JP7010671B2 - Lithium ion battery module - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池モジュールの構造に関するものである。 The present invention relates to the structure of a lithium ion battery module.
近年、ノートパソコンやスマートフォンといった製品の電力供給源としてリチウムイオン電池モジュールがよく利用されているが、電池モジュールからの発火による事故が問題となっている。電池モジュールからの発火は、主に電池モジュールの電池セル内で陽極と陰極が短絡し、それによって電池セルの異常温度上昇を経て熱暴走が発生することが原因となっている。 In recent years, lithium-ion battery modules are often used as a power supply source for products such as notebook computers and smartphones, but accidents caused by ignition from the battery modules have become a problem. Ignition from the battery module is mainly caused by a short circuit between the anode and the cathode in the battery cell of the battery module, which causes a thermal runaway through an abnormal temperature rise of the battery cell.
そこで、電池セルの熱暴走を抑制するために種々の対策が提案されている(特許文献1を参照。)。しかし、電池セルの内部構造の改善等によって熱暴走を確実に防止することは困難である。 Therefore, various measures have been proposed to suppress thermal runaway of the battery cell (see Patent Document 1). However, it is difficult to reliably prevent thermal runaway by improving the internal structure of the battery cell or the like.
本発明は、電池セルの内部短絡に起因した熱暴走、又は熱暴走の連鎖や発火を抑制することができる構造を有するリチウムイオン電池モジュールを提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a lithium ion battery module having a structure capable of suppressing thermal runaway caused by an internal short circuit of a battery cell, or a chain or ignition of thermal runaway.
本発明は、リチウムイオン電池モジュールの熱暴走、又は熱暴走の連鎖や発火を抑制するための形態として2つの形態を有する。第1の形態は、電池セルの熱暴走を抑制するという観点からなされたものであり、第2の形態は、リチウムイオン電池モジュール内の一部の電池セルで熱暴走が発生してもその熱暴走が他の電池セルに連鎖することを抑制するという観点からなされたものである。 The present invention has two forms for suppressing thermal runaway, chain of thermal runaway, and ignition of the lithium ion battery module. The first form is made from the viewpoint of suppressing the thermal runaway of the battery cell, and the second form is the heat even if the thermal runaway occurs in some of the battery cells in the lithium ion battery module. It was made from the viewpoint of suppressing the runaway from being chained to other battery cells.
本発明に係るリチウムイオン電池モジュールの第1の形態は、複数の電池セルが同一方向を向いて互いに平行に同一平面内に配列された状態で共通の熱伝導性のセルボックス内に収容されてなるセルユニットを備えたものであって、前記セルボックスは前記電池セルのそれぞれを個別に収容するセル収容部を有し、それぞれの前記電池セルの熱が前記セルボックスに伝達されるように前記セル収容部の内面が前記電池セルのセルボディと接している。ここで、「熱伝導性のセルボックス」とは、例えばアルミニウムなど、熱伝導率の良好な素材で構成されたセルボックスであることを意味する。 The first embodiment of the lithium ion battery module according to the present invention is housed in a common heat conductive cell box in a state where a plurality of battery cells are arranged in the same plane in parallel with each other facing the same direction. The cell box is provided with a cell unit, the cell box has a cell accommodating portion for individually accommodating each of the battery cells, and the heat of each battery cell is transferred to the cell box. The inner surface of the cell accommodating portion is in contact with the cell body of the battery cell. Here, the "thermally conductive cell box" means a cell box made of a material having good thermal conductivity, such as aluminum.
すなわち、本発明の上記第1の形態では、熱伝導性のセルボックスに複数の電池セルを収容して電池セルよりも大きな熱容量をもつ一体のセルユニットとし、セルユニット内の一部の電池セルの温度が上昇したときにセルボックスでその熱を吸収し、一部の電池セルの急激な温度上昇を抑制する。 That is, in the first embodiment of the present invention, a plurality of battery cells are housed in a heat conductive cell box to form an integrated cell unit having a heat capacity larger than that of the battery cells, and some battery cells in the cell unit are formed. When the temperature rises, the cell box absorbs the heat and suppresses the rapid temperature rise of some battery cells.
