(57)【要約】  組電池内のパウチ型単電池間に介在される充填部材であって、厚み方向と直交方向の、第１の面及びそれと反対側の第２の面を有し、以下に定義されるθｄ１及びθｄ２が下記式（１）及び（２）のそれぞれを満足し、θｐ１及びθｐ２が下記式（３）及び（４）のそれぞれを満足し、かつθｄ１＞θｄ２を満たす充填部材。θｄ１≧３．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ （１）θｄ２≦８．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ （２）０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ１≦１０００Ｋ／Ｗ （３）０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ２≦１０００Ｋ／Ｗ （４）θｄ１：前記第１及び第２の面のうち一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗θｄ２：前記第１の面及び第２の面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗θｐ１：前記第１及び第２の面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における面方向の熱移動抵抗θｐ２：前記第１及び第２の面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における面方向の熱移動抵抗
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池内のパウチ型単電池間に介在される充填部材であって、  厚み方向と直交方向の、第１の面及びそれと反対側の第２の面を有し、  以下に定義されるθｄ１及びθｄ２が下記式（１）及び（２）のそれぞれを満足し、θｐが下記式（３）を満足し、かつθｄ１＞θｄ２を満たす充填部材。  θｄ１≧３．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ        （１）  θｄ２≦８．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ        （２）  ０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ１≦１０００Ｋ／Ｗ          （３）  ０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ２≦１０００Ｋ／Ｗ          （４）θｄ１：前記第１及び第２の面のうち一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗θｄ２：前記第１の面及び第２の面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗θｐ１：前記第１及び第２の面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における面方向の熱移動抵抗θｐ２：前記第１及び第２の面の双方の平均温度が８０℃超えない場合における面方向の熱移動抵抗
【請求項２】
前記充填部材は、仕切り部材及び伝熱シートを含み、  前記第１及び第２の面の一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合において、該仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、  該仕切り部材の厚み方向の第１及び第２の二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合において、仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が５．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、  該仕切り部材の温度に拘わらず、伝熱シート（Ｂ）の面方向の熱伝導率が１．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０×１０３Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１に記載の充填部材。
【請求項３】
前記伝熱シートの厚みが０．０２〜２ｍｍである、請求項２に記載の充填部材。
【請求項４】
厚みが０．２〜１０ｍｍである、請求項２又は３に記載の充填部材。
【請求項５】
厚みが０．２〜１０ｍｍである、請求項１に記載の充填部材。
【請求項６】
複数のパウチ型単電池と、各パウチ型単電池間に介在された請求項１〜５のいずれか１項に記載の充填部材とを含む組電池。
【請求項７】
前記パウチ型単電池間に介在された前記充填部材の前記第１の面及び第２の面がそれぞれ前記パウチ型単電池に対面している、請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
前記パウチ型単電池が外装材により包含されており、該外装材は樹脂層と金属箔層とを含む層状構造を有する、請求項６又は７に記載の組電池。
【請求項９】
前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、充填部材の厚みがＬ／５０〜Ｌ／１０である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項１０】
前記充填部材は請求項２〜４のいずれか１項に記載の充填部材であり、  前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、前記伝熱シートの厚みがＬ／１０００〜Ｌ／１０である、請求項６〜９のいずれか１項に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、充填部材と、この充填部材を有する組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】  車両等の電源として二次電池が用いられている。車両等の限られた空間に搭載する際の自由度を向上させる目的や、一度の充電に対して走行可能な航続距離を伸ばす等の目的から、二次電池のエネルギー密度をより高めるための検討が広く進められている。【０００３】  二次電池の安全性はエネルギー密度とは相反する傾向にあり、高エネルギー密度を有する二次電池となるほど安全性は低下する傾向にある。例えば、航続距離が数百ｋｍに及ぶような電気自動車に搭載される二次電池では、過充電や内部短絡等により二次電池が損傷した場合に、電池表面温度が数百℃を超え、１０００℃近くに及ぶ場合もある。【０００４】  車両等の電源に使用される二次電池は、一般に複数の単電池（セル）を有する組電池である。組電池の一つの単電池が損傷し、該単電池が上記のような高温度に到達した場合、その熱により隣接する単電池が損傷し、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがある。このような単電池の損傷の連鎖を防ぐため、損傷した単電池を冷却する技術や、損傷した単電池から損傷していない単電池への熱の移動を抑制する技術が種々提案されている。【０００５】  特許文献１には、電池間に設置した仕切り部材を溶融性の母材と熱硬化性樹脂で構成し、母材の溶融によって、仕切り部材による熱伝導を抑制することが記載されている。特許文献２には、蓄電素子間に設置した仕切り部材を樹脂で形成された母材と、この母材に保持され、蓄電素子の発熱に伴う温度上昇に応じて熱分解される発泡剤とを有するものにより構成することが記載されている。特許文献３には、単電池間又は単電池と他の部材とを仕切る仕切り部材において、仕切り部材の厚み方向の熱移動抵抗を特定の条件に制御することにより、単電池の延焼を防止する又は遅延させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９７６９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６５５９７号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１８／１２４２３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  現在、広く用いられている単電池には、角型単電池、円筒状単電池及びパウチ型単電池がある。特許文献１〜３では、単電池は主として角形単電池である。【０００８】  本発明はパウチ型単電池により構成される組電池に用いた場合に安全性を向上させることができる充填部材と、この充填部材を有する組電池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】  本発明者等が上記課題を解決するために詳細な検討を行った結果、パウチ型単電池間に用いる充填部材において、熱移動抵抗（以下、単に熱抵抗ともいう）を特定の条件とすることにより上記課題を解決し得ることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。