(57)【要約】      （修正有）【課題】二次電池のセルを複数個接続した二次電池モジュールにおいて、組み込んだ個々のセルを効率的に冷却すると共に、組み込んだセルを個別かつ容易に交換可能とする二次電池モジュールを提供する。【解決手段】二次電池モジュールは、互いに接続された複数の二次電池単電池と、前記単電池と当接して個別に冷却する複数の蓄熱部材と、前記単電池および前記蓄熱部材を収納するセルラックとを具備し、前記セルラックは上底が下底よりも短い台形状の櫛歯部を有し、前記蓄熱部材は、その内部に蓄熱材を備えるくさび形状容器を有し、前記くさび形状容器は、その一面のみが傾斜面で、その勾配が前記セルラックの前記櫛歯部の台形斜面と同じ勾配を有し、前記蓄熱部材は、前記傾斜面が前記セルラックの前記台形斜面と当接するように配設され、かつ前記単電池は、積層電極群の端面と対向する直方体形状容器の面が前記蓄熱部材の前記傾斜面の対面と当接する。【選択図】図３
2014191950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続された複数の二次電池単電池と、前記単電池と当接して個別に冷却する複数の蓄熱部材と、前記複数の単電池および前記複数の蓄熱部材を収納するセルラックとを具備する二次電池モジュールであって、
前記セルラックは、正面から見た時に、上底が下底よりも短い台形状の櫛歯部を具備する形状を有し、前記櫛歯部の間に前記単電池と前記蓄熱部材とを収容するように構成され、
前記蓄熱部材は、その内部に蓄熱材を備えるくさび形状容器を有し、前記くさび形状容器は、その一面のみが傾斜面であり、かつ前記傾斜面の勾配が前記セルラックの前記櫛歯部の台形斜面と同じ勾配を有し、
前記単電池は、正極板と負極板とが積層された積層電極群と、前記積層電極群を収納する直方体形状容器とを有し、
前記蓄熱部材は、前記傾斜面が前記セルラックの前記台形斜面と当接するように配設され、かつ前記単電池は、前記積層電極群の端面と対向する前記直方体形状容器の面が前記蓄熱部材の前記傾斜面の対面と当接するように配設されていることを特徴とする二次電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池モジュールにおいて、
前記セルラックは、その内部に前記蓄熱材を更に備えていることを特徴とする二次電池モジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の二次電池モジュールにおいて、
前記蓄熱材は、相変化型の蓄熱材料であることを特徴とする二次電池モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の二次電池モジュールにおいて、
前記蓄熱材料は、n-オクタデカン、n-ノナデカンまたはn-エイコサンのいずれかであることを特徴とする二次電池モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の二次電池モジュールにおいて、
前記単電池の前記積層電極群の正面と対向する前記直方体形状容器の面に、放熱フィン部材が更に設けられていることを特徴とする二次電池モジュール。
【請求項６】
複数の二次電池モジュールを具備する二次電池システムであって、
前記複数の二次電池モジュールが、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の二次電池モジュールであることを特徴とする二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の単電池を複数個接続した二次電池モジュールおよびそれを用いた二次電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池やニッケル水素電池に代表される二次電池は、小型電子機器（例えば、携帯用パソコンや携帯電話機）から大型電気機器（例えば、HVE（ハイブリッド自動車）やEV（電気自動車）などの自動車用動力電源、電力貯蔵用電源、データセンター等の無停電源装置、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの電力負荷平準化機器）へ市場が拡大されている。
【０００３】
大型電気機器ヘのニ次電池の適用においては、小型電子機器の場合よりも、はるかに高い出力と容量とが求められる。これは、二次電池の単電池（セル）の容積を大きくすることに加えて、複数個を連結することが必要となる。
【０００４】
