本发明涉及具有多个蓄电元件的蓄电装置。
背景技术:
在移动电话、汽车等各种设备中使用能够充放电的蓄电元件。其中电动汽车(ev)或插电式混合动力电动汽车(phev)等将电能作为动力源的车辆需要较大的能量,因此,搭载具有多个蓄电元件的大容量蓄电装置。
在这种蓄电装置中,在不是平常的使用状态但却因某种原因而使任意一个蓄电元件的温度过度升高的情况下,由于该蓄电元件的热向相邻的蓄电元件传导而使相邻的蓄电元件升温。由此,当相邻的蓄电元件的电极的活性物质升温至自热温度以上时,该相邻的蓄电元件也因自热而处于过热状态,进而又使其相邻的蓄电元件升温,可能连锁性地使大量的蓄电元件处于过热状态。
在使用由树脂膜覆盖了金属制壳体的蓄电元件的情况下,在蓄电元件成为过热状态时,树脂膜熔融,金属制的壳体彼此接触而助长热传导,其结果为,容易产生过热状态的连锁。特别在将金属制壳体作为电极使用的情况、及因某种异常而使金属制壳体具有异常电位的情况下,可能与相邻的蓄电元件的壳体电接触而使相邻的蓄电元件产生异常电流,从而导致过热状态。
在专利文献1中已经公开一种抑制蓄电元件的热向相邻的蓄电元件传导的技术。
在蓄电元件为非水电解质二次电池的情况下,作为非水电解质,将六氟磷酸锂(lipf6)等电解质溶解在以碳酸亚乙酯为主要构成组分的非水溶剂中的非水电解质广为人知。上述非水溶剂通常容易挥发,具有易燃性。因此,需要在蓄电装置中抑制着火。
在专利文献2中已经公开:使非水电解质具有在末端至少含有一个-cf2h基的非环状氟化醚、具有碳-碳π键的环状碳酸酯化合物、及磺内酯,使非水电解质难燃化。
在专利文献3中已经公开:使非水电解质含有具有碳原子数为3以下的侧链的氟化磷酸酯及/或氟化链状碳酸酯,使上述非水电解质在溶剂中所占的比例为15~30质量%,使非水电解质难燃化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2015-195149号公报
专利文献2:(日本)专利第5092416号公报
专利文献3:(日本)专利第5842873号公报
技术实现要素:
发明所要解决的技术问题
在专利文献1的蓄电装置中,利用由云母集成材料形成的间隔部件抑制蓄电元件间的热传导。
近年来,需要进一步增大蓄电元件及蓄电装置的容量。当增大蓄电元件的容量时,在一个蓄电元件为过热状态时,从该蓄电元件释放出的能量及热也非常大。虽然只要使蓄电元件间的空气层或间隔部件的厚度增加,就能够提高绝热性,但在上述方式中,作为蓄电装置的能量密度降低。因此,需要采用一种新对策,其能够不降低能量密度地防止蓄电元件间的过热状态的连锁。
以防止蓄电装置着火为目的,为了非水电解质二次电池的非水电解质发挥充分的难燃性,需要大量混合氟化碳酸酯等,但为了得到良好的电池特性,在氟化碳酸酯等的添加量上具有限制。
本发明的目的在于提供一种蓄电装置,其能够防止蓄电元件间的过热状态的连锁,且能够抑制着火。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的第一侧面的蓄电装置具有:多个蓄电元件;冷却部,其至少配置在所述蓄电元件间,内置有阻燃剂,利用该阻燃剂的汽化热来冷却所述蓄电元件。
本发明的第二侧面的蓄电装置具有:多个蓄电元件、及对所述蓄电元件进行冷却的冷却部,所述冷却部具有导热部,其内置有液体,至少配置在所述蓄电元件间,并与所述蓄电元件接触,而利用所述液体的汽化热对所述蓄电元件进行冷却。
发明的效果
