JP7423275B2 - battery pack - Google Patents
battery pack Download PDFInfo
- Publication number
- JP7423275B2 JP7423275B2 JP2019213141A JP2019213141A JP7423275B2 JP 7423275 B2 JP7423275 B2 JP 7423275B2 JP 2019213141 A JP2019213141 A JP 2019213141A JP 2019213141 A JP2019213141 A JP 2019213141A JP 7423275 B2 JP7423275 B2 JP 7423275B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrode
- battery pack
- battery cell
- tapered surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 44
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 16
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 8
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 111
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 14
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 2
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Description
本発明は、内圧が設定圧力よりも高くなると開弁する排出弁を有する電池セルをケースに内蔵する電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack in which a case houses a battery cell having a discharge valve that opens when the internal pressure becomes higher than a set pressure.
携帯型電気機器の電源として使用される電池パックは、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。(特許文献1参照) In recent years, battery packs used as power sources for portable electrical devices have been required to have even higher output, and non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion batteries, which have excellent efficiency per unit volume, are being adopted. . Although lithium ion batteries have high output, internal pressure may increase for some reason. In order to ensure safety against increases in the internal pressure of the battery, a discharge valve is provided that opens at a set pressure to prevent explosion. (See Patent Document 1)
外装ケースにリチウムイオン電池などの非水系電解液二次電池を内蔵する電池パックは、排出弁が開弁する状態では、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。排出弁から噴射される高温のガスは、熱エネルギーと運動エネルギーが高く、外装ケースを熱溶融して破損する。破損された外装ケースは高温の噴出ガスをケース外に噴出するが、外部に噴射されたガスは空気に触れて発火することがある。また、外装ケース内で生じる火炎が、外装ケースから外部に放出するため、さらに安全性を確保できない。 For battery packs with built-in non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium-ion batteries in the outer case, when the discharge valve is open, the battery is in an abnormal state of heat generation, and high-temperature gas is released from the discharge valve. It squirts often. The high-temperature gas injected from the exhaust valve has high thermal energy and kinetic energy, and can thermally melt and damage the outer case. A damaged exterior case spews out high-temperature gas outside the case, but the gas that is jetted outside can come in contact with the air and ignite. Further, since the flame generated within the outer case is released from the outer case to the outside, safety cannot be further ensured.
本発明の目的の一は、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及び火炎を抑制して安全性を向上できる電池パックを提供することにある。 One object of the present invention is to provide a battery pack that can improve safety by suppressing harmful effects and flames caused by high-temperature exhaust gas injected from a battery discharge valve.
本発明のある態様に係る電池パックは、筒形の外装缶の両端を電極とし、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を備える一以上の電池セルと、電池セルを位置決めして保持する電池ホルダと、電池ホルダに保持される電池セルの端面側に、電池セルの端面と離間するよう設けられた対向プレート部とを備えている。電池セルは、一方の電極を凸部電極として、凸部電極の内側に排出弁を備えると共に、凸部電極の外周面にガス排出口を開口している。電池ホルダは、電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部と、電池セルの外装缶の端面と対向する端面プレート部とを備えている。電池セルの凸部電極側に配置される端面プレート部は、凸部電極を表出させる電極窓を有すると共に、電極窓の内周面に、外装缶の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように傾斜されたテーパー面を有している。 A battery pack according to an aspect of the present invention includes one or more battery cells having electrodes at both ends of a cylindrical outer can and a discharge valve that opens when the internal pressure exceeds a set pressure, and the battery cells are positioned and held. The battery holder includes a battery holder, and a facing plate portion provided on the end face side of the battery cell held by the battery holder so as to be spaced apart from the end face of the battery cell. The battery cell has one electrode as a convex electrode, is provided with a discharge valve inside the convex electrode, and has a gas exhaust port opened on the outer peripheral surface of the convex electrode. The battery holder includes a peripheral wall portion that covers the outer peripheral surface of the end portion of the battery cell, and an end plate portion that faces the end surface of the outer can of the battery cell. The end plate portion disposed on the convex electrode side of the battery cell has an electrode window that exposes the convex electrode, and has an inner shape gradually formed on the inner peripheral surface of the electrode window in the direction away from the end surface of the outer can. It has a tapered surface that is slanted so that it increases.
本発明の電池パックは、電池の排出弁から噴射される高温・高圧の排出ガスによる弊害及び火炎を抑制して安全性を向上できる。 The battery pack of the present invention can improve safety by suppressing harmful effects and flames caused by high-temperature, high-pressure exhaust gas injected from the discharge valve of the battery.
本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。
本発明の第1の実施形態にかかる電池パックは、筒形の外装缶の両端を電極とし、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を備える一以上の電池セルと、電池セルを位置決めして保持する電池ホルダと、電池ホルダに保持される電池セルの端面側に、電池セルの端面と離間するよう設けられた対向プレート部とを備える電池パックであって、電池セルは、一方の電極を凸部電極として、凸部電極の内側に排出弁を備えると共に、凸部電極の外周面にガス排出口を開口しており、電池ホルダは、電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部と、電池セルの外装缶の端面と対向する端面プレート部とを備えており、電池セルの凸部電極側に配置される端面プレート部は、凸部電極を表出させる電極窓を有すると共に、電極窓の内周面に、外装缶の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように傾斜されたテーパー面を有している。
Embodiments of the present invention may be specified by the following configurations.
The battery pack according to the first embodiment of the present invention has electrodes at both ends of a cylindrical outer can, one or more battery cells equipped with a discharge valve that opens when the internal pressure exceeds a set pressure, and the battery cells are positioned. A battery pack comprising: a battery holder for holding the battery cell as a battery; and a facing plate portion provided on the end face side of the battery cell held in the battery holder so as to be spaced apart from the end face of the battery cell, the battery cell being held on one side. The electrode is a convex electrode, a discharge valve is provided inside the convex electrode, and a gas exhaust port is opened on the outer circumferential surface of the convex electrode, and the battery holder covers the outer circumferential surface of the end of the battery cell. The battery cell includes a peripheral wall portion and an end plate portion facing the end surface of the outer can of the battery cell, and the end plate portion disposed on the convex electrode side of the battery cell has an electrode window that exposes the convex electrode. In addition, the electrode window has a tapered surface on the inner circumferential surface thereof such that the inner diameter thereof gradually increases in the direction away from the end surface of the outer can.
上記構成により、電池セルの異常時に排出弁が開弁されて、凸部電極のガス排出口から高温・高圧の排出ガスが放出されても、排出されたガスを電極窓のテーパー面に沿って斜めに進行させることで、排出ガスを放射状に拡散させて、高温・高圧の排出ガスに起因する弊害を抑止できる。とくに、凸部電極の先端面と対向する対向プレート部に対して、高温・高圧の排出ガスが垂直方向に衝突することを抑制し、排出ガスを斜め方向に衝突させることで衝突時の衝撃を低減させて、対向プレート部の損傷を抑制できる利点が得られる。 With the above configuration, even if the exhaust valve is opened in the event of an abnormality in the battery cell and high-temperature, high-pressure exhaust gas is released from the gas exhaust port of the convex electrode, the exhausted gas is routed along the tapered surface of the electrode window. By moving the exhaust gas diagonally, it is possible to diffuse the exhaust gas radially and suppress the harmful effects caused by high temperature and high pressure exhaust gas. In particular, it suppresses high-temperature, high-pressure exhaust gas from colliding vertically with the opposing plate facing the tip surface of the convex electrode, and reduces the impact of collision by colliding the exhaust gas diagonally. This provides an advantage in that damage to the opposing plate portion can be suppressed.
