JP6171332B2

JP6171332B2 - 電池モジュール

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Publication number: JP6171332B2
Application number: JP2012283056A
Authority: JP
Inventors: 洋介空
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP2014127342A

Description

本発明は、電池モジュールに関するものである。

外装缶で覆われた複数の角型電池を、間に隙間ができるように積層して電池ブロックを構成し、角型電池の間の隙間に吸熱プレートを挟み、当該吸熱プレートの金属板の表面をプラスチック製の収縮チューブで被覆させた組電池が開示されている（特許文献１）。

特開２００９−９８８９号公報

しかしながら、プラスチックの熱伝導率は金属の熱伝導率と比較して極めて低いため、電池が高温になった場合に、電池の熱を吸熱プレート内の金属板に効率よく伝導させることができず、電池がさらに高温になってしまう、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、冷却用部材への二次電池の熱の伝導を促進させる電池モジュールを提供することである。

本発明は、扁平側の二次電池と、金属部を有した、二次電池を冷却する吸熱部とを備え、外装部材と吸熱部との間に配置された絶縁部を有し、当該絶縁部の融点を、電解液の沸点、又は、発電要素に含まれるセパレータの融点より低くすることによって上記課題を解決する。

本発明は、二次電池の熱が上昇した場合に、セパレータが熱収集する、あるいは、電解液が気化する前に、絶縁部が溶融するため、当該熱が吸熱部の金属部に伝導し易くなるので、当該吸熱部へ二次電池の熱の伝導を促進することができる。

本発明の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。図１の二次電池の斜視図である。図２の二次電池の分解斜視図である。図２のIV−IV線に沿う断面図である。図１の二次電池を積層する様子を示す斜視図である。図１の吸熱体の斜視図である。図１の二次電池に異常が生じた場合の様子を示す電池モジュールの斜視図である。図１の吸熱体が異常した場合の様子を示す電池モジュールの断面図である。本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。図１０の二次電池に異常が生じた場合の様子を示す電池モジュールの斜視図である。本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。図１２の二次電池に異常が生じた場合の様子を示す電池モジュールの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。本例の電池モジュールは、薄型扁平型状の二次電池１と、吸熱部２と、バスバ３とを備える。

図２は、二次電池の完成状態を示す斜視図、図３は当該二次電池の主たる構成部材に分解した状態を示す分解斜視図である。図４は図２のIV-IV線に沿う断面図である。図２及び図３に示すように、本例の二次電池１は、薄型扁平状の電池本体１１と、スペーサ１２とを備える。

電池本体１１は、ラミネートフィルム製外装部材１１１の内部に発電要素１１２が収容され、当該外装部材１１１の外周部１１３が封止されたものである。なお、発電要素１１２の詳細な構成は図４に示す。外装部材１１１を構成するラミネートフィルムは、複数の層状の構造で、樹脂−金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有するラミネートフィルム（フィルム状部材）で形成されている。

外装部材１１１は一対のラミネートフィルムで構成され、一対のラミネートフィルムの一方を発電要素１１２が収容できるように矩形状平板を浅い椀型（皿型）に成形した形状とし、内部に発電要素１１２と電解液を入れたのち、他方のラミネートフィルムを被せてそれぞれの外周部１１３を重ね合わせ、当該外周部１１３の全周が熱融着や接着剤により接合されて接合部を形成している。

本例の二次電池１は、リチウムイオン二次電池であり、図４に示すように、発電要素１１２は正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間にセパレータ１１２ｃを積層して構成されている。本例の発電要素１１２は、３枚の正極板１１２ａと、５枚のセパレータ１１２ｃと、３枚の負極板１１２ｂと、特に図示しない電解液（電解質）とを有している。なお、本発明に係る二次電池１はリチウムイオン二次電池に限定されず、他の電池であってもよい。

発電要素１１２を構成する正極板１１２ａは、正極端子１１４まで伸びている正極側集電体１１２ｄと、正極側集電体１１２ｄの一部の両主面（集電体１１２ｄの積層方向を法線とする面）にそれぞれ形成された正極層１１２ｅ，１１２ｆとを有する。

