JP3038659B1

JP3038659B1 - 二次電池暴爆防止方法並びにその装置

Info

Publication number: JP3038659B1
Application number: JP17143299A
Authority: JP
Inventors: 幹三笠松
Original assignee: 幹三笠松; 青野進
Priority date: 1999-05-16
Filing date: 1999-05-16
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2019-05-16
Also published as: JP2000323187A

Abstract

【要約】【課題】電流の急増大現象等を引き金として発生する
電池内部の化学反応増進に対して、これを熱化学的な見
地から直接に温度低下に導かせることによって電池を暴
爆から防護させることができる二次電池暴爆防止方法及
び装置の提供。【解決手段】二次電池のケース内に収蔵される急冷筒
体１からなる。熱伝導性の良好な細長の密閉筒体内に直
列に並ぶＡ室１Ａ、Ｂ室１Ｂ及びＣ室１Ｃの３室が設け
られ、一端部のＡ室１Ａと中央部のＢ室１Ｂとは、低融
点合金からなる固定された可溶仕切板２で仕切られる一
方、Ｂ室１Ｂと他端部のＣ室１Ｃとは、常温状態では接
着作用により固定保持され、高温状態では加熱に基づく
接着作用の解除によりＢ室１Ｂ内でのピストン移動可能
に介設された可動仕切板３で仕切られて、Ａ室１ＡとＢ
室１Ｂには、高温状態での混合によって化学反応し、負
の溶解熱を発生するＭ剤５とＮ剤６の２種の反応剤がそ
れぞれ充填され、Ｃ室１Ｃには、可動仕切板３を押圧し
移動させるための押圧手段４が収納されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池における
内部短絡、外部短絡、過充電等に起因して電池内部で繰
り返される化学反応に基づき発生する電池内部の異常温
度上昇による破裂、発火を未然に防護することができる
安全性に富む二次電池暴爆防止方法並びに該方法の実施
に使用して好適な二次電池暴爆防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化が進み、普及度
が増大するにつれて、リチウムイオン電池等の二次電池
についての需要は頓に増加してきており、それに伴って
高エネルギー密度化などの性能面に対する要求が強くな
っているのに加えて、安全性の見地からも信頼度の高い
ものが求められており、このような要望に応えるべく更
なる改良が重ねられていることは周知である。その成果
の如何によっては二次電池の将来性についての命運が掛
かっているといっても過言ではなく、殊にＣＯ_２の排出
が全地球の環境汚染問題として大きくクローズアップさ
れている現今において、使用上の安全性が極めて高い二
次電池を提供し以て利用の促進を図らせることは環境汚
染の解決の一助にもなるものであって重要なことであ
る。

【０００３】二次電池のうちの、特に危険性の高いリチ
ウムイオン二次電池を例に挙げて従来の安全対策につい
て述べると、リチウムイオン二次電池は金属リチウムを
用いた二次電池よりは安全性が高いといわれるが、内部
に可燃性の有機電解液を持つ高エネルギー密度電池であ
るために、過充電、過放電、外部短絡、内部短絡、過大
電流、異常高温などの過酷な条件に遭遇した際、破裂や
発火の可能性があることが知られている。従来はこのよ
うな異常が進行するのを防止する手段として、シャット
ダウンセパレータ、ＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅｔｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子、保
護回路及び電流遮断機構、安全弁などの安全対策が施さ
れている。

【０００４】上述する各種異常条件の中で、充電時の過
充電或いは内部短絡による破裂、発火の問題について
は、いずれも電池内部での異常現象であって、電池内の
正極、負極、セパレータ等に異常が生じて過大な化学反
応が始まり、それが短時間に繰り返すことにより、内部
温度が上昇し、かつ、化学反応が増進して、それに伴っ
て内部の電流値も増加し、その結果、内部温度が１００
℃以上になるともはや化学反応を停止させることは不可
能となり、暴爆して電解液噴出等の事故をもたらすもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来は異常時
に電池と外部回路との導通を電流ヒューズ、温度ヒュー
ズによって遮断するのみであって、これでは内部の化学
反応増進に対しては何らの防護性能を発揮することがで
きず、従って、必要かつ万全な安全対策とは言い難く、
暴爆に対する効果的な保護機能を果たし得る安全装置の
出現が斯界において強く要求されている。

