JP7054867B2

JP7054867B2 - 電池モジュール

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Publication number: JP7054867B2
Application number: JP2019543522A
Authority: JP
Inventors: 和輝藏満; 俊哉後藤; 一成平出
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2038-09-03
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Description

本発明は、電池モジュールに関する。

例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が直列接続された構造を有する電池モジュールが知られている。特許文献１には、電池とセパレータとが交互に積層された構造を有する電池モジュールが開示されている。隣接する２つの電池間にセパレータを配置することで、２つの電池間を絶縁することができる。

特開２０１２－１８１９７２号公報

上述の電池モジュールでは、使用中にある電池の温度が過度に上昇し、その熱が隣接する電池にも伝わってこの隣接する電池の温度も過度に上昇するという、過熱の連鎖が生じるおそれがある。過熱の連鎖によって、電池モジュールの性能が大幅に低下してしまう。本発明者らは、上述の電池モジュールについて鋭意研究を重ねた結果、従来の電池モジュールには、電池モジュールの性能の低下を抑制する上で改善の余地があることを認識するに至った。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールの性能の低下を抑制するための技術を提供することにある。

本発明のある態様は、電池モジュールである。当該電池モジュールは、積層された複数の電池、および隣接する２つの電池の間に配置される熱伝導抑制部材を有する電池積層体と、電池の積層方向に延在し、電池積層体に隣接する熱伝導性部材と、電池積層体と熱伝導性部材との間に介在し、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤を含有する吸熱部材と、を備える。

本発明によれば、電池モジュールの性能の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す斜視図である。電池モジュールの分解斜視図である。電池の概略構造を示す斜視図である。セパレータおよび熱伝導抑制部材の概略構造を示す斜視図である。電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。実施の形態２に係る電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、同一の部材であっても、各図面間で縮尺等が若干相違する場合もあり得る。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合、特に言及がない限りいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す斜視図である。図２は、電池モジュールの分解斜視図である。なお、図２ではカバー部材８の図示を省略している。電池モジュール１（１Ａ）は、電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、一対の拘束部材６と、カバー部材８と、冷却板１０と、吸熱部材６０とを主な構成として備える。

電池積層体２は、複数の電池１２と、複数のセパレータ１４と、複数の熱伝導抑制部材４０（図４参照）とを有する。本実施の形態では、一例として８個の電池１２がバスバー（図示せず）により直列に接続されて、電池積層体２が形成されている。

各電池１２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池１２は、いわゆる角形電池である。複数の電池１２は、隣り合う電池１２の主表面同士が対向するようにして積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池１２の積層には、複数の電池１２を水平に並べることも含まれる。

隣接する２つの電池１２は、一方の電池１２の正極の出力端子２２（正極端子２２ａ）と他方の電池１２の負極の出力端子２２（負極端子２２ｂ）とが隣り合うように配列される。以下では、出力端子２２の極性を区別する必要がない場合、正極端子２２ａと負極端子２２ｂとをまとめて出力端子２２と称する。隣り合う正極端子２２ａと負極端子２２ｂとは、バスバーを介して電気的に直列に接続される。なお、隣接する２つの電池１２の同極性の出力端子２２同士をバスバーで接続する場合もあり得る。

セパレータ１４は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータ１４は、隣接する２つの電池１２の間に配置されて、当該２つの電池１２間を電気的に絶縁する。セパレータ１４を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。

熱伝導抑制部材４０は、隣接する２つの電池１２の間に配置されて、当該２つの電池１２間の熱伝導を抑制する。また、熱伝導抑制部材４０は絶縁性を有する。熱伝導抑制部材４０は、セパレータ１４に組み付けられる（図４参照）。

積層された複数の電池１２、複数のセパレータ１４および複数の熱伝導抑制部材４０は、一対のエンドプレート４で挟まれる。一対のエンドプレート４は、電池１２の積層方向Ｘ（図１および図２において矢印Ｘで示す方向）における電池積層体２の両端に配置される。エンドプレート４は、例えば金属板からなる。エンドプレート４の主表面には、締結ねじ１６が螺合するねじ穴（図示せず）が設けられる。エンドプレート４と、これに隣接する電池１２との間には、熱伝導抑制部材４０を組み付けていない端部用セパレータ１５が配置される。これにより、電池１２とエンドプレート４との間を絶縁することができる。端部用セパレータ１５は、例えばセパレータ１４と同様の樹脂材料で構成される。

