WO2012017586A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2012017586A1
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battery
flat plate
path
case
battery module
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啓介 清水
智彦 横山
藤川　万郷
圭亮 内藤
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パナソニック株式会社
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module in which a plurality of batteries are accommodated in a case.
  • a battery pack in which a plurality of batteries are accommodated in a case so that a predetermined voltage and capacity can be output is widely used as a power source for various devices and vehicles.
  • a technology has been adopted that can support a wide variety of applications by connecting general-purpose batteries in parallel or in series, modularizing assembled batteries that output a predetermined voltage and capacity, and combining these battery modules in various ways. I'm starting.
  • This modularization technology improves the workability when assembling the battery pack and improves the performance of the battery stored in the battery module by improving the performance of the battery accommodated in the battery module. There are various advantages, such as an improved degree of freedom when mounted in a designated space.
  • Patent Document 1 discloses a case in which a plurality of batteries are housed, a battery chamber that houses the batteries, and a discharge chamber that exhausts high-temperature gas released from the batteries, by a partition wall. And a power supply device including an exhaust mechanism having a configuration in which an opening of a safety valve of a battery is communicated with an exhaust chamber.
  • the exhaust mechanism By configuring the exhaust mechanism in this way, the high-temperature gas released from the safety valve of the battery can flow into the exhaust chamber without flowing into the battery chamber, and can be discharged out of the case from the discharge port of the case. Thereby, it can prevent that a surrounding battery is exposed to a high temperature state by filling a battery chamber with high temperature gas, and can reduce the influence which it has on a normal battery.
  • Patent Document 1 can prevent the gas flowing into the discharge chamber from the opening of the battery from flowing into the battery chamber again by making the exhaust chamber a sealed structure. It is excellent in that chain degradation can be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above points, and the main object of the present invention is to provide a high-temperature gas released from the battery in the battery module having an exhaust path for exhausting the gas generated in the battery to the outside.
  • An object of the present invention is to provide a highly safe battery module that prevents contact with surrounding batteries via an exhaust path.
  • the battery module of the present invention is configured such that, for each battery, an open part that releases the gas generated in the battery is discharged from the open part of the battery through a sealed connection path.
  • a configuration is adopted in which a one-way release valve that communicates with an exhaust path that exhausts to the outside and that is opened only in the direction of the exhaust path from the open part of the battery is disposed in or at one end of each connection path.
  • the battery module according to the present invention is a battery module in which a plurality of batteries are housed in a case, and the battery has an open part that discharges gas generated in the battery to the outside of the battery. Is divided into an accommodating part for accommodating a plurality of batteries and an exhaust path for exhausting gas released from the open part of the battery to the outside of the case. The open part of the battery is exhausted by a sealed connection path. A one-way release valve that is communicated with the path and that is opened only in the direction of the exhaust path from the open part of the battery is disposed in the connection path or at one end thereof.
  • the high-temperature gas that has flowed into the exhaust path can be discharged to the outside without contacting the peripheral battery.
  • a highly functional battery module can be realized.
  • FIG. 9 is a perspective view of the battery module after assembly in FIGS. 8 (a) to 8 (d).
  • FIG. 11 is a perspective view of the battery module after assembly of FIGS. 10 (a) to 10 (e).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a battery 100 used in the battery module according to the first embodiment of the present invention.
  • a cylindrical lithium ion secondary battery as shown in FIG. 1 can be adopted.
  • a lithium ion secondary battery is provided with a safety mechanism that releases gas to the outside of the battery when the pressure in the battery increases due to an internal short circuit or the like.
  • a specific configuration of the battery 100 will be described with reference to FIG.
  • an electrode group 4 in which a positive electrode 1 and a negative electrode 2 are wound through a separator 3 is housed in a battery case 7 together with a non-aqueous electrolyte (not shown). Insulating plates 9, 10 are arranged above and below the electrode group 4, the positive electrode 1 is joined to the filter 12 via the positive electrode lead 5, and the negative electrode 2 is connected to the negative electrode terminal 6 via the negative electrode lead 6. Is joined to the bottom.
  • the filter 12 is connected to an inner cap 13, and the protrusion of the inner cap 13 is joined to a metal exhaust valve 14. Further, the exhaust valve 14 is connected to a terminal plate 8 that also serves as a positive terminal. The terminal plate 8, the exhaust valve 14, the inner cap 13, and the filter 12 are integrated to seal the opening of the battery case 7 via the gasket 11.
  • the safety mechanism for discharging the gas generated in the battery 100 to the outside is not limited to the structure shown in FIG.
  • releases the gas generated in the battery 100 out of a battery is not limited to the position shown in FIG. 1, For example, you may be provided in the center of the protrusion part of the terminal board 8. FIG.
  • FIG. 2A is a sectional view schematically showing the configuration of the battery module 200 in the present embodiment
  • FIG. 2B is a partially enlarged view thereof.
  • the battery module 200 has a configuration in which a plurality of batteries 100 are accommodated in a case 20. Each battery 100 is fixed at a restricted position by a rib 24 formed on the bottom 23 of the case 20. Further, as shown in FIG. 1, the battery 100 includes an open portion 8 a that discharges the gas generated in the battery 100 to the outside of the battery.
  • the case 20 includes an accommodating portion 50 that accommodates the plurality of batteries 100 and an open portion 8a of the battery 100 by a flat plate 30 that is disposed on one end side (in the present embodiment, the positive electrode terminal 8 side) of the plurality of batteries 100.
