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WO2014103770A1 - 電池モジュール - Google Patents

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WO2014103770A1
WO2014103770A1 PCT/JP2013/083584 JP2013083584W WO2014103770A1 WO 2014103770 A1 WO2014103770 A1 WO 2014103770A1 JP 2013083584 W JP2013083584 W JP 2013083584W WO 2014103770 A1 WO2014103770 A1 WO 2014103770A1
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WO
WIPO (PCT)
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metal plate
metal
secondary battery
plate
layer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/083584
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English (en)
French (fr)
Inventor
洋介 空
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of WO2014103770A1 publication Critical patent/WO2014103770A1/ja
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    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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 battery module.
  • a battery block is formed by stacking a plurality of rectangular batteries covered with an outer can so that there is a gap between them, and an endothermic plate is sandwiched between the gaps between the square batteries, and the surface of the metal plate of the endothermic plate
  • Patent Document 1 An assembled battery in which is covered with a plastic shrink tube is disclosed.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery module that suppresses heat conduction to other batteries when the battery becomes hot.
  • the present invention provides a metal part between a plurality of flat secondary batteries, and the thermal conductivity of one metal plate facing the surface of the secondary battery among the plurality of metal plates of the metal part,
  • the above-mentioned problem is solved by making the thermal conductivity different from that of the other metal plate laminated on one metal plate.
  • the heat of the secondary battery is conducted along the surface of one metal plate, and the heat conduction to the outside of the other metal plate is suppressed. Therefore, heat conduction to other secondary batteries arranged via the metal portion can be suppressed.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the secondary battery of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. It is a perspective view which shows a mode that the secondary battery and metal part of FIG. 1 are laminated
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • the battery module of this example includes a thin and flat secondary battery 1 and a metal part 2.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a completed state of the secondary battery
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a state in which the secondary battery is disassembled into main components.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • the secondary battery 1 of this example includes a thin and flat battery body 11 and a spacer 12.
  • the battery body 11 has a laminated film exterior member 111 in which a power generation element 112 is accommodated and an outer peripheral portion 113 of the exterior member 111 is sealed.
  • the detailed configuration of the power generation element 112 is shown in FIG.
  • the laminate film constituting the exterior member 111 has a plurality of layered structures and is formed of a flexible laminate film (film-like member) such as a resin-metal thin film laminate material.
  • the exterior member 111 is composed of a pair of laminate films, and a rectangular flat plate is formed into a shallow bowl (dish shape) so that the power generation element 112 can accommodate one of the pair of laminate films.
  • the other laminate film is covered and the respective outer peripheral portions 113 are overlapped, and the entire periphery of the outer peripheral portion 113 is bonded by heat fusion or an adhesive to form a bonded portion.
  • the secondary battery 1 of this example is a lithium ion secondary battery.
  • the power generation element 112 is configured by laminating a separator 112c between a positive electrode plate 112a and a negative electrode plate 112b.
  • the power generation element 112 of this example includes three positive electrode plates 112a, five separators 112c, three negative electrode plates 112b, and an electrolyte (electrolyte) (not shown).
  • the secondary battery 1 which concerns on this invention is not limited to a lithium ion secondary battery, Another battery may be sufficient.
  • the positive electrode plate 112a constituting the power generation element 112 includes a positive current collector 112d extending to the positive terminal 114 and a part of both main surfaces of the positive current collector 112d (the stacking direction of the current collector 112d is normal) And positive electrode layers 112e and 112f formed respectively on the surface.
  • the positive electrode side current collector 112d of the positive electrode plate 112a is formed of a metal foil such as aluminum.
  • the positive electrode layers 112e and 112f of the positive electrode plate 112a include a positive electrode active material such as manganese nickelate (LiNn 2 O 4 ) and are formed on both main surfaces of the positive electrode current collector plate 112d.
  • the negative electrode plate 112b constituting the power generation element 112 includes a negative electrode side current collector 112g extending to the negative electrode terminal 115 and negative electrode layers 112h and 112i formed on both main surfaces of a part of the negative electrode side current collector 112g, respectively. And have.
  • the negative electrode side current collector 112g of the negative electrode plate 112b is formed of a metal foil such as copper.
  • the negative electrode layers 112h and 112i of the negative electrode plate 112b include a negative electrode active material such as natural graphite, and are formed on both main surfaces of the negative electrode current collector plate 112g.
  • the separator 112c laminated between the positive electrode plate 112a and the negative electrode plate 112b prevents a short circuit between the positive electrode plate 112a and the negative electrode plate 112b, and may have a function of holding an electrolytic solution.
  • the separator 112c is a microporous film formed of, for example, polypropylene, and has a function of blocking the current by closing the pores of the layer due to heat generation when an overcurrent flows.
  • the power generating element 112 described above is formed by alternately stacking positive plates 112a and negative plates 112b with separators 112c interposed therebetween.
  • the three positive plates 112a are respectively connected to the positive terminal 114 made of metal foil.
  • the three negative plates 112b are connected to a negative electrode terminal 115 made of metal foil.
  • a positive electrode terminal 114 and a negative electrode terminal 115 are led out of the exterior member 111 from each of the positive electrode plate 112a and the negative electrode plate 112b of the power generation element 112.
  • the positive electrode terminal 114 and the negative electrode terminal 115 are led side by side from the outer peripheral portion 113 of one side of the exterior member 111 (short side in front of FIG. 1).
  • the positive electrode terminal 114 and the negative electrode terminal 115 are also referred to as a positive electrode tab 114 and a negative electrode tab 115.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view from the positive electrode plate 112a of the power generation element 112 to the positive electrode terminal 114, and a cross section from the negative electrode plate 112b of the power generation element 112 to the negative electrode terminal 115 is omitted.
  • the battery body 11 is formed by laminating the positive electrode plate 112a and the negative electrode plate 112b so that the principal surfaces overlap each other via the separator 11c.
  • the battery body 11 is rectangular in plan view, and the outer periphery 113 of the rectangle is joined with a pair of laminate films (aluminum laminate exterior body) in the exterior member 111 to seal the inside.
  • the secondary battery 1 becomes a laminate side battery.
  • the outer shape of the battery body 11 is not limited to a rectangle, and can be formed in a square or other polygons.
  • the battery body 11 configured as described above is connected to and combined with one or more other secondary batteries, and is used as a secondary battery having a desired output and capacity (hereinafter referred to as a battery module). You can also. And this battery module is mounted in vehicles, such as an electric vehicle and a hybrid vehicle, and is used as a power supply for driving
  • vehicles such as an electric vehicle and a hybrid vehicle
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the metal part 2 and the plurality of secondary batteries 1 are stacked.
  • the positive terminal 114 and the negative terminal 115 led out from the outer peripheral part 113 of the battery body 11 and the positive terminal 114 and the negative terminal 115 led out from the outer peripheral part 113 of the battery main body 11 stacked on the battery main body 11.