大型電気機器の二次電池では、通常、複数個のセルを連結して二次電池モジュールを構成し、該二次電池モジュールを複数個接続して二次電池システムを構成する。セルが直列に接続された二次電池モジュールの場合、セル間に電池特性のばらつきがあると、最も電池特性が低いセルにシステム全体の電池特性や信頼性が制限される。このため、セル間の電池特性のばらつきを抑制することが重要である。
【０００５】
二次電池は、通常、充放電の際に発熱して電池温度が上昇する。特にリチウムイオン二次電池では、電池温度がある程度以上上昇すると、電池性能が劣化したり寿命が短くなったりすることから、電池温度が上昇し過ぎないように冷却する必要がある。また、二次電池モジュールや二次電池システムにおける大容量化・高出力化に伴って、発熱の問題がより大きくなるので、効率的に冷却することが重要となる。
【０００６】
上述したような要求に対し、二次電池を効率的に冷却する構造についての研究開発が精力的に進められている。例えば、特許文献１（特開2009-259455）には、充放電可能な複数の単電池と、該単電池から生じる熱を外部に放散させる冷却機構と、を備えた組電池であって、上記単電池はシート状の電極が重ね合わされた形態の電極体が電解質とともに容器に収容された構成を有し、該電極体の一端および他端には正負の電極端子がそれぞれ接続されており、上記冷却機構は、上記電極体の正極端子接続側端部および負極端子接続側端部に比べてそれらの中央部の冷却効率が高くなるように構成されている、組電池が開示されている。特許文献１によると、単電池の中央部と両端部との温度差を緩和することによって、ハイレートでの使用に対しても良好な耐久性を示す組電池（典型的には、リチウムイオン電池を単電池として構築された組電池）を提供することができ、またハイレートで使用されても該組電池の性能をよりよく維持できる電源システムを提供することができるとされている。
【０００７】
特許文献２（特開2002-291670）には、複数の二次電池を束ねて電線を取り付けた電池パックであって、前記電池パック内に前記二次電池との間で熱伝導可能に蓄熱材が配設されていることを特徴とする電池パックが開示されている。特許文献２によると、発熱する二次電池を安定して確実に冷却することが可能であるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２５９４５５号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている組電池では、冷媒（空気等）を介してセル温度を低減させることから、冷媒を搬送するための手段（例えば、送風機）を駆動するための電力が必要となる。ここで、当該組電池を無停電電源装置として用いる場合、外部からの電力供給が遮断された停電時に上述したような送風機等を駆動するためには、当該組電池から電力を供給する必要がある。すなわち、無停電電源装置の実質的な出力や容量が低下するという課題がある。さらに、送風される空気の上流側のセルによって温められた空気が下流側のセルに供給されることから、下流側へ行くほど冷却能が低下するため、セル毎の温度のばらつきを抑制することが困難であるという課題がある。
【００１０】
一方、前述したように、二次電池モジュールや二次電池システムに対する大容量化・高出力化の要求は、近年ますます強まっている。一例としては、従来の300 Ahから、500 Ahへの大容量化が求められている。そのため、大容量化・高出力化に伴う発熱量増大への対策は、極めて重要な課題になっている。
【００１１】
また、二次電池モジュールや二次電池システムの大容量化に伴って組み込むセル数は増加するが、長期間使用しているとある確率で一部のセルに不具合が発生することがある。このとき、一部のセルの不具合に対して、二次電池モジュール全体や二次電池システム全体を交換することは、非常に不経済である。言い換えると、組み込むセル数が増加したシステムでは、組み込んだセルを個別に容易に交換できるようにすることは経済的に大変有意義である。
【００１２】
特許文献２に開示されている電池パックでは、個々のセルが蓄熱材と接していることから、高い冷却能を示すことが期待される。しかしながら、複数のセルを一括して冷却する構成となっているため、組み込んだセルを個別に交換することが困難であり、一部のセルに不具合が発生したとしても電池パック全体を交換する必要があると考えられる。言い換えると、特許文献２の電池パックは、大容量化させた場合に経済性に劣る弱点がある。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、二次電池のセルを複数個接続した二次電池モジュールにおいて、二次電池モジュールの大容量化・高出力化に対応すべく、組み込んだ個々のセルを効率的に冷却すると共に、組み込んだセルを個別かつ容易に交換可能とする二次電池モジュールを提供することにある。また、本発明の他の目的は、当該二次電池モジュールを用いた二次電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、互いに接続された複数の二次電池単電池と、前記単電池と当接して個別に冷却する複数の蓄熱部材と、前記複数の単電池および前記複数の蓄熱部材を収納するセルラックとを具備する二次電池モジュールであって、
