特許 6695800 熱暴走緩和を伴う携帯式電気エネルギー蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6695800

(24)【登録日】2020年4月24日

(45)【発行日】2020年5月20日

(54)【発明の名称】熱暴走緩和を伴う携帯式電気エネルギー蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20200511BHJP

   H01M 2/12 20060101ALI20200511BHJP

   H01G 11/14 20130101ALI20200511BHJP

   H01G 11/10 20130101ALI20200511BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20200511BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 E

   H01M2/10 A

   H01M2/12 101

   H01M2/10 S

   H01M2/10 V

   H01G11/14

   H01G11/10

   H01G11/78

【請求項の数】32

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2016-537895(P2016-537895)

(86)(22)【出願日】2014年8月29日

(65)【公表番号】特表2016-534518(P2016-534518A)

(43)【公表日】2016年11月4日

(86)【国際出願番号】US2014053418

(87)【国際公開番号】WO2015031761

(87)【国際公開日】20150305

【審査請求日】2017年6月20日

(31)【優先権主張番号】61/872,126

(32)【優先日】2013年8月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514022545

【氏名又は名称】ゴゴロ インク

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100179213

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 未知子

(74)【代理人】

【識別番号】100170542

【弁理士】

【氏名又は名称】桝田 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100150072

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 賢司

(72)【発明者】

【氏名】ウー，イーツォン

(72)【発明者】

【氏名】ルーク，ホクサム，ホレース

(72)【発明者】

【氏名】ウー，チア，ヌン

(72)【発明者】

【氏名】テイラー，マシュー，ホワイティング

【審査官】 井原 純

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１３３７０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００６−５１５１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００６１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７７０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４９８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１７４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８９３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３７７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２４３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０６５０５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−２２９１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９８５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９２５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４０６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１７４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０６５２８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００６１２９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０７２０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｈ０１Ｇ １１／１０

Ｈ０１Ｇ １１／１４

Ｈ０１Ｇ １１／７８

Ｈ０１Ｍ ２／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
弾性材の層と不燃材の層の間に挟設された誘電材の層を備え、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された断熱材と弾性材を有する第２の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
弾性材を有し、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された第３の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
を備える、携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項2】

前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの弾性材は、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの断熱材と前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールとの間にある、請求項１に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項3】

前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接した第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
前記第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された弾性材と断熱材を有する第４の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
をさらに備えた、請求項１に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項4】

前記第４の電気エネルギー蓄電セルバリアの断熱材は、前記第４の電気エネルギー蓄電セルバリアの弾性材の層によって前記第３の電気エネルギー蓄電セルバリアから分離している、請求項３に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項5】

少なくとも１つの前記電気エネルギー蓄電セルモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルに接触する吸収部材をさらに備え、
前記吸収部材は、前記吸収部材に与えられる衝撃及び振動を吸収するように構成されている、請求項１に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項6】

前記吸収部材は、少なくとも１つの前記電気エネルギー蓄電セルモジュールの各電気エネルギー蓄電セルに接続されている、請求項５に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項7】

カバーとベースを含むハウジングと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含む少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
弾性材の層と不燃材の層の間に挟設された誘電材の層を備え、前記カバーに隣接して配置された電気エネルギー蓄電セルバリアと、
前記ベースに隣接して配置されると共に、前記電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記ベースの間に配置された弾性材と、
を備える、携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項8】

前記弾性材は、ショアスケールで約５０から約１００の硬度を有する、請求項７に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項9】

前記弾性材はゴムである、請求項８に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項10】

前記弾性材は、フルオロポリマーゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、フルオロエラストマーゴム、フルオロシリコーンゴム、水素化ニトリルゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、パーフルオロエラストマーゴム、ポリアクリルゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、シリコーンゴムおよびスチレンブタジエンゴムから選択される、請求項９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項11】

少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルに接触する吸収部材をさらに備え、
前記吸収部材は、前記吸収部材に与えられる衝撃及び振動を吸収するように構成されている、請求項８に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項12】

前記吸収部材は、各電気エネルギー蓄電セルに接続されている、請求項１１に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項13】

前記携帯式電気エネルギー蓄電装置内の圧力が最大内部圧力未満である場合に原形を保ちつつ、前記携帯式電気エネルギー蓄電装置内の圧力が前記最大内部圧力を超過した場合に破裂する破裂構造をさらに備えた、請求項７に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項14】

前記最大内部圧力は、約５０から約３００ｐｓｉである、請求項１３に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項15】

前記破裂構造は、前記ベースに隣接して配置されている、請求項１３に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項16】

前記携帯式電気エネルギー蓄電装置内の圧力が最大内部圧力未満である場合に原形を保ちつつ、前記携帯式電気エネルギー蓄電装置内の圧力が前記最大内部圧力を超過した場合に破裂する破裂構造をさらに備えた、請求項１に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項17】

前記最大内部圧力は、約５０から約３００ｐｓｉである、請求項１６に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項18】

カバーとベースを含むハウジングと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと反対の前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの側において、前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
弾性材の間に挟まれた断熱材を備え、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
弾性材の間に挟まれた断熱材を備え、前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置された第２の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
弾性材を備え、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記ベースの間に配置された第３の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
断熱材と弾性材とを備え、前記第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記カバーの間に配置された第４の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
を備えた、携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項19】

側壁を含むハウジングと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記ハウジング内に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記ハウジング内に前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
弾性材の電気エネルギー蓄電セル接触保護層と不燃材の燃焼バリア層との間に挟設された誘電材の電気絶縁層を備え、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルバリアであって、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層は、少なくとも１つのバイアス排気口を含み、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の前記燃焼バリア層は、少なくとも１つのバイアス排気口を含む、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
弾性材の電気エネルギー蓄電セル接触保護層と不燃材の燃焼バリア層の間に挟設された誘電材の電気絶縁層を備え、前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの間に配置された第２の電気エネルギー蓄電セルバリアであって、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層は、少なくとも１つのバイアス排気口を含み、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の前記燃焼バリア層は、少なくとも１つのバイアス排気口を含む、第２の電気エネルギー蓄電セルバリアと、を備え、
前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口と、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口は、閉位置にバイアスされていると共に、当該閉位置から開位置に移動可能であって、
当該閉位置は、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを妨げ、 当該開位置は、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを当該閉位置よりも少ない度合いで妨げ、
前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口と、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口は、閉位置にバイアスされていると共に、当該閉位置から開位置に移動可能であって、
当該閉位置は、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを妨げ、 当該開位置は、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを当該閉位置よりも少ない度合いで妨げる、携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項20】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアは、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアから離間している、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項21】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアとの間に少なくとも１つのスペーサをさらに備えた、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項22】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアは、少なくとも２ｍｍ離間している請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項23】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアは、少なくとも５ｍｍ離間している請求項２２に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項24】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアは、少なくとも８ｍｍ離間している請求項２３に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項25】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアは、約５ｍｍから約１５ｍｍ離間している、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項26】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層は、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの前記電気エネルギー蓄電セル接触保護層に接触する、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項27】

前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層は、前記第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの弾性材の前記電気エネルギー蓄電セル接触保護層に接触する、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項28】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接すると共に、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記ハウジングの側壁の間に配置された電気エネルギー蓄電セルモジュール側壁をさらに備え、
前記電気エネルギー蓄電セルモジュール側壁は、
前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールの複数の電気エネルギー蓄電セルに面する内側と、
前記ハウジングの側壁に面した外側と、
前記電気エネルギー蓄電セルモジュール側壁の内側から前記電気エネルギー蓄電セルモジュール側壁の外側へと通じる開口と、を含む、
請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項29】

前記電気エネルギー蓄電セルモジュール側壁と前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールの複数の電気エネルギー蓄電セルの間に難燃材をさらに備えた、請求項２８に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項30】

前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層内の前記少なくとも１つのバイアス排気口と、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層内の前記少なくとも１つのバイアス排気口に加えて、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを貫通する少なくとも１つの開口をさらに備えた、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項31】

前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールは、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールの下方にある、請求項１９に記載の携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【請求項32】

側壁を含むハウジングと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記ハウジング内に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
複数の電気エネルギー蓄電セルを含み、前記ハウジング内において前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、
弾性材の層と不燃材の層の間に挟設された誘電材の層を備え、前記第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと前記第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルバリアであって、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の層は、少なくとも１つのバイアス排気口を含み、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の層は、少なくとも１つのバイアス排気口を含む、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと、
を備え、
前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材層に含まれる前記少なくとも１つのバイアス排気口と、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材層に含まれる前記少なくとも１つのバイアス排気口は、閉位置にバイアスされると共に、当該閉位置から開位置に移動可能であって、
当該閉位置は、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを妨げ、当該開位置は、前記第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを当該閉位置よりも少ない度合いで妨げる、携帯式電気エネルギー蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記述される実施形態は、自動車および家庭用電化製品等の電動装置に使用されるような携帯式電気エネルギー蓄電装置およびそのような携帯式電気エネルギー蓄電装置用の熱暴走緩和システムに関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池等の電池は、より多くのエネルギーをより小型で軽量なユニットに収納することが知られている。リチウムイオン電池は、携帯電話、タブレット、ラップトップ等の携帯式電子装置、動力工具およびその他の高電流装置への給電に広範な適用を見出してきた。低重量と高エネルギー密度はまた、リチウムイオン電池をハイブリッド自動車および完全電動自動車への使用に向いたものにしている。

【0003】

リチウムイオン電池の潜在的な欠点は、それらの電解質溶液にある。電解質が酸または塩基の水溶液からなる他のタイプの電池とは違って、リチウムイオンセルの電解質は典型的に、炭酸エチレンや炭酸エチルメチル（可燃性でありうる）等の有機溶媒中のリチウム塩からなる。

【0004】

通常の動作では、リチウムイオン電池を充電すると、電解質溶液中のリチウムイオンは、薄膜多孔質ポリマーセパレータを通ってカソードから移動してアノードに挿入される。電荷平衡電子もアノードに移動するが、充電器内の外部回路を通って移動する。放電では逆のプロセスが起こり、電子は給電されている装置を通って流れる。

【0005】

極く稀に、リチウムイオン電池内部または外部の短絡が起こることがある。例えば、リチウムイオン電池を含む電動装置が重篤な衝撃またはショックを受けて電池の裂け目をもたらし、それが短絡を起しうる。ポリマーセパレータの薄いという性質により、切断、プレス、研磨またはその他の電池製造ステップ中に生成するマイクロメートルサイズの金属粒子が電池セル内に存在したり、入り込む可能性がある。これらの小さな金属粒子が蓄積して最終的にアノードとカソードの短絡を引き起こす可能性がある。そのような短絡は、それらが、カソードが電解質溶液と反応して電解質溶液を分解し、熱と、炭化水素等の反応性ガスを生成することがある温度をもたらしうるので回避されるべきである。典型的に、通常の動作温度では、リチウムイオン電池は非常に安定しているが、一定の温度を超えると、リチウムイオン電池の安定性はより予測不能になり、上昇した温度では、電池ケース内の化学反応がガスを生成して電池ケース内の内部圧力を増加させる。これらのガスはさらにカソードと反応する可能性があり、より多くの熱を放出して、酸素が存在する場合に電解質を発火させうる電池内または電池付近の温度をもたらす。電解質が燃えるとき、少量の酸素が生成し、それが燃料の燃焼を援助する可能性がある。ある時点で、電池ケース内の圧力の蓄積は電池ケースの破裂をもたらす。逸出したガスは発火して燃焼する可能性がある。セルが破裂して発火するという万が一の場合に、燃焼を援助するガスがセルから所定の位置と方向に退出するように電池を設計する電池製造業者もいる。例えば、従来型の単４または単３セルの形状の電池セルは、セルの各端部に配置された終端部から排気するように設計されうる。