ところで、一部の電池セルの温度が上昇した場合、その電池セルの近傍に収容されている電池セルがその熱の影響を受けて熱暴走する可能性も考えられる。そこで、上記第1の形態では、前記セルユニットにおいて互いに隣り合う前記電池セルのセルボディの間に、それらの前記電池セルのセルボディ間の熱伝達効率を低下させるための空気層又は断熱層が形成されていてもよい。そうすれば、特定の電池セルの温度が上昇したときに、その電池セルと隣り合う電池セルがその熱の影響を受けて熱暴走することが抑制される。 By the way, when the temperature of some of the battery cells rises, it is possible that the battery cells housed in the vicinity of the battery cells may be affected by the heat and cause thermal runaway. Therefore, in the first embodiment, an air layer or a heat insulating layer for reducing the heat transfer efficiency between the cell bodies of the battery cells is formed between the cell bodies of the battery cells adjacent to each other in the cell unit. May be. Then, when the temperature of a specific battery cell rises, the battery cell adjacent to the battery cell is prevented from being affected by the heat and causing thermal runaway.
上記第1の形態では、隣り合う前記セルユニットの互いの前記電池セルの向きが逆になるように複数の前記セルユニットが同一平面内に配列されており、互いに隣り合う2つの前記セルユニットのすべての前記電池セルを電気的に接続するための接点板が設けられ、前記接点板により、同一の前記セルユニットのすべての前記電池セルが互いに並列に接続され、隣り合う2つの前記セルユニットの前記電池セルが互いに直列に接続されているようにしてもよい。そうすれば、複数のセルユニットを平面的に配列しながらそれらのセルユニットを直列に接続して、用途に応じた電圧供給能力を提供することが可能になる。 In the first embodiment, a plurality of the cell units are arranged in the same plane so that the directions of the battery cells of the adjacent cell units are opposite to each other, and the two cell units adjacent to each other are arranged. A contact plate for electrically connecting all the battery cells is provided, and all the battery cells of the same cell unit are connected in parallel to each other by the contact plate, and two adjacent cell units of the same cell unit are connected in parallel. The battery cells may be connected in series with each other. Then, it becomes possible to connect a plurality of cell units in series while arranging them in a plane to provide a voltage supply capacity according to the application.
上記の場合の好ましい実施態様では、前記セルユニットの少なくとも一方の面側が絶縁性カバーで覆われており、前記絶縁性カバーは、前記電池セルのそれぞれの一端に対応する位置に前記電池セルの前記一端をそれぞれ露出させる開口部をもち、隣り合う前記セルユニットの前記セルボックスの外面同士が互いに接触しないように構成されている。 In a preferred embodiment of the above case, at least one surface side of the cell unit is covered with an insulating cover, wherein the insulating cover is located at a position corresponding to each one end of the battery cell. It has an opening that exposes one end of each, and is configured so that the outer surfaces of the cell boxes of the adjacent cell units do not come into contact with each other.
本発明に係るリチウムイオン電池モジュールの第2の形態は、複数の電池セルがそれぞれ互いに空間的に分離された複数のセル収容部に収容されてなるセルユニットを備え、前記セルユニットの前記セル収容部のそれぞれが開口部を有する接点板、断熱性の封止部材を隔てて共通の排気路に面しており、熱暴走の発生した前記電池セルから高温ガスが噴出して当該電池セルを収容する前記セル収容部内の圧力が上昇したときに、当該セル収容部と前記排気路との間に介在する前記封止部材が開口して当該セル収容部と前記排気路とを連通させるように構成され、前記高温ガスが前記排気路を通じて外部へ排気されるように構成されている。 A second embodiment of the lithium ion battery module according to the present invention comprises a cell unit in which a plurality of battery cells are housed in a plurality of cell housing portions spatially separated from each other, and the cell unit is housed in the cell. Each part faces a common exhaust path with a contact plate having an opening and a heat insulating sealing member, and high-temperature gas is ejected from the battery cell in which thermal runaway has occurred to accommodate the battery cell. When the pressure in the cell accommodating portion rises, the sealing member interposed between the cell accommodating portion and the exhaust passage is opened so as to communicate the cell accommodating portion and the exhaust passage. The high temperature gas is configured to be exhausted to the outside through the exhaust passage.
