JP2003007255A - 二次電池用電槽及び二次電池用電槽の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充放電時に伴う電池の発熱量が高くなったと
しても電池の効率が劣化しない二次電池用電槽及び二次
電池用電槽の製造方法を提供すること。また、充放電時
に電池の効率が劣化しにくく且つ製作容易な二次電池用
電槽を提供すること。 【解決手段】 樹脂製の筐体１２と、筐体１２の蓋体１
４とから二次電池用電槽１０において、筐体１２の側壁
１６に沿って複数の金属製の伝導プレート１８を設け
る。また、伝導プレート１８には複数の細長形状の切欠
き３０が設けられる。筐体１２の材質と伝導プレート１
８の材質の熱膨張係数の差違により、伝導プレート１８
及び側壁１６に応力が発生した場合、複数の切欠き３０
の端部に隣接する部分が伝導プレート１８に対して部分
的に剥離する。こうすることによって、伝導プレート１
８にかかる負荷を低減し、電槽１０が変形したり伝導プ
レート１８の大部分が筐体１２からはがれないようにす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二次電池用電槽に関
し、特に積層されて用いられる二次電池用電槽に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から鉛蓄電池やニッケルカドミウム
電池は充放電可能な二次電池として使用されてきた。ま
た、近年では大容量で高エネルギー密度の二次電池の要
求の高まりからニッケル水素二次電池やリチウムイオン
二次電池等が実用化されており、それらの電池は携帯電
話から電気自動車用のバッテリまで幅広く使用されてい
る。

【０００３】電気自動車では、複数の二次電池が積層さ
れた組電池がバッテリボックスに収納されて用いられ
る。二次電池は充放電時の温度が高いほどその効率が低
下することが知られており、この問題を防止するために
バッテリボックスの一方側から取り入れた空気を他方側
に流し、組電池を冷却するようにしている。さらに、例
えば特開平５−３４３１０５号公報や特開平６−２１５
８０４号公報に開示されているように積層された二次電
池の電槽間又は、電槽の側方に冷却媒体の流路を形成す
ることでバッテリの冷却効率を高めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池に
高負荷を接続して放電を行う場合や、高電圧電源を使用
して充電する場合には、充放電時に伴う電池の発熱量が
通常より高くなってしまう。その場合、たとえ電槽間に
冷却媒体を流したとしても電槽内部の熱を十分に取り去
ることができず電槽内部の温度が上がってしまい電池の
効率が低下してしまうおそれがあった。

【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的は充放電時に伴う電池の発熱量が高くな
ったとしても電池の効率が劣化しない二次電池用電槽及
び二次電池用電槽の製造方法を提供することにある。

【０００６】また、本発明の別の目的は充放電時に電池
の効率が劣化しにくく且つ製作容易な二次電池用電槽を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る二次電池用電槽は、電解溶液に対する耐
溶剤性と絶縁性とを有する第１部材より形成される二次
電池用電槽であって、前記二次電池用電槽は、少なくと
も前記二次電池用電槽の内面以外の部分を前記第１部材
よりも熱伝導性が優れた第２部材に置換してなる良導部
を備え、前記良導部は、二次電池の充放電時に前記二次
電池用電槽の内部で発生した熱を外部へ導くことを特徴
とする。

【０００８】本発明に係る二次電池用電槽は良導部を備
えるため、第１部材のみからなる二次電池用電槽に比べ
て、二次電池の充放電時に速やかに電槽の外部へ熱を導
くことができる。したがって、発熱にともなって電池の
効率が劣化することを防ぐことができる。ここで、良導
部は電槽の内面以外の部分であれば、どこに設けてもよ
く、例えば電槽の蓋、底部、側壁などに設けられる。ま
た、その形態も電槽の用途等に応じて様々な態様が考え
られる。例えば、二次元的に広がったプレート形状や、
また多数の顆粒から構成されていてもよい。

【０００９】望ましくは、前記良導部は前記二次電池用
電槽の側面に沿って広がる伝導プレートである。良導部
の形状を側面に広がったものにすることで熱の伝達効率
を向上することができる。本発明の好適な態様では、前
記伝導プレートの一方面は前記第１部材からなる膜によ
り被覆されることを特徴とする。前記一方面を二次電池
用電槽内部に向けて形成することで、当該二次電池用電
槽の電解溶液に対する耐溶剤性と絶縁性を保持しつつ、
伝導プレートによる熱伝導の効率を高めることができ
る。

