JP6147346B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の単電池を積層し一体化した電池モジュールに関する。

車載用充電池として、正極シートおよび負極シートをセパレータで隔てた電極群を金属製または樹脂製の容器に収納し、当該容器内に電解液を注入した二次電池が広く知られている。

代表的なものとしてはリチウムイオン二次電池が知られており、一枚の正極シート及び一枚の負極シートの間にセパレータを挟み捲回した捲回型電池や、正極シート及び負極シートの間にシート状のセパレータを挟み複数枚積層させてなるラミネート型電池がある。

特にラミネート型電池は、捲回型電池と比較して放熱性がよい。そのため、小型化してエネルギー密度を向上させ、大容量、大出力の要求を満たすラミネート型電池を複数枚積層させた電池モジュールが検討されている。

一方で、リチウムイオン二次電池は充放電時に発熱し、内部温度の変化によって電池性能が変化することが知られている。そのため、複数枚のラミネート型電池を積層させた電池モジュール内では、ラミネート型電池の積層方向に対し、中央部と外側で各単電池の温度にばらつきが生じてしまう。この温度ばらつきが大きくなると、温度の高いラミネート型電池で劣化が助長され、当該ラミネート型電池の寿命を短くする。これに対し、電池の負荷を均一化し制御をしやすくする為には、均温化することが課題である。

上記課題に対し、特許文献１には各ラミネート型電池の温度を均一化する技術が開示されている。当該特許文献１には、正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、外装体の外表面に形成された放熱板を含み、蓄電セルと放熱板とは交互に３層以上積層され、外側に配置された放熱板の熱伝導率は、内側に配置された放熱板よりも小さくすることで、複数の蓄電セルの温度差を小さくする点が記載されている。

特開２０１２−１６０５４３号公報

特許文献１に記載の発明では、複数の蓄電セルが中央に向かうにつれ高温になる場合には、外側よりも高い熱伝導率の放熱板を中央部に用いると、効果的に電池モジュールを冷却できるとしている。しかし、蓄電セルが増えるにつれ、内外の温度差は大きくなり、効果的な冷却には複数の違う熱伝導率の材質が必要となるが、熱伝導率は材質で決まるものであり、高熱伝導率の材料にはコストが掛かる。

本発明は、上記課題に鑑み、材質によらず温度均一化が可能な電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の電池モジュールは、第一の放熱板及び第二の放熱板と、第一の放熱板と第二の放熱板との間に配置され、かつ４枚以上のラミネート型電池を積層させてなるラミネート型電池群と、ラミネート型電池群、第一の放熱板及び第二の放熱板を収納する筐体と、を有し、ラミネート型電池群の中の積層方向中心部に配置される２枚のラミネート型電池間には第三の放熱板が配置され、第三の放熱板と第一の放熱板との間に配置された２枚のラミネート型電池間、及び第三の放熱板と第二の放熱板との間に配置された２枚のラミネート型電池間にはそれぞれ第四の放熱板が配置され、第一の放熱板、第二の放熱板、第三の放熱板及び第四の放熱板はそれぞれ筐体と接触する接触部、及びラミネート型電池と対向して接触する平面部を有し、第一の放熱板の平面部、第二の放熱板の平面部はそれぞれ短辺及び長辺を有する長方形形状であり、第一の放熱板の平面部、第二の放熱板及び第四の放熱板の平面部には、それぞれ複数の穴部が設けられ、第一の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積は、第四の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積よりも大きく、第二の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積は、第四の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積よりも大きく、第一の放熱板の平面部に設けられた複数の穴部、第二の放熱板の平面部に設けられた複数の穴部は、それぞれ短辺の中央部から短辺端部に向かうにつれて穴部の面積が大きくなることを特徴とする。

