(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電池を含む電池モジュールであって、
電池の一方の電極端面の側に配置され、電池との間に、周縁において封止された排気室を画定する排気室カバーと、
電池の排気室側の電極端面に設けられ、電池内部の圧力を解放するための安全弁と、
排気室カバーの排気室側の面に、先端が電池内部の電極体の中心に一致するように配置され、かつ先端が安全弁の中心に当接し、安全弁が開いたときに、安全弁を介してまたは直接に電池内部の電極体に当接し電極体の電池内からの排出を阻止する阻止突起と、
を有する、電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールであって、
排気室内に配置され、金属板を隙間があいた状態に積層した積層体であって、各金属板には、電池の電極端面に対向する位置にそれぞれ孔が設けられている、積層体、
を有する電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの電池を含む電池モジュールに関し、特に電池の内部圧力の解放に関連する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１つの電池を含む電池モジュールが知られている。下記特許文献１には、複数のリチウムイオン電池セル（１４０）からなる組電池（１２０）をケーシング（１１０）に収容した電池モジュール（１００）が開示されている（段落００５６参照）。リチウムイオン電池セル（１４０）の端面には、安全弁（１４５）などの電池内部を開放する構造が設けられている（段落００７２参照）。なお、（  ）内の符号は、下記特許文献１で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電池の安全弁が開いた場合、その開口から電池内部の高温の電極体がガスと共に排出される場合がある。
【０００５】
本発明は、安全弁開放時に電極体の排出を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池モジュールは、少なくとも一つの電池を含み、さらに電池の一方の電極端面の側に配置されて、電池との間に、周縁において封止された排気室を画定する排気室カバーと、電池の排気室側の電極端面に設けられ、電池内部の圧力を解放するための安全弁と、排気室カバーに配置され、先端が安全弁の一部に対向し、安全弁が開いたときに電池内部の電極体の排出を阻止する阻止突起と、を有する。阻止突起が安全弁を介してまたは直接に電極体に当接し、電極体が電池外部へ排出されることを抑えることができる。
【０００７】
さらに、金属板を隙間があいた状態に積層した積層体であって、各金属板には、電池の電極端面に対向する位置にそれぞれ孔が設けられている積層体を排気室内に配置することができる。積層体が、電池内部から吐出された高温の微粒子を捕捉することにより、排気室外への微粒子の排出を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００８】
安全弁開放時において、阻止突起により電極体の電池からの排出を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の電池モジュールの分解斜視図である。
【図２】電池の負極端面およびその周囲の排気室の構成を示す断面図である。
【図３】電池の負極端面を示す図である。
【図４】安全弁が開いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、電池モジュール１０の概略構成を示す分解斜視図である。以下の説明において、上下左右、側方、手前、奥などの方向および向きを表す語句は、特段の断りがない限り、説明に用いている図における方向を示し、電池モジュール１０が実際に設置される方向とは関連しない。
【００１１】
