JP7005475B2 - 二次電池の加熱装置及び二次電池の加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の加熱装置及び二次電池の加熱方法に関する。

蓄電システム、電気自動車やハイブリッド自動車には多数の二次電池を内蔵した組電池が適用されている。こうした組電池は、１つの二次電池の発熱に誘引されて複数の二次電池が熱暴走を起こすと損傷するおそれがある。そこで、組電池の安全を確保するための試験の１つとして、耐類焼試験が日本工業規格（ＪＩＳ）等に規定されている。耐類焼試験では、満充電状態の組電池内のいずれか１つの単電池を加熱等の方法で熱暴走させた後、加熱等を停止し、一定時間放置して組電池の異常の有無を確認する。この耐類焼試験では、抵抗加熱器、熱伝導ヒータの使用等や他の手法を採用して単電池を加熱することが可能である。しかし、加熱対象とする単電池を的確に熱暴走させることは容易ではない。

そこで、加熱対象とする一つの単電池を熱暴走させて耐類焼性能を再現性よく確実に評価するための耐類焼試験の技術が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の耐類焼試験方法は、組電池を構成する複数の単電池のうちの一つが受光単電池である。耐類焼試験方法は、受光単電池のセル外側部材の受光部、又は受光単電池のセル外側部材に接して配置された金属製の受光部に、所定のレーザ照射条件にてレーザ照射することによって受光単電池を加熱する照射ステップを有する。また、耐類焼試験方法は、照射ステップを継続しながら、受光単電池の熱暴走を確認する熱暴走確認ステップと、熱暴走確認ステップの後にレーザ照射を停止する照射停止ステップとを有する。そして、耐類焼試験方法は、照射停止ステップの後に受光単電池以外の単電池の健全性を確認する他単電池健全性確認ステップを有する。レーザ照射条件は、受光部が溶け落ちずに溶融痕が形成される照射条件とする。

特開２０１７－４５６９３号公報

耐類焼試験では、電池システム内の加熱対象とする１つの単電池を加熱しなければならないが、どのように加熱すべきかは特に指定されていない。例えば、特許文献１に記載の技術では、受光部にレーザ照射することで単電池を加熱するが、組電池として積層された単電池は、他の電池と当接するため、外部に露出されていてレーザ照射が可能である部分が極めて限られる。例えば、単電池同士が重なったところを加熱することによる耐類焼試験を行うことは容易ではない。このように、耐類焼試験を行うために加熱対象とする１つの単電池を適切に加熱するには工夫の余地がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐類焼試験のために二次電池を適切に加熱することのできる二次電池の加熱装置及び二次電池の加熱方法を提供することにある。

上記課題を解決する二次電池の加熱装置は、非水電解質の二次電池からなる組電池を構成する単電池を加熱する二次電池の加熱装置であって、隣接する２つの前記単電池の間に設けられる仕切部材のうちの１つとして、前記単電池のうち１つの加熱対象の単電池と前記加熱対象の単電池の一方に隣接する他の単電池との間に加熱部材を備え、前記加熱部材は、前記仕切部材と同じ大きさを有する板状のベース部材と、前記ベース部材に配置されて前記加熱対象の単電池に当接するヒータと、前記ヒータの前記加熱対象の単電池に当接しない面に当接する遮熱板とを備え、前記ヒータの前記単電池との当接面と前記ベース部材の前記単電池との当接面とを含む平面が前記単電池の電池ケースに当接する。

このような構成によれば、２つの単電池の間に仕切部材又は加熱部材を挟んでいる組電池において加熱部材に設けられたヒータが、加熱対象の単電池を加熱するとともに、遮熱板を介して当接する他の単電池を加熱対象の単電池と比べて加熱しない。よって、非水電解質の二次電池の耐類焼試験で、加熱対象の単電池を選択的に加熱して、選択的に熱暴走させることができるようになる。これにより、耐類焼試験のために二次電池を適切に加熱することができるようになる。

また、ベース部材とヒータとが１つの平面として加熱対象の単電池の表面に当接する。換言すると、積層されたヒータと遮熱板とは、ベース部材の表面から突出しないため、ヒータ及び単電池に過剰な圧力の加わることが抑制される。

好ましい構成として、前記加熱部材は、前記ヒータと前記遮熱板とが積層配置される貫通孔を備え、前記遮熱板は、前記加熱対象の単電池に対向している単電池に当接する。
このような構成によれば、ヒータと遮熱板とが加熱部材に適切に配置されるとともに、ヒータと遮熱板との厚みを加熱部材の厚さの範囲で定められるようになる。また、厚さを確保することができれば発熱量を大きくすることができるので、加熱範囲を狭くして、異物混入による熱暴走の再現を好適に行えるようになる。