【００１０】［１］  組電池内のパウチ型単電池間に介在される充填部材であって、  厚み方向に直交する第１の面及びそれと反対側の第２の面を有し、  以下に定義されるθｄ１及びθｄ２が下記式（１）及び（２）のそれぞれを満足し、θｐが下記式（３）を満足し、かつθｄ１＞θｄ２を満たす充填部材。  θｄ１≧３．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ        （１）  θｄ２≦８．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ        （２）  ０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ１≦１０００Ｋ／Ｗ          （３）  ０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ２≦１０００Ｋ／Ｗ          （４）θｄ１：前記第１及び第２の面のうち一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗θｄ２：前記第１の面及び第２の面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗θｐ１：前記第１及び第２の面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における面方向の熱移動抵抗θｐ２：前記第１及び第２の面の双方の平均温度が８０℃超えない場合における面方向の熱移動抵抗【００１１】［２］  前記充填部材は、仕切り部材及び伝熱シートを含み、  前記第１及び第２の面の一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合において、該仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、  該仕切り部材の厚み方向の第１及び第２の二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合において、仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が５．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、  該仕切り部材の温度に拘わらず、伝熱シート（Ｂ）の面方向の熱伝導率が１．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０×１０３Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、［１］に記載の充填部材。【００１２】［３］  前記伝熱シートの厚みが０．０２〜２ｍｍである、［２］に記載の充填部材。【００１３】［４］  厚みが０．２〜１０ｍｍである、［２］又は［３］に記載の充填部材。【００１４】［５］  厚みが０．２〜１０ｍｍである、［１］に記載の充填部材。【００１５】［６］  複数のパウチ型単電池と、各パウチ型単電池間に介在された［１］〜［５］のいずれか１項に記載の充填部材とを含む組電池。【００１６】［７］  前記パウチ型単電池間に介在された前記充填部材の前記第１の面及び第２の面がそれぞれ前記パウチ型単電池に対面している、［６］に記載の組電池。【００１７】［８］  前記パウチ型単電池が外装材により包含されており、該外装材は樹脂層と金属箔層とを含む層状構造を有する、［６］又は［７］に記載の組電池。【００１８】［９］  前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、充填部材の厚みがＬ／５０〜Ｌ／１０である、［６］〜［９］のいずれか１項に記載の組電池。【００１９】［１０］  前記充填部材は［１］〜［４］のいずれか１項に記載の充填部材であり、前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、前記伝熱シートの厚みがＬ／１０００〜Ｌ／１０で���る、［６］〜［９］のいずれか１項に記載の組電池。【００２０】［Ａ１］複数のパウチ型単電池により構成される組電池において、パウチ型単電池間を仕切る、厚み方向の二面を有する充填部材であって、以下のように定義されるθｄ１及びθｄ２が下記式（１）及び（２）のそれぞれを満足する充填部材。  θｄ１≧５．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ      （１）  θｄ２≦４．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ      （２）θｄ１：前記二面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における厚み方向の熱移動抵抗θｄ２：前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における厚み方向の熱移動抵抗［Ａ２］以下のように定義されるθｐ１及びθｐ２が下記式（３）及び（４）のそれぞれを満足する、［Ａ１］に記載の充填部材。  θｐ１≧１．０×１０−７（ｍ２・Ｋ）／Ｗ      （３）  θｐ２≧１．０×１０−７（ｍ２・Ｋ）／Ｗ      （４）θｐ１：前記二面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における面方向の熱移動抵抗θｐ２：前記二面の双方の平均温度が８０℃超えない場合における面方向の熱移動抵抗［Ａ３］仕切り部材（Ａ）及び伝熱シート（Ｂ）を含み、仕切り部材（Ａ）の厚み方向の熱伝導率が前記二面における一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合において、前記仕切り部材（Ａ）の厚み方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、仕切り部材（Ａ）の厚み方向の二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合において、仕切り部材（Ａ）の厚み方向の熱伝導率が５．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、仕切り部材（Ａ）の温度に関わらず、伝熱シート（Ｂ）の面方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上１．０×１０５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、［Ａ１］又は［Ａ２］に記載の充填部材。［Ａ４］厚みが０．２〜１０ｍｍである、［Ａ１］乃至［Ａ３］のいずれか一つに記載の充填部材。［Ａ５］複数のパウチ型単電池と［Ａ１］乃至［Ａ４］のいずれか一つに記載の充填部材とを含み、パウチ型単電池が該充填部材により仕切られている、組電池。［Ａ６］前記パウチ型単電池が外装材により包含されており、該外装材は樹脂層と金属箔層とを含む層状構造を有する、［Ａ５］に記載の組電池。［Ａ７］前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、充填部材の厚みがＬ／５０〜Ｌ／１０である、［Ａ５］又は［Ａ６］に記載の組電池。
【発明の効果】
【００２１】  本発明の充填部材は、パウチ型単電池間の熱移動を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】充填部材を例示する斜視図である。
【図１Ｂ】櫛形構造を有する充填部材を例示する斜視図である。
【図１Ｃ】仕切り部材と伝熱シートとから構成される充填部材を用いた組電池の一例を示す断面図である。
【図１Ｄ】袋状構造物を有する充填部材の断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｄの充填部材の作動を示す断面図である。
【図２Ａ】実施例で用いた組電池の２次元シミュレーションモデルである。
【図２Ｂ】実施例で用いた組電池の２次元シミュレーションモデルである。
【図２Ｃ】単電極の最大温度の時間変化を示すグラフである。
【図２Ｄ】実施例で用いた組電池のシミュレーションモデルである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】  以下に本発明を詳細に説明する。以下の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。
【００２４】  本発明の組電池は、複数のパウチ型単電池と、各パウチ型単電池同士の間に配置された充填部材とを有する。この組電池の一例を図１Ｃに示す。
【００２５】  図１Ｃの組電池１０は、冷却プレート１１と、該冷却プレート１１上に配置された複数のパウチ型単電池１２と、各パウチ型単電池１２同士の間に配置された充填部材２０とを有する。図１Ｃの組電池１０では、配置方向一端側（図の左端側）のパウチ型単電池１２にあっては、外面側にも充填部材２０が配置されている。