本発明によれば、材質によらず温度均一化が可能な、電池モジュールを提供することを可能とする。

本発明が適用可能な第１実施形態の電池モジュールの部分斜視図である。 第１実施形態の電池モジュールに用いる筺体の断面図である。 第１実施形態の電池モジュールに用いる放熱板の斜視図および断面図である。 第１実施形態のラミネート型電池１０の詳細構造である。 第１実施形態の電池モジュールの伝熱解析の結果である。 第１実施形態の矩形穴部を有する放熱板の斜視図および断面図である。 第１実施形態の六角形穴部を有する放熱板の斜視図および断面図である。 第１実施形態の三角形穴部を有する放熱板の斜視図および断面図である。 第１実施形態のスリット型穴部を有する放熱板の斜視図および断面図である。 第４実施形態の伝熱材を有する放熱板の斜視図および断面図である。 第五実施形態の凹部形状を有する放熱板の斜視図および断面図である。 第六実施形態の単電池内部の温度均一化を図る放熱板の斜視図および断面図である。 穴部総面積を変更した場合のラミネート型電池群１１０の伝熱解析の結果である。 従来品と第１実施形態の温度の絶対値の差を示す図である。

（第一の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明を車載用二次電池の電池モジュールに適用した際の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る電池モジュール１００を模式的に示す斜視図である。

本実施形態にかかる電池モジュール１００は、平板状の複数のラミネート型電池１０と、当該ラミネート型電池１０の外表面に設けられた放熱板２０とが交互に積層されて筐体５０に収納されている。

またラミネート型電池１０を複数枚積層させたラミネート型電池群１１０の積層方向の両端、つまりラミネート型電池群１１０と筐体の上面５０ａ、及びラミネート型電池群１１０と筐体の底面５０ｂの間に断熱板７０が設けられている。つまり、当該断熱板７０は筐体５０と接した構造となっている。なお、断熱板７０は無くてもかまわないが、断熱板７０を配置することによって、各ラミネート型電池１０から筐体５０への熱伝達量をそろえ、温度のばらつきを抑えることが可能になる。

断熱板７０が無い場合にはラミネート型電池群１１０は筐体の上面５０ａ及び筐体の底面５０ｂに保持される形となり、断熱板７０がある場合にはラミネート型電池群１１０は断熱板７０を介して筐体の上面５０ａ及び筐体の底面５０ｂに保持される形となる。従って、ラミネート型電池群１１０は筐体の上面５０ａ及び筐体の底面５０ｂと熱的に接触している。

ラミネート型電池１０には、正極端子４０および負極端子４１が設けられている。図１に示すように、正極端子４０及び負極端子４１はラミネート型電池１０の積層方向と直交する方向に突出しており、各ラミネート型電池で電極端子の突出方向はそろえられている。

ラミネート型電池１０から発生した熱は、放熱板２０および断熱板７０を伝導し筺体５０を介して電池モジュール１００の外部へ放出される。

図２は、図１に示した電池モジュール１００のＡ−Ａ断面図である。上述したように、ラミネート型電池１０は複数枚積層されたラミネート型電池群１１０として筺体５０に収納される。本実施形態ではラミネート型電池１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）を５つ用いたものを例として説明するが、本発明は積層枚数に関わらず実施することが可能である。

本実施形態では各ラミネート型電池１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ）の両面には放熱板２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ）が配置されている。この放熱板２０は、両端部が折れ曲がった接触部２１と平面部２２を有している。接触部２１は筺体の側面５０ｃに密着し、平面部２２はラミネート型電池１０の幅広面４３と密着する形で配置されている。当該構成によって、ラミネート型電池１０で充放電時に発生した熱が筺体５０側に伝熱されて各単電池１０を冷却する構造となっている。以下、各要素について詳細に説明する。

《ラミネート型電池１０》
図４（ａ）及び（ｂ）を用いてラミネート型電池１０の構造について説明する。図４（ａ）はラミネート型電池１０の外観斜視図である。ラミネート型電池１０は幅広面４３と、当該幅広面４３と平行な方向に突出する正極端子４０及び負極端子４１を有する。ラミネート型電池１０の幅広面４３は、図２に示すように放熱板２０と接触する面であり、ラミネート型電池１０の幅広面４３と放熱板２０との接触面積の大きさによって、熱流量が変化する。

