JPWO2003107457A1 - 電池 - Google Patents

Abstract

発熱源の近くにセットされる常温作動型電池の内部の温度が、前記外部の熱源が発生する熱によって上昇するのを抑制する。電池容器の壁に空洞を設けるか又は電池容器を構成する樹脂中に断熱材を充填することによって電池容器の断熱効果を高める。電池容器の壁の外面のうち、電池の設置部材と接触する部分に突起又は凹凸を設けることによって、伝導によって外部で発生した熱が、電池容器に伝わるのを妨げる。電池容器の外面に輻射熱を遮蔽する遮蔽材を配置することによって電池に輻射によって熱が伝わるのを妨げる。

Description

技術分野
本発明は、主として希硫酸、苛性アルカリ水溶液、非水溶液等を電解液とする常温作動型電池（ここでいう常温作動型電池とは、常温以下の温度で作動し得る機能を有し、通常常温で動作させる電池を指す）に関するものであり、特に自動車のエンジンルームなどのように、近くに発熱源がある箇所に設置される電池に関するものである。
背景技術
例えば、車載用の鉛蓄電池は、ボンネット内に設置される。ボンネット内には、発熱源であるエンジンが配置されている。該発熱源が発する熱が、輻射や伝導によって電池に伝わり電池の温度が上昇する。
電池温度が上昇すると、電解液を構成する水分が揮発し易くなり、電池内の電解液の減少量が、大きくなる虞がある。鉛蓄電池を例にとると、電解液量が、減少すると電解液の硫酸濃度が増大し、電池の耐用期間を縮めたり、液面が低下して極板が露出すると所定の放電性能が得られない虞が生じる。
また、電池温度が上昇すると、自己放電量が増大する欠点もある。
従来、外部の熱源から電池に熱が伝わるのを積極的に阻止しようとする工夫がなされていなかった。そのため、車載用のモノブロック型鉛蓄電池を例にとると、外部からの熱が伝わり易い両サイドのセルの温度が上昇するため、中央の電池に比べて減液量が大きく、セル間に特性のバラツキが生じるほか、両サイドのセルの劣化が大きいと言う欠点があった。
本発明は、前記従来の欠点に鑑みなされたものであって、外部熱源の発生する熱が、伝導あるいは輻射によって電池内部に伝わるのを妨げようとするものである。
発明の開示
本発明に係る電池は、合成樹脂製の電池容器の壁に空洞を設けるか又は空洞を設けた合成樹脂板を電池容器の外面に付設したことを特徴とする。斯かる電池により、外部の熱源が発生する熱が伝導によって電池内部まで伝わるのを妨げることができる。
本発明に係る電池は、合成樹脂製の電池容器の外面に空洞ができるように合成樹脂板を付設したことを特徴とする。斯かる電池により、外部の熱源が発生する熱が伝導によって電池内部まで伝わるのを妨げることができる。
本発明に係る電池は、電池容器を構成する合成樹脂中に断熱材を充填するか又は断熱材を充填した合成樹脂板を電池容器外面に付設したことを特徴とする。斯かる電池により、外部の熱源が発生する熱が伝導によって電池内部まで伝わるのを妨げることができる。
本発明に係る電池は、合成樹脂製の電池容器の外面のうち、電池の設置部材と接触する部分に突起又は凹凸を設けたことを特徴とする。斯かる電池により、電池容器本体にまで熱が伝わることを妨げることができる。
本発明に係る電池は、電池容器の外に輻射熱に対する遮蔽材を配置したことを特徴とする。斯かる電池により、外部の熱源からの輻射熱が電池容器に伝わるのを妨げることができる。
発明を実施するための最良の形態
ここでは、本発明の効果が、顕著である車載用鉛蓄電池を例に採って本発明の実施の形態を説明する。
本発明の第１の実施形態は、電池容器の壁自身に断熱機能を持たせるかあるいは電池容器の外面に断熱材を付設（貼付又は嵌め込み等）することによって、電池容器の外で発生した熱が伝導によって電池内部にまで伝わるのを妨げようとするものである。そのために、具体的には合成樹脂製の電池容器の壁自身、あるいは電池容器の外面に配置した合成樹脂製の板に空洞を設けたりする。付設する手段としては、貼付又は嵌め込み等の種々の手段を用いることができる。
好ましくは、該空洞に粉末状断熱材を封入する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る鉛蓄電池１の形態を示す図である。電池容器は、側壁及び底壁となる電槽２と、上壁となる蓋３とからできている。４は正極端子、５は負極端子である。電槽２および蓋３は、アクリロニトリルとブタジエンおよびスチレンのコポリマーであるＡＢＳ樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂製である。
電槽２と蓋３のうち電槽２が、極板群や電解液と直接接触するので、電槽２の壁面の断熱機能を高めることが有効である。
図１において、電槽２の側壁６を断面で示している。
図１に示すように側壁６の内部には、空洞７を設けてある。
