JPWO2018124231A1 - 仕切り部材、組電池及び組電池の熱伝達制御方法 - Google Patents

Abstract

複数の単電池を含む組電池において、単電池間の熱移動を制御することができる仕切り部材、組電池及び組電池の制御方法を提供する。仕切り部材は、組電池を構成する単電池間を仕切り、厚み方向の二面を有する仕切り部材であって、前記二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超える場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ１）が下記式１を満たし、かつ、前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ２）が下記式２を満たす。θ１≧５．０ ×１０−３［ｍ２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式１）θ２≦４．０ ×１０−３［ｍ２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式２）

Description

本発明は、仕切り部材、組電池及び組電池の熱伝達制御方法に関する。

近年、車両等の電源としての使用が急増している二次電池について、車両等の限られた空間に搭載する際の自由度を向上させる目的や、一度の充電に対して走行可能な航続距離を伸ばす等の目的から、二次電池の高エネルギー密度化の検討が進められている。

一方、二次電池の安全性はエネルギー密度とは相反する傾向にあり、高エネルギー密度を有する二次電池となるほど安全性は低下する傾向にある。例えば、航続距離が数百ｋｍに及ぶような電気自動車に搭載される二次電池では、過充電や内部短絡等により二次電池が損傷した場合の電池表面温度が数百℃を超え、１０００℃近くに及ぶ場合もある。

車両等の電源に使用される二次電池は、一般に複数の単電池（以下、「セル」ともいう）から成る組電池として用いられるため、構成電池の一つが損傷し上記のような温度域に到達した場合、その発熱により隣接する電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがある。このような電池間の損傷の連鎖を防ぐため、損傷した電池を冷却する技術や、損傷した電池から損傷していない電池への熱の移動を抑制する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１では、異常発熱した電池を冷却する方法が検討されている。具体的には、単電池の近傍に冷却材が収容された冷却ユニットを設け、該冷却ユニットにおいてシート状部分が封止されて形成された封止部を備え、かつ該封止部の一部に単電池が異常発熱した際に開封される開封部を設けた電池モジュールが開示されている。

また、特許文献２では、異常発熱した電池を冷却するための冷却剤収納部の構造及び冷却剤放出機構についての検討がなされている。具体的には、複数の単電池で構成された電池ユニットと、少なくとも一方が開口端である収納部を有し、該収納部に該電池ユニットを収納する筐体と、開口部を有し、該筐体において、開口端を覆う蓋体と、吸熱材と、該吸熱材を内包する外装フィルムとを有し、該電池ユニットの側面に接触して設けられた吸熱部材と、を備え、該外層フィルムは樹脂層と該樹脂層の軟化温度よりも高い融点を有し、単電池の発熱により溶融する金属フィルムとの積層構造を有する電池モジュールが開示されている。

また、特許文献３では、電池間に設置した仕切り部材を溶融性の母材と熱硬化性樹脂で構成し、母材の溶融によって仕切り部材による熱伝導を抑制することで、異常発熱した電池から隣接する電池への熱伝達を抑制する方法が開示されている。

更に、特許文献４では、蓄電素子間に設置した仕切り部材を樹脂で形成された母材と、この母材に保持され、蓄電素子の発熱に伴う温度上昇に応じて熱分解される発泡剤とを有するものにより構成することにより、異常発熱した電池から隣接する電池への熱伝達を抑制する方法が開示されている。

特許第５３５２６８１号公報 特許第４９００５３４号公報 特開２０１０−９７６９３号公報 特開２０１０−１６５５９７号公報

本発明者等がこれらの従来の技術を詳細に検討した結果、組電池を構成する単電池の発熱量や、組電池を構成する電池以外の部材による伝熱の影響を定量的に考慮した上で、電池間の損傷の連鎖を防ぐために必要となる熱抵抗値についての検討は十分になされていないことがわかった。

上記特許文献１では、異常発熱した電池を冷却する方法の詳細な検討はなされているが、異常発熱したセルの発熱量と冷却剤の冷却能についての定量的な検討はなされていない。また、上記特許文献２では、異常発熱した電池の発熱量と冷却剤の冷却能についての定量的な検討はなされていない。

更に、上記特許文献３では、母材の溶融による仕切り部材の熱抵抗値の変化についての定量的な検討がなされてはおらず、また、上記特許文献４においても、発熱に伴う温度上昇に応じて熱分解される発泡剤による仕切り部材の熱抵抗の変化についての定量的な検討はなされていない。そして、これらの仕切り部材の熱抵抗が変化する場合であっても、変化する温度域や変化前後の熱抵抗値等が適切に設計されていない場合、異常発熱した電池から隣接する電池の伝熱量の一部は抑制されるが、結果的に隣接する電池が異常発熱状態に到達することを防ぐことは困難であると考えられる。また、組電池を構成する単電池はバスバーで連結されており、通常バスバーには良熱伝導体である金属が用いられるため、電池間に設置した仕切り部材の母材溶融により電池間の伝熱が抑制された場合であっても、バスバーによる電池間の伝熱は避けられない点が考慮されていない。

本発明は、複数の単電池を含む組電池において、単電池間の熱移動を制御することができる仕切り部材、組電池及び組電池の制御方法を提供することを目的とする。

本発明者等はこれらの従来技術において十分に検討されていなかった電池間の損傷の連鎖を防ぐために必要となる熱抵抗値について着目し、その条件について詳細な検討を行った。その結果、組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面を有する仕切り部材において、当該二面のそれぞれの平均温度が通常状態のセル温度と同程度であるか、異常発熱状態のセル温度と同程度であるかに応じて、熱抵抗値を適切に制御することが重要であることを見出し、本発明に至った。本発明は以下の通りである。

［１］ 組電池を構成する単電池間を仕切り、厚み方向の二面を有する仕切り部材であって、前記二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超える場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たし、かつ、前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たす、仕切り部材。
θ_１≧５．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式１）
θ_２≦４．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式２）

［２］ 前記二面の一方の平均温度が１８０℃以上である場合において、前記厚み方向の熱伝導率が２．０×１０^−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ、
前記二面の双方の平均温度が８０℃以下である場合において、前記厚み方向の熱伝導率が５．０×１０^−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、［１］に記載の仕切り部材。

［３］ 前記単電池の厚みがＬ［ｍｍ］である場合に、前記厚み方向における厚みがＬ／５０ｍｍ以上Ｌ／１０ｍｍ以下である、［１］又は［２］に記載の仕切り部材。

［４］ 前記二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超えて３００℃までである場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たし、かつ、
前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たす、［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の仕切り部材。

