(57)【要約】【課題】フィルム外装電池２１の液漏れを、電池モジュール１とした段階で短時間かつ確実に検査できるようにする。【解決手段】偏平なフィルム外装電池２１を複数積層してケース１１内に収容してなる電池モジュール１は、長手方向の一端にスリットを有し、ここにガスセンサ３が挿入される。長手方向の他端に位置する端子部１２は、ケース１１内に連通したボルト孔を有し、ここに送風機２が接続される。送風機２によりケース１１内に空気が強制的に送り込まれ、ガスセンサ３周囲を通って流れ出るので、液漏れの有無がガスセンサ３の出力から速やかに判定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平なフィルム外装電池を複数個積層してケース内に収容した電池モジュールにおいて、上記フィルム外装電池の液漏れを検査する方法であって、
上記ケースに設けた第１の開口部に臨んでガスセンサを配置し、
上記ケースの他の位置に設けた第２の開口部を通して上記ケース内に空気を強制的に導入し、
上記ガスセンサの出力から上記フィルム外装電池の液漏れの有無を判定する、ことを特徴とするフィルム外装電池の液漏れ検査方法。
【請求項２】
上記ケースにおいて、上記第１の開口部と上記第２の開口部とを、上記フィルム外装電池の主面に沿って互いに対向する２つの側面に配置し、上記ケース内で上記フィルム外装電池の主面に沿った方向に空気を通流させることを特徴とする請求項１に記載のフィルム外装電池の液漏れ検査方法。
【請求項３】
上記第２の開口部を通して送風機により空気をケース内に圧送することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム外装電池の液漏れ検査方法。
【請求項４】
上記第１の開口部を通して負圧によりケース内の空気を吸引することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム外装電池の液漏れ検査方法。
【請求項５】
偏平なフィルム外装電池を複数個積層してケース内に収容した電池モジュールであって、
上記フィルム外装電池の液漏れを検査するガスセンサ用の第１の開口部と、
上記ケース内を通して上記第１の開口部へと空気を強制的に通流させるための第２の開口部と、
が上記ケースに形成されており、
上記の第１の開口部および第２の開口部は、上記ケース内で上記フィルム外装電池の主面に沿った方向に空気が通流するように、上記フィルム外装電池の主面に沿って互いに対向する２つの側面に配置されていることを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏平なフィルム外装電池の電解液の液漏れを検査する液漏れ検査方法、特に、複数個のフィルム外装電池をケース内に収容して電池モジュールとした段階でケース内のフィルム外装電池の液漏れを検査する液漏れ検査方法に関し、さらには、この液漏れ検査方法に適した電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
正極および負極となる複数の電極板をセパレータを介して積層してなる電池要素を、ラミネートフィルムで気密に封止し、かつ内部に電解液を充填した偏平なフィルム外装電池が知られている。ラミネートフィルムは、少なくとも金属層と熱融着層とを備えており、電池要素の外周側において２枚のラミネートフィルムを加熱して互いに融着させることで、フィルム外装電池の周縁部が封止されている。
【０００３】
このようなフィルム外装電池は、一般に、複数個（例えば４個程度）のフィルム外装電池を例えば金属板からなるケース内に収容した電池モジュールとして取り扱われる。そして、この電池モジュールは、単独でも用いることができるが、例えば必要な電圧や用途に応じてスタックとして複数個組み合わせられ、かつパックケース内に収容して例えば電気自動車用の電池パックとして用いられる。
【０００４】
このようなフィルム外装電池においては、ラミネートフィルムの封止が不十分であると、内部に充填した電解液の漏れが生じる。
【０００５】
