JP7292812B2 - パック電池 - Google Patents

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Description

本発明は、外装ケースに充電できる電池を収納しているパック電池に関する。
携帯型電気機器の電源として使用されるパック電池は、近年高出力化が一層求められており、単位体積あたりの効率に優れたリチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池が採用されている。リチウムイオン電池は、高出力である反面、何らかの原因によって内圧が上昇することがある。電池の内圧上昇に対する安全性を確保するために、設定圧力で開弁して破裂を防止する排出弁を設けている。排出弁が開弁するとき、電池は異常な発熱状態にあって排出弁からは高温のガスが勢いよく噴出される。排出弁から排出される排出ガスをケース外に排出するために、ケースに通気穴を設けて通気穴に金属製のメッシュ部材を設けているパック電池が開発されている。
特開２００９－２１２０８１号公報
特許文献１のパック電池は、外装ケースの通気穴に金属製のメッシュ部材を設けて、排出弁から噴射される排出ガスを速やかに外部に排出する。このパック電池は、電池セルから勢いよく噴射される高温の排出ガスを安全に外部に排出するのが難しい。とくに、非水系電解液二次電池であるリチウムイオン電池の排出弁から噴射される排出ガスは、４００℃以上と異常に高温で、しかも勢いよく噴射されることから、メッシュ部材を通過して外部に排出されるガスがケース外で発煙し、あるいは発火する等の弊害を保障できない。
本発明は、このような本発明者らの知見に基づきなされたものである。本発明の主な目的は、電池の排出弁から噴射される高温の排出ガスによる弊害を抑制して安全性を確保するパック電池を提供することにある。
本発明のパック電池は、内圧が設定圧力を越えると開弁する排出弁を有する電池セル１と、電池セル１を収納してなるケース２とを備えている。ケース２は、開口部２６を有しており、この開口部２６は、樹脂製の多孔板５で閉塞されている。多孔板５は複数の貫通穴５ａを有し、多孔板５は複数枚を積層して排出ガスの膨張隙間８を形成し、かつ、多孔板５に設けてなる貫通穴５ａは、隣接する他の多孔板５に設けてなる貫通穴５ａと対向しない非対向位置に配置して、多孔板５に設けてなる貫通穴５ａと膨張隙間８とを通過して排出弁の排出ガスをケースの外部に排出するようにしている。
以上のパック電池は、電池セルの排出弁から噴射される高温の排出ガスによる弊害を抑制して安全性を高めることができる。それは、以上のパック電池が、ケースの開口部に、多数の貫通穴のあるプラスチック板の多孔板を設けており、さらに、多孔板は複数枚を膨張隙間を設けて積層して、積層された各々の多孔板の貫通穴を、対向しない非対向位置に配置して、排出ガスを多孔板の貫通穴に通過し、膨張隙間で断熱膨張させながら拡散し、さらに貫通穴を通過してケースの外部に排出するからである。以上の状態でケース外に排気される排出ガスは、電池セルから噴射された後、ケースの内部で多孔板に設けた複数の貫通穴に分散されて通過し、貫通穴を透過した後、膨張隙間に噴出されて断熱膨張して温度が低下し、さらに積層している排出側の多孔板表面に衝突し、分散してエネルギーを減衰し、さらに、多孔板の貫通穴を透過する状態でも、エネルギーを減衰してケースの外部に排気される。排出ガスは、複数の貫通穴を透過した後、膨張隙間で断熱膨張して温度を低下させながら、排出側の多孔板表面に衝突して方向転換し、分散される工程でもエネルギーが減衰され、さらに通過する経路が長くなって多数の貫通穴に分散して外部に排気されるので、ケース外に排出される状態で排出ガスがケース外に勢いよく排気されることがなく、発煙や発火等の弊害を抑制して安全性を高くできる。
本発明の実施形態１に係るパック電池の内部構造を示す概略水平断面図である。 本発明の実施形態１に係るパック電池の垂直横断面図である。 本発明の実施形態１に係るパック電池の垂直縦断面図である。 本発明の実施形態１に係るパック電池の内部構造を示す概略斜視図である。 多孔板の積層状態を示す一部拡大平面図である。 多孔板の積層状態を示す拡大断面図である。 多孔板の積層状態を示す拡大断面斜視図である。 本発明の実施形態２に係るパック電池の内部構造を示す垂直横断面図である。
