JPWO2004088784A1 - ラミネート型電池用の放熱部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の放熱部材（２）は、複数の第１の壁面（２ａ）と、第１の壁面（２ａ）につながる第１の壁面（２ａ）に対して略直角に形成された第２の壁面（２ｂ）とが交互に連続的に形成されてなる。第１の壁面（２ａ）は、ラミネート型電池（１）の上下面からかかる荷重によりつぶされないように、ラミネート型電池（１）の表面（１ｄ）に対して略垂直に配置されている。第２の壁面（２ｂ）は、伝熱面積を稼ぐとともに、荷重をラミネート型電池（１）に均一に印加するために表面（１ｄ）と略平行な平面をなしている。第２の壁面（２ｂ）の面積をできるだけ大きくとるため、第２の壁面（２ｂ）と第１の壁面（２ａ）とをつなぐＲ部（２ｃ）はできるだけ小さなＲとなるように形成されている。

Description

本発明は、ラミネート材により被覆されているラミネート型電池用の放熱部材、組電池システム、および放熱部材の製造方法に関する。

現在、携帯電話、ノートパソコンなどの携帯型情報通信機器や、ビデオカメラやカード型電卓など、その携帯性を重視する小型電子機器に用いられる電池は、軽量かつ薄型であることが求められている。また、国際的な地球環境の保護のための省資源化や省エネルギ化の要請が高まるなか、モータ駆動用のバッテリを搭載する電気自動車やハイブリッド電気自動車（以下、単に「電気自動車等」という）の開発が急速に進められつつある。電気自動車等に搭載される電池にも、操縦特性、一充電走行距離を向上させるため、当然ながら、軽量、薄型化が求められている。
このような要請を受け、電池を軽量かつ薄型とするため、その外装体にアルミニウムなどの金属層と熱溶着性の樹脂層とを接着剤層を介して重ね合わせて薄いシートとしたラミネート材を用いた電池が開発されている。ラミネート材は、一般に、アルミニウム等の薄い金属層の両表面を薄い樹脂層で被覆した構造をしており、酸やアルカリに強く、かつ軽量で柔軟な性質を有するものである。
一方、電池を電源とする場合、単電池の定格電圧から必要とする電圧を得るため、複数の単電池を直列に接続した組電池が製品化されている。また、必要とする電流容量を得るため、複数の単電池を並列に接続した組電池も製品化されている。電池は、充放電時に正極と負極の活物質が膨張、収縮する。そして、電池は、電池の特性がこの膨張、収縮により影響を受けるため、金属製の容器に収納して変形を抑制する構成とされている。さらに、電池は、組電池として構成する際に、電池に荷重をかけて膨らみを抑制する構造がとられる。また、組電池には、できるだけ各電池における冷却のバラツキをなくすことも要求される。
そこで、組電池化された各電池の膨らみを抑制するとともに、できるだけ各電池間における冷却のバラツキを少なくするため、電池と電池の間に放熱部材を挟み込む構成が用いられており、放熱部材と共にハニカム形状（六角柱中空）の金属板を各電池間に配置した組電池（例えば、特開平７−１２２２５２号公報）や、二次電池の側面に密着した波状、矩形状、三角形状の冷却スペーサを有する組電池システムが開示されている（例えば、特開平１０−１１２３０１号公報）。
しかしながら、波形状、あるいは三角形状のスペーサは、電池に強い面圧をかけるとスペーサがつぶれてしまい、所望の壁面圧、および冷却特性を得ることが困難となる場合がある。
また、特開平７−１２２２５２号公報で開示されている発明は、放熱部材と共にハニカム形状の金属板を各電池間に配置した組電池の場合、電池に高い面圧を均一にかける点では好適であるが、電池表面に直接冷却風を当てることが困難である。さらには、当該発明は、ハニカム形状の金属板が向かいあった構造を有するため、その間を通る冷却風を整流することができず、電池の中央部分の空気がよどんでしまい、電池の中央部分と外周部分の放熱量に差を生じてしまう場合があると考えられる。
また、特開平１０−１１２３０１号公報の発明は、電池により強い面圧を均一に加えるには矩形形状の空冷スペーサが優れているとの記載がなされているが、当該発明の空冷スペーサは、外装が比較的剛性の高い電池缶を対象としたものであり、本発明者らが対象とする、外装が柔軟なフィルム状のラミネート型電池に適用可能とも言い難い。
すなわち、電池缶は、充放電時の電池の膨らみを、電池缶によってある程度抑制することができるため、電池の膨らみを抑制するための荷重が少なくて済む。しかし、ラミネート型電池は、外装のラミネートフィルムによって電池の膨らみを抑制することは殆どできない。このため、電池缶を用いた電池の組電池における電池の間に挟まれた空冷スペーサの耐荷重性に比べて、ラミネート型電池の間に挟まれる放熱部材は、より高い耐荷重性を要求される。