  • the exhaust gas is divided into an exhaust path 60 for exhausting the released gas to the outside of the case 20.
  • the open part 8a of the battery 100 is connected to the exhaust path 60 by the sealed connection path 40.
  • the battery 100 is disposed in contact with the battery case around the protrusion 8.
  • the through hole of the flat plate 30 forms a connection path 40, and a one-way release valve 70 that is opened only in the direction of the exhaust path 60 from the opening 8 a of the battery 100 is disposed in the connection path 40. Yes.
  • connection path 40 that communicates the open part 8a of the battery 100 and the exhaust path 60 is normally closed by a one-way open valve 70, and gas is released from the open part 8a of the battery 100 when an abnormality occurs.
  • the direction release valve 70 is opened. Further, since the flat plate 30 is disposed in close contact with one end portion of the battery 100, the connection path 40 is sealed by the flat plate 30.
  • the one-way release valve 70 when the one-way release valve 70 is opened by the high-temperature gas released from the open portion 8a of the battery 100, the high-temperature gas that has flowed into the exhaust path 60 via the connection path 40 is transferred to the other connection path 40 (one The direction opening valve 70 does not come into contact with the surrounding battery 100 via the closing) and is discharged out of the case 20 through the discharge port 22 provided in the case 20.
  • the accommodating portion 50 is also sealed with the flat plate 30. Therefore, the high-temperature gas that has flowed into the exhaust path 60 from the open part 8a of the battery 100 via the connection path 40 does not flow into the housing part 50 again.
  • connection path 40 that connects the open portion 8a of the battery 100 and the exhaust path 60 is closed by a one-way open valve 70.
  • the one-way open valve 70 In the state where the one-way open valve 70 is closed, the battery 100 side and the exhaust path 60 side of the connection path 40 are blocked by the one-way open valve 70.
  • connection path 40 is constituted by a through hole formed in the flat plate 30, and a part of the inner surface of the connection path 40 has a tapered portion formed in a conical shape toward the battery 100 side.
  • the one-way release valve 70 is formed in a cone shape having a shape corresponding to the tapered portion of the connection path 40, and is disposed in contact with or pressed into the tapered portion of the connection path 40.
  • the one-way release valve 70 has a structure that can be opened only to the exhaust path 60 side.
  • the one-way open valve 70 is opened when gas is released from the open portion 8a of the battery 100 when an abnormality occurs and the pressure on the battery 100 side of the connection path 40 in the abnormal battery 100 is higher than that on the exhaust path 60 side. At this time, since the gas released from the abnormal battery 100 flows into the exhaust path 60 via the connection path 40, the pressure on the exhaust path 60 side of the connection path 40 in the peripheral battery 100 is higher than the pressure on the battery 100 side.
  • the one-way release valve 70 remains closed without being opened.
  • the one-way release valve 70 in the connection path 40 in the battery 100 that has released the gas is opened to the exhaust path 60 side.
  • the gas released from the battery 100 flows into the exhaust path 60 via the connection path 40.
  • the one-way release valve 70 in the connection path 40 in the peripheral battery 100 is kept closed, the gas flowing into the exhaust path 60 does not contact the peripheral battery 100 and is discharged from the discharge port 22 to the case. 20 is discharged outside. Thereby, the thermal influence which the high temperature gas discharge
  • the “one-way open valve 70” in the present invention is the open portion 8a of the battery 100 due to the difference between the pressure on the battery 100 side and the pressure on the exhaust path 60 side in the connection path 40 where the one-way open valve 70 is arranged.
  • the pressure on the battery 100 side and the pressure on the exhaust path 60 side in the connection path 40 are regulated by the pressure of the gas released from the open portion 8a of the battery 100 when there is an abnormality.
  • the position at which the one-way release valve 70 is arranged in the connection path 40 is not particularly limited. For example, instead of being arranged in the connection path 40 as shown in FIG. (One end on the battery 100 side or the exhaust path 60 side) may be disposed.
  • connection path 40 in the present invention is particularly configured as long as the open portion 8a of the battery 100 and the exhaust path 60 are independent for each battery 100 and communicated in a sealed state.
  • connection path 40 may be formed integrally with the exhaust path 60, or may be formed integrally with the main body of the battery 100.
  • the battery 100 is accommodated by the flat plate 30 disposed in contact with the battery case around the protruding portion (positive electrode terminal) 8 of the battery 100.
  • the housing part 50 is sealed from the exhaust path 60, and The connection path 40 can be sealed.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the battery module 210 in a modification of the first embodiment
  • FIG. 3B is a partially enlarged view thereof.
  • another form of the one-way release valve 70 shown in FIG. 2A is shown, and the other configuration of the battery module 200 is the same.
  • the case 20 is discharged from the housing portion 50 that houses the battery 100 and the open portion 8 a of the battery 100 by the flat plate 30 disposed on one end side of the plurality of batteries 100. It is divided into an exhaust path 60 for exhausting gas.
  • the protruding portion 8 of the battery 100 is placed in contact with the battery case around the protruding portion 8 of the battery 100 with the protruding portion 8 inserted into the through hole formed in the flat plate 30.
  • the through hole of the flat plate 30 constitutes a connection path 40 that communicates the open portion 8 a of the battery 100 and the exhaust path 60.
