JPH10154494A - パック電池 - Google Patents
パック電池Info
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- JPH10154494A JPH10154494A JP8314059A JP31405996A JPH10154494A JP H10154494 A JPH10154494 A JP H10154494A JP 8314059 A JP8314059 A JP 8314059A JP 31405996 A JP31405996 A JP 31405996A JP H10154494 A JPH10154494 A JP H10154494A
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- battery
- battery pack
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】個々の単電池１の温度差を小さくすることによ
って、サイクル寿命性能の向上したパック電池を提供す
る。 【解決手段】複数個の単電池１がその側面の一部を容器
３から露出するように収納されたパック電池において、
その容器３材質より熱伝導率の大きい部材を全ての単電
池１側面に接触させる。
って、サイクル寿命性能の向上したパック電池を提供す
る。 【解決手段】複数個の単電池１がその側面の一部を容器
３から露出するように収納されたパック電池において、
その容器３材質より熱伝導率の大きい部材を全ての単電
池１側面に接触させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−カドミ
ウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池等
の二次電池を複数個収納したパック電池の改良に関する
ものである。
ウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池等
の二次電池を複数個収納したパック電池の改良に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ノート型パソコン、ワープロ等の
情報機器や携帯電話等の移動通信機器、ビデオカメラ、
液晶テレビ等のＡＶ機器の需要が急増している。その電
源としてニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電
池、リチウムイオン電池等の密閉式小形二次電池が多く
使用されており、その中でもリチウムイオン二次電池は
高電圧、高エネルギー密度、軽量といった特性が活かさ
れ、多種多様な分野で盛んに採用されている。このよう
な機器の電源として使用される電池は、多くの場合複数
個の単セル電池を直列あるいは並列接続してなるパック
電池で使用される。
情報機器や携帯電話等の移動通信機器、ビデオカメラ、
液晶テレビ等のＡＶ機器の需要が急増している。その電
源としてニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電
池、リチウムイオン電池等の密閉式小形二次電池が多く
使用されており、その中でもリチウムイオン二次電池は
高電圧、高エネルギー密度、軽量といった特性が活かさ
れ、多種多様な分野で盛んに採用されている。このよう
な機器の電源として使用される電池は、多くの場合複数
個の単セル電池を直列あるいは並列接続してなるパック
電池で使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パック電池は１つの容
器に複数個の単電池が隣接するように設置され、密閉さ
れているため、電池充放電時のジュール熱による熱がこ
もってしまう。また機器作動によってパック電池の周囲
温度が著しく高まる場合がある。このようにパック電池
の温度は充放電電流の大小、使用機器の使用状態等によ
って大きく変化する。また、ノート型パソコン等のよう
にパック電池の占有体積が大きい機器ではパック電池内
の個々の単電池温度差が大きくなる。そこで単電池側面
を外部に一部露出するような構造にした容器を用いるこ
とで、同体積内に収納できる単セル電池の外径を大きく
でき、その結果パック電池の体積エネルギー密度を向上
させることができる上に、単電池の熱のこもりをも解消
できる。しかしながらこの構造ではパック電池内の個々
の単電池温度差を小さくすることはできない。一般に電
池は温度によって充放電特性が変化するため、パック電
池内の個々の単電池温度差が大きくなると、それに収納
した単電池の性能のばらつきが大きくなり、その結果、
最も性能低下した単電池がパック電池全体の性能を支配
してしまう。その傾向はリチウム二次電池に代表される
非水電解質二次電池に顕著に現れる。その理由は非水電
解質二次電池は、電解質が水溶液系であるニッケル−カ
ドミウム電池、ニッケル−水素電池、鉛蓄電池等に比し
て過充電、過放電により電池が劣化する度合いが大きい
ためである。本発明の目的は、個々の単電池の温度差を
小さくすることによって、サイクル寿命性能の向上した
パック電池を提供することである。
器に複数個の単電池が隣接するように設置され、密閉さ
れているため、電池充放電時のジュール熱による熱がこ
もってしまう。また機器作動によってパック電池の周囲
