(57)【要約】【課題】電解液の反応が促進しても容器の変形を抑えるとともに、火災時に可燃性の電解液が周囲に飛び散って引火することを防止できる二次電池ユニットを提供すること。【解決手段】有機溶媒からなる電解液３４及び電極３２，３３を収容する電池容器３１と、難燃性電解液Ｌ１、不燃性消火剤Ｌ２を収容するとともに、上部が開放された開放容器４１と、一端が電池容器３１の上部に接続されるとともに、他端が開放容器４１の底部に接続されたガス管５０とを備えている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒からなる電解液及び電極を収容する電池容器と、
不燃性液体を収容するとともに、上部が開放された開放容器と、
一端が上記電池容器の上部に接続されるとともに、他端が上記開放容器の底部に接続されたガス管とを備えていることを特徴とする二次電池ユニット。
【請求項２】
上記不燃性液体は、難燃性電解液と、前記難燃性電解液よりも比重の小さい不燃性消火剤からなることを特徴とする請求項１に記載の二次電池ユニット。
【請求項３】
上記開放容器には、フィルタが水平に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池ユニット。
【請求項４】
上記不燃性消火剤は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする請求項２に記載の二次電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等に用いられる二次電池ユニットに関し、特に火災時に可燃性の電解液の飛散を防止できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車のモータの駆動源として、大容量のリチウムイオン二次電池が用いられている。リチウムイオン二次電池は、密閉構造の電池容器を備え、この電池容器内に電解液と電極を収容している。電解液は、一般的に有機溶媒であり、可燃性のものが多く用いられている。電解液は上述したように可燃性であり、また水分と反応することによって電池性能が劣化するため電池容器は密閉容器となっている。
【０００３】
密閉容器であるため、電解液が反応することでガスが生じるため容器が膨らむ。電池容器は複数並設されていることが多く、容器間に間隙を設け、膨らんだ部分が隣接する容器と干渉しないように配置することが多い。
【０００４】
また、火災等の過熱時に電解液が過剰に反応すると、電池容器内の圧力が異常な高圧になり容器が破損する虞があるが、容器の破損を防止するため、安全弁が設けられている。
【０００５】
なお、鉛蓄電池は開放容器が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５７−２１２７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した二次電池では、次のような問題があった。すなわち、電池容器間に間隙を設けているため、装置全体が大きくなるという問題があった。また、電池容器が膨らむと、電極間が広くなり、電池としての性能が劣化するという問題があった。
【０００７】
一方、火災時等で容器内部の圧力が高まって安全弁が開くと、可燃性の電解液が一気に飛び散り、引火する虞がある。なお、不燃性の電解液を用いることも考えられるが、性能が低く、所望の電池性能が得られないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、電解液が過剰に反応し内圧が上昇したとしても容器の変形を抑えるとともに、火災時に可燃性の電解液が周囲に飛び散って引火することを防止できる二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の二次電池ユニットは次のように構成されている。
【００１０】
前記の課題を解決する第１の発明（請求項１に対応）に係る二次電池ユニットは、有機溶媒からなる電解液及び電極を収容する電池容器と、不燃性液体を収容するとともに、上部が開放された開放容器と、一端が上記電池容器の上部に接続されるとともに、他端が上記開放容器の底部に接続されたガス管とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
前記の課題を解決する第２の発明（請求項２に対応）に係る二次電池ユニットにおいて、上記不燃性液体は、難燃性電解液と、前記難燃性電解液よりも比重の小さい不燃性消火剤からなることを特徴とする請求項１に記載の二次電池ユニット。
【００１２】
前記の課題を解決する第３の発明（請求項３に対応）に係る二次電池ユニットにおいて、上記開放容器には、フィルタが水平に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
前記の課題を解決する第４の発明（請求項４に対応）に係る二次電池ユニットにおいて、上記不燃性消化剤は、フッ素系不活性液体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、温度上昇に伴って電池容器内の電解液が膨張してもガス管から外部に逃がすことができる。このため、電池容器の変形を防止でき、電池性能の劣化を防止できる。また、過熱により電解液の反応が促進して可燃ガスが電池容器から噴き出した場合であっても、開放容器内の不燃性液体により引火を防止することができ、安全性を確保することが可能となる。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、何らかの理由で難燃性電解液が電池容器内に逆流した場合であっても電解液であるため、電池性能を劣化させることがない。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、電池容器の内容物が開放容器の開口部から飛散することを防止できる。