正極板１１２ａの正極側集電体１１２ｄは、金属箔により形成されている。また正極板１１２ａの正極層１１２ｅ，１１２ｆは、たとえば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等のリチウム複合酸化物及びカルコゲン化物等を含む正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤と、溶剤とを混合したものを、正極集電板１１２ｄの両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。

発電要素１１２を構成する負極板１１２ｂは、負極端子１１５まで伸びている負極側集電体１１２ｇと、当該負極側集電体１１２ｇの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１１２ｈ，１１２ｉとを有する。

負極板１１２ｂの負極側集電体１１２ｇは、金属箔により形成されている。また、負極板１１２ｂの負極層１１２ｈ，１１２ｉは、上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質を用いる。そして、負極活物質層に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、焼成したスチレンブタジエンゴムを炭化させて、次いで得られた焼成物を粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを得る。そして、これを主材料として、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極集電板１１２ｇの両主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。

正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間に積層されるセパレータ１１２ｃは、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの短絡を防止するものであり、電解液を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１１２ｃは、たとえばポリプロピレンなどで形成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。

以上の発電要素１１２は、セパレータ１１２ｃを介して正極板１１２ａと負極板１１２ｂとが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板１１２ａは、金属箔製の正極端子１１４にそれぞれ接続される。また、図３では図示されていないが、３枚の負極板１１２ｂは金属箔製の負極端子１１５にそれぞれ接続されている。

図４に示すように、発電要素１１２の正極板１１２ａ及び負極板１１２ｂのそれぞれから外装部材１１１の外部へ正極端子１１４と負極端子１１５とが導出されている。本例の二次電池１では、外装部材１１１の一辺（図１の手前の短辺）の外周部１１３から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。正極端子１１４及び負極端子１１５は正極タブ１１４及び負極タブ１１５とも称される。

本例の二次電池１は、外装部材１１１の一つの辺の外周部から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。図４には発電要素１１２の正極板１１２ａから正極端子１１４に至る断面図を図示し、発電要素１１２の負極板１１２ｂから負極端子１１５に至る断面を省略するが、負極板１１２ｂ及び負極端子１１５も図３の断面図に示す正極板１１２ａ及び正極端子１１４と同様の構造とされている。

すなわち、電池本体１１は、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとをセパレータ１１ｃを介して主面同士重なるように積層する。そして、電池本体１１は平面視において長方形とされており、当該長方形の外周部１１３を、外装部材１１１における一対のラミネートフィルム（フィルム状部材）で接合して内部を封止している。これにより、二次電池１はラミネート側電池となる。なお、電池本体１１の外形形状は長方形にのみ限定されず、正方形や他の多角形に形成することも可能である。

以上のように構成された電池本体１１は、他の一または複数の二次電池と接続して組み合わせ、所望の出力、容量の二次電池（以下、電池モジュールに相当する）として使用に供することもできる。そして、この電池モジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載して、走行駆動用電源として用いられる。

複数の電池本体１１を接続して電池モジュールを構成する場合に、図５に示すように複数の電池本体１１の主面同士を積み重ねて電池ケース内に収容することが行われる。図５は、二次電池１と他の二次電池１とを積層する様子を示す斜視図である。この場合に、電池本体１１の外周部１１３から導出された正極端子１１４及び負極端子１１５と、この電池本体１１に積層された電池本体１１の外周部１１３から導出された正極端子１１４及び負極端子１１５との絶縁性を確保するとともに、これら正極端子１１４及び負極端子１１５を直列及び／又は並列に接続するためのバスバを配置したり、電圧検出用センサのコネクタを配置したりするために、絶縁性材料から構成された外形板状の部材（板状部材）であるスペーサ１２が用いられる。

本例のスペーサ１２は、図２、図３及び図５に示すように隣接する電池本体１１の互いの外周部１１３の間に配置されるとともに、隣接する電池本体１１の互いの外周部１１３の間から電池の外周方向に向かって突出し、電池本体１１を、電池モジュールのケースや自動車の車体など所定の設置位置に対して固定するための固定部１２１を有する。

スペーサ１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの剛性を有する絶縁性樹脂材料で形成され、電池本体１１の外周部の短辺の長さ以上の長さを有する長尺状に形成されている。そして、その両端のそれぞれに鞘状の通孔からなる固定部１２１が形成されている。

