CN113302781B - 散热结构体以及具备该散热结构体的电池 - Google Patents

散热结构体以及具备该散热结构体的电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供能适应热源的各种状态、轻量、散热效率优异且富于弹性变形性、并且能抑制因来自热源的挤压所致的破损的散热结构体和具备其的电池。本发明涉及将提高来自热源(20)的散热的多个散热构件(28)连结而成的散热结构体(25)和具备其的电池(1)，散热构件(28)具备：热传导片材(30)，传递来自热源(20)的热，且为呈螺旋状卷绕行进的形状；缓冲构件(31)，设置于热传导片材(30)的环状背面侧，与热传导片材(30)相比容易根据热源(20)的表面形状变形；粘结层(33)，是将热传导片材(30)与缓冲构件(31)之间进行固定的层，比热传导片材(30)更容易弹性变形；和贯通路(32)，在热传导片材(30)卷绕行进的方向上贯通，多个散热构件(28)以在与热传导片材(30)卷绕行进的方向垂直的方向上排列的状态通过连结构件(35)而连结。

Description

散热结构体以及具备该散热结构体的电池
交叉引用
本申请基于2019年2月7日在日本提出申请的日本特愿2019-020229主张优先权，在本说明书中援引该申请所记载的内容。另外，本申请中引用的专利、专利申请及文献中记载的内容援引在本说明书中。
技术领域
本发明涉及散热结构体以及具备该散热结构体的电池。
背景技术
汽车、飞机、船舶或者家庭用或业务用电子设备的控制系统更高精度且复杂化，与之相伴，电路基板上的小型电子构件的集聚密度不断增加。其结果，强烈期望解决由电路基板周边的发热引起的电子构件的故障、短寿命化。
为了实现从电路基板的快速散热，一直以来，将由散热性优异的材料构成电路基板自身且安装散热器或者驱动冷却风扇的方法单独或组合多个而进行。其中，由散热性优异的材料例如金刚石、氮化铝(AlN)、立方晶氮化硼(cBN)等构成电路基板自身的方法会使电路基板的成本非常高。另外，冷却风扇的配置会产生风扇这一旋转设备的故障、用于防止故障的维护的必要性、设置空间的确保困难的问题。对此，散热片是通过形成大量使用热传导性高的金属(例如铝)的柱状或平板状的突出部位而能够增大表面积并进一步提高散热性的简易的构件，因此作为散热构件被广泛地使用(参照专利文献1)。
然而，现在，在世界范围内，以减轻对地球环境的负荷为目的，将以往的将汽油车或柴油车逐渐转换为电动汽车的行动变得活跃。特别是，以法国、荷兰、德国为代表的欧洲各国之外，在中国也正在普及电动汽车。电动汽车的普及除了高性能电池的开发之外，还需要大量设置充电站等。特别是，用于提高锂系的汽车用电池的充放电功能的技术开发是重要的。众所周知，上述汽车电池在摄氏60度以上的高温下无法充分发挥充放电的功能。因此，与先前说明的电路基板相同，在电池中也重视提高散热性。
为了实现电池的快速散热，采用如下结构，在铝等热传导性优异的金属制框体上配置水冷管，在该框体上配置多个电池单元，在电池单元与框体的底面之间夹持密合性的橡胶片材。在这样的构造的电池中，电池单元通过橡胶片材向框体传热，通过水冷有效地进行除热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－243999
发明内容
(发明要解决的课题)
但是，在上述这样的以往的电池中，橡胶片材与铝、石墨相比热传导性低，因此难以使热从电池单元高效地移动至框体。此外，也考虑到夹持石墨等间隔件来代替橡胶片材的方法，但由于多个电池单元的下表面不平坦而具有高低差，因此在电池单元与间隔件之间产生间隙，传热效率降低。如在这样的一例中所看到的那样，由于电池单元可能采用各种形态(包括高低差等凹凸或者表面状态)，因此能够适应电池单元的各种形态且实现高传热效率的期望提高。进而，期望电池单元的容器的材质更轻量且可弹性变形，期望使电池单元轻量化、去除电池单元时恢复成接近于原来的形状的形状的散热结构体。因此，也考虑在由橡胶等形成的筒状的缓冲构件的外侧面卷附石墨等热传导性高的片材的方法，但是在散热结构体受到来自电池单元的挤压而被压扁时，有可能由于缓冲构件的应力而导致在该片材产生龟裂，因而还期望抑制因来自电池单元的挤压所致的散热结构体的破损。这不仅适用于电池单元，而且适用于电路基板、电子构件或者电子设备主体这样的其它热源。
本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于提供一种能够适应热源的各种形态，轻量、散热效率优异且富于弹性变形性，并且能够抑制因来自热源的挤压所致的破损的散热结构体以及具备该散热结构体的电池。
(用于解决课题的技术方案)
(1)用于实现上述目的的一个实施方式涉及的散热结构体为将提高来自热源的散热的多个散热构件连结而成的散热结构体，上述散热构件具备，热传导片材，其用于传递来自上述热源的热，且为一边卷绕成螺旋状一边行进的形状；缓冲构件，其设置于上述热传导片材的环状背面侧，与上述热传导片材相比容易根据上述热源的表面形状而变形；粘结层，其是对上述热传导片材与上述缓冲构件之间进行固定的层，比上述热传导片材更容易弹性变形；以及贯通路，其在上述热传导片材一边卷绕一边行进的方向上贯通，上述多个散热构件以在与上述热传导片材一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态通过连结构件而连结。
