WO2018074133A1 - 二次電池モジュール - Google Patents

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battery unit
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secondary battery
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藤本　貴行
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株式会社日立製作所
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery module.
  • Patent Document 1 discloses that a power storage device 100 according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution.
  • the storage cell 10 having the packaged outer body 12 accommodated and the heat sink 20 formed on the outer surface of the package 12, the power storage cells 10 and the heat sink 20 are alternately stacked, and the heat sink 20 Of the plurality of heat radiating plates 20, three or more are provided, and the heat radiating plate 20 arranged at the outermost position has a higher thermal conductivity than the heat radiating plate 20 arranged inside the heat radiating plate 20 arranged at the outermost position. Is disclosed to be small.
  • Patent Document 1 a heat dissipation path from the power storage cell 10 to the end 22 of the heat dissipation plate 20 is not formed, and the ratio of the length of the heat dissipation plate 20 to the length of the power storage cell 10 and the temperature in the secondary battery module. Since the relationship with the variation is not considered, it is difficult to reduce the temperature variation in the secondary battery module.
  • An object of this invention is to reduce the temperature dispersion
  • the plurality of stacked battery units are rectangular, and in the minor axis direction of the stacked battery unit, a side heat sink is provided between the plurality of stacked battery units, A bottom surface heat sink is provided at the bottom of the battery unit, and a heat radiation path for a plurality of stacked battery units is formed by the side surface heat sink and the bottom surface heat sink, and the length of the bottom surface heat sink is long in the long axis direction of the stacked battery unit.
  • Secondary battery module whose length is smaller than the length of the plurality of stacked battery units.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery module 2000 includes a plurality of battery units 1000, an internal heat dissipation plate 3000, a first end heat dissipation plate 3100, and a second end heat dissipation plate 3200.
  • the internal heat dissipation plate 3000, the first end heat dissipation plate 3100, and the second end heat dissipation plate 3200 may be referred to as a heat dissipation plate.
  • the heat sink for example, a material having a relatively high thermal conductivity such as aluminum or copper can be used.
  • a second end heat radiating plate 3200 is disposed with respect to the two battery units 1000 at the end of the secondary battery module 2000, and internal heat dissipation is performed with respect to the two battery units 1000 inside the secondary battery module 2000.
  • a plate 3000 is arranged.
  • the number of battery units 1000 is not limited to two battery units 1000 with respect to the heat radiating plate.
  • the battery unit 1000 has a positive electrode tab 254 and a negative electrode tab 154.
  • the positive electrode tab 254 of one battery unit 1000 and the negative electrode tab 154 of the other battery unit 1000 are joined, whereby the adjacent battery units 1000 are electrically connected in series.
  • the battery unit 1000 excluding the positive electrode tab 254 and the negative electrode tab 154 is substantially rectangular.
  • the direction in which the positive electrode tab 254 and the negative electrode tab 154 are formed is the X axis direction
  • the direction in which the battery units 1000 are arranged in parallel is the Y axis direction
  • the perpendicular direction of the XY plane is the Z axis. Direction.
  • FIG. 1 the direction in which the positive electrode tab 254 and the negative electrode tab 154 are formed is the X axis direction
  • the direction in which the battery units 1000 are arranged in parallel is the Y axis direction
  • the perpendicular direction of the XY plane is the Z axis. Direction.
  • FIG. 1 the direction in which the positive electrode
  • the X axis direction is the major axis direction of the battery unit 1000
  • the Y axis direction is the minor axis direction (side surface direction) of the battery unit 1000
  • the minus direction of the Z axis is the bottom of the battery unit 1000.
  • FIG. 2 is a schematic view of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention, and is a view of the secondary battery module of FIG. 1 as viewed from the Z-axis minus direction.
  • a gap 3300 is formed between the first end heat radiating plate 3100 and the internal heat radiating plate 3000, the internal heat radiating plates 3000, and the second end heat radiating plate 3200 and the internal heat radiating plate 3000.
  • the battery unit 1000 may be deformed when the battery unit 1000 is pressurized with a lashing body, and the gap 3300 prevents the heat sink from contacting when the battery unit 1000 is deformed.
  • the length of the heat dissipation plate in the X-axis direction is made smaller than the length of the battery unit 1000 in the X-axis direction.
  • FIG. 3 is a schematic view of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention, and is a view of the secondary battery module of FIG. 1 viewed from the plus direction of the X axis.
  • the height of the heat sink in the Z-axis direction is substantially the same as the height of the battery unit 1000 in the Z-axis direction.
  • the height of the heat sink in the Z-axis direction may be smaller or larger than the height of the battery unit 1000 in the Z-axis direction.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a first end heat radiating plate according to an embodiment of the present invention.
  • the first end heat radiating plate 3100 is L-shaped and includes a first end heat radiating plate side surface portion 3110 and a first end radiating plate bottom surface portion 3120.
  • the first end heat sink side surface portion 3110 and the first end heat sink bottom surface portion 3120 are in contact with the battery unit 1000.
