JPH10189061A

JPH10189061A - 組み電池

Info

Publication number: JPH10189061A
Application number: JP34188896A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Niiyama; 克彦新山; Koichi Sato; 広一佐藤; Yoshinori Matsuura; 義典松浦; Reizo Maeda; 礼造前田; Mitsuzo Nogami; 光造野上; Ikuro Yonezu; 育郎米津; Koji Nishio; 晃治西尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-21
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JP3573892B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高温中もしくは大電流で充電を行なう場合に
も高い放電容量を有し、かつ、サイクル寿命が伸長され
た組み電池を提供する。【解決手段】複数の単電池Ｃ１〜Ｃ１０が集合されて
なる組み電池であって、組み電池４０を充電時に冷却す
るための冷却装置１を備える。冷却装置１に対しては、
組み電池４０内において熱放散効率のよい端部に配置さ
れた単電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ９、Ｃ１０から電力が供給さ
れる。また、冷却装置１により、組み電池４０内におい
て熱放散効率の悪い中央部に配置された単電池Ｃ５、Ｃ
６が冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、組み電池に関す
るものであり、特に、ニッケル−水素蓄電池やニッケル
−カドミウム蓄電池等の２次電池が複数個集合されてな
る組み電池の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルカリ蓄電池に用いられる水酸
化ニッケル正極は、高温になるほど充電効率が低下し、
特に大電流で充電を行なう場合には高温になるため、こ
の結果、電池容量が低下するという問題があった。

【０００３】そこで、このような問題を解決するため
に、外部電力によるファン等の冷却装置によって、組み
電池全体を冷却する方法が検討されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに外部電力による冷却装置を用いた場合、組み電池全
体の温度を低下させる効果はあるが、十分なものではな
かった。特に、複数の単電池が集合されてなる組み電池
の場合、各単電池間の温度分布を均一にすることは困難
であった。

【０００５】すなわち、組み電池内において中央部に配
置された単電池は、熱放散効率が悪いために特に高温に
なりやすく、一方、組み電池内において端部に配置され
た単電池は、熱放散効率がよくなる。したがって、組み
電池内における配置により、各単電池間に特性のばらつ
きが生じることとなる。その結果、端部に配置された単
電池の充電深度が深くなり、ガスリークが起こることに
より、サイクル寿命が短くなってしまうという問題があ
った。

【０００６】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、高温中もしくは大電流で充電を行なう場合にも高い
放電容量を有し、かつ、各単電池間の温度分布を均一に
することにより、サイクル寿命を伸長させることができ
る組み電池を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による組み電池
は、複数の単電池が集合されてなる組み電池であって、
組み電池を充電時に冷却するための冷却装置を備え、冷
却装置に対して組み電池本体から電力を供給することを
特徴としている。

【０００８】従来、組み電池に冷却装置を組合せる場合
には、冷却装置に対して外部から電力を供給するのが当
然と考えられていた。

【０００９】しかしながら、この発明によれば、冷却装
置に対して、組み電池本体から電力が供給される。その
ため、構造がコンパクトになり、移動の際にも便利さが
向上するという種々の利点が得られる。なお、本願発明
においては、冷却装置に供給される電力量は、組み電池
本体に充電される電力量に比較して十分に小さいもので
ある。

【００１０】また、冷却装置に対して組み電池本体から
電力を供給する際には、組み電池内において熱放散効率
のよい場所に配置された単電池から電力を供給するよう
にすることが好ましい。

【００１１】このように、組み電池内において熱放散効
率のよい場所としては、たとえば、組み電池の端部が挙
げられる。このような組み電池の端部に配置された単電
池から冷却装置へ電力を供給することにより、端部の単
電池の充電深度が深くなるという従来の問題を解決する
ことができる。

【００１２】また、冷却装置により組み電池を冷却する
際には、組み電池内において熱放散効率の悪い場所に配
置された単電池を冷却するようにすることが好ましい。

【００１３】このように組み電池内において熱放散効率
の悪い場所としては、たとえば、組み電池の中央部が挙
げられる。このような組み電池の中央部に配置された単
電池を冷却することにより、中央部の単電池が高温にな
るために電池容量が低下するという、従来の問題を解決
することができる。