根据本发明的第一侧面,在冷却部中,内置的阻燃剂从蓄电元件吸热并蒸发,使蓄电元件较好地冷却。因为冷却部至少配置在所述蓄电元件间,所以,能够抑制向与发热的蓄电元件相邻的蓄电元件传导热。因此,能够防止蓄电元件间的连锁性导热。
因为阻燃剂内置在冷却部,所以,汽化后,在冷却部内液化,在蓄电元件的冷却中再次利用,使蓄电元件有效地冷却。
在阻燃剂汽化后从冷却部释放出、且易燃性组分从蓄电元件释放出的情况下,易燃性组分被阻燃剂难燃化,在蓄电装置中能够防止或抑制着火。
根据本发明的第二侧面,在与发热了的蓄电元件接触的导热部中,内置的液体从蓄电元件吸热并蒸发,使蓄电元件较好地冷却。因为导热部至少配置在所述蓄电元件间,所以,能够抑制向与发热了的蓄电元件相邻的蓄电元件传导热,并在具有三个以上的蓄电元件的情况下,能够进一步抑制向相邻的蓄电元件连锁性地导热。即,能够较好地防止蓄电元件间的过热状态的连锁。
另外,因为液体内置在导热部,所以,汽化后,在导热部内液化,并在蓄电元件的冷却中再次利用,使蓄电元件有效地冷却。
附图说明
图1是蓄电元件的立体图。
图2是第一实施方式的蓄电装置的立体图。
图3是冷却模块的立体图。
图4是图3的iv-iv线剖视图。
图5是说明在蓄电元件发热的情况下利用冷却模块进行冷却的说明图。
图6是说明利用阻燃剂抑制着火的说明图。
图7是第二实施方式的冷却模块的立体图。
图8是在第二实施方式中内部空间连通的情况的说明图。
图9是说明利用阻燃剂抑制着火的说明图。
图10是第三实施方式的冷却模块的立体图。
图11是第四实施方式的蓄电装置的立体图。
图12是表示冷却部(导热部)的变形例的剖视图。
具体实施方式
下面,基于表示该实施方式的附图,具体地说明本发明。
(第一实施方式)
图1是蓄电元件1的立体图。虽然在下面说明蓄电元件1为锂离子二次电池的情况,但蓄电元件1不限于锂离子二次电池。
蓄电元件1具有:具有盖板2及壳体主体3的壳体11、正极端子4、负极端子8、垫圈6、10、爆破阀20、集电体及电极体(未图示)。
壳体11例如由铝、铝合金、不锈钢等金属或者合成树脂形成,形成为长方体状,收纳有电极体及电解液(未图示)。作为替代,壳体也可以为使用了层压片的软包壳体。
正极端子4具有:贯通盖板2的轴部、及在轴部的一端设置的板部。
正极端子4由垫圈6覆盖板部的内表面及轴部,在绝缘的状态下,贯通盖板2而设置。
负极端子8具有:贯通盖板2的轴部、及在轴部的一端设置的板部。负极端子8由垫圈10覆盖板部的内表面及轴部,在绝缘的状态下,贯通盖板2而设置。
电极体也可以为层压式,具有:经由隔板交替层叠多个正极板及负极板而形成为长方体状的主体、及从主体向盖板2延伸的正极极耳及负极极耳。正极极耳经由集电体与正极端子4连接。负极极耳经由集电体与负极端子8连接。
电极体也可以为经由隔板将正极板和负极板卷绕为扁平状而得到的卷绕式。
电极体优选随着充放电循环而膨胀(诸如壳体11的金属壳体、软包壳体等外包装体的膨胀)较小的层叠式。因为随着充放电循环而外包装体的膨胀较小,所以能够抑制在平常使用时外包装体压迫后面叙述的冷却部31。
正极板在由铝及铝合金等构成的板状(片状)或者长带状的金属箔即正极基材箔上,形成有正极活性物质层。负极板在由铜及铜合金等形成的板状(片状)或者长带状的金属箔即负极基材箔上,形成有负极活性物质层。隔板为由合成树脂构成的微多孔性片材。
作为在正极活性物质层中使用的正极活性物质、或者在负极活性物质层中使用的负极活性物质,只要是能够吸入、释放锂离子的正极活性物质或者负极活性物质即可,可以适当使用已知的材料。
