JP5181800B2 - Batteries, assembled batteries, vehicles, and battery-equipped devices - Google Patents
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Description
本発明は、主として絶縁性樹脂からなる電池ケースを備える電池、組電池、車両及び電池搭載機器に関する。 The present invention relates to a battery, a battery pack, a vehicle, and a battery-equipped device including a battery case mainly made of an insulating resin.
近年、携帯電話、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器やハイブリッド電気自動車等の車両の普及により、これらの駆動用電源に用いられる電池の需要は増大している。
このような電池の中には、絶縁性樹脂を主とした電池ケースを備える電池がある。但し、一般的に絶縁性樹脂の熱伝導率は、アルミニウムやステンレスなどの金属よりも低い。そのため、例えば、主に絶縁性樹脂からなる電池ケースを用いた電池では、金属製の電池ケースを用いたものよりも、発電要素で生じた熱を電池(電池ケース)外に放熱し難い。
これに対応すべく、特許文献1では、金属部品を樹脂で被覆し、その金属部品を内部に埋め込んでなる電槽(電池ケース)を備える鉛蓄電池を、特許文献2では、合成樹脂によって扁平な中空直方形状に構成された電槽(電池ケース)の外表面に放熱部材(排熱部材)を備える二次電池を開示している。
In recent years, with the spread of portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and video camcorders and vehicles such as hybrid electric vehicles, the demand for batteries used for these driving power sources is increasing.
Among such batteries, there is a battery including a battery case mainly composed of an insulating resin. However, in general, the thermal conductivity of the insulating resin is lower than that of a metal such as aluminum or stainless steel. Therefore, for example, in a battery using a battery case mainly made of an insulating resin, heat generated by the power generation element is less likely to be dissipated outside the battery (battery case) than in a battery case using a metal battery case.
In order to cope with this, in
しかしながら、特許文献1に記載の電池では、金属部材が電池ケースの外部に露出していないため、金属部材が発電要素から発生した熱を吸熱しても、電池ケースの外部に放熱し難い。また、特許文献2に記載の電池では、電池ケースの外表面に放熱部材を備えるものの、その放熱部材と発熱する発電要素との間には電池ケースを構成する合成樹脂を介するので、ケース内の放熱部材が熱を吸熱し難い。
However, in the battery described in
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、発電要素による熱を吸熱して、その熱を電池外部へ確実に放出可能な電池、このような電池を搭載した車両及び電池搭載機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and a battery that absorbs heat from a power generation element and can reliably release the heat to the outside of the battery, a vehicle equipped with such a battery, and a battery-equipped device. The purpose is to provide.
そして、その解決手段は、発電要素、及び、上記発電要素を収容する収容空間を包囲してなり、上記収容空間の少なくとも一部を包囲する絶縁性樹脂からなる樹脂収容壁部を有する電池ケース、を備える電池であって、上記絶縁性樹脂よりも熱伝導率が高い良熱伝導材からなる排熱部材を備え、上記排熱部材の一部は、上記樹脂収容壁部の少なくとも一部である樹脂排熱壁部の内部に埋設され、またはこれよりも上記収容空間側に配置されて、この樹脂排熱壁部と共に排熱壁部をなし、上記収容空間内の熱を吸収する吸熱部であり、上記排熱部材の他の一部は、上記電池ケースの外部に配置されて、上記吸熱部から伝導した熱を上記電池ケースの外部に放熱する放熱部であり、上記電池ケースは、開口を有するケース本体部材と、上記開口を閉塞する蓋部材と、からなり、上記蓋部材は、上記排熱部材を含んでなり、上記開口に面して、上記収容空間の一部を包囲する蓋壁部を有し、上記蓋壁部の少なくとも一部は、上記排熱壁部であり、上記蓋部材は、上記蓋壁部の周囲に位置し、上記ケース本体部材のうち、上記開口の周縁をなす開口周縁部と接続する環状の周縁接続部を有し、上記排熱部材は、上記蓋壁部内の上記吸熱部から延びて、上記周縁接続部内に位置する吸熱周囲部を有してなり、上記ケース本体部材の上記開口周縁部と上記蓋部材の上記周縁接続部とは、上記開口周縁部をなす上記絶縁性樹脂と上記周縁接続部をなす上記絶縁性樹脂との融接により形成した、上記開口を囲む環状の樹脂融接部を介して、互いに固着されてなる電池である。 And the solution means a battery case having a resin containing wall portion made of an insulating resin surrounding a power generation element and a housing space for housing the power generating element, and surrounding at least a part of the housing space, A heat exhaust member made of a good heat conductive material having a higher thermal conductivity than the insulating resin, and a part of the heat exhaust member is at least a part of the resin containing wall portion. A heat absorption part that is embedded inside the resin heat exhaust wall part or is disposed closer to the housing space than the resin heat exhaust wall part, forms a heat exhaust wall part together with the resin heat exhaust wall part, and absorbs heat in the housing space. There, the other part of the waste heat member is disposed on the outside of the battery case, Ri radiating portion der for radiating heat conducted from the heat absorbing part to the outside of the battery case, the battery case, A case body member having an opening, and the opening A lid member for closing, the lid member including the heat exhaust member, having a lid wall portion that faces the opening and surrounds a part of the housing space, and the lid wall portion At least a part of the heat exhaust wall portion, and the lid member is located around the lid wall portion, and is connected to an opening peripheral portion of the case main body member that forms the peripheral edge of the opening. A peripheral connection portion, and the heat exhaust member includes an endothermic peripheral portion extending from the heat absorption portion in the lid wall portion and positioned in the peripheral connection portion, and the opening peripheral portion of the case body member And the peripheral edge connecting portion of the lid member are formed by fusion welding of the insulating resin forming the peripheral edge portion of the opening and the insulating resin forming the peripheral edge connecting portion. The batteries are fixed to each other via the part .
本発明の電池は、排熱壁部をなし、樹脂排熱壁部の内側に埋設され、またはこれよりも収容空間側に配置された吸熱部と、電池ケースの外部に配置された放熱部とを有する排熱部材を備える。これにより、排熱壁部において、吸熱部が電池ケースの外側よりも、発熱する発電要素を収容する収容空間に近くなるため、より多くの熱を収容空間から吸熱することができる。
また、排熱部材の放熱部が電池ケースの外部に露出しているので、吸熱部で吸収した熱を、電池ケースの外部に確実に放熱することができる。
また、本発明の電池では、電池ケースをなす蓋部材が排熱部材を含むので、例えば、ケース本体部材に排熱部材を設けた場合よりも、容易に形成できる。
さらに、本発明の電池は、蓋部材において、排熱部材の吸熱周囲部が蓋壁部内の吸熱部から周縁接続部内まで延びているので、吸熱部が周縁接続部の間近まで広がっている。このため、吸熱部で収容空間の広い範囲にわたり熱を吸収できる。その一方、蓋部材とケース本体部材とは樹脂融接部を介して互いに固着しているので、ケース本体部材と蓋部材とを強固に一体化した電池ケースを構成できる。
The battery of the present invention has a heat exhaust wall, is embedded in the resin heat exhaust wall, or is disposed closer to the housing space than the heat sink, and a heat dissipator disposed outside the battery case. An exhaust heat member having Thereby, in the exhaust heat wall part, the heat absorption part is closer to the accommodation space for accommodating the power generating element that generates heat than the outside of the battery case, so that more heat can be absorbed from the accommodation space.
Moreover, since the heat radiating part of the exhaust heat member is exposed to the outside of the battery case, the heat absorbed by the heat absorbing part can be reliably radiated to the outside of the battery case.
Moreover, in the battery of this invention, since the cover member which comprises a battery case contains a heat exhaust member, it can form more easily than the case where a heat exhaust member is provided in a case main body member, for example.
Furthermore, in the battery of the present invention, since the heat absorption peripheral portion of the heat exhaust member extends from the heat absorption portion in the cover wall portion to the inside of the peripheral connection portion in the cover member, the heat absorption portion extends to the vicinity of the peripheral connection portion. For this reason, a heat absorption part can absorb heat over the wide range of accommodation space. On the other hand, since the lid member and the case main body member are fixed to each other via the resin fusion welded portion, a battery case in which the case main body member and the lid member are firmly integrated can be configured.
なお排熱部材としては、絶縁性樹脂よりも熱伝導率の高い良熱伝導材、例えば、金属(銅、アルミニウム、ステンレスなど)からなる金属板、金属棒などバルクの金属体が挙げられる。
また、排熱部材の放熱部としては、排熱部材のうち、電池ケースの外部に排熱可能に露出している部位が該当し、例えば、排熱部材のうち、電池ケースの外側に露出した1又は複数の露出面を有する部位や、電池ケースから外部に突出してなる部材が含まれる。
さらに、発電要素には、正極活物質を担持した正極板、負極活物質を担持した負極板、これらの間に介在するセパレータ、あるいは、セパレータを兼用する固体電解質体が挙げられる。
Examples of the heat exhaust member include a good heat conductive material having a higher thermal conductivity than the insulating resin, for example, a metal plate made of metal (copper, aluminum, stainless steel, etc.), a bulk metal body such as a metal rod.
