JP6859228B2 - Battery case - Google Patents
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Description
この発明は電池ケースに関し、さらに詳しくいえば、たとえばリチウムイオン二次電池に用いられる電池ケースに関する。 The present invention relates to a battery case, and more specifically to a battery case used in, for example, a lithium ion secondary battery.
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。 In the specification and claims, the term "aluminum" shall include aluminum alloys in addition to pure aluminum.
また、この明細書において、「板」という用語には、箔も含むものとする。 Further, in this specification, the term "board" shall also include foil.
さらに、この明細書において、板状体の厚さ方向に対して垂直な方向を面方向というものとする。 Further, in this specification, the direction perpendicular to the thickness direction of the plate-shaped body is referred to as the plane direction.
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能であり、小型化が比較的容易である等の優れた特性を有しており、ハイブリッド車両(HV）、プラグインハイブリッド車両（PHV）、電気車両（EV）、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デジタルカメラなど多種多様な用途に使用されている。 Lithium-ion secondary batteries have superior characteristics such as higher energy density than other secondary batteries, ability to operate at high voltage, and relatively easy miniaturization, and are hybrid vehicles. It is used in a wide variety of applications such as (HV), plug-in hybrid vehicles (PHV), electric vehicles (EV), smartphones, tablet computers, notebook computers, and digital cameras.
ところで、リチウムイオン二次電池は、充放電時の電池反応や電池の内部抵抗によって発熱し、高温になると電極材料どうしの副反応によって劣化が進行するため、温度上昇を抑制する必要がある。 By the way, the lithium ion secondary battery generates heat due to the battery reaction during charging and discharging and the internal resistance of the battery, and when the temperature rises, the deterioration progresses due to the side reaction between the electrode materials, so it is necessary to suppress the temperature rise.
リチウムイオン二次電池を冷却する冷却装置として、たとえば特許文献１記載の冷却装置が提案されている。特許文献１記載の冷却装置は、頂壁外面が平坦な伝熱面となっているとともに、内部に冷媒が流通する冷媒通路を有する金属製冷却部材を備えており、リチウムイオン二次電池が冷却部材の伝熱面上に、シリコン樹脂などの合成樹脂からなる熱伝導シートを介して載置され、冷却部材の冷媒通路を流れる冷媒から冷却部材の頂壁および熱伝導シートを介してリチウムイオン二次電池に伝わる冷熱によってリチウムイオン二次電池が冷却されるようになっている（特許文献１参照）。 As a cooling device for cooling a lithium ion secondary battery, for example, the cooling device described in Patent Document 1 has been proposed. The cooling device described in Patent Document 1 is provided with a metal cooling member having a flat heat transfer surface on the outer surface of the top wall and a refrigerant passage through which the refrigerant flows inside, so that the lithium ion secondary battery can be cooled. It is placed on the heat transfer surface of the member via a heat conductive sheet made of a synthetic resin such as silicon resin, and the refrigerant flowing through the cooling passage of the cooling member is lithium ion II via the top wall of the cooling member and the heat conductive sheet. The lithium ion secondary battery is cooled by the cold heat transferred to the secondary battery (see Patent Document 1).
上述したような冷却装置により冷却されるリチウムイオン二次電池の電池ケースは、優れた伝熱性を有することが求められており、特許文献１には、リチウムイオン二次電池の電池ケースとして、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属製のものを用いることが記載されている。 The battery case of the lithium ion secondary battery cooled by the cooling device as described above is required to have excellent heat transfer properties, and Patent Document 1 states that aluminum is used as the battery case of the lithium ion secondary battery. , It is described that a metal material such as stainless steel is used.
しかしながら、最近では、リチウムイオン二次電池を効率良く冷却するために、電池ケースの熱伝導性をさらに向上させることが求められている。 However, recently, in order to efficiently cool a lithium ion secondary battery, it is required to further improve the thermal conductivity of the battery case.
この発明の目的は、上記実情に鑑みてなされたものであって、特許文献１記載の電池ケースに比べて熱伝導性が向上した電池ケースを提供することを目的とする。 An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery case having improved thermal conductivity as compared with the battery case described in Patent Document 1.
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。 The present invention comprises the following aspects in order to achieve the above object.
1)一端が開口するとともに他端が閉鎖された筒状のケース本体と、ケース本体の開口を閉鎖する閉鎖部材とを備えた電池ケースにおいて、
ケース本体における側壁および底壁よりなる構成壁の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体からなる電池ケース。
1) In a battery case provided with a tubular case body having one end open and the other end closed, and a closing member that closes the opening of the case body.
A battery case made of a composite material including a composite material formed by combining aluminum and carbon particles, at least a part of the entire constituent wall consisting of a side wall and a bottom wall in the case body.
2)前記複合体の複合材に含まれる前記炭素粒子が、カーボンナノチューブ、グラフェンおよび黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも１種類からなる上記1)記載の電池ケース。 2) The battery case according to 1) above, wherein the carbon particles contained in the composite material of the composite consist of at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphene and graphite particles.
3)前記複合体の複合材が、アルミニウムマトリックスおよびアルミニウムマトリックス中に分散した炭素粒子からなる上記1)または2)記載の電池ケース。 3) The battery case according to 1) or 2) above, wherein the composite material of the composite is an aluminum matrix and carbon particles dispersed in the aluminum matrix.
4)前記複合体の複合材が、前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料中に前記炭素粒子が面方向に分散した複数の炭素粒子分散層と、前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料で形成された複数のアルミニウム層とを有し、前記炭素粒子分散層と前記アルミニウム層とが、前記複合材の厚さ方向の全体にわたって交互に積層状に配列されている上記3)記載の電池ケース。 4) A plurality of composite materials of the composite formed of a plurality of carbon particle dispersion layers in which the carbon particles are dispersed in the surface direction in the aluminum material constituting the aluminum matrix, and a plurality of aluminum materials constituting the aluminum matrix. The battery case according to 3) above, which has an aluminum layer of the above, and the carbon particle dispersion layer and the aluminum layer are alternately arranged in a laminated manner over the entire thickness direction of the composite material.
5)前記ケース本体の前記構成壁の全体が前記複合体により形成されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の電池ケース。 5) The battery case according to any one of 1) to 4) above, wherein the entire constituent wall of the case body is formed of the complex.
6)前記ケース本体の前記構成壁の一部が前記複合体により形成されるとともに、残部が前記複合体の複合材の前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料により形成されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の電池ケース。 6) A part of the constituent wall of the case body is formed of the composite, and the rest is formed of an aluminum material constituting the aluminum matrix of the composite material of the composite. 1) -4) The battery case described in any of.