作为正极活性物质,例如可以使用limpo4、li2msio4、limbo3(m为从fe、ni、mn、co等中选择的一种或者两种以上的过渡金属元素)等聚阴离子化合物、钛酸锂、锰酸锂等尖晶石化合物、limo2(m为从fe、ni、mn、co等中选择的一种或者两种以上的过渡金属元素)等锂过渡金属氧化物等。
作为负极活性物质,例如除了锂金属、锂合金(锂-铝、锂-硅、锂-铅、锂-锡、锂-铝-锡、锂-镓、及伍德合金等含锂金属合金)以外,还可以例举能够吸入/释放锂的合金、碳材料(例如石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、低温煅烧碳、无定形碳等)、金属氧化物(sio等)、锂金属氧化物(li4ti5o12等)、多聚磷酸化合物等。
爆破阀20具有将板厚局部减少而形成的破裂部200。在蓄电元件1的内压升高时沿破裂部200破裂,而形成舌片状部分,通过该部分向外侧弹起而在盖板2形成有开口。
图2是本实施方式的蓄电装置100的立体图,图3是冷却模块30的立体图。
蓄电装置100具有:在第一方向上排列的多个蓄电元件1、对蓄电元件1进行冷却的冷却模块(冷却部)30、及收纳蓄电元件1及冷却模块30的壳体40。在图2中,收纳有三个蓄电元件1,但蓄电元件1的数量不限于三个。
壳体40形成为箱状,例如由合成树脂等绝缘性材料构成。壳体40将蓄电元件1及冷却模块30等配置在规定的位置,保护它们免受碰撞。在壳体40设有外部电极端子(未图示),该外部电极端子用于从外部向蓄电元件1充电,并从蓄电元件1向外部放电。
冷却模块30也可以由具有良好的导热性及耐热性的、例如铝等金属构成,也可以实施在表面形成绝缘膜等的绝缘处理。
如图3所示,冷却模块30具有:板状冷却部(导热部)31、将冷却部31连结的连结部32、33、及内压泄压阀34。两个冷却部31介入在第一方向上相邻的蓄电元件1的长侧面间,其他两个冷却部31与第一方向上的两端的蓄电元件1的外侧的长侧面抵接。在此,长侧面是指图1中从蓄电元件1的底面的长边向上延伸而设置、且侧面之中具有最大面积的侧面。在各冷却部31的上表面的中央部设有内压泄压阀34。
冷却部31可以对应于蓄电元件1的数量而设置,也可以介入蓄电元件1间,且还以与两端的蓄电元件1的外侧的长侧面抵接的方式设置。
内压泄压阀34的设置位置也不限于冷却部31的上表面的中央部。
内压泄压阀34可以设置在喷出了后面叙述的阻燃剂l时、能够有效防止着火的位置。如图2所示,蓄电元件1的爆破阀20和冷却部31的内压泄压阀34可以朝向相同的方向。内压泄压阀34可以朝向重力方向上的上方。
冷却部31为中空。
在冷却部31中收纳有阻燃剂l。
相邻的冷却部31的长侧面的一端的上部由连结部32连结。连结部32为中空,构成为使连结的冷却部31内的气体在连结部32内流通。
相邻的冷却部31的长侧面的一端的下部由连结部33连结。连结部33为中空,构成为使连结的冷却部31内的阻燃剂l在连结部33内流动。
即,冷却部31、连结部32、及连结部33的内部空间连通。
需要说明的是,可以省略外侧的冷却部31。例如在蓄电元件1的数量为五个的情况下,在蓄电元件1间配置有四个冷却部31,并由连结部32、33连结四个冷却部31。使外侧的蓄电元件1的长侧面与壳体40的侧面抵接。设有外侧冷却部31的冷却效率更好。
图4是图3的iv-iv线剖视图。
如图4所示,内压泄压阀34为圆状槽,槽的底部的厚度比其它部分的厚度薄。内压泄压阀34通过切割加工、冲压加工等形成。在通过切割加工形成内压泄压阀34的情况下,使用了能够对三维nc等曲面进行切割的装置。在通过冲压加工形成内压泄压阀34的情况下,利用具有突起的模具将刻印按压而形成。
