(57)【要約】【課題】不具合を有する電池が引火や破裂しても、周囲の他の電池に影響を与えない電池収納トレイとそれを用いた集合電池収納トレイを提供することを目的とする。【解決手段】電池１３０の高さを超える高さの外周枠１１５と有底面を有する収納部材１１０と、収納部材１１０内に電池１３０を個別に分離する隔壁部材１２０を備え、隔壁部材１２０の高さが、電池１３０の高さの５０％を超え、収納部材１１０の外周枠１１５の高さ未満で電池収納トレイ１００を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納部材の一方の面に電池を個別に分離する第１隔壁部材を設け、前記収納部材の他方の面の前記第１隔壁部材と対応する位置に設けた第２隔壁部材を備え、
前記第２隔壁部材は、前記収納部材の他方の面の表面に沿った方向に通気孔を有し、前記第１隔壁部材の高さと前記第２隔壁部材の高さの和が、前記電池の高さ以上であることを特徴とする電池収納トレイ。
【請求項２】
前記第１隔壁部材の高さが、前記電池の高さの５０％を超えることを特徴とする請求項１に記載の電池収納トレイ。
【請求項３】
前記収納部材の前記第１隔壁部材間で前記電池を収納する位置に、前記電池の形状より小さい貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池収納トレイ。
【請求項４】
前記第１隔壁部材と前記第２隔壁部材を、前記収納部材と分離可能に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池収納トレイ。
【請求項５】
前記収納部材、前記第１隔壁部材と前記第２隔壁部材が、金属材料を絶縁性樹脂で被覆した構造を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池収納トレイ。
【請求項６】
少なくとも前記収納部材と前記第１隔壁部材の内面側にリブ部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電池収納トレイ。
【請求項７】
前記第１隔壁部材間で前記電池を収納する前記収納部材の一方の面に、リブ部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電池収納トレイ。
【請求項８】
前記第１隔壁部材に第１凹部または第１凸部を設け、前記第１凹部または前記第１凸部と対応する位置の前記第２隔壁部材に第２凸部または第２凹部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電池収納トレイ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電池収納トレイを積層し、前記電池を収納することを特徴とする集合電池収納トレイ。
【請求項１０】
第１隔壁部材と第２隔壁部材を有する第１電池収納トレイと、第１隔壁部材と第２隔壁部材を有する第２電池収納トレイとを、少なくとも備え、
前記第１電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材の位置と、前記第２電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材の位置とを異なる位置に設けたことを特徴とする請求項９に記載の集合電池収納トレイ。
【請求項１１】
前記第２電池収納トレイが前記第１隔壁部材だけを有することを特徴とする請求項１０に記載の集合電池収納トレイ。
【請求項１２】
前記第１電池収納トレイの前記第１隔壁部材と対応する位置に第２隔壁部材を有する蓋部材を、さらに設けたことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の集合電池収納トレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池の製造工程において、製造設備のトラブルなどの要因で電池に発熱などの不具合を生じても他の電池に影響を与えず安全に複数の電池を収納できる電池収納トレイとそれを用いた集合電池収納トレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池への需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は、軽量でありながら、起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有しているため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。
【０００３】
一般に、二次電池の製造工程においては、電池の形態で作製後、電池の特性を得るために種々の処理工程を経過後に、商品化される。そのとき、処理工程として、初期充放電工程、エージング工程や出荷充放電などが行われる。これにより、電池の軽微な内部ショートや、電池を構成している部品の機能などを検査し、高性能で信頼性の高い二次電池を供給している。そして、これらの処理工程は、生産性などを考慮して、複数の電池をトレイに収納して行われる。
【０００４】
しかし、上記処理工程において、電池で内部ショートを発生する場合や、充放電試験機の不具合などにより電池に異常な電圧が印加される場合がある。この場合、それらの電池は、異常発熱や、電池の内圧の急激な上昇によるガスの放出などが発生する。そのとき、電池に設けられている安全機構の作動が追いつかず、まれに破裂や引火などを誘発する場合がある。
【０００５】
そこで、充放電工程において、トレイに収納された電池を赤外線モニターで監視し、異常の発熱を生じた電池を判別して排出する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、充放電工程やエージング工程で、トレイに収納された電池の不具合が生じた場合、においセンサ、温度センサなどにより異常を検出して、トレイを含む装置ごと、不活性ガスや消火剤を噴出して、電池の引火や破裂の連鎖を防止する例が開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【特許文献１】特開平１０−２８１８８１号公報