また、ラミネート型電池は、ラミネート材を外周部分で貼り合わせて積層電極を密封する構成であるため、外周部分のラミネート材同士を貼り合わせた接合部を生じる。この接合部は密封性を確保するためにラミネート型電池の場合不可欠な要素である。しかし、組電池として容器に収納する際、その電池数が多くなると、接合部は無視できないほどに占める容積が大きくなり、よって、容器の大型化を招いてしまう。このように、ラミネート型電池は組電池化における特有の問題を有している。また、この接合部が電池、あるいは放熱部材等に冷却風が当たるのを阻害してしまう場合もある。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、より効果的に電池に強い面圧を印加可能で、かつ、冷却特性の向上した、ラミネート型電池用の放熱部材、組電池システム、および放熱部材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のラミネート型電池用の放熱部材は、ラミネート材により被覆されているラミネート型電池の表面に接触して、ラミネート型電池が発生する熱を放熱するラミネート型電池用の放熱部材であって、複数の第１の壁面と、第１の壁面に繋がる、第１の壁面に対して略直角に設けられた平面形状の複数の第２の壁面とを有し、各第２の壁面のうち、少なくとも１つがラミネート型電池の外装面に密着可能に設けられていることを特徴とする。
上記のとおりの本発明の放熱部材は、第２の壁面がラミネート型電池の外装面に平面で密着可能に設けられ、また、この第２の壁面に繋がる第１の壁面が第２の壁面に対して略直角、すなわち、ラミネート型電池の外装面に対しても略直角になるように設けられている。これにより、ラミネート型電池に対して面圧を印加する際、ラミネート型電池の外装面に対して略直角となる第１の壁面が荷重を受けるため、高い耐荷重特性を得ることができる。また、複数の第２の壁面がラミネート型電池の外装面に平面で密着するため、荷重を均一にかけることができる。さらに、第２の壁面がラミネート型電池の外装面に平面で密着することで、ラミネート型電池で生じた熱を効果的に放熱部材に伝熱させ、第２の壁面、さらには第２の壁面に繋がる第１の壁面より効果的に放熱することができる。
また、本発明の放熱部材は、第１の壁面と第２の壁面とが交互に連続して形成されているものであってもよい。この場合、放熱部材は、ラミネート型電池に対してより均一に面圧の印加することができ、また、ラミネート型電池で生じた熱をより均一に除去することができる。
また、本発明の放熱部材は、格子形状の通風部が形成されているものであってもよい。すなわち、本発明の放熱部材は、良好な耐荷重性、伝熱特性に加えて冷却風を通しやすい形状を備えたものである。
また、本発明の放熱部材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銀ペースト、ステンレスの材料よりなる群より選択された少なくとも一の材料からなるものであってもよいし、特に、その厚さが０．１ｍｍ以下の板材からなるものであってもよく、さらには、１枚の板材からなるものであってもよい。
本発明の組電池システムは、ラミネート材により被覆されている複数のラミネート型電池が電気的に接合されてなる組電池を備えた組電池システムにおいて、本発明のラミネート型電池用の放熱部材を有することを特徴とする。
また、本発明の組電池システムは、本発明のラミネート型電池用の放熱部材を有することで格子形状の通風部が形成されているものであってもよい。
また、本発明の組電池システムは、ラミネート材の外周部分である接合部が折り曲げられており、接合部の一部が金属性の容器に接触している、あるいは放熱部材に接触しているものであってもよい。このような構成の本発明の組電池システムは、ラミネート型電池の収納容積を少なくすることができるだけでなく、ラミネート型電池の熱を、接合部を介して金属性の容器、あるいは放熱部材に伝熱させて放熱させることができる。さらには、接合部は、ラミネート型電池の厚みを越えない折り曲げ高さで折り曲げられて容器内に収納されているものであってもよく、この場合、放熱部材への冷却風の流れ込みに対して悪影響を与えにくい。
本発明の放熱部材の製造方法は、ラミネート材により被覆されているラミネート型電池の表面に接触して、ラミネート型電池が発生する熱を放熱するラミネート型電池用の放熱部材の製造方法であって、第１の壁面と、第１の壁面の一端側に繋がる、第１の壁面に対して略直角に設けられた平面形状の第２の壁面と、第１の壁面の他端側に繋がる、第１の壁面に対して略直角に設けられた平面形状の第３の壁面とを有する、断面形状が矩形波状の金属製の板部材を用意する工程と、第１の壁面、第２の壁面および第３の壁面の長手方向の所定の切断位置で、第３の壁面は切断せずに、第１の壁面および第２の壁面を切断する切断工程と、切断工程で切断されなかった切断位置の第３の壁面を折り曲げ、第３の壁面同士が対面するまで折り曲げる工程とを有することを特徴とする。
すなわち、本発明の放熱部材の製造方法は、矩形形状の金属製の板部材のうち一部を残して切断し、切断せずに残した部分を折り曲げるため、位置合わせや接着を特に必要とすることなく、格子形状の通風部が形成された２段重ね、あるいはそれ以上の段数を重ねた放熱部材を得ることができる。
また、本発明の放熱部材の製造方法は、切断工程で、第１および第２の壁面が第１および第２の壁面の法線方向に切断されるものであってもよく、この場合、折り曲げた板部材の溝部分同士をずれることなく対面させることができる。
以上説明したように、第１の壁面がラミネート型電池の外装面に対して略直角で、第２の壁面がラミネート型電池の外装面に平面で密着可能に設けられた本発明の放熱部材は、高い耐荷重特性を得ることができるとともに、複数の第２の壁面がラミネート型電池の外装面に平面で密着するため、荷重を均一にかけることができる。さらに、第２の壁面がラミネート型電池の外装面に平面で密着することで、ラミネート型電池で生じた熱を効果的に放熱部材に伝熱させ、第２の壁面に繋がる第１の壁面より効果的に放熱することができる。

