JP2002231192A

JP2002231192A - 電池

Info

Publication number: JP2002231192A
Application number: JP2001019463A
Authority: JP
Inventors: Hideki Masuda; 英樹増田; Tetsuzo Kojima; 哲三小島
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】発電要素４からの熱が伝わる電池ケースや端
子５、この端子５に接続する接続かんの表面から効率よ
く放射熱を放出させることにより、内部を有効に冷却す
ることができる電池を提供する。【解決手段】電池缶２と蓋板３とからなる電池ケース
の表面や、この電池缶２の上端開口部に嵌め込まれた蓋
板３から突出する正負の端子５の側面、この端子５に接
続するボルト８及び接続板９の表面にセラミック塗装７
を施した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池等のように異常時に電池内部で発生した熱を効率よく
放出する必要のある電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車等に用いられる大型の非水電
解質二次電池１の構成例を図３に示す。この非水電解質
二次電池１は、有底長円筒形容器状の電池缶２とこの電
池缶２の上端開口部に嵌め込み溶接によって封止固定さ
れた長円形の蓋板３とからなる金属製の電池ケースの内
部に、長円筒形に巻回した巻回型の発電要素４が収納さ
れている。また、蓋板３には、正負の端子５がそれぞれ
ハーメチックシールにより絶縁されて取り付けられてい
る。そして、電池ケースの内部で、発電要素４の正極と
負極がこれらの正負の端子５にそれぞれ集電接続板６
（図３では片方の極の集電接続板６のみを図示）を介し
て接続されている。

【０００３】上記非水電解質二次電池１は、通常は複数
個が並べて配置され、それぞれの正負の端子５にボルト
で接続板を取り付けることにより相互に配線接続されて
組電池として使用される。そして、このような大型の非
水電解質二次電池１では、通常の使用時での発熱もある
程度大きくなるので、各非水電解質二次電池１の電池缶
２の側面に外気を流通させることにより、空冷を行なう
ようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、非水電解質
二次電池１は、外部短絡や内部短絡が発生したり、過充
電が行なわれた場合に、発電要素４の内部が異常な高温
になるので、上記電池缶２の側面を空冷する冷却方法だ
けでは放熱が不十分であるという問題が生じていた。

【０００５】即ち、巻回型の発電要素４は、正極と負極
とセパレータを幾重にも重ねて巻回したものであるた
め、例えば図３の矢印Ｘで示すような巻回軸の半径方向
への熱伝導が悪くなり、この発電要素４の内部で発生し
た熱を円滑に電池缶２の側面に伝え難いので、従来の非
水電解質二次電池１のように電池缶２の側面を空冷する
だけでは、十分な冷却効果を得ることができない。

【０００６】これに対して、発電要素４は、例えば図３
の矢印Ｙで示すように、巻回軸の方向には正極や負極の
シート面に沿って比較的円滑に熱が伝わると共に、この
発電要素４の端面の正極や負極から集電接続板６を介し
て端子５への熱伝導も良好となる。しかしながら、これ
ら正負の端子５が蓋板３から突出する非水電解質二次電
池１の上端部は、他の非水電解質二次電池１や外部回路
との接続が行なわれるだけでなく、これらの非水電解質
二次電池１の充放電を管理する回路基板が配置されてい
ることも多いので、ここを空冷すると、外部から導入し
た空気に混じって湿気やゴミ等を呼び込むことになり、
端子５や接続かんの腐食により接触不良が発生したり、
回路基板上のＩＣ等の回路部品に障害が発生するおそれ
がある。また、電池缶２の側面部分であれば、例えばウ
オータージャケットで覆って水冷を行なうことも可能で
あるが、空冷の場合と同様の理由で、この端子５等が配
置された非水電解質二次電池１の上端部を水冷すること
も困難である。このため、従来は、熱が伝わり易い端子
５を冷却することができないために、発電要素４の内部
での異常な発熱に対する有効な放熱方法が存在しなかっ
た。しかも、通常の金属の表面は、放射率が０．１にも
満たない非常に小さい値であることから、この金属が剥
き出しとなった従来の端子５や接続かんから放出される
放射熱による冷却効果を期待することもできない。

