(57)【要約】【課題】セルから噴出した電解液及びそのガス成分を外部に排出可能な構造の電池モジュール及び電池パックを提供することを目的とする。【解決手段】電極群及び非水電解液を収納したセル１０と、  セルを収容するセル収容部２１及びセル収容部に連通した中空部２２を有するとともに、中空部を挟んで対向配置された一対の側壁にそれぞれ排出口２２Ｈが形成されたケース２０と、  を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極群及び非水電解液を収納したセルと、
前記セルを収容するセル収容部及び前記セル収容部に連通した中空部を有するとともに、前記中空部を挟んで対向配置された一対の側壁にそれぞれ排出口が形成されたケースと、
を備えたことを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
さらに、前記セル収容部に収容された前記セルに密着し、前記セル収容部に対して前記中空部をシールするシール材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
さらに、一対の前記排出口の少なくとも一方に嵌合密着する管状体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
さらに、前記セル収容部に収容された前記セルに密着し前記セル収容部に対して前記中空部をシールするとともに、一対の前記排出口のうちの一方から外方に延出した管状体を有するシール材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
電極群及び非水電解液を収納したセルと、前記セルを収容するセル収容部及び前記セル収容部に連通した中空部を有するとともに前記中空部を挟んで対向配置された一対の側壁にそれぞれ排出口が形成されたケースと、を備えた電池モジュールと、
前記電池モジュールの前記ケースに形成された一対の前記排出口に嵌合密着する管状体と、を備え、
前記管状体を介して複数の前記電池モジュールを連結した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】
この発明は、電池モジュール及び電池パックに係り、特に、リチウムイオン電池などに代表される非水電解液を用いた二次電池（セル）を収容した電池モジュール及び複数の電池モジュールを電気的に接続した電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非水系二次電池、特にリチウムイオン二次電池は、高電圧、高エネルギー密度を有することから、コードレス携帯型電子機器の電源、さらには電気自動車などの車両駆動用の電源などとして注目されている。
【０００３】
このような非水系二次電池においては、過充電などによりセルの内圧が上昇し破裂して、非水電解液及びそのガス成分が外部に漏れ出るおそれがある。特許文献１によれば、バッテリ・パックの筐体が電池セルを収容する電池室と電気回路を収容する電気回路室とを仕切るための隔壁を備え、この隔壁によって電気回路を電池セル側の雰囲気から隔離する技術が開示されている。また、この特許文献１によれば、筐体の電池セル側に、電池セルから漏れ出る電解液若しくはその蒸発ガスを逃がすための安全孔を少なくとも１つ穿設する技術も開示されている。
【特許文献１】特許第３０１４２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、セルから噴出した電解液及びそのガス成分を外部に排出可能な構造の電池モジュール及び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】
【０００５】
この発明の態様による電池モジュールは、
電極群及び非水電解液を収納したセルと、
前記セルを収容するセル収容部及び前記セル収容部に連通した中空部を有するとともに、前記中空部を挟んで対向配置された一対の側壁にそれぞれ排出口が形成されたケースと、
を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この発明の態様による電池パックは、
電極群及び非水電解液を収納したセルと、前記セルを収容するセル収容部及び前記セル収容部に連通した中空部を有するとともに前記中空部を挟んで対向配置された一対の側壁にそれぞれ排出口が形成されたケースと、を備えた電池モジュールと、
前記電池モジュールの前記ケースに形成された一対の前記排出口に嵌合密着する管状体と、を備え、
前記管状体を介して複数の前記電池モジュールを連結したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、セル収容部にセルを収容するケースは、セル収容部に連通した中空部を有している。しかも、このケースにおいて、中空部を挟んで対向配置された一対の側壁には、それぞれ排出口が形成されている。このため、たとえセルから電解液及びそのガス成分が噴出したとしても、中空部を介してこれらの電解液及びガス成分を排出口から安全確実に電池モジュールや電池パック外に排出可能となる。
