WO2024024422A1 - 電池パック - Google Patents

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WO2024024422A1
WO2024024422A1 PCT/JP2023/024863 JP2023024863W WO2024024422A1 WO 2024024422 A1 WO2024024422 A1 WO 2024024422A1 JP 2023024863 W JP2023024863 W JP 2023024863W WO 2024024422 A1 WO2024024422 A1 WO 2024024422A1
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battery
holder
opening
current collector
collector plate
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PCT/JP2023/024863
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Inventor
啓介 清水
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
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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

  • the present disclosure relates to a battery pack containing a plurality of batteries.
  • a battery pack In a battery pack, a plurality of batteries are housed in an exterior case to correspond to the equipment used. In a battery pack, a holder holds a plurality of batteries arranged in an array, and the plurality of batteries are electrically connected to each other by a current collector plate (for example, Patent Document 1).
  • a battery is provided with a gas exhaust valve on one side in the longitudinal direction.
  • the gas exhaust valve is activated, and the internal gas is exhausted from one side in the longitudinal direction.
  • an external terminal may be provided on one side in the longitudinal direction of the battery. Therefore, an opening for exposing an external terminal is provided in a holder that holds one side in the longitudinal direction of the battery, and a current collecting lead of a current collecting plate is connected to the external terminal exposed from the opening.
  • the exhaust of the internal gas to the outside of the holder is inhibited at the portion where the exhaust is blocked by the current collection lead. Therefore, the high-temperature internal gas flows into the holder and comes into contact with the peripheral battery, which may cause thermal runaway in the peripheral battery, resulting in a chain of thermal runaway.
  • an object of the present disclosure is to provide a battery pack that allows high-temperature internal gas exhausted from the battery to be relatively easily exhausted to the outside of the holder when the battery experiences thermal runaway.
  • a battery pack includes a battery, a holder, and a current collector plate.
  • the battery is provided with an external terminal on one side in the longitudinal direction, and internal gas is exhausted from one side in the longitudinal direction when the internal pressure increases.
  • the holder holds one longitudinal side of the plurality of aligned batteries and has an opening that exposes the external terminal.
  • the current collector plate contacts one surface of the holder, partially closes the opening, and is connected to the external terminal.
  • the holder is characterized in that a groove is provided in at least a portion of one surface of the holder that contacts the current collector plate to exhaust the internal gas exhausted from the opening blocked by the current collector plate to the outside of the holder. do.
  • the high-temperature internal gas exhausted from the battery can be relatively easily exhausted to the outside of the holder.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery pack that is an example of an embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a battery pack that is an example of an embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a battery that is an example of an embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a holder that is an example of the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a holder that is another example of the embodiment.
  • a battery pack 10 which is an example of an embodiment, will be described with reference to FIG.
  • each battery block 20 has a plurality of (two in the example shown in FIG. 1) batteries 30 held together by a holder. It is fixed and housed in an exterior case 11. According to the battery pack 10, the details will be described later, but when the battery 30 experiences thermal runaway, the high-temperature internal gas exhausted from the battery 30 can be relatively easily exhausted to the outside of the holder.
  • the longitudinal direction of the batteries 30 is referred to as the Z direction
  • the direction perpendicular to the Z direction and in which the batteries 30 are lined up in the battery block 20 is referred to as the X direction
  • the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is referred to as the Y direction.
  • the Z direction the side on which the cap 45 (see FIG. 3), which is the top plate of the sealing body 36 (see FIG. 3) as the positive external terminal of the battery 30, is provided is defined as one side, and the opposite side is defined as the other side. do.
  • the battery pack 10 is mainly used as a power source for motive power.
  • the battery pack 10 is used as a power source for electric equipment driven by a motor, such as an electric vehicle, a power tool, a power-assisted bicycle, an electric motorcycle, an electric wheelchair, an electric tricycle, and an electric cart.
  • a motor such as an electric vehicle, a power tool, a power-assisted bicycle, an electric motorcycle, an electric wheelchair, an electric tricycle, and an electric cart.
  • the application of the battery pack 10 is not limited to the above-mentioned one, but is applicable to various electric devices used indoors and outdoors, such as electric devices other than electric devices, such as cleaners, radios, lighting devices, digital cameras, and video cameras. It may also be used as a power source for equipment.
  • the battery pack 10 includes a battery block 20 that accommodates a plurality of batteries 30, and an exterior case 11 that accommodates a plurality of (three in the example shown in FIG. 1) battery blocks 20.
  • the battery block 20 has a plurality of batteries 30 arranged in an array.
  • the battery pack 10 is configured such that a plurality of battery blocks 20 are connected in series or in parallel to output a voltage corresponding to the equipment used.
  • a plurality of batteries 30 are electrically connected to each other.
  • a plurality of batteries 30 are connected in series or in parallel.
  • a plurality of batteries 30 are connected in parallel. Details of the battery block 20 and the battery 30 will be described later.
  • the exterior case 11 is made of metal such as aluminum and has a cylindrical shape. However, the exterior case 11 is not limited to metal, and may be made of resin.
  • a pack external terminal 12 electrically connected to the battery block 20 is provided at the other end of the exterior case 11 in the Z direction.
  • the pack external terminal 12 is used as a terminal for supplying DC voltage when the battery pack 10 is installed in a device that is used with the battery pack 10 installed therein.
  • the pack external terminal 12 is also used when charging the battery pack 10.
  • an exhaust hole 13 (see FIG. 2) is provided on the side surface of the exterior case 11 to exhaust high-temperature internal gas exhausted from the battery 30 that has experienced thermal runaway to the outside of the battery pack 10.
