專利名稱：電池包以及電池搭載設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池包以及電池搭載設(shè)備，尤其是關(guān)于具備多個單元電池、該單元電 池是鋰離 子電池的電池包以及電池搭載設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子設(shè)備的多樣化，要求高容量、高電壓、高輸出、且高安全性的電池 或電池包。尤其是，為了提供高安全性的電池或電池包，已知如下技術(shù)，即在電池或電池包 中具備用于防止溫度上升的PTC(PositiveTemperature Coefficient 正溫度系數(shù))、溫度 熔斷器、以及感知電池的內(nèi)部壓力而截斷電流的保護電路等多種保護構(gòu)件。并且，已知如下 技術(shù)，即在電池包中具備以電池不會成為異常狀態(tài)(例如熱失控狀態(tài))的方式控制電池的 充放電的控制電路。但是，即使具備上述那樣的保護構(gòu)件或控制電路，在電池被放置到異常的條件下 時，電池有可能成為高溫，而從內(nèi)部噴出高溫的可燃性氣體。此時，收納電池的電池包的框 體有可能破損、熔融、過熱，而噴出的可燃性氣體露出到電池包的外部。作為防止這種現(xiàn)象的方法，提出有如下方法在將多個電池收納到框體中的電池 包中，使從電池放出的氣體在框體內(nèi)擴散的同時使其溫度和壓力降低，而向框體外部放出 的方法(例如參照專利文獻1)；或者將多個具有在電池內(nèi)部壓力升壓到規(guī)定值以上時放出 氣體的安全閥的單電池排列連接的單電池包中，安裝膨脹成為通道狀的袋，在產(chǎn)生大量氣 體的情況下該袋膨脹由此形成通道，之后使電池放出的氣體向外部排出，使排出氣體的壓 力降低(參照專利文獻2)。專利文獻1 日本特開2005-322434號公報專利文獻2 日本特開2005-339932號公報但是，即使使用專利文獻1、2所記載的技術(shù)，也應(yīng)充分考慮到在從電池放出氣體 那樣的異常時，電池表面和所排出的氣體成為相當高溫的可能性，并認為到通過電池或氣 體產(chǎn)生的熱量，鄰接的電池逐漸成為高溫，電池包內(nèi)部的所有電池變得異常，電池包的框體 因熱量而熔融的情況。并且，由于所排出的氣體為可燃性氣體，因此溫度可能進一步上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述情況而進行的，其目的在于提供一種電池包以及電池搭載設(shè) 備，即使在電池發(fā)生異常而熱失控、產(chǎn)生了熱量的情況下，也能夠防止電池包或電池包內(nèi)發(fā) 生異常的電池以外的電池成為高溫。本發(fā)明的電池包構(gòu)成為，具備多個單元電池、收納上述單元電池的框體以及吸收 從上述單元電池產(chǎn)生的熱量的熱吸收部，上述單元電池是鋰離子電池，上述熱吸收部在上 述單元電池中的一個熱失控時吸收從該單元電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的熱量而使該氣體的溫 度成為300°C以下，由此防止與熱失控的該單元電池鄰接的其他上述單元電池產(chǎn)生熱失控。 此處，所謂熱失控是指單元電池的內(nèi)部溫度上升到200°C以上且電池內(nèi)部的化學反應(yīng)繼續(xù)而電池內(nèi)部的溫度上升加速地發(fā)展的狀態(tài)。此時，單元電池內(nèi)的正極活性物質(zhì)、負極活性物 質(zhì)被熱分解而產(chǎn)生高溫的可燃性氣體。并且，所謂防止鄰接的其他單元電池產(chǎn)生熱失控，是 指其他單元電池被從外部施加熱量而隔膜熔融、或者活性物質(zhì)的物理、化學構(gòu)造變化，由此 產(chǎn)生熱失控，因此對熱傳遞進行控制，以使對其他單元電池施加的熱量比隔膜熔融或活性 物質(zhì)產(chǎn)生構(gòu)造變化的熱量少。根據(jù)該構(gòu)成，通過熱吸收部吸收從電池產(chǎn)生的熱量，因此防止連鎖的熱失控，還抑制熱量導(dǎo)致的框體的損傷。熱吸收部優(yōu)選包含通過電池產(chǎn)生的熱量而產(chǎn)生溶解或氣化等物 理變化以及化學變化的至少一個的物質(zhì)。并且，熱吸收部也可以包含即使不產(chǎn)生物理變化 和化學變化也將熱量迅速地傳遞并放出到電池包外的物質(zhì)。上述框體能夠由比熱為0. 5J/g · K以上的物質(zhì)構(gòu)成。并且，能夠構(gòu)成為，上述熱吸收部配置在上述框體的內(nèi)部。