JP5834975B2 - 電気デバイスモジュール - Google Patents

Description

この発明は電池モジュールなどの電気デバイスモジュール、特に電池などの電気デバイスを冷却するものに関する。

四角扁平状の発電要素を電池外装材としてのラミネートフィルムで被覆し、当該ラミネートフィルムの周縁部を熱融着により接合した、いわゆるラミネート型電池を複数用いて電池モジュールを構成するものがある（特許文献１参照）。このものでは、ラミネート型電池の中央部に熱伝導性を有する第１の粘着材を、ラミネート型電池の周縁部に接着強度のある第２の粘着材を塗布して２つのラミネート型電池を貼り合わせることにより積層している。

特開２００９−２７２０４８号公報

ところで、四角扁平状のラミネート型電池には、四辺を有しそのうちの一辺のみから発電要素への充放電を行わせるための正極タブ及び負極タブを揃えて取り出すものがある。このものについて本発明者を含む研究者グループが実験したところでは、正極タブのある側のほうが負極タブのある側より発熱温度が高い温度分布を有することを初めて見い出している。つまり、ラミネート型電池の面内に均一でない温度分布が生じているのである。このような均一でない温度分布があると、電池の面内に劣化進行度の差異が生じ、電池全体の寿命、信頼性が低下してしまう。

正極タブのある側のほうが負極タブのある側より発熱温度が高い温度分布を有する上記の電池に対して、上記特許文献１の技術を適用しても、電池面内の均一でない温度分布を解消して電池の面内温度を均一化することができない。上記特許文献１は、全体として四角扁平状の電池からの放熱は周縁部より中央部ほうが高いとみなしている技術に過ぎないためである。

そこで本発明は、正極タブのある側のほうが負極タブのある側より発熱温度が高い温度分布を有する電気デバイスであっても、電気デバイスの面内温度を均一化し得る電気デバイスモジュールを提供することを目的とする。

本発明の電気デバイスモジュールは、四辺を有しそのうちの一辺のみから正極タブ及び負極タブを揃えて取り出している四角扁平状の電気デバイスを備えている。そして、２つのタブの取り出し方向を同一方向に揃えた複数の電気デバイスと扁平状の伝熱材とを交互に積層して積層体を構成し、モジュールケースの内部にこの積層体を収納すると共に、前記２つのタブを取り出している辺に隣接する２つの辺のうち正極タブ側の辺に沿って冷却体を設け、前記各伝熱材とこの冷却体とを当接させている。かつ前記電気デバイスは、面内に正極タブ及び負極タブがある付近で発熱温度が最も高く正極タブ及び負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる傾向を有し、さらに前記電気デバイスの面内を正極タブがある付近で発熱温度が最も高く正極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する第１領域と、負極タブがある付近で発熱温度が最も高く負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する第２領域とに分割し、第１領域のほうが第２領域より発熱温度が高くなっている場合に、前記伝熱材のうち前記第１領域に対向する領域を第３領域、前記第２領域に対向する領域を第４領域として分割し、前記第４領域よりも前記第３領域のほうが伝熱量が大きくなるようににすると共に、前記第３領域、前記第４領域の各面内での熱伝導率を一定とする。

本発明によれば、正極タブのある側の部位では冷却体との温度差が相対的に大きいので、相対的に多くの熱が冷却体に奪われ、負極タブのある側の部位では冷却体との温度差が相対的に小さいので、相対的に少ない熱が冷却体に奪われる。これによって電池の面内温度を均一化することができる。

第１実施形態のリチウムイオン二次電池の概略斜視図である。 発電要素の分解斜視図である。 現状の電池の放電時のラミネートフィルムの表面温度勾配を示すモデル図である。 第１実施形態の電池モジュールの正面図である。 第１実施形態の電池モジュールの正面図である。 第１実施形態の電池モジュールの平面図である。 第１実施形態の電池モジュールの内部に収納するウォータジャケット及び積層体の概略斜視図である。 参考例１の電池モジュールの正面図である。 参考例１の電池モジュールの正面図である。 参考例１の電池モジュールの平面図である。 参考例２の電池モジュールの正面図である。 参考例２の電池モジュールの正面図である。 参考例２の電池モジュールの平面図である。 参考例３の電池モジュールの正面図である。 参考例３の電池モジュールの平面図である。 参考例４の電池モジュールの正面図である。 参考例４の電池モジュールの平面図である。 参考例５の電池モジュールの正面図である。 参考例５の電池モジュールの正面図である。 参考例５の電池モジュールの平面図である。 参考例６の電池モジュールの正面図である。 参考例６の電池モジュールの正面図である。 参考例６の電池モジュールの平面図である。 第２実施形態の電池モジュールの正面図である。 第２実施形態の電池モジュールの正面図である。 第２実施形態の電池モジュールの平面図である。 比較例及び実施例の耐久試験前後の抵抗増加率をまとめた表図である。 比較例及び実施例の耐久試験時の容量維持率をまとめた表図である。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張している箇所があり、その箇所においては実際の比率と異なっている。

（第１実施形態）
本実施形態のリチウムイオン二次電池１について先に概説する。図１はリチウムイオン二次電池１の概略斜視図、図２は発電要素２の分解斜視図である。

図１に示すように、リチウムイオン二次電池１は、実際に充放電反応が進行する略四角扁平状の発電要素２が、電池外装材であるラミネートフィルム１４の内部に封止された構造を有する。詳しくは、高分子−金属複合ラミネートフィルムを電池外装材として用いて、その周縁部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを熱融着にて接合することにより、発電要素２を収納し密封した構成を有している。ここでラミネートフィルムとしては、金属フィルムを高分子フィルム（樹脂フィルム）でサンドイッチした三層構造のものが一般的である。

こうした積層型の電池１は、缶型電池と区分けするために「ラミネート型電池」といわれる。缶型電池は、堅い円筒状の金属製外枠の中に２つの各電極が巻き込んで収納されているものである。一方、ラミネート型電池とは、略四角扁平状の発電要素２の周縁部を熱融着にて接合することにより、発電要素を密封したものをいう。以下では、リチウムイオン二次電池１を、「ラミネート型電池」という。あるいは単に「電池」ともいう。

図２に示したように、発電要素２は、負極４、セパレータ１２、正極８をこの順に積層した構成を有している。ここで、負極４は四角薄板状の負極集電体５の両面に負極活物質層６、６を配置したものである。同様に正極８は四角薄板状の正極集電体９の両面に正極活物質層１０、１０を配置したものである。セパレータ１２は主に多孔質の熱可塑性樹脂から形成されている。セパレータ１２が電解液を保持することで、セパレータ１２と一体に電解質層が形成されている。言い換えると、２つの電極間のＬｉイオンの移動媒体としての機能を有する電解質層が、液体電解質と樹脂を含む微多孔膜のセパレータ１２とで構成されている。

これにより、隣接する負極４、セパレータ１２（電解液を含む）及び正極８は、一つの単電池層１３（単電池）を構成する。単電池層１３では、電子とイオンが２つの電極間を移動して電池の充放電反応（電気化学反応）を行う。従って、本実施形態のラミネート型電池１は、単電池層１３を積層することで、電気的に並列接続された構成を有するともいえる。また、単電池層１３の外周には、隣接する負極集電体５と正極集電体９との間を絶縁するためのシール部（絶縁層）を設けてもよい。発電要素２の両最外層に位置する最外層負極集電体５には、いずれも片面のみ（図２で最上段の負極集電体５には下面のみ、最下段の負極集電体５には上面のみ）に負極活物質層６を配置している。なお、図２とは負極及び正極の配置を逆にすることで、発電要素２の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片側のみに正極活物質層を配置するようにしてもよい。

負極集電体５及び正極集電体９には、各電極（負極及び正極）から出入りする電子を外部に取り出す負極タブ１５及び正極タブ１６の２つの強電タブを取り付け、ラミネートフィルム１４の周縁部に挟まれるようにラミネートフィルム１４の外部に導出させている。発電要素２は全体として四辺を有する四角扁平状に形成されているので、四辺のうちの一辺のみから２つの強電タブ１５、１６を揃えて外部に導出させている（図１参照）。強電タブ１５、１６には、必要に応じて正極端子リード（図示せず）及び負極端子リード（図示せず）を介して、各電極の負極集電体５及び正極集電体９に超音波溶接や抵抗溶接により取り付けてもよい。なお、図２において各負極タブ１５同士を、また各正極タブ１６同士を電気的に接続することはいうまでもない。