前記セルラックは、正面から見た時に、上底が下底よりも短い台形状の櫛歯部を具備する形状を有し、前記櫛歯部の間に前記単電池と前記蓄熱部材とを収容するように構成され、
前記蓄熱部材は、その内部に蓄熱材を備えるくさび形状容器を有し、前記くさび形状容器は、その一面のみが傾斜面であり、かつ前記傾斜面の勾配が前記セルラックの前記櫛歯部の台形斜面と同じ勾配を有し、
前記単電池は、正極板と負極板とが積層された積層電極群と、前記積層電極群を収納する直方体形状容器とを有し、
前記蓄熱部材は、前記傾斜面が前記セルラックの前記台形斜面と当接するように配設され、かつ前記単電池は、前記積層電極群の端面と対向する前記直方体形状容器の面が前記蓄熱部材の前記傾斜面の対面と当接するように配設されていることを特徴とする二次電池モジュールを提供する。
【００１５】
また、本発明の他の一態様は、上記目的を達成するため、複数の二次電池モジュールを具備する二次電池システムであって、
前記複数の二次電池モジュールが、上記の二次電池モジュールであることを特徴とする二次電池システムを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、二次電池のセルを複数個接続した二次電池モジュールにおいて、組み込んだ個々のセルを効率的に冷却すると共に、組み込んだセルを個別かつ容易に交換可能とする二次電池モジュールを提供することができる。また、当該二次電池モジュールを利用することによって、信頼性が高く経済性も高い二次電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明で用いる単電池の一例を示す部分透視斜視模式図である。
【図２】単電池内に収納される積層電極群の一例を示す斜視模式図である。
【図３】セルの中心点で発熱した場合におけるセル内部の温度分布の計算結果を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る二次電池モジュールの一例を示す斜視模式図である。
【図５】図４に示した二次電池モジュールの組立模式図（正面図）である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る二次電池モジュールの一例を示す組立模式図（正面図）である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る二次電池モジュールの一例を示す斜視模式図である。
【図８】図７に示した二次電池モジュールの組立模式図（斜視図）である。
【図９】本発明の二次電池モジュールを複数備えた本発明に係る二次電池システムの一例を示す断面模式図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図１０】セル温度と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、前述した発明に係る二次電池モジュールにおいて、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記セルラックは、その内部に前記蓄熱材を更に備えている。
（ii）前記蓄熱材は、相変化型の蓄熱材料である。
（iii）前記蓄熱材料は、n-オクタデカン、n-ノナデカンまたはn-エイコサンのいずれかである。
（iv）前記単電池の前記積層電極群の正面と対向する前記直方体形状容器の面に、放熱フィン部材が更に設けられている。
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、ここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
【００２０】
［実施例１］
（単電池）
まず、単電池（以下、セルと称する場合もある）について説明する。図１は、本発明で用いる単電池の一例を示す部分透視斜視模式図である。図２は、単電池内に収納される積層電極群の一例を示す斜視模式図である。なお、本明細書では、単電池の例としてリチウムイオン二次電池を用いた場合について説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。
