JP2019109968A - 放熱構造体およびそれを備えるバッテリー - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーセルと着脱自在で変形して密着可能であって、バッテリーセル内の液漏れのリスクの少ないように、バッテリーセルと冷却部材との間に配置される放熱性に優れた放熱構造体、および該放熱構造体を備えるバッテリーを提供する。【解決手段】本発明は、バッテリーセル２０と冷却部材１５との間にあってバッテリーセル２０から冷却部材１５に熱を伝導させ、バッテリーセル２０からの放熱を促進するための放熱構造体３０であって、バッテリーセル２０の端部２５を着脱自在に挟持可能な挟持部材３１，３２を有する放熱構造体３０、および当該放熱構造体３０を備えたバッテリー１に関する。【選択図】図３

Description

本発明は、放熱構造体およびそれを備えるバッテリーに関する。

現在、世界中で、地球環境への負荷軽減を目的として、従来からのガソリン車あるいはディーゼル車を徐々に電気自動車に転換しょうとする動きが活発化している。特に、フランス、オランダ、ドイツをはじめとする欧州諸国の他、中国でも、２０４０年までにガソリン車とディーゼル車から完全に電気自動車に切り替えることを宣言している。電気自動車の普及には、高性能バッテリーの開発の他、多数の充電スタンドの設置などの課題がある。特に、リチウム系の自動車用バッテリーの充放電機能を高めるための技術開発が大きな課題となっている。上記自動車バッテリーは、摂氏６０度以上の高温下では充放電の機能を十分に発揮できないことが良く知られている。このため、先に説明した回路基板と同様、バッテリーにおいても、放熱性（＝除熱特性）を高めることが重要視されている。

バッテリーの速やかな放熱を実現するには、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製の筐体に水冷パイプを配置し、当該筐体にバッテリーセルを多数配置し、バッテリーセルと筐体の底面との間に密着性のゴムシートを挟んだ構造が採用されている。

また、最近では、樹脂層と金属層とのラミネート構造を有するバッテリーセルも開発されてきている。かかるバッテリーセルは、袋形状を有してその外周囲（特に、上端部と下端部）を密封した構造を有している。このため、バッテリーセルを搭載した筐体の例えば底部に冷却水を流す構造を有している場合、バッテリーセルの下端部と冷却水を流している部位との密着性が悪くなるという問題がある。このような問題を解決するために、バッテリーセルの下端部に熱伝導性部材を接続する方法が考えられている（特許文献１を参照）。

特開２０１３−１１８１８９

しかし、特許文献１に開示される放熱構造には、解決すべき問題がある。第一の問題は、熱伝導性部材をバッテリーセルの密封部分に接着すると、バッテリーセルの交換時に一緒に廃棄せざるを得ないことである。また、第二の問題は、熱伝導性部材を密封部分の上下両シート間に挿入固定すると、上記第一の問題に加え、バッテリーセル内の液漏れを招くリスクが高まることである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルと着脱自在で変形して密着可能であって、バッテリーセル内の液漏れのリスクの少ないように、バッテリーセルと冷却部材との間に配置される放熱性に優れた放熱構造体、および該放熱構造体を備えるバッテリーを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱構造体は、バッテリーセルと冷却部材との間にあってバッテリーセルから冷却部材に熱を伝導させ、バッテリーセルからの放熱を促進するための放熱構造体であって、バッテリーセルの端部を着脱自在に挟持可能な挟持部材を有する。本願では、「放熱構造体」は、熱源の一例であるバッテリーセルから速やかに放熱させるための部材を意味する。放熱構造体は、バッテリーセルから冷却部材へと熱を伝える伝熱構造体若しくは伝熱部材と言い換えても良い。

（２）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前述の挟持部材は、袋状のバッテリーセルの外周囲の突出片の両側から弾性的な変形により挟持する。

（３）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前述のいずれかの挟持部材は、主としてゴム状弾性体から成る。

（４）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前述のいずれかの挟持部材を複数備えるシートであって冷却部材側に接するシートを、さらに備える。

（５）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前述のいずれかのバッテリーセル同士の隙間に配置される放熱板をさらに備える。

（６）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前述の放熱板は、バッテリーセルの発熱前よりも発熱時により密着可能な厚さを有する。

