JP2020087841A

JP2020087841A - 組電池

Info

Publication number: JP2020087841A
Application number: JP2018224365A
Authority: JP
Inventors: 忠宏近藤; Tadahiro Kondo; 健太渡邉; Kenta Watanabe; 太朗松下; Taro Matsushita; 甲一朗岸; Koichiro Kishi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: JP7155954B2

Abstract

【課題】連鎖発煙の発生を抑制することが可能な組電池を提供すること。【解決手段】組電池１は、第１二次電池１０と、第２二次電池２０と、前記第１二次電池１０と前記第２二次電池２０との間に配置されたスペーサ３０と、前記スペーサ３０内に設けられた消火剤４０と、を備える。前記スペーサ３０は、前記第１二次電池１０および前記第２二次電池２０のいずれかが発熱した際に、前記消火剤４０を前記スペーサ３０外に放出させる。【選択図】図１

Description

本開示は、組電池に関する。

たとえば、特開２０１０−２８７４８９号公報（以下、「特許文献１」という。）には、容器と、積層体と、消火剤収容構造体と、備える二次電池が開示されている。積層体は、電解液とともに容器内に配置されている。積層体は、正極板、負極板およびセパレータからなる。消火剤収容構造体は、積層体の正極板と負極板との間に介装されており、適切な温度で破れるように構成されている。消火剤は、消火剤収容構造体内に収容されている。消火剤は、熱暴走反応を抑制する作用を有する物質（吸熱物質など）からなる。

特開２０１０−２８７４８９号公報

特許文献１に記載される二次電池では、消火剤によって積層体内での熱暴走は抑制され得るものの、この二次電池が組電池を構成する各二次電池に用いられた場合、一の二次電池が発火したことによる温度上昇に起因して他の二次電池から発煙すること（いわゆる連鎖発煙）を防止することはできない。

本開示の目的は、連鎖発煙の発生を抑制することが可能な組電池を提供することである。

本開示に従った組電池は、第１二次電池と、第２二次電池と、前記第１二次電池と前記第２二次電池との間に配置されたスペーサと、前記スペーサ内に設けられた消火剤と、を備える。前記スペーサは、前記第１二次電池および前記第２二次電池のいずれかが発熱した際に前記消火剤を前記スペーサ外に放出させる。

本組電池では、スペーサ内に消火剤が設けられており、スペーサは、第１二次電池および第２二次電池のいずれかの発熱時に消火剤をスペーサ外に放出させる。このため、一の二次電池において発火した場合においても、その火が有効に消火される。よって、いわゆる連鎖発煙（一の二次電池が発火したことによる温度上昇に起因して他の二次電池から発煙すること）が有効に抑制される。

以上に説明したように、本開示によれば、連鎖発煙の発生を抑制することが可能な組電池を提供することができる。

本開示の第１実施形態の組電池の構成を概略的に示す断面図である。図１に示される組電池の一の二次電池が膨張した状態を概略的に示す図である。消火剤が飛散した状態を概略的に示す図である。本開示の第２実施形態の組電池の一の二次電池が膨張した状態を概略的に示す図である。消火剤が飛散した状態を概略的に示す図である。

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態の組電池の構成を概略的に示す断面図である。本実施形態の組電池１は、例えば、車両の車室内に搭載される。図１に示されるように、組電池１は、第１二次電池１０と、第２二次電池２０と、スペーサ３０と、消火剤４０と、を有している。なお、図１では、２つの二次電池と１つのスペーサとが示されているが、組電池１は、３つ以上の二次電池と、各二次電池間に配置された複数のスペーサと、を有していてもよい。

第１二次電池１０は、電池容器１１と、正極端子１４と、負極端子（図示略）と、を有している。

電池容器１１は、正極（図示略）、負極（図示略）、セパレータ（図示略）、電解液（図示略）などを収容している。電池容器１１は、アルミニウムやアルミニウム合金等からなる。電池容器１１は、ケース１２と、蓋１３と、を有している。

ケース１２は、正極、負極、セパレータ、電解液などを収容するとともに、一方向に開口する形状を有している。具体的に、ケース１２は、有底四角筒状に形成されている。蓋１３は、ケース１２の開口を閉塞している。

正極端子１４および負極端子は、互いに離間した位置で蓋１３に設けられている。蓋１３のうち正極端子１４と負極端子との間の部位に、安全弁（図示略）が設けられている。安全弁は、電池容器１１の内圧が基準値以上になったときに電池容器１１内のガスの電池容器１１外への排出を許容する。

第２二次電池２０の構造は、第１二次電池１０の構造と同じである。このため、第２二次電池２０の説明は簡略化する。第２二次電池２０は、ケース２２および蓋２３を有する電池容器２１と、正極端子（図示略）と、負極端子２４と、を有している。