In addition, as the heat radiating part of the heat exhaust member, the part of the heat exhaust member that is exposed to the outside of the battery case so that heat can be exhausted is applicable. For example, the part of the heat exhaust member exposed to the outside of the battery case A part having one or a plurality of exposed surfaces and a member protruding outward from the battery case are included.
Furthermore, examples of the power generation element include a positive electrode plate supporting a positive electrode active material, a negative electrode plate supporting a negative electrode active material, a separator interposed therebetween, or a solid electrolyte body that also serves as a separator.
なおケース本体部材としては、例えば、1つの開口を有する有底筒状のものが挙げられる。この場合は、1つの蓋部材でこの1つの開口を閉塞すれば良い。また、両端にそれぞれ開口を有する筒状(枠状)のものも挙げられる。この場合には、2つの蓋部材でケース本体部材を挟むようにして、2つの開口をそれぞれ蓋部材で閉塞する。
また、開口としては、ケース本体部材内に発電要素を収容する際に発電要素を通過させる開口を挙げることができる。
In addition, as a case main body member, the bottomed cylindrical thing which has one opening is mentioned, for example. In this case, the one opening may be closed with one lid member. Moreover, the cylindrical thing (frame shape) which has an opening at both ends, respectively is mentioned. In this case, the two openings are closed by the lid members so that the case main body member is sandwiched between the two lid members.
Moreover, as an opening, when accommodating a power generation element in a case main body member, the opening which lets a power generation element pass can be mentioned.
さらに、上述の電池であって、前記蓋部材のうち、前記蓋壁部の全部が、前記排熱壁部である電池とすると良い。 Further, in the above-described battery, it is preferable that the lid wall portion of the lid member is the battery that is the exhaust heat wall portion.
本発明の電池は、蓋壁部の全部が排熱壁部であるので、この蓋壁部内の全体に配置された吸熱部を通じて、より多くの熱を吸熱し、排熱部材の放熱部を通じて、その熱を電池ケースの外部に排熱できる。 In the battery of the present invention, since the entire cover wall portion is the exhaust heat wall portion, it absorbs more heat through the heat absorption portion arranged in the entire cover wall portion, and through the heat dissipation portion of the exhaust heat member, The heat can be exhausted outside the battery case.
さらに、上述のいずれかの電池であって、前記収容空間内に電解液を貯留してなり、前記排熱部材の前記吸熱部の上記収容空間側に、上記電解液と上記吸熱部との間を隔離し絶縁する絶縁性被膜を備える電池とすると良い。 Further, the battery according to any one of the above, wherein the electrolytic solution is stored in the housing space, and between the electrolytic solution and the heat absorbing portion on the housing space side of the heat absorbing portion of the heat exhaust member. A battery provided with an insulating film that isolates and insulates the battery is preferable.
本発明の電池では、絶縁性被膜で排熱部材の吸熱部と電解液とを隔離し、かつ絶縁するので、排熱部材の吸熱部に電解液が触れて、排熱部材が腐食したり、また、排熱部材を通じて電解液と電池ケース外部の部材とが短絡することを防止できる。 In the battery of the present invention, the heat absorption part of the heat exhaust member and the electrolyte solution are isolated and insulated by the insulating coating, so that the electrolyte solution touches the heat absorption part of the heat exhaust member, and the heat exhaust member corrodes, Moreover, it can prevent that an electrolyte solution and the member outside a battery case short-circuit through an exhaust heat member.
なお、絶縁性被膜としては、例えば、排熱部材の吸熱部をアルミニウム材で形成した場合において、この吸熱部の内側(収容空間側)表面に形成したアルマイト層が挙げられる。このほか、吸熱部の内側表面に形成したエポキシ樹脂などの絶縁樹脂層、絶縁セラミックス層、絶縁ガラス層が挙げられる。 In addition, as an insulating film, when the heat absorption part of an exhaust heat member is formed with an aluminum material, the alumite layer formed in the inner surface (accommodation space side) surface of this heat absorption part is mentioned, for example. In addition, an insulating resin layer such as an epoxy resin formed on the inner surface of the heat absorbing portion, an insulating ceramic layer, and an insulating glass layer can be used.
または、前述のいずれかの電池であって、前記収容空間内に電解液を貯留してなり、前記排熱部材の前記吸熱部は、前記樹脂排熱壁部の内部に埋設されてなり、上記樹脂排熱壁部のうち上記収容空間に面する排熱壁部空間側面を覆って、上記電解液が上記排熱壁部空間側面から上記樹脂排熱壁部を浸透して上記排熱部材に届くのを防止する電解液浸透防止材を備える電池とすると良い。 Or, in any one of the batteries described above, the electrolytic solution is stored in the accommodation space, and the heat absorption part of the heat exhaust member is embedded in the resin heat exhaust wall part, Covering the heat exhaust wall portion space side surface facing the accommodation space in the resin heat exhaust wall portion, the electrolyte penetrates the resin heat exhaust wall portion from the heat exhaust wall portion space side surface to the heat exhaust member. A battery provided with an electrolyte penetration preventing material that prevents the battery from reaching the battery is preferable.
本発明の電池では、樹脂排熱壁部の排熱壁部空間側面を覆う電解液浸透防止材を備えるので、その樹脂排熱壁部に生じたピンホールなどによって、電解液が排熱部材(吸熱部)に届き、排熱部材が電解液と接触して、腐食したり、電位を持つのを防止することができる。 In the battery of the present invention, since the electrolyte solution permeation preventive material that covers the side surface of the heat exhaust wall portion of the resin heat exhaust wall portion is provided, the electrolyte is discharged from the heat exhaust member (by a pinhole or the like generated in the resin heat exhaust wall portion). It is possible to prevent the exhaust heat member from coming into contact with the electrolyte and corroding or having a potential.
なお電解液浸透防止材としては、例えば、排熱部材とは絶縁された金属板・金属箔、金属メッキ層、DLC層が挙げられる。 Examples of the electrolyte permeation preventing material include a metal plate / metal foil, a metal plating layer, and a DLC layer that are insulated from the exhaust heat member.
さらに、上述のいずれかの電池であって、前記排熱部材は、平板を屈曲してなり、平板状の前記吸熱部と、この吸熱部に対して屈曲した形態とされ、上記吸熱部の厚み方向の剛性を向上させる剛性向上部と、を有する電池とすると良い。 Furthermore, in any one of the above-described batteries, the heat-dissipating member is formed by bending a flat plate, the heat-absorbing portion having a flat plate shape, and a shape bent with respect to the heat-absorbing portion, and the thickness of the heat-absorbing portion. A battery having a rigidity improving portion that improves the rigidity in the direction is preferable.
本発明の電池では、排熱部材が平板を屈曲したものであり、平板状の吸熱部の他に剛性向上部を含む。このため、平板状の吸熱部を有していながら、例えば、外力や樹脂成形の際に吸熱部にかかる応力により、吸熱部が変形するのを防止することができる。しかも、屈曲によって剛性向上部を構成しているので、形成容易で安価な排熱部材、ひいては安価な電池にできる。 In the battery of the present invention, the heat exhaust member is a bent flat plate, and includes a rigidity improving portion in addition to the flat heat absorbing portion. For this reason, it is possible to prevent the endothermic part from being deformed by an external force or a stress applied to the endothermic part during resin molding, for example, while having a flat endothermic part. In addition, since the rigidity improving portion is formed by bending, it is possible to form an easily and inexpensive heat exhaust member, and thus an inexpensive battery.
さらに、上述のいずれかの電池であって、前記収容空間は、複数の包囲面から構成されてなり、前記樹脂収容壁部のうち、上記複数の包囲面のうちの最も面積の大きな最大包囲面を構成する最大樹脂収容壁部が、前記排熱壁部をなしている電池とすると良い。 Furthermore, in any one of the above-described batteries, the housing space is configured by a plurality of surrounding surfaces, and the largest surrounding surface having the largest area among the plurality of surrounding surfaces among the resin containing wall portions. It is preferable that the maximum resin-accommodating wall portion constituting the battery is the battery that forms the exhaust heat wall portion.
本発明の電池は、最大樹脂収容壁部が排熱壁部をなしているので、必要な放排熱壁部の大きさを確保しやすい。 In the battery according to the present invention, the maximum resin-accommodating wall portion forms an exhaust heat wall portion, so that it is easy to ensure the necessary size of the exhaust heat exhaust wall portion.
さらに、上述のいずれかの電池であって、前記樹脂収容壁部のうち、前記樹脂排熱壁部を除き、前記収容空間に面する空間対面樹脂収容壁部には、その上記収容空間に面する空間側面全面に、前記排熱部材と絶縁され、上記空間対面樹脂収容壁部を通じた上記収容空間内と前記電池ケースの外部との間の水分の透過を防止する第1水分透過防止材を備え、前記排熱壁部は、前記樹脂排熱壁部よりも上記収容空間側に、前記吸熱部と絶縁され、上記樹脂排熱壁部を通じた、上記収容空間内と上記電池ケースの外部との間での水分透過を防止する、第2水分透過防止材、又は、自身の厚み方向に水分を透過させない材料からなる上記吸熱部、を有する電池とすると良い。 Furthermore, in any one of the above-described batteries, a space-facing resin housing wall portion facing the housing space, except for the resin heat exhausting wall portion, of the resin housing wall portion, faces the housing space. A first moisture permeation preventing material that is insulated from the exhaust heat member and prevents moisture from passing between the housing space and the outside of the battery case through the space-facing resin housing wall on the entire side surface of the space. The waste heat wall portion is insulated from the heat absorption portion on the housing space side of the resin waste heat wall portion, and the inside of the accommodation space and the outside of the battery case through the resin waste heat wall portion. A battery having a second moisture permeation preventive material that prevents moisture permeation between them, or the above-described heat absorbing portion made of a material that does not allow moisture to permeate in its thickness direction is preferable.
