TW201214840A - Heat-dissipating case and lithium battery pack using same, and semi-conducting tape for heat dissipation - Google Patents
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Description
201214840 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種應用於發熱體之收納的散熱筐體及 使用其之鐘電池組、以及半導電性散熱用帶。 【先前技術】 對將堇青石或沸石燒成之板實施鍍銅而成之散熱膜具 有高放射率及熱導率。對此，先前該散熱膜係接著於搭載 有電子零件之基板及包圍其之筐體等，而發揮將自電子零 件所產生之熱向外散放之作用。 又，利用基於熱放射之散熱機構之其他之例，於專利 文獻1中揭示有於電池等之電化學元件，形成以無機氧化 物及/或矽酸鹽化合物之粒子作為主成分之被覆層，藉由 該被覆層之熱放射功能將自電化學元件所產生之熱向外散 放之技術。 然而，因筐體内所收納之鋰電池等之大型化，筐體内 之溫度上升變得更加遽烈。因此，對於先前之散熱膜及如 專利文獻丨所揭示之散熱機構，要求更進一步之散熱、冷 卻效果。對此，為抑制筐體内之溫度上升，揭示有各種之 散熱、冷卻構造及方法。例如’於專利讀2中揭示有將 冷卻介質流通之中空體設置於筐體内，藉由該冷卻介質將 筐體内冷卻之電池組。於專利文^ 3中揭示有於收納於筐 體内之電池形'成導熱性之引板⑽），藉由該引板將望體内 之熱向外散放之構造。 專利文獻1 .日本特開2〇〇9 — 87875號公報 201214840 專利文獻2 .日本特開2009 — 54297號公報 專利文獻3 ·日本特開2010 — 108932號公報 【發明内容】 然而，於專利文獻2及3所揭示之散埶、.冷卻構造中， 必需於筐體内部設置中空體，或於電極設置引板，需求空 間相對較大。因此，若以更進一步之散熱、冷卻效率之提 昇為目的而欲增強系統，則因於筐體内部要求更進一步之 空間，故存在無法對應於空間存在限制之情形的問題。 本發明之目的在於不採用如專利文獻2及3所揭示之 需要較大2間之構造，而£簡便地提供可實現更高之散 熱、冷卻效果之筐體。進而，本發明之目的亦在於提供利 用此種匡體之鋰電池組。進而，本發明亦以提供容易實現 此種筐體之散熱用帶為目的。 本發明提供-種散熱筐體，其具備：金屬製之望體本 體，以及貼附於上述筐體本體内壁之至少一部分的第丨半 導電性散熱用帶，且上述第丨半導電性散熱用帶含有：含 碳黑之氟樹脂基材、及形成於上述氟樹脂基材上之黏著劑 層0 進而’本發明提供一種鐘電池組，其具備：鐘單電池、 或複數個料電池相互連接而成之組電池，以及將上述鐘 單電池或上述組電池收納於内部之上述本發明之散熱筐 山進而，本發明提供一種半導電性散熱用帶，其含有： 含碳黑之氟樹脂基材’及形成於上述氟樹脂基材上之黏著 201214840 劑層，且上述氟樹脂基材於波長2 μ m〜14 μ m中之總放射 率為0·9以上，上述氟樹脂基材之表面電阻率在ixi 〇2〜 1χ106Ω/ □之範圍内。 設置於本發明之散熱筐體之第1半 含有含碳黑之氟樹脂基材，且具有高熱放射性。