具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明。此外，在以下的说明中，根据需要会使用表示特定的方向、位置的用语(例如“上”、“下”、以及包含这些用语的其他用语)，但这些用语的使用是为了易于参照附图理解发明，本发明的保护范围不受这些用语的意思的限制。另外，在多个附图中示出的相同的附图标记的部分表示相同或者等同的部分或构件。

再者，以下所示的实施方式是表示本发明的技术思想的具体例的实施方式，并非将本发明限定于以下的实施方式。另外，对于以下记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特定的记载，就并非旨在将本发明的范围仅限定于此，而是意在进行例示。另外，在一个实施方式、实施例中说明的内容也能够应用于其他实施方式、实施例。另外，为了明确说明，存在对附图所示的构件的大小、位置关系等进行夸张的情况。

本发明的第1实施方式的电源装置具有隔着隔板沿厚度方向层叠多个电池单体而成的电池块、配置于电池块的两端面的一对端板、以及与一对端板连结并借助端板将电池块固定为加压状态的束紧条，其中，隔板是由吸收电池单体的膨胀的粘弹性的弹性片、以及层叠于弹性片的两面的绝热片构成的三层构造，绝热片为无机粉末和纤维增强材料的复合材料。

在以上的电源装置中，在弹性片的表面层叠有由无机粉末和纤维增强材料的复合材料构成的绝热片，因此，能利用弹性片吸收电池单体的膨胀并且利用复合材料防止弹性片的因热而引起的故障。因此，在电池单体的内压上升而膨胀的状态下，能够抑制电池单体和隔板的表面压力升高。再者，在内压上升而膨胀的电池单体呈高温地发热的状态下，能保护弹性片不受电池单体的发热的影响。因此，能防止温度上升至高温的电池单体对弹性片进行加热而使弹性片劣化的弊端。电池单体会在内压上升而膨胀的状态下发热而成为高温。复合材料利用无机粉末实现绝热特性，因此耐热温度较高，在电池单体呈高温地发热的状态下，能有效地切断电池单体的热能从而保护弹性片。因此，隔板在电池单体因内压上升而膨胀的状态下不会丧失弹性，而是能稳定地吸收电池单体的膨胀。

此外，在以上的电源装置中，利用隔板的弹性片来抑制由电池单体的膨胀引起的表面压力的上升，因此能够防止电池单体膨胀而对端板、束紧条作用过大的应力的情况。能够减小最大应力的端板和束紧条能够设为较薄从而实现轻量化。另外，在利用电池单体之间的隔板吸收电池单体的膨胀的电源装置中，也能够抑制电池单体膨胀而发生相对位置偏移。这也能够防止电池单体的电连接部的弊端。这是因为，在层叠的电池单体中，金属板的汇流条固定于电极端子而进行电连接，但若电池单体相对地位置偏移，则会对汇流条和电极端子作用不合理的应力从而成为故障的原因。

在本发明的第2实施方式的电源装置中，绝热片设为二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料。

在以上的电源装置中，层叠于弹性片的表面的绝热片设为二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料，因此，能利用优异的绝热特性的绝热片有效地对电池单体之间的导热进行绝热，从而抑制电池单体的热失控的引起。电池单体的热失控是由于正极和负极在内部短接而产生的内部短路、误处理等而产生的。若电池单体热失控则会产生大量的热，因此，若隔板的绝热性不充分则会对相邻的电池单体引起热失控。若引起电池单体的热失控，则电源装置整体会释放极大的热能而损害作为装置的安全性。二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料是将二氧化硅气凝胶填充于纤维片的间隙而得到的材料，通过极高的空隙率而实现导热率为0.02W/m·K的优异的绝热特性。

此外，虽然二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料显示出极其优异的绝热特性，但是存在若二氧化硅气凝胶在较强的压缩应力的作用下被破坏则绝热特性会降低的缺点，不过，由于将复合材料层叠于弹性片，因此电池单体的膨胀会被弹性片吸收，从而也能够抑制二氧化硅气凝胶的破坏引起的绝热特性的降低。对于维持优异的绝热特性的复合材料而言，其能保护弹性片不受电池单体的发热的影响，并且还能阻止电池单体的热失控的引起，从而长期地保障电源装置的安全性。

在本发明的第3实施方式的电源装置中，弹性片设为从合成橡胶片、热塑性弹性体、发泡材料中选择的至少一者。再者，在本发明的第4实施方式的电源装置中，弹性片设为耐热极限温度为100℃以上的合成橡胶。

