(57)【要約】【課題】それぞれｙ方向の幅がｘ方向の幅及びｚ方向の幅よりも小さい複数の薄型セルをｘ，ｙ方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックにおいて、ｙ方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を抑えつつ、異常発熱により発生した熱を速やかに拡散させ、それによって、あるセルが異常発熱した場合の隣接セルへの異常発熱の伝播を防止する。【解決手段】それぞれｙ方向の幅がｘ方向の幅及びｚ方向の幅よりも小さい複数の薄型セル２をｘ，ｙ方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、ｙ方向に隣接する薄型セル２間を断熱する断熱部材５と、ｘ方向に並置された複数の薄型セル２それぞれのｙ方向を法線方向とする表面に共通に接触する熱伝導部材６とを含む。【選択図】図３
2020119764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ第１の方向の幅が前記第１の方向と直交する第２の方向の幅及び前記第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向の幅よりも小さい複数の薄型セルを前記第１及び第２の方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、
前記第１の方向に隣接する前記薄型セル間を断熱する断熱部材と、
前記第２の方向に並置された複数の前記薄型セルそれぞれの前記第１の方向を法線方向とする表面に共通に接触する熱伝導部材と、
を含む電池パック。
【請求項２】
前記複数の薄型セルのそれぞれを前記断熱部材及び前記熱伝導部材によって挟み込んでなる構造を有する、
請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記断熱部材は熱絶縁シートを含み、
前記構造は、前記薄型セルを収納可能に構成された収納部を有する樹脂ホルダーと、前記熱伝導部材とによって前記熱絶縁シート及び前記薄型セルを挟み込んでなる構造であり、
前記樹脂ホルダー及び前記熱伝導部材は互いに固定される、
請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記樹脂ホルダーは、前記第２の方向に隣接する前記薄型セルの間に多孔空間を有する、
請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
厚み方向に積層された第１〜第４の薄型セルを含む単位積層体が、前記厚み方向と直交する平面方向に複数配列された電池パックであって、
前記単位積層体は、第１〜第４の熱伝導部材と第１〜第３の断熱部材を含み、
前記第１の薄型セルは、前記第１の熱伝導部材と前記第１の断熱部材に挟まれ、
前記第２の薄型セルは、前記第１の断熱部材と前記第２の熱伝導部材に挟まれ、
前記第３の薄型セルは、前記第３の熱伝導部材と前記第３の断熱部材に挟まれ、
前記第４の薄型セルは、前記第３の断熱部材と前記第４の熱伝導部材に挟まれ、
前記第２の断熱部材は、前記第２の熱伝導部材と前記第３の熱伝導部材に挟まれ、
前記第１〜第４の熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の単位積層体に対して共通の板状部材である、電池パック。
【請求項６】
前記第１の薄型セルと前記第２の薄型セルの間に位置し、前記第１の薄型セルを収容する第１の収容部と、前記第２の薄型セルを収容する第２の収容部とを有する第１の樹脂ホルダーと、
前記第３の薄型セルと前記第４の薄型セルの間に位置し、前記第３の薄型セルを収容する第３の収容部と、前記第４の薄型セルを収容する第４の収容部とを有する第２の樹脂ホルダーと、
前記第１及び第２の熱伝導部材を前記第１の樹脂ホルダーに固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材、前記第２の薄型セル、及び前記第２の熱伝導部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、
前記第３及び第４の熱伝導部材を前記第２の樹脂ホルダーに固定することにより、前記第３の熱伝導部材、前記第３の薄型セル、前記第３の断熱部材、前記第４の薄型セル、及び前記第４の熱伝導部材を含む第２の構造体を形成する第２の固定部材と、
前記第１及び第２の構造体を前記第２の断熱部材に固定する第３の固定部材と、
を含む請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記第１及び第２の固定部材はそれぞれ、前記第１〜第４の熱伝導部材の表面から前記固定部材の端部が突出しないように構成される、
請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
前記単位積層体は、第４及び第５の断熱部材をさらに含み、
前記第１の収容部には、前記第１の断熱部材が収容され、
前記第２の収容部には、前記第４の断熱部材が収容され、
前記第３の収容部には、前記第３の断熱部材が収容され、
前記第４の収容部には、前記第５の断熱部材が収容される、
請求項６又は７に記載の電池パック。
【請求項９】
それぞれ第１の方向の幅が前記第１の方向と直交する第２の方向の幅及び前記第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向の幅よりも小さい複数の薄型セルを前記第１及び第２の方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、
前記複数の薄型セルは、第１及び第２の薄型セルを含み、
第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、第１の断熱部材、第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、及び第２の断熱部材が前記第１の方向に沿って順に積層されてなる構造を有し、
前記第１及び第２の熱伝導部材はそれぞれ、前記第２の方向に並置された複数の前記薄型セルそれぞれの前記第１の方向を法線方向とする表面に共通に接触する、
電池パック。
【請求項１０】
前記第１の熱伝導部材を前記第１の断熱部材に固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、
前記第２の熱伝導部材を前記第２の断熱部材に固定することにより、前記第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、前記第２の断熱部材を含む第１の構造体を形成する第１第２の固定部材と、
前記第１及び第２の構造体を互いに固定する第３の固定部材と、
を含む請求項９に記載の電池パック。
【請求項１１】
厚み方向に積層された第１及び第２の薄型セルと、前記第１の薄型セルと前記第２の薄型セルに挟まれた断熱部材と、前記第１の薄型セルと前記断熱部材に挟まれた第１の熱伝導部材と、前記第２の薄型セルと前記断熱部材に挟まれた第２の熱伝導部材とを含む単位積層体が、前記厚み方向と直交する平面方向に複数配列された電池パックであって、
前記第１及び第２の熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の単位積層体に対して共通の板状部材である、電池パック。
【請求項１２】
前記第１の薄型セルを収容する第１の樹脂ホルダーと、
前記第２の薄型セルを収容する第２の樹脂ホルダーと、を含み、
前記第１及び第２の熱伝導部材と前記断熱部材は、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーの間に配置されている、請求項１１に記載の電池パック。
【請求項１３】
厚み方向と直交する平面方向に配列された複数の第１の薄型セルと、
厚み方向と直交する平面方向に配列された複数の第２の薄型セルと、
前記複数の第１の薄型セルを収容する複数の第１の収容部を有する第１の樹脂ホルダーと、
前記複数の第２の薄型セルを収容する複数の第２の収容部を有する第２の樹脂ホルダーと、
前記複数の第１の収容部の底部と前記複数の第１の薄型セルの間にそれぞれ配置された複数の第１の断熱部材と、
前記複数の第２の収容部の底部と前記複数の第２の薄型セルの間にそれぞれ配置された複数の第２の断熱部材と、
前記複数の第１の収容部を閉塞するよう、前記第１の樹脂ホルダーに固定された第１の熱伝導部材と、
前記複数の第２の収容部を閉塞するよう、前記第２の樹脂ホルダーに固定された第２の熱伝導部材と、を備え、
