JP7204266B1

JP7204266B1 - 電池試験装置

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Publication number: JP7204266B1
Application number: JP2022029217A
Authority: JP
Inventors: 淳大森; 賢司山野辺; 秀樹庄司
Original assignee: Toyo System Co Ltd
Current assignee: Toyo System Co Ltd
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2023-01-16
Anticipated expiration: 2042-02-28
Also published as: CA3225617A1; KR20240021248A; JP2023125229A; EP4343940A1; WO2023162376A1; TW202337067A; CN117941141A

Abstract

【課題】水等を用いることなく、二次電池の充放電試験を行うことができる電池試験装置を提供する。【解決手段】電池試験装置１は、二次電池３を着脱自在に収容する密閉型の電池ホルダ４と、電池ホルダ４が収容される恒温槽２と、電池ホルダ４内に収容された二次電池３を充放電して試験する充放電試験装置７を備えている。電池ホルダ４は二次電池３の発火時に耐え得る耐火耐圧の容器からなり、排気口４ｂは二次電池３が発火したとき電池ホルダ４内の気体を排出する排気管１５と接続されているため、気体を恒温槽２の外部に排出して放圧する。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の充放電試験を行う電池試験装置に関する。

従来、恒温槽内で複数の試験用の二次電池の載置部を出し入れ可能な構成とし、二次電池を試験する試験装置が知られている。二次電池は、所定の環境温度で充放電試験が行われる（例えば、特許文献１）。

充放電試験の結果、発火する二次電池も出てくる。発火の際の対処については特許文献１では言及されていないが、例えば、発生した煙を感知して電池ホルダ内に給水し、発火した二次電池を消火する方法等があった。

特許第５７３８６６０号

しかしながら、恒温槽内には、複数の電池ホルダがほとんど隙間なく並べられているため、水による消火では隣接する電池ホルダに水が侵入してしまい、発火していない二次電池の充放電試験に影響を及ぼすことがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水等を用いることなく、二次電池の充放電試験を行うことができる電池試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、二次電池の充放電試験を行う電池試験装置であって、前記二次電池を着脱自在に収容する密閉型の電池ホルダと、前記電池ホルダが収容される恒温槽と、前記電池ホルダ内に収容された前記二次電池を充放電して試験する充放電試験装置と、を備え、
前記電池ホルダは、前記二次電池の発火時に耐え得る耐火耐圧の容器からなり、前記二次電池が発火したとき前記電池ホルダ内の気体を前記恒温槽の外部に排出する通路に接続可能な排気口が設けられていることを特徴とする。

本発明の電池試験装置を用いて二次電池を試験すると、一部の二次電池が発火することがある。二次電池の電池ホルダは耐火耐圧の容器からなり、二次電池を密閉して収容しているため、基本的に発火で発生した気体（排ガス）を閉じ込めて、外部に漏れないようにすることができる。

また、電池ホルダは、発火で発生した気体を排出する通路と接続する排気口を有している。そのため、当該通路を介して気体を恒温槽の外部に導いて放圧することができる。このように、本発明の電池試験装置は、二次電池の発火が発生しても水等を用いることなく対処することができる。

本発明の電池試験装置において、前記電池ホルダは、前記二次電池毎に仕切られた複数の部屋を有し、前記部屋毎に、前記二次電池を着脱自在に収容可能であり、前記部屋内の気体を前記通路へ導く前記排気口が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、電池ホルダ内において二次電池を収容する各部屋は、部屋内の気体（排ガス）を通路へ導く排気口を有している。そのため、試験により二次電池が発火した場合に、気体をその部屋から排出して放圧することができる。これにより、本発明の電池試験装置は、隣接する二次電池に影響を及ぼすことなく、確実に各二次電池の試験を行うことができる。

また、本発明において、前記恒温槽には、複数の前記電池ホルダが並列して収容されていることが好ましい。

この構成によれば、恒温槽に複数の電池ホルダが並列して収容されているため、複数の二次電池を同時に試験することができる。仮に試験により発火する二次電池があった場合にも、密閉型の電池ホルダのため、隣接する電池ホルダに影響を及ぼさない。

