WO2019058937A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2019058937A1
WO2019058937A1 PCT/JP2018/032519 JP2018032519W WO2019058937A1 WO 2019058937 A1 WO2019058937 A1 WO 2019058937A1 JP 2018032519 W JP2018032519 W JP 2018032519W WO 2019058937 A1 WO2019058937 A1 WO 2019058937A1
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battery
heat
batteries
heat conduction
battery module
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PCT/JP2018/032519
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和輝 藏満
俊哉 後藤
一成 平出
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module.
  • Patent Document 1 discloses a battery module having a structure in which a battery and a separator are alternately stacked. By arranging a separator between two adjacent cells, it is possible to insulate between the two cells.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique for suppressing a decrease in performance of a battery module.
  • the battery module extends in the stacking direction of the battery and has a battery stack having a plurality of stacked batteries and a heat conduction suppressing member disposed between two adjacent batteries, and is adjacent to the battery stack.
  • a heat conductive member, and a heat absorbing member containing a heat absorbing agent which is interposed between the battery stack and the heat conductive member and which starts a heat absorbing reaction above a predetermined temperature.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a battery module according to Embodiment 1. It is an exploded perspective view of a battery module. It is a perspective view showing a schematic structure of a battery. It is a perspective view which shows schematic structure of a separator and a heat conduction suppression member. It is sectional drawing which shows a part of battery module typically.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a part of a battery module according to Embodiment 2;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a battery module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery module.
  • illustration of the cover member 8 is abbreviate
  • the battery module 1 (1A) mainly includes a battery stack 2, a pair of end plates 4, a pair of restraint members 6, a cover member 8, a cooling plate 10, and a heat absorbing member 60.
  • the battery stack 2 includes a plurality of batteries 12, a plurality of separators 14, and a plurality of heat conduction suppressing members 40 (see FIG. 4).
  • eight batteries 12 are connected in series by bus bars (not shown) to form the battery stack 2.
  • Each battery 12 is, for example, a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
  • the battery 12 is a so-called square battery.
  • the plurality of batteries 12 are stacked such that the main surfaces of the adjacent batteries 12 face each other.
  • stacking means arranging a plurality of members in any one direction. Therefore, stacking the batteries 12 includes arranging the plurality of batteries 12 horizontally.
  • the two adjacent batteries 12 are arranged such that the output terminal 22 (positive electrode terminal 22a) of the positive electrode of one battery 12 and the output terminal 22 (negative electrode terminal 22b) of the negative electrode of the other battery 12 are adjacent to each other.
  • the positive electrode terminal 22a and the negative electrode terminal 22b are collectively called the output terminal 22.
  • Adjacent positive electrode terminals 22a and negative electrode terminals 22b are electrically connected in series via bus bars.
  • the same polarity output terminals 22 of two adjacent batteries 12 may be connected by a bus bar.
  • the separator 14 is also referred to as an insulating spacer, and is made of, for example, an insulating resin.
  • the separator 14 is disposed between two adjacent cells 12 to electrically insulate between the two cells 12.
  • the resin constituting the separator 14 include thermoplastic resins such as polypropylene (PP), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), and Noryl (registered trademark) resin (modified PPE).
  • the heat conduction suppressing member 40 is disposed between the two adjacent cells 12 to suppress the heat conduction between the two cells 12. Further, the heat conduction suppressing member 40 has an insulating property. The heat conduction suppressing member 40 is assembled to the separator 14 (see FIG. 4).
  • the plurality of stacked batteries 12, the plurality of separators 14, and the plurality of heat conduction suppressing members 40 are sandwiched by the pair of end plates 4.
  • the pair of end plates 4 is disposed at both ends of the battery stack 2 in the stacking direction X of the battery 12 (the direction indicated by the arrow X in FIGS. 1 and 2).
  • the end plate 4 is made of, for example, a metal plate.
  • the main surface of the end plate 4 is provided with a screw hole (not shown) in which the fastening screw 16 is screwed.
  • the end separator 15 in which the heat conduction suppressing member 40 is not assembled is disposed. Thereby, the battery 12 and the end plate 4 can be insulated.
  • the end separator 15 is made of, for example, the same resin material as the separator 14.
  • the pair of restraint members 6 are also referred to as bind bars, and are arranged in the horizontal direction Y (the direction indicated by the arrow Y in FIGS. 1 and 2) orthogonal to the stacking direction X of the battery 12.
  • the battery stack 2 and the pair of end plates 4 are disposed between the pair of restraint members 6.
  • the constraining member 6 has a rectangular flat portion 6a parallel to the side surface of the battery stack 2 and a ridge portion 6b protruding toward the battery stack 2 from the end of each side of the flat portion 6a.
  • the restraint member 6 can be formed, for example, by bending each side of a rectangular metal plate.
  • the plurality of batteries 12, the separators 14 and the heat conduction suppressing member 40 are sandwiched in the stacking direction X by the restraint member 6.
  • the flat portion 6 a is provided with an opening 6 d for exposing the side surface of the battery stack 2.
  • the opening 6 d is preferably arranged so as not to affect the rigidity of the constraining member 6 against the external force in the stacking direction X of the battery 12 as much as possible. Thereby, the weight reduction of the restraint member 6 can be achieved while maintaining the rigidity of the restraint member 6.
  • the constraining member 6 may be provided with a plurality of openings as necessary.
  • the cover member 8 is also referred to as a top cover, and is arranged to overlap the battery stack 2 in the vertical direction Z (the direction indicated by the arrow Z in FIGS. 1 and 2).
  • the cover member 8 is disposed on the side of the battery stack 2 from which the output terminal 22 of the battery 12 protrudes.
  • the cover member 8 is a plate-like member having a shape matched to the shape of the upper surface of the battery stack 2.
  • the cover member 8 prevents contact of condensed water, dust, etc. with the output terminal 22 of the battery 12, the bus bar, the valve portion 24 described later, and the like.
  • the cover member 8 is made of, for example, an insulating resin.
  • thermoplastic resins such as a polypropylene (PP) and a polybutylene terephthalate (PBT), are illustrated.
  • the cover member 8 can be fixed to the upper surface of the battery stack 2 by a known fixing structure (not shown) including a screw and a known locking mechanism. Further, the cover member 8 may have a structure in which both ends thereof are fixed to the battery stack 2 by sandwiching the upper portion of the battery stack 2.
  • the cooling plate 10 is a mechanism for cooling the plurality of batteries 12.
  • the cooling plate 10 is made of a material having thermal conductivity such as metal.
  • Battery stack 2 is placed on the main surface of cooling plate 10. Therefore, the cooling plate 10 is a thermally conductive member that extends in the stacking direction X of the battery 12 and is adjacent to the battery stack 2.
  • Each battery 12 is cooled by heat exchange with the cooling plate 10.
  • the cooling plate 10 may be provided with a refrigerant pipe (not shown) through which the refrigerant flows.
