(57)【要約】【課題】電池セルの一部が異常発熱しても拡散を効果的に阻止する。【解決手段】筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セル１と、電池セル１同士を電気的に接続するための導電性を備えるリード３と、電池セル１同士の間に介在される、絶縁性及び断熱性を有する一以上のセパレータ４とを備え、複数の電池セル１は、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面９で互いに連結されて一列の電池セル列２をなし、さらに電池セル列２は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列２同士の電極連結面９を略同一平面とし、リード３を介して電極連結面９で電池セル１が電気的に接続され、セパレータ４は、電池セル列２同士の間で、電極連結面９と交差するように配置され、かつセパレータ４は、リード３を挿通するためのスリット６を開口している。【選択図】図６
2008192570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、
筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、
前記電池セル同士を電気的に接続するための導電性を備えるリードと、
前記電池セル同士の間に介在される、絶縁性及び断熱性を有する一以上のセパレータと、
を備え、
複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、前記リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、
前記セパレータは、電池セル列同士の間で、前記電極連結面と交差するように配置され、
かつ前記セパレータは、前記リードを挿通するためのスリットを開口してなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記電池セルは、外装缶の内圧が所定値以上に高くなると開放されて、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁を正極面側に設けてなることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記セパレータがさらに、断面を略十字状として、隣接する電池セル列同士の間及び電極連結面に介在するように配置されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、
筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、
前記電池セル同士を電気的に接続するための導電性を備えるリードと、
前記電池セル同士の間に介在される、絶縁性及び断熱性を有する一以上のセパレータと、
を備え、
複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、前記リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、
前記セパレータは、電池セル列の長手方向に対して直交させ、前記電極連結面に介在させるように配置され、
前記リードは前記セパレータの両面を挟むようにＵ曲されて、電池セル同士を連結してなることを特徴とする電池パック。
【請求項５】
複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、
筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、
を備え、
複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面が略同一平面とならないよう、隣接する電池セル列がオフセット配置されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項６】
複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、
筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、
を備え、
前記電池セルは、外装缶の内圧が所定値以上に高くなると開放されて、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁を正極面側又は負極面側のいずれか一方に設けてなり、
複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、前記リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、
前記電池セル列は、隣接する電池セル列同士で、電池セルの正極面と負極面が互いに逆向きとなるように電池セルを配置してなることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、
筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、
を備え、
