特開 2024-87165 電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024087165

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20240624BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240624BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20240624BHJP

   H01M 10/655 20140101ALI20240624BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20240624BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20240624BHJP

   H01M 50/317 20210101ALI20240624BHJP

   H01M 50/325 20210101ALI20240624BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M10/613

H01M10/653

H01M10/655

H01M50/588

H01M50/593

H01M50/317 201

H01M50/325

H01M10/6551

H01M50/204 401F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201807

(22)【出願日】2022-12-19

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 亨知

【テーマコード（参考）】

5H012

5H031

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H012AA07

5H012BB08

5H012CC10

5H012DD01

5H031AA09

5H031BB02

5H031EE01

5H031EE04

5H031KK01

5H040AA28

5H040AA34

5H040AT02

5H040AY05

5H040AY10

5H040CC34

5H040GG27

5H040JJ03

5H040LL01

5H040LL04

5H040LL06

5H040NN00

5H040NN03

5H043AA04

5H043CA04

5H043GA23

5H043GA24

5H043HA06F

5H043JA13F

5H043KA14F

5H043KA22F

5H043LA21F

(57)【要約】

【課題】収納している電池の冷却性に優れ、電池から電解液が漏れ出た場合でも外部には露出させない電池パックを提供すること。
【解決手段】本開示技術では、発電要素と電解液とを内蔵する複数の電池３と、複数の電池３を収納する収納ケース２とを有し、収納ケース２には、電解液より低密度で、絶縁性で、不燃性の液体である不燃液４が、複数の電池３とともに収納されており、収納ケース２は、複数の電池３を収納ケース２の底面１４に接触せず不燃液４に部分的に浸るように保持するとともに、複数の電池３と収納ケース２との間の熱伝導経路となる保持部材１２を有し、複数の電池３は、保持部材１２に保持されている電池パック１を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電要素と電解液とを内蔵する複数の電池と、前記複数の電池を収納する収納ケースとを有する電池パックであって、
前記収納ケースには、前記電解液より低密度で、絶縁性で、不燃性の液体である不燃液が、前記複数の電池とともに収納されており、
前記収納ケースは、前記複数の電池を前記収納ケースの底面に接触せず前記不燃液に部分的に浸るように保持するとともに、前記複数の電池と前記収納ケースとの間の熱伝導経路となる保持部材を有し、
前記複数の電池は、前記保持部材に保持されている電池パック。

【請求項2】

請求項１に記載の電池パックであって、
前記複数の電池と前記底面との間に絶縁部材を有する電池パック。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の電池パックであって、
前記収納ケースの上部に、前記不燃液を漏出させずに気体の内部から外部への流出を許容する圧力開放部が設けられている電池パック。

【請求項4】

請求項１または請求項２に記載の電池パックであって、
前記収納ケースから大気に放熱する放熱部を有する電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示技術は、電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電池パックとして、特許文献１に記載されている「バッテリパック」を挙げることができる。同文献のバッテリパックでは、複数の直方体状のバッテリセル（電池）をケース内に収納するとともに、ケースに絶縁性冷却液を充填している。これにより、複数のバッテリセルをほぼ均一に冷却し、各バッテリセルをほぼ均一の温度に維持することができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2013-62023号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記した従来の技術には、バッテリセルから電解液の液漏れがあった場合のことが考慮されていないという問題点があった。

【0005】

本開示技術の課題とするところは、収納している電池の冷却性に優れ、電池から電解液が漏れ出た場合でも外部には露出させない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】

【0006】

本開示技術の一態様における電池パックは、発電要素と電解液とを内蔵する複数の電池と、複数の電池を収納する収納ケースとを有するものであって、収納ケースには、電解液より低密度で、絶縁性で、不燃性の液体である不燃液が、複数の電池とともに収納されており、収納ケースは、複数の電池を収納ケースの底面に接触せず不燃液に部分的に浸るように保持するとともに、複数の電池と収納ケースとの間の熱伝導経路となる保持部材を有し、複数の電池は、保持部材に保持されているものである。

