JP2022062288A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電池間における温度分布のばらつきを低減しながら過熱の連鎖を抑制する。
【解決手段】電池モジュール１は、積層された複数の電池１４と、隣接する２つの電池１４間に配置され、当該２つの電池１４間を電気的に絶縁するセパレータ１６であって、熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４を有するセパレータ１６と、複数の電池１４に熱的に接続される冷却部６と、を備える。熱伝導抑制部７２は、熱伝導促進部７４よりも熱伝導性が低く、隣接する２つの電池１４間の熱伝導を抑制する。熱伝導促進部７４は、冷却部６に当接し、隣接する２つの電池１４間の熱伝導を促進するとともに電池１４の熱を冷却部６に伝導する。
【選択図】図３

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、複数個の電池が電気的に接続された電池モジュールが知られている。このような電池モジュールに関して、特許文献１には、複数の電池が積層された電池積層体と、隣り合う電池の間に配置されたセパレータと、電池積層体の両端に配置された金属製のエンドプレートと、電池積層体の両端に位置する電池とエンドプレートとの間に配置されたエンドセパレータと、各電池に伝熱状態に連結された冷却プレートと、を備えた電池モジュールが開示されている。

この電池モジュールでは、エンドプレートとエンドセパレータとの接合面に空隙を設けて、エンドプレートとエンドセパレータとの接触面積を低減していた。これにより、電池積層体の両端面に位置する電池が伝熱性に優れたエンドプレートによって他の電池よりも冷却されることを阻止して、複数の電池の温度分布のばらつきを低減していた。

特開２０１５－１１１４９３号公報

電池モジュールでは、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。特に、近年は電池モジュールのさらなる高容量化が求められており、この要求を満たすために電池の高容量化が進んでいる。電池が高容量化すると電池の温度上昇が大きくなる傾向にあるため、過熱の連鎖がより起こりやすくなる。

過熱の連鎖を抑制する方法としては、例えば各電池の間に断熱材を挟んで、隣り合う電池間での熱の移動を抑制することが考えられる。しかしながら、隣り合う電池間での熱の移動を抑制すると、電池間に温度分布のばらつきが生じやすくなる。複数の電池の寿命を揃え、電池モジュール全体の寿命を延ばす観点からは、電池間の温度分布のばらつきは回避することが望まれる。

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、複数の電池間における温度分布のばらつきを低減しながら過熱の連鎖を抑制する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。この電池モジュールは、積層された複数の電池と、隣接する２つの電池間に配置され、当該２つの電池間を電気的に絶縁するセパレータであって、熱伝導抑制部および熱伝導促進部を有するセパレータと、複数の電池に熱的に接続される冷却部と、を備える。熱伝導抑制部は、熱伝導促進部よりも熱伝導性が低く、隣接する２つの電池間の熱伝導を抑制し、熱伝導促進部は、冷却部に当接し、隣接する２つの電池間の熱伝導を促進するとともに電池の熱を冷却部に伝導する。

なお、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。

本発明によれば、複数の電池間における温度分布のばらつきを低減しながら過熱の連鎖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斜視図である。 電池モジュールの分解斜視図である。 電池モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。 電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。 電池モジュールの一部を模式的に示す平面図である。 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。 実施の形態３に係る電池モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。 変形例１に係る電池モジュールの一部を模式的に示す平面図である。

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、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には、特に言及がない限りこの用語は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。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（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。電池モジュール１は、電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、冷却部６と、熱伝導層１０と、拘束部材１２と、を備える。

電池積層体２は、複数の電池１４と、セパレータ１６と、を有する。各電池１４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。各電池１４は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶１８を有する。外装缶１８の一面には図示しない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、開口を塞ぐ封口板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の出力端子２２が配置され、他端寄りに負極の出力端子２２が配置される。一対の出力端子２２はそれぞれ、電極体を構成する正極板、負極板と電気的に接続される。以下では適宜、正極の出力端子２２を正極端子２２ａと称し、負極の出力端子２２を負極端子２２ｂと称する。また、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。

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。封口板２０と外装缶１８の開口とは、例えばレーザー溶接により接合される。各出力端子２２は、封口板２０に形成された貫通孔（図示せず）に挿通される。各出力端子２２と各貫通孔との間には、絶縁性のシール部材（図示せず）が介在する。

本実施の形態の説明では、便宜上、封口板２０を電池１４の上面、封口板２０と対向する外装缶１８の底面を電池１４の下面とする。また、電池１４は、上面および下面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１４が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。また、主表面は、上面および下面の長辺と接続される長側面である。上面、下面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１４の側面とする。この側面は、上面および下面の短辺と接続される一対の短側面である。

