WO2021014996A1 - 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システム - Google Patents

電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システム Download PDF

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to, for example, batteries, battery packs, electronic devices, electric vehicles, power storage devices and power systems applied to lithium ion secondary batteries.
  • a battery pack in which a plurality of unit batteries (also referred to as a cell or a cell; in the following description, simply referred to as batteries) are connected in series or in parallel is used.
  • Patent Document 1 a battery pack in which a space between a housing and a battery is filled with a nonflammable filling member in order to prevent damage due to combustion of flammable gas. Is described.
  • Patent Document 2 describes latent heat that generates CO 2 gas by thermal decomposition in order to prevent the battery temperature from suddenly rising when abnormal heat generation occurs in the battery due to overcharging or overdischarging. It is described that the heat storage material is attached to the battery.
  • Patent Document 1 Since the material described in Patent Document 1 is arranged in the pack in the form of a filling member, there may be a portion that is not in contact with the battery cell in the case of uneven filling or air bubbles, which is effective. May not work. Further, although it depends on what is used for the filling member, if the strength is insufficient, the battery cannot be held more firmly. Further, in the case of a non-insulated member, the insulation between the batteries cannot be maintained, and a leak current may flow between the cases. Furthermore, since it is a heat-insulating material, it is not possible to dissipate heat during normal use, and it is assumed that heat will be trapped inside the pack and the usage time with a large current will be limited.
  • an object of the present invention is to provide a battery, a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system capable of solving these problems.
  • the present invention includes an electrode body and The exterior member that houses the electrode body and At least a part of the exterior member is covered with an insulating member, and the insulating member has a multi-layer structure.
  • the innermost layer of the insulating member is composed of a nonflammable gas generating member that generates nonflammable gas at high temperature, and the outermost layer is composed of an insulating resin layer. Is.
  • a plurality of the above-mentioned batteries are housed in a case via an inter-cell holding member.
  • the insulating member used for the purpose of insulating the outer case of the battery cell is made of a material that generates nonflammable gas at high temperature and does not easily conduct heat, when one of the batteries generates heat and the temperature rises in the battery pack. It is thermally decomposed to generate nonflammable gas, and the oxygen concentration in the pack can be reduced, and the effect of suffocation and fire extinguishing can be expected. Further, even if the battery ignites, nonflammable gas is generated from the insulating member of the adjacent battery, and the ignition of the next battery can be stopped.
  • the present invention includes a plurality of the above-mentioned batteries and An exterior case that houses multiple batteries and It has an inter-cell holding member that holds a plurality of batteries, and has The cell-cell holding member is a battery pack containing a foamed resin and further containing a substance that generates a nonflammable gas at a high temperature.
  • the battery pack by holding the top and bottom of the battery with a strong holding member, the battery pack can be made strong against vibration, drop impact, etc., and the heat holding member of the battery whose temperature has risen in normal high load operation can be held. Heat can be dissipated to the case through.
  • the present invention is an electronic device that receives power from the above-mentioned battery.
  • the present invention is an electric vehicle having the above-mentioned battery, a conversion device that receives electric power from the battery and converts it into a driving force of a vehicle, and a control device that processes information related to vehicle control based on information about the battery. ..
  • the present invention is a power storage device having the above-mentioned battery and supplying electric power to an electronic device connected to the battery.
  • the present invention is a power system that receives power from the above-mentioned battery.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a lithium ion secondary battery to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a perspective view used for explaining the first embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are a perspective view and a partially enlarged cross-sectional view used for explaining the insulating member used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view used for explaining another example of the insulating member.
  • FIG. 6 is a perspective view used for explaining still another example of the insulating member.
  • 7A and 7B are perspective views used to describe yet another example of the insulating member.
  • FIG. 8 is a perspective view used for explaining a second embodiment in which the present invention is applied to a battery pack.
  • FIG. 9 is a perspective view of the intercell foam holding member.
  • FIG. 10 is a perspective view used for explaining a third embodiment in which the present invention is applied to a battery pack.
  • 11A and 11B are perspective views used for explaining the upper holding member and the lower holding member.
  • FIG. 12 is a connection diagram used for explaining a battery pack as an application example of the present invention.
  • FIG. 13 is a connection diagram used for explaining a power tool as an application example of the present invention.
  • FIG. 14 is a connection diagram used for explaining an unmanned aerial vehicle as an application example of the present invention.
  • FIG. 15 is a front view showing the configuration of an unmanned aerial vehicle.
  • FIG. 15 is a front view showing the configuration of an unmanned aerial vehicle.
  • FIG. 16 is a schematic diagram used for explaining an example and other examples of the configuration of the battery unit.
  • FIG. 17 is a connection diagram used for explaining a residential power storage system as an application example of the present invention.
  • FIG. 18 is a connection diagram used for explaining an electric vehicle as an application example of the present invention.
  • a battery to which the present invention can be applied for example, a cylindrical lithium ion secondary battery will be described.
  • non-aqueous electrolyte battery a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, referred to as “non-aqueous electrolyte battery” or simply “battery”) will be described with reference to FIG.
  • this battery 1 mainly contains a wound electrode body 20 and a pair of insulating plates 12 and 13 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11.
  • a battery structure using such a battery can 11 is called a cylindrical type.
  • the battery can 11 has, for example, a hollow structure in which one end is closed and the other end is open, and is made of iron (Fe), aluminum (Al), an alloy thereof, or the like.
  • the battery can 11 is made of iron, for example, nickel (Ni) or the like may be plated on the surface of the battery can 11.
  • the pair of insulating plates 12 and 13 sandwich the wound electrode body 20 from above and below, and are arranged so as to extend perpendicularly to the winding peripheral surface thereof.
  • a battery lid 14, a safety valve mechanism 15, and a thermal resistance element (Positive Temperature Coefficient: PTC element) 16 are crimped to the open end of the battery can 11 via a gasket 17, and the battery can 11 is sealed. ing.
  • the battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11.
  • the safety valve mechanism 15 and the heat-sensitive resistance element 16 are provided inside the battery lid 14.
  • the safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat-sensitive resistance element 16. In this safety valve mechanism 15, when the internal pressure exceeds a certain level due to an internal short circuit, heating from the outside, or the like, the disk plate 15A is inverted and electricity is supplied between the battery lid 14 and the wound electrode body 20. It is designed to disconnect the target connection.
  • the heat-sensitive resistance element 16 prevents abnormal heat generation due to a large current by increasing the resistance (limiting the current) as the temperature rises.
  • the gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and the surface thereof is coated with, for example, asphalt.
  • the wound electrode body 20 is formed by laminating and winding a positive electrode 21 and a negative electrode 22 via a separator 23.
  • a center pin 24 may be inserted in the center of the wound electrode body 20.
  • a positive electrode lead 25 is connected to the positive electrode 21 of the wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 is connected to the negative electrode 22.
  • the positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11 and electrically connected.
  • the positive electrode lead 25 is, for example, a thin plate-shaped conductive member, and is made of, for example, aluminum.
  • the negative electrode lead 26 is, for example, a thin plate-shaped conductive member, and is made of copper (Cu), nickel, stainless steel (SUS), or the like.
  • the positive electrode 21 is, for example, one in which positive electrode active material layers 21B are provided on both sides of the positive electrode current collector 21A.
  • the positive electrode 21 may have a region in which the positive electrode active material layer 21B is provided on only one side of the positive electrode current collector 21A.
  • a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil can be used.
  • the positive electrode active material layer 21B contains a positive electrode active material.
  • the positive electrode active material layer 21B may contain other materials such as a conductive agent and a binder, if necessary.
  • the negative electrode 22 has a structure in which the negative electrode active material layers 22B are provided on both sides of the negative electrode current collector 22A.
  • the negative electrode 22 may have a region in which the negative electrode active material layer 22B is provided on only one side of the negative electrode current collector 22A.
  • a metal foil such as a copper foil can be used as the negative electrode current collector 22A.
  • the separator 23 isolates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes.
  • the separator 23 is impregnated with an electrolytic solution which is a liquid electrolyte.
  • the electrolytic solution is, for example, a non-aqueous electrolytic solution containing an electrolyte salt and a non-aqueous solvent that dissolves the electrolyte salt.
  • the non-aqueous electrolyte solution may contain additives and the like, if necessary.
  • lithium ions are released from the positive electrode 21 and occluded in the negative electrode 22 via the electrolytic solution impregnated in the separator 23.
  • lithium ions are released from the negative electrode 22, and are occluded in the positive electrode 21 via the electrolytic solution impregnated in the separator 23.
  • the battery 1 is covered with an insulating member (insulating tube) 30 in order to insulate the battery can 11 as the exterior member of the cylindrical lithium ion secondary battery 1 described above.
  • the insulating member 30 is made of a heat-shrinkable material, and the battery 1 is inserted into the cylindrically molded insulating member 30, and then heated to shrink the insulating member 30 to hold the battery 1.
  • the first embodiment of the present invention includes a nonflammable gas generating material that generates a nonflammable gas when the insulating member 30 is heated. That is, the insulating member 30 thermally decomposes when the temperature rises to generate a nonflammable gas, and the oxygen concentration in the pack can be reduced. Therefore, when the battery 1 becomes hot, nonflammable gas is generated, the oxygen concentration in the vicinity of the battery 1 can be lowered, and the ignition of the battery 1 can be suppressed. Furthermore, if a fire ignites, suffocation can be extinguished. Further, the nonflammable gas is also generated from the insulating member provided on the other adjacent batteries, so that the burning to the surrounding batteries can be stopped.
  • the insulating member 30 has a two-layer structure of a film-shaped insulating resin layer (insulating sheet) 30A and a nonflammable gas generating member 30B.
  • the insulating member 30 is manufactured by applying the nonflammable gas generating member 30B to the insulating resin layer 30A and drying it. The nonflammable gas generating member 30B is brought into contact with the battery can 11 of the exterior member of the battery 1.