  • a battery block 20 which is an example of an embodiment, will be described using FIG. 2.
  • the battery block 20 includes two batteries 30, a first holder 50, a current collecting plate 60, a second holder 55, and a current collecting lead 65.
  • the first holder 50 is a holder that holds one side of the plurality of batteries 30 in the Z direction.
  • the current collector plate 60 contacts one surface of the first holder 50 and is connected to a cap 45 that is a top plate of a sealing body 36 (see FIG. 3) serving as a positive external terminal of the battery 30, which will be described later.
  • the second holder 55 is a holder that holds the other side of the plurality of batteries 30 in the Z direction.
  • the current collection lead 65 is connected to the bottom of the outer can 35 (see FIG. 3), which serves as the negative external terminal of the battery 30.
  • the current collector plate 60 of the battery block 20 closest to one side in the Z direction corresponds to the total positive voltage.
  • the current collector lead 65 of the battery block 20 on the other side in the Z direction corresponds to a total negative voltage.
  • the current collecting plate 60 and the current collecting lead 65 are electrically connected to the pack external terminal 12 (not shown). Details of the battery 30, first holder 50, and current collector plate 60 will be described later.
  • a battery 30, which is an example of an embodiment, will be described using FIGS. 2 and 3.
  • the battery 30 is a cylindrical battery and is a lithium ion battery.
  • the battery 30 is not limited to a cylindrical battery, but may be a prismatic battery, a laminate battery, or the like.
  • the battery 30 may be an aqueous battery or a non-aqueous battery.
  • a non-aqueous battery a lithium ion battery is suitably used.
  • the battery 30 is provided with a cap 45 on one side in the Z direction, which is a top plate of a sealing body 36 serving as a positive electrode external terminal, although the details will be described later.
  • a cap 45 on one side in the Z direction, which is a top plate of a sealing body 36 serving as a positive electrode external terminal, although the details will be described later.
  • the battery 30 includes an electrode body 34, an electrolyte (not shown), and an exterior can 35 that houses the electrode body 34 and the electrolyte.
  • the electrode body 34 includes a positive electrode 31 , a negative electrode 32 , and a separator 33 , and has a wound structure in which the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are spirally wound with the separator 33 in between.
  • the outer can 35 has a bottomed cylindrical shape with one side open in the Z direction, and the opening of the outer can 35 is closed by a sealing member 36.
  • the battery 30 has insulating plates 37 and 38 placed above and below the electrode body 34, respectively.
  • the positive electrode lead 39 attached to the positive electrode 31 extends to the sealing body 36 side through the through hole of the insulating plate 37, and the negative electrode lead 40 attached to the negative electrode 32 passes through the outside of the insulating plate 38. and extends toward the bottom side of the outer can 35.
  • the positive electrode lead 39 is connected by welding or the like to the lower surface of the internal terminal plate 41, which is the bottom plate of the sealing body 36, and the cap 45, which is the top plate of the sealing body 36, which is electrically connected to the internal terminal plate 41, is connected to the positive external terminal.
  • the negative electrode lead 40 is connected to the inner surface of the bottom of the outer can 35 by welding or the like, and the bottom of the outer can 35 serves as a negative external terminal.
  • the sealing body 36 has a structure in which an internal terminal plate 41, a lower valve body 42, an insulating member 43, an upper valve body 44, and a cap 45 are laminated in order from the electrode body 34 side.
  • Each member constituting the sealing body 36 has a disk shape or a ring shape, for example, and each member except the insulating member 43 is electrically connected to each other.
  • a lower valve element 42 and an upper valve element 44 constituting a so-called gas exhaust valve are connected to each other at their central portions, and an insulating member 43 is interposed between their respective peripheral portions.
  • a gas exhaust valve In the gas exhaust valve, when the internal pressure increases during thermal runaway of the battery 30, the lower valve body 42 deforms and breaks so as to push the upper valve body 44 toward the cap 45 side. As a result, the current path between the lower valve body 42 and the upper valve body 44 is cut off. When the internal pressure further increases, the upper valve body 44 breaks and the internal gas is exhausted from the exhaust hole 45A formed on the side surface of the convex portion of the cap 45.
  • a gas exhaust valve may be provided at the bottom of the outer can 35 on the other side in the Z direction, and the internal gas may be exhausted from the other side in the Z direction when the internal pressure increases. You can.
  • a first holder 50 and a current collector plate 60 which are an example of an embodiment, will be described using FIGS. 2 and 4.
  • the first holder 50 holds one side of the two batteries 30 in the Z direction.
  • the number of batteries 30 held by the first holder 50 is not limited to this embodiment.
  • the first holder 50 may be made of, for example, a highly thermally conductive PPS (polyphenylene sulfide) resin, a resin containing a heat dissipation filler, an injection moldable thermosetting resin, or the like. More specifically, the first holder 50 may be made of phenolic resin, unsaturated polyester, unsaturated polyester mixed with an endothermic agent, or the like. The first holder 50 may be made of an inorganic mineral such as mica, or a material in which an inorganic mineral such as mica is mixed into a resin material.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the first holder 50 is formed in an oval shape when viewed from the Z direction, and has a predetermined thickness in the Z direction.
  • the first holder 50 includes an accommodating portion 51 (see FIG. 2) that accommodates the battery 30, an opening 52 that exposes a cap 45 as a positive external terminal of the battery 30, and a first It has a groove 53 for exhausting air to the outside of the holder 50. Details of the groove 53 will be described later.
  • the accommodating portion 51 is formed on the other surface of the first holder 50 in the Z direction.