図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。外装体５３は、ラミネート型電池１０の内側となる面に熱融着樹脂層５４を有するラミネートフィルムから構成されている。

外装体５３（ラミネートフィルム）は、電池外側から順に、外装樹脂層５６、金属層５５および熱融着樹脂層５４が積層されて構成されている。外装体５３は電池の正極端子４０、負極端子４１が構成された辺の対向側の辺で上下ふたつに折り曲げられ、上側の熱融着樹脂層５４と下側の熱融着樹脂層５４同士が積層電極部５１の周囲で熱シールされて一体化され、これにより外装体５３内が密閉されている。外装樹脂層５６はポリエステル（ＰＥ）製であり、厚さが５０μｍとしている。金属層３５はアルミニウム合金製であり、厚さが１００μｍとしている。熱融着樹脂層５４には変性ポリオレフィンフィルムが用いられており、厚さが５０μｍとしている。

熱シールされた部分の一部には、他の部分よりも強度が小さくなるよう加工された図示しないベント部が形成されている。ベント部では、電池の内圧が異常に上昇した際に他の部分よりも先に破壊して内圧が開放される。

外装体５３内部には、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された積層電極体５１が内蔵され、電解液により浸潤されている。複数のシート状正極、シート状負極およびセパレータからなる積層体により積層電極体５１が形成されている。

シート状正極には、正極活物質、炭素材料を主体とする導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）が、正極集電体の表面に形成されている。

正極集電体には、厚さ０．０１５ｍｍのアルミニウム合金箔が用いられている。

正極合剤層は、正極活物質であるＬｉＣｏＯ２、導電助剤であるアセチレンブラック、バインダであるＰＶＤＦなどの混合物であり、片面当たりの厚さが３０ないし１００μｍの範囲に作製されている。

正極端子４０には、厚さ０．２ｍｍのアルミニウム合金が用いられている。

シート状負極には、負極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する負極合剤からなる層（負極合剤層）が、負極集電体の表面に形成されている。

負極集電体には、厚さ０．０１ｍｍの銅合金が用いられている。

負極合剤層は、負極活物質である黒鉛、バインダであるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの組成からなり、片面当たりの厚さが３０ないし１００μｍの範囲に作製されている。

負極端子４１には、厚さ０．１５ｍｍの銅合金の表面にニッケルめっきを施したものが用いられている。

セパレータには、厚さが２５μｍで空穴率が３０ないし７０％に設定されたポリオレフィン微穴性フィルムが用いられている。

電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）を主体とする有機溶媒に、ＬｉＰＦ６などの溶質を溶解した溶液（非水電解液）が用いられている。

《断熱板７０》
図１に示す断熱板７０は矩形形状をしており、筐体５０と接触している。当該断熱板７０の材料には発泡樹脂材料が用いられており、ラミネート型電池１０と対向する筐体の上面５０ａ、及び筐体の底面５０ｂから過度に放熱されるのを防いでいる。そのため、電池モジュール１００の筐体の上面５０ａ側、及び筐体の底面５０ｂに配置されているラミネート型電池１０ａ及び１０ｅの放熱経路は、放熱板２０から筐体に伝熱する放熱経路が支配的となる。

このようにラミネート型電池１０と筐体５０との間に断熱板７０を配置することによって、電池モジュール１００の中心部に配置されているラミネート型電池１０ｃと、電池モジュール１００の筐体側に配置されているラミネート型電池１０ａ及び１０ｅとの温度ばらつきを小さくすることが可能となる。

《筐体５０》
図１に示すように筺体５０は、上面５０ａ、当該上面と対向する底面５０ｂ及び側面５０ｃから構成される。筐体５０の材質は、軽さと放熱性を考慮してアルミニウム合金で作成されている。具体的な材料としてはＡ６０００系（マグネシウム−シリコン系）アルミニウム合金が挙げられる。

