JP5002958B2 - 電池 - Google Patents
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Description
本発明は、電池本体を拘束することができるとともに、安全な状態に電池を維持することができる技術を提供する。
本発明の一つの電池は、ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、中間部材が電池本体を押し返す状態を解除すると、電池本体に電流が流れることを禁止する禁止装置をさらに備えることを特徴とする。
本発明の一つの電池は、ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、電池本体は、正極と負極を有する電極体と、電極体を収容している電極ケースを有し、中間部材は、電極ケースと同じ構成の部材ケースを有し、部材ケースには、電極体が収容されておらず、部材ケースは、電池本体から前記所定値を超える力で押されると開封することを特徴とする。
本発明の一つの電池は、ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、中間部材は、破断板と、その破断板と電池本体の間に配置されているコイルバネを有し、破断板は、電池本体から前記所定値を超える力でコイルバネが押されると破断することを特徴とする。
本発明の一つの電池は、ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、中間部材は、皿バネを有し、皿バネは、電池本体から前記所定値を超える力で押されると反転することを特徴とする。
本明細書によって開示される一つの形態の電池は、ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備える。中間部材は、ケーシング内面と電池本体の間に配置されているために、電池本体が膨張しようとして電池本体から押された場合に、ケーシングが支えとなって電池本体を押し返す。中間部材が電池本体を押し返すために、電池本体が膨張しようとすることを抑制することができる。この中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すが、電池本体から前記した所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除する。即ち、電池本体が大きく膨張しようとする場合には、電池本体が膨張することを妨げない。中間部材が電池本体を押し返す状態を解除すると、電池本体は膨張することができるようになる。電池本体を拘束し続けて電池本体の内圧が非常に大きくなることが防止される。
本発明の電池によると、電池本体を拘束することができるとともに、安全な状態を維持することができる。
この構成によると、電池本体から大きな力で押された場合に、電池本体を押し返す状態を素早く解除することができる。
この構成では、電池本体から大きな力で押された場合に部材ケースが開封することによって、中間部材が塑性変形する。部材ケースが電極ケースと同じ構成であるために、電池を構成する部品種類数を少なくすることができる。
なお、上記の部材ケースは、液体を収容していてもよい。この液体は、ゾル状の溶液を含む概念である。
また次の構成を採用してもよい。即ち、中間部材は、皿バネを有していてもよい。皿バネは、電池本体から前記した所定値を超える力で押されると反転する。
これらの構成によっても、電池本体から大きな力で押された場合に、中間部材が電池本体を押し返す状態を素早く解除することができる。
電池本体に電流が流れることを禁止すると、電池本体からさらにガスが発生することを止めることができる。電池本体がそれ以上に膨張することを禁止することができる。
また、禁止装置は、電池本体に電気的に接続されている導線を有していてもよい。導線は、中間部材が塑性変形することに起因して自身に作用する引張荷重によって切断されるものであってもよい。
これらの構成によると、電池本体から大きな力で中間部材が押された場合に、電池本体に電流が流れることを禁止することができる。
この構成によると、いずれの電池本体が膨張しようとしても、中間部材は電池本体を押し返すことができる。
(形態1)電極体は、正極シートと負極シートがセパレータを介して巻回された構造を有する。
(形態2)電極体を収容するケースは、一方のフィルムの周縁と他方のフィルムの周縁が接合されることによって構成される。
(形態3)実施例の電池は二次電池である。