  • the accommodating portion 51 has a circular shape when viewed from the other side in the Z direction, and is formed to be a concave portion when viewed from the X direction or the Y direction.
  • One end of the battery 30 in the Z direction is fitted into the accommodating portion 51, and one side of the battery 30 is held.
  • the opening 52 is formed to penetrate the housing portion 51. More specifically, the opening 52 is formed as a circular hole having a smaller diameter than the circular diameter of the accommodating portion 51 when viewed from the other side in the Z direction. However, the center of the accommodating portion 51 and the center of the opening 52 are formed to be the same. According to the opening 52, the cap 45, which is the top plate of the sealing body 36 serving as the positive external terminal of the battery 30, is exposed, and the cap 45 and the current collector plate 60 can be connected. Moreover, according to the opening 52, high-temperature internal gas exhausted from the battery 30 during thermal runaway of the battery 30 can be exhausted to the outside of the first holder 50.
  • the current collector plate 60 is in contact with one surface of the first holder 50 in the Z direction, and is connected to the cap 45 as a positive external terminal of the battery 30. More specifically, the current collector plate 60 connects the caps 45 serving as positive external terminals of the batteries 30 held by the first holder 50.
  • the current collector plate 60 is made of, for example, a metal plate such as an aluminum plate or a copper plate.
  • the current collector plate 60 has a main body 61 that contacts one surface of the first holder 50 and a current collection lead 62 that is connected to the cap 45 .
  • the opening 52 that exposes the cap 45 as the positive external terminal of the first battery 30 is defined as the first opening 52
  • the opening 52 that exposes the cap 45 as the positive external terminal of the second battery 30 is defined as the first opening 52.
  • the opening 52 will be referred to as a second opening 52.
  • the main body 61 is in contact with one surface of the first holder 50 between the first opening 52 and the second opening 52 of the first holder 50 .
  • the main body 61 is connected to a current collecting lead 65 that connects to the negative terminal of another battery block 20 (not shown).
  • the current collection lead 62 is formed continuously with the main body 61 at both ends of the main body 61 in the X direction, and is electrically connected to the cap 45 by being welded to the cap 45 .
  • the internal gas is exhausted from the exhaust hole 45A of the cap 45, and the internal gas is exhausted from the opening 52 of the first holder 50.
  • a part of the opening 52 is blocked by the current collecting lead 62 of the current collecting plate 60, a part of the internal gas to be exhausted may be blocked by the current collecting lead 62.
  • the exhaust of the internal gas to the outside of the first holder 50 is inhibited. Therefore, the high temperature internal gas flows into the inside of the first holder 50 and contacts the battery 30 held inside the first holder 50 which is a peripheral battery, causing the battery 30 held inside the first holder 50 to There is a risk that a chain of thermal runaways may occur due to thermal runaway. Therefore, in the present embodiment, the internal gas is exhausted to the outside of the first holder 50 through the grooves 53, which will be described later, in the portion where the exhaust of the internal gas is blocked by the current collection lead 62.
  • the groove 53 is formed on one surface of the first holder 50 in the Z direction. Further, the groove 53 is formed at least in a portion of one surface of the first holder 50 in the Z direction that contacts the current collector plate 60 .
  • the groove 53 is formed in the part that contacts the current collector plate 60 here means that the groove 53 is formed in the part where one surface of the first holder 50 and the current collector plate 60 overlap when viewed from one side. 53 is provided.
  • the expression that the grooves 53 are formed at least in the portions that contact the current collector plate 60 means that the grooves 53 are formed only in the portions that contact the current collector plate 60; This includes the case where it is formed both in a portion and a portion that does not come into contact with the current collector plate 60.
  • the groove 53 communicates the portion of the opening 52 that is closed by the current collecting lead 62 and the portion of one surface of the first holder 50 that does not come into contact with the current collecting plate 60 .
  • the portion of the opening 52 that is closed by the current collection lead 62 is the space sandwiched between the current collection lead 62 and the cap 45 in the opening 52 .
  • the groove 53 has a first straight part 53A extending in the X direction and a second straight part 53B extending in the Y direction.
  • the first straight portion 53A is covered by the current collecting plate 60 and is formed in a straight line from the portion of the opening 52 that is closed by the current collecting lead 62 along the X direction to the terminal end portion 54.
  • the terminal end portion 54 is provided between the first opening 52 and the second opening 52 and is in contact with the current collector plate 60 . That is, it can be said that the first straight portion 53A is formed in a straight line from the peripheral edge of the first opening 52 to the terminal end portion 54 along the X direction. Further, it can be said that the first straight portion 53A is formed in a straight line from the peripheral edge of the second opening 52 to the terminal end portion 54 along the X direction.
  • the internal gas is guided to the first straight portion 53A. Since the terminal end portion 54 is formed between the first opening 52 and the second opening 52, the internal gas introduced into the first straight portion 53A comes into contact with the second battery 30 through the second opening 52. The air is exhausted to the outside of the first holder 50 without any leakage.
  • the second straight part 53B communicates with the first straight part 53A, and is formed in a straight line along the Y direction from the terminal end 54 of the first straight part 53A. Further, in the second straight portion 53B, a midway portion 53C is covered with a current collector plate 60, and both end portions 53D are exposed from the current collector plate 60.
  • the cross-sectional shape, length, width, number, etc. of the grooves 53 are not limited to those in this embodiment.
  • the internal gas exhausted from the battery 30 during thermal runaway of the battery 30 is exhausted to the outside of the first holder 50 without being blocked by the current collection lead 62.
  • the internal gas flows into the first holder 50, and the battery 30 held inside the first holder 50, which is a peripheral battery, experiences thermal runaway. can be restrained from doing so. In other words, it is easy to avoid the occurrence of a chain of thermal runaway.