とくに、以上の電池パックは、電池ホルダが、電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部を備えており、端面プレート部に設けた電極窓から凸部電極を表出させるので、周壁部によって電池セルを保持しながら、端面プレート部の電極窓に対して凸部電極を正確に位置決めして配置できる。このため、凸部電極のガス排出口から高圧の排出ガスが勢いよく噴射される状態においても、凸部電極に対して電極窓の位置がずれるのを確実に防止して、排出ガスをテーパー面に対して正確にガイドしながら拡散できる。 In particular, in the above battery pack, the battery holder includes a peripheral wall portion that covers the outer peripheral surface of the end portion of the battery cell, and the protruding electrode is exposed from the electrode window provided in the end plate portion, so that the peripheral wall portion This makes it possible to accurately position and arrange the convex electrode with respect to the electrode window of the end plate portion while holding the battery cell. Therefore, even when high-pressure exhaust gas is vigorously injected from the gas outlet of the convex electrode, the electrode window is reliably prevented from shifting relative to the convex electrode, and the exhaust gas is directed toward the tapered surface. It can be spread while guiding accurately against the target.
ここで、図8の拡大断面図に示すような電池パックにおいて、排出弁から排出ガスが放出される場合を考える。この例では、電池セル101を保持する電池ホルダ102でもって、電池セル101の凸部電極113を端面プレート部122の電極窓123に位置決めしている。また、電池セル101は、金属板を低い柱状に形成してなる金属製の凸部電極113の内側に排出弁(図示せず)を設けて、凸部電極113の側面からガスを排出するようにガス排出口116を開口している。また、電池セル101の凸部電極113の端面側には、対向プレート部104として外装ケース103の壁面が離間して配置されている。この状態で電池セル101の内圧が上昇して設定圧力以上となり、排出弁が開弁されると、凸部電極113の側面から高温・高圧の排出ガスが排出される。この場合、凸部電極113の側面と対向する位置には、電極窓123の内周面である垂直面106が配置されているため、ガス排出口116から排出された排出ガスが垂直面106に衝突して、上方に曲げられて対向プレート部104に衝突する。このとき、高温・高圧の排出ガスが、対向プレート部104の狭い範囲に対して、垂直方向に勢いよく衝突することで、対向プレート部104が大きく損傷されて、場合によっては、溶融されて、対向プレート部104の外側に排出ガスが勢いよく噴射される。このように、高温・高圧の排出ガスが、エネルギーを失われることなく対向プレート部104の外側、例えば外装ケース103の外部に噴射されると、極めて危険な状態となってしまう。
Here, consider the case where exhaust gas is released from the exhaust valve in a battery pack as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. In this example, the
これに対して、本発明の電池パックでは、図4の拡大断面図に示すように、凸部電極13が配置される電極窓23の内周面に、外装缶11の端面11Aから離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるテーパー面6を設けている。このため、電池セル1の内圧が上昇して排出弁(図示せず)が開弁される状態で凸部電極13の側面に設けたガス排出口16から排出される排出ガスは、対向プレート部4の方向に曲げられることなくテーパー面6に沿って進行する。このため、高温・高圧の排出ガスが、対向プレート部4の狭い範囲に対して、垂直方向に勢いよく衝突することが回避される。テーパー面6に沿って進行する排出ガスは、平面視において放射状に拡散されることで運動エネルギーと熱エネルギーが低減され、また、対向プレート部4に衝突する際には、斜め方向に衝突することで運動エネルギーが分散されて、垂直方向の運動エネルギーが抑制される。このため、高温・高圧の排出ガスによって、対向プレート部が損傷され、あるいは溶融される事態を抑制して、高温・高圧の排出ガスによる弊害を低減できる特徴が実現できる。
On the other hand, in the battery pack of the present invention, as shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. A
本発明の第2の実施形態にかかる電池パックは、さらに、電池セルを保持してなる電池ホルダを収納する外装ケースを備え、対向プレート部を外装ケースの壁面としている。 The battery pack according to the second embodiment of the present invention further includes an exterior case that accommodates a battery holder that holds battery cells, and the opposing plate portion is a wall surface of the exterior case.
上記構成によると、対向プレート部である外装ケースの壁面に対する、高温・高圧の排出ガスによる弊害、例えば、外装ケースが損傷され、あるいは溶融される事態を抑制して、高温・高圧の排出ガスが電池セルの端面の近傍から直接に外装ケースの外部に噴射されるのを防止できる特長がある。 According to the above configuration, the harmful effects of high-temperature and high-pressure exhaust gas on the wall surface of the outer case, which is the opposing plate part, such as damage or melting of the outer case, are suppressed, and the high-temperature and high-pressure exhaust gas is prevented from being damaged or melted. It has the advantage of being able to prevent spraying directly from the vicinity of the end face of the battery cell to the outside of the exterior case.
本発明の第3の実施形態にかかる電池パックは、凸部電極が、外装缶の端面から突出する柱状であって、柱状の外周面に複数のガス排出口を開口しており、電極窓に形成されたテーパー面の上端をガス排出口の上端開口縁よりも高くしている。 In the battery pack according to the third embodiment of the present invention, the convex electrode has a columnar shape protruding from the end surface of the outer can, has a plurality of gas exhaust ports opened on the outer peripheral surface of the columnar shape, and has an electrode window. The upper end of the formed tapered surface is made higher than the upper opening edge of the gas discharge port.
上記構成によれば、ガス排出口の上端開口縁の近傍から噴射される排出ガスを確実にテーパー面に衝突させて、排出ガスをテーパー面に沿って拡散できる。 According to the above configuration, the exhaust gas injected from the vicinity of the upper opening edge of the gas exhaust port can reliably collide with the tapered surface, and the exhaust gas can be diffused along the tapered surface.
本発明の第4の実施形態にかかる電池パックは、凸部電極が、外装缶の端面から突出する柱状であって、柱状の外周面に複数のガス排出口を開口しており、電極窓に形成されたテーパー面の下端をガス排出口の上端開口縁よりも低くしている。 In the battery pack according to the fourth embodiment of the present invention, the convex electrode has a columnar shape protruding from the end surface of the outer can, has a plurality of gas exhaust ports opened on the outer peripheral surface of the columnar shape, and has an electrode window. The lower end of the formed tapered surface is lower than the upper opening edge of the gas discharge port.
上記構成によれば、ガス排出口から噴射される排出ガスを確実にテーパー面に衝突させて、排出ガスをテーパー面に沿って拡散できる。 According to the above configuration, the exhaust gas injected from the gas exhaust port can reliably collide with the tapered surface, and the exhaust gas can be diffused along the tapered surface.
本発明の第5の実施形態にかかる電池パックは、凸部電極の外形を円柱状として、テーパー面を逆円錐台の側面に沿う形状としている。 In the battery pack according to the fifth embodiment of the present invention, the outer shape of the convex electrode is cylindrical, and the tapered surface is shaped along the side surface of an inverted truncated cone.
上記構成によれば、円柱状の凸部電極の外周面に設けたガス排出口から排出される排出ガスを逆円錐台形状のテーパー面に沿って流動させて放射状に拡散させて理想的な状態で高温・高圧の排出ガスが持つエネルギーを低減できる。 According to the above configuration, the exhaust gas discharged from the gas exhaust port provided on the outer circumferential surface of the cylindrical convex electrode is made to flow along the tapered surface of the inverted truncated cone shape and diffused radially, thereby creating an ideal state. The energy contained in high-temperature, high-pressure exhaust gas can be reduced.