阻燃剂l通过汽化,相对于具有易燃性的气体表现出难燃性。阻燃剂l优选汽化热较大、具有耐腐蚀性、且不会产生有毒气体的阻燃剂。
阻燃剂l优选含有非环状氟化醚、氟化磷酸酯、及磷腈衍生物的至少任意一种。它们通过汽化具有较高的难燃性。
非环状氟化醚更优选由下式(1)表示。
cx3-jhj-(cfxh2-x)m-o-(cfyh2-y)n-cf3-khk…(1)
(其中,x为f或者cf3。j、k、m、n、x、y为整数,为0≦j≦3、0≦k≦3、1≦m≦3、0≦n≦1、0≦x≦2、0≦y≦2,至少含有一个氟原子)。
具体而言,例如可以例举hcf2cf2ch2ocf2cf2h、hcf2cf2och2cf3、cf3cf2ch2ocf2cf2h、hcf2cf2ch2ochf2、cf3cf2ch2ocf2h、(cf3)2chcf2ocf2h、cf3chfcf2ch2ochf2等单独或上述两种以上的混合物等,但不限于此。
氟化磷酸酯更优选由下式(2)表示。
[化1]
(其中,j、k、l、m、n、o、x、y、z为整数,为0≦j≦3、0≦k≦3、0≦l≦3、0≦m≦1、0≦n≦1、0≦o≦1、0≦x≦2、0≦y≦2、0≦z≦2,至少含有一个氟原子)。
磷腈衍生物更优选由下式(3)表示。
[化2]
(式中,r1~r6表示相同或不同的氢原子、卤素原子、碳原子数为1~10的直链或支链烷基、由氟原子置换的碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基、由氟原子置换的碳原子数为1~10的烷氧基)。
磷腈衍生物进一步优选为r1~r6之中至少一个是氟原子、由氟原子置换的烷基或由氟原子置换的烷氧基的任意一个的、含氟磷腈衍生物。
在含氟磷腈衍生物之中,也特别优选由下式的化3表示的单乙氧基五氟环三磷腈、由下式的化4表示的单苯氧基五氟环三磷腈。
【化3】
【化4】
阻燃剂l的收纳量基于冷却部31及连结部32、33的内容积、蓄电元件1假设的发热温度、阻燃剂l汽化时的体积等进行设定,以使冷却部31不会破损。
图5是说明在蓄电元件1发热的情况下利用冷却模块30进行冷却的说明图。
在冷却模块30中收纳有阻燃剂l(作为替代性的液体,也可以收纳有水),假设中央的蓄电元件1发热。
从发热了的蓄电元件1向两侧的冷却部31、31传导热,冷却部31内的阻燃剂l蒸发(图5a)。在阻燃剂l蒸发时汽化热被带走,通过吸热反应使蓄电元件1快速冷却。所述冷却部31内的阻燃剂l的液量减少。
所述冷却部31内的气体通过热对流向上部流动,通过各个连结部32、32,向温度较低的外侧的冷却部31移动(图5b)。气体在外侧的冷却部31内冷凝,外侧的冷却部31内的阻燃剂l的液量增加。
阻燃剂l经由连结部33,向内侧的冷却部31流入在外侧的冷却部31内相应增加的液量,使四个冷却部31的阻燃剂l的液量相等(图5c)。循环后的阻燃剂l再吸收蓄电元件1的发热并汽化,进行与上述相同的循环。
图6是说明利用阻燃剂抑制着火的说明图。
在蓄电元件1的温度急剧升高的情况下,来自蓄电元件1的吸热量增多,阻燃剂l的蒸发量增多。在与蓄电元件1抵接的冷却部31的内压达到规定值以上的情况下,该冷却部31的内压泄压阀34打开,汽化后的阻燃剂l向外部、具体而言向与所述第一方向正交的第二方向(例如重力方向上的上方)释放。在图6中,表示蓄电元件1的两侧的冷却部31的内压泄压阀34打开、阻燃剂l被释放出的状态。在外侧的冷却部31的内压也达到规定值以上的情况下,内压泄压阀34打开。