スペーサ３０は、第１二次電池１０と第２二次電池２０との間に配置されている。スペーサ３０は、互いに隣接する一対の二次電池１０，２０の各ケース１２，２２の側面に接するように配置されている。スペーサ３０は、第１二次電池１０および第２二次電池２０のいずれかが発熱した際に、消火剤４０をスペーサ３０外に放出させる。本実施形態では、スペーサ３０は、第１二次電池１０および第２二次電池２０のいずれかが発熱した際に溶融することによって消火剤４０をスペーサ３０外に放出させる。スペーサ３０は、第１二次電池１０および第２二次電池２０のいずれかの発熱に起因して当該スペーサ３０の温度が約１００℃になった際に溶融する材料（例えば、熱可塑性樹脂）からなる。スペーサ３０は、直方体形状に形成されている。

消火剤４０は、スペーサ３０内に設けられている。消火剤４０は、例えば、ハロゲン化物消火薬剤からなる。消火剤４０は、スペーサ３０の溶融によってスペーサ３０外に露出したときに、各二次電池１０，２０の安全弁付近に向けて飛散（噴出）するように構成されている。消火剤４０は、スペーサ３０内のうち上下方向における中央部よりもやや上部に封入されている。

次に、図２および図３を参照しながら、一の二次電池（例えば第１二次電池１０）が発熱した場合について説明する。図２は、図１に示される組電池の一の二次電池が膨張した状態を概略的に示す図である。図３は、消火剤が飛散した状態を概略的に示す図である。

図２に示されるように、第１二次電池１０が発熱すると、ケース１２の側面が膨張するとともに、第１二次電池１０の安全弁を通じて煙や火が生じる。このとき、スペーサ３０は、ケース１２に加熱されることによって溶融し始める。

そして、ケース１２の膨張とスペーサ３０の溶融とが進行すると、消火剤４０は、熱により膨張する。その後、図３に示されるように、消火剤４０がスペーサ３０から露出すると、消火剤４０は、安全弁の近傍に向かって飛散する。これにより、第１二次電池１０において生じていた火が消失する。

以上に説明したように、本実施形態の組電池１では、スペーサ３０内に消火剤４０が設けられており、スペーサ３０は、一の二次電池の発熱時に溶融することによって消火剤４０をスペーサ３０外に放出させる。このため、一の二次電池において生じていた火が有効に消火される。よって、いわゆる連鎖発煙（一の二次電池が発火したことによる温度上昇に起因して他の二次電池から発煙すること）が有効に抑制される。

また、ケース１２，２２の膨張時、当該ケース１２，２２の中央部が最も大きく変形する。本実施形態では、消火剤４０は、スペーサ３０内のうち上下方向における中央部よりもやや上部に封入されているため、一の二次電池に熱暴走が生じた際、その熱暴走の初期に消火剤４０が有効に飛散し、これにより消火される。

（第２実施形態）
次に、図４および図５を参照しながら、本発明の第２実施形態の組電池１について説明する。図４は、本開示の第２実施形態の組電池の一の二次電池が膨張した状態を概略的に示す図である。図５は、消火剤が飛散した状態を概略的に示す図である。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。

本実施形態では、消火剤４０は、スペーサ３０に脆弱部３２が形成されるようにスペーサ３０内に封入されている。脆弱部３２の厚さは、消火剤４０が熱によって膨張した際に脆弱部３２が破断する程度に設定されている。すなわち、本実施形態では、スペーサ３０は、一の二次電池が発熱した際にその一部（脆弱部３２）を破断させることによって消火剤４０をスペーサ３０外に放出させる。脆弱部３２は、スペーサ３０の上部に形成されている。つまり、本実施形態では、消火剤４０は、第１実施形態よりも上方に設けられている。脆弱部３２には、破断を容易にするための切り欠き等が形成されてもよい。

この態様において、一の二次電池（例えば第１二次電池１０）から発火した場合、図４に示されるように、ケース１２が消火剤４０に向かって膨張する。なお、このとき、スペーサ３０は、溶融する場合もある。そして、ケース１２の膨張が進行すると、消火剤４０は、熱膨張することによって脆弱部３２を破断させる。これにより、消火剤４０は、一の二次電池の安全弁付近に向けて飛散するため、有効に消火される。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記組電池１は、筐体（図示略）に密閉状態で収容されてもよい。筐体には、逆止弁が設けられてもよい。この態様では、一の二次電池が熱暴走することによって当該二次電池からガスが発生した場合、筐体内が正圧に維持されるため、筐体外から筐体内への酸素の流入が防がれる。よって、筐体内でのガスの燃焼が抑制されるため、他の二次電池から発煙することが有効に抑制される。

１電池パック、１０第１二次電池、１１電池容器、１２ケース、１３蓋、１４正極端子、２０第２二次電池、２１電池容器、２２ケース、２３蓋、２４負極端子、３０セパレータ、３２脆弱部、４０消火剤。

Claims

第１二次電池と、
第２二次電池と、
前記第１二次電池と前記第２二次電池との間に配置されたスペーサと、
前記スペーサ内に設けられた消火剤と、を備え、
前記スペーサは、前記第１二次電池および前記第２二次電池のいずれかが発熱した際に前記消火剤を前記スペーサ外に放出させる、組電池。