前記電池セルは、外装缶の内圧が所定値以上に高くなると開放されて、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁を正極面側又は負極面側のいずれか一方に設けてなり、
複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、一の電池セル列内においては、安全弁を正極面側又は負極面側のいずれか一方の同一面側に設けた電池セルのみで電池セル列を構成しており、さらに連結された電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、前記リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、
前記電池セル列は、隣接する電池セル列同士で、安全弁を設けた電極面が互いに逆向きとなるように電池セルを配置してなることを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒型電池を複数直列及び／又は並列に接続した電池パックに関し、特にノートパソコン等の携帯用機器に使用される電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パソコンや携帯電話等の携帯型電気機器の電源として使用される電池パック（パック電池）あるいは組電池は、近年高出力化が一層求められており、単位体積あたりの効率に優れたリチウムイオン電池等が二次電池として採用されている。リチウムイオン電池は、高出力である反面、何らかの原因によって発熱することがある。特に電池パックは、多数の二次電池を直列に接続して高出力化を図っているため、多数の電池セルが隣接して配置されている。このような電池パックにおいて、電池セルの一部で発熱すると、隣接する電池セルに熱が伝播して、熱暴走が広がってしまうことがある。このため、このような熱暴走を回避して電池パックを安定して使用できるような構造が切望されている。
【０００３】
電池セル同士の熱伝導を低減するために、隣接する電池セル間に断熱性を有するスペーサを配置する構造は知られている（例えば特許文献１）。このようなパック電池における電池セルとスペーサの配置例を図２１に示す。この図に示すように、円筒型の電池セル１０１を長手方向に連結した電池セル列１０２同士の間に、セパレータ１０４が介在されている。この構成では、電池セル１０１の外装缶の側面部分で電池セル１０１の断熱が図られる。
【特許文献１】特開２００５−３１７４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構造では、電池セル端面の電極連結面近傍において、断熱を図ることができず、電池セル列の間で発熱が拡散するのを阻止できないという問題があった。特に、本発明者らが熱暴走に至るメカニズムを解析した結果、電池セルの発熱が他の電池セルに伝播する原因は、外装缶の端面での内部ガスの放出によるものが主要因の一つであることが判明した。図２２に基づいて、一の電池セルの熱が他の電池セルに伝搬する様子を説明する。ここでは、図２２の（ａ）に示すように行列状に配置された複数の電池セルの内、図において左上の電池セルＡが異常発熱した状態を考える。各電池セル１０１は、外装缶の内圧が異常に上昇した場合に備えて、所定値以上の圧力で開放される安全弁１０５を設けている。電池セル１０１が異常発熱した状態では安全弁１０５が開放されているので、安全弁１０５から外装缶の外部に放出された可燃性のガスに引火することが起こり得る。この場合、図２２の（ｂ）に示すように燃焼するガスの発熱が電極端縁部分から図において下方の電池セルＢに伝搬し、その結果、電池セルＢの安全弁１０５が強制的に開放されて、安全弁１０５から可燃性のガスが放出される。そして、図２２の（ｃ）に示すように、このガスに引火する事態が生じうる。そして、図２２の（ｄ）に示すように、電池セルＢが開口端から加熱されることによって、結果的に異常発熱して熱暴走状態となり得る。以下、同様に電池セルＢの下方に位置する電池セル（図示せず）に異常発熱が伝搬していく。
【０００５】
このように、異常発熱した電池セルの熱が伝搬するメカニズムは、本発明者らの試験によれば、電極連結面を介して、図２２において上下方向に隣接する電池セルに伝搬して拡散する要因が支配的であることが明らかとなった。そして、従来の構成では、このような熱伝搬のメカニズムに対して有効でないことが判明した。
【０００６】
さらにまた、図２２において上下方向に熱暴走が拡散した電池セルからの噴出ガスが直列方向（長手方向）に隣接する電池セルの缶底に直接噴射されることにより、直列方向の電池セルも異常発熱して熱暴走に至る場合がある。
【０００７】
本発明は、このような本発明者らの知見に基づきなされたものである。本発明の主な目的は、電池セルの一部が異常発熱しても、その拡散を効果的に阻止できる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の電池パックは、複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、電池セル同士を電気的に接続するための導電性を備えるリードと、電池セル同士の間に介在される、絶縁性及び断熱性を有する一以上のセパレータとを備え、複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、セパレータは、電池セル列同士の間で、電極連結面と交差するように配置され、かつセパレータは、リードを挿通するためのスリットを開口している。これにより、電池セル列の間で電極同士の連結領域をセパレータで絶縁すると共に、断熱性のセパレータで物理的に区画することで、一部の電池セルが異常発熱することがあっても、電池セル列を超えて熱が伝搬することを阻止でき、安全性及び信頼性を高めることができる。
