WO2009110167A1 - 電池モジュールおよびそれらを用いた電池パック - Google Patents

電池モジュールおよびそれらを用いた電池パック Download PDF

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WO2009110167A1
WO2009110167A1 PCT/JP2009/000194 JP2009000194W WO2009110167A1 WO 2009110167 A1 WO2009110167 A1 WO 2009110167A1 JP 2009000194 W JP2009000194 W JP 2009000194W WO 2009110167 A1 WO2009110167 A1 WO 2009110167A1
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WO
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battery
partition member
battery module
casing
module according
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PCT/JP2009/000194
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English (en)
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平川靖
西野肇
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パナソニック株式会社
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Priority to EP09717152A priority patent/EP2202824A4/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module that does not affect other batteries even if a problem such as heat generation occurs in the battery, and a battery pack using them.
  • Lithium-ion secondary batteries are lightweight, have high electromotive force, and high energy density, so they can be used in various types of mobile phones, digital cameras, video cameras, and notebook computers.
  • power sources for driving portable electronic devices and mobile communication devices There is an increasing demand for power sources for driving portable electronic devices and mobile communication devices.
  • battery modules that can obtain desired voltages and capacities by combining them as power sources for driving motors of automobiles and the like have also been developed. ing.
  • Batteries such as those described above may be overcharged, or gas generated by an internal short circuit or an external short circuit may increase the internal pressure of the battery, and in some cases, the battery case may burst. Therefore, in general, these batteries are provided with a vent mechanism for venting gas or an exhaust hole.
  • a battery that can be charged and discharged a filter unit that adsorbs a flammable substance, a battery and a filter unit, which can prevent smoke and ignition of the battery, are provided.
  • An example of a battery pack is disclosed that includes an outer member provided with a discharge hole that covers and discharges the contents purified by passing through the filter unit to the outside (see, for example, Patent Document 1).
  • the battery module shown in patent document 2 can perform the connection between batteries stably by accommodating a battery in a battery accommodating part separately. Further, even when subjected to vibration or impact, the battery can be held in the battery housing portion without rattling. Further, it is shown that a cooling passage is secured by a heat radiating hole provided in the height direction of the battery and uniform cooling can be performed. However, there is no description about preventing an influence on the surrounding batteries when one battery abnormally generates heat and ignites or ruptures. JP 2006-228610 A JP 2003-162993 A
  • the battery module of the present invention includes a plurality of batteries having a first casing, a second casing, and an exhaust hole accommodated between the first casing and the second casing, and at least one of the first casing and the second casing.
  • it has the structure which provided the 1st partition member which accommodates a battery separately in the position facing the exhaust hole of a battery.
  • This configuration prevents flames caused by the ignition of gas ejected from the exhaust hole of the defective battery from being caught by the first partition member and preventing direct flames from hitting the surrounding batteries. As a result, it is possible to prevent the surrounding batteries from being overfired or abnormally overheated, and to realize a battery module with excellent reliability and safety.
  • the present invention has a configuration in which the battery modules are connected in tandem or in parallel. Thereby, even if it laminates
  • the battery pack of the present invention has a configuration in which the battery module is housed in an outer casing. Thereby, a highly versatile battery pack can be realized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery housed in a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 9B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 10A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 10B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 11A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 11B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 12A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 12B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 13A is a plan view of the battery module according to Embodiment 7 of the present invention as viewed from the direction in which the battery is stored, and is a diagram illustrating a state in which the battery modules are connected in two columns.
  • FIG. 13B is a plan view of the battery module according to Embodiment 7 of the present invention as viewed from the direction in which the battery is stored, and illustrates a state in which the battery modules are connected in parallel in two rows and in two columns.
  • FIG. 14 is a perspective plan view of the battery pack according to Embodiment 8 of the present invention.
  • battery non-aqueous electrolyte secondary battery such as lithium ion
  • (Embodiment 1) 1 is a cross-sectional view of a battery housed in a battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a cylindrical battery has, for example, a positive electrode 1 provided with a positive electrode lead 8 made of aluminum, and a negative electrode 2 provided with one end of a negative electrode lead 9 made of copper, for example, facing the positive electrode 1. 3, the electrode group 4 is wound. Then, the insulating plates 10a and 10b are mounted on the upper and lower sides of the electrode group 4 and inserted into the battery case 5, the other end of the positive electrode lead 8 is used as the sealing plate 6, and the other end of the negative electrode lead 9 is used as the battery case 5. Weld to the bottom.
  • a non-aqueous electrolyte (not shown) that conducts lithium ions is injected into the battery case 5, and the open end of the battery case 5 is connected to the positive electrode cap 16, the current blocking member 18 such as a PTC element, and the like via the gasket 7 and The sealing plate 6 is caulked.
  • the positive electrode cap 16 is provided with an exhaust hole 17 for extracting gas generated by opening the vent mechanism 19 due to a failure of the electrode group 4.
  • the positive electrode 1 is comprised from the positive electrode collector 1a and the positive electrode layer 1b containing a positive electrode active material.
  • the positive electrode layer 1b includes, for example, lithium-containing composite oxide such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , Li 2 MnO 4 , or a mixture or composite compound thereof as a positive electrode active material.
  • the positive electrode layer 1b further includes a conductive agent and a binder.
  • the conductive agent include natural graphite and artificial graphite graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, and other carbon blacks
  • binders include, for example, PVDF, poly Including tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide and the like.
  • the positive electrode current collector 1a used for the positive electrode aluminum (Al), carbon, conductive resin, or the like can be used.
  • non-aqueous electrolyte an electrolyte solution in which a solute is dissolved in an organic solvent, or a so-called polymer electrolyte layer containing these and non-fluidized with a polymer can be applied.
  • solute of the non-aqueous electrolyte LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 CO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2, etc. should be used. Can do.
  • ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), etc. can be used, for example.
  • the negative electrode current collector 11 of the negative electrode 2 is made of a metal foil such as stainless steel, nickel, copper, or titanium, or a thin film of carbon or conductive resin.
  • the negative electrode layer 15 of the negative electrode 2 has a theoretical capacity density of 833 mAh / cm 3 for reversibly occluding and releasing lithium ions such as carbon materials such as graphite, silicon (Si), tin (Sn), and the like. More negative electrode active materials can be used.
