JP6746962B2 - Battery module - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも1つの電池を含む電池モジュールに関し、特に電池の内部圧力の解放に関連する構造に関する。 The present invention relates to a battery module including at least one battery, and more particularly to a structure related to releasing internal pressure of the battery.
少なくとも1つの電池を含む電池モジュールが知られている。下記特許文献1には、複数のリチウムイオン電池セル(140)からなる組電池(120)をケーシング(110)に収容した電池モジュール(100)が開示されている(段落0056参照)。リチウムイオン電池セル(140)の端面には、安全弁(145)などの電池内部を開放する構造が設けられている(段落0072参照)。なお、( )内の符号は、下記特許文献1で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。 Battery modules containing at least one battery are known. Patent Document 1 below discloses a battery module (100) in which an assembled battery (120) including a plurality of lithium ion battery cells (140) is housed in a casing (110) (see paragraph 0056). A structure for opening the inside of the battery such as a safety valve (145) is provided on the end surface of the lithium ion battery cell (140) (see paragraph 0072). The reference numerals in parentheses are the reference numerals used in Patent Document 1 below, and are not related to the reference numerals used in the description of the embodiments of the present application.
電池の安全弁が開いた場合、その開口から電池内部の高温の電極体がガスと共に排出される場合がある。 When the safety valve of the battery is opened, the hot electrode body inside the battery may be discharged together with the gas through the opening.
本発明は、安全弁開放時に電極体の排出を抑えることを目的とする。 An object of the present invention is to suppress discharge of the electrode body when the safety valve is opened.
本発明の電池モジュールは、少なくとも一つの電池を含み、さらに電池の一方の電極端面の側に配置されて、電池との間に、周縁において封止された排気室を画定する排気室カバーと、電池の排気室側の電極端面に設けられ、電池内部の圧力を解放するための安全弁と、排気室カバーに配置され、先端が安全弁の一部に対向し、安全弁が開いたときに電池内部の電極体の排出を阻止する阻止突起と、を有する。阻止突起が安全弁を介してまたは直接に電極体に当接し、電極体が電池外部へ排出されることを抑えることができる。 The battery module of the present invention includes at least one battery, is further disposed on one electrode end surface side of the battery, and defines an exhaust chamber sealed at the periphery between the battery and the exhaust chamber cover, A safety valve is provided on the electrode end surface on the exhaust chamber side of the battery, and is placed on the exhaust chamber cover to release the pressure inside the battery, and the tip faces a part of the safety valve. A blocking protrusion that blocks discharge of the electrode body. It is possible to prevent the blocking protrusion from coming into contact with the electrode body via the safety valve or directly and preventing the electrode body from being discharged to the outside of the battery.
さらに、金属板を隙間があいた状態に積層した積層体であって、各金属板には、電池の電極端面に対向する位置にそれぞれ孔が設けられている積層体を排気室内に配置することができる。積層体が、電池内部から吐出された高温の微粒子を捕捉することにより、排気室外への微粒子の排出を抑えることができる。 Further, it is possible to arrange a laminated body in which metal plates are laminated in a state in which there is a gap, each metallic plate having a hole provided at a position facing the electrode end surface of the battery, in the exhaust chamber. it can. Since the laminated body captures the high temperature fine particles discharged from the inside of the battery, the discharge of the fine particles to the outside of the exhaust chamber can be suppressed.
