JP7190311B2

JP7190311B2 - 放熱構造体およびバッテリー

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Publication number: JP7190311B2
Application number: JP2018187073A
Authority: JP
Inventors: 和哉中田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2022-12-15
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: JP2020057507A

Description

本発明は、放熱構造体およびそれを備えるバッテリーに関する。

自動車、航空機、船舶あるいは家庭用若しくは業務用電子機器の制御システムは、より高精度かつ複雑化してきており、それに伴って、回路基板上の小型電子部品の集積密度が増加の一途を辿っている。この結果、回路基板周辺の発熱による電子部品の故障や短寿命化を解決することが強く望まれている。

回路基板からの速やかな放熱を実現するには、従来から、回路基板自体を放熱性に優れた材料で構成し、ヒートシンクを取り付け、あるいは冷却ファンを駆動するといった手段を単一で若しくは複数組み合わせて行われている。これらの内、回路基板自体を放熱性に優れた材料、例えばダイヤモンド、窒化アルミニウム、立方晶窒化ホウ素などから構成する方法は、回路基板のコストを極めて高くしてしまう。また、冷却ファンの配置は、ファンという回転機器の故障、故障防止のためのメンテナンスの必要性や設置スペースの確保が難しいという問題を生じる。これに対して、放熱フィンは、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）を用いた柱状あるいは平板状の突出部位を数多く形成することによって表面積を大きくして放熱性をより高めることのできる簡易な部材であるため、放熱部品として汎用的に用いられている（特許文献１を参照）。

ところで、現在、世界中で、地球環境への負荷軽減を目的として、従来からのガソリン車あるいはディーゼル車を徐々に電気自動車に転換しょうとする動きが活発化している。特に、フランス、オランダ、ドイツをはじめとする欧州諸国の他、中国でも、２０４０年までにガソリン車とディーゼル車から完全に電気自動車に切り替えることを宣言している。電気自動車の普及には、高性能バッテリーの開発の他、多数の充電スタンドの設置などの課題がある。特に、リチウム系の自動車用バッテリーの充放電機能を高めるための技術開発が大きな課題となっている。上記自動車バッテリーは、摂氏６０度以上の高温下では充放電の機能を十分に発揮できないことが良く知られている。このため、先に説明した回路基板と同様、バッテリーにおいても、放熱性を高めることが重要視されている。

特開２００８－２４３９９９

熱源からの放熱効率をより高めるには、熱源の表面の凹凸に追従可能な放熱構造体が求められている。また、放熱構造体の軽量化も重要なファクタとなる。

本発明は、上記課題を解決するべく、熱源の表面の凹凸に追従できて軽量な放熱構造体およびそれを備えるバッテリーを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための一実施形態に係る放熱構造体は、熱源に接して空気中若しくは冷却部材への放熱を行うための放熱構造体であって、金属、炭素およびセラミックスの内の少なくとも１つを含む第１熱伝導シートと、前記第１熱伝導シートに積層され前記第１熱伝導シートより柔らかい第２熱伝導シートと、を備え、前記第２熱伝導シートは、弾性部材中に、金属、炭素およびセラミックスの内の少なくとも１つの熱伝導性フィラーを含む。

（２）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記第１熱伝導シートは炭素材料を含む。

（３）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記第２熱伝導シートは、熱伝導性の異なる２以上のシートを前記第１熱伝導シートの面に沿って隣接配置している。

（４）別の実施形態に係る放熱構造体では、好ましくは、前記第２熱伝導シートは、その面内所定領域に前記熱伝導性の異なる２以上のシートの内で熱伝導性のより高い高熱伝導シートを配置し、前記高熱伝導シートより熱伝導性の低い低熱伝導シートを前記高熱伝導シートの両側に隣接配置している。

（５）別の実施形態に係る放熱構造体は、好ましくは、前記熱伝導性の異なる２以上のシートの内で最も熱伝導性の高い前記高熱伝導シートの位置から前記第２熱伝導シートの両側に向かって熱伝導性が低くなるように２以上の前記低熱伝導シートを配置している。

