電池対向面１１のうちの電池２−（ｋ＋１）に対向する電池対向面に接着剤を介して接着されている。さらに、スペーサ４２−ｋは、図８に示されるように、電池２−ｋの電池対向面１１に対向する面の面積が、電池対向面１１の面積と比較して十分に小さくなるように形成される。また、スペーサ４２−ｋは、電池２−ｋの電池対向面１１の概ね中央に配置されている。

複数の電池２−１〜２−８のうちの電池２−ｋは、熱暴走すると、電池ケース５の内部の温度が上昇するとともに、電池ケース５の内部の圧力が上昇し、膨張する。電池モジュール４０は、電池２−ｋが熱暴走により膨張すると、電池２−ｋの電池対向面１１が隣に配置される電池２−ｋの電池対向面１１に接近する。スペーサ４２−ｋは、電池２−ｋの電池対向面１１が隣の電池２−（ｋ＋１）の電池対向面１１に接近したときに、電池２−ｋの電池対向面１１と電池２−（ｋ＋１）の電池対向面１１との間に挟まれることにより、電池２−ｋの電池対向面１１と電池２−（ｋ＋１）の電池対向面１１とが直接に接触することを妨げる。

複数のスペーサ４２−１〜４２−７を備えていない比較例の電池モジュールでは、電池２−ｋが熱暴走により膨張したときに、電池２−ｋの電池対向面１１のうちの比較的広い領域が正常な電池２−（ｋ＋１）に直接に接触し、熱伝導により電池２−ｋの熱が正常な電池２−（ｋ＋１）に移動し、正常な電池２−（ｋ＋１）に熱暴走が伝播することがある。

電池モジュール４０は、スペーサ４２−ｋを用いて電池２−ｋを正常な電池２−（ｋ＋１）に直接に接触することを阻害し、電池２−ｋから電池２−（ｋ＋１）に熱を熱伝導により移動させる部分の伝熱断面積を電池２−ｋの電池対向面１１の面積より小さく低減することにより、熱伝導により電池２−ｋから正常な電池２−（ｋ＋１）に移動する熱を低減し、正常な電池２−（ｋ＋１）に熱暴走が伝播するリスクを低減することができる。

［第５の実施形態］
図９は、第５の実施形態における電池モジュールを示している。電池モジュール５０は、第４の実施形態における複数のスペーサ４２−１〜４２−７が別の複数のスペーサ５２−１〜５２−７に置換されている。置換された複数のスペーサの各々のスペーサ５２−ｋ（ｋ＝１，２，３，…，７）は、第４の実施形態におけるスペーサ４２−ｋの内部に中空が形成された筒状に形成されている。

電池モジュール５０も、第４の実施形態における電池モジュール４０と同様にして、スペーサ５２−ｋが電池２−ｋを正常な電池２−（ｋ＋１）に直接に接触することを阻害することにより、熱伝導により電池２−ｋから正常な電池２−（ｋ＋１）に移動する熱を低減し、正常な電池２−（ｋ＋１）に熱暴走が伝播するリスクを低減することができる。スペーサ５２−ｋは、中空に形成されていることにより、第４の実施形態におけるスペーサ４２−ｋに比較して、電池２−ｋとの接触面積がより小さく、熱伝導する部分の伝熱断面積がより小さい。このため、電池モジュール５０も、第４の実施形態における電池モジュール４０に比較して、熱伝導により電池２−ｋから正常な電池２−（ｋ＋１）に移動する熱をより低減し、正常な電池２−（ｋ＋１）に熱暴走が伝播するリスクをより低減することができる。

［第６の実施形態］
図１０は、第６の実施形態における電池モジュールを示している。電池モジュール６０は、第４の実施形態における複数のスペーサ４２−１〜４２−７が別の複数のスペーサ６２−１〜６２−７に置換されている。複数のスペーサ６２−１〜６２−７は、それぞれ、熱伝導率が比較的小さい低熱伝導素材から形成されている。