すなわち、本発明の上記第2の形態では、セル収容部のそれぞれが開口部を有する接点板、断熱性の封止部材を隔てて共通の排気路に面するようにし、熱暴走の発生した電池セルから高温ガスが噴出して当該電池セルを収容するセル収容部内の圧力が上昇したときにそのセル収容部と排気路との間に介在する封止部材が開口し、セル収容部内の高温ガスが排気路を通じて外部へ排気される。このとき、他のセル収容部と排気路との間には断熱性の封止部材が開口することなく介在しており、排気路を流れる高温ガスによる影響が他のセル収容部内に収容されている電池セルに及ばないように構成されている。 That is, in the above-mentioned second embodiment of the present invention, each of the cell accommodating portions faces a common exhaust path with a contact plate having an opening and a heat insulating sealing member separated from each other so that the battery causes thermal runaway. When the high temperature gas is ejected from the cell and the pressure in the cell accommodating portion accommodating the battery cell rises, the sealing member interposed between the cell accommodating portion and the exhaust passage opens, and the high temperature gas in the cell accommodating portion is opened. Is exhausted to the outside through the exhaust passage. At this time, a heat insulating sealing member is interposed between the other cell accommodating portion and the exhaust passage without opening, and the influence of the high temperature gas flowing through the exhaust passage is accommodated in the other cell accommodating portion. It is configured so that it does not reach the existing battery cells.
上記第2の形態では、前記排気路をなす壁面、又は壁面の一部が熱伝導性材料からなる放熱板により構成されていることが好ましい。そうすれば、排気路を流れる高温ガスの熱を放熱板によって冷却することができ、発火のリスクを下げる事ができる。更には、放熱板の端部を折り曲げるなどして排気通路を狭くし、モジュール外部からの酸素流入を制限する事で、発火のリスクを下げる事ができる。 In the second embodiment, it is preferable that the wall surface forming the exhaust passage or a part of the wall surface is formed of a heat radiating plate made of a heat conductive material. Then, the heat of the high-temperature gas flowing through the exhaust passage can be cooled by the heat sink, and the risk of ignition can be reduced. Furthermore, the risk of ignition can be reduced by narrowing the exhaust passage by bending the end of the heat sink and limiting the inflow of oxygen from the outside of the module.
また、前記セルユニットが、複数の電池セルが同一方向を向いて互いに平行に同一平面内に配列された状態で共通のセルボックス内に収容され、当該セルユニットの一方の面側が絶縁性カバーで覆われているものである場合、前記絶縁性カバーにおいて前記電池セルのそれぞれの一端に対応する位置に前記電池セルの前記一端をそれぞれ露出させる開口部を設け、前記絶縁性カバーの上面を覆って前記開口部を封止する断熱性シートを前記封止部材として用い、前記断熱性シートの前記開口部のそれぞれに対応する位置に、前記セル収容部内の圧力が上昇したときに破断する切込みを設けることによって、上記第2の形態を実現することができる。 Further, the cell unit is housed in a common cell box in a state where a plurality of battery cells are arranged in the same plane in parallel with each other facing the same direction, and one surface side of the cell unit is covered with an insulating cover. When it is covered, an opening is provided in the insulating cover at a position corresponding to each end of the battery cell to expose the one end of the battery cell, and the upper surface of the insulating cover is covered. A heat insulating sheet that seals the opening is used as the sealing member, and a notch that breaks when the pressure in the cell accommodating portion rises is provided at a position corresponding to each of the openings of the heat insulating sheet. Thereby, the above-mentioned second form can be realized.
本発明の上記第1の形態では、熱伝導性のセルボックスに複数の電池セルを収容して電池セルよりも大きな熱容量をもつ一体のセルユニットとし、一部の電池セルの温度が上昇したときにセルボックスでその熱を吸収することで、一部の電池セルの急激な温度上昇が抑制されるので、電池セルの熱暴走の発生が抑制される。 In the first embodiment of the present invention, a plurality of battery cells are housed in a heat-conducting cell box to form an integrated cell unit having a heat capacity larger than that of the battery cells, and when the temperature of some of the battery cells rises. By absorbing the heat in the cell box, the rapid temperature rise of some battery cells is suppressed, so that the occurrence of thermal runaway of the battery cells is suppressed.