  • a bus bar for connecting the positive electrode terminal 114 and the negative electrode terminal 115 in series and / or in parallel, or a connector for the voltage detection sensor is arranged.
  • a spacer 12 that is an outer plate member (plate member) made of a material is used.
  • the spacer 12 of this example is disposed between the outer peripheral portions 113 of the adjacent battery main bodies 11 and the outer peripheral portions 113 of the adjacent battery main bodies 11.
  • the battery body 11 has a fixing part 121 for fixing the battery body 11 to a predetermined installation position such as a battery module case or a car body.
  • the spacer 12 is formed of a rigid insulating resin material such as polybutylene terephthalate (PBT), and is formed in a long shape having a length equal to or longer than the length of the short side of the outer peripheral portion of the battery body 11.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • fixed part 121 which consists of a sheath-like through-hole is formed in each of the both ends.
  • the metal part 2 is a metal member disposed between the main surfaces of the plurality of secondary batteries 1, and the plate-like metal plate 21 and the plate-like metal plate 22 are stacked and stacked. Are formed in layers. In the following, in this example, the metal part 2 has two layers, but it may be formed of a plurality of layers of three or more layers.
  • the metal part 2 is disposed between the plurality of stacked secondary batteries 1. As described above, the plurality of secondary batteries 1 are stacked by the spacer 12 so as to leave a gap in the stacking direction, and the metal portion 2 is disposed in the predetermined gap.
  • the metal plate 21 is a plate-like metal member formed of a metal having high thermal conductivity, for example, aluminum.
  • the metal plate 22 is a plate-shaped metal member formed of a metal having a heat conductivity lower than that of the metal plate 21, for example, stainless steel (SUS).
  • SUS stainless steel
  • the thermal conductivity of the metal plate 21 is 204 W / m ⁇ K
  • the thermal conductivity of the metal plate 22 is 16.7 W / m ⁇ K
  • the thermal conductivity of the metal plate 21 is higher than the thermal conductivity of the metal plate 22.
  • the heat capacity of the metal plate 22 is larger than the heat capacity of the metal layer 21.
  • the metal plates 21 and 22 have a main surface along a direction (XY direction) perpendicular to the stacking direction (Z direction) of the plurality of secondary batteries 1, and the main plate is compared with the thickness in the stacking direction. The length in the direction along the surface is increased.
  • the secondary battery 1 of this example is a flat battery, the main surface of the metal plate 21 and the main surface of the secondary battery 1 are formed along each other.
  • the metal plate 21 is bonded to the metal plate 22 with an adhesive or the like, and the surface (XY surface) of the metal plate 21 is in close contact with the surface (XY surface) of the metal plate 22.
  • the main surface opposite to the metal plate 22 faces the main surface of the secondary battery 1.
  • the metal part 2 is disposed between the secondary battery 1 in the layer). Moreover, the metal plate 21 of a pair of metal part 2 shown in FIG. 1 is made into the 2nd layer secondary battery by making both the main surfaces of the secondary battery 1 of a 2nd layer and the main surface of the metal plate 21 respectively oppose. 1 side, respectively. Further, the main surface of the metal plate 21 and the main surface of the secondary battery 1 are in surface contact.
  • the thermal conductivity of the metal layer 21 is higher than the thermal conductivity of the metal layer 22 laminated with the metal layer 21 among the plurality of metal plates 21 and 22 included in the metal part 2.
  • the opposing surface of the metal layer 21 and the secondary battery 1 and the contact surface of the metal layer 21 and the metal layer 22 are surfaces along the direction perpendicular to the stacking direction of the plurality of secondary batteries 1 and the metal parts 2. ing.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining heat conduction when thermal runaway occurs in the second-layer secondary battery 1 of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the battery module according to Comparative Example 1, and is a view for explaining heat conduction when thermal runaway occurs in the second-layer secondary battery 1.
  • the temperature locally increases in the secondary battery 1 in the second layer.
  • the heat generated from the portion A that is locally high in temperature is transmitted toward the periphery of the portion A, and the heat reaches the main surface of the secondary battery 1.
  • the metal plate 21 facing the main surface of the secondary battery 1 is a member having high thermal conductivity. Therefore, the heat conducted from the high temperature portion A toward the surface of the metal plate 21 is transmitted toward the outside of the main surface of the secondary battery 1 and is conducted in the metal plate 21.
  • the main surface located on the opposite side of the secondary battery 1 is in close contact with the metal plate 22, and the thermal conductivity of the metal plate 22 is low. Therefore, the heat conducted through the metal plate 21 is not easily transmitted to the metal plate 22 and is conducted in the direction along the main surface of the metal plate 21.
  • the heat of the portion A that is locally high in the secondary battery 1 is transmitted to the metal layer 21 and then diffuses in the metal plate 21 in the direction along the main surface of the metal plate 21. . Then, after the temperature of the metal plate 21 becomes uniform, the heat of the metal layer 21 is absorbed by the metal plate 22 having a large heat capacity. Therefore, the heat generated in the secondary battery 1 of the second layer is blocked by the metal part 2 and is not transmitted to the adjacent secondary batteries of the first layer and the third layer. That is, in this example, the metal plate 21 functions as a heat transfer plate that conducts heat inside, and the metal plate 22 functions as a heat absorption plate that absorbs heat spread uniformly by the heat transfer plate.
  • Comparative Example 1 shown in FIG. 7 when the secondary battery 1 of the second layer runs out of heat and the temperature of the portion B becomes high, the heat generated in the portion B It is transmitted to the plate 23. Since the metal plate 23 is a member having a high heat capacity, the heat transmitted from the secondary battery 1 is not diffused into the metal plate 23, and the portion close to the portion B is locally heated to a high temperature. And the heat of the part which became high temperature locally in the metal plate 23 is each conducted to the secondary battery 1 of the adjacent 1st layer and 3rd layer. Therefore, in the comparative example 1, the adjacent 1st layer and 3rd layer secondary battery 1 will become high temperature.
  • a metal plate having a high thermal conductivity similar to the metal plate 21 is used instead of the metal plate 23 shown in FIG.
  • the heat locally generated in the battery due to the thermal runaway of the secondary battery 1 is diffused and conducted in one metal plate in close contact with the battery. Since the metal plate is formed of a material having a small heat capacity, the heat capacity as a whole of the metal plate is insufficient, and the entire metal plate becomes high temperature. And the secondary battery 1 adjacent to the said metal plate will become high temperature.
  • the metal part 2 is disposed between the plurality of flat secondary batteries 1, and the surface of the secondary battery 1 is opposed to the metal plates 21 and 22 of the metal part 2.
  • the thermal conductivity of the metal plate 21 is higher than that of the metal plate 22 laminated with the metal plate 21.
  • Comparative Examples 1 and 2 when a single metal plate is sandwiched between the plurality of secondary batteries 1, the heat generated locally in the secondary battery 1 is caused by other adjacent secondary batteries. It may be transmitted to the battery 1 and the other secondary battery 1 may become high temperature.
