JP2022078645A - 二次電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体が損傷する事態の発生を抑制することを目的とする。【解決手段】二次電池システムは、所定の間隔で並んで配置される複数のセル３１と、隣接するセル３１同士の間に設けられる第１断熱材３４と、内部に冷媒が流通し、各セル３１と離間して配置される冷却配管と、各セル３１と冷却配管とを熱的に接続する接続部３３ｂと、を備え、接続部３３ｂは、融点がセル３１の通常の使用温度域の上限よりも高い低融点金属で形成されている。【選択図】図９

Description

本開示は、二次電池システムに関するものである。

リチウムイオン二次電池などの二次電池は、充放電時に発熱を伴う。このため、二次電池は、充放電を繰り返すことで温度が上昇し、所定温度を超えると劣化が進み、二次電池の寿命が短くなる。そのため、二次電池の通常使用時において、二次電池を冷却し、適切な温度範囲に保つ技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、複数の冷却ファンによって、二次電池モジュールを冷却する二次電池システムが開示されている。

特開２０１５－５６３５４号公報

二次電池システムを利用する際は、設置コスト及び設置面積を低減するために、セルの高密度化を行う場合がある。高密度化を行う場合には、二次電池システムは、セルを密に並べたモジュール単位で用いられることがある。このようなセルを高密度に並べた二次電池モジュールは、充放電時の発熱量が多い。このため、二次電池システム等を冷却する冷却装置として、冷却能力の高いものが望まれている。

冷却水等の液相の冷却媒体を用いた冷却装置では、セルの絶縁を保つために、セルと液相の冷媒とを接触させることが難しい。このため、熱伝導率の高い冷却プレート等を介して、液相の冷媒とセルとの熱交換を行う。セルを高密度に並べた二次電池モジュールにおいて冷却プレートを用いる場合には、冷却プレートをモジュールの複数のセルと接触するように配置することがある。

一方、セルは、製造時の異物混入や、使用中の外的要因（例えば、衝撃、振動、熱負荷等）によって、電極内で短絡が生じると、異常な高温化することが知られている。セルを高密度に並べた二次電池モジュールにおいて１つのセルが高温化すると、その熱が周囲のセルに伝搬し、次々とセルが高温化してしまう可能性がある。このため、隣接するセル同士の間には、断熱材を配置することが考えられる。

しかしながら、上述のように、冷却プレートを複数のセルと接触するように配置していた場合には、高温化したセルの熱が冷却プレートを介して他のセルに伝搬し、次々とセルが高温化してしまう可能性がある。セルの異常な高温化が波及すると、二次電池システム全体が損傷してしまう可能性があった。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体が損傷する事態の発生を抑制することができる二次電池システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の二次電池システムは以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る二次電池システムは、所定の間隔で並んで配置される複数の二次電池セルと、隣接する前記二次電池セル同士の間に設けられる第１断熱材と、内部に冷媒が流通し、各前記二次電池セルと離間して配置される冷却配管と、各前記二次電池セルと前記冷却配管とを熱的に接続する接続部と、を備え、前記接続部は、融点が前記二次電池セルの通常の使用温度域の上限よりも高い低融点金属で形成されている。

本開示によれば、セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体が損傷する事態の発生を抑制することができる。

本開示の実施形態に係る二次電池システムを及び作業空間を示す模式的な上面図である。 本開示の実施形態に係る二次電池システムを及び作業空間を示す模式的な側面図である。 本開示の実施形態に係る二次電池システムの一部を示す正面図である。 図３の二次電池システムを示す斜視図である。 図４の要部を示す斜視図である。 図５の正面図である。 図４の上面図である。 本開示の実施形態に係る二次電池システムに設けられたセルの側面図である。 図８のセルの上面図である。 図８のセルの正面図である。

以下に、本開示に係る二次電池システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面では、上下方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向の直行する方向のうちの一方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直行する方向をＹ軸方向としている。

以下、本開示の実施形態について、図１から図７を用いて説明する。
本実施形態に係る二次電池システム１０は、例えば、設置スペースに制限がある装置に設けられる。具体的には、例えば、図１及び図２に示すように、二次電池システム１０は、作業員２００が入り込める作業空間１００に面するように設置される。詳細には、二次電池システム１０は、後述するラック２０の収容開口２２が作業空間１００に開口するように設置されている。