【0006】

単一のリチウムイオン電池のみが利用されるアプリケーションにおいて、電池の故障と燃焼の可能性が望ましくない状況を作り出す。この状況の重大さは、電池バンクまたはモジュールの形式の複数のリチウムイオン電池が配備されている場合に増加する。１つのリチウムイオン電池が故障したときに発生する燃焼は、他のリチウムイオン電池が通常は安定している温度より高い局所温度をもたらす可能性があり、これらの他の電池を故障、破裂させてガスを排気させ、それが次に発火して燃焼する。こうして、リチウムイオンセルのバンク内の単一のセルの破裂が、バンク内の他のセルを破裂させてガスを放出させ、それが発火して燃えることになりかねない。幸い、リチウムイオン電池は非常に安定していることが実証されており、リチウムイオン電池の故障とその結果の破裂は非常に稀な事象である。それでも、破裂と、破裂したリチウムイオン電池から退出するガスの発火のリスクを低減するために努力がなされてきた。例えば、カソードに使用される材料の開発によって、広範に使用されるコバルト酸リチウムから製造されたカソードよりも耐熱性が高いリチウム系のカソードがもたらされた。これらの比較的最近開発された材料はより耐熱性が高いが、この利点は代償を伴う。例えばリチウムマンガン酸化物カソードはコバルト酸リチウムよりも低い充電容量を持ちながらも、高温で分解する。リン酸鉄リチウムカソードは熱的酷使に特によく耐えるが、それらの動作電圧および容量ベースのエネルギー密度はコバルト酸リチウムカソードの場合よりも低い。

【0007】

別の取り組みは、ポリマーセパレータおよびその設計に集中した。例えば、軽度の過熱への一定の保護を提供するために、２層のポリプロピレンの間にポリエチレンの層を挟設することが提案されてきた。セルの温度が、セルの安定性が予測不能になる温度に近づくにつれてポリエチレンが溶融してポリプロピレン内の孔を塞ぐ。ポリプロピレン内の孔がポリエチレンによって塞がれるとリチウムの拡散が阻止され、発火する可能性が出る前にセルを有効に遮断する。他の取り組みは、ポリプロピレンよりも高い融点を持つポリマーセパレータの利用に集中してきた。例えば、ポリイミド製のセパレータと、高分子量ポリエチレン製のセパレータと、埋設されたセラミック層が、堅牢でより融点の高いポリマーセパレータを形成するために提案されてきた。より可燃性の低い電解質および非揮発性で不燃性のイオン液体、フルオロエーテルおよびその他の高フッ素化溶媒を電池電解質として調製利用することも研究された。研究者は、液体を全く含有しないリチウムイオン電池を開発した。これらの固体電池は本質的に不燃性であるために非常に安定性があり、安全で、長いサイクル寿命と貯蔵寿命を示す無機リチウムイオン導体を含有する。しかし、これらの固体電池の製造は、高コストで労働集約的な真空蒸着法を必要とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

これらの取り組みにも拘らず、電気エネルギー蓄電セルの故障と、そのような故障の結果として多数セル配備で起こるガスの燃焼、ならびに故障の伝播が故障したセル付近の電池セルへの熱エネルギーを誘起して、そのような万が一の場合のユーザへの危険のリスクを効果的に管理する携帯式電気エネルギー蓄電装置への必要が存在し続けている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本出願に記述される実施形態は、熱エネルギーを誘起するセル故障の伝播に対する熱アイソレータおよび熱バリアとして機能する電気エネルギー蓄電セルバリアを含む携帯式電気エネルギー蓄電装置に関する。電気エネルギー蓄電セルバリアはさらに、電気エネルギー蓄電セルの端子を損傷から保護し、電気アイソレータとして機能して、電気エネルギー蓄電セルを衝撃またはその他の力による損傷から保護する衝撃吸収体として働く弾性材を含む。

【0010】

１つの記述される態様の実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は、第１の電気エネルギー蓄電セルと、第２の電気エネルギー蓄電セルと、断熱材と弾性材を備えた電気エネルギー蓄電セルバリアを含み、電気エネルギー蓄電セルバリアは第１の電気エネルギー蓄電セルと第２の電気エネルギー蓄電セルの間に配置されている。

【0011】

もう１つの記述される態様の実施形態において、第１の電気エネルギー蓄電セルは複数の第１の電気エネルギー蓄電セルを備えている。

【0012】

別の実施形態において、第２の電気エネルギー蓄電セルは複数の第２の電気エネルギー蓄電セルを備えている。

【0013】

さらにもう１つの実施形態において、第２の電気エネルギー蓄電セルは第１の電気エネルギー蓄電セルに隣接している。

【0014】

以下の化学に限定されないが、第１の電気エネルギー蓄電セルはニッケル水素化学またはリチウムイオン化学を含んでもよく、第２の電気エネルギー蓄電セルは第１の電気エネルギー蓄電セルと同じ化学を含んでもよい。

【0015】

いくつかの実施形態において、電気エネルギー蓄電セルバリアは断熱材の層と弾性材の層および／または２層の弾性材の間に１層の断熱材を備えていてもよい。特定の実施形態において、断熱材は、故障したセルの発火が発生する温度で約０．５ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチ未満、また好ましくは０．５ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチの熱伝導率を有する。断熱材はセラミック材料、バーミキュライト系材料または、断熱特性を提供することが知られているその他の材料を含みうる。セラミック材料用のキャリアは、紙ベース、セラミック含浸クロス、繊維ガラスまたは断熱材含有薄膜シートに形成できるその他の材料であってよい。断熱材の特定の例は、セラミック繊維紙等のセラミック繊維を含むものである。適切なセラミック繊維の例は、アルミナ、ムライト、シリコンカーバイド、ジルコニアまたは炭素を含む。

【0016】

弾性材の例はゴムを含み、より具体的には、フルオロポリマーゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、フルオロエラストマーゴム、フルオロシリコーンゴム、水素化ニトリルゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、パーフルオロエラストマーゴム、ポリアクリルゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、シリコーンゴムおよびスチレンブタジエンゴムを含む。

【0017】

もう１つの記述される態様の実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールを含み、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールは第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置されている。この携帯式電気エネルギー蓄電装置はさらに、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置された断熱材と弾性材を備えた第１の電気エネルギー蓄電セルバリアと、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された断熱材と弾性材を備えた第２の電気エネルギー蓄電セルバリアと、弾性材を備えた第３の電気エネルギー蓄電セルバリアをも含み、第３の電気エネルギー蓄電セルバリアは第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置されている。

【0018】

この記述される態様のいくつかの実施形態において、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの断熱材は第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの弾性材の２つの層の間にある。さらに別の実施形態において、第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの弾性材は第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの断熱材と第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間にある。

【0019】

この態様の付加的な実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接した第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、断熱材と第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置された弾性材を備えた第４の電気エネルギー蓄電セルバリアを含む。これらの付加的な実施形態において、第４の電気エネルギー蓄電セルバリアの断熱材は、第４の電気エネルギー蓄電セルバリアの弾性材の層によって第３の電気エネルギー蓄電セルバリアから隔離される。

【0020】

この態様のさらに別の実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は、少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルモジュールの少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルに接触する負荷吸収部材を含む。別の実施形態において、少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルモジュールの各電気エネルギー蓄電セルに１つの負荷吸収部材が接続されている。

【0021】

本出願に記述されるさらなる態様の実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は、カバーとベースを含むハウジングを含む。複数の電気エネルギー蓄電セルを含む少なくとも１つの電気エネルギー蓄電セルモジュールがハウジング内に収容され、断熱材と弾性材を含む電気エネルギー蓄電セルバリアがカバーに隣接して配置され、断熱材はカバーと断熱材料の間に配置されている。ベースに隣接して弾性材が配置され、電気エネルギー蓄電セルモジュールとベースの間の配置となっている。

【0022】

本出願に記述される種々の実施形態によれば、携帯式電気エネルギー蓄電装置は、携帯式電気エネルギー蓄電装置内の圧力が最大内部圧力未満である場合に原形を保ち、携帯式電気エネルギー蓄電装置内の圧力が最大内部圧力を超過した場合に破裂する破裂構造を含む。

【0023】

もう１つの記述される態様の実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は、カバーとベースを含むハウジングを含む。複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールがハウジング内に収容され、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールは第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置されている。複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールがハウジング内に含まれ、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと反対側の第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの側に、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接して配置されている。弾性材の間に挟設された断熱材を含む第１の電気エネルギー蓄電セルバリアが第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置されている。弾性材の間に挟設された断熱材を含む第２の電気エネルギー蓄電セルバリアが第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと第３の電気エネルギー蓄電モジュールの間に配置されている。弾性材を含む第３の電気エネルギー蓄電セルバリアが第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールとベースの間に配置され、断熱材と弾性材を含む第４の電気エネルギー蓄電セルバリアが第３の電気エネルギー蓄電セルモジュールとカバーの間に配置されている。

【0024】

もう１つの記述される実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は、側壁を含むハウジングと、複数の電気エネルギー蓄電セルを含みハウジング内に配置された第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールを含む。複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールも、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接してハウジング内に配置されている。携帯式電気エネルギー蓄電装置は、弾性材の電気エネルギー蓄電セル接触保護層と不燃材の燃焼バリア層の間に挟設された誘電材の電気絶縁層を備えた第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを含む。第１の電気エネルギー蓄電セルバリアは第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置されている。第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層は少なくとも１つのバイアス排気口を含み、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層は少なくとも１つのバイアス排気口を含む。携帯式電気エネルギー蓄電装置はさらに、弾性材の電気エネルギー蓄電セル接触保護層と不燃材の燃焼バリア層の間に挟設された誘電材の電気絶縁層を備えた第２の電気エネルギー蓄電セルバリアを含む。第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層は少なくとも１つのバイアス排気口を含み、第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層は少なくとも１つのバイアス排気口を含む。第２の電気エネルギー蓄電セルバリアは第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールと第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの間に配置されている。この記述される実施形態によれば、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口と、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口は、閉位置にバイアスされて閉位置から開位置に可動であり、閉位置は第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを妨げ、開位置は、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを閉位置よりも少ない度合いに妨げる。第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の電気絶縁層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口と、第２の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の燃焼バリア層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口は、閉位置にバイアスされて閉位置から開位置に可動であり、閉位置は第２の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを妨げ、開位置は、第２の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを閉位置よりも少ない度合いに妨げる。

【0025】

本明細書に記載される携帯式電気エネルギー蓄電セル装置のさらなる態様の実施形態において、携帯式電気エネルギー蓄電装置は側壁を含むハウジングを含み、複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールがそのハウジング内に配置されている。複数の電気エネルギー蓄電セルを含む第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールも、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールに隣接してハウジング内に配置されている。弾性材の層と不燃材の層の間に挟設された誘電材の層を備えた第１の電気エネルギー蓄電セルバリアが、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュールと第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配置されている。第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の層は少なくとも１つのバイアス排気口を含み、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の層は少なくとも１つのバイアス排気口を含む。第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの誘電材の層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口と、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアの不燃材の層に含まれる少なくとも１つのバイアス排気口は、閉位置にバイアスされて閉位置から開位置に可動であり、閉位置は第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを妨げ、開位置は、第１の電気エネルギー蓄電セルバリアを介したガスの流れを閉位置よりも少ない度合いに妨げる。