  • a plate-like member 70 is brought into contact with the surface of the flat plate 30 on the exhaust path 60 side in a state where the through-holes of the flat plate 30 are closed.
  • a thin-walled portion 71 is formed at a portion in contact with 30. In the present modification, the thin portion 71 constitutes a one-way opening valve.
  • the thin portion 71 formed on the plate-like member 70 is formed at a portion that is in contact with the flat plate 30 and is not broken even if a predetermined pressure is applied to the plate-like member 70. . Therefore, the thin portion 71 formed in this way can constitute a one-way release valve that is opened only in the direction of the exhaust path 60 from the opening portion 8a of the battery 100.
  • the thin-walled portion 71 may be formed on both surfaces of the plate-like member 70 or only on one surface as long as it is a portion that is in contact with the flat plate 30.
  • the shape for example, ring shape, linear shape, etc.
  • the number, etc. of the thin part 71 to be formed are not particularly limited.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a battery module 220 in another modification of the first embodiment
  • FIG. 4B is a partially enlarged view thereof
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • this modification the other form of the one way open valve 70 shown to Fig.3 (a) is shown, and the other structure of the battery module 210 is the same.
  • the one-way release valve in this modification has a configuration in which a hard-to-break part 72 is further provided in a part of the thin-walled part 71 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
  • a hard-to-break part 72 is provided in a part of the thin part 71 formed in the plate-like member 70.
  • the hard-to-break portion 72 has a ring-shaped thin portion 71 formed on the surface of the plate-like member 70 on the battery 100 side, and the plate-like member 70 side of the exhaust path 60 This surface can be formed by forming a semi-ring-shaped thin portion 71 with a part thereof being cut off.
  • the one-way open valve When the one-way open valve is configured with the thin portion 71 having such a shape, when gas is released from the open portion 8a of the battery 100 at the time of abnormality, the thin portion 71 is broken, and the one-way open valve becomes the exhaust path 60 side.
  • the one-way release valve is not completely separated from the plate member
  • the open posture is inclined in a specific direction. Therefore, the battery is released by inclining this open posture in a direction to rectify the gas released from the open portion 8a of the battery 100 to the exhaust path 60 via the connection path 40 in the direction of the discharge port 22 of the exhaust path 60.
  • the gas released from the open portion 8a of 100 can be quickly discharged out of the case 20. As a result, the thermal influence on the peripheral battery 100 can be further reduced.
  • This open posture can be regulated by the shape, position, etc. of the thin-walled portion 71 and the hard-to-break portion 72.
  • a member 70b (for example, parallel to the direction of the discharge port 22 of the exhaust path 60 is provided on the surface 70a on the battery 100 side of the plate-like member 70 serving as a one-way release valve. If the protrusion member) is provided, a rectifying action can be further added by the member 70b at the time of opening, so that the gas can be quickly discharged out of the case 20.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the battery module 230 in another modification of the first embodiment.
  • route 40 shown to Fig.3 (a) is shown, and the other structure of the battery module 210 is the same.
  • a plurality of hollow members 30 a are formed on the flat plate 30, and the inner peripheral portion of the hollow member 30 a is fitted to the outer peripheral portion of the battery case of the battery 100.
  • the hollow member 30 a constitutes the connection path 40.
  • the hollow member 30a may be formed integrally with the flat plate 30 or may be formed by joining the hollow member 30a to the flat plate 30 having a through hole.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the battery module 240 in another modification of the first embodiment.
  • route 40 shown to Fig.3 (a) is shown, and the other structure of the battery module 210 is the same.
  • the protruding portion 8 b of the battery 100 extends in a state where one end thereof is opened, and is fitted in the through hole of the flat plate 30.
  • the protruding portion 8 b constitutes the connection path 40.
  • the protruding portion 8b may also serve as a positive electrode terminal. In this case, since one end of the protruding portion 8b is open, it is not necessary to provide the open portion 8a as shown in FIG. .
  • released from the open part 8a of the battery 100 are divided by the flat plate 30 distribute
  • FIGS. 8A to 8D are exploded perspective views showing the configuration of the battery module when the flat plate 30 is formed of a wiring board
  • FIG. 9 is a perspective view of the assembled battery module 300.
  • a through hole 40 is formed in the wiring board 30, and a positive electrode connection body 31 and a negative electrode connection body 32 are formed on the surface of the wiring board 30. Further, an opening 40 a is formed in the positive electrode connection body 31 at the same position as the through hole 40.
  • the protrusion of the positive electrode terminal 8 of the battery 100 is inserted into the through hole 40 of the wiring substrate 30 and connected to the positive electrode connection body 31 formed on the wiring substrate 30.
  • the negative electrode terminal (bottom part of the battery case) of the battery 100 is connected in parallel by the negative electrode bus bar 33, and the negative electrode connection formed on the wiring substrate 30 through the conduction part 34 extending from a part of the negative electrode bus bar 33. It is connected to the body 32.
  • the batteries 100 are connected in parallel by the positive electrode connection body 31 and the negative electrode connection body 32 formed on the wiring board 30.
  • the end portion 31 a of the positive electrode connection body 31 and the end portion 32 a of the negative electrode connection body 32 are exposed to the outside of the case 20 from the discharge port 22 formed in the lid 21 of the case 20. It becomes an external terminal of the module 300.