在蓄电元件1的内压达到规定值以上的情况下,爆破阀20打开,将挥发的电解液的易燃性组分向外部释放。易燃性组分被阻燃剂l难燃化,防止着火。
如上所述,本实施方式的蓄电装置100具有:多个蓄电元件1;冷却部31,其至少配置在所述蓄电元件1间,内置有阻燃剂l,利用该阻燃剂l的汽化热对所述蓄电元件1进行冷却。
根据上述构成,因为与发热了的蓄电元件1接触的冷却部31内的阻燃剂l在汽化时带走汽化热,所以使蓄电元件1较好地冷却。因为冷却部31至少配置在所述蓄电元件1间,所以,能够抑制向与发热了的蓄电元件1相邻的蓄电元件1传导热。即使在不经由冷却部31而向相邻的蓄电元件1导热的情况下,与发热了的蓄电元件1对置的长侧面也被冷却部31冷却。因此,能够抑制在蓄电元件1连锁性地导热。
冷却模块30的冷却构造简单,在程度较低的发热时也能够对蓄电元件1进行冷却。
因为阻燃剂l内置于冷却部31,所以在汽化后,在冷却部31内液化,在蓄电元件1的冷却中再次利用,有效地对蓄电元件1进行冷却。
在上述蓄电装置100中,所述阻燃剂l通过汽化,相对于具有易燃性的气体,表现出难燃性。
根据上述构成,在阻燃剂l从发热了的蓄电元件1吸热并汽化、被从内压泄压阀34释放的情况下,与从蓄电元件1释放出的易燃性组分混合,易燃性组分被难燃化,在蓄电装置100中防止着火。
在上述蓄电装置100中,所述阻燃剂l包括非环状氟化醚、氟化磷酸酯、及磷腈衍生物的至少任意一种。
根据上述构成,阻燃剂l通过汽化,具有较高的难燃性。
在上述蓄电装置100中,冷却模块30具有以内部空间连通的方式将多个冷却部31连结的连结部。
根据上述构成,在与发热的蓄电元件1接触的一个冷却部31内,阻燃剂l汽化而产生的气体通过热对流,经过连结部32、33内,流向其它冷却部31。气体在其它的冷却部31内液化,流向所述一个冷却部31,从而使阻燃剂l循环。
因此,阻燃剂l可以在蓄电元件1的冷却中再次利用,有效地冷却蓄电元件1。
另外,被加热的气体经由连结部32、33,从一方的冷却部31向另一方的冷却部31流动,由此,一个蓄电元件1中的、与一方的冷却部31接触的长侧面和与另一方的冷却部31接触的长侧面之间的温度差降低,蓄电元件1间的温度差降低。而且,通过气体及阻燃剂l的循环,能够降低多个蓄电元件1间的温度差,而有效地进行冷却。在产生非异常的、程度较低的发热的情况下,利用冷却部31,也能够使来自蓄电元件1的热较好地释放,降低蓄电元件1间的温度差。
在上述蓄电装置100中,所述冷却部31具有内压泄压阀34,该内压泄压阀34在该冷却部31的内压超过规定的压力的情况下释放所述内压。
根据上述构成,在阻燃剂l的蒸发量增多、且冷却部31的内压超过规定的压力的情况下,内压泄压阀34打开,将气体向外部释放。通过气体的释放,能够防止冷却部31膨胀而挤压蓄电元件1。
在蓄电元件1中温度急剧升高的情况下,来自蓄电元件1的吸热量增多,阻燃剂l的蒸发量增多。在内压达到规定值以上时,通过使冷却部31开口,将汽化后的阻燃剂l向外部释放。在蓄电元件1的内压达到规定值以上的情况下,使蓄电元件1开口,将挥发了的电解液的易燃性组分向外部释放。易燃性组分被阻燃剂l难燃化,防止着火。
在不是中央、而是端部的蓄电元件1发热了的情况下,与上述同样地由冷却部31吸热,使蓄电元件1快速冷却。相邻的蓄电元件1的、与发热了的蓄电元件1对置的长侧面也被快速冷却,抑制来自发热了的蓄电元件1的导热,防止蓄电元件间的过热状态的连锁。
需要说明的是,冷却模块30的构造不限于图3的构造。也可以以使方管分别贯通四个冷却部31的长度方向的各一端的上部及下部的方式设置连结部。
(第二实施方式)
