JP2016062757A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの異常時において安全弁が開裂した場合に安全弁近傍の雰囲気が冷却用流体によって希釈されない電池モジュールを提供する。
【解決手段】電池本体を外部から覆う筐体３、及び、筐体３に形成されている貫通孔１３を塞ぐように設けられて電池本体からガスが発生した際に貫通孔１３を介して筐体３内からガスを外部に排出する安全弁１１を有する電池セル２と、電池セル２を収容し、電池セル２の周囲に冷却用流体Ｃが流通する収容ケース２２と、収容ケース２２内に設けられて、安全弁１１を介して筐体３の外部に排出されるガスの圧力が予め定めた圧力以下となった際に、安全弁１１により形成された筐体３の内外の連通状態を閉塞する蓋部３２と、を備える電池モジュール１。
【選択図】図４

Description

本発明は、安全弁を有する非水電解質電池セルと、非水電解質電池セルを収容する収容ケースと、を有する電池モジュールに関する。

従来、複数の電池セル（単電池）を収容ケースに収容した形態の電池モジュール（組電池）においては、内部短絡等の要因により電池セルの内部の温度が異常に上昇した場合に電解液の発火を抑制したり消火したりすることができるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
また、特許文献２では、電池セルを冷却するために収容ケースのカバーに複数の冷却風通風孔を設け、電池セルの周囲に冷却用流体（冷却風）が流れるようにした電池モジュールにおいて、熱分解により不活性ガス（不燃性ガス）を発生する物質が電池セルの安全弁近傍に配置されている。

ここで、安全弁は電池セルの内圧が異常に高まった場合に電池セル内の内圧を開放して電池セルの破裂・飛散を防ぐための機構であり、多くはラプチャーディスクのように電池セル内外の圧力差が一定値に達すると不可逆に開裂するものが用いられる。
電池セルに異常が発生し、安全弁が開裂して電池セルの内部からの高温ガスが排出されると、この物質が高温ガスによって加熱されて不活性ガスが発生する。この不活性ガスによって安全弁近傍が不活性な雰囲気となることで、発火を防止する効果が発現する。

特開２００１−３３２２３７号公報 特開２０１３−１７８９００号公報

ところで、上記した電池モジュールにおいては、不活性ガスが排出される流路と、収容ケース内で電池セルを冷却するための冷却用流体の流路が共通であるため、冷却用流体の流量（風速）や電池セルの安全弁からの高温ガス発生流量等の条件によっては、電池セルの内部において不活性ガスと冷却用流体が混じり合いやすく、不活性ガスが希釈され発火防止の効果が十分発揮できないことがあるという課題があった。

また，不活性ガス（不燃性ガス）を発生する物質を搭載しない場合においても、電池セル内部に異常が発生して安全弁が作動した場合、安全弁部から外気が電池セル内に混入することは電池セル内への酸素の供給継続により不完全燃焼等の異常反応を継続させる作用があり、電池セルの発熱が持続してしまうおそれがある。このことはモジュール電池において異常発生電池セルに隣接する電池セルへの加熱を促進し、異常発生する現象を起こしかねない。この事態になると、モジュール電池内の電池セルに次々に異常が波及し、最終的にモジュール電池全体が焼損する重大な事態になりかねない。また、異常波及まで至らなくとも、電池セル内部での異常反応の継続は、電池セルの再発火のおそれがあることから、いずれにせよ電池セルの異常発生後は，その速やかな収束が必要である。

本発明は、安全弁を有する非水電解質電池セルと、同電池セルを収容する収容ケースと、を有する電池モジュールにおいて、電池セルの異常時において安全弁が開裂して電池が発火に至る状況になっても、安全弁近傍の不活性ガス雰囲気が冷却用流体によって希釈されずに発火防止効果を維持し、かつ異常発生後の電池セル内への外気混入を阻止することで異常波及や再発火の可能性を低減した安全性の高い非水電解質ない電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、電池モジュールは、電池本体、前記電池本体を外部から覆う筐体、及び、前記筐体に形成されている貫通孔を塞ぐように設けられて前記電池本体からガスが発生した際に前記貫通孔を介して前記筐体内から前記ガスを外部に排出する安全弁を有する電池セルと、前記電池セルを収容し、前記電池セルの周囲に冷却用流体が流通する収容ケースと、前記収容ケース内に設けられて、前記安全弁を介して前記筐体の外部に排出される前記ガスの圧力が予め定めた圧力以下となった際に、前記安全弁により形成された前記筐体の内外の連通状態を閉塞する蓋部と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、電池セルの異常時において高温ガスが排出され、その排出速度が低下した後、蓋部が筐体の内外の連通状態を閉塞するため、冷却用流体によって安全弁近傍の不活性雰囲気が希釈されることを抑制することができる。また、電池セル安全弁部から電池セル内への外気の流入が遮断されるため、事後の異常反応（不完全燃焼等）が速やかに収束する。

上記電池モジュールにおいて、前記収容ケースは、上方が開放された収容ケース本体と、前記収容ケース本体の上部を覆い排出孔を有するカバーと、を有し、前記排出孔と前記貫通孔とを気密に接続する筒状のガス導出管を有し、前記蓋部は、前記ガス導出管の上端を閉塞する構成としてもよい。

このような構成によれば、異常時においては電池セルから排出されるガスがガス導出管に導入され、ガスの圧力が所定の圧力以下となった場合にガスがガス導出管と蓋部によって形成される空間に封印されるため、確実に安全弁の上方の空間を不活性雰囲気にすることができる。これにより、電池セル安全弁部から電池セル内への外気の流入が遮断されるため、事後の異常反応（不完全燃焼等）が速やかに収束する。