［５］ ［１］乃至［４］のいずれか１項に記載の仕切り部材を含む組電池。

［６］ 第１単電池、第２単電池、及び第３単電池を含む複数の単電池と、
前記第１単電池と前記第２単電池間を仕切る第１仕切り部材と、前記第２単電池と前記第３単電池間を仕切る第２仕切り部材とを含み、
異常発熱状態に至った前記第１単電池からの熱により前記第２単電池が通常状態を逸脱した場合に、前記第１単電池から前記第２単電池へ前記第１仕切り部材を介して伝わる熱の量が前記第１仕切り部材によって抑制されるとともに、前記第１単電池から前記通常状態を保持している前記第３単電池へ伝わる熱の量が前記第２仕切り部材によって抑制されない、組電池。

［７］ 前記第１仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗が増加して前記第１単電池から前記第２単電池へ伝わる熱の量が抑制される、［６］に記載の組電池。

［８］ 前記第２単電池が前記通常状態を逸脱しても、前記第２仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗が増加せず前記第１単電池から前記第３単電池へ伝わる熱の量が抑制されない、［６］又は［７］に記載の組電池。

［９］ 仕切り部材により単電池間を仕切る組電池の熱伝達制御方法であって、
前記仕切り部材は、厚み方向の二面を有し、これらのうちの一方の面は第１単電池と対向する第一面であり、また、他方の面は第２単電池と対向する第二面であって、
前記第１面の平均温度が８０℃を超えない場合において、前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たして前記第１単電池からの熱を前記第２単電池へ前記仕切り部材を介して伝達し、
前記第１単電池が異常発熱状態に至るとともに前記第２単電池が前記第１単電池から前記仕切り部材を介して伝わる熱で通常状態を逸脱し、かつ前記第１単電池からの熱によって前記第１面の平均温度が１８０℃を超える場合において、前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たして前記第１単電池から前記仕切り部材を介して伝わる熱の量を抑制する、
組電池の熱伝達制御方法。
θ_１≧５．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式１）
θ_２≦４．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式２）

本発明によれば、複数の単電池を含む組電池において、単電池間の熱移動を制御することができる。

仕切り部材を例示する図である。 櫛形構造を有する仕切り部材を例示する図である。 組電池を例示する図である。 組電池の伝熱経路を例示する図である。 本発明の実施態様の一例である袋状構造物の例である。 本発明の実施態様の一例である袋状構造物の変形例である。 比較例１におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。 比較例１における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。 比較例１における仕切り部材の熱抵抗の推移を示すグラフである。 実施例１におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。 実施例１における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。 実施例１における仕切り部材の熱抵抗の推移を示すグラフである。 比較例２におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。 比較例２における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。 比較例２における仕切り部材の熱抵抗の推移を示すグラフである。 比較例３におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。 比較例３における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。 比較例３における仕切り部材の熱抵抗の推移を示すグラフである。 比較例４におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。 比較例４における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。 比較例４における仕切り部材の熱抵抗の推移を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。

＜仕切り部材＞
本発明に係る仕切り部材は、組電池を構成する単電池間を仕切る仕切り部材である。この仕切り部材は、組電池を構成する単電池間を仕切り、厚み方向の二面を有するものであって、前記二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超える場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たし、かつ、前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たす。
θ_１≧５．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式１）
θ_２≦４．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式２）

θ_１は、好ましくは１．０×１０^−２以上、さらに好ましく２．０×１０^−２以上である。一方、θ_２は、好ましくは２．０×１０^−３以下、さらに好ましくは１．０×１０^−３以下である。また、組電池を構成する単電池間を仕切る前記仕切り部材の厚み方向の二面のうちの一方の平均温度が１６０℃を超える場合に単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が上記式１を満たし、かつ、前記二面の双方の平均温度が１００℃を超えない場合に単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が上記式２を満たすことが好ましい。

仕切り部材は組電池を構成する単電池間を仕切る。図１は、仕切り部材を例示する図である。図１には、縦、横、厚み（幅）を有する直方体（板体）の仕切り部材１（図１の説明において、仕切り部材１Ａと称する）が例示されている。仕切り部材１Ａは、厚み方向において反対方向を向いた２つの面１ａ及び面１ｂを有している。

仕切り部材１Ａは、組電池を構成する単電池間を仕切るため、単電池間に配置される。仕切り部材１Ａが単電池間を仕切る状態において、面１ａ及び面１ｂのそれぞれは、仕切り対象の単電池と対向した状態にされる。このとき、面１ａ及び面１ｂのそれぞれは対向する単電池と接触する状態であっても近接する状態であってもよい。

図１に示す例では、面１ａ及び面１ｂを「組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面」として使用し得る。但し、仕切り部材１Ａを用いた仕切り方によっては、「組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面」の一方は単電池と対向しない場合もあり得る。

本発明において、仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗（θ）とは、仕切り部材の厚み方向の単位断面積あたりの熱移動抵抗を意味する。仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗（θ）は、仕切り部材として使用される材料の厚み方向における熱伝導率（ｋ［Ｗ／ｍ・Ｋ］）及び仕切り部材の厚み（ｄ［ｍ］）を用いて表すことができる。

図１に示す仕切り部材１Ａの単位面積当たりの熱抵抗（θ）について説明する。説明を簡単にするため、仕切り部材１Ａは単一の材料で形成され、密度は一定であるものとする。仕切り部材１Ａの厚み方向の熱伝導率をｋ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、仕切り部材１Ａの厚みをｄ［ｍ］とする。また、仕切り部材１Ａの面１ｂの表面温度の平均値をＴ_１［℃］とし、面１ａの表面温度の平均値をＴ_２［℃］とする。

Ｔ_２がＴ_１より低い場合、仕切り部材１Ａの面１ｂ側と面１ａ側とで表面温度差Ｔ_１−Ｔ_２が生じている。この場合、仕切り部材１Ａの単位断面積当たりの熱流量（熱流束）ｑは、以下の式（１）によって表すことができる。
ｑ ＝ ｋ（Ｔ_１−Ｔ_２）／ｄ ［Ｗ／ｍ^２］ ・・・（１）
ここで、熱流束（ｑ）は、単位面積当たりの熱抵抗（θ）を用いて以下の式（２）によって表すことができる。
ｑ ＝ （１／θ）（Ｔ_１−Ｔ_２） ・・・（２）
式（１）及び式（２）から、単位面積当たりの熱抵抗（θ）は、仕切り部材１Ａの厚み方向の熱伝導率（ｋ）及び仕切り部材の厚み（ｄ）を用いて表すことができる。即ち、単位面積当たりの熱抵抗（θ）は以下の式（３）によって表すことができる。
θ ＝ ｄ／ｋ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（３）