さて、電池１の面内方向の温度勾配を調査するため、本発明者を含む研究者グループが上記一辺のみから正極タブ及び負極タブを揃えて取り出している電池１を製作し、充放電によるラミネートフィルム表面温度を計測したところ、図３に示す結果を得た。図３は本発明者を含む研究者グループが初めて見いだした放電時のラミネートフィルムの表面温度勾配をモデルで示したものである。

図３において色が濃い部分ほど発熱によるラミネートフィルム表面温度が高いことを示している。すなわち、各タブ１６、１５がある付近で発熱温度が最も高く、各タブ１６、１５より、各タブ１６、１５が取り出されている周縁部１４ａと反対側の周縁部１４ｃへと（図３で右方に）離れるほど発熱温度が低くなる傾向を有している。

そこで今、全体を第１領域と第２領域の２つに分割する。第１領域は、正極タブ１６がある付近で発熱温度が最も高く正極タブ１６から離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する領域１７である。第２領域は、負極タブ１５がある付近で発熱温度が最も高く負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する領域１８である。以下、第１領域を「電池正極タブ側領域」、第２領域を「電池負極タブ側領域」という。このように、電池１の面内を電池正極タブ側領域１７と電池負極タブ側領域１８とに分割したとき、領域全体として電池正極タブ側領域１７のほうが電池負極タブ側領域１８より発熱温度が高くなっている。

この現象を解析したところは次の通りである。すなわち、電池１には発熱を伴う。この発熱は大別すると、充放電反応熱（電気化学的な反応熱）、分極発熱、電子が部材内を拡散する際に生じるジュール発熱に分かれる。電子を入出するための２つの強電タブ１５、１６を備える電池１においては、その構造上、各強電タブ１５、１６の付近に電流（電子）が集中し、局所的にジュール発熱による温度上昇が発生すると考えられる。

このように電池１の面内で正極タブのある側のほうが負極タブのある側より発熱温度が高くなる、つまり電池１の面内方向に均一でない温度勾配（温度分布）が生じたのでは、最も高温の部分である各強電タブ１５、１６の付近から先に劣化してしまうこととなる。電池１の面内方向に劣化進行度の差異が生まれ、電池１全体の寿命、信頼性が低下するといった問題が生じるのである。ここで、「電池の面」とは 電池を１枚の平らな紙とみなしたとき、この平らな紙の上下の面のことをいう。また、「電池の面内方向」とは、電池を１枚の平らな紙とみなしたとき、この平らな紙の面に沿う任意の方向をいう。なお、「電池の面内方向」については、単に「面内方向」でも用いる。

そこで本発明の第１実施形態では、正極タブ１６及び負極タブ１５の２つのタブの取り出し方向を同一方向に揃えた複数の電池１と扁平状の伝熱材６１とを交互に積層して積層体６０を構成し、モジュールケース２２の内部にこの積層体６０を収納すると共に、２つのタブ１５、１６を取り出している辺に隣接する２つの辺のうち正極タブ１６側の辺（つまり電池正極タブ側領域１７）に沿ってウォータジャケット４１（冷却体）を設け、各伝熱材６１とこのウォータジャケット４１とを当接させる。以下、詳述する。

図４Ａ、図４Ｂは第１実施形態の電池モジュール２１の正面図、図５は第１実施形態の電池モジュール２１の平面図、図６は第１実施形態の電池モジュール２１の内部に収納するウォータジャケット４１及び積層体６０の概略斜視図である。

電池モジュール２１にはアルミニウム等の金属製のモジュールケース２２を有する。モジュールケース２２は、図４Ａ、図４Ｂに示したように開口端２３ａを有しこの開口端２３ａから４つの電池１を収納し得るロアケース２３と、このロアーケース２３の開口端２３ａを被覆する蓋状のアッパーケース３１とで構成されている。ロアケース２３は、その開口端２３ａを鉛直上方にしたとき、鉛直下方の底壁２４、この底壁２４に接続される左右の側壁２５、２６、図４Ａ、図４Ｂで紙面手前の側壁である前壁２７（図５参照）、紙面奥の側壁である後壁２８（図５参照）から構成されている。

本実施形態では、ロアケース２３の底壁２４の上に底壁２４の全体をほぼ覆うように箱状のウォータジャケット４１を設ける。そして、ウォータジャケット４１の上にある空間に、図５、図６にも示したように４つの電池１と５つの伝熱材６１とを交互に積層した積層体６０を積層方向が水平方向になるようにして収納する。この場合、４つの電池１は、強電タブ１５、１６の取り出し方向が同じ方向（図５、図６で左方）を向くように揃えている。かつ、各電池１は、図４Ａ、図４Ｂにも示したように強電タブ１５、１６を取り出している周縁部１４ａに隣接する２つの周縁部１４ｂ、１４ｄのうち正極タブ１６に隣接している側の周縁部１４ｄを鉛直下方にして立てた状態で収納している。

なお、積層体６０のうちの各電池１とウォータジャケット４１との位置関係がどうなっているかを明確にするため、図４Ａでは紙面手前の側壁である前壁２７及び紙面手前に設けられる伝熱材６１を取り去った状態を示している。このため図４Ａでは正面に電池１の一方の面１ａ（図５参照）が見えている。

同じく積層体６０のうちの伝熱材６１とウォータジャケット４１との位置関係がどうなっているかを明確にするため、図４Ｂでは紙面手前の側壁である前壁２７、紙面手前側の最外層の伝熱材６１及び紙面手前側の電池１を取り去った状態を示している。このため図４Ｂでは正面に伝熱材６１の一方の面６１ａ（図５参照）が見えている。

５つの各伝熱材６１は電池１の外形とほぼ同様の四角の板状に形成し、図５にも示したように伝熱材６１の縦の２つの各面６１ａ、６１ｂを、伝熱材６１に隣り合う電池１の縦の２つの各面１ａ、１ｂと密着（当接）させる。また、図５にも示したように積層体６０の最外層には伝熱材６１を配置しており、一方の最外層の伝熱材６１（図５で最下方の伝熱材）が前壁２７と、他方の最外層の伝熱材６１（図５で最上方の伝熱材）が後壁２８と当接するようにしている。さらに、図４Ｂ、図６にも示したように各伝熱体６１の下面６１ｃをウォータジャケットケース４２の上面４２ｃと密着（当接）させる。

各伝熱材６１は各電池１から伝えられた熱をウォータジャケット４１へと伝えるものである。伝熱材６１としては、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、ＳＵＳなどの金属を用いることができる。金属以外であっても熱伝導率の高い物質であれば合成樹脂やセラミックも対象となり得る。

電池正極タブ側領域１７に沿ってウォータジャケット４１を設けたが（図４Ａ参照）、この理由は次の通りである。すなわち、電池正極タブ側領域１７のほうが電池負極タブ側領域１８より発熱温度が高いので、発熱温度が高い電池正極タブ側領域１７を伝熱材６１を介してウォージャケット４１により冷却するためである。

さて、第１実施形態では、電池１の発熱状態について簡単な発熱モデルを考える。すなわち、電池正極タブ側領域１７での発熱温度は電池負極タブ側領域１８より相対的に高く、かつ各領域１７、１８内では発熱温度は一定であるとみなす。

電池１についてこうした簡単な発熱モデルで考えるときには、伝熱材６１についても、次のように２つの領域に分ける。すなわち、伝熱材６１を図４Ｂにおいて正極タブ１６のある下半分の領域（以下「伝熱材正極タブ側領域」という。）６２と、負極タブ１５のある上半分の領域（以下「伝熱材負極タブ側領域」という。）６３とに分ける。このとき、２つの各領域６２、６３で伝熱量が次のように相違することとなる。すなわち、伝熱材正極タブ側領域６２はウォータジャケット４１に接しているのに対して、伝熱材負極タブ側領域６３はウォータジャケット４１から遠いため、伝熱材負極タブ側領域６３よりも伝熱材正極タブ側領域６２のほうが伝熱量が大きくなる。この２つの領域６２、６３における伝熱量の違いを図４Ｂでは矢印の長さの違いで表している。