また、本発明の電池試験装置において、複数の前記電池ホルダから排出された前記気体を流入させ、前記恒温槽の外部に排出する第１共通通路を備えていることが好ましい。

この構成によれば、二次電池を収容している各電池ホルダは、内部の気体（排ガス）が排気口を介して第１共通通路に集められる。そして、当該気体は、その第１共通通路を流通して恒温槽の外部に排出される。そのため、本発明の電池試験装置は、恒温槽内で漏れ出すことなく、気体を確実に外部に排出させることができる。

また、本発明の電池試験装置において、前記電池ホルダの各々は、前記第１共通通路への排気を許容し、前記第１共通通路からの流入を防止する第１逆止弁を有していることが好ましい。

各電池ホルダの第１逆止弁は、第１共通通路への排気を許容するが、第１共通通路から各電池ホルダへの流入を防止する。そのため、第１共通通路を流通する気体（排ガス）が各電池ホルダ内に逆流することを防止することができる。

また、本発明の電池試験装置において、前記通路として、前記排気口から排出された前記気体を合流させ、前記恒温槽の外部に排出する第２共通通路を有し、
前記排気口は、前記第２共通通路への排気を許容し、前記第２共通通路からの流入を防止する第２逆止弁を有していることが好ましい。

この構成によれば、排気口から排出された気体（排ガス）は、第２共通通路を流通して恒温槽の外部に排出される。また、当該排気口は、第２逆止弁を有している。第２逆止弁は、第２共通通路への排気を許容するが、第２共通通路からの流入を防止する。そのため、第２共通通路を流通する気体が部屋内に逆流することを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池試験装置の全体図である。第１実施形態に係る電池試験装置の側面図である。第１実施形態に係る電池ホルダの斜視図である。第１実施形態の電池ホルダを上方から見た図（上蓋なし）である。本発明の第２実施形態に係る電池試験装置の全体図である。第２実施形態の電池ホルダを上方から見た図（上蓋なし）である。

［第１実施形態］
まず、図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る電池試験装置１について説明する。

図１は電池試験装置１の全体斜視図であり、説明のため恒温槽２の内部を視認できるようにしている。電池試験装置１は、二次電池へ充放電することにより二次電池を評価する装置であり、内部の気温を一定に保つ恒温槽２と、恒温槽２内に収納され、二次電池３を着脱自在に収容する複数の電池ホルダ４と、二次電池３に対してコンタクトプローブ５及びケーブル６を介して充放電可能な充放電試験装置７とを備えている。

恒温槽２は、温調された空気を循環させることにより内部の温度を一定に保つように制御された装置であり、周囲環境からの温度変化の影響を防ぐことができる構造となっている。

恒温槽２内には、電池ホルダ４のスライドを案内するスライドレール２ｂが設けられている。また、恒温槽２の正面には、片開きの開閉扉２ａが設けられている。電池ホルダ４は、恒温槽２の開閉扉２ａを開けて、恒温槽２の前方からスライドレール２ｂに沿って引き出し自在となっている。

恒温槽２内には、電池ホルダ４が並列して収容されている。図１では、説明のため最下段の電池ホルダ４を示しているが、実際は、図２に示すように一段につき６個の電池ホルダ４が合計５段配置されている。電池ホルダ４の配置はこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。

恒温槽２において、各電池ホルダ４は充放電試験装置７と接続されている。充放電試験装置７は、電池ホルダ４内の二次電池３に対して充放電試験を実施することができる。

第１実施形態の電池ホルダ４は、１個の二次電池３を着脱自在に、密閉して収容することができる直方体形状のホルダ（単一チャンネル型）である。この電池ホルダ４は、充放電試験により二次電池３が発火した場合にも耐え得る耐火耐圧の容器となっている。

充放電試験により一部の二次電池３が発火した場合、図２に示すように、電池ホルダ４の排気口からフレキホース１０を経由して、恒温槽２の上方に突出した排気管１５から排ガスが恒温槽２の外部に排出される。なお、電池ホルダ４のフレキホース１０から共通通路１３（本発明の「第１共通通路」）を経由して、排ガスを排気管１５に誘導する構成としてもよい。なお、排ガスの流れは、破線の矢印で示す通りである。