電池モジュール１０は、複数の電池１２を収容する。複数の電池１２は、所定の電気的接続がなされて、組電池を形成している。電池１２の形状は略円柱状であり、円柱の一端に正極が、また他端に負極が設けられている。正極、負極が設けられた端面をそれぞれ正極端面１３Ａ、負極端面１３Ｂ（図２，４参照）と記し、またこれらの総称として電極端面と記す。この電池モジュール１０においては、電池１２は、正極のある端を上にして配置されている。各電池１２は、その下端部が電池ホルダ１４に設けられた収容孔１６に収容されて、電池ホルダ１４に保持される。電池ホルダ１４は略板形状であり、板平面に収容孔１６が二次元的に配置されている。この実施形態では、収容孔１６は、図１において右手前から左奥に向けて延びる列が４列配置され、隣の列の収容孔１６同士は、半ピッチずれて配置されている。各収容孔１６は、電池１２の円柱形状と嵌まり合う円筒形状であり、この円筒内に電池１２が挿入され、電池ホルダ１４に保持される。よって、この電池モジュール１０において、複数の電池１２は４列に配列されている。複数の電池１２は、列が延びる方向に長い長方形の範囲に配置される。収容孔１６の円筒中心軸線方向の長さは、保持した電池１２がぐらつかないよう十分な長さとなっている。収容孔１６は、電池ホルダ１４を、その板厚方向において貫通しており、電池１２の下端は下方に露出している。
【００１２】
電池ホルダ１４に保持され二次元的に配列された電池１２全体の側方および上方を囲うように保持ケース１８が設けられている。保持ケース１８は、その下端が電池ホルダ１４の上面に当接した状態で、電池ホルダ１４に固定されている。保持ケース１８は、その上端近傍に天井板２０を有する。天井板２０には、配列された各電池１２にそれぞれ対応する保持開口２２が設けられている。保持開口２２は、周縁に段が形成されており、段の部分が各電池１２の上端の周縁に係合して、各電池１２をその上端にて保持する。
【００１３】
天井板２０の更に上方に正極バスバー２４が配置されている。正極バスバー２４は、正極接続線２６を介して各電池１２の正極に電気的に接続している。正極バスバー２４は、４枚設けられている。
【００１４】
一方、電池ホルダ１４の下方には負極バスバーモジュール２８が配置されている。負極バスバーモジュール２８は、４枚の負極バスバー３０を樹脂モールド成形により一体化したものである。負極バスバー３０は、負極接続線３２を介して各電池１２の負極に電気的に接続している。さらに、正極バスバー２４の３枚と負極バスバー３０の３枚を電気的に接続する群間バスバー３４が保持ケース１８の側面に沿って正極バスバー２４から斜め下方に延びている。天井板２０および正極バスバー２４の上方全体は上方カバー（不図示）に覆われ、また保持ケース１８の群間バスバー３４が設けられた側面および群間バスバー３４は側方カバー（不図示）によって覆われている。
【００１５】
複数の電池１２は、電池モジュール１０の長手方向に関して４つの群に分けられており、これらの群に４枚の正極バスバー２４および４枚の負極バスバー３０が対応している。各群に属する電池１２は、各正極バスバー２４および負極バスバー３０により並列接続され、各群は群間バスバー３４により直列接続されている。
【００１６】
電池ホルダ１４の下方には排気室カバー３６が配置される。電池ホルダ１４と排気室カバー３６の間に排気室３８が形成される。負極バスバーモジュール２８には、電池１２および収容孔１６に対向する位置に孔４０が設けられている。この孔４０により、電池１２の負極端面１３Ｂは排気室３８に面している。排気室カバー３６の底面には、各電池１２の負極端面１３Ｂに対応して阻止突起４２が配置されている。また、排気室３８内には、金属板４４を隙間をあけて積層した積層体４６が配置されている。金属板４４のそれぞれには、電池１２の負極端面１３Ｂに対向する位置に孔４８が設けられている。各金属板４４に設けられた孔４８は、金属板４４が積層されたときに重なり、積層体４６の孔５０となる。
【００１７】
負極バスバーモジュール２８は、電池１２に対向する孔４０に加えて、表裏を連通する連通孔５１を有している。また、電池ホルダ１４は、下面において連通孔５１に対向して開口し、さらに側面において外部に対して開口する排気孔５３を有している。排気室３８は、連通孔５１と排気孔５３を介して電池モジュール１０の外部に連通しており、排気室３８内に電池１２より吐出されたガスは、連通孔５１および排気孔５３、場合によってはこれらに続く排気ダクト（不図示）を加えた流路により電池モジュール１０の周囲の所定の領域に導かれる。
【００１８】
図２は、負極端面１３Ｂの周辺構造を示す断面図である。電池１２は、電極体５２を収容している。電池ホルダ１４と排気室カバー３６の間は、負極バスバーモジュール２８により封止される構造となっている。負極端面１３Ｂには、電池１２の内部圧力が高まったとき、開いて、内部圧力を解放する安全弁５４が設けられている。安全弁５４は、電池１２の端面の部材に切り込み溝５６を刻設して形成され、端面の部材が所定値以上の圧力を受けると、この切り込み溝５６で端面が裂けて電池１２の内部が開放される。切り込み溝５６は、例えば、図３に示すように負極端面１３Ｂに円形に形成される。負極接続線３２は、負極バスバーモジュールの孔４０の縁から中心に向かって延び、安全弁５４に溶接される。