  • Comparative Examples 1 and 2 in order to prevent heat conduction to other secondary batteries 1, it is conceivable to increase the thickness of one metal plate (thickness in the stacking direction of the secondary batteries). .
  • the plate thickness is increased, another problem arises that the volume and weight of the battery module increase.
  • the metal part 2 disposed between the plurality of secondary batteries 11 is formed by a plurality of metal plates 21 and 22 having different thermal conductivities. Further, with respect to the target secondary battery 1 that suppresses heat diffusion, a metal plate 21 is disposed closer to the target secondary battery 1 in the stacking direction of the plurality of secondary batteries 1, and the metal is positioned farther away. A plate 22 is arranged. Furthermore, in this example, the secondary battery 1 and the metal plate 21 are opposed to each other, and the metal plates 21 and 22 are brought into close contact with each other. Thereby, heat conduction from the target secondary battery 1 to another battery can be prevented while downsizing the entire battery module.
  • the opposing surface of the metal plate 21 and the secondary battery 1 and the contact surface of the metal plate 21 and the metal plate 22 are perpendicular to the stacking direction of the secondary battery 1 and the metal part 2. Surface.
  • the contact surface between the metal plate 21 having a high thermal conductivity and the secondary battery 1 with respect to the stacking direction is a surface along the vertical direction, and the longitudinal direction of the metal plate 21 is the vertical direction. Therefore, the heat generated in the secondary battery 1 can be diffused in the metal plate 21 in the vertical direction. Moreover, since the contact surface between the metal plate 21 and the metal plate 22 is a surface along the vertical direction, the heat diffused in the metal plate 21 can be absorbed by the entire surface of the contact surface.
  • the metal portion 2 is formed so that the heat capacity of the metal plate 22 is higher than the heat capacity of the metal plate 21. Therefore, since the temperature rise of the metal plate 22 is suppressed, the heat conduction to the adjacent secondary battery 1 through the metal plate 22 can be suppressed.
  • the metal plate 21 may be formed of an aluminum manganese alloy or an aluminum magnesium alloy.
  • the metal plate 2 may be formed of copper, and the metal plate 22 may be formed of an alloy of iron and nickel, so that the metal portion 2 may be a bimetal.
  • the first-layer secondary battery 1 (the secondary battery 1 at the bottom on the paper surface) and the third layer in the Z direction.
  • the secondary battery 1 of the layer (secondary battery 1 of the third layer from the bottom on the paper surface) is disposed on the metal plate 22, and the surface of the secondary battery 1 and the surface of the metal plate 22 The metal plate 21 may be sandwiched between them.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a battery module according to a modification, in which the metal pipe 2 and the plurality of secondary batteries 1 are stacked and the cooling pipe 3 is thermally coupled to the metal plate 21.
  • the cooling pipe 3 of FIG. 8 illustrates a part of the pipe.
  • the battery module according to the modification includes a cooling pipe 3.
  • the cooling pipe 3 is a flow path for flowing cooling water.
  • the cooling water flowing in the cooling pipe 3 is discharged by a pump or the like in a cooling device (not shown) and flows in the cooling pipe 3.
  • a curved notch 21 a is formed on a part of the side surface of the metal plate 21 along the side surface of the cooling pipe 3.
  • the cooling pipe 3 is provided so as to be thermally coupled to the metal portion 2 by the side surface of the cooling pipe 3 being in contact with the surface of the notch portion 21b.
  • the heat of the secondary battery 1 diffuses in the metal plate 21.
  • fever is transmitted to the notch part 21a. Since the notch 21 a is in contact with the side surface of the cooling pipe 3, the heat of the notch 21 is absorbed by the cooling water via the cooling pipe 3.
  • the cooling pipe 3 and the metal plate 21 are thermally coupled, and the metal plate 21 is cooled with the cooling water in the cooling pipe 3. Thereby, heat exchange can be performed between the metal plate 21 having a high thermal conductivity and the cooling pipe 3, and an increase in temperature of the metal plate 21 can be suppressed.
  • the metal plate 21 may be cooled by applying a wind to the metal plate 21 with fins or the like so that the fin and the metal plate 21 are thermally coupled.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a battery module according to a modification of the present invention.
  • Metal plates 21 and 22 are disposed between the secondary battery 1 and the secondary battery 1. Further, the two main surfaces of the second layer secondary battery 1 (surfaces along the XY plane in FIG. 9) and the main surface of the metal plate 22 are opposed to each other, so that the metal plate 22 is the second layer of the second layer. It is arranged on the secondary battery 1 side. Further, the main surface of the metal plate 22 and the main surface of the secondary battery 1 of the second layer are in surface contact. Furthermore, the metal plate 21 arranged on the surface of the metal plate 22 is in contact with the main surface of the first-layer secondary battery 1 and the main surface of the third-layer secondary battery 1 on the respective surfaces.
  • the heat generated locally in the secondary battery 1 of the second layer is shielded by the metal plate 22 having a low thermal conductivity, and is confined in the secondary battery 1 of the second layer.
  • the heat in the second layer secondary battery 1 is transmitted through the metal plate 22 and reaches the metal plate 21 having a high thermal conductivity, the heat is transferred to the surface of the metal plate 21 (the metal plate 21 and the metal plate). Heat conducted to the metal plate 21 is diffused in the metal plate 21. Therefore, it becomes difficult for heat to be transferred to the secondary battery 1 of the first layer or the secondary battery of the third layer.
  • the battery module may be configured to sandwich the three metal plates 21 and 22 with a plurality of secondary batteries 1.
  • FIG.10 and FIG.11 is sectional drawing of the battery module which concerns on the modification of this invention.
  • the metal plates 21 and 22 are three sheets, the metal plates 21 and 22 may be four or more sheets.
  • the metal plate 21 is the first-layer secondary battery 1.
  • the metal plate 22 is disposed between the two metal plates 21 and is disposed on the secondary battery 1 side and the secondary battery 1 side of the second layer. That is, in the stacking direction of the plurality of secondary batteries 1 and the metal plates 21 and 22 (Z direction in FIG. 10), the heat conduction of the metal plate 21 positioned on the secondary battery 1 side of the first layer with respect to the metal plate 22.
  • the thermal conductivity of the metal plate 21 located on the secondary battery 1 side of the second layer with respect to the metal plate 22 is higher than the thermal conductivity of the metal plate 22.
  • the structure of the metal layers 21 and 22 located between the second layer secondary battery 1 and the third layer secondary battery 1 is the same as that of the first layer secondary battery 1 and the second layer secondary battery 1.
  • the structure is the same as that of the metal layers 21 and 22 located between the two.
  • the metal plate 22 is the first one.
