(57)【要約】  電池モジュールが、複数の角形電池、及び複数の角形電池の積層方向であるＸ方向に隣り合う各２つの角形電池の間に配置される電池間セパレータを含む電池積層体を備える。電池間セパレータが、板状の中央部材、中央部材のＸ方向の一方側に配置され、中央部材よりも断熱性が高い材質で構成される板状の一方側部材、及び中央部材のＸ方向の他方側に配置され、中央部材よりも断熱性が高い材質で構成される板状の他方側部材を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の電池、及び前記複数の電池の積層方向に隣り合う２つの前記電池の間に配置される電池間セパレータを含む電池積層体を備え、
前記電池間セパレータは、中央部材、前記中央部材の前記積層方向の一方側に配置され、前記中央部材よりも断熱性が高い材質で構成される一方側部材、及び前記中央部材の前記積層方向の他方側に配置され、前記中央部材よりも断熱性が高い材質で構成される他方側部材を含む、電池モジュール。
【請求項２】
前記積層方向及び前記電池の高さ方向の両方向に直交する方向を直交方向とするとき、前記電池積層体の前記直交方向の側方に配置されると共に、前記積層方向に延在するサイド側放熱部材を備え、
前記中央部材が前記サイド側放熱部材に接触する、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記サイド側放熱部材は、前記電池積層体を拘束する拘束部材である、請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記電池積層体に含まれる前記電池は、前記高さ方向の一方側に外部端子を有し、
前記電池積層体の前記高さ方向の他方側に配置された金属製の下側放熱部材を備え、
前記中央部材は、前記下側放熱部材に直接接触するか又は部材を介して熱結合する、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記電池積層体に含まれる前記電池は、前記高さ方向の一方側に外部端子を有し、
前記電池積層体の前記高さ方向の一方側に配置された金属製の上側放熱部材を備え、
前記中央部材は、前記上側放熱部材に直接接触するか又は部材を介して熱結合する、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記積層方向に関して、前記積層方向に隣り合う２つの前記中央部材の間に位置すると共に、前記サイド側放熱部材の前記電池積層体側の面に沿うように配置されるサイドセパレータを備え、
前記一方側部材及び前記他方側部材が、前記サイドセパレータに接触する、請求項２又は３に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記中央部材が、アルミニウム、アルミニウム合金又はグラファイトシートで構成され、
前記一方側部材及び前記他方側部材の夫々が、樹脂材料より熱伝導率の低い断熱材で構成される、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記一方側部材の前記積層方向の厚さは、前記他方側部材の前記積層方向の厚さと略同一であり、
前記中央部材の前記積層方向の厚さは、前記一方側部材の前記積層方向の厚さと前記他方側部材の前記積層方向の厚さとを加えた厚さの３０％以上５０％以下の厚さである、請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の電池モジュールを備える電池パック。
【請求項１０】
積層された複数の電池を有する電池積層体を収納する筐体を有し、
前記筐体の構成部材の一部は、前記電池積層体を拘束する拘束部材であり、
前記拘束部材に前記中央部材が熱的に結合される、請求項９に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の角形電池を含む電池モジュールに関する。また、本開示は、電池モジュールを含む電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池モジュールとしては、特許文献１に記載されているものがある。この電池モジュールは、電池積層体、一対のサイドバインドバー、及び一対のエンドプレートを備え、電池積層体は、複数の角形二次電池（以下、単に、角形電池という）を含み、複数の角形電池は、同じ姿勢で角形電池の厚さ方向に積層されるように配置される。一対のサイドバインドバーは、電池積層体を挟持するように電池積層体の幅方向両側に配置され、積層方向に延在する。一対のサイドバインドバーは、電池積層体の幅方向両側を拘束する。他方、一対のエンドプレートは、電池積層体の積層方向の両側に配置され、電池積層体の積層方向の両側を拘束する。各エンドプレートは、一対のサイドバインドバーの積層方向の端面にボルト等の締結手段で固定される。この固定により、電池積層体、一対のサイドバインドバー、及び一対のエンドプレートが一体化され、電池モジュールが構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０８３７８９号
【発明の概要】
【０００４】
角形電池が高エネルギー密度化されるにしたがって、角形電池が異常発熱した際に大熱量の熱を放出するようになってきている。したがって、より大熱量の熱が、異常発熱した角形電池から積層方向に隣り合う角形電池に伝導するようになってきており、その隣り合う角形電池が、異常発熱した角形電池からより大熱量の熱を受けて熱損傷し易くなってきている。
【０００５】
そこで、本開示の目的は、積層方向の熱の伝導を抑制でき、異常発熱した角形電池以外の角形電池の熱損傷を抑制できる電池モジュール及び電池パックを提供することにある。
【０００６】
上記課題を解決するため、本開示の電池モジュールは、積層された複数の角形電池、及び複数の角形電池の積層方向に隣り合う各２つの角形電池の間に配置される電池間セパレータを含む電池積層体を備え、電池間セパレータは、板状の中央部材、中央部材の積層方向の一方側に配置され、中央部材よりも断熱性が高い材質で構成される板状の一方側部材、及び中央部材の積層方向の他方側に配置され、中央部材よりも断熱性が高い材質で構成される板状の他方側部材を含む。