前記第２の熱伝導部材は、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーの間に位置する、電池パック。
【請求項１４】
前記第１の熱伝導部材を前記第１の樹脂ホルダーに固定する第１の固定部材と、
前記第２の熱伝導部材を前記第２の樹脂ホルダーに固定する第２の固定部材と、
前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーを互いに固定する第３の固定部材と、をさらに備える、請求項１３に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池パックに関し、特に、マトリクス状（多直多並）に並べた複数のリチウムイオン電池を含む電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりなどに伴い、電力使用のピークカットを図ることができ、万一の停電時のバックアップとしても使用できる定置用蓄電池（ＥＳＳ：Energy Storage System）が注目されている。定置用蓄電池は、複数のセル（二次電池）を直並列に並べた構造を有する電池パックによって構成される蓄電池である。従前、この種の電池パックを構成するセルとしてはニッカド電池、鉛蓄電池、アルカリ電池が使用されていたが、近年では、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、燃料電池、リチウムイオン電池も使用されるようになっている。
【０００３】
電池パックを構成するセルは、運用中に熱を発生する。この熱が蓄電池内に蓄積すると異常発熱や火災の原因となるので、通常、電池パックには熱を逃がすための仕組みが設けられる。特許文献１〜８には、そのような仕組みの例が開示されている。
【０００４】
特許文献１には、隣接するセルの表面を放熱板でつなぎ、この放熱板を空冷するように構成された電池パックが開示されている。特許文献２には、平面方向に並べて配置された複数のセルのそれぞれと面接触して平面方向に熱伝導を行うプレートを設ける例が開示されている。特許文献３には、軸方向及び横方向のそれぞれに沿って複数の円筒型セルを並べた構造の電池パックにおいて、軸方向に隣接するセルの間に導熱板を配置する例が開示されている。特許文献４には、積層されたプレート形状のセルの間に放熱部材を設けるとともに、該放熱部材を一体的に相互接続している熱交換部材を設ける例が開示されている。
【０００５】
特許文献５には、積み重ねた板状セルの間に高い熱伝導性を呈する金属シートを設ける例が開示されている。特許文献６には、両側表面に複数のセルを貼り付けた板状のヒートシンクを縦方向に並べてなる電池パックにおいて、縦方向に隣接するセル間を離間させた例が開示されている。特許文献７には、隣接するセル間に物理的空間を形成し、その中を流れる空気によって各セルを冷却する例が開示されている。特許文献８には、電池パックの両面に横並びに複数のセルを貼り付けたものを、縦方向に重ねて配置する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４３６７７
【特許文献２】特開２０１３−２１８９３５
【特許文献３】特表２０１１−５０７１９９
【特許文献４】特表２０１２−５１１８０２
【特許文献５】特表２０１３−５１３２０２
【特許文献６】特開２００９−０９９４４５
【特許文献７】特表２００７−５０６２４２
【特許文献８】特表２０１７−５１７８４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、リチウムイオン電池には異常発熱の可能性があることが近年の事例から明らかになっている。そこで、定置用蓄電池を構成するセルとしてリチウムイオン電池を用いる場合には、１つのセルが異常発熱した場合においても隣接セルに異常発熱が伝播しないようにするための仕組み、すなわち、セルが異常発熱した場合の異常発熱の伝播を防止するための仕組みを設けることが望まれるが、従来の電池パックにはそのような仕組みがなく、改善が必要とされていた。
【０００８】
ここで、それぞれｙ方向の幅がｘ方向の幅及びｚ方向の幅よりも小さい複数の薄型セルをｘ，ｙ方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックを考えると、異常発熱の伝播を防止するためのポイントは２点ある。
【０００９】
１つは、ｙ方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を抑えることである。ｙ方向に隣接する薄型セル間では、対向面積が大きいため、仮にその間に断熱構造が設けられていないとすると、一方が異常発熱した場合の熱が他方にすぐに伝わり異常発熱の伝播を招くことになる。例えば特許文献６の例で言えば、ヒートシンクを挟んで対向する２つのセル間では、ヒートシンクを介して直ちに熱が伝わるため、異常発熱の伝播を防ぐことができない。これに対し、ｘ方向に隣接する薄型セル間では、対向面積が小さいため、異常発熱の伝播は比較的は起きにくい。
【００１０】
もう１つは、異常発熱により発生した熱を速やかに拡散させることである。とはいえ、ｙ方向に隣接する薄型セル間で熱が拡散すると上記のように異常発熱の伝播が発生しやすくなってしまうので、これを防ぎながら熱を拡散させる必要がある。
【００１１】
したがって、本発明の目的の一つは、それぞれｙ方向の幅がｘ方向の幅及びｚ方向の幅よりも小さい複数の薄型セルをｘ，ｙ方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックにおいて、ｙ方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を抑えつつ、異常発熱により発生した熱を速やかに拡散させ、それによって、あるセルが異常発熱した場合の隣接セルへの異常発熱の伝播を防止する電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面による電池パックは、それぞれ第１の方向の幅が前記第１の方向と直交する第２の方向の幅及び前記第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向の幅よりも小さい複数の薄型セルを前記第１及び第２の方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、前記第１の方向に隣接する前記薄型セル間を断熱する断熱部材と、前記第２の方向に並置された複数の前記薄型セルそれぞれの前記第１の方向を法線方向とする表面に共通に接触する熱伝導部材と、を含む電池パックである。
【００１３】
本発明の第１の側面によれば、第１の方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を断熱部材によって抑えつつ、熱伝導部材によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セルが異常発熱した場合の隣接セルへの異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００１４】
上記第１の側面による電池パックにおいて、前記複数の薄型セルのそれぞれを前記断熱部材及び前記熱伝導部材によって挟み込んでなる構造を有する、こととしてもよいし、さらに、前記断熱部材は熱絶縁シートを含み、前記構造は、前記薄型セルを収納可能に構成された収納部を有する樹脂ホルダーと、前記熱伝導部材とによって前記熱絶縁シート及び前記薄型セルを挟み込んでなる構造であり、前記樹脂ホルダー及び前記熱伝導部材は互いに固定される、こととしてもよい。
【００１５】
また、上記電池パックにおいて、前記樹脂ホルダーは、前記第２の方向に隣接する前記薄型セルの間に多孔空間を有する、こととしてもよい。これによれば、１つの大きな空洞を設ける場合に比べて対流の発生が抑制されるので、第２の方向に隣接する薄型セルの間での熱伝導を抑えることが可能になる。
【００１６】
本発明の第２の側面による電池パックは、厚み方向に積層された第１〜第４の薄型セルを含む単位積層体が、前記厚み方向と直交する平面方向に複数配列された電池パックであって、前記単位積層体は、第１〜第４の熱伝導部材と第１〜第３の断熱部材を含み、前記第１の薄型セルは、前記第１の熱伝導部材と前記第１の断熱部材に挟まれ、前記第２の薄型セルは、前記第１の断熱部材と前記第２の熱伝導部材に挟まれ、前記第３の薄型セルは、前記第３の熱伝導部材と前記第３の断熱部材に挟まれ、前記第４の薄型セルは、前記第３の断熱部材と前記第４の熱伝導部材に挟まれ、前記第２の断熱部材は、前記第２の熱伝導部材と前記第３の熱伝導部材に挟まれ、前記第１〜第４の熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の単位積層体に対して共通の板状部材である、電池パックである。
