专利名称：电池包以及电池搭载设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池包以及电池搭载设备，尤其是关于具备多个单元电池、该单元电 池是锂离 子电池的电池包以及电池搭载设备。
背景技术：
近年来，随着电子设备的多样化，要求高容量、高电压、高输出、且高安全性的电池 或电池包。尤其是，为了提供高安全性的电池或电池包，已知如下技术，即在电池或电池包 中具备用于防止温度上升的PTC(PositiveTemperature Coefficient 正温度系数)、温度 熔断器、以及感知电池的内部压力而截断电流的保护电路等多种保护构件。并且，已知如下 技术，即在电池包中具备以电池不会成为异常状态(例如热失控状态)的方式控制电池的 充放电的控制电路。但是，即使具备上述那样的保护构件或控制电路，在电池被放置到异常的条件下 时，电池有可能成为高温，而从内部喷出高温的可燃性气体。此时，收纳电池的电池包的框 体有可能破损、熔融、过热，而喷出的可燃性气体露出到电池包的外部。作为防止这种现象的方法，提出有如下方法在将多个电池收纳到框体中的电池 包中，使从电池放出的气体在框体内扩散的同时使其温度和压力降低，而向框体外部放出 的方法(例如参照专利文献1)；或者将多个具有在电池内部压力升压到规定值以上时放出 气体的安全阀的单电池排列连接的单电池包中，安装膨胀成为通道状的袋，在产生大量气 体的情况下该袋膨胀由此形成通道，之后使电池放出的气体向外部排出，使排出气体的压 力降低(参照专利文献2)。专利文献1 日本特开2005-322434号公报专利文献2 日本特开2005-339932号公报但是，即使使用专利文献1、2所记载的技术，也应充分考虑到在从电池放出气体 那样的异常时，电池表面和所排出的气体成为相当高温的可能性，并认为到通过电池或气 体产生的热量，邻接的电池逐渐成为高温，电池包内部的所有电池变得异常，电池包的框体 因热量而熔融的情况。并且，由于所排出的气体为可燃性气体，因此温度可能进一步上升。
发明内容
本发明是鉴于所述情况而进行的，其目的在于提供一种电池包以及电池搭载设 备，即使在电池发生异常而热失控、产生了热量的情况下，也能够防止电池包或电池包内发 生异常的电池以外的电池成为高温。本发明的电池包构成为，具备多个单元电池、收纳上述单元电池的框体以及吸收 从上述单元电池产生的热量的热吸收部，上述单元电池是锂离子电池，上述热吸收部在上 述单元电池中的一个热失控时吸收从该单元电池内部产生的气体的热量而使该气体的温 度成为300°C以下，由此防止与热失控的该单元电池邻接的其他上述单元电池产生热失控。 此处，所谓热失控是指单元电池的内部温度上升到200°C以上且电池内部的化学反应继续而电池内部的温度上升加速地发展的状态。此时，单元电池内的正极活性物质、负极活性物 质被热分解而产生高温的可燃性气体。并且，所谓防止邻接的其他单元电池产生热失控，是 指其他单元电池被从外部施加热量而隔膜熔融、或者活性物质的物理、化学构造变化，由此 产生热失控，因此对热传递进行控制，以使对其他单元电池施加的热量比隔膜熔融或活性 物质产生构造变化的热量少。根据该构成，通过热吸收部吸收从电池产生的热量，因此防止连锁的热失控，还抑制热量导致的框体的损伤。热吸收部优选包含通过电池产生的热量而产生溶解或气化等物 理变化以及化学变化的至少一个的物质。并且，热吸收部也可以包含即使不产生物理变化 和化学变化也将热量迅速地传递并放出到电池包外的物质。上述框体能够由比热为0. 5J/g · K以上的物质构成。并且，能够构成为，上述热吸收部配置在上述框体的内部。此时，优选热吸收部几 乎填充框体和单元电池之间的空间。热吸收部可以为固体、液体或气体。如果热吸收部为 固体，则容易处理，因此电池包容易组装。如果热吸收部为液体，则即使在框体与电池之间 的空间形状较复杂的情况下，也容易向该空间中填充热吸收部。如果热吸收部为气体，则容 易将电池包轻量化。上述热吸收部能够由比热为0. 5J/g · K以上的物质构成。