分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法技术

本发明专利技术提供一种在包含多个单电池的电池组中能够控制单电池之间的热传递的分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法。一种分隔构件，其用于对构成电池组的单电池之间进行分隔，且具有厚度方向上的两个面，在所述两个面中的一者的平均温度超过180℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ1)满足下述式1，并且，在所述两个面双方的平均温度不超过80℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ2)满足下述式2。θ1≥5.0

【技术实现步骤摘要】
分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法
[0001]本申请是申请日为2017年12月27日、申请号为201780080853.2、专利技术名称为“分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法。

技术介绍

[0003]近年来，对于作为车辆等电源的应用迅速增长的二次电池，出于提高搭载在车辆等有限空间中时的自由度的目的、延长一次充电可行驶的续航距离等目的，正在推进对二次电池的高能量密度化的研究。
[0004]另一方面，二次电池的安全性有与能量密度相矛盾的倾向，存在越是具有高能量密度的二次电池，其安全性越低的倾向。例如，在搭载于续航距离达到数百公里的电动汽车上的二次电池中，由于过度充电、内部短路等而导致二次电池受损时，电池表面温度会超过数百摄氏度，有时还会接近1000℃。
[0005]用于车辆等的电源的二次电池通常以由多个单电池(以下也称为“电池单元”)构成的电池组的形式使用，因此构成电池之一受损而达到上述那样的温度区域时，存在其发热导致邻接的电池受损、损伤连锁性地扩散至整个电池组的担心。为了防止这种电池之间的连锁损伤，提出了对受损电池进行冷却的技术、抑制热从受损电池向未受损的电池传递的技术等各种技术。
[0006]例如，专利文献1中研究了对异常发热的电池进行冷却的方法。具体而言公开了一种电池组件，其在单电池附近设置收纳有冷却材料的冷却单元，在该冷却单元中具有密封片状部分而形成的密封部，并且在该密封部的一部分设置有开封部，所述开封部会在单电池异常发热时开封。
[0007]另外，专利文献2中对用于冷却异常发热的电池的冷却剂收纳部的结构以及冷却剂排出机构进行了研究。具体而言公开了一种电池组件，所述电池组件具备：电池单元，其由多个单电池构成；壳体，其具有至少一侧为开口端的收纳部，在该收纳部中收纳该电池单元；盖体，其具有开口部，在该壳体中覆盖开口端；以及，吸热构件，其具有吸热剂和内包该吸热剂的外装薄膜，且以与该电池单元的侧面接触的方式设置，其中，该外装薄膜具有树脂层与金属薄膜的层叠结构，所述金属薄膜具有比该树脂层的软化温度高的熔点，且通过单电池的发热而熔融。
[0008]另外，专利文献3中公开了一种方法，其由熔融性的母材和热固性树脂构成设置在电池之间的分隔构件，通过母材的熔融来抑制分隔构件造成的热传导，由此抑制热从异常发热的电池向邻接的电池传递。
[0009]进而，专利文献4中公开了一种方法，其由如下成分构成在蓄电元件之间设置的分隔构件，由此抑制热从异常发热的电池向邻接的电池传递，所述成分包含：由树脂形成的母材；以及，保持在该母材上并会随着蓄电元件发热、温度上升而热分解的发泡剂。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本专利第5352681号公报
[0013]专利文献2：日本专利第4900534号公报
[0014]专利文献3：日本特开2010
‑
97693号公报
[0015]专利文献4：日本特开2010
‑
165597号公报