本発明の第6の実施形態にかかる電池パックは、外装缶の端面に対するテーパー面の傾斜角(α)を30度~60度としている。 In the battery pack according to the sixth embodiment of the present invention, the inclination angle (α) of the tapered surface with respect to the end surface of the outer can is 30 degrees to 60 degrees.
上記構成によれば、テーパー面を通過した排出ガスが対向プレート部に対して傾斜する方向に衝突する際の衝突速度の垂直成分を、衝突速度の0.5~0.87倍に低減させることができる。このため、対向プレート部に衝突する際の運動エネルギーの垂直成分を効果的に低減させて、対向プレート部に与える弊害を抑制できる。 According to the above configuration, the vertical component of the collision velocity when the exhaust gas that has passed through the tapered surface collides with the opposing plate part in an inclined direction is reduced to 0.5 to 0.87 times the collision velocity. Can be done. Therefore, it is possible to effectively reduce the vertical component of the kinetic energy when colliding with the opposing plate portion, thereby suppressing the adverse effects on the opposing plate portion.
本発明の第7の実施形態にかかる電池パックは、テーパー面の最小内形を、凸部電極の外形よりも大きくしている。 In the battery pack according to the seventh embodiment of the present invention, the minimum internal diameter of the tapered surface is larger than the external diameter of the convex electrode.
上記構成によると、テーパー面の最小内形を凸部電極の外形よりも大きくすることで、テーパー面を凸部電極のガス排出口から離間させた状態に配置して、テーパー面を高温・高圧の排出ガスから保護できる。また、テーパー面の下端開口部を凸部電極の外形よりも大きくできるので、凸部電極を電極窓に速やかに案内できる。 According to the above configuration, by making the minimum internal diameter of the tapered surface larger than the outer diameter of the convex electrode, the tapered surface is placed away from the gas exhaust port of the convex electrode, and the tapered surface is exposed to high temperature and high pressure. can be protected from exhaust gases. Furthermore, since the lower end opening of the tapered surface can be made larger than the outer shape of the convex electrode, the convex electrode can be quickly guided to the electrode window.
本発明の第8の実施形態にかかる電池パックは、テーパー面の高さ方向の中間部に凹部を形成している。 In the battery pack according to the eighth embodiment of the present invention, a recess is formed in the middle part of the tapered surface in the height direction.
上記構成によると、テーパー面の中間部に凹部を形成しているので、テーパー面に沿って流動する排出ガスの一部をこの凹部に対流させることにより、排出ガスの流れに乱流を起こすことができ、これにより排出ガスの運動エネルギーを低減させることができる。 According to the above configuration, since the recess is formed in the middle part of the tapered surface, a part of the exhaust gas flowing along the tapered surface is caused to convect in this recess, thereby causing turbulence in the flow of the exhaust gas. This allows the kinetic energy of the exhaust gas to be reduced.
本発明の第9の実施形態にかかる電池パックは、電極窓の開口縁部において、テーパー面の上端縁に沿って形成された凹部を備えており、この凹部を、テーパー面の上端縁に連結された段差面と、この段差面の外周縁に連結されてテーパー面の延長面よりも低い高さまで突出された起立面とで構成している。 The battery pack according to the ninth embodiment of the present invention includes a recess formed along the upper edge of the tapered surface at the opening edge of the electrode window, and the recess is connected to the upper edge of the tapered surface. It consists of a stepped surface and an upright surface that is connected to the outer periphery of the stepped surface and protrudes to a lower height than the extended surface of the tapered surface.
上記構成によると、電極窓の開口縁部であって、テーパー面の上端に凹部を形成しているので、テーパー面に沿って流動する排出ガスの一部をこの凹部に対流させることにより、排出ガスの流れに乱流を起こすことができ、これにより排出ガスの運動エネルギーを低減させることができる。とくに、凹部を形成する起立面の上端位置をテーパー面の延長面よりも低くなるように形成するので、テーパー面に沿って流動した排出ガスが起立面に衝突して垂直方向に曲げられるのを有効に防止できる。 According to the above configuration, since a recess is formed at the opening edge of the electrode window and at the upper end of the tapered surface, a part of the exhaust gas flowing along the tapered surface is caused to convect into this recess, thereby allowing the exhaust gas to be discharged. Turbulence can be created in the gas flow, thereby reducing the kinetic energy of the exhaust gas. In particular, since the upper end of the upright surface that forms the recess is formed to be lower than the extended surface of the tapered surface, it is possible to prevent the exhaust gas flowing along the tapered surface from colliding with the upright surface and being bent in the vertical direction. Can be effectively prevented.
本発明の第10の実施形態にかかる電池パックは、さらに、電池セルの電極に接続されるリード板を備えており、電極窓に設けた凹部を、リード板を定位置に配置するための位置決め凹部としている。 The battery pack according to the tenth embodiment of the present invention further includes a lead plate connected to the electrode of the battery cell, and a recess provided in the electrode window is used for positioning the lead plate in a fixed position. It is a concave part.
上記構成によると、電極窓に設けた凹部をリード板の位置決め部に兼用することで、リード板を容易に電極窓の定位置に配置しながら、テーパー面に沿って流動する排出ガスの一部を凹部に対流させることにより、排出ガスの運動エネルギーを低減させることができる。 According to the above configuration, by using the recess provided in the electrode window as the positioning part of the lead plate, the lead plate can be easily placed in the fixed position of the electrode window, while a part of the exhaust gas flowing along the tapered surface can be removed. The kinetic energy of the exhaust gas can be reduced by causing it to convect in the recess.
本発明の第11の実施形態にかかる電池パックは、電池ホルダが、少なくともテーパー面をガラスエポキシ樹脂または熱硬化性樹脂で形成している。 In the battery pack according to the eleventh embodiment of the present invention, the battery holder has at least the tapered surface formed of glass epoxy resin or thermosetting resin.
上記構成によれば、電池ホルダのテーパー面をガラスエポキシ樹脂や熱硬化性樹脂等の耐熱性樹脂で形成することで、高温・高圧の排出ガステーパー面が損傷され、あるいは溶融されるのを有効に防止して、排出ガスを安定して流動させて拡散できる。 According to the above configuration, by forming the tapered surface of the battery holder with a heat-resistant resin such as glass epoxy resin or thermosetting resin, it is effective to prevent the tapered surface of high-temperature and high-pressure exhaust gas from being damaged or melted. This allows the exhaust gas to flow stably and diffuse.
本発明の第12の実施形態にかかる電池パックは、さらに、電池ホルダが、端面プレート部に連結されて電極窓のテーパー面を構成するリング部材を備えている。 In the battery pack according to the twelfth embodiment of the present invention, the battery holder further includes a ring member connected to the end plate portion and forming a tapered surface of the electrode window.
上記構成によると、電池ホルダと別部材で形成されるリング部材を端面プレート部に連結することで、電極窓のテーパー面を構成するので、電池ホルダとリング部材とに最適な材質を選択しながら、理想的な状態で排出ガスに対応できる電池ホルダを実現できる。 According to the above configuration, the tapered surface of the electrode window is constructed by connecting the ring member formed as a separate member from the battery holder to the end plate part, so while selecting the most suitable material for the battery holder and the ring member, , it is possible to realize a battery holder that can handle exhaust gas under ideal conditions.
本発明の第13の実施形態にかかる電池パックは、リング部材を、端面プレート部にインサートして定位置に配置している。 In the battery pack according to the thirteenth embodiment of the present invention, a ring member is inserted into the end plate portion and placed at a fixed position.
