(57)【要約】  安全弁を備えた二次電池と、ゼオライトに代表されるガス吸収剤およびガス吸収剤を密閉収納する容器を含むガス吸収部と、二次電池およびガス吸収部を収納する筐体と、を具備する電池パックであって、安全弁は、異常時に二次電池の内部で発生するガスを排出し、容器は、例えば安全弁と対向する主面を有し、ガスが排出されたときには、ガスの熱または圧力の作用により、少なくとも容器の主面が破損することにより、容器が開封される。
2012073432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全弁を備えた二次電池と、
ガス吸収剤および前記ガス吸収剤を密閉収納する容器を含むガス吸収部と、
前記二次電池および前記ガス吸収部を収納する筐体と、を具備し、
前記安全弁は、異常時に前記二次電池の内部で発生するガスを排出し、前記ガスが排出されたときに、前記容器が開封される、電池パック。
【請求項２】
前記容器は、前記安全弁と対向する主面を有し、前記ガスの熱または圧力により、少なくとも前記主面が破損することにより、前記容器が開封される、請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記主面の少なくとも一部が熱可塑性樹脂を含むシートで形成されており、前記ガスが排出されたときに、前記シートが、溶融または収縮する、請求項２記載の電池パック。
【請求項４】
前記主面は、他の部分よりも厚みの小さい薄肉部を有する、請求項２または３記載の電池パック。
【請求項５】
さらに、前記容器と前記二次電池との間に、前記主面に向けて突出する突起部を有する開裂補助部材を有する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記ガス吸収剤が、ゼオライトである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項７】
前記二次電池および前記ガス吸収部が、前記筐体の内部に密閉収納されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に二次電池を収納した電池パックに関し、特に、電池パックの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等のポータブル機器の普及により、その電源である電池の需要が高まっている。特に、小型かつ軽量で、エネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の需要が高まっている。
このような需要に対して、二次電池の研究開発が活発に行われている。二次電池は、ポータブル機器の高機能化に伴って、より大きなエネルギーを保有するようになってきており、それに比例して、異常時の発熱量も大きなものとなっている。電池が異常に発熱すると、電池内でガスが発生し、電池内圧が上昇する。そこで、電池には、内圧が所定値を超えた場合に電池外部へガスを排出するための安全弁が設けられている。【０００３】
このような電池を収納する電池パックの安全性について様々な検討が行われている。例えば、特許文献１では、電池から排出された高温ガスを冷却して電池パック外部へ排出することが提案されている。具体的には、排出孔を有する筐体の構造を改良することが提案されている。筐体は、電池収納部と、筒状のフィルタ部と、電池収納部とフィルタ部とを仕切る、通気孔を有する隔壁とで構成されている。筒状のフィルタ部は、筒状の消火剤充填部と、消火剤充填部の両端に配された断熱材充填部とで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電池パックでは、電池収納部内の電池が高温ガスを排出すると、高温ガスは隔壁の通気孔およびフィルタ部を通過して筐体外部に放出される。しかし、電池収納部に充満した高温ガスは、それほど速やかには電池収納部の外へ排出され難い。そのため、電池収納部内の温度が異常に上昇し易く、電池収納部内で高温の状態が続き、電池収納部が損傷する場合がある。