(57)【要約】【課題】  特定の蓄電素子が発熱したとしても、隣り合って配置された他の蓄電素子に熱が伝達されるのを抑制することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】  第１の発明である蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子（１０）と、所定方向で隣り合う蓄電素子の間に配置された仕切り部材（２０）と、を有する。仕切り部材は、熱硬化性樹脂で形成されたスペーサ（２２）を含んでいる。第２の発明である蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子（１０）と、所定方向で隣り合う蓄電素子の間に配置された仕切り部材（５０）と、を有する。仕切り部材は、未硬化状態の熱硬化性樹脂で形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、
前記所定方向で隣り合う前記蓄電素子の間に配置された仕切り部材と、を有し、
前記仕切り部材は、熱硬化性樹脂で形成されたスペーサを有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記スペーサの両端部は、前記所定方向で隣り合う前記蓄電素子に接触していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記仕切り部材の母材は、前記スペーサを保持し、温度上昇に応じて溶融可能な材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記母材が蝋で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、
前記所定方向で隣り合う前記蓄電素子の間に配置された仕切り部材と、を有し、
前記仕切り部材は、未硬化状態の熱硬化性樹脂で形成されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項６】
前記仕切り部材は、未硬化状態の熱硬化性樹脂中に残存する揮発成分を有することを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記仕切り部材は、無機粒子を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記無機粒子は、水を吸着可能な物質、水酸化物および水和物のうち、すくなくとも１つであることを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記仕切り部材は、前記蓄電素子との間で熱交換を行うための熱交換媒体が移動する通路を形成することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記複数の蓄電素子を互いに近づける方向に作用する力により、前記蓄電素子および前記仕切り部材を支持する支持構造を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電素子が仕切り部材を挟んだ状態で一方向に並べて配置された蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力源として、二次電池を用いる場合には、複数の二次電池（単電池）で構成された電池モジュールを車両に搭載している。具体的には、電池モジュールを構成する複数の二次電池を電気的に直列に接続することにより、車両の走行に必要なエネルギを出力できるようにしている。ここで、電池モジュールとしては、複数の二次電池を一方向に並べて配置したものがある。具体的には、複数の角形の二次電池を、仕切り板を挟んで並べるとともに、複数の二次電池および仕切り板を、配列方向における両端からエンドプレートによって挟むようにしている。
【特許文献１】特開２００４−３６２８７９号公報（段落０００７−００１０、図１）
【特許文献２】特開２００２−４２７５３号公報
【特許文献３】特開２００２−１３４０７８号公報
【特許文献４】特開２０００−３２３１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数の二次電池を並べて配置した構成では、例えば、特定の二次電池が過充電等によって発熱したときに、この熱が、特定の二次電池と隣り合って配置された他の二次電池にも伝達されてしまうことがある。ここで、複数の二次電池を、仕切り板を挟んで配置した構成では、特定の二次電池で発生した熱が、仕切り板を介して他の二次電池に伝達されてしまうことがある。また、二次電池からの熱を受けた仕切り板が溶けてしまうことがある。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の集合電池では、隣り合って配置された電池の間に、仕切り板としての断熱部材を配置することにより、発熱状態となった電池の熱が他の電池に伝達するのを抑制するようにしている。そして、断熱部材として、ポリプロピレンといった樹脂を用いている。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、発熱状態となった電池の温度によっては、樹脂で形成された断熱部材が溶けてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、複数の蓄電素子が並んで配置された構成において、特定の蓄電素子が発熱したとしても、隣り合って配置された他の蓄電素子に熱が伝達されるのを抑制することができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明である蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、所定方向で隣り合う蓄電素子の間に配置された仕切り部材と、を有する。そして、仕切り部材は、熱硬化性樹脂で形成されたスペーサを有する。
