JPH0670157U - 有機電解液二次電池の組電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電池からの放熱が大きく、充放電時に温度上昇
が少なく高温においても安全に使用でき、しかもスペ−
ス効率がよくエネルギ−密度の高い有機電解液二次電池
を提供する。 【構成】金属製容器を用いた素電池を隙間をおいて配置
されている。容器の側面には隣り合う容器と結合するた
めの３個所以上の機械的結合部を有する。その結合部の
うち１個所以上は容器外壁を貫通させた導電部である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電気自動車用電池などの高電圧で高エネルギ−密度・高出力密度を要 する有機電解液二次電池の組電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の有機電解液二次電池は１０Ａｈ以下の素電池で、組電池は素電池の端子 （電池容器が一方の端子を兼ねる場合が多い）同志をリ−ド線で接続していた。 また、電池容器は金属製の円筒形が大部分であった。プラスチック製のモノブロ ック電槽で隔壁貫通接続の提案もある。また、組電池は素電池を絶縁材を介して 熱収縮フィルムまたはバンドで結合・固定する方式であった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は５０Ａｈ以上の電池で充放電時に温度上昇の少ない有機電解液二次電 池組電池を可能にするものである。有機電解液二次電池は高エネルギ−密度であ るので、大型にすると単位体積からの発熱が多く電池中心部なら容器外壁までの 距離も長くなる。したがって、放熱しにくく、電池温度が上昇しやすいので、高 温での使用で安全でなく、電池が劣化しやすい欠点があった。

【０００４】 プラスチック製モノブロック電槽ではこの傾向が顕著であり、さらにプラスチ ックを透過して水蒸気の侵入・有機溶媒の逸散もあるという欠点もあった。

【０００５】 金属製円筒形の大型素電池を熱収縮フィルムまたはバンドで固定するのは、電 池容器同志の接触面が限られ困難であり、衝撃・振動に耐えられず、スペ−ス効 率も悪くなる欠点があった。

【０００６】 電気自動車などでは１００Ｖあるいは２００Ｖといった高電圧の組電池を必要 とするが、素電池の端子同志を電気的に接続すると接続部の質量が増加し、かつ 組電池の内部抵抗が増加する問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の有機電解液二次電池の組電池は角型、長円筒形または楕円筒形の金属 製容器からなる素電池を隙間をおいて配置し、容器側面に３個所以上に機械的結 合部をもち、このうち１個所以上は容器外壁を貫通させた導電部とした。

【０００８】

【作用】

素電池からの放熱は電池容器の表面積が大きいほど、また容器材質の熱伝導率 が大きいほど大きくなる。角型素電池の場合、金属製で薄い容器が放熱が大きく なる。金属の熱伝導率はプラスチックより大きく、アルミニウムで２３５Ｗ（ｍ ・Ｋ）^-1、鋼で５０Ｗ（ｍ・Ｋ）^-1、ニッケルで９４Ｗ（ｍ・Ｋ）^-1、銅で４０ ３Ｗ（ｍ・Ｋ）^-1、ステンレス鋼で２５Ｗ（ｍ・Ｋ）^-1、ポリプロピレンで０． ２Ｗ（ｍ・Ｋ）^-1である。

【０００９】 前記４Ｖ、１００Ａｈの電池を１時間率で放電し、放熱がないものとすると、 １８０ｋＪの発熱があり電池内温度は９０℃上昇する。この４Ｖ、１００Ａｈの 素電池が前記寸法で１ｍｍの肉厚のステンレス鋼の容器からできているものとし 、温度差を１℃とすると、１時間あたり７８０ｋＪの熱伝導量となる。大気中へ の伝熱では、容器に接する極めて薄い空気境膜が存在し、この境膜内では対流が おこらず伝熱抵抗となり、境膜の厚さが対流伝熱の難昜に関係する。素電池の放 熱をよくするためには素電池間でよく対流が起こるように１ｍｍ以上の隙間をあ け、空気を強制流動させるのもよい。

【００１０】 素電池間の電気的接続を容器側面の外壁貫通導電にすると導電パスが４分の１ になり、導電部の抵抗が大幅に低減される。

【００１１】 素電池同志を３個所以上で結合・固定すると大きな振動・衝撃に耐える構造と なる。

【００１２】 ４Ｖ，１００Ａｈの角型素電池の場合、大きさは一例として高さ１８０ｍｍ、 幅１５０ｍｍ、長さ５０ｍｍとなる。組電池に配置する素電池間の隙間は１〜６ ｍｍが好ましい。１ｍｍ以下になると電池からの放熱が少なくなり、６ｍｍ以上 になるとスペ−ス効率が悪くなるばかりでなく導電部の抵抗も大きくなる。素電 池の機械的結合部は４個所で固定するのが望ましいが３個所でもよい。