【００１７】
本発明の第２の側面によっても、厚み方向である第１の方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を断熱部材によって抑えつつ、熱伝導部材によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セルが異常発熱した場合の異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００１８】
上記第２の側面による電池パックにおいて、前記第１の薄型セルと前記第２の薄型セルの間に位置し、前記第１の薄型セルを収容する第１の収容部と、前記第２の薄型セルを収容する第２の収容部とを有する第１の樹脂ホルダーと、前記第３の薄型セルと前記第４の薄型セルの間に位置し、前記第３の薄型セルを収容する第３の収容部と、前記第４の薄型セルを収容する第４の収容部とを有する第２の樹脂ホルダーと、前記第１及び第２の熱伝導部材を前記第１の樹脂ホルダーに固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材、前記第２の薄型セル、及び前記第２の熱伝導部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、前記第３及び第４の熱伝導部材を前記第２の樹脂ホルダーに固定することにより、前記第３の熱伝導部材、前記第３の薄型セル、前記第３の断熱部材、前記第４の薄型セル、及び前記第４の熱伝導部材を含む第２の構造体を形成する第２の固定部材と、前記第１及び第２の構造体を前記第２の断熱部材に固定する第３の固定部材と、を含むこととしてもよい。これによれば、多数の薄型セルを含む電池パックを容易に構成できるようになる。
【００１９】
また、上記電池パックにおいて、前記第１及び第２の固定部材はそれぞれ、前記第１〜第４の熱伝導部材の表面から前記固定部材の端部が突出しないように構成される、こととしてもよい。これによれば、電池パックを形成する際に、第１及び第２の固定部材の存在が障害となることを防止できる。
【００２０】
また、上記電池パックにおいて、前記単位積層体は、第４及び第５の断熱部材をさらに含み、前記第１の収容部には、前記第１の断熱部材が収容され、前記第２の収容部には、前記第４の断熱部材が収容され、前記第３の収容部には、前記第３の断熱部材が収容され、前記第４の収容部には、前記第５の断熱部材が収容される、こととしてもよい。これによれば、厚み方向に隣接する薄型セル間での熱伝導をより効果的に抑制することが可能となる。
【００２１】
本発明の第３の側面による電池パックは、それぞれ第１の方向の幅が前記第１の方向と直交する第２の方向の幅及び前記第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向の幅よりも小さい複数の薄型セルを前記第１及び第２の方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、前記複数の薄型セルは、第１及び第２の薄型セルを含み、第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、第１の断熱部材、第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、及び第２の断熱部材が前記第１の方向に沿って順に積層されてなる構造を有し、前記第１及び第２の熱伝導部材はそれぞれ、前記第２の方向に並置された複数の前記薄型セルそれぞれの前記第１の方向を法線方向とする表面に共通に接触する、電池パックである。
【００２２】
本発明の第３の側面によっても、第１の方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を断熱部材によって抑えつつ、熱伝導部材によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セルが異常発熱した場合の異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００２３】
上記第３の側面による電池パックにおいて、前記第１の熱伝導部材を前記第１の断熱部材に固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、前記第２の熱伝導部材を前記第２の断熱部材に固定することにより、前記第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、前記第２の断熱部材を含む第１の構造体を形成する第１第２の固定部材と、前記第１及び第２の構造体を互いに固定する第３の固定部材と、を含むこととしてもよい。これによれば、多数の薄型セルを含む電池パックを容易に構成できるようになる。
【００２４】
本発明の第４の側面による電池パックは、厚み方向に積層された第１及び第２の薄型セルと、前記第１の薄型セルと前記第２の薄型セルに挟まれた断熱部材と、前記第１の薄型セルと前記断熱部材に挟まれた第１の熱伝導部材と、前記第２の薄型セルと前記断熱部材に挟まれた第２の熱伝導部材とを含む単位積層体が、前記厚み方向と直交する平面方向に複数配列された電池パックであって、前記第１及び第２の熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の単位積層体に対して共通の板状部材である、電池パックである。
【００２５】
本発明の第４の側面によっても、厚み方向である第１の方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を断熱部材によって抑えつつ、熱伝導部材によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。
【００２６】
上記第４の側面による電池パックにおいて、前記第１の薄型セルを収容する第１の樹脂ホルダーと、前記第２の薄型セルを収容する第２の樹脂ホルダーとを含み、前記第１及び第２の熱伝導部材と前記断熱部材は、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーの間に配置されていても構わない。これによれば、樹脂ホルダーを用いて多数の薄型セルを含む電池パックを容易に構成できるようになる。
【００２７】
本発明の第５の側面による電池パックは、厚み方向と直交する平面方向に配列された複数の第１の薄型セルと、厚み方向と直交する平面方向に配列された複数の第２の薄型セルと、前記複数の第１の薄型セルを収容する複数の第１の収容部を有する第１の樹脂ホルダーと、前記複数の第２の薄型セルを収容する複数の第２の収容部を有する第２の樹脂ホルダーと、前記複数の第１の収容部の底部と前記複数の第１の薄型セルの間にそれぞれ配置された複数の第１の断熱部材と、前記複数の第２の収容部の底部と前記複数の第２の薄型セルの間にそれぞれ配置された複数の第２の断熱部材と、前記複数の第１の収容部を閉塞するよう、前記第１の樹脂ホルダーに固定された第１の熱伝導部材と、前記複数の第２の収容部を閉塞するよう、前記第２の樹脂ホルダーに固定された第２の熱伝導部材と、を備え、前記第２の熱伝導部材は、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーの間に位置する、電池パックである。
【００２８】
本発明の第５の側面によっても、厚み方向である第１の方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を断熱部材によって抑えつつ、熱伝導部材によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。しかも、薄型セルの積層数を任意（例えば奇数）とすることが可能となる。
【００２９】