上記電池モジュールにおいて、前記蓋部は、前記ガス導出管の上端を閉塞する蓋部本体と、前記蓋部本体が上端に接合され、前記ガス導出管の内周側に摺動自在に配置された筒部と、前記筒部に形成され、前記蓋部本体が前記ガス導出管と離間する方向に摺動した際に前記筐体の内外を連通状態とするガス抜け孔と、を有してもよい。

このような構成によれば、蓋部本体がガスの流れ方向に沿って移動するため、ガスをより円滑に排出することができる。

上記電池モジュールにおいて、前記蓋部は、前記ガス導出管を閉塞する方向に付勢されていてよい。
このような構成によれば、ガスの圧力が所定の圧力以下となった場合における蓋部の復帰動作をより確実に行わせることができる。

上記電池モジュールにおいて、前記蓋部は、前記ガス導出管の上端を閉塞する蓋部本体と、前記蓋部本体を前記カバーに回動自在に固定するヒンジと、を有してもよい。
このような構成によれば、より簡素な構造で蓋部を構成することができる。

上記電池モジュールにおいて、前記蓋部の動作範囲を所定範囲以下に規制する規制部材を有してもよい。

上記電池モジュールにおいて、前記規制部材は、前記カバーに取り付けられて前記蓋部の上方に延在する干渉部を有するフック部材であってよい。
このような構成によれば、規制部材として例えばカバー状の部材を設ける必要がなくなるため、電池モジュールのコンパクト化を図ることができる。

上記電池モジュールにおいて、前記蓋部は球状をなして前記ガス導出管内を摺動可能に配置され、前記ガス導出管には、前記ガス導出管における前記カバーよりも上方に形成されているガス抜け孔であって、前記蓋部が前記ガス抜け孔よりも上方に移動することによって前記筐体の内外を連通状態とするガス抜け孔と、前記ガス導出管の上端を塞ぐ天板部材と、を有してもよい。

このような構成によれば、蓋部の形状が球状であるため、既存の球体を用いて蓋部とすることができる。

本発明によれば、電池セルの異常時においてガスが一定量排出された後、蓋部が筐体の内外の連通状態を閉塞することによって、冷却用流体によって安全弁近傍の不活性雰囲気が希釈されることを抑制することができる。また、電池セル安全弁部から電池セル内への外気の流入が遮断されるため、事後の異常反応（不完全燃焼等）が速やかに収束する。

本発明の第一実施形態の電池モジュールの斜視図である。 本発明の第一実施形態の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態の電池セルの構成を一部破断して示す斜視図である。 本発明の第一実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。 本発明の第一実施形態の蓋部の斜視図である。 本発明の第一実施形態の電池モジュールの作用を説明するための断面図であり、電池セルの異常時の様子を示す図である。 本発明の第一実施形態の電池モジュールの作用を説明するための断面図であり、電池セルのガス排出後の様子を示す図である。 本発明の第一実施形態の変形例の構成を示す部分断面図である。 本発明の第二実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。 本発明の第二実施形態の変形例の構成を示す部分断面図である。 本発明の第二実施形態の他の変形例の構成を示す部分断面図である。 本発明の第三実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。 本発明の第三実施形態の電池モジュールの構成を示す平面図である。 本発明の第三実施形態の電池モジュールの作用を説明するための断面図であり、電池セルの異常時の様子を示す図である。 本発明の第四実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。 本発明の第四実施形態の電池モジュールの作用を説明するための断面図であり、電池セルの異常時の様子を示す図である。 本発明の第四実施形態の変形例の構成を示す部分断面図である。 本発明の第五実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。 本発明の第五実施形態の電池モジュールの作用を説明するための断面図であり、電池セルの異常時の様子を示す図である。 本発明の第六実施形態の電池モジュールの構成を示す部分断面図である。 本発明の第六実施形態の電池モジュールの作用を説明するための断面図であり、電池セルの異常時の様子を示す図である。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態の電池モジュール１について説明する。図１は、本実施形態の電池モジュール１を示す斜視図である。図２は、電池モジュール１の内部構造を示す斜視図である。図３は、電池モジュール１に設けられた電池セル２の構成を一部破断して示す斜視図である。
図１及び図２に示すように、電池モジュール１は、複数の電池セル２と、複数の電池セル２が内部に収容され、電池セル２の周囲に冷却用流体が流通する収容ケース２２と、を有している。収容ケース２２は、上部が開放された立方体形状の収容ケース本体２３と、収容ケース本体２３の上部を覆うモジュールカバー２４と、を有している。本実施形態のモジュールカバー２４は、第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６とからなる二重構造となっている。第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６とには、電池セル２を冷却するための冷却用流体Ｃを通過させるための複数の冷却風通風孔２７が形成されている。また、各々の電池セル２には、ガス排出装置３０が取り付けられている。

収容ケース２２内に収容された複数の電池セル２は、端子がバスバー１２により電気的に直列または並列に接続されている。また、収容ケース２２には、各々の電池セル２の充放電を制御する制御部１５が設けられている。

図３に示すように、電池セル２は、中空容器状の筐体３と、筐体３内に交互に積層された正極４及び負極５と、正極４及び負極５に接するように筐体３内に配された電解液６と、正極４と負極５との間に配され電解液６（電池セル容器内に充填されている）を透過可能な絶縁性のセパレータ７と、筐体３に形成された端子８及び安全弁１１とを備える。なお、本実施形態の電池セル２の筐体３には、後述するガス排出装置３０（図４参照）を構成するガス導出管３１（図４参照）が接合されているが、図３ではガス導出管３１の図示を省略している。

本実施形態では、電池セル２は、リチウムイオン二次電池であり、電解液６として非水系電解液が採用されている。例えば、非水系電解液としては、有機溶媒に電解質が含有された有機電解液を挙げることができる。