相対的に多くの熱が発生する電池正極タブ側領域１７には伝熱材正極タブ側領域６２が当接している。このため、電池正極タブ側領域１７で発生する多くの熱はこの伝熱量の相対的に大きな伝熱材正極タブ側領域６２の伝熱材６１を介して効率よくウォータジャケット４１に伝えられる（図４Ｂの長い矢印参照）。

一方、電池負極タブ側領域１８からは電池正極タブ側領域１７よりも相対的に少ない熱しか発生しない。この相対的に少ない熱しか発生しない電池負極タブ側領域１８には伝熱量の相対的に小さな伝熱材負極タブ側領域６３が当接している。このため、電池負極タブ側領域１８で発生する少ない熱は伝熱量の相対的に小さな伝熱材負極タブ側領域６３の伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に伝えられる（図４Ｂの短い矢印参照）。

つまり、電池正極タブ側領域１７で発生する相対的に多い熱は伝熱材正極タブ側領域６２の伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に速やかに逃される。一方、電池負極タブ側領域１８で発生する相対的に少ない熱は伝熱材負極タブ側領域６３の伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に速やかには伝えられない。電池正極タブ側領域１７のほうが電池負極タブ側領域１８より多くの熱が奪われるのである。これによって、電池正極タブ側領域１７での温度と電池負極タブ側領域１８での温度とをほぼ同じに、つまり電池１の面内温度を均一化することができる。

上記のウォータジャケット４１は、積層体６０に含まれる４つの各電池１で発熱した熱を５つの各伝熱材６１を介して奪うためのものである。ウォータジャケット４１は内部空間を有するケース４２と、正極タブ１６及び負極タブ１５がある側のケース４２に開口する入口パイプ４５（入口）と、正極タブ１６及び負極タブ１５から離れた側のケース４２に開口する出口パイプ４８（出口）とで構成している。

まず、モジュールケース２２の左壁２６を貫通して入口パイプ４５を、モジュールケース２２の右壁２５を貫通して出口パイプ４６を設けている。入口パイプ４５の一端はウォータジャケットケース４２の左壁４２ａに開口し、他端は左壁２６の外に開口している。出口パイプ４６の一端はウォータジャケットケース４２の右壁４２ｂに開口し、他端は右壁２５の外に開口している。ケース４２の材質としては、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、ＳＵＳなどの金属であることが望ましい。ウォータジャケットケース４２を伝熱材６１と同じ材質で構成することもできる。

ウォータジャケットケース４２の内部空間に冷却水を正極タブ１６及び負極タブ１５がある側から正極タブ１６及び負極タブ１５から離れた側へと流す（循環させる）ため、熱交換器４９、冷却水供給パイプ５０（供給通路）、冷却水供給ポンプ５１、リターンパイプ５３（リータン通路）、接続コネクタ（４７、４８、５２、５４）などからなる冷却水循環装置を備える。

まず、入口パイプ４５の左壁２６の開口端及び出口パイプ４６の右壁２５の開口端に、図４Ａ、図４Ｂにも示したようにコネクタ４７、４８（メス）を接続している。

熱交換器４９は暖められた冷却水を大気との間で熱交換を行わせて冷却するものである。熱交換器４９からの冷却水供給パイプ５０の先端に、コネクタ４７とカップリングするコネクタ５２（オス）が、また熱交換器４９へのリータンパイプ５３の先端にコネクタ４８とカップリングするコネクタ５４（オス）を備えている。コネクタ４７と５２を、コネクタ４８と５４をカップリングし、冷却水供給ポンプ５１を駆動することで、熱交換器４９で冷却された水がウォータジャケット４１に供給される。ウオータジャケット４１の内部で温度上昇した冷却水はリターンパイプ５３で熱交換器４９に戻され冷やされる。

ウォータジャケット４１に供給する冷媒として冷却水を挙げたが、これに限られるものでない。冷媒には液体冷媒とガス冷媒がある。液体冷媒としては、例えば水の他に不凍液、ＬＬＣ（Ｌong Ｌife Ｃoolant）を用いることができる。冷媒ガスとしては空気を用いることができる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、四辺を有しそのうちの一辺のみから正極タブ１６及び負極タブ１５を揃えて取り出している四角扁平状の電池１（電気デバイス）を備え、２つのタブ１６、１５の取り出し方向を同一方向に揃えた複数の電池１と扁平状の伝熱材６１とを交互に積層して積層体６０を構成し、モジュールケース２２の内部にこの積層体６０を収納すると共に、２つのタブ１６、１５を取り出している辺に隣接する２つの辺のうち正極タブ１６側の辺（つまり電池正極タブ側領域１７）に沿ってウォータジャケット４１（冷却体）を設け、各伝熱材６１とこのウォータジャケット４１とを当接させている。本実施形態によれば、正極タブ１６のある側の電池部位ではウォータジャケット４１との温度差が相対的に大きいので、相対的に多くの熱がウォータジャケット４１に奪われ、負極タブ１５のある側の電池部位ではウォータジャケット４１との温度差が相対的に小さいので、相対的に少ない熱がウォータジャケット４１に奪われる。これによって電池１の面内温度を均一化することができる。

本実施形態によれば、冷却体を、内部空間を有するケース４２と、正極タブ１６及び負極タブ１５がある側のケース４２に開口する入口パイプ５（入口）と、正極タブ１６及び負極タブ１５から離れた側のケース４２に開口する出口パイプ４６（出口）とから構成し、冷却水（冷媒）を冷却する熱交換器４９と、この熱交換器４９で冷却された冷却水を入口パイプ５（ケースの入口）に導く供給パイプ５０（供給通路）と、出口パイプ４６（ケースの入口）から出る冷却水を熱交換器４９に戻すリターンパイプ５３（リータン通路）とを備えるので、冷却水が正極タブ１６及び負極タブ１５がある側から正極タブ１６及び負極タブ１５から離れた側に流れる。このため、タブ（１５、１６）がある付近のほうがタブ（１５、１６）から離れた部位よりも熱が多く奪われる。これによっても電池１の面内温度を均一化することができる。

（参考例１）
図７Ａ、図７Ｂは第１実施形態に対する参考例１の電池モジュール２１の正面図、図８は参考例１の電池モジュール２１の平面図で、第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と置き換わるものである。第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と同一部分には同一番号を付している。

なお、積層体６０のうちの各電池１とウォータジャケット４１との位置関係を明確にするため、図７Ａでも紙面手前の側壁である前壁２７及び紙面手前に設けられる伝熱材６１を取り去った状態を示している。このため図７Ａでは正面に電池１の一方の面１ａ（図８参照）が見えている。

同じく積層体６０のうちの伝熱材６１とウォータジャケット４１との位置関係を明確にするため、図７Ｂでも紙面手前の側壁である前壁２７、紙面手前側の最外層の伝熱材６１及び紙面手前側の電池１を取り去った状態を示している。このため図７Ｂでも正面に伝熱材６１の一方の面６１ａ（図８参照）が見えている。

第１実施形態では、電池１を電池正極タブ側領域１７と電池負極タブ側領域１８とで発熱温度が相違し、かつ各領域では発熱温度は一定とする単純な発熱モデルで扱ったため、第１実施形態の伝熱材６１は面内での熱伝導率が一定でもかまわなかった。実際には、電池１の発熱状態は、図３に示したように単純でない。そこで、参考例１では、図３に示した電池１の実際の温度分布状態に対応させて、伝熱材６１の面内での熱伝導率を変化させることで、電池１の面内温度の均一化をはかる。

ここで、「熱伝導」とは熱の伝わり易さのことで、「熱伝導率」とは、熱伝導において、熱流束密度（単位時間に単位面積を通過する熱エネルギー）を温度勾配で割った物理量のことである。熱伝導率の逆数は熱抵抗率である。