上記第５の側面による電池パックにおいて、前記第１の熱伝導部材を前記第１の樹脂ホルダーに固定する第１の固定部材と、前記第２の熱伝導部材を前記第２の樹脂ホルダーに固定する第２の固定部材と、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーを互いに固定する第３の固定部材と、をさらに備えていても構わない。これによれば、樹脂ホルダーを用いて多数の薄型セルを含む電池パックを容易に構成できるようになる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、第１の方向に隣接する薄型セル間での熱伝導を断熱部材によって抑えつつ、熱伝導部材によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。したがって、あるセルが異常発熱した場合の異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】背景技術の課題を解決するための本発明の基本思想を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による電池パック２０が搭載された定置用蓄電池１０の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による個々の電池パック２０の中に含まれる構造体Ｓを示す模式図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態による構造体Ｓに含まれる構造体Ｓａの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、構造体Ｓａの分解斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による構造体Ｓの全体の外観を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による電池パック２０の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による電池パック２０の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による電池パック２０の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による電池パック２０の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による電池パック２０内における各薄型セル２の電気的な接続を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による個々の電池パック２０の中に含まれる構造体Ｓを示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態による構造体Ｓの全体の外観を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の背景技術を示す図であり、（ｂ）は、異常発熱の伝播を防ぐための構成の一例を示す図であり、（ｃ）は、異常発熱の伝播を防ぐための構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下では、初めに本発明の背景技術とその課題について説明し、次いで、その課題を解決するための本発明の基本思想について説明した後、本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１３（ａ）は、本発明の背景技術を示す図である。同図には、それぞれｙ方向（第１の方向）の幅がｘ方向（第１の方向と直交する第２の方向）の幅及びｚ方向（第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向）の幅よりも小さい直方体の形状を有するリチウムイオン電池によって構成される６つの薄型セル１０１ａ〜１０１ｆがｙ方向に密着して積層されてなる構造を有する電池パック１００ａを示している。以下、薄型セル１０１ａ〜１０１ｆを区別する必要のない場合には、まとめて薄型セル１０１と称する場合がある。また、ｘ方向を法線方向とする薄型セル１０１の表面をｘ方向表面と称し、ｙ方向を法線方向とする薄型セル１０１の表面をｙ方向表面と称し、ｚ方向を法線方向とする薄型セル１０１の表面をｚ方向表面と称する。これらの表記法は、他の構成についても同様である。
【００３４】
リチウムイオン電池は一般に、本体温度が１５０℃に達すると、発火のおそれがある。仮に薄型セル１０１ａが１５０℃に達して発火したとすると、炎によって薄型セル１０１ａの温度が一気に上昇し、６００℃近くになる。そうすると、隣接する薄型セル１０１ｂの温度も上昇し、１５０℃に達した時点で薄型セル１０１ｂが発火することになる。電池パック１００ａにおいては、このようにして薄型セル１０１の延焼が発生する可能性がある。
【００３５】
図１３（ｂ）は、異常発熱の伝播を防ぐために考えられる構成の一例を示す図である。なお、同図に記載の構成自体、本願の発明者が考えたものであり、本願の出願時点で公知になっているものではない。同図に示す電池パック１００ｂにおいては、４つの薄型セル１０１ａ〜１０１ｄがｙ方向に間隔ａを空けて積層されている。この構造によれば、間隔ａが十分に大きければ、仮に薄型セル１０１ａが異常発熱したとしても、隣接する薄型セル１０１ｂの温度上昇が抑えられるので、異常発熱の伝播を防ぐことができる。しかし、異常発熱の伝播を防ぐためには間隔ａを相当程度大きくする必要があるため、現実的とは言えない。また、隣接する薄型セル１０１間での熱拡散が起きにくくなるため、異常発熱した薄型セル１０１の温度が図１３（ａ）の例に比べて高くなる。一例では、７００℃近くまで上昇する可能性がある。
【００３６】
図１３（ｃ）は、異常発熱の伝播を防ぐために考えられる構成の他の一例を示す図である。同図に記載の構成も本願の発明者が考えたものであり、本願の出願時点で公知になっているものではない。同図に示す電池パック１００ｃにおいては、４つの薄型セル１０１ａ〜１０１ｆがｘ方向に並置されている。この構造によれば、隣接する薄型セル１０１間の接触面積が図１３（ａ）の場合に比べて小さくなるため、異常発熱の伝播を起きにくくすることができる。一方、図１３（ｂ）の例と同様に、隣接する薄型セル１０１間での熱拡散が起きにくくなるため、異常発熱した薄型セル１０１の温度が図１３（ａ）の例に比べて高くなる。一例では、７００℃近くまで上昇する可能性がある。また、通常は、図１３（ｃ）の電池１００ｃをｙ方向に並置し、より大きな単位で１つの電池パックを構成することになるため、結局のところ、異常発熱の伝播を防ぐことは難しい。
【００３７】
図１は、以上のような背景技術の課題を解決するための本発明の基本思想を示す図である。以下、この図１を参照しながら本発明の基本思想について説明し、その後、本発明の実施の形態による電池パックの構成について詳しく説明する。
【００３８】
図１（ａ）は、それぞれ図１３に示した薄型セル１０１ａと同様の形状を有する５つの薄型セル２ａ〜２ｅがｙ方向に積層されてなる構造を有する電池パック１ａを示している。薄型セル２ａ〜２ｅはそれぞれ、２つのｚ方向表面のうちの一方にプラス端子３及びマイナス端子４を有して構成される。この電池パック１ａにおいては、ｙ方向に隣接する薄型セル２の間が断熱部材５によって断熱されている。こうすることにより、ｙ方向に隣接する薄型セル２間での熱伝導を抑えることができるので、ｙ方向への異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００３９】
図１（ｂ）は、４つの薄型セル２ａ〜２ｄがｘ方向に並置されてなる構造を有する電池パック１ｂを示している。この電池パック１ｂは、ｘ方向に並置された４つの薄型セル２ａ〜２ｄそれぞれのｙ方向表面に共通に接触する熱伝導部材６を有している。これにより、異常発熱により生じた熱を、熱伝導部材６を通じて速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セル２が異常発熱して高温になったとしても、速やかに冷却することができるので、いずれかの薄型セル２が高温になることによる異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００４０】
本実施の形態による電池パックは、図１（ａ）と図１（ｂ）に示した構成の両方を有することにより、両方の効果を得ることができるように構成される。以下、本発明の実施の形態による電池パックの構成について、具体的に説明する。
【００４１】
図２は、本発明の第１の実施の形態による電池パック２０が搭載された定置用蓄電池１０の外観を示す斜視図である。同図に示すように、定置用蓄電池１０は、略正方形の断面を有する角筒形状の筐体１１の中に、それぞれ直方体の形状を有する１０個の電池パック２０がｙ方向に並置されてなる構造を有している。詳しくは後述するが、各電池パック２０の中には図１に示した薄型セル２が２８個ずつ配置されており、この２８個の薄型セル２を並列又は直列に接続することにより１つの電池が構成されている。なお、筐体１１のｘ方向の幅及びｙ方向の幅は約１００ｃｍ、ｚ方向の幅は約２０ｃｍである。また、１０個の電池パック２０を装着した状態における定置用蓄電池１０の重量は約１００ｋｇであり、１３．５ｋＷの電力を供給可能に構成される。