本発明の第１の発明は、内圧が設定圧力を越えると開弁する排出弁を有する電池セルと、電池セルを収納してなるケースとを備えるパック電池であって、ケースは開口部を有し、開口部は、開口部は樹脂製の多孔板で閉塞され、多孔板は複数の貫通穴を有し、多孔板は複数枚を積層して排出ガスの膨張隙間を形成し、かつ、多孔板に設けてなる貫通穴は、隣接する他の多孔板に設けてなる貫通穴と対向しない非対向位置に配置しており、多孔板に設けてなる貫通穴と膨張隙間とを通過して排出弁の排出ガスをケースの外部に排出するようにしている。
本発明の第２の発明は、互いに積層してなる各々の多孔板を四角形状とし、多孔板は、四角形状の対角線を対称軸として表裏反転して積層して、積層された多孔板の貫通穴を非対向位置に配置している。さらに、本発明の第３の発明は、多孔板を正方形としている。この構造のパック電池は、同じ形状の多孔板を積層することで各々の貫通穴を非対向位置に配置できるので、製造コストを低減しながら多量生産できる特長がある。
本発明の第４の発明は、ケースの内側に積層してなる多孔板の貫通穴を、ケースの外側に積層してなる多孔板の貫通穴よりも大きくしている。この構造のパック電池は、排出弁から噴射された排出ガスが最初に透過する内側の多孔板の貫通穴を外側の多孔板よりも大きくするので、排出弁から噴射される排出ガスをスムーズに貫通穴に通過させて、速やかにケースの外部に排気できる。
本発明の第５の発明は、多孔板が突出部を一体的に成形して設けており、多孔板を積層状態とすることで膨張隙間を形成している。この構造のパック電池は、複数の多孔板を積層する状態で、この突出部により、所定の間隔の膨張隙間を簡単かつ正確に設けることができる。
本発明の第６の発明は、多孔板の貫通穴の内径を、０．５ｍｍ以上であって３ｍｍ以下としている。多孔板の貫通穴を以上の内径とする構造は、排出ガスの透過抵抗を大きくしながら、排出ガスをスムーズにケース外に排気できる。
本発明の第７の発明は、ケースが四角形の表面プレートの周囲に周壁を連結してなる直方体で、電池セルは、表面プレートと平行な姿勢であって、排出弁を設けてなる弁側端面を周壁の内側に対向する姿勢で収納し、多孔板を表面プレートに設けている。この構造のパック電池は、電池セルから噴射される排出ガスの噴出方向と、多孔板の貫通穴を排出ガスが通過する方向とを互いに交差する方向とするので、電池セルから噴射される排出ガスをケース内で方向変換しながら外部に排出して、排出ガスのエネルギーを効率よく減衰できる。
本発明の第８の発明は、多孔板が碁盤格子状の交点に貫通穴を設けている。この構造のパック電池は、多孔板に多数の貫通穴を効率よく設けながら、互いに積層されて対向する多孔板の貫通穴を効率よく非対向位置に配置できる。
本発明の第９の発明は、ケースが、多孔板の表面に、排出弁から排出される排出ガスで剥離され、あるいは溶融されるラベルを付着している。このパック電池は、多孔板の排出側をラベルで閉塞するので、ケースの外部から内部に多孔板の貫通穴を通過して異物が侵入するのを有効に防止できる。
本発明の第１０の発明は、電池セルを非水系電解液二次電池としている。さらに、本発明の第１１の発明は、電池セルをリチウムイオン電池としている。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
（実施形態１）
図１～図４に示すパック電池１００は、充電できる複数の電池セル１と、電池セル１の保護回路等を実装する回路基板３と、電池セル１と回路基板３を収納しているケース２とを備える。
（電池セル１）
電池セル１は円筒形電池である。円筒形電池は、円筒状の金属ケースに電極と電解液を収納している。金属ケースは、底を閉塞している外装缶の開口部に、封口板を気密に固定している密閉構造としている。外装缶は、金属板をプレス加工して製作される。封口板は、絶縁材のパッキンを介して外装缶の開口部周縁にカシメ加工して気密に固定される。