【０００７】なおここで、物体の単位面積から出る放射
束（Ｗ／ｍ²）を放射発散度とした時、「放射率」と
は、物体の熱放射の放射発散度の、同じ温度の黒体の熱
放射の放射発散度に対する比として表わす。また、放射
とは、輻射と同じで、可視光、Ｘ線、γ線などの電磁波
を放出することを意味する（理化学辞典、第４版、岩波
書店、１９８７年発行より引用）。

【０００８】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、電池ケースや端子部分から効率よく
放射熱を放出させることにより、発電要素の内部を有効
に冷却することができる電池を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の電池は、電池
ケースの表面、端子の表面、及び／又は、接続かんの表
面の一部若しくは全部に、高放射率層を形成したことを
特徴とする。

【００１０】請求項１の発明によれば、電池ケースの表
面や端子の表面、接続かんの表面に高放射率層が形成さ
れるので、この電池ケースや端子、接続かんに達した発
電要素の内部の熱が、ここから放射熱として効率よく放
出されるようになる。しかも、放射熱は、温度が高いほ
ど特に効率よく放出されるので、発電要素の異常な発熱
時に、効果的に冷却を行い、電池の安全性を高めること
ができるようになる。

【００１１】請求項２の電池は、前記高放射率層の放射
率が０．６以上であることを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明によれば、高放射率層の放
射率が通常の金属の表面に比べて特に高いので、放射熱
を従来よりも確実に効率よく放出して有効に冷却を行な
うことができるようになる。

【００１３】請求項３の電池は、前記高放射率層の明度
が７．０以上であることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明によれば、高放射率層の吸
収性が低くなるので、一旦放出した熱を再び吸収するよ
うなことがなくなり、この熱を選択的に放出してさらに
効率よく冷却を行なうことができるようになる。

【００１５】請求項４の電池は、前記高放射率層が、高
放射率塗料であることを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明によれば、高放射率層が塗
装によって容易に形成できるようになる。しかも、組電
池等の配線接続を行なった後に、端子と接続板等の接続
かんに一体的に塗装を施して高放射率層を形成すること
ができるので、端子や接続かんの接続部を避けて高放射
率層を形成する面倒を省くこともできるようになる。

【００１７】請求項５の電池は、前記高放射率塗料が、
セラミック塗料であることを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明によれば、耐熱、耐食性が
高く経年劣化の少ないセラミック塗料を用いて高放射率
層を形成するので、この高放射率層が劣化して放射率が
低下したり変色や剥離するようなことがなくなる。

【００１９】請求項６の電池は、前記電池が非水電解質
二次電池であることを特徴とする。

【００２０】請求項６の発明によれば、短絡や過充電等
により発電要素が異常な高温になり易い非水電解質二次
電池に最適な放熱手段を提供することができる。

【００２１】

【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。

【００２２】図１〜図２は本発明の一実施形態を示すも
のであって、図１は非水電解質二次電池の外観を示す斜
視図、複数個の非水電解質二次電池を組電池として用い
る場合の接続かんによる配線接続を示す斜視図である。
なお、図３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。

【００２３】本実施形態は、従来例と同様に、電気自動
車等に用いられる大型の非水電解質二次電池１について
説明する。図１に示すように、この非水電解質二次電池
１の電池ケースは、従来例と同じ電池缶２と蓋板３とに
よって構成されている。これらの電池缶２と蓋板３は、
ステンレス鋼やアルミニウム合金等からなり、有底長円
筒形容器状の電池缶２の上端開口部に長円形の蓋板３を
嵌め込みＴＩＧ溶接やレーザー溶接等によって封止固定
することにより、内部に図３で示した発電要素４を密閉
収納するようになっている。また、蓋板３には、長円形
の板面の表裏に貫通する孔が２箇所形成され、正負の端
子５がこれらの孔にそれぞれ嵌入されると共に、蓋板３
との間をセラミックハーメチックシールやガラスハーメ
チックシール等によって絶縁封止されて固定されてい
る。正負の端子５は、それぞれアルミニウム合金や銅合
金等の金属製の円柱体であり、上端面には接続のための
雌ねじが穿設されている。これらの端子５は、図３に示
したように、それぞれ集電接続板６を介して発電要素４
の正極と負極に接続されている。