【００４２】
各電池パック２０は、図示しない配線により、筐体１１内の空間のｙ方向の一端側に配置された制御用のバッテリーマネジメントシステム１２に接続される。バッテリーマネジメントシステム１２は各電池パック２０の制御用の回路を含んで構成され、各電池パック２０の充放電管理などを行う。筐体１１の側面には、バッテリーマネジメントシステム１２に接続されるブレーカー及び各種端子を含む配線盤１３が配置される。バッテリーマネジメントシステム１２は、配線盤１３内の各種端子を通じて、電力の供給対象となる装置（例えば、家庭内に設置されている各種電気機器）と接続される他、外部のコンピュータ（図示せず）にも接続可能に構成される。このコンピュータは、バッテリーマネジメントシステム１２を通じて、各電池パック２０の状態監視及び制御を実行する役割を担う。
【００４３】
図３は、個々の電池パック２０の中に含まれる構造体Ｓを示す模式図である。同図には１２個の薄型セル２を含む構造体Ｓを示しているが、実際には、上述したように２８個の薄型セル２を含む。これら薄型セル２のうち、厚み方向であるｙ方向に積層された４つの薄型セル２は単位積層体を構成する。したがって、構造体Ｓは、複数の単位積層体がｘ方向及びｚ方向に配列された構造を有している。２８個の薄型セル２を含む実際の構造については、後ほど図４〜図１０を参照して詳しく説明することとし、ここでは、本実施の形態による構造体Ｓの基本的な考え方について説明する。
【００４４】
図３に示すように、構造体Ｓは、複数の薄型セル２をｘ方向及びｙ方向に沿ってマトリクス状（多直多並）に並べてなる構造を有している。この構造において特にｙ方向に着目すると、構造体Ｓは、熱伝導部材６ａ（第１の熱伝導部材）、薄型セル２ａ（第１の薄型セル）、断熱部材５ａ、樹脂ホルダー７ａ、断熱部材５ｂ（以上３つで第１の断熱部材）、薄型セル２ｂ（第２の薄型セル）、熱伝導部材６ｂ（第２の熱伝導部材）、断熱部材５ｃ（第２の断熱部材）、熱伝導部材６ｃ（第３の熱伝導部材）、薄型セル２ｃ（第３の薄型セル）、断熱部材５ｄ、樹脂ホルダー７ｂ、断熱部材５ｅ（以上３つで第３の断熱部材）、薄型セル２ｄ（第４の薄型セル）、及び熱伝導部材６ｄ（第４の熱伝導部材）がｙ方向に沿って順に積層されてなる構造を有している。また、ｘ方向に着目すると、各熱伝導部材６はそれぞれ、ｘ方向に並置された複数の薄型セル２それぞれのｙ方向表面に共通に接触している。
【００４５】
熱伝導部材６ａ，６ｂはそれぞれ複数のタッピングねじ８（第１の固定部材）により樹脂ホルダー７ａに固定されており、これにより、熱伝導部材６ａ、薄型セル２ａ、断熱部材５ａ、樹脂ホルダー７ａ、断熱部材５ｂ、薄型セル２ｂ、及び熱伝導部材６ｂを含む構造体Ｓａ（第１の構造体）が形成されている。同様に、熱伝導部材６ｃ，６ｄはそれぞれ複数のタッピングねじ８（第２の固定部材）により樹脂ホルダー７ｂに固定されており、これにより、熱伝導部材６ｃ、薄型セル２ｃ、断熱部材５ｄ、樹脂ホルダー７ｂ、断熱部材５ｅ、薄型セル２ｄ、及び熱伝導部材６ｄを含む構造体Ｓｂ（第２の構造体）が形成されている。構造体Ｓは、こうして形成された構造体Ｓａ，Ｓｂと、断熱部材５ｃとによって構成される。構造体Ｓａ，Ｓｂは、ボルト９Ａ及びナット９Ｂ（第３の固定部材）を用いて断熱部材５ｃに固定される。
【００４６】
以上の構造によれば、ｙ方向に並ぶ薄型セル２の間には、必ず断熱部材が配置されることになる。したがって、図１（ａ）に示した構造が実現されているので、ｙ方向への異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００４７】
また、各薄型セル２が必ずいずれかの熱伝導部材６に接触しているので、図１（ｂ）に示した例と同様に、いずれかの薄型セル２が異常発熱して高温になったとしても、その異常発熱により生じた熱を、熱伝導部材６を通じて速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セル２が高温になることによる異常発熱の伝播を防止することも可能になる。
【００４８】
次に、２８個の薄型セル２を含む構造体Ｓの構成について、具体的に説明する。
【００４９】
図４（ａ）は、構造体Ｓに含まれる構造体Ｓａの外観を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、構造体Ｓａの分解斜視図である。なお、図４（ａ）（ｂ）には構造体Ｓａのみを示しているが、構造体Ｓｂも同様の構造を有している。また、図５は、構造体Ｓの全体の外観を示す図である。
【００５０】
熱伝導部材６ａ，６ｂはそれぞれ、図４（ｂ）に示すような板状の部材であり、高い熱伝導率を有する材料によって構成される。具体的な例を挙げると、例えばアルミ板によって熱伝導部材６ａ，６ｂを構成することが好適である。
【００５１】
樹脂ホルダー７ａは、例えば断熱性を有するプラスチックによって形成された直方体状の部材である。樹脂ホルダー７ａが断熱性を有することは必須ではないが、断熱性を有することが好ましい。樹脂ホルダー７ａの２つのｙ方向表面のそれぞれには、図４（ｂ）に示すように、薄型セル２を収納可能に構成された凹部である収納部Ｃが７つずつ設けられる。
【００５２】
各収納部Ｃの中には、収納部Ｃの底面側から順に、断熱部材５及び薄型セル２が配置される。断熱部材５は、薄型セル２のｘｚ平面内形状とほぼ同一の形状に形成された熱絶縁シートであり、例えば発泡プラスチックにより構成される。各収納部Ｃの深さは、後述するようにして熱伝導部材６ａ，６ｂを樹脂ホルダー７ａにネジ止めした場合に薄型セル２に所定の圧力がかかるよう、断熱部材５と薄型セル２の高さの合計よりも若干小さい値に設定される。発泡プラスチックである断熱部材５は、この圧力を吸収して変形することにより、薄型セル２を熱伝導部材６及び断熱部材５のそれぞれに密着させる役割も果たす。
【００５３】
樹脂ホルダー７ａはまた、ｘ方向に隣接する収納部Ｃの間に多孔空間Ｐを有して構成される。この多孔空間Ｐは、ｘ方向に並ぶ７つの収納部Ｃの間の領域に設けられた孔８ｂ，９ｂ（後述）の間に設けられる空洞を仕切り板によって区切ることによって形成されるものである。多孔空間Ｐの具体的な形状としては、ｙ方向から見て田の字又他は日の字に見える形状など、各種の形状を利用し得る。仕切り板は、樹脂ホルダー７ａを形成するための金型に組み込むことによって樹脂ホルダー７ａと一体に形成されることとしてもよいし、樹脂ホルダー７ａを形成した後に空間内に挿入されることとしてもよい。
【００５４】
樹脂ホルダー７ａの熱伝導率が空気の熱伝導率より大きい場合、ｘ方向の熱伝導を抑制するためには、ｘ方向に並ぶ７つの収納部Ｃの間の領域に空洞を設けることが好ましい。しかし、１つの大きな空洞を設けただけでは、内部に空気の対流が生ずるため、ｘ方向に隣接する薄型セル２の間での熱伝導がむしろ促進されてしまう。空洞を仕切って多孔空間Ｐとすることにより、このような対流の発生が抑制されるので、ｘ方向に隣接する薄型セル２の間での熱伝導を抑えることが可能になる。
【００５５】
熱伝導部材６ａ，６ｂは、上記したようにタッピングねじ８によって樹脂ホルダー７ａにネジ止めされ、これにより、複数の薄型セル２のそれぞれを断熱部材５及び熱伝導部材６によって挟み込んでなる構造を有する構造体Ｓａが形成される。そして、こうして形成される構造体Ｓａと、同様の構造を有する構造体Ｓｂとが、図５に示すように間に断熱部材５ｃを挟んだ状態でボルト９Ａ及びナット９Ｂによって固定されることにより、全体として直方体状の構造体Ｓが形成される。
【００５６】
ここで、タッピングねじ８及びボルト９Ａによる固定について、詳しく説明する。図４（ｂ）に示すように、樹脂ホルダー７は、ｘ方向に並ぶ７つの収納部Ｃの間の領域に、タッピングねじ８をねじ込むための孔８ｂと、ボルト９Ａを通すための孔９ｂとのいずれかである孔を３つずつ有して構成される。タッピングねじ８をねじ込むための孔８ｂは、図４（ｂ）から理解されるように、ｘｚ平面内における構造体Ｓａの４つの角に１つずつと、中央に２つの計６つが設けられる。他の孔はすべて、図５から理解されるように、ボルト９Ａを通すための孔９ｂである。孔９ｂは、ボルト９Ａを通すために樹脂ホルダー７ａを貫通しているが、孔８ｂは樹脂ホルダー７ａを貫通していない。熱伝導部材６は、孔８ｂと対応する位置に孔８ａを、孔９ｂと対応する位置に孔９ａをそれぞれ有している。
【００５７】