図１は本発明の第１の実施形態で用いたラミネート型電池の上面図および側面図である。
図２ａは本発明の第１の実施形態における組電池システムの概略を示す正面図であり、図２ｂは本発明の第１の実施形態における組電池システムの概略を示す側断面図である。
図３ａは、本発明の第１の実施形態における放熱部材の模式的な正面図であり、図３ｂはその一部拡大図であり、図３ｃは放熱部材をラミネート型電池に接触して設けることで形成された格子形状の通風部を示す一部拡大図である。
図４はラミネート型電池および放熱部材の端部近傍の一部拡大透視図である。
図５は本発明の第２の実施形態における組電池システムの一部を示す正面図である。
図６ａは本発明の第３の実施形態における放熱部材の模式的な正面図であり、図６ｂおよび図６ｃは組電池システムの一部を示す正面図である。
図７ａは２段重ねの放熱部材となる前段階の放熱部材の上面図であり、図７ｂはその側面図である。
図８ａは２段重ねになる前段階の放熱部材の側面図であり、図８ｂは第３の壁面を残してカットラインで切断された放熱部材の側面図であり、図８ｃは放熱部材を曲げ部で折り曲げている状態を示す側面図であり、図８ｄは第３の壁面が互いに当接するまで折り曲げられた状態の放熱部材の側面図である。
図９ａは通風面方向に見た、２段重ねになる前段階の放熱部材の正面図であり、図９ｂは第３の壁面を残してカットラインで切断された放熱部材の正面図であり、図９ｃは図８ｄのＤ方向から見た放熱部材の正面図であり、図９ｄは図８ｄのＥ方向から見た放熱部材の正面図である。
図１０は本発明の第４の実施形態における組電池システムの一部を示す正面図である。
図１１ａは本発明の第５の実施形態における放熱部材の一例の模式的な正面図であり、図１１ｂは本発明の第５の実施形態における放熱部材の他の模式的な正面図である。
図１２ａは本発明の第６の実施形態における、放熱部材を挟んで積層されたラミネート型電池のラミネートシートの接合処理の一例を示す模式図であり、図１２ｂは接合処理の他の例を示す模式図であり、図１２ｃは接合処理のさらに他の例を示す模式図である。
図１３はラミネート型電池と外気温との温度差が１５［℃］においての、冷却風風量に対する温度降下勾配を測定した結果を示すグラフである。
図１４はラミネート型電池と外気温との温度差が２０［℃］においての、冷却風風量に対する温度降下勾配を測定した結果を示すグラフである。

本発明の実施形態を図面を参照して以下に説明する。
（第１の実施形態）
図１に本実施形態で用いたラミネート型電池の上面図および側面図を示す。また、図２ａに本実施形態の組電池の模式的な正面図を、図２ｂに、図２ａに示すＡ−Ａ線での側断面図をそれぞれ示す。また、図３ａに放熱部材単体の正面図を、図３ｂに放熱部材の一部拡大図、図３ｃに、放熱部材をラミネート型電池に接触して設けることで形成された格子形状の通風部をそれぞれ示す。
ラミネート型電池１は、正極側活電極と負極側活電極からなる積層電極１０（図４参照）をアルミニウムなどの金属フィルムと熱融着性の樹脂フィルムとを重ね合わせて形成したラミネートシート７で密封した構造を有する。すなわち、ラミネート型電池１は、積層電極１０を２枚のラミネートシート７で挟み込み、積層電極１０の外周部分のラミネートシート７を互いに貼り合わせて密封したものである。このラミネート型電池１は、ラミネートシート７を互いに貼り合わせた接合部７ａの一端側からは正極端子１ａが延出し、他端側からは負極端子１ｂが延出している。ラミネート型電池１は、その正極端子１ａを、隣接するラミネート型電池１の負極端子１ｂに電気的に接続する（図２ａ中破線で示す接続部１ｃ）ことで直列接続された組電池を構成する。
本実施形態の組電池システムは、容器５内に、直列に接続された、ラミネートシートで密封された構造の複数のラミネート型電池１が、放熱部材２を間に挟み込んで、互いに積層されて収納された構造となっている。なお、図２においては、簡単のため、容器５、ラミネート型電池１および放熱部材２以外の詳細部分は省略している。
容器５は、ラミネート型電池１の間に放熱部材２が挟みこまれることで形成される格子形状の通風部２ｄ（図３ｃ参照）内を、不図示のファンにて発生させる冷却風、あるいは自然対流による空気の流れが通過できるように（図２ｂ中矢印Ｂ）、前面５ａおよび後面５ｂが開口部となっている。また、容器５は、上面部５ｃを下面部５ｄ方向（図２ｂ中矢印Ｃ）に向けて押し込んで固定することで充放電時のラミネート型電池１の膨らみを抑制するための荷重をラミネート型電池１および放熱部材２に印加可能な構造となっている。また、図２ａにハッチングにより示す、容器５、ラミネート型電池１および放熱部材２の隙間は、封止部材８によって封止されている。これにより、冷却風は、容器５、ラミネート型電池１および放熱部材２の隙間へと逃げることなく放熱部材２の通風部２ｄ（図３ｃ）内を通過する。なお、封止部材８は、隙間に冷却風が逃げなければどのようなものであってもよく、例えば、板部材を隙間の前面５ａ側に配置したものであってもよい。
