特開 2023-182431 蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023182431

(43)【公開日】2023-12-26

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6553 20140101AFI20231219BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20231219BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20231219BHJP

   H01M 10/658 20140101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6553

H01M50/505

H01M10/651

H01M10/658

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096033

(22)【出願日】2022-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】山根 久幸

(72)【発明者】

【氏名】川内 智弘

(72)【発明者】

【氏名】瀬山 幸隆

【テーマコード（参考）】

5H031

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031HH08

5H031KK02

5H043AA09

5H043AA13

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA05

5H043FA04

5H043KA44F

5H043KA45F

5H043LA11F

5H043LA21F

(57)【要約】

【課題】バスバーにて接続される複数の蓄電素子間において効率的に伝熱させることができる蓄電装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置は、複数の蓄電素子と、隣接する前記蓄電素子の端子を電気的に接続するバスバーと、前記バスバーによって接続されていない端子同士を接続する絶縁性の熱伝導体とを備え、前記バスバーと前記熱伝導体とは、接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の蓄電素子と、
隣接する前記蓄電素子の端子を電気的に接続するバスバーと、
前記バスバーによって接続されていない端子同士を接続する絶縁性の熱伝導体とを備え、
前記バスバーと前記熱伝導体とは、接続されている
蓄電装置。

【請求項2】

前記蓄電素子は、前記端子が外面に設けられた容器を有し、
隣接する前記蓄電素子の前記容器それぞれの間には、伝熱抑制部材が介在してある
請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

同じ端子に接続される前記バスバーと前記熱伝導体とは、接合されている
請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記バスバー及び前記熱伝導体が接続されることにより、伝熱経路が構成され、
前記バスバー及び前記熱伝導体は矩形板状を成し、
前記熱伝導体における前記伝熱経路での伝熱方向に交差する断面積は、前記バスバーの断面積よりも大きい
請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記バスバー及び前記熱伝導体が接続されることにより、伝熱経路が構成され、
前記伝熱経路を構成する前記バスバー及び前記熱伝導体は、前記伝熱経路に沿って交互に配置されている
請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項6】

前記熱伝導体と前記端子との接触面積は、前記バスバーと前記端子との接触面積よりも広い
請求項１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、蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、端子を有する蓄電素子と、当該端子に接続されるバスバーとを備える蓄電装置が広く知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、外部端子（端子）を備えた単電池（蓄電素子）と、当該外部端子に溶接されるバスバーとを備える組電池（蓄電装置）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－３３６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の蓄電装置においては、バスバーにて接続される複数の蓄電素子間において効率的に伝熱させる点について考慮されていない。

【0005】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バスバーにて接続される複数の蓄電素子間において効率的に伝熱させることができる蓄電装置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】

【0006】

本発明の一実施形態に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子と、隣接する前記蓄電素子の端子を電気的に接続するバスバーと、前記バスバーによって接続されていない端子同士を接続する絶縁性の熱伝導体とを備え、前記バスバーと前記熱伝導体とは、接続されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明の蓄電装置によれば、バスバーにて接続される複数の蓄電素子間において効率的に伝熱させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態１に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。

【図2】蓄電素子の外観を示す斜視図である。

【図3】蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。

【図4】蓄電素子間における伝熱に関する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（１）本発明の一実施形態に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子と、隣接する前記蓄電素子の端子を電気的に接続するバスバーと、前記バスバーによって接続されていない端子同士を接続する絶縁性の熱伝導体とを備え、前記バスバーと前記熱伝導体とは、接続されている。