  • the insulating resin layer 30A can generate an insulating effect of each battery cell, and the nonflammable gas generating member 30B can generate nonflammable gas for ignition prevention and extinguishing.
  • FIG. 4 shows an enlarged cross section of a part of the battery in which the battery 1 is covered with the insulating member 30.
  • the following materials can be used as the insulation shrinkage material for the insulating resin layer 30A.
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET polyethylene terephthalate
  • polyolefin polyolefin
  • PTFE Teflon (registered trademark)
  • silicone silicone
  • the nonflammable gas generated by the nonflammable gas generating member 30B is as follows. H 2 O, CO, CO 2 , N 2 , NO, NO 2
  • the nonflammable gas generating member 30B contains a nonflammable gas generating substance, and an example thereof is as follows.
  • Substances that generate N 2 , NO, NO 2 Melamine resin, nitrogen-containing phenol resin, nitrogen-containing epoxy resin CO, substances that generate CO 2 Sodium acetate, potassium acetate, sodium hydrogen carbonate, magnesium hydrogen carbonate, calcium hydrogen carbonate, Potassium hydrogen carbonate A substance that generates H 2 O and has conductivity
  • N 2 , NO, NO 2 Melamine resin, nitrogen-containing phenol resin, nitrogen-containing epoxy resin CO, substances that generate CO 2 Sodium acetate, potassium acetate, sodium hydrogen carbonate, magnesium hydrogen carbonate, calcium hydrogen carbonate, Potassium hydrogen carbonate
  • the binder used when applying the nonflammable gas generating member 30B the following materials can be used. Polyester resin, polyolefin resin, epoxy resin, phenol resin, PVA (polyvinyl alcohol), EVA (ethylene / vinyl acetate copolymer resin), PVDF (polyvinylidene fluoride), acrylic, polyurethane.
  • Polyester resin polyolefin resin, epoxy resin, phenol resin, PVA (polyvinyl alcohol), EVA (ethylene / vinyl acetate copolymer resin), PVDF (polyvinylidene fluoride), acrylic, polyurethane.
  • the first embodiment of the present invention described above has the following effects.
  • the heat from the inside of the battery that generated abnormal heat is first propagated to the nonflammable gas generating member 30B through the battery can 11, and the nonflammable gas is generated by thermal decomposition, and the oxygen concentration around the abnormally generated battery. Can be reduced and suffocation can be extinguished.
  • the battery adjacent to the ignition battery is also heated by the heat propagated by heat conduction and the ignited flame to generate nonflammable gas around the battery surface to prevent the next battery from exploding.
  • the insulating member 30 is provided on the battery exterior, it can be safely handled so as not to cause a short circuit even when contact occurs between the battery cell exterior members having a potential during assembly or deformation of the pack.
  • the insulating member 31 has a two-layer structure in which the outer layer is an insulating resin layer 31A and the inner layer is a nonflammable gas generating member 31B that generates a nonflammable gas at a high temperature.
  • the insulating resin layer 31A is characterized by containing a frame 31C on a lattice having a high melting point.
  • the frame 31C molded into the insulating resin layer 31A in a lattice shape or a stitch mesh shape with a PEEK material having a high melting point, a phenol resin, carbon fiber, or the like is incorporated in the insulating resin layer 31A.
  • the melting point of materials such as vinyl chloride and PET used as the insulating resin layer 31A is around 100 to 130 ° C, and the surface temperature of the battery rises to about 300 ° C to 500 ° C due to self-heating when the battery is abnormal. Therefore, if the frame 31C is not incorporated, the insulating resin layer 31A may not be able to maintain its shape at an early stage.
  • the frame 31C made of a material having a higher melting point than the material of the insulating resin layer 31A exists, the shape of the insulating resin layer 31A can be maintained. Therefore, even when the insulating resin layer 31A of the outer layer is melted, the frame 31C of the refractory material retains its shape, so that the nonflammable gas generating member 31B can be stably used even in the high temperature range until the battery ignites. Can be kept on the surface.
  • a nonflammable gas generating member 32B is applied to the insulating resin layer 32A. That is, the insulating member 32 that insulates and coats the battery 1 has an interior as a nonflammable gas generating member 32B that generates a nonflammable gas at a high temperature, and an outer layer is composed of a two-layer film of an insulating resin layer 32A.
  • the sheet 32A has a perforated shape.
  • the nonflammable gas generating member 30B of the inner layer generates the nonflammable gas.
  • the insulating member 32 since the insulating resin layer 32A of the outer layer has a perforated shape, the nonflammable gas generating members 30B appear scattered on the surface, and the upper and lower openings and the holes on the peripheral surface appear. Incombustible gas is emitted in all directions through. Therefore, when a plurality of batteries 1 are stored in the case as a pack structure, the nonflammable gas can be uniformly diffused in the case.
  • a second embodiment is a battery pack in which a plurality of batteries are connected in series and / or in parallel and housed together with a control circuit in an outer case.
  • a control circuit in an outer case.
  • the four batteries 1a, 1b, 1c, and 1d are housed side by side in the outer case 40 shown by the alternate long and short dash line in FIG.
  • the batteries 1a to 1d are those in which the battery can 11 is covered with the above-mentioned insulating members 30, 31 or 32. In the example of FIG. 8, each battery is covered with insulating members 30a, 30b, 30c and 30d.
  • the positive and negative directions of adjacent batteries are reversed. Then, the batteries 1a and 1b are connected in series by the cell-cell connection tab 41a, the batteries 1b and 1c are connected in series by the cell-cell connection tab 41b, and the batteries 1c and 1d are connected in series by the cell-cell connection tab 41c. ..
  • the method of connecting the plurality of batteries is not limited to series, but may be parallel, or may be series-parallel.
  • Inter-cell foam holding members 42a, 42b and 42c are interposed between adjacent batteries. That is, the inter-cell foam holding member 42a is interposed between the batteries 1a and 1b, the inter-cell foam holding member 42b is interposed between the batteries 1b and 1c, and the inter-cell foam holding member 42c is interposed between the batteries 1c and 1d. It is intervened.
  • FIG. 9 is a perspective view of the intercell foam holding member 42a.
  • the inter-cell foam holding member 42a is prismatic and has a concave curved surface on the side surface that follows the peripheral surface of the battery, and the other inter-cell foam holding members 42b, 42c, and 42d are similar to the inter-cell foam holding member 42a.
  • the cell-cell foam holding member 42a for example, the following can be used.
  • -Polyretan foam that mixes and stirs polyol, polyisocyanate, and water to generate CO 2 by a chemical reaction between water and isocyanate when urethane is polymerized.
  • a printed circuit board 43 on which a circuit such as a protection circuit is mounted is housed in the outer case 40.
  • the external connection terminals 44a and 44b are derived from the outer case 40.
  • the amount of the nonflammable gas generating substance contained in the insulating member is insufficient as the amount for reducing the oxygen concentration when the internal volume of the pack is large. Since the inter-cell foam holding members 42a, 42b, and 42c are interposed between the batteries, the following effects are obtained.
  • the heat transfer from the battery that has generated heat at the time of abnormality can be shielded from being transmitted to the adjacent cells by the inter-cell foam holding members 42a to 42c as the foam heat insulating material arranged between the cells.
  • the nonflammable gas is supplemented and released into the pack, so that the nonflammable gas is more effectively used. You can create an atmosphere. In this way, by inhibiting heat transfer to the adjacent cell and reducing the oxygen concentration in the atmosphere inside the pack, it is possible to prevent the battery in the pack from being detonated.
  • the third embodiment is a further improvement of the second embodiment.
  • the components corresponding to the second embodiment are designated by the same reference numerals.
  • Four batteries are connected in series by cell-to-cell connection tabs 41a, 41b and 41c. Further, each battery has a battery can 11 coated with an insulating member 30, 31 or 32.
  • Inter-cell foam holding members 42a, 42b and 42c which are composed of foams that thermally decompose at high temperatures to generate nonflammable gas, are interposed between adjacent batteries.
  • the printed circuit board 43 is housed in the outer case 40, and the external connection terminals 44a and 44b are derived from the outer case 40.
  • Cap-shaped upper holding members 45a, 45b, 45c and 45d are covered on the upper end of each battery on the safety valve side. Further, cap-shaped lower holding members 46a, 46b, 46c and 46d are covered on the lower end of each battery. These upper holding members 45a to 45d and lower holding members 46a to 46d are firmly connected and held to the battery exterior member 11 and the insulating member 30.
  • FIG. 11A is a perspective view showing the upper holding member 45a.
  • the other upper holding members 45b, 45c and 45d also have the same shape as the upper holding member 45a.
  • FIG. 11B is a perspective view showing a lower holding member 46a.
  • the other lower holding members 46b, 46c and 46d also have the same shape as the lower holding member 46a.
  • the upper holding members 45a to 45d and the lower holding members 46a to 46d are made of a strong material having high thermal conductivity. It is made of a member (high thermal conductivity material) having high strength and high thermal conductivity such as a resin containing carbon fiber, a phenol resin, and a metal. The thermal conductivity is preferably 3.0 to 200 W / m ⁇ K.
  • the upper holding members 45a to 45d and the lower holding members 46a to 46d are formed with notches 47 for arranging the inter-cell connection tabs. Further, the upper holding members 45a to 45d have a structure having holes 48 for discharging flame, gas, etc. to the outside of the outer case 40.
  • a strong holding member having high thermal conductivity (upper holding members 45a to 45d, and a lower portion) so as to hold the upper and lower ends of a plurality of batteries housed in the outer case 40.
  • Holding members 46a to 46d) are arranged.
