電池モジュール
【課題】電池モジュールが、複数の角型セルを積層して構成されている場合に、スペース効率を低下させることなく、積層体の内部の温度のばらつきを抑制する。
【解決手段】電池モジュール１０は、ｎ個（ｎ≧２）のセル１２と、（ｎ＋１）個の断熱材（スペーサ３０、エンドプレート２２）と、を交互に積層したセル群１４を備えている。断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、セル群１４の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導性が小さくなっている。セル群１４の両端に配された断熱材の、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率は、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫである。
【解決手段】電池モジュール１０は、ｎ個（ｎ≧２）のセル１２と、（ｎ＋１）個の断熱材（スペーサ３０、エンドプレート２２）と、を交互に積層したセル群１４を備えている。断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、セル群１４の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導性が小さくなっている。セル群１４の両端に配された断熱材の、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率は、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関し、より具体的には、二次電池を含む電池モジュールを長寿命化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車の駆動用電源には、多数個の電池（二次電池）を直列に、あるいは並列と直列とを組み合わせて接続した電池集合体が用いられる。この電池集合体に、使用時の安全性を確保するための安全装置等を付加して１つにまとめたものを電池モジュールと呼ぶ。
【０００３】
そのような電池モジュールには、スペース効率（電池モジュールの単位体積あたりの電池容量）を上げるために、扁平な角型の電池を複数個積層したものがある。そのような電池モジュールにおいては、積層方向の両端に配された電池は最も放熱しやすく、電池の充放電時の発熱による温度上昇を抑えることが比較的容易である。これに対して、内側に積層された電池は、放熱し難く、それに隣接する電池からの熱が伝わることもあって、温度上昇を抑えることが困難である。
【０００４】
以上の結果、電池モジュールの内部に温度のばらつきが生じ、一部の電池が早期に劣化することがある。一部の電池が早期に劣化すると、電池モジュールは所期の性能を維持できなくなり、全体として短寿命化してしまう。
【０００５】
この点に関連して、特許文献１では、積層された各々の電池の間に冷媒通路を形成するとともに、その通路の幅を、積層方向の中央寄りの通路ほど大きくすることが提案されている。これにより、積層方向の中央に近い冷媒通路の流量を大きくすることができ、中央部の電池をよりよく冷却できる。その結果、電池温度のばらつきを抑制することができる、と主張されている。
【０００６】
特許文献２では、積層された各々の電池の間に断熱スペーサを配置するとともに、中央寄りに配置される断熱スペーサの断熱性を、端部寄りに配置される断熱スペーサの断熱性よりも大きくすることが提案されている。これにより、中央部の電池が、周囲の電池の発熱により加温されることが防止されるので、電池温度のばらつきを抑制することができる、と主張されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３３１９３２号公報
【特許文献２】特開２００５−３１７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１では、電池積層体の中央寄りの冷媒通路の幅をかなり大きくする必要があり、電池モジュールの体積が全体として大きくなる。電池モジュールの無用な体積の増大は、スペース効率の悪化に直結するために、スペース効率の向上が求められている現状では、実施が困難である。
【０００９】
一方、特許文献２で提案されている従来技術では、各電池の間に冷媒通路が無いために、外気温度が高いときには、特に中央部の電池が高温となり、電池モジュールの短寿命化が促進されるおそれがある。また、端部に配置された断熱スペーサの断熱性が小さいために、車載の電池モジュール等では、冬期の寒冷地等で、積層方向の端部の電池の温度が低くなりすぎて、十分な電力を車両に供給し得なくなることも考えられる。
【００１０】
本発明は、電池モジュールが、複数の角型セルを積層して構成されている場合に、スペース効率を低下させることなく、積層体の内部の温度のばらつきを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面は、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が小さくなっている、電池モジュールに関する。
【００１２】
本発明の他の局面は、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、同じ材料から形成され、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みが調整されている、電池モジュールに関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電池モジュールによれば、電池モジュールが、複数の角型セルを積層して構成されている場合に、スペース効率を低下させることなく、積層体の内部の温度のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。
【図３】拘束部材を示す斜視図である。
【図４】セル群の一部分を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材、もしくはスペーサと、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールに関する。（ｎ−１）個の第１断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が小さくなっている。
【００１６】
二次電池は、加温された状態で充放電を行うと、劣化が促進される。二次電池（角型セル）を積層した積層体を有する電池モジュールでは、充放電に伴う電池の発熱により、積層方向の温度分布は、中央に近づくほどに高くなりやすい。このような温度のばらつきが発生すると、高温となった一部のセルの劣化が促進されて、電池モジュールが全体として短寿命化してしまう。
【００１７】
そこで、各セルの間に配される第１断熱材の冷媒流路に、好ましくは外気温度等に基づいて流量を制御しながら冷媒を流通させることで、各セルの発熱による温度上昇を抑える一方で、各第１断熱材の断熱性を、積層体の中央から両端に向かうにつれて大きくする。これにより、端部寄りの電池ほど放熱しやすく低温となる傾向があるのを抑えることが可能となり、積層体の内部の温度のばらつきを抑えることができる。
【００１８】
