KR20220114483A - 조전지 - Google Patents

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KR20220114483A
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electrode
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마사시 가토
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프라임 플래닛 에너지 앤드 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

전지 성능이 적합하게 유지될 수 있는 조전지를 제공하는 것.
여기서 개시되는 조전지는, 복수의 단전지(10)가 적층 방향 X를 따라 적층된 적층체(2)와, 해당 적층체를 수용하는 하우징(3)을 구비하고 있다. 하우징(3)의 내벽에는, 절연성 및 열전도성을 갖는 방열 부재(4)가 해당 하우징의 내벽에 접촉한 상태로 배치되어 있다. 여기서, 적층 방향 X에 있어서 인접하는 단전지(10)끼리 사이에는, 한쪽 단전지의 정극 단자(12)와, 다른 쪽 단전지의 부극 단자(14)가 접합된 정부극 단자 접합부(16)가 존재하고 있고, 해당 정부극 단자 접합부는, 방열 부재(4)에 접촉하고 있다.

Description

조전지{BATTERY PACK}
본 발명은, 조전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지나 니켈 수소 전지 등의 이차 전지 혹은 캐패시터 등의 축전 소자를 단전지로 하고, 해당 단전지를 복수 구비한 조전지는, 차량 탑재용 전원 혹은 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 전원으로서 중요성이 높아지고 있다. 특히, 경량이고 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 이차 전지를 단전지로 한 조전지는, 차량 탑재용의 고출력 전원 등에 바람직하게 사용되고 있다.
이러한 조전지는, 전형적으로는, 복수의 단전지가 소정의 적층 방향으로 적층된 적층체와, 해당 적층체를 수용하는 하우징을 구비하고 있고, 해당 적층 방향에 있어서 인접하는 단전지끼리가, 전극 단자를 통해 전기적으로 접속됨으로써 구축되어 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1 및 2에는, 이러한 구성의 조전지가 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공표 제2019-508846호 공보 일본 특허 출원 공개 제2013-164975호 공보
그런데, 차량 탑재용 전원 등으로서 사용되는 조전지에서는, 단시간에 대전류로 충방전하는 소위 하이 레이트 충방전이 행하여지는 경우가 많다. 그리고 이러한 하이 레이트 충방전에 의하면, 전극 단자 등에 있어서 전력 집중이 발생하여, 전극체의 온도가 상승하기 쉽다는 것이 알려져 있다. 이렇게 전극체의 온도가 상승함으로써, 조전지의 성능이 저하될 우려가 있기 때문에, 바람직하지 않다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주목적은, 전지 성능이 적합하게 유지될 수 있는 조전지를 제공하는 것이다. 또한, 예를 들어 상기 특허문헌 1에는, 전극체로부터 발생한 열을, 해당 전극체를 수용하는 외장재, 열전도성 접착제, 하우징의 순으로 배열(排熱)하는 것에 대하여 기재되어 있지만, 전극 단자로부터 직접적으로 열을 빼앗는 기술에 관한 내용의 개시는 없다.
이러한 목적을 실현하기 위해, 본 발명은, 복수의 단전지가 소정의 적층 방향을 따라서 적층된 적층체와, 해당 적층체를 수용하는 하우징을 구비한 조전지를 제공한다.
상기 단전지는, 정부극 어느 것의 제1 전극 및 해당 제1 전극의 대향 전극인 제2 전극을 구비한 전극체와, 해당 전극체를 수용하는 외장체를 구비하고 있다. 상기 외장체의 외부에는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자가 배치되어 있고, 상기 하우징의 내벽에는, 절연성 및 열전도성을 갖는 방열 부재가 해당 하우징의 내벽에 접촉한 상태로 배치되어 있다. 여기서, 상기 적층 방향에 있어서 인접하는 단전지 사이에는, 한쪽 단전지의 상기 제1 전극 단자 및 상기 제2 전극 단자의 어느 것과, 다른 쪽 단전지의 해당 제1 전극 단자 및 해당 제2 전극 단자의 어느 것이 접합된 전극 단자 접합부가 존재하고 있고, 해당 전극 단자 접합부는, 상기 방열 부재에 접촉하고 있다.