【特許文献２】特開平１１−１６９４７５号公報
【特許文献３】特開２００３−１９０３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示す温度測定装置では、トレイに収納された二次電池が発熱した場合に、発熱した電池を排出して他の電池への影響を防止することは可能である。しかし、電池が異常に発熱し、引火や破裂した場合の他の電池への影響を防止することに関しては何ら記載されていない。
【０００８】
また、特許文献２や特許文献３においては、電池保管庫や充放電試験をするチャンバ空間において、不具合電池が引火や破裂した場合、電池保管庫やチャンバ空間を消火剤で充満させて消火する構成である。そのため、電池保管庫やチャンバ空間内に存在する正常な電池の廃棄や、廃棄しない場合には再生処理などが必要となる。さらに、電池保管庫やチャンバ空間内の充放電装置のすべてが使用できなくなるという課題があった。また、類焼すると設備の消火能力を超える可能性もあるため、火元の小さい間に消火する必要がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、不具合を有する電池が引火や破裂しても、周囲の他の電池に影響を与えない電池収納トレイとそれを用いた集合電池収納トレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の電池収納トレイは、収納部材の一方の面に電池を個別に分離する第１隔壁部材を設け、収納部材の他方の面の第１隔壁部材と対応する位置に設けた第２隔壁部材を備え、第２隔壁部材は、収納部材の他方の面の表面に沿った方向に通気孔を有し、第１隔壁部材の高さと第２隔壁部材の高さの和が、電池の高さ以上である構成を備える。
【００１１】
この構成により、不具合電池の排気孔から噴出する炎を第１隔壁部材上の空間に分散させ、周囲の電池への類焼や異常過熱などを未然に防止できる。
【００１２】
また、本発明の集合電池収納トレイは、上記電池収納トレイを積層し、電池を収納する構成を有する。これにより、下段の第１隔壁部材と上段の第２隔壁部材で密閉された間内に電池を収納し、第２隔壁部材の通気孔を介して、不具合電池の排気孔から噴出する炎などを噴出させることができる。その結果、確実に周囲の電池への類焼や異常過熱などを防止できる安全で信頼性の高い集合電池収納トレイを実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、たとえ不具合電池が引火や破裂をしても、周囲の電池に影響を与えない安全性に優れた電池収納トレイとそれを用いた集合電池収納トレイを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の発明は、収納部材の一方の面に電池を個別に分離する第１隔壁部材を設け、収納部材の他方の面の第１隔壁部材と対応する位置に設けた第２隔壁部材を備え、第２隔壁部材は、収納部材の他方の面の表面に沿った方向に通気孔を有し、第１隔壁部材の高さと第２隔壁部材の高さの和が、電池の高さ以上である構成を備える。
【００１５】
この構成により、不具合電池の排気孔から噴出する炎を第１隔壁部材上の空間に分散させ、周囲の電池への類焼や異常過熱などを未然に防止できる。
【００１６】
本発明の第２の発明は、第１の発明において、第１隔壁部材の高さが、電池の高さの５０％を超える。これにより、電池収納トレイが単独に用いられても、安全な電池収納トレイを実現できる。
【００１７】
本発明の第３の発明は、第１の発明および第２の発明において、収納部材の第１隔壁部材間で電池を収納する位置に、電池の形状より小さい貫通孔を設けた。これにより、電池収納トレイに電池を収納した状態で、充放電試験などを効率的に実施できる。
【００１８】
本発明の第４の発明は、第１の発明から第３の発明のいずれかにおいて、第１隔壁部材と第２隔壁部材を、収納部材と分離可能に設けた。これにより、電池の形状に応じて最適に組み合わせることができる汎用性の高い電池収納トレイを実現できる。
【００１９】
本発明の第５の発明は、第１の発明から第４の発明のいずれかにおいて、収納部材、第１隔壁部材と第２隔壁部材が、金属材料を絶縁性樹脂で被覆した構造を有する。これにより、高温による変形を防止し、さらに安全性の高い電池収納トレイを実現できる。
【００２０】
本発明の第６の発明は、第１の発明から第５の発明のいずれかにおいて、少なくとも収納部材と第１隔壁部材の内面側にリブ部を設けた。これにより、電池の収納位置を確実に規定するとともに、周囲の電池との間隔を均一に保持できる。
【００２１】
本発明の第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれかにおいて、第１隔壁部材間で電池を収納する収納部材の一方の面に、リブ部を設けた。これにより、電池の底面の温度低下を低減し、電池全体の温度を均一に保持することができる。さらに、空気などの循環流路を形成することにより、エージング工程などにおいて電池の周囲温度を均一にできる。
【００２２】
本発明の第８の発明は、第１の発明から第７の発明のいずれかにおいて、第１隔壁部材に第１凹部または第１凸部を設け、第１凹部または第１凸部と対応する位置の第２隔壁部材に第２凸部または第２凹部を設けた構成を有する。これにより、電池収納トレイの積層を容易とし、横ずれなどを確実に防止できる。さらに、第１隔壁部材と第２隔壁部材で形成される空間の気密性を高め、当接面を介しての炎の伝播を有効に防止できる。
【００２３】
本発明の第９の発明は、上記電池収納トレイを積層し、電池を収納する構成を有する。これにより、電池収納トレイを多段に積層しても、類焼を生じにくい安全で信頼性の高い集合電池収納トレイを実現できる。
【００２４】
本発明の第１０の発明は、第９の発明において、第１隔壁部材と第２隔壁部材を有する第１電池収納トレイと、第１隔壁部材と第２隔壁部材を有する第２電池収納トレイとを、少なくとも備え、第１電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材の位置と、第２電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材の位置とを異なる位置に設けた構成を有する。これにより、積層された電池間の距離を大きくして、引火や破裂の直上への影響を未然に防止する。