温度が著しく高まる場合がある。このようにパック電池
の温度は充放電電流の大小、使用機器の使用状態等によ
って大きく変化する。また、ノート型パソコン等のよう
にパック電池の占有体積が大きい機器ではパック電池内
の個々の単電池温度差が大きくなる。そこで単電池側面
を外部に一部露出するような構造にした容器を用いるこ
とで、同体積内に収納できる単セル電池の外径を大きく
でき、その結果パック電池の体積エネルギー密度を向上
させることができる上に、単電池の熱のこもりをも解消
できる。しかしながらこの構造ではパック電池内の個々
の単電池温度差を小さくすることはできない。一般に電
池は温度によって充放電特性が変化するため、パック電
池内の個々の単電池温度差が大きくなると、それに収納
した単電池の性能のばらつきが大きくなり、その結果、
最も性能低下した単電池がパック電池全体の性能を支配
してしまう。その傾向はリチウム二次電池に代表される
非水電解質二次電池に顕著に現れる。その理由は非水電
解質二次電池は、電解質が水溶液系であるニッケル−カ
ドミウム電池、ニッケル−水素電池、鉛蓄電池等に比し
て過充電、過放電により電池が劣化する度合いが大きい
ためである。本発明の目的は、個々の単電池の温度差を
小さくすることによって、サイクル寿命性能の向上した
パック電池を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の複数個の単電池１が容器３に収納され、各
単電池１の側面の一部が容器３から露出するように収納
されたパック電池は、単電池１の露出部に容器３材質よ
り熱伝導率が大きい材料からなる部材が接触しているこ
とを特徴とする。通常、パック電池に用いられる容器３
材質は樹脂であり、それは熱伝導率が良好でない。その
ため容器３による単電池１の放熱効果は期待できない。
そこで容器３外面に露出した電池側面に熱伝導率の大き
い部材、例えば金属板または蒸着・メッキ等で表面に金
属層を設けた樹脂フィルムを当てることによって、パッ
ク電池内の単電池１の温度上昇を小さくできる。また熱
伝導率の大きい部材がパック電池内の全ての単電池に接
触することにより個々の単電池温度差を小さくできる。
従って単電池の電池特性のばらつきを抑えることがで
き、サイクル寿命性能が向上する。
に、本発明の複数個の単電池１が容器３に収納され、各
単電池１の側面の一部が容器３から露出するように収納
されたパック電池は、単電池１の露出部に容器３材質よ
り熱伝導率が大きい材料からなる部材が接触しているこ
とを特徴とする。通常、パック電池に用いられる容器３
材質は樹脂であり、それは熱伝導率が良好でない。その
ため容器３による単電池１の放熱効果は期待できない。
そこで容器３外面に露出した電池側面に熱伝導率の大き
い部材、例えば金属板または蒸着・メッキ等で表面に金
属層を設けた樹脂フィルムを当てることによって、パッ
ク電池内の単電池１の温度上昇を小さくできる。また熱
伝導率の大きい部材がパック電池内の全ての単電池に接
触することにより個々の単電池温度差を小さくできる。
従って単電池の電池特性のばらつきを抑えることがで
き、サイクル寿命性能が向上する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を単電
池に円筒形のリチウム二次電池を用いたパック電池を例
に述べる。まず、単電池の作製法を述べる。正極板には
厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にリチウムコバル
ト複合酸化物を主体としたペースト状の溶液を塗布し、
乾燥・圧延した後、幅５４ｍｍに切断したものを用い
た。また負極板には厚さ１０μｍの銅箔の両面に炭素材
を主体としたペースト状の溶液を塗布し、乾燥・圧延し
た後、幅５６ｍｍに切断したものを用いた。これらの正
極板と負極板とを厚さ２５μｍ幅５８ｍｍのポリエチレ
ン微多孔膜からなるセパレータを介して捲回し、渦巻電
極を作製した。この渦巻電極を缶に挿入し、予め負極集
電体に溶着させたタブ端子を缶底に溶着する。次に炭酸
プロピレンと炭酸ジメチルを体積比で３０：７０に混合
した溶媒にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させ
た電解液を５ｍｌ注入した後、絶縁性のガスケットを介
して予め正極集電体に溶着させた正極タブ端子を正極キ
ャップに溶着し、缶上部に配置させ、缶上部をかしめて
電池を密閉した。
池に円筒形のリチウム二次電池を用いたパック電池を例
に述べる。まず、単電池の作製法を述べる。正極板には
厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にリチウムコバル
ト複合酸化物を主体としたペースト状の溶液を塗布し、
乾燥・圧延した後、幅５４ｍｍに切断したものを用い
た。また負極板には厚さ１０μｍの銅箔の両面に炭素材
を主体としたペースト状の溶液を塗布し、乾燥・圧延し
た後、幅５６ｍｍに切断したものを用いた。これらの正
極板と負極板とを厚さ２５μｍ幅５８ｍｍのポリエチレ
ン微多孔膜からなるセパレータを介して捲回し、渦巻電
極を作製した。この渦巻電極を缶に挿入し、予め負極集
電体に溶着させたタブ端子を缶底に溶着する。次に炭酸
プロピレンと炭酸ジメチルを体積比で３０：７０に混合
