JPWO2012124273A1 - 電池ブロック - Google Patents

Abstract

本発明は、より高い容量を有する素電池を収容し、この素電池が異常発熱したときであっても、隣りの素電池の異常発熱を起こさず、収容される素電池の連鎖的な劣化や異常を防止する電池ブロックを提供する。本発明の電池ブロックは、「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」の関係になる最小肉厚部を有する電池ケースを備える。Ｋ１は、電池ケースと素電池との間における熱伝導係数である。Ｋ２は、素電池を収容するための、隣り合う二つの穴の間における電池ケースの最小肉厚部の熱伝導係数である。Ｋ３は、基準となる電池の異常発熱温度とこの電池が異常発熱に至る周囲温度との比である。

Description

本発明は、複数の電池が電池ケースに収容された電池ブロックに関する。

所定の電圧で所定の電流を出力できるように複数の素電池を電池ケースに収容した電池ブロックは、種々の機器、車両等の電源として広く使用されている。中でも電池ブロックをモジュール化し、用途に応じてモジュールを組み合わせる技術が採用され始めている。さらに前記素電池を高性能化することによって、前記モジュール自身の小型・軽量化が図られる。前記素電池の高性能化によって、電池ブロックを組み立てる際の作業性が向上する。また、前記モジュールを組み合わせる技術により、車両等の限られた空間における電源の配置の自由度が向上するなどのメリットが得られる。

一方、二次電池の高性能化に伴い、素電池自身の安全性確保に加え、前記モジュールの安全性確保も重要になる。特に、前記モジュールでは、素電池の内部短絡等による異常発熱の熱が他の素電池に伝達すると、正常な素電池までもがその特性を悪化させ、異常発熱を起こすことがある。その結果、収容されている素電池の連鎖的な劣化や異常が引き起こされることがある。

このような問題に対して、特許文献１では、二次電池を収容するための熱伝導性の複数の筒からなる電池ケースにおいて、前記筒に一体的に成形されたプラスチック製の壁を熱暴走防止のために設ける方法が提案されている。この方法では、前記壁が、異常発熱した二次電池から、その隣りに配置されている二次電池への輻射熱を遮断する。

図１７は、特許文献１に記載されている従来の電池ブロックの熱移動を示す概念図である。

図１７において、１Ａ、１Ｂはいずれも二次電池である。３は、熱暴走防止のためのプラスチック製の壁である。壁３の表面と二次電池１Ａ、１Ｂの表面とのクリアランスは０．５ｍｍ以下である。二次電池１Ａ、１Ｂの表面は、壁３の表面に接触する。壁３を形成するプラスチックの熱伝導率は、０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。壁３の厚さは、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。前記電池ブロックでは、二次電池１Ａから二次電池１Ｂへの輻射熱は、壁３によって遮断される。一方で、壁３は、二次電池１Ａで発生した熱を二次電池１Ｂに伝導によって放出する。こうして、隣り合う二次電池の熱暴走が防止される。

また、素電池から電池ケースへの熱の吸収が工夫されている電池ブロックが知られている。例えば、電池ケースにおける周縁部の列の部分の肉厚に比べて、前記電池ケースにおける中央部の列の部分の肉厚がより厚い電池ブロック（例えば、特許文献２参照。）、電池ケースに収容されている隣り合う素電池間の距離と、前記素電池の直径との関係を規定した電池ブロック（例えば、特許文献３及び４参照。）、及び、大きな熱容量を有する電池ケースによって素電池から発生する熱を吸収する電池ブロック（例えば、特許文献５参照。）、が知られている。

また、電池ケースからの熱の放出が工夫されている電池ブロックが知られている。例えば、電池ケースの外面に、前記電池ケースよりもより高い放熱性を有する放熱層を有する電池ブロック（例えば、特許文献６参照。）、電池ケースと素電池との間に、熱伝導性を有する層を有する電池ブロック（例えば、特許文献７及び８参照。）、及び、電池ケースの中央部の肉厚をより薄くすることによって、中央部の放熱性が高められている電池ブロック（例えば、特許文献９参照。）、が知られている。

特開２００６−３３９０１７号公報 特開２０１１−０４９０１１号公報 特開２００６−２２２０６６号公報 米国特許出願公開第２００６／０１５９９８４号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０１５１３０８号明細書 特開２００９−２６６７７３号公報 特開２００４−１４６１６１号公報 米国特許第７０１９４９０号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００２８７６５号明細書

しかしながら、市場において、特に車両用電源としての二次電池の容量のさらなる増加が要望されている。二次電池の容量が更に増すと、異常発熱したときの二次電池の発熱量が更に増加する。異常発熱した二次電池の熱を、隣りに配置された二次電池が吸収するように構成されている従来の電池ブロックでは、二次電池の容量が更に増した場合、異常発熱による二次電池の熱量を十分に吸収することが困難となる。その結果、隣りの二次電池が熱暴走を起こす危険性がより高まる。また、他の従来の電池ブロックも、収容する素電池の容量が更に増した場合、熱暴走の連鎖を十分に防止できない可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。本発明の課題は、より高い容量を有する素電池を収容し、前記素電池が異常発熱したときでも、前記素電池の連鎖的な劣化や異常を防止する電池ブロックを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、以下に示す電池ブロックを提供する。
［１］ 複数の穴を有する金属製の電池ケースと、前記穴に収納された複数の素電池と、を有する電池ブロックであって、
前記素電池と前記電池ケースとの間の熱伝導係数をＫ１とし、
隣り合う二つの前記穴間における前記電池ケースの最小肉厚部の熱伝導係数をＫ２とし、
室温の基準電池を異常発熱させる周囲温度、に対する、室温の基準電池の異常発熱温度、の比をＫ３としたとき、
前記電池ケースは、Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１の関係を満たす前記最小肉厚部を有する、電池ブロック。
［２］ 複数の前記穴の配置が千鳥配置であり、
前記素電池の形状は円柱であり、
前記基準電池の電池容量をＡ０（Ａｈ）とし、
室温の前記基準電池の異常発熱温度をＴ１（Ｋ）とし、
室温の前記基準電池を異常発熱させる周囲温度をＴ２（Ｋ）とし、
前記素電池の電池容量をＡ（Ａｈ）とし、
前記素電池の外径をＤ（ｍ）とし、
前記素電池と前記穴の内周壁との間の熱伝達係数をα（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））とし、
前記電池ケースの熱伝導率をλ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とし、
前記最小肉厚部分の厚みをｘ（ｍ）としたときに、下記式１の関係式を満たす、［１］に記載の電池ブロック。

