(57)【要約】【課題】釘刺しなどの異常が生じた場合においても、正極電極の急激な温度上昇を抑制する。【解決手段】二次電池４は、正極電極１２および負極電極１４を含む電極体と、電極体を収容すると共に、一方向に配列する第１側面および第２側面とを含む収容ケース１１とを含み、吸熱材６は、第１側面のうち正極電極１２と隣り合う部分を覆うように設けられ、二次電池４の第１側面のうち負極電極１４と隣り合う部分は、吸熱材６から露出する露出部分となっており、冷却流路によって吸熱材６を流れる冷却風Ｃの流通量は、露出部分を流れる流通量よりも多い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配列する複数の非水系二次電池と、
隣接する前記非水系二次電池の間に配置されると共に、冷媒が流れる冷却流路が形成されたスペーサと、
前記スペーサと前記非水系二次電池の間に配置された吸熱材と、
を備え、
前記非水系二次電池は、正極電極および負極電極を含む電極体と、前記電極体を収容すると共に、前記一方向に配列する第１側面および第２側面とを含む収容ケースとを含み、
前記吸熱材は、前記第１側面のうち前記正極電極と隣り合う部分を覆うように設けられ、
前記第１側面のうち前記負極電極と隣り合う部分は、前記吸熱材から露出する露出部分であり、
前記冷却流路によって前記吸熱材を流れる冷媒の流通量は、前記露出部分を流れる流通量よりも多い、組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド車両などには、複数の非水系二次電池を含む組電池が搭載されている。非水系二次電池は電極体と電極体を収容する収容ケースとを含み、非水系二次電池としては、たとえば、リチウムイオン電池などが採用されている。リチウムイオン電池のような非水系二次電池は、高エネルギー密度が特徴であり、釘刺しなどの異常によって内部短絡などが生じた際に高温になり易い。
【０００３】
そのため、特開２０１０−５３１９６号公報および特開２００９−２６６４０２号公報に記載されたリチウムイオン電池は、収容ケースの表面を覆う吸熱シートを含み、この吸熱シートによって、内部短絡時にリチウムイオン電池の温度が高くなることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５３１９６号公報
【特許文献２】特開２００９−２６６４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００９−２６６４０２号公報に記載されたリチウムイオン電池においては、収容ケースの全面から均一的に吸熱している。その一方で、電極体の正極電極は、負極電極よりも耐熱性が低いため、特開２００９−２６６４０２号公報に記載されたリチウムイオン電池においては、釘刺しなどによって、電極体に内部短絡が生じた際に、正極電極が温度上昇し、その結果、正極電極が劣化するおそれがある。
【０００６】
本明細書に記載された組電池は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、釘刺しなどの異常が生じた場合においても、正極電極の温度上昇を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載された組電池は、一方向に配列する複数の非水系二次電池と、隣接する非水系二次電池の間に配置されると共に、冷媒が流れる冷却流路が形成されたスペーサと、スペーサと非水系二次電池の間に配置された吸熱材とを備える。上記非水系二次電池は、正極電極および負極電極を含む電極体と、電極体を収容すると共に、一方向に配列する第１側面および第２側面とを含む収容ケースとを含む。上記吸熱材は、第１側面のうち正極電極と隣り合う部分を覆うように設けられる。上記第１側面のうち負極電極と隣り合う部分は、吸熱材から露出する露出部分である。上記冷却流路によって吸熱材を流れる冷媒の流通量は、露出部分を流れる流通量よりも多い。
【０００８】
上記の組電池において、非水系二次電池に釘が刺さるなどの異常が生じた際に、電極体内で内部短絡が生じ、ジュール熱によって電極体の温度が上昇する。この際、正極電極の耐熱性は、負極電極の耐熱性よりも低いため、負極電極よりも正極電極の温度上昇を抑制する必要がある。
【０００９】
上記の組電池によれば、正極電極と隣り合う部分に吸熱材が設けられており、正極電極の温度が高くなることを抑制することができる。さらに、冷却通路によって、冷却材に供給される冷媒の供給量が多いため、冷却材の冷却機能を向上させることができ、正極電極の温度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書に記載された組電池によれば、電極体に内部短絡などの異常が生じた際に、釘刺しなどの異常が生じた場合においても、正極電極の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る組電池１を示す斜視図である。
【図２】バッテリモジュール２の一部を示す側面図である。
【図３】二次電池４を示す斜視図である。
【図４】側面２４側から二次電池４および吸熱材６を平面視したときの平面図である。
