(57)【要約】【課題】  大型化された高電流、高電圧出力のリチウムイオン電池等の二次電池の性能確証試験で課せられることがあるＤＣ３０００Ｖに達する高い電圧による耐電圧試験に耐える、二次電池の内部温度測定用の熱電対線を提供する。【解決手段】  熱電対線の＋側熱電対線４と−側熱電対線５を一直線に配置し、向き合った＋側熱電対線４の先端と−側熱電対線５の先端が当接する部分を溶接により接合して測温接点６とし、＋側熱電対線４と−側熱電対線５の二次電池内に挿入される部分Ｂの表面に、厚さが少なくとも１５μｍのパリレンＨＴのコーティング７を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池に装着して、該二次電池の内部温度を測定するための熱電対線であって、
＋側熱電対線と−側熱電対線を一直線に配置し、向き合った該＋側熱電対線と該−側熱電対の先端が当接する部分を溶接により接合して測温接点とし、該＋側熱電対線と該−側熱電対線の少なくとも二次電池内に挿入される部分の表面に、厚さ１５μｍ以上のパリレンＨＴのコーティングが設けられ、ＤＣ３０００Ｖの絶縁耐力を有する熱電対線。
【請求項２】
前記パリレンＨＴのコーティングの厚さが１５μｍ乃至３０μｍである請求項１に記載の熱電対線。
【請求項３】
前記パリレンＨＴのコーティングが前記熱電対線の全表面に設けられている請求項１に記載の熱電対線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐電圧検査が高電圧で行われる電気機器に取り付けられる熱電対線、なかでも特にリチウムイオン電池などの二次電池の性能試験において取り付けられる熱電対線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
充電が可能で繰り返し使用できる二次電池の内部の温度測定に熱電対線を使用すると、二次電池内部には電位差が存在し、またアースに対する電位差も存在するために熱電対線に電流が流れ、熱電対線の取付けによって電池本来の性能が失われるとともに、発火や感電等の事故の原因にもなる。  
【０００３】
この問題に対処するため、本特許出願人と同じ出願人による特許文献１に示されるような、金属シースの内にマグネシア等の無機絶縁材の粉末を介在させて熱電対線を収容したシース熱電対の金属シース表面に絶縁物質であるポリイミドをコーティングしたシース熱電対が使用されること、また、本特許出願人と同じ出願人による特許文献２に示されるような、熱電対線の表面に絶縁物質であるポリイミドをコーティングしたシース熱電対が使用されることが多かった。ポリイミドのコーティングにより電位差のある場所で使用しても熱電対線やシース熱電対の金属シースには電圧が掛からず、電流が流れることがないので、電池の性能が失われることはなく、発火や感電等の事故が発生する要因にもならない。なお、以下、シース熱電対の金属シース内に収容された熱電対線は「シース熱電対内熱電対線」と呼び、単独で使用される熱電対線を「熱電対線」と呼んで区別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７８４３３号公報
【特許文献２】特開２００９−１４３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウムイオン電池等の二次電池の開発においては、昇温を伴う事故を含む各種の事故を模擬する試験にできるだけ耐えるよう、上述のコーティング材として３５０℃の耐熱性のあるポリイミドが用いられてきた。
【０００６】
一方、大容量化、大型化された高電流、高電圧出力のリチウムイオン電池等の二次電池では、性能確証試験の１項目として高い電圧での耐電圧試験が要求され、その試験電圧はＤＣ３０００Ｖに達することもある。他方、性能確証試験においては事故模擬試験のような昇温がないので１５０℃程度の耐熱性があればよいが、試験中によしんば異常な昇温が生じてもコーティングの損傷がなく再使用可能な温度として、従来と同等の３５０℃程度の耐熱性は持っていることが望ましい。
【０００７】