放熱部材２は、図３ａに示すように、複数の第１の壁面２ａと、第１の壁面２ａにつながる第１の壁面２ａに対して略直角に形成された第２の壁面２ｂとが交互に連続的に形成されたアルミニウム板からなる。なお、放熱部材２の材質は、アルミニウムの他に銅、銀ペースト、ステンレス等熱伝導性の良好な金属材料を使用することが可能であり、その厚さは０．１ｍｍ以下とするのが好適である。
第１の壁面２ａは、ラミネート型電池１の充放電に伴う膨らみを抑えるためにラミネート型電池１の上下面からかける荷重を効果的にラミネート型電池１に印加するとともに、放熱部材２自身が荷重によりつぶされないように、荷重方向に平行、すなわち、ラミネート型電池１の表面１ｄに対して略垂直になるように配置されている。
第２の壁面２ｂは、ラミネート型電池１のラミネートシート７との接触面積を大きくとることで伝熱面積を稼ぐとともに、ラミネート型電池１の充放電に伴う膨らみを抑えるためにラミネート型電池１の上下方向からかける荷重をラミネート型電池１に均一に印加するために表面１ｄと略平行な平面をなしている。本実施形態の放熱部材２は、第２の壁面２ｂの面積をできるだけ大きくとるため、第２の壁面２ｂと第１の壁面２ａとをつなぐＲ部２ｃができるだけ小さなＲとなるように形成されている。
なお、放熱部材２の、厚さ、冷却風の流れ方向長さ、第１の壁面２ａ間ピッチ、第１の壁面２ａの長さ（放熱部材２の高さ）、材質等は、所望の放熱量に応じて決定される。
放熱部材２のピッチは、狭くすることで、単位長さ当たりに占める第１の壁面２ａと第２の壁面２ｂとの数が増し、ラミネート型電池１に均一に荷重をかけることができるだけでなく放熱面積が大きくなる。しかしながら、狭くしすぎると通風抵抗が増大し、冷却効率が低下してしまう。一方、放熱部材２のピッチを広くすると、単位長さ当たりに占める第１の壁面２ａと第２の壁面２ｂとの数が減るため、逆に通風抵抗は低減されるが、ラミネート型電池１に均一に荷重をかけにくくなるとともに、放熱面積が少なくなってしまう。また、第１の壁面２ａの数が減ることで受ける荷重の大きさも小さくなってしまう。よって、放熱部材２のピッチは、所望の耐荷重および放熱特性が得られる値とすることが必要である。
また、図４のラミネート型電池１および放熱部材２の端部近傍の一部拡大透視図に示すように、放熱部材２の幅方向長さ（図２ａで示す左右方向長さ）は、放熱部材２の幅方向の端部２ｅの位置がラミネート型電池１の積層電極１０の端部１０ａの位置に対応する長さとなっている。すなわち、ラミネート型電池１において発熱するのは主に積層電極１０部分であるため、放熱部材２を積層電極１０に対応する長さとしたものである。
以上のとおりの本実施形態の放熱部材２は、ラミネート型電池１の表面１ｄに対して略垂直な第１の壁面２ａと略平行な第２の壁面２ｂと備えていることで、以下の特性を有することとなる。
まず、放熱特性に関して、本実施形態の放熱部材２は、ラミネート型電池１の外装材であるラミネートシート７に放熱部材２の第２の壁面２ｂが荷重をかけられながら平面で密着しているため、伝熱面として第２の壁面２ｂを有効に機能させることができる。これにより、ラミネート型電池１内部で生じラミネートシート７に伝導された熱は、第２の壁面２ｂに良好に伝熱され、第１の壁面２ａに沿って流れる冷却風へと伝達され、ラミネート型電池１を良好に冷却することができる。すなわち、ラミネート型電池１内で発生した熱は、ラミネートシート７、第１の壁面２ａおよび第２の壁面２ｂからなる格子形状の通風部２ｄから効果的に放熱されることとなる。
また、本実施形態の放熱部材２は、第２の壁面２ｂが表面１ｄに対して平面で接しているため、ラミネート型電池１の膨らみを抑えるために印加される荷重を第２の壁面２ｂの全面で均一にかけることができる。さらに、本実施形態の放熱部材２は、第１の壁面２ａがラミネート型電池１の表面１ｄに対して略垂直であるため、高い荷重を印加しても押し潰されずに、所望の荷重をラミネート型電池１に印加することもできる。
また、本実施形態の放熱部材２は１枚の金属板を加工したものであるため、複数の部品を組み立てるといった工程を要しない。
（第２の実施形態）
図５に、本実施形態の組電池システムの一部を模式的に示す。なお、図５では、１つの放熱部材と、この放熱部材に接する２つのラミネート型電池のみを示している。また、本実施形態の組電池システムの構造は、放熱部材の形状が第１の実施形態と異なる以外は第１の実施形態の組電池システムと同様であるため、詳細の説明は省略する。
本実施形態の放熱部材２２は、その長さが電極端子部分を除くラミネート型電池２１の本体部分よりも長いものとなっており、放熱量を増大させたい場合などに好適な構成となっている。この放熱部材２２は、ラミネート型電池２１に接触する接触領域２２ｄと、ラミネート型電池２１に接触しない非接触領域２２ｅとの２つの領域に大きく分けられ、非接触領域２２ｅは、電気的に絶縁性を有するよう処理が施されている。すなわち、非接触領域２２ｅには、絶縁剤の塗布、絶縁性の樹脂コーティング、絶縁テープを貼り付ける、絶縁ゴムの焼き付け等の処理が施されている。
組電池として構成する場合、ラミネート型電池２１の収納スペースをできるだけ少なくするため、ラミネート型電池２１の正極端子２１ａと負極端子２１ｂとの接続部２１ｃは、ラミネート型電池２１の本体から張り出しすぎないようにすることが望ましい。しかしながら、接続部２１ｃがラミネート型電池２１の本体の近傍に位置すると放熱部材２２の非接触領域２２ｅと電気的に接触してしまうおそれがあるため、非接触領域２２ｅは上述したような絶縁処理を施されていると好適である。