이러한 구성의 조전지에서는, 전력 집중이 발생하기 쉬운 전극 단자 접합부로부터 발생한 열을, 방열 부재, 하우징을 통해 효율적으로 배열할 수 있다. 이에 의해, 전극체의 온도 상승을 적합하게 억제할 수 있기 때문에, 전지 성능을 적합하게 유지할 수 있다. 또한, 전극 단자 접합부가 방열 부재를 통해 하우징과 물리적으로 접하고 있음으로써, 해당 전극 단자 접합부의 공진 주파수가 높아지기 때문에, 내진동성이 높은 조전지를 얻을 수 있다.
여기서 개시되는 조전지의 바람직한 일 형태에서는, 상기 외장체는, 한 쌍의 직사각 형상의 광폭 면을 구비하고 있고, 해당 광폭 면의 하나의 짧은 변측 또는 긴 변측에는, 상기 제1 전극 단자가 배치되어 있고, 해당 하나의 짧은 변측 또는 긴 변측에 대향하는 변측에는, 상기 제2 전극 단자가 배치되어 있다.
이러한 구성의 단전지를 구비한 조전지에서는, 전극 단자 접합부로부터 발생한 열을, 하우징의 양측으로부터 효율적으로 배열할 수 있기 때문에, 바람직하다.
여기서 개시되는 조전지의 바람직한 일 형태에서는, 상기 방열 부재는, 절연성을 갖는 수지 매트릭스와, 열전도성을 갖는 필러 부재를 포함한다. 이러한 구성의 방열 부재는, 열전도성이 우수하기 때문에, 전극 단자 접합부로부터 발생한 열을, 해당 방열 부재, 하우징을 통해 보다 효율적으로 배열할 수 있다. 또한, 상기 수지 매트릭스가 실리콘 수지를 포함하고, 상기 필러 부재가 알루미나를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
여기서 개시되는 조전지의 바람직한 일 형태에서는, 상기 하우징은, 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성되어 있다.
알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성되어 있는 하우징은, 방열성이 우수하기 때문에, 전극 단자 접합부로부터 발생한 열을, 하우징을 통해 보다 효율적으로 배열할 수 있다.
여기서 개시되는 조전지의 바람직한 일 양태에서는, 상기 하우징에 있어서의 상기 방열 부재가 배치되어 있는 내벽의 외측에, 열교환기가 구비되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 전극 단자 접합부로부터 발생한 열을, 방열 부재, 하우징, 또한 열교환기를 통하여 보다 효율적으로 배열할 수 있다.
여기서 개시되는 조전지의 바람직한 일 형태에서는, 상기 외장체는 라미네이트 필름으로 이루어진다.
