特許 7609777 パック電池

(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】2024-12-23

(45)【発行日】2025-01-07

(54)【発明の名称】パック電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/367 20210101AFI20241224BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20241224BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20241224BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20241224BHJP

   H01M 50/244 20210101ALI20241224BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20241224BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20241224BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20241224BHJP

【ＦＩ】

H01M50/367

H01M50/204 401H

H01M50/213

H01M50/227

H01M50/244 Z

H01M50/293

H01M50/342 101

H01M50/35 201

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021535320

(86)(22)【出願日】2020-07-27

(86)【国際出願番号】 JP2020028646

(87)【国際公開番号】W WO2021020329

(87)【国際公開日】2021-02-04

【審査請求日】2023-05-24

(31)【優先権主張番号】P 2019142581

(32)【優先日】2019-08-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】322003798

【氏名又は名称】パナソニックエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003225

【氏名又は名称】弁理士法人豊栖特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若林 健明

(72)【発明者】

【氏名】竹田 憲作

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０２３５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９０６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０１２４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０７８７１７１９（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２０１２－２０４２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２６６８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２２６５１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／３４２ － ３６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４ － ２１６

Ｈ０１Ｍ ５０／２２７

Ｈ０１Ｍ ５０／２４４

Ｈ０１Ｍ ５０／２９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を端面に有する電池セルを複数列に配置してなる電池ブロックと、
前記電池ブロックの端部に連結してなる耐熱キャップと、
前記電池ブロックを収納してなり、
前記排出弁の排気ガスをケース外に排気する排気開口を有する電池ケースと、
を備えるパック電池であって、
前記電池ブロックは、
前記耐熱キャップを連結してなる第１の端部に、
前記電池セルの前記排出弁を設けてなる弁側端面を配置してなり、
前記耐熱キャップは、
電池ブロック端面との間に第１の排出隙間を設けて配置してなる閉塞プレートと、
前記閉塞プレートの周囲に連結されて、
電池ブロック外周との間に第２の排出隙間を設けて配置してなる周壁と、
前記閉塞プレートの電池ブロック端面側であって、
隣接する前記電池セルの端面の間に配置されて、
前記第１の排出隙間を各々の前記電池セルの端面に区画してなる隔壁とを備え、
前記電池セルの弁側端面に排出される排気ガスが、前記第１の排出隙間と前記第２の排出隙間からなる排出隙間を通過して、前記排気開口から外部に排気されるようにしてなることを特徴とするパック電池。

【請求項2】

請求項１に記載されるパック電池であって、
前記電池ブロックが、前記電池セルを定位置に配置してなる電池ホルダを備え、
前記第２の排出隙間が、
前記周壁と前記電池ホルダとの間に設けられてなることを特徴とするパック電池。

【請求項3】

請求項２に記載されるパック電池であって、
前記電池ホルダと前記電池ケースがプラスチック製で、
前記耐熱キャップが、
前記電池ホルダおよび前記電池ケースよりも耐熱温度の高いプラスチック製で、
前記閉塞プレートと前記周壁と前記隔壁とがプラスチックで一体構造に成形されてなることを特徴とするパック電池。

【請求項4】

請求項３に記載されるパック電池であって、
前記耐熱キャップが、
耐熱繊維で補強されてなる繊維強化プラスチックであることを特徴とするパック電池。

【請求項5】

請求項４に記載されるパック電池であって、
前記耐熱繊維が無機繊維であることを特徴とするパック電池。

【請求項6】

請求項１ないし５いずれかに記載されるパック電池であって、
前記電池ブロックが、
第１の端部の端面において、
隣接する前記電池セルを接続してなるリード板を備え、
前記隔壁の先端縁が、
前記リード板の表面に接触してなることを特徴とするパック電池。

【請求項7】

請求項１ないし６いずれかに記載されるパック電池であって、
前記電池セルが円筒電池であることを特徴とするパック電池。

【請求項8】

請求項７に記載するパック電池であって、
前記隔壁が、
隣接する前記円筒電池の外周にできる谷間に配置されてなることを特徴とするパック電池。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれかに記載するパック電池であって、
前記電池セルが非水系電解液二次電池であることを特徴とするパック電池。

【請求項10】

請求項９に記載するパック電池であって、
前記電池セルがリチウムイオン電池であることを特徴とするパック電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池ケースに充電できる電池を内蔵しているパック電池に関する。

