JP7187514B2 - ナノ複合コート層を有する電池コアモジュール - Google Patents

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Description

本発明は、電池コアモジュールに関し、特にナノ複合コート層を有する電池コアモジュールに関する。
周知の電池モジュールの外部には、水が電池モジュールの内部に浸透することを防ぐための外部防水構造が被覆されている。しかし、前記防水構造が破損して機能しないときには水が電池モジュール内部に浸透し、その内部の電池及び配線基板の短絡で電池グループが壊れ、さらに火事或いは爆発を起こすリスクがある。
したがって、電池モジュールの内部における素子の表面に絶縁性や防水性という機能を付与し、電池モジュールの安全性を向上するとともに、電池グループが酷い環境での使用寿命を延長できる、ナノ複合コート層を有する電池コアモジュールを提供する必要がある。
本発明は、絶縁性、防水性及び耐腐食性等の特性を持つナノ複合コート層を有する電池コアモジュールを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の電池及び少なくとも二つのバスを有する、少なくとも一つの電池グループと、少なくとも一つの配線基板と、を含み、前記電池の金属ロール体の表面には、第１の高分子防水コート層からなる第１のナノコート層が塗布されており、少なくとも二つの前記バスがそれぞれ複数の前記電池の両電極に設けられ、前記バスと各前記電池とが複数のリード線でつながることで、複数の前記電池が直列に連結され、複数の前記電池グループを有する場合、各前記バスの間に前記リード線でつながることで、各前記電池グループが並列に連結されており、前記バス及びそれに接続された複数の前記電池における外部に向かって露出した両電極には、いずれも第２の高分子コート層と前記第１の高分子コート層とをこの順番で塗布して形成される第２のナノコート層が塗布されており、前記配線基板には、複数の前記リード線で前記バスが接続され、前記配線基板に、第１の溶液と、第３の高分子コート層と、第２の高分子コート層と、第１の高分子コート層と、第２の溶液とをこの順番で塗布して形成される第３のナノコート層が塗布されており、複数の前記リード線が前記電池、前記バス及び前記配線基板にはんだ接合された箇所に、第３の高分子コート層と第１の高分子コート層とをこの順番で塗布して形成される第４のナノコート層が塗布されている、ナノ複合コート層を有する電池コアモジュールを開示している。
上記により、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュールにおける電池グループ、配線基板及びリード線がはんだ接合された箇所にナノ複合コート層が塗布されることにより、絶縁性、防水性及び耐腐食性をもたらす効果を達成できる。
図１は、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュールを示す斜視図である。 図２は、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュールにおける電池と、そのコート層とを示す模式図である。 図３は、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュールにおける配線基板と、そのコート層とを示す模式図である。 図４は、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュールにおいてリード線が電池とバスにはんだ接合されたことと、そのコート層とを示す模式図である。 図５は、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュールの組み立て方法を説明するためのフローチャートである。
本発明の技術の内容を詳しく説明するために、以下は、実施例を挙げて図式に合わせて本発明に関する構造の特徴と、達成できる目的及び効果とを説明する。
図１を参照する。本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュール１００は、少なくとも一つの電池グループ１と、少なくとも一つの配線基板２と、複数のリード線３とを含む。