【００１７】
請求項４に記載された発明によれば、不燃性消化剤の沸点を高くすることができるので、蒸発を防ぎ、一定量の不燃性液体を保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態に係る二次電池ユニット２０が組み込まれた車両１０を模式的に示す説明図、図２は二次電池ユニット２０を示す斜視図、図３は二次電池ユニット２０の原理を示す説明図である。
【００１９】
車両１０は、車体１１を備えている。車体１１内には、車室１２と、この車室１２の下部に設けられたバッテリ室１３と、乗員空間１２の前部に設けられたフロント室１４とを備えている。車体１１には駆動輪１５が設けられ、それぞれに駆動モータ１６が接続されている。これら駆動モータ１６は、フロント室１４内の制御機器１７に接続されている。
【００２０】
バッテリ室１３には、二次電池ユニット２０が配置されている。二次電池ユニット２０は、支持容器２１と、この支持容器２１内に設けられた複数のリチウムイオン二次電池である電池セル（リチウムイオン二次電池）３０と、支持容器２１の上部に載置された引火防止機構４０と、これら電池セル３０と引火防止機構４０とを接続するガス管５０とを備えている。
【００２１】
電池セル３０は、液密・気密に形成された電池容器３１と、この電池容器３１内に設けられた電極板３２，３３と、電池容器３１内に収容された可燃性の電解液３４と、電極版３２，３３に接続された端子３５，３６とを備えている。電池セル３０は、支持容器２１内に隙間無く設置されている。
【００２２】
引火防止機構４０は、上部が開口した開放容器４１を備えている。開放容器４１内部には水平に金網状のフィルタ４２が設けられている。開放容器４１内には、難燃性電解液Ｌ１と、この難燃性電解液Ｌ１よりも比重の小さい不燃性消火剤Ｌ２とが収容されている。これら難燃性電解液Ｌ１と不燃性消火剤Ｌ２とは混合せず、上述したフィルタ４２の位置を境界面として分離している。なお、難燃性電解液Ｌ１としては、例えば無機系のイオン性電解液が適している。また、不燃性消火剤Ｌ２としては、例えばフッ素系不活性液体が適している。フッ素系不活性液体は、沸点が高く、蒸発しにくいという特徴を有している。
【００２３】
このように構成された二次電池ユニット２０は、以下のように動作する。すなわち、車両１０の停車時や通常の走行時において、バッテリ室１３の雰囲気温度の上昇や駆動に伴う発熱により二次電池ユニット２０の温度が上昇すると、電解液３４の反応が促進して可燃性ガスＧが発生する。可燃性ガスＧはガス管５０内の難燃性電解液Ｌ１を押し下げることで、電池容器３１の内圧は上昇しない。このため、電池容器３１は変形することがない。したがって、電池セル３０同士の隙間は設ける必要がなく、バッテリ室１３のスペースを有効利用できる。また、電極板３２，３３同士の距離が広がることがないので、電池性能が劣化することがない。
【００２４】
なお、何らかの理由で難燃性電解液Ｌ１が電池容器３１内に逆流した場合でも、難燃性電解液Ｌ１としてイオン性電解液等の電解液を用いているので、電池セル３０の二次電池としての機能が大幅に低下することを防止できる。
【００２５】
一方、車両火災等により電池セル３０が過熱すると、電解液３４の反応が促進してガス管５０を通して可燃性ガスＧが引火防止機構４０へ向けて噴き出す。このとき、可燃性ガスＧは難燃性電解液Ｌ１及び不燃性消火剤Ｌ２を伴って開放容器４１の開口部から噴き出す。難燃性電解液Ｌ１及び不燃性消火剤Ｌ２の作用により、可燃性ガスＧには引火しない。また、既に可燃性ガスＧに引火していた場合であっても、難燃性電解液Ｌ１及び不燃性消火剤Ｌ２を通過することで消火される。さらに、バッテリ室１３周囲が燃焼している場合であっても、不燃性消火剤Ｌ２の作用により火が消えやすくなる。
【００２６】
なお、可燃性ガスＧの噴き出しに伴って電池容器３１の内容物も噴き出す場合があるが、フィルタ４２によりその飛散を防止できる。
【００２７】
上述したように二次電池ユニット２０によれば、温度上昇に伴って電解液３４の反応が促進したした場合であっても電池容器３１の内圧が上昇することを防止でき、電池容器３１の膨張を防止できる。このため、バッテリ室１３を小型化することができるとともに、電池性能の劣化を防止できる。
【００２８】
さらに、火災時等に過熱して電解液３４の反応が促進して可燃ガスＧが電池容器３１から噴き出した場合であっても、引火防止機構４０の難燃性電解液Ｌ１及び不燃性消火剤Ｌ２により引火を防止することができるので、安全を図ることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、２種類の不燃性液体を用いたが、１種類でも３種類以上の不燃性液体を用いても良い。また、ガス管５０の内径を変更することで、安全弁と同様の効果を持たせることもできる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る二次電池ユニットが組み込まれた車両の概要を示す説明図。
【図２】同二次電池ユニットを示す斜視図。
【図３】同二次電池ユニットの原理を示す説明図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…車両、１３…バッテリ室、２０…二次電池ユニット、３０…電池セル（リチウムイオン二次電池）、３１…電池容器、３２，３３…電極板、３４…電解液、４０…引火防止機構、４１…開放容器、４２…フィルタ、５０…ガス管、Ｌ１…難燃性電解液、Ｌ２…不燃性消火剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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