【００１０】本発明の別の態様では前記伝導プレート
は、前記第１部材の熱膨張の度合いと前記第２部材の熱
膨張の度合いとが異なるために当該伝導プレートに対し
て負荷が生じた場合に前記負荷の強さに応じて変形する
ことにより前記負荷を低減する変形部を備えることを特
徴とする。

【００１１】前記第１部材の熱膨張の度合いと前記第２
部材との熱膨張の度合いが異なるために前記伝導プレー
トに対して熱応力等による負荷が生じた場合は、電槽が
変形してしまったり伝導プレートの大部分が第１部材か
らはがれてしまうおそれがあるが、上記構成によれば、
前記変形部が負荷の強さに応じて変形して当該負荷を低
減することができる。

【００１２】望ましくは、前記伝導プレートは、前記二
次電池用電槽の外側面に設けられ、且つ複数の切り欠き
と複数の前記切り欠きの端部に隣接する剥離部とを備
え、前記伝導プレートに負荷が生じた場合に前記剥離部
の少なくとも一部が前記第１部材から剥離することによ
り当該負荷を低減することを特徴とする。

【００１３】別の態様では、前記伝導プレートは、前記
二次電池用電槽の側面に沿った方向に弾性を有する形状
を備え、前記伝導プレートに負荷が生じた場合に前記伝
導プレートが弾性作用により変形することで当該負荷を
低減することを特徴とする。

【００１４】本発明に係る二次電池用電槽の製造方法
は、型内に樹脂を注入することにより二次電池用電槽を
製造する方法であって、金属からなる伝導プレートを前
記二次電池用電槽の側面に沿って広がるよう前記型内に
装填するインサート工程を含み、前記二次電池用電槽は
前記伝導プレートと前記樹脂とが一体化されて製造され
ることを特徴とする。

【００１５】好適な態様では、前記伝導プレートの一方
面は樹脂膜により被覆されることを特徴とする。

【００１６】また、別の好適な態様では前記伝導プレー
トは、樹脂の熱膨張の度合いと金属の熱膨張の度合いと
が異なるために当該伝導プレートに対して負荷が生じた
場合、前記負荷の強さに応じて変形することにより前記
負荷を低減する変形部を備えることを特徴とする。

【００１７】望ましくは、前記伝導プレートは複数の切
り欠きと複数の当該切り欠きに隣接する剥離部とを備
え、前記二次電池用電槽の外側面に設けられるよう前記
型内に装填されることを特徴とする。

【００１８】また、望ましくは、前記伝導プレートは前
記二次電池用電槽の側面に沿う方向に弾性を有する形状
を備えることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。

【００２０】[第１の実施形態]図１は組電池に使用され
る二次電池用電槽１０が複数積層されたものを示す図で
ある。

【００２１】電槽１０は樹脂製の筐体１２と、筐体１２
の蓋体１４と、筐体１２の側壁１６に沿って設けられた
複数の金属製の伝導プレート１８とからなる。ここで、
例えば側壁の厚みは１〜１．３ｍｍ、伝導プレートの厚
みは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍである。樹脂としては電解
溶液に対する耐溶剤性と、絶縁性とが優れているものが
好ましく、ポリプロピレンやその重合体等が用いられ
る。伝導プレートの材質は熱伝導性に優れ、且つ軽量な
アルミニウム等が使用される。

【００２２】筐体１２の内部の空間は複数の所定間隔離
間された仕切板２２で仕切られており、それら仕切り板
２２によって複数の小型電槽２４が形成される。各小型
電槽２４の内部には発電要素（図示せず）が収容され、
各発電要素は電気的に直列に接続される。筐体１２の側
壁１３には所定の間隔にて複数の冷却風ガイド２６が設
けられている。なお、図示されていないが側壁１６に対
向する側壁２０の構成は側壁１６のものと同様である。

【００２３】上記のように構成された電槽１０におい
て、二次電池の充放電時に発電要素から生じた熱は筐体
１２の側壁１６及び伝導プレート１８を介して電槽１０
の外部へ放射される。熱は樹脂よりも熱伝導率が優れた
金属の伝導プレート１８を介して伝達されるので、樹脂
のみにて電槽１０を形成する場合に比べて充放電時の発
生した熱を電槽１０外部へ速やかに導き放熱することが
できる。したがって、電池の効率の低下を防止すること
ができる。さらに、電槽が積層した状態で、対向する電
槽の冷却風ガイド２６が互いに当接した状態に置かれ、
全体として複数の流路２８が形成される。流路２８に沿
って冷却媒体を流すことによって、発電要素の充放電時
に発生する熱を奪うことができる。