【００２１】
図２に示すように、積層電極群26は、正極板204と負極板205とがセパレータ203を介して複数枚積層されて構成されている。積層電極群26を構成する正極板204は、正極箔（例えば、厚さ20〜30μmのアルミニウム箔）の両面に、正極活物質に結着材（バインダ）が配合された正極活物質合剤が塗工形成された正極電極層206を有する。また、正極板204は、正極箔の一部が矩形状に延長形成された正極タブ部208を有する。
【００２２】
積層電極群26を構成する負極板205は、負極箔（例えば、厚さ15〜20μmの銅箔）の両面に、負極活物質に結着材（バインダ）が配合された負極活物質合剤が塗工形成された負極電極層207を有する。また、負極板205は、正極板204と同様に、負極箔の一部が矩形状に延長形成された負極タブ部209を有する。セパレータ203としては、例えば、多孔質のポリエチレン樹脂が使用される。
【００２３】
図１に示すように、セル20は、金属製の直方体形状電池容器25内に、積層電極群26が収納されている。直方体形状電池容器25に収められた積層電極群26の正極タブ部208は、束ねられて正極集電部を形成し、外部電極である正極21と接続されている。同様に、収納された積層電極群26の負極タブ部209は、束ねられて負極集電部を形成し、外部電極である負極22と接続されている。さらに、直方体形状電池容器25内には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒に６フッ化リン酸リチウム（LiPF6）を溶解した非水電解液（図示せず）が注入されている。このような構造において、正極活物質と負極活物質との間で充放電が行われる。
【００２４】
ここで、本発明では、セル20における積層電極群26の方向と、蓄熱部材を用いて積極的に冷却するセル20の面との関係が重要であるため、それらを定義する。積層電極群26において、正極板204とセパレータ203と負極板205とが積層される方向（面の法線方向）を積層方向と定義し、それら正極板204とセパレータ203と負極板205と平行な方向（積層方向と直交する方向）を面内方向と定義する。
【００２５】
また、セル20および直方体形状電池容器25において、収容された積層電極群26の積層方向に面する面（積層電極群26を構成する平板と平行な面）を正面23と称し、正極21および負極22を有する面を上面と称し、当該上面の対面を底面27と称し、積層電極群26の面内方向に面する残りの２面を側面24と称するものとする。言い換えると、上面と底面27と側面24とは、積層電極群26の端面と対向する面と言うことができる。
【００２６】
前述したように、積層電極群26は、正極板204とセパレータ203と負極板205とを積層したものであることから、その方向によって等価熱伝導率が異なる。具体的には、面内方向の等価熱伝導率は高いが、積層方向の等価熱伝導率は低くなる。等価熱伝導率の影響を見積もるため、セル20の中心点（すなわち、積層電極群26の中心点）のみで発熱したと仮定した場合の温度分布を計算した。結果を図３に示す。
【００２７】
図３は、セルの中心点で発熱した場合におけるセル内部の温度分布の計算結果を示すグラフである。図３に示したように、積層電極群の面内方向は1℃以内の温度分布であるのに対し、積層電極群の積層方向はその数倍以上（少なくとも7℃）の温度分布を有することが判る。そして、この計算結果から、セル20（すなわち、積層電極群26）を効果的に（効率良く）冷却するためには、積層電極群26の面内方向（すなわち、側面24および底面27）から抜熱することが望ましいことが明らかになった。
【００２８】
（二次電池モジュール）
図４は、本発明の第１の実施形態に係る二次電池モジュールの一例を示す斜視模式図である。図５は、図４に示した二次電池モジュールの組立模式図（正面図）である。ここでは、一例として１つの電池モジュール内に３つのセルが連結・収容された構成を用いて説明する。
【００２９】
図４，５に示すように、二次電池モジュール10は、複数のセル20と、セル20と当接して個別に冷却する蓄熱部材30と、それらセル20と蓄熱部材30とを収容するセルラック40とを具備している。セルラック40は、セル20および蓄熱部材30を正面方向から保持するためのセル支持板42を具備している。なお、本発明において、セル支持板42は必須の構成ではなく、その他の方法・部材でセル20および蓄熱部材30を正面方向から保持してもよい。
【００３０】