なお、本実施形態の構成とする場合、封止部材８は、非接触領域２２ｅには冷却風が流れるようにして設けることとなる。
本実施形態の放熱部材２２は、第１の実施形態の放熱部材２と同様に、放熱部材２２の接触領域２２ｄにおける第２の壁面２２ｂが荷重をかけられながら平面でラミネート型電池２１に密着しているため、伝熱面として第２の壁面２２ｂを有効に機能させることができる。これにより、ラミネート型電池２１内部で生じラミネートシートに伝導された熱は第２の壁面２２ｂへと良好に伝熱され、接触領域２２ｄおよび非接触領域２２ｅの第１の壁面２２ａに沿って流れる冷却風へと伝達されてラミネート型電池２１を良好に冷却することができる。すなわち、ラミネート型電池２１内で発生した熱は、ラミネートシート２７、第１の壁面２２ａおよび第２の壁面２２ｂからなる格子形状の通風部２２ｄから効果的に放熱されることとなる。
また、本実施形態の放熱部材２２は、第２の壁面２２ｂがラミネート型電池２１の表面に対して平面で接しているため、ラミネート型電池２１の膨らみを抑えるために印加される荷重を第２の壁面２２ｂの全面で均一にかけることができる。また、本実施形態の放熱部材２２は、第１の壁面２２ａがラミネート型電池２１の表面に対して略垂直であるため、高い荷重を印加しても放熱部材２２が押し潰されることなく所望の荷重をラミネート型電池２１に印加することができる。
（第３の実施形態）
図６ａに本実施形態の放熱部材の模式的な正面図を、また、図６ｂ、図６ｃに本実施形態の組電池システムの一部を模式的に示す。なお、図６ｂ、図６ｃでは、１つの放熱部材と、この放熱部材に接する２つのラミネート型電池のみを示している。また、本実施形態の組電池システムの構造は、放熱部材の形状が第１の実施形態と異なる以外は第１の実施形態の組電池システムと同様であるため、詳細の説明は省略する。
本実施形態の放熱部材３２は、第１および第２の実施形態で示した放熱部材２に比較してその高さが略半分の、放熱部材３２ａと放熱部材３２ｂとを上下に重ね合わせた構造を有する。
図６ｂに示す放熱部材３２は、第１の壁面３２ａ１、この第１の壁面３２ａ１に対して略垂直に設けられた、第２の壁面３２ａ２および第３の壁面３２ａ３からなる放熱部材３２ａと、同様に第１の壁面３２ｂ１、この第１の壁面３２ｂ１に対して略垂直に設けられた、第２の壁面３２ｂ２および第３の壁面３２ｂ３からなる放熱部材３２ｂとを千鳥に重ねて一体化し、これをラミネート型電池３１間に配置した例である。また、図６ｃに示す放熱部材３２は、放熱部材３２ａの第３の壁面３２ａ３と放熱部材３２ｂの第３の壁面３２ｂ３とが互いに向き合うようにして一体化したものをラミネート型電池３１間に配置した例である。
放熱部材３２は、図６ｂに示す構成とすることで全て同じ断面形状となる格子形状の通風部３５ａが２段重ねに形成される。また、放熱部材３２は、図６ｃの構成とすることで２段重ねの格子形状の通風部３５ｂと、通風部３５ｂの約二倍の断面積を有する格子形状の通風部３５ｃとが交互に配列されることとなる。
本実施形態の放熱部材３２は、放熱部材３２ａ、３２ｂの第１の壁面３２ａ１、３２ｂ１の高さがそれぞれ第１の実施形態で示した放熱部材２の第１の壁面３２ａの半分であり、放熱部材３２ａと放熱部材３２ｂとを上下に重ね合わせることで放熱部材２と同等の高さ、すなわち、冷却風の流れる通風面積を放熱部材２と同等となるようにしたものである。放熱部材３２は、放熱部材３２ａ、３２ｂの第１の壁面３２ａ１、３２ｂ１の高さを抑えたことでラミネート型電池３１の膨らみを抑えるために印加される荷重に対して、より押し潰されにくい構造となっている。よって、放熱部材３２は、耐荷重性をより高めたい場合に好適な構造となっている。また、放熱部材３２は、第３の壁面３２ａ３、３２ｂ３が放熱面として機能するため、放熱効果を高めることができる。
本実施形態の放熱部材３２も、第１の実施形態の放熱部材２等と同様に、ラミネート型電池３１に放熱部材２２の第２の壁面３２ａ２、３２ｂ２が荷重をかけられながら平面で接触しているため、伝熱面として第２の壁面３２ａ２、３２ｂ２を有効に機能させることができる。これにより、ラミネート型電池３１内部で生じラミネートシートに伝導された熱は、第２の壁面３２ａ２、３２ｂ２から第１の壁面３２ａ１、３２ｂ１、第３の壁面３２ａ３、３２ｂ３へと良好に伝熱され、第１の壁面３２ａ１、３２ｂ１、第３の壁面３２ａ３、３２ｂ３に沿って流れる冷却風へと伝達される。よって、ラミネート型電池３１は良好に冷却される。
また、本実施形態の放熱部材３２は、第２の壁面３２ａ２、３２ｂ２がラミネート型電池３１の表面に対して平面で接しているため、ラミネート型電池３１の膨らみを抑えるために印加される荷重を第２の壁面３２ａ２、３２ｂ２の全面で均一にかけることができる。特に本実施形態の放熱部材３２は、第１の実施形態の放熱部材２に比べてその高さが略半分の放熱部材３２ａ、３２ｂを重ね合わせた構造であるため、上述したように、より高い荷重を印加しても押し潰されることなく所望の荷重をラミネート型電池３１に印加することができる。
