(57)【要約】【課題】蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体を収容する収容容器の疲労強度を高めることを目的とする。【解決手段】組電池１２と、組電池１２を収容する電池収容ケース１３と、電池収容ケース１３に収容され、組電池１２と熱交換を行う冷却液２３と、電池収容ケース１３の少なくとも一部は、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金で構成されており、質量％でＺｎはＡｌよりも含有率が高いことを特徴とする。ここで、Ａｌの含有率は２０〜２５質量％に設定するのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電体と、
前記蓄電体を収容する収容容器と、
前記収容容器に収容され、前記蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、
前記収容容器の少なくとも一部は、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金で構成されており、質量％でＺｎはＡｌよりも含有率が高いことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
Ａｌの含有率は２０〜２５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記収容容器は、開口部が形成された容器本体と、前記開口部を覆う上蓋とを含み、前記上蓋のみを前記合金で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記上蓋は、前記容器本体に対して締結ボルトを介して取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記熱交換媒体は、絶縁性の液体であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を備えた車両。
【請求項７】
蓄電体と、前記蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体とを収容する収容容器であって、該収容容器の少なくとも一部は、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金で構成されており、質量％でＺｎはＡｌよりも含有率が高いことを特徴とする収容容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電及び放電により発熱する蓄電体を収容容器に収容した蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車の走行用モータに電力を供給する電源体として、充電及び放電の可能な蓄電体が知られている。この種の蓄電体は、通常、高出力を得るために、複数の蓄電素子を直列に接続することにより構成される。
【０００３】
蓄電体は、充放電により発熱するが、所定温度以上に昇温されると、劣化が促進される。そのため、所定温度を超えないように蓄電体を冷却する必要がある。蓄電体の冷却方法として、密閉ケースの中に熱伝導性の高い冷却液を充填し、この冷却液の中に蓄電体を浸漬させる方法が知られている。
【０００４】
また、特許文献１には、内部に収容する電池と類似の外観をなす肉厚が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下の金属ケースを含む電池ケースが開示されており、金属ケースの材質としてアルミニウムが例示されている。
【特許文献１】特開０４−１０４４５８号公報（請求項１、実施例２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、車両に搭載される蓄電体は、車外環境に応じてその温度が変化する。すなわち、車外環境が極低温である場合には蓄電体の温度は低下し、車外環境が高温である場合には蓄電体の温度は上昇する。また、蓄電体は、充電動作、放電動作に伴って温度上昇する。
【０００６】
蓄電体の周りに存在する冷却液は、蓄電体の温度が上がると膨張し、蓄電体の温度が下がると収縮する。したがって、密閉ケースは、冷却液の膨張及び収縮動作に伴って繰り返し荷重を受ける。特許文献１の金属ケースは、アルミニウムで構成されているため、疲労特性が十分でない。
【０００７】
そこで、本願発明は、蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体を収容する収容容器の疲労強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願発明の蓄電装置は、（１）蓄電体と、前記蓄電体を収容する収容容器と、前記収容容器に収容され、前記蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記収容容器の少なくとも一部は、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金で構成されており、質量％でＺｎはＡｌよりも含有率が高いことを特徴とする。
【０００９】
（２）（１）の構成において、Ａｌの含有率を２０〜２５質量％に設定するのが好ましい。
【００１０】
（３）（１）又は（２）の構成において、前記収容容器は、開口部が形成された容器本体と、前記開口部を覆う上蓋とを含み、前記上蓋のみを前記合金で構成したことを特徴とする。
【００１１】
（４）（３）の構成において、前記上蓋は、前記容器本体に対して締結ボルトを介して取り付けられている。繰り返し荷重により大きな負荷を受ける上蓋を保護することができる。
【００１２】
（５）（１）乃至（４）の構成において、前記熱交換媒体として、絶縁性の液体を用いることができる。これにより、漏電の防止と、収容容器の疲労強度の向上という二つの課題を解決することができる。
【００１３】
（６）（１）乃至（５）の蓄電装置は、車両に搭載することができる。
【００１４】
本願発明は、別の観点として、蓄電体と、前記蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体とを収容する収容容器であって、該収容容器の少なくとも一部を、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物から構成し、質量％でＺｎはＡｌよりも含有率が高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本願発明によれば、蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体を収容する収容容器の疲労強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施例１）
図１は蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸を示している。図２（Ａ）は円筒型電池をＹ―Ｚ面で切断した断面図であり、図２（Ｂ）は発電要素の断面図である。
【００１７】