【背景技術】

【0002】

電気機器の電源として使用されるパック電池は、近年、高出力化が一層求められており、単位体積あたりの効率に優れたリチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池が採用されている。リチウムイオン電池は、高出力である反面、何らかの原因によって内圧が上昇することがある。電池の内圧上昇に対する安全性を確保するために、設定圧力で開弁して破裂を防止する排出弁が設けられる。（特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２１１９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

排出弁は、内圧が設定圧力よりも高くなる状態で開弁するが、この状態で電池は異常な発熱状態にあるので、開弁した排出弁からは高温のガスが勢いよく噴出される。この電池セルを内蔵するパック電池は、電池セルから勢いよく噴射される高温の排気ガスを安全に外部に排出するのが難しい。とくに、非水系電解液二次電池であるリチウムイオン電池の排出弁から噴射される排気ガスは、４００℃以上と異常な高温で、しかも勢いよく噴射されることから、排気ガスが外部に高い温度で排出されると種々の弊害がある。さらに、電池セルの排出弁から噴出される超高温の排気ガスは、電池ケースの内部で他の電池セルを加熱して熱暴走を誘発する原因となる。電池ケース内での熱暴走の誘発は、発生する熱エネルギーを飛躍的に増大して安全性を阻害する。

【0005】

本発明は、以上の弊害を防止することを目的として開発されたもので、本発明の主な目的は、開弁する排出弁から噴射される高温の排気ガスによる安全性の低下を防止するパック電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様のパック電池は、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を端面に有する電池セルを複数列に配置してなる電池ブロックと、電池ブロックの端部に連結してなる耐熱キャップと、電池ブロックを収納してなり、排出弁の排気ガスをケース外に排気する排気開口を有する電池ケースとを備えている。電池ブロックは、耐熱キャップを連結してなる第１の端部に、電池セルの排出弁を設けてなる弁側端面を配置している。耐熱キャップは、電池ブロック端面との間に第１の排出隙間を設けて配置してなる閉塞プレートと、閉塞プレートの周囲に連結されて、電池ブロック外周との間に第２の排出隙間を設けて配置してなる周壁と、閉塞プレートの電池ブロック端面側であって、隣接する電池セル端面の間に配置されて、第１の排出隙間を各々の電池セルの端面に区画してなる隔壁とを備え、電池セルの弁側端面に排出される排気ガスが、第１の排出隙間と第２の排出隙間からなる排出隙間を通過して、排気開口から外部に排気されるようにしている。

【発明の効果】

【0007】

本発明のパック電池は、電池セルの排出弁から噴射される高温の排気ガスによる弊害を抑制して安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るパック電池の斜視図である。

【図2】図１に示すパック電池の分解斜視図である。

【図3】図２に示すパック電池の分解斜視図である。

【図4】図１に示すパック電池のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】図４に示すパック電池のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図１に示すパック電池のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

【図7】耐熱キャップと電池ブロックを示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の第１の実施態様のパック電池は、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を端面に有する電池セルを複数列に配置してなる電池ブロックと、電池ブロックの端部に連結してなる耐熱キャップと、電池ブロックを収納してなり、排出弁の排気ガスをケース外に排気する排気開口を有する電池ケースとを備えている。電池ブロックは、耐熱キャップを連結してなる第１の端部に、電池セルの排出弁を設けてなる弁側端面を配置している。耐熱キャップは、電池ブロック端面との間に第１の排出隙間を設けて配置してなる閉塞プレートと、閉塞プレートの周囲に連結されて、電池ブロック外周との間に第２の排出隙間を設けて配置してなる周壁と、閉塞プレートの電池ブロック端面側であって、隣接する電池セル端面の間に配置されて、第１の排出隙間を各々の電池セルの端面に区画してなる隔壁とを備え、電池セルの弁側端面に排出される排気ガスが、第１の排出隙間と第２の排出隙間からなる排出隙間を通過して、排気開口から外部に排気されるようにしている。