  • the heat absorption member 60 is a flat member interposed between the cooling plate 10 which is a heat conductive member and the battery stack 2. Further, in the present embodiment, the heat absorbing member 60 is also interposed between the battery stack 2 and the end plate 4 (see FIG. 5). As shown in the cross-sectional view of the heat absorbing member 60 in FIG. 2, the heat absorbing member 60 contains a heat absorbing agent 62 that starts an endothermic reaction above a predetermined temperature. As an example, the heat absorption member 60 has a structure in which the heat absorption material 62 is filled in a sheet-like or gel-like heat transfer material 64.
  • Examples of the endothermic agent 62 include aluminum hydroxide (endothermic reaction start temperature about 200 ° C.), sodium hydrogen carbonate (endothermic reaction start temperature about 130 ° C.), magnesium hydroxide (endothermic reaction start temperature about 370 ° C.) and the like.
  • the heat transfer material 64 is exemplified by silicone rubber or gel having a thermal conductivity of 2 W / m ⁇ K or more, or acrylic rubber or gel having a thermal conductivity of 1.5 W / m ⁇ K or more.
  • the battery module 1 is assembled as follows, for example. That is, the heat conduction suppressing member 40 is assembled to the separator 14 first. The method of assembling the heat conduction suppressing member 40 will be described in detail later. Subsequently, the battery stack 2 is formed by alternately arranging the plurality of separators 14 and the plurality of batteries 12 in which the heat conduction suppressing member 40 is assembled. Then, the battery stack 2 is sandwiched between the pair of end plates 4 to form an assembly. A pair of restraint members 6 is attached to the assembly. A part of the assembly enters a space surrounded by the four ridges 6 b of each restraint member 6. Further, each restraint member 6 is aligned such that the through hole overlaps the screw hole of the end plate 4. In this state, the fastening screw 16 is inserted into the through hole and screwed into the screw hole. As a result, the battery stack 2 is fastened by the pair of end plates 4 and the pair of restraint members 6.
  • the plurality of batteries 12 are clamped in the stacking direction X of the batteries 12 by the restraint member 6, whereby positioning in the stacking direction X is performed.
  • the bottom surfaces of the plurality of batteries 12 are in contact with the lower flange portion 6 b of the restraint member 6 via the separator 14, and the upper surfaces are in contact with the upper flange portion 6 b of the restraint member 6 via the separator 14.
  • Vertical positioning is performed. In this state, the bus bar is electrically connected to the output terminal 22 of each battery 12 to obtain the battery stack 2. Thereafter, the cover member 8 is attached to the upper surface of the battery stack 2.
  • the battery module 1 is obtained by the above steps.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic structure of the battery 12.
  • the battery 12 has a flat rectangular parallelepiped outer can 18.
  • a substantially rectangular opening is provided on one surface of the outer can 18, and the electrode can, the electrolytic solution, and the like are accommodated in the outer can 18 through the opening.
  • a sealing plate 20 for sealing the inside of the outer can 18 is provided at the opening of the outer can 18.
  • the positive electrode terminal 22a is provided near one end in the longitudinal direction
  • the negative electrode terminal 22b is provided near the other end.
  • the sealing plate 20 and the output terminal 22 constitute a sealing body.
  • the outer can 18, the sealing plate 20 and the output terminal 22 are conductors, and are made of metal, for example.
  • the side on which the sealing body is provided is the top surface n of the battery 12, and the opposite side is the bottom surface of the battery 12.
  • the battery 12 has two main surfaces connecting the top surface n and the bottom surface. This major surface is the largest surface of the six surfaces of the battery 12. The remaining two surfaces excluding the top surface n, the bottom surface and the two main surfaces are the side surfaces of the battery 12.
  • the top surface n of the battery 12 is the top surface of the battery stack 2
  • the bottom surface of the battery 12 is the bottom surface of the battery stack 2.
  • the upper surface side of the battery stack 2 is vertically upward, and the bottom surface side of the battery stack 2 is vertically downward.
  • Battery 12 has on its surface a valve portion 24 for releasing the gas generated inside battery 12.
  • the valve portion 24 is provided between the pair of output terminals 22 of the sealing plate 20.
  • the valve portion 24 is configured to open when the internal pressure of the outer can 18 rises to a predetermined value or more, and to release the internal gas.
  • the valve part 24 is also called a safety valve or a vent part.
  • the battery 12 has an insulating film 42.
  • the insulating film 42 is, for example, a shrink tube, and is heated after housing the outer can 18. Thereby, the insulating film 42 shrinks and covers the surface of the outer can 18.
  • the insulating film 42 can suppress a short circuit between the adjacent batteries 12 or between the batteries 12 and the end plate 4 or the restraint member 6.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a schematic structure of the separator 14 and the heat conduction suppressing member 40.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a part of the battery module 1.
  • the two batteries 12 shown in FIG. 5 are distinguished, they are referred to as a battery 12 a and a battery 12 b.
  • illustration of the internal structure of the battery 12 and the cover member 8 is abbreviate
  • the separator 14 has a first portion 14 c extending between the two batteries 12 and a second portion 14 d extending from the end of the first portion 14 c to the battery 12 side, ie, the stacking direction X.
  • the first portion 14 c has a substantially rectangular flat plate shape, and the first portions 14 c extend between the main surfaces of the adjacent batteries 12 to insulate the external cans 18 of the adjacent batteries 12 from each other. Further, the top surface n, the bottom surface and the side surfaces of the battery 12 are covered by the second portion 14d. Thereby, the short circuit between the adjacent batteries 12 which may be caused due to dew condensation on the surface of the battery 12 or the end plate 4 can be suppressed.
  • the second portion 14 d has a notch 26 at a position corresponding to the output terminal 22 so that the output terminal 22 is exposed to the outside.
  • the second portion 14 d has an opening 28 at a position corresponding to the valve portion 24 so that the valve portion 24 is exposed to the outside.
  • a surrounding portion 30 projecting toward the cover member 8 is provided.
  • the second portion 14 d has a notch 32 at a position corresponding to the side surface and the bottom surface of the battery 12 so that a part of the side surface and the bottom surface of the battery 12 is exposed.
  • the separator 14 has a support portion 54 which protrudes toward the cover member 8 and supports the cover member 8.
  • the support portion 54 is provided on the second portion 14 d.
  • the support portions 54 are provided at both ends of the notch 26.
  • the pair of support portions 54 aligned in the horizontal direction Y with the notch 26 interposed therebetween defines the installation position of the bus bar.
  • the separator 14 also has a through hole 56.
  • the through hole 56 is disposed in the first portion 14 c and penetrates the first portion 14 c in the stacking direction X.
  • the through hole 56 has a substantially rectangular opening shape, and is disposed at a substantially central portion of the first portion 14c. Therefore, the first portion 14c is frame-shaped.
  • the heat conduction suppressing member 40 is fitted into the through hole 56.
  • the heat conduction suppressing member 40 is in the form of a sheet, and has a heat insulating material 44 and a laminate film 46.
  • the thickness of the heat conduction suppressing member 40 is, for example, 1 to 2 mm.
  • the heat insulating material 44 is in the form of a sheet, and has a structure in which a porous material such as silica xerogel is supported between the fibers of a fiber sheet made of non-woven fabric or the like.
  • Silica xerogels have a nano-sized void structure that regulates the movement of air molecules and have low thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of the heat insulating material 44 is about 0.018 to 0.024 W / m ⁇ K.