【００２５】
本発明の第１１の発明は、第１０の発明において、第２電池収納トレイが第１隔壁部材だけを有する。これにより、安定した多段積み構造の集合電池収納トレイが得られる。また、集合電池収納トレイの収納体積を削減できる。
【００２６】
本発明の第１２の発明は、第９の発明から第１１の発明のいずれかにおいて、第１電池収納トレイの第１隔壁部材と対応する位置に第２隔壁部材を有する蓋部材を、さらに設けた。これにより、集合電池収納トレイの開放部を密閉できるため、別の集合電池収納トレイへの影響を著しく低減できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、同一部分には同一符号を付して説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。また、以下では電池として、リチウムイオンなどの非水電解質二次電池（以下、「電池」と記す）を例に説明するが、これに限られないことはいうまでもない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電池収納トレイに収納される電池の横断面図である。
【００２９】
図１に示すように、円筒型の電池は、例えばアルミニウム製の正極リード８を備えた正極１と、その正極１と対向する、例えば銅製の負極リード９を一端に備えた負極２とをセパレータ３を介して、捲回された電極群４を有する。そして、電極群４の上下に絶縁板１０ａ、１０ｂを装着して電池ケース５に挿入し、正極リード８の他方の端部を封口板６に、負極リード９の他方の端部を電池ケース５の底部に溶接する。さらに、リチウムイオンを伝導する非水電解質（図示せず）を電池ケース５内に注入し、電池ケース５の開放端部をガスケット７を介して正極キャップ１６、ＰＴＣ素子などの電流遮断部材１８および封口板６をかしめた構成を有する。また、正極キャップ１６には、電極群４の不具合によるベント機構１９の開放により生じるガスを抜くための排気孔１７を設けている。そして、正極１は正極集電体１ａと正極活物質を含む正極層１ｂから構成されている。
【００３０】
ここで、正極層１ｂは、例えばＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｉＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ４、またはこれらの混合あるいは複合化合物などの含リチウム複合酸化物を正極活物質として含む。また、正極層１ｂは、さらに、導電剤と結着剤とを含む。導電剤として、例えば天然黒鉛や人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類を含み、また結着剤として、例えばＰＶＤＦ、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどを含む。
【００３１】
また、正極１に用いる正極集電体１ａとしては、アルミニウム（Ａｌ）、炭素、導電性樹脂などが使用可能である。
【００３２】
非水電解質には有機溶媒に溶質を溶解した電解質溶液や、これらを含み高分子で非流動化されたいわゆるポリマー電解質層が適用可能である。非水電解質の溶質としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＣＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２などを用いることができる。さらに、有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などを用いることができる。
【００３３】
また、負極２の負極集電体１１は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンなどの金属箔、炭素や導電性樹脂の薄膜などが用いられる。
【００３４】
さらに、負極２の負極層１５としては、黒鉛などの炭素材料や、ケイ素（Ｓｉ）やスズ（Ｓｎ）などのようにリチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出する理論容量密度が８３３ｍＡｈ／ｃｍ３を超える負極活物質を用いることができる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態１における電池収納トレイについて、図２を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図２（ａ）は本発明の実施の形態１における電池収納トレイの斜視図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２（ｂ）では理解を助けるために、斜視図で示す円筒型の電池を収納した状態で図示している。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、電池収納トレイ１００は、例えばポリプロレン樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる収納部材１１０の一方の面１１４に設けられた第１隔壁部材１２０と、収納部材１１０の他方の面１１６に設けられた、例えばポリプロレン樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第２隔壁部材１２２とが収納部材１１０に一体的に形成された構成を有する。
【００３８】