次に、図３、図４を参照して、電池ホルダ４の詳細を説明する。

まず、図３は、密閉状態の電池ホルダ４の斜視図である。電池ホルダ４の一方側面（図中右側）には、コネクタ４ａと排気口４ｂが設けられている。コネクタ４ａは、電池ホルダ４と充放電試験装置７から延びるケーブル６とを接続するコネクタである。

また、排気口４ｂは、電池ホルダ４内の気体をその外部に排出するための開口である。排気口４ｂは、当該気体を恒温槽２の外部に導くフレキホース１０（本発明の「通路」）と接続可能な構成となっている。

電池ホルダ４の上面側は、二次電池３を出し入れする際に開閉する上蓋４ｃである。上蓋４ｃは、電池ホルダ４の他方側面（コネクタ４ａと反対側）でロック機構４ｄにより固定される。

次に、図４は、電池ホルダ４の上蓋４ｃを取り外したときの様子を示している。電池ホルダ４において、その略中央に二次電池３（円筒型）をセットすることができる。正極のコンタクトプローブピン５ａ、負極のコンタクトプローブピン５ｂは、充放電試験装置７のケーブル６と接続されている。

二次電池３の図上方側は、コンタクトプローブピン５ａをコンタクトさせる。また、コンタクトプローブピン５ｂは上下方向に移動可能な構成となっており、図下方側から二次電池３にコンタクトさせる。これにより、二次電池３は、充放電試験装置７による試験を実施することができる。図１、図２に示すように、恒温槽２には複数の電池ホルダ４が並列して収容されているため、電池試験装置１は、複数の二次電池３を同時に試験することができる。

二次電池３を試験すると、発火する二次電池３もでてくる。しかしながら、電池ホルダ４は耐火耐圧の容器からなり、二次電池３を密閉して収容している。そのため、基本的に発火で発生した気体（排ガス）を電池ホルダ４内に閉じ込め、外部に漏れないようにすることができる。

また、発火により発生した排ガスは、排気口４ｂからフレキホース１０を介して排出される。排ガスはフレキホース１０から排気管１５へ流通し、恒温槽２の外部に導いて放圧することができる。このように、本実施形態の電池ホルダ４は、二次電池３の発火が発生しても水等を用いることなく対処することができ、排ガスが恒温槽２内で漏れ出すこともない。また、発火する二次電池３があった場合に、その電池ホルダ４は隣接する電池ホルダ４に影響を及ぼさない。

各電池ホルダ４のフレキホース１０が共通通路１３（図２参照）に挿入される構成の場合、共通通路１３に逆止弁１３ａ（本発明の「第１逆止弁」）を設けてもよい。逆止弁１３ａは、電池ホルダ４内の排ガスの風圧で開放される構造となっている。そして、逆止弁１３ａは、共通通路１３への排気を許容するが、共通通路１３から電池ホルダ４への流入を防止する。そのため、共通通路１３を流通する排ガスが各電池ホルダ４内に逆流することを防止することができる。

電池ホルダ４は、円筒型以外の二次電池の試験を行うことができる構成としてもよい。例えば、ラミネートセル仕様の二次電池の場合には、各電極をそれぞれ電流コンタクト用のクリップと、電圧コンタクト用のクリップで挟持して試験を行うことができる。同様の方法で、角型セル仕様の二次電池の試験も実施可能である。

［第２実施形態］
次に、図５、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る電池試験装置２０について説明する。なお、第１実施形態の電池試験装置１と同じ構成については同符号を付し、一部説明を省略する。

図５は電池試験装置２０の全体斜視図であり、説明のため恒温槽２の内部を視認できるようにしている。図５（ａ）に示すように、電池試験装置２０は、恒温槽２と、恒温槽２内に収納され、二次電池３を着脱自在に収容する複数の電池ホルダ２４と、二次電池３を充放電可能な充放電試験装置７（図示省略）とを備えている。

