TW201338246A - 電池用防火裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之電池用防火裝置包含：電池(3)，其具有安全閥(33)；防火板(10)，其至少配置於氣體之排出方向；連通部(20)，其設置於防火板(10)，且連通配置有電池(3)之第一空間及以防火板(10)為分界而與第一空間為相反側之第二空間；且連通部(20)包括：柱狀部，其自防火板(10)向第一空間及第二空間之至少任一者突出，且具有連接第一空間與第二空間之貫通孔；覆蓋部，其與柱狀部具有特定之空隙，並且自柱狀部突出之側之上述貫通孔覆蓋至柱狀部之外周面為止。

Description

電池用防火裝置

本發明係關於一種電池用防火裝置。

本申請案對於2012年2月13日於日本提出申請之日本專利特願2012-028071號主張優先權，並將其內容引用於此。

電池存在僅進行放電之一次電池及進行充放電之二次電池。近年來，作為二次電池，具有高能量密度、高輸出、及長壽命之特徵之鋰二次電池尤其受到關注。通常，鋰二次電池為如下構成：將電極板即正極板及負極板隔著分隔件積層而成之積層電極體與電解液等一併密閉於電池容器中。

鋰二次電池等電池，於例如產生短路或過充電等異常之情形時，有因電解液急遽氣化等之原因而於電池容器內產生大量之高溫氣體，從而電池容器之內部壓力急遽上升並導致電池容器本體破裂之虞。因此，通常於電池容器之內部壓力成為特定值以上時，藉由於電池容器內設置將電池容器內之氣體排出至外部之安全閥，而可防止電池容器之破裂。

此處，例如，於將複數個電池收納於1個殼體中作為大容量之電源使用之情形時，若殼體本身具有密閉性，則於殼體內部封閉氣體而成為充滿氣體之狀態，殼體本身破裂等之危險性亦變高。

對此，專利文獻1中揭示有以下之技術：於收納電池之殼體中設 置排氣管及開口部之類之通向外部之氣體流通路，藉由通過該氣體流通路而將自電池之安全閥產生之氣體排出至殼體外部來提高殼體之安全性。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-70871號公報

然而，亦存在自電池之安全閥排出之氣體伴隨著火之情況，於此情形時，若如專利文獻1之技術般直線狀地形成自排氣管至開口部之氣體流通路，則存在以下問題點，即火亦容易通過排氣管自開口部噴出，從而可能引起配置於殼體周圍之物體等發生火災。

因此，本發明係鑒於上述問題點，其目的在於提供一種新型的電池用防火裝置，該電池用防火裝置即便電池產生異常而自電池之安全閥產生氣體，亦可將該氣體自配置有電池之空間內除去，且即便於萬一產生伴隨著火之氣體之情形時，亦可將火封閉於配置有電池之空間內，而防止電池周圍之物體發生火災等。

本發明之電池用防火裝置包含：電池，其具有於電池容器之內部壓力成為特定值以上時，將電池容器之內部氣體排出至電池容器之外部之閥；防火板，其至少配置於氣體之排出方向；連通部，其連通配置有電池之第一空間及以防火板為分界而與第一空間為相反側之第二空間；且連通部包括：柱狀部，其自防火板向第一空間及第二空間中之至少任一者突出，且具有連接第一空間與第二空間之貫通孔；及覆蓋部，其與柱狀部具有特定之空隙，且自柱狀部突出之側之貫通孔覆蓋至柱狀部之外周面。

本發明之電池用防火裝置，從自電池之安全閥排出之氣體之第一空間至第二空間為止之流通路為階差結構，故即便於萬一產生伴隨著火之氣體之情形時，亦可抑制該火噴出至外部，其結果，可將火封閉於配置有電池之空間內，從而可防止電池周圍之物體發生火災。