并且，优选构成为，还具备将上述气体向上述框体的外部引导的排气路径，上述气 体从上述单元电池所具备的放出口放出。根据该构成，从单元电池内部放出的气体，不与电 池包内的其他单元电池接触地放出到电池包外部，因此降低电池包内的其他单元电池成为 异常的可能性。并且，通过排气路径来冷却气体。本发明的第一电池搭载设备具备上述电池包。根据该构成，防止电池搭载设备由 于从电池产生的热量而被损伤。并且，本发明的第二电池搭载设备构成为，具备多个单元电池、收纳上述单元电池 的收纳室以及吸收从上述单元电池产生的热量的热吸收部，上述单元电池是锂离子电池， 上述热吸收部在上述单元电池中的一个热失控时吸收从该单元电池内部产生的气体热量 而使该气体的温度成为300°C以下，由此防止与热失控的该单元电池邻接的其他上述单元 电池产生热失控。根据该构成，防止电池搭载设备由于从电池产生的热量而被损伤。并且，能够构成为，还具备将上述气体向上述框体的外部引导的排气路径，上述气 体从上述单元电池所具备的放出口放出。发明的效果本发明的电池包以及电池搭载设备为，热吸收部吸收从电池产生的热量，因此能 够防止热失控的连锁，能够防止由于从电池产生的热量而电池包损伤，并且能够防止电池 搭载设备的损伤。
图1是表示实施方式1的电池包的构成的立体图。图2是实施方式1的电池包的截面图。图3是表示实施方式1的电池的内部构成的示意截面图。图4是表示实施方式1的组电池的概略构成的图。
图5(a)是实施方式3的电池包的截面图，(b)是取下盖的状态的电池包的俯视图。图6是其他实施方式的电池包的模式图。图7是实施方式2的电池包的截面图。图8是实施方式4的电池包的截面图。图9是表示刺钉实验的刺钉位置以及温度测定位置的图。图10是实施方式5的电池搭载设备的截面图。图11是表示搭载了电池包的笔记本电脑的整体构成的立体图。图12是图11的电池包的分解立体图。
图13是图11的XIII-XIII线截面图。图14是图13的XIV-XIV线截面图。图15是表示搭载了电池包的电动自行车的整体构成的侧视图。图16是图15的电池包的分解立体图。图17是图16的XVII-XVII线截面图。图18是表示搭载了电池包的混合动力式汽车的整体构成的侧视图。图19是图18的电池包的分解立体图。图20是图19的XX-XX线截面图。符号的说明1、33、41、49 电池包Ia电池包Ib电池包Ic电池包2、38、46、56 框体2a电池搭载设备框体2e 框体3电池(单元电池)4热吸收部件(热吸收部)4a热吸收部件(热吸收部)
4b热吸收部件(热吸收部)4e热吸收部件(热吸收部)5、60排气路径6空隙部7、39、47、57 电池收纳部7a电池收纳室8、40、48、58 电池包盖9、59 开口部10电池包端子11、37、45、54 组电池12连接板13电池筒绝缘体
14连接导线15突起部16、55气体收集部件17正极板18正极引线集电体19负极板20负极引线集电体21 隔膜
22上部绝缘板23下部绝缘板24 外壳25 垫圈26 封口板27正极端子28极板组29 槽30电极开口部(放出口)34笔记本电脑35显示器36电脑主体42电动自行车43自行车主体44 支架50电动自行车51 马达52发动机53 车轴
具体实施例方式以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。在以下的附图中，为了简化说明，用 相同的参照符号表示实质上具有相同功能的构成要件。(实施方式1)图1是表示实施方式1的电池包1的构成的立体图。并且，图2是图1所示的电 池包1的X-X截面的截面图。并且，本实施方式的电池搭载设备为，搭载图1所示的电池包 1并用作电源的例如便携式个人电脑或摄像机等电子设备、四轮车或两轮车等车辆、电动工 具以及其他电池搭载设备。在电池搭载设备为车辆的情况下，电池包1用作例如车辆所搭 载的电气安装设备的电源，或者用作电动汽车或混合动力式汽车等的动力用电源。图1所示的电池包1为，在大致长方体的箱状的框体2的内部，收纳有多个圆筒形 的电池3 (单元电池)连接而构成的组电池11。