【００１９】
排気室カバー３６の底面には、安全弁５４が開いたとき、電極体５２が電池１２から排出されることを阻止する阻止突起４２が配置されている。阻止突起４２は、排出されようとする電極体５２に、安全弁５４を介して、または直接当接し、電極体５２の排出を阻止する。阻止突起４２の形状は、円錐、円錐台などの錘形、錘台形、さらには柱形などの形状であってよい。阻止突起４２の先端が安全弁５４の一部に対向し、好ましくは当接し、この部分で安全弁５４が開くとき安全弁５４を支え、安全弁５４を介して電極体５２の排出を阻止する。阻止突起４２が安全弁５４に対向または当接する位置および範囲は、安全弁５４が開いたとき、十分な開口面積を得られるように定められる。
【００２０】
排気室３８には、積層体４６が配置されている。積層体４６は、金属板４４を隙間をあけて複数枚積層して形成される。金属板４４は、ステンレス鋼製とすることができる。また、金属板４４の間隙は例えば０．４ｍｍとすることができる。積層体４６には、安全弁５４が設けられた負極端面１３Ｂに対向する位置に孔５０が形成されている。
【００２１】
図４は、安全弁５４が開放した状態を示す図である。図４において右の電池１２の安全弁５４が開放している。電池１２の内部圧力の上昇によって、切り込み溝５６が断裂し、安全弁が開放する。切り込み溝５６が断裂しても、阻止突起４２が安全弁５４を支えているため安全弁５４が完全に離脱せず、阻止突起４２が安全弁５４を介して電極体５２に当接する。もし安全弁５４が完全に離脱した場合には、阻止突起４２は電極体５２に直接当接する。電池１２から排出されようとする電極体５２に阻止突起４２が安全弁５４を介してまたは直接当接し、電極体５２の排出を阻止する。阻止突起４２は、電池１２の負極端面１３Ｂを挟んで電極体５２の端面に対向している。好ましくは、阻止突起４２は、その中心が電池１２および電極体５２の中心に一致するよう配置される。安全弁５４は、阻止突起４２の側面に沿うように開く。阻止突起４２を円錐または円錐台とすることで、円形の切り込み溝５６が円周上のどこで断裂しても、斜面に沿って安全弁５４が開くことができる。
【００２２】
安全弁５４が開くと、電池１２内部の微粒子が高温のガスと共に排気室３８内に吐出される。吐出された微粒子は、周囲の積層体４６の隙間に入り、ここに捕捉される。このため、微粒子が連通孔５１および排気孔５３を介して排気室３８から排出されることが抑えられる。また、ガスおよび微粒子は積層体４６に熱を奪われるために、積層体４６を通過して排気室３８から排出されるものがあったとしても、その温度は低下している。電池１２から吐出した微粒子を排気室３８内で捕捉するため、および排気室３８に吐出された微粒子、ガスの温度を下げるための一方または両方の目的で積層体４６が設けられている。
【００２３】
以上のように、安全弁５４が開いたとき、阻止突起４２により電極体５２の電池１２からの排出が抑えられ、また、積層体４６により、電池１２からの微粒子が捕捉される。安全弁は正極端面１３Ａに設けることもできる。
【００２４】
＜電池モジュールの他の態様＞
少なくとも一つの電池を含む電池モジュールであって、
電池の一方の電極端面の側に配置され、電池との間に、周縁において封止された排気室を画定する排気室カバーと、
電池の排気室側の電極端面に設けられ、電池内部の圧力を解放するための安全弁と、
排気室内に配置され、金属板を隙間があいた状態に積層した積層体であって、各金属板には、電池の電極端面に対向する位置にそれぞれ孔が設けられている積層体と、
を有する、電池モジュール。
【符号の説明】
【００２５】
１０  電池モジュール、１２  電池、１３Ａ  正極端面、１３Ｂ  負極端面、１４  電池ホルダ、１６  収容孔、１８  保持ケース、２０  天井板、２２  保持開口、２４  正極バスバー、２６  正極接続線、２８  負極バスバーモジュール、３０  負極バスバー、３２  負極接続線、３４  群間バスバー、３６  排気室カバー、３８  排気室、４０  （負極バスバーモジュールの）孔、４２  阻止突起、４４  金属板、４６  積層体、４８  金属板の孔、５０  積層体の孔、５１  連通孔、５２  電極体、５３  排気孔、５４  安全弁、５６  切り込み溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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