電池の熱暴走・発火を防ぎたい

電池パックの試験で1つのセルが発熱したら、隣のセルまで燃え広がった。充電中に電池が膨らみ、煙が出た。市場で発火事故が起きないか心配だ。こうした発火の多くは、セルの温度が上がり、その熱で内部の反応が進んでさらに温度が上がる「熱暴走」が原因です。

熱暴走は、きっかけ（過充電、短絡、外部からの熱など）と、広がり方（1つのセルで止まるか、隣のセルに燃え広がるか）によって、効く対策が変わります。まずは次のマトリクスで、自分の課題に近いものと、使える技術を確かめてください。

課題と解決技術のマトリクス

◎ 第一候補○ 有効△ 条件によって有効

※記号は一般的な傾向に基づく目安です。実際の効果は、セルの種類、パックの構成、使用環境によって異なります。

記号の理由と出典（25件）

マトリクスの記号ごとに、理由と出典をまとめました。出典が「編集部の解説」のものは、この記事の本文の説明をもとにした編集部の評価です。症状の記号を押すと、その症状の説明へ移ります。

症状	技術	記号	理由	出典
A	セル選定・安全機構	○	内圧が上がると電流を遮断するCIDが、過充電のときの発熱を途中で止めるため有効	編集部の解説
A	BMS・保護部品	◎	二次保護を含めて電圧の上限・下限で充放電を止められ、過充電・過放電の原因に直接対処できるため第一候補	内橋エステック
A	類焼防止材	△	過充電を防ぐ対策ではなく、起きた後に広げない対策なので、条件によって有効	編集部の解説
A	試験・解析	○	過充電試験で異常時の挙動を確かめられ、保護の設計が十分か判断できるため有効	編集部の解説
B	セル選定・安全機構	◎	内部短絡はパック側で止められないため、品質の良いセルとPTCなどの安全機構を選ぶのが第一候補	編集部の解説
B	BMS・保護部品	○	外部短絡の大電流は検知して遮断できるが、内部短絡には効かないため有効	編集部の解説
B	類焼防止材	△	短絡そのものは防げないが、起きた熱暴走を隣へ広げない効果があり、条件つきで有効	編集部の解説
B	試験・解析	○	釘刺し試験や圧壊試験で、内部短絡したときの挙動を確かめられるため有効	編集部の解説
C	セル選定・安全機構	○	セル自体の安全機構は内部の発熱に備えるが、温度を下げる対策ではないため有効	編集部の解説
C	BMS・保護部品	○	温度を監視して高温時に充放電を制限できるが、放熱そのものは増やせないため有効	編集部の解説
C	熱設計・冷却	◎	セルの温度を適正な範囲に保ち、ばらつきも抑えるため、温度上昇の原因に直接対処できて第一候補	編集部の解説
C	試験・解析	○	温度分布を測って熱設計が十分か確かめられるため、対策の確認に有効	コベルコ科研
D	BMS・保護部品	△	異常を早く止めて熱暴走を起こしにくくするが、起きた類焼自体は止められず条件つきで有効	編集部の解説
D	熱設計・冷却	○	熱とガスの逃げ道を設計して、隣へ熱が伝わりにくくできるが、断熱材ほど直接的ではなく有効	編集部の解説
D	類焼防止材	◎	セルの間に断熱材を入れて隣への熱の伝わりを抑えられ、類焼そのものを防ぐため第一候補	日光化成
D	試験・解析	◎	同じ断熱板でも構成で結果が変わるため、モジュールやパックで広がるかを試験で確かめるのが第一候補	日本自動車研究所
E	セル選定・安全機構	○	規格では単セルの強制内部短絡試験も選べるため、安全機構を持つセルを選ぶと対応しやすく有効	JIS C 8715-2（2012年版）
E	BMS・保護部品	○	過充電などの電気的な試験に備えて保護回路を組めるため有効	編集部の解説
E	熱設計・冷却	○	温度を抑える設計は試験の結果にも効くが、試験そのものへの対応ではなく有効	編集部の解説
E	類焼防止材	○	規格が単セルの試験か類焼試験のどちらかを求めるため、類焼で広がらない構造にしておくと試験に備えられて有効	JIS C 8715-2（2012年版）
E	試験・解析	◎	規格に沿った類焼試験などを受託で行えるため、安全規格の試験に対応する第一候補	ケミトックス
F	セル選定・安全機構	○	セル単体の安全性試験データなどを見て選べるが、設計段階の予測そのものではないため有効	編集部の解説
F	熱設計・冷却	○	充放電時の温度分布を解析して冷却を設計でき、試作前に検討できるため有効	編集部の解説
F	類焼防止材	○	解析結果をもとに断熱材の配置を試作前に決められるため有効	編集部の解説
F	試験・解析	◎	熱連鎖・延焼を予測する解析で、試作前に広がり方を見られるため第一候補	コベルコ科研