외장체가 라미네이트 필름으로 이루어지는 경우, 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자는, 전형적으로는, 수지 재료 등으로 구성되는 용착 필름을 통해 해당 라미네이트 필름과 용착되어 있다. 이러한 용착 부분은, 전극 단자 접합부로부터 발생한 열의 영향에 의해, 개봉되는 경우가 있다. 따라서, 라미네이트 필름을 포함하는 외장체는, 이러한 기술을 적용하는 대상으로서 적합하다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 조전지의 주된 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는, 도 1에 관한 조전지가 구비하는 단전지의 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은, 도 1에 관한 조전지가 구비하는 적층체의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는, 변형예에 관한 조전지의 주된 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 여기서 개시되는 조전지에 관한 적합한 일 실시 형태에 대해서, 적절히 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 실시에 필요한 사항은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다. 또한, 이하의 실시 형태는, 여기에서 개시되는 기술을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 도시하는 도면에서는, 동일한 작용을 발휘하는 부재·부위에 동일한 부호를 붙여 설명하고 있다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 「전지」란, 전기 에너지를 취출 가능한 축전 디바이스 일반을 가리키는 용어이며, 일차 전지 및 이차 전지를 포함하는 개념이다. 「이차 전지」란, 반복 충방전 가능한 축전 디바이스 일반을 말한다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 조전지(1)의 주된 구성을 설명하기 위한 모식도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 조전지(1)는 대략적으로 말하면, 적층체(2)와, 해당 적층체를 수용하는 하우징(3)과, 방열 부재(4)와, 열교환기(5)를 구비하고 있다. 이하, 각 구성 요소에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 단전지(10)가 직렬로 접속된 양태에 대하여 설명하지만, 이것에 한정되는 것을 의도한 것은 아니다. 여기서 개시되는 기술은, 단전지(10)가 병렬로 접속된 경우에 있어서도, 적용할 수 있다.
<적층체(2)>
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 적층체(2)는, 적층 방향 X를 따라 단전지(10)가 복수(여기서는 8개) 적층된 구성을 갖는다. 우선, 적층체(2)를 구성하는 단전지(10)에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는, 단전지(10)가 구비하는 외장체(18)가 라미네이트 필름으로 이루어지고, 전극체(20)가 적층형 전극체인 경우에 대하여 설명하지만, 외장체 및 전극체를 이러한 종류에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 여기서 개시되는 기술은, 예를 들어 외장체가 육면체 상자형 형상을 갖는 금속제의 전지 케이스 등인 경우에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 여기서 개시되는 기술은, 예를 들어 전극체가 정극 시트 및 부극 시트가 세퍼레이터를 통해 권회되어, 편평상으로 성형된 권회 전극체 등인 경우에 대해서도 적용할 수 있다.
도 2는, 조전지(1)가 구비하는 단전지(10)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 단전지(10)는 대략적으로 말하면, 전극체(20)와, 해당전극체를 수용하는 외장체(18)를 구비하고 있다. 한 쌍의 라미네이트 필름 사이에 전극체(20)를 배치하고, 해당 라미네이트 필름의 외주연부를 용착하여 도시하지 않은 용착부를 형성함으로써, 해당 전극체를 수용하는 외장체(18)가 형성된다.
상세한 도시는 생략하지만, 본 실시 형태에 따른 전극체(20)는, 직사각 형상의 정극 시트(즉, 정극) 및 부극 시트(즉, 부극)(이하, 통합하여 「전극 시트」라고도 한다)가 동일하게 직사각 형상의 세퍼레이터를 통해 복수 적층되어서 형성되어 있다. 이러한 전극 시트는, 박상의 금속 부재인 집전체(즉, 정극 집전체, 부극 집전체)와, 해당 집전체의 표면(편면 또는 양면)에 형성된 전극 활물질층(즉, 정극 활물질층, 부극 활물질층)을 구비하고 있다.
본 실시 형태에 따른 직사각 형상의 전극 시트에 있어서, 긴 변 방향의 한쪽 측연부에, 전극 활물질층이 형성되어 있지 않고 집전체가 노출한 활물질층 비형성 부분(정극 활물질층 비형성 부분, 부극 활물질층 비형성 부분)이 형성되어 있다. 그리고, 정극 활부 물질층 비형성 부분이 한쪽 측연부로부터 비어져 나오고, 또한, 부극 활물질층 비형성 부분이 다른 쪽 측연부로부터 비어져 나오도록 각각의 전극 시트를 겹침으로써 전극체(20)가 형성된다. 또한, 이러한 전극체의 긴 변 방향의 중앙부에는, 전극 시트의 전극 활물질층이 겹쳐진 코어부가 형성되어 있다. 긴 변 방향의 한쪽 측연부에는, 정극 활물질층 비형성 부분이 복수층 겹쳐진 정극 단자 접속부가 형성되고, 다른 쪽 측연부에는, 부극 활물질층 비형성 부분이 복수층 겹쳐진 부극 단자 접속부가 형성된다. 그리고, 정극 단자(12)는 정극 단자 접속부에 접속되고, 부극 단자(14)는 부극 단자 접속부에 접속되어 있다.