図１において、蓄電装置１は、組電池（蓄電体）１２、組電池１２及び冷却液（液状の熱交換媒体）２３を収容する電池収容ケース（収容容器）１３を含む。電池収容ケース１３は、ケース本体１３ａ及び上蓋１３ｂからなる。本実施例の蓄電装置１は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車の駆動用または補助電源として用いることができる。
【００１８】
組電池１２は、複数の円筒型電池１２２を直列に接続することにより構成されている。円筒型電池１２２は、対向して配置される一対の電池フォルダ１２３に支持されている。電池フォルダ１２３は、平板形状に形成されている。
【００１９】
各円筒型電池１２２の両端部には、突状の端子電極１３１、１３２が設けられている。
一対の電池フォルダ１２３には、端子電極１３１、１３２を貫通させるための図示しない貫通穴が形成されている。端子電極１３１、１３２は、この貫通穴を通って電池フォルダ１２３の端面から突出している。
【００２０】
端子電極１３１、１３２の外面には、ネジ溝１３１ａ、１３２ａが形成されている。円筒型電池１２２は、バスバー１２４を介して直列に接続されている。バスバー１２４は、平板状に形成されており、バスバー１２４に形成された図示しない開口部に対して端子電極１３１、１３２が挿入されている。
【００２１】
端子電極１３１、１３２のネジ溝１３１ａ、１３２ａに対して締結ナット１２５を締結することにより、バスバー１２４及び端子電極１３１、１３２を電気的及び機械的に接続することができる。
【００２２】
図２を参照しながら、円筒型電池１２２の構成を詳細に説明する。単電池ケース１３４の内部には、発電要素１３５が巻かれた状態で収納されている。
【００２３】
この発電要素１３５は、正電極体１３５ｂと、負電極体１３５ｃと、正電極体１３５ｂ及び負電極体１３５ｃの間に配置されたセパレータ１３５ａとで構成される。ここで、正電極体１３５ｂは、集電体と、集電体の表面に形成された正極層とで構成されている。正極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。正極層とは、正極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２４】
また、負電極体１３５ｃは、集電体と、集電体の表面に形成された負極層とで構成されている。負極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。負極層とは、負極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００２５】
なお、集電体の一方の面に正極層を形成し、集電体の他方の面に負極層を形成した電極（いわゆるバイポーラ電極）を用いることもできる。また、本実施例では、電解液を用いているが、粒子で形成された固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、高分子固体電解質や無機固体電解質がある。
【００２６】
ここで、円筒型電池１２２がニッケル−水素電池である場合には、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、円筒型電池１２２がリチウムイオン電池である場合には、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。
【００２７】
円筒型電池１２２の代わりにキャパシタ（蓄電体）を用いることもできる。キャパシタは、活性炭と電解液との界面に発生する電気二重層を動作原理とした電気二重層キャパシタのことである。固体として活性炭、液体として電解液（希硫酸水溶液）を用いて、これを接触させるとその界面にプラス、マイナスの電極が極めて短い間隔を隔てて相対的に分布する。イオン性溶液中に一対の電極を浸して電気分解が起こらない程度に電圧を負荷させると、それぞれの電極の表面にイオンが吸着され、プラスとマイナスの電気が蓄えられる（充電）。外部に電気を放出すると、正負のイオンが電極から離れて中和状態に戻る。また、円筒型電池１２２の代わりに角型電池（蓄電体）を用いることもできる。
【００２８】
電池収容ケース１３に収容された冷却液２３は、比熱、熱伝導性と沸点が高く、電池収容ケース１３、組電池１２を腐食させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体が望ましい。例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ  ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。また、フッ素系不活性液体以外の液体（例えば、シリコンオイル）を用いることもできる。
【００２９】
ケース本体１３ａは、上側が開口しており、ケース本体１３aの上端面１３５ａには、上蓋１３ｂが載置される。上端面１３５ａの四隅には、図示しない締結穴部が形成されており、これらの締結穴部に締結ボルト１４を締結することにより、上蓋１３ｂがケース本体１３ａに固定される。
【００３０】
次に、電池収容ケース１３の組成について詳細に説明する。電池収容ケース１３は、Ａｌ、Ｚｎ及び不可避的不純物からなる合金で構成されており、質量％でＺｎはＡｌよりも含有率が高く設定されている。従来の電池収容ケースは、Ａｌベース合金（Ａｌが５０質量％以上の合金）が主流であった。Ａｌベースの合金は、軽いなどのメリットがある反面、繰り返し荷重に対する疲労特性については十分でなかった。従来の電池収容ケースには、冷却液２３を収容するタイプが少なかったため、そもそも冷却液２３から繰り返し荷重を受けるという課題そのものが存在しなかった。
【００３１】
Ｚｎの含有率をＡｌよりも高めることにより、疲労強度の高い電池収容ケース１３を得ることができる。すなわち、冷却液２３が膨張及び収縮することにより、電池収容ケース１３に繰り返し荷重が付与されるが、この繰り返し荷重に対する疲労強度を高めることができる。
【００３２】
ここで、Ａｌの含有率は、好ましくは２０〜２５質量％であり、より好ましくは２２質量％である。Ａｌの含有率が２２質量％で、残部がＺｎ及び不可避的不純物の合金（超塑性合金）として、ＳＰＺ（登録商標）が知られている。ＳＰＺ（登録商標）を用いることにより、より効果的に電池収容ケース１３の疲労強度を高めることができる。
【００３３】
なお、電池収容ケース１３の一部を本願発明の合金で構成してもよい。すなわち、あらかじめ、疲労しやすい領域が特定されている場合には、当該領域のみを本願発明の合金で構成することができる。例えば、上蓋１３ｂは、ケース本体１３ａに締結ボルト１４を介して取り付けられているため、繰り返し荷重による負荷がより大きくなる。そのため、少なくとも上蓋１３ｂについては、本願発明の合金で構成するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】蓄電装置の断面図である。
【図２】（Ａ）が円筒型電池の断面図であり、（Ｂ）が発電要素の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  蓄電装置
１２  組電池
１３  電池収容ケース
１３ａ  ケース本体
１３ｂ  上蓋
２３  冷却液
【図１】
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【図２】
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