Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7651346B2 - Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7651346B2 - Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack - Google Patents

Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack Download PDF

Info

Publication number
JP7651346B2
JP7651346B2 JP2021055769A JP2021055769A JP7651346B2 JP 7651346 B2 JP7651346 B2 JP 7651346B2 JP 2021055769 A JP2021055769 A JP 2021055769A JP 2021055769 A JP2021055769 A JP 2021055769A JP 7651346 B2 JP7651346 B2 JP 7651346B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat transfer
sheet
battery
thermal conductivity
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2021055769A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022152840A (en
Inventor
翔吾 渡邊
尚紀 女屋
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.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden 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 Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2021055769A priority Critical patent/JP7651346B2/en
Publication of JP2022152840A publication Critical patent/JP2022152840A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7651346B2 publication Critical patent/JP7651346B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Description

本発明は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車などを駆動する電動モータの電源となる組電池に好適に用いられる組電池用熱伝達抑制シート及び該組電池用熱伝達抑制シートを用いた組電池に関する。 The present invention relates to a heat transfer suppression sheet for a battery assembly that is suitable for use in a battery assembly that serves as a power source for an electric motor that drives an electric vehicle or hybrid vehicle, and to a battery assembly that uses the heat transfer suppression sheet for a battery assembly.

近年、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車などの開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車などには、駆動用電動モータの電源となるための、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。 In recent years, from the perspective of environmental protection, there has been active development of electric vehicles and hybrid vehicles that are driven by electric motors. These electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with a battery pack in which multiple battery cells are connected in series or parallel to serve as the power source for the driving electric motor.

この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池などに比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられているが、電池の内部短絡や過充電などが原因で1つの電池セルに熱暴走が生じた場合(すなわち「異常時」の場合)、隣接する他の電池セルへ熱の伝播が起こることで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。 These battery cells mainly use lithium-ion secondary batteries, which have higher capacity and power output than lead-acid batteries or nickel-metal hydride batteries. However, if thermal runaway occurs in one battery cell due to an internal short circuit or overcharging (i.e., in the event of an "abnormality"), heat may be transmitted to other adjacent battery cells, potentially causing thermal runaway in the other battery cells.

例えば、特許文献1には、リチウムイオン二次電池のような複数の蓄電素子間において、効果的な断熱を実現することができる蓄電装置が開示されている。上記特許文献1に記載の蓄電装置は、互いに隣り合う第一蓄電素子と第二蓄電素子との間に、断熱性を有する第一板材及び第二板材が配置されたものである。また、第一板材と第二板材との間には、これら第一板材及び第二板材よりも熱伝導率が低い物質の層である低熱伝導層が形成されている。 For example, Patent Document 1 discloses an electricity storage device that can achieve effective insulation between multiple electricity storage elements such as lithium ion secondary batteries. The electricity storage device described in Patent Document 1 has a first plate material and a second plate material having thermal insulation properties arranged between a first electricity storage element and a second electricity storage element adjacent to each other. In addition, a low thermal conductivity layer, which is a layer of a material having a lower thermal conductivity than the first plate material and the second plate material, is formed between the first plate material and the second plate material.

このように構成された特許文献1に係る蓄電装置において、第一蓄電素子から第二蓄電素子に向かう輻射熱、又は、第二蓄電素子から第一蓄電素子に向かう輻射熱は、第一板材及び第二板材によって遮断される。また、これら2枚の板材の一方から他方への熱の移動は、低熱伝導層によって抑制される。 In the energy storage device of Patent Document 1 configured in this manner, the radiant heat from the first energy storage element toward the second energy storage element, or the radiant heat from the second energy storage element toward the first energy storage element, is blocked by the first plate material and the second plate material. In addition, the transfer of heat from one of these two plate materials to the other is suppressed by the low thermal conductivity layer.

特開2015-211013号公報JP 2015-211013 A

ところで、組電池化した電池セルに対し充放電サイクルを行う場合(すなわち「通常使用時」の場合)において、電池セルの充放電性能を十分に発揮させるためには、電池セル表面の温度を所定値以下(例えば、150℃以下)に維持する必要がある。
また、電池セルが、例えば200℃以上の温度となるような異常事態が発生した場合に、電池セルを効果的に冷却するとともに、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制し、熱暴走を阻止する必要がある。
Incidentally, when a charge/discharge cycle is performed on battery cells assembled into a battery pack (i.e., during "normal use"), in order to fully utilize the charge/discharge performance of the battery cells, it is necessary to maintain the temperature of the battery cell surface below a predetermined value (e.g., below 150°C).
Furthermore, in the event of an abnormal situation in which a battery cell reaches a temperature of, for example, 200° C. or higher, it is necessary to effectively cool the battery cell while suppressing the transfer of heat to adjacent battery cells and preventing thermal runaway.

しかしながら、特許文献1に示すような、蓄電装置の断熱性を有する板材の間に低熱伝導層が設けられた構造では、充放電サイクル時に発生した熱を効率的に外部に拡散することができない。また、1つの電池セルに熱暴走が生じた場合に、上記構造のみでは、熱暴走の連鎖を効果的に抑制することが困難である。
このように、通常使用時において、電池セルで発生した熱を効率的に外部に拡散することができるとともに、異常時には熱暴走の連鎖を抑制することができる熱制御の手段については、近時、更なる改良が要求されている。
However, in a structure in which a low thermal conductive layer is provided between heat-insulating plate materials of an electricity storage device as shown in Patent Document 1, the heat generated during the charge/discharge cycle cannot be efficiently diffused to the outside. Also, when thermal runaway occurs in one battery cell, it is difficult to effectively suppress the chain reaction of thermal runaway with only the above structure.
In this way, there has been a demand recently for further improvements in thermal control means that can efficiently diffuse heat generated in battery cells to the outside during normal use, while also being able to suppress a chain reaction of thermal runaway in the event of an abnormality.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、通常使用時において電池セルで発生した熱を効率的に熱伝達抑制シートの外部に拡散し、異常時には電池セル間の熱の伝播が抑制されることで、熱暴走の連鎖を防止することができる組電池用熱伝達抑制シート及び組電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a heat transfer suppression sheet for a battery assembly, which is used in a battery assembly in which multiple battery cells are connected in series or parallel, and which efficiently diffuses heat generated in the battery cells to the outside of the heat transfer suppression sheet during normal use, and which can prevent a chain reaction of thermal runaway by suppressing the transfer of heat between the battery cells in the event of an abnormality.

本発明の上記目的は、組電池用熱伝達抑制シートに係る下記[1]の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to a heat transfer suppression sheet for a battery pack.

[1] 複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池に使用され、前記電池セル間に設けられる組電池用熱伝達抑制シートであって、
一対の断熱材と、
前記一対の断熱材の間に配設された少なくとも1層の高熱伝導層と、を有し、
前記高熱伝導層の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率よりも高く、且つ、
前記高熱伝導層の厚さは、前記熱伝達抑制シートの一端面側に向かって厚くなっており、
前記高熱伝導層は、前記一端面側において露出している、組電池用熱伝達抑制シート。
[1] A heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel and provided between the battery cells, comprising:
A pair of insulating materials;
At least one highly thermally conductive layer disposed between the pair of thermal insulating materials,
The thermal conductivity of the high thermal conductivity layer is higher than the thermal conductivity of the insulating material, and
the thickness of the highly thermally conductive layer increases toward one end surface of the heat transfer-suppressing sheet,
the highly thermally conductive layer is exposed on the one end surface side.