（６）上記目的を達成するための一実施形態に係るバッテリーは、筐体内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセルを備えたバッテリーであって、上述のいずれかの放熱構造体を備え、前記バッテリーセルに前記第２熱伝導シートを接触させている。

（７）別の実施形態に係るバッテリーは、好ましくは、前記筐体に、冷却部材を流す部位を備え、前記放熱構造体を前記部位と前記バッテリーセルとの間に介在している。

（８）別の実施形態に係るバッテリーでは、好ましくは、前記第２熱伝導シートは、その面内所定領域に前記熱伝導性の異なる２以上のシートの内で熱伝導性のより高い高熱伝導シートを配置し、前記高熱伝導シートより熱伝導性の低い低熱伝導シートを前記高熱伝導シートの両側に隣接配置しており、前記バッテリーセルの内、より高温の高温バッテリーセルに前記高熱伝導シートを接触するように、また、前記高温バッテリーセルより低温の低温バッテリーセルに前記低熱伝導シートを接触するように、前記放熱構造体を備える。

本発明によれば、熱源の表面の凹凸に追従できて軽量な放熱構造体およびそれを備えるバッテリーを提供できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の斜視図（１Ａ）および該斜視図におけるＡ－Ａ線断面図（１Ｂ）をそれぞれ示す。図２は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の斜視図（２Ａ）および該斜視図におけるＢ－Ｂ線断面図（２Ｂ）をそれぞれ示す。図３は、本発明の第１実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図（３Ａ）、当該バッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図（３Ｂ）および当該（３Ｂ）中のＣで示す部分の拡大図（３Ｃ）をそれぞれ示す。図４は、本発明の第２実施形態に係るバッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図（４Ａ）および当該（４Ａ）中のＤで示す部分の拡大図（４Ｂ）をそれぞれ示す。図５は、本発明の第３実施形態に係るバッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図を示す。図６は、第２実施形態に係るバッテリーの図４（４Ｂ）と同領域Ｄにおいて、変形例に係る放熱構造体を備えた状況の縦断面図を示す。

次に、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

１．放熱構造体
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る放熱構造体の斜視図（１Ａ）および該斜視図におけるＡ－Ａ線断面図（１Ｂ）をそれぞれ示す。

第１実施形態に係る放熱構造体１は、熱源に接して空気中若しくは冷却部材への放熱を行うための放熱構造体である。放熱構造体１は、金属、炭素およびセラミックスの内の少なくとも１つを含む第１熱伝導シート２と、第１熱伝導シート２に積層され第１熱伝導シート２より柔らかい第２熱伝導シート３と、を備える。第２熱伝導シート３は、弾性部材中に、金属、炭素およびセラミックスの内の少なくとも１つの熱伝導性フィラーを含む。第１熱伝導シート２は、好ましくは炭素材料を含む。以下、第１熱伝導シート２および第２熱伝導シート３について詳述する。

（１．１）第１熱伝導シート
第１熱伝導シート２は、熱源から放熱する機能を有する部材である。第１熱伝導シート２は、好ましくは、炭素、金属および／またはセラミックスを含むもの、若しくはこれらのいずれかの単体から成る。第１熱伝導シート２は、より好ましい形態としては、炭素系材料を含む可撓性シートである。炭素を含むシート（あるいは炭素系材料を含む可撓性シート）は、好ましくは、炭素材料のより好適な形態である炭素フィラーと、樹脂と、を含むシートである。本願でいう「炭素」は、グラファイト、グラファイトより結晶性の低いカーボンブラック、膨張黒鉛、ダイヤモンド、ダイヤモンドに近い構造を持つダイヤモンドライクカーボン等の炭素（元素記号：Ｃ）から成る如何なる構造のものも含むように広義に解釈される。第１熱伝導シート２は、この実施形態では、樹脂に、グラファイト繊維やカーボン粒子を配合分散した材料を硬化させた薄いシートとすることができる。また、第１熱伝導シート２は、メッシュ状に編んだカーボンファイバーであっても良く、さらには混紡してあっても混編みしてあっても良い。第１熱伝導シート２は、好ましくは、その厚さ方向をＺ方向とすると、Ｚ方向よりも、当該シート２の面内におけるＸ方向（Ｚ方向と直交する方向）およびＹ方向（Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向）に、より熱伝導しやすい。