7)前記ケース本体の前記構成壁の底壁の少なくとも一部のみが、前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。 7) The battery case according to 6) above, wherein at least a part of the bottom wall of the constituent wall of the case body is formed of the complex.
8)前記ケース本体の前記構成壁の側壁の少なくとも一部のみが、前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。 8) The battery case according to 6) above, wherein at least a part of the side wall of the constituent wall of the case body is formed of the complex.
9)前記ケース本体が角筒状であり、前記構成壁の側壁が、互いに対向する２つの側壁部からなる第１側壁部対と、互いに対向する他の２つの側壁部からなる第２側壁部対とからなり、前記第１側壁部対の両側壁部の少なくとも一部および前記構成壁の底壁の少なくとも一部が、前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。 9) The case body has a square tubular shape, and the side walls of the constituent wall are a first side wall pair composed of two side wall portions facing each other and a second side wall portion composed of two other side wall portions facing each other. The battery case according to 6) above, which is composed of a pair, and at least a part of both side wall portions of the first side wall portion pair and at least a part of the bottom wall of the constituent wall are formed of the complex.
10)前記第１側壁部対の両側壁部における前記複合体で形成された部分どうしが、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分を介して連なっている上記9)記載の電池ケース。 10) The above 9), wherein the portions formed by the complex on both side wall portions of the first side wall portion pair are connected to each other via the portions formed by the complex on the bottom wall of the constituent wall. Battery case.
11)前記第２側壁部対の両側壁部の少なくとも一部が、前記複合体により形成されている上記9)または10)記載の電池ケース。 11) The battery case according to 9) or 10) above, wherein at least a part of both side wall portions of the second side wall portion pair is formed of the complex.
12)前記第２側壁部対の両側壁部における前記複合体で形成された部分どうしが、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分を介して連なっている上記11)記載の電池ケース。 12) The above-mentioned 11), wherein the portions formed by the complex on both side wall portions of the second side wall portion pair are connected to each other via the portions formed by the complex on the bottom wall of the constituent wall. Battery case.
13)前記ケース本体が円筒状であり、前記構成壁の側壁の全長のうち少なくとも一部が、全周にわたって前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。 13) The battery case according to 6) above, wherein the case body is cylindrical, and at least a part of the total length of the side wall of the constituent wall is formed by the complex over the entire circumference.
14)前記ケース本体の前記構成壁の底壁の少なくとも一部が、前記複合体により形成されており、前記構成壁の側壁における前記複合体で形成された部分と、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分とが連なっている上記13)記載の電池ケース。 14) At least a part of the bottom wall of the constituent wall of the case body is formed by the complex, and the portion formed by the complex on the side wall of the constituent wall and the bottom wall of the constituent wall. The battery case according to 13) above, in which a portion formed of the complex is connected.
上記1)〜14)の電池ケースによれば、ケース本体における側壁および底壁よりなる構成壁の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体からなるので、複合体からなる部分の熱伝導性が、アルミニウム単体からなるものに比べて向上する。したがって、前記複合体におけるケース本体外面側を向いた部分を、伝熱器に熱的に接触させておくことによって、伝熱器からの冷熱または温熱を、複合体を経て電池ケース内部に収納された発電要素に効率良く伝えることが可能になる。その結果、電池の発電要素を冷却する場合、発電要素を効率良く冷却することができる。これとは逆に、電池の発電要素を適正温度まで加熱する必要がある場合、発電要素を効率良く適正温度に加熱することができる。 According to the battery cases 1) to 14) above, at least a part of the entire constituent wall consisting of the side wall and the bottom wall in the case body is a composite material formed by combining aluminum and carbon particles. Since it is composed of a composite containing aluminum, the thermal conductivity of the portion made of the composite is improved as compared with that made of aluminum alone. Therefore, by thermally contacting the portion of the complex facing the outer surface side of the case body with the heat transfer device, the cold heat or heat from the heat transfer device is stored inside the battery case via the complex. It will be possible to efficiently convey to the power generation elements. As a result, when the power generation element of the battery is cooled, the power generation element can be efficiently cooled. On the contrary, when it is necessary to heat the power generation element of the battery to an appropriate temperature, the power generation element can be efficiently heated to an appropriate temperature.
上記2)の電池ケースによれば、複合材の熱伝導率を向上させることができ、その結果複合体の熱伝導率を確実に向上させることができる。また、複合材におけるアルミニウムと炭素粒子との複合化を確実に行うことができる。 According to the battery case of 2) above, the thermal conductivity of the composite material can be improved, and as a result, the thermal conductivity of the composite material can be reliably improved. In addition, the composite material can be reliably composited with aluminum and carbon particles.
上記3)の電池ケースによれば、アルミニウムマトリックス中での炭素粒子の偏りが少なくなり、複合材の熱伝導性が全体に均一となる。 According to the battery case of 3) above, the bias of the carbon particles in the aluminum matrix is reduced, and the thermal conductivity of the composite material becomes uniform as a whole.
上記4)の電池ケースによれば、炭素粒子分散層と前記アルミニウム層とが、前記複合材の厚さ方向の全体にわたって交互に積層状に配列されているので、炭素粒子分散層の厚みをなるべく薄くしつつ、炭素粒子分散層の数を多くすることが可能になり、複合材の熱伝導率を効果的に高めることができる。 According to the battery case of 4) above, the carbon particle dispersion layer and the aluminum layer are alternately arranged in a laminated manner over the entire thickness direction of the composite material, so that the thickness of the carbon particle dispersion layer should be as large as possible. It is possible to increase the number of carbon particle dispersion layers while making the thickness thinner, and it is possible to effectively increase the thermal conductivity of the composite material.
上記5)の電池ケースによれば、ケース本体の構成壁の全体を介して伝熱器から熱が伝わるので、発熱の度合いが高く高温になりやすい電池の中央部への冷熱の伝熱、および熱が伝わりにくい電池の中央部への温熱の伝熱を効率良く行うことができる。 According to the battery case in 5) above, heat is transferred from the heat transferer through the entire constituent wall of the case body, so that the heat is transferred to the central part of the battery, which has a high degree of heat generation and tends to become hot, and heat transfer to the central part of the battery. It is possible to efficiently transfer heat to the central part of the battery, which is difficult to transfer heat.
上記6)の電池ケースによれば、ケース本体を作る際の加工度が高い部分を、アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料により形成しておくと、加工性が向上する。しかも、材料コストが安くなる。 According to the battery case of 6) above, if the portion having a high degree of processing when the case body is made is formed of the aluminum material constituting the aluminum matrix, the workability is improved. Moreover, the material cost is reduced.