図１と図２とを参照する。電池グループ１は、複数の電池１１と、少なくとも二つのバス１２と、を含み、電池１１の金属ロール体１０１の表面には、第１のナノコート層１１１が塗布されている。第１のナノコート層１１１は、ポリウレタン（ＰＵ）樹脂と、アルキド樹脂と、希釈剤と、二酸化チタン（ＴｉＯ２）とを混合して形成される第１の高分子防水コート層４１からなる。前記第１のナノコート層１１１は、絶縁性、防水性及び耐腐食性等の特性を持つ。その絶縁性という特性により、複数の電池１１が互いに並んでいる場合に、それぞれの電池１１の金属ロール体１０１同士が接触し合うことによる電池１１の短絡で電池グループ１が壊れることを防止できる。
具体的には、第１の高分子防水コート層４１におけるポリウレタン樹脂の含有量は、１８．３ｗｔ％～２８．３ｗｔ％の範囲である。また、アルキド樹脂の含有量は、５７．２ｗｔ％～６７．２ｗｔ％の範囲である。希釈剤の含有量は、９．２ｗｔ％～１９．２ｗｔ％の範囲である。二酸化チタンの粒子径は５ｎｍ～１００ｎｍであってその含有量は１．３ｗｔ％～２．３ｗｔ％の範囲である。
少なくとも二つのバス１２のそれぞれは複数の電池１１の両電極１０２に設けられ、また、各電池１１とバス１２とが複数のリード線３でつながり、これにより、複数の電池１１が直列に連結される。複数の電池グループ１を有する場合、それぞれのバス１２の間はリード線３でつながり、これにより、各電池グループ１が並列に連結される。バス１２と、それに接続された複数の電池１１における外部に露出した両電極１０２には、いずれも第２の高分子コート層４２と第１の高分子コート層４１とをこの順番で塗布して形成される第２のナノコート層１２１が塗布されている。第２の高分子コート層４２は、ポリウレタン（ＰＵ）樹脂、希釈剤及び二酸化チタンを混合して形成され、絶縁性、防水性及び耐腐食性等の特性を持つ。第２のナノコート層１２１は、バス１２の外表面と、それに接続された複数の電池１１における外部に向かって露出した両電極１０２とに絶縁性、防水性及び耐腐食性をもたらす機能がある。
具体的には、第２の高分子コート層４２におけるポリウレタン樹脂の含有量は、７３．５ｗｔ％～８３．５ｗｔ％の範囲である。希釈剤の含有量は、１４．５ｗｔ％～２５．５ｗｔ％の範囲である。二酸化チタンの粒子径は５ｎｍ～１００ｎｍであってその含有量は１．０ｗｔ％～２．０ｗｔ％の範囲である。
電池グループ１が水に浸入した場合、複数の電池１１の金属ロール体１０１に塗布されている第１のナノコート層１１１と、バス１２の外表面とそれに接続された複数の電池１１における外部に向かって露出した両電極１０２に塗布されている第２のナノコート層１２１は、いずれも防水性の機能を持つので、電池グループ１が水の中でも正常に使用できる。第１のナノコート層１１１と第２のナノコート層１２１とも、耐腐食性の機能を有し、たとえ電池グループ１における電池１１が破損して腐食性のある電池液が外部に漏れて周りの電池１１に付いた場合としても、第１のナノコート層１１１と第２のナノコート層１２１とが耐腐食性という特性を持つため、周りの電池１１が比較的に電池液に腐食されにくく、これにより、その周りにある電池１１を腐食から保護でき、さらに他の電池１１が壊れることを防止できる。
さらに、第１の高分子コート層４１と第２の高分子コート層４２との特性が同じであるが、第１の高分子コート層４１の流動性が第２の高分子コート層４２より高いので、第２の高分子コート層４２の黏度は、第１の高分子コート層４１より大きい。第２のナノコート層１２１を塗布する時には、まず電池１１の金属ロール体１０１の表面に付着させるように第２の高分子コート層４２を塗布する。材料の性質によって、塗布された第２の高分子コート層４２の縁部或いは表面には、複数のボイド、スリット及び他の構造が存在することがある。この場合、流動性がより高い第１の高分子コート層４１を第２の高分子コート層４２に塗布することによって第２の高分子コート層４２と互いに浸透でき、且つ第１の高分子コート層４１と第２の高分子コート層４２とが二つの層に分離しない可能性もある。これにより、第２のナノコート層１２１で、塗布されたところを完全に被覆できる。