【0010】

本発明の一実施形態に係る蓄電装置によれば、蓄電装置が有する複数の蓄電素子の端子は、バスバー及び絶縁性の熱伝導体によって熱的に接続され、熱的に接続されたバスバー及び絶縁性の熱伝導体によって、伝熱経路を構成することができる。当該伝熱経路を用いることにより、複数の蓄電素子のうちのいずれかの蓄電素子の内部温度が、他の蓄電素子の内部温度よりも高い状態となっても、当該いずれかの蓄電素子にて発生した熱を、他の蓄電素子に伝熱し、これら複数の蓄電素子における温度差が増加することを抑制することができる。このようにバスバー及び絶縁性の熱伝導体により構成される伝熱経路を用いることにより、熱は、伝熱経路に熱的に接続される端子を介して、蓄電素子の集電体及び熱伝導体に伝わるものとなり、蓄電素子の内部における温度分布を比較的に均衡化させることができる。これにより、複数の蓄電素子における内部温度の平準化を図り、蓄電装置の安定稼働を促進することができる。

【0011】

（２）上記（１）に記載の蓄電装置において、前記蓄電素子は、前記端子が外面に設けられた容器を有し、隣接する前記蓄電素子の前記容器それぞれの間には、伝熱抑制部材が介在していてもよい。

【0012】

上記（２）に記載の蓄電装置によれば、隣接する蓄電素子の容器の間には、断熱性を有する伝熱抑制部材が介在して設けられているため、これら容器を介して伝熱される熱量を減少させることができる。仮に隣接する蓄電素子それぞれの容器を介して伝熱された場合、これら容器における伝熱面の局所間の温度差が大きくなり、蓄電素子の容器内にて温度分布の不均衡が増長されることが懸念されるところ、容器の間に介在する伝熱抑制部材によって、このような不均衡が増長されることを抑制することができる。その上で、バスバー及び熱伝導体による伝熱経路に熱的に接続される端子を介して、いずれかの蓄電素子にて発生した熱を、他の蓄電素子に伝熱することにより、これら複数の蓄電素子における温度差が増加することを効率的に抑制することができる。

【0013】

（３）上記（１）又は（２）に記載の蓄電装置において、同じ端子に接続される前記バスバーと前記熱伝導体とは、接合されていてもよい。

【0014】

上記（３）に記載の蓄電装置によれば、蓄電素子それぞれにおける同じ端子に熱的に接続されるバスバーと熱伝導体とは、接合されることにより構造的又は機械的に直接接続し、伝熱面積を増加させて熱伝達率を向上（伝熱抵抗を減少）させることができる。

【0015】

（４）上記（１）から（３）のいずれかひとつに記載の蓄電装置において、前記バスバー及び前記熱伝導体が接続されることにより、伝熱経路が構成され、前記バスバー及び前記熱伝導体は矩形板状を成し、前記熱伝導体における前記伝熱経路での伝熱方向に交差する断面積は、前記バスバーの断面積よりも大きくてもよい。

【0016】

上記（４）に記載の蓄電装置によれば、矩形板状を成すバスバー及び熱伝導体において、伝熱経路での伝熱方向に交差する断面積は、バスバーよりも熱伝導体のほうが大きい。これにより、熱伝導体の熱伝達率を向上（伝熱抵抗を減少）させることができる。熱伝導体の断面積を増加させるにあたり、当該熱伝導体の表面にフィン、リブ等を設けるものであってもよい。

【0017】

（５）上記（１）から（４）のいずれかひとつに記載の蓄電装置において、前記バスバー及び前記熱伝導体が接続されることにより、伝熱経路が構成され、前記伝熱経路を構成する前記バスバー及び前記熱伝導体は、前記伝熱経路に沿って交互に配置されていてもよい。

【0018】

上記（５）に記載の蓄電装置によれば、複数の蓄電素子が並設されている場合、２本の伝熱経路が構成される。複数の蓄電素子が直列接続される場合、２本の伝熱経路におけるバスバーは、千鳥状（左右交互）に配置されるものとなり、伝熱経路に沿って隣接するバスバーとバスバーとの間には、空間（空き空間）が存在するものとなる。これに対し、当該隣接するバスバーとバスバーとの間に位置する空間（空き空間）に熱伝導体を配置することにより、蓄電装置の実質的な筐体サイズを増加することなく、熱伝導体を設けることができる。

