JP2022117874A - 組電池及び電池パック - Google Patents

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Abstract

【課題】通常時及び異常時に、各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、効率的に電池セルを冷却して、熱暴走の発生を抑制することができ、設計及び組立が容易である組電池及び電池パックを提供する。【解決手段】各電池セル２は、電極３を有する電極面２ａと、電極面２ａに直交する面である外周面２ｂとを有し、各電池セル２は、その外周面２ｂ同士が対向するように配置され、電極３及び不図示のコネクタ等を介して直列又は並列に接続されている。電池セル２の外周面は絶縁材１４により被覆され、さらに絶縁材１４の外周面は放熱部材８により被覆されており、これにより、組電池４０が構成されている。放熱部材８は、例えば両端部が開口した筒状体であり、電池セル２側の面から放熱部材８側の面まで、絶縁材１４の厚み方向に貫通する複数の孔１４ａを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電動工具などに収容され、電動モータ等の電源として用いられる組電池及び電池パックに関する。
一般的に、電動工具には、いわゆる商用電源に接続して使用されるものと、その内部に、駆動用電動モータの電源となるための組電池が収容されたものがあり、内部に組電池が収容された電動工具は、操作性が優れている等の観点から多用されている。
組電池は、複数の電池セルが直列又は並列に接続されたものであり、例えば、ポリカーボネート等からなる電池ケースに各電池セルを格納して一体化され、電動工具の内部に収容される。
電動工具内に収容される電池セルとしては、鉛蓄電池やニッケル水素電池などに比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられている。しかし、電池の内部短絡や過充電などが原因で、１つの電池セルに熱暴走が生じた場合（すなわち「異常時」の場合）、隣接する他の電池セルへ熱の伝播が起こることで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。
上記のような熱暴走の発生に対する対策として、例えば、特許文献１には、ある電池セルに過電流が流れ込むなどの理由により異常発熱が発生した場合に、隣接する電池セルへの類焼を防止・抑制することができる組電池が提案されている。上記特許文献１に記載の組電池は、複数の電池セルと、それを保持する金属材料からなるブロックで構成されており、このブロックは複数の小ブロックで構成されるものである。また、ブロックと電池セルとの隙間の大小を調整している。
このように構成された特許文献１に係る組電池によれば、電池セルを保持するブロックが金属材料からなるため、熱をすばやく拡散することができるとされている。
また、特許文献２には、二次電池の放熱性を向上し、性能劣化の改善を目的としたバッテリーパックが開示されている。上記特許文献２に記載のバッテリーパックは、複数の二次電池をケース内に収納したものであり、複数の二次電池とケースとの間に、所定の値以上の熱伝導率を有し、圧力により形状が変化する板形状のゴムシートが配置されている。
上記特許文献２によると、ゴムシートの熱伝導率が比較的高いため、二次電池の熱を、ケースを介して良好に放電することができることが記載されている。また、このバッテリーパックは、ゴムシートが弾力性を有するため、落下時に損傷を防止することができる。
さらに、特許文献３には、蓄電デバイスの発火リスクを低減できる発火防止材が開示されている。上記発火防止材は、例えば、炭素系材料からなる多孔質素材の細孔内及び表面に、不燃性ガスあるいは水系溶媒又は不燃性溶媒を吸着させたものである。
上記特許文献３には、異常時に、二次電池から電解液や電解液分解ガスなどのガス成分が発生した場合に、ガス成分が蒸気発火防止材を通過することにより、ガス成分の温度を下げる効果を得ることができることが記載されている。
特開２０１４－９６２７１号公報 特開２００４－１４６１６１号公報 特開２０１３－１８７０８９号公報
しかしながら、特許文献１に記載の組電池によると、金属材料からなるブロックが上下２段に分かれており、両者の間に断熱体が配置されているため、１つの電池から発生した熱を効率的に放出することが困難である。
また、上記特許文献１に記載の組電池は、複数のブロックが必要であり、ブロックと電池セルとの隙間を変化させるため、組電池が搭載される電子機器や電動工具等に応じて、ブロックの設計が必要となる。したがって、ブロックの設計及び組電池の組立が煩雑になるという問題点がある。
さらに、特許文献２に記載のバッテリーパックは、電池セルに熱暴走が生じた場合に、隣接する他の電池セルの熱暴走の抑制について、考慮されていない。
