(57)【要約】【課題】電池セルの異常による発熱・膨張が生じた際、その電池セルの膨張を抑制でき、且つ隣接する電池セルへの熱の伝達をより確実に抑制することができる電池モジュールを提供する。【解決手段】並設された複数個の電池セル２０を備える電池モジュール１０であって、隣接する電池セル２０間に狭持されるスペーサ５０を備え、スペーサ５０が、電池セル２０の内部温度の上昇に伴って脱落するように設けられているようにする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された複数個の電池セルを備える電池モジュールであって、
各電池セル間に配設され隣接する前記電池セル間に狭持されるスペーサを備え、
前記スペーサは、前記電池セルの内部温度の上昇に伴って脱落するように設けられている
ことを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記スペーサは、スペーサ本体と、隣接する各電池セルに設けられて前記スペーサ本体を狭持する一対の狭持部材と、を備え、
前記狭持部材が、所定温度以上で減磁される永久磁石からなる
ことを特徴とする電池モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の電池モジュールにおいて、
前記狭持部材の前記スペーサ本体に当接する面が、当該スペーサ本体の前記狭持部材に当接する面よりも大きい
ことを特徴とする電池モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記スペーサは、スペーサ本体と、該スペーサ本体を隣接する前記電池セルの少なくとも一方に接着する接着部と、を備え、
前記接着部が、所定温度以上で溶融する接着剤からなる
ことを特徴とする電池モジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の電池モジュールにおいて、
前記スペーサは、所定温度以上で溶融する樹脂材料からなるスペーサ本体を備える
ことを特徴とする電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車等の車両に搭載され、並設された複数の電池セルを備える電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の比較的小型の電子機器用の二次電池として、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池等が知られている。また近年は、電気自動車等の各種車両に搭載される大型の二次電池の開発も進んでいる。
【０００３】
車両に搭載される二次電池は、一般的に、複数個の電池モジュールを備えており、各電池モジュールは、それぞれ複数の電池セルで構成されている。各電池セルの構造としては、例えば、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した電極群（電極束）を非水電解液と共に角形の電池ケース内に収納し、この電池ケースを蓋部材によって密閉するようにしたものがある。また電池モジュールを構成する電池セルの配置は様々であるが、例えば、角形の電池ケースを備える電池セルを、その厚さ方向で複数並設するようにしたものがある。
【０００４】
このような構成の電池モジュールでは、並設された電池セルのうちの何れかが異常により発熱・膨張した際、隣接する電池セルに接触して熱が伝達してしまう虞がある。さらには、熱が伝達した隣接する電池セルが膨張し、一つの電池セルの発熱が各電池セルに伝達し連鎖的に熱暴走に至る虞がある。
【０００５】
このように一つの電池セルが発熱した際、他の電池セルへの熱の伝達を抑制するために、各電池セルの間隙に断熱部材を配設するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−７９６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構造では、発熱により膨張した電池セルは、断熱部材を介してではあるが隣接する電池セルに接触した状態である。このため、膨張した電池セルの温度が比較的高くなると、その熱が隣接する電池セルに伝達し隣接する電池セルの温度も上昇してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池セルの異常による発熱・膨張が生じた際、その電池セルの膨張を抑制でき、且つ隣接する電池セルへの熱の伝達をより確実に抑制することができる電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、並設された複数個の電池セルを備える電池モジュールであって、各電池セル間に配設され隣接する前記電池セル間に狭持されるスペーサを備え、前記スペーサは、前記電池セルの内部温度の上昇に伴って脱落するように設けられていることを特徴とする電池モジュールにある。
【００１０】