第１熱伝導シート２に樹脂を含む場合には、当該樹脂が第１熱伝導シート２の全質量に対して５０質量％を超えていても、あるいは５０質量％以下であっても良い。すなわち、第１熱伝導シート２は、熱伝導に大きな支障が無い限り、樹脂を主材とするか否かを問わない。樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂を好適に使用できる。熱可塑性樹脂としては、熱源からの熱を伝導する際に溶融しない程度の高融点を備える樹脂が好ましく、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等を好適に挙げることができる。樹脂は、第１熱伝導シート２の成形前の状態において、炭素フィラーの隙間に、例えば粒子状に分散している。第１熱伝導シート２は、炭素フィラー、樹脂の他、熱伝導をより高めるためのフィラーとして、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮあるいはダイヤモンドを分散していても良い。また、樹脂に代えて、樹脂よりも柔軟なエラストマーを用いても良い。

第１熱伝導シート２は、また、上述のような炭素に代えて若しくは炭素と共に、金属および／またはセラミックスを含むシートとすることができる。金属としては、アルミニウム、銅、それらの内の少なくとも１つを含む合金などの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。また、セラミックスとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮなどの熱伝導性の比較的高いものを選択できる。

第１熱伝導シート２の熱伝導率は、等方的な熱伝導性を奏する場合には、好ましくは５Ｗ／ｍＫ以上、より好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。また、第１熱伝導シート２がその面方向とその厚み方向とで異なる熱伝導性を有する場合もある。例えば、フィラーの一例である炭素系フィラーが繊維状若しくはウィスカー状であって、当該炭素系フィラーが上記面方向に配向している場合には、例えば、面方向の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫであって、厚さ方向の熱伝導率が２Ｗ／ｍＫというように、方向によって熱伝導率の差が大きいこともある。第１熱伝導シート２は、金属製のシート、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅あるいはステンレススチール製のシートとしても良い。第１熱伝導シート２は、その構成材料如何に関わらず、湾曲（若しくは屈曲）しやすいシートであるのが好ましく、その厚さに制約はないが、０．０５～５ｍｍが好ましく、０．０６５～０．５ｍｍがより好ましい。ただし、第１熱伝導シート２の可撓性はその厚さが増加するほど低下し、第１熱伝導シート２の熱抵抗値、強度および重量はその厚さが増加するほど大きくなる。第１熱伝導シート２の厚さは、第１熱伝導シート２の強度、可撓性、熱抵抗値などを総合的に勘案して決定される。

（１．２）第２熱伝導シート
第２熱伝導シート３は、第１熱伝導シート２の厚さ方向に積層されるシートである第２熱伝導シート３は、熱源（一例として、後述するバッテリーセル）と接触し、熱源の熱を第１熱伝導シート２に伝達する機能を有する。第１熱伝導シート２は、前述のように、好ましくは、その面内におけるＸ方向およびＹ方向に熱を伝達しやすいシートであるが、第２熱伝導シート３は、好ましくは、方向を問わない等方的な熱伝導性を有するか、あるいは厚さ方向（Ｚ方向）により熱伝達しやすいシートである。

第２熱伝導シート３を構成する弾性部材は、第１熱伝導シート２よりも弾性変形可能な部材である。弾性部材は、好ましくは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）あるいはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の熱硬化性エラストマー；ウレタン系、エステル系、スチレン系、オレフィン系、ブタジエン系、フッ素系等の熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの複合物等を含むように構成される。弾性部材は、第１熱伝導シート２および／または第２熱伝導シート３を伝わる熱によって溶融あるいは分解等せずにその形態を維持できる程度の耐熱性の高い材料から構成されるのが好ましい。この実施形態では、弾性部材は、より好ましくは、ウレタン系エラストマー中にシリコーンを含浸したもの、あるいはシリコーンゴムにより構成される。