各第１断熱材の断熱性を変えていく態様は、中央から端に向かうにつれて各第１断熱材の熱伝導率が、１つずつ徐々に小さくなる態様とすることができる。または、隣接するいくつかの（例えば３個）第１断熱材の熱伝導率の平均をとれば、中央から端に向かうにつれて、その平均値が徐々に小さくなっているようにしてもよい。または、隣接するいくつかの第１断熱材を１つのグループとするように、全ての第１断熱材をグループ分けして、各グループの熱伝導率の平均値が、中央から端に向かうにつれて徐々に小さくなるようにしてもよい。
【００１９】
ここで、積層体の両端に配された第１断熱材のＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率の好ましい範囲は、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫである。より好ましい熱伝導率の範囲は、０．２〜２Ｗ／ｍＫである。ここで、熱伝導率は、常温（２５℃）の環境下で測定した値である。
【００２０】
本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、積層体の積層方向の両端の外側に、さらに一対の第２断熱材が配置されている。第２断熱材の熱伝導量は、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さい。
【００２１】
積層体の両端に配されたセルは、外気により冷却されやすい。このため、寒冷地等では、両端のセルの温度が低くなりすぎて、十分な電力を供給できなくなることもある。そこで、積層体の両端のさらに外側に、熱伝導量の小さい、つまり断熱性の大きい第２断熱材を配して、積層体の両端面を介した熱の出入りを抑制する。これにより、積層体の両端に配されたセルが過度に冷却されることが防止される。また、積層体の両端に配されたセルの積層体の両端面を介した放熱を抑えることで、積層体の両端に配されたセルと、積層体の中央に配されたセルとの温度差が大きくなるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の他の形態に係る電池モジュールは、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルのうち、積層体の中央の角型セルの放熱係数Ｋ1と、積層体の両端に配された角型セルの放熱係数Ｋ2との比：Ｘ（＝Ｋ1／Ｋ2）と、（ｎ−１）個の第１断熱材のうち、積層体の中央に配された第１断熱材の熱伝導率κ1と、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導率κ2との比：Ｙ（＝κ1／κ2）とが、
０．８≦Ｘ／Ｙ≦１．２ （１）
の関係を満たしている。
【００２３】
ここで、放熱係数Ｋは、以下のようにして求めることができる。
複数個の角型セルと、同一の熱伝導率を有する断熱材とで構成された電池モジュールを加温した後、所定温度（Ｔａ）の環境下に設置し、かつ所定流量の空気を冷媒通路に流して冷却を行ったときの時間に対する各電池の温度（Ｔｂ）の変化率(ｄＴｂ／ｄｔ)を測定する。また、電池の熱容量（Ｍｂ）を測定する。このとき下記式（２）が成り立つ。
（ｄＴｂ／ｄｔ）＝Ｋ（Ｔｂ−Ｔａ）／Ｍｂ （２）
【００２４】
上記式（２）を時間ｔで積分すると、Ｔｂ=Ｔａ+Ａ・ｅｘｐ（（−Ｋ／Ｍｂ）ｔ）となり（Ａは積分定数）、これより下記式（３）が導かれる。
Ｌｎ（Ｔｂ−Ｔａ）＝Ｌｎ（Ａ）−（Ｋ/Ｍｂ）ｔ （３）
【００２５】
そして、電池温度の変化を測定し、縦軸にＬｎ（Ｔｂ−Ｔａ）をとり、横軸に時間ｔをとったグラフにプロットすると、そのグラフの傾きαから、放熱係数Ｋを下記式（４）により求めることができる。
Ｋ＝α・Ｍｂ （４）
【００２６】
上記不等式（１）の関係を満たすように、各第１断熱材の熱伝導率を調整することによって、積層体の内部の温度のばらつきを効果的に抑えることができる。
【００２７】
ここで、積層体の中央のセルとは、セルの個数が奇数であれば中央の１つのセルである。セルの個数が偶数であれば中央付近の２つのセルである。ここでいう放熱係数とは、当該セルと冷媒との間でやりとりされる単位時間あたりの熱量である。積層体の中央に配された第１断熱材とは、セルの個数が偶数であれば中央の１つの第１断熱材である。セルの個数が奇数であれば中央付近の２つの第１断熱材である。
【００２８】
ここで、一対の第２断熱材は、それぞれ、複数の部材から構成することができる。電池モジュールは、積層体の両端の外側に、積層体を拘束するためのエンドプレートを備えるものが多い。また、セル間に配される断熱材は、各セルを互いに絶縁する絶縁スペーサとして配置される場合が多い。したがって、積層体の両端には、エンドプレートとスペーサとがともに配置される場合がある。例えばこのような場合には、エンドプレートとスペーサとが第２断熱材である。エンドプレートが単独で積層体の両端に配される場合は、エンドプレートだけが第２断熱材である。
【００２９】
本発明のさらに他の形態に係る電池モジュールは、第１断熱材は、樹脂と、銅、アルミニウム、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭素よりなる群から選択される少なくとも１種を含むフィラーと、を含んでおり、その熱伝導率がフィラーの含有量により調整されている。樹脂には、ＧＦ−ＰＥＴ（ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニリンサルファイド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＡ(ポリアミド)、ＰＢＴ(ポリブチレンテレフタレート)、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタンエチレン-スチレン）等を使用することができる。
【００３０】
この構成によれば、第１断熱材の材料に含ませるフィラーの含有量を調整するだけで、各第１断熱材の断熱性を調整することができる。よって、全ての第１断熱材を同じ厚みにすることができるので、スペース効率を向上させることができる。ここで、フィラーの体積含有率を、１０〜８０％の範囲で調整することにより、第１断熱材の断熱性を広い範囲で調整することが可能である。
【００３１】
本発明のさらに他の形態に係る電池モジュールは、第１断熱材は、発泡樹脂を含んでおり、その熱伝導率が発泡樹脂の発泡倍率により調整される。発泡樹脂とは、発泡剤等により発泡させた樹脂であり、フィラー等を含む組成物であってもよい。樹脂には、ＧＦ−ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳ等を使用することができる。
【００３２】
この構成によれば、第１断熱材の材料である発泡樹脂の発泡倍率を調整するだけで、各第１断熱材の断熱性を調整することができる。よって、全ての第１断熱材を同じ厚みにすることができるので、スペース効率を向上させることができる。
【００３３】
本発明のさらに他の形態に係る電池モジュールにおいては、（ｎ−１）個の第１断熱材は、同じ材料から形成され、それぞれが冷媒流路を有するとともに、積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みが調整されている。
【００３４】