  • connection path 40 in this modification is comprised by the through-hole 40 of the wiring board 30, and the opening part 40a of the positive electrode connection body 31.
  • FIGS. 10A to 10E are exploded perspective views showing other configurations of the battery module when the flat plate 30 is formed of a wiring board
  • FIG. 11 is a perspective view of the assembled battery module 310.
  • a plurality of assembled batteries 110 in which a plurality of batteries 100 are arranged as an example are arranged in parallel, and the connection structure of each battery 100 is as shown in FIG. ) And (c).
  • adjacent battery packs 110 are connected in series by connecting the positive electrode connector 31 and the negative electrode connector 32 shown in FIG.
  • the battery 100 constituting the battery module is a lithium ion secondary battery, but other secondary batteries (for example, nickel hydride batteries) may be used.
  • the battery 100 is not limited to a cylindrical battery, but may be a square battery or a laminated battery.
  • the one-way opening valve may be a reversible valve.
  • an elastic body such as a resin, rubber, or metal coil may be used to restore the sealed state when the pressure acting on the open valve falls below a predetermined value, or a high-temperature gas passage using a shape memory alloy for the open valve It is good also as a structure which is cooled later and a predetermined shape is recovered.
  • the battery module according to the present invention is suitably used as a power source for portable electronic devices such as personal computers and mobile phones, or as a power source for driving electric tools and electric vehicles.

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Abstract

　複数の電池１００がケース２０内に収容され、電池１００は、電池内で発生したガスを電池外に放出する開放部８ａを有し、ケース２０は、複数の電池１００を収容する収容部５０と、電池１００の開放部８ａから放出されるガスをケース２０外に排気する排気経路６０とに区画され、電池１００の開放部８ａは、密閉された接続経路４０によって、排気経路６０に連通し、接続経路４０中またはその一端に、電池１００の開放部８ａから排気経路６０の方向にのみ開放される一方向開放弁７０が配置されている。

Description

電池モジュール
　本発明は、複数の電池がケース内に収容された電池モジュールに関する。
　複数の電池をケースに収容して、所定の電圧及び容量を出力できるようにした電池パックは、種々の機器、車両等の電源として広く使用されている。また、汎用的な電池を並列・直列接続して、所定の電圧及び容量を出力する組電池をモジュール化し、この電池モジュールを種々組み合わせることによって、多種多様な用途に対応可能とする技術が採用され始めている。このモジュール化技術は、電池モジュールに収容する電池を高性能化することによって、電池モジュール自身の小型・軽量化が図られるため、電池パックを組み立てる際の作業性が向上するとともに、車両等の限られた空間へ搭載する際の自由度が向上するなど、様々なメリットも有する。
　一方、電池モジュールに収容する電池の高性能化に伴い、電池単体の安全性確保に加え、複数の電池が集合した電池モジュールにおける安全性確保も重要になってくる。特に、電池内での内部短絡等による発熱でガスが発生し、安全弁が作動して高温ガスが電池外に放出された場合、周辺の電池が高温ガスに曝されると、正常な電池にまで影響を与え、連鎖的な劣化を引き起こすおそれがある。
　このような問題に対して、特許文献１には、複数の電池を収容しているケースを、区画壁によって、電池を収容する電池室と、電池から放出される高温ガスを排気する排出室とに区画するとともに、電池の安全弁の開口部を排気室に連通させた構成の排気機構を備えた電源装置が記載されている。排気機構をこのように構成することによって、電池の安全弁から放出される高温ガスを電池室に流入させることなく排気室に流入させて、ケースの排出口からケース外に排出させることができる。これにより、電池室に高温ガスが充満することで周辺の電池が高温状態に曝されることを防止でき、正常な電池に与える影響を低減することができる。
