电池组

技术领域

本公开涉及一种电池组。

背景技术

锂离子电池等非水电解质二次电池有时以电连接多个且被收纳于壳体的电池组的形态来使用。在该电池组内的电池存在异常的情况下，有可能从电池产生大量的高温的可燃性气体。若不将该气体适当地向电池组外排出，则存在这样的危险：电池组的内压上升而导致电池组壳体破损。通常，为了防止水、粉尘向电池组内部侵入而要求将电池组壳体设为密闭构造，但在电池发生异常而壳体的内压上升的情况下，需要迅速地将气体向外部排出。例如，在专利文献1中提出了一种基于排出管道和气缸的气体排出机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-144925号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，在电池发生异常而电池组的内压上升的情况下，安全且顺畅地排出气体是重要的课题。专利文献1的电池组中的气体排出机构构造复杂且需要较多的专用部件，特别是在电池组的小型化、低成本化等方面存在问题。

本公开的目的在于提供一种电池组，该电池组具备虽然是简单的构造但是能够安全且顺畅地排出气体的气体排出机构。

用于解决问题的方案

对于本公开的电池组，其特征在于，该电池组具备：多个电池；以及壳体，其包括收纳多个电池的壳体主体和将壳体主体的开口部堵塞的壳体盖，壳体构成为，在由于气体的产生而内压上升时，壳体主体和壳体盖向相互远离的方向相对地位移，在维持着壳体主体和壳体盖的连结的状态下形成气体的排气用开口部。

发明的效果

本公开的电池组虽然是简单的构造，但是在电池发生异常而电池组的内压上升时，能够安全且顺畅地排出气体。

附图说明

图1是本公开的一实施方式的电池组的外观图。

图2是图1中的AA线剖视图。

图3是表示在本公开的一实施方式的电池组中将壳体盖拆下的状态的分解立体图。

图4是表示在本公开的一实施方式的电池组中气体排出机构工作的状态的剖视图。

图5是本公开的另一实施方式的电池组的剖视图。

图6是表示在本公开的另一实施方式的电池组中气体排出机构工作的状态的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。在以下的说明中，具体的形状、材料、方向、数值等是为了便于理解本公开的例示，能够根据用途、目的、规格等适当进行变更。另外，最初便设想到选择性地对以下说明的实施方式和变形例的构成要素进行组合。

(第1实施方式)

图1是本公开的第1实施方式的电池组10的外观图。图2是图1中的AA线剖视图。如图1和图2所示，电池组10具备壳体60和多个电池50。壳体60具有：壳体主体20，其收纳多个电池50；以及壳体盖30，其将壳体主体20的开口部22(参照图3)堵塞。壳体60具有这样的构造：形成为方筒状的壳体主体20的各开口部分别被壳体盖30和壳体底40封闭，内部空间被密闭。因此，水、粉尘不会侵入壳体60的内部。以下，为了便于说明，将壳体60的壳体盖30侧设为上，将壳体60的壳体底40侧设为下，将壳体盖30、壳体主体20和壳体底40所排列的方向设为上下方向。

多个电池50相互电连接，构成了电池组合。电池组合例如构成为：具有串联连接多个电池单元而成的构造，且输出适合于使用的设备的电压，该电池单元由多个电池50并联连接而成。电池50例如为圆筒形电池。此外，在图2中例示了圆筒形电池来作为电池50，但电池不限于圆筒形电池，也可以是方形电池、层压电池等。另外，电池50既可以是水系电池，也可以是非水系电池。作为非水系电池的一例，能举出锂离子电池。

电池50是具有有底圆筒状的外装罐和将外装罐的开口部堵塞的封口体的圆筒形电池。另外，在外装罐与封口体之间设有绝缘性的垫圈。在圆筒形电池中，通常封口体为正极端子，外装罐为负极端子。在封口体设有排气阀，该排气阀用于在电池50发生异常而内压上升时排出气体。此外，排气阀也可以设于外装罐的底部。