本発明の上記第2の形態では、熱暴走の発生した電池セルから高温ガスが噴出して当該電池セルを収容するセル収容部内の圧力が上昇したときにそのセル収容部と排気路との間に介在する封止部材が開口し、セル収容部内の高温ガスが排気路を通じて外部へ排気される一方で、他のセル収容部と排気路との間には断熱性の封止部材が開口することなく介在し、排気路を流れる高温ガスによる影響が他のセル収容部内に収容されている電池セルに及ばないように構成されているので、一部の電池セルで熱暴走が発生しても他の電池セルで連鎖的に熱暴走が発生することが抑制される。さらに、前記排気路をなす壁面、又は壁面の一部を熱伝導性材料からなる放熱板により構成する事で、発火のリスクを下げる事ができる。 In the second aspect of the present invention, when a high temperature gas is ejected from a battery cell in which a thermal runaway has occurred and the pressure in the cell accommodating portion accommodating the battery cell rises, the space between the cell accommodating portion and the exhaust passage is increased. A sealing member intervening in the cell is opened, and the high-temperature gas in the cell accommodating portion is exhausted to the outside through the exhaust passage, while a heat insulating sealing member is opened between the other cell accommodating portion and the exhaust passage. It is configured so that the influence of the high temperature gas flowing through the exhaust passage does not reach the battery cells housed in other cell housings, so even if a thermal runaway occurs in some battery cells, it is configured so that it does not intervene. It is possible to suppress the occurrence of thermal runaway in a chain reaction in other battery cells. Further, the risk of ignition can be reduced by forming the wall surface forming the exhaust passage or a part of the wall surface with a heat radiating plate made of a heat conductive material.
以下、本発明に係るリチウムイオン電池モジュールの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the lithium ion battery module according to the present invention will be described.
図1及び図2に、リチウムイオン電池モジュールを構成するセルユニットの構造の一例を示す。 1 and 2 show an example of the structure of the cell unit constituting the lithium ion battery module.
セルユニット1は複数のセル収容部4を有するセルボックス2と、各セルボックス2内にそれぞれ収容された複数の電池セル10と、セルボックス2の外面の一部を覆うようにセルボックス2に取り付けられた絶縁性カバー14と、を備えている。
The
セルボックス2のセル収容部4は、セルボックス2の一方の面側に電池セル10を挿し込むための開口をもつ凹部である。セル収容部4の底面には、セル収容部4の内径よりも小さい内径の開口部8が設けられている。電池セル10は一端に陽極12を有する円柱型セルであり、各電池セル10は陽極12がセル収容部4の開口側(図1(B)において上側)を向くようにして、セル収容部4内に嵌め込まれている。開口部8は各電池セル10の陰極を露出させるためのものである。
The cell
絶縁性カバー14は、セルボックス2の外面のうちセル収容部4の開口が設けられている面側、すなわち電池セル10の陽極側を覆うように、セルボックス2に取り付けられている。以下では、セルユニット1のうち、絶縁性カバー14で覆われている側を「陽極側」、絶縁性カバー14からセルボックス2が露出している側を「陰極側」と称する。
The insulating
絶縁性カバー14には、電池セル10の陽極を露出させるための開口部16が設けられている。開口部16の内径はセル収容部4の内径よりも小さく設計されている。
The insulating
セルボックス2は、例えばアルミニウムなど良好な熱伝導性を有する金属材料により構成されている。絶縁性カバー14は、例えばシリカなどの絶縁性材料により構成されている。
The
セルボックス2のセル収容部4の内径は電池セル10のセルボディの外径と略同一に設計されており、電池セル10とセルボックス2との間で良好に熱伝達がなされるように構成されている。これにより、一部の電池セル10の温度が上昇したときに、その電池セル10の熱をセルボックス2の全体で吸収し、一部の電池セル10が突出して温度上昇することが抑制される。これにより、電池セル10の熱暴走が抑制される。