因此，於 將電池等之發熱體收納於筐體内之情形時，貼附於筐體本 體内壁之第1半導電性散熱用帶將高效率地吸收自高溫之 發熱體所放射之熱。第1半導電性散熱用帶所吸收之熱， 向金屬製之筐體本體整體傳導，並自筐體本體整體有效地 向外部散放。如此，只要藉由本發明之散熱筐體，儘管為 僅將第1半導電性散熱用帶貼附於筐體本體内壁之簡單構 成’亦可實現較高之散熱、冷卻效果。 本發明之鋰電池組具備本發明之散熱筐體。本發明之 散熱筐體如上述般可實現較高之散熱、冷卻效果。因此， 本，明之鋰電池組即便於所收納之鋰單電池或組電池之發 熱罝增大的情形時，亦可效率良好地向外部散熱，從而可 抑制因筐體内之溫度上升所引起之電池破壞等問題。 根據本發明之半導電性散熱用帶，藉由於欲提昇散敎 性之筐體等之零件貼附該帶之簡單方法，可使該零件之散 :性提昇，亦可進而賦予半導電性。繼而，本發明之半導 電性散熱用帶即便相對於呈古指 有複雜形狀之零件，亦可隨荖 該零件之形狀而貼附，因而不需 性非常優異。 ；^要料加卫等，從而操作 【實施方式】 201214840 一面參照圖式，一面於以下對本發明之實施形態進行 說明。再者，以下之記載並非為限定本發明者。 (實施形態1 ) 如圖1所示，本實施形態之散熱筐體1具備筐體本體 1 1，及貼附於筐體本體1 1内壁之至少一部分的半導電性散 熱用帶（第1半導電性散熱用帶）12。散熱筐體i係將電. 池等之發熱體1 5收納於内部。 筐體本體11為金屬製，例如較佳地使用由鋁構成之筐 體。 " 半導電性散熱用帶12含有含碳黑之氟樹脂基材13、及 形成於氟樹脂基材13上之黏著劑層14，且藉由黏著劑層 14而貼附於筐體本體u内壁。 曰 氟樹脂基材13因含有碳黑，故具有高熱放射性。因此， 氟樹脂基材13藉由放射熱傳遞，可將自高溫之發熱體Μ 所放射之熱效率良好地接收並吸收β 1樹脂基材Η所吸收
之熱傳導至金屬製筐體本體u之整體，並自筐體本體U 之整體向外部放射。為更加效率良好地接收自發熱體b所 放射之熱，氟樹脂基材丨3較佳為於波長2 #爪〜Μ从爪中具 有0.9以上之總放射率。 氟樹脂基材13係藉由將碳黑與說樹脂粒子混合而使其
壓⑽製造。雖可使用各種之氣樹脂，但較佳 為使用聚四氟乙烯（PTFE)作為氟樹脂粒子。其因基材表 面之摩擦係數非常低，即便於將其置於如相對^其㈣件 滑動之狀況之情形，亦可充分抑制基材之磨損。又，因PTFE 6 201214840 2耐化學品性及耐候性等亦優異，而且麵製品之 靠性，故非常理想。 ’可 氟樹脂基材13所含有之碳黑，只要為具有半導電性、 熱導率大、且分散性優異者即可，並無特別限定。藉 其含有碳黑，可對氟樹脂基材13賦予半導電性。藉由該 導電性，可將自應用散熱筐冑1之製品之製造製程中零件 彼此的摩擦所產生之帶電電荷，經由散熱筐體工而去靜電。 因此，例如於將散熱筐體1應用於精密零件時，可緩#由 製造該精密零件時之帶電所引起之短路及雜訊的產生，口進 而，亦可獲得於周圍存在易著火之零件之情形之降低火哭 產生風險的效果。尤其，於收納於内部之發熱體15為鋰； 池之情形’藉由對4樹脂基材13賦予之半導電性，變得無 組裝時之充電，且不易引起鋰電池之破壞。又，於將散熱 筐體1用於精密零件之情形，藉由半導電性之防帶電效果二 可防止塵埃及灰塵等混入。為了充分獲得該等效果，敗樹 脂基材13較佳為具有lxl〇2〜1χ1〇δΩ/□之表面電阻率。 氣樹脂基材13中之碳黑之填充量，相對μ樹脂_ 重量份’較佳為i重量份以上50重量份以下。