JP7215582B2 - 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システム - Google Patents
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Description
電極体を収容する外装部材と、
外装部材の少なくとも一部は絶縁部材で被覆されており、絶縁部材は多層構造を有し、
外装部材と接する側を内層、反対側を外層としたとき、絶縁部材の最内層が高温時に不燃性ガスを発生する不燃性ガス発生部材で構成され、最外層が絶縁樹脂層で構成された電池である。
セル間保持部材が高温時に不燃性ガスを発生する部材で、且つ発泡体として成形されている電池パックである。
複数の電池が収容される外装ケースと、
複数の電池を保持するセル間保持部材とを有し、
セル間保持部材は発泡樹脂を含み、高温時に不燃性ガスを発生する物質をさらに含む電池パックである。
本発明は、上述した電池と、電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両である。
本発明は、上述した電池を有し、電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置である。
本発明は、上述した電池から電力の供給を受ける電力システムである。
なお、以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また例示した効果と異なる効果が存在することを否定するものではない。
PVC(ポリ塩化ビニル),PET(ポリエチレンテレフタレート),ポリオレフィン,PTFE(テフロン(登録商標)),シリコーン
H2O,CO,CO2,N2,NO,NO2
N2,NO,NO2 を発生させる物質:メラミン樹脂,窒素含有フェノール樹脂,窒素含有エポキシ樹脂
CO,CO2を発生させる物質
酢酸ナトリウム,酢酸カリウム、炭酸水素ナトリウム,炭酸水素マグネシウム,炭酸水素カルシウム,炭酸水素カリウム
H2Oを発生させ、かつ導電性を有する物質
水酸化マグネシウム,水酸化ナトリウム,水酸化カルシウム
ポリエステル樹脂,ポリオレフィン樹脂,エポキシ樹脂,フェノール樹脂,PVA(ポリビニルアルコール),EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂),PVDF(ポリフッ化ビニリデン),アクリル,ポリウレタン。以上のような結着剤を用いることにより絶縁部材30が熱収縮した際にも不燃性ガス発生部材30Bの剥離等なく電池外装部材に密着させることができる。
第1に、異常時発熱した電池内部からの熱が電池缶11を介して最初に不燃性ガス発生部材30Bに伝搬され、熱分解によって不燃性ガスを発生させ、異常発熱した電池周辺の酸素濃度を低減させ窒息消火させることができる。
第2に、発火電池に隣接する電池においても、熱伝導によって伝搬される熱や発火した炎によって加熱されることで、不燃性ガスを電池表面周辺に発生させて次の電池への誘爆を防止する。
第3に、電池外装に絶縁部材30があることで、組み立て時やパック変形時に電位をもった電池セル外装部材間の接触が起こった場合でも短絡しないように安全に取り扱えるようにできる。
・ポリオール、ポリイソシアネート、水を混合撹拌させて、ウレタン重合する際に水とイソシアネートの化学反応によってCO2を発生させ発泡させるポリレタンフォーム。
・樹脂発泡ビーズ原料を金型内に充填し、高温の水蒸気で発泡させ、成形された発泡体。
・樹脂成型時に溶解した原料樹脂に高圧で臨界状態としたN2やCO2を混入し、金型内で常圧で吐出する際に発泡させるMucell発泡成形により成形された発泡体。
さらにこれらの成形時に不燃性ガス発生物質を混ぜ込むことにより形成される。
第2に、発熱した電池と接触しているセル間発泡保持部材42a~42cの表面が直接加熱されるため、不燃性ガスを補填してパック内へ放出させるため、より効果的に不燃性ガス雰囲気を作り出すことができる。
このように、隣接セルへの伝熱を阻害し、また、パック内雰囲気の酸素濃度低減を実現することで、パック内電池の誘爆を防止することができる。
「電池パックの例」
図12は、本発明の実施形態に係る電池(以下、二次電池と適宜称する)を電池パック330に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック300は、組電池301、外装、充電制御スイッチ302aと、放電制御スイッチ303a、を備えるスイッチ部304、電流検出抵抗307、温度検出素子308、制御部310を備えている。
上述した本発明の実施形態に係る電池は、例えば電子機器や電動車両、電動式航空機、蓄電装置などの機器に搭載または電力を供給するために使用することができる。
図13を参照して、本発明が適用可能な電動工具例えば電動ドライバの一例について概略的に説明する。電動ドライバ431は、本体内にDCモータ等のモータ433が収納されている。モータ433の回転がシャフト434に伝達され、シャフト434によって被対象物にねじが打ち込まれる。電動ドライバ431には、ユーザが操作するトリガースイッチ432が設けられている。