また、便宜上、電池積層体２において電池１４の上面側の面を電池積層体２の上面とし、電池１４の下面側の面を電池積層体２の下面とし、電池１４の側面側の面を電池積層体２の側面とする。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本発明において上面と規定された部分は、下面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。

封口板２０には、一対の出力端子２２の間に弁部２４が設けられる。弁部２４は、安全弁とも呼ばれ、電池１４の内部のガスを放出するための機構である。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、例えば、封口板２０の一部に設けられる、他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。この構成では、外装缶１８の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで開弁される。各電池１４の弁部２４は、後述する排気ダクト３８に接続され、電池内部のガスは弁部２４から排気ダクト３８に排出される。

また、各電池１４は、絶縁フィルム２６を有する。絶縁フィルム２６は、例えば筒状のシュリンクチューブであり、外装缶１８を内部に通した後に加熱される。これにより、絶縁フィルム２６は収縮し、外装缶１８の２つの主表面、２つの側面および底面を被覆する。絶縁フィルム２６により、隣り合う電池１４間、あるいは電池１４とエンドプレート４や拘束部材１２との間の短絡を抑制することができる。

複数の電池１４は、隣り合う電池１４の主表面同士が対向するようにして所定の間隔で積層される。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１４の積層には、複数の電池１４を水平に並べることも含まれる。本実施の形態では、電池１４は水平に積層されている。したがって、電池１４の積層方向Ｘは、水平に延びる方向である。以下では適宜、水平で且つ積層方向Ｘに垂直な方向を水平方向Ｙとし、積層方向Ｘおよび水平方向Ｙに対し垂直な方向を鉛直方向Ｚとする。

また、各電池１４は、出力端子２２が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態の各電池１４は、出力端子２２が鉛直方向上方を向くように配置される。この状態で、各電池１４における一対の出力端子２２は水平方向Ｙに並ぶ。典型的には、隣接する電池１４を直列に接続する場合、一方の電池１４の正極端子２２ａと他方の電池１４の負極端子２２ｂとが隣り合うように積層される。また、隣接する電池１４を並列に接続する場合、一方の電池１４の正極端子２２ａと他方の電池１４の正極端子２２ａとが隣り合うように積層される。

セパレータ１６は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有するシートからなる。セパレータ１６は、隣接する２つの電池１４間に配置され、当該２つの電池１４間を電気的に絶縁する。セパレータ１６の構造については後に詳細に説明する。

電池積層体２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、積層方向Ｘにおける電池積層体２の両端に配置される。一対のエンドプレート４は、積層方向Ｘにおける両端に位置する電池１４と、外端セパレータ５を介して隣り合う。外端セパレータ５は、例えばポリプロピレン（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）等の熱可塑性樹脂で構成される絶縁性の樹脂シートである。各エンドプレート４は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属で構成される金属板である。エンドプレート４と電池１４との間に外端セパレータ５が介在することで、両者が絶縁される。

各エンドプレート４は、水平方向Ｙを向く２つの面に締結孔４ａを有する。本実施の形態では、３つの締結孔４ａが鉛直方向Ｚに所定の間隔をあけて配置されている。締結孔４ａが設けられる面は、拘束部材１２の後述する平面部５４と対向する。

電池積層体２の上面には、バスバープレート２８が載置される。バスバープレート２８は、複数の電池１４の上面を覆う板状の部材である。バスバープレート２８は、各電池１４の弁部２４に対応する位置に、弁部２４を露出させる複数の開口部３２を有する。また、バスバープレート２８は、開口部３２の上方を覆うダクト天板３４と、開口部３２の側方を囲う側壁３６と、を有する。ダクト天板３４が側壁３６の上端に固定されることで、バスバープレート２８に排気ダクト３８が形成される。各弁部２４は、開口部３２を介して排気ダクト３８に連通される。

また、バスバープレート２８は、各電池１４の出力端子２２に対応する位置に、出力端子２２を露出させる開口部４０を有する。各開口部４０には、バスバー４２が載置される。複数のバスバー４２は、バスバープレート２８によって支持される。各開口部４０に載置されたバスバー４２によって、隣り合う電池１４の正極端子２２ａと負極端子２２ｂとが電気的に接続される。

バスバー４２は、銅やアルミニウム等の金属で構成される略帯状の部材である。バスバー４２は、一方の端部が一方の電池１４の正極端子２２ａに接続され、他方の端部が他方の電池１４の負極端子２２ｂに接続される。なお、バスバー４２は、隣接する複数個の電池１４における同極性の出力端子２２どうしを並列接続して電池ブロックを形成し、さらに電池ブロックどうしを直列接続してもよい。

