WO2024048160A1 - 電池パック - Google Patents

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WO2024048160A1
WO2024048160A1 PCT/JP2023/027786 JP2023027786W WO2024048160A1 WO 2024048160 A1 WO2024048160 A1 WO 2024048160A1 JP 2023027786 W JP2023027786 W JP 2023027786W WO 2024048160 A1 WO2024048160 A1 WO 2024048160A1
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WO
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label
battery pack
starting point
exhaust hole
double
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聡 河上
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パナソニックエナジー株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/256—Carrying devices, e.g. belts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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.
  • a battery pack in which a secondary battery cell is housed in a case is used (for example, Patent Document 1).
  • a battery pack in which a secondary battery cell is housed in a case is used (for example, Patent Document 1).
  • an exhaust hole may be formed in a part of the case so that the gas can be exhausted to the outside of the case. Since this exhaust hole is not normally used, it is conceivable to cover the exhaust hole with a label to prevent foreign matter from entering the case through the exhaust hole.
  • One object of the present disclosure is to provide a battery pack that allows high-pressure gas to be discharged from a desired position of the case.
  • a battery pack houses one or more secondary battery cells each having a safety valve provided in an outer can, and the one or more secondary battery cells, and the safety valve of the secondary battery cell is opened.
  • An exterior case having a part formed with an exhaust hole for releasing high-pressure gas to the outside when the high-pressure gas is discharged to the outside; and an exterior case that is glued to the periphery of the exhaust hole of the exterior case to close the exhaust hole.
  • a battery pack comprising: a label that is attached to the exterior case;
  • the label in the event that high-pressure gas is released into the exterior case from the safety valve, the label is broken at a point where the strength is intentionally weakened by the breakage starting point of the label. This makes it possible to accurately control the location of high-pressure gas discharge, increasing safety.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery pack according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the surface of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the inside of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional perspective view taken along line IV-IV in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 4;
  • FIG. 3 is an enlarged exploded perspective view of FIG. 2 viewed diagonally from below.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the label of FIG. 6;
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing a state where the internal pressure of a battery pack according to a comparative example has increased, and FIG.
  • FIG. 8B is a perspective view showing how the label is peeled off and gas is discharged from the state of FIG. 8A.
  • FIG. 9A is a schematic cross-sectional view showing a state in which the internal pressure of the battery pack according to Embodiment 1 has increased
  • FIG. 9B is a perspective view showing how the slit part is damaged and gas is discharged from the state shown in FIG. 9A.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a label of a battery pack according to a modified example, viewed diagonally from below.
  • FIG. 11A is a plan view of the double-sided tape for the battery pack label according to Embodiment 1 seen from the front side
  • FIG. 11B is a schematic diagram showing the results of CAE performed on FIG. 11A
  • FIG. 11C is the double-sided tape of FIG. 11A.
  • FIG. 3 is a plan view showing a label in which a slit portion is formed.
  • 12A is a plan view of the double-sided tape for the label of the battery pack according to Embodiment 2 seen from the front side
  • FIG. 12B is a schematic diagram showing the result of performing CAE on FIG. 12A
  • FIG. 12C is the double-sided tape of FIG. 12A.
  • FIG. 3 is a plan view showing a label in which a slit portion is formed.
  • 13A is a plan view of the double-sided tape of the battery pack label according to Embodiment 3 seen from the front side
  • FIG. 13B is a schematic diagram showing the result of performing CAE on FIG. 13A
  • FIG. 13B is a schematic diagram showing the result of performing CAE on FIG. 13A
  • FIG. 13B is a schematic diagram showing the result of performing CAE on FIG. 13A
  • FIG. 13B is a schematic diagram showing
  • FIG. 13C is the double-sided tape of FIG. 13A.
  • FIG. 3 is a plan view showing a label in which a slit portion is formed.
  • 14A is a plan view of the double-sided tape for the battery pack label according to Embodiment 4 seen from the front side
  • FIG. 14B is a schematic diagram showing the result of performing CAE on FIG. 14A
  • FIG. 14C is the double-sided tape of FIG. 14A.
  • FIG. 3 is a plan view showing a label in which a slit portion is formed.
  • 15A is a plan view of the double-sided tape for the battery pack label according to Embodiment 5 seen from the front side
  • FIG. 15B is a schematic diagram showing the result of performing CAE on FIG. 15A
  • FIG. 15C is the double-sided tape of FIG. 15A.
  • FIG. 3 is a plan view showing a label in which a slit portion is formed.
  • Embodiments of the present invention may be specified by the following configurations and features.
  • the battery pack further includes a double-sided tape for adhering the label to the outer case and fixing it at a position where the exhaust hole is closed, and The portion is formed to be included in the area of the label to which the double-sided tape is attached.
  • the double-sided tape forms a tape-side break portion at a position corresponding to a break start point of the label.
  • the breakage starting point portion is formed in a slit shape.
  • the breakage starting point portions are provided at a plurality of locations on the label.
  • a label attaching area to which the label is attached at the periphery of the exhaust hole of the outer case has a part with a different adhesive width.