この構成によれば、同じ材料から作製される第１断熱材の厚みを変えるだけで、各第１断熱材の断熱性を調整することができる。よって、材料の調達コストを低減することができ、コストダウンが可能となる。しかも、特許文献１で冷媒通路の幅を変えている場合と比べて小さい厚みの変化で断熱性を変えることができる。よって、スペース効率の低下を特許文献１よりも抑えることができる。この場合の第１断熱材の材料は、ＧＦ−ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳ等が考えられる。この場合にも、第２断熱材の熱伝導量は、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さくするのが好ましい。
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの外観を斜視図により示す。図２に、図１の電池モジュールの内部構造を斜視図により示す。
電池モジュール１０は、所定数（図示例では１０個）の扁平角型のセル（二次電池）１２を、その厚み方向に１列に積層したセル群１４を含む。セル群１４の積層方向の両端の外側には、それぞれ、エンドプレート２２が配置されている。
【００３６】
一対のエンドプレート２２は、それぞれ、略長方形の形状を有しており、セル群１４を間に保持するように、棒状の４本の拘束部材２４により四隅が互いに拘束されている。エンドプレート２２の一対の長辺は、セル１２の上下方向（後述の封口板３６と、ケース３４の底面とを臨む方向）と平行である。エンドプレート２２の一対の短辺は、セル１２の幅方向（セル１２の厚み方向及び上下方向に垂直な方向）と平行である。
【００３７】
さらに、一対のエンドプレート２２は一対の長辺のそれぞれの中央部で棒状の連結部材２６により連結されている。セル群１４の、セル１２の上下方向の端部は、カバー板４６及び４８によりそれぞれ覆われている。
【００３８】
拘束部材２４の素材には、例えば、ＧＦ−ＰＥＴやＰＣのような、軽量かつ高強度のエンジニアリングプラスチックを使用するのが好ましい。連結部材２６には、例えば、アルマイト加工したアルミニウムを使用することができる。
【００３９】
図３に拘束部材の詳細を示す。拘束部材２４は、軸方向に等ピッチで並ぶ、１０個のセル係合部２４ａを有している。４本の拘束部材２４の各セル係合部２４ａに、１０個のセル１２の四隅がそれぞれ係合することにより、１０個のセル１２が４本の拘束部材２４により、一対のエンドプレート２２の間で保持される。
【００４０】
図４に、セル群の一部分を斜視図により示す。図４は、セル群１４から、隣り合う２つのセル１２を取り出したものである。
セル群１４において、隣り合う２つのセル１２の間には、セル１２を互いに絶縁するためのスペーサ３０が配置されている。
【００４１】
セル１２は、図示しない、正極、負極、およびこれらの間に介在させたセパレータで構成される発電要素を金属製の電池ケースに収納した二次電池である。このような二次電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が挙げられる。ニッケル水素電池の場合、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウム水溶液が用いられる。リチウムイオン電池の場合、正極にコバルト酸リチウム、負極に黒鉛などの炭素材料が用いられる。
【００４２】
より具体的には、セル１２は、一端部に開口を有する、有底角型のケース３４と、その開口を封口する封口板３６とを備えている。ケース３４及び封口板３６は、金属（例えば、アルミニウム）から形成されており、互いに導通されている。ケース３４は発電要素の正極と接続されており、封口板３６が、ケース３４とともにセル１２の正極端子として機能する。
【００４３】
封口板３６の表面には、負極と接続された負極端子３８、注液口４０及び薄肉部からなる防爆弁４２が設けられている。封口板３６と、負極端子３８とは絶縁されている。
【００４４】
セル１２の容量は、３Ａｈ〜１００Ａｈとすることができる。より好適なセル１２の容量の範囲は、５Ａｈ〜３０Ａｈであり、本発明は、そのような大型の二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）に好適に適用することができる。
【００４５】
セル群１４において、隣り合う２つのセル１２は、負極端子３８の設けられた封口板３６が同じ方を向くように積層されている。そして、隣り合う２つのセル１２のうち、一方のセル１２の正極端子（封口板３６）が、導体からなる接続板４４により、他方のセル１２の負極端子３８と接続されており、これにより、セル群１４の全てのセル１２が直列に接続されている。
【００４６】
セル群１４において、セル１２の積層方向の一端部のセル１２は、負極端子３８が負極外部端子５２と接続され、他端部のセル１２は、正極端子（封口板３６）が正極外部端子５４と接続されている。
【００４７】
次に、スペーサ３０を説明する。スペーサ３０は、薄板状であり、その少なくとも一部に、波板状部３２を有している。波板状部３２は、セル１２を冷却するための冷媒（例えば、空気）を流通させる、複数の平行な溝状の冷媒流路を有している。冷媒流路は、スペーサ３０の両面に同じピッチで、かつ各面の間で位置が半ピッチだけずれるように形成されている。セル１２は、溝状の冷媒流路と接しており、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却される。このように、スペーサ３０は、セル１２を冷却する冷却装置を含んでいる。
【００４８】
冷媒は、気体ポンプやファン等により冷媒流路に送ることができる。このとき、各セル１２を適切に冷却し得るように、外気温度、及び電池モジュールに接続された負荷機器（例えば、電気自動車）の消費電力に基づいて、冷媒の流量を制御装置により制御するのが好ましい。そのような制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit：マイクロプロセッサ）及びメモリから構成することができる。
【００４９】
または、電池モジュール１０を車両等に搭載する場合には、走行車両に掛かる風圧を利用して、冷媒を冷媒流路に送ってもよい。または、自然対流により、冷媒を冷媒流路に送ることもできる。
【００５０】
さらに、電池モジュール１０において、スペーサ３０は、セル群１４内部の温度のばらつきを抑制するように、各セル１２間の熱の移動を調節する熱移動調節機能を有している。より具体的には、各スペーサ３０は、セル群１４におけるセル１２の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、伝熱性が徐々に小さく（断熱性が徐々に大きく）なっている。以下、この点を詳細に説明する。
【００５１】
なお、スペーサ３０は、図１及び図２に示すように、セル群１４の積層方向の両端のセル１２のさらに外側に配置することもできる。以下、各セル１２の間に配置されるスペーサ３０を、両端のセル１２のさらに外側に配置されるスペーサ３０と対比して、セル間スペーサ（第１断熱材）という。両端のセル１２のさらに外側に配置されるスペーサ３０は、外縁スペーサという。
【００５２】
ここで、セル群１４の中央に配置されたセル間スペーサ（セル１２の個数が偶数であれば中央の１枚のスペーサ３０であり、セル１２の個数が奇数であれば中央付近の２枚のスペーサ３０である。）の熱伝導率κ1（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）と、セル群１４の両端に最も近いセル間スペーサの熱伝導率κ2との比：Ｙ（＝κ1／κ2）を考える。