The inner diameter of the
また、図3に示されているように、セル収容部4の内周面のうち隣接するセル収容部4との間に介在する壁面に溝22を設け、互いに隣り合うセル収容部4に収容された電池セル10の間に空気層が形成されるようにしてもよい。これにより、一部の電池セル10の温度が上昇したときにその近傍の電池セル10への影響を小さくすることができる。
Further, as shown in FIG. 3, a
図3の構造と同様の効果は、図4に示されているように、互いに隣接するセル収容部4の間の隔壁に穴24を設けることによっても得られる。そのような穴24内に断熱性材料を充填するなどして、互いに隣り合うセル収容部4に収容された電池セル10の間に断熱層が形成されるようにしてもよい。
The same effect as the structure of FIG. 3 can also be obtained by providing a
この実施例のリチウムイオン電池モジュールは、図5に示されているように、2つのセルユニット1を互いに陽極側と陰極側の向きが互いに反対になるようにして同一平面上に並べ、一方のセルユニット1の陽極側の面に開口部16を介して露出した電池セル10の陽極と他方のセルユニット1の陰極側の面に開口部8を通じて露出した電池セル10の陰極とを、一枚の平板状の接点板26を用いて導通させることで、複数の電池セル10の並列接続からなる2つのセルユニット1を直列に接続することができる。接点26の各開口部8、16に相当する位置には、電池セル10の陽極12又は陰極と接点をとるための接点端子28が設けられている。
In the lithium ion battery module of this embodiment, as shown in FIG. 5, two
図5のように平面的に並べられたセルユニット1のうち一方のセルユニット1のセルボックス2が露出している部分には他方のセルユニット1の絶縁性カバー14が当接するようになっており、互いのセルボックス2同士が接触して電気的に導通することがないように構成されている。
Of the
上記の配列及び接続方法を用いれば、図6に示されているように、より多数のセルユニット1を平面的に並べて直列に接続することができる。平面的に配列されるセルユニット1の個数は、必要とされる供給電圧の大きさによって決定されるものである。
By using the above arrangement and connection method, as shown in FIG. 6, a larger number of
なお、以上において説明した実施例では、セルユニット1の陽極側にのみ絶縁性カバー14が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図15に示されているように、陰極側にも絶縁性カバー14’を設けてもよい。この場合、絶縁性カバー14’に、電池セル10の陰極を露出させるための開口部16’を設けることが好ましい。
In the embodiment described above, the insulating
次に、電池セル10の熱暴走の連鎖を抑制する構造を有するリチウムイオン電池モジュールの一実施例について説明する。
Next, an embodiment of a lithium ion battery module having a structure for suppressing the chain of thermal runaway of the
図7に示されているように、この実施例のリチウムイオン電池モジュール100は、図6のように、平面的に配列されて互いに直列に接続された複数のセルユニット1が外枠102と2枚の放熱板104からなる筐体内に収容されている。なお、セルユニット1の個数はいくらでもよく、1つのみであってもよい。
As shown in FIG. 7, in the lithium
図8に示されているように、セルユニット1の陽極側の面及び陰極側の面に断熱性シート106が封止部材として貼られている。セルユニット1の陽極側の面と陰極側の面のそれぞれに設けられた開口部16及び8は断熱性シート106によって封止されている。断熱性シート106としては、500~600℃以上の耐熱性を有するシート状の部材、例えばシリカエアロゲルと繊維で構成されたシート状の素材であるNASBIS(パナソニック株式会社の製品)を用いることができる。この他、シリカクロス、グラスウール、グラスファイバーからなる部材を用いることもできる。
As shown in FIG. 8, a
図9に示されているように、このリチウムイオン電池モジュール100は、陽極側の面及び陰極側の面に断熱性シート106が貼られ外枠102の内側にはめ込まれたセルユニット1の陽極側と陰極側に2枚の放熱板104を固定して構成されている。
As shown in FIG. 9, in this lithium
図7に示されているように、セルユニット1の陽極側の面及び陰極側の面に貼られた断熱性シート106と放熱板104との間には僅かな隙間が形成され、この隙間が外枠102と放熱板104との間に設けられた隙間(図示は省略)を介して筐体の外部へ通じる排気路108を構成する。排気路108を構成する隙間の間隔は、筐体の外部から空気が流入しにくいような寸法、例えば10mm以下に設定されている。すなわち、セルユニット1に設けられた各セル収容部4は、断熱性シート106を隔てて排気路108に面している。
As shown in FIG. 7, a slight gap is formed between the
