(57)【要約】【課題】熱伝導性が向上した電池ケースを提供する。【解決手段】電池ケースは、一端が開口するとともに他端が閉鎖された筒状のケース本体４と、ケース本体４の開口を閉鎖する閉鎖部材とを備えている。ケース本体４における側壁７および底壁８よりなる構成壁６の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体20からなる。複合体20の複合材は、アルミニウムマトリックスおよびアルミニウムマトリックス中に分散した炭素粒子からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口するとともに他端が閉鎖された筒状のケース本体と、ケース本体の開口を閉鎖する閉鎖部材とを備えた電池ケースにおいて、
ケース本体における側壁および底壁よりなる構成壁の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体からなる電池ケース。
【請求項２】
前記複合体の複合材に含まれる前記炭素粒子が、カーボンナノチューブ、グラフェンおよび黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも１種類からなる請求項１記載の電池ケース。
【請求項３】
前記複合体の複合材が、アルミニウムマトリックスおよびアルミニウムマトリックス中に分散した炭素粒子からなる請求項１または２記載の電池ケース。
【請求項４】
前記複合体の複合材が、前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料中に前記炭素粒子が面方向に分散した複数の炭素粒子分散層と、前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料で形成された複数のアルミニウム層とを有し、前記炭素粒子分散層と前記アルミニウム層とが、前記複合材の厚さ方向の全体にわたって交互に積層状に配列されている請求項３記載の電池ケース。
【請求項５】
前記ケース本体の前記構成壁の全体が前記複合体により形成されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の電池ケース。
【請求項６】
前記ケース本体の前記構成壁の一部が前記複合体により形成されるとともに、残部が前記複合体の複合材の前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料により形成されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の電池ケース。
【請求項７】
前記ケース本体の前記構成壁の底壁の少なくとも一部のみが、前記複合体により形成されている請求項６記載の電池ケース。
【請求項８】
前記ケース本体の前記構成壁の側壁の少なくとも一部のみが、前記複合体により形成されている請求項６記載の電池ケース。
【請求項９】
前記ケース本体が角筒状であり、前記構成壁の側壁が、互いに対向する２つの側壁部からなる第１側壁部対と、互いに対向する他の２つの側壁部からなる第２側壁部対とからなり、前記第１側壁部対の両側壁部の少なくとも一部および前記構成壁の底壁の少なくとも一部が、前記複合体により形成されている請求項６記載の電池ケース。
【請求項１０】
前記第１側壁部対の両側壁部における前記複合体で形成された部分どうしが、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分を介して連なっている請求項９記載の電池ケース。
【請求項１１】
前記第２側壁部対の両側壁部の少なくとも一部が、前記複合体により形成されている請求項９または１０記載の電池ケース。
【請求項１２】
前記第２側壁部対の両側壁部における前記複合体で形成された部分どうしが、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分を介して連なっている請求項１１記載の電池ケース。
【請求項１３】
前記ケース本体が円筒状であり、前記構成壁の側壁の全長のうち少なくとも一部が、全周にわたって前記複合体により形成されている請求項６記載の電池ケース。
【請求項１４】
前記ケース本体の前記構成壁の底壁の少なくとも一部が、前記複合体により形成されており、前記構成壁の側壁における前記複合体で形成された部分と、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分とが連なっている請求項１３記載の電池ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電池ケースに関し、さらに詳しくいえば、たとえばリチウムイオン二次電池に用いられる電池ケースに関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【０００３】
また、この明細書において、「板」という用語には、箔も含むものとする。
【０００４】
さらに、この明細書において、板状体の厚さ方向に対して垂直な方向を面方向というものとする。
【背景技術】
【０００５】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能であり、小型化が比較的容易である等の優れた特性を有しており、ハイブリッド車両(HV）、プラグインハイブリッド車両（PHV）、電気車両（EV）、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デジタルカメラなど多種多様な用途に使用されている。
【０００６】
ところで、リチウムイオン二次電池は、充放電時の電池反応や電池の内部抵抗によって発熱し、高温になると電極材料どうしの副反応によって劣化が進行するため、温度上昇を抑制する必要がある。
【０００７】