第２熱伝導シート３は、その熱伝導性を少しでも高めるために、弾性部材の一例である上記のゴム中に、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、ダイヤモンド、アルミニウム、銅、銀、黒鉛、非晶質炭素等の粒子状、ウィスカー状、繊維状等の各種形態の熱伝導性フィラーを分散して構成されている。第２熱伝導シート３は、第１熱伝導シート２より柔らかいので、熱源の凹凸を吸収して熱源と密着しやすい。第２熱伝導シート３の厚さは、好ましくは、第１熱伝導シート２の厚さよりも大きい。弾性部材は、その内部に気泡を含むものの他、気泡を含まないものでも良い。また、「弾性部材」は、柔軟性に富み、弾性的に圧縮と伸張を繰り返すことのできる部材を意味し、かかる意味では「ゴム状弾性体」と読み替えることもできる。

（２）第２実施形態
図２は、本発明の第２実施形態に係る放熱構造体の斜視図（２Ａ）および該斜視図におけるＢ－Ｂ線断面図（２Ｂ）をそれぞれ示す。

第２実施形態に係る放熱構造体１ａは、第１実施形態に係る放熱構造体１と同様、第１熱伝導シート２と第２熱伝導シート３ａとを積層して構成されている。放熱構造体１ａが放熱構造体１と異なる点は、第２熱伝導シート３ａが複数の熱伝導シートから構成されている点である。その点以外は、前述の放熱構造体１と共通するので、第１実施形態の説明を代り、重複した説明を省略する。

第２熱伝導シート３ａは、熱伝導性の異なる２以上のシート５，６を、第１熱伝導シート２の面に沿って、すなわち、前述のＸ方向またはＹ方向に隣接配置している。シート６は、シート５よりも高い熱伝導率を有する。シート５およびシート６の熱伝導率の違いは
熱伝導性フィラーの含有量（含有率とも称する）の多少、あるいは熱伝導性フィラーの種類によって実現できる。例えば、同種の熱伝導性フィラー（例えば、グラファイト）を用いる場合には、シート６内の当該熱伝導性フィラーの含有率を、シート５内の当該熱伝導性フィラーの含有率よりも多くすれば良い。また、異種の熱伝導性フィラーを用いる場合には、シート６内の当該熱伝導性フィラーを、シート５内の当該熱伝導性フィラーの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するフィラーにすれば良い。

第２熱伝導シート３ａは、この実施形態では、図２に示すように、その面内所定領域に熱伝導性の異なる２以上のシートの内で熱伝導性のより高いシート（以後、「高熱伝導シート」と称しても良い。）６を配置し、高熱伝導シート６より熱伝導性の低いシート（以後、「低熱伝導シート」と称しても良い。）５を高熱伝導シート６の両側に隣接配置している。高熱伝導シート６は、この実施形態では、第２熱伝導シート３ａのＸ方向またはＹ方向の略中央に配置されているが、略中央に配置されていなくても良い。

第１熱伝導シート２の構成、第２熱伝導シート３ａを構成する弾性部材および熱伝導性フィラーの種類等については、第１実施形態と同様である。

２．バッテリー
次に、先に説明した放熱構造体を備えるバッテリーについて説明する。

（１）第１実施形態
図３は、本発明の第１実施形態に係るバッテリーを組み立てる状況の縦断面図（３Ａ）、当該バッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図（３Ｂ）および当該（３Ｂ）中のＣで示す部分の拡大図（３Ｃ）をそれぞれ示す。

図３および図３以後の図では、図の複雑化を避けるため、バッテリーセル１０は１０個のみ図示されている。しかし、バッテリーの仕様や必要な電力に応じて、バッテリーセル１０の数を１０個より多くすることができる。放熱構造体１の大きさも、バッテリーセル１０の個数に応じて、任意に変えることができる。放熱構造体１に代えて、放熱構造体１ａを用いることもできる。

