JP2020087865A - 二次電池の加熱装置及び二次電池の加熱方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の耐類焼試験方法は、組電池を構成する複数の単電池のうちの一つが受光単電池である。耐類焼試験方法は、受光単電池のセル外側部材の受光部、又は受光単電池のセル外側部材に接して配置された金属製の受光部に、所定のレーザ照射条件にてレーザ照射することによって受光単電池を加熱する照射ステップを有する。また、耐類焼試験方法は、照射ステップを継続しながら、受光単電池の熱暴走を確認する熱暴走確認ステップと、熱暴走確認ステップの後にレーザ照射を停止する照射停止ステップとを有する。そして、耐類焼試験方法は、照射停止ステップの後に受光単電池以外の単電池の健全性を確認する他単電池健全性確認ステップを有する。レーザ照射条件は、受光部が溶け落ちずに溶融痕が形成される照射条件とする。
このような構成によれば、ヒータと遮熱板とが加熱部材に適切に配置されるとともに、ヒータと遮熱板との厚みを加熱部材の厚さの範囲で定められるようになる。また、厚さを確保することができれば発熱量を大きくすることができるので、加熱範囲を狭くして、異物混入による熱暴走の再現を好適に行えるようになる。
このような構成によれば、ヒータによって単電池内の電極体を加熱することができるようになる。
このような構成によれば、仕切部材が加熱部材に置き換えられたとしてもヒータの面積に比べてベース部材の面積が広く確保されるため、実際に使用されている組電池に近い状態を再現することができる。
このような構成によれば、ベース部材の部分をより広く確保する一方で、加熱対象とする単電池の狭い範囲を迅速に加熱して加熱対象とする単電池に熱暴走を起こさせることができる。
好ましい方法として、前記熱暴走ステップでは、前記ヒータによって加熱を開始してから30秒以内に前記加熱対象の単電池が前記熱暴走するように前記ヒータの熱量が調整されている。
好ましい方法として、前記熱暴走の始まりを、前記加熱対象の単電池の表面温度が急激に上昇したことによって判定する判定ステップを更に備える。
ベース部材211は、加熱対象の単電池100に当接する第1当接面210aと加熱対象ではない単電池100に当接する第2当接面210bとを備えている板状であって、仕切部材200と同様の大きさ及び厚さを有している。つまり、ベース部材211は、単電池100の長側面101c,101dと略同じ大きさの矩形の板材であって、長手方向に単電池100の長側面の長手方向長さと同じ長さL1と、短手方向に単電池100の長側面の短手方向長さと同じ長さH1とを有する。
図2及び図3に示すように、貫通孔212は、ベース部材211の中央付近に貫通孔として設けられており、ヒータ220と遮熱板230とが設置される。貫通孔212は、単電池100の長手方向に長手方向長さL11であり、単電池100の短手方向に短手方向長さH11である。なお、本実施形態では、ベース部材211は、仕切部材200に貫通孔212をあけたものからなる。これにより、仕切部材200が加熱部材210に置き換えられたとしても、置き換えによる組電池10や単電池100への影響が、ヒータ220と遮熱板230との存在のみに低減される。よって、ヒータ220の加熱による単電池100や組電池10への影響が適切に模擬されるようになる。
耐類焼試験は、JIS(日本工業規格)や社団法人電池工業会から発行される業界規格に規定されている。JISでは、「JIS C 8715−2:2012 産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム−第2部:安全性要求事項」で規定され、業界規格では、「産業用リチウム二次電池の安全性試験(単電池及び電池システム)」SBAS1101:2011で規定されている。
図4を参照して、加熱部材210のヒータ220による加熱範囲毎に耐類焼試験への適用が適切であるか否かの結果を説明する。ここで、加熱範囲とは、ヒータ220及び遮熱板230の大きさであって、電池ケース101の長側面101cの表面積S0に対する、加熱範囲の表面積S2の割合で示される。
(耐類焼試験方法)
組電池10の耐類焼試験方法について説明する。
なお、耐類焼試験では、加熱制御部20が加熱部材210のヒータ220に供給する電力を調整することができる。例えば、加熱制御部20は、供給する電力を、ヒータ220の加熱を開始してから30秒以内に熱暴走させるようなヒータの熱量となるように調整することができる。なお、ヒータ220の熱量が大きすぎると、電池ケース101や遮熱板230の損傷が大きくなおそれがあるので、これらも考慮する。これにより、加熱部材210を構成する樹脂材料が溶融等により遮熱性能が大きく低下するまでに単電池100を熱暴走させることができる可能性が高まる。つまり、耐類焼試験を適切に行うことができる。