多个电池50在壳体60内被收纳于保持架51。保持架51对电池50的配置进行固定，且维持电池组合的形态。另外，电池组10例如具备将多个电池50电连接的端子板。端子板包括与各电池50的正极端子即封口体电连接的正极侧端子板以及与各电池50的负极端子即外装罐电连接的负极侧端子板。端子板也可以与保持架51一体化。

保持架51构成为对各电池50的上下两端部进行保持。在保持架51，例如在与各电池50的封口体相对的位置形成有孔52。孔52使各电池50的封口体暴露，使在电池50发生异常时自封口体(排气阀)进行的气体的排出顺畅。在本实施方式中，以封口体朝向壳体盖30侧的方式配置各电池50，在保持架51，在与封口体重叠的位置形成有孔52。因此，在从电池50排出气体时，壳体盖30容易被向上方推起。

在壳体60设有与各电池50电连接的外部端子(未图示)。外部端子例如设于壳体底40，在组装于搭载电池组10来使用的设备时被用作供给直流电压的端子。另外，外部端子也在对电池组10(电池50)进行充电时使用。

以下，进一步参照图3对壳体60的结构进行详细说明。图3是表示将壳体盖30从壳体主体20拆下的状态的图。

如图1～图3所示，构成电池组10的壳体60具有壳体主体20、壳体盖30和壳体底40，且形成为在上下方向上较长的长方体状。壳体60既可以是树脂制，也可以是金属制。如上所述，壳体主体20形成为上下两端开口的方筒状。壳体60具有这样的构造：壳体主体20的上端侧的开口部22被壳体盖30堵塞，壳体主体20的下端侧的开口部被壳体底40堵塞。在密闭的壳体主体20的内部空间，多个电池50以封口体朝向壳体盖30的方向的状态进行配置，但电池的数量、配置等并不限定于图2所例示的情况。

壳体底40具有底板41和竖立设置于底板41的周缘部的侧面部42，该壳体底40形成壳体60的底部。底板41例如在仰视时具有四边形形状，形成得比壳体主体20的下端侧的开口部稍大。侧面部42在上下方向中间部具有台阶，且形成为上部比下部小的方筒状。侧面部42的上部从壳体主体20的下端侧的开口部向内部插入，并被接合于壳体主体20。在本实施方式中，将壳体主体20和壳体底40设成分体，但壳体主体也可以是轴向一端被封闭的有底筒状体。

壳体60构成为，在从电池50排出气体而内压上升时，壳体主体20和壳体盖30向相互远离的方向相对地位移，在维持着壳体主体20和壳体盖30的连结的状态下形成气体的排气用开口部。在本实施方式中，如后述的图4所示，在壳体60的内压上升时，壳体盖30被向上方推起，在壳体主体20和壳体盖30的分界部分形成排气用开口部。通过形成排气用开口部，能够顺畅地将气体向壳体60的外部排出，能防止壳体60的破损。

壳体盖30具有顶板31和竖立设置于顶板31的周缘部的侧面部32。顶板31例如在俯视时具有四边形形状，且形成得比壳体主体20的上端侧的开口部22稍大。侧面部32形成为方筒状，侧面部32的外表面和壳体主体20的外表面共面。另外，壳体盖30具备滑动部33，该滑动部33插入于壳体主体20的内部。滑动部33是从侧面部32的下端部向下方延伸的延伸部，形成于比侧面部32靠壳体60的内侧的位置。

滑动部33也可以形成于沿着侧面部32的周向的一部分。例如，也可以使两个板状的滑动部33彼此相对地形成。在本实施方式中，以将壳体主体20的开口部22包围的方式遍及侧面部32的周向全长地形成有滑动部33。即，滑动部33具有比侧面部32小一圈的方筒形状。形成为方筒状的滑动部33以能够从开口部22向壳体主体20的内部插入的大小形成。

在滑动部33的下端部形成有卡合于壳体主体20的爪34。在本实施方式中，在壳体主体20的开口部22的缘部形成有突起部21，通过爪34卡合于突起部21，防止壳体盖30从壳体主体20脱落。此外，爪34形成于形成为方筒状的滑动部33的4个侧面中的相对的两个侧面各自的两端。详细内容将后述，不过，在壳体60的内压上升而将壳体盖30向上方推起时，爪34钩挂于突起部21，由此，能维持壳体主体20和壳体盖30的连结状态。