セパレータ７は、ラミネート加工により負極５に取り付けられている。なお、セパレータ７は、負極５に代えて正極４を覆うようにラミネート加工されてもよい。また、セパレータ７は、正極４と負極５とが接触しないように正極４と負極５との間に介在されていれば単に正極４と負極５との間に介在されていてもよい。

筐体３に形成された端子８は、正極４に接続された正極端子９と、負極５に接続された負極端子１０とを備える。本実施形態では、正極端子９及び負極端子１０は、筐体３の蓋部材３ａに配され、蓋部材３ａから突出して設けられている。

安全弁１１は、例えば電池セル２が過熱状態である場合に筐体３内に存在するガスを外部に放出させる弁である。安全弁１１は、筐体３の蓋部材３ａに形成されている貫通孔１３（図４参照）と気密性を保つように配置され、所定の圧力や温度以上で開裂して開状態となるように形成されている。即ち、安全弁１１が開状態となることによって筐体３の内外が連通状態となる。
例えば、安全弁１１は、過熱状態にある電池セル２の筐体３の内圧によって破壊されて開く弁や、サーモワックスが溶融することにより開く弁など、公知の構成を適宜選択して採用することができる。本実施形態では、安全弁１１は、正極端子９と負極端子１０との間に配置されている。

図２に示すように、収容ケース２２は、複数の電池セル２が互いに隙間を空けた状態で収容される容器状部材である。図４に示すように、収容ケース２２内には、各々の電池セル２を冷却するための冷却用流体Ｃが流れるようになっている。本実施形態では、冷却用流体Ｃとして、例えば収容ケース２２外部の空気（外気）をファン若しくは自然対流により収容ケース２２内に取り入れて用いる。

図４に示すように、各々の電池セル２には、燃焼抑制手段１６が設けられている。燃焼抑制手段１６は、安全弁１１の上方に配された支持部材１７と、支持部材１７に支持された収容体１８と、を有している。
支持部材１７は、筐体３の外面であって安全弁１１が設けられた蓋部材３ａに取り付けられている。具体的には、支持部材１７は、電池セル２の筐体３において、安全弁１１の近傍に、安全弁１１との間に隙間を有して配置されている。本実施形態の支持部材１７は、後述するガス排出装置３０のガス導出管３１の内周面に取り付けられている。
支持部材１７は、収容体１８の外縁部分が挿入される窪みを有する穴２１が形成された板状とされている。本実施形態では、支持部材１７に形成された穴２１の開口は、安全弁１１へと向けられている。これにより、支持部材１７は、安全弁１１から放出されるガスが収容体１８に接するように収容体１８を支持する。

収容体１８は、燃焼抑制物質１９（不燃性ガス発生部材）と、燃焼抑制物質１９を内部に保持するパック部２０とを有している。
燃焼抑制物質１９は、所定温度以上に加熱されたときに熱分解して不燃性ガス（不活性ガス）を発生させる物質である。具体的には、燃焼抑制物質１９は、熱分解されることによって窒素若しくは二酸化炭素を発生させる物質である。熱分解により窒素を発生させる物質の例としては、例えばアジ化ナトリウムやビステトラゾール化合物を挙げることができる。また、熱分解により二酸化炭素を発生させる物質の例としては、例えば炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、および炭酸ナトリウムなどを挙げることができる。

パック部２０は、所定温度以上に加熱されたときに燃焼抑制物質１９を外部に放出させる容器である。パック部２０は、例えば所定温度以上で溶融する容器、所定温度以上で破損する容器、燃焼抑制物質１９が熱分解したときに発生する不燃性ガスの圧力によって破れる密封容器、あるいは安全弁１１の動作により穴が開けられる容器等を採用することができる。所定温度以上で溶融あるいは破損する容器の具体例としては、ポリエチレンやポリプロピレンを材料として形成された袋状部材や、アルミラミネートパック等を挙げることができる。
また、パック部２０内には、燃焼抑制物質１９として、消火剤として使用される薬剤がさらに含まれていてもよい。

ガス排出装置３０は、安全弁１１が開状態となった場合に、ガスを第一モジュールカバー２５の外部に導き、安全弁１１を介して排出されるガスの圧力が予め定めた圧力以下となった際に、安全弁１１によって形成された筐体３の内外の連通状態を閉塞する装置である。
ガス排出装置３０は、電池セル２の安全弁１１上に設けられている筒状のガス導出管３１と、ガス導出管３１に取り付けられている蓋部３２と、を有している。

ガス導出管３１は、第一モジュールカバー２５に形成されている排出孔２８と、電池セル２の筐体３に形成されている貫通孔１３とを気密に接続する円筒形状の煙突状部材である。排出孔２８は、二つのモジュールカバー２４のうち、電池セル２側（下側）に配置されている第一モジュールカバー２５に形成されている。
ガス導出管３１は、ガス導出管３１の内径が安全弁１１よりも大きくなるように形成されている。ガス導出管３１の第一の端部は、全周に亘って貫通孔１３の周囲の蓋部材３ａに溶接されている。ガス導出管３１の第一の端部とは反対側の第二の端部は、第一モジュールカバー２５の排出孔２８まで延在している。具体的には、ガス導出管３１は、ガス導出管３１の第二の端部が第一モジュールカバー２５の上面と略同一平面上となるような長さを有している。
上述したような構成により、電池セル２の筐体３に形成されている貫通孔１３からガスが排出された場合、ガスは、ガス導出管３１を介して第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６との間の空間Ｓ１に導かれる。