  • the heat insulating material 44 is useful as a heat insulating material used particularly in a narrow space.
  • the thermal conductivity of the thermal insulator 44 is lower than the thermal conductivity of air.
  • the battery module 1 can further suppress the heat conduction between the batteries 12 by providing the heat conduction suppressing member 40 as compared with the case where the air layer is provided as the heat insulating layer between the batteries 12.
  • the thermal conductivity of the thermal conductivity suppressing member 40 is much lower than the thermal conductivity of the separator 14.
  • the silica xerogel can stably maintain its structure against external pressure. For this reason, even if there is clamping in the stacking direction X by the constraining member 6, the heat insulating performance of the heat insulating material 44 can be stably maintained. Therefore, battery module 1 is provided with heat conduction suppressing member 40 so as to conduct heat conduction via the main surface between batteries 12 (arrow A in FIG. 5), as compared to the case where air layers are provided as heat insulation layers between batteries 12. Can be more stably suppressed. Furthermore, since the heat insulating material 44 has a thermal conductivity lower than that of air, the same heat insulating effect can be obtained with a thinner layer thickness than a layer of air. Therefore, the enlargement of the battery module 1 can be suppressed.
  • the laminate film 46 is a member for wrapping and protecting the entire heat insulating material 44.
  • the laminate film 46 can prevent the porous material in the heat insulating material 44 from falling off the fiber sheet. Further, the heat conduction suppressing member 40 can be easily adhered to the separator 14 by forming the heat conduction suppressing member 40 with the heat insulating material 44 covered with the laminate film 46.
  • the laminate film 46 is made of, for example, polyethylene terephthalate (PET).
  • the heat conduction suppressing member 40 has higher heat resistance than the separator 14. More specifically, the heat resistance of the heat insulating material 44 is higher than the heat resistance of the separator 14. More specifically, the fiber sheet contains fibers having a melting point higher than that of the separator 14, the porous material is made of a material having a melting point higher than that of the separator 14, or both.
  • the heat insulating material 44 has a melting point of 300 ° C. or higher.
  • the melting point of the fiber sheet and / or the porous material constituting the heat insulating material 44 is 300 ° C. or higher.
  • the melting point of the fibers constituting the fiber sheet is preferably 300 ° C. or higher.
  • the heat conduction suppressing member 40 By making the heat resistance of the heat conduction suppressing member 40 higher than the heat resistance of the separator 14, even when the separator 14 is melted by the heat generation of the battery 12, the heat conduction suppressing member 40 can be left. Therefore, even when the separator 14 is melted, the heat conduction suppressing member 40 can maintain the insulation between the batteries 12. Moreover, the state in which the heat conduction between the adjacent batteries 12 is suppressed can be maintained for a long time.
  • At least a portion of the heat conduction suppressing member 40 is accommodated in the through hole 56.
  • the heat insulating material 44 and a part of the laminate film 46 are inserted into the through holes 56.
  • the laminate film 46 has a flange portion 46 a overlapping the edge of the through hole 56 when viewed in the stacking direction X.
  • the flange portion 46a abuts on the surface of the first portion 14c and is fixed by an adhesive or the like.
  • the heat conduction suppressing member 40 is sandwiched between the battery 12 a and the battery 12 b in a state where the battery module 1 is assembled.
  • One main surface of the heat conduction suppressing member 40 abuts on the battery 12a.
  • the other main surface of the heat conduction suppressing member 40 abuts on the battery 12 b.
  • An end separator 15 is disposed between the end plate 4 and the battery 12a adjacent thereto. The end separator 15 does not have the through hole 56, and the heat conduction suppressing member 40 is not incorporated.
  • each battery 12 abuts on one main surface of the heat absorbing member 60.
  • the cooling plate 10 is in contact with the other main surface of the heat absorbing member 60. That is, each battery 12 is connected to the cooling plate 10 via the heat absorbing member 60 so as to be thermally conductive. Since the heat conduction suppressing member 40 intervenes between two adjacent cells 12, heat conduction between the main surfaces of the two cells 12a is suppressed. Therefore, the heat generated by each battery 12 is mainly dissipated to the cooling plate 10 through the heat absorbing member 60.
  • the heat capacity of the cooling plate 10 is larger than that of the battery stack 2. Therefore, while the batteries 12 are in the normal temperature state, the heat generated by each of the batteries 12 flows to the cooling plate 10. However, for example, when the temperature of the battery 12a rises excessively, the amount of heat released from the battery 12a to the cooling plate 10 becomes excessive, and the cooling plate 10 locally becomes high temperature, and heat flows back from the cooling plate 10 to the battery 12b. There is a risk of
  • the heat absorbing member 60 is interposed between the battery stack 2 and the cooling plate 10. Therefore, for example, when the battery 12a is overheated, when the heat flows from the battery 12a to the cooling plate 10, the heat absorbing agent 62 contained in the heat absorbing member 60 causes an endothermic reaction. As a result, the amount of heat released from the battery 12a to the cooling plate 10 is reduced, so that the cooling plate 10 can be prevented from becoming locally hot. In addition, even if the cooling plate 10 is locally heated to a high temperature, the heat absorbing agent 62 causes an endothermic reaction when heat flows from the cooling plate 10 to the battery 12b, so the amount of heat transfer from the cooling plate 10 to the battery 12b decreases. .
  • the temperature rise of the battery 12b can be suppressed. That is, by providing the heat absorbing member 60 between the battery stack 2 and the cooling plate 10, the movement of heat between the batteries 12 via the cooling plate 10 (heat conduction indicated by the arrow B in FIG. 5) is suppressed. be able to.
  • the heat absorbing member 60 is also interposed between the outermost battery 12 a and the end plate 4 in the stacking direction X.
  • the heat generated by the battery 12 a may flow to the battery 12 b via the end plate 4 and the cooling plate 10.
  • interposing the heat absorption member 60 between the battery 12a and the end plate 4 suppresses the transfer of heat from the battery 12a to the end plate 4 (heat conduction indicated by the arrow C in FIG. 5). it can. Thereby, the temperature rise of the battery 12b can be suppressed. That is, by providing the heat absorption member 60 between the battery stack 2 and the end plate 4, it is possible to suppress the transfer of heat between the batteries 12 via the end plate 4 and the cooling plate 10.
  • the battery module 1 extends in the stacking direction X and is adjacent to the battery stack 2 with the battery stack 2 having the plurality of batteries 12 and the heat conduction suppressing member 40.
  • a cooling plate 10 as a heat conductive member, and a heat absorbing member 60 interposed between the battery stack 2 and the cooling plate 10 are provided.
  • the cooling plate 10 adjacent to the battery stack 2 can form a heat conduction path between the batteries 12 There is sex.
  • the heat absorption member 60 is provided between the battery 12 and the cooling plate 10, and heat is absorbed by the heat absorbing agent 62, whereby the heat conduction from the overheated battery 12 to the cooling plate 10, Heat conduction to the battery 12 can be suppressed. Therefore, the chain of overheating can be further suppressed.