安全弁開放時において、阻止突起により電極体の電池からの排出を抑えることができる。 When the safety valve is opened, the blocking protrusion can prevent the electrode body from being discharged from the battery.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図1は、電池モジュール10の概略構成を示す分解斜視図である。以下の説明において、上下左右、側方、手前、奥などの方向および向きを表す語句は、特段の断りがない限り、説明に用いている図における方向を示し、電池モジュール10が実際に設置される方向とは関連しない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of the
電池モジュール10は、複数の電池12を収容する。複数の電池12は、所定の電気的接続がなされて、組電池を形成している。電池12の形状は略円柱状であり、円柱の一端に正極が、また他端に負極が設けられている。正極、負極が設けられた端面をそれぞれ正極端面13A、負極端面13B(図2,4参照)と記し、またこれらの総称として電極端面と記す。この電池モジュール10においては、電池12は、正極のある端を上にして配置されている。各電池12は、その下端部が電池ホルダ14に設けられた収容孔16に収容されて、電池ホルダ14に保持される。電池ホルダ14は略板形状であり、板平面に収容孔16が二次元的に配置されている。この実施形態では、収容孔16は、図1において右手前から左奥に向けて延びる列が4列配置され、隣の列の収容孔16同士は、半ピッチずれて配置されている。各収容孔16は、電池12の円柱形状と嵌まり合う円筒形状であり、この円筒内に電池12が挿入され、電池ホルダ14に保持される。よって、この電池モジュール10において、複数の電池12は4列に配列されている。複数の電池12は、列が延びる方向に長い長方形の範囲に配置される。収容孔16の円筒中心軸線方向の長さは、保持した電池12がぐらつかないよう十分な長さとなっている。収容孔16は、電池ホルダ14を、その板厚方向において貫通しており、電池12の下端は下方に露出している。
The
電池ホルダ14に保持され二次元的に配列された電池12全体の側方および上方を囲うように保持ケース18が設けられている。保持ケース18は、その下端が電池ホルダ14の上面に当接した状態で、電池ホルダ14に固定されている。保持ケース18は、その上端近傍に天井板20を有する。天井板20には、配列された各電池12にそれぞれ対応する保持開口22が設けられている。保持開口22は、周縁に段が形成されており、段の部分が各電池12の上端の周縁に係合して、各電池12をその上端にて保持する。
A
天井板20の更に上方に正極バスバー24が配置されている。正極バスバー24は、正極接続線26を介して各電池12の正極に電気的に接続している。正極バスバー24は、4枚設けられている。
A positive
一方、電池ホルダ14の下方には負極バスバーモジュール28が配置されている。負極バスバーモジュール28は、4枚の負極バスバー30を樹脂モールド成形により一体化したものである。負極バスバー30は、負極接続線32を介して各電池12の負極に電気的に接続している。さらに、正極バスバー24の3枚と負極バスバー30の3枚を電気的に接続する群間バスバー34が保持ケース18の側面に沿って正極バスバー24から斜め下方に延びている。天井板20および正極バスバー24の上方全体は上方カバー(不図示)に覆われ、また保持ケース18の群間バスバー34が設けられた側面および群間バスバー34は側方カバー(不図示)によって覆われている。
On the other hand, below the
複数の電池12は、電池モジュール10の長手方向に関して4つの群に分けられており、これらの群に4枚の正極バスバー24および4枚の負極バスバー30が対応している。各群に属する電池12は、各正極バスバー24および負極バスバー30により並列接続され、各群は群間バスバー34により直列接続されている。
The plurality of
電池ホルダ14の下方には排気室カバー36が配置される。電池ホルダ14と排気室カバー36の間に排気室38が形成される。負極バスバーモジュール28には、電池12および収容孔16に対向する位置に孔40が設けられている。この孔40により、電池12の負極端面13Bは排気室38に面している。排気室カバー36の底面には、各電池12の負極端面13Bに対応して阻止突起42が配置されている。また、排気室38内には、金属板44を隙間をあけて積層した積層体46が配置されている。金属板44のそれぞれには、電池12の負極端面13Bに対向する位置に孔48が設けられている。各金属板44に設けられた孔48は、金属板44が積層されたときに重なり、積層体46の孔50となる。
An
負極バスバーモジュール28は、電池12に対向する孔40に加えて、表裏を連通する連通孔51を有している。また、電池ホルダ14は、下面において連通孔51に対向して開口し、さらに側面において外部に対して開口する排気孔53を有している。排気室38は、連通孔51と排気孔53を介して電池モジュール10の外部に連通しており、排気室38内に電池12より吐出されたガスは、連通孔51および排気孔53、場合によってはこれらに続く排気ダクト(不図示)を加えた流路により電池モジュール10の周囲の所定の領域に導かれる。
In addition to the