本実施形態では、耐荷重特性の優れた２枚の放熱部材３２ａ、３２ｂを重ね合わせた構成を示したが、この場合、放熱部材３２ａ、３２ｂの位置合わせが非常に重要なものとなる。例えば、図６ｃに示す構成を２枚の放熱部材３２ａ、３２ｂにより実現しようとする場合、放熱部材３２ａの第３の壁面３２ａ３と放熱部材３２ｂの第３の壁面３２ｂ３とが左右方向にずれることなく、互いに向き合うようにして一体化することが要求される。第３の壁面３２ａ３と第３の壁面３２ｂ３とが少しでもずれて接合されると、上下方向から印加される荷重により放熱部材３２ａ、３２ｂがつぶされてしまうおそれがある。また、放熱部材３２ａ、３２ｂは、奥行き方向にずれても荷重によりつぶされてしまうおそれがあり、この場合、冷却風の流れが阻害されてしまう。さらに、放熱部材３２ａと放熱部材３２ｂとは、放熱部材３２ａの第３の壁面３２ａ３と放熱部材３２ｂの第３の壁面３２ｂ３との左右方向および奥行き方向の位置合わせを確実に行ったとしても、ラミネート型電池３１によって挟み込む際に位置ずれを起こすおそれがあるため、両者を互いに固定する必要がある。両者の固定は、第３の壁面３２ａ３および第３の壁面３２ｂ３に接着剤を塗布することでも可能であるが、この場合、接着剤が通風部３５ｃにはみ出して、通風面積を少なくしてしまうおそれがある。また、両面テープによる両者の固定は、多少ではあるが両面テープが通風部３５ｃにはみ出してしまうおそれがある。ラミネート型電池３１の本体部分に接触していない領域にて、放熱部材３２ａ、３２ｂを互いに接着する、両面テープで固定する、あるいは固定用テープで巻いて固定するといった方法は、位置合わせが困難であり、また、接合面が少ないため、電気自動車に搭載した場合、振動によって組立後にずれを生じてしまうおそれがある。
また、放熱部材３２ａ、３２ｂを張り合わせる構成の場合、冷却風の導入側において、第３の壁面３２ａ３と壁面３２ｂ３との合わせ面の端部が冷却風の流れを乱してしまい、通風面３５ｂへの冷却風の導入を阻害してしまうことも考えられる。
そこで、本実施形態に示す２段重ねの放熱部材３２は、以下に説明するように、１枚の放熱部材３２を半分に折り曲げて２段重ねとする方法で製造した。
図７ａは、２段重ねの放熱部材３２となる前段階の放熱部材３２の上面図であり、図７ｂはその側面図であり、図８および図９は、図７ａ、図７ｂに示した２段重ねになる前段階の放熱部材３２から２段重ねの放熱部材３２に加工される各工程を示した図であり、図８は放熱部材３２を側方向から見た図であり、図９は、冷却風が流れる方向に見た放熱部材３２の一部拡大図である。なお、図９ｃは、放熱部材３２を、図８ｄのＤ方向から見た図であり、図９ｄは、図８ｄのＥ方向から見た図である。
加工前の放熱部材３２の奥行き方向長さ、つまり、冷却風が流れる方向への長さは、ラミネート型電池３１の奥行き方向、すなわち、各壁面の長手方向の長さＬに対して２倍の長さ２Ｌとなっている。
図８ａおよび図９ａは、加工前の放熱部材３２を示したものであるが、この放熱部材３２に図７ｂ、図８ｂに示すように、端面からＬの位置、すなわち、奥行き方向半分のところのカットライン３３で、第３の壁面３２ａ３、３２ｂ３を残し、第１の壁面３２ａ１、３２ｂ１および第２の壁面３２ａ２、３２ｂ２を切断する（図９ｂに示すハッチング部分）。なお、このカットライン３３は第１および第２の壁面の法線方向に延びている、すなわち、第１および第２の各壁面に対して直角方向に延びている。
次に、図８ｃ、図８ｄに示すように、カットライン３３で第３の壁面３２ａ３、３２ｂ３を残して切断された放熱部材３２は、切断されずに残った第３の壁面３２ａ３、３２ｂ３の曲げ部３６にて、放熱部材３２ｂの第３の壁面３２ｂ３が放熱部材３２ａの第３の壁面３２ａ３に対面し、互いに当接するまで折り曲げられる。
このようにして、図８ｄ、図９ｃおよび図９ｄに示されるように、曲げ部３６で繋がった、放熱部材３２ａと放熱部材３２ｂからなる２段重ねの放熱部材３２が製造される。
以上説明した本実施形態の製造方法は以下の特徴を有する。
まず、本実施形態の製造方法は、放熱部材３２ａと放熱部材３２ｂとを重ね合わせる際、互いの位置合わせが全く不要である。
さらに、放熱部材３２ａと放熱部材３２ｂとは曲げ部３６で繋がっているため、通風面３５ｂを形成することとなる放熱部材３２の溝部分がずれてしまうことがないので、第３の壁面３２ａ３と第３の壁面３２ｂ３とを接着剤で接合する必要がない。このため、接着剤がはみ出して通風部３５ｂの通風面積を少なくしてしまうといったこともない。
また、本実施形態の製造方法で製造された曲げ部３６を有する放熱部材３２は、滑らかなＲ形状の曲げ部３６を冷却風の導入側とすることで通風面３５ｂへの冷却風の導入を阻害しにくい。
なお、本実施形態では、放熱部材を２段に重ねた構造を例に説明したが、これに限定されるものではなく、必要に応じて３段以上重ねた構造の放熱部材であってもよい。上述した、１枚の放熱部材を折り曲げて多層化する構成の場合、例えば、３段重ねの場合は、長さ３Ｌの放熱部材に端面からＬの位置で切断し、さらに端面から２Ｌの位置で、反対側の面を切断することで、３段重ねの放熱部材を得ることができる。
（第４の実施形態）
図１０に本実施形態の組電池システムの一部を模式的に示す。