積層方向Ｘにおいて両端に位置する電池１４の出力端子２２に接続されるバスバー４２は、外部接続端子４４を有する。外部接続端子４４は、外部負荷（図示せず）に接続される。また、バスバープレート２８には、電圧検出線４６が載置される。電圧検出線４６は、複数の電池１４に電気的に接続されて各電池１４の電圧を検出する。電圧検出線４６は、複数の導線（図示せず）を有する。各導線は、一端が各バスバー４２に接続され、他端がコネクタ４８に接続される。コネクタ４８は、外部の電池ＥＣＵ（図示せず）等に接続される。電池ＥＣＵは、各電池１４の電圧等の検知、各電池１４の充放電等を制御する。

冷却部６は、複数の電池１４に熱的に接続されて、つまり各電池１４に熱交換可能に接続されて、各電池１４を冷却する機構である。本実施の形態の冷却部６は、冷却プレート６ａと介在層６ｂとが積層された構造を有する。冷却プレート６ａおよび介在層６ｂは、積層方向Ｘおよび水平方向Ｙに延在する平板状であり、鉛直方向Ｚに積層されている。例えば冷却プレート６ａは、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料で構成される。また、例えば介在層６ｂは、アクリルゴムシートやシリコーンゴムシート等の良好な熱伝導性および絶縁性を有する公知の樹脂シートで構成される。介在層６ｂは、良好な熱伝導性および絶縁性を有する公知の接着剤やグリス等で構成されてもよい。

介在層６ｂは絶縁性を有していなくてもよい。例えば、外装缶１８が絶縁フィルム２６等で十分に絶縁されている場合には、介在層６ｂとして絶縁性を有しないシート、接着剤、グリス等を採用することができる。なお、外装缶１８を絶縁フィルム２６等で絶縁するとともに、介在層６ｂとして良好な熱伝導性および絶縁性を有するシート等を用いる場合には、より確実な絶縁を実現することができる。

冷却部６は電池積層体２の下面側に配置され、冷却部６の主表面に電池積層体２が載置される。したがって、電池積層体２と冷却部６とは鉛直方向Ｚに並ぶ。介在層６ｂは、電池積層体２と冷却プレート６ａとの間に介在する。つまり、冷却プレート６ａは、介在層６ｂを介して電池積層体２に熱的に接続される。介在層６ｂを電池積層体２と冷却プレート６ａとの間に配置することで、各電池１４と冷却プレート６ａとの熱的な接続をより確実に得ることができる。このため、各電池１４の冷却効率を高めることができるとともに、各電池１４をより均一に冷却することができる。また、介在層６ｂが絶縁性を有することで、電池積層体２と冷却プレート６ａとが電気的に接続されてしまうことを回避することができる。介在層６ｂを接着剤や樹脂シートで構成した場合は、さらに、介在層６ｂによって、ＸＹ平面の延在方向における電池積層体２と冷却プレート６ａとのずれを抑制するという効果も期待できる。

冷却プレート６ａは、後述する吸熱部７６（図３参照）に熱的に接続される。例えば吸熱部７６は、水やエチレングリコール等の冷媒が流れる流路（図示せず）を内部に有する。この流路は、電池モジュール１の外部に熱的に接続されている。吸熱部７６は、冷却プレート６ａから熱を吸収し、冷媒を介して電池モジュール１の外部に移動させる。これにより、各電池１４の冷却効率をより高めることができる。

熱伝導層１０は、拘束部材１２と電池積層体２との間に配置されて、各電池１４の熱を拘束部材１２に伝導する。また熱伝導層１０は、絶縁性を有し、拘束部材１２と電池積層体２とを絶縁するサイドセパレータとしても機能する。複数の電池１４はそれぞれ、冷却部６と対向する第１面１４ａと、第１面１４ａとは異なる第２面１４ｂと、を有する。そして、熱伝導層１０は、拘束部材１２と各電池１４の第２面１４ｂとの間に配置される。本実施の形態では、冷却部６が各電池１４の下面と対向し、拘束部材１２が各電池１４の側面と対向する。このため、第１面１４ａは電池１４の下面であり、第２面１４ｂは電池１４の側面である。したがって、第２面１４ｂは第１面１４ａから連続する面である。

本実施の形態では、水平方向Ｙに一対の熱伝導層１０が配列される。各熱伝導層１０は、電池１４の積層方向Ｘに長い平板状である。一対の熱伝導層１０の間には、電池積層体２が配置される。熱伝導層１０は、介在層６ｂと同様に樹脂シートや、接着剤、グリス等で構成することができる。

拘束部材１２は、バインドバーとも呼ばれ、電池１４の積層方向Ｘに延びる長尺状の部材である。拘束部材１２は、各電池１４の第２面１４ｂ（側面）と対向するように配置される。本実施の形態では、水平方向Ｙに一対の拘束部材１２が配列される。各拘束部材１２は金属製である。拘束部材１２を構成する金属としては、鉄やステンレス鋼等が例示される。一対の拘束部材１２の間には、電池積層体２、一対のエンドプレート４、冷却部６および一対の熱伝導層１０が配置される。