【００２４】伝導プレート１８には複数の細長形状の切
欠き３０が設けられる。これらについて図２を用いて説
明する。

【００２５】伝導プレート１８には、垂直方向に延びた
細長形状の複数の縦長切欠き３０ａ〜３０ｄと水平方向
に延びた細長形状の複数の横長切欠き３０ｅ〜３０ｆが
設けられている。

【００２６】剥離部３２ａ〜３２ｃは、縦長切欠き３０
ａ〜３０ｄ又は横長切欠き３０ｅ〜３０ｊの端部に隣接
する部分である。例えば、垂直方向に離間して配置され
た縦長切欠き３０ａ、３０ｂのそれぞれ端部のうち互い
に近接する一組の端部３４、３６の間にある領域であっ
て、且つ水平方向に離間して配置された横長切欠き３０
ｅ、３０ｆのそれぞれの端部のうち互いに近接する一組
の端部３８、４０の間にある領域の近辺が剥離部３２ａ
（図中鎖線内部参照）に相当する。

【００２７】これら剥離部３２ａ〜３２ｃは、後述する
ように金属と樹脂との熱膨張係数の差違により、伝導プ
レート１８及び側壁１６に応力が発生した場合、電槽１
０が変形したり伝導プレート１８の大部分が筐体１２か
らはがれないようにするために設けられる。

【００２８】特に、熱応力が問題となる状況は電槽１０
の形成時である。電槽１０を形成する場合、複数の伝導
プレート１８を電槽１０の型内に装填した後、その型の
中へ樹脂を注入するいわゆるインサート成形が行われ
る。インサート成形終了後、電槽１０の温度は高い状態
にあるが、電槽１０の温度が室温まで低下するにつれ
て、金属の熱膨張係数に比べて樹脂の熱膨張係数が大き
いために、伝導プレート１８に接合している側壁１６の
樹脂は伝導プレート１８に対して収縮する。収縮に伴
い、伝導プレート１８及び側壁１６部分の間に応力が生
じるが、樹脂に接合していた剥離部３２ａ〜３２ｃが伝
導プレート１８に対して部分的に剥離することで伝導プ
レート１８にかかる負荷を低減し、電槽１０が変形した
り伝導プレート１８の大部分が筐体１２からはがれない
ようにすることができる。

【００２９】図３は図２においてＡ−Ａ’線を通る面
で、図１に示す電槽１０を切断した場合の断面の一部を
拡大した図である。点線部はインサート成形後、比較的
温度が高い状態における伝導プレート１８を表わす。温
度が低くなるにしたがって、前述したように伝導プレー
ト１８及び側壁１６に熱応力による負荷が生じる。

【００３０】一般に、平板に負荷がかかった場合に、平
板に切欠きが設けられているとその切欠き端部に応力が
集中する。それゆえ、伝導プレートに応力が生じた場
合、複数の切欠き端部に隣接する剥離部に生じる応力は
他の部分と比較して大きくなる。

【００３１】過度の応力が発生した場合は、剥離部が側
壁１６から剥離し伝導プレート１８の形は一部変形する
が（図中矢印参照）、そうすることによって側壁１６が
湾曲したり、伝導プレート１８の大部分が側壁１６から
はがれてしまうことを防止できる。それは、剥離部が側
壁から剥離することによって、応力負荷によるエネルギ
ーが一部開放され、全体として伝導プレート１８にかか
る負荷が低減されるからである。

【００３２】[第２の実施形態]本発明の第２の実施形態
に係る二次電池用電槽について説明する。この電槽は伝
導プレートに関する構成以外は第１の実施の形態にて説
明したものと同様であるので共通する部分は同一符号を
付して説明を省略する。

【００３３】図４は本発明の第２の実施形態に係る二次
電池用電槽に使用される伝導プレート４２である。伝導
プレート４２は、樹脂からなる筐体１２の側壁１６の内
部に設けられる。

【００３４】伝導プレート４２の材質は金属であって、
複数の凸部４４が互いに所定の間隔をあけて二次元的に
配列される。また、伝導プレート４２は互いに所定の間
隔をあけて二次元的に配列された孔４６を有する。