【０００６】このような実状に鑑みて、本出願人は先に
特願平９−３６４２４１号出願に基づいて、温度上昇の
根本的な原因である電流の増大現象を的確かつ速やかに
抑制することにより電池を暴爆から保護することができ
る新規な構成の電池暴爆防止装置を提案してきた。即
ち、この提案技術の内容は、電池内部に備える温度検出
手段が電池の内部温度上昇を検出して作動切替手段を切
替え作動させて、発火や破裂を齎す以前に二次電池の放
電手段によりいち早く放電させるようにした構成に特徴
を有しており、異常増大電流を急速に消失させる結果、
所期の目的を十分達成するに至ったものである。

【０００７】しかして本発明は、電流の急増大を抑制す
る点に特徴を有する上記提案技術とは別に、電流の急増
大現象等を引き金として発生する電池内部の化学反応増
進に対して、これを熱化学的な見地から直接に温度低下
に導かせることによって電池を暴爆から防護させること
ができる新規な発明を完成するべく案出されたものであ
って、これにより上記提案技術との併用によってより完
全な形での電池暴爆防護の目的に叶う安全装置をここに
提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明における請求項１の発明は、熱伝導性の良好
な材料により形成される細長の密閉筒体内に該筒軸方向
に直列に並ぶＡ室、Ｂ室及びＣ室の３室を設け、一端部
のＡ室と中央部のＢ室とは、低融点合金製の板材または
薄板からなる固定された可溶仕切板で仕切る一方、前記
Ｂ室と他端部のＣ室とは、常温状態では接着作用により
固定保持され、高温状態では加熱に基づく接着作用の解
除によりＢ室内でのピストン移動可能なように介設され
た板材または薄板からなる可動仕切板で仕切って、前記
Ａ室と前記Ｂ室には、前記高温状態下での混合によって
化学反応し、負の溶解熱を発生するＭ剤とＮ剤の２種の
反応剤をそれぞれ充填する一方、前記Ｃ室には、前記可
動仕切板を押圧により移動させるための押圧手段を収納
して、これにより熱化学反応に基づく急冷却を行う急冷
筒体を構成してなり、この急冷筒体を二次電池のケース
内に収蔵させて、当該二次電池が前記高温状態に温度上
昇した際、前記可溶仕切板が溶融し、前記可動仕切板が
接着作用の解除により前記押圧手段の押圧作用でＢ室内
をピストン移動することに基づき、前記Ｍ剤と前記Ｎ剤
とが前記Ａ室内で混合することにより発生する負の溶解
熱を利用して二次電池の温度を急速に降下させるように
することを特徴とする二次電池暴爆防止方法である。

【０００９】また、本発明における請求項２の発明は、
二次電池のケース内に収蔵される急冷筒体からなり、こ
の急冷筒体は、熱伝導性の良好な材料により形成される
細長の密閉筒体内に該筒軸方向に直列に並ぶＡ室、Ｂ室
及びＣ室の３室が設けられ、一端部のＡ室と中央部のＢ
室とは、低融点合金製の板材または薄板からなる固定さ
れた可溶仕切板で仕切られる一方、前記Ｂ室と他端部の
Ｃ室とは、常温状態では接着作用により固定保持され、
高温状態では加熱に基づく接着作用の解除によりＢ室内
でのピストン移動可能なように介設された板材または薄
板からなる可動仕切板で仕切られて、前記Ａ室と前記Ｂ
室には、前記高温状態下での混合によって化学反応し、
負の溶解熱を発生するＭ剤とＮ剤の２種の反応剤がそれ
ぞれ充填される一方、前記Ｃ室には、前記可動仕切板を
押圧により移動させるための押圧手段が収納されてなる
ことを特徴とする二次電池暴爆防止装置である。