好ましい構成として、前記ヒータは、前記加熱対象の単電池の内部に収容されている電極体に前記単電池の電池ケースを介して当接している。
このような構成によれば、ヒータによって単電池内の電極体を加熱することができるようになる。

好ましい構成として、前記ヒータは、前記ヒータの前記当接面の面積が前記ベース部材の外周が囲う面積に対して１５％以下である。
このような構成によれば、仕切部材が加熱部材に置き換えられたとしてもヒータの面積に比べてベース部材の面積が広く確保されるため、実際に使用されている組電池に近い状態を再現することができる。

好ましい構成として、前記ヒータは、前記ヒータの前記当接面の面積が前記ベース部材の外周が囲う面積に対して１０％以下、かつ、２．５％以上である。
このような構成によれば、ベース部材の部分をより広く確保する一方で、加熱対象とする単電池の狭い範囲を迅速に加熱して加熱対象とする単電池に熱暴走を起こさせることができる。

好ましい構成として、前記仕切部材は、ポリプロピレン（ＰＰ）の樹脂材料から構成され、前記ベース部材は、前記仕切部材と同じ樹脂材料から構成され、前記遮熱板は、フェノール樹脂（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、エポキシ樹脂（ＥＴ）の少なくとも１つを含む樹脂材料から構成され、前記ヒータは、窒化アルミヒータから構成される。

このような構成によれば、仕切部材よりも遮熱板の耐熱温度を高くすることでヒータによる他の単電池の加熱が抑制される。また、窒化アルミヒータは、狭い範囲に必要な熱量を短時間で加えることができる。

上記課題を解決する二次電池の加熱方法は、非水電解質の二次電池からなる組電池を構成する単電池を加熱する二次電池の加熱方法であって、前記組電池には、単電池を加熱する上記記載の二次電池の加熱装置が設けられており、前記二次電池の加熱装置の前記加熱部材の前記ヒータによって加熱することにより、加熱対象の単電池を熱暴走させる熱暴走ステップと、前記熱暴走が始まることに応じて前記ヒータによる加熱を停止する停止ステップとを備える。

このような方法によれば、二次電池について耐類焼試験を行うことができる。
好ましい方法として、前記熱暴走ステップでは、前記ヒータによって加熱を開始してから３０秒以内に前記加熱対象の単電池が前記熱暴走するように前記ヒータの熱量が調整されている。

このような方法によれば、加熱部材を構成する樹脂材料が溶融等により遮熱性能が大きく低下するまでに単電池を熱暴走させることができる可能性が高まる。
好ましい方法として、前記熱暴走の始まりを、前記加熱対象の単電池の表面温度が急激に上昇したことによって判定する判定ステップを更に備える。

このような方法によれば、単電池の熱暴走が適切に判定されて、過剰な加熱による不具合の発生が抑制されるようになる。

本発明によれば、耐類焼試験のために二次電池を適切に加熱することができる。

二次電池の加熱装置及び二次電池の加熱方法の一実施形態を示す概略図。 同実施形態の二次電池の断面構造を示す模式図。 同実施形態の二次電池の側面構造を示す側面図。 同実施形態のヒータ領域の割合をリストで示す図。

図１～図４に従って、二次電池の加熱装置及び二次電池の加熱方法の一実施形態を説明する。なお、本実施形態では、二次電池はリチウムイオン二次電池からなる組電池である。

図１に示すように、組電池１０は、図示しないバスバーで複数の単電池１００が接続されることにより構成される。組電池１０は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載され、電動モータ等に電力を供給する。単電池１００は、外形が直方体形状の密閉式電池である。

組電池１０は、隣接する２つの単電池１００の間に仕切部材２００を挟んで複数の単電池１００を積層配置させている。本実施形態では、単電池１００のうちの１つが耐類焼試験のための加熱対象の単電池１００である。加熱対象の単電池１００は、一方に隣接する単電池１００（図１において右側）との間に加熱部材２１０が積層され、他方に隣接する単電池１００（図１において左側）との間に仕切部材２００が積層されている。複数の単電池１００は、圧縮力を加える図示しない２つのエンドプレートの間に挟まれて、仕切部材２００又は加熱部材２１０を介して密着している。単電池１００は、電池ケース１０１の内部に巻回された電極体１１０を有している。

