特許 7236653 電池ユニット

(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】

(24)【登録日】2023-03-02

(45)【発行日】2023-03-10

(54)【発明の名称】電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/213 20210101AFI20230303BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20230303BHJP

   H01M 50/244 20210101ALI20230303BHJP

【ＦＩ】

H01M50/213

H01M50/209

H01M50/244 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019032919

(22)【出願日】2019-02-26

(65)【公開番号】P2020136253

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】中島 武

【審査官】松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１０１８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９８５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７３１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２７０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７６３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３５０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／００３４７８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池モジュールと、
前記複数の電池モジュールを収納する外側筐体とを備え、
前記複数の電池モジュールのそれぞれは、
複数の電池セルと、
前記複数の電池セルを収納する内側筐体とを備え、
前記外側筐体は、前記複数の電池モジュールが配置された前記外側筐体の内部と反対側の前記外側筐体の外側の外側表面であって、かつ少なくとも１つの電池セルに対向した外側表面に、内部に向かって凹んだ形状の外側凹部を備え、
前記少なくとも１つの電池セルを収納する前記電池モジュールの前記内側筐体は、前記複数の電池セルが配置された前記内側筐体の内部と反対側の前記内側筐体の外側の内側表面であって、かつ前記少なくとも１つの電池セルに対向した内側表面に、内部に向かって凹んだ形状の内側凹部を備え、
前記複数の電池セルのそれぞれは、正極板と負極板とを内蔵し、
前記外側凹部は、前記外側表面から前記外側筐体の内部に向かって物体を挿入する場合に、前記内側筐体を介して、前記少なくとも１つの電池セルの正極板と負極板とを前記物体により短絡可能な位置に配置され、
前記外側凹部は、前記外側表面から内部に向かって細くなるテーパー形状を有する第１側面と、前記第１側面の内部側端を塞ぐ第１底面とを含み、
前記内側凹部は、前記外側凹部から前記内側筐体の内部に向かって前記物体を挿入して、前記少なくとも１つの電池セルの正極板と負極板とを前記物体により短絡させる場合に、前記物体が貫通される位置に配置され、
前記内側凹部は、前記内側表面から内部に向かって細くなるテーパー形状を有する第２側面と、前記第２側面の内部側端を塞ぐ第２底面とを含む、
電池ユニット。

【請求項2】

前記物体は、導体であり、
前記外側凹部は、前記外側表面から前記外側筐体の内部に向かって前記導体を挿入する場合に、前記内側筐体を介して、前記少なくとも１つの電池セルの内部において、当該電池セルの正極板と負極板とを前記物体により短絡可能な位置に配置される、
請求項１に記載の電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池ユニットに関し、特に複数の電池セルを収納する電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池のような電池セルは、正極板と負極板との間に、それぞれの極板を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を有する絶縁層を備える。正極板、負極板、絶縁層の表面に付着した導体粉（異物）により絶縁層が破れ、正極板と負極板とが電気的に導通することによって、内部短絡が発生する。内部短絡が一旦発生すると、短絡電流に伴うジュール熱によって、電池セルが破壊してしまう場合も起こり得る。一方、電池セルで内部短絡が生じた場合でも、電池セルの安全性を確保するためには、内部短絡が発生した際の電池セルの安全性を正しく評価することが重要となる。その評価試験の一例が釘刺し試験である。釘刺し試験では、外部より電池セルに釘を突き刺し、正極板と負極板とを釘によって短絡させ、発生するジュール発熱によって生じる電池セルの温度や電圧などの変化が測定される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第１２／１１７６６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

釘刺し試験では、内部短絡を発生させる位置に釘を突き刺さなければならない。一方、複数の電池セルが筐体に収納されることによって電池モジュールが構成される。また、複数の電池モジュールが別の筐体にさらに収納されることによって電池ユニットが構成される。このような電池ユニットあるいは電池モジュールにおいては、電池セルが外部に露出しない。そのため、内部短絡を発生させる位置に釘を突き刺さすことが困難になる。