  • the metal plate 21 is disposed between the two metal plates 22 and is disposed on the secondary battery 1 side of the layer and the secondary battery 1 side of the second layer. That is, in the stacking direction of the plurality of secondary batteries 1 and the metal plates 21 and 22 (the Z direction in FIG. 10), the heat conduction of the metal plate 22 located on the secondary battery 1 side of the first layer with respect to the metal plate 21.
  • the thermal conductivity of the metal plate 22 located on the secondary battery 1 side of the second layer with respect to the metal plate 21 is lower than the thermal conductivity of the metal plate 21.
  • the structure of the metal layers 21 and 22 located between the second layer secondary battery 1 and the third layer secondary battery 1 is the same as that of the first layer secondary battery 1 and the second layer secondary battery 1.
  • the structure is the same as that of the metal layers 21 and 22 located between the two.
  • thermal conductivity of a pair of metal plate 21 (or metal plate 22) located in the secondary battery 1 side among several metal plates 21 and 22 is the said pair of metal plate 21 (or metal plate 22). It differs from the thermal conductivity of the metal plate 22 (or metal plate 21) located between the two.
  • the metal plate 21 disposed on the secondary battery 1 side of the second layer acts as a heat transfer plate
  • the metal plate 22 acts as a heat absorption plate.
  • the metal plate 21 is arranged on the secondary battery 1 side of the first layer and the secondary battery 1 side of the third layer. Therefore, when the heat of the metal plate 22 is transmitted to the metal plate 21, the heat is transferred to the surface of the metal plate 21 so that the heat is transferred to the first-layer secondary battery 1 and the third-layer secondary battery 1. It becomes difficult to be transmitted to.
  • the metal plate 22 disposed on the secondary battery 1 side of the second layer acts as a heat absorption plate, and the metal plate 21 acts as a heat transfer plate. Since the metal plate 21 is sandwiched between the two metal plates 22, the heat of the metal plate 21 is confined in the two metal plates 22. Therefore, it becomes difficult for the heat of the metal plate 21 to be transmitted to the secondary battery 1 of the first layer and the secondary battery 1 of the third layer.
  • the above cooling pipe 3 corresponds to the “cooling section” of the present invention.
  • manganese nickelate (LiNn 2 O 4 ) is used as the positive electrode active material of the positive electrode plate 112a of the secondary battery 1
  • the positive electrode side current collector 112d is made of aluminum foil
  • the negative electrode active material of the negative electrode plate 112b is natural.
  • the negative electrode side current collector 112g is made of copper foil, and a laminate in which the positive electrode plate 112a and the negative electrode plate 111b are laminated through a polypropylene separator is placed in an exterior member 111 that is an aluminum laminate film.
  • the size of the secondary battery 1 was 200 mm in the X direction, 25 mm in the Y direction, and 7 mm in the Z direction (battery thickness).
  • the metal part 2 has two layers, the metal plate 21 is formed of an aluminum plate, and the metal plate 22 is formed of a stainless steel (SUS) plate.
  • SUS stainless steel
  • the length in the X direction and the Y direction matches the size of the secondary battery 1
  • the length in the Z direction is the secondary battery 1. Determined according to the amount of heat generated. Then, two secondary batteries 1 were prepared, and the metal part 2 was sandwiched between the two secondary batteries 1.