課題の診断と解決策

なぜ電池は熱暴走するのか

熱暴走は、何かのきっかけでセルの温度が上がり、その熱がセル内部の化学反応を引き起こして、さらに発熱するという「正のフィードバック」です。放熱が発熱に追いつかなくなると、温度の上昇が止まらなくなります。

温度が上がると、反応は段階的に進みます。黒鉛の負極の表面にある被膜（SEI）は、約80℃から分解して発熱を始めます。さらに温度が上がると、セパレータが溶けて正極と負極が接し、内部短絡が起きます。充電された状態の正極は、材料によって約200〜400℃で酸素を放出し、これが電解液と反応して激しく発熱します。

熱暴走のきっかけは、内部短絡、外部短絡、外部からの熱、過充電、過電流などに分けられます。このうち、外部短絡や過充電は保護回路で防げますが、内部短絡や外部からの過熱は、パックの外側からは防ぎにくいきっかけです。

熱暴走したセルからは可燃性のガスが噴き出し、引火すると周りの部品に燃え移ります。1つのセルの熱が隣のセルに伝わって連鎖する「類焼」を防げるかどうかが、パック全体の安全性を大きく左右します。

製品評価技術基盤機構（NITE）によると、2020年から2024年までにリチウムイオン電池を搭載した製品の事故は1,860件あり、その約85％が火災に発展しています。

出典：リチウムイオン電池の信頼性と安全性について（日本信頼性学会誌 40巻4号）、リチウムイオン電池構成材料の熱安定性（熱測定 30巻1号）、「夏バテ（夏のバッテリー）」にご用心（2025年6月）｜NITE

解決技術の詳細

熱暴走の対策は、1つの方法に頼らず、多層で考えるのが基本です。熱暴走を起こさない、異常を早く見つけて止める、熱をためない、隣に広げない、外に被害を出さない、の順に対策を重ね、どこかで止められなくても次の対策で止められるようにします。

セルの選定と安全機構で起こさない

セルそのものにも、安全のための仕組みがあります。大電流が流れると抵抗が増えて電流を制限するPTC素子や、内圧が上がると電流を遮断し、さらに上がると圧力を逃がすCID（電流遮断機構）などです。

内部短絡は、製造工程で混入した異物が原因になることがあります。セルを選ぶときは、容量や価格だけでなく、品質管理の体制や、セル単体での安全性試験のデータも確認します。

BMS・保護部品で異常を早く止める

BMS（電池管理システム）は、セルの電圧、電流、温度を監視し、異常があれば充放電を止めます。過充電、過放電、外部短絡のように、電気的なきっかけで起きる熱暴走は、この保護で防げます。

ただし、保護回路そのものが故障することもあります。そのため、メインの保護回路（一次保護）が働かないときに備え、二次保護のICとヒューズなどの遮断素子で充放電を止める二重保護が、多くの製品で採用されています。

熱設計・冷却で熱をためない

セルの温度を適正な範囲に保つことは、熱暴走を防ぐだけでなく、劣化を抑えることにもつながります。空冷や液冷の方式を選び、セルと冷却部の間の熱の伝わりやすさ（熱抵抗）や、セルごとの温度のばらつきを設計します。

設計を確かめるには、充放電しながら温度分布を測る方法と、解析で予測する方法があります。実際の電池モジュールで発熱や冷却の効果を測り、解析と組み合わせると、冷却の過不足を具体的に判断できます。

類焼防止材で隣に広げない

1つのセルの熱暴走を止められなくても、隣のセルに広げなければ、被害を小さくできます。セルの間に、マイカ板、無機系の断熱シート、熱で膨張して断熱する材料などを入れ、隣への熱の伝わりを抑えます。

類焼を防げるかどうかは、断熱材だけでなく、セルの特性やモジュールの構成でも変わります。日本自動車研究所の試験では、セルAとステンレスのケースのモジュールは厚さ1mmの断熱板で熱連鎖しませんでしたが、別メーカーのセルBとアルミのケースのモジュールは、セルが発火して高温になり、断熱板があっても熱連鎖しました。また、セルから噴き出した可燃性ガスへの引火や、樹脂ケースへの延焼もあるため、ガスの逃げ道と、燃えにくいケースの材料もあわせて設計します。