［３］ 前記電池ケースの周縁部の肉厚は、前記電池ケースの中央部の肉厚よりも厚い、［１］又は［２］に記載の電池ブロック。
［４］ 前記電池ケースは、周縁部の一列がｎ個である前記穴をｍ列有し、
前記電池ケースの周縁部の熱容量が、前記素電池の２×（ｎ＋ｍ＋１）個分の熱容量である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［５］ 前記電池ケースの周縁部の、前記穴の軸方向における中央部での肉厚が、前記軸方向における端部での肉厚よりも厚い、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［６］ 前記素電池は、電極群を含み、
前記穴の長さが、前記電極群の長さよりも長く、
少なくとも前記電極群の全体が前記穴に収容される、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［７］ 前記電池ケースが、前記穴を有する円形又は多角形の筒の複数が互いに接合してなる、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［８］ 前記筒の外壁に配置される凸部と、前記筒の外壁に配置される、前記凸部が嵌合することができる凹部と、をさらに有する、［７］に記載の電池ブロック。
［９］ 前記穴の形状が多角形であり、
前記穴は、隣り合う前記穴の形状における角が向き合うように配置されている、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［１０］ 前記電池ケースの周縁部の前記穴の開口面積は、前記電池ケースの中央部の前記穴の開口面積に対して大きい、［１］〜［９］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［１１］ 前記電池ケースはアルミニウム合金で作られている、［１］〜［１０］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［１２］ 前記電池ケースが、異なる金属材料で作られた二種以上の部材で構成されている、［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の電池ブロック。
［１３］ 前記電池ケースの外表面を覆う絶縁層をさらに有する、［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の電池ブロック。

前記電池ブロックでは、前記電池ケースの熱伝導率と最小肉厚とのバランスが、前記素電池の容量に応じて適切に保たれている。よって、高容量の素電池が異常発熱した場合でも、その隣りの素電池の異常発熱を誘発しないように、素電池から生じる熱を逃がすことができる。

本発明の電池ブロックは、より高い容量を有する素電池を収容した、前記素電池が異常発熱したときでも、前記素電池の連鎖的な劣化や異常を防止することができる。

本発明の実施の形態１における電池ブロックを示す図であり、（ａ）は電池ブロックを模式的に示した斜視図、（ｂ）は電池ブロックを模式的に示した上面図 本発明の実施の形態１おける電池ブロックを模式的に示した上面拡大図 本発明の実施の形態１おける電池ブロックを示す図であり、（ａ）は電池ブロックの長辺側周縁部の拡大図、（ｂ）は電池ブロックの短辺側周縁部の拡大図、（ｃ）は電池ブロックの角部の拡大図 基準電池の異常発熱時の温度変化を示す図 基準電池の雰囲気温度を変えた時の温度の変化を示す図 （ａ）は本発明の実施の形態１における電池ケースを構成する円筒状の心材を示す図、（ｂ）は電池ケース製造時における円筒状の心材の配置を示す図 本発明の実施の形態２における電池ブロックを模式的に示した上面拡大図 （ａ）は本発明の実施の形態２における電池ケースを構成する六角筒状の心材を示す図、（ｂ）は電池ケース製造時の六角筒状の心材の配置を示す図 （ａ）は本発明の実施の形態３における電池ケースを構成する四角筒状の心材を示す図、（ｂ）は電池ケース製造時の四角筒状の心材の配置を示す図 本発明の実施の形態４における電池ブロックを模式的に示した上面図 本発明の実施の形態５における電池ブロックを模式的に示した側面図 本発明の実施の形態６における電池ブロックの素電池挿入部の拡大図 本発明の実施の形態７における電池ブロックを模式的に示した上面拡大図 本発明の実施の形態８における電池ケースの上面図 本発明の実施の形態９における電池ブロックを模式的に示した上面図 本発明の実施の形態１０における電池ブロックを模式的に示した側面図 従来の電池ブロックにおける熱移動を示す概念図 熱伝達係数αの測定装置を概略的に示す図

本発明の電池ブロックは、電池ケースと素電池とを有する。
前記電池ケースは、金属製である。前記電池ケースは、素電池を収容するための複数の穴を有する。前記穴は貫通孔であってもよいし、底を有する穴であってもよい。複数の前記穴の配置は、規則正しい配置でもよいし、不規則な配置でもよい。前記穴の規則正しい配置とは、例えば、格子配置や千鳥配置である。

前記電池ケースは、前記穴を有する筒の外周壁同士を接合することで構成することができる。或いは前記電池ケースは、前記穴となる複数の開口を有する板状の部材を積み重ねることで構成することができる。或いは前記電池ケースは、金属のブロックに複数の前記穴を掘削することで構成することができる。

前記電池ケースは最小肉厚部を含む。前記最小肉厚部は、前記穴の軸方向に沿って前記電池ケースをみたときに、前記電池ケースにおける前記穴の周囲の、最も肉厚が小さい部分である。前記最小肉厚部は、例えば前記穴同士の間の部分である。また、前記電池ケースが前記穴以外の他の穴を有する場合には、前記穴と前記他の穴のとの間の部分となり得る（図２、図６（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）、及び図１３中の符号ｘ）。

前記電池ケースは、以下の関係を満たす前記最小肉厚部を有する。
Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１

一般に、二点間の伝熱量は、二点間の伝熱経路における熱伝達係数（単位：Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））と、その伝熱経路の断面積（単位：ｍ^２）と、二点間の温度差（単位：Ｋ）と、を掛け合わせることで求められる。

前記熱伝達係数は、前記伝熱経路における単位断面積当たりの熱の伝わり易さを表す（単位：Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））。前記伝熱経路が同一物質の部材中に形成される場合では、前記熱伝達係数は、前記伝熱経路を構成する材料の熱伝導率（単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ））をその伝熱経路の長さ（単位：ｍ）で除することによって求められる。前記伝熱経路が二種の物質（例えば金属の部材と空気等）の間に形成される場合では、前記熱伝達係数は、実験又は計算によって求めることができる。

熱伝導係数は、二点間の伝熱経路の熱の伝わり易さを表す（単位：Ｗ／Ｋ）。前記熱伝導係数は、前記熱伝達係数と前記伝熱経路の断面積とを掛け合わせることによって求められる。

Ｋ１は、前記素電池と前記電池ケースとの間の熱伝導係数である。Ｋ１は、前記素電池と前記電池ケースとの間の熱の伝わり易さを表す。（図２中の実線の波線矢印）。Ｋ１は、電池ケースと素電池との間の熱伝達係数と、前記穴の内周壁の面積とを掛け合わせることによって求められる。