  • the temperature of the other secondary battery 1 (the secondary battery 1 not in close contact with the metal plate 21) is measured. Heat transfer to other secondary batteries 1 was evaluated.
  • the secondary battery 1 is the same as that in the above embodiment.
  • the metal part is a single layer and formed of stainless steel (SUS).
  • the size of the metal part is the same as in the example. Then, two secondary batteries 1 were prepared, and the metal part was sandwiched between the two secondary batteries 1.
  • the secondary battery 1 is the same as that in the above embodiment.
  • the metal part is a single layer and formed of an aluminum plate.
  • the size of the metal part is the same as in the example. Then, two secondary batteries 1 were prepared, and the metal part was sandwiched between the two secondary batteries 1.
  • Comparative Examples 1 and 2 when one secondary battery 1 was heated to high temperature, the temperature of the other secondary battery 1 was measured to evaluate the heat transfer to the other secondary battery 1. The evaluation results are shown in Table 1 below. The case where the temperature of the other secondary battery 1 did not increase was determined as “ ⁇ ” (good), and the case where the temperature of the other secondary battery 1 increased was determined as “x” (defective).

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Abstract

外装部材１１１で封止することにより形成された内部空間に、発電要素１１２を内装し、積層された扁平形の複数の二次電池１と、複数の二次電池１の間に配置された板状の金属部２とを備えた電池モジュールであって、金属部２は、層状に積層された複数の金属板を有し、複数の金属板のうち二次電池の表面と対向する一の金属板２１の熱伝導率が、一の金属板２１に積層された他の金属板２２の熱伝導率と異なる。

Description

電池モジュール
　本発明は、電池モジュールに関するものである。
　本出願は、２０１２年１２月２６日に出願された日本国特許出願の特願２０１２―２８３０４４号に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
　外装缶で覆われた複数の角型電池を、間に隙間ができるように積層して電池ブロックを構成し、角型電池の間の隙間に吸熱プレートを挟み、当該吸熱プレートの金属板の表面をプラスチック製の収縮チューブで被覆させた組電池が開示されている（特許文献１）。
特開２００９－９８８９号公報
　しかしながら、複数の角型電池間に、熱伝導の高い一枚の吸熱プレートを狭持させているため、当該複数の角型電池のうち一方の電池が高温になった場合に、電池の熱が吸熱プレートを介して隣接する電池に、すぐに伝導し、隣接する電池が高温になってしまう、という問題があった。
　本発明が解決しようとする課題は、電池が高温になった場合に、他の電池への熱伝導を抑制する電池モジュールを提供することである。
　本発明は、複数の扁平形の二次電池の間に金属部を配置し、金属部の複数の金属板のうち、二次電池の表面と対向する一の金属板の熱伝導率を、当該一の金属板に積層された他の金属板の熱伝導率と異ならせることによって上記課題を解決する。
　本発明は、二次電池が高温になった場合に、当該二次電池の熱は一の金属板の面に沿って伝導しつつ、他の金属板の面外への熱伝導が抑制されるため、金属部を介して配置された他の二次電池への熱伝導を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。 図１の二次電池の斜視図である。 図２の二次電池の分解斜視図である。 図２のIV－IV線に沿う断面図である。 図１の二次電池及び金属部を積層する様子を示す斜視図である。 図１の二次電池に異常が生じた場合の熱伝導を説明するための、電池モジュールの断面図である。 比較例に係る電池モジュールの断面図であって、二次電池に異常が生じた場合の熱伝導を説明するための図である。 本発明の変形例に係る電池モジュールにおいて、二次電池及び金属部を積層し、冷却パイプを設ける様子を示す斜視図である。 本発明の変形例に係る電池モジュールの断面図である。 本発明の変形例に係る電池モジュールの断面図である。 本発明の変形例に係る電池モジュールの断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第１実施形態》
　図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの断面図である。本例の電池モジュールは、薄型扁平型状の二次電池１と、金属部２とを備える。
　図２は、二次電池の完成状態を示す斜視図、図３は当該二次電池の主たる構成部材に分解した状態を示す分解斜視図である。図４は図２のIV-IV線に沿う断面図である。図２及び図３に示すように、本例の二次電池１は、薄型扁平状の電池本体１１と、スペーサ１２とを備える。
　電池本体１１は、ラミネートフィルム製外装部材１１１の内部に発電要素１１２が収容され、当該外装部材１１１の外周部１１３が封止されたものである。なお、発電要素１１２の詳細な構成は図４に示す。外装部材１１１を構成するラミネートフィルムは、複数の層状の構造で、樹脂－金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有するラミネートフィルム（フィルム状部材）で形成されている。
　外装部材１１１は一対のラミネートフィルムで構成され、一対のラミネートフィルムの一方を発電要素１１２が収容できるように矩形状平板を浅い椀型（皿型）に成形した形状とし、内部に発電要素１１２と電解液を入れたのち、他方のラミネートフィルムを被せてそれぞれの外周部１１３を重ね合わせ、当該外周部１１３の全周が熱融着や接着剤により接合されて接合部を形成している。
　本例の二次電池１は、リチウムイオン二次電池であり、図４に示すように、発電要素１１２は正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間にセパレータ１１２ｃを積層して構成されている。本例の発電要素１１２は、３枚の正極板１１２ａと、５枚のセパレータ１１２ｃと、３枚の負極板１１２ｂと、特に図示しない電解液（電解質）とを有している。なお、本発明に係る二次電池１はリチウムイオン二次電池に限定されず、他の電池であってもよい。
　発電要素１１２を構成する正極板１１２ａは、正極端子１１４まで伸びている正極側集電体１１２ｄと、正極側集電体１１２ｄの一部の両主面（集電体１１２ｄの積層方向を法線とする面）にそれぞれ形成された正極層１１２ｅ，１１２ｆとを有する。
　正極板１１２ａの正極側集電体１１２ｄは、アルミニウム等の金属箔により形成されている。また正極板１１２ａの正極層１１２ｅ，１１２ｆは、ニッケル酸マンガン（ＬｉＮｎ２Ｏ４）等の正極活物質を含み、正極集電板１１２ｄの両主面に形成されている。