本発明の電池は、樹脂収容壁部のうち、樹脂排熱壁部を除く空間対面樹脂壁部の空間側面全面に第1水分透過防止材を備える。また、排熱壁部の樹脂排熱壁部よりも収容空間側に、第2水分透過防止材、又は、水分を透過させない材料からなる吸熱部を備える。これにより、電池ケースの外部と収容空間との間で、空間対面樹脂壁部あるいは樹脂排熱壁部を通じた水分透過を防止できる。かくして、水分の透過による不具合を防止できる。 The battery of the present invention includes a first moisture permeation preventing material on the entire space side surface of the space-facing resin wall portion excluding the resin exhaust heat wall portion of the resin containing wall portion. Moreover, the heat absorption part which consists of a 2nd moisture permeation prevention material or the material which does not permeate | transmit a water | moisture content is provided in the accommodation space side rather than the resin heat exhaust wall part of a heat exhaust wall part. Thereby, moisture permeation through the space-facing resin wall portion or resin exhaust heat wall portion can be prevented between the outside of the battery case and the accommodation space. Thus, problems due to moisture permeation can be prevented.
具体的には、例えば、水系電解液を用いる電池において、水系電解液中の水分が、空間対面樹脂壁部の絶縁性樹脂を通じて電池ケースの外部へ放出されるのを低減できる。これにより、電解液の濃度の変化を低減させて電池性能を維持できる。
また、非水系電解液を用いる電池において、この非水電解液中に外部からの水分が混入することにより、電解液が分解する等の不具合を防止することができる。
Specifically, for example, in a battery using an aqueous electrolyte, it is possible to reduce the release of moisture in the aqueous electrolyte to the outside of the battery case through the insulating resin on the space-facing resin wall. Thereby, the battery performance can be maintained by reducing the change in the concentration of the electrolytic solution.
Further, in a battery using a non-aqueous electrolyte solution, it is possible to prevent problems such as decomposition of the electrolyte solution by mixing moisture from the outside into the non-aqueous electrolyte solution.
さらに、上述の電池であって、前記収容空間内に非水電解液を備える電池とすると良い。 Furthermore, it is preferable that the battery is a battery provided with a non-aqueous electrolyte in the accommodation space.
本発明の電池は、収容空間内に非水電解液を備えたものとなる。一方、前述の第1水分透過防止材及び第2水分透過防止材或いは吸熱部を備える樹脂収容壁部に囲まれたものとなる。このため、例えば、非水電解液を用いるリチウムイオン二次電池の場合、非水電解液と水との反応により発生するフッ酸が発電要素の電極を腐食するのを防止できるなど、非水電解液に外部からの水分が混入することによる不具合を防止しつつ、適切に電池ケースの外部に排熱可能な電池とすることができる。 The battery of the present invention is provided with a non-aqueous electrolyte in the accommodation space. On the other hand, the first moisture permeation preventive material and the second water permeation preventive material described above or the resin containing wall portion provided with the heat absorbing portion is surrounded. For this reason, for example, in the case of a lithium ion secondary battery using a non-aqueous electrolyte, hydrofluoric acid generated by the reaction between the non-aqueous electrolyte and water can be prevented from corroding the electrode of the power generation element. A battery capable of appropriately discharging heat to the outside of the battery case can be obtained while preventing problems caused by mixing of moisture from the outside into the liquid.
さらに、他の解決手段は、上述のいずれかの電池を複数配置した組電池である。 Furthermore, another solution is an assembled battery in which a plurality of any of the batteries described above are arranged.
本発明の組電池は、前述の電池を用いているので、各電池における収容空間内の熱を吸熱し、その熱を確実に排熱できる組電池とすることができる。 Since the assembled battery of the present invention uses the above-described battery, the assembled battery can absorb heat from the housing space of each battery and reliably discharge the heat.
あるいは、複数の発電要素、及び、上記発電要素を各々1つ収容する複数の収容空間をそれぞれ包囲してなり、かつ、上記収容空間を互いに列をなして配置する形態に構成され、各々の上記収容空間の少なくとも一部を包囲する絶縁性樹脂からなる樹脂収容壁部を有する組電池ケース、を備える組電池であって、上記絶縁性樹脂よりも熱伝導率が高い良熱伝導材からなる排熱部材を1又は複数備え、上記排熱部材の一部は、上記樹脂収容壁部のうち、隣り合う2つの上記収容空間の間に介在する介在樹脂収容壁部の少なくとも一部である介在樹脂排熱壁部の内部に埋設され、またはこの介在樹脂排熱壁部よりもこの介在樹脂排熱壁部が属する上記介在樹脂収容壁部に隣接する2つの上記収容空間の少なくとも
いずれか側に配置されて、この介在樹脂排熱壁部と共に介在排熱壁部をなし、上記収容空
間内の熱を吸収する吸熱部であり、上記排熱部材の他の一部は、上記組電池ケースの外部に配置されて、上記吸熱部から伝導した熱を上記組電池ケースの外部に放熱する放熱部である組電池が挙げられる。
Alternatively , a plurality of power generation elements and a plurality of storage spaces each storing one of the power generation elements are respectively surrounded, and the storage spaces are arranged in rows with each other. An assembled battery case having a resin housing wall made of an insulating resin surrounding at least a part of the housing space, the exhaust being made of a good heat conductive material having a higher thermal conductivity than the insulating resin. One or more heat members are provided, and a part of the exhaust heat member is at least a part of an intervening resin accommodating wall portion interposed between two adjacent accommodating spaces among the resin accommodating wall portions. It is embedded in the exhaust heat wall portion, or is disposed on at least one side of the two accommodation spaces adjacent to the interposition resin accommodation wall portion to which the interposition resin exhaust heat wall portion belongs than the interposition resin exhaust heat wall portion. Being this It is an endothermic heat wall part together with the resin heat exhaust wall part, is a heat absorbing part that absorbs heat in the housing space, and the other part of the exhaust heat member is disposed outside the assembled battery case, An assembled battery that is a heat radiating part that radiates heat conducted from the heat absorbing part to the outside of the assembled battery case may be mentioned .
上述の組電池は、介在排熱壁部をなし、介在樹脂排熱壁部の内部に埋設され、または2つの収容空間の少なくともいずれか側に配置された吸熱部と、組電池ケースの外部に配置した放熱部とを有する排熱部材を備える。これにより、介在排熱壁部において吸熱部は、隣り合う2つの収容空間に収容された発電要素からそれぞれ生じた熱を吸熱し、放熱部で組電池ケースの外部に放熱できるので、効率良く各発電要素を冷却できる。 The above-described assembled battery has an intermediate heat exhaust wall, is embedded in the intermediate resin heat exhaust wall, or is disposed on at least one side of the two housing spaces, and outside the battery case. An exhaust heat member having an arranged heat dissipating part is provided. Thereby, in the interstitial exhaust heat wall part, the heat absorption part absorbs heat generated from each of the power generating elements accommodated in the two adjacent accommodation spaces, and can be radiated to the outside of the assembled battery case by the heat radiation part. The power generation element can be cooled.
さらに、上述の組電池であって、各々の前記収容空間内に電解液を貯留してなり、前記介在排熱壁部をなす前記排熱部材の前記吸熱部は、自身が属する上記介在排熱壁部に隣接する2つの上記収容空間内にそれぞれ貯留された上記電解液のいずれとも絶縁されてなる組電池とすると良い。 Furthermore, in the above-described assembled battery, the heat absorption part of the heat exhaust member that stores the electrolyte solution in each of the housing spaces and forms the intermediary heat exhaust wall part includes the intermediary exhaust heat to which it belongs. It is preferable that the assembled battery is insulated from any of the electrolyte solutions stored in the two housing spaces adjacent to the wall.
上述の組電池では、排熱部材の吸熱部が、自身の属する介在収容壁部に隣接する2つの収容空間内の電解液のいずれとも絶縁されているので、異なる電位を持つ2つの電解液が、吸熱部を介して短絡することが防止できる。また、排熱部材を通じて外部と電解液とが短絡するのを防止できる。 In the assembled battery described above , the heat absorption part of the exhaust heat member is insulated from both of the electrolytes in the two storage spaces adjacent to the interposition storage wall to which the self heat member belongs. It is possible to prevent a short circuit through the heat absorption part. Moreover, it is possible to prevent a short circuit between the outside and the electrolytic solution through the exhaust heat member.
さらに、他の解決手段は、前述のいずれかの電池、または、前述の組電池を搭載した車両である。 Furthermore, other solutions, one of the battery described above, or a vehicle equipped with the assembled battery before mentioned.
本発明の車両は、前述の電池あるいは組電池を用いているので、各電池における収容空間内の熱を吸熱し、その熱を確実に放熱できる車両とすることができる。 Since the vehicle of the present invention uses the above-described battery or assembled battery, the vehicle can absorb the heat in the accommodation space of each battery and reliably release the heat.