前述したように、セル20a，20b，20cは、それぞれ直方体形状を有しており、それぞれ正極端子21a，21b，21cと負極端子22a，22b，22cとがセルの直方体形状の上面に配置されている。電池セル20a，20b，20cを直列接続するときは、例えば、セル20aの負極22aと電池セル20bの正極21bとをバスバー50によって接続し、電池セル20bの負極22bと電池セル20cの正極21cとをバスバー50によって接続する。
【００３１】
セルラック40は、正面から見た時に、上底が下底よりも短い台形状の櫛歯部41を具備する形状を有し、櫛歯部41の間にセル20と蓄熱部材30とを収容するように構成されている。櫛歯部41は、台形斜面41a，41bを有している。セルラック40を構成する材料に特段の限定はないが、放熱の観点からは金属製であることが好ましい。なお、金属材料を用いてセルラック40を形成する場合、重量の観点から中空構造であることが好ましい。
【００３２】
蓄熱部材30は、一面のみが傾斜面30aであるくさび形状容器を有しており、その内部に蓄熱材を備えている。くさび形状容器の傾斜面30aは、その勾配がセルラック40の櫛歯部41の台形斜面41a，41bと同じ勾配を有している。言い換えると、蓄熱部材30のくさび形状容器は、正面から見た時に、上底31aが下底31bよりも長く、かつ一方の脚（30aに相当）のみが斜辺となっている台形状を有している。蓄熱部材30のくさび形状容器を構成する材料に特段の限定はないが、伝熱性の観点から金属製であることが好ましい。
【００３３】
蓄熱部材30は、傾斜面30aがセルラック40の櫛歯部41の台形斜面41a，41bと当接するように配設され、かつセル20は、積層電極群26の端面と対向する直方体形状容器25の側面24が蓄熱部材30の傾斜面30aの対面30bと当接するように配設される。
【００３４】
二次電池モジュール10では、セル20をセルラック40に固定する際、櫛歯部41の間にセル20と共にくさび形状を有する蓄熱部材30を挿入することで、蓄熱部材30をセル20の方向に押し付ける力が生じ、セル20と蓄熱部材30との接触熱抵抗を小さくすることができる。その結果、セル20から生じた熱を効率的に蓄熱部材30に伝えることができる。なお、セル20と蓄熱部材30との間の密着性をより向上させるため、弾性のある熱伝導シート（例えば、信越化学工業株式会社、信越シリコーンTC-A）を介在させたり、熱伝導グリース（例えば、信越化学工業株式会社、信越シリコーンG-750）を塗布したりしてもよい。
【００３５】
また、二次電池モジュール10の組立時に蓄熱部材30の押し付け圧力を管理する必要が無いため、セル20を挿抜するようなメンテナンスが容易である。さらに、二次電池モジュール10内の各セル20の接触圧力を均等に保つことができるため、セル20に対する蓄熱部材30の冷却能が等しくなり、組み込まれた複数のセル20間での温度ばらつきを抑制することができる。
【００３６】
すなわち、本発明の二次電池モジュール10は、上記のような構造を有することにより、組み込んだ個々のセル20を効率的に冷却することができると共に、組み込んだセル20を個別かつ容易に交換することができる。
【００３７】
蓄熱部材30内の蓄熱材としては、できるだけ比熱の大きい蓄熱材料を利用することが好ましい。それにより、十分な吸熱量（抜熱量）を確保しながら蓄熱材の体積を抑制することができる。蓄熱材の体積抑制は、二次電池モジュール10全体の体積増大を抑制し、二次電池モジュール10全体としての体積出力密度の低下を最小限に止めることができる。
【００３８】
また、蓄熱材としては、熱を吸収する際に固相から液相へと相変化し、その相変化の潜熱によって熱を吸収する相変化型の蓄熱材料を好ましく用いることができる。このときの相変化点は、二次電池モジュール10を配置する環境温度（例えば、25℃）よりも少し高い程度が望ましい（例えば、25℃超40℃以下が望ましい）。相変化点が25℃以下であると、相変化の潜熱をほとんど利用できない。相変化点が40℃超であると、セル20を冷却するタイミングが遅くなりセル20が過熱し易くなる。これらの条件を満たす限り相変化型の蓄熱材料に特段の限定はないが、例えば、n-オクタデカン（相変化点＝28.2℃）、n-ノナデカン（相変化点＝32.1℃）およびn-エイコサン（相変化点＝36.8℃）を好ましく用いることができる。
【００３９】
なお、相変化型の蓄熱材は、相変化するときに体積が10％程度増大する。この体積増大に起因した蓄熱部材30の望まない変形やセル20への望まない応力を防ぐため、蓄熱部材30内には蓄熱材の体積変化に相当する空隙を残しておくことが好ましい。
【００４０】
［実施例２］
（二次電池モジュール）