【0026】

図面において、同一の参照番号は類似した要素または動作を示す。図面において要素のサイズと相対位置は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。例えば、種々の要素の形状と角度は縮尺通りに描かれておらず、これらの要素のうちいくつかは図面の見易さを改善するために任意に拡大されて配置されている。さらに、描かれている要素の特定の形状はその特定の要素の実際の形状に関する情報を伝えるためのものではなく、図面における認識し易さのために選択されたに過ぎない。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】１つの非限定的な例証実施形態による、本明細書で記述される種々の構成要素または構造のうちいくつかを含む携帯式電気エネルギー蓄電装置の等角部分分解図である。

【図2】図１の携帯式電気エネルギー蓄電装置の、より完全に分解した等角部分分解図である。

【図3】１つの非限定的な例証実施形態による、本明細書で記述される種々の構成要素または構造のうちいくつかを含む携帯式電気エネルギー蓄電装置の別の実施形態の等角部分分解図である。

【図4】２つの個別の電気エネルギー蓄電セルと４つの負荷吸収部材の等角部分分解図である。

【図5】１つの非限定的例証実施形態に従って形成された破裂構造の等角図である。

【図6】電気エネルギー蓄電セルモジュールの故障した電気エネルギー蓄電セルから発散するガスおよび熱エネルギーが辿る潜在的な通路を示す、本明細書に記述される非限定的実施形態による電気エネルギー蓄電装置の模式図である。

【図7】本明細書に記述される非限定的実施形態による、種々の構成要素または構造のうちいくつかを含む、電気エネルギー蓄電装置の電気エネルギー蓄電セルモジュールの分解図である。

【図8】図７に示されたタイプの２つの電気エネルギー蓄電セルモジュールを含む携帯式電気エネルギー蓄電装置の側面図である。

【図9】非限定的実施形態による、バイアス排気口が閉位置にある状態の電気エネルギー蓄電セルモジュールの一部の等角図である。

【図10】開位置にあるバイアス排気口を示す、図９の電気エネルギー蓄電セルモジュールの等角図である。

【図11】非限定的実施形態による、バイアス排気口が閉位置にある、電気エネルギー蓄電セルモジュールの一部の等角図である。

【図12】開位置にあるバイアス排気口を示す、図１１の電気エネルギー蓄電セルモジュールの等角図である。

【図13】非限定的実施形態による、バイアス排気口が閉位置にある状態の、電気エネルギー蓄電セルモジュールの一部の等角図である。

【図14】開位置にあるバイアス排気口を示す、図１３の電気エネルギー蓄電セルモジュールの等角図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

例証のために本明細書において本出願の主題の特定の実施形態が記述されてきたが、開示された主題の趣旨と範囲から逸脱せずに種々の変更がなされてもよいことが理解される。従って、本出願の主題は添付の特許請求の範囲よる以外には限定されない。

【0029】

以下の記述において、種々の開示される実施形態の完全な理解を提供するために、いくつかの特定の詳細が規定されている。しかし、当業者ならば、実施形態がこれらの特定の詳細のうち１以上がなくても、またはその他の方法、構成要素、材料等を用いても実施されうることを認識するであろう。別の例では、携帯式電気エネルギー蓄電セル、例えば電池に関連する周知の構造は、実施形態の記述を不要に不明確にすることを避けるために詳細に図示も説明もされていない。

【0030】

文脈上別異の解釈を必要としない限り、明細書およびそれに続く特許請求の範囲を通して「備えた」という語および、「備える」「備えている」等の変形は、「含むがそれに限定されない」という開放的な包含的意味に解釈されるものとする。

【0031】

文脈上別異の解釈を必要としない限り、本明細書を通して「一実施形態」または「１つの実施形態」の言及は、その実施形態に関連して記述される特定の特徴、構造または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、本明細書中の種々の場所での「一実施形態において」「１つの実施形態において」というフレーズの出現は、必ずしも全て同じ実施形態を指していなくてもよい。

【0032】

第１の、第２のおよび第３の等の序数の使用は、必ずしも序列を付けた意味での順序を意味するものではなく、寧ろ動作または構造の多数の例の間での区別するのみでありうる。

【0033】

携帯式電力蓄電装置または電気エネルギー蓄電装置の言及は、電池、スーパーキャパシタまたはウルトラキャパシタ、およびそれら複数で構成されるモジュールを含むがそれらに限定されない、電力を蓄積して、蓄積した電力を放出可能な任意の装置を意味する。携帯式電気エネルギー蓄電セル（複数）の言及は、例えば、ニッケル−カドミウム合金電池セルまたはリチウムイオン電池セルを含むがそれらに限定されない再充電可能または二次電池セル等の化学的蓄電セルまたは複数のセルを意味する。携帯式電気エネルギー蓄電セルの非限定的な例が、図面において、例えば従来型の単４サイズ電池とサイズおよび形状が同じである形状が円筒形のものとして図示されているが、本開示は、この図示されたフォームファクタに限定されない。

【0034】

本明細書に提供される見出しと開示の要約は便宜上設けられているに過ぎず、実施形態の範囲や意味を説明するものではない。

【0035】

概括的に述べると、本開示は、１つの電気エネルギー蓄電セルまたはモジュールから別の電気エネルギー蓄電セルまたはモジュールへの熱エネルギーを不安定化する、電気エネルギー蓄電セルの移動と伝播を防止するように働く１つ以上の電気エネルギー蓄電セルバリアを含む、例えばオートバイ、スクーターおよび電動自転車等の電動またはハイブリッドタイプの自動車、電動工具、芝生・庭園用電動機器等の電気装置に給電するのに適した携帯式電気エネルギー蓄電装置の諸例を対象とする。本明細書に記述される実施形態による携帯式電気エネルギー蓄電装置のさらなる記述は、電気スクーターで使用される携帯式電気エネルギー蓄電装置の文脈で提供されるが、本明細書に記述される実施形態による携帯式電気エネルギー蓄電装置は、電気スクーターへの適用に限定されないことを理解すべきである。加えて、携帯式電気エネルギー蓄電装置は以下に、複数の電気エネルギー蓄電セルを収容している単一の電気エネルギー蓄電セルモジュールと、それぞれが複数の電気エネルギー蓄電セルを収容している一対の電気エネルギー蓄電セルモジュールに言及して記述される。本明細書は、単一の電気エネルギー蓄電セルモジュールのみ、または一対の電気エネルギー蓄電セルモジュールのみを含む電気エネルギー蓄電装置に限定されず、一対より多い電気エネルギー蓄電セルモジュールを含む携帯式電気エネルギー蓄電装置を包含する。

【0036】

本出願に記述される実施形態による携帯式電気エネルギー蓄電装置が電気スクーター等の電動自動車に利用される特定の適用において、１つ以上の携帯式電気エネルギー蓄電装置は、ユーザの下に配置されたコンパートメント、例えば、スクーターの座面の下に受け入れられる。典型的に、携帯式電気エネルギー蓄電装置はハンドルを含み、そのハンドルによってユーザは携帯式電気エネルギー蓄電装置を持って装置をコンパートメントに出し入れする。

【0037】

図１を参照すると、携帯式電気エネルギー蓄電装置１０は複数の個別の電気エネルギー蓄電セル１４を含む電気エネルギー蓄電セルモジュール１２を含んでいる。電気エネルギー蓄電セルモジュール１２は、外殻１８、カバー２０およびベース２２を含むハウジング１６内に収容されている。外殻１８、カバー２０およびベース２２は、金属またはプラスチック等の非金属等の同一または異なる剛性不燃材から形成される。金属の代表的な非限定的な例はアルミニウムである。図示されていないが、カバー２０は電気エネルギー蓄電装置の担持を促進するためのハンドルを含んでもよい。また、図示されていないが、ベース２２は、外殻１８を貫通し、外殻１８内の導電性要素と協働して、エネルギー蓄電装置１０の外部の位置からエネルギー蓄電セルモジュール１２への電気接続を提供する導電性要素を含む。加えて、導電性要素は、各電気エネルギー蓄電セルモジュールと関連付けられており、個別の電気エネルギー蓄電セルを電気的に接続し、また、電気エネルギー蓄電セルモジュールを電気的に接続する。外殻１８はカバー２０とベース２２にガス密に密封されてガス密ハウジングを形成する。ベース２２を貫通する導電性要素もベース２２にガス密に密封される。こうして外殻１８、カバー２０およびベース２２は、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２を収容するガス密エンクロージャを形成する。外殻１８、カバー２０およびベース２２がガス密エンクロージャを形成するため、エンクロージャは、支燃性酸素を除去するために排出させられうる。支燃性酸素を除去することは、密封されたエンクロージャ内に発生する可能性がある燃焼の量を低減する。または、酸素を、窒素等の支燃性でないガスと交換することによってエンクロージャから支燃性酸素を一掃できる。外殻１８は、嵌合する雌雄部材等の従来型材料を単体でまたは接着材料と組み合わせて使用することによりカバー２０とベース２２に密封されうる。代替的にまたは付加的に、外殻１８をカバー２０とベース２２に密封するためにガスケットが配設されてもよい。同様に、ベース２２を貫通する導電性要素は、接着材料および／またはガスケット等の従来型材料を使用してベース２２に密封されうる。

【0038】

電気エネルギー蓄電セルモジュール１２を形成する隣接する電気エネルギー蓄電セル１４の間の隙間と、電気エネルギー蓄電セル１４とハウジング１６の間の空所は、潜熱蓄熱が可能な熱エネルギー吸収材によって占有される。適切な熱エネルギー吸収材は材料の温度を実質的に変化させずに、例えば相変化によって熱エネルギーを吸収または放出する。熱エネルギー吸収材の例は、大量のエネルギーを相変化によって吸収または備蓄できる材料を含む。そのような材料は一般に相変化材料と呼ばれる。相変化材料は一般に、相変化が固体と液体の間である材料に限定されると理解されているが、相変化材料は固体と液体状態間で変化する材料に限定されない。相変化材料はパラフィンや脂肪酸等の有機材料であってもよい。相変化材料は水和塩等の無機物であってもよい。相変化材料は共晶材料または吸湿性材料であってもよい。

【0039】

「背景技術」に記載のように、稀ではあるが、リチウムイオン電気エネルギー蓄電セルの内部または外部短絡が、カソードが電解質溶液と反応して電解質溶液を分解する可能性があるレベルまで個別の電気エネルギー蓄電セルの温度を上昇させることがある。これが発生すると、付加的な熱エネルギーが生じ、電解質溶液の分解から生じたガスがカソードと反応してさらに多くの熱エネルギーを解放する可能性がある。電気エネルギー蓄電セル内でのガスの発生は、密封されたセル内の圧力を上昇させる。セル内の圧力が設計上のセル破裂圧力を超えて上昇すると、セルは破裂してガスが逸出する。これらの反応中に、さらに支燃する可能性がある限定された量の酸素が生じる。これらの逸出ガスが、ガスの発火温度を超える温度に曝されると、ガスが発火して燃焼する可能性がある。加えて、１つの短絡したセルから放出された熱エネルギーと、破裂セルから逸出したガスの燃焼が、他の電気エネルギー蓄電セルの温度を、そのようなセルの通常安定温度よりも上に上昇させた場合、これらの他の電気エネルギー蓄電セルのカソードが次に電解質溶液と反応して、これらのセルを破裂させ燃焼させるガスを発生する可能性がある。そのような短絡が引き起こす燃焼は稀ではあるが、良い設計とユーザの安全への関心は、万が一電気エネルギー蓄電セルが故障した場合にユーザを保護するための措置を講じることを要求する。