そして、各二次電池１の固定部１２１に形成されている挿入孔に、ネジ等の締結部材を挿通して、ケース等に固定されることで、図１に示すように、複数の二次電池１が連結されている。

図６は、吸熱体２の斜視図である。吸熱体２は、二次電池１から発生される熱を吸熱することで、二次電池１を冷却する板状の部材である。吸熱体２は、金属板２１と、絶縁部材２２と備える。

金属板２１は、金属製の板材（矩形状）により形成され、二次電池１から発生される熱を吸熱する吸熱板でもある。絶縁部材２２は、金属板２２の表面を覆う被覆材である。そのため、金属板２２の表面は層状の絶縁部材２２で覆われることになる。絶縁部材２２の樹脂材は、ポリエチレンで形成されている。

絶縁部材２２の絶縁材料には、絶縁材料の融点が二次電池１の使用温度より高く、かつ、二次電池１の異常時の温度より低い材料が用い用いられる。言い換えると、絶縁材料の融点が、二次電池１の通常時の使用温度より高い温度で、可能な限り低い温度になる材料が、絶縁材２２の絶縁材料に用いられる。例えば、二次電池１の使用温度が６〜７０℃の場合には、本例は、融点が１３０℃であるポリエチレンを絶縁部材２２の主材料に用いる。

ここで、二次電池１の異常時の温度は、電池の劣化を促進する温度であって、例えば、二次電池１の副反応の起こりやすさにより予め決まる温度である。二次電池１の副反応とは、例えば、二次電池１の電解液の分解反応等の二次電池１の劣化の原因となる反応である。そして、二次電池１の性能として、二次電池１の温度が、このような副反応を生じる温度に達すると、電池の劣化を促進するため、当該温度を上記の異常温度としてもよい。

また絶縁部材２２の絶縁材料には、絶縁材料の融点が、電解液の沸点より低い、または、セパレータの融点よりも低い材料が用いられる。本例の電解液は、エチレンカーボネート（融点２４４℃）とジエチルカーボネート（融点１２７℃）を３：７の比率で混合したものである。また本例のセパレータ１１２ｃの主材料はポリプロピレンであって、その融点は１６５℃である。そのため、本例では、融点が１３０℃であるポリエチレンを絶縁部材２２の主材料に用いる。

図１に戻り、本例の電池モジュールは、複数の二次電池群と、他の複数の二次電池群との間に、吸熱体２が狭持されるように、配置する。また、二次電池１の主面（図２のＸＹ平面に沿う面）と、絶縁部２の主面（図６のＸＹ平面に沿う面）は対向しつつ、主面同士重なるように配置されている。そして、絶縁部２の両主面のうち、一方の主面は一方の二次電池１の主面と対向し、他方の主面は他方の二次電池１の主面と対向している。これにより、複数の二次電池１と絶縁部２は、主面の法線方向が同一方向になるようにして積層され、絶縁部材２２の表面は外装部材１１１の表面と対向している。絶縁部材２２は、電池１の外装部材１１１と金属板２１との間に配置されている。

バスバ３は、複数の二次電池１の正極端子１１４及び負極端子１１５を電気的に接続する部材であり、金属製で板状に形成されている。これにより、複数の二次電池１が直列又は並列に接続されている。

次に、吸熱体２の作用について、図７を用いて説明する。図７は、吸熱体２に隣接する二次電池１が熱暴走した時の状態を示す、電池モジュールの断面図である。なお、図７は、熱膨張した二次電池１を、他の正常な二次電池１のハッチングと異なるハッチングで示している。

二次電池１が内部短絡等により熱暴走した場合には、二次電池１で発生した熱は、周囲に伝わる。本例では、絶縁部材２２が外装部材１１１の表面と対向しているため、二次電池１と絶縁部材２２との接触面積が大きくなり、二次電池１の熱の多くは、絶縁部材２２に伝わる。

絶縁部材２２は、融点を上記の条件にすることで、二次電池１の異常時の熱により溶解するよう構成されている。そのため、二次電池１の異常時には、絶縁部材２２が溶けて、金属板２１が露出する。そして、二次電池１の異常時の熱は、金属板２１により吸熱され、異常発生の二次電池１に隣接する二次電池１は高温にならない。