在本发明的第5实施方式的电源装置中，弹性片设为氟橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、热塑性烯烃橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、丁基橡胶、聚醚橡胶中的任一者。

在本发明的第6实施方式的电源装置中，弹性片的厚度设为0.2mm以上且2.0mm以下。

在本发明的第7实施方式的电源装置中，绝热片比弹性片厚。

在本发明的第8实施方式的电源装置中，隔板的厚度设为1mm以上且3mm以下。

在本发明的第9实施方式的电源装置中，电池单体具有由封口板封闭上端开口部的电池壳体，隔板在除了被相邻的电池单体之间的电池壳体的上端部夹着的封口部区域以外的主体区域配置有弹性片。

(实施方式1)

以下，进一步详述具体的电源装置和电动车辆。

图1的立体图、图2的垂直剖视图以及图3的水平剖视图所示的电源装置100具有隔着隔板2沿厚度方向层叠多个电池单体1而成的电池块10、配置于电池块10的两端面的一对端板3、以及将一对端板3连结并借助端板3将电池块10固定为加压状态的束紧条4。

(电池块10)

电池块10的电池单体1是外形设为四边形的方形电池单体，如图4所示，在底部封闭的电池壳体11的上端开口部激光焊接有封口板12并气密地进行固定，从而将内部设为密闭构造。如图1所示，正负一对电极端子13向上方突出地设于封口板12的上表面的两端部。在电极端子13之间设有安全阀14的开口部15。安全阀14在电池单体1的内压上升至预定值以上时开阀而释放内部的气体。安全阀14能防止电池单体1的内压上升。

(电池单体1)

电池单体1是锂离子二次电池。在将电池单体1设为锂离子二次电池的电源装置100中，具有能够使相对于容量和重量而言的充电容量较大的优点。不过，电池单体1能够设为锂离子二次电池以外的非水系电解液二次电池等其他能够充电的所有电池。

(端板3、束紧条4)

端板3是被电池块10按压而不变形并且与电池单体1的外形大致相等的外形的金属板，在其两侧缘连结有束紧条4。束紧条4将端板3所层叠的电池单体1以加压状态连结，并以预定压力将电池块10固定为加压状态。

(隔板2)

对于隔板2，其被夹在层叠的电池单体1之间，吸收电池单体的因内压上升而引起的膨胀，并且使相邻的电池单体1绝缘，还将电池单体1之间的导热切断。在电池块10中，在相邻的电池单体1的电极端子13固定有金属板的汇流条(未图示)，从而将电池单体1串联或并联地连接。在串联地连接的电池单体1中，由于会在电池壳体11产生电位差，因此利用隔板2能绝缘地进行层叠。在并联地连接的电池单体1中，虽然在电池壳体11不会产生电位差，但是为了防止热失控的引起而利用隔板2能绝热地进行层叠。

如图4的放大剖视图所示，隔板2是由对电池单体1的因内压上升而引起的膨胀进行吸收的具有弹性的弹性片6、以及层叠于该弹性片6的两面的绝热片5构成的三层构造。弹性片6被内压上升而膨胀的电池单体1加压而变形，被调整为对电池单体1的膨胀进行吸收的弹性。弹性片6在电池单体1的膨胀的作用下发生变形的量由材料的硬度确定。因此，弹性片6的硬度通过考虑因内压上升而膨胀的电池单体1的变形量来设定为最佳值。弹性片6的硬度通过考虑电池单体1的压力来设定为最佳值，但在常温下，弹性片6的硬度优选设为30度以上且85度以下，更优选设为40度以上且85度以下。若弹性片6的硬度过低，则在以电池单体1不膨胀的状态层叠电池单体1并利用端板3固定为加压状态的状态下，弹性片6会被压扁为较薄，相反地，若弹性片6的硬度过高，则被内压上升的电池单体1加压而发生变形的变形量较小，从而无法吸收电池单体1的膨胀。因此，弹性片6的硬度通过考虑电池单体1对隔板2加压的压力来设定为能够对电池单体1的因内压上升而引起的膨胀进行吸收的最佳值。