본 실시 형태에 따른 조전지(1)가 구비하는 단전지(10)는, 연료 전지, 전기 이중층 캐패시터, 리튬 이온 이차 전지·니켈 수소 이차 전지·나트륨 이온 이차 전지 등의 이차 전지여도 된다. 단전지(10)가 이차 전지인 경우, 해당 단전지는, 예를 들어 비수 전해액 이차 전지여도 되고, 전고체 전지여도 된다. 비수 전해액 이차 전지의 경우, 전극 시트 사이에 절연성의 세퍼레이터가 삽입된 전극체(20)가 사용됨과 함께, 외장체(18)의 내부에 비수 전해액이 수용된다. 한편, 전고체 전지의 경우, 전극 시트의 사이에 고체 전해질층(세퍼레이터에 상당함)이 삽입된 전극체(20)가 사용된다. 또한, 전지를 구성하는 부재(구체적으로는, 전극 시트, 세퍼레이터, 전극 단자, 고체 전해질층, 비수 전해액 등)로서는, 이러한 종류의 이차 전지에 사용될 수 있는 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 단전지(10)는, 종래 공지된 전지의 제조 방법에 기초하여 제조할 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 적층체(2)에서는, 단전지(10)에 있어서의 정극 단자(12) 및 부극 단자(14)의 배치 위치가, 적층 방향 X를 따라 교호로 반전하도록 배치되어 있다. 그리고, 적층 방향 X에 있어서 인접하는 단전지(10) 사이에는, 한쪽 단전지(10)의 정극 단자(12) 및 다른 쪽 단전지(10)의 부극 단자(14)의 일부분끼리가, 각각 절곡된 상태에서 접합된 정부극 단자 접합부(16)가 존재한다. 정극 단자(12) 및 부극 단자(14)의 접합 방법으로서는, 전극 단자의 접합에 사용되는 종래 공지된 방법을 특별히 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어 레이저 용접이나 저항 용접 등을 들 수 있다. 또한, 상세한 도시는 생략하지만, 적층 방향 X의 최상측에 존재하는 단전지(10)에 있어서의 정극 단자(12a)의 일부 및 해당 적층 방향의 최하류측에 존재하는 단전지(10)에 있어서의 부극 단자(14a)의 일부는, 하우징(3)의 외부로 인출되어, 외부 접속되어 있다.
<하우징(3)>
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 하우징(3)은, 적층체(2)를 수용하는 육면체 상자형 형상의 용기이다. 하우징(3)은, 적어도 적층체(2)를 수용할 수 있는 정도의 크기를 갖고 있다. 하우징(3)을 구축하는 방법으로서는, 예를 들어 적층체(2)를 삽입하기 위한 개구부를 구비한 각형의 용기에 해당 적층체를 삽입한 후, 해당 개구부에 덮개를 중첩하여 밀봉하는 방법 등을 들 수 있다. 이러한 밀봉은, 예를 들어 레이저 용접이나 수지에 의한 수지-금속 접착 등에 의해 행할 수 있다.