本実施の形態の拘束部材１２は、平面部５４と、一対の腕部５６と、を有する。平面部５４は矩形状であり、電池積層体２の側面に沿って積層方向Ｘに延びる。一対の腕部５６は、鉛直方向Ｚにおける平面部５４の両側の端部領域から電池積層体２側に突出する。つまり、一方の腕部５６は、平面部５４の上辺から電池積層体２側に突出し、他方の腕部５６は、平面部５４の下辺から電池積層体２側に突出する。したがって、一対の腕部５６は、電池積層体２および冷却部６の配列方向で互いに対向する。一対の腕部５６の間には、電池積層体２、冷却部６および熱伝導層１０が配置される。

平面部５４における各エンドプレート４と対向する領域には、コンタクトプレート６８が溶接等により固定される。コンタクトプレート６８は、鉛直方向Ｚに長い部材である。コンタクトプレート６８には、エンドプレート４の締結孔４ａに対応する位置に、コンタクトプレート６８を水平方向Ｙに貫通する貫通孔７０が設けられる。また、平面部５４は、コンタクトプレート６８の貫通孔７０に対応する位置に、平面部５４を水平方向Ｙに貫通する貫通孔５８を有する。

各拘束部材１２の平面部５４に一対のエンドプレート４が係合することで、複数の電池１４が積層方向Ｘに挟み込まれる。具体的には、複数の電池１４と複数のセパレータ１６とが交互に配列されて電池積層体２が形成され、電池積層体２が外端セパレータ５を介して一対のエンドプレート４で積層方向Ｘに挟まれる。また、電池積層体２の下面に冷却部６が配置される。この状態で、電池積層体２が一対の熱伝導層１０で水平方向Ｙに挟まれる。さらに、一対の熱伝導層１０の外側から、一対の拘束部材１２が全体を水平方向Ｙに挟み込む。

一対のエンドプレート４と一対の拘束部材１２とは、締結孔４ａ、貫通孔７０および貫通孔５８が重なり合うように、互いに位置合わせされる。そして、ねじ等の締結部材５９が貫通孔５８および貫通孔７０に挿通され、締結孔４ａに螺合される。これにより、一対のエンドプレート４と一対の拘束部材１２とが固定される。一対のエンドプレート４と一対の拘束部材１２とが係合されることで、複数の電池１４は、積層方向Ｘにおいて締め付けられて拘束される。これにより、各電池１４は、積層方向Ｘにおいて位置決めされる。

また、拘束部材１２は、複数の電池１４を積層方向Ｘに挟み込むとともに、電池積層体２および冷却部６をこれらの配列方向に挟み込む。具体的には、拘束部材１２は、電池１４の積層方向Ｘにおける平面部５４の両端部が一対のエンドプレート４と係合することで、複数の電池１４を積層方向Ｘに挟み込む。また、拘束部材１２は、一対の腕部５６で電池積層体２および冷却部６を鉛直方向Ｚに挟み込む。つまり、拘束部材１２は、複数の電池１４を締結する機能と、電池積層体２と冷却部６とを締結する機能とを兼ね備えている。したがって、電池積層体２と冷却部６とは、従来の構造とは異なり、ねじで非締結である。

一対の腕部５６によって電池積層体２および冷却部６が鉛直方向Ｚに挟み込まれた状態で、介在層６ｂは、電池積層体２および冷却プレート６ａに押圧されて、弾性変形または塑性変形する。これにより、電池積層体２と冷却プレート６ａとの熱的な接続をより確実に得ることができる。また、電池積層体２全体の冷却の均一化を図ることができる。さらに、電池積層体２と冷却プレート６ａとのＸＹ平面方向のずれをより一層抑制することができる。

一例として、これらの組み付けが完了した後に、電池積層体２にバスバープレート２８が載置される。そして、各電池１４の出力端子２２にバスバー４２が取り付けられて、複数の電池１４の出力端子２２どうしが電気的に接続される。例えばバスバー４２は、溶接により出力端子２２に固定される。

バスバープレート２８の上面には、トップカバー６０が積層される。トップカバー６０により、電池１４の出力端子２２や弁部２４、バスバー４２等への結露水や塵埃等の接触が抑制される。トップカバー６０は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。トップカバー６０は、鉛直方向Ｚで外部接続端子４４と重なる位置に絶縁カバー部６２を有する。トップカバー６０は、例えばスナップフィットによりバスバープレート２８に固定される。トップカバー６０がバスバープレート２８に載置された状態で、外部接続端子４４が絶縁カバー部６２で覆われる。

図３は、電池モジュール１の一部を模式的に示す斜視図である。図４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。図４では、電池１４の内部構造の図示を省略している。

