JP2020080302A - 放熱構造体、バッテリーセル集合体およびバッテリー - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバッテリーセル間で熱の均一化を図ると共に、バッテリーセルからの放熱性を高める。【解決手段】本発明は、長尺状のゴム状弾性体１６の外側面を第１熱伝導シート１５にて被覆する複数本の柱状体１１と、１本の柱状体１１と、その端面の径方向に隣り合う別の１本の柱状体１１とを、１以上の位置で連結する第２熱伝導シート１２とを備え、第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２が、同一材料か否かを問わず、金属、セラミックスおよび炭素の少なくとも１つを含むシートである放熱構造体１０、その放熱構造体１０を備えるバッテリーセル集合体１およびそのバッテリーセル集合体１を備えるバッテリー３０に関する。【選択図】図４

Description

本発明は、放熱構造体、該放熱構造体を備えるバッテリーセル集合体および該集合体を備えるバッテリーに関する。

自動車、航空機、船舶あるいは家庭用若しくは業務用電子機器の制御システムは、より高精度かつ複雑化してきており、それに伴って、回路基板上の小型電子部品の集積密度が増加の一途を辿っている。この結果、回路基板周辺の発熱による電子部品の故障や短寿命化を解決することが望まれている。

回路基板からの速やかな放熱を実現するには、従来から、回路基板自体を放熱性に優れた材料で構成し、ヒートシンクを取り付け、あるいは冷却ファンを駆動するといった手段を単一で若しくは複数組み合わせて行われている。これらの内、回路基板自体を放熱性に優れた材料、例えばダイヤモンド、ＡｌＮ、ｃＢＮなどから構成する方法は、回路基板のコストを極めて高くしてしまう。また、冷却ファンの配置は、ファンという回転機器の故障、故障防止のためのメンテナンスの必要性や設置スペースの確保が難しいという問題を生じる。これに対して、放熱フィンは、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）を用いた柱状あるいは平板状の突出部位を数多く形成することによって表面積を大きくして放熱性をより高めることのできる簡易な部材であるため、放熱部品として汎用的に用いられている（特許文献１を参照）。

ところで、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、放熱性を高めることが重要視されている。

特開２００８−２４３９９９

通常、バッテリーには、複数個のセル（バッテリーセルと称する）が備えられる。その場合、バッテリーセルの集合体の内部ほど、放熱性に乏しく、該集合体の外側よりも蓄熱しやすい。また、バッテリーセルの集合体は、大小にかかわらず、隙間を有することが多い。隙間に存在する空気は、断熱材として機能するため、バッテリーセルの放熱性を阻害しやすい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のバッテリーセル間で熱の均一化を図ると共に、バッテリーセルからの放熱性を高め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、長尺状のゴム状弾性体の外側面を第１熱伝導シートにて被覆する複数本の柱状体と、１本の前記柱状体とその端面の径方向に隣り合う別の１本の前記柱状体とを１以上の位置で連結する第２熱伝導シートと、を備え、前記第１熱伝導シートおよび前記第２熱伝導シートは、同一材料か否かを問わず、金属、セラミックスおよび炭素の少なくとも１つを含むシートである。
（２）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記ゴム状弾性体は、その中心軸の領域に長さ方向に沿う空間を有する筒状体である。
（３）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記第２熱伝導シートは、その厚さ方向に変形自在なシートである。
（４）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記第２熱伝導シートは、前記柱状体の長さ方向両端に備えられている。
（５）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記柱状体が３本以上備えられ、複数本の前記柱状体は、それらの端面から見てジグザグ状若しくは環状に並べられ、互いに隣り合う前記柱状体が前記第２熱伝導シートによって連結されている。
（６）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記第１熱伝導シートおよび前記第２熱伝導シートの少なくとも１つの表面に、当該表面に接触する熱源から当該表面への熱伝導性を高めるための熱伝導性オイルを有する。
（７）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記熱伝導性オイルは、シリコーンオイルと、前記シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の１以上からなる熱伝導性フィラーとを含む。
（８）上記目的を達成するための一実施形態に係るバッテリーセル集合体は、上述のいずれかの放熱構造体を、前記第２熱伝導シートの両面側から少なくとも１組のバッテリーセルにて挟む構造を持つ。
（９）別の実施形態に係るバッテリーセル集合体は、好ましくは、前記放熱構造体の前記柱状体の配列方向に配置される前記バッテリーセル間の隙間に前記柱状体を備える。
（１０）別の実施形態に係るバッテリーセル集合体において、好ましくは、前記放熱構造体は、前記バッテリーセルの配列方向の外側に突出している。
（１１）上記目的を達成するための一実施形態に係るバッテリーは、上述のいずれかのバッテリーセル集合体を筐体内に配置している。