蓋部３２は、円筒形状の円筒部３３と、通常時において円筒部３３の一端を塞ぐ蓋部本体３４と、を有している。円筒部３３は、円筒部３３の外周面がガス導出管３１の内周面と摺動自在となるような外径となるように形成されている。換言すれば、蓋部３２の円筒部３３の外径は、ガス導出管３１の内径よりもやや小さくなるように形成されている。蓋部３２は、ガス導出管３１の内周面に沿ってガス導出管３１の軸方向に摺動可能な可動子として機能する。

蓋部本体３４は、ガス導出管３１の外径よりも大きな直径を有する円板形状をなしている。図５に示すように、蓋部本体３４の第一の面は、円筒部３３の第一の端部を閉塞するように、第一の端部の全周に亘って例えば溶接により接合されている。蓋部本体３４の第一の面とは反対側の第二の面は、球面形状となるように形成されている。

蓋部本体３４の第一の面上であって、円筒部３３との接合部の外側には、環状のシール部材３５が設けられている。シール部材３５は、ガス導出管３１に蓋部３２を取り付けた際に、蓋部本体３４の第一の面と第一モジュールカバー２５との間の隙間の気密性を確保するためのシール材である。シール部材３５としては、ＳＩＧＲＡＦＬＥＸ（登録商標）などの耐熱性の高い黒鉛系材料によって形成されたガスケットが好ましい。シール部材３５としては、金属により形成されたメタルガスケットの採用も可能である。

円筒部３３の第一の端部近傍には、ガス抜け孔３６が形成されている。ガス抜け孔３６は、円筒部３３の周面を貫通するように形成されている。ガス抜け孔３６の大きさは、円筒部３３の第一の端部とは反対側の第二の端部よりガスが流入した場合に、円滑にガスを排出できる大きさとされている。例えば、ガス抜け孔３６は、円筒部３３の第一の端部近傍に形成され、円筒部３３の周方向に長い長円形とすることができる。ガス抜け孔３６は、通常時においては、ガス導出管３１によって塞がれている。

上述したような蓋部３２は、蓋部本体３４がガス導出管３１と接触する閉状態において、筐体３の内部と外部との連通状態を閉塞し、蓋部本体３４がガス導出管３１より離間する方向（上方）に移動する開状態において、筐体３の内部と空間Ｓ１とを、貫通孔１３、ガス導出管３１、及びガス抜け孔３６を介して連通させる。蓋部３２は、通常時においては、蓋部３２の重量によって閉状態とされている。

第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６との間の間隔Ｄは、蓋部３２の高さより小さくなるように設定されている。即ち、第二モジュールカバー２６は、蓋部本体３４がガス導出管３１より離間する方向に移動した場合において、蓋部本体３４と第二モジュールカバー２６とが干渉することによって、蓋部３２がガス導出管３１より離脱するのを防止するストッパーとして機能する。換言すれば、第二モジュールカバー２６は、蓋部３２の動作範囲を所定範囲以下に規制する規制部材として機能する。

図２に示すように、本実施形態のバスバー１２は、バスバー１２がガス排出装置３０と干渉しないように配置されている。具体的には、バスバー１２は、筐体３の上蓋の長手方向Ｌ１、又は筐体３の上蓋の長手方向に直交する方向Ｌ２に延在するように配置されており、筐体３の上蓋の長手方向Ｌ１に対して斜めに交差する方向には延在していない。

次に、電池モジュール１の作用について説明する。
電池モジュール１の運用時には、電池セル２は充放電によって発熱する。通常時には、電池セル２の熱は、収容ケース２２内を対流する冷却用流体Ｃ（本実施形態では収容ケース２２内に導入された外気）により収容ケース２２外へと排熱される。

ところで、電池モジュール１の故障時（異常時）には、収容ケース２２内に収容された電池セル２の一部または全部が過熱状態となることが考えられる。これは、各々の電池セル２における短絡や、冷却用流体Ｃの循環不良等による故障が考えられる。このような場合、各々の電池セル２における放熱が間に合わずに、電池セル２内に高温のガスが蓄積される可能性がある。

ここで、電池セル２が過熱状態であるときには、安全弁１１近傍における電池セル２の内部圧力が所定圧力を超えたとき、又は安全弁１１近傍における電池セル２の内部温度が所定温度を超えたときに、安全弁１１を通じて、電解液６が気化してなるガスが筐体３の外部であって、ガス導出管３１の内部に放出される。例えば、電池セル２が過熱状態であるとき安全弁１１を通じて筐体３の外部に放出されるガスは高温のガスとなる。

ここで、収容体１８は、安全弁１１と対向する位置に設けられていることにより、安全弁１１から放出された高温のガスの流路上に位置している（図４には、高温のガスが流れる方向が符号Ｘが付された矢印にて示されている。）。これにより、安全弁１１から高温のガスが放出されたときに、収容体１８に高温のガスが接する。すると、収容体１８のパック部２０は加熱されることにより溶融あるいは破損等によりパック部２０の内外が連通された状態となり、パック部２０内の燃焼抑制物質１９が外部に放出される。

なお、パック部２０が高温のガスにより溶融あるいは破損したときには、収容体１８は支持部材１７から外れる場合がある。この場合、支持部材１７に形成された穴２１は高温のガスの流路となり、高温のガスの流れを妨げることなく燃焼抑制物質１９が高温のガス中に放出される。高温のガスに接触した燃焼抑制物質１９は、ガスの熱により熱分解され、ガス中及びガスの周囲には不燃性のガスが充満する。また、不燃性のガスは、ガスの流れに沿って拡散する。従って、電池セル２を冷却するための外気中の酸素が高温のガスに接するのが抑制され、ガスが発火しにくくなる。