試験・解析で安全性を確かめる

熱暴走への安全性は、試験で確かめます。代表的な試験に、釘を刺して内部短絡を起こす釘刺し試験、押しつぶす圧壊試験、過充電試験、外部から加熱する試験、1つのセルを熱暴走させて隣に広がるかを見る類焼試験があります。

規格としては、産業用リチウムイオン電池の JIS C 8715-2（IEC 62619 に対応）、車載用の UN GTR No.20、蓄電システムの火災類焼を評価する UL 9540A などがあります。どの規格に適合させるかで、必要な試験が変わります。

試験は危険で費用がかかるため、熱連鎖や延焼を予測する解析と組み合わせるのが効率的です。解析で断熱材の配置や冷却の条件を絞り込んでから、試験で確かめます。

出典：自動車用リチウムイオン電池の熱暴走発生方法の調査（JARI Research Journal 2014）｜日本自動車研究所、蓄電池設備の火災危険に関する検証結果について（2023年1月）｜総務省消防庁、UL 9540A エネルギー貯蔵システム（ESS）テスト方法｜UL Solutions Japan

電池の熱暴走対策の技術を持つ企業

各企業が解決できる課題と技術の内容を、企業が公開している情報をもとに紹介します。

企業	解決できる課題	種類	何ができるか	合う症状
内橋エステック	A過充電・過放電が心配B短絡（外部・内部）が心配	保護部品メーカー	温度ヒューズ・ヒューズ抵抗器を製造販売し、保護回路が故障したときにも過充電・過放電を止める二次保護の考え方を公開している。	A 過充電・過放電が心配 B 短絡（外部・内部）が心配
コベルコ科研	C高温環境や発熱で温度が上がるF設計段階で安全性を見極めたい	分析・解析の受託	電池パックの熱マネジメントを評価し、冷却の設計や、1つのセルの異常から熱連鎖・延焼が起きるかを試作前に予測する。	C 高温環境や発熱で温度が上がる F 設計段階で安全性を見極めたい
日光化成	D1セルの熱暴走が隣に広がる（類焼）	素材メーカー（断熱材）	電池の異常時に膨張して断熱するセル間断熱材「ニコ膨張シート」で、隣のセルへの類焼を防ぐ。	D 1セルの熱暴走が隣に広がる（類焼）
ケミトックス	A過充電・過放電が心配B短絡（外部・内部）が心配D1セルの熱暴走が隣に広がる（類焼）E安全規格の試験に対応したい	安全性試験・認証支援	リチウムイオン電池の類焼試験などの安全性試験を受託し、規格の要求がない製品でも類焼の危険性を事前に確かめられる。	A 過充電・過放電が心配 B 短絡（外部・内部）が心配 D 1セルの熱暴走が隣に広がる（類焼） E 安全規格の試験に対応したい
計測エンジニアリングシステム	C高温環境や発熱で温度が上がるD1セルの熱暴走が隣に広がる（類焼）F設計段階で安全性を見極めたい	解析ソフト（CAE）	COMSOL Multiphysics を使い、1つのセルの内部短絡から電池パックの熱暴走がどう広がるかを解析する。	C 高温環境や発熱で温度が上がる D 1セルの熱暴走が隣に広がる（類焼） F 設計段階で安全性を見極めたい

内橋エステック株式会社｜温度ヒューズ・ヒューズ抵抗器と二次保護の考え方

内橋エステックは、温度ヒューズ・ヒューズ抵抗器とはんだの製造販売を手がける企業です。リチウムイオン二次電池の二次保護（セカンドプロテクション）の考え方を公開しています。

技術	内容
二次保護の標準構成の解説	二次保護ICと、三端子ヒューズ・シグナルヒューズ・ヒュージングレジスタなどの遮断素子で充放電を遮断し、過充電時の充電や過放電時の放電を止める構成を解説している
二重保護の回路構成	一次保護（ファーストプロテクション）が働かないときに備え、二次保護ICと遮断素子で冗長な保護を組む

メインの保護機能が働かない状態は明らかな故障であるため、安全のため再使用できないように遮断する、という考え方です。

• 保護回路が故障したときにも、過充電や過放電を止めたい
• 安全規格の要求に合わせて、二重保護の構成を組みたい

出典：セカンドプロテクションとは｜内橋エステック

株式会社コベルコ科研｜電池パックの熱マネジメント評価と熱連鎖の予測

コベルコ科研は、分析・評価や解析の受託を手がける企業です。二次電池の解析（CAE）にも対応しており、電池パックの熱マネジメントの評価技術を技術資料で公開しています。