【0010】

以上のパック電池は、開弁する排出弁から噴射される高温の排気ガスによる弊害を解消して高い安全性を確保する。それは、以上のパック電池が、排出弁から噴射される高温の排気ガスを、耐熱キャップに衝突させてエネルギーを減衰し、さらに流動方向をコントロールして排気できるからである。この特長は、以上のパック電池が、複数列に電池セルを配置している電池ブロックの第１の端部を、電池セルの排出弁を設けた弁側端面として、この端部に耐熱キャップを連結し、この耐熱キャップには、電池ブロック端面との間に第１の排出隙間を設けて閉塞プレートを配置し、閉塞プレートの周囲には周壁を設けて、この周壁と電池ブロック外周との間には第２の排出隙間を設け、さらに、閉塞プレートの電池ブロック端面側には、隣接する電池セル端面の間に隔壁を設けて、この隔壁で第２の排出隙間を各々の電池セルの端面毎に区画して、電池セルの弁側端面に排出される排気ガスを、第１の排出隙間と第２の排出隙間を通過して排気するからである。とくに、以上のパック電池は、電池ブロックの端部に配置している特定の電池セルが熱暴走して高温の排気ガスを噴出する状態において、端面から排出される排気ガスを、隔壁で区画した第１の排出隙間に噴出して、第２の排出隙間に案内する。この耐熱キャップは、高温の排気ガスを第１の排出隙間から第２の排出隙間に案内し、エネルギーを減衰して排気するが、熱暴走していない隣の電池セルの端面には流動させない。とくに、噴出された直後の４００℃を超える高温の排気ガスを、熱暴走していない隣の電池セルの端面には流動させることなく、外部に排気する。このため、電池セルの熱暴走の誘発を防止しながら、排気ガスの運動のエネルギーと熱エネルギーの両方を減衰して外部に排気する。

【0011】

さらに、以上のパック電池は、電池ブロックに耐熱キャップを連結して熱暴走の誘発を防止し、排気ガスのエネルギーを減衰して外部に排出できるので、組み立てが簡単で、能率よく多量生産できる特長も実現する。

【0012】

本発明の第２の実施態様のパック電池は、電池ブロックが、電池セルを定位置に配置してなる電池ホルダを備えて、第２の排出隙間を、周壁と電池ホルダとの間に設けている。

【0013】

本発明の第３の実施態様のパック電池は、電池ホルダと電池ケースがプラスチック製で、耐熱キャップが、電池ホルダおよび電池ケースよりも耐熱温度の高いプラスチック製で、閉塞プレートと周壁と隔壁とをプラスチックで一体構造に成形している。

【0014】

本発明の第４の実施態様のパック電池は、耐熱キャップを、耐熱繊維で補強されてなる繊維強化プラスチックとしている。

【0015】

本発明の第５の実施態様のパック電池は、耐熱繊維を無機繊維としている。

【0016】

本発明の第６の実施態様のパック電池は、電池ブロックが、第１の端部の端面において、隣接する電池セルを接続してなるリード板を備え、隔壁の先端縁が、リード板の表面に接触している。

【0017】

本発明の第７の実施態様のパック電池は、電池セルを円筒電池としている。また、本発明の第８の実施態様のパック電池は、隔壁を、隣接する円筒電池の外周にできる谷間に配置している。

【0018】

本発明の第９の実施態様のパック電池は、電池セルを非水系電解液二次電池としている。さらに、本発明の第１０の実施態様のパック電池は、電池セルをリチウムイオン電池としている。

【0019】

以下、図面に基づいて本発明の実施態様を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想の具体例を示すものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

【0020】

（実施形態１）
図１～図６に示すパック電池１００は、電池セル１を複数列に配置している電池ブロック１０を電池ケース２内に収納している。電池ケース２は、第１のケースである下ケース２Ａと、第１のケースに連結されて、第１のケースの開口部を閉塞している第２ケースである上ケース２Ｂとからなる。図２～図５の電池ブロック１０は、複数の電池セル１を同一平面内で２列、４段に配列している。電池ブロック１０は、２列の電池セル１を電池ホルダ４で定位置に配置して電池組立１１とし、複数の電池組立１１を長手方向に多段に並べて連結している。電池ブロック１０は、端部に耐熱キャップ８を連結している。耐熱キャップ８は、電池セル１の排出弁から噴出される高温の排気ガスの流動方向をコントロールしてエネルギーを減衰し、さらに排気ガスを排気開口に案内して、電池ケース２の外部に安全に排気する。

【0021】

（電池セル１）
電池セル１は、内圧が設定圧力を超えると開弁する排出弁を弁側端面１ａに設けている円筒電池である。円筒電池は、円筒状の金属ケースに電極と電解液を収納している。金属ケースは、底を閉塞している筒状の外装缶の開口部に、封口板を気密に固定して密閉構造としている。外装缶は、金属板を筒状にプレス加工して製作される。封口板は、絶縁材のパッキンを介して外装缶の開口部周縁にカシメ加工して気密に固定される。

