WO2022091926A1 - 電池収容トレイ - Google Patents

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淳史 太田
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三洋電機株式会社
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a battery storage tray.
  • This battery storage tray includes a partition body having a plurality of partitioned storage portions and an outer frame body arranged so as to surround the periphery of the partition body so that a plurality of batteries can be stored at the same time. It has become.
  • batteries have been used as a power source for electric vehicles (EVs) and large power storage equipment, and research and development to increase their capacities are progressing.
  • EVs electric vehicles
  • high-capacity battery if the battery heats up abnormally and the internal pressure inside the battery becomes excessively high, a part of the sealing plate or the bottom of the battery breaks and the high temperature gas is generated. It has a structure that enhances safety by discharging (venting) the air to the outside.
  • the plurality of battery storage trays can be moved at the same time. , Efficiently transports a large number of batteries.
  • an object of the present disclosure is to accommodate a plurality of batteries in a state where a plurality of batteries are densely accommodated, and even if one battery abnormally generates heat in a stacked state, the influence of the abnormal heat generation is less likely to affect other batteries. To provide a tray.
  • the battery accommodating tray according to the present disclosure is in the thickness direction of the bottom plate so as to surround the bottom plate supporting the plurality of batteries and the mounting surface of the plurality of batteries on the upper surface from the outer edge portion of the upper surface of the bottom plate. It is provided with a side wall extending and defining a battery accommodating space for accommodating a plurality of batteries in combination with the bottom plate, and a plate-shaped permanent magnet fixed to at least a part of the bottom surface of the bottom plate.
  • the battery storage tray According to the battery storage tray according to the present disclosure, even if a certain battery abnormally generates heat in a state where a plurality of batteries are densely stored and stacked, the influence of the abnormal heat generation extends to other batteries. It can be difficult.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 of a battery storage tray in which a cylindrical battery is stored in each storage portion.
  • (A) is a schematic diagram showing a state in which the battery accommodating trays of Example 1 are stacked in three stages
  • (b) is a schematic diagram showing a state in which the battery accommodating trays of Example 2 are stacked in three stages.
  • (c) is a schematic diagram which shows the state which the battery accommodating tray of a comparative example was stacked in three stages. It is a schematic diagram explaining the process leading to the burning in the test in which the battery accommodating trays stacked in three stages of the comparative example forcibly ignite the trigger battery. It is a schematic diagram explaining the process that the flame of the trigger battery was extinguished without leading to the burning in the test in which the battery accommodating trays stacked in three stages of the embodiment forcibly ignited the trigger battery.
  • the battery insertion side in the height direction may be expressed as the upper side and the upper side in the height direction
  • the battery receiving side in the height direction may be expressed as the lower side and the lower side in the height direction.
  • the X direction is the row direction of the accommodating portions 15 arranged in a matrix
  • the Y direction is the column direction of the accommodating portions 15 arranged in a matrix
  • the Z direction is the row direction of the battery accommodating tray 1.
  • the X, Y, and Z directions are orthogonal to each other.
  • the accommodating portion may have a shape suitable for accommodating a square battery, and the battery accommodating tray may accommodate a square battery.
  • the accommodating portion may have a shape capable of accommodating both a cylindrical battery and a square battery, and the battery accommodating tray is a battery of both a cylindrical battery and a square battery. May be accommodated.
  • the battery accommodating tray of the present disclosure does not have to have a plurality of partitioned accommodating portions, and may have a structure in which adjacent batteries can come into contact with each other. Further, among the components described below, the components not described in the independent claim indicating the highest level concept are arbitrary components and are not essential components.
  • FIG. 1 is a side view of the battery accommodating tray 1 according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a view of the battery accommodating tray 1 when viewed from above in the thickness direction (corresponding to the Z direction) of the bottom plate 65. It is a partially enlarged plan view, and is an enlarged plan view explaining the structure of the accommodating part 15 of the cylindrical battery 10 (see FIG. 3) in a battery accommodating space 5.
  • the battery accommodating tray 1 has a substantially rectangular shape in a plan view when viewed from above in the Z direction, but the shape of the battery accommodating tray in a plan view is not limited to a rectangle and may be any shape. ..
  • the battery storage tray 1 is made of a resin material such as polyimide, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, or polycarbonate, but may be made of a metal material such as stainless steel.
  • the battery accommodating tray 1 includes a plate-shaped mounting portion 20 for supporting a cylindrical battery (hereinafter, simply referred to as a battery) 10 and a side wall 60.
  • the side wall 60 extends from the substantially rectangular outer edge portion of the upper surface 31 (see FIG. 2) of the mounting portion 20 to the entire circumference (may be substantially the entire circumference) of the mounting surface 32 (see FIG. 2) of the battery 10 on the upper surface 31. It extends in the Z direction so as to surround it.
  • the side wall 60 defines a battery accommodating space 5 for accommodating a plurality of batteries 10 together with the mounting portion 20.
  • the side wall 60 has a plurality of window portions 61 arranged at intervals in the circumferential direction thereof.
  • Each window portion 61 penetrates the side wall 60 in a direction orthogonal to the Z direction.
  • the window portion 61 is, for example, in a state of accommodating the battery 10 when the material cost of the battery accommodating tray 1 is reduced, the weight of the battery accommodating tray 1 is reduced, and the battery accommodating tray 1 is stacked to transport a large number of batteries 10. Is provided to confirm from the side.
  • the battery accommodating tray of the present disclosure does not have to have a window portion.
  • the battery accommodating space 5 has a plurality of accommodating portions 15 each accommodating the battery 10 and being arranged at intervals from each other.