なお、本実施形態では上面５０ａ、底面５０ｂ及び側面５０ｃは一体で成型されているが、それぞれ別体で構成されていても良い。

《放熱板２０》
本実施形態にかかる放熱板２０を図３（ａ）及び（ｂ）に示す。図３（ａ）は図２に示した電池モジュール１００の筐体５０の近傍に配置される放熱板２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、及び２０ｆの詳細を示した図である。

複数枚積層されたラミネート型電池１０は、筐体の上面５０ａ及び筐体の底面５０ｂの近傍に配置されているラミネート型電池１０ほど放熱性がよい。そのため、充放電時にラミネート型電池１０が発熱すると、積層方向の内側に配置されたラミネート型電池１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、積層方向端部に位置するラミネート型電池１０ａと１０ｅに比べ温度が高くなってしまう。

そこで電池モジュール１００内の各ラミネート型電池１０で温度ばらつきを低減するために、外側の放熱板２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、及び２０ｆについては、ラミネート型電池群１１０の積層方向中央部に配置されるラミネート型電池１０ｂ、１０ｃ、１０ｄから筺体５０へ流れる熱量よりも、筐体の上面５０ａ及び筐体の底面５０ｂ近傍に配置されるラミネート型電池１０ａ、及び１０ｅから筺体５０へ流れる熱量を抑制する必要がある。

そこで本実施形態では図２及び図３（ａ）に示すように、筺体５０の側面部近傍に配置されたラミネート型電池１０ａ、及び１０ｅと接触する放熱板２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、２０ｆのそれぞれを、穴３０を有するメッシュ構造として、ラミネート型電池１０ａおよび１０ｅから放熱板を介して筐体５０に至る経路での熱抵抗を大きくしている。

穴３０の面積が大きければ大きいほど、ラミネート型電池１０と放熱板２０との接触面積が低減する。その結果、ラミネート型電池１０から放熱板２０を経由し、筺体５０への熱流量が減少する。この事から、ラミネート型電池１０の積層枚数が多くなり中央部と端部の温度差が大きくなる場合には穴３０の面積を増やし、積層枚数が少なく温度差が小さい場合には穴３０の面積を減らす事で、積層枚数に依らず温度の均一性を確保することが可能となる。

一方で、図３（ｂ）に示すように、筐体５０の中心部に配置された放熱板２０ｃ、２０ｄは穴３０の無い一枚板の構造、つまり最も熱流量を多くする構造となっている。そのため、放熱板２０ｃ、２０ｄと接触するラミネート型電池１０ｂ、１０ｃ、及び１０ｄから筐体５０に至る経路での熱抵抗が、ラミネート型電池１０ａおよび１０ｅから放熱板を介して筐体５０に至る経路よりも小さくなり、電池モジュール１００内での温度ばらつきを抑制している。

また、本実施形態ではラミネート型電池郡１１０の積層方向中心部に配置されているラミネート型電池１０ｃの両側には穴３０の無い放熱板２０ｃ、及び２０ｄが配置され、ラミネート型電池１０ｃと隣接するラミネート型電池１０ｂの一方側には放熱板２０ｃ、他方側には穴３０を有する放熱板２０ｂが配置され、ラミネート型電池１０ｂと隣接するラミネート型電池１０ａの両側には穴３０が設けられた放熱板２０ａ、及び２０ｂが配置される構造となっている。このため、熱が伝達しにくい中心部側のラミネート型電池１０ｃから筐体５０の近傍側に配置されたラミネート型電池１０ａにかけて熱抵抗が段階的に増加する。したがって、放熱板を介して筐体５０への熱伝導する場合の放熱性の大きさは、ラミネート型電池１０ｃ＞ラミネート型電池１０ｂ＞ラミネート型電池１０ａの順番になり、温度が上昇しやすい中心部のラミネート型電池１０ｃと温度が低下しやすい筐体５０近傍側に設けられたラミネート型電池１０ａとの間での温度差を抑制することが可能となっている。