本発明によれば、複数のバッテリーセル間で熱の均一化を図ると共に、バッテリーセルからの放熱性を高めることができる。

図１は、第１実施形態に係るバッテリーセル集合体の斜視図を示す。 図２は、図１のバッテリーセル集合体を、バッテリーセルの列と列との間に配置される放熱構造体とに分けた状態の一部分解斜視図を示す。 図３は、図１のバッテリーセル集合体の平面図を示す。 図４は、図２の放熱構造体の平面図（４Ａ）および当該平面図中の領域Ａの拡大図（４Ｂ）をそれぞれ示す。 図５は、図４の放熱構造体の変形例およびその一部Ｄの拡大図を示す。 図６は、第２実施形態に係るバッテリーセル集合体を構成するバッテリーセルに放熱構造体を取り付けた状態の斜視図および端面近傍を端面に平行に切断したときの断面図（６Ａ）と、当該断面図における領域Ｅの拡大図（６Ｂ）とをそれぞれ示す。 図７は、本発明の実施形態に係るバッテリーの縦断面図（７Ａ）および当該バッテリーの平面図（７Ｂ）をそれぞれ示す。 図８は、変形実施形態に係るバッテリーセル集合体を、バッテリーセルの列と列との間に配置される放熱構造体とに分けた状態の一部分解斜視図を示す。 図９は、変形実施形態に係るバッテリーセル集合体を、バッテリーセルの列と列との間に配置される放熱構造体とに分けた状態の一部分解斜視図を示す。

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。

１．放熱構造体およびバッテリーセル集合体
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るバッテリーセル集合体の斜視図を示す。図２は、図１のバッテリーセル集合体を、バッテリーセルの列と列との間に配置される放熱構造体とに分けた状態の一部分解斜視図を示す。図３は、図１のバッテリーセル集合体の平面図を示す。

この実施形態では、バッテリーセル集合体１は、複数のバッテリーセル２と、少なくとも２つのバッテリーセル２の間に配置される放熱構造体１０と、を備える。バッテリーセル２の形状は、この実施形態では、円柱であるが、円柱以外の形状（例えば、端面を多角形とした柱状体）でも良い。バッテリーセル２は、その端面方向から見た平面視にて略四角形を構成するように集合している。バッテリーセル集合体１は、好ましくは、バッテリーセル２および放熱構造体１０が離れないように固定されている。その固定方法は、特に制約されないが、バッテリーセル集合体１を束ねる樹脂成型品（ホルダーと称する）３（図１参照）、リングあるいはバンド（不図示）を用いた方法を例示できる。ホルダー３は、バッテリーセル集合体１をその両端側から挟み込むように、バッテリーセル集合体１に備えることができる。ホルダー３は、その厚さ方向に貫通する孔４を複数個備える。孔４は、バッテリーセル２を挿入可能であって保持できる径にて備えられている。ただし、孔４に代えて、バッテリーセル２を嵌め込み可能な凹部（ホルダー３の厚さ方向に貫通していない窪み）をホルダー３に設けても良い。なお、この実施形態およびこれ以降の実施形態において、ホルダー３は、バッテリー集合体に含まれていても、含まれていなくとも良い。また、バッテリー集合体は、１個のホルダー３のみを備えても良い。