图7是第二实施方式的冷却模块35的立体图。图中与图3相同的部分使用相同的标记,省略详细的说明。
冷却模块35具有四个冷却部31和冷却板36。
冷却模块35与四个冷却部31由连结部32、33进行连结的第一实施方式不同,四个冷却部31的端面31a与冷却板36抵接。在冷却部31中与第一实施方式相同地收纳有阻燃剂l。
冷却部31和冷却板36的内部空间既可以连通,也可以不连通。
图8是在本实施方式中内部空间被连通的情况的说明图。在冷却部31间插入蓄电元件1,在冷却部31及冷却板36中收纳有阻燃剂l。
在中央的蓄电元件1发热的情况下,与第一实施方式相同,与蓄电元件1抵接的冷却部31内的阻燃剂l从蓄电元件1带走汽化热地蒸发,使蓄电元件1快速冷却。该冷却部31内的阻燃剂l的液量减少。产生的气体经由冷却板36而流向其它冷却部31,通过冷凝而产生的阻燃剂l流向阻燃剂l的液量减少了的冷却部31。阻燃剂l再吸热,使蓄电元件1冷却,产生的气体如上所述进行循环。冷却板36也使所抵接的蓄电元件1的侧面冷却。
在内部空间未连通的情况下,在蓄电元件1发热时,与蓄电元件1抵接的冷却部31内的阻燃剂l从蓄电元件1带走汽化热地蒸发,使蓄电元件1快速冷却。产生的气体被冷却板36进行冷却,冷凝为阻燃剂l。阻燃剂l从蓄电元件1吸热而汽化,使蓄电元件1冷却。
在本实施方式中,也利用简单构造的冷却模块35,抑制向与发热的蓄电元件1相邻的蓄电元件1传导热,进一步抑制在相邻的蓄电元件1连锁性地导热。
图9是说明利用阻燃剂l抑制着火的说明图。
在蓄电元件1的温度急剧升高的情况下,来自蓄电元件1的吸热量增多,阻燃剂l的蒸发量增多。在与蓄电元件1抵接的冷却部31的内压达到规定值以上的情况下,内压泄压阀34打开,将汽化后的阻燃剂l向外部释放。在蓄电元件1的内压达到规定值以上的情况下,爆破阀20打开,将挥发了的电解液的易燃性组分向外部释放。易燃性组分被阻燃剂l难燃化,防止着火。
本实施方式的蓄电装置构成为,上述蓄电元件1各自形成为长方体状,具有与上述蓄电元件1各自的不同于所述冷却部31所对置的长侧面的面接触而对多个所述蓄电元件1进行冷却的冷却板36,在所述冷却板36和所述冷却部31之间能够传导热。
根据上述构成,因为能够在冷却板36和所述冷却部31之间传导热,所以能够较好地散热。阻燃剂l汽化而产生的气体被冷却而液化,阻燃剂l能够再次从蓄电元件1吸热而使蓄电元件1冷却。
在上述的蓄电装置中,使所述冷却板36和所述冷却部31成为一体,以使所述阻燃剂l、或者该阻燃剂l汽化后的气体能够循环。
根据上述构成,在与发热了的蓄电元件1接触的一个冷却部31内,阻燃剂l汽化而产生的气体通过热对流在冷却板内经过,流向其它冷却部31。气体在其它冷却部31内液化,并流向所述一个冷却部31,从而使阻燃剂l循环。
因此,阻燃剂l被再次利用在蓄电元件1的冷却中,有效地对蓄电元件1进行冷却。
另外,一个蓄电元件1的一方的长侧面和另一方的长侧面之间的温度差降低,蓄电元件1间的温度差降低。而且,通过气体及阻燃剂l的循环,能够降低多个蓄电元件1间的温度差而有效地进行冷却。在产生非异常的、程度较低的发热的情况下,也能够利用冷却部31使来自蓄电元件1的热较好地释放,降低蓄电元件1间的温度差。
第三实施方式的冷却模块37具有第一实施方式的冷却模块30的四个冷却部31的底面31b与冷却板38抵接的结构。在冷却部31中与第一实施方式相同地收纳有阻燃剂l(未图示)。
冷却部31和冷却板38的内部空间未连通。冷却板38也可以构成为利用冷却装置(未图示)来进行冷却。