  • FIG. 2A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the battery is shown in a transparent state to help understanding.
  • the battery module 100 is assembled between the first casing 110 and the second casing 120 made of an insulating resin material such as polycarbonate resin, and between the first casing 110 and the second casing 120. It is composed of a plurality of batteries 130.
  • the first casing 110 includes a first partition member 115 at a position facing the exhaust hole of the battery 130.
  • the battery module 100 is configured by a battery arrangement in which a plurality of batteries 130 are connected in parallel, for example.
  • a first connection terminal (not shown) and a second connection terminal 122 for electrically connecting a plurality of batteries 130 are connected to the first casing 110 and the second casing 120 by, for example, spot welding.
  • the first connecting part 114 and the second connecting part 124 are provided in the first casing 110 and the second casing 120.
  • the 1st connection part 114 and the 2nd connection part 124 are electrically connected with the 1st connection terminal and the 2nd connection terminal 122, and may be used as an electrical connection part at the time of connecting with another battery module.
  • the exhaust hole side of the plurality of batteries 130 is housed in the first partition member 115 of the first casing 110, and the first connection terminal (not shown) is connected to the positive electrode cap of the battery 130.
  • the battery module 100 is configured by connecting the second connection terminal 122 of the second casing 120 and the battery case (specifically, the minus side) of the battery 130.
  • the height (depth) T of the first partition member 115 may be at least the height at which the exhaust hole portion of the battery 130 can be accommodated and not more than the height of the battery 130. For example, in the case of a battery having an outer diameter of 18 mm and a height of 65 mm, 2 mm ⁇ T ⁇ 65 mm.
  • the first partition member can prevent the high temperature gas from directly hitting the surrounding battery. As a result, it is possible to effectively prevent the surrounding batteries from being chain-heated. Further, the higher the height of the first partition member, the more radiant heat that is radiated from the side surface of the battery case of the battery can be surely shielded, so that the influence on the surrounding batteries can be further suppressed.
  • the first casing, the second casing, and the first partition member have been described as an example made of a heat-resistant member such as a polycarbonate resin having a heat resistance of about 200 ° C., but is not limited thereto.
  • a heat-resistant member is used only for the first housing including the first partition member, and a resin member such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE) having a low heat resistance of, for example, about 100 ° C. is used for the second housing. May be. Thereby, production cost can be reduced.
  • the heat-resistant member for example, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polycarbonate (PC) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, phenol resin, unilate, glass epoxy resin, ceramic or foamed resin may be used.
  • fillers such as carbon fiber and glass fiber
  • a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe), or nickel (Ni) coated with an insulating resin may be used.
  • the metal material may be a plate shape or a mesh (mesh shape). If it is a mesh shape, high mechanical strength and weight reduction of a housing can be achieved.
  • the insulating resin a heat-resistant member is not necessarily used, and an insulating resin that is inexpensive and easy to form may be used.
  • FIG. 3A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the battery is shown in a transparent state.
  • the battery module 200 has a configuration in which the exhaust holes of the plurality of batteries 130 are housed in the first casing 210 and the second casing 220 in different positions.
  • the battery module 100 is different from the battery module 100 of the above embodiment in that the first partition member 215 and the second partition member 225 are provided in the first casing 210 and the second casing 220 at positions facing the exhaust holes of the battery. That is, the battery module 200 is an example of a configuration when a plurality of batteries are connected in series. Therefore, adjacent batteries are connected by a first connection terminal (not shown) and a second connection terminal 222.
  • the first casing 210, the second casing 220, the first partition member 215, and the second partition member 225 are formed of the same heat-resistant members as the first casing 110 and the first partition member 115 of the battery module 100. Since other components are the same as those of the battery module 100, description thereof is omitted.
  • the first partition member and the second partition member cause It is possible to prevent direct hitting of gas. As a result, it is possible to effectively prevent the surrounding batteries from being chain-heated.
  • Embodiment 2 the battery module according to Embodiment 2 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • FIG. 4A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 4B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the battery module 300 is provided with a first partition member 315 in the first casing 310 and a second partition member 325 in the second casing 320 corresponding to all of the plurality of batteries 330 to be housed.
  • the first embodiment is different from the first embodiment in that a vent hole 350 is provided on the outer peripheral wall surface of either the first partition member 315 or the second partition member 325 in the vicinity of the position of the exhaust hole of the battery 330.
  • the total of the battery 330 is accommodated by setting the sum of the height T1 (depth) of the first partition member 315 and the height T2 (depth) of the second partition member 325 to at least the height of the battery 330.
  • FIGS. 4A and 4B show an example in which a plurality of batteries 330 are connected in parallel, and the exhaust hole side of the battery 330 is disposed to face the first partition member 315 of the first casing 310. Therefore, the first casing 310 and the first partition member 315 need to use heat resistant members such as polyphenylene sulfide resin having heat resistance of about 200 ° C., for example. On the other hand, for the second casing and the second partition member 325, a member having low heat resistance of about 100 ° C. such as polyethylene resin may be used.
  • the battery becomes hot due to an abnormal situation, and even if high temperature gas is ejected from the exhaust hole, the battery is discharged from the vent hole, and the surrounding battery is separated by the first partition member and the second partition member. It is possible to prevent direct contact with high-temperature gas. Further, since the battery is completely accommodated by the first partition member and the second partition member, the radiant heat radiated from the side surface of the battery case of the battery can be reliably shielded, so that the influence on the surrounding batteries can be further suppressed.
  • a battery module in which a plurality of batteries are connected in parallel has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of batteries 430 may be connected in series to constitute the battery module 400 shown in FIG. 5B.
  • a heat-resistant member such as a polycarbonate resin having a heat resistance of about 200 ° C., for example. Since other components are the same as those of the battery module 300, description thereof is omitted.
  • FIG. 6A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 6B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the sum of the height T3 (depth) of the first partition member 515 and the height T4 (depth) of the second partition member 525 is made smaller than the height of the battery, and the difference ( It differs from the battery module of Embodiment 2 in that the gap portion is a vent hole.
  • the battery module 500 is provided with a first partition member 515 on the first casing 510 and a second partition member 525 on the second casing 520 corresponding to all of the plurality of batteries 530 to be housed.