  • the narrow width portion has a deformed portion having a different adhesive width from the periphery of the exhaust hole, and the fracture starting point is a portion of the label adjacent to the deformed portion. It is set in.
  • each element constituting the present invention may be configured so that multiple elements are configured with the same member so that one member serves as multiple elements, or conversely, the function of one member may be performed by multiple members. It can also be accomplished by sharing.
  • the battery pack of the present invention can be used as a power source for driving vehicles such as electric carts for home delivery or golf courses, electric scooters, construction machines, hybrid cars, and electric cars.
  • driving vehicles such as electric carts for home delivery or golf courses, electric scooters, construction machines, hybrid cars, and electric cars.
  • it can also be used as a power source for portable electrical devices such as radios, electric cleaners, and power tools.
  • portable electrical devices such as radios, electric cleaners, and power tools.
  • it can be used as a stationary power storage device, as a backup power source for servers, or as a power supply device for homes, offices, and factories.
  • a battery pack used as a driving power source for an electric cart will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the battery pack 100 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the surface of the battery pack 100 in FIG. 1
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the inside of the battery pack 100 in FIG. 4 is a cross-sectional perspective view taken along line IV-IV in FIG. 1
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of the main part of FIG. 4
  • FIG. 6 is an enlarged exploded perspective view of FIG. 2 as seen diagonally from below
  • FIG. 6 shows an exploded perspective view of the label 20 of FIG. 6, respectively.
  • a battery pack 100 shown in these figures includes an exterior case 10, a label 20, and one or more secondary battery cells 1. (Exterior case 10)
  • the exterior case 10 houses one or more secondary battery cells 1 and battery holders 2. As shown in FIGS. 1, 2, etc., this exterior case 10 has a box-shaped appearance.
  • the exterior case 10 is divided into two parts, for example, an upper case 11 and a lower case 12.
  • the exterior case 10 is preferably made of a material with excellent insulation properties, such as resin such as polycarbonate or PC-ABS alloy, but may also be made of a metal material such as aluminum or its alloy. Further, inside the exterior case 10, as shown in FIG. 2, a holder storage space is provided for storing the battery holder 2. (Secondary battery cell 1)
  • a secondary battery cell whose outer can is square or cylindrical can be used.
  • 120 cylindrical secondary battery cells 1 are arranged in a vertical position. Further, the secondary battery cells 1 are connected in a 10-by-12 arrangement. Note that the number and arrangement of secondary battery cells, the number of connections in series or parallel, etc. are not limited to this example, and any number or arrangement can be adopted as appropriate.
  • Each secondary battery cell 1 has positive and negative electrodes, respectively. The positive and negative electrodes are preferably provided on one end surface of the secondary battery cell 1.
  • known secondary batteries such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydride battery, a nickel cadmium battery, etc. can be used as appropriate.
  • the outer can of the secondary battery cell 1 is provided with a safety valve.
  • the safety valve opens in response to an increase in the internal pressure of the outer can, and releases the gas inside the outer can to the outside. (Exhaust hole 13)
  • the exterior case 10 has an exhaust hole 13 for discharging high-pressure gas to the outside when the safety valve of the secondary battery cell 1 is opened and high-pressure gas is discharged. is formed in part.
  • the exhaust hole 13 is formed in the label pasting area 14 where the label 20 is pasted, and the exhaust hole 13 is closed by pasting the label 20.
  • the exhaust holes 13 are provided unevenly on one side of the upper surface of the exterior case 10. Further, the exhaust hole 13 is not limited to the top surface of the exterior case, but may be provided on the side surface, bottom surface, etc. Further, exhaust holes may be opened at multiple locations.
  • the exhaust hole 13 is designed according to the volume of the outer case 10, the battery capacity of the secondary battery cell 1, etc., and has a width of, for example, 12 mm. (Label 20)
  • the label 20 is adhered to the periphery of the exhaust hole 13 of the outer case 10 and attached to the label attachment area 14 of the outer case 10.
  • the label pasting area 14 is formed in a stepped portion 15 that is one level lower than other areas of the exterior case 10 so as to be substantially flush with the surface of the label 20.
  • the label 20 has information printed in advance on the specifications of the battery pack 100, such as the model number, manufacturer name, battery capacity, and ratings.
  • the label 20 is made of resin such as polycarbonate or polypropylene, or is made of a paper base material impregnated or coated with resin.
  • the outer shape of the label 20 is rectangular. In the example shown in FIG.
  • the label 20 has a horizontally long rectangular shape with chamfered corners, but the label 20 is not limited to this shape, and may be a vertically long shape, a square shape, a polygonal shape such as an octagonal shape, or the like. (Double-sided tape 30)
  • the back side of the label 20 has an adhesive surface at least partially.
  • double-sided tape 30 is attached around the label 20 to attach the adhesive surface to the label 20.
  • the double-sided tape 30 is a member for fixing the label 20 in a position that closes the exhaust hole 13.
  • the thickness of the label 20 is 0.5 mm
  • the thickness of the double-sided tape 30 is 0.2 mm.
