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JP7670516B2 - Thermal control sheet for battery pack and battery pack - Google Patents
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JP7670516B2 - Thermal control sheet for battery pack and battery pack - Google Patents

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JP7670516B2 JP2021041849A JP2021041849A JP7670516B2 JP 7670516 B2 JP7670516 B2 JP 7670516B2 JP 2021041849 A JP2021041849 A JP 2021041849A JP 2021041849 A JP2021041849 A JP 2021041849A JP 7670516 B2 JP7670516 B2 JP 7670516B2
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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制御シート及び該組電池用熱制御シートを用いた組電池に関する。 The present invention relates to a thermal control sheet for a battery pack suitable for use in a battery pack that serves as a power source for an electric motor that drives an electric vehicle or hybrid vehicle, and to a battery pack using the thermal control sheet for a battery pack.

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 provide 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の一部、又は、第二蓄電素子から第一蓄電素子に向かう輻射熱の一部は、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, a portion of the radiant heat traveling from the first energy storage element to the second energy storage element, or a portion of the radiant heat traveling from the second energy storage element to 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、上記蓄電装置は、第一蓄電素子と第二蓄電素子との間に断熱性を有する部材及び低熱伝導層が設けられているのみであるため、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、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、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, the above-mentioned energy storage device only has a heat insulating member and a low thermal conductive layer between the first and second energy storage elements, and therefore cannot efficiently dissipate heat generated during charge and discharge cycles to the outside. Furthermore, when thermal runaway occurs in one battery cell, it is difficult to effectively suppress the chain reaction of thermal runaway with only the above-mentioned structure.
As such, in recent years, there has been a demand for further improvements in heat control means that can efficiently diffuse generated heat to the outside during normal use and suppress a chain reaction of thermal runaway.

また、電池セルに熱暴走が生じると、この電池の内部でガスが発生し、内圧が上昇することにより電池セルの変形を引き起こすことがある。このような電池セルの変形は、通常使用時においてもわずかに発生しており、充放電の際に電池セルの内圧の上昇及び低下が繰り返された場合に、電池セルに対して、ケースによる押圧及び緩和が繰り返され、電池の性能が低下する原因となる。 Furthermore, when thermal runaway occurs in a battery cell, gas is generated inside the battery, causing the internal pressure to rise, which can lead to deformation of the battery cell. Such deformation of the battery cell occurs slightly even during normal use, and if the internal pressure of the battery cell repeatedly rises and falls during charging and discharging, the battery cell is repeatedly pressed and released by the case, causing a decrease in battery performance.

さらに、電気自動車又はハイブリッド車に使用される組電池においては、長時間の振動に晒される環境下にあり、振動により電池セルに外圧が与えられると、電池セルの外装材が劣化したり、上記の内圧の変化による場合と同様に、電池の性能が低下したりすることがある。 Furthermore, battery packs used in electric or hybrid vehicles are in an environment where they are exposed to vibration for long periods of time. When external pressure is applied to the battery cells due to vibration, the exterior material of the battery cells can deteriorate and battery performance can decrease, similar to the case of the change in internal pressure mentioned above.

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、電池セルから発生した熱を外部に拡散して、効率的に電池セルを冷却することができ、各電池セル間の熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を防止することができるとともに、電池セルに対する外圧の変化による電池性能の低下を抑制することができる組電池用熱制御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 thermal control sheet for a battery assembly, and a battery assembly, which are used in a battery assembly in which multiple battery cells are connected in series or parallel, and which can efficiently cool the battery cells by diffusing heat generated from the battery cells to the outside, suppress the propagation of heat between the battery cells, prevent a chain reaction of thermal runaway, and suppress deterioration of battery performance due to changes in external pressure on the battery cells.

本発明の上記目的は、組電池用熱制御シートに係る下記[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 thermal control 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る組電池に使用され、前記電池セル間に介在される組電池用熱制御シートであって、
一対の表面層と、
前記一対の表面層の間に配設された断熱材と、を有し、
前記表面層は略均一の厚さを有するとともに、前記電池セルに向かって突出する凸部と、前記電池セルから離隔する方向に凹む凹部とを有し、
前記表面層は、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする組電池用熱制御シート。
[1] A thermal control sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, the sheet being interposed between the battery cells,
A pair of surface layers;
a heat insulating material disposed between the pair of surface layers,
the surface layer has a substantially uniform thickness and has a protrusion protruding toward the battery cell and a recess recessed in a direction away from the battery cell,
The thermal control sheet for a battery pack, wherein the surface layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material.

また、組電池用熱制御シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[12]に関する。 Furthermore, preferred embodiments of the present invention relating to the thermal control sheet for a battery pack relate to the following [2] to [12].

[2] 前記表面層は、波板形状であることを特徴とする[1]に記載の組電池用熱制御シート。 [2] The thermal control sheet for a battery pack described in [1], characterized in that the surface layer has a corrugated shape.

[3] 前記表面層は、エンボス加工された板材からなることを特徴とする[1]に記載の組電池用熱制御シート。 [3] The thermal control sheet for a battery pack described in [1], characterized in that the surface layer is made of an embossed plate material.

[4] 前記断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることを特徴とする[1]~[3]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [4] A thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [3], characterized in that the thermal conductivity of the insulating material is less than 1 (W/m·K).

[5] 前記表面層の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率の10倍以上であることを特徴とする[1]~[4]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [5] The thermal control sheet for a battery pack described in any one of [1] to [4], characterized in that the thermal conductivity of the surface layer is 10 times or more the thermal conductivity of the insulating material.

[6] 前記表面層は、融点が600℃以上である金属、又はセラミックにより構成されることを特徴とする[1]~[5]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [6] The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [5], characterized in that the surface layer is made of a metal having a melting point of 600°C or higher, or a ceramic.

[7] 前記一対の表面層の間に配設された中間層を有し、
前記断熱材は前記一対の表面層と前記中間層との間にそれぞれ配設され、
前記中間層は、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする[1]~[6]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。
[7] An intermediate layer is disposed between the pair of surface layers,
The heat insulating material is disposed between the pair of surface layers and the intermediate layer,
The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [6], wherein the intermediate layer has a lower emissivity than the insulating material and a higher thermal conductivity than the insulating material.

[8] 2層以上の前記中間層と、
隣り合う前記中間層の間に配設された断熱材と、を有することを特徴とする[7]に記載の組電池用熱制御シート。
[8] Two or more intermediate layers;
and a heat insulating material disposed between adjacent intermediate layers.

[9] 前記中間層の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率の10倍以上であることを特徴とする[7]又は[8]に記載の組電池用熱制御シート。 [9] The thermal control sheet for a battery pack according to [7] or [8], characterized in that the thermal conductivity of the intermediate layer is 10 times or more the thermal conductivity of the insulating material.

[10] 前記中間層の熱伝導率は、前記表面層の熱伝導率以上であることを特徴とする[7]~[9]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [10] A thermal control sheet for a battery pack according to any one of [7] to [9], characterized in that the thermal conductivity of the intermediate layer is equal to or greater than the thermal conductivity of the surface layer.

[11] 前記中間層は、金属又はセラミックにより構成されることを特徴とする[7]~[10]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [11] The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [7] to [10], characterized in that the intermediate layer is made of metal or ceramic.

[12] 前記断熱材は、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ことを特徴とする[1]~[11]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [12] The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [11], characterized in that the insulating material contains at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles, and organic particles.

また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記[13]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 [13] relating to the battery pack.

[13] 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に格納され、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]~[12]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シートと、を有し、
前記表面層における前記凹部と前記電池セルとの間に気体の流路を有することを特徴とする組電池。
[13] A battery case;
A plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or parallel;
and a thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [12] interposed between the plurality of battery cells;
a gas flow path is provided between the recess in the surface layer and the battery cell.