Ｋ２は、隣り合う二つの前記穴間における前記電池ケースの前記最小肉厚部の熱伝導係数である。Ｋ２は、前記素電池から前記電池ケースに伝わった熱の、前記電池ケースにおける伝わり易さを表す（図２中の破線の波線矢印）。Ｋ２は、前記電池ケースの材料の熱伝導率を、前記電池ケースを伝わる熱の伝熱経路の長さで除し、さらに、隣り合う二つの前記穴間を結ぶ直線から最も近くにある前記最小肉厚部の断面積を乗じることによって求められる。

Ｋ３は、室温の基準電池を異常発熱させる周囲温度、に対する、室温の基準電池の異常発熱温度、の比である。前記基準電池は、収容されるべき前記素電池と同じ種類の電池である。

「室温の基準電池の異常発熱温度」は、室温から異常発熱したときの前記基準電池のピーク温度である。「室温の基準電池の異常発熱温度」は、通常、前記基準電池の表面の温度を熱電対等で計測することを含む、防爆装置の中での釘刺し試験によって求められる。前記釘刺し試験は、電池工業会指針 ＳＢＡ Ｇ１１０１−１９９７「リチウム二次電池安全性評価基準ガイドライン」に記載の方法に準拠する。前記釘刺し試験の条件の一例を以下に示す。前記基準電池が二次電池である場合には、完全に充電された（１００％充電された）前記基準電池を用いる。前記基準電池の軸を横断する方向から、前記基準電池の中央を釘で貫通する。前記釘の直径は２．５〜５．０ｍｍである。貫通後、前記基準電池を６時間以上放置する。

図４は、電池容量がＡ０（Ａｈ）である基準電池の釘刺し試験における、基準電池の温度の経時的な変化の一例を表したグラフである。横軸は、釘を刺した時点からの時間を示している。縦軸は、基準電池の表面温度を示している。図４中の縦軸の原点は、室温（例えば２７℃）である。

図４によると、基準電池の温度は、数十秒でＴ_１まで上昇し、その後数分で低下する。すなわち、基準電池がＴ_１に上昇する熱量が数十秒間で発生している。図４におけるＴ_１が「室温の基準電池の異常発熱温度」である。

「室温の基準電池を異常発熱させる周囲温度」は、基準電池の周囲温度を徐々に上げたときの基準温度の温度変化の変曲点の温度である。「室温の基準電池を異常発熱させる周囲温度」は、基準電池の表面の温度を測定しながら、前記基準電池を収容する恒温槽の内部の温度を徐々に（例えば（０．１〜０．５）℃／秒で）上げることによって求められる。

図５は、電池容量がＡ０（Ａｈ）である基準電池の雰囲気温度を等速で上昇させた場合の、基準電池の表面温度の変化の一例を表したグラフである。横軸は、時間を示している。縦軸は、基準電池の表面温度を示している。図５中の縦軸の原点は、室温（例えば２７℃）である。

図５によると、基準電池の表面温度は、初期は雰囲気温度の上昇に合わせて上昇する。基準電池の表面温度がＴ_２となったときに急激に上がる。こうして異常発熱が生じる。図５におけるＴ_２が「室温の基準電池を異常発熱させる周囲温度」である。

図２に示すように、異常発熱した素電池からの熱は、隣りの素電池に向かって伝達する。また、異常発熱した素電池からの熱は、電池ケース内を伝達する。さらに図４および図５から明らかなように、素電池の表面温度をＴ２とする量の熱が素電池に伝わると、素電池の異常発熱が生じることがある。よって、ある素電池がＴ１まで昇温したときの熱量を、その隣りの素電池をＴ２に昇温させる熱量以下になるように、前記隣りの素電池以外に逃がす、或いは、前記隣りの素電池以外で吸収する必要がある。

さらに具体的には、Ｋ１が（Ｋ１＋Ｋ２）に占める割合を１／Ｋ３以下にする（すなわちＫ２／Ｋ１≧Ｋ３−１）。こうすることで、隣りの素電池へ伝わる熱量が、異常発熱を誘発する熱量以下に抑えられる。具体的には、Ｋ２は前記最小肉厚部の厚さによって決まる。よって、前記の関係「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」は、前記最小肉厚部の厚さを適切に決めることによって満たされる。

前記最小肉厚部の厚さは、前記素電池の収容密度を高める観点から、「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」を満たす範囲においてより小さいことが好ましい。また、前記穴と前記素電池との間の隙間は、前記素電池の収容密度を高める観点から、「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」を満たす範囲においてより小さいことが好ましい。さらに単位面積当たりの前記穴の開口面積は、前記素電池の収容密度を高める観点から、「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」を満たす範囲においてより大きいことが好ましい。

前記電池ケースは、「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」を満たす範囲において、前述した構成以外の他の構成をさらに含んでいてもよい。このような他の構成としては、例えば、電池ケースの部分的な肉厚の厚薄を適宜に設ける構成、異なる金属材料による二種以上の部材からなる構成、及び、電池ケースの外表面を覆う絶縁層、が挙げられる。

前記素電池は、例えば電極群を有する通常の二次電池である。前記電極群は、正極板と、負極板と、前記正極板及び前記負極板の間に配置される絶縁層と、を捲回または積層してなる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１から図６を用いて本発明の実施の形態１を説明する。

まず、実施の形態１の電池ブロックの構成を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における電池ブロックを模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の電池ブロックを上方から見た図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）において、１０１は円柱形状の素電池である。素電池１０１の電池容量はＡ（Ａｈ）である。素電池１０１の外径はＤ（ｍ）である。１０２は素電池１０１を収容する電池ケースである。電池ケース１０２は、周縁部１０２Ａとその内側にある中央部とからなる。前記中央部には、複数の円形の穴１０２ａが配置されている。穴１０２ａは、素電池１０１が難なく挿入できる程度の大きさを有している。複数の穴１０２ａの配置は、電池ブロックの体積エネルギー密度（モジュールとしての単位体積当たりの電気容量）を上げるために、千鳥配置である。

また、電池ケース１０２の周縁部１０２Ａは、電池ケース１０２の中央部の肉厚よりも厚い（図１（ｂ））。周縁部１０２Ａに隣接する穴１０２ａは、電池ケース１０２の長手方向に沿ってｎ個であり、電池ケース１０２の短手方向に沿ってｍ個である。周縁部１０２Ａは、素電池にして２×（ｎ＋ｍ＋１）個分の熱容量を持っている（図３（ａ）〜図３（ｃ））。

また、電池ケース１０２の穴１０２ａの間には、貫通孔１０３が複数設けられている。貫通孔１０３は、電池ケース１０２の軽量化のために設けられており、略三角形の断面形状を有している。貫通孔１０３は、必ずしも電池ケース１０２を貫通していなくてもよい。