この実施形態において、バッテリー２０は、例えば、電気自動車用のバッテリーであって、多数のバッテリーセル１０を備える。バッテリー２０は、一方に開口する有底型の筐体２１を備える。筐体２１は、好ましくは、アルミニウム若しくはアルミニウム基合金から成る。バッテリーセル１０は、前述の熱源の一例であって、筐体２１の内部２４に配置される。バッテリーセル１０は、その外側を硬質樹脂や金属の容器で囲った形態でも、あるいは金属フィルムを樹脂フィルムにてラミネートした、いわゆるパウチ袋で囲った形態でも良い。バッテリーセル１０の上方には、電極１１が突出して設けられている。複数のバッテリーセル１０は、好ましくは、筐体２１内において、その両側からネジ等を利用して圧縮する方向に力を与えられて、互いに密着するようになっている（不図示）。筐体２１の底部２２には、冷却部材２５の一例である冷却水を流すために、１または複数の水冷パイプ２６が備えられている。バッテリーセル１０は、底部２２との間に、放熱構造体１を挟むようにして筐体２１内に配置される。より具体的には、放熱構造体１は、それを構成している第２熱伝導シート３がバッテリーセル１０の底部に接触し、また、第１熱伝導シート２が底部２２に接触するように筐体２１内に配置される。

このように、バッテリー２０は、筐体２１内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセル１０と放熱構造体１とを備え、バッテリーセル１０に第２熱伝導シート３を接触させている。バッテリー２０は、好ましくは、筐体２１に、冷却部材２５を流す部位（この実施形態では底部２２）を備え、放熱構造体１を前記部位とバッテリーセル１０との間に介在している。これにより、バッテリーセル１０は、放熱構造体１を通じて筐体２１に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。より具体的には、バッテリーセル１０からの熱は、第２熱伝導シート３、第１熱伝導シート２、底部２２、水冷パイプ２６、冷却部材２５へと伝わる。なお、冷却部材２５は、冷却水に限定されず、液体窒素、エタノール等の有機溶剤も含むように解釈される。冷却部材２５は、冷却に用いられる状況下にて、液体であるとは限らず、気体あるいは固体でも良い。

図３（３Ｃ）に示すように、第２熱伝導シート３は、柔軟性に富むため、複数個のバッテリーセル１０の底部が完全に平面ではなく段差を構成していても、隙間なくあるいは隙間が極めて小さくなるように各バッテリーセル１０に密着可能である。この結果、バッテリーセル１０から放熱構造体１への熱伝導性を高めることができる。

（２）第２実施形態
図４は、本発明の第２実施形態に係るバッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図（４Ａ）および当該（４Ａ）中のＤで示す部分の拡大図（４Ｂ）をそれぞれ示す。

第２実施形態に係るバッテリー２０ａは、第１実施形態に係るバッテリー２０と異なり、冷却部材２５を流す水冷パイプ２６を筐体２１に備えておらず、かつ放熱構造体１ａをバッテリーセル１０の上部に接触させて空気中に放熱させる構造を有している。また、放熱構造体１ａは、第１熱伝導シート２ａに第２熱伝導シート３ａを積層させた構造を有する。第２熱伝導シート３ａは、先に説明したように、複数の熱伝導シート（高熱伝導シート６と低熱伝導シート５）から構成されている。

バッテリー２０ａでは、好ましくは、第２熱伝導シート３ａは、その面内所定領域（ここでは、バッテリーセル１０を並べる方向の略中央領域）に、熱伝導性の異なる２以上のシートの内で熱伝導性のより高い高熱伝導シート６を配置し、高熱伝導シート６より熱伝導性の低い低熱伝導シート５，５を高熱伝導シート６の両側に隣接配置している。筐体２１内の複数のバッテリーセル１０は、その並べられた列の中央近傍に位置するものが最も放熱性に劣り、蓄熱されやすい。一方、複数のバッテリーセル１０の並べられた列の端近傍に位置するものは中央近傍に比べて放熱されやすい。この実施形態では、複数のバッテリーセル１０の並べられた列の中央近傍に位置していて、より高温の高温バッテリーセル１０に高熱伝導シート６を接触するように、また、高温バッテリーセル１０よりも端に位置していて、より低温の低温バッテリーセル１０に低熱伝導シート５，５を接触するように、バッテリー２０ａは放熱構造体１ａを備えている。このように、バッテリーセル１０の集団の中央付近にあって熱が逃げにくく高温になっている高温バッテリーセル１０は、同集団の端に近い位置にあって比較的放熱しやすい位置にある低温バッテリーセル１０に比べて、熱伝導性のより高い高熱伝導シート６の作用で放熱されやすくなる。この結果、バッテリー２０ａ内の一部分が高温になることを防ぎ、発熱部分の温度勾配を低減できる。したがって、局所的な異常発熱も抑えることができ、発熱に起因するバッテリー２０ａの充放電機能の低下を抑えることができる。