（７）また、一実施形態に係るバッテリーは、冷却部材を接触させる筐体内にバッテリーセルを備え、バッテリーセルの冷却部材に近い側の端部と冷却部材に近い側の筐体の一部との間に、バッテリーセルから冷却部材に熱を伝導させ、バッテリーセルからの放熱を促進するための放熱構造体を備え、放熱構造体は、バッテリーセルの端部を着脱自在に挟持可能な挟持部材を有する。

（８）別の実施形態に係るバッテリーでは、好ましくは、前述の挟持部材は、袋状のバッテリーセルの外周囲の突出片の両側から弾性的な変形により挟持する。

（９）別の実施形態に係るバッテリーでは、好ましくは、前述のいずれかの挟持部材は、主としてゴム状弾性体から成る。

（１０）別の実施形態に係るバッテリーは、好ましくは、前述のいずれかの挟持部材を複数備えるシートであって冷却部材側に接するシートを、さらに備える。

（１１）別の実施形態に係るバッテリーは、好ましくは、前述のいずれかのバッテリーセル同士の隙間に配置される放熱板をさらに備える。

（１２）別の実施形態に係るバッテリーでは、好ましくは、前述の放熱板は、バッテリーセルの発熱前よりも発熱時により密着可能な厚さを有する。

本発明によれば、バッテリーセルと着脱自在で変形して密着可能であって、バッテリーセル内の液漏れのリスクの少ないように、バッテリーセルと冷却部材との間に配置される放熱性に優れた放熱構造体、および該放熱構造体を備えるバッテリーを提供できる。

図１は、第１実施形態に係る放熱構造体にバッテリーセルを取り付ける状況の斜視図を示す。 図２は、図１の状況を経てバッテリーセルを放熱構造体に取り付けた状態の斜視図を示す。 図３は、図１の放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。 図４は、第２実施形態に係る放熱構造体の組み立て状況およびバッテリーセルを放熱構造体に取り付ける状況の斜視図を示す。 図５は、図４の放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。 図６は、図５の放熱板がバッテリーセル同士の隙間に配置されている状態の変化を示す。 図７は、第３実施形態に係る放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。 図８は、放熱構造体の各種変形例を示す。

次に、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放熱構造体にバッテリーセルを取り付ける状況の斜視図を示す。図２は、図１の状況を経てバッテリーセルを放熱構造体に取り付けた状態の斜視図を示す。図３は、図１の放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。

第１実施形態に係る放熱構造体３０は、バッテリーセル２０と冷却部材１５との間にあってバッテリーセル２０から冷却部材１５に熱を伝導させ、バッテリーセル２０からの放熱を促進するための構造体である。放熱構造体３０は、バッテリーセル２０の端部を着脱自在に挟持可能な挟持部材３１，３２を有する。挟持部材３１，３２は、好ましくは、袋状のバッテリーセル２０の外周囲の突出片２５（バッテリーセル２０の端部の一例）の両側から弾性的な変形により挟持する。以下、バッテリーセル２０、放熱構造体３０およびバッテリー１について説明する。

（１）バッテリーセル
バッテリーセル２０は、バッテリー１の構成要素であるが、放熱構造体３０の構成要素ではない。この実施形態において、バッテリーセル２０は、好ましくは樹脂層と金属層とのラミネート構造を有する袋状のセルである。バッテリーセル２０は、その外周囲に、袋を閉じるための密封縁を備える。密封縁は、バッテリーセル２０の全周にわたって設けられていても良いが、この実施形態では、図１の縦方向の上端部と下端部に形成されている。バッテリーセル２０は、上端部に、密封縁としての突出片２１を備える。バッテリーセル２０は、突出片２１近傍に、セル内から外に露出する２つの電極２２，２３を備える。バッテリーセル２０は、下端部にも、密封縁としての突出片２５を備える。放熱構造体３０は、バッテリーセル２０の下端部に存在する突出片２５をその両面から挟持可能な構造を有する。