弹性片6是具有粘性和弹性这两种性质的具有粘弹性的片。粘弹性根据对物质施加了一定的应变后的应力缓和的缓和时间来判断，若缓和时间相对于观测的时间刻度足够短则认为是粘性，若长则认为是弹性体，若为同等的时间则认为是粘弹性，但在本说明书中“粘弹性”意为具有粘性和弹性这两种性质的状态，并不限定为缓和时间设为同等的时间的状态。对于粘弹性的弹性片6，合成橡胶、发泡材料、热塑性弹性体是合适的，耐热极限温度设为100℃以上的合成橡胶是更为合适的。

弹性片6例如能够使用硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、聚异丁烯橡胶、乙丙橡胶、乙烯醋酸乙烯酯共聚物橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、热塑性烯烃橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、丁基橡胶、聚醚橡胶等。

特别是，氟橡胶和硅橡胶具有这样的特征：耐热极限温度相当高为230℃，能够在被高温的电池单体加热的状态下保持弹性，从而能够稳定地吸收高温地发热的电池单体的膨胀。再者，丙烯酸酯橡胶的耐热极限温度为160℃，氢化丁腈橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶的耐热极限温度为140℃，均为100℃以上，因此，即使在电池单体高温地发热的状态下也能够稳定地吸收膨胀。

绝热片5夹在电池单体1的层叠面1A与弹性片6之间，对从发热的电池单体1向弹性片6的导热进行绝热。导热率较小的绝热片5能够在被高温的电池单体1加热的状态下使弹性片6的温度较低。绝热片5是导热率较小的无机粉末和纤维增强材料的复合材料5A。最佳的绝热片5是无机粉末设为二氧化硅气凝胶的二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料5A。该复合材料5A在纤维片的间隙配置有二氧化硅气凝胶。

二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料5A在纤维片的纤维间隙中填充有纳米尺寸的具有多孔构造的二氧化硅气凝胶。通过将二氧化硅气凝胶的凝胶原料浸渍于纤维中而制造复合材料5A。在将二氧化硅气凝胶浸渍于纤维片之后，将纤维层叠并使凝胶原料进行反应而形成湿润凝胶，进而对湿润凝胶表面进行疏水化、热风干燥从而进行制造。纤维片的纤维是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。不过，纤维片的纤维也能够使用实施了阻燃处理的氧化聚丙烯腈纤维(日文：酸化アクリル繊維)、玻璃棉等无机纤维。

复合材料5A的纤维片的纤维直径优选设为0.1μm～30μm。使纤维片的纤维直径比30μm细，能减小纤维的导热，从而能够提高绝热片5的绝热特性。二氧化硅气凝胶是由二氧化硅(SiO₂)的骨架和90％～98％的空气构成的细颗粒，是2nm～20nm的球状体结合而成的团簇构造，并且在由团簇形成的骨架间具有100nm以下的细微孔，从而形成三维的细微的多孔构造。

作为绝热片5的二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料5A具有如下特性：当脆弱的二氧化硅气凝胶在膨胀的电池单体1的压力的作用下被压缩而被破坏时绝热特性会降低。层叠的弹性片6能抑制二氧化硅气凝胶被膨胀的电池单体1加压而破坏的弊端。弹性片6吸收电池单体的膨胀，使电池单体1膨胀时的二氧化硅气凝胶的压缩应力降低而防止破坏。因此，在弹性片6和复合材料5A的层叠构造的隔板2中，能够发挥复合材料5A的优异的绝热特性防止弹性片6的高温故障并且弹性片6的粘弹性防止二氧化硅气凝胶的破坏的协同效果，从而能长期地对电池单体1的因内压上升而引起的膨胀进行吸收。

二氧化硅气凝胶和纤维增强材料的复合材料5A的绝热片5较薄且显示出优异的绝热特性。对于绝热片5，考虑到防止弹性片6的高温故障，而将绝热片5设定为在电池单体1发热的状态下使弹性片6的温度低于耐热极限温度的厚度。因此，绝热片5的厚度通过考虑温度上升的电池单体1的最高温度和弹性片6的耐热极限温度来设定为最佳值，例如设为0.4mm～1.4mm，优选设为0.5mm～1.2mm。再者，能够使层叠于隔板2的两面的复合材料5A的绝热片5较厚从而抑制电池单体1的热失控的引起。对于绝热片5，考虑到热失控而发热的能量，而将绝热片5设定为能够阻止电池单体1的热失控的引起的厚度。在电池单体1的充电容量较大时，电池单体1热失控而发热的能量较大。不过，本实施方式的电源装置并不将绝热片5的厚度限定于以上的范围，绝热片5的厚度通过考虑由纤维片和二氧化硅气凝胶实现的热失控的绝热特性、以及为了防止电池单体1的热失控的引起而要求的绝热特性来设定为最佳值。

