JP2003092094A

JP2003092094A - 電池装置

Info

Publication number: JP2003092094A
Application number: JP2001284811A
Authority: JP
Inventors: Mikio Iwata; 幹夫岩田; Shigeo Komatsu; 茂生小松
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】寿命が長くて軽い電池装置を提供する。【解決手段】本発明の電池装置１１は、電極及び電解液
を含む発電要素１０２とこれに接続されるリード１０４
とを内面に樹脂層１０３ａが形成されたラミネートフィ
ルムからなる容器１０３に収納、密封した電池１０１
を、絶縁油１４とともに電池槽１２に収納してなる電池
装置１１において、容器内面の樹脂層１０３ａの少なく
とも絶縁油１４と接触する部分が、絶縁油１４に溶解し
ない材質からなることを特徴とする。本発明の電池装置
において、絶縁油１４としては流動パラフィンが望まし
く、また流動パラフィンに溶解しない材質としてはポリ
プロピレン若しくはポリプロピレン共重合体が望まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池を絶縁油とと
もに電池槽に収納してなる電池装置に属する。本発明の
電池装置は、例えば、深海調査船用の群電池として好適
に適用される。

【０００２】

【従来の技術】深海調査船や水中走行体の電源には、通
常、複数個の単電池を接続してなる群電池が使用され
る。従来の深海調査船用の群電池を図４に断面図として
示す。この群電池２１では、単電池としてリチウムイオ
ン二次電池が採用されており、各単電池２０１は、コバ
ルト酸リチウムが塗布された正極板、セパレータ及び炭
素質材料が塗布された負極板を順に積層した発電要素２
０２を有する。発電要素２０２は、金属からなる角形の
容器２０３に収納されていて、この容器２０３の中に
は、電解液として六フッ化リン酸リチウムを含有するプ
ロピレンカーボネートが充填されている。容器２０３の
蓋には、ボルトからなる正負の電極端子２０４がそれぞ
れ貫通し、これらの下端は発電要素の正極板及び負極板
と各々接続している。また容器２０３の底部には、電池
２０１の外部と連通し、外部の圧力に応じて伸縮しうる
ベローズ２０３ａが設けられている。

【０００３】各電池２０１は、電池槽２２の中に収納さ
れる。電池槽２２の中には流動パラフィン２４が充たさ
れており、これによって電池間が絶縁される。電池槽２
２の底面にはプラダー２５が設けられており、その内部
はゴム製の膜２５ａによって、群電池２１の外部と連通
する空間と、電池槽２２内と連通する空間とに仕切られ
ている。そのため、深海において群電池２１に高圧が加
わっても、膜２５ａが撓んで流動パラフィン２４を電池
槽２０２内に押し込むので、電池槽２２の内外の圧力が
均一になる。さらに、上述のように各単電池２０１には
ベローズ２０３ａが設けられているので、単電池２０１
の内外の圧力も均一になる。よって、深海においても電
池２０１が押し潰されることがない。しかし、この群電
池２１では、単電池２０１に金属成形品の容器２０３を
用いるため、質量が大きくなるという問題があった。

【０００４】その問題を解決するために、単電池として
フィルム容器を備えるタイプの電池を使用することが最
近検討されている。このタイプの電池を図５に断面図と
して示す。この電池３０１では、上記と同様の発電要素
３０２がラミネートフィルムからなるフィルム容器３０
３に収納されている。ラミネートフィルムは、内側から
順にポリエチレン層３０３ａ、アルミニウム層３０３ｂ
及びポリエチレンテレフタレート層３０３ｃを積み重ね
たもので、フィルム容器３０３は、内面をなすポリエチ
レン層３０３ａの縁部同士を溶着することによって袋状
に形成されている。