【0007】

上記態様における電池パックでは、使用段階で電池の温度が上昇するような場面でも、電池の熱が保持部材を通して収納ケースに伝達される。不燃液の対流もある程度電池から収納ケースへの熱伝達に寄与する。このため収納している電池の冷却性能が高い。電池の電解液が電池の外へ漏れ出た場合には、漏れ出た電解液は、不燃液より高密度であるため、不燃液の下に潜り込む。このため電解液は収納ケースの底面上に不燃液で閉じ込められた状態となり、空気に露出しない。このため安全性が高い。

【0008】

上記態様における電池パックではさらに、複数の電池と底面との間に絶縁部材を有することが望ましい。このようになっていると、保持部材による電池の保持が緩かった場合でも、電池と底面との接触が絶縁部材により阻止される。

【0009】

上記のいずれかの態様における電池パックではさらに、収納ケースの上部に、不燃液を漏出させずに気体の内部から外部への流出を許容する圧力開放部が設けられていることが望ましい。このようになっていると、電池の使用状況により収納ケースの内部圧力が上昇したとしても、圧力開放部の作用により収納ケースの内部から外部へと気体が流出できる。このため過度な内部圧力の上昇には至らない。それでいて、振動等により収納ケースの内部で不燃液が飛散したとしても、不燃液が収納ケースの外へ漏れ出ることはない。

【0010】

上記のいずれかの態様（圧力開放部を有する態様を含む。）における電池パックではさらに、収納ケースから大気に放熱する放熱部を有することが望ましい。このようになっていると、電池から収納ケースに伝達された熱の大気への放熱が促進される。このため電池の冷却性能がより高い。

【発明の効果】

【0011】

本開示技術によれば、収納している電池の冷却性に優れ、電池から電解液が漏れ出た場合でも外部には露出させない電池パックが提供されている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態に係る電池パックの構成を示す正面透視図である。

【図2】電池の構成を示す斜視透視図である。

【図3】棚に載っている電池パックの斜視図である。

【図4】電池パックの平面図である。

【図5】実施の形態に係る電池パックの構成を概略的に描いた模式図である。

【図6】電解液の液漏れが起こった状態を描いた模式図である。

【図7】底面に放熱フィンを設けた電池パックを描いた模式図である。

【図8】放熱板を設けた電池パックを描いた模式図である。

【図9】棚に電池パックの放熱フィンを設けた構成を描いた模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本形態は、図１に示す電池パック１に本開示技術を適用して具体化したものである。図１の電池パック１は、収納ケース２に複数の電池３を収納したものである。収納ケース２には、後述する不燃液４も収納されている。図１では収納ケース２の内部の様子を示している。電池３は図２に示すように、外装体５に発電要素６と電解液７とを内蔵しているものである。電池３には、正負の外部端子８、９が設けられている。本形態における電池３は、平板角形の外形のものである。

【0014】

図１に戻って、収納ケース２は、箱体１０と蓋体１１とで構成されている。箱体１０は内部に、保持部材１２を有している。保持部材１２は、複数の電池３を収納ケース２の内部に保持する部材である。保持部材１２に保持されている複数の電池３は、角形形状の厚み方向に積層され、図２に示した外部端子８、９を上に向けている。電池３と電池３との間には、スペーサ１３が挟み込まれている。保持部材１２は、複数の電池３を、箱体１０の底面１４に接触しないように保持している。保持部材１２の足部１９は、底面１４に接触している。保持部材１２に保持されている複数の電池３と底面１４との間には、絶縁部材１５が配置されている。箱体１０の上部の開口部は蓋体１１で塞がれており、蓋体１１には開放弁１６が設けられている。

【0015】

図１に示されるように電池パック１では、不燃液４の液面１７が、電池３の中腹程度の高さの位置にある。このため各電池３はいずれも、その下寄り半分程度が不燃液４に浸っている状態にある。電池３の外部端子８、９（図２）は不燃液４から露出している。保持部材１２もその高さ方向の全寸のうち下寄りの半分程度は不燃液４に浸っている。絶縁部材１５は、その全体が不燃液４の中に埋没している状態にある。

【0016】

図１には、電池パック１を載せる棚１８の一部も現れている。棚１８に載っている状態での電池パック１の斜視図を図３に示す。電池パック１を上方から見た平面図を図４に示す。図３および図４では、蓋体１１を除いた状態の電池パック１を示している。図３では１つの電池パック１が棚１８に載っているが、複数の電池パック１を棚１８に載せてもよい。棚１８上でも、実際に使用に供される電池パック１は、蓋体１１で上面が閉じられたものである。つまり、不燃液４は収納ケース２の内部に封入されている状態にある。図４には、保持部材１２のうち不燃液４に浸っている部分である足部１９も描かれている。