【０００９】
電池セルは、外装缶の内圧が所定値以上に高くなると開放されて、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁を正極面側に設けることができる。これにより、安全弁から放出されるガスに引火することがあっても、隣接する列に跨って発熱が伝播することを阻止できる。
【００１０】
セパレータはさらに、断面を略十字状として、隣接する電池セル列同士の間及び電極連結面に介在するように配置することもできる。これにより、一のセパレータで電池セル列同士の境界面、及び電池セル列を構成する電池セルの電極連結面での断熱の両方を図ることができ、一層効果的に熱伝搬を阻止できる。
【００１１】
また、他の電池パックは、複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルと、電池セル同士を電気的に接続するための導電性を備えるリードと、電池セル同士の間に介在される、絶縁性及び断熱性を有する一以上のセパレータとを備え、複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、セパレータは、電池セル列の長手方向に対して直交させ、電極連結面に介在させるように配置され、リードはセパレータの両面を挟むようにＵ曲されて、電池セル同士を連結してもよい。これにより、電池セル列の長手方向への熱伝導をセパレータで阻止することができる。
【００１２】
さらに、他の電池パックは、複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルとを備え、複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面が略同一平面とならないよう、隣接する電池セル列がオフセット配置してもよい。これにより、一部の電池セルが異常発熱することがあっても、隣接する電池セル列との間で電極連結面が近接していないため、電池セル列を超えて熱が伝搬することを阻止でき、安全性及び信頼性を高めることができる。
【００１３】
さらにまた、他の電池パックは、複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルとを備え、電池セルは、外装缶の内圧が所定値以上に高くなると開放されて、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁を正極面側又は負極面側のいずれか一方に設けてなり、複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、さらに電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、電池セル列は、隣接する電池セル列同士で、電池セルの正極面と負極面が互いに逆向きとなるように電池セルを配置してもよい。これにより、隣接する電池セル列同士では、安全弁を設けた電極面が逆となるため、安全弁から放出されたガスに引火することがあっても、隣接する電池セル列には安全弁が設けられていないため、安全弁が開放されてさらにガスに引火する虞を軽減できる。
【００１４】
さらにまた、他の電池パックは、複数の電池セルを直列及び／又は並列に接続した電池パックであって、筒型の外装缶に各々収納され、対向する端面に正極と負極を各々表出させた複数の電池セルとを備え、電池セルは、外装缶の内圧が所定値以上に高くなると開放されて、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁を正極面側又は負極面側のいずれか一方に設けてなり、複数の電池セルは、外装缶の長手方向に正極面と負極面を対向させた電極連結面で互いに連結されて一列の電池セル列をなし、一の電池セル列内においては、安全弁を正極面側又は負極面側のいずれか一方の同一面側に設けた電池セルのみで電池セル列を構成しており、さらに連結された電池セル列は外装缶の長手方向に略平行に複数並べられ、隣接する電池セル列同士の電極連結面を略同一平面とし、リードを介して電極連結面で電池セルが電気的に接続され、電池セル列は、隣接する電池セル列同士で、安全弁を設けた電極面が互いに逆向きとなるように電池セルを配置してもよい。これにより、隣接する電池セル列同士では、安全弁を設けた電極面が逆となるため、安全弁から放出されたガスに引火することがあっても、隣接する電池セル列には安全弁が設けられていないため、安全弁が開放されてさらにガスに引火する虞を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１６】
（実施の形態１）