一対の拘束部材６は、バインドバーとも呼ばれ、電池１２の積層方向Ｘと直交する水平方向Ｙ（図１および図２において矢印Ｙで示す方向）に配列される。一対の拘束部材６の間には、電池積層体２および一対のエンドプレート４が配置される。拘束部材６は、電池積層体２の側面に平行な矩形状の平面部６ａと、平面部６ａの各辺の端部から電池積層体２側に突出する庇部６ｂとを有する。拘束部材６は、例えば矩形状の金属板の各辺に折り曲げ加工を施すことで形成することができる。拘束部材６によって、複数の電池１２、セパレータ１４および熱伝導抑制部材４０が積層方向Ｘに挟みこまれる。

電池１２の積層方向Ｘにおいて対向する２つの庇部６ｂには、締結ねじ１６が挿通される貫通孔（図示せず）が設けられる。平面部６ａには、電池積層体２の側面を露出させる開口部６ｄが設けられる。開口部６ｄは、電池１２の積層方向Ｘの外力に対する拘束部材６の剛性に極力影響しないよう配置されることが好ましい。これにより、拘束部材６の剛性を維持しながら、拘束部材６の軽量化を図ることができる。なお、拘束部材６には、必要に応じて複数の開口部を設けてもよい。

カバー部材８は、トップカバーとも呼ばれ、鉛直方向Ｚ（図１および図２において矢印Ｚで示す方向）で電池積層体２と重なるように配置される。カバー部材８は、電池積層体２における電池１２の出力端子２２が突出する側に配置される。カバー部材８は、電池積層体２の上面の形状に合わせた形状を有する、板状の部材である。カバー部材８により、電池１２の出力端子２２、バスバー、後述する弁部２４等への結露水や塵埃等の接触が防止される。カバー部材８は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。カバー部材８を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂が例示される。カバー部材８は、ネジや周知の係止機構を含む周知の固定構造（図示せず）により、電池積層体２の上面に固定することができる。また、カバー部材８は、両端部が電池積層体２の上部を挟み込むことで電池積層体２に固定される構造であってもよい。

冷却板１０は、複数の電池１２を冷却するための機構である。冷却板１０は、金属等の熱伝導性を有する材料で構成される。電池積層体２は、冷却板１０の主表面上に載置される。したがって、冷却板１０は、電池１２の積層方向Ｘに延在し、電池積層体２に隣接する熱伝導性部材である。各電池１２は、冷却板１０との間で熱交換することで冷却される。冷却板１０には、冷媒が内部を流通する冷媒管（図示せず）を設けてもよい。

吸熱部材６０は、熱伝導性部材である冷却板１０と電池積層体２との間に介在する、平板状の部材である。また、本実施の形態では、吸熱部材６０は電池積層体２とエンドプレート４との間にも介在する（図５参照）。図２における吸熱部材６０の断面図に示すように、吸熱部材６０は、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤６２を含有する。一例として、吸熱部材６０は、シート状やゲル状の伝熱材６４に吸熱剤６２を充填した構造を有する。吸熱剤６２としては、水酸化アルミニウム（吸熱反応開始温度約２００℃）、炭酸水素ナトリウム（吸熱反応開始温度約１３０℃）、水酸化マグネシウム（吸熱反応開始温度約３７０℃）等が例示される。伝熱材６４としては、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上のシリコン系ゴムやゲル、あるいは熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上のアクリル系ゴムやゲル等が例示される。

電池モジュール１は、例えば以下のようにして組み立てられる。すなわち、まず熱伝導抑制部材４０がセパレータ１４に組み付けられる。熱伝導抑制部材４０の組み付け方法については後に詳細に説明する。続いて、熱伝導抑制部材４０が組み付けられた複数のセパレータ１４と複数の電池１２とが交互に配列されて、電池積層体２が形成される。そして、電池積層体２が一対のエンドプレート４で挟まれて、集合体が形成される。この集合体に、一対の拘束部材６が取り付けられる。集合体の一部は、各拘束部材６における４つの庇部６ｂで囲まれる空間に進入する。また、各拘束部材６は、貫通孔がエンドプレート４のねじ穴と重なるように位置合わせされる。この状態で、締結ねじ１６が貫通孔に挿通され、またねじ穴に螺合される。この結果、電池積層体２が一対のエンドプレート４と一対の拘束部材６とによって締結される。

