JP7416613B2 - 多層シートおよびそれを備えるセルユニット - Google Patents

Description

本発明は、多層シートおよびそれを備えるセルユニットに関する。

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よ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、電気自動車の普及が進行してきている。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。

バッテリー等の熱源から冷却剤への熱の移動を促進するには、熱の移動経路を高熱伝導性の材料で形成すること、及び熱源と当該高熱伝導性の材料との熱抵抗を下げることが必要になる。例えば、熱源から冷却剤への熱の移動を促進する構造として、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属製の筐体に水冷パイプを配置し、バッテリーセルと筐体の底面との間に密着性のゴムシートを挟んだ構造が採用されている。このような構造のバッテリーでは、バッテリーセルは、ゴムシートを通じて筐体に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。

一方、自動車用バッテリー等の各種バッテリーは、内部短絡等が原因によりバッテリーが熱暴走し、発火や発煙等が生じる虞がある。近年、自動車用バッテリーとして、筐体内に複数のバッテリーセルを並べて装着したものが知られている。このような複数のバッテリーセルが並べて装着されたバッテリーにおいて、１つのバッテリーセルに発火や発煙等が生じた場合、周囲のバッテリーセルに熱が伝わることにより、さらに大きな発火、発煙、爆発等の不具合が生じる虞がある。このような不具合による被害を最小限に抑えるため、異常高温になったバッテリーセルの熱を周囲のバッテリーセルに伝え難くする方法が検討されており、例えば、複数のバッテリーセル同士の間に耐火材や断熱層等を設ける方法が知られている（特許文献１を参照）。

特開２０１８－２０６６０４号公報

しかし、上述のような従来のバッテリーにおいて、ゴムシートは、アルミニウムやグラファイトと比べて熱伝導性が低いため、バッテリーセルから筐体に効率よく熱を移動させることが難しい。ゴムシートに代えてグラファイト等のスペーサを挟む方法も考えられるが、バッテリーセルとスペーサとの間に隙間が生じ、伝熱効率が低下する。また、上述のように、バッテリーセルの異常高温若しくは発火の際には、バッテリーセル間の熱の伝達を抑制する必要がある。一方、バッテリーセルの異常高温若しくは発火以外の平常時には、バッテリーセルのような熱源から冷却部位への伝熱効率を高めることが望まれている。上記要請は、バッテリーセルのみならず、回路基板、電子部品あるいは電子機器本体のような他の熱源にも通じる要請である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の熱源同士の間の熱伝導を低減し、且つ、熱源から冷却部位への伝熱効率を高めることが可能な多層シートおよびそれを備えるセルユニット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多層シートは、複数の熱源同士の間に少なくとも配置され、前記熱源からの熱を伝導可能な多層シートであって、ゴム状弾性体からなるゴムシートと、前記ゴムシートの両面に連続して若しくは分離して積層され、隣り合う複数の前記熱源の間の熱の伝導を低減可能な断熱シートと、前記断熱シートの外側に分離して積層されており前記ゴムシートおよび前記断熱シートよりも熱伝導性に優れるシートであって、金属、炭素若しくはセラミックスの少なくとも１つを含む第１熱伝導シートと、を備えることを特徴とする。

（２）別の実施形態に係る多層シートでは、好ましくは、前記断熱シートは、シリカエアロゲルを含むシートであることを特徴とする。

（３）別の実施形態に係る多層シートでは、好ましくは、前記ゴムシートは、シリコーンゴムを含むシートであることを特徴とする。

（４）別の実施形態に係る多層シートは、好ましくは、前記第１熱伝導シートの少なくとも端面と接触して当該端面の長さ方向に長い熱伝導部材を、さらに備え、前記熱伝導部材は、その外側面を覆う第２熱伝導シートを備えることを特徴とする。

（５）別の実施形態に係る多層シートでは、好ましくは、前記熱伝導部材は、その長さ方向に沿う中空部を備え、前記熱伝導部材は、前記中空部の外周に沿って１周を超えて非接触状態で巻かれた筒状部材であることを特徴とする。

（６）別の実施形態に係る多層シートでは、好ましくは、前記熱伝導部材は、前記第２熱伝導シートの内側に備えられ、前記第２熱伝導シートに比べて変形容易なクッション部材を備えることを特徴とする。