電池ケース１０２は、図２に示すように、穴１０２ａと貫通孔１０３との間に最小肉厚部１０２ｂを有する。最小肉厚部１０２ｂの厚さはｘ（ｍ）である。最小肉厚部１０２ｂの厚さｘは、以下の式１により求められる。

式１は、本実施の形態の条件を前記の関係「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」に当てはめることによって導き出される。

異常発熱した素電池から発せられた熱は、図２に示すように、Ｘ点からＹ１点およびＹ２点に向かって電池ケース１０２中を伝わる。異常発熱した素電池１０１Ａから発せられた熱は、電池ケース１０２中を伝わる間に素電池１０１Ｂにも伝わる。従って、Ｘ点からＹ１点までの電池ケース１０２の部分、およびＸ点からＹ２点までの電池ケース１０２の部分、のそれぞれの熱伝導係数によって、隣りの素電池１０１Ｂに伝わる熱量を表すことができる。なお、図２において、Ｘ点は、素電池１０１Ａと素電池１０１Ｂとの間にある二つの貫通孔１０３間の中間地点を示している。Ｙ１点及びＹ２点は、それぞれ、素電池１０１Ｂと素電池１０１Ｃとの中間地点であって、かつ素電池１０１Ｂと素電池１０１Ｃとの間にある二つの貫通孔１０３、１０３間の中間地点を示している。素電池１０１Ｃは、素電池１０１Ｂに隣り合う、素電池１０１Ａ以外の素電池を示している。

まず、Ｋ１を導出する。Ｋ１は、電池ケース１０２と素電池１０１Ｂとの間の伝熱経路の熱伝達係数と、前記伝熱経路の断面積とを掛け合わせて求める。
前記伝熱経路には、素電池１０１Ｂと穴１０２ａの内周面との間の隙間の空気、及び電池ケース１０２の材料、の二種の物質が存在する。したがって、実験又は計算によって、素電池１０１Ｂと電池ケース１０２の間の熱伝達係数α（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））を求める。
前記伝熱経路の断面積は、素電池１０１Ｂを収容する穴１０２ａの内周壁のうち、素電池１０１Ａからの熱が伝えられる部分の前記内周壁の長さ（Ｌａ）と、穴１０２ａの軸方向における長さとの積である。ただし、本実施の形態の電池ブロックでは、穴１０２ａの軸方向における長さ、及び、前記軸方向における電池ケース１０２の長さは、全て一定である。よって、以後、穴１０２ａの長さ及び電池ケース１０２の長さを省略して式を構築する。素電池１０１から発せられる熱の伝達距離がいずれも同じであると仮定すると、素電池１０１Ａから素電池１０１Ｂに発せられる熱が伝えられる前記内周壁の部分の長さＬａは、Ｙ１点からＹ２点までの円弧の長さである。素電池１０１の外径はＤ（ｍ）である。Ｙ１点及び素電池１０１Ｂの中心を結ぶ直線と、Ｙ２点及び素電池１０１Ｂの中心を結ぶ直線とがなす角は、１２０℃である。よって前記伝熱経路の断面積は、「π×Ｄ／３」と求まる。
よって、
Ｋ１＝α×π×Ｄ／３ （１）
となる。

次に、Ｋ２を導出する。Ｋ２は、電池ケース１０２の熱伝導率を、素電池１０１Ａから素電池１０１Ｂには伝わらずに電池ケース１０２を伝わるときの熱の伝熱経路の長さで除し、伝熱経路の断面積をさらに掛けることにより求める。
電池ケース１０２の熱伝導率をλ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とする。
前記伝熱経路は、Ｘ点からＹ１点までの伝熱経路と、Ｘ点からＹ２点までの伝熱経路との二つである。一つの前記伝熱経路の長さは、素電池１０１の外径がＤ（ｍ）であり、Ｙ１点及び素電池１０１Ｂの中心を結ぶ直線と、Ｙ２点及び素電池１０１Ｂの中心を結ぶ直線とがなす角が１２０℃であることから「π×Ｄ／６」と求まる。
前記伝熱経路の断面積は、素電池１０１の軸方向における電池ケース１０２の長さを省略するので、最小肉厚部１０２ｂの幅ｘ（ｍ）である。
一つの前記伝熱経路における熱伝導係数は、「６×λ×ｘ／（π×Ｄ）」となる。前記熱伝熱経路は二つある。よって、
Ｋ２＝１２×λ×ｘ／（π×Ｄ） （２）
となる。

次に、Ｋ３を導出する。
前記異常発熱は、素電池内部の材料の融解による短絡や熱的反応によって引き起こされる。異常発熱した場合の発熱量は、素電池の電極材料の量、すなわち電池容量に比例する。よって、異常発熱した素電池の温度は、基準電池の電池容量に対する素電池の電池容量の比に比例する。異常発熱を生じる周囲温度は、電極材料の物性によって決まり、電極材料の量には依存しない。

室温の前記基準電池の異常発熱温度はＴ１（Ｋ）である。室温の前記基準電池を異常発熱させる周囲温度はＴ２（Ｋ）である。素電池１０１の電池容量はＡ（Ａｈ）である。前記基準電池の電池容量をＡ０（Ａｈ）とする。よって、
Ｋ３＝（Ｔ１／Ｔ２）×（Ａ／Ａ０） （３）
となる。

上記の式（１）〜（３）のＫ１、Ｋ２、Ｋ３を、前記の式「Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１」にそれぞれ代入する。すると、前記式１が導き出される。

最小肉厚部１０２ｂの厚さｘ（ｍ）がより大きいと、電池ケース１０２中で熱がより伝達しやすい。しかしながら、前記ｘがある程度大きくなると、電池ケース１０２Ａ中の熱伝達促進効果が頭打ちとなる。このような理由から、本実施の形態では、前記ｘは０．２Ｄ以下であることが好ましい。

また、穴１０２ａの内径と素電池１０１の外径との差は、素電池１０１の収容密度を高める観点から、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

次に、本実施の形態の電池ブロックにおいて、素電池１０１が異常発熱した場合の熱の流れを図２および図３を用いて説明する。

図２は、図１に示す電池ブロックにおいて、素電池の一つに異常発熱が発生した場合の熱の流れを示している。図２において、１０１Ａは異常発熱した素電池で、１０１Ｂは、素電池１０１Ａの隣りの素電池である。実線の波線矢印は、素電池１０１Ａから隣りの素電池１０１Ｂへ伝わる熱の流れを示し、破線の波線矢印は電池ケース１０２を伝達する熱の流れを示している。