特許文献１には、リチウムイオン電池のエージングを行うエージング装置に、電解液のガス成分を検知可能なガスセンサを設け、エージング工程において生じやすい液漏れを検知することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８８１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数のフィルム外装電池をケース内に収容した状態で液漏れを検査するには、上記従来の方法は適当ではない。すなわち、特許文献１の方法では、エージング工程として長期間放置しているため、十分な検査時間を確保できるが、電池モジュールとして組み立てられた状態のものを単に液漏れ検査のために長期間保管しておくことは現実的ではない。
【０００８】
従って、本発明は、電池モジュールの状態において内部に収容されたフィルム外装電池の液漏れの有無を短時間で検査することができる液漏れ検査方法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】
本発明は、偏平なフィルム外装電池を複数個積層してケース内に収容した電池モジュールにおいて、上記フィルム外装電池の液漏れを検査する方法であって、
上記ケースに設けた第１の開口部に臨んでガスセンサを配置し、
上記ケースの他の位置に設けた第２の開口部を通して上記ケース内に空気を強制的に導入し、
上記ガスセンサの出力から上記フィルム外装電池の液漏れの有無を判定する、ことを特徴としている。
【００１０】
好ましい一つの態様では、上記第２の開口部を通して送風機により空気をケース内に圧送する。あるいは他の一つの態様では、上記第１の開口部を通して負圧によりケース内の空気を吸引する。
【００１１】
このように電池モジュールのケース内に強制的な空気の流れを生成した状態とすれば、仮にケース内のいずれかのフィルム外装電池に液状ないしガス状の液漏れがあった場合に、この電解液の液漏れに起因したガス成分が空気の流れに伴って第１の開口部へと流れる。つまり、仮に液漏れがあれば、ガスセンサ周囲をガス成分が確実かつ速やかに流れることとなり、短時間で電池モジュール内部のフィルム外装電池の液漏れの有無を検査することができる。
【００１２】
上記の第１の開口部と第２の開口部とは、空気の入口となる第２の開口部から空気の出口となる第１の開口部へと流れる空気流がフィルム外装電池の周囲を横切って流れるように、例えば、ケースの互いに対向する壁面にそれぞれ配置される。なお、各開口部、特に空気の入口となる第２の開口部は、必ずしも１個の開口部である必要はなく、複数個の孔などから構成することが可能である。また、第１の開口部を複数設け、それぞれにガスセンサを設けて、各ガスセンサの出力から液漏れの判定を行うようにしてもよい。
【００１３】
望ましくは、上記第１の開口部と上記第２の開口部とを上記ケースの２つの側面、詳しくは、上記フィルム外装電池の主面に沿って互いに対向する２つの側面に配置し、上記ケース内で上記フィルム外装電池の主面に沿った方向に空気を通流させる。このようにすれば、隣接するフィルム外装電池の間において、その主面に沿った方向に円滑に空気が流れるため、いずれかの箇所で液漏れが生じたとしても、ガスセンサが確実に検出する。
【００１４】
また、このような液漏れ検査方法に適したものとして、本発明に係る電池モジュールは、偏平なフィルム外装電池を複数個積層してケース内に収容した電池モジュールであって、
上記フィルム外装電池の液漏れを検査するガスセンサ用の第１の開口部と、
上記ケース内を通して上記第１の開口部へと空気を強制的に通流させるための第２の開口部と、
が上記ケースに形成されており、
上記の第１の開口部および第２の開口部は、上記ケース内で上記フィルム外装電池の主面に沿った方向に空気が通流するように、上記フィルム外装電池の主面に沿って互いに対向する２つの側面に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ケース内に空気を強制的に通流させ、この空気流の出口となる第１の開口部に配置したガスセンサの出力から液漏れの有無を判定するので、電池モジュールとして組み立てた状態であっても、フィルム外装電池の液漏れを短時間でかつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る液漏れ検査方法の一実施例を示す説明図。
【図２】この液漏れ検査方法の処理のフローチャート。
【図３】この実施例に用いられる電池モジュールの斜視図。
【図４】電池モジュールの反対側の端部を示す斜視図。
【図５】フィルム外装電池の斜視図。
【図６】複数のフィルム外装電池をスペーサとともに示す分解斜視図。
【図７】４つの電池要素の接続を示す回路図。
【図８】電池モジュールの中央部に沿った縦断面図。
【図９】電池モジュールの側方に片寄った位置での縦断面図。