【0022】

電池セル１は、図示しないが、金属ケースの内圧が異常に高くなって破損するのを防止するために、封口板に排出弁を設けて、封口板側を弁側端面１ａとしている。この電池セル１は、開口して内部のガスなどを排出する排出弁の開口部を封口板に設けている。ただ、電池セル１は、外装缶の封口板に排出弁の開口部を設けることなく、封口板と反対側の端面である底部に排出弁とその開口部を設けて、底部を弁側端面とすることもできる。排出弁は、内圧が設定圧力、たとえば１．５ＭＰａよりも高くなると開弁して、内圧上昇による金属ケースの破壊を防止する。電池セル１は、たとえば内部ショートして異常な状態になると、排出弁が開弁して破裂を防止する。この状態で、電池セル１の温度も非常に高くなっているので、開弁する排出弁から排出されるガスや電解液（噴出物）は異常な高温となっている。とくに、電池セル１をリチウムイオン電池等の非水系電解液二次電池とするパック電池は、排気ガスの温度が４００℃以上の異常な高温となる。さらに、リチウムイオン電池は、非水系の電解液を充填していることから、ケース外に高い温度で排出されると、空気中の酸素に触れて発火して、さらに異常な高温となることがある。リチウムイオン電池に限らず、他の電池においても、排出弁は異常な状態で開弁するので、排出弁から噴出される排気ガスは異常な高温となる。したがって、開弁した排出弁から噴出する排気ガスは、エネルギーを減衰してケース外に排気することが、安全性を高く維持することから極めて大切である。

【0023】

（電池ブロック１０）
図２～図６に示す電池ブロック１０は、一方の端部である第１の端部１０Ａに耐熱キャップ８を連結している。電池ブロック１０は、電池セル１の弁側端面１ａを、第１の端部１０Ａに配置している。電池セル１を複数列に配置する電池ブロック１０は、すべての電池セル１の弁側端面１ａを第１の端部１０Ａに配置し、あるいはいずれか一つの電池セル１の弁側端面１ａを第１の端部１０Ａに配置して、排気ガスを電池ブロック１０の第１の端部１０Ａから噴出する。図３の電池ブロック１０は、複数組の電池組立１１を長手方向に連結している。この電池ブロック１０は、各々の電池組立１１の間に、排気ガスを排出する排気隙間１２を設けている。図３の電池ブロック１０は、４組の電池組立１１を長手方向に連結しているので、３列の排気隙間１２を設けている。各々の排気隙間１２は、隣接する電池組立１１の間に配置されて、各々の電池組立１１の電池セル１から排出させる排気ガスを周囲に分散して排気する。

【0024】

電池組立１１は、電池ホルダ４で電池セル１を定位置に配置して２列に並べている。電池ホルダ４は、電池セル１を嵌合して定位置に配置する形状に熱可塑性のプラスチックを成形している。電池ホルダ４のプラスチックは、好ましくはポリカーボネートなどの断熱特性に優れたエンジニアリングプラスチックが適している。図３の電池ホルダ４は、電池ケース２の長手方向に伸びる姿勢で電池セル１を２列に配置している。図の電池ブロック１０は、電池組立１１の間に排気ガスの排気隙間１２を設けて、４段に連結している。電池ブロック１０は、排気隙間１２に配置しているリード板（図示せず）で、電池セル１を直列又は並列に接続している。図の電池ブロック１０は、長手方向に２列の電池セル１からなる電池組立１１を４段に並べて、２列４段に８本の電池セル１を直列と並列に接続している。図のパック電池１００は、２列の電池セル１からなる電池組立１１を４段に連結している電池ブロック１０を電池ケース２内に配置しているが、本発明のパック電池は、ケースに収納する電池セル１の個数や接続状態を図の構造には特定しない。

【0025】

排気隙間１２は、排出弁から噴出される排気ガスを外部に案内し、かつ電池組立１１の電池セル１をリード板１３で接続する隙間である。排気隙間１２は、たとえば１ｍｍ～５ｍｍ幅で、電池セル１の端面の排出弁から噴出する排気ガスを周囲に拡散して排出する。

【0026】

（電池ケース２）
電池ケース２は、ポリカーボネート等の熱可塑性のプラスチック製で、全体を細長い箱形として、内部には電池ブロック１０と、この電池ブロック１０に接続している回路基板３とを内蔵している。電池ケース２や電池ホルダ４に使用するポリカーボネートは、低温から高温まで耐え、かつ耐衝撃性に優れている。ただし、本発明は電池ホルダ４や電池ケース２をポリカーボネートに特定するものでなく、広い温度範囲で使用できる他の熱可塑性樹脂、好ましくは、エンジニアリングプラスチックも使用できる。

