JP2020107603A

JP2020107603A - 弁装置及び組電池

Info

Publication number: JP2020107603A
Application number: JP2019212806A
Authority: JP
Inventors: 美帆佐々木; Miho Sasaki
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: JP7259713B2

Abstract

【課題】弁装置が作動しても収容体の外層の劣化を促進させにくい弁装置及び組電池を提供する。【解決手段】弁装置は、電池を収容する第１収容体に取り付けられる。弁装置は、取付け部と、弁装置本体と、ガス通過部とを備える。取付け部は、第１収容体に取り付けられるように構成されている。弁装置本体は、第１収容体の内部において発生したガスに起因して第１収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。ガス通過部は、取付け部と弁装置本体との間に設けられ、取付け部内を通過したガスを弁装置本体内へ通過させるように構成されている。弁装置が第１収容体に取り付けられた場合に、弁装置本体は、第１収容体の外周よりも外側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、弁装置及び組電池に関する。

特開２００４−６２１３号公報（特許文献１）は、安全弁を備える電池パックを開示する。この電池パックにおいては、内部の発電要素がガスを発生し内部の圧力が上昇した場合に、安全弁からガスが放出される。したがって、この電池パックによれば、発電要素が発生したガスに起因して内部の圧力が上昇したとしても、内部の圧力を低下させることができる（特許文献１参照）。

特開２００４−６２１３号公報

上記特許文献１に開示されている電池パックにおいては、電池缶の開口端を封口する封口板上に安全弁（弁装置）が形成されている。したがって、電池パックの内部の圧力が上昇し弁装置が作動した場合には、弁装置から放出されたガスが電池パックの側面に当たる可能性が高い。弁装置から放出されたガスが電池パックの側面に当たると、電池を収容する収容体の外層の劣化が進む。更には、周辺の部材や機器の全てに劣化が及ぶ。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、弁装置が作動しても収容体の外層の劣化を促進させにくい弁装置及び組電池を提供することである。

本発明のある局面に従う弁装置は、電池を収容する第１収容体に取り付けられる。弁装置は、取付け部と、弁装置本体と、ガス通過部とを備える。取付け部は、第１収容体に取り付けられるように構成されている。弁装置本体は、第１収容体の内部において発生したガスに起因して第１収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。ガス通過部は、取付け部と弁装置本体との間に設けられ、取付け部内を通過したガスを弁装置本体内へ通過させるように構成されている。弁装置が第１収容体に取り付けられた場合に、弁装置本体は、第１収容体の外周よりも外側に位置する。

この弁装置が第１収容体に取り付けられた場合には、弁装置本体が第１収容体の外周よりも外側に位置する。すなわち、この弁装置が第１収容体に取り付けられた場合に弁装置が作動したとしても、ガスは第１収容体から離れた位置で放出される。したがって、この弁装置によれば、弁装置本体から放出されるガスが第１収容体の外層に当たりにくいため、第１収容体の外層の劣化を抑制することができる。

上記弁装置において、ガス通過部の長さは、１０ｍｍ以上であってもよい。

上記弁装置において、ガス通過部は、長さ方向における柔軟性を備えていてもよい。

上記弁装置において、ガス通過部は、内部に乾燥剤を保持するように構成されていてもよい。

弁装置本体における微小な隙間から水蒸気が第１収容体内に浸入する可能性がある。この弁装置によれば、ガス通過部の内部に乾燥剤が保持されているため、仮に水蒸気が弁装置本体内に侵入したとしても、ガス通過部内において水蒸気浸入の影響を低減することができる。

上記弁装置において、複数の第１収容体を第２収容体に収容することによって組電池が構成された場合に、弁装置本体は、第２収容体の外周よりも外側に位置してもよい。

この弁装置が第１収容体に取り付けられ、第１収容体が第２収容体に収容された場合には、弁装置本体が第２収容体の外周よりも外側に位置する。すなわち、この場合に弁装置が作動したとしても、ガスは第２収容体から離れた位置で放出される。したがって、この弁装置によれば、ガスが第２収容体の外側に放出されるため、ガスが第２収容体内に充満し第１収容体の外層を劣化させる事態を抑制することができる。

上記弁装置において、２５℃環境において、ＪＩＳＺ２３３１：２００６「ヘリウム漏れ試験方法」の「真空吹付け法（スプレー法）」に規定された方法に準拠して測定される、弁装置の二次側から一次側へのヘリウムリーク量が５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上、５．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下であってもよい。