放熱構造体１ａは、好ましくは、電極１１を貫通可能な穴部３０を備える。穴部３０は、第１熱伝導シート２ａおよび第２熱伝導シート３ａを貫通するように形成されている。図４（４Ｂ）に示すように、放熱構造体１ａは、各バッテリーセル１０の電極１１を穴部３０から貫通させて、第２熱伝導シート３ａを各バッテリーセル１０の上部に接触させた状態で、バッテリー２０ａに備えられる。図４（４Ｂ）に示すように、第２熱伝導シート３ａは、柔軟性に富むため、複数個のバッテリーセル１０の上部が完全に平面ではなく段差を構成していても、隙間なくあるいは隙間が極めて小さくなるように各バッテリーセル１０に密着可能である。この結果、バッテリーセル１０から放熱構造体１ａへの熱伝導性を高めることができる。

（３）第３実施形態
図５は、本発明の第３実施形態に係るバッテリーを組み立てた後の状態の縦断面図を示す。

第３実施形態に係るバッテリー２０ｂは、熱源の一例である複数のバッテリーセル１０の底部と筐体２１の底部との間、さらには複数のバッテリーセル１０の上部に、それぞれ放熱構造体１ａを備える点で、第１実施形態および第２実施形態とは異なる。バッテリー２０ｂは、バッテリー２０と同様、筐体２１の底部２２に水冷パイプ２６を備え、冷却部材２５の一例である水を水冷パイプ２６中に流して水冷するタイプのバッテリーである。放熱構造体１ａは、第２実施形態で用いられている放熱構造体１ａと同種の構造体であり、高熱伝導シート６を低熱伝導シート５，５にて挟んだ構造の第２熱熱伝導シート３ａを備えている。なお、バッテリーセル１０の上部に備える放熱構造体１ａは穴部３０を備えるが、バッテリーセル１０の底部に備える放熱構造体１ａは穴部３０を備えていても、あるいは備えていなくとも良い。

この実施形態では、複数のバッテリーセル１０の並べられた列の中央近傍に位置していて、より高温の高温バッテリーセル１０に高熱伝導シート６を接触するように、また、高温バッテリーセル１０よりも端に位置していて、より低温の低温バッテリーセル１０に低熱伝導シート５，５を接触するように、バッテリー２０ｂは放熱構造体１ａ，１ａを備えている。これによって、第２実施形態と同様の効果が得られる。

３．その他の実施形態
以上、本発明の好適な各実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されることなく、種々変形して実施可能である。

例えば、熱源は、バッテリーセル１０のみならず、回路基板や電子機器本体などの熱を発する対象物を全て含む。例えば、熱源は、キャパシタおよびＩＣチップ等の電子部品であっても良い。同様に、冷却部材２５は、冷却用の水のみならず、有機溶剤、液体窒素、冷却用の気体であっても良い。また、放熱構造体１，１ａは、バッテリー２０，２０ａ，２０ｂ以外の構造物、例えば、電子機器、家電、発電装置等に配置されていても良い。