  • the battery can be firmly held and fixed, a battery pack resistant to vibration, impact, etc. can be configured. Further, since the heat conduction from the upper holding members 45a to 45d and the lower holding members 46a to 46d can effectively dissipate the heat generated from the battery to the outside of the outer case 40, it is possible to effectively dissipate heat from the battery to the outside of the outer case 40. Heat dissipation can be performed effectively. Further, the upper holding members 45a to 45d are provided with holes 48, so that the high-temperature gas or flame ejected from the abnormal battery can be efficiently discharged to the outside of the outer case.
  • the battery pack in addition to cooling the battery during normal use, the battery pack is highly reliable and resistant to mechanical loads such as vibration and drop impact, and the influence of the battery ignited at the time of abnormality is minimized. Therefore, it is a safe battery pack that is highly reliable and does not explode even during normal use.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.
  • the laminated film type battery has a wound electrode body housed inside an exterior member.
  • the exterior member is a film-like member.
  • the exterior member is, for example, a laminated film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protective layer are laminated in this order.
  • a two-layer film in which an insulating resin layer and a nonflammable gas generating member are laminated is used.
  • cover the surface protective layer with a two-layer film.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a circuit configuration example when the battery according to the embodiment of the present invention (hereinafter, appropriately referred to as a secondary battery) is applied to the battery pack 330.
  • the battery pack 300 includes a switch unit 304 including an assembled battery 301, an exterior, a charge control switch 302a, and a discharge control switch 303a, a current detection resistor 307, a temperature detection element 308, and a control unit 310.
  • the battery pack 300 includes a positive electrode terminal 321 and a negative electrode terminal 322, and at the time of charging, the positive electrode terminal 321 and the negative electrode terminal 322 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the charger, respectively, and charging is performed. Further, when using an electronic device, the positive electrode terminal 321 and the negative electrode terminal 322 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the electronic device, respectively, and discharge is performed.
  • the assembled battery 301 is formed by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and / or in parallel.
  • the secondary battery 301a is the secondary battery of the present invention.
  • FIG. 12 the case where six secondary batteries 301a are connected in two parallels and three series (2P3S) is shown as an example, but in addition, n parallel m series (n, m are integers). In addition, any connection method may be used.
  • the switch unit 304 includes a charge control switch 302a and a diode 302b, and a discharge control switch 303a and a diode 303b, and is controlled by the control unit 310.
  • the diode 302b has a polarity opposite to the charging current flowing from the positive electrode terminal 321 toward the assembled battery 301 and a forward polarity with respect to the discharging current flowing from the negative electrode terminal 322 toward the assembled battery 301.
  • the diode 303b has polarities in the forward direction with respect to the charge current and in the reverse direction with respect to the discharge current.
  • the switch portion 304 is provided on the + side, but it may be provided on the ⁇ side.
  • the charge control switch 302a is turned off when the battery voltage reaches the overcharge detection voltage, and is controlled by the charge / discharge control unit so that the charge current does not flow in the current path of the assembled battery 301. After the charge control switch 302a is turned off, only discharging is possible via the diode 302b. Further, it is controlled by the control unit 310 so as to be turned off when a large current flows during charging and cut off the charging current flowing in the current path of the assembled battery 301.
  • the discharge control switch 303a is turned off when the battery voltage becomes the over-discharge detection voltage, and is controlled by the control unit 310 so that the discharge current does not flow in the current path of the assembled battery 301. After the discharge control switch 303a is turned off, only charging is possible via the diode 303b. Further, it is controlled by the control unit 310 so as to be turned off when a large current flows during discharging and to cut off the discharging current flowing in the current path of the assembled battery 301.
  • the temperature detection element 308 is, for example, a thermistor, which is provided in the vicinity of the assembled battery 301, measures the temperature of the assembled battery 301, and supplies the measured temperature to the control unit 310.
  • the voltage detection unit 311 measures the voltage of the assembled battery 301 and each of the secondary batteries 301a constituting the assembled battery 301, A / D converts the measured voltage, and supplies the measured voltage to the control unit 310.
  • the current measuring unit 313 measures the current using the current detection resistor 307, and supplies the measured current to the control unit 310.
  • the switch control unit 314 controls the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a of the switch unit 304 based on the voltage and current input from the voltage detection unit 311 and the current measurement unit 313.
  • the switch control unit 314 sends a control signal to the switch unit 304 when the voltage of any of the secondary batteries 301a becomes equal to or lower than the overcharge detection voltage or the overdischarge detection voltage, or when a large current suddenly flows. By sending, overcharge, overdischarge, and overcurrent charge / discharge are prevented.
  • the overcharge detection voltage is defined as, for example, 4.20V ⁇ 0.05V
  • the overdischarge detection voltage is defined as, for example, 2.4V ⁇ 0.1V. ..
  • the charge / discharge switch a semiconductor switch such as a MOSFET can be used.
  • the parasitic diodes of the MOSFET function as diodes 302b and 303b.
  • the switch control unit 314 supplies control signals DO and CO to the respective gates of the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a, respectively.
  • the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are of the P channel type, they are turned on by a gate potential lower than a predetermined value by a predetermined value or more. That is, in the normal charge / discharge operation, the control signals CO and DO are set to the low level, and the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are set to the ON state.
  • control signals CO and DO are set to a high level, and the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are turned off.
  • the memory 317 is composed of a RAM or a ROM, for example, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) which is a non-volatile memory.
  • EPROM Erasable Programmable Read Only Memory
  • the numerical value calculated by the control unit 310, the internal resistance value of the battery in the initial state of each secondary battery 301a measured at the stage of the manufacturing process, and the like are stored in advance, and can be rewritten as appropriate. .. Further, by storing the fully charged capacity of the secondary battery 301a, for example, the remaining capacity can be calculated together with the control unit 310.
  • the temperature detection unit 318 measures the temperature using the temperature detection element 308, performs charge / discharge control when abnormal heat generation occurs, and corrects the calculation of the remaining capacity.
  • Examples of power storage systems etc.
  • the battery according to the embodiment of the present invention described above can be used for mounting on or supplying electric power to a device such as an electronic device, an electric vehicle, an electric aircraft, or a power storage device.
  • Electronic devices include, for example, laptop computers, smartphones, tablet terminals, PDAs (personal digital assistants), mobile phones, wearable terminals, cordless phone handsets, video movies, digital still cameras, electronic books, electronic dictionaries, music players, radios, etc. Headphones, game machines, navigation systems, memory cards, pacemakers, hearing aids, power tools, electric shavers, refrigerators, air conditioners, TVs, stereos, water heaters, microwave ovens, dishwashers, washing machines, dryers, lighting equipment, toys, medical care Equipment, robots, road conditioners, traffic lights, etc. can be mentioned.
  • Examples of electric vehicles include railroad vehicles, golf carts, electric carts, electric vehicles (including hybrid vehicles), etc., which are used as drive power sources or auxiliary power sources.
  • Examples of the power storage device include a power storage power source for buildings such as houses or power generation equipment.
  • the electric screwdriver 431 contains a motor 433 such as a DC motor in the main body. The rotation of the motor 433 is transmitted to the shaft 434, and the shaft 434 drives a screw into the object.
  • the electric screwdriver 431 is provided with a trigger switch 432 operated by the user.
  • the battery pack 430 and the motor control unit 435 are housed in the lower housing of the handle of the electric screwdriver 431.
  • the battery pack 300 can be used as the battery pack 430.
  • the motor control unit 435 controls the motor 433.
  • Each part of the electric screwdriver 431 other than the motor 433 may be controlled by the motor control unit 435.
  • the battery pack 430 and the electric screwdriver 431 are engaged with each other by engaging members provided therein.
  • each of the battery pack 430 and the motor control unit 435 is provided with a microcomputer. Battery power is supplied from the battery pack 430 to the motor control unit 435, and information on the battery pack 430 is communicated between both microcomputers.
  • the battery pack 430 is detachable from, for example, the electric screwdriver 431.
  • the battery pack 430 may be built in the electric screwdriver 431.
  • the battery pack 430 is attached to the charging device at the time of charging.
  • a part of the battery pack 430 may be exposed to the outside of the electric screwdriver 431 so that the exposed portion can be visually recognized by the user.
  • an LED may be provided on the exposed portion of the battery pack 430 so that the user can confirm whether the LED emits light or turns off.
  • the motor control unit 435 controls, for example, the rotation / stop of the motor 433 and the rotation direction. Further, the power supply to the load is cut off at the time of over-discharging.
  • the trigger switch 432 is inserted between the motor 433 and the motor control unit 435, for example, and when the user pushes the trigger switch 432, power is supplied to the motor 433 and the motor 433 rotates. When the user returns the trigger switch 432, the rotation of the motor 433 is stopped.
  • FIG. 14 is a plan view of the unmanned aerial vehicle
  • FIG. 15 is a front view of the unmanned aerial vehicle.
  • the fuselage is composed of a cylindrical or square tubular body portion 441 as a central portion and support shafts 442a to 442f fixed to the upper portion of the body portion 441.
  • the body portion 441 has a hexagonal tubular shape, and six support shafts 442a to 442f extend radially from the center of the body portion 441 at equiangular intervals.
  • the body portion 441 and the support shafts 442a to 442f are made of a lightweight and high-strength material.
  • each component of the machine body including the body portion 441 and the support shafts 442a to 442f are designed so that the center of gravity thereof is on the vertical line passing through the center of the support shafts 442a to 442f.
  • the circuit unit 445 and the battery unit 446 are attached so that the center of gravity is on the vertical line.
  • Motors 443a to 443f as drive sources for rotary blades are attached to the tips of the support shafts 442a to 442f, respectively.
  • Rotor blades 444a to 444f are attached to the rotating shafts of the motors 443a to 443f.
  • the circuit unit 445 including the motor control circuit for controlling each motor is attached to the central portion where the support shafts 442a to 442f intersect.
  • a battery unit 446 as a power source is arranged at a position below the body unit 441.