電池収納部が損傷すると、周辺の機器に悪影響を及ぼす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面は、異常時にガスを排出する安全弁を備えた二次電池、前記ガスを吸収するガス吸収部、ならびに前記二次電池および前記ガス吸収部を収納する筐体を含み、前記ガス吸収部が、ガス吸収剤および前記ガス吸収剤を封入した容器を具備し、前記容器は、前記二次電池が排出するガスにより開封または開裂するように構成した電池パックに関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異常時に電池から排出されるガスにより、電池パックの筐体が損傷されるのを抑制することができる。よって、優れた安全性を有する電池パックを提供することができる。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本願の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る電池パックの蓋体を取り外した状態を示す上面図である。
【図２】円筒型二次電池の一例である円筒型リチウムイオン二次電池の縦断面図である。
【図３】図１のガス吸収部５の横断面図である。
【図４】図１のガス吸収部５の正面図である。
【図５】角型二次電池の一例である角型リチウムイオン二次電池の一部を切り欠いた部分斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る電池パックの蓋体を取り外した状態を示す上面図である。
【図７】図６の開裂補助部材１２の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、安全弁を備えた二次電池と、ガス吸収剤および前記ガス吸収剤を密閉収納（好ましくは減圧封入もしくは真空封入）する容器を含むガス吸収部と、二次電池およびガス吸収部を収納する筐体と、を具備する電池パックに関する。ここで、安全弁は、異常時に二次電池の内部で発生するガスを排出する。そして、ガスが排出されたときに、前記容器が開封されるようになっている。
【００１０】
ガス吸収剤を密閉収納する容器は、安全弁と対向する主面を有することが好ましい。安全弁と対向する主面は、ガスの排出方向と交差するため、ガスの熱または圧力の影響を受けやすい。この場合、ガスの熱または圧力を利用することにより、少なくとも前記主面を、容易に破損させることができ、結果として、容器を開封または開裂することができる。
【００１１】
本発明の好ましい一形態において、前記主面の少なくとも一部は、熱可塑性樹脂を含むシートで形成されている。このようなシートは、ガスが排出されたときに、溶融または収縮しやすい。よって、前記主面を、容易に破損させることができ、容器を開封または開裂することができる。
【００１２】
前記主面は、他の部分よりも厚みの小さい薄肉部を有していてもよい。このような薄肉部は、他の部分に比べて、相対的に強度が弱いため、より容易に破損させることができる。
【００１３】
ガス吸収剤を密閉収納する容器と、二次電池との間には、前記主面に向けて突出する突起部を有する開裂補助部材を設けてもよい。
【００１４】
筐体外部へのガスの漏出や高温ガスによる周辺機器の損傷を防止する観点からは、二次電池およびガス吸収部が、筐体の内部に密閉収納されていることが望ましい。二次電池の安全弁からガスが排出された場合でも、ガス吸収部の存在により、電池パックの内部圧力の上昇は抑制される。
【００１５】
以下より具体的に説明する。
リチウムイオン電池などの二次電池に、外部短絡等の異常が発生すると、電池が異常に発熱し、電池内でガスが大量に発生することがある。電池内でガスが大量に発生すると、電池内圧が急激に上昇する。そこで、二次電池には、ガスを電池外部へ導く安全弁が設けられている。安全弁は、電池内圧が所定値を超えると開き、電池外部へガスが排出される。排出されるガスは、比較的高温であることが多く、可燃性成分を含むことが多い。
【００１６】
二次電池の形状は、例えば円筒型または角型であるが、電池の形状は特に限定されない。例えば、シート状の発電要素と、これを収納するフレキシブルなシートで形成されたケースとを具備する偏平な電池でもよい。安全弁は、円筒型および角型の電池では、一般に円柱状および四角柱状の電池の一方の端面に設けられている。安全弁の構造は、特に限定されないが、例えば、ガスを排出するための孔とこれを塞ぐ弁を具備する。
【００１７】