作業空間１００は、作業員２００が所定の作業を行える程度の広さの空間である。所定の作業とは、例えば、二次電池システム１０のメンテナンス作業等が挙げられる。
二次電池システム１０が設置される空間（以下、「設置空間３００」と称する）は、図２に示すように、上下方向（Ｚ軸方向）が底面部３０１及び天井部３０２によって規定されているとともに、Ｙ軸方向の両端が側壁部３０３によって規定されている。また、図１に示すように、設置空間３００は、Ｘ軸方向についても、作業空間１００に面していない側については、側壁部３０３によって規定されている。二次電池システム１０は、設置空間３００いっぱいに設置されている。すなわち、二次電池システム１０は、底面部３０１、天井部３０２及び側壁部３０３との間に、可及的に隙間が形成されないように設置されている。すなわち、二次電池システム１０よりも奥側には、作業員等が立ち入ることができないように、設置空間３００に二次電池システム１０が設置されている。

二次電池システム１０は、図３に示すように、ラック（収容部）２０と、ラック２０に収容される複数の二次電池モジュール（二次電池）３０と、複数の二次電池モジュール３０を冷却する複数（本実施形態では、一例として５本）の冷却配管４０と、を備えている。なお、図３は、作業空間１００から二次電池システム１０を見た状態を示している。

ラック２０は、設置空間３００に設置され、内部に複数の収容空間２１を形成している。本実施形態では、図１に示すように、ラック２０の内部には、Ｙ軸方向に沿って５つの収容空間２１が設けられているとともに、図２に示すように、Ｚ軸方向に沿って４つの収容空間２１が設けられている。各収容空間２１の形状は略同一とされている。

ラック２０は、図１及び図２に示すように、収容空間２１のＸ軸方向の一端に形成されて作業空間１００に開口する収容開口２２と、収容空間２１のＸ軸方向の他端を規定する奥壁部２３と、を有している。また、ラック２０は、収容空間２１のＺ軸方向の両端部を規定する水平壁部２４と、収容空間２１のＹ軸方向の両端部を規定する鉛直壁部２５と、を有している。

収容空間２１は、Ｘ軸方向に延在する直方体状の空間である。収容空間２１は、Ｘ軸方向の一面のみが収容開口２２として開口しており、他の五面が各壁部によって閉鎖されている。したがって、収容空間２１には、収容開口２２からのみアクセスすることができる。各収容空間２１には、図４に示すように、Ｘ軸方向に並んで配置される４つの二次電池モジュール３０が収容されている。なお、各収容空間２１に収容される二次電池モジュール３０の数は一例であり、４つに限定されない。例えば、各収容空間２１に収容される二次電池モジュール３０の数は、１つであってもよく、４つ以外の複数であってもよい。なお、以下の説明では、４つの二次電池モジュール３０をまとめて、二次電池モジュール３０群と称する場合もある。
水平壁部２４は、図２に示すように、Ｚ軸方向に隣接する収容空間２１同士を隔てている。鉛直壁部２５は、図１に示すように、Ｙ軸方向に隣接する収容空間２１同士を隔てている。

複数の二次電池モジュール３０は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。複数の二次電池モジュール３０は、各二次電池モジュール３０が備えるモジュールケース３２のケース側壁部３２ｂの外周面が面一となるように配置されている。各二次電池モジュール３０の構造は同一とされている。

二次電池モジュール３０は、図４及び図５に示すように、Ｘ軸方向に沿って延在している。二次電池モジュール３０は、複数のセル（二次電池セル）３１と、複数のセル３１を収容するモジュールケース３２と、隣接するセル３１同士の間に設けられる複数の冷却プレート３３と、を有している。なお、図４及び図５では、モジュールケース３２を破線で図示し、モジュールケース３２を透過するように図示している。
なお、二次電池モジュール３０に設けられるセル３１は、必ずしも複数でなくてもよい。二次電池モジュール３０は、セル３１を１つのみ備えていてもよい。