電池セル１は、図示しないが、金属ケースの内圧が異常に高くなって破損するのを防止するために、封口板に排出弁を設けている。排出弁は、開口する状態で内部のガスなどを排出する開口部を封口板に設けている。ただし、電池セルは、外装缶の底部に排出弁とその開口部を設けることもできる。排出弁は、内圧が設定圧力、たとえば１．５ＭＰａよりも高くなると開弁して、内圧上昇による金属ケースの破壊を防止する。排出弁は、異常な状態で開弁される。したがって、排出弁が開弁する状態では、電池セル１の温度も非常に高くなっている。このため、開弁する排出弁から排出されるガスや電解液（噴出物）は異常な高温となっている。とくに、電池セル１をリチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池とするパック電池は、排出ガスが４００℃以上である異常な高温となる。さらに、リチウムイオン電池は、非水系の電解液を充填していることから、これが高温でケース外に排出されると、空気に触れて発火して、さらに異常な高温となることがある。リチウムイオン電池に限らず、他の充電できる電池においても、開弁する排出弁から噴出される排出ガスは高温となるので、排出ガスのエネルギーを減衰してケース外に排気することは安全性を高くすることから大切である。
図１～図４のパック電池１００は、複数の電池セル１を電池ホルダー４で定位置に配置して電池ブロック１０としてケース内に配置している。電池ブロック１０は、２組の電池組立１１からなる。電池組立１１は、電池ホルダー４に電池セル１を挿入して電池セル１を定位置に配置している。電池ホルダー４は、ケース２の側部壁２３と平行に４列に電池セル１を配置している。２組の電池組立１１がケース２の長手方向に２段に配列されて、４列２段に８本の電池セル１を直列と並列に接続している電池ブロック１０を構成している。各々の電池組立１１は、２本の電池セル１の排出弁の開口部をケース２の端部壁２４と対向してケース内に配置されている。図のパック電池１００は、電池組立１１を４個の電池セル１で構成して、２組の電池組立１１で電池ブロック１０を構成して、電池ブロック１０をケース内に配置しているが、本発明のパック電池は、ケースに収納する電池セルの個数や接続状態を特定しない。
（回路基板３）
回路基板３は、電池セル１に接続されて電池セル１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）を実装している。保護回路は、電池セル１の過充電や過放電を防止する回路、あるいは過電流を防止する回路、あるいは又温度が異常に上昇する状態で電流を遮断する回路である。図１と図２に示すパック電池１００は、回路基板３を、ケース２の内部において、周壁２２と電池ブロック１０の間であって、とくに、側部壁２３と対向する位置に垂直姿勢で配置している。このように、電池セル１の排出弁と対向する端部壁２４と交差する側部壁２３に対向して回路基板３を配置することで、電池セル１から噴射される排出ガスが直接に回路基板３に噴射されるのを防止しながら、多孔板２と電池ブロック１０との間に排出ガスを通過させる隙間を設けて、排出弁から噴射される排出ガスをスムーズに多孔板５の貫通穴５ａに案内できる。
（ケース２）
ケース２は、熱可塑性樹脂で、全体を四角形の箱形に成形されて、内部には電池セル１と回路基板３とを内蔵している。図のケース２は、上ケース２Ａと下ケース２Ｂとからなる。下ケース２Ｂと上ケース２Ａは、長方形の表面プレート２１の周囲に周壁２２を設けている。下ケース２Ｂと上ケース２Ａは、周壁２２の開口端面を合わせ面として連結している。下ケース２Ｂと上ケース２Ａの周壁２２は、長方形の表面プレート２１の長手方向に伸びる両側の側部壁２３と、この側部壁２３に直交する端部壁２４とからなる。排出弁の開口部と対向する端部壁２４は、内側に耐熱カバー６を配置している。耐熱カバー６は排出ガスの温度に耐える耐熱性のあるプレートやシートである。耐熱カバー６は、排出弁から噴射される排出ガスが直接に端部壁２４に噴射されるのを阻止して、排出ガスを四方に飛散させる。耐熱性のある材料で端部壁を成形しているケースは、耐熱カバーを設けることなく、排出ガスを端部壁で周囲に飛散できる。