(2)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选上述粘结层是构成为在树脂层的两面具备粘结剂的多层的层。
(3)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选上述缓冲构件是在其长度方向上具有上述贯通路的筒状缓冲构件，上述热传导片材绕着上述筒状缓冲构件的外侧面卷绕成螺旋状。
(4)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选上述缓冲构件为沿着上述热传导片材的上述环状背面而卷绕成螺旋状的螺旋状缓冲构件。
(5)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选上述连结构件由丝线构成，并在上述多个散热构件之间具备经加捻而成的捻合部，上述多个散热构件在与上述热传导片材一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上用上述丝线连结。
(6)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选上述多个散热构件隔开上述散热构件的圆换算直径的0.114倍以上的间距而配置。
(7)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选在上述热传导片材的表面具有热传导性油，上述热传导性油用于提高从与该表面接触的热源向该表面的热传导性。
(8)另一实施方式涉及的散热结构体中，优选上述热传导性油含有硅油、以及热传导性比上述硅油高且含有金属、陶瓷或碳中的1种以上的热传导性填料。
(9)一个实施方式涉及的电池在具有流过冷却构件的结构的框体内具备1个或2个以上的作为热源的电池单元，在上述电池单元与上述框体之间具备上述中任一项所述的散热结构体。
(发明效果)
根据本发明，能够提供一种能够适应热源的各种形态，轻量、散热效率优异且富于弹性变形性，并且能够抑制因来自热源的挤压所致的破损的散热结构体以及具备该散热结构体的电池。
附图说明
图1A表示第一实施方式涉及的散热结构体的俯视图。
图1B表示图1A中的A－A线截面图。
图1C表示图1B中的区域B的放大图。
图2A表示第一实施方式涉及的散热结构体和具备该散热结构体的电池的纵截面图。
图2B表示利用图2A中的电池单元压缩散热结构体前后的散热结构体的形态变化的截面图。
图3A表示用于说明图1A的散热结构体的制造方法的一部分的图。
图3B表示用于说明图1A的散热结构体的制造方法的一部分的图。
图3C表示用于说明图1A的散热结构体的制造方法的一部分的图。
图4A表示第二实施方式涉及的散热结构体的俯视图。
图4B表示图4A中的C－C线截面图。
图4C表示图4B中的区域D的放大图。
图5A表示第二实施方式涉及的散热结构体和具备该散热结构体的电池的纵截面图。
图5B表示利用图5A中的电池单元压缩散热结构体前后的散热结构体的形态变化的截面图。
图6表示第三实施方式涉及的散热结构体和具备该散热结构体的电池的纵截面图。
图7A表示图6的散热结构体的制造状况的一部分。
图7B表示通过图7A的制造方法而完成的散热结构体的俯视图。
图8分别表示在散热结构体上以使电池单元的侧面接触的方式横置时的截面图、其部分放大图以及在充放电时电池单元膨胀时的部分截面图。
符号说明
1、1a、1b电池，11框体，15冷却构件，20电池单元(热源的一例)，25、25a、25b散热结构体，28、28a散热构件，30热传导片材，31、31a缓冲构件，32贯通路，33粘结层、35、35a连结构件，37捻合部。
具体实施方式
接着，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。应予说明，以下说明的各实施方式并不限定于专利请求保护的范围涉及的发明，此外，各实施方式中说明的各要素及其组合的全部未必是本发明的解决手段所必需的。
(第一实施方式)
图1A表示第一实施方式涉及的散热结构体的俯视图，图1B表示图1A中的A－A线截面图，图1C表示图1B中的区域B的放大图。图2A表示第一实施方式涉及的散热结构体和具备该散热结构体的电池的纵截面图，图2B表示利用图2A中的电池单元压缩散热结构体前后的散热结构体的形态变化的截面图。
如图2A所示，电池1具有如下结构，即：在接触冷却构件15的框体11内具备多个电池单元20。散热结构体25优选设置在作为热源的一例的电池单元20的接近冷却构件15的一侧的端部(下端部)与接近冷却构件15的一侧的框体11的一部分(底部12)之间。在此，散热结构体25载置有11个电池单元20，但载置于散热结构体25的电池单元20的个数不限定于11个。此外，对于构成电池1所具备的散热结构体25的散热构件28的个数，也没有特别限定。