また、特許文献３においては、異常時に二次電池からガス成分が発生した場合に有効であるが、組電池化した電池セルに対し充放電サイクルを行う場合（すなわち「通常使用時」）及び異常時に電池そのものの温度を下げることはできない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、通常使用時及び異常時に、各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、効率的に電池セルを冷却して、熱暴走の発生を抑制することができ、設計及び組立が容易である組電池及び電池パックを提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、組電池に係る下記［１］の構成により達成される。
［１］ 電極を有する電極面と、前記電極面に直交する外周面と、を有し、前記外周面同士が対向するように配置された複数の電池セルが、直列又は並列に接続される組電池であって、
前記電池セルと、
前記電池セルの外周面を被覆する絶縁材と、
前記絶縁材により被覆された前記電池セルの外周面を被覆する放熱部材と、を有し、
前記絶縁材は、前記電池セル側の面から前記放熱部材側の面まで貫通する複数の孔を有する、組電池。
また、組電池に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［１１］に関する。
［２］ 前記絶縁材は、耐電圧が５００Ｖ以上である、［１］に記載の組電池。
［３］ 前記絶縁材は、メッシュ状である、［１］又は［２］に記載の組電池。
［４］ 前記絶縁材は、ゴム又はエラストマーからなる弾性材料により形成され、前記電池セルの外周面を周方向に被覆し、前記電池セルを押圧するように構成される、［１～［３］のいずれか１つに記載の組電池。
［５］ 前記絶縁材は、両端部が開口した筒状体である、［４］に記載の組電池。
［６］ 前記電池セルと前記絶縁材との間に、前記電池セルの外周面を被覆する防炎材を有する、［４］又は［５］に記載の組電池。
［７］ 前記絶縁材及び放熱部材により被覆された前記電池セルの外周面を被覆する防炎材を有する、［４］又は［５］に記載の組電池。
［８］ 前記絶縁材は、有機繊維及び無機繊維の少なくとも一方を含有する防炎材料により形成されている、［１］～［３］のいずれか１つに記載の組電池。
［９］ 前記放熱部材は、両端部が開口した筒状体である、［１］～［８］のいずれか１つに記載の組電池。
［１０］ 前記放熱部材は、シート状の放熱材料を、前記絶縁材により被覆された前記電池セルの外周面に巻回したものである、［１］～［８］のいずれか１つに記載の組電池。
［１１］ 前記放熱部材は、金属、カーボン及びセラミックスから選択された少なくとも１種を材料として形成されている、［１］～［１０］のいずれか１つに記載の組電池。
また、本発明の上記目的は、電池パックに係る下記［１２］の構成により達成される。
［１２］ ［１］～［１１］のいずれか１つに記載の組電池を電池ケースに収容した電池パック。
本発明の組電池は、電池セルの外周面を被覆する絶縁材を有し、この絶縁材には電池セル側の面から放熱部材側の面まで貫通する複数の孔を有するため、通常使用時及び異常時において、電池セルにおいて発生した熱を効果的に放熱部材に伝播することができる。そして、放熱部材は、絶縁材の外周面を被覆しているため、放熱部材に到達した熱を、効率的に外部に放出することができる。さらに、本発明の組電池は、各電池セルの外周面に絶縁材及び放熱部材を取り付けるのみであるため、電池セルの種類に応じて、電池ケースの設計を変更する必要がなく、組立時に煩雑な作業が不要となる。
本発明の電池パックは、上記組電池を収容したものであるため、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を阻止することができるとともに、容易に組み立てることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る組電池が収容された電池パックを模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る組電池の一部を模式的に示す部分断面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る組電池が収容された電池パックを模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係る組電池が収容された電池パックを模式的に示す断面図である。 図５は、メッシュ状の絶縁材を用いた組電池の一部を模式的に示す部分断面図である。
本発明者は、通常使用時及び異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、効率的に電池セルを冷却して、熱暴走の発生を抑制することができる組電池を提供するため、鋭意検討を行った。
その結果、本発明者は、各電池セルの外周面を、複数の孔を有する絶縁材により被覆し、その外周面を放熱部材で被覆することにより、上記課題を解決できることを見出した。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