図2は、負極端面13Bの周辺構造を示す断面図である。電池12は、電極体52を収容している。電池ホルダ14と排気室カバー36の間は、負極バスバーモジュール28により封止される構造となっている。負極端面13Bには、電池12の内部圧力が高まったとき、開いて、内部圧力を解放する安全弁54が設けられている。安全弁54は、電池12の端面の部材に切り込み溝56を刻設して形成され、端面の部材が所定値以上の圧力を受けると、この切り込み溝56で端面が裂けて電池12の内部が開放される。切り込み溝56は、例えば、図3に示すように負極端面13Bに円形に形成される。負極接続線32は、負極バスバーモジュールの孔40の縁から中心に向かって延び、安全弁54に溶接される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the peripheral structure of the negative
排気室カバー36の底面には、安全弁54が開いたとき、電極体52が電池12から排出されることを阻止する阻止突起42が配置されている。阻止突起42は、排出されようとする電極体52に、安全弁54を介して、または直接当接し、電極体52の排出を阻止する。阻止突起42の形状は、円錐、円錐台などの錘形、錘台形、さらには柱形などの形状であってよい。阻止突起42の先端が安全弁54の一部に対向し、好ましくは当接し、この部分で安全弁54が開くとき安全弁54を支え、安全弁54を介して電極体52の排出を阻止する。阻止突起42が安全弁54に対向または当接する位置および範囲は、安全弁54が開いたとき、十分な開口面積を得られるように定められる。
On the bottom surface of the
排気室38には、積層体46が配置されている。積層体46は、金属板44を隙間をあけて複数枚積層して形成される。金属板44は、ステンレス鋼製とすることができる。また、金属板44の間隙は例えば0.4mmとすることができる。積層体46には、安全弁54が設けられた負極端面13Bに対向する位置に孔50が形成されている。
A
図4は、安全弁54が開放した状態を示す図である。図4において右の電池12の安全弁54が開放している。電池12の内部圧力の上昇によって、切り込み溝56が断裂し、安全弁が開放する。切り込み溝56が断裂しても、阻止突起42が安全弁54を支えているため安全弁54が完全に離脱せず、阻止突起42が安全弁54を介して電極体52に当接する。もし安全弁54が完全に離脱した場合には、阻止突起42は電極体52に直接当接する。電池12から排出されようとする電極体52に阻止突起42が安全弁54を介してまたは直接当接し、電極体52の排出を阻止する。阻止突起42は、電池12の負極端面13Bを挟んで電極体52の端面に対向している。好ましくは、阻止突起42は、その中心が電池12および電極体52の中心に一致するよう配置される。安全弁54は、阻止突起42の側面に沿うように開く。阻止突起42を円錐または円錐台とすることで、円形の切り込み溝56が円周上のどこで断裂しても、斜面に沿って安全弁54が開くことができる。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the
安全弁54が開くと、電池12内部の微粒子が高温のガスと共に排気室38内に吐出される。吐出された微粒子は、周囲の積層体46の隙間に入り、ここに捕捉される。このため、微粒子が連通孔51および排気孔53を介して排気室38から排出されることが抑えられる。また、ガスおよび微粒子は積層体46に熱を奪われるために、積層体46を通過して排気室38から排出されるものがあったとしても、その温度は低下している。電池12から吐出した微粒子を排気室38内で捕捉するため、および排気室38に吐出された微粒子、ガスの温度を下げるための一方または両方の目的で積層体46が設けられている。
When the
以上のように、安全弁54が開いたとき、阻止突起42により電極体52の電池12からの排出が抑えられ、また、積層体46により、電池12からの微粒子が捕捉される。安全弁は正極端面13Aに設けることもできる。
As described above, when the
<電池モジュールの他の態様>
少なくとも一つの電池を含む電池モジュールであって、
電池の一方の電極端面の側に配置され、電池との間に、周縁において封止された排気室を画定する排気室カバーと、
電池の排気室側の電極端面に設けられ、電池内部の圧力を解放するための安全弁と、
排気室内に配置され、金属板を隙間があいた状態に積層した積層体であって、各金属板には、電池の電極端面に対向する位置にそれぞれ孔が設けられている積層体と、
を有する、電池モジュール。
<Other aspects of battery module>
A battery module including at least one battery,
An exhaust chamber cover that is disposed on one electrode end surface side of the battery and that defines an exhaust chamber sealed at a peripheral edge between the battery and the battery,
A safety valve provided on the end surface of the electrode on the exhaust chamber side of the battery to release the pressure inside the battery,
A laminated body, which is arranged in an exhaust chamber and is formed by laminating metal plates in a state where there is a gap, in which each metal plate has a hole provided at a position facing the electrode end surface of the battery,
A battery module.