在中央的蓄电元件1发热的情况下,与第一实施方式相同,与蓄电元件1抵接的冷却部31内的阻燃剂l蒸发,利用蒸发时的汽化热,使蓄电元件1冷却。产生的气体在其它冷却部31中流动,通过冷凝而产生的阻燃剂l流向阻燃剂l的液量较少的冷却部31。冷却板38对蓄电元件1的底面进行冷却,并对冷却部31进行冷却。与蓄电元件1抵接的冷却部31内的阻燃剂l再从蓄电元件1吸热而蒸发,并使蓄电元件1冷却。
在本实施方式中,也与第一实施方式及第二实施方式相同,利用简单构造的冷却模块37,抑制向与发热了的蓄电元件1相邻的蓄电元件1传导热,并进一步抑制向相邻的蓄电元件1连锁性地导热。
在蓄电元件1中温度急剧升高的情况下,来自蓄电元件1的吸热量增多,阻燃剂l的蒸发量增多。在内压达到规定值以上时,内压泄压阀34打开,将汽化后的阻燃剂l向外部释放。在蓄电元件1的内压达到规定值以上的情况下,爆破阀20打开,将挥发了的电解液的易燃性组分向外部释放。
易燃性组分被阻燃剂l难燃化,防止着火。
(第四实施方式)
图11是第四实施方式的蓄电装置101的立体图。图中与图2相同的部分使用相同的标记,省略详细的说明。
蓄电装置101与第一实施方式的蓄电装置100不同,不具有将冷却部31连结的连结部32、33。冷却部31独立配置在蓄电元件1间、或者蓄电元件1与壳体40的内表面之间。在冷却部31中收纳有阻燃剂l(未图示)。
在蓄电元件1发热时,与蓄电元件1抵接的冷却部31内的阻燃剂l从蓄电元件1带走汽化热地蒸发,使蓄电元件1快速冷却。产生的气体进行对流,通过蓄电装置101的外部及/或外部空气进行冷却而冷凝为阻燃剂l。阻燃剂l从蓄电元件1吸热而汽化,使蓄电元件1冷却。
在本实施方式中,因为冷却部31介入蓄电元件1间,所以,与第一实施方式相同,发热了的蓄电元件1被两侧的冷却部31冷却,抑制向相邻的蓄电元件1导热。即使在不经由冷却部31而向相邻的蓄电元件1导热的情况下,与发热了的蓄电元件1对置的长侧面被冷却部31冷却。因此,能够抑制在相邻的蓄电元件1连锁性地导热。
在蓄电元件1中温度急剧升高的情况下,来自蓄电元件1的吸热量增多,阻燃剂l的蒸发量增多。在内压达到规定值以上时,内压泄压阀34打开,将汽化后的阻燃剂l向外部释放。在蓄电元件1的内压达到规定值以上的情况下,爆破阀20打开,将挥发了的电解液的易燃性组分向外部释放。
易燃性组分被阻燃剂l难燃化,防止着火。
本发明不限于上述实施方式的内容,在权利要求所示的范围内可以进行各种变更。即,结合在权利要求所示的范围内适当变更的技术方法而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
配置在蓄电元件间的冷却部(导热部)也可以为图12所示的间隔部件这样的方式。间隔部件113具有:以无机纤维为主体的无机纸片材100、在内部空间收纳有所述无机纸片材的袋体111、及浸渍在所述无机纸片材100且因升温而汽化的阻燃剂(或者水)112。无机纸片材100是对无机纤维进行抄纸而形成的片材,在无机纤维之间具有保持液体的空隙。无机纸片材100也可以使其空隙率为45体积%以上、80体积%以下。“无机纸片材的空隙率”是利用由厚度计测量的厚度计算无机纸片材每单位面积的体积,并根据无机纤维的比重和无机纸片材每单位面积使用的无机纤维的重量来计算无机纸片材每单位面积的无机纤维的体积,且是作为它们体积的差值相对于无机纸片材每单位面积的体积的比率而计算的值。袋体111也可以由将铝箔(金属层)113和树脂膜(树脂层)114接合后的层叠片形成。形成袋体111的片材也可以在金属层113的内表面还具有树脂制粘接层15以能够通过热封进行粘接。在任意一个蓄电元件1为过热状态的情况下,也可以使阻燃剂(或者水)蒸发并从袋体111喷出。蓄电装置的多个蓄电元件1也可以在蓄电元件1间介入间隔部件131且在第一方向上层叠,在第一方向上被压迫的状态下由壳体40及限制部件这样的保持部件进行保持。