ケース２は、表面プレート２１に開口部２６を設けて、この開口部２６に、多数の貫通穴５ａのある樹脂製の多孔板５を配置している。図１～図４のケース２は、上ケース２Ａの表面プレート２１のほぼ全面に開口部２６を設けている。パック電池１００は、ケース２の開口部２６を大きくして、排出ガスをスムーズに排気できるので、開口部２６の開口面積は、好ましくは表面プレート２１の４０％以上、さらに好ましくは５０％以上とする。この図のケース２は、四角形の表面プレート２１に四角形の開口部２６を設けて、開口部２６の開口面積を大きくしている。
（多孔板５）
開口部２６は、排出ガスが通過できる多孔板５で塞いでいる。多孔板５は、表面プレート２１に接着や溶着等の構造で接合して固定され、あるいは嵌合構造で固定される。多孔板５は、開口部２６との間に隙間ができないように固定される。多孔板５は、排出ガスのエネルギーを減衰して排気するように、複数枚を積層している。積層された多孔板５の間には、排出ガスの膨張隙間８を設けている。積層された各々の多孔板５の貫通穴５ａは、隣接する多孔板５の貫通穴５ａを対向しない非対向位置に配置して、排出ガスが複数の多孔板５を直線的に流れて排気しない構造としている。多孔板５は、熱可塑性樹脂を板状に成形して、多数の貫通穴５ａを設けている。
多孔板５は、排出ガスのエネルギーを減衰して外部に排気できる耐熱特性のプラスチックを使用する。多孔板５は、排出ガスの温度で熱変形しない耐熱特性のプラスチックで成形することを理想とするが、複数の多孔板５を膨張隙間８を設けて積層する構造は、必ずしも全ての多孔板５が排出ガスで熱変形しない耐熱特性とする必要はない。内側の多孔板５が熱変形しても、外側の多孔板５が、残存する多数の貫通穴５ａで排出ガスを減衰して排気できる状態に保時して、パック電池の安全は確保できるからである。複数枚を積層している多孔板５は、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂で射出成形して安価に多量生産できる特徴がある。ただし、本発明は、多孔板５のプラスチックを特定するものでなく、さらに優れた耐熱性の熱可塑性樹脂、たとえば、ナイロン樹脂やフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂で成形することができ、さらにまた、シリコン樹脂やポリイミド樹脂等のより耐熱特性に優れたプラスチックで成形することもできる。
図５の平面図に示す多孔板５は、碁盤格子の交点に円形の貫通穴５ａを配置して、貫通穴５ａの縦横のピッチを一定としている。貫通穴５ａは、小さくして排出ガスの透過抵抗を大きくできるが、小さすぎると排出ガスをスムーズにケース外に排気できないので、好ましくはその内径を０．５ｍｍ～３ｍｍ、さらに好ましくは、１ｍｍ～２ｍｍとする。ケース２の最も内側に積層される多孔板５は、排出弁から勢いよく噴射された排出ガスが最初に透過する。この多孔板５は、貫通穴５ａを他の多孔板５よりも大きくして、排出弁から噴射される排出ガスをスムーズに貫通穴５ａに透過できる。ただし、全ての多孔板５の貫通穴５ａを同じ大きさとすることもできる。貫通穴５ａを透過した排出ガスは、膨張隙間８に噴出されて断熱膨張される。膨張隙間８で断熱膨張する排出ガスは温度が低下する。３枚以上の多孔板５を積層する構造は、複数層に膨張隙間８ができるので、貫通穴５ａを透過して膨張隙間８に流入される毎に断熱膨張して温度が低下する。
多孔板５は、厚く成形して貫通穴５ａを長くして排出ガスの透過抵抗を大きくできるので、多孔板５の厚さは、好ましくは１ｍｍ～３ｍｍとする。ただ、本発明は貫通穴５ａの内径と多孔板５の厚さを前述の範囲に特定するものでなく、より小さい貫通穴を多数設け、あるいはより大きい貫通穴を少数設け、さらに多孔板を薄くあるいは厚くして、排出ガスのエネルギーを減衰して排気する形状とすることもできる。貫通穴５ａのピッチは、対向する多孔板５の貫通穴５ａが非対向位置に配置されて、積層する多孔板５の対向位置に、貫通穴５ａの一部も配置されない寸法に設定される。貫通穴５ａを碁盤格子状に配置する多孔板５は、図５の平面図に示すように、ひとつの多孔板５に設けた貫通穴５ａの周囲に、積層する多孔板５に設けた４個の貫通穴５ａが重ならない位置に配置する。ただし、互いに対向して配置される多孔板５に設けた貫通穴５ａの一部が重なる位置に配置する構造としても、排出ガスのエネルギーが減衰して安全に外部に排気できる構造は採用できる。それは、貫通穴５ａを透過した排出ガスのほとんどが、積層して多孔板５の表面に衝突してエネルギーを減衰するからである。