複数のセル３１は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。Ｘ軸方向に隣接するセル３１同士は、冷却プレート３３及び後述する第１断熱材３４を介して接続されている。各セル３１は、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。なお、セル３１は、リチウム二次電池に限定されず、例えば、鉛二次電池、ニッケル水素二次電池などであってもよい。各セル３１は、Ｘ軸方向の側面及びＹ軸方向の側面が絶縁材（図示省略）で覆われている。セル３１は、直方体状の本体部３１ａと、本体部３１ａの上部から上方に突出する２つの端子３１ｂを有している。

モジュールケース３２は、図５に示すように、箱状の部材である。モジュールケース３２は、熱伝導率の高い金属材料（例えば、アルミニウム）で形成されている。図５及び図６に示すように、モジュールケース３２の内側には、複数のセル３１を収容する内部空間が形成されている。モジュールケース３２は、内部空間の下方を規定するケース底面部３２ａと、内部空間のＸ軸方向及びＹ軸方向を規定するケース側壁部３２ｂとを有している。モジュールケース３２の上方は、開放されている。
図６に示すように、モジュールケース３２のケース側壁部３２ｂの内周面と、内部空間に収容されるセル３１のＹ軸方向の両端部との間には、隙間Ｇが形成されている。

冷却プレート３３は、図５及び図６に示すように、平板状の部材である。冷却プレート３３は、熱伝導率の高い金属材料（例えば、アルミニウム）で形成されている。冷却プレート３３は、図５に示すように、Ｘ軸方向に隣接するセル３１同士の間に設けられる。冷却プレート３３は、板面がＸ軸方向及びＹ軸方向で形成される面となるように配置されている。冷却プレート３３の両板面は、各々、セル３１のＸ軸方向の端面と面接触している。
図６に示すように、冷却プレート３３のＹ軸方向の長さは、セル３１のＹ軸方向の長さよりも長い。したがって、冷却プレート３３とセル３１とが面接触した状態において、冷却プレート３３のＹ軸方向の両端部は、セル３１のＹ軸方向の端部よりもＹ軸方向に突出している。冷却プレート３３のＹ軸方向の両端は、ケース側壁部３２ｂの内周面に接触している。
なお、冷却プレート３３の詳細については、後述する。

複数の冷却配管４０は、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。各冷却配管４０の構造は同一とされている。複数の冷却配管４０は、収容空間２１に収容されている。なお、図４では、ラック２０を省略して図示している。

冷却配管４０は、内部を冷却水（冷媒）が流通している。また、冷却配管４０は、流路断面が矩形の配管部材である。なお、冷却配管４０の流路断面の形状は一例であり、これに限定されない。例えば、冷却配管４０の流路断面の形状は、円形状であってもよく、楕円形状や長円形状であってもよい。冷却配管４０は、図４及び図７に示すように、Ｘ軸方向（所定方向）に沿って延在する往路部４１と、Ｘ軸方向に沿って延在する復路部４２と、往路部４１の下流端と復路部４２の上流端を接続する折返し部４３と、を一体的に有している。
冷却配管４０は、熱伝導率の高い金属（例えば、アルミニウム）で形成されている。冷却配管４０は、一体物である。換言すれば、冷却配管４０は、複数の配管を溶接等で接続したものではなく、連結部分等を有していない１本の配管である。したがって、往路部４１と折返し部４３及び復路部４２と折返し部４３との間に連結部分等は存在しない。冷却配管４０は、二次電池モジュール３０（セル３１）と熱的に接触している。

往路部４１は、直線状に形成されている。往路部４１は、二次電池モジュール３０に沿って配置されている。往路部４１内を流通する冷媒は、Ｘ軸方向の一側（作業空間１００側）から、他側（奥壁部２３側）に向かって流通している。往路部４１は、モジュールケース３２のケース側壁部３２ｂの外面と接触するように設けられている。詳細には、往路部４１は、面一に配置された４つの二次電池モジュール３０のケース側壁部３２ｂの全てと接触するように設けられている。往路部４１の上流端には供給口４４が形成されている。往路部４１の下流端には、折返し部４３の上流端が接続されている。また、往路部４１の外面（ケース側壁部３２ｂと接触する面とは反対側の面）は、ラック２０の鉛直壁部２５の内周面と接触している（図３参照）。