【００２６】  なお、図１Ｃでは、パウチ型単電池１２が８個示されているが、パウチ型単電池１２の数はこれに限定されるものではない。通常は２〜５００個程度のパウチ型単電池が配列される。
【００２７】  この組電池１０にあっては、充填部材２０は、板形状の仕切り部材２１と、Ｌ字形断面形状の伝熱シート２２とを積層したものである。板形状の仕切り部材２１は、２つの板面すなわち、厚み方向と直交する第１及び第２の面２１ａ，２１ｂを有する。
【００２８】  伝熱シート２２は、仕切り部材２１と重なる主片２２ａと、該主片２２ａから延出した延出片２２ｂとを有する。延出片２２ｂは、パウチ型単電池１２と冷却プレート１１との間に介在されている。
【００２９】  充填部材２０は本発明の充填部材の一例である。充填部材のその他の例を図１Ａ，図１Ｂ，図１Ｄ，図１Ｅに示す。
【００３０】  図１Ａには、縦、横、厚み（幅）を有する直方体（板状体）の形状を有した充填部材１Ａが例示されている。充填部材１Ａは、厚み方向と直交する二つの面１ａ及び面１ｂを有している。面１ａは充填部材１Ａの一方の板面であり、面１ｂは他方の板面である。
【００３１】  充填部材１Ａは、組電池を構成するパウチ型単電池間を仕切るように、パウチ型単電池間に配置される。パウチ型単電池間に配置された状態において、面１ａ及び面１ｂのそれぞれは、パウチ型単電池と対面する。面１ａ及び面１ｂは、対向するパウチ型単電池と接触するように配置されてもよく、パウチ型単電池との間に隙間が生じるように離反して配置されてもよいが、熱移動抵抗を小さくする点で接触することが好ましい。
【００３２】  図１Ａに示す充填部材１Ａは、面１ａ及び面１ｂがパウチ型単電池に対面するように配置される場合に好適である。ただし、面１ａ，１ｂ以外の面がパウチ型単電池と対面するように配置されてもよい。
【００３３】  図１Ｂは、櫛型構造を有する充填部材１Ｂを例示する。充填部材１Ｂは、全体として板状に形成されている。充填部材１Ｂは、厚み方向と直交する二つの面１ｃ及び面１ｄを有する。面１ｃは全体として１つの平面よりなる。面１ｄは、それぞれ充填部材１Ｂの横方向に平行に延在する細長い面１ｆと、該面１ｆから凹陥した溝の底面１ｒとを有する。溝は横方向に平行に延在し、充填部材１Ｂの横方向の一端から他端まで延在する。これにより、充填部材１Ｂを横方向から見たときの形状は櫛形となっている。
【００３４】  図１Ｄに示す充填部材３０は、袋状構造物３１と、該袋状構造物３１の内部に設けられた格子状のフレーム３２と、袋状構造物３１の内部に充填された、Ｔ［℃］において液体状態である流体材料３４とを有する。袋状構造物の下面３１ｄに設けられた開口３１ｅは、Ｔ［℃］付近に融点を持つ材料で形成された栓３３で閉じられている。  なお、開口３３は、下面３１ｄ以外の袋状構造物３１下部に設けられてもよい。  袋状構造物３１は、縦方向の１対の主面３１ａ，３１ｂと、上面３１ｃと、下面３１ｄとを有した中空の略直方体形状を有する。  フレーム３２は、主面３１ａ，３１ｂと平行な縦片３２ａと、縦片３２ａから略垂直に起立する複数の横片３２ｂとを有した格子状である。縦片３２ａは、下面３１ｄから上面３１ｃまで延在する。横片３２ｂは、高さ方向に間隔をおいて複数設けられている。各横片３２ｂの先端は主面３１ａ又は３１ｂの裏面に当接している。  図１Ｅの通り、栓３３が溶融した場合に、袋状構造物３１内の流体材料３４が開口３１ｅから外部に流れ落ちる。フレーム３２は、袋状構造物３１を保形する作用を有する。袋状構造物３１を設けたことにより、流体材料３４が流出した後においても袋状構造物の中空形状が維持される。  図１Ｆの充填部材３０はフレーム３２を有するが、フレーム３２を省略した構造の充填部材であってもよい。
【００３５】  なお、単電池間に、複数の袋状構造物３１が横方向又は縦方向に並べて配置されてもよい。また、栓３３は必ずしも必須ではない。栓３３を構成する材料３４の融点は流体材料の融点と同等かそれ以下でもよい。栓を流体材料３４と同一材料で形成する場合もあり得る。流体材料３４はＴ［℃］において液体であってもよく、液体以外の流動可能状態であってもよい。
【００３６】  本発明の充填部材は、単独の部材から構成されているものであっても、複数の部材から構成されているものであってもよい。この複数の部材から構成されている充填部材の一例としては、図１Ｃに示した仕切り部材２１と伝熱シート２２とを有し、好ましくは、仕切り部材２１と伝熱シート２２とを積層させた充填部材２０が挙げられる。  ただし、充填部材２０は仕切り部材と伝熱シートとを有する充填部材の一例であり、図１Ｃ以外の、仕切り部材と伝熱シートとを有する充填部材であってもよい。
【００３７】  単電池間の損傷の連鎖を防ぎ、かつ、組電池のエネルギー密度を高く維持する観点より、組電池を構成するパウチ型単電池の厚みがＬである場合、前記充填部材の厚みはＬ／５０以上であることが好ましく、Ｌ／４０以上であることがより好ましい。充填部材の厚みは、Ｌ／１０以下であることが好ましく、Ｌ／１１以下であることがより好ましい。
【００３８】  充填部材の厚みは、好ましくは０．２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．３ｍｍ以上である。充填部材の厚みは、好ましくは１０ｍｍ以下であり、より好ましくは９ｍｍ以下である。
【００３９】〔充填部材の伝熱特性〕  本発明の充填部材は、複数のパウチ型単電池により構成される組電池において、パウチ型単電池間を仕切る、厚み方向の二面を有する充填部材であって、以下のように定義されるθｄ１及びθｄ２が下記式（１）及び式（２）のそれぞれを満足するものである。  θｄ１≧３．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ      （１）  θｄ２≦８．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ      （２）θｄ１：前記充填材の二面のうち一方の平均温度が１８０℃を超える場合における厚み方向の熱移動抵抗θｄ２：前記充填材の二面の双方の平均温度が８０℃未満における厚み方向の熱移動抵抗
【００４０】  本発明の充填部材は、組電池を構成するパウチ型単電池間を仕切り、厚み方向の二面を有するものであり、この二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超える場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θｄ１）が式（１）を満たし、かつ、前記二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における前記厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗（θｄ２）が前記式（２）を満たす。θｄ１が式（１）及び式（２）を満足しない場合、組電池の中の１個の単電池が異常発熱を起こした場合に、その単電池に隣接する単電池への熱移動が大きくなり、隣接する単電池の温度上昇を促進して隣接する単電池も異常発熱を起こすおそれがある。
【００４１】  θｄ１は、好ましくは３．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上であり、より好ましくは４．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上であり、さらに好ましくは５．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上であり、特に好ましくは６．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上である。θｄ１は、１５．０×１０−２（ｍ２・Ｋ）以下が好ましく、２．０×１０−２（ｍ２・Ｋ）以下がより好ましい。
【００４２】  θｄ２は、好ましくは８．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以下であり、より好ましくは７．５×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以下であり、さらに好ましくは７．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以下であり、特に好ましくは６．５×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以下である。θｄ２は、１．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）以上が好ましく、１．５×１０−３（ｍ２・Ｋ）以上がより好ましい。