上記7)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部のみが複合体により形成されていると、伝熱器と電池との間での伝熱が阻害されることはなく、電池の温度調節を効率良く行うことができる。しかも、必要最小部分を複合体で形成しておくだけなので、材料コストが安くなる。 According to the battery case of 7) above, the temperature of the battery can be efficiently controlled. That is, the battery is generally mounted on a heat transfer device, but in this case, if only a part of the bottom wall in contact with the heat transfer device is formed of the composite, the heat transfer device The heat transfer between the battery and the battery is not hindered, and the temperature of the battery can be efficiently controlled. Moreover, since the minimum required portion is only formed by the complex, the material cost is reduced.
上記8)の電池ケースによれば、発熱の度合いが高く高温になりやすい電池の中央部、および熱が伝わりにくい電池の中央部の近くに存在する側壁を介して、伝熱器と電池との間での伝熱を行うことができるので、電池の温度調節を効率良く行うことができる。 According to the battery case of 8) above, the heat transfer device and the battery are connected to each other via a side wall existing near the central portion of the battery, which has a high degree of heat generation and tends to become high temperature, and the central portion of the battery, which is difficult to transfer heat. Since heat can be transferred between the batteries, the temperature of the battery can be efficiently controlled.
上記9)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部と、上述したような電池の中央部の近くに存在する第１側壁部対の両側壁部の少なくとも一部とが複合体により形成されていると、電池と伝熱器との間での伝熱は、底壁と第１側壁部対の両側壁部を介して行われることになり、伝熱経路が増えて電池の温度調節を効率良く行うことができる。 According to the battery case of 9) above, the temperature of the battery can be efficiently controlled. That is, the battery is generally mounted on a heat transfer device, in which case it is located near at least a portion of the bottom wall in contact with the heat transfer device and near the center of the battery as described above. When at least a part of both side walls of the first side wall pair is formed of a composite, heat transfer between the battery and the heat transfer device is performed on both side walls of the bottom wall and the first side wall pair. Since it is performed through the unit, the heat transfer path is increased and the temperature of the battery can be efficiently controlled.
上記10)の電池ケースによれば、上記9)の電池ケースに比べて、伝熱経路が増えることになり、電池の温度調節を一層効率良く行うことができる。 According to the battery case of 10) above, the number of heat transfer paths is increased as compared with the battery case of 9) above, and the temperature of the battery can be controlled more efficiently.
上記11)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部と、上述したような電池の中央部の近くに存在する第１側壁部対および第２側壁部対の両側壁部の少なくとも一部ととが複合体により形成されていると、電池と伝熱器との間での伝熱は、底壁と第１側壁部対および第２側壁部対の両側壁部を介して行われることになり、伝熱経路が増えて電池の温度調節を効率良く行うことができる。 According to the battery case of 11) above, the temperature of the battery can be efficiently controlled. That is, the battery is typically mounted on a heat transfer device, in which case it is located near at least a portion of the bottom wall in contact with the heat transfer device and near the center of the battery as described above. When at least a part of both side wall portions of the first side wall portion pair and the second side wall portion pair is formed of a composite, heat transfer between the battery and the heat transfer device is performed between the bottom wall and the first side wall portion. Since it is performed via both side wall portions of the first side wall portion pair and the second side wall portion pair, the heat transfer path is increased and the temperature of the battery can be efficiently controlled.
上記12)の電池ケースによれば、上記11)の電池ケースに比べて、伝熱経路が増えることになり、電池の温度調節を一層効率良く行うことができる。 According to the battery case of 12) above, the number of heat transfer paths is increased as compared with the battery case of 11) above, and the temperature of the battery can be controlled more efficiently.
上記13)の電池ケースによれば、円筒状ケース本体の構成壁の側壁を介して伝熱器から熱が伝わるので、発熱の度合いが高く高温になりやすい電池の中央部への冷熱の伝熱、および熱が伝わりにくい電池の中央部への温熱の伝熱を効率良く行うことができる。 According to the battery case of 13) above, heat is transferred from the heat transfer device through the side wall of the constituent wall of the cylindrical case body, so that the heat is transferred to the central part of the battery, which has a high degree of heat generation and tends to become hot. , And heat can be efficiently transferred to the central part of the battery, which is difficult to transfer heat.
上記14)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部と、上述したような電池の中央部の近くに存在する側壁の少なくとも一部とが複合体により形成されていると、電池と伝熱器との間での伝熱は、底壁と側壁を介して行われることになり、伝熱経路が増えて電池の温度調節を効率良く行うことができる。 According to the battery case of 14) above, the temperature of the battery can be efficiently controlled. That is, the battery is typically mounted on a heat transfer device, in which case it is located near at least a portion of the bottom wall in contact with the heat transfer device and near the center of the battery as described above. If at least a part of the side wall is formed of a composite, heat transfer between the battery and the heat transfer device will be performed through the bottom wall and the side wall, and the heat transfer path will increase. The temperature of the battery can be controlled efficiently.
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による電池ケースをリチウムイオン二次電池に用いたものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the battery case according to the present invention is used for a lithium ion secondary battery.
以下の説明において、各図面の上下を上下というものとする。すなわち、図３を除いた各図面に関する説明においては、図３を除いた各図面の上下を上下というものとし、図３に関する説明においては、図３の上下を上下というものとする。 In the following description, the top and bottom of each drawing will be referred to as top and bottom. That is, in the description of each drawing except FIG. 3, the top and bottom of each drawing excluding FIG. 3 are referred to as top and bottom, and in the description of FIG. 3, the top and bottom of FIG. 3 are referred to as top and bottom.
また、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付す。 In addition, the same objects and the same parts are designated by the same reference numerals throughout the drawings.
図１はこの発明による電池ケースが用いられる角形リチウムイオン二次電池を示し、図２は図１の角形リチウムイオン二次電池の電池ケースのケース本体を示す。また、図３はケース本体の構成壁の少なくとも一部を形成する複合体の詳細な構成を示す。 FIG. 1 shows a square lithium ion secondary battery in which the battery case according to the present invention is used, and FIG. 2 shows a case body of the battery case of the square lithium ion secondary battery of FIG. Further, FIG. 3 shows a detailed configuration of the complex forming at least a part of the constituent wall of the case body.
図１において、角形リチウムイオン二次電池(1)は、角筒状電池ケース(2)と、電池ケース(2)内に収納された発電要素（図示略）とよりなり、上端面に１対の端子(3)が突出状に設けられている。 In FIG. 1, the square lithium-ion secondary battery (1) is composed of a square tubular battery case (2) and a power generation element (not shown) housed in the battery case (2), and is paired on the upper end surface. Terminal (3) is provided in a protruding shape.