　発電要素１１２を構成する負極板１１２ｂは、負極端子１１５まで伸びている負極側集電体１１２ｇと、当該負極側集電体１１２ｇの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１１２ｈ，１１２ｉとを有する。
　負極板１１２ｂの負極側集電体１１２ｇは、銅等の金属箔により形成されている。また、負極板１１２ｂの負極層１１２ｈ，１１２ｉは、天然黒鉛等の負極活物質を含み、負極集電板１１２ｇの両主面に形成されている。
　正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間に積層されるセパレータ１１２ｃは、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの短絡を防止するものであり、電解液を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１１２ｃは、たとえばポリプロピレンなどで形成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。
　以上の発電要素１１２は、セパレータ１１２ｃを介して正極板１１２ａと負極板１１２ｂとが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板１１２ａは、金属箔製の正極端子１１４にそれぞれ接続される。また、図３では図示されていないが、３枚の負極板１１２ｂは金属箔製の負極端子１１５にそれぞれ接続されている。
　図４に示すように、発電要素１１２の正極板１１２ａ及び負極板１１２ｂのそれぞれから外装部材１１１の外部へ正極端子１１４と負極端子１１５とが導出されている。本例の二次電池１では、外装部材１１１の一辺（図１の手前の短辺）の外周部１１３から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。正極端子１１４及び負極端子１１５は正極タブ１１４及び負極タブ１１５とも称される。
　本例の二次電池１は、外装部材１１１の一つの辺の外周部から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。図４には発電要素１１２の正極板１１２ａから正極端子１１４に至る断面図を図示し、発電要素１１２の負極板１１２ｂから負極端子１１５に至る断面を省略するが、負極板１１２ｂ及び負極端子１１５も図３の断面図に示す正極板１１２ａ及び正極端子１１４と同様の構造とされている。
　すなわち、電池本体１１は、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとをセパレータ１１ｃを介して主面同士重なるように積層する。そして、電池本体１１は平面視において長方形とされており、当該長方形の外周部１１３を、外装部材１１１における一対のラミネートフィルム（アルミラミネート外装体）で接合して内部を封止している。これにより、二次電池１はラミネート側電池となる。なお、電池本体１１の外形形状は長方形にのみ限定されず、正方形や他の多角形に形成することも可能である。
　以上のように構成された電池本体１１は、他の一または複数の二次電池と接続して組み合わせ、所望の出力、容量の二次電池（以下、電池モジュールに相当する）として使用に供することもできる。そして、この電池モジュールは、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載して、走行駆動用電源として用いられる。
　複数の電池本体１１を接続して電池モジュールを構成する場合に、図５に示すように複数の電池本体１１の主面同士を積み重ねつつ、複数の電池本体１１の主面の間に、金属部２が狭持される。図５は、金属部２と、複数の二次電池１とを積層する様子を示す斜視図である。この場合に、電池本体１１の外周部１１３から導出された正極端子１１４及び負極端子１１５と、この電池本体１１に積層された電池本体１１の外周部１１３から導出された正極端子１１４及び負極端子１１５との絶縁性を確保するとともに、これら正極端子１１４及び負極端子１１５を直列及び／又は並列に接続するためのバスバを配置したり、電圧検出用センサのコネクタを配置したりするために、絶縁性材料から構成された外形板状の部材（板状部材）であるスペーサ１２が用いられる。
　本例のスペーサ１２は、図２、図３及び図５に示すように隣接する電池本体１１の互いの外周部１１３の間に配置されるとともに、隣接する電池本体１１の互いの外周部１１３の間から電池の外周方向に向かって突出し、電池本体１１を、電池モジュールのケースや自動車の車体など所定の設置位置に対して固定するための固定部１２１を有する。
　スペーサ１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの剛性を有する絶縁性樹脂材料で形成され、電池本体１１の外周部の短辺の長さ以上の長さを有する長尺状に形成されている。そして、その両端のそれぞれに鞘状の通孔からなる固定部１２１が形成されている。
　そして、各二次電池１の固定部１２１に形成されている挿入孔に、ネジ等の締結部材を挿通して、ケース等に固定されることで、図１に示すように、複数の二次電池１が連結されている。
　金属部２は、複数の二次電池１の主面の間に配置される金属製の部材であって、板状の金属板２１及び板状の金属板２２を重ね合わせて積層されることで、層状に形成されている。なお、以下本例では、金属部２を２層にしているが、３層以上の複数層で形成されてもよい。
　金属部２は、積層された複数の二次電池１の間に配置される。上記のように、複数の二次電池１は、スペーサ１２によって、積層方向に隙間を空けるように、積層されており、金属部２は当該所定の隙間に配置されている。
　金属板２１は、熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムで形成された板状の金属部材である。金属板２２は、金属板２１の熱伝導率より低い熱伝導をもつ金属、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成された板状の金属部材である。金属板２１をアルミニウムで形成し、金属板２２をステンレス鋼で形成した場合には、金属板２１の熱伝導率は２０４Ｗ／ｍ・Ｋであり、金属板２２の熱伝導率は１６．７Ｗ／ｍ・Ｋとなり、金属板２１の熱伝導率は金属板２２の熱伝導率より高くなる。また、金属板２２の熱容量は金属層２１の熱容量より大きい。
　金属板２１、２２は、複数の二次電池１の積層方向（Ｚ方向）に対して垂直方向（ＸＹ方向）に沿う面を主面としており、当該積層方向の厚さと比較して、当該主面に沿う方向の長さが長くなるように、形成されている。言い換えると、本例の二次電池１は扁平形の電池であるため、金属板２１の主面と二次電池１の主面が互いに沿うよう形成されている。
　金属板２１は、金属板２２と接着剤等で接着しており、金属板２１の表面（ＸＹ面）は金属板２２の表面（ＸＹ面）と密着している。金属板２１の両主面のうち、金属板２２と反対側の主面は、二次電池１の主面と対向している。
　そして、図１に示す三層の二次電池１の間（第１層の二次電池１と第２層の二次電池１との間、及び、第２層の二次電池１と第３層の二次電池１との間）に、金属部２を配置する。また、第２層の二次電池１の両主面と、金属板２１の主面とそれぞれ対向させることで、図１に示す一対の金属部２の金属板２１が第２層の二次電池１側にそれぞれ配置される。また、金属板２１の主面と二次電池１の主面とが面接触している。
　これにより、金属部２に含まれる複数の金属板２１、２２のうち、金属層２１の熱伝導率が、金属層２１と積層する金属層２２の熱伝導率より高くなっている。そして、金属層２１と二次電池１の対向面と、金属層２１と金属層２２の密着面が、複数の二次電池１と金属部２の積層方向に対して垂直方向に沿う面になっている。
　次に、金属部２の作用について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、図１の第２層の二次電池１で熱暴走が発生した場合における、熱伝導を説明するための図である。図７は、比較例１に係る電池モジュールの断面図であって、第２層の二次電池１で熱暴走が発生した場合における、熱伝導を説明するための図である。図７に示す比較例１では、本発明と異なり、複数の二次電池１の間に、１枚の金属板２３を狭持させている。金属板２３は、金属板２２と同様に、熱容量の高い金属部材で形成されている。
　例えば、第２層の二次電池１への過充電などにより、第２層の二次電池１が熱暴走した場合に、第２層の二次電池１内で局所的に温度が上昇する。図６に示すように、局所的に高温になった部分Ａから発生された熱は、当該部分Ａの周囲に向かって伝わり、二次電池１の主面に熱が到達する。
