(57)【要約】【課題】電極体で発生した熱を、簡素な構成で効率よく放熱することができる電池を提供する。【解決手段】本発明の電池１は、電極体２と、正極端子３と、負極端子４と、ケース５と、絶縁部材６とから構成されている。正極端子３及び負極端子４は、弾性変形して絶縁部材６を押圧する突出部３２、４２を備えている。正極端子３及び負極端子４の接続された電極体２は、絶縁部材６の配置された本体部５０内に収容されている。このとき、突出部３２、４２が弾性変形して絶縁部材６を本体部５０の側壁部に押圧する。これにより、正極端子３及び負極端子４が、絶縁部材６に加圧接触するとともに、絶縁部材６を本体部５０に加圧接触させる。そのため、正極端子３及び負極端子４と絶縁部材６との間、及び、絶縁部材６と本体部５０との間の熱抵抗を抑えることができる。従って、電極体２で発生した熱を、簡素な構成で効率よく放熱することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極からなる電極体と、前記正極及び前記負極にそれぞれ接続される正極端子及び負極端子と、前記正極端子及び前記負極端子の接続された前記電極体を収容するとともに、前記正極端子及び前記負極端子の端部を外部に突出させた状態で支持する電池容器と、前記正極端子及び前記負極端子の接続された前記電極体と前記電池容器との間に配設される熱伝導性を有する絶縁部材とを備えた電池において、
前記正極端子及び前記負極端子の少なくともいずれかは、前記絶縁部材に加圧接触するとともに、前記絶縁部材を前記電池容器に加圧接触させることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記正極端子及び前記負極端子の少なくともいずれかは、弾性変形して前記絶縁部材を押圧する弾性部を有することを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記絶縁部材は、前記電池容器の内周面に一体的に形成された絶縁層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池。
【請求項４】
前記絶縁部材は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及びダイアモンドライクカーボンの少なくともいずれかが配合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池容器に収容された電極体に接続される正極端子及び負極端子と、電極体を電池容器から絶縁する絶縁部材とを有する電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車駆動用の電源として、高出力、高エネルギー容量であるリチウム電池やニッケル電池が実用化されている。自動車駆動用として電池が使用される場合、激しい充放電が繰返されることとなる。そのため、化学反応に伴う発熱によって温度が上昇し、電池の性能が劣化してしまう可能性があった。
【０００３】
従来、このような温度上昇を簡素な構成で抑えることができる電池が種々開示されている。また、電池と同様の構成であるコンデンサにおいても種々開示されている。その中の１つとして、例えば特開２００５−２１００７０号公報に開示されている電解コンデンサがある。この電解コンデンサは、陽極及び陰極からなるコンデンサ素子と、電極端子と、外装ケースと、熱伝導材とから構成されている。コンデンサ素子は、セパレータを介して対向させた箔状の陽極と陰極とを一体的に巻回して構成され、外装ケースに収容されている。電極端子は、一端部を外部に突出させた状態で、外装ケースの封口部材に固定されている。電極端子の他端部には、リード線を介してコンデンサ素子の陽極と陰極とがそれぞれ接続されている。金属からなる外装ケースと、コンデンサ素子との間には、絶縁性を有する熱伝導材が介装されている。コンデンサ素子で発生した熱は、熱伝導材を介して外装ケースに伝達され、外部へと放出される。
【特許文献１】特開２００５−２１００７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述したように、コンデンサ素子は、箔状の陽極及び陰極から構成されおり、充分な強度がない。そのため、コンデンサ素子を、圧力を加えて熱伝導材に接触させることができない。この場合、コンデンサ素子と熱伝達材との間の熱抵抗が増加してしまう可能性がある。そのため、コンデンサ素子で発生した熱を効率よく熱伝導材に伝えることができないという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電極体で発生した熱を、簡素な構成で効率よく放熱することができる電池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及び発明の効果】
