JP2017157274A - リチウムイオン電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】
確実な動作で高温状態の電池の充電量を減らすことが可能な組電池を提供する
【解決手段】
一対の幅広面と、対向する二組の幅狭面と、を有する電池容器と、前記幅狭面のいずれかに設けられた正極端子と負極端子と、を有する二次電池を複数有し、複数の前記二次電池は、前記幅広面を対向して積層され、複数の前記二次電池は、直列接続となるように隣り合う前記二次電池同士が、前記正極端子と前記負極端子とがバスバーにより接続された組電池において、前記二次電池は、前記二次電池の温度の上昇に応じてバスバーが設けられていない前記正極荷電部と負極荷電部との間を通電する短絡部材を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池モジュールに関する。

リチウムイオン電池は、過充電、加熱等により過剰に高温になる場合がある。このような高温の状態では充電時における電極活物質や電解液の不安定性が増すため、充電量が多いほど発火等の可能性が高くなる。

特に、近年、電気自動車等の動力として、複数のリチウムイオンを連結したリチウムイオン電池モジュール（組電池）の開発が進められている。組電池では、発火が生じた場合の被害が二次電池３と比較して更に大きくなるため、組電池を対象とする高温状態のリチウムイオン電池の充電量を減らす手段が必要となっている。

特許文献１には、組電池を構成するリチウムイオン電池の充電量を減らす手段として、隣接する電池の正極端子と負極端子とを電気的に接続するバスバー同士を接触させて短絡回路を形成する構成が開示されている。

特開２０１５−５３１４５

特許文献１に記載の組電池は、組電池の変形を利用して短絡回路を形成するため、組電池の変形を伴わずに電池が高温になる場合には効果が期待できない。また、組電池の変形は衝突や圧縮等の外的な要因によるものであるため、変形形状を管理することは困難であり、場合によってはバスバー同士が接触せずに短絡回路が形成されないことも起こり得る。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外圧や電池の変形を必要とせずに温度上昇により作動することで組電池の過剰な温度上昇を防ぐ構造を提供することにある。

本発明の課題を解決する手段は例えば以下である。

一対の幅広面と、対向する二組の幅狭面と、を有する電池容器と、前記幅狭面のいずれかに設けられた正極端子と負極端子と、を有する二次電池を複数有し、複数の前記二次電池は、前記幅広面を対向して積層され、複数の前記二次電池は、直列接続となるように隣り合う前記二次電池同士が、前記正極端子と前記負極端子とがバスバーにより接続され、
隣り合う一組の前記二次電池は、積層方向に対向して配置された二組の前記正極端子と前記負極端子を有し、一方組の前記正極端子と前記負極端子は、前記バスバーにより接続され、他一方組の前記正極端子と前記他一方組の前記正極端子に設けられた前記バスバーとからなる正極荷電部と、他一方組の前記負極端子と前記他一方組の前記負極端子に設けられた前記バスバーとからなる負極荷電部とは、電気的に接続されていない組電池において、前記二次電池は、前記二次電池の温度の上昇に応じて前記正極荷電部と負極荷電部との間を通電する短絡部材を有する組電池。

本発明により、外圧や電池の変形を必要とせずに温度上昇により作動することで組電池の過剰な温度上昇を防ぐ構造を提供することができる。

実施例１の組電池の外観斜視図 二次電池３を示す外観斜視図 中間ホルダを示す外観斜視図 端部ホルダを示す外観斜視図 実施例１の短絡部材を示す外観斜視図 短絡部材２を設けた組電池１の図 抵抗体１８を有する実施例１の組電池の外観斜視図 実施例２の短絡部材２の外観斜視図。 実施例２の短絡部材２を有する組電池１の外観図 実施例３の短絡部材２の外観斜視図。 実施例３の短絡部材２を有する組電池１の外観図 実施例４の短絡部材２の外観斜視図 実施例４の短絡部材２を有する組電池１の外観図 実施例５の短絡部材２の外観斜視図 実施例５の短絡部材２を有する組電池１の外観図 実施例６の短絡部材２の外観斜視図 実施例６の短絡部材２を有する組電池１の外観図

