(57)【要約】【課題】複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる電池を提供する。【解決手段】電池１は、複数の電池要素１０と、一端側に開口部２０ａが設けられ、複数の電池要素１０の各々を収容する収容部２４が内部に複数設けられたケース体２０と、ケース体２０の開口部２０ａを閉塞する蓋部２５と、収容部２４の圧力が所定の値以上となった場合に収容部２４内の気体を排出するように、蓋部２５に設けられた複数の排出弁３０と、を備える。ケース体２０は、蓋部２５に対向する底部２１を有するとともに、長手方向に延びるように設けられ、長手方向の中央部に配置された排出弁３０Ｂの体積が、長手方向における両端に配置された排出弁３０Ａの体積よりも大きい、または、中央部における蓋部の内表面が両端における蓋部の内表面よりも底部側に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池要素と、
一端側に開口部が設けられ、前記複数の電池要素の各々を収容する収容部が内部に複数設けられたケース体と、
前記ケース体の前記開口部を閉塞する蓋部と、
前記収容部の圧力が所定の値以上となった場合に前記収容部内の気体を排出するように、前記蓋部に設けられた複数の排出弁と、を備え、
前記ケース体は、前記蓋部に対向する底部を有するとともに、長手方向に延びるように設けられ、
少なくとも前記収容部内において、前記長手方向の中央部に配置された前記排出弁の体積が、前記長手方向の両端に配置された前記排出弁の体積よりも大きい、
または、前記中央部における前記蓋部の内表面が前記両端における前記蓋部の内表面よりも前記底部側に位置する、電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池に関し、特に、車両に搭載される電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２０１２−２２７０９９号公報（特許文献１）に記載のように、ケース体内において複数の隔壁によって区画された複数の収容部の各々に電池要素（発電要素）が収容された電池が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように複数の収容部の各々に電池要素が収納される場合には、ケース体の両端とケース体における中央部とにおいて、電池要素によって生成された水素がケース体の外部に放出される放出速度が異なる。具体的には、ケース体の両端側は、ケース体の中央部と比較して放出速度が速くなる。このため、両端側に位置する収容部に貯蔵される水素の量と、中央部に位置する収容部に貯蔵される水素の量とを均一にすることが困難であった。この場合には、複数の電池要素の性能にバラツキが生じてしまう。
【０００５】
本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電池は、複数の電池要素と、一端側に開口部が設けられ、上記複数の電池要素の各々を収容する収容部が内部に複数設けられたケース体と、上記ケース体の上記開口部を閉塞する蓋部と、上記収容部の圧力が所定の値以上となった場合に上記収容部内の気体を排出するように、上記蓋部に設けられた複数の排出弁と、を備える。上記ケース体は、上記蓋部に対向する底部を有するとともに、長手方向に延びるように設けられる。少なくとも上記収容部内において、上記長手方向の中央部における上記排出弁の体積が、上記長手方向における両端の上記排出弁の体積よりも大きい、または、上記中央部における上記蓋部の内表面が上記両端における上記蓋部の内表面よりも上記底部側に位置する。
【０００７】
一般的に、電池要素によって生成された気体が収容部から放出される（漏出する）量は、ケース体の長手方向における両端に位置する収容部よりも長手方向の中央部に位置する収容部の方が少なくなる。
【０００８】
上記のように電池を構成し、少なくとも収容部内において、上記長手方向の中央部における排出弁の体積が、上記長手方向における両端の排出弁の体積よりも大きくした場合、あるいは、中央部における上記蓋部の内表面が上記両端における上記蓋部の内表面よりも上記底部側に位置させた場合には、上記長手方向における中央部に配置された収容部の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部の内圧よりも高くすることができる。
【０００９】
このため、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができる。これにより、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができ、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができる。この結果、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る電池の概略断面図である。
【図２】実施の形態２に係る電池の概略断面図である。
【図３】実施の形態３に係る電池の概略断面図である。