  • the position where the groove 53 is formed is not limited to this embodiment.
  • a gas exhaust valve is provided at the bottom of the outer can 35 on the other side in the Z direction, and the internal gas is exhausted from the other side in the Z direction when the internal pressure increases, the second holder 55 is provided with a groove 53. It is also possible to have a configuration in which
  • the battery pack 10 of this embodiment includes a battery 30, a first holder 50 (holder), and a current collector plate 60.
  • the battery 30 is provided with a cap 45 (external terminal) which is the top plate of the sealing body 36 as a positive electrode external terminal on one side in the Z direction (longitudinal direction), and when the internal pressure increases, the internal air is discharged from the exhaust hole 45A of the cap 45. Exhaust the gas.
  • the first holder 50 holds one side of the plurality of batteries 30 arranged in the Z direction, and has an opening 52 that exposes the cap 45.
  • the current collector plate 60 contacts one surface of the first holder 50, closes a portion of the opening 52, and is connected to the cap 45.
  • a groove is formed in at least a portion of one surface of the first holder 50 that contacts the current collector plate 60 for exhausting the internal gas exhausted from the portion of the opening 52 blocked by the current collector plate 60 to the outside of the first holder 50. 53 are provided.
  • a first holder 70 and a current collector plate 80 which are another example of the embodiment, will be described using FIG. 5.
  • the first holder 70 has a housing part (not shown), an opening 72, and a groove 73 for exhausting internal gas to the outside of the first holder 70 when the internal pressure of the battery 30 increases. ing.
  • the accommodating portion and the opening 72 are the same as the accommodating portion 51 and the opening 52 of the first holder 50 described above, so a description thereof will be omitted. Note that details of the groove 73 will be described later.
  • the current collector plate 80 is in contact with one surface of the first holder 70 and is connected to the cap 45 as the positive external terminal of the battery 30. More specifically, the current collector plate 80 connects the caps 45 serving as positive external terminals of the batteries 30 held by the first holder 70 .
  • the current collector plate 80 is made of, for example, a metal plate such as an aluminum plate or a copper plate.
  • the current collector plate 80 has a main body 81 that comes into contact with one surface of the first holder 70 in the Z direction, and a current collection lead 82 that is connected to the cap 45 .
  • the main body 81 has substantially the same oval shape as the first holder 70 when viewed from the Z direction, and is in contact with one surface of the first holder 70 .
  • An opening 83 is formed in the main body 81 at a position corresponding to the opening 72 of the first holder 70 .
  • the main body 81 is connected to a current collecting lead 65 and the like that connect to the negative terminals of other battery blocks 20 .