恒温槽２内には、電池ホルダ２４が並列して収容されている。本実施形態では、一段につき５個の電池ホルダ２４が合計２段配置されている。電池ホルダ２４の配列はこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。また、恒温槽２内には、電池ホルダ２４のスライドを案内するスライドレール２ｂが設けられ、恒温槽２の前方からスライドレール２ｂに沿って引き出し自在となっている。

図５（ｂ）は、電池試験装置２０の側面図である。各電池ホルダ２４は、その内部が６つの部屋２４１～２４６に区画されている。すなわち、電池ホルダ２４は、各部屋２４１～２４６に１個の二次電池３を着脱自在に、密閉して収容することができる直方体形状のホルダ（多チャンネル型）である。なお、電池ホルダ２４内の部屋数についても、適宜変更が可能である。

電池ホルダ２４の上方には、排ガスを恒温槽２の排出するための共通通路２１（本発明の「第２共通通路」）が設けられている。詳細は後述するが、電池ホルダ２４の各部屋２４１～２４６は排気口を有しており、排気口から排出された排ガスが共通通路２１で合流する。

各々の共通通路２１の先には、一段につき１個の共通通路２３（本発明の「第１共通通路」）が設けられている。共通通路２３は、５個の電池ホルダ２４からの気体が合流する共通通路である。また、各共通通路２３は各々の排気管２５に接続され、各排気管２５の先端部は恒温槽２から突出している。これにより、排ガスは、部屋２４１～２４６の排気口から共通通路２１、共通通路２３、排気管２５の順に流通して、恒温槽２の外部に排出される。なお、排ガスの流れは、破線の矢印で示す通りである。

図６は、電池ホルダ２４の上蓋を取り外したときの様子を示している。電池ホルダ２４において、その内部は部屋２４１～２４６に区画され、各部屋２４１～２４６に１個の二次電池３（円筒型）をセットすることができる。

正極のコンタクトプローブピン５ａ、負極のコンタクトプローブピン５ｂは、充放電試験装置７と接続されたケーブル６に繋がっている。なお、電池ホルダ２４の一方側面（図中右側））に設けられたコネクタ２４ａを介して、電池ホルダ２４と充放電試験装置７のケーブル６とが接続される。

二次電池３の図上方側は、コンタクトプローブピン５ａとコンタクトさせる。コンタクトプローブピン５ａは、図の上下方向に移動可能な構成となっており、図上方側から二次電池３にコンタクトさせる。また、二次電池３の図下方側は、コンタクトプローブピン５ｂとコンタクトさせる。これにより、二次電池３は、充放電試験装置７による充放電試験を実施することができる。

二次電池３を試験すると、発火する二次電池３もでてくる。しかしながら、電池ホルダ２４内の各部屋２４１～２４６は、それぞれ耐火耐圧の容器からなり、二次電池３を密閉して収容しているため、基本的に発火で発生した排ガスを閉じ込めて、外部に漏れないようにすることができる。

発火により排ガスが発生した場合は、排気口２４ｂ～２４ｇから排出される。例えば、部屋２４１の二次電池３が発火したとき、発生した排ガスは排気口２４ｂから流出する。排気口２４ｂの上方には、共通通路２１に繋がる逆止弁２１１（本発明の「第２逆止弁」）が設けられている。

逆止弁２１１は、排ガスの風圧により開放する機構を有している。具体的には、逆止弁２１１の蓋部が排気口２４ｂ～２４ｇを覆う構造である。蓋部は、回転軸を中心に回動し、ばねで排気口２４ｂ～２４ｇの方向に付勢されている。蓋部は、風圧を受けると回動して排気口２４ｂ～２４ｇから離れ、開放する。

逆止弁２１１～２１６は、共通通路２１への排気を許容するが、共通通路２１から部屋２４１～２４６への流入を防止する。そのため、共通通路２１を流通する排ガスが部屋２４１～２４６内に逆流することを防止することができる。

