JP2022126922A - 組電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全弁からガスが噴出したときに容器を介する閉回路が生じるのを回避する。【解決手段】組電池は、安全弁を有する複数の密閉型電池をバスバーにより直列或いは並列に電気的に接続してなる。バスバーは、隣接する密閉型電池のうちの少なくとも一方の安全弁の直上を経由して隣接する密閉型電池を接続するように配置されており、安全弁の直上では安全弁から上方にガスが噴射したときにガスの熱により破断するように形成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、組電池に関し、詳しくは、安全弁を有する複数の密閉型電池をバスバーにより接続した組電池に関する。
従来、この種の組電池としては、上面に安全弁が設けられた複数のバッテリセルをバスバーなどにより直列に接続した構造を有するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。各バッテリセルが有する安全弁は、金属箔と破断線とから構成されており、内圧が上昇して破断線に沿って金属箔が破断すると切断される導線が安全弁を構成する金属箔と一体的に設けられている。これにより、簡易な回路で電池の安全弁の状態を検知するものとしている。
しかしながら、上述の組電池では、安全弁からガスが噴出したときには、セルケース等の部品が溶解してバッテリセルを収納する容器と電気的に接続し、組電池に短絡回路が形成される場合を生じる。リチウムイオン電池の場合、安全弁から噴出するガスは1000℃程度となり、アルミニウムなどにより形成された部品を溶解する。溶解したアルミニウムはバッテリセルを収納する容器に流れ落ち、組電池と容器とにより閉回路を形成する場合が生じる。この場合、閉回路に大電流が流れる結果、容器に穴を生じ、ガスが外部に排出される恐れが生じる。
本発明の組電池は、安全弁からガスが噴出したときに容器を介する閉回路が生じるのを回避することを主目的とする。
本発明の組電池は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の組電池は、
安全弁を有する複数の密閉型電池をバスバーにより直列或いは並列に電気的に接続した組電池であって、
前記バスバーは、隣接する密閉型電池のうちの少なくとも一方の前記安全弁の直上を経由して前記隣接する密閉型電池を接続するように配置されており、前記安全弁の直上では前記安全弁から上方にガスが噴射したときに前記ガスの熱により破断するように形成されている、
ことを特徴とする。
安全弁を有する複数の密閉型電池をバスバーにより直列或いは並列に電気的に接続した組電池であって、
前記バスバーは、隣接する密閉型電池のうちの少なくとも一方の前記安全弁の直上を経由して前記隣接する密閉型電池を接続するように配置されており、前記安全弁の直上では前記安全弁から上方にガスが噴射したときに前記ガスの熱により破断するように形成されている、
ことを特徴とする。
この本発明の組電池では、バスバーは、隣接する密閉型電池のうちの少なくとも一方の安全弁の直上を経由して隣接する密閉型電池を接続するように配置されている。そして、バスバーは、安全弁の直上では安全弁から上方にガスが噴射したときに、そのガスの熱により破断するように形成されている。バスバーが破断することにより、ガスの熱により部品が溶解しても閉回路が生じるのを回避することができる。この結果、閉回路に大電流が流れることに起因して容器に穴が生じるのを抑制し、噴出したガスが外部に排出されるのを抑制することができる。
本発明の組電池において、前記バスバーは、前記安全弁の直上では前記安全弁の前記ガスの噴出口の幅以下となるように形成されているものとしてもよい。こうすれば、より確実にバスバーを破断することができ、安全弁から上方にガスが噴射したときに、より確実に閉回路が生じるのを回避することができる。
本発明の組電池において、前記バスバーは、前記安全弁の直上またはその近傍で屈曲するように形成されているものとしてもよい。この場合、「コ」字型または「く」字型に形成されているものとしてもよい。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての組電池20における図2のA-A断面を示す断面図である。実施例の組電池20は、図1および図2に示すように、正極端子33aと、負極端子33bと、n個のバッテリセル30a~30nと、m個のバスバー38a~38mと、ケース40とを備える。
バッテリセル30a~30nの各々は、例えばアルミニウム缶ケースに収納された密閉型のリチウムイオン電池として構成されており、正極32a~32nと負極34a~34nとを有する。バッテリセル30a~30nの各々は、正極32a~32nと負極34a~34nの中央より負極34a~34n側に片寄った位置に安全弁36a~36nが取り付けられている。バッテリセル30a~30nは、隣接するバッテリセルの正極と負極とが交互に整列するように配置されており、隣接するバッテリセルの正極と負極とがm個のバスバー38a~38mにより直列接続されるように接続されている。バッテリセル30aの正極32aには正極端子33aが取り付けられており、バッテリセル30nの負極34nには負極端子33bが取り付けられている。