本発明の組電池用熱制御シートは、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る熱制御シートであって、一対の表面層は凸部及び凹部を有し、電池セルとの間に気体の流路が形成されるため、隣接する電池セルに向かう対流伝熱が抑制されるとともに、電池セルを冷却することができる。また、表面層は、これらの間に配設された断熱材よりも放射率が低く、熱伝導率が高いものである。したがって、電池セルから発生した熱は、表面層を介して、放射伝熱の抑制効果と伝導伝熱による熱の拡散効果により減少させることができるとともに、断熱材を介して段階的に小さくすることができる。その結果、一方の電池セルから発生した熱が、隣接する電池セルに伝播することを抑制することができ、熱暴走の連鎖を防止することができる。
さらに、表面層は略均一の厚さを有するとともに凸部及び凹部を有しており、クッション性が優れているため、電池セルに対して発生する外圧を吸収し、電池性能の低下を抑制することができる。
The thermal control sheet for a battery pack of the present invention is a thermal control sheet used for a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, and a pair of surface layers have convex and concave portions, and a gas flow path is formed between the battery cells, so that convective heat transfer toward the adjacent battery cells is suppressed and the battery cells can be cooled. The surface layers have a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material disposed between them. Therefore, the heat generated from the battery cells can be reduced through the surface layers by the suppression effect of radiative heat transfer and the heat diffusion effect by conductive heat transfer, and can be reduced in stages through the insulating material. As a result, the heat generated from one battery cell can be suppressed from propagating to the adjacent battery cells, and a chain reaction of thermal runaway can be prevented.
Furthermore, the surface layer has a substantially uniform thickness and has protrusions and recesses, providing excellent cushioning properties, which allows it to absorb external pressure acting on the battery cell and suppress deterioration of battery performance.

本発明の組電池は、上記熱制御シートを複数の電池セル間に介在させているため、通常使用時及び異常時において、効率的に熱拡散して電池セル間の熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を阻止することができるとともに、振動又は外圧の変化等による電池性能の低下を抑制することができる。 The battery pack of the present invention has the above-mentioned thermal control sheet interposed between multiple battery cells, so that during normal use and in the event of an abnormality, heat can be efficiently diffused to suppress the transfer of heat between battery cells, preventing a chain reaction of thermal runaway, and suppressing the deterioration of battery performance due to vibrations, changes in external pressure, etc.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る組電池用熱制御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 thermal control sheet for a battery pack 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制御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 pack to which the thermal control sheet for a battery pack 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制御シートを模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view that illustrates a thermal control sheet for a battery pack 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制御シートを模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view that illustrates a thermal control sheet for a battery pack according to a third embodiment of the present invention.

本発明者らは、上記課題を解決することができる組電池用熱制御シートを提供するため、鋭意検討を行った。
その結果、本発明者らは、電池セルに対向する表面に、凸部及び凹部を有し、厚さが略均一である一対の表面層を配設し、一対の表面層の間に断熱材を配設することにより熱制御シートを構成し、表面層を、断熱材よりも放射率を低く、熱伝導率を高くすることにより上記課題を解決できることを見出した。
The present inventors have conducted extensive research in order to provide a thermal control sheet for a battery pack that can solve the above problems.
As a result, the inventors discovered that the above problem can be solved by forming a thermal control sheet by arranging a pair of surface layers, each having convex and concave portions and of approximately uniform thickness, on the surface facing the battery cell, and disposing an insulating material between the pair of surface layers, and by making the surface layers have a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material.

具体的には、本発明に係る組電池用熱制御シートの表面層は、電池セルに向かって突出する凸部と、電池セルから離間する方向に凹む凹部を有しているため、凹部と電池セルとの間に気体の流路が形成される。したがって、ある電池セルの温度が上昇した場合に、この電池セルの近傍における気体の温度が上昇すると、この気体が流路を介して熱制御シートの外部に移動するため、放熱が促される。したがって、電池セルから電池セルに向かう対流伝熱が抑制される。また、これと同時に、熱制御シートの外部に存在する低温の気体が流路を介して電池セルの表面に流入するため、電池セルを効率的に冷却することができる。
また、表面層は電池セルからの放射伝熱を抑制するとともに、表面層に到達した熱を伝導伝熱により拡散させる効果を有する。そして、表面層及び断熱材を介することにより電池セルから発生する熱量は低減された後、他方の表面層により、隣接する電池セルへの放射伝熱が抑制されるとともに、伝導伝熱により拡散することができる。
このようにして、表面層を利用して、対流伝熱及び放射伝熱を抑制するとともに、伝導伝熱によって熱を拡散することにより、ある電池セルが高温になった場合に、熱を外部に拡散するとともに電池セルを冷却することができ、隣接する電池セルに到達するまでに段階的に熱伝達を抑制することができるため、熱暴走の連鎖を抑制することができる。
Specifically, the surface layer of the thermal control sheet for a battery pack according to the present invention has a convex portion protruding toward the battery cell and a concave portion recessed in a direction away from the battery cell, so that a gas flow path is formed between the concave portion and the battery cell. Therefore, when the temperature of a certain battery cell rises, the temperature of the gas in the vicinity of the battery cell also rises, and the gas moves to the outside of the thermal control sheet through the flow path, promoting heat dissipation. Therefore, convective heat transfer from the battery cell to the battery cell is suppressed. At the same time, low-temperature gas present outside the thermal control sheet flows into the surface of the battery cell through the flow path, so that the battery cell can be efficiently cooled.
The surface layer also has the effect of suppressing radiative heat transfer from the battery cell and diffusing the heat that reaches the surface layer by conductive heat transfer. After the amount of heat generated from the battery cell is reduced by the surface layer and the thermal insulation material, the other surface layer suppresses radiative heat transfer to the adjacent battery cell and can diffuse the heat by conductive heat transfer.
In this way, by utilizing the surface layer to suppress convective heat transfer and radiative heat transfer and to diffuse heat by conductive heat transfer, if a battery cell becomes hot, the heat can be diffused to the outside and the battery cell can be cooled. Since the heat transfer can be suppressed in stages before it reaches adjacent battery cells, a chain reaction of thermal runaway can be suppressed.

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.組電池用熱制御シート]
以下、本発明の実施形態に係る組電池用熱制御シートについて、第1の実施形態から第3の実施形態までを順に説明する。その後、本実施形態に係る組電池用熱制御シートを構成する表面層、断熱材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制御シートの製造方法について説明する。
[1. Thermal control sheet for battery packs]
Hereinafter, the thermal control sheet for a battery pack according to the embodiment of the present invention will be described in order from the first embodiment to the third embodiment. After that, the surface layer, the heat insulating material, etc. constituting the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment will be described. Furthermore, the manufacturing method of the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment 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制御シートを模式的に示す断面図である。以下、組電池用熱制御シートを、単に「熱制御シート」ということがある。
第1の実施形態に係る組電池用熱制御シート10は、一対の表面層11a、11bを有し、表面層11aと表面層11bと間に、断熱材13が配設されている。また、表面層11aは略均一な厚さであり、凸部14a及び凹部16aが形成されている。同様に、表面層11bは略均一な厚さであり、凸部14b及び凹部16bが形成されている。すなわち、熱制御シート10は、表面層11a、11b及び断熱材13の積層方向に直交する外表面に、凸部14a及び凸部14b、ならびに凹部16a及び凹部16bを有する構成となっている。
First Embodiment
1 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a thermal control sheet for a battery assembly according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the thermal control sheet for a battery assembly may be simply referred to as a "thermal control sheet."
The thermal control sheet 10 for a battery pack according to the first embodiment has a pair of surface layers 11a, 11b, and a heat insulating material 13 is disposed between the surface layers 11a, 11b. The surface layer 11a has a substantially uniform thickness, and has a protrusion 14a and a recess 16a formed therein. Similarly, the surface layer 11b has a substantially uniform thickness, and has a protrusion 14b and a recess 16b formed therein. That is, the thermal control sheet 10 has a configuration in which the protrusions 14a, 14b, and the recesses 16a, 16b are provided on the outer surface perpendicular to the lamination direction of the surface layers 11a, 11b and the heat insulating material 13.

