(57)【要約】【課題】隣り合う二次電池への熱伝導を抑制できる電池パックを提供すること。【解決手段】電池パック１０の電池モジュール３０は、複数の二次電池３１を並設方向Ｙに並設して構成されるとともに、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１の間に配置される断熱シート４１を備える。断熱シート４１は、金属箔４２と、当該金属箔４２の両面に担持されたセラミック系の断熱材層４３とを有する。断熱シート４１の断熱材層４３は並設方向Ｙに隣り合う電池ケース３２に接触している。パックケース１１は、収容空間Ｓに面する熱吸収層２２を上壁２０に備える。熱吸収層２２は、熱暴走した二次電池３１の上部から放出される輻射を吸収する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケース内に電解液及び電極組立体が収容される二次電池を複数有する電池モジュールと、
前記電池モジュールを収容する収容空間を有するパックケースと、を有する電池パックであって、
前記電池モジュールは、複数の前記二次電池を並設方向に並設して構成されるとともに、前記並設方向に隣り合う前記二次電池の間に配置される断熱シートを備え、
前記断熱シートは、金属箔又はカーボンシート製の基材と、当該基材の両面に担持されたセラミック系の断熱材層とを有し、
前記断熱材層は前記並設方向に隣り合う前記電池ケースに接触しており、
前記パックケースは、前記収容空間に面する熱吸収層を前記パックケースの上壁に備え、前記熱吸収層は、前記二次電池の上部から放出される輻射を吸収することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記上壁は外壁面に放熱部を備える請求項１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、電池モジュールと、電池モジュールを収容するパックケースを有する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が複数搭載されている。複数の二次電池は、それら複数の二次電池を並設した状態で接続した電池モジュールとして電池パックのパックケースに収容されている。また、各二次電池の電池ケースには、正極及び負極の積層体である電極組立体、及び電解液が収容されている。
【０００３】
二次電池では、正極と負極との内部短絡や、過充放電などによって、電極組立体の一部が発熱し、この電極組立体の発熱反応が制御不能に繰り返される状態、所謂熱暴走に陥ることがある。熱暴走の発生した二次電池の熱が、並設方向に隣り合う二次電池に伝わることを抑制するため、並設される二次電池同士の間には断熱材が配置されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−２０６６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、二次電池が熱暴走したときに、その熱暴走した二次電池に隣り合う二次電池への熱伝導の抑制には改善の余地がある。
本発明の目的は、二次電池が熱暴走したときに、隣り合う二次電池への熱伝導を抑制でき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】
【０００６】
上記問題点を解決するための電池パックは、電池ケース内に電解液及び電極組立体が収容される二次電池を複数有する電池モジュールと、前記電池モジュールを収容する収容空間を有するパックケースと、を有する電池パックであって、前記電池モジュールは、複数の前記二次電池を並設方向に並設して構成されるとともに、前記並設方向に隣り合う前記二次電池の間に配置される断熱シートを備え、前記断熱シートは、金属箔又はカーボンシート製の基材と、当該基材の両面に担持されたセラミック系の断熱材層とを有し、前記断熱材層は前記並設方向に隣り合う前記電池ケースに接触しており、前記パックケースは、前記収容空間に面する熱吸収層を前記パックケースの上壁に備え、前記熱吸収層は、前記二次電池の上部から放出される輻射を吸収することを要旨とする。
【０００７】
これによれば、電池モジュールのいずれかの二次電池に熱暴走が発生すると、熱暴走した二次電池の熱は、伝導熱として、熱暴走していない二次電池に向けて並設方向に伝わろうとするが、断熱シートの断熱材層によって、熱暴走していない二次電池に伝導熱が伝わることが抑制される。また、熱暴走した二次電池の熱は、輻射熱として、熱暴走していない二次電池に向けて伝わろうとするが、断熱シートの基材によって反射又は吸収され、熱暴走していない二次電池に輻射熱が伝わることが抑制される。
【０００８】
断熱シートによって反射又は吸収されなかった輻射熱を含め、熱暴走した二次電池の上面からは輻射が生じるが、輻射は上壁の熱吸収層に衝突した際に、当該熱吸収層に輻射熱となって吸収され、上壁によって反射する輻射を減らすことができる。その結果、熱暴走した二次電池から生じた輻射が、上壁によって反射して他の二次電池に衝突して輻射熱となることが抑制される。したがって、断熱シートと熱吸収層の併用によって、熱暴走した二次電池から並設方向に隣り合う二次電池への熱伝導を抑制できる。
【０００９】
また、電池パックについて、前記上壁は外壁面に放熱部を備えていてもよい。