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても本発明の範囲内に含まれる。また、実施例における図は、略図であり、図中の位置関係系や寸法等に正確さを保証するものではない。本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１の組電池の外観斜視図である。

組電池１は、複数の二次電池３が積層配置された電池積層体４と、その電池積層体を一体化する一体化機構５を有する。

電池積層体４は、複数の二次電池３と、二次電池３の間に設けられた複数の電池ホルダ１４とを備えている。本実施例において各二次電池３は、扁平な直方体形状の角型二次電池であって、一対の幅広面、二組の幅狭面（二組の幅狭面のうち一組は電池蓋と電池底面）を有している。電池積層体を構成する複数の二次電池３は、隣り合う二次電池３の互いの幅広面側同士が対向するように積層配置されている。隣接する二次電池３同士は、電池蓋に設けられた正極端子および負極端子の位置が逆転するように、向きが反転して配置されている。隣り合う各二次電池３の正極端子と負極端子とは金属製の平板状導電部材であるバスバー６Ａによって電気的に接続されている。本実施の形態に係る組電池を構成する複数の二次電池３は、電気的に直列に接続されている。また、電池積層体の両端の電池には端子バスバー６Ｂが備えられており、端子バスバーは組電池全体を充放電するために使用される。

電池積層体４は、一体化機構５により保持されている。一体化機構５は、二次電池３の積層方向両端側に位置する一対のエンドプレート１２と、積層方向の側面側位置する一対のサイドフレーム１３とを含んで構成され、電池ホルダ１４を介して積層配置された複数の二次電池３を固縛している。エンドプレート１２は、矩形平板状であり、二次電池３とほぼ同じ大きさに形成されている。一対のエンドプレートは、電池積層体４を積層方向のから挟持している。エンドプレートの材質は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属である。

一対のサイドフレーム１３は、電池積層体の側面側に位置し、左方および右方において、左右対称に配置されている。図１に示すように、サイドフレーム１３は、矩形状の平板に矩形状の開口部１３Ａが設けられた側板と、側板の前後方向両端のそれぞれで同方向に９０度屈曲された屈曲部１３Ｂとを備えている。側板は、前側のエンドプレートと後側のエンドプレートとの間に亘って互いに平行に延在する一対の側面当接部と、電池積層体の上端と下端との間に亘って互いに平行に延在する一対の係合部とを備え、左右方向から見たときに略ロ字状を呈している。サイドフレーム１３は、所定の厚さのステンレス板や鋼板等の金属板を所定の幅に切り出した後、中央を矩形に打ち抜き、端部を折り曲げ加工して製作される。

複数の二次電池３は、電池ホルダ１４を介して、前後方向に積層配置されて電池積層体を保持している。電池ホルダの材質は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂であり、たとえば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリカーボネイト（ＰＣ）等のエンジニアリングプラスチックやゴム等である。電池ホルダは、隣り合う二次電池３間に配置される中間ホルダ１４Ａと、前端に配置される二次電池３とエンドプレートとの間、および、後端に配置される二次電池３とエンドプレートとの間に配置される端部ホルダ１４Ｂとからなる。各二次電池３同士の間に中間ホルダが介在しているため、隣り合う二次電池３同士の絶縁性が確保されている。エンドプレートと二次電池３との間に端部ホルダが介在しているためエンドプレートと二次電池３との絶縁性が確保されている。

図２は、二次電池３を示す図である。

二次電池３は、電池缶７と電池蓋８とからなる角形の電池容器を備えている。電池缶および電池蓋の材質は、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金である。電池缶７は、一端に開口部を有する矩形箱状とされる。電池蓋８は、矩形平板状であって、電池缶７の開口部を塞ぐようにレーザ溶接されている。電池蓋８は、電池缶７を封止している。電池蓋と電池缶とからなる角形の電池容器は、中空の直方体形状とされている。電池容器は、電池容器を構成する側面のうちで最も面積の大きい面（幅広面７Ａ）を有する一対の幅広側板同士が対向し、電池容器を構成する側面のうちで最も面積の小さい面（狭側面７Ｂ）を有する一対の幅狭側板同士が対向し、電池蓋と電池缶の底板とが対向している。