技術	内容
熱マネジメントの評価	EV用の電池モジュールを解体して調べ、充放電時の発熱、冷却の有無による温度分布、熱抵抗を評価する
熱連鎖・延焼の予測	バッテリモジュール・パックの異常時の熱連鎖・延焼を予測するシミュレーションで、安全性設計を支援する
モデルベース開発の支援	充放電と熱を連成させた1Dシステムモデルで、熱マネジメントの設計を支援する

• 冷却の設計が十分かどうかを、温度分布で確かめたい
• 1つのセルが異常を起こしたときに、熱連鎖や延焼が起きるかを試作前に予測したい

出典：二次電池CAE｜コベルコ科研、電池パックの熱マネジメント評価技術（こべるにくす No.51）

日光化成株式会社｜電池の異常時に膨張して断熱する「ニコ膨張シート」

日光化成は、電気絶縁材の技術をもとに、樹脂材料や建築材料を手がける素材メーカーです。リチウムイオン二次電池のセル間断熱材「ニコ膨張シート」を扱っています。

ニコ膨張シート（出典：ニコ膨張シート｜日光化成）

技術	内容
ニコ膨張シート	電池の正常時は薄いシートでセルの間のすき間を確保して放熱性を保ち、異常時は熱で多段的に膨張して、隣のセルへの熱の伝わりを断熱する
薄くて軽い	正常時はシートが薄いためセル間を広くとれ、電池の総重量が重くならない

• 1つのセルの熱暴走が、隣のセルに広がるのを防ぎたい
• 断熱材を入れることで、電池パックが重く・大きくなるのを避けたい

公開されている実績

• 円筒形リチウムイオン二次電池の釘刺し類焼試験で、セルの間にシートを置くことで、隣接セルの類焼を防止

出典：ニコ膨張シート｜日光化成

株式会社ケミトックス｜リチウムイオン電池の類焼試験の受託

ケミトックスは、製品の安全性試験や認証の支援を手がける企業です。リチウムイオン電池の類焼試験などの安全性試験を受託しています。

技術	内容
類焼試験	類焼のきっかけとなる「トリガーセル」を、ヒーター加熱、釘刺し、過充電のいずれかで熱暴走させ、隣接するセルやモジュールへの伝播を評価する
規格と類焼試験の解説	UN GTR No.20、GB 38031、JIS C 8715-2（IEC 62619 準拠）で要求される類焼試験を解説し、類焼試験を受託している

• 規格に沿った類焼試験を受けたい
• 明確な規格の要求がない製品（電動工具や電動アシスト自転車のバッテリーなど）でも、類焼の危険性を事前に把握したい

出典：類焼試験｜ケミトックス

計測エンジニアリングシステム株式会社｜熱暴走の伝播を予測する解析

計測エンジニアリングシステム（KESCO）は、計測・制御とCAEソフトウェアを扱う企業です。解析ソフト COMSOL Multiphysics を使った、電池パックの熱暴走伝播の解析事例を公開しています。

技術	内容
熱暴走伝播の熱解析	COMSOL の集中電池モデルと、周囲の空気の熱と流れを連成して計算し、パックの中で熱暴走がどう伝わるかを解析する

• 1つのセルの内部短絡が、パック全体に広がるかを試作前に予測したい
• 周囲の空気の流れも含めて、熱暴走の広がり方を把握したい

公開されている実績

• 容量2.5Ahの角形セル20個（10直列2並列）のパックで、1つのセルの内部短絡をきっかけに、最高温度が65℃に達したセルが熱暴走するという条件で、伝播を解析した事例

出典：バッテリパックの熱暴走伝播の熱解析｜計測エンジニアリングシステム

選ぶ前に確かめる条件

企業に相談したり、対策を選んだりする前に、次の条件を整理しておくと、対策選びが早くなります。

• セルの種類（形状、正極材料、容量）と、セル単体の安全性試験のデータ
• 使用温度の範囲と最高温度、設置する環境（屋外、車内、密閉空間など）
• 充放電の電圧・電流の範囲と、保護回路の構成（一次保護・二次保護）
• セルの配置、セル間の距離、断熱材の有無
• 冷却の方式と、セルごとの温度のばらつき
• ガスの逃げ道と、ケースの材質
• 適合させたい規格（JIS C 8715-2、IEC 62619、UN GTR No.20、UL 9540A など）
• 想定する使われ方（落下、振動、浸水、急速充電など）

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※アイキャッチ画像は、AI（ChatGPT）で生成したイメージです。実在の製品ではありません。

情報の確認日：2026年9月28日