これによれば、上壁の熱吸収層によって吸収された輻射熱を放熱部によって大気へ放出でき、上壁の温度上昇を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、隣り合う二次電池への熱伝導を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電池パック全体を示す断面図。
【図２】電池パックを示す部分拡大断面図。
【図３】電池パックを示す斜視図。
【図４】二次電池を示す斜視図。
【図５】作用を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、電池パックを具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１又は図２に示すように、電池パック１０は、四角箱状のパックケース１１と、パックケース１１の内部に収容された電池モジュール３０を有している。
【００１３】
パックケース１１は、上部に開口する四角箱状のケース本体１２と、ケース本体１２の開口部を閉塞する上壁２０と、を有する。パックケース１１は、内部に収容空間Ｓを備える。収容空間Ｓは、ケース本体１２と上壁２０によって区画されている。
【００１４】
パックケース１１のケース本体１２及び上壁２０は鉄鋼製である。上壁２０は、鉄鋼製の金属素地２１と、金属素地２１の表面を被覆する熱吸収層２２とを備える。熱吸収層２２は、金属素地２１の表面を覆う酸化皮膜、所謂、黒皮である。このため、上壁２０の熱吸収層２２は黒色である。また、熱吸収層２２は、収容空間Ｓに面している。また、金属素地２１は、鋳造によって形成されており、金属素地２１の表面は、図示しないが粗面であり、凹凸状である。このため、金属素地２１の凹凸表面を被覆する熱吸収層２２も凹凸状である。
【００１５】
また、上壁２０は、外壁面２４を備える。上壁２０は、外壁面２４よりも上方に突出する放熱部としての放熱フィン２５を複数備える。複数の放熱フィン２５によって、上壁２０の外壁面２４側での表面積が広げられ、電池モジュール３０の放熱性能が高められている。
【００１６】
図３に示すように、本実施形態では、各放熱フィン２５は円柱状である。なお、放熱フィン２５は角柱状でもよいし、楕円柱状でもよい。要は、放熱フィン２５の形状は円柱状に限定されず、任意に変更してもよい。
【００１７】
図１に示すように、電池モジュール３０は、並設方向Ｙに並べられる複数の二次電池３１と、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１の間に配置される断熱シート４１を有する。電池モジュール３０は、並設方向Ｙの両端の二次電池３１の外側に配置されるエンドプレート２６と、一対のエンドプレート２６を貫通するボルト２７と、ボルト２７に螺合されるナット２８とを備える。一対のエンドプレート２６を貫通したボルト２７にナット２８を螺合することにより、複数の二次電池３１は、並設方向Ｙに拘束されている。
【００１８】
図４に示すように、二次電池３１はリチウムイオン二次電池である。二次電池３１は、電池ケース３２を備える。二次電池３１の電池ケース３２は、扁平な四角箱状である。複数の二次電池３１は、パックケース１１の長手方向に、電池ケース３２の厚さ方向が沿うように並べられている。よって、パックケース１１の長手方向と二次電池３１の並設方向Ｙとが一致する。なお、複数の二次電池３１は並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよい。
【００１９】
電池ケース３２には電極組立体３１ａ及び図示しない電解液が収容されている。電極組立体３１ａは正極と負極を備えている。電池ケース３２は、電極組立体３１ａを収容する有底箱状の電池ケース本体３３と、電池ケース本体３３の開口部を閉塞する板状の蓋部３４とから構成されている。蓋部３４には、接続端子３５が設けられている。接続端子３５は、図示しない導電部材を介して電極組立体３１ａに電気的に接続されている。
【００２０】
図２に示すように、断熱シート４１は、基材としての金属箔４２と、金属箔４２の両面に担持された断熱材層４３を有する３層構造である。各断熱シート４１の断熱材層４３は、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１の電池ケース３２外面に接触している。各断熱材層４３は、電池ケース３２の外面と熱的に結合されている。
【００２１】
本実施形態では、金属箔４２はアルミニウム箔である。金属箔４２の表面粗さＲｚは、０より大きく６μｍ以下である。なお、表面粗さＲｚは、金属箔４２の表面を粗さ計で測定した粗さ曲線の一部を基準長さで抜き出し、最も高い部分（最大山高さ）と最も深い部分（最大谷深さ）の和の値で算出する。断熱シート４１の金属箔４２は、上記二次電池３１が熱暴走したときに生じる輻射を反射する。
【００２２】
断熱材層４３は、セラミック系断熱材によって形成されている。セラミック系断熱材としては、例えば、シリカポーラス材が挙げられる。断熱材層４３は、熱暴走した二次電池３１の熱を遮断し、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１への伝熱を抑制する。
【００２３】
次に、電池パック１０の作用を記載する。