電池ケース(2)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された角筒状のケース本体(4)と、ケース本体(4)の上端部にレーザー溶接法などにより接合されてケース本体(4)の上端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材(5)とよりなる。 The battery case (2) has a square tubular case body (4) whose upper end is open and its lower end is closed, and the case body (4) which is joined to the upper end of the case body (4) by a laser welding method or the like. Consists of an aluminum closing member (5) that closes the upper end opening of the.
図２に示すように、電池ケース(2)のケース本体(4)の側壁(7)および底壁(8)よりなる構成壁(6)の全体のうちの図２に網掛けが付されている一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(4)の上下両端が開口した角筒状の側壁(7)は、互いに対向しかつ上下両辺の長さが側壁(7)の上下方向の高さよりも長くなっている２つの側壁部(9a)からなる第１側壁部対(9)と、互いに対向しかつ上下両辺の長さが側壁(7)の上下方向の高さよりも短くなっている他の２つの側壁部(11a)からなる第２側壁部対(11)とを有しており、側壁(7)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)の少なくとも一部、ここでは両側壁部(9a)の全体と、底壁(8)の少なくとも一部、ここでは底壁(8)の全体だけが、アルミニウムと炭素粒子とを有する複合体(20)によって形成されている。また、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)はアルミニウムによって形成されている。 As shown in FIG. 2, FIG. 2 of the entire constituent wall (6) including the side wall (7) and the bottom wall (8) of the case body (4) of the battery case (2) is shaded. Part of it consists of a complex (20) with aluminum and graphite particles. That is, the square tubular side walls (7) in which the upper and lower ends of the case body (4) are open face each other and the lengths of both upper and lower sides are longer than the height of the side wall (7) in the vertical direction. A first side wall pair (9) consisting of side wall parts (9a) and two other side wall parts (11a) facing each other and having lengths on both upper and lower sides shorter than the vertical height of the side wall (7). ), And at least a part of both side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9) of the side wall portion (7), here both side wall portions (9a). ) And at least a part of the bottom wall (8), here only the whole bottom wall (8) is formed by a complex (20) having aluminum and carbon particles. Further, both side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11) are formed of aluminum.
図２に示すケース本体(4)を備えたリチウムイオン二次電池(1)において、第１側壁部対(9)の一方の側壁部(9a)、同他方の側壁部(9a)、および底壁(8)のうちの少なくともいずれか１つが、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the lithium ion secondary battery (1) provided with the case body (4) shown in FIG. 2, one side wall portion (9a), the other side wall portion (9a), and the bottom of the first side wall portion pair (9). At least one of the walls (8) is a heat transfer unit for transferring heat to the power generation element of the lithium ion secondary battery (1).
図３に示すように、複合体(20)は、アルミニウムマトリックス(22)、およびアルミニウムマトリックス(22)中に分散した炭素粒子(23)を含む板状の複合材(21)と、複合材(21)の互いに反対側を向いた２つの主面(21a)を覆うアルミニウム製の主面表皮層(24)からなる。複合材(21)は、アルミニウムと炭素粒子(23)とが複合化されることにより形成されている。 As shown in FIG. 3, the composite (20) is composed of an aluminum matrix (22), a plate-shaped composite material (21) containing carbon particles (23) dispersed in the aluminum matrix (22), and a composite material (21). It consists of an aluminum main surface epidermal layer (24) covering two main surfaces (21a) facing opposite sides of 21). The composite material (21) is formed by combining aluminum and carbon particles (23).
複合材(21)は、アルミニウムマトリックス(22)を構成するアルミニウム材料中に炭素粒子(23)が平面方向に分散した複数の炭素粒子分散層(25)と、アルミニウムマトリックス(22)を構成するアルミニウム材料で形成された複数のアルミニウム層(26)とを積層状に備えている。 The composite material (21) is composed of a plurality of carbon particle dispersion layers (25) in which carbon particles (23) are dispersed in a plane direction in an aluminum material constituting the aluminum matrix (22), and aluminum constituting the aluminum matrix (22). A plurality of aluminum layers (26) formed of the material are provided in a laminated manner.
炭素粒子分散層(25)とアルミニウム層(26)は、複合材(21)の厚さ方向の全体に亘って交互に積層された状態に配列されており、上下両端のうちの下端にアルミニウム層(26)が存在し、同上端に炭素粒子分散層(25)が存在するように配列されている。各炭素粒子分散層(25)において、炭素粒子(23)はアルミニウムマトリックス(22)中において複合材(21)の面方向に分散しており、複合材(21)の厚さ方向には殆ど分散していない。各アルミニウム層(26)中には炭素粒子(23)は実質的に存在していない。そして、複数の炭素粒子分散層(25)と複数のアルミニウム層(26)とが、たとえば焼結複合化により接合一体化されている。炭素粒子分散層(25)の厚さは、限定されるものではないが、１〜１００μｍであることが好ましい。アルミニウム層(26)の厚さは限定されるものではないが、５〜２００μｍであることが好ましい。 The carbon particle dispersion layer (25) and the aluminum layer (26) are arranged in a state of being alternately laminated over the entire thickness direction of the composite material (21), and the aluminum layer is arranged at the lower end of the upper and lower ends. (26) is present, and the carbon particle dispersion layer (25) is arranged so as to be present at the upper end thereof. In each carbon particle dispersion layer (25), the carbon particles (23) are dispersed in the aluminum matrix (22) in the plane direction of the composite material (21), and are almost dispersed in the thickness direction of the composite material (21). Not done. Carbon particles (23) are substantially absent in each aluminum layer (26). Then, the plurality of carbon particle dispersion layers (25) and the plurality of aluminum layers (26) are joined and integrated by, for example, sintering composite. The thickness of the carbon particle dispersion layer (25) is not limited, but is preferably 1 to 100 μm. The thickness of the aluminum layer (26) is not limited, but is preferably 5 to 200 μm.
複合体(20)の主面表皮層(24)は、複合材(21)とは別個に形成されかつ複合材(21)に、たとえば焼結により接合一体化されたアルミニウム板(27)からなる。すなわち、図３の上側の主面表皮層(24)は同図上端の炭素粒子分散層(25)と接合一体化され、同図の下側の主面表皮層(24)は同図下端のアルミニウム層(26)と接合一体化されている。なお、下側の主面表皮層(24)は必ずしも必要としない。 The main skin layer (24) of the composite (20) consists of an aluminum plate (27) that is formed separately from the composite (21) and is joined and integrated into the composite (21), for example by sintering. .. That is, the upper main surface skin layer (24) in FIG. 3 is joined and integrated with the carbon particle dispersion layer (25) at the upper end of the figure, and the lower main surface skin layer (24) in the figure is at the lower end of the figure. It is joined and integrated with the aluminum layer (26). The lower main surface epidermis layer (24) is not always required.