【０００７】
本開示に係る電池モジュールによれば、積層方向の熱の伝導を抑制でき、異常発熱した角形電池以外の角形電池の熱損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態に係る電池パックの一部の模式斜視図であり、筐体の蓋部が取り外された状態の電池パックの一部の模式斜視図である。
【図２】図１のＡ‐Ａ線模式断面図の一部を表す模式断面図である。
【図３】蓋部が外された電池パックをＺ方向上側から見たときの電池パックの一部の模式平面図である。
【図４】異常発熱した角形電池が生じた場合における、参考例の電池パックの熱の拡散の様子と、本開示の電池パックの熱の拡散の様子とを表すコンピュータシミュレーション結果の一例を表す図である。
【図５】一試験例における、異常発熱した角形電池にＸ方向に隣り合う角形電池の温度と、電池間セパレータの厚さとの関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の説明及び図面において、Ｘ方向は、電池積層体２１において複数の角形二次電池３１が積層される積層方向であり、Ｙ方向は、直交方向であり、Ｚ方向は、角形二次電池３１の高さ方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。また、以下の説明において、上側とは、角形二次電池３１におけるＺ方向の電極端子形成側をさし、下側とは、角形二次電池３１におけるＺ方向の電極端子形成側とは反対側をさす。また、以下の図面では、同一の要素（構成）には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の各図は、模式図であり、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さの寸法比は、一致しない。また、本明細書では、合金は、金属に含まれるものとする。
【００１０】
図１は、本開示の一実施形態に係る電池パック１の一部の模式斜視図であり、筐体１０の蓋部が取り外された状態の電池パック１の一部の模式斜視図である。なお、図１及び図３では、角形二次電池（以下、単に角形電池という）３１の電極端子の図示を省略する。図１に示すように、電池パック１は、筐体１０と、複数の電池モジュール２０を備える。筐体１０は、本体部１１、蓋部（図示せず）、及び複数のねじ（図示せず）を含み、本体部１１、及び蓋部は、アルミニウムや鉄等の金属、又は樹脂で構成される。本体部１１は、略直方体状の凹部１３を有する箱状部材であり、凹部１３は、矩形状の開口１４をＺ方向上側のみに有する。本体部１１は、Ｚ方向上側に端面１５を有し、端面１５には、図示しないねじ孔が所定間隔毎に設けられる。
【００１１】
図１に示すように、本体部１１は、一対のＹ方向に延在する壁部１１ａと、一対のＸ方向に延在する壁部１１ｂを含み、壁部１１ａの高さが、壁部１１ｂの高さよりも高くなっている。蓋部は、平面視が矩形の板状部材である。蓋部は、壁部１１ｂと略同じ長さのＸ方向寸法を有し、壁部１１ａと壁部１１ｂの高さの差と略一致する厚さを有する。複数の電池モジュール２０等を凹部１３内に適切に収容した後、蓋部を、一対の壁部１１ｂのＸ方向の間に配置する。また、蓋部を、Ｚ方向から見たとき、蓋部のＹ方向一方側の縁が、Ｘ方向一方側の壁部１１ｂのＹ方向一方側の縁に略一致し、蓋部のＹ方向他方側の縁が、Ｘ方向他方側の壁部１１ｂのＹ方向他方側の縁に略一致するように配置する。その後、図示しないねじを、蓋部及び一対の壁部１１ｂを締結するように締め込んで、蓋部を本体部１１に取り付けた後、蓋部が取り付けられた本体部１１を更に図示しない外側筐体により覆って電池パック１が構成される。なお、本実施形態において、壁部１１ａの高さが壁部１１ｂの高さよりも高くなっているが、これに限定されず壁部１１ｂの高さを壁部１１ａの高さよりも高くしても良いし、あるいは同一にしても良い。
【００１２】
図１に示すように、複数の電池モジュール２０は、凹部１３にＹ方向に隣り合うように配置される。複数の電池モジュール２０は、凹部１３に収容した状態で固定されて設置される。
【００１３】
電池モジュール２０は、電池積層体２１、一方側サイドバインドバー２２、他方側サイドバインドバー２３、及び一対のエンドプレート２４を備える。本実施例では、一対のエンドプレート２４が、一対の壁部１１ａに一致するが、一対のエンドプレートは、筐体においてＹ方向に延在する一対の壁部に一致しなくてもよい。電池積層体２１は、複数の略直方体状の角形電池（Ｃｅｌｌ）３１と、複数の電池間セパレータ３２を含む。複数の角形電池３１は、Ｘ方向に一列に重なるように積層され、電池間セパレータ３２は、Ｘ方向に隣り合う２つの角形電池３１間に配置される。角形電池３１は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池であり、主表面がシュリンクチューブ等の絶縁シートで被覆される。電池間セパレータ３２は、シート状部材である。電池間セパレータ３２の構造及び材質については、後で詳しく説明する。
【００１４】
一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の夫々は、アルミニウム、アルミニウム合金や鉄、鉄合金やステンレス鋼等の金属で構成される板部材又は角形管部材であり、Ｘ方向に延在する。また、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の夫々は、積層された複数の角形電池３１を有する電池積層体２１を拘束する拘束部材であり、筐体１０の一部を構成する構成部材である。一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の夫々は、電池積層体２１を構成する角形電池３１の反力に対する筐体１０の剛性を確保する役割を担っている。一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の夫々は、サイド側放熱部材の一例である。一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の夫々のＸ方向寸法は、電池積層体２１のＸ方向寸法よりも僅かに長い。一方側サイドバインドバー２２は、電池積層体２１のＹ方向一方側を拘束し、他方側サイドバインドバー２３は、電池積層体２１のＹ方向他方側を拘束する。また、各エンドプレート２４は、アルミニウムや鉄等の金属で構成される板部材であり、Ｙ方向に延在する。Ｘ方向一方側に配置されるエンドプレート２４は、電池積層体２１のＸ方向一方側を拘束し、Ｘ方向他方側に配置されるエンドプレート２４は、電池積層体２１のＸ方向他方側を拘束する。