  • the sum of the height T3 (depth) of the first partition wall member 515 and the height T4 (depth) of the second partition wall member 525 is at least equal to or less than the height of the battery 530, and the difference between them is the air hole 550. It is used as
  • the height of the first partition member or the second partition member facing the exhaust hole of the battery is at least higher than the height at which the exhaust hole of the battery is accommodated.
  • the first partition member and the second partition member can prevent the high-temperature gas from directly hitting the surrounding battery. As a result, a battery module with excellent reliability and safety can be realized.
  • the gap portion that is the vent hole 550 is described as being formed all around the battery.
  • the present invention is not limited to this.
  • the sum of the wall surfaces of the first partition member or the second partition member between adjacent batteries may be set to the height of the battery.
  • Embodiment 4 the battery module according to Embodiment 4 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • FIG. 7A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 7B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the battery module 600 includes a second partition member 625 of the second casing 620 provided corresponding to the first partition member 615 of the first casing 610 that individually accommodates the plurality of batteries 630. ing.
  • the second partition member 625 is different from the second embodiment in that the second partition member 625 has a structure that accommodates the entire first partition member 615. At this time, the sum total of the height of the 1st partition member 615 and the 2nd partition member 625 is more than the height of a battery. That is, the battery 630 is accommodated in a state where the first partition member 615 and the second partition member 625 partially overlap.
  • the height (depth) of the second partition member 625 is about the height of the battery, it is preferable to provide a vent at the same position where the first partition member and the second partition member overlap.
  • the gap can be used as a vent hole. It is not necessary to provide a vent hole in each partition member.
  • the first partition member and the second partition member are provided with the partition walls, a battery module with further improved reliability and safety can be realized.
  • a battery module 700 may be configured by connecting a plurality of batteries in series, and the same effect can be obtained.
  • the first casing 710, the first partition member 715, the second casing 720, and the second partition member 725 need to be made of a heat-resistant member having excellent heat resistance.
  • Embodiment 5 the battery module according to Embodiment 5 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9A and 9B.
  • FIG. 9A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention
  • FIG. 9B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 9A and FIG. 9B it is composed of a first casing 810 and a second casing 820 made of an insulating resin material such as polycarbonate resin, and a plurality of batteries 830 incorporated in those casings.
  • the battery 830 has an exhaust hole on the plus side, and further includes an explosion-proof valve 835 made of, for example, a C-shaped mark on the minus side, and is configured by a battery arrangement in which a plurality of batteries 830 are connected in parallel. Yes.
  • the first partition member 815 of the first casing 810 is provided at a position facing the exhaust hole of the battery 830
  • the second partition member 825 of the second casing 820 is provided at a position facing the explosion-proof valve 835 of the battery 830.
  • the height T5 of the first partition member 815 and the height T6 of the second partition member 825 facing the exhaust hole of the battery 830 and the explosion-proof valve 835 are at least the height at which the exhaust hole of the battery 830 and the explosion-proof valve 835 open. That is important.
  • first casing 810, the second casing 820, the first partition member 815, and the second partition member 825 are formed of the same heat-resistant members as the first casing 110 and the first partition member 115 of the battery module 100.
  • Other constituent elements, constituent materials, and the like are the same as those of the battery module 100, and thus description thereof is omitted.
  • the high-temperature gas is supplied to the surrounding battery by the first partition member and the second partition member. Can be prevented directly. As a result, it is possible to prevent the surrounding batteries from being chain-heated and to realize a safe and reliable battery module.
  • FIG. 10A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention
  • FIG. 10B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the battery module 900 is different from the battery module 800 described above in that both the positive side and the negative side of the battery 930 are caulked through a sealing plate. And at least to the position of the exhaust hole 935 provided at both ends of the battery, the first partition member 815 of the first casing 810 and the second partition member 825 of the second casing 820 are accommodated.
  • the same effect as described above can be obtained for batteries having different structures.
  • the present invention is not limited to this.
  • the sum of the height of the first partition member and the height of the second partition member may be made equal to the height of the battery.
  • FIG. 11A is an exploded perspective view of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention
  • FIG. 11B is a perspective view of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the battery module 1000 is different from the first embodiment in that a rectangular battery 1030 is used as a battery to be stored.
  • the battery 1030 has a vent mechanism 1035 in the vicinity of the center thereof.
  • the vent mechanism 1035 side of the plurality of batteries 1030 is housed in the second partition member 1025 of the second housing 1020 and connected in parallel with the second connection terminal 1022, and the first housing 1010
  • the battery module 1000 is configured by connecting the first connection terminal 1012 and the battery case of the battery 1030.
  • the height (depth) H of the second partition wall member 1025 may be at least the height that can accommodate the vent mechanism 1035 of the battery 1030 and not more than the height of the battery 1030. For example, in the case of a battery having a width of 34 mm and a height of 50 mm, 2 mm ⁇ H ⁇ 52 mm.
  • FIG. 12A is an exploded perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention
  • FIG. 12B is a perspective view of another example of the battery module according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the battery module 1100 has a configuration in which a bent mechanism 1135 is connected in series with a rectangular battery 1130 provided at a position away from the central portion of the sealing plate 1132.
  • a first partition member 1115 and a second partition member 1125 are provided on the first casing 1110 and the second casing 1120 at positions facing the vent mechanism 1135 of the battery 1130.
  • the sum of the height T7 of the first partition member 1115 facing the vent mechanism 1135 of the battery 1130 and the height T8 of the second partition member 1125 is equal to or higher than the height of the battery 1130.
  • a vent hole 1150 is provided in the vicinity of the position of the vent mechanism 1135 at least on the outer surface of the first partition member 1115 or the second partition member 1125 that is not adjacent to the battery 1130.
  • the same effect as described above can be obtained for a battery having a vent mechanism at a different position. Therefore, a safe and highly reliable battery module can be realized regardless of the arrangement of the batteries.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the sum of the height of the first partition member and the height of the second partition member may be made lower than the height of the battery. In this case, there is no need to provide a vent hole in the first partition member or the second partition member.
  • Embodiment 7 the battery module according to Embodiment 7 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 13A and 13B.
  • FIG. 13A is a plan view of the battery module according to Embodiment 7 of the present invention as viewed from the direction in which the battery is stored, and is a diagram illustrating a state in which the battery modules are connected in two columns.