  • an adhesive or the like may be used to adhere the label 20.
  • the label 20 is provided with a breakage starting point 22 on a part of the adhesive surface with the exterior case 10.
  • the breakage starting point 22 of the label 20 will intentionally prevent the gas from being released.
  • the position at which the high-pressure gas is discharged can be accurately controlled, increasing safety. This situation will be explained with reference to a battery pack 800 according to a comparative example shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the battery pack 800 shown in these figures shows how the exhaust hole 813 of the outer case 810 is closed with a label 820.
  • the label 20 is provided with a structure that is intentionally broken, so that exhaust can be performed regardless of the adhesive strength of the label 20. becomes.
  • the exhaust can be exhausted from the location where the fracture starting point 22 is provided, the direction of exhausting the high-pressure gas can also be easily controlled.
  • the battery pack is generally housed inside the base on which the user sits. I can handle it. In this case, it is not necessary to cover the entire surface of the battery pack with a protective wall, but it is sufficient to partially provide a protective wall around the portion of the discharge hole where gas is discharged. Furthermore, by making it easier to control the direction of gas discharge, it becomes possible to implement safety measures and improve safety even further.
  • the fracture starting point 22 is preferably formed to be included in the area of the label 20 to which the double-sided tape 30 is attached.
  • the exhaust hole 13 is sealed with the double-sided tape 30, making it easy to exhibit waterproofness and airtightness
  • the fracture starting point 22 is formed by providing the fracture starting point 22 in the area to be pasted with the double-sided tape 30.
  • the double-sided tape 30 has a tape-side breaking part 32 formed at a position corresponding to the breaking starting point 22 of the label 20, as shown in FIGS. 6 and 7. This makes it easier to control the starting point of rupture, including the double-sided tape 30.
  • the fracture starting point 22 is formed using a Thomson blade.
  • the fracture starting point 22 is formed in the shape of a slit. Thereby, it is possible to easily form a slit-shaped breakage starting point 22 on the label 20 or the double-sided tape 30, and add a breakage-prone starting point at an arbitrary position.
  • the slit may be linear or curved.
  • the fracture starting point 22 is not limited to a slit, but may be a dot.
  • a plurality of fracture starting point portions may be provided. For example, a large number of dots may be formed as the fracture starting point.
  • the breakage starting point portions may be formed at different positions on the label.
  • the label pasting area 14 on the periphery of the exhaust hole 13 of the exterior case 10, to which the label 20 is pasted, has a narrow part where the adhesive width is narrower than other parts.
  • the narrow portion has a stepped portion 15 having a different adhesive width from the peripheral edge of the exhaust hole 13. It is preferable that the fracture starting point 22 is provided based on a portion of the label 20 where stress increases due to the high pressure gas discharged by the step portion 15 when the safety valve of the secondary battery cell 1 is opened.
  • the breakage starting point 22 does not necessarily need to penetrate the label 20, and may be provided only on the surface of the label 20, such as a so-called half-cut, so that it does not penetrate through the label 20.
  • the tape side fracture part 32 of the double-sided tape 30 may be at a level that does not affect the fracture origin, the fracture origin may be It is also possible to have a configuration in which only the portion 22' is provided and no tape-side broken portion is formed in the double-sided tape 30'.
  • the position where the breakage starting point 22 is provided is designed according to the shape of the area to which the label 20 is to be adhered. That is, by providing it at a location on the adhesive surface of the label 20 where stress is likely to concentrate, the determination position can be controlled more accurately.
  • the stress generated in the discharge hole blocked by the label 20 is analyzed by CAE simulation according to the pattern of the double-sided tape 30, and the The position and size of the starting point 22 can be designed.
  • the pattern of the double-sided tape 30 of the battery pack 100 according to the first embodiment described above, the results of stress analysis by CAE, and the shape of the slits are shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C, respectively.
  • the pattern as viewed from the top of the battery pack 100 is shown. That is, the pattern of the double-sided tape 30 formed on the back side of the label 20 is shown as viewed from the front side.
  • the pattern of the double-sided tape 30 is formed with equal width around the label 20 as shown in FIG. 11A, the stress is concentrated in the middle part of the long side as shown in FIG. 11B, so the fracture starting point 22 is as shown in FIG. It is preferable to provide it on one of the long sides of the label 20, as shown in FIG. [Embodiments 2 to 5]
  • FIGS. 12A to 15C examples in which stress analysis is performed by CAE for different patterns of double-sided tape and fracture starting points are designed based on this are shown in FIGS. 12A to 15C as battery packs according to embodiments 2 to 5. show.
  • FIGS. 12B, 13B, 14B, and 15B from the stress analysis results of CAE, in the rectangular discharge hole, the label 20 deforms due to the high pressure inside the battery pack 100, and as a result, the long side It can be seen that the center part has the largest deformation and the highest stress. On the other hand, it can be seen that the influence of pressure on the corners of the label 20 decreases as the distance increases.