本発明の第14の実施形態にかかる電池パックは、リング部材を、端面プレート部に係止、圧入、接着、嵌合、螺合のいずれかで定位置に配置している。 In the battery pack according to the fourteenth embodiment of the present invention, the ring member is disposed in a fixed position on the end plate portion by locking, press-fitting, adhering, fitting, or screwing.
本発明の第15の実施形態にかかる電池パックは、リング部材を、ガラスエポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性ゴムのいずれかで成形している。 In the battery pack according to the fifteenth embodiment of the present invention, the ring member is molded from any one of glass epoxy resin, thermosetting resin, and heat-resistant rubber.
本発明の第16の実施形態にかかる電池パックは、リング部材を無機材料で成形している。 In the battery pack according to the sixteenth embodiment of the present invention, the ring member is molded from an inorganic material.
本発明の第17の実施形態にかかる電池パックは、リング部材を、マイカ、セラミックのいずれかで成形している。 In the battery pack according to the seventeenth embodiment of the present invention, the ring member is molded from either mica or ceramic.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各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。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. However, the embodiment shown below is an illustration for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following. Moreover, this specification does not in any way specify the members shown in the claims to the members of the embodiments. In particular, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the constituent members described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, unless specifically stated, and are merely illustrative examples. It's nothing more than that. Note that the sizes, positional relationships, etc. of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, in the following description, the same names and symbols indicate the same or homogeneous members, and detailed descriptions will be omitted as appropriate. Furthermore, each element constituting the present invention may be configured so that a plurality of elements are made of the same member so that one member serves as a plurality of elements, or conversely, the function of one member may be performed by a plurality of members. It can also be accomplished by sharing. Moreover, some of the contents described in some examples and embodiments can be used in other examples and embodiments.
本発明の電池パックは、主として動力用の電源として使用される。この電池パックは、例えば、クリーナー、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等のモータで駆動される電動機器の電源として使用される。ただし、本発明は、電池パックの用途を特定するものではなく、電動機器以外の電気機器、例えば、無線機、照明装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の屋内外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することができる。 The battery pack of the present invention is mainly used as a power source for motive power. This battery pack is used as a power source for electric equipment driven by a motor, such as cleaners, electric tools, electric assist bicycles, electric motorcycles, electric wheelchairs, electric tricycles, and electric carts. However, the present invention does not specify the application of the battery pack, but is intended for use in electrical equipment other than electric equipment, for example, various electrical equipment used indoors and outdoors such as radios, lighting devices, digital cameras, video cameras, etc. It can be used as a power source.
本発明の一実施形態に係る電池パックを図1~図4に示している。これらの図に示す電池パック100は、筒形の外装缶11の両端を電極とし、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁(図示せず)を備える電池セル1と、電池セル1を位置決めして保持する電池ホルダ2と、電池ホルダ2に保持される電池セル1の端面側に、電池セル1の端面と離間するよう設けられた対向プレート部4とを備えている。図1~図3に示す電池パック100は、複数の電池セル1を電池ホルダ2で定位置に配置しており、複数の電池セル1を保持してなる電池ホルダ2を外装ケース3に収納している。図1に示す電池パック100は、電池ホルダ2で定位置に配置している複数の電池セル1の両端の端面電極をリード板5で接続して電池のコアパック10としており、この電池のコアパック10を外装ケース3に収納している。この電池パック100は、電池セル1の端面と離間するよう設けられた対向プレート部4を外装ケース3としている。
A battery pack according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 4. The
(電池セル1)
電池セル1は、筒形の外装缶11の両端を正負の電極としており、一方の電極を凸部電極13として、他方の電極を平面電極14としている。図に示す電池セル1は、円筒型電池としている。円筒型電池は、円筒状の外装缶11に電極体を収納し、電解液を充填して外装缶11の開口部を封口板(図示せず)で密閉している。円筒型電池は、封口板で閉塞された外装缶11の一方の端面11Aに凸部電極13を設けると共に、他方の端面である外装缶の底面11Bを平面電極14として正負の電極を設けている。両端に正負の電極を備える複数の電池セル1は、電池ホルダ2に平行な姿勢で配置されて、その両端の電極を電池ホルダ2の電極窓23、24から表出させて、リード板5で並列及び/又は直列に接続される。
(Battery cell 1)
The
さらに、電池セル1は、凸部電極13の内側に内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁(図示せず)を備えており、凸部電極13の外周面にはガス排出口16を開口している。図3の凸部電極13は、外形を柱状としており、外周面に沿って複数のガス排出口16を開口している。なお、本明細書において凸部電極に開口されるガス排出口は、好ましくは、図4に示すように、柱状の凸部電極13の側面に開口される。ただ、ガス排出口は、凸部電極の側面から外装缶の端面側に跨がって開口され、あるいは、凸部電極の側面から凸部電極の先端面に跨がって開口されてもよい。
Furthermore, the