リチウムイオン二次電池を冷却する冷却装置として、たとえば特許文献１記載の冷却装置が提案されている。特許文献１記載の冷却装置は、頂壁外面が平坦な伝熱面となっているとともに、内部に冷媒が流通する冷媒通路を有する金属製冷却部材を備えており、リチウムイオン二次電池が冷却部材の伝熱面上に、シリコン樹脂などの合成樹脂からなる熱伝導シートを介して載置され、冷却部材の冷媒通路を流れる冷媒から冷却部材の頂壁および熱伝導シートを介してリチウムイオン二次電池に伝わる冷熱によってリチウムイオン二次電池が冷却されるようになっている（特許文献１参照）。
【０００８】
上述したような冷却装置により冷却されるリチウムイオン二次電池の電池ケースは、優れた伝熱性を有することが求められており、特許文献１には、リチウムイオン二次電池の電池ケースとして、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属製のものを用いることが記載されている。
【０００９】
しかしながら、最近では、リチウムイオン二次電池を効率良く冷却するために、電池ケースの熱伝導性をさらに向上させることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第６０２０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明の目的は、上記実情に鑑みてなされたものであって、特許文献１記載の電池ケースに比べて熱伝導性が向上した電池ケースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１３】
1)一端が開口するとともに他端が閉鎖された筒状のケース本体と、ケース本体の開口を閉鎖する閉鎖部材とを備えた電池ケースにおいて、
ケース本体における側壁および底壁よりなる構成壁の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体からなる電池ケース。
【００１４】
2)前記複合体の複合材に含まれる前記炭素粒子が、カーボンナノチューブ、グラフェンおよび黒鉛粒子からなる群より選択される少なくとも１種類からなる上記1)記載の電池ケース。
【００１５】
3)前記複合体の複合材が、アルミニウムマトリックスおよびアルミニウムマトリックス中に分散した炭素粒子からなる上記1)または2)記載の電池ケース。
【００１６】
4)前記複合体の複合材が、前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料中に前記炭素粒子が面方向に分散した複数の炭素粒子分散層と、前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料で形成された複数のアルミニウム層とを有し、前記炭素粒子分散層と前記アルミニウム層とが、前記複合材の厚さ方向の全体にわたって交互に積層状に配列されている上記3)記載の電池ケース。
【００１７】
5)前記ケース本体の前記構成壁の全体が前記複合体により形成されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の電池ケース。
【００１８】
6)前記ケース本体の前記構成壁の一部が前記複合体により形成されるとともに、残部が前記複合体の複合材の前記アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料により形成されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の電池ケース。
【００１９】
7)前記ケース本体の前記構成壁の底壁の少なくとも一部のみが、前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。
【００２０】
8)前記ケース本体の前記構成壁の側壁の少なくとも一部のみが、前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。
【００２１】
9)前記ケース本体が角筒状であり、前記構成壁の側壁が、互いに対向する２つの側壁部からなる第１側壁部対と、互いに対向する他の２つの側壁部からなる第２側壁部対とからなり、前記第１側壁部対の両側壁部の少なくとも一部および前記構成壁の底壁の少なくとも一部が、前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。
【００２２】
10)前記第１側壁部対の両側壁部における前記複合体で形成された部分どうしが、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分を介して連なっている上記9)記載の電池ケース。
【００２３】
11)前記第２側壁部対の両側壁部の少なくとも一部が、前記複合体により形成されている上記9)または10)記載の電池ケース。
【００２４】
12)前記第２側壁部対の両側壁部における前記複合体で形成された部分どうしが、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分を介して連なっている上記11)記載の電池ケース。
【００２５】
13)前記ケース本体が円筒状であり、前記構成壁の側壁の全長のうち少なくとも一部が、全周にわたって前記複合体により形成されている上記6)記載の電池ケース。
【００２６】
14)前記ケース本体の前記構成壁の底壁の少なくとも一部が、前記複合体により形成されており、前記構成壁の側壁における前記複合体で形成された部分と、前記構成壁の底壁における前記複合体で形成された部分とが連なっている上記13)記載の電池ケース。
【発明の効果】
【００２７】
上記1)〜14)の電池ケースによれば、ケース本体における側壁および底壁よりなる構成壁の全体のうち少なくとも一部が、アルミニウムと炭素粒子とが複合化されることにより形成された複合材を含む複合体からなるので、複合体からなる部分の熱伝導性が、アルミニウム単体からなるものに比べて向上する。したがって、前記複合体におけるケース本体外面側を向いた部分を、伝熱器に熱的に接触させておくことによって、伝熱器からの冷熱または温熱を、複合体を経て電池ケース内部に収納された発電要素に効率良く伝えることが可能になる。その結果、電池の発電要素を冷却する場合、発電要素を効率良く冷却することができる。これとは逆に、電池の発電要素を適正温度まで加熱する必要がある場合、発電要素を効率良く適正温度に加熱することができる。
【００２８】
上記2)の電池ケースによれば、複合材の熱伝導率を向上させることができ、その結果複合体の熱伝導率を確実に向上させることができる。また、複合材におけるアルミニウムと炭素粒子との複合化を確実に行うことができる。
【００２９】
上記3)の電池ケースによれば、アルミニウムマトリックス中での炭素粒子の偏りが少なくなり、複合材の熱伝導性が全体に均一となる。
【００３０】
上記4)の電池ケースによれば、炭素粒子分散層と前記アルミニウム層とが、前記複合材の厚さ方向の全体にわたって交互に積層状に配列されているので、炭素粒子分散層の厚みをなるべく薄くしつつ、炭素粒子分散層の数を多くすることが可能になり、複合材の熱伝導率を効果的に高めることができる。
【００３１】
上記5)の電池ケースによれば、ケース本体の構成壁の全体を介して伝熱器から熱が伝わるので、発熱の度合いが高く高温になりやすい電池の中央部への冷熱の伝熱、および熱が伝わりにくい電池の中央部への温熱の伝熱を効率良く行うことができる。
【００３２】
上記6)の電池ケースによれば、ケース本体を作る際の加工度が高い部分を、アルミニウムマトリックスを構成するアルミニウム材料により形成しておくと、加工性が向上する。しかも、材料コストが安くなる。
【００３３】
上記7)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部のみが複合体により形成されていると、伝熱器と電池との間での伝熱が阻害されることはなく、電池の温度調節を効率良く行うことができる。しかも、必要最小部分を複合体で形成しておくだけなので、材料コストが安くなる。
【００３４】
上記8)の電池ケースによれば、発熱の度合いが高く高温になりやすい電池の中央部、および熱が伝わりにくい電池の中央部の近くに存在する側壁を介して、伝熱器と電池との間での伝熱を行うことができるので、電池の温度調節を効率良く行うことができる。
【００３５】
上記9)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部と、上述したような電池の中央部の近くに存在する第１側壁部対の両側壁部の少なくとも一部とが複合体により形成されていると、電池と伝熱器との間での伝熱は、底壁と第１側壁部対の両側壁部を介して行われることになり、伝熱経路が増えて電池の温度調節を効率良く行うことができる。
【００３６】
上記10)の電池ケースによれば、上記9)の電池ケースに比べて、伝熱経路が増えることになり、電池の温度調節を一層効率良く行うことができる。
【００３７】
上記11)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部と、上述したような電池の中央部の近くに存在する第１側壁部対および第２側壁部対の両側壁部の少なくとも一部ととが複合体により形成されていると、電池と伝熱器との間での伝熱は、底壁と第１側壁部対および第２側壁部対の両側壁部を介して行われることになり、伝熱経路が増えて電池の温度調節を効率良く行うことができる。
【００３８】
上記12)の電池ケースによれば、上記11)の電池ケースに比べて、伝熱経路が増えることになり、電池の温度調節を一層効率良く行うことができる。
【００３９】
上記13)の電池ケースによれば、円筒状ケース本体の構成壁の側壁を介して伝熱器から熱が伝わるので、発熱の度合いが高く高温になりやすい電池の中央部への冷熱の伝熱、および熱が伝わりにくい電池の中央部への温熱の伝熱を効率良く行うことができる。
【００４０】
上記14)の電池ケースによれば、電池の温度調節を効率良く行うことができる。すなわち、電池は、伝熱器の上に載せられることが一般的であるが、この場合、伝熱器に接触する底壁の少なくとも一部と、上述したような電池の中央部の近くに存在する側壁の少なくとも一部とが複合体により形成されていると、電池と伝熱器との間での伝熱は、底壁と側壁を介して行われることになり、伝熱経路が増えて電池の温度調節を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明による電池ケースが用いられた角形リチウムイオン二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１の角形リチウムイオン二次電池の電池ケースのケース本体を示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】図２の電池ケースのケース本体の構成壁の少なくとも一部を形成する複合体を示す拡大断面図である。
【図４】この発明による電池ケースを角形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の第１の変形例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図５】この発明による電池ケースを角形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の第２の変形例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図６】この発明による電池ケースを角形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の第３の変形例を示す斜視図である。
【図７】この発明による電池ケースを角形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の第４の変形例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図８】この発明による電池ケースを角形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の第５の変形例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図９】この発明による電池ケースを円筒形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体を示す斜視図である。
【図１０】この発明による電池ケースを円筒形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の変形例を示す斜視図である。
【図１１】この発明による電池ケースを円筒形リチウムイオン二次電池に適用した場合のケース本体の他の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による電池ケースをリチウムイオン二次電池に用いたものである。
【００４３】
以下の説明において、各図面の上下を上下というものとする。すなわち、図３を除いた各図面に関する説明においては、図３を除いた各図面の上下を上下というものとし、図３に関する説明においては、図３の上下を上下というものとする。
【００４４】
また、全図面を通じて同一物および同一部分には同一符号を付す。
【００４５】
図１はこの発明による電池ケースが用いられる角形リチウムイオン二次電池を示し、図２は図１の角形リチウムイオン二次電池の電池ケースのケース本体を示す。また、図３はケース本体の構成壁の少なくとも一部を形成する複合体の詳細な構成を示す。
【００４６】
図１において、角形リチウムイオン二次電池(1)は、角筒状電池ケース(2)と、電池ケース(2)内に収納された発電要素（図示略）とよりなり、上端面に１対の端子(3)が突出状に設けられている。
【００４７】
電池ケース(2)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された角筒状のケース本体(4)と、ケース本体(4)の上端部にレーザー溶接法などにより接合されてケース本体(4)の上端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材(5)とよりなる。
【００４８】
図２に示すように、電池ケース(2)のケース本体(4)の側壁(7)および底壁(8)よりなる構成壁(6)の全体のうちの図２に網掛けが付されている一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(4)の上下両端が開口した角筒状の側壁(7)は、互いに対向しかつ上下両辺の長さが側壁(7)の上下方向の高さよりも長くなっている２つの側壁部(9a)からなる第１側壁部対(9)と、互いに対向しかつ上下両辺の長さが側壁(7)の上下方向の高さよりも短くなっている他の２つの側壁部(11a)からなる第２側壁部対(11)とを有しており、側壁(7)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)の少なくとも一部、ここでは両側壁部(9a)の全体と、底壁(8)の少なくとも一部、ここでは底壁(8)の全体だけが、アルミニウムと炭素粒子とを有する複合体(20)によって形成されている。また、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)はアルミニウムによって形成されている。
【００４９】
図２に示すケース本体(4)を備えたリチウムイオン二次電池(1)において、第１側壁部対(9)の一方の側壁部(9a)、同他方の側壁部(9a)、および底壁(8)のうちの少なくともいずれか１つが、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００５０】
図３に示すように、複合体(20)は、アルミニウムマトリックス(22)、およびアルミニウムマトリックス(22)中に分散した炭素粒子(23)を含む板状の複合材(21)と、複合材(21)の互いに反対側を向いた２つの主面(21a)を覆うアルミニウム製の主面表皮層(24)からなる。複合材(21)は、アルミニウムと炭素粒子(23)とが複合化されることにより形成されている。
【００５１】
複合材(21)は、アルミニウムマトリックス(22)を構成するアルミニウム材料中に炭素粒子(23)が平面方向に分散した複数の炭素粒子分散層(25)と、アルミニウムマトリックス(22)を構成するアルミニウム材料で形成された複数のアルミニウム層(26)とを積層状に備えている。
【００５２】
炭素粒子分散層(25)とアルミニウム層(26)は、複合材(21)の厚さ方向の全体に亘って交互に積層された状態に配列されており、上下両端のうちの下端にアルミニウム層(26)が存在し、同上端に炭素粒子分散層(25)が存在するように配列されている。各炭素粒子分散層(25)において、炭素粒子(23)はアルミニウムマトリックス(22)中において複合材(21)の面方向に分散しており、複合材(21)の厚さ方向には殆ど分散していない。各アルミニウム層(26)中には炭素粒子(23)は実質的に存在していない。そして、複数の炭素粒子分散層(25)と複数のアルミニウム層(26)とが、たとえば焼結複合化により接合一体化されている。炭素粒子分散層(25)の厚さは、限定されるものではないが、１〜１００μｍであることが好ましい。アルミニウム層(26)の厚さは限定されるものではないが、５〜２００μｍであることが好ましい。
【００５３】
複合体(20)の主面表皮層(24)は、複合材(21)とは別個に形成されかつ複合材(21)に、たとえば焼結により接合一体化されたアルミニウム板(27)からなる。すなわち、図３の上側の主面表皮層(24)は同図上端の炭素粒子分散層(25)と接合一体化され、同図の下側の主面表皮層(24)は同図下端のアルミニウム層(26)と接合一体化されている。なお、下側の主面表皮層(24)は必ずしも必要としない。
【００５４】
複合材(21)に用いられる炭素粒子の種類は限定されるものではないが、なるべく高い熱伝導率を有するもの、即ち高熱伝導性のものを用いることが望ましい。特に、炭素粒子としては、天然黒鉛粒子および人造黒鉛粒子が用いられることが好ましい。天然黒鉛粒子としては、鱗片状黒鉛粒子等が用いられる。人造黒鉛粒子としては、等方性黒鉛粒子、異方性黒鉛粒子、熱分解黒鉛粒子等が用いられる。炭素粒子が天然黒鉛粒子および人造黒鉛粒子である場合、平均粒子径が１０μｍ以上３ｍｍ以下の天然黒鉛粒子および人造黒鉛粒子が好適に用いられる。
【００５５】
また、複合材(21)の炭素粒子としては、炭素繊維、カーボンナノチューブおよびグラフェンからなる群より選択される少なくとも一種が用いられることもある。 炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維などが用いられる。 カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標））等が用いられる。炭素粒子が炭素繊維である場合、平均繊維長が１０μｍ以上２ｍｍ以下の短炭素繊維が特に好適に用いられる。炭素粒子がカーボンナノチューブである場合、平均長さが１μｍ以上１０μｍ以下のカーボンナノチューブが特に好適に用いられる。
【００５６】
図示は省略したが、複合体(20)の製造方法は、アルミニウムマトリックス(22)を構成する材料からなるアルミニウム箔の片面に塗工液を塗布して炭素粒子層が形成された塗工箔を得る工程と、複数の塗工箔を炭素粒子層が同方向を向くように積層した状態の積層体を形成する工程と、当該積層体の積層方向の一端に位置しかつアルミニウム箔における炭素粒子層が外側を向いた塗工箔の炭素粒子層の上に、一方の主面表皮層(24)となるアルミニウム板(27)を積層するとともに、前記積層体の積層方向の他端に位置しかつアルミニウム箔における炭素粒子層が設けられていない側の面に他方の主面表皮層(24)となるアルミニウム板(27)を積層する工程と、前記積層体および主面表皮層(24)となるアルミニウム板(27)を、加圧加熱焼結装置などによって所定の焼結雰囲気（例：非酸化雰囲気）中にて加熱することにより焼結し、これにより複数の塗工箔を一括して焼結一体化するとともに、両アルミニウム板(27)と塗工箔とを焼結一体化する工程とを含む。
【００５７】
塗工液は、炭素粒子(23)とバインダとバインダ用溶剤とを混合状態に含有するものであり、たとえば炭素粒子(23)とバインダと溶剤とを混合容器内に入れて撹拌混合器により撹拌混合することにより得られる。なお必要に応じて、塗工液には分散剤、表面調整剤などが添加される。
【００５８】
バインダは、炭素粒子(23)にアルミニウム箔の片面への付着力を付与して炭素粒子(23)がアルミニウム箔から脱落するのを抑制するためのものである。バインダは通常、有機樹脂等の樹脂からなる。具体的には、バインダとして、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、アクリル系樹脂などを使用できる。
【００５９】
溶剤はバインダを溶解するものである。具体的には、溶剤として、親水性溶剤（例：イソプロピルアルコール、水）、有機溶剤などを使用できる。
【００６０】
撹拌混合器としては、ディスパー、プラネタリーミキサー、ビーズミルなどを使用できる。
【００６１】
前記積層体および両アルミニウム板(27)の焼結方法は、真空ホットプレス法、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ法）、熱間静水圧焼結法（ＨＩＰ法）、押出法、圧延法などから選択される。なお、放電プラズマ焼結法はパルス通電焼結法とも呼ばれている。
【００６２】
積層体中に存在するバインダは、この工程において積層体の温度が略室温から積層体の焼結温度まで上昇するように積層体を加熱する途中で昇華または分散等により消失して積層体から除去される。
【００６３】
積層体および両アルミニウム板(27)を焼結する工程では、積層体が上述のように加熱されることにより、アルミニウム箔の金属材料の一部が炭素粒子層内に浸透して炭素粒子層内に存在する微細な空隙（例：炭素粒子層中の炭素粒子(23)間の隙間）に充填されて、当該空隙が略消滅する。これにより、複合材(21)の密度が上昇するとともに複合材(21)の強度が向上する。
【００６４】
また、アルミニウム箔を構成する材料の一部が炭素粒子層内に浸透することによって、炭素粒子層中の炭素粒子(23)が、得られた複合体(20)の複合材(21)のアルミニウムマトリックス(22)中において平面方向に分散した状態になり、炭素粒子層が複合材(21)の炭素粒子分散層(25)になり、アルミニウム箔が複合材(21)のアルミニウム層(26)になる。さらに、アルミニウム板(27)が主面表皮層(24)になる。
【００６５】
したがって、複合材(21)においては、炭素粒子分散層(25)とアルミニウム層(26)は、上述したように複合材(21)の厚さ方向の全体に亘って交互に積層された状態に配列する。こうして、複合体(20)が作られる。
【００６６】
上述したケース本体(4)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。第２側壁部対(11)のいずれか一方の側壁部(11a)が、第１側壁部対(9)の少なくともいずれか一方の側壁部(9a)および／または底壁(8)と一体に形成されている場合、第１側壁部対(9)の少なくともいずれか一方の側壁部(9a)および／または底壁(8)と一体に形成された側壁部(11a)は、複合体(20)の複合材(21)におけるアルミニウム層(26)の数と、の主面表皮層(24)の数を合計した数のアルミニウム層を有していることがある。
【００６７】
図示は省略したが、リチウムイオン二次電池(1)の電池ケース(2)におけるケース本体(4)の伝熱部と、リチウムイオン二次電池(1)に付与する冷熱を発する冷熱源、またはリチウムイオン二次電池(1)に付与する温熱を発する温熱源との間に、熱を伝える伝熱器が設けられるようになっている。そして、リチウムイオン二次電池(1)を冷却する場合、冷熱源から発せられる冷熱が、伝熱器を経てケース本体(4)の伝熱部に伝えられ、リチウムイオン二次電池(1)が冷却される。
【００６８】
また、寒冷地において、使用開始前にリチウムイオン二次電池(1)を適正温度まで加熱する必要がある場合には、温熱源から発せられる温熱が、伝熱器を経てケース本体(4)の伝熱部に伝えられ、リチウムイオン二次電池(1)が適正温度に加熱される。
【００６９】
図４〜図８は、図１のリチウムイオン二次電池(1)に用いられる電池ケース(2)のケース本体の変形例を示す。
【００７０】
図４に示すケース本体(30)の場合、網掛けが付されているように、側壁(7)および底壁(8)からなる構成壁(6)の全体が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(30)の側壁(7)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)の全体が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、第１側壁部対(9)の一方の側壁部(9a)、同他方の側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の一方の側壁部(11a)、同他方の側壁部(11a)、および底壁(8)のうちの少なくともいずれか１つが、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００７１】
ケース本体(30)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。
【００７２】
図５に示すケース本体(35)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)の底壁(8)の少なくとも一部分のみが、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(35)の底壁(8)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、底壁(8)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００７３】
ケース本体(35)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。
【００７４】
図６に示すケース本体(40)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(40)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分と、底壁(8)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分とが、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されており、両側壁部(9a)における複合体(20)で形成された部分どうしが、底壁(8)における複合体(20)で形成された部分を介して連なっている。そして、構成壁(6)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００７５】
ケース本体(40)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。
【００７６】
図７に示すケース本体(45)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(45)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)における第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分と、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)における第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)側の端部の所定長さ部分を除いた部分と、底壁(8)における４角の近傍を除いた部分とが、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されており、第１および第２側壁部対(9)(11)の両側壁部(9a)(11a)における複合体(20)で形成された部分どうしが、それぞれ底壁(8)における複合体(20)で形成された部分を介して連なっている。そして、構成壁(6)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００７７】
ケース本体(45)において、構成壁(6)の全体が一体に形成される場合がある。また、第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)および底壁(8)のうちの少なくとも１つが、他のものとは別個に形成されて他のものに接合される場合がある。
【００７８】
図８に示すケース本体(50)の場合、網掛けが付されているように、構成壁(6)の側壁(7)の全体のみが、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(50)の側壁(7)の第１側壁部対(9)の両側壁部(9a)および第２側壁部対(11)の両側壁部(11a)の全体が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、第１側壁部対(9)の一方の側壁部(9a)、同他方の側壁部(9a)、第２側壁部対(11)の一方の側壁部(11a)、および同他方の側壁部(11a)のうちの少なくともいずれか１つが、リチウムイオン二次電池(1)の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００７９】
図５〜図８に示すケース本体(35)(40)(45)(50)において、構成壁(6)における複合体(20)で形成された部分を除いた部分は、アルミニウムによって形成されている。構成壁(6)におけるアルミニウムによって形成された部分が、複合体(20)によって形成された部分と一体となっている場合、構成壁(6)におけるアルミニウムによって形成された部分は、複合体(20)の複合材(21)におけるアルミニウム層(26)の数と、主面表皮層(24)の数を合計した数のアルミニウム層を有していることがある。
【００８０】
図９はこの発明による電池ケースを円筒形リチウムイオン二次電池に適用した場合の実施形態を示す。
【００８１】
図示は省略したが、円筒形リチウムイオン二次電池(1)は、上端が開口するとともに下端が閉鎖された円筒状のケース本体(55)、およびケース本体(55)の上端部にレーザー溶接法などにより接合されてケース本体(55)の上端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材からなる円筒状電池ケースと、電池ケース内に収納された発電要素とよりなり、上端面に１対の端子が突出状に設けられている。
【００８２】
図９に示すように、ケース本体(55)は円筒状であり、ケース本体(55)の側壁(57)および底壁(58)よりなる構成壁(56)の全体のうちの図９に網掛けが付されている少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(55)の上下両端が開口した円筒状の側壁(57)の全長のうちの一部のみが、全周にわたって図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、構成壁(56)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００８３】
図１０および図１１は、円筒形リチウムイオン二次電池に用いられる電池ケースのケース本体の変形例を示す。
【００８４】
図１０に示すケース本体(60)の場合、網掛けが付されているように、ケース本体(60)の側壁(57)および底壁(58)よりなる構成壁(56)の全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、ケース本体(60)の構成壁(56)の側壁(57)における底壁(58)側の一部のみが、全周にわたって図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されるとともに、底壁(58)の全体が、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されており、側壁(57)における複合体(20)によって形成された部分と、全体が複合体(20)によって形成された底壁(58)とが連なっている。そして、構成壁(56)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００８５】
図１１に示すケース本体(65)の場合、網掛けが付されているように、ケース本体(65)の側壁(57)および底壁(58)よりなる構成壁(56)の全体のうちの少なくとも一部分が、アルミニウムと黒鉛粒子とを有する複合体(20)からなる。すなわち、構成壁(56)の底壁(58)の全体のみが、図３に示す構成を有する複合体(20)によって形成されている。そして、構成壁(56)の複合体(20)からなる部分の少なくとも一部が、リチウムイオン二次電池の発電要素に熱を伝える際の伝熱部となっている。
【００８６】
図９〜図１１に示すケース本体(55)(60)(65)において、構成壁(56)における複合体(20)で形成された部分を除いた部分は、アルミニウムによって形成されている。構成壁(56)におけるアルミニウムによって形成された部分が、複合体(20)によって形成された部分と一体となっている場合、構成壁(56)におけるアルミニウムによって形成された部分は、複合体(20)の複合材(21)におけるアルミニウム層(26)と、２つの主面表皮層(24)の数を合計した数のアルミニウム層を有していることがある。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
この発明による電池ケースは、たとえばリチウムイオン二次電池に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００８８】
(2)：電池ケース
(4)(30)(35)(40)(45)(50)(55)(60)(65)：ケース本体
(6)(56)：構成壁
(7)(57)：側壁
(8)(58)：底壁
(9)：第１側壁部対
(9a)：側壁部
(11)：第２側壁部対
(11a)：側壁部
(20)：複合体
(21)：複合材
(22)：アルミニウムマトリックス
(23)：炭素粒子
(25)：炭素粒子分散層
(26)：アルミニウム層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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