  • the center portion of the long side of the double-sided tape 30B is partially narrowed, and according to the stress analysis results, as shown in FIG. 12B, the width is narrowed. Since the stress is locally high at the corners of the area where the rupture occurs, the slit of the fracture starting point 22B provided in the label 20B is adjacent to the narrow deformed part 24B at the center of the long side, as shown in FIG. 12C. It is set up.
  • one corner of the double-sided tape 30C is partially formed into a narrow deformed part 24C, and according to the stress analysis results, as shown in FIG. 13B, Since the stress increases toward the deformed part 24C, which becomes narrower along the sides, the slit of the fracture starting point 22C provided in the label 20C extends from the center of the long side to the deformed part at the corner, as shown in FIG. 13C. 24C, and is further curved just in front of the deformed portion 24C.
  • a deformed portion 24D that is constricted inward in a U-shape is formed in the middle of the long side of the double-sided tape 30D, and the double-sided tape 30D in the deformed portion 24D is width is narrowed.
  • Such a shape may occur when the shape of the exhaust hole 13 is partially narrowed due to restrictions on the exterior case 10 side.
  • the stress is high on both sides of the U-shaped deformed portion 24D on the long side. , extending on both sides of the U-shaped deformed portion 24D at the center of the long side.
  • a deformed portion 24E is formed in the middle of the long side of the double-sided tape 30E by gouging out from the inside as shown in FIG. 12A, so that the double-sided tape 30E has a narrow width.
  • the width is conversely cut out from the outside, so that the entire lower side of the annular double-sided tape 30E is narrower than the other sides.
  • the stress is high at the deformed part 24E in the middle of the long side, so the slit of the breakage starting point 22E provided in the label 20E is placed at the deformed part 24E in the middle of the long side, as shown in FIG. 15C.
  • the deformed portions 24E at the boundaries between the central constriction and the left and right constrictions are each curved.
  • the battery pack is attached to an electrical device to be driven, and power is supplied to the electrical device. Furthermore, when the remaining capacity of the battery pack becomes low or when the battery pack deteriorates over time, the battery pack can be replaced and the electrical device can be continued to be used.
  • the present invention is not limited to a replaceable battery pack that mainly houses secondary battery cells, but can also be applied to an embodiment in which secondary battery cells are housed within the casing of an electrical device.