又，上述連通部亦可與位於上述氣體之排出方向之上述防火板之區域相距特定之距離而配置。

又，亦可為上述防火板作為構成收納上述電池之殼體之頂板及側板而使用，且上述連通部設置於上述側板上方之上述頂板附近。

又，上述開口部可設置於上述覆蓋部中之重力方向下方處。

又，亦可為上述防火板、上述柱狀部之側部、及上述覆蓋部分別為鋼板，且具有特定之厚度而成。

又，上述連通部中之上述柱狀部與上述覆蓋部之間之空隙，亦可為能通過與上述電池之電極端子電性連接之導線之大小以上。

根據如上所述般構成之本發明之電池用防火裝置，即便電池產生異常而自電池之安全閥產生氣體，亦可將該氣體自配置有電池之空間內除去，且即便於萬一產生伴隨著火之氣體之情形時，亦可將火封閉於配置有電池之空間內，從而可防止電池周圍之物體發生火災。

1、1'‧‧‧殼體

3‧‧‧電池

10‧‧‧防火板

10a‧‧‧頂板

10b‧‧‧側板

10c‧‧‧底板

10d‧‧‧防火板(中間擱板)

20、20'‧‧‧連通部

21、21'‧‧‧柱狀部

21a‧‧‧端面

21b‧‧‧端面

22、22'‧‧‧覆蓋部

31‧‧‧容器本體

32‧‧‧電極端子

32A‧‧‧正極端子

32B‧‧‧負極端子

33‧‧‧安全閥

40a‧‧‧下擱板

40b‧‧‧上擱板

211‧‧‧接合部

221‧‧‧主體部

222‧‧‧接合部

223‧‧‧開口部

223'‧‧‧開口部

圖1表示本發明之第1實施形態之電池用防火裝置之概略立體圖。

圖2表示本發明之第1實施形態中之電池之概略立體圖。

圖3A表示作為本發明之第1實施形態之電池用防火裝置之一部分之連通部的概略結構圖，且係覆蓋部之重力方向(Z軸方向)之剖面圖。

圖3B係圖3A之A-A'線剖面圖。

圖4係表示本發明之第1實施形態之電池用防火裝置之防火情況圖。

圖5表示本發明之第2實施形態之電池用防火裝置之概略立體圖。

圖6A表示作為本發明之第2實施形態之電池用防火裝置之一部分之連通部的概略結構圖，且係覆蓋部之重力方向(Z軸方向)之剖面圖。

圖6B係圖6A之B-B'線剖面圖。

圖7係本發明之變化例，且表示於作為擱板構成電池用防火裝置之情形時之概略立體圖。

以下，一面參照圖式一面對本發明之各較佳實施形態進行說明。

<第1實施形態>

圖1表示作為殼體之電池用防火裝置之概略立體圖，圖2表示電池3之概略立體圖，圖3表示作為電池用防火裝置之一部分之連通部20的概略結構圖。

本發明之第1實施形態之殼體1，如圖1所示，收容複數個電池3，且包括：防火板10(10a~10c)，其包圍該等電池3；以及連通部20，其設置於防火板10上，且連通殼體1內之空間與殼體1外之空間。形成了包含防火板10和連通部20之本實施形態之電池用防火裝置。

以下，首先對電池3進行簡單說明，繼而對本實施形態之電池用防火裝置進行說明。

電池3例如係鋰二次電池，如圖2所示，包含容器本體31、2個電極端子32(正極端子32A及負極端子32B)、及安全閥33。

容器本體31係將電極板即正極板及負極板隔著分隔件積層而成之積層電極體(未圖示)與非水電解液等一併密閉而收容之容器，例 如，由鋁合金等金屬材料形成。於正極板之一端形成有正極引板，將該正極引板與正極端子32A以正極導線電性連接，又，於負極板之一端形成有負極引板，將該負極引板與負極端子32B以負極導線電性連接。藉由上述構成，可自正極端子32A及負極端子32B引出電流。

正極端子32A及負極端子32B經由形成於容器本體31之蓋部之貫通孔而露出於外部，藉由用以使正極端子32A及負極端子32B與容器本體31電性絕緣且密閉容器本體31之絕緣性樹脂，而與容器本體31一體化地接著。

安全閥33係於電池3產生短路或過充電等異常之情形時，用以防止因電解液急遽氣化等原因而於容器本體31之內部產生大量之高溫氣體，並由內部壓力急遽上升而引起容器本體31破裂之閥，於容器本體31之內部壓力成為特定值以上時打開，並將電池容器內之氣體排出至外部。再者，關於安全閥33之構造及形狀，可與設置於先前之電池上之各種安全閥相同。