【０００７】
ここで、スペーサの両端部を、所定方向で隣り合う蓄電素子に接触させておけば、スペーサを用いて、蓄電素子の間隔を維持することができる。また、仕切り部材の母材として、スペーサを保持し、温度上昇に応じて溶融可能な材料で形成することができる。このように仕切り部材の母材を溶融可能な材料で形成することで、蓄電素子が発熱したときに、母材を積極的に溶融させることができる。そして、母材の融解熱（潜熱）によって、蓄電素子からの熱を吸収することができ、他の蓄電素子に熱が伝達されるのを抑制することができる。
【０００８】
仕切り部材の母材としては、例えば、蝋（ワックス）を用いることができる。蝋を用いれば、蓄電素子から発生した熱によっては、仕切り部材の全体を容易に溶融させることができる。すなわち、仕切り部材の全体を融解させることにより、蓄電素子で発生した熱を効率良く吸収することができる。ここで、仕切り部材にはスペーサが含まれているため、仕切り部材の母材のすべてが溶融しても、蓄電素子の間にはスペーサが残ったままとなる。すなわち、スペーサによって、蓄電素子の間隔を維持することができる。
【０００９】
本願第２の発明である蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、所定方向で隣り合う蓄電素子の間に配置された仕切り部材と、を有する。そして、仕切り部材を、未硬化状態の熱硬化性樹脂で形成している。
【００１０】
ここで、仕切り部材には、未硬化状態の熱硬化性樹脂中に残存する揮発成分が含まれている。これにより、仕切り部材が蓄電素子からの熱を受けたときに、揮発成分が気化することにより、蓄電素子からの熱を吸収することができる。そして、他の蓄電素子に対して熱が伝達されるのを抑制することができる。
【００１１】
熱硬化性樹脂を未硬化状態にすれば、重合反応（硬化反応）が行われていない部分、例えば、モノマーが仕切り部材内に残存し、揮発成分となりうる。また、熱硬化性樹脂として、脱水縮合による重合反応を行う材料、例えば、フェノール樹脂を用いた場合には、未硬化状態において、揮発成分としての水分が仕切り部材内に残存することになる。
【００１２】
一方、仕切り部材に、無機粒子を含ませることができる。これにより、仕切り部材の強度を向上させることができる。そして、無機粒子としては、水を吸着可能な物質、水酸化物および水和物のうち、すくなくとも１つを用いることができる。ここで、無機粒子に水を吸着させておけば、水を気化させることにより、蓄電素子からの熱を吸収することができる。同様に、水酸化物や水和物を用いても、水を気化させて、蓄電素子からの熱を吸収することができる。また、無機粒子を中空粒子として構成すれば、仕切り部材内に空気層を形成することができる。このように仕切り部材内に空気層を形成しておくことで、仕切り部材を介した熱の伝達を抑制し易くすることができる。
【００１３】
本願第１および第２の発明において、蓄電素子との間で熱交換を行うための熱交換媒体が移動する通路を、仕切り部材に形成することができる。これにより、熱交換媒体を蓄電素子に接触させて、蓄電素子の温度調節を行うことができる。ここで、熱交換媒体としては、例えば、空気を用いることができる。また、複数の蓄電素子を互いに近づける方向に作用する力により、蓄電素子および仕切り部材を支持する支持機構を設けることができる。これにより、複数の蓄電素子を一体として取り扱うことができる。
【００１４】
なお、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、所定方向で隣り合う蓄電素子の間に配置された仕切り部材と、を有する蓄電装置において、仕切り部材を多孔質体で構成するとともに、仕切り部材に無機粒子を含ませることができる。ここで、仕切り部材を多孔質体で構成することにより、仕切り部材内に空気層を形成することができ、仕切り部材を介した熱の伝達を抑制することができる。そして、多孔質体の孔部の大きさを調節すれば、熱伝達を抑制する性能（断熱性）を異ならせることができる。また、仕切り部材に無機粒子を含ませることにより、仕切り部材の機械的強度を確保することができる。例えば、蓄電素子が発熱によって膨張しても、蓄電素子からの負荷に耐えうる強度を仕切り部材に持たせることができる。
【００１５】
また、無機粒子として、中空粒子を用いることができる。中空粒子を用いることにより、粒子内にも空気層を形成することができ、仕切り部材を介した熱の伝達を抑制することができる。ここで、中空粒子に関するパラメータを調節することにより、仕切り部材の機械的強度や断熱性を調節することができる。中空粒子に関するパラメータとしては、例えば、中空粒子の外径、中空粒子における中空部の大きさ（体積）、中空粒子におけるシェル部の厚さといったものがある。
【発明の効果】
【００１６】