仕切り部材１の形状（構造）は、直方体に制限されない。厚み方向を有する形状であれば、仕切り部材が櫛型構造、中空構造、格子構造等を有する場合であっても、仕切り部材１の熱抵抗は上記式（３）によって表すことができる。また、仕切り部材１は、単一の材料で形成される場合に限らず、複数の材料の組み合わせによって形成されてもよい。複数の材料の組み合わせによって形成されている場合であっても、仕切り部材１の単位面積当たりの熱抵抗は上記式（３）によって表すことが可能である。材料の組み合わせは、例えば、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン塩化ビニルコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリα―メチルスチレン、ポリパラビニルフェノール、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＮ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリ塩化ビニル、アクリル変性ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリルアミン、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、石油樹脂、熱可塑性エラストマ―、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラフィン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート、グアナミン、ケトン樹脂、酢酸セルロース、セロファン、硝酸セルロース、アセチルセルロース、ナイロン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリカーボネート／ＡＢＳアロイ、ポリカーボネート／ポリエステルアロイ、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、超高分子ポリエチレン、アイソタクチックポリスチレン、液晶ポリマー、ポリイミド、フッ素樹脂、テフロン（登録商標）、４フッ化エチレンペルフルオロアルコキシビニルエーテル、４フッ化エチレン・６フッ化エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、４フッ化エチレン・エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルフロライド、ポリアミノビスマレインイミド、ポリトリアジン、架橋ポリアミドイミド等から２以上の材料を選択し、組み合わせることができる。

図２は、櫛型構造を有する仕切り部材１（図２の説明において、仕切り部材１Ｂと称する）を例示する。図２に示すように、仕切り部材１Ｂは、全体として板状に形成され、その断面が櫛型に形成されている。仕切り部材１Ｂにおいても、厚さ方向において反対方向を向いた２つの面１ｃ及び面１ｄを有する。面１ｃは縞状の凹凸面であり、面１ｄは平面である。これより、厚さ方向の面で仕切り部材１Ｂを切断した断面は櫛形となっている。面１ｃ及び面１ｄは、面１ａ及び面１ｂと同様に扱うことができる。

図２に示す仕切り部材１Ｂの単位面積当たりの熱抵抗（θ）の求め方は以下の通りである。面１ｃ及び面１ｄの各表面における平均温度を、上記式（１）及び式（２）のＴ_１及びＴ_２として用いることができる。また、当該仕切り部材１Ｂの単位断面積当たりの熱流量の平均値を上記式（１）及び式（２）の熱流束（ｑ）として用いることができる。

また、熱伝導率（ｋ）として、当該仕切り部材１Ｂの構造及び材料種を考慮して算出した合成熱伝導率を、上記式（１）及び式（３）の熱伝導率（ｋ）として用いることで、単位面積当たりの熱抵抗（θ）は、上記式（３）により表すことができる。このように、単位面積当たりの熱抵抗（θ）は、仕切り部材１Ｂの構造及び材料種を考慮して算出される単位面積当たりの有効熱抵抗を用いることが可能である。

なお、合成熱伝導率は、例えば以下の方法により算出することができる。まず、熱伝導率：ｋ_ｎ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚み：ｄ_ｎ［ｍ］、熱抵抗：Ｒ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・ｎ）のｎ種類の材料を組み合わせた複合部材の熱抵抗（Ｒ）を求める。ｎ種類の材料が直列で並んでいる場合、熱抵抗（Ｒ）は、以下の式（４）によって表すことができる。
Ｒ＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_３＋・・・＋Ｒ_ｎ ・・・（４）
また、ｎ種類の材料が並列で並んでいる場合は、熱抵抗（Ｒ）は、以下の式（５）によって表すことができる。
１／Ｒ＝１／Ｒ_１＋１／Ｒ_２＋１／Ｒ_３＋・・・＋１／Ｒ_ｎ ・・・（５）

次に、ｎ種類の材料が直列で並んでいる場合の複合部材の合成熱伝導率を算出する。この場合、ｎ種類の材料の熱移動方向の断面積（Ａ_ｎ）は全て等しいものとする。即ち、Ａ_１＝Ａ_２＝Ａ_３＝・・・＝Ａ_ｎ＝Ａ［ｍ^２］とすると、各材料の熱抵抗（Ｒ_ｎ）は、単位断面積あたりの熱抵抗（θ_ｎ）を用いて以下の式（６）によって表される。
Ｒ_ｎ＝θ_ｎ／Ａ ・・・（６）
式（４）を式（６）及び式（３）を用いて変形すると、以下の式（７）が得られる。
Ｒ＝（θ_１＋θ_２＋θ_３＋・・・＋θ_ｎ）／Ａ
＝（ｄ_１／ｋ_１＋ｄ_２／ｋ_２＋ｄ_３／ｋ_３＋・・・＋ｄ_ｎ／ｋ_ｎ）／Ａ ・・・（７）
複合部材の合成熱伝導率をκとすると、複合部材の総厚みはΣｄ_ｎであるから、合成熱伝導率（κ）は、以下の式（８）のように表すこともできる。
Ｒ＝（Σｄ_ｎ／κ）／Ａ ・・・（８）
式（７）及び式（８）より、合成熱伝導率（κ）は、以下のように表すことができる。
κ＝Σｄ_ｎ／Σ（ｄ_ｎ／ｋ_ｎ）
＝（ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３＋・・・＋ｄ_ｎ）／（ｄ_１／ｋ_１＋ｄ_２／ｋ_２＋ｄ_３／ｋ_３＋・・・＋ｄ_ｎ／ｋ_ｎ）

また、ｎ種類の材料が並列で並んでいる場合の複合部材の合成熱伝導率を算出する。この場合、ｎ種類の材料の熱移動方向の厚みは全て等しいものとする。即ち、ｄ_１＝ｄ_２＝ｄ_３＝・・・＝ｄ_ｎ＝ｄ［ｍ］とする。ｎ種類の材料の熱移動方向の断面積をそれぞれＡ_ｎ［ｍ^２］とすると、各材料の熱抵抗（Ｒ_ｎ）は単位断面積あたりの熱抵抗（θ_ｎ）を用いて次のように表せる。
Ｒ_ｎ＝θ_ｎ／Ａ_ｎ ・・・（９）
式（５）を式（９）及び式（３）を用いて変形すると、以下の式（１０）が得られる。
１／Ｒ＝Ａ_１／θ_１＋Ａ_２／θ_２＋Ａ_３／θ_３＋・・・＋Ａ_ｎ／θ_ｎ
＝（Ａ_１ｋ_１＋Ａ_２ｋ_２＋Ａ_３ｋ_３＋・・・＋Ａ_ｎｋ_ｎ）／ｄ ・・・（１０）
複合部材の合成熱伝導率をκとすると、複合部材の総断面積はΣＡ_ｎであるから、合成熱伝導率（κ）は、以下の式（１１）のように表すこともできる。
Ｒ＝（ｄ／κ）／ΣＡｎ ・・・（１１）
式（１０）及び式（１１）より、合成熱伝導率（κ）は、以下のように表すことができる。
κ＝Σ（Ａ_ｎｋ_ｎ）／ΣＡ_ｎ
＝（Ａ_１ｋ_１＋Ａ_２ｋ_２＋Ａ_３ｋ_３＋・・・＋Ａ_ｎｋ_ｎ）／（Ａ_１＋Ａ_２＋Ａ_３＋・・・＋Ａ_ｎ）