共通通路２１の端部（図中右側）の接続部２１ａは、共通通路２３に接続される。図５（ｂ）に示すように、共通通路２３に逆止弁２３ａ（本発明の「第１逆止弁」）を設けてもよい。逆止弁２３ａは、共通通路２１からの排ガスの風圧で開放される態様であり、共通通路２３への排気を許容するが、共通通路２３から共通通路２１への流入を防止する。そのため、共通通路２３を流通する排ガスが共通通路２１、そして各電池ホルダ２４内に逆流することを防止することができる。

このように、電池試験装置２０では、排ガスを恒温槽２の外部に導き、放圧することができる。本実施形態の電池ホルダ２４は、二次電池３の発火が発生しても水等を用いることなく対処することができ、排ガスが恒温槽２内で漏れ出すことなく、外部に排出させることができる。

本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。上記実施形態では、恒温槽２内に複数の電池ホルダ４（電池ホルダ２４）を備えた電池試験装置１（電池試験装置２０）を説明したが、これに限られず、例えば恒温槽２内の電池ホルダ４（電池ホルダ２４）は１つであってもよい。

また、第１実施形態では、電池ホルダ４内に１個の二次電池３が収容されるものを説明したが、これに限られず、例えば１個の電池ホルダ４内に複数の二次電池３を収容できるような構成としてもよい。

第１実施形態の電池試験装置１では、共通通路１３内に逆止弁１３ａを設けたが、電池ホルダ４の排気口４ｂに逆止弁を設けてもよく、何れか一方があればよい。また、第２実施形態の電池試験装置２０では、共通通路２１に逆止弁２１１～２１６が設けられ、共通通路２３に逆止弁２３ａが設けられていたが、何れか一方があればよい。

１電池試験装置
２恒温槽
２ａ開閉扉
２ｂスライドレール
３二次電池
４電池ホルダ（単一チャンネル型）
４ａコネクタ
４ｂ排気口
４ｃ上蓋
４ｄロック機構
５コンタクトプローブ
５ａコンタクトプローブピン（正極）
５ｂコンタクトプローブピン（負極）
６ケーブル
７充放電試験装置
１０フレキホース
１３共通通路
１３ａ逆止弁
１５排気管
２０電池試験装置
２１共通通路
２１１～２１６逆止弁
２３共通通路
２３ａ逆止弁
２４電池ホルダ（多チャンネル型）
２５排気管
２４１～２４６部屋

Claims

二次電池の充放電試験を行う電池試験装置であって、
前記二次電池を着脱自在に収容する密閉型の電池ホルダと、
前記電池ホルダが収容される恒温槽と、
前記電池ホルダ内に収容された前記二次電池を充放電して試験する充放電試験装置と、を備え、
前記電池ホルダは、前記二次電池の発火時に耐え得る耐火耐圧の容器からなり、前記二次電池が発火したとき前記電池ホルダ内の気体を前記恒温槽の外部に排出する通路に接続可能な排気口が設けられていることを特徴とする電池試験装置。
請求項１に記載の電池試験装置において、
前記電池ホルダは、前記二次電池毎に仕切られた複数の部屋を有し、
前記部屋毎に、前記二次電池を着脱自在に収容可能であり、前記部屋内の気体を前記通路へ導く前記排気口が設けられていることを特徴とする電池試験装置。
請求項１又は２に記載の電池試験装置において、
前記恒温槽には、複数の前記電池ホルダが並列して収容されていることを特徴とする電池試験装置。
請求項３に記載の電池試験装置において、
複数の前記電池ホルダから排出された前記気体を合流させ、前記恒温槽の外部に排出する第１共通通路を備えていることを特徴とする電池試験装置。
請求項４に記載の電池試験装置において、
前記電池ホルダの各々は、前記第１共通通路への排気を許容し、前記第１共通通路からの流入を防止する第１逆止弁を有していることを特徴とする電池試験装置。
請求項２に記載の電池試験装置において、
前記通路として、前記排気口から排出された前記気体を合流させ、前記恒温槽の外部に排出する第２共通通路を有し、
前記排気口は、前記第２共通通路への排気を許容し、前記第２共通通路からの流入を防止する第２逆止弁を有していることを特徴とする電池試験装置。