本願第１の発明によれば、蓄電素子の間に配置される仕切り部材が、熱硬化性樹脂で形成されたスペーサを有しているため、仕切り部材が蓄電素子からの熱を受けて溶融しても、スペーサを用いて蓄電素子の間隔を確保することができる。これにより、発熱状態にある蓄電素子の熱が他の蓄電素子に伝達されてしまうのを抑制することができる。
【００１７】
本願第２の発明では、仕切り部材を熱硬化性樹脂で形成しているため、仕切り部材が蓄電素子からの熱を受けても、仕切り部材を挟む蓄電素子の間隔を確保することができる。また、熱硬化性樹脂を未硬化状態とすることにより、硬化反応に寄与していない成分を仕切り部材内に残しておくことができ、この成分を用いて蓄電素子からの熱を吸収することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１である電池モジュール（蓄電装置）について、図１を用いて説明する。ここで、図１は、本実施例の電池モジュールの側面図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸であり、Ｚ軸は、重力方向に相当する軸である。図１以外の他の図面においても同様である。
【００２０】
電池モジュール１は、複数の単電池（蓄電素子）１０を有している。複数の単電池１０は、Ｘ方向において並んで配置されており、Ｘ方向で隣り合う２つの単電池１０の間には、仕切り板２０が配置されている。なお、本実施例では、図１に示すように、電池モジュール１の一端（図１の右端）に位置する単電池１０と後述するエンドプレート４０との間にも、仕切り板２０が配置されている。
【００２１】
単電池１０としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。
【００２２】
各単電池１０は、電池ケースと、電池ケース内に収容される発電要素（不図示）とで構成されている。本実施例において、電池ケースは、金属で形成されている。発電要素は、充放電を行うことができる要素であり、公知の構成を適宜用いることができる。具体的には、正極素子と、電解液を含むセパレータと、負極素子とを、この順に積層することによって、発電要素を構成することができる。正極素子および負極素子はそれぞれ、集電板と、集電板の表面に形成された活物質層とで構成することができる。活物質は、正極および負極に応じた材料が用いられる。
【００２３】
各単電池１０の上部には、正極端子（電極端子）１１および負極端子（電極端子）１２が設けられている。すなわち、正極端子１１および負極端子１２は、Ｙ方向に並んで配置されており、図１では、各単電池１０における一方の電極端子だけを示している。正極端子１１は、上述した発電要素の正極素子と電気的および機械的に接続されている。また、負極端子１２は、上述した発電要素の負極素子と電気的および機械的に接続されている。
【００２４】
単電池１０の正極端子１１は、隣り合って配置された他の単電池１０における負極端子１２と、バスバー３０を介して電気的に接続されている。また、単電池１０の負極端子１２は、隣り合って配置された他の単電池１０における正極端子１１と、バスバー３０を介して電気的に接続されている。そして、電池モジュール１を構成する複数の単電池１０は電気的に直列に接続されている。
【００２５】
ここで、複数の単電池１０のうち、１つの単電池１０における正極端子１１は、電池モジュール１の総プラス端子となる。また、他の１つの単電池１０における負極端子１２は、電池モジュール１の総マイナス端子となる。なお、単電池１０の数は、適宜設定することができる。具体的には、電池モジュール１から所望の出力を得ようとする場合には、この出力値（電圧値）に基づいて単電池１０の数を設定することができる。
【００２６】
なお、不図示ではあるが、各単電池１０の上部に、安全弁を設けることができる。この安全弁は、単電池１０の内部（発電要素）から発生したガスを単電池１０の外部に排出させるために用いられる。ここで、単電池１０を過充電等した場合には、単電池１０の発電要素から高温のガスが発生するおそれがある。そこで、ガスによる単電池１０（電池ケース）の膨張等を防止するために、安全弁を介して、単電池１０の外部にガスを排出させることができる。
【００２７】
安全弁としては、破壊型の弁又は、復帰型の弁を用いることができる。破壊型の弁とは、閉じ状態から開き状態に変形して、元の状態に戻らない弁である。例えば、単電池１０の外装を構成する電池ケースに、凹部を形成することにより、破壊型の弁を構成することができる。一方、復帰型の弁とは、単電池１０の内部および外部における圧力の差に応じて、閉じ状態および開き状態の間で変化する弁である。例えば、バネを用いることにより、復帰型の弁を構成することができる。
【００２８】
単電池１０は、角形に形成されており、６つの面を有している。具体的には、単電池１０は、上面、下面、２つの第１側面および２つの第２側面を有している。第１側面とは、単電池１０のうちＹ−Ｚ平面を構成する側面であり、第２側面とは、単電池１０のうちＸ−Ｚ平面を構成する側面である。単電池１０の第１側面は、仕切り板２０に接触している。
【００２９】
ここで、電池モジュール１を構成する複数の単電池１０のうち、Ｘ方向における他端（図１の左端）に位置する単電池１０については、２つの第１側面のうち、一方の第１側面だけが仕切り板２０に接触している。そして、他方の第１側面は、後述するエンドプレート４０に接触している。