なお、車両としては、その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。 The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a battery for all or part of its power source. For example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, a hybrid railway vehicle, a forklift, an electric Wheelchairs, electric assist bicycles, and electric scooters.
さらに、他の解決手段は、前述のいずれかの電池、または、前述の組電池を搭載した電池搭載機器である。 Furthermore, other solutions, one of the battery described above, or a battery-equipped device that mounts the assembled battery before mentioned.
本発明の電池搭載機器は、前述の電池あるいは組電池を用いているので、各電池における収容空間内の熱を吸熱し、その熱を確実に放熱できる電池搭載機器とすることができる。 Since the battery-equipped device of the present invention uses the above-described battery or assembled battery, the battery-equipped device can absorb the heat in the accommodation space of each battery and reliably radiate the heat.
なお、電池搭載機器としては、電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも1つとして利用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。 The battery-equipped device may be any device equipped with a battery and using it as at least one of the energy sources. For example, a battery such as a personal computer, a mobile phone, a battery-driven electric tool, an uninterruptible power supply, etc. Various household appliances, office equipment, and industrial equipment driven by
(実施形態1)
次に、本発明の実施形態1について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態1にかかる電池1について説明する。図1には電池1の斜視図、図2にはA−A断面図、図3にはB−B断面図をそれぞれ示す。
本実施形態1にかかる電池1は、収容空間CSを包囲する矩形箱形の電池ケース10、排熱部材40、正極端子部材70、負極端子部材80、発電要素50及び非水電解液ESを備える捲回形のリチウムイオン二次電池である。
(Embodiment 1)
Next,
First, the
The
このうち、発電要素50は、図2,図3に示すように、帯状の正電極板51及び負電極板52が、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ53を介して扁平形状に捲回されてなる。この発電要素50は、電池ケース10の収容空間CSに収容されている。なお、この正電極板51には正極端子部材70が、負電極板52には負極端子部材80が、それぞれ溶接により、電気的に接続されている。
Among these, as shown in FIGS. 2 and 3, the
また、非水電解液ESは、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合有機溶媒に溶質(LiPF6)を添加してなる非水有機電解液である。この非水電解液ESは、上述の発電要素50(セパレータ53)の表面及び内部に浸透し保持されている(図3参照)。 The non-aqueous electrolyte ES is a non-aqueous organic electrolyte obtained by adding a solute (LiPF 6 ) to a mixed organic solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC). This nonaqueous electrolytic solution ES penetrates and is held on the surface and inside of the power generation element 50 (separator 53) described above (see FIG. 3).
また、電池ケース10は、概略矩形箱形の形態を有する。この電池ケース10のうち、図1中、上方に位置する第1面10Aには、前述の正極端子部材70及び負極端子部材80が第3方向DCに突出するようにそれぞれ配置されている。さらに、矩形板状の安全弁90も第1面10Aに装着されている。
また、電池ケース10のうち、図1中、左側に位置する第2面10B、及び、これに対向し、図1中、右側に位置する第3面10Cは、板状の脚部15を有する。この脚部15は、第2面10B及び第3面10Cからそれぞれ第1方向DAに沿う外側に突出してなる。なお、この脚部15は、例えば、この電池1を組電池ケースに搭載する際に、ボルト等を用いてこの電池1を固定できる。
The
In addition, in the
また、この電池ケース10は、絶縁性樹脂からなる有底矩形箱状の電池ケース本体20と、排熱部材40と、この電池ケース本体20と同じ絶縁性樹脂を樹脂成形により一体化してなる板状の封口蓋30とを有する。この電池ケース10は、樹脂融接部10Xを介して、電池ケース本体20と封口蓋30とを第2方向DBに互いに融接してなる(図1参照)。
In addition, the
また、電池ケース10の内部に位置する収容空間CSは、電池ケース本体20のうち、次述する本体壁部21の本体側内壁面21T、及び封口蓋30のうち、次述する蓋中央壁部32の蓋側内壁面32Tに包囲されてなる。
In addition, the housing space CS located inside the
次に、電池ケース本体20について図4を参照しつつ説明する。電池ケース本体20は、有底矩形箱状の本体壁部21を有する。この本体壁部21は開口20Bをなしており、この開口20Bは、第2方向DBの一方(図4中、左側)に向けて開口している。
Next, the
このうち本体壁部21は、絶縁性樹脂からなる本体樹脂壁部22と、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)からなる第1透過防止膜AFとを有する。この本体壁部21では、有底矩形箱状の本体樹脂壁部22の収容空間CS側に面する本体空間側面22F全体を、第1透過防止膜AFが緻密に覆ってなる(図2,3参照)。即ち、本体壁部21の本体側内壁面21Tは、第1透過防止膜AFで形成されている。
Of these, the main
このため、電池ケース本体20の外部と収容空間CSとの間で、本体樹脂壁部22を通じた水分透過を防止できる。かくして、水分の透過による不具合、即ち、非水電解液ES中への水分混入により非水電解液ESが分解する等を防止できる。
For this reason, moisture permeation through the main body
次に、封口蓋30について図5及び図6を参照しつつ説明する。なお、図6は図5のC−C断面図である。
この封口蓋30は、後述するように、図7に示すアルミニウム板からなる排熱部材40に、射出成形により絶縁性樹脂を一体化してなる。この封口蓋30は、矩形板状の蓋部31と、この蓋部31から第1方向DAの両側に突出して、電池ケース10の外部に露出して配置された、排熱部材40の放熱部44とを有する(図1,5参照)。
このうち、蓋部31は、その中央に位置し、上述の電池ケース本体20と融接する際にその開口20Bを閉塞する蓋中央壁部32と、この蓋中央壁部32の周囲に位置し、電池ケース本体20の開口周縁部20Eと当接して接続する蓋周縁部33とを含む。なお、図5において2点鎖線で囲まれる部位、及び、図6において2本の2点鎖線で挟まれる部位が、それぞれ電池ケース本体20の開口20Bに面して、これを閉塞する蓋中央壁部32である。
Next, the sealing
As will be described later, the sealing
Among these, the
なお、排熱部材40は、アルミニウム平板をその第1方向DAの両側において、それぞれクランク状に屈曲させてなる。このうち、中央に位置し、他よりも大きな表面積を有する部位が、上述した吸熱部41となり、第1方向DA両端に位置し、絶縁性樹脂から突出する平板状の部位が、放熱部44となる。また、吸熱部41と放熱部44との間に位置し、クランク状に屈曲した部位を中間部43とする(図7参照)。また、吸熱部41の周囲に位置する部位を吸熱周囲部49とする。なお、吸熱周囲部49の一部は、中間部43に含まれる。
The
従って、蓋中央壁部32は、絶縁性樹脂からなる中央樹脂壁部32Pと、排熱部材40のうち、これよりも第2方向DBの収容空間CS側に位置し、電池ケース本体20の開口20Bに面する吸熱部41とからなる(図5,6参照)。
また、蓋周縁部33は、中央樹脂壁部32Pの周囲に位置する、同じく絶縁性樹脂からなる周縁樹脂部33Pと、排熱部材40のうち、上述の吸熱部41の周囲に位置する吸熱周囲部49と、クランク状に屈曲した中間部43とからなる。なお、蓋周縁部33では、吸熱周囲部49が吸熱部41と同様、周縁樹脂部33Pから収容空間CS側に露出している。このため、電池ケース本体20と一体化するにあたっては、この電池ケース本体20の開口周縁部20Eと吸熱周囲部49及び周縁樹脂部33Pの一部とが当接して接続される。
Accordingly, the lid
Also, the lid