また、組電池用熱伝達抑制シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[7]に関する。
[2] 前記高熱伝導層は、金属、セラミック及びカーボンから選択された少なくとも1種の材料からなる、[1]に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
Further, preferred embodiments of the present invention relating to the heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly relate to the following [2] to [7].
[2] The heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to [1], wherein the highly thermally conductive layer is made of at least one material selected from the group consisting of metal, ceramic, and carbon.

[3] 前記高熱伝導層の厚さは、前記一端面側に向かって連続的に厚くなっている、[1]又は[2]に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 [3] The heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to [1] or [2], in which the thickness of the high thermal conductivity layer increases continuously toward the one end surface side.

[4] 前記高熱伝導層の厚さは、前記一端面側に向かって階段状に厚くなっている、[1]又は[2]に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 [4] The heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to [1] or [2], in which the thickness of the high thermal conductivity layer increases stepwise toward the one end surface side.

[5] 前記高熱伝導層の厚さが厚くなる割合が増加するように、前記高熱伝導層の厚さが前記熱伝達抑制シートの前記一端面側に向かって厚くなっている、[1]~[4]のいずれか1つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。 [5] A heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to any one of [1] to [4], in which the thickness of the highly thermally conductive layer increases toward the one end surface side of the heat transfer suppressing sheet so that the rate at which the thickness of the highly thermally conductive layer increases.

[6] 前記高熱伝導層は、前記一端面から突出している、[1]~[5]のいずれか1つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。 [6] The heat transfer suppressing sheet for a battery pack described in any one of [1] to [5], wherein the high thermal conductivity layer protrudes from the one end surface.

[7] 前記高熱伝導層は、前記一端面に対向する前記熱伝達抑制シートの他端面側において露出していない、[1]~[6]のいずれか1つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。 [7] The heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to any one of [1] to [6], wherein the high thermal conductivity layer is not exposed on the other end surface of the heat transfer suppressing sheet that faces the one end surface.

また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記[8]の構成により達成される。 The above object of the present invention is also achieved by the following configuration [8] relating to the battery pack.

[8] 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に収容され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される[1]~[7]のいずれか1つに記載の組電池用熱伝達抑制シートと、
前記電池ケースと前記熱伝達抑制シートとの間に配設される冷却部と、を有し、
前記高熱伝導層は、前記一端面側において前記冷却部に接している、組電池。
[8] A battery case;
A plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or in parallel;
a heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to any one of [1] to [7] interposed between the plurality of battery cells; and
a cooling portion disposed between the battery case and the heat transfer-suppressing sheet,
the highly thermally conductive layer is in contact with the cooling portion at the one end surface side.

また、組電池に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[9]に関する。 A preferred embodiment of the present invention relating to the battery pack relates to [9] below.

[9] 前記高熱伝導層は、前記一端面から突出する突出部を有し、
前記突出部が前記冷却部を押圧した状態で、前記熱伝達抑制シートが前記電池セル間に固定される、[8]に記載の組電池。
[9] The high thermal conductive layer has a protruding portion protruding from the one end surface,
The battery pack according to [8], wherein the heat transfer-suppressing sheet is fixed between the battery cells with the protruding portion pressing against the cooling portion.

本発明の組電池用熱伝達抑制シートは、一対の断熱材の間に設けられた高熱伝導層の厚さが熱伝達抑制シートの一端面側に向かって厚くなっており、かつ、高熱伝導層が一端面側において露出している。
したがって、電池セルから発生し、断熱材を介して高熱伝導層に到達した熱は、高熱伝導層の面方向(高熱伝導層の厚さ方向に直交する面の方向)に促され、熱は上記一端面側へ選択的に移動し、熱伝達抑制シートの外部へと拡散される。また、高熱伝導層の厚さは、一端面側に向かって徐々に厚くなっており、上記一端面側に近づくほど高熱伝導層を移動できる熱量は多くなるため、高熱伝導層に多量の熱が伝わった場合、高熱伝導層の熱が断熱材へ漏れ出て、隣接する電池セルに伝わることを抑制できる。
その結果、通常使用時には電池セルで発生する熱を効率的に熱伝達抑制シートの外部に拡散し、異常時には電池セル間の熱の伝播が抑制されることで、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
In the heat transfer-inhibiting sheet for a battery pack of the present invention, the thickness of a highly thermally conductive layer provided between a pair of insulating materials increases toward one end face of the heat transfer-inhibiting sheet, and the highly thermally conductive layer is exposed at the one end face.
Therefore, heat generated from the battery cell and reaching the highly thermally conductive layer through the insulating material is urged in the surface direction of the highly thermally conductive layer (the direction of the surface perpendicular to the thickness direction of the highly thermally conductive layer), and the heat selectively moves to the one end face side and is diffused to the outside of the heat-transfer-suppressing sheet. In addition, the thickness of the highly thermally conductive layer gradually increases toward the one end face side, and the amount of heat that can move through the highly thermally conductive layer increases the closer it is to the one end face side. Therefore, when a large amount of heat is transferred to the highly thermally conductive layer, the heat of the highly thermally conductive layer can be prevented from leaking into the insulating material and being transferred to an adjacent battery cell.
As a result, during normal use, heat generated in the battery cells is efficiently diffused to the outside of the heat transfer suppression sheet, and in the event of an abnormality, the transfer of heat between the battery cells is suppressed, preventing a chain reaction of thermal runaway.

本発明の組電池は、上記熱伝達抑制シートを複数の電池セル間に介在させているため、通常使用時には電池セルで発生する熱を効率的に熱伝達抑制シートの外部に拡散し、異常時には電池セル間の熱の伝播が抑制されることで、熱暴走の連鎖を阻止することができる。 The battery pack of the present invention has the above-mentioned heat transfer suppression sheet interposed between multiple battery cells, so that during normal use, heat generated in the battery cells is efficiently diffused to the outside of the heat transfer suppression sheet, and in the event of an abnormality, the transfer of heat between the battery cells is suppressed, preventing a chain reaction of thermal runaway.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view that illustrates a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view that illustrates a schematic diagram of a battery assembly to which the heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to the first embodiment is applied. 図3は、本発明の第2の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view that typically illustrates a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view that typically shows a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a third embodiment of the present invention. 図5は、第3の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view that illustrates a schematic diagram of a battery assembly to which a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a third embodiment is applied. 図6は、本発明の第4の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view that typically shows a heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a fourth embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第5の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view that illustrates a heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a fifth embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第6の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view that typically shows a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a sixth embodiment of the present invention.

本発明者らは、通常使用時において、電池セルから発生した熱を効率的に熱伝達抑制シートの外部に拡散することができ、かつ、多量の熱が発生する異常時においても各電池セル間の熱の伝播を抑制することで、熱暴走の連鎖を抑止することができる組電池用熱伝達抑制シートを提供するため、鋭意検討を行った。 The inventors have conducted extensive research to provide a heat-transfer suppression sheet for a battery pack that can efficiently diffuse heat generated from the battery cells to the outside of the heat-transfer suppression sheet during normal use, and can also suppress the transfer of heat between the battery cells even in abnormal situations where a large amount of heat is generated, thereby preventing a chain reaction of thermal runaway.

その結果、本発明者らは、電池セル間に設けられる熱伝達抑制シートにおいて、断熱材の間に設けられた高熱伝導層の厚さが、熱伝達抑制シートの一端面側に向かって厚くなった構成とし、更に高熱伝導層が一端面側において露出している構成とすることで、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、熱が高熱伝導層に到達した際に、高熱伝導層は、熱を高熱伝導層の面方向(高熱伝導層の厚さ方向に直交する面の方向)に伝導し、上記一端面側へと選択的に移動させるため、熱伝達抑制シートの外部に効率的に拡散させることができる。
As a result, the inventors discovered that the above problem can be solved by configuring a heat transfer inhibitor sheet provided between battery cells such that the thickness of a highly thermally conductive layer provided between insulating materials increases toward one end face of the heat transfer inhibitor sheet, and further by configuring the highly thermally conductive layer to be exposed at the one end face.
In other words, when heat reaches the highly thermally conductive layer, the highly thermally conductive layer conducts the heat in the planar direction of the highly thermally conductive layer (the direction of a plane perpendicular to the thickness direction of the highly thermally conductive layer) and selectively moves the heat to the above-mentioned one end face side, thereby allowing the heat to be efficiently diffused outside the heat transfer suppression sheet.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below, and can be modified as desired without departing from the spirit of the present invention.