【0019】

（６）上記（１）から（５）のいずれかひとつに記載の蓄電装置において、前記熱伝導体と前記端子との接触面積は、前記バスバーと前記端子との接触面積よりも広くてもよい。

【0020】

上記（６）に記載の蓄電装置によれば、熱伝導体と端子との接触面積を、バスバーと当該端子の接触面積よりも広くすることにより、熱伝導体と端子との伝熱面積を増加させて熱伝達率を向上（伝熱抵抗を減少）させることができる。

【0021】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。更に、各図において、同一又は同様な構成要素については同じ符号を付している。

【0022】

また、以下の説明及び図面中において、１つの蓄電素子における端子（つまり、正極端子及び負極端子）の並び方向、１つの蓄電素子における集電体（つまり、正極集電体及び負極集電体）の並び方向、又は、蓄電素子の容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。また、蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、当該容器の厚さ方向、又は、バスバーが延びる方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電装置の外装体本体と蓋との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、蓄電素子の容器の短側面の長手方向、又は、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。

【0023】

（実施形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、実施形態１に係る蓄電装置１の外観を示す斜視図である。なお、同図は、外装体５を透視して外装体５内方を示した図となっており、外装体５は破線で示している。

【0024】

蓄電装置１は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。例えば、蓄電装置１は、電力貯蔵用途や電源用途などに使用される電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電装置１は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）又はプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械などの移動体の駆動用又はエンジン始動用のバッテリ等や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源等として用いられる。蓄電装置１は、例えば、３Ａ以上の電流が流れる大型の（小型ではない）蓄電装置１である。

【0025】

図１に示すように、蓄電装置１は、複数の蓄電素子１０（本実施の形態では、５つの蓄電素子１０）、バスバー２、熱伝導体３、及び伝熱抑制部材４と、これら蓄電素子１０等を収容する外装体５とを備えている。なお、蓄電装置１は、蓄電素子１０間に配置されるスペーサ、蓄電素子１０を拘束する拘束部材（サイドプレート）やエンドプレート、バスバー２等の位置決めを行うバスバーフレーム、蓄電素子１０の充電状態や放電状態を監視するための回路基板やリレー等の電気機器なども備えていてもよいが、これらの図示は省略し、詳細な説明も省略する。

【0026】

外装体５は、蓄電装置１の外装体５を構成する略直方体形状（箱形）の容器１００（モジュールケース）である。外装体５は、蓄電素子１０等の外方に配置され、これら蓄電素子１０等を所定の位置に配置し、衝撃などから保護する。また、外装体５は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はＡＢＳ樹脂等の絶縁材料により構成されている。外装体５は、これにより、蓄電素子１０等が外部の金属部材などに接触することを回避する。

【0027】

具体的には、外装体５は、箱形の本体部分と蓋部分とを有しており、外装体５内に蓄電素子１０、バスバー２、熱伝導体３及び伝熱抑制部材４等が収容される。外装体５には、２つの外部端子が設けられている。この２つの外部端子は、蓄電装置１の外部からの電気を充電し、また蓄電装置１の外部へ電気を放電するための正極側及び負極側の外部接続端子であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅合金等の金属製の導電部材等で形成されている。なお、外装体５は、蓄電素子１０間を仕切る仕切板等を有していてもよい。また、外装体５の形状及び材質は、上記には限定されない。

【0028】

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池（単電池）であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。本実施の形態では、５個の扁平な直方体形状（角形）の蓄電素子１０が、直列に接続されて配置されている。蓄電素子１０の個数は５個に限定されず、他の複数個数であってもよい。蓄電素子１０の構成の詳細な説明については、後述する。

【0029】

バスバー２は、複数の蓄電素子１０の上方に配置される部材である。バスバー２は、導電性の矩形状かつ平板状の部材であり、複数の蓄電素子１０同士、及び、端部の蓄電素子１０と外部端子とを電気的に接続する。例えば、バスバー２は、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属製の導電部材等で形成されている。具体的には、バスバー２は、隣接する２つの蓄電素子１０において、一の蓄電素子１０の端子２００と、他の蓄電素子１０の端子２００とを電気的に接続する。並設される複数の蓄電素子１０において、両端に位置する蓄電素子１０の端子２００それぞれに接合されるそれぞれのバスバー２は、ボルト締結等にて接合されることにより、対応する外部端子それぞれと電気的に接続する。本実施形態における図示においては、バスバー２と外部端子との接続部分を省略する。