此時，優(yōu)選熱吸收部幾 乎填充框體和單元電池之間的空間。熱吸收部可以為固體、液體或氣體。如果熱吸收部為 固體，則容易處理，因此電池包容易組裝。如果熱吸收部為液體，則即使在框體與電池之間 的空間形狀較復(fù)雜的情況下，也容易向該空間中填充熱吸收部。如果熱吸收部為氣體，則容 易將電池包輕量化。上述熱吸收部能夠由比熱為0. 5J/g · K以上的物質(zhì)構(gòu)成。并且，優(yōu)選構(gòu)成為，還具備將上述氣體向上述框體的外部引導(dǎo)的排氣路徑，上述氣 體從上述單元電池所具備的放出口放出。根據(jù)該構(gòu)成，從單元電池內(nèi)部放出的氣體，不與電 池包內(nèi)的其他單元電池接觸地放出到電池包外部，因此降低電池包內(nèi)的其他單元電池成為 異常的可能性。并且，通過排氣路徑來冷卻氣體。本發(fā)明的第一電池搭載設(shè)備具備上述電池包。根據(jù)該構(gòu)成，防止電池搭載設(shè)備由 于從電池產(chǎn)生的熱量而被損傷。并且，本發(fā)明的第二電池搭載設(shè)備構(gòu)成為，具備多個單元電池、收納上述單元電池 的收納室以及吸收從上述單元電池產(chǎn)生的熱量的熱吸收部，上述單元電池是鋰離子電池， 上述熱吸收部在上述單元電池中的一個熱失控時吸收從該單元電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體熱量 而使該氣體的溫度成為300°C以下，由此防止與熱失控的該單元電池鄰接的其他上述單元 電池產(chǎn)生熱失控。根據(jù)該構(gòu)成，防止電池搭載設(shè)備由于從電池產(chǎn)生的熱量而被損傷。并且，能夠構(gòu)成為，還具備將上述氣體向上述框體的外部引導(dǎo)的排氣路徑，上述氣 體從上述單元電池所具備的放出口放出。發(fā)明的效果本發(fā)明的電池包以及電池搭載設(shè)備為，熱吸收部吸收從電池產(chǎn)生的熱量，因此能 夠防止熱失控的連鎖，能夠防止由于從電池產(chǎn)生的熱量而電池包損傷，并且能夠防止電池 搭載設(shè)備的損傷。


圖1是表示實施方式1的電池包的構(gòu)成的立體圖。圖2是實施方式1的電池包的截面圖。圖3是表示實施方式1的電池的內(nèi)部構(gòu)成的示意截面圖。圖4是表示實施方式1的組電池的概略構(gòu)成的圖。
圖5(a)是實施方式3的電池包的截面圖，(b)是取下蓋的狀態(tài)的電池包的俯視圖。圖6是其他實施方式的電池包的模式圖。圖7是實施方式2的電池包的截面圖。圖8是實施方式4的電池包的截面圖。圖9是表示刺釘實驗的刺釘位置以及溫度測定位置的圖。圖10是實施方式5的電池搭載設(shè)備的截面圖。圖11是表示搭載了電池包的筆記本電腦的整體構(gòu)成的立體圖。圖12是圖11的電池包的分解立體圖。
圖13是圖11的XIII-XIII線截面圖。圖14是圖13的XIV-XIV線截面圖。圖15是表示搭載了電池包的電動自行車的整體構(gòu)成的側(cè)視圖。圖16是圖15的電池包的分解立體圖。圖17是圖16的XVII-XVII線截面圖。圖18是表示搭載了電池包的混合動力式汽車的整體構(gòu)成的側(cè)視圖。圖19是圖18的電池包的分解立體圖。圖20是圖19的XX-XX線截面圖。符號的說明1、33、41、49 電池包Ia電池包Ib電池包Ic電池包2、38、46、56 框體2a電池搭載設(shè)備框體2e 框體3電池(單元電池)4熱吸收部件(熱吸收部)4a熱吸收部件(熱吸收部)
4b熱吸收部件(熱吸收部)4e熱吸收部件(熱吸收部)5、60排氣路徑6空隙部7、39、47、57 電池收納部7a電池收納室8、40、48、58 電池包蓋9、59 開口部10電池包端子11、37、45、54 組電池12連接板13電池筒絕緣體
14連接導(dǎo)線15突起部16、55氣體收集部件17正極板18正極引線集電體19負極板20負極引線集電體21 隔膜
22上部絕緣板23下部絕緣板24 外殼25 墊圈26 封口板27正極端子28極板組29 槽30電極開口部(放出口)34筆記本電腦35顯示器36電腦主體42電動自行車43自行車主體44 支架50電動自行車51 馬達52發(fā)動機53 車軸