하우징(3)을 구성하는 재료로서는, 여기서 개시되는 기술의 효과가 발휘되는 한에 있어서 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄을 주체로 하는 합금, 철-알루미늄(Fe-Al) 합금, 스테인리스강, 니켈 도금강 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 경량이고 또한 방열성이 우수하다는 관점에서, 알루미늄이나 알루미늄을 주체로 하는 합금이 바람직하게 사용될 수 있다. 여기서, 상기 알루미늄은, 불가피한 불순물로서의 다양한 금속 원소나 비금속 원소 등을 포함하는 것일 수 있다. 그리고, 이 경우, 알루미늄의 순도(즉, 알루미늄에 있어서의 알루미늄 성분의 함유량)는, 바람직하게는 95％ 이상, 97％ 이상, 99％ 이상(예를 들어, 99.5％이나 99.8％ 정도)일 수 있다. 또한, 상기 「알루미늄을 주체로 하는 합금」이란, 합금을 구성하는 성분 중, 중량 기준으로 가장 많이 포함되어 있는 성분이 알루미늄인 것을 의미한다. 이러한 합금은, 바람직하게는 알루미늄을 90중량％ 이상, 95중량％ 이상, 혹은 99중량％ 이상 포함하는 것일 수 있다. 또한, 알루미늄 이외의 성분으로서는, 예를 들어 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 규소(Si), 아연(Zn), 그 밖의 여러가지 금속 성분 등을 들 수 있다.
<방열 부재(4)>
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 방열 부재(4)는, 하우징(3)의 2개의 내벽의 전체면에 접한 상태로 배치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 방열 부재(4)는, 직사각형 타입의 시트상이다. 이렇게 배치된 방열 부재(4)와 접하도록, 정부극 단자 접합부(16)(본 실시 형태에서는, 정극 단자(12a) 및 부극 단자(14a))를 배치함으로써, 전극 단자로부터 발생한 열을, 방열 부재(4), 하우징(3)을 통해 효율적으로 배열할 수 있다. 또한, 이러한 효과 외에, 정부극 단자 접합부(16)(본 실시 형태에서는, 정극 단자(12a) 및 부극 단자(14a))가 방열 부재(4)를 통해 하우징(3)과 물리적으로 접하고 있음으로써, 각각의 공진 주파수가 높아지기 때문에, 조전지(1)의 내진동성을 향상시킬 수 있다.
방열 부재(4)는, 절연성을 갖고, 또한, 열전도성을 갖는 부재이다. 여기서, 상기 「절연성을 갖는다」란, 전기를 통과시키기 어려운 성질을 갖는 것을 의미하고, 예를 들어 JISK6911: 2006에 기초하여 측정되는 체적 저항률이, 전형적으로는 1.0×1010Ω·cm 이상, 바람직하게는 1.0×1012Ω·cm 이상인 것을 나타낼 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 방열 부재(4)의 열전도율은, 예를 들어 JISA1412-1: 2016에 기초하여 측정되는 열전도율이, 전형적으로는 0.5W/m·K 이상, 바람직하게는 1.5W/m·K 이상, 보다 바람직하게는 3.0W/m·K 이상일 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
방열 부재(4)를 구성하는 재료로서는, 여기서 개시되는 기술의 효과가 발휘되는 한에 있어서 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 실리콘 수지 등의 수지나, 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 실리카(SiO2), 베릴륨(BeO), 지르코니아(ZrO2), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 베마이트(AlOOH) 등의 세라믹스 재료를 들 수 있다. 또한, 이들은 단독 혹은 적절히 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 방열 부재(4)를 구성하는 재료로서, 예를 들어 절연성을 갖는 수지 매트릭스와, 열전도성을 갖는 필러 부재를 포함하는 것도 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 수지 매트릭스로서는, 예를 들어 실리콘 수지, 폴리카르보네이트(PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리이미드(PI), 폴리염화비닐(PVC), 폴리우레탄(PU), 폴리에테르술폰 수지(PES), 아크릴로니트릴·스티렌·아크릴레이트 수지(ASA), 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리옥시메틸렌(POM), 아크릴 수지(PMMA), ABS 수지, 페놀 수지(PF), 에폭시 수지(EP), 불포화 폴리에스테르, 나일론 등의 수지를 들 수 있고, 이들을 단독 혹은 적절히 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 필러 부재로서는, 예를 들어 상술한 바와 같은 세라믹 재료 등을 들 수 있고, 이들을 단독 혹은 적절히 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이 중에서도, 열전도성이 우수하다는 관점에서, 수지 매트릭스로서 실리콘 수지를 포함하고, 필러 부재로서 알루미나를 포함하는 것을, 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 수지 매트릭스 및 상기 필러 부재의 배합량에 대해서는, 해당 수지 매트릭스 및 해당 필러 부재의 종류에 따라 적절히 조정되는 것이 바람직하다.