【０００５】発電要素３０２の正極板及び負極板にはそ
れぞれ平板状リード３０４、３０４の一端が接続してい
て、これらのリード３０４の他端はフィルム容器３０３
の内面間を通って容器外に露出している。また、各リー
ド３０４のフィルム容器３０３縁部と交差する箇所に
は、ポリエチレンフィルムからなるシール部材３０５が
被覆されている。そして、この箇所においてはシール部
材３０５とフィルム容器３０３のポリエチレン層３０３
ａとを溶着することによって、電池３０１の気密性を高
めている。このタイプの電池３０１では、容器３０３が
ラミネートフィルムからなるので、金属製の容器よりも
軽い。従って、このタイプの電池３０１を単電池とする
と、深海調査船用の群電池の軽量化を達成することがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す電
池を流動パラフィン２４とともに電池槽２２に収納した
場合、流動パラフィンは低分子ポリエチレンからなるた
め、シール部材３０５及びフィルム容器３０３のポリエ
チレン層３０３ａが溶解するという問題がある。これら
が溶解すると電池３０１の気密性が低下し、そのためサ
イクル寿命が短くなる。それ故、本発明の課題は、寿命
が長くて軽い電池装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電池装置は、電
極及び電解液を含む発電要素とこれに接続されるリード
とを内面に樹脂層が形成されたラミネートフィルムから
なる容器に収納、密封した電池を、絶縁油とともに電池
槽に収納してなる電池装置において、容器内面の樹脂層
の少なくとも絶縁油と接触する部分が、絶縁油に溶解し
ない材質からなることを特徴とする。

【０００８】本発明の電池装置は、電池を絶縁油ととも
に電池槽に収納してなる。そして、その電池では、ラミ
ネートフィルムからなってその内面の縁部同士を溶着し
て閉じられる容器を備え、この容器により発電要素及び
リードを収納、密封する。そのため、本発明の電池装置
は軽量である。しかも、容器内面をなす樹脂層の絶縁油
と接触する部分は、絶縁油に溶解しない材質からなる。
よって本発明によると、電池の気密性が維持され、従っ
て電池寿命の短縮が抑制される。

【０００９】本発明において、電池としてはリチウムイ
オン二次電池が適している。この場合、発電要素とし
て、例えばコバルト酸リチウム等の活物質材料が塗布さ
れた正極板、セパレータ、及び炭素質材料等のホスト物
質が塗布された負極板を順に積層したものを使用するこ
とができる。電解液については、リチウム塩を含む有機
溶媒が好ましく、これをセパレータに保持させると良
い。ここで、リチウム塩としては、過塩素酸リチウム
（ＬｉＣｌＯ₄）や六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰ
Ｆ₆）あり、有機溶媒としては、プロピレンカーボネー
ト（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）がある。リ
ードとしては、アルミニウム等の金属からなる平板が望
ましい。

【００１０】容器のラミネートフィルムについては、例
えば、樹脂層、金属層及び樹脂層を順に積層させた三層
構造にすると良い。このとき、容器の外面をなす樹脂層
も、絶縁油に溶解しない材質であるのが好ましい。ま
た、金属層としては、コスト及び加工面からアルミニウ
ムが好ましい。容器内面の樹脂層については、絶縁油と
接触する部分だけでなく、全体が絶縁油に溶解しない材
質であっても良い。リードの所定箇所にシール部材を被
覆してこのシール部材と容器内面とを溶着させる場合に
は、シール部材も絶縁油と溶解しない材質にすると良
い。

【００１１】絶縁油としては、流動パラフィンが望まし
い。このとき、流動パラフィンに溶解しない材質とし
て、ポリプロピレン若しくはポリプロピレン共重合体が
ある。さらに、容器内面の樹脂層及びシール部材につい
ては、融点が１４０℃以下の材質であることが好まし
い。これによって低温でも溶着できるようになるため、
溶着時に加わる高熱で電解液が分解するのを防ぐことが
できる。また、本発明の電池装置は、複数個の電池を有
する群電池であっても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面とともに
説明する。図１は実施形態の群電池を示す断面図であ
る。

【００１３】本実施形態の群電池１１は、図２に断面図
として示す電池１０１を単電池とする。この電池１０１
は、コバルト酸リチウムが塗布された正極板、過塩素酸
リチウムを含有するプロピレンカーボネートが保持され
たセパレータ、及び炭素質材料が塗布された負極板を順
に積層した発電要素１０２を有する。発電要素１０２
は、ラミネートフィルムからなるフィルム容器１０３に
収められ、密封されている。ラミネートフィルムは、内
側から順に、融点１４０℃以下のポリプロピレン層１０
３ａ、アルミニウム層１０３ｂ及びポリエチレンテレフ
タレート層１０３ｃを積み重ねたものであり、フィルム
容器１０３は、その内面のポリプロピレン層１０３ａの
縁部同士を溶着することによって袋状に形成されてい
る。