素電池が異常発熱する場合、素電池の表面近くでの内部短絡等によって、偏った発熱をすることがある。この場合、隣りの素電池に与える熱量が最も大きくなる。図２は、素電池１０１Ａの内部の、素電池１０１Ｂに近い部分で異常発熱が発生した場合を示している。波線矢印が示すように、異常発熱した素電池１０２Ａから発した熱は、素電池１０１Ｂに向けて主に伝わり、素電池１０１Ｂ、及び、その周りの電池ケース１０２を伝わって拡散する。

本実施の形態の電池ブロックでは、電池ケース１０２の最小肉厚部１０２ｂの厚さｘが、前記式１から求められる。ｘをより大きくすれば、素電池１０１Ａから素電池１０１Ｂへの伝熱経路の熱抵抗に比べて、素電池１０１Ａから最小肉厚部１０２ｂを通って電池ケース１０２に拡散する熱の伝熱経路の熱抵抗が、相対的に小さくなる。よって、素電池１０１Ａから発生した熱量のうち、電池ケース１０２を伝わる熱量が十分に増える。このため、素電池１０１Ｂへ伝わる熱量が少なくなる。そのため、素電池１０１Ｂの異常発熱が起こらない。よって、素電池１０１間の連鎖的な劣化や連鎖的な異常を防止することができる。

図３（ａ）は、図１（ｂ）に示す電池ブロックの長辺側の周縁部の拡大図である。図３（ｂ）は、図１（ｂ）に示す電池ブロックの短辺側の周縁部の拡大図である。図３（ｃ）は、前記長辺側の周縁部と前記短辺側の周縁部との角部の拡大図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、それぞれ、前記周縁部に隣接する位置に配置されている素電池が、前記周縁部に近い部分に偏った位置で異常発熱した場合の熱の流れを示している。

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、それぞれ、周縁部１０２Ａを、素電池１０１Ｂの熱容量と同等になる範囲で見かけ上分割して示している。周縁部１０２Ａは、素電池１０１Ａからの熱の流れに応じて分割されている。図３（ｃ）に示す通り、長辺側の周縁部１０２Ａの分割数は、長辺側の素電池数ｎに対してｎ＋１個となっている。また、短辺側の周縁部１０２Ａの分割数は、短辺側の素電池数ｍに対してｍ個となっている。すなわち、周縁部１０２Ａ全体の熱容量が、素電池２×（ｎ＋ｍ＋１）個分になっている。このような構成にすることで、周縁部１０２Ａに偏った位置での素電池１０１の異常発熱の場合でも、異常発熱した素電池１０１Ａ隣りの素電池１０１Ｂと同様に、周縁部１０２Ａが熱を吸収することができる。このため、安定した熱拡散が可能になる。

なお、電池ケース１０２の材料は、例えば金属が適している。特にアルミニウム合金は、熱伝導性が高く、加工性が良く、軽量であるため望ましい。更に、熱伝導性の高い銅でもよい。また、配置させる素電池の数や素電池の列の数は、図１に示す形態に限らない。

具体的な実施例を説明する。
外径Ｄが１８ｍｍ、電池容量Ａが２．６Ａｈの素電池を、熱伝導率λが２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）のアルミニウム合金で形成された電池ケースの穴に挿入して電池ブロックを構成することとする。

実験による計測により求められた、素電池と電池ケースとの間の熱伝達係数αは、３００Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）であった。
熱伝達係数αは、図１８に示す測定装置から求めた。まず、電池ケース１０２の穴１０２ａに空の素電池のケース１３１を挿入し、素電池のケース１３１にヒータ１３２を挿入する。次いで、素電池のケース１３１の内側から素電池のケース１３１をヒータ１３２で加熱する。そして、素電池のケース１３１上の測定点ｍ１の温度ｔ１［Ｋ］を熱電対で測定し、電池ケース１０２上の測定点ｍ２の温度ｔ２［Ｋ］を熱電対で測定し、また測定点ｍ２の熱流束Ｑ［Ｗ／ｍ^２］を熱流束計で測定する。得られた測定値を以下の式に代入して、熱伝達係数αを求める。
熱伝達係数 α＝Ｑ／（ｔ１−ｔ２）
また、基準電池の釘刺し実験および加熱実験を行った。
その結果、基準電池の室温からの異常発熱温度Ｔ１は３７０℃であった。
また、基準電池が室温から異常発熱に至る周囲温度Ｔ２は１４０℃であった。
なお、上記の実験によって、Ｔ２がＴ１の約４割となる熱量で、隣りの素電池の異常発熱が誘発されることが分かった。
以上の条件を前記式１に当てはめ、電池ケースの最小肉厚部の厚さを求めたところ、０．２２ｍｍであった。

そこで、最小肉厚部の厚さを０．４ｍｍとして、電池ケース１０２を作製し、実施の形態１の電池ブロックを作製した。そして、電池ケース１０２内で素電池１０１の異常発熱を発生させたところ、異常発熱した素電池１０１Ａの隣りの素電池１０１Ｂの異常発熱が発生しないことが確認できた。

本実施の形態の電池ブロックは、式１から求められる厚さｘを有する最小肉厚部を含む。よって、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく、素早くモジュール全体に分散させることができる。

次に、実施の形態１における電池ケースの製造方法を、図６を用いて説明する。

図６（ａ）に示す円筒材１０４を用意する。円筒材１０４は、金属製の円筒状の心材１０５と、その外表面を覆う接続層１０６とからなる。接続層１０６は、心材１０５よりも融点の低い金属材料からなる。

次いで図６（ｂ）に示すように、保持枠１０７の中に円筒材１０４を積み上げる。積み上げられた円筒材１０４は、互いに接触し、千鳥形状に配置される。次いで、円筒材１０４を、千鳥配置のまま、心材１０５の融点と接続層１０６の融点の間の温度で加熱炉等で加熱して、接続層１０６のみを融解して円筒材１０４同士を接合する。

例えば、円筒材１０４は、ブレージング材（市販品）である。前記ブレージング材は、アルミニウム合金Ａ３００３の厚さ１ｍｍの心材と、その外表面にろう材としてのアルミニウム合金Ａ４２４３の厚さ０．１ｍｍの層とを有する。千鳥形状に積み上げられた前記ブレージング材を、窒素雰囲気または真空中で６１０℃に５分間保持する。この加熱により、接続層１０６であるアルミニウム合金Ａ４２４３のみが融解し、前記ブレージング材の接触している部分同士が接合する。