本発明の電池パックは、その筐体内に、ガス吸収部を有する。ガス吸収部は、電池から排出されるガスを吸収するガス吸収剤と、ガス吸収剤を封入する容器とを具備する。平常時には、ガス吸収剤は容器内に密閉収納（hermetically enclosed）（好ましくは減圧封入もしくは真空封入（pressure reducing or vacuum-sealed））されている。そのため、電池パックを長期間保存した場合でも、ガス吸収剤がガスと接触したり、ガス吸収能が劣化したりすることはない。一方、安全弁が開く異常時には、電池から排出されるガスにより、容器が開封することにより、ガス吸収剤とガスとが接触する。このため、優れたガス吸収能が発揮される。
【００１８】
ガス吸収部の存在により、異常時に電池から高温ガスが排出された場合でも、ガスが速やかにガス吸収剤に吸収される。そのため、高温ガスにより筐体内の温度が大幅に上昇するのが抑制され、電池から排出された高温ガスにより筐体が損傷するのも抑制される。また、筐体が損傷して周辺の機器へ悪影響を及ぼすこともない。よって、電池パックの安全性が向上する。
【００１９】
ガス吸収部の容器は、二次電池がガスを排出したときに開封するように構成されている。例えば、容器は高温ガスと接触することにより開封される。この場合、容器の表面の少なくとも一部を、筐体内で露出させることが望ましい。また、ガスが排出された際に容器を速やかに開封させるためには、安全弁から排出されるガスの温度付近（例えば１００〜７００℃の温度）に達すると溶融または熱収縮する材料により容器を形成することが好ましい。また、電池が発熱している場合でも、高温ガスを排出しない時点では容器が開封しないように、ガス吸収部と電池とが互いに接触していないことが好ましい。
【００２０】
ガス吸収部は、容器が開封した状態で、ガス吸収剤が高温ガスを効率良く吸収できるように筐体内に配置することが望ましい。例えば、ガス吸収部の容器の主面が、電池の安全弁に対向するように、ガス吸収部を配置するのが好ましい。一端面に設けられた安全弁から高温ガスを排出する円筒型電池および角型電池の場合、ガス吸収部の容器の主面は、電池の前記一端面と対向させて配置するのが好ましい。
【００２１】
電池パックの外部へ高温ガスが漏出することがないように、筐体内部は密閉状態とするのが好ましい。従来、筐体には、電池から排出された高温ガスを筐体外部へ排出するための排出孔が設けられているが、本発明では、筐体内に配置したガス吸収部が高温ガスを吸収するため、筐体に排出孔を設ける必要がない。よって、筐体を密閉状態とすることができ、筐体外部へ高温ガスが漏出するのが抑制される。また、高温ガスにより周辺機器が損傷することもない。
【００２２】
筐体内に収納される二次電池の数は、１個でもよく、複数個でもよい。筐体内に複数個の電池を収納する場合、異常時には、隣り合う電池の一方が高温ガスを排出することも想定される。このような場合でも、ガス吸収部が速やかに高温ガスを吸収することにより、他方の電池への高温ガスの影響を軽減することができる。よって、他方の電池の損傷を回避することができる。
【００２３】
筐体内に複数個の電池を収納する場合、例えば、隣り合う電池の側面同士が向かい合うように並べられる。複数個の電池は、その軸方向を平行にして、同じ向きで横一列に配置されるのが好ましい。複数個の電池をこのように配置することで、複数個の電池の排気孔を有する端面と一括して対向するように、１つのガス吸収部を配置することができる。異常時に、１つの電池が発熱した場合、他の電池にその熱が伝わらないようにするためには、隣り合う電池を相互に離して配置するか、隣り合う電池の間を相互に隔離する隔離板を設置するのが好ましい。隔離板には断熱性に優れた材料が用いられる。
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の実施形態により限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。
【００２５】
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態の電池パック１は、円筒型二次電池である電池３、４、および電池３、４を収納する樹脂製の筐体２を備える。二次電池３、４の一方の端面３ａ、４ａ（正極端子を有する端面）側に設けられた封口板は、電池内圧が所定値を超えるとガスを排出するように設計された、図示しない安全弁を有している。
【００２６】