図７Ｂには伝熱材６１の面内で熱伝導率がどのように変化するのかを示している。すなわち、図７Ｂにおいて５種類の色の濃さの違いで熱伝導率の違いを表しており、色が濃い部分ほど熱伝導率が高いことを示している。このように、伝熱材６１の面内に熱伝導率の分布を持たせたのは、伝熱材６１と当接する電池１の面内での温度分布に合わせたものである。すなわち、図３のように電池１の面内の温度分布イメージによれば温度が５段階に分かれているので、この温度分布に合わせて伝熱材６１の面内の熱伝導率を５段階に変化させたものである。

図７Ｂにおいて、伝熱材正極タブ側領域６２では、正極タブ１６がある付近で最も熱伝導率が高く、正極タブ１６から離れるほど（図７Ｂでは右方に向かうほど）熱伝導率が低くなっている。また、伝熱材負極タブ側領域６３では、負極タブ１５がある付近で最も熱伝導率が高く、負極タブ１５から離れるほど（図７では右方に向かうほど）熱伝導率が低くなっている。さらに、強電タブ１５、１６から右方に同じ距離離れた位置でみると、伝熱材正極タブ側領域６２での熱伝導率のほうが伝熱材負極タブ側領域６３での熱伝導率より高くなっている。

このように、各領域６２、６３で伝熱材６１の面内に熱伝導率の分布を持たせたとき、伝熱材正極タブ側領域６２において正極タブ１６がある付近のほうが正極タブ１６から離れた側より伝熱量が大きくなる。この領域６２内における伝熱量の違いを図７Ｂでは矢印の長さの違いで表している。

同様に、伝熱材負極タブ側領域６３において負極タブ１５がある付近のほうが負極タブ１５から離れた側より伝熱量が大きくなる。この領域６３内における伝熱量の違いを図７Ｂでは矢印の長さの違いで表している。

さて、タブ１５、１６がある付近よりタブ１５、１６から離れる側へと低くなる温度分布を有する各領域１７、１８の各領域について、熱を奪って各領域の面内の温度を均一化するためには、タブがある付近からは最も多くの熱を奪う必要がある。一方、タブ１５、１６から最も離れた部位からは最も少ない熱しか発生しないので、この少ない熱が奪われないようにする必要がある。このため、各領域１７、１８毎にタブ１５、１６がある付近で温度を均一化するための上限の熱伝導率ＴＣｕｐ１、ＴＣｕｐ２が、またタブから最も離れた部位で温度を均一化するための下限の熱伝導率ＴＣｌｏｗ１、ＴＣｌｏｗ２がそれぞれ定まる。これら各領域１７、１８毎の上限、下限の熱伝導率ＴＣｕｐ１、ＴＣｕｐ２、ＴＣｌｏｗ１、ＴＣｌｏｗ２は適合により求めることができる。従って、一方の領域１７では適合により求めた上下限の熱伝導率ＴＣｕｐ１、ＴＣｌｏｗ１の間で、他方の領域１８では適合により求めた上下限の熱伝導率ＴＣｕｐ２、ＴＣｌｏｗ２の間で熱伝導率を変化させることとなる。

電池１の面内のうち各強電タブ１５、１６がある部分で最も多くの熱が発生している。この各強電タブ１５、１６がある電池部分には伝熱体正極タブ側領域６２、伝熱体負極タブ側領域６３のうち熱伝導率の相対的に高い部位が当接している。このため、各強電タブ１５、１６がある電池部分で発生する多くの熱はこの熱伝導率の相対的に高い部位の伝熱材６１を介して効率よくウォータジャケット４１に伝えられる。

一方、電池１の面内のうち各強電タブ１５、１６から離れた部分からは相対的に少ない熱しか発生しない。この各強電タブ１５、１６から離れた電池部分には伝熱体正極タブ側領域６２、伝熱体負極タブ側領域６３のうち熱伝導率の相対的に低い部位が当接している。このため、各強電タブ１５、１６から離れた電池部分で発生する少ない熱はこの熱伝導率の相対的に低い部位の伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に伝えられる。

つまり、各強電タブ１５、１６がある電池部分で発生する多くの熱は伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に速やかに逃される。一方、各強電タブ１５、１６から離れた電池部分で発生する少ない熱は伝熱材６１を介して速やかには伝えられない。各領域６２、６３において各強電タブ１５、１６がある電池部分のほうが各強電タブ１５、１６から離れた電池部分より多くの熱が奪われるのである。

さらに、強電タブ１５、１６から右方に同じ距離離れた位置でみたとき、伝熱材正極タブ側領域６２での熱伝導率のほうが伝熱材負極タブ側領域６３での熱伝導率より高くしているので、伝熱材正極タブ側領域６２のほうがより多くの熱が奪われる。この結果、２つの領域６２、６３の温度差をなくして同じ温度にすることができると共に、各領域６２、６３内でも温度を同じにすることができることとなる。つまり、電池１の実際の温度分布が図３に示したように複雑であっても、電池１全体の面内温度を均一化することができるのである。

（参考例２）
図９Ａ、図９Ｂは参考例２の電池モジュール２１の正面図、図１０は参考例２の電池モジュール２１の平面図で、参考例１の図７Ａ、図７Ｂ、図８と置き換わるものである。参考例１の図７Ａ、図７Ｂ、図８と同一部分には同一番号を付している。

参考例１では、図３に示した電池１の実際の温度分布に対応させて、伝熱材６１の面内の熱伝導率を変化させた。これによって電池１の面内温度を精度良く均一化することができるのであるが、その一方で、図７Ｂに示したように伝熱材６１の面内の熱伝導率の分布は複雑であり、実際にこうした熱伝導率の分布を有するように伝熱材を作製するには工数がかかるとも考えられる。

そこで、参考例２は、第１実施形態ほど単純なモデルでもなく、参考例１ほど複雑なモデルでもないちょうど中間の発熱モデルを考える。すなわち、強電タブがある付近で最も発熱温度が高く、強電タブから離れるほど発熱温度が低くなるとする点は参考例１と同じであるが、参考例１と相違して、電池正極タブ側領域１７と電池負極タブ側領域１８とで温度分布は同じであるとみなす。

このように電池正極タブ側領域１７と電池負極タブ側領域１８とで温度分布は同じであるとみなす発熱モデルであれば、伝熱材６１の面内の熱伝導率の分布が図９Ｂに示したようになり、参考例１の図７Ｂに示される熱伝達率の分布よりも単純なものとなる。すなわち、参考例２では、伝熱材６１の面内の熱伝導率を図９Ｂに示したように変化させればよい。

図９Ｂにおいても５種類の色の濃さの違いで熱伝導率の違いを表しており、色が濃い部分ほど熱伝導率が高いことを示している。図９において、強電タブ１５、１６がある付近で最も熱伝導率が高く、強電タブ１５、１６から離れるほど（図９では右方に向かうほど）熱伝導率が低くなっている。このように、伝熱材６１の面内に熱伝導率の分布を持たせたとき、強電タブ１５、１６に近い側のほうが強電タブ１５、１６から離れた側より伝熱量が大きくなる。この伝熱量の違いを図９Ｂでは矢印の長さの違いで表している。

電池１の面内のうち各強電タブ１５、１６がある部分で最も多くの熱が発生している。この各強電タブ１５、１６がある電池部分には伝熱材６１のうち熱伝導率の相対的に高い部位が当接している。このため、各強電タブ１５、１６がある電池部分で発生する多くの熱はこの熱伝導率の相対的に高い部位の伝熱材６１を介して効率よくウォータジャケット４１に伝えられる。

一方、電池１の面内のうち各強電タブ１５、１６から離れた部分からは相対的に少ない熱しか発生しない。この各強電タブ１５、１６から離れた電池部分には伝熱材６１のうち熱伝導率の相対的に低い部位が当接している。このため、各強電タブ１５、１６から離れた電池部分で発生する少ない熱はこの熱伝導率の相対的に低い部位の伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に伝えられる。

つまり、各強電タブ１５、１６がある電池部分で発生する多くの熱は伝熱材６１を介してウォータジャケット４１に速やかに逃される。一方、各強電タブ１５、１６から離れた電池部分で発生する少ない熱は伝熱材６１を介して速やかには伝えられない。各強電タブ１５、１６がある電池部分のほうが各強電タブ１５、１６から離れた電池部分より多くの熱が奪われるのである。これによって、参考例２においても電池１の面内温度を均一化することができる。