複数の電池１２は、拘束部材６によって電池１２の積層方向Ｘに締め付けられることで、積層方向Ｘの位置決めがなされる。また、複数の電池１２は、底面がセパレータ１４を介して拘束部材６の下側の庇部６ｂに当接し、上面がセパレータ１４を介して拘束部材６の上側の庇部６ｂに当接することで、上下方向の位置決めがなされる。この状態で、各電池１２の出力端子２２にバスバーが電気的に接続されて、電池積層体２が得られる。その後、カバー部材８が電池積層体２の上面に取り付けられる。以上の工程により、電池モジュール１が得られる。

続いて、電池１２、セパレータ１４および熱伝導抑制部材４０の構造と、吸熱部材６０の配置とを詳細に説明する。図３は、電池１２の概略構造を示す斜視図である。電池１２は、扁平な直方体形状の外装缶１８を有する。外装缶１８の一面には略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１８に電極体や電解液等が収容される。外装缶１８の開口には、外装缶１８の内部を封止する封口板２０が設けられる。封口板２０には、長手方向の一端寄りに正極端子２２ａが設けられ、他端寄りに負極端子２２ｂが設けられる。封口板２０と出力端子２２とで封口体が構成される。外装缶１８、封口板２０および出力端子２２は導電体であり、例えば金属製である。

本実施の形態では、封口体が設けられる側を電池１２の上面ｎ、反対側を電池１２の底面とする。また、電池１２は、上面ｎおよび底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１２が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。上面ｎ、底面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１２の側面とする。電池１２の上面ｎ側を電池積層体２の上面とし、電池１２の底面側を電池積層体２の底面とする。また便宜上、電池積層体２の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体２の底面側を鉛直方向下方とする。

電池１２は、電池１２内部で発生したガスを放出するための弁部２４を表面に有する。本実施の形態では、封口板２０における一対の出力端子２２の間に弁部２４が設けられる。弁部２４は、外装缶１８の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。弁部２４は、安全弁あるいはベント部とも呼ばれる。

また、電池１２は、絶縁フィルム４２を有する。絶縁フィルム４２は、例えばシュリンクチューブであり、外装缶１８を収容した後に加熱される。これにより絶縁フィルム４２は収縮し、外装缶１８の表面を被覆する。絶縁フィルム４２により、隣り合う電池１２間、あるいは電池１２とエンドプレート４や拘束部材６との間の短絡を抑制することができる。

図４は、セパレータ１４および熱伝導抑制部材４０の概略構造を示す斜視図である。図５は、電池モジュール１の一部を模式的に示す断面図である。以下では、図５に示される２つの電池１２を区別する場合、電池１２ａ、電池１２ｂと称する。また、図５では、電池１２の内部構造とカバー部材８の図示を省略している。

セパレータ１４は、２つの電池１２間に延在する第１部分１４ｃと、第１部分１４ｃの端部から電池１２の側、すなわち積層方向Ｘに延在する第２部分１４ｄとを有する。第１部分１４ｃは略矩形の平板状であり、第１部分１４ｃが隣り合う電池１２の主表面間に延在することで、隣り合う電池１２の外装缶１８同士が絶縁される。また、第２部分１４ｄによって、電池１２の上面ｎ、底面および側面が覆われる。これにより、電池１２またはエンドプレート４の表面での結露等が原因で生じ得る、隣り合う電池１２間の短絡を抑制することができる。

第２部分１４ｄは、出力端子２２に対応する位置に、出力端子２２が外部に露出するよう切り欠き２６を有する。また、第２部分１４ｄは、弁部２４に対応する位置に、弁部２４が外部に露出するよう開口部２８を有する。開口部２８の端部には、カバー部材８の側に突出する囲繞部３０が設けられる。また、第２部分１４ｄは、電池１２の側面および底面に対応する位置に、電池１２の側面および底面の一部が露出するように切り欠き３２を有する。電池モジュール１が組み立てられた状態で、第２部分１４ｄは、拘束部材６と電池１２の間に位置する。これにより、拘束部材６と電池１２の接触を防止することができる。