（２）放熱構造体
放熱構造体３０は、挟持部材３１，３２と、それら挟持部材３１，３２を複数備えるシート３３とを含む。この実施形態では、挟持部材３１，３２およびシート３３は、ともに、主としてゴム状弾性体から成る。「主として」とは、体積比率にて５０％を超える領域（１００％も含まれる）をゴム状弾性体で占め、残り（０％も含まれる）をゴム状弾性体以外の材料で占めることを意味する。この実施形態では、挟持部材３１，３２は、好ましくは、円筒形状のパイプである。各パイプは、その中心軸の位置に、各パイプの両端を貫通する貫通孔３４を有する。挟持部材３１，３２は、１組にて、１つのバッテリーセル２０の突出片２５を挟持する。この実施形態では、図２および図３に示すように、バッテリー１は、８個のバッテリーセル２０を備える。このため、放熱構造体３０は、８組の挟持部材３１，３２（合計１６本の挟持部材）をシート３３上に備える。なお、図１は、３個のバッテリーセル２０のみを示し、残り５個のバッテリーセル２０を省略している。

挟持部材３１，３２は、好ましくは、突出片２５の長さと同一若しくは当該長さを超える長さを有する。バッテリーセル２０から突出片２５に伝わる熱を挟持部材３１，３２に効率よく伝えるためである。ただし、挟持部材３１，３２の長さは、突出片２５の長さに比べて短くすることもできる。挟持部材３１，３２のセット同士の隙間は、一般的には、挟持部材３１と挟持部材３２との隙間よりも広い。突出片２５の厚さとバッテリーセル２０の厚さとを比較すると、一般的には、バッテリーセル２０の厚さが格段に大きいからである。挟持部材３１，３２は、主としてゴム状弾性体から構成されていることに加えて貫通孔３４を有しているので、突出片２５の挿脱時に、挟持部材３１と挟持部材３２との隙間を容易に変えることができる。このため、突出片２５の厚さより若干小さい隙間にて挟持部材３１，３２を備えることにより、突出片２５を挿入したときに挟持部材３１，３２を突出片２５の両面に密着させることができる。この結果、バッテリーセル２０からの熱を挟持部材３１，３２に効果的に伝えることができる。

シート３３は、８組の挟持部材３１，３２を備え、バッテリー１の筐体１１において冷却部材１５側（図３に示す筐体１１の底部１２の内面）に接する部分である。シート３３の面積は、特に制約はなく、好ましくは、全ての挟持部材３１，３２を固定可能な大きさである。シート３３の厚さも、特に制約はないが、可能な限り薄い方が好ましい。挟持部材３１，３２に伝わった熱をすみやかに底部１２、冷却部材１５へと伝えるためである。

挟持部材３１，３２および／またはシート３３を主として構成するゴム状弾性体は、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）あるいはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー； ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの複合物等を含むように構成される。ゴム状弾性体は、挟持部材３１，３２およびシート３３を伝わる熱によって溶融あるいは分解等せずにその形態を維持できる程度の耐熱性の高い材料から構成されるのが好ましい。この実施形態では、ゴム状弾性体は、より好ましくは、ウレタン系エラストマー中にシリコーンを含浸したもの、あるいはシリコーンゴムにより構成される。ゴム状弾性体は、その熱伝導性を少しでも高めるために、好ましくは、ゴム中にＡｌＮ、アルミナ、水酸化アルミニウム、アルミニウム、ｃＢＮ、ｈＢＮ、グラファイト、カーボン、ダイヤモンド、窒化ケイ素、銅、銀の各種粒子、繊維、ウィスカー、板状体等に代表されるフィラーを分散して成る。

挟持部材３１，３２およびシート３３の少なくともいずれか１つは、上記ゴム状弾性体以外の材料、例えば、金属、セラミックス、炭素材料あるいは硬質の樹脂にて構成されていても良い。挟持部材３１，３２あるいはシート３３を金属で構成する場合、金属としては、比較的熱伝導性の高いアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などを用いることができる。また、挟持部材３１，３２あるいはシート３３をセラミックスで構成する場合、弾性変形を利用することは難しいが、高い熱伝導性を利用するために、窒化アルミニウム、ｃＢＮ、アルミナなどから挟持部材３１，３２あるいはシート３３を構成することができる。また、挟持部材３１，３２あるいはシート３３を炭素材料で構成する場合、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、グラファイトなどの成形体の他、シート積層体、繊維を分散した若しくは繊維を編んだ構成体にて挟持部材３１，３２あるいはシート３３を形成可能である。挟持部材３１，３２あるいはシート３３を硬質の樹脂で構成する場合には、耐熱性の高い樹脂を母材として、当該樹脂より熱伝導性の高いセラミックス、金属あるいは炭素材料を分散させるのが好ましい。