した溶媒にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させ
た電解液を５ｍｌ注入した後、絶縁性のガスケットを介
して予め正極集電体に溶着させた正極タブ端子を正極キ
ャップに溶着し、缶上部に配置させ、缶上部をかしめて
電池を密閉した。
【０００６】次に上記単電池を用いた電池パックの作製
法を述べる。上記のように作製した単電池を２並列３直
列に接続し、単電池側面の一部が露出するような形状に
成形したポリカーボネイト樹脂製の容器に収納した。こ
の容器は、収納する単電池の数だけ底面にスリットを形
成してあり、このスリットに合わせて単電池を収納する
ことにより、単電池側面の一部を底面から露出させる。
また、容器の蓋にも同様にスリットを形成して、蓋を被
せたときに単電池側面の一部を露出させる。その後、図
１に示すように、露出した単電池１側面の形状に沿う形
状の溝を加工したアルミニウム板４を、単電池１側面に
当てて２８００ｍＡｈ−１０．８Ｖのパック電池を得
た。
法を述べる。上記のように作製した単電池を２並列３直
列に接続し、単電池側面の一部が露出するような形状に
成形したポリカーボネイト樹脂製の容器に収納した。こ
の容器は、収納する単電池の数だけ底面にスリットを形
成してあり、このスリットに合わせて単電池を収納する
ことにより、単電池側面の一部を底面から露出させる。
また、容器の蓋にも同様にスリットを形成して、蓋を被
せたときに単電池側面の一部を露出させる。その後、図
１に示すように、露出した単電池１側面の形状に沿う形
状の溝を加工したアルミニウム板４を、単電池１側面に
当てて２８００ｍＡｈ−１０．８Ｖのパック電池を得
た。
【０００７】
【実施例】本発明の効果を確認するために、アルミニウ
ム板４を当てない以外は上記発明の実施の形態で述べた
パック電池（実施例）と同条件で作製したパック電池
（比較例）を作製し、比較検討した。充放電時の温度変
化を測定するために、パック電池を構成する６個の単電
池側面にそれぞれ２箇所ずつ熱電対をテープで固定し、
表１に示した各条件下にパック電池を放置して充放電を
行い、各単電池の温度変化及びパック電池内の個々の単
電池温度差を測定した。２８００ｍＡ（１ＣｍＡに相
当）の電流で放電終止電圧７．５Ｖに至るまで放電し、
その後設定電圧１２．６Ｖ、制限電流２８００ｍＡ（１
ＣｍＡ）で２．５時間定電圧充電を行って、単電池の充
放電時の最高温度及び最大温度差を測定した結果を表１
に示す。尚、表中のパック電池設置条件で、「部分加熱
温度」と表示した項目は、パック電池を構成する個々の
単電池に温度差をつけてから充放電を行う試験の条件を
示したものである。パック電池を構成する個々の単電池
に温度差を与える方法は、パック電池の一部に温度設定
のできるヒータを巻き付け、加温するものである。表中
の部分加熱温度は、１時間静置状態で加温した後の温度
差を示しており、この状態から充放電を開始する。
ム板４を当てない以外は上記発明の実施の形態で述べた
パック電池（実施例）と同条件で作製したパック電池
（比較例）を作製し、比較検討した。充放電時の温度変
化を測定するために、パック電池を構成する６個の単電
池側面にそれぞれ２箇所ずつ熱電対をテープで固定し、
表１に示した各条件下にパック電池を放置して充放電を
行い、各単電池の温度変化及びパック電池内の個々の単
電池温度差を測定した。２８００ｍＡ（１ＣｍＡに相
当）の電流で放電終止電圧７．５Ｖに至るまで放電し、
その後設定電圧１２．６Ｖ、制限電流２８００ｍＡ（１
ＣｍＡ）で２．５時間定電圧充電を行って、単電池の充
放電時の最高温度及び最大温度差を測定した結果を表１
に示す。尚、表中のパック電池設置条件で、「部分加熱
温度」と表示した項目は、パック電池を構成する個々の
単電池に温度差をつけてから充放電を行う試験の条件を
示したものである。パック電池を構成する個々の単電池
に温度差を与える方法は、パック電池の一部に温度設定
のできるヒータを巻き付け、加温するものである。表中
の部分加熱温度は、１時間静置状態で加温した後の温度
差を示しており、この状態から充放電を開始する。
【０００８】
【表１】
【０００９】表１に示すように実施例のパック電池は、
どの条件下においても電池最高温度が低く、またパック
電池内温度分布も小さい。単電池側面の一部が熱伝導率
の大きいアルミニウム板と接触することで効率良く放熱
されていることがわかる。パック電池を構成する個々の
単電池に温度差を与えた条件で開始した充放電でも、実
施例は比較例よりパック電池内の単電池温度差が小さ
い。
どの条件下においても電池最高温度が低く、またパック
電池内温度分布も小さい。単電池側面の一部が熱伝導率
の大きいアルミニウム板と接触することで効率良く放熱
されていることがわかる。パック電池を構成する個々の
単電池に温度差を与えた条件で開始した充放電でも、実
施例は比較例よりパック電池内の単電池温度差が小さ
い。
【００１０】次に小形機器に組み込まれたパック電池を
想定して、つまりパック電池内の電池が外部から暖めら
れた場合を想定して、パック電池の一部にヒータを巻き
付けパック電池自体に初期１０℃の温度差を与えた状態
でサイクル寿命試験を行った。充放電条件は周囲温度２
５℃、放電は放電電流５６０ｍＡ０．２ＣｍＡ）、放電
終止電圧７．５Ｖで、充電は設定電圧１２．６Ｖ、制限
電流２８００ｍＡ（１ＣｍＡ）、充電時間２．５時間の