複合材(21)に用いられる炭素粒子の種類は限定されるものではないが、なるべく高い熱伝導率を有するもの、即ち高熱伝導性のものを用いることが望ましい。特に、炭素粒子としては、天然黒鉛粒子および人造黒鉛粒子が用いられることが好ましい。天然黒鉛粒子としては、鱗片状黒鉛粒子等が用いられる。人造黒鉛粒子としては、等方性黒鉛粒子、異方性黒鉛粒子、熱分解黒鉛粒子等が用いられる。炭素粒子が天然黒鉛粒子および人造黒鉛粒子である場合、平均粒子径が１０μｍ以上３ｍｍ以下の天然黒鉛粒子および人造黒鉛粒子が好適に用いられる。 The type of carbon particles used in the composite material (21) is not limited, but it is desirable to use one having as high a thermal conductivity as possible, that is, one having a high thermal conductivity. In particular, as the carbon particles, it is preferable to use natural graphite particles and artificial graphite particles. As the natural graphite particles, scaly graphite particles and the like are used. As the artificial graphite particles, isotropic graphite particles, anisotropic graphite particles, pyrolyzed graphite particles and the like are used. When the carbon particles are natural graphite particles and artificial graphite particles, natural graphite particles and artificial graphite particles having an average particle diameter of 10 μm or more and 3 mm or less are preferably used.
また、複合材(21)の炭素粒子としては、炭素繊維、カーボンナノチューブおよびグラフェンからなる群より選択される少なくとも一種が用いられることもある。 炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維などが用いられる。 カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標））等が用いられる。炭素粒子が炭素繊維である場合、平均繊維長が１０μｍ以上２ｍｍ以下の短炭素繊維が特に好適に用いられる。炭素粒子がカーボンナノチューブである場合、平均長さが１μｍ以上１０μｍ以下のカーボンナノチューブが特に好適に用いられる。 Further, as the carbon particles of the composite material (21), at least one selected from the group consisting of carbon fibers, carbon nanotubes and graphene may be used. As the carbon fiber, pitch-based carbon fiber, PAN-based carbon fiber and the like are used. As the carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, vapor-grown carbon fibers (VGCF (registered trademark)) and the like are used. When the carbon particles are carbon fibers, short carbon fibers having an average fiber length of 10 μm or more and 2 mm or less are particularly preferably used. When the carbon particles are carbon nanotubes, carbon nanotubes having an average length of 1 μm or more and 10 μm or less are particularly preferably used.
図示は省略したが、複合体(20)の製造方法は、アルミニウムマトリックス(22)を構成する材料からなるアルミニウム箔の片面に塗工液を塗布して炭素粒子層が形成された塗工箔を得る工程と、複数の塗工箔を炭素粒子層が同方向を向くように積層した状態の積層体を形成する工程と、当該積層体の積層方向の一端に位置しかつアルミニウム箔における炭素粒子層が外側を向いた塗工箔の炭素粒子層の上に、一方の主面表皮層(24)となるアルミニウム板(27)を積層するとともに、前記積層体の積層方向の他端に位置しかつアルミニウム箔における炭素粒子層が設けられていない側の面に他方の主面表皮層(24)となるアルミニウム板(27)を積層する工程と、前記積層体および主面表皮層(24)となるアルミニウム板(27)を、加圧加熱焼結装置などによって所定の焼結雰囲気（例：非酸化雰囲気）中にて加熱することにより焼結し、これにより複数の塗工箔を一括して焼結一体化するとともに、両アルミニウム板(27)と塗工箔とを焼結一体化する工程とを含む。 Although not shown, the method for producing the composite (20) is to apply a coating liquid to one side of an aluminum foil made of a material constituting the aluminum matrix (22) to form a coating foil in which a carbon particle layer is formed. The step of obtaining, the step of forming a laminated body in which a plurality of coated foils are laminated so that the carbon particle layers face in the same direction, and the carbon particle layer in the aluminum foil located at one end of the laminated body in the stacking direction. An aluminum plate (27) to be one of the main surface skin layers (24) is laminated on the carbon particle layer of the coating foil facing outward, and is located at the other end of the laminated body in the lamination direction. The step of laminating the aluminum plate (27) to be the other main surface skin layer (24) on the surface of the aluminum foil on the side where the carbon particle layer is not provided, and the laminated body and the main surface skin layer (24). The aluminum plate (27) is sintered by heating it in a predetermined sintering atmosphere (eg, non-oxidizing atmosphere) with a pressure heating sintering device or the like, whereby a plurality of coated foils are baked at once. It includes a step of forming and integrating the two aluminum plates (27) and the coating foil by sintering and integrating them.
塗工液は、炭素粒子(23)とバインダとバインダ用溶剤とを混合状態に含有するものであり、たとえば炭素粒子(23)とバインダと溶剤とを混合容器内に入れて撹拌混合器により撹拌混合することにより得られる。なお必要に応じて、塗工液には分散剤、表面調整剤などが添加される。 The coating liquid contains carbon particles (23), a binder, and a solvent for a binder in a mixed state. For example, carbon particles (23), a binder, and a solvent are put in a mixing container and stirred by a stirring mixer. Obtained by mixing. If necessary, a dispersant, a surface conditioner, or the like is added to the coating liquid.
バインダは、炭素粒子(23)にアルミニウム箔の片面への付着力を付与して炭素粒子(23)がアルミニウム箔から脱落するのを抑制するためのものである。バインダは通常、有機樹脂等の樹脂からなる。具体的には、バインダとして、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、アクリル系樹脂などを使用できる。 The binder is for imparting an adhesive force to one side of the aluminum foil to the carbon particles (23) to prevent the carbon particles (23) from falling off from the aluminum foil. The binder is usually made of a resin such as an organic resin. Specifically, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, acrylic resin and the like can be used as the binder.
溶剤はバインダを溶解するものである。具体的には、溶剤として、親水性溶剤（例：イソプロピルアルコール、水）、有機溶剤などを使用できる。 The solvent dissolves the binder. Specifically, as the solvent, a hydrophilic solvent (eg, isopropyl alcohol, water), an organic solvent, or the like can be used.
撹拌混合器としては、ディスパー、プラネタリーミキサー、ビーズミルなどを使用できる。 As the stirring mixer, a dispenser, a planetary mixer, a bead mill or the like can be used.