特開２００７－２７０１１号公報
　特許文献１に記載された排気機構は、排気室を密閉構造にすることによって、電池の開口部から排出室に流入したガスが、再び電池室に流入するのを防止できるため、正常な電池の連鎖的な劣化を低減できる点では優れている。
　しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、電池の安全弁の開口部が貫通部を介して排気室と連通しているため、排出室に流入した高温ガスが、他の貫通部を介して周辺の電池に接触することによって、正常な周辺電池に熱的影響を及ぼすおそれがある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電池内で発生したガスを外部に排気する排気経路を備えた電池モジュールにおいて、電池から放出された高温ガスが、排気経路を介して周辺の電池に接触することを防止した安全性の高い電池モジュールを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本願発明の電池モジュールは、各電池毎に、電池内で発生したガスを放出する開放部を、密閉された接続経路によって、電池の開放部から放出されたガスを外部に排気する排気経路に連通させ、各接続経路中またはその一端に、電池の開放部から排気経路の方向にのみ開放される一方向開放弁を配置した構成を採用する。
　すなわち、本発明に係る電池モジュールは、複数の電池がケース内に収容された電池モジュールであって、電池は、電池内で発生したガスを電池外に放出する開放部を有しており、ケースは、複数の電池を収容する収容部と、電池の開放部から放出されるガスをケース外に排気する排気経路とに区画されており、電池の開放部は、密閉された接続経路によって、排気経路に連通されており、接続経路中またはその一端に、電池の開放部から排気経路の方向にのみ開放される一方向開放弁が配置されている。
　このような構成により、電池の開放部から放出された高温ガスによって、一方向開放弁が開放されたとき、接続経路を介して排気経路に流入した高温ガスは、他の接続経路（一方向開放弁は閉塞）を介して周辺の電池に接触することはなく、ケース外に排出されるため、周辺電池への熱的影響を低減することができる。
　本発明によれば、電池モジュール内に収容された電池が異常時にガスを放出したときでも、排気経路に流入した高温ガスを、周辺電池に接触させることなく、外部に排出することができ、安全性の高い電池モジュールを実現することができる。
本発明の第１の実施形態における電池モジュールに使用する電池の構成を模式的に示した断面図である。 （ａ）は、第１の実施形態における電池モジュールの構成を模式的に示した断面図で、（ｂ）は、その部分拡大図である。 （ａ）は、第１の実施形態の変形例における電池モジュールの構成を模式的に示した断面図で、（ｂ）は、その部分拡大図である。 （ａ）は、第１の実施形態の他の変形例における電池モジュールの構成を模式的に示した断面図、（ｂ）は、その部分拡大図、（ｃ）は、（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 （ａ）は、図４（ａ）の電池モジュールにおける一方向開放弁の開放姿勢を示した断面図で、（ｂ）は、開放姿勢の一方向開放弁の側面図である。 第１の実施形態の他の変形例における電池モジュールの構成を模式的に示した断面図である。 第１の実施形態の他の変形例における電池モジュールの構成を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、平板を配線基板として用いた場合の電池モジュールの構成を示した分解斜視図である。 図８（ａ）～（ｄ）の組立後の電池モジュールの斜視図である。 （ａ）～（ｅ）は、平板を配線基板として用いた場合の電池モジュールの他の構成を示した分解斜視図である。 図１０（ａ）～（ｅ）の組立後の電池モジュールの斜視図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態における電池モジュールに使用する電池１００の構成を模式的に示した断面図である。
　本実施形態の電池モジュールに使用する電池１００は、例えば、図１に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。一般的に、リチウムイオン二次電池は、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、電池１００の具体的な構成を説明する。
　図１に示すように、正極１と負極２とがセパレータ３を介して捲回された電極群４が、非水電解液（図示せず）とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１０が配され、正極１は、正極リード５を介してフィルタ１２に接合され、負極２は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。
　フィルタ１２は、インナーキャップ１３に接続され、インナーキャップ１３の突起部は、金属製の排気弁１４に接合されている。さらに、排気弁１４は、正極端子を兼ねる端子板８に接続されている。そして、端子板８、排気弁１４、インナーキャップ１３、及びフィルタ１２が一体となって、ガスケット１１を介して、電池ケース７の開口部を封口している。
　電池１００に内部短絡等が発生して、電池１００内の圧力が上昇すると、排気弁１４が端子板８に向かって膨れ、インナーキャップ１３と排気弁１４との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに、電池１００内の圧力が上昇すると、排気弁１４が破断する。これによって、電池１００内に発生したガスは、フィルタ１２の貫通孔１２ａ、インナーキャップ１３の貫通孔１３ａ、排気弁１４の裂け目、そして、端子板８の開放部８ａを介して、外部へ排出される。
　なお、電池１００内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。また、電池１００内で発生したガスを電池外に放出する開放部８ａは、図１に示した位置に限定されず、例えば、端子板８の突出部の中央に設けられていてもよい。