  • the first end heat sink side surface 3110 and the first end heat sink bottom surface 3120 may be in thermal contact with the battery unit 1000.
  • the first end heat sink side surface 3110 and the first end heat sink Another heat dissipating member may or may not be interposed between bottom surface portion 3120 and battery unit 1000.
  • the length of the first end heat sink side surface portion 3110 is larger than the length of the first end heat sink bottom surface portion 3120.
  • the first end heat radiating plate side surface portion 3110 transfers heat generated in the battery unit 1000 to the first end portion heat radiating plate bottom surface portion 3120.
  • the first end heat radiating plate bottom surface portion 3120 is fixed to the chassis of the vehicle body, and releases heat transmitted from the first end heat radiating plate side surface portion 3110 to the outside of the secondary battery module 2000.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an internal heat sink according to an embodiment of the present invention.
  • Internal heat dissipation plate 3000 is L-shaped and has an internal heat dissipation plate side surface portion 3010 and an internal heat dissipation plate bottom surface portion 3020.
  • Internal heat sink side surface portion 3010 and internal heat sink bottom surface portion 3020 are in contact with battery unit 1000.
  • the internal heat sink side surface portion 3010 and the internal heat sink bottom surface portion 3020 may be in thermal contact with the battery unit 1000, and are separately provided between the internal heat sink side surface portion 3010 and the internal heat sink bottom surface portion 3020 and the battery unit 1000.
  • the heat radiating member may be interposed, or may not be interposed.
  • the length of the internal heat sink side surface portion 3010 is larger than the length of the internal heat sink bottom surface portion 3020.
  • the length of the internal heat sink bottom surface portion 3020 is larger than the length of the first end heat sink bottom surface portion, but the number of battery units 1000 provided in one internal heat sink bottom surface portion 3020 and the Y Depending on the length of the battery unit 1000 in the axial direction, the length of the internal heat sink bottom surface portion 3020 may be smaller than the length of the bottom surface portion of the first end heat sink.
  • the internal heat sink side surface portion 3010 transfers heat generated in the battery unit 1000 in contact with the internal heat sink side surface portion 3010 to the internal heat sink bottom surface portion 3020.
  • the internal heat radiating plate bottom surface portion 3020 is fixed to the chassis of the vehicle body and the like, and releases heat transmitted from the internal heat radiating plate side surface portion 3010 to the outside of the secondary battery module 2000.
  • FIG. 6 is a schematic view of a second end radiator plate according to an embodiment of the present invention.
  • the second end heat radiating plate 3200 is T-shaped and has a second end heat radiating plate side surface portion 3210 and a second end radiating plate bottom surface portion 3220.
  • the second end radiating plate side surface portion 3210 and the second end radiating plate bottom surface portion 3220 are in contact with the battery unit 1000.
  • the second end radiating plate side surface portion 3210 and the second end radiating plate bottom surface portion 3220 may be in thermal contact with the battery unit 1000, and the second end radiating plate side surface portion 3210 and the second end radiating plate Another heat radiating member may or may not be interposed between the bottom surface portion 3220 and the battery unit 1000.
  • the length of the second end radiating plate side surface portion 3210 is larger than the length of the second end radiating plate bottom surface portion 3220.
  • the second end heat radiating plate side surface portion 3210 transfers heat generated by the battery unit 1000 in contact with the second end heat radiating plate side surface portion 3210 to the second end heat radiating plate bottom surface portion 3220.
  • the second end radiating plate bottom surface portion 3220 is fixed to a chassis of the vehicle body and the like, and releases heat transmitted from the second end radiating plate side surface portion 3210 to the outside of the secondary battery module 2000.
  • the first end heat radiating plate side surface portion 3110, the internal heat radiating plate side surface portion 3010, the second end heat radiating plate side surface portion 3210 will be referred to as the heat radiating plate side surface portion, the first end portion heat radiating plate bottom surface portion 3120, and the internal heat radiating plate bottom surface portion.
  • 3020 and the second end radiator plate bottom surface portion 3220 may be referred to as a radiator plate bottom surface portion.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a battery unit according to an embodiment of the present invention.
  • the battery unit 1000 includes a positive electrode 250, an electrolyte layer 300, and a negative electrode 150.
  • the battery unit 1000 is a stacked battery unit.
  • the positive electrode 250 or the negative electrode 150 may be referred to as an electrode.
  • the positive electrode 250 includes two positive electrode mixture layers 251 and a positive electrode current collector 252.
  • the positive electrode mixture layer 251 is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 252.
  • the negative electrode 150 includes a negative electrode mixture layer 151 and a negative electrode current collector 152.
  • the negative electrode mixture layer 151 is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 152.
  • a positive electrode 250, an electrolyte layer 300, and a negative electrode 150 are laminated to form an electrode body.
  • a plurality of electrode bodies are stacked, and the positive electrode current collectors 252 and the negative electrode current collector 152 in the electrode bodies are connected to each other, so that the battery unit 1000 is electrically connected in parallel.
  • a battery unit 1000 is configured by laminating a plurality of electrode bodies.