円筒型二次電池３、４としては、例えば、図２に示す円筒型リチウムイオン二次電池２０が用いられる。図２に示す二次電池２０では、有底円筒状の電池ケース２１内に、正極２５と負極２６とを、両極間にセパレータ２７を介在させて捲回した電極群が収納されている。電極群の捲回軸に垂直な断面の形状は略円形である。電極群は非水電解質を含む。電極群の上部および下部には、それぞれ絶縁リング２８ａおよび２８ｂが配されている。負極２６は、負極リード２６ａを介して電池ケース２１と電気的に接続されている。電池ケース２１の開口には、ガスケット２３を介して封口板が配置されている。
【００２７】
次に、安全弁を具備する封口板の構造について説明する。
封口板は、キャップ状の正極端子板２２、正極端子板２２の鍔部と接する金属薄板３０、ならびに金属薄板３０と中央で接する突出部および突出部の周囲に設けられた穴３２ａを有する金属製の中板３２を備える。金属薄板３０の周縁部と中板３２の周縁部との間には、絶縁板３１が配されている。中板３２は、中央に穴３３ａを有する金属製の下板３３、および下板３３の下面に接続された正極リード２５ａを介して、正極２５と電気的に接続されている。正極端子板２２と金属薄板３０との間には、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子を設けてもよい。ＰＴＣ素子は、所定の温度に達すると、急激に抵抗が増大し、電流を遮断する性質を有する。正極端子板２２が、端面３ａ、４ａを構成する。
【００２８】
ここで、電池内で多量のガスが発生し、電池内圧が上昇すると、金属薄板３０は上方へ押し上げられ変形する。電池内圧が所定値を超えると金属薄板３０が破断し、ガスはそこから正極端子板２２の排気孔２２ａを通り電池外部へ排出される。つまり、中板３２の穴３２ａと、これを塞ぐ金属薄膜３０は、異常時にガスを排出する安全弁として機能する。
【００２９】
筐体２内には、電池３、４の端面３ａ、４ａと対向する（すなわち安全弁と対向する）シート状のガス吸収部５が配置されている。ガス吸収部５は、筐体２の内側面に沿って配置されている。図示しないが、電池パック１は、電池３と電池４との間を電気的に接続する部材、および電池パック１の外部へ電気を取り出すための端子部を備える。
【００３０】
電池３、４は、軸方向を平行にして横一列に配置されている。ただし、電池３、４の側面は、相互に離れており、隣り合う電池の一方が異常時に発熱した場合でも、他方の電池にその熱が伝わりにくくなっている。筐体内のスペース効率の観点から、隣り合う電池間の距離（図１の場合、側面間の距離）は、２ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３１】
筐体２は、底の浅い有底角筒状のケース本体、およびケース本体の開口を覆う四角板状の蓋体からなる。ケース本体の内底面には、筐体２内で電池３、４を固定するために、電池３、４の側面に対応する凹部を設けてもよい。ケース本体と蓋体とは、熱溶着などにより一体化してもよい。ケース本体および蓋体に、ガスを筐体の外部に放出するための排気孔を設ける必要はない。すなわち、筐体２の内部は密閉状態にしてもよい。
【００３２】
図３に示すように、シート状のガス吸収部５は、ガス吸収剤６、およびガス吸収剤６を封入する容器７からなる。筐体内のスペース効率およびガス吸収能の観点から、ガス吸収部の厚みは、例えば０．５〜５ｍｍであるのが好ましい。容器７を溶融または熱収縮により開封させる場合、高温ガスの温度（例えば１００〜７００℃の温度）で溶融または熱収縮する材料で容器７を形成するのが好ましい。
【００３３】
容器７の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を含むシートが好ましい。このようなシートとしては、特に、金属箔（アルミニウム箔など）および金属箔を挟む熱可塑性樹脂フィルムを具備するラミネートフィルムが、ガスバリア性に優れている点などで好ましい。熱可塑性樹脂フィルムには、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミドが用いられる。容器としての強度および容器の開封に対する信頼性の観点から、ラミネートフィルムの厚みは、８０〜１２０μｍが好ましい。
【００３４】