  • the endothermic reaction start temperature of the endothermic agent 62 is preferably 70 ° C. or higher. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of the endothermic reaction when the temperature of the battery 12 is normal, and to suppress the chain of overheating more reliably.
  • the endothermic reaction start temperature of the endothermic agent 62 is, for example, 400 ° C. or less.
  • the cooling plate 10 can be a heat conductive member constituting a heat conduction path between the batteries 12, the heat absorbing member 60 is disposed between the battery stack 2 and the cooling plate 10. It intervenes. As a result, it is possible to avoid that the cooling plate 10 having a function of cooling the battery 12 and which should originally contribute to the suppression of the chain of overheating is a cause of the chain of overheating.
  • the heat absorbing member 60 also intervenes between the battery stack 2 and the end plate 4. Thereby, heat conduction between the batteries 12 via the end plate 4 and the cooling plate 10 can be suppressed. Therefore, the chain of overheating can be further suppressed.
  • the separator 14 has a through hole 56 in a region overlapping with the battery 12 as viewed in the stacking direction X of the battery 12, and at least a part of the heat conduction suppressing member 40 is accommodated in the through hole 56.
  • the heat conduction suppressing member 40 is supported by the through holes 56, it is possible to prevent the heat conduction suppressing member 40 from shifting.
  • the through holes 56 can also be used to position the heat conduction suppressing member 40.
  • the through hole 56 can secure a housing space of at least a part of the heat conduction suppressing member 40. Thereby, it can suppress that the heat conduction suppressing member 40 is pressed excessively.
  • the heat conduction suppressing member 40 includes a fiber sheet, the heat conduction suppressing member 40 is easily elastically deformed.
  • the heat conduction suppressing member 40 can also be compressed by the tightening.
  • the dimensional change of the heat conduction suppressing member 40 can be suppressed by providing the through holes 56.
  • the heat insulation performance of the heat conduction suppressing member 40 depends on the thermal conductivity of the material constituting the heat conduction suppressing member 40 and the thickness of the heat conduction suppressing member 40. For this reason, by providing the through holes 56, the heat insulation performance of the heat conduction suppressing member 40 can be ensured more reliably.
  • the laminate film 46 of the heat conduction suppressing member 40 has a flange portion 46 a overlapping with the edge of the through hole 56.
  • the contact area between the heat conduction suppressing member 40 and the separator 14 can be increased. Thereby, the heat conduction suppressing member 40 and the separator 14 can be fixed more reliably. Further, since the periphery of the through hole 56 is sealed by the flange portion 46 a, it is possible to suppress the entry of condensed water or the like into the through hole 56.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a part of the battery module according to the second embodiment. In FIG. 6, the internal structure of the battery 12, the cover member 8 and the cooling plate 10 are not shown.
  • the battery module 1 (1 B) includes a battery stack 2 having a plurality of batteries 12, a plurality of separators 14 and a plurality of heat conduction suppressing members 40, a pair of end plates 4, a pair of restraint members 6, and a cover member 8. , The cooling plate 10, and the heat absorbing member 60 as main components.
  • the constraining member 6 is a thermally conductive member that extends in the stacking direction X of the battery 12 and is adjacent to the battery stack 2. Therefore, in the present embodiment, the heat absorbing member 60 is interposed between the constraining member 6 and the battery stack 2. As a result, the heat conduction from the overheated battery 12 to the restraint member 6 and the heat conduction from the restraint member 6 to the other batteries 12 can be suppressed. That is, by providing the heat absorption member 60 between the battery stack 2 and the restraint member 6, it is possible to suppress the transfer of heat between the batteries 12 via the restraint member 6. For this reason, a chain of overheating can be suppressed, and a decrease in performance of the battery module 1 can be avoided.
  • the heat absorbing member 60 may be interposed between the end plate 4 and the battery stack 2. Thereby, the heat transfer between the batteries 12 via the end plate 4 and the restraint member 6 can be suppressed.
  • an insulating member 70 made of polycarbonate (PC) or the like is interposed between the battery 12 and the heat absorbing member 60.
  • the insulating member 70 is fitted into, for example, the notch 32 of the separator 14. Thereby, the insulation of the battery 12 can be further improved.
  • the arrangement of the insulating member 70 and the heat absorbing member 60 may be reversed. That is, the heat absorbing member 60 may be disposed closer to the battery 12 than the insulating member 70, and the insulating member 70 may be disposed closer to the constraining member 6 than the heat absorbing member 60.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be combined with each other, or may be further modified such as various design changes based on the knowledge of those skilled in the art. Embodiments in which such combination or further modification is added are also included in the scope of the present invention.
  • the combination of each embodiment mentioned above and the new embodiment which arises by addition of modification to each embodiment mentioned above combine the embodiment combined and the effect of each modification.
  • the heat absorption member 60 may be disposed both between the cooling plate 10 and the battery stack 2 and between the restraint member 6 and the battery stack 2. Further, the heat conductive member subjected to the heat transfer suppression measure by the heat absorbing member 60 is not limited to the cooling plate 10 and the restraining member 6.
  • the heat conductive member may be a member which extends in the stacking direction X of the battery 12 to be adjacent to the battery stack 2 and to which heat may flow from the battery 12.
  • the heat conduction suppressing member 40 is fitted into the through hole 56 of the separator 14, but the present invention is not particularly limited to this configuration.
  • the separator 14 may not have the through hole 56 in the first portion 14c, and the heat conduction suppressing member 40 may be fixed to the main surface of the first portion 14c.
  • the heat conduction suppressing member 40 may be fixed to the main surface of the battery 12.
  • the heat conduction suppressing member 40 may be disposed inside the insulating film 42, that is, between the outer can 18 and the insulating film 42, or may be disposed outside the insulating film 42.
  • the separator 14 may be configured by an integral molding of a resin base member including the first portion 14 c and the second portion 14 d and the heat conduction suppressing member 40. Further, the separator 14 may be omitted, and the heat conduction suppressing member 40 may have a function as the separator 14.
  • the battery 12 is a prismatic battery, but the shape of the battery 12 is not particularly limited, and may be cylindrical or the like. Further, the number of the batteries 12 provided in the battery stack 2 is not particularly limited. Also, the battery 12 may not have the insulating film 42.