多孔板５は、図６と図７に示すように、積層して一定の隙間の膨張隙間８ができるように、表面に突出部５ｂを一体的に成形して設けている。図に示す突出部２ｂは、多孔板の側縁部に沿って一体成形されたスペーサリブとしている。スペーサリブである突出部２ｂの突出高さは、膨張隙間８の寸法を特定する。図６に示す多孔板５は、膨張隙間８を多孔板５の厚さにほぼ等しくしているが、膨張隙間８は、多孔板５の厚さよりも狭く、あるいは広くすることもできる。狭い膨張隙間８は、排出ガスの透過抵抗を大きくして、排出ガスのエネルギーをより効果的に減衰できるが、排出ガスをスムーズに排気できなくなる。膨張隙間８を広くすると、複数の多孔板５を積層して厚くなる。したがって、膨張隙間８は、積層した多孔板５全体をできる限り薄くしながら、排出ガスをスムーズに排気でき、さらに発火などの弊害を防止して安全に排気できる寸法、たとえば、２ｍｍ～５ｍｍに設定される。
突出部２ｂは、多孔板５の外周部に点在して配置され、さらに必要であれば中央部にも配置して、膨張隙間８を一定にして積層できる。図６及び図７は、５層に積層している多孔板５を示している。これらの図に示す多孔板５は、平面多孔板５Ａと中間多孔板５Ｂとからなる２種の多孔板５を交互に積層している。平面多孔板５Ａと中間多孔板５Ｂは、対向しない位置、すなわち非対向位置に貫通穴５ａを設けている。中間多孔板５Ｂは、両面に突出する突出部５ｂを一体的に成形して設けている。この形状の多孔板５は、２種の多孔板５を交互に積層して、貫通穴５ａを非対向位置に配置し、かつ多孔板５の間に一定の膨張隙間８を設けて積層できる。図６と図７に示す多孔板５は、３枚の平面多孔板５Ａと、２枚の中間多孔板５Ｂを積層して５層の積層構造としている。平面多孔板５Ａは、両面と中間に積層され、中間多孔板５Ｂは、平面多孔板５Ａの間に積層されている。この構造は、２種の形状に成形しているプラスチック製の多孔板５を、交互に積層して積層枚数を奇数枚の積層構造にできる。図６と図７に示す多孔板５は、最も内側に配置される平面多孔板５Ａに設けた貫通穴５ａを他の多孔板５の貫通穴５ａよりも大きくしている。このように、ケース２の最も内側に積層する多孔板５の貫通穴５ａを大きくするパック電池１００は、最も内側に積層する多孔板５のみ別に成形するので、３種の形状に成形した多孔板５を積層して、３層以上の奇数層に積層できる。
さらに、多孔板は、図示しないが、同一形状に成形された多孔板を対角線を対称軸として表裏反転して交互に積層することで、各々の貫通穴を非対向位置に配置できる形状に成形することができる。この多孔板は、例えば、外形を正方形状とすることで、複数の多孔板を理想的に積層しながら各々の貫通穴を非対向位置に配置できる。また、多孔板は、同一形状に成形された多孔板を、左右の中心線を対称軸として表裏反転して積層し、あるいは上下の中心線を対称軸として表裏反転して積層する状態で各々の貫通穴を非対向位置に配置できるように成形することもできる。この構造は、例えば、外形を長方形とする多孔板を交互に反転しながら積層することで、各々の貫通穴を非対向位置に配置できる。さらにまた、多孔板は、同一形状に成形された多孔板を、水平面内で９０度又は１８０度回転させて積層することで、各々の貫通穴を非対向位置に配置できるように成形することもできる。これらの多孔板は、同じ形状の多孔板を使用しながら、複数の積層板を積層する状態では、各々の貫通穴を非対向位置に配置できるので、製造コストを低減しながら多量生産できる特長がある。
さらに、上下に積層されて互いに連結される多孔板は、図示しないが、多孔板の対向する位置に、互いに嵌合する位置決め凹部と位置決め凸部を設けることができる。この構造は、位置決め凹部と位置決め凸部を嵌合させることで、積層される多孔板を、簡単かつ確実に位置決めしながら連結できる。とくに、上下の多孔板を特定の向きに積層することで、各々の貫通穴を非対向位置に配置できる多孔板は、位置決め凹部と位置決め凸部を嵌合させることで、積層される多孔板同士を、正しい向きに確実に連結させて、それぞれの貫通穴を理想的に非対向位置に配置できる。