第２の実施形態に係る二次電池モジュールについて説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る二次電池モジュールの一例を示す組立模式図（正面図）である。なお、先の第１の実施形態と同じ部材・部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４１】
図６に示すように、二次電池モジュール60は、セルラック45が櫛歯部43の内部に蓄熱材44を備えている点で二次電池モジュール10と異なり、他は二次電池モジュール10と同様の構成を有する。すなわち、蓄熱部材30は、傾斜面30aがセルラック45の櫛歯部43の台形斜面43a，43bと当接するように配設され、かつセル20は、積層電極群26の端面と対向する直方体形状容器25の側面24が蓄熱部材30の傾斜面30aの対面30bと当接するように配設される。
【００４２】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態で示した作用効果に加えて、二次電池モジュールにおける蓄熱材の体積を増やすことができるため、より多くの熱を吸収することができ、二次電池モジュールの更なる大容量化・高出力化に対応可能となる。または、蓄熱部材30の体積を減少させることにより二次電池モジュール20を小型化し、二次電池モジュール10よりも体積出力密度を向上させることができる。
【００４３】
なお、図６では、セルラック45の櫛歯部43の内部に蓄熱材44を追加したが、櫛歯部43の間のベース部46の内部に蓄熱材を更に備えてもよい。それにより、冷却能をより一層高めることができる。
【００４４】
［実施例３］
（二次電池モジュール）
第３の実施形態に係る二次電池モジュールについて説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る二次電池モジュールの一例を示す斜視模式図である。図８は、図７に示した二次電池モジュールの組立模式図（斜視図）である。なお、先の第１の実施形態と同じ部材・部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４５】
図７，８に示すように、二次電池モジュール70は、セル20の正面23に放熱フィン部材75が更に設けられている点で二次電池モジュール10と異なり、他は二次電池モジュール10と同様の構成を有する。放熱フィン部材75を構成する材料に特段の限定はなく、従前の高熱伝導材料（例えば、アルミニウム、銅）を用いることができる。
【００４６】
なお、図７，８においては、放熱フィン部材75は、セル20の正面23のみに当接しているが、本実施形態はそれに限定されるものではなく、例えば蓄熱部材30にも当接していてよい。ただし、セル20の交換容易性の観点から、放熱フィン部材75は、セル20毎に別部材であることが好ましい。
【００４７】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態で示した作用効果に加えて、放熱フィン部材75からの放熱によりセル20の冷却がより効率的に行われる。その結果、セル20の温度をより早く下げることができ、再充電までの待ち時間を短くすることができる。また、セル20の正面23を放熱フィン部材75によって固定することで、セル20の正面方向に対する拘束力が生じるため、セル20の正面方向の変形を抑制することができるという副次的な効果もある。
【００４８】
［実施例４］
（二次電池システム）
次に、本発明に係る二次電池システムについて説明する。本発明に係る二次電池モジュールを複数配列し連結することで、大型の二次電池システムを構築することができる。図９は、本発明の二次電池モジュールを複数備えた本発明に係る二次電池システムの一例を示す断面模式図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。
【００４９】
図９に示すように、二次電池システム90は、筐体91の内部に複数の二次電池モジュール（例えば、二次電池モジュール10）が配設され、互いに連結されている。筐体91は、内部に冷却用の空気を取り込むための吸気部92と、内部の空気を排出するための排気ファン93とを備えている。二次電池モジュール10は、冷却空気がセル20の正面23上をスムーズに流れるように配列される。これにより、セル20の冷却を促進することができる。
【００５０】
本実施形態は、具体的には以下のような作用効果を有する。
【００５１】
（１）本発明の二次電池システム90を、例えば、データセンター用の大型無停電電源装置として使用した場合、予期せぬ停電によって放電する時、二次電池モジュール10の各セル20で大量のジュール熱が発生する。無停電電源装置の放電時間は、設計仕様に依存するが、通常10分間程度である。