また、絶縁部材２２の融点は、電解液の沸点よりも低い。そのため、二次電池１の異常時に、電解液が気化する前に、絶縁部材２２が溶解し、二次電池１の熱が金属板２１に熱伝導され、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

また、絶縁部材２２の融点は、セパレータ１１２ｃの融点よりも低い。そのため、二次電池１の異常時に、セパレータ１１２ｃが熱収縮する前に、絶縁部材２２が溶解し、二次電池１の熱が金属板２１に熱伝導され、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

なお、溶解した熱演層２２は、熱収縮してなくなる。あるいは、溶解した絶縁部材２２が液状で残った場合でも、扁平型の二次電池１は、電池の腹の部分（中央部分）から膨れるため、液状の絶縁部材２２は、外装部材１１１の主面上で中心から外方に向かって、押し出されるように流れ出す。

次に、吸熱体２の他の作用について、図８を用いて説明する。図８は、電池モジュールが衝撃、振動等を受けて、吸熱体２が移動した状態における、電池モジュールの断面図である。

図８に示すように、電池モジュールを搭載した車両の振動、衝撃などにより、吸熱体２が移動すると、吸熱体２がタブ３と接触する。本例において、吸熱体２は、金属板２１を絶縁部材２２で覆うように構成されており、吸熱体２がタブと接触した場合に、金属板２１はタブと接触しないため、金属板２１を介したショートを防ぐことができる。

また、振動、衝撃等により、吸熱体２が屈曲した場合に、金属板２１は絶縁部材２２で覆われているため、金属板２１の屈曲部分が露出しにくくなり、金属板２の屈曲部分で、隣接する二次電池１が損傷することを防ぐ。また、二次電池１の損傷に伴う、熱暴走も防ぐ。

上記のように、本例において、吸熱体２は、二次電池１の外装部材の表面と対向する絶縁部材２２を有し、当該絶縁部材２２の融点は電解液の沸点より低い。これにより、二次電池１の異常時に、電解液が気化する前に、絶縁部材２２が溶解し、二次電池１の熱が金属板２１に熱伝導されるため、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

ところで、本例とは異なり、二次電池１が熱暴走した際に、当該二次電池１に隣接する絶縁材が残る場合、あるいは、二次電池１の熱が相当な高温にならないと、当該絶縁材が溶解しない場合には、二次電池１の熱を吸熱する金属部分まで効率よく熱が伝導されず、吸熱プレートへの熱伝導が間に合わずに、熱暴走した二次電池１はさらに高温になり、また、隣接する二次電池１も高温になり、これら二次電池１の劣化が促進する、という問題があった。

本例では、上記のように、二次電池１が熱暴走した場合には、絶縁部材２２を積極的に溶解させるような融点にしているため、二次電池１の熱を金属板２１に効率よく伝導させることができる。その結果として、吸熱体２の金属板２１への熱伝導を効率よく行うことができ、他の正常な二次電池１の劣化の促進を防ぐことができる。

また、本例において、吸熱体２は、二次電池１の外装部材の表面と対向する絶縁部材２２を有し、当該絶縁部材２２の融点はセパレータ１１２ｃの融点より低い。これにより、二次電池１の異常時に、セパレータ１１２ｃが熱収縮する前に、絶縁部材２２が溶解し、二次電池１の熱が金属板２１に熱伝導されるため、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

また、本例において、二次電池１は、セパレータ１１２ｃ及び電極板１１２ａ、１１２ｂを積層したラミネート型電池である。電池温度の上昇に伴って、電池内部の圧力が上昇すると、外装部材１１１ｃの主面上の中央部が膨脹する。そのため、外装部材１１１ｃの主面と絶縁部材２２の主面（対向面）との間に隙間があった場合に、当該隙間を埋めるように、二次電池１が膨脹して吸熱体２に接触する。これにより、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

また、本例において、金属板２１は絶縁部材２２に覆われている。これにより、振動等により吸熱体２の位置がずれた場合に、金属板２１のバスバ３への接触を防ぐことができ、複数の二次電池１間の短絡を防ぐことができ、また当該複数の二次電池１の短絡による異常の発生を防ぐことができる。