技术实现思路

[0016]专利技术要解决的问题
[0017]本专利技术人等详细研究了上述现有技术，结果发现，在定量地考虑构成电池组的单电池的发热量、构成电池组的电池以外的构件带来的传热影响的方面，针对用于防止电池间的连锁损伤所需的热阻值的研究尚不充分。
[0018]上述专利文献1中虽然详细研究了对异常发热的电池进行冷却的方法，但是没有对异常发热的电池单元的发热量和冷却剂的冷却能力进行定量研究。另外，上述专利文献2中没有对异常发热的电池的发热量和冷却剂的冷却能力进行定量研究。
[0019]进而，上述专利文献3中没有对由母材熔融导致的分隔构件的热阻值的变化进行定量研究。另外，上述专利文献4中也没有针对随着发热所伴随的温度上升而热分解的发泡剂导致的分隔构件的热阻的变化进行定量研究。此外，即使是在这些分隔构件的热阻发生变化的情况下，在没有对变化的温度区域、变化前后的热阻值等进行合理设计时，虽然从异常发热的电池向邻接的电池的传热量的一部分被抑制，但是认为结果上难以防止邻接的电池达到异常发热状态。另外，也没有考虑到如下方面：构成电池组的单电池被汇流条连结，而通常汇流条使用属于热的良导体的金属，因此，即使在抑制了于电池之间设置的分隔构件的母材熔融所导致的电池间的传热的情况下，也无法避免汇流条造成的电池间的传热。
[0020]本专利技术的目的在于，提供一种在包含多个单电池的电池组中能够控制单电池间的热传递的分隔构件、电池组和电池组的控制方法。
[0021]用于解决问题的方案
[0022]本专利技术人等着眼于在这些现有技术中尚未充分研究的、防止电池间的连锁损伤所需的热阻值，并对其条件进行了详细研究。结果发现：在对构成电池组的单电池之间进行分隔且具有厚度方向上的两个面的分隔构件中，根据该两个面各自的平均温度是与通常状态的电池单元温度程度相同、还是与异常发热状态的电池单元温度程度相同来适当地控制热阻值使重要的，从而完成了本专利技术。本专利技术如以下所述。
[0023][1]一种分隔构件，所述分隔构件用于对构成电池组的单电池之间进行分隔，且具有厚度方向上的两个面，在前述两个面中的一者的平均温度超过180℃的情况下，前述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ1)满足下述式1，并且，在前述两个面双方的平均温度不超过80℃的情况下，前述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ2)满足下述式2。
[0024]θ1≥5.0
×
10
‑3[m2·
K/W]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)
[0025]θ2≤4.0
×
10
‑3[m2·
K/W]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式2)
[0026][2]根据[1]所述的分隔构件，其中，在前述两个面中的一者的平均温度为180℃以上的情况下，前述厚度方向上的热导率为2.0
×
10
‑2W/m
·
K以上且2.0W/m
·
K以下，并且，
[0027]在前述两个面双方的平均温度为80℃以下的情况下，前述厚度方向上的热导率为5.0
×
10
‑2W/m
·
K以上且50W/m
·
K以下。
[0028][3]根据[1]或[2]所述的分隔构件，其中，在前述单电池的厚度为L[mm]时，前述厚度方向上的厚度为L/50mm以上且L/10mm以下。
[0029][4]根据[1]～[3]中的任一项所述的分隔构件，其中，在前述两个面中的一者的平均温度超过180℃且为300℃以下的情况下，前述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ1)满足下述式1，并且，
[0030]在前述两个面双方的平均温度不超过80℃的情况下，前述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ2)满足下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分隔构件，其中，所述分隔构件用于对构成电池组的单电池之间进行分隔，且具有厚度方向上的两个面，在所述两个面中的一者的平均温度超过180℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ1)满足下述式1，并且，在所述两个面双方的平均温度不超过80℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ2)满足下述式2，θ1≥5.0
×
10
‑3[m2·
K/W]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式1)θ2≤4.0
×
10
‑3[m2·
K/W]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式2)；其中，在所述两个面中的一者的平均温度为180℃以上的情况下，所述厚度方向上的热导率为2.0
×
10
‑2W/m
·
K以上且2.0W/m
·
K以下，并且，在所述两个面双方的平均温度为80℃以下的情况下，所述厚度方向上的热导率为5.0
×
10
‑2W/m
·
K以上且50W/m
·
K以下。2.一种分隔构件，其中，所述分隔构件用于对构成电池组的单电池之间进行分隔，且具有厚度方向上的两个面，在所述两个面中的一者的平均温度超过180℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ1)满足下述式1，并且，在所述两个面双方的平均温度不超过80℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ2)满足下述式2，θ1≥5.0
×
10
‑3[m2·
K/W]
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(式1)θ2≤4.0
×
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‑3[m2·
K/W]
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(式2)；其中，在所述单电池的厚度为L[mm]时，所述厚度方向上的厚度为L/50mm以上且L/10mm以下。3.一种分隔构件，其中，所述分隔构件用于对构成电池组的单电池之间进行分隔，且具有厚度方向上的两个面，在所述两个面中的一者的平均温度超过180℃且为300℃以下的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ1)满足下述式1，并且，在所述两个面双方的平均温度不超过80℃的情况下，所述厚度方向上的每单位面积的热阻(θ2)满足下述式2，θ1≥5....

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边阳子，川井友博，曽我岩，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：