WO2008047721A1

WO2008047721A1 - Battery pack, battery-mounted device and connection structure for battery pack

Info

Publication number: WO2008047721A1
Application number: PCT/JP2007/069979
Authority: WO
Inventors: Hajime Nishino; Yasushi Hirakawa; Koshi Takamura
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: US20100104928A1; EP2088635A1; EP2088635A4; KR20090086551A; KR101380029B1; CN101523637A; US8323812B2; CN101523637B

Description

明細書

電池パック及び電池搭載機器並びに電池パックの接続構造

技術分野

[0001] 本発明は、電池に仮に異常が発生した場合であっても外部に炎や煙を出すことなく安全性を確保できる電池パックに関するものである。

背景技術

[0002] 近年、電子機器の多様化にともない高容量、高電圧、高出力で安全性の高い電池や電池パックが求められている。特に安全な電池や電池パックを提供するための手段としては、一般的に電池には電池温度の上昇を防ぐための PTCや温度ヒューズ、さらには電池の内部圧力を感知して電流を遮断させる保護手段等が備えられている。また、電池パックには安全回路が搭載され電池が異常にならないように制御されている。

[0003] しかしながら、従来のような保護手段を備えていても、万が一電池の内部に異常が発生し、電池内部から高温高圧のガスが噴出することがある。その場合、電池を収納しているパックの筐体が破損や溶融、燃焼し高温高圧のガスが電池パックの外部に漏れ出したり、高温高圧のガスが燃えて電池パック内部、外部で延焼し被害が大きくなることが考えられる。

[0004] このような現象を防止する方法として、複数の電池をケースに収納した電池モジュールにおいて、電池から放出された高温高圧のガスをケース内で拡散しながら温度と圧力を低下させ、ケースの外部へ放出する方法（特許文献 1)や、あるいは電池内部の圧力が所定値以上に昇圧したときにガスを放出する安全弁を持つ単電池を複数個接続して単電池群とするとともに、単電池が放出したガスを外部へ排出するダクトに膨張可能なバッグを設け、大量のガスが発生した場合にバッグが膨張することで排出ガスの圧力を低下させ、ダクトの破損を生じることなく外部へガスを排出させる方法（特許文献 2)が提案されて!/、る。

[0005] しかしながら、電池力排出されたガスは高温高圧でかつ可燃性が高いため、大気中の酸素と接触、混合されると発火する場合がある。したがって、特許文献 1、 2に記載の排出ガスを空間内で温度と圧力を緩和させるという手段を用いた場合、複数の電池を収納したケース内や排気ダクト内においてガスが酸素と混合され、これにより着火したガスはさらに高温高圧状態となる。このため、他の電池までもが熱暴走を開始し、電池パック全体が破損し被害が大きくなるとレ、う課題を有して!/、た。

特許文献 1 :特開 2005— 322434号公報

特許文献 2：特開 2005— 339932号公幸

発明の開示

[0006] 本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の目的は、電池パックに収納された電池が異常時に高温のガスを放出しても燃焼状態になることなく安全性を確保できる電池パックを提供することにある。

[0007] 前記の目的を達成するため、本発明は、筐体内に電池が収納された構成の電池パックであって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路で前記ガスの温度を低下させて外部に排出するように構成されている。

[0008] 本発明では、ガスが外部に排出される前に燃焼に至らない程度の温度までガス温度が低下するので、外部に排出されたガスが燃焼するのを抑止することができる。図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1は、本発明の実施形態に係る電池パックの全体構成を示す斜視図である。

[図 2]図 2は、最上位に配置された 1セットの電池及び排気ダクトを示す図である。

[図 3]図 3は、ガス冷却部及び火花トラップ部の近傍を拡大して示す斜視図である。

[図 4]図 4は、電池の構成を示す断面図である。

[図 5]図 5は、電池搭載機器であるノート型 PCの構成を示す図である。

[図 6]図 6は、図 5のノート型 PCに搭載される電池パックの構成を示す分解斜視図である。

[図 7]図 7は、電池搭載機器である電気自転車の構成を示す図である。

[図 8]図 8は、図 7の電気自転車に搭載される電池パックの構成を示す分解斜視図である。

[図 9]図 9は、図 8の電池パックの組電池の平面図である。

[図 10]図 10は、電池搭載機器であるハイブリッド型の電気自動車の構成の一部を拡大して示す側面概略図である。

[図 11]図 11は、図 10の電気自動車に搭載される電池パックの構成を示す正面図である。

[図 12]図 12は、図 11の電池パックのパック体を分解して示す図である。

[図 13]図 13は、電池のガス放出部とダクトとの接合部分を示す断面図である。

[図 14]図 14は、電池のガス放出部とダクトとの接合部分を示す断面図である。

[図 15]図 15は、電池のガス放出部とダクトとの接合部分を示す断面図である。

[図 16]図 16は、電池のガス放出部とダクトとの接合部分を示す断面図である。

[図 17]図 17は、電池のガス放出部とダクトとの接合部分を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

[0011] 本実施形態に係る電池パックは、複数個の電池が筐体内に配置された電池パックである。電池は、異常時に高温のガスを高速で放出する可能性がある力電池パックは、電池から放出されたガスを外部に排出する経路を有し、前記経路でガスの温度を低下させ、外部に排出するように構成されるものである。

[0012] この電池パックでは、電池パック内の電池が内部短絡や過充電などで発熱し、電池内部から高温のガスが噴出しても、ガスの温度を低下させた上で電池パック外部に放出させる。このため、ガスの燃焼を抑制し、被害を最小限にすることが可能である。通常、高温のまま電池外部にガスが放出されると、ガスは電池外部の酸素と混合されて燃焼に至る。しかし、本実施形態の電池パックのように、空気と混合される前にガス温度が低下すると、その後ガスが空気と混合されても燃焼することはない。すなわちここで言う「ガスの温度を低下させ」とは、ガスが空気と混合しても燃焼しない温度までガスの温度を低下させることを意味する。

[0013] また、ガスの温度が低下するまでに空気と混合することを抑制する手段としては、筐体内部にダクトを設けることによってガスの経路を形成したり、筐体内部に仕切り板を配置してガスの経路を形成するのが有効である。これは、排出ガスの流れを一つにまとめ、それが分散しないように流れを規制することが目的である。もし、ガスの流れ方向が規制されていなければ、ガスが筐体内で無方向に分散することになり、これによつて筐体内の酸素と適度な混合が起こってしまい、ガスの温度が低下する前に燃焼状態に入ってしまう。そして、放出されたガスがダクトから漏れ出さないようにダクトの密閉性を確保することが重要である。また、電池間の隙間やダクトの径が狭くなり過ぎなレ、ように電池を配置することが有効である。

[0014] 筐体内部の仕切り板やダクトの材料としては、アルミや銅、チタンなどの金属やセラミック、砂等の不燃性の固体を用いることができる。又、不燃性の固体を用いない場合、含水化合物やイミダゾリウム塩系、ピリジユウム塩系、脂肪族四級アンモユウム塩系などのイオン性液体等の不燃性材料などを、ガスが通る経路の全部もしくは一部に、被覆'積層して用いることによって排気経路が熱による損傷を受けないようにすることが可能となる。

[0015] また、ガスが通る経路にガスの温度を低下させる熱交換手段または吸熱手段を設けることでより効果的なものにすること力 Sできる。熱交換手段または吸熱手段は、例えば金属などの高熱伝導材料やセラミックなどの高比熱材料によって構成することができ、また、半田、ろう、低融点ガラス、水などの熱により溶融、昇華することで潜熱として熱を吸収する材料、ある!/、は炭酸マグネシユウムゃ水酸化アルミニウム等の分解して熱を吸収する材料などによって構成することも可能である。また、経路の途中で発火していない他のセルにガスの熱を分散させてもよい。また、ダクトにフィンを設けることによって熱交換手段または吸熱手段を構成してもよい。