放熱構造体１０は、複数のバッテリーセル２から成るセル列の間に配置されている。すなわち、放熱構造体１０は、セル列同士の間にサンドウィッチされている。放熱構造体１０は、複数本の柱状体１１を備える。各柱状体１１は、後述するように、長尺状のゴム状弾性体１６の外側面を第１熱伝導シート１５にて被覆した形態を有する。また、放熱構造体１０は、１本の柱状体１１と、その端面の径方向に隣り合う別の１本の柱状体１１とを、１以上の位置で連結する第２熱伝導シート１２を備える。バッテリーセル集合体１は、第２熱伝導シート１２の両面側から少なくとも１組のバッテリーセル２にて挟む構造を持つ。第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２は、同一材料か否かを問わず、金属、セラミックスおよび炭素の少なくとも１つを含むシートである。例えば、第１熱伝導シート１５を金属含有シート、第２熱伝導シート１２を炭素含有シートにて、それぞれ構成しても良い。また、第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２を、共に、炭素含有シートにて構成しても良い。

第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２は、好ましくは炭素を含むシートであり、さらに好ましくは炭素フィラー（好ましくはグラファイトのフィラー）と樹脂とを含むシートである。本願でいう「炭素」は、グラファイト、グラファイトより結晶性の低いカーボンブラック、膨張黒鉛、ダイヤモンド、ダイヤモンドに近い構造を持つダイヤモンドライクカーボン等の炭素（元素記号：Ｃ）から成る如何なる構造のものも含むように広義に解釈される。

第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２は、この実施形態では、樹脂に、グラファイト繊維やカーボン粒子を配合分散した材料を硬化させた薄いシートとすることができる。グラファイト繊維およびカーボン粒子は、炭素フィラーの概念に含まれる。第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２は、炭素に代えて若しくは炭素と共に、金属および／またはセラミックスを含んでも良い。金属としては、アルミニウム、金、銀、銅、それらの内の少なくとも１つを含む合金などの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。また、セラミックスとしては、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮなどの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。

樹脂は、第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２の全質量に対して５０質量％を超えていても、あるいは炭素フィラーが上記全質量に対して５０質量％を超えていても良い。すなわち、第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２は、熱伝導に大きな支障が無い限り、樹脂を主材とし、あるいは炭素フィラーを主材としても良い。樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂を好適に使用できる。樹脂としては、バッテリーセル２からの熱を伝導する際に溶融しない程度の融点を備える樹脂が好ましく、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）等を好適に挙げることができる。樹脂は、第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２の中に、繊維状あるいは粒子状で存在する他、不定形状で存在していても良い。このような樹脂は、炭素フィラーを分離困難にシート状に固めるのに寄与する。第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２は、炭素フィラー、樹脂の他、熱伝導をより高めるためのフィラーとして、ＡｌＮあるいはダイヤモンドを分散していても良い。また、樹脂に代えて、樹脂よりも柔軟なエラストマー（例えば、ゴム）を用いても良い。

第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２は、導電性（電気が流れる性質）に優れるか否かは問わない。第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２は、必ずしも導電性に優れていることを要せず、導電性が低く、高熱伝導性を有するだけでも良い。その場合、第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２を、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（グラファイトより導電性は低い）などを含むシートとしても良い。

第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２は、湾曲性（若しくは屈曲性）のあるシートであるのが好ましく、その厚さには制約はないが、０．３〜５ｍｍが好ましく、０．３〜１ｍｍがより好ましい。第２熱伝導シート１２は、その厚さ方向（シート面に垂直な方向）に変形自在なシートであるのが好ましい。第２熱伝導シート１２は、バッテリーセル２の外側面に接する可能性の高い部位であるため、その外側面の形状に応じて接触しやすいように変形自在な方が好ましいからである。なお、一般的に、熱伝導率は、その厚さが増加するほど低下するため、シートの強度、可撓性および熱伝導性を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。

第２熱伝導シート１２は、好ましくは、柱状体１１の長さ方向両端に備えられているが、一端に備えられていても良い。ここで、「両端」あるいは「一端」は、本願では、柱状体１１の端部のみならず、端部近傍でも良く、柱状体１１の長さの中央から両端方向に移動した位置であれば全て含むように解釈される。第２熱伝導シート１２は、柱状体１１同士の間隔を、第２熱伝導シート１２の長さを上限として縮めることを可能に、若しくは第２熱伝導シート１２に力を及ぼしていないときの長さを基準に伸縮可能にする軟質のシートであっても良い。その場合には、放熱構造体１０は、カーテンのようにその長さ方向（柱状体１１の並ぶ方向）を変化できる。一方、第２熱伝導シート１２は、柱状体１１同士の間隔を大きく変化させないほどに硬質のシートであっても良い。その場合には、放熱構造体１０は、その長さ方向を変化不能、若しくは変化可能であってもわずかに変化できる程度の構造体となる。