図１ないし図５に、本発明の実施の形態１に係る電池パック１０を示す。電池パック１０は、各種携帯型電気機器のバッテリとして利用でき、ここではノート型パソコン用のバッテリに適用した電池パックを一例として示す。電池パック１０は、複数の電池セル１を直列及び／又は並列に接続したもので、図１ないし図４に示すように、ケース７に収納されて各種電子機器に装着して使用される。
【００１７】
この電池パック１０を構成する複数の電池セル１の配列を図５の平面図と図６の概略平面図に示す。この電池パック１０は、複数の電池セル１を長手方向に直列に接続して電池セル列２を構成すると共に、複数の電池セル列２を平行に並べている。また、電池セル１同士の端面を、正極と負極とをリード３を介して接続する電極連結面９とし、さらに平行に配列される電池セル列２同士で、電極連結面９を同一面に一致させて、一のリード３が電池セル列２を跨ぐように配設している。図６の例では、３本の電池セル１を直線状に直列に連結して電池セル列２とし、さらに２列の電池セル列２を、各電池セル１を並列に連結して、計６本の電池セル１で電池パック１０を構成している。また、図の電池パック１０は、電極連結面９において、一のリード３で４本の電池セル１の電極を連結している。さらに、図の電池パックは、隣接する電池セル列２同士の間に、絶縁性と断熱性を有するセパレータ４を配置している。セパレータ４は、電極連結面９と交差するように配置している。
【００１８】
図の電池パック１０は、６本の電池セル１を、２並３直に接続している。ただ、本発明の電池パックは、複数の電池セルの配列状態を、以上に限定しない。電池パックは、直線状に連結する電池セルを１本もしくは２本とすることも、４本以上とすることもでき、また、平行に配列する電池セル列を３列以上とすることができる。さらにまた、電池パックは、互いに平行に配置される電池セル列同士を必ずしも同じ向きとして、隣接する電池セル同士を並列に接続する必要はなく、逆向きとすることもできる。
【００１９】
［電池セル１］
電池セル１は、円筒型の外装缶に被覆された円筒型電池が利用される。このような電池セルには、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が利用できる。また一次電池としてもよい。ただ、電池セルには、外装缶を角筒型とする角形電池も使用できる。電池セル１の電極端子は、直列又は並列に接続される。さらに電池パック１０の端部で制御回路（図示せず）に接続され、制御回路によって各電池セル１の電圧、電流、温度等を測定し、電池容量及び必要充放電量等を決定して、充放電等の制御が行われる。
【００２０】
電池セル１は、外装缶の内圧が異常に上昇したときに開弁して外装缶内部のガスを外部に放出するための安全弁５を備えている。安全弁５は、電池セル１の正極側に設けられる。ただ、負極側に安全弁を設ける構成としても良い。
【００２１】
［リード３］
互いに隣接して配置される複数の電池セル１は、導電性を備えるリード３を介して電気的に接続される。リード３は、外装缶の長手方向に配列される複数の電池セル１を、正極面と負極面を対向させた電極連結面９で互いに連結して一列の電池セル列２としている。さらに、リード３は、外装缶の長手方向に対して平行に並べられる複数の電池セル列２の略同一平面に位置する電極連結面９の正負の電極同士を電気的に接続している。すなわち、このリード３は、電池セル列２を構成する電池セル１、すなわち軸方向に隣接する電池セル１同士を直列に接続すると共に、互いに隣接する電池セル列２の電池セル１、すなわち列方向に隣接する電池セル１同士を並列に接続する。
【００２２】
図の電池パック１０は、電極連結面９において、４本の電池セル１を２並２直に接続している。リード３は、金属板で、スポット溶接して、あるいはレーザ溶接して電池セル１の電極に接続される。このリード３には、たとえば、図７に示すように、金属板を長方形のリング状に切断したものが使用できる。図のリード３は、長方形の四隅に位置して、電池セル１の電極面に溶着する溶着部３Ａを設けている。このリード３は、図において上側の２つの溶着部３Ａに電池セル１の負極を、下側の２つの溶着部３Ａに電池セル１の正極を溶着した後、正極と負極の境界部分（図において一点鎖線で示す）で折曲されて４本の電池セル１を２並２直に接続する。
【００２３】
［セパレータ４］
セパレータ４は、図４ないし図６に示すように、互いに隣接して配置される電池セル列２の間に配置されて、隣接する電池セル列２間における熱伝播を阻止する。セパレータ４は、発熱する電池セル１の熱の伝播を阻止できるように、断熱性部材で制作される。さらに、セパレータ４は、隣接する電池同士を絶縁するために、絶縁材で製作される。したがって、セパレータ４は、耐熱性、断熱性及び絶縁性に優れた部材、たとえば、耐熱プラスチックやガラス等の耐熱材料で製造される。セパレータ４は、好ましくは軽量で安価な樹脂により形成される。セパレータ４は、例えば熱伝導率の小さい（望ましくは０．５Ｗ／ｍ以下）、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリカーボネート（ＰＣ）等のプラスチックを成形して製作される。
【００２４】