【0030】

バスバー２は、隣接する２つの蓄電素子１０において、一端が、一の蓄電素子１０の正極端子に溶接等により接合され、他端が、他の蓄電素子１０の負極端子に溶接等により接合されることで、一の蓄電素子１０の正極端子と他の蓄電素子１０の負極端子とを電気的に接続する。このように、バスバー２は、複数の蓄電素子１０を直列に順次接続する。

【0031】

バスバー２は、複数の蓄電素子１０を並列に接続するように配置されているものであってもよい。このように複数の蓄電素子１０を並列に接続する場合、バスバー２は、隣接する２つの蓄電素子１０において、同じ極性の端子２００同士を電気的に接続する。また、バスバー２の材質は、特に限定されず、銅、銅合金、ステンレス鋼等の金属、又は、金属以外の導電性の部材等で形成されていてもよいが、溶接可能な部材で形成されているのが好ましい。また、バスバー２の形状も、特に限定されない。

【0032】

このようにアルミニウム又は銅等の金属製のバスバー２は、導電性を有すると共に伝熱性を有する。例えば、アルミニウム製のバスバー２の熱伝導率は２００［W/m・K］程度であり、比較的に高い伝熱性を有する。これにより、バスバー２は、隣接する蓄電素子１０それぞれの端子２００間を電気的に接続すると共に、熱的にも接続する。すなわち、隣接する２つの蓄電素子１０は、これら蓄電素子１０に接続されるバスバー２によって、電気的及び熱的に接続される。

【0033】

熱伝導体３は、バスバー２と同様に、複数の蓄電素子１０の上方に配置される部材である。熱伝導体３は、絶縁性及び伝熱性を有する。熱伝導体３は、矩形状かつ平板状の部材であり、外観上にて、バスバー２と同一形状であってもよい。熱伝導体３は、隣接する２つの蓄電素子１０において、バスバー２によって接続されていない端子２００同士を熱的に接続する。隣接する２つの蓄電素子１０が例えば直列に接続される場合において、一の蓄電素子１０の正極側の端子２００と、他の蓄電素子１０の負極側の端子２００とがバスバー２にて接続される際、バスバー２によって接続されていない端子２００は、一の蓄電素子１０の負極側の端子２００と、他の蓄電素子１０の正極側の端子２００とに相当する。バスバー２は、これら一の蓄電素子１０の負極側の端子２００と、他の蓄電素子１０の正極側の端子２００とを熱的に接続する。

【0034】

このように絶縁性及び伝熱性を有する熱伝導体３は、例えば、ポリイミド・エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリフェニレンサルファイド樹脂等に、窒化ホウ素等のセラミックのフィラー（無機フィラー）を配合した材料により成形されるものであってもよい。これら材料により成形された熱伝導体３の熱伝導率は、例えば１０より大きく３００以下［W/m・K］であってもよい。熱伝導体３は、隣接する２つの蓄電素子１０において、バスバー２によって接続されていない端子２００それぞれの上に、長手方向の端部が載置される。熱伝導体３と、これら端子２００とは、例えば、熱伝導性エポキシ接着剤によって接着されるものであってもよい。熱伝導体３と端子２００とを熱伝導性が高い接着剤によって接着することにより、端子２００の上に熱伝導体３を載置した際、熱伝導体３と端子２００との間に発生する空隙を当該接着剤にて埋めることができ、端子２００と熱伝導体３との間の伝熱性（熱伝達率）を向上させることができる。