また、図２（ｂ）に示すように、第２隔壁部材１２２には、収納部材１１０の他方の面１１６の表面に沿った方向に通気孔１２５を備えている。この通気孔１２５は、以下の実施の形態で詳細に述べるが、複数の電池収納トレイを積層したときに、不具合電池のベント機構の開放による排気孔から噴出するガスや破裂に伴うガスへの引火による炎を排出する機能を有する。そして、第１隔壁部材１２０と第２隔壁部材１２２とは、収納部材１１０を挟んで、同じ位置に対向して設ける。さらに、第１隔壁部材１２０の高さＫ１と第２隔壁部材１２２の高さＫ２の和が、収納する電池１３０の高さＤ（正極キャップと電池ケース底面間の距離）以上で設ける。このとき、電池収納トレイ１００を単独で使用する場合には、第１隔壁部材１２０の高さＫ１は、電池１３０の高さの５０％を超える高さとすることが好ましいが。例えば、電池１３０の高さが６５ｍｍの場合、第１隔壁部材１２０の高さは３２．５ｍｍを超える高さとなる。
【００３９】
なお、図２（ｂ）に示すように、本実施の形態では、収納部材１１０の一方の面１１４の外周に、第１隔壁部材１２０の高さＫ１より高い外周枠１１５を設けた例で示しているが、これに限られない。例えば、外周枠１１５の高さＴは、第１隔壁部材１２０の高さＫ１と同じ高さであってもよい。この場合、収納部材１１０の他方の面１１６の外周に第２隔壁部材１２２の高さＫ２と同じ高さの外周枠（図示せず）を設けることが好ましい。
【００４０】
上記構成により、図２（ｂ）に示すように、電池収納トレイを単独で使用する場合、複数の電池１３０は、電池１３０の高さの５０％を超える高さの第１隔壁部材１２０と電池１３０の高さを超える高さの外周枠１１５で構成された電池収納トレイ１００に収納される。
【００４１】
なお、本発明は、第１隔壁部材１２０の高さが電池１３０の高さ５０％以下の場合、不具合電池の引火や破裂により、周囲の電池に類焼を生じるとの知見に基づくものである。さらに、収納部材１１０の外周枠１１５の高さを電池の高さを超える構成とすることにより、複数の電池収納トレイを積層して用いる場合、電池の引火や破裂のエネルギーを第１隔壁部材１２０と第２隔壁部材１２２との当接により形成される空間に放出し、通気孔１２５を介して、熱の蓄積を発散させ周囲の電池の引火や発煙を防止できることによる。
【００４２】
また、電池収納トレイを単独で用いる場合、特に、第１隔壁部材１２０の高さＫ１を電池１３０の高さＤの８０％以上とすることが好ましい。これは、隔壁部材による断熱効果を大きくできるためである。
【００４３】
ここで、上記実施の形態では、収納部材、第１隔壁部材や第２隔壁部材の材質をポリプロピレン樹脂を例に説明したが、これに限られない。例えば、フェノール樹脂、ユニレート、ガラスエポキシ樹脂、セラミックや発泡樹脂を用いてもよい。このとき、上記樹脂中に、炭素繊維やガラス繊維などのフィラーを含有することが好ましい。これは、含有されるフィラーにより、不具合電池の発熱や引火時に発生する高温に対する、収納部材、第１隔壁部材や第２隔壁部材の強度低下を防止し、形状を維持できる。つまり、形状が維持できない場合、不具合電池が、周囲の電池に向かって倒れやすくなる。これにより、周囲の電池への引火や発熱の影響が大きくなり、類焼の可能性が高くなることを低減できるためである。さらに、上記樹脂中に、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）などの吸熱剤を添加してもよい。これにより、不具合電池周囲の隔壁部材の温度上昇を、周囲の第１隔壁部材や第２隔壁部材に伝熱させて、温度上昇を抑制できる。また、温度上昇の抑制により、第１隔壁部材や第２隔壁部材などの強度低下を防止し、形状を維持する効果を高めることができる。
【００４４】
また、収納部材、第１隔壁部材や第２隔壁部材を、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）や鉄（Ｆｅ）などの金属材料を上記絶縁性樹脂で被覆する構成としてもよい。これにより、高い伝熱性とともに機械的強度を高めることができる。なお、電池と接触して短絡を生じない場合には、金属材料のみで形成してもよい。また、金属材料を、網目状や複数の貫通孔を有する構造としてもよい。これにより、伝熱性や機械的な強度を維持しながら、収納部材、第１隔壁部材や第２隔壁部材の軽量化を実現できる。
【００４５】
本実施の形態によれば、不具合電池の排気孔から噴出するガスへの引火や破裂時に発生する炎を第１隔壁部材上の空間に分散させ、周囲の電池への類焼や異常過熱などを未然に防止できる。また、所定の高さの第１隔壁部材とすることにより、電池の電池ケース内の電極群への加熱を大幅に抑制して、類焼などを防止できる。
【００４６】
なお、上記実施の形態では、収納部材と第１隔壁部材および第２隔壁部材とを一体的に形成した構造を例に説明したが、これに限られない。例えば、図３（ａ）は本発明の実施の形態１における電池収納トレイの別の例の斜視図や、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図に示すように、収納部材１６０と少なくとも第１隔壁部材１７０や第２隔壁部材１７２を分離可能な構成の電池収納トレイ１５０としてもよい。これにより、電池の形状に応じた第１隔壁部材および第２隔壁部材を準備するだけで、各種電池を同じ収納部材に収納できる。その結果、形状の異なる電池を多段に積層できる汎用性の高い電池収納トレイを実現できる。
【００４７】
（実施の形態２）
図４（ａ）は本発明の実施の形態２における電池収納トレイの斜視図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、本実施の形態においても、図１と同様の円筒型の電池を収納する例で説明する。
【００４８】
本実施の形態は、収納部材の一方の面から他方の面に貫通する貫通孔を設けた点で、実施の形態１とは異なる。なお、他の構成は実施の形態１と同様である。
【００４９】
すなわち、実施の形態１と同様に、図４（ａ）に示すように、電池収納トレイ２００は、例えばポリプロレン樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる収納部材２１０の一方の面２１４に設けられた第１隔壁部材２２０と、収納部材２１０の他方の面２１６に設けられた、例えばポリプロレン樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第２隔壁部材２２２とが収納部材２１０に一体的に形成された構成を有する。
【００５０】