電池セル1はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池である電池セル1は、外装缶をアルミニウムまたはアルミニウム合金とすることができる。ただし、本発明は、電池セルをリチウムイオン電池に特定するものでなく、他の非水電解質二次電池やニッケル水素電池等、現在使用され、これから開発される全ての二次電池が使用できる。
(電池ホルダ2)
電池ホルダ2は、図1~図3に示すように、複数の電池セル1を互いに平行な姿勢として、電池セル1の両端面を同一平面に配置して定位置に配置している。この電池ホルダ2は、電池セル1の両端面に設けている凸部電極13と平面電極14を同一平面に配置して電極窓23、24から露出させる。電池ホルダ2は、電池セル1の端部の外周面を被覆する周壁部21と電池セル1の外装缶11の端面11Aと対向する端面プレート部22とを有している。図の電池ホルダ2は、これらの周壁部21と端面プレート部22で各電池セル1を収納する複数の電池収納部20を設けている。
(Battery holder 2)
As shown in FIGS. 1 to 3, the
電池収納部20は、内側に電池セル1を挿入して定位置に配置する。電池収納部20は、周壁部21の内周面を電池セル1の外周面に沿う内形として、内部に電池セル1を挿入して定位置に配置する。図の電池ホルダ2は電池収納部20を円柱状として円筒型電池を定位置に配置する。円柱状の電池収納部20は、円筒型電池を挿入して定位置に配置するために、内径を円筒型電池の外径よりも僅かに大きくしている。この電池ホルダ2は、隣接する円筒型電池の間に配置される周壁部21の表面を、円筒型電池の表面に沿う形状としている。さらに、電池ホルダ2は、電池セル1を挿入して保持する電池収納部20の両端を端面プレート部22で閉塞しており、電池収納部20に収納される電池セル1の外装缶11の両端面を位置決めしている。
The
図3の電池ホルダ2は、複数の電池収納部20を平行な姿勢で俵積み状態に多列多段に並べた形状としている。この構造の電池ホルダ2は、円筒型電池をスペース効率よく配置して、全体をコンパクトにできる特徴がある。また、谷間部分の樹脂を節約することで、使用する樹脂の量を少なくして製造コストを低減して軽量化できる特徴もある。ただ、電池ホルダ2は、多段多列に配置する円筒型電池を縦横に並べて、碁盤格子状の交点に円筒型電池を配置することもできる。さらに、電池ホルダは、電池収納部の形状を必ずしも円柱状とする必要はなく、円筒型電池を収納可能な多角柱状、例えば、正六角柱状や正八角柱状等とすることもできる。
The
さらに、図1~図4に示す電池ホルダ2は、電池セル1の軸方向の中間において、一対のホルダーユニット2A、2Bに二分割している。図に示す電池ホルダ2は、周壁部21を軸方向の中間で二分割しており、一対のホルダーユニット2A、2Bには、それぞれ電池収納部20を設けている。この電池ホルダ2は、一対のホルダーユニット2A、2Bの電池収納部20に電池セル1の両端部を挿入すると共に、一対のホルダーユニット2A、2Bで電池セル1を両側から挟着して保持する。
Furthermore, the
一対のホルダーユニット2A、2Bは、図1に示すように、一方のホルダーユニット2Bを貫通する止ネジ27を、他方のホルダーユニット2Aにねじ込んで互いに連結される。図1において、上側に位置するホルダーユニット2Aは、止ネジ27をねじ込む連結ボス25を備えており、下側に位置するホルダーユニット2Bは、止ネジ27を貫通させる連結凸部26を一体成形して設けている。一対のホルダーユニット2A、2Bは、連結凸部26を貫通する止ネジ27が連結ボス25にねじ込まれて連結される。この状態で、対向する電池収納部20に収納される電池セル1は、両端側からホルダーユニット2A、2Bに挟着されて電池収納部20の内部に圧入された状態に保持される。
As shown in FIG. 1, the pair of
(電極窓23)
端面プレート部22は、電池セル1の両端の電極を露出させる電極窓23、24を開口しており、この電極窓23、24から露出する電池セル1の電極にリード板5を接続できるようにしている。電極窓23、24は、電池セル1の外形よりも小さく、電池セル1を電池収納部20の定位置に配置した状態で、電池セル1の両端の電極を表出できるようにしている。
(electrode window 23)
The
さらに、電池セル1の凸部電極13側に配置される端面プレート部22は、凸部電極13を表出させる電極窓23の内周面にテーパー面6を設けている。このテーパー面6は、外装缶11の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように形成されている。図に示すテーパー面6は、逆円錐台形状の側面に沿う傾斜面としている。電極窓23のテーパー面6は、凸部電極13に設けたガス排出口16と対向する位置に設けられており、図4の矢印で示すように、ガス排出口16から噴射される排出ガスをテーパー面6に沿って下方から上方に流動させるようにしている。
Furthermore, the
電極窓23の内周面に形成されるテーパー面6は、図4に示すように、その上端がガス排出口16の上端開口縁16aよりも高くなるように形成すると共に、その下端がガス排出口16の上端開口縁16aよりも低くなるように形成している。このテーパー面6は、ガス排出口16から噴射される排出ガスを確実にテーパー面6に衝突させて、排出ガスをテーパー面6に沿って流動できる。テーパー面6の下端は、好ましくは、ガス排出口16の上端開口縁16aと下端開口縁16bの中間ラインよりも低くなるように設計される。図に示すテーパー面6は、その下端がガス排出口16の下端開口縁16bよりも低くなるように形成している。このテーパー面6は、ガス排出口16の下端開口縁16bの近傍から噴射される排出ガスも確実にテーパー面6に衝突させて、排出ガス全体をテーパー面6に沿って流動できる。なお、本明細書において、上下方向は図面において特定するものとする。すなわち、図4に示す凸部電極13においては、先端面13aを上端とし、外装缶11の端面11A側を下端とする。
As shown in FIG. 4, the
さらに、テーパー面6は、その最小内形を凸部電極13の外形よりも大きくしている。図4に示すテーパー面6は、下端縁における内径(d1)が最小内形であって、凸部電極13の外径(D1)よりも大きくなるように形成されている。テーパー面6の最小内形となる内径(d1)は、例えば、凸部電極13の外径(D1)の1~2倍、好ましくは1.2~1.8倍、さらに好ましくは、1.4~1.6倍とすることができる。また、テーパー面6の最小内形となる内径(d1)は、電池セル1の外径(D2)よりも小さく、例えば、電池セル1の外径(D2)の0.5~0.9倍、好ましくは0.6~0.8倍とすることができる。テーパー面6の最小内形となる下端縁の内径(d1)を以上の範囲とする電池ホルダ2は、テーパー面6を凸部電極13のガス排出口16から離間させた状態に配置して、テーパー面6を高温・高圧の排出ガスから保護しながら、排出ガスを理想的に流動させながら拡散できる。
Further, the
さらに、テーパー面6は、その最大内形を電池セル1の外形よりも小さくしている。図4に示すテーパー面6は、上端縁における内径(d2)が最大内形であって、電池セル1の外径(D2)よりも小さくなるように形成されている。この構造によると、端面プレート部22が電池セル1の端面を保持する領域を広くして、電池セル1を強固に保持できる。
Furthermore, the
以上のテーパー面6は、外装缶11の端面11Aに対する傾斜角αを30度~60度とすることができる。傾斜角αを以上の範囲とするテーパー面6は、テーパー面6を通過した排出ガスが電池セル1の凸部電極13側に配置された対向プレート部4に衝突する際の衝撃を緩和できる。図1に示す電池パック100は、電池ホルダ2に保持される電池セル1の凸部電極13側に、電池セル1の端面と離間するよう設けられた対向プレート部4を備えている。この対向プレート部4は、排出ガスの流動を規制する部材であって、図に示す対向プレート部4は外装ケース3の壁面としている。ただ、対向プレート部は、外装ケース3とは別部材であって、外装ケース3の内面と電池ホルダ2との間に配置された板材とすることもできる。
The
このように、電池セル1の凸部電極13側に配置された対向プレート部4は、ガス排出口16から噴射される高温・高圧の排出ガスが衝突することによる影響を受けるが、図4に示すように、電極窓23の内周面をテーパー面6とすることで、排出ガスを傾斜させながら流動させて、対向プレート部4に対して傾斜する方向に衝突する際の衝突速度の垂直成分を低減させることができる。例えば、傾斜角αを60度とするテーパー面6は、対向プレート部4に衝突する排出ガスの衝突速度の垂直成分を衝突速度の0.87倍に低減させることができ、傾斜角αを30度とするテーパー面6は、衝突速度の垂直成分を衝突速度の0.5倍に低減させることができる。さらに、テーパー面6に沿って排出ガスを流動させることで、凸部電極13を中心として放射状に拡散される排出ガスの拡散領域を広くして、より効果的に排出ガスの持つ熱エネルギーや運動エネルギーを低減できる。このため、対向プレート部4である外装ケース3に衝突する際のエネルギーを効果的に低減させて、高温・高圧の排出ガスによる弊害、例えば、外装ケースが損傷され、あるいは溶融される事態を抑制でき、高温・高圧の排出ガスが電池セルの端面の近傍から直接に外装ケースの外部に噴射されるのを防止できる。
In this way, the opposing
(電極窓の他の実施例)
さらに、電極窓23の内周面は、図5に示す構造とすることもできる。この図に示す電極窓23は、内周面の下端から上端までテーパー面6を設けると共に、テーパー面6の高さ方向の中間部に凹部7を設けている。図に示す凹部7は、横断面視を直角三角形状とする段差凹部であって、段差凹部の上部は開放された状態であり、凸部電極13の先端面13aよりも高い位置に形成している。このテーパー面6は、凹部7よりも下方に形成された第1のテーパー面6Aと凹部7よりも上方に形成された第2のテーパー面6Bとを備えており、第2のテーパー面6Bを第1のテーパー面6Aの延長面上に設けている。この構造のテーパー面6は、中間部に設けた凹部7により、テーパー面6に沿って流動する排出ガスの一部をこの凹部7に対流させて、排出ガスの流れに乱流を起こして排出ガスの運動エネルギーを低減させることができる。