図６に示すように、異常時における安全弁１１の作動時においては、ガスＧがガス導出管３１及び閉状態の蓋部３２によって形成された安全弁上方空間Ｓ２に流れ込むことによって、ガスＧが蓋部３２を上方に押し上げる。即ち、ガスＧが、蓋部本体３４の下面に当接することによって、蓋部本体３４がガス導出管３１より離間する方向に摺動する。これにより、円筒部３３のガス抜け孔３６が第一モジュールカバー２５上方の空間Ｓ１に露出し、ガスＧがガス抜け孔３６を介して第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６との間の空間Ｓ１に排出される。

図７に示すように、ガスが一定量排出された後においては、安全弁１１からのガスの圧力が弱まるため、蓋部３２は、蓋部３２の重量によって下方に移動する。蓋部３２が下方に移動することによって、ガス抜け孔３６は、ガス導出管３１によって塞がれる。さらに、蓋部３２の下面に取り付けられているシール部材３５が第一モジュールカバー２５の上面に当接することによって、ガス導出管３１と蓋部３２の円筒部３３との間から漏れ出るガスがシールされる。

以上説明したように、本実施形態の電池モジュール１によれば、各々の電池セル２を効率的に冷却することができ且つ安全性が高い。
本実施形態の電池モジュール１によれば、異常時において電解液６が気化してなる高温ガスが排出され、その排出速度が低下した後、蓋部３２がガス導出管３１を閉状態として筐体３の内外の連通状態を閉塞するため、冷却用流体Ｃと不燃性ガスとが混じり合わず、安全弁上方空間Ｓ２の雰囲気が不活性雰囲気に保ち易くすることができる。
また、電池セル安全弁部から電池セル２内への外気の流入が遮断されるため、事後の異常反応（不完全燃焼等）が速やかに収束する。

また、蓋部３２とモジュールカバー２４とがシール部材３５によってシールされていることによって、通常時において、蓋部３２の円筒部３３とガス導出管３１との間からガスが漏出することを防止することができる。
また、第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６との間隔が蓋部３２の長さよりも小さく設定されていることによって、高温のガスによって蓋部３２が上方に摺動した場合に蓋部３２がガス導出管３１から外れることを防止することができる。
さらに、燃焼抑制物質１９が、高温のガスによって加熱されて不燃性ガスを発生させる物質であるので、電池セル２が過熱状態となって高温のガスが安全弁１１から放出されたときに不燃性ガスを発生させることができる。これにより、通常の運用時に不燃性ガスが発生することがない。

また、燃焼抑制物質１９がパック部２０内に収容され、パック部２０が支持部材１７に取り付けられているので、電池モジュール１を移動させたり、電池モジュール１に振動が伝わったりした場合でも、燃焼抑制手段１６と安全弁１１との相対位置が維持される。

また、燃焼抑制物質１９が収容されたパック部２０が高温のガスの流路上に配置されているので、高温のガスが確実にパック部２０に接し、燃焼抑制物質１９が確実に高温のガスにより加熱される。

また、燃焼抑制物質１９が熱分解により窒素を発生させる物質である場合には、人体への毒性が少ない気体によって電池セル２の火災を予防することができる。

なお、上記実施形態では、安全弁１１の上方に燃焼抑制手段１６を設ける構成としたが、燃焼抑制手段１６を設けない構成とすることも可能である。即ち、ガス導出管３１と蓋部３２とによって形成される安全弁上方空間Ｓ２内は、酸素が電池セル２内の不完全燃焼によって消費されることにより、不活性ガス雰囲気となるため、燃焼抑制手段１６は必須ではない。

（第一実施形態の変形例）
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。図８に示すように、第一実施形態の変形例のガス導出管３１は、その上端位置が第一モジュールカバー２５よりも高くなっている。本変形例のガス導出管３１の上端には、径方向の外周側に突出するフランジ部３７が形成されている。蓋部３２に設けられているシール部材３５は、ガス導出管３１のフランジ部３７に当接して蓋部３２とガス導出管３１との間をシールする。

本変形例によれば、ガス導出管３１の上端を第一モジュールカバー２５と離間させることにより、電池セル２から排出されるガスの滞留・拡散を低減することができる。即ち、第一モジュールカバー２５に形成されている冷却風通風孔２７が蓋部３２によって塞がれることがないため、冷却用流体Ｃの流れをより円滑にすることができる。
また、第一モジュールカバー２５に形成されている冷却風通風孔２７の開口率の制限を緩くすることができるため、第一モジュールカバー２５の圧力損失が低減し、冷却用流体Ｃが流れ易くなる。これにより、電池モジュール１の冷却効率を高めることができる。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の電池モジュール１Ｂを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
安全弁１１からのガスの圧力が弱まって、蓋部３２が下がって安全弁上方空間Ｓ２を閉塞する際、電池セル２からの噴出物（ガス以外の固形成分）の噴出状況によっては、ガス導出管３１と蓋部３２の円筒部３３との間の滑りが悪くなり、蓋部３２が円滑に閉状態に復帰しないことが予想される。

図９に示すように、本実施形態の電池モジュール１Ｂにおいては、蓋部３２Ｂの蓋本体と第二モジュールカバー２６との間に、蓋部３２Ｂを、蓋部３２Ｂが閉状態となる方向に付勢する弾性部材３８が配置されている。なお、図９は、異常時においてガスＧが安全弁上方空間Ｓ２に流れ込むことによって、ガスＧが蓋部３２Ｂを上方に押し上げている様子を示す図である。
弾性部材３８は、板バネであり、本実施形態の弾性部材３８は、下方が凸となるように湾曲された平板形状をなしている。弾性部材３８の両端部は、第二モジュールカバー２６の下面に、例えばスポット溶接によって接合されている。弾性部材３８の中央部は、蓋部３２Ｂの第二の面（上面）に当接している。