スペーサ６２−ｋは、図１１に示されるように、第１突出部６３と第２突出部６４と板状部６５とを備えている。板状部６５は、第１突出部６３と第２突出部６４との間隔が電池２−ｋの２つの外側面１２の距離に等しくなるように、または、第１突出部６３と第２突出部６４との間隔が電池２−ｋの２つの外側面１２の距離より少し小さくなるように、第１突出部６３と第２突出部６４との両方に接合されている。スペーサ６２−ｋは、電池２−ｋと電池２−（ｋ＋１）との間に板状部６５が配置されるように、第１突出部６３と第２突出部６４との間に電池２−ｋが挟まれるように、電池２−ｋに取り付けられる。

電池モジュール６０は、第４の実施形態における電池モジュール４０と同様にして、スペーサ６２−ｋの板状部６５が電池２−ｋを正常な電池２−（ｋ＋１）に直接に接触することを阻害することにより、熱伝導により電池２−ｋから正常な電池２−（ｋ＋１）に移動する熱を低減し、正常な電池２−（ｋ＋１）に熱暴走が伝播するリスクを低減することができる。

スペーサ６２−ｋは、第１突出部６３と第２突出部６４との間に電池２−ｋを挟むことにより、接着剤を用いないでスペーサ６２−ｋが電池２−ｋに取り付けられることができる。このため、電池モジュール６０は、スペーサ６２−ｋが容易に電池２−ｋに取り付けられることにより、第４の実施形態における電池モジュール４０に比較して、容易に組み立てることができる。

［第７の実施形態］
図１２は、第７の実施形態における電池モジュールを示している。電池モジュール７０は、第４の実施形態における複数のスペーサ４２−１〜４２−７が別のスペーサ７２に置換されている。スペーサ７２は、加熱されることにより発泡する発泡素材から形成されている。このような発泡素材としては、積水化学工業株式会社製「ＡＤＶＡＮＣＥＬＬ（登録商標）ＥＭ」が例示される。スペーサ７２は、複数の電池２−１〜２−８の電池対向面１１のうちの他の電池に対向している電池対向面の概ね全面に塗布されている。このとき、スペーサ７２は、加熱されると所定の厚さまで膨張するように塗布されている。

電池２−ｋは、熱暴走すると、電池２−ｋの電池対向面１１に塗布されているスペーサ７２を加熱する。電池２−ｋに塗布されているスペーサ７２は、加熱されることにより、発泡し、所定の厚さまで膨張する。電池モジュール７０は、スペーサ７２が所定の厚さまで膨張することにより、電池２−ｋが熱暴走により膨張した場合でも、電池２−ｋが他の電池に接触することを阻害し、熱伝導により電池２−ｋから他の電池に移動する熱を低減することができ、他の電池に熱暴走が伝播するリスクを低減することができる。スペーサ７２は、さらに、発泡することにより熱伝導率が小さいくなり、発泡しない他のスペーサに比較して、熱伝導により電池２−ｋから他の電池に移動する熱をより低減することができ、他の電池に熱暴走が伝播するリスクをより低減することができる。

なお、第４の実施形態から第７の実施形態におけるモジュールカバー４１は、第１の実施形態におけるモジュールカバー３に置換することができ、第２の実施形態におけるモジュールカバー２３に置換することができ、または、第３の実施形態におけるモジュールカバー３２に置換することができる。モジュールカバー４１がモジュールカバー３、２３、３２に置換された電池モジュールは、電池２−ｋが熱暴走により膨張したときに熱伝導により電池２−ｋから他の電池に移動する熱を低減することに加えて、電池２−ｋから放出された高温ガスがモジュールカバーの内側に滞留する時間を短縮し、高温ガスにより電池２−ｋから他の電池に移動する熱を低減することができる。このため、このような電池モジュールは、より確実に熱暴走の伝播のリスクを低減することができる。

以上のように本発明の電気器具の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲に表現された思想および範囲を逸脱することなく、種々の変形、追加、及び省略が当業者によって可能である。