또한, 방열 부재(4)의 열전도율이나 두께(여기서는, 방열 부재(4)가 접하고 있는 내벽으로부터 정부극 단자 접합부(16)까지의 거리를 나타낸다) 등은, 예비 시험을 행함으로써 적절히 결정할 수 있다. 또한, 특별히 한정 해석되는 것을 의도한 것은 아니지만, 예를 들어 조전지(1)가 용량 200×3.7Wh 정도의 단전지(10)를 8개 구비하고 있는 경우, 방열 부재(4)로서, 체적 저항률이 1.0×1012Ω·cm 정도, 열전도율이 1.0W/m·K 정도, 해당 방열 부재의 두께가 8.0mm 정도의 것을 사용할 수 있다.
하우징(3)의 내벽에 방열 부재(4)를 배치하는 방법으로서는, 여기서 개시되는 기술의 효과가 발휘되는 한 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 방열 부재(4)에 있어서의 배치면에 접착제를 부여하여 배치하는 방법, 방열 부재(4)로서 미리 접착성을 갖는 것을 채용하여 배치하는 방법, 페이스트상(잉크상, 슬러리상의 것을 포함한다)의 방열 부재 원료를 하우징(3)의 원하는 내벽에 도포하여 건조시켜, 방열 부재(4)를 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 방열 부재(4)에 있어서의 배치면에 접착제를 부여하는 경우에는, 형성되는 접착층에 의해 열전도가 저해되는 경우가 없을 정도로 부여되는 것이 바람직하다.
<열교환기(5)>
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 열교환기(5)는, 하우징(3)에 있어서의 방열 부재(4)가 배치되어 있는 외측에 구비되어 있다. 이러한 열교환기의 종류로서는, 여기에서 개시되는 기술의 효과가 발휘되는 한 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 다관식 열교환기(셸&튜브식 열교환기; 굵은 원기둥상의 통(셸) 안에 미세한 원관(튜브)이 다수 배치되어 있고, 튜브의 내측과 외측에 있어서 온도가 다른 유체를 흘림으로써 열교환을 행한다), 플레이트식 열교환기(요철에 프레스된 금속판(플레이트)을 중첩하여, 온도가 다른 유체를 교호로 흘림으로써 열교환을 행한다), 핀 튜브형 열교환기(원관(튜브) 내에 액 매체를 흘리고, 튜브의 외측과 핀에 가스를 접촉시켜 열교환을 행한다), 그 밖의 여러가지 열교환기를 채용할 수 있다. 이렇게 열교환기(5)를 배치함으로써, 정부극 단자 접합부(16)(본 실시 형태에서는, 또한 정극 단자(12a) 및 부극 단자(14a))로부터 발생한 열을 보다 효과적으로 배열할 수 있기 때문에 바람직하다.
<조전지(1)의 구축 방법>
계속해서, 본 실시 형태에 따른 조전지(1)의 구축 방법에 대하여 설명하지만, 조전지(1)의 구축 방법을, 이하의 방법으로 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 또한, 하기 구축 방법에 있어서의 각 스텝은, 적절히 교체하여 실시할 수 있다.