(形態4)以下の実施例では、中間部材のことを変形部材と称する。
図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、本実施例の電池2の縦断面図を示す。図1では、全ての構成要素を断面図で示していない。例えば、電池本体10,12,14,16や変形部材20は断面図ではない。また図1では、導線94やコントローラ100を模式的に示している。
電池2は、全体ケーシング30を有している。全体ケーシング30は、上面プレート32と下面プレート34と左側面プレート36と右側面プレート38を有している。上面プレート32には、ボルト40aを介して左側面プレート36が接続されているとともに、ボルト42aを介して右側面プレート38が接続されている。下面プレート34には、ボルト40bを介して左側面プレート36が接続されているとともに、ボルト42bを介して右側面プレート38が接続されている。全体ケーシング30は、さらに、図1の紙面垂直手前側のプレートと紙面垂直奥側のプレートを有している。全体ケーシング30は、各プレート32,34,36,38等が接続されることによって、箱状のケーシングを形成している。右側面プレート38は、金属の導電材料によって形成されている。他のプレート32,34,36等は、絶縁材料によって形成されている。
全体ケーシング30には、4つの電池本体10,12,14,16が収容されている。各電池本体10,12,14,16は、図1の上下方向及び紙面垂直方向に広がりを持つ扁平形状を有している。
図3に示されるように、電池本体10は、電極体60を有する。電極体60は、正極シートと負極シートがセパレータを介して巻回された構造を有する。電極体60には、正極端子56と負極端子58が接続されている。正極端子56は、正極シートに接続されている。負極端子58は、負極シートに接続されている。電極体60の右端(図3の右端)から正極端子56が伸びており、電極体60の左端(図3の左端)から負極端子58が伸びている。
図2に示されるように、電池本体10は電極ケース54を有している。電極ケース54は、電極体60を収容している。電極ケース54は、2枚のラミネートフィルム50,52によって構成されている。各ラミネートフィルム50,52は、絶縁材料によって形成されている。各ラミネートフィルム50,52は、薄くて柔軟性を有する。2枚のラミネートフィルム50,52の間に電極体60が配置された状態で、ラミネートフィルム50の周縁50aとラミネートフィルム52の周縁52aが熱溶着される。これにより、電池本体10が完成する。正極端子56と負極端子58は、電極ケース54を越えて外方に伸びている。
図1では、各電池本体10〜16の正極端子56と負極端子58を図示省略している。電池本体10と電池本体14は、正極端子56が下方に伸びているとともに、負極端子58が上方に伸びている。電池本体12と電池本体16は、正極端子56が上方に伸びているとともに、負極端子58が下方に伸びている。電池本体10の正極端子56は、全体ケーシング30の外部まで伸びている。電池本体10の負極端子58は、電池本体12の正極端子56と接続されている。電池本体12の負極端子58は、電池本体14の正極端子56と接続されている。電池本体14の負極端子58は、電池本体16の正極端子56と接続されている。電池本体16の負極端子58は、全体ケーシング30の外部まで伸びている。各電池本体10〜16は、電気的に直列に接続されている。
なお、本実施例では、隣り合う2つの電池本体(例えば10と12)の正負極端子56,58を接続するためのコネクタは長さにゆとりがある。このために、電池本体(例えば電池本体10)の端子(例えば負極端子58)とそれに隣り合う電池本体(例えば電池本体12)の端子(例えば正極端子56)の間の間隔が大きくなっても、正極端子56と負極端子58の間の接続は切断されない。
仕切板76には、導線94の一端が接続されている。導線94の他端は、右側面プレート38に接続されている。導線94には、電源96と電流計98が挿入されている。上述したように、仕切板76と右側面プレート38は導体である。このために、ピン90が右側面プレート38に接触すると、右側面プレート38とピン98と仕切板76と導線94によって閉回路92が構成される。この場合、閉回路92に電流が流れる。
電流計98は、コントローラ100に接続されている。コントローラ100は、各電池本体10〜16の充放電を制御する。コントローラ100は、電流計98の計測値を監視している。閉回路92に電流が流れると、コントローラ100は、各電池本体10〜16に充放電するための回路を遮断する。これにより、各電池本体10〜16に電流が流れることが禁止される。各電池本体10〜16が充放電することが禁止される。