【0027】

図１～図４の電池ケース２は、下ケース２Ａと、下ケース２Ａの開口部を閉塞している上ケース２Ｂとからなる。下ケース２Ａは、図にあっては細長い長方形の底プレート２１の両側に側壁２２を設けている溝形で、側壁２２の内側に電池ブロック１０を配置している。上ケース２Ｂは、外周縁を下ケース２Ａに連結して、下ケース２Ａの上方開口部を閉塞している。図４に示す下ケース２Ａは、両側の側壁２２を円筒電池に沿うように湾曲形状としている。下ケース２Ａは、排気ガスを外部に排気する複数の排気開口２３を、側壁２２の長手方向に離して設けている。図のパック電池１００は、電池ブロック１０と下ケース２Ａとの間に放熱プレート５を配置している。排気開口２３は、放熱プレート５の対向位置に、すなわち、放熱プレート５の外側に開口される。このパック電池１００は、排気隙間１２に噴出される排気ガスを放熱プレート５でエネルギーを減衰して外部に排気できる。排気ガスは、電池ブロック１０と放熱プレート５との間に設けた隙間を通過し、さらに放熱プレート５と電池ケース２との間の隙間を通過して排気開口２３から外部に排出される。放熱プレート５を有するパック電池１００は、排気ガスのエネルギーを放熱プレート５で減衰して排気できるので、さらに高い安全性を確保できる。ただ、本発明のパック電池は、必ずしも放熱プレート５を配置することなく、排気ガスをケース内の隙間から排気開口２３に案内して排気することもできる。

【0028】

（耐熱キャップ８）
図２及び図３のパック電池１００は、電池ブロック１０の第１の端部１０Ａに噴出される排気ガスのエネルギーを減衰して排気するために、電池ブロック１０に耐熱キャップ８を連結している。図のパック電池１００は、電池ブロック１０の第１の端部１０Ａに耐熱キャップ８を連結して、他方の端部であって、リード線１９を引き出している第２の端部１０Ｂには、電池ホルダ４に一体成形している端面プレート（図示せず）を配置している。端面プレートは、図示しないが内側に断熱プレートを配置し、あるいは排気ガスを拡散する拡散隙間を設けて、高温の排気ガスによる熱障害を防止する構造としている。ただ、図示しないが、電池ブロック１０は両端に耐熱キャップ８を連結して耐熱構造とすることができ、また、耐熱キャップ８を連結しない電池ブロック１０の端面には、電池セル１の弁側端面１ａを配置しないように電池セル１を配置することもできる。

【0029】

耐熱キャップ８は、電池ホルダ４や電池ケース２よりも優れた耐熱特性の熱可塑性のプラスチックを成形して制作される。耐熱特性に優れたプラスチックには、たとえば無機繊維を埋設して補強している繊維強化プラスチック、たとえばＰＢＴ等を成形して制作される。耐熱キャップ８は、電池ブロック１０の端部に連結されて、電池セル１の弁側端面１ａから噴出される排気ガスのエネルギーを減衰し、流動方向を変更する。図２～図７に示す耐熱キャップ８は、電池ブロック端面１０ａと対向して配置している閉塞プレート３１と、閉塞プレート３１の周囲に連結している周壁３２と、閉塞プレート３１の電池ブロック端面１０ａ側に配置している隔壁３３とからなり、閉塞プレート３１と周壁３２と隔壁３３とを一体構造に成形している。

【0030】

閉塞プレート３１は、排出弁から噴出される排気ガスを排出するために、電池ブロック端面１０ａとの間に第１の排出隙間１５Ａを設けている。閉塞プレート３１は、第１の排出隙間１５Ａにおいて、排出弁から噴出される排気ガスを内面に衝突させてエネルギーを減衰し、さらに周囲に拡散する。閉塞プレート３１と電池ブロック端面１０ａ、正確には閉塞プレート３１と電池セル１の端面との間に設けられる第１の排出隙間１５Ａは、排気ガスをスムーズに排気しながら、排気ガスの運動のエネルギーを減衰できるように、たとえば、０．５ｍｍ以上であって３ｍｍ以下に接続される。