  • the plurality of accommodating portions 15 are arranged in a matrix as described above, and each accommodating portion 15 has four battery support portions 16 arranged at intervals.
  • the four battery support portions 16 are protrusions protruding upward in the Z direction from the upper surface 31.
  • the battery support portion 16 supports the movement of the battery 10 in the X direction and the movement in the Y direction by supporting four locations located at substantially equal intervals in the circumferential direction on the side surface of the battery 10 housed in the storage portion 15. do.
  • the battery storage tray 1 has a through hole (cylindrical hole) 37 extending in the Z direction at the center of the bottom of each storage unit 15. The through hole 37 is provided for inserting a terminal for charging the battery 10 housed in the battery housing tray 1, and the battery 10 can be charged in a state of being housed in the battery housing tray 1. ing.
  • the structure of the accommodating portion is not limited to the structure described with reference to FIG. 2, and may be any structure as long as the movement of the battery can be restricted.
  • the battery accommodating tray may not have a plurality of partitioned accommodating portions, and may have a structure that allows adjacent batteries to come into contact with each other in the battery accommodating space. Further, the battery accommodating tray may not have a through hole in the mounting portion, and may have a structure in which the battery 10 accommodated in the battery accommodating tray 1 cannot be charged.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 in the battery storage tray 1 in which the battery 10 is stored in each storage unit 15.
  • the battery accommodating tray 1 includes a main body 25, a plate-shaped permanent magnet 35, and an insulating resin 45.
  • the main body 25 has a side wall 60 (see FIG. 1) and a bottom plate 65, and is integrally formed by, for example, injection molding.
  • the mounting portion 20 includes a bottom plate 65 of the main body 25, a permanent magnet 35, and an insulating resin 45.
  • the shapes of the permanent magnet 35 and the insulating resin 45 in a plan view are substantially the same as the shapes of the bottom plate 65 in a plan view.
  • the upper surface of the permanent magnet 35 is fixed to the entire surface of the bottom surface 65a of the bottom plate 65 with a fixing means, for example, an adhesive, and the insulating resin 45 is provided so as to cover the entire surface of the bottom surface 35a of the permanent magnet 35.
  • the insulating resin 45 is preferably composed of a resin having excellent heat resistance such as PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • the bottom plate 65, the permanent magnet 35, and the insulating resin 45 have through holes 65b, 35b, 45a having the same cross section as the cross section of the through hole 37.
  • the through hole 65b, the through hole 35b, and the through hole 45a are stacked in the Z direction in that order from above.
  • the through hole 65b, the through hole 35b, and the through hole 45a together form the through hole 37.
  • the permanent magnet 35 has an accommodating overlapping portion 35c that overlaps at least a part of the accommodating portion 15 when viewed from the Z direction with respect to each of the plurality of accommodating portions 15.
  • the inventor of the present application stacks the battery accommodating trays accommodating the largest batteries that can be accommodated in three stages in three stages, and intentionally ignites one of the batteries contained in the battery accommodating tray in the middle stage to vent.
  • the range affected by the battery is investigated with three different battery accommodating trays, specifically, the battery accommodating tray of Example 1, the battery accommodating tray of Example 2, and the battery accommodating tray of Comparative Example. Therefore, a burning test was conducted on each of these three battery accommodating trays.
  • Battery storage tray of Example 1 As the battery accommodating tray 1 of the first embodiment, the battery accommodating tray 1 described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 was used, and the battery accommodating tray 1 was stacked in three stages as shown in FIG. 4 (a). The test was done with a thing.
  • Battery storage tray of Example 2 As the battery accommodating tray of Example 2, a battery accommodating tray 101 is used, which differs from the battery accommodating tray 1 of Example 1 only in that the permanent magnet 135 is not coated with the insulating resin, and is shown in FIG. 4 (b). As described above, the test was conducted using the battery storage trays 101 stacked in three stages.
  • a battery accommodating tray 201 is used, which differs from the battery accommodating tray 1 of the first embodiment only in that a permanent magnet and an insulating resin are not provided, and as shown in FIG. 4 (c). The test was conducted using the battery storage tray 201 stacked in three stages.
  • the batteries used in the burning test were prepared as follows.
  • Lithium nickelate (LiNi 0.88 Co 0.09 Al 0.03 O 2 ) containing cobalt and aluminum was used as the positive electrode active material. Then, 100 parts by mass of the positive electrode active material, 1 part by mass of acetylene black as a conductive agent, and 0.9 part by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder in the solvent of N-methylpyrrolidone (NMP). To prepare a positive electrode slurry. This positive electrode slurry was uniformly applied to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 15 ⁇ m. Next, the coating film was heat-treated at a temperature of 100 to 150 ° C.
  • the compressed electrode plate was brought into contact with a roll heated to 200 ° C. for 5 seconds to perform heat treatment, and cut into a thickness of 0.144 mm, a width of 62.6 mm, and a length of 861 mm to prepare a positive electrode plate.
  • the negative electrode active material graphite powder was mixed in an amount of 95 parts by mass and Si oxide was mixed in an amount of 5 parts by mass. Then, 100 parts by mass of the negative electrode active material, 1 part by mass of CMC as a thickener, and 1 part by mass of styrene-butadiene rubber as a binder were dispersed in water to prepare a negative electrode slurry.
  • This negative electrode slurry was applied to both sides of a negative electrode current collector of a copper foil having a thickness of 8 ⁇ m to form a negative electrode coated portion. Then, after the coating film was dried, it was compressed by a roll press machine so as to have a thickness of 0.160 mm. Further, the compressed electrode plate was cut into a width of 64.2 mm and a length of 959 mm to prepare a negative electrode plate.