【0040】

図１を続けて参照し、付加的に図２を参照すると、本明細書に記述される携帯式電気エネルギー蓄電装置の１つの態様の１つの非限定的な実施形態は、複数の電気エネルギー蓄電セル１４を含む単一の電気エネルギー蓄電セルモジュール１２を含んでいる。図１に示される実施形態において、単一の電気エネルギー蓄電セルモジュール１２は多数の個別の電気エネルギー蓄電セル１４を含む。図１に示された個数と比べてより多いまたはより少ない個数の個別の電気エネルギー蓄電セルが利用されうることを理解すべきである。

【0041】

開示される主題図の他の特徴を不明確にすることを避けるために具体的に示されてはいないが、電気エネルギー蓄電セル１４間の隙間は相変化材料で占有されている。利用される具体的な相変化材料は、相変化材料がその相変化を完了してその温度が上昇し始める前に吸収できる熱エネルギーの大きさを含むいくつかの因子を考慮して選択される。一般に、より少ない熱エネルギーを吸収すると状態の変化を完了する相変化材料よりも、状態変化の前により多くのエネルギーを吸収できる相変化材料が好ましい。典型的な相変化材料はパラフィンや脂肪酸等の有機材料を含む。相変化材料は水和塩等の無機物であってもよい。相変化材料は共晶材料または吸湿性材料であってもよい。図１および２に示された実施形態において、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２の上に電気エネルギー蓄電セルバリア２４が配置されている。電気エネルギー蓄電セルバリア２４は断熱材の層２６と弾性材の層２８を含む。断熱材の層２６と弾性材の層２８は両方とも、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２の上面全体に重なるサイズである。断熱材の層２６の周囲と弾性材の層２８の周囲は、外殻１８内部に密着嵌合する形状およびサイズである。弾性材の層２８と断熱材の層２６の間の密着嵌合は、これらの層と外殻１８の内面の間にガス密密封が提供されるほどの精密な公差を持たなくてもよいが、外殻１８の内面と、断熱材の層２６および弾性材の層２８のうち少なくとも一方との嵌合が密着していればいるほど、電気エネルギー蓄電セルバリア２４は、燃焼による熱エネルギーと炎が、外殻１８の内面と断熱材２６および／または弾性材２８の外周の間を通過することをより有効に遮断できる。断熱材の層２６および／または弾性材の層２８と外殻１８の内面の間の協働が、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２内の電気エネルギー蓄電セル１４の燃焼による熱エネルギーおよび炎が、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２に隣接した側と反対の電気エネルギー蓄電セルバリア２４の側にある場所に移動することを妨げ、より好ましくは防止する。

【0042】

断熱材２６は断熱層として働き、また、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２内の電気エネルギー蓄電セルの燃焼によって生じた熱エネルギーの、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２とは反対側の断熱材の層２６の側への移動に対するバリアとして働く。電気エネルギー蓄電セルバリア２４の一方の側から他方の側への熱エネルギーの移動に対するバリアを配設することにより、温度上昇によって引き起こされた電気エネルギー蓄電セルの故障の伝播が低減または回避される。断熱材２６は、断熱材を介した熱エネルギーの伝導を断熱材が妨げるような熱伝導率を持つ材料から選択される。さらに別の非限定的な例において、断熱材２６は、非導電性の材料から形成される。断熱材２６の非導電性の特性は、電気エネルギー蓄電セル１４に電気的に接続された導電性フィーチャに断熱材が悪影響を与える、例えば短絡させることを防止する。断熱材２６の非限定的な例は、電気エネルギー蓄電セルの排気と着火が発生する温度に対応する温度で約０．５ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチ未満である。加えて、断熱材は約１３０℃を超える温度において耐火性がある。断熱材はセラミック材料、バーミキュライト系材料または、断熱特性を提供することが知られているその他の材料を含みうる。セラミック材料用のキャリアは、紙ベース、セラミック含浸クロス、繊維ガラスまたは断熱材含有薄膜シートに形成できるその他の材料であってよい。断熱材の非限定的な例は、セラミック繊維を含む材料を含む。そのようなセラミック繊維は、アルミナ、ムライト、シリコンカーバイド、ジルコニアまたは炭素から形成されうる。特定の実施形態において、断熱材の層２６は紙様の形状のセラミック繊維を含む。限定する意図はないが、いくつかのセラミック紙材料は１２６０℃以上の耐火性がある。図１および２に示される実施形態によれば、断熱材の層２６は約０．５ｍｍから２ｍｍまでの厚さを有するが、断熱材は望まれる量または断熱にとりわけ依存して、より厚くてもより薄くてもよい。

【0043】

弾性材２８は、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２内の電気エネルギー蓄電セル１４の燃焼が、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２とは反対の電気エネルギー蓄電セルバリア２４の側に移動することに対する物理的に不燃性のバリアを提供することにより、燃焼バリアとして働く。弾性材の層２８の材料の非限定的な例は、約１３０℃以上の温度で不燃である弾性材を含む。非限定的な実施形態において、弾性材２８は、電気エネルギー蓄電セル端子が形成される材料よりも軟質の材料から形成されることにより、電気エネルギー蓄電セル１４の端子の保護を提供する。さらに別の非限定的な例において、弾性材２８は、非導電性の材料から形成される。弾性材２８の非導電性特性は、電気エネルギー蓄電セル１４に電気的に接続された導電性フィーチャに弾性材が悪影響を与える、例えば短絡させることを防止する。弾性材２８の非限定的な例は、ショアスケールで約５０から１００未満の硬度を持ち、約１０オーム超から約２０オーム以上の電気抵抗を持つ材料を含む。特定の実施形態において、弾性材はフルオロポリマーゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、フルオロエラストマーゴム、フルオロシリコーンゴム、水素化ニトリルゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、パーフルオロエラストマーゴム、ポリアクリルゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、シリコーンゴムおよびスチレンブタジエンゴムである。図１および２に示された実施形態によれば、弾性材の層２８は約０．５ｍｍから２．０ｍｍの厚さであるが、弾性材は、望まれる燃焼移動抑制および／または振動吸収の量にとりわけ依存して、より厚くてもより薄くてもよい。

【0044】

「背景技術」に記述されるように、単一の電気エネルギー蓄電セルのみが利用されている適用において、セルの燃焼は望ましくない状況を作り出す。この状況の重度は、電池バンクまたはモジュールの形式の複数の電気エネルギー蓄電セルが配備されている場合に増加する。例えば、電気エネルギー蓄電セルがリチウムイオン化学を含む場合、そのリチウムイオンセルの燃焼は、リチウムイオンセルが不安定になって破裂し燃焼する温度より上の局所温度をもたらす可能性がある。こうして、リチウムイオンセルのバンク内の単一のリチウムイオンセルの燃焼が、バンク内の他のセルを破裂、発火および燃焼させる可能性がある。幸い、リチウムイオンセルは非常に安定していることが実証されており、リチウムイオン電池の破裂と燃焼は非常に稀である。それでも、ユーザの安全を図り、また、電気エネルギー蓄電セルを、スクーター等の電動自動車用の電源として受け入れるために、リチウムイオン電気エネルギー蓄電セルの破裂と燃焼の既に低い可能性を低減し、セルが発火するという万が一の場合に燃焼を管理するための措置を講じることが重要である。

【0045】

本明細書に記述される実施形態によれば、電気エネルギー蓄電セルの燃焼または複数の電気エネルギー蓄電セルの燃焼は、本明細書に記述される以下の特徴の組み合わせによって管理される。第１に、破裂セルからのガスの発火を始動し、発火したセルの燃焼を維持するためには酸素が必要であることが利用される。第２に、燃焼が発生した場合に、故障して潜在的に燃焼するセルからの他のセルへの熱エネルギーの移動が制限される。第３に、セル故障の結果形成されたガスと、そのようなガスの燃焼から形成されたガスが、一定の閾値圧まで、気密密封された電気エネルギー蓄電装置内に収容される。第４に、予測不能で潜在的に危険な方向での制御されない破裂を避けるために、電気エネルギー蓄電装置の破裂が制御される。

【0046】

第１のレベルにおいて、リチウムイオン電気エネルギー蓄電セルを、酸素のない気密ハウジングに収容することは、破裂した故障セルを退出する可能性がある可燃性ガスを発火させ燃焼を維持するために必要な酸素からセルを隔離する。こうして、万が一単一のセル故障が、セルの破裂と、セルから排気されるガスの発火を招く場合、燃焼を維持するために使用できる酸素は、故障したセル内の反応物質間で発生する反応によって生成した酸素に限られる。支燃のために使用できる酸素を、その場で生成する酸素に限定することは、電気エネルギー蓄電装置内で燃焼が発生する時間の長さを極減し、それにより、他のセルからの故障とそれに続く破裂およびガスの燃焼が発生するレベルまで装置内の温度が上昇する可能性を低減する。加えて、電気エネルギー蓄電装置内の酸素の欠如が熱エネルギー吸収材の燃焼を妨げる。例えば、熱エネルギー吸収材として使用される相変化材料は、液体状態に変化すると可燃性になる。電気エネルギー蓄電装置内の酸素容量を制限することにより、相変化材料の燃焼が回避される。

【0047】

典型的に、個別の電気エネルギー蓄電セルからのガスの排気と燃焼は数秒間続くのみである。この時間中、局所温度は隣接する電気エネルギー蓄電セルが不安定になる温度に近づく可能性がある。別段には安定している電気エネルギー蓄電セルを、故障したセルから発散する熱エネルギーから隔離するために、隣接する電気エネルギー蓄電セル間の隙間は、上述の熱エネルギー吸収材で占有される。熱エネルギー吸収材は、セルの故障と、故障したセルから発散するガスの燃焼から生じる熱エネルギーを、熱エネルギー吸収材の温度を上昇させずに吸収する。電気エネルギー蓄電装置内に存在する熱エネルギー吸収材が、温度が上昇し始める前に吸収できる熱エネルギーの量は、熱エネルギー吸収材の組成と、存在する材料の量に依存する。例えば、一定数のセルの故障と燃焼によって生じた熱エネルギーの全量を吸収するためには一定量の熱エネルギー吸収材で十分であるが、付加的なセルが故障して燃焼すると、熱エネルギー吸収材は、温度を上昇させずに付加的な熱エネルギーを吸収することは不能である。

【0048】

万が一、故障した電気エネルギー蓄電セルが、熱エネルギー吸収材が吸収できる熱エネルギーの量を超える熱エネルギーを生成した場合、付加的な電気エネルギー蓄電セルが故障して燃焼する可能性が増加し、付加的なセルの自己伝播的故障および燃焼の可能性につながる。そのような自己伝播的故障および燃焼は、本明細書に記述される実施形態に含まれる特徴がなければ、電気エネルギー蓄電装置内の圧力を、装置の制御不能な破裂につながりうるレベルまで上昇させることになりかねない。本明細書に記述されるタイプの電気エネルギー蓄電セル装置は、装置内の圧力が閾値量を超過した場合に所定位置および所定方向に破裂するように設計された破裂構造を含む。そのような破裂構造は、以下により詳細に記述される。そのような圧力閾値は、破裂が望ましくない位置で装置が破裂するような圧力より少なければ任意のレベルに設定されうる。電気エネルギー蓄電装置が破裂する圧力は、Ｘ個より多い個別セルの故障および燃焼から生じる圧力上昇をも考慮してよく、その場合Ｘは、そのようなセルの個数が、破裂が望ましくない位置で装置を破裂させるために必要な圧力を超える装置内の圧力をもたらすセルの個数である。本明細書に記述される破裂構造を含む実施形態によれば、装置のハウジングは破裂して、ハウジング近辺の人々への危害の危険を低減する方向に高温ガスと炎を方向付ける。