［電池パック］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る組電池が収容された電池パックを模式的に示す断面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係る組電池の一部を模式的に示す部分断面図である。電池パック１は、樹脂等により形成された電池ケース７に、以下に詳細に説明する第１の実施形態に係る組電池４０が収容されたものである。
＜組電池＞
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る組電池について、詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、各電池セル２は、電極３を有する電極面２ａと、電極面２ａに直交する面である外周面２ｂとを有し、各電池セル２は、その外周面２ｂ同士が対向するように配置され、電極３及び不図示のコネクタ等を介して直列又は並列に接続されている。
電池セル２の外周面２ｂは絶縁材１４により被覆され、さらに絶縁材１４の外周面は、例えば金属を材料として形成された放熱部材８により被覆されており、これにより、組電池４０が構成されている。
本実施形態において、絶縁材１４は、ゴム又はエラストマーからなる弾性材料により形成され、両端部が開口した筒状体であって、電池セル２及び防炎材４の外周面を周方向に被覆している。また、絶縁材１４は、電池セル２側の面から放熱部材８側の面まで、絶縁材１４の厚み方向に貫通する複数の孔１４ａを有する。
なお、本実施形態において絶縁材１４（筒状体）の両端部とは、絶縁材１４の長手方向（図１において上下方向）における一方の端部及び他方の端部の両方、すなわち、筒状体の開口端部を意味する。
このように構成された組電池４０においては、電池セル２の外周面２ｂが弾性材料からなる絶縁材１４により被覆されており、弾性材料の原料となるゴム又はエラストマーは、放熱部材８と比較して、断熱性が優れている。したがって、通常使用時及び異常時において電池セル２から発生した一部の熱は、放熱部材８側への伝播を抑制することができる。
一方、絶縁材１４は複数の孔１４ａを有するため、電池セル２から発生した熱の残部は、孔１４ａを介して効率的に放熱部材８側に伝播される。
なお、一般的に、電池セル２の近傍に導電性が高いものが配置されていると、電池セル２が短絡する危険性がある。本実施形態では、電池セル２と放熱部材８との間に絶縁材１４が配置されているため、短絡を防止することができる。
また、電池セル２及び絶縁材１４のさらに外周面を被覆する放熱部材８は、後述のとおり、伝熱性が優れた材料からなるものである。したがって、絶縁材１４の孔１４ａを介して放熱部材８に到達した熱は、放熱部材８の面方向に広がり、放熱部材８の両端部側、すなわち、絶縁材１４の両端部側に放出されるため、効率的に電池セル２を冷却することができる。
さらに、本実施例においては、電池セル２から発生した熱の一部のみが放熱部材８に伝播されるため、放熱部材８が過度に熱せられることを防止することができ、一方の電池セルに隣接した他方の電池セルが熱を受けることを抑制でき、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
ところで、異常時に、電池セルに熱暴走が生じると、この電池の内部でガスが発生し、内圧が上昇することにより電池セルの変形を引き起こし、この変形が大きい場合には、ケースが破壊されることがある。
上記第１の実施形態に係る組電池４０においては、電池セル２の外周面を周方向に被覆し、電池セル２を押圧する絶縁材１４は、電池セル２の変形を抑制する効果と、電池セル２の変形を吸収する効果も有する。すなわち、異常時に電池セル２が変形した場合に、絶縁材１４は電池セル２の変形を抑制しつつ、電池セル２の変形に対して柔軟に変形する。したがって、電池ケース７の破壊を抑制することができる。
また、電池セル２は、通常使用時である充放電サイクルにおいても、わずかに変形が発生している。すなわち、電池セル２と電池ケース７との隙間が小さい場合には、電池セル２の膨張時に、電池セル２は電池ケース７から圧力を受け、電池セル２の収縮時に、電池ケース７からの圧力は消失する。このように、電池セル２に対する押圧と緩和が繰り返されると、電池性能が低下する原因となる。
本実施形態においては、通常使用時である充放電サイクルにおける電池セル２のわずかな変形に対しても、絶縁材１４が柔軟に変形するため、電池セル２の電池性能の低下を抑制することができる。
さらに、本実施形態において、放熱部材８が金属を材料として形成されており、絶縁材１４と同様に筒状体であると、伸縮性をほとんど有さないものとなる。しかし、組電池４０は、弾性を有する絶縁材１４が電池セル２と放熱部材８との間に配置されているため、通常使用時においても、通常使用時における電池セル２の若干の変形を吸収することができ、隣接する他の電池セル２に対して不要な圧力が印加されることを防止することができる。