  • the shape, size, etc. of the main body 81 are not limited to the present embodiment, and may be the shape, size, etc. of a portion of one surface of the first holder 70 that includes at least the opening 72. .
  • the current collection lead 82 extends from the edge of the opening 83 and is electrically connected to the cap 45 by being welded to the cap 45. Further, each current collection lead 82 extends from the edge of the opening 83 at the same phase position. In this embodiment, each current collection lead 82 extends from one edge of the opening 83 in the X direction.
  • a plurality of grooves 73 are formed on one surface of the first holder 70 in the Z direction. Further, each groove 73 is formed in a portion of one surface of the first holder 70 that comes into contact with the current collector plate 80 . Each groove 73 communicates between a portion of the opening 72 that is closed by the current collection lead 82 and a portion of the opening 72 adjacent to the opening 72 that is not closed by the current collection plate 80 .
  • the internal gas exhausted from the battery 30 during thermal runaway of the battery 30 is exhausted to the outside of the first holder 70 from the adjacent opening 72 without being blocked by the current collection lead 82.
  • the internal gas exhausted from the battery 30 during thermal runaway of the battery 30 is exhausted to the outside of the first holder 70 from the adjacent opening 72 without being blocked by the current collection lead 82.

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Abstract

電池パックは、Ｚ方向の一方側に正極外部端子としての封口体のキャップ（４５）が設けられ、内部圧力の上昇時にＺ方向の一方側から内部ガスが排気される電池（３０）と、整列配置された複数の電池（３０）のＺ方向の一方側を保持し、キャップ（４５）を露出させる開口（５２）を有する第１ホルダ（５０）と、第１ホルダ（５０）の一方の面に当接し、開口（５２）の一部を塞いで開口（５２）から露出したキャップ（４５）に接続される集電板（６０）と、を備える。そして、第１ホルダ（５０）の一方の面の少なくとも集電板（６０）と当接する部分に、開口（５２）の集電板（６０）によって塞がれた部分から排気された内部ガスを第１ホルダ（５０）の外部に排気する溝（５３）が設けられる。

Description

電池パック
　本開示は、複数の電池が収容された電池パックに関する。
　電池パックでは、使用機器に対応するように外装ケースに複数の電池が収容されている。電池パックでは、整列配置された複数の電池をホルダによって保持し、複数の電池同士が集電板によって電気的に接続されている（例えば、特許文献１）。
　電池パックに収容された電池が何らかの異常で熱暴走した場合には、熱暴走した電池から高温の内部ガスが排気される。高温の内部ガスが同一ホルダに保持された電池（以下、周辺電池）に接触することで、周辺電池が熱暴走して熱暴走の連鎖が発生するおそれがある。そのため、熱暴走している電池から排気される内部ガスを周辺電池と接触することなく確実にホルダの外部に排気する必要がある。
特開２０２２－００２１９９号公報
　ところで、電池では、長手方向の一方側にガス排気弁が設けられている。当該構成によって、熱暴走時に電池の内部圧力が上昇してガス排気弁が作動し、長手方向の一方側から内部ガスが排気される。一方、電池の長手方向の一方側には、外部端子が設けられる場合がある。そのため、電池の長手方向の一方側を保持するホルダに外部端子を露出させる開口を設け、開口から露出した外部端子に集電板の集電リードが接続されている。
　上述した構成では、電池の内部ガスが排気された場合には、ホルダの開口から内部ガスが排気される。しかし、集電板の集電リードが開口の一部を塞いでいるため、排気の一部が集電リードによって遮られる場合がある。近年、電池の大型化や高出力化によって幅広形状の集電リードが多くなり、上記傾向が顕著となっている。
　ホルダの開口において、集電リードによって排気を遮られた部分では、ホルダの外部への内部ガスの排気が阻害される。そのため、高温の内部ガスがホルダの内部に流入して周辺電池に接触し、周辺電池が熱暴走することで熱暴走の連鎖が発生するおそれがある。
　そこで、本開示は、電池が熱暴走した場合に電池から排気された高温の内部ガスをホルダの外部に比較的排気しやすい電池パックを提供することを目的とする。
　本開示に係る電池パックは、電池と、ホルダと、集電板と、を備える。電池は、長手方向の一方側に外部端子が設けられ、内部圧力の上昇時に長手方向の一方側から内部ガスが排気される。ホルダは、整列配置された複数の電池の長手方向の一方側を保持し、外部端子を露出させる開口を有する。集電板は、ホルダの一方の面に当接し、開口の一部を塞いで外部端子に接続される。そして、ホルダの一方の面の少なくとも集電板と当接する部分に、開口の集電板によって塞がれた部分から排気された内部ガスをホルダの外部に排気する溝が設けられることを特徴とする。
　本開示の電池パックによれば、電池が熱暴走した場合に電池から排気された高温の内部ガスをホルダの外部に比較的排気しやすい。
図１は、実施形態の一例である電池パックを示す斜視図である。 図２は、実施形態の一例である電池パックを示す断面図である。 図３は、実施形態の一例である電池を示す断面図である。 図４は、実施形態の一例であるホルダを示す斜視図である。 図５は、実施形態の他の一例であるホルダを示す斜視図である。