また、衝撃等により、吸熱体２が電池モジュール内で移動した場合に、金属板２１がバスバ３に接触することで発生する電池のアーク放電を防ぐことができる。その結果として、当該アーク放電に伴う、電池の熱暴走を防ぐことができる

また、本例において、絶縁部材２２は、セパレータ１１２ｃ及び電極板１１２ａ、１１２ｂの積層方向に対して垂直な方向に沿う外装部材１１１ｃの表面に、対向して設けられている。これにより、二次電池１と絶縁部材２２との接触面積が大きくなるため、二次電池１の熱の多くを絶縁部材２２に伝えることができ、その結果として、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

また本例において、絶縁部材２２は、ポリエチレンで形成されている。これにより、絶縁部材２２の融点が、二次電池１の通常時の使用温度より高い温度で、可能な限り低い温度になるため、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

なお、本例は絶縁部材２２に覆われる金属板２１は、板状以外の形状であってもよく、例えば円筒状の棒を複数並べたものであってもよい。また、絶縁部材２２の融点は、必ずしも１３０度である必要はなく、二次電池１の劣化を促進すると判断可能な温度（例えば８０℃より低い温度）であってもよい。また絶縁部材２２は、ポリエチレン以外の絶縁材で形成されてもよい。

上記の吸熱体２が本発明の「吸熱部」に相当し、金属板２１が本発明の「金属部」に相当する。

《第２実施形態》
図９は、本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、外装部材１１１の構成、及び、吸熱体２の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

吸熱体２は、板状の金属板２１のみを有している。

外装部材１１１を構成するラミネートフィルムは、三層構造（図９の引き出し断面図Ａを参照）であり、二次電池１の内側から外側に向かって、内側樹脂層１１１ａと、中間金属層１１１ｂと、外側樹脂層１１１ｃとを有する。内側樹脂層１１１ａ、１１１ｃは、ポリエチレンの樹脂により形成され、中間金属層１１１ｂをラミネートするフィルムである。中間金属層１１１ｂは、アルミニウム等の金属箔により形成されている。すなわち、中間金属層１１１ｂの両面が、内側樹脂層１１１ａ、外側樹脂層１１１ｃで覆われている。

そして、樹脂層１１１ａ、１１１ｃの融点は、第１実施形態に係る絶縁部材２２の融点と同様に、二次電池１の使用温度より高く、かつ、二次電池１の異常時の温度より低い。また、樹脂層１１１ａ、１１１ｃの融点は、電解液の沸点より低い、または、セパレータ１１２ｃの融点よりも低い。

外装樹脂層１１１ｃの表面（電極板１１２ａ、１１２ｂ及びセパレータ１１２ｃの積層方向を法線方向として、金属板２１を臨む表面）が、金属板２１の主面と対向している。これにより、外装樹脂層１１１ｃは、金属板２１と外装部材１１１との間に配置される。

上記のように、本例において、外装部材１１１は、吸熱体２である金属板２１の表面と対向する外部樹脂層１１１ｃを有し、外部樹脂層１１１ｃの融点は、電解液の沸点より低い、又は、セパレータ１１２ｃの融点より低い。これにより、二次電池１の異常時に、電解液が気化する前に、あるいは、セパレータ１１２ｃが熱収縮する前に、外部樹脂層１１１ｃが溶解し、二次電池１の熱が金属板２１に熱伝導されるため、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

上記のように、本例において、外装部材１１１は、中間金属層１１１ｂと、中間金属層１１１ｂをラミネートした樹脂層１１１ａ、１１１ｃを有する。これにより、電池が熱暴走した際に、外部樹脂層１１１ｃが溶解し、二次電池１の熱が金属板２１に熱伝導されるため、吸熱体２への熱伝導を促進させることができる。

《第３実施形態》
図１０は、本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。本例では上述した第１実施形態に対して、吸熱体２を、電池モジュールのケースで構成されている点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

図１０に示すように、電池モジュールは、ケース４を備える。ケース４は、二次電池１を収納する筐体である。ケース４は二層構造であって、外側に金属部材４１を、内側に絶縁部材４２を有している。