  • FIG. 13B is a plan view of the battery module according to Embodiment 7 of the present invention as viewed from the direction in which the battery is stored, and illustrates a state in which the battery modules are connected in parallel in two rows and in two columns.
  • the battery, each partition member, and the like are shown in a transparent state for easy understanding.
  • the battery module 1200 is configured by stacking the battery modules 300 described in the second embodiment in two stages in cascade through the outer shapes of the first casing 310 and the second casing 320. Yes. And the exhaust flow path 1250 formed in the space of the 1st housing 310 and the 2nd housing 320 of the battery module 300, the 1st partition member 315, and the 2nd partition member 325 is formed.
  • the battery module 300 is provided with the ventilation hole 350, it is preferable to provide the ventilation hole between the battery modules laminated
  • the battery becomes hot due to an abnormal situation, and the high temperature gas 360 ejected from the vent hole 350 can be discharged to the outside through the exhaust passage 1250 as indicated by the arrow in the drawing.
  • the high-temperature gas 360 it is possible to prevent the high-temperature gas 360 from directly hitting the batteries in the battery module and the surrounding batteries facing each other between the battery modules.
  • the battery module 1200 shown in FIG. 13A may be connected in parallel to form the battery module 1300.
  • a battery module satisfying the required voltage and capacity can be configured by arbitrarily connecting battery modules in tandem or in parallel.
  • the battery module 300 of the second embodiment has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the battery module may be configured by arbitrarily combining the battery modules of the above-described embodiments.
  • FIG. 14 is a perspective plan view of the battery pack according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the battery pack 1400 has a configuration in which, for example, the battery module 1200 according to the seventh embodiment is housed in an exterior casing 1500.
  • the exterior casing 1500 has at least an external connection terminal (not shown) for connecting to an external device or device, and the external connection terminal is connected to the connection terminal of the battery module 1200.
  • a battery pack having excellent reliability and safety and high versatility can be realized.
  • the first casing and the second casing have been described by taking the outer shape of the first partition member and the outer shape of the second partition member as an example.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • the outer shape of the first housing and the first partition member and the outer shape of the second housing and the second partition member may be equal. Thereby, a smaller and lighter battery module can be realized.
  • the configuration can be applied to each other.
  • the present invention is useful in technical fields such as battery modules and battery packs that require high reliability and safety as power sources for automobiles, bicycles, electric tools, and the like.

Abstract

第1筺体と、第2筺体と、第1筺体と第2筺体との間に収納される排気孔を有する複数の電池を少なくとも備え、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方で電池の排気孔と対向する位置に、電池を個別に収納する第1隔壁部材を設けた構成を有する。

Description

電池モジュールおよびそれらを用いた電池パック
 本発明は、電池に発熱などの不具合を生じても他の電池に影響を与えない電池モジュールおよびそれらを用いた電池パックに関する。
 近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池への需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は、軽量でありながら、起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有しているため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。一方、化石燃料の使用量の低減やCOの排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、組み合わせることにより、所望の電圧や容量を得ることができる電池モジュールも開発されている。
 それらの開発において、電池の高エネルギー密度化が進むに伴って、利用の形態によっては、電池自身が高温に発熱するなどのおそれがある。そのため、電池自体の安全性とともに、それらを集合して用いる電池モジュールや電池パックにおける安全性がより重要となっている。