また、放熱部材８と電池セル２及び絶縁材１４との隙間を小さくすることにより、異常時に電池セル２が変形した場合に、放熱部材８により、電池セル２の変形を抑制する効果をより一層得ることができ、電池ケース７の破壊を抑制することができる。
仮に、電池セル２がさらに高温になり、内圧の上昇により破裂した場合であっても、電池セル２は、絶縁材１４及び放熱部材８により被覆されているため、例えば、電池セル２の破片や電池セル２に存在していた有機電解液などが、他の電池セル２に到達して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
本実施形態において、電池セル２は角形であっても丸型であってもよい。
また、絶縁材１４が有する孔１４ａの数及び大きさは特に限定されないが、電池セル２と放熱部材８との間の絶縁を確保することができるものであれば、孔１４ａの数及び大きさを適宜設計することができる。
さらに、放熱部材８は、絶縁材１４により被覆された電池セル２の外周面の全面を被覆していることが好ましいが、上記したような放熱効果が得られるものであれば、必要に応じて、一部の領域が被覆されていなくてもよい。
なお、上述の第１の実施形態に係る組電池４０における放熱部材８は、両端部が開口した筒状体としたが、放熱部材８は筒状体に限定されない。例えば、シート状の放熱材料を使用して、これを絶縁材１４により被覆された電池セル２の外表面に巻回したものとしてもよい。
このように構成された放熱部材を使用した場合には、上述の筒状体である放熱部材８を使用した場合と比較して、電池セル２の変形を抑制する効果は減少する。しかし、上記第１の実施形態においては、絶縁材１４が、電池セル２の外周面を周方向に被覆し、電池セル２を押圧しているため、電池セル２の変形を許容しつつ、電池ケース７の破壊を抑制することができる。
なお、シート状の放熱材料を使用した場合であっても、シートを絶縁材１４の外表面に巻回した後、巻き終わりの端部をシートの一部に係止することにより、容易に筒状体の放熱部材８を作成することができる。
〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の第２の実施形態に係る組電池が収容された電池パックを模式的に示す断面図である。なお、以下の第２及び第３の実施形態を示す図３及び図４において、上記第１の実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
第２の実施形態において、組電池５０は、電池セル２と絶縁材１４との間に、防炎材４を有する。
このように構成された第２の実施形態においては、電池セル２の外周面２ｂが防炎材４により被覆されているため、絶縁材１４及び放熱部材８の２層のみの場合と比較して、通常使用時及び異常時において、電池セル２から発生する熱の周囲への伝播を、より一層効果的に抑制することができる。特に、異常時において、一方の電池セルに熱暴走が発生した場合においても、周囲への熱の伝播が抑制されるため、一方の電池セルに隣接した他方の電池セルが熱を受けることを抑制でき、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
また、防炎材４によっても伝播を抑制することができなかった一部の熱のうち、さらに一部は、上記第１の実施形態と同様に絶縁材１４により断熱され、残部は孔１４ａを介して放熱部材８に伝播され、放熱される。したがって、第１の実施形態と比較して、一方の電池セルに熱暴走が発生した場合に、熱暴走の連鎖をより一層抑制することができる。
さらに、上記絶縁材１４が、熱によって変質されやすい材料からなるものである場合に、絶縁材１４が高温の電池セル２に接していると、溶融等により、絶縁性能及び放熱部材８への熱の伝播性能が低下するおそれがある。第２の実施形態においては、防炎材４を電池セル２に接するように配置するため、絶縁材１４が熱影響を受けることを抑制することができる。
〔第３の実施形態〕
図４は、本発明の第３の実施形態に係る組電池が収容された電池パックを模式的に示す断面図である。
第３の実施形態において、組電池６０は、電池セル２の外周面２ｂにおける絶縁材１４及び放熱部材８のさらに外周面に、防炎材４を有する。
このように構成された第３の実施形態においては、放熱部材８に到達し、放熱部材８の厚み方向に伝播された熱を、防炎材４により遮断することができる。したがって、放熱部材８に到達した熱は、放熱部材８の面方向に移動されやすくなり、放熱部材８の両端部側からの放熱効果を高めることができ、熱暴走が発生した電池セルの周囲に熱が伝播されることを、より効果的に抑制することができる。
なお、防炎材４を有する第２及び第３の実施形態において、防炎材４は電池セル２又は放熱部材８の外周面全面を被覆する必要はなく、上記したような防炎材４が奏する効果が期待できるものであればよい。例えば、電池セル２又は放熱部材８の外周面の一部のみを被覆するものでもよい。
次に、本実施形態に係る組電池を構成する絶縁材１４、放熱部材８及び防炎材４について、詳細に説明する。
（絶縁材）