【図１０】負圧ポンプを用いた実施例の説明図。
【図１１】開口部の位置を変更した実施例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この発明の液漏れ検査方法の一実施例を示した説明図であって、検査対象となる電池モジュール１に対し、製造ライン上の液漏れ検査ステージにおいて、空気の強制的な導入を行う送風機２と、電解液の液漏れに起因するガス成分を検知するガスセンサ３と、が互いに対向するように配置されている。上記の送風機２およびガスセンサ３は、液漏れ検査を実行するコントローラ４に接続されている。このコントローラ４は、液漏れ検査の結果を表示する表示器５を備えているとともに、さらに液漏れを検知したときに音響的なアラームを発する報知器６を具備している。
【００１９】
上記電池モジュール１は、図３に示すように、金属板からなる偏平な矩形のケース１１内に図５に示す偏平なフィルム外装電池２１を例えば４個積層して収容したものであり、長手方向の一端部となる短辺側の側面１１ａに、３個の端子部１２が並んで設けられている。また、長手方向の他端部となる他方の短辺側の側面１１ｂの中央には、図４に示すように、４個のフィルム外装電池２１の積層方向に沿ったケース１１の全高に亘る矩形のスリット１３が開口形成されている。このスリット１３が請求項における「第１の開口部」に相当し、図１に示すガスセンサ３は、その先端プローブが、このスリット１３を通してケース１１内部に臨んだ状態に配置される。
【００２０】
上記端子部１２は、ケース１１の側面１１ａから矩形のボス状に突出して形成されており、それぞれの中央部に、図示せぬバスバーと接続するためのボルト孔１４が形成されている。このボルト孔１４は、ケース１１の内部空間に達するようにボス状の端子部１２を貫通して形成されており、従って、ケース１１の内部空間と連通している。この３個のボルト孔１４が請求項における「第２の開口部」に相当する。図１に示す送風機２の吐出口は、３本に分岐した分岐管１５を介して各ボルト孔１４に接続される。
【００２１】
なお、各電池モジュール１に含まれる４個のフィルム外装電池２１は、図７に示すように、２個ずつ並列接続したものを直列に接続した配置となっており、上記の３個の端子部１２は、外側の２個が、図７に示す両端の端子ａ，ｂにそれぞれ対応し、かつ中央の端子部１２が中間端子ｃに対応する。この中央の端子部１２つまり中間端子ｃは、各フィルム外装電池２１の電圧のモニタのために用いられる。
【００２２】
電池モジュール１のケース１１内に収容されるフィルム外装電池２１は、例えばリチウムイオン二次電池である。図５に示すように、それぞれ矩形をなす正極板および負極板をセパレータを介して交互に複数積層して電池要素とし、この電池要素を外装フィルムとなるラミネートフィルム２２の間に挟み込み、かつこのラミネートフィルム２２の周縁を加熱融着して気密に封止した偏平な構成のもので、矩形の一方の短辺において、ラミネートフィルム２２から外へ正極タブ２３と負極タブ２４とが引き出されている。
【００２３】
上記ラミネートフィルム２２は、内側の熱融着層と中間の金属層と外側の保護層とを少なくとも含む多層構造のフィルムであって、例えば、熱融着層はポリプロピレン（ＰＰ）からなり、金属層はアルミニウム箔からなり、保護層はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる。一つの態様では、矩形をなす２枚のラミネートフィルム２２を上記の電池要素の両側に配置し、その４つの辺を熱融着することで、フィルム外装電池２１が構成される。これにより、４辺にそれぞれ平坦な薄肉の融着部２２ａが形成される。他の態様としては、１枚のラミネートフィルム２２を２つに折り、その内側に上記の電池要素を挟み込んだ上で、残りの３つの辺を熱融着することで、封止されたフィルム外装電池２１を構成するようにしてもよい。
【００２４】
なお、ラミネートフィルム２２の熱融着による封止は、電解液の充填を行うための注入口を残した形で行われ、電解液を内部に充填した後に、注入口部分が封止される。電解液は、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）などのリチウム塩と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネートなどの非水溶媒と、からなる。
【００２５】