【0031】

第１の排出隙間１５Ａを通過する排気ガスは、閉塞プレート３１で周囲に拡散されて、周壁３２の内側に衝突する。第１の排出隙間１５Ａには、電池セル１に固定しているリード板１３が配置される。リード板１３は、電池セル１の端面に溶着して固定される。リード板１３は、中央部にスリットを介して溶着部を設けて、溶接部を電池セル１の端面に溶接している。スリットを介して溶接部の外側に設けられる外周部は、電池セル１の端面に溶接されないので、電池セル１の端面に密着することなくわずかな隙間ができる。したがって、第１の排出隙間１５Ａは、閉塞プレート３１とリード板１３との間と、リード板１３と電池セル端面との間に設けられる。リード板１３の両面にできる第１の排出隙間１５Ａのトータルの幅は、排気ガスをスムーズに排気しながら、狭い隙間を通過させることで排気ガスの運動のエネルギーを減衰できるように、好ましくは前述の範囲に設定される。

【0032】

周壁３２は、第１の排出隙間１５Ａから流入する排気ガスを方向転換して排気するために、電池ブロック１０の外周との間に第２の排出隙間１５Ｂを設けている。図５に示す周壁３２は、第１の排出隙間１５Ａから流入する排気ガスを内側に衝突させてエネルギーを減衰し、さらに周囲に飛散させることなく、流動方向を直角に変更して、電池セル１の長手方向に変更する。排気ガスは、周壁３２の内面に衝突し、方向転換して運動のエネルギーを減衰して、電池セル１の長手方向に排出される。周壁３２は、電池セル１との間に排気ガスを流動させるために、電池セル１の外周面との間に第２の排出隙間１５Ｂを設けている。閉塞プレート３１の内側に衝突して第２の排出隙間１５Ｂに流入した排気ガスは、図の矢印のように隔壁３３の内側で方向転換されて電池セル１の長手方向に排出される。

【0033】

図６の隔壁３３は、閉塞プレート３１の内面に垂直に固定されて電池セル１の端面との間に設けている排出隙間１５を区画する。隔壁３３は、排出弁が開弁した異常電池セル１の弁側端面１ａと閉塞プレート３１との間に設けている分割排出隙間１５ａと、隣接電池セル１と閉塞プレート３１との間の分割排出隙間１５ａを区画する。電池セル１は、たとえば内部ショートなどが原因で熱暴走すると、内圧が異常に上昇して排出弁が開弁する。この状態で、排出弁から噴出される排気ガスは異常な高温となる。高温の排気ガスが隣接電池セル１を加熱すると、熱暴走が誘発される原因となる。隔壁３３は、高温の排気ガスが隣接電池セル１の端面に流動するのを阻止して、熱暴走の誘発を防止する。隔壁３３は、異常電池セル１から噴出される排気ガスが、隣接電池セル１を加熱するのを防止ために設けられるので、電池セル１の間で排出隙間１５を区画する。

【0034】

図４の耐熱キャップ８は、第２の排出隙間１５Ｂを、この図において上側を下側よりも広くして、上側により多量の排気ガスを排気する。第２の排出隙間１５Ｂの上側は、電池ホルダ４に嵌合溝４ａを設けて、この嵌合溝４ａに隔壁３３を案内して、隔壁３３を定位置に配置している。

【0035】

隔壁３３は、噴出される排気ガスが、隣の電池セル１の端面に流れるのを阻止して、排気ガスが隣の電池セル１を加熱するのを抑制する。隔壁３３は、閉塞プレート３１から第１の排出隙間１５Ａに突出して設けられて、各々の電池セル端面の間に配置される。図５の耐熱キャップ８は、第１の排出隙間１５Ａのみでなく第２の排出隙間１５Ｂにも隔壁３３を設けて、第１の排出隙間１５Ａと第２の排出隙間１５Ｂの隔壁３３を一枚の板状としている。この耐熱キャップ８は、高温の排気ガスが、隣の電池セル１を加熱するのをさらに効果的に防止して、隣りの電池セル１の熱障害をさらに効果的に抑制できる。ただ、隔壁は、第１の排出隙間１５Ａにのみ設けて、電池ブロック１０の端面において、排気ガスが隣りの電池セル１の端面を加熱するのを防止する構造とすることができる。