  • the battery section 446 has three battery packs to supply power to a pair of motors and rotor blades having a 180 degree facing distance.
  • Each battery pack has, for example, a lithium ion secondary battery and a battery control circuit that controls charging and discharging.
  • the battery pack 300 can be used as the battery pack.
  • the motor 443a and the rotary blade 444a and the motor 443d and the rotary blade 444d form a pair.
  • the battery portion 446 is detachably attached to, for example, the inside of the body portion 441.
  • the battery unit 446 has a shape symmetrical with respect to the center, which is the position of the center of gravity of the airframe, and has an arrangement and an outer shape such that it has a central opening 447.
  • FIG. 16A is an example in which a hollow case 448 having a planar shape of a regular hexagon is provided around the central opening 447, and the battery pack is stored in the case 448.
  • the battery pack may be housed in the separated cases 448a and 448b.
  • the stability of the center of gravity is increased. Further, since it has a central opening 447, it is possible to reduce the influence of wind and the like by allowing the wind to pass through the central opening 447 during flight. As a result, the attitude control becomes easy, the flight time can be lengthened, and the temperature rise of the battery can be suppressed.
  • Power storage system in a house An example in which the power storage device using the battery of the present invention is applied to a power storage system for a house will be described with reference to FIG.
  • a power storage system 500 for a house 501 power is stored from a centralized power system 502 such as thermal power generation 502a, nuclear power generation 502b, and hydroelectric power generation 502c via a power network 509, an information network 512, a smart meter 507, a power hub 508, and the like. It is supplied to the device 503.
  • electric power is supplied to the power storage device 503 from an independent power source such as the power generation device 504 in the home.
  • the electric power supplied to the power storage device 503 is stored.
  • the electric power used in the house 501 is supplied by using the power storage device 503.
  • a similar power storage system can be used not only for houses 501 but also for buildings.
  • the house 501 is provided with a power generation device 504, a power consumption device 505, a power storage device 503, a control device 510 for controlling each device, a smart meter 507, and a sensor 511 for acquiring various information.
  • Each device is connected by a power grid 509 and an information network 512.
  • a solar cell, a fuel cell, or the like is used as the power generation device 504, and the generated power is supplied to the power consumption device 505 and / or the power storage device 503.
  • the power consumption device 505 includes a refrigerator 505a, an air conditioner 505b as an air conditioner, a television 505c as a television receiver, a bath (bath) 505d, and the like.
  • the power consuming device 505 includes an electric vehicle 506.
  • the electric vehicle 506 is an electric vehicle 506a, a hybrid car 506b, and an electric motorcycle 506c.
  • the battery pack 300 of the present invention is applied to the power storage device 503.
  • the smart meter 507 has a function of measuring the usage of commercial power and transmitting the measured usage to the electric power company.
  • the power grid 509 may be a combination of any one or a plurality of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.
  • the various sensors 511 are, for example, a motion sensor, an illuminance sensor, an object detection sensor, a power consumption sensor, a vibration sensor, a contact sensor, a temperature sensor, an infrared sensor, and the like.
  • the information acquired by the various sensors 511 is transmitted to the control device 510.
  • the control device 510 Based on the information from the sensor 511, the weather condition, the human condition, and the like can be grasped, and the power consumption device 505 can be automatically controlled to minimize the energy consumption.
  • the control device 510 can transmit information about the house 501 to an external electric power company or the like via the Internet.
  • the power hub 508 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion.
  • a communication method of the information network 512 connected to the control device 510 a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), Bluetooth (registered trademark), ZigBee, Wi-Fi
  • UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
  • Bluetooth registered trademark
  • ZigBee Wi-Fi
  • the Bluetooth® method is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication.
  • ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4.
  • IEEE802.5.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.
  • the control device 510 is connected to an external server 513.
  • the server 513 may be managed by any of the housing 501, the electric power company, and the service provider.
  • the information sent and received by the server 513 is, for example, power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transaction information.
  • This information may be transmitted and received from a power consuming device in the home (for example, a television receiver), or may be transmitted and received from a device outside the home (for example, a mobile phone).
  • This information may be displayed on a device having a display function, for example, a television receiver, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistants), or the like.
  • the control device 510 that controls each unit is composed of a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 503 in this example.
  • the control device 510 is connected to the power storage device 503, the power generation device 504 in the home, the power consumption device 505, various sensors 511, the server 513 and the information network 512, and adjusts, for example, the amount of commercial power used and the amount of power generated.
  • Has the function of it may be provided with a function of conducting electric power trading in the electric power market.
  • the power generated by the power generation device 504 (solar power generation, wind power generation) in the home is stored in the power storage device 503. Can be stored in. Therefore, even if the generated power of the power generation device 504 in the home fluctuates, it is possible to control the amount of power sent to the outside to be constant or to discharge as much as necessary.
  • the electric power obtained by photovoltaic power generation is stored in the power storage device 503, the late-night power that is cheap at night is stored in the power storage device 503, and the power stored by the power storage device 503 is discharged during the time when the charge is high in the daytime. You can also use it.
  • control device 510 is stored in the power storage device 503, but it may be stored in the smart meter 507 or may be configured independently. Further, the power storage system 500 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.
  • FIG. 18 schematically shows an example of the configuration of a hybrid vehicle adopting the series hybrid system to which the present invention is applied.
  • the series hybrid system is a vehicle that runs on a power driving force converter using the electric power generated by an engine-powered generator or the electric power temporarily stored in a battery.
  • the hybrid vehicle 600 includes an engine 601, a generator 602, a power driving force converter 603, a drive wheel 604a, a drive wheel 604b, a wheel 605a, a wheel 605b, a battery 608, a vehicle control device 609, various sensors 610, and a charging port 611. Is installed.
  • the battery pack 300 of the present invention described above is applied to the battery 608.
  • the hybrid vehicle 600 runs on the power driving force conversion device 603 as a power source.
  • An example of the power driving force conversion device 603 is a motor.
  • the electric power of the battery 608 operates the electric power driving force conversion device 603, and the rotational force of the electric power driving force conversion device 603 is transmitted to the drive wheels 604a and 604b.
  • DC-AC DC-AC
  • AC-DC conversion AC-DC conversion
  • the power driving force conversion device 603 can be applied to both an AC motor and a DC motor.
  • the various sensors 610 control the engine speed via the vehicle control device 609, and control the opening degree (throttle opening degree) of a throttle valve (not shown).
  • the various sensors 610 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.
  • the rotational force of the engine 601 is transmitted to the generator 602, and the electric power generated by the generator 602 by the rotational force can be stored in the battery 608.
  • the resistance force at the time of deceleration is applied to the power driving force conversion device 603 as a rotational force, and the regenerative power generated by the power driving force conversion device 603 by this rotational force is the battery 608. Accumulate in.
  • the battery 608 By connecting the battery 608 to an external power source of the hybrid vehicle 600, it is possible to receive electric power from the external power source using the charging port 611 as an input port and store the received electric power.
  • an information processing device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided.
  • an information processing device for example, there is an information processing device that displays the remaining battery level based on information on the remaining battery level.
  • the present invention is also effective for a parallel hybrid vehicle in which the outputs of the engine and the motor are used as drive sources, and the three methods of traveling only by the engine, traveling only by the motor, and traveling by the engine and the motor are appropriately switched and used. Applicable. Further, the present invention can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels by being driven only by a drive motor without using an engine.