図６は、第２実施形態に係るバッテリーの図４（４Ｂ）と同領域Ｄにおいて、変形例に係る放熱構造体を備えた状況の縦断面図を示す。

図６に示される変形例に係る放熱構造体１ｂは、第１熱伝導シート２ａに第２熱伝導シート３ｂを積層した構造を有する。放熱構造体１ｂは、熱伝導性の異なる２以上のシート５，６，７の内で最も熱伝導性の高い高熱伝導シート７の位置から第２熱伝導シート３ｂの両側に向かって熱伝導性が低くなるように２以上の低熱伝導シート６，５を配置している。すなわち、バッテリー２０ａでは、第２熱伝導シート３ｂは、その面内所定領域（ここでは、バッテリーセル１０を並べる方向の略中央領域）に、熱伝導性の異なる２以上のシートの内で熱伝導性の最も高い高熱伝導シート７を配置し、高熱伝導シート７より熱伝導性の低い低熱伝導シート６，６を高熱伝導シート７の両側に隣接配置し、低熱伝導シート６，６よりも熱伝導性の低い低熱伝導シート５，５を低熱伝導シート６，６の外側にそれぞれ配置する構造を有する。これによって、複数のバッテリーセル１０の内で最も温度の高いものに高熱伝導シート７を接触させ、それより温度の低いバッテリーセル１０に低熱伝導シート６，６を接触させ、さらにそれより温度の低いバッテリーセル１０に低熱伝導シート５，５を接触させることができる。

なお、図６では、高熱伝導シート７は、第２熱伝導シート３ｂのバッテリーセル１０の並ぶ方向に沿って略中央領域に存在するが、当該略中央領域以外に存在していても良い。また、第２熱伝導シート３ｂは、熱伝導性の異なる３種のシートではなく、４種以上のシートを備えても良い。

上述の各実施形態の複数の構成要素は、互いに組み合わせ不可能な場合を除いて、自由に組み合わせ可能である。

本発明に係る放熱構造体は、例えば、自動車用バッテリーの他、自動車、工業用ロボット、発電装置、ＰＣ、家庭用電化製品などの各種電子機器にも利用することができる。また、本発明に係るバッテリーは、自動車用のバッテリー以外に、家庭用の充放電可能なバッテリー、ＰＣ等の電子機器用のバッテリーにも利用できる。

１，１ａ，１ｂ・・・放熱構造体、２，２ａ・・・第１熱伝導シート、３，３ａ，３ｂ・・・第２熱伝導シート、５・・・低熱伝導シート、６・・・高熱伝導シート（または低熱伝導シート）、７・・・高熱伝導シート、開口部、１０・・・バッテリーセル（高温バッテリーセル、低温バッテリーセル、熱源の一例）、２０，２０ａ，２０ｂ・・・バッテリー、２１・・・筐体、２２・・・底部（部位の一例）、２５・・・冷却部材。

Claims

熱源に接して空気中若しくは冷却部材への放熱を行うための放熱構造体であって、
金属、炭素およびセラミックスの内の少なくとも１つを含む第１熱伝導シートと、
前記第１熱伝導シートに積層され前記第１熱伝導シートより柔らかい第２熱伝導シートと、を備え、
前記第２熱伝導シートは、弾性部材中に、金属、炭素およびセラミックスの内の少なくとも１つの熱伝導性フィラーを含み、
前記第２熱伝導シートは、熱伝導性の異なる２以上のシートを前記第１熱伝導シートの面に沿って隣接配置し、
前記第２熱伝導シートは、その面内所定領域に前記熱伝導性の異なる２以上のシートの内で熱伝導性のより高い高熱伝導シートを配置し、前記高熱伝導シートより熱伝導性の低い低熱伝導シートを前記高熱伝導シートの両側に隣接配置しており、
前記第１熱伝導シートは、その厚さ方向よりも、当該シートの面に沿う方向に熱伝導しやすいシートであり、
前記第２熱伝導シートは、方向を問わない等方的な熱伝導性を有するか、あるいは面に沿う方向よりも厚さ方向に熱伝達しやすいシートである放熱構造体。
前記熱伝導性の異なる２以上のシートの内で最も熱伝導性の高い前記高熱伝導シートの位置から前記第２熱伝導シートの両側に向かって熱伝導性が低くなるように２以上の前記低熱伝導シートを配置している請求項１に記載の放熱構造体。
前記第１熱伝導シートが炭素材料を含む請求項１または２に記載の放熱構造体。
筐体内に、１または２以上の熱源としてのバッテリーセルを備えたバッテリーであって、
請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱構造体を備え、前記バッテリーセルに前記第２熱伝導シートを接触させているバッテリー。
前記筐体は、冷却部材を流す部位を備え、
前記放熱構造体を、前記部位と前記バッテリーセルとの間に介在している請求項４に記載のバッテリー。