該空洞には、気体（通常空気）やパーライトやシリカエアロゲルのような粉末状断熱材を閉じこめて、外圧によって空洞が潰れないようにする。該空洞を設けることによって側壁の断熱機能を高める。
尚、図１では電槽２の側壁のみに空洞７を設けたが、電槽２の底壁に空洞を設けることも有効である。
また、前記図１には、空洞全体が連なった大きな空洞の例を示したが、微細な空洞が、合成樹脂製の壁の中に分散したプラスチックフォームも適用できる。
電池容器用のプラスチックフォームとしては、硬質フォームが適しており、前記ＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂の他、スチレン樹脂、塩化ビニル樹脂等の硬質プラスチックフォームが適用できる。
前記第１の実施形態に関連する別の実施形態は、電池容器の外面に前記実施形態に示した空洞を有する合成樹脂板を付設（貼付又は嵌め込み等）することである。付設手段としては、貼付又は嵌め込み等の種々の手段を用いることができる。例えば、電池容器の外面に溝又はくぼみ等を設けてそこに樹脂板等を嵌め込む等の付設手段を用いることできる。
該合成樹脂板には、前記合成樹脂製電槽に適用したものと同じ材料が適用できる。該板の厚さは、特に限定されるものではないが、板厚が大きい程断熱効果は高い。
しかし、板厚を大きくすると断熱用板材が大きな空間を占める欠点が生じる。このような点から、板材の厚さを１〜１０ｍｍとすることが好ましい。
また該空洞に断熱材を封入すれば、一層断熱機能を高めることができる。
更に該空洞に断熱材が封入されていれば、前記合成樹脂板の強度を保持できる。
前記第１の実施形態に関連する別の実施形態を図２に示す。
図２Ａ、２Ｂに示される電池は、電池容器の外面に空洞ができるように合成樹脂板１４を付設（貼付又は嵌め込み等）されている。該合成樹脂板１４は、図２Ｂに示すごとく電池容器の壁面と接触する方に突起又は凹凸を有していてもよい。前記突起又は凹凸の数や形状は、特に限定されない。該突起又は凹凸を設けることにより前記合成樹脂板の強度が保たれる。
また、前記空洞に断熱材が封入されていれば、一層断熱機能を高めることができる。
前記第１の実施形態のうち別の実施形態としては、前記図１に示した電池容器を構成する合成樹脂中に断熱材を充填するかあるいは電池容器の外面に付設（貼付又は嵌め込み等）する断熱用の合成樹脂板を構成する樹脂の中に断熱材を充填したものであってもよい。例えば、電池容器の外面にくぼみ等を設けそこに樹脂中に断熱材を充填した樹脂板等を嵌め込む等の付設する手段を用いることができる。
断熱材としては、粉末状又は繊維状のもの等を用いることができる。特に限定されるものではないが、粉末状断熱材としては、公知の材料であるアルミナやジルコニヤの中空球、珪藻土、珪酸カルシウムの他前記パーライトやシリカエアロゲルが適用できる。良好な断熱機能を得るためには、断熱材を前記樹脂に対して３０〜６０容量％添加することが好ましい。
次に、本発明の第２の実施形態について図３を参照しつつ説明する。
本発明の第２の実施形態は、電池容器の外面に伝導によって熱が伝わることを妨げようとするものである。具体的には電池容器の外面に突起や凹凸を付けることによって電池容器と電池を載せている架台との接触面積を出きるだけ小さくするものである。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る鉛蓄電池の外面を示している。
図３に示すように電槽２の底面および側面の下部に突起８を設けることによって、電槽２と電池を設置するための架台９との接触面積をできるだけ小さくする。このことによって、架台を通して熱が電槽２に伝わるのを妨げる。
ここでは、電池容器の外面に突起を設ける例を示したが突起に替えて凹凸を設けることによっても電池容器と架台との接触面積を小さくすることが出来る。前記突起や凹凸の数や形状は、特に限定されるものではない。電池容器と電池を載せる架台との間に一定の間隔を維持するための機械的強度を持ち、且つ、架台との接触面積ができるだけ小さい方が好ましい。
次に、本発明の第３の実施形態について図４を参照しつつ説明する。
本発明の第３の実施形態は、熱源から輻射によって電槽２に熱が伝わるのを妨げようとするものである。そのために、電池容器と熱源との間に輻射熱の遮蔽材を置く。図４に示すように、本実施形態の電池は、電池容器の輻射熱が来る方向に金属製の遮蔽材１０を配置されている。
該遮蔽材は、板状に形成され、電池容器の側面に沿い且つ該側面との間に空隙を形成するように支持部材１１を介して電池容器に固定されている。