【００５３】
また、セル群１４の中央部に配置されたセル１２（セル１２の個数が奇数であれば中央の１つのセル１２であり、セル１２の個数が偶数であれば中央付近の２つのセル１２である。）の放熱係数Ｋ1（単位：Ｗ／Ｋ）と、セル群１４の両端のセル１２の放熱係数Ｋ2との比：Ｘ（＝Ｋ1／Ｋ2）を考える。
【００５４】
電池モジュール１０においては、上述したように、各セル間スペーサが、セル群１４の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、断熱性が大きくなっている。このとき、下記不等式（１）を満たすように各セル間スペーサの熱伝導率を調整することで、セル群１４内部の温度のばらつきを効果的に抑制することができる。
０．８≦Ｘ／Ｙ≦１．２ （１）
このとき、セル群１４の両端のセル間スペーサのＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率は、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫとするのが好ましい。より好ましい熱伝導率は、０．２〜２Ｗ／ｍＫである。
【００５５】
さらに、セル群１４の両端に配置される断熱材（以下、端部断熱材という）の断熱性を考える。端部断熱材（第２断熱材）は、外縁スペーサがある場合には、その外縁スペーサとエンドプレート２２とを含む。外縁スペーサがない場合には、端部断熱材は、エンドプレート２２だけを含む。端部断熱材がエンドプレート２２だけを含む場合には、エンドプレート２２は絶縁部材から形成する必要がある。また、エンドプレート２２のセル群１４と対向する面には、セル１２を冷却する冷媒を流通させるための冷媒流路を設けるのが好ましい。
【００５６】
そして、端部断熱材の熱伝導量は、セル群１４の両端のセル間スペーサの熱伝導量よりも小さくするのが好ましい。このように、端部断熱材の断熱性を大きくすることにより、例え寒冷地であっても、両端部のセル１２が低温になりすぎて、十分な電力が得られなくなるのを防止することができる。また、セル群１４の両端に配されるセル１２の、セル群１４の両端面を介した放熱が抑えられるので、セル群１４の両端に配されるセル１２と、セル群１４の中央に配されるセル１２との間に大きな温度差が発生するのを防止することができる。よって、セル群１４の内部の温度のばらつきを抑えることができる。
【００５７】
スペーサ３０の材料には、例えば、ＧＦ−ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳ等の樹脂と、銅、アルミニウム、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、及び炭素等から構成されるフィラーとの混合物を使用することができる。フィラーの含有量を調整することにより、スペーサ３０（セル間スペーサ）の熱伝導率を調整することができる。ここで、フィラーの含有量は、１０〜８０％の範囲で調整することが可能である。
【００５８】
セル間スペーサの熱伝導率は、スペーサ３０を発泡樹脂から形成するとともに、その発泡倍率を調整することによって、調整することもできる。この構成によれば、材料の発泡樹脂の発泡倍率を調整するだけで、各スペーサの熱伝導率を断熱材の断熱性を調整することができる。
よって、スペーサの厚みを変える必要がないので、スペース効率を向上させることができる。
【００５９】
なお、セル間スペーサを全て同じ材料から形成し、セル群１４の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みを調整することによっても、各セル間の温度のばらつきを抑えることは可能である。この構成によれば、同じ材料から作製されるスペーサの厚みを変えるだけで、各スペーサの熱伝導量を調整することができる。よって、材料の調達コストを低減することができ、コストダウンが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の電源装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車用電源などの大容量かつ高出力用途として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０…電池モジュール、
１２…セル、
１４…セル群、
３４…電池ケース
３６…封口板、
３８…負極端子、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールに関し、より具体的には、二次電池を含む電池モジュールを長寿命化するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車の駆動用電源には、多数個の電池（二次電池）を直列に、あるいは並列と直列とを組み合わせて接続した電池集合体が用いられる。この電池集合体に、使用時の安全性を確保するための安全装置等を付加して１つにまとめたものを電池モジュールと呼ぶ。
【０００３】
そのような電池モジュールには、スペース効率（電池モジュールの単位体積あたりの電池容量）を上げるために、扁平な角型の電池を複数個積層したものがある。そのような電池モジュールにおいては、積層方向の両端に配された電池は最も放熱しやすく、電池の充放電時の発熱による温度上昇を抑えることが比較的容易である。これに対して、内側に積層された電池は、放熱し難く、それに隣接する電池からの熱が伝わることもあって、温度上昇を抑えることが困難である。
【０００４】
以上の結果、電池モジュールの内部に温度のばらつきが生じ、一部の電池が早期に劣化することがある。一部の電池が早期に劣化すると、電池モジュールは所期の性能を維持できなくなり、全体として短寿命化してしまう。
【０００５】
この点に関連して、特許文献１では、積層された各々の電池の間に冷媒通路を形成するとともに、その通路の幅を、積層方向の中央寄りの通路ほど大きくすることが提案されている。これにより、積層方向の中央に近い冷媒通路の流量を大きくすることができ、中央部の電池をよりよく冷却できる。その結果、電池温度のばらつきを抑制することができる、と主張されている。
【０００６】
特許文献２では、積層された各々の電池の間に断熱スペーサを配置するとともに、中央寄りに配置される断熱スペーサの断熱性を、端部寄りに配置される断熱スペーサの断熱性よりも大きくすることが提案されている。これにより、中央部の電池が、周囲の電池の発熱により加温されることが防止されるので、電池温度のばらつきを抑制することができる、と主張されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３３１９３２号公報
【特許文献２】特開２００５−３１７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１では、電池積層体の中央寄りの冷媒通路の幅をかなり大きくする必要があり、電池モジュールの体積が全体として大きくなる。電池モジュールの無用な体積の増大は、スペース効率の悪化に直結するために、スペース効率の向上が求められている現状では、実施が困難である。
【０００９】