本実施形態に係る組電池４０，５０，６０に用いられる絶縁材１４としては、上記第１～第３の実施形態において示したように、ゴム又はエラストマーからなる弾性材料により形成されるものの他、防炎材料により形成されるものであってもよい。
絶縁材の絶縁性能としては、例えば、耐電圧が５００Ｖ以上であることが好ましい。
絶縁材１４を弾性材料により形成する場合に、弾性材料は、電池セル２の変形に対して柔軟に変形する弾性と、電池セル２又は放熱部材８の外周面に絶縁材１４を装着した際に、電池セル２を押圧する伸縮性とを有するものであることが好ましく、断熱性を有するものであることがより好ましい。
絶縁材１４を防炎材料により形成する場合に、防炎材料は、有機繊維及び無機繊維の少なくとも一方を含有することが好ましく、必要に応じて無機粒子を含有することがより好ましい。本実施形態においては、これらの材料を、例えばシート状に加工したものを使用することができる。絶縁材１４を構成する材料としては、絶縁性を有することが重要であるため、絶縁性能が高い材料から選択される。
無機繊維としては、例えば、シリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維、ジルコニア繊維及びチタン酸カリウムウィスカ繊維などが挙げられる。これらの無機繊維は、耐熱性、強度、入手容易性などの点で好ましい。無機繊維は、単独で使用してもよいし２種以上組み合わせて使用してもよい。無機繊維のうち、取り扱い性の観点から、特にシリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維が好ましい。
無機繊維の断面形状は、特に限定されず、円形断面、平断面、中空断面、多角断面、芯断面などが挙げられる。中でも、中空断面、平断面又は多角断面を有する異形断面繊維は、断熱性が若干向上されるため好適に使用することができる。
無機繊維の平均繊維長の好ましい下限は０．１ｍｍであり、より好ましい下限は０．５ｍｍである。一方、無機繊維の平均繊維長の好ましい上限は５０ｍｍであり、より好ましい上限は１０ｍｍである。無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維同士の絡み合いが生じにくく、絶縁材１４の機械的強度が低下するおそれがある。一方、５０ｍｍを超えると、補強効果は得られるものの、無機繊維同士が緊密に絡み合うことができなったり、単一の無機繊維だけで丸まったりし、それにより連続した空隙が生じやすくなるので断熱性の低下を招くおそれがある。
無機繊維の平均繊維径の好ましい下限は１μｍであり、より好ましい下限は２μｍであり、更に好ましい下限は３μｍである。一方、無機繊維の平均繊維径の好ましい上限は１５μｍであり、より好ましい上限は１０μｍである。無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維自体の機械的強度が低下するおそれがある。また、人体の健康に対する影響の観点より、無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上であるが好ましい。一方、無機繊維の平均繊維径が１５μｍより大きいと、無機繊維を媒体とする固体伝熱が増加して断熱性の低下を招くおそれがあり、また、絶縁材の成形性及び強度が悪化するおそれがある。
有機繊維としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる繊維が選択可能であり、例えば、変性されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレン（ＰＥ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリブチレンテレフタラート等からなる合成繊維を使用することができる。
本実施形態において使用することができる合成繊維の種類及び構造等について、より詳細に以下に説明する。
ビニロン（ｖｉｎｙｌｏｎ）：ビニルアルコール単位を質量比で６５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニラール（ｖｉｎｙｌａｌ）：アセタール化の水準の異なるポリビニルアルコールの長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニル単位を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニリデン単位（－ＣＨ２－ＣＣｌ２－）を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル系（ｍｏｄａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で３５％以上、８５％未満含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ナイロン（ｎｙｌｏｎ，ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）：繰り返しているアミド結合の８５％以上が脂肪族又は環状脂肪族単位と結合している長鎖状合成高分子から成る繊維。