【0049】

図５を参照すると、図１および２に示された実施形態において、ベース２２には破裂構造３０が配設されている。図５の破裂構造３０は、ベース２２の底部に「切込み線を付けた」特徴を含む。ベース２２の底部に切込み線を付けることは、ベース２２の切込み線を付けていない部分よりも薄い切込み線を付けた部分を作り出す。切込み線付けは、ベースに切込み線を成形することによって配設されるか、または、ベースに切込み線を打ち抜くことによって配設される。切込み線はその他の周知の技法で配設されてもよい。図５において破裂構造３０は切込み線を付けた部分として図示されているが、切込み線を付けた特徴以外の特徴が破裂構造として提供されてもよいことを理解すべきである。例えば、破裂構造は、圧力リリーフ弁か、ハウジング内の圧力が所定レベルを超過した場合にハウジング１６を排気するその他の構造またはハードウェアの形態をとってよい。

【0050】

破裂構造３０は、ハウジング１６内の圧力が所定圧力に達すると破砕または破壊して開くように設計されている。破裂構造が破砕する所定圧力は任意の圧力であってよく、例えば、ハウジング１６内の個別の電気エネルギー蓄電セル１４の所定の個数の発火と燃焼によりハウジング内で上昇する圧力より上の圧力である。発火し燃焼する電気エネルギー蓄電セルの個数が所定の個数より少なければ、ハウジング１６内の圧力の増加は、ハウジング１６の制御不能な破裂の重大な危険をもたらすようなものとはならない。他方、発火し燃焼する電気エネルギー蓄電セルの個数が所定の個数より多ければ、ハウジング内の圧力の増加は、ハウジングが制御不能に破裂するリスクを増加させる。破裂構造３０は、ハウジング１６内の圧力が所定の圧力に達すると破砕または破壊して開くように設計されている。図５に示された実施形態において、破裂構造３０はベース２２の底部に配置されている。そのため、破裂構造３０が破裂すると、高温の燃焼ガスと炎は携帯式電気エネルギー蓄電装置１０の底部から出て下方に方向付けられうる。破裂構造３０はベース２２の底部に配置されたものとして図示されているが、他所に配置されてもよい。例えば、破裂構造３０はベース２２の側部または外殻１８の側部またはカバー２０の頂部または側部に配置されてもよい。破裂構造の具体的な位置は一般に、燃焼ガスと炎が、ハウジング１６を出て、安全な方向、例えば通常使用においてハウジング１６付近にいる人々から離れた方向に方向付けられるように選択される。電気エネルギー蓄電装置が電動スクーターの座面より下に配置される実施形態において、破裂構造３０は好ましくは、高温のガスと炎がユーザから離れる方向にハウジング１６を退出するようにベース２２の底部に配置される。

【0051】

図２に戻ると、ベース２２に隣接した電気エネルギー蓄電セルモジュール１２の側部で、弾性材の層３２が、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２の電気エネルギー蓄電セル１４を、破裂構造３０を含むベース２２から分離している。この図示された実施形態において、セルモジュール１２の下に付加的な電気エネルギー蓄電セルが存在せず、ベース２２がユーザから最も遠くに配置されている故に熱エネルギーと燃焼の伝播の懸念が少ないため、この位置において断熱材の層は省略されている。

【0052】

図３を参照すると、電気エネルギー蓄電セル装置の別の実施形態が示されており、１より多い電気エネルギー蓄電セルモジュール１２を含んでいる。図３に示される実施形態において、複数の個別の電気エネルギー蓄電セル４６を含む第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール３４が複数の電気エネルギー蓄電セル１４を含む第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１２の上方に配置されている。第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール３４の上方に、図１を参照して記述された電気エネルギー蓄電セルバリア２４と同等の第２の電気エネルギー蓄電セルバリア３６が配置されている。図３の実施形態は、弾性材の層４２と弾性材の層４４の間に挟設された第１の電気エネルギー蓄電セルバリア３８を含むことでも、図１に示された実施形態と異なっている。弾性材４２および４４および断熱材４０は、図１および２を参照して上述した弾性材３２および断熱材２６と本質的に同等である。第１の電気エネルギー蓄電セルバリア３８の第２の弾性材の層４２は電気エネルギー蓄電セルモジュール３４内の電気エネルギー蓄電セル４６の電気端子を保護する。

【0053】

図１および２を参照して図示し記述した実施形態と異なって、図３に図示された電気エネルギー蓄電装置の実施形態は、電気エネルギー蓄電セルモジュール１２の上方に第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール３４を含む。第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール３４の配設は、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１２内に起こりうる燃焼から電気エネルギー蓄電セルモジュール３４を保護し、また逆に電気エネルギー蓄電セルモジュール３４内に起こりうる燃焼から第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１２を保護することを望ましくする。この保護は三層電気エネルギー蓄電セルバリア３８によって提供される。

【0054】

単一の電気エネルギー蓄電セルモジュールと２つの電気エネルギー蓄電セルモジュールを含む実施形態が図１−３を参照して上記に記述されてきたが、本明細書に記述される主題により、２より多い電気エネルギー蓄電セルモジュールが配設されてもよいことを理解すべきである。２より多い電気エネルギー蓄電セルモジュールが配設される場合、本明細書に記述される実施形態によれば、図３の電気エネルギー蓄電セルバリア３８と同様の三層電気エネルギー蓄電セルバリアが電気エネルギー蓄電セルモジュールの間に配設される。

【0055】

さらに、電気エネルギー蓄電セルバリア２４、３６および３８の具体的な実施形態が記述されてきたが、付加的な断熱が望まれる場合、付加的な断熱材の層が配設されうることを理解すべきである。同様に、電気端子のさらなる保護が望まれる場合、付加的な弾性材の層が配設されてもよい。

【0056】

図４を参照すると、２つの個別の携帯式電気エネルギー蓄電セル５０が示されている。これらの電気エネルギー蓄電セルは、図１−３を参照して記述された電気エネルギー蓄電セル１４および４６と同様であってよい。「背景技術」に記述されたように、万が一の場合、リチウムイオンセル等の電気エネルギー蓄電セルの内部または外部の短絡が起こりうる。そのような短絡は、セルが深刻な衝撃または振動を経験するときに発生する可能性がある。セル内のポリマーセパレータの薄い性質が、マイクロメートルサイズの金属粒子がアノードとカソードの間に入った場合にそれらを短絡しやすくする。本明細書に記述される実施形態によれば、それがなければ内部ポリマーセパレータを損傷するか、または、電気エネルギー蓄電セルに入った場合に短絡を引き起こしうる金属小粒子を生成する衝撃と振動を吸収できる負荷吸収部材５２が個別の携帯式電気エネルギー蓄電セル５０上に配設されている。図４に示された実施形態において、負荷吸収部材５２は携帯式電気エネルギー蓄電セル５０の各端部に配設されている。本開示は、負荷吸収部材５２を携帯式電気エネルギー蓄電セル５０の両端に含むことに限定されず、負荷吸収部材５２は携帯式電気エネルギー蓄電セル５０の一端のみに配設されてもよいことを理解すべきである。

【0057】

負荷部材５２は、弧状の片持ち梁状アーム５８によって環状負荷部材本体５６から浮遊する中央タブ５４を含む。図４に示された実施形態において、中央タブ５４は負荷部材本体５６によって占有される面とは異なる面、例えば負荷部材本体５６によって占有される面の下にある。片持ち梁状アーム５８は環状負荷部材本体５６から中央タブ５４に延出する。中央タブ５４と環状負荷部材本体５６が別々の面にあるため、片持ち梁状アーム５８は両方の面の間に延在する。したがって、片持ち梁状アーム５８は中央タブ５４と環状負荷部材本体５６の間のばね様部材として働く。図４の電気エネルギー蓄電セル５０の頂部に配置された負荷部材５２を参照すると、中央タブ５４は蓄電セル５０の頂部に取り付けられている。環状負荷部材本体５６はこうして中央タブ５４がある面の上方に浮遊している。負荷が環状負荷部材本体５６上に配置されると、片持ち梁状アーム５８は負荷のうち一部または全部を吸収し、それにより電気エネルギー蓄電セル５０をそのような負荷から隔離する。図４に示された実施形態において、片持ち梁状アーム５８は弧状の部材として図示され、中央タブ５４は円形部材として図示されている。図４は、これらの特徴の非限定的な実施形態を図示しており、中央タブ５４は、正方形または三角形のような異なる形状をしていてもよく、片持ち梁状アーム５８は弧状である必要はなく直線状であってもよいことを理解すべきである。

【0058】

図６は、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００内の故障した電気エネルギー蓄電セルから発散するガスおよび熱エネルギーがとりうるいくつかの異なる経路を模式的に示す。破線１０２で模式的に表した第１の例において、電気エネルギー蓄電セル１００の一部を形成する電気エネルギー蓄電セル（図示せず）の上端から発散して、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００の頂部カバー１０４の内面に突き当たるガスおよび熱エネルギーは、頂部カバー１０４の内面によって反射されて第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００内に収容される。これらのガスおよび熱エネルギーの第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールの内部への偏向は、ガスおよび熱エネルギーが、別段には損傷を受けない電気エネルギー蓄電セルモジュール１００内の電気エネルギー蓄電セルに損傷を引き起こしうるという理由に少なくとも基づいているため望ましくない。例えば、ガスの燃焼による熱エネルギーは、別段には損傷を受けない電気エネルギー蓄電セルを自己発火させることがあり、それは電気エネルギー蓄電セルモジュール１００の熱暴走を伝播する可能性がある。加えて、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００内のガスの燃焼は、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００内の圧力を上昇させることにつながる。そのような圧力上昇が第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００の破裂圧力を超過した場合、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００はおそらくは爆発力を伴って破裂する可能性がある。

【0059】

別の例において、破線１０６で模式的に表されているが、ガスおよび熱エネルギーはカバー１０４を通過して第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００を脱出する。ガスおよび熱エネルギーは第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８の周りを流れる。この例では、ガスおよび熱エネルギーが第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００内の電気エネルギー蓄電セルを故障、破裂、または発火させる可能性はより少なく、または、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール１００が破裂する可能性はより少ないが、破線１０６に沿って移動するガスおよび熱エネルギーが第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８内の電気エネルギー蓄電セルを故障、破裂、または発火させうるという危険が増加し、それが携帯式電気エネルギー蓄電装置１２０が破裂するという危険の増加を招きうる。第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８内の電気エネルギー蓄電セルの発火は、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール内の局所温度が、個別の携帯式電気エネルギー蓄電セルの故障および／または発火が発生する温度より上に上昇したときに起こりうる。例えば、蓄電セルモジュール１００から発散するガスおよび熱エネルギーは、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８の下側に突き当たって第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８内の局所温度を、電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８内の個別の電気エネルギー蓄電セルが発火および／または破裂する温度より上に上昇させる可能性がある。第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８の下側に突き当たるガスおよび熱エネルギーは消散して第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８の周囲に移動し、そこで、図示された携帯式電気エネルギー蓄電装置１２０の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８と外殻１１０の間を通る。この位置に存在するガスおよび熱エネルギーは、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８内の局所温度が、電気エネルギー蓄電セルモジュール１０８内の個別の電気エネルギー蓄電セルが故障、破裂および／または発火する温度を超過することを招く可能性がある。