(Other examples of electrode windows)
Furthermore, the inner peripheral surface of the
さらに、図5に示す電極窓23は、テーパー面6の中間部に設けた凹部7を、電池セル1の電極に接続されるリード板5を定位置に配置するための位置決め凹部としている。この構造は、電極窓23に設けた凹部7をリード板5の位置決め部に兼用しながら、テーパー面6に沿って流動する排出ガスの一部を凹部7に対流させて、排出ガスの運動エネルギーを低減できる。
Further, in the
さらに、電極窓23の内周面は、図6に示す構造とすることもできる。この図に示す電極窓23は、開口縁部において、テーパー面6の上端縁に沿って形成された凹部7を備えている。この凹部7も、横断面視を直角三角形状とする段差凹部であって、テーパー面6の上端縁に連結された段差面7aと、この段差面7aの外周縁に連結された起立面7bとで構成している。この起立面7bは、テーパー面6の延長面よりも低い高さまで突出しており、言い換えると、起立面7bの上端位置が、テーパー面6の延長面よりも低くなるようにしている。以上の電極窓23は、開口縁部であって、テーパー面6の上端に凹部7を形成することで、テーパー面に沿って流動する排出ガスの一部をこの凹部7に対流させて、排出ガスの流れに乱流を起こして排出ガスの運動エネルギーを低減させることができる。また、凹部7を形成する起立面7bをテーパー面6の延長面よりも低くすることで、テーパー面6に沿って流動した排出ガスが起立面7bに衝突して垂直方向に曲げられるのを有効に防止できる。
Furthermore, the inner circumferential surface of the
さらに、図6に示す電極窓23も、テーパー面6の上方に設けた凹部7を、電池セル1の電極に接続されるリード板5を定位置に配置するための位置決め凹部としている。この構造も、電極窓23に設けた凹部7をリード板5の位置決め部に兼用しながら、テーパー面6に沿って流動する排出ガスの一部を凹部7に対流させて、排出ガスの運動エネルギーを低減できる。
Furthermore, the
以上の電池ホルダ2は、絶縁材料である樹脂によって所定の形状に成形されている。電池ホルダ2は、好ましくは難燃性に優れた樹脂製とすることができる。このような樹脂として、例えば、ガラスエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂とすることができる。ただ、電池ホルダは、少なくとも電極窓23のテーパー面6を構成する部分をガラスエポキシ樹脂や熱硬化性樹脂等の難燃性に優れた樹脂製とすることができる。この場合、電池ホルダの他の部分である周壁部や端面プレート部の一部を、PC(ポリカーボネート)やPP(ポリプロピレン)等の熱可塑性樹脂で成形することもできる。
The
さらに、電池ホルダ2は、電極窓23のテーパー面6を別部材で構成することもできる。図7に示す電池ホルダ2は、端面プレート部22に連結されて電極窓23のテーパー面6を構成するリング部材8を備えている。リング部材8は、凸部電極13を案内する電極窓23を有しており、テーパー面6の形状を、図4に示す前述のテーパー面6と同様の構造としている。このようなリング部材8は、電池ホルダ2と別部材であって、耐熱性に優れた材料で製造することができる。リング部材8は、例えば、ガラスエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂で成形し、あるいは耐熱性ゴムで製造し、あるいは、無機材料で製造することができる。耐熱性に優れた無機材料として、例えば、マイカ、断熱性セラミック、アルミナセラミック等が使用できる。このように、電池ホルダ2と別部材で形成されるリング部材8を端面プレート部22に連結する構造は、電池ホルダ2の周壁部21と端面プレート部22を安価な熱可塑性樹脂等で成形しながら、テーパー面6を有するリング部材8を耐熱性に優れた材料で製造することで、理想的な状態で排出ガスに対応することが可能となる。
Furthermore, in the
以上のように、電池ホルダ2と別部材で製造されるリング部材8は、好ましくは、端面プレート部22にインサートされて定位置に配置することができる。図7に示すリング部材8は、内周面にテーパー面6を形成すると共に、外周面には、半径方向に突出するアンカー部8aを一体成形して設けている。このリング部材8は、アンカー部8aを樹脂で成形される端面プレート部22にインサートすることで、端面プレート部22に強固に連結される。
As described above, the
さらに、リング部材は、図示しないが、リング部材の外形に沿う形状の連結穴を端面プレート部に開口すると共に、この連結穴にリング部材を挿入して電池ホルダの定位置に連結することもできる。このリング部材は、端面プレート部の連結穴に対して、係止、圧入、接着、嵌合、螺合等の方法で連結することができる。 Further, although not shown, the ring member may have a connecting hole formed in the end plate portion that follows the outer shape of the ring member, and the ring member may be inserted into this connecting hole to connect to the battery holder at a fixed position. . This ring member can be connected to the connection hole of the end plate portion by a method such as locking, press-fitting, adhesion, fitting, or screwing.
(外装ケース3)
外装ケース3は、複数の電池セル1を定位置に把持してなる電池ホルダ2が収納される。図に示す外装ケース3は、上下に2分割された箱形の第1ケースと第2ケースを開口端縁で連結して、内部に電池ホルダ2を収納する構造としている。外装ケース3は、絶縁材料である樹脂によって成形されている。この外装ケース3は、収納される電池セル1の凸部電極13と対向する壁面を対向プレート部4としている。
(Exterior case 3)
The
(リード板5)
リード板5は、多段多列に配置している複数の円筒型電池を所定の配列で接続する。リード板5は、複数の円筒型電池を並列に接続し、あるいは直列に接続し、あるいはまた直列と並列に接続する。リード板5は金属板で、超音波溶着し、あるいは抵抗溶接し、あるいはまたレーザー溶接して円筒型電池の端面電極に電気接続される。とくに、リード板5をアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、円筒型電池の外装缶をアルミニウムまたはアルミニウム合金とする場合においては、アルミニウムの電気抵抗が低いため、抵抗溶接による接続が難しくなる。このため、このような場合においては、超音波溶着により、リード板5を端面電極に溶着することが好ましい。
(Lead plate 5)
The
さらに、リード板5は、排出弁が開弁された場合に、ガス排出口16から噴射される排出ガスの熱で溶融されるヒューズリンクを有することができる。このリード板5は、凸部電極13に接続される接続部とリード板5の本体部との間を細長い連結部で連結することにより、ヒューズリンクを構成することができる。この構造は、排出ガスが排出された際に、リード板5を溶断するヒューズリンクを設けることで、意図しない導通等を回避して安全性を高めることができる。
Furthermore, the
本発明の電池パックは、排出弁を備える電池セルを電池ホルダで定位置に保持して外装ケースに収納する構造の電池パックであって、電池セルの排出弁から排出される高温・高圧の排出ガスにより外装ケース等が損傷を受けるのを抑制できる電池パックとして、電動機器等に好適に使用できる。 The battery pack of the present invention is a battery pack having a structure in which a battery cell equipped with a discharge valve is held in a fixed position by a battery holder and stored in an exterior case, and the high temperature and high pressure discharged from the discharge valve of the battery cell is discharged. It can be suitably used for electric equipment, etc. as a battery pack that can suppress damage to the exterior case etc. due to gas.
100…電池パック
1…電池セル
2…電池ホルダ
2A…ホルダーユニット
2B…ホルダーユニット
3…外装ケース
4…対向プレート部
5…リード板
6…テーパー面
6A…第1のテーパー面
6B…第2のテーパー面
7…凹部
7a…段差面
7b…起立面
8…リング部材
8a…アンカー部
10…コアパック
11…外装缶
11A…端面
11B…底面
13…凸部電極
13a…先端面
14…平面電極
16…ガス排出口
16a…上端開口縁
16b…下端開口縁
20…電池収納部
21…周壁部
22…端面プレート部
23…電極窓
24…電極窓
25…連結ボス
26…連結凸部
27…止ネジ
101…電池セル
102…電池ホルダ
103…外装ケース
104…対向プレート部
106…垂直面
113…凸部電極
116…ガス排出口
122…端面プレート部
123…電極窓
100...