  • a non-aqueous electrolyte solution was applied to the inside of the battery case, and the open end of the battery case was crimped to the sealing plate via a gasket to prepare a non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the capacity of the battery was 4200 mAh.
  • the above batteries were stored in each battery storage tray, and each battery storage tray was stacked in three stages.
  • a NiCr wire was wound around one of the batteries housed in the middle battery storage tray in the three-stage structure, a large current was applied to the NiCr wire, and the battery was forcibly ignited by resistance heat generation.
  • the battery forcibly ignited is referred to as a trigger battery.
  • the trigger battery is a battery of reference numeral 10T shown by diagonal lines in FIGS. 4A to 4C. In the test, after igniting the trigger battery 10T, follow-up observation was performed to confirm whether the flame of the trigger battery was extinguished or the batteries around the trigger battery were burnt.
  • the flame of the trigger battery 10T continues to hit the battery storage tray 101b in the middle stage, and further, the high temperature trigger battery 10T keeps in contact with the battery storage tray 101b in the middle stage, and as a result, as shown in FIG. 5 (b).
  • the battery storage tray 101b in the middle stage burned.
  • the battery storage tray 101b in the middle stage melts, and as shown in FIG. 5C, the trigger battery 10T falls to the battery storage tray 101c in the lower stage through the melting portion of the battery storage tray 101b in the middle stage by its own weight.
  • a plurality of batteries 10F housed in the lower battery storage tray 101c have been burnt.
  • the flame of the trigger battery 10T was extinguished by the progress shown in FIG. Specifically, when the trigger battery 10T engraved on the bottom of the can ignites and the bottom of the can vents, the trigger battery 10T pops out upward in the Z direction as shown in FIG. 6A, and the upper battery storage tray 1a Was attracted to the permanent magnet 35 of. Then, as shown in FIG. 6B, the trigger battery 10T was maintained in a state of being lifted from the upper surface 31b of the battery storage tray 1b in the middle stage.
  • the bottom side of the trigger battery 10T from which the flame was ejected at the highest temperature did not contact any of the battery housing trays 1a, 1b, 1c, and the temperature of the battery 10K around the trigger battery 10T rose. None of the batteries 10K ignited. After that, the flame of the trigger battery 10T was extinguished, and the fire did not occur.
  • the ignited trigger battery 10T is attracted to the bottom of the battery storage tray 1a in the upper stage by the permanent magnet 35 installed at the bottom, and the battery storage tray 1b in the middle stage is burned and melted.
  • the fall of the trigger battery 10T to the lower battery storage tray 1c was suppressed, and as a result, burning did not occur and the time until the fire was extinguished was short.
  • Example 2 in which only the permanent magnet 135 (see FIG. 4B) was arranged on the bottom side of the battery accommodating tray 101 and the bottom side of the permanent magnet 135 was not covered with the insulating resin, no burning occurred. rice field.
  • the heat loss of the battery accommodating tray 101 after the test was more severe than that of Example 1, and a plurality of batteries in the battery accommodating tray 101 were vented. This is because when the surrounding batteries jumped up due to the impact when the trigger battery 10T ignited and was attracted to the bottom of the battery storage tray 101 in the upper stage, a short circuit occurred on the sealed body side of the battery via the permanent magnet 135. It is presumed that the short-circuited battery vented and the electrolyte leaked out, increasing the momentum of the fire.
  • the battery storage trays with the permanent magnets of the present disclosure arranged at the bottom are used to store the batteries in the battery storage trays. It was confirmed that even if any of the batteries in the battery heats up abnormally, the influence of the abnormal heat generation can be suppressed from affecting the other batteries.
  • the magnetic force of the permanent magnets is such that the batteries accommodated in the battery accommodating trays in the lower stage with respect to the stacked battery accommodating trays. It must be set so that it cannot be attracted to the permanent magnet installed in the battery storage tray one step above it. Further, in the battery accommodating tray of each specification, the magnetic force of the permanent magnet needs to be set to such that the battery protruding upward due to ignition can be attracted by the magnet of the battery accommodating tray one step above the battery.
  • the battery accommodating tray 1 of the present disclosure has a thickness of the bottom plate 65 so as to surround the bottom plate 65 that supports the plurality of batteries 10 and the mounting surface 32 of the plurality of batteries 10 on the upper surface 31 from the outer edge portion of the upper surface 31 of the bottom plate 65.
  • a side wall 60 extending in the vertical direction and defining a battery accommodating space 5 for accommodating a plurality of batteries 10 together with the bottom plate 65, and a plate-shaped permanent fixed to at least a part of the bottom surface 65a of the bottom plate 65.
  • a magnet 35 is provided.
  • the bottom of a temporary battery 10 is vented and the battery 10 is on the upper side. Even if it jumps up, the battery 10 can be attracted by the permanent magnet 35 of the battery accommodating tray 1 located on the upper side. Therefore, it is possible to greatly reduce the influence of the high-temperature gas ejected from the lower side of the battery 10 on the battery accommodating tray 1 and other batteries 10, and it is possible to greatly improve the safety of the battery 10 during transportation and the like.
  • the insulating resin 45 that covers at least a part of the bottom surface 35a of the permanent magnet 35 may be provided.