また、セパレータ１４は、カバー部材８側に突出してカバー部材８を支持する支持部５４を有する。支持部５４は、第２部分１４ｄに設けられる。本実施の形態では、支持部５４は切り欠き２６の両端部に設けられている。切り欠き２６を挟んで水平方向Ｙに並ぶ一対の支持部５４は、バスバーの設置位置を規定している。また、セパレータ１４は貫通孔５６を有する。貫通孔５６は、第１部分１４ｃに配置されて、積層方向Ｘに第１部分１４ｃを貫通する。貫通孔５６は、略矩形の開口形状を有し、第１部分１４ｃの略中央部に配置される。したがって、第１部分１４ｃは枠状である。貫通孔５６には、熱伝導抑制部材４０が嵌め込まれる。

熱伝導抑制部材４０はシート状であり、断熱材４４と、ラミネートフィルム４６とを有する。熱伝導抑制部材４０の厚さは、例えば１～２ｍｍである。断熱材４４はシート状であり、不織布等からなる繊維シートの繊維間に、シリカキセロゲル等の多孔質材が担持された構造を有する。シリカキセロゲルは、空気分子の運動を規制するナノサイズの空隙構造を有し、熱伝導率が低い。断熱材４４の熱伝導率は、約０．０１８～０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋである。断熱材４４は、特に狭スペースで使用される断熱材として有用である。断熱材４４の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも低い。このため、電池モジュール１は、熱伝導抑制部材４０を備えることで、電池１２間に断熱層として空気の層を備える場合よりも、電池１２間の熱伝導をより抑制することができる。また、熱伝導抑制部材４０の熱伝導率は、セパレータ１４の熱伝導率よりもはるかに低い。

また、シリカキセロゲルは外部からの押圧に対してその構造を安定的に維持することができる。このため、拘束部材６による積層方向Ｘの締め付けがあっても、断熱材４４の断熱性能を安定的に維持することができる。したがって、電池モジュール１は、熱伝導抑制部材４０を備えることで、電池１２間に断熱層として空気の層を備える場合よりも、電池１２間の主表面経由での熱伝導（図５において矢印Ａで示す熱伝導）をより安定的に抑制することができる。さらに、断熱材４４は空気よりも熱伝導率が低いため、空気の層に比べてより薄い層厚で同程度の断熱効果を得ることができる。よって、電池モジュール１の大型化を抑制することができる。

ラミネートフィルム４６は、断熱材４４の全体を包んで保護するための部材である。ラミネートフィルム４６により、断熱材４４における多孔質材が繊維シートから脱落することを抑制することができる。また、熱伝導抑制部材４０を、ラミネートフィルム４６で断熱材４４を被覆した構造とすることで、熱伝導抑制部材４０をセパレータ１４に接着させやすくすることができる。ラミネートフィルム４６は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる。

熱伝導抑制部材４０は、セパレータ１４よりも耐熱性が高い。より具体的には、断熱材４４の耐熱性がセパレータ１４の耐熱性よりも高い。さらに具体的には、繊維シートがセパレータ１４よりも融点が高い繊維を含むか、多孔質材がセパレータ１４よりも融点が高い物質からなるか、あるいはその両方である。例えば、断熱材４４は、融点が３００℃以上である。具体的には、断熱材４４を構成する繊維シートおよび／または多孔質材の融点が３００℃以上である。特に、繊維シートを構成する繊維の融点を３００℃以上とすることが好ましい。これにより、断熱材４４が高温に曝された場合であっても、繊維シートが多孔質材を担持した状態を維持することができる。

熱伝導抑制部材４０の耐熱性をセパレータ１４の耐熱性よりも高くすることで、電池１２の発熱によりセパレータ１４が溶融した場合であっても、熱伝導抑制部材４０を残存させることができる。このため、セパレータ１４が溶融した場合であっても、熱伝導抑制部材４０により電池１２間の絶縁を維持することができる。また、隣り合う電池１２間の熱伝導が抑制された状態を、より長期間維持することができる。