１ ：電池モジュール
２−１〜２−８：複数の電池
３ ：モジュールカバー
５ ：電池ケース
６ ：正極端子
７ ：負極端子
８ ：圧力解放弁
１０：上面
１１：電池対向面
１２：外側面
１４：上面部
１５：側面部
１６：第一の部位
１７：第二の部位
２０：電池モジュール
２３：モジュールカバー
２４：上面部
２５：側面部
２６：第一の部位
２７：第二の部位
３０：電池モジュール
３２：モジュールカバー
３３：カバーフィルム
４０：電池モジュール
４１：モジュールカバー
４２−１〜４２−７：複数のスペーサ
４４：上面部
４５：側面部
５０：電池モジュール
５２−ｋ：スペーサ
６０：電池モジュール
６２−１〜６２−７：複数のスペーサ
６３：第１突出部
６４：第２突出部
６５：板状部
７０：電池モジュール
７２：スペーサ

Claims (10)

1. 電池ケースの内部の圧力が所定の圧力より大きくなった場合に前記電池ケースの内部の高温ガスを外部に放出する圧力解放弁をそれぞれ有する複数の電池と、該複数の電池の各圧力解放弁を覆うモジュールカバーとを備えた電池モジュールであって、
   前記モジュールカバーは、
   前記複数の電池の各圧力解放弁から前記高温ガスが放出される方向に少なくとも配される第一の部位と、
   前記第一の部位に隣接する第二の部位とを含んで形成されており、
   前記第一の部位は、前記複数の電池のうち高温ガスが放出された電池があった場合に、前記第二の部位に比較して短時間に、前記電池より放出された高温ガスを前記モジュールカバーの外部に放出可能に形成されていることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記第一の部位には、前記モジュールカバーの内部から前記モジュールカバーの外部に貫通する孔が形成されている請求項１に記載される電池モジュール。
3. 前記モジュールカバーは、前記孔を閉塞するカバーフィルムをさらに備え、
   前記カバーフィルムは、前記高温ガスに接触することにより溶融する材料から形成されている請求項２に記載される電池モジュール。
4. 前記モジュールカバーは、前記高温ガスに接触することにより溶融する材料から形成され、
   前記第一の部位の厚さは、前記第二の部位の厚さよりも薄い請求項１に記載される電池モジュール。
5. さらに、前記複数の電池のうちの隣接する２つの電池の間に配され、前記隣接する２つの電池が所定の距離より接近することを防止するスペーサを備える請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載される電池モジュール。
6. 前記スペーサは、内部に空洞が形成されている請求項５に記載される電池モジュール。
7. 前記スペーサは、
   前記隣接する２つの電池の対向面に配される板状部と、
   該板状部の両端から前記隣接する２つの電池の一方の電池に向かって突出し、該一方の電池を挟持する突出部とを有する請求項５に記載される電池モジュール。
8. 前記スペーサは、前記隣接する２つの電池のうちの少なくとも一方の電池から所定温度以上の熱が発生した場合に、該熱により発泡する材料から形成される請求項５に記載される電池モジュール。
9. 複数の電池と、
   前記複数の電池のうちの隣接する２つの電池の間にそれぞれ配され、前記隣接する２つの電池の対向面より小さく形成され、前記隣接する２つの電池が所定の距離より接近することを防止する複数のスペーサと、
   を備えた電池モジュール。
10. 複数の電池それぞれの、電池ケースの内部の圧力が所定の圧力より大きくなった場合に前記電池ケースの内部の高温ガスを外部に放出する圧力解放弁を覆うモジュールカバーであって、
    前記複数の電池の各圧力解放弁から前記高温ガスが放出される方向に少なくとも配される第一の部位と、
    前記第一の部位に隣接する第二の部位とを含んで形成されており、
    前記第一の部位は、前記複数の電池のうち高温ガスが放出された電池があった場合に、前記第二の部位に比較して、前記電池より放出された高温ガスを前記モジュールカバーの外部に短時間に放出可能に形成されているモジュールカバー。

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