(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電要素を容器に収納した電池と、この電池を収納する定形の外装体と、外装体内面に設けられて先端が鋭利に形成された圧力開放装置とを備えた電池パックにおいて、過充電時以外は圧力開放装置の鋭利部分が前記容器と非接触状態を保ち、電池の過充電時に作動して前記鋭利部分を前記容器に圧接し、前記容器を破断可能とするスイッチング機構を備えることを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄電要素をラミネートフィルムよりなる袋などの容器に収納した電池を更に定形の外装体に収納した電池パックに属する。
【０００２】
【従来の技術】
電池を安価に且つ薄く軽く提供するために、ポリエチレンなどの樹脂からなるシートとアルミなどの金属からなるシートをラミネートして形成されたフィルムで正負極板及びセパレータを含む蓄電要素を包み、端縁を溶着して袋状とした電池が普及している。このようなラミネートフィルムは柔軟であることから、電池は更にＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂などからなる定形の外装体に収納される。
【０００３】
そして、過充電などに起因して電池内部の電解質が分解して発生したガスが、ラミネートフィルムを膨張させ、更に外側の外装体を変形あるいは破損させると、ガス噴出、漏液などの危険を伴うことから、ラミネートフィルムが膨張したとしても外側の外装体の変形及び破損に至らないように電池内部の圧力を開放する手段が設けられている。
【０００４】
圧力開放手段としては、例えば特開平９−１９９０９９号公報に開示されているようなラミネートフィルムに切り溝として形成された弁や、特開平１０−２０８７２０号公報に開示されているように、外装体であるケースにリチウム二次電池を収納した電池パックにおいて、ケース内面の凹部内に形成された鋭利な突起部が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、長期封口の信頼性を確保するためにはラミネートフィルムが無傷の方が望ましい。また、特開平１０−２０８７２０号公報に記載のものを含めて従来の外装体側の圧力開放手段は、過充電状態以外、例えば高温放置状態でガスが発生して電池が膨れた場合でも作動するために、使いにくい。
それ故、この発明は、過充電時にのみ圧力開放装置が作動する安全性及び封口信頼性に優れた電池パックを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
蓄電要素を容器に収納した電池と、この電池を収納する定形の外装体と、外装体内面に設けられて先端が鋭利に形成された圧力開放装置とを備えた電池パックにおいて、
過充電時以外は圧力開放装置の鋭利部分が前記容器と非接触状態を保ち、電池の過充電時に作動して前記鋭利部分を前記容器に圧接し、前記容器を破断可能とするスイッチング機構を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明の電池パックは、過充電時以外は、例えば高温放置時でも圧力開放装置の鋭利部分が容器と非接触状態を保っているので、定常に復帰した後に継続して使用することができる。そして、過充電時にはスイッチング機構が作動して前記鋭利部分を前記容器に圧接可能にするので、過充電により電解質が分解して容器が膨張すると、外装体は定形を維持しているから、前記鋭利部分と衝突して容器が破れ、ガスが放出される。従って、外側の外装体まで破損することはなく、外部に電解質が漏れることもない。
尚、この発明は容器がラミネートフィルム袋よりなる場合は勿論、もっと剛性のプラスチック製や金属製のものであっても適用可能である。肉厚のプラスチック製や金属製の場合は、例えば突起に対向する部分にみ薄肉にすることにより同様の作用を生じるからである。
【０００８】
前記外装体が内面に凹部を有し、前記圧力開放装置がその凹部内に形成された突起であり、前記スイッチング機構が前記凹部を開閉するシャッターと、このシャッターを駆動させるモーターと、電池の充電状態を検出して過充電時のみモーターが駆動するように制御する制御装置とを含むものであると好ましい。
【０００９】
この構成によれば、過充電時以外はシャッターにより確実に圧力開放装置が封じられており、誤作動することはない。一方、過充電時にはシャッターが開いて突起が露出するので、膨張した容器を瞬時に破ることができる。しかも、シャッターの駆動源としては過充電時にシャッターを駆動させるだけの力を有するモータが備えられていれば良いので、小型である。
【００１０】
前記圧力開放装置が前記外装体の内部に向かって揺動可能な刃物であり、前記スイッチング機構がこの刃物を駆動させるモーターと、電池の充電状態を検出して過充電時のみモーターが駆動するように制御する制御装置とを含むものであっても好ましい。前記構成と異なり、シャッターが不要であるので、部品点数が少なくて済み、更に小型化し且つ安価となるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