上記弁装置の密封性が高すぎる場合には、第１収容体内の圧力が高くなったとしても弁装置が機能せず第１収容体内の圧力が低下しないという事態が生じ得る。一方、上記弁装置の密封性が低すぎる場合には、弁装置本体における微小な隙間から水蒸気が第１収容体内に容易に浸入するという事態が生じ得る。本発明者（ら）は、弁装置のヘリウムリーク量が上記条件を満たす場合に、第１収容体内で発生したガスを外部に放出でき、かつ、水蒸気の第１収容体内への侵入を高度に抑制できることを見出した。したがって、この弁装置によれば、弁装置のヘリウムリーク量が上記条件を満たすため、第１収容体内で発生したガスを外部に放出することができ、かつ、水蒸気の第１収容体内への侵入を高度に抑制することができる。

本発明の他の局面に従う弁装置は、各々が電池を収容する複数の収容体を備える組電池に取り付けられる。弁装置は、複数の取付け部と、弁装置本体と、複数のガス通過部とを備える。複数の取付け部の各々は、複数の収容体の各々に取り付けられるように構成されている。弁装置本体は、複数の収容体の少なくともいずれかの内部において発生したガスに起因して収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。複数のガス通過部の各々は、複数の取付け部の各々から延び、取付け部内を通過したガスを弁装置本体へ通過させるように構成されている。弁装置が組電池に取り付けられた場合に、弁装置本体は、複数の収容体の各々の外周よりも外側に位置する。

この弁装置が組電池に取り付けられた場合には、弁装置本体が複数の収容体の各々の外周よりも外側に位置する。すなわち、この弁装置が組電池に取り付けられた場合に弁装置が作動したとしても、ガスは収容体から離れた位置で放出される。したがって、この弁装置によれば、弁装置本体から放出されるガスが収容体の外層に当たりにくいため、収容体の外層の劣化を抑制することができる。

また、この弁装置においては、複数のガス通過部に対して弁装置本体が１つだけ設けられている。したがって、この弁装置によれば、各ガス通過部に１つの弁装置本体が設けられる場合と比較して、弁装置本体の数が削減されるため、組電池における弁装置のコストを抑制することができる。

また、この弁装置においては、複数の収容体に対して弁装置本体が１つしか設けられていない。したがって、この弁装置によれば、複数の収容体の各々に弁装置本体が設けられている場合と比較して、弁装置本体における微小な隙間から収容体内に水蒸気が浸入する可能性を低減することができる。

本発明の他の局面に従う組電池は、複数の収容体と、上記弁装置とを備える。複数の収容体の各々は、電池を収容する。

本発明の他の局面に従う弁装置は、各々が電池を収容する複数の収容体を備える組電池に取り付けられる。弁装置は、複数の取付け部と、弁装置本体とを備える。複数の取付け部の各々は、複数の収容体の各々に取り付けられるように構成されている。弁装置本体は、複数の取付け部と連通しており、複数の収容体の少なくともいずれかの内部において発生したガスに起因して収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成されている。

この弁装置においては、複数の取付け部に対して弁装置本体が１つだけ設けられている。したがって、この弁装置によれば、各取付け部に対して１つの弁装置本体が設けられる場合と比較して、弁装置本体の数が削減されるため、組電池における弁装置のコストを抑制することができる。

また、この弁装置においては、複数の収容体に対して弁装置本体が１つしか設けられていない。したがって、この弁装置によれば、複数の収容体の各々に対して弁装置本体が設けられている場合と比較して、弁装置本体における微小な隙間から収容体内に水蒸気が浸入する可能性を低減することができる。

本発明によれば、弁装置が作動しても収容体の外層の劣化を促進させにくい弁装置及び組電池を提供することができる。

電池セルの平面図である。電池セルの側面図である。弁装置の平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。外装の一部を透過させた電池モジュールの側面図である。外装の一部を透過させた、実施の形態２における電池モジュールの側面図である。弁装置の上面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．実施の形態１］
＜１−１．概要＞
図１は、本実施の形態１に従う弁装置１００を備える電池セル１０の平面図である。図２は、電池セル１０の側面図である。なお、図２においては、弁装置１００の位置に関する理解を容易にするために一部の構成（電極タブ３０）が省略されている。これは、図５、図６においても同様である。

図１及び図２に示されるように、電池セル１０は、収容体２０と、電池素子１５と、電極タブ３０Ａ，３０Ｂと、弁装置１００とを含んでいる。

収容体２０は、たとえば基材層、バリア層及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体（ラミネートフィルム）によって構成されており、その形状は袋タイプでも良く、エンボス加工等により内部に電池素子１５を収容可能な収納空間を備えた成形タイプでも良い。たとえば、収容体２０は２枚のラミネートフィルムによって構成されており、１枚のラミネートフィルムは電池素子１５を収容するための収容凹部を備えた成形品とし、残りの１枚は収納凹部を備えない一種の蓋材として、この２枚が重ねられた状態で、ラミネートフィルム同士の周縁（シール部２２）がヒートシールされている。収容体２０は、周縁において電極タブ３０Ａ，３０Ｂ及び弁装置１００を挟んだ状態で、電池素子１５を内部に収容するように構成されている。なお、積層体（ラミネートフィルム）で構成されている収容体２０については、収納凹部を備えた成形品を２つ準備して、これら２つの成形品が重ねられた状態で、ラミネートフィルム同士の周縁（シール部２２）がヒートシールされた、収容体積が略２倍になった所謂ダブルカップの形態であってもよく、更には、収容体２０は、必ずしも積層体（ラミネートフィルム）で構成されている必要はなく、たとえば、缶で構成されていてもよい。