【００１４】さらに、これらを組合せて、組み電池内に
おいて熱放散効率のよい場所に配置された単電池から冷
却装置へ電力を供給するととともに、組み電池内におい
て熱放散効率の悪い場所に配置された単電池を冷却する
ようにすれば、組み電池内において各単電池間の温度分
布が均一になる。その結果、大電流で充電を行なう場合
にも高い放電容量を有し、かつ、各単電池間の温度分布
を均一にすることにより、サイクル寿命を伸長させるこ
とができる組み電池が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による組み電池の
一例の構造を示す斜視図である。

【００１６】図１を参照して、この組み電池１０は、１
６個の円筒型の単電池Ｃ１〜Ｃ１６が４個ずつ４列に集
合され、直列に接続されて構成されている。

【００１７】このような構造の組み電池においては、組
み電池１０内において中央部に配置された単電池Ｃ６、
Ｃ７、Ｃ１０、Ｃ１１は、熱放散効率が悪い。一方、組
み電池１０内において端部に配置された単電池Ｃ１、Ｃ
４、Ｃ１３、Ｃ１６は、熱放散効率がよい。

【００１８】そこで、この組み電池１０においては、中
央部に配置された単電池Ｃ６、Ｃ７、Ｃ１０、Ｃ１１を
冷却するためのファン１が取付けられている。また、こ
のファン１に対しては、端部に配置された単電池Ｃ１、
Ｃ４、Ｃ１３、Ｃ１６から電力を供給するように構成さ
れている。

【００１９】図２は、本発明による組み電池の他の例の
構造を示す斜視図である。図２を参照して、この組み電
池２０は、１０個の角型の単電池Ｃ１〜Ｃ１０が５個ず
つ２列に集合され、直列に接続されて構成されている。

【００２０】このような構造の組み電池においては、組
み電池２０内において中央部に配置された単電池Ｃ３、
Ｃ８は、熱放散効率が悪い。一方、組み電池２０内にお
いて端部に配置された単電池Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ１０
は、熱放散効率がよい。

【００２１】そこで、この組み電池２０においては、中
央部に配置された単電池Ｃ３、Ｃ８を冷却するためのフ
ァン１が取付けられている。また、このファン１に対し
ては、端部に配置された単電池Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ１
０から電力を供給するように構成されている。

【００２２】図３は、本発明による組み電池のさらに他
の例の構造を示す斜視図である。図３を参照して、この
組み電池３０は、１５個の角型の単電池Ｃ１〜Ｃ１５が
５個ずつ３列に集合され、直列に接続されて構成されて
いる。

【００２３】このような構造の組み電池においては、組
み電池３０内において中央部に配置された単電池Ｃ８
は、熱放散効率が悪い。一方、組み電池３０内において
端部に配置された単電池Ｃ１、Ｃ５、Ｃ１１、Ｃ１５
は、熱放散効率がよい。

【００２４】そこで、この組み電池３０においては、中
央部に配置された単電池Ｃ８を冷却するためのファン１
が取付けられている。また、このファン１に対しては、
端部に配置された単電池Ｃ１、Ｃ５、Ｃ１１、Ｃ１５か
ら電力を供給するように構成されている。

【００２５】

【実施例】（実施例１）単電池の作製公知の焼結式ニッケル板のパンチングメタルに、活物質
として水素吸蔵合金（ＭｍＮｉ_3.1Ｃｏ_0.9Ａｌ_0.2Ｍ
ｎ_0.5、ここでＭｍはミッシュメタルを表わす）を結着
剤で被着させた負極と、公知の焼結式ニッケル正極と
を、セパレータを介して電極体とし、この電極体を平板
角型のステンレス鋼製の電槽内に収納した後、封口して
単電池を作製した。電解液は、電槽上面に設けられてい
る安全弁を取外し、その際にできた孔を注液孔として注
液した。なお、この単電池の理論容量は１５０Ａｈであ
った。

【００２６】組み電池の作製次に、作製した単電池を用いて、組み電池を作製した。

【００２７】図４は、作製された組み電池を示す斜視図
である。図４を参照して、この組み電池４０は、１０個
の単電池Ｃ１〜Ｃ１０と、金属板とプラスチック板を貼
り合わせてなる放熱板４とが交互に積層され、直列に接
続された後、アルミニウム合金製の支持部材２内に収納
されて構成されている。なお、単電池Ｃ１〜Ｃ１０は、
それぞれ注液孔３を有している。