  • 1 ... Battery, 11 ... Battery can, 20 ... Winding electrode body, 30 ... Insulating member, 30A ... Insulating resin layer, 30B ... Nonflammable gas generating member, 31 ... ⁇ Insulation member, 32 ... Insulation member, 42a to 42c ... Cell-cell foam holding member, 45a to 45d ... Upper holding member, 46a to 46d ... Lower holding member

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Abstract

電極体と、電極体を収容する外装部材と、外装部材の少なくとも一部は絶縁部材で被覆されており、絶縁部材は多層構造を有し、外装部材と接する側を内層、反対側を外層としたとき、絶縁部材の最内層が高温時に不燃性ガスを発生する不燃性ガス発生部材で構成され、最外層が絶縁樹脂層で構成された電池である。

Description

電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システム
　本発明は、例えばリチウムイオン二次電池に適用される電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システムに関する。
　近年では、リチウムイオン電池などの二次電池の用途が、太陽電池、風力発電などの新エネルギーシステムと組み合わせた電力貯蔵用蓄電装置、自動車用蓄電池等に急速に拡大している。これらの用途に供するために、複数の単位電池（単電池やセルとも称される。以下の説明では、単に電池と適宜称する）を直列又は並列に接続した電池パックが使用される。
　リチウムイオン二次電池の場合、過充電、過放電などによって異常発熱し、可燃性ガスが発生したり、電池の発火の危険性がある。かかる問題に対処するために、例えば特許文献１には、可燃性ガスが燃焼して損傷を防止するために、筐体と電池の間の空間を不燃性の充填部材で埋めるようにした電池パックが記載されている。
　また、特許文献２には、過充電や過放電により電池に異常発熱が生じた場合に、急激に電池温度が上昇してしまうことを抑制するために、加熱分解によってＣＯ2ガスを発生する潜熱蓄熱材を電池に対して取り付けることが記載されている。
特開２００８－１１７７５６号公報 特開２０１３－１７８９０９号公報
　特許文献１に記載のものは、充填部材の形態でパック内に配置されるため、充填ムラや気泡が混入した場合などは、電池セルに接していない部分が存在してしまうことがあり、効果的に機能しない場合がある。また、充填部材に何を用いるかにもよるが、強度が不足している場合は電池をより強固に保持できない。さらに、絶縁でない部材の場合は電池間の絶縁が保てずケース間でのリーク電流が流れてしまうおそれがある。さらに、断熱性の材料となるため通常使用時の放熱ができなくなり、パック内に熱がこもり大電流での使用時間が限られてしまうことなどが想定される。
　特許文献２に記載のものでは、充填材をパックしたシートを電池側面や天面など部分的に電池セルに張り付けているため、いずれかの電池が発火した場合、パック内では炎や高温ガスが不規則に対流するため、健全な電池セルはどの部分からアタックされるかが分からない状況となり電池を効果的に保護ができない。また、シート状に充填剤をパックすることで様々な内容物を封入できるが、袋の外装シートを介しているので熱の伝わりが悪い。さらに、製造工程が品質管理面含めると複雑となり、高コストとなってしまう問題がある。
　したがって、本発明の目的は、これらの問題点を解消することができる電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置及び電力システムを提供することにある。
　本発明は、電極体と、
　電極体を収容する外装部材と、
　外装部材の少なくとも一部は絶縁部材で被覆されており、絶縁部材は多層構造を有し、
　外装部材と接する側を内層、反対側を外層としたとき、絶縁部材の最内層が高温時に不燃性ガスを発生する不燃性ガス発生部材で構成され、最外層が絶縁樹脂層で構成された電池である。
　電池の絶縁と効果的な不燃性ガス発生の機能を両立させることができる。
　また、本発明は、複数の上述した電池がケース内にセル間保持部材を介して収納され、
　セル間保持部材が高温時に不燃性ガスを発生する部材で、且つ発泡体として成形されている電池パックである。
　電池セルの外装ケースを絶縁する目的で用いられる絶縁部材を高温時に不燃性ガスを発生し熱伝導しにくい材料とすることで、電池パック内において、いずれかの電池が発熱して温度上昇する際に熱分解して不燃性ガスを発生し、パック内酸素濃度を低減することができ窒息消火の効果が期待できる。また電池が発火した場合でも隣接する電池の絶縁部材からも不燃性ガスが発生し、次の電池の発火を食い止めることができる。
　また、本発明は、複数の上述した電池と、
　複数の電池が収容される外装ケースと、
　複数の電池を保持するセル間保持部材とを有し、
　セル間保持部材は発泡樹脂を含み、高温時に不燃性ガスを発生する物質をさらに含む電池パックである。
　本発明では、電池の上下を強固な保持部材で保持することで、振動や落下衝撃等に強い電池パックとすることができ、また、通常高負荷運転で温度上昇した電池の熱を保持部材を介してケースに放熱することができる。
　本発明は、上述した電池から電力の供給を受ける電子機器である。
　本発明は、上述した電池と、電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置とを有する電動車両である。
　本発明は、上述した電池を有し、電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置である。
　本発明は、上述した電池から電力の供給を受ける電力システムである。
　少なくとも一つの実施形態によれば、一つの電池が発火しても他の電池へ延焼しない安全な電池パックを提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。
図１は、本発明を適用できるリチウムイオン二次電池の一例の断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態の説明に使用する斜視図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の第１の実施形態に使用する絶縁部材の説明に使用する斜視図及び一部拡大断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態の一部拡大断面図である。 図５は、絶縁部材の他の例の説明に使用する斜視図である。 図６は、絶縁部材のさらに他の例の説明に使用する斜視図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、絶縁部材のさらに他の例の説明に使用する斜視図である。 図８は、本発明を電池パックに対して適用した第２の実施形態の説明に使用する斜視図である。 図９は、セル間発泡保持部材の斜視図である。 図１０は、本発明を電池パックに対して適用した第３の実施形態の説明に使用する斜視図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、上部用保持部材及び下部用保持部材の説明に使用する斜視図である。 図１２は、本発明の応用例としての電池パックの説明に使用する接続図である。 図１３は、本発明の応用例としての電動工具の説明に使用する接続図である。 図１４は、本発明の応用例としての無人航空機の説明に使用する接続図である。 図１５は、無人航空機の構成を示す正面図である。 図１６は、バッテリ部の構成の一例および他の例の説明に用いる略線図である。 図１７は、本発明の応用例としての住宅用の蓄電システムの説明に使用する接続図である。 図１８は、本発明の応用例としての電動車両の説明に使用する接続図である。
　以下、本発明について図面を参照して説明する。
　なお、以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また例示した効果と異なる効果が存在することを否定するものではない。
　まず、本発明の第１の実施形態について説明する。本発明を適用することが可能な電池、例えば円筒型リチウムイオン二次電池について説明する。
　本発明の第１の実施形態では、一例として円筒型の非水電解質二次電池（以下、「非水電解質電池」または単に「電池」という）について、図１を参照しながら説明する。
　図１に示すように、この電池１は、主に、ほぼ中空円柱状の電池缶１１の内部に、巻回電極体２０および一対の絶縁板１２、１３が収納されたものである。このような電池缶１１を用いた電池構造は、円筒型と呼ばれている。
　電池缶１１は、例えば、一端部が閉鎖されると共に他端部が開放された中空構造を有しており、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれらの合金などにより構成されている。なお、電池缶１１が鉄により構成される場合には、例えば、電池缶の１１の表面にニッケル（Ｎｉ）などが鍍金されていてもよい。一対の絶縁板１２、１３は、巻回電極体２０を上下から挟み、その巻回周面に対して垂直に延在するように配置されている。
　電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４、安全弁機構１５および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient:PTC素子)１６がガスケット１７を介してかしめられており、その電池缶１１は、密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により構成されている。安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６は、電池蓋１４の内側に設けられている。
　安全弁機構１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されている。この安全弁機構１５では、内部短絡、または外部からの加熱などに起因して内圧が一定以上となった場合に、ディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と巻回電極体２０との間の電気的接続を切断するようになっている。
　熱感抵抗素子１６は、温度の上昇に応じて抵抗が増大する（電流を制限する）ことにより、大電流に起因する異常な発熱を防止するものである。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により構成されており、その表面には、例えば、アスファルトが塗布されている。
　巻回電極体２０は、セパレータ２３を介して正極２１と負極２２とが積層および巻回されたものである。この巻回電極体２０の中心には、センターピン２４が挿入されていてもよい。
　巻回電極体２０の正極２１には正極リード２５が接続されており、負極２２には負極リード２６が接続されている。正極リード２５は安全弁機構１５に溶接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接され電気的に接続されている。
　正極リード２５は、例えば、薄板状の導電部材であり、例えば、アルミニウムなどにより構成されている。負極リード２６は、例えば、薄板状の導電部材であり、銅（Ｃｕ）、ニッケルまたはステンレス（ＳＵＳ）などにより構成されている。
　正極２１は、例えば、正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂが設けられたものである。なお、正極２１は、正極集電体２１Ａの片面のみに正極活物質層２１Ｂが設けられた領域を有していてもよい。
　正極集電体２１Ａとしては、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、またはステンレス箔などの金属箔を用いることができる。
　正極活物質層２１Ｂは、正極活物質を含む。正極活物質層２１Ｂは、必要に応じて、導電剤、結着剤などの他の材料を含んでいてもよい。
　負極２２は、負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂが設けられた構造を有している。なお、負極２２は、負極集電体２２Ａの片面のみに負極活物質層２２Ｂが設けられた領域を有していてもよい。負極集電体２２Ａとしては、例えば、銅箔などの金属箔を用いることができる。
　セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触に起因する電流の短絡（ショート）を防止しながらリチウムイオンを通過させるものである。
　セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、例えば、電解質塩と、この電解質塩を溶解する非水溶媒とを含む非水電解液である。非水電解液は、必要に応じて添加剤などを含んでいてもよい。