第1の実施形態において、表面層11a、11bは、断熱材13よりも放射率が低く、熱伝導率が高い材料からなるものであり、例えばステンレス鋼板を波板形状に加工したものである。また、断熱材13は、例えばアルミナファイバである。 In the first embodiment, the surface layers 11a and 11b are made of a material that has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material 13, for example, a stainless steel plate processed into a corrugated shape. The insulating material 13 is, for example, an alumina fiber.

図2は、第1の実施形態に係る組電池用熱制御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の内部に格納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制御シート10と、を有する。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。
また、熱制御シート10は、外表面に、電池セル20a、20b、20cに向かって突出する凸部14a及び凸部14bと、電池セル20a、20b、20cから離隔する方向に凹む凹部16a及び凹部16bと、を有している。したがって、凹部16a及び凹部16bと、電池セル20a、20b、20cとの間に気体の流路18が形成されている。
なお、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。
2 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a battery pack to which the thermal control 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 stored inside the battery case 30, and a thermal control sheet 10 interposed between the battery cells 20a and 20b and between the battery cells 20b and 20c. The plurality of battery cells 20a, 20b, and 20c are connected in series or in parallel by bus bars (not shown) or the like.
The thermal control sheet 10 also has, on its outer surface, protrusions 14a and 14b that protrude toward the battery cells 20a, 20b, and 20c, and recesses 16a and 16b that recess in a direction away from the battery cells 20a, 20b, and 20c. Therefore, gas flow paths 18 are formed between the recesses 16a and 16b and the battery cells 20a, 20b, and 20c.
The battery cells 20a, 20b, and 20c are preferably, for example, lithium ion secondary batteries, but are not limited thereto and may be other secondary batteries.

ここで、従来の一般的な組電池において、複数の電池セルの間に配置されるシートは、電池セルに最も近い面に断熱材が配置されている。
これに対して、第1の実施形態に係る熱制御シート10においては、電池セル20aに接する位置に、凸部14a及び凹部16aを有する表面層11aが配設されている。この表面層11aは、略均一な厚さを有する波板形状のステンレス鋼板からなり、断熱材13よりも放射率が低く、熱伝導率が高いものである。
同様に、電池セル20b及び電池セル20cに接する位置にも、凸部14a、14b及び凹部16a、16bを有するステンレス鋼板からなる表面層11a、11bが配置されている
In a typical conventional battery pack, a sheet disposed between a plurality of battery cells has a heat insulating material disposed on the surface closest to the battery cells.
In contrast, in the thermal control sheet 10 according to the first embodiment, a surface layer 11a having protrusions 14a and recesses 16a is disposed in a position in contact with the battery cell 20a. This surface layer 11a is made of a corrugated stainless steel plate having a substantially uniform thickness, and has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material 13.
Similarly, surface layers 11a, 11b made of stainless steel plates having protrusions 14a, 14b and recesses 16a, 16b are disposed at positions in contact with the battery cells 20b, 20c.

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の温度が上昇した場合に、電池セル20aと熱制御シート10との間の流路18における気体の温度が上昇する。その後、熱せられた気体は流路18を介して、電池セル20aと熱制御シート10との間から外部に放出されるため、電池セル20aから電池セル20bに向かう対流伝熱が抑制される。
また、熱せられた気体が移動することにより、他の領域に存在していた低温の気体が、流路18内に流入するため、電池セル20aを効率的に冷却することができる。
さらに、表面層11aは、断熱材13よりも放射率が低いため、断熱材13側への放射伝熱を抑制することができる。また、表面層11aは、断熱材13よりも熱伝導率が高いため、表面層11aに伝播された熱の一部は、その面方向に伝播される。このようにして、電池セル20aから発生した熱量は、表面層11aを介することにより低減され、断熱材13側への熱伝達が抑制される。
なお、表面層11aの面方向とは、凸部14a及び凹部16aが形成されている主面の方向をいう。
In the first embodiment configured in this manner, for example, when the temperature of the battery cell 20a rises, the temperature of the gas in the flow path 18 between the battery cell 20a and the thermal control sheet 10 rises. The heated gas is then released to the outside from between the battery cell 20a and the thermal control sheet 10 via the flow path 18, so that convective heat transfer from the battery cell 20a to the battery cell 20b is suppressed.
Furthermore, as the heated gas moves, low-temperature gas that was present in other areas flows into the flow paths 18, making it possible to efficiently cool the battery cells 20a.
Furthermore, since the surface layer 11a has a lower emissivity than the insulating material 13, it is possible to suppress radiative heat transfer to the insulating material 13. Furthermore, since the surface layer 11a has a higher thermal conductivity than the insulating material 13, a portion of the heat propagated to the surface layer 11a is propagated in the planar direction. In this way, the amount of heat generated from the battery cell 20a is reduced through the surface layer 11a, and heat transfer to the insulating material 13 is suppressed.
The planar direction of the surface layer 11a refers to the direction of the main surface on which the protrusions 14a and the recesses 16a are formed.

そして、表面層11aによって低減された残部の熱は、断熱材13を介することによりさらに低減された後、他方の表面層11bに到達する。表面層11bに到達した熱は、表面層11aの場合と同様に、電池セル20bへの放射伝熱を抑制することができるとともに、熱の一部が表面層11bの面方向に伝播されるため、電池セル20bへの熱伝達を抑制することができる。 The remaining heat reduced by the surface layer 11a is further reduced by the heat insulating material 13 before reaching the other surface layer 11b. As in the case of the surface layer 11a, the heat that reaches the surface layer 11b can suppress radiative heat transfer to the battery cell 20b, and because a portion of the heat is propagated in the planar direction of the surface layer 11b, heat transfer to the battery cell 20b can be suppressed.

このように、電池セル20aと電池セル20bとが、熱制御シート10を介して配置されることにより、電池セル20aから熱が発生した場合に、効率的に電池セル20aを冷却することができる。また、電池セル20b側への伝導伝熱が抑制され、熱を拡散することができるとともに、対流伝熱及び放射伝熱が抑制されるため、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を阻止することができる。 In this way, by arranging the battery cell 20a and the battery cell 20b via the thermal control sheet 10, when heat is generated from the battery cell 20a, the battery cell 20a can be cooled efficiently. In addition, conductive heat transfer to the battery cell 20b side is suppressed, and the heat can be diffused, while convective heat transfer and radiative heat transfer are suppressed, so the propagation of heat between the battery cells can be suppressed and a chain reaction of thermal runaway can be prevented.