　以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。
　＜電池パック＞
　図１を用いて、実施形態の一例である電池パック１０について説明する。
　電池パック１０では、使用機器に対応するように外装ケース１１に複数の電池ブロック２０が収容され、それぞれの電池ブロック２０には複数（図１に示す例では２個）の電池３０がホルダにより互いに固定されて外装ケース１１に収容されている。電池パック１０によれば、詳細は後述するが、電池３０が熱暴走した場合に電池３０から排気された高温の内部ガスをホルダの外部に比較的排気しやすい。
　以下では、電池３０の長手方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交し、かつ、電池ブロック２０において電池３０が並ぶ方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向として各部材を説明する。また、Ｚ方向において、電池３０の正極外部端子としての封口体３６（図３参照）の天板であるキャップ４５（図３参照）が設けられる側を一方側とし、その反対側を他方側とする。
　電池パック１０は、主として動力用の電源として使用される。電池パック１０は、例えば、電気自動車、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等のモータで駆動される電動機器の電源として使用される。ただし、電池パック１０の用途は上記に特定されるものではなく、電動機器以外の電気機器、例えば、クリーナー、無線機、照明装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の屋内外で使用される種々の電気機器用の電源として使用されてもよい。
　電池パック１０は、複数の電池３０を収容する電池ブロック２０と、複数（図１に示す例では３個）の電池ブロック２０を収容する外装ケース１１とを備えている。
　電池ブロック２０は、整列配置された複数の電池３０を有している。電池パック１０は、複数の電池ブロック２０が直列または並列に接続されて、使用する機器に対応した電圧を出力するように構成されている。電池ブロック２０では、複数の電池３０が互いに電気的に接続されている。電池ブロック２０では、複数の電池３０が直列または並列に接続されている。本実施形態の電池ブロック２０では、例えば複数の電池３０が並列接続されている。電池ブロック２０、電池３０について詳細は後述する。
　外装ケース１１は、アルミニウム等の金属製であって、筒状に構成されている。ただし、外装ケース１１は金属製に限定されず、樹脂製であってもよい。外装ケース１１のＺ方向の他方の端部には、電池ブロック２０と電気的に接続されたパック外部端子１２が設けられている。パック外部端子１２は、電池パック１０を搭載して使用する機器に電池パック１０が組み込まれた際に、直流電圧を供給する端子として使用される。また、パック外部端子１２は、電池パック１０を充電する際にも使用される。また、外装ケース１１の側面には、熱暴走した電池３０から排気される高温の内部ガスを電池パック１０の外部に排出する排気孔１３（図２参照）が設けられている。
　＜電池ブロック＞
　図２を用いて、実施形態の一例である電池ブロック２０について説明する。
　電池ブロック２０は、２個の電池３０と、第１ホルダ５０と、集電板６０と、第２ホルダ５５と、集電リード６５と、を有している。第１ホルダ５０は、複数の電池３０のＺ方向の一方側を保持するホルダである。集電板６０は、第１ホルダ５０の一方の面と当接し、電池３０の後述する正極外部端子としての封口体３６（図３参照）の天板であるキャップ４５に接続される。第２ホルダ５５は、複数の電池３０のＺ方向の他方側を保持するホルダである。集電リード６５は、電池３０の負極外部端子としての外装缶３５（図３参照）の底部に接続される。電池パック１０で直列に接続された複数の電池ブロック２０のうち、Ｚ方向の最も一方側の電池ブロック２０の集電板６０は総プラスに相当する。また、Ｚ方向の最も他方側の電池ブロック２０の集電リード６５は総マイナスに相当する。集電板６０と集電リード６５とは、パック外部端子１２と電気的に接続されている（図示なし）。電池３０、第１ホルダ５０および集電板６０について、それぞれ詳細は後述する。
　＜電池＞
　図２および図３を用いて、実施形態の一例である電池３０について説明する。
　電池３０は、円筒形電池であってリチウムイオン電池である。ただし、電池３０は、円筒形電池に限定されず、角形電池、ラミネート電池等であってもよい。また、電池３０は、水系電池であってもよく、非水系電池であってもよい。非水系電池の一例としては、リチウムイオン電池が好適に用いられる。
　図３に示すように、電池３０は、詳細は後述するが、Ｚ方向の一方側に正極外部端子としての封口体３６の天板であるキャップ４５が設けられている。熱暴走時に電池３０内で内部ガスが発生し、内部圧力が上昇すると、キャップ４５の排気孔４５Ａから内部ガスが排気される。換言すれば、電池３０では、内部圧力上昇時にＺ方向の一方側から内部ガスが排気される。
　電池３０は、電極体３４と、電解質（図示せず）と、電極体３４および電解質を収容する外装缶３５とを有する。電極体３４は、正極３１と、負極３２と、セパレータ３３とを有し、正極３１と負極３２がセパレータ３３を介して渦巻き状に巻回された巻回構造を有する。外装缶３５は、Ｚ方向の一方側が開口した有底円筒状を有し、外装缶３５の開口は封口体３６によって塞がれている。
　電池３０は、電極体３４の上下にそれぞれ配置された絶縁板３７，３８を有する。図３に示す例では、正極３１に取り付けられた正極リード３９が絶縁板３７の貫通孔を通って封口体３６側に延び、負極３２に取り付けられた負極リード４０が絶縁板３８の外側を通って外装缶３５の底部側に延びている。正極リード３９は封口体３６の底板である内部端子板４１の下面に溶接等で接続され、内部端子板４１と電気的に接続された封口体３６の天板であるキャップ４５が正極外部端子となる。負極リード４０は外装缶３５の底部内面に溶接等で接続され、外装缶３５の底部が負極外部端子となる。
　封口体３６は、電極体３４側から順に、内部端子板４１、下弁体４２、絶縁部材４３、上弁体４４およびキャップ４５が積層された構造を有する。封口体３６を構成する各部材は、例えば円盤状又はリング状を呈し、絶縁部材４３を除く各部材は互いに電気的に接続されている。いわゆるガス排気弁を構成する下弁体４２と上弁体４４とは、各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材４３が介在している。
　ガス排気弁では、電池３０の熱暴走時に内部圧力が上昇すると、下弁体４２が上弁体４４をキャップ４５側に押し上げるように変形して破断する。これにより、下弁体４２と上弁体４４との間の電流経路が遮断される。さらに内部圧力が上昇すると、上弁体４４が破断し、キャップ４５の凸部の側面に形成された排気孔４５Ａから内部ガスが排気される。ただし、本実施形態に限定されることなく、Ｚ方向の他方側である外装缶３５の底部にガス排気弁を設け、内部圧力上昇時にＺ方向の他方側から内部ガスが排気される構成であってもよい。
　＜ホルダ＞
　図２および図４を用いて、実施形態の一例である第１ホルダ５０および集電板６０について説明する。
