JP2013004294A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】単電池間の熱伝達を抑制しつつ、小型化を図ることが可能な組電池を提供する。
【解決手段】組電池１は、相互に積層された複数の扁平型の単電池２Ａ〜２Ｄと、複数の単電池２Ａ〜２Ｄの間に介在し、単電池２Ｂが所定温度以上になると、単電池２Ｂと、他の単電池２Ａ,２Ｃとを相互に離反させる冷却プレート３と、を備えている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数の単電池を積層した組電池に関するものである。

複数の角型電池の間に断熱部材を介装して、断熱部材によって角型電池同士を断熱させた集合電池が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−３６２８７９号公報

しかしながら、上記の集合電池では、角型電池が過充電等によって異常発熱していない通常の状態においても、角型電池同士を断熱部材によって離反させているため、集合電池が大型化してしまうという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、単電池間の熱伝達を抑制しつつ、小型化を図ることが可能な組電池を提供することである。

本発明は、複数の単電池の少なくとも１つが所定温度以上になると、所定温度以上になった単電池と、他の単電池とを相互に離反させる離反手段を備えたことで、上記課題を解決する。

本発明によれば、複数の単電池の少なくとも１つが所定温度以上になったときに、所定温度以上になった単電池と、他の単電池とを相互に離反させるので、所定温度以上になった単電池から他の単電池への熱伝達を抑制することができると共に、単電池が所定温度未満のときには、組電池の小型化を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態における組電池の断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態における単電池の断面図である。 図３は、本発明の第１実施形態における単電池の変形例を示す平面図である。 図４は、図１のIV−IV線に沿った断面図である。 図５は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの作用を示す組電池の断面図である。 図６は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの第１変形例を示す組電池の断面図である。 図７は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの第２変形例を示す組電池の断面図である。 図８は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの第３変形例を示す組電池の断面図である。 図９は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの第４変形例を示す組電池の断面図である。 図１０は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの第５変形例の拡大断面図である。 図１１は、本発明の第１実施形態における冷却プレートの第６変形例を示す組電池の断面図である。 図１２は、本発明の第２実施形態における組電池の断面図である。 図１３は、本発明の第２実施形態における冷却プレートの平面図である。 図１４は、本発明の第２実施形態における単電池の高温領域を示す平面図である。 図１５は、本発明の第２実施形態における単電池の変形例の高温領域を示す平面図である。 図１６は、本発明の第２実施形態における冷却プレートの作用を示す組電池の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１は本実施形態における組電池の断面図、図２は本実施形態における単電池の断面図、図３は本実施形態における単電池の変形例を示す平面図、図４は図１のIV−IV線に沿った断面図である。

本実施形態における組電池１は、図１に示すように、単電池２と、冷却プレート３と、モジュール缶４と、を備えている。

単電池２は、図１に示すように、扁平型の電池である。この単電池２としては、例えば、リチウムイオン二次電池を挙げることができる。以下に、本実施形態における単電池２（リチウムイオン二次電池）について詳細に説明する。

この単電池２は、図２に示すように、３枚の正極板２０１と、５枚のセパレータ２０２と、３枚の負極板２０３と、正極タブ２０４と、負極タブ２０５と、上部外装部材２０６と、下部外装部材２０７と、特に図示しない電解質と、から構成されている。本実施形態では、このうちの正極板２０１、セパレータ２０２、負極板２０３及び電解質を特に発電要素２０８と称する。

発電要素２０８の正極板２０１は、同図に示すように、正極タブ２０４まで延びている正極側集電体２０１ａと、この正極側集電体２０１ａの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層２０１ｂ，２０１ｃと、を有している。

正極側集電体２０１ａは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。

正極層２０１ｂ，２０１ｃは、正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤と、を混合したものを、正極側集電体２０１ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ_２）、又は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等を挙げることができる。

発電要素２０８の負極板２０３は、負極タブ２０５まで延びている負極側集電体２０３ａと、この負極側集電体２０３ａの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層２０３ｂ，２０３ｃと、を有している。

負極側集電体２０３ａは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。

負極層２０３ｂ，２０３ｃは、上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体２０３ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。負極活物質としては、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等を挙げることが出来る。

特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いる急激な出力低下がないので有利である。

発電要素２０８のセパレータ２０２は、正極板２０１と負極板２０３との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えてもよい。このセパレータ２０２は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィンから構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。