【００３０】
仕切り板２０は、複数の突起部２１を有している。各突起部２１は、Ｙ方向に延びており、複数の突起部２１は、Ｚ方向に関して、所定の間隔を空けた状態で配置されている。本実施例において、仕切り板２０は、蝋（ワックス）で形成されている。蝋とは、高級脂肪酸と高級一価アルコールとのエステルである。また、蝋は絶縁性を有する材料であるため、仕切り板２０を挟む２つの単電池１０を絶縁状態にすることができる。ここで、図２Ａには、Ｘ方向から見たときの仕切り板２０の正面図を示し、図２Ｂには、図２ＡのＡ−Ａ断面図を示す。なお、突起部２１の形状および数は、適宜設定することができる。すなわち、突起部２１により、後述する熱交換媒体の移動スペースを形成することができればよい。
【００３１】
また、仕切り板２０の内部には、複数のスペーサ２２が配置されている。言い換えれば、仕切り板２０の母材に、複数のスペーサ２２が埋め込まれており、仕切り板２０の母材は、各スペーサ２２を保持している。各スペーサ２２は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、Ｘ方向に延びて柱状に形成されており、仕切り板２０の突起部２１内に配置されている。そして、各突起部２１には、複数（４つ）のスペーサ２２がＹ方向に並んで配置されている。
【００３２】
スペーサ２２は、熱硬化性樹脂で形成されており、スペーサ２２の両端は、仕切り板２０の表面に露出している。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミドといったものがある。
【００３３】
仕切り板２０は、２つの単電池１０によって挟まれており、突起部２１の先端は、一方の単電池１０における第１側面に接触している。また、仕切り板２０のうち、突起部２１が形成された面とは反対側の面は、他方の単電池１０における第１側面に接触している。なお、電池モジュール１の一端に位置する仕切り板２０は、単電池１０およびエンドプレート４０に接触している。ここで、仕切り板２０の表面には、スペーサ２２の両端が露出しているため、スペーサ２２の両端も単電池１０に接触している。
【００３４】
突起部２１が単電池１０の第１側面に接触することにより、単電池１０の第１側面および仕切り板２０の間には、スペースＳが形成される。このスペースＳは、熱交換媒体（不図示）を移動させるための流路となる。図２Ａの点線で示す矢印は、熱交換媒体の移動方向を示している。
【００３５】
単電池１０は、充放電によって発熱することがある。また、単電池１０は、所定の温度範囲内において所望の電池特性（充放電に関する特性）を示し、所定の温度範囲を外れる場合には、電池特性が劣化してしまうことがある。そこで、単電池１０の温度状態に応じて、単電池１０を温めたり、冷やしたりする必要がある。具体的には、電池モジュール１に対して、空気等といった熱交換媒体（気体）を供給することにより、単電池１０の温度を調節することができる。
【００３６】
上述したスペースＳに熱交換媒体を移動させると、熱交換媒体が単電池１０と接触することにより、単電池１０との間で熱交換が行われる。これにより、単電池１０の温度を調節することができる。すなわち、単電池１０が発熱している場合には、冷えた熱交換媒体を単電池１０に接触させることにより、単電池１０の温度上昇を抑制することができる。また、単電池１０が冷えている場合には、温められた熱交換媒体を単電池１０に接触させることにより、単電池１０の温度低下を抑制することができる。
【００３７】
図１において、電池モジュール１のうち、Ｘ方向における両端には、一対のエンドプレート（支持構造の一部）４０が配置されている。エンドプレート４０は、樹脂で形成されている。一方のエンドプレート４０は、単電池１０と接触しており、他方のエンドプレート４０は、仕切り板２０と接触している。また、一対のエンドプレート４０には、Ｘ方向に延びる拘束部材（支持構造の一部）４１が固定されている。具体的には、拘束部材４１の一端が、ボルト４２を介して一方のエンドプレート４０に固定され、拘束部材４１の他端が、ボルト４２を介して他方のエンドプレート４０に固定されている。
【００３８】
本実施例では、電池モジュール１の上面に、２つの拘束部材４１を配置しているとともに、電池モジュール１の下面に２つの拘束部材４１を配置している。図１では、電池モジュール１の上面および下面のそれぞれに配置される一方の拘束部材４１だけを示している。拘束部材４１としては、金属や樹脂で形成することができる。金属で形成された拘束部材４１を用いる場合には、拘束部材４１を単電池１０から離して配置することが好ましい。
【００３９】
上述した構成により、Ｘ方向に並べられた複数の単電池１０および仕切り板２０には、一対のエンドプレート４０から図１の矢印Ｆで示す力が作用している。力Ｆは、一対のエンドプレート４０が複数の単電池１０および仕切り板２０を挟んで支持するための力となる。各単電池１０は、力Ｆを受けることにより、仕切り板２０やエンドプレート４０に接触する。
【００４０】
ここで、複数の単電池１０を支持するための構造は、図１に示す構造に限るものではない。すなわち、複数の単電池１０に対して、図１の矢印Ｆで示す力を作用させるものであれば、いかなる構造であってもよい。具体的には、拘束部材４１の形状や数、拘束部材４１を配置する位置を適宜変更することができる。また、本実施例では、電池モジュール１の他端において、単電池１０およびエンドプレート４０を接触させているが、単電池１０およびエンドプレート４０の間に仕切り板２０を配置してもよい。