[0016] ガスを自然発火しない温度まで低下させても、ガス中に火花が含まれるとガスに着火して燃焼する可能性がある。そのためガスが空気と混合する前に、ガス中に含まれる火花を取り除く必要がある。ガスが通る経路でガス中に含まれる火花をトラップする手段として、ガスが通る経路を長!/、導管構造にすることで火花のトラップが実現可能である。またガス経路の構成として、九十九折やらせん状等の屈曲部を有する状態にダクトを構成したり、ガス経路に複数の突起を設けることによって屈曲部を実現するようにしてもよい。また、屈曲部に火花が入り込むポケットを設けることも効果的である。ただし、ガスの排出を妨げないようにダクトの内径や屈曲部の角度 ·個数に配慮が必要である。ダクトの材質は放熱性、耐熱性を考慮して銅、アルミ、ステンレスなどの金属が好ましい。またダクト構造以外にも、単純に経路に屈曲部を設けたり、セラミツク'金属板に排出ガスを吹きつけさせてもよい。

[0017] ガス経路の流路面積は、電池パック内に配置される電池 1セルあたりの容量で決められる。すなわち、電池 1セルあたりの容量に応じて電池から放出されるガス量が決まるため、ガス経路の流路面積を電池容量に対する比によって決定すれば、ガス流速が所定値以下に低下しないようにガスを流通させることができる。このガス流速の所定値とは、酸素がガス経路内に進入するのを抑制して、ガスと酸素が接触するのが抑制されるようなガス流速を意味している。かかる観点より、ガスの流路面積は、電池の容量 lAh当たり 0. 5mm²以上で、かつ 15mm²以下の範囲であるのが好ましい。なお、ガス経路がダクトによって形成される場合には、前記流路面積は、ダクトの流路面積となる。

[0018] ガスの冷却機構や火花のトラップ機構はガスが通過する経路であれば、電池パックの開口部に設けても電池パック内の各電池に設けてもよぐあるいは電池を搭載する機器側に設けてもよい。この場合には、ガス経路を機器外部にガスを放出できるように構成することが必要となる。

[0019] 次に、本発明に係る電池パックの一実施形態について説明する。この実施形態に係る電池パックは、図 1に示すように、円筒形 18650サイズのリチウムイオン二次電池 2本を 1セットとして並列配置し、それを 3セット直列に接続した 6本の電池を用いた組電池 1Dを収容するものである。また、本発明の一実施形態に係る電池搭載機器は、図 1に示す電池パックを搭載し、それを電源として用いる例えば携帯型パーソナルコンピュータやビデオカメラ等の電子機器、四輪車や二輪車等の車両、その他の電池搭載機器である。電池搭載機器が車両であった場合、電池パックは、例えば車両に搭載された電装機器の電源として用いられたり、電気自動車やハイブリッドカー等の動力用電源として用いられたりする。

[0020] 電池パックは、電池パック筐体 1A、 IBと、電気を取り出す電池パック端子（図示せず）と、排気ダクト 1Cとを備えている。筐体 1A、 IBは、ポリカーボネート製であり、排気ダクト 1Cは、厚み 0· 3mmの鉄製である。なお、排気ダクト 1Cは、ニッケル、アルミ二ゥム、チタン、銅、ステンレス等の金属、液晶性全芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、芳香族ポリアミド等の耐熱性のある樹脂、または金属と樹脂との積層体等の材料で構成されて!/、てもよ!/、。

[0021] 1セットを構成する 2本の電池は、電池端子 1Fと電池底部にそれぞれ接続板 1Eが溶接されている。したがって、この 2本の電池は並列接続となっている。この接続板 1 Eは接続リード 1Gを介して他のセットの接続板 1Eと導通し、また接続リード 1Gを介して電池パック端子とを導通している。なお、図 1では、最上位の 1セットのみ接続板 1E が示されている力 S、それ以外のセットの電池についても同様に接続板 1Eが設けられている。

[0022] 排気ダクト 1Cは、接続管部 1Hと、主管部 IIと、ガス冷却部 1Lと、火花トラップ部 1 Mと、排気口 1Pとを備える。主管部 IIは、横断面積が略一定の直管状に構成されており、電池の長手方向と平行になるように配設されている。

[0023] 本実施形態では、各セットを構成する電池が 2個ずつなので、主管部 IIは、それに応じて 2つ設けられている。すなわち、筐体 1A, 1Bの幅方向に電池が 2つ並んでいて、その状態で長手方向に電池が 3つ並んでいる。それに応じ、各主管部 IIは、筐体 1A, 1Bの長手方向に隣接する 3つの電池に接続されている。そして、図 2に示すように、各主管部 IIは、並設された 2つの電池と、筐体 1A, 1Bとの間に形成された空間を利用して配設されている。これにより、筐体 1A, 1B内の空間が大きくなるのが抑制されている。なお、主管部 IIは、直管状に限られるものではなぐ組電池 1Dの配置関係に応じて屈曲部を有するものであってもよい。

[0024] 接続管部 1Hは、電池のガス放出部と主管部 IIとを接続する。接続管部 1Hは、電池のガス放出部から排出されるガスを漏らさず導けるように高耐熱性の接着剤等によつて電池端子 1Fに密着されている。

[0025] なお、電池端子 1Fと接続管部 1Hとの接続は、図 13〜図 17に示すように、 Oリングを用いたフランジ継手やワンタッチジョイント、袋ナットによる接続などを用いて着脱可能にすることもできる。図 13〜図 17の具体的構成につ!/、ては後に詳述する。

[0026] ガス放出部は、電池端子 1Fに設けられた排気口によって構成されるものであり、電池内部で発生したガスを電池の外部に逃がすために設けられている。なお、このガス放出部は、通常塞がれており、異常時に電池内で所定圧力以上のガスが発生すると破断してガスを放出する。

[0027] 接続管部 1Hは、電池端子 1Fから電池の幅方向に延びるように配設されており、外端部において主管部 IIに連通されている。したがって、接続管部 1Hは主管部 IIに対して屈曲された屈曲部としても機能する。

[0028] 接続管部 1Hにおける流路面積は、主管部 IIにおける流路面積とほぼ同じに設定されている。そして、これらの流路面積は、電池から放出されてダクト 1C内を流れるガスの流速が所定以下にならないように設定されている。具体的に、本実施形態で用いられている円筒形 18650サイズのリチウムイオン二次電池の電池容量は 2Ahであり、接続管部 1H及び主管部 IIにおける流路面積は、 5mm²以上で、かつ 20mm²以下となっている。

[0029] ガス冷却部 1Lは、接続管部 1Hとは反対側の主管部 IIの端部に接続されている。

ガス冷却部 1Lは、両主管部 IIに接続されている。したがって、何れの主管部 IIを流れたガスもこのガス冷却部 1L内に流入する。ガス冷却部 1Lは、ダクト 1Cを流れたガスを当該ダクト 1C外に導出する前に冷却するためのものである。ガス冷却部 1Lは、内壁面に高熱伝動材料、高比熱材料等の熱吸収剤が設けられた構造である。ガス冷却部 1Lは、例えば高さが 3. 6mm、内部空間高さが 3. Ommに形成されている。