なお、本実施形態におけるセパレータ２０２は、ポリオレフィン等の単層膜のみに限定されず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布等を積層したものを用いることもできる。このように、セパレータ２０２を複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータ２０２の形状維持（剛性向上）機能等の諸機能を付与することができる。

以上の発電要素２０８では、セパレータ２０２を介して正極板２０１と負極板２０３とが交互に積層されている。そして、３枚の正極板２０１は、正極側集電体２０１ａを介して、金属箔製の正極タブ２０４にそれぞれ接続されており、３枚の負極板２０３は、負極側集電体２０３ａを介して、同様に金属箔製の負極タブ２０５にそれぞれ接続されている。

なお、発電要素２０８の正極板２０１、セパレータ２０２、及び、負極板２０３は、上記の枚数に何ら限定されない。例えば、１枚の正極板、３枚のセパレータ、１枚の負極板でも発電要素を構成することができ、必要に応じて、正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することができる。

正極タブ２０４及び負極タブ２０５を構成する材料は、電気化学的に安定した金属材料であれば、特に限定されない。例えば、正極タブ２０４を、上述の正極側集電体２０１ａと同様に、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等で構成することができる。また、負極タブ２０５については、上述の負極側集電体２０３ａと同様に、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等で構成することができる。また、本実施形態では、電極板２０１,２０３の集電体２０１ａ,２０３ａを構成する金属箔自体を電極タブ２０４,２０５まで延長することにより、電極板２０１,２０３を電極タブ２０４,２０５に直接接続しているが、電極板２０１,２０３の集電体２０１ａ,２０３ａと、電極タブ２０４,２０５とを、集電体２０１ａ,２０３ａを構成する金属箔とは別の材料や部品により接続してもよい。

ここで、本実施形態では、正極タブ２０４が、単電池２（外装部材２０６,２０７）の辺２１から導出するように配置され、負極タブ２０５が、単電池２（外装部材２０６,２０７）において、上記の辺２１と対向する辺２２から導出するように配置されているが、正極タブ２０４及び負極タブ２０５の配置については、特に限定されない。例えば、図３に示すように、正極タブ２０４と負極タブ２０５を、同一の辺２１から導出させるように配置してもよい。

上述した発電要素２０８は、図２に示すようなカップ状に成型された上部外装部材２０６と、平板状の下部外装部材２０７との間に収容されて、封止されている。本実施形態における上部外装部材２０６及び下部外装部材２０７は何れも、特に図示しないが、内側樹脂層、金属層、及び、外側樹脂層から成るラミネート材（ラミネートフィルム）で構成されている。

このラミネート材の内側樹脂層としては、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムで構成することができる。また、金属層としては、例えば、アルミニウム等の金属箔で構成することができ、外側樹脂層としては、例えば、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成することができる。

これらの外装部材２０６,２０７によって、電極タブ２０４,２０５の一部と発電要素２０８を包み込み、当該外装部材２０６,２０７により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウムやホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、当該空間を真空状態とした後に、外装部材２０６，２０７の外周部分を熱プレスにより熱融着する。これにより、外装部材２０６,２０７の間に、電極タブ２０４,２０５の一部及び発電要素２０８が収容されて封止される。

上記の有機液体溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を挙げることができる。なお、有機液体溶媒はこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）やジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることもできる。

本実施形態における組電池１では、図１に示すように、このような４つの単電池２が、相互に積層されて電気的に接続されている。なお、単電池２の数については、複数であれば特に限定されない。

冷却プレート３は、図１及び図４に示すように、単電池２の外装部材２０６,２０７を覆うことが可能な面積を有する板状の部材であり、複数の単電池２の間に介在している。本実施形態では、組電池１内に３枚の冷却プレート３が設けられているが、冷却プレート３の数については特に限定されず、単電池２の数に応じて適宜設定することができる。

本実施形態における冷却プレート３は、所定温度以上で変形する形状記憶合金で構成されており、常温時においては、平坦なプレート状の形状を保持し、所定温度以上になると、部分的に屈曲して凸部３１と凹部３２が交互に形成された凹凸形状（図５参照）に変形する。

この形状記憶合金とは、所定温度（変態温度）未満で変形させても、その温度以上に加熱すると元の形状に戻る金属であり、例えば、チタンとニッケルを含む合金を挙げることができる。なお、冷却プレート３は形状記憶合金に限定されることなく、例えば、ニッケルと鉄の合金である熱膨張が低い材料と、銅のような熱膨張が高い材料を一体に接着したバイメタルを用いることもできる。