ポリイミドコーティングの絶縁耐力は、カチオン電着塗装などによるコーティングの成膜の厚さ限界から、ＤＣ５００Ｖを大きく超えることが困難で、従来の特許文献１、特許文献２に示されるようなポリイミドをコーティングしたシース熱電対、熱電対線ではＤＣ３０００Ｖより遥かに低い絶縁耐力しか実現できない問題があった。
【０００８】
以上のように、従来のポリイミドをコーティングしたシース熱電対、熱電対線には、３５０℃の耐熱性があるが、大容量化、大型化された高電流、高電圧出力のリチウムイオン電池等の二次電池の性能確証試験で行われるＤＣ３０００Ｖに達する高い電圧による耐電圧試験に耐える絶縁耐力を持たせることが出来ない。つまり、受信計器に繋がれた熱電対線やシース熱電対内熱電対線の熱起電力による電圧は１Ｖ以下の微小電圧であり、シース熱電対の無機絶縁材粉末の絶縁耐力は常温で５００Ｖが規定値（：ＪＩＳＣ１６１０）であるので、従来のものは、コーティングに接する二次電池内部に３０００Ｖに達する高い電位差が生じた場合に、コーティングとシース熱電対の無機絶縁材の絶縁耐力を加えても、それに耐える絶縁耐力を持たない。また、無機絶縁材や樹脂の絶縁耐力は温度上昇とともに少しずつ低下する特性があるし、さらには、当コーティングに接する二次電池内部間にＤＣ３０００Ｖに達する電位差がある場合にもそれに耐える絶縁耐力が不足する。そのため、少なくともＤＣ３０００Ｖの絶縁耐力を有し、１５０℃、望ましくは３５０℃の耐熱性のあるコーティングがなされた熱電対線やシース熱電対の実現が、大容量化、大型化された二次電池の性能確証試験における内部温度測定のための温度センサへの課題としてあった。このうち熱電対線はシース熱電対より細いためにより狭隘なスペースに設置可能な点で課題解決の効果が大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）  上述の二次電池に装着して、二次電池の内部温度を測定するための課題を解決するために、＋側熱電対線と−側熱電対線を一直線に配置し、向き合った＋側熱電対線と−側熱電対の先端が当接する部分を溶接により接合して測温接点とし、＋側熱電対線と−側熱電対線の少なくとも二次電池内に挿入される部分の表面に、厚さ１５μｍ以上のパリレンＨＴのコーティングが設けられている熱電対線とした。
【００１０】
パリレンＨＴは、ポリパラキシリレンの一種で、その化学式は特表２０１４−５２４９８０号公報の００１５段落に示されているとおりである。当化学式は特開平６−３１２１５６号公報の図２（Ｄ）にも示されている。
【００１１】
パラキシリレンのコーティングは、工業的には、特開平６−３１２１５６号公報の０００４段落、００１５段落等に記載されている公知の気相蒸着重合法によって初めて可能であり、本発明のパリレンＨＴのコーティングも本法により形成が可能である。
【００１２】
また、パリレンＨＴなどの気相蒸着重合法によるポリパラキシリレンコーティングはエポキシ樹脂などのコーティングに比べて機械的強度が低く、摺動面等の機械的強度を必要とする場所のコーティングには適用できないが、二次電池内部には熱電対線表面が摺動を受けたり、温度変位により強い外力を受けたりする箇所はないので、パリレンＨＴのコーティングの持つ機械的強度で不足することはない。
【００１３】
次に絶縁耐力に関し、パリレンＨＴの厚さ１μｍ当りの絶縁耐力はＤＣ約２１２Ｖであるので、本発明の熱電対線に設けられている１５μｍ厚さのコーティングの絶縁耐力は少なくともＤＣ３１００Ｖある。したがって、本発明の熱電対線を装着したリチウムイオン電池等の二次電池において、従来できなかったＤＣ３０００Ｖの耐電圧試験を行うことができる。つまり、ＤＣ３０００Ｖの耐電圧試験を行っても、本発明の二次電池内にある熱電対線には１５μｍ以上の厚さのパリレンＨＴのコーティングがされているので、この熱電対線には試験電圧が加わらず、かつ、そこに電流が有意に流れることもない。そのため、当熱電対線の存在に影響されることなくＤＣ３０００Ｖの耐電圧試験が可能であり、また、耐電圧試験中に人が間違って熱電対線に触れても感電せず安全である。
【００１４】