熱可塑性樹脂を含むシートは、金属箔を有さない熱可塑性樹脂フィルムでもよい。このような熱可塑性樹脂フィルムにも、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドを用いることができる。金属箔を有さない熱可塑性樹脂フィルムの厚みは、２５〜１００μｍが好ましい。
【００３５】
容器全体が、熱可塑性樹脂を含むシートで形成されていてもよいが、容器の一部だけをこのようなシートで形成してもよい。例えば、容器のうち、二次電池の安全弁と対向する主面の少なくとも一部を、熱可塑性樹脂を含むシートで形成してもよい。この場合、容器の残部は、シートのようにフレキシブルな材料である必要はなく、例えば板材でもよい。
【００３６】
ガス吸収剤は、電池から排出されるＣＯ、ＣＯ2等のガスを吸収する。ガス吸収剤には、例えば、ゼオライトが用いられるが、特に限定されない。ゼオライトは、結晶構造により、Ａ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、β型ゼオライト、ＭＦＩ型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト等に分類される。これらの中でも、ガス吸収能に優れている点から、ＭＦＩ型ゼオライトが好ましい。ＭＦＩ型ゼオライトとしては、例えば、ＺＳＭ−５型ゼオライト、ＺＳＭ−１１型ゼオライトが挙げられる。これらの中でも、高温ガスの吸収能に優れているＺＳＭ−５型ゼオライトがより好ましい。
【００３７】
図３および４に示すように、容器７は、高温ガスが吹き付けられる一方の主面７ａの中央部において、他の部分より材料の厚みを小さくした薄肉部８を有する。電池の端面より排出された高温ガスが速やかに薄肉部８に達すると、容器７は薄肉部から開封される。薄肉部８から容器７が開封し始めるため、開封する箇所を制御し易くなる。
【００３８】
容器の強度および開封に対する信頼性の観点から、容器の薄肉部以外の部分の厚みＴ1に対する容器の薄肉部の厚みＴ2の比：Ｔ2／Ｔ1は、好ましくは０．２５〜０．５であり、より好ましくは０．２５〜０．３５である。同様の観点から、薄肉部の厚みは、２０〜５０μｍが好ましい。薄肉部を設ける場合、薄肉部以外の部分の厚みは、８０〜１２０μｍが好ましい。また、容器の開封に対する信頼性の観点から、薄肉部８の領域の大きさは、（５〜４０ｍｍ）×（５〜４０ｍｍ）の矩形と同程度の面積を有するのが好ましい。
【００３９】
本実施形態では、ガス吸収部における高温ガスが吹き付けられる主面の中央部に、薄肉部を１箇所だけ設けたが、薄肉部を設ける箇所およびその数はこれに限定されない。高温ガスが吹き付けられるガス吸収部の一方の主面に１箇所以上設ければ良い。例えば、電池３、４の端面３ａ、４ａの正面に、それぞれ薄肉部を設けてもよい。また、容器全体を薄肉部で構成してもよい。
【００４０】
電池パック１において、電池３が異常時に端面３ａから高温ガスを排出すると、その熱によりガス吸収部５が熱せられ、薄肉部８が溶融または熱収縮することにより、容器７が開封する。容器の開封により、ガス吸収剤は高温ガスと接触可能となり、ガス吸収剤が高温ガスを吸収する。よって、筐体内に高温ガスが充満し、筐体内の温度が急激に上昇するのが抑制される。また、筐体内に充満した高温ガスにより、筐体が損傷することがない。さらに、筐体が密閉されている場合、高温ガスが電池パックの外部へ漏出するのも抑制される。
【００４１】
電池パックは、例えば、（Ａ）筐体を準備する工程と、（Ｂ）ガス吸収剤を容器内に密閉封入（真空封入を含む）し、ガス吸収部を得る工程と、（Ｃ）ガス吸収部および二次電池を、筐体内に収納する工程と、により製造される。
【００４２】
工程（Ａ）では、例えば、筐体は、樹脂成型により得られる。筐体の成型に用いられる樹脂材料には、ＵＬ−９４規格のＶ−０以上の難燃性樹脂を使用することが好ましい。「ノート型ＰＣにおけるリチウムイオン二次電池の安全利用に関する手引書」（（社）電子情報技術産業協会、（社）電池工業会）では、筐体の樹脂材料に上記の難燃性樹脂を用いることが推奨されている。筐体の構成材料には、難燃化処理された高分子材料を用いるのが好ましい。そのような高分子材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などに難燃化処理を施したものを用いるのが好ましい。工程（Ａ）では、例えば、有底角筒状のケース本体と、その開口を塞ぐ四角板状の蓋体を準備する。
【００４３】