10 電池モジュール、12 電池、13A 正極端面、13B 負極端面、14 電池ホルダ、16 収容孔、18 保持ケース、20 天井板、22 保持開口、24 正極バスバー、26 正極接続線、28 負極バスバーモジュール、30 負極バスバー、32 負極接続線、34 群間バスバー、36 排気室カバー、38 排気室、40 (負極バスバーモジュールの)孔、42 阻止突起、44 金属板、46 積層体、48 金属板の孔、50 積層体の孔、51 連通孔、52 電極体、53 排気孔、54 安全弁、56 切り込み溝。 10 battery module, 12 battery, 13A positive electrode end surface, 13B negative electrode end surface, 14 battery holder, 16 housing hole, 18 holding case, 20 ceiling plate, 22 holding opening, 24 positive electrode bus bar, 26 positive electrode connecting wire, 28 negative electrode bus bar module, 30 negative electrode bus bar, 32 negative electrode connecting wire, 34 inter-group bus bar, 36 exhaust chamber cover, 38 exhaust chamber, 40 hole (for negative electrode bus bar module), 42 blocking protrusion, 44 metal plate, 46 laminated body, 48 metal plate hole, 50 hole of laminated body, 51 communicating hole, 52 electrode body, 53 exhaust hole, 54 safety valve, 56 cut groove.
Claims (2)
電池の一方の電極端面の側に配置され、電池との間に、周縁において封止された排気室を画定する排気室カバーと、
電池の排気室側の電極端面に設けられ、電池内部の圧力を解放するための安全弁と、
排気室カバーの排気室側の面に、先端が電池内部の電極体の中心に一致するように配置され、かつ先端が安全弁の中心に当接し、安全弁が開いたときに、安全弁を介してまたは直接に電池内部の電極体に当接し電極体の電池内からの排出を阻止する阻止突起と、
を有する、電池モジュール。 A battery module including at least one battery,
An exhaust chamber cover that is disposed on one electrode end surface side of the battery and that defines an exhaust chamber sealed at a peripheral edge between the battery and the battery,
A safety valve provided on the end surface of the electrode on the exhaust chamber side of the battery to release the pressure inside the battery,
The surface of the exhaust chamber side of the exhaust chamber cover, the tip is arranged to coincide with the center of the battery inside the electrode body, and the tip is contacting the center of the safety valve, when the safety valve is open, via the safety valve Alternatively, a blocking protrusion that directly contacts the electrode body inside the battery and blocks discharge of the electrode body from the inside of the battery ,
A battery module.
排気室内に配置され、金属板を隙間があいた状態に積層した積層体であって、各金属板には、電池の電極端面に対向する位置にそれぞれ孔が設けられている、積層体、
を有する電池モジュール。
The battery module according to claim 1, wherein
A laminated body, which is arranged in an exhaust chamber and is formed by laminating metal plates in a state where there is a gap, each metal plate being provided with a hole at a position facing an electrode end face of a battery,
A battery module having.
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