【０００８】
したがって、電解液やそのガス成分による腐食やショートを抑制することが可能となるとともに、信頼性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施の形態に係る電池モジュール及び電池パックについて図面を参照して説明する。
【００１０】
図１乃至図３に示すように、電池モジュール１は、セル１０と、セル１０を収容可能なケース２０と、を備えて構成されている。
【００１１】
すなわち、セル１０は、リチウムイオン電池などに代表される非水電解液を用いた二次電池であり、外装ケース内に電極群及び非水電解液を密封して収納した構造を有している。セル１０の外形（つまり、外装ケースの外形）は、概ね直方体である。
【００１２】
電極群は、例えば、正極及び負極をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、さらに径方向に圧縮した扁平な矩形状を有している。この電極群の正極には、正極端子１１が接続され、また、電極群の負極には負極端子１２が接続されている。これらの正極端子１１及び負極端子１２は、外装ケースの一つの面（上面）からともに外方に向かって突出している。
【００１３】
また、セル１０は、正極端子１１及び負極端子１２が突出した外装ケースの上面に、破裂板（ラプチャ；rupture）１３を備えている。この破裂板１３は、セル１０の内圧が上昇した際に破裂して、電解液若しくはそのガス成分をセル外に逃がすために設けられている。
【００１４】
ケース２０は、セル１０を収容するセル収容部２１及びセル収容部２１に連通した中空部２２を有している。このようなケース２０は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂や、セラミックなどによって形成されている。
【００１５】
セル収容部２１は、セル１０の外形より大きな寸法の略直方体状の空間として形成され、セル１０を囲む６つの壁板２１Ａ乃至２１Ｆによって規定されている。これらの６つの壁板２１Ａ乃至２１Ｆは一体的に形成されても良いし、少なくとも１つの壁板がネジ止めなどにより他の壁板と接合されていても良い。セル収容部２１を形成する１つの壁板２１Ａには、セル１０の正極端子１１及び負極端子１２を挿入可能とする２つの挿入口２１Ｈが形成されている。
【００１６】
このようなセル収容部２１にセル１０を収容した際には、セル１０とケース２０との間に、冷却媒体（例えば冷風）が通過可能なわずかな隙間が形成される。また、挿入口２１Ｈに挿入された正極端子１１及び負極端子１２は、それぞれ壁板２１Ａよりも外方に突出し、容易にリードとの接続を可能としている。
【００１７】
中空部２２は、壁板２１Ａから外方（つまり、セル収容部２１とは反対側）に向かって突出した突部として形成される。この中空部２２は、壁板２１Ａに形成された略矩形状の開口部２２ＡＰを介してセル収容部２１と連通している。この実施の形態においては、中空部２２は、略直方体状の空間として形成され、壁板２１Ａから外方に向かって立ち上がった４つの側壁２２Ａ乃至２２Ｄ、及び、中空部２２を挟んで開口部２２ＡＰに対向する上壁２２Ｅによって囲まれている。なお、中空部２２の形状は、ここに示した例に限定されるものではなく、他の形状であっても良い。
【００１８】
側壁２２Ａは、正極端子１１が突出した壁板２１Ａに対して略垂直な方向に延出し、例えば壁板２１Ａと一体的に形成されている。側壁２２Ｂは、負極端子１２が突出した壁板２１Ａに対して略垂直な方向に延出し、例えば壁板２１Ａと一体的に形成されている。
【００１９】
側壁２２Ｃは、壁板２１Ｃと平行な方向に延出し、例えば壁板２１Ｃと一体の平板状に形成されている。側壁２２Ｄは、壁板２１Ｄと平行な方向に延出し、例えば壁板２１Ｄと一体の平板状に形成されている。上壁２２Ｅは、略矩形状に形成され、例えば４つの側壁２２Ａ乃至２２Ｄと一体的に形成されている。
【００２０】
開口部２２ＡＰは、セル収容部２１に収容されたセル１０の破裂板１３と対向するように形成されている。つまり、ケース２０の内部において、中空部２２は、開口部２２ＡＰを介して破裂板１３と対向している。
【００２１】
４つの側壁のうち、中空部２２を挟んで対向配置された一対の側壁２２Ｃ及び２２Ｄには、それぞれ排出口２２Ｈが形成されている。すなわち、これらの排出口２２Ｈは、それぞれ側壁２２Ｃ及び２２Ｄを中空部２２から外部まで貫通する（つまり、ケース２０の内部と外部とが連通する）ように形成されている。これらの排出口２２Ｈは、例えば円筒状に形成されている。
【００２２】