  • the surrounding batteries 10 are affected by the impact of the vent at the bottom of the can bottom of a certain battery 10. Can be prevented from causing a short circuit on the sealing body side of the battery 10 via the permanent magnet 35 even if the battery jumps up and is attracted to the bottom of the battery storage tray 1 in the upper stage. Therefore, it is possible to prevent the short-circuited battery from venting and the electrolytic solution from leaking out, thereby increasing the momentum of the fire, and further improving the safety.
  • a plurality of accommodating portions 15 each accommodating the battery 10 and arranged at intervals from each other may be provided in the battery accommodating space 5.
  • the storage position of the battery 10 in the battery storage tray 1 can be positioned. Therefore, the fixed position of the permanent magnet 35 that can effectively attract the battery 10 can be easily specified.
  • the permanent magnet 35 may have an accommodating overlapping portion 35c that overlaps at least a part of the accommodating portion 15 when viewed from the thickness direction with respect to each of the plurality of accommodating portions 15.
  • the battery 10 when the can bottom of the battery 10 is vented and the battery 10 jumps up, the battery 10 can be reliably adsorbed by the accommodating overlapping portion 35c of the permanent magnet 35, and the safety can be further improved. can.
  • the permanent magnet 35 may be fixed to a region including all of the portions of the bottom surface 35a that overlap the plurality of accommodating portions 15 in the thickness direction. Then, the battery accommodating tray 1 may include an insulating resin 45 that covers all of the bottom surface 35a of the permanent magnet 35.
  • the permanent magnet 35 can surely adsorb the battery 10 and also surely prevent a short circuit of another battery 10 that jumps up due to the impact of the jumping up. It can be done, and the safety can be perfect.
  • the permanent magnet 35 is fixed to the entire surface of the bottom surface 65a of the bottom plate 65, and the entire surface of the bottom surface 35a of the permanent magnet 35 is covered with the insulating resin 45.
  • the magnet may be fixed only to a part of the bottom surface of the bottom plate, or only a part of the bottom surface of the magnet may be covered with an insulating resin. Alternatively, it is not necessary to cover the bottom surface of the magnet with an insulating resin.
  • the permanent magnet 35 has the accommodating overlapping portion 35c which overlaps with at least a part of the accommodating portion 15 when viewed from the thickness direction of the bottom plate 65 with respect to each of the plurality of accommodating portions 15 has been described.