さらに、熱制御シート10を構成する表面層11a及び11bは、略均一な厚さを有する波板形状のステンレス鋼板からなるため、例えば、表面層11aが、熱制御シート10の厚さ方向に押圧された場合に、凸部14aの高さが低くなるように変形する。同様に、表面層11bにおいても、押圧によって凸部14bの高さが低くなるように変形する。このように、表面層11a、11bが変形することにより、熱制御シート10はクッション性を有するものとなる。その結果、ある電池セルの温度が上昇し、内圧が変化することにより電池セルが変形した場合であっても、この電池セルに接触している熱制御シート10が変形を吸収するため、該電池セル及び他の電池セルに圧力が印加されることを防止することができる。
また、本実施形態に係る熱制御シート10が組み込まれた組電池を、電気自動車又はハイブリッド車に使用した場合に、熱制御シート10はクッション性を有するため、長時間の振動に晒されても、電池セルに伝わる衝撃及び外圧を低減することができ、電池セルの外装材の劣化、及び電池性能の低下を抑制することができる。
Furthermore, since the surface layers 11a and 11b constituting the thermal control sheet 10 are made of corrugated stainless steel plates having a substantially uniform thickness, for example, when the surface layer 11a is pressed in the thickness direction of the thermal control sheet 10, it deforms so that the height of the convex portion 14a becomes lower. Similarly, the surface layer 11b also deforms so that the height of the convex portion 14b becomes lower by pressing. In this way, the deformation of the surface layers 11a and 11b gives the thermal control sheet 10 a cushioning property. As a result, even if the temperature of a certain battery cell rises and the internal pressure changes, causing the battery cell to deform, the thermal control sheet 10 in contact with the battery cell absorbs the deformation, so that it is possible to prevent pressure from being applied to the battery cell and other battery cells.
Furthermore, when a battery pack incorporating the thermal control sheet 10 of this embodiment is used in an electric vehicle or hybrid vehicle, the thermal control sheet 10 has cushioning properties, so that even if the battery cell is exposed to vibration for a long period of time, the impact and external pressure transmitted to the battery cell can be reduced, and deterioration of the exterior material of the battery cell and deterioration of battery performance can be suppressed.

なお、熱制御シート10は、断熱材13を中心として厚み方向に対称に構成されている。したがって、電池セル20bから熱が発生した場合であっても、この熱は電池セル20a側に向かって、表面層11b、断熱材13及び表面層11aをこの順に介することにより段階的に低減され、電池セル20aへの熱の伝播を抑制することができる。
同様に、電池セル20bから発生した熱は電池セル20c側に向かって、表面層11a、断熱材13及び表面層11bをこの順に介することにより段階的に低減されるため、電池セル20cへの熱の伝播を抑制することができる。
The thermal control sheet 10 is configured symmetrically in the thickness direction with the insulating material 13 at the center. Therefore, even if heat is generated from the battery cell 20b, the heat is gradually reduced toward the battery cell 20a by passing through the surface layer 11b, the insulating material 13, and the surface layer 11a in this order, and the propagation of heat to the battery cell 20a can be suppressed.
Similarly, the heat generated from battery cell 20b is gradually reduced by passing through surface layer 11a, insulation material 13, and surface layer 11b, in that order, toward battery cell 20c, thereby suppressing the transmission of heat to battery cell 20c.

<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制御シートを模式的に示す断面図である。図3に示す第2の実施形態、及び図4に示す第3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及び第3の実施形態は、図2に示す組電池100に記載の熱制御シート10に代えて使用することができるため、第2及び第3の実施形態に係る熱制御シートを組電池100に適用したものとして、以下にその効果等を説明する。
Second Embodiment
Fig. 3 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a thermal control sheet for a battery assembly according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment shown in Fig. 3 and the third embodiment shown in Fig. 4, the same or equivalent parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and their description is omitted or simplified. In addition, since the second and third embodiments can be used in place of the thermal control sheet 10 described in the battery assembly 100 shown in Fig. 2, the effects and the like will be described below assuming that the thermal control sheets according to the second and third embodiments are applied to the battery assembly 100.

第2の実施形態に係る組電池用熱制御シート40は、表面層11aと表面層11bとの間に、中間層12が配設されている。また、表面層11aと中間層12との間、及び表面層11bと中間層12との間には、それぞれ断熱材13a、13bが配設されている。表面層11a、11bの構成は、第1の実施形態と同様である。なお、中間層12は、表面層11a、11bと同様に、断熱材13a、13bよりも放射率が低く、熱伝導率が高い材料からなるものであり、例えばアルミニウム板である。 The thermal control sheet 40 for a battery pack according to the second embodiment has an intermediate layer 12 disposed between the surface layer 11a and the surface layer 11b. Insulating materials 13a and 13b are disposed between the surface layer 11a and the intermediate layer 12, and between the surface layer 11b and the intermediate layer 12, respectively. The configuration of the surface layers 11a and 11b is the same as that of the first embodiment. The intermediate layer 12, like the surface layers 11a and 11b, is made of a material that has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating materials 13a and 13b, for example an aluminum plate.

このように構成された第2の実施形態においても、例えば、電池セル20aの温度が上昇した場合に、電池セル20aと熱制御シート40との間に気体の流路が存在するため、熱せられた気体は電池セル20aと熱制御シート10との間から外部に放出される。したがって、電池セル20aから電池セル20bに向かう対流伝熱が抑制される。
また、熱せられた気体が移動することにより、他の領域に存在していた低温の気体が、流路内に流入するため、電池セル20aを効率的に冷却することができる。
さらに、本実施形態においては、表面層11aは、断熱材13よりも放射率が低いため、断熱材13側への放射伝熱を抑制することができる。また、表面層11aは、断熱材13よりも熱伝導率が高く、凸部14aは電池セル20aに接しているため、電池セル20aから発生した熱は凸部14aを介して表面層11aの面方向に容易に伝播され、外部に放出される。このようにして、電池セル20aから発生した熱量は、表面層11aを介することにより低減され、断熱材13側への熱伝達が抑制される。
Even in the second embodiment configured in this manner, for example, when the temperature of the battery cell 20a rises, the heated gas is released to the outside from between the battery cell 20a and the thermal control sheet 10 because a gas flow path exists between the battery cell 20a and the thermal control sheet 40. Therefore, convective heat transfer from the battery cell 20a to the battery cell 20b is suppressed.
Furthermore, as the heated gas moves, low-temperature gas that was present in other areas flows into the flow path, making it possible to efficiently cool the battery cells 20a.
Furthermore, in this embodiment, the surface layer 11a has a lower emissivity than the insulating material 13, and thus can suppress radiative heat transfer to the insulating material 13. Also, the surface layer 11a has a higher thermal conductivity than the insulating material 13, and the protrusions 14a are in contact with the battery cells 20a, so that heat generated from the battery cells 20a is easily propagated in the planar direction of the surface layer 11a via the protrusions 14a and released to the outside. In this way, the amount of heat generated from the battery cells 20a is reduced through the surface layer 11a, and heat transfer to the insulating material 13 is suppressed.

また、表面層11aによって低減された残部の熱は、断熱材13aを介することによりさらに低減された後、中間層12に到達する。中間層12は、表面層11aと同様に、断熱材13a、13bよりも放射率が低いため、次の層、すなわち断熱材13bへの放射伝熱を抑制することができる。さらに、中間層12は、断熱材13a、13bよりも熱伝導率が高いため、中間層12に到達した熱の一部は、中間層12の面方向に伝播され、熱制御シート10の外部に拡散される。なお、中間層12の面方向とは、中間層12の厚さ方向に直交する面の方向をいう。
さらに同様にして、中間層12によって低減された熱は、断熱材13b及び表面層11bを介することによりさらに低減される。
The remaining heat reduced by the surface layer 11a is further reduced by the heat insulating material 13a before reaching the intermediate layer 12. The intermediate layer 12, like the surface layer 11a, has a lower emissivity than the heat insulating materials 13a and 13b, and therefore can suppress radiative heat transfer to the next layer, i.e., the heat insulating material 13b. Furthermore, the intermediate layer 12 has a higher thermal conductivity than the heat insulating materials 13a and 13b, and therefore a part of the heat that reaches the intermediate layer 12 is propagated in the surface direction of the intermediate layer 12 and diffused to the outside of the thermal control sheet 10. The surface direction of the intermediate layer 12 refers to the direction of the surface perpendicular to the thickness direction of the intermediate layer 12.
Similarly, the heat dissipated by the intermediate layer 12 is further dissipated through the insulating material 13b and the surface layer 11b.