散热结构体25是将提高来自电池单元20的散热的多个散热构件28连结而成的结构体。散热构件28具备：热传导片材30，其用于传递来自电池单元20的热，且为一边卷绕成螺旋状一边行进的形状；缓冲构件31，其设置于热传导片材30的环状背面侧，与热传导片材30相比容易根据电池单元20的表面形状而变形；粘结层33，其是对热传导片材30与缓冲构件31之间进行固定的层，比热传导片材30更容易弹性变形；以及贯通路32，其在热传导片材30一边卷绕一边行进的方向上贯通。此外，多个散热构件28以在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态通过连结构件35而连结。其中，热传导片材30优选含有与缓冲构件31相比热传导性优异的材料。缓冲构件31优选为在其长边方向具有贯通路32的筒状缓冲构件。热传导片材30对该筒状缓冲构件的外侧面以螺旋状进行卷绕。此外，散热结构体25优选在热传导片材30的表面和/或其内部具有用于提高从与该表面接触的电池单元20向该表面的热传导性的热传导性油。构成散热结构体25的多个散热构件28在未载置电池单元20的状态下具有大致圆筒形状，但若载置电池单元20，则被其重量压缩而成为扁平的形态。
热传导片材30是一边绕着散热构件28的外侧面卷绕成螺旋状一边向大致圆筒的长度方向行进的带状的片材。热传导片材30是含有金属、碳或者陶瓷中的至少1种的片材，具有使来自电池单元20的热传导至冷却构件15的功能。应予说明，本申请中，所谓“截面”或“纵截面”，是指从电池1的框体11的内部14的上方开口面向底部12垂直地切断的方向的截面。
接着，对电池1的概略构成和散热结构体25的构成构件更加详细地进行说明。
(1)电池的构成的概略
本实施方式中，电池1例如为电动汽车用电池，其具备大量的电池单元(也可以简称为单元)20。电池1优选具备一侧开口的有底型框体11。框体11优选由铝或者铝基合金构成。电池单元20配置于框体11的内部14。在电池单元20的上方突出设置有电极(未图示)。多个电池单元20优选在框体11内从其两侧利用螺丝等在压缩的方向施加力，使其互相密合(未图示)。在框体11的底部12，为了使作为冷却构件15的一例的冷却水流过，具备一个或多个水冷管13。冷却构件也可以称为冷却介质或冷却剂。电池单元20以在与底部12之间夹持散热结构体25的方式配置于框体11内。在这样的结构的电池1中，电池单元20通过散热结构体25向框体11传热，通过水冷而有效地除热。应予说明，冷却构件15不限定于冷却水，也可解释为还包含液氮、乙醇等有机溶剂。冷却构件15在用于冷却的状况下不限于液体，也可以为气体或固体。
(2)热传导片材
热传导片材30优选为包含碳的片材，进一步优选为包含碳填料和树脂的片材。也能够将树脂制成合成纤维，在这种情况下，也可以适当地使用芳纶纤维。本申请所谓的“碳”可广义地解释为包含由石墨、结晶性比石墨低的炭黑、膨胀石墨、金刚石、具有接近金刚石的结构的类金刚石碳等碳(元素符号：C)构成的任何结构。热传导片材30在该实施方式中可以是使在树脂中配合分散有石墨纤维、碳颗粒的材料固化而成的薄片。热传导片材30可以是编织为网眼状的碳纤维，此外可以混纺也可以混编。应予说明，石墨纤维、碳颗粒或者碳纤维的各种填料也全部包含在碳填料的概念中。
在热传导片材30中包含树脂的情况下，该树脂相对于热传导片材30的总质量可以超过50质量％，或者可以为50质量％以下。即，只要热传导片材30对热传导没有大的障碍，则与是否以树脂为主材无关。作为树脂，例如，可优选使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，优选具备在传导来自热源的一个示例即电池单元20的热时不会熔化的程度的高熔点的树脂，例如，可优选举出聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、芳香族聚酰胺(芳纶纤维)等。树脂在热传导片材30的成型前的状态中在碳填料的间隙例如分散成颗粒状或者纤维状。热传导片材30除了碳填料、树脂以外，也可以分散AlN或金刚石来作为用于进一步提高热传导的填料。此外，也可以使用比树脂柔软的弹性体来代替树脂。另外，热传导片材30也可以替换上述那样的碳或与碳一起制成包含金属和/或陶瓷的片材。作为金属，可选择铝、铜、包含它们中的至少一种的合金等热传导性较高的金属。另外，作为陶瓷，可选择AlN、cBN、hBN等热传导性较高的陶瓷。
热传导片材30无论导电性是否优异均可。热传导片材30的热传导率优选为10W/mK以上。该实施方式中，热传导片材30优选为石墨的带状的板，由热传导性和导电性优异的材料构成。热传导片材30优选为弯曲性(或者弯曲性)优异的片材，其厚度没有限制，优选为0.02～3mm，更优选为0.03～0.5mm。其中，由于热传导片材30的热传导率随着其厚度的增加而降低，因此优选综合考虑片材的强度、可挠性和热传导性来决定其厚度。
(3)缓冲构件
缓冲构件31的重要功能为变形容易性和恢复力。恢复力取决于弹性变形性。变形容易性是为了追随电池单元20的形状而需要的特性，特别是在将锂离子电池等半固体物、具有液体性状的内容物等收纳于容易变形的封装件那样的电池单元20的情况下，多数情况下在设计尺寸上为不规则形状或者无法提高尺寸精度。因此，用于保持缓冲构件31的变形容易性、追随力的恢复力的保持是重要的。
缓冲构件31在该实施方式中为具备贯通路32的筒状缓冲构件。贯通路32使缓冲构件31的变形变得容易，另外有助于散热结构体25的轻量化，此外，具有提高热传导片材30与电池单元20的下端部的接触的功能。缓冲构件31除了在电池单元20与底部12之间发挥缓冲性以外，还具有作为使热传导片材30不会由于对热传导片材30施加的负荷而破损等的保护构件的功能。缓冲构件31与热传导片材30相比容易弹性变形，不易由于来自电池单元20的挤压及其放开所引起的变形而产生裂纹、龟裂。该实施方式中，缓冲构件31是热传导性比热传导片材30低的构件。