其次，對殼體1進行說明。殼體1如上所述係包含防火板10及連通部20而成。

防火板10如圖1所示，作為收納複數個電池3之殼體(收納箱)1之頂板10a、4個側板10b、及底板10c而使用。防火板10係如下板，該板於萬一電池3之安全閥33打開並產生伴隨著火之氣體之情形時，用以將該火封閉於殼體1之內部，防止火噴出至殼體1之外部。防火板10例如可設為具有1.6 mm以上之厚度之鋼板，但厚度及材質並不限定於此，於自安全閥產生伴隨著火之氣體之情形時，適當地選擇對該火具有耐火性能之厚度及材質即可。

再者，以下適當地使用XYZ正交座標系統進行說明。於殼體1中，例如圖1所示，將自殼體1之底板10c朝向殼體1之頂板10a之垂線方向(重力方向)設為Z軸方向中之+Z方向，將與該Z軸方向正交且規則 地排列配置有複數個電池3之方向設為Y軸方向，將正交於Y軸方向及Z軸方向之方向設為X軸方向。又，將殼體1之內部空間(配置有電池之空間)設為第一空間，將殼體1之外部空間(以防火板10為分界而與第一空間為相反側之空間)設為第二空間。

連通部20設置於頂板10a之特定位置，如圖3所示，包括柱狀部21及覆蓋部22。再者，頂板10a之特定位置例如圖4所示，係與位於電池3之安全閥33打開並排出之氣體之排出方向(此處，+Z方向)之防火板10a之區域(位於自安全閥33之+Z方向之區域)相距特定之距離d以上之位置。於此情形時，於如下方面較為理想：即便於自安全閥33產生伴隨著火之氣體之情形時，藉由防火板10a之平面部位位於該氣體之排出方向，而可更確實地防止火流出至外部。

如圖3所示，柱狀部21係如下之中空柱狀之部位，其於頂板10a之上述特定位置向第二空間側(+Z方向)突出，且第一空間側之端面21a與第二空間側之端面21b貫通。即，柱狀部21係具有連接第一空間與第二空間之貫通孔。圖3中，該柱狀部21之形狀設為圓柱狀，但並不限定於此，亦可為三稜柱狀或四稜柱狀。又，於柱狀部21之外周面具備用以與下述之覆蓋部22之接合部222接合之接合部211，該接合部211係例如形成於該外周面之公螺紋。再者，柱狀部21例如可於頂板10a上設置貫通孔，且於該貫通孔之周緣安裝中空之柱狀構件而形成。又，柱狀部21由例如鋼板形成，可使自內周面至外周面之厚度為1.6 mm以上，但厚度及材質並不限定於此，於自安全閥33產生伴隨著火之氣體之情形時，適當地選擇對該火具有耐火性能之厚度及材質即可。

覆蓋部22係與柱狀部21具有特定之空隙，且自柱狀部21之第二空間側之端面21b上覆蓋至柱狀部21之外周面上為止之部位。再者，所謂覆蓋至柱狀部21之外周面上為止，例如於柱狀部21向第二空間側 (+Z方向)突出之情形時，覆蓋部22之下端部(設置有下述之開口部223之部位)位於較該柱狀部21之第二空間側之端面21b更靠-Z方向即可，可覆蓋整個外周面且覆蓋部22之下端部與頂板10a抵接，亦可自端面21b覆蓋至-Z方向之外周面之中途且覆蓋部22之下端部不與頂板10a抵接。圖3A係連通部20之重力方向(Z軸方向)之剖面圖，表示覆蓋部22自端面21b覆蓋至-Z方向之柱狀部21之外周面之中途，且覆蓋部22之下端部不與頂板10a抵接之情形之一例。