具體實施例方式以下，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。在以下的附圖中，為了簡化說明，用 相同的參照符號表示實質(zhì)上具有相同功能的構(gòu)成要件。(實施方式1)圖1是表示實施方式1的電池包1的構(gòu)成的立體圖。并且，圖2是圖1所示的電 池包1的X-X截面的截面圖。并且，本實施方式的電池搭載設(shè)備為，搭載圖1所示的電池包 1并用作電源的例如便攜式個人電腦或攝像機等電子設(shè)備、四輪車或兩輪車等車輛、電動工 具以及其他電池搭載設(shè)備。在電池搭載設(shè)備為車輛的情況下，電池包1用作例如車輛所搭 載的電氣安裝設(shè)備的電源，或者用作電動汽車或混合動力式汽車等的動力用電源。圖1所示的電池包1為，在大致長方體的箱狀的框體2的內(nèi)部，收納有多個圓筒形 的電池3 (單元電池)連接而構(gòu)成的組電池11。各電池3上卷裝有片狀的電池筒絕緣體13，而實現(xiàn)相鄰的電池3、3之間的絕緣?？蝮w2由電池收納部7和電池包蓋8構(gòu)成。電池收納部7上設(shè)置有將從電池3放出的氣體向電池包1的外部放出的開口部9 (放出孔)。在框體2的內(nèi)壁、即電池收納部7和電池包蓋8的內(nèi)壁上，安裝有以填埋框體2與 組電池11之間的空間的方式形成的熱吸收部件4(熱吸收部)。并且，在電池收納部7的外 壁上安裝有從組電池11取出電的電池包端子10。電池收納部7和電池包蓋8，例如使用鐵、 鎳、鋁、鈦、銅、不銹鋼等作為阻燃材料的金屬、或者液晶性全芳香族聚酯、聚醚砜、芳香族聚 酰胺等具有耐熱性的樹脂、或者金屬與樹脂的層疊體而構(gòu)成。并且，電池收納部7被電池包 蓋8覆蓋而封閉，由此構(gòu)成大致長方體的箱狀的框體2。圖3是表示電池3的構(gòu)造的示意截面圖。圖3所示的電池3是具有卷繞構(gòu)造的極 板組28的非水電解質(zhì)二次電池，例如是圓筒形18650尺寸的鋰離子二次電池。極板組28具 有的構(gòu)造為具有正極引線集電體18的正極板17和具有負極引線集電體20的負極板19， 隔著隔膜21卷繞為旋渦狀。在極板組28的上部安裝有上部絕緣板22、在下部安裝有下部 絕緣板23。并且，裝有極板組28以及非水電解液(省略圖示)的外殼24，由墊圈25、封口 板26和正極端子27封口。圖3所示的正極板17構(gòu)成為，例如在由鋁箔等金屬箔形成的正極集電體的表面 上，大致均勻地涂有正極活性物質(zhì)。正極活性物質(zhì)含有包含鋰的含過渡金屬復(fù)合氧化物、例 如非水電解質(zhì)二次電池所使用的LiCo02、LiNiO2等含過渡金屬復(fù)合氧化物。在這些含過渡 金屬復(fù)合氧化物中，還優(yōu)選如下的含過渡金屬復(fù)合氧化物能夠使用較高的充電終止電壓， 并且在高電壓狀態(tài)下，添加劑在其表面上吸附或者分解而能夠形成良好的覆蓋膜的、用其 他元素置換了 Co的一部分的含過渡金屬復(fù)合氧化物。作為這種含過渡金屬復(fù)合氧化物，具 體地說可以舉出由一般式LiaMbNicCodOe(M為從由Al、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn以及Mo 形成的組中選擇的至少一種金屬，且0 < a < 1. 3,0. 02彡b彡0. 5,0. 02彡d/c+d彡0. 9、 1.8 < e < 2. 2的范圍，并且b+c+d = 1,0. 34 < c)表示的含過渡金屬復(fù)合氧化物。尤其 是，在上述一般式中M優(yōu)選是從由Cu以及Fe形成的組中選擇的至少一種金屬。并且，圖6所示的負極板19構(gòu)成為，例如在由銅箔等金屬箔形成的負極集電體的 表面上大致均勻地涂有負極活性物質(zhì)。作為負極活性物質(zhì)能夠使用碳材料、含鋰復(fù)合氧化物、能夠與鋰合金化的材料等、 能夠可逆地吸藏放出鋰的材料以及金屬鋰。作為碳材料例如可以舉出焦炭、熱分解碳類、天 然石墨、人造石墨、中間相碳微球(MCMB)、石墨化中間相小球體、氣相沉積碳、玻璃狀碳類、 碳纖維(聚丙烯腈系、浙青系、纖維素系、氣相沉積碳系)、不定型碳、有機物燒成的碳材料 等。這些也可以單獨或者2種以上混合使用。這些材料中，優(yōu)選將中間相小球體石墨化的 碳材料、天然石墨、人造石墨等石墨材料。并且，作為能夠與鋰合金化的材料，例如可以舉出 Si單體或者Si與0的化合物(SiOx)等。這些也可以單獨或者2種以上混合使用。由于如 上述那樣使用硅系的負極活性物質(zhì)，能夠進一步得到高容量的非水電解質(zhì)二次電池。并且，在封口板26的大致中央形成有大致圓形的槽29，當在外殼24內(nèi)產(chǎn)生氣體而 內(nèi)部壓力超過規(guī)定壓力時，槽29破斷而將外殼24內(nèi)的氣體向外部放出。并且，在正極端子 27的大致中央部設(shè)置有外部連接用的凸部，在該凸部上設(shè)置有電極開口部30 (放出口)，使 槽29破斷而放出的氣體從電極開口部30向電池3的外部放出。