　図２（ａ）は、本実施形態における電池モジュール２００の構成を模式的に示した断面図で、図２（ｂ）は、その部分拡大図である。
　図２（ａ）に示すように、電池モジュール２００は、複数の電池１００がケース２０内に収容された構成を有している。なお、各電池１００は、ケース２０の底部２３に形成されたリブ２４によって、規制された位置に固定されている。また、電池１００は、図１に示したように、電池１００内に発生したガスを電池外に放出する開放部８ａを備えている。
　ケース２０は、複数の電池１００の一端側（本実施形態では、正極端子８側）に配設された平板３０によって、複数の電池１００を収容する収容部５０と、電池１００の開放部８ａから放出されるガスを、ケース２０外に排気する排気経路６０とに区画されている。
　そして、図２（ｂ）に示すように、電池１００の開放部８ａは、密閉された接続経路４０によって、排気経路６０に連通している。本実施形態では、開放部８ａが、電池１００の突出部（端子板）８に設けられており、平板３０は、電池１００の突出部８が、平板３０に形成された貫通孔に挿入された状態で、電池１００の突出部８周囲の電池ケースに当接して配設されている。そして、平板３０の貫通孔が、接続経路４０を構成しており、接続経路４０中に、電池１００の開放部８ａから排気経路６０の方向にのみ開放される一方向開放弁７０が配置されている。
　電池１００の開放部８ａと排気経路６０とを連通する接続経路４０は、平常時は一方向開放弁７０により閉塞されており、異常時に電池１００の開放部８ａからガスが放出されることで一方向開放弁７０が開放される。また、平板３０は、電池１００の一端部に密着して配設されるため、接続経路４０は、平板３０により密閉状態になっている。従って、電池１００の開放部８ａから放出された高温ガスによって、一方向開放弁７０が開放されたとき、接続経路４０を介して排気経路６０に流入した高温ガスは、他の接続経路４０（一方向開放弁７０は閉塞）を介して周辺の電池１００に接触することはなく、ケース２０に設けられた排出口２２よりケース２０外に排出される。
　なお、平板３０は、電池１００の一端部に密着して配設されるため、収容部５０も、平板３０により密閉状態になっている。そのため、電池１００の開放部８ａから接続経路４０を介して排気経路６０に流入した高温ガスが再び収容部５０に流入することはない。
　図２（ｂ）を参照して、本実施形態における一方向開放弁７０の構成を説明する。
　図２（ｂ）に示すように、電池１００の開放部８ａと排気経路６０を接続する接続経路４０は、一方向開放弁７０によって閉塞されている。一方向開放弁７０が閉塞している状態において、接続経路４０の電池１００側と排気経路６０側とは、一方向開放弁７０により遮断されている。
　本実施形態において、接続経路４０は、平板３０に形成された貫通孔によって構成されており、接続経路４０の内側面の一部は、電池１００側に向けて錐状に形成されたテーパ部を有している。また、一方向開放弁７０は、接続経路４０のテーパ部に対応した形状を有する錐状に形成されており、接続経路４０のテーパ部に当接あるいは圧入されて配設されている。これにより、一方向開放弁７０は排気経路６０側にのみ開放することが可能な構造になっている。
　一方向開放弁７０は、異常時に電池１００の開放部８ａからガスが放出され、異常電池１００における接続経路４０の電池１００側の圧力が排気経路６０側よりも高まることにより開放される。このとき、異常電池１００から放出されたガスは、接続経路４０を介して排気経路６０内に流入するため、周辺の電池１００における接続経路４０の排気経路６０側の圧力は電池１００側の圧力より高くなり、一方向開放弁７０は開放することなく閉塞状態を保つ。
　従って、電池モジュール２００に収容されたいずれかの電池１００が異常時にガスを放出した場合、ガスを放出した電池１００における接続経路４０中の一方向開放弁７０が排気経路６０側に開放され、異常電池１００から放出されたガスは、接続経路４０を介して、排気経路６０に流入する。この際、周辺の電池１００における接続経路４０中の一方向開放弁７０は、閉塞状態を保つため、排気経路６０に流入したガスは、周辺の電池１００に接触することなく、排出口２２からケース２０外に排出される。これにより、異常電池１００から放出された高温ガスが、周辺の電池１００に及ぼす熱的影響を低減することができる。
　ここで、本発明における「一方向開放弁７０」は、一方向開放弁７０が配された接続経路４０における電池１００側の圧力と排気経路６０側の圧力の差によって、電池１００の開放部８ａから排気経路６０の方向にのみ開放されるように規制された開放弁を意味し、その具体的な構成は特に制限されない。なお、接続経路４０における電池１００側の圧力及び排気経路６０側の圧力は、異常時に電池１００の開放部８ａから放出されるガスの圧力によって規制される。また、一方向開放弁７０が接続経路４０に配される位置は特に制限されず、例えば、図２（ｂ）に示したように、接続経路４０中に配する代わりに、接続経路４０の一端（電池１００側または排気経路６０側の一端）に配してもよい。
　また、本発明における「接続経路４０」は、電池１００の開放部８ａと排気経路６０とを、各電池１００毎に独立し、かつ、密閉状態で通連するものであれば、その構成は特に制限されない。また、接続経路４０は、排気経路６０と一体的に形成されたもの、あるいは、電池１００の本体と一体的に形成されたものであってもよい。
　なお、本実施形形態において、図２（ａ）に示したように、電池１００の突出部（正極端子）８の周囲の電池ケースに当接して配設された平板３０によって、電池１００の収容部５０と排気経路６０とを区画するとともに、電池１００の突出部８が挿入された平板３０の貫通孔を接続経路４０とすることによって、収容部５０を排気経路６０から密閉状態にするとともに、接続経路４０を密閉状態にすることができる。
　（第１の実施形態の変形例）
　図３（ａ）は、第１の実施形態の変形例における電池モジュール２１０の構成を模式的に示した断面図で、図３（ｂ）は、その部分拡大図である。本変形例では、図２（ａ）に示した一方向開放弁７０の他の形態を示し、電池モジュール２００の他の構成は同じである。