【図４】実施の形態４に係る電池の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電池の概略断面図である。図１を参照して、実施の形態１に係る電池１について説明する。なお、当該電池１は、たとえば、ハイブリッド車両、電気自動車、および燃料電池車両に等に搭載され、これらの動力源とすることができる。
【００１４】
図１に示すように、実施の形態１に係る電池１は、複数の電池要素１０、ケース体２０、蓋部２５、および複数の排出弁３０を備える。
【００１５】
複数の電池要素１０は、ケース体２０に形成された複数の収容部２４に収容されている。複数の電池要素１０は、たとえば列状に配列されている。
【００１６】
電池要素１０は、複数枚の正極版、複数の負極板、および複数のセパレータを含む。電池要素１０は、セパレータを間に介在させつつ、正極板および負極板が積層されることにより構成されている。
【００１７】
正極板は、板状形状を有する。正極板は、正極活性物質を含んでいる。正極活物質としては、たとえば水酸化ニッケルを用いることができる。正極板は、水酸化ニッケルを主体として含むペーストを、基板上に塗布することで形成される。
【００１８】
負極板は、板状形状を有する。負極板は、負極活性物質を含んでいる。負極活物質としては、たとえば水素吸蔵合金を用いることができる。負極板は、水素吸蔵合金を主体として含むペーストを基板上に塗布することで形成される。
【００１９】
正極板および負極板を形成する基板としては、たとえば多孔性を有する導電性部材を用いることができる。多孔性を有する導電性部材として、たとえば発泡ニッケルシートを用いることができる。
【００２０】
セパレータは、正極板および負極板の短絡を防止しつつ、電解液を保持する。セパレータとしては、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。セパレータとしては、たとえば、ポリオレフィン系不織布を採用することができる。電解液としては、たとえば、ニッケル水素電池に一般的に使用されるアルカリ系水溶液、ＫＯＨ水溶液を採用することができる。
【００２１】
電池要素１０を形成する際には、予め電解液が含浸されたセパレータを間に介在させつつ正極板および負極板を積層する。電解液は、電池要素１０とともに収容部２４に収容されることが好ましい。
【００２２】
なお、電池要素１０は、帯状の正極板と帯状の負極板とをセパレータを間に挟んで交互に積層し、これを平たく巻回して構成してもよい。
【００２３】
複数の電池要素１０は、電気的に直列に接続されている。具体的には、正極板は、正極活性物質を含むペーストが塗布されていない未塗布部を有し、負極板は、負極活性物質を含むペーストが塗布されていない未塗布部を有する。
【００２４】
互いに隣り合う電池要素１０において、一方の電池要素１０における正極板の未塗布部と他方の電池要素における負極板の未塗布部とを集電部材によって接続する。
【００２５】
配列された複数の電池要素１０のうち一方の端部に配置された電池要素１０においては、他の電池要素１０に接続されていない集電部材が、ケース体２０に設けられた正極端子１５Ｐに接続されている。
【００２６】
配列された複数の電池要素１０のうち他方の端部に配置された電池要素１０においては、他の電池要素１０に接続されていない集電部材が、ケース体２０に設けられた負極端子１５Ｎに接続されている。
【００２７】
ケース体２０は、一端側に開口部２０ａが設けられた箱型形状を有する。ケース体２０は、長手方向（図１中ＤＲ１方向）に延びるように設けられている。なお、長手方向とは、電池要素１０の配列方向と平行である。
【００２８】
ケース体２０は、底部２１、周壁部２２、および複数の隔壁部２３を有する。底部２１は、略平坦に形成されている。底部２１は、後述する蓋部２５に対向するように設けられている。
【００２９】
周壁部２２は、底部２１の周縁から起立するように設けられている。複数の隔壁部２３は、上記長手方向に並んで配置されている。複数の隔壁部２３は、ケース体２０の内部を複数の収容空間に区画する。これにより、複数の電池要素１０の各々を収容する収容部２４がケース体２０の内部に形成される。複数の収容部２４は、互いに独立して形成されている。複数の収容部２４は、上記長手方向に沿って並んでいる。
【００３０】
蓋部２５は、平板形状を有する。蓋部２５は、ケース体２０に設けられた開口部２０ａを閉塞する。蓋部２５には、複数の排出弁３０が設けられている。
【００３１】
複数の排出弁３０は、蓋部２５を貫通するように設けられている。複数の排出弁３０は、蓋部２５に設けられた複数の貫通孔に挿入されている。複数の排出弁３０は、収容部２４の圧力が所定の値以上となった場合に収容部２４内の気体を排出するように、蓋部２５に設けられている。排出弁３０は、収容部２４ごとに設けられている。複数の排出弁３０は、上記長手方向に沿って並んで配置されている。
【００３２】
複数の排出弁３０は、ゴム弁によって構成されている。排出弁３０は、弁体部３１、連結部３２、および係合部３３を有する。
【００３３】