電池本体10〜16が充電される際に、電極ケース54内でガスが発生することがある。この場合、電極ケース54が膨張しようとする。電極ケース54が自由に膨張できると、電極体60の各層(例えば正極とセパレータ又は負極とセパレータ)が剥離する可能性がある。また、電極ケース54が膨張すると、電極体60と正極端子56(又は負極端子58)の接続が切断される可能性がある。
本実施例では、電池本体10〜16と変形部材20が、左側面プレート36と右側面プレート38の間に隙間なく挟みこまれている。このために、いずれかの電池本体10〜16が膨張しようとすると、電池本体10〜16から変形部材20が押される。この場合、変形部材20は、図1の左右方向に圧縮される。この状態では、変形部材20は、図1の左右方向に弾性変形し、電池本体10〜16を押し返す。このために、電池2を充電する際に電池本体10〜16が膨張することを抑制することができる。電極体60の各層が剥離する事象や、電極体60と正極端子56(又は負極端子58)の接続が切断される事象を抑制することができる。
本実施例では、電池本体内の内圧が非常に大きくなる事象を抑制することができる。この点について図4を参照にして説明する。例えば電池本体10が大きく膨張しようとすると、変形部材20に作用する圧縮荷重が大きくなる。変形部材20は、大きい圧縮荷重が作用すると開封する。即ち、変形部材20は、図4の左右方向に収縮するように塑性変形する。図4では、開封して収縮した変形部材20を示している。変形部材20が開封されると、変形部材20が電池本体10を押し返す状態が解除される。このために、電池本体10が大きく膨張することができる。電池本体10は膨張することができるために、電池本体10の内圧が大きくなることを抑制することができる。
変形部材20が開封されると、電池本体10が膨張する。このために、仕切板76が右方に押される。仕切板76に接続されているピン90が右側面プレート38に接触する。これにより、閉回路92に電流が流れる。コントローラ100は、閉回路92に電流が流れたことを検知すると、各電池本体10〜16に電流が流れるのを禁止する。これにより、電池本体10が充電され続けることを禁止することができる。電池本体10においてさらにガスが発生することを禁止することができる。
また、変形部材20は、大きな圧縮荷重が作用すると塑性変形する。このために、電池本体10〜16が大きな内圧を有する状態になる前に、電池本体10〜16を押し返す状態を解除することができる。また、変形部材20が塑性変形すると、電池本体10〜16に電流が流れることが禁止される。変形部材20が塑性変形した後に電池本体10〜16内でガスが発生することを防止することができる。本実施例の電池2は、安全な状態が維持される。
図5は、第2実施例の電池102の断面図を示す。図5では、上面プレート32と下面プレート34(図1参照)を図示省略している。ここでは、第1実施例と異なる部分を説明する。本実施例では、第1実施例の回路92(図1参照)が設けられていない。即ち、ピン90と導線94と電源96と電流計98が設けられていない。
図5では、各電池本体10〜16の正極端子56a〜56dと負極端子58a〜58dを図示している。符号56aは、電池本体10の正極端子である。電池本体10の負極端子58aと電池本体12の正極端子56bは、バスバ110を介して接続されている。電池本体12の負極端子58bと電池本体14の正極端子56cは、バスバ112を介して接続されている。電池本体14の負極端子58cと電池本体16の正極端子56dは、バスバ114を介して接続されている。符号58dは、電池本体16の負極端子である。
各バスバ110〜114は、導電材料によって形成されている。各バスバ110〜114は、ある程度大きな剛性を有している。図5の状態では、各バスバ110〜114の長さにゆとりがない。電池本体(例えば電池本体10)の端子(例えば負極端子58a)とそれに隣り合う電池本体(例えば電池本体12)の端子(例えば正極端子56b)の間の間隔が大きくなると、バスバ(例えば110)に引張荷重が作用する。大きな引張荷重が作用すると、バスバ110〜144と正極端子56(又は負極端子58)の間の接続が切断される。
図6には、変形部材20が開封し、電池本体10が大きく膨張している様子を示す。変形部材20が開封して電池本体10が大きく膨張すると、電池本体10の負極端子58aと電池本体12の正極端子56bの間の間隔が大きくなる。この場合、バスバ110に大きな引張荷重が作用する。これにより、電池本体10の負極端子58aとバスバ110の接続が切断される。