  • a battery pack is sufficient if a secondary battery cell is housed in a case, and an electric device that has a driving secondary battery cell built into the casing of the electric device itself is also referred to as a battery pack. That is, the present invention is not limited to replaceable battery packs, but can also be applied to electrical equipment incorporating secondary battery cells.
  • the battery pack according to the present invention can be suitably used as a power source for a wireless device or a power source for portable electrical equipment such as an electric cleaner or a power tool. Further, it can be appropriately used for applications such as power supply devices for moving bodies such as assisted bicycles and electric carts.

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Abstract

ケースの所望の位置から高圧ガスを排出できるようにした電池パックを提供する。 電池パック１００は、外装缶に安全弁を設けた一以上の二次電池セル１と、一以上の二次電池セル１を収納すると共に、二次電池セル１の安全弁が開弁されて高圧ガスが排出された場合に、これを外部に放出するための排気穴１３を一部に形成した外装ケース１０と、外装ケース１０の排気穴１３の周縁に接着されて排気穴１３を閉塞するラベル２０とを備える。ラベル２０は、外装ケース１０との接着面の一部に破断起点部２２を設けている。

Description

電池パック
　本開示は、電池パックに関する。
　リチウムイオン二次電池等の充電可能な二次電池を用いて電気機器を駆動させるため、二次電池セルをケースに収納した電池パックが用いられている（例えば特許文献１）。このような電池パックにおいて、二次電池セルに何らかの異常が発生すると、二次電池セルから高圧のガスが電池パックの内部に溜まる。この場合に、ガスをケースの外部に排出できるよう、ケースの一部に排気穴を形成することがある。この排気穴は通常時には使用されないので、排気穴から異物等がケース内部に侵入することを防ぐため、排気穴をラベルで閉塞することが考えられる。この構造であれば、図８Ａに示すようにケース８１０の内圧が高くなった際には、図８Ｂに示すように圧力でラベル８２０が破断されて、高圧ガスを排気穴からケース８１０の外部に排出することが可能となる。
　しかしながら、この構成においては、ラベルが破断された箇所から高圧ガスがケース外部に排出されるところ、ラベルのどの部分が破断されるのかを事前に予測することが困難であり、高圧ガスの排出位置や方向を正確にコントロールすることが難しいという問題があった。
国際公開第２０１９／１６３５５０号
　本開示の目的の一は、ケースの所望の位置から高圧ガスを排出できるようにした電池パックを提供することにある。
　本発明の一の形態に係る電池パックは、外装缶に安全弁を設けた一以上の二次電池セルと、前記一以上の二次電池セルを収納すると共に、前記二次電池セルの安全弁が開弁されて高圧ガスが排出された場合に、これを外部に放出するための排気穴を一部に形成した外装ケースと、前記外装ケースの前記排気穴の周縁に接着されて前記排気穴を閉塞するラベルと、を備える電池パックであって、前記ラベルは、前記外装ケースとの接着面の一部に破断起点部を設けている。
　本発明の一形態に係る電池パックによれば、万一安全弁から高圧ガスが外装ケース内に放出された際、ラベルの破断起点部により意図的に強度を弱めた箇所から破断されるようにしたことで、高圧ガスの排出位置を正確にコントロールすることができ、安全性を高めることができる。
実施形態１に係る電池パックを示す斜視図である。 図１の電池パックの表面を示す分解斜視図である。 図１の電池パックの内部を示す分解斜視図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線における断面斜視図である。 図４の要部拡大断面図である。 図２を斜め下方から見た拡大分解斜視図である。 図６のラベルの分解斜視図である。 図８Ａは比較例に係る電池パックの内圧が上昇した状態を示す模式断面図、図８Ｂは図８Ａの状態からラベルが剥離されてガスが排出される様子を示す斜視図である。 図９Ａは実施形態１に係る電池パックの内圧が上昇した状態を示す模式断面図、図９Ｂは図９Ａの状態からスリット部が破損してガスが排出される様子を示す斜視図である。 変形例に係る電池パックのラベルを示す斜め下方から見た分解斜視図である。 図１１Ａは実施形態１に係る電池パックのラベルの両面テープを正面側から見た平面図、図１１Ｂは図１１Ａに対してＣＡＥを行った結果を示す模式図、図１１Ｃは図１１Ａの両面テープに対してスリット部を形成したラベルを示す平面図である。 図１２Ａは実施形態２に係る電池パックのラベルの両面テープを正面側から見た平面図、図１２Ｂは図１２Ａに対してＣＡＥを行った結果を示す模式図、図１２Ｃは図１２Ａの両面テープに対してスリット部を形成したラベルを示す平面図である。 図１３Ａは実施形態３に係る電池パックのラベルの両面テープを正面側から見た平面図、図１３Ｂは図１３Ａに対してＣＡＥを行った結果を示す模式図、図１３Ｃは図１３Ａの両面テープに対してスリット部を形成したラベルを示す平面図である。 図１４Ａは実施形態４に係る電池パックのラベルの両面テープを正面側から見た平面図、図１４Ｂは図１４Ａに対してＣＡＥを行った結果を示す模式図、図１４Ｃは図１４Ａの両面テープに対してスリット部を形成したラベルを示す平面図である。 図１５Ａは実施形態５に係る電池パックのラベルの両面テープを正面側から見た平面図、図１５Ｂは図１５Ａに対してＣＡＥを行った結果を示す模式図、図１５Ｃは図１５Ａの両面テープに対してスリット部を形成したラベルを示す平面図である。