Claims (16)
前記電池セルを位置決めして保持する電池ホルダと、
前記電池ホルダに保持される前記電池セルの端面側に、該電池セルの端面と離間するよう設けられた対向プレート部と
を備える電池パックであって、
前記電池セルは、一方の電極を凸部電極として、前記凸部電極の内側に前記排出弁を備えると共に、該凸部電極の外周面にガス排出口を開口しており、
前記電池ホルダは、
前記電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部と、
該電池セルの前記外装缶の端面と対向する端面プレート部とを備えており、
前記電池セルの前記凸部電極側に配置される前記端面プレート部は、該凸部電極を表出させる電極窓を有すると共に、前記電極窓の内周面に、前記外装缶の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように傾斜されたテーパー面を有し、
前記凸部電極が、前記外装缶の端面から突出する柱状であって、柱状の外周面に複数の前記ガス排出口を開口しており、
前記電極窓に形成されたテーパー面の下端が前記ガス排出口の上端開口縁よりも低いことを特徴とする電池パック。 one or more battery cells having electrodes at both ends of a cylindrical outer can and equipped with a discharge valve that opens when the internal pressure exceeds a set pressure;
a battery holder that positions and holds the battery cell;
A battery pack comprising an opposing plate portion provided on an end surface side of the battery cell held in the battery holder so as to be spaced apart from the end surface of the battery cell,
The battery cell has one electrode as a convex electrode, the discharge valve is provided inside the convex electrode, and a gas exhaust port is opened on the outer peripheral surface of the convex electrode,
The battery holder includes:
a peripheral wall portion that covers the outer peripheral surface of the end portion of the battery cell;
comprising an end plate portion facing the end surface of the outer can of the battery cell,
The end plate portion disposed on the convex electrode side of the battery cell has an electrode window that exposes the convex electrode, and has an electrode window on the inner peripheral surface of the electrode window in a direction away from the end surface of the outer can. It has a tapered surface that is inclined so that the inner shape gradually increases toward the
The convex electrode has a columnar shape protruding from an end surface of the outer can, and has a plurality of gas discharge ports opened on the outer peripheral surface of the columnar shape,
A battery pack characterized in that a lower end of the tapered surface formed in the electrode window is lower than an upper opening edge of the gas discharge port .
前記電池セルを保持してなる前記電池ホルダを収納する外装ケースを備えており、
前記対向プレート部が前記外装ケースの壁面であることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1, further comprising:
an exterior case that houses the battery holder holding the battery cell;
A battery pack characterized in that the opposing plate portion is a wall surface of the outer case.
前記凸部電極が、前記外装缶の端面から突出する柱状であって、柱状の外周面に複数の前記ガス排出口を開口しており、
前記電極窓に形成されたテーパー面の上端が前記ガス排出口の上端開口縁よりも高いことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1 or 2,
The convex electrode has a columnar shape protruding from an end surface of the outer can, and has a plurality of gas discharge ports opened on the outer peripheral surface of the columnar shape,
A battery pack characterized in that an upper end of a tapered surface formed in the electrode window is higher than an upper opening edge of the gas discharge port.
前記凸部電極の外形が円柱状であって、
前記テーパー面が、逆円錐台の側面に沿う形状であることを特徴とする電池パック。 A battery pack according to any one of claims 1 to 3 ,
The outer shape of the convex electrode is cylindrical,
A battery pack, wherein the tapered surface has a shape that follows a side surface of an inverted truncated cone.
前記外装缶の端面に対する前記テーパー面の傾斜角(α)が30度~60度であることを特徴とする電池パック。 A battery pack according to any one of claims 1 to 4 ,
A battery pack characterized in that an inclination angle (α) of the tapered surface with respect to an end surface of the outer can is 30 degrees to 60 degrees.
前記テーパー面の最小内形が、前記凸部電極の外形よりも大きいことを特徴とする電池パック。 A battery pack according to any one of claims 1 to 5 ,
A battery pack characterized in that a minimum internal diameter of the tapered surface is larger than an external diameter of the convex electrode.
前記電池セルを位置決めして保持する電池ホルダと、
前記電池ホルダに保持される前記電池セルの端面側に、該電池セルの端面と離間するよう設けられた対向プレート部と
を備える電池パックであって、
前記電池セルは、一方の電極を凸部電極として、前記凸部電極の内側に前記排出弁を備えると共に、該凸部電極の外周面にガス排出口を開口しており、
前記電池ホルダは、
前記電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部と、
該電池セルの前記外装缶の端面と対向する端面プレート部とを備えており、
前記電池セルの前記凸部電極側に配置される前記端面プレート部は、該凸部電極を表出させる電極窓を有すると共に、前記電極窓の内周面に、前記外装缶の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように傾斜されたテーパー面を有し、
前記テーパー面の高さ方向の中間部に凹部を形成してなることを特徴とする電池パック。 one or more battery cells having electrodes at both ends of a cylindrical outer can and equipped with a discharge valve that opens when the internal pressure exceeds a set pressure;
a battery holder that positions and holds the battery cell;
an opposing plate portion provided on the end surface side of the battery cell held in the battery holder so as to be spaced apart from the end surface of the battery cell;
A battery pack comprising:
The battery cell has one electrode as a convex electrode, the discharge valve is provided inside the convex electrode, and a gas exhaust port is opened on the outer peripheral surface of the convex electrode,
The battery holder includes:
a peripheral wall portion that covers the outer peripheral surface of the end portion of the battery cell;
comprising an end plate portion facing the end surface of the outer can of the battery cell,
The end plate portion disposed on the convex electrode side of the battery cell has an electrode window that exposes the convex electrode, and has an electrode window on the inner peripheral surface of the electrode window in a direction away from the end surface of the outer can. It has a tapered surface that is inclined so that the inner shape gradually increases toward the
A battery pack characterized in that a recess is formed in the middle part of the tapered surface in the height direction.
前記電池セルを位置決めして保持する電池ホルダと、
前記電池ホルダに保持される前記電池セルの端面側に、該電池セルの端面と離間するよう設けられた対向プレート部と
を備える電池パックであって、
前記電池セルは、一方の電極を凸部電極として、前記凸部電極の内側に前記排出弁を備えると共に、該凸部電極の外周面にガス排出口を開口しており、
前記電池ホルダは、
前記電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部と、
該電池セルの前記外装缶の端面と対向する端面プレート部とを備えており、
前記電池セルの前記凸部電極側に配置される前記端面プレート部は、該凸部電極を表出させる電極窓を有すると共に、前記電極窓の内周面に、前記外装缶の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように傾斜されたテーパー面を有し、
前記電極窓の開口縁部において、前記テーパー面の上端縁に沿って形成された凹部を備えており、
前記凹部は、前記テーパー面の上端縁に連結された段差面と、この段差面の外周縁に連結されて前記テーパー面の延長面よりも低い高さまで突出された起立面とで構成されてなることを特徴とする電池パック。 one or more battery cells having electrodes at both ends of a cylindrical outer can and equipped with a discharge valve that opens when the internal pressure exceeds a set pressure;
a battery holder that positions and holds the battery cell;
an opposing plate portion provided on the end surface side of the battery cell held in the battery holder so as to be spaced apart from the end surface of the battery cell;
A battery pack comprising:
The battery cell has one electrode as a convex electrode, the discharge valve is provided inside the convex electrode, and a gas exhaust port is opened on the outer peripheral surface of the convex electrode,
The battery holder includes:
a peripheral wall portion that covers the outer peripheral surface of the end portion of the battery cell;
comprising an end plate portion facing the end surface of the outer can of the battery cell,
The end plate portion disposed on the convex electrode side of the battery cell has an electrode window that exposes the convex electrode, and has an electrode window on the inner peripheral surface of the electrode window in a direction away from the end surface of the outer can. It has a tapered surface that is inclined so that the inner shape gradually increases toward the
The opening edge of the electrode window includes a recess formed along the upper edge of the tapered surface,
The recess includes a stepped surface connected to the upper edge of the tapered surface, and an upright surface connected to the outer peripheral edge of the stepped surface and projected to a lower height than the extended surface of the tapered surface. A battery pack characterized by:
前記電池セルの電極に接続されるリード板を備えており、
前記電極窓に設けた凹部を、前記リード板を定位置に配置するための位置決め凹部としてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 7 or 8 , further comprising:
comprising a lead plate connected to the electrode of the battery cell,
A battery pack characterized in that the recess provided in the electrode window serves as a positioning recess for arranging the lead plate in a fixed position.