二次電池３は一面に正極端子および負極端子を有する。本実施例においては、電池蓋８には、正極端子９Ａおよび負極端子９Ｂが設けられている。電池容器の内部には、正極、負極を積層した充放電要素が絶縁ケースに覆われた状態で収納されている。正極は電池内部で正極端子９Aと接続され、負極は電池内部で負極端子９Bと接続されている。

電池蓋８には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓１０によって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。電池蓋には、ガス排出弁１１が設けられている。ガス排出弁１１は、プレス加工によって電池蓋を部分的に薄肉化することで形成されている。ガス排出弁１１は、二次電池３が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
図３は中間ホルダ１４Ａの外観斜視図である。

中間ホルダ１４Ａは、隔離部１５Ａ、連結部１５Ｂ、連結部１５Ｃ、凸部１５Ｄを有する。隔離部１５Ａは電池の幅広面７Ａに対抗し、隣接する二個の電池の幅広面７Ａが当接することを防止する。連結部１５Ｂは山部を、連結部１５Ｃは谷部を有し、隣接する電池ホルダと連結するために使用される。凸部１５Ｄは、電池の狭側面７Ｂとは反対側に突き出しており、後述のように、電池積層体を一体化するときに使用される。

図４は端部ホルダ１４Ｂの外観斜視図である。

端部ホルダ１４Ｂは、隔離部１６Ａと連結部１６Ｂ、連結部１６Ｃ、凸部１６Ｄを有する。隔離部１６Ａは電池の幅広面７Ａとエンドプレートに対抗し、電池の幅広面７Ａとエンドプレートが当接することを防止する。連結部１６Ｂは山部を、連結部１６Ｃは谷部を有し、隣接する電池ホルダと連結するために使用される。凸部１６Ｄは、電池の狭側面７Ｂとは反対側に突き出しており、後述のように、電池積層体を一体化するときに使用される。

隣接する中間ホルダ同士、あるいは中間ホルダと端部ホルダとは、各電池ホルダの連結部を嵌合することで連結される。具体的には、中間ホルダの連結部１５Ｂと隣接する中間ホルダの連結部１５Ｃを嵌合することで、隣接する中間ホルダ同士は連結され、中間ホルダの連結部１５Ｂと端部ホルダの連結部１６Ｃ、および中間ホルダの連結部１５Ｃと端部ホルダの連結部１６Ｂとを嵌合することで、中間ホルダと端部ホルダは連結される。

（電池積層体の一体化方法）
初めに、一対のエンドプレート１２を電池積層体４の両側に配置する。この時、電池ホルダの連結部が連結されて、中間ホルダの凸部１５Ｄおよび端部ホルダの凸部１６Ｄは、全体として二次電池３の狭側面７Ｂとは反対側へ向いた直方体形状の凸部を構成している。次に、この凸部に、サイドフレームの開口部１３Ａを嵌入させる。サイドフレームの開口部は、直方体形状の凸部の外形の形状に対応して設けられており、サイドフレームの開口部に直方体形状の凸部が嵌入された状態で、側面当接部が中間ホルダの当接面部および端部ホルダの当接面部に当接される。開口部における上下の開口縁部は、凸部の上下の縁部に係合し、開口部における前後の開口縁部は、端部ホルダの凸部の前後の縁部に係合する。最後に、サイドフレームの屈曲部１３Ｂをねじによりエンドプレートにねじ止めする。サイドフレームの屈曲部１３Ｂがエンドプレートにねじ止めされると、一対のエンドプレートに挟まれた電池ホルダおよび二次電池３が所定量圧縮された状態で保持される。このように、一体化機構により電池積層体が固縛されると、複数の中間ホルダおよび端部ホルダの上下および前後左右方向の位置が規制される。その結果、電池ホルダに挟まれる二次電池３の前後方向の位置が規制され、電池ホルダの一対の連結部に挟まれる二次電池３の左右方向の位置が規制される。また、幅広面当接部と二次電池３の幅広側板とが当接され、連結部の内側面と二次電池３の幅狭側板とが当接されているため、接触面における摩擦力により、二次電池３の上下方向の位置が規制される。なお、本実施の形態では、ねじを用いてサイドフレームをエンドプレートに固定する方法について説明したが、ボルト、リベットなどを用いて、あるいは、かしめ、溶接などにより、サイドフレームをエンドプレートに固定してもよい。