なお、弾性部材３８の両端部を第二モジュールカバー２６ではなく蓋部本体３４に接合するとともに、中央部を第二モジュールカバー２６に当接させてもよい。
本実施形態の蓋部本体３４Ｂは、弾性部材３８との接触を安定させる目的で、平板状に形成されている。蓋部本体３４Ｂは、第一実施形態と同様に、上面が球状に形成されていてもよい。

本実施形態の電池モジュール１Ｂによれば、ガス導出管３１と蓋部３２Ｂの円筒部３３との間の滑りが悪くなり、蓋部３２Ｂが円滑に閉状態に復帰しない場合においても、弾性部材３８が蓋部３２Ｂの復帰動作を補助することによって、蓋部３２Ｂをより確実に作動させることができる。
また、板バネである弾性部材３８のばね定数を調整することによって、電池セル２から排出されるガスＧの圧力に対する蓋部３２の挙動を調整することができる。

（第二実施形態の変形例）
次に、第二実施形態の変形例について説明する。図１０は、本変形例の構成を示す部分断面図である。本変形例の弾性部材は、圧縮コイルばね３９である。圧縮コイルばね３９は、蓋部本体３４Ｂと第二モジュールカバー２６との間で突っ張り力を発生させるように配置されている。圧縮コイルばね３９は、蓋部本体３４と第二モジュールカバー２６の少なくとも一方に、例えば、スポットによって接合されている。圧縮コイルばね３９の本数は、平面視して円形の蓋部本体３４Ｂの円形の縁部に沿って、複数（例えば、３個、又は４個）取り付けることが好ましいが、蓋部本体３４Ｂの中央部に一つ設けてもよい。

上記変形例によれば、圧縮コイルばね３９の本数を変更することによって、電池セル２から排出されるガスＧの圧力に対する蓋部３２Ｂの挙動を調整することができる。

また、図１１に示すように、本変形例においては、圧縮コイルばね３９の第一の端部を第二モジュールカバー２６の下面に固定するとともに、第一の端部とは反対側の第二の端部を蓋部本体３４に固定することによって、蓋部３２Ｂの円筒部３３（図１０参照）を省略することができる。即ち、蓋部３２Ｂを円板状の蓋部本体３４Ｂのみで構成することもできる。
このような構成とすることによって、より少ない部品点数で、ガス排出装置３０Ｂを構成することができる。

（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態の電池モジュール１Ｃを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１２に示すように、本実施形態の電池モジュール１Ｃにおいては、モジュールカバー２４は第一モジュールカバー２５のみで構成されている。即ち、本実施形態の収容ケース２２のモジュールカバー２４は、第一実施形態及び第二実施形態の二重構造とは異なり、第一モジュールカバー２５のみの一段構造である。

本実施形態のガス排出装置３０Ｃは、第一モジュールカバー２５に固定されているフック部材４０を有している。フック部材４０は、蓋部３２がガス導出管３１より離脱するのを防止するストッパーとして機能する。
フック部材４０は、Ｓ字形状をなし、第一の端部が第一モジュールカバー２５の上面に、例えば、スポット溶接により接合されている。フック部材４０は、フック部材４０の第一の端部とは反対側の第二の端部が、蓋部３２の上方に延在するように固定されている。フック部材４０は、ガスの圧力によって蓋部３２が上方に移動した際に、蓋部３２がフック部材４０に当接するように配置されている。即ち、フック部材４０の第二の端部は、蓋部３２の上方に延在する干渉部として機能する部位である。

図１３に示すように、フック部材４０は、蓋部本体３４の円形の縁部に沿って周方向に複数が配置されている。本実施形態のフック部材４０は、一つのガス排出装置３０当たり四つのフック部材４０が、等間隔に設けられている。また、隣り合うガス排出装置３０のフック部材４０は、フック部材４０の取付位置が互いに干渉しないように配置されている。具体的には、隣り合うガス排出装置３０のフック部材４０は、円形の蓋部本体３４の縁部の周方向にずらされて配置されている。

図１４に示すように、電池セル２の異常時において、蓋部３２がガスの圧力によって上方に移動すると、蓋部本体３４がフック部材４０に干渉することによって、蓋部３２がガス導出管３１から外れることがない。

上記実施形態によれば、第一モジュールカバー２５にフック部材４０を取り付けることによって、第二モジュールカバー２６を省略することができる。これにより、電池モジュールの軽量コンパクト化、低コスト化が可能となる。
また、モジュールカバー２４を二枚から一枚にすることによって、ガス流路の圧力損失を低減することができる。即ち、異常時において、電池セル２から排出されるガスの滞留・拡散を低減することができる。

さらに、複数のフック部材４０を等間隔に取り付ける際、隣り合うガス排出装置３０Ｃのフック部材４０を円形の蓋部本体３４の縁部の周方向にずらして配置することによって、電池セル２間のフック部材４０の干渉を回避することができる。これにより、隣り合う電池セル２間の間隔を縮めることができ、電池モジュールのコンパクト化を図ることができる。
なお、フック部材４０の数は四つに限ることはなく、蓋部３２のストッパーとしての機能を果たすことができれば、一つでもよい。

（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態の電池モジュール１Ｄを図面に基づいて説明する。
図１５に示すように、本実施形態のガス排出装置３０Ｄの蓋部３２Ｄは、円形板形状の蓋部本体３４Ｄと、蓋部本体３４Ｄと第一モジュールカバー２５とを接続するヒンジ部材４２とを有している。蓋部本体３４Ｄは、蓋部本体３４Ｄの外径がガス導出管３１の外径よりもやや大きくなるように形成されている。蓋部本体３４Ｄの一方の面には、第一実施形態と同様にシール部材３５が設けられている。