また、このような所定温度については、合金組成や熱処理の条件により高い精度で適宜設定することができる。これにより、設計時に想定している所定温度で、正確に冷却プレート３を変形させることができる。なお、形状記憶合金がチタンとニッケルを含む合金である場合には、この所定温度を、例えば、１００度程度に設定することができる。

なお、冷却プレート３を、フェノール・ホルムアルデヒド等の形状記憶樹脂で構成して、所定温度以上で上記のように変形させてもよい。

本実施形態では、上記のような形状記憶合金や形状記憶樹脂で構成された冷却プレート３を予め上記の凹凸形状に形成しておき、所定温度未満の状態で凹凸形状からプレート状に変形させて、単電池２同士の間に介在させている。すなわち、本実施形態では、凹凸形状を記憶させた平坦な冷却プレート３を、単電池２の間に介在させ、所定温度以上になったときに、元の凹凸形状に復元させるようにしている。

モジュール缶４は、単電池２及び冷却プレート３を収容する部材である。このモジュール缶４は、冷却プレート３が変形することに伴って、単電池２によって内側から押圧されることで、膨らむように変形できるように構成されている。このようなモジュール缶４の材料としては、例えば、ステンレス鋼を挙げることができる。

次に、本実施形態の組電池１の作用について説明する。

図５は、本実施形態における冷却プレートの作用を示す組電池の断面図、図６〜９及び図１１は実施形態における冷却プレートの変形例を示す組電池の断面図、図１０は本実施形態における冷却プレートの変形例の拡大断面図である。なお、図６〜図８については、冷却プレートが変形した状態を示し、図９及び図１１については、変形前の冷却プレートの状態を示している。

組電池において、一部の単電池が過充電等によって異常発熱すると、この熱が、発熱した単電池と隣接する単電池に伝達されて、正常な単電池にも異常が生じる恐れがある。なお、以下において、４つの単電池２を、単電池２Ａ〜２Ｄで示す。

これに対して、本実施形態では、図５に示すように、形状記憶合金で構成された冷却プレート３を、単電池２Ａ〜２Ｄのそれぞれの間に介在させ、冷却プレート３の変形によって、発熱した単電池２Ｂを、他の電池２Ａ,２Ｃから熱的に絶縁させている。

詳細に説明すると、本実施形態では、発熱した単電池２Ｂ及び正常な単電池２Ａの間に介在する冷却プレート３が、単電池２Ｂにより加熱されて所定温度以上になると、凸部３１と凹部３２が交互に形成された凹凸形状に変形し、単電池２Ａ,２Ｂ間の間隔を広げるように、単電池２Ａ,２Ｂを相互に離反させる。これにより、単電池２Ｂから単電池２Ａへの熱伝達を抑制可能としている。

同様に、発熱した単電池２Ｂ及び正常な単電池２Ｃの間に介在する冷却プレート３が、単電池２Ｂにより加熱されて所定温度以上になると、凸部３１と凹部３２が交互に形成された凹凸形状に変形し、単電池２Ｂ,２Ｃ間の間隔を広げるように、単電池２Ｂ,２Ｃを相互に離反させる。これにより、単電池２Ｂから単電池２Ｃへの熱伝達を抑制可能としている。

また、本実施形態では、同図に示すように、単電池２Ａ,２Ｂの間の冷却プレート３を凹凸形状に変形させることで、単電池２Ａ,２Ｂ間に、空気層５を形成している。これにより、単電池２Ａ,２Ｂの間の熱抵抗が大きくなるので、単電池２Ｂから単電池２Ａへの熱伝達を効果的に抑制することができる。さらに、このような空気層５によって、発熱した単電池２Ｂを冷却することも可能となる。

同様に、単電池２Ｂ,２Ｃの間の冷却プレート３を凹凸形状に変形させて、単電池２Ｂ,２Ｃの間に空気層５を形成することで、単電池２Ｂから単電池２Ｃへの熱伝達を効果的に抑制することができると共に、発熱した単電池２Ｂを冷却することを可能としている。

また、冷却プレート３は、上記のように変形することに伴って、主面の大部分で単電池２Ｂに接触していた状態から、凹部３２の一端で部分的に単電池２Ｂに接触する状態に変化する。これにより、発熱した単電離２Ｂと冷却プレート３との接触面積が狭くなるので、冷却プレート３を介した単電池２Ａ,２Ｃへの熱伝達が抑制される。