以上のように上述した構造によって、放熱板２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆがそれぞれ同じ材質の放熱板であっても、積層方向の端部近傍（筐体５０近傍）に配置されたラミネート型電池１０（１０ａ,１０ｅ）と放熱板２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、２０ｆ）の接触面積が低減しているため、積層方向の端部では放熱板２０から筺体５０へ伝わる熱流量を少なくすることが可能である。

また、穴３０を有するメッシュ構造を採用することで熱伝導率の高い物質を利用することなく、放熱板２０を加工するだけで良い為、コストの低減をも可能である。

また、放熱板２０に穴を開ける加工をするため、電池モジュール１００に使用される金属量を軽減することができ、電池モジュール１００全体の軽量化も可能とする。

また、放熱板２０の加工の際に、メッシュの粗さを調整することで熱流量を自在に調整することが可能であるため、材質の変更をすることなく必要な冷却性能を実現できる。

材質を変更しないで温度ばらつきを低減する方法として、放熱板２０の厚さを変えることで熱容量を変化させる方法がある。しかし、このような放熱板２０の厚さを変える方法では積層方向中央に向かって放熱板２０を厚くする必要があり、重量および体積が増加してしまう。そのため、体積エネルギー密度を向上させるという点、及び軽量化の面ではあまり好ましくない。

一方、本発明のような穴３０を有するメッシュ構造の放熱板２０ａ、２０ｂ、２０ｅ、及び２０ｆを採用した場合、メッシュの粗さを変更するだけでラミネート型電池１０から筐体５０への熱流量を変更できる為、余分な体積増加や重量増加を招くことなく積層枚数を増やすことが可能となる。そのため、高出力・高容量で軽量かつ省スペースな電池モジュール１００を提供することが可能となる。

なお、本実施形態の放熱板２０は図３に示した丸型の穴部３０を有する構造となっているが、放熱板２０に施すメッシュ形状は丸型に限らない。図６に示す様な矩形穴部３１、図７に示す様な六角形穴部３２、図８に示す様な三角形穴部３３など、様々な形を取る事が可能である。また、穴部３０はメッシュ構造に限らず、図９に示すようなスリット形状の穴部３４でも構わない。穴部３０，３１，３２，３３、３４に示すように穴部形状に依らず、穴部を設けることにより単電池１０と放熱板２０との接触面積が同じであれば、同等の効果が得られる。なお、メッシュ形状や配置など、前述した形状に限るものではなく、穴部を有し、ラミネート型電池１０と放熱板２０との接触面積を変更できる構造であれば良い。

《実験例》
次に、本実施形態の組電池の作用効果を検証するため、二次元非定常熱伝導解析を以下の条件を用いて試みた。

定格容量約１０Ａｈのラミネート型電池１１枚を厚さ方向に積層し、各ラミネート型電池間にそれぞれ０．３ｍｍ厚のアルミニウム合金製の放熱板１２枚を介在させる。放熱板の両端の幅３ｍｍを折り曲げ、筐体の内側側面に密着させる。ラミネート型電池の積層方向の両端には、放熱板と筐体と接触し、ラミネート型電池の幅広面とほぼ同じ面積を有する３ｍｍ厚の発泡樹脂を断熱板として配置した。これらを、厚さ２ｍｍのアルミニウム合金製の筺体に収容する。環境温度を２７℃とし３０Ａで放電し、放電開始から１０８０ｓ時点の各電池の温度を評価した。