セパレータ４は、電池セル１の絶縁のみならず、異常発熱の伝搬を阻止する隔壁として機能する。具体的には、セパレータ４を電池セル列２同士の間で、かつ電極連結面９を跨ぐように、いいかえると、長手方向に隣接する電池セル１同士の互いに対向する電池端部に跨って配置する。これにより、図６に示すように、仮に一の電池セル１が異常発熱し、開放された安全弁５から漏れる可燃性ガスに引火したとしても、隣接して配列される電池セル列２をセパレータ４で断熱して、高温ガス（炎）の伝播を遮り、酷熱の伝導を回避できる。すなわち、一の電池セル１がいわゆる熱暴走に至った際の熱連鎖を効果的に阻止できる。この構造は、図６に示すように、図２１に示す従来と同じ長さのセパレータ１０４を使用しても、電極連結面９を跨ぐようにオフセットさせて配置することで、効果的に熱連鎖を阻止でき、安全性を高めることができる。このため、従来に比べ部品点数やコストを増すことなく、安価に安全性を改善した電池パックとすることができる。
【００２５】
セパレータ４は、図３と図５に示すように電極連結面９毎に個別に配置してもよいし、また、図示しないが、セパレータを電池セル列の長さ方向に延長させ、一のセパレータで複数の電極連結面９に跨って断熱するよう構成することもできる。
【００２６】
セパレータ４は、図２ないし図５に示すように、幅の狭い板状として、電池パック全体の外形を小さくできる。さらに、セパレータ４は、図４に示すように、その高さ（Ｈ）を、電池セル１の直径とほぼ同じか、あるいは、これよりも大きくして、上下端をケース７の内面まで接近させている。このセパレータ４は、一方の電池セル１から隣接する他方の電池セル１に輻射熱や高熱ガスが伝播するのを有効に阻止できる。とくに、図４のセパレータ４は、電池パック１０をケース７に収納する状態で、セパレータ４の上下の両端をケース７の内面に当接させる。この構造は、発熱した電池セルの熱をこのセパレータ４でブロックして、隣接する電池セル１に伝播するのを有効に防止できる。ただ、セパレータは、必ずしも上下の両端をケースの内面に当接させる必要はなく、いずれか一端のみ、たとえば、熱が移動しやすい上端のみをケースの内壁に当接させることもできる。
【００２７】
以上のセパレータ４は、リード３を挿通するためのスリット６を開口している。隣接する電池セル列２間に配置するセパレータ４が、隣接する電池セル列２の電極を接続するリード３と交差するからである。したがって、スリット６は、リード３が配置される電極連結面９との交差部分に位置して開口される。図に示すセパレータ４は、電極連結面９との交差部分であって、下側に位置してスリット６を開口している。このように、下方に開口されるスリット６は、高熱ガスがスリット６を通過して隣接する電池セル列２の電池セル１を加熱するのを低減できる。それは、高熱ガスが主が上方に移動する性質があるからである。さらに、セパレータ４に開口するスリット６は、高熱ガス等の熱が移動するのを有効に防止するために幅を狭くする。スリット６は、好ましくは、リード３を挿通する状態で隙間ができない幅とする。ただ、スリットは、リードを挿通した後、接着剤やコーキング剤を充填して隙間を埋めることができる。この構造は、スリットの幅を広くして、リードを容易に挿通しながら、高熱ガスの移動を有効に防止できる。
【００２８】
さらに、セパレータ２４は、図８に示すように、ケース２７と一体構造とすることもすることもできる。この構造は、セパレータ２４とケース２７内面との連結部分に隙間が生じるのを阻止できるので、この部分から高熱ガスが伝搬されるのを有効に防止できる。とくに、図に示すように、上ケース２７Ａの内面と一体的に成形されるセパレータ２４は、熱が伝搬されやすい上部からの熱の移動を有効に阻止できる。この構造は、上下位置を決まった姿勢として使用される電池パックにおいて、有効に熱の伝播を防止できる。
【００２９】
さらに、セパレータ３４は、図９と図１０に示す形状とすることもできる。これらの図に示すセパレータ３４は、電池セル１との接触面を、円筒状の外装管の側面に沿う曲面状に成形している。図９に示すセパレータ３４は、円弧状に湾曲してなる２枚の保持プレート３１を互いに逆向きに連結してなる形状であって、断面形状をＸ字状とする形状に成形している。このセパレータ３４は、電池セル１と対向する保持プレート３１の湾曲面を保持溝３２として、ここに配置される電池セル１を保持する構造としている。保持溝３２は、図９に示すように、電池セル１の円筒型の外装管の表面に沿う溝形に成形される。この保持溝３２は、円筒型の電池セル１の表面に面接触状態で接触して、電池セル１を位置ずれしないように定位置に保持する。図１０に示すセパレータ３４は、保持プレート３１を電池セル１の外周のほぼ半分に沿う円弧状としている。このように、電池セル１の外周のほぼ半分に沿う形状の保持プレート３１を有するセパレータ３４は、図１０の矢印で示すように、一の電池セル１の安全弁５から吹き出す高熱ガスが隣接する電池セル列２の電池セル１に伝搬されるまでの経路が長くなるので、熱暴走した電池セルの熱が隣の電池セル１に熱伝導されるのを有効に防止する。ただ、保持プレートは、電池の外周面に沿う部分を電池の外周の半分以下とすることもできる。
【００３０】
さらに、図１０に示すセパレータ３４は、保持溝３２を形成する一対の保持プレート３１の背面に、電池セル１の軸方向に延びるＶ字状の縦溝３７を設けている。このように、保持プレート３１の背面に縦溝３７を備えるセパレータ３４は、図１０に示すように、セパレータ３４の上下に形成される縦溝３７とケース７内面との間に中空の空気層３８を形成するので、隣接する電池セル列２間での熱の移動をより効果的に防止できる特長がある。さらに、この形状のセパレータ３４は、縦溝３７で形成されるスペースにリード線等を配置することもできる。このスペースは、セパレータ３４によって電池セル１から絶縁された空間となるので、リード線を電池から絶縁しながら配置できる。