セパレータ１６は、熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４を有する。熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４はともに絶縁性を有し、隣り合う２つの電池１４の間に介在する。熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４はともに、隣り合う２つの電池１４の主表面に当接する。

熱伝導抑制部７２は、熱伝導促進部７４よりも熱伝導性が低く、隣接する２つの電池１４間の熱伝導を抑制する。一方、熱伝導促進部７４は、熱伝導抑制部７２よりも熱伝導性が高く、隣接する２つの電池１４間の熱伝導を促進する。つまり、熱伝導抑制部７２を介した２つの電池１４間の伝熱量（単位時間、単位面積当たりの通過熱量）は、熱伝導促進部７４を介した当該伝熱量よりも小さい。また、熱伝導促進部７４は、冷却部６に当接して、電池１４の熱を冷却部６に伝導する。

熱伝導抑制部７２は、シート状であり、一例として断熱材およびラミネートフィルムで構成される。断熱材は、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。断熱材の熱伝導率は、約０．０１８～０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋであり、空気の熱伝導率よりも低い。このため、熱伝導抑制部７２を設けることで、隣接する２つの電池１４間に断熱層として空気の層を備える場合よりも、当該電池１４間の熱伝導をより抑制することができる。断熱材は、特に狭スペースで使用される断熱材として有用である。

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１２による積層方向Ｘの締め付けがあっても、断熱材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７２を備えることで、電池１４間に断熱層として空気の層を備える場合よりも、電池１４間の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は、断熱材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により、断熱材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。ラミネートフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる。

また、熱伝導抑制部７２は耐熱性が高い。より具体的には、断熱材の耐熱性が高い。さらに具体的には、繊維シートが融点の高い繊維を含むか、多孔質材が融点の高い物質からなるか、あるいはその両方である。例えば、断熱材は、融点が３００℃以上である。具体的には、断熱材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７２の耐熱性を高めることで、電池１４が発熱しても熱伝導抑制部７２を残存させることができる。このため、熱伝導抑制部７２により電池１４間の絶縁を維持することができる。また、隣り合う電池１４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。

熱伝導促進部７４は、シート状であり、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、シリコーンゴム等の樹脂シートで構成される。熱伝導促進部７４の熱伝導率は、熱伝導抑制部７２および空気の熱伝導率よりも高い。また好ましくは、熱伝導促進部７４の厚さは熱伝導抑制部７２の厚さ以上である。これにより、熱伝導促進部７４をより確実に電池１４に当接させることができる。よって、隣り合う電池１４間でより確実に熱を移動させることができる。熱伝導抑制部７２と熱伝導促進部７４とは、接着やインサート成形等により互いに固定される。

本実施の形態のセパレータ１６では、鉛直方向Ｚにおける上方の領域が熱伝導抑制部７２で構成され、下方の領域が熱伝導促進部７４で構成されている。つまり、熱伝導抑制部７２と熱伝導促進部７４とは、鉛直方向Ｚに配列される。したがって、各電池１４における熱伝導抑制部７２と接する上方の領域においては、隣接する電池１４への熱の移動が抑制される。一方、各電池１４における熱伝導促進部７４と接する下方の領域においては、隣接する電池１４への熱の移動が促進される。

各電池１４の第１面１４ａ、すなわち下面は冷却部６の介在層６ｂに直に接している。このため、各電池１４の大部分の熱は、それぞれの第１面１４ａから介在層６ｂに移動する。また、各電池１４の一部の熱は、熱伝導促進部７４を介して隣の電池１４に移動し、移動した先の電池１４の第１面１４ａから介在層６ｂに移動する。さらに、熱伝導促進部７４は、介在層６ｂに直に接している。このため、各電池１４の熱の一部は、熱伝導促進部７４を介して隣の電池１４に移動するだけでなく、熱伝導促進部７４から介在層６ｂに移動する。介在層６ｂに移動した熱は冷却プレート６ａに移動し、冷却プレート６ａから吸熱部７６に放散される。

例えば図４に示すように、第２電池１４Ｑと第３電池１４Ｒとで挟まれた第１電池１４Ｐが熱暴走したとする。この場合、第２電池１４Ｑと第１電池１４Ｐとの間に配置される熱伝導抑制部７２によって、第１電池１４Ｐから第２電池１４Ｑへの熱の移動が妨げられる。同様に、第３電池１４Ｒと第１電池１４Ｐとの間に配置される熱伝導抑制部７２によって、第１電池１４Ｐから第３電池１４Ｒへの熱の移動が妨げられる。