このように中間部43は、吸熱部41及び放熱部44と連なり、吸熱部41から放熱部44へ熱を伝熱させるほか、吸熱部41及び放熱部44に対し、2回直角に屈曲してクランク状とされているので、これら吸熱部41、放熱部44の剛性を向上させている。即ち、この中間部43を設けることで、外力や樹脂成形の際に吸熱部41にかかる応力により、吸熱部41が変形するのを防止することができる。しかも、この排熱部材40は1つの板を屈曲してなるので、形成容易で安価な排熱部材40、ひいては安価な電池1とすることができる。
In this way, the
本実施形態1では、吸熱部41のうち収容空間CS側を向く吸熱部表面41A、及び、吸熱周囲部49のうち、収容空間CS側を向く吸熱周囲部49の周囲部表面49Aは、中央樹脂壁部32Pから露出している(図6参照)。
これら吸熱部表面41A及び周囲部表面49Aには、全体に絶縁性樹脂からなる絶縁フィルムZFが貼付けられている(図6参照)。このため、この封口蓋30(蓋部31)を前述の電池ケース本体20に融接して、電池ケース10(電池1)を形成した状態において、吸熱部41が収容空間CS内の非水電解液ESに触れて腐食されるのを防止できる。また、吸熱部41を通じて非水電解液ESと電池ケース10外部の部材とが短絡することも防止できる。
In the first embodiment, the
An insulating film ZF made of an insulating resin is attached to the
なお、本実施形態1の電池ケース10は、収容空間CSを包囲する、電池ケース本体20の本体樹脂壁部22、及び、封口蓋30の中央樹脂壁部32Pを有する。また、中央樹脂壁部32Pにおいて、吸熱部41が電池ケース10の外側よりも、発熱する発電要素50を収容する収容空間CSに近く位置している。具体的には、図2,3に示すように、中央樹脂壁部32Pの厚み方向(第2方向DB)に見て、電池ケース10の外側よりも、吸熱部41の方が収容空間CSに近い。このため、より多くの熱を収容空間CSから吸熱することができる。
The
また、排熱部材40の放熱部44が電池ケース10の外部、即ち、封口蓋30から、その第1方向DAの両側に露出しているので、この放熱部44を通じて、吸熱部41で吸収した熱を、中間部43を経由して電池ケース10の外部に確実に放熱することができる。
Further, since the
さらに、電池1では、電池ケース10をなす封口蓋30が排熱部材40の吸熱部41を
含むので、例えば、有底矩形箱型の電池ケース本体20に排熱部材を設ける場合よりも、容易に形成できる。
Further, in the
しかもこの封口蓋30の蓋中央壁部32全体が、開口20B全体を覆う形態となっている。このため、蓋中央壁部32の全体に配置された吸熱部41を通じて、より多くの熱を吸熱し、放熱部44を通じて電池ケース10の外部に排熱できる。
In addition, the entire lid
また、本実施形態1では、電池ケース本体20は、この開口20Bの内側周縁に沿う、環状の開口周縁部20Eを有する(図4参照)。なお、前述したように、この電池ケース本体20において、本体樹脂壁部22の本体空間側面22F全体が、DLCからなる第1透過防止膜AFで覆われている(図2,3参照)。
一方、封口蓋30のうち蓋周縁部33は、電池ケース本体20に融接させる際に、上述の開口周縁部20Eと対向する部位である。
Moreover, in this
On the other hand, the lid
このように、本実施形態1の封口蓋30では、排熱部材40の吸熱周囲部49が蓋中央壁部32内の吸熱部41から蓋周縁部33内まで延びている(図6参照)。このため、その吸熱部41が蓋周縁部33の間近まで広がっている。これにより、吸熱部41で収容空間CSの広い範囲にわたり熱を吸収できる。
一方、蓋周縁部33の全周にわたり、その周縁樹脂部33Pは、開口周縁部20Eにおいて本体樹脂壁部22をなす絶縁性樹脂と融接されて、樹脂融接部10Xを介して互いに固着されている(図2,図3参照)。かくして、電池ケース本体20と封口蓋30とが融接されて、強固に一体化された電池ケース10が構成されている。
As described above, in the sealing
On the other hand, the
さらに、アルミニウムからなる吸熱部41の吸熱部表面41Aのみならず、吸熱周囲部49の周囲部表面49Aまで絶縁フィルムZFで覆っている(図2,3,6参照)。このため、電池ケース本体20と封口蓋30を互いに押しつけ合って融接して、電池ケース10を作製すると、電池ケース本体20の開口周縁部20Eが、吸熱周囲部49上の吸熱部表面49Aの絶縁フィルムZFに当接する。従って、この電池ケース10では、収容空間CS内の非水電解液ESが、開口周縁部20Eと絶縁フィルムZFの間の隙間を通って、吸熱部41にまで届き、これを腐食させ、あるいは、排熱部材40を通じて外部と非水電解液ESとが短絡するのを防止できる。
また、封口蓋30には排熱部材40の吸熱部41及び吸熱周囲部49を有し、これらで電池ケース本体20の開口20Bを閉塞しているので、蓋樹脂壁部32を通じて、水分が収容空間CS内に侵入することも防止できる。
Furthermore, not only the heat
Further, the sealing
なお、蓋中央壁部32の蓋側内壁面32Tは、図4及び図5から判るように、電池ケース10の収容空間CSを包囲する複数の平面のうちで、この蓋側内壁面32Tと対向する本体側対向内壁面21TMと共に、最も大きな面積を有して収容空間CSに面している(図2,3参照)。つまり、この蓋側内壁面32Tを構成する中央樹脂壁部32Pは、最大樹脂収容壁部MUである。
このように、本実施形態1の電池ケース10(電池1)では、排熱部材40の吸熱部41として大きな面積を確保できている。
Note that the lid-side
Thus, in the battery case 10 (battery 1) of the first embodiment, a large area can be secured as the
さらに、本実施形態1にかかる電池1は、収容空間CS内に非水電解液ESを備える一方、この収容空間CSは、第1透過防止材AFを備える本体壁部21及び封口蓋30の吸熱部41に囲まれて、電池ケース10の外部からの水分の侵入が防止されている。これにより、非水電解液ESと水との反応により発生するフッ酸が発電要素50の正電極板51、負電極板52を腐食するのを防止できるなど、非水電解液ESに水分が混入することによる不具合を防止しつつ、適切に電池ケース10の外部に放熱可能な電池1とすることができる。
Furthermore, the
次いで、本実施形態1にかかる電池1の製造方法について、図面を用いて説明する。
まず、本体壁部21の本体樹脂壁部22を射出成形によって形成し、その後、この本体樹脂壁部22の本体側空間側面22Fに、DLCからなる第1透過防止膜AFをスパッタ法によって成膜して、前述の電池ケース本体20を形成する(図4参照)。
一方、図7に示す、アルミニウム板を屈曲させた前述の排熱部材40を用意する。次いで、絶縁性樹脂を射出成形して中央樹脂壁部32P及び周縁樹脂部33Pを形成すると共に、排熱部材40と一体化させる。その際、中央樹脂壁部32Pから、第2方向DBの一方に前述の吸熱部表面41A及び周囲部表面49Aが共に、また、周縁樹脂部33Pから第1方向DAの両側に放熱部44,44が、露出するように成形する(図8参照)。
次に、中央樹脂壁部32P及び周縁樹脂部33Pから露出している吸熱部表面41A及び周囲部表面49Aの全体に絶縁フィルムZFを貼付する。これにより、前述の封口蓋30ができる(図5参照)。
Next, a method for manufacturing the
First, the main body
On the other hand, the above-described
Next, the insulating film ZF is affixed to the heat
次に、上述の封口蓋30を、電池ケース本体20に融着させる工程について、図9を参照して説明する。なお、電池ケース本体20の収容空間CS内には、正極端子部材70と負極端子部材80とを接続した発電要素50を予め収容しておく。この発電要素50は、具体的には、共に長尺帯状の正電極板51と負電極板52とを、帯状のセパレータ53を介して扁平円状に捲回したものである。さらに、この発電要素50には、発電要素50から延出する正電極板51に正極端子部材70が、負電極板52に負極端子部材80がそれぞれ溶接により接続されている。
Next, the process of fusing the sealing
発電要素50を収容した電池ケース本体20の開口周縁部20Eにおける本体樹脂壁部22、及び、封口蓋30の蓋周縁部33における周縁樹脂部33Pを、それぞれ熱板(図示しない)により軟化させる。そして、開口周縁部20Eと蓋周縁部33とを対向させ(図8参照)、軟化した本体壁部21と周縁樹脂部33Pとを押しつけ合って、電池ケース本体20と封口蓋30とを融接させる。かくして、樹脂融接部10Xを介して電池ケース本体20と封口蓋30とが互いに固着された電池ケース10ができる。
The main body
その後、電池ケース10の第1面10Aに設けてある貫通孔10Pから、非水電解液ESを電池ケース10内に注入し、安全弁90でこの貫通孔10Pを封止して、電池1が完成する。
Thereafter, the non-aqueous electrolyte ES is injected into the
(変形形態1)
次に、本発明の変形形態1にかかる電池101について、図1、図10及び図11を参照しつつ説明する。
本変形形態1の電池101では、排熱部材140の吸熱部141を封口蓋130の中央樹脂壁部132Pの内部に配置してなる点が前述の実施形態1と異なり、それ以外は同様である。
そこで、実施形態1と異なる点を中心に説明し、同様の部分の説明は省略または簡略化する。なお、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
(Modification 1)
Next, the
The
Therefore, differences from the first embodiment will be mainly described, and description of similar parts will be omitted or simplified. In addition, about the same part, the same effect is produced. In addition, the same contents are described with the same numbers.