加熱部材２１０には、加熱を制御する加熱制御部２０が電気的に接続されている。加熱制御部２０は、ＥＣＵ等の小型の演算装置を備え、プログラム処理により、加熱部材２１０による加熱を制御する。加熱制御部２０は、加熱部材２１０に電力を供給することで発熱量を調整することができる。また、加熱制御部２０は、加熱対象の単電池１００の表面温度を測定する図示しない温度センサから温度を取得する。

単電池１００は、電池ケース１０１と、電池ケース１０１の内部に収容される電極体１１０と、電池ケース１０１内に注入された液体状の非水電解質（図示略）とを備える。単電池１００は、電池ケース１０１の上部１０１ａに、電力の充放電に用いられる２つの外部端子１１５を備えている。一方の外部端子１１５が正極外部端子であり、他方の外部端子１１５が負極外部端子である。

図２に示すように、電池ケース１０１は、外部端子１１５が配置される上述の上部１０１ａと、底になる底部１０１ｂと、積層されたとき他の単電池１００に対向することができる長側面１０１ｃ，１０１ｄと、積層されたとき単電池１００の側面に並ぶ端側面を有する。

電極体１１０は、正極板１１１と負極板１１２とそれらの間に配置されたセパレータ１１３とが扁平に捲回されて形成されている。電極体１１０は、捲回される方向（捲回方向）の両端（図２において上端及び下端）で折り返されることにより多重に積層されている。

セパレータ１１３は、正極板１１１及び負極板１１２の間に非水電解質を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。正極板１１１は、電極芯体であるアルミニウム合金箔としての正極基材の両面にそれぞれ正極合剤が塗布されているものであるが、リード部１１１Ａ（図３参照）には、正極合剤は塗布されていない。負極板１１２は、電極芯体である集電箔としての負極基材の両面にそれぞれ負極合剤が塗布されているものであるが、リード部１１２Ａ（図３参照）には、負極合剤は塗布されていない。詳述すると、捲回されている正極板１１１と負極板１１２とは、合剤塗布範囲１１４（図３参照）で正極合剤と負極合剤とがセパレータ１１３を挟んで積層されている。

図３に示すように、電極体１１０は、捲回方向に直交する方向（捲き軸方向）の一端側に正極板１１１だけがはみ出た正極のリード部１１１Ａ（図３参照）と、同直交する方向の他端側に負極板１１２だけがはみ出た負極のリード部１１２Ａ（図３参照）とを有する。正極のリード部１１１Ａ及び負極のリード部１１２Ａはそれぞれ集電板を介して外部端子１１５に接続されている。

図２に示すように、仕切部材２００は、単電池１００の長側面１０１ｃ，１０１ｄと略同じ大きさの矩形の板材であって、所定の厚さＷ１を有している。仕切部材２００は、冷却用の空気通路が形成されていてもよい。よって、所定の厚さＷ１は、冷却用の空気通路を確保することができるとともに、各種の安全性を確保することができる厚さに設定されている。例えば、所定の厚さＷ１は、５［ｍｍ］である。また、仕切部材２００は、車両に搭載される組電池１０において単電池１００の間に配置されるものと同じものであることが好ましい。これにより、実際の車両搭載時を模擬することができるようになる。

仕切部材２００は、樹脂材料からなる。樹脂材料は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等である。耐熱温度は、ＰＰは、１２０～１３０［℃］である。なお、仕切部材２００は、冷却用の空気通路の確保及び各種の安全性を確保することができるのであれば、その他の樹脂材料でもよい。

加熱部材２１０は、ベース部材２１１と、ベース部材２１１を貫通する貫通孔２１２と、貫通孔２１２に積層配置されたヒータ２２０及び遮熱板２３０とを備える。
ベース部材２１１は、加熱対象の単電池１００に当接する第１当接面２１０ａと加熱対象ではない単電池１００に当接する第２当接面２１０ｂとを備えている板状であって、仕切部材２００と同様の大きさ及び厚さを有している。つまり、ベース部材２１１は、単電池１００の長側面１０１ｃ，１０１ｄと略同じ大きさの矩形の板材であって、長手方向に単電池１００の長側面の長手方向長さと同じ長さＬ１と、短手方向に単電池１００の長側面の短手方向長さと同じ長さＨ１とを有する。