【0005】

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の電池セルが収納された構造においても電池セルを内部短絡させやすくする技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の電池ユニットは、複数の電池モジュールと、複数の電池モジュールを収納する外側筐体とを備える。複数の電池モジュールのそれぞれは、複数の電池セルと、複数の電池セルを収納する内側筐体とを備える。外側筐体は、複数の電池モジュールが配置された外側筐体の内部と反対側の外側筐体の外側の外側表面であって、かつ少なくとも１つの電池セルに対向した外側表面に、内部に向かって凹んだ形状の外側凹部を備える。少なくとも１つの電池セルを収納する電池モジュールの内側筐体は、複数の電池セルが配置された内側筐体の内部と反対側の内側筐体の外側の内側表面であって、かつ少なくとも１つの電池セルに対向した内側表面に、内部に向かって凹んだ形状の内側凹部を備える。複数の電池セルのそれぞれは、正極板と負極板とを内蔵し、外側凹部は、外側表面から外側筐体の内部に向かって物体を挿入する場合に、内側筐体を介して、少なくとも１つの電池セルの正極板と負極板とを物体により短絡可能な位置に配置され、外側凹部は、外側表面から内部に向かって細くなるテーパー形状を有する第１側面と、第１側面の内部側端を塞ぐ第１底面とを含み、内側凹部は、外側凹部から内側筐体の内部に向かって物体を挿入して、少なくとも１つの電池セルの正極板と負極板とを物体により短絡させる場合に、物体が貫通される位置に配置され、内側凹部は、内側表面から内部に向かって細くなるテーパー形状を有する第２側面と、第２側面の内部側端を塞ぐ第２底面とを含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、複数の電池セルが収納された構造においても電池セルを内部短絡させやすくできる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１（ａ）－（ｂ）は、本実施例に係る電池セルの構造を示す図である。

【図2】図２（ａ）－（ｂ）は、図１（ａ）－（ｂ）の電池セルが複数含まれる電池モジュール、電池ユニットの構造を示す図である。

【図3】本実施例に係る電池ユニットの構造を示す図である。

【図4】図４（ａ）－（ｂ）は、図３の外側凹部、内側凹部の構造を示す図である。

【図5】変形例に係る電池モジュールの構造を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の実施例を具体的に説明する前に、実施例の概要を説明する。本実施例は、電池ユニットに関する。電池ユニットの筐体（以下、「外側筐体」という）には複数の電池モジュールが収納され、各電池モジュールの筐体（以下、「内側筐体」という）には複数の電池セルが収納される。電池セルがリチウムイオン二次電池である場合、導体粉による絶縁層の破壊、あるいは高温下における絶縁層の収縮によって、正極板と負極板との間に内部短絡が発生しうる。正極板と負極板との間の内部短絡が発生すると、短絡電流に伴うジュール熱によって短絡部はさらに拡大するとともに異常加熱を生じ、電池セルが破壊してしまう場合も起こり得る。一方、電池セルに内部短絡が発生した場合においても、電池セルの破壊などを抑制し、安全性を確保することは重要である。電池セルの安全性を確保するためには、内部短絡が発生した際の電池の安全性を正しく評価することが必要になる。そのために、リチウムイオン二次電池について、ＵＬ、ＪＩＳ、ＳＡＥ規格などで内部短絡時の挙動評価が制定されている。内部短絡時の挙動評価の方法として、様々な方法が提唱されているが、例えば、ＳＡＥ Ｊ ２４６４において、釘差し試験による評価が記載されている。

【0011】

前述のごとく、釘刺し試験では、外部より電池に釘を突き刺し、正極板と負極板とを釘によって短絡させ、発生するジュール発熱によって生じる電池の温度や電圧などの変化が測定される。その際、内部短絡が発生しない位置に釘を突き刺すと、正確な釘刺し試験とはならない。そのため、内部短絡を発生させる位置に釘を突き刺さすことが重要になる。一方、電池ユニットでは、外側筐体および内側筐体の内部に複数の電池セルが収納されるので、電池セルが外部に露出せず、内部短絡を発生させる位置に釘を突き刺さすことが困難になる。さらに、電池モジュールあるいは電池ユニットの大容量化に伴い、電池セルの大型化あるいは多直多並化がなされる。この場合、破壊した電池セルが隣接した電池セルへ与える影響についても従来以上に重要となるので、最終形態で評価することが望ましい。