図３を参照する。配線基板２には、複数のリード線３を介してバス１２が接続されている。配線基板２には、第１の溶液と、第３の高分子コート層４３と、第２の高分子コート層４２と、第１の高分子コート層４１と、第２の溶液とをこの順番で塗布して形成される第３のナノコート層２１が塗布されている。第１の溶液は、粒子径が５ｎｍ～１００ｎｍである金属酸化物のナノ粒子を含み、第２の溶液は、粒子径が０．１ｎｍ～１０ｎｍであるシリカ（ＳｉＯ２）のナノ粒子を含む。第１の溶液における金属酸化物のナノ粒子は純水に分散し、その含有量は０．４ｗｔ％～０．８ｗｔ％の範囲である。第２の溶液におけるシリカナノ粒子は、イソプロパノール（９８．５～９９．５ｗｔ％）に分散し、その含有量は０．５ｗｔ％～１．５ｗｔ％の範囲である。
配線基板２における素子にある先端、縁部又はその他のより薄い箇所２０１では、接触面積が小さいので、第１の高分子コート層４１と第２の高分子コート層４２とが付着しにくく、この場合、予め点塗りによってポリウレタン樹脂と、シリカナノ粒子とを混合して形成される第３の高分子コート層４３を塗布する。第３の高分子コート層４３を第１の高分子コート層４１と第２の高分子コート層４２と比較すると、同様に絶縁性、防水性及び耐腐食性という特性を持つが、第３の高分子コート層４３の黏度は、第２の高分子コート層４２より高い。第１の溶液を配線基板２に塗布した後、配線基板２における素子にある先端、縁部又はその他のより薄い箇所２０１に、まず黏度が高い第３の高分子コート層４３を塗布してから、第２の高分子コート層４２と、第１の高分子コート層４１と、第２の溶液とをこの順番で塗布する。
具体的には、第３の高分子コート層４３におけるポリウレタン樹脂の含有量は、８４．０ｗｔ％～９４．０ｗｔ％の範囲である。シリカの粒子径が０．１ｎｍ～１０ｎｍであってその含有量は１．０ｗｔ％～２．０ｗｔ％の範囲である。
図４を参照する。複数のリード線３が電池１１、バス１２及び配線基板２にはんだ接合されたことにより、電池グループ１と配線基板２がつながる。リード線３が電池１１、バス１２及び配線基板２にはんだ接合された箇所には、第３の高分子コート層４３と、第１の高分子コート層４１とをこの順番で塗布して形成される第４のナノコート層３１が塗布されている。第４のナノコート層３１は、絶縁性、防水性及び耐腐食性などの特性を持つ。
図５を参照する。本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュール１００は、以下のステップに従ってコート層の塗布及び設置を行う。
ステップＳ５０１：各電池１１の金属ロール体１０１に第１の高分子コート層４１を塗布する。
ステップＳ５０２：複数の電池１１を並んで少なくとも一つの電池グループ１を形成する。
ステップＳ５０３：バス１２を各電池グループ１において複数の電池１１の両電極１０２に設置し、この段階で、バス１２と電池１１の両電極１０２とは接触していない。
ステップＳ５０４：複数のリード線３を複数の電池１１とバス１２とにはんだ接合する。ここで、超音波はんだ接合装置で複数のリード線３を複数の電池１１及びバス１２にはんだ接合することによって電池グループ１におけるすべての電池１１を直列に連結する。そして、複数の電池グループ１を有する場合、バス１２の間がリード線３でつながることによって複数のバスを並列に連結する。
ステップＳ５０５：電池グループ１の上側と下側とに第２のナノコート層１２１を塗布する。このステップで、バス１２とそれに接続された複数の電池１１における外部に向かって露出した両電極１０２には、いずれも第２のナノコート層１２１を塗布する。
ステップＳ５０１を行うとともに、配線基板２をテストするためのステップＳ６０１を行う。このステップで、配線基板２における各素子の作動状況を確認する。正常に作動する場合、次のステップに進む。
ステップＳ６０２：配線基板２に第３のナノコート層２１を塗布する。
ステップＳ５０４とステップＳ６０２とを行った後、配線基板２と電池グループ１のバス１２とをリード線３でつなぐステップＳ７０１を行う。これにより、リード線３で電池グループ１と配線基板２とを連通して電池グループ１から電力を配線基板２に伝送し、その電力を配線基板２の使用に供する。
ステップＳ７０２：充電テストと放電テストとをする。このステップで、電池グループ１の充電及び放電の機能をテストする。