【００１５】
一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の夫々のＸ方向の両側の端面３５には、Ｘ方向に延びるエンドプレート固定用のねじ孔（図示せず）が設けられ、一対のエンドプレート２４の夫々には、貫通孔（ねじ孔）が設けられる。また、電池モジュール２０は、更に、図示しないエンドセパレータ、複数の一方側サイドセパレータ２７、及び複数の他方側サイドセパレータ２８を備える。
【００１６】
エンドセパレータ、一方側サイドセパレータ２７、及び他方側サイドセパレータ２８の夫々は、シート状部材であり、樹脂等の絶縁性を有する材料で構成される。一方側サイドセパレータ２７、及び他方側サイドセパレータ２８の夫々は、伝熱性に優れる絶縁材料で構成されると好ましい。エンドセパレータは、電池積層体２１のＸ方向の一端と一方側に配置されたエンドプレート２４との間、及び電池積層体２１のＸ方向の他端と他方側に配置されたエンドプレート２４との間に配置される。
【００１７】
各一方側サイドセパレータ２７は、電池積層体２１のＹ方向一方側の端部と、一方側サイドバインドバー２２との間に配置され、各他方側サイドセパレータ２８は、電池積層体２１のＹ方向他方側の端部と、他方側サイドバインドバー２３との間に配置される。複数の一方側サイドセパレータ２７は、Ｘ方向に間隔をおいて配置され、複数の他方側サイドセパレータ２８も、Ｘ方向に間隔をおいて配置される。複数の一方側サイドセパレータ２７の配置構造、及び複数の他方側サイドセパレータ２８の配置構造については、後で図３を用いて詳細に説明する。
【００１８】
エンドセパレータを電池積層体２１のＸ方向の両端とエンドプレート２４との間に配置し、サイドセパレータ２７，２８を電池積層体２１のＹ方向の端部とサイドバインドバー２２，２３との間に配置する。そして、この状態で、ねじを、エンドプレート２４の上記貫通孔及びサイドバインドバー２２，２３の上記ねじ孔に、エンドプレート２４のＸ方向外側から締め込む。このねじの締め込みで、電池積層体２１、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３、一対のエンドプレート２４、２つのエンドセパレータ、複数の一方側サイドセパレータ２７、及び複数の他方側サイドセパレータ２８が一体化され、電池モジュール２０が構成される。
【００１９】
各電池積層体２１に関し、各角形電池３１のＹ方向の一方側側面は、一方側サイドバインドバー２２による拘束で略同一平面上に位置し、各角形電池３１のＹ方向の他方側側面は、他方側サイドバインドバー２３による拘束で略同一平面上に位置する。なお、一方側及び他方側の一対のエンドプレート２４を両側からプレス機（図示せず）で押圧して、エンドプレート２４により電池積層体２１を圧縮した状態で一対のエンドプレート２４をサイドバインドバー２２，２３にねじ止めして電池モジュール２０を構成してもよい。
【００２０】
図１に示す実施例では、Ｙ方向に隣り合う２つの電池積層体２１において、Ｙ方向一方側の電池積層体２１のＹ方向他方側に配置される他方側サイドバインドバー２３と、Ｙ方向他方側の電池積層体２１のＹ方向一方側に配置される一方側サイドバインドバー２２を、同一の共有サイドバインドバー３８で構成している。しかし、Ｙ方向に隣り合う２つの電池積層体において、Ｙ方向一方側の電池積層体のＹ方向他方側に配置される他方側サイドバインドバーと、Ｙ方向他方側の電池積層体のＹ方向一方側に配置される一方側サイドバインドバーを一体構造とせずに互いに独立に構成してもよい。
【００２１】
また、図１に示す実施例では、Ｙ方向から見たときに重なる複数の電池モジュール２０に関し、１つで一体の一方側のエンドプレート２４を共有させることで、各電池モジュール２０の電池積層体２１のＸ方向一方側を拘束し、１つで一体の他方側のエンドプレート２４を共有させることで、各電池モジュール２０の電池積層体２１のＸ方向他方側を拘束した。しかし、Ｙ方向から見たときに重なる複数の電池モジュールに関し、１つで一体の一方側エンドプレートを共有する構造を採用しなくてもよく、各電池モジュールの電池積層体のＸ方向一方側のみを拘束する一方側エンドプレートを採用してもよい。また、同様に、Ｙ方向から見たときに重なる複数の電池モジュールに関し、１つで一体の他方側エンドプレートを共有する構造を採用しなくてもよく、各電池モジュールの電池積層体のＸ方向他方側のみを拘束する他方側エンドプレートを採用してもよい。
【００２２】
また、上述のように、電池積層体２１は、Ｘ方向の一端の角形電池３１と一方側のエンドプレート２４との間に配置されて、一端の角形電池３１と一方側のエンドプレート２４との隙間を埋めるエンドセパレータを含んでもよく、Ｘ方向の他端の角形電池３１と他方側のエンドプレート２４との間に配置されて、他端の角形電池３１と他方側のエンドプレート２４との隙間を埋めるエンドセパレータを含んでもよい。また、これらの構成で、エンドセパレータは、弾性を有してもよい。この場合、Ｘ方向の端の角形電池３１と、一方側及び他方側のエンドプレート２４のうちの少なくとも一方との隙間の寸法変化があったとしても、エンドセパレータによって、Ｘ方向の端の角形電池３１と、一方側及び他方側のエンドプレート２４のうちの少なくとも一方との隙間を容易に埋めることができる。よって、電池積層体２１をＸ方向に密着配置できて好ましい。
【００２３】
図１の参照を続けて、本実施例では、筐体の底板部は、伝熱シート４０と、アルミニウムやその合金等の金属で構成される冷却プレート４１を含む。冷却プレート４１は、金属製の下側放熱部材の一例である。伝熱シート４０は、絶縁性を有すると共に熱伝導性に優れるシート部材で構成され、例えば、エポキシ樹脂シートやシリコーンゴムシート等で構成される。伝熱シート４０は、平面視において冷却プレート４１と同一の矩形形状を有し、冷却プレート４１の電池モジュール２０側の上面に配置され、冷却プレート４１と壁部１１ａ，１１ｂとで挟持される。例えば、ねじを、冷却プレート４１の下側から、冷却プレート４１、伝熱シート４０、及び壁部１１ａ，１１ｂに締め込むことで、冷却プレート４１及び伝熱シート４０を、壁部１１ａ，１１ｂに固定する。