【０００６】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、正極端子及び負極端子の少なくともいずれかが、絶縁部材に加圧接触するとともに、絶縁部材を電池容器に加圧接触させることで、電極体で発生する熱を、簡素な構成で効率よく放熱できることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の電池は、正極及び負極からなる電極体と、正極及び負極にそれぞれ接続される正極端子及び負極端子と、正極端子及び負極端子の接続された電極体を収容するとともに、正極端子及び負極端子の端部を外部に突出させた状態で支持する電池容器と、正極端子及び負極端子の接続された電極体と電池容器との間に配設される熱伝導性を有する絶縁部材とを備えた電池において、正極端子及び負極端子の少なくともいずれかは、絶縁部材に加圧接触するとともに、絶縁部材を電池容器に加圧接触させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電極体は正極端子及び負極端子に接続されている。電極体で発生した熱は正極端子及び負極端子に伝わる。ところで、正極端子及び負極端子の少なくともいずれかは、熱伝導性を有する絶縁部材に加圧接触している。さらに、絶縁部材は電池容器に加圧接触している。そのため、端子と絶縁部材との間、及び、絶縁部材と電池容器との間の熱抵抗を抑えることができる。従って、正極端子及び負極端子の接続された電極体を電池容器から絶縁するとともに、電極体で発生した熱を、端子、絶縁部材及び電池容器を介して外部に効率よく放出することができる。つまり、電極体で発生した熱を、簡素な構成で効率よく放熱することができる。
【０００９】
請求項２に記載の電池は、請求項１に記載の電池において、さらに、正極端子及び負極端子の少なくともいずれかは、弾性変形して絶縁部材を押圧する弾性部を有することを特徴とする。この構成によれば、押圧部によって絶縁部材に確実に加圧接触することができる。さらに、絶縁部材を電池容器に確実に加圧接触させることができる。
【００１０】
請求項３に記載の電池は、請求項１又は２に記載の電池において、さらに、絶縁部材は、電池容器の内周面に一体的に形成された絶縁層であることを特徴とする。この構成によれば、部品点数を削減することができる。また、絶縁部材の位置ずれを抑えることができる。なお、絶縁層は、絶縁塗料を塗布して構成してもよいし、絶縁テープを貼付して構成してもよい。
【００１１】
請求項４に記載の電池は、請求項１〜３のいずれかに記載の電池において、さらに、絶縁部材は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及びダイアモンドライクカーボンの少なくともいずれかが配合されていることを特徴とする。窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及びダイアモンドライクカーボンは、絶縁性及び熱伝導性に優れた材質である。そのため、これらを配合することで、絶縁部材の熱伝導性をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電池を、自動車駆動用の集合電池を構成するための単電池に適用した例を示す。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して電池の構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態における電池の内部構造を示す斜視図である。なお、内部を分かりやすくするため、絶縁部材は破線で示してある。図２は、正面から見た電池の部分断面図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、電池１は、電極体２と、正極端子３と、負極端子４と、ケース５（電池容器）と、絶縁部材６とから構成されている。
【００１５】
電極体２は、正極板２０と、負極板２１と、セパレータ（図略）とから構成されている。正極板２０は、アルミニウムからなる帯状のシートである。正極板２０の両面には、リチウムニッケル酸化物、バインダ及び導電材を含む正極活物質層が形成されている。また、幅方向の一端部側には、正極活物質層が形成されていない辺縁部２２が設けられている。負極板２１は、銅からなる帯状のシートである。負極板２１の両面には、グラファイト及びバインダを含む負極活物質層が形成されている。また、幅方向の一端部には、負極活物質層が形成されていない辺縁部２３が設けられている。セパレータは、ポリエチレンからなる微多孔性のシートである。電極体２は、セパレータを介して対向させた正極板２０と負極板２１とを一体的に巻回し、扁平形状に成形して構成されている。このとき、正極板２０の辺縁部２２は、電極体２の軸方向一端部側に突出し、突出端部２４を形成している。また、負極板２１の辺縁部２３は、電極体２の軸方向他端部側に突出し、突出端部２５を形成している。
【００１６】
正極端子３は、電極体２の正極板２０を外部に接続するためのアルミニウムからなる板状の部材である。正極端子３は、端子部３０と、接続部３１とから構成されている。端子部３０は、正極端子３を外部に接続するための矩形板状の部位である。接続部３１は、端子部３０に連結され、正極端子３を正極板２０に接続するための矩形板状の部位である。接続部３１の長手方向端部には、板厚方向に屈曲して突出し、弾性変形して絶縁部材６を押圧する突出部３２（弾性部）が形成されている。突出部３２の突出面３２０は平面状に、先端部３２１はＲ状に成形されている。正極端子３は、突出部３２を反電極体２側に突出させた状態で、接続部３１が正極板２０の突出端部２４に接続されている。