また、図４（ｂ）に示すように、第２隔壁部材２２２には、収納部材２１０の他方の面２１６の表面に沿った方向に通気孔２２５を備えている。そして、第１隔壁部材２２０と第２隔壁部材２２２とは、収納部材２１０を挟んで、同じ位置に対向して設ける。さらに、第１隔壁部材２２０の高さＫ１と第２隔壁部材２２２の高さＫ２の和が、収納する電池２３０の高さＤ（正極キャップと電池ケース底面間の距離）以上で設ける。
【００５１】
そして、図４（ｂ）に示すように、収納部材２１０には、第１隔壁部材２２０および第２隔壁部材２２２で囲まれた電池収納領域中に、少なくとも電池２３０の外径よりも小さい、収納部材２１０の一方の面２１４から他方の面２１６に貫通する貫通孔２１５を設けている。
【００５２】
本実施の形態によれば、電池収納トレイ２００に電池２３０を収納した状態で、充放電試験機に配置して、電池の正極キャップのプラスと、収納部材２１０の貫通孔２１５を介して電池ケースの底部のマイナスを接続し電池の評価をすることができる。そして、充放電試験中に、不具合電池の引火や破裂、さらに試験機に不具合による異常電圧や異常電流に起因する破裂や引火が発生しても、実施の形態１と同様に、第１隔壁部材２２０により周囲の電池への類焼などの影響を防ぐことができる。
【００５３】
なお、このとき、貫通孔２１５は、電池２３０の正極キャップの最上部の径より小さいことが、さらに好ましい。これは、以下の実施の形態で詳細に説明する電池収納トレイを積層した集合電池収納トレイ構造時に発生する、電池の正極キャップの側面に設けた排気孔から斜め方向に噴出する炎などにより、直上の電池が直接炙られることを防止できる。
【００５４】
（実施の形態３）
図５（ａ）は本発明の実施の形態３における電池収納トレイの上部から見た平面図で、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、本実施の形態においても、図１と同様の円筒型の電池を収納する例で説明する。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、電池収納トレイ３００は、例えばポリプロレン樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる収納部材３１０の一方の面３１４に設けられた第１隔壁部材３２０と、収納部材３１０の他方の面３１６に設けられた、例えばポリプロレン樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第２隔壁部材３２２とが収納部材３１０に一体的に形成された構成を有する。また、収納部材３１０の内側と、少なくとも第１隔壁部材３２０の内側にリブ部３１１を設けている。さらに、収納部材３１０には、第１隔壁部材３２０および第２隔壁部材３２２で囲まれた領域中に、少なくとも電池３３０の外径よりも小さい貫通孔３４０と、電池３３０の底部を部分的に保持するリブ部３５０を収納部材３１０の一方の面３１４に設けている。
【００５６】
そして、図５（ｂ）に示すように、収納部材３１０は、所定の電池３３０を収納したときに、電池の高さＤ（正極キャップと電池ケース底面間の距離）を超える高さＴの外周枠３１５を有する。また、第１隔壁部材３２０は、複数の所定の電池３３０を個別に分離して収納するとともに、収納部材３１０の一方の面３１４のリブ部３５０の電池３３０の当接面から、少なくとも電池３３０の高さの５０％を超える高さで形成されている。例えば、リブ部の高さが１ｍｍで、電池の高さ６５ｍｍの電池の場合、３３．５ｍｍを超える高さとなる。
【００５７】
ここで、上記収納部材、第１隔壁部材、第２隔壁部材やリブ部などの構成や材料は実施の形態１と同様であり説明は省略する。
【００５８】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、不具合電池の排気孔から噴出するガスへの引火や破裂時に発生する炎を第１隔壁部材上の空間に分散させ、周囲の電池への類焼や異常過熱などを未然に防止できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、収納部材と第１隔壁部材に設けたリブ部により、収納する電池の位置決めが容易となるとともに、隣接する電池間の距離を均一に保つことができる。これにより、不具合電池の発熱や引火の影響が隣接する電池に対して均等にできるため、リブ部のない場合に比べて、より発熱などの影響を抑制できる。
【００６０】
また、本発明の形態によれば、収納部材と第１隔壁部材に設けたリブ部により、空気などの循環流路が形成され、エージング工程などにおいて電池の周囲温度を均一にできる。
【００６１】
なお、上記実施の形態では、収納部材に貫通孔を設けた例で説明したが、充放電試験などをしない場合、なくてもよい。また、収納部材の一方の面にリブ部を設けた例で説明したが、電池の位置決めだけを目的とする場合には、特に必要はない。
【００６２】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイを説明する断面図である。そして、図６（ａ）は電池収納トレイの積層前の状態を示す断面図で、図６（ｂ）は積層後の状態を示す断面図である。なお、本実施の形態においても、図１と同様の円筒型の電池を収納する例で説明する。
【００６３】
図６に示すように、本発明の実施の形態４の集合電池収納トレイ４００は、実施の形態１で説明した電池収納トレイ１００Ａ、１００Ｂを、例えば２段に積層した構成を有する。なお、電池収納トレイ１００Ａ、１００Ｂの構成は、実施の形態１の電池収納トレイと同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、電池収納トレイ１００Ａの第１隔壁部材１２０Ａと電池収納トレイ１００Ｂの第２隔壁部材１２２Ｂを当接して積層したものである。このとき、例えば電池収納トレイ１００Ａの第１隔壁部材１２０Ａと電池収納トレイ１００Ｂの第２隔壁部材１２２Ｂの当接により空間４０２が形成され、第２隔壁部材１２２Ｂの通気孔１２５Ｂにより集合電池収納トレイ全体に空間４０２が共有される。これは、第１隔壁部材１２０Ａと第２隔壁部材１２２Ｂの高さの和が、収納される電池１３０の高さより高いことによるものである。