前記積層体および両アルミニウム板(27)の焼結方法は、真空ホットプレス法、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ法）、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ法）、押出法、圧延法などから選択される。なお、放電プラズマ焼結法はパルス通電焼結法とも呼ばれている。 The sintering method of the laminate and both aluminum plates (27) can be obtained from a vacuum hot press method, a discharge plasma sintering method (SPS method), a hot hydrostatic pressure sintering method (HIP method), an extrusion method, a rolling method, or the like. Be selected. The discharge plasma sintering method is also called a pulse energization sintering method.
積層体中に存在するバインダは、この工程において積層体の温度が略室温から積層体の焼結温度まで上昇するように積層体を加熱する途中で昇華または分散等により消失して積層体から除去される。 The binder present in the laminate disappears due to sublimation or dispersion during heating of the laminate so that the temperature of the laminate rises from approximately room temperature to the sintering temperature of the laminate in this step, and is removed from the laminate. Will be done.
積層体および両アルミニウム板(27)を焼結する工程では、積層体が上述のように加熱されることにより、アルミニウム箔の金属材料の一部が炭素粒子層内に浸透して炭素粒子層内に存在する微細な空隙（例：炭素粒子層中の炭素粒子(23)間の隙間）に充填されて、当該空隙が略消滅する。これにより、複合材(21)の密度が上昇するとともに複合材(21)の強度が向上する。 In the step of sintering the laminate and both aluminum plates (27), a part of the metal material of the aluminum foil permeates into the carbon particle layer by heating the laminate as described above, and the inside of the carbon particle layer. The fine voids (eg, gaps between carbon particles (23) in the carbon particle layer) existing in the carbon particle layer are filled, and the voids are substantially extinguished. As a result, the density of the composite material (21) is increased and the strength of the composite material (21) is improved.
また、アルミニウム箔を構成する材料の一部が炭素粒子層内に浸透することによって、炭素粒子層中の炭素粒子(23)が、得られた複合体(20)の複合材(21)のアルミニウムマトリックス(22)中において平面方向に分散した状態になり、炭素粒子層が複合材(21)の炭素粒子分散層(25)になり、アルミニウム箔が複合材(21)のアルミニウム層(26)になる。さらに、アルミニウム板(27)が主面表皮層(24)になる。 In addition, a part of the material constituting the aluminum foil permeates into the carbon particle layer, so that the carbon particles (23) in the carbon particle layer become the aluminum of the composite material (21) of the obtained composite (20). It becomes dispersed in the plane direction in the matrix (22), the carbon particle layer becomes the carbon particle dispersion layer (25) of the composite material (21), and the aluminum foil becomes the aluminum layer (26) of the composite material (21). Become. Further, the aluminum plate (27) becomes the main surface epidermis layer (24).
したがって、複合材(21)においては、炭素粒子分散層(25)とアルミニウム層(26)は、上述したように複合材(21)の厚さ方向の全体に亘って交互に積層された状態に配列する。こうして、複合体(20)が作られる。 Therefore, in the composite material (21), the carbon particle dispersion layer (25) and the aluminum layer (26) are alternately laminated over the entire thickness direction of the composite material (21) as described above. Arrange. In this way, the complex (20) is created.
上述したケース本体(4)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。第２側壁部対(11)のいずれか一方の側壁部(11a)が、第１側壁部対(9)の少なくともいずれか一方の側壁部(9a)および／または底壁(8)と一体に形成されている場合、第１側壁部対(9)の少なくともいずれか一方の側壁部(9a)および／または底壁(8)と一体に形成された側壁部(11a)は、複合体(20)の複合材(21)におけるアルミニウム層(26)の数と、の主面表皮層(24)の数を合計した数のアルミニウム層を有していることがある。 In the case body (4) described above, the entire constituent wall (6) may be integrally formed. Further, at least one of the side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9), the side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11), and the bottom wall (8) is different from the other. May be formed separately and joined to others. One side wall portion (11a) of the second side wall portion pair (11) is integrally with at least one side wall portion (9a) and / or the bottom wall portion (8) of the first side wall portion pair (9). When formed, the side wall (11a) formed integrally with at least one side wall (9a) and / or bottom wall (8) of the first side wall pair (9) is a complex (20). ) May have the total number of aluminum layers (26) in the composite material (21) and the number of main surface skin layers (24).
図示は省略したが、リチウムイオン二次電池(1)の電池ケース(2)におけるケース本体(4)の伝熱部と、リチウムイオン二次電池(1)に付与する冷熱を発する冷熱源、またはリチウムイオン二次電池(1)に付与する温熱を発する温熱源との間に、熱を伝える伝熱器が設けられるようになっている。そして、リチウムイオン二次電池(1)を冷却する場合、冷熱源から発せられる冷熱が、伝熱器を経てケース本体(4)の伝熱部に伝えられ、リチウムイオン二次電池(1)が冷却される。 Although not shown, the heat transfer part of the case body (4) in the battery case (2) of the lithium ion secondary battery (1) and the cold heat source that emits the cold heat applied to the lithium ion secondary battery (1), or A heat transfer device that transfers heat is provided between the lithium ion secondary battery (1) and the heat source that emits the heat applied to the lithium ion secondary battery (1). Then, when the lithium ion secondary battery (1) is cooled, the cold heat generated from the cold heat source is transmitted to the heat transfer part of the case body (4) via the heat transfer device, and the lithium ion secondary battery (1) is transferred. It is cooled.
また、寒冷地において、使用開始前にリチウムイオン二次電池(1)を適正温度まで加熱する必要がある場合には、温熱源から発せられる温熱が、伝熱器を経てケース本体(4)の伝熱部に伝えられ、リチウムイオン二次電池(1)が適正温度に加熱される。 In cold regions, when it is necessary to heat the lithium ion secondary battery (1) to an appropriate temperature before starting use, the heat generated from the heat source is transferred to the case body (4) via the heat transfer device. It is transmitted to the heat transfer section, and the lithium ion secondary battery (1) is heated to an appropriate temperature.
図４〜図８は、図１のリチウムイオン二次電池(1)に用いられる電池ケース(2)のケース本体の変形例を示す。 4 to 8 show a modified example of the case body of the battery case (2) used for the lithium ion secondary battery (1) of FIG.