パック電池１００は、ケース２の内部に拡散スペース２５を設けている。このパック電池１００は、排出弁から噴射される排出ガスを拡散スペース２５に噴射して、拡散スペース２５でエネルギーを減衰させた後、さらに積層された多孔板５に設けた貫通穴５ａと、多孔板５の間に設けた膨張隙間８とでエネルギーを減衰してケース外に排出する。貫通穴５ａは、排出ガスが透過する透過抵抗で、排出ガスのエネルギーを減衰し、膨張隙間８は貫通穴５ａを透過した排出ガスを多孔板５の表面に衝突させて、排出ガスのエネルギーを減衰する。
図４の概略斜視図に示すパック電池１００は、電池セル１から噴射される排出ガスの噴出方向と、多孔板５の貫通穴５ａを排出ガスが透過する方向とが互いに交差する方向に配置している。電池セル１は、長方形の表面プレート２１の長手方向に伸びる姿勢で配置され、多孔板５は、表面プレート２１に設けた開口部２６を塞ぐように、表面プレート２１と平行に配置される。電池セルは、開弁する排出弁から表面プレート２１の表面方向に排出ガスを噴射し、貫通穴５ａは、排出ガスを表面プレート２１に直交する方向に透過して排気する。すなわち、排出ガスの噴射方向と、貫通穴５ａの排気方向は互いに交差する姿勢となり、図にあっては直交する方向となり、排出ガスは、ケース内で方向変更して外部に排気される。
排出弁からケース内に噴射された排出ガスは、図４の矢印で示す方向に流動してケース外に排気される。電池セル１の排出弁は、開口部をケース２の端部壁２４に対向して配置している。排出弁から噴射される排出ガスは、端部壁２４に向かって噴射される。端部壁２４の内側には耐熱カバー６を配置しているので、排出ガスは耐熱カバー６に衝突して周囲に飛散される。耐熱カバー６に衝突した排出ガスは、拡散スペース２５に流入して拡散される。拡散スペース２５に流入する排出ガスは、図の矢印で示すように、ケース２の内面に衝突し、分散され、方向転換されて貫通穴５ａから外部に排気される。図４の矢印で示すように、ケース２の内面に衝突し、分散し、方向転換してエネルギーを減衰して貫通穴５ａを透過し、さらに貫通穴５ａと膨張隙間８とでエネルギーを減衰してケース外に排気される。エネルギーを減衰してケース外に排気する構造は、ケース外での発火等の弊害を抑制して安全性を向上できる。
さらに、図２と図３に示すケース２は、多孔板５の表面に、排出弁から排出される排出ガスで剥離され、あるいは溶融されるラベル７を付着している。このパック電池１００は、多孔板５の外側表面をラベル７で閉塞することで、多孔板５の貫通穴５ａを通過して内部に異物が侵入するのを防止できる。また、このラベル７は、電池セル１の排出弁から排出ガスが排出される際には、多孔板５の貫通穴５ａを通過する排出ガスの圧力により剥離され、あるいは高温の排出ガスの熱により溶融されて除去される。
（実施形態２）
このパック電池２００は、図８の断面図に示すように、両面の表面プレート２１に開口部２６を設けて、開口部２６を多孔板５で塞いでいる。このパック電池２００は、開口部２６の開口面積を広くして多孔板５を大きくできるので、多孔板５の貫通穴５ａを小さく、数を多くして、排出ガスのエネルギーを減衰して外部に排気できる。
本発明は排出ガスを安全に排気するパック電池に有効に使用できる。
１００、２００…パック電池
１…電池セル
２…ケース
２Ａ…上ケース
２Ｂ…下ケース
３…回路基板
４…電池ホルダー
５…多孔板
５Ａ…平面多孔板
５Ｂ…中間多孔板
５ａ…貫通穴
５ｂ…突出部
６…耐熱カバー
７…ラベル
８…膨張隙間
１０…電池ブロック
１１…電池組立
２１…表面プレート
２２…周壁
２３…側部壁
２４…端部壁
２５…拡散スペース
２６…開口部

Claims (11)

  1. 内圧が設定圧力を越えると開弁する排出弁を有する電池セルと、
    前記電池セルを収納してなるケースとを備えるパック電池であって、
    前記ケースは開口部を有し、
    前記開口部は樹脂製の多孔板で閉塞され、