缓冲构件31优选构成为包含：硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶、伸乙丙烯橡胶、天然橡胶、伸乙丙烯二烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)或苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等热固化性弹性体；聚氨酯系、酯系、苯乙烯系、烯烃系、丁二烯系、氟系等热塑性弹性体、或者它们的复合物等。缓冲构件31优选由不因在热传导片材30传递的热而熔融或分解等而能够维持其形态的程度的耐热性高的材料构成。该实施方式中，缓冲构件31更优选由聚氨酯系弹性体中含浸有有机硅的材料、或者硅橡胶构成。为了稍微提高其热传导性，缓冲构件31也可以在橡胶中分散有AlN、cBN、hBN、金刚石的颗粒等为代表的填料而构成。缓冲构件31可以在其内部含有气泡，也可以不含有气泡。此外，“缓冲构件”是指富于柔软性且能够与热源的表面密合的可弹性变形的构件，上述含义中，也可以称为“橡胶状弹性体”。此外，作为缓冲构件31的变形例，也可以不使用上述橡胶状弹性体而使用金属构成。缓冲构件31也可以由树脂、橡胶等形成的海绵或者实心材料(并非如海绵那样的多孔的结构的材料)构成。
(4)粘结层
粘结层33在本申请中是配置于热传导片材30与缓冲构件31之间的层。粘结层33可广义地解释为也包含在由热传导片材30和缓冲构件31夹持后不容易剥离的粘接层。粘结层33可以配置在缓冲构件31的外侧面的整面，或者在所述外侧面上仅配置在与热传导片材30的接触部位。此外，粘结层33也可以存在于卷绕成螺旋状的热传导片材30彼此的间隙中。粘结层33除了在树脂膜的两面涂布有粘结剂或者粘接剂的形态的双面胶带以外，也可以是使在未固化状态下为液态或半固态的粘结剂或者粘接剂固化而成的层。采用双面胶带的形态的粘结层33是构成为在树脂层的两面具备粘结剂的多层的层。这样的粘结层33在底部12与电池单元20之间夹持散热构件28并沿上下方向压缩散热构件28时，作为抑制热传导片材30的裂纹的破损抑制材料(或者破损缓和材料)而发挥功能。
(5)连结构件
连结构件35例如是由丝线、橡胶等使至少位于多个散热构件28之间的部分自由变形的材料构成的构件。本实施方式中，连结构件35优选由丝线构成，更优选为能够承受来自电池单元20的散热导致的温度上升的丝线。更具体而言，连结构件35优选由捻线构成，该捻线为能够承受120℃左右的高温的丝线且由天然纤维、合成纤维、碳纤维、金属纤维等纤维构成。此外，连结构件35优选在多个散热构件28之间具备经加捻而成的捻合部37(参照图1C)。即使散热结构体25的散热构件28被电池单元20压缩而成为扁平的形态，连结构件35也会追随散热构件28的变形而弯曲，因此能够追随并密合于电池单元20的表面。此外，散热结构体25在多个散热构件28之间具备捻合部37，由此可进一步提高对于电池单元20的表面的追随性及密合性。应予说明，连结构件35可以不必具有捻合部37。
散热构件28彼此间的间隙L1在散热构件28受到来自电池单元20的挤压而压扁时变窄。在散热构件28几乎不被压坏的情况下，热传导片材30与电池单元20和底部12的密合性有可能变低。适合于降低上述风险的在散热构件28的上下方向，即从电池单元20的底朝向底部12的面的垂线方向压缩时的厚度至少为散热构件28的管径(＝圆换算直径：D)的80％。在此，所谓“圆换算直径”，是指与将散热构件28在与其长度方向垂直地切断时的管截面的面积相同的面积的正圆的直径。在散热构件28为具有正圆截面的圆筒的情况下，其直径与圆换算直径相同。如果散热构件28受到上述压缩，则能够视为以与电池单元20和底部12相接的面为平面、且以散热构件28间的间隙L1的方向为大致圆弧截面的方式变形(参照图1C)。在散热构件28被压扁为相当于圆换算直径D的80％的0.8D的厚度的情况下，计算散热构件28在间隙L1的方向上扩展何种程度。如图1C所示，在压扁的散热构件28中，在其左右方向上存在的半圆弧的长度的总长为0.8πD。此外，与底部12相接的平面的长度是从散热构件28的管周长减去上述的半圆弧的长度的总长而得的长度的一半，因此为(πD－0.8πD)/2＝0.314D。在平面的左右方向上扩展的圆弧部分的长度为0.4D×2＝0.8D。因此，被压扁的散热构件28从原来的散热构件28在间隙L1的方向上扩展的距离为0.314D+0.8D－D＝0.114D。如果充分增大间隙L1，则散热构件28不会与相邻的散热构件28接触。相反，如果间隙L1过小，则即使散热构件28在上下方向上被压缩，也有可能与相邻的散热构件28接触而不会进一步压扁。如果将间隙L1设为散热构件28的圆换算直径D的11.4％以上，则在散热构件28被压缩为圆换算直径D的80％的厚度而变形时，能够防止散热构件28彼此接触而成为该变形的障碍。应予说明，该实施方式中，将间隙L1设为0.6D。
(6)热传导性油