電池素子１５は、たとえば、リチウムイオン電池やキャパシタ等の蓄電部材である。電池素子１５に異常が生じると、収容体２０内においてガスが発生し得る。また、たとえば、電池素子１５がキャパシタである場合には、キャパシタにおける化学反応に起因して収容体１００内においてガスが発生し得る。

電極タブ３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、電池素子１５における電力の入出力に用いられる金属端子である。各電極タブ３０の一方の端部は電池素子１５の電極（正極又は負極）に電気的に接続されており、他方の端部は収容体２０の端縁から外側に突出している。

電極タブ３０を構成する金属材料は、たとえば、アルミニウム、ニッケル、銅等である。たとえば、電池素子１５がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される電極タブ３０は、通常、アルミニウム等によって構成され、負極に接続される電極タブ３０は、通常、銅、ニッケル等によって構成される。なお、電池セル１０において、電極タブ３０Ａ，３０Ｂは同一の辺上に配置されているが、電極タブ３０Ａ，３０Ｂの配置はこれに限定されない。たとえば、電極タブ３０Ａ，３０Ｂの各々が電池セル１０における対向する辺上に配置されてもよい。

弁装置１００は、収容体２０の内部と連通しており、収容体２０内で発生したガスに起因して収容体２０内の圧力が所定値以上となった場合に、収容体２０内のガスを外部に放出するように構成されている。なお、電池セル１０においては、弁装置１００が電極タブ３０Ａ，３０Ｂ間に配置されているが、弁装置１００の配置はこれに限定されない。たとえば、弁装置１００は、電極タブ３０Ａ，３０Ｂのいずれも設けられていない辺上に配置されてもよい。

仮に弁装置１００から放出されたガスが収容体２０の外層に継続的に当たると、収容体２０の外層の劣化が進む。電池セル１０において、弁装置１００の先端部（弁装置本体１１０（後述））は、収容体２０の外周よりも外側に位置している。すなわち、弁装置１００が作動したとしても、ガスは収容体２０から離れた位置で放出される。したがって、弁装置１００によれば、放出されるガスが収容体２０に当たりにくいため、収容体２０の外層の劣化を抑制することができる。以下、弁装置１００に関して詳細に説明する。

＜１−２．弁装置の構成＞
図３は、弁装置１００の平面図である。図３に示されるように、弁装置１００は、弁装置本体１１０と、ガス通過部１２０と、取付け部１３０とを含んでいる。弁装置本体１１０、ガス通過部１２０及び取付け部１３０は、一体で構成されてもよいし、別体で構成されてもよい。たとえば、それぞれを別体で構成すれば、各部の材料として異なる材料を選択することが可能となる。

弁装置本体１１０は、たとえば、金属、樹脂等で構成され、弁装置１００が収容体２０（図１，２）に取り付けられた状態で収容体２０内において発生したガスに起因して収容体２０内の圧力が上昇した場合に、該圧力を低下させる構造を含んでいる。弁装置本体１１０の詳細については、後程説明する。

取付け部１３０は、たとえば、金属、樹脂等で構成され、収容体２０に取り付けられるように構成されている。より具体的には、取付け部１３０は、少なくともその一部が収容体２０に挟まれることによって、収容体２０に固定されるように構成されている。弁装置１００が収容体２０に取り付けられた状態で、取付け部１３０においては、取付け部１３０の外側の周面と収容体２０の最内層である熱融着性樹脂層とが融着して接合している。たとえば、取付け部１３０が金属で構成されている場合には、収容体２０の熱融着性樹脂層と取付け部１３０との間に、金属と樹脂との両方に接着する接着性部材が配置されてもよい。取付け部１３０において、ガス通過部１２０と反対側の端部の角にはＲ（たとえば、Ｒ＝０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ）が形成されている。なお、該Ｒは必ずしも形成されていなくてもよい。なお、本願明細書においては、角が丸みを帯びていることを「Ｒが形成されている」として表現する。ここで「Ｒが形成されている」とは、構造的には、面取り加工がされたのと同様で、角が丸みを帯びた状態を意味しており、さらには「Ｒ」単独で、この角の丸みの半径を意味するものとして使用する。なお、取付け部１３０が金属の場合は弁装置１００の取付け部１３０の製造工程において発生する尖った角に対して面取り加工を施して角に丸みをつける（Ｒを形成する）ことも可能であるが、取付け部１３０が樹脂成形品である場合には、最初から丸みを帯びた角を備えるように成形することで切削等の面取り加工なしでＲを形成することも可能である。