【００１０】また、本発明における請求項３の発明は、
上記請求項２の発明に関して、押圧手段が、圧縮により
付勢されて前記可動仕切板に当接させてなるコイルスプ
リングからなる構成としたことを特徴とする二次電池暴
爆防止装置である。

【００１１】また、本発明における請求項４の発明は、
上記請求項２又は３に記載の発明に関して、可動仕切板
が、Ｂ室とＣ室の仕切り部における筒体内壁に固着した
低融点合金製のリング材からなる可溶リングに、その周
縁部を接着することによって前記仕切り部に固定保持さ
れてなる構成としたことを特徴とする二次電池暴爆防止
装置である。

【００１２】また、本発明における請求項５の発明は、
上記請求項２、３又は４に記載の発明に関して、急冷筒
体が、二次電池の中心軸に沿って設けられたガス抜き孔
に挿通した筒体の負極内に嵌挿されて筒端部を前記負極
に密着させてなる構成としたことを特徴とする二次電池
暴爆防止装置である。

【００１３】また、本発明における請求項６の発明は、
上記請求項２、３、４又は５に記載の発明に関して、Ａ
室には、粉粒体のＭ剤が充填され、Ｂ室には、高粘性の
ゼリー状態のＮ剤、または液体のＮ剤を含んでなるスポ
ンジ状多孔体が充填される構成としたことを特徴とする
二次電池暴爆防止装置である。

【００１４】また、本発明における請求項７の発明は、
上記請求項６記載の発明に関して、Ｍ剤とＮ剤とが、硝
酸アンモニウムと含水アルギン酸、塩化カリウムと水、
塩化アンモンと水の組合せの中から選ばれたものである
ことを特徴とする二次電池暴爆防止装置である。

【００１５】このような構成を備えてなる本発明は以下
のように作用するものである。即ち、二次電池内部の温
度が急上昇した場合、例えば充電時において過充電によ
り二次電池内の化学反応が始まり内部温度が急上昇して
くると、前述した如く、Ｍ剤とＮ剤の２種の反応剤が混
合により化学反応して、その際、負の溶解熱を発生する
ことから、この溶解熱を利用し二次電池内部において生
じる化学反応の繰り返しによる異常な温度上昇を抑制
し、この化学反応を停止させる作用を行うものである。

【００１６】二次電池内部の温度が急速に上昇し始め
て、危険温度の初期温度域である例えば８０℃近くにな
ると、Ｂ室内のＮ剤は加熱されてより流動し易い状態と
なる。一方、Ａ室とＢ室の仕切り部に設けられた低融点
合金製の板材または薄板からなる可溶仕切板は、溶融点
に達することにより溶融して仕切材として機能しなくな
り、また、Ｂ室とＣ室の仕切り部に設けられた可動仕切
板は、接着保持作用をなす部材が溶融することによって
固着力を失して移動可能な状態となる。かくして、今ま
で蓄勢されていたコイルスプリングで実現される押圧手
段が押圧付勢作動することにより、可動仕切板がＢ室内
においてＡ室接近方向に急激にピストン移動してＢ室内
のＮ剤をＡ室側に移送させるように作動する。

【００１７】その結果、Ａ室内のＭ剤の層内にＮ剤が入
り込んで混合が行われるので、負の溶解熱が発生する。
このときの温度は、例えば−１２〜−１６℃である。こ
の溶解熱は熱伝導性の良好な筒壁体を介して二次電池内
に速やかに伝播されるので、二次電池内の温度は急激に
降下するに至り、かくして、二次電池の究極の暴爆防止
の役割を十分に達成できるものである。

【００１８】請求項５に係る発明によれば、急冷筒体
を、二次電池の中心軸に沿って設けられたガス抜き孔に
挿通してなる筒体の負極内に嵌挿してその筒端部を前記
負極に密着させてなる構成としたものであって、急冷筒
体内で発生した負の溶解熱は、筒状の負極を介して全周
囲に取り巻く可燃性有機電解液相に均一にかつ満遍なく
放射され、しかも、負の溶解熱が負極を通じて最外側の
電池ケースにも急速に伝達されて該電池ケースの温度上
昇を抑えることから、冷却効率が高くかつ防護安全の面
で優れている。

