JP7401467B2 - パック電池 - Google Patents
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Description
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。
図1~図4に示すパック電池100は、複数の電池セル1と、各々の電池セル1を定位置に配置している電池ホルダー4と、電池ホルダー4に固定している回路基板3と、電池セル1の排出弁開口部との対向位置に配置している防炎カバー6と、電池ホルダー4で定位置に配置している電池セル1と回路基板3と防炎カバー6を内部に配置しているケース2とを備える。
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。
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2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端部壁24と対向してケース2内に配置している。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2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。
防炎カバー6は、ケース2の内面であって、電池セル1の排出弁側端面1aとの対向位置に配置される。防炎カバー6は、排出弁から噴射される排出ガスを衝突させて周囲に拡散できるように、電池セル1の排出弁側端面1aとの間に拡散隙間28を設けている。図1のパック電池100は、4本の電池セル1の端面を同一平面に配置してブロック端面10aに配置するが、2本の電池セル1は排出弁側端面1a(図にあってプラス電極)をブロック端面10aに配置して、2本の電池セル1は排出弁を設けない電極端面1b(マイナス電極)をブロック端面10aに配置している。防炎カバー6は、ケース2の内面であって、電池ブロック10のブロック端面10aの全面との対向位置に配置している。この防炎カバー6は、排出弁側端面1aと、排出弁のない電極端面1bに防炎カバー6を配置しているので、ブロック端面10aの全体に拡散隙間28を設けて、排出弁から排出される排出ガスを、ブロック端面10aの全面に拡散して膨張スペース25に流入できる。
ケース2は、全体を四角形の直方体に成形される。ケース2は、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂で成形される。ケース2は、内部に電池ホルダー4で定位置に配置している複数の電池セル1と回路基板3と防炎カバー6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、四角形、図にあって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。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11に直交する端部壁24とからなる。図1と図3のケース2は、端部壁24を電池セル1の排出弁側端面1aに対向する位置に配置するように電池ブロック10を配置しているので、端部壁24の内面に防炎カバー6を配置している。
ケース2は、複数の排煙孔27を設けている。図1~図4のケース2は、ケース2の側部壁23に複数の排煙孔27を設けている。排煙孔27は、小さくして排出ガスの透過抵抗を大きくでき、個数を多くしてトータルでの透過抵抗を少なくできるので、内径と個数を、排出ガスを低エネルギーに減衰してスムーズに分散して排気できるように設定する。排煙孔27の内径と個数は、電池セル1の容量、すなわち開弁した排出弁から排出される排出ガス量に最適設計される。たとえば、通称「18650」と呼ばれる円筒形のリチウムイオン電池にあっては、好ましくは内径を0.5mm~3mm、個数を10個~100個とする。ただし、本発明は、排煙孔27の内径や個数を特定するものでなく、これ等は、電池セル1の種類、容量、要求される安全性などを考慮して最適値に設定される。排煙孔27は、図1及び図2の鎖線で示すように、排出ガスで剥離されるラベル7を付着している。このように、排煙孔27をラベル7で塞ぐことで、排出弁が開弁しない状態で異物が侵入するのを防止している。
ケース2は、防炎カバー6に衝突して拡散隙間28で拡散された排出ガスの膨張スペース25を内部に設けている。膨張スペース25は、拡散隙間28と排煙孔27に連通されて、拡散隙間28から流入される排出ガスを膨張させて分散し、さらに方向転換して複数の排煙孔27に分散して流入させる。膨張スペース25は、ケース内面と内蔵物との隙間で構成される。ケース2内には、電池セル1を電池ホルダー4で定位置に固定している電池組立11と、電池ホルダー4に固定している回路基板3を内蔵するので、これ等の内蔵物とケース内面との間にできる空隙、および内蔵物である電池セル1、電池ホルダー4、回路基板3の間に連通してできる全ての隙間で構成される。膨張スペース25は容積を大きくして、拡散隙間28から流入される排出ガスをより大容積に膨張できる。したがって、膨張スペース25は拡散隙間28に比較して充分に大きな容積、好ましくは、拡散隙間28の10倍以上、さらに好ましくは50倍以上に設定される。
図5~図7のパック電池200は、ケース2の表面プレート21に開口部26を設け、この開口部26に排煙孔27を設けた多孔板5で塞ぐ構造とする以外は、実施形態1と同じ構造とする。図5~図7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。このパック電池200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。
1…電池セル
1a…排出弁側端面
1b…電極端面
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
5b…突出部
6…防炎カバー
7…ラベル
8…膨張隙間
10…電池ブロック
10a…ブロック端面
11…電池組立
21…表面プレート
22…周壁
23…側部壁
24…端部壁
25…膨張スペース
26…開口部
27…排煙孔
28…拡散隙間
29…方向転換部
Claims (11)
- 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、前記排出弁から噴出される排出ガスを、前記ケース外に排出する複数の排煙孔を有し、
前記電池セルの排出弁側端面と対向する前記ケース内面との間に拡散隙間を設けて防炎カバーを配置しており、さらに
前記ケースの内部には、前記防炎カバーで拡散された排出ガスの膨張スペースを設けており、
前記排煙孔の排出ガスの排出方向は、前記排出弁の排出ガス噴射方向に交差する方向に開口され、
前記膨張スペースは、
前記拡散隙間と、前記ケース内面の前記排煙孔の内側開口部に連通され、かつ、
前記ケースの内部を流動するガスの方向転換部を前記ケース隅部に設けており、
前記排出弁から噴射される排出ガスが、
前記防炎カバーに衝突して前記拡散隙間を介して前記膨張スペースに充満され、
前記膨張スペースで方向転換されて複数の前記排煙孔に分散されて前記ケース外に排出されるようにしてなることを特徴とするパック電池。 - 請求項1に記載するパック電池であって、
防炎カバーが耐熱性の板材であることを特徴とするパック電池。 - 請求項2に記載するパック電池であって、
防炎カバーが、無機プレート、金属プレート、耐熱製のプラスチック板の何れかであることを特徴とするパック電池。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載するパック電池であって、
前記ケースが側壁に10個以上の前記排煙孔を開口しており、
前記排煙孔の内径が、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。 - 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、
複数の前記排煙孔が、前記防炎カバーに対して直交するケース面に開口されてなることを特徴とするパック電池。 - 請求項5に記載するパック電池であって、
前記ケースが、表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記排煙孔が、前記ケースの前記周壁に設けられてなることを特徴とするパック電池。 - 請求項5に記載するパック電池であって、
前記ケースが、表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記排煙孔が、前記ケースの前記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。 - 請求項1~7の何れか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。 - 請求項8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。 - 請求項8又は9に記載するパック電池であって、
前記電池セルの容量が5Ah以下であることを特徴とするパック電池。 - 請求項1ないし10のいずれかに記載するパック電池であって、
前記電池セルが円筒形電池で、複数の円筒形電池が端面を同一平面に配置し、かつ平行姿勢に配置されて電池ブロックを構成しており、
前記ケースが、四角形である一対の表面プレートの周囲に周壁を設けてなる直方体で、
前記周壁は、前記電池ブロックのブロック端面との対向位置にある端部壁と、前記電池ブロックの両側の側部壁とからなり、
前記防炎カバーが前記ブロック端面と端部壁との間に配置され、
前記排煙孔が前記周壁と前記表面プレートの何れかに配置されてなることを特徴とするパック電池。
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