進而較佳為 1重量份以上30重量份以下。若少於i重量份，則存在氣 樹脂基材Π之半導電性及熱導率變得過低之情形。若超出 5〇重量份，則存在I樹脂基材13之機械強度變得過低之情 形。 本實施形態中之氟樹脂基材13，例如可較佳地使用 Nitofuron (註冊商標）N〇.903SC (曰東電工製造）。 201214840 黏著劑層14可使用公知之丙烯酸系黏著劑或聚石夕氧系 黏著劑。丙烯酸系黏著劑適於相對低溫之用途。聚石夕氣系 黏著劑耐寒性·及耐熱性優異，且適宜於與比丙烯酸系黏著 劑低溫域及高溫域使用之用途。 半導電性散熱用帶12之貼附位置雖並無特別限定，但 較佳為位於與發熱體15相對向之位置以容易受熱。又，^ 導電性散熱用帶12之面積雖亦無特別限定，但若考慮受熱 效果則較理想為更大之面積。 於如圖1所示之散熱筐體i中，雖僅於筐體本體u ^ 壁貼附半導電性散熱用冑12，但如圖2所示之散熱憧體2 亦可進而於筐體本體U外壁之至少—部分貼附半導電性』 熱用帶（第2半導電性散熱用帶）21。半導電性散熱用; 較理想的是配置於隔著筐體本體u而與半導電性散熱用 帶12相對向之位置’以使自半導電性散熱用帶！2之 於傳遞。半導電性散熱用帶21，與半導電性散熱用帶:;、同 樣地含有含碳黑之«脂基材22、及形成於氟樹脂基材I 上之黏著劑層23。㈣脂基材22及黏著劑層23分別係愈 氟樹脂基材13及黏著劑層14相同者，因而省略其詳^兒 帶21貼附於筐體本體^ 用帶21之熱放射之散熱效 冷卻效果。 藉由進而將半導電性散熱用 外壁，亦增加利用半導電性散熱 果，故可獲得更進一步之散熱、 (實施形態2 ) 圖3A係表示本實施形態 之鋰電池組
之模式圖，圖3B 201214840 係表示圖3A之剖面圖。本實施形態之鋰電池組3具 複數個鋰單電池31相互連接而成之組電八 心以，及將組電池 32收納於内部之散熱筐體1。 所謂此處之鋰單電池31，可為鋰—次電池，亦可為鋰 離子二次電池。再者’於本實施形態中，單電池Η之形狀 雖為方形扁平’但並不限定於此，亦可為具有其他形狀之 鋰單電池《進而，複數個單電池31之排列方法亦不限定於 圖3Α及圖3Β所示之排列方法。複數個鋰單電池31根據用 途可自串聯連接及並聯連接中進行適宜地選擇，只要相互 連接即可。再者，於本實施形態中，雖對於散熱筐體之内 部收納有組電池之電池組進行說明，但亦可代替組電池而 單獨收納鐘單電池。 本實施形態之鋰電池組3，因使用實施形態1中所說明 之政熱瀘體1 ’故可效率良好地將自鐘單電池31之熱向外 部散熱。因此，可抑制由筐體内溫度上升而引起之電池破 壞等之問題。又，如實施形態1所說明般藉由對氟樹脂基 材1 3賦予之半導電性，亦可獲得無於組裝時之充電，不易 引起鐘電池之破壞之效果。進而，於將鋰電池組3用於精 雄、零件之情形時，藉由半導電性之防帶電效果，亦可獲得 可防止塵埃及灰塵等混入之效果。 [實施例] 其次，使用實施例具體地說明本發明之散熱筐體。再 者’本發明係並非藉由以下所示之實施例而進行任何限定 者0 201214840 (實施例1 ) 如圖4A所示’準備具有寬i〇〇mm、深loomm、高42mm 之外形’且底面開口之鋁筐體41 (熱導率為140 W/mK、 於波長2 # m〜14 " m中之總放射率為0.03 )。鋁筐體41之 内部尺寸為寬80mm、深80mm、高40mm。