  • the positive electrode mixture layer 251 contains at least a positive electrode active material capable of inserting and extracting Li.
  • the positive electrode active material include LiCo composite oxides, LiNi composite oxides, LiMn composite oxides, Li—Co—Ni—Mn composite oxides, LiFeP composite oxides, and the like.
  • a solid electrolyte for ensuring ionic conductivity may be included.
  • the material contained in the positive electrode mixture layer 251 is dissolved in a solvent to form a slurry, which is applied onto the positive electrode current collector 252.
  • the coating method is not particularly limited, and for example, a conventional method such as a doctor blade method, a dipping method, or a spray method can be used.
  • the positive electrode mixture layer 251 is formed through a drying process for removing the solvent and a pressing step for ensuring electron conductivity and ion conductivity in the positive electrode mixture layer 251.
  • the positive electrode current collector 252 has a positive electrode coating part 253 and a positive electrode tab 254.
  • a positive electrode mixture layer 251 is formed on the positive electrode coating portion 253.
  • the positive electrode mixture layer 251 is not formed on the positive electrode tab 254.
  • the positive electrode tab 254 is arranged to take out the generated electricity to the outside, and protrudes from one side of the positive electrode 250.
  • Each positive electrode tab 254 in the battery unit 1000 is overlapped when the battery unit 1000 is viewed from the stacking direction.
  • the plurality of positive electrode tabs 254 in the battery unit 1000 are bonded by, for example, ultrasonic bonding.
  • the positive electrode current collector 252 an aluminum foil, an aluminum perforated foil having a hole diameter of 0.1 to 10 mm, an expanded metal, a foamed aluminum plate, or the like is used.
  • the material stainless steel, titanium, or the like can be applied in addition to aluminum.
  • the thickness of the positive electrode current collector 252 is preferably 10 nm to 1 mm. From the viewpoint of achieving both the energy density of the all solid state battery and the mechanical strength of the electrode, about 1 to 100 ⁇ m is desirable.
  • the negative electrode mixture layer 151 contains at least a negative electrode active material capable of inserting and extracting Li.
  • the negative electrode active material include carbon-based materials such as natural graphite, soft carbon, and amorphous carbon, Si metal, Si alloy, lithium titanate, and lithium metal.
  • a conductive material responsible for electronic conductivity in the negative electrode mixture layer 151, a binder for ensuring adhesion between the materials in the negative electrode mixture layer 151, and further in the negative electrode mixture layer 151 A solid electrolyte for ensuring ionic conductivity may be included.
  • the material contained in the negative electrode mixture layer 151 is dissolved in a solvent to form a slurry, which is coated on the negative electrode current collector 152.
  • the coating method is not particularly limited, and for example, a conventional method such as a doctor blade method, a dipping method, or a spray method can be used. Thereafter, the negative electrode mixture layer 151 is formed through a drying process for removing the solvent and a pressing process for ensuring the electron conductivity and ion conductivity in the negative electrode mixture layer 151.
  • the negative electrode current collector 152 has a negative electrode coating part 153 and a negative electrode tab 154.
  • the configurations of the negative electrode coating portion 153 and the negative electrode tab 154 are substantially the same as the configurations of the positive electrode coating portion 253 and the positive electrode tab 254.
  • the negative electrode current collector 152 a copper foil, a copper perforated foil having a hole diameter of 0.1 to 10 mm, an expanded metal, a foamed copper plate, or the like is used. In addition to copper, stainless steel, titanium, nickel, or the like can be applied.
  • the thickness of the negative electrode current collector 152 is preferably 10 nm to 1 mm. From the viewpoint of achieving both the energy density of the all solid state battery and the mechanical strength of the electrode, about 1 to 100 ⁇ m is desirable.
  • the electrolyte layer 300 includes a solid electrolyte.
  • solid electrolytes include organic compounds such as sulfides such as Li 10 Ge 2 PS 12 and Li 2 S—P 2 S 5 , oxides such as Li—La—Zr—O, ionic liquids and room temperature molten salts. Examples thereof include materials that do not exhibit fluidity within the operating temperature range of an all-solid battery, such as a polymer type supported on inorganic particles, a semi-solid electrolyte, and the like.
  • the electrolyte layer 300 is formed by compressing powder, mixing with a binder, applying a slurryed solid electrolyte layer to a release material, or impregnating a carrier.
  • the thickness of the electrolyte layer 300 is several nanometers to several millimeters from the viewpoint of ensuring the energy density of the all-solid-state battery and ensuring electronic insulation.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a battery unit according to an embodiment of the present invention.
  • the battery unit 1000 has a laminate film 500.
  • the laminate film 500 covers the electrode body, and the negative electrode tab 154 and the positive electrode tab 254 are exposed in order to connect the battery units 1000 in series.
  • FIG. 9 is a temperature distribution diagram of the secondary battery module when the ratio of the length of the bottom surface of the heat sink to the length in the X-axis direction of the battery unit according to one embodiment of the present invention is changed.