耐熱温度に関しては、パリレンＨＴのコーティングは３５０℃の耐熱性を持っている。リチウムイオン電池等の二次電池の内部温度測定のために本発明による熱電対線を装着した状態での性能確証試験において、万一異常な昇温が生じたとしてもその昇温が３５０℃以下であれば、従来と同様、コーティングの損傷がないので、当熱電対線の再使用が可能である。
【００１５】
なお、本発明による熱電対線は、開発段階において高電圧の耐電圧試験を含む性能確証試験に供される二次電池の内部温度測定用に使用されるほか、二次電池の製品には内部温度監視用として熱電対線が取付けられていて、かつ高電圧の耐電圧試験が要求されているものもあり、このような二次電池製品に常設される内部温度監視用のセンサとしても有用である。
【００１６】
（２）  本発明の熱電対線のパリレンＨＴのコーティングの厚さは、１５μｍ乃至３０μｍであることが望ましい。
【００１７】
大型化された二次電池であってもその耐電圧試験の電圧がＤＣ３０００Ｖを大きく超えることは希であり、またコーティング厚さを不必要に厚くすることは、経済上避けるべきであるし、厚くした分だけ二次電池内の装着スペースを増やす必要もある。これらの観点から本発明の熱電対線のパリレンＨＴのコーティングは厚くとも３０μｍであることが望ましい。３０μｍ厚さのパリレンＨＴのコーティング形成は工業的に容易に可能である。
【００１８】
パリレンＨＴのコーティングは柔軟性があるものの、外力や自重による曲がりが増加すると、当コーティングのひび割れ、剥離などの損傷が生じる可能性が高くなり、好ましくない。
【００１９】
本発明の熱電対線は、パリレンＨＴをコーティングしたシース熱電対と比べると、熱電対線はシース熱電対より細いために、上に記したコーティングのひび割れ、剥離が生じやすいので慎重な取扱いが要求され、また、測温接点がシース熱電対のように先端ではなく長手方向中央に位置するために、二次電池内の敷設距離が長くなる点で利便性に劣るが、一方、前述のようにより狭隘な箇所に設置できる利点を持っている。
【００２０】
（３）  また、本発明の熱電対線のパリレンＨＴのコーティングを熱電対線の全表面に設けておけば、当熱電対線の挿入される長さが異なる二次電池間での共用が広く可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
リチウムイオン電池等の二次電池の内部温度測定用として従来用いられてきたシース熱電対や熱電対線は、二次電池に課せられることがあるＤＣ３０００Ｖに達する高い電圧による耐電圧試験に耐える絶縁耐力がなかったが、本発明による熱電対線は、装着された二次電池においてＤＣ３０００Ｖの耐電圧試験が行われても、それに耐える絶縁耐力を有し、損傷することがない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による熱電対線の一実施形態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明による熱電対線の一実施形態を図１に沿って説明する。図１（ａ）は当実施形態の熱電対線１の軸方向断面図で、図１（ｂ）は径方向断面図であって、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示しており、見易くするために、図１（ｂ）は図１（ａ）より縮尺を拡大して描いている。
【００２４】
この実施形態の熱電対線１は、リチウムイオン電池等の二次電池に装着されてその内部温度を測定するためのセンサで、熱電対線１の＋側熱電対線２、４と−側熱電対線３，５を一直線に配置して、＋側熱電対線の細径部４の先端と−側熱電対線の細径部５の先端が当接する部分を溶接で接続し、それぞれの熱電対線の細径部４，５の他端に通常太さの＋側熱電対線２と−側熱電対線３が接続されている。この通常太さの熱電対線２，３は、リード線として熱電対受信計器まで配線される。＋側熱電対線の細径部４と−側熱電対線の細径部５の上記溶接部が測温接点６となり、この位置の温度が熱電対線１の出力温度となる。
【００２５】
図１にＢで示す範囲の＋側及び−側熱電対線の細径部４、５が二次電池内に挿入される部分で、少なくともＢを含む範囲の＋側及び−側熱電対線の細径部４、５の表面に、パリレンＨＴ（登録商標）のコーティング７が施されている。
【００２６】
