(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池パックが並べて配置されている組電池であり、
各電池パックは、
上部が開口している有底筒状のケースと、ケースの開口に溶接されてケース内部を密封している封口板と、
封口板に設けられており、ケース内圧上昇時に開く安全弁と、
を備えており、
組電池は、
複数の電池パックの並び方向に伸びているとともに各電池パックの安全弁を覆っている排気カバーを備えており、
夫々の電池パックのケースと封口板との溶接箇所であって排気カバーと対向する箇所が個別の絶縁材で覆われていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記絶縁材は、前記溶接箇所とともに安全弁を覆っており、内部ガスの圧力で破断する強度を有していることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
複数の電池パックが並べて配置されている組電池であり、
各電池パックは、
上部が開口している有底筒状のケースと、ケースの開口に溶接されてケース内部を密封している封口板と、
封口板に設けられており、ケース内圧上昇時に開く安全弁と、
を備えており、
組電池は、
複数の電池パックの並び方向に伸びているとともに各電池パックの安全弁を覆っている排気カバーを備えており、
電池パックのケースと封口板との溶接箇所であって排気カバーと対向する箇所が絶縁材で覆われており、
前記絶縁材は、前記溶接箇所とともに安全弁を覆っており、内部ガスの圧力で破断する強度を有していることを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池パックが並べて配置されているとともに、その複数の電池パックが並列または直列に接続されている組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量あるいは大出力の二次電池を実現するため、電池パックを並列に並べ、電気的に並列あるいは直列に接続した組電池が知られている（例えば特許文献１）。そのような組電池の適用先の一つには、電気自動車がある。本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車を含む。
【０００３】
電池パックには、リチウムイオン電池などの化学電池が用いられることが多い。化学電池は、内部に電解液が注入されているとともに、電解液が漏れないようにケースが密閉されている。一方、温度上昇などでケース内圧が過度に高まった際にケースの破裂を防止するため、電池パックの筐体には所定の圧力で破断する（開く）安全弁が設けられている。
【０００４】
そのような電池パックを含む組電池が車両に搭載される場合、様々な保護対策が講じられる。例えば、特許文献１の組電池では、上面に安全弁が設けられた電池パックが並列に並べられており、各電池パックの安全弁の上方を覆う排気カバーが取り付けられている。排気カバーは、安全弁が破裂したときに噴出する高温降圧の電解液が周囲に飛散しないように保護するものである。
【０００５】
電池パックは、有底筒状であって側面が幅広の扁平なケースと、ケース上面の開口に溶接されて内部を密封する封口板を備えているものが多い。溶接箇所には微小なピンホールが生じることがあり、そのピンホールから水分が侵入してケースを腐食させる虞があるため、特許文献２では、溶接箇所をフッ素ゴム樹脂で覆うことが提案されている。
【０００６】
また、特許文献３に開示された電池は、ケース開口と封口板との溶接箇所全体が絶縁性の保護膜で覆われている。また、特許文献４に開示された電池では、電池パックの上面に安全弁が設けられているとともに、その安全弁に、埃などの付着を防止するカバーが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２６２７３３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６０３２９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６８４０４号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書も、車載に好適な組電池に関し、特に腐食の虞の高い箇所を保護する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書が開示する組電池も、複数の電池パックが並べて配置されているタイプである。各電池パックは、上部が開口している有底筒状のケースと、ケースの上部開口に溶接されてケース内部を密封している封口板と、安全弁を備えている。安全弁は、封口板に設けられており、ケース内圧上昇時に開く。安全弁は、例えば、所定の圧力で破断するシートまたは板で作られている。各電池パックは典型的には側面が幅広の扁平形状であり、その扁平面が相互に対向するように並べて配置されている。組電池は、さらに、複数の電池パックの並び方向に伸びているとともに各電池パックの安全弁を覆っている排気カバーを備えている。その排気カバーは、安全弁から噴出する内部ガスを組電池の外へ導くためのものである。そして、本明細書が開示する組電池の一態様では、夫々の電池パックのケースと封口板との溶接箇所であって排気カバーと対向する箇所が個別の絶縁材で覆われている。なお、溶接箇所とともに安全弁も絶縁材で覆われていてもよいが、その場合、絶縁材は、その強度が、安全弁の破断とともに破断するだけの強度に制限されているのがよい。また、本明細書が開示する組電池の他の一態様では、電池パックのケースと封口板との溶接箇所であって排気カバーと対向する箇所とともに安全弁も絶縁材で覆われており、絶縁材は、その強度が、安全弁の破断とともに破断するだけの強度に制限されている。