ガス通過部１２０は、たとえば、金属パイプ、樹脂製パイプ等で構成されている。ガス通過部１２０は、取付け部１３０と弁装置本体１１０との間に設けられ、取付け部１３０内を通過したガスを弁装置本体１１０内へ通過させるように構成されている。ガス通過部１２０の長手方向の長さは、たとえば１０ｍｍ以上である。ガス通過部１２０の長手方向の長さを確保することによって、弁装置１００が収容体２０に取り付けられた場合に、弁装置本体１１０の位置が収容体２０の外周よりも外側になる。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図４に示されるように、取付け部１３０のガス通過部１２０と反対側の端部には、Ｒ（たとえば、Ｒ＝０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ）が形成されている。なお、該Ｒは必ずしも形成されていなくてもよい。また、ガス通過部１２０及び取付け部１３０の内部には、通気路Ａ１が形成されている。通気路Ａ１は、たとえば、収容体２０内において発生したガスを弁装置本体１１０へ誘導する。

弁装置本体１１０の内部には、弁装置１００が収容体２０に取り付けられた場合に収容体２０内において発生したガスを排出するように構成された弁機構が設けられている。具体的には、弁装置本体１１０は、弁座１１２と、ボール１１４と、バネ１１６と、メンブレン１１８とを含んでいる。すなわち、弁装置本体１１０には、ボールスプリング型の弁機構（逆止弁）が設けられている。なお、弁装置本体１１０内に設けられる弁機構は、ガスに起因して上昇した収容体２０内の圧力を低減可能であれば特に制限されず、たとえば、ポペット型、ダックビル型、アンブレラ型、ダイヤフラム型等の弁機構であってもよい。

弁座１１２は、たとえばＯリングによって構成される。Ｏリングは、中空円形のリングであり、たとえば、フッ素ゴムによって構成されている。ボール１１４及びバネ１１６の各々は、たとえば、ステンレスによって構成されている。なお、ボール１１４は、樹脂で構成されてもよい。

メンブレン１１８は、たとえば、１０^-2μｍ〜１０⁰μｍのポアー直径（pore diameter）を有し、電解液を漏らさず、ガスのみを透過（選択透過）するＰＴＦＥ（PolyTetraFluoroEthylene）メンブレンによって構成されている。ＰＴＦＥメンブレンは柔らかい材質のため、強度が不足する場合には、メンブレン１１８として、ポリプロピレンやポリエステルなどのメッシュや不織布とＰＴＦＥメンブレンとを一体成型して補強したものを用いてもよい。

弁装置１００が収容体２０に取り付けられた状態で、収容体２０内の圧力が所定圧力に達すると、通気路Ａ１から誘導されたガスがボール１１４を通気口Ｏ１側に押圧する。ボール１１４が押圧されバネ１１６が縮むと、収容体２０内のガスは、ボール１１４と弁座１１２との間に形成された隙間を通り、メンブレン１１８を透過して、通気口Ｏ１から収容体２０の外部に排出される。

なお、弁装置１００においては、弁装置本体１１０の径がガス通過部１２０及び取付け部１３０の径よりも長いこととしたが、各部の径の関係はこれに限定されない。たとえば、弁装置本体１１０、ガス通過部１２０及び取付け部１３０の各々の径が同一であってもよい。

＜１−３．ヘリウムリーク量＞
上述のように、弁装置１００は、収容体２０内で発生したガスに起因して収容体２０内の圧力が所定値以上となった場合に、収容体２０内のガスを外部に放出するように構成されている。仮に弁装置１００の密封性が必要以上に高い場合には、収容体２０内の圧力が所定値以上となったとしても弁装置１００が機能しない可能性がある。一方、弁装置１００の密封性が必要以上に低い場合には、平常時（収容体２０内の圧力が所定値未満の時）に外部環境から収容体２０内へ水蒸気（水分）が侵入する可能性が高い。

本実施の形態に従う弁装置１００においては、弁装置１００のヘリウムリーク量を調整することによって、弁装置１００の高度な密封性と、収容体２０内への水蒸気の侵入の高度な抑制とを両立している。