  • the permanent magnet does not have to have an accommodating overlapping portion that overlaps at least a part of the accommodating portion when viewed from the thickness direction of the bottom plate with respect to each of the plurality of accommodating portions.
  • the trigger battery 10T forcibly ignited was a cylindrical battery with a stamp for venting on the bottom of the can.
  • FIG. 4A is shown.

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Abstract

電池収容トレイ（１）が、複数の電池（１０）を支える底板（６５）と、底板（６５）の上面（３１）の外縁部から上面（３１）における複数の電池（１０）の載置面（３２）を取り囲むように底板（６５）の厚さ方向に延在して、底板（６５）と相俟って複数の電池（１０）を収容する電池収容スペースを画定する側壁と、底板（６５）の底面（６５ａ）の少なくとも一部に固定された板状の永久磁石（３５）と、を備える。

Description

電池収容トレイ
　本開示は、電池収容トレイに関する。
　従来、電池収容トレイとしては、特許文献１に記載されているものがある。この電池収容トレイは、複数の区画された収納部を有する中仕切体と、中仕切体の周囲を取り囲むように配置される外枠体とを備え、複数の電池を同時に収容することができるようになっている。
特開２０００－１７３５６７号公報
　近年、電池は、電気自動車（ＥＶ）や大型蓄電設備などの電源として使用され、その高容量化への研究開発が進んでいる。また、そのような高容量の電池では、何らの問題で、電池が異常発熱して電池内部の内圧が過度に高くなった場合に、その封口板や底部の一部が破断して高温のガスを外部に排出する（ベントする）ことで、安全性をより高くする構造となっている。また、電池を搬送する際には、例えば、多数の電池をより密着した状態で収容している複数の電池収容トレイを段積みにした状態で、その複数の電池収容トレイを同時に移動させることで、多数の電池の効率的な搬送を行っている。
　そのような背景において、電池を搬送している最中等に、電池収容トレイに収容されているいずれかの電池が異常発熱した場合でも、その異常発熱の影響が、その電池と同じ電池収容トレイに収容されている他の電池や、他の電池収容トレイに収容されている電池に及びにくくできれば、安全性を向上でき、大変に意義がある。
　そこで、本開示の目的は、複数の電池を密に収容し、段積みにされた状態において、仮にある電池が異常発熱した場合でも、その異常発熱の影響が、他の電池に及びにくい電池収容トレイを提供することにある。
　上記課題を解決するため、本開示に係る電池収容トレイは、複数の電池を支える底板と、底板の上面の外縁部から上面における複数の電池の載置面を取り囲むように底板の厚さ方向に延在して、底板と相俟って複数の電池を収容する電池収容スペースを画定する側壁と、底板の底面の少なくとも一部に固定された板状の永久磁石と、を備える。
　本開示に係る電池収容トレイによれば、複数の電池を密に収容し、段積みにされた状態において、仮にある電池が異常発熱した場合でも、その異常発熱の影響が、他の電池に及びにくくできる。
本開示の一実施形態に係る電池収容トレイの側面図である。 上記電池収容トレイを厚さ方向の上側から見たときの部分拡大平面図であり、電池収容スペースにおける円筒形電池の収容部の構造の一例を説明する拡大平面図である。 各収容部に円筒形電池を収容している電池収容トレイの図２のＡ－Ａ線模式断面図である。 （ａ）は、実施例１の電池収容トレイを３段に段積みした状態を示す模式図であり、（ｂ）は、実施例２の電池収容トレイを３段に段積みした状態を示す模式図であり、（ｃ）は、比較例の電池収容トレイを３段に段積みした状態を示す模式図である。 比較例の３段に段積みした電池収容トレイが強制的にトリガー電池を発火させた試験において類焼に至った経過を説明する模式図である。 実施例の３段に段積みした電池収容トレイが強制的にトリガー電池を発火させた試験において類焼に至らずにトリガー電池の炎が鎮火した経過を説明する模式図である。
　以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。
　以下の説明では、説明の便宜上、高さ方向の電池挿入側を高さ方向の上側、上方と表現することがあり、高さ方向の電池受け側を高さ方向の下側、下方と表現することがある。また、以下で実施形態では、電池収容トレイ１が、マトリクス状に配置される収容部１５を有し、収容部１５が円筒形電池１０の収容に適した形状を有している場合について説明する。ここで、Ｘ方向は、マトリクス状に配置される収容部１５の行方向であり、Ｙ方向は、マトリクス状に配置される収容部１５の列方向であり、Ｚ方向は、電池収容トレイ１の高さ方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。
　なお、本開示の電池収容トレイでは、収容部は、角形電池の収容に適した形状を有していてもよく、電池収容トレイは、角形電池を収容するものであってもよい。又は、本開示の電池収容トレイでは、収容部は、円筒形電池と角形電池のいずれの電池も収容できる形状を有してもよく、電池収容トレイは、円筒形電池と角形電池の両方の電池を収容できてもよい。また、本開示の電池収容トレイは、複数の区画された収容部を有していなくてもよく、隣り合う電池が接触可能な構造でもよい。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。