【図５】吸熱材６を示す側面図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】二次電池４に釘７０が刺された状態を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１から図８を用いて、本実施の形態に係る組電池１について説明する。なお、図１から図８に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る組電池１を示す斜視図である。この図１に示すように、組電池１は、バッテリモジュール２と、バッテリモジュール２を拘束する拘束具３とを含む。拘束具３は、バッテリモジュール２を配列方向Ｄ１に拘束する拘束具である。
【００１４】
図２は、バッテリモジュール２の一部を示す側面図である。バッテリモジュール２は、配列方向Ｄ１に間隔をあけて配置された複数の二次電池４と、隣り合う二次電池４の間に配置されたスペーサ５と、吸熱材６とを含む。吸熱材６は、二次電池４と、スペーサ５との間に配置されている。
【００１５】
図３は、二次電池４を示す斜視図である。この図３に示すように、二次電池４は、電極体１０と、電極体１０を内部に収容する収容ケース１１とを含む。
【００１６】
電極体１０は、扁平状に形成されており、電極体１０の一端には、正極電極１２が形成されており、電極体１０の他端には、負極電極１３が形成されている。
【００１７】
電極体１０は、アルミ箔に正極活物質が塗布された正極シートと、セパレータと、銅箔に負極活物質が塗布された負極と、セパレータとを順次積層して、巻回することで構成されている。
【００１８】
正極シートの一辺は、正極活物質が塗布されずにアルミ箔が露出する未塗布部である。負極シートの一辺は、負極活物質が塗布されずに銅箔が露出する未塗布部である。
【００１９】
そして、正極電極１２は、正極シートの未塗布部が巻回されることで形成されており、負極電極１３は、負極シートの未塗布部が巻回されることで形成されている。
【００２０】
収容ケース１１は、上面２０と、下面２１と、上面２０および下面２１の間に位置すると共に環状に延びる周面２３とを含む。周面２３は、配列方向Ｄ１に配列する側面２４および側面２５と、収容ケース１１の幅方向Ｗに配列する端面２６および端面２７とを含む。端面２６は負極電極１３と隣り合っており、端面２７は正極電極１２と隣り合っている。
【００２１】
二次電池４は、上面２０に設けられた正極端子３０と、上面２０に設けられた負極端子３１とを含む。二次電池４は、正極電極１２と正極端子３０とを接続する正極集電部３３と、負極電極１３および負極端子３１を接続する負極集電部３４とを含む。
【００２２】
図４は、側面２４側から二次電池４および吸熱材６を平面視したときの平面図である。この図４に示すように、吸熱材６は、収容ケース１１の側面２４に設けられている。吸熱材６は、幅方向Ｗにおける側面２４の中央部Ｏ１を覆うと共に、中央部Ｏ１から端面２７に向けて延びるように形成されている。吸熱材６と、電極体１０とを平面視すると、電極体１０の正極電極１２は吸熱材６と重なっており、正極電極１２は吸熱材６によって覆われている。
【００２３】
収容ケース１１の側面２４のうち、負極電極１３と隣り合う部分は、吸熱材６から露出する露出部分１４である。
【００２４】
なお、吸熱材６のうち、中央部Ｏ１よりも負極電極１３側に位置する部分を部分１５とし、中央部Ｏ１よりも正極電極１２側に位置する部分を部分１６とすると、部分１６の面積の方が部分１５の面積よりも大きい。
【００２５】
吸熱材６としては、水和物、水酸化物や糖アルコール類などを採用することができる。たとえば、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、石膏、エリスリトール、キシリトール、ガラシトール、マンニトールなどを採用することがきる。
【００２６】
図５は、吸熱材６を示す側面図である。図５に示すように、吸熱材６は板状に形成されており、吸熱材６は、配列方向Ｄ１に配列する側面４０および側面４１を含む。
【００２７】
吸熱材６は、板状の本体部４２と、側面４０に形成されると共に本体部４２から突出するように形成された複数の鍔部４３と、側面４１に形成されると共に本体部４２から突出するように形成された複数の鍔部４４とを含む。
【００２８】
図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。この図６に示すように、スペーサ５は、上面５０と、下面５１と、スペーサ５の幅方向に配列する端面５２および端面５３とを含む。なお、端面５２は、負極電極１３側に位置しており、端面５３は正極電極１２側に位置している。
【００２９】
スペーサ５には、冷却風Ｃが流通する冷却通路５５が形成されている。冷却通路５５は、下面５１に形成された流入口５６と、流入口５６に接続された分岐通路５７および分岐通路５８とを含む。
【００３０】
分岐通路５７は、流入口５６から端面５２に向けて延びており、端面５２に形成された流出口６０に接続されている。図６からも明らかなように、分岐通路５７内に入り込んだ冷却風Ｃは、まず、吸熱材６の部分１５の表面上を流れ、その後、露出部分１４の表面を流れる。このため、分岐通路５７内を流れる冷却風Ｃによって、吸熱材６の部分１５が冷却されると共に、露出部分１４が冷却される。露出部分１４が冷却されることで、負極電極１３の温度が高温となることが抑制される。