孔８ａ，９ａ，８ｂ，９ｂ、並びに、タッピングねじ８、ボルト９Ａ、ナット９Ｂは、図３に模式的に示したように、タッピングねじ８の頭部、ボルト９Ａの頭部、及びナット９Ｂが熱伝導部材６の表面から突出しないように構成される。具体的には、まずタッピングねじ８については、皿頭タイプなどの頭部の表面が平坦であるものを使用し、頭部の表面と熱伝導部材６の表面とが面一になるように、孔８ａ，８ｂにタッピングねじ８をねじ込むことが好ましい。また、ボルト９Ａ及びナット９Ｂについては、構造体Ｓのｙ方向の幅と同じ長さのボルトを使用するとともに、孔９ａ内にボルト９Ａの頭部及びナット９Ｂを収納できるスペースを設けることが好ましい。こうすることで、図５に示したように構造体Ｓｂ、断熱部材５ｃ、及び構造体Ｓａを積層する際や、後述するラミネート加工を行う際に、タッピングねじ８、ボルト９Ａ、及びナット９Ｂの存在が障害となることを防止できる。
【００５８】
以下、図６〜図９を参照して電池パック２０の製造方法を説明することにより、構造体Ｓの構成についてより詳しく説明するとともに、電池パック２０の全体的な構成を説明する。
【００５９】
まず初めに、図６（ａ）に示すように、金型によって形成した樹脂ホルダー７ａのｙ方向の一方表面に並ぶ複数の収納部Ｃのそれぞれに断熱部材５ａを配置する。続いて図６（ｂ）に示すように、各断熱部材５ａの上に薄型セル２ａを配置する。各収納部Ｃには、図示するように薄型セル２ａの端子３，４を露出させるための切り欠きが設けられており、各薄型セル２ａは、この切り欠きからすべての薄型セル２ａの端子３，４が同じ向きで露出するように、各収納部Ｃ内に配置される。その後、図６（ｃ）に示すように、各薄型セル２ａの上面を覆うように板状の熱伝導部材６ａを配置し、６本のタッピングねじ８によって樹脂ホルダー７ａに固定する。
【００６０】
次に、樹脂ホルダー７ａを裏返して同様の作業を行う。すなわち、まず図７（ａ）に示すように、樹脂ホルダー７ａのｙ方向の他方表面に並ぶ複数の収納部Ｃのそれぞれに断熱部材５ｂを配置する。続いて図７（ｂ）に示すように、各断熱部材５ｂの上に薄型セル２ｂを配置する。このとき、薄型セル２ａのプラス端子３と薄型セル２ｂのプラス端子３とがｙ方向に見て重なるように、各薄型セル２ｂを配置する。その後、図７（ｃ）に示すように、各薄型セル２ｂの上面を覆うように板状の熱伝導部材６ｂを配置し、６本のタッピングねじ８によって樹脂ホルダー７ａに固定する。
【００６１】
ここまでの工程により、図４（ａ）に示した構造体Ｓａが形成される。同様にして構造体Ｓｂも形成した後、図５に示したように、構造体Ｓｂ、断熱部材５ｃ、構造体Ｓａをこの順で積層し、１８組のボルト９Ａ及びナット９Ｂを用いて固定する。このとき、構造体Ｓａ内の各薄型セル２のプラス端子３と構造体Ｓｂ内の各薄型セル２のマイナス端子４とがｙ方向に見て重なるように、構造体Ｓａ，Ｓｂの向きを調整する。以上により、図５に示した構造体Ｓが完成する。
【００６２】
構造体Ｓが完成したら、次に、図８（ａ）に示すように、タッピングねじ２２によって、構造体Ｓの端子面（各薄型セル２の端子３，４が露出している表面）にＰＣＢ（Printed Circuit Board）ホルダー２１を固定した後、図８（ｂ）に示すように、ＰＣＢホルダー２１にプリント基板２３を取り付ける。ここで、このプリント基板２３には、各薄型セル２の端子３，４を露出させるための孔２３ａと、異常発熱によって生じたガス・煙を排出するための孔２３ｂとが設けられる。孔２３ｂは、図８（ｂ）に示すように、各薄型セル２のプラス端子３を露出させるための孔２３ａと、同じ薄型セル２のマイナス端子４を露出させるための孔２３ａとの間に配置される。
【００６３】
次に、図８（ｃ）に示すように、プリント基板２３上にバスバー２４を半田付けする。バスバー２４は、各薄型セル２を電池パック２０の端子Ｔ１，Ｔ２に電気的に接続する役割を果たす。
【００６４】
ここで、電池パック２０内における各薄型セル２の電気的な接続について説明する。図１０は、電池パック２０内における各薄型セル２の電気的な接続を示す図である。同図に示すように、構造体Ｓａ，Ｓｂそれぞれの内部においては、ｙ方向に隣接する２つの薄型セル２が並列に接続され、それによって構成される各電池が直列に接続される。そして、構造体Ｓａによって構成される電池と、構造体Ｓｂによって構成される電池とが、電池パック２０の端子Ｔ１，Ｔ２の間に直列に接続される。
【００６５】
以上のような電気的接続を実現するバスバー２４は、図８（ｃ）に示すように、直線的に端子３，４を接続していくという簡単な構成を有している。この構成は、上述したように、すべての薄型セル２ａの端子３，４が同じ向きで露出するように構造体Ｓａ，Ｓｂのそれぞれを構成し、かつ、構造体Ｓａ内の各薄型セル２のプラス端子３と構造体Ｓｂ内の各薄型セル２のマイナス端子４とがｙ方向に見て重なるように構造体Ｓａ，Ｓｂを積層していることによって可能とされている。
【００６６】
次に、図９（ａ）に示すように、バスバー２４を含むプリント基板２３の全体を覆うトップカバー２５を配置する。この時点では、トップカバー２５をプリント基板２３にネジ止めする必要はない。トップカバー２５は、図８（ｂ）に示したプリント基板２３の孔２３ｂと対応する位置に、異常発熱によって生じたガス・煙を排出するための孔２５ａを有している。
【００６７】
次に、図９（ｂ）に示すように、チューブ状のカバー２６の中にトップカバー２５及び構造体Ｓの全体を挿入し、熱処理を行う。これによりカバー２６が収縮し、トップカバー２５が構造体Ｓに固定されるとともに、トップカバー２５及び構造体Ｓの側面がカバー２６で覆われた状態となる。カバー２６の具体的な材質としては、例えばポリエチレンテレフタラートを用いることが好適である。
【００６８】
最後に、図９（ｃ）に示すように、カバー２６で覆われたトップカバー２５及び構造体Ｓの一端に端子カバー２７を取り付けるとともに、他端に背面カバー２８を取り付ける。端子カバー２７は、図８（ｃ）に示した端子Ｔ１，Ｔ２のそれぞれに接続される電池パック２０の外部端子（図示せず）を有して構成される。端子Ｔ１，Ｔ２はそれぞれ、この外部端子を介して、図２に示したバッテリーマネジメントシステム１２に接続される。ここまでの工程により、図２に示した電池パック２０が完成する。なお、カバー２７，２８とカバー２６との間には、所定の防水構造を設けることが好ましい。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態による電池パック２０によれば、ｙ方向に隣接する薄型セル２間での熱伝導を断熱部材（断熱部材５及び樹脂ホルダー７）によって抑えつつ、熱伝導部材６によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セル２が異常発熱した場合の異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００７０】
また、本実施の形態による電池パック２０によれば、プリント基板２３に設けた孔２３ｂと、トップカバー２５に設けた孔２５ａとにより、異常発熱によって生じたガス・煙を速やかに排出することができるので、ガス・煙が電池パック２０内に溜まることによる異常発熱の伝播も防ぐことができる。なお、チューブ状のカバー２６は、孔２３ｂ，２５ａを通じてガス・煙が吹き出した場合には速やかに破れる。したがって、カバー２６がガス・煙の排出を妨げることはない。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施の形態による定置用蓄電池１０について説明する。本実施の形態による定置用蓄電池１０は、電池パック２０内に配置される構造体Ｓの構造の点で、第１の実施の形態による定置用蓄電池１０と相違する。その他の点では第１の実施の形態と同様であるので、以下では第１の実施の形態と同一の構造には同一の構造を付したうえ、第１の実施の形態との相違点に着目して説明することとする。
【００７２】
図１１は、本実施の形態による個々の電池パック２０の中に含まれる構造体Ｓを示す模式図である。同図には６個の薄型セル２を含む構造体Ｓを示しているが、実際には、本実施の形態による構造体Ｓも２８個の薄型セル２を含む。２８個の薄型セル２を含む構造については、後ほど図１２を参照して詳しく説明することとし、ここでは、本実施の形態による構造体Ｓの基本的な考え方について説明する。
【００７３】
図１１に示すように、本実施の形態による構造体Ｓも、第１の実施の形態による電池パック２０と同様に、複数の薄型セル２をｘ方向及びｙ方向に沿ってマトリクス状（多直多並）に並べてなる構造を有している。この構造において特にｙ方向に着目すると、本実施の形態による構造体Ｓは、熱伝導部材６ａ（第１の熱伝導部材）、薄型セル２ａ（第１の薄型セル）、断熱部材５ａ、樹脂ホルダー７ａ（以上２つで第１の断熱部材）、熱伝導部材６ｂ（第２の熱伝導部材）、薄型セル２ｂ（第２の薄型セル）、断熱部材５ｂ、及び樹脂ホルダー７ｂ（以上２つで第２の断熱部材）がｙ方向に沿って順に積層されてなる構造を有している。また、ｘ方向に着目すると、各熱伝導部材６はそれぞれ、ｘ方向に並置された複数の薄型セル２それぞれのｙ方向表面に共通に接触している。