各电池3上卷装有片状的电池筒绝缘体13，而实现相邻的电池3、3之间的绝缘。框体2由电池收纳部7和电池包盖8构成。电池收纳部7上设置有将从电池3放出的气体向电池包1的外部放出的开口部9 (放出孔)。在框体2的内壁、即电池收纳部7和电池包盖8的内壁上，安装有以填埋框体2与 组电池11之间的空间的方式形成的热吸收部件4(热吸收部)。并且，在电池收纳部7的外 壁上安装有从组电池11取出电的电池包端子10。电池收纳部7和电池包盖8，例如使用铁、 镍、铝、钛、铜、不锈钢等作为阻燃材料的金属、或者液晶性全芳香族聚酯、聚醚砜、芳香族聚 酰胺等具有耐热性的树脂、或者金属与树脂的层叠体而构成。并且，电池收纳部7被电池包 盖8覆盖而封闭，由此构成大致长方体的箱状的框体2。图3是表示电池3的构造的示意截面图。图3所示的电池3是具有卷绕构造的极 板组28的非水电解质二次电池，例如是圆筒形18650尺寸的锂离子二次电池。极板组28具 有的构造为具有正极引线集电体18的正极板17和具有负极引线集电体20的负极板19， 隔着隔膜21卷绕为旋涡状。在极板组28的上部安装有上部绝缘板22、在下部安装有下部 绝缘板23。并且，装有极板组28以及非水电解液(省略图示)的外壳24，由垫圈25、封口 板26和正极端子27封口。图3所示的正极板17构成为，例如在由铝箔等金属箔形成的正极集电体的表面 上，大致均勻地涂有正极活性物质。正极活性物质含有包含锂的含过渡金属复合氧化物、例 如非水电解质二次电池所使用的LiCo02、LiNiO2等含过渡金属复合氧化物。在这些含过渡 金属复合氧化物中，还优选如下的含过渡金属复合氧化物能够使用较高的充电终止电压， 并且在高电压状态下，添加剂在其表面上吸附或者分解而能够形成良好的覆盖膜的、用其 他元素置换了 Co的一部分的含过渡金属复合氧化物。作为这种含过渡金属复合氧化物，具 体地说可以举出由一般式LiaMbNicCodOe(M为从由Al、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn以及Mo 形成的组中选择的至少一种金属，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的范围，并且b+c+d = 1,0. 34 < c)表示的含过渡金属复合氧化物。尤其 是，在上述一般式中M优选是从由Cu以及Fe形成的组中选择的至少一种金属。并且，图6所示的负极板19构成为，例如在由铜箔等金属箔形成的负极集电体的 表面上大致均勻地涂有负极活性物质。作为负极活性物质能够使用碳材料、含锂复合氧化物、能够与锂合金化的材料等、 能够可逆地吸藏放出锂的材料以及金属锂。作为碳材料例如可以举出焦炭、热分解碳类、天 然石墨、人造石墨、中间相碳微球(MCMB)、石墨化中间相小球体、气相沉积碳、玻璃状碳类、 碳纤维(聚丙烯腈系、浙青系、纤维素系、气相沉积碳系)、不定型碳、有机物烧成的碳材料 等。这些也可以单独或者2种以上混合使用。这些材料中，优选将中间相小球体石墨化的 碳材料、天然石墨、人造石墨等石墨材料。并且，作为能够与锂合金化的材料，例如可以举出 Si单体或者Si与0的化合物(SiOx)等。这些也可以单独或者2种以上混合使用。由于如 上述那样使用硅系的负极活性物质，能够进一步得到高容量的非水电解质二次电池。并且，在封口板26的大致中央形成有大致圆形的槽29，当在外壳24内产生气体而 内部压力超过规定压力时，槽29破断而将外壳24内的气体向外部放出。并且，在正极端子 27的大致中央部设置有外部连接用的凸部，在该凸部上设置有电极开口部30 (放出口)，使 槽29破断而放出的气体从电极开口部30向电池3的外部放出。图4是表示组电池11的概略构成的说明图。图4所示的组电池11是通过连接板12串联连接6个电池3而构成的。连接板12和各电池3例如焊接连接。并且，在各电池3 上卷装有片状的电池筒绝缘体13。