一方、第２電池１４Ｑと第１電池１４Ｐとの間に配置される熱伝導促進部７４によって、第１電池１４Ｐから第２電池１４Ｑへの熱の移動が促される。同様に、第３電池１４Ｒと第１電池１４Ｐとの間に配置される熱伝導促進部７４によって、第１電池１４Ｐから第３電池１４Ｒへの熱の移動が促される。これにより、第１電池１４Ｐの熱は、第１電池１４Ｐの第１面１４ａから冷却部６に移動するとともに、熱伝導促進部７４を介して両隣の第２電池１４Ｑおよび第３電池１４Ｒに移動する。そして、第２電池１４Ｑおよび第３電池１４Ｒの第１面１４ａから冷却部６に移動する。

さらに、第２電池１４Ｑに移動した熱の一部は、第２電池１４Ｑに隣接する第４電池１４Ｓに熱伝導促進部７４を介して移動し、第４電池１４Ｓの第１面１４ａからも冷却部６に移動する。同様に、第３電池１４Ｒに移動した熱の一部は、第３電池１４Ｒに隣接する第５電池１４Ｔに熱伝導促進部７４を介して移動し、第５電池１４Ｔの第１面１４ａからも冷却部６に移動する。また、一部の熱は、隣接する電池１４間を移動する過程で熱伝導促進部７４から冷却部６に移動する。

このように、各電池１４の冷却部６側の領域に熱伝導促進部７４を配置し、隣接する電池１４への熱の移動を促進させることで、各電池１４の温度差を小さくすることができる。また、各電池１４の熱を自身の第１面１４ａからだけでなく、積層された他の電池１４の第１面１４ａや、各電池１４間の熱伝導促進部７４から冷却部６に移動させることができる。このため、各電池１４の冷却効率を向上させることができる。また、隣り合う２つの電池１４間に熱伝導抑制部７２を配置し、電池１４間での熱の移動が許容される領域を制限している。これにより、いずれかの電池１４の熱暴走に起因して他の電池１４の温度が過度に上昇すること、つまり過熱の連鎖を抑制することができる。

各セパレータ１６における熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４の大きさの比率、形状ならびに配置は、隣り合う電池１４間の伝熱量等を考慮して、実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜設定することができる。熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４の大きさの比率は、言い換えれば積層方向Ｘからセパレータ１６を見たときの熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４の面積の比率である。なお、好ましくは、セパレータ１６は熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４を含めた全体が実質的に均一な厚みを有する。

また、本実施の形態では、拘束部材１２と各電池１４の第２面１４ｂ、すなわち側面との間に配置される熱伝導層１０によって、各電池１４の熱が拘束部材１２に移動する。図５は、電池モジュール１の一部を模式的に示す平面図である。図６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。図６では、電池１４の内部構造の図示を省略している。

図５に示すように、各電池１４の熱は、熱伝導層１０を介して拘束部材１２に移動し、拘束部材１２から電池モジュール１の外部に放熱される。これにより、電池１４の冷却効率を向上させることができる。この際、各電池１４の熱の一部は、拘束部材１２を介して他の電池１４に移動する。また、各電池１４の熱の一部は、熱伝導層１０を介しても他の電池１４に移動し得る。これにより、各電池１４の温度差を小さくすることができる。また、図６に示すように、拘束部材１２に移動した熱は、熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４が並ぶ方向、つまり鉛直方向Ｚに拘束部材１２内を移動する。これにより、各電池１４における鉛直方向Ｚでの温度差を小さくすることができる。

さらに、拘束部材１２は、冷却部６に熱的に接続される。本実施の形態では、拘束部材１２の平面部５４が冷却部６の側面に当接し、下側の腕部５６が冷却プレート６ａの下側の主表面に当接する。これにより、各電池１４の熱を拘束部材１２を介して冷却部６に移動させることができる。この結果、各電池１４の冷却効率をより向上させることができる。なお、拘束部材１２と冷却プレート６ａとの間には絶縁シート（図示せず）が介在し、両者は電気的に絶縁される。

また、各電池１４の熱の一部は、熱伝導層１０内を鉛直方向Ｚに移動し得る。このため、各電池１４における鉛直方向Ｚでの温度差をより小さくすることができる。さらに、熱伝導層１０は、冷却部６に熱的に接続される。本実施の形態では、熱伝導層１０の下端が介在層６ｂに当接する。これにより、各電池１４の熱を熱伝導層１０を介して冷却部６に移動させることができる。この結果、各電池１４の冷却効率をより向上させることができる。