この状態で隣り合う各二次電池３の正極端子と負極端子とを金属製の平板状導電部材であるバスバーによって電気的に接続することで、電池部が完成する。次に、このようにして作製した電池部に短絡部材を接続する。

図５は実施例１の短絡部材２の構造である。

なお、以下説明に当たり、便宜上、正極荷電部と負極荷電部という用語を定義して用いる。正極荷電部は、正極と電気的に接続されている部位であり、正極端子それ自体あるいは正極端子と電気的に接続されたバスバー等である。負極荷電部は負極と電気的に接続されている部位であり、負極端子それ自体あるいは負極端子と電気的に接続されたバスバー等である。

短絡部材２は弓状の熱応動部２Ａと基材部２Ｂと接触補助部２Ｃを有す。熱応動部２Ａと基材部２Ｂ、熱応動部２Ａと接触補助部２Ｃはそれぞれ一体化されて電気的に接続されている。熱応動部２Ａは熱によって形状が変化する導電性部材からなる。

ここで、熱応動部は熱によって形状が変化する導電性部材であり、バイメタルや形状記憶合金である。熱応動部が動作して短絡回路を形成する温度（動作温度）は電池の構成材料によって異なるが、動作温度としては８０℃から１００℃以上が好ましい。熱応動部としてバイメタルを用いる場合には、高膨張層と低膨張層の少なくとも二つの膨張層からなるバイメタルが好適である。このようなバイメタルとしては、例えば高膨張層がニッケル、鉄、マンガン、クロムのいずれか三種の合金からなり、低膨張層が、ニッケル、鉄、クロムのいずれか二種の合金からなるものを使用できる。なお、膨張層は二つに限定されず、三層以上にしてもよい。熱応動部として形状記憶合金を用いる場合には、ニッケル‐チタン合金、ニッケル‐チタン‐コバルト合金等を用いることができ、熱応動部の動作温度を考慮すると、合金に占めるニッケル成分量は５５ｗｔ％以上が好ましい。

基材部２Ｂは熱応動部２Ａより導電性が劣る部材である。基材部２Ｂは必ずしも必要ではないが、熱応動部と荷電部との間に備えられ、熱応動部を流れる電流を制御することができる。基材部２Ｂの下面２Ｄは荷電部と電気的に接続されている。接触補助部２Ｃは銅などの柔らかい金属からなる導電性部材である。接触補助部２Ｃは必ずしも必要ではないが、熱応動部が動いて、対向する荷電部と接触するとき、その間の電気的な接続を補助する。熱応動部２Ａは、熱によって形状が変化する場合には、基材部の下面２Ｄに対して水平方向に動く。

図６は短絡部材２を設けた組電池１の図である。

隣合う二次電池３同士は幅広面を対向して積層され、複数の二次電池３は、直列接続となるように隣り合う前記二次電池３同士が、正極端子９Aと負極端子９Bとがバスバーにより接続されている。ここで、隣り合う二つ（一組）の二次電池３に注目すると、積層方向に対向して配置された二組の正極端子９Aと負極端子９Bを有し、一方組の正極端子９Aと負極端子９Bは、バスバー６Aにより接続され、他一方組の正極端子９Aと負極端子９Bはバスバー６Aにより接続されていない。このバスバー６Aにより接続されていない箇所には短絡部材２が設けられている。

短絡部材１は、二次電池３が所定の温度より低い状態では、正極荷電部あるいは負極荷電部のどちらか一方と電気的に接続されている。本実施例においては、バスバー６Aのうち正極端子９A側に設けられている。二次電池３の温度が所定より低い場合はバスバー６Aにより電気的に接続されていない正極端子９Aと負極端子９Bは電気的に接続されていないが、二次電池３の温度は所定値以上になった場合、熱応動部２Ａが変形して正極端子９Aと負極端子９Bが電気的に接触することで短絡回路が形成される。ここで、所定値とは、熱応動部２Aが変形する温度であり、熱応動部２Aを形成する材料や構造、例えば前述した高膨張層、低膨張層の層厚、材料を変更することで適宜調節が可能である。