前記電池ホルダが、少なくとも前記テーパー面をガラスエポキシ樹脂または熱硬化性樹脂で形成してなることを特徴とする電池パック。 Claims 1 to 9 also provide a battery pack according to any one of claims 1 to 9 ,
A battery pack, wherein the battery holder has at least the tapered surface formed of glass epoxy resin or thermosetting resin.
前記電池セルを位置決めして保持する電池ホルダと、
前記電池ホルダに保持される前記電池セルの端面側に、該電池セルの端面と離間するよう設けられた対向プレート部と
を備える電池パックであって、
前記電池セルは、一方の電極を凸部電極として、前記凸部電極の内側に前記排出弁を備えると共に、該凸部電極の外周面にガス排出口を開口しており、
前記電池ホルダは、
前記電池セルの端部の外周面を被覆する周壁部と、
該電池セルの前記外装缶の端面と対向する端面プレート部とを備えており、
前記電池セルの前記凸部電極側に配置される前記端面プレート部は、該凸部電極を表出させる電極窓を有すると共に、前記電極窓の内周面に、前記外装缶の端面から離れる方向に向かって次第に内形が大きくなるように傾斜されたテーパー面を有し、
前記電池ホルダが、前記端面プレート部に連結されて前記電極窓の前記テーパー面を構成するリング部材を備えることを特徴とする電池パック。 one or more battery cells having electrodes at both ends of a cylindrical outer can and equipped with a discharge valve that opens when the internal pressure exceeds a set pressure;
a battery holder that positions and holds the battery cell;
an opposing plate portion provided on the end surface side of the battery cell held in the battery holder so as to be spaced apart from the end surface of the battery cell;
A battery pack comprising:
The battery cell has one electrode as a convex electrode, the discharge valve is provided inside the convex electrode, and a gas exhaust port is opened on the outer peripheral surface of the convex electrode,
The battery holder includes:
a peripheral wall portion that covers the outer peripheral surface of the end portion of the battery cell;
comprising an end plate portion facing the end surface of the outer can of the battery cell,
The end plate portion disposed on the convex electrode side of the battery cell has an electrode window that exposes the convex electrode, and has an electrode window on the inner peripheral surface of the electrode window in a direction away from the end surface of the outer can. It has a tapered surface that is inclined so that the inner shape gradually increases toward the
A battery pack characterized in that the battery holder includes a ring member connected to the end plate portion and forming the tapered surface of the electrode window.
前記リング部材が、前記端面プレート部にインサートされて定位置に配置されてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 11 ,
A battery pack characterized in that the ring member is inserted into the end plate portion and placed at a fixed position.
前記リング部材が、前記端面プレート部に係止、圧入、接着、嵌合、螺合のいずれかにより連結されて定位置に配置されてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 11 ,
A battery pack characterized in that the ring member is connected to the end plate portion by any one of locking, press-fitting, adhesion, fitting, and screwing and is arranged in a fixed position.
前記リング部材が、ガラスエポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、耐熱性ゴムのいずれかで成形されてなることを特徴とする電池パック。 A battery pack according to any one of claims 11 to 13 ,
A battery pack characterized in that the ring member is molded from any one of glass epoxy resin, thermosetting resin, and heat-resistant rubber.
前記リング部材が無機材料で成形されてなることを特徴とする電池パック。 A battery pack according to any one of claims 11 to 13 ,
A battery pack characterized in that the ring member is molded from an inorganic material.
前記リング部材が、マイカ、セラミックのいずれかで成形されてなることを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 15 ,
A battery pack characterized in that the ring member is molded from either mica or ceramic.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019213141A JP7423275B2 (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019213141A JP7423275B2 (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | battery pack |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021086679A JP2021086679A (en) | 2021-06-03 |
JP7423275B2 true JP7423275B2 (en) | 2024-01-29 |
Family
ID=76088348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019213141A Active JP7423275B2 (en) | 2019-11-26 | 2019-11-26 | battery pack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7423275B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230073669A (en) | 2021-11-19 | 2023-05-26 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Frame for cylindrical battery module |
WO2023188763A1 (en) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社村田製作所 | Battery pack |
WO2024095608A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | パナソニックエナジー株式会社 | Battery pack |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011007532A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | パナソニック株式会社 | Battery and battery unit |
WO2011007533A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | パナソニック株式会社 | Battery module and battery pack using the same |
WO2018159000A1 (en) | 2017-02-28 | 2018-09-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Battery pack, electric power tool, and electronic apparatus |
-
2019
- 2019-11-26 JP JP2019213141A patent/JP7423275B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011007532A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | パナソニック株式会社 | Battery and battery unit |
WO2011007533A1 (en) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | パナソニック株式会社 | Battery module and battery pack using the same |
WO2018159000A1 (en) | 2017-02-28 | 2018-09-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Battery pack, electric power tool, and electronic apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021086679A (en) | 2021-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7423275B2 (en) | battery pack | |
WO2020153016A1 (en) | Battery pack | |
WO2017130259A1 (en) | Battery pack | |
KR102288405B1 (en) | Cylindrical battery cell assembly improved in space utilization and safety and battery module including the same | |
JP7401467B2 (en) | pack batteries | |
JP7489330B2 (en) | Battery pack | |
WO2017169524A1 (en) | Battery pack | |
JP2014197452A (en) | Battery module | |
WO2017130260A1 (en) | Battery pack | |
JP7346057B2 (en) | battery pack | |
WO2013122005A1 (en) | Battery fire-prevention apparatus | |
WO2020153015A1 (en) | Battery pack | |
JP7301271B2 (en) | battery pack | |
WO2017169729A1 (en) | Battery pack | |
JPWO2020153017A1 (en) | Pack battery | |
WO2018179734A1 (en) | Battery pack | |
WO2021020003A1 (en) | Battery pack | |
JP7292310B2 (en) | pack batteries | |
KR20230124678A (en) | Battery cell, battery, electric device and method and device for manufacturing battery cell | |
WO2021111844A1 (en) | Battery pack | |
WO2021111842A1 (en) | Battery pack | |
WO2021020329A1 (en) | Pack battery | |
KR100717744B1 (en) | Secondary battery | |
WO2021020328A1 (en) | Battery pack | |
WO2018179794A1 (en) | Battery pack |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220902 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20230421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230829 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230830 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7423275 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |