(57)【要約】【課題】二次電池の冷却を行えると共に二次電池が膨張することによって生じる不具合を防ぐことができるようにする。【解決手段】冷却板は、可撓性を有する第１の平板６及び第２の平板７と、中間樹脂部８と、通路１０とを備えている。第２の平板７は、第１の平板６と所定の間隔を開けて対向している。中間樹脂部８は、第１の平板６と第２の平板７の間に介在され、二次電池２の膨張に伴って弾性変形する。また、通路１０は、第１の平板６と第２の平板１０の間に形成され、この通路１０に気体又は液体からなる冷媒が通過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する第１の平板と、
可撓性を有し、一面が前記第１の平板の一面と所定の間隔を開けて対向する第２の平板と、
前記第１の平板と前記第２の平板の間に介在され、前記第１の平板及び／又は前記第２の平板に加わる力によって弾性変形する中間樹脂部と、
前記第１の平板と前記第２の平板の間に形成され、気体又は液体からなる冷媒が通過する通路と、を備えた
ことを特徴とする冷却板。
【請求項２】
前記通路は、前記中間樹脂部と前記第１の平板及び前記第２の平板によって形成され、
前記通路を通過する前記冷媒は、前記第１の平板及び前記第２の平板と接触する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却板。
【請求項３】
前記中間樹脂部は、前記冷媒が通過する方向に延在する複数の隔壁である
ことを特徴する請求項１又は２に記載の冷却板。
【請求項４】
前記複数の隔壁は、前記第１の平板又は前記第２の平板から突出する方向に対して湾曲している
ことを特徴とする請求項３に記載の冷却板。
【請求項５】
扁平状に形成された二次電池と、
前記二次電池に重なり合う冷却板と、を備え、
前記冷却板は、
可撓性を有する第１の平板と、
可撓性を有し、一面が前記第１の平板の一面と所定の間隔を開けて対向する第２の平板と、
前記第１の平板と前記第２の平板の間に介在され、前記二次電池の膨張に伴って弾性変形する中間樹脂部と、
前記第１の平板と前記第２の平板の間に形成され、気体又は液体からなる冷媒が通過する通路と、を設けた
ことを特徴するバッテリーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器や電気自動車等の電源として用いられる二次電池、特にリチウムイオン二次電池を冷却する冷却板及び、この冷却板と二次電池を重ね合わせて構成されるバッテリーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギ対策として電気自動車に代表される電気車両が注目されており、その需要も伸びている。そして、この電気車両の電源としては、リチウムイオン二次電池が挙げられる。リチウムイオン二次電池は、正極活物質としてリチウム含有化合物、負極活物質として炭素系材料を用い、更に、非水溶媒に電解質塩を溶解した非水電解液を用いた電池である。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池は、充電時や放電時に熱を発生する場合がある。電池の温度が所定の温度以上になると、安全性や電池寿命の低下などの電池性能に悪影響を及ぼす原因となる。近年、このリチウムイオン二次電池を冷却するために、様々な技術が提案されている。以下、「リチウムイオン二次電池」を単に「二次電池」として説明する。
【０００４】
従来の二次電池を冷却する方法としては、例えば特許文献１に開示された技術が挙げられる。この特許文献１には、二次電池と二次電池との間に、通風孔が設けられた仕切り板を設ける技術が開示されている。更に、仕切り板は、放熱性に優れたアルミニウムで形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７１６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、特にリチウムイオン二次電池は、過放電や経年劣化によって、溶媒が分解されてガスが発生し、膨張するおそれがあった。しかしながら、特許文献１に記載された技術では、二次電池と二次電池との間に介在される仕切り板がアルミニウムで形成されているため、弾性変形し難い構造となっている。その結果、二次電池の膨張を仕切り板で吸収することができないため、二次電池が膨張すると、二次電池自体に仕切り板から圧力が加わる、という問題があった。そして、このことが、電池性能に悪影響を及ぼしたり、電池素子を収納する収納部材が破裂したりする、という要因ともなっていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、二次電池の冷却を可能とすると共に、二次電池が膨張することによって生じる不具合を防ぐことができる冷却板及びバッテリーシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の冷却板は、可撓性を有する第１の平板と、可撓性を有し、一面が第１の平板の一面と所定の間隔を開けて対向する第２の平板と、を備える。更に、第１の平板と第２の平板の間に介在され、第１の平板及び／又は第２の平板に加わる力によって弾性変形する中間樹脂部と、第１の平板と第２の平板の間に形成され、気体又は液体からなる冷媒が通過する通路と、を備えている。
【０００９】
また、本発明のバッテリーシステムは、扁平状に形成された二次電池と、この二次電池に重なり合う冷却板と、を備える。
この冷却板は、上述したとおりのものであり、可撓性を有する第１の平板と、可撓性を有し、一面が第１の平板の一面と所定の間隔を開けて対向する第２の平板と、を備える。更に、第１の平板と第２の平板の間に介在され、二次電池の膨張に伴って弾性変形する中間樹脂部と、第１の平板と第２の平板の間に形成され、気体又は液体からなる冷媒が通過する通路と、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷却板及びバッテリーシステムによれば、第１の平板と第２の平板の間に設けた中間樹脂部が弾性変形することで、二次電池の膨張を中間樹脂部で吸収することができる。これにより、二次電池に大きな圧力が加わることを防止することができ、二次電池が破損したり、電池性能が低下したりすることを防止できる。更に、第１の平板と第２の平板の間に形成された通路に冷媒が通過することで、二次電池の冷却も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態例にかかるバッテリーシステムを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例にかかるバッテリーシステムを示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態例にかかるバッテリーシステムの冷却板を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態例にかかる冷却板の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態例にかかる冷却板の動作を示す側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態例にかかる冷却板の製造方法を説明する説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態例にかかる冷却板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のバッテリーシステム及び冷却板の実施の形態例について、図１〜図７を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
また、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態例
１−１．バッテリーシステム及び冷却板の構成例
１−２．冷却板の製造方法
２．第２の実施の形態例
【００１３】
＜１．第１の実施の形態例＞
１−１．バッテリーシステム及び冷却板の構成例
まず、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかるバッテリーシステム及び冷却板の構成例について説明する。
図１は、本例のバッテリーシステムを示す斜視図、図２は、バッテリーシステムを示す分解斜視図である。また、図３は、本例の冷却板を示す斜視図である。図４は、冷却板の要部を示す断面図、図５は、本例のバッテリーシステムを示す側面図である。
【００１４】
本例のバッテリーシステム１は、例えばパーソナルコンピュータやデジタルスチルカメラ等の電子機器や電気自動車の電源として適用されるものである。図１に示すように、本例のバッテリーシステム１は、扁平状の２つの二次電池２と、略直方体状の３つの冷却板３と、を備えて構成されている。そして、この２つの二次電池２と３つの冷却板３は、交互に積層されている。なお、本例に用いられる二次電池２は、リチウムイオン二次電池である。
【００１５】
また、本例では、二次電池２を２つ、冷却板３を３つ設けた例を説明したが、二次電池２及び冷却板３の数は、これに限定されるものではない。例えば、二次電池２を３つ以上設け、冷却板３を４つ以上設けてもよい。
【００１６】
［二次電池］
図２に示すように、二次電池２は、薄い略直方体状に形成されている。この二次電池２は、薄い略直方体に形成された電池素子を包装部材であるラミネートフィルム４で密封して構成されている。電池素子は、帯状の正極と、セパレータと、正極と対向して配された帯状の負極と、セパレータとを順に積層し、これらを巻回することで構成される。この正極と負極には、それぞれ電極端子５，５が接続される。
【００１７】
この２つの電極端子５，５は、二次電池２における幅方向Ｘの一側の側面部からラミネートフィルム４の外側に突出しており、二次電池２の幅方向Ｘと直交する長さ方向Ｙに所定の間隔を開けて配置されている。そして、この二次電池２の幅方向Ｘと長さ方向Ｙに直交する厚さ方向Ｚに沿って冷却板３が二次電池２に重ね合わされている。
【００１８】
なお、本例では、二次電池２の形状が薄い略直方体をなしているが、これに限定されるものではなく、例えば、円柱や角柱を薄くつぶした扁平形状等、その他の形状であってもよい。
【００１９】
［冷却板］
次に、本例のバッテリーシステムに用いられる冷却板３について説明する。図３に示すように、冷却板３は、可撓性を有する第１の平板６及び第２の平板７と、弾性を有する中間樹脂部８とを備えて構成される。
【００２０】
第１の平板６及び第２の平板７は、略長方形をなす平板に形成されている。この第１の平板６及び第２の平板７の長方形をなす一面の面積は、二次電池２における長方形をなす主面部２ａの面積と略等しい大きさに設定されている（図１及び図２参照）。
【００２１】
また、図４（ａ）に示すように、第１の平板６と第２の平板７は、それぞれの一面６ａ，７ａが、所定の間隔を開けて対向され、且つ略平行となるように配置されている。そして、第１の平板６の一面６ａは、多孔質化されており、複数の気孔（不図示）が形成されている。同様に、第２の平板７の一面７ａも、多孔質化されており、複数の気孔（不図示）を有している。
【００２２】
また、冷却板３を二次電池２に重ね合わせた際に、第１の平板６の一面６ａと反対の面である他面６ｂ又は、第２の平板７の一面７ａと反対の面である他面７ｂが、二次電池２の主面部２ａに接触する。そのため、二次電池２に生じた熱が第１の平板６又は第２の平板７に伝達される。
【００２３】
このような構成を有する第１の平板６及び第２の平板７は、軽量で且つ熱伝導性に優れたアルミニウム（Ａｌ）によって形成されている。なお、第１の平板６及び第２の平板７は、アルミニウム以外に軽量で且つ熱伝導性に優れており可撓性を有する材料で形成してもよい。
【００２４】
図３に示すように、中間樹脂部８は、第１の平板６と第２の平板７の間に介在されている。中間樹脂部８は、第１の平板６及び第２の平板７の長手方向に延在する複数の隔壁９から構成されている。この壁状に形成された複数の隔壁９は、第１の平板６及び第２の平板７の短手方向に沿って所定の間隔を開けて配置されており、第１の平板６の一面６ａ及び第２の平板７の一面７ａを接続するように第１の平板６又は第２の平板７から突出している。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、隔壁９は、第１の平板６の一面６ａ及び第２の平板７の一面７ａに接触する２つの接触部９ａと、この２つの接触部９ａを接続する接続部９ｂとから構成されている。接触部９ａは、接続部９ｂから離れるに従って広がっており、末広がり状に形成されている。そのため、隔壁９の断面形状は、略Ｉ型に形成されている。
【００２６】
そして、中間樹脂部８は、複数の隔壁９を構成する樹脂が第１の平板６の一面６ａ及び第２の平板７の一面７ａに形成した多数の気孔に入り込むことで、第１の平板６及び第２の平板７に固定される。上述したように、複数の隔壁９の接触部９ａは、先端に行くに従って広がっている。そのため、第１の平板６及び第２の平板７との接合面の表面積を大きく取ることができ、複数の隔壁９と第１の平板６及び第２の平板７との結合力を高めることができる。なお、本例では接着剤を用いずに中間樹脂部８を構成する複数の隔壁９と第１の平板６及び第２の平板７を固定した例を説明したが、接着剤を用いて複数の隔壁９と第１の平板６及び第２の平板７を固定してもよい。
【００２７】
また、本例では、中間樹脂部８を複数の隔壁９で構成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、中間樹脂部８を、第１の平板６及び第２の平板７との間に立設する複数の突起で構成してもよい。
【００２８】
このような構成を有する中間樹脂部８の材質としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）やポリプロピレン（ＰＰ）等からなる弾性を有する樹脂が挙げられる。このように、樹脂を用いることで、アルミニウム等の金属材料のみで構成された従来の冷却板よりも軽くすることができる。また、この中間樹脂部８の材質や形状を種々に選定することで、中間樹脂部８の弾性力を適宜設定することができる。これにより、冷却板３の特性を用途によって最適化することが可能となる。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、第１の平板６及び第２の平板７と、中間樹脂部８の隔壁９
によって囲まれた空間は、通路１０になる。この通路１０には、気体又は液体からなる冷媒が通過する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、冷媒は、隔壁９が延在する方向に沿って流れる。このとき、冷媒が第１の平板６及び第２の平板７に直接接触する。これにより、第１の平板６及び第２の平板７が吸収した二次電池２の熱を効率良く冷媒に伝達させることができ、二次電池２の冷却効果を高めることができる。
【００３０】
次に、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、本例の冷却板３による二次電池２の膨張を吸収する動作について説明する。
図５（ａ）に示すように、冷却板３は、２つの二次電池２の間に挟まれており、第１の平板６の他面６ｂ及び第２の平板７の他面７ｂが二次電池２の主面部２ａに接触している。
【００３１】
そして、図５（ｂ）に示すように、過放電や経年劣化によって、電池素子の溶媒が分解されてガスが発生すると、２つの二次電池２は、膨張する。ここで、二次電池２のうち他の側面部よりも面積が大きい主面部２ａが最も大きく膨らみ、二次電池２は、全体としてドーム状に膨らむ状態となる。そのため、冷却板３の第１の平板６及び第２の平板７には、２つの二次電池２の主面部２ａから力が加わる。ここで、第１の平板６及び第２の平板７は、可撓性を有していると共に、中間樹脂部８の複数の隔壁９は、弾性を有している。そのため、二次電池２の膨張に伴って、第１の平板６及び第２の平板７が撓むと共に中間樹脂部８の複数の隔壁９が弾性変形する。
【００３２】
これにより、２つの二次電池２の膨張を冷却板３によって吸収することができ、二次電池２に大きな圧力が加わることを防止できる。その結果、圧力によって二次電池２のラミネートフィルム４が破裂したり、電池性能が低下したりすることを防ぐことが可能である。
【００３３】
１−２．冷却板の製造方法
次に、図６を参照して本例の冷却板３の製造方法について説明する。
図６は、冷却板３の製造方法について説明する説明図である。
【００３４】
まず、冷却板３を製造する製造装置１８について説明を行う。この製造装置１８は、射出成型によって冷却板３を製造する装置である。図６に示すように、製造装置１８は、樹脂射出部１１と、金型部１２と、板材送りローラ１３と、成形部１４と、冷却部１７から構成されている。
【００３５】
樹脂射出部１１は、中間樹脂部８を構成する溶融した樹脂Ｐを開口部１１ａから金型部１２へ射出するものである。この樹脂射出部１１は、開口部１１ａに樹脂Ｐを押し出す押出スクリュー１１ｂを有している。金型部１２は、第１の金型１２ａと、第２の金型１２ｂとから構成されている。そして、この金型部１２は、第１の金型１２ａ及び第２の金型１２ｂの間に樹脂Ｐが射出されることで、中間樹脂部８を構成する隔壁９を成形する。
【００３６】
樹脂射出部１１及び金型部１２の近傍には、板材送りローラ１３が配置されている。板材送りローラ１３は、第１の平板６及び第２の平板７を成形部１４に送り出すローラである。なお、樹脂射出部１１及び金型部１２は、板材送りローラ１３に送り出される第１の平板６及び第２の平板７の間に配置されている。板材送りローラ１３における第１の平板６及び第２の平板７を送り出す先には、成形部１４が設けられている。
【００３７】
成形部１４は、成形された隔壁９及び送り出された第１の平板６及び第２の平板７を加熱するヒータ１５と、第１の平板６及び第２の平板７を成形すると共に加熱された隔壁９を第１の平板６及び第２の平板７に圧着する一対の接合成形ローラ１６，１６とを有している。一対の接合成形ローラ１６，１６の間隔は、冷却板３の厚さ方向の長さに設定されている。
【００３８】
このような構成を有する製造装置１８を用いて本例の冷却板３は、例えば、次のようにして製造される。
まず、中間樹脂部８を構成する樹脂Ｐを樹脂射出部１１によって金型部１２に押し出す。これにより、樹脂Ｐが金型部１２によって成形され、中間樹脂部８を構成する隔壁９が形成される。そして、成形された隔壁９は、成形部１４に送り出される。このとき、第１の平板６及び第２の平板７を構成するアルミニウム板材が板材送りローラ１３によって成形部１４に送り出される。
【００３９】
なお、予め、第１の平板６及び第２の平板７の一面６ａ，７ａには、多孔質化処理が施されている。これにより、一面６ａ，７ａには、複数の気孔が形成されている。この複数の気孔は、例えば、第１の平板６及び第２の平板７の一面６ａ，７ａに対して封孔処理を行わないアルマイト処理を施すことで形成される。または、アルミニウム板材の表面に多数のポーラス（微細孔）を生成する表面処理を用いてもよい。
【００４０】
また、金型部１２の出口側と板材送りローラ１３に送り出された第１の平板６及び第２の平板７との間には、隙間Ｓが設けられている。更に、金型部１２から押し出された隔壁９は、軟化状態であるため、バラス効果によって膨張する。そのため、隔壁９は、金型部１２の出口端部と第１の平板６及び第２の平板７との隙間Ｓに入り込む。これにより、
隔壁９が、第１の平板６の一面６ａ及び第２の平板７の一面７ａに接触する。
【００４１】
次に、軟化状態で押し出された隔壁９は、成形部１４のヒータ１５によって第１の平板６及び第２の平板７と一緒に加熱される。そのため、隔壁９における第１の平板６及び第２の平板７との接触面は、ヒータ１５によって再び溶融する。この状態で、接合成形ローラ１６により、隔壁９と第１の平板６及び第２の平板７を接合成形ローラに圧着すると共に製品寸法に成形する。
【００４２】
上述したように、第１の平板６の一面６ａ及び第２の平板７の一面７ａには、複数の気孔が形成されている。そのため、この気孔内に溶融された隔壁９を構成する樹脂が入り込む。これにより、第１の平板６及び第２の平板７と隔壁９がアンカー効果により一体に固定（接合）される。
【００４３】
次に、一体に固定した隔壁９と第１の平板６及び第２の平板７を冷却部１７によって冷却する。これにより、冷却板３の製造が完了する。なお、冷却板３の製造方法は、上述したものに限定されるものではない。
【００４４】
＜２．第２の実施の形態例＞
次に、図７を参照して本発明の第２の実施の形態例にかかる冷却板の構成例について説明する。
図７は、第２の実施の形態例にかかる冷却板を示す断面図である。
【００４５】
この第２の実施の形態例にかかる冷却板２１と第１の実施の形態例にかかる冷却板３と異なるところは、中間樹脂部の形状である。ここでは、冷却板３と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００４６】
図７に示すように、第２の実施の形態例にかかる冷却板２１は、第１の実施の形態例にかかる冷却板３と同様に、第１の平板６と、第２の平板７と、この第１の平板６及び第２の平板７の間に介在される中間樹脂部２２とを有している。中間樹脂部２２は、第１の平板６及び第２の平板７の短手方向に沿って所定の間隔を開けて配置された複数の隔壁２３である。
【００４７】
隔壁２３は、第１の平板６及び第２の平板７に接触する２つの接触部２３ａと、この２つの接触部２３ａを接続する接続部２３ｂとから構成されている。接続部２３ｂは、第１の平板６又は第２の平板７から突出する方向に対して湾曲している。
【００４８】
ここで、図５（ｂ）に示すように、二次電池２は、その中心部が最も大きく膨らむ。そのため、第１の平板６及び第２の平板７には、その中心部が最も二次電池２から力を受ける。図７に戻って説明すると、複数の隔壁２３の接続部２３ｂは、第１の平板６及び第２の平板７の短手方向の両端から中心に向かうに従って曲がりが大きくなっている。すなわち、中心に配置された隔壁２３は、両端に配置された隔壁２３よりも弾性変形し易くなっている。
【００４９】
このように、第２の実施の形態例にかかる冷却板２１では、二次電池２が変形する形状に合わせて、複数の隔壁２３の弾性変形のし易さを変化させている。その結果、二次電池２が膨張した際に生じる圧力を効率よく吸収することができる。
【００５０】
その他の構成は、上述した第１の実施の形態例にかかる冷却板３と同様であるため、それらの説明は省略する。このような構成を有する冷却板２１によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる冷却板３と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施の形態例では、中間樹脂部を構成する複数の隔壁が第１の平板及び第２の平板の長手方向に延在する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の隔壁が延在する方向は、第１の平板及び第２の平板の短手方向でもよい。すなわち、複数の隔壁が延在する方向は、設計者が冷媒を通過させたい方向によって適宜設定されるものである。
【００５２】
また、第１の平板及び第２の平板を折り曲げて、第１の平板及び第２の平板における長手方向又は短手方向のいずれか一方に沿って延在する複数の溝又は突条部を設けてもよい。これにより、複数の溝又は突条部が延在する方向に対する第１の平板及び第２の平板の強度を高めることができる。
【００５３】
更に、本発明の冷却板は、二次電池だけでなく、太陽電池パネルを冷却する冷却装置としても適用できるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１…バッテリーシステム、  ２…二次電池、  ２ａ…主面部、  ３，２１…冷却板、  ６…第１の平板、  ６ａ，７ａ…一面  ７…第２の平板、  ８，２２…中間樹脂部、  ９，２３…隔壁、  ９ａ，２３ａ…接触部、  ９ｂ，２３ｂ…接続部、  １０…通路、  Ｐ…樹脂、  Ｓ…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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