遮蔽材１０には、例えばアルミニウム、ステンレスやニッケル等の金属製の板、ポリプロピレンなど白色で不透明な合成樹脂製の板、アルミナ等のセラミックス板、さらには合成樹脂板やセラミックス板の表面にアルミニウム等の金属を蒸着したり箔を付設（貼付又は嵌め込み等）することによって金属層を設けた複合材料が適用できる。この遮蔽材は、電池容器の表面に付設（貼付又は嵌め込み等）されてもよい。付設する手段としては、前記で記載した種々の手段を用いることができる。
前記遮蔽材は、輻射熱の反射の効率を高めるため表面が平滑な面であることが望ましい。
本発明の第３の実施形態に係るさらに望ましい形態は、電池容器外面のうち輻射熱を浴びる部分に輻射熱を遮蔽する機能を持たせることである。
具体的には、電池容器の外面に金属箔を付設（貼付又は嵌め込み等）したりや金属箔、金属の溶射膜や蒸着膜など金属層を設けた樹脂板を付設（貼付又は嵌め込み等）する。
該金属層は、フレキシブルであるため電池容器が変形しても破損する虞がなく、遮蔽機能も高いため電池容器の表面に直接配置するための遮蔽材として好適である。
金属の材質は、特に限定されるものではないが軽くて輻射熱の反射機能も高いところからアルミニウムが好適である。但し、金属製の遮蔽材は、電解液が付着したりすると腐食する虞がある。また、アルミニウムについていえば機械的強度が劣るので破損し易い欠点がある。
従って、金属層からなる遮蔽材を適用する場合、前記欠点を補うため、金属製の遮蔽材の表面を透明な保護膜で被覆することが望ましい。
具体的には、合成樹脂製電槽の外面に蒸着や箔の付設（貼付等）によって金属の層を形成した後、その表面を厚さ数十μｍ〜数百μｍのポリエステルなどの透明な樹脂フィルムで被覆したり、輻射シールド材として公知であるポリエステルフィルムの表面にアルミニウムを蒸着した蒸着フィルムやポリエステルやナイロンフィルムとアルミニウム箔を重ね合わせたラミネートフィルムをアルミニウムの層が電池容器の壁面に接するようにして、電池容器の外面に付設（貼付又は嵌め込み等）する。
図５は、電槽２の表面にアルミニウム等の遮蔽材たる金属層１２を形成した実施の形態を示す図である。電槽２の壁面に前記の方法にて金属層１２とその表面を被覆する前記樹脂製の保護膜１３を形成する。前記蒸着やラミネートによって形成した金属層１２は、輻射熱を反射する機能を有しておればよく、その厚さは特に限定されるものではないが、金属層の形成が容易であるところから５〜２００μｍが適当である。
前記輻射熱の遮蔽材は、電池容器の外面全体に配置する必要はない。電池が輻射熱を浴びる面にのみ配置されておればよい。鉛蓄電池やアルカリ蓄電池においては、通常、電解液の液面の高さが観察できるように電池容器の壁の全体もしくは一部分が透明あるいは半透明の電解液面観察窓となっている。従って、前記合成樹脂板や断熱材及び遮蔽材は、電解液面観察を阻害しないよう、配置位置を、例えば電池容器に設けた電解液面観察用窓と重ならないようにすることが望ましい。
前記実施形態では、個々の実施形態を単独で適用する例を記述したが、例えば、電槽の表面に合成樹脂板を付設（貼付又は嵌め込み等）し、さらにその外面に輻射熱の反射板を付設（貼付又は嵌め込み等）するなど複数の実施形態を併用することによって、電池内部の温度上昇抑制効果をさらに高めることができる。
また、以上車載用鉛蓄電池を例に採って説明したが、本発明の適用は、該電池に限定されるものではない。例えば、車載用以外の鉛蓄電池やアルカリ蓄電池、リチウム電池への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の１実施形態に係る電池の外観及び電池容器側壁の断面図である。
図２Ａ、２Ｂは、本発明の１の実施形態に係る電池の概略外観及び電池容器側壁の断面図である。
図３は、本発明の１の実施形態に係る電池容器の外観を示す図である。
図４は、本発明の１の実施形態に係る電池容器の外観を示す図である。
図５は、本発明の１の実施形態に係る電池容器の外観を示す図である。

Claims (7)

1. 合成樹脂製の電池容器の壁に空洞を設けるか又は空洞を設けた合成樹脂板を電池容器の外面に付設したことを特徴とする電池。
2. 合成樹脂製の電池容器の外面に空洞ができるように合成樹脂板を付設したことを特徴とする電池。
3. 前記空洞に断熱材を封入したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電池。
4. 電池容器を構成する合成樹脂中に断熱材を充填するか又は断熱材を充填した合成樹脂板を電池容器の外面に付設したことを特徴とする電池。
5. 合成樹脂製の電池容器の外面のうち、電池の設置部材と接触する部分に突起または凹凸を設けたことを特徴とする電池。
6. 電池容器の外に輻射熱に対する遮蔽材を配置したことを特徴とする電池。
7. 前記遮蔽材は、金属製の層を有し、該層の表面を透明な保護膜で被覆してなることを特徴とする請求項６記載の電池。

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