工程（Ｂ）では、例えば、袋状のアルミニウムラミネートフィルムの開口部からＺＳＭ−５型ゼオライトを充填した後、袋内を減圧しながら開口部を熱溶着により閉じる。アルミニウムラミネートフィルムに薄肉部を形成する場合は、例えば、薄肉部に対応する所定領域を予め薄く形成したアルミニウム箔を準備し、その両面に熱可塑性樹脂フィルムを密着させればよい。アルミニウム箔に薄肉部を形成するには、所定形状の圧子をアルミニウム箔に押し付ければよい。また、アルミニウムラミネートフィルムを作製した後に、薄肉部に対応する所定領域に所定形状の圧子を押し付けて、アルミニウムラミネートフィルムに薄肉部を形成してもよい。
【００４４】
工程（Ｃ）では、例えば、有底角筒状のケース本体に、電池およびガス吸収部を収納した後、ケース本体の開口端部に、四角板状の蓋体の周縁部を載置し、その接合部を熱溶着する。このようにして、筐体内に電池およびガス吸収部を収納することができる。筐体にガス吸収部を固定する方法としては、例えば、ガス吸収部を、接着剤等でケース本体の内面に貼り付けてもよい。また、ケース本体の内面にガス吸収部の周縁端部と嵌合させるための溝を設けてもよい。
【００４５】
なお、図示しないが、電池３、４の正極端子には、電池間を電気的に接続する部材が配置される。すなわち、ガス吸収部５と電池３、４との間には、電池間の接続部剤が配置される。このような接続部材は、容器の速やかな開封および速やかなガス吸収が阻害されないように、薄肉部８ができるだけ覆われないように配置することが望ましい。例えば、帯状のリード部材を、薄肉部８を覆わないように、筐体２の底部から電池３、４の端面３ａ、４ａに沿って上方に延びるように、それぞれ設置すればよい。
【００４６】
本実施形態では、円筒型二次電池を用いたが、角型二次電池を用いてもよい。角型二次電池としては、例えば、図５に示すような角型リチウムイオン二次電池４０が挙げられる。図５に示す二次電池では、有底角筒状の電池ケース４２内に、電極群４１が収納されている。電極群４１は、正極と負極とを、両極の間にセパレータを介在させて捲回することにより構成されており、その捲回軸に垂直な断面の形状は略楕円形である。電極群４１には非水電解質が含浸されている。電池ケース４２の開口に、略矩形の封口板４５が配されている。封口板４５は、その中央部の穴に絶縁ガスケット４８を介して挿入された負極端子４６、注液孔を塞ぐ封栓４９、および排気孔を塞ぐ金属薄板からなる安全弁５０を備える。正極から延びる正極リード４３は、封口板４５の下面に接続されている。負極から延びる負極リード４４は、負極端子４６に接続されている。正極リード４３または負極リード４４と、電池缶４２とが電気的に接触するのを防ぐための絶縁体４７が、電極群４１の上部に配置されている。
【００４７】
電池内で多量のガスが発生し、電池内圧が所定値を超えると、安全弁５０が破断し、電池内部のガスが排気孔から電池外部へ排出される。この場合、薄肉部８を有する容器７の主面７ａが、封口板４５により構成される角型電池４０の端面４０ａに対向するように、ガス吸収部５を配置すればよい。
【００４８】
（実施形態２）
図６および７に示すように、本実施形態の電池パック１１は、電池３、４と、ガス吸収部５との間に、電池から高温ガスが排出された時に容器を速やかに開封させるための開裂補助部材１２が配置されている。これ以外は、実施形態１と同じである。
【００４９】
開裂補助部材１２は、金属などで形成された板材１３と、板材１３の一方の主面の中央において、薄肉部８へ向かって突出する、例えば円錐状の突起部１４を有する。突起部１４は、例えば、溶接により板材１３に固定される。
【００５０】
電池がガスを排出した際に、開裂補助部材１２がガス吸収部５側へ移動可能なように、開裂補助部材１２は、電池３、４と、ガス吸収部５との間のスペースに固定されずに配置されている。電池３、４と、ガス吸収部５との間には、板材１３の厚みおよび突起部１４の高さを合計した寸法よりも大きなスペースが設けられている。平常時に振動等により突起部の先端が薄肉部に当接しても、その力は、電池が高温ガスを排出した際に突起部の先端が薄肉部を押す力よりも十分に小さい。薄肉部の厚みを、例えば３０μｍ以上にしておけば、平常時には、振動等により突起部が誤って薄肉部を貫通することはない。
【００５１】