本変形形態1にかかる電池101の電池ケース110は、実施形態1と同様、絶縁性樹脂からなる有底矩形箱状の電池ケース本体20のほか、排熱部材140に電池ケース本体20と同じ絶縁性樹脂を樹脂成形により一体化してなる板状の封口蓋130を有する(図1参照)。
この電池ケース110は、実施形態1と同様、収容空間CSを包囲している(図10,11参照)。具体的には、この収容空間CSは、電池ケース本体20のうち、この収容空間CSに面する本体壁部21の本体側内壁面21T、及び封口蓋130のうち、収容空間CSに面する蓋中央壁部132の蓋側内壁面132Tに包囲されてなる。
The
The
このうち封口蓋130は、実施形態1と同様、屈曲させたアルミニウム板からなる排熱部材140に射出成形した絶縁性樹脂を一体化させてなる。但し、排熱部材140及び絶縁性樹脂の形態が実施形態1と異なる。
Among them, the sealing
即ち、排熱部材140は、実施形態1と同様に、吸熱部141と2つの放熱部144とをそれぞれ結ぶ2つの中間部143を有する。但し、実施形態1よりも、中間部143の第2方向DBの寸法が短い。このため、放熱部144は、実施形態1と同様に、蓋部131から第1方向DAの両側に突出し、電池ケース110の外部に露出している。但し、吸熱部141は、封口蓋130の中央樹脂壁部132Pから露出せず、その内部に埋設されている。つまり、封口蓋130(蓋部131)のうち、収容空間CSに面する蓋中央壁部132において、吸熱部141は、絶縁性樹脂からなる中央樹脂壁部132Pのうち、内側に位置する蓋樹脂内側壁部132Mと外側に位置する蓋樹脂外側壁部132Nとの間に配置されている(図10,11参照)。
That is, the
本変形形態1の電池101でも、実施形態1に及ばないものの、このように、中央樹脂壁部132Pにおいて、吸熱部141を電池ケース110の外側よりも、発熱する発電要素50を収容する収容空間CS近くに配置できる(図10,11参照)。このため、より多くの熱を収容空間CSから吸熱することができる。
Even in the
さらに、上述の蓋樹脂内側壁部132M(中央樹脂壁部132P)のうち、収容空間CS側に面する蓋空間側面132Fは、DLCからなり、電解液及び水分の透過を防止可能な第2透過防止材BFで緻密に覆われてなる。つまり、蓋中央壁部132の蓋側内壁面132Tは、第2透過防止材BFで形成されている。
Further, among the above-mentioned lid resin inner
このため、中央樹脂壁部132P(蓋樹脂内側壁部132M)にピンホールなどが生じたとしても、この第2透過防止材BFの形成によって、非水電解液ESが吸熱部141に届いてこれを腐食したり、排熱部材140(放熱部144)が電位を持つのを防止することができる。
For this reason, even if a pinhole or the like occurs in the central
さらに、封口蓋130の外部と収容空間CSとの間で、中央樹脂壁部132P(蓋樹脂内側壁部132M及び蓋樹脂外側壁部132N)を通じた水分透過を防止することもできる。かくして、非水電解液ES中への水分混入により非水電解液ESが分解する等、水分の透過による不具合を防止できる。
Furthermore, moisture permeation through the central
また、本変形形態1では、排熱部材140の吸熱部141が中央樹脂壁部132Pの内部に配置されている。このため、実施形態1に比べ、封口蓋130と電池ケース本体20とは、広い面積にわたり樹脂融接部110Xによって融接される。従って、収容空間CSを確実に密閉して、収容空間CSから電池ケース110の外部に、非水電解液ESの漏出を確実に防止できる。
Moreover, in this
(参考形態)
次に、参考形態にかかる組電池200について、図12〜17を参照しつつ説明する。なお、前述の実施形態1と同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
(Reference-shaped state)
Next, the assembled
本参考形態にかかる組電池200は、矩形箱形の組電池ケース210、複数の捲回型の発電要素50、及び複数の排熱部材240を備える(図12,13参照)。
このうち組電池ケース210は、図12のD−D断面図である図13に示すように、上述の発電要素50を収容する複数の収容空間CS,CSを有する。この組電池ケース210は、複数の収容空間CS,CSをそれぞれ包囲しつつ、これら収容空間CS,CSを互いに列をなして、即ち、第2方向DBに複数に仕切って配置している。この組電池ケース210は、絶縁性樹脂からなり、これら収容空間CS,CSを包囲する、後述する電池ケース枠体220の枠体樹脂壁部222、及び、介在封口板230の介在中央樹脂壁部232Pを有する。
また、この電池ケース210のうち、図12中、上方に位置する第1面210Aには、第3方向DCに突出した正極端子部材70及び負極端子部材80が第2方向DBに沿って2列に配置されている。なお、本参考形態の組電池200は、各発電要素50を直列に接続して用いるので、正極端子部材70及び負極端子部材80は、第2方向DBに交互に並んでいる。
Among these, the assembled
Further, in the
また、同じ収容空間CSに対応する正極端子部材70と負極端子部材80との間の組電池ケース210の上面210Aには、安全弁90がそれぞれ装着されている。
また、組電池ケース210のうち、図12中、左に位置する第2面210B、及び、右に位置する第3面210Cには、板状の脚部15が複数形成されている。
In addition,
In the assembled
また、この組電池ケース210は、矩形枠状の電池ケース枠体220と、板状の介在封口板230とを有する(図12参照)。なお、組電池ケース210において、電池ケース枠体220と介在封口板230とが、第2方向DBに交互に配置されている。
また、この組電池ケース210のうち、第2方向DBの両端には、上述の電池ケース枠体220の代えて、実施形態1で用いた有底矩形箱状の電池ケース本体20を用いる。このため、組電池ケース210は、樹脂融接部210Xを介して、電池ケース枠体220(または、電池ケース本体20)と介在封口板230とを第2方向DBに互いに融接してなる。
The assembled
Further, in the assembled
次に、組電池ケース210のうち電池ケース枠体220について図13を参照しつつ説明する。電池ケース枠体220は、矩形枠状に形成された枠体壁部221からなり、この枠体壁部221の第2方向DBの両側には、開口220B,220Bが開口している。
Next, the
この枠体壁部221は、絶縁性樹脂を射出成形してなる枠体樹脂壁部222と、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)からなる第1透過防止膜AFとを有する。この第1透過防止膜AFは、枠体樹脂壁部222の内側面である枠体空間側面222F全体を緻密に覆ってなる(図13参照)。
The frame
また、介在封口板230は、図16(a)に示す排熱部材240に射出成形した絶縁性樹脂を一体化させる。これによりできた介在封口板230は、矩形板状の介在壁部231と、この介在壁部231から第1方向DAの両側に突出して、組電池ケース210の外部に露出する、排熱部材240の放熱部244とを有する。
Further, the
なお、排熱部材240は、第3方向DCの両側に開口する中空で、第1方向DAに長くされた角形筒と、この角形筒の側面から第1方向DAの両外側に向けて延出する2つの平板とを有する形態とされている。この排熱部材240は、実施形態1と同様、吸熱部241、放熱部244及び中間部243に分けられる。このうち吸熱部241は、排熱部材240の角形筒のうち、第2方向DBに並び、大きな表面(吸熱部表面241A)を有する2つの壁部に含まれる。一方、放熱部244は、第1方向DAの両側にそれぞれ延出した平板状の部位のうち、後述する介在中央樹脂壁部232P及び介在周縁樹脂部233Pをなす絶縁性樹脂から突出する部位である。また、中間部243は、吸熱部241の2つの壁部と放熱部244との間に位置して、クランク状に屈曲した部位が2つ合わさった形態となっている。また、吸熱部241の周囲に位置する部位を吸熱周囲部249とする。なお、吸熱周囲部249の一部は、中間部243に含まれる。
このように、中間部243は、吸熱部241及び放熱部244に対しそれぞれ直角に屈曲しているので、これら吸熱部241、放熱部244の剛性を向上させている。即ち、外力や樹脂成形の際、吸熱部241にかかる応力により、吸熱部241が変形するのを防止することができる。
The
Thus, since the
介在封口板230のうち、介在壁部231は、この中央に位置し、上述の電池ケース枠体220と融接する際にその開口220Bを塞ぐ介在中央壁部232と、この介在中央壁部232の周縁に位置し、電池ケース枠体220の開口周縁部220Eと当接する介在周縁部233とを含む。なお、図15において2点鎖線で囲む部位が、電池ケース枠体220の開口220Bに面する介在中央壁部232である。
Of the
この介在中央壁部232は、第2方向DBの中央に位置し、絶縁性樹脂からなる介在中央樹脂壁部232Pと、この第2方向DBの両側に位置し、電池ケース枠体220の開口220Bに面する排熱部材240の吸熱部241とからなる(図15参照)。なお、介在中央樹脂壁部232Pは、最も大きな面積を有して収容空間CSに面している最大樹脂収容壁部MUである(図13参照)。
また、介在周縁部233は、介在中央樹脂壁部232Pの周囲に位置する、同じく絶縁性樹脂からなる介在周縁樹脂部233Pと、排熱部材240のうち、上述の吸熱周囲部249と、クランク状に屈曲した中間部243とからなる。なお、介在周縁部233では、中間部243のうち、吸熱部241の周囲の吸熱周縁部243が吸熱部241と同様、介在周縁樹脂部233Pから収容空間CS側に露出している。このため、電池ケース枠体220と一体化するにあたっては、この電池ケース枠体220の開口周縁部20Eと吸熱周縁部243及び介在周縁樹脂部233Pの一部とが当接する。
The intervening