【0035】

上述のとおり、複数の蓄電素子１０がバスバー２により、電気的に直列接続される場合、これらバスバー２は、蓄電素子１０の並設方向に対し、千鳥状（左右交互）に配置されるものとなる。熱伝導体３は、隣接する２つの蓄電素子１０において、バスバー２によって接続されていない端子２００同士を熱的に接続するように配置されるため、蓄電素子１０の並設方向に沿って隣接するバスバー２とバスバー２との間に設けられるものとなる。これにより、蓄電素子１０の並設方向に沿って、バスバー２と熱伝導体３とが交互に配置されることによる伝熱経路が、２本形成される。当該伝熱経路による複数の蓄電素子１０間における伝熱については、後述する。

【0036】

隣接するバスバー２とバスバー２との間に介在する熱伝導体３と、これらバスバー２とは、蓄電素子１０の並設方向（伝熱経路の方向）に対し垂直となる端面同士が接触し、これらバスバー２と熱伝導体３とが熱的に接続されているものであってもよい。又は、熱伝導体３の端面と、バスバー２の端面とが、例えば熱伝導性エポキシ接着剤等、熱伝導性が高い接着剤によって接着され、これら熱伝導体３及びバスバー２とが構造的に接合されるものであってもよい。熱伝導体３とバスバー２とを熱伝導性が高い接着剤によって接着することにより、それぞれの端面を接触（当接）した際、熱伝導体３とバスバー２との間に発生する空隙を当該接着剤にて埋めることができ、熱伝導体３とバスバー２との間の伝熱性（熱伝達率）を向上させることができる。又は、熱伝導体３の端面には例えば凹状の係合部が設けられ、バスバー２の端面には例えば凸部等の被係合部が設けられ、熱伝導体３の係合部と、バスバー２の被係合部とが係合（篏合）することより、これら熱伝導体３及びバスバー２とを構造的に接合するものであってもよい。このような接合構成とすることにより、熱伝導体３と被係合部との間の伝熱面積を増加させて伝熱性（熱伝達率）を向上させることができる。

【0037】

熱伝導体３は、矩形状かつ平板状の部材であり、外観上にてバスバー２と同一形状であるとしたが、これに限定されず、バスバー２よりも板厚、板幅、又は、これらが共に大きい形状であってもよい。すなわち、矩形板状等を成すバスバー２及び熱伝導体３において、伝熱経路での伝熱方向に交差する断面積は、バスバー２よりも熱伝導体３のほうが大きいものであってもよい。熱伝導体３の板厚等をバスバー２よりも大きくすることにより、熱伝導体３の伝熱性（熱伝導率）を向上させることができる。熱伝導体３と端子２００との接触面積は、バスバー２と端子２００との接触面積よりも大きいものであってもよい。例えば、端子２００の上に載置される熱伝導体３の端部は、当該端子２００においてバスバー２が接触していない全ての領域を覆うようにＣ字状に形成されているものであってもよい。このように熱伝導体３と端子２００との接触面積を大きくすることにより、端子２００と熱伝導体３との間の伝熱性（熱伝達率）を向上させることができる。熱伝導体３の外面には、例えばフィン等の放熱促進部が形成されているものであってもよい。熱伝導体３が放熱促進部を有することにより、熱伝導体３と、当該熱伝導体３の周辺空気（雰囲気）との熱交換率を向上させ、熱伝導体３を介して蓄電素子１０の温度上昇を抑制することができる。

【0038】

隣接するバスバー２とバスバー２との間に介在する熱伝導体３は、これらバスバー２それぞれの上面とも接触する上面接触部を含むものであってもよい。この場合、これらバスバー２と熱伝導体３とは、例えばインサート成形等により一体化して成形されるものであってもよい。

【0039】

上述のとおり、バスバー２と熱伝導体３とが交互に配置されることによる伝熱経路が、蓄電素子１０の長手方向（長側面）に対し垂直となるように２本、形成される。これら伝熱経路において、一の伝熱経路を構成する熱伝導体３と、他の伝熱経路を構成する熱伝導体３とを熱的に接続するにように、これら熱伝導体３間において設けられた延設部が、配置されるものであってもよい。当該延設部により、一の伝熱経路を構成する熱伝導体３と、他の伝熱経路を構成する熱伝導体３とが、架け渡されるものとなり、これら２つの伝熱経路における伝熱を促進し、並設される複数の蓄電素子１０における温度分布の均衡を向上させることができる。