ここで、上記の参考例１及び参考例２の作用効果をまとめて説明する。

前述のようにタブ１５、１６がある付近よりタブ１５、１６から離れる側へと低くなる温度分布を有する各領域１７、１８の各領域について、熱を奪って各領域の面内の温度を均一化するためには、タブがある付近からは最も多くの熱を奪う必要がある。一方、タブ１５、１６から最も離れた部位からは最も少ない熱しか発生しないので、この少ない熱が奪われないようにする必要がある。このため、タブ１５、１６がある付近で温度を均一化するための上限の熱伝導率ＴＣｕｐ１、ＴＣｕｐ２が、またタブ１５、１６から最も離れた部位で温度を均一化するための下限の熱伝導率ＴＣｌｏｗ１、ＴＣｌｏｗ２がそれぞれ定まる。これら各領域１７、１８毎の上限、下限の熱伝導率ＴＣｕｐ１、ＴＣｕｐ２、ＴＣｌｏｗ１、ＴＣｌｏｗ２は適合により求めることができる。

さて、各領域１７、１８についてこうして求めた上下限の熱伝導率の間で熱伝導率を変化させる参考例１、２と、一様な熱伝導率であって上限と下限の間のほぼ中間の値の熱伝導率としている伝熱体（この伝熱体を「参照伝熱材」とする。）とを比較する。参考例１、２によれば、伝熱材６１の熱伝導率をタブ１５、１６がある付近よりタブ１５、１６から離れる側へと小さくするので、タブ１５、１６がある付近で参照伝熱材より多く熱を奪うことができ、またタブ１５、１６から最も離れた部位では参照伝熱材より熱を奪われずに済む。これによって、参考例１、２のほうが参照伝熱材より電池１の面内温度をより均一化することができる。

また、参考例１によれば、電池１電気デバイスが、面内に正極タブ１６及び負極タブ１５がある付近で発熱温度が最も高く正極タブ１６及び負極タブ１５から離れるほど発熱温度が低くなる傾向を有し、さらに面内を正極タブ１６がある付近で発熱温度が最も高く正極タブ１６から離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する電池正極タブ側領域１７（第１領域）と、負極タブ１５がある付近で発熱温度が最も高く負極タブ１５から離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する電池負極タブ側領域１８（第２領域）とに分割したとき、電池正極タブ側領域１７のほうが電池負極タブ側領域１８より発熱温度が高くなっている場合に、伝熱材６１のうち電池正極タブ側領域１７（第１領域）に対向する領域を伝熱材正極タブ側領域６２（第３領域）、電池負極タブ側領域１８（第２領域）に対向する領域を伝熱材負極タブ側領域６３（第４領域）として分割し、伝熱材正極タブ側領域６２、伝熱材負極タブ側領域６３の各領域で伝熱材６１の熱伝導率を各タブ１５、１６がある付近より各タブ１５、１６から離れる側へと小さくすると共に、各タブ１５、１６から同じ距離離れた位置では伝熱材正極タブ側領域６２での熱伝達率を伝熱材負極タブ側領域６３での熱伝導率より大きくするので、伝熱材正極タブ側領域６２と伝熱材負極タブ側領域６３とで発熱量が相違していても、各領域６２、６３間の温度差をなくして電池１全体の面内温度を均一化することができる。

（参考例３）
図１１は参考例３の電池モジュール２１の正面図、図１２は参考例３の電池モジュール２１の平面図で、参考例１の図７Ｂ、図８と置き換わるものである。参考例１の図７Ｂ、図８と同一部分には同一番号を付している。

前述の参考例１では、伝熱材６１の面内に熱伝導率の分布を図７Ｂに示した。一方、参考例３の図１１は、図７Ｂに示す伝熱材６１の面内の熱伝導率の分布を生じさせるための具体的な伝熱材６１の構造を示すものである。

なお、伝熱材６１の構造を示すため、図１１においても紙面手前の側壁である前壁２７、紙面手前側の最外層の伝熱材６１及び紙面手前側の電池１を取り去った状態を示している。このため図１１でも正面に伝熱材６１が見えることとなるが、この伝熱材６１についてはさらに図１２に示すＸ−Ｘ線に沿う断面図を示している。これは後述する図１３においても同様である。

参考例３では、伝熱材６１として、熱伝導性を有する多孔質材（以下、単に「多孔質材料」という。）を選択している。そして、この多孔質材の空孔率（単位体積当たりに有する空孔７１の数）を変化させることにより、伝熱材６１の面内で熱伝導率を変化させる。多孔質材では、空孔率が相対的に小さくなるほど熱伝導率が高くなり（熱が伝わりやすくなり）、この反対に空孔率が相対的に大きくなるほど熱伝導率が低くなる（熱が伝わりにくくなる）。これは、空孔７１に存在する空気が断熱の効果を発揮するので、空孔７１の数が相対的に多い側（空孔率が相対的に大きい側）のほうが空孔７１の数が相対的に少ない側（空孔率が相対的に小さい側）より断熱効果が大きくなるからである。

図１１において、伝熱材正極タブ側領域６２では、正極タブ１６がある付近で空孔率を相対的に小さくして熱を伝わり易くし、正極タブ１６から離れるほど（図１１では右方に向かうほど）空孔率を相対的に大きくして熱が伝わりにくくする。また、伝熱材負極タブ側領域６３では、負極タブ１５がある付近で空孔率を相対的に小さくして熱を伝わり易くし、負極タブ１５から離れるほど（図１１では右方に向かうほど）空孔率を大きくして熱が伝わりにくくする。さらに、強電タブ１５、１６から右方に同じ距離離れた位置でみると、伝熱材正極タブ側領域６２での空孔率を伝熱材負極タブ側領域６３よりも小さくして熱が伝わり易くする。

このように、伝熱材６１の面内に空孔率の分布を持たせたとき、伝熱材正極タブ側領域６２において正極タブ１６がある付近のほうが正極タブ１６から離れた側より伝熱量が大きくなる。この領域６２内における伝熱量の違いを図１１では矢印の長さの違いで表している。

同様に、伝熱材負極タブ側領域６３において負極タブ１５がある付近のほうが負極タブ１５から離れた側より伝熱量が大きくなる。この領域６３内における伝熱量の違いを図１１では矢印の長さの違いで表している。

このように、多孔質材の空孔率を変化させることにより、伝熱材６１の面内で熱伝導率を変化させることができる。

上記多孔質材料としては、例えば粘土を挙げることができる。粘土は水を含むと粘性をもつ土の総称で、各種の粘土鉱物と水分とからなっている。多くの粘土鉱物は微細粒子から構成されるので、粘土が乾くと微細粒子の間に空孔が生じる。このため、空孔率の異なる粘土を数種類用意し、これら数種類の粘土をモザイク細工のように寄せ集めつなぎ合わせて形を整え、その形を整えた粘土板を乾燥させた後に望みの空孔率の分布を有する伝熱材６１とすることができる。

あるいは、粘土の多孔質性を利用するのでなく、粘土の塑性を利用することでも粘土板の面内に熱伝導率を変化させることができる。例えば、手で形を整えることのできる程度の堅めの粘土を用意して板状に形成し、この板状の粘土の表面にポンチを打ってくぼみをつける。強電タブ１５、１６がある付近ではポンチで打つくぼみの数を相対的に少なくし、強電タブ１５、１６から離れた側ではポンチで打つくぼみの数を相対的に多くする。つまり、くぼみを空孔とするのであり、くぼみの数を少なくするほど熱伝導率が高くなり（伝熱量が大きくなり）、この反対にくぼみの数を多くするほど熱伝導率が低くなる（伝熱量が小さくなる）。このように強電タブ１５、１６がある付近と強電タブ１５、１６から離れた側とでくぼみの数を変えることでも、粘土板の面内に熱伝導率を変化させることができる。

多孔質材は粘土に限られない。例えば、熱伝導性の高い銅やアルミニウムなどの金属の板を用意し、この金属板に穿つ孔の数を強電タブ１５、１６がある付近と強電タブ１５、１６から離れた側とで変化させることによっても、金属板の面内に熱伝導率を変化させることができる。すなわち、強電タブ１５、１６がある付近では穿つ孔の数を相対的に少なくし、強電タブ１５、１６から離れた側では穿つ孔の数を相対的に多くするのである。