【００１７】
負極端子４は、電極体２の負極板２１を外部に接続するための銅からなる板状の部材である。負極端子４は、端子部４０と、接続部４１とから構成されている。端子部４０は、負極端子４を外部に接続するための矩形板状の部位である。接続部４１は、端子部４０に連結され、負極端子４を負極板２１に接続するための矩形板状の部位である。接続部４１の長手方向端部には、板厚方向に屈曲して突出し、弾性変形して絶縁部材６を押圧する突出部４２（弾性部）が形成されている。突出部４２の突出面４２０は平面状に、先端部４２１はＲ状に成形されている。負極端子４は、突出部４２を反電極体２側に突出させた状態で、接続部４１が負極板２１の突出端部２５に接続されている。
【００１８】
ケース５は、正極端子３及び負極端子４の接続された電極体２を収容するとともに、正極端子３及び負極端子４を支持するステンレスからなる中空直方体状の部材である。ケース５は、有底矩形筒状の本体部５０と、矩形板状の蓋部５１とから構成されている。絶縁部材６は、正極端子３及び負極端子４の接続された電極体２をケース５の本体部５０から絶縁するための熱伝導性を有する樹脂からなる有底矩形筒状の部材である。具体的には、板厚０．２ｍｍのポリエチレンからなるシート、又は、窒化アルミニウムを配合した樹脂からなるシートを成形して構成される部材である。絶縁部材６は、本体部５０の内周面に沿って配置されている。絶縁部材６の配置された本体部５０内には、正極端子３及び負極端子４の接続された電極体２が収容されている。本体部５０の開口部は蓋部５１によって封止されている。蓋部５１には、端子部３０、４０を外部に突出させた状態で、絶縁シール部材５２、５３を介して正極端子３及び負極端子４が固定されている。
【００１９】
ここで、前述したように、正極端子３及び負極端子４には、弾性を有する突出部３２、４２が形成されている。そのため、正極端子３及び負極端子４の接続された電極体２が、絶縁部材６の配置された本体部５０内に収容されると、突出部３２、４２が弾性変形して絶縁部材６を本体部５０の側壁部に押圧することとなる。これにより、正極端子３及び負極端子４が、絶縁部材６に加圧接触するとともに、絶縁部材６を本体部５０に加圧接触させる。
【００２０】
次に、図４を参照して効果について説明する。ここで、図４は、電池によって構成される集合電池の斜視図である。
【００２１】
図４に示すように、集合電池７は、本体部５０の幅広面を互いに隣接させた状態で、電池１を前後方向に積層して構成されている。また、電池１は互いに直列接続（図略）されている。このように構成された集合電池７に、３０Ａの電流で１０秒毎に充放電を繰返すとともに、本体部５０の幅狭面を３０℃の空気で冷却し、隣接する幅広面の飽和温度を測定した。また、比較例として、正極端子及び負極端子が、絶縁部材に加圧接触しない電池からなる集合電池についても同様に飽和温度を測定した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示すように、比較例の飽和温度が５３℃あったのに対し、ポリエチレン製のシールからなる絶縁部材を用いた場合は４９℃、窒化アルミニウムを配合した樹脂製のシートからなる絶縁部材を用いた場合４７℃であった。
【００２４】
第１実施形態によれば、電極体２は正極端子３及び負極端子４に接続されている。電極体２で発生した熱は、正極端子３及び負極端子４に伝わる。ところで、正極端子３及び負極端子４は、熱伝導性を有する絶縁部材６に加圧接触している。さらに、絶縁部材６はケース５に加圧接触している。そのため、正極端子３及び負極端子４と絶縁部材６との間、及び、絶縁部材６とケース５との間の熱抵抗を抑えることができる。従って、表１に示すように、電極体２で発生した熱を、外部に効率よく放出することができる。つまり、電極体２で発生した熱を、簡素な構成で効率よく放熱することができる。
【００２５】
また、第１実施形態によれば、正極端子３及び負極端子４は、弾性変形して絶縁部材６を押圧する突出部３２、４２を備えている。そのため、この突出部３２、４２によって、絶縁部材６に確実に加圧接触することができる。さらに、絶縁部材６をケース５に確実に加圧接触させることができる。
【００２６】
さらに、第１実施形態によれば、絶縁部材６を構成する樹脂からなるシートに窒化アルミニウムが配合されている。そのため、表１に示すように、配合されていない場合に比べ、絶縁部材６の熱伝導性をより向上させることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電池について説明する。第２実施形態の電池は、第１実施形態の電池に対して、端子及びケースの形状を変更したものである。
【００２８】
まず、図４を参照して端子及びケースの形状について説明する。ここで、図４は、第２実施形態における正面から見た電池の部分断面図である。ここでは、第１実施形態の電池との相違部分である端子及びケースの形状についてのみ説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前述した実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００２９】