−実施形態１−
この発明の実施形態の電池パックを図１に断面図、図２に図１のII部拡大断面図として示す。
電池パック１は、蓄電要素２及びこれを包んだラミネートフィルム袋３からなるリチウム電池と、このリチウム電池を収納するケース４１及びカバー４２からなる絶縁樹脂製の定形の外装体４とを備える。
【００１２】
カバー４２内面のほぼ中央には凹部５１が形成されており、この凹部５１内に外装体４内の空間に向かって尖った円錐状の突起５２が一体的に形成されている。凹部５１に隣接する一方の側には凹部の開口面積より広い方形のガイド５３が形成され、このガイド５３に板状のシャッター５４がカバー４２の内面に沿って凹部５１に対して往復移動可能に填められている。ガイド５３の近くのカバー４２内部には、モーター（図示省略）が埋め込まれ、その出力軸にピニオン５５が取り付けられている。シャッター５４の上面には歯形がラック状に形成され、これがピニオン５５と噛み合ってモーターの動力をシャッター５４に伝達する。モーターの駆動は、外装体４とリチウム電池との隙間に固定された制御ＩＣ６により制御される。
【００１３】
この電池パック１の回路図を図３に示す。リチウム電池１０の正極端子が制御ＩＣ６の入力端子６１に、モーターＭの一方の端子が制御ＩＣ６の出力端子６２に、リチウム電池１０の負極端子、モーターＭの他方の端子及び制御ＩＣのアース端子６３がアースに接続されている。
【００１４】
この電池パック１において、シャッター５４は凹部５１を閉じており、制御ＩＣはリチウム電池１０の端子間電圧を常時監視している。そして、端子間電圧が４．６Ｖ以上になるとモーターＭを駆動し、シャッター５４を開く。すると突起５２が露出し、端子間電圧の異常上昇によって膨らんだ袋３と接触し、袋３を破って袋３内のガスを放出させる。これによって外装体４の破損を防止する。
【００１５】
端子間電圧が４．６Ｖに至らず単なる高温放置により袋３が膨らんだ場合は、モーターＭは駆動せずシャッター５４も開かない。従って、突起５２と袋３とは非接触状態が保たれ、袋３は破れない。そして、常温に置くことにより、袋３が正常な容積に復帰し継続してリチウム電池１０を使用できる。袋３には傷がないので長期的に封口の信頼性を確保できる。
【００１６】
−実施形態２−
この発明の第２番目の実施形態の電池パック１は、実施形態１における凹部５１、突起５２、ガイド５３、シャッター５４及びピニオン５５に代えて図４に要部拡大断面図として示すようにナイフ５６を有する。その他の構成要素は実施形態１と基本的に同じであるので、実施形態１で用いた符号を用いて以下に説明する。
【００１７】
ナイフ５６は、モーターの出力軸５７に揺動可能に取り付けられ、カバー４２内面に対して０°を定位置とする。ナイフ５６は先端のみ鋭利であって胴部は鈍く形成されている。実施形態１と同様に制御ＩＣはリチウム電池１０の端子間電圧を常時監視している。そして、端子間電圧が４．６Ｖ以上になるとモーターＭを駆動し、ナイフ５６を回転させ、その先端を端子間電圧の異常上昇によって膨らんだ袋３と接触させる。そして、袋３を破って袋３内のガスを放出させる。これによって外装体４の破損を防止する。
【００１８】
端子間電圧が４．６Ｖに至らず単なる高温放置により袋３が膨らんだ場合は、モーターＭは駆動せずナイフ５６も動かない。従って、ナイフ５６は鈍い胴部が袋３と接触しているだけで鋭利な先端は非接触状態が保たれ、袋３は破れない。そして、常温に置くことにより、袋３が正常な容積に復帰し継続してリチウム電池１０を使用できる。袋３には傷がないので長期的に封口の信頼性を確保できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば過充電時には圧力開放装置が作動してラミネートフィルム袋を破って圧力を開放し、定形の外装体の破損を防止する一方、過充電時以外には圧力開放装置をロックして誤作動を防止することができる。このため安全性、長期封口の信頼性及び使いやすさの全てを満足する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態１の電池パックを示す断面図である。
【図２】  図１のII部拡大断面図である。
【図３】  実施形態１の電池パックの回路図である。
【図４】  実施形態２の電池パックの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  電池パック
２  蓄電要素
３  袋
４  外装体
５１  凹部
５２  突起
５３  ガイド
５４  シャッター
５５  ピニオン
５６  ナイフ
６  制御ＩＣ
１０  リチウム電池
【図１】
0004686833.tif 000002
【図２】
0004686833.tif 000003
【図３】
0004686833.tif 000004
【図４】
0004686833.tif 000005