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Abstract

電池モジュールは、積層された複数の電池、および隣接する２つの電池の間に配置される熱伝導抑制部材を有する電池積層体と、電池の積層方向Ｘに延在し、電池積層体に隣接する熱伝導性部材と、電池積層体と熱伝導性部材との間に介在し、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤を含有する吸熱部材と、を備える。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関する。
　例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の電池が直列接続された構造を有する電池モジュールが知られている。特許文献１には、電池とセパレータとが交互に積層された構造を有する電池モジュールが開示されている。隣接する２つの電池間にセパレータを配置することで、２つの電池間を絶縁することができる。
特開２０１２－１８１９７２号公報
　上述の電池モジュールでは、使用中にある電池の温度が過度に上昇し、その熱が隣接する電池にも伝わってこの隣接する電池の温度も過度に上昇するという、過熱の連鎖が生じるおそれがある。過熱の連鎖によって、電池モジュールの性能が大幅に低下してしまう。本発明者らは、上述の電池モジュールについて鋭意研究を重ねた結果、従来の電池モジュールには、電池モジュールの性能の低下を抑制する上で改善の余地があることを認識するに至った。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池モジュールの性能の低下を抑制するための技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、電池モジュールである。当該電池モジュールは、積層された複数の電池、および隣接する２つの電池の間に配置される熱伝導抑制部材を有する電池積層体と、電池の積層方向に延在し、電池積層体に隣接する熱伝導性部材と、電池積層体と熱伝導性部材との間に介在し、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤を含有する吸熱部材と、を備える。
　本発明によれば、電池モジュールの性能の低下を抑制することができる。
実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す斜視図である。 電池モジュールの分解斜視図である。 電池の概略構造を示す斜視図である。 セパレータおよび熱伝導抑制部材の概略構造を示す斜視図である。 電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。 実施の形態２に係る電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、同一の部材であっても、各図面間で縮尺等が若干相違する場合もあり得る。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合、特に言及がない限りいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る電池モジュールの概略構造を示す斜視図である。図２は、電池モジュールの分解斜視図である。なお、図２ではカバー部材８の図示を省略している。電池モジュール１（１Ａ）は、電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、一対の拘束部材６と、カバー部材８と、冷却板１０と、吸熱部材６０とを主な構成として備える。
　電池積層体２は、複数の電池１２と、複数のセパレータ１４と、複数の熱伝導抑制部材４０（図４参照）とを有する。本実施の形態では、一例として８個の電池１２がバスバー（図示せず）により直列に接続されて、電池積層体２が形成されている。
　各電池１２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池１２は、いわゆる角形電池である。複数の電池１２は、隣り合う電池１２の主表面同士が対向するようにして積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池１２の積層には、複数の電池１２を水平に並べることも含まれる。
　隣接する２つの電池１２は、一方の電池１２の正極の出力端子２２（正極端子２２ａ）と他方の電池１２の負極の出力端子２２（負極端子２２ｂ）とが隣り合うように配列される。以下では、出力端子２２の極性を区別する必要がない場合、正極端子２２ａと負極端子２２ｂとをまとめて出力端子２２と称する。隣り合う正極端子２２ａと負極端子２２ｂとは、バスバーを介して電気的に直列に接続される。なお、隣接する２つの電池１２の同極性の出力端子２２同士をバスバーで接続する場合もあり得る。
　セパレータ１４は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータ１４は、隣接する２つの電池１２の間に配置されて、当該２つの電池１２間を電気的に絶縁する。セパレータ１４を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。
　熱伝導抑制部材４０は、隣接する２つの電池１２の間に配置されて、当該２つの電池１２間の熱伝導を抑制する。また、熱伝導抑制部材４０は絶縁性を有する。熱伝導抑制部材４０は、セパレータ１４に組み付けられる（図４参照）。
　積層された複数の電池１２、複数のセパレータ１４および複数の熱伝導抑制部材４０は、一対のエンドプレート４で挟まれる。一対のエンドプレート４は、電池１２の積層方向Ｘ（図１および図２において矢印Ｘで示す方向）における電池積層体２の両端に配置される。エンドプレート４は、例えば金属板からなる。エンドプレート４の主表面には、締結ねじ１６が螺合するねじ穴（図示せず）が設けられる。エンドプレート４と、これに隣接する電池１２との間には、熱伝導抑制部材４０を組み付けていない端部用セパレータ１５が配置される。これにより、電池１２とエンドプレート４との間を絶縁することができる。端部用セパレータ１５は、例えばセパレータ１４と同様の樹脂材料で構成される。
　一対の拘束部材６は、バインドバーとも呼ばれ、電池１２の積層方向Ｘと直交する水平方向Ｙ（図１および図２において矢印Ｙで示す方向）に配列される。一対の拘束部材６の間には、電池積層体２および一対のエンドプレート４が配置される。拘束部材６は、電池積層体２の側面に平行な矩形状の平面部６ａと、平面部６ａの各辺の端部から電池積層体２側に突出する庇部６ｂとを有する。拘束部材６は、例えば矩形状の金属板の各辺に折り曲げ加工を施すことで形成することができる。拘束部材６によって、複数の電池１２、セパレータ１４および熱伝導抑制部材４０が積層方向Ｘに挟みこまれる。
　電池１２の積層方向Ｘにおいて対向する２つの庇部６ｂには、締結ねじ１６が挿通される貫通孔（図示せず）が設けられる。平面部６ａには、電池積層体２の側面を露出させる開口部６ｄが設けられる。開口部６ｄは、電池１２の積層方向Ｘの外力に対する拘束部材６の剛性に極力影響しないよう配置されることが好ましい。これにより、拘束部材６の剛性を維持しながら、拘束部材６の軽量化を図ることができる。なお、拘束部材６には、必要に応じて複数の開口部を設けてもよい。
　カバー部材８は、トップカバーとも呼ばれ、鉛直方向Ｚ（図１および図２において矢印Ｚで示す方向）で電池積層体２と重なるように配置される。カバー部材８は、電池積層体２における電池１２の出力端子２２が突出する側に配置される。カバー部材８は、電池積層体２の上面の形状に合わせた形状を有する、板状の部材である。カバー部材８により、電池１２の出力端子２２、バスバー、後述する弁部２４等への結露水や塵埃等の接触が防止される。カバー部材８は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。カバー部材８を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂が例示される。カバー部材８は、ネジや周知の係止機構を含む周知の固定構造（図示せず）により、電池積層体２の上面に固定することができる。また、カバー部材８は、両端部が電池積層体２の上部を挟み込むことで電池積層体２に固定される構造であってもよい。