우선, 도 3에 도시하는 바와 같이, 단전지(10)를 복수(여기서는 8개) 준비하고, 적층 방향 X를 따라 적층한다. 계속해서, 적층 방향 X를 따라 인접하는 단전지(10) 사이에 있어서, 한쪽 단전지(10)의 정극 단자(12)와, 다른 쪽 단전지(10)의 부극 단자(14)를, 절곡한 상태에서 레이저 용접에 의해 접합함으로써, 정부극 단자 접합부(16)(여기에서는 7군데)를 형성한다. 또한, 적층 방향 X에 있어서의 최하류측의 단전지(10)의 정극 단자(12a) 및 해당 적층 방향에 있어서의 최상류측의 단전지(10)의 부극 단자(14a)는, 외부 접속용으로서 이러한 접합을 실시하지 않고 남기고 있다.
계속해서, 적층체(2)를 삽입하기 위한 개구부를 구비한 상자형의 용기를 준비한다. 그리고 이러한 용기에 있어서의 2개의 내벽의 전체면에 접하도록, 직사각형 타입의 시트상의 방열 부재(4)를 배치한다. 본 실시 형태에서는, 이러한 배치 시에, 방열 부재(4)의 배치면에 접착제를 도포하여, 상기 용기 내의 내벽에 접착시키고 있다.
이어서, 상기한 바와 같이 제작한 적층체(2)를, 방열 부재(4)를 배치한 용기 내에 삽입한다. 이러한 삽입 시에는, 적층체(2)가 구비하는 7군데의 정부극 단자 접합부(16), 정극 단자(12a) 및 부극 단자(14a)가, 상기 용기 내의 방열 부재(4)와 접하도록 한다. 이때, 정극 단자(12a)의 일부 및 부극 단자(14a)의 일부는, 각각 외부 접속용으로서, 상기 방열 부재(4)를 배치한 용기로부터 인출해 둔다.
그리고, 적층체(2)를 수용한 용기의 개구부에, 해당 개구부를 밀봉하는 덮개를 중첩하고, 레이저 용접에 의해 당해 개구부의 주위를 용접하여 밀봉한다. 마지막으로, 열교환기(5)를 하우징(3)에 있어서의 방열 부재(4)를 배치한 외측에 설치함으로써, 조전지(1)를 구축할 수 있다.
<변형예>
이상, 여기서 개시되는 조전지(조전지의 구축 방법)의 구체예를, 조전지(1)를 참조하면서 상세하게 설명했지만, 여기에서 개시되는 조전지를 이러한 구체예로 한정되는 것은 아니다. 여기서 개시되는 조전지는, 상술한 구체예를 그 목적을 변경하지 않는 한에 있어서 여러가지 변경한 것이 포함된다. 이하, 조전지(1)의 변형예의 일례 (i) 내지 (v)에 대하여 설명한다.
(i) 상기 실시 형태에서는, 방열 부재(4)가 하우징(3)의 2개의 내벽의 전체면에 접한 상태로 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 방열 부재(4)는, 예를 들어 하우징(3)의 2개의 내벽에 있어서의 필요 최저한의 부분에만 마련되어 있어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 정부극 단자 접합부(16)에 추가하여, 정극 단자(12a) 및 부극 단자(14a)에 대하여 방열 부재(4)를 배치하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 정부극 단자 접합부(16)에 추가하여, 정극 단자(12a) 혹은 부극 단자(14a)의 한쪽만에 대하여 방열 부재(4)가 배치되어 있어도 된다. 또한, 당연하게도, 여기에서 개시되는 기술의 효과는, 적어도 정부극 단자 접합부(16)에 대하여 방열 부재(4)가 배치되어 있는 양태에 있어서 발휘될 수 있기 때문에, 해당 정부극 단자 접합부만에 대하여 해당 방열 부재가 배치되어 있어도 된다(하기 (ii)에 대해서도 마찬가지이다).
(ii) 상기 실시 형태에서는, 방열 부재(4)가 적층 방향 X를 따라 연속적으로 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 방열 부재(4)를 도 4에 도시하는 바와 같이 배치해도 된다. 또한, 이 경우, 여기에서 개시되는 기술의 효과가 발휘되는 한에 있어서, 개개의 방열 부재(4)의 크기·형상을 다르게 해도 된다.