供給口４４は、冷却配管４０内を流通する冷却水を導入する。供給口４４には、冷却水を冷却配管４０へ供給する供給配管（図示省略）が接続されている。供給配管には、冷却水を流通させる駆動源であるポンプ（図示省略）が設けられている。供給配管は、収容空間２１には配置されていない。供給配管は、例えば、作業空間１００に配置されている。供給口４４は、作業空間１００に開口している。すなわち、供給口４４は、作業空間１００からアクセス可能な位置に配置されている。

復路部４２は、直線状に形成されている。復路部４２は、二次電池モジュール３０に沿って配置されている。復路部４２内を流通する冷媒は、Ｘ軸方向の他側（奥壁部２３側）から、一側（作業空間１００側）に向かって流通している。復路部４２は、モジュールケース３２のケース側壁部３２ｂ（往路部４１が接触するケース側壁部３２ｂと対向するケース側壁部３２ｂ）の外面と接触するように設けられている。詳細には、復路部４２は、面一に配置された４つの二次電池モジュール３０のケース側壁部３２ｂの全てと接触するように設けられている。復路部４２の下流端には排出口４５が形成されている。復路部４２の上流端には、折返し部４３の下流端が接続されている。また、復路部４２の外面（ケース側壁部３２ｂと接触する面とは反対側の面）は、ラック２０の鉛直壁部２５の内周面と接触している（図３参照）。

排出口４５は、冷却配管４０内を流通した冷却水を排出する。排出口４５には、冷却配管４０から排出された冷却水が流通する排出配管（図示省略）が接続されている。排出配管は、収容空間２１には配置されていない。排出配管は、例えば、作業空間１００に配置されている。排出口４５は、作業空間１００に開口している。すなわち、排出口４５は、作業空間１００からアクセス可能な位置に配置されている。

折返し部４３は、往路部４１の下流端から略直角に曲折してＹ軸方向に沿って直線状に延在している。復路部４２は、二次電池モジュール３０に沿って配置されている。詳細には、折返し部４３は、収容部の最も奥に配置された二次電池モジュール３０のケース側壁部３２ｂ（往路部４１及び復路部４２が接触するケース側壁部３２ｂと直交するケース側壁部３２ｂ）の外面と接触するように設けられている。また、折返し部４３の外面（ケース側壁部３２ｂと接触する面とは反対側の面）は、ラック２０の奥壁部２３の内周面と接触している。

次に、冷却プレート３３等の詳細について、図８から図１０を用いて説明する。
上述のように、冷却プレート３３は、隣接するセル３１同士の間に設けられている。詳細には、図８及び図９に示すように、隣接するセル３１同士の間に２枚配置されている。２枚の冷却プレート３３の間には、板状の第１断熱材３４が設けられている。すなわち、各冷却プレート３３は、セル３１と第１断熱材３４との間に挟まれている。冷却プレート３３は、第１断熱材３４を介して、セル３１と接触している。
第１断熱材３４は、例えば、黒崎播磨株式会社が製造するＷＤＳで形成されている。第１断熱材３４は、Ｙ軸方向の長さ及びＺ軸方向の長さは、セル３１のＹ軸方向の長さ及びＺ軸方向の長さと略同一とされている。なお、図５では、図示の関係上第１断熱材３４を省略して図示している。

上述のように、ラック２０の水平壁部２４上には、モジュールケース３２のケース底面部３２ａが載置されている（図３参照）。また、図８に示すように、ケース底面部３２ａの上面には、第２断熱材３５が載置されている。セル３１は、第２断熱材３５の上面に載置されている。すなわち、セル３１と水平壁部２４との間には、ケース底面部３２ａ及び第２断熱材３５が設けられている。第２断熱材３５は、例えば、黒崎播磨株式会社が製造するＷＤＳで形成されている。

冷却プレート３３は、図１０に示すように、セル３１のＸ軸方向の端面と面接触している熱交換部３３ａと、熱交換部３３ａのＹ軸方向の両端に接合されている接続部３３ｂと、を有している。上述のように、冷却プレート３３のＹ軸方向の両端部は、セル３１のＹ軸方向の端部よりもＹ軸方向に突出している。この突出部分が接続部３３ｂとされている。すなわち、セル３１のＹ軸方向の長さと、熱交換部３３ａのＹ軸方向の長さとは等しい。なお、熱交換部３３ａのＹ軸方向の長さは、セル３１のＹ軸方向の長さと異なる長さでもよい。接続部３３ｂのＹ軸方向の一端は、熱交換部３３ａと接合されている。また、接続部３３ｂのＹ軸方向の他端は、ケース側壁部３２ｂの内周面に固定されている（図６参照）。