圖4是表示組電池11的概略構(gòu)成的說明圖。圖4所示的組電池11是通過連接板12串聯(lián)連接6個電池3而構(gòu)成的。連接板12和各電池3例如焊接連接。并且，在各電池3 上卷裝有片狀的電池筒絕緣體13。如此構(gòu)成的6個電池3的串聯(lián)電路的兩端部，經(jīng)由連接 導(dǎo)線14分別與2個電池包端子10連接。如圖3所示，當通過將極板組28卷繞為旋渦狀來構(gòu)成電池3時，容易使極板面積 增大并成為緊湊的形狀。因此，一般廣泛地進行通過將極板組28卷繞為旋渦狀來構(gòu)成電池 3。并且，當如此將極板組28卷繞為旋渦狀來構(gòu)成電池3時，電池3必然成為圓筒形狀。另一方面，電池包1收納在電池搭載設(shè)備的框體內(nèi)、或者安裝在電池搭載設(shè)備的 外壁上使用，因此為了容易向設(shè)備框體收納、安裝，因此一般電池包1的框體2成為方形的 箱狀。于是，由于電池3為圓筒形、框體2為方形，因此當將圓筒形的電池3收納到方形的 框體2中時，由于相互的形狀不同，因此即使將電池3塞入框體2內(nèi)，也會在框體2內(nèi)部形 成不存在電池3的空間。因此，在本實施方式的電池包1中，通過在框體2的內(nèi)壁與電池3 之間安裝吸收從電池發(fā)出的熱量的熱吸收部件4，由此吸收從電池3發(fā)出的熱量以及從電 池3的電極開口部30放出的氣體的熱量(例如熱量失控時的熱量)，而尤其使氣體的溫度 成為300°C以下。并且，該氣體將電池包1的框體2內(nèi)部中、在各電池3的正極端子27的位 置周圍所設(shè)置的空間作為排氣路徑而流動，并從開口部9排出到電池包1的外部。在熱失控時從電池3內(nèi)發(fā)生的氣體，是從正極以及負極活性物質(zhì)或電解液生成的 多種可燃性氣體，當成為比300°C高的溫度時，可能自燃起火。但是，在本實施方式中，通過 熱吸收部件4來吸收熱量以使氣體的溫度成為300°C以下，氣體從電極開口部30排氣到電 池包1外部。另外，當電池3的內(nèi)部溫度成為200°C以上時，隔膜熔融而在內(nèi)部產(chǎn)生短路，但 是通過熱吸收部件4來吸收熱量以使氣體的溫 度成為300°C以下，氣體從電極開口部30排 氣到電池包1外部，則鄰接的電池的內(nèi)部最高溫度成為比200°C低的溫度，因此不會產(chǎn)生內(nèi) 部短路。如上述那樣形成的電池包1為，在電池3由于內(nèi)部短路或過充電等而發(fā)熱、并且達 到從電池3內(nèi)部放出高溫氣體的熱失控狀態(tài)的情況下，由于通過熱吸收部件4來吸收電池 3發(fā)出的熱量，因此能夠防止由于熱量而電池包損傷、或者所放出的氣體的自燃起火導(dǎo)致的 燃燒，因此能夠防止電池包1的損傷。熱吸收部件4為，只要是能夠?qū)⒂捎跓崾Э囟鴱碾姵?產(chǎn)生的氣體的溫度保持在 300°C以下、且能夠保護鄰接的電池3不受由于熱失控而產(chǎn)生的熱量的影響而防止鄰接的 電池3熱失控，則可以是任意材料，例如能夠使用鋁或鈦等金屬；陶瓷、砂等阻燃性固體； 水；咪唑鐺鹽系、吡啶鐺鹽系、脂肪族季銨鹽系等離子性液體等阻燃性液體；氬、氮、二氧化 碳等阻燃性氣體；株式會社PDM研究所制的Heat Buster TK2那樣的阻燃性絕熱材料、或住 友3M株式會社的防止延燒材料Fire Barrier等比熱為0. 5J/g ·Κ以上的高比熱物質(zhì)。例 如，鋁的比熱為0. 9J/g ·Κ，氧化鋁為0. 6 0. 8J/g ·Κ，碳化硅為0. 67J/g 'K0HeatBuster^ 是含有大量水的凝膠狀物質(zhì)，通過水的汽化熱來進行熱吸收。Fire Barrier為，通過吸收熱 量而膨脹，并通過膨脹得到絕熱效果。并且，在本實施方式中，作為熱吸收部件4表示了將固體材料安裝在框體2的內(nèi)壁 的例子，但是不一定需要安裝在框體2上，配置在框體2內(nèi)的電池3附近(周圍)即可，或 者也可以與框體2 —體地形成。這樣，通過使用阻燃性物質(zhì)作為熱吸收部件4，因為電池3內(nèi)部短路或過充電而熱失控的電池3放出的熱量、或從電池3放出的氣體的熱量，不會使其他電池3熱失控，并且 熱吸收部件4不會燃燒，而能夠防止電池包1損傷。(實施方式2)實施方式2的電池包la為，如圖7所示那樣將阻燃性的凝膠狀的熱吸收部件4a 直接填充到框體2和電池3之間。熱吸收部件4a的比熱為0. 5J/g-K以上，僅通過進行填 充就能夠覆蓋電池3的周圍，因此能夠容易地制造電池包la。另外，熱吸收部件4不限定于 凝膠狀物質(zhì)，也可以是液體或者氣體。與實施方式1相同部分省略說明。