バスバー38a~38mは、例えばアルミニウムにより「コ」字型に形成されており、一方の屈曲部が安全弁36a~36mの直上となるように配置されている。バスバー38a~38mは、バッテリセルの内部から安全弁を介してガスが噴出したときに安全弁36a~36mの直上に配置された部位が破断するように、その幅が安全弁からのガスの噴出口の幅以下となるように形成されている。したがって、バッテリセル30a~30nのいずれかに異常が生じ、バッテリセルから高温のガスが安全弁を介して噴出したときには、高温のガスによりバスバーの直上部が溶解し、バスバーを破断する。
ケース40は、例えばアルミニウムなどによって形成されており、n個のバッテリセル30a~30nを収納しており、上部の略対角線上の両隅(図1における左下隅と右上隅)正極端子33aと負極端子33bとを外部に導出するための貫通孔が形成されている。
図3は、バッテリセル30c(図中、左から3番目のバッテリセル)の安全弁36cからガスが噴出した際の様子を示す説明図である。バッテリセル30cに何らかの異常が生じて安全弁36cからガスが噴出すると、バッテリセル30cの負極34cとバッテリセル30dの正極32dとを接続するバスバー38cの安全弁36cの直上部が溶解し、バスバー38cは破断する。このとき、バッテリセル30cからのガスの噴出に伴ってバスバー38cやその他の部品が溶解してケース40に流れ落ち、バッテリセル38cとケース40とを電気的に接続する場合が生じるが、バスバー38cが破断するため、組電池20とケース40とによって電気的な閉回路が形成されるのが抑止される。
以上説明した実施例の組電池20では、バッテリセル30a~30nのうち隣接するバッテリセルの負極と正極とを安全弁36a~36mの直上を経由して接続するバスバー30a~30mにより接続する。このため、バッテリセル30a~30nのいずれかに異常が生じて安全弁からガスが噴出しても、異常が生じたバッテリセルの負極と隣接するバッテリセルの正極とを接続するバスバーを噴出したガスにより破断することができる。これにより、バッテリセルからのガスの噴出に伴ってバスバーやその他の部品が溶解してケース40に流れ落ち、組電池20とケース40とを電気的に接続する場合が生じても、バスバーが破断されることによって組電池20とケース40とによる電気的な閉回路が形成されるのを抑止することができる。この結果、閉回路に大電流が流れることに起因してケース40に穴が形成されるのを抑制することができ、ケース40の外部にガスが漏れるのを抑制することができる。
実施例の組電池20では、バッテリセル30a~30nを隣接するバッテリセルの正極と負極とが交互に整列するように配置し、隣接するバッテリセルの正極と負極とをm個の「コ」字型のバスバー38a~38mにより直列接続するものとした。しかし、同様に配置したn個のバッテリセルを、隣接するバッテリセルの正極と負極とをm個の「U」字型のバスバーにより直列接続するものとしてもよい。
また、図4の変形例の組電池120に示すように、バッテリセル130a~130nを隣接するバッテリセルの正極と正極とが整列するように配置し、隣接するバッテリセルの正極と負極とをm個のバスバー138a~138mにより直列接続するものとしてもよい。この場合、m個のバスバー138a~138mを、バッテリセル130a~130mの負極134a~134mからそのセルの安全弁136a~136mまで延出し、安全弁136a~136mの直上で屈曲し、隣接するバッテリセル130b~130nの正極132b~132nまで延出して接続するように、即ち「く」字型に形成すればよい。なお、この場合でも、安全弁136a~136mからガスが噴出したときに瓦斯の熱によりバスバー138a~138mが破断するように、バスバー138a~138mの幅を安全弁136a~136mからのガスの噴出口の幅以下となるように形成すればよい。
実施例の組電池20では、バッテリセル30a~30nをリチウムイオン電池として構成したが、他の種類の電池として構成してもよい。
実施例の組電池20では、バッテリセル30a~30nを直列接続するものとしたが、
これらの一部またはすべてを並列接続するものとしてもよい。
これらの一部またはすべてを並列接続するものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、安全弁36a~36nが「安全弁」に相当し、バッテリセル30a~30nが「密閉型電池」に相当し、バスバー38a~38mが「バスバー」に相当し、組電池20が「組電池」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、組電池の製造産業などに利用可能である。
20,120 組電池、30a~30n,130a~130n バッテリセル、32a~32n,132~132n 正極、33a 正極端子、33b 負極端子、34a~34n,134a~134n 負極、36a~36n,136a~136n 安全弁、38a~38m,138a~138m バスバー。
Claims (3)
- 安全弁を有する複数の密閉型電池をバスバーにより直列或いは並列に電気的に接続した組電池であって、
前記バスバーは、隣接する密閉型電池のうちの少なくとも一方の前記安全弁の直上を経由して前記隣接する密閉型電池を接続するように配置されており、前記安全弁の直上では前記安全弁から上方にガスが噴射したときに前記ガスの熱により破断するように形成されている、
ことを特徴とする組電池。 - 請求項1記載の組電池であって、
前記バスバーは、前記安全弁の直上では前記安全弁の前記ガスの噴出口の幅以下となるように形成されている、
組電池。 - 請求項1または2記載の組電池であって、
前記バスバーは、前記安全弁の直上またはその近傍で屈曲するように形成されている、
組電池。
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