【００４１】
上述した電池モジュール１は、パックケース（不図示）に収容される。これにより、電池パックが構成される。ここで、電池モジュール１は、パックケースに固定されている。なお、パックケース内において、複数の電池モジュール１を並べて配置することもできる。
【００４２】
電池パックは、車両に搭載することができる。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、動力源としての電池パックに加えて、内燃機関や燃料電池といった他の動力源も備えた車である。また、電気自動車は、電池パックの出力だけを用いて走行する車である。
【００４３】
本実施例の電池パックは、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。具体的には、電池パック（電池モジュール１）を、ケーブルを介してインバータに接続し、インバータを介して、車両の走行に用いられるモータを駆動することができる。ここで、電池パックの出力を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって昇圧してからインバータに供給することもできる。また、車両の制動時において、ジェネレータによって生成された電力を、インバータを介して電池パックに供給することにより、充電を行うことができる。なお、車両の外部から電力の供給を受けることにより、充電を行うこともできる。
【００４４】
次に、本実施例の電池モジュール１において、単電池１０が発熱したときの動作について説明する。
【００４５】
電池モジュール１を構成する複数の単電池１０のうち、いずれか１つの単電池１０が発熱すると、この単電池１０と接触する仕切り板２０の温度も上昇する。特に、単電池１０内の発電要素からガスが発生する場合には、単電池１０の温度が過度に上昇することがある。ここで、仕切り板２０は、温度上昇に応じて溶融するようになっている。すなわち、仕切り板２０の温度が、仕切り板２０の母材を形成する材料（本実施例では蝋）の融点よりも高くなると、仕切り板２０が溶け出すようになっている。
【００４６】
本実施例において、仕切り板２０の母材は、電池モジュール１（単電池１０）が通常の使用状態（充放電状態）である場合には、形状が維持されるようになっている。すなわち、仕切り板２０の母材を形成する材料の融点は、通常の使用状態における単電池１０の温度や環境温度よりも高くなっている。ここで、通常の使用状態とは、所定の充電容量（ＳＯＣ：State of Charge）の範囲内において充放電を行う場合である。一方、仕切り板２０の母材を形成する材料の融点は、過充電等によって異常状態となった単電池１０の温度よりも低くなっている。これにより、単電池１０が異常状態となって単電池１０の温度が過度に上昇したときにのみ、仕切り板２０の母材を溶融させることができる。
【００４７】
仕切り板２０の母材の少なくとも一部を溶融させることにより、単電池１０からの熱を吸収することができる。すなわち、単電池１０で発生した熱エネルギを、仕切り板２０の母材を溶融させるエネルギとして用いることができ、単電池１０からの熱エネルギを吸収することができる。したがって、他の単電池１０に熱が伝達してしまうのを抑制することができる。特に、本実施例のように、仕切り板２０の母材を蝋で形成すれば、仕切り板２０の母材を溶融させやすくすることができ、単電池１０で発生した熱エネルギを効率良く吸収することができる。
【００４８】
一方、仕切り板２０の内部に配置されたスペーサ２２は、熱硬化性樹脂で形成されているため、単電池１０からの熱が加わっても、溶融することはない。ここで、仕切り板２０の母材のすべてが溶融すると、図３に示すように、Ｘ方向で隣り合う単電池１０の間には、スペーサ２２だけが存在することになる。図３は、電池モジュール１の一部の構成を示す側面図であり、仕切り板２０の母材のすべてが溶融した状態を示している。
【００４９】
スペーサ２２を挟む２つの単電池１０には、力Ｆが常に作用しているため、各スペーサ２２は、隣り合う単電池１０の間において、位置を変えることなく、元の状態を維持している。すなわち、本実施例では、スペーサ２２の両端部を仕切り板２０の表面で露出させて単電池１０に接触させているため、仕切り板２０の母材が溶融しても、スペーサ２２は、元の状態のままであり、隣り合う単電池２０の間隔を維持することができる。また、スペーサ２２を用いることにより、仕切り板２０の強度を確保することができる。さらに、仕切り板２０の母材が溶けることにより、単電池１０の間に所定のスペース（空気層）を形成することができる。
【００５０】
単電池１０の間に空気層を形成することにより、異常状態にある単電池１０の熱が、他の単電池１０に伝達されるのを抑制することができる。そして、異常状態にある単電池１０の熱が他の単電池１０に伝達するのを抑制することにより、他の単電池１０が連鎖的に発熱するのを抑制することができる。
【００５１】
また、単電池１０の間には、柱状のスペーサ２２が位置しているだけなので、Ｙ−Ｚ平面内の複数の方向において、空気の移動経路を確保することができる。これにより、異常状態にある単電池１０の熱を、複数の方向に拡散させることができ、他の単電池１０に熱が伝達してしまうのを抑制することができる。特に、本実施例のように、仕切り板２０の母材を蝋で形成しておけば、仕切り板２０の母材のすべてを容易に溶かすことができ、単電池１０の間において、空気の移動経路を複数形成させることができる。