一方、特許文献２で提案されている従来技術では、各電池の間に冷媒通路が無いために、外気温度が高いときには、特に中央部の電池が高温となり、電池モジュールの短寿命化が促進されるおそれがある。また、端部に配置された断熱スペーサの断熱性が小さいために、車載の電池モジュール等では、冬期の寒冷地等で、積層方向の端部の電池の温度が低くなりすぎて、十分な電力を車両に供給し得なくなることも考えられる。
【００１０】
本発明は、電池モジュールが、複数の角型セルを積層して構成されている場合に、スペース効率を低下させることなく、積層体の内部の温度のばらつきを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一局面は、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が小さくなっている、電池モジュールに関する。
【００１２】
本発明の他の局面は、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、同じ材料から形成され、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みが調整されている、電池モジュールに関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電池モジュールによれば、電池モジュールが、複数の角型セルを積層して構成されている場合に、スペース効率を低下させることなく、積層体の内部の温度のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の電池モジュールの内部構造を示す斜視図である。
【図３】拘束部材を示す斜視図である。
【図４】セル群の一部分を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材、もしくはスペーサと、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールに関する。（ｎ−１）個の第１断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が小さくなっている。
【００１６】
二次電池は、加温された状態で充放電を行うと、劣化が促進される。二次電池（角型セル）を積層した積層体を有する電池モジュールでは、充放電に伴う電池の発熱により、積層方向の温度分布は、中央に近づくほどに高くなりやすい。このような温度のばらつきが発生すると、高温となった一部のセルの劣化が促進されて、電池モジュールが全体として短寿命化してしまう。
【００１７】
そこで、各セルの間に配される第１断熱材の冷媒流路に、好ましくは外気温度等に基づいて流量を制御しながら冷媒を流通させることで、各セルの発熱による温度上昇を抑える一方で、各第１断熱材の断熱性を、積層体の中央から両端に向かうにつれて大きくする。これにより、端部寄りの電池ほど放熱しやすく低温となる傾向があるのを抑えることが可能となり、積層体の内部の温度のばらつきを抑えることができる。
【００１８】
各第１断熱材の断熱性を変えていく態様は、中央から端に向かうにつれて各第１断熱材の熱伝導率が、１つずつ徐々に小さくなる態様とすることができる。または、隣接するいくつかの（例えば３個）第１断熱材の熱伝導率の平均をとれば、中央から端に向かうにつれて、その平均値が徐々に小さくなっているようにしてもよい。または、隣接するいくつかの第１断熱材を１つのグループとするように、全ての第１断熱材をグループ分けして、各グループの熱伝導率の平均値が、中央から端に向かうにつれて徐々に小さくなるようにしてもよい。
【００１９】
ここで、積層体の両端に配された第１断熱材のＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率の好ましい範囲は、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫである。より好ましい熱伝導率の範囲は、０．２〜２Ｗ／ｍＫである。ここで、熱伝導率は、常温（２５℃）の環境下で測定した値である。
【００２０】
本発明の一形態に係る電池モジュールにおいては、積層体の積層方向の両端の外側に、さらに一対の第２断熱材が配置されている。第２断熱材の熱伝導量は、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さい。
【００２１】
積層体の両端に配されたセルは、外気により冷却されやすい。このため、寒冷地等では、両端のセルの温度が低くなりすぎて、十分な電力を供給できなくなることもある。そこで、積層体の両端のさらに外側に、熱伝導量の小さい、つまり断熱性の大きい第２断熱材を配して、積層体の両端面を介した熱の出入りを抑制する。これにより、積層体の両端に配されたセルが過度に冷却されることが防止される。また、積層体の両端に配されたセルの積層体の両端面を介した放熱を抑えることで、積層体の両端に配されたセルと、積層体の中央に配されたセルとの温度差が大きくなるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の他の形態に係る電池モジュールは、ｎ個（ｎ≧４）の角型セルのうち、積層体の中央の角型セルの放熱係数Ｋ1と、積層体の両端に配された角型セルの放熱係数Ｋ2との比：Ｘ（＝Ｋ1／Ｋ2）と、（ｎ−１）個の第１断熱材のうち、積層体の中央に配された第１断熱材の熱伝導率κ1と、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導率κ2との比：Ｙ（＝κ1／κ2）とが、
０．８≦Ｘ／Ｙ≦１．２ （１）
の関係を満たしている。
【００２３】
ここで、放熱係数Ｋは、以下のようにして求めることができる。
複数個の角型セルと、同一の熱伝導率を有する断熱材とで構成された電池モジュールを加温した後、所定温度（Ｔａ）の環境下に設置し、かつ所定流量の空気を冷媒通路に流して冷却を行ったときの時間に対する各電池の温度（Ｔｂ）の変化率(ｄＴｂ／ｄｔ)を測定する。また、電池の熱容量（Ｍｂ）を測定する。このとき下記式（２）が成り立つ。
（ｄＴｂ／ｄｔ）＝Ｋ（Ｔｂ−Ｔａ）／Ｍｂ （２）
【００２４】
上記式（２）を時間ｔで積分すると、Ｔｂ=Ｔａ+Ａ・ｅｘｐ（（−Ｋ／Ｍｂ）ｔ）となり（Ａは積分定数）、これより下記式（３）が導かれる。
Ｌｎ（Ｔｂ−Ｔａ）＝Ｌｎ（Ａ）−（Ｋ/Ｍｂ）ｔ （３）
【００２５】
そして、電池温度の変化を測定し、縦軸にＬｎ（Ｔｂ−Ｔａ）をとり、横軸に時間ｔをとったグラフにプロットすると、そのグラフの傾きαから、放熱係数Ｋを下記式（４）により求めることができる。
Ｋ＝α・Ｍｂ （４）
【００２６】
上記不等式（１）の関係を満たすように、各第１断熱材の熱伝導率を調整することによって、積層体の内部の温度のばらつきを効果的に抑えることができる。
【００２７】
ここで、積層体の中央のセルとは、セルの個数が奇数であれば中央の１つのセルである。セルの個数が偶数であれば中央付近の２つのセルである。ここでいう放熱係数とは、当該セルと冷媒との間でやりとりされる単位時間あたりの熱量である。積層体の中央に配された第１断熱材とは、セルの個数が偶数であれば中央の１つの第１断熱材である。セルの個数が奇数であれば中央付近の２つの第１断熱材である。
【００２８】