【0017】

不燃液４について説明する。不燃液４は、電解液７より低密度で、絶縁性で、不燃性の液体である。電解液７は通常、極性有機溶媒に電解質を溶解したものであり、その多くは水より高密度なものである。そのため、水より低密度な液体は、不燃液４に求められる密度の要件を満たすことになる。不燃性については、本開示技術としては引火点温度が６００℃以上であることをいうものとする。図３に示したような電池パック１の使用環境下にて自発的に発火しなければ十分だからである。これにより例えば、４ストロークエンジン用のエンジンオイルを、電池パック１における不燃液４として使用することができる。

【0018】

保持部材１２は、前述の電池３を保持する機能に加えて、電池３と箱体１０との間の熱伝導経路としての機能をも奏するものである。そのため保持部材１２は、例えばアルミ等の金属製または合金製の素材で構成されている。保持部材１２は、各電池３を直接に保持するものであってもよいし、前述のスペーサ１３を介して間接的に電池３を保持するものであってもよい。後者の場合でも、スペーサ１３そのものはそれほど厚いものではないので、電池３と保持部材１２との間の熱伝導の大きな妨げにはならない。

【0019】

電池３の充放電によりその温度が上昇するような場面でも、保持部材１２により、電池３から箱体１０の底面１４へと放熱される。また、不燃液４の対流によってもある程度電池３から箱体１０への放熱が起こる。このため、電池３の温度が過度に上昇するようなことはない。電池パック１が棚１８に載っている場合には、箱体１０から棚１８にも熱が拡散する。このようにして、電池パック１の温度上昇が抑制されるようになっている。

【0020】

開放弁１６は、不燃液４を漏出させることなく、収納ケース２の内部から外部への気体の流出を許容する圧力開放部である。通常時には開放弁１６は閉じた状態にあり、気体も液体も通過しない。電池３の温度が上昇するような状況で収納ケース２の内部空間の圧力が許容限度を超えて上昇すると、開放弁１６が開き、収納ケース２の内側から外側へと空気が流出する。これにより、収納ケース２の内部圧力の過度な上昇が防止される。

【0021】

その一方で、振動や揺さぶりにより収納ケース２の内部で特段の圧力上昇を伴うことなく不燃液４が飛散するようなことがあったとしても、開放弁１６は閉じたままである。このため、飛散した不燃液４が開放弁１６から外部へ流出することはない。飛散した不燃液４が外部端子８と外部端子９とを短絡させてしまうこともない。不燃液４は絶縁性だからである。

【0022】

絶縁部材１５は、樹脂あるいはセラミック等の絶縁性の素材で構成されているものである。絶縁部材１５は絶縁部材１５の素材は、絶縁性であり、不燃液４により腐食・溶解等しないものであれば何でもよい。本形態では絶縁部材１５の素材として、ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いている。絶縁部材１５の存在により、保持部材１２による電池３の保持が緩かった場合でも、電池３と底面１４との接触が防止される。図１では各電池３に１つずつ絶縁部材１５が配置されているように見える。また、絶縁部材１５同士が密着しているように見える。しかしこれに限らず、絶縁部材１５の個数は任意である。絶縁部材１５同士の間に隙間がありそこにも不燃液４が入り込んでいてもよい。

【0023】

電池パック１において電池３から電解液７の液漏れがあった場合の状況、および放熱性の向上例について、図５～図９により説明する。これらの図中においては、電池パック１の構成を簡略化して模式的に描いている。絶縁部材１５はこれらの図中では省略している。図５は、電池パック１の通常の状態を示している。

【0024】

図６は、電解液７の液漏れがあった場合における電池パック１の内部の状況を示している。電池３の外装体５から外に漏れ出た電解液７は、不燃液４との前述の密度差により、図６に示すように、不燃液４の下に潜り込み、箱体１０の底面１４のすぐ上に溜まる。つまり、電解液７の上を不燃液４が隙間なく覆う状態となる。このため、漏れ出た電解液７と空気との接触が不燃液４により阻止される。また、電池３の下部が電解液７に浸るような状況にはなかなかならない。これにより安全性が維持される。また、開放弁１６は、不燃液４の外部流出を防ぐだけでなく、電解液７についても収納ケース２の外部への流出を防ぐ。