【００３１】
図９に示すセパレータ３４を備える電池パック３０は、図１１に示すように、軸方向と列方向に隣接する４本の電池セル１を、帯状のリード３３を介して直列と並列に接続できる。このセパレータ３４は、スリット３６に帯状のリード３３を挿通した状態で、一対の保持溝３２に挿入した電池セル１の電極にリード３３の中央部に設けた溶着部３３Ａを溶接した後、両側に配置した電池セル１の電極にリード３３の両端部に位置する溶着部３３Ａを溶接する。その後、両側に位置する電池セル１を１８０度折り返して、保持溝３２に収納する。
【００３２】
図１ないし図５に示す電池パック１０は、互いに平行に配置される複数列の電池セル列２の両端の電極に出力リード８を接続している。電池セル列２を構成する電池セル１は、同じ方向に向けられて両端の電極に出力リード８を接続している。互いに並列に接続される電池セル列２は、電池セル１の向きを同じ方向として、対向する電極を出力リード８で接続する。電池セル列２の両端に接続される出力リード８は、電池セル列２の両端に位置する２本の電池セル１を並列に接続する。
【００３３】
さらに、図に示す電池パック１０は、電池の保護回路を実装する回路基板１１をケース７に内蔵している。この電池パック１０は、図２、図３及び図５に示すように、リード３と出力リード８を介して回路基板１１を電池セル１に接続し、電池パック１０としてケース７に収納している。電池セル列２の両端に接続される出力リード８は、回路基板１１に接続しており、各電池セル１を直列に接続するリード３は、電圧検出用のリードとして回路基板１１に接続している。回路基板１１は、絶縁基板に電子部品を実装した基板で、並列に接続された電池セル１の電池電圧を検出して、電池セルの充放電電流を制御する保護回路を実装している。この電池パックは、保護回路で電池セル１の過充電と過放電を防止しながら充放電する。また、保護回路は、電池セル１の過電流を検出して、電池セル１の充放電を制御することもできる。
【００３４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る電池パック４０を図１２に示す。この図に示す電池パック４０は、セパレータ４４を、断面形状が略十字状となるように成形して、隣接する電池セル列２同士の間及び電極連結面９に介在するように配置している。このセパレータ４４は、図１２と図１３に示すように、隣接する電池セル列２間に配設される列間プレート部４２と、軸方向に隣接する電池セル１の間に配設されるセル間プレート部４１とを互いに交差させてなる形状に成形している。列間プレート部４２は、隣接する電池セル列２同士の境界面に配設されて、隣接する電池セル列２間での熱の伝搬を阻止する。また、セル間プレート部４１は、隣接する電池セル１の電極連結面９に配設されて、隣接する電池セル１間での熱の伝搬を阻止する。したがって、この構造のセパレータ４４は、電池セル列２同士の境界面と、電池セル列２を構成する電池セル１の電極連結面９での断熱の両方を図ることができ、一層効果的に熱伝搬を阻止できる。
【００３５】
図１２に示す電池パック４０は、軸方向と列方向に隣接する４本の電池セル１を、列間プレート部４２とセル間プレート部４１とを超えてリード４３で接続している。このリード４３は、セル間プレート部４１の両面を挟むようにＵ曲して軸方向に隣接する電池セル１を直列に接続している。さらに、列間プレート部４２には、隣接する電池セル列２の電池セル１を接続するリード４３を挿通するスリット４６を開口している。列間プレート部４２は、セル間プレート部４１の両面に位置して２列のスリット４６を開口しており、セル間プレート部４１の両面を挟むようにＵ曲されたリード４３を挿通している。
【００３６】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る電池パック５０を図１４に示す。この図に示す電池パックは、２列の電池セル列２を平行に配列しており、隣接する電池セル列２同士の電極連結面９を略同一平面として、この電極連結面９に介在させるようにセパレータ５４を配置している。ただ、電池パックは、電池セル列を１列もしくは３列以上とすることもできる。セパレータ５４は、電池セル列２の長手方向に対して直交させる姿勢で配置している。この電池パック５０は、図１５に示すように、セパレータ５４を板状とすると共に、この板状のセパレータ５４の両面を挟むようにリード５３をＵ曲して、軸方向に隣接する電池セル１同士を連結している。さらに、リード５３は、セパレータ５４の両面において、隣接する電池セル列２の電池セル１同士を互いに接続している。この図に示す電池パック５０は、長手方向に隣接する電池セル１の間に配置されるセパレータ５４により、電池セル列２の長手方向への熱伝導を阻止することができる。
【００３７】