 上述のような電池は、過充電されたり、あるいは内部短絡や外部短絡により発生するガスで、電池の内圧が上昇し、場合によっては、電池ケースが破裂する可能性がある。そのため、一般に、これらの電池には、ガス抜きのためのベント機構や排気孔などが設けられている。
 そこで、従来、電池から内容物が噴出した場合でも、電池の発煙や引火を未然に防ぐことを可能とする、充放電可能な電池と可燃性物質を吸着するフィルタ部と、電池およびフィルタ部を覆い、フィルタ部を通過することにより浄化された内容物を外部へ排出する排出孔が設けられた外郭部材とを備えた電池パックの例が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
 また、合成樹脂からなるホルダーケースの正方形の各電池収納部に個別に電池を収納する電池モジュールの例が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
 しかしながら、特許文献1に示す電池パックは、1個の電池の不具合によりベント機構が作動した場合、噴出するガスによる引火や破裂による周囲電池への連鎖的な劣化を防止できない。そのため、特に複数の電池を集合して用いる電池モジュールや電池パックにおいては、周囲の電池への影響をいかに抑制するかが課題となっている。
 また、特許文献2に示す電池モジュールは、電池収納部に電池を個別に収納することにより、電池間の接続を安定して行うことができる。また、振動や衝撃を受けても電池収納部で電池をがたつきなく保持できる。さらに、電池の高さ方向に設けた放熱用孔により冷却通路を確保して均一な冷却ができることが示されている。しかし、1個の電池が異常に発熱し、引火や破裂した場合の周囲の電池への影響を防止することに関しては何ら記載されていない。
特開2006-228610号公報 特開2003-162993号公報
 本発明の電池モジュールは、第1筺体と、第2筺体と、第1筺体と第2筺体との間に収納される排気孔を有する複数の電池を備え、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方で電池の排気孔と対向する位置に、電池を個別に収納する第1隔壁部材を設けた構成を有する。
 この構成により、不具合電池の排気孔から噴出したガスの引火による炎などを第1隔壁部材で受け止めて周囲の電池へ直接炎が当たることを防止する。この結果、周囲電池への類焼や異常過熱などを未然に防ぎ、信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
 また、本発明は、上記電池モジュールを、縦列または並列に接続した構成を有する。これにより、電池モジュールに積層しても、類焼のしにくい安全で信頼性の高い電池モジュールを実現できる。これにより、要求される電圧や容量に対応する電池モジュールを任意に構成できる。
 また、本発明の電池パックは、上記電池モジュールを、外装筺体に収納した構成を有する。これにより、汎用性の高い電池パックを実現できる。
図1は、本発明の実施の形態1における電池モジュールに収納される電池の横断面図である。 図2Aは、本発明の実施の形態1における電池モジュールの分解斜視図である。 図2Bは、本発明の実施の形態1における電池モジュールの斜視図である。 図3Aは、本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例の分解斜視図である。 図3Bは、本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例の斜視図である。 図4Aは、本発明の実施の形態2における電池モジュールの分解斜視図である。 図4Bは、本発明の実施の形態2における電池モジュールの斜視図である。 図5Aは、本発明の実施の形態2における電池モジュールの別の例の分解斜視図である。 図5Bは、本発明の実施の形態2における電池モジュールの別の例の斜視図である。 図6Aは、本発明の実施の形態3における電池モジュールの分解斜視図である。 図6Bは、本発明の実施の形態3における電池モジュールの斜視図である。 図7Aは、本発明の実施の形態4における電池モジュールの分解斜視図である。 図7Bは、本発明の実施の形態4における電池モジュールの斜視図である。 図8Aは、本発明の実施の形態4における電池モジュールの別の例の分解斜視図である。 図8Bは、本発明の実施の形態4における電池モジュールの別の例の斜視図である。 図9Aは、本発明の実施の形態5における電池モジュールの分解斜視図である。 図9Bは、本発明の実施の形態5における電池モジュールの斜視図である。 図10Aは、本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例の分解斜視図である。 図10Bは、本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例の斜視図である。 図11Aは、本発明の実施の形態6における電池モジュールの分解斜視図である。 図11Bは、本発明の実施の形態6における電池モジュールの斜視図である。 図12Aは、本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例の分解斜視図である。 図12Bは、本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例の斜視図である。 図13Aは、本発明の実施の形態7における電池モジュールの電池の収納方向から見た平面図で、電池モジュールを2段に縦列に接続した状態を説明する図である。 図13Bは、本発明の実施の形態7における電池モジュールの電池の収納方向から見た平面図で、電池モジュールを2段で縦列および2列で並列に接続した状態を説明する図である。 図14は、本発明の実施の形態8における電池パックの透視平面図である。
符号の説明
 1  正極
 1a  正極集電体
 1b  正極層
 2  負極
 3  セパレータ
 4  電極群
 5  電池ケース
 6,1132  封口板
 7  ガスケット
 8  正極リード
 9  負極リード
 10a,10b  絶縁板
 11  負極集電体
 15  負極層
 16  正極キャップ
 17,935  排気孔
 18  電流遮断部材
 19,1035,1135  ベント機構
 100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300  電池モジュール
 110,210,310,410,510,610,710,810,1010,1110  第1筺体
 114  第1連結部
 115,215,315,415,515,615,715,815,1115  第1隔壁部材
 120,220,320,420,520,620,720,820,1020,1120  第2筺体
 122,222,1022  第2接続端子
 124  第2連結部
 130,330,430,530,630,830,930,1030,1130  電池
 225,325,425,525,625,725,825,1025,1125  第2隔壁部材
 350,550,1150  通気孔
 360  ガス
 835  防爆弁
 1012  第1接続端子
 1250  排気流路
 1400  電池パック
 1500  外装筺体
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、同一部分には同一符号を付して説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。また、以下では電池として、リチウムイオンなどの非水電解質二次電池(以下、「電池」と記す)を例に説明するが、これに限られない。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1における電池モジュールに収納される電池の横断面図である。
 図1に示すように、円筒型の電池は、例えばアルミニウム製の正極リード8を備えた正極1と、その正極1と対向する、例えば銅製の負極リード9を一端に備えた負極2とをセパレータ3を介して、捲回された電極群4を有する。そして、電極群4の上下に絶縁板10a、10bを装着して電池ケース5に挿入し、正極リード8の他方の端部を封口板6に、負極リード9の他方の端部を電池ケース5の底部に溶接する。さらに、リチウムイオンを伝導する非水電解質(図示せず)を電池ケース5内に注入し、電池ケース5の開放端部をガスケット7を介して正極キャップ16、PTC素子などの電流遮断部材18および封口板6をかしめた構成を有する。また、正極キャップ16には、電極群4の不具合によるベント機構19の開放により生じるガスを抜くための排気孔17を設けている。そして、正極1は正極集電体1aと正極活物質を含む正極層1bから構成されている。