【0025】

ここで、不燃液４として使用する液体は、上記の各条件に加えて、無極性液体であることが望ましい。電解液７は必然的に極性溶媒を主成分とするので、無極性液体の不燃液４とは混じり合わないからである。このため電解液７は、無極性液体の不燃液４により閉じ込められることとなり、安全性がより高い。前述のエンジンオイルは無極性液体であるため、この点でも不燃液４として好適である。なお、極性液体であっても、不燃液４として全く使用できないわけではない。図６の状況下で仮に不燃液４と電解液７とが多少混合したとしても、前述の密度差により、液面１７の付近は不燃液４がリッチな混合割合となるからである。

【0026】

図７～図９に示すのは、収納ケース２から大気への放熱性を向上させた例である。図７には、底面１４の下面に直接に放熱フィン２０を設けた例を示している。電池３から保持部材１２および不燃液４を経て箱体１０に伝達された熱はさらに、放熱フィン２０を経て、大気へと放散されていく。これにより、電池パック１の温度上昇がさらに抑制される。このように放熱フィン２０を有する電池パック１であっても、図３に示したように棚１８に載せることができる。放熱フィン２０は、底面１４の下面に設ける代わりに、箱体１０の側面に設けてもよい。

【0027】

図８は、収納ケース２とは別体の放熱板２１を用いる例である。放熱板２１には、放熱フィン２２が設けられている。図８の使用例では、電池パック１を棚１８の上に載せ、放熱板２１における放熱フィン２２と反対側の面を棚１８の下面に貼り付けている。このような構成では箱体１０の熱は、棚１８へ、さらに放熱板２１へと伝達され、放熱フィン２２から大気へ放散されていく。図９に示すように棚１８の下面に放熱フィン２３を設けてもよい。放熱フィン２０、２２、２３はいずれも、収納ケース２から大気に放熱する放熱部である。

【0028】

以上詳細に説明したように本実施の形態に係る電池パック１では、収納ケース２の内部に、複数の電池３を収納するとともに不燃液４も収納している。収納ケース２内の電池３は、熱伝導性の保持部材１２により、収納ケース２の底面１４には接触せず不燃液４に部分的に浸るように保持されている。これにより、電池３から収納ケース２へとスムーズに熱が伝達されるとともに、仮に電池３から電解液７が漏れ出たとしても、漏れ出た電解液７が不燃液４の下に閉じ込められるようにしている。このようにして、収納している電池３の冷却性能と、電池３から電解液７が漏れ出た場合でも外部には露出させない電池パック１が実現されている。

【0029】

本実施の形態および実施例は単なる例示にすぎず、本開示技術を何ら限定するものではない。したがって本開示技術は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、保持部材１２の具体的な形状、材質は任意であり、電池３を底面１４から浮いた位置に保持するとともに電池３から収納ケース２への熱伝導経路となるものであれば何でもよい。絶縁部材１５については、保持部材１２による電池３の上記位置への保持が確実であれば、なくてもよい。圧力開放部としては、開放弁１６に替えて、多孔質膜等の防水透湿性素材を用いてもよい。

【0030】

不燃液４については、上記で説明したような収納ケース２内に外部から遮断して収納された形態に限られない。例えば、不燃液４の熱を大気に放散させる熱交換器を収納ケース２の外に設け、電池パック１と熱交換器とをホースで繋いで不燃液４を熱交換器に循環させるようにしてもよい。その場合、１つの熱交換器を複数の電池パック１で共用してもよい。熱交換器を設けると、電池パック１における電池３の冷却性能をさらに高めることができる。

【符号の説明】

【0031】

１ 電池パック １２ 保持部材
２ 収納ケース １４ 底面
３ 電池 １５ 絶縁部材
４ 不燃液 １６ 開放弁
６ 発電要素 １７ 液面
７ 電解液 ２０ 放熱フィン
１０ 箱体 ２２ 放熱フィン
１１ 蓋体 ２３ 放熱フィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】