也可以在滑动部33的根部设有抵接于壳体主体20的内表面的密封构件35。在本实施方式中，密封构件35紧密贴合于壳体主体20的突起部21，将壳体主体20和滑动部33的间隙堵塞，从而提高了壳体60内的密闭性。密封构件35例如使用O形环等橡胶制的密封件。也可以利用在壳体主体20与滑动部33之间被压缩的密封构件35来对壳体盖30的位置进行固定。另外，壳体盖30也可以被未图示的施力构件向壳体主体20侧施力。

滑动部33构成为，具有多个排气孔36，且在壳体60的内压上升而将壳体盖30向上方推起时，即在壳体主体20和壳体盖30向相互远离的方向相对地位移时，向壳体60的外部暴露。在本实施方式中，排气孔36成为上述排气用开口部，滑动部33成为气体排出机构的主要构成要素。

详细内容将后述，不过，当壳体60的内压上升而将壳体盖30向上方推起时，在壳体主体20的上端与壳体盖30的侧面部32的下端之间形成间隙S(参照图4)。此时，滑动部33从该间隙S暴露。换言之，以将该间隙S堵塞的方式配置滑动部33。由于在滑动部33形成有多个排气孔36，因此壳体60内的气体从排气孔36向外部排出。

滑动部33形成为剖面四边形形状的方筒状，排气孔36在滑动部33的4个侧面分别形成有多个。排气孔36例如在各侧面以相同数量、相同大小形成。在该情况下，壳体60内的气体容易向壳体60的周围均等地排出。此外，排气孔36既可以形成于滑动部33的1个侧面，也可以形成于相对的两个侧面。另外，也可以设为在每个侧面使排气孔36的数量、大小等不同。在该情况下，能够优先向壳体60外的特定的方向排出气体。

排气孔36形成于滑动部33的各侧面的大范围内。排气孔36例如具有正圆形状，纵横排列且等间隔地形成。也可以在滑动部33形成有少量的较大的排气孔36，但为了安全且顺畅地排出气体，优选的是，形成有多个较小的排气孔36。另外，从对气体排出的控制的观点出发，优选的是，多个排气孔36规则排列地形成。排气孔36的配置若为规则的，则不限于纵横排列的配置，也可以是交错配置等。

排气孔36的大小和滑动部33的开口面积(排气孔36的总面积)以气体的排出状态是适当的方式来决定。气体的排出速度由壳体60的内压、各排气孔36的大小和滑动部33的开口面积决定。此外，由于所排出的气体含有可燃性成分，因此在从壳体60排出气体时需要防止着火。本发明人的研究的结果为：气体的排出速度在抑制着火方面为重要的因素，若超过预定的阈值，则着火抑制效果变高。因此，优选的是，以气体的排出速度超过该阈值的方式来对各排气孔36的大小和滑动部33的开口面积进行设定。

滑动部33也可以具有网格构造。网格构造是指格子状或网眼状的构造，意为具有周期性排列的细线状的分隔部的构造。此外，各细线状的分隔部的间隙成为排气孔36。例如，分隔部的宽度设定为比排气孔36的宽度小，网格构造的开口率(排气孔36的总面积)设定为大于50％。另外，优选的是，网格构造由金属构成。

通过将滑动部33设为网格构造，例如容易使各排气孔36的大小变小并且使开口面积变大。因此，气体的排出变得更顺畅，排出速度的控制也变得容易。另外，通过使滑动部33为网格状，能够确保顺畅的气体的排出性能，并且能够容易地捕获火花。若利用网格构造来高效地捕获火花，则着火的抑制效果进一步提高。