【００２４】
詳述しないが、冷却プレート４１は、複数の冷却剤通路４６を有する。複数の冷却剤通路４６は、Ｘ方向に間隔をおいて配置され、各冷却剤通路４６は、冷却プレート４１のＹ方向の一端から他端までＹ方向に延在する。例えば、図示しないポンプ等によって、流動力が付与された水等の冷却剤（冷媒）が、冷却剤通路４６内を流動する。この冷却剤の流動によって、冷却プレート４１が冷却され、角形電池３１が、冷却された冷却プレート４１で冷却される。この角形電池３１の冷却により、角形電池３０の熱劣化が抑制される。
【００２５】
図２は、図１のＡ‐Ａ線模式断面図の一部を表す模式断面図である。また、図３は、蓋部が外された電池パック１をＺ方向上側から見たときの電池パック１の一部の模式平面図である。なお、図２において、参照番号２６は、上記エンドセパレータを示す。図２、及び図３に示すように、電池間セパレータ３２は、中央部材５０、一方側部材５１、及び他方側部材５２を有する。図２に示すように、中央部材５０は、板状（シート状）部材であり、厚さ方向がＸ方向に一致するように配置される。また、一方側部材５１は、板状（シート状）部材であり、厚さ方向がＸ方向に一致するように配置される。一方側部材５１は、中央部材５０のＸ方向の一方側に配置され、中央部材５０よりも断熱性が高い材質で構成される。
【００２６】
他方側部材５２は、板状（シート状）部材であり、厚さ方向がＸ方向に一致するように配置される。他方側部材５２は、中央部材５０のＸ方向の他方側に配置され、中央部材５０よりも断熱性が高い材質で構成される。他方側部材５２は、一方側部材５１と同一である。すなわち、一方側部材５１と他方側部材５２は、同一の材質で構成され、Ｘ方向の寸法（厚み）、Ｙ方向の寸法（幅）、及びＺ方向の寸法（高さ）が同一になっている。一方側部材５１のＸ方向他方側の面は、中央部材５０のＸ方向一方側の面に当接し、他方側部材５２のＸ方向一方側の面は、中央部材５０のＸ方向他方側の面に当接する。
【００２７】
中央部材５０は、熱伝導に優れる材質、例えば、アルミニウム（熱伝導率２２９．０４〜２５６．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、アルミニウム合金、アルミニウム以外の軽金属、それ以外の金属、例えば、鉄（熱伝導率６０〜８０Ｗ／（ｍ・Ｋ））、鉄合金、ステンレス鋼（熱伝導率１６〜１９Ｗ／（ｍ・Ｋ））又はグラファイト（グラファイトシート）等で構成される。他方、一方側及び他方側部材５１，５２は、中央部材５０よりも熱伝導性が小さくて断熱性が高い材質、例えば、一般的な電池間セパレータとして使用されるポリプロピレン（ＰＰ）（熱伝導率０．１７〜０．１９Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（熱伝導率０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ポリカーボネート（ＰＣ）（熱伝導率０．１９Ｗ／（ｍ・Ｋ））などの樹脂のほか、ＮＡＳＢＩＳ（商標）、不織布、グラスウール（熱伝導率０．０４Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ロックウール、セルロースファイバー、ウレタンフォーム（熱伝導率０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ））、フェノールフォーム、ポリウレタンフォーム（熱伝導率０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ポリスチレン（熱伝導率０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ））、発砲ゴム、エアロゲル、又はヒュームドシリカ等で構成される。一方側及び他方側部材５１，５２として使用される材質は、樹脂より断熱性が高い材質により構成されることでより断熱効果が期待できるので好ましい。樹脂より断熱性が高い材質により構成される断熱材としては、不織布等からなる繊維シート等の空隙を有する構造材の前記空隙にシリカエアロゲル等のナノ多孔体が担持された構造を有する断熱材が存在し、この断熱材の一例としてＮＡＳＢＩＳ（熱伝導率０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ））が存在する。なお、角形電池３１が、絶縁性を有するフィルムで被覆されている場合でも、一方側及び他方側部材５１，５２は、絶縁性を有すると好ましく、この場合、Ｘ方向に隣り合う角形電池３１間の絶縁を確実に実行できる。
【００２８】
中央部材５０が、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、一方側及び他方側部材５１，５２の夫々が、例えば繊維シートの空隙にナノ多孔体が担持された構造を有する断熱材で構成される場合、中央部材５０のＸ方向の厚さが、一方側部材５１のＸ方向の厚さと他方側部材５２のＸ方向の厚さとを加えた厚さの３０％以上５０％以下の厚さであると好ましい。また、中央部材５０のＸ方向の厚さが、一方側部材５１のＸ方向の厚さと他方側部材５２のＸ方向の厚さとを加えた厚さの３／７（≒０.４３）倍の厚さに近似する厚さであると更に好ましく、例えば、中央部材５０のＸ方向の厚さが、一方側部材５１のＸ方向の厚さと他方側部材５２のＸ方向の厚さとを加えた厚さの４０％以上４６％以下の厚さであると更に好ましい。なお、中央部材５０のＸ方向の厚さは、一方側部材５１のＸ方向の厚さと他方側部材５２のＸ方向の厚さとを加えた厚さの２０％未満の厚さでもよく、５０％よりも大きい厚さでもよい。
【００２９】