仕切り部材１Ｂのような櫛形構造の仕切り部材であっても、中空構造、格子構造等の仕切り部材であっても、空洞部位の材質である空気の熱伝導率および空洞部位の厚みや断面積を与えることで、合成熱伝導率を算出することができる。

仕切り部材１の組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面のうちの一方（例えば、面１ａ〜１ｄのいずれか）の平均温度が１８０℃を超える場合においては、その厚み方向の熱伝導率が２．０×１０^−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ、前記面（例えば、面１ａ〜１ｄのいずれか）の平均温度が８０℃を超えない場合においては、その厚み方向の熱伝導率が５．０×１０^−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、ようにするのが好ましい。

また、組電池を構成する単電池の厚みがＬ［ｍｍ］である場合に、厚みがＬ／５０ｍｍ以上Ｌ／１０ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、組電池を構成する単電池の厚み（Ｌ）について想定される範囲は、通常、１０ｍｍ≦Ｌ≦１００ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ≦Ｌ≦８０ｍｍである。

なお、ある仕切り部材が本発明の仕切り部材に該当するかどうかの確認は以下のように行えばよい。

［１．熱抵抗（θ_１）の決定］
１−１）確認の対象とする仕切り部材の重心を決める。そしてこの重心から仕切り部材の一方の面に対して垂線を引き、その交点となる点を第１の点とする。この第１の点を含む面全体が１６０℃加熱となるように加熱する。なお、この加熱方法はある第１の点を含む面全体を１６０〜３００℃となるように温度を制御して加熱することができる方法であればその方法は制限されない。
１−２）第１の点を基準として、前記仕切り部材を前記厚み方向に二等分する分割面に対して前記第１の点と面対称の位置にある、他方の面上に存在する点を第２の点とする。
１−３）第１の点及び第２の点に基づいて、第１の点を含む面の温度について１６０℃から３００℃まで昇温させる。ここで、１６０℃、１８０℃、２１０℃、２４０℃、２７０℃及び３００℃のそれぞれの温度で系全体の温度が定常状態となったときについて、前述の方法により熱抵抗（θ_１）を求める。

［２．熱抵抗（θ_２）の決定］
２−１）前記第１の点を含む面について面全体を１００℃に加熱する。なお、この加熱方法は前記第１の点を含む面全体を２０〜１０００℃となるように温度を制御して加熱することができる方法であればその方法は制限されない。
２−２）１−２）と同様にして第２の点を決定する。
２−３）第１の点及び第２の点に基づいて、第１の点を含む面について１００℃から２０℃まで降温させる。ここで、８０℃、６０℃、４０℃、２０℃のそれぞれの温度で系全体の温度が定常状態となったときについて、前述の方法により熱抵抗（θ_２）を求める。

［３．仕切り部材の確認］
３−１）上記１−３）及び２−３）で求めた熱抵抗の値を用い、１８０℃より高い温度の各温度において上記式１を満たすかどうか、及び８０℃よりも低い温度の各温度において上記式２を満たすかどうかを確認する。これらの各温度において式１及び式２を満たすかどうかを確認することにより、ある仕切り部材が本発明の仕切り部材に該当するかどうかを確認する。なお、前述の通り、本発明の仕切り部材は１６０℃より高い温度の各温度において上記式１を満たすことが好ましく、１００℃より低い温度の各温度において上記式２を満たすことが好ましい。

＜組電池＞
仕切り部材１は、組電池を構成する構成要素の一つである。本発明に適用し得る組電池は、例えば、電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ、Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電動重機、電動バイク、電動アシスト自転車、船舶、航空機、電車、無停電電源装置（ＵＰＳ、Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、家庭用蓄電システム、風力／太陽光／潮力／地熱等の再生可能エネルギーを利用した電力系統安定化用蓄電池システム等に搭載される電池パックに適用される。但し、組電池は、上述のＥＶ等以外の機器に電力を供給する電力源としても使用し得る。

図３は、組電池を例示する図である。図３には、組電池１０として、３セル連結簡易組電池が例示されている。組電池は、所望の出力電力に応じた数の単電池（セルともいう）が直列、並列、又はこれらの組合せにより接続されて形成される。セルの数は、要求される電力に応じて適宜設定される。図３の例では、各単電池が直列に接続され、単電池間に仕切り部材が配置される。

図３に示す組電池１０の例示では、組電池１０は、セル２１（Ｃｅｌｌ１：第１単電池）、セル２２（Ｃｅｌｌ２：第２単電池）、セル２３（Ｃｅｌｌ３：第３単電池）と、セル間に配置されてセル間を仕切る仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１：第１仕切り部材）、仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２：第２仕切り部材）と、を含む。組電池１０は、さらにバスバー３及び筐体４を備える。以下の説明において、仕切り部材１１と仕切り部材１２とを区別しない場合は、仕切り部材１と称する。また、セル２１，セル２２，セル２３を区別しない場合は、セル２との表記を用いる。なお、本発明において、第１単電池、第２単電池及び第３単電池、並びに第１仕切り部材及び第２仕切り部材とは、図３に示されるような相対的な位置関係を意味するものであり、ある単電池が異常発熱状態に至った場合、当該単電池を第１単電池とみなして第２単電池及び第３単電池、並びに第１仕切り部材及び第２仕切り部材を決定するものとする。

（セル／単電池）
セル２は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池以外に、リチウムイオン全固体電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池を適用し得る。

（仕切り部材）
仕切り部材１は、図１及び図２を用いて説明したものを適用することができる。

（バスバー、筐体）
バスバー３は、セルから出力される電力を負荷（例えば、モータ）へ供給するために使用される導体棒であり、例えばアルミニウム等の導体で形成される。筐体４は、仕切り部材１及びセル２を収容する。筐体４は、例えば、金属、樹脂（ポリプロピレン等）、金属及び樹脂の組み合わせで形成し得る。筐体として、セル間に仕切り部材１が挿入された複数のセル２のエンドプレートで挟み、エンドプレート間を接続板で接続して、セル２及び仕切り部材１が固定されるようにしてもよい。