覆蓋部22包括：主體部221，其沿柱狀部21之外周面引導自電池3之安全閥33排出並自第一空間通過柱狀部21之內部之氣體，並且既便於萬一自安全閥33著火之情形時，亦可用以防止該火噴出至外部；接合部222，其用以與柱狀部21之接合部211接合。主體部221之內壁(與柱狀部21之外周面對向之面)之形狀，以可沿柱狀部21之外周面引導自第一空間通過柱狀部21之內部之氣體之方式，例如可形成為圓頂形。又，覆蓋部22之主體部221例如由鋼板形成，可使自內壁面至外壁面(第二空間側之面)之厚度為1.6 mm以上，但厚度及材質並不限定於此，於自安全閥33產生伴隨著火之氣體之情形時，適當地選擇對該火具有耐熱性能之厚度及材質即可。另一方面，例如若上述接合部211為公螺紋，則接合部222係與該公螺紋螺合之母螺紋。再者，柱狀部21之接合部211與覆蓋部22之接合部222並不限定於以公螺紋及母螺紋接合之情形，亦可使用其他接合方法，例如可為焊接接合。

覆蓋部22進而具有開口部223，該開口部223將自第一空間通過柱狀部21之內部、及覆蓋部22之內壁與柱狀部21之外周面之間之空隙而引導之氣體排出至第二空間。開口部223具體而言係設置於較柱狀部21之端面21b更-Z方向之位置者(較端面21b而於重力方向上較低之位置)(以下，稱作「階差結構」)。例如，如圖3A所示，於以覆蓋部22之下端部覆蓋柱狀部21且不與頂板11表面抵接之方式配置之情形 時，開口部223如圖3B之XY平面之剖面圖所示，係沿除連接主體部221與接合部222之部位以外之柱狀部21之外周面之形狀於Z軸方向開口而形成者。再者，省略圖示，覆蓋部22於以覆蓋柱狀部21之外周面且與頂板11表面抵接之方式配置之情形時，開口部223係於覆蓋部22之頂板10a側附近於XY平面方向開口而形成者。

覆蓋部22與柱狀部21之空隙之寬度、及開口部223之開口面積，可考慮殼體1之大小及自電池3之安全閥33產生之氣體量而自由適當地設定，例如，可考慮通過與電池3之電極端子32連接之導線之大小，而略大於該導線地設定開口面積。於此情形時，就於殼體1中無需另行設置用以將導線取出至殼體1外部之孔之方面而言，具有減少製造上之成本等優點。

根據如上所述般殼體1所具有之本實施形態之電池用防火裝置，因具有如下之階差結構，即自電池3之安全閥33排出之氣體以其流通路自第一空間通過柱狀部21之內部並沿柱狀部21之外周面之方式被引導並排出至第二空間，故即便電池3產生異常而自電池3之安全閥33產生氣體，亦可將該氣體自配置有電池3之第一空間內除去，且即便於萬一產生伴隨著火之氣體之情形時，如圖4所示，亦可藉由覆蓋部22防止火向外部流出，從而可防止電池3周圍之物體發生火災。

<第2實施形態>

其次，對本發明之第2實施形態之電池用防火裝置進行詳細說明。上述第1實施形態之殼體1係於頂板10a上設置有連通部20之構成，但第2實施形態之殼體1'之特徵之一係如圖5所示，於側板10b上設置有與連通部20為基本相同之構造之連通部20'。再者，以下，適當地省略與第1實施形態共用之構成之說明。

連通部20'係設置於側板10b之頂板10a附近。藉由將連通部20'設置於頂板10a附近，可利用頂板10a確實地防止自電池3之安全閥33排 出氣體，且易於將會積存於殼體1內之上部之氣體排出至外部。再者，設置連通部20'之側板10b之位置可根據可能產生之氣體之比重等適當地變更。

連通部20'之柱狀部21'係中空圓柱狀之部位，其如圖6A所示，於側板10b之上述頂板10a附近向第二空間側(+X方向)突出，於X軸方向貫通第一空間側之端面21a與第二空間側之端面21b。再者，柱狀部21'之形狀本身可設為與第一實施形態中所說明之上述柱狀部21相同。