【００１９】また、請求項６の発明によれば、Ａ室に
は、粉粒体のＭ剤が充填され、Ｂ室には、高粘性のゼリ
ー状態のＮ剤、または液体のＮ剤を含んでなるスポンジ
状多孔体が充填される構成としたことにより、押圧手段
によるＮ剤の送り込みが速やかにかつ円滑に行われ、一
方、液状のＮ剤と粉粒体のＭ剤との間での混和性が良好
であることから、負の溶解熱の発生速度が速く、発生量
も多くて冷却効果をより上げさせることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。

【００２１】図１及び図２には、本発明の実施形態に係
る二次電池暴爆防止装置の正面図及び縦断面図が示され
る。また、図３及び図４には、図２に対応する分離状態
で示される縦断面図及び要部拡大図が示される。

【００２２】図示の実施形態に係る二次電池暴爆防止装
置は、急冷筒体１から形成される。この急冷筒体１は、
炭化珪素（ＳｉＣ）、アルミナセラミックス等の熱伝導
性の良好な材料により形成された細長の密閉された筒体
であって、筒体に形成した後述の負極１２内に嵌挿する
ことが可能な太さ及び長さを有する円筒、多角筒等の直
筒体に形成している。

【００２３】急冷筒体１は、筒内に該筒軸方向に直列に
並ぶＡ室１Ａ、Ｂ室１Ｂ及びＣ室１Ｃの３室が設けられ
ている。この３室を設けるに当たっては、図１乃至図３
に示されるように、各室１Ａ、１Ｂ及び１Ｃに相当する
一端部が閉塞され他端部が開口する筒体、両端部が開口
する筒体及び一端部が開口し他端部が閉塞された筒体の
３個の短小な等径筒体を接合して単一の細長直筒体を構
成するようにしたものでもよい。

【００２４】一端部のＡ室１Ａに対応する筒体は、後述
する反応剤であるＭ剤５を充填後、他端開口部を可溶仕
切板２で仕切って塞がせ、中央部のＢ室１Ｂに対応する
筒体は、後述する反応剤であるＮ剤６を充填するととも
に、他端開口部を可動仕切板３で仕切って塞がせ、他端
部のＣ室１Ｃに対応する筒体は、コイルスプリングで実
現される押圧手段４を収納して、この３個の等径筒体を
溶接接合等により図１に示すように組付けて単一の細長
直筒体に形成する。

【００２５】この場合、可溶仕切板２は、金属製の２個
の固定用フランジ８、９で周縁部を両側から挟み付ける
ことによって、Ａ室１ＡとＢ室１Ｂとを仕切らせるよう
に他端開口部の内周縁部に固定されるが、両固定用フラ
ンジ８、９はＡ室１Ａに対応する筒体を成型する際に一
体の同時成型によって形成されるものであって、前記筒
体の内壁から前記可溶仕切板２の厚さに対応した間隔を
保持させて内側に平行に突出させて設けられる。なお、
可溶仕切板２の固定手段としては、上述の例の他、Ａ室
１Ａに対応する筒体とは別体の２個の固定用リングを筒
体内壁の所定個所に溶接等によって固着し、前記フラン
ジ８、９に代替させるようにしたものであっても良い。

【００２６】上記可溶仕切板２は、低融点合金により薄
板状に形成されていて、常温下では剛性を保持して仕切
材として機能するが、二次電池における警戒温度に相当
する高温状態下では溶融して剛性板としての形態が維持
されなくなり、従って仕切材としての機能を失うように
なる。なお、低融点合金としては、例えばビスマス（Ｂ
ｉ）：５７．０％、鉛（Ｐｂ）：１７．０％、インジウ
ム（Ｉｎ）：２６．０％の配合になる溶融点が７８．９
℃の合金等が好適に用いられる。