　第１ホルダ５０は、上述したように、２個の電池３０のＺ方向の一方側を保持している。ただし、第１ホルダ５０が保持する電池３０の個数は、本実施形態に限定されることはない。
　第１ホルダ５０は、例えば、高熱伝導性ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）樹脂、放熱フィラーを含有する樹脂、射出成形可能な熱硬化性樹脂等で構成されてもよい。より具体的には、第１ホルダ５０は、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、または吸熱剤が混入された不飽和ポリエステル等で構成されてもよい。第１ホルダ５０は、マイカ等の無機鉱物、樹脂材料にマイカ等の無機鉱物を混入した材料で構成されてもよい。
　図４に示すように、第１ホルダ５０は、Ｚ方向から見て長円形状に形成され、Ｚ方向において所定の厚みを有している。第１ホルダ５０は、電池３０を収容する収容部５１（図２参照）と、電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５を露出させる開口５２と、電池３０の内部圧力上昇時に内部ガスを第１ホルダ５０の外部に排気させる溝５３とを有している。溝５３について詳細は後述する。
　図２に示すように、収容部５１は、第１ホルダ５０のＺ方向の他方の面に形成されている。収容部５１は、Ｚ方向の他方側から見て円形状であってＸ方向またはＹ方向から見て凹部となるように形成されている。収容部５１には、電池３０のＺ方向の一方側の端部が嵌合され、電池３０の一方側が保持されている。
　図２および図４に示すように、開口５２は、収容部５１を貫通するように形成されている。より詳細には、開口５２は、Ｚ方向の他方側から見て収容部５１の円形状の径よりも小さい径の円形状の孔として形成されている。ただし、収容部５１の中心と開口５２の中心とは同一として形成されている。開口５２によれば、電池３０の正極外部端子としての封口体３６の天板であるキャップ４５を露出させて、キャップ４５と集電板６０とを接続することができる。また、開口５２によれば、電池３０の熱暴走時に電池３０から排気された高温の内部ガスを第１ホルダ５０の外部に排気することができる。
　＜集電板＞
　図４に示すように、集電板６０は、第１ホルダ５０のＺ方向の一方の面に当接し、電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５に接続されている。より具体的には、集電板６０は、第１ホルダ５０に保持された電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５同士を接続する。集電板６０は、例えばアルミニウム板、銅板等の金属板で構成されている。集電板６０は、第１ホルダ５０の一方の面に当接する本体６１と、キャップ４５に接続される集電リード６２とを有している。
　ここで、２個の電池３０のうち、第１電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５を露出させる開口５２を第１開口５２とし、第２電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５を露出させる開口５２を第２開口５２とする。この場合、本体６１は、第１ホルダ５０の第１開口５２と第２開口５２との間において、第１ホルダ５０の一方の面に当接している。本体６１には、他の電池ブロック２０の負極端子と接続する集電リード６５等が接続されている（図示なし）。集電リード６２は、本体６１のＸ方向の両端部において本体６１と連続して形成され、キャップ４５と溶接接合されることによってキャップ４５と電気的に接続されている。
　電池３０の熱暴走時に電池３０の内部圧力が上昇すると、キャップ４５の排気孔４５Ａから内部ガスが排気され、第１ホルダ５０の開口５２から内部ガスが排気される。しかし、集電板６０の集電リード６２によって開口５２の一部が塞がれているため、排気される内部ガスの一部が集電リード６２によって遮られる場合がある。
　集電リード６２によって内部ガスの排気が遮られた部分では、第１ホルダ５０の外部への内部ガスの排気が阻害される。そのため、高温の内部ガスが第１ホルダ５０の内部に流入して、周辺電池である第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０に接触し、第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０が熱暴走することで、熱暴走の連鎖が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、集電リード６２によって内部ガスの排気が遮られた部分では、後述する溝５３によって内部ガスを第１ホルダ５０の外部に排気する。
　＜溝＞
　溝５３は、第１ホルダ５０のＺ方向の一方の面に形成されている。また、溝５３は、第１ホルダ５０のＺ方向の一方の面の少なくとも集電板６０と当接する部分に形成されている。なお、ここでいう集電板６０と当接する部分に溝５３が形成されている、とは、一方側から見て、第１ホルダ５０の一方の面と集電板６０とが重なる部分に溝５３が設けられていることをいう。また、溝５３が少なくとも集電板６０と当接する部分に形成されている、とは、溝５３が集電板６０と当接する部分のみに形成されている場合と、集電板６０と当接する部分及び集電板６０と当接しない部分の両方に形成されている場合と、を含む。より詳細には、溝５３は、開口５２の集電リード６２によって塞がれた部分と第１ホルダ５０の一方の面の集電板６０と当接しない部分とを連通している。ここで、開口５２の集電リード６２によって塞がれた部分とは、開口５２における集電リード６２とキャップ４５とで挟まれた空間である。
　より具体的には、溝５３は、Ｘ方向に延びる第１ストレート部５３Ａと、Ｙ方向に延びる第２ストレート部５３Ｂとを有している。
　第１ストレート部５３Ａは、集電板６０によって覆われ、開口５２の集電リード６２によって塞がれた部分からＸ方向に沿って、終端部５４まで直線状に形成されている。終端部５４は、第１開口５２と第２開口５２の間に設けられており、集電板６０と当接している。つまり、第１ストレート部５３Ａは、第１開口５２の周縁部からＸ方向に沿って終端部５４まで直線状に形成されていると言える。また、第１ストレート部５３Ａは、第２開口５２の周縁部からＸ方向に沿って終端部５４まで直線状に形成されていると言える。ここで、例えば第１電池３０から内部ガスが排気された場合、内部ガスは第１ストレート部５３Ａに導かれる。第１開口５２と第２開口５２の間には終端部５４が形成されているため、第１ストレート部５３Ａに導入された内部ガスは、第２開口５２を介して第２電池３０に接触することなく、第１ホルダ５０の外部に排気される。
　第２ストレート部５３Ｂは、第１ストレート部５３Ａと連通し、第１ストレート部５３Ａの終端部５４からＹ方向に沿って直線状に形成されている。また、第２ストレート部５３Ｂは、中途部５３Ｃが集電板６０によって覆われ、両端部５３Ｄが集電板６０から露出している。ただし、溝５３の断面形状、長さ、幅、本数等は、本実施形態に限定されることはない。