アラミド（ａｒａｍｉｄ）：２個のベンゼン環に直接結合しているアミド又はイミド結合が質量比で８５％以上であり、イミド結合がある場合は、その数がアミド結合の数を超えない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）：テレフタル酸と２価アルコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリトリメチレンテレフタラート（ＰＴＴ；ｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，３－プロパンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ；ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，４－ブタンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレン（ＰＥ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）：置換基のない飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリプロピレン（ＰＰ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）：２個当たり１個の炭素原子にメチル基の側鎖がある飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、立体規則性があり、他に置換基のない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリウレタン（ｅｌａｓｔａｎｅ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）：ポリウレタンセグメントを質量比で８５％以上含み、張力をかけないときの長さの３倍に伸長したとき、張力を除くとすぐ元の長さに戻る長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）：乳酸エステル単位を質量比で５０％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
有機繊維の平均繊維長及び平均繊維径の好ましい範囲は、無機繊維と同様である。
無機粒子としては、耐熱性を有する化合物からなるものであることが好ましく、例えば、金属酸化物を使用することができる。
金属酸化物として、より具体的には、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ムライト（Ａｌ６Ｏ１３Ｓｉ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、及びチタニア（ＴｉＯ２）が挙げられるが、これらに限定されない。無機粒子としては、上記金属酸化物の他、窒化ホウ素（ＢＮ）及び炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）等が好適に挙げられる。
絶縁材１４の孔１４ａは、上記実施形態で示したように、筒状又はシート状の材料に、電池セル２側の面から放熱部材８側の面に到達するように形成してもよいし、絶縁材１４の材料をメッシュ状に加工することにより形成してもよい。
図５は、メッシュ状の絶縁材を用いた組電池の一部を模式的に示す部分断面図である。図５に示すように、絶縁材２４は、有機繊維，無機繊維等の絶縁材の材料を紐状に加工し、これを織り込むことによりシート状に成形したものである。
このような形状の絶縁材２４であっても、絶縁材２４には、電池セル２側の面から放熱部材８側の面に到達するような孔２４ａが形成されるため、上記第１～第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
（放熱部材）
本実施形態に係る組電池に用いられる放熱部材の材料としては、電池セル２から発生し、放熱部材８にまで到達した熱を、放熱部材８の面方向に拡散し、放熱部材８の両端部側に放出するような伝熱性を有するものを選択することができる。
このような材料としては、例えば、熱伝導率が１０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、具体的には、金属、カーボン及びセラミックスから選択された少なくとも１種を選択することが好ましい。
なお、金属としては、ステンレス鋼、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金等が挙げられる。
また、セラミックスとしては、ＳｉＣ、ＡｌＮ等が挙げられる。
（防炎材）
上記第２及び第３の実施形態に記載の組電池５０，６０は、電池セル２と絶縁材１４との間、又は放熱部材８の外周面に、防炎材を有するものである。このように配置される防炎材の材料としては、上記絶縁材の材料として記載した防炎材料を用いることができる。