本実施形態の組電池システムは、コの字に折り曲げられた放熱部材４２ａが接続部４１ｃ１をまたぐようにして配置されている。放熱部材４２ａは、ラミネート型電池４１ａの下面、ラミネート型電池４１ｂの上面、ラミネート型電池４１ｃの下面、ラミネート型電池４１ｄの上面のそれぞれに接している。同様に、放熱部材４２ｂは、接続部４１ｃ２をまたぐようにして配置されており、ラミネート型電池４１ｂの下面、ラミネート型電池４１ｃの上面、ラミネート型電池４１ｄの下面、ラミネート型電池４１ｅの上面のそれぞれに接している。
本実施形態に示す構成とする場合、放熱部材４２ａ、４２ｂは、曲げ部４２ａ１、４２ｂ１に第２の実施形態で説明したような電気的な絶縁処理を施しておくと好適である。
本実施形態の放熱部材４２ａ、４２ｂは、部品点数を少なくすることができるとともに、冷却風が通過しやすい曲げ部４２ａ１、４２ｂ１における放熱効果も得られる。
（第５の実施形態）
図１１ａ、図１１ｂに本実施形態の放熱部材の模式的に示した正面図を示す。
図１１ａに示す放熱部材５２は、上述した各実施形態で示した形状の放熱部材の上下面に平板５３を装着してなるものであり、放熱部材５２のみで格子形状の通風部５２ａが形成されたものとなっている。放熱部材５２は、ラミネート型電池の表面に平板５３で密着するため、高い耐荷重性、伝熱特性を得ることができる。
図１１ｂに示す放熱部材６２はブロック形状の支持部材６４を２枚の平板６３で挟み込んだものであるが、この放熱部材６２も放熱部材６２のみで、格子形状の通風部６２ａが形成されたものとなっている。支持部材６４は伝熱特性の良好な金属とするのが好適である。また、放熱部材６２も、ラミネート型電池の表面に平板５３で密着するため、高い耐荷重性、伝熱特性を得ることができる。さらに、放熱部材６２は、通風部６２ａを大きくとることができるため、放熱特性を高めることができる。
（第６の実施形態）
図１２は、本実施形態におけるラミネートシートの接合処理について説明するための、放熱部材を挟んで積層されたラミネート型電池を側方から見た模式図である。
本実施形態では、ラミネート型電池７１を容器内に積層して収納する際に、その収納容積をできるだけ小さくするとともにラミネートシート７７の合わせ面である、ラミネート型電池７１の外周部分となる接合部７７ａが冷却風の流れを阻害せず、かつ、放熱特性を向上させるようにした収納方法について説明する。
図１２ａの構成は、収納容積を小さくするためにラミネート型電池７１の接合部７７ａを折り畳み、接合部７７ａの折り畳み高さｈ_１をラミネート型電池７１の厚さｔ内に収めたものである。この構成は、ラミネート型電池７１の奥行き方向だけでなく、高さ方向に対しても省スペース化を図ることができる。また、この構成は、接合部７７ａをラミネート型電池７１の厚さｔ内に収めるようにして折り畳んでいるので、放熱部材７２に流れ込む、あるいは、放熱部材７２から流れ出る冷却風（図中矢印Ｆ）の流れを阻害しにくいものとすることができる。
図１２ｂの構成は、折り畳んだ接合部７７ａの一部を金属製の容器７５の一部に接触させて、ラミネート型電池７１からの熱を金属製の容器７５に伝熱させて冷却させるものである。
図１２ｃの構成は、折り畳んだ接合部７７ａの一部を金属性の放熱部材７２に接触させて、ラミネート型電池７１からの熱を放熱部材７２に伝熱させて冷却させるものである。
なお、図１２ａ、図１２ｂ、図１２ｃの構成は、接合部７７ａを２回折り曲げたものを一例として示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、１回だけ折り曲げたものであってもよいし、あるいは、３回以上折り曲げたものであってもよい。また、折り畳んだ接合部７７ａは、容器７５と放熱部材７２の双方に接触させるようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態のラミネート型電池７１は、ラミネートシート７７の接合部７７ａを折り畳み、かつ、この折り畳んだ接合部７７ａの折り畳み高さｈ_１をラミネート型電池７１の厚さｔ内に収める、あるいは金属性の容器７５の一部や放熱部材７２に接触させるので収納効率、放熱特性が高められたものとなっている。

次に、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、ラミネート型電池は、３並列接続および１０直列接続されることでモジュール（３６［Ｖ］、１５［Ａｈ］）化されており、各電池間に、表１に示す３種類のいずれかの放熱部材を挟み、さらに断熱材で囲んでいる。第１の実施形態に示した図２では、ラミネート型電池が８段積み重ねられ、放熱部材が７枚挟まれて容器に収納された構成となっている。これに対して本実施例は、ラミネート型電池を１０段積み重ねてその間に放熱部材を９枚挟むとともに、最上部および最下部のラミネート型電池の両外側にも放熱部材を配置することで合計１１枚の放熱部材を用い、これらを断熱材に収納したものとした。そして、充放電時における各放熱部材による放熱特性について検討した。また、比較例として、矩形波状の放熱部材の代わりにラミネート型電池間にアルミ板と熱伝導シートを挟んだ３並列接続１０直列接続のモジュールについても同様の検討を行った。
充放電時条件
放電時：４０［Ｖ］（４．０［Ｖ／セル］（ＳＯＣ ８０％））から定電流放電（終止電圧２５［Ｖ］２．５［Ｖ／セル］）
充電時：３０［Ｖ］（３．０［Ｖ／セル］（ＳＯＣ １０％））から定電流充電（終止電圧４０［Ｖ］４．０［Ｖ／セル］）