[1.組電池用熱伝達抑制シート]
以下、本発明の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートについて、第1から第6の実施形態を順に説明する。その後、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを構成する断熱材、高熱伝導層等について説明する。さらに、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。
[1. Heat transfer suppression sheet for battery pack]
Hereinafter, the heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to the present invention will be described in order from the first to sixth embodiments. After that, the heat insulating material, the highly thermally conductive layer, and the like that constitute the heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to the present embodiments will be described. Furthermore, a method for manufacturing the heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to the present embodiments will be described.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。以下、組電池用熱伝達抑制シートを、単に「熱伝達抑制シート」ということがある。
第1の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート10は、断熱材11a及び11bと、断熱材11aと11bとの間に設けられた高熱伝導層12aとを有する。断熱材11a及び11bに比べ高熱伝導層12aは高い熱伝導率を有しており、高熱伝導層12aは熱伝達抑制シート10の一端面10a側に向かって連続的に厚くなっている。
First Embodiment
1 is a cross-sectional view that typically illustrates a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly may be simply referred to as the "heat-transfer-suppressing sheet."
The heat transfer-suppressing sheet 10 for a battery assembly according to the first embodiment includes thermal insulators 11a and 11b and a highly thermally conductive layer 12a provided between the thermal insulators 11a and 11b. The highly thermally conductive layer 12a has a higher thermal conductivity than the thermal insulators 11a and 11b, and the highly thermally conductive layer 12a becomes continuously thicker toward one end surface 10a of the heat transfer-suppressing sheet 10.

図2は、第1の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。組電池100は、電池ケース30と、電池ケース30の内部に収容された複数の電池セル20a、20b、20cと、電池セル20aと電池セル20bとの間、及び電池セル20bと電池セル20cとの間に介在された熱伝達抑制シート10と、これらの電池セル20a、20b、20c及び熱伝達抑制シート10と、電池ケース30との間に配設された冷却部40と、を有する。 Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a battery pack to which the heat transfer suppression sheet for a battery pack according to the first embodiment is applied. The battery pack 100 includes a battery case 30, a plurality of battery cells 20a, 20b, and 20c housed inside the battery case 30, a heat transfer suppression sheet 10 interposed between the battery cells 20a and 20b and between the battery cells 20b and 20c, and a cooling unit 40 disposed between the battery cells 20a, 20b, and 20c and the heat transfer suppression sheet 10 and the battery case 30.

そして、熱伝達抑制シート10は、その一端面10a側が冷却部40に接するように配置されている。また、複数の電池セル20a、20b、20cは、不図示のバスバー等により、直列又は並列に接続されている。 The heat transfer suppression sheet 10 is arranged so that one end surface 10a of the sheet 10 is in contact with the cooling section 40. The battery cells 20a, 20b, and 20c are connected in series or parallel by bus bars (not shown) or the like.

なお、冷却部40は、図2に示すように、電池ケース30の底面全面に配設される必要はなく、少なくとも、熱伝達抑制シート10と電池ケース30との間に設置されていればよい。電池セル20a、20b、20cは、例えば、リチウムイオン二次電池が好適に用いられるが、特にこれに限定されず、その他の二次電池にも適用され得る。 As shown in FIG. 2, the cooling unit 40 does not need to be disposed on the entire bottom surface of the battery case 30, but only needs to be disposed between the heat transfer suppression sheet 10 and the battery case 30. The battery cells 20a, 20b, and 20c are preferably, for example, lithium ion secondary batteries, but are not limited thereto and may also be applied to other secondary batteries.

このように構成された第1の実施形態において、例えば電池セル20aから生じる熱が、断熱材11aを通じて高熱伝導層12aに伝わると、高熱伝導層12aは熱伝導率が高いため、高熱伝導層12aの熱は、高熱伝導層12aの中を、その面方向に沿って速やかに移動する。
ここで、高熱伝導層12aの厚さが一定の場合には、多量の熱が高熱伝導層12aに伝わると、高熱伝導層12aにおける熱の一部は、その面方向に移動する間に、断熱材11aや断熱材11bへと漏れ出てしまい、隣接する電池セル20bに伝わってしまう。
In the first embodiment configured in this manner, when heat generated, for example, from the battery cell 20a is transmitted to the high thermal conductivity layer 12a through the insulating material 11a, the heat of the high thermal conductivity layer 12a moves quickly through the high thermal conductivity layer 12a along its surface direction, because the high thermal conductivity of the high thermal conductivity layer 12a is high.
Here, when the thickness of high thermal conductivity layer 12a is constant, if a large amount of heat is transferred to high thermal conductivity layer 12a, some of the heat in high thermal conductivity layer 12a leaks into insulation material 11a or insulation material 11b as it moves in the planar direction, and is transferred to the adjacent battery cell 20b.

一方、本実施形態において、高熱伝導層12aの厚さは熱伝達抑制シート10の一端面10a側に向かって徐々に厚くなっており、一端面10a側に近づくほど、高熱伝導層12aを移動できる熱量は多くなるため、一端面10a側に向かって、選択的に面方向の熱の移動が促される。
したがって、高熱伝導層12aの厚さが厚くなっている熱伝達抑制シート10の一端面10a側に冷却部40が設けられると、高熱伝導層12aの熱は、高熱伝導層12aに接するように配置されている冷却部40によって効率よく奪われ、熱伝達抑制シート10の外部へと拡散される。その結果、高熱伝導層12aに到達した熱が、断熱材11bを通じて、隣接する電池セルに伝わることを抑制できる。
なお、高熱伝導層12aの「面方向」とは、高熱伝導層12aの厚さ方向に直交する面の方向をいう(図1中、左右方向)。
On the other hand, in this embodiment, the thickness of the high thermal conductivity layer 12a gradually increases toward one end face 10a of the heat transfer suppression sheet 10, and the closer to the one end face 10a, the greater the amount of heat that can move through the high thermal conductivity layer 12a, so that heat is selectively promoted in the planar direction toward the one end face 10a.
Therefore, when a cooling unit 40 is provided on one end surface 10a of the heat-transfer-suppressing sheet 10 where the high thermal conductivity layer 12a is thick, the heat of the high thermal conductivity layer 12a is efficiently removed by the cooling unit 40 arranged in contact with the high thermal conductivity layer 12a, and is diffused to the outside of the heat-transfer-suppressing sheet 10. As a result, the heat that reaches the high thermal conductivity layer 12a can be suppressed from being transmitted to the adjacent battery cell through the insulating material 11b.
The "plane direction" of the highly thermally conductive layer 12a refers to the direction of the plane perpendicular to the thickness direction of the highly thermally conductive layer 12a (the left-right direction in FIG. 1).