Further, the interposed
なお、介在壁部231は、前述の電池ケース枠体220の開口220Bに向け、両者を融接して、組電池ケース210を構成している。従って、この組電池ケース210では、吸熱部241が、介在封口板230の厚み方向(第2方向DB)に見て、介在中央樹脂壁部232Pよりも収容空間CSの近くに配置されている(図13,15参照)。
In addition, the
また、この吸熱部241の吸熱部表面241A、及び、吸熱周囲部249のうち、収容空間CS側を向く周囲部表面249Aには、絶縁性樹脂からなる絶縁フィルムZFが貼付けられている。このため、この介在封口板230(介在壁部231)を前述の電池ケース枠体220に融接して、組電池ケース210(組電池200)を形成した状態において、吸熱部241が収容空間CS内の非水電解液ESに触れて腐食されるのを防止できる。また、吸熱部241を通じて非水電解液ESと組電池ケース210外部の部材とが短絡することも防止できる。
Moreover, the insulating film ZF which consists of insulating resin is affixed on the surrounding
なお、上述の介在中央壁部232は、図13及び図15に示すように、第1方向DA及び第3方向DCに拡がる排熱部材240の吸熱部241と介在中央樹脂壁部232Pとからなり、2つの収容空間CS,CSの間に介在してなる。
このため、介在中央壁部232において吸熱部241は、隣り合う2つの収容空間CS,CSに収容された各発電要素50,50からそれぞれ生じた熱を吸熱し、放熱部244で組電池ケース210の外部に放熱できるので、効率良く各発電要素50,50を冷却できる。
In addition, as shown in FIGS. 13 and 15, the above-described intervening
For this reason, in the intervening
次いで、本参考形態にかかる組電池200の製造方法について、図15〜図17を用いて説明する。
まず、枠体壁部221の枠体樹脂壁部222を射出成形によって形成し、その後、この枠体樹脂壁部222の枠体側空間側面222Fに、DLCからなる第1透過防止膜AFをスパッタ法によって成膜して、前述の電池ケース枠体220を形成する(図14参照)。 一方、図16(a)に示す、前述の排熱部材240を用意する。これに絶縁性樹脂を射出成形して介在中央樹脂壁部232P及び介在周縁樹脂部233Pを形成すると共に、排熱部材240と一体化させる。その際、介在中央樹脂壁部232P及び介在周縁樹脂部233Pから、第2方向DBの両側に前述の吸熱部表面241A及び周囲部表面249Aが、また、第1方向DAの両側に放熱部244,244が、露出するように成形する(図16(b)参照)。
次に、介在中央樹脂壁部232P及び介在周縁樹脂部233Pから露出している吸熱部表面241A及び周囲部表面249Aの全体に絶縁フィルムZFを貼付する。これにより、前述の介在封口板230ができる(図15参照)。
Next, the method of manufacturing the
First, a frame
Next, the insulating film ZF is affixed to the entire heat absorbing
次に、この介在封口板230を、電池ケース枠体220に融着させる工程について、図16を参照して説明する。なお、電池ケース枠体220には、その内側に正極端子部材70と負極端子部材80とを接続した発電要素50を予め収容してある。
この電池ケース枠体220の開口周縁部220Eにおける枠体樹脂壁部222、及び、介在封口板230の介在周縁部233における介在周縁樹脂部233Pを、それぞれ熱板(図示しない)により軟化させる。そして、開口周縁部220Eと介在周縁部233とを対向させ(図17参照)、電池ケース枠体220と介在封口板230とを融接させる。かくして、樹脂融接部210Xを介して電池ケース枠体220と介在封口板230とが互いに固着された組電池ケース210ができる。
Next, the process of fusing the
The frame
その後、非水電解液ESを組電池ケース210の第1面210Aにある貫通孔210Pから組電池ケース210内にそれぞれ注入し、安全弁90でこの貫通孔210Pに装着、封止して、組電池200が完成する(図12参照)。
Thereafter, the non-aqueous electrolyte ES is injected into the assembled
(実施形態3)
次に、本発明の実施形態3にかかる組電池300について、図18を参照しつつ説明する。
この組電池300は、図18に示すように、前述の電池1(101)を複数搭載したものである。この組電池300は、直列に接続した複数の電池1(101)を組電池ケース310内に収容してなる電池部301と、組電池ケース310の第1面310Aに配置された電池監視装置302とを有する。このうち、電池監視装置302は、電池部301の電池1(101)の状態(電池温度、電圧)に関するデータを図示しないサーミスタなどのセンサを用いて取得する取得回路(図示しない)を含む。
(Embodiment 3)
Next, an assembled
As shown in FIG. 18, the assembled
本実施形態3にかかる組電池300は、前述の電池1(101)を用いているので、各電池1(101)における収容空間CS内の熱を吸熱し、その熱を確実に放熱できる組電池300とすることができる。
Since the assembled
(実施形態4)
本実施形態4にかかる車両500は、前述した組電池200(300)を搭載したものである。具体的には、図19に示すように、車両500は、エンジン540、フロントモータ520およびリアモータ530を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両500は、車体590、エンジン540、これに取り付けられたフロントモータ520、リアモータ530、ケーブル550、インバータ560および組電池200(300)を有している。
(Embodiment 4)
A
本実施形態4にかかる車両500は、前述の電池1(101)あるいは組電池200(300)を用いているので、各電池1(101)(及び組電池200内部)における収容空間CS内の熱を吸熱し、その熱を確実に放熱できる車両500とすることができる。
Since the
(実施形態5)
また、本実施形態5のハンマードリル600は、前述した電池1(101)或いは組電池200(300)を含むバッテリパック610を搭載したものであり、図20に示すように、バッテリパック610、本体620を有する電池搭載機器である。バッテリパック610はハンマードリル600の本体620のうち底部621に脱着可能に収容されている。
(Embodiment 5)
Further, the
本実施形態5にかかるハンマードリル600は、前述の電池1(101)あるいは組電池200(300)を用いているので、各電池1(101あるいは組電池200内部)における収容空間CS内の熱を吸熱し、その熱を確実に放熱できる電池搭載機器とすることができる。
Since the
以上において、本発明を実施形態1,3〜5及び変形形態1に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態1、変形形態1では、電池をリチウムイオン二次電池としたが、本発明を例えば、ニッケル水素二次電池等の二次電池や、アルカリ乾電池、マンガン乾電池等の一次電池に適用しても良い。また、捲回型の発電要素を用いた電池を示したが、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型の発電要素を用いた電池でも良い。
また、実施形態1、変形形態1では、矩形箱状の電池ケースとしたが、内部に発電要素を収容する収容空間を有する形状、例えば、円筒形状やラミネートパック形状でも良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the first and third to fifth embodiments and the first modified embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be appropriately changed without departing from the gist thereof. Needless to say, this is applicable.
For example, in
Moreover, in
また、実施形態1、変形形態1では、排熱部材の材質をアルミニウムとしたが、絶縁性樹脂よりも熱伝導率の高い良熱伝導材、例えば、アルミニウム以外の金属(銅、ステンレスなど)からなる金属板、金属棒などバルクの金属体でも良い。
また、実施形態1等では各排熱部材について、2つの板状の放熱部を設けた。しかし、例えば、各排熱部材に1又は3以上の放熱部を設けても良い。さらに、排熱部材について、蓋壁部から突出して、全体が露出した放熱部を設けたが、例えば一部が露出する形態としても良い。
Moreover, in
In the first embodiment and the like, two plate-like heat radiating portions are provided for each exhaust heat member. However, for example, one or three or more heat radiating portions may be provided in each exhaust heat member. Furthermore, although the heat-dissipating member is provided with the heat-dissipating part that protrudes from the cover wall part and is exposed entirely, for example, a part of the heat-dissipating member may be exposed.