　図３（ａ）に示すように、ケース２０は、複数の電池１００の一端側に配設された平板３０によって、電池１００を収容する収容部５０と、電池１００の開放部８ａから放出されるガスを排気する排気経路６０とに区画されている。
　そして、図３（ｂ）に示すように、電池１００の突出部８が、平板３０に形成された貫通孔に挿入された状態で、電池１００の突出部８周囲の電池ケースに当接して配設されており、平板３０の貫通孔が、電池１００の開放部８ａと排気経路６０とを連通する接続経路４０を構成している。
　平板３０の排気経路６０側の面には、平板３０の貫通孔を塞いだ状態で、板状部材７０が当接されており、板状部材７０には、貫通孔の周辺であって、平板３０に当接した部位に薄肉部７１が形成されている。本変形例では、この薄肉部７１が一方向開放弁を構成している。
　すなわち、異常時に電池１００の開放部８ａからガスが放出され、異常電池１００における接続経路４０の電池１００側の圧力が排気経路６０側よりも高まり、板状部材７０に所定の圧力が作用することで薄肉部７１が破断して、一方向開放弁が開放される。このとき、異常電池１００から放出されたガスは、接続経路４０を介して排気経路６０内に流入するため、周辺の電池１００における接続経路４０の排気経路６０側の圧力は電池１００側の圧力より高くなるが、板状部材７０に形成された薄肉部７１は、平板３０に当接した部位に形成されているため、板状部材７０に所定の圧力が作用しても破断されることはない。従って、このように形成された薄肉部７１は、電池１００の開放部８ａから排気経路６０の方向にのみ開放される一方向開放弁を構成することができる。
　ここで、薄肉部７１は、平板３０に当接した部位であれば、板状部材７０の両面に形成されていても、あるいは、片面のみに形成されていてもよい。また、形成する薄肉部７１の形状（例えば、リング状、直線状等）や、個数等も特に制限されない。
　図４（ａ）は、第１の実施形態の他の変形例における電池モジュール２２０の構成を模式的に示した断面図、図４（ｂ）は、その部分拡大図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。なお、本変形例では、図３（ａ）に示した一方向開放弁７０の他の形態を示し、電池モジュール２１０の他の構成は同じである。
　本変形例における一方向開放弁は、図３（ａ）、（ｂ）に示した薄肉部７１において、その一部に難破断部７２をさらに設けた構成からなる。
　すなわち、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、板状部材７０に形成された薄肉部７１の一部に難破断部７２が設けられている。この難破断部７２は、例えば、図４（ｃ）に示すように、板状部材７０の電池１００側の面にはリング状の薄肉部７１を形成し、板状部材７０の排気経路６０側の面には、その一部が欠けた半リング状の薄肉部７１を形成することによって形成することができる。
　一方向開放弁を、このような形状の薄肉部７１で構成すると、電池１００の開放部８ａから異常時にガスが放出された場合、薄肉部７１が破断し、一方向開放弁が排気経路６０側に開放されるが、薄肉部７１の一部に難破断部７２を設けているため、図５（ａ）に示すように、一方向開放弁は板状部材７０から完全に分離することなく、特定の方向に傾斜した開放姿勢となる。従って、この開放姿勢を、電池１００の開放部８ａから接続経路４０を介して排気経路６０に放出されるガスを、排気経路６０の排出口２２の方向に整流する方向に傾斜させることによって、電池１００の開放部８ａから放出されたガスをケース２０外にすみやかに排出することができる。これにより、周辺電池１００に与える熱的影響をより低減することが可能となる。なお、この開放姿勢は、薄肉部７１及び難破断部７２の形状、位置等により規制することができる。
　なお、図５（ｂ）に示すように、一方向開放弁となる板状部材７０の部位の電池１００側の面７０ａに、排気経路６０の排出口２２の方向に平行な部材７０ｂ（例えば、突条部材）を設けておけば、開放時に、部材７０ｂによってさらに整流作用を付加することができるため、ガスをケース２０外によりすみやかに排出することができる。
　図６は、第１の実施形態の他の変形例における電池モジュール２３０の構成を模式的に示した断面図である。なお、本変形例では、図３（ａ）に示した接続経路４０の他の形態を示し、電池モジュール２１０の他の構成は同じである。
　図６に示すように、平板３０には、複数の中空部材３０ａが形成されており、中空部材３０ａの内周部は、電池１００の電池ケースの外周部に嵌合されている。そして、本変形例では、中空部材３０ａが、接続経路４０を構成している。ここで、中空部材３０ａは、平板３０と一体的に形成しても、あるいは、貫通孔を有する平板３０に、中空部材３０ａを接合させて形成してもよい。
　図７は、第１の実施形態の他の変形例における電池モジュール２４０の構成を模式的に示した断面図である。なお、本変形例では、図３（ａ）に示した接続経路４０の他の形態を示し、電池モジュール２１０の他の構成は同じである。
　図７に示すように、電池１００の突出部８ｂは、その一端が開放された状態で延伸して、平板３０の貫通孔内に嵌合されている。そして、本変形例では、突出部８ｂが、接続経路４０を構成している。ここで、突出部８ｂは、正極端子を兼ねたものであってもよく、この場合、突出部８ｂの一端は開放されているため、図１に示したような開放部８ａを設ける必要がなくなる。
　ところで、第１の実施形態では、電池１００を収容する収容部５０と、電池１００の開放部８ａから放出されるガスを排気する排気経路６０とを、ケース２０内に配された平板３０によって区画したが、この平板３０を、電池モジュールを構成する複数の電池１００を電気的に接続する機能を備えた配線基板で構成してもよい。
　図８（ａ）～（ｄ）は、平板３０を配線基板で構成した場合の電池モジュールの構成を示した分解斜視図で、図９は、組立後の電池モジュール３００の斜視図である。なお、本変形例において説明する電池１００の接続構造は、第１の実施形態において説明した排気機構を何ら制限するものでない。