【0040】

並設される複数の蓄電素子１０において、隣接する蓄電素子１０の間には、伝熱抑制部材４が介在して設けられている。伝熱抑制部材４は、薄板状を成し、一面を一の蓄電素子１０の長側面に対向させ、他面を他の蓄電素子１０の長側面に対向させて、固定されている。伝熱抑制部材４は、隣接する蓄電素子１０のそれぞれの長側面によって挟持されているものであってもよく、又は伝熱抑制部材４と、これら蓄電素子１０との間には空隙が形成されているものであってもよい。

【0041】

伝熱抑制部材４は、例えば、集成マイカをシリコーン接着剤で一体化された部材、又は化学結合セラミックスにより形成されたものであってもよい。これら材料により形成された伝熱抑制部材４の熱伝導率は０．０１以上１０以下［W/m・K］が好ましく、高い断熱性を有し、更に絶縁性を持つものであってもよい。

【0042】

蓄電素子１０間における伝熱については後述するが、隣接する蓄電素子１０の容器１００の間には、断熱性を有する伝熱抑制部材４が介在することにより、これら容器１００を介して伝熱される熱量を減少させることができる。その上で、端子２００に熱的に接続されるバスバー２及び熱伝導体３による伝熱経路を介して、いずれかの蓄電素子１０にて発生した熱を、当該いずれかの蓄電素子１０に隣接する蓄電素子１０のみならず、他の複数の蓄電素子１０に一気に伝熱することができる。これにより、蓄電装置１に含まれる複数の蓄電素子１０における温度分布の均衡を図り、これら複数の蓄電素子１０間の温度差が増加することを効率的に抑制することができる。

【0043】

図２は、蓄電素子の外観を示す斜視図である。図３は、蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）又はプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１０は、一次電池であってもよい。更に、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角型）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状又は直方体以外の多角柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子であってもよい。

【0044】

本実施形態における図示のとおり、蓄電素子１０は、容器１００と、正極及び負極の端子２００と、正極及び負極の上部ガスケット３００とを備えている。また、容器１００の内方には、正極及び負極の絶縁部材４００と、正極及び負極の集電体５００と、電極体６００とが収容されている。絶縁部材４００は、絶縁性を有する樹脂プレートから成り、下部ガスケットとして機能するものであってもよい。

【0045】

容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、正極及び負極の集電体５００の側方に配置されるスペーサ、電極体６００等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。

【0046】

容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１０と、容器本体１１０の開口部１１１を閉塞する板状部材である蓋体１２０とで構成されている。また、容器１００は、電極体６００等を内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、容器本体１１０及び蓋体１２０の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。また、蓋体１２０には、容器１００内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁１２１、及び、容器１００内方に電解液を注液するための注液部（図示せず）等も設けられている。

【0047】

電極体６００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。なお、上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ－Ｃｄ合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。また、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。また、セパレータは、例えば樹脂からなる微多孔性のシートや、不織布を用いることができる。

【0048】

電極体６００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。具体的には、電極体６００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸（本実施の形態ではＸ軸方向に平行な仮想軸）の方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が塗工されず（活物質層が形成されず）基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。つまり、電極体６００は、一方の端部６１０に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極集束部を有し、他方の端部６１０に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極集束部を有している。なお、本実施の形態では、電極体６００の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状又は楕円形状等でもよい。また、巻回された電極体６００に限らず、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体６００や正極板又は負極板がつづら折りに形成された電極体６００であってもよい。

【0049】

端子２００は、集電体５００を介して、電極体６００の正極板及び負極板に電気的に接続される端子（正極端子及び負極端子）である。つまり、端子２００は、電極体６００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体６００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。また、端子２００は、電極体６００の上方に配置された蓋体１２０に取り付けられている。具体的には、図２に示すように、端子２００は、軸部２１０が、上部ガスケット３００の貫通孔３００ａと、蓋体１２０の貫通孔１２０ａと、絶縁部材４００（下部ガスケット）の貫通孔４１０ａと、集電体５００の貫通孔５１０ａとに挿入されて、かしめられることにより、集電体５００と共に蓋体１２０に固定される。なお、端子２００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで形成されている。