 ここで、正極層1bは、例えばLiCoOやLiNiO、LiMnO、またはこれらの混合あるいは複合化合物などの含リチウム複合酸化物を正極活物質として含む。また、正極層1bは、さらに、導電剤と結着剤とを含む。導電剤として、例えば天然黒鉛や人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類を含み、また結着剤として、例えばPVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどを含む。
 また、正極1に用いる正極集電体1aとしては、アルミニウム(Al)、炭素、導電性樹脂などが使用可能である。
 非水電解質には有機溶媒に溶質を溶解した電解質溶液や、これらを含み高分子で非流動化されたいわゆるポリマー電解質層が適用可能である。非水電解質の溶質としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAlCl、LiSbF、LiSCN、LiCFSO、LiN(CFCO)、LiN(CFSOなどを用いることができる。さらに、有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート(EMC)などを用いることができる。
 また、負極2の負極集電体11は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンなどの金属箔、炭素や導電性樹脂の薄膜などが用いられる。
 さらに、負極2の負極層15としては、黒鉛などの炭素材料や、ケイ素(Si)やスズ(Sn)などのようにリチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出する理論容量密度が833mAh/cmを超える負極活物質を用いることができる。
 以下、本発明の実施の形態1における電池モジュールについて、図2Aと図2Bを用いて詳細に説明する。
 図2Aは本発明の実施の形態1における電池モジュールの分解斜視図で、図2Bは本発明の実施の形態1における電池モジュールの斜視図である。なお、図2Bでは理解を助けるために、電池などを透視した状態で図示している。
 図2Aに示すように、電池モジュール100は、例えばポリカーボネート樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第1筺体110および第2筺体120と、第1筺体110と第2筺体120との間に組む込まれる複数の電池130で構成されている。そして、第1筺体110は、電池130の排気孔と対向する位置に第1隔壁部材115を備えている。このとき、電池モジュール100は、例えば複数の電池130を並列に接続した電池配置で構成されている。さらに、第1筺体110および第2筺体120には、複数の電池130を電気的に接続する第1接続端子(図示せず)と第2接続端子122が、例えばスポット溶接により接続されている。このとき、複数の電池モジュール100を、例えば縦列または並列に連結する場合には、第1筺体110および第2筺体120に第1連結部114および第2連結部124が設けられる。なお、第1連結部114や第2連結部124は、第1接続端子や第2接続端子122と電気的に接続され、他の電池モジュールと接続する際の電気接続部として用いてもよい。
 そして、図2Bに示すように、複数の電池130の排気孔側を第1筺体110の第1隔壁部材115に収納して第1接続端子(図示せず)と電池130の正極キャップとを接続するとともに、第2筺体120の第2接続端子122と電池130の電池ケース(具体的には、マイナス側)とを接続して電池モジュール100が構成される。このとき、第1隔壁部材115の高さ(深さ)Tは、少なくとも電池130の排気孔部分が収納できる高さ以上で、電池130の高さ以下であればよい。例えば外径18mm、高さ65mmの電池の場合、2mm≦T≦65mmである。
 本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、第1隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを効果的に防ぐことができる。また、第1隔壁部材の高さが高いほど、電池の電池ケースの側面から放射され輻射熱も確実に遮蔽できるため、さらに周囲の電池への影響を抑制できる。
 なお、本実施の形態では、第1筺体と第2筺体を電池と接続することにより電池モジュールを構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、第1筺体や第2筺体に、電池の高さ程度の支持部材(図示せず)を介して確実に固定した電池モジュール構成としてもよい。
 また、本実施の形態では、第1筺体および第2筺体や第1隔壁部材を、例えば200℃程度の耐熱性を有するポリカーボネート樹脂などの耐熱部材からなる例で説明したが、これに限られない。例えば、第1隔壁部材を備える第1筺体だけに耐熱部材を用い、第2筺体には、例えば100℃程度の耐熱性の低い、例えばポリプロピレン(PP)やポリエチレン(PE)などの樹脂部材を用いてもよい。これにより、生産コストを低減できる。
 ここで、耐熱部材として、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、フェノール樹脂、ユニレート、ガラスエポキシ樹脂、セラミックや発泡樹脂を用いてもよい。このとき、上記樹脂中に、炭素繊維やガラス繊維などのフィラーを含有することが好ましい。これは、含有されるフィラーにより、筺体の機械的強度を向上することができる。また、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)などの金属材料を、絶縁性樹脂で被覆したものを用いてもよい。このとき、金属材料は、板状でもメッシュ(網目状)でもよい。メッシュ状であれば、高い機械的な強度と筺体の軽量化を図れる。また、絶縁性樹脂としては、耐熱部材を必ずしも用いる必要がなく、安価で形成が容易な絶縁性樹脂でもよい。
 以下に、本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例について、図3Aと図3Bを用いて説明する。
 図3Aは本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例の分解斜視図で、図3Bは本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例の斜視図である。なお、図3Bにおいても、理解を助けるために、電池などを透視した状態で図示している。
 図3Aに示すように、電池モジュール200は、複数の電池130の排気孔の位置が互いに異なる配置で第1筺体210と第2筺体220に収納された構成を有する。そして、電池の排気孔に対向する位置の第1筺体210と第2筺体220に第1隔壁部材215と第2隔壁部材225を設けた点で、上記実施の形態の電池モジュール100とは異なる。つまり、電池モジュール200は、複数の電池を直列に接続する場合の構成の一例である。そのため、第1接続端子(図示せず)や第2接続端子222で、隣接する電池間が接続されている。
 この場合、第1筺体210、第2筺体220、第1隔壁部材215および第2隔壁部材225は、電池モジュール100の第1筺体110および第1隔壁部材115と同様の耐熱部材で構成される。なお、他の構成要素などは電池モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
 本実施の形態の別の例によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを効果的に防ぐことができる。
 (実施の形態2)
 以下、本発明の実施の形態2における電池モジュールについて、図4Aと図4Bを用いて詳細に説明する。
 図4Aは本発明の実施の形態2における電池モジュールの分解斜視図で、図4Bは本発明の実施の形態2における電池モジュールの斜視図である。
 図4Aに示すように、電池モジュール300は、収納する複数の電池330のすべてに対応して、第1筺体310に第1隔壁部材315を設けるとともに、第2筺体320に第2隔壁部材325を設けて構成される。そして、電池330の排気孔の位置近傍の第1隔壁部材315と第2隔壁部材325のいずれかの外周壁面に通気孔350を設けている点で、実施の形態1とは異なる。また、第1隔壁部材315の高さT1(深さ)と第2隔壁部材325の高さT2(深さ)の総和を少なくとも電池330の高さとすることにより、電池330全体が収納される。
 このとき、図4Aと図4Bにおいては、複数の電池330を並列に接続し、電池330の排気孔側が第1筺体310の第1隔壁部材315と対向して配置された例で示している。そのため、第1筺体310および第1隔壁部材315は、例えば200℃程度の耐熱性を有するポリフェニレンサルファイド樹脂などの耐熱部材を用いることが必要である。一方、第2筺体および第2隔壁部材325には、例えばポリエチレン樹脂などの100℃程度の耐熱性の低い部材を用いてもよい。