（３）バッテリー
この実施形態におけるバッテリー１は、冷却部材１５を接触させる筐体１１内にバッテリーセル２０を備え、バッテリーセル２０の冷却部材１５に近い側の端部と冷却部材１５に近い側の筐体１１の一部（底部１２）との間に、バッテリーセル２０から冷却部材１５に熱を伝導させ、バッテリーセル２０からの放熱を促進するための放熱構造体３０を備える。放熱構造体３０は、バッテリーセル２０の端部を着脱自在に挟持可能な挟持部材３１，３２を有する。以下、バッテリー１の構成について詳述する。

この実施形態において、バッテリー１は、例えば、電気自動車用のバッテリーであって、８個のバッテリーセル２０を備える。ただし、バッテリーセル２０の数は１若しくは２〜７個、あるいは９個以上（例えば、１００個）でも良い。バッテリー１は、一方に開口する有底型の筐体１１を備える。筐体１１１は、好ましくは、アルミニウム若しくはアルミニウム基合金から成る。バッテリーセル２０は、筐体１１の内部１４に隣り合わせにて配置される。各バッテリーセル２０の上方には、前述のように、電極２２，２３が突出して設けられている。筐体１１の底部１２には、冷却部材１５の一例である冷却水を流すために、１または複数の水冷パイプ１３が備えられている。バッテリーセル２０は、底部１２との間に、放熱構造体３０を挟むようにして筐体１１内に配置されている。各バッテリーセル２０は、下端部に位置する突出片２５を挟持部材３１，３２で挟持された状態に保持されて、図３において図示されていない上方固定部材によって上端部近傍を保持される。このため、各バッテリーセル２０は、互いに一定間隔で立設した状態にて筐体１１の内部１４に固定される。このような構造のバッテリー１では、バッテリーセル２０は、放熱構造体３０を通じて筐体１１に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。なお、冷却部材１５は、冷却水に限定されず、液体窒素、エタノール等の有機溶剤も含むように解釈される。冷却部材１５は、冷却に用いられる状況下にて、液体であるとは限らず、気体あるいは固体でも良い。また、本願の「冷却部材」は、水冷パイプ１３を流れる水等ではなく、水冷パイプ１３を備える底部１２を意味するように解釈することも可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図４は、第２実施形態に係る放熱構造体の組み立て状況およびバッテリーセルを放熱構造体に取り付ける状況の斜視図を示す。図５は、図４の放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。

第２実施形態は、第１実施形態に、バッテリーセル２０同士の間に放熱板をさらに備える点で、第１実施形態と異なる。それ以外の構成については、概略、共通する。したがって、以下、主に、放熱板に関する事項について説明し、それ以外の構成については、第１実施形態における前述の説明に代えて、重複した説明を省略する。

第２実施形態に係るバッテリー１ａは、バッテリーセル２０同士の隙間１８に配置される放熱板３５をさらに備える放熱構造体３０を有する。放熱板３５は、シート３３上に立設されている。放熱板３５とシート３３との接合は、特に制約はなく、接着、嵌め込み、あるいは何らの接着剤をも介在させずに一体成形にて実現できる。放熱板３５は、挟持部材３１，３２の１セット同士の間に備えられている。放熱板３５は、バッテリー１ａにおいて、バッテリーセル２０同士の隙間１８にのみ配置されているが、筐体１１の内側面とバッテリーセル２０との間にも配置可能である。

放熱板３５は、好ましくは、バッテリーセル２０の側面の幅（突出片２５の長さ方向の長さを意味する）と同一若しくは当該幅を超える幅を有する。また、放熱板３５は、好ましくは、バッテリーセル２０の側面の高さと同一若しくは当該高さを超える高さを有する。バッテリーセル２０の側面から放熱板３５に伝わる熱をシート３３に効率よく伝えるためである。ただし、放熱板３５の幅または高さは、それぞれ、バッテリーセル２０の幅または高さに比べて短くすることもできる。

放熱板３５は、熱伝導性の高いゴム状弾性体、金属、セラミックスあるいは炭素材料により構成可能である。放熱板３５をゴム状弾性体にて構成する場合には、第１実施形態において説明したシート３３と同様の材料を用いることができる。したがって、ゴム状弾性体には、熱伝導性を少しでも高めるために、好ましくは、ゴム中にＡｌＮ、アルミナ、水酸化アルミニウム、アルミニウム、ｃＢＮ、ｈＢＮ、グラファイト、カーボン、ダイヤモンド、窒化ケイ素、銅、銀の各種粒子、繊維、ウィスカー、板状体等に代表されるフィラーを分散できる。

