JP4706087B2

JP4706087B2 - 電池及びこの電池の製造方法

Info

Publication number: JP4706087B2
Application number: JP30293299A
Authority: JP
Inventors: 直澄宮永; 吉田　　浩明; 文隆今村; 剛文井上
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2019-10-25
Also published as: JP2001126677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱のために電池ケースを放熱板で挟持した電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池は、充放電時に高温になると、劣化によって寿命が短くなるおそれがある。ただし、通常の小型電池の場合には、電池ケースから外気に放熱を行う空冷によって、電池内部の温度上昇を十分に防止することができる。しかし、大型のリチウムイオン二次電池等では、発熱量が大きいために、空冷だけでは十分な放熱ができない場合がある。また、このリチウムイオン二次電池を人工衛星等で用いる場合には、周囲が宇宙空間の真空であるため、空冷を行うことができない。
【０００３】
そこで、従来は、例えば図４に示すような長円筒形のリチウムイオン二次電池１を、図５に示すように、２枚のアルミプレート２で挟持して、これらのアルミプレート２を通じて電池の放熱を行うようにする場合がある。このリチウムイオン二次電池１は、図４に示すように、長円筒形の容器状をなすアルミニウム製の電池ケース１ａ内に図示しないエレメントを収納し、上端開口部をアルミニウム製の蓋板１ｂで塞いで溶接により内部を密閉したものである。そして、この電池ケース１ａの対向する平面状の２つの側面をアルミニウム製の２枚のアルミプレート２で挟んで、これらのアルミプレート２同士をボルト３で引き合うように締め付けることにより挟持する。また、これらの２枚のアルミプレート２は、図示しない温度制御装置に繋がるアルミ基盤４に底面を固着する。従って、リチウムイオン二次電池１で発生した熱は、電池ケース１ａの平面状の対向する２つの側面を介して２枚のアルミプレート２に伝わり、さらにアルミ基盤４に熱伝導して温度制御装置で吸熱されることにより放熱が行われるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記リチウムイオン二次電池１の電池ケース１ａは、アルミニウム板をインパクト成形して容器状に形成する場合に、容器内に入り込んだ金型を引き抜く際の負圧によって、図６及び図７に示すように、この電池ケース１ａの側面で最も強度の弱い平面状の対向する２つの側面が外気の圧力により凹状に窪み反りが発生するようになる。そして、このような電池ケース１ａを用いたリチウムイオン二次電池１をアルミプレート２で挟持すると、図８に示すように、２枚のアルミプレート２が電池ケース１ａの対向する２つの側面における上下端部にのみ当接するので、それ以上圧迫しても強度の高い電池ケース１ａの底部と蓋板１ｂに制限されて対向する２つの側面に密着することができない。
【０００５】
このため、従来は、アルミプレート２と電池ケース１ａとの接触面積が小さくなるために熱伝導効率が悪くなり、リチウムイオン二次電池１の放熱が不十分になるという問題があった。しかも、このようにアルミプレート２が電池ケース１ａの上下端部のみを圧迫すると、蓋板１ｂを取り付けるための溶接部に応力が集中して、この溶接が外れるおそれがあるという問題も生じていた。
【０００６】
なお、リチウムイオン二次電池１は、エレメントを真空引きしてから電解液を充填するので、電池ケース１ａを密閉した後にこの電解液がエレメントに浸透する段階で電池ケース１ａの内部がわずかに負圧となり、両平面部に凹状の反りが発生する場合もある。従って、上記問題点は、インパクト成形によって電池ケース１ａを成形する場合にのみ発生するとは限らない。また、長円筒形に限らず、強度的に弱い平面を有する角形の電池ケース１ａでも、同様の問題は生じ得る。さらに、リチウムイオン二次電池１に限らず、長円筒形又は角形の電池ケース１ａを用いる電池一般についても同様の問題は生じ得る。