　冷却板１０は、複数の電池１２を冷却するための機構である。冷却板１０は、金属等の熱伝導性を有する材料で構成される。電池積層体２は、冷却板１０の主表面上に載置される。したがって、冷却板１０は、電池１２の積層方向Ｘに延在し、電池積層体２に隣接する熱伝導性部材である。各電池１２は、冷却板１０との間で熱交換することで冷却される。冷却板１０には、冷媒が内部を流通する冷媒管（図示せず）を設けてもよい。
　吸熱部材６０は、熱伝導性部材である冷却板１０と電池積層体２との間に介在する、平板状の部材である。また、本実施の形態では、吸熱部材６０は電池積層体２とエンドプレート４との間にも介在する（図５参照）。図２における吸熱部材６０の断面図に示すように、吸熱部材６０は、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤６２を含有する。一例として、吸熱部材６０は、シート状やゲル状の伝熱材６４に吸熱剤６２を充填した構造を有する。吸熱剤６２としては、水酸化アルミニウム（吸熱反応開始温度約２００℃）、炭酸水素ナトリウム（吸熱反応開始温度約１３０℃）、水酸化マグネシウム（吸熱反応開始温度約３７０℃）等が例示される。伝熱材６４としては、熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上のシリコン系ゴムやゲル、あるいは熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上のアクリル系ゴムやゲル等が例示される。
　電池モジュール１は、例えば以下のようにして組み立てられる。すなわち、まず熱伝導抑制部材４０がセパレータ１４に組み付けられる。熱伝導抑制部材４０の組み付け方法については後に詳細に説明する。続いて、熱伝導抑制部材４０が組み付けられた複数のセパレータ１４と複数の電池１２とが交互に配列されて、電池積層体２が形成される。そして、電池積層体２が一対のエンドプレート４で挟まれて、集合体が形成される。この集合体に、一対の拘束部材６が取り付けられる。集合体の一部は、各拘束部材６における４つの庇部６ｂで囲まれる空間に進入する。また、各拘束部材６は、貫通孔がエンドプレート４のねじ穴と重なるように位置合わせされる。この状態で、締結ねじ１６が貫通孔に挿通され、またねじ穴に螺合される。この結果、電池積層体２が一対のエンドプレート４と一対の拘束部材６とによって締結される。
　複数の電池１２は、拘束部材６によって電池１２の積層方向Ｘに締め付けられることで、積層方向Ｘの位置決めがなされる。また、複数の電池１２は、底面がセパレータ１４を介して拘束部材６の下側の庇部６ｂに当接し、上面がセパレータ１４を介して拘束部材６の上側の庇部６ｂに当接することで、上下方向の位置決めがなされる。この状態で、各電池１２の出力端子２２にバスバーが電気的に接続されて、電池積層体２が得られる。その後、カバー部材８が電池積層体２の上面に取り付けられる。以上の工程により、電池モジュール１が得られる。
　続いて、電池１２、セパレータ１４および熱伝導抑制部材４０の構造と、吸熱部材６０の配置とを詳細に説明する。図３は、電池１２の概略構造を示す斜視図である。電池１２は、扁平な直方体形状の外装缶１８を有する。外装缶１８の一面には略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶１８に電極体や電解液等が収容される。外装缶１８の開口には、外装缶１８の内部を封止する封口板２０が設けられる。封口板２０には、長手方向の一端寄りに正極端子２２ａが設けられ、他端寄りに負極端子２２ｂが設けられる。封口板２０と出力端子２２とで封口体が構成される。外装缶１８、封口板２０および出力端子２２は導電体であり、例えば金属製である。
　本実施の形態では、封口体が設けられる側を電池１２の上面ｎ、反対側を電池１２の底面とする。また、電池１２は、上面ｎおよび底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池１２が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。上面ｎ、底面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池１２の側面とする。電池１２の上面ｎ側を電池積層体２の上面とし、電池１２の底面側を電池積層体２の底面とする。また便宜上、電池積層体２の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体２の底面側を鉛直方向下方とする。
　電池１２は、電池１２内部で発生したガスを放出するための弁部２４を表面に有する。本実施の形態では、封口板２０における一対の出力端子２２の間に弁部２４が設けられる。弁部２４は、外装缶１８の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。弁部２４は、安全弁あるいはベント部とも呼ばれる。
　また、電池１２は、絶縁フィルム４２を有する。絶縁フィルム４２は、例えばシュリンクチューブであり、外装缶１８を収容した後に加熱される。これにより絶縁フィルム４２は収縮し、外装缶１８の表面を被覆する。絶縁フィルム４２により、隣り合う電池１２間、あるいは電池１２とエンドプレート４や拘束部材６との間の短絡を抑制することができる。
　図４は、セパレータ１４および熱伝導抑制部材４０の概略構造を示す斜視図である。図５は、電池モジュール１の一部を模式的に示す断面図である。以下では、図５に示される２つの電池１２を区別する場合、電池１２ａ、電池１２ｂと称する。また、図５では、電池１２の内部構造とカバー部材８の図示を省略している。
　セパレータ１４は、２つの電池１２間に延在する第１部分１４ｃと、第１部分１４ｃの端部から電池１２の側、すなわち積層方向Ｘに延在する第２部分１４ｄとを有する。第１部分１４ｃは略矩形の平板状であり、第１部分１４ｃが隣り合う電池１２の主表面間に延在することで、隣り合う電池１２の外装缶１８同士が絶縁される。また、第２部分１４ｄによって、電池１２の上面ｎ、底面および側面が覆われる。これにより、電池１２またはエンドプレート４の表面での結露等が原因で生じ得る、隣り合う電池１２間の短絡を抑制することができる。
　第２部分１４ｄは、出力端子２２に対応する位置に、出力端子２２が外部に露出するよう切り欠き２６を有する。また、第２部分１４ｄは、弁部２４に対応する位置に、弁部２４が外部に露出するよう開口部２８を有する。開口部２８の端部には、カバー部材８の側に突出する囲繞部３０が設けられる。また、第２部分１４ｄは、電池１２の側面および底面に対応する位置に、電池１２の側面および底面の一部が露出するように切り欠き３２を有する。電池モジュール１が組み立てられた状態で、第２部分１４ｄは、拘束部材６と電池１２の間に位置する。これにより、拘束部材６と電池１２の接触を防止することができる。
　また、セパレータ１４は、カバー部材８側に突出してカバー部材８を支持する支持部５４を有する。支持部５４は、第２部分１４ｄに設けられる。本実施の形態では、支持部５４は切り欠き２６の両端部に設けられている。切り欠き２６を挟んで水平方向Ｙに並ぶ一対の支持部５４は、バスバーの設置位置を規定している。また、セパレータ１４は貫通孔５６を有する。貫通孔５６は、第１部分１４ｃに配置されて、積層方向Ｘに第１部分１４ｃを貫通する。貫通孔５６は、略矩形の開口形状を有し、第１部分１４ｃの略中央部に配置される。したがって、第１部分１４ｃは枠状である。貫通孔５６には、熱伝導抑制部材４０が嵌め込まれる。