また、ベース部材２１１は、所定の厚さＷ１と略同じ所定の厚さＷ２を有している。ベース部材２１１は、冷却用の空気通路が形成されていてもよい。よって、所定の厚さＷ２は、冷却用の空気通路を確保することができるとともに、各種の安全性を確保することができる等、仕切部材２００の性能に近い性能となる厚さに設定されている。例えば、所定の厚さＷ２は、５［ｍｍ］である。

また、ベース部材２１１は、仕切部材２００と同様の樹脂材料として、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料からなる。
図２及び図３に示すように、貫通孔２１２は、ベース部材２１１の中央付近に貫通孔として設けられており、ヒータ２２０と遮熱板２３０とが設置される。貫通孔２１２は、単電池１００の長手方向に長手方向長さＬ１１であり、単電池１００の短手方向に短手方向長さＨ１１である。なお、本実施形態では、ベース部材２１１は、仕切部材２００に貫通孔２１２をあけたものからなる。これにより、仕切部材２００が加熱部材２１０に置き換えられたとしても、置き換えによる組電池１０や単電池１００への影響が、ヒータ２２０と遮熱板２３０との存在のみに低減される。よって、ヒータ２２０の加熱による単電池１００や組電池１０への影響が適切に模擬されるようになる。

ところで、電極体１１０は、電池ケース１０１の内部において、活物質の設けられている範囲が合剤塗布範囲１１４である。合剤塗布範囲１１４は、長手方向に長手方向長さＬ３であり、短手方向に短手方向長さＨ２である。

加熱部材２１０は、合剤塗布範囲１１４を加熱する必要があるとともに、合剤塗布範囲１１４の表面積Ｓ１に対する、加熱範囲の表面積Ｓ２の割合が過熱に影響を及ぼす。逆に、正極のリード部１１１Ａや負極のリード部１１２Ａに対応する長手方向両端部にそれぞれ確保される長さＬ２の範囲や、外部端子１１５を接続したりするための空間が設けられている範囲は耐類焼試験のために加熱するには不適切な範囲である。

よって、貫通孔２１２は、長手方向長さＬ１１が、合剤塗布範囲１１４の長手方向長さＬ３よりも短いとともに、短手方向長さＨ１１が、合剤塗布範囲１１４の短手方向長さＨ２よりも短い。

ヒータ２２０は、加熱制御部２０から発熱するための電力が配線を通じて供給される。配線は、ベース部材２１１の通気通路や溝に配設されることで、ベース部材２１１の中央に配置されているヒータ２２０を駆動可能にしている。

ヒータ２２０は、貫通孔２１２に配置可能な矩形板状の大きさを有しており、長辺の長さが長手方向長さＬ１１よりも若干短く、短辺の長さが短手方向長さＨ１１よりも若干短い。また、厚さが遮熱板２３０と積層されたとき、ベース部材２１１の厚さＷ２を超えない厚さＷ３である。例えば、厚さＷ３は、４［ｍｍ］以上、かつ、４．９５［ｍｍ］以下であることが好ましい。

ヒータ２２０は、貫通孔２１２に配置されて、加熱対象の単電池１００を電池ケース１０１の外側から加熱して、所定の条件で熱暴走させる。ヒータ２２０は、合剤塗布範囲１１４に対して狭い範囲であるが、ここを熱暴走させるように加熱するために高い発熱量が必要である。例えば、ヒータ２２０は、１００［Ｗ／ｃｍ＾２］以上、１５５［Ｗ／ｃｍ＾２］以下の高い発熱量を有することが好ましく、例えば、窒化アルミヒータが採用される。

遮熱板２３０は、貫通孔２１２の内寸と同等の大きさで、貫通孔２１２内に配置可能な矩形板状の大きさを有しており、長辺の長さが略長手方向長さＬ１１であり、短辺の長さが略短手方向長さＨ１１である。また、厚さがヒータ２２０と積層されたとき、ベース部材２１１の厚さＷ２を超えない厚さＷ４である。例えば、厚さＷ４は、０．０５［ｍｍ］以上、かつ、１．０［ｍｍ］以下であることが好ましい。０．０５［ｍｍ］未満であると、断熱効果が発揮されづらく、１．０［ｍｍ］より厚いと組み込みに係る自由度が低下する。

遮熱板２３０は、貫通孔２１２に配置されて、ヒータ２２０と加熱対象の単電池１００に隣接する単電池１００との間に挟まれる。遮熱板２３０は、１面がヒータ２２０に当接し、他面が加熱対象の単電池１００に隣接する単電池１００の電池ケース１０１の外側に当接する。