また、放熱板、断熱板、筺体の各材料定数は、以下のように定める。熱伝導率は、放熱板、断熱板、筐体の順にそれぞれ２３６Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ、２３６Ｗ／ｍ・Ｋとする。比熱は、それぞれ９００Ｊ／ｋｇ・Ｋ、２０００Ｊ／ｋｇ・Ｋ、９００Ｊ／ｋｇ・Ｋとする。そして、密度はそれぞれ２７００ｋｇ／ｍ＾３、８５ｋｇ／ｍ＾３、２７００ｋｇ／ｍ＾３とした。なお、ラミネート型電池は複合材の積層構造であるため、各材料個別の材料定数と使用量を勘案し、熱伝導率は厚さ方向（積層方向）で１Ｗ／ｍ・Ｋ、幅方向で４０１Ｗ／ｍ・Ｋ、比熱は９５４Ｊ／ｋｇ・Ｋ、密度は２０００ｋｇ／ｍ＾３とした。各部材との接触界面では、接触熱伝導率を１０＾１２Ｗ／ｍ・Ｋとした。

以上の解析条件を用い、従来品の構成（同一材質の放熱板）と本発明による構成に対し、各ラミネート型電池の中心部の温度分布を比較する。ここで、積層方向の最下部のラミネート型電池を電池番号１とし、積層順に番号を振り最上部のラミネート型電池の電池番号を１１とする。

解析に用いた本発明による構成では、電池番号１、２および１０、１１の各ラミネート型電池の積層面に接する放熱板は、穴の総面積がラミネート型電池との接触面積の８８％を占めるメッシュ構造を有する。

また、それ以外は、穴部の無い一枚板の放熱板である。この２つの電池モジュールの構成に対し、単電池１１の中心温度を基準値０とした時の温度差の分布が図５ある。丸印のデータがすべて一枚板を用いた従来品のデータ、四角印のデータが本発明のデータである。本発明の構成では、従来品に比べ中央部に位置する電池番号３，４，５，６，７，８、９の単電池温度差の変化率を約２割に抑えられる効果が得られた。これにより、端部と中央部との温度上層を低減でき、本発明の効果が明らかとなった。

以上、上述したように本実施形態を用いることによって、材質によらず温度均一化が可能な、電池モジュールを提供することを可能とする。

（第二の実施形態）
続いて、第二の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、ラミネート型電池１０の間に配置される放熱板の穴部の総面積を変化させた点である。なお本実施形態の説明において、第一の実施形態と同じ部分については上述した図面番号を用いている。

図１４に示すように、すべての放熱板２０に穴を設けない放熱板を用いた場合と比較して、第一の実施形態の放熱板（穴部３０総面積が平面部２２面積の８８％）を用いた場合には温度が２度程度上昇する。つまり、当該温度上昇は放熱板２０に設けられた穴部３０の総面積に依存する。なお穴が設けられていない放熱板を用いた場合と比較して、当該電池モジュールでは全体的な温度が上昇するが、放電時の発熱による温度上昇が安定動作温度領域内でとどまる場合、全体として放熱性が低下したとしても温度の均一化を図る方が好ましい。温度の均一化を図ることによって、電池の部分劣化を抑制し、制御しやすい電池モジュールを提供することが可能となる。

従って、本実施形態では放熱板２０に設けた穴部３０の総面積を平面部２２面積の２２％、または４４％に変更した。図１３に示すように穴部の総面積を平面部２２面積の２２％とした場合には温度差は大きくなるが、その分ラミネート型電池群１１０全体の温度を低下させることが可能となる。

（第三の実施形態）
続いて、第三の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、ラミネート型電池１０の間に配置される放熱板の穴部の総面積を、ラミネート型電池１０の積層方向に段階的に変化させた点である。なお本実施形態の説明において、第一の実施形態と同じ部分については上述した図面番号を用いている。

従来の電池モジュール構成では、積層方向の端部から中央に向かいラミネート型電池１０の温度が２次関数的に増加し、中央部の単電池１０で最も高い温度となる（図５の従来品データ参照）。そのため、ラミネート型電池１０の積層数が増加するにつれ、端部と中央部のラミネート型電池１０の温度差が大きくなり、第一の実施形態のように２種類の放熱板２０（穴部３０を有する物と、穴部の無い一枚板の物）だけでは温度均一化を図るのは難しい。