【0012】

複数の電池セルが収納された構造においても電池セルを内部短絡させやすくするために、本実施例では、電池セルにおいて内部短絡を発生させる位置（以下、「短絡位置」という）に、一直線状に延びる仮想の釘が突き刺された場合を想定する。仮想の釘と、当該電池セルを収納している内側筐体の表面（以下、「内側表面」という）とが交差する位置に、内側筐体の内部に向かって凹んだ形状の内側凹部が設けられる。また、仮想の釘と、外側筐体の表面（以下、「外側表面」という）とが交差する位置に、外側筐体の内部に向かって凹んだ形状の外側凹部が設けられる。釘刺し試験を実行する場合、外側凹部から釘を突き刺せば、釘は、外側凹部と内側凹部とを貫通して、電池セルの短絡位置に到達する。さらに、外側凹部から突き刺した釘の角度が短絡位置に向かっていなくても、内側凹部によって釘の角度が修正され、釘が短絡位置に向かうようになる。以下の説明において、「平行」、「垂直」は、完全な平行、垂直だけではなく、誤差の範囲で平行、垂直からずれている場合も含む。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。

【0013】

図１（ａ）－（ｂ）は、電池セル１００の構造を示す。図１（ａ）は、電池セル１００の外観図である。電池セル１００は、第１面１０、第２面１２、第３面１４、正極端子１６、負極端子１８を含む。電池セル１００は円柱形状を有し、その上面が円形状の第１面１０であり、その側面が第２面１２であり、その下面が円形状の第３面１４である。ここで、第１面１０、第２面１２、第３面１４の組合せがケースを構成しており、ケースは例えばスチール製である。第１面１０の中心部分には、上方に向かって突起する正極端子１６が配置される。また、第３面１４は負極端子１８でもある。

【0014】

図１（ｂ）は、第１面１０と第３面１４に対して垂直方向の電池セル１００の断面図である。電池セル１００は、正極板５０、セパレータ６０、負極板７０を内蔵し、正極板５０、セパレータ６０、負極板７０は、渦巻き状に巻かれたスパイラル構造を有する。例えば、正極板５０は、コバルト酸リチウムを主活物質とし、負極板７０は、特殊カーボンを主活物質とする。また、セパレータ６０は、電解液を含浸させた絶縁層である。このような構造において、短絡位置は、セパレータ６０を横切り、かつ正極板５０および負極板７０を含む位置であり、例えば、位置Ｐ１のように示される。

【0015】

正極端子１６が設けられる第１面１０から釘を刺すことを想定する場合、位置Ｐ１を第１面１０に向かって直線的に移動させた位置が、第１面１０上の位置Ｐ２と示される。釘刺し試験の際に、第１面１０上の位置Ｐ２に釘をあて、第３面１４に向かって釘を進ませると、釘は位置Ｐ１に到達する。しかしながら、釘が刺される方向は、正極端子１６が設けられる第１面１０に限定されず、負極端子１８が設けられる第３面１４であってもよく、第２面１２であってもよい。以下では、一例として、図１（ｂ）のように、正極端子１６が設けられる第１面１０から釘を刺すことを前提に説明を進める。また、短絡位置は、位置Ｐ１に限定されず、第１面１０の中央部分から第３面１４の方に進んだ位置、周縁部分から第３面１４の方に進んだ位置以外であればよい。

【0016】

図２（ａ）－（ｂ）は、電池セル１００が複数含まれる電池モジュール２００、電池ユニット３００の構造を示す。図２（ａ）－（ｂ）に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を含む直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、電池モジュール２００および電池ユニット３００の底面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直であり、電池モジュール２００および電池ユニット３００の高さ（垂直）方向に延びる。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。また、ｘ軸の正方向側を「前側」、ｘ軸の負方向側を「後側」、ｚ軸の正方向側を「上側」あるいは「天面側」、ｚ軸の負方向側を「下側」あるいは「底面側」ということもある。さらに、ｙ軸方向の正方向側を「右側」、ｙ軸の負方向側を「左側」ということもある。

【0017】

図２（ａ）は、電池モジュール２００の最前端に近い位置におけるｙ－ｚ平面の断面を前側から見た場合の構造を示す。図示のごとく、電池モジュール２００は、電池セル１００と総称される第１電池セル１００ａから第１１電池セル１００ｋ、内側筐体１１０を含む。電池モジュール２００に含まれる電池セル１００の数は「１１」に限定されない。また、内側筐体１１０は、前後方向に長い中空の箱形形状を有し、内側表面１２０と総称される第１内側表面１２０ａから第６内側表面１２０ｆによって囲まれる。図２（ａ）においては、第１内側表面１２０ａと第２内側表面１２０ｂは省略される。