【００２７】一方、可動仕切板３は、前記可溶仕切板２
が溶融する高温状態下では溶融することがない高融点の
金属（合金を含む）により高剛性を有する板状に形成さ
れていて、Ｂ室１Ｂに対応する筒体の他端開口部の内周
縁部に該開口部を仕切って塞がせるように固定される。

【００２８】本実施形態においては、上記可動仕切板３
はＢ室１Ｂに対応する筒体の他端開口部に固着してなる
可溶リング７に対して仕切板３の周縁部を接着させるこ
とにより仕切壁状に固定されていて、この場合の前記可
溶リング７としては、前記可溶仕切板２と同一材料の低
融点合金によってドーナッツ板状に形成したものが用い
られる。

【００２９】このように設けられる可動仕切板３は、常
温の下では筒体の他端開口部に固着した可溶リング７と
接着していることによって、Ｂ室１Ｂに対応する筒体の
他端開口部に固定されており、一方、前述した高温度の
下では可溶リング７が溶融することによって、接着状態
が解消して筒体に対する固定が外され、その結果、Ｂ室
１Ｂ内において周面部を内壁部に摺接させながら平行移
動が可能な状態に、即ち、ピストン移動可能な状態に転
じるのである。このように、可動仕切板３を常温状態下
では固定させ、高温状態下では固定解除によりピストン
移動可能となすように設けるには、前述する如き可溶リ
ング７を介設する手段の他に、可動仕切板３の周縁部を
熱溶融性の硬化型接着剤によりＢ室１Ｂに対応する筒体
の他端開口部に直接に固着させる接着手段を採用するこ
ともできる。

【００３０】次に、押圧手段４としてのコイルスプリン
グは、他端部のＣ室１Ｃに対応する筒体の内部空間に収
納させるが、この場合、両端部が筒体の他端壁部と前記
可動仕切板３とに弾力的にそれぞれ圧接するようにコイ
ル軸方向に圧縮して付勢させた状態で収納させる。

【００３１】Ａ室１Ａ内に充填するＭ剤５と、Ｂ室１Ｂ
内に充填するＮ剤６とは、二次電池における警戒温度に
相当する前記高温状態下において混合させると、該混合
に伴って化学反応して負の溶解熱を発生する（０℃以下
の低温度の熱エネルギーを出すこと）反応剤であり、本
実施形態では、Ａ室１Ａ内には例えば硝酸アンモニウム
（ＮＨ_４ＮＯ_３）の粉末が殆ど隙間を残さないように充
填される一方、Ｂ室１Ｂ内には例えば常温下で粘性が高
くてゼリー状態を成す含水アルギン酸が隙間なく充填さ
れる。

【００３２】硝酸アンモニウムと含水アルギン酸とは、
前記高温度下において混合させると化学反応して、その
際−１２℃〜−１６℃の負の溶解熱を発生する。このと
き、ゼリー状を成す含水アルギン酸は、前記高温度の影
響により粘性を失って「サラッ」とした流動性の良い水
溶液となっていることから、粉末状の硝酸アンモニウム
に対し親和性が高くて均一にかつ速やかに混和するよう
になるため、負の溶解熱を短時間において多量に発生す
る利点を有している。なお、Ｍ剤５とＮ剤６としては、
上述する硝酸アンモニウムと含水アルギン酸との組合せ
の他に、塩化カリウム（Ｋｃｌ）と水（Ｈ_２Ｏ）、塩化
アンモン（ＮＨ_４ｃｌ）と水（Ｈ_２Ｏ）の組合せになる
もの等が挙げられる。また、Ｂ室１Ｂ内には、液体又は
ゼリー状態のＮ剤を充填する他に、液体のＮ剤を十分に
含んでなるスポンジ状多孔体（スポンジゴム等の多数の
連通気孔を有する弾性及び含水性を備えた発泡体）を充
填させるようにしても良い。