さらに、このセパレータ５４は、図１６に示すように、その高さ（Ｈ）を、電池セル１の直径とほぼ同じか、あるいは、これよりも大きくして、上下端をケース７の内面まで接近させている。このセパレータ５４は、熱暴走した電池セル１から、軸方向に隣接する電池セル１に輻射熱や高熱ガスが伝播するのを有効に阻止できる。とくに、図１６のセパレータ５４は、電池パック５０をケース７に収納する状態で、セパレータ５４の上下の両端をケース７の内面に当接させる。この構造は、発熱した電池セル１の熱をこのセパレータ５４でブロックして、隣接する電池セル１に伝播するのを有効に防止できる。ただ、セパレータは、必ずしも上下の両端をケースの内面に当接させる必要はなく、いずれか一端のみ、たとえば、熱が移動しやすい上端のみをケースの内壁に当接させることもできる。さらに図示しないが、このセパレータもケースと一体的に成形することができる。
【００３８】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る電池パック６０を図１７に示す。この図に示す電池パック６０は、複数の電池セル列２を互いに平行な姿勢で配列するが、隣接する電池セル列２同士の電極連結面９が略同一平面とならないよう、隣接する電池セル列２をオフセット配置している。すなわち、互いに隣接する電池セル列２の電極連結面９は、互いに異なる位置となるように配置している。この構造の電池パック６０は、図に示すように、一の電池セル１が熱暴走して、この電池セル１の安全弁５から高熱ガスが発生しても、この位置には、隣接する電池セル列２の電極連結面９が位置していない。このため、熱暴走した電池セル１の高熱ガスが、隣接する電池セル１の安全弁５付近を直接加熱するのを阻止して、この安全弁５の破壊による可燃性ガスの噴出や、この可燃性ガスへの引火が有効に阻止される。この構造の電池パック６０は、隣接する電池セル列２をオフセット配置するという極めて簡単な構成により、電池セル列を超えて熱が伝搬することを阻止でき、安全性及び信頼性を高めることができる。
【００３９】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る電池パック７０を図１８に示す。この図に示す電池パック７０は、複数の電池セル列２を互いに平行な姿勢で配列し、隣接する電池セル列２同士の電極連結面９を略同一平面とするが、互いに隣接して配列される電池セル列２同士で、電池セル１の正極面と負極面が互いに逆向きとなるように電池セル列２を配置している。この構成によると、図に示すように、隣接する電池セル列２同士では、安全弁５を設けた電極面が逆となるため、熱暴走した電池セル１の安全弁５から放出された可燃性ガスに引火することがあっても、隣接する電池セル列２の電池セル１には安全弁５が設けられていないため、安全弁５が開放されてさらにガスに引火するおそれを軽減できる。この電池パック７０は、各電池セル列２を構成する電池セル１をリード７３で直列に接続するが、互いに隣接する電池セル列２の電池セル１同士をリード７３で接続しない。この配列の電池パック７０は、互いに逆向きに配列される隣接する電池セル列２同士を、端面で直列に接続している。ただ、複数の電池セルは、並列接続することもできる。
【００４０】
（実施の形態６）
さらに、本発明の実施の形態６に係る電池パック８０を図１９に示す。この電池パック８０は、図１８に示す電池パックと同じ配列で複数の電池セル１を配列すると共に、電極連結面９に介在させるようにセパレータ８４を配置している。この構造の電池パック８０は、互いに隣接する電池セル列２の隣り合う電池セル１同士では、安全弁５の位置が互いに逆方向となっているので熱暴走した電池セル１の発熱が、列方向に隣接する電池セル１に伝搬するのを防止できると共に、軸方向に隣接する電池セル１間の熱の伝搬を電極連結面９に配置されたセパレータ８４で阻止するので、より確実に熱暴走を阻止できる。
【００４１】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る電池パックを図２０に示す。この図に示す電池パック９０は、一の電池セル列２内においては、安全弁５を正極面側又は負極面側のいずれか一方の同一面側に設けた電池セル９１、９１’のみで構成している。さらに、複数の電池セル列９２、９２’を互いに平行な姿勢で配列し、隣接する電池セル列９２、９２’同士の電極連結面９を略同一平面として電極連結面９で電池セル９１、９１’を接続するが、互いに隣接して配列される電池セル列９２、９２’同士で、安全弁９５を設けた電極面が互いに逆向きとなるように電池セル９１、９１’を配置している。すなわち、この電池パック９０は、図において上側に位置する電池セル列９２については、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁９５を電池セル９１の正極面側に設けており、図において下側に位置する電池セル列９２’については、外装缶内部のガスを外部に放出する安全弁９５を電池セル１’の負極面側に設けている。この構成によると、隣接する電池セル列９２、９２’同士では、安全弁９５を設けた電極面が逆となるため、安全弁９５から放出されたガスに引火することがあっても、隣接する電池セル列９２、９２’には安全弁９５が設けられていないため、安全弁９５が開放されてさらにガスに引火するおそれを軽減できる。
【００４２】