【００５２】
放電中においても、本発明の二次電池モジュール10は、蓄熱部材30によってセル20から生じる熱を吸収することで、セル20の過剰な温度上昇を抑制することができる。また、セル20から生じる熱は蓄熱部材30によって個別に吸収されるため、二次電池システム90の筐体91内を流れる空気の温度上昇を抑制することができる。これは、筐体91内のセル20を均等に冷却できることにつながり、セル20間の温度ばらつきを抑制することができる。さらに、本発明の二次電池モジュール10では、蓄熱部材30が等価熱伝導率の高いセル20の側面24と当接しているため、セル20の内部での温度分布も小さく抑えることができる。
【００５３】
（２）停電が復旧した後、二次電池システム90は次の放電に備えて充電を行うが、再充電の前にセル20の温度を十分に低下させておく必要がある。ここで、熱伝導率の低い蓄熱部材30を介した冷却では、セル20の温度を下げることは容易ではない。これに対し、本発明の二次電池モジュール10は、セル20の正面23には蓄熱部材30が固定されていない構造になっている。セル20の正面23方向の等価熱伝導率は、前述したように側面24方向のそれよりも低いが、蓄熱部材30の熱伝導率よりは高いため、排気ファン93による冷却空気によって正面23からセル20を冷却することができる。その結果、速やかにセル20の温度を低下させることができる。
【００５４】
セル20に対して、特段の冷却手段を設けない場合（冷却構造無）、正面23に放熱フィン部材75を設けた場合（放熱フィン冷却）、側面24に蓄熱部材30を設けた場合（蓄熱部材冷却）、側面24に蓄熱部材30を設けかつ正面23に放熱フィン部材75を設けた場合（蓄熱部材冷却＋放熱フィン冷却）の４パターンにおいて、セル温度の時間変化をシミュレーション計算した。境界条件は、10分間で放電し、その後空気中に放置して自然に冷却される環境を想定した。結果を図１０に示す。
【００５５】
図１０は、セル温度と時間との関係を示すグラフである。図１０に示すように、いずれの場合も放電開始とともにジュール熱によりセル温度が上昇し、放電終了後、徐々にセル温度が低下している。ここで、リチウムイオン二次電池では、一般的に、セル温度が50℃以上になると劣化が始まり、60℃以上になると劣化が加速すると言われている。言い換えると、電池性能の劣化やセルの短寿命化を防ぐためには、セル温度は50℃未満に抑えることが望ましい。
【００５６】
そのような観点で計算結果を見ると、「冷却構造無」の場合や「放熱フィン冷却」の場合は、放電によるセル温度の上昇が50℃を超えており、放電する度にセル20が劣化することが判る。一方、本発明に係る「蓄熱部材冷却」の場合および「蓄熱部材冷却＋放熱フィン冷却」の場合は、放電時の最高温度が50℃未満であり、充放電を繰り返してもセル20が劣化しないことが判る。さらに、本発明の場合は、放電完了後の温度低下がより短時間で進むため、速やかに再充電を行うことができる。
【００５７】
本明細書では、セル20の例としてリチウムイオン二次電池について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、他の二次電池に対しても適用可能である。また、本発明は、セル20の電極群として積層電極群26を用いることが好ましいが、捲回電極群を否定するものではない。
【００５８】
上述した実施形態は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
10…二次電池モジュール、
20…セル、
201…正極箔、202…負極箔、203…セパレータ、204…正極板、205…負極板、
206…正極電極層、207…負極電極層、208…正極タブ部、209…負極タブ部、
21…正極、22…負極、23…正面、24…側面、25…直方体形状電池容器、
26…積層電極群、27…底面、
30…蓄熱部材、30a…傾斜面、30b…対面、31a…上底、31b…下底、
40…セルラック、41…櫛歯部、41a，41b…台形斜面、42…セル支持板、
45…セルラック、43…櫛歯部、43a，43b…台形斜面、44…蓄熱材、46…ベース部、
50…バスバー、
60…二次電池モジュール、
70…二次電池モジュール、75…放熱フィン部材、
90…二次電池システム、91…筐体、92…吸気部、93…排気ファン。
【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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