ステップＳ７０３：はんだ接合された箇所に第４のナノコート層３１を塗布する。このステップで、リード線３がバス１２及び配線基板２にはんだ接合された箇所に第４のナノコート層３１を塗布する。ここまで、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュール１００が完成した。
上記により、本発明に係るナノ複合コート層を有する電池コアモジュール１００における電池グループ１、配線基板２及びリード線３がはんだ接合された箇所にナノ複合コート層を塗布することによって、絶縁性、防水性及び耐腐食性などの効果をもたらす。
１００：ナノ複合コート層を有する電池コアモジュール
１：電池グループ
１１：電池
１０１：金属ロール体
１０２：両電極
１１１：第１のナノコート層
１２：バス
１２１：第２のナノコート層
２：配線基板
２０１：素子にある先端、縁部又はその他のより薄い箇所
２１：第３のナノコート層
３：リード線
３１：第４のナノコート層
４１：第１の高分子コート層
４２：第２の高分子コート層
４３：第３の高分子コート層
Ｓ５０１～Ｓ５０５：ステップ
Ｓ６０１～Ｓ６０２：ステップ
Ｓ７０１～Ｓ７０３：ステップ

Claims (2)

  1. 複数の電池及び少なくとも二つのバスを有する、少なくとも一つの電池グループと、少なくとも一つの配線基板と、を含み、前記電池の金属ロール体の表面には、第１の高分子コート層からなる第１のナノコート層が塗布されており、少なくとも二つの前記バスがそれぞれ複数の前記電池の両電極に設けられ、前記バスと各前記電池とが複数のリード線でつながることで、複数の前記電池が直列に連結され、複数の前記電池グループを有する場合、各前記バスの間に前記リード線でつながることで、各前記電池グループが並列に連結されており、前記バス及びそれに接続された複数の前記電池における外部に向かって露出した両電極には、いずれも第２の高分子コート層と前記第１の高分子コート層とをこの順番で塗布して形成される第２のナノコート層が塗布されており、前記配線基板には、複数の前記リード線で前記バスが接続され、前記配線基板に、第１の溶液と、第３の高分子コート層と、第２の高分子コート層と、第１の高分子コート層と、第２の溶液とをこの順番で塗布して形成される第３のナノコート層が塗布されており、複数の前記リード線が前記電池、前記バス及び前記配線基板にはんだ接合された箇所に、第３の高分子コート層と第１の高分子コート層とをこの順番で塗布して形成される第４のナノコート層が塗布されている、ナノ複合コート層を有し、第１の高分子コート層は、含有量が１８．３ｗｔ％～２８．３ｗｔ％の範囲であるポリウレタン樹脂と、含有量が５７．２ｗｔ％～６７．２ｗｔ％の範囲であるアルキド樹脂と、含有量が９．２ｗｔ％～１９．２ｗｔ％の範囲である希釈剤と、含有量が１．３ｗｔ％～２．３ｗｔ％の範囲である二酸化チタンとを混合して形成され、二酸化チタンの粒子径が５ｎｍ～１００ｎｍであり、
    第２の高分子コート層は、含有量が７３．５ｗｔ％～８３．５ｗｔ％の範囲であるポリウレタン樹脂と、含有量が１４．５ｗｔ％～２５．５ｗｔ％の範囲である希釈剤と、含有量が１．０ｗｔ％～２．０ｗｔ％の範囲である二酸化チタンとを混合して形成され、二酸化チタンの粒子径が５ｎｍ～１００ｎｍであり、
    第３の高分子コート層は、含有量が８４．０ｗｔ％～９４．０ｗｔ％の範囲であるポリウレタン樹脂と、含有量が１．０ｗｔ％～２．０ｗｔ％の範囲であるシリカとを混合して形成され、シリカの粒子径が０．１ｎｍ～１０ｎｍであり、
    第１の溶液は、含有量が０．４ｗｔ％～０．８ｗｔ％の範囲である金属酸化物のナノ粒子と、純水を含み、金属酸化物のナノ粒子の粒子径が５ｎｍ～１００ｎｍであり、第２の溶液は、含有量が０．５ｗｔ％～１．５ｗｔ％の範囲であるシリカと、含有量が９８．５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％の範囲であるイソプロパノールを含み、シリカの粒子径が０．１ｎｍ～１０ｎｍである電池コアモジュール。
  2. 前記配線基板における素子にある先端、縁部又はその他のより薄い箇所には、第１の溶液を塗布した後で、かつ第２の高分子コート層を塗布する前に、さらに第３の高分子コート層を塗布する、請求項１に記載のナノ複合コート層を有する電池コアモジュール。
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