在本实施方式中，构成为开口面积根据壳体60的内压而变化。当壳体60的内压上升时，壳体盖30被向上方推起，但壳体盖30的推起量依赖于内压。在将壳体盖30向上方推起时暴露的滑动部33，在各侧面的大范围形成有排气孔36，因此暴露的排气孔36的数量根据壳体盖30的推起量即内压而变化，由此开口面积变化。滑动部33也可以在与电池组10的内部构造的干扰不成为问题的范围内形成得较长，越使滑动部33变长，越容易根据内压使开口面积变化。

壳体盖30也可以在从壳体60排出气体而内压下降时利用自重向下方移动，但优选的是被施力构件(未图示)向壳体主体20侧施力。即，向壳体主体20和壳体盖30相互靠近的方向对壳体盖30施力。在该情况下，能更可靠地抑制通常使用时的壳体盖30的移动。另外，由于在气体排出后关闭排气用开口部，因此能抑制空气向壳体60内流入，能更可靠地抑制电池50的燃烧。

安装于壳体盖30的施力构件例如为拉伸弹簧、橡胶制的带等。施力构件的一端部被固定于壳体主体20，另一端部被固定于壳体盖30。优选的是，施力构件被固定于壳体60的内部，但也可以被固定于壳体60的外部。

图4是表示气体排出机构工作的状态即壳体盖30被向上方推起的状态的剖视图。如图4所示，在电池组10中，当由于电池50的异常而从电池50排出气体从而壳体60的内压上升时，壳体盖30被向上方推起，在壳体主体20的上端与壳体盖30的侧面部32的下端之间形成间隙S。此时，滑动部33沿着壳体主体20的内表面滑动，且以将间隙S堵塞的方式向上方移动，从间隙S向壳体60的外部暴露。由于在滑动部33形成有多个排气孔36，因此壳体60内的气体从排气孔36向外部排出。即，排气孔36暴露，由此，排气孔36作为气体的排气用开口部发挥功能。

根据电池组10，在壳体主体20和壳体盖30的分界部分形成间隙S且使滑动部33的排气孔36暴露，由此，能向壳体60的外部顺畅地排出气体，能防止壳体60的破损。此时，由于滑动部33的爪34卡合于壳体主体20的突起部21，因此壳体盖30不会从壳体主体20脱落。即，在维持着壳体主体20和壳体盖30的连结的状态下形成气体的排气用开口部。

在向壳体主体20侧对壳体盖30施加有力的情况下，当内压达到克服施加的力的预定值时，克服施加的力地将壳体盖30向上方推起，形成间隙S，并且滑动部33的排气孔36暴露。然后，从排气孔36排出气体。当排出气体而壳体60的内压下降时，利用上述施加的力将壳体盖30向壳体主体20侧拉拽，壳体盖30返回至不存在间隙S的原来的位置。由此，壳体60的内部空间被再次密闭，能抑制空气的流入。

壳体盖30的移动距离在内压较高时变大，在内压较低时壳体盖30的移动距离变小。当壳体盖30的移动距离较大时，向壳体60外暴露的滑动部33的长度变长。于是，向壳体主体20外暴露的排气孔36的数量变多，因此，暴露的排气孔36的合计面积变大。即，内压越高，向壳体主体20的外部暴露的排气孔36的合计面积变得越大，能够将压力高的气体快速排出。此外，即使在内压较高的情况下，若在滑动部33设有爪34，则能通过爪34钩挂于突起部21来限制移动，能够防止壳体盖30完全从壳体主体20脱落的情况。

电池组10的气体排出机构的开口面积根据内压而变化，能够显示出与内压相应的排出能力。在电池组10中，能够通过仅在壳体盖30设置卡合于壳体主体20的滑动部33的简单的构造且无需专用的追加部件，来实现能够小型化的气体排出机构。

(实施方式2)

以下，参照图5和图6对本公开的第2实施方式的电池组100进行说明。图5和图6是电池组100的剖视图，图6表示壳体盖300被向上方推起的状态。以下，对与第1实施方式相同的构成要素使用相同的附图标记并且省略重复的说明。