ここで、熱応動部２Ａと基材部２Ｂ、熱応動部２Ａと接触補助部２Ｃ、機材部２Ｂと荷電部の電気的な接続には、溶接やハンダ等の導電性結着剤を用いる手段を適用することができる。この状態で電池が所定の温度以上になると、弓状の熱応動部が正極荷電部と負極荷電部の水平方向に動いて、これまで短絡部材と電気的に接触していなかった方の荷電部と短絡部材とが接触して隣り合う電池同士が電気的に接続される。

また、短絡部材が動く方向は正極荷電部と負極荷電部の水平方向に限定されない。短絡部材は、正極荷電部と負極荷電部の高さ方向に動いてもよい。

また、短絡部材を流れる電流を制限するために、図７に示すように、動作温度より低い状態では熱応動部と電気的に離れている場所に、抵抗体１８を備えることもできる。

以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。本実施の形態では、高温において、短絡部材によって、隣り合う二次電池３間に短絡回路が形成される。このため、高温時には隣り合う電池間で放電して、電池の充電量を減らすことができる。その結果、過剰な高温を防ぐことができる。

（実施例２）
図８は実施例２の短絡部材２の外観斜視図である。

短絡部材２は、板状の熱応動部１７Ａと熱応動部１７Ａが設けられた基材部１７Ｂと接触補助部１７Ｃを有する。基材部１７Ｂの下面１７Ｄにて二次電池３の温度を感知し、その熱により熱応動部１７Ａが点線矢印の方向に動く。

図９は実施例２の短絡部材２を有する組電池１の外観図である。

短絡部材２は実施例１と同様に、バスバー６Aにより接続されていない正極荷電部と負極荷電部との間に設置されており、二次電池３の電池蓋、電池蓋方向を高さ方向とした場合に正極荷電部と負極荷電部の高さ方向側に短絡部材が位置するように設けられている。短絡部材２の基材部１７Ｂはバスバー６Aの正極端子９A側に短絡部材２が設けられている。基材部１７Ｂの下面１７Ｄにて二次電池３の温度を感知し、その熱により熱応動部１７Ａが隣り合う二次電池３の負極端子９Bに設けられたバスバーに接触することで、短絡部材が高さ方向（負極端子の上側から下側に変形）することで短絡回路が形成される。

本実施形態による組電池は、短絡部材の構成を除いては、実施例１の組電池と同様な構造であるため重複する点は説明を省略する。

二次電池３の内部の熱は正極電極、負極電極、正極電極と正極端子を繋ぐ正極集電体、負極電極と負極端子を繋ぐ負極集電体にて発生する量が多い為、実施例１、実施例２のようにより電池内部の熱を反映しやすいように荷電部に短絡部材２を設けることで、二次電池３の熱上昇をより敏感に捉えることができる。

（実施例３）
図１０は実施例３の短絡部材２の外観斜視図である。

短絡部材２は、熱応動部１９Ａと基材部１９Ｂと接触補助部１９Ｃを有する。

板状の基材部１９Ｂの端部には二股の熱応動部１９Ａが設けられ、それぞれの熱応動部１９Ａは、基材部１９Bの幅広面方向の逆方向（図中点線矢印方向）に動くことができる。

熱応動部１９Ａと基材部１９Ｂ、熱応動部１９Ａと接触補助部１９Ｃはそれぞれ一体化されて電気的に接続されている。熱応動部１９Ａは熱によって形状が変化する導電性部材からなる。基材部１９Ｂは金属等の熱伝導体である。基材部１９Ｂは電池缶と熱的に接続されている。基材部１９Ｂは必ずしも必要ではなく、電池缶に直接熱応動部を接続してもよい。接触補助部１９Ｃは銅などの柔らかい金属からなる導電性部材である。接触補助部１９Ｃは必ずしも必要ではないが、熱応動部が動いて、対向する荷電部と接触するとき、その間の電気的な接続を補助する。熱応動部１９Ａは、熱によって形状が変化する場合には、基材部１９Ｂに対して垂直方向に動く。