[0030] 火花トラップ部 1Mはガス冷却部 1Lに隣接して配置されており、図 3に示すように、火花トラップ部 1Mとガス冷却部 1Lとは連絡管 1Nを通じて連通している。火花トラップ部 1Mは、ガス中の火花を捕集するために設けられるものであり、内壁面に多孔質セラミック板、ゲルシート、銅メッシュ、アルミメッシュ、 SUSメッシュ、セメント板又は石膏板が設けられた構成のものである。火花トラップ部 1Mに排気口 1Pが設けられており、火花トラップ部 1Mを通過したガスが、この排気口 1Pを通ってダクト 1C外に排出される。したがって、電池より排出されたガスは、接続管部 1Hから主管部 IIへと導かれ、主管部 IIを通過した後にガス冷却部 1Lを通過し、その後に火花トラップ部 1Mを通過して排気口 1Pを通して筐体外部に放出される。排気口 1Pは、電池搭載機器に設けられた外経路（図示省略）に対して脱着するための接続部としても機能する。

[0031] なお、本実施形態では、ガス冷却部 1Lから火花トラップ部 1Mにガスが流れる構成とした力火花トラップ部 1Mからガス冷却部 1Lにガスが流れる構成としてもよい。また、ガス冷却部 1Lと火花トラップ部 1Mは、隣接配置されている構成に限られるものではない。またこれらを一体的に形成してもよぐあるいはこれらを接続管部 1H内または主管部 II内に設けるようにしてもよい。

[0032] 図 4は本発明の実施の形態における電池の概略縦断面図である。図 4において円筒型リチウムイオン電池は、渦巻き状に巻かれた円筒状の極板群 2Dを備えている。この極板群 2Dは、アルミニウム箔集電体に正極合剤が塗着された正極板 2Aと、銅箔集電体に負極合剤が塗着された負極板 2Bと、それら両極間に配置された厚み 25 μ mのセパレータ 2Cとからなる。

[0033] アルミニウム箔集電体には正極リード集電体 2Eがレーザ溶接されている。銅箔集電体には負極リード集電体 2Fが抵抗溶接されている。極板群 2Dは金属製有底ケース 2Gに収納されている。負極リード集電体 2Fは有底ケース 2Gの底部と抵抗溶接されて、電気的に接続されている。正極リード集電体 2Eは有底ケース 2Gの開放端から防爆弁を有した封口板 2Hの金属製フィルター 21にレーザ溶接されて、電気的に接続されている。

[0034] 有底ケース 2Gの開放端から非水電解液を注入する。有底ケース 2Gの開放端には溝を入れて座が形成され、正極リード集電体 2Eを折り曲げ、有底ケース 2Gの座部に樹脂製アウターガスケット 2Jと封口板 2Hが装着され、有底ケース 2Gの開放端全周囲をかしめて封口されて!/、る。

[0035] ここで、図 13〜図 17に示す接続管部 1Hと電池端子 1Fとを着脱可能に接続するための構造について説明する。まず、図 13及び図 14には、接続管部 1Hの端末に形成されたフランジ部 5Aが封口板 2Hに対してボルト B1によって固定されることにより、封口板 2Hの内側と接続管部 1Hの内側とが封口板 2Hに形成された開口 5Cを介して連通した状態で、当該封口板 2Hと接続管部 1Hとが連結される構成が開示されている。これらフランジ部 5Aと封口板 2Hとの間には、前記ボルト B1の内側位置に Oリング 5Bが挟持されており、この Oリング 5Bによって封口板 2Hと接続管部 1Hとの間のガスの流通が阻止されている。

[0036] 図 15には、封口板 2Hに突出形成された雄ねじ部 6Aと、前記接続管部 1Hの端末に形成された雌ねじ部 6Bとを互いに螺合することにより、接続管部 1Hを電池端子 1 Fに取り付け可能な構成が開示されている。各ねじ部 6A、 6Bの螺合状態においては、雄ねじ部 6Aの端面と雌ねじ部 6Bの底面との間でパッキン 6Cが挟持されており、このパッキン 6Cによって封口板 2Hと接続管部 1Hとの間のガスの流通が阻止されている。

[0037] 図 16には、封口板 2Hに突出形成された内筒部 7Aの外側に接続管部 1Hの端末に形成された外筒部 7Bを被せることにより、これら両筒部 7A、 7Bにそれぞれ形成された爪部 7C、 7Dがそれぞれ係合して封口板 2Hに対し接続管部 1Hが抜け止めされる構成が開示されている。この抜け止め状態においては、内筒部 7Aの端面と外筒部 7Bの底面との間でパッキン 7Eが挟持されており、このパッキン 7Eによって封口板 2Hと接続管部 1Hとの間のガスの流通が阻止されている。なお、各爪部 7C、 7Dの係合は外筒部 7Bの外側への弾性変形を経て実現するように構成することができるが、このように構成した場合、外筒部 7Bの弾性変形を規制して両爪部 7C、 7Dの係合状態を保持するための拘束筒 7Fを外筒部 7Bのさらに外側に設けることが好ましい。

[0038] 図 17には、封口板 2Hに突出形成された雌ねじ部 8Aと、接続管部 1Hの端末に形成された雌ねじ部 8Bとのそれぞれに対してスリーブ 8Cの両端部を螺合させることにより、接続管部 1Hと封口板 2とが連結される構成が開示されている。この連結状態においては、スリーブ 8Cの長手方向の途中部に形成された大径部 8Dと各雌ねじ部 8 A、 8Bの端面との間にそれぞれパッキン 8Eが挟持されており、このパッキン 8Eによつて封口板 2Hと接続管部 1Hとの間のガスの流通が阻止されている。

[0039] 次に図 1に示すように、完成した 6本の円筒型リチウムイオン二次電池を配列しニッケル製の厚み 0. 2mmの接続板 1Eで直列接続し、さらに電池パックを構成する電池ノンク端子と導通させるための接続リード 1Gを接続板 1Eに取り付けて組電池 1Dを製作した。

[0040] 続!/、て、本発明に係る電池搭載機器の実施形態 1につ!/、て説明する。この実施形態 1は、図 5及び図 6に示すように、円筒形 18650サイズのリチウムイオン二次電池 2 本を 1セットとして並列配置し、それを 3セット直列に接続した 6本の電池を用いた電池パック 10を装着するノートブック型パーソナルコンピュータ（以下ノート型 PCと称す ) 11である。 [0041] この実施形態 1の電池パック 10は、前記実施形態の電池パックと異なり、排気ダクトとして、接続管部 10Hと、主管部 101と、接続部 10Pとを備えている。換言すると、ガス冷却部 10L、連通路 10Z、火花トラップ部 10M及び排気口 10Yは、外経路として電池搭載機器側、すなわちノート型 PCの本体側に装着されて!/、る。

[0042] すなわち、電池パック 10をノート型 PC11に装着することにより電池パック 10側の排気ダクト (接続部 10P)とノート型 PC11側の外経路 (ガス冷却部 10Uとが接合箇所 P 1で接合される。異常時に発生したガスは、電池パック 10の排気口 10Pから接合箇所 P1を経由してノート型 PC11に送られ、ノート型 PC11に設けられたガス冷却部 10 L、連通路 10Z、火花トラップ部 10M、及び排気口 10Yを順に経由してノート型 PCI 1の使用者側の側面と反対側の側面側へ放出される。つまり、本実施形態のノート型 PC11では、ノート型 PC11の使用者側の向き Y1と反対の向き Y2に向けてガスが排出される。

[0043] また、排気口 1P、 10Yを向ける方向としては、使用者側の向き Y1と反対の向き Y2 に限定されることはなぐ少なくとも前記向き Y1と異なる向きであればよい。例えば、使用者側の向きと直交する向き Y3、 Y4とすることができる。