  • the result of FIG. 9 is that the environmental temperature of the secondary battery module 2000 is 25 ° C., the secondary battery module 2000 is charged with 2C, and the internal resistance of the battery unit 1000 is 10 m ⁇ .
  • 9A the ratio of the length of the battery unit in the X-axis direction to the length of the battery unit in the Z-axis direction is 9.2: 1.
  • the length of the battery unit in the X-axis direction is The ratio of the length of the battery unit in the Z-axis direction is 6.0: 1.
  • the side surface of the heat sink and the bottom surface of the heat sink are provided, and the side surface of the heat sink and the bottom surface of the heat sink are in thermal contact with the battery unit 1000, specifically directly.
  • the heat radiation paths of the plurality of battery units 1000 are formed by the side surface heat radiation plate and the bottom surface heat radiation plate.
  • the length of the bottom surface of the heat radiating plate in the X-axis direction is made smaller than the length of the battery unit 1000.
  • the length of the bottom surface of the heat sink with respect to the length of the battery unit 1000 in the X-axis direction is 70% or more and less than 100%, preferably 70% or more and 90% or less. Temperature variation can be reduced.
  • 9A and 9B the ratio of the length of the battery unit in the X-axis direction and the length of the battery unit in the Z-axis direction such that the shape of the battery unit is rectangular, for example, 6. If it is 2 or more and 9 or less, the temperature dispersion
  • FIG. 10 shows the maximum temperature of the secondary battery module when the ratio of the length of the bottom surface of the heat sink to the length in the X-axis direction of the battery unit according to the embodiment of the present invention is changed.
  • the configuration of the secondary battery module 2000 is the same as the configuration described in FIG.
  • the maximum temperature of the secondary battery module 2000 is reduced by setting the length of the bottom surface of the heat sink with respect to the length of the battery unit 1000 in the X-axis direction to 70% to 90%, preferably 75% to 85%. it can.
  • FIG. 11 and 12 are schematic views of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view of FIG. 11 as viewed from the Z-axis direction minus.
  • the secondary battery module 2000 has a holding plate 4000.
  • the presser plate 4000 prevents the battery unit 1000 from popping out when the secondary battery module 2000 is secured.
  • FIG. 13 is a schematic view of a pressing plate according to an embodiment of the present invention.