遮熱板２３０は、当接しているヒータ２２０に加熱されることから、ベース部材２１１よりも耐熱温度が高い樹脂材料から構成される。耐熱温度が低い樹脂材料は、ヒータ２２０の加熱において溶融し、加熱対象の単電池１００以外の単電池を加熱して試験に影響を与えるおそれがある。耐熱温度が高い樹脂材料であれば、ヒータ２２０の加熱による溶融が抑制されて、加熱対象の単電池１００以外の単電池を試験に影響を生じるほどに加熱するおそれが抑制される。

樹脂材料は、例えば、ＰＦ（フェノール樹脂（ベークライト））、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＴＦＥ（フッ素樹脂）、ＥＰ（エポキシ樹脂）の少なくとも１つの樹脂材料から構成される。例えば、ＰＦは、耐熱温度が１５０～１８０［℃］である。ＰＰＳは、耐熱温度が２４０［℃］である。ＰＴＦＥは、耐熱温度が２６０［℃］である。ＥＰは、耐熱温度が１００～２５０［℃］である。

例えば、ベース部材２１１の厚さＷ２が５[ｍｍ]であるとき、ヒータ２２０と遮熱板２３０とを積層した厚さも５[ｍｍ]となる。「Ｗ２＝Ｗ３＋Ｗ４」の関係から、遮熱板２３０の厚さＷ４が０．０５［ｍｍ］以上、かつ、１．０［ｍｍ］以下であるとすると、ヒータ２２０の厚さＷ３は４［ｍｍ］以上、かつ、４．９５［ｍｍ］以下となる。これにより、加熱対象の単電池１００に対向するベース部材２１１の第１当接面２１０ａとヒータ２２０の当接面２２０ａとが加熱対象の単電池１００の長側面１０１ｃに当接する。このとき、ベース部材２１１の第１当接面２１０ａとヒータ２２０の当接面２２０ａとは１つの平面に含まれる。

なお、遮熱板２３０は、ヒータ２２０と同じ大きさでもよいし、小さくてもよいし、逆に、大きくてもよい。例えば、ヒータ２２０と遮熱板２３０とが同じ大きさであれば、貫通孔２１２を段差のない周面を有する孔として設けることができる。ヒータ２２０よりも遮熱板２３０が小さければ、貫通孔２１２が段差のある周面となるが、ヒータ２２０の配置位置が貫通孔の段差で規定される。ヒータ２２０よりも遮熱板２３０が大きければ、加熱対象ではない単電池１００がヒータ２２０から加熱される速度を遅くすることができる。

ここで、二次電池に行う耐類焼試験について説明する。
耐類焼試験は、ＪＩＳ（日本工業規格）や社団法人電池工業会から発行される業界規格に規定されている。ＪＩＳでは、「ＪＩＳ Ｃ ８７１５－２：２０１２ 産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム－第２部：安全性要求事項」で規定され、業界規格では、「産業用リチウム二次電池の安全性試験（単電池及び電池システム）」ＳＢＡＳ１１０１：２０１１で規定されている。

耐類焼試験の概要は、満充電状態の電池システム内のいずれか一つの単電池を熱暴走するまで加熱し、単電池が熱暴走し始めたら加熱を停止し、１時間放置する。そして、電池システム外装からの発火、電池システム外装の破裂ないことを確認する試験である。なお、これらの規格には、「単電池の表面温度を測定し、急激に温度が上昇した時点を熱暴走」とみなすことや、単電池を加熱する方法として、「抵抗加熱器や熱伝導ヒータの使用」等が例示されている。

ところで精度の高い耐類焼試験を行うためには、組電池１０の構成が実際に使用されている構成に近いほうがよいと考えられる。詳述すると、試験対象の組電池１０は、単電池１００の間に仕切部材２００が配置される構成である。耐類焼試験のために、この組電池１０を試験するとき、単電池１００の長側面１０１ｃと仕切部材２００との間にヒータを挟んで加熱することもできるが、２つの単電池の間の間隔が、挟み込んだヒータの厚さの分だけ仕切部材２００の厚さよりも厚くなったり、ヒータが加熱対象の二次電池のみならず隣接する二次電池も加熱したりするおそれがある。また、単電池１００の熱暴走は、電極体１１０の局所的な範囲の温度上昇から生じると考えられているところ、加熱範囲が広くなると、実際の発熱態様と相違するとも考えられる。なお、実際の発熱態様の一例は、電池ケース無いに混入した金属片によって電極体１１０に生じる正極板１１１と負極板１１２との間の短絡である。