　二次電池１の主面と対向する金属板２１は熱伝導率の高い部材である。そのため、高温部分Ａから金属板２１の表面に向かって伝導した熱は、二次電池１の主面よりも外側の向かって伝わり、金属板２１内を伝導する。
　金属板２１の両主面のうち、二次電池１の反対側に位置する主面は、金属板２２と密着しており、金属板２２の熱伝導率は低くなっている。そのため、金属板２１内を伝導する熱は、金属板２２に伝わり難くなり、金属板２１の主面に沿う方向に伝導する。
　このように、二次電池１内で局所的に高温になった部分Ａの熱は、金属層２１に伝わった後、金属板２１の主面に沿う方向で、当該金属板２１内で拡散する。そして、金属板２１の温度が均一になった後に、金属層２１の熱は、熱容量の大きな金属板２２で吸熱される。そのため、第２層の二次電池１内で発生した熱は金属部２で遮断され、隣接する第１層、第３層の二次電池に伝わらない。すなわち、本例において、金属板２１は内部で熱を伝導させる伝熱板として作用し、金属板２２は当該伝熱板で均一に広がった熱を吸熱する吸熱板として作用する。
　一方、図７に示す比較例１について、第２層の二次電池１が熱暴走し、部分Ｂが高温になった場合に、部分Ｂで発生した熱は、二次電池１の内部から金属板２３に伝わる。金属板２３は、熱容量の高い部材であるため、二次電池１から伝わった熱は、金属板２３の内部に拡散されず、部分Ｂと近い部分が局所的に熱せられ高温になる。そして、金属板２３内の局所的に高温になった部分の熱が、隣接する第１層及び第３層の二次電池１にそれぞれ伝導する。そのため、比較例１では、隣接する第１層、第３層の二次電池１が高温になってしまう。
　また、他の比較例２として、図７に示す金属板２３の代わりに、金属板２１と同様な熱伝導率の高い金属板を用いて、複数の二次電池１の間に１枚の金属板を狭持させた場合には、二次電池１の熱暴走により、電池内で局所的に発生した熱は、電池と密着する１枚の金属板内で拡散して伝導する。金属板は熱容量の小さい材料で形成されているため、金属板の全体としての熱容量が足りず、金属板の全体が高温になる。そして、当該金属板に隣接する二次電池１が高温になってしまう。
　上記のように、本例は、複数の扁平形の二次電池１の間に金属部２を配置し、金属部２の複数の金属板２１、２２のうち、二次電池１の表面と対向する金属板２１の熱伝導率を、金属板２１と積層する金属板２２の熱伝導率より高くしている。これにより、本例は、二次電池１内が局所的に高温になった場合に、高温部の熱を、金属板２１の主面方向に沿って拡散し、温度を抑制することができる。また、金属板２１内を伝わる熱は、金属板２２で遮断されるため、隣接する他の二次電池１への熱伝導を抑制することができる。
　比較例１、２のように、１枚の金属板を複数の二次電池１間で狭持させた場合に、二次電池１内で局所的に発生した熱が、隣接する他の二次電池１に伝わってしまい、当該他の二次電池１が高温になる可能性がある。そして、比較例１、２において、他の二次電池１への熱伝導を防ぐためには、１枚の金属板の板厚（二次電池の積層方向への厚み）を厚くすることも考えられる。しかしながら、板厚を厚くした場合には、電池モジュールの体積、重量が大きくなるという別の問題が生じる。
　本例では、複数の二次電池１１間に配置される金属部２を、熱伝導率の異なる複数の金属板２１、２２で形成する。また、熱の拡散を抑制する対象の二次電池１に対して、複数の二次電池１の積層方向で、対象の二次電池１に近い方に金属板２１を配置し、遠い方に金属板２２を配置する。さらに、本例は、二次電池１と金属板２１を対向させ、金属板２１、２２を密着させる。これにより、電池モジュール全体を小型化しつつ、対象の二次電池１から他の電池への熱伝導を防ぐことができる。
　また、本例において、金属板２１と二次電池１の対向面、及び、金属板２１と金属板２２の密着面は、二次電池１及び金属部２の積層方向に対して垂直方向に沿う面である。
　二次電池１が局所的に高温になった場合に、他の二次電池１への熱伝導を抑制するためには、積層方向への熱伝導を防ぎつつ、熱を金属部２で吸熱させるとよい。本例では、当該積層方向に対して、熱伝導率の高い金属板２１と二次電池１との密着面を垂直方向に沿った面とし、金属板２１の長手方向が当該垂直方向となるように形成しているため、二次電池１で発生した熱を、金属板２１内で当該垂直方向に拡散させることができる。また、金属板２１と金属板２２との密着面を当該垂直方向に沿った面としているため、金属板２１内で拡散した熱を、当該密着面の全面で吸熱することができる。
　その結果として、二次電池１で局所的に発生した熱が、積層方向に伝わりに難くなるため、当該積層方向に位置する他の二次電池１への熱伝導を抑制することができる。
　また、本例において、金属板２２の熱容量が金属板２１の熱容量より高くなるように、金属部２が形成されている。これにより、金属板２２の温度上昇が抑制されるため、金属板２２を介して隣接する二次電池１への熱伝導を抑制することができる。
　なお、本例は、金属板２１を、アルミマンガン合金またはアルミマグネシウム合金で形成してもよい。また、本例は、金属板２１を銅で形成し、金属板２２を、鉄及びニッケルとの合金で形成することで、金属部２をバイメタルとしてもよい。
　また、本例において、図１に示す電池モジュールの三層の二次電池１のうち、Ｚ方向で第１層の二次電池１（紙面上で一番下の二次電池１）及び第３層の二次電池１（紙面上で下から３番目の層の二次電池１）は、金属板２２上に配置されているが、これら二次電池１の表面と金属板２２の表面との間に、金属板２１を狭持させてもよい。
　また、本発明の変形例として、冷却パイプ３を設け、冷却パイプ３と金属板２１とを熱結合させてもよい。図８は、変形例に係る電池モジュールであって、金属部２と、複数の二次電池１とを積層しつつ、冷却パイプ３を金属板２１と熱結合させる様子を示す斜視図である。なお、図８の冷却パイプ３は、パイプの一部を図示したものである。
　図８に示すように、変形例に係る電池モジュールは冷却パイプ３を備えている。冷却パイプ３は冷却水を流す流路である。冷却パイプ３内を流れる冷却水は、図示しない冷却装置内のポンプ等で流出されて、冷却パイプ３内を流れる。金属板２１の側面の一部には、冷却パイプ３の側面に沿うように、湾曲状の切り欠き部２１ａが形成されている。
　冷却パイプ３の側面が切り欠き部２１ｂの表面と接触することで、冷却パイプ３は金属部２と熱結合するよう設けられている。金属板２１と対向する二次電池１が異常により発熱した場合に、当該二次電池１の熱は金属板２１内を拡散する。そして、当該熱は切り欠き部２１ａに伝わる。切り欠き部２１ａは冷却パイプ３の側面と接触しているため、切り欠き部２１の熱は、冷却パイプ３を介して、冷却水に吸熱される。
　上記のように、変形例は、冷却パイプ３と金属板２１とを熱結合し、金属板２１を冷却パイプ３内の冷却水で冷却する。これにより、熱伝導率の高い金属板２１と冷却パイプ３との間で熱交換することができ、金属板２１の温度上昇を抑制することができる。
　なお、変形例において、冷却パイプ３の代わりに、金属板２１に対してフィン等で風を当てることで、フィンと金属板２１とを熱結合させて、金属板２１を冷却してもよい。
　また、本発明の変形例として、図１に示した金属板２１と金属板２２の位置を逆にしてもよい。図９は、本発明の変形例に係る電池モジュールの断面図である。
　図９に示す三層の二次電池１の間（第１層の二次電池１と第２層の二次電池１との間、及び、第２層の二次電池１と第３層の二次電池１との間）に、金属板２１、２２を配置する。また、第２層の二次電池１の両主面（図９において、ＸＹ面に沿う面）と、金属板２２の主面とをそれぞれ対向させることで、金属板２２が第２層の二次電池１側に配置される。また、金属板２２の主面と、第２層の二次電池１の主面と面接触している。さらに、金属板２２の表面に配置された金属板２１は、第１層の二次電池１の主面及び第３層の二次電池１の主面とそれぞれ面で接触している。
　例えば、第２層の二次電池１内で局所的に温度が上昇したとする。この場合に、第２層の二次電池１で局所的に発生した熱は、熱伝導率の低い金属板２２により遮蔽され、第２層の二次電池１内に閉じ込められる。また、第２層の二次電池１内の熱が金属板２２を伝わって、熱伝導率の高い金属板２１に達した場合には、熱が金属板２１の表面（金属板２１と金属板２２との重なる面）に沿って伝導することで、金属板２１に伝わった熱は、金属板２１内で拡散する。そのため、熱は、第１層の二次電池１又は第３層の二次電池に伝わり難くなる。