  • the holding plate 4000 includes an electrode tab penetrating portion 4100, a holding plate fixing portion 4200, and a pop-out preventing portion 4300.
  • the electrode tab penetrating portion 4100 is formed between the negative electrode tab 154 and the positive electrode tab 254 in the Y-axis direction, and connects the pressing plate fixing portion 4200 and the pop-out preventing portion 4300.
  • the pressing plate fixing portion 4200 is fixed to the chassis of the vehicle body and fixes the pressing plate 4000.
  • the pop-out prevention unit 4300 is formed in the positive Z-axis direction of the battery unit 1000 and prevents the battery unit 1000 from popping out when the secondary battery module 2000 is secured.
  • a material of the pressing plate 4000 for example, a material having a relatively high thermal conductivity such as aluminum or copper can be used.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention. 11 and 12, when two battery units 1000 and a heat radiating plate are set as one set, the pressing plate 4000 is formed in only one set. However, as shown in FIG. A plate 4000 may be formed.

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Abstract

複数の積層型電池ユニットを備え、複数の積層型電池ユニットは矩形であり、積層型電池ユニットの短軸方向において、御複数の積層型電池ユニットの間に側面放熱板を備え、複数の積層型電池ユニットの底部に底面放熱板を備え、側面放熱板および底面放熱板で複数の積層型電池ユニットの放熱路が形成されており、積層型電池ユニットの長軸方向において、御底面放熱板の長さが複数の積層型電池ユニットの長さより小さい二次電池モジュール。

Description

二次電池モジュール
本発明は、二次電池モジュールに関する。
複数の蓄電セルの温度差を小さくすることができ、高い信頼性を有する蓄電デバイスを提供する技術として、特許文献１には、本発明に係る蓄電デバイス１００は、正極、負極、および電解液が収容された外装体１２を有する蓄電セル１０と、外装体１２の外表面に形成された放熱板２０と、を含み、蓄電セル１０と放熱板２０とは、交互に積層され、放熱板２０は、３つ以上設けられ、複数の放熱板２０のうち、最外に配置された放熱板２０は、最外に配置された放熱板２０の内側に配置された放熱板２０よりも、熱伝導率が小さい、旨が開示されている。
特開2012-160543号公報
　特許文献１では、蓄電セル１０から放熱板２０の端部２２への放熱路が形成されておらず、蓄電セル１０の長さに対する放熱板２０の長さの比と二次電池モジュール内の温度ばらつきとの関係を考慮していないため、二次電池モジュール内の温度ばらつきを低減するのが難しい。本発明は、二次電池モジュール内の温度ばらつきを低減することを目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
　複数の積層型電池ユニットを備え、複数の積層型電池ユニットは矩形であり、積層型電池ユニットの短軸方向において、御複数の積層型電池ユニットの間に側面放熱板を備え、複数の積層型電池ユニットの底部に底面放熱板を備え、側面放熱板および底面放熱板で複数の積層型電池ユニットの放熱路が形成されており、積層型電池ユニットの長軸方向において、御底面放熱板の長さが複数の積層型電池ユニットの長さより小さい二次電池モジュール。
　本発明により、二次電池モジュール内の温度ばらつきを低減できる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。 本発明の一実施形態に係る第一端部放熱板の模式図である。 本発明の一実施形態に係る内部放熱板の模式図である。 本発明の一実施形態に係る第二端部放熱板の模式図である。 本発明の一実施形態に係る電池ユニットの模式図である。 本発明の一実施形態に係る電池ユニットの模式図である。 本発明の一実施形態に係る電池ユニットのＹ軸方向の長さに対する放熱板底面部の長さの比率を変えた場合の二次電池モジュールの温度分布図である。 本発明の一実施形態に係る電池ユニットのＹ軸方向の長さに対する放熱板底面部の長さの比率を変えた場合の二次電池モジュールの最高温度である。 本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。 本発明の一実施形態に係る押さえ板の模式図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。
　以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