　上述した非水電解質電池では、充電時において、例えば、正極２１からリチウムイオンが放出され、セパレータ２３に含浸された電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、放電時において、例えば、負極２２からリチウムイオンが放出され、セパレータ２３に含浸された電解液を介して正極２１に吸蔵される。
　上述した円筒型リチウムイオン二次電池１の外装部材としての電池缶１１を絶縁するために、図２に示すように、電池１が絶縁部材（絶縁チューブ）３０によって被覆される。例えば絶縁部材３０は、熱収縮材からなり、電池１が円筒状に成型された絶縁部材３０内に挿入され、次に加熱されることによって絶縁部材３０が収縮して電池１を保持する。
　本発明の第１の実施形態では、絶縁部材３０が加熱されることによって不燃性ガスを発生する不燃性ガス発生材料を含む。すなわち、絶縁部材３０は、温度上昇する際に熱分解して不燃性ガスを発生し、パック内酸素濃度を低減することができる。したがって、電池１が高温となった場合に、不燃性ガスが発生して電池１の周辺の酸素濃度を低下させることができ、電池１の発火を抑えることできる。さらに、発火した場合に窒息消火を行なうことができる。さらに、隣接する他の電池に設けられた絶縁部材からも不燃性ガスが発生することにより周囲の電池への類焼を食い止めることができる。
　絶縁部材３０の一例を図３Ａに示し、その一部拡大断面図を図３Ｂに示す。この例では、絶縁部材３０がフィルム状の絶縁樹脂層（絶縁シート）３０Ａ及び不燃性ガス発生部材３０Ｂの２層構造とされている。例えば絶縁樹脂層３０Ａに対して不燃性ガス発生部材３０Ｂを塗布し、乾燥させることによって絶縁部材３０が作製される。不燃性ガス発生部材３０Ｂが電池１の外装部材の電池缶１１と接するようになされる。絶縁樹脂層３０Ａによって個々の電池セルの絶縁効果を生じさせ、不燃性ガス発生部材３０Ｂによって発火防止並びに消火のための不燃性ガスを発生させることができる。図４は、絶縁部材３０で電池１を被覆した電池の一部の横断面を拡大して示す。
　絶縁樹脂層３０Ａの絶縁収縮材料として、次のようなものを使用できる。
　ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル），ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ポリオレフィン，ＰＴＦＥ（テフロン(登録商標)），シリコーン
　不燃性ガス発生部材３０Ｂが発生する不燃性ガスは、次のようなものである。
　Ｈ2Ｏ，ＣＯ，ＣＯ2，Ｎ2，ＮＯ，ＮＯ2
　不燃性ガス発生部材３０Ｂは不燃性ガス発生物質を含み一例は次のようなものである。
　Ｎ2，ＮＯ，ＮＯ2　を発生させる物質：メラミン樹脂，窒素含有フェノール樹脂，窒素含有エポキシ樹脂
　ＣＯ，ＣＯ2を発生させる物質
　酢酸ナトリウム，酢酸カリウム、炭酸水素ナトリウム，炭酸水素マグネシウム，炭酸水素カルシウム，炭酸水素カリウム
　Ｈ2Ｏを発生させ、かつ導電性を有する物質
　水酸化マグネシウム，水酸化ナトリウム，水酸化カルシウム
　不燃性ガス発生部材３０Ｂを塗布する際に用いる結着材として、次のようなものを使用できる。
　ポリエステル樹脂，ポリオレフィン樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ＰＶＡ（ポリビニルアルコール），ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂），ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン），アクリル，ポリウレタン。以上のような結着剤を用いることにより絶縁部材３０が熱収縮した際にも不燃性ガス発生部材３０Ｂの剥離等なく電池外装部材に密着させることができる。
　上述した本発明の第１の実施形態は、次のような作用効果を奏する。
　第１に、異常時発熱した電池内部からの熱が電池缶１１を介して最初に不燃性ガス発生部材３０Ｂに伝搬され、熱分解によって不燃性ガスを発生させ、異常発熱した電池周辺の酸素濃度を低減させ窒息消火させることができる。
　第２に、発火電池に隣接する電池においても、熱伝導によって伝搬される熱や発火した炎によって加熱されることで、不燃性ガスを電池表面周辺に発生させて次の電池への誘爆を防止する。
　第３に、電池外装に絶縁部材３０があることで、組み立て時やパック変形時に電位をもった電池セル外装部材間の接触が起こった場合でも短絡しないように安全に取り扱えるようにできる。
　次に、絶縁部材の他の例（絶縁部材３１）について説明する。図５に示すように、絶縁部材３１は、外層が絶縁樹脂層３１Ａとされ、内層を高温時に不燃性ガスを発生させる不燃性ガス発生部材３１Ｂとした２層構造とされている。絶縁樹脂層３１Ａ内に融点の高い格子上のフレーム３１Ｃが入っていることを特徴としている。
　すなわち、絶縁樹脂層３１Ａ内に融点が高いＰＥＥＫ材やフェノール樹脂、カーボンファイバーなどで格子状や編み目メッシュ状などに成型したフレーム３１Ｃを絶縁樹脂層３１Ａ内に組み込む。絶縁樹脂層３１Ａとして使用される塩ビやＰＥＴなどの材料の融点が１００～１３０°Ｃ辺りであり、電池異常時の自己発熱によって電池の表面温度は、３００°Ｃ～５００°Ｃ程度まで上昇することから、フレーム３１Ｃが組み込まれていないと、早い段階で絶縁樹脂層３１Ａが形状を保てなくなる可能性がある。
　しかしながら、絶縁樹脂層３１Ａの材料に比して融点が高い材料からなるフレーム３１Ｃが存在するので、絶縁樹脂層３１Ａの形状を保つことができる。したがって、外層の絶縁樹脂層３１Ａが溶融した場合においても、高融点材料のフレーム３１Ｃが形状を保持することで、電池が発火するまでの高温域においても安定して不燃性ガス発生部材３１Ｂを電池表面に留めておくことができる。
　次に、絶縁部材のさらに他の例（絶縁部材３２）について説明する。図６に示すように、小さな開口例えば円形の穴が多数形成されている絶縁樹脂層３２Ａが使用される。絶縁樹脂層３２Ａに対して不燃性ガス発生部材３２Ｂが塗布されている。すなわち、電池１を絶縁被覆している絶縁部材３２が、内装を高温時に不燃性ガスを発生させる不燃性ガス発生部材３２Ｂとし、外層を絶縁樹脂層３２Ａの２層フィルムで構成されており、絶縁シート３２Ａが穴空き形状とされている。
　前述した絶縁部材３０の構成では、図７Ａに示すように、外層の絶縁樹脂層３０Ａが密閉されたシートとなっているため、内層の不燃性ガス発生部材３０Ｂから不燃性ガスを発生させても、上下の開口部からしか放出することができない。これに対して、絶縁部材３２の場合では、外層の絶縁樹脂層３２Ａを穴空き形状としているので、不燃性ガス発生部材３０Ｂが表面に点在して現れ、上下の開口部と周面の穴を通じて不燃性ガスが全方位に発散される。したがって、複数の電池１をパック構造としてケース内に収納している場合に、ケース内に不燃性ガスを均一に拡散させることができる。
　次に本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、複数の電池を直列及び／又は並列に接続して外装ケース内に制御回路と共に収容した電池パックである。一例として４本の電池を有する電池パックに本発明を適用した例について説明する。
　図８において２点鎖線で示す外装ケース４０内に４本の電池１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが並べられた状態で収納される。電池１ａ～１ｄは、上述した絶縁部材３０、３１又は３２によって電池缶１１が被覆されたものである。図８の例では、各電池が絶縁部材３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄによって被覆されている。
　外装ケース４０内では、隣り合う電池の正負の向きが逆とされている。そして、セル間接続タブ４１ａによって、電池１ａ及び１ｂが直列接続され、セル間接続タブ４１ｂによって、電池１ｂ及び１ｃが直列接続され、セル間接続タブ４１ｃによって、電池１ｃ及び１ｄが直列接続される。なお、複数の電池の接続方法としては、直列に限らず並列であってもよく、また、直並列であってもよい。
　隣接する電池間に、セル間発泡保持部材４２ａ、４２ｂ及び４２ｃが介在される。すなわち、電池１ａ及び１ｂの間にセル間発泡保持部材４２ａが介在され、電池１ｂ及び１ｃの間にセル間発泡保持部材４２ｂが介在され、電池１ｃ及び１ｄの間にセル間発泡保持部材４２ｃが介在されている。
　図９は、セル間発泡保持部材４２ａの斜視図である。セル間発泡保持部材４２ａは、角柱状で側面に電池の周面にならった凹曲面を有しており、他のセル間発泡保持部材４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄもセル間発泡保持部材４２ａと同様の形状を有する。セル間発泡保持部材４２ａは、例えば以下のようなものを用いることができる。
・ポリオール、ポリイソシアネート、水を混合撹拌させて、ウレタン重合する際に水とイソシアネートの化学反応によってＣＯ2を発生させ発泡させるポリレタンフォーム。
・樹脂発泡ビーズ原料を金型内に充填し、高温の水蒸気で発泡させ、成形された発泡体。
・樹脂成型時に溶解した原料樹脂に高圧で臨界状態としたＮ2やＣＯ2を混入し、金型内で常圧で吐出する際に発泡させるMucell発泡成形により成形された発泡体。
さらにこれらの成形時に不燃性ガス発生物質を混ぜ込むことにより形成される。
　さらに、外装ケース４０内には、保護回路などの回路が実装されたプリント回路基板４３が収納されている。そして、外装ケース４０から外部接続用端子４４ａ及び４４ｂが導出されている。
　かかる本発明の第２の実施形態は、絶縁部材が有する不燃性ガス発生物質の量は、パック内容積が大きい場合は、酸素濃度を低減させる量としては不足している。セル間発泡保持部材４２ａ、４２ｂ、４２ｃを電池間に介在させているので、次のような効果がある。
　第１に、異常時発熱した電池からの伝熱をセル間に配置された発泡断熱材としてのセル間発泡保持部材４２ａ～４２ｃによって隣接セルへ伝えないよう遮熱することができる。
　第２に、発熱した電池と接触しているセル間発泡保持部材４２ａ～４２ｃの表面が直接加熱されるため、不燃性ガスを補填してパック内へ放出させるため、より効果的に不燃性ガス雰囲気を作り出すことができる。
　このように、隣接セルへの伝熱を阻害し、また、パック内雰囲気の酸素濃度低減を実現することで、パック内電池の誘爆を防止することができる。
　次に本発明の第３の実施形態について、図１０を参照して説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態をさらに改良したものである。第２の実施形態と対応する構成部分には、同一の参照符号を付す。セル間接続タブ４１ａ、４１ｂ及び４１ｃによって４本の電池が直列接続されている。また、各電池は、絶縁部材３０、３１又は３２によって電池缶１１が被覆されたものである。隣接する電池間に、高温時に熱分解して不燃性ガスを発生する発泡体で構成されているセル間発泡保持部材４２ａ、４２ｂ及び４２ｃが介在される。さらに、外装ケース４０内には、プリント回路基板４３が収納され、外装ケース４０から外部接続用端子４４ａ及び４４ｂが導出されている。
　各電池の安全弁側の上部端部にキャップ状の上部用保持部材４５ａ、４５ｂ、４５ｃ及び４５ｄが被せられている。また、各電池の下部端部にキャップ状の下部用保持部材４６ａ、４６ｂ、４６ｃ及び４６ｄが被せられている。これらの上部用保持部材４５ａ～４５ｄ及び下部用保持部材４６ａ～４６ｄは、電池の外装部材１１および絶縁部材３０と強固に連結保持されている。図１１Ａは、上部用保持部材４５ａを示す斜視図である。他の上部用保持部材４５ｂ、４５ｃ及び４５ｄも、上部用保持部材４５ａと同様の形状である。図１１Ｂは、下部用保持部材４６ａを示す斜視図である。他の下部用保持部材４６ｂ、４６ｃ及び４６ｄも、下部用保持部材４６ａと同様の形状である。
　上部用保持部材４５ａ～４５ｄ、及び下部用保持部材４６ａ～４６ｄは、熱伝導率の高い強固な材料からなるものである。カーボンファイバー入り樹脂やフェノール樹脂、金属などの高強度で熱伝導率の高い部材（高熱伝導率材料）からなるものである。熱伝導率は3.0～200 W／m・Kであることが好ましい。上部用保持部材４５ａ～４５ｄ、及び下部用保持部材４６ａ～４６ｄは、セル間接続タブを配置するための切欠き４７が形成されている。さらに、上部用保持部材４５ａ～４５ｄは、外装ケース４０の外へ炎、ガスなどを放出するために、穴４８を有する構造とされている。
　本発明の第３の実施形態は、外装ケース４０内に収納された複数の電池の上下端を保持するように、熱伝導率の高い強固な保持部材（上部用保持部材４５ａ～４５ｄ、及び下部用保持部材４６ａ～４６ｄ）を配置している。
　かかる第３の実施形態は、電池を強固に保持固定できるため、振動、衝撃などに強い電池パックが構成できる。また、上部用保持部材４５ａ～４５ｄ、及び下部用保持部材４６ａ～４６ｄの熱伝導により、電池からの発熱を効果的に外装ケース４０の外へ放熱できるため、通常使用時の冷却や異常時の放熱を効果的に行うことができる。さらに、上部用保持部材４５ａ～４５ｄには穴４８が設けられており、異常となった電池から噴出する高温のガスや炎を外装ケースの外へ効率的に放出することができる。
　このように、第３の実施形態は、通常使用時の電池冷却に加え、振動落下衝撃などの機械負荷に強い信頼性の高い電池パックとなり、かつ異常時に発火した電池の影響を最小とすることで、通常使用時も信頼性の高い誘爆しない安全な電池パックである。