【0018】

具体的に説明すると、内側筐体１１０の上側には第３内側表面１２０ｃが配置され、下側には第４内側表面１２０ｄが配置され、左側には第５内側表面１２０ｅが配置され、右側には第６内側表面１２０ｆが配置される。さらに、内側筐体１１０の前側には第１内側表面１２０ａが配置され、後側には第２内側表面１２０ｂが配置される。第１内側表面１２０ａから第６内側表面１２０ｆはいずれも矩形状である。特に、対向する２つの内側表面１２０は同一形状を有する。内側筐体１１０および内側表面１２０の形状はこれに限定されない。

【0019】

内側筐体１１０の内部には、複数の電池セル１００が収納される。ここでは、第１面１０を前側に向けて複数の電池セル１００が並べられる。その際、電池セル１００の第１面１０と、第１内側表面１２０ａとは、所定の間隔だけ離間される。複数の電池セル１００を接続するための配線、複数の電池セル１００に対する制御を実行するための回路も電池モジュール２００に含まれるが、ここではそれらの図示を省略する。

【0020】

図２（ｂ）は、電池ユニット３００の最左端に近い位置におけるｚ－ｘ平面の断面を左側から見た場合の構造を示す。図示のごとく、電池ユニット３００は、電池モジュール２００と総称される第１電池モジュール２００ａから第３電池モジュール２００ｃ、外側筐体２１０を含む。電池ユニット３００に含まれる電池モジュール２００の数は「３」に限定されない。ここでは、一例として電池モジュール２００が上下に３つ重ねられているので、外側筐体２１０は、上下方向に長い中空の箱形形状を有し、外側表面２２０と総称される第１外側表面２２０ａから第６外側表面２２０ｆによって囲まれる。図２（ｂ）においては、第５外側表面２２０ｅと第６外側表面２２０ｆは省略される。

【0021】

具体的に説明すると、外側筐体２１０の前側には第１外側表面２２０ａが配置され、後側には第２外側表面２２０ｂが配置され、上側には第３外側表面２２０ｃが配置され、下側には第４外側表面２２０ｄが配置される。さらに、外側筐体２１０の左側には第５外側表面２２０ｅが配置され、右側には第６外側表面２２０ｆが配置される。特に、対向する２つの外側表面２２０は同一形状を有する。外側筐体２１０および外側表面２２０の形状はこれに限定されない。

【0022】

外側筐体２１０の内部には、複数の電池モジュール２００が収納される。その際、電池モジュール２００の第１内側表面１２０ａと、第１外側表面２２０ａとは、所定の間隔だけ離間される。複数の電池モジュール２００を接続するための配線、複数の電池モジュール２００に対する制御を実行するための回路も電池ユニット３００に含まれるが、ここではそれらの図示を省略する。

【0023】

前述のごとく、電池モジュール２００の内側筐体１１０の内部には複数の電池セル１００が収納されているが、電池ユニット３００を外側から見た場合に、複数の電池セル１００は露出しない。さらに、電池セル１００の第１面１０と第１内側表面１２０ａとは離間し、第１内側表面１２０ａと第１外側表面２２０ａとも離間するので、電池セル１００の第１面１０は第１外側表面２２０ａから離れて配置される。これらの状況を組み合わせると、電池ユニット３００に収納された複数の電池セル１００の少なくとも１つに対する釘刺し試験を実行する場合、第１外側表面２２０ａから釘を刺しても、図１（ｂ）の第１面１０の位置Ｐ２に釘が到達する可能性は低いといえる。この可能性を向上させるために、本実施例に係る電池モジュール２００、電池ユニット３００は、さらに次の構造を有する。

【0024】

図３は、電池ユニット３００の構造を示す。これは、ｚ－ｘ平面の断面図である。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。一例として、最下段の第３電池モジュール２００ｃにおける第８電池セル１００ｈが釘刺し試験の対象とされる。図２（ａ）に示されるように、第８電池セル１００ｈは、最下段かつ左端に配置される電池セル１００である。図示のごとく、第８電池セル１００ｈの位置Ｐ１と位置Ｐ２は前後方向に並べられ、位置Ｐ２は、第８電池セル１００ｈの第１面１０上に配置される。