このように、第2の実施形態においても、電池セル20aと電池セル20bとが、熱制御シート40を介して配置されることにより、電池セル20aから熱が発生した場合に、効率的に電池セル20aを冷却することができる。また、一対の表面層11a、11bの間に、断熱材13a、13bを介して中間層12を有しているため、電池セル20b側への放射伝熱がより一層抑制され、熱を拡散することができるとともに、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖をより一層抑制することができる。 In this way, even in the second embodiment, the battery cell 20a and the battery cell 20b are arranged via the thermal control sheet 40, so that when heat is generated from the battery cell 20a, the battery cell 20a can be efficiently cooled. In addition, since an intermediate layer 12 is provided between the pair of surface layers 11a, 11b via the insulating materials 13a, 13b, the radiative heat transfer to the battery cell 20b side is further suppressed, the heat can be diffused, and the heat propagation between the battery cells can be suppressed, so that the chain reaction of thermal runaway can be further suppressed.

なお、熱制御シート40は、中間層12を中心として厚み方向に対称に構成されている。したがって、電池セル20bから熱が発生した場合であっても、この熱は電池セル20a側に向かって、表面層11b、断熱材13b、中間層12、断熱材13a及び表面層11aをこの順に介することにより段階的に低減され、電池セル20aへの熱の伝播を抑制することができる。
同様に、電池セル20bから発生した熱は電池セル20c側に向かって、表面層11a、断熱材13a、中間層12、断熱材13b及び表面層11bをこの順に介することにより段階的に低減されるため、電池セル20cへの熱の伝播を抑制することができる。
The thermal control sheet 40 is configured symmetrically in the thickness direction with the intermediate layer 12 at the center. Therefore, even if heat is generated from the battery cell 20b, the heat is gradually reduced toward the battery cell 20a by passing through the surface layer 11b, the insulating material 13b, the intermediate layer 12, the insulating material 13a, and the surface layer 11a in this order, thereby suppressing the propagation of heat to the battery cell 20a.
Similarly, the heat generated from battery cell 20b is gradually reduced by passing through surface layer 11a, insulating material 13a, intermediate layer 12, insulating material 13b, and surface layer 11b, in that order, toward battery cell 20c, thereby suppressing the transmission of heat to battery cell 20c.

さらに、第1の実施形態と同様に、熱制御シート40はクッション性を有するため、電池セルの変形を吸収するとともに、電池セルに伝わる衝撃及び外圧を低減することができ、電池性能の低下等を抑制することができる。 Furthermore, as in the first embodiment, the thermal control sheet 40 has cushioning properties, so it can absorb deformation of the battery cells and reduce the impact and external pressure transmitted to the battery cells, thereby preventing deterioration of battery performance, etc.

<第3の実施形態>
上記第2の実施形態では、組電池用熱制御シート40は、表面層11a、断熱材13a、中間層12、断熱材13b、表面層11bがこの順に配列された5層の構造を有するものとしたが、本発明の組電池用熱制御シートは5層に限定されない。
例えば、2層の中間層と、隣り合う2層の中間層の間に配設された断熱材と、を有するものでもよい。
Third Embodiment
In the above-described second embodiment, the thermal control sheet 40 for the battery pack has a five-layer structure in which the surface layer 11a, the insulating material 13a, the intermediate layer 12, the insulating material 13b, and the surface layer 11b are arranged in this order, but the thermal control sheet for the battery pack of the present invention is not limited to five layers.
For example, it may have two intermediate layers and a thermal insulating material disposed between two adjacent intermediate layers.

図4は、本発明の第3の実施形態に係る組電池用熱制御シートを模式的に示す断面図である。
第3の実施形態に係る組電池用熱制御シート15は、一対の表面層11a、11bと、表面層11aと表面層11bとの間に配設された2枚の中間層12a、12bと、それぞれの層の間に配設された断熱材13a、13b、13cとを有する。
第4の実施形態において、表面層11a、11bの構成、断熱材13a、13b、13cの材料、及び中間層12a、12bの材料は、第2の実施形態と同様のものとする。
FIG. 4 is a cross-sectional view that illustrates a thermal control sheet for a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
The thermal control sheet 15 for a battery pack according to the third embodiment has a pair of surface layers 11a, 11b, two intermediate layers 12a, 12b disposed between the surface layers 11a and 11b, and insulating materials 13a, 13b, 13c disposed between each of the layers.
In the fourth embodiment, the configuration of the surface layers 11a and 11b, the materials of the heat insulating materials 13a, 13b and 13c, and the materials of the intermediate layers 12a and 12b are the same as those in the second embodiment.

このように構成された第3の実施形態においても、電池セル20aから発生した熱は、表面層11aを介することにより、断熱材13a側への対流伝熱を抑制することができるとともに、電池セル20aを効率的に冷却することができる。また、断熱材13a側への放射伝熱を抑制することができ、伝導伝熱により、熱を外部に拡散することができる。
その後、断熱材13aに到達した熱は、断熱材13aによりさらに低減された後、中間層12aに到達する。中間層12aは、断熱材13c側への放射伝熱を抑制するとともに、中間層12aに到達した熱を中間層12aの面方向に拡散するため、断熱材13c側への熱の伝達を抑制することができる。
In the third embodiment configured as described above, the heat generated from the battery cells 20a can be prevented from being convectively transferred to the insulating material 13a by passing through the surface layer 11a, and the battery cells 20a can be efficiently cooled. In addition, the heat can be prevented from being radiatively transferred to the insulating material 13a, and the heat can be diffused to the outside by conductive heat transfer.
The heat that has reached the insulating material 13a is then further reduced by the insulating material 13a before reaching the intermediate layer 12a. The intermediate layer 12a suppresses radiative heat transfer to the insulating material 13c side and diffuses the heat that has reached the intermediate layer 12a in the surface direction of the intermediate layer 12a, thereby suppressing the transfer of heat to the insulating material 13c side.

同様にして、断熱材13c、中間層12b、断熱材13b及び表面層11bを介して、電池セル20bに近づくにしたがって、段階的に放射伝熱が抑制されるとともに、伝導伝熱により熱拡散される。したがって、電池セル間の熱の伝播を効率的に抑制することができ、熱暴走の連鎖を抑制することができる。 In the same way, as the heat is transferred to the battery cell 20b through the insulating material 13c, the intermediate layer 12b, the insulating material 13b, and the surface layer 11b, the heat transfer is gradually suppressed and the heat is diffused by conductive heat transfer. Therefore, the heat transfer between the battery cells can be efficiently suppressed, and the chain reaction of thermal runaway can be suppressed.

さらに、第1及び第2の実施形態と同様に、熱制御シート15はクッション性を有するため、電池セルの変形を吸収するとともに、電池セルに伝わる衝撃及び外圧を低減することができ、電池性能の低下等を抑制することができる。 Furthermore, as in the first and second embodiments, the thermal control sheet 15 has cushioning properties, which allows it to absorb deformation of the battery cells and reduce the impact and external pressure transmitted to the battery cells, thereby preventing deterioration of battery performance, etc.

なお、中間層を、例えば3層以上とし、それぞれの中間層の間に断熱材を配設した構成であっても、本発明の効果を得ることができる。ただし、層を増加させることにより、熱制御シートの全体としての厚さが増加したり、断熱材1枚の厚さが減少したりすることになるため、要求される性能に応じて、中間層の層数及び断熱材の厚さ等を適切に選択することが好ましい。 The effects of the present invention can be obtained even if the intermediate layers are, for example, three or more layers, with insulating material disposed between each intermediate layer. However, since increasing the number of layers increases the overall thickness of the thermal control sheet and decreases the thickness of each insulating material, it is preferable to appropriately select the number of intermediate layers and the thickness of the insulating material, etc., depending on the required performance.

次に、本発明に係る組電池用熱制御シートを構成する表面層、中間層、断熱材等について、詳細に説明する。 Next, we will explain in detail the surface layer, intermediate layer, insulating material, etc. that make up the thermal control sheet for battery packs according to the present invention.