　本発明は、上述した本発明の実施形態に限定されるものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、本発明は、円筒型二次電池に限らず、ラミネートフィルム型の電池に対しても適用できる。ラミネートフィルム型の電池は、外装部材の内部に、巻回電極体が収納されたものである。外装部材は、フィルム状の部材である。外装部材は、例えば、融着層、金属層および表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムである。例えば表面保護層の代わりに、絶縁樹脂層及び不燃性ガス発生部材が積層された２層フィルムを使用するようになされる。又は表面保護層の上から２層フィルムを被せる。
　例えば、上述の実施形態及び実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等を用いてもよい。
　以下、本発明の応用例について説明する。
「電池パックの例」
　図１２は、本発明の実施形態に係る電池（以下、二次電池と適宜称する）を電池パック３３０に適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パック３００は、組電池３０１、外装、充電制御スイッチ３０２ａと、放電制御スイッチ３０３ａ、を備えるスイッチ部３０４、電流検出抵抗３０７、温度検出素子３０８、制御部３１０を備えている。
　また、電池パック３００は、正極端子３２１および負極端子３２２を備え、充電時には正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子３２１および負極端子３２２がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。
　組電池３０１は、複数の二次電池３０１ａを直列および／または並列に接続してなる。この二次電池３０１ａは本発明の二次電池である。なお、図１２では、６つの二次電池３０１ａが、２並列３直列（２Ｐ３Ｓ）に接続された場合が例として示されているが、その他、ｎ並列ｍ直列　（ｎ，ｍは整数）のように、どのような接続方法でもよい。
　スイッチ部３０４は、充電制御スイッチ３０２ａおよびダイオード３０２ｂ、ならびに放電制御スイッチ３０３ａおよびダイオード３０３ｂを備え、制御部３１０によって制御される。ダイオード３０２ｂは、正極端子３２１から組電池３０１の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子３２２から組電池３０１の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード３０３ｂは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。尚、例では＋側にスイッチ部３０４を設けているが、－側に設けても良い。
　充電制御スイッチ３０２ａは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチ３０２ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０２ｂを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
　放電制御スイッチ３０３ａは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に放電電流が流れないように制御部３１０によって制御される。放電制御スイッチ３０３ａのＯＦＦ後は、ダイオード３０３ｂを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にＯＦＦされて、組電池３０１の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部３１０によって制御される。
　温度検出素子３０８は例えばサーミスタであり、組電池３０１の近傍に設けられ、組電池３０１の温度を測定して測定温度を制御部３１０に供給する。電圧検出部３１１は、組電池３０１およびそれを構成する各二次電池３０１ａの電圧を測定し、この測定電圧をＡ／Ｄ変換して、制御部３１０に供給する。電流測定部３１３は、電流検出抵抗３０７を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部３１０に供給する。
　スイッチ制御部３１４は、電圧検出部３１１および電流測定部３１３から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部３０４の充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａを制御する。スイッチ制御部３１４は、二次電池３０１ａのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部３０４に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。
　ここで、例えば、二次電池がリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば４．２０Ｖ±０．０５Ｖと定められ、過放電検出電圧が例えば２．４Ｖ±０．１Ｖと定められる。
　充放電スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを使用できる。この場合ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードがダイオード３０２ｂおよび３０３ｂとして機能する。充放電スイッチとして、Ｐチャンネル型ＦＥＴを使用した場合は、スイッチ制御部３１４は、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａのそれぞれのゲートに対して、制御信号ＤＯおよびＣＯをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａはＰチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＣＯおよびＤＯをローレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＮ状態とする。
　そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号ＣＯおよびＤＯをハイレベルとし、充電制御スイッチ３０２ａおよび放電制御スイッチ３０３ａをＯＦＦ状態とする。
　メモリ３１７は、ＲＡＭやＲＯＭからなり例えば不揮発性メモリであるＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）などからなる。メモリ３１７では、制御部３１０で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各二次電池３０１ａの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。また、二次電池３０１ａの満充電容量を記憶させておくことで、制御部３１０とともに例えば残容量を算出することができる。
　温度検出部３１８では、温度検出素子３０８を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行ったりする。
「蓄電システムなどの例」
　上述した本発明の実施形態に係る電池は、例えば電子機器や電動車両、電動式航空機、蓄電装置などの機器に搭載または電力を供給するために使用することができる。
　電子機器として、例えばノート型パソコン、スマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡ（携帯情報端末）、携帯電話、ウェアラブル端末、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。
　また、電動車両としては鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）などが挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。蓄電装置としては、住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。
　以下では、上述した適用例のうち、上述した本発明の電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。
「電動工具の一例」
　図１３を参照して、本発明が適用可能な電動工具例えば電動ドライバの一例について概略的に説明する。電動ドライバ４３１は、本体内にＤＣモータ等のモータ４３３が収納されている。モータ４３３の回転がシャフト４３４に伝達され、シャフト４３４によって被対象物にねじが打ち込まれる。電動ドライバ４３１には、ユーザが操作するトリガースイッチ４３２が設けられている。
　電動ドライバ４３１の把手の下部筐体内に、電池パック４３０及びモータ制御部４３５が収納されている。電池パック４３０として電池パック３００を使用することができる。モータ制御部４３５は、モータ４３３を制御する。モータ４３３以外の電動ドライバ４３１の各部が、モータ制御部４３５によって制御されてもよい。図示しないが電池パック４３０と電動ドライバ４３１はそれぞれに設けられた係合部材によって係合されている。後述するように、電池パック４３０及びモータ制御部４３５のそれぞれにマイクロコンピュータが備えられている。電池パック４３０からモータ制御部４３５に対して電池電源が供給されると共に、両者のマイクロコンピュータ間で電池パック４３０の情報が通信される。
　電池パック４３０は、例えば、電動ドライバ４３１に対して着脱自在とされる。電池パック４３０は、電動ドライバ４３１に内蔵されていてもよい。電池パック４３０は、充電時には充電装置に装着される。なお、電池パック４３０が電動ドライバ４３１に装着されているときに、電池パック４３０の一部が電動ドライバ４３１の外部に露出し、露出部分をユーザが視認できるようにしてもよい。例えば、電池パック４３０の露出部分にＬＥＤが設けられ、ＬＥＤの発光及び消灯をユーザが確認できるようにしてもよい。
　モータ制御部４３５は、例えば、モータ４３３の回転／停止、並びに回転方向を制御する。さらに、過放電時に負荷への電源供給を遮断する。トリガースイッチ４３２は、例えば、モータ４３３とモータ制御部４３５の間に挿入され、ユーザがトリガースイッチ４３２を押し込むと、モータ４３３に電源が供給され、モータ４３３が回転する。ユーザがトリガースイッチ４３２を戻すと、モータ４３３の回転が停止する。
「無人航空機」
　本発明を電動式航空機用の電源に適用した例について、図１４から図１６を参照して説明する。本発明は、無人航空機（所謂ドローン）の電源に対して適用できる。図１４は、無人航空機の平面図であり、図１５は、無人航空機の正面図である。中心部としての円筒状又は角筒状の胴体部４４１と、胴体部４４１の上部に固定された支持軸４４２ａ～４４２ｆとから機体が構成される。一例として、胴体部４４１が６角筒状とされ、胴体部４４１の中心から６本の支持軸４４２ａ～４４２ｆが等角間隔で放射状に延びるようになされている。胴体部４４１及び支持軸４４２ａ～４４２ｆは、軽量で強度の高い材料から構成されている。
　さらに、胴体部４４１及び支持軸４４２ａ～４４２ｆからなる機体は、その重心が支持軸４４２ａ～４４２ｆの中心を通る鉛直線上にくるように、各構成部品の形状、配置等が設計される。さらに、この鉛直線上に重心がくるように、回路ユニット４４５及びバッテリ部４４６が取り付けられる。
　支持軸４４２ａ～４４２ｆの先端部には、回転翼の駆動源としてのモータ４４３ａ～４４３ｆがそれぞれ取り付けられている。モータ４４３ａ～４４３ｆの回転軸に回転翼４４４ａ～４４４ｆが取り付けられている。各モータを制御するためのモータ制御回路を含む回路ユニット４４５は支持軸４４２ａ～４４２ｆが交わる中心部に取り付けられている。
　さらに、胴体部４４１の下側の位置に動力源としてのバッテリ部４４６が配置されている。バッテリ部４４６は、１８０度の対向間隔を有するモータ及び回転翼の対に対して電力を供給するように３個の電池パックを有している。各電池パックは、例えばリチウムイオン二次電池と充放電を制御するバッテリ制御回路とを有する。電池パックとして電池パック３００を使用することができる。モータ４４３ａ及び回転翼４４４ａと、モータ４４３ｄ及び回転翼４４４ｄとが対を構成する。同様に、（モータ４４３ｂ，回転翼４４４ｂ）と（モータ４４３ｅ，回転翼４４４ｅ）とが対を構成し、（モータ４４３ｃ，回転翼４４４ｃ）と（モータ４４３ｆ，回転翼４４４ｆ）とが対を構成する。これらの対と電池パックとが等しい数とされている。
　バッテリ部４４６は、胴体部４４１の例えば内部に着脱自在に取り付けられている。バッテリ部４４６は、図１６に示すように、機体の重心位置である中心に対して対称の形状を有すると共に、中心開口４４７を有するような配置、外形を有する。図１６Ａは、平面形状が中心開口４４７の周囲に正六角形となるような中空状のケース４４８を設け、ケース４４８内に電池パックを収納する例である。図１６Ｂに示すように、分離したケース４４８ａ及び４４８ｂ内に電池パックを収納してもよい。