定電流定電圧充電で、充電後３０分間休止を１サイクル
とした。寿命判定は、放電容量が初期容量の７０％以下
に至った時とした。サイクル寿命試験の結果、図２に示
すように実施例のパック電池は５００サイクル後も初期
容量の約８０％あり、容量の推移も安定している。しか
しながら比較例のパック電池は２００サイクル経過後か
ら容量低下が見られ、２５０サイクルには寿命に至って
いる。これはパック電池内の温度ばらつきによって単電
池の容量ばらつきが大きくなり、容量の小さい電池に集
中して負荷が加わり、早期寿命に至ったと考えられる。
従って、パック電池内の温度分布を抑えることは、機器
作動時の負荷を均一にすることとなり、その結果サイク
ル寿命が向上する。
想定して、つまりパック電池内の電池が外部から暖めら
れた場合を想定して、パック電池の一部にヒータを巻き
付けパック電池自体に初期１０℃の温度差を与えた状態
でサイクル寿命試験を行った。充放電条件は周囲温度２
５℃、放電は放電電流５６０ｍＡ０．２ＣｍＡ）、放電
終止電圧７．５Ｖで、充電は設定電圧１２．６Ｖ、制限
電流２８００ｍＡ（１ＣｍＡ）、充電時間２．５時間の
定電流定電圧充電で、充電後３０分間休止を１サイクル
とした。寿命判定は、放電容量が初期容量の７０％以下
に至った時とした。サイクル寿命試験の結果、図２に示
すように実施例のパック電池は５００サイクル後も初期
容量の約８０％あり、容量の推移も安定している。しか
しながら比較例のパック電池は２００サイクル経過後か
ら容量低下が見られ、２５０サイクルには寿命に至って
いる。これはパック電池内の温度ばらつきによって単電
池の容量ばらつきが大きくなり、容量の小さい電池に集
中して負荷が加わり、早期寿命に至ったと考えられる。
従って、パック電池内の温度分布を抑えることは、機器
作動時の負荷を均一にすることとなり、その結果サイク
ル寿命が向上する。
【００１１】本実施例ではリチウムイオン二次電池を収
納したパック電池を用いたが、ニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素電池等の二次電池を収納したパック
電池でも同様の効果が得られる。また、熱伝導率の大き
い物質としてアルミニウム板を用いたが、その他の金属
板または表面に蒸着・メッキ等の手法で表面に金属層を
設けたフィルムでも良い。好ましくはアルミ、チタン、
銅などの軽金属を用いた方が放熱効率が良く、電池の重
量エネルギー密度の低下も小さい。
納したパック電池を用いたが、ニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素電池等の二次電池を収納したパック
電池でも同様の効果が得られる。また、熱伝導率の大き
い物質としてアルミニウム板を用いたが、その他の金属
板または表面に蒸着・メッキ等の手法で表面に金属層を
設けたフィルムでも良い。好ましくはアルミ、チタン、
銅などの軽金属を用いた方が放熱効率が良く、電池の重
量エネルギー密度の低下も小さい。
【００１２】
【発明の効果】上述したように本発明のパック電池は、
充放電に伴う電池の発熱を効率よく発散でき、かつパッ
ク電池内の単電池間の温度差を小さくできた。その結果
パック電池のサイクル寿命性能を向上させることができ
た。
充放電に伴う電池の発熱を効率よく発散でき、かつパッ
ク電池内の単電池間の温度差を小さくできた。その結果
パック電池のサイクル寿命性能を向上させることができ
た。
【図１】本発明のパック電池の概略図である。
【図２】パック電池のサイクル寿命試験の結果を示した
図である。
図である。
１．電池 ３．容器 ４．アルミニウム板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 伸和 東京都中央区日本橋本町２丁目８番７号 新神戸電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】複数個の単電池が容器に収納され、各単電
池の側面の一部が容器から露出するように収納されたパ
ック電池であって、前記単電池の露出部には容器材質よ
り熱伝導率が大きい材料からなる部材が接触しているこ
とを特徴とするパック電池。 - 【請求項２】熱伝導率の大きい部材が、単電池の露出部
の形状に沿う溝を設けた金属板、または表面に金属層を
設けた樹脂フィルムである請求項１記載のパック電池。 - 【請求項３】単電池が非水電解質二次電池である請求項
１又は２記載のパック電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8314059A JPH10154494A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | パック電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8314059A JPH10154494A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | パック電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154494A true JPH10154494A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18048737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8314059A Pending JPH10154494A (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | パック電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154494A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000033398A1 (en) * | 1998-11-27 | 2000-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Storage battery |