【0036】

図５及び図７の耐熱キャップ８は、第１の排出隙間１５Ａに配置される隔壁３３の中央部を低くすると共に、両端部を高くして第２の排出隙間１５Ｂにも伸びる形状としている。閉塞プレート３１の内面から突出する隔壁３３は、リード板１３の表面に接触して第１の排出隙間１５Ａを電池セル１の間で分割し、両側の隔壁３３は、円筒電池外周の谷間に伸びて、電池セル１と周壁３２との間に設けている第２の排出隙間１５Ｂを電池セル１の間で分割する。図４の耐熱キャップ８は、図において電池セル１の上側の第２の排出隙間１５Ｂを下側よりも広くしているので、上側の隔壁３３の上下幅を下側よりも広くして、上側の隔壁３３の下縁を電池ホルダ４に設けた嵌合溝４ａに案内している。この隔壁３３を電池ホルダ４の嵌合溝４ａに案内する構造は、第２の排出隙間１５Ｂをより確実に排気ガスを漏れないように、区画しながら、隔壁３３の位置ずれを阻止して、排気ガスが隣りの電池セル１を加熱するのを、さらに確実に抑制できる特徴がある。

【0037】

（放熱プレート５）
図２及び図３のパック電池１００は、排気ガスのエネルギーをより効果的に減衰するために、放熱プレート５を配置している。放熱プレート５は、下ケース２Ａの内側であって電池ブロック１０との間に配置されて、電池セル１から噴出される排気ガスのエネルギーを減衰させる。放熱プレート５は、電池ケース２よりも優れた熱伝導特性の板材が適している。この放熱プレート５は、衝突する排気ガスの熱エネルギーを吸収し、吸収した熱エネルギーを速やかに広い面積に拡散して下ケース２Ａに熱伝導し、下ケース２Ａが広い面積で熱エネルギーを外部に放熱する。

【0038】

好ましい熱伝導特性の板材として、放熱プレート５には金属板が使用される。とくに、放熱プレート５はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）板が適している。アルミニウム板は耐熱性と優れた熱伝導特性があって軽いので、軽量化しながら排気ガスの熱エネルギーを速やかに拡散して効率よく放熱できる。図のパック電池１００は、下ケース２Ａの側壁２２を円筒電池の外周面に沿う形状として、側壁２２と電池ブロック１０との間に放熱プレート５を配置している。ここに配置される放熱プレート５は、下ケース２Ａの底プレート２１内面に配置される部分を平面状とし、側壁２２の内側に配置される部分を円筒電池の外面に沿う湾曲形状としている。放熱プレート５は内側に電池ブロック１０を配置し、電池ブロック１０は電池ホルダ４で電池セル１を定位置に配置しているので、放熱プレート５の内側には、電池ブロック１０の電池組立１１が配置される。内側に湾曲する側壁部は、電池ブロック１０をスムーズに案内して定位置に配置でき、かつ側壁部の内面を電池ブロック１０の両側面に接触できるように、電池ブロック１０の厚さの約半分の高さとしている。側壁部は、湾曲する電池ブロック１０の両側面に接触することで、電池ブロック１０からの熱伝導を高効率にできるが、側壁部と電池ブロック１０との間に空気層ができると、空気層が熱伝導を阻害する。湾曲する側壁部が電池ブロック１０の厚さの半分よりも高くなると、放熱プレート５の上縁の開口幅が電池ブロック１０の横幅よりも狭くなって、電池ブロック１０をスムーズに挿入するのが難しくなるからである。

【0039】

放熱プレート５は、側壁部の内面を電池ブロック１０両側の湾曲面に、底面部を電池ブロック１０の底面に面接触させて、電池ブロック１０の熱エネルギーを効率よく吸収する。さらに、放熱プレート５は外側面を下ケース２Ａの内面に面接触されて、吸収した熱エネルギーを下ケース２Ａに効率よく熱伝導する。放熱プレート５は、熱伝導特性の優れた金属板としてアルミニウム板を使用するが、アルミニウム以外の金属板、たとえば銅板、あるいは耐熱性があって優れた熱伝導特性の他の板材も使用できる。

【0040】

（耐熱カバー６）
さらに、放熱プレート５の側縁には、電池組立１１の間の排気隙間１２の開口部を覆う位置に耐熱カバー６を配置している。耐熱カバー６も放熱プレート５と同様に優れた耐熱性と熱伝導特性のアルミニウム等の金属板が適している。図２及び図３のパック電池１００は、放熱プレート５と耐熱カバー６を１枚の金属板として両者を一体構造としている。この構造は、放熱プレート５を介して耐熱カバー６を正確に配置に配置できる特徴がある。耐熱カバー６は、電池ブロック１０を内側に配置する状態で、折り曲げて排気隙間１２の開口部を閉塞するので、折り曲げ自在な金属板とする。耐熱カバー６と放熱プレート５を１枚の金属板とする構造は、耐熱カバー６が折り曲げ自在であって、電池ブロック１０の排気隙間１２の開口部の理想的な位置に、位置ずれしないように配置できる。