本実施の形態の方法では、円筒材１０４を横向きに寝かせて積み上げて、互いに接合する。このため、円筒材１０４を千鳥状に容易に配置することができる。また円筒材１０４の千鳥配置を精度よく維持することができる。本実施の形態では、接続層１０６としてろう材を用いたが、樹脂等、他の材料の層を用いてもよい。

本実施の形態の方法は、前述した本実施の形態の電池ブロックにおける電池ケースを、より安価に製造することができる。

（実施の形態２）
図７を用いて実施の形態２を説明する。
図７は、実施の形態２における電池ブロックの異常発熱した素電池１０１Ａ近傍の上面拡大図である。

本実施の形態の電池ブロックは、貫通孔１０３を有さない以外は、実施の形態１と同様の構成である。本実施の形態における電池ケース１０２の最小肉厚部１０２ｂの厚さｘは、素電池１０１Ｂと素電池１０１Ｃの間の肉厚となる。本実施の形態における最小肉厚部１０２ｂの厚さｘも、実施の形態１と同様に、前記式１から求められる。

本実施の形態における電池ケース１０２は、実施の形態１の電池ケースに比べて、素電池間の距離をより狭めて配置することが可能である。このため、電池ブロックの体積エネルギー密度をさらに向上させることができる。そして実施の形態１と同様に、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく、素早くモジュール全体に分散させることができる。

実施の形態２における電池ケースの製造方法を、図８を用いて説明する。

まず、図８（ａ）に示す六角柱材１０８を用意する。六角柱材１０８は、円形の穴１０２ａを有する六角形の筒である心材１０９と、その外表面を覆う接続層１０６とからなる。心材１０９の材料は例えばアルミニウム合金である。接続層１０６は例えばろう材の層である。次に、六角柱材１０８の複数を図８（ｂ）に示すように複数段積み重ねる。六角柱材１０８を積み重ねるときは、実施の形態１と同様に保持枠で規整する。次いで、積み重ねられた六角柱材１０８を加熱炉等で加熱し、接続層１０６のみを融解する。この加熱により、六角柱材１０８同士が互いに接合され、電池ケース１０２が形成される。

この製造方法では、六角柱材１０８の側面同士が接することで六角柱材１０８の位置が規制される。そして、素電池１０１が挿入される複数の穴１０２ａを千鳥状に配置させることができる。

なお、本実施の形態における電池ケースは金属の押し出し成形や切削加工、放電加工等によって製造することも可能である。本実施の形態の製造方法は、これらの他の方法に比べて、電池ケース１０２をより低いコストで製造することができる。

（実施の形態３）
図９を用いて実施の形態３を説明する。
図９は実施の形態３における電池ケースの製造方法を示す図である。図９（ａ）は一つの素電池を挿入することができる棒材である四角柱材１１０を示し、図９（ｂ）は四角柱材１１０を複数積み重ねた電池ケースを、素電池の挿入方向に沿って見た側面図である。

図９（ａ）に示すように、四角柱材１１０は、円形の穴１０２ａを有する四角形の筒である心材１１１と、心材１１１の長手方向に沿って一対の側壁のそれぞれの中央に形成される凸部１１２と、心材１１１の長手方向に沿って四つの側縁が切り欠かれてなる凹部１１３と、心材１１１の外表面を覆う接続層１０６とからなる。二つの四角柱材１１０を並べることによって合体した二つの凹部１１３と凸部１１２とが嵌合するように、凹部１１３が形成されている。

四角柱材１１０を図９（ｂ）に示すように積み重ねる。このとき、四角柱材１１０の側面同士が接する。また、四角柱材１１０の側壁の中央にある凸部１１２と、並ぶ二つの四角柱材１１０の間に形成される凹部１１３とが互いに嵌合する。こうして、四角柱材１１０が千鳥状に配置される。実施の形態１と同様に、積み重ねられた四角柱材１１０を保持枠で規整する。次いで加熱炉等で接続層１０６を加熱融解することで四角柱材１１０同士を互いに接合する。こうして電池ケース１０２を形成する。

この製造方法では、凸部１１２と凹部１１３が嵌合することで四角柱材１１０の位置が規制される。そして、素電池１０１が挿入される穴１０２ａを千鳥状に配置させることができる。

（実施の形態４）
図１０を用いて実施の形態４を説明する。

図１０は実施の形態４における電池ブロックを模式的に示す上面図である。１１４は電池ケース１０２とは異種の材料で構成された、電池ケース１０２を収容する外枠である。本実施の形態の電池ブロックは、周縁部１０２Ａが外枠１１４を含む以外は、実施の形態１と同様に構成されている。電池ケース１０２に穴１０２ａが横にｎ個、縦にｍ個配置される場合では、外枠１１４は、素電池にして２×（ｎ＋ｍ＋１）個分の熱容量を有している。外枠１１４の材料は、例えば、樹脂や、マグネシウム合金等の金属材料などである。

電池ブロックを電源として使用する際、特に多数の電池ブロックを連結させて高電圧、大電流の出力を必要とする場合には、感電や短絡による発火などの危険性がある。このため、電池ブロックの絶縁が必要となる。この場合、外枠１１４の材料には、樹脂などの絶縁体が有効である。この場合、電池ケース１０２の外表面を覆う絶縁層が形成される。

また、自動車用の電源としての電池ブロックには、走行距離を伸ばすために、軽量であることと優れた放熱性を有することとが求められる。この場合、外枠１１４の材料には、低密度かつ高熱伝導性であるマグネシウム合金などが有効である。

本実施の形態の電池ブロックは、電池ケースの周縁部に隣接する位置の素電池が異常発熱を発生した場合においても、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく素早くモジュール全体に分散させることができる。本実施の形態の電池ブロックは、絶縁性や軽量化、高熱伝導性といった複合的な機能をさらに備える。

（実施の形態５）
図１１を用いて実施の形態５を説明する。

図１１は実施の形態５における電池ブロックを模式的に示す側面図である。本実施の形態における電池ケース１０２の周縁部は、穴１０２ａの軸方向の両端での厚みが薄く、中央部での厚みが厚い。本実施の形態における前記周縁部の熱容量は、実施の形態１における電池ケースの周縁部１０２Ａの熱容量と同じである。本実施の形態の電池ブロックは、周縁部の形状以外は、実施の形態１と同様に構成されている。