熱伝導抑制部材４０は、少なくとも一部が貫通孔５６に収容される。本実施の形態の熱伝導抑制部材４０は、断熱材４４と、ラミネートフィルム４６の一部が貫通孔５６に挿入されている。ラミネートフィルム４６は、積層方向Ｘから見て貫通孔５６の縁部と重なるフランジ部４６ａを有する。フランジ部４６ａは、第１部分１４ｃの表面に当接し、接着剤等で固定される。

熱伝導抑制部材４０は、電池モジュール１が組み立てられた状態で、電池１２ａと電池１２ｂとで挟まれる。熱伝導抑制部材４０の一方の主表面は、電池１２ａに当接する。熱伝導抑制部材４０の他方の主表面は、電池１２ｂに当接する。エンドプレート４と、これに隣接する電池１２ａとの間には、端部用セパレータ１５が配置される。端部用セパレータ１５は貫通孔５６を有せず、熱伝導抑制部材４０が組み込まれていない。

各電池１２の底面は、吸熱部材６０の一方の主表面に当接する。吸熱部材６０の他方の主表面には、冷却板１０が当接する。つまり、各電池１２は、吸熱部材６０を介して冷却板１０に熱伝導可能に接続される。隣り合う２つの電池１２間には熱伝導抑制部材４０が介在しているため、２つの電池１２ａの主表面間での熱伝導は抑制される。したがって、各電池１２で発生する熱は主に、吸熱部材６０を介して冷却板１０に放熱される。

冷却板１０は、電池積層体２に比べて熱容量が大きい。このため、電池１２が通常の温度状態にあるうちは、各電池１２で発生する熱は冷却板１０に流れる。しかしながら、例えば電池１２ａの温度が過度に上昇した場合、電池１２ａから冷却板１０への放熱量が過大となって冷却板１０が局所的に高温になり、冷却板１０から電池１２ｂへ熱が逆流するおそれがある。

これに対し、本実施の形態に係る電池モジュール１は、電池積層体２と冷却板１０との間に吸熱部材６０が介在している。したがって、例えば電池１２ａが過熱状態に陥った場合、電池１２ａから冷却板１０へ熱が流れる際に、吸熱部材６０に含有される吸熱剤６２が吸熱反応を起こす。これにより、電池１２ａから冷却板１０への放熱量が減少するため、冷却板１０が局所的に高温になることを抑制することができる。また、冷却板１０が局所的に高温になっても、冷却板１０から電池１２ｂへ熱が流れる際に吸熱剤６２が吸熱反応を起こすため、冷却板１０から電池１２ｂへの伝熱量が減少する。これにより、電池１２ｂの温度上昇を抑制することができる。つまり、電池積層体２と冷却板１０との間に吸熱部材６０を設けることで、冷却板１０を介した電池１２間での熱の移動（図５において矢印Ｂで示す熱伝導）を抑制することができる。

また、吸熱部材６０は、積層方向Ｘにおける最外側の電池１２ａとエンドプレート４との間にも介在する。電池１２ａで発生する熱は、エンドプレート４および冷却板１０を介して電池１２ｂに流れるおそれがある。これに対し、電池１２ａとエンドプレート４との間に吸熱部材６０を介在させることで、電池１２ａからエンドプレート４への熱の移動（図５において矢印Ｃで示す熱伝導）を抑制することができる。これにより、電池１２ｂの温度上昇を抑制することができる。つまり、電池積層体２とエンドプレート４との間に吸熱部材６０を設けることで、エンドプレート４および冷却板１０を介した電池１２間での熱の移動を抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る電池モジュール１は、複数の電池１２および熱伝導抑制部材４０を有する電池積層体２と、積層方向Ｘに延在して電池積層体２に隣接する熱伝導性部材としての冷却板１０と、電池積層体２と冷却板１０との間に介在する吸熱部材６０とを備える。隣接する２つの電池１２間に熱伝導抑制部材４０を設けることで、電池モジュール１の使用中に任意の電池１２の温度が過度に上昇しても、その熱が当該電池１２の主表面を介して、隣接する電池１２に伝達することを抑制することができる。したがって、過熱の連鎖を抑制することができる。