【0041】

耐熱カバー６は、排気隙間１２の開口部を十分にカバーできるように、横幅を排気隙間１２よりも広くしている。耐熱カバー６の横幅は、例えば、耐熱カバー６よりも１ｍｍ以上広く、好ましくは、２ｍｍ以上広く、さらに好ましくは３ｍｍ以上広くする。広すぎる耐熱カバー６は、円筒電池の表面に沿って折り曲げして、排気隙間１２を理想的な状態で閉塞するのが難しくなるので、横幅はたとえば２０ｍｍ以下、好ましくは１５ｍｍ以下とする。図３のパック電池１００は、４組の電池組立１１を連結しているので、各々の電池組立１１の間に配置される排気隙間１２が３列となる。耐熱カバー６は、各々の排気隙間１２の開口部を塞ぐので、図３の放熱プレート５は、側縁に３列の耐熱カバー６を排気隙間１２に沿って設けている。すなわち、各々の排気隙間１２を独立して閉塞する複数の耐熱カバー６を設けている。

【0042】

耐熱カバー６は、長くして、排気隙間１２の開口部の閉塞領域を広くできる。図３のパック電池１００は、電池ブロック１０の上面に回路基板３を配置して、耐熱カバー６の先端縁を回路基板３の両側縁に接近する長さとし、耐熱カバー６と回路基板３の両方で排気隙間１２の開口部をカバーしている。回路基板３は、ガラスエポキシなどの熱硬化性樹脂製で、熱可塑性樹脂の電池ケース２よりも優れた耐熱性がある。この構造のパック電池１００は、排気隙間１２の開口部のほぼ全周を、電池ケース２よりも優れた耐熱特性の放熱プレート５と、耐熱カバー６と、回路基板３とでカバーしている。耐熱カバー６と回路基板３との間に広い隙間があると、この隙間を排気ガスが通過するので、この隙間はできる限り狭く、たとえば、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下として、排気ガスの通過を抑制する。

【0043】

（回路基板３）
回路基板３は、電池セル１に接続されて電池セル１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）を実装している。保護回路は、電池セル１の過充電や過放電を防止する回路、あるいは、過電流を防止する回路、あるいは又、温度が異常に上昇する状態で電流を遮断する回路である。

【0044】

以上のパック電池１００は、排出弁から噴出される排気ガスを、耐熱キャップ８と放熱プレート５と耐熱カバー６と回路基板３に衝突させてエネルギーを減衰し、さらに拡散して下ケース２Ａに設けた排気開口２３からケース外に排出する。排気開口２３は、排気ガスを放熱プレート５と耐熱カバー６に衝突させて、エネルギーを減衰して拡散した後、電池ケース２の外部に排気するように、放熱プレート５との対向位置に配置している。放熱プレート５との対向位置に配置される排気開口２３は、内側に放熱プレート５があって、放熱プレート５で拡散された排気開口２３を電池ケース２の外部に排気する。図２及び図３の下ケース２Ａは、複数の排気開口２３を下ケース２Ａの側壁２２に長手方向に離して配置している。このパック電池１００は、排気隙間１２に噴出される排気ガスを放熱プレート５や耐熱カバー６に衝突させて拡散し、拡散された排気ガスをケース内の隙間１４を流動させて、排気開口２３から電池ケース２の外部に排気する。下ケース２Ａは、排気開口２３の開口部を閉塞するように、排気ガスで剥離され、あるいは溶融されるラベル７が付着される。このパック電池１００は、排気開口２３をラベル７で閉塞して、異物が侵入するのを防止できる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、排気ガスを安全に排気するパック電池に有効に使用できる。

【符号の説明】

【0046】

１００…パック電池
１…電池セル
１ａ…弁側端面
２…電池ケース
２Ａ…下ケース
２Ｂ…上ケース
３…回路基板
４…電池ホルダ
４ａ…嵌合溝
５…放熱プレート
６…耐熱カバー
７…ラベル
８…耐熱キャップ
１０…電池ブロック
１０Ａ…第１の端部
１０ａ…電池ブロック端面
１０Ｂ…第２の端部
１１…電池組立
１２…排気隙間
１３…リード板
１４…隙間
１５…排出隙間
１５Ａ…第１の排出隙間
１５ａ…分割排出隙間
１５Ｂ…第２の排出隙間
１９…リード線
２１…底プレート
２２…側壁
２３…排気開口
３１…閉塞プレート
３２…周壁
３３…隔壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】