　図１は、本開示の一実施形態に係る電池収容トレイ１の側面図であり、図２は、電池収容トレイ１を底板６５の厚さ方向（Ｚ方向に一致）の上側から見たときの部分拡大平面図であり、電池収容スペース５における円筒形電池１０（図３参照）の収容部１５の構造を説明する拡大平面図である。なお、本実施形態では、電池収容トレイ１が、Ｚ方向上方から見たときの平面視において略矩形の形状を有するが、電池収容トレイの平面視における形状は、矩形に限らず如何なる形状でもよい。また、電池収容トレイ１は、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート等の樹脂材料で形成されるが、ステンレス等の金属材料で形成されてもよい。
　図１に示すように、電池収容トレイ１は、円筒形電池（以下、単に電池という）１０を支える板状の載置部２０、及び側壁６０を備える。側壁６０は、載置部２０の上面３１（図２参照）の略矩形の外縁部から上面３１における電池１０の載置面３２（図２参照）を全周（略全周でもよい）に亘って取り囲むようにＺ方向に延在する。側壁６０は、載置部２０と相俟って複数の電池１０を収容する電池収容スペース５を画定する。図１に示すように、側壁６０は、その周方向に間隔をおいて配置される複数の窓部６１を有する。各窓部６１は、側壁６０をＺ方向に直交する方向に貫通する。窓部６１は、例えば、電池収容トレイ１の材料費の低減、電池収容トレイ１の軽量化、及び電池収容トレイ１を段積みして多数の電池１０を搬送等する際に電池１０の収容状態を側方から確認するために設けられる。なお、本開示の電池収容トレイは、窓部を有さなくてもよい。
　図２に示すように、電池収容スペース５は、それぞれが電池１０を収容すると共に互いに間隔をおいて配置される複数の収容部１５を有する。複数の収容部１５は、上述のようにマトリクス状に配置され、各収容部１５は、間隔をおいて配置される４つの電池支持部１６を有する。４つの電池支持部１６は、上面３１からＺ方向上側に突出する突出部である。電池支持部１６は、収容部１５に収容される電池１０の側面において周方向に略等間隔に位置する４か所を支持することで、電池１０のＸ方向の移動とＹ方向の移動を制限する。電池収容トレイ１は、各収容部１５の底の中央部にＺ方向に延在する貫通孔（円筒孔）３７を有する。この貫通孔３７は、電池収容トレイ１に収容されている電池１０を充電するための端子を挿入するために設けられ、電池１０は、電池収容トレイ１に収容されている状態で充電可能になっている。
　なお、収容部の構造は、図２で説明する構造に限らず電池の移動を制限できる構造であれば如何なる構造でもよい。又は、上述のように、電池収容トレイは、複数の区画された収容部を有してなくてもよく、電池収容スペース内で隣り合う電池が接触することを許容する構造でもよい。また、電池収容トレイは、載置部に貫通孔を有していなくてもよく、電池収容トレイ１に収容されている電池１０を充電不可能な構造でもよい。
　図３は、各収容部１５に電池１０を収容している電池収容トレイ１における図２のＡ－Ａ線模式断面図である。図３に示すように、電池収容トレイ１は、本体２５と、板状の永久磁石３５と、絶縁樹脂４５とを備える。本体２５は、側壁６０（図１参照）及び底板６５を有し、例えば射出成形で一体に形成される。載置部２０は、本体２５の底板６５と、永久磁石３５と、絶縁樹脂４５とを備える。永久磁石３５及び絶縁樹脂４５の平面視における形状は、底板６５の平面視における形状と略一致している。
　永久磁石３５の上面は、底板６５の底面６５ａの全面に、固定手段、例えば、接着剤等で固定され、絶縁樹脂４５は、永久磁石３５の底面３５ａの全面を被覆するように設けられる。絶縁樹脂４５は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の耐熱性に優れる樹脂で構成されると好ましい。底板６５、永久磁石３５、及び絶縁樹脂４５は、貫通孔３７の断面と断面が同一である貫通孔６５ｂ,３５ｂ,４５ａを有する。貫通孔６５ｂ、貫通孔３５ｂ、及び貫通孔４５ａは、上方からその順にＺ方向に重ねられる。貫通孔６５ｂ、貫通孔３５ｂ、及び貫通孔４５ａは、互いに相俟って貫通孔３７を構成する。永久磁石３５は、複数の収容部１５の夫々に関してＺ方向から見たときに収容部１５の少なくとも一部に重なる収容重なり部３５ｃを有する。
　次に、本開示の電池収容トレイが奏する優れた作用効果について説明し、その作用効果を確認する類焼試験、及びその試験結果について説明する。
　本願発明者は、夫々が収容できる最大の電池を収容している電池収容トレイを３段に段積みとし、中段の電池収容トレイに収容されている電池の１個を意図的に発火させてベントさせたときに、その電池の影響が及ぶ範囲を、異なる３つの電池収容トレイ、詳しくは、実施例１の電池収容トレイ、実施例２の電池収容トレイ、及び比較例の電池収容トレイで調査するため、それら３つの電池収容トレイの夫々で類焼試験を行った。
　［実施例１の電池収容トレイ］
　実施例１の電池収容トレイとして、図１～図３を用いて詳細に説明した電池収容トレイ１を用い、図４（ａ）に示すように、その電池収容トレイ１を３段に段積みしたもので試験を行った。
　［実施例２の電池収容トレイ］
　実施例２の電池収容トレイとして、実施例１の電池収容トレイ１との比較において永久磁石１３５を絶縁樹脂で被覆していない点のみが異なる電池収容トレイ１０１を用い、図４（ｂ）に示すように、その電池収容トレイ１０１を３段に段積みしたもので試験を行った。
　［比較例の電池収容トレイ］
　比較例の電池収容トレイとして、実施例１の電池収容トレイ１との比較において永久磁石と絶縁樹脂とを設けない点のみが異なる電池収容トレイ２０１を用い、図４（ｃ）に示すように、その電池収容トレイ２０１を３段に段積みしたもので試験を行った。
　＜電池の作製＞
　類焼試験に用いた電池は以下のように作製した。
　[正極板の作製]
　正極活物質としてコバルト及びアルミニウムを含有するニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉ０．８８Ｃｏ０．０９Ａｌ０．０3Ｏ２）を用いた。その後、正極活物質を１００質量部、導電剤としてのアセチレンブラックを１質量部、及び結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を０.９質量部をＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）の溶剤中で混合して、正極スラリーを調製した。この正極スラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布した。次に、塗膜を加熱した乾燥機中で１００～１５０℃の温度で熱処理してＮＭＰを除去後、ロールプレス機により圧縮した。さらに圧縮後の極板を、２００℃に熱したロールに５秒間接触させることで、熱処理をおこない、厚み０.１４４ｍｍ、幅６２.６ｍｍ、長さ８６１ｍｍに裁断して正極板を作製した。