図２に示すように、中央部材５０の下側縁部７０は、伝熱シート４０に接触し、伝熱シート４０の下面４７は、冷却プレート４１の上面４８に接触する。換言すると、中央部材５０は、下側放熱部材である冷却プレート４１に伝熱シート４０を介して熱結合する。したがって、中央部材５０に伝導した熱を、伝熱シート４０を介して冷却プレート４１側に下側に放出でき、中央部材５０の熱を、冷却プレート４１を介して電池パック１に大局的に拡散させることができる。よって、電池パック１が局所領域で高温になることを抑制できる。
【００３０】
なお、中央部材と冷却プレートは熱的に結合しない方が好ましい場合がある。より詳しくは、熱が異常発熱した角形電池から中央部材に伝わった後、大きな熱が中央部材の下側から冷却プレートに伝わる場合がある。このような場合、異常発熱した角形電池に隣り合う角形電池に、大きな熱が中央部材から冷却プレートを介して伝わり易く、該隣り合う角形電池が熱損傷し易くなる。したがって、このような場合、中央部材が冷却プレートに熱的に結合しないようにすると、隣り合う角形電池同士間で伝導する熱量を抑制できて好ましい。なお、この場合でも、一方側及び他方側部材の夫々の下端は伝熱シートに接触してもよい。例えば、中央部材のＺ方向寸法を一方側及び他方側部材のＺ方向寸法よりも小さくして、電池間セパレータの中央部材、一方側及び他方側部材を、上端（Ｚ方向の冷却プレートと逆側の端部）の位置を揃えて、電池間セパレータの下端は、中央部材のみ伝熱シートから離間するように配置してもよい。このようにすると、中央部材のみ冷却プレートに熱的に結合しない構成を実現できる。
【００３１】
図３に示すように、複数の一方側サイドセパレータ２７は、Ｘ方向に間隔をおいて配置され、複数の他方側サイドセパレータ２８も、Ｘ方向に間隔をおいて配置される。また、一方側及び他方側サイドセパレータ２７，２８の夫々は、Ｘ方向に延在する。一方側サイドセパレータ２７のＹ方向一方側の面は、一方側サイドバインドバー２２のＹ方向他方側の面に当接し、他方側サイドセパレータ２８のＹ方向他方側の面は、他方側サイドバインドバー２３のＹ方向一方側の面に当接する。
【００３２】
また、シート状の中央部材５０は、Ｙ方向に延在する。中央部材５０のＹ方向の一端部は、一方側サイドバインドバー２２の側面に接触し、中央部材５０のＹ方向の他端部は、他方側サイドバインドバー２３の側面に接触する。中央部材５０は、Ｙ方向に関して、一方側サイドバインドバー２２と他方側サイドバインドバー２３で挟持される。また、中央部材５０は、Ｙ方向の一方側端部が、Ｘ方向に関して隣り合う２つの一方側サイドセパレータ２７で挟持され、Ｙ方向の他方側端部が、Ｘ方向に関して隣り合う２つの他方側サイドセパレータ２８で挟持される。これに対し、一方側及び他方側部材５１，５２の夫々は、Ｙ方向に関して、一方側サイドセパレータ２７と他方側サイドセパレータ２８で挟持される。一方側サイドセパレータ２７と他方側サイドセパレータ２８は、一方側サイドバインドバー２２と他方側サイドバインドバー２３を、角形電池３１に対して絶縁する機能を確保することを主な目的として設けられており、そのため、一方側サイドセパレータ２７と他方側サイドセパレータ２８は、通常樹脂などの絶縁体である。なお、一方側サイドバインドバーと他方側サイドバインドバーを、角形電池に対して絶縁するため、一方側サイドバインドバー及び他方側サイドバインドバーと、角形電池との間に空間（スペース）を設けてもよい。
【００３３】
一方側部材５１のＹ方向一方側の面は、角形電池３１におけるＹ方向他方側の面に当接し、一方側部材５１のＹ方向他方側の面は、中央部材５０のＹ方向一方側の面に当接する。また、他方側部材５２のＹ方向他方側の面は、角形電池３１におけるＹ方向一方側の面に当接し、他方側部材５１のＹ方向一方側の面は、中央部材５０のＹ方向他方側の面に当接する。
【００３４】
本実施例では、中央部材５０のＹ方向一方側が、サイド側放熱部材としての一方側サイドバインドバー２２に直接接触し、中央部材５０のＹ方向他方側が、サイド側放熱部材としての他方側サイドバインドバー２３に直接接触して熱的に結合されている。したがって、矢印Ｂ方向に中央部材５０に伝導した熱の一部を、矢印Ｃ方向（Ｙ方向）に伝導させることができ、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に効率的に放熱できる。よって、中央部材５０に到達した熱を、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３を介して広範囲な領域に拡散できる。また、積層方向に隣接する角形電池３１は、電池間セパレータ３２の一方側及び他方側部材５１，５２によって断熱されているので、隣接する角形電池３１同士間で伝導する熱量が抑制されている。そして、一方側及び他方側部材５１，５２に伝導した熱は中央部材５０により一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に伝導される。そのため、最も伝導する熱量が大きい隣接する角形電池３１同士間で伝導する熱量を効果的に抑制でき、その結果、電池パック１が局所領域で高温になることを抑制できる。なお、本実施例のように中央部材５０を一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に熱的に結合した場合において、中央部材５０と冷却プレート４を熱的に結合しない方が好ましい場合がある。
【００３５】
図４は、異常発熱した角形電池であるトリガセル３１ｔが生じた場合における、参考例の電池パック２０１の熱の拡散の様子と、本開示の電池パック１の熱の拡散の様子とを表すコンピュータシミュレーション結果の一例を表す図である。
【００３６】
参考例の電池パック２０１は、Ｘ方向に隣り合う角形電池３１の間に配置する電池間セパレータとして、熱伝導率０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）で厚さが２ｍｍの一層のシート状断熱材を用いている。また、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に沿うように配置される一方側及び他方側サイドセパレータとして、一体のシート状部材を採用し、電池間セパレータが、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３でなくて一方側及び他方側サイドセパレータに挟持される構成としている。一方、コンピュータシミュレーションを行った電池パック１では、Ｘ方向に隣り合う角形電池３１の間に配置する電池間セパレータは、熱伝導率０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）の２つのシート状断熱材でアルミニウム製板部材の伝熱材を挟持している３層構造を有している。ここで、各断熱材および伝熱材は、それぞれ１ｍｍの厚さに設定している。