放熱板は、ゴム状弾性体以外の材料、例えば、金属、セラミックス、炭素材料あるいは硬質の樹脂にて構成されていても良い。放熱板３５を金属で構成する場合、金属としては、比較的熱伝導性の高いアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などを用いることができる。また、放熱板３５をセラミックスで構成する場合、窒化アルミニウム、ｃＢＮ、アルミナなどを用いることができる。また、放熱板３５を炭素材料で構成する場合、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、グラファイトなどの成形体の他、シート積層体、繊維を分散した若しくは繊維を編んだ構成体にて放熱板３５を形成可能である。放熱板３５を硬質の樹脂で構成する場合には、耐熱性の高い樹脂を母材として用い、母材中に当該樹脂より熱伝導性の高いセラミックス、金属あるいは炭素材料を分散させるのが好ましい。例えば、分散物には、上記放熱板３５に分散可能なＡｌＮ等の各種フィラーを用いることができる。

図６は、図５の放熱板がバッテリーセル同士の隙間に配置されている状態の変化を示す。

放熱板３５の厚さは、バッテリーセル２０同士の隙間１８の幅に比べて小さい。バッテリーセル２０の充放電以外（発熱以外）のときには、放熱板３５は、図６の左側に図示するように、バッテリーセル２０の側面に接触していない。一方、バッテリーセル２０の充放電時（発熱時）には、バッテリーセル２０が膨張して隙間１８の幅が狭くなる。放熱板３５は、図６の右側に図示するように、充放電時に膨張したバッテリーセル２０の側面に接触している。放熱板３５は、バッテリーセル２０の発熱前よりも発熱時により密着可能な厚さを有している。放熱板３５は、バッテリーセル２０の発熱前および発熱時に、バッテリーセル２０の側面に接触しないほどに薄く形成されていない。

この実施形態では、隙間１８と放熱板３５の厚さとの差は、２つのバッテリーセル２０の膨張前後の厚さの差以下となっている。このように、バッテリーセル２０の発熱していないときに、放熱板３５がバッテリーセル２０と非接触状態にあり、バッテリーセル２０が発熱しているときに、放熱板３５がバッテリーセル２０と接触状態にある。これによって、放熱板３５は、バッテリーセル２０の充放電時には放熱部材として機能し、それ以外のときには空気を介在させる保温部材として機能する。ただし、隙間１８と同一若しくはそれ以上の厚さを有する放熱板３５を放熱構造体３０に備えるようにしても良い。その場合、発熱前後において、常に放熱板３５はバッテリーセル２０の側面に接触しているが、バッテリーセル２０の発熱時に、バッテリーセル２０は、膨張して放熱板３５により密着する。また、放熱板３５は、その厚さが変化自在な板であるのも好ましい。放熱板３５として、例えば、スポンジが貼ってあるアルミ板、あるいはバネ状に変形・回復可能な断面波板形状のシート、部分的にゴムやゲルが島状に形成してあるアルミ板を例示できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図７は、第３実施形態に係る放熱構造体を備えるバッテリーの縦断面図を示す。

第３実施形態は、第１実施形態からシートを除外した放熱構造体を備える点で、第１実施形態と異なる。それ以外の構成については、概略、共通する。したがって、以下、主に、第１実施形態と異なる事項について説明し、それ以外の共通する構成については、第１実施形態における前述の説明に代えて、重複した説明を省略する。

第３実施形態に係るバッテリー１ｂは、シート３３を備えていない放熱構造体３０を含む。このため、第３実施形態に係る放熱構造体３０は、挟持部材３１，３２のみからなる。挟持部材３１，３２は、互いに分離して、あるいは互いに接合して、筐体１１の底部１２の内面に固定されている。各バッテリーセル２０は、各突出片２５を、挟持部材３１と挟持部材３２との間に挟持した状態で、筐体１１の内部１４に保持されている。各バッテリーセル２０の充放電時に発せられた熱は、各突出片２５から挟持部材３１，３２を経て底部１２、冷却部材１５へと伝わる。この結果、各バッテリーセル２０の除熱が効率良く行われる。