この形状は、本特許出願人と同じ出願人による特許文献２の図１に示される形状と同じで、コーティングの材質がポリイミドからパリレンＨＴのコーティング７になった点が異なる。
【００２７】
＋側及び−側熱電対線の細径部４、５の外径は１３μｍで、パリレンＨＴのコーティング７は気相蒸着重合法によって形成されたもので、その厚さは１５μｍ以上、具体的には１７μｍである。なお、＋側及び−側熱電対線の細径部４、５の外径１３μｍは当実施形態の例であってこれに限ったものではない。
【００２８】
熱電対線１の絶縁耐力に関し、パリレンＨＴの厚さ１μｍ当りの絶縁耐力はＤＣ約２１２Ｖであるので、熱電対線１の１７μｍ厚さのパリレンＨＴのコーティング７の絶縁耐力はＤＣ３０００Ｖを大きく超える。上記１μｍ当りの絶縁耐力から、厚さ１７μｍでなくとも厚さが１５μｍ以上あれば、熱電対線１を装着したリチウムイオン電池等の二次電池において、ＤＣ３０００Ｖの耐電圧試験を行っても、熱電対線１の＋側及び−側熱電対線２，３，４，５には試験電圧が加わらず、かつ、そこに電流が有意に流れることもない。そのため、当熱電対線１の存在に影響されることなく装着された二次電池のＤＣ３０００Ｖの耐電圧試験が可能であり、その際に熱電対線１が損傷することもなく、また、耐電圧試験中に人が間違って熱電対線１に触れても感電せず安全でもある。
【００２９】
他方、パリレンＨＴのコーティング７の厚さは１００μｍ程度まで可能であるが、不必要に厚くしすぎるのは経済上避けるべきであるし、厚くした分だけ二次電池内の装着スペースを増やす必要から装着される二次電池の性能へ悪影響を及ぼす可能性もあるので、厚くとも３０μｍに止めることが望ましい。
【００３０】
パリレンＨＴのコーティング７の機械的強度に関し、気相蒸着重合法により形成されたパリレンＨＴのコーティングはエポキシ樹脂などのコーティングに比べて機械的強度が低く、強い外力が加わるために機械的強度を必要とするコーティングには不向きであるが、二次電池内部には熱電対線１の表面の摺動や温度変位などによる強い外力を受ける箇所はないので、本実施形態においてパリレンＨＴのコーティング７の持つ機械的強度で不足することはない。
【００３１】
熱電対線１の材質と耐熱温度に関し、＋側及び−側熱電対線２、３，４，５は耐熱温度１０００℃以上のＫタイプ熱電対線、そしてパリレンＨＴのコーティング７の耐熱温度は３５０℃である。そのため、熱電対線１としての耐熱温度は３５０℃で、装着された二次電池に温度の異常上昇が起きてもその温度が３５０℃を超えなければ、熱電対線１は損傷せず、再使用ができる。なお、＋側及び−側熱電対線２，３、４，５の材質は上記に限ったものでなく、耐熱温度が３５０℃以上ある材料であればよい。
【００３２】
パリレンＨＴのコーティング７が設けられる範囲に関し、熱電対線１では、＋側及び−側熱電対線の細径部４，５のうち、少なくとも装着される二次電池の内部に挿入される部分の表面に設けられているが、＋側及び−側熱電対線の細径部４，５の全表面に設けてもよい。こうすれば熱電対線１の挿入される長さが異なる二次電池間での共用が広く可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明による熱電対線は、二次電池の開発段階においてＤＣ３０００Ｖに達する高い電圧による耐電圧試験を含む性能確証試験に供される二次電池の内部温度測定用に有効に使用されるほか、二次電池の製品には内部温度監視用として熱電対線が常設されていて、かつ高電圧での耐電圧試験が要求されているものもあり、このような熱電対線にも適用することができる。さらには、二次電池用に限らず、高電圧での耐電圧試験が要求される電気製品の内部温度監視用の温度センサであって、その耐電圧試験時に試験電圧が印加される温度センサにも有効である。
【符号の説明】
【００３４】
１  熱電対線
２  ＋側熱電対線（リード線部）
３  −側熱電対線（リード線部）
４  ＋側熱電対線（細径部）
５  −側熱電対線（細径部）
６  測温接点
７  パリレンＨＴのコーティング
【図１】
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