本實施方式的電池包la以及使用其的電池搭載設(shè)備容易制造，此外能夠發(fā)揮與 實施方式1相同的效果。(實施方式3)實施方式3的電池包lb為，如圖5所示那樣在大致長方體的框體2中排列有6個 電池3，相鄰的電池3、3之間設(shè)置有平板狀的熱吸收部件4b (熱吸收部)。熱吸收部件4b 的比熱為0. 5J/g K以上。相鄰的2個電池3、3之間的距離為t，熱吸收部件4b的厚度比 連接板12的厚度以及用于將電池3塞入框體2內(nèi)的間隙的量t小。電池3隔著電池筒絕 緣體13與熱吸收部件4b接觸，能夠迅速地吸收來自電池3的熱量。與實施方式1、2相同 的部分省略說明。本實施方式的電池包lb為簡單的構(gòu)造，該電池包lb以及使用其的電池搭載設(shè)備 能夠發(fā)揮與實施方式1相同的效果。(實施方式4)如圖8所示，實施方式4的電池包lc為，在實施方式2的電池包la中，以覆蓋各 電池3的電極開口部30的方式在各電池3的封口部安裝氣體收集部件16，在框體2內(nèi)還具 備將各氣體收集部件16與開口部9連接的排氣路徑5。排氣路徑5的截面積由配置在框體 2內(nèi)的電池3的容量決定。作為基準優(yōu)選如果電池3的容量為2Ah左右則為16mm2以上，如 果為5Ah左右則為40mm2以上，如果為10Ah左右則為80mm2以上。并且，考慮到吸熱性，排 氣路徑5的材質(zhì)優(yōu)選為銅、鋁、不銹鋼等金屬。在本實施方式中，排氣通路5的壁部還起到 吸收氣體的熱量的熱吸收部的作用。并且，排氣路徑5構(gòu)成為在內(nèi)壁上具有突起部15的形 狀，通過突起部15來增大吸熱效果。與實施方式1、2相同部分省略說明。本實施方式的電池包lc以及使用其的電池搭載設(shè)備為，即使從電池3放出氣體也 能夠?qū)⑵溲杆俚貙?dǎo)出到電池包lc之外，并且在導(dǎo)出時對氣體進行冷卻，因此是更安全的電 池包，此外還發(fā)揮與實施方式1相同的效果。(實施方式5)實施方式5的電池搭載設(shè)備是搭載圖10所示的多個電池3和電路基板51的 UPS(不間斷電源裝置)，電池包框體包含于電池搭載設(shè)備主體的框體2a。在電池搭載設(shè)備 的框體2a中，使用銅、鋁、不銹鋼等金屬作為材料，在電池3的周圍配置熱吸收部件4a，并且 在框體2a內(nèi)部設(shè)置電池收納室7a以及排氣路徑5a，作為排氣路徑5a的材質(zhì)使用銅、鋁、不 銹鋼等金屬。由于是這種構(gòu)成，因此即使在電池3中的一個由于內(nèi)部短路或過充電等而發(fā) 熱并熱失控，并且從電池3內(nèi)部放出高溫的氣體的情況下，也能夠通過電池搭載設(shè)備的框 體2a、熱吸收部件4a、排氣路徑5a來吸收從電池產(chǎn)生的熱量，防止其他電池3的熱失控，因 此能夠防止由于熱量而電池搭載設(shè)備損傷，不會產(chǎn)生所放出的氣體導(dǎo)致的傷害。另外，與實施方式1 4相同部分省略說明。本實施方式的電池包、電池搭載設(shè)備發(fā)揮與實施方式4相同的效果。(其他實施方式)以上說明的實施方式是本發(fā)明的例示，本發(fā)明不限定于這些例子。例如，如圖6所 示，不僅將電池3排列為一列，也可以在框體2e的內(nèi)部將電池3排列為多列，并在各列之間 的布線空間中配置熱吸收部件4e。并且，作為電池包，示出了在框體中收納多個圓筒形的電池的例子，但是電池不限 于圓筒形，且框體所收納的電池也可以是1個。在使用阻燃性液體或氣體材料作為熱吸收部件的情況下，也可以將在容易導(dǎo)熱的 容器、例如鋁箔制的袋中封入這些材料的部件，用作為熱吸收部。并且，在使用液體材料作 為熱吸收部件的情況下，例如也可以使其包含于高分子材料中而作為凝膠狀物質(zhì)進行填充。并且，不一定需要在框體之外另外具備熱吸收部件，例如也可以在框體的原材料 中混入熱吸收部件。由此，框體本身起到熱吸收部件的作用，框體吸收從電池產(chǎn)生的熱量， 能夠防止電池包的損失。并且，也可以不需要將電池包搭載到電池搭載設(shè)備上，而在電池搭載設(shè)備中直接 設(shè)置收納多個單元電池的收納室，并在其內(nèi)部空間中放入熱吸收部件。在實施方式4、5中，也可以取出熱吸收部件4a，僅將排氣路徑5、5a作為熱吸收部。并且，作為排氣路徑的一部分而將電池3用作為隔壁，因此即使配置在電池3的外 周也可得到同樣的效果。例如可以在電池3之間以隔著間隔t的方式配置板狀的熱吸收部 件4，也可以卷繞在電池3表面上地配置。以下，說明電池包的變形例以及搭載了該電池包的設(shè)備。圖11是表示搭載了電池包33的筆記本電腦34的整體構(gòu)成的立體圖。