　本発明の形態は、以下の構成や特徴によって特定されてもよい。
　本発明の他の形態に係る電池パックは、上記形態において、さらに、前記ラベルを前記外装ケースに接着して前記排気穴を閉塞する位置に固定するための両面テープを備えており、前記破断起点部は、前記ラベルの、前記両面テープを貼付した領域に含まれるように形成されている。上記構成により、両面テープで排気穴を封止し、防水性や気密性を発揮させ易くしつつ、破断起点部を両面テープで貼付する領域に設けることで、防水性や気密性を維持することが可能となる。
　また本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記両面テープが、前記ラベルの破断起点部と対応する位置に、テープ側破断部を形成している。
　さらに本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記破断起点部は、スリット状に形成されている。
　さらにまた本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記破断起点部が、前記ラベルの複数箇所に設けられている。
　さらにまた本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記外装ケースの前記排気穴の周縁の、前記ラベルを貼付するラベル貼付領域は、その一部に接着幅が他の部位より狭い幅狭部を有し、前記幅狭部は、前記排気穴の周縁からの接着幅が異なる変形部を有し、前記破断起点部が、前記変形部に隣接する前記ラベルの部位に設けられている。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
　本発明の電池パックは、宅配用やゴルフ場用の電動カート、電動スクータ、建機、ハイブリッド車や電気自動車等の車両の駆動用電源等に利用できる。またアシスト自転車の駆動用電力源の他、無線機、電動クリーナ、電動工具等の携帯型の電気機器用の電源としても利用できる。あるいは据え置き型の蓄電用途でサーバのバックアップ用電源や家庭用、事業所用、工場用の電源装置としても利用できる。以下、本発明の一実施形態として、電動カートの駆動電源として用いる電池パックについて説明する。
［実施形態１］
　本発明の実施形態１に係る電池パック１００を図１～図７に示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電池パック１００を示す斜視図、図２は図１の電池パック１００の表面を示す分解斜視図、図３は図１の電池パック１００の内部を示す分解斜視図、図４は図１のＩＶ－ＩＶ線における断面斜視図、図５は図４の要部拡大断面図、図６は図２を斜め下方から見た拡大分解斜視図、図７は図６のラベル２０の分解斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池パック１００は、外装ケース１０と、ラベル２０と、一以上の二次電池セル１とを備える。
（外装ケース１０）
　外装ケース１０は、一以上の二次電池セル１や電池ホルダ２を収納する。この外装ケース１０は図１、図２等に示すように、外観を箱形に形成している。外装ケース１０は、例えば上ケース１１と下ケース１２に二分割される。この外装ケース１０は、絶縁性に優れた部材、例えばポリカーボネート、ＰＣ－ＡＢＳアロイなどの樹脂製とすることが好ましいが、アルミニウムやその合金などの金属製部材により構成しても良い。また外装ケース１０の内部には、図２に示すように電池ホルダ２を収納するホルダ収納空間を設けている。
（二次電池セル１）
　一以上の二次電池セル１は、外装缶を角型や円筒型とした二次電池セルが利用できる。図３、図４に示す例では、円筒形の二次電池セル１を１２０本、縦置き姿勢で配置している。また二次電池セル１を１０直１２並の接続としている。なお、二次電池セルの数や配置、直列や並列の接続数などは、この例に限らず、任意の数や配置を適宜採用できる。各二次電池セル１は、それぞれ正負の電極を有する。正負の電極は、好ましくは二次電池セル１の一方の端面に設けられる。このような二次電池セル１には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の、既知の二次電池が適宜利用できる。
　また二次電池セル１の外装缶には、安全弁を設けている。安全弁は、外装缶の内圧上昇に反応して開弁し、外装缶内部のガスを外部に放出する。
（排気穴１３）
　一方外装ケース１０は、図２、図４、図５に示すように二次電池セル１の安全弁が開弁されて高圧ガスが排出された場合に、これを外部に放出するための排気穴１３を一部に形成している。ここでは、ラベル２０を貼付するラベル貼付領域１４に、排気穴１３を形成しており、ラベル２０を貼付することで排気穴１３を閉塞する。排気穴１３は、外装ケース１０の上面の、片側に偏在して設けられている。また排気穴１３は、外装ケースの上面に限らず、側面や底面などに設けてもよい。また複数箇所に排気穴を開口してもよい。排気穴１３は、外装ケース１０の容積や二次電池セル１の電池容量などに応じて設計され、例えば１２ｍｍ幅とする。
（ラベル２０）
　ラベル２０は、外装ケース１０の排気穴１３の周縁に接着されて外装ケース１０のラベル貼付領域１４に貼付される。ラベル貼付領域１４はラベル２０の表面とほぼ面一になるように外装ケース１０の他の領域より１段低い段差部１５に形成されている。ラベル２０は、電池パック１００の仕様、例えば型番や製造メーカ名、電池容量、定格等の情報を予め印刷している。このラベル２０は、ポリカーボネートやポリプロピレンなどの樹脂製、あるいは紙の基材に樹脂を含侵、あるいはコーティングした部材とする。ラベル２０の外形は、矩形状としている。図２等の例では、ラベル２０を隅部を面取りした横長の長方形状としているが、この形状に限らず、縦長や正方形状、八角形状等の多角形状等としてもよい。
（両面テープ３０）