(iii) 상기 실시 형태에서는, 직사각형 타입의 시트상의 방열 부재(4)를 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 마름모형이나 타원 등의 다양한 형상이어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 시트상의 방열 부재(4)를 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 블록상 등이어도 된다.
(iv) 상기 실시 형태에서는, 조전지(1)가 열교환기(5)를 구비하고 있는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 당연하게도 열교환기(5)를 구비하고 있지 않은 경우에 대해서도, 여기에서 개시되는 기술의 효과를 얻을 수 있다.
(v) 상기 실시 형태에서는, 외장체(18)의 하나의 짧은 변측에 있어서, 정극 단자(12)가 배치되어 있고, 해당 하나의 짧은 변측과 대향하는 변측에, 부극 단자(14)가 배치되어 있는 단전지(10)를 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 외장체(18)의 하나의 짧은 변측 혹은 긴 변측에, 정극 단자(12) 및 부극 단자(14)가 배치되어 있는 단전지(10)를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 방열 부재(4)는 하우징(3)의 편측의 내벽에 배치하면 된다.
여기서 개시되는 조전지(1)는, 각종 용도에 이용 가능하다. 적합한 용도의 일례로서는, 전기 자동차(BEV), 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 등의 차량에 탑재되는 구동용 전원을 들 수 있다. 그 중에서도, 특히 전기 자동차(BEV)에 있어서 바람직하게 이용될 수 있다.
1: 조전지
2: 적층체
3: 하우징
4: 방열 부재
5: 열교환기
10: 단전지
12, 12a: 정극 단자
14, 14a: 부극 단자
16: 정부극 단자 접합부
18: 외장체
20: 전극체
X: 적층 방향

Claims (7)

  1. 복수의 단전지가 소정의 적층 방향을 따라서 적층된 적층체와,
    해당 적층체를 수용하는 하우징을
    구비한 조전지로서,
    상기 단전지는, 정부극 어느 것의 제1 전극 및 해당 제1 전극의 대향 전극인 제2 전극을 구비한 전극체와, 해당 전극체를 수용하는 외장체를 구비하고 있고,
    해당 외장체의 외부에는, 해당 제1 전극 및 해당 제2 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 전극 단자 및 제2 전극 단자가 배치되어 있고,
    상기 하우징의 내벽에는, 절연성 및 열전도성을 갖는 방열 부재가 해당 하우징의 내벽에 접촉한 상태로 배치되어 있고,
    여기서, 상기 적층 방향에 있어서 인접하는 단전지 사이에는, 한쪽 단전지의 상기 제1 전극 단자 및 상기 제2 전극 단자의 어느 것과, 다른 쪽 단전지의 해당 제1 전극 단자 및 해당 제2 전극 단자의 어느 것이 접합된 전극 단자 접합부가 존재하고 있고,
    해당 전극 단자 접합부는, 상기 방열 부재에 접촉하고 있는, 조전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외장체는, 한 쌍의 직사각 형상의 광폭 면을 구비하고 있고,
    해당 광폭 면의 하나의 짧은 변측 또는 긴 변측에는, 상기 제1 전극 단자가 배치되어 있고, 해당 하나의 짧은 변측 또는 긴 변측에 대향하는 변측에는, 상기 제2 전극 단자가 배치되어 있는, 조전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방열 부재는, 절연성을 갖는 수지 매트릭스와, 열전도성을 갖는 필러 부재를 포함하는, 조전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 수지 매트릭스는 실리콘 수지를 포함하고, 상기 필러 부재는 알루미나를 포함하는, 조전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은, 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금으로 구성되어 있는, 조전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징에 있어서의 상기 방열 부재가 배치되어 있는 내벽의 외측에, 열교환기가 구비되어 있는, 조전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외장체는 라미네이트 필름으로 이루어지는, 조전지.
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