（実施例と比較例）
図４を参照して、加熱部材２１０のヒータ２２０による加熱範囲毎に耐類焼試験への適用が適切であるか否かの結果を説明する。ここで、加熱範囲とは、ヒータ２２０及び遮熱板２３０の大きさであって、電池ケース１０１の長側面１０１ｃの表面積Ｓ０に対する、加熱範囲の表面積Ｓ２の割合で示される。

電池ケース１０１の長側面１０１ｃの表面積Ｓ０と、ヒータ２２０の表面積をＳ２との割合の相違する加熱部材２１０を作成し、各加熱部材２１０により、加熱対象の単電池１００を加熱する試験を行ったときの結果をリスト４０に示す。表面積Ｓ０と表面積をＳ２の割合を「Ｓ２／Ｓ０」で示すとき、実施例１を２．８［％］、実施例２を３．７［％］、実施例３を５．６［％］、実施例４を７．５［％］、実施例５を９．３［％］、そして比較例を１８．７［％］の割合とした。そして、実施例１～５及び比較例について、その結果を得た。

リスト４０には、適用が極めて適切であった結果を「◎」、適用が適切であった結果を「○」、適用が適切ではなかった結果を「×」で示した。なお、極めて適切であった結果は、加熱対象の単電池１００が熱暴走するとともに、破壊弁からガスが噴出するまでの時間が３０秒未満となる場合である。適切であった結果は、加熱対象の単電池１００が熱暴走するとともに、破壊弁からガスが噴出するまでの時間が３０秒以上となる場合である。適切ではなかった結果は、加熱対象の単電池１００の電池ケース１０１が損傷したり、他の単電池１００への影響が過大であったりする場合である。

結果として、実施例３～４には、極めて適切であった結果「◎」が得られ、実施例１，２には、適切であった結果「○」が得られ、比較例には、適切ではない結果「×」が得られた。リスト４０によれば、電池ケース１０１の長側面１０１ｃの表面積Ｓ０に対するヒータ２２０の表面積Ｓ２の割合（以下、「Ｓ２／Ｓ０」）が、２．８［％］以上、かつ、９．３［％］以下の範囲が好ましい範囲に含まれ、５．６［％］以上、かつ、９．３［％］以下の範囲がより好ましい範囲に含まれる。なお、「Ｓ２／Ｓ０」が１８．７［％］であると好ましくない。よって、「Ｓ２／Ｓ０」は、１５［％］以下であると好ましく、１０［％］以下、かつ、２．５［％］以上であるとより好ましい。

なお、ヒータ２２０の発熱量は、１００［Ｗ／ｃｍ＾２］から１５５［Ｗ／ｃｍ＾２］間での間で変化させたが、同様の結果が得られた。
（耐類焼試験方法）
組電池１０の耐類焼試験方法について説明する。

まず、組電池１０のうちの任意の１つの単電池１００を加熱対象の単電池１００として定め、加熱対象の単電池１００の一側面と、当該一側面に隣接する単電池との間に、仕切部材２００に変えて加熱部材２１０を挟み込む（挟み込むステップ）。

次に、加熱制御部２０が加熱部材２１０のヒータ２２０に所定の電力を供給することで、加熱対象の単電池１００をヒータ２２０によって加熱することにより、加熱対象の単電池１００を熱暴走させる（熱暴走ステップ）。

このとき、加熱制御部２０は、測定している単電池１００の表面温度の変化に基づいて熱暴走の始まりを判定し、熱暴走が始まったらヒータ２２０による加熱を停止する（停止ステップ）。なお、熱暴走が起きると単電池１００の破壊弁が開弁するとともに、単電池１００の出力電圧が低下する。そこで、単電池１００の熱暴走を検知する方法としては、圧力計等により破壊弁の開弁を検知する方法や、単電池１００の出力電圧の変化を計測する方法なども挙げられる。

そして、停止後、１時間放置して、加熱中に加熱対象の単電池１００に生じたものを除いて、組電池１０を構成する複数の単電池１００（電池システム）の外装からの発火、電池システム外装の破裂ないことを確認する（確認ステップ）。

これにより、組電池１０に対して耐類焼試験を行うことができる。
なお、耐類焼試験では、加熱制御部２０が加熱部材２１０のヒータ２２０に供給する電力を調整することができる。例えば、加熱制御部２０は、供給する電力を、ヒータ２２０の加熱を開始してから３０秒以内に熱暴走させるようなヒータの熱量となるように調整することができる。なお、ヒータ２２０の熱量が大きすぎると、電池ケース１０１や遮熱板２３０の損傷が大きくなおそれがあるので、これらも考慮する。これにより、加熱部材２１０を構成する樹脂材料が溶融等により遮熱性能が大きく低下するまでに単電池１００を熱暴走させることができる可能性が高まる。つまり、耐類焼試験を適切に行うことができる。