[0044] 電池パックに異常事態が発生したときに、安全面での人体に及ぼす影響を最小限に抑制するための人体保護の立場に立った場合、機器の使用者が電池パック装着機器に最も近くにいる可能性が高い。すなわち、排気口を使用者側の向きと異なる向きとすることが人的被害を最小限にできる確率が高い。

[0045] 前記経路を通過し排気口より排出されたガスは、大気中へ放出されることでさらに急激に温度が低下するため、電池パック搭載機器に最も近レ、人にガスが直接吹き付けられなければ十分に安全を確保できると考えられる。

[0046] 次に、本発明に係る電池搭載機器の実施形態 2につレ、て説明する。この実施形態

2は、図 7〜図 9に示すように、直径 32mm、高さ 120mmのサイズの円筒形のリチウムイオン二次電池 2本を 1セットとして並列配置し、それを 3セット直列に接続した 6本の電池を用いた電池パック 12を装着する電池搭載機器としての電動アシスト型の電気自転車 14である。

[0047] 実施形態 2における電池パック 12は、前記各実施形態の電池パックと異なり、排気ダクトとして、接続管部 12Hと、ガス冷却部 12Lと、接続部 12Pとを備えている。換言すると、火花トラップ部 12M及び排気口 12Yは、外経路として電池搭載機器側、すなわち電気自転車 14の本体側に装着されている。

[0048] すなわち、電池パック 12を電気自転車 14に装着することにより電池パック 12側の排気ダクト (接続部 12P)と電気自転車 14側の外経路 (ガス冷却部 12Uとが接合箇所 P2で接合される。異常時に発生したガスは、電池パック 12側のガス冷却部 12Lと接合箇所 P2を経由して電気自転車 14の乗員側の側面（上方）と反対側の電気自転車 14の底部側（下方）へ放出される。

[0049] 次に、本発明に係る電池搭載機器の実施形態 3につ!/、て説明する。この実施形態 3は、図 10〜図 12に示すように、直径 32mm、高さ 120mmのサイズの円筒型のリチゥムイオン二次電池 6本を 1セットとして直列配線の並列配置し、これを 10セット直列に接続した 60本の電池を用いた電池パック 15を装着したハイブリッド型の電気自動車 16である。

[0050] 電池パック 15は、前記 6本の電池が収納された 10個のパック体 15Aと、これらパック体 15Aにそれぞれ設けられ当該各パック体に収納された各電池から排出されたガスをパック体 15Aの外側へ導出可能な導出管 15Bと、これら導出管 15B同士を合流させる集中管 15Cと、この集中管 15Cに設けられた接続部 15Dとを備えている。

[0051] 電気自動車 16は、前記接続部 15Dと接続可能なガス冷却部 16Aと、このガス冷却部 16Aに接続された火花トラップ部 16Bと、この火花トラップ部 16Bに接続されるとともに、エンジンの排気ガスとともに電池パック 15から導かれたガスを車外へ排気するための排気管 16Cと、この排気管 16Cの途中部に設けられたマフラー 16Dと、このマフラー 16Dの下流側でガスを排気する排気口 16Eとを備えている。

[0052] つまり、本実施形態の電池パック 15は、排気ダクトとして導出管 15B、集中管 15C 及び接続部 15Dを備えている一方、電気自動車 16は、ガス冷却部 16A、火花トラップ部 16B、排気管 16C及び排気口 16Eを外経路として備えて!/、る。

[0053] 本実施形態では、電池パック 15を電気自動車 16に装着することにより電池パック 1 5の排気ダクト (接続部 15D)と電気自動車 16の外経路 (ガス冷却部 16A)とが接合部 P3で接合され、異常時に発生したガスは、電池パック 15から接合部 P3、ガス冷却部 16A、火花トラップ部 16B、排気管 16C及び排気口 16Eを経由して、自動車の乗員側の側面（前面）と反対側の側面（後面)側へ放出される。

実施例

[0054] 以下、電池パックの実施例について説明する。

[0055] (1)正極板の作製

正極板 2Aは以下のようにして作製する。正極合剤として、コバルト酸リチウム粉末を 85重量部、導電剤として炭素粉末を 10重量部、および結着剤としてポリフッ化ビニリデン（以下、 PVDFと略す）の N—メチルー 2—ピロリドン（以下、 NMPと略す）溶液を PVDFが 5重量部相当を混合する。この混合物を厚み 15 mのアルミニウム箔集電体に塗布して乾燥させた後、圧延する。これにより厚みが 100 mの正極板 2Aを作製した。

[0056] (2)負極板の作製

負極板 2Bは以下のようにして作製する。負極合剤として人造黒鉛粉末を 95重量部、及び結着剤として PVDFの NMP溶液を PVDFが 5重量部相当を混合する。この混合物を厚み 10 ΐηの銅箔集電体に塗布して乾燥させた後、圧延する。これにより厚みが 110 mの負極板 2Βを作製した。

[0057] (3)非水電解液の調整

非水電解液は以下のように調製する。非水溶媒として、エチレンカーボネートとェチルメチルカーボネートを体積比 1： 1で混合し、これに溶質として、六フッ化リン酸リチゥム（LiPF )が lmol/Lになるように溶解させた。このように調製した非水電解液を 4

6

• 5ml用いる。

[0058] (4)密閉型二次電池の作製

正極板 2Aと負極板 2Bの間に厚み 25 mのセパレータ 2Cを配置して捲回し、円筒状の極板群 2Dを構成した後、金属製有底ケース 2Gに揷入して封口した。これにより密閉型非水電解質二次電池を得た。この電池は直径 18mm、高さ 65mmの円筒型電池で、電池の設計容量は 2000mAhであった。完成した電池に電池缶絶縁体として、厚み 80 μ mのポリエチレンテレフタレート製の熱収縮チューブを頂面外縁部まで覆い、 90°Cの温風で熱収縮させ電池として完成させた。 [0059] (5)電池パックの製作

(実施例 1A)

図 1に示す組電池 1Dと排気ダクト 1Cとを電池パック 1A, 1B内部に収納し、電池パック 1A, 1Bの外周部を溶接した。このとき、完成した電池パックを充電時の最大電流を 3A、充電終了電流を 0. 1Aとして通常 12. 6V充電のところパックの過充電保護回路とセルの電流遮断（CID)をバイパスすることにより 13. 5Vまで定電流定電圧の充電を行い、実施例 1Aの電池パックとした。

[0060] (実施例 1B)

火花トラップ部 1Mの内部に厚み lmmの多孔質セラミック板（産業用セラミックハニカム；日本ガイシ社製）を貼り付けた。この多孔質セラミック板の配設位置は、連絡管 1Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 1Bの電池パックとした。

[0061] (実施例 1C)

火花トラップ部 1Mの内部に厚み lmmのゲルシート (積水化成品工業株式会社製) を貼り付けた。ゲルシートの配設位置は、連絡管 1Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 1Cの電池パックとした。

[0062] (実施例 1D)

火花トラップ部 1Mの内部に銅メッシュ（線径 40 m、目開き 45 X 45 m)を厚み 1 mmとなるように重ね合わせて貼り付けた。銅メッシュの配設位置は、連絡管 1Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 1Dの電池パックとした。

[0063] (実施例 1E)

火花トラップ部 1Mの内部にアルミメッシュ（線径 40 μ ΐΐΐ^ 目開き 45 Χ 45 m)を厚み lmmとなるように重ね合わせて貼り付けた。アルミメッシュの配設位置は、連絡管 1 Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Dと同様にして電池パックを作製し、実施例 1Eの電池パックとした。