弁体部３１は、蓋部２５の外側に配置されている。蓋部２５に設けられた貫通孔の周囲に位置する蓋部２５の上面に弾性的に圧接する。連結部３２は、弁体部３１から上記貫通孔を貫通するように延出する。連結部３２は、弁体部３１と、係合部３３を連結する。係合部３３は、連結部３２を弾性的に引張させた状態で上記貫通孔の周囲に位置する蓋部２５の下面に係合する。係合部３３の上面と連結部３２の周面には、溝部３４が設けられている。
【００３４】
収容部２４の内圧が所定の値以上となった場合には、収容部２４内の気体が溝部を通って弁体部３１を押し上げる。これにより、溝部３４によって蓋部２５の外部と収容部２４とが連通し、この結果、溝部３４を通って収容部２４内の気体が排出される。
【００３５】
複数の排出弁３０は、上記長手方向における両端側に配置された排出弁３０Ａと、上記長手方向における中央部に配置された排出弁３０Ｂとを含む。なお、上記長手方向における中央部とは、両端側に位置する２つの排出弁３０Ａの間を意味する。
【００３６】
実施の形態１においては、排出弁３０Ａと排出弁３０Ｂとの大きさが相違している。具体的には、排出弁３０Ｂは、全体的に排出弁３０Ａよりも大きくなっている。すなわち、排出弁３０Ｂの体積は、全体的に排出弁３０Ａの体積よりも大きくなっている。
【００３７】
ここで、上記ケース体２０および蓋部２５は、樹脂部材によって構成することができる。樹脂材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）単体、ポリスチレン（ＰＳ）とポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とのポリマーアロイ、又は、ポリプロピレン（ＰＰ）とポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）とのポリマーアロイなどが採用される。
【００３８】
樹脂材料は、成型や加工が容易なことからケース体２０および蓋部２５の成型に好適である一方、収容部２４内の電池要素１０が充放電に伴って吸排するガスが透過する。具体的には、水素が透過し、各収容部２４に収容されている水素が漏出する。
【００３９】
一般的に、上記のようにケース体２０の長手方向に沿って複数の電池要素１０を配列した場合においては、長手方向における両端に位置する収容部２４から漏出する量が、長手方向の中央部に位置する収容部２４から漏出する量が多くなる。このような場合には、長手方向の両端と、中央部において、収容部２４内で貯蔵される水素の量がばらついてしまう。このため、複数の電池要素の性能にバラツキが生じてしまうことが起こり得る。
【００４０】
ここで、実施の形態１に係る電池１においては、上述のように、上記長手方向における中央部に配置された排出弁３０Ｂの体積が、全体的に、上記長手方向における両端に配置された排出弁３０Ａの体積よりも大きくなっている。
【００４１】
このため、上記長手方向における中央部に配置された収容部２４の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部２４の内圧よりも高くすることができる。これにより、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができ、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができる。この結果、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができ、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
【００４２】
なお、実施の形態１においては、排出弁３０Ｂが全体的に排出弁３０Ａよりも体積が大きくなっている場合を例示して説明したが、これに限定されない。少なくとも収容部２４において、排出弁３０Ｂの体積が、排出弁３０Ａの体積よりも大きくなっていればよい。
【００４３】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に係る電池の概略断面図である。図２を参照して、実施の形態２に係る電池１Ａについて説明する。
【００４４】
図２に示すように、実施の形態２に係る電池１Ａは、実施の形態１に係る電池１と比較した場合に、排出弁３０Ｂの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００４５】
実施の形態２に係る排出弁３０Ｂは、実施の形態１に係る排出弁３０Ｂと比較して、ケース体２０の開口面に垂直な垂直方向における長さが短くなっている一方で、上記長手方向（図２中ＤＲ１方向）に沿った幅が幅広になっている。このように構成した場合であっても、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。
【００４６】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に係る電池の概略断面図である。図３を参照して、実施の形態３に係る電池１Ｂについて説明する。
【００４７】
図３に示すように、実施の形態２に係る電池１Ｂは、実施の形態１に係る電池１と比較した場合に、複数の排出弁３０の構成および蓋部２５Ｂの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００４８】