　バッテリ部４４６の重心と機体の重心とを一致させることによって、重心の安定性が増加する。さらに、中心開口４４７を有するので、飛行時に中心開口４４７を風が通り抜けることで、風などの影響を軽減することが可能となる。その結果、姿勢制御が容易となり、飛行時間を長くすることができ、さらにバッテリの温度上昇も抑制することができる。
「住宅における蓄電システム」
　本発明の電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図１７を参照して説明する。例えば住宅５０１用の蓄電システム５００においては、火力発電５０２ａ、原子力発電５０２ｂ、水力発電５０２ｃなどの集中型電力系統５０２から電力網５０９、情報網５１２、スマートメータ５０７、パワーハブ５０８などを介し、電力が蓄電装置５０３に供給される。これと共に、家庭内の発電装置５０４などの独立電源から電力が蓄電装置５０３に供給される。蓄電装置５０３に供給された電力が蓄電される。蓄電装置５０３を使用して、住宅５０１で使用する電力が給電される。住宅５０１に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
　住宅５０１には、発電装置５０４、電力消費装置５０５、蓄電装置５０３、各装置を制御する制御装置５１０、スマートメータ５０７、各種情報を取得するセンサ５１１が設けられている。各装置は、電力網５０９及び情報網５１２によって接続されている。発電装置５０４として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置５０５及び／又は蓄電装置５０３に供給される。電力消費装置５０５は、冷蔵庫５０５ａ、空調装置であるエアコン５０５ｂ、テレビジョン受信機であるテレビ５０５ｃ、バス（風呂）５０５ｄなどである。さらに、電力消費装置５０５には、電動車両５０６が含まれる。電動車両５０６は、電気自動車５０６ａ、ハイブリッドカー５０６ｂ、電気バイク５０６ｃである。
　蓄電装置５０３に対して、本発明の電池パック３００が適用される。スマートメータ５０７は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網５０９は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つ又は複数を組み合わせても良い。
　各種のセンサ５１１は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ５１１により取得された情報は、制御装置５１０に送信される。センサ５１１からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置５０５を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置５１０は、住宅５０１に関する情報を、インターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。
　パワーハブ５０８によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置５１０と接続される情報網５１２の通信方式としては、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter:非同期シリアル通信用送受信回路）などの通信インターフェースを使う方法、 Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ＺｉｇＢｅｅは、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１５．４の物理層を使用するもので ある。ＩＥＥＥ８０２．１５．４は、ＰＡＮ（Personal Area Network）又はＷ（Wireless）Ｐ ＡＮと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
　制御装置５１０は、外部のサーバ５１３と接続されている。このサーバ５１３は、住宅５０１、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていても良い。サーバ５１３が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置（たとえばテレビジョン受信機）から送受信しても良いが、家庭外の装置（たとえば、携帯電話機など）から送受信しても良い。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などに、表示されても良い。
　各部を制御する制御装置５１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成され、この例では、蓄電装置５０３に 格納されている。制御装置５１０は、蓄電装置５０３、家庭内の発電装置５０４、電力消費装置５０５、各種のセンサ５１１、サーバ５１３と情報網５１２により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていても良い。
　以上のように、電力が火力発電５０２ａ、原子力発電５０２ｂ、水力発電５０２ｃなどの集中型電力系統５０２のみならず、家庭内の発電装置５０４（太陽光発電、風力発電）の発電電力を蓄電装置５０３に蓄えることができる。したがって、家庭内の発電装置５０４の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、又は、必要なだけ放電したりするといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置５０３に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置５０３に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置５０３によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
　なお、この例では、制御装置５１０が蓄電装置５０３内に格納される例を説明したが、スマートメータ５０７内に格納されても良いし、単独で構成されていても良い。さらに、蓄電システム５００は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
「車両用蓄電システム」
　本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例について、図１８を参照して説明する。図１８に、本発明が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
　このハイブリッド車両６００には、エンジン６０１、発電機６０２、電力駆動力変換装置６０３、駆動輪６０４ａ、駆動輪６０４ｂ、車輪６０５ａ、車輪６０５ｂ、バッテリ６０８、車両制御装置６０９、各種センサ６１０、充電口６１１が搭載されている。バッテリ６０８に対して、上述した本発明の電池パック３００が適用される。
　ハイブリッド車両６００は、電力駆動力変換装置６０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置６０３の一例は、モータである。バッテリ６０８の電力によって電力駆動力変換装置６０３が作動し、この電力駆動力変換装置６０３の回転力が駆動輪６０４ａ、６０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流－交流（ＤＣ－ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ－ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置６０３が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ６１０は、車両制御装置６０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ６１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
　エンジン６０１の回転力は発電機６０２に伝えられ、その回転力によって発電機６０２により生成された電力をバッテリ６０８に蓄積することが可能である。
　図示しない制動機構によりハイブリッド車両６００が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置６０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置６０３により生成された回生電力がバッテリ６０８に蓄積される。
　バッテリ６０８は、ハイブリッド車両６００の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口６１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
　図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
　なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本発明は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本発明は有効に適用可能である。
　１・・・電池、１１・・・電池缶、２０・・・巻回電極体、３０・・・絶縁部材、３０Ａ・・・絶縁樹脂層、３０Ｂ・・・不燃性ガス発生部材、３１・・・絶縁部材、
３２・・・絶縁部材、４２ａ～４２ｃ・・・セル間発泡保持部材、
４５ａ～４５ｄ・・・上部用保持部材、４６ａ～４６ｄ・・・下部用保持部材

Claims (16)

  1. 　電極体と、
    　電極体を収容する外装部材と、
    　前記外装部材の少なくとも一部は絶縁部材で被覆されており、前記絶縁部材は多層構造を有し、
    　前記外装部材と接する側を内層、反対側を外層としたとき、前記絶縁部材の最内層が高温時に不燃性ガスを発生する不燃性ガス発生部材で構成され、最外層が絶縁樹脂層で構成された電池。
  2. 　前記絶縁樹脂層は、ポリ塩化ビニル，ポリエチレンテレフタレート，ポリオレフィンＰＴＦＥ，シリコーンのうち少なくとも１つを含む請求項１に記載の電池。
  3. 　前記不燃性ガス発生部材は不燃性ガス発生物質と結着剤を有する請求項１に記載の電池。
  4. 　前記結着剤はポリエステル樹脂，ポリオレフィン樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリビニルアルコール，エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂，ポリフッ化ビニリデン，アクリル，ポリウレタンのうち少なくとも１つを含む請求項３に記載の電池。
  5. 　前記不活性ガス発生物質はメラミン樹脂、窒素含有フェノール樹脂、窒素含有エポキシ樹脂、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムのうち少なくとも１つを含む請求項３に記載の電池。
  6. 　前記絶縁部材は前記不燃性ガス発生部材と前記絶縁樹脂層の間に、前記絶縁樹脂層よりも融点が高い材料で構成された格子状の樹脂部材を有する請求項１に記載の電池。
  7. 　前記絶縁部材は前記絶縁樹脂層に少なくとも１つ以上の穴が形成されている請求項１に記載の電池。
  8. 　複数の請求項１に記載の電池と、
    　前記複数の電池が収容される外装ケースと、
    　前記複数の電池を保持するセル間保持部材とを有し、
    　前記セル間保持部材は発泡樹脂を含み、高温時に不燃性ガスを発生する物質をさらに含む電池パック。
  9. 　前記電池を保持する保持部材を有し、前記保持部材は前記電池の上端部と下端部に設けられ、
    　前記電池の安全弁側に設けられた前記保持部材には貫通穴が形成されている請求項８に記載の電池パック。
  10. 　前記保持部材は高熱伝導率材料を含む請求項９に記載の電池パック。
  11. 　請求項１に記載の電池から電力の供給を受ける電子機器。
  12. 　請求項１に記載の電池と、
    　前記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
    　前記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
    を有する電動車両。
  13. 　請求項１に記載の電池を有し、前記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
  14. 　他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を有し、
    　前記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、前記電池の充放電制御を行う請求項１３に記載の蓄電装置。
  15. 　請求項１に記載の電池から電力の供給を受ける電力システム。
  16. 　発電装置または電力網から前記電池に電力が供給される請求項１５に記載の電力システム。
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