[0064] (実施例 1F) 火花トラップ部 1Mの内部に SUS 316メッシュ（泉径 40〃 m、目開き 45 X 45〃 m) を厚み lmmとなるように重ね合わせて貼り付けた。 SUSメッシュの配設位置は、連絡管 1Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Dと同様にして電池パックを作製し、実施例 1Fの電池パックとした。

[0065] (実施例 1M)

厚み lmmのセメント板を作製し、これを火花トラップ部 1Mの内部に貼り付けた。セメント板の配設位置は、連絡管 1Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 1Mの電池パックとした。

[0066] (実施例 1N)

厚み lmmの石膏板を作製し、これを火花トラップ部 1Mの内部に貼り付けた。石膏板の配設位置は、連絡管 1Nが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1 A と同様にして電池パックを作製し、実施例 1Nの電池パックとした。

[0067] (実施例 2A)

水分を含ませた厚み lmmの多孔質セラミック板（産業用セラミックハニカム；日本ガイシ社製）をガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。多孔質セラミック板の配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池ノックを作製し、実施例 2Aの電池パックとした。

[0068] (実施例 2B)

水分を含ませた厚み lmmのガラスウールをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ガラスウールの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Bの電池パックとした。

[0069] (実施例 2C)

ガス冷却部 1Lの内部に含水ゲル (ヒートバスター株式会社 PDM研究所製）を厚み lmmで塗布した。含水ゲルの塗布位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Cの電池パックとした。

[0070] (実施例 2D)

ガス冷却部 1Lの内部に厚み lmmの銅板を貼り付けた。銅板の配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Dの電池パックとした。

[0071] (実施例 2E)

ガス冷却部 1Lの内部に厚み lmmのアルミ板を貼り付けた。アルミ板の配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池ノックを作製し、実施例 2Eの電池パックとした。

[0072] (実施例 2F)

ガス冷却部 1Lの内部に厚み lmmの SUS316板を貼り付けた。 SUS板の配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Fの電池パックとした。

[0073] (実施例 2G)

リン酸二水素アンモユウムの粉末（関東化学株式会社製特級 (G) ) 90%重量部と PTFEの粉末 10%重量部とを乳鉢で混練し、 lmm厚みのペレット状に成形した。このペレットをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ペレットの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Gの電池パックとした。

[0074] (実施例 2H)

炭酸水素ナトリウム（関東化学株式会社製特級 (G) ) 90%重量部と PTFEの粉末 10%重量部とを乳鉢で混練し、 lmm厚みのペレット状に成形した。このペレットをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ペレットの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2H の電池パックとした。

[0075] (実施例 21)

水酸化アルミニウム（関東化学株式会社製特級 (G) ) 90%重量部と PTFEの粉末 10%重量部とを乳鉢で混練し、 lmm厚みのペレット状に成形した。このペレットをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ペレットの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 21 の電池パックとした。 [0076] (実施例 2J)

炭酸マグネシウム（関東化学株式会社製特級 (G) ) 90%重量部と PTFEの粉末 1 0%重量部とを乳鉢で混練し、 1mm厚みのペレット状に成形した。このペレットをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ペレットの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Jの電池パックとした。

[0077] (実施例 2K)

硫酸銅 (II)五水和物（関東化学株式会社製特級 (G) ) 90%重量部と PTFEの粉末 10%重量部とを乳鉢で混練し、 1mm厚みのペレット状に成形した。このペレットをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ペレットの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は、実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Kの電池パックとした。

[0078] (実施例 2L)

水酸化カルシュゥム（関東化学株式会社製特級 (G) ) 90%重量部と PTFEの粉末 10%重量部とを乳鉢で混練し、 1mm厚みのペレット状に成形した。このペレットをガス冷却部 1Lの内部に貼り付けた。ペレットの配設位置は、主管部 IIが接続する壁部の対面壁とした。これ以外は、実施例 1Aと同様にして電池パックを作製し、実施例 2Lの電池パックとした。

[0079] (比較例 1)

排気ダクト 1Cを排除した以外は実施例 1Aと同様に電池パックを作製し、比較例 1とした。

[0080] (比較例 2)

排気ダクト 1Cを排除し、セル間を詰め、筐体寸法を 14. 4mm短くした以外は実施例 1と同様に電池パックを作製し、比較例 2とした。

[0081] 以上の実施例および比較例で得られた各電池パックについて、以下の評価を行つた。

[0082] (i)釘刺し試験

完成した電池パックを 10個、環境温度 20°C中において、直径 2. 5mmの鉄製の釘を用い、釘刺し試験を行った。この釘刺し試験は、毎秒 5mmの速度で電池パック蓋にあらかじめ設けた釘刺し用の貫通穴を通して電池（セル）を貫通するまで釘を刺すことにより行った。釘を刺した電池は、電池パック内においてガス冷却部と反対側にあるセットのうちの片方の電池である。釘は電池の高さ方向および直径方向の中心部を通過するように刺した。そして、高速カメラを用いてパックの外部に放出される火花と炎の観察を行った。パック外部において、炎が 0. 5秒以上継続して確認された場合に出火有りとし、また火花が 0. 1秒間に 10点以上確認された場合に火花有りと判定した。なお、釘刺し部分は耐熱性のシール材を介し、この部分からのガス、火花、炎の漏れが無いように構成した。

[0083] 評価結果を表 1に示す。

[0084] [表 1]

表 1に示すように、比較例 1及び 2では、電池パックの各所より火花及び炎が放出され、その後、電池パックに着火と釘刺しを実施したセル以外のセルへの類焼が確認された。これは、釘刺しセルより放出される火花を含む高温ガスが電池パックの内部で流路が規制されていないために、高温のままガスが空気と混合され燃焼を開始したためである。これに対し、実施例 1Aで排気ダクト通過後にパック外部での着火を抑制できたのは、排気ダクトの屈曲部に於いてかなりの数の火花を取り除くことが出来た上に、排気ダクトの壁面で熱を奪われガスの自然着火温度以下になったためであると考えられる。すなわち、ガスが空気と適度に混合して着火する前に、着火の原因となる火花、及びガス温度を低減させることによりガスへの着火やパック及び他電池への類焼を抑制することが出来たと考えられる。しかも、排気ダクトでは、ガスが所定値以上のガス流速で流れるようになっているので、ガスが排気ダクト中において空気中の酸素と接触するのが抑制され、排気ダクトでの燃焼が抑制される。そして実際に、発生ガスの成分を分析すると、比較例 1及び 2では、二酸化炭素を中心とした酸化ガスが主成分であり、熱分解などによって発生する炭酸水素系の還元ガスは、ほとんど確認できず、燃焼が完全に進行していることが判った。これに対し、実施例 1 Aでは、酸化ガスの比率が少なくなり、燃焼することなく放出された還元系のガスの比率が大幅に増加して!/、ること力 S確認できた。

[0086] 実施例 1Bから実施例 1Nまでは、高温ガスが接する火花トラップ部 1Mの壁面に火花トラップを設けることによる効果を確認した。これにより、火花トラップのない実施例 1Aに比べ、パック外部へ放出される火花の量をほぼゼロにすることが可能となり、ガスへの着火を抑制するための大幅な効果があることが確認できた。

[0087] 実施例 2Aから実施例 2Lまでは、熱容量が高いことや熱分解や気化することにより熱を奪う吸熱材料、もしくは金属などの熱伝導率の良!/、材料を高温ガス流路に配置することにより、ガスの温度を低下させガスへの着火を抑制した。ガスを発生させる材料としては、不活性ガスを発生させる材料である必要がある。これらの材料を配置することにより火花も低減することを確言忍した。