素電池１０１の異常発熱が発生した場合には、素電池１０１は、図面上の上下方向にも放熱する。電池ケース１０２における前記軸方向の中央部は、前記軸方向の端部に比べて相対的に熱を逃がしにくい。このため、電池ケース１０２の前記中央部の温度が高くなり、電池ケース１０２に温度のばらつきが生じ、電池性能が損なわれることがある。本実施の形態の電池ブロックでは、穴１０２ａの軸方向の中央部の電池ケース１０２の熱容量が大きい。このため素電池１０１の中央部からの熱が拡散しやすく、素電池１０１の中央部の温度をより下げることができる。また本実施の形態における電池ケース１０２は、周縁部における熱容量が、周縁部に隣接して配置される全ての素電池１０１の熱容量と同じである。このため、周縁部における中央部の厚みを厚くすることによるエネルギー密度の低下が生じない。

本実施の形態の電池ブロックは、周縁部に隣接する位置の素電池が異常発熱を発生した場合においても、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく均等に素早くモジュール全体に分散させることができる。本実施の形態の電池ブロックは、さらに、穴１０２ａの軸方向における電池ケース１０２の温度ばらつきを小さくすることができる。

（実施の形態６）
図１２を用いて実施の形態６を説明する。

図１２は実施の形態６における電池ブロックの断面図である。１１５は素電池１０１の内部に構成される電極群である。電極群１１５は、正極と、負極と、それらを絶縁するセパレータと、が積層されて巻かれた状態で円筒ケースに挿入されている。

図中の破線は、電極群１１５の軸方向における上端の位置と下端の位置を示している。穴１０２ａは、素電池１０１の電極群１１５よりも軸方向に長い。本実施の形態の電池ブロックは、穴１０２ａの長さが前述のように特定されている以外は、実施の形態１と同様に構成されている。

異常発熱は、通常、電極群１１５内で短絡等の異常が生じることで発生する。このため、発熱は、電極群１１５で大きくなる。本実施の形態における電池ケース１０２は、素電池１０１の径方向における、電極群１１５の外側に存在する。このように、本実施の形態における電池ケースでは、電極群１１５の全体が穴１０２ａに収容されるので、効率的に熱を拡散させることができる。

本実施の形態の電池ブロックは、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく、素早く効率的にモジュール全体に分散させることができる。

（実施の形態７）
図１３を用いて実施の形態７を説明する。

図１３は実施の形態７における電池ブロックを模式的に示す上面拡大図である。図１３は、穴１１６に素電池１０１が挿入されている状態を示している。本実施の形態の電池ブロックは、穴１０２ａの代わりに穴１１６を有する以外は、実施の形態１と同様に構成されている。穴１１６は、六つの頂点部１１６Ａと、二つの頂点部１１６Ａをそれぞれ結ぶ、同じ長さの六つの辺部とからなる六角形の形状を有している。穴１１６は、隣り合う二つの穴１１６の六角形の頂点部１１６Ａ同士が向き合うように配置されている。素電池１０１の外周面は、穴１１６の辺部１１６Ｂとは接しており、頂点部１１６Ａとは離れている。よって、隣り合う素電池１０１の間には、頂点部１１６Ａと素電池１０１との隙間が介在している。

穴１１６は六角形である。このため、最も稠密な配置である千鳥配置された穴１１６に素電池１０１を収容したときに、隣り合う全ての素電池１０１の間に、同じ大きさの隙間が形成される。この隙間とは、素電池１０１の外周面と穴１１６の頂点部１１６Ａとの隙間である。

素電池１０１は、辺部１１６Ｂで穴１１６の内周壁と接触し、頂点部１１６Ａでは接触しない。素電池１０１と辺部１１６Ｂとが接触することから、素電池１０１と電池ケース１０２との間の伝熱性が確保される。素電池１０１と頂点部１１６Ａとが接触せず、また二つの穴１１６が頂点部１１６Ａ同士を向き合うように配置されていることから、二つの穴１１６を結ぶ直線上に、頂点部１１６Ａと素電池１０１との隙間が二つある。このため、ある素電池１０１から隣りの素電池１０１に移動する熱は、前記の二つの隙間を通ることとなる。よって、ある素電池１０１からその隣りの素電池１０１への熱移動が抑制される。本実施の形態の電池ブロックは、素電池１０１が異常発熱した場合に、隣りの素電池への伝熱を抑え、異常発熱の熱を素早くモジュール全体に分散させることができる。

（実施の形態８）
図１４を用いて実施の形態８を説明する。

図１４は実施の形態８における電池ケースの上面図である。図１４において、電池ケース１０２は、電池ケース１０２の周縁部に接する穴１１７Ａとその内側である中央部に配置される穴１１７Ｂとを有する。穴１１７Ａの内径Ｄ１は、穴１１７Ｂの内径Ｄ２より０．１ｍｍ程度大きい。穴１１７Ａ、１１７Ｂに収容される素電池の外径は、いずれもＤ（ｍ）である。本実施の形態の電池ブロックは、穴１１７Ａの内径と穴１１７Ｂの内径とが異なる以外は、実施の形態１と同様の構成となっている。

本実施の形態の電池ブロックでは、電池ケース１０２の周縁部の穴１１７Ａと素電池１０１との隙間は、中央部の穴１１７Ｂと素電池１０１との隙間よりも大きい。このため、穴１１７Ａと素電池１０１との間の熱抵抗は、穴１１７Ｂの素電池１０１との間の熱抵抗よりも大きくなる。電池ケース１０２の周縁部は、通常、周縁部に隣接する位置の素電池が異常発熱を発生した場合に、熱が拡散しにくく、隣りの素電池への伝熱量が多くなりやすい。本実施の形態の電池ブロックでは、穴１１７Ａに収容された素電池と電池ケース１０２との間の熱移動が、穴１１７Ｂと電池ケース１０２との間の熱移動よりも抑制される。本実施の形態の電池ブロックは、周縁部においても異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく、素早く効率的にモジュール全体に分散させることができる。

（実施の形態９）
図１５を用いて実施の形態９を説明する。

図１５は実施の形態９における電池ブロックを模式的に示す上面図である。図１５において、電池ケース１０２は、電池ケース１０２の金属材料とは異なる金属材料の部材１１８をさらに有する。本実施の形態の電池ブロックは、部材１１８をさらに有する以外は実施の形態１と同様の構成である。部材１１８は、実施の形態１の電池ケース１０２の貫通孔１０３に金属材料が充満してなる。

部材１１８の材料は、電池ケースがアルミニウム合金である場合、例えばマグネシウム合金や銅などである。部材１１８の材料がマグネシウム合金の場合には、熱伝導性が得られる。加えて、アルミニウム合金の場合に比べて、軽量化、耐振動性が向上する。また、部材１１８の材料が銅の場合には、熱伝導特性が向上し熱容量も大きくなる。このため、電池ケース１０２から素電池への伝熱量が小さくなる。