於紹筐體41之 頂蓬内壁貼附80mmx80mm之Nitofuron (註冊商標） No. 903 SC(日東電工製造）42作為第1半導電性散熱用帶。 即’於本實施例中’於筐體本體之頂蓬内壁整面貼附有半 導電性散熱用帶。再者，Nitofuron (註冊商標）N〇_903SC (曰東電工製造）之熱導率為128W/mK(測定裝置：r lfa 447 NanoFlash (註冊商標）」NETZSCH公司製造）、厚度為 0.11mm、表面電阻率為1.98XI〇4Ω/□(試驗方法：依據 JISK 7194 )、於波長2 ν m〜14 μ m中之總放射率為0.952。 於隔熱材料43上設置有加熱器44作為發熱體，利用鋁筐 體41包圍加熱器44，製作如圖4A所示之測定裝置。將加 熱器44之輸出設為20W，藉由設置於比隔熱材料43表面 咼20mm處之熱電偶45，測定筐體内部之空間溫度。筐體 内部之空間溫度為157.251。 又’於僅將第1半導電性散熱用帶之尺寸變更為 40mmx40mm、60mmX60mm之情形，進行相同之測定之結 果’空間溫度分別為164.55°C、161.95°C。自實施例1中之 該等之結果’可確認半導電性散熱用帶，其面積越大越可 獲得高散熱效果》 (實施例2) 10 201214840 如圖4B所示，亦於鋁筐體41之頂蓮外壁貼附 80mmx80mm 之：Nitofuron (註冊商標）NO.903SC (曰東電 工製造）46作為第2半導電性散熱用帶。除貼附第2半導 電性散熱用帶之點以外，利用與於實施例i中將第i半導 電性散熱用τ之尺寸設為80mmx80mm之情形相同的方 法，進行空間溫度之測定。實施例2中之筐體内部之空間 皿度成為152.41C，與僅於内壁貼附半導電性散熱用帶之 實施例1相比’可獲得更高之散熱效果。 又，針對將第1半導電性散熱用帶之尺寸設為 40mm><4〇inm之實施例1之測定裝置，進而設置尺寸為 40mmx40rnm之第2半導電性散熱用帶之構成，將第1半導 電I"生政熱用帶之尺寸設為60mmx 60mm之實施例1之測定裝 置，進而設置尺寸為60mmx 60mm之第2半導電性散熱用帶 之構成，均進行相同之測定後，空間溫度分別為丨6〗32。〇、 159_49t。自該等之結果，可確認與實施例i之情形相同 地，半導電性散熱用帶，其面積越大越可獲得高散熱效果。 (比較例1 ) 除未貼附半導電性散熱用帶之點以外，設為與實施例t 之測定裝置相同之構成，利用相同之方法進行空間溫度之 測定。空間溫度為173.20°C。 (比較例2) 將半導電性散熱用帶不貼附於鋁筐體4丨之頂蓬内壁’ 僅將其貼附於頂蓬外壁。除該點以外，設為與實施例2之 測疋裝置相同之構成，利用相同之方法進行空間溫度之測 201214840 定。空間溫度為171.94。(：。 與比較例1之未設置半導電性散熱用帶之筐體相比 較’實施例1及2之散熱筐體之空間溫度大幅度地下降， 確s忍南散熱效果。進而，藉由實施例1與比較例2之比較， 確说、將半導電性散熱用帶貼附於筐體本體内壁者，與將其 貼附於筐體本體外壁相比可獲得更高之散熱效果。可認為 其係藉由將半導電性散熱用帶貼附於筐體本體内壁，實現 藉由放射熱傳遞而使自高溫之發熱體所放射之熱有效地被 半導電性散熱用帶吸收，進而實現向鋁筐體整體傳導而向 外部放射之所謂的效率佳之散熱系統。 又，僅於筐體本體内壁貼附半導電性散熱用帶之實施 例1之空間溫度，與於筐體本體内壁及外壁貼附半導電性 ((實施例1之空間溫 散熱用帶之實施例2之空間溫度的差 度）一（實施例2之空間溫度））為約。另一方面，未