図４に示すケース本体(30)の場合、網掛けが付されているように、側壁(7)および底壁(8)からなる構成壁(6)の全体が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(30)の側壁(7)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)の全体が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、第１側壁部対(9)の一方の側壁部(9a)、同他方の側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の一方の側壁部(11a)、同他方の側壁部(11a)、および底壁(8)のうちの少なくともいずれか１つが、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (30) shown in FIG. 4, the entire constituent wall (6) including the side wall (7) and the bottom wall (8) has aluminum and graphite particles as shaded. It consists of a complex (20). That is, both side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9) of the side wall portion (7) of the case body (30), both side wall portions (11a) and the bottom wall (8) of the second side wall portion pair (11). Is formed entirely by the complex (20) having the configuration shown in FIG. Then, one side wall portion (9a) of the first side wall portion pair (9), the other side wall portion (9a), one side wall portion (11a) of the second side wall portion pair (11), and the other side wall portion. At least one of (11a) and the bottom wall (8) is a heat transfer unit for transferring heat to the power generation element of the lithium ion secondary battery (1).
ケース本体(30)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。 In the case body (30), the entire constituent wall (6) may be integrally formed. Further, at least one of the side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9), the side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11), and the bottom wall (8) is different from the other. May be formed separately and joined to others.
図５に示すケース本体(35)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)の底壁(8)の少なくとも一部分のみが、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(35)の底壁(8)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、底壁(8)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (35) shown in FIG. 5, as shown by shading, at least a part of the bottom wall (8) of the constituent wall (6) is a complex (20) having aluminum and graphite particles. ) Consists of. That is, the portion of the bottom wall (8) of the case body (35) excluding the predetermined length portion of the end portion on both side wall portions (11a) side of the second side wall portion pair (11) has the configuration shown in FIG. It is formed by a complex (20) having. Then, at least a part of the part made of the complex (20) of the bottom wall (8) is a heat transfer part when heat is transferred to the power generation element of the lithium ion secondary battery (1).
ケース本体(35)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。 In the case body (35), the entire constituent wall (6) may be integrally formed. Further, at least one of the side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9), the side wall portions (11a) and the bottom wall portion (8) of the second side wall portion pair (11) is different from the other May be formed separately and joined to others.
図６に示すケース本体(40)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(40)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分と、底壁(8)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分とが、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されており、両側壁部(9a)における複合体(20)で形成された部分どうしが、底壁(8)における複合体(20)で形成された部分を介して連なっている。そして、構成壁(6)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (40) shown in FIG. 6, at least a part of the entire constituent wall (6) is composed of a complex (20) having aluminum and graphite particles, as shaded. That is, except for the predetermined length portion of the end portion of the case body (40) on both side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9) on both side wall portions (11a) side of the second side wall portion pair (11). A complex having a structure shown in FIG. 3 in which a portion of the bottom wall (8) excluding a predetermined length portion of an end portion on both side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11). It is formed by (20), and the portions formed by the complex (20) on both side wall portions (9a) are connected via the portions formed by the complex (20) on the bottom wall (8). There is. Then, at least a part of the part made of the complex (20) of the constituent wall (6) is a heat transfer part when heat is transferred to the power generation element of the lithium ion secondary battery (1).
ケース本体(40)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。 In the case body (40), the entire constituent wall (6) may be integrally formed. Further, at least one of the side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9), the side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11), and the bottom wall (8) is different from the other. May be formed separately and joined to others.
図７に示すケース本体(45)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(45)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分と、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)における第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分と、底壁(8)における４角の近傍を除いた部分とが、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されており、第１および第２側壁部対(9)(11)の両側壁部(9a)(11a)における複合体(20)で形成された部分どうしが、それぞれ底壁(8)における複合体(20)で形成された部分を介して連なっている。そして、構成壁(6)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (45) shown in FIG. 7, at least a part of the entire constituent wall (6) is composed of a complex (20) having aluminum and graphite particles, as shaded. That is, except for the predetermined length portion of the end portion of the case body (45) on both side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9) on both side wall portions (11a) side of the second side wall portion pair (11). The portion excluding the predetermined length portion of the end portion on both side wall portions (9a) side of the first side wall portion pair (9) in the side wall portion (11a) of the second side wall portion pair (11). The portion of the bottom wall (8) excluding the vicinity of the four corners is formed by the complex (20) having the configuration shown in FIG. The portions formed by the complex (20) on both side wall portions (9a) and (11a) are connected to each other via the portions formed by the complex (20) on the bottom wall (8). Then, at least a part of the part made of the complex (20) of the constituent wall (6) is a heat transfer part when heat is transferred to the power generation element of the lithium ion secondary battery.
ケース本体(45)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。 In the case body (45), the entire constituent wall (6) may be integrally formed. Further, at least one of the side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9), the side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11), and the bottom wall (8) is different from the other. May be formed separately and joined to others.
図８に示すケース本体(50)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)の側壁(7)の全体のみが、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(50)の側壁(7)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)および第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)の全体が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、第１側壁部対(9)の一方の側壁部(9a)、同他方の側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の一方の側壁部(11a)、および同他方の側壁部(11a)のうちの少なくともいずれか１つが、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (50) shown in FIG. 8, only the entire side wall (7) of the constituent wall (6) is formed from the complex (20) having aluminum and graphite particles, as shaded. Become. That is, the entire side wall portions (9a) of the first side wall portion pair (9) and the side wall portions (11a) of the second side wall portion pair (11) of the side wall portion (7) of the case body (50) are shown in FIG. It is formed by a complex (20) having the composition shown in. Then, one side wall portion (9a) of the first side wall portion pair (9), the other side wall portion (9a), one side wall portion (11a) of the second side wall portion pair (11), and the other side wall portion. At least one of the parts (11a) is a heat transfer part for transferring heat to the power generation element of the lithium ion secondary battery (1).
図５〜図８に示すケース本体(35)(40)(45)(50)において、構成壁(6)における複合体(20)で形成された部分を除いた部分は、アルミニウムによって形成されている。構成壁(6)におけるアルミニウムによって形成された部分が、複合体(20)によって形成された部分と一体となっている場合、構成壁(6)におけるアルミニウムによって形成された部分は、複合体(20)の複合材(21)におけるアルミニウム層(26)の数と、主面表皮層(24)の数を合計した数のアルミニウム層を有していることがある。 In the case bodies (35) (40) (45) (50) shown in FIGS. 5 to 8, the portion of the constituent wall (6) excluding the portion formed by the complex (20) is formed of aluminum. There is. If the aluminum-formed portion of the building wall (6) is integral with the aluminum-formed portion of the composite wall (20), the aluminum-formed portion of the building wall (6) is the composite (20). ) May have the total number of aluminum layers (26) in the composite material (21) and the number of main surface skin layers (24).