この電池パック９０は、各電池セル列９２、９２’を構成する電池セル９１、９１’の対向する電極面を電極連結面９においてリード９３で直列に接続すると共に、互いに隣接する電池セル列９２、９２’の電池セル９１、９１’同士を電極連結面９においてリード９３で並列に接続している。さらに、この電池パックも、図示しないが、電極連結面に介在させるようにセパレータを配置することができる。この構造の電池パックも、互いに隣接する電池セル列の隣り合う電池セル同士では、安全弁の位置が互いに逆方向となっているので熱暴走した電池セルの発熱が、列方向に隣接する電池セルに伝搬するのを防止できると共に、軸方向に隣接する電池セル間の熱の伝搬を電極連結面に配置されたセパレータで阻止して、より確実に熱暴走を阻止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の電池パックは、ノートパソコン等の携帯用機器に使用して、電池セルの一部が異常発熱しても、その拡散を効果的に阻止して安全に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池パックの斜視図である。
【図２】図１に示す電池パックの分解斜視図である。
【図３】図２に示す電池パックの分解斜視図である。
【図４】図１に示す電池パックのＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２に示す電池パックの電池セルの配列を示す平面図である。
【図６】図５に示す電池パックにおける電池セルとセパレータの配置例を示す概略平面図である。
【図７】リードを電池セルに接続する状態を示す平面図である。
【図８】セパレータの他の一例を示す断面図である。
【図９】セパレータの他の一例を示す底面斜視図である。
【図１０】図９に示すセパレータを備える電池パックの横断面図である。
【図１１】図９に示すセパレータに電池セルを連結する状態を示す底面斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る電池パックにおける電池セルとセパレータの配置例を示す概略平面図である。
【図１３】図１２に示す電池パックにおける電池セルとリードの接続状態を示す底面斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る電池パックにおける電池セルとセパレータの配置例を示す概略平面図である。
【図１５】図１４に示す電池パックにおける電池セルとリードの接続状態を示す底面斜視図である。
【図１６】図１４に示す電池パックの縦断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る電池パックにおける電池セルの配置例を示す概略平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る電池パックにおける電池セルの配置例を示す概略平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に係る電池パックにおける電池セルとセパレータの配置例を示す概略平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係る電池パックにおける電池セルの配置例を示す概略平面図である。
【図２１】従来の電池パックにおける電池セルとセパレータの配置例を示す概略平面図である。
【図２２】図２１の一の電池セルが異常発熱して熱が伝搬する様子を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…電池セル
２…電池セル列
３…リード                  ３Ａ…溶着部
４…セパレータ
５…安全弁
６…スリット
７…ケース
８…出力リード
９…電極連結面
１０…電池パック
１１…回路基板
２４…セパレータ
２７…ケース                ２７Ａ…上ケース
３０…電池パック
３１…保持プレート
３２…保持溝
３３…リード                ３３Ａ…溶着部
３４…セパレータ
３６…スリット
３７…縦溝
３８…空気層
４０…電池パック
４１…セル間プレート部
４２…列間プレート部
４３…リード
４４…セパレータ
４６…スリット
５０…電池パック
５３…リード
５４…セパレータ
６０…電池パック
７０…電池パック
７３…リード
８０…電池パック
８４…セパレータ
９０…電池パック
９１…電池セル              ９１’…電池セル
９２…電池セル列            ９２’…電池セル列
９３…リード
９５…安全弁
１０１…電池セル
１０２…電池セル列
１０４…セパレータ
１０５…安全弁
【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】
2008192570.tif 000012
【図１１】
2008192570.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008192570.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2008192570.tif 000017
【図１６】
2008192570.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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