【００３３】このように可溶仕切板２が固定され、Ｍ剤
５が充填されてなるＡ室１Ａに対応する筒体と、可動仕
切板３が固着され、Ｎ剤６が充填されてなるＢ室１Ｂに
対応する筒体と、コイルスプリング４が圧縮による付勢
状態で収納されてなるＣ室１Ｃに対応する筒体とを、図
１及び図５に示すように、同軸に組付けて相互間を接着
剤１８等により接合・固着し、単一の細長直筒体からな
る急冷筒体１を構成する。

【００３４】一体に組付けられてなる上記急冷筒体１を
図５に分解して示される二次電池１０の負極１２である
筒体内に収納する。この場合、急冷筒体１はＡ室１Ａに
対応する筒体の側から負極１２の筒内に挿入するもので
あり、挿入し終わると負極１２の開口部を蓋材１７で密
封して負極１２が完成される。この完成状態では、急冷
筒体１の両端部が負極１２の筒体の両端壁部に密接して
いて、両者は熱的、電気的に一体化された形態となって
いる。なお、図５において、１１は電池ケース、１３は
トップカバー、１５はガスケット、１６はガスケット１
５内に収められる安全弁、１４は本出願人において先に
特願平９−３６４２４１号出願に基づいて提案した、温
度検出手段、作動切替手段及び放電手段を一体的に備え
る薄肉円盤体に形成された電池暴爆防止装置であって、
電流の増大現象を抑制することにより電池を暴爆から保
護し得る安全装置である。

【００３５】図５に示される二次電池１０において、電
池暴爆防止装置１４は、トップカバー１３と安全弁１６
との間に配置されて電池ケース１１内に収納される。こ
の場合、上面薄層がトップカバー１３の正極側端子Ｔ_Ｈ
に、下面薄層が内部の図示しない正極側電極にそれぞれ
電気的に接続される。一方、負極１２は、電池暴爆防止
装置１４の中心部に設けられた方形状の空孔の中央部を
通って垂下され、安全弁１６の中央部及び電池ケース１
１内の中央部に設けられたガス抜き孔を経、電池ケース
１１の内底部に至って、ここで電池の負極側端子Ｔ_Ｌと
しての電池ケース１１底部に圧着することによって電気
的に接続される。

【００３６】次いで、急冷筒体１からなる本実施形態の
二次電池暴爆防止装置の作用を説明する。例えば充電時
において過充電により二次電池１０内の化学反応が始ま
り内部温度が急上昇してきて警戒温度になると、Ｂ室１
Ｂ内に充填されたＮ剤６としてのゼリー状を成す含水ア
ルギン酸は加熱されるために粘性を失って水溶液にな
る。更に、温度が上昇してくると、可溶仕切板２が溶融
し、これと相前後して殆ど同時に可動仕切板３を固定さ
せていた可溶リング７も溶融する。その結果、可動仕切
板３の固定状態が解かれることによって、今まで動きが
抑制されて畜勢状態下にあったコイルスプリング４は、
抑制が解除されて拡張方向に勢い良く反撥動する。

【００３７】かくして、コイルスプリング４のピストン
作用によって可動仕切板３は図４に示される白抜き矢印
の方向に急激に移動させられ、内部の水溶液のＮ剤６を
その時点において既に溶融している可溶仕切板２を破壊
しながらＡ室１Ａ内に移送させる。Ａ室１Ａ内に入った
Ｎ剤６は粉粒状のＭ剤５と急速にかつ均一に混合するこ
とから、前述した通りＭ剤５とＮ剤６との化学反応によ
って−１２〜−１６℃の負の溶解熱を発生し、それによ
って負極１２を冷却させて、二次電池１０内部の温度を
急速に降下させる。この冷却作用によって、二次電池内
部において生じる化学反応の繰り返しによる異常な温度
上昇を抑制し、この化学反応を停止させることができ
る。