連通部20'之覆蓋部22'係與柱狀部21'具有特定之空隙，且自柱狀部21'之第二空間側之端面21b上覆蓋至柱狀部21'之外周面上為止之部位。覆蓋部22'基本上可設為與第一實施形態中所說明之覆蓋部22之形狀相同，亦可將開口部223'如圖6A及圖6B所示僅設置於覆蓋部22'中之較柱狀部21'之位置更靠下方(重力方向下方)，該開口部223'係將以自覆蓋部22'之第一空間通過柱狀部21'之內部並沿柱狀部21'之外周面之方式引導之氣體排出至第二空間。開口部223'具體而言係設置於較柱狀部21'之端面21b更靠-Z方向之位置(較端面21b而於重力方向較低之位置)者。覆蓋部22'例如圖6A所示，於以覆蓋柱狀部21'且不與側板10b表面抵接之方式配置之情形時，開口部223'如圖6B之YZ平面之剖面圖所示，於主體部221與接合部222之連結部位中較柱狀部21'之位置更靠下方(重力方向下方(-Z方向))之位置，沿柱狀部21之外周面之形狀且於X軸方向開口。藉由開口部223'僅設置於較柱狀部21'之位置更靠下方，即便自電池3之安全閥33排出之火通過柱狀部21'之貫通孔，且該火欲向上方行進，亦會被覆蓋部22'擋住而無法行進，針對此情況，氣體等氣態物可經由開口部223'排出至第二空間，就該方面而言較為有用。

根據如此般之本實施形態之電池用防火裝置，藉由將連通部20' 設置於側板10b上之頂板10a附近，除上述之第一實施形態之電池用防火裝置之效果以外，即便於萬一產生伴隨著火之氣體之情形時，亦可利用覆蓋部22之頂板10a確實地防止火向外部噴出，即便假設火亦沿頂板10a之平面而向側板10b方向蔓延，亦可藉由設置於側板10b上之連通部20'以覆蓋部22'防止火向外部噴出，因此可更確實地防止電池3周圍之物體發生火災。

又，藉由將連通部20'設置於側板10b上之頂板10a附近，而成為即便產生氣體亦容易排出至外部之構造，藉由將開口部223'設置於覆蓋部22'中之重力方向下方，可更確實地防止亦向側板10b方向蔓延之火向外部噴出。

<變化例>

如上所述，對本發明之電池用防火裝置之各較佳實施形態進行了說明，但熟悉此技藝者當明白，本發明不應限定於上述各實施形態，可於不脫離申請專利範圍中所表達之思想及範圍之情況下，進行各種變化、追加、及省略。

例如，上述各實施形態中，以作為收納電池3之殼體1、1'之電池用防火裝置為例進行說明，但本發明並不限定於此。例如，亦可將電池用防火裝置作為擱板。具體而言，將電池3配置於某擱板(下擱板)上，於該電池3之上方進而具有擱板(上擱板)，且於上擱板上亦配置有電池3或其他物體之情形時，亦可將上擱板作為防火板，於該防火板上設置連通部20。其結果，即便於萬一自電池3之安全閥33產生伴隨著火之氣體之情形時，亦可防止向以防火板及連通部為分界之上部空間噴出火，因此可抑制配置於上擱板之電池或其他物體發生火災。

又，如圖7所示，亦可於配置電池3之下擱板40a與其上方之配置電池及其他物體之上擱板40b之間另行設置防火板10d作為中間擱板，將防火板10d與上擱板40b之間作為氣體之流通路。於此情形時，無需 將高溫氣體排出至上擱板40b之配置有電池3或其他物體之空間，且即便自電池3之安全閥33產生伴隨著火之氣體，因火未直接抵達配置有電池3或其他物體之上擱板40b，故可防止上擱板40b之配置有電池及其他物體之空間之溫度上升。其結果，可避免誘發配置於上擱板40b上之電池3發熱而導致內部壓力上升從而使安全閥33打開之異常連鎖反應之虞。

又，上述各實施形態中，以連通部20、20'之柱狀部21、21'分別向第二空間側突出之情形為例進行說明，但本發明並不限定於此，亦可為連通部20、20'之柱狀部21、21'分別向第一空間側突出者。於此情形時，覆蓋部22、22'為如下：與柱狀部21具有特定之空隙，且自柱狀部21之第一空間側之端面21a覆蓋至柱狀部21之外周面上為止，自電池3之安全閥33排出、且自第一空間通過開口部223、223'並沿覆蓋部22之內壁被引導之氣體通過柱狀部21之內部而排出至第二空間。進而，亦可為連通部20、20'之柱狀部21、21'分別向第一空間側及第二空間側之雙方突出者，於此情形時，可於任一突出之側設置覆蓋部22、22'，亦可於雙方之突出之側設置覆蓋部22、22'。