図１１は、実施例３の短絡部材２を有する組電池１の外観図である。

短絡部材２は、実施例１と同様に、バスバー６Aにより接続されていない正極荷電部と負極荷電部との間に設けられる。基材部１９Ｂは隣り合う二次電池３の幅広面同士の間に設けられる。基材部１９Ｂは二次電池３の熱を熱応動部１９Ａに伝えるために二次電池３の幅広面と熱的に接触した状態で設けられる。基材部１９Ｂは、隣り合う二つの二次電池３両方に接触してもよいし、片方でも良い。

熱応動部１９Ａが熱を感知し、変形すると、短絡部材２により正極荷電部と負極荷電部が接触して短絡回路が形成される。電池缶表面の温度を検知して短絡回路を形成させることができるため、電池の過剰な温度上昇を防ぐことができる。

本実施例は電池缶の幅広面の熱を捉えることができるので、より広い面積の熱変動を捉えることができる。

（実施例４）
図１２は実施例４の短絡部材２の外観斜視図である。

短絡部材２は、熱応動部２０Ａと基材部２０Ｂと接触補助部２０Ｃを有す。熱応動部２０Ａと基材部２０Ｂ、熱応動部２０Ａと接触補助部２０Ｃはそれぞれ一体化されて電気的に接続されている。ブロック状の基材部２０ＢにはU字板状の熱応動部２０Ａが設けられ、熱応動部２０Ａの端部には接触補助部２０Ｃが設けられている。

基材部２０Ｂは電池蓋と熱的に接続されている。ここで、基材部１９Ｂは必ずしも必要ではなく、電池缶に直接熱応動部を接続してもよい。接触補助部２０Ｃは熱応動部２０Ａと電気的に接続されている。接触補助部２０Ｃは必ずしも必要ではないが、熱応動部が動いて、対向する荷電部と接触するとき、その間の電気的な接続を補助する。熱を受け取った基材部２０Ｂから熱が熱応動部２０Ａに移動し、その熱を感知して熱応動部２０Ａは変形する。

図１３は、実施例４の短絡部材２を有する組電池１の外観図である。

短絡部材２は、隣り合う二次電池３同士のバスバー６Aにより接続されていない正極荷電部と負極荷電部の水平方向（電池蓋に沿う方向）に対応する位置も設けられている。基材部２０Ｂは二次電池３の電池蓋に設けられる。基材部２０Ｂは二次電池３の熱を熱応動部２０Ａに伝える為に電池蓋と熱的に接触した状態で設けられる。短絡部材２の温度が所定値以上になると短絡部材２は、変形して正極荷電部と負極荷電部とを電気的に接続する。接触補助部２０Ｃは、低温時には正極荷電部と負極荷電部のいずれかに接触していてもよく、両者から離れた状態でもよい、実施例４においては、接触補助部２０Ｃは、二次電池３が低温時には正極端子６Aにのみ触れた状態で設けられている。二次電池３が所定の温度を越えると熱応動部２０Ａが変形し、接触補助部２０Ｃにより正極荷電部である正極端子９Ａと負極荷電部である負極端子９Ｂとが電気的に接続される。

実施例４のように、蓋に短絡部材２を設ける場合には、基材部２０Ｂは、荷電部よりも広い蓋のあらゆる場所に備えることができるため、設計の自由度が向上する良さが有る。

（実施例５）
図１４は実施例５の短絡部材２の外観斜視図である。

実施例５は、実施例４において短絡部材を隣接する二つの二次電池３に接続して、どちらかの電池が所定の温度以上になった場合にそれを検知して短絡部材が動作するようにしたものである。

短絡部材２は、U字板状の熱応動部２０Ａに二つの基材部２１Ｂが設けられている。熱応動部２０Ａの基材部２１Ｂが設けられていない側の端部には、実施例４と同様に接触補助部２１Ｃが設けられている。