一方で、熱伝導抑制部材４０によって隣り合う電池１２間での直接の熱伝達が抑制される結果、電池積層体２に隣接する冷却板１０が電池１２間の熱伝導経路を構成してしまう可能性がある。これに対し、電池１２と冷却板１０との間に吸熱部材６０を設けて吸熱剤６２により熱を吸収することで、過熱した電池１２から冷却板１０への熱伝導と、冷却板１０から他の電池１２への熱伝導とを抑制することができる。このため、過熱の連鎖をより一層抑制することができる。

以上より、本実施の形態によれば、過熱の連鎖に起因する電池モジュール１の性能の低下を回避することができる。また、本実施の形態に係る電池モジュール１によれば、万が一、電池１２が熱暴走した場合であっても、熱暴走の連鎖を抑制することができる。吸熱剤６２の吸熱反応開始温度は、好ましくは７０℃以上である。これにより、電池１２の温度が正常であるときに吸熱反応が起こることを抑制して、より確実に過熱の連鎖を抑制することができる。また、吸熱剤６２の吸熱反応開始温度は、例えば４００℃以下である。

また、本実施の形態では、冷却板１０が電池１２間の熱伝導経路を構成する熱伝導性部材となり得ることに着目して、吸熱部材６０を電池積層体２と冷却板１０との間に介在させている。これにより、電池１２を冷却する機能を有し、本来であれば過熱の連鎖の抑制に寄与するはずの冷却板１０が、過熱の連鎖の原因となることを回避することができる。

また、本実施の形態では、電池積層体２とエンドプレート４との間にも吸熱部材６０が介在する。これにより、エンドプレート４および冷却板１０を介した電池１２間の熱伝導を抑制することができる。このため、過熱の連鎖をより一層抑制することができる。

また、セパレータ１４は、電池１２の積層方向Ｘから見て電池１２と重なる領域に貫通孔５６を有し、熱伝導抑制部材４０の少なくとも一部が貫通孔５６に収容される。これにより、熱伝導抑制部材４０を設けることによる電池モジュール１の大型化を抑制することができる。また、貫通孔５６によって熱伝導抑制部材４０が支持されるため、熱伝導抑制部材４０のずれを防止することができる。また、貫通孔５６は、熱伝導抑制部材４０の位置決めに利用することもできる。

さらに、貫通孔５６により熱伝導抑制部材４０の少なくとも一部の収容空間を確保することができる。これにより、熱伝導抑制部材４０が過度に押圧されることを抑制することができる。特に、熱伝導抑制部材４０に繊維シートが含まれる場合には、熱伝導抑制部材４０は弾性変形しやすい。拘束部材６によって複数の電池１２が積層方向Ｘに締め付けられると、この締め付けによって熱伝導抑制部材４０も圧縮され得る。これに対し、貫通孔５６を設けることで、熱伝導抑制部材４０の寸法変化を抑制することができる。熱伝導抑制部材４０の断熱性能は、熱伝導抑制部材４０を構成する材料の熱伝導率と、熱伝導抑制部材４０の厚さに依存する。このため、貫通孔５６を設けることで、熱伝導抑制部材４０の断熱性能をより確実に確保することができる。

また、熱伝導抑制部材４０のラミネートフィルム４６は、貫通孔５６の縁部と重なるフランジ部４６ａを有する。フランジ部４６ａを設けることで、熱伝導抑制部材４０とセパレータ１４との接触面積を増やすことができる。これにより、熱伝導抑制部材４０とセパレータ１４とをより確実に固定することができる。また、貫通孔５６の周囲がフランジ部４６ａによってシールされるため、貫通孔５６への結露水等の進入を抑制することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る電池モジュールは、吸熱部材６０の配置が異なる点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池モジュールについて実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図６は、実施の形態２に係る電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。図６では、電池１２の内部構造、カバー部材８および冷却板１０の図示を省略している。

電池モジュール１（１Ｂ）は、複数の電池１２、複数のセパレータ１４および複数の熱伝導抑制部材４０を有する電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、一対の拘束部材６と、カバー部材８と、冷却板１０と、吸熱部材６０とを主な構成として備える。