【００１３】 結合個所は相互に離れた位置で、下部２個所は機械的結合部に、上部２個所は 電気的導電部にするのがよい。もちろん、下部２個所は機械的結合部に、上部１ 個所は電気的導電部に他の上部１個所を機械的結合部にしてもよい。電気的導電 接続は極板群のすぐ上部で電池容器の側面で容器外壁を貫通させて行う。導電部 は機械的結合の能力のある構造である。

【００１４】 機械的結合は、接着剤による方法、溶接による方法、ボルト・ナットによる締 結方法などがあり、電気的接続は機械的結合を兼ねるもので素電池容器側面外壁 から絶縁材を介して気密である導電部を取り出しこれを溶接する方法、導電接着 剤で接着する方法、ボルト・ナットで締結する方法などがある。

【００１５】

【実施例】

本考案の実施例を図面を用いて説明する。図１は本考案の一実施例の貫通導電 部の断面図、図２は本考案の一実施例の機械的結合部の断面部、図３は本考案の 一実施例の組電池の説明図である。

【００１６】 図中１は角型素電池であり、２は貫通導電部で、３は機械的結合部である。４ は導電部でアルミニウム同志でもよいし、片側の素電池の導電部をアルミニウム に、他の片側の素電池の導電部をステンレス鋼にといったようにいろいろな他の 金属にかえてもよい。５は導電部同志を抵抗溶接により溶接した溶接面である。 ６は電池容器７と貫通導電部とを絶縁する絶縁材であり、ポリプロピレンからな る。８は機械的結合部と電池容器とを抵抗溶接により溶接した溶接面で、機械的 結合部と電池容器とはアルミニウム、ステンレス鋼あるいはニッケルメッキ鋼な どの金属である。機械的結合部は金属あるいは絶縁材を使用しエポキシ樹脂など で接着してもよい。９は素電池間の隙間であり、本実施例では３ｍｍとした。機 械的結合部は素電池側面下部に２個所、側面上部に１個所設け、貫通導電部は素 電池側面上部に１個所設けている。

【００１７】 １０は極板群で、正極のＬｉ_x Ｃｏ_y Ｎｉ_1-y Ｏ₂ 、負極の炭素材料およびセ パレ−タの多孔ポリプロピレンからなり、極板群は底絶縁板１１とセパレ−タと で電池容器と絶縁している。１２は有機電解液で、有機溶媒のプロピレンカ−ボ ネ−トと溶質のＬｉＣｌＯ₄ からなる。１３は極板群と貫通導電部とを接続する リ−ド板であり、１４は端子である。１５は５個の角型素電池を直列に接続した ２０Ｖ、１００Ａｈの組電池である。

【００１８】 なお、上記実施例では組電池を構成する素電池として角型素電池を用いたが、 本考案は図４に示したような長円筒形の素電池１６や楕円筒形の素電池を用いる こともできる。

【００１９】

【考案の効果】

本考案は素電池の電池容器に熱伝導率の大きい金属を使用し、素電池間には隙 間をおいて配置しているので電池からの放熱が大きく、充放電時に温度上昇が少 なく高温においても安全に使用できる有機電解液二次電池の組電池である。角型 、長円筒形または楕円筒形の素電池を小さな隙間をおいて配置した組電池である ので、スペ−ス効率がよいエネルギ−密度の高い有機電解液二次電池を提供する ことができる。素電池同志を３個所以上で機械的に結合しているので丈夫な組電 池になる。電池容器外壁を貫通させた導電部であるので組電池の内部抵抗は小さ く、高出力密度の有機電解液二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す貫通導電部の断面図。

【図２】本考案の一実施例を示す機械的結合部の断面
部。

【図３】本考案の一実施例を示す組電池の説明図。

【図４】本考案に用いることのできる長円筒形素電池の
一例を示した図。

【符号の説明】

１ 角型素電池 ２ 貫通導電部 ３ 機械的結合部 ９ 隙間 １５ 組電池 １６ 長円筒形素電池

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製容器を用いた素電池を隙間をおいて
   配置した有機電解液二次電池の組電池であって、 該容器の側面には隣り合う容器と結合するための３個所
   以上の機械的結合部を有し、該結合部のうち１個所以上
   は容器外壁を貫通させた導電部であることを特徴とする
   有機電解液二次電池の組電池。
2. 【請求項２】素電池容器の形状が角型、長円筒形または
   楕円筒形である請求項１記載の有機電解液二次電池の組
   電池。