本実施の形態では、電池１４の各第２面１４ｂから拘束部材１２への伝熱量は、電池１４の第１面１４ａから冷却部６への伝熱量よりも小さい。より好ましくは、２つの第２面１４ｂから拘束部材１２への合計の伝熱量が第１面１４ａから冷却部６への伝熱量よりも小さい。例えば、第２面１４ｂから拘束部材１２への伝熱量が第１面１４ａから冷却部６への伝熱量よりも小さくなるように、熱伝導層１０の熱伝導性や寸法が設定される。一例として、熱伝導層１０は、介在層６ｂよりも熱伝導性の低い材料で構成される。冷却部６には吸熱部７６が直に接続されている。このため、冷却部６は拘束部材１２に比べて放熱効率が高い。よって、電池１４の熱を拘束部材１２よりも冷却部６により多く伝導させることで、過熱の連鎖をより確実に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、積層された複数の電池１４と、隣接する２つの電池１４間に配置され、当該２つの電池１４間を電気的に絶縁するセパレータ１６であって、熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４を有するセパレータ１６と、複数の電池１４に熱的に接続される冷却部６と、を備える。熱伝導抑制部７２は、熱伝導促進部７４よりも熱伝導性が低く、隣接する２つの電池１４間の熱伝導を抑制する。熱伝導促進部７４は、冷却部６に当接し、隣接する２つの電池１４間の熱伝導を促進するとともに電池１４の熱を冷却部６に伝導する。

このように、熱伝導抑制部７２と熱伝導促進部７４とを組み合わせて、隣り合う電池１４間の熱の移動を制御することで、複数の電池１４間における温度分布のばらつきを低減しながら、背反となる過熱の連鎖を抑制することができる。また、熱伝導促進部７４を冷却部６に当接させているため、各電池１４の冷却効率を高めることができる。これにより、過熱の連鎖をより抑制することができる。

また、例えば介在層６ｂの主表面に電池１４の間隔に合わせて仕切り壁を設け、この仕切り壁を熱伝導促進部７４として利用する場合、各電池１４の膨張収縮に対して熱伝導促進部７４の位置を追従させることは困難である。これに対し、各セパレータ１６に熱伝導促進部７４を設けることで、各電池１４の膨張収縮に対して熱伝導促進部７４の位置を良好に追従させることができる。

また、複数の電池１４はそれぞれ、冷却部６と対向する第１面１４ａと、第１面１４ａとは異なる第２面１４ｂと、を有する。電池モジュール１は、電池１４の積層方向Ｘに延びる拘束部材１２であって、各電池１４の第２面１４ｂと対向するように配置されて複数の電池１４を積層方向Ｘに挟み込む拘束部材１２と、拘束部材１２と各電池１４の第２面１４ｂとの間に配置されて、各電池１４の熱を拘束部材１２に伝導する熱伝導層と、を備える。これにより、複数の電池１４の温度分布のばらつきをより低減することができる。また、各電池１４の冷却効率を高めて、過熱の連鎖をより抑制することができる。

また、本実施の形態の電池モジュール１では、電池１４の第２面１４ｂから拘束部材１２への伝熱量は、電池１４の第１面１４ａから冷却部６への伝熱量よりも小さい。これにより、拘束部材１２を介して隣接する電池１４間を移動する熱の量を抑えることができる。この結果、過熱の連鎖をより抑制することができる。また、拘束部材１２は、冷却部６に熱的に接続される。これにより、各電池１４の冷却効率をより向上させることができ、過熱の連鎖をより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、熱伝導促進部７４の形状を除き、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１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７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７では、電池１４の内部構造の図示を省略している。

電池モジュール１は、積層された複数の電池１４と、隣接する２つの電池１４間に配置され、当該２つの電池１４間を電気的に絶縁するセパレータ１６と、複数の電池１４に熱的に接続される冷却部６と、を備える。セパレータ１６は、熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４を有する。

本実施の形態の熱伝導促進部７４は、第１部分７８と、第２部分８０と、を有する。第１部分７８は、隣接する２つの電池１４間に延在する。第２部分８０は、第１部分７８から連続して２つの電池１４のうち一方の電池１４と冷却部６との間に延在する。したがって、本実施の形態のセパレータ１６および熱伝導促進部７４は、水平方向Ｙから見てＬ字形状である。

より具体的には、第１部分７８は、ＹＺ平面に対して平行に延在し、隣接する２つの電池１４の主表面に当接する。また、第１部分７８の上端は、熱伝導抑制部７２の下端に接続される。第２部分８０は、ＸＹ平面に対して平行に延在し、積層方向Ｘにおける一方の端部が第１部分７８の下端に接続される。第２部分８０の上側の主表面は第１面１４ａに当接し、第２部分８０の下側の主表面は介在層６ｂに当接する。電池１４の第１面１４ａは、実質的に全体が第２部分８０で覆われる。積層方向Ｘにおける第２部分８０の他方の端部は、隣に配置されたセパレータ１６の第２部分８０に突き当たる。

本実施の形態によれば、熱伝導促進部７４と冷却部６とが接触する状態をより確実に得ることができる。また、熱伝導促進部７４と冷却部６との接触面積を増やすことができる。この結果、各電池１４の冷却効率をより高めることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る電池モジュールは、熱伝導促進部７４の形状を除き、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１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８は、実施の形態３に係る電池モジュールの一部を模式的に示す斜視図である。