【００１０】
排気カバーは安全弁作動時に噴出するガスあるいは電解液を外部に導くためのものであるから、排気カバーの内側空間は外部（典型的には車両外部）に通じている。それゆえ、排気カバーの内側空間には外部から埃や水分が侵入し易い。すなわち、電池パックのケースと封口板との溶接箇所であって排気カバーと対向する箇所に埃や水分が付着し易い。隣接する電池パックが埃等で繋がると、隣接する電池パックのケースの間で電流が流れることがあり、溶接箇所に電流が流れると腐食の原因となる。本明細書が開示する技術は、安全弁作動時に噴出するガスあるいは電解液を外部に導くための排気カバーを有する組電池において、特に埃等が付着し易い溶接箇所を保護する。
【００１１】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（Ａ）は電池パックの分解斜視図であり、図１（Ｂ）は電池パックの斜視図である。
【図２】組電池の斜視図である。
【図３】組電池の三面図であり、図３（Ａ）は平面図であり、図３（Ｂ）は、組電池の長手方向の側面図であり、図３（Ｃ）は、組電池の短手方向の側面図である。
【図４】図４（Ａ）は、変形例の組電池の平面図であり、図４（Ｂ）はその側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照して実施例の組電池を説明する。まず、組電池を構成する電池パックを説明する。図１（Ａ）に、電池パック２の分解斜視図を示し、図１（Ｂ）に電池パック２の斜視図を示す。電池パック２は、リチウムイオン電池であり、その本体は、電極体１０である。電極体１０は、帯状の導電性シートの一方の側端を除いて正極活物質を塗布した正極シート１２と、一方の側端を除いて負極活物質を塗布した負極シート１４をセパレータ１３を挟んで巻回したものである。活物質が塗布されていない領域は未塗工部と呼ばれることがある。正極シート１２と負極シート１４は、活物質を塗布した領域が重なるが未塗工部は重ならないように、幅方向に所定の長さだけずらして積層されており、正極シート１２と負極シート１４の重なった領域にセパレータ１３も重ねられる。従って、電極体の巻回軸方向の一方の端部には正極シート１２（その未塗工部）だけが集まり、他方の端部には負極シート１４（その未塗工部）だけが集まる。正極シート１２だけが集まった箇所を正極タブＭａと称し、負極シート１４だけが集まった箇所を負極タブＭｂと称する。正極タブＭａには正極集電部材５ａが接合されており、負極タブＭｂには負極集電部材５ｂが接合されている。集電部材５ａ、５ｂは、金属の導電体であり、正極タブＭａから負極タブＭｂに流れる電流を集める。正極集電部材５ａの先端は正極端子６ａに接続されており、負極集電部材５ｂの先端は負極端子６ｂに接続されている。電極体１０、集電部材５ａ、５ｂは、電解液とともにケース７に収められ、ケース７の上部開口が封口板３で封止される。ケース７は、有底筒状であり、対向する２つの側面が最も広く、全体が扁平である。ケース７の幅狭の上部開口に封口板３が溶接され、ケース７は密閉される。図１（Ｂ）において、溶接箇所を符号Ｗで示す。以降の図においても符号Ｗが、封口板３とケース７の溶接箇所を示す。
【００１４】
封口板３には２箇所に孔が設けられており、その孔から正極端子６ａ、負極端子６ｂが露出する。図示を省略しているが、正極端子（負極端子）と孔の間は樹脂で封止されており、ケース内部空間は密閉される。
【００１５】
封口板３には、端子６ａ、６ｂを通す孔のほか、安全弁４が設けられている。安全弁４は、密閉されたケース内部の圧力が所定の閾値を超えると破断する（開く）ように作られている。安全弁４は、例えば、所定の閾値の圧力が加わると破断するシート又は板で作られている。ケース内圧が所定の閾値を超えて安全弁４が破断した際、安全弁４からは内部のガスとともに、高温高圧の電解液が噴出する場合がある。
【００１６】
次に、図２と図３を参照して組電池２０を説明する。図２は組電池２０の斜視図であり、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、組電池２０の平面図、組電池２０の長手方向の側面図、短手方向の側面図である。組電池２０は、図１に示した電池パック２を５個、平行に並べたモジュールである。図示を省略しているが、複数の電池パック２は、隣接する電池パックの正極端子と負極端子が接続されている。即ち、複数の電池パック２は電気的に直列に接続されている。それゆえ、組電池２０の出力電圧は電池パック単体の５倍になる。このように組電池とは、複数の電池パックを直列（あるいは並列）に接続し、高出力（あるいは高容量）を実現する。