圖12是 圖11的電池包33的分解立體圖。圖13是圖11的XIII-XIII線截面圖。圖14是圖13的 XIV-XIV線截面圖。如各圖所示，筆記本電腦34具備具有顯示器35的電腦主體36、和安裝在該電腦主 體36后部的電池包33。電池包33具備將6個上述電池3組合的組電池37 ；對從上述各電池3在異常時 放出的氣體的熱量進行吸收的熱吸收部件4 ；以及由對組電池37以及熱吸收部件4進行收 納的電池收納部39和電池包蓋40構(gòu)成的框體38。熱吸收部件4以與電池3接觸的方式配置在組電池37與框體38之間的間隙中。在上述電池包33中，即使在電池3由于內(nèi)部短路或過充電等而發(fā)熱、并從電池3 內(nèi)部噴出氣體的情況下，也通過熱吸收部件4來吸收從電池產(chǎn)生的熱量而防止其他電池3 的熱失控，因此防止由于熱量而電池包以及電池搭載設(shè)備損傷，不會產(chǎn)生所放出的氣體導(dǎo) 致的傷害。下面，說明電池包的變形例以及搭載了該電池包的電動輔助型的電動自行車。圖15是表示搭載了電池包41的電動自行車42的整體構(gòu)成的側(cè)視圖。圖16是圖 15的電池包41的分解立體圖。圖17是圖16的XVII-XVII線截面圖。如各圖所示，電動自行車42為，具備自行車主體43、設(shè)置在該自行車主體43上的支架44、以及安裝在該支架44上的電池包41，通過電池包41的電力來驅(qū)動未圖示的馬達。電池包41具備將12個上述電池3組合得到的組電池45 ；對從上述各電池3在 異常時放出的氣體的熱量進行吸收的熱吸收部件4 ；以及由對組電池45以及熱吸收部件4 進行收納的電池收納部47和電池包蓋構(gòu)成的框體46。組電池45為，將串聯(lián)連接的3個電池3作為1套，并將4套并聯(lián)連接而成(圖17 表示將2組分別并聯(lián)連接的狀態(tài))。在上述電池包41中，即使在電池3由于內(nèi)部短路或過充電等而發(fā)熱、并從電池3 內(nèi)部噴出氣體的情況下，也通過熱吸收部件4來吸收從電池產(chǎn)生的熱量而防止其他電池3 的熱失控，因此防止由于熱量而電池包以及電池搭載設(shè)備損傷，不會產(chǎn)生所放出的氣體導(dǎo) 致的傷害。下面，說明電池包的變形例以及搭載了該電池包的混合動力式汽車。圖18是表示搭載了電池包49的混合動力式汽車50的整體構(gòu)成的側(cè)視圖。圖19 是圖18的電池包49的分解立體圖。圖20是圖19的XX-XX線截面圖?；旌蟿恿κ狡?0具備多個電池包49 ；對應(yīng)于這些電池包49的電力進行驅(qū)動 的馬達51 ；發(fā)動機52 ；接受來自馬達51或者發(fā)動機52的動力而進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的車軸53。 該混合動力式汽車50為，通過馬達51對制動時等的運動能量進行再生而對各電池包49進 行充電。電池包49具備將15個上述電池3組合的組電池54 ；對從各電池3在異常時排 出的氣體進行收集的氣體收集部55 ；以及由對組電池54以及氣體收集部55進行收納的電 池收納部57和電池包蓋58構(gòu)成的框體56。組電池54為，將串聯(lián)連接的6個電池3作為1套，并將3套串聯(lián)連接。如圖19所示，電池包49為，以覆蓋各電池3的電極開口部30的方式在各電池3 的封口部安裝氣體收集部件55，并在混合動力式汽車50內(nèi)還具備對各氣體收集部件55與 開口部59進行連接的排氣路徑60。排氣通路60還起到對氣體的熱量進行吸收的熱吸收部 的作用，因此即使從電池3在異常時放出氣體，也能夠?qū)⑵溲杆俚貙?dǎo)出到電池包49之外，并 且在導(dǎo)出時對氣體進行冷卻，因此防止其他電池3的熱失控，并防止由于熱量而使電池搭 載設(shè)備損傷，不會產(chǎn)生所放出的氣體引起的傷害。另外，在圖11 圖20中，對筆記本電腦、電動自行車以及混合式電動汽車進行了 說明，但作為搭載了電池包的設(shè)備，存在以單電池使用的便攜電話或音樂播放器，并且作為 使用多個電池的例子，可以舉出數(shù)碼相機、電動式工具等電動設(shè)備或電子設(shè)備。如以上所述，根據(jù)上述實施方式，即使在電池3由于內(nèi)部短路或過充電等而發(fā)熱， 并且達到從電池3內(nèi)部放出高溫的氣體的熱失控的狀態(tài)的情況下，通過熱吸收部件4對電 池3產(chǎn)生的熱量進行吸收，因此不會由于熱量而損傷電池包，并且防止所放出的氣體的自 燃起火引起的燃燒，因此能夠防止電池包1的損傷。