このように、本実施形態においては、断熱材11aと断熱材11bとの間に、特定の形状を有する高熱伝導層12aを配設しているため、高熱伝導層12aに到達した熱を選択的に一方向に伝播することができる。その結果、ある電池セルから熱が発生した場合に、通常使用時には効率よく熱を熱伝達抑制シートの外部に拡散するとともに、異常時には隣接する電池セルへの熱の伝播が抑制され、熱暴走の連鎖を阻止することができる。 In this manner, in this embodiment, since the highly thermally conductive layer 12a having a specific shape is disposed between the insulating material 11a and the insulating material 11b, the heat that reaches the highly thermally conductive layer 12a can be selectively propagated in one direction. As a result, when heat is generated from a certain battery cell, the heat is efficiently diffused to the outside of the heat transfer suppression sheet during normal use, and the propagation of heat to adjacent battery cells is suppressed during an abnormality, preventing a chain reaction of thermal runaway.

<第2の実施形態>
図3は、本発明の第2の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。以下、図3~図8に示す第2~第6の実施形態において、上記第1の実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。また、第2の実施形態は、図2に示す組電池100に記載の熱伝達抑制シート10に代えて使用することができるため、第2の実施形態に係る熱伝達抑制シートを組電池100に適用したものとして、その効果等を説明する。
Second Embodiment
Fig. 3 is a cross-sectional view that shows a schematic diagram of a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a second embodiment of the present invention. In the second to sixth embodiments shown in Figs. 3 to 8, the same or equivalent parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and their description will be omitted or simplified. In addition, since the second embodiment can be used in place of the heat-transfer-suppressing sheet 10 described in the battery assembly 100 shown in Fig. 2, the effects and the like will be described assuming that the heat-transfer-suppressing sheet according to the second embodiment is applied to the battery assembly 100.

図3に示すように、第2の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート15は、断熱材11a及び11bと、断熱材11aと11bとの間に設けられた高熱伝導層12bとを有する。上記第1の実施形態の高熱伝導層12aと同様に、高熱伝導層12bは、熱伝達抑制シート15の一端面15a側に向かって連続的に厚くなる構成となっている。ただし、本実施形態においては、上記一端面15aに対向する他端面15bの近傍では、高熱伝導層12bは極めて薄く、一端面15aに近づくにしたがって、高熱伝導層12bの厚さが厚くなる割合が増加している。 As shown in FIG. 3, the heat transfer suppressing sheet 15 for a battery pack according to the second embodiment has heat insulating materials 11a and 11b and a highly thermally conductive layer 12b provided between the heat insulating materials 11a and 11b. As with the highly thermally conductive layer 12a of the first embodiment, the highly thermally conductive layer 12b is configured to continuously become thicker toward the one end surface 15a of the heat transfer suppressing sheet 15. However, in this embodiment, the highly thermally conductive layer 12b is extremely thin near the other end surface 15b opposite the one end surface 15a, and the rate at which the thickness of the highly thermally conductive layer 12b becomes thicker increases as it approaches the one end surface 15a.

このように構成された第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、第2の実施形態では、高熱伝導層12bの厚さの増加する割合が、他端面15b側から一端面15a側に近づくにつれて大きくなっているため、放熱効果の小さい他端面15bの近傍では、断熱材11a、11bによる断熱効果が高くなる。したがって、電池セル20aから熱が発生し、この熱が他端面15bの近傍における高熱伝導層12bに到達した場合に、断熱材11bを介して電池セル20b側に流入するのを抑制することができる。 The second embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. In addition, in the second embodiment, the rate of increase in the thickness of the high thermal conductivity layer 12b increases from the other end surface 15b side toward the one end surface 15a side, so that the heat insulating effect of the insulating materials 11a, 11b is high near the other end surface 15b, where the heat dissipation effect is small. Therefore, when heat is generated from the battery cell 20a and reaches the high thermal conductivity layer 12b near the other end surface 15b, it is possible to prevent the heat from flowing into the battery cell 20b side via the insulating material 11b.

<第3の実施形態>
図4は、本発明の第3の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。また、図5は、第3の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。
Third Embodiment
Fig. 4 is a cross-sectional view showing a heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a third embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a cross-sectional view showing a battery assembly to which the heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to the third embodiment is applied.

図4に示すように、第3の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート16は、断熱材11a及び11bと、断熱材11aと11bとの間に設けられた高熱伝導層12cとを有する。また、第1の実施形態と同様に、高熱伝導層12cは、熱伝達抑制シート16の一端面16a側に向かって連続的に厚くなっている。ただし、第3の実施形態における高熱伝導層12cは、熱伝達抑制シート16の一端面16aから、断熱材11a及び断熱材11bよりも組電池100の外部方向に突出する突出部22cを有している。
そして、図5に示すように、高熱伝導層12cの突出部22cが、冷却部40を押圧した状態で、熱伝達抑制シート16が電池セル間に固定されている。
4, the heat-transfer-suppressing sheet 16 for a battery assembly according to the third embodiment includes thermal insulators 11a and 11b and a highly thermally conductive layer 12c provided between the thermal insulators 11a and 11b. As in the first embodiment, the highly thermally conductive layer 12c becomes continuously thicker toward one end surface 16a of the heat-transfer-suppressing sheet 16. However, the highly thermally conductive layer 12c in the third embodiment includes a protruding portion 22c that protrudes from the one end surface 16a of the heat-transfer-suppressing sheet 16 toward the outside of the battery assembly 100 beyond the thermal insulators 11a and 11b.
As shown in FIG. 5, the heat-transfer-suppressing sheet 16 is fixed between the battery cells with the protruding portion 22c of the highly thermally conductive layer 12c pressing against the cooling portion 40.

このように構成された第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、第3の実施形態では、高熱伝導層12cが、熱伝達抑制シート16の一端面16a側で、断熱材11a及び断熱材11bよりも組電池100の外部方向に突出しており、突出部22cが冷却部40を押圧している。したがって、突出部22cは冷却部40に覆われた状態となり、高熱伝導層12cと冷却部40との接触面積が増加するため、高熱伝導層12cをより効率的に冷却することができる。 The third embodiment configured in this manner also provides the same effect as the first embodiment. In the third embodiment, the highly thermally conductive layer 12c protrudes toward the outside of the battery pack 100 beyond the insulating materials 11a and 11b on one end surface 16a side of the heat transfer suppression sheet 16, and the protruding portion 22c presses the cooling portion 40. Therefore, the protruding portion 22c is covered by the cooling portion 40, and the contact area between the highly thermally conductive layer 12c and the cooling portion 40 increases, so that the highly thermally conductive layer 12c can be cooled more efficiently.

<第4の実施形態>
図6は、本発明の第4の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。以下に示す第4~第6の実施形態は、図2に示す組電池100に記載の熱伝達抑制シート10に代えて使用することができるため、第4~第6の実施形態に係る熱伝達抑制シートを組電池100に適用したものとして、その効果等を説明する。
Fourth Embodiment
Fig. 6 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a fourth embodiment of the present invention. Since the fourth to sixth embodiments described below can be used in place of the heat-transfer-suppressing sheet 10 shown in Fig. 2 for the battery assembly 100, the effects and the like will be described assuming that the heat-transfer-suppressing sheets according to the fourth to sixth embodiments are applied to the battery assembly 100.

図6に示すように、第4の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート17は、断熱材11a及び11bと、断熱材11aと11bとの間に設けられた高熱伝導層12dとを有する。第4の実施形態に係る熱伝達抑制シート17は、図6に示されるように、熱伝達抑制シート17の一端面17a側に対向する他端面17b側において、高熱伝導層12dが組電池100の外部に向かって露出しないように構成されている。 As shown in Fig. 6, the heat transfer suppressing sheet 17 for a battery pack according to the fourth embodiment has insulating materials 11a and 11b, and a highly thermally conductive layer 12d provided between the insulating materials 11a and 11b. As shown in Fig. 6, the heat transfer suppressing sheet 17 according to the fourth embodiment is configured such that the highly thermally conductive layer 12d is not exposed to the outside of the battery pack 100 on the other end surface 17b side opposite the one end surface 17a side of the heat transfer suppressing sheet 17.