このような電解液の液漏れを検知するためのガスセンサ３としては、電解液の液状ないしガス状の漏れに伴って生じるガス成分に感応するものであればよく、検査対象となる電解液に応じて適宜に選択されるが、例えば、リチウム塩の分解によって生じるフッ化水素を検出するフッ化水素センサや、非水溶媒の有機成分を検出する臭気センサ、などを用いることができる。
【００２６】
上記のように構成されたフィルム外装電池２１は、図６に示すように、長手方向の両端部にそれぞれ配置されるスペーサ２５を介して順次積層され、かつ最下面と最上面にそれぞれ絶縁シート２８（図８参照）を加えた状態でケース１１内に収容される。なお、各フィルム外装電池２１の正極タブ２３および負極タブ２４は、図７に示したような回路となるように、ケース１１端部の端子部１２に接続される。上記スペーサ２５は、絶縁性の合成樹脂材料にてフィルム外装電池２１の短辺に沿った形状に成形されたもので、両端に円筒形の柱状部２６を有し、積層方向に隣接する２つのスペーサ２５の柱状部２６が互いに嵌合かつ当接することで、スペーサ２５同士の間隔ひいては隣接する２つのフィルム外装電池２１の間隔が確保されている。そして、両端の柱状部２６の間においては、１つのスペーサ２５とこれに隣接するスペーサ２５とは積層方向に互いに離れており、空気の通流が可能な隙間が残存している。
【００２７】
図８および図９は、このようなスペーサ２５を含めたケース１１内部の構成を模式的に示した説明図であって、いずれもケース１１の長手方向に沿った平面でもって電池モジュール１を断面とした図であるが、図９は、柱状部２６を通る平面に沿った断面、図８は、スペーサ２５の中心を通る平面に沿った断面、をそれぞれ示している。
【００２８】
図９に示すように、柱状部２６に沿った断面においては前述したように全てのスペーサ２５の柱状部２６が積層方向に連続している。これに対し、図８に示すスペーサ２５中心に沿った断面では、前述したように、各スペーサ２５の間に隙間２７が確保されている。
【００２９】
一方、フィルム外装電池２１の厚み（つまり積層方向の寸法）に着目すると、各フィルム外装電池２１は中央部が最も膨らんでおり、周辺に向かうに従って薄くなっていくので、図８に示すスペーサ２５中心に沿った断面では、隣接するフィルム外装電池２１同士が中央部で互いに接した状態となり、かつケース１１の上下の内壁面（底面および天井面）に対しても、フィルム外装電池２１の中央部が絶縁シート２８を介して実質的に圧接した状態となる。これに対し、図９に示す柱状部２６に沿った断面においては、各フィルム外装電池２１の厚みがやや減少していることから、隣接するフィルム外装電池２１同士の間に多少の隙間２９が生じている。
【００３０】
送風機２による空気の入口となる３つのボルト孔１４は、図８，図９に示すケース１１の一方の側面１１ａに位置し、ガスセンサ３が配置される空気の出口となるスリット１３は、他方の側面１１ｂに位置し、これら２つの側面１１ａ，１１ｂは、フィルム外装電池２１の主面（正極板等が沿う基本的な平面）に沿って互いに対向している。従って、一方の側面１１ａの側から流入した空気は、スペーサ２５同士の間の隙間２７を通してスペーサ２５を横切り、かつ各フィルム外装電池２１の間に生じる隙間２９を通って、フィルム外装電池２１の主面に沿った方向に流れる。そして、反対側のスペーサ２５の隙間２７を通して出口となるスリット１３へと流れる。そのため、複数のフィルム外装電池２１が積層して収容されたケース１１内を比較的円滑に空気が流れる。また、各フィルム外装電池２１のどの箇所で液漏れがあったとしても、発生したガス成分は空気流と確実に接触し、空気の出口にあるガスセンサ３での検知が可能である。
【００３１】
図２は、図１に示したコントローラ４により実行される液漏れ検査の処理の流れを示したフローチャートである。
【００３２】
この液漏れ検査は、例えば自動化したラインにおいて行われ、完成した電池モジュール１が搬送ラインにより液漏れ検査ステージに移送されてくると、分岐管１５の先端が端子部１２のボルト孔１４にそれぞれ挿入され、かつガスセンサ３の先端プローブが反対側のスリット１３に挿入される。そして、この状態で図２の処理が開始され、ステップ１において送風機２をＯＮにするとともに、ステップ２においてタイマの計時を開始する。さらにステップ３において、ガスセンサ３の出力を読み込む。
【００３３】
