JP7229633B2 - 電池、水溶液収容体、電池輸送容器 - Google Patents

Description

本発明は、リサイクルまたは廃却対象となった電池の輸送に関する。

ハイブリッド車両や電気自動車等に搭載する二次電池として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等が使用されている。車両用二次電池は、複数個の電池セルを直列接続してスタックとしたものである。各電池セルからは、電極である正極及び負極が上方に突出している。複数個のセルをスタック化するにあたっては、あるセルの正極と、このセルに隣接するセルの負極とをバスバーにより接続する（例えば、下記特許文献を参照）。さらに、大容量化のために、複数個のスタックを並列接続してユニット化することもある。

特開２０１８－１４２５０４号公報

この種の二次電池が使用済みとなり、リサイクルまたは廃却対象となったそれを輸送する際には、国連危険物輸送勧告やその他の法規に則った安全対策を施すことが要求される。即ち、強固で頑丈な外装容器、特に国連規格容器に二次電池を収容した上、その容器内を電解質を含む水溶液、典型的には食塩水で満たし、各電池セルの正極と負極とを導通させて放電を促すことが行われる。

この種の二次電池の電圧は高いことから、輸送中の放電に伴い電極の銅が水溶液中に溶出する。結果として、適正な処理が必要な廃液が大量に発生するということになる。

本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、リサイクルまたは廃却対象の電池の輸送の際に発生する廃液の量をできる限り減少させることを所期の目的とする。

本発明では、電池本体より突出する正極及び負極を囲繞する周壁を有し、当該周壁の高さ寸法が電池本体の下縁から正極及び負極の上端までの距離よりも小さく、当該周壁の内側に電解質を含む水溶液を充填することで正極と負極とを導通させることが可能な水溶液収容体を設けた電池を構成した。

前記水溶液収容体は、車両等に搭載されて運用される電池製品に予め設けておいてもよいし、使用済みの電池に後付けしてもよい。使用済み電池に後付けされる水溶液収容体は、電池本体より突出する正極及び負極を囲繞する周壁を有し、当該周壁の高さ寸法が電池本体の下縁から正極及び負極の上端までの距離よりも小さく、当該周壁の内側に電解質を含む水溶液を充填することで正極と負極とを導通させることが可能なものである。

本発明によれば、リサイクルまたは廃却対象の電池の輸送の際に発生する廃液の量を減少させることができる。

本発明の一実施形態の電池及びこれに設けた水溶液収容体を示す斜視図。 同実施形態の電池及び水溶液収容体を示す断面図。 同実施形態の変形例を示す斜視図。 同実施形態の変形例を示す断面図。 本発明と関連を有する参考例の電池及び電池輸送容器を示す断面図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１及び図２に示す本実施形態の電池は、ハイブリッド車両や電気自動車等に搭載される二次電池である。本実施形態の電池は、電池本体１１と、電池本体１１の上方部位から突出する正極１２及び負極１２と、それら正極１２及び負極１２を囲繞する周壁２１を有した水溶液収容体２とを具備する。

電池は、複数個の電池セル１を直列接続してスタックとしたものである。各セル１は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等であり、板状の外形をなすセル本体１１の上縁から電極である正極１２及び負極１２が上方に突き出しているものである。各電池セル１のセル本体１１の集合が、電池本体となる。

互いに隣接するセル１同士の間では、正極１２及び負極１２の配置が入れ違いになっている。つまり、あるセル１の正極１２が左方に、負極１２が右方にある場合、その後方に隣接するセル１の正極１２は右方、負極１２は左方にあり、さらにその後方に隣接するセル１の正極１２は左方、負極１２は右方にある、というように、各セル１を配列している。その上で、セル１の正極１２をその後方に隣接するセル１の負極１２にバスバー１３を介して接続し、かつ同セル１の負極１２をその前方に隣接するセル１の正極１２にバスバー１３を介して接続することで、複数個のセル１を直列接続する。なお、図示例では一個のスタックを描画しているが、電池の大容量化を目的として複数個のスタックを並列接続することもあり得る。

水溶液収容体２は、周壁２１が包囲する内部空間の下縁を底壁２２により閉塞する、皿状または盆状をなす絶縁体である。後述するように、この水溶液収容体２は水溶液４の受け皿として機能する。底壁２２には、各セル１の電極１２を挿通する孔２３を穿ってある。水溶液収容体２は、各電池セル１のセル本体１１を束ねた電池本体の上に載置する。各セル１の電極１２は、水溶液収容体２の底壁２２を下方から貫通し、水溶液収容体２の内部空間に進入する。水溶液収容体２の周壁２１は、それらの電極１２を囲繞する。周壁２１は、各電池セル１のセル本体１１の上縁より起立し、その上端が電極１２よりも高位置にある。だが、周壁２１の高さ寸法は、せいぜい電極１２の高さ寸法を超える程度であり、電池本体１１の下縁から正極１２及び負極１２の上端までの距離と比較して顕著に小さい。

水溶液収容体２は、原則として、車両等に搭載され運用される電池製品に予め設けておく。即ち、図１及び図２に示しているように、複数個の電池セル１からなる電池を包装するケース３内に、予め水溶液収容体２を配置しておく。但し、この水溶液収容体２を、使用済みとなりリサイクルまたは廃却対象となった電池に後付けすることを妨げるものではない。水溶液収容体２の底壁２２の挿通孔２３と各セル１の電極１２との間隙は、水が漏れないようシールする。運用時、電池及び水溶液収容体２は、ケース３内に収まった状態で当該ケース３とともに車両に搭載される。なお、図示を省略しているが、ケース３には、車両の電装系のワイヤハーネスと接続するためのコネクタ（図示せず）等を表出させて設けてある。