開裂補助部材１２を用いる場合、薄肉部の強度および開封に対する信頼性の観点から、容器の材料はアルミニウムラミネートフィルムであるのが好ましい。筐体内のスペース効率および強度の観点から、板材１３の厚みは０．５〜２ｍｍが好ましい。強度および加工性の観点から、板材１３は、ステンレス鋼板で形成するのが好ましい。筐体内のスペース効率および容器の開封に対する信頼性の観点から、突起部１４は、底面径０．５〜２ｍｍおよび高さ０．５〜２ｍｍを有することが好ましい。
【００５２】
高温ガスが、ガス吸収部と接触し易いように、板材１３の電池の端面３ａおよび３ｂの正面と対向しない領域には、切り欠き部が設けられている。具体的には、板材１３の４つの隅角部および突起部の上下部には、切り欠き部が設けられている。板材１３の突起部を有さない他方の面には、必要に応じて、絶縁板を貼り付けてもよい。
【００５３】
安全弁が開いた直後は、電池内圧が非常に高いため、高温ガスが電池より勢いよく噴出し、その圧力により、開裂補助部材１２がガス吸収部５に押し付けられる。そして、突起部１４が薄肉部を貫通し、貫通した箇所を基点にして容器が開裂し始める。その後は、高温ガスの熱により、さらに開裂が拡大する。開裂補助部材１２がガス吸収部５を押し付けるのは安全弁が開いた瞬間のみであり、非常に短時間である。その後は、高温ガスが排出される勢いは減少し、開裂補助部材１２がガス吸収部５を押し付けることはない。そのため、ガス吸収剤は速やかに高温ガスを吸収することができる。
【００５４】
なお、電池３、４を電気的に並列に接続する場合には、板材１３を金属板で形成し、これを電池３、４の正極端子同士を電気的に接続するための部材として利用してもよい。
【００５５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
《実施例１》
実施形態１に係る電池パックを作製した。
二次電池３、４には、円筒型のリチウムイオン二次電池（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ、容量２６００ｍＡｈ）を用いた。筐体２には、ポリカーボネート（ＰＣ）製の筐体（長さ７０ｍｍ、幅４１ｍｍ、高さ２１ｍｍ）を用いた。
【００５６】
ガス吸収部５には、厚み１００μｍのアルミニウムラミネートフィルム（昭和電工パッケージング（株）製、スタンダード５）で、ＺＳＭ−５型ゼオライト（ゼオリスト・インターナショナル社製、ＣＢＶ３０２４Ｅ）を真空包装したシート状のガス吸収部（幅４０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚み１ｍｍ、重量１．２ｇ）を用いた。
【００５７】
このとき、ガス吸収部の二次電池と対向する主面における中央部の所定領域（幅１０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）に、アルミニウムラミネートフィルムの厚みを３０μｍに薄くした薄肉部８を設けた。薄肉部８は、アルミニウムラミネートフィルムに所定形状の圧子を押し付けることにより形成した。筐体のケース本体に、ガス吸収部および二次電池を収納した後、ケース本体の開口に蓋体を取り付けた。ただし、後述の評価試験のために、ケース本体と蓋体との熱溶着は行わなかった。
【００５８】
《実施例２》
実施形態２に係る電池パックを作製した。
二次電池３、４、筐体２、ガス吸収部５には、実施例１と同じものを用いた。開裂補助部材１２には、円錐状の突起部１４（底面径２ｍｍ、高さ２ｍｍ）を有する、ステンレス鋼製の金属板１３（幅４０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚み１ｍｍ）を用いた。上記以外は、実施例１と同様の方法により電池パックを作製した。
【００５９】
《比較例１》
筐体内にガス吸収部を配置しなかった以外、実施例１と同様の方法により電池パックを作製した。
【００６０】
［評価］
実施例１および２ならびに比較例１の電池パックについて、２５℃環境下にて、電池３を外部短絡させた。この時、筐体内部の温度を、熱電対を用いてモニタリングし、最高温度を測定した。熱電対は、電池３の側面と対向する筐体の内側面に配置した。ケース本体および蓋体を固定するために、便宜的に、電池パックの周囲に拘束部材を取り付けた。評価結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2012073432.tif 000003