金属板に孔を穿つにはドリルを用いればよい。ドリルで金属板に貫通孔を穿ってもよいし、金属板の表面にドリルでくぼみをつけるだけでもかまわない。

参考例３によれば、伝熱材６１は伝熱性を有する多孔質材であり、この多孔質材の空孔率を各タブ１５、１６がある付近より各タブ１５、１６から離れる側（図１１では右側）へと大きくすると共に、各タブ１５、１６から同じ距離離れた位置では伝熱材正極タブ側領域６２（第３領域）での空孔率を伝熱材負極タブ側領域６３（第４領域）での空孔率より小さくするので、各領域６２、６３について伝熱材６１の熱伝導率を各タブ１５、１６がある付近より各タブ１５、１６から離れる側へと小さくすることができるほか、各タブ１５、１６から同じ距離離れた位置では伝熱材正極タブ側領域６２（第３領域）での熱伝導率を伝熱材負極タブ側領域６３（第４領域）での熱伝導率より大きくすることができる。

（参考例４）
図１３は参考例４の電池モジュール２１の正面図、図１４は参考例４の電池モジュール２１の平面図で、参考例３の図１１、図１２と置き換わるものである。参考例３の図１１、図１２と同一部分には同一番号を付している。

参考例３は、多孔質材の有する空孔７１の径が全て同じであることを前提に、多孔質材の空孔率を変化させることにより、伝熱材６１の面内で熱伝導率を変化させるものであった。一方、参考例４でも伝熱材６１として多孔質材を選択する点は同じであるが、参考例３と相違して、多孔質材の有する空孔の径を変化させることにより、伝熱材６１の面内で熱伝導率を変化させるものである。ここでは簡単化のため、径が相対的に小さい空孔（以下「小径の空孔」という。）７２と、径が相対的に大きい空孔（以下「大径の空孔」という。）７３との２種類の空孔とした場合で説明する。もちろん、空孔径が２種類である場合に限定されるものでない。

多孔質材料で、小径の空孔７２の数が相対的に多くかつ大径の空孔７３の数が相対的に少なくなるほど熱伝導率が高くなる（熱が伝わりやすくなる）。この反対に小径の空孔７２の数が相対的に少なくかつ大径の空孔７３の数が相対的に多くなるほど熱伝導率が低くなる（熱が伝わりにくくなる）。これは、空孔７２、７３に存在する空気が断熱の効果を発揮するので、大径の空孔７３が多くかつ小径の空孔７２が少ない側のほうが、小径の空孔７２が多くかつ大径の空孔７３が少ない側より断熱効果が大きくなるからである。

図１３において、伝熱材正極タブ側領域６２では、正極タブ１６がある付近で小径の空孔７２を相対的に多くかつ大径の空孔７３を相対的に少なくして熱を伝わり易くする。一方、正極タブ１６から離れるほど（図１１では右方に向かうほど）小径の空孔７２を相対的に少なくかつ大径の空孔７３を相対的に多くして熱が伝わりにくくする。また、伝熱材負極タブ側領域６３では、負極タブ１５がある付近で小径の空孔７２を相対的に多くかつ大径の空孔７３を相対的に少なくして熱を伝わり易くする。一方、正極タブ１６から離れるほど（図１１では右方に向かうほど）小径の空孔７２を相対的に少なくかつ大径の空孔７３を相対的に多くして熱が伝わりにくくする。さらに、強電タブから右方に同じ距離離れた位置でみると、伝熱材正極タブ側領域での小径の空孔７２の数を伝熱材負極タブ側領域よりも多くかつ伝熱材正極タブ側領域での大径の空孔７３の数を伝熱材負極タブ側領域よりも少なくして熱が伝わり易くする。

このように、伝熱材６１の面内に径の異なる空孔７２、７３の分布を持たせたとき、伝熱材正極タブ側領域６２において正極タブ１６がある付近のほうが正極タブ１６から離れた側より伝熱量が大きくなる。この領域６２内における伝熱量の違いを図１３では矢印の長さの違いで表している。

同様に、伝熱材負極タブ側領域６３において負極タブ１５がある付近のほうが負極タブ１５から離れた側より伝熱量が大きくなる。この領域６３内における伝熱量の違いを図１３では矢印の長さの違いで表している。

このように、多孔質材の有する空孔の径を変化させることにより、伝熱材６１の面内で熱伝導率を変化させることができる。

上記多孔質材料としては、例えば粘土を挙げることができる。空孔径の異なる粘土を２種類用意し、これら２種類の粘土をモザイク細工のように寄せ集めつなぎ合わせて形を整える。その形を整えた粘土板を乾燥させた後に小径の空孔と大径の空孔とが望みのバランスで配置することによって、望みの空孔径の分布を有する伝熱材６１とすることができる。

あるいは、粘土の多孔質性を利用するのでなく、粘土の塑性を利用することでも粘土板の面内に熱伝導率を変化させることができる。例えば、手で形を変えることのできる程度の堅めの粘土を用意して板状に形成し、この板状の粘土の表面に径の異なる２種類のポンチを打ってくぼみをつける。強電タブがある付近では小径のポンチで打つくぼみの数を相対的に多くかつ大径のポンチで打つくぼみの数を相対的に少なくし、強電タブから離れた側では小径のポンチで打つくぼみの数を相対的に少なくかつ大径のポンチで打つくぼみの数を相対的に多くする。つまり、くぼみを空孔とするのであり、小径のくぼみの数を相対的に多くかつ大径のくぼみの数を相対的に少なくするほど熱伝導率が高くなる（伝熱量が大きくなる）。この反対に、小径のくぼみの数を相対的に少なくかつ大径のくぼみの数を相対的に多くするほど熱伝導率が低くなる（伝熱量が小さくなる）。このように強電タブ１５、１６がある付近と強電タブ１５、１６から離れた側とくぼみの径を変えることでも、粘土板の面内に熱伝導率を変化させることができる。

多孔質材料は粘土に限られない。例えば、熱伝導性の高い銅やアルミニウムなどの金属の板を用意し、この金属板に穿つ２種類の孔の数を変化させることによっても、熱伝導率を変化させることができる。すなわち、強電タブ１５、１６がある付近では穿つ小孔の孔の数を相対的に多くしかつ大径の孔の数を相対的に少なくし、強電タブ１５、１６から離れた側では穿つ小径の孔の数を相対的に少なくかつ大径の孔の数を相対的に多くするのである。

金属板に孔を穿つには２種類の径のドリルを用いればよい。ドリルで金属板に貫通孔を穿ってもよいし、金属板の表面にドリルでくぼみをつけるだけでもかまわない。

参考例４によれば、伝熱材６１は伝熱性を有する多孔質材であり、この多孔質材の有する空孔の径を各タブ１５、１６がある付近より各タブ１５、１６から離れる側（図１３では右側）へと大きくすると共に、各タブ１５、１６から同じ距離離れた位置では伝熱体正極タブ側領域６２（第３領域）での空孔の径を伝熱体負極タブ側領域６３（第４領域）での空孔の径より小さくするので、各領域６２、６３について伝熱材６１の熱伝導率を各タブ１５、１６がある付近より各タブ１５、１６から離れる側へと小さくすることができるほか、各タブ１５、１６から同じ距離離れた位置では伝熱体正極タブ側領域６２（第３領域）での熱伝導率を伝熱体負極タブ側領域６３（第４領域）での熱伝導率より大きくすることができる。

参考例３の図１１、参考例４の図１３は、図７Ｂに示す伝熱材６１の面内の熱伝導率の分布を生じさせるための具体的な伝熱材６１の構造を示すものであった。同様にして、図９Ｂに示す伝熱材６１の面内の熱伝導率の分布を生じさせるための具体的な伝熱材６１の構造を考えることができる（図示しない）。例えば、伝熱材を伝熱性を有する多孔質材とし、この多孔質材の空孔率を各領域６２、６３についてタブ１６、１５がある付近よりタブ１６、１５から離れる側へと大きくする。このものによれば、伝熱材６１は伝熱性を有する多孔質材であり、この多孔質材の空孔率を各領域６２、６３についてタブ１６、１５がある付近よりタブ１６、１５から離れる側へと大きくするので、各領域６２、６３について伝熱材６１の熱伝導率をタブがある付近よりタブから離れる側へと小さくすることができる。