【0025】

内側筐体１１０の第１内側表面１２０ａには、内側筐体１１０の内部に向かって凹んだ形状の内側凹部１３０が設けられる。内側凹部１３０は、第１内側表面１２０ａのうちの第８電池セル１００ｈの第１面１０に対向した部分に配置される。特に、内側凹部１３０は、位置Ｐ１と位置Ｐ２と前後方向に並べられる位置に配置される。また、外側筐体２１０の第１外側表面２２０ａには、外側筐体２１０の内部に向かって凹んだ形状の外側凹部２３０が設けられる。外側凹部２３０は、第１外側表面２２０ａのうちの第８電池セル１００ｈの第１面１０に第１内側表面１２０ａを介して対向した部分に配置される。特に、外側凹部２３０は、位置Ｐ１と位置Ｐ２と内側凹部１３０と前後方向に並べられる位置に配置される。

【0026】

図３において、前述の釘あるいは仮想の釘は導体４００と示される。この定義のもと、外側凹部２３０は、第１外側表面２２０ａから外側筐体２１０の内部に向かって導体４００を挿入する場合に、内側筐体１１０を介して、第８電池セル１００ｈの正極板５０と負極板７０とを導体４００により短絡可能な位置に配置されるといえる。また、内側凹部１３０は、内側凹部１３０から内側筐体１１０の内部に向かって導体４００を挿入して、第８電池セル１００ｈの正極板５０と負極板７０とを導体４００により短絡させる場合に、導体４００が貫通される位置に配置されるといえる。そのため、釘刺し試験の試験者は、外側凹部２３０に導体４００の先端をあて、導体４００を後側に移動させるだけで、導体４００は、外側凹部２３０、内側凹部１３０、位置Ｐ２を通過して位置Ｐ１に到達する。その結果、第８電池セル１００ｈは導体４００により短絡される。

【0027】

一方、外側凹部２３０に先端があてられた導体４００の移動の方向が後側からずれる場合、導体４００は内側凹部１３０、位置Ｐ２を通過しないおそれがある。これに対応するための外側凹部２３０、内側凹部１３０の構造を説明するために、ここでは図４（ａ）－（ｂ）を使用する。図４（ａ）－（ｂ）は、外側凹部２３０、内側凹部１３０の構造を示す。図４（ａ）は、図３の外側凹部２３０の近傍を拡大した断面図である。外側凹部２３０は、側面２３２、底面２３４を含む。側面２３２は、第１外側表面２２０ａ上に円形状の開口を有し、第１外側表面２２０ａから後側に向かって細くなるテーパー形状を有する面である。側面２３２の後側端には、円形状の底面２３４が配置される。このような構造により、導体４００の先端の角度が後側に向いていない場合、導体４００の先端は底面２３４ではなく、側面２３２に接触する。側面２３２に接触した導体４００は、側面２３２の傾斜により底面２３４の方に移動する。底面２３４に到達した導体４００は、底面２３４を貫通して、外側筐体２１０の内部に移動する。そのため、導体４００の先端の角度が後側に向くように修正される。

【0028】

図４（ｂ）は、図３の内側凹部１３０の近傍を拡大した断面図である。内側凹部１３０は、側面１３２、側面１３２を含む。側面１３２、底面１３４は、側面２３２、底面２３４と同様の形状を有する。ここで、側面１３２、底面１３４のサイズは、側面２３２、底面２３４のサイズと同一であってもよく、異なっていてもよい。このような構造により、外側凹部２３０を貫通した導体４００の移動の方向が仮に後側からずれる場合、導体４００の先端は底面１３４ではなく、側面１３２に接触する。側面１３２に接触した導体４００は、側面１３２の傾斜により底面１３４の方に移動する。底面１３４に到達した導体４００は、底面１３４を貫通して、内側筐体１１０の内部に移動する。図３に戻る。その結果、導体４００は、位置Ｐ２を通過して位置Ｐ１に到達する。

【0029】

以下では、釘刺し試験の対象とすべき電池セル１００、電池モジュール２００について説明する。図２（ａ）のように、内側筐体１１０内に複数の電池セル１００が配置されている場合、隣接する電池セル１００の数（以下、「隣接数」という）が電池セル１００毎に異なる。例えば、第１電池セル１００ａ、第４電池セル１００ｄ、第８電池セル１００ｈ、第１１電池セル１００ｋにおける隣接数は「３」である。第２電池セル１００ｂ、第３電池セル１００ｃ、第９電池セル１００ｉ、第１０電池セル１００ｊにおける隣接数は「４」である。第５電池セル１００ｅ、第７電池セル１００ｇにおける隣接数は「５」である。第６電池セル１００ｆにおける隣接数は「６」である。