<表面層>
本実施形態に係る組電池用熱制御シートに用いられる表面層は、略均一な厚さであり、電池セルに向かって突出する凸部と、電池セルから離隔する方向に凹む凹部を有する。
表面層の形態としては、第1~第3の実施形態で示すように、波板形状であっても、エンボス加工により凸部と凹部とが規則的に又は不規則に形成されたものでもよい。いずれの形態であっても、凸部と凹部とが形成されていることにより、熱制御シートと電池セルとの間に気体の流路が形成されるため、電池セルを効率的に冷却することができる。また、厚さが略均一である板状の材料を加工して形成されることにより、表面層は衝撃及び圧力を吸収できるものとなる。なお、略均一の厚さとは、一般的な製造方法で表面層の材料をシート状に加工した場合の厚さをいい、例えば、シートの補強等のために部分的に層厚を厚く加工した場合であっても、本発明に含まれるものとする。
略均一の厚さとして具体的には、表面層の厚さの最小値に対して、表面層の厚さの最大値が500%以下であることが好ましく、300%以下であることがより好ましく、150%以下であることがさらに好ましく、110%以下であることが特に好ましい。
<Surface layer>
The surface layer used in the thermal control sheet for a battery pack according to this embodiment has a substantially uniform thickness, and has convex portions that protrude toward the battery cells and concave portions that are recessed in a direction away from the battery cells.
The surface layer may be in the form of a corrugated sheet, as shown in the first to third embodiments, or may have projections and recesses formed regularly or irregularly by embossing. In either form, the projections and recesses form a gas flow path between the thermal control sheet and the battery cell, thereby allowing the battery cell to be cooled efficiently. In addition, the surface layer is formed by processing a plate-like material having a substantially uniform thickness, so that the surface layer can absorb shock and pressure. Note that the substantially uniform thickness refers to the thickness when the material of the surface layer is processed into a sheet by a general manufacturing method. For example, even if the layer thickness is partially thickened for the purpose of reinforcing the sheet, the present invention is also included in the present invention.
Specifically, as a substantially uniform thickness, it is preferable that the maximum value of the thickness of the surface layer is 500% or less of the minimum value of the thickness of the surface layer, more preferably 300% or less, even more preferably 150% or less, and particularly preferably 110% or less.

表面層は、電池セルからの放射伝熱を抑制する効果と、表面層に到達した熱を伝導伝熱により拡散させる効果とを有する。したがって、表面層は、後述する断熱材よりも放射率が低く、熱伝導率が高いものとする。表面層の放射率の具体的な値としては、0.5未満であることが好ましく、0.2未満であることがより好ましい。また、表面層の熱伝導率の具体的な値としては、5(W/m・K)以上であることが好ましく、15(W/m・K)以上であることがより好ましい。 The surface layer has the effect of suppressing radiative heat transfer from the battery cell and diffusing heat that reaches the surface layer by conductive heat transfer. Therefore, the surface layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material described below. The specific value of the emissivity of the surface layer is preferably less than 0.5, and more preferably less than 0.2. The specific value of the thermal conductivity of the surface layer is preferably 5 (W/m·K) or more, and more preferably 15 (W/m·K) or more.

なお、表面層の熱伝導率は、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。
また、表面層の放射率は、JIS R 1693に記載の「ファインセラミックス及びセラミックス複合材料の放射率測定方法」に準拠して、測定することができる。
The thermal conductivity of the surface 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).
The emissivity of the surface layer can be measured in accordance with "Method of measuring emissivity of fine ceramics and ceramic composite materials" described in JIS R 1693.

表面層としては、例えば、金属又はセラミックにより構成されているものであることが好ましい。なお、異常時に電池セルの温度が著しく上昇した場合に、表面層が溶融等によって損傷することを抑制するために、融点が600℃以上である金属、又はセラミックにより表面層が構成されていることがより好ましい。また、融点が900℃以上である金属により表面層が構成されていることがさらに好ましい。 The surface layer is preferably made of, for example, a metal or ceramic. In order to prevent the surface layer from being damaged by melting or the like in the event of a significant increase in the temperature of the battery cell due to an abnormality, it is more preferable that the surface layer be made of a metal or ceramic with a melting point of 600°C or higher. It is even more preferable that the surface layer be made of a metal with a melting point of 900°C or higher.

表面層の材料として、具体的には、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から選択された少なくとも一種の金属、又はAlN、SiC及びTiNから選択された1種のセラミックを使用することが好ましい。これらの材料のうち、ステンレス鋼及び銀は、融点がそれぞれ約1400℃、約960℃であり、電池セルが高温になった場合であっても溶融するおそれがない。また、ステンレス鋼及び銀は、他の金属と比較して酸化しにくく、高温に晒されても放射率の上昇が少ない。したがって、本実施例においては、表面層の材料として、ステンレス鋼、銀又は銀合金を好適に使用することができる。 Specifically, it is preferable to use at least one metal selected from stainless steel, copper or copper alloy, silver or silver alloy, nickel or nickel alloy, and titanium or titanium alloy, or one ceramic selected from AlN, SiC, and TiN as the material for the surface layer. Of these materials, stainless steel and silver have melting points of approximately 1400°C and approximately 960°C, respectively, and there is no risk of them melting even if the battery cell becomes hot. In addition, stainless steel and silver are less likely to oxidize compared to other metals, and their emissivity increases less even when exposed to high temperatures. Therefore, in this embodiment, stainless steel, silver, or a silver alloy can be preferably used as the material for the surface layer.

なお、上記表面層として使用できる材料から選択された2種以上の金属を積層した複合層を、表面層とすることもできる。表面層として複合層を採用する場合は、上記2種以上の金属層は、いずれも断熱材よりも放射率が低いとともに、断熱材よりも熱伝導率が高いものを選択する。このような複合層としては、例えば、[銀/銅/銀]複合層、[ニッケル/銅/ニッケル]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。上記複合層における銀、銅、ニッケルは、それぞれ合金の形であってもよい。
また、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により金属層を形成する方法や、異なる材料からなる金属箔を積層する方法により得ることができる。
The surface layer may be a composite layer formed by laminating two or more metals selected from the materials usable as the surface layer. When a composite layer is used as the surface layer, the two or more metal layers are selected to have a lower emissivity than the insulating material and a higher thermal conductivity than the insulating material. Examples of such composite layers include a silver/copper/silver composite layer, a nickel/copper/nickel composite layer, a nickel/stainless steel/nickel composite layer, and a silver/stainless steel/silver composite layer. The silver, copper, and nickel in the composite layer may each be in the form of an alloy.
The composite layer can be obtained by forming metal layers on both sides of a central base layer by wet plating or vapor deposition, or by laminating metal foils made of different materials.

表面層の材料として上述した金属の熱伝導率は、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、表面層に到達した熱を効率的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、表面層の熱伝導率は、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 metals mentioned above as the material for the surface 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 the heat that reaches the surface layer can be efficiently diffused. In terms of specific thermal conductivity compared to the insulating material, the thermal conductivity of the surface layer is preferably 10 times or more, and more preferably 100 times or more, the thermal conductivity of the insulating material.

また、表面層による放射伝熱の抑制効果及び伝導伝熱による熱の拡散効果を十分に得るためには、表面層の厚さは、30μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましい。一方、熱制御シートとしての全体の厚さを考慮し、表面層の厚さは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。
なお、表面層の厚さとは、凸部及び凹部が形成されていないシート状の厚さをいう。
In order to fully obtain the effect of suppressing radiative heat transfer by the surface layer and the effect of diffusing heat by conductive heat transfer, the thickness of the surface layer is preferably 30 μm or more, and more preferably 50 μm or more. On the other hand, taking into consideration the overall thickness of the thermal control sheet, the thickness of the surface layer is preferably 300 μm or less, and more preferably 200 μm or less.
The thickness of the surface layer refers to the thickness of a sheet on which no protrusions or recesses are formed.