　図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。二次電池モジュール２０００は、複数の電池ユニット１０００、内部放熱板３０００、第一端部放熱板３１００、第二端部放熱板３２００を有する。以下では、内部放熱板３０００、第一端部放熱板３１００、第二端部放熱板３２００を放熱板と称する場合がある。放熱板としては、例えば、アルミ、銅など、比較的熱伝導率が高い材料を用いることができる。
　二次電池モジュール２０００の端部において、二つの電池ユニット１０００に対して第二端部放熱板３２００が配置されており、二次電池モジュール２０００の内部において、二つの電池ユニット１０００に対して内部放熱板３０００が配置されている。放熱板に対して二つの電池ユニット１０００に限られず、一つの電池ユニット１０００でも、三つ以上の電池ユニット１０００を配置してもよい。
　電池ユニット１０００は正極タブ２５４および負極タブ１５４を有する。隣接する電池ユニット１０００において、一方の電池ユニット１０００の正極タブ２５４と他方の電池ユニット１０００の負極タブ１５４とが接合されることで、隣接する電池ユニット１０００は電気的に直列に接続される。正極タブ２５４および負極タブ１５４を除いた電池ユニット１０００は略矩形である。以下では、図１のように、正極タブ２５４および負極タブ１５４が形成されている方向をX軸方向、電池ユニット１０００が並設されている方向をY軸方向、XY平面の垂線方向をZ軸方向、とする。図１の場合、Ｘ軸方向が電池ユニット１０００の長軸方向、Ｙ軸方向が電池ユニット１０００の短軸方向（側面方向）、Ｚ軸のマイナス方向が電池ユニット１０００の底部となる。
　図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図であり、図１の二次電池モジュールをZ軸マイナス方向から見た図である。Y軸方向において、第一端部放熱板３１００および内部放熱板３０００、内部放熱板３０００同士、第二端部放熱板３２００および内部放熱板３０００、の間には、隙間３３００が形成されている。電池ユニット１０００を固縛体で加圧した時に電池ユニット１０００が変形する場合があり、隙間３３００により電池ユニット１０００が変形した場合の放熱板の接触を防止している。Ｘ軸方向における放熱板の長さをX軸方向における電池ユニット１０００の長さより小さくしている。これにより、電池ユニット1000の両端部を車体のシャーシから浮かせた場合、電池ユニット1000両端部から車体のシャーシへの放熱を抑制し、電池ユニット1000の均熱化を図れる。
　図3は、本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図であり、図１の二次電池モジュールをＸ軸プラス方向から見た図である。Ｚ軸方向における放熱板の高さはＺ軸方向における電池ユニット１０００の高さと略同じにしている。Z軸方向における放熱板の高さをＺ軸方向における電池ユニット１０００の高さより小さくしても大きくしてもよい。Ｚ軸方向における放熱板の高さをＺ軸方向における電池ユニット１０００の高さ以上とすることにより、固縛体によって電池ユニット１０００を均一に固縛できる。また、電池ユニット１０００の発熱を放熱板の底部に伝達できる。
　図４は、本発明の一実施形態に係る第一端部放熱板の模式図である。第一端部放熱板３１００は、Ｌ字型になっており、第一端部放熱板側面部３１１０および第一端部放熱板底面部３１２０を有する。第一端部放熱板側面部３１１０および第一端部放熱板底面部３１２０は電池ユニット１０００に接している。第一端部放熱板側面部３１１０および第一端部放熱板底面部３１２０は電池ユニット１０００と熱的に接触していれば良く、第一端部放熱板側面部３１１０および第一端部放熱板底面部３１２０と電池ユニット１０００との間に別の放熱部材を介在させてもよいし、介在させなくてもよい。
　Ｘ軸方向において、第一端部放熱板側面部３１１０の長さは第一端部放熱板底面部３１２０の長さより大きくなっている。第一端部放熱板側面部３１１０は、電池ユニット１０００で発生する熱を第一端部放熱板底面部３１２０に伝える。第一端部放熱板底面部３１２０は、車体のシャーシなどに固定されており、第一端部放熱板側面部３１１０から伝わった熱を二次電池モジュール２０００の外部に放出する。
　図５は、本発明の一実施形態に係る内部放熱板の模式図である。内部放熱板３０００は、Ｌ字型になっており、内部放熱板側面部３０１０および内部放熱板底面部３０２０を有する。内部放熱板側面部３０１０および内部放熱板底面部３０２０は電池ユニット１０００に接している。内部放熱板側面部３０１０および内部放熱板底面部３０２０は電池ユニット１０００と熱的に接触していれば良く、内部放熱板側面部３０１０および内部放熱板底面部３０２０と電池ユニット１０００との間に別の放熱部材を介在させてもよいし、介在させなくてもよい。
　Ｘ軸方向において、内部放熱板側面部３０１０の長さは内部放熱板底面部３０２０の長さより大きくなっている。Ｙ軸方向において、内部放熱板底面部３０２０の長さは第一端部放熱板底面部の長さより大きくなっているが、内部放熱板底面部３０２０一つに設けられる電池ユニット１０００の数やＹ軸方向における電池ユニット１０００の長さによっては、内部放熱板底面部３０２０の長さを第一端部放熱板底面部の長さより小さくしてもよい。内部放熱板側面部３０１０は内部放熱板側面部３０１０に接触している電池ユニット１０００で発生する熱を内部放熱板底面部３０２０に伝える。内部放熱板底面部３０２０は、車体のシャーシなどに固定されており、内部放熱板側面部３０１０から伝わった熱を二次電池モジュール２０００の外部に放出する。
　図６は、本発明の一実施形態に係る第二端部放熱板の模式図である。第二端部放熱板３２００は、Ｔ字型になっており、第二端部放熱板側面部３２１０および第二端部放熱板底面部３２２０を有する。第二端部放熱板側面部３２１０および第二端部放熱板底面部３２２０は電池ユニット１０００に接している。第二端部放熱板側面部３２１０および第二端部放熱板底面部３２２０は電池ユニット１０００と熱的に接触していれば良く、第二端部放熱板側面部３２１０および第二端部放熱板底面部３２２０と電池ユニット１０００との間に別の放熱部材を介在させてもよいし、介在させなくてもよい。