【0030】

前述のごとく、電池セル１００のケースはスチール製である。また、内側筐体１１０が、スチール等の金属よりも熱伝導性の低い材料、例えば樹脂により形成されていることを想定する。このような状況下において、隣接数の多い電池セル１００において生じる発熱は、隣接数の少ない電池セル１００において生じる発熱よりも、隣接する電池セル１００に逃げやすくなる。第６電池セル１００ｆに対して釘刺し試験を実験した場合、第６電池セル１００ｆからの発熱は逃げやすいので、発熱の影響が低減される。一方、第８電池セル１００ｈに対して釘刺し試験を実験した場合、第８電池セル１００ｈからの発熱は逃げにくいので、発熱の影響が低減されにくくなる。そのため、隣接数の少ない電池セル１００ほど、釘刺し試験の対象として適しているといえる。これは、内側筐体１１０に対向する面積が広い電池セル１００ほど、釘刺し試験の対象として適しているともいえる。

【0031】

次は、図２（ｂ）のように、外側筐体２１０内に複数の電池モジュール２００が上下方向に配置されている構造において、いずれかの電池モジュール２００が発熱により燃える場合を想定する。電池モジュール２００からの炎は上側に向かうので、当該電池モジュール２００の下側に配置される電池モジュール２００よりも、上側に配置される別の電池モジュール２００の方が類焼の可能性が高くなる。つまり、発熱により燃える電池モジュール２００が下側であるほど、類焼による被害が大きくなる。そのため、下側に配置される電池モジュール２００ほど、釘刺し試験の対象として適しているといえる。図２（ｂ）の構造では、第３電池モジュール２００ｃが釘刺し試験の対象として最も適している。

【0032】

このように選択された電池モジュール２００のうちの電池セル１００に対向するように、内側凹部１３０と外側凹部２３０とが設けられる。また、釘刺し試験の対象とされる電池セル１００は１つでなくてもよく、複数であってもよい。その際、複数の内側凹部１３０と複数の外側凹部２３０とが設けられる。

【0033】

本実施例によれば、外側表面２２０から内部に向かって導体４００を挿入する場合に、電池セル１００を内部短絡可能な位置に外側凹部２３０を配置させるので、複数の電池セル１００が収納された構造においても電池セル１００を内部短絡させやすくできる。また、外側凹部２３０は、側面２３２と底面２３４とを含むので、導体４００の先端の方向が側面２３２に向いていても、導体４００の先端の方向を底面２３４の方に修正できる。また、導体４００の先端の方向が底面２３４の方に修正されるので、電池セル１００を内部短絡させやすくできる。

【0034】

また、外側凹部２３０から内部に向かって導体４００を挿入して電池セル１００を内部短絡させる場合に、導体４００の貫通位置に内側凹部１３０を配置させるので、複数の電池セル１００が収納された構造においても電池セル１００を内部短絡させやすくできる。また、内側凹部１３０は、側面１３２と底面１３４とを含むので、導体４００の先端の方向が側面１３２に向いていても、導体４００の先端の方向を底面１３４の方に修正できる。また、導体４００の先端の方向が底面１３４の方に修正されるので、電池セル１００を内部短絡させやすくできる。

【0035】

また、隣接する電池セル１００の数が少ない電池セル１００を釘刺し試験の対象にして、内側凹部１３０、外側凹部２３０を設けるので、試験結果の精度を向上できる。また、下側に配置される電池モジュール２００に含まれる電池セル１００を釘刺し試験の対象にして、内側凹部１３０、外側凹部２３０を設けるので、試験結果の精度を向上できる。

【0036】

本開示の一態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様の電池モジュール２００は、複数の電池セル１００と、複数の電池セル１００を収納する内側筐体１１０とを備える。内側筐体１１０は、少なくとも１つの電池セル１００に対向した内側表面１２０に、内部に向かって凹んだ形状の内側凹部１３０を備える。複数の電池セル１００のそれぞれは、正極板５０と負極板７０とを内蔵し、内側凹部１３０は、内側表面１２０から内側筐体１１０の内部に向かって物体を挿入する場合に、少なくとも１つの電池セル１００の正極板５０と負極板７０とを物体により短絡可能な位置に配置される。