如此构成的6个电池3的串联电路的两端部，经由连接 导线14分别与2个电池包端子10连接。如图3所示，当通过将极板组28卷绕为旋涡状来构成电池3时，容易使极板面积 增大并成为紧凑的形状。因此，一般广泛地进行通过将极板组28卷绕为旋涡状来构成电池 3。并且，当如此将极板组28卷绕为旋涡状来构成电池3时，电池3必然成为圆筒形状。另一方面，电池包1收纳在电池搭载设备的框体内、或者安装在电池搭载设备的 外壁上使用，因此为了容易向设备框体收纳、安装，因此一般电池包1的框体2成为方形的 箱状。于是，由于电池3为圆筒形、框体2为方形，因此当将圆筒形的电池3收纳到方形的 框体2中时，由于相互的形状不同，因此即使将电池3塞入框体2内，也会在框体2内部形 成不存在电池3的空间。因此，在本实施方式的电池包1中，通过在框体2的内壁与电池3 之间安装吸收从电池发出的热量的热吸收部件4，由此吸收从电池3发出的热量以及从电 池3的电极开口部30放出的气体的热量(例如热量失控时的热量)，而尤其使气体的温度 成为300°C以下。并且，该气体将电池包1的框体2内部中、在各电池3的正极端子27的位 置周围所设置的空间作为排气路径而流动，并从开口部9排出到电池包1的外部。在热失控时从电池3内发生的气体，是从正极以及负极活性物质或电解液生成的 多种可燃性气体，当成为比300°C高的温度时，可能自燃起火。但是，在本实施方式中，通过 热吸收部件4来吸收热量以使气体的温度成为300°C以下，气体从电极开口部30排气到电 池包1外部。另外，当电池3的内部温度成为200°C以上时，隔膜熔融而在内部产生短路，但 是通过热吸收部件4来吸收热量以使气体的温 度成为300°C以下，气体从电极开口部30排 气到电池包1外部，则邻接的电池的内部最高温度成为比200°C低的温度，因此不会产生内 部短路。如上述那样形成的电池包1为，在电池3由于内部短路或过充电等而发热、并且达 到从电池3内部放出高温气体的热失控状态的情况下，由于通过热吸收部件4来吸收电池 3发出的热量，因此能够防止由于热量而电池包损伤、或者所放出的气体的自燃起火导致的 燃烧，因此能够防止电池包1的损伤。热吸收部件4为，只要是能够将由于热失控而从电池3产生的气体的温度保持在 300°C以下、且能够保护邻接的电池3不受由于热失控而产生的热量的影响而防止邻接的 电池3热失控，则可以是任意材料，例如能够使用铝或钛等金属；陶瓷、砂等阻燃性固体； 水；咪唑鐺盐系、吡啶鐺盐系、脂肪族季铵盐系等离子性液体等阻燃性液体；氩、氮、二氧化 碳等阻燃性气体；株式会社PDM研究所制的Heat Buster TK2那样的阻燃性绝热材料、或住 友3M株式会社的防止延烧材料Fire Barrier等比热为0. 5J/g ·Κ以上的高比热物质。例 如，铝的比热为0. 9J/g ·Κ，氧化铝为0. 6 0. 8J/g ·Κ，碳化硅为0. 67J/g 'K0HeatBuster^ 是含有大量水的凝胶状物质，通过水的汽化热来进行热吸收。Fire Barrier为，通过吸收热 量而膨胀，并通过膨胀得到绝热效果。并且，在本实施方式中，作为热吸收部件4表示了将固体材料安装在框体2的内壁 的例子，但是不一定需要安装在框体2上，配置在框体2内的电池3附近(周围)即可，或 者也可以与框体2 —体地形成。这样，通过使用阻燃性物质作为热吸收部件4，因为电池3内部短路或过充电而热失控的电池3放出的热量、或从电池3放出的气体的热量，不会使其他电池3热失控，并且 热吸收部件4不会燃烧，而能够防止电池包1损伤。(实施方式2)实施方式2的电池包la为，如图7所示那样将阻燃性的凝胶状的热吸收部件4a 直接填充到框体2和电池3之间。热吸收部件4a的比热为0. 5J/g-K以上，仅通过进行填 充就能够覆盖电池3的周围，因此能够容易地制造电池包la。另外，热吸收部件4不限定于 凝胶状物质，也可以是液体或者气体。与实施方式1相同部分省略说明。