なお、第２実施形態に係る放熱板３５を、第３実施形態に係るバッテリー１ｂに備えても良い。その場合、放熱板３５は、好ましくは、底部１２の内面に接着若しくは接合等により固定される。変形例として、放熱板３５は、１つのバッテリーセル２０を固定する挟持部材３２と、当該１つのバッテリーセル２０の隣のバッテリーセル２０を固定する挟持部材３１と接合され、底部１２から浮いた形態で隙間１８に挿入されるようにしても良い。このような形態の放熱構造体３０は、シート３３を備えていないが、８組の挟持部材３１，３２と、７枚の放熱板３５とを備える。放熱板３５の厚さとバッテリーセル２０同士の隙間１８の幅との関係は、第２実施形態で説明した内容と共通する。

（変形例）
図８は、放熱構造体の各種変形例を示す。

（ａ）に示す放熱構造体３０ａは、挟持部材３１ａと挟持部材３２ａとを隙間３８を隔てて連接部３７に配置した構造を有する。連接部３７は、第１実施形態に係る放熱構造体３０のシート３３を幅狭く構成した部材である。挟持部材３１ａ，３２ａには、それぞれ貫通孔３４が形成されている。放熱構造体３０ａは、第３実施形態に係る放熱構造体３０と酷似した形態を有する。バッテリーセル２０の突出片２５は、隙間３８に挿入されて、挟持部材３１ａおよび挟持部材３２ａにより挟持される。

（ｂ）に示す放熱構造体３０ｂは、挟持部材３１ｂ，３２ｂが共に貫通孔３４を持たない円柱形状を有する構造体である。それ以外の構成は、（ａ）の放熱構造体３０ａと同様である。挟持部材３１ｂ，３２ｂは、好ましくはゴム状弾性体にて形成されており、貫通孔３４を有していなくとも、挟持部材３１ｂ，３２ｂ自身の弾性変形によって、突出片２５を挟持可能に、隙間３８を変化できる。

（ｃ）に示す放熱構造体３０ｃは、金属シート若しくは金属線をコイル状に巻回した断面を有する挟持部材３１ｃ，３２ｃを備える構造体である。挟持部材３１ｃと挟持部材３２ｃの隙間３８に突出片２５を挿入すると、隙間３８は、挟持部材３１ｃ，３２ｃを各内方に巻くように変形して広がる。挟持部材３１ｃ，３２ｃは、元の形状に戻り隙間３８を初期の状態にする方向に付勢される。突出片２５は、挟持部材３１ｃ，３２ｃの復元力を利用して、挟持部材３１ｃ，３２ｃに挟持される。すなわち、挟持部材３１ｃ，３２ｃは、バネ状変形による突出片２５の挟持を可能とする。挟持部材３１ｃ，３２ｃのような断面が渦巻き状になっているパイプ状のバネ状部材の他、らせん状に巻いてあるバネ状部材なども用いることができる。このようなバネ状部材の材質としては、例えば、ばね鋼を例示できる。連接部３７を放熱構造体３０ｃに備える点は、（ａ）の放熱構造体３０ａと同様である。

（ｄ）に示す放熱構造体３０ｄは、紙面奥行き方向に延出する直方体形状の挟持部材３１ｄ，３２ｄを備える構造体である。それ以外の構成は、（ｂ）の放熱構造体３０ｂと同様である。挟持部材３１ｄ，３２ｄは、好ましくはゴム状弾性体にて形成されており、貫通孔を有していなくとも、挟持部材３１ｄ，３２ｄ自身の弾性変形によって、突出片２５を挟持可能に、隙間３８を変化できる。

（ｅ）に示す放熱構造体３０ｅは、紙面奥行き方向に延出する１本の直方体を備える。当該直方体は、断面Ｖ字形状の隙間３８（溝３９ともいう）を有する。隙間３８の図中左右領域は、それぞれ、挟持部材３１ｅおよび挟持部材３２ｅを構成する。それ以外の構成は、（ｄ）の放熱構造体３０ｄと同様である。挟持部材３１ｅ，３２ｅは、好ましくはゴム状弾性体にて形成されており、挟持部材３１ｅ，３２ｅ自身の弾性変形によって、突出片２５を隙間３８にて挟持可能である。