【００６５】
なお、図６（ｂ）では、電池収納トレイ１００Ａの外周枠１１５Ａと電池収納トレイ１００Ｂの収納部材１１０Ｂの他方の面１１６Ｂも、同様に当接しているように図示しているが、必ずしも当接している必要はなく、空隙部を形成してもよい。
【００６６】
その結果、通気孔１２５Ｂを介して共有された空間４０２に、不具合電池が引火や破裂した場合のエネルギーを分散させて、周囲の電池への異常過熱や炎の集中を低減し、誘爆や類焼を防止できる。なお、電池収納トレイ１００Ａは、電池１３０の上部が開放されているため、周囲電池への影響をより低減できる。
【００６７】
本実施の形態によれば、複数の電池収納トレイを積層しても、不具合電池の発熱や引火の影響を防止できる安全で信頼性の高い集合電池収納トレイを実現できる。
【００６８】
なお、上記では、実施の形態１の電池収納トレイを積層した例で説明したが、これに限られず、実施の形態２や実施の形態３の電池収納トレイを積層してもよく、同様の効果が得られる。
【００６９】
以下に、本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの別の例１について、図７を用いて説明する。
【００７０】
図７は、本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの別の例１を説明する断面図である。そして、図７（ａ）は電池収納トレイの積層前の状態を示す断面図で、図７（ｂ）は積層後の状態を示す断面図である。
【００７１】
すなわち、図７（ａ）に示すように、電池収納トレイ５００は、収納部材５１０の外周枠５１５の端面側に第１凹部５１７を設け、収納部材５１０の他方の面５１６の外表面に第１凹部５１７と嵌合する第２凸部５１８を設けた構成を有する。そして、例えば下段となる電池収納トレイ５００の第１凹部５１７と上段の電池収納トレイ５００の第２凸部５１８を嵌め合わせるとともに、下段の第１隔壁部材１２０と上段の第２隔壁部材１２２とを当接させて集合電池収納トレイ６００を形成するものである。
【００７２】
これにより、積層する電池収納トレイ間の位置ずれを防止するとともに、積層時の安定性を高めた集合電池収納トレイを実現できる。
【００７３】
なお、上記では、収納部材の外周枠に第１凹部、有底部側に第２凸部を設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、収納部材の外周枠に第１凸部を設け、有底部に第２凹部を設ける構成としてもよく、同様の効果が得られる。
【００７４】
また、上記実施の形態では、最下段の電池収納トレイに第２凸部および第２隔壁部材を設けた例で説明したが、図８の集合電池収納トレイの別の例２に示すように、それらを省いた電池収納トレイ６２５の構造としてもよい。さらに、上記実施の形態では、最上段の電池収納トレイの上部が開放された状態で説明したが、これに限られない。例えば、図８に示すように、収納部材の外周枠および第１隔壁部材をなくし、収納部材と第２隔壁部材を有する蓋部６５０を形成し、最上段の電池収納トレイに蓋部６５０で蓋をする構成としてもよい。これにより、最上段の電池収納トレイの不具合電池が引火や破裂しても、蓋部６５０により周囲への飛散などを確実に防止できる。
【００７５】
また、上記実施の形態では、収納部材の外周枠の第１凹部を設け、収納部材の他方の面に第２凸部を設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、図９（ａ）の別の例１に示すように、第１隔壁部材７２０に第１凹部７２１を設け、第２隔壁部材７２２に第２凸部７２３を設け、これらを嵌め合わせて積層してもよい。また、図９（ｂ）の別の例２に示すように、第１隔壁部材７２０の端部に、例えば円錐状または角錐状の第１凸部７２４を設け、第２隔壁部材７２２の端部に第１凸部７２４と嵌合する円錐状または角錐状の第２凹部７２５を設け、これらを嵌め合わせて積層してもよい。
【００７６】
これらにより、上記と同様に電池収納トレイの積層を容易とし横ずれなどを確実に防止する。さらに、第１隔壁部材と第２隔壁部材で形成される空間の気密性を高め、第１隔壁部材と第２隔壁部材の当接面を介しての炎の伝播などを有効に防止できる。
【００７７】
（実施の形態５）
図１０（ａ）は本発明の実施の形態５における集合電池収納トレイの上部から見た透視平面図で、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１０（ｂ）では理解を助けるために、斜視図で示す円筒型の電池を収納した状態で図示している。
【００７８】
本実施の形態では、図１０（ｂ）に示すように、下段の電池収納トレイの電池と、上段の電池収納トレイの電池は積層方向において、重ならないように配置した点で、実施の形態４とは異なる。なお、以下では電池収納トレイを２段に積層した例で説明するが、これに限られない。
【００７９】
すなわち、図１０（ｂ）に示すように、少なくとも第１隔壁部材８２０を備えた第１電池収納トレイ８００の上部に、第１隔壁部材９２０と第２隔壁部材９２２を備えた第２電池収納トレイ９００を積層して集合電池収納トレイ１０００を形成するものである。このとき、図１０（ａ）に示すように、第１電池収納トレイ８００の第１隔壁部材８２０と第２電池収納トレイ９００の第２隔壁部材９２２（図面中の点線）で囲まれた電池収納領域１００２と、第１電池収納トレイ８００の第１隔壁部材９２０で囲まれた電池収納領域１００４とが、異なる位置に配置されている。
【００８０】
本実施の形態によれば、積層時に積層間の電池が直上に配置されないため、積層された電池間の距離を大きくして、不具合電池に起因する引火や破裂の上段電池への影響をさらに低減できる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、第１電池収納トレイ８００の第１隔壁部材８２０の４つの電池収納領域１００２に跨るように、第２電池収納トレイ９００の第１隔壁部材９２０で囲まれた電池収納領域１００４を配置した例で説明したが、これに限られない。例えば、第１電池収納トレイ８００の第１隔壁部材８２０の２つの電池収納領域１００２に跨るように、第２電池収納トレイ９００の第１隔壁部材９２０の電池収納領域１００４を配置してもよく、第１電池収納トレイ８００の電池収納領域１００２と第２電池収納トレイ９００の電池収納領域１００４が重ならない配置であれば任意の配置とすることができる。