また、本実施形態における冷却プレート３は、複数の凸部３１及び凹部３２を有する形状に変形するので、冷却プレート３が変形する際に、単電池２Ａ〜２Ｃに印加される応力が分散されるようになっている。これにより、正常な単電池２Ａ,２Ｃの１点に応力が集中することによる単電池２Ａ,２Ｃの損傷（単電池２Ａ,２Ｃの折れ曲がり）が抑制されている。

さらに、本実施形態では、単電池２Ｂが所定温度以上に発熱していない通常の状態においては、冷却プレート３が平坦な形状を維持しているので、組電池１全体の厚さが薄くなっている。これにより、通常使用時の組電池１の小型化も図られている。多くの電池を搭載する電気自動車においては、この効果は特に顕著である。

また、本実施形態における組電池１では、単電池２Ａ〜２Ｄの間に冷却プレート３を介在させることで、上述した効果を奏することができるため、異常発熱した単電池２Ｂから他の単電池２Ａ,２Ｃへの熱伝達を抑制するための構造を比較的簡単にすることができる。これにより、組電池１の低コスト化を図ることができる。

ここで、変形後の冷却プレート３の形状は、異常発熱した単電池２Ｂと、当該単電池２Ｂを挟み込む単電池２Ａ,２Ｃと、を離反させることが可能な形状であれば、特に限定されない。

例えば、変形後の冷却プレート３が、図６及び図７に示すように、単電池２Ｂから突出するような凸部３１、又は、単電池２Ｂに向って凹んだ凹部３２の何れか一方を有する形状であってもよい。

また、変形後の冷却プレート３の形状は、図８に示すように、平坦な頂点を有する凸部３１と、平坦な底面を有する凹部３２と、が交互に形成された凹凸形状であってもよい。また、特に図示しないが、変形後の冷却プレートを、正弦波のような波状としてもよい。

また、図９及び図１０に示すように、冷却プレート３に、平面方向（図中における紙面と垂直方向）に沿った長孔３３や溝３４を形成し、長孔３３又は溝３４に空気または冷却媒体を流通させてもよい。冷却媒体としては電解液と混合しても反応しないよう電解液に使用される溶媒が好ましい。

これにより、単電池２が異常発熱した場合だけでなく、単電池２を通常に使用している状態においても、単電池２を冷却することができるため、単電池２の温度上昇を抑制することができる。

また、図１１に示すように、冷却プレート３の端部にフィン３５を設けて、フィン３５を介して単電池２の放熱を図ってもよい。これにより、単電池２が異常発熱した場合だけでなく、単電池２を通常に使用している状態においても、単電池２を冷却することができるため、単電池２の温度上昇を抑制することができる。

次に、第２実施形態について説明する。

<<第２実施形態>>
図１２は本実施形態における組電池の断面図、図１３は本実施形態における冷却プレートの平面図、図１４は本実施形態における単電池の高温領域を示す平面図、図１５は本実施形態における単電池の変形例の高温領域を示す平面図である。

本実施形態における組電池１ａでは、冷却プレート６の構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成については、第１実施形態と同様である。以下に、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態においても、組電池１ａ内の４つの単電池２を、単電池２Ａ〜２Ｄで示す。

本実施形態における冷却プレート６は、図１２及び図１３に示すように、変形プレート６１と、本体プレート６２と、を有している。

変形プレート６１は、所定温度以上で変形する形状記憶合金又は形状記憶樹脂で構成されており、常温時においては、平坦なプレート状の形状を保持する。一方、所定温度以上になると、変形プレート６１は、凸形状に変形する（図１６参照）。なお、特に図示しないが、所定温度以上になったときに、上記の凸形状とは反対の凹形状に変形するように、変形プレートを構成してもよい。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、変形プレート６１を形状記憶合金で構成する場合には、上記の所定温度については、合金組成や熱処理の条件により高い精度で適宜設定することができる。これにより、設計時に想定している所定温度で、正確に変形プレート６１を変形させることが可能となる。なお、このような形状記憶合金としては、第１実施形態と同様に、チタンとニッケルを含む合金を挙げることができる。

本実施形態では、図１３に示すように、１枚の冷却プレート６内に、４枚の変形プレート６１が設けられている。なお、変形プレート６１の数は、特に限定されず、例えば、３枚であってもよい。

本体プレート６２は、プレート状の部材であり、所定温度以上になっても変形しないアルミニウム等の金属で構成されている。この本体プレート６２には、４枚の変形プレート６１をそれぞれ保持する４つの開口６２１が形成されている。なお、開口６２１の数については、特に限定されず、変形プレート６１の数に応じて適宜設定することができる。