本实施方式的电池包la以及使用其的电池搭载设备容易制造，此外能够发挥与 实施方式1相同的效果。(实施方式3)实施方式3的电池包lb为，如图5所示那样在大致长方体的框体2中排列有6个 电池3，相邻的电池3、3之间设置有平板状的热吸收部件4b (热吸收部)。热吸收部件4b 的比热为0. 5J/g K以上。相邻的2个电池3、3之间的距离为t，热吸收部件4b的厚度比 连接板12的厚度以及用于将电池3塞入框体2内的间隙的量t小。电池3隔着电池筒绝 缘体13与热吸收部件4b接触，能够迅速地吸收来自电池3的热量。与实施方式1、2相同 的部分省略说明。本实施方式的电池包lb为简单的构造，该电池包lb以及使用其的电池搭载设备 能够发挥与实施方式1相同的效果。(实施方式4)如图8所示，实施方式4的电池包lc为，在实施方式2的电池包la中，以覆盖各 电池3的电极开口部30的方式在各电池3的封口部安装气体收集部件16，在框体2内还具 备将各气体收集部件16与开口部9连接的排气路径5。排气路径5的截面积由配置在框体 2内的电池3的容量决定。作为基准优选如果电池3的容量为2Ah左右则为16mm2以上，如 果为5Ah左右则为40mm2以上，如果为10Ah左右则为80mm2以上。并且，考虑到吸热性，排 气路径5的材质优选为铜、铝、不锈钢等金属。在本实施方式中，排气通路5的壁部还起到 吸收气体的热量的热吸收部的作用。并且，排气路径5构成为在内壁上具有突起部15的形 状，通过突起部15来增大吸热效果。与实施方式1、2相同部分省略说明。本实施方式的电池包lc以及使用其的电池搭载设备为，即使从电池3放出气体也 能够将其迅速地导出到电池包lc之外，并且在导出时对气体进行冷却，因此是更安全的电 池包，此外还发挥与实施方式1相同的效果。(实施方式5)实施方式5的电池搭载设备是搭载图10所示的多个电池3和电路基板51的 UPS(不间断电源装置)，电池包框体包含于电池搭载设备主体的框体2a。在电池搭载设备 的框体2a中，使用铜、铝、不锈钢等金属作为材料，在电池3的周围配置热吸收部件4a，并且 在框体2a内部设置电池收纳室7a以及排气路径5a，作为排气路径5a的材质使用铜、铝、不 锈钢等金属。由于是这种构成，因此即使在电池3中的一个由于内部短路或过充电等而发 热并热失控，并且从电池3内部放出高温的气体的情况下，也能够通过电池搭载设备的框 体2a、热吸收部件4a、排气路径5a来吸收从电池产生的热量，防止其他电池3的热失控，因 此能够防止由于热量而电池搭载设备损伤，不会产生所放出的气体导致的伤害。另外，与实施方式1 4相同部分省略说明。本实施方式的电池包、电池搭载设备发挥与实施方式4相同的效果。(其他实施方式)以上说明的实施方式是本发明的例示，本发明不限定于这些例子。例如，如图6所 示，不仅将电池3排列为一列，也可以在框体2e的内部将电池3排列为多列，并在各列之间 的布线空间中配置热吸收部件4e。并且，作为电池包，示出了在框体中收纳多个圆筒形的电池的例子，但是电池不限 于圆筒形，且框体所收纳的电池也可以是1个。在使用阻燃性液体或气体材料作为热吸收部件的情况下，也可以将在容易导热的 容器、例如铝箔制的袋中封入这些材料的部件，用作为热吸收部。并且，在使用液体材料作 为热吸收部件的情况下，例如也可以使其包含于高分子材料中而作为凝胶状物质进行填充。并且，不一定需要在框体之外另外具备热吸收部件，例如也可以在框体的原材料 中混入热吸收部件。由此，框体本身起到热吸收部件的作用，框体吸收从电池产生的热量， 能够防止电池包的损失。并且，也可以不需要将电池包搭载到电池搭载设备上，而在电池搭载设备中直接 设置收纳多个单元电池的收纳室，并在其内部空间中放入热吸收部件。在实施方式4、5中，也可以取出热吸收部件4a，仅将排气路径5、5a作为热吸收部。并且，作为排气路径的一部分而将电池3用作为隔壁，因此即使配置在电池3的外 周也可得到同样的效果。例如可以在电池3之间以隔着间隔t的方式配置板状的热吸收部 件4，也可以卷绕在电池3表面上地配置。以下，说明电池包的变形例以及搭载了该电池包的设备。图11是表示搭载了电池包33的笔记本电脑34的整体构成的立体图。图12是 图11的电池包33的分解立体图。