本実施の形態の電池ブロックは、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく、素早く効率的にモジュール全体に分散させることができる。加えて、部材１１８の材料による特性が付加された電池ブロックが提供される。

なお、本実施の形態における電池ケース１０２は、実施の形態１における製造方法において、積み上げた複数の円筒材１０４の隙間に異種材料の棒材を挿入し、その後に接続層１０６を加熱融解させることで、製造することができる。前記加熱溶融によって、接続層１０６と前記棒材との界面において合金化や化合物の形成が生じる。或いは、熱圧着することで円筒材１０４と前記棒材とが一体化する。

（実施の形態１０）
図１６を用いて実施の形態１０を説明する。

図１６は実施の形態１０における電池ブロックを模式的に示した側面図である。図１６において、電池ケース１０２は、熱伝導性に富む金属製の板材１１９と、板材１１９とは異なる金属材料からなる板材１２０の積層構造体である。本実施の形態の電池ブロックは、電池ケース１０２が前記積層構造体である以外は、実施の形態１と同様の構成である。板材１１９の材料は例えばアルミニウム合金である。板材１２０の材料は、例えば、実施の形態９に示す、電池ケースの金属材料とは異なる金属材料である。本実施の形態の電池ブロックは、実施の形態１と同様に、異常発熱した素電池からの熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく、素早く効率的にモジュール全体に分散させることができる。加えて、熱伝導性の向上や耐振動性、軽量化の複合的な効果が得られる電池ブロックを提供できる。

なお、本実施の形態における電池ケースは、表面に接続層を設けた金属等の平板に、プレス加工や切削加工で、素電池が挿入できる大きさの穴を開け、前記平板を複数枚重ね、加熱炉等で接続層を加熱融解させることで製造することができる。平板同士の界面において、合金化や化合物の形成が起きることによって、或いは平板を熱圧着することで、平板が一体化する。前記平板に穴を開けた後に、平板の表面に接続層を形成しても構わない。

本出願は、２０１１年３月１７日出願の特願２０１１−０５８８２５に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。

本発明の電池ブロックは、素電池が異常発熱した場合にも異常発熱で発生した熱を、隣りの素電池の異常発熱を誘発させることなく素早く効率的にモジュール全体に分散させることで、連鎖的な素電池の劣化や異常を防止することができる。本発明の電池ブロックは、自動車、電動バイクまたは電動器具等の駆動用電源や蓄電気装置などに適用できる。

１Ａ、１Ｂ 二次電池
３ 壁
１０１、１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ 素電池
１０２ 電池ケース
１０２ａ、１１６、１１７Ａ、１１７Ｂ 穴
１０２ｂ 最小肉厚部
１０２Ａ 周縁部
１０３ 貫通孔
１０４ 円筒材
１０５、１０９、１１１ 心材
１０６ 接続層
１０７ 保持枠
１０８ 六角柱材
１１０ 四角柱材
１１２ 凸部
１１３ 凹部
１１４ 外枠
１１５ 電極群
１１６Ａ 頂点部
１１６Ｂ 辺部
１１８ 部材
１１９、１２０ 板材
１３１ 素電池のケース
１３２ ヒータ
Ｄ 素電池の外径
Ｄ１ 穴１１７Ａの内径
Ｄ２ 穴１１７Ｂの内径
ｍ１、ｍ２ 測定点
ｘ 最小肉厚部の厚さ

Claims (13)

1. 複数の穴を有する金属製の電池ケースと、前記穴に収納された複数の素電池と、を有する電池ブロックであって、
   前記素電池と前記電池ケースとの間の熱伝導係数をＫ１とし、
   隣り合う二つの前記穴間における前記電池ケースの最小肉厚部の熱伝導係数をＫ２とし、
   室温の基準電池を異常発熱させる周囲温度、に対する、室温の基準電池の異常発熱温度、の比をＫ３としたとき、
   前記電池ケースは、Ｋ２／Ｋ１≧Ｋ３−１の関係を満たす前記最小肉厚部を有する、電池ブロック。
2. 複数の前記穴の配置が千鳥配置であり、
   前記素電池の形状は円柱であり、
   前記基準電池の電池容量をＡ０（Ａｈ）とし、
   室温の前記基準電池の異常発熱温度をＴ１（Ｋ）とし、
   室温の前記基準電池を異常発熱させる周囲温度をＴ２（Ｋ）とし、
   前記素電池の電池容量をＡ（Ａｈ）とし、
   前記素電池の外径をＤ（ｍ）とし、
   前記素電池と前記穴の内周壁との間の熱伝達係数をα（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））とし、
   前記電池ケースの熱伝導率をλ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とし、
   前記最小肉厚部分の厚みをｘ（ｍ）としたときに、下記式１
   

   

   の関係式を満たす、請求項１に記載の電池ブロック。
3. 前記電池ケースの周縁部の肉厚は、前記電池ケースの中央部の肉厚よりも厚い、請求項１に記載の電池ブロック。
4. 前記電池ケースは、周縁部の一列がｎ個である前記穴をｍ列有し、
   前記電池ケースの周縁部の熱容量が、前記素電池の２×（ｎ＋ｍ＋１）個分の熱容量である、請求項１に記載の電池ブロック。
5. 前記電池ケースの周縁部の、前記穴の軸方向における中央部での肉厚が、前記軸方向における端部での肉厚よりも厚い、請求項１に記載の電池ブロック。
6. 前記素電池は、電極群を含み、
   前記穴の長さが、前記電極群の長さよりも長く、
   少なくとも前記電極群の全体が前記穴に収容される、請求項１に記載の電池ブロック。
7. 前記電池ケースが、前記穴を有する円形又は多角形の筒の複数が互いに接合してなる、請求項１に記載の電池ブロック。
8. 前記筒の外壁に配置される凸部と、前記筒の外壁に配置される、前記凸部が嵌合することができる凹部と、をさらに有する、請求項７に記載の電池ブロック。
9. 前記穴の形状が多角形であり、
   前記穴は、隣り合う前記穴の形状における角が向き合うように配置されている、請求項１に記載の電池ブロック。
10. 前記電池ケースの周縁部の前記穴の開口面積は、前記電池ケースの中央部の前記穴の開口面積に対して大きい、請求項１に記載の電池ブロック。
11. 前記電池ケースはアルミニウム合金で作られている、請求項１に記載の電池ブロック。
12. 前記電池ケースが、異なる金属材料で作られた二種以上の部材で構成されている、請求項１に記載の電池ブロック。
13. 前記電池ケースの外表面を覆う絶縁層をさらに有する、請求項１に記載の電池ブロック。
    

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