金属部材４１は、二次電池１を囲いつつ、絶縁部材４２の表面のうち、外側（二次電池１と反対側）の表面に沿って形成されている。また、絶縁部材４２は、二次電池１を囲いつつ、金属部材４１の表面のうち、内側（二次電池１側）の表面に沿って形成されている。すなわち、ケース４の内面は樹脂で形成され、ケース４の外面は金属で形成されている。言い換えると、ケース４は、収納する二次電池１に対して外方に金属部材４１を、二次電池１側に絶縁部材４２を有する。

絶縁部材４２は、ポリエチレンである。絶縁部材４２の融点は、第１実施形態に係る絶縁部材２２の融点と同様に、二次電池１の使用温度より高く、かつ、二次電池１の異常時の温度より低い。また、絶縁部材４２の融点は、電解液の沸点より低い、または、セパレータ１１２ｃの融点よりも低い。

次に、ケース４の作用について、図１１を用いて説明する。図１１は、ケース４に隣接する二次電池１が熱暴走した時の状態を示す、電池モジュールの断面図である。なお、図１１は、熱膨張した二次電池１を、他の正常な二次電池１のハッチングと異なるハッチングで示している。

例えば、図１１に示すように、ケース４に近い二次電池１が熱暴走した場合について、当該二次電池１の主面は、ケース４の絶縁部材４２の主面と対向している。そのため、二次電池１の熱の多くは、絶縁部材４２に伝わる。

そして、絶縁部材４２の融点は上記の条件を満たしているため、絶縁部材４２が溶け、金属部材４１が露出する。二次電池１の異常時の熱は、金属部材４１により吸熱されるため、異常発生の二次電池１に隣接する二次電池１が高温にならないようにすることができる。

また、複数の二次電池１のうち、例えば中央部の二次電池１が高温になった時にも、電池モジュール４内の熱暴走を抑制することができる。

上記のように、本例において、ケース４は、収納する二次電池１に対して外方に金属部材４１を、二次電池１側に絶縁部材４２を有する。これにより、絶縁部材４２が溶解することで、ケース４が吸熱作用を発揮するため、二次電池１の熱をケース４に効率よく伝導させることができる。

なお、本例において、ケース４内の二次電池１は一つでもよい。

上記の金属部材４１が本発明の「金属部」に、絶縁部材４２が「絶縁部」に相当する。

《第４実施形態》
図１２は、本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。本例では上述した第３実施形態に対して、金属板２１の形状及びケース４の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第３実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

吸熱体２を構成する金属板２１は、絶縁部材２２に覆われている本体部２１ａと、本体部２１ａを支持する支持部２２ｂとを備える。本体部２１ａ及び支持部２１ｂは、それぞれ板状の金属部材で形成されている。本体部２１ａは、支持部２１ｂの中央部分で、支持部２１ｂの主面の法線方向に沿うように固定されている。また、本体部２１ａ、支持部２１ｂは一体化して形成されている。

本体部２１ａの両主面を覆う絶縁部材２２の表面は、二次電池１の主面との間で、空気層５を介して対向するように配置されている。すなわち、吸熱体２と二次電池１との間には、クリアランスである空気層５が形成されている。

そして、空気層５を設けることで、空気層５を隔てて、一方の二次電池１群と他方の二次電池１群とが離れて配置されている。

ケース４は、板状の金属部材で形成されている。ケース４の表面上に、支持部２１ｂが配置されている。締結部材６は、ボルト及びナットを組とした固定部材であって、ケース４と支持部２１ｂとを締結している。これにより、ケース４は、支持部２１ｂと接触した状態で、吸熱体２を固定する。

次に、空気層５の作用について説明する。本例は、空気層５を設けることで、空気層５を隔てて、一方の二次電池１群と他方の二次電池１群とが離れて配置されるため、例えば、一方の二次電池１群の電池に異常が発生した場合でも、当該電池の熱が他方の二次電池１群に伝わり難くなり、当該他方の二次電池１群が高温になることを抑制することができる。さらに、本例は、複数の空気層５の間で、吸熱体２を狭持するよう配置しているため、一方の二次電池１群と他方の二次電池１群との間の熱伝導を抑制することができる。