＜組電池における発熱及び熱移動＞
セル２を構成する電極や電解液等を構成する化学物質の一部ないし全てが、セル２内部で発熱を伴いながら分解反応を起こすことにより、セル２の温度が昇温し、セル２の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合がある。この状態を「異常発熱状態」という。

一般に、セル２を構成する材料のうち正極材料の安全性について、充電による脱リチウム後の結晶構造の安定性が大きく影響していることが知られている。正極材料として一般に用いられるＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３）Ｏ_２、Ｌｉ（Ｎｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５）Ｏ_２等の材料は、充電状態では高温下で、酸素放出を伴う結晶崩壊を起こす。正極から放出された酸素は電解液の酸化等を引き起こし、急激な発熱反応を伴う。放射光を用いた構造解析により、上記正極材料種では２００℃付近で結晶の相転移が起こることが報告されている。このため、セル２の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合、正極の結晶崩壊が進行している、つまりセル２が熱暴走状態にあることを意味する（参考文献１：リチウムイオン電池の高安全技術と材料 シーエムシー出版、Ｐ．４４／参考文献２：Ｊ．Ｄａｈｎ ｅｔ ａｌ．， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， ９， ２５３４−２５４０ （２００７）／参考文献３：小林弘典、「放射光を用いたリチウムイオン二次電池用正極材料の評価・解析技術」Ｓｐｒｉｎｇ−８利用推進協議会 ガラス・セラミックス研究会（第二回）（２０１１））。

また、セル２を構成する材料のうち負極材料の安全性について、充電負極（リチウム挿入炭素負極）は基本的にリチウム金属と同様の強い還元性を示し、電解液との反応で負極表面上に被膜が形成され、それによってさらなる反応が抑制されていることが知られている。従って、その保護被膜の化学的組成や構造、熱安定性が温度上昇時の充電負極の熱安定性に多大な影響を与える。通常、充電負極と電解液との反応は、保護被膜の形成と、それに続く被膜破壊による爆発的な還元分解反応により説明される。一般に、負極上での保護被膜形成反応は１３０℃付近から、引き続く被膜分解反応が２００℃付近で進行し、最終的に爆発的還元分解反応に至ることが報告されている。このため、セル２の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合、負極表面の被膜破壊が進行している、つまりセル２が熱暴走状態にあることを意味する（参考文献４：電池ハンドブック第１版 オーム社、Ｐ．５９１／参考文献５：リチウムイオン電池の高安全技術・評価技術の最前線 シーエムシー出版、Ｐ．９０）。

また、セル２を構成する電極や電解液等を構成する化学物質が、セル２内部で一定以上の発熱速度を伴う分解反応を起こしていない状態を、「通常状態」という。ここで、反応性化学物質が断熱条件下で自己発熱分解する際の熱的挙動を定量的に測定する手段であるＡＲＣ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｒａｔｅ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）を用いて、セル２の発熱状態を評価することができる。例えばＤａｈｎらは、ＡＲＣにおいて観測される発熱速度が０．０４℃／ｍｉｎを上回る場合に、セル内部で自己発熱反応が進行しているものと定義しており、これに倣うことができる（参考文献６：Ｊ．Ｄａｈｎ ｅｔ ａｌ．， Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ， ４９， ４５９９−４６０４ （２００４））。また、通常状態のセル２を、「通常状態を保持している単電池」、通常状態を逸脱し異常発熱状態に至っていないセル２を、「通常状態を逸脱した単電池」という。セル２内部での発熱は、各種伝達経路を介して、他のセル２に伝達される。

また、通常状態のセル２を、「通常状態を保持している単電池」、通常状態を逸脱し異常発熱状態に至っていないセル２を、「通常状態を逸脱した単電池」という。セル２内部での発熱は、各種伝達経路を介して、他のセル２に伝達される。

図４は、組電池の伝熱経路を例示する図である。図４の例において、組電池１０を構成する左端のセル２１が異常発熱した場合、セル２１で発生した熱は、（１）セル間に配置される仕切り部材１１、（２）バスバー３、及び（３）セル２と接触する組電池１０の筐体４、を介して他のセル２２、２３に移動する他、（４）組電池１０の筐体外部にも放熱される。

仕切り部材１に接触又は近接するセル２が通常状態を逸脱し、異常発熱状態に至っていない場合に想定される表面平均温度の上限値は１８０℃とする。ここで、汎用セパレータ材のメルトダウン温度は１６０〜２００℃であることが知られている。このため、セル２の表面平均温度が１８０℃を超える場合には、セル２を構成する汎用セパレータ材の一部がメルトダウンし、異常発熱状態に至る危険性がある。仕切り部材１の、組電池１０を構成するセル２間を仕切る厚み方向の二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超える場合に、熱抵抗（θ_１）が前記（式１）を満たすように制御することで、仕切り部材１を介する熱移動が制限され、仕切り部材１に接触又は近接するセル２への延焼を抑制することができる。汎用セパレータ材の材質は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等である（参考文献７：特開２０１３−３５２９３号公報／参考文献８：特開２０１５−２０８８９４号公報）。

仕切り部材１に接触又は近接するセル２が通常状態を逸脱していない場合に想定される表面平均温度の上限値は８０℃とする。ここで、汎用電解液成分の沸点は、下記表１に示すように９０℃以上である。汎用電解液成分は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）である。セル２の表面平均温度が８０℃より低い場合は、セル２を構成する汎用電解液自体の沸騰には至らない。仕切り部材１の、組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面の双方の平均温度が８０℃よりも低い場合は、熱抵抗（θ_２）が前記（式２）を満たすように制御することで、仕切り部材１を介する熱移動は促進される。全てのセル２が通常状態である場合、仕切り部材１の熱移動抵抗が従来品より低いため、組電池１０内のセル２間の均温化に奏功し、温度ムラによるセル２の劣化を軽減する効果が期待できる。

＜単位面積当たりの熱抵抗（θ）の制御手段＞
仕切り部材１の表面温度によって単位面積当たりの熱抵抗（θ）を制御する手段について説明する。まず、仕切り部材１を構成する材料Ａ及び材料Ｂを以下に例示する。

材料Ａは、単位面積当たりの熱抵抗（θ）が前記（式１）を満たす材料である。材料Ａは、熱伝導率：ｋ≦０．２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚み：ｄ＝１．０［ｍｍ］とする。即ち、単位面積当たりの熱抵抗：θ＝ｄ／ｋ≧（１．０×１０^−３）／０．２０＝５．０×１０^−３［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］である。材料Ａは、例えば、ポリカーボネートやブチルゴム製の樹脂板等である。