【００４３】  熱暴走セルとそれに隣接するセルの間にある充填部材は熱抵抗を大きくすることによって熱移動を小さくする必要がある。一方、それ以外の充填部材は熱抵抗を小さくすることによって熱移動を促進する必要がある。そのためθｄ１−θｄ２は、好ましくは５．０×１０−４（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上であり、より好ましくは１．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上であり、さらに好ましくは２．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ以上である。θｄ１−θｄ２は、２．０×１０−２（ｍ２・Ｋ）以下が好ましい。
【００４４】  本発明の充填部材は、以下のように定義されるθｐ１及びθｐ２が下記式（３）及び式（４）のそれぞれを満足することが好ましい。充填部材が式（３）及び（４）を満足すると、電池の中の１個の単電池が異常発熱を起こした場合に、その単電池に隣接する単電池から、その周囲の異常発熱を起こしていない単電池への熱移動が小さくなる。これにより、隣接する単電池の温度上昇が抑制され、隣接する単電池も異常発熱を起こすことが抑制される。  ０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ１≦１０００Ｋ／Ｗ      （３）  ０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ２≦１０００Ｋ／Ｗ      （４）θｐ１：充電部材の二面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における面方向の熱移動抵抗θｐ２：充填部材の二面の双方の平均温度が８０℃未満における面方向の熱移動抵抗
【００４５】  θｐ１は、好ましくは５．０×１０−１Ｋ／Ｗ以上であり、より好ましくは２．０Ｋ／Ｗ以上である。θｐ１の上限は特に制限されないが、通常、５．０×１０３Ｋ／Ｗ以下であり、１．０×１０３Ｋ／Ｗ以下がより好ましい。
【００４６】  θｐ２は、好ましくは５．０×１０−１Ｋ／Ｗ以上であり、より好ましくは２．０Ｋ／Ｗ以上である。θｐ２の上限は特に制限されないが、通常、５．０×１０３Ｋ／Ｗ以下であり、１．０×１０３Ｋ／Ｗ以下がより好ましい。
【００４７】  本発明において、充填部材が複数の部材から構成されるものであった場合、上記熱抵抗θｄ１、θｄ２、θｐ１及びθｐ２のそれぞれは、充填部材を構成するそれぞれの部材における熱抵抗より得られる合成熱抵抗として扱うことができる。合成熱抵抗の算出方法については後述する。
【００４８】［仕切り部材と伝熱シートとを有する充填部材の好適な特性及び仕様］  前述の通り、本発明の充填部材は単独の部材から構成されているものであっても、複数の部材を組み合わせて構成されているものでもあってもよいが、好ましくは複数の部材を組み合わせて構成されているものであり、特に、充填部材２０のように、仕切り部材及び伝熱シートを含むことが好ましい。
【００４９】  仕切り部材の厚み方向と直交する二面（例えば、充填部材２０の仕切り部材２１の二面２１ａ，２１ｂ）における一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合、仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、３．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。また、この場合、熱伝導率は、２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、１．９Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましい。
【００５０】  仕切り部材の厚み方向と直交する二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合、仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が５．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、１．０×１０−１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。また、この場合、熱伝導率は５．０×１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、４．０×１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましい。
【００５１】  仕切り部材の熱伝導率が上記条件を満足することにより、異常発熱を起こした単電池から隣接する単電池への熱移動が抑制され、かつ異常発熱を起こしていない単電池の間の熱移動が促進される。これにより、組電池の安全性が向上する。
【００５２】  仕切り部材の温度に拘わらず、伝熱シートは、面方向の熱伝導率が１．０×１０−１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、１．０×１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましい。伝熱シートの面方向の熱伝導率は、１．０×１０３Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、８．０×１０２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましく、７．０×１０２Ｗ／ｍ・Ｋ以下が更に好ましく、６．０×１０２Ｗ／ｍ・Ｋ以下が特に好ましく、５．０×１０２Ｗ／ｍ・Ｋ以下が最も好ましい。伝熱シートの熱伝導率が上記条件を満足することにより、比較的低コストで異常発熱を起こした単電池の発熱の除熱が促進される。これにより、単電池の損傷の連鎖が抑制される。  伝熱シートの材質としては、グラファイト、グラフェン、金属（アルミニウム（アルミ箔、またはアルミプレート等も含む）、銅（銅箔、または銅プレート等も含む）、金属メッシュ（アルミメッシュ、銅メッシュ）、カーボンファイバーシート・プレート等が挙げられるが、中でもグラファイトシート及びアルミプレートが好ましい。伝熱シートは上記材質に樹脂フィルムをラミネートしたものも使用することができる。
【００５３】  仕切り部材の厚みは好ましくは０．２ｍｍ以上であり、より好ましくは０．３ｍｍ以上であり、一方、好ましくは１０ｍｍ以下であり、より好ましくは９ｍｍ以下である。仕切り部材の厚みが上記範囲であると電池間の損傷の連鎖を防ぎ、かつ、組電池のエネルギー密度を高く維持する観点で好ましい。
【００５４】  また、伝熱シートの厚みは好ましくは０．００６ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、一方、好ましくは１０ｍｍ以下であり、より好ましくは９ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。伝熱シートの厚みが上記範囲であると電池間の損傷の連鎖を防ぎ、かつ組電池のエネルギー密度を高く維持する観点で好ましい。
【００５５】［充填部材の熱抵抗］  本発明において、充填部材の単位面積当たりの熱抵抗とは、充填部材の厚み方向の単位断面積あたりの熱移動抵抗を意味する。充填部材の単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗は、充填部材として使用される材料の厚み方向における熱伝導率（ｋ［Ｗ／ｍ・Ｋ］）及び充填部材の厚み（ｄ［ｍ］）を用いて表すことができる。この場合の単位面積とは、厚み方向と垂直な面における単位面積を表す。
【００５６】  図１Ａに示す充填部材１Ａの単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）について説明する。単一の材料で形成され、密度が一定である充填部材１Ａの厚み方向の熱伝導率をｋ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、充填部材１Ａの厚みをｄ［ｍ］、面１ｂの表面温度の平均値をＴ１［℃］とし、面１ａの表面温度の平均値をＴ２［℃］とする。
【００５７】  Ｔ２がＴ１より低い場合、充填部材１Ａの面１ｂと面１ａとの表面温度の差はＴ１−Ｔ２であり、熱は厚み方向に、すなわち面１ｂから面１ａに向って流れる。充填部材１Ａの単位面積当たりの熱流量（熱流束）ｑは、以下の式（１１）によって表すことができる。  ｑ  ＝  ｋ（Ｔ１−Ｔ２）／ｄ  ［Ｗ／ｍ２］    …（１１）
【００５８】  また、熱流束（ｑ）は、単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）を用いて以下の式（１２）によって表すことができる。  ｑ  ＝  （１／θｄ）（Ｔ１−Ｔ２）    …（１２）
【００５９】  式（１１）及び式（１２）から、単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）は、以下の式（１３）によって表すことができる。  θｄ  ＝  ｄ／ｋ  ［ｍ２・Ｋ／Ｗ］    …（１３）