【００２８】ファンの取付け次に、作製した組み電池にファンを取付けて、本発明に
係る積層型組み電池Ａを作製した。

【００２９】図５は、組み電池Ａを示す平面図である。
図５を参照して、組み電池４０には、４つのファン１が
取付けられている。

【００３０】また、図６は、組み電池Ａの構成を示す回
路図である。図６を参照して、この組み電池Ａにおいて
は、ファン１を駆動する電力は、１０個の単電池Ｃ１〜
Ｃ１０全体から供給するように接続されている。さら
に、組み電池内の中央部に配置された単電池Ｃ５、Ｃ６
付近には温度センサ５が取付けられるとともに、ファン
１にはサーモスタット６が取付けられ、温度センサ５に
より検出される温度が４５℃以上になると、ファン１が
作動するように設定されている。

【００３１】なお、ファン１としては、４個合わせて合
計３０Ｗのものを使用している。したがって、この実施
例１においてファンの使用時に必要な電流は、１０個の
単電池を合わせたときの電圧が１４〜１５Ｖとなること
から、約２．１〜２Ａ（約０．０１３Ｃ〜０．０１４
Ｃ）となる。

【００３２】（実施例２）ファンを駆動する電力を４個
の単電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ９、Ｃ１０から供給するように
接続した以外は、実施例１と全く同様にして、本発明に
係る積層型組み電池Ｂを作製した。

【００３３】図７は、組み電池Ｂの構成を示す回路図で
ある。図７を参照して、この組み電池Ｂにおいては、４
個のファン１のうちの２個分のファン１Ａを駆動する電
力は、組み電池内において端部に配置された２個の単電
池Ｃ１、Ｃ２から供給するように接続され、残りの２個
分のファン１Ｂを駆動する電力は、組み電池内において
端部に配置された２個の単電池Ｃ９、Ｃ１０から供給す
るように接続されている。さらに、組み電池内の中央部
に配置された単電池Ｃ５、Ｃ６付近には温度センサ５が
取付けられるとともに、ファン１Ａ、１Ｂにはサーモス
タット６Ａ、６Ｂがそれぞれ取付けられ、温度センサ５
により検出される温度が４５℃以上になると、ファン１
Ａ、１Ｂがそれぞれ作動するように設定されている。

【００３４】なお、他の構成については実施例１と全く
同様であるので、その説明は省略する。

【００３５】また、この実施例２では、４個の単電池
（充電時電圧５．６〜７．５Ｖ）から電力を供給するた
め、ファン駆動時に必要な電流は、約５．４〜４Ａ
（０．０３６Ｃ〜０．０２７Ｃ）となる。

【００３６】（比較例１）ファンを駆動する電力を外部
電源から供給するように接続した以外は、実施例１と全
く同様にして、比較のための積層型組み電池Ｘを作製し
た。

【００３７】なお、他の構成については実施例１と全く
同様であるので、その説明は省略する。

【００３８】（比較例２）ファンを取付けなかったこと
以外は、実施例１と全く同様にして、比較のための積層
型組み電池Ｙを作製した。

【００３９】なお、他の構成については実施例１と全く
同様であるので、その説明は省略する。

【００４０】（充放電サイクル試験１）以上のようにし
て作製した４種の組み電池Ａ、Ｂ、Ｘ、Ｙを用い、１５
Ａの電流値で１２時間充電を行ない、さらに、１５Ａの
電流値で組み電池電圧が１０Ｖに達するまで放電を行な
い、充電容量および充電終了時の電池温度を測定した。
次に、１５０Ａの電流値で１．２時間充電を行ない、さ
らに、１５Ａの電流値で組み電池電圧が１０Ｖに達する
まで放電を行ない、同様に放電容量および充電終了時の
電池温度を測定した。なお、環境温度は２５℃であっ
た。これらの試験結果を、表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】また、図８は、１５Ａ充電時の単電池間の
温度分布を示す図であり、図９は、１５０Ａ充電時の単
電池間の温度分布を示す図である。

【００４３】図８および図９において、横軸は電池番号
（図４または図５における単電池Ｃ１〜Ｃ１０の電池番
号をそれぞれ１〜１０とする。）を示し、縦軸は充電終
了時の温度（℃）を示している。