【0060】

図７を参照すると、本明細書に記述される非限定的な実施形態による電気エネルギー蓄電装置の分解図は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００を含んでいる。電気エネルギー蓄電セルモジュール２００は模式的に図示されているが、モジュール２００は、図２および３に示されるものと同様な複数の個別の電気エネルギー蓄電セルを含むことが理解される。加えて、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００は模式的に長方形モジュールとして示されている。しかし、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００は長方形形状に限定されず、円筒形または隅を丸めた長方形形状等の他の形状をとってもよい。図示されていないが、モジュール２００はモジュール２００内の個別の電気エネルギー蓄電セルを電気的に接続するための電気接続と、モジュール２００を、モジュール２００によって給電される装置に電気的に接続する接続を含む。モジュール２００は、モジュール２００の周囲を画定する外壁２０２を含む。

【0061】

外壁２０２の４辺に隣接して一対のモジュール側壁２０４が配設されている。各モジュール側壁２０４は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００に対面する内面と、内面２０５の反対のモジュール側壁２０４の側部にある外面２０８を含む。図示の実施形態において、外面２０８は電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と違う方向に向いている。図７の非限定的な実施形態において、モジュール側壁２０４は互いの鏡面像である２つの部分として図示されている。モジュール側壁２０４は、モジュール２００にスライドする単一の部分から構成されても、または、２より多い部分から構成されてもよいことを理解すべきである。モジュール側壁２０４は、モジュール側壁２０４をその内面２０５からその外面２０８に貫通する複数の排気口２０６を含む。図示された実施形態において、排気口２０６は円形であり複数の垂直列状に整列して示されている。排気口２０６は円形に限定されず、楕円形または長方形等の他の形状であってもよい。加えて、排気口２０６は複数の垂直列状に配設される必要はなく、垂直列以外の別の構成に配置されてもよい。排気口２０６は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の空所に対応する場所においてモジュール側壁２０４内に配置されている。そのような空所は、セルモジュール２００内の個別の電気エネルギー蓄電セルの間にある。排気口２０６をそのような空所に整列させることにより、個別の電気エネルギー蓄電セルと流体の間の、またはモジュール側壁２０４の一方の側とモジュール側壁２０４の他方の側との間の、対流またはその他のタイプの熱伝導を促進する流体の流れが、例えば通常動作中に、より容易に発生しうる。図示されていないが、いくつかの実施形態において、モジュール側壁２０４は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の周囲への個別の電気エネルギー蓄電セルの配置から生じる電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の外側の輪郭に適合するような形状であってよい。側壁２０４に使用される材料は、電気エネルギー蓄電セルの故障時に生じるガスおよび熱エネルギーに関連する高温に耐えうるタイプのものである。そのような温度は１０００℃以上程度でありうる。側壁２０４の典型的な材料は、金属またはプラスチック、重度に燃焼または変形することなくそのような高温に耐えることが可能な他の材料を含む。

【0062】

電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の上方には電気エネルギー蓄電セルバリア２１０が配置されている。電気エネルギー蓄電セルバリア２１０は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から別の電気エネルギー蓄電セルモジュールへの燃焼の拡散に対するバリアとして働くことと、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の電気エネルギー蓄電セルの電極を蓄電セルバリア２１０の導電性構成要素から電気的に絶縁するように働くことと、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００との間の熱伝導へのバリアを提供し、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の電気エネルギー蓄電セルの電極を、電気エネルギー蓄電セルバリア２１０の剛性または研磨性材料との接触によって引き起こされる損傷から保護することを含むいくつかの機能を果たす。図７の非限定的な実施形態において、電気エネルギー蓄電セルバリア２１０は弾性材の電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４と不燃材の燃焼バリア層２１６の間に挟設された誘電材の電気絶縁層２１２を含む。

【0063】

電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は弾性材であり、その非限定的な例は、約１３０℃以上の温度で不燃性である弾性材を含む。「弾性材」という言い方は、可撓性、弾性であって変形後にその元来の形状に実質的に戻ることが可能な材料を指す。本明細書に記述されるタイプの弾性材は、変形後にその元来の形状に完全に戻る可撓性で弾性の材料に限定されない。本明細書に記述される非限定的な例による弾性材は、変形後にその元来の形状に完全には戻らない可撓性で弾性の材料を含む。非限定的な実施形態において、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は、エネルギー蓄電セル端子を形成する材料よりも軟質の材料から形成されることによって、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の一部を形成する電気エネルギー蓄電セルの端子への物理的な保護を提供する。さらに別の非限定的な例において、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４の弾性材は非導電性である。電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４の非導電性特性は、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４が、電気エネルギー蓄電セルに電気的に接続する端子または導電性フィーチャに悪影響を与える、例えば短絡させることを防止する。電気エネルギー蓄電セル保護層２１４が形成される材料の非限定的な例は、ショアスケールで約５０から１００未満の硬度を持ち、約１０オーム超から約２０オーム以上の電気抵抗を持つ材料を含む。特定の実施形態において、弾性材はフルオロポリマーゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、フルオロエラストマーゴム、フルオロシリコーンゴム、水素化ニトリルゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、パーフルオロエラストマーゴム、ポリアクリルゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム、シリコーンゴムおよびスチレンブタジエンゴムである。別の具体的な実施形態において、弾性材は、熱硬化性独立気泡ポリウレタンフォームまたはその他の独立気泡熱硬化性ポリマー等の低弾性コンフォーマブルフォームである。

【0064】

電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４の一方の側から電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４の対向する側への燃焼の伝播のバリアまたは妨害としても働く。電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の故障した電気エネルギー蓄電セルから発散するガスの燃焼から生じる炎に対する不燃性妨害または火災遮蔽として働く。さらに別の実施形態において、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と電気絶縁層２１２の間の断熱を提供する。そのような断熱は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から電気絶縁層２１２への熱エネルギーの伝達を妨げる、および／またはバリアとして働く。電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と電気絶縁層２１２の間の熱伝達を妨げることは、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の上方に配置された隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール（図示せず）の隣接する電気エネルギー蓄電セル（図示せず）を、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール内の電気エネルギー蓄電セルの故障につながりうる熱エネルギーから遮蔽する。例えば、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の１つの電気エネルギー蓄電セルが故障するという万が一の場合において、蓄電セルは、燃焼すると大量の熱エネルギーを生成するガスを放出する。この熱エネルギーは、他の電気エネルギー蓄電セルを故障させ、潜在的に可燃ガスを放出することがある。これらのガスが発火した場合、電気エネルギー蓄電セルの熱暴走が起こりうる。電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４に使用される材料の非限定的な例は、電気エネルギー蓄電セルが可燃ガスを放出してこれらのガスの発火が発生する温度に対応する温度で、約０．５ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチ未満である熱伝導率値を有する。図７および８に示された実施形態において、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は約０．１ｍｍから３．０ｍｍの厚さである。別の実施形態において、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は約０．５ｍｍから２．０ｍｍの厚さであり、さらに別の実施形態において、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は約０．７５ｍｍから１．２５ｍｍの厚さである。電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４は、望まれる燃焼移動抑制、断熱、電気エネルギー蓄電セルの熱保護および／または振動吸収の量にとりわけ依存して、より厚くてもより薄くてもよい。

【0065】

電気絶縁層２１２は非導電性材料から形成され、その非限定定的な例は、約１３０℃以上の温度で不燃性であり、電気絶縁体となるような誘電率を示す材料を含む。非限定的な実施形態において、電気絶縁層２１２の非導電性材料は、電気エネルギー蓄電セルに電気的に接続された導電性フィーチャに電気絶縁層２１２が悪影響を与える、例えば短絡させることを防止する。電気絶縁層２１２の非導電性材料はさらに、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００を構成する電気エネルギー蓄電セルの端子と電気回路を燃焼バリア層２１６から電気的に絶縁する。さらに別の非限定的な実施形態において、電気絶縁層２１２を構成する非導電性材料は不燃性または難燃性であり、したがって、電気絶縁層２１２が、電気絶縁層２１２の一方の側からのからの燃焼の電気絶縁層２１２の反対側への伝播を妨げること、または防止することを可能にする。他の非限定的な実施形態において、電気絶縁層２１２を構成する非導電性材料は電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４と燃焼バリア層２１６の間の断熱を提供する。そのような断熱は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４を介した電気絶縁層２１２への熱エネルギーの伝導を妨げる、および／またはバリアとして働く。電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と燃焼バリア層２１６の間の熱伝導を妨げることは、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール内の電気エネルギー蓄電セルの故障につながりうる熱エネルギーから、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール（図示せず）を保護することを補助する。例えば、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の１つの電気エネルギー蓄電セルが故障して、燃焼すると大量の熱エネルギーを生成するガスを放出するという万が一の場合において、この熱エネルギーは、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール内の他の電気エネルギー蓄電セルを故障、破裂および自己発火させる可能性がある。電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１２に使用される材料の非限定的な例は、電気エネルギー蓄電セルが破裂して、発火する可能性のある可燃ガスを放出する温度に対応する温度で、約３ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチ未満、約２ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチ未満、および約１ＢＴＵ／ｆｔ^２／ｈｒ／インチ未満である。いくつかの実施形態において、電気絶縁層２１２の非導電性材料は自己消火性である。

【0066】

非導電性材料はセラミック材料、バーミキュライト系材料または、非導電性または電気伝導性が低く断熱性が高いその他の材料を含みうる。セラミック材料用のキャリアは、紙ベース、セラミック含浸クロス、繊維ガラスまたは薄膜シートに形成できるその他の材料であってよい。非導電性材料の非限定的な例は、不燃性有機バインダーと共に支持されたシリカおよび酸化カルシウム繊維の織物から作製された圧縮可能な繊維シート等のセラミック繊維を含む材料を含む。そのようなセラミック繊維は、アルミナ、ムライト、シリコンカーバイド、ジルコニアまたは炭素から形成されうる。特定の実施形態において、非導電性材料はシリカ／シリカ繊維、アルミニウム、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）およびカルシウムマグネシウム珪酸塩繊維を含む。限定するわけではないが、電気絶縁層２１２に使用されるいくつかの非導電性材料は、１２６０℃以上まで耐火性がある。図７および８に示される非限定的な実施形態によれば、電気絶縁層２１２を構成する非導電性材料の層は約０．１ｍｍから３ｍｍの厚さを持つ。別の実施形態において、電気絶縁層２１２は約０．２５ｍｍから２．０ｍｍの厚さであり、さらに別の実施形態において、電気絶縁層２１２は約０．３５ｍｍから１．２５ｍｍの厚さである。電気絶縁層２１２は、望まれる電気絶縁量、燃焼移動抑制および／または断熱にとりわけ依存して、記述された非限定的な範囲よりもより厚くてもより薄くてもよい。