ヒンジ部材４２は、蓋部本体３４Ｄを、蓋部本体３４Ｄがガス導出管３１を閉塞する閉状態と蓋部本体３４Ｄがガス導出管３１から離間する開状態との間で回動自在とする蝶番機構である。
また、本実施形態の第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６との間の間隔Ｄは、蓋部本体３４Ｄが９０°以下の所定角度（例えば３０°）回動した際に、蓋部本体３４Ｄが第二モジュールカバー２６に干渉するような間隔とされている。

図１６に示すように、電池セル２の異常時において、蓋部本体３４ＤがガスＧの圧力によってガス導出管３１より離間するように回動し、ガスＧは、第一モジュールカバー２５と第二モジュールカバー２６との間の空間Ｓ１に排出される。ガスＧの圧力が弱まると、蓋部本体３４Ｄの重量により、蓋部本体３４Ｄはガス導出管３１を閉塞する。

（第四実施形態の変形例）
次に第四実施形態の電池モジュール１Ｄの変形例について説明する。図１７に示すように、本変形例の電池モジュール１Ｄにおいては、第三実施形態と同様に、モジュールカバー２４は、第一モジュールカバー２５のみで構成されている。
本実施形態のガス排出装置３０Ｄは、第一モジュールカバー２５に取り付けられている爪状部材４４を有している。爪状部材４４は、一端が約９０°折り曲げられた棒状の部材であり、一方向に延在する爪状部材本体部４５と、爪状部材本体部４５と直交する方向に延在する爪部４６とを有している。

爪状部材４４は、爪状部材本体部４５の延在方向が第一モジュールカバー２５と直交するように、爪状部材本体部４５の爪部４６が設けられている端部とは反対側の端部が第一モジュールカバー２５に固定されている。爪状部材４４は、例えば、スポット溶接によって、第一モジュールカバー２５に接合されている。爪状部材４４は、蓋部本体３４が９０°以下の所定角度（例えば３０°）回動した際に、蓋部本体３４が爪部４６に干渉するように取り付けられている。

上記実施形態によれば、第三実施形態の電池モジュール１Ｃと同様に、モジュールカバー２４を二枚から一枚にすることができる。
また、爪状部材４４の形状を変更することによって、容易に、蓋部３２の開状態における開度を変更することができる。

また、上述した爪状部材４４の代替として、蓋部本体３４Ｄのヒンジ部材４２とは反対側の縁部と第一モジュールカバー２５とを接続するワイヤ（ケーブル）を用いることができる。即ち、蓋部本体３４Ｄの開放側部分にワイヤの一端を固定し、ワイヤの一端とは反対側の端部を第一モジュールカバー２５に固定して蓋部本体３４Ｄが開放する範囲を規制してもよい。
ワイヤを用いる場合、ガス排出後の蓋部３２Ｄの閉状態において、ワイヤが蓋部本体３４Ｄとガス導出管３１による安全弁上方空間Ｓ２の気密性確保に影響を及ぼさないようにする必要がある。例えば、ワイヤをシール部材３５の内側の位置で接続することで気密性への影響を回避することができる。

（第五実施形態）
以下、本発明の第五実施形態の電池モジュール１Ｅを図面に基づいて説明する。
図１８に示すように、本実施形態のガス排出装置３０Ｅは、第一モジュールカバー２５上方に延在する煙突状のガス導出管３１Ｅと、ガス導出管３１Ｅの上端を閉塞する天板部材４８と、を有している。
本実施形態の蓋部３２Ｅは、球状（ボール状）をなし、ガス導出管３１Ｅの内部を摺動自在に封入されている。
蓋部３２Ｅは、その直径がガス導出管３１Ｅの内径よりもやや小さくなるように形成されている。

ガス導出管３１Ｅには、ガス抜け孔３６が形成されている。ガス抜け孔３６は、ガス導出管３１Ｅの周面を貫通するように形成されている。ガス抜け孔３６は、ガス導出管３１Ｅにおける第一モジュールカバー２５よりやや上方に形成され、ガス導出管３１の周方向に長い長円形とすることができる。
ガス導出管３１Ｅの内周面であって、燃焼抑制手段１６のやや上方には、通常時において蓋部３２Ｅを支持する突条４９が形成されている。突条４９は、ガス導出管３１の内周面に全周に亘って形成されており、内周側の縁部が円形をなしている。これにより、球状の蓋部３２Ｅは突条４９の全周に接触する。
天板部材４８の高さは、球状の蓋部３２Ｅが上方に移動し天板部材４８に当接した状態で、少なくとも蓋部３２Ｅの中心がガス抜け孔３６の上端より上方に位置するように設定されている。

次に、本実施形態のガス排出装置３０Ｅの作用について説明する。通常時において、蓋部３２Ｅは突条４９によって支持され、安全弁上方空間Ｓ２は蓋部３２Ｅによって閉塞される。図１９に示すように、電池セル２の異常時においては、ガスＧの圧力により、球状の蓋部３２Ｅが変位する。球状の蓋部３２Ｅの変位量はガス導出管３１Ｅの上端に取り付けられている天板部材４８によって規定される。蓋部３２Ｅが上方に移動することによって、高温のガスＧはガス導出管３１Ｅ及びガス抜け孔３６を介してモジュールカバー２４の上方に排出される。

ガスＧが一定量排出された後においては、安全弁１１からのガスＧの圧力が弱まるため、蓋部３２Ｅは、蓋部３２Ｅの重量によって下方に移動し、突条４９の内周側縁部に接する。これによって、安全弁上方空間Ｓ２は閉塞される。
上記実施形態によれば、蓋部３２Ｅの形状が球状であるため、既存の球体を用いて蓋部３２Ｅとすることができる。また、第三実施形態と同様に、モジュールカバー２４を二枚から一枚にすることができる。