【００１４】発電要素１０２の正極板及び負極板には、
それぞれアルミニウム製の平板状リード１０４の一端が
接続している。各リード１０４はフィルム容器１０３の
内面間を通るように設けられていて、各リード１０４の
フィルム容器１０３縁部と交差する箇所には、融点１４
０℃以下のポリプロピレンからなるフィルム状のシール
部材１０５が被覆されている。そしてこの箇所では、フ
ィルム容器１０３のポリプロピレン層１０３ａはシール
部材１０５と溶着する。

【００１５】本実施形態の群電池１１では、各電池１０
１は電池カバー１３に入れられ、さらに電池槽１２に収
納される。図３に斜視図として示すように電池カバー１
３は四角形状の貫通孔１３ａが側壁に多数開けられた直
方体状をなし、電池１０３は電池カバー１３により縦向
きに支持される。電池槽１２の中には流動パラフィン１
４が充填されており、これにより電池１０１間が絶縁さ
れる。また電池槽１２の底面には、プラダー１５が取り
付けられている。プラダー１５の内部はゴム製の膜１５
ａによって、群電池の外部と連通する空間と電池槽内と
連通する空間とに仕切られていて、この膜１５ａは群電
池外部の圧力に応じて伸縮する。そのため、本実施形態
の群電池１１を深海という高圧環境下で使用しても、電
池槽１２の内外の圧力は均一に保たれる。

【００１６】本実施形態の群電池１１では、電池１０１
の発電要素１０２を収納する容器が、ラミネートフィル
ムからなるフィルム容器１０３である。そのため、従来
の金属製容器を備えた群電池よりも軽い。また、フィル
ム容器１０３は自在に変形しうるので、深海の圧力で電
池１０１が潰れることがない。従って、本実施形態の群
電池１１では、ベローズ等の均圧化手段を設ける必要が
無く、そのため、製造が容易でまた小型化が可能であ
る。しかも本実施形態では、フィルム容器１０３の内面
及びシール部材１０５はポリプロピレンからなり、流動
パラフィン１４とは材質が異なるため、流動パラフィン
１４に溶解することがない。さらに、それらのポリプロ
ピレンの融点は１４０℃以下であるので、溶着時の高熱
による電解液の分解を防ぐことができる。

【００１７】

【実施例】実施形態において示す電池１０１及び図５に
示す従来の電池３０１を１００個ずつ製造した。これら
の電池１０１、２０１の放電容量は３Ａｈである。次
に、各電池１０１、２０１を０．６Ａの定電流で４．１
Ｖまで常圧下で充電した。続いて、各電池１０１、２０
１を流動パラフィン中に入れ、６８０ｋｇｆ／ｃｍ²の
圧力を加えながら０．６Ａの定電流で３．０Ｖまで放電
させた。さらに、同じ条件で充電及び放電を１００回繰
り返した。

【００１８】その結果、従来の電池３０１では、いずれ
もフィルム容器３０３のポリエチレン層３０３ａが溶解
してしまい、途中で充放電ができなくなった。それに対
して、実施形態の電池１０１では、いずれについてもフ
ィルム容器１０３のポリプロピレン層１０３ａが溶解す
ることがなく、さらにシール部材１０５も溶解しなかっ
た。また、充放電特性に異状は認められなかった。これ
にて、実施形態の電池１０１では、気密性が維持され、
寿命の短縮が抑制されることが判った。

【００１９】

【発明の効果】本発明によると、寿命が長くて軽い電池
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の群電池を示す断面図である。

【図２】実施形態の電池を示す断面図である。

【図３】実施形態の群電池の電池カバーを示す斜視図で
ある。

【図４】従来の群電池を示す断面図である。

【図５】従来の電池を示す断面図である。

【符号の説明】

１１群電池１２電池槽１３電池カバー１４流動パラフィン１５プラダー１０１電池１０２発電要素１０３フィルム容器１０３ａポリプロピレン層１０３ｂアルミニウム層１０３ｃポリエチレンテレフタレート層１０４リード１０５シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA02 AA10 CC02 CC06 CC10 5H040 AA32 AS00 AY01 LL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極及び電解液を含む発電要素とこれに接
続されるリードとを内面に樹脂層が形成されたラミネー
トフィルムからなる容器に収納、密封した電池を、絶縁
油とともに電池槽に収納してなる電池装置において、容器内面の樹脂層の少なくとも絶縁油と接触する部分
が、絶縁油に溶解しない材質からなることを特徴とする
電池装置。
【請求項２】絶縁油が流動パラフィンからなり、樹脂層
の絶縁油に溶解しない部分がポリプロピレン若しくはポ
リプロピレン共重合体からなる請求項１に記載の電池装
置。