　熱伝導抑制部材４０はシート状であり、断熱材４４と、ラミネートフィルム４６とを有する。熱伝導抑制部材４０の厚さは、例えば１～２ｍｍである。断熱材４４はシート状であり、不織布等からなる繊維シートの繊維間に、シリカキセロゲル等の多孔質材が担持された構造を有する。シリカキセロゲルは、空気分子の運動を規制するナノサイズの空隙構造を有し、熱伝導率が低い。断熱材４４の熱伝導率は、約０．０１８～０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋである。断熱材４４は、特に狭スペースで使用される断熱材として有用である。断熱材４４の熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも低い。このため、電池モジュール１は、熱伝導抑制部材４０を備えることで、電池１２間に断熱層として空気の層を備える場合よりも、電池１２間の熱伝導をより抑制することができる。また、熱伝導抑制部材４０の熱伝導率は、セパレータ１４の熱伝導率よりもはるかに低い。
　また、シリカキセロゲルは外部からの押圧に対してその構造を安定的に維持することができる。このため、拘束部材６による積層方向Ｘの締め付けがあっても、断熱材４４の断熱性能を安定的に維持することができる。したがって、電池モジュール１は、熱伝導抑制部材４０を備えることで、電池１２間に断熱層として空気の層を備える場合よりも、電池１２間の主表面経由での熱伝導（図５において矢印Ａで示す熱伝導）をより安定的に抑制することができる。さらに、断熱材４４は空気よりも熱伝導率が低いため、空気の層に比べてより薄い層厚で同程度の断熱効果を得ることができる。よって、電池モジュール１の大型化を抑制することができる。
　ラミネートフィルム４６は、断熱材４４の全体を包んで保護するための部材である。ラミネートフィルム４６により、断熱材４４における多孔質材が繊維シートから脱落することを抑制することができる。また、熱伝導抑制部材４０を、ラミネートフィルム４６で断熱材４４を被覆した構造とすることで、熱伝導抑制部材４０をセパレータ１４に接着させやすくすることができる。ラミネートフィルム４６は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等からなる。
　熱伝導抑制部材４０は、セパレータ１４よりも耐熱性が高い。より具体的には、断熱材４４の耐熱性がセパレータ１４の耐熱性よりも高い。さらに具体的には、繊維シートがセパレータ１４よりも融点が高い繊維を含むか、多孔質材がセパレータ１４よりも融点が高い物質からなるか、あるいはその両方である。例えば、断熱材４４は、融点が３００℃以上である。具体的には、断熱材４４を構成する繊維シートおよび／または多孔質材の融点が３００℃以上である。特に、繊維シートを構成する繊維の融点を３００℃以上とすることが好ましい。これにより、断熱材４４が高温に曝された場合であっても、繊維シートが多孔質材を担持した状態を維持することができる。
　熱伝導抑制部材４０の耐熱性をセパレータ１４の耐熱性よりも高くすることで、電池１２の発熱によりセパレータ１４が溶融した場合であっても、熱伝導抑制部材４０を残存させることができる。このため、セパレータ１４が溶融した場合であっても、熱伝導抑制部材４０により電池１２間の絶縁を維持することができる。また、隣り合う電池１２間の熱伝導が抑制された状態を、より長期間維持することができる。
　熱伝導抑制部材４０は、少なくとも一部が貫通孔５６に収容される。本実施の形態の熱伝導抑制部材４０は、断熱材４４と、ラミネートフィルム４６の一部が貫通孔５６に挿入されている。ラミネートフィルム４６は、積層方向Ｘから見て貫通孔５６の縁部と重なるフランジ部４６ａを有する。フランジ部４６ａは、第１部分１４ｃの表面に当接し、接着剤等で固定される。
　熱伝導抑制部材４０は、電池モジュール１が組み立てられた状態で、電池１２ａと電池１２ｂとで挟まれる。熱伝導抑制部材４０の一方の主表面は、電池１２ａに当接する。熱伝導抑制部材４０の他方の主表面は、電池１２ｂに当接する。エンドプレート４と、これに隣接する電池１２ａとの間には、端部用セパレータ１５が配置される。端部用セパレータ１５は貫通孔５６を有せず、熱伝導抑制部材４０が組み込まれていない。
　各電池１２の底面は、吸熱部材６０の一方の主表面に当接する。吸熱部材６０の他方の主表面には、冷却板１０が当接する。つまり、各電池１２は、吸熱部材６０を介して冷却板１０に熱伝導可能に接続される。隣り合う２つの電池１２間には熱伝導抑制部材４０が介在しているため、２つの電池１２ａの主表面間での熱伝導は抑制される。したがって、各電池１２で発生する熱は主に、吸熱部材６０を介して冷却板１０に放熱される。
　冷却板１０は、電池積層体２に比べて熱容量が大きい。このため、電池１２が通常の温度状態にあるうちは、各電池１２で発生する熱は冷却板１０に流れる。しかしながら、例えば電池１２ａの温度が過度に上昇した場合、電池１２ａから冷却板１０への放熱量が過大となって冷却板１０が局所的に高温になり、冷却板１０から電池１２ｂへ熱が逆流するおそれがある。
　これに対し、本実施の形態に係る電池モジュール１は、電池積層体２と冷却板１０との間に吸熱部材６０が介在している。したがって、例えば電池１２ａが過熱状態に陥った場合、電池１２ａから冷却板１０へ熱が流れる際に、吸熱部材６０に含有される吸熱剤６２が吸熱反応を起こす。これにより、電池１２ａから冷却板１０への放熱量が減少するため、冷却板１０が局所的に高温になることを抑制することができる。また、冷却板１０が局所的に高温になっても、冷却板１０から電池１２ｂへ熱が流れる際に吸熱剤６２が吸熱反応を起こすため、冷却板１０から電池１２ｂへの伝熱量が減少する。これにより、電池１２ｂの温度上昇を抑制することができる。つまり、電池積層体２と冷却板１０との間に吸熱部材６０を設けることで、冷却板１０を介した電池１２間での熱の移動（図５において矢印Ｂで示す熱伝導）を抑制することができる。
　また、吸熱部材６０は、積層方向Ｘにおける最外側の電池１２ａとエンドプレート４との間にも介在する。電池１２ａで発生する熱は、エンドプレート４および冷却板１０を介して電池１２ｂに流れるおそれがある。これに対し、電池１２ａとエンドプレート４との間に吸熱部材６０を介在させることで、電池１２ａからエンドプレート４への熱の移動（図５において矢印Ｃで示す熱伝導）を抑制することができる。これにより、電池１２ｂの温度上昇を抑制することができる。つまり、電池積層体２とエンドプレート４との間に吸熱部材６０を設けることで、エンドプレート４および冷却板１０を介した電池１２間での熱の移動を抑制することができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る電池モジュール１は、複数の電池１２および熱伝導抑制部材４０を有する電池積層体２と、積層方向Ｘに延在して電池積層体２に隣接する熱伝導性部材としての冷却板１０と、電池積層体２と冷却板１０との間に介在する吸熱部材６０とを備える。隣接する２つの電池１２間に熱伝導抑制部材４０を設けることで、電池モジュール１の使用中に任意の電池１２の温度が過度に上昇しても、その熱が当該電池１２の主表面を介して、隣接する電池１２に伝達することを抑制することができる。したがって、過熱の連鎖を抑制することができる。
　一方で、熱伝導抑制部材４０によって隣り合う電池１２間での直接の熱伝達が抑制される結果、電池積層体２に隣接する冷却板１０が電池１２間の熱伝導経路を構成してしまう可能性がある。これに対し、電池１２と冷却板１０との間に吸熱部材６０を設けて吸熱剤６２により熱を吸収することで、過熱した電池１２から冷却板１０への熱伝導と、冷却板１０から他の電池１２への熱伝導とを抑制することができる。このため、過熱の連鎖をより一層抑制することができる。
　以上より、本実施の形態によれば、過熱の連鎖に起因する電池モジュール１の性能の低下を回避することができる。また、本実施の形態に係る電池モジュール１によれば、万が一、電池１２が熱暴走した場合であっても、熱暴走の連鎖を抑制することができる。吸熱剤６２の吸熱反応開始温度は、好ましくは７０℃以上である。これにより、電池１２の温度が正常であるときに吸熱反応が起こることを抑制して、より確実に過熱の連鎖を抑制することができる。また、吸熱剤６２の吸熱反応開始温度は、例えば４００℃以下である。