かかる第１の態様では、電池セルが発熱・膨張した際、各電池セル間に設けられたスペーサによって電池セルの膨張が規制され、隣接する電池セルとの接触が抑制される。さらに、スペーサが電池セルの内部温度の上昇に伴って脱落（落下）し、発熱した電池セルと隣接する電池セルとの間に隙間が確保される。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様の電池モジュールにおいて、前記スペーサは、スペーサ本体と、隣接する各電池セルに設けられて前記スペーサ本体を狭持する一対の狭持部材と、を備え、前記狭持部材が、所定温度以上で減磁される永久磁石からなることを特徴とする電池モジュールにある。
【００１２】
かかる第２の態様では、通常時、一対の狭持部材が磁力により引きつけられることで、これら狭持部材によってスペーサ本体が狭持される。また、電池セルの発熱時には、電池セルの温度上昇に伴って狭持部材の少なくとも一方が減磁されることで、一対の狭持部材によって狭持されているスペーサ本体が脱落する。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第２の態様の電池モジュールにおいて、前記狭持部材の前記スペーサ本体に当接する面が、当該スペーサ本体の前記狭持部材に当接する面よりも大きい
ことを特徴とする電池モジュールにある。
【００１４】
かかる第３の態様では、一対の狭持部材がより強く引きつけられ、狭持部材によってスペーサ本体がより確実に狭持される。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１の態様の電池モジュールにおいて、前記スペーサは、スペーサ本体と、該スペーサ本体を隣接する前記電池セルの少なくとも一方に接着する接着部と、を備え、前記接着部が、所定温度以上で溶融する接着剤からなることを特徴とする電池モジュールにある。
【００１６】
かかる第４の態様では、通常時、スペーサ本体が接着部によって電池セルに良好に固定される。また電池セルの発熱時には、接着部が溶融することで、接着部で固定されているスペーサ本体が脱落する。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第１の態様の電池モジュールにおいて、前記スペーサは、所定温度以上で溶融する樹脂材料からなるスペーサ本体を備えることを特徴とする電池モジュールにある。
【００１８】
かかる第５の態様では、電池セルの発熱時に、電池セルの温度上昇に伴ってスペーサ本体が溶融して脱落することで、電池セル間に隙間が確保される。
【発明の効果】
【００１９】
かかる本発明の電池モジュールによれば、電池セルが膨張を伴って発熱した際、その電池セルの膨張を抑制することができると共に、隣接する電池セルの温度上昇も抑制することができる。すなわち、電池セルが膨張を伴って発熱した際、スペーサによって電池セルの膨張を抑制することができると共に、膨張後の電池セルの温度上昇に伴ってスペーサが脱落することで電池セル間に隙間が形成され、隣接する電池セルの温度上昇をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電池モジュールを備える電池パックの使用態様の一例を示す図である。
【図２】電池モジュールを備える電池パックの概略構成を示す斜視図である。
【図３】電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池セルの概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電池セルの概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るスペーサの構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る電池モジュールの変形状態を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るスペーサの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るスペーサの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、電動車両である車両１には、図示しないモータに電力を供給するための電池パック２が搭載されている。電池パック２は、図２に示すように、バッテリトレイ３及びバッテリカバー４で構成されるバッテリケース５内に収容される複数個の電池モジュール１０を備えている。
【００２３】
電池モジュール１０は、図３に示すように、近接して並設される複数個（例えば、５個〜８個程度）の電池セル２０を備え、これらの電池セル２０はモジュールケース１１内に収容されている。
【００２４】
電池セル２０は、例えば、リチウムイオン電池である角形の密閉型二次電池であり、図４及び図５に示すように、正極板２１及び負極板２２を備える電極束（エレメント）２３と、集電体２４，２５とが非水電解液（図示なし）と共に外装部材である電池ケース２６内に収容されている。この電池ケース２６の上部は、蓋部材２７で密閉されている。
【００２５】
電極束２３の正極板２１には集電体２４の一端側が接続され、この集電体２４の他端側には、蓋部材２７に設けられた貫通孔２８から外部に突出する正極端子部材２９が接続されている。負極板２２には集電体２５の一端側が接続されている。この集電体２５の他端側には、蓋部材２７に設けられた貫通孔２８から外部に突出する負極端子部材３０が接続されている。
【００２６】