送風機２の作用により、空気（外気）が３つのボルト孔１４を介してケース１１内に強制的に導入される。この空気は、前述したように、各フィルム外装電池２１の主面に沿った方向に流れる。つまり、ケース１１内をその長手方向に沿って流れ、端子部１２とは反対側の側面１１ｂに開口したスリット１３から外部へ流れ出る。従って、仮にいずれかのフィルム外装電池２１で液漏れがあれば、電解液に起因するガス成分が空気の流れに乗って速やかにガスセンサ３に作用し、該ガスセンサ３によって検知される。
【００３４】
ステップ４では、所定時間以内にガスセンサ３の出力が所定の閾値を越えたか否かを判定し、閾値を越えた出力が検出されなければ、ステップ５へ進んで、表示器５により液漏れがない旨の表示を行う。万一、閾値を越えた出力が検出されたときはステップ６へ進み、表示器５により液漏れである旨の表示を行うと同時に、作業者への報知のために報知器６によりアラームを発する。なお、自動化したラインの場合、液漏れと判定した電池モジュール１を自動に排除するように構成することが望ましい。ステップ４の所定時間としては、数秒程度、長くても数十秒程度のオーダで足りる。
【００３５】
ステップ５，６の後、ステップ７で、送風機２をＯＦＦとし、かつタイマを初期化して一連の処理が終了する。
【００３６】
このように、本実施例によれば、フィルム外装電池２１の液漏れの有無を、電池モジュール１として組み立てた状態の下で、短時間で効率よくかつ確実に検査することができる。従って、最終的な出荷段階により近い段階での液漏れ検査が可能であり、例えばフィルム外装電池２１を電池モジュール１として組み立てる際に新たに発生した液漏れなどについても確実に検出することができる。
【００３７】
なお、上記実施例では、送風機２によって外気をケース１１内に強制的に送り込んでいるが、逆に負圧によりケース１１内から空気を引き出すように構成してもよい。図１０は、負圧で吸引する一実施例を示すもので、ケース１１端部のスリット１３を覆うゴムブーツ３１がガスセンサ３先端部に取り付けられており、負圧ポンプ３２がこのゴムブーツ３１に接続されている。従って、ガスセンサ３先端部をスリット１３内に挿入すると、同時にスリット１３がゴムブーツ３１によって覆われ、負圧ポンプ３２の動作に伴ってケース１１内の空気が吸引される。そのため、第２の開口部に相当する前述のボルト孔１４から外気がケース１１内に導入され、前述した実施例と同様にケース１１内をフィルム外装電池２１の主面に沿った方向に流れ、ガスセンサ３周囲を通過する。仮にいずれかのフィルム外装電池２１で液漏れがあれば、前述した実施例と同様に、ガスセンサ３の出力に基づいて速やかに検出することができる。
【００３８】
なお、この実施例の場合は、第２の開口部は単に外気に開口していれば足りるので、例えば、ボルト孔１４に代えてケース１１の既存の孔や隙間を第２の開口部として利用することもできる。
【００３９】
上記の各実施例のように、細長いケース１１の長手方向に沿って空気が流れるように、短辺の一方に第１の開口部を、他方に第２の開口部を配置することが、ケース１１の全体に亘って空気を通流させる上では好ましいものとなるが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではなく、空気がフィルム外装電池２１周囲を確実に流れてガスセンサ３を通過することができれば、どのような配置であってもよい。また、第１の開口部および第２の開口部の形状も任意である。
【００４０】
図１１は、一つの実施例として、細長いケース１１の長辺となる一方の側面にガスセンサ３用の第１の開口部を設け、これに対向する他方の側面に設けた第２の開口部から送風機２によって空気を強制的に送り込むようにしたものである。このような構成であっても、液漏れ検査が十分に可能である。なお、必要に応じて、第１の開口部およびガスセンサ３を複数並べて配置するようにしてもよい。
【００４１】
但し、ケース１１の底面と頂面とに第１の開口部および第２の開口部を設けてフィルム外装電池２１の積層方向に空気を通流させることは、図８，図９に示した絶縁シート２８が邪魔となり、かつ図８，図９に示すように、流れに直交して複数のフィルム外装電池２１が存在することとなるので、通気抵抗が大となり、一般に好ましくない。
【符号の説明】
【００４２】
１…電池モジュール
２…送風機
３…ガスセンサ
４…コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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