さらに、表面層は、一層からなるものであっても、同一の材料からなる薄膜が複数層積層されたものでもよい。同一の材料からなる薄膜が積層されて表面層を構成する場合に、複数層の合計の厚さは、一層からなる表面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、表面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。 Furthermore, the surface layer may consist of a single layer, or may be a laminate of multiple thin layers of the same material. When the surface layer is made up of laminated thin films of the same material, the same effect can be obtained as long as the total thickness of the multiple layers is the same as the thickness of the surface layer consisting of a single layer. Therefore, even if the surface layer consists 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制御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 thermal control 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.
In addition, 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.

(中間層)
本実施形態に係る組電池用熱制御シートに用いられる中間層は、次の層への放射伝熱を抑制する効果と、中間層に到達した熱を伝導伝熱により拡散させる効果を有する。したがって、表面層と同様に、後述する断熱材よりも放射率が低く、熱伝導率が高いことが重要である。中間層の放射率の具体的な値としては、0.5未満であることが好ましく、0.2未満であることがより好ましい。また、中間層の熱伝導率の具体的な値としては、10(W/m・K)以上であることが好ましく、100(W/m・K)以上であることがより好ましい。
中間層としては、例えば、金属又はセラミックにより構成されているものであることが好ましい。
(Middle class)
The intermediate layer used in the thermal control sheet for a battery pack according to this embodiment has the effect of suppressing radiation heat transfer to the next layer and diffusing the heat that reaches the intermediate layer by conductive heat transfer. Therefore, like the surface layer, it is important that the intermediate layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material described below. The specific value of the emissivity of the intermediate layer is preferably less than 0.5, and more preferably less than 0.2. In addition, the specific value of the thermal conductivity of the intermediate layer is preferably 10 (W/m·K) or more, and more preferably 100 (W/m·K) or more.
The intermediate layer is preferably made of, for example, a metal or a ceramic.

なお、中間層の熱伝導率及び放射率は、上記表面層の熱伝導率及び放射率と同様にして、算出することができる。 The thermal conductivity and emissivity of the intermediate layer can be calculated in the same manner as the thermal conductivity and emissivity of the surface layer.

中間層の材料として、金属を用いる場合には、例えば、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から選択された少なくとも一種の金属を使用することが好ましい。 When a metal is used as the material for the intermediate layer, it is preferable to use at least one metal selected from, for example, aluminum or an aluminum alloy, stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy.

なお、上記中間層の材料から選択された2種以上の金属を積層した複合層を、中間層とすることもできる。中間層として複合層を採用する場合は、上記2種以上の金属層は、いずれも断熱材よりも放射率が低いとともに、断熱材よりも熱伝導率が高いものを選択する。このような複合層としては、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。上記複合層におけるアルミニウム、銅、銀は、それぞれ合金の形であってもよい。
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により金属層を形成する方法や、異なる材料からなる金属箔を積層する方法により得ることができる。
The intermediate layer may be a composite layer formed by laminating two or more metals selected from the materials for the intermediate layer. When a composite layer is used as the intermediate layer, the two or more metal layers are selected to have a lower emissivity than the insulating material and a higher thermal conductivity than the insulating material. Examples of such composite 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 aluminum, copper, and silver in the composite layer may each be in the form of an alloy.
The composite layer can be obtained by forming metal layers on both sides of a central base layer by wet plating or vapor deposition, or by laminating metal foils made of different materials.

中間層の材料として、セラミックを用いる場合には、AlN、SiC及びTiNから選択された1種のセラミック等を使用することができる。 When ceramic is used as the material for the intermediate layer, one type of ceramic selected from AlN, SiC, and TiN can be used.

なお、表面層と同様に、中間層の材料として上述した金属の熱伝導率は、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、中間層に到達した熱を効率的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、中間層の熱伝導率は、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。 As with the surface layer, the thermal conductivity of the metals mentioned above as materials for the intermediate 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 intermediate layer can be efficiently diffused. In terms of specific thermal conductivity compared to the insulating material, the thermal conductivity of the intermediate layer is preferably 10 times or more, and more preferably 100 times or more, the thermal conductivity of the insulating material.

また、中間層が金属により構成されている場合に、伝導伝熱による熱の拡散効果を十分に得るためには、中間層の厚さは、5μm以上であることが好ましく、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、熱制御シートとしての全体の厚さを考慮し、中間層の厚さは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、中間層は、表面層と同様に、一層からなるものであっても、同一の材料からなる薄膜が複数層積層されたものでもよい。同一の材料からなる薄膜が積層されて中間層を構成する場合に、複数層の合計の厚さは、一層からなる中間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、中間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 addition, when the intermediate layer is made of metal, in order to obtain a sufficient heat diffusion effect by conductive heat transfer, the thickness of the intermediate layer is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, even more preferably 20 μm or more, even more preferably 30 μm or more, and particularly preferably 50 μm or more. On the other hand, in consideration of the overall thickness of the thermal control sheet, the thickness of the intermediate layer is preferably 300 μm or less, and more preferably 200 μm or less.
Furthermore, like the surface layer, the intermediate layer may be a single layer or a laminate of multiple thin films made of the same material. When the intermediate layer is made of laminated thin films made of the same material, the same effect can be obtained as long as the total thickness of the multiple layers is the same as the thickness of the intermediate layer made of a single layer. Therefore, even if the intermediate layer is made of multiple layers, it is preferable that the total thickness is within the above range.

また、中間層は、一方の面に到達した熱を面方向に伝達して、熱制御シートの外部に拡散する効果が高いことが好ましい。したがって、中間層の熱伝導率は、上記表面層の熱伝導率以上であることが好ましい。また、同様の理由により、中間層の放射率は、上記表面層の放射率以上であることが好ましい。
したがって、上記中間層の材料のうち、アルミニウム又はアルミニウム合金、及び銅又は銅合金は、表面層の材料として好適であるステンレス鋼と比較して熱伝導率が高いため、より好適に使用することができる。ただし、放射率は、物質の種類と表面の状態により変化するため、表面状態等も考慮して材料を選択することが好ましい。
In addition, it is preferable that the intermediate layer has a high effect of transmitting heat that has reached one surface in the planar direction and diffusing it to the outside of the thermal control sheet. Therefore, it is preferable that the thermal conductivity of the intermediate layer is equal to or higher than the thermal conductivity of the surface layer. For the same reason, it is preferable that the emissivity of the intermediate layer is equal to or higher than the emissivity of the surface layer.
Therefore, among the above-mentioned intermediate layer materials, aluminum or aluminum alloy, and copper or copper alloy are more suitable for use because they have higher thermal conductivity than stainless steel, which is a suitable material for the surface layer. However, since emissivity varies depending on the type of material and the surface condition, it is preferable to select a material taking into consideration the surface condition, etc.

<熱制御シートの厚さ>
本実施形態において、熱制御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。熱制御シートの厚さが0.05mm以上であると、充分な機械的強度を熱制御シートに付与することができる。一方、熱制御シートの厚さが6mm以下であると、良好な組付け性を得ることができる。
<Thickness of thermal control sheet>
In this embodiment, the thickness of the thermal control sheet is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 6 mm. If the thickness of the thermal control sheet is 0.05 mm or more, sufficient mechanical strength can be imparted to the thermal control sheet. On the other hand, if the thickness of the thermal control sheet is 6 mm or less, good assembly properties can be obtained.

続いて、本実施形態に係る組電池用熱制御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 thermal control sheet for the battery pack according to this embodiment.

<熱制御シートの製造方法>
本実施形態に係る熱制御シートは、上述のとおり、凸部及び凹部を有する表面層を準備し、一対の表面層の間に、断熱材を配置することにより得ることができる。中間層を有する場合は、一対の表面層の間に、一対の断熱材を配置し、その間に中間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 the thermal control sheet>
As described above, the thermal control sheet according to this embodiment can be obtained by preparing surface layers having convex portions and concave portions, and disposing a heat insulating material between a pair of surface layers. When an intermediate layer is provided, the thermal control sheet can be obtained by disposing a pair of heat insulating materials between a pair of surface layers, and disposing an intermediate layer therebetween. These may or may not be joined together, and when they are joined together, for example, a method of fixing the peripheral portions of the laminated sheets by adhesion or welding can be used.