隔板2层叠于各个电池单体1之间，因此，较厚的隔板2会使电池块10较大。为了使电池块10小型化，要求隔板2尽可能地薄。在电源装置中，相对于容积而言的充电容量是极为重要的特性。在电源装置100中，为了使电池块10小型化并增大充电容量，对隔板2要求使弹性片6和绝热片5较薄且能阻止电池单体1的热失控的引起的特性。弹性片6例如设为0.2mm以上且1.0mm以下，更优选设为0.3mm以上且0.8mm以下，能抑制由电池单体1的膨胀引起的压缩应力的增加。再者，优选使弹性片6比绝热片5薄，使电池单体1膨胀时的二氧化硅气凝胶的压缩应力降低。

在图4的隔板2中，其外形设为与电池单体1的层叠面1A的外形大致相等的四边形形状。在该隔板2中，层叠为三层的弹性片6和绝热片5设为相等的外形，与绝热片5的整个面相对地夹有弹性片6。不过，隔板2不一定限定为与绝热片5的整个面相对地夹有弹性片6的构造。如图5所示，在隔板2中，也能够在除了被相邻的电池单体1之间的电池壳体11的上端部夹着的封口部区域2a以外的主体区域2b配置弹性片6。在该隔板2中，使弹性片6不介于与将电池壳体11的上端开口部封闭的封口板12相对的区域即封口部区域2a，而是使弹性片6介于除了封口部区域2a以外的主体区域2b。在该隔板2中，在电池单体1膨胀的状态下，能够通过在承受较大的压缩应力的区域配置弹性片6从而利用弹性片6吸收电池单体1的膨胀，并且能够通过在沿着电池单体1的封口板12的区域不配置弹性片6从而抑制电池单体1的上端部的变形而防止上端部的损伤。

在以上的电源装置100中，优选的是将所有的隔板2设为在弹性片6的两面层叠有绝热片5的构造，但不一定需要将所有的隔板2设为在弹性片6的两面层叠有绝热片5的构造。在电源装置中，不需要将所有的隔板设为绝热片和弹性片的层叠构造，也能够混合地设置仅为绝热片的隔板以及绝热片和弹性片的层叠构造的隔板。

弹性片6和绝热片5借助粘接层、粘合层而接合在一起并层叠于固定位置。隔板2和电池单体1也借助粘接层、粘合层而接合在一起并配置于固定位置。不过，隔板2也能够配置于以嵌合构造将电池单体1配置于固定位置的电池保持件(未图示)的固定位置。

在以上的电源装置100中，电池单体1设为充电容量为6Ah～80Ah的方形电池单体，隔板2的绝热片5设为由纤维片和二氧化硅气凝胶构成的厚度为1mm的“松下制的NASBIS(注册商标)”，层叠于两片绝热片5之间的弹性片6设为厚度为0.5mm的聚氨酯橡胶片，强制性地使特定的电池单体1热失控，能够防止其引起相邻的电池单体1的热失控。

以上的电源装置能够用作向使电动车辆行驶的电动机供给电力的车辆用的电源。作为搭载电源装置的电动车辆，能够使用利用发动机和电动机这两者行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车、或者仅利用电动机行驶的电动汽车等电动车辆，以上的电源装置能用作上述车辆的电源。此外，对构筑了电源装置100的例子进行说明，该电源装置100是为了获得驱动车辆的电力而将上述的电源装置串联、并联地连接许多个并且还附加了必要的控制电路而得到的大容量、高输出的电源装置。

(混合动力车用电源装置)

图6示出了在利用发动机和电动机这两者行驶的混合动力汽车搭载电源装置的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆HV具有车辆主体91、使该车辆主体91行驶的发动机96和行驶用的电动机93、由这些发动机96和行驶用的电动机93驱动的车轮97、向电动机93供给电力的电源装置100、以及对电源装置100的电池进行充电的发电机94。电源装置100借助DC/AC逆变器95连接于电动机93和发电机94。在对电源装置100的电池进行充放电的同时，车辆HV利用电动机93和发动机96这两者而行驶。电动机93在发动机效率较差的区域例如加速时、低速行驶时被驱动而使车辆行驶。自电源装置100向电动机93供给电力而驱动电动机93。发电机94由发动机96驱动，或者由对车辆施加制动时的再生制动驱动，从而对电源装置100的电池进行充电。此外，如图6所示，车辆HV也可以具有用于对电源装置100进行充电的充电插头98。能够通过将该充电插头98与外部电源连接从而对电源装置100进行充电。