＜電池ケース＞
本実施形態に係る組電池４０，５０，６０を収容する電池ケース７の材質及び形状は特に限定されない。電池ケース７の材質としては、ポリカーボネートの他、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリアミド（ＰＡ；ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ；Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）等を使用することができる。また、電池ケース７の形状は、適用される電動工具等の機器に応じて、自由に選択することができる。
なお、本実施形態に係る組電池４０，５０，６０は、各電池セル２が独自に断熱性を有しているとともに、隣接する電池セル２への熱の伝播をさらに抑制する放熱部材８を有しており、熱連鎖の発生を抑制することができるため、電池ケース７に収容されていなくてもよい。例えば、絶縁材１４，２４及び放熱部材８により被覆された複数の電池セル２をまとめて、バンド等により固定して組電池とすることにより、そのままの形態で電動工具等の機器の内部に格納することもできる。
［組電池の組立方法］
本実施形態に係る組電池４０，５０，６０は、電池セル２を、所望の孔１４ａ，２４ａが形成された絶縁材１４，２４で被覆し、これに、例えば筒状体である放熱部材８を装着するのみで、上記効果を有する組電池を容易に組み立てることができる。また、各電池セル２のそれぞれに、絶縁材１４，２４及び放熱部材８を取り付けるため、電池ケース７の煩雑な設計が不要である。
さらに、本実施形態においては、絶縁材１４，２４がシート状のものであると、電池セル２の形状及び大きさにかかわらず、容易に電池セル２の外周面を覆う大きさに加工することができる。また、絶縁材１４，２４が弾性材料により筒状体に形成されたものであると、弾性材料は伸縮性を有するため、絶縁材１４，２４を装着する場合に、電池セル２の形状及び大きさに影響されず、種々の電池セル２に容易に取り付けることができる。
なお、本実施形態に係る組電池及び電池パックは、電動工具の他、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車両等に好適に用いることができる。
１ 電池パック
２ 電池セル
２ａ 電極面
３ 電極
４ 防炎材
７ 電池ケース
８ 放熱部材
１４，２４ 絶縁材
１４ａ，２４ａ 孔
４０，５０，６０ 組電池

Claims (12)

  1. 電極を有する電極面と、前記電極面に直交する外周面と、を有し、前記外周面同士が対向するように配置された複数の電池セルが、直列又は並列に接続される組電池であって、
    前記電池セルと、
    前記電池セルの外周面を被覆する絶縁材と、
    前記絶縁材により被覆された前記電池セルの外周面を被覆する放熱部材と、を有し、
    前記絶縁材は、前記電池セル側の面から前記放熱部材側の面まで貫通する複数の孔を有する、組電池。
  2. 前記絶縁材は、耐電圧が５００Ｖ以上である、請求項１に記載の組電池。
  3. 前記絶縁材は、メッシュ状である、請求項１又は２に記載の組電池。
  4. 前記絶縁材は、ゴム又はエラストマーからなる弾性材料により形成され、前記電池セルの外周面を周方向に被覆し、前記電池セルを押圧するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の組電池。
  5. 前記絶縁材は、両端部が開口した筒状体である、請求項４に記載の組電池。
  6. 前記電池セルと前記絶縁材との間に、前記電池セルの外周面を被覆する防炎材を有する、請求項４又は５に記載の組電池。
  7. 前記絶縁材及び放熱部材により被覆された前記電池セルの外周面を被覆する防炎材を有する、請求項４又は５に記載の組電池。
  8. 前記絶縁材は、有機繊維及び無機繊維の少なくとも一方を含有する防炎材料により形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の組電池。
  9. 前記放熱部材は、両端部が開口した筒状体である、請求項１～８のいずれか１項に記載の組電池。
  10. 前記放熱部材は、シート状の放熱材料を、前記絶縁材により被覆された前記電池セルの外周面に巻回したものである、請求項１～８のいずれか１項に記載の組電池。
  11. 前記放熱部材は、金属、カーボン及びセラミックスから選択された少なくとも１種を材料として形成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の組電池。
  12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の組電池を電池ケースに収容した電池パック。
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