【００６０】  充填部材１Ａの面方向の熱抵抗（θｐ）の定義について説明する。この面方向とは、面１ａ，１ｂと平行方向を表す。充填部材１Ａの熱伝導率が等方的である、すなわち厚み方向及び面方向の熱伝導率が等しいものとする。充填部材の面方向の熱抵抗は、充填部材の熱伝導率（ｋ［Ｗ／ｍ・Ｋ］）と厚み（ｄ［ｍ］）との積ｋ・ｄに反比例するもの、すなわち次の式（１４）によって定義されるものとする。  θｐ＝１／（ｋ・ｄ）［Ｋ／Ｗ］    …（１４）
【００６１】  充填部材の形状（構造）は、直方体に制限されない。充填部材が櫛型構造、中空構造、格子構造等の構造を有する場合であっても、充填部材の単位面積当りの厚み方向の熱抵抗は上記式（１３）によって表すことができる。また、充填部材は、単一の材料で形成される場合に限らず、複数の材料の組み合わせによって形成されてもよい。複数の材料の組み合わせによって形成されている場合であっても、充填部材の単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗は上記式（１３）によって表すことが可能である。  充填部材を複数の材料の組み合わせによって形成する場合、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン塩化ビニルコポリマー、エチレン・酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、ポリパラビニルフェノール、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＮ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリ塩化ビニル、アクリル変性ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリルアミン、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、石油樹脂、熱可塑性エラストマ―、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート、グアナミン、ケトン樹脂、酢酸セルロース、セロファン、硝酸セルロース、アセチルセルロース、ナイロン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、ポリカーボネート／ＡＢＳアロイ、ポリカーボネート／ポリエステルアロイ、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタラート、ポリエチレンテレフタラート、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、超高分子ポリエチレン、アイソタクチックポリスチレン、液晶ポリマー、ポリイミド、４フッ化エチレン・ペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、４フッ化エチレン・６フッ化エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、４フッ化エチレン・エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルフロライド、ポリアミノビスマレインイミド、ポリトリアジン、架橋ポリアミドイミド、上記以外のフッ素樹脂等の種々の材料から二以上の材料を選択し、組み合わせることができる。
【００６２】  図１Ｂに示す充填部材１Ｂの単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）の求め方は以下の通りである。面１ｄの表面における平均温度をＴ１とし、面１ｃの平均温度をＴ２とする。充填部材１Ｂの単位面積当たりの熱流量及び熱抵抗は、これらのＴ１，Ｔ２を用いて上記式（１１），（１２）及び式（１３）によって表すことができる。
【００６３】  充填部材が複数（ｎ種類）の材料で構成される場合、熱伝導率（ｋ）として、当該充填部材の構造及び材料種を考慮して算出した合成熱伝導率を、上記式（１１）及び式（１３）の熱伝導率（ｋ）として用いることで、単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）を上記式（１３）により表すことができる。このように、単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）は、充填部材の構造及び材料種を考慮して算出される厚み方向の単位面積当たりの有効熱抵抗を用いることが可能である。
【００６４】  なお、合成熱伝導率は、例えば以下の方法により算出することができる。まず、熱伝導率：ｋｎ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚み：ｄｎ［ｍ］、熱抵抗：Ｒｎ（ｎ＝１，２，・・・ｎ）のｎ種類の材料を組み合わせた複合部材の合成熱抵抗（Ｒ）を求める。ｎ種類の材料が直列で並んでいる場合、合成熱抵抗（Ｒ）は、以下の式（１５）によって表すことができる。  Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋・・・＋Ｒｎ    …（１５）
【００６５】  ｎ種類の材料が並列で並んでいる場合は、合成熱抵抗（Ｒ）は、以下の式（１６）によって表すことができる。このとき、Ｒｎ＝θｐｎとする。  １／Ｒ＝１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ３＋・・・＋１／Ｒｎ    …（１６）
【００６６】  次に、ｎ種類の材料が直列で並んでいる場合の複合部材の合成熱伝導率を算出する。この場合、ｎ種類の材料の熱移動方向の断面積（Ａｎ）は全て等しいものとする。即ち、Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝・・・＝Ａｎ＝Ａ［ｍ２］とすると、各材料の熱抵抗（Ｒｎ）は、単位断面積あたりの熱抵抗（θｄｎ）を用いて以下の式（１７）によって表される。  Ｒｎ＝θｎ／Ａ    …（１７）
【００６７】  式（１５）を式（１７）及び式（１３）を用いて変形すると、以下の式（１８）が得られる。  Ｒ＝（θｄ１＋θｄ２＋θｄ３＋・・・＋θｄｎ）／Ａ  ＝（ｄ１／ｋ１＋ｄ２／ｋ２＋ｄ３／ｋ３＋・・・＋ｄｎ／ｋｎ）／Ａ    …（１８）
【００６８】  複合部材の合成熱伝導率をκとすると、複合部材の総厚みはΣｄｎであるから、合成熱伝導率（κ）は、以下の式（１９）のように表すこともできる。  Ｒ＝（Σｄｎ／κ）／Ａ    …（１９）
【００６９】  式（１８）及び式（１９）より、厚み方向の合成熱伝導率（κ）は、以下のように表すことができる。  κ＝Σｄｎ／Σ（ｄｎ／ｋｎ）  ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋・・・＋ｄｎ）／（ｄ１／ｋ１＋ｄ２／ｋ２＋ｄ３／ｋ３＋・・・＋ｄｎ／ｋｎ）
【００７０】  また、ｎ種類の材料が並列で並んでいる場合の複合部材の合成熱伝導率を算出する。この場合、ｎ種類の材料の熱移動方向の厚みは全て等しいものとする。即ち、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝・・・＝ｄｎ［ｍ］とする。ｎ種類の材料の熱移動方向の断面積をそれぞれＡｎ［ｍ２］とすると、各材料の熱抵抗（Ｒｎ）は面方向の熱抵抗（θｐｎ）を用いて次のように表せる。  Ｒｎ＝θｐｎ    …（２０）
【００７１】  式（１６）を式（２０）及び式（１４）を用いて変形すると、以下の式（２１）が得られる。  １／Ｒ＝１／θｐ１＋１／θｐ２＋１／θｐ３＋・・・＋１／θｐｎ      ＝ｄ１ｋ１＋ｄ２ｋ２＋ｄ３ｋ３＋・・・＋ｄｎｋｎ        …（２１）
【００７２】  複合部材の合成熱伝導率をκとすると、複合部材の総厚みはΣｄｎであるから、面方向の合成熱伝導率（κ）は、以下の式（２２）のように表すこともできる。  Ｒ＝κ・Σｄｎ    …（２２）
【００７３】  式（２１）及び式（２２）より、面方向の合成熱伝導率（κ）は、以下のように表すことができる。κ＝Σ（ｄｎｋｎ）／Σｄｎ  ＝（ｄ１ｋ１＋ｄ２ｋ２＋ｄ３ｋ３＋・・・＋ｄｎｋｎ）／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋・・・＋ｄｎ）    …（２３）
【００７４】  充填部材１Ｂのような櫛形構造の仕切り部材であっても、中空構造、格子構造等の充填部材であっても、空洞部位の材質である空気の熱伝導率および空洞部位の厚みや断面積を与えることで、合成熱伝導率を算出することができる。
【００７５】  充填部材の厚み方向と直交する二面のうちの一方（例えば、面１ａ〜１ｄのいずれか）の平均温度が１８０℃を超える場合であって、充填部材の厚み方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、かつ、前記面（例えば、面１ａ〜１ｄのいずれか）の平均温度が８０℃を超えない場合においては、充填部材の厚み方向の熱伝導率が５．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるようにするのが好ましい。