また、材料Ｂは、単位面積当たりの熱抵抗（θ）が前記（式２）を満たす材料である。材料Ｂは、熱伝導率：ｋ≧０．２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚み：ｄ＝１．０［ｍｍ］とする。即ち、単位面積当たりの熱抵抗：θ＝ｄ／ｋ≦（１．０×１０^−３）／０．２５＝４．０×１０^−３［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］である。材料Ｂは、例えば、固体ではセラミックス、ガラス板、ポリエチレン等であり、液体では水、エチレングリコール、グリセリン等である。

単位面積当たりの熱抵抗（θ）が温度Ｔ［℃］以上で上記（式１）を満たし、かつＴ［℃］未満で上記（式２）を満たす仕切り部材１として、以下に２つの例を示す。第１の例では、仕切り部材１は、Ｔ［℃］より高い温度に融点を持つ材料Ａで形成された内部が中空の略直方体の袋状構造物を含む（図５）。袋状構造物の内部には、Ｔ［℃］において液体状態である材料Ｂが充填され、袋状構造物の下面には、その内部と外部とを連通する開口部が設けられ、開口部は、例えばＴ［℃］付近に融点を持つ材料Ｃで形成される栓で閉じられている。Ｔ［℃］付近において、材料Ｃで形成された栓が溶融した場合に開口部が形成され、内部に充填された材料Ｂが開口部から外部に流れ落ちるように設計されている。袋状構造物の外形形状は、直方体以外の形状を有していてもよい。また、図５では、開口部は袋状構造物の下面に設けられるが、開口部から材料Ｂが袋状構造物の外部に流れ落ちる位置であれば、開口部は側面に設けられてもよい。なお、仕切り部材１は、上述した材料Ｂが充填された複数の袋状構造物が横方向又は縦方向に並べて形成された構造であってもよい。また、栓は必ずしも必須でない。材料Ｃの融点は材料Ｂと同等かそれ以下でもよい。栓を材料Ｂで形成する場合もあり得る。材料Ｂは必ずしもＴ［℃］において液体で無くてもよく、液体以外の流体状態である場合もあり得る。

上記のような袋状構造物の仕切り部材１であれば、表面温度がＴ［℃］未満の場合には、袋状構造物内の材料Ｂによって単位面積当たりの熱抵抗（θ）は上記（式２）を満たす。また、仕切り部材１の表面温度がＴ［℃］以上になった場合には、材料Ｂが袋状構造物の外部に流れ落ちるため仕切り部材１は材料Ａで構成されることになり、仕切り部材１の単位面積当たりの熱抵抗（θ）は上記（式１）を満たす。

次に、第２の例を説明する。第２の例では、仕切り部材１は、図５の袋状構造物の内部に格子状のフレームが設けられた構造を有する（図６）。袋状構造物の内部において、フレーム以外の部分は、Ｔ［℃］において液体状態である材料Ｂで満たされ、袋状構造物の下面は、Ｔ［℃］付近に融点を持つ材料Ｃで形成される栓で閉じられている。Ｔ［℃］付近において、材料Ｃで形成された栓が溶融した場合に、袋状構造物の空間部分に充填された材料Ｂが、栓の溶融により形成される開口部から外部に流れ落ちるように設計されている。フレームは、材料Ｂが流れ出た場合における袋状構造物の剛性（強度）を維持するように作用する。このような袋状構造物の仕切り部材１であれば、表面温度がＴ［℃］未満の場合には、袋状構造物の空間部分に充填された材料Ｂによって単位面積当たりの熱抵抗（θ）は上記（式２）を満たす。また、仕切り部材１の表面温度がＴ［℃］以上になった場合には、材料Ｂが袋状構造物の外部に流れ落ちるため仕切り部材１は材料Ａで構成されることになり、仕切り部材１の単位面積当たりの熱抵抗（θ）は上記（式１）を満たす。

＜セル間の熱移動制御＞
組電池１０を構成するセル２間の熱移動は、異常発熱状態に至ったセル２から通常状態を逸脱したセル２へ伝わる熱量を抑制しつつ、異常発熱状態に至ったセル２から通常状態を逸脱したセル２の電極体を介さずに通常状態を保持しているセル２に伝わる熱量、及び通常状態を逸脱したセル２から通常状態を保持しているセル２へ伝わる熱量は抑制しないように制御される。なお、セル２の電極体は、電極、セパレータ、電解液を含む構造体、即ち電池の本体である。

例えば、図４において、セル２１が異常発熱状態に至り、セル２２は通常状態を逸脱し、セル２３は通常状態を保持しているものと想定する。この場合、セル２１からセル２２へ伝わる熱量は抑制され、セル２１からセル２２の電極体を介さずにセル２３に伝わる熱量及びセル２２からセル２３に伝わる熱量は抑制されないように制御される。

セル２間の熱移動は、仕切り部材１のスイッチング機能により、制御することができる。即ち、通常状態を逸脱したセル２２と異常発熱状態に至ったセル２１の間に設置された仕切り部材１１の熱移動抵抗が増加することにより、セル２１が発した熱量のうちセル２２へ伝わる熱量が減少する。また、通常状態を逸脱したセル２２と通常状態を保持しているセル２３の間に設置された仕切り部材１２の熱移動抵抗が増加しないことにより、セル２２からセル２３へ伝わる熱量、及びセル２１が発した熱量のうちセル２２の電極体を介さずにセル２３へ伝わる熱量は減少しない。なお、セル２１が発した熱量のうち、セル２２の電極体を介さずにセル２３へ伝わる熱量は、仕切り部材１以外の、セル２２の電極体を除くセル２乃至組電池１０の構造体（例えば、バスバー３及び筐体４の外壁等）を介して伝えられる。

このように、本実施形態の仕切り部材１によれば、異常発熱状態に至ったセル２１が発した熱量は、通常状態を逸脱したセル２２に伝わる熱量を抑制しつつ、通常状態を保持しているセル２３に伝わるように制御され、組電池１０内の各セル２の温度は均温化される。したがって、異常発熱状態に至ったセル２以外のセル２が異常発熱状態に至ることを抑制することが可能となる。

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

以下の各実施例及び比較例では、異常発熱したセルからの他のセルへの伝熱経路のうち、セル間に配置される仕切り部材１を介する熱移動に着目し、仕切り部材１によるセル間の延焼抑制の可能性を検討した。評価対象の組電池として、図３に示す２次元座標系３セル連結簡易組電池モデルを構築し、左端部のセル２１に熱暴走発生時相当の発熱量１．３×１０^９［Ｊ／ｍ^３］（ＮＭＣ系正極を用いたセル２の熱量評価から推定される総発熱量）を与え、以下の各実施例及び比較例の条件において、熱伝導方程式を有限要素法により解くことにより、各セル２内の温度、並びに仕切り部材１の表面平均温度及び単位面積当たりの熱抵抗を推算した。ここで、解析にはＣＯＭＳＯＬ ＡＢ社製の汎用物理シミュレーションソフトウエアであるＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓを用い、下記参考文献９、１０を参照して解析した。なお、セル間の伝熱経路については、図４で説明した経路が想定される（参考文献９：特開２００６−０１０６４８号公報／参考文献１０：Ｒ．Ｍ．Ｓｐｏｔｎｉｔｚ ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ １６３， １０８０−１０８６，（２００７））。