熱交換部３３ａは、熱伝導率の高い金属材料（例えば、アルミニウム）で形成されている。

接続部３３ｂは、低融点の金属材料から形成されている。接続部３３ｂは、融点がセル３１の通常の使用温度域の上限よりも高い。二次電池セルの通常の使用温度域の上限とは、例えば、６０℃である。また、セル３１の通常の使用温度域とは、セル３１が機能を損なうことなく好適に充放電を行うことができる温度域であってもよい。
また、接続部３３ｂは、セル３１の負極と正極との間に設けられるセパレータ（図示省略）の耐熱温度以下とされている。セパレータの耐熱温度とは、リチウムイオン二次電池であれば、例えば、１２０℃である。したがって、接続部３３ｂは、融点が６０℃よりも高く、１２０℃以下の金属から形成されていると好適である。また、接続部３３ｂは、融点が１００℃程度の金属から形成されているとより好適である。また、接続部３３ｂは、セラミックや絶縁材よりも熱伝導率の高い材料で形成されている。
具体的には、接続部３３ｂは、例えば、すずを含む複数の金属から成る合金から形成される。なお、本開示に係る接続部３３ｂの材料はすずを含む複数の金属から成る合金に限定されない。低融点の金属材料であればよく、すずを含まない複数の金属から成る合金であってもよい。

次に、本実施形態における冷却水の流れについて説明する。
供給配管（図示省略）から供給口４４を介して冷却配管４０内に流入した冷却水は、まず往路部４１内を流通する。往路部４１を流通する冷却水は、収容部のＸ軸方向の他端（奥壁部２３近傍）まで流通した後に、往路部４１の下流端から折返し部４３へ流入する。折返し部４３に流入した冷却水は、折返し部４３の下流端から復路部４２へ流入する。復路部４２を流通する冷却水は、収容部のＸ軸方向の他端（奥壁部２３近傍）から一端まで流通した後に、排出口４５を介して冷却配管４０から排出される。冷却配管４０から排出された冷却水は、排出配管（図示省略）内を流通する。

このように、冷却配管４０内を流通する冷却水は、まず、収容部のＸ軸方向の一端から他端まで流通し（図７の矢印Ａ１参照）、その後に、収容部の他端で折り返して（図７の矢印Ａ２参照）、他端から一端に戻ってくるように流通する（図７の矢印Ａ３参照）。

また、冷却配管４０内を流通する冷却水は、冷却配管４０、モジュールケース３２及び冷却プレート３３を介して、セル３１と熱交換を行っている。冷却水は、セル３１と熱交換することで、セル３１を冷却している。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
一般的に、配管内を流通する流体は、配管同士の連結部分から漏洩し易い。一方、本実施形態では、冷却配管４０が一体物として形成されている。これにより、冷却配管４０において、冷却水が漏洩し易い部分を、供給口４４及び排出口４５のみとすることができる。したがって、供給口４４及び排出口４５からの冷却水の漏洩を検知するだけで、冷却配管４０から冷却水が漏洩しているか否かを判断することができる。したがって、冷却配管４０の全体に亘って冷却水の漏洩を検知する場合と比較して、容易に冷却配管４０から冷却水が漏洩しているか否かを判断することができる。

また、本実施形態では、収容開口２２からのみしか収容空間２１にアクセスすることができない。したがって、収容空間２１に二次電池モジュール３０が収容された状態において、ラック２０内に設けられる冷却配管４０には、アクセスし難い。したがって、冷却配管４０は、冷却水の漏洩を検知し難い。一方、本実施形態では、冷却配管４０の供給口４４及び排出口４５が、作業空間１００側に配置されている。これにより、冷却水が漏洩し易い供給口４４及び排出口４５に、作業員２００等が容易にアクセスすることができるので、供給口４４及び排出口４５からの冷却水の漏洩を容易に検知することができる。したがって、収容開口２２からのみしか収容空間２１にアクセスすることができないような場合であっても、冷却配管４０から冷却水が漏洩しているか否かを容易に判断することができる。よって、冷却水が漏洩する事態の発生を抑制することができるので、冷却水の漏洩に起因した短絡の発生も抑制することができる。