　図８（ｂ）に示すように、配線基板３０には、貫通孔４０が形成され、配線基板３０の表面には、正極接続体３１と負極接続体３２とが形成されている。また、正極接続体３１には、貫通孔４０と同じ位置に開口部４０ａが形成されている。電池１００の正極端子８の突起部は、配線基板３０の貫通孔４０に挿入されて、配線基板３０に形成された正極接続体３１に接続されている。また、電池１００の負極端子（電池ケースの底部）は、負極バスバー３３で並列接続されており、負極バスバー３３の一部から延伸した導通部３４を介して、配線基板３０に形成された負極接続体３２に接続されている。これにより、各電池１００は、配線基板３０に形成された正極接続体３１及び負極接続体３２によって並列接続される。正極接続体３１の端部３１ａ及び負極接続体３２の端部３２ａは、図９に示すように、ケース２０の蓋２１に形成された排出口２２からケース２０の外側に露出しており、電池モジュール３００の外部端子となる。
　なお、本変形例における接続経路４０は、配線基板３０の貫通孔４０及び正極接続体３１の開口部４０ａで構成される。
　図１０（ａ）～（ｅ）は、平板３０を配線基板で構成した場合の電池モジュールの他の構成を示した分解斜視図で、図１１は、組立後の電池モジュール３１０の斜視図である。
　本変形例では、図１０（ｃ）に示すように、複数の電池１００を一例に配列した組電池１１０を、複数個並列に配列したもので、各電池１００の接続構造は、図８（ｂ）、（ｃ）で示した構造と同じである。ただし、隣接する組電池１１０同士は、図１０（ｂ）に示した正極接続体３１と負極接続体３２とを接続することによって、直列接続がなされている。
　以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、電池モジュールを構成する電池１００をリチウムイオン二次電池としたが、これ以外の二次電池（例えばニッケル水素電池）であってもよい。また、電池１００は、円筒形電池だけでなく、角形電池やラミネート電池であってもよい。
　また、一方向開放弁は、可逆弁であってもよい。例えば、樹脂やゴム、金属コイル等の弾性体により、開放弁に作用する圧力が所定値以下になると密閉状態を回復する構成としてもよく、あるいは、開放弁に形状記憶合金を用い、高温ガス通過後に冷却され所定の形状を回復するような構成としてもよい。
　本発明における電池モジュールは、パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯用電子機器の電源として、あるいは、電動工具、電気自動車等の駆動用電源等に好適に用いられる。
　１　　　正極 
　２　　　負極 
　３　　　セパレータ 
　４　　　電極群 
　５　　　正極リード 
　６　　　負極リード 
　７　　　電池ケース 
　８　　　端子板（正極端子） 
　８ａ　　開放部 
　８ｂ　　突出部 
　９、１０　　　絶縁板 
　１１　　　ガスケット 
　１２　　　フィルタ 
　１２ａ、１３ａ　　貫通孔 
　１３　　　インナーキャップ 
　１４　　　排気弁 
　２０　　　ケース 
　２１　　　蓋 
　２２　　　排出口 
　２３　　　底部 
　２４　　　リブ 
　３０　　　平板（配線基板）
　３０ａ　　中空部材 
　３１　　　正極接続体 
　３１ａ　　正極接続体の端部 
　３２　　　負極接続体 
　３２ａ　　負極接続体の端部 
　３３　　　負極バスバー 
　３４　　　導通部 
　４０　　　接続経路（貫通孔）
　４０ａ　　開口部 
　５０　　　収容部 
　６０　　　排気経路 
　７０　　　一方向開放弁（板状部材）
　７０ｂ　　部材 
　７１　　　薄肉部 
　７２　　　難破断部 
　１００　　電池 
　１１０　　組電池 
　２００、２１０、２２０、２３０、２４０　　　電池モジュール 
　３００、３１０　　電池モジュール

Claims (8)

  1. 　複数の電池がケース内に収容された電池モジュールであって、
    　前記電池は、該電池内で発生したガスを電池外に放出する開放部を有しており、
    　前記ケースは、前記複数の電池を収容する収容部と、前記電池の開放部から放出されるガスを前記ケース外に排気する排気経路とに区画されており、
    　前記電池の開放部は、密閉された接続経路によって、前記排気経路に連通されており、
    　前記接続経路中またはその一端に、前記電池の開放部から前記排気経路の方向にのみ開放される一方向開放弁が配置されている、電池モジュール。
  2. 　前記ケースは、該ケース内に配設された平板によって、前記収容部と前記排気経路とに区画されている、請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記開放部は、前記電池の突出部に設けられており、
    　前記平板は、前記電池の突出部が、前記平板に形成された貫通孔に挿入された状態で、前記電池の突出部周囲の電池ケースに当接して配設されており、
    　前記貫通孔が、前記接続経路を構成している、請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 　前記平板には、複数の中空部材が形成されており、
    　前記中空部材の内周部は、前記電池の電池ケースの外周部に嵌合されており、前記中空部材が、前記接続経路を構成している、請求項２に記載の電池モジュール。
  5. 　前記電池の突出部は、その一端が開放された状態で延伸して、前記平板の貫通孔内に嵌合されており、前記突出部が、前記接続経路を構成している、請求項２に記載の電池モジュール。
  6. 　前記平板の前記排気経路側の面に、前記平板の貫通孔を塞いだ状態で、板状部材が当接されており、
    　前記板状部材には、前記貫通孔の周辺であって、前記平板に当接した部位に薄肉部が形成されており、該薄肉部が前記一方向開放弁を構成している、請求項２に記載の電池モジュール。
  7. 　前記板状部材の前記平板に当接した部位には難破断部がさらに形成されており、
    　前記一方向開放弁は、開放されたときの姿勢が、前記電池の開放部から前記接続経路を介して前記排気経路に放出されるガスを、該排気経路の排出口の方向に整流する方向をなす、請求項６記載の電池モジュール。
  8. 　前記平板は、前記複数の電池の電極を電気的に接続する接続体が形成された配線基板で構成されている、請求項２に記載の電池モジュール。
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