本発明者（ら）は、２５℃環境において、ＪＩＳＺ２３３１：２００６「ヘリウム漏れ試験方法」の「真空吹付け法（スプレー法）」に規定された方法に準拠して測定される、弁装置１００の二次側から一次側へのヘリウムリーク量が５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上、５．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下である場合に、弁装置１００の高度な密封性と、収容体２０内への水蒸気の侵入の高度な抑制とを両立できることを見出した。したがって、弁装置１００のヘリウムリーク量は、２５℃環境において上記規格に規定された方法で測定した場合に、５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上、５．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下となっている。なお、弁装置１００の二次側とは、弁装置１００が収容体２０に取り付けられた場合における収容体２０の外側を示す。また、弁装置１００の一次側とは、弁装置１００が収容体２０に取り付けられた場合における収容体２０の内側を示す。

弁装置１００において、ヘリウムリーク量の上限としては、好ましくは約４．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下、より好ましくは約１．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは約１．０×１０^-7Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下、さらに好ましくは約１．０×１０^-8Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下が挙げられ、下限については、５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上とし、好ましい範囲としては、５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから４．５×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度、５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから１．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度、５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから１．０×１０^-7Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度、５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから１．０×１０^-8Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度が挙げられる。

ヘリウムリーク量が上記の上限を充足することにより、外部環境から収容体２０内への水蒸気（水分）の侵入を高度に抑制することができる。また、ヘリウムリーク量が上記の下限を充足することにより、収容体２０内でガスが発生した場合に当該ガスを外部に放出することができる。なお、ヘリウムリーク量が小さすぎる場合には、収容体２０内で発生したガスを安定的に収容体２０の外部に放出することが難しい。また、そのような弁装置が長期間開放されずに電池セルが使用され続けると、内圧が設計値まで上昇した場合にも弁装置が適切に開放されない可能性が高まる。

さらに、弁装置１００において、ヘリウムリーク量が５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから２．０×１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度の範囲、さらには５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから１．５×１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度の範囲に設定されていると、外部環境から収容体２０への水蒸気（水分）の侵入を、特に高度に抑制することができる。このようなヘリウムリーク量に設定するためには、後述の通り、従来の逆止弁では行われていない高水準にて、弁機構の弁座とボールとが接する部分の形状を極めて精度高く設計・加工する必要がある。

なお、ヘリウムリーク試験は、以下の要領で行なわれる。すなわち、ヘリウムリーク試験においては、ＪＩＳＺ２３３１：２００６「ヘリウム漏れ試験方法」の「真空吹付け法（スプレー法）」に規定された方法に準拠して、弁装置１００の二次側から一次側へのヘリウムリーク量が測定される。具体的には、試験装置として、ヘリウムリークディテクターを用いる。また、弁装置１００のガス弁（弁装置本体１１０）をリークテスト用治具（ガス弁が塞がっているダミー弁装置を入れた場合には、ヘリウムリークが無い事を確認した治具）に設置して、テストポートを介してヘリウムリークディテクターに設置する。治具とヘリウムリークディテクター間でも、ヘリウムリークがないことを確認する。その後、弁装置１００の一次側から１３Ｐａに真空引きし、弁装置１００の二次側から９９．９９％のヘリウムガスをスプレーし、測定を開始する。スプレーは１〜２秒間、待機時間は２〜４秒間として、評価結果を記録する。なお、念の為、ＪＩＳＺ２３３１：２００６「ヘリウム漏れ試験方法」の「真空外覆法（真空フード法）」に規定された方法に準拠して、同じ弁装置１００について、容積５０ｍｌのフードを被せて２０秒間待機させ、測定結果が同様であることを確認してもよい。測定環境温度は、いずれも２５℃である。

弁装置１００において、一次側と二次側の差圧（すなわち、弁装置１００の開放圧力）としては、下限については、好ましくは約０．０５ＭＰａ以上、より好ましくは約０．１ＭＰａ以上が挙げられ、上限については、好ましくは約１ＭＰａ以下、より好ましくは約０．３ＭＰａ以下が挙げられ、好ましい範囲としては、０．０５〜１ＭＰａ程度、０．０５〜０．３ＭＰａ程度、０．１〜１ＭＰａ程度、０．１〜０．３ＭＰａ程度が挙げられる。これらの差圧を充足することにより、収容体２０の内部でガスが発生した場合には、当該ガスを外部に好適に放出することができ、かつ、外部環境からの水蒸気（水分）の侵入を高度に抑制することができる。

弁装置１００が取り付けられた電池セル１０（収容体２０）の内部の設定圧力としては、一定圧力以下に設定されていることが好ましい。内圧の設定値は、弁装置付き包装体の種類に応じて適宜設定されるが、好ましくは約０．１ＭＰａ以下、より好ましくは約１．０×１０^-2ＭＰａ以下であり、下限については例えば約１．０×１０^-10ＭＰａ以上が挙げられ、当該内部圧力の好ましい範囲としては、１．０×１０^-10〜０．１ＭＰａ程度、１．０×１０^-10〜１．０×１０^-2ＭＰａ程度が挙げられる。