図１５は、実施例５の短絡部材２を有する組電池１の外観図である。

短絡部材２は、実施例４と同様に、隣り合う二次電池３同士のバスバー６Aにより接続されていない正極荷電部と負極荷電部と対向する位置に設けられている。基材部２１Ｂは二次電池３の熱を熱応動部２０Ａに伝える為に電池蓋と熱的に接触した状態で設けられる。基材部２１Ｂは隣り合う二次電池３のいずれかの熱を感知するために、それぞれの二次電池３の蓋に設けられている。二次電池３の熱により短絡部材２の温度が所定値以上になると短絡部材２は、変形して正極荷電部と負極荷電部とを電気的に接続し、短絡経路を形成する。

電池蓋表面の温度を検知して短絡回路を形成させることができるため、電池の過剰な温度上昇を防ぐことができる。

（実施例６）
図１６は実施例６の短絡部材２の外観斜視図である。

短絡部材２は抵抗変化部２２Ａと二つの基材部２２Ｂを有する。抵抗変化部２２Ａと基材部２２Ｂは、接触した状態である。抵抗変化部２２Ａは温度に応じて抵抗値が変化し、温度が高くなるほど抵抗値が低くなる特性を有する。この為、低温時には二つの基材部２２Bは電気的には繋がっておらず、高温になることで抵抗変化部２２Ａの抵抗が下がり、電気的に繋がる。

抵抗変化部２２Ａの材料としては、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄を含むセラミックス、または、酸化バナジウム等を用いることができる。基材部２２Ｂは金属等の熱伝導体である。基材部２２Ｂの下面２２Ｃは荷電部と電気的に接続されている。正極端子と負極端子とを繋ぐように設けられていてもよいし、正極端子に設けられたバスバーと負極端子に設けられたバスバーを繋ぐように設けてもよい。

ここで、基材部２２Ｂは必ずしも必要ではなく、荷電部に直接抵抗変化部を接続してもよい。

図１７は、実施例６の短絡部材２を有する組電池１の外観図である。

短絡部材２は、隣り合う二次電池３同士がバスバー６Aにより接続されていない正極荷電部と負極荷電部（正極端子９Aに設けられたバスバー６Ａと負極端子９Bに設けられたバスバー６Ａ）とを繋いで設けられている。

低温時には正極荷電部と負極荷電部とは電気的には繋がっておらず、高温になることで抵抗変化部２２Ａの抵抗が下がり、正極荷電部と負極荷電部とが電気的に繋がる。正極荷電部と負極荷電部とが電気的に繋がることで短絡回路を形成することができる為、二次電池３の過剰な発熱を回避することができる。

実施例６の短絡部材は、温度上昇による形状の変化を必要としないため、短絡部材の形状がを単純なものとすることができる。この為外部からの衝撃等により多少形状が変化したとしても短絡部材としての役割を保ちやすい。

１ 組電池
２ 短絡部材
２Ａ 熱応動部
２Ｂ 基材部
２Ｃ 接触補助部
２Ｄ 下面
３ 二次電池３
４ 電池積層体
５ 一体化機構
６Ａ バスバー
６Ｂ 端子バスバー
７ 電池缶
７Ａ 幅広面
７Ｂ 狭側面
８ 電池蓋
９Ａ 正極端子
９Ｂ 負極端子
１０ 注液栓
１１ ガス排出弁
１２ エンドプレート
１３ サイドフレーム
１３Ａ 開口部
１３Ｂ 屈曲部
１４ 電池ホルダ
１４Ａ 中間ホルダ
１４Ｂ 端部ホルダ
１５Ａ 隔離部
１５Ｂ 連結部
１５Ｃ 連結部
１５Ｄ 凸部
１６Ａ 隔離部
１６Ｂ 連結部
１６Ｃ 連結部
１６Ｄ 凸部
１７Ａ 熱応動部
１７Ｂ 基材部
１７Ｃ 接触補助部
１７Ｄ 下面
１８ 抵抗体
１９Ａ 熱応動部
１９Ｂ 基材部
１９Ｃ 接触補助部
２０Ａ 熱応動部
２０Ｂ 基材部
２０Ｃ 接触補助部
２０Ｄ 下面
２１Ａ 熱応動部
２１Ｂ 基材部
２１Ｃ 接触補助部
２１Ｄ 下面
２２Ａ 熱応動部
２２Ｂ 基材部
２２Ｃ 下面

Claims (18)