[0088] このように、電池内部より放出される高温のガスの温度を低下させパック外部へ放出することにより、ガスの燃焼が起こらず、電池パックの破損や他電池への類焼を起こさな!/、安全な電池パックを実現できる。

[0089] 次に、電池搭載機器の実施例について説明する。 [0090] (1)正極板の作製

NiSO水溶液に所定比率の Coおよび A1の硫酸塩を加え、飽和水溶液を調製した

4

。この飽和水溶液を撹拌しながら、水酸化ナトリウム溶液をこの飽和溶液にゆっくりと滴下した。これにより飽和溶液が中和され、その結果、三元系の水酸化ニッケル Ni

0.7

Co Al (OH)の沈殿物を生成することができた（共沈法)。生成された沈殿物をろ

0.2 0.1 2

過した後に水洗し、 80°Cで乾燥させた。得られた水酸化ニッケルの平均粒径は、約 1 0 μ mであつに。

[0091] 得られた Ni Co Al (OH) に対して大気中 900°Cで 10時間の熱処理を行い、

0.7 0.2 0.1 2

酸化ニッケル Ni Co Al Oを得た。このとき、粉末 X線回折法を用いて得られた酸

0.7 0.2 0.1

化ニッケル Ni Co Al 〇を回折し、酸化ニッケル Ni Co Al 〇が単一相の酸

0.7 0.2 0.1 0.7 0.2 0.1

化ニッケルであることを確認した。そして、 Niの原子数と Coの原子数と A1の原子数との和が Liの原子数と等量になるように、酸化ニッケル Ni Co Al Oに水酸化リチウ

0.7 0.2 0.1

ム 1水和物を加え、乾燥空気中 800°Cで 10時間の熱処理を行うことにより、リチウムニッケル複合酸化物 LiNi Co Al Oを得た。

0.7 0.2 0.1 2

[0092] 粉末 X線回折法を用いて得られたリチウムニッケル複合酸化物 LiNi Co Al O

0.7 0.2 0.1 2 を回折すると、そのリチウムニッケル複合酸化物 LiNi Co Al Oが単一相の六方

0.7 0.2 0.1 2

晶層状構造であることを確認し、また、そのリチウムニッケル複合酸化物では Coおよび A1が固溶していることを確認した。そして、リチウムュッケル複合酸化物を粉砕した後分級し、粉末状とした。この粉末の平均粒径は 9. 5 mであり、 BET法に従ってこの粉末の比表面積を求めるとその比表面積は 0. 4m²/gであった。

[0093] 得られたリチウムニッケル複合酸化物を 3kgとアセチレンブラックを 90gと PVDF溶 ί夜を lkgとを、適量の Nメチノレ 2ピロリドン (NMP, N-methylpyrrolidone)とともにプラネタリーミキサーにおいて混練し、スラリー状の正極合剤を作製した。この正極合剤を、厚みが 20 mであり幅が 150mmであるアルミ箔上に塗布した。このとき、アルミ箔の幅方向における一端には、幅が 5mmである未塗工部を形成した。その後、正極合剤を乾燥させ、アルミ箔の上に正極合剤層を形成した。そして、正極合剤層の厚みとアルミ箔の厚みとの合計厚が 100 mとなるようにプレスした後、円筒形 18650サイ z二次電池用の正極板 Aと、タブレス集電構造の電池用の正極板 B とを作成した。タブレス集電構造の電池用の極板は、極板の幅が 105mmであり合剤塗布部の幅が 100mmとなるように切断し、タブレス集電構造の正極板 Bを作製した。

[0094] (2)負極板の作製

具体的には、人造黒鉛を 3kgと、スチレンブタジエン共重合体からなるゴム粒子（結着剤）の水溶液（固形分の重量は 40重量％)を 75gと、カルボキシメチルセルロース（CMC； carboxymethylcellulose)を 30gとを、適量の水とともにプラネタリ一ミキサーにおいて混練し、スラリー状の負極合剤を作製した。この負極合剤を、厚みが 10 m であり幅が 150mmである銅箔上に塗布した。このとき、銅箔の幅方向における一端には、幅が 5mmである未塗工部（露出部）を形成した。その後、負極合剤を乾燥させ、銅箔の上に負極合剤層を形成した。そして、負極合剤層の厚みと銅箔の厚みの合計厚が l lO ^ mとなるようにプレスした後、円筒形 18650サイズのリチウムイオン二次電池用の負極板 Aと、タブレス集電構造の電池用の負極板 Bとを作成した。タブレス集電構造の電池用の極板は、極板の幅が 110mmであり合剤塗布部の幅が 105m mになるように切断し、タブレス集電構造の負極を作製した。

[0095] (3)円筒型 18650サイズの密閉型電池の作製

正極板 Aと負極板 Aとを用いた以外は、実施例 1Aと同様の方法で公称容量 2. 4A hの円筒型 18650サイズの密閉型電池 Aを作製した。

[0096] (4)タブレス集電構造の密閉型電池の作製

作製した正極と負極との間にポリエチレン製のセパレータを挟み、セパレータの端面から正極の露出部と負極の露出部とを互いに逆向きに突出させた。その後、正極、負極およびセパレータを捲回して円筒形とした。

[0097] 続いて、露出部に補強部材を形成した。

[0098] 具体的には、非水電解液の溶媒である ECを 50°Cに加熱して溶融させ、液状の EC を得た。液状の ECに、正極の露出部の端面から 10mmの部分を浸漬させた。その後、室温に自然放置し、液状の ECを固化させた。同様に、液状の ECに、負極の露出部の端面から 10mmの部分を浸漬させた。その後、室温に自然放置し、液状の E Cを固化させた。これにより、正極の露出部および負極の露出部には補強部材が設けられ、電極群を形成することができた。 [0099] その後、集電構造を形成した。

[0100] 具体的には、まずアルミニウム製の集電板を正極の露出部の端面に押し当て、縦横十文字にレーザーを照射した。これにより、アルミニウム製の集電板を正極の露出部の端面に接合することができた。

[0101] また、ニッケル製の集電板の円形部を負極の露出部の端面に押し当て、縦横十文字にレーザーを照射した。これにより、ニッケル製の集電板を負極の露出部の端面に接合すること力 Sでき、集電構造が形成された。

[0102] 形成された集電構造を、ニッケルめつきされた鉄製の円筒状のケースに揷入した。

その後、ニッケル製の集電板のタブ部を折り曲げて、ケースの底部に抵抗溶接させた。また、アルミニウム製の集電板のタブ部を封口板にレーザー溶接させ、ケース内に非水電解液を注入した。このとき、非水電解液は、 ECとェチルメチルカーボネィト（ EMC ; ethylmethyl carbonate)とを体積比が 1： 3である配合比で混合された混合溶媒に、溶質として六フッ化リン酸リチウム（LiPF )を lmol/dm³の濃度で溶解させる

6

ことにより、調製された。その後、封口板をケースにかしめて封止した。これにより、公称容量 5Ahのタブレス集電構造の密閉型電池 Bを作製した。

[0103] (実施例 3A)

円筒型 18650サイズの密閉型電池 Aを用いて、図 5及び図 6に示すような電池搭載機器であるノート型 PCを準備した。具体的には、排気ダクト (接続管部 10H、主管部 101及び接続部 10P)を有する電池パック 10と、市販のノート型 PCであって前記外経路（ガス冷却部 10L、連通路 10Z、火花トラップ部 10M及び排気口 10Y)を後力も形成したノート型 PCとを準備した。ガス冷却部 10Lには、内部に厚み lmmの銅板を貼り付けた。銅板の配設位置は、主管部 101が接続する壁部の対面壁とした。火花トラップ部 10Mには、内部に厚み lmmの多孔質セラミック板（産業用セラミックノヽ二カム；日本ガイシ社製）を貼り付けた。この多孔質セラミック板の配設位置は、連絡管 10Zが接続する壁部の対面壁とした。このようにして作製したノート型 PC11を実施例 3Aの電池搭載機器とした。