このように構成された第4の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、熱伝達抑制シート17の他端面17b側には、電池セルの端子を互いに接続するようにバスバーが設けられる。本実施形態においては、高熱伝導層12dとバスバーとの間に断熱材11aや断熱材11bが設けられているため、高熱伝導層12dとバスバーとの間の絶縁を良好にとることができる。 The fourth embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. In addition, a bus bar is provided on the other end surface 17b side of the heat transfer suppression sheet 17 to connect the terminals of the battery cells to each other. In this embodiment, since the insulating material 11a and the insulating material 11b are provided between the high thermal conductivity layer 12d and the bus bar, good insulation can be achieved between the high thermal conductivity layer 12d and the bus bar.

<第5の実施形態>
図7は、本発明の第5の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。
図7に示すように、第5の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート18は、断熱材11a及び11bと、断熱材11aと11bとの間に設けられた高熱伝導層12eとを有する。第5の実施形態に係る熱伝達抑制シート18は、図7に示されるように、高熱伝導層12eが熱伝達抑制シート18の他端面18b側に露出しており、この他端面18b側においても、高熱伝導層12eは所定の厚さを有しているため、空冷方式による冷却を備えている場合には端面18b側から放熱され、高熱伝導層12cをより効率的に冷却することができる。
Fifth embodiment
FIG. 7 is a cross-sectional view that illustrates a heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a fifth embodiment of the present invention.
As shown in Fig. 7, a heat-transfer-inhibiting sheet 18 for a battery assembly according to the fifth embodiment has thermal insulators 11a and 11b and a highly thermally conductive layer 12e provided between the thermal insulators 11a and 11b. As shown in Fig. 7, in the heat-transfer-inhibiting sheet 18 according to the fifth embodiment, the highly thermally conductive layer 12e is exposed on the other end surface 18b of the heat-transfer-inhibiting sheet 18, and the highly thermally conductive layer 12e also has a predetermined thickness on the other end surface 18b side. Therefore, when cooling by an air-cooling method is provided, heat is dissipated from the end surface 18b side, and the highly thermally conductive layer 12c can be cooled more efficiently.

このように構成された第5の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、熱伝達抑制シート18の一端面18a側から他端面18b側の全域にわたって、所定の厚さを有する高熱伝導層12eが存在するため、電池セルから発生した熱が高熱伝導層12eに到達しやすくなる。したがって、より一層効率的に、熱を熱伝達抑制シート18の外部に拡散させることができる。さらに、高熱伝導層12eが、熱伝達抑制シート18の一端面18a側から他端面18b側に渡って所定の厚さを有することで、熱伝達抑制シート18の全体の強度を向上させることができる。
高熱伝導層12eの面方向に熱を移動させるとともに、熱伝達抑制シート18全体の強度を向上させる観点から、高熱伝導層12eの上記他端面18b側の厚さは、シートの厚さに対して0.5%~50%であるのが好ましく、1%~25%であることがより好ましい。また、高熱伝導層12eの上記他端面18b側の厚さは、0.005~1mmであるのが好ましく、0.01~0.5mmであることがより好ましい。
The fifth embodiment configured in this manner also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, since the highly thermally conductive layer 12e having a predetermined thickness is present over the entire area from one end surface 18a to the other end surface 18b of the heat-transfer-suppressing sheet 18, heat generated from the battery cells can easily reach the highly thermally conductive layer 12e. Therefore, the heat can be diffused to the outside of the heat-transfer-suppressing sheet 18 more efficiently. Furthermore, since the highly thermally conductive layer 12e has a predetermined thickness over the entire area from one end surface 18a to the other end surface 18b of the heat-transfer-suppressing sheet 18, the overall strength of the heat-transfer-suppressing sheet 18 can be improved.
From the viewpoint of transferring heat in the planar direction of the highly thermally conductive layer 12e and improving the strength of the entire heat-transfer-suppressing sheet 18, the thickness of the highly thermally conductive layer 12e on the other end surface 18b side is preferably 0.5% to 50% of the thickness of the sheet, and more preferably 1% to 25%. The thickness of the highly thermally conductive layer 12e on the other end surface 18b side is preferably 0.005 to 1 mm, and more preferably 0.01 to 0.5 mm.

<第6の実施形態>
図8は、本発明の第6の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。
図8に示すように、第6の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート19は、断熱材11a及び11bと、断熱材11aと11bとの間に設けられた高熱伝導層12fとを有する。なお、第6の実施形態の組電池用熱伝達抑制シート19では、高熱伝導層12fは熱伝達抑制シート19の一端面19a側に向かって階段状に厚くなっている。
Sixth embodiment
FIG. 8 is a cross-sectional view that typically shows a heat-transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to a sixth embodiment of the present invention.
8, a heat-transfer-suppressing sheet 19 for a battery assembly according to the sixth embodiment includes thermal insulators 11a and 11b and a highly thermally conductive layer 12f provided between the thermal insulators 11a and 11b. In the heat-transfer-suppressing sheet 19 for a battery assembly according to the sixth embodiment, the highly thermally conductive layer 12f becomes thicker in a stepped manner toward one end surface 19a of the heat-transfer-suppressing sheet 19.

このように構成された第6の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。また、第6の実施形態においては、例えば図8に示すように、大きさの異なる複数のシートを重ね合わせることにより、形成することができる。したがって、第1~第5の実施形態と比較して、一端面19a側に向かって厚くなるように構成された高熱伝導層12fを容易に作製することができる。
さらに、第6の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート19では、高熱伝導層12fは、一端面19a側に向かって階段状に厚くなる構成をとっているため、階段状に厚くなった高熱伝導層12fと断熱材11a又は断熱材11bとの間に空間21が生じることがある。したがって、空間21に、空気が保持されることにより、隣接する電池セル間の断熱効果をより一層向上させることができる。
The sixth embodiment thus configured also provides the same effects as the first embodiment. In addition, the sixth embodiment can be formed by stacking a plurality of sheets of different sizes, as shown in Fig. 8. Therefore, compared to the first to fifth embodiments, the high thermal conductive layer 12f configured to become thicker toward the one end surface 19a can be easily produced.
Furthermore, in the heat transfer-suppressing sheet 19 for a battery pack according to the sixth embodiment, the highly thermally conductive layer 12f is configured to become thicker in a stepped manner toward the one end surface 19a side, and therefore a space 21 may be formed between the highly thermally conductive layer 12f, which becomes thicker in a stepped manner, and the insulating material 11a or the insulating material 11b. Therefore, air is retained in the space 21, and the insulating effect between adjacent battery cells can be further improved.

なお、熱伝達抑制シートの一端面側に向かって階段状に厚くなっている高熱伝導層12fは、1枚の金属等からなる材料でこのような形状が形成されていてもよい。 The high thermal conductivity layer 12f, which thickens in a stepped manner toward one end surface of the heat transfer suppression sheet, may be formed in this shape from a single sheet of material such as metal.

次に、本発明に係る組電池用熱伝達抑制シートを構成する高熱伝導層、断熱材、及び冷却部について、詳細に説明する。 Next, we will explain in detail the highly thermally conductive layer, the insulating material, and the cooling section that make up the heat transfer suppression sheet for a battery pack according to the present invention.