【００１７】
電池パック２は、端子６ａ、６ｂが露出しているとともに安全弁４が設けられた面を鉛直上方に向けた姿勢で使われる。従って、封口板３が電池パック２の筐体の上面に相当する。なお、図中のＺ軸の正方向が鉛直上方に相当する。
【００１８】
複数の電池パック２は、ベースプレート２１に固定される。複数の電池パック２は、扁平面が相互に対向するように配置される。それゆえ、上面の封口板３に設けられた安全弁４は、鉛直上方を向いて一列に並ぶことになる。組電池２０には、その一列に並んだ複数の安全弁４を覆うように、排気カバー２２が取り付けられている。排気カバー２２は、例えば耐熱性の高い樹脂で作られている。排気カバー２２は、断面の外形状が矩形のパイプを縦半分にカットした形状であり、カットした開口を下に向けた姿勢で配置されている。図示を省略しているが、排気カバー２２の内部空間Ｓｐは、組電池の外部（さらには車両の外部）に通じている。排気カバー２２は、安全弁４が開いたときに安全弁４から噴出するガスあるいは電解液を組電池２０の外部（さらには車両の外部）に導く部材である。排気カバー２２は、観点を変えると、安全弁４から噴出する電解液が周囲に飛散しないように防護する役割を果たす。
【００１９】
組電池２０はさらに、各電池パック２のケース７と封口板３の溶接箇所Wであって、排気カバー２２と対向する範囲を覆う絶縁シート２３を備えている。絶縁シート２３は、別言すれば、電池パック２において排気カバー２２に接するとともに排気カバー２２を短手方向に横断する角を覆っている。絶縁シート２３は、シリコンゴムや樹脂などで作られている。絶縁シート２３は、排気カバー２２の内部空間Ｓｐを通じて侵入してくる塵埃が溶接箇所Ｗに付着することを防止する。塵埃等が溶接箇所Ｗに付着し、堆積して隣接する電池パックが繋がると、電池パック間に電流が流れることがある。そのような電流は溶接箇所Ｗにダメージを与える虞がある。絶縁シート２３は、そのようなダメージから溶接箇所Ｗを保護する。
【００２０】
絶縁シート２３は、片面に粘着剤を付着させたテープであり、簡単に貼ることができる。
【００２１】
図４に、変形例の組電池２０ａの平面図と長手方向の側面図を示す。変形例の組電池２０ａは、絶縁シート１２３を除いて先の組電池２０と同じ構造を有している。この変形例では、絶縁シート１２３は、溶接箇所Ｗだけでなく、安全弁４も覆っている。図４では、絶縁シート１２３の一部は排気カバー２３の下に位置するため破線（かくれ線）で描かれており、安全弁４は、破線で描かれた絶縁シート１２３の下側に位置することを表すため、点線で表してあることに留意されたい。絶縁シート１２３には、その強度が、ケース内圧上昇により安全弁４が破断するときに同時に破断する強さ以下の材料が使われる。
【００２２】
変形例の組電池２０は、電池パックのケースと封口板の溶接箇所だけでなく、安全弁も塵埃等から保護する。
【００２３】
実施例にて説明した組電池に関する留意点を述べる。実施例の組電池は、安全弁４から噴出するガスあるいは電解液を外部に導く排気カバーを備えているとともに、排気カバーを通じて外部から侵入する塵埃等から溶接箇所を保護する絶縁シートを備えている。絶縁シートは、塵埃等が付着し易い箇所にて塵埃等から溶接箇所を保護する。
【００２４】
本明細書が開示する組電池は、電池パックのケースと封口体の溶接箇所に外部から侵入する塵埃等が付着する虞のある環境で使うのに適している。即ち、本明細書が開示する技術は、電気自動車に搭載される組電池に適している。
【００２５】
実施例の組電池では夫々の電池パックに個別の絶縁シートが貼られていた。複数の電池パック（あるいは全部の電池パック）を一枚の絶縁シートで覆うことも好ましい。絶縁シート取付の作業時間を短くすることができる。
【００２６】
実施例の組電池２０、２０ａは、電池パックのケースと封口板の溶接箇所Ｗのうち、排気カバーと対向する箇所が絶縁シートで覆われており、樹脂カバーと対向しない範囲は絶縁シートで覆われていない。それゆえ、溶接箇所Ｗの全体を絶縁シートで覆うよりも低コストである。
【００２７】
実施例の組電池が有する電池パックはリチウムイオン電池であったが、本明細書が開示する技術は、他のタイプの電池に適用することもできる。本明細書が開示する技術は、例えば、ニッケル水素型の電池パックを複数備える組電池に適用することも好適である。
【００２８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２９】
２：電池パック
３：封口板
４：安全弁
５ａ、５ｂ：集電部材
６ａ、６ｂ：端子
７：ケース
１０：電極体
１２：正極シート
１３：セパレータ
１４：負極シート
２０、２０ａ：組電池
２１：ベースプレート
２２：排気カバー
２３、１２３：絶縁シート
Ｍａ：正極タブ
Ｍｂ：負極タブ
Ｓｐ：内部空間
Ｗ：溶接箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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