安全性评价试验装置

摘要

本发明提供一种安全性评价试验装置。本发明的安全性评价试验装置构成为，在对Li离子电池模块(2)进行安全性评价试验时产生的包含爆炸性成分的气体等与从气体供给机构(10)等和辅助气体供给机构(30)等分别供给的空气一起通过配管(40)排出，因此，产生的包含爆炸性成分的气体等不会对下一次的试验造成坏影响。

说明书

技术领域

本发明涉及用于对蓄电装置的模块或组件(以下，称为“蓄电装置组”) 进行规定的安全性评价试验的安全性评价试验装置。在此，模块是指将多 个单元电池的蓄电装置组合而形成为一体的部件。而且，组件是指将多个 模块组合而形成为一体的部件。

背景技术

例如，作为蓄电装置的锂(Li)离子电池具有比其他的二次电池高的 能量密度，能得到高输出，因此广泛地进行了开发。

然而，当前现状是，Li离子电池当发生内部短路时，由于急剧的热量 产生，而内部的电解液(尤其是溶剂和电解质)进行分解、蒸发，而产生 有害的气体，或者引起爆炸或喷出火焰的可能性高，因而在安全性上还残 留有课题。

近年来，着眼于上述的课题，开发有一种涉及能够在密闭耐压容器内 对使Li离子电池短路时等产生的气体进行分析，而且，能够进行无害化 处理的安全性评价试验方法及其装置的技术(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】国际公开2006-088021号小册子

然而，在上述专利文献1所公开的涉及安全性评价试验装置的技术中 存在下述的课题。

1)在对单元电池的蓄电装置进行针刺试验等的规定的安全性评价试 验时，能够进行规定的安全性评价。然而，在对上述的蓄电装置组进行上 述试验时，在短时间的期间内产生大量的包含爆炸性成分气体(例如，氢、 乙烯、甲烷)的气体，而且在对所述包含爆炸性成分气体的气体点火时， 产生高温，而且瞬间产生大压力，因此在上述专利文献1所公开的密闭耐 压容器中，存在耐压不足这一问题点。

2)而且，在上述试验后，密闭耐压容器的内壁面等上附着有从所述 蓄电装置组飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物，而存在对下一次的试验 造成坏影响的问题点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全性评价试验装置，其对蓄电装置组进 行规定的安全性评价试验，即使在产生大量的包含爆炸性成分气体的气体 的情况下，腔室也不需要过度的耐压，而且所述包含爆炸性成分气体的气 体不会逗留在腔室内，即使在对该包含爆炸性成分气体的气体点火的情况 下，也能安全地将燃烧气体排出，且从所述蓄电装置组飞散的具有可燃性 及腐蚀性的飞散物不会附着于腔室的内壁面等，不会对下一次的试验造成 坏影响。

为了实现该目的，本发明的安全性评价试验装置的特征在于，具备： 腔室，其在内部设有一组以上的用于对蓄电装置组进行规定的安全性评价 试验的设备；气体供给机构和气体排出机构，它们为了从该腔室内的一端 侧朝向另一端侧供给气体而设置在所述腔室的一端侧和另一端侧，其中， 在进行所述规定的安全性评价试验时，从所述蓄电装置组产生的包含爆炸 性成分气体的气体、及对所述包含爆炸性成分气体的气体进行点火而得到 的燃烧气体、以及从所述蓄电装置组飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物 与从所述气体供给机构供给的气体一起从所述气体排出机构排出。

在本发明的安全性评价试验装置中，也可以是，设置在所述腔室一端 侧的气体供给机构设置在所述腔室的下端侧，设置在所述腔室另一端侧的 气体排出机构设置在所述腔室的上端侧，从设置在所述腔室下端侧的气体 供给机构供给的气体从所述腔室的下端侧朝向上端侧大致沿一方向流动。