實施例如下地制作圖3所示構(gòu)成的電池3。即，使用在鋁箔集電體上涂有正極合劑的板 作為正極板17，使用在銅箔集電體上涂有負極合劑的板作為負極板19。并且，使隔膜21的 厚度為25i!m。正極引線集電體18與鋁箔集電體之間進行激光焊接。并且，負極引線集電 體20與銅箔集電體進行電阻焊接。負極引線集電體20與金屬制有底外殼24的底部通過電阻焊接而電連接。正極引線集電體18從外殼24的開放端與具有防爆閥的封口板26的 金屬制過濾器通過激光焊接而電連接。之后，從外殼24的開放端注入非水電解液。在外殼 24的開放端刻槽而形成座，將正極引線集電體18折彎，在外殼24的座部上安裝樹脂制的外 部墊圈25和封口板26，而將外殼24的開放端整個周圍進行鑿密封口。進一步進行詳細說明。(1)正極板17的制作正極板17如下地制作。作為正極合劑，使鈷酸鋰粉末為85重量份，作為導(dǎo)電劑 而使碳粉末為10重量份，以及作為粘結(jié)劑而使聚偏氟乙烯(以下簡稱為PVDF)的N-甲 基-2-吡咯烷酮(以下簡稱為NMP)溶液，其中，使PVDF相當于5重量份，而進行混合。將 該混合物在鋁箔集電體上涂覆厚度15 u m,并使其干燥后進行壓延而制作厚度100 u m的正 極板17。(2)負極板19的制作負極板19如下地制作。作為負極合劑為，使人造石墨粉末為95重量份，作為粘結(jié) 劑而使PVDF的NMP溶液，其中，使PVDF相當于5重量份，而進行混合。將該混合物在銅箔 集電體上涂覆厚度10 ym，并使其干燥后進行壓延而制作厚度110 ym的負極板19。(3)非水電解液的調(diào)制非水電解液如下地調(diào)制。作為非水溶劑，將碳酸亞乙酯和碳酸甲乙酯按照體積比 1 1進行混合，并以此作為溶質(zhì)，而使六氟磷酸鋰(LiPF6)成為lmol/L的方式溶解。使用 15ml如此調(diào)制的非水電解液。(4)密閉型二次電池3的制作在正極板17與負極板19之間配置厚度25 y m的隔膜21并卷繞，并在構(gòu)成圓筒狀 的極板組28之后，插入金屬制有底外殼24中，注入非水電解液，封口而得到密閉型非水電 解質(zhì)二次電池3。該電池是直徑25mm、高度65mm的圓筒形電池，電池的設(shè)計容量為2000mAh。 對于完成的電池3，作為電池筒絕緣體13而將厚度80 ym的聚對苯二甲酸乙二醇酯制的熱 收縮管覆蓋到頂面外緣部為止，并用90°C的熱風使其熱收縮而完成電池。(5)組電池11的制作將6個如上所述地構(gòu)成的圓筒形鋰離子二次電池的電池3，如圖4所示地排列，并 以鎳制的厚度0. 2mm的連接板12串聯(lián)連接。并且將用于使串聯(lián)的電池3與電池包端子10 導(dǎo)通的連接導(dǎo)線14安裝到電池3上，而制作組電池11。將該組電池11收納到電池收納部 7中，并根據(jù)以下的實施例1配置5種熱吸收部件，并將電池包蓋8與電池收納部7的外周 部進行焊接。此時，電池收納部7與電池包蓋8的材質(zhì)為不銹鋼制、最薄部的板厚為0. 5mm。(實施例1)通過作為熱吸收部件4使用住友3M制Fire Barrier，而構(gòu)成圖1、圖2所示構(gòu)造 的電池包1。(實施例2)通過以下構(gòu)成來制作實施例3的電池包如圖5所示，將電池3和電池3排列為其 間隔t為5mm，使在鄰接的電池3、3彼此之間配置的熱吸收部件4b為陶瓷板。(實施例3)通過以下構(gòu)成來制作實施例4的電池包如圖5所示，將電池3和電池3排列為其間隔t為5mm，作為在鄰接的電池3、3彼此之間配置的熱吸收部件4b，使用填充水并密閉的 鋁箔制的袋。(實施例4)以下構(gòu)成來制作實施例5的電池包如圖5所示，將電池3和電池3排列為間隔t 為5mm，作為在鄰接的電池3、3彼此之間配置的熱吸收部件4b，填充了株式會社PDM研究所 制的 HeatBusterTK2。(實施例5)如圖8所示，將電池3和電池3排列為其間隔t為5mm，通過銅制的氣體收集部件 16和排氣路徑5，將從電池3的電極開口部30放出的氣體向開口部9引導(dǎo)。(比較例1)使在圖2中取出了熱吸收部件4的構(gòu)成、即將鄰接的電池與電池相互相接地排列、 框體內(nèi)的空隙部分(框體與電池之間的部分)，為通常的空氣。使設(shè)置在電池包的框體上的 開口部直接露出到外部。對于通過以上的實施例以及比較例得到的各電池包，進行了以下的評價。(6)刺釘實驗將完成的電池包充電到25. 2V。之后，在溫度20°C中，通過圖9所示的在電池包蓋 8上預(yù)先設(shè)置的刺釘用的貫通孔A，以通過處于電池包內(nèi)的第一個電池3的高度方向以及直 徑方向的中心部的方式，將直徑2mm的鐵制的釘，以每秒5mm的速度刺向電池3并直到刺 通，使該電池3成為熱失控狀態(tài)。