【0050】

集電体５００は、電極体６００のＸ軸方向両側に配置され、電極体６００の端部６１０に接続される部材（正極集電体及び負極集電体）である。具体的には、集電体５００は、電極体６００の端部６１０と容器本体１１０の側壁との間に配置され、電極体６００の端部６１０の正極集束部及び負極集束部と端子２００とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。また、集電体５００は、蓋体１２０と電極体６００の端部６１０とに固定的に接続（接合）されており、この構成により、電極体６００が、集電体５００によって蓋体１２０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。なお、集電体５００の材質は限定されないが、例えば、正極側の集電体５００は、電極体６００の正極基材層と同様、アルミニウム又はアルミニウム合金などで形成され、負極側の集電体５００は、電極体６００の負極基材層と同様、銅又は銅合金などで形成されている。

【0051】

上部ガスケット３００は、容器１００の蓋体１２０と端子２００との間に配置され、蓋体１２０と端子２００との間を絶縁し、かつ封止する部材（正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット）である。具体的には、上部ガスケット３００は、矩形状の略板状部材の中央部分に、端子２００の軸部２１０が挿入される貫通孔３００ａが形成された形状を有しており、貫通孔３００ａに軸部２１０が挿入されてかしめられることにより、上部ガスケット３００が蓋体１２０に固定される。上部ガスケット３００は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、又は、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂などによって形成されている。

【0052】

絶縁部材４００（下部ガスケット）は、容器１００の蓋体１２０と集電体５００との間に配置され、蓋体１２０と集電体５００との間を絶縁する部材（正極絶縁部材及び負極絶縁部材）である。具体的には、絶縁部材４００は、矩形状の略板状部材の略中央部分に、端子２００の軸部２１０が挿入される貫通孔４１０ａが形成された形状を有しており、貫通孔４１０ａに軸部２１０が挿入されてかしめられることにより、絶縁部材４００が蓋体１２０に固定される。絶縁部材４００は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、又は、ＰＰＳ等の樹脂などによって形成されている。

【0053】

図４は、蓄電素子１０間における伝熱に関する説明図である。本図は、図１で示した蓄電装置１において、いずれかの蓄電素子１０にて発生した熱の伝達方向（伝熱方向）を破線矢印にて模式的に示すものである。本実施形態の図示のとおり、並設される複数の蓄電素子１０において、いずれかの蓄電素子１０（図示にて最も手前に位置する蓄電素子１０）にて高温となる状態が生じた場合、他の正常な蓄電素子１０との間で温度差が発生する。

【0054】

高温となる状態が生じた蓄電素子１０と、当該蓄電素子１０に隣接する他の蓄電素子１０とは、隣り合う端子２００同士がバスバー２又は熱伝導体３にて熱的に接続される。これら隣接する蓄電素子１０同士が電気的に直列接続される場合、バスバー２及び熱伝導体３は、共に異なる極性の端子２００同士を熱的に接続する。更に、隣接する正常な蓄電素子１０同士もバスバー２及び熱伝導体３により、これら蓄電素子１０における端子２００同士が熱的に接続される。

【0055】

このように蓄電素子１０の並設方向に沿って、バスバー２と熱伝導体３とが交互に配置され、バスバー２の端面と熱伝導体３の端面とが接触した状態にて端子２００上に載置されることにより、これらバスバー２、熱伝導体３及び端子２００は接合され、熱的に接続される。交互に配置されるバスバー２と熱伝導体３とにより、蓄電素子１０の並設方向に沿って並ぶ複数の端子２００間を熱的に接続する伝熱経路が形成される。当該伝熱経路は、蓄電素子１０の並設方向に沿って、２本形成される。