また、伝熱材６１を伝熱性を有する多孔質材とし、この多孔質材の有する空孔の径を各領域６２、６３についてタブ１６、１５がある付近よりタブ１６、１５から離れる側へと大きくする。このものによれば、伝熱材６１は伝熱性を有する多孔質材であり、この多孔質材の有する空孔の径を各領域６２、６３についてタブ１６、１５がある付近よりタブ１６、１５から離れる側へと大きくするので、各領域６２、６３について伝熱材６１の熱伝導率をタブ１６、１５がある付近よりタブ１６、１５から離れる側へと小さくすることができる。

（参考例５）
図１５Ａ、図１５Ｂは参考例５の電池モジュール２１の正面図、図１６は参考例５の電池モジュール２１の平面図で、第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と置き換わるものである。第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と同一部分には同一番号を付している。

参考例５は、隣り合う電池の間での熱の移動を阻止するため、図１６にも示したように、隣り合う電池１、１の互いに対向する面に伝熱材６１をそれぞれ当接させると共に、その電池に当接させた２つの伝熱材６１、６１の間に断熱材８１を挟んだものである。すなわち、図１６において隣り合う電池１、１の互いに対向する面に当接させる２つの伝熱材６１は、電池１の外形とほぼ同様の四角の板状に形成し、各伝熱材６１の縦の２つの各面６１ａ、６１ｂを電池１の縦の２つの各面１ａ、１ｂと密着（当接）させている。この点は第１実施形態と同じである。また、２つの伝熱材６１、６１の間に挟む断熱材８１は、２つの各伝熱材６１、６１の外形とほぼ同様の四角の板状に形成し、断熱材８１の縦の２つの各面８１ａ、８１ｂを対向する伝熱材６１の縦の２つの面６１ａ、６１ｂと密着（当接）させている。

上記の断熱材８１としては、例えば発泡ポリスチレン等の樹脂を用いればよい。

参考例５によれば、隣り合う２つの電池１、１の対向する面にそれぞれ伝熱材６１、６１を当接させると共に、この２つの伝熱材６１、６１の間に断熱材８１を介装するので、隣り合う２つの電池１、１の間の熱の移動を妨げることが可能となり、各電池１毎に電池１の面内での温度を均一化することができる。

参考例５では、第１実施形態の電池モジュール２１を前提として述べたが、これに限られるものでない。例えば、参考例１〜４の電池モジュール２１を前提とし、図１６と同様にして断熱材８１を追加するものであってよい。

（参考例６）
図１７Ａ、図１７Ｂは参考例６の電池モジュール２１の正面図、図１８は参考例６の電池モジュール２１の平面図で、第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と置き換わるものである。第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と同一部分には同一番号を付している。

参考例６は、冷却能力を向上させるため、図１８にも示したように、隣り合う電池の互いに対向する面に伝熱材６１をそれぞれ当接させると共に、その電池に当接させた２つの伝熱材の間に伝熱材６１よりも熱伝導率の高い伝熱材９１を挟んだものである。ここでは２つの伝熱材６１、９１が出てくるので、両者を区別するため、伝熱材６１を改めて「第１伝熱材」、伝熱材９１を「第２伝熱材」とする。すなわち図１８において隣り合う電池１の互いに対向する面に当接させる２つの第１伝熱材６１は、電池１の外形とほぼ同様の四角の板状に形成し、各第１伝熱材６１の縦の２つの各面６１ａ、６１ｂを電池１の縦の２つの各面１ａ、１ｂと密着（当接）させている。この点は第１実施形態と同じである。また、２つの伝熱材の間に挟む第２伝熱材９１は、２つの各第１伝熱材６１の外形とほぼ同様の四角の板状に形成し、第２伝熱材９１の縦の２つの各面９１ａ、９１ｂを対向する第１伝熱材６１の縦の２つの各面６１ａ、６１ｂと密着（当接）させている。

ここで、第１伝熱材６１としては上記のように粘土板で、第２伝熱材９１としては銅、アルミニウムなどの金属板で構成することができる。

参考例６によれば、隣り合う２つの電池１、１の対向する面にそれぞれ第１伝熱材６１、６１を当接させると共に、この２つの第１伝熱材６１、６１の間にこの２つの第１伝熱材６１、６１の熱伝導率より大きな伝熱材である第２伝熱材９１を介装するので、伝熱材の冷却能力を向上させることができる。

参考例６では、第１伝熱材６１として粘土板を、第２伝熱材９１として金属板を採用する組み合わせを挙げたが、これに限られない。例えば、第１伝熱材６１の熱伝導率より高いセラミック板を第２伝熱材９１として用いることができる。第１、第２の伝熱材６１、９１を共に金属板とし、熱伝導率が相対的に低い側の金属板（例えばアルミニウム板）を第１伝熱板６１、熱伝導率が相対的に高い側の金属板（例えば銅板）を第２伝熱板９１として採用することができる。

（第２実施形態）
図１９Ａ、図１９Ｂは本発明の第２実施形態の電池モジュール２１の正面図、図２０は第２実施形態の電池モジュール２１の平面図で、第１実施形態の図４Ａ、図４Ｂ、図５と置き換わるものである。第１実施形態の図４Ａ、４Ｂ、図５と同一部分には同一番号を付している。

なお、積層体６０のうちの各電池１とウォータジャケット４１との位置関係を明確にするため、図１９Ａでは紙面手前の側壁である前壁２７及び紙面手前に設けられる伝熱材６１を取り去った状態を示している。このため図１９Ａでは正面に電池１の一方の面１ａ（図２０参照）が見えている。

同じく積層体６０のうちの伝熱材６１とウォータジャケット４１との位置関係を明確にするため、図１９Ｂでは紙面手前の側壁である前壁２７、紙面手前側の最外層の伝熱材６１及び紙面手前側の電池１を取り去った状態を示している。このため図１９Ｂでは正面に伝熱材６１の一方の面６１ａ（図２０参照）が見えている。

第１実施形態では、ウォータジャケット４１をモジュールケース２２の内部に設けた。一方、第２実施形態は、ウォータジャケット４１をモジュールケース２２の外部に設けるものである。すなわち、第２実施形態では、ロアケース２３の内部にウォータジャケット４１は設けないので、図１９Ａ、図１９Ｂに示したように電池１と伝熱材６１とで構成される積層体６０を底壁２４の上に直接収納する。

５つの各伝熱材６１は電池１の外形とほぼ同様の四角の板状に形成し、図２０にも示したように伝熱材６１の縦の２つの各面６１ａ、６１ｂを、伝熱材６１に隣り合う電池１の縦の２つの各面１ａ、１ｂと密着（当接）させる。また、図２０にも示したように積層体６０の最外層には伝熱材６１を配置しており、一方の最外層の伝熱材６１（図２０で最下方の伝熱材）が前壁２７と、他方の最外層の伝熱材６１（図２０で最上方の伝熱材）が後壁２８と当接するようにしている。さらに、図１９Ｂにも示したように各伝熱体６１の下面６１ｃをロアケース底壁２４の上面２４ａと密着（当接）させる。

一方、ウォータジャケット４１は、ロアケース底壁２４の直下に設け、ロアケース底壁２４の下面２４ｂをウォータジャケットケース４２の上面４２ｃと密着（当接）させる。

第２実施形態では、伝熱材６１とウォータジャケット４１との間にロアケース底壁２４が介在する。しかしながら、ロアケース２３そのものは伝熱性を有するアルミニウム等の金属製であるので、電池１から伝熱材６１に伝えられた熱は、この伝熱性を有するロアケース２３を介してウォータジャケット４１へと伝えられる。