このような構成の電池モジュール１によれば、セル収容部２１に収容されたセル１０の破裂板１３と中空部２２とが対向している。このため、破裂板１３が破裂して、セル内の電解液やそのガス成分が噴出した際に、これらの電解液やそのガス成分は、中空部２２に排出される。特に、セル１０の内圧上昇の原因となるガス成分が中空部２２に排出されることによって、圧力を緩和することができる。
【００２３】
また、中空部２２を規定する側壁２２Ｃ及び２２Ｄには、それぞれ外部に連通した排出口２２Ｈが形成されている。このため、噴出した電解液やそのガス成分は、排出口２２Ｈからケース２０の外部、つまり電池モジュール１の外部に排出される。
【００２４】
したがって、噴出した電解液やそのガス成分によるセル１０の腐食やショートを抑制することが可能となるとともに、信頼性を向上することが可能となる。
【００２５】
また、図１乃至３に示したように、電池モジュール１は、ケース２０の内部において、セル収容部２１に対して中空部２２をシールするシール材３０を備えている。このシール材３０は、電解液に対する耐腐食性を有するとともに弾性及びシール機能を有したゴムなどの材料によって形成されている。このシール材３０は、セル収容部２１に収容されたセル１０に密着し、破裂板１３と中空部２２との連通を確保するような環状に形成されている。
【００２６】
ここに示した例では、シール材３０は、略Ｌ字状の断面を有し、セル１０とケース２０との間（特に、セル１０と壁板２１Ａとの間）をシールするように配置されるとともに、中空部２２を形成する４つの側壁２２Ａ乃至２２Ｄに密着している。このようなシール材３０は、予めセル１０に接着されていても良いし、予め中空部２２に嵌め込まれておりセル１０をセル収容部２１に収容したときに変形して十分な面圧でセル１０とケース２０との間に密着させても良い。
【００２７】
このようなシール材３０を適用した電池モジュール１によれば、セル１０から噴出した電解液やそのガス成分がセル１０とケース２０との間の空間（セル収容部２１の内部）に浸入することを抑制できる。また、電解液やそのガス成分が冷却媒体に混入することを回避できる。
【００２８】
図４及び図５に示した例では、電池モジュール１は、ケース２０に設けられた一対の排出口２２Ｈのうちの少なくとも一方に嵌合密着する管状体４０を備えている。この管状体４０は、電解液に対する耐腐食性を有するとともに弾性及びシール機能を有したゴムなどの材料によって形成されている。
【００２９】
ここに示した例では、管状体４０は、管部４１と、この管部４１と一体的に形成された一対のリング４２及び４３とを有している。
【００３０】
管部４１は、排出口２２Ｈの内径に相当する外径を有している。また、この管部４１は、排出口２２Ｈの長さ、つまりケース２０の側壁２２Ｃ及び２２Ｄの厚みＴよりも長く形成され、概ね側壁１つ分の厚みＴの２倍の長さを有している。リング４２及び４３のそれぞれは、管部４１の両端に接続され、排出口２２Ｈの内径より大きな外径を有している。このような管状体４０は、排出口２２Ｈに接着されていても良いし、ケース２０に対して特に固定されていなくても良い。
【００３１】
このような管状体４０を適用した電池モジュール１によれば、中空部２２に排出された電解液やそのガス成分を管状体４０を介して電池モジュール１から外部に排出することができる。
【００３２】
また、このような管状体４０を介して複数の電池モジュール１を連結することが可能となる。すなわち、図５に示したように、隣接した２つの電池モジュール１Ａに対して、管状体４０は、それぞれのケース２０の側壁に形成された排出口２２Ｈに嵌合密着している。
【００３３】
つまり、一方の電池モジュール１Ａに対して、管状体４０のリング４２は、中空部２２に位置しており側壁２２Ｄの内面に密着している。また、管部４１は、側壁２２Ｄの排出口２２Ｈに密着している。
【００３４】
他方の電池モジュール１Ｂは、そのケース２０における側壁２２Ｄが電池モジュール１Ａのケース２０における側壁２２Ｃと密着するように配置されている。このような電池モジュール１Ｂに対して、管状体４０のリング４３は、中空部２２に位置しており側壁２２Ｃの内面に密着している。また、管部４１は、側壁２２Ｃの排出口２２Ｈに密着している。
【００３５】
管部４１の長さは、側壁２２Ｃ及び側壁２２Ｄの厚みの和に相当するため、側壁２２Ｃ及び側壁２２Ｄが密着した状態で２つの電池モジュール１Ａ及び１Ｂを連結することができる。この場合、管状体４０は、２つの電池モジュール１Ａ及び１Ｂに接着されていても良い。
【００３６】
このような構成によれば、一方の電池モジュール１Ａにおいて破裂板１３が破裂した場合に、中空部２２から管状体４０を介して連結された他方の電池モジュール１Ｂの中空部２２へと電解液及びそのガス成分を誘導することが可能となる。つまり、噴出した電解液及びそのガス成分を受け入れ可能な空間の容量を拡大することが可能となり、圧力をより緩和できる。また、複数の電池モジュールを連結した構成の電池パックであっても、安全確実に電解液及びそのガス成分を電池パックの外部に排出可能となる。