(高熱伝導層)
本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに用いられる高熱伝導層は、隣り合う電池セルに放射伝熱が伝わるのを抑制する効果と、高熱伝導層に到達した熱を、熱伝達抑制シートの一端面方向に移動させ、熱伝達抑制シートの外部に拡散させる効果を有する。
(High thermal conductivity layer)
The highly thermally conductive layer used in the heat-transfer-inhibiting sheet for a battery pack according to this embodiment has the effect of suppressing the transfer of radiative heat to adjacent battery cells, and the effect of moving heat that reaches the highly thermally conductive layer in the direction of one end face of the heat-transfer-inhibiting sheet and diffusing it to the outside of the heat-transfer-inhibiting sheet.

断熱材の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する高熱伝導層としては、例えば、金属、セラミック及びカーボンから選択された少なくとも1種の材料からなるものを選択することが好ましい。金属としては、具体的に、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金等から選択することができる。また、セラミックとしては、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン等から選択することができる。さらに、カーボンとしては、炭素繊維、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド、グラファイト等から選択することができる。 As the high thermal conductivity layer having a thermal conductivity higher than that of the insulating material, it is preferable to select at least one material selected from metal, ceramic, and carbon. Specifically, the metal can be selected from aluminum or aluminum alloy, stainless steel, copper or copper alloy, silver or silver alloy, nickel or nickel alloy, titanium or titanium alloy, etc. Furthermore, the ceramic can be selected from silicon carbide, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride, etc. Furthermore, the carbon can be selected from carbon fiber, carbon nanotube, diamond, graphite, etc.

なお、異なる種類の上記金属からなる複数の金属層を積層して高熱伝導層を構成してもよい。このような高熱伝導層としては、例えば、[アルミニウム/銅/アルミニウム]複合層、[アルミニウム/銀/アルミニウム]複合層、[ニッケル/ステンレス鋼/ニッケル]複合層、[銀/ステンレス鋼/銀]複合層等が挙げられる。上記複合層は、中心となる基層の両面に、湿式めっき又は蒸着等の方法により表層を形成することにより得ることができる。
また、高熱伝導層は、上記金属、セラミック及びカーボンから選択された異なる種類の材料を組み合わせたものにより構成されていてもよい。
The high thermal conductivity layer may be formed by laminating a plurality of metal layers made of different kinds of the above metals. Examples of such high thermal conductivity layers include an aluminum/copper/aluminum composite layer, an aluminum/silver/aluminum composite layer, a nickel/stainless steel/nickel composite layer, and a silver/stainless steel/silver composite layer. The above composite layer can be obtained by forming surface layers on both sides of a central base layer by a method such as wet plating or vapor deposition.
The high thermal conductivity layer may also be made of a combination of different types of materials selected from the above metals, ceramics, and carbon.

高熱伝導層の熱伝導率は、5~450(W/m・K)であり、後述する断熱材の熱伝導率(例えば、0.05(W/m・K))よりも十分に大きいため、高熱伝導層に到達した熱を効率的に熱伝達抑制シートの外部に拡散することができる。断熱材と比較した場合の具体的な熱伝導率としては、高熱伝導層の熱伝導率は、断熱材の熱伝導率の10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。 The thermal conductivity of the high thermal conductive layer is 5 to 450 (W/m·K), which is sufficiently greater than the thermal conductivity of the insulating material described below (e.g., 0.05 (W/m·K)), and therefore heat that reaches the high thermal conductive layer can be efficiently diffused to the outside of the heat transfer suppression sheet. In terms of specific thermal conductivity compared to the insulating material, the thermal conductivity of the high thermal conductive layer is preferably 10 times or more, and more preferably 100 times or more, the thermal conductivity of the insulating material.

なお、高熱伝導層の熱伝導率は、下記(1)~(3)に示すように、レーザフラッシュ法及び示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)法により算出することができる。
(1)JIS H 7801に記載の「金属のレーザフラッシュ法による熱拡散率の測定方法」に準拠し、熱拡散率を測定する。
(2)JIS R 1672に記載の「長繊維強化セラミックス複合材料の示差走査熱量法による比熱容量測定方法」に準拠し、比熱容量を測定する。
(3)(1)及び(2)で得られた値に基づいて、熱伝導率を算出する。
The thermal conductivity of the high thermal conductive layer can be calculated by a laser flash method and a differential scanning calorimetry (DSC) method, as shown in the following (1) to (3).
(1) Thermal diffusivity is measured in accordance with the "Method for measuring thermal diffusivity of metals by laser flash method" described in JIS H 7801.
(2) The specific heat capacity is measured in accordance with "Method for measuring specific heat capacity of long fiber reinforced ceramic composite material by differential scanning calorimetry" described in JIS R 1672.
(3) Calculate the thermal conductivity based on the values obtained in (1) and (2).

高熱伝導層の厚さは、伝導伝熱による熱の拡散効果を十分に得るためには、高熱伝導層の最も薄いところで、0μmを超えていることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがさらに好ましく、30μm以上であることがさらにより好ましく、50μm以上であることが特に好ましい。
一方、熱伝達抑制シート全体の厚さの観点から、高熱伝導層の厚さは、最も厚いところで300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましい。
さらに、上述のとおり、高熱伝導層は一層からなるものであっても、種々の材料からなる層が複数積層されたものでもよい。同一の材料からなる層が積層されて高熱伝導層を構成する場合に、複数層の合計の厚さは、一層からなる高熱伝導層の厚さと同じであれば、同様の効果が得られる。したがって、高熱伝導層が複数層からなる場合であっても、その合計の厚さは上記範囲であることが好ましい。
In order to fully obtain the heat diffusion effect by conductive heat transfer, the thickness of the highly thermally conductive layer at its thinnest point preferably exceeds 0 μm, more preferably is 10 μm or more, even more preferably is 20 μm or more, even more preferably is 30 μm or more, and particularly preferably is 50 μm or more.
On the other hand, from the standpoint of the overall thickness of the heat-transfer-suppressing sheet, the high-thermal-conductivity layer preferably has a thickness of 300 μm or less at its thickest point, and more preferably has a thickness of 200 μm or less.
Furthermore, as described above, the highly thermally conductive layer may be a single layer or a laminate of multiple layers made of various materials. When layers made of the same material are laminated to form the highly thermally conductive layer, the same effect can be obtained as long as the total thickness of the multiple layers is the same as the thickness of the highly thermally conductive layer made of a single layer. Therefore, even when the highly thermally conductive layer is made of multiple layers, it is preferable that the total thickness is within the above range.

(断熱材)
本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに用いられる断熱材としては、断熱効果を有するものであれば、特に限定されない。断熱効果を表す指標として、熱伝導率を挙げることができるが、本実施形態においては、断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることが好ましく、0.5(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.2(W/m・K)未満であることがより好ましい。さらに、断熱材の熱伝導率は0.1(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.05(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.02(W/m・K)未満であることが特に好ましい。
このような断熱材として、例えば、無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機粒子から選択された少なくとも一種を含有するものを用いることができる。
(Thermal insulation)
The heat insulating material used in the heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has a heat insulating effect. Thermal conductivity can be cited as an index showing the heat insulating effect, and in the present embodiment, the heat conductivity of the heat insulating material is preferably less than 1 (W/m·K), more preferably less than 0.5 (W/m·K), and even more preferably less than 0.2 (W/m·K). Furthermore, the heat conductivity of the heat insulating material is more preferably less than 0.1 (W/m·K), more preferably less than 0.05 (W/m·K), and particularly preferably less than 0.02 (W/m·K).
As such a heat insulating material, for example, a material containing at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles, and organic particles can be used.

なお、断熱材の熱伝導率は、JIS R 2251に記載の「耐火物の熱伝導率の試験方法」に準拠して、測定することができる。 The thermal conductivity of the insulating material can be measured in accordance with the "Test method for thermal conductivity of refractories" described in JIS R 2251.