　Ｘ軸方向において、第二端部放熱板側面部３２１０の長さは第二端部放熱板底面部３２２０の長さより大きくなっている。第二端部放熱板側面部３２１０は第二端部放熱板側面部３２１０に接触している電池ユニット１０００で発生する熱を第二端部放熱板底面部３２２０に伝える。第二端部放熱板底面部３２２０は、車体のシャーシなどに固定されており、第二端部放熱板側面部３２１０から伝わった熱を二次電池モジュール２０００の外部に放出する。
　以下では、第一端部放熱板側面部３１１０、内部放熱板側面部３０１０、第二端部放熱板側面部３２１０を放熱板側面部、第一端部放熱板底面部３１２０、内部放熱板底面部３０２０、第二端部放熱板底面部３２２０を放熱板底面部と称する場合がある。
　図７は、本発明の一実施形態に係る電池ユニットの模式図である。電池ユニット１０００は、正極２５０、電解質層３００、負極１５０を有する。電池ユニット１０００は、積層型電池ユニットである。以下では、正極２５０または負極１５０を電極と称する場合がある。
　正極２５０は、二つの正極合材層２５１、正極集電体２５２を有する。正極２５０において、正極集電体２５２の両面に正極合材層２５１が形成されている。負極１５０は、負極合材層１５１、負極集電体１５２を有する。負極１５０において、負極集電体１５２の両面に負極合材層１５１が形成されている。
　正極２５０、電解質層３００、負極１５０が積層されて電極体が構成される。複数の電極体が積層され、電極体中の正極集電体２５２同士および負極集電体１５２が接続されることで、電池ユニット１０００は電気的に並列接続される構成を有する。複数の電極体が積層されて電池ユニット１０００が構成される。
　＜正極合材層２５１＞
　正極合材層２５１には、少なくともＬｉの吸蔵・放出が可能な正極活物質が含まれている。正極活物質としては、ＬｉＣｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉ系複合酸化物、ＬｉＭｎ系複合酸化物、Ｌｉ－Ｃｏ－Ｎｉ－Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＰ系複合酸化物などが上げられる。正極合材層２５１中に、正極合材層２５１内の電子伝導性を担う導電材や、正極合材層２５１内の材料間の密着性を確保するバインダ、さらには正極合材層２５１内のイオン伝導性を確保するための固体電解質を含めてもよい。
　正極合材層２５１を作製する方法として、正極合材層２５１に含まれる材料を溶媒に溶かしてスラリー化し、それを正極集電体２５２上に塗工する。塗工方法に特段の限定はなく、例えば、ドクターブレード法、ディッピング法、スプレー法などの従前の方法を利用できる。その後、溶媒を除去するための乾燥、正極合材層２５１内の電子伝導性、イオン伝導性を確保するためのプレス工程を経て、正極合材層２５１が形成する。
　＜正極集電体２５２＞
　正極集電体２５２は、正極塗工部２５３および正極タブ２５４を有する。正極塗工部２５３上に正極合材層２５１が形成されている。正極タブ２５４には正極合材層２５１が形成されていない。正極タブ２５４は、発電した電気を外部に取り出すために配置されており、正極２５０の一辺から突出している。
　電池ユニット１０００中のそれぞれの正極タブ２５４は、電池ユニット１０００を積層方向から見たとき重畳している。電池ユニット１０００中の複数の正極タブ２５４同士は、例えば超音波接合で接合される。
　正極集電体２５２には、アルミニウム箔や孔径０．１～１０ｍｍのアルミニウム製穿孔箔、エキスパンドメタル、発泡アルミニウム板などが用いられる。材質は、アルミニウムの他に、ステンレス、チタンなども適用できる。正極集電体２５２の厚さは、好ましくは１０ｎｍ～１ｍｍである。全固体電池のエネルギー密度と電極の機械強度両立の観点から１～１００μｍ程度が望ましい。
　＜負極合材層１５１＞
　負極合材層１５１には、少なくともＬｉの吸蔵・放出が可能な負極活物質が含まれている。負極活物質としては、天然黒鉛、ソフトカーボン、非晶質炭素などの炭素系材料、Ｓｉ金属やＳｉ合金、チタン酸リチウム、リチウム金属などが上げられる。負極合材層１５１中に、負極合材層１５１内の電子伝導性を担う導電材や、負極合材層１５１内の材料間の密着性を確保するバインダ、さらには負極合材層１５１内のイオン伝導性を確保するための固体電解質を含めてもよい。
　負極合材層１５１を作製する方法として、負極合材層１５１に含まれる材料を溶媒に溶かしてスラリー化し、それを負極集電体１５２上に塗工する。塗工方法に特段の限定はなく、例えば、ドクターブレード法、ディッピング法、スプレー法などの従前の方法を利用できる。その後、溶媒を除去するための乾燥、負極合材層１５１内の電子伝導性、イオン伝導性を確保するためのプレス工程を経て、負極合材層１５１が形成する。
　＜負極集電体１５２＞
　負極集電体１５２は、負極塗工部１５３および負極タブ１５４を有する。負極塗工部１５３および負極タブ１５４の構成は、概ね正極塗工部２５３および正極タブ２５４の構成と同様である。
　負極集電体１５２には、銅箔や孔径０．１～１０ｍｍの銅製穿孔箔、エキスパンドメタル、発泡銅板などが用いられ、材質は、銅の他に、ステンレス、チタン、ニッケルなども適用できる。負極集電体１５２の厚さは、好ましくは１０ｎｍ～１ｍｍである。全固体電池のエネルギー密度と電極の機械強度両立の観点から１～１００μｍ程度が望ましい。
　＜電解質層３００＞
　電解質層３００には固体電解質が含まれる。固体電解質として、Ｌｉ１０Ｇｅ２ＰＳ１２、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５などの硫化物系、Ｌｉ－Ｌａ－Ｚｒ－Ｏなどの酸化物系、イオン液体や常温溶融塩などを有機高分子や無機粒子などに担持させたポリマー型、半固体電解質等、全固体電池の動作温度範囲内で流動性を示さない材料が挙げられる。電解質層３００は、粉体の圧縮、結着材との混合、スラリー化した固体電解質層の離型材への塗布や担持体への含浸などにより形成する。電解質層３００の厚さは全固体電池のエネルギー密度、電子絶縁性の確保等の観点から数ｎｍ～数ｍｍのサイズとなる。