電池モジュール１は、積層された複数の電池１４と、隣接する２つの電池１４間に配置され、当該２つの電池１４間を電気的に絶縁するセパレータ１６と、複数の電池１４に熱的に接続される冷却部６と、を備える。セパレータ１６は、熱伝導抑制部７２および熱伝導促進部７４を有する。

本実施の形態の熱伝導促進部７４は、熱伝導抑制部７２に嵌入する突出部８２を有する。セパレータ１６を積層方向Ｘから見たとき、突出部８２は、熱伝導抑制部７２に嵌入している。突出部８２は、熱伝導抑制部７２と熱伝導促進部７４との境界線から熱伝導抑制部７２内に突出する。これにより、各電池１４における熱伝導抑制部７２と熱伝導促進部７４とが並ぶ方向での温度差を小さくすることができる。また、本実施の形態の突出部８２は、隣接する２つの電池１４の主表面に当接する。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた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。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

（変形例１）
図９は、変形例１に係る電池モジュールの一部を模式的に示す平面図である。熱伝導層１０は、複数の第１部材８４と、第２部材８６と、を有する。複数の第１部材８４はそれぞれ、鉛直方向Ｚに長い帯状であり、積層方向Ｘに所定の間隔をあけて配列される。各第１部材８４は、各電池１４の第２面１４ｂに当接する。第２部材８６は、平板状であり、拘束部材１２と各第１部材８４との間に介在する。

第１部材８４および第２部材８６は、少なくとも一方が絶縁性を有する。好ましくは、第１部材８４および第２部材８６の両方が絶縁性を有する。また好ましくは、各第１部材８４は、第２部材８６に比べて高い熱伝導性を有する。これにより、各電池１４から拘束部材１２への熱伝導を促進しながら、熱伝導層１０内で積層方向Ｘに移動する熱の量を減らすことができる。これにより、過熱の連鎖をより抑制することができる。

（その他）
電池モジュール１が備える電池１４の数は特に限定されない。エンドプレート４と拘束部材１２との固定構造は特に限定されず、周知の構造を採用することができる。典型的には、実施の形態に開示する構造以外の固定構造として、ボルトやリベットを用いた固定や、溶接、メカニカルクリンチ等が挙げられる。電池１４は、円筒状等であってもよい。電池積層体２と冷却プレート６ａとの間の熱伝導と摩擦力とが十分に確保できる場合には、介在層６ｂを省略し、ＰＥＴやＰＣからなる絶縁シートを電池積層体２と冷却プレート６ａとの間に介在させてもよい。

１ 電池モジュール、 ６ 冷却部、 １０ 熱伝導層、 １２ 拘束部材、 １４ 電池、 １４ａ 第１面、 １４ｂ 第２面、 １６ セパレータ、 ７２ 熱伝導抑制部、 ７４ 熱伝導促進部、 ７８ 第１部分、 ８０ 第２部分、 ８２ 突出部。

Claims (6)

1. 積層された複数の電池と、
   隣接する２つの電池間に配置され、当該２つの電池間を電気的に絶縁するセパレータであって、熱伝導抑制部および熱伝導促進部を有するセパレータと、
   前記複数の電池に熱的に接続される冷却部と、を備え、
   前記熱伝導抑制部は、前記熱伝導促進部よりも熱伝導性が低く、隣接する２つの電池間の熱伝導を抑制し、
   前記熱伝導促進部は、前記冷却部に当接し、隣接する２つの前記電池間の熱伝導を促進するとともに前記電池の熱を前記冷却部に伝導することを特徴とする電池モジュール。
2. 前記熱伝導促進部は、隣接する２つの前記電池間に延在する第１部分と、前記第１部分から連続して２つの前記電池のうち一方の電池と前記冷却部との間に延在する第２部分と、を有する請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記熱伝導促進部は、前記熱伝導抑制部に嵌入する突出部を有する請求項１または２に記載の電池モジュール。
4. 前記複数の電池はそれぞれ、前記冷却部と対向する第１面と、前記第１面とは異なる第２面と、を有し、
   前記電池モジュールは、電池の積層方向に延びる拘束部材であって、各電池の前記第２面と対向するように配置されて前記複数の電池を前記積層方向に挟み込む拘束部材と、
   前記拘束部材と各電池の前記第２面との間に配置されて、各電池の熱を前記拘束部材に伝導する熱伝導層と、
   を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
5. 前記電池の前記第２面から前記拘束部材への伝熱量は、前記電池の前記第１面から前記冷却部への伝熱量よりも小さい請求項４に記載の電池モジュール。
6. 前記拘束部材は、前記冷却部に熱的に接続される請求項４または５に記載の電池モジュール。

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