在本发明的安全性评价试验装置中，从所述气体供给机构供给的气体 优选助燃性气体，所述助燃性气体可以是空气。

在本发明的安全性评价试验装置中，也可以是，在所述腔室的侧壁侧 还设有辅助气体供给机构，从该辅助气体供给机构供给的气体沿着所述腔 室的内侧壁旋转并流动。

在该结构中，从所述辅助气体供给机构供给的气体优选助燃性气体， 所述助燃性气体可以是空气。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室或所述气体排出机 构具备气体回收设备，在实施所述规定的安全性评价试验时，该气体回收 设备用于采集从蓄电装置组产生的包含尘埃、雾、有害气体及可燃性气体 中的至少任一个的气体，并在产生中连续地或在产生结束后一次性地对产 生的气体进行分析。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室中具备影像监视设 备，在实施所述规定的安全性评价试验时，该影像监视设备能够观察或记 录蓄电装置组的外观状态，且具有保护其免于遭受火焰、热量及飞散物的 设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄电装置组内的至少任一个蓄电 装置发生燃烧或破裂时产生。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室中具备电特性计测 设备，在实施所述规定的安全性评价试验时，该电特性计测设备能够测定 或记录蓄电装置组的电流、电压及电阻的至少任一个电特性，且具有保护 其免于遭受火焰、热量及飞散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所 述蓄电装置组内的至少任一个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室中具备温度测定设 备、压力测定设备及变形计测设备，在实施所述规定的安全性评价试验时， 所述温度测定设备、压力测定设备及变形计测设备能够测定或记录蓄电装 置组的温度、内部压力及变形，且具有保护它们免于遭受火焰、热量及飞 散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄电装置组内的至少任一 个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室中具备加速度测定 设备，所述规定的安全性评价试验包含振动试验、旋转试验、冲击试验、 碰撞试验及坠落试验的至少任一种，在实施这些试验中的至少任一个时， 该加速度测定设备能够测定或记录蓄电装置组的加速度，且具有保护其免 于遭受火焰、热量及飞散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄 电装置组内的至少任一个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室中具备变形举动观 察设备，在实施所述规定的安全性评价试验时，该变形举动观察设备能够 观察或记录蓄电装置组的变形举动，且具有保护其免于遭受火焰、热量及 飞散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄电装置组内的至少任 一个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

本发明的安全性评价试验装置也可以在所述腔室中具备在实施所述 规定的安全性评价试验时，能够观察蓄电装置组发生破裂或构件发生飞散 时的飞散的构件的飞散方向和飞散速度的设备。

如上所述，本发明的安全性评价试验装置具备：腔室，其在内部设有 一组以上的用于对蓄电装置组进行规定的安全性评价试验的设备；气体供 给机构和气体排出机构，它们为了从该腔室内的一端侧朝向另一端侧供给 气体而设置在所述腔室的一端侧和另一端侧，其中，在进行所述规定的安 全性评价试验时，从所述蓄电装置组产生的包含爆炸性成分气体的气体、 及对所述包含爆炸性成分气体的气体进行点火而得到的燃烧气体、以及从 所述蓄电装置组飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物与从所述气体供给 机构供给的气体一起从所述气体排出机构排出。因此，本发明的安全性评 价试验装置对蓄电装置组进行规定的安全性评价试验，即使在产生大量的 包含爆炸性成分气体的气体的情况下，腔室也不需要过度的耐压，而且所 述包含爆炸性成分气体的气体不会逗留在腔室内，即使在对该包含爆炸性 成分气体的气体点火的情况下，也能安全地将燃烧气体排出，且从所述蓄 电装置组飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物不会附着于腔室的内壁面 等，不会对下一次的试验造成坏影响。

附图说明

图1是示意性地说明本发明的第一实施方式的安全性评价试验装置 的简要结构的说明图，(a)是示意性俯视说明图，(b)是(a)所示的安 全性评价试验装置的AA示意性剖视说明图。