なお、各放熱部材Ａ、Ｂ、Ｃの材質は、いずれもアルミニウムで、その板厚が０．１［ｍｍ］であり、放熱部材Ｂ、Ｃは座屈荷重が３６００ｋｇである。また、本実施例において、ラミネート型電池は、第１の実施形態に示した図１および表２に示す寸法のものを用い、８００ｋｇ以上の荷重をかけた。

放熱部材Ａ、Ｂは、第１の実施形態において示した形状のものであり、放熱部材Ａはその高さが１．０［ｍｍ］で、放熱部材Ｂはその高さが１．６［ｍｍ］である以外は同様である。また、放熱部材Ｃは放熱部材Ｂを第３の実施形態で示した製造方法により折り曲げて２段重ねにした構成のものである。
図１３に、ラミネート型電池と外気温との温度差を１５［℃］としたときの、冷却風風量に対する温度降下の勾配［℃／ｍｉｎ］を測定した結果を示す。
放熱部材がない比較例と比較して放熱部材Ａ、Ｂ、Ｃはいずれも高い勾配値を示し、高い冷却効果が得られた。例えば、風量１００［ｍ^３／ｈ］において、比較例が１［℃／ｍｉｎ］であるのに対し、放熱部材Ａ、Ｂは２．３［℃／ｍｉｎ］、放熱部材Ｃは３．３［℃／ｍｉｎ］との結果を得た。
次に、図１４に、ラミネート型電池と外気温との温度差を２０［℃］としたときの、冷却風風量に対する温度降下勾配［℃／ｍｉｎ］を測定した結果を示す。
外気温との温度差が２０［℃］の場合、風量１００［ｍ^３／ｈ］において、比較例が１．４［℃／ｍｉｎ］であるのに対し、放熱部材Ａ、Ｂは３．２［℃／ｍｉｎ］、放熱部材Ｃにおいては５．６［℃／ｍｉｎ］となり、いずれも高い冷却効果が得られた。
放熱部材Ｃ（高さ３．２［ｍｍ］（＝１．６［ｍｍ］×２））の場合、ラミネート型電池と外気温との温度差が高くなると、特に高い冷却効果を得られることが明らかとなった。

Claims (13)

1. ラミネート材により被覆されているラミネート型電池の表面に接触して、前記ラミネート型電池が発生する熱を放熱するラミネート型電池用の放熱部材において、
   複数の第１の壁面と、前記第１の壁面に繋がる、前記第１の壁面に対して略直角に設けられた平面形状の複数の第２の壁面とを有し、前記各第２の壁面のうち、少なくとも１つが前記ラミネート型電池の外装面に密着可能に設けられていることを特徴とするラミネート型電池用の放熱部材。
2. 前記第１の壁面と前記第２の壁面とが交互に連続して形成されている、請求項１に記載のラミネート型電池用の放熱部材。
3. 格子形状の通風部が形成されている、請求項１または２に記載のラミネート型電池用の放熱部材。
4. アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銀ペースト、ステンレスの材料よりなる群より選択された少なくとも一の材料からなる、請求項１から３のいずれか１項に記載のラミネート型電池用の放熱部材。
5. 厚さが０．１ｍｍ以下の板材からなる、請求項４に記載のラミネート型電池用の放熱部材。
6. １枚の板材からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のラミネート型電池用の放熱部材。
7. 複数の、ラミネート材により被覆されているラミネート型電池が電気的に接合されてなる組電池を備えた組電池システムにおいて、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のラミネート型電池用の放熱部材を有することを特徴とする組電池システム。
8. 前記放熱部材と前記ラミネート型電池とにより格子形状の通風部が形成されている、請求項７に記載の組電池システム。
9. 前記ラミネート材の外周部分である接合部が折り曲げられており、前記接合部の一部が金属性の前記容器に接触している、請求項７または８に記載の組電池システム。
10. 前記ラミネート材の外周部分である接合部が折り曲げられており、前記接合部の一部が前記放熱部材に接触している、請求項７から９のいずれか１項に記載の組電池システム。
11. 前記ラミネート材の外周部分である接合部が、前記ラミネート型電池の厚みを越えない折り曲げ高さで折り曲げられて容器内に収納されている、請求項７から９のいずれか１項に記載の組電池システム。
12. ラミネート材により被覆されているラミネート型電池の表面に接触して、前記ラミネート型電池が発生する熱を放熱するラミネート型電池用の放熱部材の製造方法において、
    第１の壁面と、前記第１の壁面の一端側に繋がる、前記第１の壁面に対して略直角に設けられた平面形状の第２の壁面と、前記第１の壁面の他端側に繋がる、前記第１の壁面に対して略直角に設けられた平面形状の第３の壁面とを有する、断面形状が矩形波状の金属製の板部材を用意する工程と、
    前記第１の壁面、前記第２の壁面および前記第３の壁面の長手方向の所定の切断位置で、前記第３の壁面は切断せずに、前記第１の壁面および前記第２の壁面を切断する切断工程と、
    前記切断工程で切断されなかった前記切断位置の前記第３の壁面を折り曲げ、前記第３の壁面同士が対面するまで折り曲げる工程とを有することを特徴とする放熱部材の製造方法。
13. 前記切断工程で、前記第１および前記第２の壁面が前記第１および第２の壁面の法線方向に切断される、請求項１２に記載の放熱部材の製造方法。

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