　また、本実施の形態では、冷却板１０が電池１２間の熱伝導経路を構成する熱伝導性部材となり得ることに着目して、吸熱部材６０を電池積層体２と冷却板１０との間に介在させている。これにより、電池１２を冷却する機能を有し、本来であれば過熱の連鎖の抑制に寄与するはずの冷却板１０が、過熱の連鎖の原因となることを回避することができる。
　また、本実施の形態では、電池積層体２とエンドプレート４との間にも吸熱部材６０が介在する。これにより、エンドプレート４および冷却板１０を介した電池１２間の熱伝導を抑制することができる。このため、過熱の連鎖をより一層抑制することができる。
　また、セパレータ１４は、電池１２の積層方向Ｘから見て電池１２と重なる領域に貫通孔５６を有し、熱伝導抑制部材４０の少なくとも一部が貫通孔５６に収容される。これにより、熱伝導抑制部材４０を設けることによる電池モジュール１の大型化を抑制することができる。また、貫通孔５６によって熱伝導抑制部材４０が支持されるため、熱伝導抑制部材４０のずれを防止することができる。また、貫通孔５６は、熱伝導抑制部材４０の位置決めに利用することもできる。
　さらに、貫通孔５６により熱伝導抑制部材４０の少なくとも一部の収容空間を確保することができる。これにより、熱伝導抑制部材４０が過度に押圧されることを抑制することができる。特に、熱伝導抑制部材４０に繊維シートが含まれる場合には、熱伝導抑制部材４０は弾性変形しやすい。拘束部材６によって複数の電池１２が積層方向Ｘに締め付けられると、この締め付けによって熱伝導抑制部材４０も圧縮され得る。これに対し、貫通孔５６を設けることで、熱伝導抑制部材４０の寸法変化を抑制することができる。熱伝導抑制部材４０の断熱性能は、熱伝導抑制部材４０を構成する材料の熱伝導率と、熱伝導抑制部材４０の厚さに依存する。このため、貫通孔５６を設けることで、熱伝導抑制部材４０の断熱性能をより確実に確保することができる。
　また、熱伝導抑制部材４０のラミネートフィルム４６は、貫通孔５６の縁部と重なるフランジ部４６ａを有する。フランジ部４６ａを設けることで、熱伝導抑制部材４０とセパレータ１４との接触面積を増やすことができる。これにより、熱伝導抑制部材４０とセパレータ１４とをより確実に固定することができる。また、貫通孔５６の周囲がフランジ部４６ａによってシールされるため、貫通孔５６への結露水等の進入を抑制することができる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２に係る電池モジュールは、吸熱部材６０の配置が異なる点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池モジュールについて実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図６は、実施の形態２に係る電池モジュールの一部を模式的に示す断面図である。図６では、電池１２の内部構造、カバー部材８および冷却板１０の図示を省略している。
　電池モジュール１（１Ｂ）は、複数の電池１２、複数のセパレータ１４および複数の熱伝導抑制部材４０を有する電池積層体２と、一対のエンドプレート４と、一対の拘束部材６と、カバー部材８と、冷却板１０と、吸熱部材６０とを主な構成として備える。
　拘束部材６は、電池１２の積層方向Ｘに延在し、電池積層体２に隣接する熱伝導性部材である。そこで、本実施の形態では、拘束部材６と電池積層体２との間に吸熱部材６０が介在する。これにより、過熱した電池１２から拘束部材６への熱伝導と、拘束部材６から他の電池１２への熱伝導とを抑制することができる。つまり、電池積層体２と拘束部材６との間に吸熱部材６０を設けることで、拘束部材６を介した電池１２間での熱の移動を抑制することができる。このため、過熱の連鎖を抑制することができ、電池モジュール１の性能の低下を回避することができる。
　実施の形態１と同様に、吸熱部材６０はエンドプレート４と電池積層体２との間にも介在してもよい。これにより、エンドプレート４および拘束部材６を介した電池１２間での熱の移動を抑制することができる。
　また、ポリカーボネート（ＰＣ）等からなる絶縁部材７０が、電池１２と吸熱部材６０との間に介在することが好ましい。絶縁部材７０は、例えばセパレータ１４の切り欠き３２に嵌め込まれる。これにより、電池１２の絶縁性をより高めることができる。なお、絶縁部材７０と吸熱部材６０との配置は、逆であってもよい。すなわち、吸熱部材６０が絶縁部材７０よりも電池１２側に配置され、絶縁部材７０が吸熱部材６０よりも拘束部材６側に配置されてもよい。
　本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えたりすることも可能であり、そのように組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した各実施の形態同士の組み合わせ、および上述した各実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、および変形それぞれの効果をあわせもつ。
　吸熱部材６０は、冷却板１０と電池積層体２との間、および拘束部材６と電池積層体２との間の両方に配置されてもよい。また、吸熱部材６０によって伝熱抑制対策が施される熱伝導性部材は、冷却板１０および拘束部材６に限定されない。当該熱伝導性部材は、電池１２の積層方向Ｘに延在して電池積層体２に隣接し、電池１２から熱が流入する可能性がある部材であればよい。
　上述した各実施の形態では、熱伝導抑制部材４０はセパレータ１４の貫通孔５６に嵌め込まれているが、特にこの構成に限定されない。例えば、セパレータ１４が第１部分１４ｃに貫通孔５６を有せず、熱伝導抑制部材４０が第１部分１４ｃの主表面に固定されてもよい。また、熱伝導抑制部材４０は、電池１２の主表面に固定されてもよい。この場合、熱伝導抑制部材４０は、絶縁フィルム４２の内側、つまり外装缶１８と絶縁フィルム４２との間に配置されてもよいし、絶縁フィルム４２の外側に配置されてもよい。また、セパレータ１４は、第１部分１４ｃおよび第２部分１４ｄを含む樹脂製のベース部材と熱伝導抑制部材４０との一体成形物で構成されてもよい。また、セパレータ１４を省略して、熱伝導抑制部材４０にセパレータ１４としての機能を持たせてもよい。
　上述した各実施の形態では、電池１２は角形電池であるが、電池１２の形状は特に限定されず円筒状等であってもよい。また、電池積層体２が備える電池１２の数も特に限定されない。また、電池１２は絶縁フィルム４２を有しなくともよい。
　以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　１　電池モジュール、
　２　電池積層体、
　４　エンドプレート、
　６　拘束部材、
　１０　冷却板、
　１２，４０　熱伝導抑制部材、
　６０　吸熱部材、
　６２　吸熱剤。

Claims (4)

  1. 　積層された複数の電池、および隣接する２つの前記電池の間に配置される熱伝導抑制部材を有する電池積層体と、
    　前記電池の積層方向に延在し、前記電池積層体に隣接する熱伝導性部材と、
    　前記電池積層体と前記熱伝導性部材との間に介在し、所定温度以上で吸熱反応を開始する吸熱剤を含有する吸熱部材と、を備えることを特徴とする電池モジュール。
  2. 　前記熱伝導性部材は、前記複数の電池を冷却する冷却板、および前記複数の電池を挟む拘束部材の少なくとも一方である請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記積層方向における前記電池積層体の両端に配置される一対のエンドプレートをさらに備え、
    　前記吸熱部材は、前記電池積層体と前記エンドプレートとの間に介在する請求項１または２に記載の電池モジュール。
  4. 　前記吸熱部材は、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の伝熱材と、前記伝熱材に充填された前記吸熱剤と、を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
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