热传导性油优选包含硅油、以及热传导性比硅油高且由金属、陶瓷或碳中的1种以上构成的热传导性填料。热传导片材30微观上具有间隙(孔或者凹部)。通常，在该间隙中存在空气，有可能对热传导性造成不良影响。热传导性油填埋该间隙，代替空气而存在，具有提高热传导片材30的热传导性的功能。
热传导性油设置于热传导片材30的表面、至少电池单元2与热传导片材30接触的面。本申请中，热传导性油的“油”是指非水溶性的常温(20～25℃的范围的任意的温度)下为液状或者半固体状的可燃物质。也可以使用“油脂(grease)”或者“蜡”来代替“油”这样的用语。热传导性油为从电池单元20向热传导片材30传递热时不会成为热传导的障碍的性质的油。热传导性油可使用烃系的油、硅油。热传导性油优选包含硅油、以及热传导性比硅油高且由金属、陶瓷或碳中的1种以上构成的热传导性填料。
硅油优选由硅氧烷键为2000以下的直链结构的分子构成。硅油大致分为普通硅油(straight silicone oil)和改性硅油。作为普通硅油，可例示二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基氢硅油。作为改性硅油，可例示反应性硅油、非反应性硅油。反应性硅油例如包含氨基改性型、环氧改性型、羧基改性型、甲醇改性型、甲基丙烯酸改性型、巯基改性型、酚改性型等各种硅油。非反应性硅油包含聚醚改性型、甲基苯乙烯基改性型、烷基改性型、高级脂肪酸酯改性型、亲水性特殊改性型、含高级脂肪酸型、氟改性型等各种硅油。由于硅油是耐热性、耐寒性、粘度稳定性、热传导性优异的油，因此特别适合作为涂布于热传导片材30的表面而介于电池单元20与热传导片材30之间的热传导性油。
热传导性油优选除了油分以外还包含由金属、陶瓷或碳中的1种以上构成的热传导性填料。作为金属，可例示金、银、铜、铝、铍、钨等。作为陶瓷，可例示氧化铝、氮化铝、立方氮化硼、六方氮化硼等。作为碳，可以例示金刚石、石墨、类金刚石碳、无定形碳、碳纳米管等。
热传导性油优选除了介于电池单元20与热传导片材30之间以外，还介于热传导片材30与框体11之间。热传导性油可以涂布于热传导片材30的整面，也可以涂布于热传导片材30的一部分。使热传导性油存在于热传导片材30的方法没有特别限制，可以采用使用喷雾器(spray)的喷雾、使用毛刷等的涂布、热传导片材30浸渍在热传导性油中等任意的方法。应予说明，热传导性油对于散热结构体25或者电池1而言不是必需的构成，是可适当地具备的追加构成。这在第二实施方式以后也是相同的。
图3A～图3C表示用于说明图1A的散热结构体的制造方法的一部分的图。
首先，使缓冲构件31成型。接着，将粘结层33配置于缓冲构件31的外侧面。接着，将带状的热传导片材30以夹着粘结层33的方式在缓冲构件31的外侧面卷绕成螺旋状。此时，可以在缓冲构件31未完全固化的未固化状态下，将热传导片材30卷绕于缓冲构件31的外侧面，其后，通过加温使缓冲构件31完全固化。然后，如果有带状的热传导片材30从缓冲构件31的两端突出的部分则进行切割。最后，在热传导片材30的表面涂布热传导性油。应予说明，也可以将粘结层33配置于热传导片材30的背面(朝向缓冲构件31的一侧的面)，将带粘结层33的热传导片材30卷绕于缓冲构件31的外侧面。
这样制成的散热构件28具有与缓冲构件31的外侧面相比仅突出热传导片材30的厚度的量的形态。但是，热传导片材30和缓冲构件31也可以齐平。另外，热传导性油只要涂布于热传导片材30中至少与电池单元20接触的面即可。将热传导片材30的从缓冲构件31的两端伸出的部分进行切割的工序以及涂布热传导性油的工序并不限定于在上述的定时进行，只要是至少在缓冲构件31上卷绕热传导片材30后，可以随时进行。另外，热传导片材30也可以在使缓冲构件31完全固化的状态下卷绕在其外侧面。
散热结构体25通过以下方式制造：将通过上述的制造方法制造的多个散热构件28以在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态利用连结构件35进行连结。更具体而言，散热结构体25在将多个散热构件28排列的状态下通过以手工缝制的方式缝制丝线而连结。此时，多个散热构件28优选将间隙L1设为0.114D以上而排列(参照图1C)。此外，优选在多个散热构件28之间以形成捻合部37的方式缝制。如此，由于散热结构体25的多个散热构件28被连结成帘状，因此在被电池单元20压缩的状态下，散热构件28追随于电池单元20的表面而在上下左右方向上被压扁，且在除去了电池单元20的状态下能够通过散热构件28的弹性力而恢复为原来的形状。此外，散热结构体25通过将多个散热构件28连结成帘状，能够抑制散热构件28例如因汽车的振动等而出现不均匀的情况，施工性变高。此外，散热结构体25由于各散热构件28具有在缓冲构件31的外侧面将热传导片材30卷绕成螺旋状的结构，因此不会过度限制缓冲构件31的变形。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的电池进行说明。对与上述实施方式共通的部分标记相同的符号而省略重复说明。
图4A表示第二实施方式涉及的散热结构体的俯视图，图4B表示图4A中的C－C线截面图，图4C表示图4B中的区域D的放大图。图5A表示第二实施方式涉及的散热结构体的截面图，图5B表示利用图5A中的电池单元压缩散热结构体前后的散热结构体的形态变化的截面图。