性散熱用帶之情形相比，可說非常高 [產業上之可利用性]
較高之冷卻、散熱效果， 因其雖為簡單之構成但亦可獲得 故可作為將電池等之發熱體收納 12 201214840 於内部之筐體而較佳地應用。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之實施形態1中之散熱筐體之一構 成例之剖面圖。 圖2係表示本發明之實施形態1中之散熱筐體之其他 構成例之剖面圖。 圖3 A係模式性地表示本發明之實施形態2中之鋰電池 組之構成之立體圖。 圖3 B係圖3 A之I — I之剖面圖。 圖4A係實施例丨中之評價裝置之模式圖。 圖4B係實施例2中之評價裝置之模式圖。 【主要元件符號說明】
1、2 散熱筐體 11 筐體本體 12 第1半導電性散熱用帶 13、22 氟樹脂基材 14、23 黏著劑層 15 發熱體 21 第2半導電性散熱用帶 3 鋰電池組 31 鋰單電池 32 組電池 41 鋁筐體 42、46 Nitofuron (註冊商標）N〇 9〇3SC 201214840 43 隔熱材料 44 加熱器 45 熱電偶 14
Claims (1)
- 201214840 七、申請專利範圍： 1. 一種散熱筐體，其具備： 金屬製之筐體本體；以及 第1半導電性散熱用帶，其貼附於該筐體本體内壁的 至少一部分； 該第1半導電性散熱用帶含有：含碳黑之氟樹脂基材， 及形成於該氟樹脂基材上之黏著劑層。 2. 如申請專利範圍第1項之散熱筐體，其中，於該第^ 半導電性散熱用帶中，該氟樹脂基材於波長 中之總放射率為0.9以上，該氟樹脂基材之表面電阻率在 lxlO2〜1χ106Ω/□之範圍内。 3 ·如申請專利範圍第1項之散熱筐體，其進一步具備貼 附於該筐體本體外壁之至少一部分的第2半導電性散熱用 帶； 該第2半導電性散熱用帶含有：含碳黑之氟樹脂基材， 及形成於s亥亂樹脂基材上之黏著劑層。 4.如申請專利範圍第3項之散熱筐體，其中，該第2半 導電性散熱用帶配置於隔著該筐體本體而與該第丨半導電 性散熱用帶相對向之位置。 5·如申請專利範圍第3項之散熱筐體，其中，於該第2 半導電性散熱用帶中，該氟樹脂基材於波長〜 中之總放射率為0.9以上，該氟樹脂基材之表面電阻率在 lxlO2〜1χ1〇6Ω/□之範圍内。 6.如申請專利範圍帛1項之散熱筐體，其中，該第i半 15 201214840 導電！生散熱用帶中之該點著劑層係由丙稀酸系黏著劑或聚 石夕氧系黏著劑構成。 7·士申π專利範圍第3項之散熱筐體，其中，該第2半 導電性散熱用帶中之該黏著劑層係由丙稀酸系黏著劑或聚 矽氧系黏著劑構成。 8 · —種鐘電池組，其具備： 链單電池、或複數個鐘單電池相互連接而成之組電 池；以及 申請專利範圍第1項之散熱筐體’其將該鋰單電池或 該組電池收納於内部。 9 · 一種半導電性散熱用帶，其含有：含碳黑之氟樹脂基 材，及形成於这I樹脂基材上之黏著劑層， 該氟樹脂基材於波長2 μ m〜14 μ m中之總放射率為 0.9以上，該氟樹脂基材之表面電阻率在ιχΐ〇2〜1χ1〇6Ω/ □之範圍内。 10.如申請專利範圍第9項之半導電性散熱用帶，其 中，該黏著劑層係由丙烯酸系黏著劑或聚矽氧系黏著劑構 成。
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