（７）別の実施形態に係る多層シートでは、好ましくは、前記熱伝導部材は、その長さ方向に沿う中空部を備え、前記クッション部材は、前記熱伝導部材の長さ方向に長い前記中空部を備える筒状クッション部材であることを特徴とする。

（８）別の実施形態に係る多層シートは、好ましくは、前記第１熱伝導シートと前記第２熱伝導シートとは連続したシートであることを特徴とする。

（９）別の実施形態に係る多層シートでは、好ましくは、前記熱伝導部材は、前記ゴムシート、前記断熱シートおよび前記第１熱伝導シートを延長してなることを特徴とする。

（１０）一実施形態に係るセルユニットは、複数の熱源としてのセルと、複数の前記セル同士の間に少なくとも配置される上述のいずれか１つの多層シートと、を備える。

本発明によれば、複数の熱源同士の間の熱伝導を低減し、且つ、熱源から冷却部位への伝熱効率を高めることが可能な多層シートおよびそれを備えるセルユニットを提供できる。

図１は、第１実施形態に係る多層シートの斜視図およびその一部Ａの拡大図をそれぞれ示す。 図２は、第２実施形態に係る多層シートの斜視図およびその一部Ｂの拡大図をそれぞれ示す。 図３は、第３実施形態に係る多層シートの斜視図およびその一部Ｃの拡大図をそれぞれ示す。 図４は、第１実施形態に係るセルユニットの斜視図（４Ａ）および当該セルユニットを備えるバッテリーの縦断面図（４Ｂ）を、それぞれ示す。 図５は、第２実施形態に係るセルユニットの斜視図（５Ａ）および当該セルユニットを備えるバッテリーの縦断面図（５Ｂ）を、それぞれ示す。 図６は、図５の領域Ｄの拡大図を示す。 図７は、第２実施形態に係るセルユニットを備えるバッテリーの変形例における図５の領域Ｄと同様の領域の拡大図を示す。 図８は、第３実施形態に係るセルユニットの斜視図（８Ａ）および当該セルユニットを備えるバッテリーの縦断面図（８Ｂ）を、それぞれ示す。

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．多層シート
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る多層シートの斜視図およびその一部Ａの拡大図をそれぞれ示す。

（１）多層シートの概略構成
この実施形態に係る多層シート１は、複数（ここでは、２つ）の熱源同士の間に少なくとも配置され、熱源からの熱を伝導可能なシートである。多層シート１は、ゴムシート１３と、ゴムシート１３の両面に連続して若しくは分離して積層され、隣り合う複数の熱源の間の熱の伝導を低減可能な断熱シート１２と、断熱シート１２の外側に分離して積層されておりゴムシート１３および断熱シート１２よりも熱伝導性に優れる第１熱伝導シート１１と、を備える。

次に、多層シート１の各構成要素について説明する。

（２）第１熱伝導シート
第１熱伝導シート１１は、図１に示すように、断熱シート１２の外側に分離して積層されるシート、すなわち、多層シート１の最外層を形成するシートである。第１熱伝導シート１１は、好ましくは炭素を含むシートであり、さらに好ましくは９０質量％以上を炭素から構成されるシートである。例えば、第１熱伝導シート１１に、樹脂を焼成して成るグラファイト製のフィルムを用いることもできる。ただし、第１熱伝導シート１１は、炭素と樹脂とを含むシートであっても良い。その場合、樹脂は、合成繊維でも良く、その場合には、樹脂として好適にはアラミド繊維を用いることができる。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、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１１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。第１熱伝導シート１１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。なお、グラファイト繊維、カーボン粒子あるいはカーボンファイバーといった各種フィラーも、すべて、炭素フィラーの概念に含まれる。

第１熱伝導シート１１を炭素と樹脂とを備えるシートとする場合には、当該樹脂が第１熱伝導シート１１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１１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）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）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１１の成形前の状態において、炭素フィラーの隙間に、例えば粒子状あるいは繊維状に分散している。第１熱伝導シート１１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、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１１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１１は、導電性に優れるか否かは問わない。第１熱伝導シート１１の熱伝導率は、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以上である。この実施形態では、第１熱伝導シート１１は、好ましくは、グラファイト製のフィルムであり、熱伝導性と導電性に優れる材料から成る。第１熱伝導シート１１は、湾曲性（若しくは屈曲性）に優れるシートであるのが好ましく、その厚さに制約はないが、０．０２～３ｍｍが好ましく、０．１～０．５ｍｍがより好ましい。ただし、第１熱伝導シート１１の熱伝導率は、その厚さが増加するほど低下するため、シートの強度、可撓性および熱伝導性を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。