[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制御シートが、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が並設され、直列又は並列に接続されて電池ケース30に格納されたものであり、電池セル20a、20b、20c間に、熱制御シート10が介在されている。
[2. Battery pack]
The battery pack according to the present embodiment is a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, and the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment is interposed between the battery cells. Specifically, for example, as shown in Fig. 2, the battery pack 100 is a battery pack in which a plurality of battery cells 20a, 20b, 20c are arranged side by side, connected in series or parallel, and stored in a battery case 30, and the thermal control sheet 10 is interposed between the battery cells 20a, 20b, 20c.

このような組電池100では、各電池セル20a、20b、20cの間に、熱制御シート10が介在されているため、通常使用時において、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制御シート10が存在することにより、電池セル20a、20b、20c間の熱の伝播を抑制することができる。したがって、熱暴走の連鎖を阻止することができ、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 such a battery pack 100, the thermal control sheet 10 is interposed between each of the battery cells 20a, 20b, and 20c, so that during normal use, the transfer of heat between each of the battery cells 20a, 20b, and 20c can be suppressed.
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 thermal control sheet 10 according to this embodiment can suppress the transfer of heat between the battery cells 20a, 20b, and 20c, thereby preventing a chain reaction of thermal runaway and minimizing adverse effects on other battery cells.

さらに、例えば電池セル20aの温度が上昇し、内圧が変化することにより電池セル20aが変形した場合であっても、熱制御シート10が電池セル20aの変形を吸収するため、電池セル20a及び隣接する電池セル20bに圧力が印加されることを防止することができる。
また、本実施形態に係る熱制御シート10が組み込まれた組電池を、電気自動車又はハイブリッド車に使用した場合に、熱制御シート10はクッション性を有するため、長時間の振動に晒されても、電池セル20a、20b、20cに伝わる衝撃及び外圧を低減することができ、電池セル20a、20b、20cの外装材の劣化、及び電池性能の低下を抑制することができる。
Furthermore, even if the temperature of the battery cell 20a rises and the internal pressure changes, causing the battery cell 20a to deform, the thermal control sheet 10 absorbs the deformation of the battery cell 20a, thereby preventing pressure from being applied to the battery cell 20a and the adjacent battery cell 20b.
Furthermore, when a battery pack incorporating the thermal control sheet 10 of this embodiment is used in an electric vehicle or hybrid vehicle, the thermal control sheet 10 has cushioning properties, so that even if the battery pack is exposed to vibration for a long period of time, the impact and external pressure transmitted to the battery cells 20a, 20b, and 20c can be reduced, thereby suppressing deterioration of the exterior materials of the battery cells 20a, 20b, and 20c and deterioration of the battery performance.

なお、本実施形態に係る熱制御シートは、表面層、中間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 thermal control sheet according to this embodiment can be easily bent depending on the type and thickness of the surface layer, intermediate layer, and 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.

10,15,40 組電池用熱制御シート
11a,11b 表面層
12,12a,12b 中間層
13,13a,13b,13c 断熱材
14a,14b 凸部
16a,16b 凹部
20a,20b,20c 電池セル
30 電池ケース
100 組電池
10, 15, 40 Thermal control sheet for battery pack 11a, 11b Surface layer 12, 12a, 12b Intermediate layer 13, 13a, 13b, 13c Heat insulating material 14a, 14b Convex portion 16a, 16b Concave portion 20a, 20b, 20c Battery cell 30 Battery case 100 Battery pack

Claims (12)

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、前記電池セル間に介在される組電池用熱制御シートであって、
一対の表面層と、
前記一対の表面層の間に配設された断熱材と、を有し、
前記表面層は略均一の厚さを有するとともに、前記電池セルに向かって突出する凸部と、前記電池セルから離隔する方向に凹む凹部とを有し、
前記表面層は、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高く、
前記表面層は、融点が600℃以上である金属、又はセラミックにより構成されることを特徴とする組電池用熱制御シート。
A thermal control sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, the thermal control sheet being interposed between the battery cells,
A pair of surface layers;
a heat insulating material disposed between the pair of surface layers,
the surface layer has a substantially uniform thickness and has a protrusion protruding toward the battery cell and a recess recessed in a direction away from the battery cell,
The surface layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the thermal insulation material,
The thermal control sheet for a battery pack, wherein the surface layer is made of a metal having a melting point of 600° C. or higher, or a ceramic .
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、前記電池セル間に介在される組電池用熱制御シートであって、
一対の表面層と、
前記一対の表面層の間に配設された断熱材と、を有し、
前記表面層は略均一の厚さを有するとともに、前記電池セルに向かって突出する凸部と、前記電池セルから離隔する方向に凹む凹部とを有し、
前記表面層は、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高く、
前記一対の表面層の間に配設された中間層を有し、
前記断熱材は前記一対の表面層と前記中間層との間にそれぞれ配設され、
前記中間層は、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする組電池用熱制御シート。
A thermal control sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, the thermal control sheet being interposed between the battery cells,
A pair of surface layers;
a heat insulating material disposed between the pair of surface layers,
the surface layer has a substantially uniform thickness and has a protrusion protruding toward the battery cell and a recess recessed in a direction away from the battery cell,
The surface layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the thermal insulation material,
An intermediate layer is disposed between the pair of surface layers,
The heat insulating material is disposed between the pair of surface layers and the intermediate layer,
The thermal control sheet for a battery pack , wherein the intermediate layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material .
2層以上の前記中間層と、
隣り合う前記中間層の間に配設された断熱材と、を有することを特徴とする請求項に記載の組電池用熱制御シート。
Two or more intermediate layers;
3. The thermal control sheet for a battery pack according to claim 2 , further comprising a heat insulating material disposed between adjacent ones of the intermediate layers.
前記中間層の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率の10倍以上、かつ、5~450(W/m・K)であることを特徴とする請求項又はに記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 2 or 3 , characterized in that the thermal conductivity of the intermediate layer is 10 times or more higher than the thermal conductivity of the insulating material and is 5 to 450 (W/m·K) . 前記中間層の熱伝導率は、前記表面層の熱伝導率以上であることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 5. The thermal control sheet for a battery pack according to claim 2 , wherein the thermal conductivity of the intermediate layer is equal to or higher than the thermal conductivity of the surface layer. 前記中間層は、金属又はセラミックにより構成されることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 2 to 5 , wherein the intermediate layer is made of a metal or a ceramic. 前記表面層は、波板形状であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 6 , wherein the surface layer has a corrugated shape. 前記表面層は、エンボス加工された板材からなることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 6 , characterized in that the surface layer is made of an embossed plate material. 前記断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 8 , characterized in that the thermal insulation material has a thermal conductivity of less than 1 (W/m·K). 前記表面層の熱伝導率は、前記断熱材の熱伝導率の10倍以上、かつ、5~450(W/m・K)であることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 9 , characterized in that the thermal conductivity of the surface layer is 10 times or more higher than the thermal conductivity of the insulating material and is 5 to 450 (W/m K) . 前記断熱材は、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ことを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 10 , characterized in that the heat insulating material contains at least one material selected from the group consisting of inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles, and organic particles. 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に格納され、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1~11のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シートと、を有し、
前記表面層における前記凹部と前記電池セルとの間に気体の流路を有することを特徴とする組電池。
A battery case;
A plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or parallel;
and a thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 11 interposed between the plurality of battery cells;
a gas flow path is provided between the recess in the surface layer and the battery cell.
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