(1)2つの単電池100の間に仕切部材200又は加熱部材210を挟んでいる組電池10において加熱部材210に設けられたヒータ220が、加熱対象の単電池100を加熱するとともに、遮熱板230を介して当接する他の単電池100を加熱対象の単電池100と比べて加熱しない。よって、非水電解質の二次電池の耐類焼試験で、加熱対象の単電池100を選択的に加熱して、選択的に熱暴走させることができるようになる。これにより、耐類焼試験のために二次電池を適切に加熱することができる。
(8)加熱を開始してから30秒以内に加熱対象の単電池100が熱暴走するようにヒータ220の熱量が調整される。これにより、加熱部材210を構成する樹脂材料が溶融等により遮熱性能が大きく低下するまでに単電池を熱暴走させることができる可能性が高まる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・合剤塗布範囲114に対応するようにヒータ220を配置することができるのであれば、貫通孔212は、ベース部材211の任意の位置に設けられていてもよい。
また、例えば、小さい孔にヒータを配置し、大きい孔に遮熱板を配置することができる。この場合、ヒータと他の二次電池との間に、ヒータよりも広い遮熱板が配置されるので、ヒータの加熱が他の二次電池に影響を及ぼすおそれが抑制されるようになる。
Claims (9)
- 非水電解質の二次電池からなる組電池を構成する単電池を加熱する二次電池の加熱装置であって、
隣接する2つの前記単電池の間に設けられる仕切部材のうちの1つとして、前記単電池のうち1つの加熱対象の単電池と前記加熱対象の単電池の一方に隣接する他の単電池との間に加熱部材を備え、
前記加熱部材は、前記仕切部材と同じ大きさを有する板状のベース部材と、前記ベース部材に配置されて前記加熱対象の単電池に当接するヒータと、前記ヒータの前記加熱対象の単電池に当接しない面に当接する遮熱板とを備え、
前記ヒータの前記単電池との当接面と前記ベース部材の前記単電池との当接面とを含む平面が前記単電池の電池ケースに当接する
二次電池の加熱装置。 - 前記加熱部材は、前記ヒータと前記遮熱板とが積層配置される貫通孔を備え、
前記遮熱板は、前記加熱対象の単電池に対向している単電池に当接する
請求項1に記載の二次電池の加熱装置。 - 前記ヒータは、前記加熱対象の単電池の内部に収容されている電極体に前記単電池の電池ケースを介して当接している
請求項1又は2に記載の二次電池の加熱装置。 - 前記ヒータは、前記ヒータの前記当接面の面積が前記ベース部材の外周が囲う面積に対して15%以下である
請求項1〜3のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置。 - 前記ヒータは、前記ヒータの前記当接面の面積が前記ベース部材の外周が囲う面積に対して10%以下、かつ、2.5%以上である
請求項1〜4のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置。 - 前記仕切部材は、ポリプロピレン(PP)の樹脂材料から構成され、
前記ベース部材は、前記仕切部材と同じ樹脂材料から構成され、
前記遮熱板は、フェノール樹脂(PS)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、フッ素樹脂(PTFE)、エポキシ樹脂(ET)の少なくとも1つを含む樹脂材料から構成され、
前記ヒータは、窒化アルミヒータから構成される
請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置。 - 非水電解質の二次電池からなる組電池を構成する単電池を加熱する二次電池の加熱方法であって、
前記組電池には、単電池を加熱する請求項1〜6のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置が設けられており、
前記二次電池の加熱装置の前記加熱部材の前記ヒータによって加熱することにより、加熱対象の単電池を熱暴走させる熱暴走ステップと、
前記熱暴走が始まることに応じて前記ヒータによる加熱を停止する停止ステップとを備える
二次電池の加熱方法。 - 前記熱暴走ステップでは、前記ヒータによって加熱を開始してから30秒以内に前記加熱対象の単電池が前記熱暴走するように前記ヒータの熱量が調整されている
請求項7に記載の二次電池の加熱方法。 - 前記熱暴走の始まりを、前記加熱対象の単電池の表面温度が急激に上昇したことによって判定する判定ステップを更に備える
請求項7又は8に記載の二次電池の加熱方法。
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