【００３５】凸部４４は伝導プレート４２の一方面側に
出っ張った円錐台形状を有しており、凸部４４の出っ張
り方向の高さは、例えば０．５ｍｍ〜０．８ｍｍであ
る。複数の凸部４４は、上述した第１の実施例の場合と
同じく、金属と樹脂との熱膨張係数の差違により、電槽
１０が変形したり伝導プレート４４の大部分が筐体１２
からはがれないようにするために設けられる。電槽１０
を形成する場合、複数の伝導プレート４２を電槽１０の
型内に装填した後、その型の中へ樹脂を注入するいわゆ
るインサート成形が行われる。ここで金属及び樹脂の材
質は第１の実施例と同様のものが用いられる。なお、孔
４６が設けられているのでインサート成形時に型内に樹
脂が一様にいきわたるようにできる。

【００３６】図５（Ａ）は、図４に示す伝導プレート４
２をインサート成形した場合における電槽の側壁１６断
面図の一部を拡大した図である。凸部４４の側部４７は
伝導プレート面に対して傾斜している。図５（Ｂ）は、
図５（Ａ）において凸部４４の部分を拡大した図であ
る。点線部はインサート成形後、比較的温度が高い状態
における伝導プレート４２を表わす。前述したように温
度が低くなるにしたがって、樹脂からなる側壁１６は金
属製の伝導プレート４２対して収縮しようとする。樹脂
部分が収縮しようとするので凸部４４の側部４７が圧縮
されて（図中、矢印参照）、凸部４４の形状は電槽１０
の側面に沿った方向に変形し、側部４７の傾斜が急にな
る。（図中実線部参照）このように凸部４４がその弾性
作用によって変形することにより側壁１６が湾曲した
り、伝導プレート４２の大部分が側壁からはがれてしま
うことを防止できる。これは、凸部４４がその弾性によ
って変形することで応力負荷によるエネルギーを吸収す
るためである。

【００３７】ここで、伝導プレート４２は上記構成に限
らず、電槽１０の側面に沿った方向に弾性作用を有する
形状であればよく、例えば波板形状を備えたプレートで
あってもよい。また、形状もプレート状である必要はな
く、例えばメッシュ状の金網等で構成されていてもよ
い。

【００３８】なお、型に伝導プレート４２を装填する際
に、凸部４４の出っ張りが電槽１０の外部方向に向くよ
うに装填する。凸部の４４の出っ張りの高さを略一定に
形成しておけば、電槽の側壁に対応する型部分に凸部４
４の頂部を当接させることで、側壁に沿って伝導プレー
トを装填することができる。

【００３９】[第３の実施の形態]本発明の第３の実施形
態に係る二次電池用電槽について説明する。この電槽は
伝導プレートに関する構成以外は第１及び第２の実施の
形態にて説明したものと同様であるので共通する部分は
同一符号を付し説明を省略する。

【００４０】図６は電槽１０の側壁を金属板４８にて形
成した場合における電槽１０の断面図である。金属板４
８の電槽内側を向く面には電解溶液に対する樹脂フィル
ムが被覆されている。

【００４１】ここで、金属板の材質はアルミであって、
その板厚はたとえば１ｍｍである。樹脂フィルムとして
は、ポリプロピレンフィルム等が用いられ、厚さは０．
１ｍｍである。なお、電槽１０の側壁以外の部分は樹脂
にて形成される。

【００４２】電槽１０をインサート成形により形成する
場合、予め樹脂フィルム４９が熱圧着された金属板４８
を型内に装填する。その場合、型内に注入される樹脂
と、フィルムの材質である樹脂とは、互いに接触する部
分が接合しやすいように同じ材質を使用するのが望まし
いが、特に接合に問題が無く、且つ両材質が電解溶液に
対する耐溶剤性と絶縁性を備えていれば異なる材料を使
用しても構わない。

【００４３】以上、第１実施例から第３実施形態にかか
る各二次電池用電槽１０において、電槽１０の側面に沿
って金属製の伝導プレートを設けたので、樹脂のみにて
電槽１０を形成する場合に比べて充放電時の発生した熱
を電槽１０外部へ速やかに導くことができ電池の発熱量
が高くなったとしても電池の効率が劣化しないようにす
ることができる。なお、電槽１０をインサート成形にて
形成する場合、伝導プレートと樹脂との接合強度の向上
のために、伝導プレートに対して予めプライマ処理が行
われる。

【００４４】

【発明の効果】上記のように構成したので、本発明にか
かる二次電池用電槽は充放電時に伴う電池の発熱量が高
くなったとしても電池の効率が劣化しない二次電池用電
槽及び二次電池用電槽の製造方法を提供することができ
る。