（３）断熱シート
断熱シート１２は、図１に示すように、第１熱伝導シート１１の内側且つゴムシート１３の外側に分離して積層されるシートである。断熱シート１２は、好ましくは、シート状繊維塊を担持体として、シリカエアロゲルを含侵担持させたシリカエアロゲルシートである。シート状繊維塊としては、ガラス繊維； シリカ繊維、アルミナ繊維、チタニア繊維、炭化ケイ素繊維等のセラミックファイバー； 金属繊維； ロックウール、バサルト繊維等の人造鉱物繊維； 炭素繊維； ウイスカー等を抄造法にて紙状またはボード状にするか、適宜バインダーを添加してシート状に成形した不織布、マット、フェルト等のシート状成形物を用いることができる。これらのうち、シリカエアロゲルの断熱効果を有効に得るためには、シリカエアロゲルの耐熱温度（７５０℃程度）でも担持体としての形状を保持できる担持体がより好ましい。シリカエアロゲルの空孔率は、６０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。シリカエアロゲルは、単にシート状繊維塊中に含侵され分散しているだけでも良いし、バインダー等を用いてシート状繊維塊の構成繊維状に担持されるようにしても良い。

断熱シート１２の熱伝導率は、好ましくは０．２Ｗ／ｍｋ以下、より好ましくは、０．１５Ｗ／ｍＫ以下である。断熱シート１２は、担持体に基づく空孔およびシリカエアロゲルに基づく空孔内の対流とその低い熱伝導率により、優れた断熱性を示す。断熱シート１２は、その厚さに制約はないが、０．０５～２ｍｍが好ましく、０．１～１．０ｍｍがより好ましい。ただし、断熱シート１２は、その厚さが薄くなるほど担持されるシリカエアロゲルの量が少なくなるため、断熱性は低下する。このため、断熱シート１２の厚さは、シートの強度、可撓性および断熱性を総合的に考慮して、その厚さを決定するのが好ましい。また、断熱シート１２として、シリカエアロゲル以外に、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、又はムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）の内の１又は２以上を備えたシートを用いても良い。

（４）ゴムシート
ゴムシート１３は、図１に示すように、断熱シート１２の内側に積層される、すなわち、断熱シート１２に挟まれて配置されるシートである。ゴムシート１３は、ゴム状弾性体からなるシートである。「ゴム状弾性体」という文言に代えて「弾性体」あるいは「クッション部材」という文言を使用しても良い。ゴムシート１３は、複数の熱源同士の間にあってクッション性を発揮させて熱源と第１熱伝導シート１１との密着性を高める機能と、第１熱伝導シート１１および断熱シート１２に加わる荷重によって第１熱伝導シート１１および断熱シート１２が破損しないようにする保護部材としても機能とを有する。ゴムシート１３は、第１熱伝導シート１１に比べて低熱伝導性の部材である。

ゴムシート１３は、その内部に気泡を有するスポンジ状の部材、あるいは気泡を含まないゴム状弾性体のいずれでも良いが、より好ましくはスポンジ状の部材である。ゴムシート１３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。ゴムシート１３は、第１熱伝導シート１１および断熱シート１２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、ゴムシート１３は、より好ましくは、シリコーンゴムの発泡体シートであるシリコーンスポンジシートである。ゴムシート１３は、その熱伝導性を少しでも高めるために、ゴム中にＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、ダイヤモンドの粒子等に代表されるフィラーを分散して構成されていても良い。

第１熱伝導シート１１と断熱シート１２とゴムシート１３とは、耐熱性の接着剤、両面テープ等の固定手段を用いて固定しても良いし、何らの固定手段も用いずに固定しても良い。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る多層シートについて説明する。先の実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図２は、第２実施形態に係る多層シートの斜視図およびその一部Ｂの拡大図をそれぞれ示す。