 なお、他の構成要素などは電池モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
 本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、通気孔から排出されるとともに、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。また、第1隔壁部材と第2隔壁部材で電池を完全に収納するため、電池の電池ケースの側面から放射される輻射熱も確実に遮蔽できるため、周囲の電池への影響をさらに抑制できる。
 なお、上記実施の形態では、複数の電池を並列に接続する電池モジュールを例に説明したが、これに限られない。例えば、図5Aに示すように、複数の電池430を直列に接続して、図5Bに示す電池モジュール400を構成してもよい。この場合、第1筺体410、第1隔壁部材415、第2筺体420および第2隔壁部材425として、例えば200℃程度の耐熱性を有するポリカーボネート樹脂などの耐熱部材を用いることが必要である。なお、他の構成要素などは電池モジュール300と同様であるので、説明を省略する。
 上記構成により、実施の形態2と同様の効果が得られるとともに、汎用性に優れた電池モジュール400を実現できる。
 (実施の形態3)
 以下、本発明の実施の形態3における電池モジュールについて、図6Aと図6Bを用いて詳細に説明する。
 図6Aは本発明の実施の形態3における電池モジュールの分解斜視図で、図6Bは本発明の実施の形態3における電池モジュールの斜視図である。
 そして、図6Bに示すように、第1隔壁部材515の高さT3(深さ)と第2隔壁部材525の高さT4(深さ)の総和が、電池の高さより小さくし、その差(間隙部)を通気孔とする点で、実施の形態2の電池モジュールとは異なる。
 すなわち、図6Aに示すように、電池モジュール500は、収納する複数の電池530のすべてに対応して、第1筺体510に第1隔壁部材515および第2筺体520に第2隔壁部材525を設けた構成を有する。このとき、第1隔壁部材515の高さT3(深さ)と第2隔壁部材525の高さT4(深さ)の総和が、少なくとも電池530の高さ以下であり、その差を通気孔550として用いるものである。
 このとき、電池の排気孔と対向する第1隔壁部材または第2隔壁部材の高さは、少なくとも電池の排気孔が収納される高さ以上であることが重要である。
 なお、他の構成要素などは電池モジュール400と同様であるので、説明を省略する。
 本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、電池の高さと、第1隔壁部材と第2隔壁部材の高さの総和との差で形成される通気孔から排出されるとともに、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。この結果、信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
 なお、上記実施の形態では、通気孔550である間隙部が電池の全周囲に形成される例で説明したが、これに限られない。例えば、隣接する電池間の、第1隔壁部材または第2隔壁部材の壁面の総和を電池の高さ程度としてもよい。これにより、隣接する電池に対して、不具合電池の電池ケースの側面から放射される輻射熱を、大幅に低減できる。
 (実施の形態4)
 以下、本発明の実施の形態4における電池モジュールについて、図7Aと図7Bを用いて詳細に説明する。
 図7Aは本発明の実施の形態4における電池モジュールの分解斜視図で、図7Bは本発明の実施の形態4における電池モジュールの斜視図である。
 図7Bに示すように、電池モジュール600は、複数の電池630を個別に収納する第1筺体610の第1隔壁部材615に対応して設けられる第2筺体620の第2隔壁部材625を有している。そして、第2隔壁部材625が第1隔壁部材615の全体を収納する構造を有する点で、実施の形態2とは異なる。このとき、第1隔壁部材615と第2隔壁部材625の高さの総和は電池の高さ以上である。つまり、第1隔壁部材615と第2隔壁部材625とは部分的に重なる状態で電池630が収納されることになる。
 なお、第2隔壁部材625の高さ(深さ)が、電池の高さ程度であれば、第1隔壁部材と第2隔壁部材が重なる同じ位置に通気孔を設けることが好ましい。しかし、第2隔壁部材の高さが電池の高さより低く、第1隔壁部材と第2隔壁部材との重なる部分で隙間がある場合には、その隙間を通気孔として用いることができるため、特に各隔壁部材に通気孔を設けなくてもよい。
 本実施の形態によれば、第1隔壁部材と第2隔壁部材とで、2重に隔壁を設けているため、さらに信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
 なお、本実施の形態では、複数の電池を並列に接続した構成の電池モジュールを例に説明したが、これに限られない。例えば、図8Aと図8Bに示すように、複数の電池を直列に接続して電池モジュール700を構成してもよく、同様の効果が得られる。このとき、第1筺体710、第1隔壁部材715、第2筺体720および第2隔壁部材725とを、耐熱性に優れた耐熱部材で構成する必要がある。
 (実施の形態5)
 以下、本発明の実施の形態5における電池モジュールについて、図9Aと図9Bを用いて詳細に説明する。
 図9Aは本発明の実施の形態5における電池モジュールの分解斜視図で、図9Bは本発明の実施の形態5における電池モジュールの斜視図である。
 図9Aと図9Bに示すように、例えばポリカーボネート樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第1筺体810および第2筺体820と、それらの筺体に組む込まれる複数の電池830で構成されている。このとき、電池830は、プラス側に排気孔を有するとともに、マイナス側に、例えばC形形状の刻印からなる防爆弁835をさらに備え、複数の電池830を並列に接続した電池配置で構成されている。そして、電池830の排気孔と対向する位置に第1筺体810の第1隔壁部材815を設け、電池830の防爆弁835と対向する位置に第2筺体820の第2隔壁部材825を設けている。このとき、電池830の排気孔や防爆弁835と対向する第1隔壁部材815の高さT5および第2隔壁部材825の高さT6は、少なくとも電池830の排気孔および防爆弁835が開く高さ以上であることが重要である。
 この場合、第1筺体810、第2筺体820、第1隔壁部材815および第2隔壁部材825は、電池モジュール100の第1筺体110および第1隔壁部材115と同様の耐熱部材で構成される。なお、他の構成要素や構成材料などは電池モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
 本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔または防爆弁から高温のガスが噴出しても、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを防ぎ、安全で信頼性の高い電池モジュールを実現できる。
 以下に、本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例について、図10Aと図10Bを用いて説明する。
 図10Aは本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例の分解斜視図で、図10Bは本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例の斜視図である。
 図10Aに示すように、電池モジュール900は、電池930のプラス側とマイナス側の両方が封口板を介してかしめられた構成を有する点で、上記の電池モジュール800とは異なる。そして、少なくとも電池の両端に設けられた排気孔935の位置までは、第1筺体810の第1隔壁部材815と第2筺体820の第2隔壁部材825に収納された構成を有する。
 本実施の形態の別の例によれば、構造の異なる電池に対しても、上記と同様の効果が得られる。
 なお、上記実施の形態では、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和が電池の高さより低い例で説明したが、これに限られない。例えば、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和を電池の高さと等しくしてもよい。このとき、第1隔壁部材および第2隔壁部材の電池が隣接しない側面に通気孔を設けることが好ましい。
 (実施の形態6)
 以下、本発明の実施の形態6における電池モジュールについて、図11Aと図11Bを用いて詳細に説明する。
 図11Aは本発明の実施の形態6における電池モジュールの分解斜視図で、図11Bは本発明の実施の形態6における電池モジュールの斜視図である。