【００３７】
また、図４（ａ），（ｂ）においては、斜線の密度で、温度を表現している。詳しくは、図４（ａ），（ｂ）においては、斜線の密度が高い程、温度が高いことを示し、最も斜線の密度が高い図４（ａ）に示す２つの角形電池３１ａは、１６０℃の高温となっている一方、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、最も斜線の密度が低い角形電池３１ｂは、６０℃程度の温度となっている。なお、参考例の電池パック２０１において、最も斜線の密度が高い２つの角形電池３１ａのうちの一方は、トリガセル３１ｔとなっている。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、参考例の電池パック２０１では、トリガセル３１ｔにＸ方向に隣り合う一方の角形電池３１ａの温度が１６０℃まで到達し、トリガセル３１ｔと同程度の温度となっているのに対し、温度が最も低い角形電池３１ｂが広範囲に広がっている。このことから、トリガセル３１ｔで生じた熱が、トリガセル３１ｔの近傍に籠り易くて、局所的に高温になり易く、特に、トリガセル３１ｔにＸ方向に隣り合う角形電池３１ａが、トリガセル３１ｔからの熱で熱損傷し易い。
【００３９】
これに対し、図４（ｂ）に示すように、本開示の電池パック１では、参考例の電池パック２０１との比較で、トリガセル３１ｔを取り巻く周辺部に配置された複数の角形電池３１の温度が高くなっていて、温度が最も低い角形電池３１ｂの存在範囲も小さくなっている。しかし、電池パック２０１のように、温度が１６０℃にまで達する高温の角形電池３１ａが全く存在せず、トリガセル３１ｔの温度も１６０℃から下がっている。また、参考例の電池パック２０１と比較して、トリガセル３１ｔにＸ方向に隣り合う角形電池３１の温度も格段に低い。したがって、電池パック１では、トリガセル３１ｔで生じた熱を、より広範囲に拡散でき、高温となる局所箇所の生成を抑制又は防止できる。よって、電池パック１では、トリガセル３１ｔ以外の角形電池３１の熱損傷を、抑制又は防止できる。
【００４０】
図５は、一試験例における、異常発熱した角形電池（以下、トリガセルという）にＸ方向に隣り合う角形電池の温度ｔと、電池間セパレータの厚さＴとの関係を表すグラフである。図５において、点線で表すデータは、電池間セパレータとして、一層のシート状断熱材を用いたときのデータである。また、実線で示すデータは、電池間セパレータとして、伝熱材を、点線で表すデータと同一の２つのシート状断熱材で両側から挟み込んだ構造を有する３層構造のシート状部材を用いたときのデータである。なお、電池間セパレータに３層構造を使用する場合、伝熱材と断熱材との各層は、（伝熱材の厚さ）／（片方の断熱材の厚さ）＝６／７とし、（伝熱材の厚さ）／（２つの断熱材の厚さを合わせた厚さ）＝３／７に設定している。また、ｔ０（℃）は、角形電池３１の仕様により変化するが、角形電池３１が熱損傷を起こす可能性がある目安として設定した温度である。なお、ｔ０が１６０℃以下である場合、図４（ａ）に示すトリガセル３１ｔのＸ方向に隣り合う角形電池３１ａに異常発熱が伝播されることになる。
【００４１】
図５に示す試験例では、電池間セパレータとして、一体の１つの１層の断熱材を用いた場合、電池間セパレータの厚さを、Ｔ１（ｍｍ）以上の厚さとしなければ、トリガセルにＸ方向に隣り合う角形電池の温度を、ｔ０よりも小さくすることができず、当該隣り合う角形電池の熱損傷を効果的に抑制することができなくなっている。これに対し、電池間セパレータとして、上記３層構造のシート状部材を用いた場合、電池間セパレータの厚さを、Ｔ２（ｍｍ）（＜Ｔ１）以上にすれば、トリガセルにＸ方向に隣り合う角形電池の温度を、ｔ０よりも小さくすることができ、当該隣り合う角形電池の熱損傷を効果的に抑制できる。因みに、本開示の３層構造のシート状の電池間セパレータとして伝熱材にアルミニウムを用いると共に断熱材にＮＡＳＢＩＳを用いると、電池間セパレータの厚さを、１層のＮＡＳＢＩＳからなる電池間セパレータの７４％程度の厚さまで薄くできることが確認された。なお、３層構造の電池間セパレータにおいて、中央部材のＸ方向の厚さが、一方側部材５１のＸ方向の厚さと他方側部材５２のＸ方向の厚さとを加えた厚さの３０％以上５０％以下の厚さであると、電池間セパレータを薄くできるという作用効果を顕著なものとできる。
【００４２】
以上、本開示の電池モジュール２０は、積層された複数の角形電池３１、及び複数の角形電池３１のＸ方向に隣り合う各２つの角形電池３１の間に配置される電池間セパレータ３２を含む電池積層体２１を備える。また、電池間セパレータ３２は、板状の中央部材５０、中央部材５０のＸ方向の一方側に配置され、中央部材５０よりも断熱性が高い材質で構成される板状の一方側部材５１、及び中央部材５０のＸ方向の他方側に配置され、中央部材５０よりも断熱性が高い材質で構成される板状の他方側部材５２を含む。
【００４３】
したがって、電池間セパレータ３２が、伝熱性が高い中央部材５０のＸ方向両側に断熱性が高い一方側及び他方側部材５１，５２を配置した３層構造を少なくとも有する。よって、中央部材５０に到達した熱を、中央部材５０が接触する一方側及び他方側部材５１，５２以外の部材に伝えることができ、その部材を介して効果的に分散させることができる。その結果、トリガセルからそれにＸ方向に隣り合う角形電池３１に伝導する熱を低減でき、隣り合う角形電池３１の熱損傷を抑制できる。
【００４４】
また、電池間セパレータ３２が、熱伝導性に優れる中央部材５０が中央に配置された３層構造を有するので、中央部材５０から角形電池３１以外の部材へ熱を放熱でき、結果として、Ｘ方向に隣り合う角形電池３１間の断熱性を高くできる。よって、電池間セパレータ３２の厚さを薄くでき、Ｘ方向のコンパクト化を実現できる。その結果、電池モジュール、及び電池パックのエネルギー密度を高めることが可能となる。