    前記多孔板は複数の貫通穴を有し、
    前記多孔板は複数枚を積層して排出ガスの膨張隙間を形成し、かつ、
    前記多孔板に設けてなる前記貫通穴は、隣接する他の多孔板に設けてなる貫通穴と対向しない非対向位置に配置されており、
    前記多孔板に設けてなる前記貫通穴と前記膨張隙間とを通過して前記排出弁の排出ガスをケースの外部に排出するようにしてなることを特徴とするパック電池。
  2. 請求項１に記載するパック電池であって、
    互いに積層してなる各々の前記多孔板は四角形状であり、
    前記多孔板は、四角形状の対角線を対称軸として表裏反転して積層されて、積層された前記多孔板の貫通穴が非対向位置に配置してなることを特徴とするパック電池。
  3. 請求項２に記載するパック電池であって、
    前記多孔板は正方形であることを特徴とするパック電池。
  4. 請求項１に記載するパック電池であって、
    前記ケースの内側に積層してなる前記多孔板の貫通穴が、前記ケースの外側に積層してなる前記多孔板の貫通穴よりも大きいことを特徴とするパック電池。
  5. 請求項１ないし４のいずれかに記載するパック電池であって、
    前記多孔板は突出部を一体的に成形して設けており、前記多孔板を積層状態とすることで前記膨張隙間を形成してなることを特徴とするパック電池。
  6. 請求項１ないし５のいずれかに記載するパック電池であって、
    前記多孔板の前記貫通穴の内径が、０．５ｍｍ以上であって３ｍｍ以下であることを特徴とするパック電池。
  7. 請求項１ないし６のいずれかに記載するパック電池であって、
    前記ケースが四角形の表面プレートの周囲に周壁を連結してなる直方体で、
    前記電池セルは、前記表面プレートと平行な姿勢であって、前記排出弁を設けてなる弁側端面を前記周壁の内側に対向する姿勢で収納され、
    前記多孔板が表面プレートに設けられてなることを特徴とするパック電池。
  8. 請求項１ないし７のいずれかに記載するパック電池であって、
    前記多孔板が碁盤格子状の交点に前記貫通穴を設けてなることを特徴とするパック電池。
  9. 請求項１ないし８のいずれかに記載するパック電池であって、
    前記ケースが、前記多孔板の表面に、前記排出弁から排出される排出ガスで剥離され、あるいは溶融されるラベルを付着してなることを特徴とするパック電池。
  10. 請求項１ないし９に記載するパック電池であって、
    前記電池セルが非水系電解液二次電池であることを特徴とするパック電池。
  11. 請求項１０に記載するパック電池であって、
    前記電池セルがリチウムイオン電池であることを特徴とするパック電池。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3916876B1 (en) * 2019-01-25 2024-05-15 Panasonic Energy Co., Ltd. Battery pack
WO2022024713A1 (ja) * 2020-07-31 2022-02-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池ケース、及び電池パック
DE102021112082A1 (de) 2021-05-10 2022-11-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Entgasungsvorrichtung sowie Traktionsbatterie und Kraftfahrzeug mit einer solchen
KR20220159819A (ko) * 2021-05-26 2022-12-05 주식회사 엘지에너지솔루션 벤팅 가스의 온도 저감 및 스파크의 외부 배출 차단 구조를 적용한 배터리 팩
DE102021127620A1 (de) * 2021-10-25 2023-04-27 Audi Aktiengesellschaft Gasabführkammer und Batterieanordnung zum Abführen von Gasen aus einer Kraftfahrzeugbatterie