進而，於上述第一實施形態中，以連通部20設置於與位於上述氣體之排出方向上之防火板10a之區域相距特定距離之位置之情形為例進行說明，但本發明並不限定於此，例如，柱狀部21突出之長度(Z軸方向之長度)具有相當之長度，且只要覆蓋部22充分覆蓋柱狀部21之外周面，則亦可設置於該排出方向上。

進而，上述各實施形態中，作為電池，尤其以鋰二次電池為例進行說明，但本發明並不限定於此，只要為設置有安全閥之電池，當然亦可適用於其他電池。

[產業上之可利用性]

本發明之電池用防火裝置包含：電池，其具有於電池容器之內 部壓力成為特定值以上時，將電池容器之內部氣體排出至電池容器之外部之閥；防火板，其至少配置於氣體之排出方向；連通部，其設置於防火板，且連通配置有電池之第一空間及以防火板為分界而與第一空間為相反側之第二空間；且連通部包括：柱狀部，其自防火板向第一空間及第二空間中之至少任一者突出，且具有連接第一空間與第二空間之貫通孔；覆蓋部，其與柱狀部具有特定之空隙，且自柱狀部突出之側之貫通孔覆蓋至柱狀部之外周面。

本發明之電池用防火裝置因自電池之安全閥排出之氣體之第一空間至第二空間之流通路成為階差結構，故即便於萬一產生伴隨著火之氣體之情形時，亦可抑制該火噴出至外部，其結果，可將火封閉於配置有電池之空間內，從而防止電池周圍之物體發生火災。

1‧‧‧殼體

3‧‧‧電池

10‧‧‧防火板

10a‧‧‧頂板

10b‧‧‧側板

10c‧‧‧底板

20‧‧‧連通部

33‧‧‧安全閥

Claims (9)

1. 一種電池用防火裝置，其特徵在於包含：電池，其具有於電池容器之內部壓力成為特定值以上時，將上述電池容器之內部氣體排出至上述電池容器之外部之閥；防火板，其至少配置於上述氣體之排出方向；以及連通部，其設置於上述防火板，且連通配置有上述電池之第一空間及以上述防火板為分界而與上述第一空間為相反側之第二空間；且上述連通部包括：柱狀部，其自上述防火板向上述第一空間與上述第二空間中之至少任一者突出，且具有連接上述第一空間與上述第二空間之貫通孔；及覆蓋部，其與上述柱狀部具有特定之空隙，並且自上述柱狀部之上述突出之側之上述貫通孔覆蓋至上述柱狀部之外周面。
2. 如請求項1之電池用防火裝置，其中上述連通部係與位於上述氣體之排出方向之上述防火板之區域相距特定之距離而配置。
3. 如請求項1之電池用防火裝置，其中上述防火板係作為構成收納上述電池之殼體之頂板及側板而使用，且上述連通部設置於上述側板上之上述頂板附近。
4. 如請求項2之電池用防火裝置，其中上述防火板係作為構成收納上述電池之殼體之頂板及側板而使用，且上述連通部設置於上述側板上之上述頂板附近。
5. 如請求項3之電池用防火裝置，其中上述開口部設置於上述覆蓋部中之重力方向下方處。
6. 如請求項4之電池用防火裝置，其中上述開口部設置於上述覆蓋部中之重力方向下方處。
7. 如請求項1至6中任一項之電池用防火裝置，其中上述防火板、上述柱狀部之側部、及上述覆蓋部分別為鋼板，且係具有特定之厚度而成。
8. 如請求項1至6中任一項之電池用防火裝置，其中上述連通部中之上述柱狀部與上述覆蓋部之間之空隙為可通過與上述電池之電極端子電性連接之導線之大小以上。
9. 如請求項7之電池用防火裝置，其中上述連通部中之上述柱狀部與上述覆蓋部之間之空隙為可通過與上述電池之電極端子電性連接之導線之大小以上。