[0104] (実施例 3B)

タブレス集電構造の密閉型電池 Bを用いて、図 7〜図 9に示すような電池搭載機器である電気自転車 14を準備した。具体的には、排気ダクト (接続管部 12H、ガス冷却部 12L、接続部 12P)を有する電池パック 12と、市販の電気自転車であって外経路（火花トラップ部 12M及び排気口 12Y)を後から形成した電気自転車とを準備した。ガス冷却部 12Lには、内部に厚み lmmの銅板を貼り付けた。銅板の配設位置は、接続管部 12Hが接続する壁部の対面壁とした。火花トラップ部 12Mには、内部に厚み lmmの多孔質セラミック板 (産業用セラミックハニカム；日本ガイシ社製）を貼り付けた。この多孔質セラミック板の配設位置は、接続部 12Pが接続する壁部の対面壁とした。このようにして作製した電気自転車 12を実施例 3Bの電池搭載機器とした。

[0105] (実施例 3C)

タブレス集電構造の密閉型電池 Bを用いて、図 10〜； 12に示すような電池搭載機器であるハイブリッド式電気自動車を準備した。具体的には、排気ダクト (パック本体 15 A、導出管 15B、集中管 15C及び接続部 15D)を有する電池パック 15と、市販の電気自動車であって外経路 (ガス冷却部 16A、火花トラップ部 16B、排気管 16C)を後力も形成した電気自動車とを準備した。ガス冷却部 16Aには、内部に厚み lmmの銅板を貼り付けた。銅板の配設位置は、接続部 15Dが接続する壁部の対面壁とした。火花トラップ部 16Bには、内部に厚み lmmの多孔質セラミック板（産業用セラミックハ二カム；日本ガイシ社製）を貼り付けた。この多孔質セラミック板の配設位置は、ガス冷却部 16 Aが接続する壁部の対面壁とした。このようにして作製したハイブリッド式電気自動車を実施例 3Cの電池搭載機器とした。

[0106] (比較例 3)

排気ダクト (接続管部 10H、主管部 101及び接続部 10P)を有しな!/、電池パックと、市販のノート型 PCであって外経路（ガス冷却部 10L、連通路 10Z、火花トラップ部 10 M及び排気口 10Y)を後から形成したノート型 PCとを準備し、比較例 3の電池搭載機器とした。

[0107] (比較例 4)

排気ダクト (接続管部 12H、ガス冷却部 12L及び接続部 12P)を有しない電池パックと、市販の電気自転車であって外経路 (火花トラップ部 12M及び排気口 12Y)を後から形成した電気自転車とを準備し、比較例 4の電池搭載機器とした。 [0108] (比較例 5)

排気ダクト（導出管 15B、集中管 15C及び接続部 15D)を有しない電池パックと、巿販の電気自動車であって外経路 (ガス冷却部 16A、火花トラップ部 16B及び排気管 16C)を後から形成した電気自動車とを準備し、比較例 5の電池搭載機器とした。

[0109] 以上の実施例および比較例で得られた各電池パックについて、以下の評価を行つた。

[0110] (i)釘刺し試験

完成した電池搭載機器を環境温度 20°C中において、 1セルあたりの充電時の最大電流を 0. 71t (lltは、電池容量が 5Ahのとき 5Aとなる）、充電終了電流を 0. 05Itとして通常 4. 2V充電のところパックの過充電保護回路とセルの電流遮断 (CID)をバィパスすることにより 4. 5Vまで定電流定電圧の充電を行った。その後に、前記した釘刺し試験と同様の要領で試験及び評価を行った。

[0111] 比較例 3、 4及び 5では、電池パックの各所より火花及び炎が放出され、その後、電池パックの筐体及び電池搭載機器に着火と、パック内にある釘刺しを実施しなかったセルへの類焼が確認された。これは、釘刺しセルより放出される火花を含む高温ガスが電池パックの内部で流路が規制されていないために、高温のままガスが空気と混合され燃焼を開始したためである。これに対し、実施例 3A、 3B、 3Cでは、電池搭載機器のガス排出部から白煙が観測された以外は、炎も火花も観測されず、パック内の釘刺しを実施しなかったセル、パックの筐体及び電池搭載機器への類焼は、全く観測されなかった。

[0112] 釘刺しを実施したセル以外への類焼を抑制できたのは、排気ダクト又は外経路による空気とガスとの混合抑制の効果と、ガス冷却部と火花トラップ部とによる外部へ放出されたガスの着火抑制の効果とによるものである。

[0113] 実施例 3A、 3B、 3Cで示されたように、ガス冷却部、火花トラップ部は、電池パックと電池搭載機器本体とのどちらに装着されていても同様の効果が得られる。電池パックの重量やサイズを軽減したい場合は、電池搭載機器本体側へガス冷却部、火花トラップ部を形成することが好ましレ、。

[0114] このように、電池内部より放出される高温のガスの温度を低下させ電池搭載機器の外部へ放出することにより、ガスの燃焼が起こらず、電池パックの破損や他電池への類焼を起こさな!/、安全な電池搭載機器を実現できる。

[0115] さらに、前記実施例 3B、 3Cで用いた電池と同設計のタブレス集電構造の密閉型電池である直径 32mm、高さ 120mmのサイズの円筒形のリチウムイオン二次電池を用い、図 13から図 17に示すような接続部を持つダクトおよび電池を作製し、実施例 3B で用いたものと同様のガス冷却部および火花トラップ部を接続した。

[0116] これらを用いて前記釘刺し試験と同様の方法で評価を行ったところ、ガス放出部からの火花及び炎を抑制する効果が同様にあることを確認した。また、接続部からの火花及び炎の漏れが無いことも確認できた。このように、電池とダクトとの間を着脱可能な接続部材で接続することにより、安全性に悪影響を及ぼすことなく設置や作製が容易になることを確認、した。

[0117] すなわち、上述した実施形態に係る本発明は、筐体内に電池が収納された構成の電池パックであって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路で前記ガスの温度を低下させて外部に排出するように構成されている。

[0118] 本発明では、ガスが外部に排出される前に燃焼に至らない程度の温度までガス温度が低下するので、外部に排出されたガスが燃焼するのを抑止することができる。

[0119] 前記経路としてダクトが設けられているのが好ましい。この態様では、ダクトによってガスの流通経路を規制することができる。このため、ガスが酸素と混合されるのを抑制することができ、ガス温度が低下する前に燃焼状態に移行してしまうのを効果的に抑止すること力 Sでさる。

[0120] また本発明は、筐体内に電池が収納された構成の電池パックであって、前記電池力、ら放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路は、ガスの流速が所定値以下に低下しな!/、ようにガスを流通させる構成とされて!/、る。

[0121] 本発明では、ガス流速が所定値以下に低下することなくガスが流れるので、主配管内でガスが酸素と接触するのを抑制できる。このため、ガスが高温であっても燃焼に至るのを抑制することができる。

[0122] ここで、前記経路としてダクトが設けられて!/、るのが好まし!/、。この態様では、ダクトによってガスの流通経路を規制することができる。このため、ガスが酸素と混合されるのを抑制することができ、ガスが燃焼状態に移行してしまうのを効果的に抑止することができる。