【００２４】図１に示した電池缶２と蓋板３とで構成さ
れる電池ケースの表面及び端子５の側面には、白色のセ
ラミック塗装７（図１のドットによるハッチング部分）
が施されている。セラミック塗装７は、セラミック粉末
とバインダとからなる塗料を塗布したり噴霧することに
より、電池ケースの表面及び端子５の側面に形成したセ
ラミック塗料の層であり、ここではバインダにも無機質
のものを用いた１００％無機質のセラミック塗料を使用
している。このセラミック塗装７は、部品としての電池
缶２と蓋板３や端子５に事前に塗装を施しておいてもよ
く、非水電解質二次電池１の組み立て後に塗装を施すこ
ともできる。ただし、このセラミック塗装７は、端子５
の側面のうちの上部、即ち蓋板３の上方に突出した部分
にのみ形成されていればよく、しかも、この端子５の上
端面には、接続のためにセラミック塗装７を施さないこ
とが好ましい。

【００２５】従来のように、電池缶２と蓋板３とによっ
て構成される電池ケースが金属材料の場合、金属表面の
放射率は０．０５程度と極めて低いために、発電要素４
で発生した熱が電池ケースに伝わってきても、この電池
ケース表面から放射される熱量は、発電要素４で発生す
る熱量に比べて小さく、電池の温度を下げることは困難
であった。また、従来のように、端子５の金属材料がそ
のまま側面に剥き出しになっている場合には、この金属
表面の放射率が０．０５程度と極めて低いために、発電
要素４で発生した熱が集電接続板６を介して伝わって来
ても、この端子５からは放射熱としてはほとんど放出さ
れなかった。しかし、上記電池ケースの表面や端子５の
側面に形成されたセラミック塗装７は、放射率が０．８
〜０．９５に達するので、これらの電池ケースや端子５
に伝わって来た熱を効率よく放射熱として放出すること
ができる。特に、この放射熱は、絶対温度の４乗に比例
して放熱量が増加するので、非水電解質二次電池１が外
部短絡や内部短絡を起こしたり過充電となることにより
発電要素４が異常に発熱した場合に、この熱が電池ケー
スや端子５に伝わって高温となり効率よく放出されるよ
うになる。また、ここでは白色のセラミック塗装７を使
用するため、外部からの放射熱の吸収率が小さくなり、
もっぱら放出のみを行なうので、この放熱の効率をさら
に高めることができる。しかも、１００％無機質のセラ
ミック塗装７は、特に耐熱、耐食性が高く経年劣化もほ
とんどないので、放射率が低下したり変色や剥離するよ
うなこともない。

【００２６】上記非水電解質二次電池１は、端子５に接
続する接続かんの表面にもセラミック塗装７を施すこと
ができる。例えば、図２に示すように、複数個の非水電
解質二次電池１を並べて配置し、それぞれの正負の端子
５にボルト８で接続板９を取り付け固定することにより
相互に配線接続して組電池として使用する場合、これら
ボルト８や接続板９も、端子５に金属同士が直接接触す
るために、この端子５からの熱が伝導し易くなる。そこ
で、これらのボルト８や接続板９の表面にも、端子５と
同様のセラミック塗装７（図２のドットによるハッチン
グ部分）を施すようにすれば、放熱面積が増大して、さ
らに放熱効率を高めることができるようになる。この
際、ボルト８や接続板９が端子５に直接接触する部分に
は、接続のためにセラミック塗装７を行なわないように
することが好ましい。従って、ボルト８や接続板９を端
子５に取り付けて固定した後に、これらボルト８と接続
板９と端子５の表面にセラミック塗装７を施すようにす
れば、事前に接続部を省いて塗装を行なう手間をなくす
と共に、表面に露出する部分を全てセラミック塗装７で
覆うことができ、部分的に金属面が露出して放熱効率が
低下する無駄をなくすことができるようになる。

【００２７】なお、上記実施形態では、１００％無機質
のセラミック塗料を使用するセラミック塗装７を施す場
合について説明したが、耐熱性や耐食性が若干劣っても
よいのであれば、有機質の樹脂バインダ等を用いた通常
のセラミック塗料を使用することもできる。しかも、耐
熱性や耐食性に問題がないのであれば、アクリル塗料等
の一般の塗料を用いることもできる。セラミック塗料に
よるセラミック塗装７は、一般に０．８以上の極めて高
い放射率を示すが、アクリル塗料等による塗装面も０．
８程度の極めて高い放射率を有するので、放射熱を効率
よく放出することができる。また、このような塗料によ
る塗装面に代えて、端子５等の表面に表面処理等によっ
て放射率の高い高放射率層を形成することもできる。こ
の場合、高放射率層の放射率は、金属表面に比べて十分
に高い必要があり、放射熱を効率よく放出するためには
０．６以上であることが好ましい。さらに、このような
高放射率層は、絶縁層である必要はなく、導電性の高い
材質を用いる場合には、端子５等の接続部を避けて形成
する必要もなくなる。