ここで、一対の第２断熱材は、それぞれ、複数の部材から構成することができる。電池モジュールは、積層体の両端の外側に、積層体を拘束するためのエンドプレートを備えるものが多い。また、セル間に配される断熱材は、各セルを互いに絶縁する絶縁スペーサとして配置される場合が多い。したがって、積層体の両端には、エンドプレートとスペーサとがともに配置される場合がある。例えばこのような場合には、エンドプレートとスペーサとが第２断熱材である。エンドプレートが単独で積層体の両端に配される場合は、エンドプレートだけが第２断熱材である。
【００２９】
本発明のさらに他の形態に係る電池モジュールは、第１断熱材は、樹脂と、銅、アルミニウム、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭素よりなる群から選択される少なくとも１種を含むフィラーと、を含んでおり、その熱伝導率がフィラーの含有量により調整されている。樹脂には、ＧＦ−ＰＥＴ（ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニリンサルファイド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＡ(ポリアミド)、ＰＢＴ(ポリブチレンテレフタレート)、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタンエチレン-スチレン）等を使用することができる。
【００３０】
この構成によれば、第１断熱材の材料に含ませるフィラーの含有量を調整するだけで、各第１断熱材の断熱性を調整することができる。よって、全ての第１断熱材を同じ厚みにすることができるので、スペース効率を向上させることができる。ここで、フィラーの体積含有率を、１０〜８０％の範囲で調整することにより、第１断熱材の断熱性を広い範囲で調整することが可能である。
【００３１】
本発明のさらに他の形態に係る電池モジュールは、第１断熱材は、発泡樹脂を含んでおり、その熱伝導率が発泡樹脂の発泡倍率により調整される。発泡樹脂とは、発泡剤等により発泡させた樹脂であり、フィラー等を含む組成物であってもよい。樹脂には、ＧＦ−ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳ等を使用することができる。
【００３２】
この構成によれば、第１断熱材の材料である発泡樹脂の発泡倍率を調整するだけで、各第１断熱材の断熱性を調整することができる。よって、全ての第１断熱材を同じ厚みにすることができるので、スペース効率を向上させることができる。
【００３３】
本発明のさらに他の形態に係る電池モジュールにおいては、（ｎ−１）個の第１断熱材は、同じ材料から形成され、それぞれが冷媒流路を有するとともに、積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みが調整されている。
【００３４】
この構成によれば、同じ材料から作製される第１断熱材の厚みを変えるだけで、各第１断熱材の断熱性を調整することができる。よって、材料の調達コストを低減することができ、コストダウンが可能となる。しかも、特許文献１で冷媒通路の幅を変えている場合と比べて小さい厚みの変化で断熱性を変えることができる。よって、スペース効率の低下を特許文献１よりも抑えることができる。この場合の第１断熱材の材料は、ＧＦ−ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳ等が考えられる。この場合にも、第２断熱材の熱伝導量は、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さくするのが好ましい。
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの外観を斜視図により示す。図２に、図１の電池モジュールの内部構造を斜視図により示す。
電池モジュール１０は、所定数（図示例では１０個）の扁平角型のセル（二次電池）１２を、その厚み方向に１列に積層したセル群１４を含む。セル群１４の積層方向の両端の外側には、それぞれ、エンドプレート２２が配置されている。
【００３６】
一対のエンドプレート２２は、それぞれ、略長方形の形状を有しており、セル群１４を間に保持するように、棒状の４本の拘束部材２４により四隅が互いに拘束されている。エンドプレート２２の一対の長辺は、セル１２の上下方向（後述の封口板３６と、ケース３４の底面とを臨む方向）と平行である。エンドプレート２２の一対の短辺は、セル１２の幅方向（セル１２の厚み方向及び上下方向に垂直な方向）と平行である。
【００３７】
さらに、一対のエンドプレート２２は一対の長辺のそれぞれの中央部で棒状の連結部材２６により連結されている。セル群１４の、セル１２の上下方向の端部は、カバー板４６及び４８によりそれぞれ覆われている。
【００３８】
拘束部材２４の素材には、例えば、ＧＦ−ＰＥＴやＰＣのような、軽量かつ高強度のエンジニアリングプラスチックを使用するのが好ましい。連結部材２６には、例えば、アルマイト加工したアルミニウムを使用することができる。
【００３９】
図３に拘束部材の詳細を示す。拘束部材２４は、軸方向に等ピッチで並ぶ、１０個のセル係合部２４ａを有している。４本の拘束部材２４の各セル係合部２４ａに、１０個のセル１２の四隅がそれぞれ係合することにより、１０個のセル１２が４本の拘束部材２４により、一対のエンドプレート２２の間で保持される。
【００４０】
図４に、セル群の一部分を斜視図により示す。図４は、セル群１４から、隣り合う２つのセル１２を取り出したものである。
セル群１４において、隣り合う２つのセル１２の間には、セル１２を互いに絶縁するためのスペーサ３０が配置されている。
【００４１】
セル１２は、図示しない、正極、負極、およびこれらの間に介在させたセパレータで構成される発電要素を金属製の電池ケースに収納した二次電池である。このような二次電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が挙げられる。ニッケル水素電池の場合、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウム水溶液が用いられる。リチウムイオン電池の場合、正極にコバルト酸リチウム、負極に黒鉛などの炭素材料が用いられる。
【００４２】
より具体的には、セル１２は、一端部に開口を有する、有底角型のケース３４と、その開口を封口する封口板３６とを備えている。ケース３４及び封口板３６は、金属（例えば、アルミニウム）から形成されており、互いに導通されている。ケース３４は発電要素の正極と接続されており、封口板３６が、ケース３４とともにセル１２の正極端子として機能する。
【００４３】
封口板３６の表面には、負極と接続された負極端子３８、注液口４０及び薄肉部からなる防爆弁４２が設けられている。封口板３６と、負極端子３８とは絶縁されている。
【００４４】
セル１２の容量は、３Ａｈ〜１００Ａｈとすることができる。より好適なセル１２の容量の範囲は、５Ａｈ〜３０Ａｈであり、本発明は、そのような大型の二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）に好適に適用することができる。
【００４５】
セル群１４において、隣り合う２つのセル１２は、負極端子３８の設けられた封口板３６が同じ方を向くように積層されている。そして、隣り合う２つのセル１２のうち、一方のセル１２の正極端子（封口板３６）が、導体からなる接続板４４により、他方のセル１２の負極端子３８と接続されており、これにより、セル群１４の全てのセル１２が直列に接続されている。