図９はこの発明による電池ケースを円筒形リチウムイオン二次電池に適用した場合の実施形態を示す。 FIG. 9 shows an embodiment when the battery case according to the present invention is applied to a cylindrical lithium ion secondary battery.
図示は省略したが、円筒形リチウムイオン二次電池(1)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状のケース本体(55)、およびケース本体(55)の上端部にレーザー溶接法などにより接合されてケース本体(55)の上端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材からなる円筒状電池ケースと、電池ケース内に収納された発電要素とよりなり、上端面に１対の端子が突出状に設けられている。 Although not shown, the cylindrical lithium-ion secondary battery (1) has a cylindrical case body (55) with an open upper end and a closed lower end, and a laser welding method on the upper end of the case body (55). A cylindrical battery case made of an aluminum closing member that is joined by such means to close the upper end opening of the case body (55), and a power generation element housed in the battery case, and a pair of terminals protrude from the upper end surface. It is provided in a shape.
図９に示すように、ケース本体(55)は円筒状であり、ケース本体(55)の側壁(57)および底壁(58)よりなる構成壁(56)の全体のうちの図９に網掛けが付されている少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(55)の上下両端が開口した円筒状の側壁(57)の全長のうちの一部のみが、全周にわたって図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、構成壁(56)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 As shown in FIG. 9, the case body (55) has a cylindrical shape, and the net in FIG. 9 of the entire constituent wall (56) including the side wall (57) and the bottom wall (58) of the case body (55). At least part of the hook consists of a complex (20) with aluminum and graphite particles. That is, only a part of the total length of the cylindrical side wall (57) in which the upper and lower ends of the case body (55) are open is formed by the complex (20) having the configuration shown in FIG. 3 over the entire circumference. .. Then, at least a part of the part made of the complex (20) of the constituent wall (56) is a heat transfer part when heat is transferred to the power generation element of the lithium ion secondary battery.
図１０および図１１は、円筒形リチウムイオン二次電池に用いられる電池ケースのケース本体の変形例を示す。 10 and 11 show a modified example of the case body of the battery case used for the cylindrical lithium ion secondary battery.
図１０に示すケース本体(60)の場合、網掛けが付されているように、ケース本体(60)の側壁(57)および底壁(58)よりなる構成壁(56)の全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(60)の構成壁(56)の側壁(57)における底壁(58)側の一部のみが、全周にわたって図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されるとともに、底壁(58)の全体が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されており、側壁(57)における複合体(20)によって形成された部分と、全体が複合体(20)によって形成された底壁(58)とが連なっている。そして、構成壁(56)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (60) shown in FIG. 10, as shown by shading, of the entire constituent wall (56) including the side wall (57) and the bottom wall (58) of the case body (60). At least a part is composed of a complex (20) having aluminum and graphite particles. That is, only a part of the side wall (57) of the case body (60) on the bottom wall (58) side is formed by the complex (20) having the configuration shown in FIG. 3 over the entire circumference. At the same time, the entire bottom wall (58) is formed by the complex (20) having the configuration shown in FIG. 3, and the portion formed by the complex (20) on the side wall (57) and the entire complex are formed. It is connected to the bottom wall (58) formed by (20). Then, at least a part of the part made of the complex (20) of the constituent wall (56) is a heat transfer part when heat is transferred to the power generation element of the lithium ion secondary battery.
図１１に示すケース本体(65)の場合、網掛けが付されているように、ケース本体(65)の側壁(57)および底壁(58)よりなる構成壁(56)の全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、構成壁(56)の底壁(58)の全体のみが、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、構成壁(56)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。 In the case of the case body (65) shown in FIG. 11, as shown by shading, of the entire constituent wall (56) including the side wall (57) and the bottom wall (58) of the case body (65). At least a part is composed of a complex (20) having aluminum and graphite particles. That is, only the entire bottom wall (58) of the constituent wall (56) is formed by the complex (20) having the configuration shown in FIG. Then, at least a part of the part made of the complex (20) of the constituent wall (56) is a heat transfer part when heat is transferred to the power generation element of the lithium ion secondary battery.
図９〜図１１に示すケース本体(55)(60)(65)において、構成壁(56)における複合体(20)で形成された部分を除いた部分は、アルミニウムによって形成されている。構成壁(56)におけるアルミニウムによって形成された部分が、複合体(20)によって形成された部分と一体となっている場合、構成壁(56)におけるアルミニウムによって形成された部分は、複合体(20)の複合材(21)におけるアルミニウム層(26)と、２つの主面表皮層(24)の数を合計した数のアルミニウム層を有していることがある。 In the case bodies (55) (60) (65) shown in FIGS. 9 to 11, the portion of the constituent wall (56) excluding the portion formed by the complex (20) is formed of aluminum. If the aluminum-formed portion of the building wall (56) is integral with the aluminum-formed portion of the composite wall (20), the aluminum-formed portion of the building wall (56) is the composite (20). ) In the composite material (21), it may have an aluminum layer (26) and a total number of aluminum layers (24).
この発明による電池ケースは、たとえばリチウムイオン二次電池に好適に用いられる。 The battery case according to the present invention is suitably used for, for example, a lithium ion secondary battery.
(2)：電池ケース
(4)(30)(35)(40)(45)(50)(55)(60)(65)：ケース本体
(6)(56)：構成壁
(7)(57)：側壁
(8)(58)：底壁
(9)：第１側壁部対
(9a)：側壁部
(11)：第２側壁部対
(11a)：側壁部
(20)：複合体
(21)：複合材
(22)：アルミニウムマトリックス
(23)：炭素粒子
(25)：炭素粒子分散層
(26)：アルミニウム層
(2): Battery case
(4) (30) (35) (40) (45) (50) (55) (60) (65): Case body
(6) (56): Constituent wall
(7) (57): Side wall
(8) (58): Bottom wall
(9): First side wall pair
(9a): Side wall
(11): Second side wall pair
(11a): Side wall
(20): Complex
(21): Composite material
(22): Aluminum matrix
(23): Carbon particles
(25): Carbon particle dispersion layer
(26): Aluminum layer
Claims (14)
ケース本体における側壁および底壁よりなる構成壁の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体からなる電池ケース。 In a battery case including a tubular case body having one end open and the other end closed, and a closing member that closes the opening of the case body.
A battery case made of a composite material including a composite material formed by combining aluminum and carbon particles, at least a part of the entire constituent wall consisting of a side wall and a bottom wall in the case body.
At least a part of the bottom wall of the constituent wall of the case body is formed by the complex, and the portion formed by the composite on the side wall of the constituent wall and the composite on the bottom wall of the constituent wall. The battery case according to claim 13, wherein the portion formed by the body is connected.
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