また、図３において、左端部のセル２１が異常発熱した場合に、隣接するセル２２及びセル２３の内部の温度、並びに仕切り部材１の表面平均温度及び単位面積当たりの熱抵抗を推算し、仕切り部材１の熱移動抵抗の変化による延焼抑制等の効果を評価した。なお、各セル２の内部の温度は、電極体（電極、セパレータ、電解液を含む構造体）の内部平均温度を計測したものと想定した。

（比較例１）
比較例１では、仕切り部材１は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の一般的な樹脂製であるものと想定し、膜厚は１ｍｍ、熱伝導率は０．２４Ｗ／ｍ・Ｋとした。バスバー３は、アルミニウム製であるものと想定し、熱伝導率は２３７Ｗ／ｍ・Ｋとした。筐体４は、ポリプロピレン等の一般的な樹脂製であるものと想定し、熱伝導率は０．２４Ｗ／ｍ・Ｋとした。これらの条件下で、各セル２内の温度、並びに仕切り部材１の表面平均温度及び単位面積当たりの熱抵抗を推算した。

図７は、比較例１におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。縦軸はセル２内部の絶対温度［Ｋ］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至ってから約１５０秒後には、セル２２及びセル２３の内部の温度は１０００Ｋを超え、異常発熱したセル２１からセル２２及びセル２３への延焼が発生することが示唆された。

図８は、比較例１における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。なお、仕切り部材１の表面平均温度は、異常発熱したセル２１側の表面における平均温度とした。縦軸は仕切り部材１の表面平均温度［℃］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至った直後から仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）の表面平均温度は急上昇して４００℃に達しており、約１５０秒後には、仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度も急上昇して７００℃を超えることが推算された。

図９は、比較例１における仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗の推移を示すグラフである。縦軸は単位面積当たりの熱抵抗（ｍ^２・Ｋ／Ｗ）、横軸は仕切り部材１の表面平均温度（℃）を示す。仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）及び仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度１９０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）の値は４．２×１０^−３ｍ^２・Ｋ／Ｗ、平均温度７０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）の値は４．２×１０^−３ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。即ち、比較例１における仕切り部材１は、単位面積当たりの熱抵抗に関する上述の（式１）及び（式２）のいずれの条件も満たさない。

（実施例１）
実施例１では、仕切り部材１は、異常発熱したセル側の表面温度が所定温度に達した時点で熱伝導率が変化するスイッチング機能を有する高機能仕切り部材であるものと想定し、膜厚は１．０ｍｍとした。バスバー３及び筐体４についての各種条件は、比較例１と同様とした。

スイッチング機能を有する仕切り部材１は、例えば、前述の材料Ａの内、１５０℃付近に融点を持つ材料で構成される袋状構造物の内部に、前述の材料Ｂの内、１５０℃において液体状態である物質を封入し、１５０℃において材料Ａで構成される袋状構造物の一部が溶融した場合に、内部に封入された材料Ｂが袋状構造物の外部に流れ落ちるように設計された構造物とすることができる。このような構造物により、仕切り部材１のスイッチング温度を１５０℃、初期熱伝導率を１．０Ｗ／ｍ・Ｋ、スイッチング後の熱伝導率を０．１０Ｗ／ｍ・Ｋとし、各セル２内の温度、並びに仕切り部材１の表面平均温度及び単位面積当たりの熱抵抗を推算した。

図１０は、実施例１におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。縦軸はセル２内部の絶対温度［Ｋ］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至ってから、セル２２及びセル２３の内部の温度は徐々に上昇するものの、異常発熱状態に至ることなく、約４３０Ｋ前後に収束しており、セル２間の延焼を抑制できる可能性があることが示された。

図１１は、実施例１における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。縦軸は仕切り部材１の表面平均温度（℃）、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至った直後から仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）の表面平均温度は急上昇して４００℃を超えるが、仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度は急上昇することなく約１６０℃に収束することが推算された。

図１２は、実施例１における仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗の推移を示すグラフである。縦軸は単位面積当たりの熱抵抗［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］、横軸は仕切り部材１の表面平均温度［℃］を示す。仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）及び仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度１９０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）の値は１．０×１０^−２ｍ^２・Ｋ／Ｗ、平均温度７０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）の値は１．０×１０^−３ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。即ち、実施例１における仕切り部材１は、単位面積当たりの熱抵抗に関する上述の（式１）及び（式２）のいずれの条件も満たしている。

（比較例２）
比較例２及び比較例３は、仕切り部材１のスイッチング機能の重要性を確認するため、スイッチング機能を持たない仕切り部材１を想定した例を示す。比較例２では、仕切り部材１は、比較例１よりも熱伝導率が低い仕切り部材１であるものと想定し、膜厚は１．０ｍｍ、熱伝導率は０．１０Ｗ／ｍ・Ｋとした。バスバー３及び筐体４についての各種条件は、比較例１と同様とした。

図１３は、比較例２におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。縦軸はセル２内部の絶対温度［Ｋ］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。一般的な樹脂製仕切り部材１を使用する比較例１と比べて、異常発熱したセル２１からセル２２及びセル２３への延焼が発生するまでに要する時間は延びるが、延焼抑制には至らないことが示された。

図１４は、比較例２における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。縦軸は仕切り部材１の表面平均温度［℃］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至ってから、約２５０秒後に仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）の表面平均温度は上昇を始めた。本結果から、仕切り部材１の断熱性を向上させた場合、セル２１が異常発熱状態に至った初期段階において、セル２１の発熱が効率的に除熱されないために延焼が抑制されないものと推定した。

図１５は、比較例２における仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗の推移を示すグラフである。縦軸は単位面積当たりの熱抵抗［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］、横軸は仕切り部材１の表面平均温度［℃］を示す。仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）及び仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度１９０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）の値は１．０×１０^−２ｍ^２・Ｋ／Ｗ、平均温度７０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）の値は１．０×１０^−２ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。即ち、比較例２における仕切り部材１は、単位面積当たりの熱抵抗に関する上述の（式１）の条件は満たすが、（式２）の条件は満たさない。

（比較例３）
比較例３では、仕切り部材１は、比較例１よりも熱伝導率が高い仕切り部材１であるものと想定し、膜厚は１．０ｍｍ、熱伝導率は１．０Ｗ／ｍ・Ｋとした。バスバー３及び筐体４についての各種条件は、比較例１と同様とした。