また、本実施形態では、冷却配管４０の折返し部４３が二次電池モジュール３０群のＸ軸方向の他端に設けられている。これにより、供給口４４から導入された冷却水は、往路部４１内を流通し、二次電池モジュール３０群の他端に設けられた折返し部４３に流入する。折返し部４３内を流通することで折り返した冷却水は、復路部４２を流通した後に排出口４５から排出される。このように、冷却水が二次電池モジュール３０群の他端まで流通するので、冷却水が二次電池モジュール３０群の他端まで流通しない構成と比較して、二次電池モジュール３０群のＸ軸方向の全域を冷却することができる。したがって、二次電池モジュール３０群を好適に冷却することができる。

また、本実施形態では、往路部４１及び復路部４２が何れもＸ軸方向に沿って延在している。すなわち、往路部４１及び復路部４２が、二次電池モジュール３０の延在方向に沿って延在している。また、冷却配管４０が二次電池モジュール３０群の他端側で折り返している。
これにより、二次電池モジュール３０群の一端側は、往路部４１のうち供給口４４に近い部分と熱交換を行うとともに、復路部４２のうち排出開口に近い部分と熱交換を行う。冷却配管４０内を流通する冷却水は、二次電池モジュール３０群と熱交換することで昇温するため、供給口４４に近い領域を流通する冷却水ほど温度が低く、排出口４５に近い領域を流通する冷却水ほど温度が高い。よって、二次電池モジュール３０群の一端側は、供給口４４から導入された直後の比較的温度の低い冷却水と熱交換するとともに、排出口４５から排出される直前の比較的温度の高い冷却水と熱交換する。
一方、二次電池モジュール３０群の他端側は、往路部４１及び復路部４２の何れにおいても、折返し部４３に近い部分と熱交換を行う。すなわち、二次電池モジュール３０群の他端側は、往路部４１及び復路部４２の何れにおいても、中程度の温度の冷却水と熱交換する。
このように、本実施形態では、冷却配管４０が折り返していない場合と比較して、二次電池モジュール３０群の一端側の冷却度合いと二次電池モジュール３０群の他端側との冷却度合いとを近いものとすることができる。これにより、Ｘ軸方向における二次電池モジュール３０群の冷却度合いの分布が小さくなる。したがって、Ｘ軸方向において二次電池モジュール３０群を均一に冷却することができる。よって、二次電池モジュール３０を構成するセル３１毎冷却度合いを均一化することができる。以上から、各セル３１の製品寿命のバラつきを抑制することができるので、二次電池モジュール３０の製品寿命を長寿命化することができる。

本実施形態では、収容空間２１に収容されている冷却配管４０内を流通する冷却水によって二次電池モジュール３０を冷却することができる。すなわち、冷却配管４０と二次電池モジュール３０とが同じ収容空間２１に収容されている。これにより、冷却配管４０が収容空間２１に収容されていない場合と比較して、冷却配管４０と二次電池モジュール３０との距離を短くすることができる。したがって、冷却配管４０と二次電池モジュール３０とを熱的に接触させ易い。よって、二次電池モジュール３０を好適に冷却することができる。

セル３１は、製造時の異物混入や、使用中の外的要因（例えば、衝撃、振動、熱負荷等）によって、電極内で短絡が生じると、異常な高温化することがある。また、セル３１内部で短絡が生じると、セル３１内の内圧が高まり、高温の内容物の噴出やセル３１の外殻を為す容器の膨張変形が起こる可能性がある。このように、二次電池モジュール３０において１つのセル３１が高温化すると、その熱が周囲のセル３１に伝搬し、次々とセル３１が高温化してしまう可能性がある。

本実施形態では、隣接するセル３１同士の間に第１断熱材３４が設けられている。これにより、いずれかのセル３１が高温化した場合であっても、その熱を第１断熱材３４が遮る。したがって、高温化したセル３１の熱が、隣接するセル３１に伝搬し難くすることができる。よって、セル３１の異常な高温化が波及することによる、二次電池システム１０全体の損傷を抑制することができる。