【００７４】
熱伝導部材６ａは、複数のタッピングねじ８（第１の固定部材）により樹脂ホルダー７ａに固定されている。同様に、熱伝導部材６ｂは、複数のタッピングねじ８（第２の固定部材）により樹脂ホルダー７ｂに固定されている。熱伝導部材６ａ、薄型セル２ａ、断熱部材５ａ、及び樹脂ホルダー７ａの組み合わせ（第１の構造体）、並びに、熱伝導部材６ｂ、薄型セル２ｂ、断熱部材５ｂ、及び樹脂ホルダー７ｂの組み合わせ（第２の構造体）は、それぞれ本実施の形態による電池パック２０の単位構造体Ｓ１を構成する。本実施の形態による構造体Ｓは、これらの単位構造体Ｓ１をｙ方向に同じ向きで積層することによって構成される。各単位構造体Ｓ１は、ボルト９Ａ及びナット９Ｂ（第３の固定部材）を用いて互いに固定される。
【００７５】
以上の構造によっても、ｙ方向に並ぶ薄型セル２の間には、必ず断熱部材が配置されることになる。したがって、図１（ａ）に示した構造が実現されているので、ｙ方向への異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００７６】
また、各薄型セル２が必ずいずれかの熱伝導部材６に接触しているので、図１（ｂ）に示した例と同様に、いずれかの薄型セル２が異常発熱して高温になったとしても、その異常発熱により生じた熱を、熱伝導部材６を通じて速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セル２が高温になることによる異常発熱の伝播を防止することも可能になる。
【００７７】
図１２は、本実施の形態による構造体Ｓの全体の外観を示す斜視図である。構造体Ｓは、図３に示した単位構造体Ｓ１を７つ積層してなる構造を有している。各単位構造体Ｓ１に含まれる薄型セル２は４つであり、したがって、構造体Ｓの全体としては２８個の薄型セル２を含んでいる。図示していないが、本実施の形態による構造体Ｓにも、第１の実施の形態で図９及び図１０に示したものと同様のＰＣＢホルダー、プリント基板、バスバー、トップカバー、チューブ状カバー、端子カバー、背面カバーが取り付けられ、これらの部材と構造体Ｓとにより、本実施の形態による電池パック２０が構成される。プリント基板及びトップカバーに、異常発熱によって生じたガス・煙を排出するための孔が設けられる点も、第１の実施の形態による電池パック２０と同様である。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態による電池パック２０によれば、ｙ方向に隣接する薄型セル２間での熱伝導を断熱部材（断熱部材５及び樹脂ホルダー７）によって抑えつつ、熱伝導部材６によって、異常発熱により生じた熱を速やかに拡散することができる。したがって、いずれかの薄型セル２が異常発熱した場合の異常発熱の伝播を防止することが可能になる。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８０】
１ａ，１ｂ，２０  電池パック
２，２ａ〜２ｅ    薄型セル
３                プラス端子
４                マイナス端子
５，５ａ〜５ｅ    断熱部材
６，６ａ〜６ｄ    熱伝導部材
７，７ａ，７ｂ    樹脂ホルダー
８                タッピングねじ
８ａ，９ａ        熱伝導部材６に設けられた孔
８ｂ，９ｂ        樹脂ホルダー７に設けられた孔
９Ａ              ボルト
９Ｂ              ナット
１０              定置用蓄電池
１１              筐体
１２              バッテリーマネジメントシステム
１３              配線盤
２１              ＰＣＢホルダー
２３              プリント基板
２３ａ，２３ｂ    プリント基板２３に設けられた孔
２４              バスバー
２５              トップカバー
２５ａ            トップカバー２５に設けられた孔
２６              チューブ状カバー
２７              端子カバー
２８              背面カバー
Ｃ                収納部
ＤＣ              ダミーセル
Ｐ                多孔空間
Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ    構造体
Ｓ１              単位構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月21日(2019.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ第１の方向の幅が前記第１の方向と直交する第２の方向の幅及び前記第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向の幅よりも小さい複数の薄型セルを前記第１及び第２の方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、
前記第１の方向に隣接する前記薄型セル間を断熱する断熱部材と、
前記第２の方向に並置された複数の前記薄型セルそれぞれの前記第１の方向を法線方向とする表面に共通に接触する熱伝導部材と、
を含む電池パック。
【請求項２】
前記複数の薄型セルのそれぞれを前記断熱部材及び前記熱伝導部材によって挟み込んでなる構造を有する、
請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記断熱部材は熱絶縁シートを含み、
前記構造は、前記薄型セルを収納可能に構成された収納部を有する樹脂ホルダーと、前記熱伝導部材とによって前記熱絶縁シート及び前記薄型セルを挟み込んでなる構造であり、
前記樹脂ホルダー及び前記熱伝導部材は互いに固定される、
請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記樹脂ホルダーは、前記第２の方向に隣接する前記薄型セルの間に多孔空間を有する、
請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
厚み方向に積層された第１〜第４の薄型セルを含む単位積層体が、前記厚み方向と直交する平面方向に複数配列された電池パックであって、
前記単位積層体は、第１〜第４の熱伝導部材と第１〜第３の断熱部材を含み、
前記第１の薄型セルは、前記第１の熱伝導部材と前記第１の断熱部材に挟まれ、
前記第２の薄型セルは、前記第１の断熱部材と前記第２の熱伝導部材に挟まれ、
前記第３の薄型セルは、前記第３の熱伝導部材と前記第３の断熱部材に挟まれ、
前記第４の薄型セルは、前記第３の断熱部材と前記第４の熱伝導部材に挟まれ、
前記第２の断熱部材は、前記第２の熱伝導部材と前記第３の熱伝導部材に挟まれ、
前記第１〜第４の熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の単位積層体に対して共通の板状部材である、電池パック。
【請求項６】
前記第１の薄型セルと前記第２の薄型セルの間に位置し、前記第１の薄型セルを収容する第１の収容部と、前記第２の薄型セルを収容する第２の収容部とを有する第１の樹脂ホルダーと、
前記第３の薄型セルと前記第４の薄型セルの間に位置し、前記第３の薄型セルを収容する第３の収容部と、前記第４の薄型セルを収容する第４の収容部とを有する第２の樹脂ホルダーと、
前記第１及び第２の熱伝導部材を前記第１の樹脂ホルダーに固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材、前記第２の薄型セル、及び前記第２の熱伝導部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、
前記第３及び第４の熱伝導部材を前記第２の樹脂ホルダーに固定することにより、前記第３の熱伝導部材、前記第３の薄型セル、前記第３の断熱部材、前記第４の薄型セル、及び前記第４の熱伝導部材を含む第２の構造体を形成する第２の固定部材と、
前記第１及び第２の構造体を前記第２の断熱部材に固定する第３の固定部材と、