【００８２】
なお、上記実施の形態４または実施の形態５の集合電池収納トレイで説明した、第２隔壁部材の通気孔の形状としては、図１１（ａ）や図１１（ｂ）に示すような、例えば円形状の通気孔１０１０や角形状の通気孔１０２０など、任意の形状とすることができる。このとき、通気孔の配置位置としては、収納された電池の排気孔近傍に存在するように設けることが好ましい。
【００８３】
また、集合電池収納トレイの下段の電池収納トレイ１１００の第１隔壁部材１１２０の高さが電池高さの８０％以上であれば、図１１（ｃ）に示すように、電池収納トレイ１１００の第１隔壁部材１１２０と電池収納トレイ１２００の第２隔壁部材１２２２との当接面１２５０側の端部に、例えば半円状の通気孔を形成してもよい。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限りにおいて、用いる材料などを変更して実施することが可能である。
【００８５】
（実施例１）
まず、高さ６５ｍｍ、外径１８ｍｍで電池容量２６００ｍＡｈの円筒型電池を用いて、第１隔壁部材の高さ３２．６ｍｍ（電池の高さの５０％を超える高さ）を有し、通気孔を形成した第２隔壁部材の高さを３４．４ｍｍとした３行３列の電池収納トレイを積層して集合電池収納トレイを構成し、少なくとも下段の３行３列の電池収納トレイに上記電池を９個収納した。これをサンプル１とした。
【００８６】
（実施例２）
第１隔壁部材の高さを３９ｍｍ（電池の高さの６０％の高さ）とし、第２隔壁部材の高さを２８ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。これをサンプル２とした。
【００８７】
（実施例３）
第１隔壁部材の高さを５２ｍｍ（電池の高さの８０％の高さ）とし、第２隔壁部材の高さを１５ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。これをサンプル３とした。
【００８８】
（実施例４）
第１隔壁部材の高さを６５ｍｍ（電池の高さの１００％の高さ）、第２隔壁部材の高さを２ｍｍとし、第１隔壁部材の短部近傍（高さ５５ｍｍ）に通気孔を設けた以外は実施例１と同様にした。これをサンプル４とした。
【００８９】
（実施例５）
第１隔壁部材の高さを２６ｍｍ（電池の高さの４０％の高さ）、第２隔壁部材の高さを３６ｍｍとし、高さ６７ｍｍの外周枠を介して積層し、集合電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材間に空隙（５ｍｍ）を設けた以外は実施例１と同様にした。これをサンプル５とした。
【００９０】
（実施例６）
第１隔壁部材の高さを３２．６ｍｍ（電池の高さの５０％を超える高さ）、第２隔壁部材の高さを０ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。これをサンプル６とした。
【００９１】
（実施例７）
第１隔壁部材の高さを５２ｍｍ（電池の高さの８０％の高さ）、第２隔壁部材の高さを０ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。これをサンプル７とした。
【００９２】
（比較例１）
第１隔壁部材の高さを２６ｍｍ（電池の高さの４０％の高さ）、第２隔壁部材の高さを０ｍｍとし、高さ６７ｍｍの外周枠を介して積層し、集合電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材間に空隙（４５ｍｍ）を設けた以外は実施例１と同様にした。これをサンプルＣ１とした。
【００９３】
以上のように作製した複数の電池を収納した電池収納トレイに対し、以下に示す評価を行った。
【００９４】
まず、電池のベント機構以外の安全機構を外した電池を作製し、それを、３行３列からなる各電池収納トレイに９本の電池を収納し配置した。つぎに、中央部の電池のみ、充電設備のトラブルを想定して電池電圧が５Ｖとなるまで充電し、ガスを噴出させ引火により炎を発生させた。
【００９５】
このとき、周囲の電池にはそれぞれ熱電対を中央部の電池と対向する面の反対側に貼り付け、上昇温度を測定した。また、試験終了後、各電池を分解して、電極群の短絡状態を観察した。さらに、各電池に設けたベント機構の開放状態を観察した。
【００９６】
そして、中央部の電池の引火による周囲電池への影響を、最高上昇温度、短絡電池数、ベント機構の開放電池数および引火や破裂の有無により評価した。
【００９７】
以下に、サンプル１〜７とサンプルＣ１の諸元と評価結果を（表１）に示す。
【００９８】
【表１】
2009193692.tif 000003
【００９９】
（表１）に示すように、サンプル１〜サンプル５では、周囲の電池において、温度上昇、電極群の短絡やベント機構の開放は発生しなかった。これは、電池収納トレイの積層による第１隔壁部材と第２隔壁部材で囲まれた空間に電池を収納するため、一部の電池に不具合が発生しても、各隔壁部材でその影響を大幅に抑制できるものと考えられる。
【０１００】
また、（表１）に示すように、サンプル６、サンプル７とサンプルＣ１とを比較すると、電池の高さの５０％を超える高さの第１隔壁部材で分離された電池収納トレイでは、電池収納トレイを単独または最上段に用いた場合でも、周囲電池の引火や破裂を引き起こす要因となるベント機構の開放は皆無であった。特に、サンプル７のように、第１隔壁部材の高さを電池の高さの８０％以上とすることにより、周囲の電池の電極群の短絡も十分抑制できることがわかった。
【０１０１】
しかし、サンプルＣ１のように、電池高さの４０％程度の高さの第１隔壁部材を有する電池収納トレイでは、中央部の電池の引火や破裂により、周囲の電池に誘爆や引火を引き起こすベント機構の開放が８個の電池中５個で発生し、引火や破裂する電池もあった。これは、所定の高さの第１隔壁部材とすることにより、周囲電池への誘爆や引火を引き起こすベント機構の開放がないため、電解液などの噴出が効率的に防止された効果によるものと考えている。