（各実施形態の作用・効果）
各実施形態に係る放熱構造体３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ（「放熱構造体３０等」という。）は、バッテリーセル２０と冷却部材１５との間にあってバッテリーセル２０から冷却部材１５に熱を伝導させ、バッテリーセル２０からの放熱を促進するための放熱構造体であって、バッテリーセル２０の端部（例えば、突出片２５）を着脱自在に挟持可能な挟持部材３１，３２、挟持部材３１ａ，３２ａ、挟持部材３１ｂ，３２ｂ、挟持部材３１ｃ，３２ｃ、挟持部材３１ｄ，３２ｄ、挟持部材３１ｅ，３２ｅ（「挟持部材３１，３２等」という。）を有する。

また、各実施形態に係るバッテリー１，１ａ，１ｂ（「バッテリー１等」という。）は、冷却部材１５を接触させる筐体１１内にバッテリーセル２０を備え、バッテリーセル２０の冷却部材１５に近い側の端部（例えば、突出片２５）と冷却部材１５に近い側の筐体１１の一部（例えば、底部１２）との間に、バッテリーセル２０から冷却部材１５に熱を伝導させ、バッテリーセル２０からの放熱を促進するための放熱構造体３０等を備える。放熱構造体３０等は、バッテリーセル２０の端部（例えば、突出片２５）を着脱自在でかつ変形して密着状態で挟持可能な挟持部材３１，３２等を有する。

上記の放熱構造体３０等およびバッテリー１等の構成によれば、バッテリー２０から冷却部材１５への放熱性を高めることができることに加えて、バッテリーセル２０と放熱構造体３０等とが着脱自在となる。また、挟持部材３１，３２等はバッテリーセル２０に対して変形して密着可能であるため、バッテリーセル２０との伝熱性も高い。また、放熱構造体３０等がバッテリーセル２０の外部に取り付けられており内部に侵入していないので、バッテリーセル２０内の液漏れのリスクも少なくなる。

また、放熱構造体３０等において、好ましくは、挟持部材３１，３２等は、袋状のバッテリーセル２０の外周囲の突出片２５の両側から弾性的な変形により挟持する。このため、バッテリーセル２０が変形自在な袋状であっても、バッテリーセル２０の外周に形成されている密封縁としての突出片２５を挟持部材３１，３２等の隙間１８にて挟持して、放熱構造体３０等の一部（シート３３、連結部３７あるいは挟持部材３１，３２等）を底部１２に接続することで、バッテリーセル２０からの除熱を効率よく行うことができる。挟持部材３１，３２等は、シート３３に対してあるいはそれ自体にて弾性変形により隙間１８（図８を参照）の幅を変化できるので、挟持部材３１，３２等を移動自在に構成することなく、容易に、バッテリーセル２０の端部を挟持可能である。

また、挟持部材３１，３２等は、主としてゴム状弾性体から成る。このため、バッテリーセル２０の端部に密着して、熱伝導性を高めることができる。加えて、挟持部材３１，３２等の弾性変形をより容易に実現できる。さらには、ゴム状弾性体から主として成る挟持部材３１，３２等は、バッテリー１等の軽量化にも寄与する。

放熱構造体３０等は、好ましくは、挟持部材３１，３２等を複数備えるシートであって冷却部材１５側に接するシート３３を、さらに備える。このため、放熱構造体３０等をバッテリー１等の筐体１１内に容易にセットできる。また、挟持部材３１，３２等以外の構成部品（例えば、放熱板３５）を、放熱構造体３０等に固定しやすくなる。

放熱構造体３０等は、好ましくは、バッテリーセル２０同士の隙間１８に配置される放熱板３５をさらに備える。これにより、バッテリーセル２０の側面からの除熱を実現でき、バッテリーセル２０全体の放熱性を高めることができる。

特に、放熱板３５は、バッテリーセル２０の発熱前よりも発熱時に、より密着可能となるような厚さを有するものにすると、バッテリーセル２０の充放電時に放熱性を高めるようにできる。また、放熱板３５の厚さを、バッテリーセル２０の充放電時以外のときに放熱板３５がバッテリーセル２０の側面に接触しないようにすることで、充放電時以外の時に、バッテリーセル２０同士の隙間１８に空気を保持できる。これによって、充放電時以外の時の保温性を発揮できる。これは、寒冷地でのバッテリー１等の使用に有益である。バッテリー１は、低温でも性能低下する。このため、寒冷地では、バッテリーセル２０からの除熱のみならず、バッテリーセル２０を加熱する必要も生じる。放熱板３５は、バッテリーセル２０を一定温度範囲に温調する機能も発揮可能である。