【００４４】表１および図８を参照して、１５Ａでの充
電時には、いずれの組み電池においても同様の特性を示
すことがわかる。一方、表１および図９を参照して、１
５０Ａで充電を行なった場合、ファンを取付けていない
比較例２の組み電池Ｙでは、温度上昇が大きく、電池容
量が著しく低下することがわかる。

【００４５】（充放電サイクル試験２）次に、４種の組
み電池Ａ、Ｂ、Ｘ、Ｙを用い、１５０Ａの電流値で１．
２時間充電を行ない、さらに、１５０Ａの電流値で放電
を行なうというサイクル試験を行なった。この試験によ
り得られた各組み電池のサイクル寿命を、表２に示す。
なお、サイクル寿命は、電池容量が１００Ａｈに達した
ときとした。

【００４６】

【表２】

【００４７】また、図１０は、１００サイクル目の放電
終了時の単電池間の電圧分布を示す図である。図１０に
おいて、横軸は電池番号を示し、縦軸は放電終了時の電
圧（Ｖ）を示している。なお、この図１０は、単電池間
の電圧のばらつきを示す指標となる。

【００４８】表２および図１０を参照して、本発明例の
組み電池Ａ、Ｂと比較例の組み電池Ｘは、比較例の組み
電池Ｙよりサイクル寿命が長いことがわかる。これは、
図１０からもわかるように、単電池間の特性のばらつき
が小さいためである。特に、実施例２の組み電池Ｂは、
ファン駆動のための電力を端部の単電池Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
９、Ｃ１０より供給しているため、単電池間のばらつき
が特に小さく、サイクル寿命が他のものと比べて大きく
なっている。また、比較例１の組み電池Ｘは、実施例２
の組み電池Ａと近い特性を示すものの、外部の電源が別
途必要であり、これに対して本発明の組み電池Ａはこれ
が不要であるという利点がある。

【００４９】なお、以上の実施例は、ニッケル−水素蓄
電池に関するものであるが、本願発明は、ニッケル−水
素蓄電池に限定されるものではなく、ニッケル−カドミ
ウム蓄電池やリチウムイオン電池等の他の２次電池につ
いても広く適用することができる。ただし、充電時に組
み電池内において中央部に配置された単電池の温度が高
くなりやすいので、ニッケル正極を用いた蓄電池とした
場合には、特に本願発明の効果が有効に発揮されると考
えられる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高温中もしくは大電流で充電を行なう場合にも高い
放電容量を有し、かつ、各単電池間の温度分布を均一に
することにより、サイクル寿命を伸長させることができ
る組み電池が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による組み電池の一例の構造を示す斜視
図である。

【図２】本発明による組み電池の他の例の構造を示す斜
視図である。

【図３】本発明による組み電池のさらに他の例の構造を
示す斜視図である。

【図４】実施例において作製された組み電池を示す斜視
図である。

【図５】実施例１の組み電池Ａを示す平面図である。

【図６】組み電池Ａの構成を示す回路図である。

【図７】実施例２の組み電池Ｂの構成を示す回路図であ
る。

【図８】充放電サイクル試験１において１５Ａ充電時の
単電池間の温度分布を示す図である。

【図９】充放電サイクル試験１において１５０Ａ充電時
の単電池間の温度分布を示す図である。

【図１０】充放電サイクル試験２において１００サイク
ル目の放電終了時の単電池間の電圧分布を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ファン１０、２０、３０、４０組み電池Ｃ１〜Ｃ１６単電池なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田礼造大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者野上光造大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者西尾晃治大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の単電池が集合されてなる組み電池
であって、前記組み電池を充電時に冷却するための冷却装置を備
え、前記冷却装置に対して、前記組み電池本体から電力を供
給することを特徴とする、組み電池。
【請求項２】前記冷却装置に対して、前記組み電池内
において熱放散効率の良い場所に配置された単電池から
電力を供給することを特徴とする、請求項１記載の組み
電池。
【請求項３】前記冷却装置により、前記組み電池内に
おいて熱放散効率の悪い場所に配置された単電池を冷却
することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載
の組み電池。
【請求項４】前記冷却装置に対して、前記組み電池内
において端部に配置された単電池から電力を供給するこ
とを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載
の組み電池。
【請求項５】前記冷却装置により、前記組み電池内に
おいて中央部に配置された単電池を冷却することを特徴
とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の組み電
池。