図４に示すように、電池８は、電極体２と、正極端子９と、負極端子１０と、ケース１１（電池容器）と、絶縁部材１２とから構成されている。
【００３０】
正極端子９は、端子部９０と、接続部９１とから構成されている。接続部９１は、端子部９０に連結され、正極端子９を正極板２０に接続するための矩形板状の部位である。接続部９１の長手方向中央部には、板厚方向に屈曲して突出し、弾性変形して絶縁部材１２を押圧する突出部９２（弾性部）が形成されている。突出部９２は、平面状の平坦部９２０と、平坦部９２０の上方及び下方に延在する平面状の傾斜部９２１、９２２とから構成されている。正極端子９は、突出部９２を反電極体２側に突出させた状態で、接続部９１が正極板２０の突出端部２４に接続されている。
【００３１】
負極端子１０は、端子部１００と、接続部１０１とから構成されている。接続部１０１は、端子部１００に連結され、負極端子１０を負極板２１に接続するための矩形板状の部位である。接続部１０１の長手方向中央部には、板厚方向に屈曲して突出し、弾性変形して絶縁部材１２を押圧する突出部１０２（弾性部）が形成されている。突出部１０２は、平面状の平坦部１０２０と、平坦部１０２０の上方及び下方に延在する平面状の傾斜部１０２１、１０２２とから構成されている。負極端子１０は、突出部１０２を反電極体２側に突出させた状態で、接続部１０１が負極板２１の突出端部２５に接続されている。
【００３２】
ケース１１は、有底矩形筒状の本体部１１０と、矩形板状の蓋部１１１とから構成されている。本体部１１０の側壁部には、傾斜部１１０１、１１０２によって構成される段差部１１０３、１１０４が形成されている。絶縁部材１２は、本体部１１０の内周面に沿って配置されている。絶縁部材１２の配置された本体部１１０内には、正極端子９及び負極端子１０の接続された電極体２が収容されている。
【００３３】
ここで、前述したように、正極端子９及び負極端子１０には、弾性を有する突出部９２、１０２が形成されている。そのため、正極端子９及び負極端子１０の接続された電極体２が、絶縁部材１２の配置された本体部１１０内に収容されると、突出部９２、１０２が弾性変形して、傾斜部９２２、１０２２が、絶縁部材１２を本体部１１０の傾斜部１１０１、１１０２に押圧することとなる。これにより、正極端子９及び負極端子１０が、絶縁部材１２に加圧接触するとともに、絶縁部材１２を本体部１１０に加圧接触させる。
【００３４】
次に、効果について説明する。第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、絶縁部材がシートを成形して構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。絶縁部材は、ケースの内周面に一体的に形成される絶縁層であってもよい。絶縁層は、例えば、絶縁塗料を塗布して構成してもよいし、絶縁テープを貼付して構成してもよい。この場合、部品点数を削減することができる。また、絶縁部材の位置ずれを抑えることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、絶縁部材に窒化アルミニウムが配合されている例を挙げているが、これに限られるものではない。窒化アルミニウムと同様に、絶縁性及び熱伝導性の優れた窒化ケイ素、酸化アルミニウム及びダイアモンドライクカーボンの少なくともいずれかが配合されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態における電池の内部構造を示す斜視図である。
【図２】正面から見た電池の部分断面図である。
【図３】電池によって構成される集合電池の斜視図である。
【図４】第２実施形態における正面から見た電池の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１、８・・・電池、２・・・電極体、２０・・・正極板、２１・・・負極板、２２、２３・・・辺縁部、２４、２５・・・突出端部、３、９・・・正極端子、３０、９０・・・端子部、３１、９１・・・接続部、３２、９２・・・突出部（弾性部）、３２０・・・突出面、３２１・・・先端部、９２０・・・平坦部、９２１、９２２・・・傾斜部、４、１０・・・負極端子、４０、１００・・・端子部、４１、１０１・・・接続部、４２、１０２・・・突出部（弾性部）、４２０・・・突出面、４２１・・・先端部、１０２０・・・平坦部、１０２１、１０２２・・・傾斜部、５、１１・・・ケース（電池容器）、５０、１１０・・・本体部、５１、１１１・・・蓋部、５２、５３・・・絶縁シール部材、１１０１、１１０２・・・傾斜部、１１０３、１１０４・・・段差部、６、１２・・・絶縁部材、７・・・集合電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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