【００７６】［充填部材の熱抵抗の調整方法］  充填部材の単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）を所望値とする方法について説明する。
【００７７】  充填部材が２種類の材料Ａ及び材料Ｂで構成されている場合、その厚み方向の熱抵抗は次のようにして所望値とされる。（図１Ｃの仕切り部材２１が材料Ａで構成され、伝熱シート２２が材料Ｂで構成されている場合も、以下のようにして充填部材の厚み方向の熱抵抗を調整することができる。）
【００７８】  材料Ａを、単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）が前記式（１）を満たす材料とする。材料Ａの熱伝導率：ｋ≦０．２０［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚み：ｄ＝１．０［ｍｍ］とすると、厚み方向の単位面積当たりの熱抵抗：θｄ＝ｄ／ｋ≧（１．０×１０−３）／０．２０＝５．０×１０−３［ｍ２・Ｋ／Ｗ］である。
【００７９】  材料Ａは、例えば、ポリカーボネートやブチルゴム製の樹脂板等である。
【００８０】  また、材料Ｂを、単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）が前記式（２）を満たす材料とする。材料Ｂの熱伝導率：ｋ≧０．２５［Ｗ／ｍ・Ｋ］、厚み：ｄ＝１．０［ｍｍ］とすると、単位面積当たりの熱抵抗：θ＝ｄ／ｋ≦（１．０×１０−３）／０．２５＝４．０×１０−３［ｍ２・Ｋ／Ｗ］である。材料Ｂは、例えば、固体ではセラミックス、ガラス板、ポリエチレン等であり、液体では水、エチレングリコール、グリセリン等である。
【００８１】  単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）が温度Ｔ［℃］以上で上記式（１）を満たし、かつＴ［℃］未満で上記式（２）を満たす充填部材の第１の例として、図１Ｄの充填部材３０からフレーム３２を除いた充填部材、すなわち袋状構造物３１と、流体材料３４とからなる充填部材について説明する。
【００８２】  この例においては、袋状構造物３１は、Ｔ［℃］より高い温度に融点を持つ材料Ａで形成されている。袋状構造物３１の内部には、Ｔ［℃］において液体状態である流体材料３４が充填されている。流体材料としては、上記材料Ｂのうち液体として例示された水、エチレングリコール、グリセリン等が好適である。
【００８３】  前述の通り、開口３１ｅはＴ［℃］付近に融点を持つ材料よりなる栓３３で閉じられている。栓３３の材料としては、プロピレン・ブチレン・エチレン三元共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、プロピレン・アクリル酸共重合体、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、スズ・鉛合金、スズ・ビスマス合金、および、鉛・ビスマス合金等が例示される。栓３３が溶融した場合、流体材料３４が開口部３３から外部に流れ落ちる。
【００８４】  袋状構造物の外形形状は、直方体以外の形状を有していてもよい。また、図１Ｄでは、開口部は袋状構造物の下面に設けられるが、開口部から材料Ｂが袋状構造物の外部に流れ落ちる位置であれば、開口部は側面に設けられても良い。なお、充填部材１は、上述した材料Ｂが充填された複数の袋状構造物が横方向又は縦方向に並べて形成された構造であってもよい。また、栓は必ずしも必須ではない。材料Ｃの融点は材料Ｂと同等かそれ以下でもよい。栓を材料Ｂで形成する場合もあり得る。材料Ｂは必ずしもＴ［℃］において液体で無くてもよく、液体以外の流体状態である場合もあり得る。
【００８５】  このような袋状構造物３１と流体材料３４とからなる充填部材は、表面温度がＴ［℃］未満の場合には、袋状構造物内の流体材料によって単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）が上記式（２）を満たす。また、充填部材の表面温度がＴ［℃］以上になった場合には、流体材料が袋状構造物の外部に流出するため、充填部材は、袋状構造物で構成されることになり、充填部材の単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）は上記式（１）を満たす。
【００８６】  単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）が温度Ｔ［℃］以上で上記式（１）を満たし、かつＴ［℃］未満で上記式（２）を満たす充填部材の第２の例として、図１Ｄの充填部材１Ｄについて説明する。
【００８７】  この例においては、材料Ａよりなる袋状構造物３１の内部に材料Ａよりなる格子状のフレーム３２が設けられている。袋状構造物３１の内部のうち、フレーム３２以外の部分は、Ｔ［℃］において液体状態である、材料Ｂよりなる流体材料３４で満たされている。開口３１ｅは、Ｔ［℃］付近に融点を持つ材料Ｃで形成される栓３３で閉じられている。Ｔ［℃］付近において、材料Ｃで形成された栓３３が溶融した場合に、流体材料３４が開口３１ｅから流出する。この充填部材１Ｄにあっては、表面温度がＴ［℃］未満の場合には、袋状構造物３１内に充填された流体材料によって単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）は上記式（２）を満たす。また、充填部材１Ｄの表面温度がＴ［℃］以上になった場合には、流体材料３４が流出するため、充填部材１Ｄは材料Ａよりなる袋状構造物３１及びフレーム３２で構成されることになり、この充填部材の単位面積当たりの厚み方向の熱抵抗（θｄ）は上記式（１）を満たす。
【００８８】〔組電池〕  本発明の組電池は、複数のパウチ型単電池と前述の本発明の充填部材とを含み、パウチ型単電池が該充填部材により仕切られているものである。
【００８９】＜パウチ型単電池＞  本発明において、「パウチ型単電池」とは、単電池内の正極シート、負極シート、セパレータシート、端子など単電池内の構成部材を充填する外装材として、樹脂製のシート若しくはフィルム又はそれらの積層体若しくはこれらと金属箔との積層体を用いた単電池を意味する。
【００９０】  リチウムイオン二次電池は多様な形態で製造可能であるが、代表的には角形リチウムイオン二次電池、円筒形リチウムイオン二次電池、およびパウチ形リチウムイオン二次電池がある。この中で、パウチ形リチウムイオン二次電池は、一般に電極組立品およびこれを収容するケースよりなる。電極組立品はリチウムイオンを吸蔵及び放出できる炭素材を金属シートに塗布した負極シート、リチウム含有酸化物を金属シートに塗布した正極シート、および、前記負極と正極の間に介在しこれらを電気的に絶縁させるセパレータシートを備える。電極組立品は負極シート及び正極シートのそれぞれから外部に電力を取り出すための端子が取り付けられている。
【００９１】  パウチ形リチウムイオン二次電池は高分子フィルムとアルミニウムなどの金属シートをラミネートして形成したシートで作られたパウチ形ケースを備える。前記ケースは前記高分子フィルムとアルミニウムなどの金属シートをラミネートして形成したシート２枚を接着ないしは融着させることで作られ、内部に電極組立品を収容できる空間部が形成されている。
【００９２】  パウチ形リチウムイオン二次電池は、電極組立品を空間部が形成されたパウチ形ケースに入れた後、電解液を注入する。その後、パウチ形ケースの周辺部を接着ないしは融着することで封止し、パウチ形リチウムイオン二次電池を完成する。
【００９３】  パウチ型リチウムイオン二次電池はシートで形成されたパウチ型ケースを使用するため、軽くて多様な形態のリチウム二次電池を製造することができ、製造工程も単純であるという長所がある。パウチ形リチウムイオン二次電池は組立が容易であり、電池の形態及び大きさに制約がすくないが、通常、概略、箱型形状を有しており、その縦及び横の長さは５ｍｍ〜５００ｍｍ程度、厚みは、０．５ｍｍから３０ｍｍ程度で作られる。
【００９４】  一方、パウチ型ケースを使用するため、円筒型や角型電池に比べて金属缶を有さないことから、外部に対する除熱特性に劣るという問題があり、電池の充放電性能や安全性にも大きな影響を及ぼす。また、箱型形状に作った場合にも、側面を平坦にしにくく、電池の冷却のため電池外部の冷却板に直接、側面を接触させることが難しいという問題がある。
【００９５】  なお、組電池を構成するパウチ型単電池における「異常発熱状態」とは、パウチ型単電池内部で短絡の発生や発熱を伴いながら、分解反応によってパウチ型単電池の一部ないし全領域が２００℃以上になる状態を意味する。また、「熱暴走」とは、パウチ型単電池が異常発熱状態に至り、パウチ型単電池の発熱速度が冷却速度を上回って温度制御不能になる現象をいう。「通常時」（常温）とは、パウチ型単電池が激しく容量劣化することなく正常に充放電する温度の上限以下の状態である。具体的には、メーカーによって指定された使用上限温度以下、典型的には８０℃以下の状態である。
【００９６】  パウチ型単電池における単電池としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池が挙げられる。また、リチウムイオン二次電池以外に、リチウムイオン全固体電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池を適用し得る。