　［負極板の作製］
　負極活物質として、黒鉛粉末を９５質量部、Ｓｉ酸化物を５質量部になるように混合した。その後、負極活物質を１００質量部、増粘剤としてのＣＭＣを１質量部、及び結着剤としてのスチレンブタジエンゴムを１質量部を水に分散させ、負極スラリーを調製した。この負極スラリーを、厚さ８μｍの銅箔の負極集電体の両面に塗布して負極塗工部を形成した。次いで、塗膜を乾燥した後、厚みが０.１６０ｍｍになるようにロールプレス機により圧縮した。さらに圧縮後の極板を、幅６４.２ｍｍ、長さ９５９ｍｍに裁断して負極板を作製した。
　［非水電解液の調製］
　フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とからなる混合溶媒（体積比でＦＥＣ：ＤＭＣ＝１：３）に、ＬｉＰＦ６を１.５モル／リットル溶解して非水電解液を調製した。
　[円筒形電池の作製]
　正極集電体にアルミニウム製の正極リードを取り付け、負極集電体にニッケル－銅－ニッケル製の負極リードを取り付けた。その後、正極板と負極板をポリエチレン製のセパレータを介して巻回して、巻回型電極体を作製した。このとき、電極体の最外周部は負極芯体露出部で覆われるようにした。その電極体の上と下とに絶縁板をそれぞれ配置し、缶底に環状の刻印を有する電池ケースに収容した。負極リードを電池ケースの底部に溶接すると共に、正極リードを内圧作動型の安全弁を有する封口板に溶接した。その後、電池ケースの内部に非水電解液をし、電池ケースの開口端部を、ガスケットを介して封口板にかしめることにより非水電解質二次電池を作製した。電池の容量は４２００ｍＡｈであった。
　＜類焼試験＞
　夫々の電池収容トレイに上記の電池を収容し、夫々の電池収容トレイを３段に段積みにした。３段構造における中段の電池収容トレイに収容された電池の一つにＮｉＣｒ線を巻き、ＮｉＣｒ線に大電流を印加し抵抗発熱により、その電池を強制的に発火させた。以下、その強制的に発火させた電池を、トリガー電池と称する。トリガー電池は、図４（ａ）～（ｃ）において斜線で示す符号１０Ｔの電池である。試験においては、トリガー電池１０Ｔを発火させた後、経過観察を行い、トリガー電池の炎の鎮火及びトリガー電池の周囲の電池の類焼のいずれが生じるかを確認した。
　［試験結果］
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試験は、各電池収容トレイ１,１０１,２０１で３回実施した。試験結果を表１に示す。上記表１において、〇は、類焼がおきずにトリガー電池１０Ｔの炎が鎮火したことを表し、×は、トリガー電池の周囲の電池が類焼したことを表す。表１に示すように、実施例１の電池収容トレイ１を用いた試験では類焼が生じなかった。一方、磁石を有さない電池収容トレイ２０１（図４（ｃ）参照）を用いた比較例では、３回の試験のうち２回で類焼が発生した。
　より詳しい観察によると、比較例の電池収容トレイ２０１を用いた試験では、図５に示す経過で類焼に至った。なお、図５及び図６においては、電池において温度が高い領域をグレーで示している。詳しくは、比較例の電池収容トレイ２０１を用いた試験では、缶底に刻印が刻まれたトリガー電池１０Ｔが発火して缶底がベントすると、図５（ａ）に示すように、トリガー電池１０ＴがＺ方向上方に飛び出し、上段の電池収容トレイ１０１ａの底に衝突して跳ね返った。そして、トリガー電池１０Ｔの炎が中段の電池収容トレイ１０１ｂに当たり続け、更には、高温のトリガー電池１０Ｔが中段の電池収容トレイ１０１ｂに接触し続け、その結果、図５（ｂ）に示すように、中段の電池収容トレイ１０１ｂが燃えた。その後、中段の電池収容トレイ１０１ｂが溶解し、図５（ｃ）に示すように、トリガー電池１０Ｔが自重で中段の電池収容トレイ１０１ｂの溶解部を介して下段の電池収容トレイ１０１ｃに落下し、下段の電池収容トレイ１０１ｃに収容されている複数の電池１０Ｆが類焼に至った。
　これに対し、実施例１の電池収容トレイ１を用いた試験では、図６に示す経過によりトリガー電池１０Ｔの炎が鎮火した。詳しくは、缶底に刻印が刻まれたトリガー電池１０Ｔが発火して缶底がベントすると、図６（ａ）に示すように、トリガー電池１０ＴがＺ方向上方に飛び出し、上段の電池収容トレイ１ａの永久磁石３５に吸着された。そして、図６（ｂ）に示すように、トリガー電池１０Ｔが、中段の電池収容トレイ１ｂの上面３１ｂから浮き上がった状態が維持された。この動作により、トリガー電池１０Ｔにおいて最も高温で炎が噴出している底側がいずれの電池収容トレイ１ａ,１ｂ,１ｃにも接触せず、トリガー電池１０Ｔの周囲の電池１０Ｋの温度は上昇したが、いずれの電池１０Ｋも発火しなかった。そして、その後、トリガー電池１０Ｔの炎が鎮火し、類焼に至らなかった。
　つまり、実施例１の電池収容トレイ１では、底に設置した永久磁石３５により、発火したトリガー電池１０Ｔが上段の電池収容トレイ１ａの底に引き付けられ、中段の電池収容トレイ１ｂの燃焼溶解と、トリガー電池１０Ｔの下段の電池収容トレイ１ｃへの落下が抑制され、その結果、類焼が生じず、火が消えるまでの時間が短かった。
　また、電池収容トレイ１０１の底側に永久磁石１３５（図４（ｂ）参照）のみを配置し、永久磁石１３５の底側を絶縁樹脂で被覆しなかった実施例２では、類焼は発生しなかった。しかし、試験後の電池収容トレイ１０１の熱損が実施例１より激しく、電池収容トレイ１０１内の複数の電池がベントしていた。これはトリガー電池１０Ｔが発火した際の衝撃で周囲の電池が飛び上がって上段の電池収容トレイ１０１の底に吸着した際に、永久磁石１３５を介した電池の封口体側での短絡が生じたことにより、短絡した電池がベントして電解液が漏れ出すことで火の勢いが強くなったと推定される。
　以上の試験結果により、缶底刻印タイプの電池を収容する電池収容トレイを段積みにする場合に、本開示の永久磁石を底に配置した電池収容トレイを用いることで、電池収容トレイに収容されているいずれかの電池が仮に異常発熱した場合でも、その異常発熱の影響が、他の電池に及ぶことを抑制できることを確認できた。