【００２８】また、上記実施形態では、白色のセラミッ
ク塗装７を使用する場合について説明したが、この高放
射率層は、必ずしも白色でなくても、ＪＩＳＺ８７２１
（１９７７年）による、明度Ｖが７．０以上の色、すな
わち明度の高い淡色系の色であれば、外部からの放射熱
の吸収率を十分に小さくすることができる。さらに、端
子５等が外部からの放射熱を受け難い環境にある場合に
は、この放射熱の吸収率は考慮する必要がないので、ど
のような色の高放射率層を用いてもよい。

【００２９】また、上記実施形態では、長円筒形に巻回
した発電要素４について説明したが、円筒形やその他の
形状に巻回した発電要素４の場合も同様であり、このよ
うな巻回型に限らず積層型の発電要素４の場合にも同様
に実施可能である。積層型の発電要素４の場合、正極と
負極とセパレータが多数重なり合う積層方向の熱伝導が
悪くなるだけでなく、正極や負極のシート面に沿った方
向にも、電池ケースとの間に隙間が形成されて絶縁材が
配置されるので、熱伝導がある程度悪くなる。しかし、
これらの正極や負極は、巻回型の場合と同様に、直接又
は集電接続板等を介して端子に接続されるので、この端
子への熱伝導は良好となる。

【００３０】また、上記実施形態では、端子５にボルト
８によって接続板９を接続固定する場合について説明し
たが、接続かんは、これらに限らず、ナットによって端
子の雄ねじに螺着するものや、この端子に圧接や圧着若
しくは締め付け等によって接続し、又は、溶接や半田付
け等によって接続するするようなものであってもよい。

【００３１】また、上記実施形態では、電池缶２と蓋板
３からなる電池ケースについて説明したが、この電池ケ
ースの構成は任意である。さらに、上記実施形態では、
端子５がハーメチックシールによって電池ケースとの間
を絶縁封止される場合について説明したが、Ｏリングや
その他のシール材によって絶縁封止することもできる。
さらに、この電池ケースが絶縁材によって構成される場
合には、これらのシール材も不要となる。

【００３２】また、上記実施形態では、非水電解質二次
電池１について説明したが、発電要素４での発熱を速や
かに放熱させる必要のある電池であれば、他の電池に実
施した場合にも同様の効果を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電池によれば、発電要素の内部の熱が端子や接続かん
の表面の高放射率層から放射熱として効率よく放出され
るようになるので、この発電要素を効果的に冷却し電池
の安全性を高めることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水
電解質二次電池の外観を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、複数
個の非水電解質二次電池を組電池として用いる場合の接
続かんによる配線接続を示す斜視図である。

【図３】従来例を示すものであって、非水電解質二次電
池の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１非水電解質二次電池２電池缶３蓋板５端子７セラミック塗装８ボルト９接続板

フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA02 AA05 BB05 CC05 CC06 DD00 DD22 KK00 5H022 AA09 BB06 BB08 BB22 EE00 EE08 5H029 AJ12 AM02 BJ02 BJ06 BJ12 BJ14 BJ22 CJ22 DJ02 DJ05 EJ00 EJ08 EJ11 HJ00 HJ12 5H031 AA08 AA09 EE03 HH03 KK01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池ケースの表面、端子の表面、及び／
又は、接続かんの表面の一部若しくは全部に、高放射率
層を形成したことを特徴とする電池。
【請求項２】前記高放射率層の放射率が０．６以上で
あることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】前記高放射率層の明度が７．０以上であ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池。
【請求項４】前記高放射率層が、高放射率塗料である
ことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の電池。
【請求項５】前記高放射率塗料が、セラミック塗料で
あることを特徴とする請求項４に記載の電池。
【請求項６】前記電池が非水電解質二次電池であるこ
とを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の電
池。