【００９７】  上述の通り、本発明の組電池に用いられるパウチ型単電池は、通常、外装材により包囲されている。この外装材は樹脂層と金属箔層とを含む層状構造を有することが好ましい。  外装材を構成する樹脂層としては、プロピレン・ブチレン・エチレン三元共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、プロピレン・アクリル酸共重合体、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選ばれる１種の単一層又はこれらを２種以上組み合わせた複合層等が挙げられる。また、外装材を構成する金属箔層としては、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等があげられ、アルミニウム箔は、純アルミニウム単独であってもよいが、アルミニウム合金が好ましい。当該アルミニウム箔に使用されるアルミニウム合金としては、例えば、アルミニウム−Ｆｅ系合金、アルミニウム−Ｍｎ系合金等が挙げられ、好ましくはアルミニウム−Ｆｅ系合金が挙げられる。
【００９８】  図１Ｃに例示するように、本発明の組電池は、冷却プレートの上に配置されたパウチ型単電池（パウチ型セル）及び充填部材（図１Ｃの場合は仕切り部材２１と伝熱シート２２とから構成された充填部材２０）を有することが好ましい。このように構成された組電池では、パウチ型単電池が定常状態の範囲において発熱した場合、充填部材の面方向に熱が十分に移動する。このため、パウチ型単電池の熱が十分に冷却プレートに伝わるので、パウチ型単電池が効率的に冷却される。  冷却プレートの材質としては、金属板が挙げられ、金属としてはアルミ、銅、スチール、ＳＵＳ等が挙げられる。また、金属板の中に液体流路があって、冷媒が流通しているものであってもよい。また、金属板に液体流路を持つチューブまたはヒートシンクが接触しているものであってもよい。冷却プレートとしては、中でもアルミ板及びアルミ板と冷媒流通構造一体型（冷媒が通る中空構造を持つアルミプレート様の構造）が好ましい。冷却プレートの厚みは０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、冷却プレートの内部に冷媒流路を持たない場合の厚みは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下がより好ましい。
【実施例】
【００９９】  以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。【０１００】［参考比較例１］  ２次元モデル化された図２Ａに示す組電池のシミュレーションモデル４０を用いて伝熱特性をシミュレーションした。このシミュレーションモデル４０では、１０個のパウチ型単電池４１間の全てに充填部材４２が配置されている。パウチ型単電池４１及び充填部材４２は、冷却板４３上に載置されている。【０１０１】  パウチ型単電池４１は、非常に薄いプラスチックフィルムで包囲されているが、ここでは、フィルムによる熱抵抗が小さいため、モデル化には含めない。【０１０２】  パウチ型単電池４１及び充填部材４２の底面と冷却板４３との接触が不十分と仮定し、これらの境界面では断熱境界になると想定した。【０１０３】  表１にそれぞれの部材の寸法を示す。【０１０４】
【表１】
2020054875.tif 000003
【０１０５】［参考比較例２］  図２Ｂに示す組電池のシミュレーションモデル５０を用いてシミュレーションした。このシミュレーションモデル５０では、１０個の缶セル（パウチ型単電池が缶で包囲されたもの）５１間の全てに充填部材５２が配置されている。缶セル５１及び充填部材５２は冷却板５３上に載置されている。缶と冷却板５３は密着していると想定した。表２にそれぞれの部材の寸法を示す。【０１０６】
【表２】
2020054875.tif 000004
【０１０７】  次に使用している各構成部材の物性を表３に示す。充填部材５２は、１００℃で熱伝導率が切替わる材料とした。シミュレーションでは、各構成部材をメッシュと呼ばれる微小領域に分割して、伝熱解析を行った。充填部材５２を構成するすべての微小領域の温度が１００℃になったときに熱伝導率が切り替わるとした。【０１０８】  ここで、充填部材の厚み方向に直交する二面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合については１００℃以上の熱伝導率を適用し、充填部材の厚み方向に交差する二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合については１００℃未満の熱伝導率を適用した。【０１０９】
【表３】
2020054875.tif 000005
【０１１０】［熱暴走のシミュレーション］  図２Ａ，２Ｂに示す組電池の一番左のパウチ型単電池が熱暴走すると仮定した。パウチ型単電池の初期温度は７００℃、それ以外の部材は２３℃とした。境界条件として、外周部は空気と接触すると仮定し、自然対流の熱伝達境界条件（４．０Ｗ／ｍ２・Ｋ）を与えた。ここで、組電池全体の初期温度を２５℃とし、外周部の空気の温度も２５℃とした。【０１１１】  図２Ｃに、隣接するパウチ型単電池の最高温度の経時変化を示す。実施例１の場合、最高温度は２５３．６℃、実施例２の場合、最高温度は１６０．８℃となり、実施例２の方が実施例１に比べて、著しく温度上昇が小さくなる結果が得られた。この結果から、パウチ型単電池の熱を冷却板の方に逃がすための伝熱シートをパウチ型単電池と冷却板との間に配置することが好ましいことが認められる。【０１１２】［実施例１］  この知見に基づいて、図２Ｄに示すシミュレーションモデル４０’について伝熱解析を行った。【０１１３】  このシミュレーションモデル４０’では、充填部材４２の代わりに、図１Ｃに示される伝熱シート２２と仕切り部材２１とを積層した充填部材２０を用いたものである。ただし、パウチ型単電池４１の底面と伝熱シート２２の延出片２２ｂとの接触が不十分と仮定し、これらの境界面では断熱境界になると想定した。表４にそれぞれの部材の寸法を示す。【０１１４】
【表４】
2020054875.tif 000006
【０１１５】  仕切り部材、パウチ型単電池、冷却板の物性は表３と同じものとした。伝熱シートの熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ］を０．１、０．２、０．５、１．０、１０、５０、１００、５００、１０００、５０００、１００００と変更して、隣接パウチ型単電池の最高温度をシミュレーションした。結果を表５に示す。【０１１６】  なお、仕切り部材は、表３の充填部材の欄に記載の通り、熱伝導率が１００℃で切り替わる。【０１１７】［比較例１］  実施例１において、仕切り部材を、熱伝導率が切替わらない０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ一定のものとしたこと以外は同一条件としてシミュレーションを行った。結果を表５に示す。表５の「最高温度の差」は、実施例１での最高温度と比較例１での最高温度の差を表す。【０１１８】
【表５】
2020054875.tif 000007
【０１１９】  表５より、伝熱シートの熱伝導率の大きさに拘わらず、１００℃で仕切り部材の熱伝導率を切り替える方が、隣接パウチ型単電池の最高温度が低くなることが認められる。ただし、熱伝導率が小さ過ぎる場合と大き過ぎる場合は熱伝導率が切替わりがない場合とある場合との最高温度の差Δｔが小さくなる傾向が見られる。即ち、伝熱シートは、熱伝導率がある大きさ（ここでは１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）で切替わる場合に効果が最も良好になることが認められる。【０１２０】  熱伝導率が１００℃で切替わる仕切り部材を用いた実施例１において、仕切り部材と伝熱シートを接合したときの１００℃未満の場合と１００℃以上の場合の厚み方向の熱抵抗は式（１８）を用いて、Ａ＝１．０として求めた結果を表６に示し、面方向の熱抵抗は式（２１）を用いて求めた結果を表７に示す。熱伝導率が切替わらない場合は、表６，７における１００℃以上の合成熱抵抗と同じになる。【０１２１】
【表６】
2020054875.tif 000008
【０１２２】
【表７】
2020054875.tif 000009
【０１２３】  表６から伝熱シートの熱抵抗が小さいほど、面方向の１００℃未満の合成熱抵抗および１００℃以上の合成熱抵抗は双方近づくが、この場合であっても温度によって厚み方向の合成抵抗が異なる、熱抵抗の切替えがある方が隣接セルの最大温度を低くする効果が見られた。【０１２４】［実施例２と比較例２］  さらに、実施例１と比較例１と同様の解析を伝熱シートの厚みを変更せずに、仕切り部材の厚みを０．５ｍｍに薄くした場合について検討を行った。【０１２５】
【表８】
2020054875.tif 000010