(电动汽车用电源装置)

另外，图7示出了在仅利用电动机行驶的电动汽车搭载电源装置的例子。该图所示的搭载有电源装置的车辆EV具有车辆主体91、使该车辆主体91行驶的行驶用的电动机93、由该电动机93驱动的车轮97、向该电动机93供给电力的电源装置100、以及对该电源装置100的电池进行充电的发电机94。电源装置100借助DC/AC逆变器95连接于电动机93和发电机94。自电源装置100向电动机93供给电力而驱动电动机93。发电机94由对车辆EV进行再生制动时的能量驱动，对电源装置100的电池进行充电。另外，车辆EV具有充电插头98，能够将该充电插头98与外部电源连接而对电源装置100进行充电。

(蓄电装置用的电源装置)

再者，本发明不将电源装置的用途限定为使车辆行驶的电动机的电源。实施方式的电源装置也能够用作利用由太阳能发电、风力发电等产生的电力对电池进行充电并蓄电的蓄电装置的电源。图8示出了利用太阳能电池82对电源装置100的电池进行充电并蓄电的蓄电装置。

图8所示的蓄电装置利用由配置于住宅、工厂等建筑物81的屋顶、屋顶平台等的太阳能电池82产生的电力对电源装置100的电池进行充电。在该蓄电装置中，在将太阳能电池82作为充电用电源并利用充电电路83对电源装置100的电池进行了充电之后，借助DC/AC逆变器85向负载86供给电力。因此，该蓄电装置具有充电模式和放电模式。在图中所示的蓄电装置中，将DC/AC逆变器85和充电电路83分别借助放电开关87和充电开关84而与电源装置100连接。放电开关87和充电开关84的接通/断开由蓄电装置的电源控制器88进行切换。在充电模式中，电源控制器88将充电开关84切换为接通，将放电开关87切换为断开，允许自充电电路83向电源装置100进行充电。另外，当充电完成而成为满电状态时，或者在已充电预定值以上的容量的状态下，电源控制器88使充电开关84断开并使放电开关87接通从而切换到放电模式，允许自电源装置100向负载86进行放电。另外，也能够根据需要，将充电开关84设为接通并将放电开关87设为接通，同时进行向负载86的电力供给和向电源装置100的充电。

再者，虽未图示，但电源装置也能够用作利用夜间的深夜电力对电池进行充电并蓄电的蓄电装置的电源。由深夜电力充电的电源装置能够利用发电站的剩余电力即深夜电力进行充电，并在电力负载较大的昼间输出电力，将昼间的峰值电力限制为较小。再者，电源装置也能够用作利用太阳能电池的输出和深夜电力这两者进行充电的电源。该电源装置能够有效地利用由太阳能电池产生的电力和深夜电力这两者，能够在考虑天气、消耗电力的同时高效地蓄电。

以上那样的蓄电装置能够恰当地用于能够搭载于计算机服务器的机架的备用电源装置、手机等无线基站用的备用电源装置、家庭内用或工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号设备、道路用的交通显示器等的备用电源等用途。

产业上的可利用性

本发明的电源装置能够恰当地用作对混合动力汽车、燃料电池汽车、电动汽车、电动摩托车等电动车辆进行驱动的电动机的电源等所使用的大电流用的电源。例如，可以举出能够切换EV行驶模式和HEV行驶模式的插电式混合动力电动汽车、混合动力式电动汽车、电动汽车等的电源装置。另外，也能够恰当地用于能够搭载于计算机服务器的机架的备用电源装置、手机等无线基站用的备用电源装置、家庭内用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等、与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号设备等的备用电源等用途。

附图标记说明

100、电源装置；1、电池单体；1A、层叠面；2、隔板；2a、封口部区域；2b、主体区域；3、端板；4、束紧条；5、绝热片；5A、复合材料；6、弹性片；10、电池块；11、电池壳体；12、封口板；13、电极端子；14、安全阀；15、开口部；81、建筑物；82、太阳能电池；83、充电电路；84、充电开关；85、DC/AC逆变器；86、负载；87、放电开关；88、电源控制器；91、车辆主体；93、电动机；94、发电机；95、DC/AC逆变器；96、发动机；97、车轮；98、充电插头；HV、EV、车辆。