断熱性シート106は、セルユニット1の陽極側の面の開口部16と排気路108との間の位置に切り込み110を備えている。切り込み110は、図10に示されているように、熱暴走の発生した電池セル10から噴出する高温ガスによってその電池セル10を収容するセル収容部4内の圧力が上昇したときに断熱性シート106を開口させるためのものである。熱暴走の発生した電池セル10を収容するセル収容部4の位置で断熱性シート106が開口すると、電池セル10から噴出した高温ガスが排気路108を通じて筐体の外部へ排出される。他のセル収容部4は依然として断熱性シート106によって封止されているので、熱暴走の発生していない電池セル10が高温ガスに曝されることが防止され、熱暴走の連鎖が抑制される。
The
断熱性シート106は、例えば、接着剤によって接点板26に接着することができる。この場合、セル収容部4内の圧力の上昇によって断熱性シート106を開口させやすくするために、切り込み110が設けられている部分は接着剤による接着がなされないことが好ましい。ただし、断熱性シート106は必ずしも接点板26に接着されている必要はなく、セルユニット1の陽極側の面及び陰極側の面の開口部8,16を封止するように設けられていればいかなる態様であってもよい。例えば、断熱性シート106は、陽極側の絶縁性カバー14に(陰極側カバー14’が設けられている場合は陰極側カバー14’にも)固定されていてもよい。
The
なお、図8及び図9では、断熱性シート106には十字型の切り込み110が設けられているが、切り込み110の形状は特に限定されない。また、図11に示されているように、電池セル10で熱暴走が発生したときにセル収容部4から流出する高温ガスがなるべくセル収容部4の設けられていない方向へ誘導する向きに断熱性シート106が開口するように、切り込み110の形状を工夫してもよい。
In FIGS. 8 and 9, the
なお、図7から図10に示した実施例では、図1から図6を用いて説明したセルユニット1が用いられているが、本発明に係るリチウムイオン電池モジュールは、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、セルユニットを構成するセルボックスは高熱伝導性でなくてもよい。
In the examples shown in FIGS. 7 to 10, the
また、本発明による、熱暴走の連鎖を抑制するためのリチウムイオン電池モジュールの構造は、図12(A)に示されているような角型の電池セル200に対しても適用することができる。例えば、複数の電池セル200を断熱性材料からなる包装容器202内に入れた状態で(図12(B)を参照)、共通のセルボックス204に同じ向きに収容してセルユニットを構成する(図12(C)を参照)。
Further, the structure of the lithium ion battery module for suppressing the chain of thermal runaway according to the present invention can also be applied to the
この実施例では、包装容器202がセル収容部及び封止部材を構成する。包装容器202の素材としては、500~600℃以上の耐熱性を有するシート状の部材、例えばシリカエアロゲルと繊維で構成されたシート状の素材であるNASBIS(パナソニック株式会社の製品)を用いることができる。この他、シリカクロス、グラスウール、グラスファイバーからなる部材を用いることもできる。
In this embodiment, the
電池セル200は一端側に電極や防爆弁が設けられており、電池セル200内で熱暴走が発生したときは一端側の防爆弁から高温ガスが噴出する。そこで、図13(A)に示されているように、包装容器202の電池セル200の一端側を例えば熱溶着などによって封止し、熱暴走の発生した電池セル200からの高温ガスによって包装容器202内の圧力が急激に上昇したときに封止部分202aが破断して包装容器202が開口するように構成する。
The
包装容器202の封止部分202aと対向するように電池セル200の配列方向に沿って放熱板212を配置して排気路を形成しておくことで、熱暴走の発生した電池セル200からの高温ガスが排気路を通じて外部へ排出され、他の電池セル200は断熱性の放送容器202によって高温ガスから保護される。これにより、電池セル200の熱暴走の連鎖が抑制される。なお、図13において、206は各電池セル200の電極間を接続するためのケーブルであり、208,210はそのケーブル206の端部に設けられた端子である。
By arranging the
さらに、本発明による、熱暴走の連鎖を抑制するためのリチウムイオン電池モジュールの構造は、図14(A)に示されているような平板型のポリマー電池セル300に対しても適用することができる。例えば、図14(B)、(C)に示されているように、複数の電池セル300を複数のセル収容部を有するセルボックス302内に個別に格納してセルユニットを構成する。セルユニットの各セル収容部の開口を断熱性シート304によって封止し、さらにその断熱性シート304と対向するように放熱板308を配置する。
Further, the structure of the lithium ion battery module for suppressing the chain of thermal runaway according to the present invention can be applied to the flat plate type
断熱性シート304のセル収容部の開口の位置に切り込み306を設け、熱暴走の発生した電池セル300からの高温ガスによってセル収容部内の圧力が上昇したときにその位置の断熱性シート304が開口するように構成する。断熱性シート304と放熱板308との間には僅かな隙間を空けておき、断熱性シート304の開口から流出した高温ガスを外部へ排気するための排気路を形成する。これにより、一部の電池セル300で熱暴走が発生しても、他の電池セル300が断熱性シート304によって高温ガスから保護され、熱暴走の連鎖が発生することが抑制される。
A