第二实施方式所涉及的电池1a与第一实施方式所涉及的电池1不同，具备将多个散热构件28以连结构件35a连结而成的散热结构体25a。对于连结构件35a以外的构成与第一实施方式共通，因此省略说明。
连结构件35a与第一实施方式相同，例如为由丝线、橡胶等使至少位于多个散热构件28之间的部分自由变形的材料构成的构件。本实施方式中，连结构件35a优选由丝线构成，更优选为能够承受来自电池单元20的散热导致的温度上升的丝线。连结构件35a是使用缝纫机等缝制多个散热构件28的构件。连结构件35a的缝制方法没有特别限定，可以为手工缝制(hand sewing)、锁式线迹缝制(lock sewing)、锯齿形线迹缝制(zigzag sewing)、单线链式线迹缝制(single chain sewing)、双线链式线迹缝制(double chain sewing)、锁边缝纫(serging sewing)、扁平缝线迹缝制(flatlock sewing)、安全缝线迹缝制(saftysewing)、锁边缝制(overlock)等任意的缝制方法。此外，根据JISL0120规定的标记符号，作为优选的缝制方法，可例示构成“101”、“209”、“301”、“304”、“401”、“406”、“407”、“410”、“501”、“502”、“503”、“504”、“505”、“509”、“512”、“514”、“602”和“605”的各种针脚的缝制方法。应予说明，连结构件35a与第一实施方式涉及的连结构件35不同，在多个散热构件28之间不具备捻合部37。
散热结构体25a可通过以下方式制造，将通过与第一实施方式相同的制造方法制造的多个散热构件28以在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态利用连结构件35a连结。更具体而言，散热结构体25a在将多个散热构件28排列的状态下通过使用缝纫机等利用丝线进行缝制而连结。此时，散热构件28以多个散热构件28间的间隙L2比先前阐述的L1小的方式间隔排列(参照图4C)。具体而言，将L2设定为散热构件28的圆换算直径D的11.4％的距离(＝0.114D)。在该条件下，散热构件28能够在上下方向上压扁至圆换算直径D的约80％的厚度。若将间隙L2设为0.114D以上，则在散热构件28压缩变形为其圆换算直径D的80％以下的厚度时，相邻的散热构件28不会成为该变形的障碍。应予说明，多个散热构件28之间的间隙L2越窄，在利用缝纫机等进行缝制时越能够更加稳定地连结多个散热构件28。散热构件28在相邻的散热构件28彼此接触的位置为止具有在上下左右方向上被压扁的余地，能够追随且密合于电池单元20的表面。散热结构体25a能够在除去电池单元20的状态下通过散热构件28的弹性力而恢复为原来的形状。散热结构体25a通过将多个散热构件28连结成帘状，例如可抑制散热构件28因汽车的振动等而出现不均匀的情况，施工性变高。特别是，散热结构体25a由于使用缝纫机等将多个散热构件28利用连结构件35a进行连结，因此在构成散热结构体25a的散热构件28的个数多的情况下，施工性变得更高。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的电池进行说明。对与前述的各实施方式共通的部分标记相同的符号而省略重复说明。
图6表示第三实施方式涉及的散热结构体和具备该散热结构体的电池的纵截面图。图7A表示图6的散热结构体的制造状况的一部分，图7B表示通过图7A的制造方法而完成的散热结构体的俯视图。
第三实施方式涉及的电池1b具备与配置在第一实施方式涉及的电池1内的散热结构体25不同的散热结构体25b，除此以外，具有与电池1共通的结构。该实施方式中使用的散热结构体25b利用连结构件35连结多个与第一实施方式涉及的散热构件28不同的散热构件28a。散热构件28a具备螺旋状的缓冲构件31a，该缓冲构件31a与第一实施方式涉及的筒状缓冲构件31不同，是配置于热传导片材30的背面侧的带状的缓冲构件，并与热传导片材30一起卷绕成螺旋状。粘结层33配置在热传导片材30与螺旋状的缓冲构件31a之间。
具备上述的螺旋状的缓冲构件31a(以后也称为“螺旋状缓冲构件31a”或简称为“缓冲构件31a”)的散热结构体25b的制造方法的一例以下所示。
首先，制造由具有大致相同的宽度的热传导片材30和缓冲构件31a这两层构成的层叠体50。粘结层33可预先配置于热传导片材30或缓冲构件31a，或者在将两者30、31a附着时进行夹持。接着，在热传导片材30的表面涂布热传导性油。然后，将涂布有热传导性油的层叠体50以螺旋状(也可以称为线圈状)以在一个方向上行进的方式卷绕。如此，完成将层叠体50卷绕成螺旋状的细长形状的散热构件28a。热传导性油可以在制造层叠体50之前涂布在热传导片材30上，也可以在最后涂布在热传导片材30上。另外，层叠体50优选在缓冲构件31a未完全固化的未固化状态下，将热传导片材30层叠于缓冲构件31a，其后，通过加热使缓冲构件31a完全固化而形成。
散热结构体25b可通过以下方式制造，在将多个散热构件28a以在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态利用连结构件35进行连结。应予说明，将多个散热构件28a用连结构件35进行连结的方法与第一实施方式相同，因此省略详细的说明。