然后，為了確認從刺了釘?shù)碾姵?排出的高溫氣體對其他 電池3帶來多大影響，在刺釘后的第二個電池3的B點進行電池的表面溫度的測定。并且， 在放置10分鐘之后，確認電池包內(nèi)的刺釘電池以外的電池是否熱失控。結(jié)果如表1所示， 此處的第二個電池表面溫度，表示刺釘后的最高溫度(峰值溫度)。另外，在達到該最高溫 度的前后，在短時間內(nèi)溫度較大地變化，觀察到峰值溫度的時間也是極短時間。表1 如表1所示，可知通過用某種手段來使從電池吹出的氣體的熱量減少，能夠相當 地減少對電池包內(nèi)的其他電池的熱影響。其原因為，通過熱吸收部對從電池產(chǎn)生的熱量或所排出的高溫氣體的熱量進行吸收。但是，未構(gòu)成使熱量減少的手段(比較例1)為，從電 池產(chǎn)生的熱量直接傳遞到相鄰的電池、以及所排出的高溫氣體直接接觸相鄰的電池的外表 面，因此引起異常(熱失控)。如此，通過吸收從電池產(chǎn)生的熱量以及所排出的高溫氣體的 熱量，由此能夠防止電池包的破損或延燒以及電池包內(nèi)的其他電池的異常。工業(yè)利用性如上所述，本發(fā)明的電池包為，即使在電池包內(nèi)的電池發(fā)生異常、從電池產(chǎn)生熱量 以及排出高溫的氣體，也能夠防止電池包的破損以及電池包內(nèi)的其他電池的異常，作為面 向計算機、便攜電話等電池搭載設(shè)備的電池包是有用的。
權(quán)利要求
一種電池包，其特征在于，具備多個單元電池；收納上述單元電池的框體；以及吸收從上述單元電池產(chǎn)生的熱量的熱吸收部，上述單元電池是鋰離子電池，上述熱吸收部在上述單元電池中的一個熱失控時吸收從該單元電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體的熱量而使該氣體的溫度成為300℃以下，由此防止與熱失控的該單元電池鄰接的其他上述單元電池產(chǎn)生熱失控。
2.如權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于， 上述熱吸收部設(shè)置在上述框體的內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求2所述的電池包，其特征在于，上述熱吸收部由比熱為0. 5J/g · K以上的物質(zhì)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的電池包，其特征在于， 上述框體由比熱為0. 5J/g · K以上的物質(zhì)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的電池包，其特征在于， 還具備將上述氣體向上述框體的外部引導(dǎo)的排氣路徑， 上述氣體從上述單元電池所具備的放出口放出。
6.一種電池搭載設(shè)備，其特征在于， 具備權(quán)利要求1至5中任一項所述的電池包。
7.—種電池搭載設(shè)備，其特征在于，具備 多個單元電池；收納上述單元電池的收納室；以及 吸收從上述單元電池產(chǎn)生的熱量的熱吸收部， 上述單元電池是鋰離子電池，上述熱吸收部在上述單元電池中的一個熱失控時吸收從該單元電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體 的熱量而使該氣體的溫度成為300°C以下，由此防止與熱失控的該單元電池鄰接的其他上 述單元電池產(chǎn)生熱失控。
8.如權(quán)利要求7所述的電池搭載設(shè)備，其特征在于， 還具備將上述氣體向上述框體的外部引導(dǎo)的排氣路徑， 上述氣體從上述單元電池所具備的放出口放出。
全文摘要
一種電池包以及電池搭載設(shè)備，即使在電池發(fā)生異常而熱失控、產(chǎn)生了熱量的情況下，也能夠防止電池包或電池包內(nèi)的發(fā)生異常的電池以外的電池成為高溫。在電池包(1)中，在框體(2)與電池(3)之間的空間中配置熱吸收部件(4)。即使1個電池(3)熱失控，熱吸收部件(4)也能夠吸收從此處產(chǎn)生的熱量，防止其他電池(3)熱失控。
文檔編號H01M10/50GK101842933SQ20088011386
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者平川靖, 橫山智彥, 西野肇 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社