図３に示すように、放熱構造体１０は、複数のバッテリーセル２を充填させた状態において、バッテリーセル２の列の間に挟まれた状態で配置されている。柱状体１１は、３個のバッテリーセル２によって形成される隙間に存在する。より詳細に説明すれば、以下のとおりである。この実施形態では、円柱形状のバッテリーセル２を最密充填させてバッテリーセル集合体１を形成している。３つのバッテリーセル２の外側面を近接させた内部、すなわち、各バッテリーセル２の中心軸を結ぶ正三角形の領域の内部には隙間が生じる。放熱構造体１０の柱状体１１は、当該隙間に配置される。柱状体１１は、好ましくは、バッテリーセル２から圧縮されて、径方向に押しつぶされるほどの大きさを有する。バッテリーセル２と柱状体１１の外側面の第１熱伝導シート１５との接触を確実にする必要からである。柱状体１１同士は第２熱伝導シート１２で接続されている。放熱構造体１０は、図３に示すように、柱状体を３本以上備えていて、複数本の柱状体１１の端面から見てジグザグ状に並べられ、互いに隣り合う柱状体１１を第２熱伝導シート１２によって連結した構造を有している。このため、バッテリーセル２の熱は、第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２を伝わり、放熱構造体１０全体、さらにはバッテリーセル集合体１全体の熱の均一化を図ることができる。

図４は、図２の放熱構造体の平面図（４Ａ）および当該平面図中の領域Ａの拡大図（４Ｂ）をそれぞれ示す。

柱状体１１は、その中心軸またはその近傍を空間１７とする筒状で長尺状のゴム状弾性体１６と、当該ゴム状弾性体１６の外側面を第１熱伝導シート１５にて被覆した構造を有する。空間１７は、必須の構成要素ではなく、柱状体１１の内部に備えていなくとも良い。柱状体１１は、ゴム状弾性体１６と第１熱伝導シート１５との２層構造体としたときには、ゴム状弾性体１６を、その中心軸の領域において長さ方向に沿う空間１７を有さずに、ゴム状弾性体１６の内部に空孔を分散させたクッション材としても良い。

ゴム状弾性体１６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１６は、第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２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１６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１６は、その熱伝導性を少しでも高めるために、ゴム中にＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、ダイヤモンドの粒子等に代表されるフィラーを分散して構成されていても良い。なお、第２熱伝導シート１２は、上記のようなゴム状弾性体を備えておらず、バッテリーセル２の外側面の接触によって変形容易なシートである。

放熱構造体１０は、好ましくは、第１熱伝導シート１５および第２熱伝導シート１２の少なくとも１つの表面に、当該表面に接触する熱源としてのバッテリーセル２から当該表面への熱伝導性を高めるための熱伝導性オイルを有する。熱伝導性オイルは、好ましくは、シリコーンオイルと、シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の１以上からなる熱伝導性フィラーとを含む。第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２は、微視的に、隙間（孔あるいは凹部）を有する。通常、当該隙間には空気が存在し、熱伝導性に悪影響を及ぼす可能性が有る。熱伝導性オイルは、その隙間を埋めて、空気に代わって存在することになり、第１熱伝導シート１５または第２熱伝導シート１２の熱伝導性を向上させる機能を有する。

熱伝導性オイルは、第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２の表面、少なくともバッテリーセル２と第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２とが接触する面に備えられている。本願において、熱伝導性オイルの「オイル」は、非水溶性の常温（２０〜２５℃の範囲の任意の温度）で液状若しくは半固形状の可燃物質をいう。「オイル」という文言に代え、「グリース」あるいは「ワックス」を用いることもできる。熱伝導性オイルは、バッテリーセル２から第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２に熱を伝える際に熱伝導の障害にならない性質のオイルである。熱伝導性オイルには、炭化水素系のオイル、シリコーンオイルを用いることができる。熱伝導性オイルは、好ましくは、シリコーンオイルと、シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の１以上からなる熱伝導性フィラーとを含む。