また、加熱制御部２０は、加熱対象の単電池１００の熱暴走を、単電池１００の表面温度が急激に上昇したことによって判定する（判定ステップ）を更に備えてもよい。これにより、単電池の熱暴走が適切に判定されて、過剰な加熱による不具合の発生が抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載するような効果が得られるようになる。
（１）２つの単電池１００の間に仕切部材２００又は加熱部材２１０を挟んでいる組電池１０において加熱部材２１０に設けられたヒータ２２０が、加熱対象の単電池１００を加熱するとともに、遮熱板２３０を介して当接する他の単電池１００を加熱対象の単電池１００と比べて加熱しない。よって、非水電解質の二次電池の耐類焼試験で、加熱対象の単電池１００を選択的に加熱して、選択的に熱暴走させることができるようになる。これにより、耐類焼試験のために二次電池を適切に加熱することができる。

また、ベース部材２１１とヒータ２２０とが１つの平面として加熱対象の単電池１００の長側面１０１ｃ（平面）に当接する。換言すると、積層されたヒータ２２０と遮熱板２３０とは、ベース部材２１１の表面から突出しないため、ヒータ２２０又は単電池１００に過剰な圧力の加わることが抑制される。

（２）ヒータ２２０と遮熱板２３０とが加熱部材２１０に適切に配置されるとともに、ヒータ２２０と遮熱板２３０との厚みを加熱部材２１０の厚さの範囲で定められるようになる。また、厚さを確保することができれば発熱量を大きくすることができるので、加熱範囲を狭くして、異物混入による熱暴走の再現を好適に行えるようになる。

（３）ヒータ２２０が加熱対象とする単電池１００の内部に収容されている電極体１１０に対応する位置に当接するので、ヒータ２２０によって単電池内の電極体１１０を加熱することができるようになる。

（４）仕切部材２００が加熱部材２１０に置き換えられたとしてもヒータ２２０の面積に比べてベース部材２１１の面積が広く確保されるため、実際に使用されている組電池に近い状態を再現することができる。

（５）ベース部材２１１の部分をより広く確保する一方で、加熱対象とする単電池１００の狭い範囲を迅速に加熱して加熱対象とする単電池１００に熱暴走を起こさせることができる。

（６）ベース部材２１１よりも遮熱板２３０の耐熱温度を高くすることでヒータ２２０による他の単電池１００の加熱が抑制される。また、窒化アルミヒータは、狭い範囲に必要な熱量を短時間で加えることができる。

（７）熱暴走させるステップと停止するステップとを有することにより、二次電池について耐類焼試験を行うことができる。
（８）加熱を開始してから３０秒以内に加熱対象の単電池１００が熱暴走するようにヒータ２２０の熱量が調整される。これにより、加熱部材２１０を構成する樹脂材料が溶融等により遮熱性能が大きく低下するまでに単電池を熱暴走させることができる可能性が高まる。

（９）表面温度の測定によって単電池１００の熱暴走が適切に判定されて、過剰な加熱による不具合の発生が抑制されるようになる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・耐類焼試験のための加熱を開始するとき、複数の単電池の各外部端子が対応する他の外部端子に電気的に接続されていてもいいし、開放されていてもよい。
・合剤塗布範囲１１４に対応するようにヒータ２２０を配置することができるのであれば、貫通孔２１２は、ベース部材２１１の任意の位置に設けられていてもよい。

・上記実施形態では、貫通孔２１２は、内周面に段差がない場合について例示したが、これに限らず、貫通孔は、内周面に１段の段差があって、一方が大きい孔、他方が小さい孔であってもよい。

例えば、大きい孔にヒータを配置し、小さい孔に遮熱板を配置することができる。この場合、ヒータが貫通孔によって仕切部材に位置決めされる。
また、例えば、小さい孔にヒータを配置し、大きい孔に遮熱板を配置することができる。この場合、ヒータと他の二次電池との間に、ヒータよりも広い遮熱板が配置されるので、ヒータの加熱が他の二次電池に影響を及ぼすおそれが抑制されるようになる。

・上記実施形態では、二次電池が単電池１００である場合について例示したが、二次電池が電池ケースに複数の単電池を備える電池モジュールであってもよい。電池モジュールである場合、収容している任意の単電池を加熱することができるように加熱部材にヒータを設置するとよい。