拘束部材６は、電池１２の積層方向Ｘに延在し、電池積層体２に隣接する熱伝導性部材である。そこで、本実施の形態では、拘束部材６と電池積層体２との間に吸熱部材６０が介在する。これにより、過熱した電池１２から拘束部材６への熱伝導と、拘束部材６から他の電池１２への熱伝導とを抑制することができる。つまり、電池積層体２と拘束部材６との間に吸熱部材６０を設けることで、拘束部材６を介した電池１２間での熱の移動を抑制することができる。このため、過熱の連鎖を抑制することができ、電池モジュール１の性能の低下を回避することができる。

実施の形態１と同様に、吸熱部材６０はエンドプレート４と電池積層体２との間にも介在してもよい。これにより、エンドプレート４および拘束部材６を介した電池１２間での熱の移動を抑制することができる。

また、ポリカーボネート（ＰＣ）等からなる絶縁部材７０が、電池１２と吸熱部材６０との間に介在することが好ましい。絶縁部材７０は、例えばセパレータ１４の切り欠き３２に嵌め込まれる。これにより、電池１２の絶縁性をより高めることができる。なお、絶縁部材７０と吸熱部材６０との配置は、逆であってもよい。すなわち、吸熱部材６０が絶縁部材７０よりも電池１２側に配置され、絶縁部材７０が吸熱部材６０よりも拘束部材６側に配置されてもよい。

本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えたりすることも可能であり、そのように組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した各実施の形態同士の組み合わせ、および上述した各実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、および変形それぞれの効果をあわせもつ。

吸熱部材６０は、冷却板１０と電池積層体２との間、および拘束部材６と電池積層体２との間の両方に配置されてもよい。また、吸熱部材６０によって伝熱抑制対策が施される熱伝導性部材は、冷却板１０および拘束部材６に限定されない。当該熱伝導性部材は、電池１２の積層方向Ｘに延在して電池積層体２に隣接し、電池１２から熱が流入する可能性がある部材であればよい。

上述した各実施の形態では、熱伝導抑制部材４０はセパレータ１４の貫通孔５６に嵌め込まれているが、特にこの構成に限定されない。例えば、セパレータ１４が第１部分１４ｃに貫通孔５６を有せず、熱伝導抑制部材４０が第１部分１４ｃの主表面に固定されてもよい。また、熱伝導抑制部材４０は、電池１２の主表面に固定されてもよい。この場合、熱伝導抑制部材４０は、絶縁フィルム４２の内側、つまり外装缶１８と絶縁フィルム４２との間に配置されてもよいし、絶縁フィルム４２の外側に配置されてもよい。また、セパレータ１４は、第１部分１４ｃおよび第２部分１４ｄを含む樹脂製のベース部材と熱伝導抑制部材４０との一体成形物で構成されてもよい。また、セパレータ１４を省略して、熱伝導抑制部材４０にセパレータ１４としての機能を持たせてもよい。

上述した各実施の形態では、電池１２は角形電池であるが、電池１２の形状は特に限定されず円筒状等であってもよい。また、電池積層体２が備える電池１２の数も特に限定されない。また、電池１２は絶縁フィルム４２を有しなくともよい。

以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

１電池モジュール、
２電池積層体、
４エンドプレート、
６拘束部材、
１０冷却板、
１２，４０熱伝導抑制部材、
６０吸熱部材、
６２吸熱剤。

Claims

積層された複数の電池、および隣接する２つの前記電池の間に配置される熱伝導抑制部材を有する電池積層体と、
前記電池の積層方向に延在し、前記電池積層体に隣接する熱伝導性部材と、
前記電池積層体と前記熱伝導性部材との間に介在し、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤を含有する吸熱部材と、を備え、
前記吸熱部材は、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の伝熱材と、前記伝熱材に充填された前記吸熱剤と、を有し、前記吸熱剤の前記吸熱反応により、前記熱伝導性部材を介して前記電池間で伝導する熱の量を減少させることを特徴とする電池モジュール。
前記熱伝導性部材は、前記複数の電池を冷却する冷却板、および前記複数の電池を挟む拘束部材の少なくとも一方である請求項１に記載の電池モジュール。
前記積層方向における前記電池積層体の両端に配置される一対のエンドプレートをさらに備え、
前記吸熱部材は、前記電池積層体と前記エンドプレートとの間に介在する請求項１または２に記載の電池モジュール。