を含む請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記第１及び第２の固定部材はそれぞれ、前記第１〜第４の熱伝導部材の表面から前記固定部材の端部が突出しないように構成される、
請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
前記単位積層体は、第４及び第５の断熱部材をさらに含み、
前記第１の収容部には、前記第１の断熱部材が収容され、
前記第２の収容部には、前記第４の断熱部材が収容され、
前記第３の収容部には、前記第３の断熱部材が収容され、
前記第４の収容部には、前記第５の断熱部材が収容される、
請求項６又は７に記載の電池パック。
【請求項９】
それぞれ第１の方向の幅が前記第１の方向と直交する第２の方向の幅及び前記第１及び第２の方向のそれぞれと直交する第３の方向の幅よりも小さい複数の薄型セルを前記第１及び第２の方向に沿ってマトリクス状に並べてなる電池パックであって、
前記複数の薄型セルは、第１及び第２の薄型セルを含み、
第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、第１の断熱部材、第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、及び第２の断熱部材が前記第１の方向に沿って順に積層されてなる構造を有し、
前記第１及び第２の熱伝導部材はそれぞれ、前記第２の方向に並置された複数の前記薄型セルそれぞれの前記第１の方向を法線方向とする表面に共通に接触する、
電池パック。
【請求項１０】
前記第１の熱伝導部材を前記第１の断熱部材に固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、
前記第２の熱伝導部材を前記第２の断熱部材に固定することにより、前記第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、前記第２の断熱部材を含む第２の構造体を形成する第２の固定部材と、
前記第１及び第２の構造体を互いに固定する第３の固定部材と、
を含む請求項９に記載の電池パック。
【請求項１１】
厚み方向に積層された第１及び第２の薄型セルと、前記第１の薄型セルと前記第２の薄型セルに挟まれた断熱部材と、前記第１の薄型セルと前記断熱部材に挟まれた第１の熱伝導部材と、前記第２の薄型セルと前記断熱部材に挟まれた第２の熱伝導部材とを含む単位積層体が、前記厚み方向と直交する平面方向に複数配列された電池パックであって、
前記第１及び第２の熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の単位積層体に対して共通の板状部材である、電池パック。
【請求項１２】
前記第１の薄型セルを収容する第１の樹脂ホルダーと、
前記第２の薄型セルを収容する第２の樹脂ホルダーと、を含み、
前記第１及び第２の熱伝導部材と前記断熱部材は、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーの間に配置されている、請求項１１に記載の電池パック。
【請求項１３】
厚み方向と直交する平面方向に配列された複数の第１の薄型セルと、
厚み方向と直交する平面方向に配列された複数の第２の薄型セルと、
前記複数の第１の薄型セルを収容する複数の第１の収容部を有する第１の樹脂ホルダーと、
前記複数の第２の薄型セルを収容する複数の第２の収容部を有する第２の樹脂ホルダーと、
前記複数の第１の収容部の底部と前記複数の第１の薄型セルの間にそれぞれ配置された複数の第１の断熱部材と、
前記複数の第２の収容部の底部と前記複数の第２の薄型セルの間にそれぞれ配置された複数の第２の断熱部材と、
前記複数の第１の収容部を閉塞するよう、前記第１の樹脂ホルダーに固定された第１の熱伝導部材と、
前記複数の第２の収容部を閉塞するよう、前記第２の樹脂ホルダーに固定された第２の熱伝導部材と、を備え、
前記第２の熱伝導部材は、前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーの間に位置する、電池パック。
【請求項１４】
前記第１の熱伝導部材を前記第１の樹脂ホルダーに固定する第１の固定部材と、
前記第２の熱伝導部材を前記第２の樹脂ホルダーに固定する第２の固定部材と、
前記第１の樹脂ホルダーと前記第２の樹脂ホルダーを互いに固定する第３の固定部材と、をさらに備える、請求項１３に記載の電池パック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上記第３の側面による電池パックにおいて、前記第１の熱伝導部材を前記第１の断熱部材に固定することにより、前記第１の熱伝導部材、前記第１の薄型セル、前記第１の断熱部材を含む第１の構造体を形成する第１の固定部材と、前記第２の熱伝導部材を前記第２の断熱部材に固定することにより、前記第２の熱伝導部材、前記第２の薄型セル、前記第２の断熱部材を含む第２の構造体を形成する第２の固定部材と、前記第１及び第２の構造体を互いに固定する第３の固定部材と、を含むこととしてもよい。これによれば、多数の薄型セルを含む電池パックを容易に構成できるようになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図１３（ｃ）は、異常発熱の伝播を防ぐために考えられる構成の他の一例を示す図である。同図に記載の構成も本願の発明者が考えたものであり、本願の出願時点で公知になっているものではない。同図に示す電池パック１００ｃにおいては、４つの薄型セル１０１ａ〜１０１ｄがｘ方向に並置されている。この構造によれば、隣接する薄型セル１０１間の接触面積が図１３（ａ）の場合に比べて小さくなるため、異常発熱の伝播を起きにくくすることができる。一方、図１３（ｂ）の例と同様に、隣接する薄型セル１０１間での熱拡散が起きにくくなるため、異常発熱した薄型セル１０１の温度が図１３（ａ）の例に比べて高くなる。一例では、７００℃近くまで上昇する可能性がある。また、通常は、図１３（ｃ）の電池１００ｃをｙ方向に並置し、より大きな単位で１つの電池パックを構成することになるため、結局のところ、異常発熱の伝播を防ぐことは難しい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
ここで、タッピングねじ８及びボルト９Ａによる固定について、詳しく説明する。図４（ｂ）に示すように、樹脂ホルダー７ａは、ｘ方向に並ぶ７つの収納部Ｃの間の領域に、タッピングねじ８をねじ込むための孔８ｂと、ボルト９Ａを通すための孔９ｂとのいずれかである孔を３つずつ有して構成される。タッピングねじ８をねじ込むための孔８ｂは、図４（ｂ）から理解されるように、ｘｚ平面内における構造体Ｓａの４つの角に１つずつと、中央に２つの計６つが設けられる。他の孔はすべて、図５から理解されるように、ボルト９Ａを通すための孔９ｂである。孔９ｂは、ボルト９Ａを通すために樹脂ホルダー７ａを貫通しているが、孔８ｂは樹脂ホルダー７ａを貫通していない。熱伝導部材６は、孔８ｂと対応する位置に孔８ａを、孔９ｂと対応する位置に孔９ａをそれぞれ有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
以上のような電気的接続を実現するバスバー２４は、図８（ｃ）に示すように、直線的に端子３，４を接続していくという簡単な構成を有している。この構成は、上述したように、すべての薄型セル２の端子３，４が同じ向きで露出するように構造体Ｓａ，Ｓｂのそれぞれを構成し、かつ、構造体Ｓａ内の各薄型セル２のプラス端子３と構造体Ｓｂ内の各薄型セル２のマイナス端子４とがｙ方向に見て重なるように構造体Ｓａ，Ｓｂを積層していることによって可能とされている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
図１２は、本実施の形態による構造体Ｓの全体の外観を示す斜視図である。構造体Ｓは、図１１に示した単位構造体Ｓ１を７つ積層してなる構造を有している。各単位構造体Ｓ１に含まれる薄型セル２は４つであり、したがって、構造体Ｓの全体としては２８個の薄型セル２を含んでいる。図示していないが、本実施の形態による構造体Ｓにも、第１の実施の形態で図９及び図１０に示したものと同様のＰＣＢホルダー、プリント基板、バスバー、トップカバー、チューブ状カバー、端子カバー、背面カバーが取り付けられ、これらの部材と構造体Ｓとにより、本実施の形態による電池パック２０が構成される。プリント基板及びトップカバーに、異常発熱によって生じたガス・煙を排出するための孔が設けられる点も、第１の実施の形態による電池パック２０と同様である。