弁装置１００において、ヘリウムリーク量は、公知の方法により設定することができる。たとえば、弁装置１００の弁装置本体１１０（弁機構）を構成している部材（例えば、ボール１１４、弁座１１２、バネ１１６、通気口Ｏ１）の材料、形状、大きさ、さらにはバネ１１６によるボール１１４を押しつける力などを設計することによって、ヘリウムリーク量を調整することができる。

たとえば、弁機構のボール１１４又は弁座１１２の一方に弾性体を用い、他方に金属等の高硬度の部材を用いることにより、ヘリウムリーク量を５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上、５．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下の範囲に設定しやすくなる。ヘリウムリーク量を小さくするためには、たとえば弁機構のボール１１４及び弁座１１２の両方に弾性体を用いることが有効ではあるが、上述の通り、ヘリウムリーク量が小さくなりすぎると、収容体２０内で発生したガスを適切に外部に放出することが難しくなるため、弁機構を構成する部材の材料、形状、大きさ等については適宜調整する。たとえば、弁機構において、ボール１１４と触れる弁座１１２の箇所が、ボール１１４の表面形状に沿う形状であると、ヘリウムリーク量を上記範囲に設計しやすい。

すなわち、弁装置１００において、ヘリウムリーク量を５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから２．０×１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度の範囲、さらには５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃから１．５×１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ程度の範囲に設定するためには、従来の逆止弁では行われていない高水準にて、弁機構の弁座１１２とボール１１４とが接する部分の形状を極めて精度高く設計・加工する必要がある。たとえば、ボール１１４と接触する弁座１１２箇所及びボール１１４表面の表面平均粗さを２０ｕｍ以下、好ましくは５ｕｍ以下、より好ましくは１ｕｍ以下とすること等が有効である。ただし、あまり高精度なもの同士を接触させた場合には弁装置１００が適切に作動しない（弁装置本体１１０が開放しない）という問題が生じ得るため、表面粗さは、ヘリウムリーク量が上記範囲となるように調整する必要がある。

＜１−４．組電池の構成＞
図５は、外装の一部を透過させた電池モジュール４０の側面図である。図５に示されるように、電池モジュール４０は、複数の電池セル１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）と、外装パック２４とを含んでいる。

外装パック２４は、複数の電池セル１０を収容するケースである。外装パック２４内においては、複数の電池セル１０がスタックされている（積み上げられている）。外装パック２４には、各電池セル１０の弁装置１００が貫通する孔が形成されている。各弁装置１００のうち少なくとも弁装置本体１１０（図３、図４）は、該孔から外装パック２４の外側に突出している。すなわち、各弁装置１００において、ガス通過部１２０の長手方向の長さとしては、スタックされた複数の電池セル１０（収容体２０）を外装パック２４に収容することによって電池モジュール４０が構成された場合に、弁装置本体１１０が外装パック２４の外周よりも外側に位置する程度の長さが確保されている。なお、外装パック２４内においては、複数の電池セル１０を横方向に並べるようにスタックされていても良く、複数の電池セル１０同士が直に接触するようにスタックしても良く、電池セル１０相互間に部材を挟んでスタックしても良い。

すなわち、電池モジュール４０において複数の弁装置１００のいずれかが作動したとしても、弁装置１００から放出されたガスは外装パック２４から離れた位置で放出される。したがって、弁装置１００によれば、ガスが外装パック２４の外側に放出されるため、ガスが外装パック２４内に充満し収容体２０（図１、図２）の外層を劣化させる事態を抑制することができる。

また、弁装置１００において、ガス通過部１２０の長手方向の長さとしてある程度の長さが確保されていることにより、以下のようなメリットもある。仮に各収容体２０の厚みよりも弁装置本体１１０の厚みの方が厚い場合を考える。この場合に弁装置１００においてガス通過部１２０が短い又は存在しないと、複数の収容体２０を重ねたときに隣接する弁装置１００同士が接触し（弁装置１００が障害となり）、各収容体２０を互いに接触した状態で重ね合わせることができないという事態が生じ得る。本実施の形態に従う弁装置１００においては、ガス通過部１２０の長手方向の長さがある程度確保されている。したがって、仮に各収容体２０の厚みよりも弁装置本体１１０の厚みの方が厚かった場合に複数の収容体２０を重ねたとしても、複数の弁装置１００が扇状に広がるだけで、各収容体２０を互いに接触した状態で重ね合わせることができる。

＜１−５．特徴＞
以上のように、本実施の形態に従う弁装置１００が収容体２０に取り付けられた場合に、弁装置１００の先端部（弁装置本体１１０）は、収容体２０の外周よりも外側に位置する。すなわち、弁装置１００が作動したとしても、弁装置１００から放出されたガスは、収容体２０から離れた位置で放出される。したがって、弁装置１００によれば、放出されるガスが収容体２０に当たりにくいため、収容体２０の外層の劣化を抑制することができる。