【0037】

物体は、導体４００であり、内側凹部１３０は、内側表面１２０から内側筐体１１０の内部に向かって導体４００を挿入する場合に、前記少なくとも１つの電池セル１００の内部において、電池セル１００の正極板５０と負極板７０とを導体４００により短絡可能な位置に配置されてもよい。

【0038】

本開示の別の態様は、電池ユニット３００である。この電池ユニット３００は、複数の電池モジュール２００と、複数の電池モジュール２００を収納する外側筐体２１０とを備える。複数の電池モジュール２００のそれぞれは、複数の電池セル１００と、複数の電池セル１００を収納する内側筐体１１０とを備える。外側筐体２１０は、少なくとも１つの電池セル１００に対向した外側表面２２０に、内部に向かって凹んだ形状の外側凹部２３０を備える。複数の電池セル１００のそれぞれは、正極板５０と負極板７０とを内蔵し、外側凹部２３０は、外側表面２２０から外側筐体２１０の内部に向かって物体を挿入する場合に、内側筐体１１０を介して、少なくとも１つの電池セル１００の正極板５０と負極板７０とを物体により短絡可能な位置に配置される。

【0039】

少なくとも１つの電池セル１００を収納する電池モジュール２００の内側筐体１１０は、少なくとも１つの電池セル１００に対向した内側表面１２０に、内部に向かって凹んだ形状の内側凹部１３０をさらに備えてもよい。内側凹部１３０は、外側凹部２３０から内側筐体１１０の内部に向かって物体を挿入して、少なくとも１つの電池セル１００の正極板５０と負極板７０とを物体により短絡させる場合に、物体が貫通される位置に配置される。

【0040】

物体は、導体４００であり、外側凹部２３０は、外側表面２２０から外側凹部２３０の内部に向かって導体４００を挿入する場合に、内側筐体１１０を介して、前記少なくとも１つの電池セル１００の内部において、当該電池セル１００の正極板５０と負極板７０とを導体４００により短絡可能な位置に配置されてもよい。

【0041】

以上、本開示を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0042】

本実施例において、内側表面１２０に内側凹部１３０が設けられ、外側表面２２０に外側凹部２３０が設けられる。しかしながらこれに限らず例えば、外側表面２２０に外側凹部２３０が設けられるが、内側表面１２０に内側凹部１３０が設けられなくてもよい。本変形例によれば、構造を簡易にできる。

【0043】

本実施例において、電池ユニット３００に含まれた電池セル１００を釘刺し試験の対象にしている。しかしながらこれに限らず例えば、電池モジュール２００に含まれた電池セル１００を釘刺し試験の対象にしてもよい。本変形例によれば、本実施例の適用範囲を拡大できる。

【0044】

本実施例において、内側凹部１３０は、内側表面１２０から、内側筐体１１０の内部に向かって凹んだ形状を有する。しかしながらこれに限らず例えば、内側凹部１３０は、内側表面１２０から、内側筐体１１０の内部に向かって進むトンネル形状を有していてもよい。図５は、電池セル１００の構造を示す。一例として、内側凹部１３０は、第６内側表面１２０ｆから、第４電池セル１００ｄと第３電池セル１００ｃと、第７電池セル１００ｇとの間を通って、屈曲しながら第６電池セル１００ｆに向かう形状を有する。この場合、導体４００として、曲げることが可能な尖端をもつ機具が使用される。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

【0045】

本実施例において、釘のような導体４００を電池セル１００の内部に刺すことによって、内部短絡を発生させている。しかしながらこれに限らず例えば、電池セル１００の第２面１２を物体で局所的に押さえつけることで、正極板５０と負極板７０間の距離を狭くさせて内部短絡を発生させてもよい。その際、物体は、釘のような導体４００でなくてもよく、内側凹部１３０あるいは外側凹部２３０を貫通可能な強度を有していればよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

【符号の説明】

【0046】

１０ 第１面、 １２ 第２面、 １４ 第３面、 １６ 正極端子、 １８ 負極端子、 ５０ 正極板、 ６０ セパレータ、 ７０ 負極板、 １００ 電池セル、 １１０ 内側筐体（筐体）、 １２０ 内側表面（表面）、 １３０ 内側凹部（凹部）、 １３２ 側面、 １３４ 底面、 ２００ 電池モジュール、 ２１０ 外側筐体、 ２２０ 外側表面、 ２３０ 外側凹部、 ２３２ 側面、 ２３４ 底面、 ３００ 電池ユニット、 ４００ 導体（物体）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】