第２実施形態に係る多層シート１ａは、第１実施形態に係る多層シート１と同様の第１シート部材１０と、第１熱伝導シート１１の少なくとも端面と接触して当該端面の長さ方向に長い熱伝導部材２０と、を備える。第１シート部材１０は、第１実施形態に係る多層シート１と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。熱伝導部材２０は、好ましくは、その長さ方向（第１シート部材１０の幅方向に相当）に沿う中空部２７を備える。また、熱伝導部材２０は、好ましくは、第２シート部材２４が中空部２７の外周に沿って１周を超えて非接触状態で巻かれた筒状部材である。すなわち、熱伝導部材２０は、中空部２７の外側面の周の長さを超えて非接着状態で重なり合うことのできる余剰領域２５を備える。「余剰領域」は、「重複領域」、あるいは「舌片部位」と言い換えても良い。熱伝導部材２０の余剰領域２５は、熱伝導部材２０が熱源と冷却部位との間で圧縮されて扁平になっても、中空部２７の周方向にて第２シート部材２４同士を接触維持可能とするのに十分な長さを有する。この結果、熱源から冷却部位への熱の移動ルートを、熱伝導部材２０の長さ方向端面から見て確実に左右両方向に形成できる。この実施形態では、余剰領域２５は、第１シート部材１０の端面と接触するよう設けられる。なお、余剰領域２５は、図２に示す位置ではなく、第１シート部材１０の端面と反対側（図２における下側）に設けられていても良い。

熱伝導部材２０は、その外側面を覆う第２熱伝導シート２１を備える。第１熱伝導シート１１と第２熱伝導シート２１とは、連続したシートであることが好ましい。また、熱伝導部材２０は、好ましくは、ゴムシート１３、断熱シート１２および第１熱伝導シート１１を延長してなる部材である。すなわち、熱伝導部材２０を構成する第２シート部材２４は、第１シート部材１０と同様に、第１熱伝導シート１１（第２熱伝導シート２１）、断熱シート１２、およびゴムシート１３から構成される。また、第１シート部材１０と第２シート部材２４とは、連続したシートである。よって、多層シート１ａは、第１シート部材１０と、第２シート部材２４が中空部２７の外周に沿って１周を超えて非接触状態で巻かれた熱伝導部材２０とが１枚のシートで形成された部材となる。なお、熱伝導部材２０は、その開口部から見た形状を楕円形、長円形あるいは長方形でも良い。後述の熱伝導部材についても同様である。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る多層シートについて説明する。先の実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図３は、第３実施形態に係る多層シートの斜視図およびその一部Ｃの拡大図をそれぞれ示す。

第３実施形態に係る多層シート１ｂは、第２実施形態と同様に、第１シート部材１０と、第１熱伝導シート１１の少なくとも端面と接触して当該端面の長さ方向に長い熱伝導部材２０ａと、を備える。多層シート１ｂは、熱伝導部材２０ａがクッション部材２６を備える点で、第２実施形態に係る多層シート１ａと異なる。その他の構成については、先述の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。

熱伝導部材２０ａは、第２熱伝導シート２１の内側、好ましくは、第２シート部材２４の内側に備えられ、第２熱伝導シート２１に比べて変形容易なクッション部材２６を備える。クッション部材２６は、熱伝導部材２０ａの長さ方向に長い中空部２７ａを備える筒状クッション部材である。中空部２７ａは、この実施形態では、クッション部材２６の長さ方向に貫通する貫通路である。ただし、中空部２７ａは、その長さ方向の両端の少なくとも一方を閉塞されていても良い。また、クッション部材２６は、その長さ方向に中空部２７ａを備えず、中実の形状（柱状形状ともいう）を有していても良い。

クッション部材２６の重要な機能は、変形容易性と回復力である。回復力は、クッション部材２６の弾性変形性に依る。変形容易性は、熱源の形状に追従するために必要な特性であり、特にリチウムイオンバッテリーなどの半固形物、液体的性状も持つ内容物などを変形しやすいパッケージに収めるようなバッテリーセルの場合には、設計寸法的にも不定形または寸法精度があげられない場合が多い。このため、クッション部材２６の変形容易性や追従力を保持するための回復力の保持は重要である。