本実施形態では、上記の本体プレート６２の開口６２１の内縁と、変形プレート６１の外縁と、を接着剤で接着することにより、開口６２１内に変形プレート６１を保持させている。なお、変形プレート６１を保持する方法は、特に限定されず、例えば、変形プレート６１を、本体プレート６２と一体成形で形成することで、本体プレート６２に変形プレート６１を保持させてもよい。

以上に説明した本実施形態における冷却プレート６は、図１２に示すように、単電池２Ａ〜２Ｄの表面の中で発熱した際に最も高温となる高温領域２ａ〜２ｄに、変形プレート６１が接触するように、それぞれの単電池２Ａ〜２Ｄの間に積層されている。

ここで、この高温領域２ａ〜２ｄの位置について、単電池２Ａの高温領域２ａを代表して簡単に説明する。

電池２Ａが、図１４に示すように、互いに対向する２辺２１,２２にそれぞれ電極タブ２０４,２０５を有する単電池である場合においては、高温領域２ａは、単電池２Ａ内において電流が流れやすく、熱がこもり易い中央部分の表面に位置する。なお、図１２に示す単電池２Ａ〜２Ｄも、互いに対向する２辺にそれぞれ電極タブを有する単電池であるものとする。

一方、単電池２Ａが、図１５に示すように、同一の辺２１に電極タブ２０４,２０５を有している場合には、高温領域２ａは、同図の平面視において、電極タブ２０４,２０５の近傍部分に位置する。なお、この近傍部分についても、電極タブ２０４,２０５の間で電流が流れやすいために、発熱し易い部分となっている。

次に、本実施形態における組電池１ａの作用について説明する。

図１６は本実施形態における冷却プレートの作用を示す組電池の断面図である。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、図１６に示すように、仮に４つの単電池２Ａ〜２Ｄの中で、単電池２Ｂが所定温度以上に発熱したものとして以下の説明を行う。

本実施形態おける組電池１ａでは、単電池２Ａ,２Ｂの間に介在する冷却プレート６が、所定温度以上に発熱した単電池２Ｂにより加熱されると、同図に示すように、冷却プレート６の変形プレート６１が、平坦なプレート状から凸形状に変形して、単電池２Ａ,２Ｂ間の間隔を広げるように、単電池２Ａ,２Ｂを相互に離反させる。これにより、異常発熱した単電池２Ｂから、正常な単電池２Ａへの熱伝達を抑制することができる。

同様に、単電池２Ｂ,２Ｃの間に介在する冷却プレート６の変形プレート６１が、単電池２Ｂにより加熱されて所定温度以上になると、当該変形プレート６１が、凸形状に変形して、単電池２Ｂ,２Ｃ間の間隔を広げるように、単電池２Ｂ,２Ｃを相互に離反させる。これにより、異常発熱した単電池２Ｂから、正常な単電池２Ｃへの熱伝達を抑制することができる。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、単電池２Ａ,２Ｂの間の変形プレート６１を凸形状に変形させることで、単電池２Ａ,２Ｂ間に空気層５を形成する。これにより、単電池２Ｂから単電池２Ａへの熱伝達を効果的に抑制することができる。さらに、このような空気層５によって、発熱した単電池２Ｂを冷却することも可能となる。

同様に、単電池２Ｂ,２Ｃの間の変形プレート６１を凸形状に変形させて、単電池２Ｂ,２Ｃ間に空気層５を形成することで、単電池２Ｂから単電池２Ｃへの熱伝達を効果的に抑制すると共に、発熱した単電池２Ｂを冷却することを可能としている。

また、本実施形態では、変形後の変形プレート６１が、単電池２Ａ,２Ｃと部分的に接触するので、発熱した単電池２Ｂから、変形プレート６１（冷却プレート６）を介して単電池２Ａ,２Ｃへ熱伝達されることが効果的に抑制されている。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷却プレート６が、複数の変形部分（変形プレート６１）を有しているので、変形プレート６１が変形する際に、正常な単電池２Ａ,２Ｃの一点に応力が集中することによる単電池２Ａ,２Ｃの損傷（単電池２Ａ,２Ｃの折れ曲がり）が抑制されている。

さらに、本実施形態では、冷却プレート６において部分的に形状記憶合金又は形状記憶樹脂を設けているので、冷却プレート６の全体を形状記憶合金又は形状記憶樹脂で構成した場合と比較して、組電池１ａを低コスト化することができる。