【００５２】
本実施例において、仕切り板２０の母材を形成する材料は、蝋に限るものではなく、単電池１０の温度上昇に伴って、溶融するものであればよい。すなわち、単電池１０が異常状態となったときの温度において、溶融する材料であればよい。例えば、仕切り板２０の母材を、熱可塑性樹脂で形成することができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンといったものがある。
【００５３】
一方、スペーサ２２の数や形状、スペーサ２２を配置する位置は、適宜設定することができる。すなわち、スペーサ２２を用いることにより、単電池１０の間隔を確保できればよい。例えば、スペーサ２２を球状に形成することができる。スペーサ２２を球状に形成しておけば、一対のエンドプレート４０が互いに異なる方向、例えば、Ｚ−Ｙ平面内の相反する方向に変位してしまうことがあっても、単電池１０の間隔を維持することができる。また、単電池１０には力Ｆ（図１参照）が常に作用しているため、スペーサ２２を球状に形成しても、スペーサ２２が落下してしまうことはない。
【００５４】
また、本実施例では、スペーサ２２の両端を仕切り板２０の表面に露出させているが、これに限るものではない。例えば、スペーサ２２の一端だけを仕切り板２０の表面に露出させたり、スペーサ２２のすべてを仕切り板２０の母材に埋め込むようにしたりすることができる。このように構成しても、仕切り板２０の母材が溶融することにより、スペーサ２２が単電池１０に接触するようになり、単電池１０の間隔を確保することができる。
【００５５】
さらに、本実施例の電池モジュール１では、拘束部材４１およびエンドプレート４０を用いて、複数の単電池１０に対して力Ｆを作用させているが、これに限るものではない。すなわち、力Ｆが作用していない構成であっても、本発明を適用することができる。具体的には、仕切り板２０が２つの単電池１０で挟まれた状態で単電池１０に接触していれば、単電池１０からの熱を受けて仕切り板２０を溶融させることができる。
【００５６】
なお、仕切り板２０の母材を熱硬化性樹脂で形成すれば、仕切り板２０が溶けることはなく、単電池１０の間隔を維持することができる。しかし、この場合には、異常状態にある単電池１０の熱が、仕切り板２０を介して他の単電池１０に伝達されてしまう。一方、仕切り板２０の母材を省略して、スペーサ２２だけを用いることも考えられる。しかし、この場合には、単電池１０の間に複数のスペーサ２２を配置することが困難になってしまう。すなわち、電池モジュールの製造工程が複雑になってしまう。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明の実施例２である電池モジュールについて、図４を用いて説明する。図４は、本実施例の電池モジュールにおける一部の構成を示す側面図である。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【００５８】
本実施例では、仕切り板２０の構成が、実施例１と異なっている。本実施例の仕切り板５０は、実施例１の仕切り板２０と同一形状に形成されているが、仕切り板５０の全体が熱硬化性樹脂で形成されている。ここで、仕切り板５０は、Ｙ方向に延びる複数の突起部５１を有しており、Ｚ方向で隣り合う突起部５１の間には、熱交換媒体を移動させるためのスペースＳが形成されている。
【００５９】
本実施例において、仕切り板５０を形成する熱硬化性樹脂は、未硬化状態となっている。未硬化状態とは、硬化反応（重合反応）が行われていない部分を含む状態をいう。言い換えれば、熱硬化性樹脂の一部を硬化させる前に、硬化反応を停止させた状態をいう。
【００６０】
熱硬化性樹脂を硬化させて成形処理を行う際の成形条件を変更することにより、熱硬化性樹脂が未硬化状態である仕切り板５０を成形することができる。上記成形条件としては、熱処理温度（硬化温度）、熱処理時間（硬化時間）、熱処理時の雰囲気といったものが挙げられる。そして、これらのパラメータを変更することにより、熱硬化性樹脂が未硬化状態となる仕切り板５０を成形することができる。具体的には、熱処理温度を低くしたり、熱処理時間を短くしたりすることができる。成形条件の変更は、熱硬化性樹脂の硬化度に応じて適宜設定することができる。
【００６１】
熱硬化性樹脂が未硬化状態である仕切り板５０には、重合した熱硬化性樹脂の成分と、重合していない熱硬化性樹脂の成分とが含まれる。そして、重合していない熱硬化性樹脂の成分としては、例えば、モノマーがある。
【００６２】
本実施例において、電池モジュール１を構成する複数の単電池１０のうち、いずれかの単電池１０が異常状態となって発熱すると、この単電池１０と接触する仕切り板５０に熱が伝達される。ここで、仕切り板５０には、未硬化反応に伴って、揮発成分が残存しているため、単電池１０からの熱を受けた揮発成分が気化することになる。すなわち、揮発成分の気化熱によって、単電池１０からの熱を吸収することができる。
【００６３】
ここで、揮発成分としては、上述したモノマーがある。また、熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂を用いた場合には、脱水縮合による重合反応によって水が生成されるため、この水分を揮発成分とすることができる。