実施の形態３に係る電池１Ｂにあっては、複数の排出弁３０が全て同じ形状および大きさで形成されている。このため、排出弁３０の製造コストを低減することができる。
【００４９】
ケース体２０の長手方向（図３中ＤＲ１方向）において、蓋部２５Ｂの中央部が、上記長手方向における蓋部２５Ｂの両端よりもケース体２０の底部２１に近づく方向に凹んでいる。これにより、上記中央部における蓋部２５Ｂの内表面が両端における蓋部２５Ｂの内表面よりもケース体２０の底部２１側に位置する。なお、上記長手方向の中央部における蓋部２５Ｂの厚さと、上記長手方向の両端における蓋部２５Ｂの厚さは、略同等である。
【００５０】
この場合においても、上記長手方向における中央部に配置された収容部２４の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部２４の内圧よりも高くすることができる。これにより、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができ、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができる。この結果、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができ、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
【００５１】
なお、実施の形態３においては、上記長手方向における蓋部２５Ｂの中央部が、上記長手方向における蓋部２５Ｂの両端よりも凹んでいる場合を例示して説明したが、これに限定されない。蓋部２５Ｂの中央部が、蓋部２５Ｂの両端よりもケース体２０の底部２１に向けて厚みが増すように形成されていてもよい。この場合には、上記長手方向における中央部側と両端側とで厚みに応じた２種類の排出弁が設けられる。
【００５２】
（実施の形態４）
図４は、実施の形態４に係る電池の概略断面図である。図４を参照して、実施の形態４に係る電池１Ｃについて説明する。
【００５３】
図４に示すように、実施の形態４に係る電池１Ｃは、実施の形態１に係る電池１と比較した場合に、複数の排出弁３０の構成および蓋部２５Ｃの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００５４】
実施の形態４に係る電池１Ｃにあっては、複数の排出弁３０が全て同じ形状および大きさで形成されている。このため、排出弁３０の製造コストを低減することができる。
【００５５】
ケース体２０の長手方向（図２中ＤＲ１方向）において、蓋部２５Ｃの両端が、上記長手方向における蓋部２５Ｃの中央部よりもケース体２０から遠ざかる方向に突出している。これにより、上記中央部における蓋部２５Ｃの内表面が両端における蓋部２５Ｃの内表面よりもケース体２０の底部２１側に位置する。なお、上記長手方向の中央部における蓋部２５Ｃの厚さと、上記長手方向の両端における蓋部２５Ｃの厚さは、略同等である。
【００５６】
この場合においては、上記長手方向における両端に配置された収容部２４の内圧が減圧される。このため、上記長手方向における中央部に配置された収容部２４の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部２４の内圧よりも高くすることができる。これにより、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができ、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができる。この結果、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができ、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
【００５７】
なお、実施の形態４においては、上記長手方向における蓋部２５Ｃの両端が、上記長手方向における蓋部２５Ｃの中央部よりも底部２１から離れる方向に突出する場合を例示して説明したが、これに限定されない。上記長手方向における蓋部２５Ｃの両端が、蓋部２５Ｃの中央部よりも厚さが薄くなるように形成されていてもよい。この場合には、上記長手方向における中央部側と両端側とで厚みに応じた２種類の排出弁が設けられる。
【００５８】
以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  電池、１０  電池要素、１５Ｎ  負極端子、１５Ｐ  正極端子、２０  ケース体、２０ａ  開口部、２１  底部、２２  周壁部、２３  隔壁部、２４  収容部、２５，２５Ｂ，２５Ｃ  蓋部、３０，３０Ａ，３０Ｂ  排出弁、３１  弁体部、３２  連結部、３３  係合部、３４  溝部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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