【０１２６】  仕切り部材、パウチ型電池、冷却板の物性は表３と同じものとした。結果を表９に示す。表９の「最高温度差」は、実施例２での最高温度と比較例２での最高温度の差を表す。【０１２７】
【表９】
2020054875.tif 000011
【０１２８】  表９より、仕切り部材の厚みを薄くした場合であっても、伝熱シートの熱伝導率の大きさに関わらず、１００℃で仕切り部材の熱伝導率を切り替える方が、隣接パウチ型電池の電極の最高温度が低くなることが認められる。ただし、熱伝導率が小さ過ぎる場合と大き過ぎる場合は熱伝導率の切替わりがない場合とある場合との最高温度の差Δｔが小さくなる傾向が見られる。即ち、伝熱シートは、熱伝導率がある大きさ（ここでは１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）で切替わる場合に効果が最も良好になることが認められる。【０１２９】  表９の隣接セルの電極最大温度が表５に比べて全般的に低くなっている原因として、熱暴走セルの左側にある仕切り部材２１の厚みが薄くなることで、熱暴走セルの放熱が進み易くなったと考えられる。つまり、左端には仕切り部材２１を設けずに伝熱シートのみにすることが望ましい。【０１３０】  熱伝導率が１００℃で切替わる仕切り部材を用いた実施例２において、仕切り部材と伝熱シートを接合したときの１００℃未満の場合と１００℃以上の場合の厚み方向の熱抵抗は式（１８）を用いて、Ａ＝１．０として求めた結果を表１０に示し、面方向の熱抵抗は式（２１）を用いて求めた結果を表１１に示す。熱伝導率が切替わらない比較例２の場合は、表１０，１１における１００℃以上の合成熱抵抗と同じになる。【０１３１】
【表１０】
2020054875.tif 000012
【０１３２】
【表１１】
2020054875.tif 000013
【０１３３】［実施例３と比較例３］  次に、表３にある充填部材の熱伝導率が１００℃未満の場合と１００℃以上の熱伝導率を表１２のように変更した場合について、熱伝導率が切り替わらない場合を比較例３とし、熱伝導率が切り替わる場合を実施例３とする。熱伝導率が切り替わらない場合の熱伝導率は１００℃以上の熱伝導率を用いた。【０１３４】
【表１２】
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【０１３５】
【表１３】
2020054875.tif 000015
【０１３６】  表１３より、伝熱シートの熱伝導率の大きさに関わらず、１００℃で仕切り部材の熱伝導率を切り替える方が、隣接パウチ型単電池の最高温度が低くなることが認められる。ただし、熱伝導率が小さ過ぎる場合と大き過ぎる場合は熱伝導率の切替わりがない場合とある場合との最高温度の差Δｔが小さくなる傾向が見られる。即ち、伝熱シートは、熱伝導率がある大きさ（ここでは１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ程度）で切替わる場合に効果が最も良好になることが認められる。【０１３７】  熱伝導率が１００℃で切替わる仕切り部材を用いた実施例３において、仕切り部材と伝熱シートを接合したときの１００℃未満の場合と１００℃以上の場合の厚み方向の熱抵抗は式（１８）を用いて、Ａ＝１．０として求めた結果を表１４に示し、面方向の熱抵抗は式（２１）を用いて求めた結果を表１５に示す。熱伝導率が切替わらない比較例３の場合は、表１４，１５における１００℃以上の合成熱抵抗と同じになる。【０１３８】  表５の最高温度の差Δｔに比べて表１３の最高温度の差Δｔは小さい。つまり１００℃未満の熱伝導率（または熱抵抗）と１００℃以上の熱伝導率（または熱抵抗）の差が小さいと最高温度の差Δｔも小さくなる傾向が見られた。【０１３９】
【表１４】
2020054875.tif 000016
【０１４０】
【表１５】
2020054875.tif 000017
【０１４１】  本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。  本出願は、２０１８年９月１４日付で出願された日本特許出願２０１８−１７２５６０に基づいており、その全体が引用により援用される。
【符号の説明】
【０１４２】  １Ａ，１Ｂ  充填部材  １０  組電池  １１  冷却板  １２  パウチ型単電池  ２０  充填部材  ２１  仕切り部材  ２２  伝熱シート  ３０  充填部材  ３１  袋状構造物  ３２  フレーム  ３３  栓  ３４  流動材料  ４０，４０’，５０  組電池のシミュレーションモデル  ４１  パウチ型単電池  ５１  缶セル 
【図１Ａ】
2020054875.tif 000018
【図１Ｂ】
2020054875.tif 000019
【図１Ｃ】
2020054875.tif 000020
【図１Ｄ】
2020054875.tif 000021
【図１Ｅ】
2020054875.tif 000022
【図２Ａ】
2020054875.tif 000023
【図２Ｂ】
2020054875.tif 000024
【図２Ｃ】
2020054875.tif 000025
【図２Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月5日(2021.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池内のパウチ型単電池間に介在される充填部材であって、
厚み方向と直交方向の、第１の面及びそれと反対側の第２の面を有し、
以下に定義されるθｄ１及びθｄ２が下記式（１）及び（２）のそれぞれを満足し、θｐ１が下記式（３）を満足し、θｐ２が下記式（４）を満足し、かつθｄ１＞θｄ２を満たす充填部材。
θｄ１≧３．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ        （１）
θｄ２≦８．０×１０−３（ｍ２・Ｋ）／Ｗ        （２）
０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ１≦１０００Ｋ／Ｗ          （３）
０．５Ｋ／Ｗ≦θｐ２≦１０００Ｋ／Ｗ          （４）
θｄ１：前記第１及び第２の面のうち一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗
θｄ２：前記第１の面及び第２の面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合における厚み方向の単位面積当たりの熱移動抵抗
θｐ１：前記第１及び第２の面のうち一面の平均温度が１８０℃を超える場合における面方向の熱移動抵抗
θｐ２：前記第１及び第２の面の双方の平均温度が８０℃超えない場合における面方向の熱移動抵抗
【請求項２】
前記充填部材は、仕切り部材及び伝熱シートを含み、
前記第１及び第２の面の一方の面の平均温度が１８０℃を超える場合において、該仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が２．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、
該仕切り部材の厚み方向の第１及び第２の二面の双方の平均温度が８０℃を超えない場合において、仕切り部材の厚み方向の熱伝導率が５．０×１０−２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、
該仕切り部材の温度に拘わらず、伝熱シート（Ｂ）の面方向の熱伝導率が１．０×１０１Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．０×１０３Ｗ／ｍ・Ｋ以下である、請求項１に記載の充填部材。
【請求項３】
前記伝熱シートの厚みが０．０２〜２ｍｍである、請求項２に記載の充填部材。
【請求項４】
厚みが０．２〜１０ｍｍである、請求項２又は３に記載の充填部材。
【請求項５】
厚みが０．２〜１０ｍｍである、請求項１に記載の充填部材。
【請求項６】
複数のパウチ型単電池と、各パウチ型単電池間に介在された請求項１〜５のいずれか１項に記載の充填部材とを含む組電池。
【請求項７】
前記パウチ型単電池間に介在された前記充填部材の前記第１の面及び第２の面がそれぞれ前記パウチ型単電池に対面している、請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
前記パウチ型単電池が外装材により包含されており、該外装材は樹脂層と金属箔層とを含む層状構造を有する、請求項６又は７に記載の組電池。
【請求項９】
前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、充填部材の厚みがＬ／５０〜Ｌ／１０である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項１０】
前記充填部材は請求項２〜４のいずれか１項に記載の充填部材であり、
前記パウチ型単電池の厚みがＬである場合に、前記伝熱シートの厚みがＬ／１０００〜Ｌ／１０である、請求項６〜９のいずれか１項に記載の組電池。
【国際調査報告】
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