图2是以图1(b)所示的BB面剖截从气体供给机构和辅助气体供给 机构分别向腔室内供给的空气的流动的方向并从腔室的上方观察的示意 性说明图。

图3是从腔室的正面观察到的图2所示的各空气的流动合成后的合成 流的方向的示意性说明图。

图4是本发明的第二实施方式的安全性评价试验装置的示意性剖视 说明图。

图5是本发明的第三实施方式的安全性评价试验装置的示意性剖视 说明图。

图6是本发明的第四实施方式的安全性评价试验装置的示意性剖视 说明图。

【符号说明】

1…腔室

1a…基础混凝土部

1b…侧壁部

1c…上端部

2…Li离子电池模块

3、4、5、6、7、8、20、21、22、23、24、25、26、27、40…配管

10、13…气体供给机构

30、31、32、33、34、35、36、37…辅助气体供给机构

50…排气设备

60…气体回收设备

70…影像监视设备

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是示意性地说明本发明的第一实施方式的安全性评价试验装置的 简要结构的说明图，(a)是示意性俯视说明图，(b)是(a)所示的安全 性评价试验装置的AA示意性剖视说明图，图2是以图1(b)所示的BB 面剖截从气体供给机构和辅助气体供给机构分别向腔室内供给的空气的 流动的方向，并从腔室的上方观察的示意性说明图，图7是从腔室的正面 观察到的图2所示的各空气的流动合成后的合成流的方向的示意性说明 图。

在图1中，1是高度5m的腔室，1a是构成腔室1下端部的基础混凝 土部，1b是内径4m的腔室1的金属制的侧壁部，1c是与金属制的侧壁部 1b连接，且在中心具有开口部的金属制的上端部，2是放置在基础混凝土 部1a上的作为蓄电装置组的Li离子电池模块，3、4、5、6、7、8是在腔 室1内开口，且以朝向上方的方式埋设于基础混凝土部1a中的配管，10、 13是与配管3、6分别连接，且设置在腔室1的下端侧(基础混凝土部1a 的下方空隙)的气体供给机构，20、21、22、23、24、25、26、27是在腔 室1内开口，且以规定的角度与金属制的侧壁部1b连接的配管，30、31、 32、33、34、35、36、37是与配管20、21、22、23、24、25、26、27分 别连接的辅助气体供给机构，40是与金属制的上端部1c的开口部连接的 L形的配管，50是与配管40连接的排气设备。而且，气体排出机构包括 排气设备50和与金属制的上端部1c的开口部连接的L形的配管40。而且， 与配管3、6同样地，在配管4、5、7、8上也分别连接并设有气体供给机 构(未图示)。

接下来，对图1所示的本发明的安全性评价试验装置的动作进行说明。

(1)如上所述，在将Li离子电池模块2设置在腔室1内之后，安放 用于进行规定的安全性评价试验的设备和其关联的机器等。

(2)接通排气设备50的电源。

(3)接通气体供给机构10、13等的电源。由此，从配管3、4、5、6、 7、8将空气向腔室1内供给，如图2的3a、4a、5a、6a、7a、8a所示， 空气从腔室1的下端侧朝向上端侧(相对于纸面的垂直上方)大致沿一方 向流动。

(4)接通辅助气体供给机构30、31、32、33、34、35、36、37的电 源。由此，从配管20、21、22、23、24、25、26、27将空气向腔室1内 供给，如图2的20a、21a、22a、23a、24a、25a、26a、27a所示，空气沿 着金属制的侧壁部1b的内侧壁旋转并流动。

(5)将上述(3)和(4)所述的各空气的流动合成，如图3表示的 符号ア所示，该合成流沿着金属制的侧壁部1b的内侧壁旋转并从下端侧 朝向上端侧流动，在该状态下，实施规定的安全性评价试验。由此，在进 行所述规定的安全性评价试验时，从Li离子电池模块2产生的包含爆炸 性成分气体(例如，氢、乙烯、甲烷)的气体、及对所述包含爆炸性成分 气体的气体进行点火而得到的燃烧气体、以及从所述Li离子电池模块2 飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物与从气体供给机构10、13等或辅助 气体供给机构30、31、32、33、34、35、36、37供给的空气一起，从气 体排出机构排出，该气体排出机构包括排气设备50和与金属制的上端部 1c的开口部连接的L形的配管40。