【００６４】
また、仕切り板５０を形成する熱硬化性樹脂は未硬化状態となっているため、単電池１０からの熱を受けることにより、硬化反応が進むことがある。すなわち、熱硬化性樹脂が未硬化状態から硬化状態に変化することがあり、この工程において、単電池１０からの熱を吸収することもある。このように単電池１０からの熱を吸収することにより、他の単電池１０に熱が伝達されるのを抑制することができる。そして、複数の単電池１０に熱が伝達されることにより、複数の単電池１０が連鎖的に発熱してしまうのを抑制することができる。
【００６５】
さらに、仕切り板５０は、熱硬化性樹脂で形成されているため、単電池１０からの熱を受けても、溶融することはなく、仕切り板５０を挟む単電池１０の間隔を維持することができる。
【００６６】
次に、本実施例の変形例である電池モジュールについて、図５を用いて説明する。図５は、本実施例の変形例である電池モジュールにおける一部の構成を示す断面図である。本変形例では、本実施例で説明した仕切り板５０内に無機粒子５２を含ませている。すなわち、本変形例の仕切り板５０は、未硬化状態の熱硬化性樹脂で形成された母材と、母材中に分散された無機粒子５２とで構成されている。
【００６７】
ここで、仕切り板５０を成形する前に、熱硬化性樹脂中に無機粒子５２を分散させておき、無機粒子５２を含む熱硬化性樹脂を用いて仕切り板５０を成形することができる。このように無機粒子５２を用いることにより、仕切り板５０の強度を向上させることができる。ここで、単電池１０内の発電要素からガスが発生して、単電池１０が膨張してしまう場合には、単電池１０から過度の負荷を受けるおそれがあるため、仕切り板５０の強度を確保しておく必要がある。
【００６８】
無機粒子５２の材料としては、仕切り板５０に強度を持たせる観点に基づいて、適宜選択することができる。例えば、無機粒子５２として、シリカ、アルミナ、ジルコニアといったセラミックスを用いることができる。
【００６９】
ここで、無機粒子５２の表面に水酸基を持たせておけば、複数の無機粒子５２における水酸基が縮合反応することにより、水を生成することができる。また、仕切り板５０を形成する熱硬化性樹脂に水酸基が含まれていれば、重合していない熱硬化性樹脂の成分（水酸基を含む）と、無機粒子５２の水酸基との間で縮合反応が起こり、水を生成することができる。
【００７０】
また、無機粒子５２として、水を吸着しやすい物質、水酸化物、水和物といったものを用いることができる。水を吸着しやすい物質としては、例えば、シリカゲルを用いることができる。水酸化物としては、例えば、β−ＦｅＯＯＨやＺｎ（ＯＨ）２を用いることができる。水酸化物としての無機粒子５２を用いれば、熱分解によって水を生成することができる。例えば、下記の反応式によって水を生成することができる。
β−ＦｅＯＯＨ  →  α−Ｆｅ２Ｏ３  ＋  Ｈ２Ｏ
Ｚｎ（ＯＨ）２  →  ＺｎＯ  ＋  Ｈ２Ｏ
【００７１】
上述したように、水を生成すれば、異常状態にある単電池１０の熱が仕切り板５０に伝達しても、水分を気化させることにより、単電池１０からの熱を吸収することができる。これにより、異常状態にある単電池１０の熱が他の単電池１０に伝達されるのを抑制することができる。そして、複数の単電池１０が連鎖的に発熱してしまうのを抑制することができる。ここで、無機粒子５２として、水を吸着しやすい物質や水和物を用いれば、単電池１０から伝達された熱によって水を気化させることができる。
【実施例３】
【００７２】
次に、本発明の実施例３である電池モジュールについて、図６を用いて説明する。図６は、本実施例の電池モジュールにおける一部の構成を示す断面図である。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
【００７３】
本実施例では、仕切り板の構成が、実施例１と異なっている。本実施例の仕切り板６０は、実施例１の仕切り板２０と同一形状に形成されているが、仕切り板６０に中空粒子６２が含まれている。ここで、仕切り板６０は、Ｙ方向に延びる複数の突起部６１を有しており、Ｚ方向で隣り合う突起部６１の間には、熱交換媒体を移動させるためのスペースＳが形成されている。
【００７４】
中空粒子６２は、無機材料で形成されており、図７に示すように、中空部６２ａおよびシェル部６２ｂを有している。中空部６２ａは、シェル部６２ｂで囲まれた空気層となっている。中空粒子６２を形成する無機材料としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニアを用いることができる。また、中空粒子６２は、例えば、噴霧熱分解法やテンプレート法によって製造することができる。ここで、噴霧熱分解法とは、金属塩溶液を高温の炉内に噴霧して、熱分解、反応、合成又は焙焼を行わせることにより、中空粒子を製造する方法である。また、テンプレート法とは、コアとなる物質に対してシェル部の原料を析出させた後に、コアを除去することにより、中空粒子を製造する方法である。
【００７５】
本実施例において、仕切り板６０の母材としては、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンといったものがある。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミドといったものがある。ここで、仕切り板６０の母材として、熱硬化性樹脂を用いた場合には、実施例２で説明したように、熱硬化性樹脂を未硬化状態とすることができる。