在第一实施方式至第四实施方式中,针对使蓄电元件1的正极端子4及负极端子8向上而配置的情况进行了说明,但不限于此。在正极端子4及负极端子8朝向侧方而配置的情况下也可以应用本发明的冷却构造。
另外,针对蓄电元件1为锂离子二次电池的情况下进行了说明,但蓄电元件1不限于锂离子二次电池。蓄电元件1可以为具有有机溶剂的其它的二次电池,也可以为一次电池,也可以为电容器等电化学电池。
本发明的蓄电装置可以作为车辆用动力源而特别适合应用。另外,本发明的蓄电装置也可以适合应用在蓄电系统(大规模蓄电系统、家庭用小规模蓄电系统)、和太阳能或风力等自然能量组合的分布式电源系统、铁路用电源系统、无人搬运车(agv)用电源系统这样的工业用途中。
附图标记说明
1蓄电元件;2盖板;3壳体主体;4正极端子;8负极端子;6,10垫圈;11壳体;20爆破阀;30,35,37冷却模块;31冷却部;32,33连结部;34内压泄压阀;36,38冷却板;40壳体;100,101蓄电装置。
1.一种蓄电装置,其特征在于,具有:
多个蓄电元件;
冷却部,其至少配置在所述蓄电元件间,内置有阻燃剂,利用该阻燃剂的汽化热对所述蓄电元件进行冷却。
2.如权利要求1所述的蓄电装置,其特征在于,
所述阻燃剂通过汽化,而表现出难燃性。
3.如权利要求2所述的蓄电装置,其特征在于,
所述阻燃剂含有非环状氟化醚、氟化磷酸酯、及磷腈衍生物的至少任意一种。
4.如权利要求1至3中任一项所述的蓄电装置,其特征在于,
具有以内部空间连通的方式将多个冷却部连结的连结部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的蓄电装置,其特征在于,
所述蓄电元件各自形成为长方体状,
具有冷却板,其与所述蓄电元件各自的、不同于所述冷却部所对置的长侧面的面接触,而对多个所述蓄电元件进行冷却,
构成为在所述冷却板和所述冷却部之间能够传导热。
6.如权利要求5所述的蓄电装置,其特征在于,
所述冷却板和所述冷却部成为一体,以使所述阻燃剂、或者该阻燃剂汽化后的气体能够循环。
7.如权利要求1至6中任一项所述的蓄电装置,其特征在于,
所述冷却部具有内压泄压阀,其在该冷却部的内压超过规定的压力的情况下,释放所述内压。
8.一种蓄电装置,其特征在于,具有:
多个蓄电元件;
冷却部,其对所述蓄电元件进行冷却;
所述冷却部具有导热部,其内置有液体,至少配置在所述蓄电元件间,并与所述蓄电元件接触,而利用所述液体的汽化热对所述蓄电元件进行冷却。
9.如权利要求8所述的蓄电装置,其特征在于,
具有以内部空间连通的方式将多个所述导热部连结的连结部。
10.如权利要求8或9所述的蓄电装置,其特征在于,
所述蓄电元件各自形成为长方体状,
所述冷却部具有冷却板,其与所述蓄电元件各自的、不同于所述导热部所抵接的长侧面的面接触,而对所述多个蓄电元件进行冷却,
所述冷却部构成为能够在所述冷却板和所述导热部之间传导热。
11.如权利要求10所述的蓄电装置,其特征在于,
所述冷却板和所述导热部成为一体,以使所述液体、或者该液体汽化后的气体能够循环。
12.如权利要求8至11中任一项所述的蓄电装置,其特征在于,
所述冷却部具有内压泄压阀,其在该冷却部的内压超过规定的压力的情况下,释放所述内压。
技术总结