本実施例の構成を採用しても、変形部材20が塑性変形した後に電池本体10〜16に電流が流れることを禁止することができる。
図7は、第3実施例の電池132の断面図を示す。図7では、上面プレート32と下面プレート34(図1参照)を図示省略している。本実施例の電池132は、図示省略しているが、第2実施例で説明したバスバ110〜114(図5参照)を利用して、各電池本体10〜16を直列に接続している。
本実施例では、第1実施例の変形部材20(図1参照)を利用しない。その代わりに、変形部材150を利用する。変形部材150は、破断板140とコイルバネ142を有する。破断板140は、仕切板76と右側面プレート38の間に配置されている。破断板140と右側面プレート38の間に、2本のバー144,146が固定されている。破断板140は、右側面プレート38に対して固定されている。コイルバネ142は、仕切板76と破断板140の間に配置されている。
図8は、破断板140とコイルバネ142の斜視図を示す。破断板140は、その中央部分に円形の切込み140aが形成されている。電池本体10〜16が膨張しようとすると、コイルバネ142は電池本体10〜16を押し返す。しかしながら、電池本体10〜16が大きく膨張しようとして大きな力でコイルバネ142が押されると、切込み140aで囲まれた領域140bがその他の領域から破断する。即ち、本実施例では、破断板140が破断することによって、変形部材150が塑性変形する。この状態が図9に示されている。このとき、コイルバネ142は、破断部分を越えて破断板140の右方に突出する。電池本体10が大きく膨張することができる。
本実施例の変形部材150を利用しても、電池本体10〜16が膨張することを抑制することができるとともに、電池本体10〜16が非常に大きな内圧を有する状態になることを防止することができる。
図10は、第4実施例の電池172の断面図を示す。図10では、上面プレート32と下面プレート34(図1参照)を図示省略している。本実施例の電池172は、図示省略しているが、第2実施例で説明したバスバ110〜114(図5参照)を利用して、各電池本体10〜16を直列に接続している。
本実施例では、変形部材190を利用する。変形部材190は、仕切板180と皿バネ182を有する。仕切板180は、円形の孔180aを有する。この孔180aに皿バネ182が嵌合している。皿バネ182は、電池本体10〜16が膨張しようとすると、電池本体10〜16を押し返す。しかしながら、電池本体10〜16が大きく膨張しようとして大きな力で押されると、皿バネ182は反転する。即ち、本実施例では、皿バネ182が反転することによって、変形部材190が塑性変形する。この状態が図11に示されている。この場合、電池本体10が大きく膨張することができる。
この実施例の変形部材190を採用しても、電池本体10〜16が膨張することを抑制することができるとともに、電池本体10〜16が非常に大きな内圧を有する状態になることを防止することができる。
(1)例えば、変形部材ケース84(図1参照)は、水以外の液体を収容してもよい。例えば、アルコールを収容してもよい。また、ゲル状の溶液を収容してもよい。例えば、エポキシ樹脂やフッ素樹脂等のポッティング材料を収容してもよい。
(2)第3実施例の変形部材150(図7参照)のコイルバネ142の代わりに、弾性変形しない部材を利用してもよい。この非弾性変形部材の一端は仕切板76に固定され、他端は仕切板140に固定される。非弾性変形部材は、電池本体10〜16が膨張しようとすると、電池本体10〜16を押し返す。このとき、非弾性変形部材は弾性変形しない。非弾性変形部材は、電池10〜16が大きく膨張しようとすると、仕切板140を突き破る。
この変形例によっても、電池本体10〜16が膨張することを抑制することができるとともに、電池本体10〜16が非常に大きな内圧を有する状態になることを防止することができる。
(3)例えば第1実施例では、4つの電池本体10〜16が連続して並んでおり、変形部材20が右端に配置されている。しかしながら、変形部材20は、複数の電池本体10〜16の中間に配置されてもよい。例えば、2つの電池本体10,12と2つの電池本体14,16の間に変形部材20を配置するようにしてもよい。