シリコーンオイルは、好ましくは、シロキサン結合が２０００以下の直鎖構造の分子から成る。シリコーンオイルは、ストレートシリコーンオイルと、変性シリコーンオイルとに大別される。ストレートシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルを例示できる。変性シリコーンオイルとしては、反応性シリコーンオイル、非反応性シリコーンオイルを例示できる。反応性シリコーンオイルは、例えば、アミノ変性タイプ、エポキシ変性タイプ、カルボキシ変性タイプ、カルビノール変性タイプ、メタクリル変性タイプ、メルカプト変性タイプ、フェノール変性タイプ等の各種シリコーンオイルを含む。非反応性シリコーンオイルは、ポリエーテル変性タイプ、メチルスチリル変性タイプ、アルキル変性タイプ、高級脂肪酸エステル変性タイプ、親水性特殊変性タイプ、高級脂肪酸含有タイプ、フッ素変性タイプ等の各種シリコーンオイルを含む。シリコーンオイルは、耐熱性、耐寒性、粘度安定性、熱伝導性に優れたオイルであるため、第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２の表面に塗布して、バッテリーセル２と第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２との間に介在させる熱伝導性オイルとして特に好適である。

熱伝導性オイルは、好ましくは、油分以外に、金属、セラミックスまたは炭素の１以上からなる熱伝導性フィラーを含む。金属としては、金、銀、銅、アルミニウム、ベリリウム、タングステンなどを例示できる。セラミックスとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、キュービック窒化ホウ素、ヘキサゴナル窒化ホウ素などを例示できる。炭素としては、ダイヤモンド、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスカーボン、カーボンナノチューブなどを例示できる。

熱伝導性オイルは、バッテリーセル２と第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２との間に介在する他、第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２と後述のバッテリー３０の筐体との間に介在する方が好ましい。熱伝導性オイルは、第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２の全面に塗布されていても、同シート１５，１２の一部分に塗布されていても良い。熱伝導性オイルを第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２に存在させる方法は、特に制約されることなく、スプレーを用いた噴霧、刷毛等を用いた塗布、熱伝導性オイル中への第１熱伝導シート１５および／または第２熱伝導シート１２の浸漬など、如何なる方法によるものでも良い。

図５は、図４の放熱構造体の変形例およびその一部Ｄの拡大図を示す。

図５に示す放熱構造体１０ａは、一部Ｄの拡大図からも明らかなように、柱状体１１同士を、厚さ方向に対向する２枚の第２熱伝導シート１２，２２で連結した形態を有する。第２熱伝導シート１２は、第２熱伝導シート２２の一面に対して隙間を隔てて配置されている。図５は、柱状体１１の長さ方向の一端面側から見た図であるため、当該一端側と反対側の端部を描いていない。しかし、当該反対側の端部にも、第２熱伝導シート１２，２２が２本の柱状体１１を連結している。また、第２熱伝導シート１２，２２は、全ての柱状体に連結しているが、部分的に、柱状体１１同士を連結していても良い。すなわち、第２熱伝導シート１２だけで柱状体１１同士を連結する部分が存在していても良い。

上記のように、放熱構造体１０ａの両側から挟む両バッテリーセル２に近い位置に第２熱伝導シート１２，２２を備えると、第２熱伝導シート１２，２２を挟んで両側にあるバッテリーセル２は、矢印Ｂおよび矢印Ｃの方向から、それぞれ、第２熱伝導シート１２の外側面および第２熱伝導シート２２の外側面に接触するようになる。このため、放熱構造体１０ａの片側に位置するバッテリーセル２からの熱を第２熱伝導シート１２に、当該片側と反対側に位置するバッテリーセル２からの熱を第２熱伝導シート２２に、それぞれ伝えやすくなる。