本発明を電動式航空機用の電源に適用した例について、図14から図16を参照して説明する。本発明は、無人航空機(所謂ドローン)の電源に対して適用できる。図14は、無人航空機の平面図であり、図15は、無人航空機の正面図である。中心部としての円筒状又は角筒状の胴体部441と、胴体部441の上部に固定された支持軸442a~442fとから機体が構成される。一例として、胴体部441が6角筒状とされ、胴体部441の中心から6本の支持軸442a~442fが等角間隔で放射状に延びるようになされている。胴体部441及び支持軸442a~442fは、軽量で強度の高い材料から構成されている。
本発明の電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図17を参照して説明する。例えば住宅501用の蓄電システム500においては、火力発電502a、原子力発電502b、水力発電502cなどの集中型電力系統502から電力網509、情報網512、スマートメータ507、パワーハブ508などを介し、電力が蓄電装置503に供給される。これと共に、家庭内の発電装置504などの独立電源から電力が蓄電装置503に供給される。蓄電装置503に供給された電力が蓄電される。蓄電装置503を使用して、住宅501で使用する電力が給電される。住宅501に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例について、図18を参照して説明する。図18に、本発明が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
32・・・絶縁部材、42a~42c・・・セル間発泡保持部材、
45a~45d・・・上部用保持部材、46a~46d・・・下部用保持部材
Claims (16)
- 電極体と、
前記電極体を収容する外装部材と、
前記外装部材の少なくとも一部は絶縁部材で被覆されており、前記絶縁部材は多層構造を有し、
前記外装部材と接する側を内層、反対側を外層としたとき、前記絶縁部材の最内層が高温時に不燃性ガスを発生する不燃性ガス発生部材で構成され、最外層が絶縁樹脂層で構成された電池。 - 前記絶縁樹脂層は、ポリ塩化ビニル,ポリエチレンテレフタレート,ポリオレフィン,PTFE,シリコーンのうち少なくとも1つを含む請求項1に記載の電池。
- 前記不燃性ガス発生部材は不燃性ガス発生物質と結着剤を有する請求項1に記載の電池。
- 前記結着剤はポリエステル樹脂,ポリオレフィン樹脂,エポキシ樹脂,フェノール樹脂,ポリビニルアルコール,エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂,ポリフッ化ビニリデン,アクリル,ポリウレタンのうち少なくとも1つを含む請求項3に記載の電池。
- 前記不燃性ガス発生物質はメラミン樹脂、窒素含有フェノール樹脂、窒素含有エポキシ樹脂、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムのうち少なくとも1つを含む請求項3に記載の電池。
- 前記絶縁部材は前記不燃性ガス発生部材と前記絶縁樹脂層の間に、前記絶縁樹脂層よりも融点が高い材料で構成された格子状の樹脂部材を有する請求項1に記載の電池。
- 前記絶縁部材は前記絶縁樹脂層に少なくとも1つ以上の穴が形成されている請求項1に記載の電池。
- 複数の請求項1に記載の電池と、
前記複数の電池が収容される外装ケースと、
前記複数の電池を保持するセル間保持部材とを有し、
前記セル間保持部材は発泡樹脂を含み、高温時に不燃性ガスを発生する物質をさらに含む電池パック。 - 前記電池を保持する保持部材を有し、前記保持部材は前記電池の上端部と下端部に設けられ、
前記電池の安全弁側に設けられた前記保持部材には貫通穴が形成されている請求項8に記載の電池パック。 - 前記保持部材は高熱伝導率材料を含む請求項9に記載の電池パック。
- 請求項1に記載の電池から電力の供給を受ける電子機器。
- 請求項1に記載の電池と、
前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を有する電動車両。 - 請求項1に記載の電池を有し、前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
- 他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を有し、
前記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、前記電池の充放電制御を行う請求項13に記載の蓄電装置。 - 請求項1に記載の電池から電力の供給を受ける電力システム。
- 発電装置または電力網から前記電池に電力が供給される請求項15に記載の電力システム。
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