　図８は、本発明の一実施形態に係る電池ユニットの模式図である。電池ユニット１０００は、ラミネートフィルム５００を有する。ラミネートフィルム５００は、電極体を覆っており、電池ユニット１０００を直列に接続するために、負極タブ１５４および正極タブ２５４を露出させている。
　図９は、本発明の一実施形態に係る電池ユニットのX軸方向の長さに対する放熱板底面部の長さの比率を変えた場合の二次電池モジュールの温度分布図である。図９の結果は、二次電池モジュール２０００の環境温度２５℃、二次電池モジュール２０００を２Ｃで充電、電池ユニット１０００の内部抵抗を１０mΩ、としている。図９（ａ）では、電池ユニットのX軸方向の長さと電池ユニットのＺ軸方向の長さとの比を９．２：１、図９（ｂ）では、電池ユニットのX軸方向の長さと電池ユニットのＺ軸方向の長さとの比を６．０：１、としている。
　本実施例では、放熱板側面部および放熱板底面部を設け、放熱板側面部および放熱板底面部を電池ユニット１０００に熱的に、具体的には直接的に接している。換言すれば、側面放熱板および底面放熱板で複数の電池ユニット１０００の放熱路が形成されている。また、Ｘ軸方向における放熱板底面部の長さを電池ユニット１０００の長さより小さくしている。これにより、二次電池モジュール２０００全体、二次電池モジュール２０００中の両端の電池ユニット１０００、二次電池モジュール２０００中の中央の電池ユニット１０００、いずれにおいても、温度ばらつきを低減できる。
　具体的には、Ｘ軸方向における電池ユニット１０００の長さに対する放熱板底面部の長さを７０％以上１００％未満、好ましくは７０％以上９０％以下、とすることにより、二次電池モジュール２０００の温度ばらつきを低減できる。図９（ａ）、図９（ｂ）によれば、電池ユニットの形状が矩形となるような電池ユニットのX軸方向の長さと電池ユニットのＺ軸方向の長さとの比、例えば、６．２以上９以下であれば、Ｘ軸方向における電池ユニット１０００の長さに対する放熱板底面部の長さを上記の範囲とすることで、二次電池モジュール２０００の温度ばらつきを低減できる。
　図１０は、本発明の一実施形態に係る電池ユニットのX軸方向の長さに対する放熱板底面部の長さの比率を変えた場合の二次電池モジュールの最高温度である。二次電池モジュール２０００の構成は、図９で説明した構成と同じである。Ｘ軸方向における電池ユニット１０００の長さに対する放熱板底面部の長さを７０％以上９０％以下、好ましくは７５％以上８５％以下、とすることにより、二次電池モジュール２０００の最高温度を低減できる。
　図１１、図１２は、本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。図１２は、図１１をＺ軸方向マイナスから見た図である。本実施例において、二次電池モジュール２０００は押さえ板４０００を有する。押さえ板４０００によって、二次電池モジュール２０００を固縛する際の電池ユニット１０００の飛び出しを防止している。
　図１３は、本発明の一実施形態に係る押さえ板の模式図である。押さえ板４０００は、電極タブ貫通部４１００、押さえ板固定部４２００、飛び出し防止部４３００を有する。電極タブ貫通部４１００は、Ｙ軸方向において負極タブ１５４および正極タブ２５４の間に形成されており、押さえ板固定部４２００と飛び出し防止部４３００とを接続している。押さえ板固定部４２００は、車体のシャーシなどに固定され、押さえ板４０００を固定するものである。飛び出し防止部４３００は、電池ユニット１０００のＺ軸プラス方向に形成されており、二次電池モジュール２０００を固縛する際の電池ユニット１０００の飛び出しを防止している。押さえ板４０００の材料として、例えば、アルミ、銅など、比較的熱伝導率が高い材料を用いることができる。
　図１４は、本発明の一実施形態に係る二次電池モジュールの模式図である。図１１、図１２では、二つの電池ユニット１０００と放熱板とを１セットとした場合、１セットのみに押さえ板４０００が形成されているが、図１４のように、全てのセットに対して押さえ板４０００を形成してもよい。
１５０　負極
１５１　負極合材層
１５２　負極集電体
１５３　負極塗工部
１５４　負極タブ
２５０　正極
２５１　正極合材層
２５２　正極集電体
２５３　正極塗工部
２５４　正極タブ
３００　電解質層
５００　ラミネートフィルム
１０００　電池ユニット
２０００　二次電池モジュール
３０００　内部放熱板
３０１０　内部放熱板側面部
３０２０　内部放熱板底面部
３１００　第一端部放熱板
３１１０　第一端部放熱板側面部
３１２０　第一端部放熱板底面部
３２００　第二端部放熱板
３２１０　第二端部放熱板側面部
３２２０　第二端部放熱板底面部
３３００　隙間
４０００　押さえ板
４１００　電極タブ貫通部
４２００　押さえ板固定部
４３００　飛び出し防止部

Claims (5)

  1. 　複数の積層型電池ユニットを備え、
    　前記複数の積層型電池ユニットは矩形であり、
    　前記積層型電池ユニットの短軸方向において、前記複数の積層型電池ユニットの間に側面放熱板を備え、
    　前記複数の積層型電池ユニットの底部に底面放熱板を備え、
    　前記側面放熱板および前記底面放熱板は前記積層型電池ユニットに接しており、
    　前記積層型電池ユニットの長軸方向において、御前記底面放熱板の長さが前記複数の積層型電池ユニットの長さより小さい二次電池モジュール。
  2. 　請求項１の二次電池モジュールにおいて、
    　前記積層型電池ユニットの短軸方向において、前記底面放熱板の間に隙間が形成されている二次電池モジュール。
  3. 　請求項１の二次電池モジュールにおいて、
    　前記底面放熱板の長さは前記複数の積層型電池ユニットの長さの７０％以上１００％未満である二次電池モジュール。
  4. 　請求項３の二次電池モジュールにおいて、
    　前記底面放熱板の長さは前記複数の積層型電池ユニットの長さの７５％以上８０％以下である二次電池モジュール。
  5. 　請求項１の二次電池モジュールにおいて、
    　前記複数の積層型電池ユニットの上部に押さえ板を備える二次電池モジュール。
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