散热构件28a具备在其长度方向上贯通的贯通路32，但与第一实施方式涉及的散热构件28不同，在散热构件28a的外侧面方向上也贯通。由于散热构件28a为螺旋状，因此与上述散热构件28相比，在散热构件28a的长度方向上(图7B的白箭头方向)容易伸缩。
散热结构体25b不仅可配置于电池单元20与框体11的底部12之间，而且也可配置于电池单元20与框体11的内侧面的间隙、和/或电池单元20彼此的间隙。
(各实施方式的作用及效果)
如以上说明所示，散热结构体25、25a、25b(在统称散热结构体的情况下，也称为“散热结构体25等”)是将提高来自电池单元20的散热的多个散热构件28、28a(在统称散热构件时，也称为“散热构件28等”)连结而成的散热结构体，散热构件28等具备：热传导片材30，其用于传递来自电池单元20的热，且为一边卷绕成螺旋状一边行进的形状；缓冲构件31、31a(在统称缓冲构件的情况下，也称为“缓冲构件31等”)，其设置于热传导片材30的环状背面侧，与热传导片材30相比容易根据电池单元20的表面形状而变形；粘结层33，其是将热传导片材30与缓冲构件31等之间进行固定的层，比热传导片材30更容易弹性变形；以及贯通路32，其在热传导片材30一边卷绕一边行进的方向上贯通，多个散热构件28等以在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态通过连结构件35、35a而连结。
通过如此构成散热构造体25等，成为能够适应电池单元20的各种形态、散热效率优异、富于弹性变形性、且能够抑制因来自电池单元20的挤压所致的破损的结构体。另外，散热结构体25等由于贯通路32而变得更加轻量。
此外，粘结层33是构成为在树脂层的两面具备粘结剂的多层的层。因此，能够将热传导片材30和缓冲构件31等夹着粘结层33而容易地固定。
此外，构成散热结构体25、25a的缓冲构件31是在其长度方向上具有贯通路32的筒状缓冲构件。热传导片材30绕着筒状缓冲构件31的外侧面卷绕成螺旋状。电池1、1a使上述散热结构体25、25a与电池单元20接触而设置于框体11。热传导片材30部分覆盖筒状缓冲构件31的外侧面，并且在筒状缓冲构件31的长度方向上卷绕成螺旋状。电池1、1a将散热结构体25、25a至少配置在电池单元20与冷却构件15之间。因此，散热结构体25、25a不易受到热传导片材30的限制，能够追随电池单元20的表面的凹凸等而变形。
另外，在散热结构体25b中，缓冲构件31a是沿着热传导片材30的环状背面卷绕成螺旋状的螺旋状缓冲构件。电池1b至少将散热结构体25b配置在电池单元20与冷却构件15之间。散热结构体25b也可以配置在框体11的内侧面与电池单元20之间和/或电池单元20彼此之间。散热结构体25b的整体成为螺旋形状，因此，更容易适应电池单元20的各种尺寸。更具体而言，如下所示。即使在具备刚性高的热传导片材30的情况下，也能够以低负荷使热传导片材30变形，使热传导片材30追随并密合于电池单元20的表面。进而，即使是部分不同的量的变形量，密合追随性也变得良好。另外，由于缓冲构件31a也被切成螺旋状，因此能够发生各旋转一周的螺旋大致独立那样的变形。因此，散热结构体25b能够提高局部变形的自由度。此外，散热结构体25b不仅具备贯通路32，还具备从贯通路32贯通至侧面的螺旋状的贯通槽，因此变得更轻量。
此外，连结构件35由丝线构成，在多个散热构件28等之间具有经加捻的捻合部37。多个散热构件28等在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上利用丝线进行连结。因此，散热结构体25等由于多个散热构件28等被连结成帘状，因此能够抑制散热构件28等例如因汽车的振动等而出现不均匀的情况，施工性变高。
此外，多个散热构件28等隔开散热构件28等的圆换算直径D的0.114倍以上的间距而配置。连结构件35优选在多个散热构件28等之间可收缩或变形。因此，即使散热构件28等被电池单元20压缩为原本的高度的80％的情况下，相邻的散热构件28等彼此也不会重合而成为扁平的状态，因此能够进一步提高对电池单元20的表面的追随性及密合性。通过使散热构件28等彼此充分压缩变形，从而在施加了来自电池单元20的重量时，能够使电池单元20与散热构件28等充分密合，由此，能够进一步提高电池单元20与散热构件28等之间的热传导性。
另外，在热传导片材30的表面具有热传导性油，其用于提高从与该表面接触的电池单元20向该表面的热传导性。热传导片材30微观上具有间隙(孔或凹部)。通常，在该间隙存在空气，有可能对热传导性产生不良影响。热传导性油填埋其间隙而代替空气而存在，具有提高热传导片材30的热传导性的功能。
此外，热传导性油包含硅油、以及热传导性比硅油高且由金属、陶瓷或碳中的1种以上构成的热传导性填料。由于硅油为耐热性、耐寒性、粘度稳定性、热传导性优异的油，因此特别优选涂布于热传导片材30的表面而作为介于电池单元20与热传导片材30之间的热传导性油。此外，由于热传导性油含有热传导性填料，因此可提高热传导片材30的热传导性。