クッション部材２６は、熱伝導部材２０ａに接触する熱源が平坦でない場合でも、第２熱伝導シート２１と熱源との接触を良好にする機能を有する。さらに、中空部２７ａは、クッション部材２６の変形を容易にし、加えて多層シート１ａの軽量化に寄与する。クッション部材２６は、熱源からの第２熱伝導シート２１に加わる荷重によって第２熱伝導シート２１が破損等しないようにする保護部材としての機能も有する。クッション部材２６は、第２熱伝導シート２１に比べて弾性変形しやすく、熱源からの押圧及びその開放による変形に起因して、割れや亀裂が入りにくい。このため、クッション部材２６は、第２熱伝導シート２１に亀裂が生じる事態を抑制することができる。なお、クッション部材２６は、第２熱伝導シート２１に比べて低熱伝導性の部材である。

クッション部材２６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。クッション部材２６は、第２シート部材２４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、クッション部材２６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。クッション部材２６は、その熱伝導性を少しでも高めるために、ゴム中にＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ｃＢＮ、ｈＢＮ、ダイヤモンドの粒子等に代表されるフィラーを分散して構成されていても良い。クッション部材２６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、「クッション部材」は、柔軟性に富み、熱源の表面に密着可能に弾性変形可能な部材を意味し、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。さらに、クッション部材２６の変形例としては、上記ゴム状弾性体ではなく、金属を用いて構成することもできる。クッション部材２６は、樹脂やゴム等から形成されたスポンジあるいはソリッド（スポンジのような多孔質ではない構造のもの）で構成することも可能である。

２．セルユニットおよびバッテリー
次に、本発明に係るセルユニットおよび当該セルユニットを備えるバッテリーの好適な実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図４は、第１実施形態に係るセルユニットの斜視図（４Ａ）および当該セルユニットを備えるバッテリーの縦断面図（４Ｂ）を、それぞれ示す。ここで、「縦断面図」は、バッテリーの筐体内部のバッテリーセルの長さ方向にバッテリーを切断する図を意味する。

この実施形態に係るセルユニット３０は、先述の第１実施形態に係る多層シート１を備えるセルユニットである。セルユニット３０は、複数の熱源としてのバッテリーセル（以後、「セル」という。）５０と、複数のセル５０同士の間に少なくとも配置される多層シート１と、を備える。セルユニット３０は、好ましくは、複数の多層シート１を襞のように立設させた状態で、第３熱伝導シート３１上に配置される。第３熱伝導シート３１は、第１熱伝導シート１１および／または第２熱伝導シート２１と同一の構成であることが好ましい。セル５０は、第３熱伝導シート３１上、且つ、多層シート１同士の間に配置される。なお、セルユニット３０は、第３熱伝導シート３１の代わりに、多層シート１を備えても良い。すなわち、セルユニット３０は、多層シート１上に、複数の多層シート１が襞のように立設させた状態で配置されていても良い。また、セルユニット３０は、第３熱伝導シート３１を備えなくても良い。

この実施形態に係るセルユニット３０を備えるバッテリー４０は、冷却剤４５を流す構造を持つ筐体４１内に、セルユニット３０を備える。バッテリー４０は、例えば、電気自動車用のバッテリーであって、多数のセル５０を備える。バッテリー４０は、好ましくは一方に開口する有底型の筐体４１を備える。筐体４１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。セル５０は、筐体４１の内部４４に配置される。セル５０の上方には、電極（不図示）が突出して設けられている。複数のセル５０は、好ましくは、筐体４１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４１の底部４２（冷却部位の一例）には、冷却剤４５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４３が備えられている。冷却剤４５は、冷却媒体あるいは冷却材と称しても良い。セル５０は、底部４２との間に、第３熱伝導シート３１を挟むようにして筐体４１内に配置されている。また、セル５０は、隣接するセル５０との間に、多層シート１を挟むようにして筐体４１内に配置されている。

このような構造のバッテリー４０では、セル５０は、多層シート１および第３熱伝導シート３１を通じて筐体内４１に伝熱して、水冷によって効果的に除熱される。また、バッテリー４０は、セル５０同士の間に多層シート１が配置されるため、１つのセル５０が異常発熱または発火した場合であっても、多層シート１を構成する断熱シート１２により、隣接するセル５０への熱伝導を低減させることができる。また、セル５０の充放電時（発熱時）にセル５０が膨張した場合であっても、多層シート１は、ゴムシート１３により、セル５０の形状に追従することができる。よって、複数のセル５０同士の間の熱伝導を低減し、且つ、セル５０からの伝熱効率を高めることができる。なお、冷却剤４５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。冷却剤４５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。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るセルユニットおよび当該セルユニットを備えるバッテリーについて説明する。先の実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図５は、第２実施形態に係るセルユニットの斜視図（５Ａ）および当該セルユニットを備えるバッテリーの縦断面図（５Ｂ）を、それぞれ示す。