図１６は、比較例３におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。縦軸はセル２内部の絶対温度［Ｋ］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。一般的な樹脂製仕切り部材１を使用する比較例１と比べて、異常発熱したセル２１からセル２２及びセル２３への延焼が発生するまでに要する時間は短縮し、セル２２及びセル２３は、セル２１とほぼ同時に異常発熱することが示された。

図１７は、比較例３における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。縦軸は仕切り部材１の表面平均温度（℃）、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至った直後から、仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）及び仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度は急上昇し、いずれも１００秒を経過するまでに表面平均温度は６００℃を超えることが推算された。本結果から、仕切り部材１の伝熱性を向上させた場合は、セル２１の異常発熱時の発熱を隣接するセル２２及びセル２３に急速に伝播させてしまうために延焼が抑制されないものと推定した。

図１８は、比較例３における仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗の推移を示すグラフである。縦軸は単位面積当たりの熱抵抗［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］、横軸は仕切り部材１の表面平均温度（℃）を示す。仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）及び仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度１９０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）の値は１．０×１０^−３ｍ^２・Ｋ／Ｗ、平均温度７０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）の値は１．０×１０^−３ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。即ち、比較例３における仕切り部材１は、単位面積当たりの熱抵抗に関する上述の（式１）の条件は満たさないが、（式２）の条件は満たしている。

（比較例４）
比較例４は、熱伝導率が変化するスイッチング機能を持つ高機能仕切り部材であっても、変化する前後の単位面積当たりの熱抵抗値が適切な範囲ではないために異常発熱したセルから他のセルへの延焼が発生した例を示す。

比較例４では、仕切り部材１は、膜厚は１．０ｍｍ、スイッチング温度を１５０℃、初期熱伝導率を０．２４Ｗ／ｍ・Ｋ、スイッチング後の熱伝導率を０．１０Ｗ／ｍ・Ｋとした。バスバー３及び筐体４についての各種条件は、比較例１と同様とした。

図１９は、比較例４におけるセルの内部の温度変化を示すグラフである。縦軸はセル２内部の絶対温度［Ｋ］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至ってから、約６００秒後には、セル２２及びセル２３の内部の温度は１２００Ｋを超え、異常発熱したセル２１からセル２２及びセル２３への延焼が発生することが示唆された。

図２０は、比較例４における仕切り部材の表面平均温度の推移を示すグラフである。縦軸は仕切り部材１の表面平均温度［℃］、横軸はセル２１が異常発熱状態に至ってからの時間［秒］を示す。セル２１が異常発熱状態に至った直後から仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）の表面平均温度は急上昇して４００℃を超え、約６００秒後には、仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度も急上昇して８００℃を超えることが推算された。本結果から、仕切り部材１がスイッチング機能を有していても、仕切り部材１の熱伝導率が適切に制御されなければ、延焼が抑制されないものと推定した。

図２１は、比較例４における仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗の推移を示すグラフである。縦軸は単位面積当たりの熱抵抗［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］、横軸は仕切り部材１の表面平均温度［℃］を示す。仕切り部材１１（Ｓｐａｃｅｒ１）及び仕切り部材１２（Ｓｐａｃｅｒ２）の表面平均温度１９０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）の値は１．０×１０^−２ｍ^２・Ｋ／Ｗ、平均温度７０℃における単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）の値は４．２×１０^−３ｍ^２・Ｋ／Ｗであった。即ち、比較例４における仕切り部材１は、単位面積当たりの熱抵抗に関する上述の（式１）の条件は満たすが、（式２）の条件は満たさない。

１０ 組電池
１、１Ａ、１Ｂ、１１、１２ 仕切り部材
２、２１、２２、２３ セル、単電池
３ バスバー
４ 筐体

Claims (9)

1. 組電池を構成する単電池間を仕切り、厚み方向の二面を有する仕切り部材であって、
   前記二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超える場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たし、かつ、
   前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たす、
   仕切り部材。
   θ_１≧５．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式１）
   θ_２≦４．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式２）
2. 前記二面の一方の平均温度が１８０℃以上である場合において、前記厚み方向の熱伝導率が２．０×１０^−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ、
   前記二面の双方の平均温度が８０℃以下である場合において、前記厚み方向の熱伝導率が５．０×１０^−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１に記載の仕切り部材。
3. 前記単電池の厚みがＬ［ｍｍ］である場合に、前記厚み方向における厚みがＬ／５０ｍｍ以上Ｌ／１０ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の仕切り部材。
4. 前記二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超えて３００℃である場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たし、かつ、
   前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たす、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の仕切り部材。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の仕切り部材を含む組電池。
6. 第１単電池、第２単電池、及び第３単電池を含む複数の単電池と、
   前記第１単電池と前記第２単電池間を仕切る第１仕切り部材と、前記第２単電池と前記第３単電池間を仕切る第２仕切り部材とを含み、
   異常発熱状態に至った前記第１単電池からの熱により前記第２単電池が通常状態を逸脱した場合に、前記第１単電池から前記第２単電池へ前記第１仕切り部材を介して伝わる熱の量が前記第１仕切り部材によって抑制されるとともに、前記第１単電池から前記通常状態を保持している前記第３単電池へ伝わる熱の量が前記第２仕切り部材によって抑制されない、組電池。
7. 前記第１仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗が増加して前記第１単電池から前記第２単電池へ伝わる熱の量が抑制される、請求項６に記載の組電池。
8. 前記第２単電池が前記通常状態を逸脱しても、前記第２仕切り部材の単位面積当たりの熱抵抗が増加せず前記第１単電池から前記第３単電池へ伝わる熱の量が抑制されない、請求項６又は７に記載の組電池。
9. 仕切り部材により単電池間を仕切る組電池の熱伝達制御方法であって、
   前記仕切り部材は、厚み方向の二面を有し、これらのうちの一方の面は第１単電池と対向する第一面であり、また、他方の面は第２単電池と対向する第二面であって、
   前記第１面の平均温度が８０℃を超えない場合において、前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_２）が下記式２を満たして前記第１単電池からの熱を前記第２単電池へ前記仕切り部材を介して伝達し、
   前記第１単電池が異常発熱状態に至るとともに前記第２単電池が前記第１単電池から前記仕切り部材を介して伝わる熱で通常状態を逸脱し、かつ前記第１単電池からの熱によって前記第１面の平均温度が１８０℃を超える場合において、前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θ_１）が下記式１を満たして前記第１単電池から前記仕切り部材を介して伝わる熱の量を抑制する、
   組電池の熱伝達制御方法。
   θ_１≧５．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式１）
   θ_２≦４．０ ×１０^−３ ［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］ ・・・（式２）

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