・上記実施形態では、ヒータ２２０と遮熱板２３０とが貫通孔２１２に積層配置される場合について例示したが、これに限らず、ベース部材に凹部を設け、ヒータと遮熱板とをヒータが外側になるように凹部に積層配置するようにしてもよい。

・上記実施形態では、加熱部材２１０にヒータ２２０が１つ設けられる場合について例示したが、これに限らず、単電池を加熱することができるのであれば、加熱部材に複数のヒータが設けられてもよい。このとき遮熱板も複数設けられてもよい。

・組電池１０は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載されなくてもよい。例えば、組電池１０は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両に搭載されてもよい。また組電池１０は、鉄道、船舶、及び航空機等の移動体や、ロボットや、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。

１０…組電池、２０…加熱制御部、４０…リスト、１００…単電池、１０１…電池ケース、１０１ａ…上部、１０１ｂ…底部、１０１ｃ，１０１ｄ…長側面、１１０…電極体、１１１…正極板、１１１Ａ，１１２Ａ…リード部、１１２…負極板、１１３…セパレータ、１１４…合剤塗布範囲、１１５…外部端子、２００…仕切部材、２１０…加熱部材、２１０ａ…第１当接面、２１０ｂ…第２当接面、２１１…ベース部材、２１２…貫通孔、２２０…ヒータ、２２０ａ…当接面、２３０…遮熱板。

Claims (9)

1. 非水電解質の二次電池からなる組電池を構成する単電池を加熱する二次電池の加熱装置であって、
   隣接する２つの前記単電池の間に設けられる仕切部材のうちの１つとして、前記単電池のうち１つの加熱対象の単電池と前記加熱対象の単電池の一方に隣接する他の単電池との間に加熱部材を備え、
   前記加熱部材は、前記仕切部材と同じ大きさを有する板状のベース部材と、前記ベース部材に配置されて前記加熱対象の単電池に当接するヒータと、前記ヒータの前記加熱対象の単電池に当接しない面に当接する遮熱板とを備え、
   前記ヒータの前記単電池との当接面と前記ベース部材の前記単電池との当接面とを含む平面が前記単電池の電池ケースに当接する
   二次電池の加熱装置。
2. 前記加熱部材は、前記ヒータと前記遮熱板とが積層配置される貫通孔を備え、
   前記遮熱板は、前記加熱対象の単電池に対向している単電池に当接する
   請求項１に記載の二次電池の加熱装置。
3. 前記ヒータは、前記加熱対象の単電池の内部に収容されている電極体に前記単電池の電池ケースを介して当接している
   請求項１又は２に記載の二次電池の加熱装置。
4. 前記ヒータは、前記ヒータの前記当接面の面積が前記ベース部材の外周が囲う面積に対して１５％以下である
   請求項１～３のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置。
5. 前記ヒータは、前記ヒータの前記当接面の面積が前記ベース部材の外周が囲う面積に対して１０％以下、かつ、２．５％以上である
   請求項１～４のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置。
6. 前記仕切部材は、ポリプロピレン（ＰＰ）の樹脂材料から構成され、
   前記ベース部材は、前記仕切部材と同じ樹脂材料から構成され、
   前記遮熱板は、フェノール樹脂（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、エポキシ樹脂（ＥＴ）の少なくとも１つを含む樹脂材料から構成され、
   前記ヒータは、窒化アルミヒータから構成される
   請求項１～５のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置。
7. 非水電解質の二次電池からなる組電池を構成する単電池を加熱する二次電池の加熱方法であって、
   前記組電池には、単電池を加熱する請求項１～６のいずれか一項に記載の二次電池の加熱装置が設けられており、
   前記二次電池の加熱装置の前記加熱部材の前記ヒータによって加熱することにより、加熱対象の単電池を熱暴走させる熱暴走ステップと、
   前記熱暴走が始まることに応じて前記ヒータによる加熱を停止する停止ステップとを備える
   二次電池の加熱方法。
8. 前記熱暴走ステップでは、前記ヒータによって加熱を開始してから３０秒以内に前記加熱対象の単電池が前記熱暴走するように前記ヒータの熱量が調整されている
   請求項７に記載の二次電池の加熱方法。
9. 前記熱暴走の始まりを、前記加熱対象の単電池の表面温度が急激に上昇したことによって判定する判定ステップを更に備える
   請求項７又は８に記載の二次電池の加熱方法。
   

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