この実施形態に係るセルユニット３０ａは、先述の第２実施形態に係る多層シート１ａを備えるセルユニットである。セルユニット３０ａは、複数の熱源としてのセル５０と、複数のセル５０同士の間に少なくとも配置される多層シート１ａと、を備える。セルユニット３０ａは、好ましくは、複数の多層シート１ａを立設させた状態で配置される。セル５０は、多層シート１ａ同士の間に配置される。なお、セルユニット３０ａは、第１実施形態に係るセルユニット３０と同様に、第３熱伝導シート３１を備えていても良い。この場合、セルユニット３０ａは、上から、第１シート部材１０、熱伝導部材２０、第３熱伝導シート３１の順に積層される。

この実施形態に係るセルユニット３０ａを備えるバッテリー４０ａは、第１実施形態のバッテリー４０と同様に、冷却剤４５を流す構造を持つ筐体４１内に、セルユニット３０ａを備える。セル５０は、底部４２との間に、熱伝導部材２０を挟むようにして筐体４１内に配置されている。また、セル５０は、隣接するセル５０との間に、第１シート部材１０を挟むようにして筐体４１内に配置されている。多層シート１ａにおいて、熱伝導部材２０は、余剰領域２５を備える。熱伝導部材２０における余剰領域２５がセル５０若しくは筐体４１（具体的には、この実施形態では底部４２）のいずれかに接触するように、熱伝導部材２０がセル５０と筐体４１との間に備えられる。この実施形態において、熱伝導部材２０は、余剰領域２５をセル５０側に向けて、セル５０と底部４２との間に挟持された状態で筐体４１内に備えられる。

図６は、図５の領域Ｄの拡大図を示す。なお、図６では、一部の熱伝導部材２０を拡大して示す。また、図６では、熱伝導部材２０を構成する第２シート部材２４を、一色（灰色）で簡略化して図示しているが、実際には、先述の通り、第２シート部材２４は、第１シート部材１０と同様に、第１熱伝導シート１１（第２熱伝導シート２１）、断熱シート１２、およびゴムシート１３から構成される。

バッテリー４０ａにおいて、セル５０は、多層シート１ａを通じて筐体内４１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、熱伝導部材２０は、余剰領域２５をセル５０側に向けて、セル５０と底部４２との間に挟持された状態で筐体４１内に備えられる。このため、セル５０からの熱は、余剰領域２５から両側の周に沿って底部４２へと伝わる（図中のＥ１およびＥ２のルートを参照）。したがって、熱の伝達ルートを確実に増大させることができ、もって、セル５０からの放熱性をより高めることができる。また、バッテリー４０ａは、セル５０同士の間に多層シート１ａの第１シート部１０が配置されるため、１つのセル５０に異常発熱或いは発火等が生じた場合であっても、第１シート部１０を構成する断熱シート１２により、隣接するセル５０への熱伝導を低減させることができる。また、セル５０の充放電時（発熱時）にセル５０が膨張した場合であっても、多層シート１ａは、ゴムシート１３により、セル５０の形状に追従することができる。よって、複数のセル５０同士の間の熱伝導を低減し、且つ、セル５０からの伝熱効率を高めることができる。

（第２実施形態の変形例）
次に、第２実施形態に係るセルユニットおよび当該セルユニットを備えるバッテリーの変形例について説明する。先の実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図７は、第２実施形態に係るセルユニットを備えるバッテリーの変形例における図５の領域Ｄと同様の領域の拡大図を示す。なお、図７では、一部の熱伝導部材２０を拡大して示す。また、図７では、熱伝導部材２０を構成する第２シート部材２４を、一色（灰色）で簡略化して図示しているが、実際には、先述の通り、第２シート部材２４は、第１シート部材１０と同様に、第１熱伝導シート１１（第２熱伝導シート２１）、断熱シート１２、およびゴムシート１３から構成される。