【0056】

高温となる状態が生じた蓄電素子１０の容器１００内の熱は、正極側及び負極側の集電体５００それぞれから、正極側及び負極側の端子２００それぞれに伝熱（伝達）し、これら端子２００それぞれに接合されているバスバー２及び熱伝導体３に伝熱（伝達）される。バスバー２に伝達された熱は、当該バスバー２を含む伝熱経路を介して、他の複数の蓄電素子１０の端子２００に伝達される。熱伝導体３に伝達された熱は、当該熱伝導体３を含む伝熱経路を介して、他の複数の蓄電素子１０の端子２００に伝達される。すなわち、高温となる状態が生じた蓄電素子１０からの熱は、２つの伝熱経路を介して、他の複数の蓄電素子１０に伝達されるものとなる。これにより、これら他の複数の蓄電素子１０それぞれには、正極側及び負極側の両極（双方）の端子２００から、実質的に同時に熱が伝達される。

【0057】

２つの伝熱経路を介して、両極の端子２００から伝達された熱は、これら端子２００それぞれに接続される端子２００を介して、容器１００内の電解液及び電極体６００に伝達され、蓄電素子１０の容器１００内における温度分布が比較的に均衡された状態にて、容器１００の内部温度を上昇させる。これにより、高温となる状態が生じた蓄電素子１０の熱を、他の正常な複数の蓄電素子１０によって効率的に吸収（熱吸収）することができる。

【0058】

仮に蓄電装置１が熱伝導体３を有さない場合、高温となる状態が生じた蓄電素子１０からの熱は、バスバー２のみを介して他の複数の蓄電素子１０に伝達されるものとなる。この場合、当該バスバー２を介して、高温となる状態が生じた蓄電素子１０から、正常な蓄電素子１０へ伝達された熱は、当該正常な蓄電素子１０の端子２００及び集電体５００を介して容器１００の内部に伝達され、他方の集電体５００及び端子２００を介して、当該他方の端子２００に接合されるバスバー２に伝達されるものとなる。従って、正常な蓄電素子１０間における伝熱は、容器１００の内部を介して行われるものとなり、伝熱速度が遅くなる。これに対し、本実施形態においては、蓄電素子１０の並設方向に沿って、バスバー２及び熱伝導体３を交互に配置することにより、２本の伝熱経路を構成し、当該２本の伝熱経路を用いることにより、高温となる状態が生じた蓄電素子１０から、他の複数の蓄電素子１０に対し一気に伝熱でき、伝熱速度を向上させることができる。

【0059】

隣接する蓄電素子１０の間には、断熱性を有する薄板状の伝熱抑制部材４が設けられている。これにより、隣接する２つの蓄電素子１０において、それぞれの容器１００の長側面を介して、これら蓄電素子１０間における伝熱が抑制される。このように、隣接する蓄電素子１０それぞれの容器１００の間の伝熱を抑制することにより、これら容器１００における伝熱面の局所間の温度差が大きくなることを抑制し、蓄電素子１０の容器１００内にて温度分布の不均衡が増長されることを緩和することができる。

【0060】

その上で、高温となる状態が生じた蓄電素子１０からの熱は、バスバー２及び熱伝導体３による伝熱経路を介して、並設される複数の蓄電素子１０それぞれの端子２００に伝達されるため、蓄電素子１０の容器１００内における温度分布が比較的に均衡された状態にて、容器１００の内部温度を上昇させることができる。これにより、高温となる状態が生じた蓄電素子１０の熱を、他の複数の正常な蓄電素子１０に伝達することで熱吸収しつつ、熱吸収を行ったこれら正常な蓄電素子１０においても、容器１００内における温度分布を比較的に均衡した状態に維持することができ、蓄電装置１における更なる安定性の向上及び製品寿命の増加を図ることができる。

【0061】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更及び組み合わせが含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0062】

１ 蓄電装置
２ バスバー
３ 熱伝導体
４ 伝熱抑制部材
５ 外装体
１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
１１１ 開口部
１２０ 蓋体
１２１ ガス排出弁
２００ 端子
３００ 上部ガスケット
４００ 絶縁部材（下部ガスケット）
５００ 集電体
６００ 電極体
６１０ 端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】