　またラベル２０を貼付するために、ラベル２０の裏面側には少なくとも部分的に、粘着面を有する。好ましくは、図６、図７に示すようにラベル２０の周囲に両面テープ３０を貼付して、ラベル２０に粘着面を貼付している。両面テープ３０は、ラベル２０を排気穴１３を閉塞する位置に固定するための部材である。例えば、ラベル２０の厚さを０．５ｍｍとし、両面テープ３０の厚さを０．２ｍｍとしている。また両面テープ３０に限らず、ラベル２０の接着に接着剤等を用いてもよい。
（破断起点部２２）
　またラベル２０は、外装ケース１０との接着面の一部に破断起点部２２を設けている。破断起点部２２をラベル２０の一部に設けることで、万一二次電池セル１の安全弁から高圧ガスが外装ケース１０内に放出された場合でも、ラベル２０の破断起点部２２により意図的に強度を弱めた箇所から破断されるようにして、高圧ガスの排出位置を正確にコントロールすることができ、安全性を高めることができる。この様子を、図８Ａ～図８Ｂに示す比較例に係る電池パック８００を参照して説明する。これらの図に示す電池パック８００は、外装ケース８１０の排気穴８１３をラベル８２０で閉塞する様子を示している。この電池パック８００の内部において二次電池セルの安全弁が開弁されて、図８Ａに示すようにケースの内圧が高くなった際には、図８Ｂに示すように圧力でラベル８２０が破断されて、高圧ガスを排気穴８１３からケースの外部に排出する。しかしながら、この構造ではラベル８２０の接着強度と排気圧力のバランスを取ることが難しいという問題があった。また接着強度のばらつきにより、排気方向のコントロールが難しいという問題もあった。
　これに対して本実施形態に係る電池パック１００では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、意図的に破断する構造をラベル２０に設けたことで、ラベル２０の接着強度によらず排気が可能となる。すなわち破断起点部２２を設けた箇所から排気ができるため、高圧ガスの排気方向のコントロールも容易となる。
　例えば電動カートのように、ユーザが直接触れて使用する電気機器においては、高温高圧のガスが外部に放出される事態となった場合に、このようなガスから人体を守る必要がある。そこで、本実施形態に係る電池パック１００のように、予めガスの排出位置を制御できる構成とすることで、安全性の対策を講じ易くなる。例えば電動スクータにおいては、ユーザが座る台座部の内部に電池パックが収納される構成が一般に採用されるところ、ガスの放出位置に、ユーザに直接高圧ガスが触れないような防護壁を設けることで対処できる。この際において、電池パックの全面を防護壁で覆わずとも、排出穴の内、ガスが排出される部位を中心に防護壁を部分的に設ければ足りる。またガスの排出方向も制御し易くすることで、一層、安全対策の施工と安全性の向上を図ることが可能となる。
　破断起点部２２は、図４、図５に示すように、ラベル２０の、両面テープ３０を貼付した領域に含まれるように形成することが好ましい。これにより、両面テープ３０で排気穴１３を封止し、防水性や気密性を発揮させ易くしつつ、破断起点部２２を両面テープ３０で貼付する領域に設けることで、破断起点部２２を形成しながらも防水性や気密性を維持することが可能となる。
　また両面テープ３０は、図６、図７に示すように、ラベル２０の破断起点部２２と対応する位置に、テープ側破断部３２を形成することが好ましい。これにより、両面テープ３０も含めた破断の起点位置のコントロールが容易となる。好ましくは、ラベル２０に両面テープ３０を貼付した状態で、トムソン刃により破断起点部２２を形成する。
　破断起点部２２は、スリット状に形成することが好ましい。これにより、ラベル２０や両面テープ３０に対し容易にスリット状の破断起点部２２を形成し、破断し易い起点を任意の位置に付加できる。スリットは、直線状とする他、曲線を含んでいてもよい。また破断起点部２２は、スリットに限らず、点状としてもよい。さらに破断起点部を複数個、設けてもよい。例えば破断起点部として、多数のドットを形成してもよい。また、ラベルの異なる位置にそれぞれ、破断起点部を形成してもよい。
　外装ケース１０の排気穴１３の周縁の、ラベル２０を貼付するラベル貼付領域１４は、その一部に接着幅が他の部位より狭い幅狭部を有する。幅狭部は、排気穴１３の周縁からの接着幅が異なる段差部１５を有する。破断起点部２２は、段差部１５により二次電池セル１の安全弁の開弁により排出された高圧ガスにより、応力の高まるラベル２０の部位に基づいて設けることが好ましい。
　なお破断起点部２２は、ラベル２０を貫通する必要は必ずしもなく、いわゆるハーフカットのような、ラベル２０の表面だけに設けて貫通させない形態としてもよい。また両面テープ３０の材質や強度によっては、両面テープ３０のテープ側破断部３２が破断の起点に影響を与えないレベルであれば、図１０の変形例に示すラベル２０’のように、破断起点部２２’のみを設けて、両面テープ３０’にテープ側破断部を形成しない構成としてもよい。
　破断起点部２２を設ける位置は、ラベル２０を接着する領域の形状に応じて設計することが好ましい。すなわち、ラベル２０の接着面の内で、応力が集中し易い部位に設けることで、判断位置のコントロールをより正確に行える。例えば、ラベル２０の接着に両面テープ３０を使用する例において、両面テープ３０のパターンに応じて、ラベル２０で閉塞した排出穴に生じる応力をＣＡＥによるシミュレーションで解析し、この解析結果に応じて破断起点部２２の位置及び大きさを設計することができる。上述した実施形態１に係る電池パック１００の両面テープ３０のパターンと、ＣＡＥによる応力解析の結果と、スリットの形状を、それぞれ図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示す。ここでは見易くするため、電池パック１００の上面視におけるパターンを示している。すなわちラベル２０の裏面側に形成された両面テープ３０のパターンを、表面側から見た状態を示している。図１１Ａに示すように、両面テープ３０のパターンをラベル２０の周囲に等幅で形成した場合、図１１Ｂに示すように応力は長辺の中間部分に集中するため、破断起点部２２は図１１Ｃに示すように、ラベル２０の長辺の一方に設けることが好ましい。
［実施形態２～５］