この変形例において、セルユニット３０ａは、多層シート１ａの余剰領域２５が第１シート部材１０の端面と反対側（図７における下側）に設けられる点で、第２実施形態に係るセルユニット３０ａと異なる。よって、この変形例のバッテリー４０ａにおいて、熱伝導部材２０は、余剰領域２５が底部４２側を向くように、配置されている。このような配置形式であっても、セル５０からの熱は、熱伝導部材２０の周方向両側を伝って底部４２へと伝わる（図中のＥ１およびＥ２のルートを参照）。よって、第２実施形態と同様、セル５０からの放熱性をより高めることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るセルユニットおよび当該セルユニットを備えるバッテリーについて説明する。先の実施形態と共通する部分については同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図８は、第３実施形態に係るセルユニットの斜視図（８Ａ）および当該セルユニットを備えるバッテリーの縦断面図（８Ｂ）を、それぞれ示す。

この実施形態に係るセルユニット３０ｂは、先述の第３実施形態に係る多層シート１ｂを備えるセルユニットである。セルユニット３０ｂは、複数の熱源としてのセル５０と、複数のセル５０同士の間に少なくとも配置される多層シート１ｂと、を備える。セルユニット３０ｂは、多層シート１ａに代えて、多層シート１ｂを備える点で、第２実施形態に係るセルユニット３０ａと異なる。より詳細には、セルユニット３０ｂは、多層シート１ｂの熱伝導部材２０ａがクッション部材２６を備える点で、第２実施形態に係るセルユニット３０ａと異なる。その他の構成については、先述の実施形態と同様のため、詳細な説明を省略する。

この実施形態に係るセルユニット３０ｂを備えるバッテリー４０ｂは、第２実施形態のバッテリー４０ａと同様に、冷却剤４５を流す構造を持つ筐体４１内に、セルユニット３０ｂを備える。セル５０は、底部４２との間に、熱伝導部材２０ａを挟むようにして筐体４１内に配置されている。また、セル５０は、隣接するセル５０との間に、第１シート部材１０を挟むようにして筐体４１内に配置されている。多層シート１ｂにおいて、熱伝導部材２０ａは、余剰領域２５を備える。熱伝導部材２０ａにおける余剰領域２５がセル５０若しくは筐体４１（具体的には、この実施形態では底部４２）のいずれかに接触するように、熱伝導部材２０ａがセル５０と筐体４１との間に備えられる。この実施形態において、熱伝導部材２０ａは、余剰領域２５をセル５０側に向けて、セル５０と底部４２との間に挟持された状態で筐体４１内に備えられる。なお、先述の第２実施形態に係るセルユニット３０ａおよびバッテリー４０ａの変形例（図７参照）と同様に、熱伝導部材２０ａは、余剰領域２５を底部４２側に向けて、セル５０と底部４２との間に挟持された状態で筐体４１内に備えられていても良い。

３．その他の実施形態
上述のように、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。

第２実施形態および第３実施形態に係る多層シート１ａ，１ｂでは、第１シート部材１０と第２シート部材２４とが連続したシートで形成されているが、第１シート部材１０と第２シート部材２４とは、連続したシートで形成されていなくとも良い。すなわち、第１シート部材１０と第２シート部材２４とが別々のシートにより形成され、耐熱性の接着剤、両面テープ等の固定手段を用いて固定されても良いし、何らの固定手段も用いずに接触していても良い。

また、第２実施形態および第３実施形態に係る多層シート１ａ，１ｂでは、第２シート部材２４は、第１シート部材１０と同様に、第２熱伝導シート２１、断熱シート１２、およびゴムシート１３から構成されているが、少なくとも第２熱伝導シート２１を備えていれば、断熱シート１２またはゴムシート１３のいずれか一方を備えていても良いし、断熱シート１２およびゴムシート１３を備えていなくとも良い。また、第２熱伝導シート２１は、少なくとも断熱シート１２およびゴムシート１３より熱伝導性に優れるシートであれば、第１熱伝導シート１１と同一成分のシートでなくとも良い。

また、第２実施形態および第３実施形態に係る多層シート１ａ，１ｂでは、熱伝導部材２０，２０ａは、中空部２７，２７ａを備えていたが、中空部２７，２７ａを備えていなくとも良い。