そこで、積層方向外側に位置する放熱板２０は、単電池１０との接触面積を小さくし、内側に向かって次第に接触面積を大きくした構成を採用する。この様に、積層方向外側から内側に向かい徐々に放熱性能を良くする様に、放熱板２０と単電池１０を積層することで、積層枚数に関わらず温度均一化が可能な電池モジュールを提供する事が可能となる。

具体的な内容について、以下説明する。第一の実施形態で説明した放熱板は、ラミネート型電池群１１０の上面及び下面に配置される第一の放熱板２０ａ、及び第二の放熱板２０ｆ、ラミネート型電池群１１０の積層方向中央部に配置される第三の放熱板（２０ｃ、２０ｄ）、並びに第一の放熱板と第三の放熱板の間及び第二の放熱板と第三の放熱板の間に配置される第四の放熱板（２０ｂ、２０ｅ）の３つに大きく分類される。

第一の実施形態では第一の放熱板２０ａ、第二の放熱板２０ｆ及び第四の放熱板２０ｂ、２０ｅで同じものを用いたが、本実施形態では第四の放熱板２０ｂ、２０ｅの穴部の総面積が、第一の放熱板２０ａ及び第二の放熱板２０ｆの穴部の総面積より小さくなっている。

上記構成にすることによって、ラミネート型電池群１１０の全体的な温度上昇を防ぎつつも、ラミネート型電池の温度均一化が可能となる。

（第四の実施形態）
続いて、第四の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、放熱板２０が平板２３の両面に当該平板２３とは別部材で構成された伝熱材６０を設け、当該伝熱材２２に穴部３５を設けた点が異なる。なお本実施形態の説明において、第一の実施形態と同じ部分については上述した図面番号を用いている。

ラミネート型電池１０と放熱板２０との接触面積を変更する方法は、必ずしも放熱板２０自体に穴部３０を設けなくともよい。本実施形態では図１０に示すように、放熱板２０と別材からなる伝熱材６０に穴部３５を設けメッシュ構造としたものを、穴部の無い一枚板の放熱板２０の、ラミネート型電池１０との接触面上に設ける。これにより、伝熱材６０がラミネート型電池１０および放熱板２０と接触する面積を変更する事で、ラミネート型電池１０から放熱板２０へ流れる熱量を調整できるため、前記実施例と同様に冷却性能を自在に変更する事ができる。

（第五の実施形態）
続いて、第五の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、放熱板２０に設けられた穴部が貫通穴ではなく、有底の穴部３６にした点が異なる。なお本実施形態の説明において、第一の実施形態と同じ部分については上述した図面番号を用いている。

本実施形態では、放熱板２０の平面部２２に設けられた穴部３６を有底の穴部３６とし、当該有底の穴部３６を放熱板２０の表面に設ける構成とした。図１１に、その一例を示す。放熱板２０のラミネート型電池１０と接触する２面に対し、穴部３０と同等の面積の凸部を持つ型を用いて、放熱板２０を両面から圧縮する事で有底の穴部３６を形成する。これにより、メッシュ加工時のバリの影響無に、ラミネート型電池１０と放熱板２０との接触面積を低減する事ができ、メッシュ構造と同等な効果が得られる。また、当該構成にすることによって、放熱板２０に貫通穴を設ける第一の実施形態と比較して、放熱板２０の熱容量を低下させずにすむため、第一の実施形態よりも高い放熱効果が見込める。

（第六の実施形態）
続いて、第六の実施形態について説明する。本実施形態が第一の実施形態と異なる点は、放熱板２０に設けられた穴部が放熱板２０の短辺中央部から短辺端部方向に向かうにつれて面積が大きくなる点が異なる。なお本実施形態の説明において、第一の実施形態と同じ部分については上述した図面番号を用いている。