［２．実施の形態２］
＜２−１．概要＞
上記実施の形態１においては、１つの収容体２０に対して１つの弁装置１００が設けられた。この場合には、電池モジュール４０を構成する場合に、電池モジュール４０に含まれる電池セル１０（収容体２０）の数だけ弁装置１００が使用されることとなる。弁装置１００の数が増えると、平常時に弁装置１００の二次側から一次側に水蒸気（水分）が侵入する可能性が高くなる。言い換えると、１つの電池セル１０当たりに浸入する水分の量が増える。また、弁装置１００の数が増えると、コストが増加する。

本実施の形態２においては、弁装置が複数の収容体（電池セル）に対して１つしか設けられていない。すなわち、本実施の形態２においては、１つの電池モジュールに対して１つの弁装置が設けられている。

図６は、外装の一部を透過させた、本実施の形態２における電池モジュール５０の側面図である。図６に示されるように、電池モジュール５０は、複数の電池セル６０（６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ）と、外装パック２６とを含んでいる。電池モジュール５０においては、複数の電池セル６０に対して弁装置２００が１つだけ設けられている。

したがって、弁装置２００によれば、複数の電池セル６０の各々に弁装置が設けられている場合と比較して、弁機能部の数が減るため、弁装置における微小な隙間から電池セル６０内に水蒸気が浸入する可能性を低減することができる。言い換えると、１つの電池セル６０当たりに浸入する水分の量を減らすことができる。また、弁装置２００によれば、各電池セル６０に１つの弁装置が設けられる場合と比較して、弁装置の数が減るため、電池モジュール５０における弁装置のコストを抑制することができる。

また、電池モジュール５０においては、弁装置２００の先端部（弁装置本体２１０（後述））が外装パック２６の外側に位置している。すなわち、電池モジュール５０において弁装置２００が作動したとしても、弁装置２００から放出されたガスは外装パック２６から離れた位置で放出される。したがって、弁装置２００によれば、ガスが外装パック２６の外側に放出されるため、ガスが外装パック２６内に充満し各電池セル６０の収容体の外層を劣化させる事態を抑制することができる。以下、弁装置２００について詳細に説明する。

＜２−２．弁装置の構成＞
図７は、弁装置２００の上面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。図７及び図８に示されるように、弁装置２００は、弁装置本体２１０と、ガス通過部２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄと、取付け部２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄとを含んでいる。弁装置本体２１０、ガス通過部２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ、及び、取付け部２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄは、一体で構成されてもよいし、別体で構成されてもよい。たとえば、それぞれを別体で構成すれば、各部の材料として異なる材料を選択することが可能となる。

弁装置本体２１０は、たとえば、金属、樹脂等で構成される。弁装置本体２１０は、弁装置２００が電池セル６０（収容体）に取り付けられた状態で電池セル６０内において発生したガスに起因して電池セル６０内の圧力が上昇した場合に、該圧力を低下させる構造（弁座１１２、ボール１１４、バネ１１６、メンブレン１１８及び通気口Ｏ１）を含んでいる。該構造は、上記実施の形態１と同様である。実施の形態１との相違点として、該構造の下部において通気路が複数（４つ）に分岐している。各通気路にはガス通過部２２０が連設されており、各ガス通過部２２０には取付け部２３０が連設されている。なお、弁装置本体２１０（弁装置２００）のヘリウムリーク量は、上記実施の形態１に従う弁装置１００のヘリウムリーク量と同様である。

各取付け部２３０は、上記実施の形態１における取付け部１３０と同様である。また、各ガス通過部２２０は、形状が異なることを除いて上記実施の形態１におけるガス通過部１２０と同様である。各ガス通過部２２０の形状は、取り付け先の電池セル６０の電池モジュール５０内における位置に応じて適宜設定されている。

弁装置２００が電池モジュール５０に取り付けられた状態で、いずれかの電池セル６０内の圧力が所定圧力に達すると、取付け部２３０及びガス通過部２２０内を誘導されたガスがボール１１４を通気口Ｏ１側に押圧する。ボール１１４が押圧されバネ１１６が縮むと、電池セル６０内のガスは、ボール１１４と弁座１１２との間に形成された隙間を通り、メンブレン１１８を透過して、通気口Ｏ１から電池セル６０（電池モジュール５０）の外部に排出される。

＜２−３．特徴＞
以上のように、本実施の形態２に従う弁装置２００は、各々が電池素子を収容する複数の収容体（電池セル６０）をスタックすることによって構成された電池モジュール５０に取り付けられる。