【0067】

燃焼バリア層２１６は不燃性で、高強度材料であり、その非限定的な例は、約１３０℃を超える温度において不燃性であり、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の故障した電気エネルギー蓄電セルからのガス発散から課せられるタイプの力および生じる状況に耐えうる材料を含む。例えば構造的損傷および／または短絡による電気エネルギー蓄電セルの故障は、セル内の圧力上昇の結果として故障した電気エネルギー蓄電セルの破裂を招きうる。破裂すると、電気エネルギー蓄電セル内のガスが高速度で逸出して燃焼する可能性がある。燃焼バリア層２１６の不燃性で高強度の材料は、携帯式電気エネルギー蓄電装置内から高速度で逸出してくるこれらのガスによって引き起こされた力に耐えることが可能で、そのようなガスに関連する高温に耐えることが可能な材料から選択される。燃焼バリア層２１６は、故障した電気エネルギー蓄電セルから発散する高温ガスおよび／またはそのような高温ガスから生じる炎が、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の上方にある隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュールに突き当たることを妨げ、また、理想的には防止する。ガスおよび／または炎が、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュールに突き当たることを妨げる、および／または防止することは、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール内の電気エネルギー蓄電セルが、故障した電気エネルギー蓄電セルが燃焼するときに生じる温度に曝されることにより故障する可能性を低減する。非限定的な実施形態において、燃焼バリア層２１６の不燃性で高強度材料は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュールへの燃焼の伝播の妨害またはバリアとして働く。燃焼バリア層２１６として使用される材料の非限定的な例は、溶融せずに約１３０℃以上の温度に耐えうる金属または金属合金を含む。別の非限定的な例において、燃焼バリア層２１６として使用される材料の非限定的な例は、約５００℃以上、７５０℃以上、さらには１０００℃を超える温度で溶解しない金属を含む。別の実施形態において、燃焼バリア層２１６を構成する金属は約１０００℃を超える温度に少なくとも１０秒曝された後でも溶解しない。さらに別の実施形態において、燃焼バリア層２１６として使用される材料は約１４００℃の温度に少なくとも１秒間曝された後でも溶解しない金属を含む。特定の非限定的な実施形態において、燃焼バリア層２１６は、銅、銅合金、ニッケル、またはニッケル合金から形成される。燃焼バリア層２１６が形成されうる典型的な金属として銅、銅合金、ニッケル、またはニッケル合金を記述しているが、燃焼バリア層２１６は、ガスおよび／またはガスの燃焼からの炎が、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュールに突き当たることを妨げるか防止することが可能な他の金属または非金属材料から形成されうる。

【0068】

電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の下方には、第２の電気エネルギー蓄電セルバリア２１８がある。電気エネルギー蓄電セルバリア２１８は、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２２０と、電気絶縁層２２２と燃焼バリア層２２４を含む。電気エネルギー蓄電セルバリア２１０およびその電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４、１２への電気絶縁層および燃焼バリア層２１６に関する記述は、電気エネルギー蓄電セルバリア２１８の電気エネルギー蓄電セル接触保護層２２０、電気絶縁層２２２および燃焼バリア層２２４に同様に適用される。その記述は簡潔さのため繰り返されない。第２の電気エネルギー蓄電セルバリア２１８は、その電気エネルギー蓄電セル接触保護層２２０、電気絶縁層２２２および燃焼バリア層２２４の配向において異なっている。電気エネルギー蓄電セルバリア２１８のこれらの３層は、電気エネルギー蓄電セルバリア２１０の同じ３層の鏡像である。言い換えると、図７において電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から離れる方向に移動するにつれ電気エネルギー蓄電セル接触保護層２２０が電気エネルギー蓄電セルモジュール２００に最も接近して配置されることになる。電気エネルギー蓄電セル接触保護層２２０の下方には電気絶縁層２２２が配置され、電気絶縁層２２２の下方には燃焼バリア層２１６が配置される。

【0069】

図７には示されていないが、図８にさらに示されるように電気エネルギー蓄電装置１２０はさらに、図７に示される電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の下方に配置された少なくとも１つの付加的な電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６を含む。電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６は両方とも複数の電気エネルギー蓄電セル２３２を含む。別の実施形態において、電気エネルギー蓄電装置１２０は２より多い電気エネルギー蓄電セルモジュールを含んでいてもよい。例えば、電気エネルギー蓄電装置１２０は３以上の電気エネルギー蓄電セルモジュールを含んでいてもよい。図８において、電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６は電気エネルギー蓄電セルバリア２２８と電気エネルギー蓄電セルバリア２３０の間に挟設されている。電気エネルギー蓄電セルバリア２２８は電気エネルギー蓄電セルバリア２１０と同一であり、電気エネルギー蓄電セルバリア２３０は電気エネルギー蓄電セルバリア２１８と同一である。したがって、電気エネルギー蓄電セルバリア２２８と電気エネルギー蓄電セルバリア２３０に関する記述は簡潔さのために省略する。

【0070】

図８を参照すると、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００は電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６から距離Ｄだけ離間している。非限定的な実施形態において、距離Ｄは約５ｍｍから約２０ｍｍであり、別の非限定的な実施形態において、距離Ｄは約７ｍｍから約１５ｍｍであり、さらに別の非限定的な実施形態において、距離Ｄは約８ｍｍから約１１ｍｍである。図７および８に示された実施形態において、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６の間に４つのスペーサ２３４が配置されている。スペーサ２３４は円筒形状であり、それぞれが中心穴を含む。各スペーサ２３４の中心穴は、電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４および２２０、電気絶縁層２１２および２２２、および燃焼バリア層２１６および２２４を貫通する各開口２３６と流体連通している。スペーサ２３４の中心穴と各開口２３６の組み合わせが、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の内部を電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６の内部と流体連通させる。この流体連通が、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００および２２６内の圧力を均衡させる。

【0071】

本明細書に記述される主題の特定の実施形態において、モジュール側壁２０４の内面２０５は、発泡性防炎塗料等の防火性または耐火性材料を担持する。別法として、そのような防火性または耐火性材料は、そのようなモジュールの外面とモジュール側壁２０４の内面の間の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の外側の外壁２０２によって担持されてもよい。そのような防火性／耐火性材料を提供することは、モジュール側壁２０４の外部の炎が電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の内部に移ることを妨げる。

【0072】

図７を参照すると、電気絶縁層２１２は複数のバイアス排気口２３８を含んでいる。燃焼バリア層２１６は複数のバイアス排気口２４０を含んでいる。電気絶縁層２２２は複数のバイアス排気口２４２を含み、燃焼バリア層２２４は複数のバイアス排気口２４４を含む。バイアス排気口２３８、２４０、２４２および２４４は本質的に同一である。図７を参照して記述される実施形態において、バイアス排気口２３８および２４０が上向きに開口しているのに対し、バイアス排気口２４２および２４４は下向きに開口している。バイアス排気口２３８、２４０、２４２および２４４は本質的に、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００を構成する個々の電気エネルギー蓄電セル２３２に整列している。

【0073】

バイアス排気口２４０に関する以下の記述は同様にバイアス排気口２３８に適用される。図９および１０を参照すると、バイアス排気口２４０は、燃焼バリア層２１６に形成された少なくとも１つのフラップ２４８を含む。図９および１０の典型的な実施形態において、フラップ２４８は正方形の形状をしている。フラップ２４８は、燃焼バリア層２１６を貫通する複数の切込み線を付けた部分２５０、２５２および２５４によって画定される。切込み線を付けた部分２５０、２５２および２５４は、ブレード、スタンプ、レーザ等の金属切断用に適した切断装置を使用して形成されうる。切込み線を付けた部分２５０、２５２および２５４は正方形フラップ２４８の３辺を画定する。残りの辺はヒンジ部分２５６によって画定される。ヒンジ部分２５６は燃焼バリア層２１６を完全には貫通せずにヒンジ状の構造として働き、その構造に沿ってフラップ２４８は、図９に示される閉位置から図１０に示される開位置までフラップ２４８が移動できるように曲がる。ヒンジ部分２５６は、燃焼バリア層２１６をヒンジ部分２５６の位置で圧迫することが可能な装置を使用して形成されうる。ヒンジ部分２５６は圧着された構造として示され説明されているが、本明細書に記述される実施形態は圧着されたヒンジ部分２５６に限定されず、フラップ２４８のヒンジとして機能する他の構造を含む。例えば、ヒンジ部分２５６は、ヒンジ部分２５６に沿った燃焼バリア層２１６の折り込みまたは曲げを促進する穿孔またはその他の構造によって提供されてもよい。フラップ２４８のヒンジ部分２５６は、所定の閾値圧がフラップ２４８にかかったときに、バイアス排気口２３８がそのヒンジ部分に沿って曲がって、図１０に示すような方式に開くように設計されうる。

【0074】

燃焼バリア層２１６に配設されたバイアス排気口２４０に加えて、同様のバイアス排気口２３８が電気絶縁層２１２に配設される。図７、９、１０に示される典型的な実施形態において、バイアス排気口２４０とバイアス排気口２３８は実質的に同じであるが、本明細書に記述される実施形態は、実質的に同じであるバイアス排気口２４０とバイアス排気口２３８を含む携帯式電気エネルギー蓄電装置に限定されない。図１０を参照すると、電気絶縁層２１２に配設されたバイアス排気口２３８は、３つの切込み線を付けた部分とヒンジ部分によって形成されている。図示された実施形態において、バイアス排気口２３８の３つの切込み線を付けた部分はバイアス排気口２４０の切込み線を付けた部分２５０、２５２および２５４の下になり、バイアス排気口２３８のヒンジ部分はバイアス排気口２４０のヒンジ部分２５６の下になり、バイアス排気口２３８のフラップ２３９はフラップ２４８の下になる。別の実施形態において、バイアス排気口２３８の切込み線を付けた部分はバイアス排気口２４０のヒンジ部分２５６の下になる。いくつかの実施形態において、フラップ２３９の周囲寸法はフラップ２４８の周囲寸法よりも僅かに小さくてもよい。フラップ２３９とフラップ２４８の周囲寸法のこの差により、フラップ２４８が開いたときにフラップ２３９が燃焼バリア層２１６内の開口部を通ることが可能になる。逆に、フラップ２４８と比べてフラップ２３９の周囲寸法が小さいことにより、フラップ２４８がバイアス排気口２３８の開口部を通ることを妨げる。加えて、バイアス排気口２３８のヒンジ部分は、燃焼バリア層２１６の開口部を通ったバイアス排気口２３８のより自在な開口を促進するために、バイアス排気口２４０のヒンジ部分２５６から側方に少し偏位していてもよい。

【0075】

バイアス排気口２３８の下側２５８は電気エネルギー蓄電セル接触保護層２１４の上面に接触する。この接触が、図９および１０における下向き方向へのフラップ２３８の移動を妨げ、それは次にフラップ２４８の下向き方向への移動を妨げる。対照的に、フラップ２３９とフラップ２４８は図１０に示されるように上向き方向に移動可能である。このように、バイアス排気口２３８とバイアス排気口２４０は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から離れる方向に開くことができるが、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００に向かう方向に開くことができない「一方向」排気口である。バイアス排気口２３８および２４０は、図９に示される閉位置にバイアスされるが、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の圧力の上昇、または故障した電気エネルギー蓄電セルから発せられるガスの力は、フラップ２３９および２４８をそれらの対応するヒンジ部分に沿って曲げて上向き方向に開かせる駆動力を提供できる。バイアス排気口の一方向の特性は、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内のガスを逸出させることに加えて、バイアス排気口に突き当たる可能性があるガスが、そのガスが突き当たる側と反対のバイアス排気口の側にある、電気エネルギー蓄電セルモジュールを構成する電気エネルギー蓄電セルに直接接触することを妨げる、または防止することもする。バイアス排気口は電気エネルギー蓄電セルモジュールから外向きに開いて内向きには開かないため、バイアス排気口は、電気エネルギー蓄電セルモジュール内の故障した電気エネルギー蓄電セルから発散するガスおよび熱エネルギーの排気を可能にして、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュールのバイアス排気口に突き当たるガスおよび熱エネルギーが、隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュールの電気エネルギー蓄電セルに直接接触することを防止する。