【００３８】以上、本実施形態に係る作用を説明した
が、二次電池は一般に図５に示されるように、トップカ
バー１３が頂部に位置するような上下の縦長に設置して
使用されるものであって、その際、Ａ室１Ａ、Ｂ室１Ｂ
及びＣ室１Ｃが下部、中央部及び上部にセットされて負
極１２である筒体内に収納され、Ａ室１Ａが常に筒体の
底部に接触した状態になっている。このように設けた場
合、二次電池の温度分布は負極側端子Ｔ_Ｌ部の温度が低
く、ガスケット１５の上部で温度が高いものと想到さ
れ、従って、電池内部での温度上昇はＡ室１Ａの周囲の
下部側において先ず行われて上部側に伝播すると考えら
れ、そしてこの温度変化現象に対応して先ず可溶仕切板
２が溶融し、次いで可動仕切板３の個所の可溶リング７
が溶融して行くと考えられることから、コイルスプリン
グ４のピストン作用がＭ剤５とＮ剤６との混合による化
学反応を確実かつ円滑に行わせるものと思料される。

【００３９】なお、二次電池の温度異常上昇の事故発生
は、初期の充電・放電の繰り返し試験の最中に起こり易
いもので、完成品として市場に出荷された後のこのよう
な事故の発生は稀であると想像されるものであり、従っ
て、本実施形態のような使用状態によってこの事故に対
する防護対策は万全であると考えられる。また上述する
ように、二次電池内の上部と下部との間には温度差があ
ることから、例えば可溶仕切板２と可溶リング７が同じ
溶融点を持つ同一材料のものであっても、可溶仕切板２
が先に溶融することとなって、設定通りの急冷作動が行
われるものである。なお、可溶仕切板２と可溶リング７
の溶融作動条件にどれ程の差を持たせるかは、二次電池
の大きさ、使用態様の違い等に応じて適切な値が選定さ
れるものである。

【００４０】また、二次電池の種類によっては、ガス抜
きのスペースが必要であり、正極、負極のセット位置の
関係上、中央部は相当の大きさの空洞になっていること
から、ここを本実施形態のセット位置として利用するこ
とは、スペースの有効活用並びに発熱に対する冷却効果
等の諸点を考慮した場合、まさに適切なものであると言
える。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
二次電池内部の温度が急上昇した際、この温度上昇現象
に基づいてＭ剤とＮ剤の２種の反応剤を混合させて、そ
のときに発生する負の溶解熱を利用し二次電池内部を冷
却するようにしたから、二次電池内部において生じる化
学反応の繰り返しによる異常な温度上昇を確実に抑制し
て、その化学反応を速やかに停止させることが可能であ
り、発火や破裂を齎す以前に二次電池の温度を低下させ
て電池を暴爆から確実に保護することができる。

【００４２】また、本発明によれば、急冷筒体を二次電
池の中心軸に沿って設けられたガス抜き孔に挿通した筒
体の負極内に嵌挿させて筒端部を前記負極に密着させる
構成とすることにより、電池容量を十分に維持しながら
電池内部にコンパクトに収めさることができ、しかも、
負極の筒体を介して電池内を均一にかつ効果的に冷却せ
ることが可能である。

【００４３】なお本発明は、前述した電流の急増大を抑
制する点に特徴を有する上記提案技術に係る電池暴爆防
止装置と併用して二次電池に組込ませることにより、二
次電池の暴爆防止効果がより確実に奏されるものであ
り、斯界に寄与するところ多大な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る二次電池暴爆防止装置
の正面図である。