（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。第２実施形態において、第１実施形態と共通する部分については、第１実施形態における説明を代用することとし、重複した説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係るバッテリーセル集合体を構成するバッテリーセルに放熱構造体を取り付けた状態の斜視図および端面近傍を端面に平行に切断したときの断面図（６Ａ）と、当該断面図における領域Ｅの拡大図（６Ｂ）とをそれぞれ示す。

第２実施形態に係る放熱構造体１０ｂは、バッテリーセル２の外側面を環状に覆う構造を有する。放熱構造体１０ｂは、複数本の柱状体１１と、隣り合う柱状体１１同士を連結する第２熱伝導シート１２とを備える。柱状体１１は、それらの端面から環状に並べられ、第２熱伝導シート１２によって連結されている。第２熱伝導シート１２は、柱状体１１の長さ方向両端に備える。ただし、第２熱伝導シート１２は、一端のみに備えても良い。バッテリーセル集合体１は、放熱構造体１０ｂを装着したバッテリーセル２を充填した構造を有する。このように、放熱構造体１０ｂを１本のバッテリーセル２用に用いても、放熱性の高いバッテリーセル集合体１を構成できる。

２．バッテリー
次に、本発明の実施形態に係るバッテリーについて説明する。この実施形態において、放熱構造体およびバッテリーセル集合体の各実施形態と共通する部分については、当該各実施形態における説明を代用することとし、重複した説明を省略する。

図７は、本発明の実施形態に係るバッテリーの縦断面図（７Ａ）および当該バッテリーの平面図（７Ｂ）をそれぞれ示す。

この実施形態において、バッテリー３０は、例えば、電気自動車用のバッテリーであって、バッテリーセル集合体１を備える。放熱構造体１０は、図７（７Ｂ）に示すように、バッテリーセル２の列と列の間に配置されている。バッテリーセル集合体１は、バッテリーセル２および放熱構造体１０が分離しないように、前述のリングあるいはバンド等を用いて固定されている。バッテリーセル集合体１は、前述のように、放熱構造体１０の柱状体１１の配列方向に配置されるバッテリーセル２間の隙間に柱状体１１を備える。バッテリー３０は、例えば、一方に開口する凹部３４を持つ有底型の筐体３１を備える。筐体３１は、一方を開口せずに、非開口の筐体としても良い。筐体３１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。バッテリーセル集合体１は、放熱構造体１０を挟んだ状態で、凹部３４内に配置されている。筐体３１の底部３２には、冷却媒体（冷却剤、冷却部材ともいう）３５の一例である冷却水を流すために、１または複数のパイプ３３が備えられている。ここで、１または複数の第２熱伝導シート１２，２２は、放熱構造体１０，１０ａ，１０ｂの柱状体１１から延長して、筐体３１の底部３２に固定しても良い。これによって、バッテリーセル２からの熱を底部３２に速やかに伝達することができる。

３．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、放熱構造体１０，１０ａ，１０ｂと接触させる熱源は、バッテリーセル２のみならず、回路基板や電子機器本体などの他の対象物でも良い。例えば、熱源は、キャパシタおよびＩＣチップ等の電子部品であっても良い。また、冷却媒体３５は、冷却用の水のみならず、有機溶剤、液体窒素、冷却用の気体であっても良い。また、放熱構造体１０，１０ａ，１０ｂは、バッテリー３０以外の構造物、例えば、電子機器、家電、発電装置等に配置されていても良い。放熱構造体１０，１０ａは、バッテリーセル２の列と列との間のみならず、当該列と直角方向の行方向、あるいは非直角の別方向に配置されていてもよい。

別の実施形態に係るバッテリーセル集合体において、放熱構造体は、バッテリーセル２の配列方向の外側に突出していても良い。具体的には、図８および図９に示す形態を例示できる。

図８は、変形実施形態に係るバッテリーセル集合体を、バッテリーセルの列と列との間に配置される放熱構造体とに分けた状態の一部分解斜視図を示す。図８に示す例では、複数並べられたバッテリーセル２の間に、バッテリーセル２の配列方向（図８の横方向）の長さよりも長い放熱構造体１０ｃが配置されている。従って、放熱構造体１０ｃは、複数のバッテリーセル２の両側にはみ出す形となっている。当該はみ出した部分は、放熱フィンとして機能する。このため、図８の変形例は、第１実施形態と比較して、バッテリーセル２からの放熱性をより高くすることが可能である。