CN115000583B (zh) * 2022-08-04 2022-11-11 嘉兴模度新能源有限公司 热排放结构、电池单元、电池组、集装箱及电池组的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016136193A1 (ja) 2015-02-25 2016-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池モジュール
WO2017073201A1 (ja) 2015-10-28 2017-05-04 ソニー株式会社 電子機器ケース、及びこれを備えた電池パック

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000284080A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Nuclear Fuel Ind Ltd 沸騰水型原子炉用燃料集合体
JP2009183359A (ja) 2008-02-04 2009-08-20 Tomoyuki Kon 積層緩衝材
JP5338331B2 (ja) 2008-02-04 2013-11-13 パナソニック株式会社 電池パック、それを備えた電子機器
JP2010061989A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Toyota Motor Corp 蓄電装置
KR101156539B1 (ko) * 2010-07-15 2012-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
JP6109926B2 (ja) * 2013-03-29 2017-04-05 三洋電機株式会社 電池パック
JP6252054B2 (ja) * 2013-09-12 2017-12-27 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
JP6256846B2 (ja) * 2013-10-31 2018-01-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池モジュール
JP2016035817A (ja) 2014-08-01 2016-03-17 三菱重工業株式会社 モジュールカバー上部構造体、電池モジュール及び電池モジュールの熱暴走防止方法
JP2016061989A (ja) * 2014-09-19 2016-04-25 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 画像形成装置
EP3208865A1 (en) * 2014-10-17 2017-08-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Battery pack
WO2020153015A1 (ja) * 2019-01-25 2020-07-30 三洋電機株式会社 パック電池
EP3916866A4 (en) * 2019-01-25 2022-03-23 SANYO Electric Co., Ltd. BATTERY PACK
EP3916876B1 (en) * 2019-01-25 2024-05-15 Panasonic Energy Co., Ltd. Battery pack

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016136193A1 (ja) 2015-02-25 2016-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池モジュール
WO2017073201A1 (ja) 2015-10-28 2017-05-04 ソニー株式会社 電子機器ケース、及びこれを備えた電池パック

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