【００４５】
更には、電池間セパレータ３２のＸ方向の中央に位置する中央部材５０から角形電池３１以外の部材へ熱を放熱でき、中央部材５０に到達した熱を広範囲な領域に分散させることができる。よって、角形電池３１の通常の充放電時に生じる熱を広範囲に拡散できるので、熱の大局的な均熱化を促進でき、冷却効果を大きくできる。よって、通常の充放電を行っている際の角形電池３１の最高温度を低減でき、角形電池３１の熱劣化を抑制できる。
【００４６】
また、電池積層体２１のＹ方向に側方に配置されると共に、Ｘ方向に略平行に延在する金属製の一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３を備えてもよい。そして、中央部材５０が一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に接触してもよい。
【００４７】
上記構成によれば、中央部材５０に伝導した熱を、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に効率的に放熱でき、中央部材５０に伝導した熱を、大容積の一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３を介して広範囲な領域に拡散できる。したがって、トリガセルにＸ方向に隣り合う角形電池３１に伝導する熱量を効果的に低減でき、当該隣り合う角形電池３１の熱損傷を抑制又は防止できる。また、中央部材５０に伝導した熱を広範囲な領域に拡散できるので、Ｘ方向に隣り合う２つの角形電池３１間の断熱効果を大きくでき、電池間セパレータ３２の厚さを更に薄くできる。また、広範囲な領域の均熱化を促進できるので、充放電時の角形電池３１の熱劣化の抑制効果を更に大きくできる。
【００４８】
また、サイド側放熱部材が、電池積層体２１を拘束する一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３であってもよい。
【００４９】
上記構成によれば、電池積層体２１を構成する角形電池３１の反力に対する筐体１０の剛性を確保する部材に放熱を行うヒートシンクの役割も兼用させることができる。したがって、電池パック１をコンパクトに構成できる。
【００５０】
また、電池積層体２１に含まれる角形電池３１が、Ｚ方向上側に外部端子を有し、電池積層体２１のＺ方向下側に冷却プレート４１を備えてもよい。そして、中央部材５０は、冷却プレート４１に伝熱シート４０を介して熱結合してもよい。
【００５１】
上記構成によれば、中央部材５０に伝導した熱を、伝熱シート４０を介して冷却プレート４１に効率的に放熱でき、大容積の冷却プレート４１を介して広範囲な領域に拡散できる。よって、トリガセルにＸ方向に隣り合う角形電池３１の熱損傷を抑制又は防止でき、電池間セパレータ３２の厚さを更に薄くできる。また、充放電時の最高温度の低減効果を大きくでき、角形電池３１の熱劣化の抑制効果も更に大きくできる。
【００５２】
また、Ｘ方向に関して、Ｘ方向に隣り合う２つの中央部材５０の間に位置すると共に、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の電池積層体２１側の面に沿うように配置される一方側及び他方側サイドセパレータ２７，２８を備えてもよい。そして、一方側及び他方側部材５１，５２が、一方側及び他方側サイドセパレータ２７，２８に接触してもよい。
【００５３】
中央部材を、一方側及び他方側サイドバインドバーに接触させると、その接触により、接触部の近傍に凹凸ができ易い。よって、一方側及び他方側部材を一方側及び他方側サイドバインドバーに密着接触させにくい。これに対し、本構成によれば、一方側及び他方側サイドセパレータ２７，２８が、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３の電池積層体２１側に配置され、一方側及び他方側部材５１，５２が、一方側及び他方側サイドセパレータ２７，２８に接触するように配置される。よって、一方側及び他方側部材５１，５２を、電池モジュール２０内に容易に配置でき、電池モジュール２０を容易に製造できる。
【００５４】
また、中央部材５０が、アルミニウム、アルミニウム合金、又はグラファイトシートで構成され、一方側及び他方側部材５１，５２の夫々が、樹脂材料より熱伝導率の低い断熱材で構成されてもよい。
【００５５】
上記構成によれば、Ｘ方向の熱の伝導を効果的に抑制でき、トリガセル以外の角形電池３１の熱損傷を効果的に抑制できる。また、電池間セパレータ３２の薄型化も促進できる。
【００５６】
また、一方側部材５１のＸ方向の厚さは、他方側部材５２のＸ方向の厚さと略一致してもよい。また、中央部材５０のＸ方向の厚さは、一方側部材５１のＸ方向の厚さと他方側部材５２のＸ方向の厚さとを加えた厚さの３０％以上５０％以下の厚さであってもよい。
【００５７】
上記構成によれば、Ｘ方向の熱の伝導を抑制してトリガセル以外の角形電池３１の熱損傷を抑制する効果を顕著なものとできる。また、電池間セパレータ３２の薄型化も顕著なものとできる。
【００５８】
また、電池パック１は、積層された複数の角形電池３１を有する電池積層体２１を収納する筐体１０を有し、筐体１０の構成部材の一部は、電池積層体２１を拘束する一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３であり、一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３に中央部材５０が熱的に結合してもよい。
【００５９】
上記構成によれば、Ｘ方向の熱の伝導を抑制でき、トリガセル以外の角形電池３１の熱損傷を抑制できる電池パック１をコンパクトに構成できる。
【００６０】