因此，通过对Li离子电池模块2进行规定的安全性评价试验，而能 够实现如下的安全性评价试验装置：即使在产生大量的所述包含爆炸性成 分气体的气体时，腔室1也不需要过度的耐压，而且所述包含爆炸性成分 气体的气体也不会逗留在腔室1内，即使对所述包含爆炸性成分气体的气 体进行点火的情况下，也能安全地将燃烧气体排出，且从所述Li离子电 池模块2飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物不会附着于腔室1的内壁面 等，不会对下一次的试验造成坏影响。

需要说明的是，作为所述规定的安全性评价试验，实施如下试验中的 至少任一个，这些试验包括：针刺试验、振动试验、旋转试验、冲击试验、 抗压试验、过充电试验、过放电试验、不平衡充电试验、绝缘试验、高度 试验、温度试验、振动试验、外部短路试验、局部短路试验、逆充电试验、 碰撞试验、强制放电试验、坠落试验、充放电试验、堆积试验、加热试验、 热冲击试验、燃烧试验、耐UV试验、耐臭氧、耐湿度试验、浸没试验、 异常运转试验。

另外，在本实施方式中，作为蓄电装置组，以Li离子电池模块为例 进行了说明，但并不局限于此，也可以将Li离子电池组件、镍氢电池等 二次电池的模块或组件、电解电容器或电双层电容器的模块或组件、锂离 子电容器等电容器的模块或组件作为对象。

需要说明的是，在本实施方式中，说明了从气体供给机构10、13等 和辅助气体供给机构30、31、32、33、34、35、36、37供给空气的例子， 但并不局限于此，即使是如下的结构，也能够实现本申请发明的目的，该 结构是：在进行所述规定的安全性评价试验时从Li离子电池模块2产生 的包含爆炸性成分气体的气体、及对所述包含爆炸性成分气体的气体进行 点火而得到的燃烧气体、以及从所述Li离子电池模块2飞散的具有可燃 性及腐蚀性的飞散物与仅从气体供给机构供给的空气(例如，从腔室1的 下端侧朝向上端侧，大致沿一方向流动的空气)一起，从设置在腔室1上 端侧的气体排出机构排出的结构。但是，通过进一步附设辅助气体供给机 构，能够进一步提高防止从所述Li离子电池模块2飞散的具有可燃性及 腐蚀性的飞散物附着于腔室1的内壁面等的效果。

另外，在本实施方式中，说明了将气体供给机构设置在腔室1的下端 侧，而将气体排出机构设置在腔室1的上端侧的例子，但并不局限于此。 即，只要为如下的结构，就能够实现本申请发明的目的，该结构是：具备 为了从腔室内的一端侧朝向另一端侧供给气体而设置在所述腔室的一端 侧的气体供给机构、以及设置在所述腔室的另一端侧的气体排出机构，在 进行所述规定的安全性评价试验时，从所述蓄电装置组产生的包含爆炸性 成分气体的气体、及对所述包含爆炸性成分气体的气体进行点火而得到的 燃烧气体、以及从所述蓄电装置组飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物与 从所述气体供给机构供给的气体一起从所述气体排出机构排出的结构。而 且，在本实施方式中，说明了从配管3、4、5、6、7、8将空气向腔室1 内供给的例子，但并不局限于此。例如，可以是使空气通过筛子而向腔室 内供给等各种结构。

另外，在本实施方式中，作为从气体供给机构10、13等或辅助气体 供给机构30、31、32、33、34、35、36、37供给的气体，使用了空气， 因此具有在腔室1内使蓄电装置组完全燃烧时不会发生空气不足的优点。 而且，在本实施方式中，以空气为例进行了说明，但并不局限于此，只要 是助燃性气体就能起到同样的作用效果。