なお蓋部材２７の上下面側には、各貫通孔２８の開口部に対応して絶縁シート部材３１がそれぞれ配されている。正極端子部材２９及び負極端子部材３０は、絶縁シート部材３１によって蓋部材２７との絶縁が図られている。
【００２７】
そして本発明に係る電池モジュール１０では、図６及び図７に示すように、このような各電池セル２０が、スペーサ５０を介して、電池セル２０の厚さ方向に沿って一列に並設されている。すなわち各電池セル２０は、電池ケース２６の最も面積の広い側壁面２６ａ同士が対向するように配置されており、これらの側壁面２６ａ間にスペーサ５０が設けられている。
【００２８】
ここで、各電池セル２０間にスペーサ５０が設けられていることで、電池セル２０が異常により発熱・膨張した際、電池ケース２６の側壁面２６ａの変形が規制される。このスペーサ５０の大きさ及び配置は、特に限定されないが、本実施形態では、略矩形のスペーサ５０を電池ケース２６の側壁面２６ａの中央部のみに設けている。側壁面２６ａの中央部にスペーサ５０を設けることで、スペーサ５０が比較的小さくても電池セル２０の膨張（電池ケース２６の変形）を効果的に抑制することができる。
【００２９】
なおスペーサ５０を比較的大きくすることで、側壁面２６ａの変形をより確実に抑制することがきる。ただし、スペーサ５０が大きいと、各電池セル２０間の空間が狭くなるため、通常時おける電池セル２０の冷却効率が低下してしまう虞がある。
【００３０】
本実施形態に係るスペーサ５０は、詳しくは、スペーサ本体５１及び一対の狭持部材５２で構成されている。スペーサ本体５１の材料としては、熱伝導率が比較的低く耐熱温度が比較的高い非金属材料であることが好ましく、例えば、セラミックス材料、あるいは硬質の樹脂材料等が好適に用いられる。
【００３１】
狭持部材５２は、通常時にこのスペーサ本体５１を狭持するための部材であり、電池ケース２６の側壁面２６ａにそれぞれ固定されている。これら一対の狭持部材５２は、所定温度、例えば、１５０℃程度以上の温度で減磁される永久磁石からなり、具体的には、耐熱ネオジム磁石等で形成されている。なお耐熱ネオジム磁石とは、キュリー温度が３４０から４００℃程度であり、１５０℃程度の温度でも使用可能なネオジム磁石であり、それ以上の温度に達した場合に熱減磁が起こる特性を有する。勿論、狭持部材５２の材料は、耐熱ネオジム磁石に限定されず、上記所定温度で熱減磁が起こる永久磁石であればよい。
【００３２】
なお、このような永久磁石からなる各狭持部材５２は、電池ケース２６の側壁面２６ａに接着剤等により接着固定されていているが、それ自体の磁力により固定されていてもよい。
【００３３】
また狭持部材５２は、スペーサ本体５１よりも大きく形成されている。すなわち狭持部材５２のスペーサ本体５１に当接する面は、スペーサ本体５１の狭持部材５２に当接する面よりも大きくなっている。このため、一対の狭持部材５２によりスペーサ本体５１を狭持した状態で、スペーサ本体５１の周囲には、一対の狭持部材５２が向かい合う領域が存在している。
【００３４】
そしてスペーサ本体５１は、電池セル２０の発熱が生じていない通常時、永久磁石からなる一対の狭持部材５２によって狭持されている。すなわちスペーサ本体５１は、各狭持部材５２には固定されておらず、これら狭持部材５２が磁力により引きつけられことで、狭持部材５２間に挟まれた状態で保持されている。
【００３５】
本実施形態では、上述のようにスペーサ本体５１の周囲に、一対の狭持部材５２が相対向する領域が存在する。この領域では、図７中に矢印で示すように、狭持部材５２同士がより強く引きつけられる。したがって、スペーサ本体５１を狭持部材５２間により強固に狭持することができる。
【００３６】
このような構成では、図８（ａ）に示すように、複数のうちの何れかの電池セル２０（２０Ａ）が、異常により発熱・膨張した場合、これらスペーサ本体５１及び一対の狭持部材５２で構成されるスペーサ５０によって、電池セル２０Ａの膨張が抑えられる。詳しくは、電池セル２０Ａが発熱して温度上昇した場合、その初期段階、例えば、電池セル２０Ａの温度が１５０℃程度まで上昇するまでに、電池セル２０Ａ（電池ケース２６の側壁面２６ａ）は大きく膨張（変形）する。なおこの膨張は、その後１，２秒程度で終了する。そして、この時点では、狭持部材５２の磁力は維持されており、スペーサ５０（スペーサ本体５１及び狭持部材５２）は電池セル２０間に狭持されている。このため、電池セル２０Ａ（電池ケース２６の側壁面２６ａ）の膨張（変形）は、上述のようにスペーサ５０によって規制される。
【００３７】
電池セル２０Ａが発熱した場合、電池セル２０Ａの温度は、膨張が止まった後も上昇し、例えば、３００℃程度以上の高温に達する場合がある。この電池セル２０Ａの膨張後の温度上昇に伴って、電池セル２０Ａに接しているスペーサ５０の温度も上昇する。すなわち電池セル２０Ａの熱がスペーサ５０を構成する狭持部材５２やスペーサ本体５１に伝達され、狭持部材５２やスペーサ本体５１の温度が３００℃程度以上の高温に達する場合がある。
【００３８】
このように狭持部材５２が電池セル２０Ａの温度上昇に伴って高温に達した場合、狭持部材５２を構成する耐熱ネオジム磁石等の永久磁石の熱減磁が起こる。これにより、一対の狭持部材５２同士が引きつけられる力が弱まり、図８（ｂ）に示すように、狭持部材５２間に狭持されているスペーサ本体５１が脱落（落下）する。
【００３９】