このように、第２実施形態によれば、四辺を有しそのうちの一辺のみから正極タブ１６及び負極タブ１５を揃えて取り出している四角扁平状の電池１（電気デバイス）を備え、２つのタブ１６、１５の取り出し方向を同一方向に揃えた複数の電池１と扁平状の伝熱材６１とを交互に積層して積層体６０を構成し、金属製のモジュールケース２２（伝熱性を有するモジュールケース）の内部にこの積層体６０を収納すると共にモジュールケース２２の外部から２つのタブ１６、１５を取り出している辺に隣接する２つの辺のうち正極タブ１６側の辺（つまり電池正極タブ側領域１７）に沿ってウォータジャケット４１（冷却体）を設け、各伝熱材６１とこのウォータジャケット４１とをモジュールケース２２を介して当接させている。第２実施形態によっても、正極タブ１６のある側の電池部位ではウォータジャケット４１との温度差が相対的に大きいので、相対的に多くの熱が奪われ、負極タブ１５のある側の電池部位ではウォータジャケット４１との温度差が相対的に小さいので、相対的に少ない熱が奪われる。これによって、電池１の面内温度を均一化することができる。

＜実施例１＞
実施例１は第１実施形態の実施例である。強電タブ１５、１６のある位置を揃えた４つの電池１と、一様な熱伝導率の５つの伝熱材６１とを互い違いに積層して積層体６０を構成し、この積層体６０をモジュールケース２２の底に置いたウォータジャケット４１の上に配置した（図４Ａ、図４Ｂ、図５参照）。この場合、電池正極タブ側領域６２をウォータジャケット４１と当接させた（図４Ａ、図４Ｂ、図６参照）。ウォータジャケット４１内の冷却水は、強電タブ１５、１６のある側から強電タブ１５、１６から離れる側へと流れるようにした（図４Ａ、図４Ｂ参照）。
＜実施例２＞
実施例２は第３実施形態の実施例である。実施例１とは伝熱体６１の構成が相違し、残りは第１実施形態と同じである。すなわち、実施例２では、伝熱体６１の面内で熱伝導率が図９Ｂに示したように変化するように伝熱体６１を構成している。

＜実施例２＞
実施例２は参考例２の実施例である。実施例１とは伝熱体６１の構成が相違し、残りは第１実施形態と同じである。すなわち、実施例２では、伝熱体６１の面内で熱伝導率が図９Ｂに示したように変化するように伝熱体６１を構成している。

＜実施例３＞
実施例３は参考例１の実施例である。実施例１とは伝熱体６１の構成が相違し、残りは第１実施形態と同じである。すなわち、実施例３では、伝熱体６１の面内で熱伝導率が図７Ｂに示したように変化するように伝熱体６１を構成している。

＜実施例４＞
実施例４は参考例５の実施例である。実施例１とは断熱材８１を追加している点が相違し、残りは第１実施形態と同じである。すなわち、実施例４では、図１６に示したように断熱材８１を追加している。

＜実施例５＞
実施例５は参考例６の実施例である。実施例１とは熱伝導率の異なる２種類の伝熱材６１、９１とした点が相違し、残りは第１実施形態と同じである。すなわち、実施例５では、図１８に示したように熱伝導率の異なる２種類の伝熱材６１、９１（第２伝熱材はアルミニウムの板材）としている。

抵抗測定の結果を図２１に示す。図２１より耐久試験後の抵抗増加率は、比較例１が２１０％であるのに対して、実施例１〜５によれば、２０１〜１７９％と小さくなっている。これは、比較例１よりも実施例１〜５のほうが各電池１が劣化していないことを意味している。

（２）耐久試験
下記の条件でサイクル試験を行った。すなわち、１．０Ｃの一定電流で４．２Ｖまで充電しその後４．２Ｖで保持した（充電トータル２時間）。その後、開放状態で１０分充電休止した。次に、１．０Ｃの一定電流で２．５Ｖまで放電した（カットオフ）。その後、開放状態で１０分充電休止した。

耐久試験の結果を図２２に示す。図２２より５００サイクルでの容量維持率は、比較例１では７２％と１００％からの低下大きいのに対して、実施例１〜５では７５〜８１％と１００％からの低下が小さくなっている。これも、比較例１より実施例１〜５のほうが各電池１が劣化していないことを意味している。

実施形態では、電気デバイスとして、ラミネートフィルムを外装材とするリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限られない。他のタイプの二次電池、さらには一次電池にも適用できる。また、電池だけでなく電気二重層キャパシタのような電気化学キャパシタにも適用できる。

１ 電池（電気デバイス）
１５ 負極タブ
１６ 正極タブ
１７ 電池正極タブ側領域（第１領域）
１８ 電池負極タブ側領域（第２領域）
２１ 電池モジュール（電気デバイスモジュール）
２２ モジュールケース
２３ ロアケース
４１ ウォータジャケット（冷却体）
６１ 伝熱材
６２ 伝熱材正極タブ側領域（第３領域）
６３ 伝熱材負極タブ側領域（第４領域）

Claims (5)

1. 四辺を有しそのうちの一辺のみから正極タブ及び負極タブを揃えて取り出している四角扁平状の電気デバイスを備え、
   前記２つのタブの取り出し方向を同一方向に揃えた複数の電気デバイスと扁平状の伝熱材とを交互に積層して積層体を構成し、
   モジュールケースの内部にこの積層体を収納すると共に、前記２つのタブを取り出している辺に隣接する２つの辺のうち前記正極タブ側の辺に沿って冷却体を設け、
   前記各伝熱材とこの冷却体とを当接させ、かつ
   前記電気デバイスは、面内に正極タブ及び負極タブがある付近で発熱温度が最も高く正極タブ及び負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる傾向を有し、
   さらに前記電気デバイスの面内を正極タブがある付近で発熱温度が最も高く正極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する第１領域と、負極タブがある付近で発熱温度が最も高く負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する第２領域とに分割し、第１領域のほうが第２領域より発熱温度が高くなっている場合に、
   前記伝熱材のうち前記第１領域に対向する領域を第３領域、前記第２領域に対向する領域を第４領域として分割し、
   前記第４領域よりも前記第３領域のほうが伝熱量が大きくなるようにすると共に、前記第３領域、前記第４領域の各面内での熱伝導率を一定とすることを特徴とする電気デバイスモジュール。
2. 四辺を有しそのうちの一辺のみから正極タブ及び負極タブを揃えて取り出している扁平状の電気デバイスを備え、
   前記２つのタブの取り出し方向を同一方向に揃えた複数の電気デバイスと扁平状の伝熱材とを交互に積層して積層体を構成し、
   伝熱性を有するモジュールケースの内部にこの積層体を収納すると共にモジュールケースの外部から前記２つのタブを取り出している辺に隣接する２つの辺のうち前記正極タブ側の辺に沿って冷却体を設け、
   前記各伝熱材とこの冷却体とを前記モジュールケースを介して当接させ、かつ
   前記電気デバイスは、面内に正極タブ及び負極タブがある付近で発熱温度が最も高く正極タブ及び負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる傾向を有し、
   さらに前記電気デバイスの面内を正極タブがある付近で発熱温度が最も高く正極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する第１領域と、負極タブがある付近で発熱温度が最も高く負極タブから離れるほど発熱温度が低くなる温度分布を有する第２領域とに分割したとき、第１領域のほうが第２領域より発熱温度が高くなっている場合に、
   前記伝熱材のうち前記第１領域に対向する領域を第３領域、前記第２領域に対向する領域を第４領域として分割し、
   前記第４領域よりも前記第３領域のほうが伝熱量が大きくなるようにすると共に、前記第３領域、前記第４領域の各面内での熱伝導率を一定とすることを特徴とする電気デバイスモジュール。
3. 前記冷却体を、内部空間を有するケースと、前記正極タブ及び負極タブがある側のケースに開口する入口と、前記正極タブ及び負極タブから離れた側のケースに開口する出口とで構成し、
   冷媒を冷却する熱交換器と、
   この熱交換器で冷却された冷媒を前記ケースの入口に導く供給通路と、
   前記ケースの出口から出る冷媒を前記熱交換器に戻すリータン通路と
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電気デバイスモジュール。
4. 隣り合う２つの前記電気デバイスの対向する面にそれぞれ伝熱材を当接させると共に、この２つの伝熱材の間に断熱材を介装することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の電気デバイスモジュール。
5. 隣り合う２つの前記電気デバイスの対向する面にそれぞれ伝熱材を当接させると共に、この２つの伝熱材の間にこの２つの伝熱材よりも熱伝導率の高い伝熱材を介装することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の電気デバイスモジュール。