（その他の実施形態）
上述のように、本発明の好適な各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。

例えば、挟持部材３１，３２等は、バッテリーセル２０の下端に位置する突出片２５のみならず、突出片２５を含めたバッテリーセル２０本体の下部を挟持するもの、あるいは突出片２５が下端に存在しない場合には突出片２５の無い下部を挟持するものでも良い。また、挟持部材３１，３２等は、バッテリーセル２０の側部あるいは上部、さらにはバッテリーセル２０の外周を挟持するものでも良い。

バッテリーセル２０は、袋状の（いわゆるバッテリーパックの）形態ではなく、硬質容器の形態を持つセルでも良い。そのような場合、挟持部材３１，３２等は、バッテリーセル２０の下端部、側端部、上端部といった外周部の一部若しくは全部を挟持できるようにするのが好ましい。また、挟持部材３１，３２等は、複数個のバッテリーセル２０を挟持できるものでも良い。

また、挟持部材３１，３２は、放熱構造体３０等において移動自在に設けられていても良い。その場合には、バッテリーセル２０の端部（突出片２５がある場合には突出片２５を含む場合もある）の両側から挟持部材３１，３２を近づけて挟持させることができる。

また、上述の各実施形態の複数の構成要素は、互いに組み合わせ不可能な場合を除いて、自由に組み合わせ可能である。例えば、変形例に係る放熱構造体３０ａ〜３０ｅのいずれかを、第１〜第３のいずれかの実施形態に備えても良い。また、第１若しくは第２実施形態におけるシート３３は、変形例に係る放熱構造体３０ａ〜３０ｅのいずれかに備えても良い。

本発明に係る放熱構造体は、例えば、自動車用のバッテリー、家庭用の充放電可能なバッテリー、ＰＣや携帯電子機器等のバッテリーにも利用できる。

１，１ａ，１ｂ・・・バッテリー、１１・・・筐体、１２・・・底部（筐体の一部の例）、１５・・・冷却部材、１８・・・隙間、２０・・・バッテリーセル、２５・・・突出片（端部の一例）、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ・・・放熱構造体、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ・・・挟持部材、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ・・・挟持部材、３３・・・シート、３５・・・放熱板、３８・・・隙間。

Claims (12)

1. バッテリーセルと冷却部材との間にあって前記バッテリーセルから前記冷却部材に熱を伝導させ、前記バッテリーセルからの放熱を促進するための放熱構造体であって、前記バッテリーセルの端部を着脱自在に挟持可能な挟持部材を有する放熱構造体。
2. 前記挟持部材は、袋状の前記バッテリーセルの外周囲の突出片の両側から弾性的な変形により挟持する請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記挟持部材は、主としてゴム状弾性体から成る請求項１または請求項２に記載の放熱構造体。
4. 前記挟持部材を複数備えるシートであって前記冷却部材側に接するシートを、さらに備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
5. 前記バッテリーセル同士の隙間に配置される放熱板をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放熱構造体。
6. 前記放熱板は、前記バッテリーセルの発熱前よりも発熱時により密着可能な厚さを有する請求項５に記載の放熱構造体。
7. 冷却部材を接触させる筐体内にバッテリーセルを備えたバッテリーであって、
   前記バッテリーセルの前記冷却部材に近い側の端部と前記冷却部材に近い側の前記筐体の一部との間に、前記バッテリーセルから前記冷却部材に熱を伝導させ、前記バッテリーセルからの放熱を促進するための放熱構造体を備え、前記放熱構造体は、前記バッテリーセルの端部を着脱自在に挟持可能な挟持部材を有するバッテリー。
8. 前記挟持部材は、袋状の前記バッテリーセルの外周囲の突出片の両側から弾性的な変形により挟持する請求項７に記載のバッテリー。
9. 前記挟持部材は、主としてゴム状弾性体から成る請求項７または請求項８に記載のバッテリー。
10. 前記挟持部材を複数備えるシートであって前記冷却部材側に接するシートを、さらに備える請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のバッテリー。
11. 前記バッテリーセル同士の隙間に配置される放熱板をさらに備える請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のバッテリー。
12. 前記放熱板は、前記バッテリーセルの発熱前よりも発熱時により密着可能な厚さを有する請求項１１に記載のバッテリー。