【００４６】
セル群１４において、セル１２の積層方向の一端部のセル１２は、負極端子３８が負極外部端子５２と接続され、他端部のセル１２は、正極端子（封口板３６）が正極外部端子５４と接続されている。
【００４７】
次に、スペーサ３０を説明する。スペーサ３０は、薄板状であり、その少なくとも一部に、波板状部３２を有している。波板状部３２は、セル１２を冷却するための冷媒（例えば、空気）を流通させる、複数の平行な溝状の冷媒流路を有している。冷媒流路は、スペーサ３０の両面に同じピッチで、かつ各面の間で位置が半ピッチだけずれるように形成されている。セル１２は、溝状の冷媒流路と接しており、冷媒流路を流れる冷媒によって冷却される。このように、スペーサ３０は、セル１２を冷却する冷却装置を含んでいる。
【００４８】
冷媒は、気体ポンプやファン等により冷媒流路に送ることができる。このとき、各セル１２を適切に冷却し得るように、外気温度、及び電池モジュールに接続された負荷機器（例えば、電気自動車）の消費電力に基づいて、冷媒の流量を制御装置により制御するのが好ましい。そのような制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit：マイクロプロセッサ）及びメモリから構成することができる。
【００４９】
または、電池モジュール１０を車両等に搭載する場合には、走行車両に掛かる風圧を利用して、冷媒を冷媒流路に送ってもよい。または、自然対流により、冷媒を冷媒流路に送ることもできる。
【００５０】
さらに、電池モジュール１０において、スペーサ３０は、セル群１４内部の温度のばらつきを抑制するように、各セル１２間の熱の移動を調節する熱移動調節機能を有している。より具体的には、各スペーサ３０は、セル群１４におけるセル１２の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、伝熱性が徐々に小さく（断熱性が徐々に大きく）なっている。以下、この点を詳細に説明する。
【００５１】
なお、スペーサ３０は、図１及び図２に示すように、セル群１４の積層方向の両端のセル１２のさらに外側に配置することもできる。以下、各セル１２の間に配置されるスペーサ３０を、両端のセル１２のさらに外側に配置されるスペーサ３０と対比して、セル間スペーサ（第１断熱材）という。両端のセル１２のさらに外側に配置されるスペーサ３０は、外縁スペーサという。
【００５２】
ここで、セル群１４の中央に配置されたセル間スペーサ（セル１２の個数が偶数であれば中央の１枚のスペーサ３０であり、セル１２の個数が奇数であれば中央付近の２枚のスペーサ３０である。）の熱伝導率κ1（単位：Ｗ／ｍ・Ｋ）と、セル群１４の両端に最も近いセル間スペーサの熱伝導率κ2との比：Ｙ（＝κ1／κ2）を考える。
【００５３】
また、セル群１４の中央部に配置されたセル１２（セル１２の個数が奇数であれば中央の１つのセル１２であり、セル１２の個数が偶数であれば中央付近の２つのセル１２である。）の放熱係数Ｋ1（単位：Ｗ／Ｋ）と、セル群１４の両端のセル１２の放熱係数Ｋ2との比：Ｘ（＝Ｋ1／Ｋ2）を考える。
【００５４】
電池モジュール１０においては、上述したように、各セル間スペーサが、セル群１４の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、断熱性が大きくなっている。このとき、下記不等式（１）を満たすように各セル間スペーサの熱伝導率を調整することで、セル群１４内部の温度のばらつきを効果的に抑制することができる。
０．８≦Ｘ／Ｙ≦１．２ （１）
このとき、セル群１４の両端のセル間スペーサのＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率は、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫとするのが好ましい。より好ましい熱伝導率は、０．２〜２Ｗ／ｍＫである。
【００５５】
さらに、セル群１４の両端に配置される断熱材（以下、端部断熱材という）の断熱性を考える。端部断熱材（第２断熱材）は、外縁スペーサがある場合には、その外縁スペーサとエンドプレート２２とを含む。外縁スペーサがない場合には、端部断熱材は、エンドプレート２２だけを含む。端部断熱材がエンドプレート２２だけを含む場合には、エンドプレート２２は絶縁部材から形成する必要がある。また、エンドプレート２２のセル群１４と対向する面には、セル１２を冷却する冷媒を流通させるための冷媒流路を設けるのが好ましい。
【００５６】
そして、端部断熱材の熱伝導量は、セル群１４の両端のセル間スペーサの熱伝導量よりも小さくするのが好ましい。このように、端部断熱材の断熱性を大きくすることにより、例え寒冷地であっても、両端部のセル１２が低温になりすぎて、十分な電力が得られなくなるのを防止することができる。また、セル群１４の両端に配されるセル１２の、セル群１４の両端面を介した放熱が抑えられるので、セル群１４の両端に配されるセル１２と、セル群１４の中央に配されるセル１２との間に大きな温度差が発生するのを防止することができる。よって、セル群１４の内部の温度のばらつきを抑えることができる。
【００５７】
スペーサ３０の材料には、例えば、ＧＦ−ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＳ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＢＴ、ＡＢＳ等の樹脂と、銅、アルミニウム、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、及び炭素等から構成されるフィラーとの混合物を使用することができる。フィラーの含有量を調整することにより、スペーサ３０（セル間スペーサ）の熱伝導率を調整することができる。ここで、フィラーの含有量は、１０〜８０％の範囲で調整することが可能である。
【００５８】
セル間スペーサの熱伝導率は、スペーサ３０を発泡樹脂から形成するとともに、その発泡倍率を調整することによって、調整することもできる。この構成によれば、材料の発泡樹脂の発泡倍率を調整するだけで、各スペーサの熱伝導率を断熱材の断熱性を調整することができる。
よって、スペーサの厚みを変える必要がないので、スペース効率を向上させることができる。
【００５９】
なお、セル間スペーサを全て同じ材料から形成し、セル群１４の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みを調整することによっても、各セル間の温度のばらつきを抑えることは可能である。この構成によれば、同じ材料から作製されるスペーサの厚みを変えるだけで、各スペーサの熱伝導量を調整することができる。よって、材料の調達コストを低減することができ、コストダウンが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の電源装置は、電気自動車、ハイブリッド自動車用電源などの大容量かつ高出力用途として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０…電池モジュール、
１２…セル、
１４…セル群、
３４…電池ケース
３６…封口板、
３８…負極端子、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が小さくなっている、電池モジュール。