图13是图11的XIII-XIII线截面图。图14是图13的 XIV-XIV线截面图。如各图所示，笔记本电脑34具备具有显示器35的电脑主体36、和安装在该电脑主 体36后部的电池包33。电池包33具备将6个上述电池3组合的组电池37 ；对从上述各电池3在异常时 放出的气体的热量进行吸收的热吸收部件4 ；以及由对组电池37以及热吸收部件4进行收 纳的电池收纳部39和电池包盖40构成的框体38。热吸收部件4以与电池3接触的方式配置在组电池37与框体38之间的间隙中。在上述电池包33中，即使在电池3由于内部短路或过充电等而发热、并从电池3 内部喷出气体的情况下，也通过热吸收部件4来吸收从电池产生的热量而防止其他电池3 的热失控，因此防止由于热量而电池包以及电池搭载设备损伤，不会产生所放出的气体导 致的伤害。下面，说明电池包的变形例以及搭载了该电池包的电动辅助型的电动自行车。图15是表示搭载了电池包41的电动自行车42的整体构成的侧视图。图16是图 15的电池包41的分解立体图。图17是图16的XVII-XVII线截面图。如各图所示，电动自行车42为，具备自行车主体43、设置在该自行车主体43上的支架44、以及安装在该支架44上的电池包41，通过电池包41的电力来驱动未图示的马达。电池包41具备将12个上述电池3组合得到的组电池45 ；对从上述各电池3在 异常时放出的气体的热量进行吸收的热吸收部件4 ；以及由对组电池45以及热吸收部件4 进行收纳的电池收纳部47和电池包盖构成的框体46。组电池45为，将串联连接的3个电池3作为1套，并将4套并联连接而成(图17 表示将2组分别并联连接的状态)。在上述电池包41中，即使在电池3由于内部短路或过充电等而发热、并从电池3 内部喷出气体的情况下，也通过热吸收部件4来吸收从电池产生的热量而防止其他电池3 的热失控，因此防止由于热量而电池包以及电池搭载设备损伤，不会产生所放出的气体导 致的伤害。下面，说明电池包的变形例以及搭载了该电池包的混合动力式汽车。图18是表示搭载了电池包49的混合动力式汽车50的整体构成的侧视图。图19 是图18的电池包49的分解立体图。图20是图19的XX-XX线截面图。混合动力式汽车50具备多个电池包49 ；对应于这些电池包49的电力进行驱动 的马达51 ；发动机52 ；接受来自马达51或者发动机52的动力而进行旋转驱动的车轴53。 该混合动力式汽车50为，通过马达51对制动时等的运动能量进行再生而对各电池包49进 行充电。电池包49具备将15个上述电池3组合的组电池54 ；对从各电池3在异常时排 出的气体进行收集的气体收集部55 ；以及由对组电池54以及气体收集部55进行收纳的电 池收纳部57和电池包盖58构成的框体56。组电池54为，将串联连接的6个电池3作为1套，并将3套串联连接。如图19所示，电池包49为，以覆盖各电池3的电极开口部30的方式在各电池3 的封口部安装气体收集部件55，并在混合动力式汽车50内还具备对各气体收集部件55与 开口部59进行连接的排气路径60。排气通路60还起到对气体的热量进行吸收的热吸收部 的作用，因此即使从电池3在异常时放出气体，也能够将其迅速地导出到电池包49之外，并 且在导出时对气体进行冷却，因此防止其他电池3的热失控，并防止由于热量而使电池搭 载设备损伤，不会产生所放出的气体引起的伤害。另外，在图11 图20中，对笔记本电脑、电动自行车以及混合式电动汽车进行了 说明，但作为搭载了电池包的设备，存在以单电池使用的便携电话或音乐播放器，并且作为 使用多个电池的例子，可以举出数码相机、电动式工具等电动设备或电子设备。如以上所述，根据上述实施方式，即使在电池3由于内部短路或过充电等而发热， 并且达到从电池3内部放出高温的气体的热失控的状态的情况下，通过热吸收部件4对电 池3产生的热量进行吸收，因此不会由于热量而损伤电池包，并且防止所放出的气体的自 燃起火引起的燃烧，因此能够防止电池包1的损伤。实施例如下地制作图3所示构成的电池3。