【００３７】
なお、この管状体４０の変形例として、例えば図６及び図７に示すように、管部４１の長さが側壁の厚みＴと同等のものを適用してもよい。このような管状体４０は、リング４２が側壁の内面に密着するとともにリング４３が側壁の外面に密着するように排出口２２Ｈに嵌合している。このような変形例においては、各電池モジュールの側壁の外面に密着したリング４３同士を密着させることにより、それぞれの管部４１が連通する。
【００３８】
このような構成によれば、一方の電池モジュール１Ａにおいて破裂板１３が破裂した場合に、中空部２２から２つの管状体４０を介して他方の電池モジュール１Ｂの中空部２２へと電解液及びそのガス成分を誘導することが可能となる。つまり、噴出した電解液及びそのガス成分を受け入れ可能な空間の容量を拡大することが可能となり、圧力をより緩和できる。また、複数の電池モジュールを備えた構成の電池パックであっても、安全確実に電解液及びそのガス成分を電池パックの外部に排出可能となる。
【００３９】
図８及び図９に示した例では、電池モジュール１は、ケース２０の内部において、セル収容部２１に対して中空部２２をシールするシール材５０を備えている。このシール材５０は、さらに、一対の排出口２２Ｈのうちの一方から外方に延出した管状体６０を有している。このシール材５０は、電解液に対する耐腐食性を有するとともに弾性及びシール機能を有したゴムなどの材料によって形成されている。
【００４０】
このシール材５０は、セル収容部２１に収容されたセル１０に密着し、破裂板１３と中空部２２との連通を確保しつつ、セル収容部２１に対して中空部２２をシールするように形成されている。ここに示した例では、シール材５０は、中空部２２を形成するすべての側壁及び上壁に密着している。
【００４１】
管状体６０は、一方の排出口２２Ｈに嵌合密着している。すなわち、この管状体６０は、管部６１と、この管部６１と一体的に形成されたリング６２とを有している。管部６１は、排出口２２Ｈの内径に相当する外径を有し、また、排出口２２Ｈの長さよりも長く形成されている。リング６２は、管部６１の一端に接続され、排出口２２Ｈの内径より大きな外径を有している。
【００４２】
このようなシール材５０は、予めセル１０またはケース２０に接着されていても良いし、予め中空部２２に嵌め込まれセル１０をケース２０のセル収容部２１に収容したときに変形して十分な面圧でセル１０とケース２０との間に密着させても良い。
【００４３】
このようなシール材５０を適用した電池モジュール１によれば、先に説明したシール材３０と管状体４０とが一体化されているため、部品点数を削減することができ、組立工程数の削減が期待できる。また、当然のことながら、先に説明したようなシール材３０を設けたことによる効果、及び、管状体４０を設けたことによる効果も同時に得られる。
【００４４】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る電池モジュールの構造を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した電池モジュールにおけるケースの中空部を拡大した斜視断面図である。
【図３】図３は、図１に示した電池モジュールにおける中空部を拡大した断面図である。
【図４】図４は、この発明の一実施の形態において、管状体を備えた電池モジュールの構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】図５は、図４に示した電池モジュールにおける中空部を拡大した断面図である。
【図６】図６は、この発明の一実施の形態において、他の構造の管状体を備えた電池モジュールの構造を概略的に示す斜視図である。
【図７】図７は、図６に示した電池モジュールにおける中空部を拡大した断面図である。
【図８】図８は、この発明の一実施の形態において、他の構造のシール材を備えた電池モジュールの中空部を拡大した断面図である。
【図９】図９は、図８に示した電池モジュールにおける中空部を拡大した斜視断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…電池モジュール
１０…セル  １１…正極端子  １２…負極端子  １３…破裂板
２０…ケース
２１…セル収容部  ２１Ａ乃至Ｆ…壁板  ２１Ｈ…挿入口
２２…中空部  ２２ＡＰ…開口部  ２２Ａ乃至Ｄ…側壁  ２２Ｅ…上壁  ２２Ｈ…排出口
３０…シール材
４０…管状体  ４１…管部  ４２…リング  ４３…リング
５０…シール材  ６０…管状体  ６１…管部  ６２…リング
【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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