二次電池３１では、正極と負極との内部短絡や、過充放電などによって、電極組立体３１ａの一部が発熱し、この電極組立体３１ａの発熱反応が制御不能に繰り返される状態、所謂、熱暴走に陥ることがある。図５のドットハッチングで示す二次電池３１が熱暴走した状態では、二次電池３１の温度は自発的に上昇し続ける。
【００２４】
熱暴走した二次電池３１の熱は、伝導熱として並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１に向かう。なお、以下の説明において、熱暴走した二次電池３１に対し並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１を他の二次電池３１Ａと記載する。
【００２５】
断熱シート４１の断熱材層４３の金属箔４２により、伝導熱が他の二次電池３１Ａに伝わることが抑制される。また、熱暴走した二次電池３１の熱は、輻射熱として他の二次電池３１Ａに向かうが、輻射熱は断熱シート４１の金属箔４２によって反射され、他の二次電池３１Ａに輻射熱が伝わることが抑制される。
【００２６】
断熱シート４１の金属箔４２によって反射された輻射熱を含め、熱暴走した二次電池３１の上面からは、輻射として電磁波が生じるが、輻射は上壁２０の熱吸収層２２に衝突した際に、当該熱吸収層２２に輻射熱となって吸収される。その結果、熱暴走した二次電池３１から生じた輻射が、上壁２０によって反射される量を減らし、反射した輻射によって他の二次電池３１Ａに輻射熱が伝わることが抑制される。したがって、熱暴走した二次電池３１に隣接する他の二次電池３１Ａが熱暴走することを抑制できる。
【００２７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電池パック１０は、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１同士の間に断熱シート４１を備えるとともに、パックケース１１の上壁２０に熱吸収層２２を備える。断熱シート４１の金属箔４２により輻射熱を反射しつつ、断熱材層４３により伝導熱を遮断して、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１に熱暴走した二次電池３１の熱が伝わることを抑制できる。さらに、断熱シート４１によって反射された輻射熱は、熱暴走した二次電池３１の上面から輻射として放出されるが、熱吸収層２２によって輻射熱として吸収され、上壁２０によって反射する輻射を減らすことができる。したがって、断熱シート４１と熱吸収層２２を併用することで、熱暴走した二次電池３１の熱が、並設方向Ｙに隣り合う二次電池３１に伝わることを抑制でき、熱暴走することを抑制できる。
【００２８】
（２）電池パック１０は、パックケース１１の上壁２０に複数の放熱フィン２５を備える。このため、熱吸収層２２によって吸収した輻射熱を放熱フィン２５によって大気に放出しやすくなり、上壁２０の温度上昇を抑制できる。
【００２９】
（３）断熱シート４１の基材としてアルミニウム箔製の金属箔４２を用い、その金属箔４２の表面粗さを０より大きくし、６μｍ以下とした。このため、金属箔４２により、輻射熱を反射しやすくしている。
【００３０】
本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○  断熱シート４１の基材は、金属箔４２の代わりにカーボンシートを用いてもよい。このように構成した場合、熱暴走した二次電池３１の熱は、伝導熱として並設方向Ｙに隣り合う、熱暴走していない二次電池３１に向けて伝わっていくが、断熱シート４１の断熱材層４３によって、熱暴走していない二次電池３１に伝導熱が伝わることが抑制される。また、熱暴走した二次電池３１の熱は、輻射熱として並設方向Ｙに隣り合う、熱暴走していない二次電池３１に向けて伝わっていくが、断熱シート４１のカーボンシートによって吸収され、熱暴走していない二次電池３１に輻射熱が伝わることが抑制される。
【００３１】
○  熱吸収層２２は、上壁２０以外に設けてもよく、ケース本体１２の内壁面に設けてもよい。
○  熱吸収層２２は、金属素地２１の表面に塗装によって黒色の被膜を形成して構成してもよい。被膜としては、カチオン系塗料としてのエポキシ樹脂を主成分とする塗料であってもよいし、アクリル樹脂を主成分とする塗料であってもよい。
【００３２】
○  金属素地２１の表面は凹凸状でなく、平坦面であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記パックケースは金属製であり、前記熱吸収層は、金属素地の表面を覆う酸化皮膜である。
【００３３】
（２）前記熱吸収層は黒色である。
（３）前記熱吸収層は前記金属素地の全面を覆う。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ…収容空間、Ｙ…並設方向、１０…電池パック、１１…パックケース、２０…上壁、２２…熱吸収層、２４…外壁面、２５…放熱部としての放熱フィン、３０…電池モジュール、３１…二次電池、３１ａ…電極組立体、３２…電池ケース、４１…断熱シート、４２…基材としての金属箔、４３…断熱材層。
【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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