尚、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、電池間セパレータ３２の中央部材５０を、伝熱シート４０を介して電池積層体２１よりもＺ方向下側に配置される冷却プレート４１に熱接触させる場合について説明した。しかし、電池間セパレータの中央部材を、電池積層地よりもＺ方向上側に配置された金属製の上側放熱部材に、直接接触させるか又は部材を介して熱結合させてもよい。ここで、中央部材と上側放熱部材を、部材を介して熱接触させる場合、その部材を、熱伝導性が高い絶縁シートで構成すると、絶縁性を担保できると共に放熱性を良好なものとできて好ましい。ここで、金属製の上側放熱部材の一例としては、金属製の筐体の蓋部を挙げられる。この変形例でも、トリガセルにＸ方向に隣り合う角形電池の熱損傷を抑制又は防止でき、電池間セパレータの厚さを薄くできる。また、充放電時の最高温度の低減効果を大きくでき、角形電池の熱劣化の抑制効果を大きくできる。なお、中央部材と、筐体の蓋部との間には、如何なる部材が存在しなくてもよく、筐体（蓋部を含む）は、樹脂等の金属以外の材質で構成されてもよい。
【００６２】
また、サイド側放熱部材が、金属製のサイドバインドバー２２，２３である場合について説明した。しかし、電池間セパレータの中央部材が接触するサイド側放熱部材は、金属製の冷却プレートであってもよく、その冷却プレートは、Ｘ方向に延在し、冷却剤が流動すると共にＸ方向に延在する冷却剤通路部を有してもよい。又は、電池間セパレータの中央部材は、金属製のサイドバインドバーや金属製の冷却プレートと直接接触せず、電池積層体に含まれる全ての中央部材は、一体かつ同一のサイドセパレータに接触してもよく、その一体のサイドセパレータは、Ｘ方向に延在してもよい。そして、中央部材が、サイドセパレータを介して金属製のサイドバインドバーや金属製の冷却プレートと熱的に結合してもよく、この場合、サイドセパレータの設置を簡単安価に実行できる。又は、電池積層体のＹ方向の側方にＸ方向に延在する金属製の部材が存在しなくてもよい。詳しくは、一方側及び他方側サイドバインドバーは、金属部材に限定されなくてもよく、放熱性より軽量化を重視する場合、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastic）等のプラスチック部材で構成されてもよい。
【００６３】
また、金属製の下側放熱部材が、冷却プレート４１であって、中央部材５０が、伝熱シート４０を介して金属製の冷却プレート４１に熱的に結合する場合について説明した。しかし、中央部材は、金属製の冷却プレートに直接接触してもよい。又は、上述のように、中央部材は、冷却プレートに熱的に結合しなくてもよい。又は、金属製の下側放熱部材が、金属製の筐体の底板部であり、中央部材が、当該底板部に直接接触してもよく、絶縁性を有する伝熱シート等の部材を介して当該底板部に熱的に結合してもよい。又は、上述のように、筐体が、金属以外の樹脂等で構成され、金属製の下側放熱部材が存在しなくてもよい。
【００６４】
また、一方側部材５１、及び他方側部材５２が同一である場合について説明した。しかし、一方側部材、及び他方側部材は、異なる材質で構成されてもよく、異なる厚さを有してもよい。
【００６５】
また、電池間セパレータ３２が３層構造を有する場合について説明した。しかし、電池間セパレータは、４層以上の構造を有してもよい。
【００６６】
また、電池積層体２１に含まれる電池が、外形を角形とする角形電池３１である場合について説明した。しかし、電池積層体に含まれる電池は、角形電池以外の如何なる電池でもよく、例えば、パウチ型電池（パウチセル）や、円筒型電池（円筒型セル）でもよい。
【００６７】
また、電池間セパレータ３２が電池積層体２１においてＸ方向に隣り合う各２つの角形電池３１の間に配置される場合について説明した。しかし、電池間セパレータは、電池積層体においてＸ方向に隣り合う少なくとも一対の２つの角形電池の間に配置されればよく、電池積層体においてＸ方向に隣り合う全ての２つの角形電池の間に配置されなくてもよい。例えば、電池間セパレータは、電池積層体においてＸ方向に隣り合う２つの角形電池の間に一つおきに配置されてもよい。
【００６８】
また、中央部材５０、一方側部材５１、及び他方側部材５２が、板状（シート状）である場合について説明した。しかし、中央部材、一方側部材、及び他方側部材は、板状（シート状）でなくてもよく、棒状でもよい。そして、棒状の中央部材、棒状の一方側部材、及び棒状の他方側部材を、積層方向に並べることで電池間セパレータを構成してもよい。又は、中央部材、一方側部材、及び他方側部材は、板状でもなく、棒状でもない形状を有してもよい。
【００６９】
また、電池モジュール２０が、電池積層体２１を拘束する一方側及び他方側サイドバインドバー２２，２３を備える場合について説明した。しかし、電池パックの筐体における蓋部以外の本体部が、異なる電池積層体を分離すると共に該本体部の側壁部に繋がる仕切部（敷居部）を有する構成でもよい。
【００７０】
また、電池間セパレータの中央部材として、炭素繊維の延在方向を同じ方向に揃えたＵＤ（UniDerection）タイプの炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）のシート状部材を用いてもよい。このような炭素繊維強化プラスチックは、一方向の熱伝導率が、その一方向に直交する直交方向の熱伝導率よりも高くなる性質を有する。よって、中央部材を、サイド側放熱部材に接触させる場合、当該シート状部材を、Ｙ方向の熱伝導率が最も高くなるように配置し、Ｙ方向の熱伝導率がＺ方向の熱伝導率よりも大きくなるように配置すると好ましい。
【符号の説明】
【００７１】
１  電池パック
２０  電池モジュール
２１  電池積層体
２２  一方側サイドバインドバー
２３  他方側サイドバインドバー
２７  一方側サイドセパレータ
２８  他方側サイドセパレータ
３１  角形電池
３２  電池間セパレータ
４０  伝熱シート
４１  冷却プレート
５０  中央部材
５１  一方側部材
５２  他方側部材
Ｘ方向  積層方向
Ｙ方向  直交方向
Ｚ方向  角形電池の高さ方向
【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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【国際調査報告】
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