（第六実施形態）
以下、本発明の第六実施形態の電池モジュール１Ｆを図面に基づいて説明する。
図２０に示すように、本実施形態の蓋部３２Ｆは、第一実施形態と同様の形状を有する蓋部本体３４及び円筒部３３と、蓋部本体３４に取り付けられている複数のフック部材４０Ｆと、を有している。
フック部材４０Ｆは、蓋部３２がガス導出管３１より離脱するのを防止するストッパーとして機能する。

フック部材４０Ｆは、Ｓ字形状をなし、第一の端部が蓋部本体３４の上面に、接合されている。フック部材４０Ｆは、フック部材４０Ｆの第一の端部とは反対側の第二の端部が、冷却風通風孔２７を介して第一モジュールカバー２５の下方に延在するように固定されている。即ち、フック部材４０Ｆは、ガスの圧力によって蓋部３２が上方に移動した際に、フック部材４０Ｆの第二の端部が第一モジュールカバー２５の下面に引っ掛かるように配置されている。

フック部材４０Ｆは、蓋部本体３４の円形の縁部に沿って周方向に複数が配置されている。本実施形態のフック部材４０Ｆは、一つのガス排出装置３０当たり四つのフック部材４０Ｆが、等間隔に設けられている。フック部材４０Ｆの数はこれに限らず、一つの蓋部３２について二つ以上取り付けられていればよい。

図２１に示すように、電池セル２の異常時において、蓋部３２がガスの圧力によって上方に移動すると、フック部材４０Ｆが第一モジュールカバー２５の下面に干渉することによって、蓋部３２がガス導出管３１から外れることがない。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第四実施形態のガス排出装置３０に蓋部本体３４に第二実施形態と同様の弾性部材３８を設けて、蓋部本体３４を下方に付勢してもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 電池モジュール
２ 電池セル
３ 筐体
３ａ 蓋部材
４ 正極（電池本体）
５ 負極（電池本体）
６ 電解液
７ セパレータ
８ 端子
９ 正極端子
１０ 負極端子
１１ 安全弁
１２ バスバー
１３ 貫通孔
１５ 制御部
１６ 燃焼抑制手段
１７ 支持部材
１８ 収容体
１９ 燃焼抑制物質
２０ パック部
２１ 穴
２２ 収容ケース
２３ 収容ケース本体
２４ モジュールカバー
２５ 第一モジュールカバー
２６ 第二モジュールカバー
２７ 冷却風通風孔
２８ 排出孔
３０，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｆ ガス排出装置
３１，３１Ｅ ガス導出管
３２，３２Ｂ，３２Ｄ，３２Ｅ 蓋部
３３ 円筒部
３４，３４Ｄ 蓋部本体
３５ シール部材
３６ ガス抜け孔
３７ フランジ部
３８ 弾性部材
３９ 圧縮コイルばね
４０，４０Ｆ フック部材
４２ ヒンジ部材
４４ 爪状部材
４５ 爪状部材本体部
４６ 爪部
４８ 天板部材
４９ 突条
Ｃ 冷却用流体
Ｓ１ 空間
Ｓ２ 安全弁上方空間

Claims (8)

1. 電池本体、前記電池本体を外部から覆う筐体、及び、前記筐体に形成されている貫通孔を塞ぐように設けられて前記電池本体からガスが発生した際に前記貫通孔を介して前記筐体内から前記ガスを外部に排出する安全弁を有する電池セルと、
   前記電池セルを収容し、前記電池セルの周囲に冷却用流体が流通する収容ケースと、
   前記収容ケース内に設けられて、前記安全弁を介して前記筐体の外部に排出される前記ガスの圧力が予め定めた圧力以下となった際に、前記安全弁により形成された前記筐体の内外の連通状態を閉塞する蓋部と、を備える電池モジュール。
2. 前記収容ケースは、上方が開放された収容ケース本体と、前記収容ケース本体の上部を覆い排出孔を有するカバーと、を有し、
   前記排出孔と前記貫通孔とを気密に接続する筒状のガス導出管を有し、
   前記蓋部は、前記ガス導出管の上端を閉塞する請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記蓋部は、
   前記ガス導出管の上端を閉塞する蓋部本体と、
   前記蓋部本体が上端に接合され、前記ガス導出管の内周側に摺動自在に配置された筒部と、
   前記筒部に形成され、前記蓋部本体が前記ガス導出管と離間する方向に摺動した際に前記筐体の内外を連通状態とするガス抜け孔と、を有する請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記蓋部は、前記ガス導出管を閉塞する方向に付勢されている請求項２又は請求項３に記載の電池モジュール。
5. 前記蓋部は、
   前記ガス導出管の上端を閉塞する蓋部本体と、
   前記蓋部本体を前記カバーに回動自在に固定するヒンジと、を有する請求項２に記載の電池モジュール。
6. 前記蓋部の動作範囲を所定範囲以下に規制する規制部材を有する請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の電池モジュール。
7. 前記規制部材は、前記カバーに取り付けられて前記蓋部の上方に延在する干渉部を有するフック部材である請求項６に記載の電池モジュール。
8. 前記蓋部は球状をなして前記ガス導出管内を摺動可能に配置され、
   前記ガス導出管には、前記ガス導出管における前記カバーよりも上方に形成されているガス抜け孔であって、前記蓋部が前記ガス抜け孔よりも上方に移動することによって前記筐体の内外を連通状態とするガス抜け孔と、前記ガス導出管の上端を塞ぐ天板部材と、を有する請求項２に記載の電池モジュール。

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