【００４５】また、充放電時に電池の効率が劣化しにく
く且つ製作容易な二次電池用電槽を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る二次電池用電
槽が積層されたものを示す図である。

【図２】 本発明の第１の実施形態に係る伝導プレート
を示す図である。

【図３】 本発明の第１の実施形態に係る電槽側面の断
面図である。

【図４】 本発明の第２の実施形態に係る伝導プレート
を示す図である。

【図５】 本発明の第２の実施形態に係る電槽側面の断
面図である。

【図６】 本発明の第３の実施形態に係る伝導プレート
を示す図である。

【符号の説明】

１０ 二次電池用電槽、１６，２０ 側壁、１８ 伝導
プレート、３０ 切欠き、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 剥
離部、３４，３６，３８，４０ 端部、４４凸部、４９
樹脂膜。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解溶液に対する耐溶剤性と絶縁性とを
   有する第１部材より形成される二次電池用電槽であっ
   て、 前記二次電池用電槽は、少なくとも前記二次電池用電槽
   の内面以外の部分を前記第１部材よりも熱伝導性が優れ
   た第２部材に置換してなる良導部を備え、 前記良導部は、二次電池の充放電時に前記二次電池用電
   槽の内部で発生した熱を外部へ導くことを特徴とする二
   次電池用電槽。
2. 【請求項２】 請求項１記載の二次電池用電槽であっ
   て、 前記良導部は前記二次電池用電槽の側面に沿って広がる
   伝導プレートであることを特徴とする二次電池用電槽。
3. 【請求項３】 請求項２記載の二次電池用電槽であっ
   て、 前記伝導プレートの一方面は前記第１部材からなる膜に
   より被覆されることを特徴とする二次電池用電槽。
4. 【請求項４】 請求項２記載の二次電池用電槽であっ
   て、 前記伝導プレートは、前記第１部材の熱膨張の度合いと
   前記第２部材の熱膨張の度合いとが異なるために当該伝
   導プレートに対して負荷が生じた場合、前記負荷の強さ
   に応じて変形することにより前記負荷を低減する変形部
   を備えることを特徴とする二次電池用電槽。
5. 【請求項５】 請求項４記載の二次電池用電槽であっ
   て、 前記伝導プレートは、前記二次電池用電槽の外側面に設
   けられ、且つ複数の切り欠きと複数の前記切り欠きの端
   部に隣接する剥離部とを備え、 前記伝導プレートに負荷が生じた場合に前記剥離部の少
   なくとも一部が前記第１部材から剥離することにより当
   該負荷を低減することを特徴とする二次電池用電槽。
6. 【請求項６】 請求項４記載の二次電池用電槽であっ
   て、 前記伝導プレートは、前記二次電池用電槽の側面に沿っ
   た方向に弾性を有する形状を備え、 前記伝導プレートに負荷が生じた場合に前記伝導プレー
   トが弾性作用により変形することで当該負荷を低減する
   ことを特徴とする二次電池用電槽。
7. 【請求項７】 型内に樹脂を注入することにより二次電
   池用電槽を形成する方法であって、 金属からなる伝導プレートを前記二次電池用電槽の側面
   に沿って広がるよう前記型内に装填するインサート工程
   を含み、 前記二次電池用電槽は前記伝導プレートと前記樹脂とが
   一体化されて形成されることを特徴とする二次電池用電
   槽製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の二次電池用電槽製造方
   法であって、 前記伝導プレートの一方面は樹脂膜により被覆されるこ
   とを特徴とする二次電池用電槽製造方法。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の二次電池用電槽製造方
   法であって、 前記伝導プレートは、樹脂の熱膨張の度合いと金属の熱
   膨張の度合いとが異なるために当該伝導プレートに対し
   て負荷が生じた場合、前記負荷の強さに応じて変形する
   ことにより前記負荷を低減する変形部を備えることを特
   徴とする二電池用電槽製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の二次電池用電槽製造
    方法であって、 前記伝導プレートは複数の切り欠きと複数の当該切り欠
    きに隣接する剥離部とを備え、前記二次電池用電槽の外
    側面に設けられるよう前記型内に装填されることを特徴
    とする二次電池用電槽製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の二次電池用電槽製造
    方法であって、 前記伝導プレートは前記二次電池用電槽の側面に沿う方
    向に弾性を有する形状を備えることを特徴とする二次電
    池用電槽製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜６いずれかに記載の二次電
    池用電槽を備えた二次電池。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の二次電池が複数積
    層された集合型二次電池。