【００７６】
本実施例では、中空粒子６２を用いることにより、中空粒子６２の内部に空気層（中空部６２ａ）を形成することができる。これにより、空気層を用いて熱の伝達を抑制することができる。例えば、仕切り板６０と接触する単電池１０が発熱して、この熱が仕切り板６０に伝達されても、仕切り板６０内に存在する空気層によって、熱の伝達を抑制でき、仕切り板６０を介して他の単電池１０に熱が伝達されるのを抑制することができる。
【００７７】
ここで、中空粒子６２に関するパラメータを調節することにより、仕切り板６０に対して所望の機能を持たせることができる。中空粒子６２に関するパラメータとしては、例えば、中空粒子６２の外径、中空部６２ａの大きさ（体積又は、中空粒子６２の内径）、シェル部６２ｂの厚さといったものがある。ここで、例えば、中空部６２ａを大きくすれば、仕切り板６０内に形成される空気層を大きくすることができ、熱の伝達を抑制し易くすることができる。また、シェル部６２ｂの厚さを厚くすれば、仕切り板６０の強度を向上させることができる。
【００７８】
仕切り板６０の母材を、未硬化状態の熱硬化性樹脂で形成した場合には、無機材料で形成された中空粒子６２を用いることにより、仕切り板６０の強度を確保することができる。しかも、仕切り板６０内に空気層を形成することができるため、熱硬化性樹脂を未硬化状態とすることの効果（実施例２参照）に加えて、空気層を用いた断熱効果を得ることができる。
【００７９】
一方、仕切り板６０を多孔質体で構成することもでき、多孔質体に無機粒子を含ませることができる。仕切り板６０を多孔質体で構成することにより、仕切り板６０内に空気層を形成することができ、仕切り板６０を介した熱の伝達を抑制することができる。しかも、多孔質体に無機粒子を含ませることにより、仕切り板６０の強度を確保することができる。ここで、仕切り板６０は、複数の孔部を有していればよく、例えば、仕切り板６０を発泡体で構成することができる。発泡体の成形方法としては、例えば、押出発泡法、ビーズ発泡法、射出発泡法といったものがある。
【００８０】
また、無機粒子としては、中空粒子を用いることができる。図８には、仕切り板６０を、中空粒子６２を含んだ多孔質体で形成した構成を示している。図８に示すように、仕切り板６０には、複数の孔部６３が形成されているとともに、複数の中空粒子６２が分散している。多孔質体および中空粒子を用いることにより、仕切り板６０内により多くの空気層を形成することができ、仕切り板６０の断熱機能を向上させることができる。また、中空粒子６２を無機材料で形成することにより、仕切り板６０の強度を確保することができる。図８に示す構成では、孔部６３の大きさや、中空粒子６２に関するパラメータを調節することにより、仕切り板６０に対して所望の機能（強度や断熱性）を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１である電池モジュールの側面図である。
【図２Ａ】実施例１における仕切り板の正面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例１において、仕切り板の母材が溶けた状態における単電池間の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例２である電池モジュールの一部の構成を示す側面図である。
【図５】実施例２の変形例である電池モジュールの一部の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例３である電池モジュールの一部の構成を示す断面図である。
【図７】実施例３における中空粒子の概略構成を示す断面図である。
【図８】実施例３の変形例である電池モジュールの一部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１：電池モジュール（蓄電装置）                １０：単電池（蓄電素子）
１１：正極端子                                １２：負極端子
２０，５０，６０：仕切り板（仕切り部材）      ２１，５１，６１：突起部
２２：スペーサ                                ３０：バスバー
４０：エンドプレート（支持構造の一部）        ４１：拘束部材（支持構造の一部）
４２：ボルト（支持構造の一部）                ５２：無機粒子
６２：中空粒子                                ６２ａ：中空部
６２ｂ：シェル部                              ６３：孔部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010097693.tif 000008
【図６】
2010097693.tif 000009
【図７】
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【図８】
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