| WO2001063681A1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack |
| EP1237209A1 (de) * | 2001-02-14 | 2002-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Netzunabhängige Stromversorgungseinheit |
| US6465123B1 (en) | 1999-07-01 | 2002-10-15 | Daimlerchrysler Ag | Battery container and motor vehicle |
| US7795845B2 (en) | 2005-03-25 | 2010-09-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery module having a cooling mechanism |
| JP2013196980A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Lithium Energy Japan:Kk | 電源装置 |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP8314059A patent/JPH10154494A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000033398A1 (en) * | 1998-11-27 | 2000-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Storage battery |
| US6818343B1 (en) | 1998-11-27 | 2004-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack with reduced temperature differential between cells |
| US7147963B2 (en) | 1998-11-27 | 2006-12-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack with thermal distribution configuration |
| US6465123B1 (en) | 1999-07-01 | 2002-10-15 | Daimlerchrysler Ag | Battery container and motor vehicle |
| WO2001063681A1 (en) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack |
| EP1191616A1 (en) * | 2000-02-25 | 2002-03-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack |
| US6811921B2 (en) | 2000-02-25 | 2004-11-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack |
| EP1191616A4 (en) * | 2000-02-25 | 2007-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | BATTERY PACK |
| EP1237209A1 (de) * | 2001-02-14 | 2002-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Netzunabhängige Stromversorgungseinheit |
| US7795845B2 (en) | 2005-03-25 | 2010-09-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery module having a cooling mechanism |
| JP2013196980A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Lithium Energy Japan:Kk | 電源装置 |
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