 図11Aに示すように、電池モジュール1000は、収納する電池として角形形状の電池1030を用いた点で、実施の形態1とは異なる。この場合、電池1030は、その中央部近傍にベント機構1035を有している。
 そして、図11Aに示すように、複数の電池1030のベント機構1035側を第2筺体1020の第2隔壁部材1025に収納して第2接続端子1022と並列に接続するとともに、第1筺体1010の第1接続端子1012と電池1030の電池ケースとを接続して電池モジュール1000が構成される。このとき、第2隔壁部材1025の高さ(深さ)Hは、少なくとも電池1030のベント機構1035の部分が収納できる高さ以上で、電池1030の高さ以下であればよい。例えば幅34mm、高さ50mmの電池の場合、2mm≦H≦52mmである。
 本実施の形態によれば、形状の異なる、角形の電池においても、異常事態により電池が高温となり、ベント機構から高温のガスが噴出しても、第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを効果的に防ぐことができる。
 以下に、本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例について、図12Aと図12Bを用いて説明する。
 図12Aは本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例の分解斜視図で、図12Bは本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例の斜視図である。
 図12Aに示すように、電池モジュール1100は、ベント機構1135が、封口板1132の中央部から離れた位置に設けられた角形の電池1130を直列に接続した構成である。そして、電池1130のベント機構1135と対向する位置の第1筺体1110と第2筺体1120に第1隔壁部材1115と第2隔壁部材1125を設けている。このとき、電池1130のベント機構1135と対向する第1隔壁部材1115の高さT7と第2隔壁部材1125の高さT8の和は、電池1130の高さ以上である。また、第1隔壁部材1115または第2隔壁部材1125の、少なくとも電池1130が隣接しない外側面でベント機構1135の位置近傍に通気孔1150を設けている。
 本実施の形態の別の例によれば、異なる位置にベント機構を有する電池に対しても、上記と同様の効果が得られる。そのため、電池の配置構成にかかわらず、安全で信頼性に優れた電池モジュールを実現できる。
 なお、上記実施の形態の別の例では、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和が電池の高さ以上である場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和を電池の高さより低くしてもよい。この場合、第1隔壁部材または第2隔壁部材に通気孔を設ける必要は、特にない。
 (実施の形態7)
 以下、本発明の実施の形態7における電池モジュールについて、図13Aと図13Bを用いて詳細に説明する。
 図13Aは本発明の実施の形態7における電池モジュールの電池の収納方向から見た平面図で、電池モジュールを2段に縦列に接続した状態を説明する図である。また、図13Bは本発明の実施の形態7における電池モジュールの電池の収納方向から見た平面図で、電池モジュールを2段で縦列および2列で並列に接続した状態を説明する図である。なお、図13Aと図13Bでは理解を助けるために、電池や各隔壁部材などを透視した状態で図示している。
 図13Aに示すように、電池モジュール1200は、実施の形態2で説明した電池モジュール300を、第1筺体310および第2筺体320の外形を介して、2段に縦列に積層して構成されている。そして、電池モジュール300の第1筺体310および第2筺体320と第1隔壁部材315および第2隔壁部材325との空間で形成される排気流路1250が形成されている。なお、電池モジュール300が通気孔350を備えている場合、縦列に積層される電池モジュール間の通気孔を異なる位置に設けることが好ましい。
 本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、通気孔350から噴出する高温のガス360を、図面中の矢印で示すように排気流路1250を介して外部に排出できる。これにより、電池モジュール内の電池や電池モジュール間の対向する周囲の電池へ、高温のガス360が直接当たることを防止できる。
 なお、図13Bに示すように、図13Aに示す電池モジュール1200を並列に接続して、電池モジュール1300の構成としてもよい。
 つまり、電池モジュールを任意に縦列または並列に接続して、要求される電圧や容量の満足する電池モジュールを構成できる。
 なお、本実施の形態では、実施の形態2の電池モジュール300を例に説明したがこれに限られず、上記各実施の形態の電池モジュールを任意に組み合わせて電池モジュールを構成してもよい。
 (実施の形態8)
 以下、本発明の実施の形態8における電池パックについて、図14を用いて詳細に説明する。
 図14は本発明の実施の形態8における電池パックの透視平面図である。図14に示すように、電池パック1400は、例えば実施の形態7の電池モジュール1200を外装筺体1500に収納した構成を有する。そして、外装筺体1500は、少なくとも外部機器や装置などと接続するための外部接続端子(図示せず)を有し、外部接続端子は電池モジュール1200の接続端子と接続されている。
 本実施の形態によれば、信頼性や安全性に優れ、汎用性の高い電池パックを実現できる。
 なお、実施の形態1から実施の形態8においては、第1筺体および第2筺体が、第1隔壁部材の外形および第2隔壁部材の外形より大きい形状を例に説明したが、これに限られない。例えば、第1筺体と第1隔壁部材の外形および第2筺体と第2隔壁部材の外形を等しくてもよい。これにより、より小型、軽量の電池モジュールを実現できる。
 また、各実施の形態においては、お互いにその構成を適用できる。
 本発明は、自動車、自転車や電動工具などの電源として、高い信頼性と安全性が要求される、電池モジュールや電池パックなどの技術分野において有用である。

Claims (10)

  1. 第1筺体と、
    第2筺体と、
    前記第1筺体と前記第2筺体との間に収納される排気孔を有する複数の電池を備え、
    前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方で前記電池の前記排気孔と対向する位置に、前記電池を個別に収納する第1隔壁部材を設けたことを特徴とする電池モジュール。
  2. 前記第1隔壁部材の高さが、前記電池の排気孔を収納する高さ以上で、前記電池の高さ以下であることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
  3. 前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方で前記電池の前記排気孔の反対側と対向する位置に、前記第1隔壁部材に対応して、前記電池を個別に収納する第2隔壁部材を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
  4. 前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方で前記電池の前記排気孔の反対側と対向する位置に、前記第1隔壁部材に対応して、前記第1隔壁部材を収納する第2隔壁部材を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
  5. 前記第1隔壁部材および前記第2隔壁部材の少なくとも一方に、通気孔を設けたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電池モジュール。
  6. 前記第1隔壁部材と前記第2隔壁部材の高さの和が、前記電池の高さ以下で、前記電池の高さと、前記第1隔壁部材と前記第2隔壁部材の高さの和との差を通気孔とすることを特徴とする請求項3に記載の電池モジュール。
  7. 前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方は、耐熱部材からなることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
  8. 前記耐熱部材が、金属材料を絶縁性樹脂で被覆した構成からなることを特徴とする請求項7に記載の電池モジュール。
  9. 請求項1に記載の前記電池モジュールを、縦列または並列に接続したことを特徴とする電池モジュール。
  10. 請求項1に記載の前記電池モジュールを、外装筺体に収納したことを特徴とする電池パック。
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