電池ケース３の頂板には、これを貫通するメンテナンスハッチ３１を設けておく。メンテナンスハッチ３１は、電池の運用時には蓋３２により閉塞している。そして、電池が使用済みとなり、これをリサイクルまたは廃却するべく輸送する段階となったときに蓋３２を開き、そこから水溶液収容体２内に電解質を含む水溶液４、典型的には食塩水を注入する。水溶液収容体２内に充填した水溶液４は、各電池セル１の正極１２と負極１２とを導通させ、それらセル１の放電を促す。

既に述べた通り、水溶液収容体２の周壁２１の高さ寸法は小さく、そのために水溶液収容体２の容積も小さい。従って、少ない量の水溶液４を充填することで、電池セル１の電極１２を当該水溶液４に浸らせ、正極１２と負極１２とを導通させることが可能である。電池セル１の放電に伴い、水溶液４には電極１２の銅が溶出するが、本実施形態によれば、輸送時に充填する水溶液４の量が必要最小限でよく、発生する廃液の量が少なく済む。

リサイクルまたは廃却の対象の電池を輸送する際には、当該電池をケース３ごと、さらに別の図示しない電池輸送容器に収容する。電池収容容器は、強固で頑丈な外装容器である。当該電池輸送容器は、国連規格容器であることが好ましい。

図３及び図４は、本実施形態の変形例である。図１及び図２に示した電池では、各電池セル１の正極１２及び負極１２がセル本体１１の上縁から上方に突出していたが、本変形例における電池では、各電池セル１の正極１２及び負極１２がセル本体１１の上方部位における外側縁から左右に突出している。

本変形例における水溶液収容体２は、周壁２１が包囲する内部空間の下縁を底壁２２により閉塞する、枠状をなす絶縁体である。底壁２２には、各電池セル１のセル本体１１を束ねた電池本体を挿通する開口２４を穿ってある。水溶液収容体２は、電池本体１１の上方部位及び各電極１２を四方から囲繞するように電池本体１１に固定する。水溶液収容体２の底壁２２の開口２４と電池本体１１との間隙は、水が漏れないようシールする。

各セル１の電極１２は、水溶液収容体２の底壁２２の上方、かつ周壁２１の内側方にあって、周壁２２及び底壁２１が隔てる水溶液収容体２の内部空間に位置する。周壁２１は、それらの電極１２を囲繞する。起立する周壁２１の上端は、電極１２よりも高位置にある。だが、周壁２１の高さ寸法は、せいぜい電極１２の高さ寸法を超える程度であり、電池本体１１の下縁から正極１２及び負極１２の上端までの距離と比較して顕著に小さい。

本変形例においても、使用済みとなった電池をリサイクルまたは廃却するべく輸送する段階で、メンテナンスハッチ３１の蓋３２を開き、そこから水溶液収容体２内に電解質を含む水溶液４を注入し、水溶液収容体２内に充填した水溶液４により各電池セル１の正極１２と負極１２とを導通させることは言うまでもない。

図５に示す参考例では、正極１２及び負極１２が電池本体１１の上方部位から突出する電池を天地逆さにして収容可能であり、かつその状態で電解質を含む水溶液４を正極１２及び負極１２が浸る量充填して正極１２と負極１２とを導通させることが可能な電池輸送容器５を使用する。この電池輸送容器５は、強固で頑丈な外装容器である。電池輸送容器５は、国連規格容器であることが好ましい。

電池の基本構成は、水溶液収容体２を具備しない点を除き、本発明の一実施形態において示したものと同様である。但し、電池ケース３の底板に、空気抜き用の孔３３を穿っておく。

使用済みとなった電池をリサイクルまたは廃却するべく輸送する段階で、メンテナンスハッチ３１の蓋３２を開き、電池を天地逆さとして電池輸送容器５内に収納する。電池輸送容器５内には、電解質を含む水溶液４を注入しておき、メンテナンスハッチ３１から電池ケース３内に浸入する水溶液４により各電池セル１の正極１２と負極１２とを導通させて、セル１の放電を促す。

天地逆さまにした電池の正極１２及び負極１２は、電池輸送容器５内で下方に所在する。従って、電池輸送容器５に少ない量の水溶液４を充填することで、正極１２及び負極１２を水溶液４に浸らせ、これらを導通させることが可能である。電池セル１の放電に伴い、水溶液４には電極１２の銅が溶出するが、本実施形態によれば、輸送時に充填する水溶液４の量が必要最小限でよく、発生する廃液の量が少なく済む。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、リサイクルまたは廃却対象となった電池の輸送に利用することができる。

１…電池セル
１１…セル本体（電池本体）
１２…電極（正極、負極）
２…水溶液収容体
２１…周壁
２２…底壁
４…水溶液
５…電池輸送容器

Claims (2)

1. 電池本体より突出する正極及び負極を囲繞する周壁を有し、当該周壁の高さ寸法が電池本体の下縁から正極及び負極の上端までの距離よりも小さく、当該周壁の内側に電解質を含む水溶液を充填することで正極と負極とを導通させることが可能な水溶液収容体を設けた電池。
2. 電池本体より突出する正極及び負極を囲繞する周壁を有し、当該周壁の高さ寸法が電池本体の下縁から正極及び負極の上端までの距離よりも小さく、当該周壁の内側に電解質を含む水溶液を充填することで正極と負極とを導通させることが可能な水溶液収容体。

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