【０１０２】
上記から、電池収納トレイを積層して電池を収納する場合、少なくとも積層する最上段の電池収納トレイの第１隔壁部材の高さを電池の高さの５０％を超える高さにすれば、十分な安全性を確保できる集合電池収納トレイが得られることがわかった。なお、最上段以外の電池収納トレイでは、第１隔壁部材と第２隔壁部材で電池をその内部に収納できるため、各隔壁部材の高さについては、通気孔を有する、または形成する場合には、特に電池の高さとの比率に留意する必要がないことがわかった。
【０１０３】
また、（表１）に示すように、サンプル１〜サンプル４とサンプル５とを比較すると、サンプル５において、周囲の電池の温度上昇が若干大きかった。これは、電池の排気弁近傍に通気孔を設けた電池収納トレイに比べて、電池の高さの４０％程度の高さの第１隔壁部材と第２隔壁部材間で形成される空隙部を通気孔として利用するので、電池の電極群近傍に熱が加えられることに起因するものと考えられる。しかし、５ｍｍ程度の空隙部であれば、安全性などに対して問題ないと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、高い信頼性と安全性が要求される、電池などを収納する電池収納トレイ、特に積層して集合電池収納トレイとして用いる場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施の形態１における電池収納トレイに収納される電池の横断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における電池収納トレイの斜視図（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における電池収納トレイの別の例の斜視図（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２における電池収納トレイの斜視図（ｂ）図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態３における電池収納トレイの上部から見た平面図（ｂ）図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの電池収納トレイの積層前の状態を示す断面図（ｂ）本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの電池収納トレイの積層後の状態を示す断面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの別の例１の電池収納トレイの積層前の状態を示す断面図（ｂ）本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの別の例１の電池収納トレイの積層後の状態を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態４における集合電池収納トレイの別の例２を示す断面図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態４における電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材の別の例１を示す断面図（ｂ）本発明の実施の形態４における電池収納トレイの第１隔壁部材と第２隔壁部材の別の例２を示す断面図
【図１０】（ａ）発明の実施の形態５における集合電池収納トレイの上部から見た透視平面図（ｂ）図１０（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図１１】本発明の各実施の形態に適用される各種通気孔の形態を説明する断面図
【符号の説明】
【０１０６】
１    正極
１ａ    正極集電体
１ｂ    正極層
２    負極
３    セパレータ
４    電極群
５    電池ケース
６    封口板
７    ガスケット
８    正極リード
９    負極リード
１０ａ，１０ｂ    絶縁板
１１    負極集電体
１５    負極層
１６    正極キャップ
１７    排気孔
１８    電流遮断部材
１９    ベント機構
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１５０，２００，３００，５００，６２５，１１００，１２００    電池収納トレイ
１１０，１１０Ｂ，１６０，２１０，３１０，５１０    収納部材
１１４，２１４，３１４    一方の面
１１５，１１５Ａ，３１５，５１５    外周枠
１１６，１１６Ｂ，２１６，３１６，５１６    他方の面
１２０，１２０Ａ，１７０，２２０，３２０，７２０，８２０，９２０，１１２０    第１隔壁部材
１２２，１２２Ｂ，１７２，２２２，３２２，７２２，９２２，１２２２    第２隔壁部材
１２５，１２５Ｂ，２２５，１０１０，１０２０    通気孔
１３０，２３０，３３０    電池
２１５，３４０    貫通孔
３１１，３５０    リブ部
４００，６００，１０００    集合電池収納トレイ
４０２    空間
５１７，７２１    第１凹部
５１８，７２３    第２凸部
６５０    蓋部
７２４    第１凸部
７２５    第２凹部
８００    第１電池収納トレイ
９００    第２電池収納トレイ
１００２，１００４    電池収納領域
１２５０    当接面
【図１】
2009193692.tif 000004
【図２】
2009193692.tif 000005
【図３】
2009193692.tif 000006
【図４】
2009193692.tif 000007
【図５】
2009193692.tif 000008
【図６】
2009193692.tif 000009
【図７】
2009193692.tif 000010
【図８】
2009193692.tif 000011
【図９】
2009193692.tif 000012
【図１０】
2009193692.tif 000013
【図１１】
2009193692.tif 000014