【請求項２】
積層体の両端に配された第１断熱材のＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫである、請求項１記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記積層体の積層方向の両端の外側に、さらに一対の第２断熱材が配置されており、
前記第２断熱材の熱伝導量が、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さい、請求項１または２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記ｎ個（ｎ≧４）の角型セルのうち、前記積層体の中央の角型セルの放熱係数と、前記積層体の両端に配された角型セルの放熱係数との比：Ｘと、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材のうち、前記積層体の中央に配された第１断熱材の熱伝導率と、前記積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導率との比：Ｙとが、
０．８≦Ｘ／Ｙ≦１．２
の関係を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記一対の第２断熱材が、それぞれ、複数の部材から構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記第１断熱材は、樹脂と、銅、アルミニウム、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭素よりなる群から選択される少なくとも１種を含むフィラーと、を含んでおり、その熱伝導率がフィラーの含有量により調整されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記第１断熱材の前記フィラーの体積含有率が、１０〜８０％である、請求項６記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記第１断熱材は、発泡樹脂を含んでおり、その熱伝導率が前記発泡樹脂の発泡倍率により調整されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記第１断熱材は、積層方向の厚みが全て同じである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、同じ材料から形成され、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みが調整されている、電池モジュール。
【請求項１１】
前記積層体の積層方向の両端の外側に、さらに一対の第２断熱材が配置されており、
前記第２断熱材の熱伝導量が、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さい、請求項１０記載の電池モジュール。
【請求項１】
ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、ＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が小さくなっている、電池モジュール。
【請求項２】
積層体の両端に配された第１断熱材のＪＩＳ Ａ １４１２により測定した熱伝導率が、０．０１〜１０Ｗ／ｍＫである、請求項１記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記積層体の積層方向の両端の外側に、さらに一対の第２断熱材が配置されており、
前記第２断熱材の熱伝導量が、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さい、請求項１または２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記ｎ個（ｎ≧４）の角型セルのうち、前記積層体の中央の角型セルの放熱係数と、前記積層体の両端に配された角型セルの放熱係数との比：Ｘと、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材のうち、前記積層体の中央に配された第１断熱材の熱伝導率と、前記積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導率との比：Ｙとが、
０．８≦Ｘ／Ｙ≦１．２
の関係を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記一対の第２断熱材が、それぞれ、複数の部材から構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記第１断熱材は、樹脂と、銅、アルミニウム、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭素よりなる群から選択される少なくとも１種を含むフィラーと、を含んでおり、その熱伝導率がフィラーの含有量により調整されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記第１断熱材の前記フィラーの体積含有率が、１０〜８０％である、請求項６記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記第１断熱材は、発泡樹脂を含んでおり、その熱伝導率が前記発泡樹脂の発泡倍率により調整されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項９】
前記第１断熱材は、積層方向の厚みが全て同じである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池モジュール。
【請求項１０】
ｎ個（ｎ≧４）の角型セルと、（ｎ−１）個の第１断熱材と、を交互に積層した積層体を備える電池モジュールであって、
前記（ｎ−１）個の第１断熱材は、同じ材料から形成され、それぞれが冷媒流路を有するとともに、前記積層体の積層方向の中央から両端に向かうにつれて、熱伝導量が小さくなるようにそれぞれの厚みが調整されている、電池モジュール。
【請求項１１】
前記積層体の積層方向の両端の外側に、さらに一対の第２断熱材が配置されており、
前記第２断熱材の熱伝導量が、積層体の両端に配された第１断熱材の熱伝導量よりも小さい、請求項１０記載の電池モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４９３８（Ｐ２０１２−１４９３８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９８７１（Ｐ２０１０−１４９８７１）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発 要素技術開発 高耐久形高容量・高出力リチウム二次電池の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発 要素技術開発 高耐久形高容量・高出力リチウム二次電池の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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