上述したように、放熱板２０に挟まれた単電池１０は、放熱部である筐体５０と放熱板２０との接触方向に対し外側はよく冷やされる一方、内側は温度が高くなる。この様なラミネート型電池１０内の温度不均一な状態も、充放電性能に影響を与える。これを解消する為には、放熱板２０と筐体５０との接触方向に対し外側は放熱される熱流量を少なく、内側は熱流量を多くすることが望まれる。

そこで、本実施形態では短辺と長辺を有する放熱板の平面部２２内の穴部３０の大きさを変えている。ラミネート型電池１０の内部温度を均一化する為のメッシュ形状を図１２に示す。放熱板２０のラミネート型電池１０との接触面内において、放熱板２０と筐体５０との接触方向外側に位置する穴部３０ａ、３０ｆの面積を大きくし、それよりも内側の３０ｂ、３０ｅは面積をより小さくし、一番内側の３０ｃ、３０ｄは最も面積を小さくする。つまり、平面部２２の短辺中央部から短辺端部方向に向かうにつれて穴部３０の面積を大きくするように構成している。当該構成にすることによって、単電池１０の内側では放熱板との接触面積が大きくなる為に熱流出量が増し、外側では放熱板との接触面積が小さくなるため熱流出量が減る。これにより、単電池１０の内部での温度均一化をも可能にする。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０ ラミネート型電池
２０ 放熱板
３０ 穴部
４０ 正極端子
４１ 負極端子
５０ 筐体
６０ 伝熱材
７０ 断熱板
１００ 電池モジュール

Claims (5)

1. 第一の放熱板及び第二の放熱板と、
   前記第一の放熱板と前記第二の放熱板との間に配置され、かつ４枚以上のラミネート型電池を積層させてなるラミネート型電池群と、
   前記ラミネート型電池群、前記第一の放熱板及び前記第二の放熱板を収納する筐体と、
   を有する電池モジュールにおいて、
   前記ラミネート型電池群の中の積層方向中心部に配置される２枚のラミネート型電池間には第三の放熱板が配置され、
   前記第三の放熱板と前記第一の放熱板との間に配置された２枚のラミネート型電池間、及び前記第三の放熱板と前記第二の放熱板との間に配置された２枚のラミネート型電池間にはそれぞれ第四の放熱板が配置され、
   前記第一の放熱板、第二の放熱板、第三の放熱板及び第四の放熱板はそれぞれ前記筐体と接触する接触部、及びラミネート型電池と対向して接触する平面部を有し、
   前記第一の放熱板の平面部、前記第二の放熱板の平面部はそれぞれ短辺及び長辺を有する長方形形状であり、
   前記第一の放熱板の平面部、前記第二の放熱板及び前記第四の放熱板の平面部には、それぞれ複数の穴部が設けられ、
   前記第一の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積は、前記第四の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積よりも大きく、
   前記第二の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積は、前記第四の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積よりも大きく、
   前記第一の放熱板の平面部に設けられた複数の穴部、前記第二の放熱板の平面部に設けられた複数の穴部は、それぞれ短辺の中央部から短辺端部に向かうにつれて穴部の面積が大きくなることを特徴とする電池モジュール。
2. 請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
   前記第三の放熱板の平面部は複数の穴部を有し、
   前記第四の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積は、前記第三の放熱板の平面部に設けられた穴部の総面積よりも大きいことを特徴とする電池モジュール。
3. 請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
   前記第一の放熱板及び第二の放熱板は、それぞれ平板材及び伝熱板からなり、
   前記伝熱板は前記平板材とは異なる材料からなり、
   前記伝熱板に複数の穴部が設けられていることを特徴とする電池モジュール。
4. 請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
   前記第四の放熱板に設けられた複数の穴部は有底の穴部であることを特徴とする電池モジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の電池モジュールにおいて、
   前記第一の放熱板の平面部は第一の断熱材を介して前記筐体と接触し、
   前記第二の放熱板の平面部は第二の断熱材を介して前記筐体と接触することを特徴とする電池モジュール。

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