如图5所示，电池组100与第1实施方式的电池组10的不同之处在于：具备壳体600，在该壳体600中，在壳体主体200形成有具有多个排气孔206的滑动部203。与电池组10的壳体60同样地，壳体600具备将壳体主体200的开口部堵塞的壳体盖300和壳体底40，但在壳体盖300形成有供滑动部203卡合的突起部303，未形成有滑动部。壳体盖300具有顶板301和竖立设置于顶板301的周缘部的侧面部302，在形成为方筒状的侧面部302的下端部形成有供滑动部203的爪204钩挂的突起部303。

在壳体600的内部，以与电池组10的情况相同的配置收纳有多个电池50。形成于壳体主体200的滑动部203形成为能够向壳体盖300的内部插入的大小的方筒状，在滑动部203的各侧面规则地形成有多个排气孔206。另外，在滑动部203的根部设有密封构件205，该密封构件205用于通过将壳体主体200和壳体盖300的间隙堵塞来提高壳体600的密闭性。滑动部203除了从壳体主体200的上端部向上方延伸这一点以外，具有与电池组10的滑动部33相同的构造。

与壳体60同样地，壳体600构成为，在由于气体的产生而内压上升时，壳体主体200和壳体盖300向相互远离的方向相对地位移，滑动部203向壳体600的外部暴露。并且，在维持着壳体主体200和壳体盖300的连结的状态下，形成气体的排气用开口部。在该情况下，排气孔206也成为气体的排气用开口部。此外，在电池组100中能够选择性地应用上述的电池组10的结构。

如图6所示，在电池组100的情况下也是，在壳体600的内压上升时，将壳体盖300向上方推起，在壳体主体200的上端与壳体盖300的侧面部302的下端之间形成间隙S。并且，设于壳体主体200的滑动部203从间隙S向壳体60的外部暴露。由于在滑动部203形成有多个排气孔206，因此壳体600内的气体从排气孔206向外部排出。

此时，滑动部203的爪204卡合于壳体盖300的突起部303，由此，壳体盖300不会从壳体主体200脱落。另外，特别是在向壳体主体200侧对壳体盖300施加有力的情况下，容易根据内压使开口面积变化，能够以气体的排出速度超过上述的阈值的方式对气体的排出量进行控制。根据电池组100，与电池组10同样地，能够安全且顺畅地排出气体。

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开的实施方式只不过是例示，并不排除上述以外的结构。例如，在上述实施方式中，电池组的外观为长方体，但外观不限于此，也可以是圆柱状，不排除其他形状。另外，将长方体的各侧面设为大致相同的形状，但相邻的面的大小、形状也可以不同。壳体盖和壳体主体的尺寸的比率不限于在附图中公开的情况。另外，作为实际使用电池组时的形状，有时在周围施加突起、凹陷、把手、端子等，但在不影响本公开中已说明的排出机构的动作的范围内进行，不影响本实施方式的排出机构的作用。

在上述实施方式中，在构成气体排出机构的延伸部的相对的两个侧面形成有与壳体主体卡合的卡合部(爪)，但卡合部不限于形成于相对的两个侧面，也可以形成于所有的侧面。另外，卡合部形成于延伸部的一边的两端，但该卡合部既可以仅形成于一边的中央部分的局部，也可以遍及一边的全长地形成。

另外，壳体也可以构成为，不分为上下的部分，而分为左右的部分。通过将本公开的实施方式所示的排出机构设于壳体部分，能够维持电池组的密闭状态，并且能够在产生气体而内压上升时使气体排出机构工作。

本公开的电池组能够用作向电子设备供给电力的电力供给部件。若列举一例，则存在笔记本电脑用的电池组、清洁器用的电池组、电动工具用的电池组等。另外，也能够应用于电助力自行车的电池。除了在此列举的例子以外，若为电池组的使用用途，则也能够应用。

附图标记说明

10、100、电池组；20、200、壳体主体；21、303、突起部；22、开口部；30、300、壳体盖；31、301、顶板；32、302、侧面部；33、203、滑动部；34、204、爪；35、205、密封构件；36、206、排气孔；40、壳体底；41、底板；42、侧面部；50、电池；51、保持架；52、孔；60、600、壳体。