另外，在本实施方式中，作为气体排出机构，说明了由排气设备50 和与金属制的上端部1c的开口部连接的L形的配管40构成的例子，但并 不局限于此，例如，考虑有将金属制的上端部1c的开口部作为气体排出 机构、或将所述开口部和配管40组合后的部件作为气体排出机构等各种 结构。但是，如本实施方式那样，通过使气体排出机构具有排气设备50， 而对蓄电装置组进行规定的安全性评价试验，即使产生大量的包含爆炸性 成分气体的气体时，腔室也不需要过度的耐压，而且所述包含爆炸性成分 气体的气体也不会逗留在腔室内，即使在对该包含爆炸性成分气体的气体 进行点火时，也能对应于燃烧气体量，最佳且安全地排出，而且进一步提 高了防止从所述蓄电装置组飞散的具有可燃性及腐蚀性的飞散物附着于 腔室的内壁面等的效果。

另外，由于对上述的包含爆炸性成分气体的气体进行点火得到的燃烧 气体而提高了腔室内的压力时，例如，可以在所述L形的配管40路径的 中途设置安全阀而使过剩的燃烧气体逃散。此外，也可以在排气设备50 的后段设置无害化处理设备而对包含爆炸性成分气体的气体、上述燃烧气 体或上述飞散物进行无害化。

另外，也可以如图4所示的本发明的第二实施方式的安全性评价试验 装置那样，在腔室1中具备气体回收设备60，当实施所述规定的安全性评 价试验时，该气体回收设备60用于采集从蓄电装置组产生的包含尘埃及 雾或有害气体、可燃性气体在内的气体，在产生过程中连续地对气体进行 分析或在产生结束后对产生气体进行分析。

另外，本发明的安全性评价试验装置也可以如图5所示的本发明的第 三实施方式那样在气体排出机构的配管40上具备气体回收设备60。

另外，本发明的安全性评价试验装置也可以如图6所示的本发明的第 三实施方式那样，在腔室1中具备影像监视设备70，当实施所述规定的安 全性评价试验时，该影像监视设备70能够记录或观察蓄电装置组的外观 状态，且具有保护其免于遭受火焰、热量及飞散物的设备，其中该火焰、 热量及飞散物在所述蓄电装置组内的至少任一个蓄电装置发生燃烧或破 裂时产生。

另外，可以在所述腔室中具备电特性计测设备，当实施所述规定的安 全性评价试验时，该电特性计测设备能够测定或记录蓄电装置组的电流、 电压、电阻中的至少任一个的电特性，且具有保护其免于遭受火焰、热量 及飞散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄电装置组内的至少 任一个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

另外，与所述影像监视设备70同样地，可以在所述腔室中具备温度 测定设备、压力测定设备、变形计测设备，当实施所述规定的安全性评价 试验时，这些设备能够测定或记录蓄电装置组的温度、内部压力、变形， 且具有保护它们免于遭受火焰、热量及飞散物的设备，其中该火焰、热量 及飞散物在所述蓄电装置组内的至少任一个蓄电装置发生燃烧或破裂时 产生。

另外，与所述影像监视设备70同样地，可以在所述腔室中具备加速 度测定设备，所述规定的安全性评价试验是振动试验、旋转试验、冲击试 验、碰撞试验、坠落试验，当实施上述试验中的至少任一个时，该加速度 测定设备能够测定或记录蓄电装置组的加速度，且具有保护其免于遭受火 焰、热量及飞散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄电装置组 内的至少任一个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

另外，与所述影像监视设备70同样地，可以在所述腔室中具备变形 举动观察设备，当实施所述规定的安全性评价试验时，该变形举动观察设 备能够观察或记录蓄电装置组的变形举动，且具有保护其免于遭受火焰、 热量及飞散物的设备，其中该火焰、热量及飞散物在所述蓄电装置组内的 至少任一个蓄电装置发生燃烧或破裂时产生。

另外，与所述影像监视设备70同样地，可以在所述腔室中具备当实 施所述规定的安全性评价试验时，能够观察蓄电装置组破裂或构件飞散时 的飞散的构件的飞散方向和飞散速度的设备。