1. 一対の幅広面と、対向する二組の幅狭面と、を有する電池容器と、
   前記幅狭面のいずれかに設けられた正極端子と負極端子と、を有する二次電池を複数有し、
   複数の前記二次電池は、前記幅広面を対向して積層され、
   複数の前記二次電池は、直列接続となるように隣り合う前記二次電池同士が、前記正極端子と前記負極端子とがバスバーにより接続され、
   隣り合う一組の前記二次電池は、積層方向に対向して配置された二組の前記正極端子と前記負極端子を有し、一方組の前記正極端子と前記負極端子は、前記バスバーにより接続され、
   他一方組の前記正極端子と前記他一方組の前記正極端子に設けられた前記バスバーとからなる正極荷電部と、他一方組の前記負極端子と前記他一方組の前記負極端子に設けられた前記バスバーとからなる負極荷電部とは、電気的に接続されていない組電池において、
   前記二次電池は、前記二次電池の温度の上昇に応じて前記正極荷電部と負極荷電部との間を通電する短絡部材を有する組電池。
2. 請求項１において、
   前記短絡部材は、熱応動部材を有し、
   前記短絡部材は、前記二次電池の温度の上昇による前記熱応動部材の変形により、前記正極荷電部と前記負極荷電部とを接続する組電池。
3. 請求項２において、
   前記短絡部材は、前記正極荷電部または前記負極荷電部に設けられた組電池。
4. 請求項３において、
   前記短絡部材は、前記正極端子または前記負極端子に設けられた組電池。
5. 請求項３において、
   前記短絡部材は、前記他一方組の前記正極端子に設けられた前記バスバーまたは、前記他一方組の前記負極端子に設けられた前記バスバーに設けられた組電池。
6. 請求項４または請求項５において、
   前記短絡部材は、前記正極荷電部と前記負極荷電部の水平方向のいずれかに設けられた組電池。
7. 請求項４または請求項５において、
   前記短絡部材は、前記正極荷電部と前記負極荷電部の高さ方向のいずれかに設けられた組電池。
8. 請求項６において、
   前記短絡部材は、前記正極荷電部と前記負極荷電部との間に設けられた組電池。
9. 請求項２において、
   前記短絡部材は、前記電池缶に設けられた組電池。
10. 請求項９において、
    前記短絡部材は、前記二次電池の温度の上昇により、高さ方向に変形して前記他一方組の前記正極端子に設けられた前記バスバーおよび、前記他一方組の前記負極端子に設けられた前記バスバーと接触する組電池。
11. 請求項２において、
    前記短絡部材は、前記電池蓋に設けられた組電池。
12. 請求項１１において、
    前記短絡部材は、前記正極荷電部および前記負極荷電部の水平方向のいずれかに設けられ、前記二次電池の温度の上昇により前記正極荷電部および前記負極荷電部と接触する組電池。
13. 請求項９または請求項１２において、
    前記短絡部材は、隣り合う２つの前記二次電池に設けられ、前記短絡部材は、前記２つの二次電池の温度上昇の少なくともいずれかにより前記正極荷電部および前記負極荷電部と接触する組電池。
14. 請求項７、請求項８、または請求項１３のいずれかにおいて、
    前記熱応動材は、高膨張層と低膨張層の二層からなり、前記高膨張層がニッケル、鉄、マンガン、クロムのいずれか三種の合金からなり、前記低膨張層が、ニッケル、鉄、クロムのいずれか二種の合金からなる組電池。
15. 請求項１において、
    前記二次電池は、前記他一方組の前記正極荷電部と前記負極荷電部とを接続する短絡部材を有し、
    前記短絡部材は、前記二次電池の温度の上昇により電気抵抗が低下し、前記正極荷電部と前記負極荷電部との間を通電する組電池。
16. 請求項１５において、
    前記短絡部材は、前記負極端子と前記正極端子との間に設けられた組電池。
17. 請求項１５において、
    前記短絡部材は、前記他一方組の前記負極端子に設けられたバスバーと、前記他一方組の前記正極端子に設けられたバスバーとの間に設けられた組電池。
18. 請求項１６または請求項１７において、
    前記短絡部材は、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄を含むセラミックス、または、酸化バナジウムを有する組電池。

Images