また、実施形態1及び変形形態1では、絶縁性樹脂からなる絶縁フィルムZFを吸熱部表面に貼付した。しかし、その絶縁フィルムに代えて、例えば、排熱部材の吸熱部をアルミニウム材で形成した場合において、この吸熱部表面にアルマイト層を形成しても良い。この他、吸熱部表面に、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁樹脂層、絶縁セラミックス層、絶縁ガラス層を設けても良い。さらに、電解液浸透防止材としてDLCからなる第2透過防止膜BFを蓋内側面に設けた。しかし、DLCに代えて、例えば、排熱部材と絶縁してなる金属板BS(図21参照)や金属箔、金属メッキ層を蓋内側面に設けても良い。
In the first embodiment 及
1,101 電池
10,110 電池ケース
10X,110X,210X 樹脂融接部
20 電池ケース本体(ケース本体部材)
20B,220B 開口
20E 開口周縁部
21T 本体側内壁面(包囲面)
21TM 本体側対向内壁面(包囲面)
22 本体樹脂壁部(樹脂収容壁部,空間対面樹脂壁部)
22F 本体空間側面(空間側面)
30,130 封口蓋(蓋部材)
32,132 蓋中央壁部(排熱壁部,蓋壁部)
32P,132P 中央樹脂壁部(樹脂収容壁部,樹脂排熱壁部)
32T,132T 蓋側内壁面(包囲面,最大包囲面)
33 蓋周縁部(周縁接続部)
40,140,240 排熱部材
41,141,241 吸熱部
43,143,243 中間部(剛性向上部)
44,144,244 放熱部
49,149,249 吸熱周囲部
50 発電要素
132F 蓋空間側面(排熱壁部空間側面)
132M 蓋樹脂内側壁部(樹脂収容壁部,樹脂排熱壁部)
132N 蓋樹脂外側壁部(樹脂収容壁部,樹脂排熱壁部)
200,300 組電池
210 組電池ケース
222 枠体樹脂壁部(樹脂収容壁部)
232 介在中央壁部(介在排熱壁部)
232P 介在中央樹脂壁部(樹脂収容壁部,介在樹脂収容壁部,介在樹脂排熱壁部)
500 車両
600 ハンマードリル(電池搭載機器)
610 バッテリパック(電池,組電池)
AF 第1透過防止膜(第1水分透過防止材)
BF 第2透過防止膜(第2水分透過防止材,電解液浸透防止材)
BS 金属板(第2水分透過防止材,電解液浸透防止材)
CS 収容空間
DB 第2方向(厚み方向)
ES 非水電解液(電解液)
MU 最大樹脂収容壁部
ZF 絶縁フィルム(絶縁性被膜)
1,101
20B,
21TM Main body side facing inner wall (enclosure)
22 Main body resin wall (resin housing wall, space-facing resin wall)
22F Body space side (space side)
30,130 Sealing lid (lid member)
32,132 Lid center wall (heat exhaust wall, lid wall)
32P, 132P Central resin wall (resin housing wall, resin exhaust heat wall)
32T, 132T Inner wall surface on the lid side (enclosed surface, maximum enclosed surface)
33 Lid edge (periphery connection part)
40, 140, 240
44, 144, 244
132M Lid resin inner wall (resin housing wall, resin heat exhaust wall)
132N Lid resin outer wall (resin housing wall, resin heat exhaust wall)
200,300 assembled
232 Intervening central wall (intervening exhaust heat wall)
232P Intervening central resin wall (resin housing wall, intervening resin housing wall, intervening resin heat exhaust wall)
500
610 Battery pack (battery, assembled battery)
AF first permeation prevention film (first moisture permeation prevention material)
BF second permeation prevention film (second moisture permeation prevention material, electrolyte solution permeation prevention material)
BS metal plate (second moisture permeation prevention material, electrolyte solution permeation prevention material)
CS accommodation space DB second direction (thickness direction)
ES Non-aqueous electrolyte (electrolyte)
MU Maximum resin housing wall ZF Insulating film (insulating coating)
Claims (11)
上記発電要素を収容する収容空間を包囲してなり、上記収容空間の少なくとも一部を包囲する絶縁性樹脂からなる樹脂収容壁部を有する電池ケース、を備える
電池であって、
上記絶縁性樹脂よりも熱伝導率が高い良熱伝導材からなる排熱部材を備え、
上記排熱部材の一部は、上記樹脂収容壁部の少なくとも一部である樹脂排熱壁部の内部に埋設され、またはこれよりも上記収容空間側に配置されて、この樹脂排熱壁部と共に排熱壁部をなし、上記収容空間内の熱を吸収する吸熱部であり、
上記排熱部材の他の一部は、上記電池ケースの外部に配置されて、上記吸熱部から伝導した熱を上記電池ケースの外部に放熱する放熱部であり、
上記電池ケースは、
開口を有するケース本体部材と、
上記開口を閉塞する蓋部材と、からなり、
上記蓋部材は、
上記排熱部材を含んでなり、
上記開口に面して、上記収容空間の一部を包囲する蓋壁部を有し、
上記蓋壁部の少なくとも一部は、上記排熱壁部であり、
上記蓋部材は、
上記蓋壁部の周囲に位置し、上記ケース本体部材のうち、上記開口の周縁をなす開口周縁部と接続する環状の周縁接続部を有し、
上記排熱部材は、
上記蓋壁部内の上記吸熱部から延びて、上記周縁接続部内に位置する吸熱周囲部を有してなり、
上記ケース本体部材の上記開口周縁部と上記蓋部材の上記周縁接続部とは、上記開口周縁部をなす上記絶縁性樹脂と上記周縁接続部をなす上記絶縁性樹脂との融接により形成した、上記開口を囲む環状の樹脂融接部を介して、互いに固着されてなる
電池。 Power generation elements and
A battery case comprising a battery case that encloses a housing space that houses the power generation element and has a resin housing wall portion made of an insulating resin that surrounds at least a part of the housing space,
Provided with a heat exhaust member made of a good heat conductive material having a higher thermal conductivity than the insulating resin,
A part of the exhaust heat member is embedded in the resin exhaust heat wall part, which is at least a part of the resin storage wall part, or disposed closer to the storage space than the resin exhaust heat wall part, and the resin exhaust heat wall part And an exhaust heat wall part, a heat absorption part that absorbs heat in the accommodation space,
Another part of the heat exhaust member is disposed outside of the battery case, Ri radiating portion der for radiating heat conducted from the heat absorbing part to the outside of the battery case,
The battery case is
A case body member having an opening;
A lid member that closes the opening,
The lid member is
Comprising the heat exhaust member,
Facing the opening, having a lid wall portion surrounding a part of the accommodation space;
At least a part of the lid wall part is the exhaust heat wall part,
The lid member is
It is located around the lid wall part, and has an annular peripheral connection part that connects with the opening peripheral part that forms the peripheral part of the opening among the case body members,
The exhaust heat member is
Extending from the endothermic part in the lid wall part and having an endothermic peripheral part located in the peripheral edge connecting part,
The opening peripheral part of the case body member and the peripheral connection part of the lid member are formed by fusion welding of the insulating resin forming the opening peripheral part and the insulating resin forming the peripheral connection part, A battery which is fixed to each other via an annular resin fusion-bonding portion surrounding the opening .
前記蓋部材のうち、前記蓋壁部の全部が、前記排熱壁部である
電池。 The battery according to claim 1 ,
A battery in which all of the lid wall portion of the lid member is the exhaust heat wall portion.
前記収容空間内に電解液を貯留してなり、
前記排熱部材の前記吸熱部の上記収容空間側に、上記電解液と上記吸熱部との間を隔離し絶縁する絶縁性被膜を備える
電池。 The battery according to claim 1 or 2 ,
The electrolytic solution is stored in the housing space,
A battery comprising an insulating coating that isolates and insulates between the electrolytic solution and the heat absorbing part on the housing space side of the heat absorbing part of the exhaust heat member.
前記収容空間内に電解液を貯留してなり、
前記排熱部材の前記吸熱部は、前記樹脂排熱壁部の内部に埋設されてなり、
上記樹脂排熱壁部のうち上記収容空間に面する排熱壁部空間側面を覆って、上記電解液が上記排熱壁部空間側面から上記樹脂排熱壁部を浸透して上記排熱部材に届くのを防止する電解液浸透防止材を備える
電池。 The battery according to claim 1 or 2 ,
The electrolytic solution is stored in the housing space,
The heat absorption part of the heat exhaust member is embedded in the resin heat exhaust wall part,
The exhaust heat member covers the heat exhaust wall portion side surface facing the accommodation space in the resin heat exhaust wall portion, and the electrolyte penetrates the resin heat exhaust wall portion from the heat exhaust wall portion space side surface. A battery having an electrolyte penetration preventing material that prevents it from reaching the battery.
前記排熱部材は、平板を屈曲してなり、
平板状の前記吸熱部と、
この吸熱部に対して屈曲した形態とされ、上記吸熱部の厚み方向の剛性を向上させる剛性向上部と、を有する
電池。 The battery according to any one of claims 1 to 4 ,
The exhaust heat member is formed by bending a flat plate,
The plate-like heat absorbing part;
A battery having a rigidity improving portion that is bent with respect to the heat absorbing portion and that improves the rigidity of the heat absorbing portion in the thickness direction.
前記収容空間は、複数の包囲面から構成されてなり、
前記樹脂収容壁部のうち、上記複数の包囲面のうちの最も面積の大きな最大包囲面を構成する最大樹脂収容壁部が、前記排熱壁部をなしている
電池。 The battery according to any one of claims 1 to 5 ,
The housing space is composed of a plurality of surrounding surfaces,
The battery in which the maximum resin-accommodating wall portion constituting the largest enclosing surface having the largest area among the plurality of enclosing surfaces of the resin-accommodating wall portions forms the exhaust heat wall portion.
前記樹脂収容壁部のうち、前記樹脂排熱壁部を除き、前記収容空間に面する空間対面樹脂収容壁部には、その上記収容空間に面する空間側面全面に、前記排熱部材と絶縁され、上記空間対面樹脂収容壁部を通じた上記収容空間内と前記電池ケースの外部との間の水分の透過を防止する第1水分透過防止材を備え、
前記排熱壁部は、
前記樹脂排熱壁部よりも上記収容空間側に、
前記吸熱部と絶縁され、上記樹脂排熱壁部を通じた、上記収容空間内と上記電池ケースの外部との間での水分透過を防止する、第2水分透過防止材、又は、
自身の厚み方向に水分を透過させない材料からなる上記吸熱部、を有する
電池。 The battery according to any one of claims 1 to 6 ,
Except for the resin exhaust heat wall portion of the resin accommodation wall portion, the space facing resin accommodation wall portion facing the accommodation space is insulated from the exhaust heat member over the entire space side surface facing the accommodation space. A first moisture permeation prevention material that prevents permeation of moisture between the housing space and the outside of the battery case through the space facing resin housing wall,
The exhaust heat wall is
The housing space side of the resin exhaust heat wall,
A second moisture permeation preventive material that is insulated from the heat absorption part and prevents moisture permeation between the inside of the housing space and the outside of the battery case through the resin heat exhaust wall part, or
A battery having the heat absorbing portion made of a material that does not allow moisture to permeate in its thickness direction.
前記収容空間内に非水電解液を備える
電池。 The battery according to claim 7 ,
A battery comprising a non-aqueous electrolyte in the housing space.
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