　また、本発明の変形例として、図１０及び図１１に示すように、電池モジュールは、複数の二次電池１で３枚の金属板２１、２２を狭持するように構成されてもよい。図１０及び図１１は、本発明の変形例に係る電池モジュールの断面図である。なお、図１０及び図１１に示す変形例では、金属板２１、２２は３枚であるが、金属板２１、２２は４枚以上であってもよい。
　図１０に示すように、第１層の二次電池１と第２層の二次電池１との間に位置する３枚の金属層２１、２２のうち、金属板２１は、第１層の二次電池１側及び第２層の二次電池１側に配置され、金属板２２は、２枚の金属板２１の間に配置されている。すなわち、複数の二次電池１と金属板２１、２２の積層方向（図１０のＺ方向）において、金属板２２に対して第１層の二次電池１側に位置する金属板２１の熱伝導率、及び、金属板２２に対して第２層の二次電池１側に位置する金属板２１の熱伝導率は、金属板２２の熱伝導率よりも高い。第２層の二次電池１と第３層の二次電池１との間に位置する金属層２１、２２の構成は、第１層の二次電池１と第２層の二次電池１との間に位置する金属層２１、２２の構成と同様である。
　また、図１１に示すように、第１層の二次電池１と第２層の二次電池１との間に位置する３枚の金属層２１、２２のうち、金属板２２は、第１層の二次電池１側及び第２層の二次電池１側に配置され、金属板２１は、２枚の金属板２２の間に配置されている。すなわち、複数の二次電池１と金属板２１、２２の積層方向（図１０のＺ方向）において、金属板２１に対して第１層の二次電池１側に位置する金属板２２の熱伝導率、及び、金属板２１に対して第２層の二次電池１側に位置する金属板２２の熱伝導率は、金属板２１の熱伝導率よりも低い。第２層の二次電池１と第３層の二次電池１との間に位置する金属層２１、２２の構成は、第１層の二次電池１と第２層の二次電池１との間に位置する金属層２１、２２の構成と同様である。
　これにより、複数の金属板２１、２２のうち、二次電池１側に位置する一対の金属板２１（又は金属板２２）の熱伝導率が、当該一対の金属板２１（又は金属板２２）の間に位置する金属板２２（又は金属板２１）の熱伝導率と異なっている。
　図１０に示す電池モジュールにおいて、例えば、第２層の二次電池１内で局所的に温度が上昇したとする。この場合に、第２層の二次電池１側に配置された金属板２１は、伝熱板として作用し、金属板２２は吸熱板として作用する。さらに、金属板２２に対して、第１層の二次電池１側及び第３層の二次電池１側に、金属板２１が配置されている。そのため、金属板２２の熱が金属板２１に伝わった場合に、金属板２１が面方向に熱を伝達させるために、熱が第１層の二次電池１及び第３層の二次電池１に伝わり難くなる。
　また、図１１に示す電池モジュールにおいて、例えば、第２層の二次電池１内で局所的に温度が上昇したとする。この場合に、第２層の二次電池１側に配置された金属板２２は吸熱板として作用し、金属板２１は伝熱板として作用する。そして、金属板２１が２枚の金属板２２に狭持されているため、金属板２１の熱が２枚の金属板２２に閉じ込められる。そのため、金属板２１の熱が第１層の二次電池１及び第３層の二次電池１に伝わり難くなる。
　上記の冷却パイプ３が本発明の「冷却部」に相当する。
　以下、本発明をさらに具現化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態における金属部２による熱伝導の抑制効果を確認するためのものである。
　＜実施例＞
　実施例では、二次電池１の正極板１１２ａの正極活物質にニッケル酸マンガン（ＬｉＮｎ２Ｏ４）を用いて、正極側集電体１１２ｄをアルミ箔とし、負極板１１２ｂの負極活物質に天然黒鉛を用いて、負極側集電体１１２ｇを銅箔とし、ポリプロピレンのセパレータを介して正極板１１２ａ、負極板１１１ｂを積層させた積層体を、アルミのラミネートフィルムである外装部材１１１に入れて、ＥＣ／ＤＥＣ（エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート）＝３／７（体積比）の電解液を注液後、真空封止することで、扁平形の試験用二次電池１を作製した。
　二次電池１の大きさは、図２、５を参照し、Ｘ方向の長さを２００ｍｍ、Ｙ方向の長さを２５おｍｍ、Ｚ方向の長さ（電池の厚み）を７ｍｍとした。
　また、金属部２は２層であり、金属板２１をアルミ板で形成し、金属板２２をステンレス鋼（ＳＵＳ）の板で形成した。金属部２の大きさは、図５を参照し、Ｘ方向、Ｙ方向の長さは二次電池１の大きさに合わせ、Ｚ方向の長さ（金属部２の厚み）は二次電池１の発熱量に応じて決定する。そして、この二次電池１を二枚用意して、二枚の二次電池１の間に、金属部２を狭持させた。
　金属部２の金属板２１と密接した二次電池１を高温にした場合に、他の二次電池１（金属板２１と密接しない方の二次電池１）の温度を計測することで、当該他の二次電池１への伝熱を評価した。
　＜比較例１＞
　二次電池１は上記の実施例と同様である。
　金属部は１層であり、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成した。金属部の大きさは、実施例と同様である。そして、二枚の二次電池１を用意して、二枚の二次電池１の間に、当該金属部を狭持させた。
　＜比較例２＞
　二次電池１は上記の実施例と同様である。
　金属部は１層であり、アルミ板の板で形成した。金属部の大きさは、実施例と同様である。そして、二枚の二次電池１を用意して、二枚の二次電池１の間に、当該金属部を狭持させた
　比較例１、２について、一方の二次電池１を高温にした場合に、他の二次電池１の温度を計測することで、当該他の二次電池１への伝熱を評価した。以下、評価結果を表１に示す。他の二次電池１の温度が上昇しなかった場合を「○」（良）と判定し、他の二次電池１の温度が上昇した場合を「×」（不良）と判定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　金属部をＳＵＳの一層で形成した場合には、隣接した他の二次電池１が局所的に高温になった（比較例１）。また、金属部をアルミの一層で形成した場合には、他の二次電池１が全体的に高温になった（比較例２）。一方、金属部２をアルミとＳＵＳの二層で形成した場合には、他の二次電池の温度は上昇しなかった（実施例）。
１…二次電池
１１…電池本体
１１１…外装部材
１１１ａ…内側樹脂層
１１１ｂ…中間金属層
１１１ｃ…外側樹脂層
１１２…発電要素
１１２ａ…正極板
１１２ｂ…負極板
１１２ｃ…セパレータ
１１２ｄ…正極側集電体
１１２ｅ，１１２ｆ…正極層
１１２ｇ…負極側集電体
１１２ｈ，１１２ｉ…負極層
１１３，１１３ａ～１１３ｄ…外周部
１１４…正極端子
１１５…負極端子
１２…スペーサ
１２１…固定部
１２２…通孔
２…金属部
　２１、２２、２３…金属板
３…冷却パイプ

Claims (6)

  1. 　外装部材で封止することにより形成された内部空間に、発電要素を内装し、積層された扁平形の複数の二次電池と、
    　前記複数の二次電池の間に配置された板状の金属部とを備え、
    前記金属部は、
    　層状に積層された複数の金属板を有し、
    前記複数の金属板のうち、前記二次電池の表面と対向する一の金属板の熱伝導率が、前記一の金属板に積層された他の金属板の熱伝導率と異なる
    ことを特徴とする電池モジュール。
  2. 請求項１記載の電池モジュールであって、
    前記一の金属板と前記二次電池の対向面及び前記一の金属板と前記他の金属板の密着面は、前記複数の二次電池及び前記金属部の積層方向に対して垂直方向に沿った面である
    ことを特徴とする電池モジュール。
  3. 請求項１又は２記載の電池モジュールであって、
    前記一の金属板の熱伝導率は前記他の金属板の熱伝導率より高い
    ことを特徴とする電池モジュール。
  4. 請求項１又は２記載の電池モジュールであって、
    前記他の金属板の熱容量は前記一の金属板の熱容量より大きい
    ことを特徴とする電池モジュール。
  5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の電池モジュールであって、
    前記一の金属板と熱結合し、前記一の金属板を冷却する冷却部をさらに備える
    ことを特徴とする電池モジュール。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電池モジュールであって、
    前記複数の金属板は３枚以上の金属板であり、
    前記複数の金属板のうち、前記二次電池側に位置する一対の金属板の熱伝導率が、前記一対の金属板の間に位置する前記金属板の熱伝導率と異なる
    ことを特徴とする電池モジュール。
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