また、本実施形態では、冷却配管４０がセル３１と離間して配置されている。これにより、冷却配管４０とセル３１とは直接熱交換が抑制される。したがって、冷却配管４０とセル３１との主たる熱交換は接続部３３ｂを介して行われる。
また、本実施形態では、接続部３３ｂは、融点が、セル３１の通常の使用温度域の上限よりも高い低融点金属で形成されている。これにより、セル３１を通常に使用している状態においては、接続部３３ｂを介して冷却配管４０とセル３１との熱交換を行うことができる。一方、いずれかのセル３１が異常に高温化し、セル３１から接続部３３ｂに融点を超えた熱が伝搬した場合には、当該接続部３３ｂは融解する。接続部３３ｂが融解すると、冷却配管４０とセル３１との熱的な接続が解除される。すなわち、セル３１から冷却配管４０への熱伝導経路が遮断される。したがって、高温化したセル３１の熱が、接続部３３ｂよりも冷却配管４０側の部材を介して、隣接するセル３１に伝搬し難くすることができる。よって、セル３１の異常な高温化が波及することによる、二次電池システム１０全体が損傷する事態の発生を抑制することができる。よって、安全性を向上させることができる。

また、本実施形態では、接続部３３ｂが、セラミックよりも熱伝導率の高い金属で形成されていてもよい。これにより、接続部３３ｂをセラミックで形成する場合と比較して、冷却配管４０とセル３１との熱交換率を向上させることができる。したがって、セル３１を通常に使用している状態（セル３１が異常な高温化しておらず、冷却配管４０内の冷媒によってセル３１を冷却している状態）において、好適にセル３１を冷却することができる。

また、本実施形態では、セル３１とラック２０の水平壁部２４との間には第２断熱材３５が設けられている。これにより、いずれか１つのセル３１が異常に高温化した場合であっても、その熱がラック２０の水平壁部（底面部）２４へ伝搬するのを第２断熱材３５が遮る。したがって、高温化したセル３１の熱が、ラック２０を介して、隣接するセル３１に伝搬し難くすることができる。よって、セル３１の異常な高温化が波及することによる、二次電池システム１０全体の損傷を抑制することができる。

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、冷媒として冷却水を用いる例について説明したが、本開示はこれに限定されない。冷媒として、冷却水以外を用いてもよい。

また、上記実施形態では、各冷却配管４０内を流通する冷却水の流通方向が同一である例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、Ｚ軸方向に隣接する冷却配管４０同士の冷却水の流通方向を反対としてもよい。すなわち、この場合には、複数の冷却配管４０は、供給口４４と排出口４５とがＺ軸方向に交互に並ぶように配置される。このように配置することで、二次電池モジュール３０をＹ軸方向にも均一に冷却することができる。

以上説明した実施形態に記載の二次電池システムは、例えば以下のように把握される。
また、本開示の一態様に係る二次電池システムは、所定の間隔で並んで配置される複数の二次電池セル（３１）と、隣接する前記二次電池セル同士の間に設けられる第１断熱材（３４）と、内部に冷媒が流通し、各前記二次電池セルと離間して配置される冷却配管（４０）と、各前記二次電池セルと前記冷却配管とを熱的に接続する接続部（３３ｂ）と、を備え、前記接続部は、融点が前記二次電池セルの通常の使用温度域の上限よりも高い低融点金属で形成されている。

上記構成では、隣接する二次電池セル同士の間に第１断熱材が設けられている。これにより、いずれかの二次電池セルが高温化した場合であっても、その熱を第１断熱材が遮る。したがって、高温化した二次電池セルの熱が、隣接する二次電池セルに伝搬し難くすることができる。よって、セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体の損傷を抑制することができる。

また、上記構成では、冷却配管が二次電池セルと離間して配置されている。これにより、冷却配管と二次電池セルとは直接熱交換が抑制される。したがって、冷却配管と二次電池セルとの主たる熱交換は接続部を介して行われる。
また、上記構成では、接続部は、融点が、二次電池セルの通常の使用温度域の上限よりも高い低融点金属で形成されている。これにより、二次電池セルを通常に使用している状態においては、接続部を介して冷却配管と二次電池セルとの熱交換を行うことができる。一方、いずれかの二次電池セルが異常に高温化し、二次電池セルから接続部に融点を超えた熱が伝搬した場合には、当該接続部は融解する。接続部が融解すると、冷却配管と二次電池セルとの熱的な接続が解除される。すなわち、二次電池セルから冷却配管への熱伝導経路が遮断される。したがって、高温化した二次電池セルの熱が、接続部よりも冷却配管側の部材を介して、隣接する二次電池セルに伝搬し難くすることができる。よって、セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体が損傷する事態の発生を抑制することができる。