【００３１】
分岐通路５８は、流入口５６から端面５３に向けて延び、端面５３に形成された流出口６１に接続されている。
【００３２】
分岐通路５８内に入り込んだ冷却風Ｃは、吸熱材６の部分１６の表面を通り、部分１６を冷却する。その後、冷却風Ｃは流出口６１から外部に排気される。
【００３３】
分岐通路５７内には、複数の鍔部４３Ａが形成されており、各鍔部４３Ａは、流入口５６から流出口６０に向けて延びるように形成されている。なお、図５に示すように、鍔部４３Ａは、収容ケース１１の側面２４と接触している。図６に示すように、各鍔部４３Ａは、上下方向に間隔をあけて配置されており、流入口５６から分岐通路５７内に入り込んだ冷却風Ｃは、鍔部４３Ａによって流出口６０に案内される。
【００３４】
分岐通路５８内には、複数の鍔部４３Ｂが形成されており、各鍔部４３Ｂは、流入口５６から流出口６１に向けて延びるように形成されている。なお、図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。この図７に示すように、吸熱材６は、スペーサ５と二次電池４との間に配置されており、鍔部４３Ｂは吸熱材６の表面に接触している。
【００３５】
図６において、各鍔部４３Ｂは、上下方向に間隔をあけて配置されており、分岐通路５８内に入り込んだ冷却風Ｃは、鍔部４３Ｂによって、流出口６１に案内される。鍔部４３Ｂの上下方向の間隔Ｇ２は、鍔部４３Ａの上下方向の間隔Ｇ１よりも大きい。
【００３６】
間隔Ｇ２の方が間隔Ｇ１よりも大きいため、分岐通路５８内を冷却風Ｃが流れるときの流路抵抗の方が、分岐通路５７内を冷却風Ｃが流れるときの流路抵抗よりも小さく、分岐通路５８を流れる冷却風Ｃの流通量の方が、分岐通路５７内を流れる冷却風Ｃの流通量よりも多い。
【００３７】
吸熱材６は、分岐通路５７および分岐通路５８を通る冷却風Ｃによって冷却され、露出部分１４は、分岐通路５７を通る冷却風Ｃによって冷却されている。そして、面積が広い吸熱材６の部分１６は、分岐通路５８内を通る流通量の多い冷却風Ｃによって冷却されている。
【００３８】
このため、吸熱材６の表面を流れる冷却風Ｃの流通量は、露出部分１４を通る冷却風Ｃの流通量よりも多い。これにより、吸熱材６は、露出部分１４よりも良好に冷却される。
【００３９】
上記のように構成された組電池１において、二次電池４の電極体１０内で内部短絡が生じる場合がある。
【００４０】
図８に示すように、釘７０が二次電池４に刺さった場合に、電極体１０内で内部短絡が生じやすい。電極体１０内で内部短絡が発生すると、電極体１０の温度が上昇する。ここで、アルミニウムの耐熱性は、銅の耐熱性よりも低く、アルミ箔を巻回することで形成された正極電極１２は、銅箔を巻回することで形成された負極電極１３よりも耐熱性が低い。
【００４１】
本実施の形態に係る組電池１においては、図６に示すように、正極電極１２と隣り合う位置に吸熱材６が設けられており、吸熱材６に多くの冷却風Ｃを供給している。このため、電極体１０内で内部短絡が生じたとしても、正極電極１２の温度上昇の抑制を図ることができる。
【００４２】
このように、耐熱性の高い負極電極１３よりも、耐熱性の低い正極電極１２を優先的に冷却することで、電極体１０内で内部短絡が生じたとしても、正極電極１２が劣化することを抑制することができ、正極電極１２を保護することができる。なお、当該露出部分１４は、分岐通路５７内を流れる冷却風Ｃによって冷却されており、負極電極１３の温度上昇が抑制されている。
【００４３】
収容ケース１１の側面２４のうち、負極電極１３と隣り合う部分は、吸熱材６から露出する露出部分１４とされており、吸熱材６を側面２４の全面に添付した場合と比較すると、吸熱材６の使用量の低減が図られている。さらに、吸熱材６は、側面２４および側面２５に設けられており、上面２０、下面２１、端面２６および端面２７に設けられておらず、吸熱材６の使用量の低減が図られている。このため、二次電池４の製造コストの低減を図ることができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態１はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、組電池に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  組電池、２  バッテリモジュール、３  拘束具、４  二次電池、５  スペーサ、６  吸熱材、１１  収容ケース、１２  正極電極、１３  負極電極、１４  露出部分、１５，１６  部分、２０，５０  上面、２１，５１  下面、２３  周面、２４，２５，４０，４１  側面、２６，２７，５２，５３  端面、３０  正極端子、３１  負極端子、３３  正極集電部、３４  負極集電部、４２  本体部、４３，４３Ａ，４３Ｂ，４４  鍔部、５５  冷却通路、５６  流入口、５７，５８  分岐通路、６０，６１  流出口、７０  釘、Ｃ  冷却風、Ｄ１  配列方向、Ｇ１，Ｇ２  間隔、Ｏ１  中央部。
【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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