【０００７】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、電池ケースの側面を凸面状にしておくことにより、放熱板等で挟持した際の電池ケースとの接触面積を大きくすることができる電池及びこの電池の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本出願の第１の発明は、長円筒形又は角形の電池ケースにエレメントを収納して密閉した電池の製造方法において、前記電池ケースの対向する２つの平面状の側面が前記側面の中心部ほど外側に膨らんだ凸面状に形成されており、凸面状に形成させた前記対向する２つのそれぞれの側面に放熱板を備え、前記放熱板から前記電池ケースへの方向に圧迫を加えることで凸面状に形成された前記側面を平坦化することを特徴とする。
【０００９】
本出願の第１の発明によれば、電池ケースの対向する２つの側面が凸面状に形成されているので、ここに平面を押し当てると、これら側面の凸面状が圧迫によって平坦になり、側面全体が密着するようになる。従って、この電池を２枚の金属板の間に挟持させたり、金属製の凹部に押し込む等することにより、電池ケースの対向する２つの側面の全体をこれらの金属等に密着させれば、電池の放熱を確実に行うことができるようになる。
【００１０】
本出願の第２の発明は、上記第１の発明の電池の製造方法において、対向する２つの平面状の側面が前記側面の中心部ほど外側に膨らんだ凸部状に形成させた前記電池ケースにエレメントを収納することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１〜図３は本発明の一実施形態を示すものであって、図１はアルミプレートで挟持されたリチウムイオン二次電池の正面図、図２は電池ケースの縦断面正面図、図３はアルミプレートで挟持し締め付けたリチウムイオン二次電池の正面図である。なお、図３〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。また、以下では「対向する２つの側面」を「両側面」とする。
【００１７】
本実施形態は、人工衛星等に搭載して真空の宇宙空間で使用する長円筒形のリチウムイオン二次電池１について説明する。リチウムイオン二次電池１は、従来例と同様の構成である。ただし、このリチウムイオン二次電池１の電池ケース１ａは、インパクト成形によって一旦平面状の両側面が、図７に示したように凹状に窪んだものを、図２に示すように、外側に凸面状に変形させる。この電池ケース１ａの両側面を凸面状に変形させるには、電池ケース１ａの内部に例えば偏平した卵形の治具を挿入し回転させることにより内側から押し広げる方法や、この電池ケース１ａの両側面を外側から例えば真空吸着させて引っ張る方法などを用いることができる。また、内側から押し広げる方法としては、内部に風船状のものを挿入し、これに空気を注入して膨らませることにより圧力を加えることもできる。なお、図２では説明を分かりやすくするために、電池ケース１ａの両側面の変形を強調して示している。また、図１、図７及び図８も同様である。
【００１８】
上記電池ケース１ａの両側面の凸面状は、側面の中心部ほど外側に膨らんだものであればよく、電池ケース１ａの底部や、後に説明する蓋板１ｂの取り付け部を変形させることは困難であるため、アルミプレート２との密着性を高めるには、上下端部に近づくほどなだらかに膨らみが減少するような凸面状となっていることが好ましい。なお、この両側面の凸面状が電池ケース１ａの両湾曲面側に近づく方向については特に限定しないが、長円筒形の両湾曲面を変形させることは困難であるため、この方向にもなだらかに膨らみが減少するように形成することが好ましい。
【００１９】
上記電池ケース１ａは、図４に示した従来例と同様に、内部に図示しないエレメントを収納した後に、上端開口部を蓋板１ｂで塞いで溶接により内部を密閉する。この際、蓋板１ｂには、小さな注入口を開口しておき、ここから電解液を注入する。また、この注入口は、その後溶接等により封口する。
【００２０】