なお、断熱性シート304の素材として、500~600℃以上の耐熱性を有するシート状の部材、例えばシリカエアロゲルと繊維で構成されたシート状の素材であるNASBIS(パナソニック株式会社の製品)を用いることができる。この他、シリカクロス、グラスウール、グラスファイバーからなる部材を用いることもできる。
As the material of the
1 セルユニット
2,204,302 セルボックス
4 セル収容部
8,16 開口部
10,200,300 電池セル
12 陽極
14 絶縁性カバー
22 溝(空気層又は断熱層)
24 孔(空気層又は断熱層)
26 接点板
28 接点端子
100 リチウムイオン電池モジュール
102 外枠
104,212,308 放熱板
106,304 断熱シート(封止部材)
108 排気路
110,306 切り込み
202 包装容器(封止部材)
1 Cell unit 2,204,302
24 holes (air layer or heat insulating layer)
26
108
Claims (3)
前記セルユニットの前記セル収容部のそれぞれが共通の断熱性シートを隔てて共通の排気路に面しており、
前記断熱性シートは前記複数のセル収容部のそれぞれと前記排気路との間に介在する部分に切込みを備え、
熱暴走の発生した前記電池セルから高温ガスが噴出して当該電池セルを収容する前記セル収容部内の圧力が上昇したときに、前記断熱性シートの当該セル収容部と前記排気路との間に介在する部分に設けられている前記切込みが破断して当該セル収容部と前記排気路とを連通させ、前記高温ガスが前記排気路を通じて外部へ排気されるように構成されている、リチウムイオン電池モジュール。 A cell unit is provided in which a plurality of battery cells are housed in a plurality of cell accommodating portions that are spatially separated from each other.
Each of the cell accommodating portions of the cell unit faces a common exhaust passage with a common heat insulating sheet.
The heat insulating sheet has a notch in a portion interposed between each of the plurality of cell accommodating portions and the exhaust passage.
When the high temperature gas is ejected from the battery cell in which the thermal runaway occurs and the pressure in the cell accommodating portion accommodating the battery cell rises, between the cell accommodating portion of the heat insulating sheet and the exhaust passage. A lithium-ion battery configured such that the notch provided in the intervening portion is broken to allow the cell accommodating portion and the exhaust passage to communicate with each other, and the high-temperature gas is exhausted to the outside through the exhaust passage. module.
前記絶縁性カバーは、前記電池セルのそれぞれの一端に対応する位置に前記電池セルの前記一端をそれぞれ露出させる開口部をもち、
前記断熱性シートは、前記絶縁性カバーの上面を覆って前記開口部を封止しており、
前記断熱性シートの前記開口部のそれぞれに対応する位置に前記切込みが設けられている、請求項1又は2に記載のリチウムイオン電池モジュール。
The cell unit is housed in a common cell box in a state where a plurality of battery cells are arranged in the same plane in parallel with each other facing the same direction, and at least one surface side of the cell unit is covered with an insulating cover. It is something that has been
The insulating cover has an opening that exposes the end of the battery cell at a position corresponding to each end of the battery cell.
The heat insulating sheet covers the upper surface of the insulating cover and seals the opening.
The lithium ion battery module according to claim 1 or 2 , wherein the notch is provided at a position corresponding to each of the openings of the heat insulating sheet.
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