次に、ケース４の作用について、図１３を用いて説明する。図１３は、二次電池１が熱暴走した時の状態を示す、電池モジュールの断面図である。なお、図１４は、熱膨張した二次電池１を、他の正常な二次電池１のハッチングと異なるハッチングで示している。

例えば、図１４に示すように、吸熱体２に近い二次電池１が熱暴走した場合、当該二次電池１は主面の法線方向に膨脹し、当該主面と対向している絶縁部材２２と接触する。高温の二次電池１と接触した絶縁部材２２は溶解する。そして、高温の二次電池１は、金属板２１の本体部２１ａと接触する。

本体部２１ａは支持部２１ｂと一体化し、支持部２１ｂは、同じ金属製のケース４と接触しているため、本体部２１ａから支持部２１ｂを介しケース４まで、熱伝導が遮断されない。そのため、異常の二次電池１の熱は、本体部２１ａから支持部２１ｂを介してケース４に伝わる。そして、この熱はケース４から放熱される。これにより、二次電池１の異常時の熱は、金属板２１により吸熱されケース４から放熱されるため、異常発生の二次電池１に隣接する二次電池１が高温にならないようにすることができる。

上記のように、本例において、二次電池１と吸熱体２との間には空気層５が形成されている。これにより、二次電池１に異常が発生した場合に、当該二次電池１と空気層５介して配置された二次電池１に対して、高温の熱を伝導させないようにすることができる。その結果として、他の正常な二次電池１への熱伝導を抑制することができる。

また、本例において、ケース４は、吸熱体２の金属板２１と接触した状態で、吸熱体２を固定する。これにより、吸熱体２で吸熱した熱がケース４から放熱されるため、二次電池１の異常時に発生する熱をケース４に効率よく伝導させることができる。

１…二次電池
１１…電池本体
１１１…外装部材
１１１ａ…内側樹脂層
１１１ｂ…中間金属層
１１１ｃ…外側樹脂層
１１２…発電要素
１１２ａ…正極板
１１２ｂ…負極板
１１２ｃ…セパレータ
１１２ｄ…正極側集電体
１１２ｅ，１１２ｆ…正極層
１１２ｇ…負極側集電体
１１２ｈ，１１２ｉ…負極層
１１３，１１３ａ〜１１３ｄ…外周部
１１４…正極端子
１１５…負極端子
１２…スペーサ
１２１…固定部
１２２…通孔
２…吸熱体
２１…金属板
２１ａ…本体部
２１ｂ…支持部
２２…絶縁部材
３…バスバ
４…ケース
４１…金属部材
４２…絶縁部材
５…空気層
６…締結部材

Claims

外装部材により封止することにより形成された内部空間に、セパレータ及び電極板を積層方向に積層した発電要素と電解液とを内装するとともに、前記発電要素に接続した正極及び負極の電極端子を、前記積層方向に対して垂直な方向に位置する前記外装部材の端部から外部に導出した扁平型の二次電池と、
板状に形成された金属部を有し、前記二次電池の熱を吸熱する吸熱部と、
前記外装部材と前記吸熱部との間に配置され、融点が前記電解液の沸点、又は、前記発電要素に含まれるセパレータの融点より低い絶縁部とを備え、
前記吸熱部及び前記絶縁部は、前記積層方向に対して垂直な方向に沿う前記外装部材の表面に対向した位置のみに設けられ、
前記絶縁部が前記二次電池の異常時に発生する熱により溶解することで前記金属部が前記絶縁部から露出する
ことを特徴とする電池モジュール。
外装部材により封止することにより形成された内部空間に、電解液及び発電要素を内装する扁平型の二次電池と、
金属部を有し、前記二次電池の熱を吸熱する吸熱部とを備え、
前記外装部材と前記吸熱部との間に配置された絶縁部を有し、
前記絶縁部の融点が、前記電解液の沸点、又は、前記発電要素に含まれるセパレータの融点より低く、
前記吸熱部と前記二次電池の間には空気層が形成されている
ことを特徴とする電池モジュール。
請求項１又は２に記載の電池モジュールであって、
前記絶縁部は前記金属部を覆う
ことを特徴とする電池モジュール。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池モジュールであって、
前記絶縁部はポリエチレンで形成されている
ことを特徴とする電池モジュール。