上記のようにして製造されたリチウムイオン二次電池１は、図１に示すように、電池ケース１ａの両側面を２枚のアルミプレート２で挟む。すると、電池ケース１ａの両側面が凸面状であるため、アルミプレート２は、これらの両側面の中央部のみに当接することになる。しかし、２枚のアルミプレート２は、図５に示したように、ボルト３によって互いに引き合うように締め付けられるので、図３に示すように、電池ケース１ａの両側面の全面をアルミプレート２に密着させることができる。しかも、このアルミプレート２の締め付けを、電池ケース１ａの両側面が十分に密着した時点で止めれば、電池ケース１ａの上下端部への圧迫がほとんどなくなり、蓋板１ｂの溶接部に不要な応力を加える心配もなくなる。なお、図１では、ボルト３を省略して示している。また、図３及び図８も同様である。
【００２１】
上記構成によれば、電池ケース１ａの上下端部に不要な圧迫を加えることなく、両側面の全面をアルミプレート２に密着させることができるので、リチウムイオン二次電池１で発した熱をこれらのアルミプレート２に円滑に伝え、真空中においても確実な放熱を行うことができるようになる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、電池ケース１ａに長円筒形のものを使用したが、アルミプレート２を密着させるようなほぼ平面状の側面を有すればよいので、角形の電池ケース１ａを使用する場合にも同様に実施可能である。また、上記実施形態では、電池ケース１ａに底のある容器状のものを用いたが、筒状の両端開口部を共に蓋板１ｂで塞ぐようにしたものであってもよい。さらに、上記実施形態では、電池ケース１ａやアルミプレート２にアルミニウム製のものを使用したが、これらの材質も、熱伝導性のよいものであれば特に限定されない。
【００２３】
さらに、上記実施形態では、アルミプレート２のような放熱板を用いる場合について説明したが、電池ケース１ａが凸面状に形成された両側面を有していれば、どのような平面を押し当ててもよく、例えば金属製の放熱ブロックの深い凹部に、このリチウムイオン二次電池１を押し込むようにしてもよく、また、電池ケース１ａの側面を下にしてリチウムイオン二次電池１を金属製等の床面に置き、この上に底面が平面の金属ブロックを載置するだけでもよい。従来のように電池ケース１ａの両側面が凹面状に窪んでいると、これの全面を密着させるには、凸面を持った放熱板等を用意する必要があり、放熱のために特別に加工した専用の放熱板等が必要になるが、本発明によれば、既存の任意の平面に押し当てるだけで、容易に確実な放熱を行わせることができるようになる。
【００２４】
さらに、上記実施形態では、リチウムイオン二次電池１について説明したが、他の電池であっても、放熱板等による積極的な放熱を行う場合もあるので、必ずしも電池の種類は問わない。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池の製造方法によれば、放熱板等が電池ケースの両側面に密着するので、これらの接触面積を広くして十分な放熱を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミプレートで挟持されたリチウムイオン二次電池の正面図である。
【図２】対向する２つの平面状の側面が前記側面の中心部ほど外側に膨らんだ凸面状に形成された電池ケースの縦断面正面図である。
【図３】本発明の第一実施形態を示すものであって、アルミプレートで挟持し締め付けたリチウムイオン二次電池の正面図である。
【図４】リチウムイオン二次電池の斜視図である。
【図５】アルミプレートで挟持されたリチウムイオン二次電池の斜視図である。
【図６】従来例を示すものであって、電池ケースの斜視図である。
【図７】従来例を示すものであって、電池ケースの縦断面正面図である。
【図８】従来例を示すものであって、アルミプレートで挟持されたリチウムイオン二次電池の正面図である。
【符号の説明】
１リチウムイオン二次電池
１ａ電池ケース
２アルミプレート

Claims

長円筒形又は角形の電池ケースにエレメントを収納して密閉した電池の製造方法において、
前記電池ケースの対向する２つの平面状の側面が前記側面の中心部ほど外側に膨らんだ凸面状に形成されており、凸面状に形成させた前記対向する２つのそれぞれの側面に放熱板を備え、前記放熱板から前記電池ケースへの方向に圧迫を加えることで凸面状に形成された前記側面を平坦化することを特徴とする電池の製造方法。
対向する２つの平面状の側面が前記側面の中心部ほど外側に膨らんだ凸部状に形成させた前記電池ケースにエレメントを収納することを特徴とする請求項１に記載の電池の製造方法。