即，使用在铝箔集电体上涂有正极合剂的板 作为正极板17，使用在铜箔集电体上涂有负极合剂的板作为负极板19。并且，使隔膜21的 厚度为25i!m。正极引线集电体18与铝箔集电体之间进行激光焊接。并且，负极引线集电 体20与铜箔集电体进行电阻焊接。负极引线集电体20与金属制有底外壳24的底部通过电阻焊接而电连接。正极引线集电体18从外壳24的开放端与具有防爆阀的封口板26的 金属制过滤器通过激光焊接而电连接。之后，从外壳24的开放端注入非水电解液。在外壳 24的开放端刻槽而形成座，将正极引线集电体18折弯，在外壳24的座部上安装树脂制的外 部垫圈25和封口板26，而将外壳24的开放端整个周围进行凿密封口。进一步进行详细说明。(1)正极板17的制作正极板17如下地制作。作为正极合剂，使钴酸锂粉末为85重量份，作为导电剂 而使碳粉末为10重量份，以及作为粘结剂而使聚偏氟乙烯(以下简称为PVDF)的N-甲 基-2-吡咯烷酮(以下简称为NMP)溶液，其中，使PVDF相当于5重量份，而进行混合。将 该混合物在铝箔集电体上涂覆厚度15 u m,并使其干燥后进行压延而制作厚度100 u m的正 极板17。(2)负极板19的制作负极板19如下地制作。作为负极合剂为，使人造石墨粉末为95重量份，作为粘结 剂而使PVDF的NMP溶液，其中，使PVDF相当于5重量份，而进行混合。将该混合物在铜箔 集电体上涂覆厚度10 ym，并使其干燥后进行压延而制作厚度110 ym的负极板19。(3)非水电解液的调制非水电解液如下地调制。作为非水溶剂，将碳酸亚乙酯和碳酸甲乙酯按照体积比 1 1进行混合，并以此作为溶质，而使六氟磷酸锂(LiPF6)成为lmol/L的方式溶解。使用 15ml如此调制的非水电解液。(4)密闭型二次电池3的制作在正极板17与负极板19之间配置厚度25 y m的隔膜21并卷绕，并在构成圆筒状 的极板组28之后，插入金属制有底外壳24中，注入非水电解液，封口而得到密闭型非水电 解质二次电池3。该电池是直径25mm、高度65mm的圆筒形电池，电池的设计容量为2000mAh。 对于完成的电池3，作为电池筒绝缘体13而将厚度80 ym的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的热 收缩管覆盖到顶面外缘部为止，并用90°C的热风使其热收缩而完成电池。(5)组电池11的制作将6个如上所述地构成的圆筒形锂离子二次电池的电池3，如图4所示地排列，并 以镍制的厚度0. 2mm的连接板12串联连接。并且将用于使串联的电池3与电池包端子10 导通的连接导线14安装到电池3上，而制作组电池11。将该组电池11收纳到电池收纳部 7中，并根据以下的实施例1配置5种热吸收部件，并将电池包盖8与电池收纳部7的外周 部进行焊接。此时，电池收纳部7与电池包盖8的材质为不锈钢制、最薄部的板厚为0. 5mm。(实施例1)通过作为热吸收部件4使用住友3M制Fire Barrier，而构成图1、图2所示构造 的电池包1。(实施例2)通过以下构成来制作实施例3的电池包如图5所示，将电池3和电池3排列为其 间隔t为5mm，使在邻接的电池3、3彼此之间配置的热吸收部件4b为陶瓷板。(实施例3)通过以下构成来制作实施例4的电池包如图5所示，将电池3和电池3排列为其间隔t为5mm，作为在邻接的电池3、3彼此之间配置的热吸收部件4b，使用填充水并密闭的 铝箔制的袋。(实施例4)以下构成来制作实施例5的电池包如图5所示，将电池3和电池3排列为间隔t 为5mm，作为在邻接的电池3、3彼此之间配置的热吸收部件4b，填充了株式会社PDM研究所 制的 HeatBusterTK2。(实施例5)如图8所示，将电池3和电池3排列为其间隔t为5mm，通过铜制的气体收集部件 16和排气路径5，将从电池3的电极开口部30放出的气体向开口部9引导。(比较例1)使在图2中取出了热吸收部件4的构成、即将邻接的电池与电池相互相接地排列、 框体内的空隙部分(框体与电池之间的部分)，为通常的空气。使设置在电池包的框体上的 开口部直接露出到外部。