　溝５３によれば、電池３０の熱暴走時に電池３０から排気された内部ガスが集電リード６２に遮られることなく第１ホルダ５０の外部に排気される。これにより、電池ブロック２０の１つの電池３０が熱暴走した場合に、内部ガスが第１ホルダ５０の内部に流入し、周辺電池である第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０が熱暴走することを抑制できる。つまり、熱暴走の連鎖が発生することを回避しやすい。
　なお、溝５３が形成される位置は、本実施形態に限定されない。例えば、Ｚ方向の他方側である外装缶３５の底部にガス排気弁を設け、内部圧力上昇時にＺ方向の他方側から内部ガスが排気される構成の場合には、第２ホルダ５５に溝５３を設ける構成であってもよい。
　＜まとめ＞
　本実施形態の電池パック１０は、電池３０と、第１ホルダ５０（ホルダ）と、集電板６０と、を備える。電池３０は、Ｚ方向（長手方向）の一方側に正極外部端子としての封口体３６の天板であるキャップ４５（外部端子）が設けられ、内部圧力の上昇時にキャップ４５の排気孔４５Ａから内部ガスを排気する。第１ホルダ５０は、整列配置された複数の電池３０のＺ方向の一方側を保持し、キャップ４５を露出させる開口５２を有する。集電板６０は、第１ホルダ５０の一方の面に当接し、開口５２の一部を塞いでキャップ４５に接続される。第１ホルダ５０の一方の面の少なくとも集電板６０と当接する部分に、開口５２の集電板６０によって塞がれた部分から排気された内部ガスを第１ホルダ５０の外部に排気する溝５３が設けられている。
　上記構成とすることによって、電池３０の熱暴走時に電池３０から排気された内部ガスが集電リード６２に遮られることなく溝５３を通過して第１ホルダ５０の外部に排気される。これにより、電池ブロック２０の１つの電池３０が熱暴走した場合に、高温の内部ガスが第１ホルダ５０の内部に流入することを抑制できる。そのため、高温の内部ガスが第１ホルダ５０の内部に流入して、周辺電池である第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０に接触し、第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０が熱暴走することを抑制できる。つまり、熱暴走の連鎖が発生することを回避しやすくなる。
　＜別実施形態＞
　図５を用いて、実施形態の他の一例である第１ホルダ７０および集電板８０について説明する。
　図５に示すように、第１ホルダ７０は、収容部（図示なし）と、開口７２と、電池３０の内部圧力上昇時に内部ガスを第１ホルダ７０の外部に排気させる溝７３とを有している。収容部および開口７２については、上述した第１ホルダ５０の収容部５１および開口５２と同様であるため、説明を省略する。なお、溝７３について詳細は後述する。
　集電板８０は、第１ホルダ７０の一方の面に当接し、電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５に接続されている。より具体的には、集電板８０は、第１ホルダ７０に保持された電池３０の正極外部端子としてのキャップ４５同士を接続する。集電板８０は、例えばアルミニウム板、銅板等の金属板で構成されている。集電板８０は、第１ホルダ７０のＺ方向の一方の面に当接する本体８１と、キャップ４５に接続される集電リード８２とを有している。
　本体８１は、第１ホルダ７０のＺ方向から見た長円形状と略同一の形状であって、第１ホルダ７０の一方の面に当接している。本体８１には、第１ホルダ７０の開口７２に対応する位置に開口８３が形成されている。また、本体８１には、他の電池ブロック２０の負極端子と接続する集電リード６５等が接続されている。ただし、本体８１の形状、大きさ等は、本実施形態に限定されることはなく、第１ホルダ７０の一方の面において、少なくとも開口７２を含む部分の形状、大きさ等であってもよい。
　集電リード８２は、開口８３の縁から延出して、キャップ４５と溶接接合されることによってキャップ４５と電気的に接続されている。また、それぞれの集電リード８２は、開口８３の同位相位置の縁から延出している。本実施形態では、それぞれの集電リード８２は、開口８３のＸ方向の一方側の縁から延出している。
　溝７３は、第１ホルダ７０のＺ方向の一方の面に複数（図５に示す例では２本）形成されている。また、それぞれの溝７３は、第１ホルダ７０の一方の面の集電板８０と当接する部分に形成されている。それぞれの溝７３は、開口７２の集電リード８２によって塞がれた部分と、開口７２に隣接する開口７２の集電板８０によって塞がれていない部分とを連通している。
　溝７３によれば、電池３０の熱暴走時に電池３０から排気された内部ガスが集電リード８２に遮られることなく隣接する開口７２から第１ホルダ７０の外部に排気される。これにより、電池ブロック２０の１つの電池３０が熱暴走した場合に、高温の内部ガスが第１ホルダ７０の内部に流入し、高温の内部ガスが第１ホルダ７０の内部に流入して第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０に接触し、第１ホルダ５０の内部に保持された電池３０が熱暴走することで、熱暴走の連鎖が発生することを回避することができる。
　なお、本開示は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。
　１０　電池パック
　１１　外装ケース
　１２　パック外部端子
　１３　排気孔
　２０　電池ブロック
　３０　電池
　３１　正極
　３２　負極
　３３　セパレータ
　３４　電極体
　３５　外装缶
　３６　封口体
　３７　絶縁板
　３８　絶縁板
　３９　正極リード
　４０　負極リード
　４１　内部端子板
　４２　下弁体
　４３　絶縁部材
　４４　上弁体
　４５　キャップ（正極外部端子）
　４５Ａ　排気孔
　５０　第１ホルダ
　５１　収容部
　５２，７２，８３　開口
　５３　溝
　５３Ａ　第１ストレート部
　５３Ｂ　第２ストレート部
　５４　終端部
　５５　第２ホルダ
　６０　集電板
　６１　本体
　６２，６５，８２　集電リード
　７０　第１ホルダ
　７３　溝
　８０　集電板
　８１　本体

Claims (3)

  1. 　長手方向の一方側に外部端子が設けられ、内部圧力の上昇時に長手方向の一方側から内部ガスが排気される電池と、
    　整列配置された複数の前記電池の長手方向の一方側を保持し、前記外部端子を露出させる開口を有するホルダと、
    　前記ホルダの一方の面に当接し、前記開口の一部を塞いで前記外部端子に接続される集電板と、
    　を備え、
    　前記ホルダの一方の面の少なくとも前記集電板と当接する部分に、前記開口の前記集電板によって塞がれた部分から排気された前記内部ガスを前記ホルダの外部に排気する溝が設けられる、
    　電池パック。
  2. 　請求項１記載の電池パックであって、
    　前記溝は、前記開口の前記集電板によって塞がれた部分と、前記ホルダの一方の面の前記集電板と当接しない部分とを連通する、
    　電池パック。
  3. 　請求項１記載の電池パックであって、
    　前記溝は、前記開口の前記集電板によって塞がれた部分と、前記開口に隣接する開口の前記集電板によって塞がれていない部分とを連通する、
    　電池パック。
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