【0076】

電気絶縁層２２２は複数のバイアス排気口２４２を含み、燃焼バリア層２２４は複数のバイアス排気口２４４を含む。バイアス排気口２３８およびバイアス排気口２４０、ならびにバイアス排気口２３８および２４０を構成する特徴に関する上記の記述は、バイアス排気口２４２および２４４それぞれが、図７に示される非限定的な実施形態に対して下向きの方向に開くという点を除いて、バイアス排気口２４２およびバイアス排気口２４４にも同様に適用される。

【0077】

図１１および１２を参照すると、バイアス排気口２３８、２４０、２４２および２４４の形状の別の実施形態が示されている。図１１および１２のバイアス排気口は三角形の形状の周囲を持つ。燃焼バリア層２１６内のバイアス排気口は、２つの切込み線を付けた部分２６２および２６４と１つのヒンジ部分２６６によって画定されるフラップ２６０を含む。電気絶縁層２１２は燃焼バリア層２１６内のバイアス排気口のフラップ２６０と同様のフラップ２６１を含むバイアス排気口を含む。バイアス排気口２３８、２４０、２４２および２４４、フラップ２３９および２４８、切込み線を付けた部分２５０、２５２および２５４およびヒンジ部分２５６に関する上記の記述は、図１１および１２に示された燃焼バリア層１６および電気絶縁層２１２内のバイアス排気口のフラップ２６０および２６１、切込み線を付けた部分２６２および２６４およびヒンジ部分２６６に同様に適用される。

【0078】

図１３および１４を参照すると、バイアス排気口２３８、２４０、２４２および２４４の形状の別の実施形態が示されている。図１３および１４の各バイアス排気口はそれぞれが三角形の形状の周囲を持つ４つのフラップ２６８、２７０、２７２および２７４を備えている。各フラップ２６８、２７０、２７２および２７４は、一対の直角に交差する切込み線を付けた部分２７６および２７８と１つのヒンジ部分２８０によって画定される。バイアス排気口２３８および２４０、フラップ２３９および２４８、切込み線を付けた部分２５０、２５２および２５４およびヒンジ部分２５６に関する上記の記述は、図１３および１４の燃焼層２１６および電気絶縁層２１２ならびにそれらの対応するフラップ、切込み線を付けた部分およびヒンジ部分に同様に適用される。

【0079】

図８を参照すると、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６内の圧力が、バイアス排気口２３８および２４０（図７の）が開く圧力を超過した場合、バイアス排気口２３８および２４０が開いて、バイアス排気口からガスを逸出させる。第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６からガスを逸出させることは、モジュール２２６が破裂する危険を低減する。逸出するガスは、図６での破線１０６と同様の経路を辿る。第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６から逸出するガスおよび熱エネルギーは、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の下側に突き当たり、そこで第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の下側に沿って消散し、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の周囲と、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と外殻２８２の間の空間を通る。ガスおよび熱エネルギーは、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と外殻２８２の間の空間を通るにつれて、ガスまたは燃焼ガスの熱エネルギーを消散する。図８において、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６は第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から距離Ｄだけ離間している。第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６を第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００から距離Ｄだけ離間させることは、ガスおよび熱エネルギーがより広い表面領域にわたり横方向に拡散することを可能にすることによって、ガスおよび熱エネルギーが第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６から消散することを促進する。第２の電気エネルギー蓄電セルモジュールから発散するガスの熱エネルギーの消散を促進することは、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の狭い領域に集中する熱エネルギーの大きさを低減し、それにより、そのような集中した熱エネルギーが第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の電気エネルギー蓄電セル２３２の故障または爆発を引き起こす可能性を低減する。 バイアス排気口２３８および２４０が開くことは、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６内の故障した電気エネルギー蓄電セル２３２から発散したガスおよび熱エネルギーが、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６内に、例えば図６の破線１０２に沿って内側に方向付けられる可能性を低減する。

【0080】

ガスおよび熱エネルギーが第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００と外殻２８２の間の空間を流れるにつれて、第１の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００は、モジュール側壁２０４によってガスおよび熱エネルギーから少なくとも完全にまたは部分的に隔離される。モジュール側壁２０４をはさんだ圧力差分は、モジュール側壁２０４内の排気口２０６によって緩和される。排気口２０６は、モジュール側壁２０４の一方の側の圧力を、モジュール側壁２０４の他方の側の圧力と均衡化させることによって携帯式電気エネルギー蓄電装置１２０内の圧力の均衡化を促進することもする。携帯式電気エネルギー蓄電装置１２０内の圧力の均衡化は、電気エネルギー蓄電セルバリア２１０と電気エネルギー蓄電セルバリア２１８内の開口２３６によっても促進される。開口２３６は、第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内のガスが電気エネルギー蓄電セルバリア２１０または電気エネルギー蓄電セルバリア２１８を貫通して携帯式電気エネルギー蓄電装置１２０の内部空間または隣接する電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６に至ることを可能にする。ガスを電気エネルギー蓄電セルバリア２１０および電気エネルギー蓄電セルバリア２１８内に貫通させることは、電気エネルギー蓄電セルモジュール２００内の圧力と、外殻２８２内の電気エネルギー蓄電セルモジュール２００の外側の圧力、または電気エネルギー蓄電セルモジュール２２６内の圧力を均衡化するのに役立つ。いくつかの実施形態において、エネルギー蓄電セルモジュールの上方に配置された開口２３６と、電気エネルギー蓄電セルモジュールの下方に配置された開口２３６の間に、管またはパイプが延在してもよい。

【0081】

本明細書に記述される非限定的な実施形態によるバイアス排気口の動作および利点が、電気エネルギー蓄電セルバリア２１０内のバイアス排気口を参照して記述されてきたが、バイアス排気口２４２および２４４および電気エネルギー蓄電セルバリア２１８によっても同じ動作および利点が提供される。図６および８の非限定的な実施形態では２つの電気エネルギー蓄電セルモジュール２００および２２６のみが示されているが、本明細書に記述される実施形態による携帯式電気エネルギー蓄電装置は、本明細書に記述されるタイプの電気エネルギー蓄電セルモジュールを２より多く収容する携帯式電気エネルギー蓄電装置を含む。

【0082】

上記の詳細な記述は、装置の種々の実施形態を模式図および例を使用して示された。そのような模式図および例が１つ以上の機能および／または動作を含む限り、そのような構造および例における各機能および／または動作は、個別に、および／または広範なハードウェアおよびそれらの組み合わせによって集合的に実行されうることが当業者には理解されよう。上記に記述された種々の実施形態を組み合わせてさらなる実施形態をもたらすことも可能である。本明細書で言及された、および／または添付の出願データシートに羅列された米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許または外国特許出願および非特許文献は、その全体を参照により本出願に組み込む。実施形態の態様は、必要ならば種々の特許、出願および公報の概念を採用してさらに別の実施形態を提供するために修正されてもよい。

【0083】

完全電動スクーターおよび／またはバイク等の個人輸送自動車での使用向けの発電システムの環境および文脈で一般的に論じてきたが、本明細書の教示は、他の自動車ならびに非自動車環境を含む広範な他の環境に適用されうる。さらに、特定の形状および／または配向に関して示してきたが、図示と記述は網羅的であることを意図しておらず、実施形態を図示された厳密な形式に限定する意図もない。例えば、電気エネルギー蓄電セルは円柱である必要はなく、正方形柱、正方形箱状または長方形箱状等の別の形状をしていてもよい。同様に、相互に上下してスタックされたモジュールを参照して、多数の電気エネルギー蓄電セルモジュールを利用した実施形態が図示され記述されてきたが、そのような記述は網羅的であることを意図しておらず、本明細書に記述される実施形態をそのような厳密な構成に限定する意図はない。例えば、電気エネルギー蓄電セルモジュールは、横並びに配置されて、断熱材の層と弾性材の層を含む電気エネルギー蓄電セルバリアによって隔離されてもよい。さらに、電気エネルギー蓄電セルバリアは、弾性材の層と断熱材の層の組み合わせ、ならびに弾性材の２つの層の間に挟設された断熱材の層として図示され記述されてきた。繰り返すが、これらの図示および記述は網羅的であることを意図しておらず、実施形態を図示された厳密な形式に限定する意図はない。例えば、電気エネルギー蓄電セルバリアは、図示され特定的に記述された断熱材の層および弾性材の層より多くの数の層を含んでいてもよい。

【0084】

要約での記述を含む、図示された実施形態の上記の記述は、網羅的であることを意図しておらず、実施形態を開示された厳密な形式に限定する意図はない。例証のため特定の実施形態および例が本明細書に記述されているが、関連技術の当業者によって認識されうるように、本開示の趣旨および範囲から逸脱せずに種々の同等な修正が行われうる。

【0085】

上記の詳細な記述に鑑み、実施形態に対してこれらおよびその他の変更が行われうる。一般に、以下の特許請求の範囲、使用される用語は、特許請求の範囲を、明細書に開示された特定の実施形態に限定すると理解されるべきではなく、全ての可能な実施形態を、そのような特許請求の範囲が権利を持つ同等物の全範囲を伴って包含すると理解されるべきである。したがって、特許請求の範囲は本開示によって限定されない。

【符号の説明】

【0086】

１０ 携帯式電気エネルギー蓄電装置
１２ 電気エネルギー蓄電セルモジュール
１４ 電気エネルギー蓄電セル
１６ ハウジング
１８ 外殻
２０ カバー
２２ ベース
２４ 電気エネルギー蓄電セルバリア
２６ 断熱材の層
２８ 弾性材の層
３０ 破裂構造
３２ 弾性材の層
３４ 第２の電気エネルギー蓄電セルモジュール
３８ 第１の電気エネルギー蓄電セルバリア
４２ 弾性材の層
４４ 弾性材の層
４６ 電気エネルギー蓄電セル
５０ 携帯式電気エネルギー蓄電セル
５２ 負荷吸収部材
５４ 中央タブ
５６ 環状負荷部材本体
５８ 片持ち梁状アーム
１１０ 外殻
１２０ 携帯式電気エネルギー蓄電装置
２００ 電気エネルギー蓄電セルモジュール
２０２ 外壁
２０４ モジュール側壁
２０６ 排気口
２０８ 外面
２１２ 電気絶縁層
２１４ 電気エネルギー蓄電セル接触保護層
２１８ 第２の電気エネルギー蓄電セルバリア
２１６ 燃焼バリア層
２２０ 電気エネルギー蓄電セル接触保護層
２２２ 電気絶縁層
２２４ 燃焼バリア層
２２６ 電気エネルギー蓄電セルモジュール
２３２ 電気エネルギー蓄電セル
２３４ スペーサ
２３６ 開口
２３８ バイアス排気口
２３９ フラップ
２４０ バイアス排気口
２４２ バイアス排気口
２４４ バイアス排気口
２４８ フラップ
２５６ ヒンジ部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】