对于通过以上的实施例以及比较例得到的各电池包，进行了以下的评价。(6)刺钉实验将完成的电池包充电到25. 2V。之后，在温度20°C中，通过图9所示的在电池包盖 8上预先设置的刺钉用的贯通孔A，以通过处于电池包内的第一个电池3的高度方向以及直 径方向的中心部的方式，将直径2mm的铁制的钉，以每秒5mm的速度刺向电池3并直到刺 通，使该电池3成为热失控状态。然后，为了确认从刺了钉的电池3排出的高温气体对其他 电池3带来多大影响，在刺钉后的第二个电池3的B点进行电池的表面温度的测定。并且， 在放置10分钟之后，确认电池包内的刺钉电池以外的电池是否热失控。结果如表1所示， 此处的第二个电池表面温度，表示刺钉后的最高温度(峰值温度)。另外，在达到该最高温 度的前后，在短时间内温度较大地变化，观察到峰值温度的时间也是极短时间。表1 如表1所示，可知通过用某种手段来使从电池吹出的气体的热量减少，能够相当 地减少对电池包内的其他电池的热影响。其原因为，通过热吸收部对从电池产生的热量或所排出的高温气体的热量进行吸收。但是，未构成使热量减少的手段(比较例1)为，从电 池产生的热量直接传递到相邻的电池、以及所排出的高温气体直接接触相邻的电池的外表 面，因此引起异常(热失控)。如此，通过吸收从电池产生的热量以及所排出的高温气体的 热量，由此能够防止电池包的破损或延烧以及电池包内的其他电池的异常。工业利用性如上所述，本发明的电池包为，即使在电池包内的电池发生异常、从电池产生热量 以及排出高温的气体，也能够防止电池包的破损以及电池包内的其他电池的异常，作为面 向计算机、便携电话等电池搭载设备的电池包是有用的。
权利要求
一种电池包，其特征在于，具备多个单元电池；收纳上述单元电池的框体；以及吸收从上述单元电池产生的热量的热吸收部，上述单元电池是锂离子电池，上述热吸收部在上述单元电池中的一个热失控时吸收从该单元电池内部产生的气体的热量而使该气体的温度成为300℃以下，由此防止与热失控的该单元电池邻接的其他上述单元电池产生热失控。
2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于， 上述热吸收部设置在上述框体的内部。
3.如权利要求2所述的电池包，其特征在于，上述热吸收部由比热为0. 5J/g · K以上的物质构成。
4.如权利要求1所述的电池包，其特征在于， 上述框体由比热为0. 5J/g · K以上的物质构成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电池包，其特征在于， 还具备将上述气体向上述框体的外部引导的排气路径， 上述气体从上述单元电池所具备的放出口放出。
6.一种电池搭载设备，其特征在于， 具备权利要求1至5中任一项所述的电池包。
7.—种电池搭载设备，其特征在于，具备 多个单元电池；收纳上述单元电池的收纳室；以及 吸收从上述单元电池产生的热量的热吸收部， 上述单元电池是锂离子电池，上述热吸收部在上述单元电池中的一个热失控时吸收从该单元电池内部产生的气体 的热量而使该气体的温度成为300°C以下，由此防止与热失控的该单元电池邻接的其他上 述单元电池产生热失控。
8.如权利要求7所述的电池搭载设备，其特征在于， 还具备将上述气体向上述框体的外部引导的排气路径， 上述气体从上述单元电池所具备的放出口放出。
全文摘要
一种电池包以及电池搭载设备，即使在电池发生异常而热失控、产生了热量的情况下，也能够防止电池包或电池包内的发生异常的电池以外的电池成为高温。在电池包(1)中，在框体(2)与电池(3)之间的空间中配置热吸收部件(4)。即使1个电池(3)热失控，热吸收部件(4)也能够吸收从此处产生的热量，防止其他电池(3)热失控。
文档编号H01M10/50GK101842933SQ20088011386
公开日2010年9月22日 申请日期2008年10月24日 优先权日2007年10月29日
发明者平川靖, 横山智彦, 西野肇 申请人:松下电器产业株式会社