無機繊維としては、アルミナファイバ、カーボンファイバ、バサルトファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材等を使用することができる。
有機繊維としては、セルロースファイバ等を使用することができる。
なお、これらの繊維については、単一の繊維を使用してもよいし、2種以上の繊維を組み合わせて使用してもよい。
As the inorganic fiber, alumina fiber, carbon fiber, basalt fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, glass fiber, aerogel composite material, and the like can be used.
As the organic fiber, cellulose fiber or the like can be used.
These fibers may be used alone or in combination of two or more kinds.

無機粒子としては、マイカ、マイクロポーラス粒子、中空シリカ粒子、熱膨張性無機材料及びエアロゲルを使用することができる。
熱膨張性無機材料としては、バーミキュライト、ベントナイト、雲母、パーライト等を挙げることができる。
有機粒子としては、中空ポリスチレン粒子等を使用することができる。
As inorganic particles, mica, microporous particles, hollow silica particles, thermally expandable inorganic materials, and aerogels can be used.
Examples of the thermally expandable inorganic material include vermiculite, bentonite, mica, and perlite.
As the organic particles, hollow polystyrene particles or the like can be used.

これらの断熱材としての材料のうち、アルミナファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材等を、好適に使用することができる。 Among these insulating materials, alumina fiber, glass fiber, aerogel composites, etc. can be preferably used.

<熱伝達抑制シートの厚さ>
本実施形態において、熱伝達抑制シートの厚さは特に限定されないが、0.05~6mmの範囲にあることが好ましい。熱伝達抑制シートの厚さが0.05mm未満であると、充分な機械的強度を熱伝達抑制シートに付与することができない。一方、熱伝達抑制シートの厚さが6mmを超えると、熱伝達抑制シートの成形自体が困難となるおそれがある。
<Thickness of heat transfer suppression sheet>
In this embodiment, the thickness of the heat-transfer-suppressing sheet is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 6 mm. If the thickness of the heat-transfer-suppressing sheet is less than 0.05 mm, the heat-transfer-suppressing sheet cannot be provided with sufficient mechanical strength. On the other hand, if the thickness of the heat-transfer-suppressing sheet exceeds 6 mm, the molding of the heat-transfer-suppressing sheet itself may become difficult.

続いて、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of the heat transfer suppression sheet for the battery pack according to this embodiment.

<熱伝達抑制シートの製造方法>
本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、例えば、一対の断熱材の間に上記特定の形状を有する高熱伝導層を配置することにより得ることができる。これらは接合しても接合しなくてもよく、接合する場合は、例えば、積層されたシートの周縁部を接着又は溶着等により固定する方法を利用することができる。
<Method of Manufacturing Heat Transfer-Suppressing Sheet>
The heat transfer-suppressing sheet according to the present embodiment can be obtained, for example, by disposing a highly thermally conductive layer having the above-mentioned specific shape between a pair of heat insulating materials. These may or may not be bonded together. When they are bonded together, for example, a method of fixing the peripheral portions of the laminated sheets by adhesion or welding can be used.

なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、高熱伝導層及び断熱材の種類及び厚さの選択によっては、容易に屈曲可能なものとなる。したがって、電池セル20a、20b、20c及び電池ケース30の形状に影響されず、どのような形状のものにも対応させることができる。具体的には、角型電池の他、円筒形電池、平板型電池等にも適用することができる。 The heat transfer suppression sheet according to this embodiment can be easily bent depending on the type and thickness of the highly thermally conductive layer and the insulating material. Therefore, it can be adapted to any shape without being affected by the shape of the battery cells 20a, 20b, 20c and the battery case 30. Specifically, it can be applied to cylindrical batteries, flat batteries, etc. in addition to square batteries.

また、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、図2に示すように、冷却部40を必ずしも設ける必要はない。例えば、電池ケース30内の空間や、電池ケース30を冷却部として、発熱した電池セルにより加熱された高熱伝導層12aから、温度の低い電池ケース30内の空間や電池ケース30へと熱を拡散させる構成とすることもできる。 In addition, as shown in FIG. 2, the heat transfer suppression sheet according to this embodiment does not necessarily need to be provided with a cooling section 40. For example, the space inside the battery case 30 or the battery case 30 can be used as the cooling section to diffuse heat from the highly thermally conductive layer 12a heated by the heated battery cell to the space inside the battery case 30 or the battery case 30, which has a lower temperature.

[2.組電池]
本実施形態に係る組電池は、複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池であって、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートが、電池セル間に介在されたものである。具体的には、例えば、図2に示すように、組電池100は、複数個の電池セル20a、20b、20cを並設し、直列又は並列に接続して電池ケース30に収容したものであり、電池セル20a、20b、20c間に、熱伝達抑制シート10が介在されている。また、電池ケース30と熱伝達抑制シート10の間には冷却部40が配設されており、熱伝達抑制シート10の高熱伝導層12aが冷却部40に接するように配設されている。
[2. Battery pack]
The battery pack according to this embodiment is a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, and a heat-transfer-suppressing sheet for a battery pack according to this embodiment is interposed between the battery cells. Specifically, for example, as shown in Fig. 2, a battery pack 100 is configured by arranging a plurality of battery cells 20a, 20b, 20c side by side, connecting them in series or parallel, and housing them in a battery case 30, and a heat-transfer-suppressing sheet 10 is interposed between the battery cells 20a, 20b, 20c. A cooling unit 40 is disposed between the battery case 30 and the heat-transfer-suppressing sheet 10, and the highly thermally conductive layer 12a of the heat-transfer-suppressing sheet 10 is disposed so as to be in contact with the cooling unit 40.

このような組電池100では、各電池セル20a、20b、20cの間に、熱伝達抑制シート10が介在されているため、通常使用時において熱伝達抑制シート10は熱伝達抑制シートの一端部に選択的に熱を移動させ、熱伝達抑制シートの外部に拡散する。したがって、各電池セル20a、20b、20c間の熱の伝播を抑制することができる。
また、複数の電池セル20a、20b、20cのうち、一つの電池セルが熱暴走して高温になり、膨張したり発火したりする場合でも、本実施形態に係る熱伝達抑制シート10が存在することにより、電池セル20a、20b、20c間の熱の伝播が抑制され、熱暴走の連鎖が阻止される。これにより、他の電池セルへの悪影響を最小限に抑えることができる。
In this battery pack 100, the heat-transfer-suppressing sheet 10 is interposed between each of the battery cells 20a, 20b, and 20c, and during normal use, the heat-transfer-suppressing sheet 10 selectively transfers heat to one end of the heat-transfer-suppressing sheet, where the heat is diffused to the outside of the heat-transfer-suppressing sheet, thereby suppressing the transfer of heat between each of the battery cells 20a, 20b, and 20c.
Furthermore, even if one of the multiple battery cells 20a, 20b, and 20c experiences thermal runaway, becomes too hot, expands, or catches fire, the presence of the heat-transfer-suppressing sheet 10 according to this embodiment suppresses the transfer of heat between the battery cells 20a, 20b, and 20c, preventing a chain reaction of thermal runaway. This makes it possible to minimize adverse effects on the other battery cells.

(冷却部)
本実施形態に係る組電池において、冷却部としては、気体又は液体の冷媒を循環させるように構成されたもの、冷媒が密閉されたもの、冷却プレート、放熱シート、放熱ゲル等が挙げられるが、本発明においては、冷却部の構造及び材質について、特に限定されない。
(Cooling section)
In the battery pack according to this embodiment, examples of the cooling section include those configured to circulate a gas or liquid refrigerant, those in which the refrigerant is sealed, cooling plates, heat dissipation sheets, heat dissipation gels, and the like; however, in the present invention, there are no particular limitations on the structure and material of the cooling section.