弁装置２００においては、複数の電池セル６０に対して弁装置本体２１０が１つしか設けられていない。したがって、弁装置２００によれば、複数の電池セル６０の各々に弁装置が設けられている場合と比較して、弁装置本体２１０における微小な隙間から電池セル６０内（収容体内）に水蒸気が浸入する可能性を低減することができる。

また、弁装置２００においては、複数のガス通過部２２０に対して弁装置本体２１０が１つだけ設けられている。したがって、弁装置２００によれば、各ガス通過部２２０に１つの弁装置本体が設けられる場合と比較して、弁装置本体の数が削減されるため、電池モジュール５０における弁装置のコストを抑制することができる。

［３．変形例］
以上、実施の形態１，２について説明したが、本発明は、上記実施の形態１，２に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。但し、以下の変形例は適宜組合せ可能である。

＜３−１＞
上記実施の形態１，２においては、ガス通過部１２０，２２０内は空洞であった。しかしながら、ガス通過部１２０，２２０の内部は必ずしも空洞である必要はない。たとえば、ガス通過部１２０，２２０の内部には、シリカのような乾燥剤が保持されていてもよい。たとえば、ガス通過部１２０，２２０の内壁面上に乾燥剤が保持される。この場合には、弁装置１００，２００の二次側から一次側へ水蒸気が侵入した場合に、該水蒸気の影響を低減することができる。

＜３−２＞
また、上記実施の形態１，２におけるガス通過部１２０，２２０は、たとえば、曲げ伸ばし可能なフレキシブルなチューブで構成されてもよい。これにより、ガスの排出場所をより自由に調整することができる。

＜３−３＞
また、上記実施の形態１におけるガス通過部１２０は、必ずしも直線状である必要はなく、たとえば、Ｌ字形状であってもよい。

＜３−４＞
また、上記実施の形態１，２におけるガス通過部１２０，２２０の形状、長さを適宜設定することによって、弁装置１００，２００によってガスが放出される場所をコントロールすることができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ電池セル（単電池）、１５電池素子、２０収容体、２２シール部、２４，２６外装パック、３０，３０Ａ，３０Ｂ電極タブ、４０，５０電池モジュール（組電池）、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，２００弁装置、１１０，２１０弁装置本体、１１２弁座、１１４ボール、１１６バネ、１１８メンブレン、１２０，２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄガス通過部、１３０，２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄ取付け部、Ａ１通気路、Ｏ１通気口。

Claims

電池を収容する第１収容体に取り付けられる弁装置であって、
前記第１収容体に取り付けられるように構成された取付け部と、
前記第１収容体の内部において発生したガスに起因して前記第１収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成された弁装置本体と、
前記取付け部と前記弁装置本体との間に設けられ、前記取付け部内を通過したガスを前記弁装置本体内へ通過させるように構成されたガス通過部とを備え、
前記弁装置が前記第１収容体に取り付けられた場合に、前記弁装置本体は、前記第１収容体の外周よりも外側に位置する、弁装置。
前記ガス通過部の長さは、１０ｍｍ以上である、請求項１に記載の弁装置。
前記ガス通過部は、長さ方向における柔軟性を備えている、請求項１又は請求項２に記載の弁装置。
前記ガス通過部は、内部に乾燥剤を保持するように構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の弁装置。
複数の前記第１収容体を第２収容体に収容することによって組電池が構成された場合に、前記弁装置本体は、前記第２収容体の外周よりも外側に位置する、請求項１に記載の弁装置。
２５℃環境において、ＪＩＳＺ２３３１：２００６「ヘリウム漏れ試験方法」の「真空吹付け法（スプレー法）」に規定された方法に準拠して測定される、前記弁装置の二次側から一次側へのヘリウムリーク量が５．０×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以上、５．０×１０^-6Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の弁装置。
各々が電池を収容する複数の収容体を備える組電池に取り付けられる弁装置であって、各々が前記複数の収容体の各々に取り付けられるように構成された複数の取付け部と、前記複数の収容体の少なくともいずれかの内部において発生したガスに起因して前記収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成された弁装置本体と、前記複数の取付け部の各々から延び、各々が前記取付け部内を通過したガスを前記弁装置本体へ通過させるように構成された複数のガス通過部とを備え、
前記弁装置が前記組電池に取り付けられた場合に、前記弁装置本体は、前記複数の収容体の各々の外周よりも外側に位置する、弁装置。
各々が電池を収容する複数の収容体と、
請求項７に記載の弁装置とを備える、組電池。
各々が電池を収容する複数の収容体を備える組電池に取り付けられる弁装置であって、
各々が前記複数の収容体の各々に取り付けられるように構成された複数の取付け部と、
前記複数の取付け部と連通しており、前記複数の収容体の少なくともいずれかの内部において発生したガスに起因して前記収容体内の圧力が上昇した場合に該圧力を低下させるように構成された弁装置本体とを備える、弁装置。