(4)上記した各実施例では、電池本体10〜16と変形部材(第1実施例の場合は変形部材20)が全体ケーシング30の対向する二面の間に隙間なく収容されている。しかしながら、電池本体10〜16と変形部材20の間に隙間を設けてもよい。この場合、電池本体10〜16が少し膨張しても、電池本体10〜16は変形部材20を押さない。電池本体10〜16がやや大きく膨張すると、電池本体10〜16が変形部材20を押す。この状態では、変形部材20が電池本体10〜16を押し返す。
(5)上記した各実施例では、電池本体10〜16が膨張しようとすると変形部材(第1実施例の場合は変形部材20)には圧縮荷重が作用する。しかしながら、電池本体10〜16が膨張しようとした場合に電池本体10〜16から単に押されるだけであって圧縮されない部材を利用してもよい。例えば、下面プレート34(図1参照)に固定される板状の部材を変形部材20の代わりに利用してもよい。この板状部材は、電池本体10〜16とケーシング内面(下面プレート34)の間に配置されていると言える。この板状部材は、電池本体10〜16が膨張しようとした場合に電池本体10〜16から押されるが、圧縮されない。板状部材は、電池本体10〜16を押し返す。電池本体10〜16が大きく膨張しようとすると、板状部材は折れる。これにより、電池本体10〜16を押し返す状態が解除される。
10,12,14,16:電池本体
20:変形部材
30:全体ケーシング
32:上面プレート
34:下面プレート
36:左側面プレート
38:右側面プレート
54:電極ケース
60:電極体
Claims (9)
- ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、
その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、
中間部材が電池本体を押し返す状態を解除すると、電池本体に電流が流れることを禁止する禁止装置をさらに備えることを特徴とする電池。 - 中間部材は、電池本体から前記所定値を超える力で押されると塑性変形し、
前記禁止装置は、中間部材が塑性変形すると導通する電気回路と、電気回路が導通したことを検知すると電池本体に電流が流れることを禁止するコントローラを有することを特徴とする請求項1の電池。 - 中間部材は、電池本体から前記所定値を超える力で押されると塑性変形し、
前記禁止装置は、電池本体に電気的に接続されている導線を有し、
導線は、中間部材が塑性変形することに起因して自身に作用する引張荷重によって切断されることを特徴とする請求項1の電池。 - ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、
その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、
電池本体は、正極と負極を有する電極体と、電極体を収容している電極ケースを有し、
中間部材は、電極ケースと同じ構成の部材ケースを有し、
部材ケースには、電極体が収容されておらず、
部材ケースは、電池本体から前記所定値を超える力で押されると開封することを特徴とする電池。 - 部材ケースは、液体を収容していることを特徴とする請求項4の電池。
- ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、
その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、
中間部材は、破断板と、その破断板と電池本体の間に配置されているコイルバネを有し、
破断板は、電池本体から前記所定値を超える力でコイルバネが押されると破断することを特徴とする電池。 - ケーシングと、ケーシングに収容されている電池本体と、ケーシング内面と電池本体の間に配置されている中間部材を備え、
その中間部材は、電池本体から所定値以下の力で押されると電池本体を押し返すとともに、電池本体から前記所定値を超える力で押されると電池本体を押し返す状態を解除し、
中間部材は、皿バネを有し、
皿バネは、電池本体から前記所定値を超える力で押されると反転することを特徴とする電池。 - 中間部材は、電池本体から前記所定値以下の力で押されると弾性変形することを特徴とする請求項1から7のいずれかの電池。
- 電気的に接続されている複数の電池本体を備え、
複数の電池本体と中間部材は、ケーシングの対向する2つの内面の間に隙間なく収容されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかの電池。
Priority Applications (1)
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