10,15,16,17,18,19 組電池用熱伝達抑制シート
10a,15a,16a,17a,18a,19a 一端面
11a,11b 断熱材
12a,12b,12c,12d,12e,12f 高熱伝導層
20a,20b,20c 電池セル
21 空間
30 電池ケース
40 冷却部
100 組電池
10, 15, 16, 17, 18, 19 Heat transfer suppressing sheet for battery pack 10a, 15a, 16a, 17a, 18a, 19a One end surface 11a, 11b Heat insulating material 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f High thermal conductivity layer 20a, 20b, 20c Battery cell 21 Space 30 Battery case 40 Cooling section 100 Battery pack

Claims (9)

複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池に使用され、前記電池セル間に設けられる組電池用熱伝達抑制シートであって、
一対の断熱材と、
前記一対の断熱材の間に配設された少なくとも1層の高熱伝導層と、を有し、
前記高熱伝導層の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率よりも高く、且つ、
前記高熱伝導層の厚さは、前記熱伝達抑制シートの一端面側に向かって厚くなっており、
前記高熱伝導層は、前記一端面側において露出している、組電池用熱伝達抑制シート。
A heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, the heat transfer-suppressing sheet being provided between the battery cells,
A pair of insulating materials;
At least one highly thermally conductive layer disposed between the pair of thermal insulating materials,
The thermal conductivity of the high thermal conductivity layer is higher than the thermal conductivity of the insulating material, and
the thickness of the highly thermally conductive layer increases toward one end surface of the heat transfer-suppressing sheet,
the highly thermally conductive layer is exposed on the one end surface side.
前記高熱伝導層は、金属、セラミック及びカーボンから選択された少なくとも1種の材料からなる、請求項1に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 The heat transfer suppression sheet for a battery pack according to claim 1, wherein the high thermal conductivity layer is made of at least one material selected from metal, ceramic, and carbon. 前記高熱伝導層の厚さは、前記一端面側に向かって連続的に厚くなっている、請求項1又は2に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 The heat transfer suppression sheet for a battery pack according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the high thermal conductivity layer increases continuously toward the one end surface side. 前記高熱伝導層の厚さは、前記一端面側に向かって階段状に厚くなっている、請求項1又は2に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 The heat transfer suppression sheet for a battery pack according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the high thermal conductivity layer increases stepwise toward the one end surface side. 前記高熱伝導層の厚さが厚くなる割合が増加するように、前記高熱伝導層の厚さが前記熱伝達抑制シートの前記一端面側に向かって厚くなっている、請求項1~4のいずれか1項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 The heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 4, wherein the thickness of the high thermal conductivity layer increases toward the one end surface side of the heat transfer suppressing sheet so that the rate at which the thickness of the high thermal conductivity layer increases. 前記高熱伝導層は、前記一端面から突出している、請求項1~5のいずれか1項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 The heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 5, wherein the high thermal conductivity layer protrudes from the one end surface. 前記高熱伝導層は、前記一端面に対向する前記熱伝達抑制シートの他端面側において露出していない、請求項1~6のいずれか1項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。 The heat transfer suppressing sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 6, wherein the high thermal conductivity layer is not exposed on the other end surface of the heat transfer suppressing sheet that faces the one end surface. 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に収容され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される請求項1~7のいずれか1項に記載の組電池用熱伝達抑制シートと、
前記電池ケースと前記熱伝達抑制シートとの間に配設される冷却部と、を有し、
前記高熱伝導層は、前記一端面側において前記冷却部に接している、組電池。
A battery case;
A plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or in parallel;
a heat transfer-suppressing sheet for a battery assembly according to any one of claims 1 to 7, which is interposed between the plurality of battery cells;
a cooling portion disposed between the battery case and the heat transfer-suppressing sheet,
the highly thermally conductive layer is in contact with the cooling portion at the one end surface side.
前記高熱伝導層は、前記一端面から突出する突出部を有し、
前記突出部が前記冷却部を押圧した状態で、前記熱伝達抑制シートが前記電池セル間に固定される、請求項8に記載の組電池。
the high thermal conductivity layer has a protruding portion protruding from the one end surface,
The battery pack according to claim 8 , wherein the heat transfer-suppressing sheet is fixed between the battery cells with the protruding portion pressing against the cooling portion.
JP2021055769A 2021-03-29 2021-03-29 Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack Active JP7651346B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021055769A JP7651346B2 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021055769A JP7651346B2 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022152840A JP2022152840A (en) 2022-10-12
JP7651346B2 true JP7651346B2 (en) 2025-03-26

Family

ID=83555835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021055769A Active JP7651346B2 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7651346B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2022447730B9 (en) * 2022-11-17 2025-03-27 Hithium Tech Hk Limited Energy storage device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015064959A (en) 2013-09-24 2015-04-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Assembled battery
JP2018137065A (en) 2017-02-20 2018-08-30 三菱ケミカル株式会社 Variable thermal conductivity material
WO2020174804A1 (en) 2019-02-27 2020-09-03 三洋電機株式会社 Battery module
JP2020165483A (en) 2019-03-29 2020-10-08 イビデン株式会社 Heat transfer suppression sheet, heat transfer suppression sheet for assembled battery and assembled battery
JP2020187869A (en) 2019-05-10 2020-11-19 イビデン株式会社 Heat transfer suppression sheet and battery pack
JP2022131205A (en) 2021-02-26 2022-09-07 古河電気工業株式会社 battery module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015064959A (en) 2013-09-24 2015-04-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Assembled battery
JP2018137065A (en) 2017-02-20 2018-08-30 三菱ケミカル株式会社 Variable thermal conductivity material
WO2020174804A1 (en) 2019-02-27 2020-09-03 三洋電機株式会社 Battery module
JP2020165483A (en) 2019-03-29 2020-10-08 イビデン株式会社 Heat transfer suppression sheet, heat transfer suppression sheet for assembled battery and assembled battery
JP2020187869A (en) 2019-05-10 2020-11-19 イビデン株式会社 Heat transfer suppression sheet and battery pack
JP2022131205A (en) 2021-02-26 2022-09-07 古河電気工業株式会社 battery module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022152840A (en) 2022-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7670525B2 (en) Thermal control sheet for battery pack and battery pack
KR100944980B1 (en) Battery module having cooling means, and middle or large-sized battery pack containing the same
CN211530140U (en) Battery module and battery pack
CN112151917A (en) Battery packs and vehicles
CN107431259A (en) The battery module of array including the cooling fin with different-thickness
JP7670515B2 (en) Thermal control sheet for battery pack and battery pack
CN206490115U (en) Battery modules
CN111864307B (en) A battery pack
CN110277515A (en) A battery module and its temperature control frame
CN219843049U (en) Battery pack and electricity utilization device
JP6954213B2 (en) Control method of filling member, assembled battery and heat transfer
CN115588815A (en) Battery
JP2022524767A (en) Battery module and battery pack containing it
JP7651346B2 (en) Heat transfer suppression sheet for battery pack and battery pack
JP2025537370A (en) Battery module with heat dissipation and heat insulation functions and battery pack including the same
CN219739117U (en) Battery module and battery pack
WO2020054227A1 (en) Power supply device
CN209496913U (en) Battery modules and thermally conductive and insulating components for battery modules
JP7670514B2 (en) Thermal control sheet for battery pack and battery pack
JP2025518420A (en) Thermal fin for battery device and battery module with thermal fin
JP7670513B2 (en) Thermal control sheet for battery pack and battery pack
CN213043002U (en) Power battery pack
CN211150722U (en) A battery cooling structure
KR20120013479A (en) Battery module containing thermoelectric film
JP7670516B2 (en) Thermal control sheet for battery pack and battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240307

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7651346

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150