[0123] また、前記経路には、ガスの流通方向を折り曲げる屈曲部が含まれているのが好ましい。この態様では、ガスから火花が発生する場合に、屈曲部においてガスの流れる方向と火花の噴出する方向を分離することができる。この結果、ガスが火花を伴って流れるのを抑制でき、ガスが燃焼に至るのを抑制することができる。

[0124] また、前記経路の横断面積は、この経路に連通するガス放出部を有する電池の容量 1 Ah当たり 0. 5mm²以上で、かつ 15mm²以下の範囲であるのが好ましい。この態様では、経路内においてガスが空気中の酸素と接触するのが抑制され、経路内での燃焼が抑制される。

[0125] また、前記経路に、前記ガスの温度を低下させる熱交換手段または吸熱手段が設けられているのが好ましい。この態様では、ガスが燃焼しない温度までガス温度を効串よく低下させること力 Sでさる。

[0126] また、前記経路に、前記ガス中で生ずる火花をトラップする手段が設けられているのが好ましい。この態様では、着火の原因となる火花を取り除くことにより、ガスの燃焼を確実に抑止することができる。

[0127] また、前記経路には、複数の電池からのガスが流入可能に各電池のガス放出部が接続されているのが好ましい。この態様では、 1つの電池からガスが放出された場合でも、ガスが燃焼に至るのが抑制されることにより、他の電池が高温に曝されて延焼してしまうという事態を回避することができる。

[0128] また本発明は、筐体内に電池が収納され、前記電池の電力によって所定の機能を果たす構成の電池搭載機器であって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路で前記ガスの温度を低下させて外部に排出するように構成されている。

[0129] この電池搭載機器にお!/、て、前記経路としてダクトが設けられて!/、るのが好まし!/、。

[0130] また本発明は、筐体内に電池が収納され、前記電池の電力によって所定の機能を果たす構成の電池搭載機器であって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路には、ガスの流速が所定値以下に低下しないようにガスを流通させる構成とされている。

[0131] この電池搭載機器において、前記経路としてダクトが設けられているのが好ましい。

[0132] また、前記電池搭載機器において、前記経路には、ガスの流通方向を折り曲げる屈曲部が含まれてレ、るのが好ましレ、。

[0133] また、前記電池搭載機器にお!/、て、前記経路の横断面積は、この経路に連通するガス放出部を有する電池の容量 1 Ah当たり 0. 5mm²以上で、かつ 15mm²以下の範囲であるのが好ましい。

[0134] また、前記電池搭載機器にお!/、て、前記経路に、前記ガスの温度を低下させる熱交換手段または吸熱手段が設けられて!/、るのが好ましレ、。

[0135] また、前記電池搭載機器において、前記経路に、前記ガス中で生ずる火花をトラップする手段が設けられてレ、るのが好ましレ、。

[0136] また、前記電池搭載機器にお!/、て、前記経路には、電池または電池パックを電池搭載機器から脱着するための接続部が存在するのが好ましい。

[0137] また、前記電池搭載機器にお!/、て、前記経路には、複数の電池パックからのガスが流入可能に各電池パックのガス放出部が接続されているのが好ましい。

[0138] また、本発明は、電池パックと、この電池パックの搭載対象となる電池搭載機器に設けられ、当該電池パックの前記経路と連通可能な外経路とを備えた電池パックの接続構造であって、前記外経路の排気口が、電池搭載機器の使用者と向かい合う側面と異なる面に配置されていることを特徴とする電池パックの接続構造を提供する

[0139] また、前記電池搭載機器において、前記ガスを外部に放出させる排気口 1S 電子搭載機器の使用者と向かい合う側面と異なる面に配置されていることが好ましい。

[0140] また、前記電池パックもしくは電池搭載機器において、前記電池と前記経路とが互いに着脱可能に構成されて!/、ることが好まし!/、。

産業上の利用可能性

[0141] 本発明の電池パックは、電池パック内の電池に異常が発生し、電池から高温のガスが排出されても、電池パックの破損や類焼を起こさず、また電池パック外部にも炎を出さな!/、ため、安全性に優れた電池パックを提供できるものである。

Claims

請求の範囲

[I] 筐体内に電池が収納された構成の電池パックであって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路で前記ガスの温度を低下させて外部に排出するように構成されて!/、る電池パック。

[2] 前記経路としてダクトが設けられて!/、る請求項 1に記載の電池パック。

[3] 筐体内に電池が収納された構成の電池パックであって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路は、ガスの流速が所定値以下に低下しないようにガスを流通させる構成とされて!/、る電池パック。

[4] 前記経路としてダクトが設けられている請求項 3に記載の電池パック。

[5] 前記経路には、ガスの流通方向を折り曲げる屈曲部が含まれている請求項 3記載の電池パック。

[6] 前記経路の横断面積は、この経路に連通するガス放出部を有する電池の容量 1A h当たり 0. 5mm²以上で、かつ 15mm²以下の範囲である請求項 3に記載の電池パック。

[7] 前記経路に、前記ガスの温度を低下させる熱交換手段または吸熱手段が設けられている請求項 1又は 3に記載の電池パック。

[8] 前記経路に、前記ガス中で生ずる火花をトラップする手段が設けられている請求項

1又は 3に記載の電池パック。

[9] 前記経路には、複数の電池からのガスが流入可能に各電池のガス放出部が接続されている請求項 1又は 3に記載の電池パック。

[10] 筐体内に電池が収納され、前記電池の電力によって所定の機能を果たす構成の電池搭載機器であって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路で前記ガスの温度を低下させて外部に排出するように構成されている電池搭載機器。

[I I] 前記経路としてダクトが設けられている請求項 10に記載の電池搭載機器。

[12] 筐体内に電池が収納され、前記電池の電力によって所定の機能を果たす構成の電池搭載機器であって、前記電池から放出されたガスを流通させる経路を有し、前記経路には、ガスの流速が所定値以下に低下しないようにガスを流通させる構成とされている電池搭載機器。

[13] 前記経路としてダクトが設けられている請求項 12に記載の電池搭載機器。

[14] 前記経路には、ガスの流通方向を折り曲げる屈曲部が含まれている請求項 12記載の電池搭載機器。

[15] 前記経路の横断面積は、この経路に連通するガス放出部を有する電池の容量 1A h当たり 0. 5mm²以上で、かつ 15mm²以下の範囲である請求項 12に記載の電池搭載機器。

[16] 前記経路に、前記ガスの温度を低下させる熱交換手段または吸熱手段が設けられている請求項 10又は 12に記載の電池搭載機器。

[17] 前記経路に、前記ガス中で生ずる火花をトラップする手段が設けられている請求項

10又は 12に記載の電池搭載機器。

[18] 前記経路には、電池または電池パックを電池搭載機器から脱着するための接続部が存在する請求項 10又は 12に記載の電池搭載機器。

[19] 前記経路には、複数の電池パックからのガスが流入可能に各電池パックのガス放出部が接続されている請求項 10又は 12に記載の電池搭載機器。

[20] 請求項 1又は 3に記載の電池パックと、この電池パックの搭載対象となる電池搭載機器に設けられ、当該電池パックの前記経路と連通可能な外経路とを備えた電池パックの接続構造であって、前記外経路の排気口が、電池搭載機器の使用者と向かい合う側面と異なる面に配置されていることを特徴とする電池パックの接続構造。

[21] 前記ガスを外部に放出させる排気口力電子搭載機器の使用者と向かい合う側面と異なる面に配置されていることを特徴とする請求項 10又は 12に記載の電池搭載機

[22] 前記電池と前記経路とが互いに着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項 1又は 3に記載の電池パック。

[23] 前記電池と前記経路とが互いに着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項 10又は 12に記載の電池搭載機器。