また、第２実施形態および第３実施形態に係るセルユニット３０ａ，３０ｂを備えるバッテリー４０ａ，４０ｂでは、全ての熱伝導部材２０，２０ａの余剰領域２５は、セル５０の下端側若しくは筐体４１の底部４２側を向いている。しかし、一部の熱伝導部材２０，２０ａの余剰領域２５がセル５０の下端側を向き、残りの熱伝導部材２０，２０ａの余剰領域２５が底部４２側を向いていても良い。

また、第２実施形態および第３実施形態に係る多層シート１ａ，１ｂでは、熱伝導部材２０，２０ａは余剰領域２５を備えていたが、余剰領域２５を備えていなくても良い。すなわち、熱伝導部材２０，２０ａは、第２シート部材２４が中空部２７またはクッション部材２６の外周に沿って１周巻かれた筒状部材であっても良い。また、第２実施形態および第３実施形態に係るセルユニット３０ａ，３０ｂを備えるバッテリー４０ａ，４０ｂでは、全ての熱伝導部材２０，２０ａが余剰領域２５を備えていたが、一部の熱伝導部材２０，２０ａのみ余剰領域２５を備えていても良い。また、熱伝導部材２０，２０ａは、その開口部から見て、閉じた円形、閉じた楕円形、閉じた長円形、又は閉じた長方形のように閉じた筒状若しくは柱状の部材でも良い。

また、熱源は、セル５０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、冷却剤４５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、多層シート１およびセルユニット３０，３０ａ，３０ｂは、バッテリー４０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。

また、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。例えば、多層シート１ｂは、セルユニット３０ａに備えられていても良い。

本発明に係る多層シートおよびセルユニットは、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、本発明に係る多層シートおよびセルユニットは、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・・・多層シート、１１・・・第１熱伝導シート、１２・・・断熱シート、１３・・・ゴムシート、２０，２０ａ・・・熱伝導部材、２１・・・第２熱伝導シート、２６・・・クッション部材（筒状クッション部材はその一例）、２７，２７ａ・・・中空部、３０，３０ａ，３０ｂ・・・セルユニット、５０・・・セル（熱源の一例）。

Claims (9)

1. 複数の熱源同士の間に少なくとも配置され、前記熱源からの熱を伝導可能な多層シートであって、
   ゴム状弾性体からなるゴムシートと、
   前記ゴムシートの両面に分離して積層され、隣り合う複数の前記熱源の間の熱の伝導を低減可能な断熱シートと、
   前記断熱シートの外側に分離して積層されており前記ゴムシートおよび前記断熱シートよりも熱伝導性に優れるシートであって、金属、炭素若しくはセラミックスの少なくとも１つを含む第１熱伝導シートと、
   を備え、
   前記第１熱伝導シートの少なくとも端面と接触して当該端面の長さ方向に長い熱伝導部材を、さらに備え、
   前記熱伝導部材は、その外側面を覆う第２熱伝導シートを備えることを特徴とする多層シート。
2. 前記断熱シートは、シリカエアロゲルを含むシートであることを特徴とする請求項１に記載の多層シート。
3. 前記ゴムシートは、シリコーンゴムを含むシートであることを特徴とする請求項１または２に記載の多層シート。
4. 前記熱伝導部材は、その長さ方向に沿う中空部を備え、
   前記熱伝導部材は、前記中空部の外周に沿って１周を超えて非接触状態で巻かれた筒状部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多層シート。
5. 前記熱伝導部材は、前記第２熱伝導シートの内側に備えられ、前記第２熱伝導シートに比べて変形容易なクッション部材を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の多層シート。
6. 前記熱伝導部材は、その長さ方向に沿う中空部を備え、
   前記クッション部材は、前記熱伝導部材の長さ方向に長い前記中空部を備える筒状クッション部材であることを特徴とする請求項５に記載の多層シート。
7. 前記第１熱伝導シートと前記第２熱伝導シートとは連続したシートであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の多層シート。
8. 前記熱伝導部材は、前記ゴムシート、前記断熱シートおよび前記第１熱伝導シートを延長してなることを特徴とする請求項７に記載の多層シート。
9. 複数の熱源としてのセルと、
   複数の前記セル同士の間に少なくとも配置される請求項１から８のいずれか１項に記載の多層シートと、
   を備えるセルユニット。