【図２】図１図示の二次電池暴爆防止装置の縦断面図で
ある。

【図３】図２に対応する分離状態で示される縦断面図で
ある。

【図４】図２に対応する要部拡大図である。

【図５】本発明の実施形態に係る二次電池暴爆防止装置
が組み込まれる二次電池の分解して示される斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…急冷筒体１Ａ…Ａ室１Ｂ…Ｂ室
１Ｃ…Ｃ室２…可溶仕切板３…可動仕切板４…コイル
スプリング５…Ｍ剤６…Ｎ剤７…可溶リング８…固定
用フランジ９…固定用フランジ１０…二次電池１１…
電池ケース１２…負極１３…トップカバー１４…電池
暴爆防止装置１５…ガスケット１６…安全弁１７…蓋材
１８…接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/50 A62C 3/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱伝導性の良好な材料により形成される
細長の密閉筒体内に該筒軸方向に直列に並ぶＡ室、Ｂ室
及びＣ室の３室を設け、一端部のＡ室と中央部のＢ室と
は、低融点合金製の板材または薄板からなる固定された
可溶仕切板で仕切る一方、前記Ｂ室と他端部のＣ室と
は、常温状態では接着作用により固定保持され、高温状
態では加熱に基づく接着作用の解除によりＢ室内でのピ
ストン移動可能なように介設された板材または薄板から
なる可動仕切板で仕切って、前記Ａ室と前記Ｂ室には、
前記高温状態下での混合によって化学反応し、負の溶解
熱を発生するＭ剤とＮ剤の２種の反応剤をそれぞれ充填
する一方、前記Ｃ室には、前記可動仕切板を押圧により
移動させるための押圧手段を収納して、これにより熱化
学反応に基づく急冷却を行う急冷筒体を構成してなり、
この急冷筒体を二次電池のケース内に収蔵させて、当該
二次電池が前記高温状態に温度上昇した際、前記可溶仕
切板が溶融し、前記可動仕切板が接着作用の解除により
前記押圧手段の押圧作用でＢ室内をピストン移動するこ
とに基づき、前記Ｍ剤と前記Ｎ剤とが前記Ａ室内で混合
することにより発生する負の溶解熱を利用して二次電池
の温度を急速に降下させるようにすることを特徴とする
二次電池暴爆防止方法。
【請求項２】二次電池のケース内に収蔵される急冷筒
体からなり、この急冷筒体は、熱伝導性の良好な材料に
より形成される細長の密閉筒体内に該筒軸方向に直列に
並ぶＡ室、Ｂ室及びＣ室の３室が設けられ、一端部のＡ
室と中央部のＢ室とは、低融点合金製の板材または薄板
からなる固定された可溶仕切板で仕切られる一方、前記
Ｂ室と他端部のＣ室とは、常温状態では接着作用により
固定保持され、高温状態では加熱に基づく接着作用の解
除によりＢ室内でのピストン移動可能なように介設され
た板材または薄板からなる可動仕切板で仕切られて、前
記Ａ室と前記Ｂ室には、前記高温状態下での混合によっ
て化学反応し、負の溶解熱を発生するＭ剤とＮ剤の２種
の反応剤がそれぞれ充填される一方、前記Ｃ室には、前
記可動仕切板を押圧により移動させるための押圧手段が
収納されてなることを特徴とする二次電池暴爆防止装
置。
【請求項３】押圧手段が、圧縮により付勢されて前記
可動仕切板に当接させてなるコイルスプリングからなる
請求項２記載の二次電池暴爆防止装置。
【請求項４】可動仕切板が、Ｂ室とＣ室の仕切り部に
おける筒体内壁に固着した低融点合金製のリング材から
なる可溶リングに、その周縁部を接着することによって
前記仕切り部に固定保持されてなる請求項２又は３に記
載の二次電池暴爆防止装置。
【請求項５】急冷筒体が、二次電池の中心軸に沿って
設けられたガス抜き孔に挿通した筒体の負極内に嵌挿さ
れて筒端部を前記負極に密着させてなる請求項２、３又
は４に記載の二次電池暴爆防止装置。
【請求項６】Ａ室には、粉粒体のＭ剤が充填され、Ｂ
室には、高粘性のゼリー状態のＮ剤、または液体のＮ剤
を含んでなるスポンジ状多孔体が充填される請求項２、
３、４又は５に記載の二次電池暴爆防止装置。
【請求項７】Ｍ剤とＮ剤とが、硝酸アンモニウムと含
水アルギン酸、塩化カリウムと水、塩化アンモンと水の
組合せの中から選ばれたものである請求項６記載の二次
電池暴爆防止装置。