　なお、本考察から明らかなように、各仕様の電池収容トレイにおいて、永久磁石の磁力は、段積みされた複数段の電池収容トレイに関して、下方の段の電池収容トレイに収容されている電池がその一段上の電池収容トレイに設置されている永久磁石に引き付けられない程度に設定される必要がある。また、各仕様の電池収容トレイにおいて、永久磁石の磁力は、発火によって上方に飛び出した電池が、その一段上の電池収容トレイの磁石によって吸着できる程度に設定される必要もある。
　［本開示の円筒形電池の構成と、その作用効果］
　以上、本開示の電池収容トレイ１は、複数の電池１０を支える底板６５と、底板６５の上面３１の外縁部から上面３１における複数の電池１０の載置面３２を取り囲むように底板６５の厚さ方向に延在して、底板６５と相俟って複数の電池１０を収容する電池収容スペース５を画定する側壁６０と、底板６５の底面６５ａの少なくとも一部に固定された板状の永久磁石３５と、を備える。
　本開示によれば、電池収容トレイ１を複数段積みにして各電池収容スペース５に複数の電池１０を収容している状態において、仮にある電池１０の缶底がベントしてその電池１０が上側に飛び上がったとしても、その電池１０を上側に位置する電池収容トレイ１の永久磁石３５で吸着できる。したがって、当該電池１０の下側から噴出している高温のガスが電池収容トレイ１や他の電池１０に影響を及ぼすことを大きく低減でき、電池１０の搬送時等における安全性を大きく向上できる。
　［採用すると好ましい円筒形電池の構成と、その作用効果］
　また、永久磁石３５の底面３５ａの少なくとも一部を被覆する絶縁樹脂４５を備えてもよい。
　上記の構成によれば、電池収容トレイ１を複数段積みにして各電池収容スペース５に複数の電池１０を収容している状態において、ある電池１０の缶底のベントの衝撃で周囲の電池１０が飛び上がって上段の電池収容トレイ１の底に吸着したとしても、永久磁石３５を介した電池１０の封口体側での短絡が生じることを防止できる。したがって、短絡した電池がベントして電解液が漏れ出すことで火の勢いが強くなることを防止でき、安全性を更に向上させることができる。
　また、それぞれが電池１０を収容すると共に互いに間隔をおいて配置される複数の収容部１５が電池収容スペース５に設けられてもよい。
　上記の構成によれば、電池収容トレイ１における電池１０の収容位置を位置決めできる。よって、電池１０を効果的に吸引できる永久磁石３５の固定位置を容易に特定できる。
　また、永久磁石３５は、複数の収容部１５の夫々に関して厚さ方向から見たときに収容部１５の少なくとも一部に重なる収容重なり部３５ｃを有してもよい。
　上記の構成によれば、電池１０の缶底がベントして、電池１０が飛び上がった場合に、永久磁石３５の収容重なり部３５ｃで電池１０を確実に吸着でき、安全性を更に向上させることができる。
　また、永久磁石３５は、底面３５ａにおいて複数の収容部１５に厚さ方向に重なる部分の全てを含む領域に固定されてもよい。そして、電池収容トレイ１が永久磁石３５の底面３５ａの全てを被覆する絶縁樹脂４５を備えてもよい。
　上記の構成によれば、ある電池１０が異常発熱して飛び上がった場合に、永久磁石３５で電池１０を確実に吸着できると共に、その飛び上がりの衝撃で飛び上がった他の電池１０の短絡も確実に防止でき、安全性を万全なものにできる。
　なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
　例えば、上記実施形態では、底板６５の底面６５ａの全面に永久磁石３５を固定し、永久磁石３５の底面３５ａの全面を絶縁樹脂４５で被覆した。しかし、底板の底面の一部のみに磁石を固定してもよく、磁石の底面の一部のみを絶縁樹脂で被覆してもよい。又は、磁石の底面を絶縁樹脂で被覆しなくてもよい。
　また、それぞれが電池１０を収容すると共に互いに間隔をおいて配置される複数の収容部１５が電池収容スペース５に設けられる場合について説明した。そして、永久磁石３５が、複数の収容部１５の夫々に関して底板６５の厚さ方向から見たときに収容部１５の少なくとも一部に重なる収容重なり部３５ｃを有する場合について説明した。しかし、永久磁石は、複数の収容部の夫々に関して底板の厚さ方向から見たときに収容部の少なくとも一部に重なる収容重なり部を有さなくてもよい。
　なお、上記試験では、強制的に発火させるトリガー電池１０Ｔが、缶底にベントするための刻印が刻まれた円筒形電池であった。ここで、本発明者の試験によると、強制的に発火させるトリガー電池が、高さ方向の封口板側（底側とは反対側）が破断する円筒形電池である場合、図４（ａ）に示す電池収容トレイ１、図４（ｂ）に示す電池収容トレイ１０１、及び図４（ｃ）に示す電池収容トレイ２０１のいずれにおいても類焼が生じることがなく、強制的に発火させたトリガー電池の炎が鎮火することが確認できた。したがって、本開示の電池収容トレイを用いると、如何なる仕様の電池の運搬等を行うときでも安全性が確保される。
　１,１ａ,１ｂ,１ｃ,１０１,１０１ａ,１０１ｂ,１０１ｃ　電池収容トレイ、　５　電池収容スペース、　１０,１０Ｆ,１０Ｋ　電池、　１０Ｔ　トリガー電池、　１５　収容部、　３１,３１ｂ　上面、　３２　載置面、３５,１３５　永久磁石、　３５ａ　永久磁石の底面、　３５ｃ　収容重なり部、　４５　絶縁樹脂、　６０　側壁、　６５　底板、　６５ａ　底板の底面。

Claims (5)

  1. 　複数の電池を支える底板と、
    　前記底板の上面の外縁部から前記上面における前記複数の電池の載置面を取り囲むように前記底板の厚さ方向に延在して、前記底板と相俟って前記複数の電池を収容する電池収容スペースを画定する側壁と、
    　前記底板の底面の少なくとも一部に固定された板状の永久磁石と、
    を備える、電池収容トレイ。
  2. 　前記永久磁石の底面の少なくとも一部を被覆する絶縁樹脂を備える、請求項１に記載の電池収容トレイ。
  3. 　それぞれが前記電池を収容すると共に互いに間隔をおいて配置される複数の収容部が前記電池収容スペースに設けられる、請求項１又は２に記載の電池収容トレイ。
  4. 　前記永久磁石は、前記複数の収容部の夫々に関して前記厚さ方向から見たときに前記収容部の少なくとも一部に重なる収容重なり部を有する、請求項３に記載の電池収容トレイ。
  5. 　前記永久磁石は、前記底面において前記複数の収容部に前記厚さ方向に重なる部分の全てを含む領域に固定され、
    　前記永久磁石の底面の全てを被覆する絶縁樹脂を備える、請求項４に記載の電池収容トレイ。
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