なお、二次電池セルの通常の使用温度域とは、二次電池セルが機能を損なうことなく好適に充放電を行うことができる温度域を意味する。
また、接続部の融点は、二次電池セルの負極と正極との間に設けられるセパレータの耐熱温度以下であってもよい。

本開示の一態様に係る二次電池システムは、前記接続部は、セラミックよりも熱伝導率の高い材料で形成されている。

上記構成では、接続部が、セラミックよりも熱伝導率の高い金属で形成されていてもよい。これにより、接続部をセラミックで形成する場合と比較して、冷却配管と二次電池セルとの熱交換率を向上させることができる。したがって、二次電池セルを通常に使用している状態（二次電池が異常な高温化しておらず、冷却配管内の冷媒によって二次電池セルを冷却している状態）において、好適に二次電池セルを冷却することができる。

本開示の一態様に係る二次電池システムは、前記接続部は、すずを含む合金で形成されている。

上記構成では、接続部が低融点金属であるすずを含む合金で形成されている。これにより、二次電池セルを通常に使用している状態においては、すずを含む合金で形成された接続部を介して冷却配管と二次電池セルとの熱交換を行うことができる。また、いずれかの二次電池セルが異常に高温化し、二次電池セルから接続部に融点を超えた熱が伝搬した場合には、すずを含む合金で形成された接続部は融解する。これにより、セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体が損傷する事態の発生を抑制することができる。

本開示の一態様に係る二次電池システムは、内部に複数の前記二次電池セルを収容する収容空間（２１）が形成される収容部（２０）、を備え、前記収容部は、前記収容空間の底面を規定する底面部（２４）を有し、前記二次電池セルと前記底面部との間には第２断熱材（３５）が設けられている。

上記構成では、二次電池と底面部との間には第２断熱材が設けられている。これにより、いずれか１つの二次電池セルが異常に高温化した場合であっても、その熱が収容部の底面部へ伝搬するのを第２断熱材が遮る。したがって、高温化した二次電池セルの熱が、収容部を介して、隣接する二次電池セルに伝搬し難くすることができる。よって、二次電池セルの異常な高温化が波及することによる、二次電池システム全体の損傷を抑制することができる。

１０ ：二次電池システム
２０ ：ラック
２１ ：収容空間
２２ ：収容開口
２３ ：奥壁部
２４ ：水平壁部
２５ ：鉛直壁部
３０ ：二次電池モジュール
３１ ：セル（二次電池セル）
３２ ：モジュールケース
３２ａ ：ケース底面部
３２ｂ ：ケース側壁部
３３ ：冷却プレート
３３ａ ：熱交換部
３３ｂ ：接続部
３４ ：第１断熱材
３５ ：第２断熱材
４０ ：冷却配管
４１ ：往路部
４２ ：復路部
４３ ：折返し部
４４ ：供給口
４５ ：排出口
１００ ：作業空間
２００ ：作業員
３００ ：設置空間
３０１ ：底面部
３０２ ：天井部
３０３ ：側壁部

Claims (4)

1. 所定の間隔で並んで配置される複数の二次電池セルと、
   隣接する前記二次電池セル同士の間に設けられる第１断熱材と、
   内部に冷媒が流通し、各前記二次電池セルと離間して配置される冷却配管と、
   各前記二次電池セルと前記冷却配管とを熱的に接続する接続部と、を備え、
   前記接続部は、融点が前記二次電池セルの通常の使用温度域の上限よりも高い低融点金属で形成されている二次電池システム。
2. 前記接続部は、セラミックよりも熱伝導率の高い材料で形成されている請求項１に記載の二次電池システム。
3. 前記接続部は、すずを含む合金で形成されている請求項１または請求項２に記載の二次電池システム。
4. 内部に複数の前記二次電池セルを収容する収容空間が形成される収容部、を備え、
   前記収容部は、前記収容空間の底面を規定する底面部を有し、
   前記二次電池セルと前記底面部との間には第２断熱材が設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の二次電池システム。
   

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