　ここで、両面テープの異なるパターンに応じて、それぞれＣＡＥによる応力解析を行い、これに基づいて破断起点部を設計した例を、実施形態２～５に係る電池パックとして、図１２Ａ～図１５Ｃに示す。図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂに示すように、ＣＡＥの応力解析結果から、長方形状の排出穴においては、ラベル２０が電池パック１００内の高圧の受けて変形する結果、長辺の中央部分が最も変形が大きく、応力が高くなることが判る。逆にラベル２０の隅部は、距離が遠くなる分、圧力の影響は低くなることが判る。
　例えば実施形態２に係る電池パックでは、図１２Ａに示すように両面テープ３０Ｂの長辺側の中央部分を部分的に幅狭としており、応力解析結果によれば図１２Ｂに示すように幅狭となる領域の隅部が局所的に応力が高くなっているため、ラベル２０Ｂに設ける破断起点部２２Ｂのスリットは図１２Ｃに示すように、長辺の中央の幅狭とした変形部２４Ｂに隣接して設けている。
　また実施形態３に係る電池パックでは、図１３Ａに示すように両面テープ３０Ｃの隅部の一を部分的に幅狭の変形部２４Ｃとしており、応力解析結果によれば図１３Ｂに示すように長辺に沿って幅狭となる変形部２４Ｃに向かって応力が高くなっているため、ラベル２０Ｃに設ける破断起点部２２Ｃのスリットは図１３Ｃに示すように、長辺の中央から隅部の変形部２４Ｃに延長し、さらに変形部２４Ｃの直前で湾曲させている。
　さらに実施形態４に係る電池パックでは、図１４Ａに示すように両面テープ３０Ｄの長辺側の中間に内側に向かってＵ字状に括れた変形部２４Ｄを形成し、変形部２４Ｄにおける両面テープ３０Ｄの幅を狭くしている。このような形状は、外装ケース１０側の制約によって排気穴１３の形状が部分的に括れているような場合に起こり得る。応力解析結果によれば図１４Ｂに示すように長辺のＵ字状の変形部２４Ｄの両側で応力が高くなっているため、ラベル２０Ｄに設ける破断起点部２２Ｄのスリットは図１４Ｃに示すように、長辺の中央のＵ字状の変形部２４Ｄの両側に延長している。
　さらにまた実施形態５に係る電池パックでは、図１５Ａに示すように両面テープ３０Ｅの長辺の中間に、図１２Ａのように内側から抉れた変形部２４Ｅを形成して両面テープ３０Ｅを幅狭とすると共に、その左右では逆に外側から抉れた幅狭として、環状の両面テープ３０Ｅの下辺の全体を、他の辺よりも幅狭としている。応力解析結果によれば図１５Ｂに示すように長辺の中間の変形部２４Ｅで応力が高くなっているため、ラベル２０Ｅに設ける破断起点部２２Ｅのスリットは図１５Ｃに示すように、長辺の中央括れと左右括れの境界の変形部２４Ｅにそれぞれ、湾曲させて設けている。
　以上の例では、電池パックを、駆動対象の電気機器に装着して、電気機器に対して給電する。また電池パックの残容量が少なくなった場合や、電池パックが経年劣化した場合には、電池パックを交換して、電気機器を継続使用できる。ただ本発明は、電池パックを主に二次電池セルを収納した交換型のものに限定せず、電気機器の筐体内に二次電池セルを収納した態様にも適用できる。本開示において電池パックとは、ケース内に二次電池セルを収納しておれば足り、電気機器そのものの筐体内に駆動用の二次電池セルを内蔵したものも、電池パックと呼ぶ。すなわち、本発明は交換式の電池パックに限定せず、二次電池セルを内蔵した電気機器にも適用できる。
　本発明に係る電池パックは、無線機用の電源や、電動クリーナ、電動工具等の携帯型電気機器の電源として好適に利用できる。また、アシスト自転車や電動カート等の移動体用の電源装置等の用途にも適宜利用できる。
１００…電池パック
１…二次電池セル
２…電池ホルダ
１０…外装ケース
１１…上ケース
１２…下ケース
１３…排気穴
１４…ラベル貼付領域
１５…段差部
２０、２０’、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ…ラベル
２２、２２’、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ…破断起点部
２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ…変形部
３０、３０’、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ…両面テープ
３２…テープ側破断部
８００…電池パック
８１０…外装ケース
８１３…排気穴
８２０…ラベル

Claims (6)

  1. 　外装缶に安全弁を設けた一以上の二次電池セルと、
    　前記一以上の二次電池セルを収納すると共に、前記二次電池セルの安全弁が開弁されて高圧ガスが排出された場合に、これを外部に放出するための排気穴を一部に形成した外装ケースと、
    　前記外装ケースの前記排気穴の周縁に接着されて前記排気穴を閉塞するラベルと、
    を備える電池パックであって、
    　前記ラベルは、前記外装ケースとの接着面の一部に破断起点部を設けてなる電池パック。
  2. 　請求項１に記載の電池パックであって、さらに、
    　前記ラベルを前記外装ケースに接着して前記排気穴を閉塞する位置に固定するための両面テープを備えており、
    　前記破断起点部は、前記ラベルの、前記両面テープを貼付した領域に含まれるように形成されてなる電池パック。
  3. 　請求項２に記載の電池パックであって、
    　前記両面テープが、前記ラベルの前記破断起点部と対応する位置に、テープ側破断部を形成してなる電池パック。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    　前記破断起点部は、スリット状に形成されてなる電池パック。
  5. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    　前記破断起点部が、前記ラベルの複数箇所に設けられてなる電池パック。
  6. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    　前記外装ケースの前記排気穴の周縁の、前記ラベルを貼付するラベル貼付領域は、その一部に接着幅が他の部位より狭い幅狭部を有し、
    　前記幅狭部は、前記排気穴の周縁からの接着幅が異なる変形部を有し、
    　前記破断起点部が、前記変形部に隣接する前記ラベルの部位に設けられてなる電池パック。
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