なお狭持部材５２の熱減磁は、スペーサ５０を構成する一対の狭持部材５２のそれぞれで起こる場合もあるし、発熱が生じた電池セル２０Ａ側のみで起こる場合もある。何れにしても、一対の狭持部材５２同士が引きつけられる力は弱まるため、狭持部材５２間に狭持されているスペーサ本体５１は脱落（落下）することになる。
【００４０】
これにより、発熱が生じた電池セル２０Ａと、隣接する電池セル２０（２０Ｂ，２０Ｃ）との間には隙間が形成される。すなわち発熱した電池セル２０Ａは、隣接する電池セル２０Ｂ，２０Ｃとは完全に切り離される。したがって、電池セル２０Ａの熱が隣接する電池セル２０Ｂ，２０Ｃに伝達されるのを効果的に抑制することができ、さらには、電池セル２０Ａの熱が、連鎖的に複数の各電池セル２０に伝達される、いわゆる熱暴走の発生を抑制することができる。
【００４１】
なお図９に示すように、狭持部材５２のスペーサ本体５１が当接する面５２ａを、若干だけ下方を向くように傾斜させると共に、スペーサ本体５１の狭持部材５２に当接する面５１ａを、狭持部材５２の傾斜に合わせて若干だけ上方を向くように傾斜させるようにしてもよい。換言すれば、狭持部材５２の厚さが、その下端側ほど薄くなるようにし、スペーサ本体５１の厚さは、その上端側ほど薄くなるようにしてもよい。このような構成とすることにより、狭持部材５２が電池セル２０Ａの温度上昇に伴って高温に達し、狭持部材５２の熱減磁が起こった際、スペーサ本体５１がより確実に脱落（落下）する。
【００４２】
ところで、スペーサ５０の構成は、上述したものに限定されず、電池セル２０の膨張後の温度上昇に伴って脱落するようになっていればよい。例えば、図１０に示すように、スペーサ５０が、スペーサ本体５１と、スペーサ本体５１を電池セル２０（電池ケース２６の側壁面２６ａ）に接着する接着部５３とを備え、接着部５３が、所定温度（例えば、２５０℃程度）以上で溶融する接着剤、つまり耐熱温度が２５０℃程度以上である接着剤で形成されていてもよい。このような特性が得られる接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤や、シリコーン系接着剤等が挙げられる。
【００４３】
このような構成としても、複数のうちの何れかの電池セル２０が、異常により発熱・膨張した場合には、上述したようにスペーサ５０によって電池セル２０の膨張が抑えられる。また電池セル２０の膨張後の温度上昇に伴って高温（３００℃程度）以上に達した場合、接着部５３が溶融してスペーサ本体５１が脱落（落下）する。したがって、電池セル２０の熱が隣接する電池セル２０に伝達されるのを効果的に抑制することができる。
【００４４】
なお、このように接着部５３によってスペーサ本体５１を固定する場合、スペーサ本体５１は、熱伝導率が比較的高い材料で形成されていることが好ましい。これにより、電池セル２０Ａの温度が高温に達した際、その熱によって接着部５３がより確実に溶融する。また図１０に示す例では、接着部５３によってスペーサ本体５１の両面を隣り合う各電池セル２０の電池ケース２６にそれぞれ固定するようにしたが、接着部５３によってスペーサ本体５１の一方面のみを固定するようにしてもよい。
【００４５】
さらに、スペーサ５０が、スペーサ本体５１と、スペーサ本体５１を電池セル２０（電池ケース２６の側壁面２６ａ）に接着する接着部５３とを備える構成において（図１０参照）、スペーサ本体５１が、所定温度（例えば、２５０℃程度）以上で溶融する樹脂材料で形成されていてもよい。このような特性が得られる樹脂材料としては、具体的には、ＭＣナイロン、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等が挙げられる。
【００４６】
この構成の場合、接着部５３は、上述のように高温に達した際に溶融する必要はない。またスペーサ本体５１は、電池セル２０間に保持されていれば、必ずしも電池ケース２６に対して接着されていなくてもよい。
【００４７】
このような構成としても、電池セル２０が異常により発熱・膨張した際、上述のように電池セル２０の膨張を抑えつつ、電池セル２０の熱の隣接する電池セル２０への伝達を効果的に抑制することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００４９】
１  車両（電動車両）
２  電池パック
３  バッテリトレイ
４  バッテリカバー
５  バッテリケース
１０  電池モジュール
１１  モジュールケース
２０  電池セル
２１  正極板
２２  負極板
２３  電極束
２４、２５  集電体
２６  電池ケース
２６ａ  側壁面
２７  蓋部材
２８  貫通孔
２９  正極端子部材
３０  負極端子部材
３１  絶縁シート部材
５０  スペーサ
５１  スペーサ本体
５２  狭持部材
５３  接着部
【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】
2017139099.tif 000009
【図８】
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【図９】
2017139099.tif 000011
【図１０】
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