电池1、1a、1b在具有流过冷却构件15的结构的框体11内具备1个或2个以上作为热源的电池单元20，且具备上述散热结构体25等。散热结构体25等将提高来自电池单元20的散热的多个散热构件28等进行了连结，在散热构件28等具备：热传导片材30，其用于传递来自电池单元20的热，且为一边卷绕成螺旋状一边行进的形状；缓冲构件31等，其设置于热传导片材30的环状背面，与热传导片材30相比容易根据电池单元20的表面形状而变形；粘结层33，其是将热传导片材30与缓冲构件31等之间进行固定的层，比热传导片材30容易弹性变形；贯通路32，其在热传导片材30一边卷绕一边行进的方向上贯通。多个散热构件28等以在与热传导片材30一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态通过连结构件35、35a而连结。通过如此构成电池1、1a、1b，从而成为具备能够适应电池单元20的各种形态、散热效率优异且富于弹性变形性、并且能够抑制因来自电池单元20的挤压所致的破损的散热结构体25等的电池。另外，电池1、1a，1b由于贯通路32而变得更加轻量。
(其它实施方式)
如上所述，对本发明的优选各实施方式进行了说明，但本发明不限定于这些实施方式，可进行各种变形而实施。
图8分别表示在散热结构体上以使电池单元的侧面接触的方式横置时的截面图、其部分放大图以及在充放电时电池单元膨胀时的部分截面图。
在第一实施方式中，对将电池单元20设为纵向而使散热结构体25与其下端接触的状况进行了说明，但电池单元20的配置方式并不限定于此。如图8所示，也可以以使电池单元20的侧面与散热结构体25的各散热构件28接触的方式配置电池单元20。电池单元20在充电和放电时温度上升。如果电池单元20的容器自身由富于柔软性的材料形成，则电池单元20特别是侧面有可能膨胀。在这样的情况下，如图8所示，由于构成散热结构体25的各散热构件28可根据电池单元20的外表面的形状而变形，因此在充放电时也可将散热性维持得高。应予说明，电池单元20的配置方式不限定于第一实施方式，对于前述的各实施方式，也同样地可以以使电池单元20的侧面与散热结构体25等的各散热构件28等接触的方式配置电池单元20。
此外，热源不仅包含电池单元20，而且包含全部电路基板、电子设备主体等发热的对象物。例如，热源也可以是电容器和IC芯片等电子构件。同样地，冷却构件15不仅可以是冷却用水，也可以是有机溶剂、液氮、冷却用气体。另外，散热结构体25等也可以配置于电池1等以外的结构物，例如电子设备、家电、发电装置等。
另外，散热构件28b中的螺旋状的缓冲构件31a并不限定于与热传导片材30的宽度相同，也可以大于或者小于热传导片材30的宽度。
另外，上述的各实施方式的多个构成要素除了不能相互组合的情况以外，可自由组合。例如，也可以配置第二实施方式涉及的散热构件28来代替第三实施方式涉及的散热构件28a。
产业上的可利用性
本发明涉及的散热结构体例如除了可用于例如汽车用电池以外，还可用于汽车、工业用机器人、发电装置、PC、家庭用电器等各种电子设备。另外，本发明涉及的电池除了可用于汽车用电池以外，还可用于家庭用可充放电的电池、PC等电子设备用电池。

Claims (9)

1.一种散热结构体，其特征在于，
所述散热结构体为将提高来自热源的散热的多个散热构件连结而成的散热结构体，
所述散热构件具备：
热传导片材，其用于传递来自所述热源的热，且为一边卷绕成螺旋状一边行进的形状；
缓冲构件，其设置于所述热传导片材的环状背面侧，且与所述热传导片材相比容易根据所述热源的表面形状而变形；
粘结层，其是对所述热传导片材与所述缓冲构件之间进行固定的层，比所述热传导片材容易弹性变形；以及
贯通路，其在所述热传导片材一边卷绕一边行进的方向上贯通，
所述多个散热构件以在与所述热传导片材一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上排列的状态通过连结构件而连结。
2.根据权利要求1所述的散热结构体，其中，
所述粘结层是构成为在树脂层的两面具备粘结剂的多层的层。
3.根据权利要求1或2所述的散热结构体，其中，
所述缓冲构件是在其长度方向上具有所述贯通路的筒状缓冲构件，
所述热传导片材绕着所述筒状缓冲构件的外侧面卷绕成螺旋状。
4.根据权利要求1或2所述的散热结构体，其中，
所述缓冲构件为沿着所述热传导片材的所述环状背面而卷绕成螺旋状的螺旋状缓冲构件。
5.根据权利要求1或2所述的散热结构体，其中，
所述连结构件由丝线构成，并在所述多个散热构件之间具备经加捻而成的捻合部，
所述多个散热构件在与所述热传导片材一边卷绕一边行进的方向垂直的方向上用所述丝线连结。
6.根据权利要求1或2所述的散热结构体，其中，
所述多个散热构件被配置为隔开所述散热构件的圆换算直径的0.114倍以上的间距。
7.根据权利要求1或2所述的散热结构体，其中，
在所述热传导片材的表面具有热传导性油，所述热传导性油用于提高从与该表面接触的热源向该表面的热传导性。
8.根据权利要求7所述的散热结构体，其中，
所述热传导性油含有硅油和热传导性填料，所述热传导性填料的热传导性比所述硅油的热传导性高，且所述热传导性填料含有金属、陶瓷或碳中的1种以上。
9.一种电池，其特征在于，所述电池在具有流过冷却构件的结构的框体内具备1个或2个以上的作为热源的电池单元，在所述电池单元与所述框体之间具备权利要求1～8中任一项所述的散热结构体。
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