また、本実施形態では、所定温度以上で変形する変形プレート６１を、単電池２Ｂの高温領域２ｂと接触させている。これにより、単電池２Ｂの発熱に対して、変形プレート６１を敏感に反応させることができるため、異常発熱した単電池２Ｂから他の単電池２Ａ,２Ｃへの熱伝達を効果的に抑制することが可能となっている。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、単電池２Ｂが所定温度以上に発熱していない通常の状態においては、冷却プレート６（変形プレート６１）がプレート状の形状を維持するので、組電池１ａ全体の厚さを薄くさせることができる。これにより、通常使用時の組電池１ａの小型化を図ることが可能となっている。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、単電池２Ａ〜２Ｄの間に冷却プレート６を介在させることで、上述した効果を奏することができるため、異常発熱した単電池２Ｂから他の単電池２Ａ,２Ｃへの熱伝達を抑制するための構造を比較的簡単にすることができる。これにより、組電池１ａの低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷却プレート６に、長孔や溝を形成して冷却媒体を流通させたり、冷却プレートの端部にフィンを設けることで、単電池２Ｂが異常発熱した場合のみならず、単電池２Ｂが正常な状態においても、単電池２Ｂを冷却することができる。これにより、単電池２Ｂの温度上昇を抑制することができる。

なお、以上に説明した第１及び第２実施形態における冷却プレート３,６が本発明の離反手段及びプレートの一例に相当し、第１実施形態における長孔３３が本発明の孔の一例に相当し、第１及び第２実施形態における正極タブ２０４が本発明の第１の電極タブの一例に相当し、第１及び第２実施形態における負極タブ２０５が本発明の第２の電極タブの一例に相当し、第１実施形態における凸部３１及び凹部３２と、第２実施形態における変形プレート６１とが本発明の変形部分の一例に相当する。

また、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…組電池
２…単電池
３,６…冷却プレート
３１…凸部
３２…凹部
６１…変形プレート
６２…本体プレート
４…モジュール缶
５…空気層

Claims (11)

1. 相互に積層された複数の扁平型の単電池と、
   複数の前記単電池の間に介在し、複数の前記単電池の少なくとも１つが所定温度以上になると、前記所定温度以上になった前記単電池と、他の前記単電池とを相互に離反させる離反手段と、を備えたことを特徴とする組電池。
2. 請求項１記載の組電池であって、
   前記離反手段は、複数の前記単電池の少なくとも１つが前記所定温度以上になると、前記所定温度以上となった前記単電池により加熱されることで、前記所定温度以上になった前記単電池と、他の前記単電池との間隔を広げるように変形する変形部分を有するプレートを含むことを特徴とする組電池。
3. 請求項２記載の組電池であって、
   前記変形部分は、前記所定温度以上となった前記単電池により加熱されることで、平坦な形状から凸部又は凹部を有する形状に変形することを特徴とする組電池。
4. 請求項２記載の組電池であって、
   前記変形部分は、形状記憶合金又は形状記憶樹脂から構成されていることを特徴とする組電池。
5. 請求項２記載の組電池であって、
   前記変形部分は、チタンとニッケルを含む形状記憶合金から構成されていることを特徴とする組電池。
6. 請求項２〜５の何れかに記載の組電池であって、
   前記プレートには、前記プレートの平面方向に沿って、冷却媒体が流通可能な孔又は溝が形成されていることを特徴とする組電池。
7. 請求項２〜５の何れかに記載の組電池であって、
   前記プレートは、端部にフィンを有していることを特徴とする組電池。
8. 請求項２〜５の何れかに記載の組電池であって、
   前記変形部分は、前記単電池の表面の中で最も高温になる高温領域と接していることを特徴とする組電池。
9. 請求項８記載の組電池であって、
   前記単電池は、
   前記単電池の１辺から導出する第１の電極タブと、
   前記単電池において前記１辺と対向する辺から導出する第２の電極タブと、を有し、
   前記高温領域は、前記単電池の中央部分に位置していることを特徴とする組電池。
10. 請求項８記載の組電池であって、
    前記単電池は、前記単電池の同一の辺から導出する第１及び第２の電極タブを有し、
    前記高温領域は、前記単電池における前記第１及び第２の電極タブの近傍に位置していることを特徴とする組電池。
11. 請求項８〜１０の何れかに記載の組電池であって、
    前記プレートは、複数の前記変形部分を有することを特徴とする組電池。

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