図９は、別の変形実施形態に係るバッテリーセル集合体の一部分解斜視図を示す。図９の例では、放熱構造体に蛇腹状の熱伝導部材１３を取り付けて放熱構造体１０ｄが構成され、複数のバッテリーセル２の間に配置されている。従って、放熱構造体１０ｄは、蛇腹状の熱伝導部材１３を介して、バッテリーセル２からの放熱性を高めることができる。なお、熱伝導部材１３の形状は、図９に示した形態に限られず、単位体積あたりの表面積を大きくすることのできる種々の形状を採ることができる。

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、バッテリー３０の筐体３１内に、第１実施形態に係るバッテリーセル集合体１（放熱構造体１０，１０ａを備えるもの）のみならず、第２実施形態に係るバッテリーセル集合体１（放熱構造体１０ｂを備えるもの）を配置しても良い。例えば、バッテリー３０の筐体３１内に、図８または図９に示す変形例に係るバッテリーセル集合体を配置することも可能である。

本発明に係る放熱構造体は、例えば、自動車用バッテリーの他、自動車、工業用ロボット、発電装置、ＰＣ、家庭用電化製品などの各種電子機器にも利用することができる。また、本発明に係るバッテリーは、自動車用のバッテリー以外に、家庭用の充放電可能なバッテリー、ＰＣ等の電子機器用のバッテリーにも利用できる。

１・・・バッテリーセル集合体、２・・・バッテリーセル、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・放熱構造体、１１・・・柱状体、１２，２２・・・第２熱伝導シート、１５・・・第１熱伝導シート、１６・・・ゴム状弾性体、１７・・・空間、３０・・・バッテリー。

Claims (11)

1. 長尺状のゴム状弾性体の外側面を第１熱伝導シートにて被覆する複数本の柱状体と、
   １本の前記柱状体と、その端面の径方向に隣り合う別の１本の前記柱状体とを、１以上の位置で連結する第２熱伝導シートと、
   を備え、
   前記第１熱伝導シートおよび前記第２熱伝導シートは、同一材料か否かを問わず、金属、セラミックスおよび炭素の少なくとも１つを含むシートである放熱構造体。
2. 前記ゴム状弾性体は、その中心軸の領域に長さ方向に沿う空間を有する筒状体である請求項１に記載の放熱構造体。
3. 前記第２熱伝導シートは、その厚さ方向に変形自在なシートである請求項１または２に記載の放熱構造体。
4. 前記第２熱伝導シートは、前記柱状体の長さ方向両端に備えられている請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱構造体。
5. 前記柱状体を３本以上備え、
   複数本の前記柱状体は、それらの端面から見てジグザグ状若しくは環状に並べられ、互いに隣り合う前記柱状体を前記第２熱伝導シートによって連結している請求項１から４のいずれか１項に記載の放熱構造体。
6. 前記第１熱伝導シートおよび前記第２熱伝導シートの少なくとも１つの表面に、当該表面に接触する熱源から当該表面への熱伝導性を高めるための熱伝導性オイルを有する請求項１から５のいずれか１項に記載の放熱構造体。
7. 前記熱伝導性オイルは、シリコーンオイルと、前記シリコーンオイルより熱伝導性が高く、金属、セラミックスまたは炭素の１以上からなる熱伝導性フィラーとを含む請求項６に記載の放熱構造体。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の放熱構造体を、前記第２熱伝導シートの両面側から少なくとも１組のバッテリーセルにて挟む構造を持つバッテリーセル集合体。
9. 前記放熱構造体の前記柱状体の配列方向に配置される前記バッテリーセル間の隙間に前記柱状体を備える請求項８に記載のバッテリーセル集合体。
10. 前記放熱構造体は、前記バッテリーセルの配列方向の外側に突出している請求項８または９に記載のバッテリーセル集合体。
11. 請求項８から１０のいずれか１項に記載のバッテリーセル集合体を筐体内に配置しているバッテリー。