【００６２】
表１に示すように、実施例１および２の電池パックでは、筐体内のガス吸収部により電池３から排出された高温ガスが速やかに吸収されたため、比較例１の電池パックに比べて、筐体内の温度上昇が大幅に抑制され、優れた安全性が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の電池パックは、異常時に、電池が排出した高温ガスが電池パック外部に漏れ出すことがないため、携帯電話等の小型機器用や電気自動車等の駆動用の電源として好適に用いられる。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
【図１】
2012073432.tif 000004
【図２】
2012073432.tif 000005
【図３】
2012073432.tif 000006
【図４】
2012073432.tif 000007
【図５】
2012073432.tif 000008
【図６】
2012073432.tif 000009
【図７】
2012073432.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月11日(2012.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全弁を備えた二次電池と、
ガス吸収剤および前記ガス吸収剤を密閉収納し、前記安全弁と対向する主面を有する容器を含むガス吸収部と、
前記二次電池および前記ガス吸収部を収納する筐体と、を具備し、
前記主面は、他の部分よりも厚みの小さい薄肉部を有し、
前記安全弁は、異常時に前記二次電池の内部で発生するガスを排出し、前記ガスが排出されたときに、前記ガスの熱または圧力により、少なくとも前記主面の薄肉部が破損することにより、前記容器が開封される、電池パック。
【請求項２】
安全弁を備えた二次電池と、
ガス吸収剤および前記ガス吸収剤を密閉収納し、前記安全弁と対向する主面を有する容器を含むガス吸収部と、
前記容器と前記二次電池との間に配され、前記主面に向けて突出する突起部を有する開裂補助部材と、
前記二次電池および前記ガス吸収部を収納する筐体と、を具備し、
前記安全弁は、異常時に前記二次電池の内部で発生するガスを排出し、前記ガスが排出されたときに、前記ガスの熱または圧力により、少なくとも前記主面が破損することにより、前記容器が開封される、電池パック。
【請求項３】
前記主面の少なくとも一部が熱可塑性樹脂を含むシートで形成されており、前記ガスが排出されたときに、前記シートが、溶融または収縮する、請求項１または２記載の電池パック。
【請求項４】
前記主面は、他の部分よりも厚みの小さい薄肉部を有する、請求項２記載の電池パック。
【請求項５】
前記ガス吸収剤が、ゼオライトである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記二次電池および前記ガス吸収部が、前記筐体の内部に密閉収納されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池パック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ガス吸収剤を密閉収納する容器は、安全弁と対向する主面を有する。安全弁と対向する主面は、ガスの排出方向と交差するため、ガスの熱または圧力の影響を受けやすい。この場合、ガスの熱または圧力を利用することにより、少なくとも前記主面を、容易に破損させることができ、結果として、容器を開封または開裂することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る電池パックにおいて、前記主面は、他の部分よりも厚みの小さい薄肉部を有する。このような薄肉部は、他の部分に比べて、相対的に強度が弱いため、より容易に破損させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の他の実施形態に係る電池パックは、ガス吸収剤を密閉収納する容器と、二次電池との間に、前記主面に向けて突出する突起部を有する開裂補助部材を具備する。
【国際調査報告】
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