(57)【要約】【課題】リチウムイオン電池等の二次電池の蓄電システムの電池性能を長期にわたり維持することが可能であり、低いコストで蓄電システムを製造するために最適なプレコートアルミニウム板および蓄電システムの冷却構造を提供する。【解決手段】蓄電システム用のプレコートアルミニウム板は、アルミニウム板１と、アルミニウム板１の一方の面を覆うように設けられた第一層と、第一層の１つの面を覆うように設けられた第二層と、を備え、第一層および第二層の両方が、クリヤー層であり、ポリエステル系の樹脂を含有し、第一層の膜厚が４μｍ以上１２μｍ以下であり、第二層の膜厚が４μｍ以上１２μｍ以下であり、第一層のみが非晶質二酸化珪素を含有し、絶縁破壊電圧が０．１ｋＶ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板と、
前記アルミニウム板の一方の面を覆うように設けられた第一層と、
前記第一層の１つの面を覆うように設けられた第二層と、
を備え、
前記第一層および前記第二層の両方が、クリヤー層であり、ポリエステル系の樹脂を含有し、
第一層の膜厚が４μｍ以上１２μｍ以下であり、
第二層の膜厚が４μｍ以上１２μｍ以下であり、
前記第一層のみが非晶質二酸化珪素を含有し、
絶縁破壊電圧が０．１ｋＶ以上である、
ことを特徴とする蓄電システム用のプレコートアルミニウム板。
【請求項２】
前記アルミニウム板のもう一方の面を覆うように塗装面が設けられた、
ことを特徴とする請求項１に記載のプレコートアルミニウム板。
【請求項３】
二次電池を内部に保持し、前記二次電池から発生する熱を外部に放出する蓄電システムの冷却構造であって、
請求項１または２に記載のプレコートアルミニウム板で形成された第１のカバー部と、前記第１のカバー部と組み合わせることが可能な、樹脂製成形品からなる第２のカバー部と、を有する開閉可能な筐体を備え、
前記第二層が前記筐体の内壁の一部を構成し、
前記筐体の内側において、前記二次電池を保持するための保持部が、前記第２のカバー部に設けられ、
前記二次電池から発せられる熱が、前記筐体の外部に放出される、
ことを特徴とする冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池が搭載された蓄電システムに用いられるプレコートアルミニウム板および蓄電システムの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低炭素社会の実現に向けた取り組みの一環として、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの利用が進められてきている。これらの再生可能エネルギーは、エネルギー自給率の向上や地球温暖化防止に資する他、分散型エネルギーシステムとしてのメリット（大規模インフラ投資と送電損失の回避）も期待できる貴重なエネルギー源である。一方で、これらのエネルギーは、自然の影響を受けやすく、出力が不安定な電源であり、電力系統に大量に連結した場合、周波数の維持だけでなく、火力発電などの集中型電源の運用にも大きな制約が発生し、電力系統の安定的な運用が困難になる。また、電気エネルギーの使用は経時変化するため、安定的な電力確保ができないと深刻な問題になる。これらを踏まえ、再生可能エネルギーの出力平滑化に加え、軽負荷時の電力貯蔵、周波数制御、電圧維持機能を兼ね備えたリチウムイオン電池等の蓄電システムの開発が進められている。
【０００３】
このような蓄電システムの例として、パック電池や電池・電源システム等の様々な提案がなされており、例えば、特許文献１、特許文献２が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５１２６２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２３３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された技術においては、複数の電池が互いに接触又は近接して配置されているため、発熱量の偏りが大きく、温度差で電池が劣化しやすいという課題がある。また、発生した熱を外部に放熱するためにわざわざ放熱プレートを別体として用いる必要があるため、製造コストが高く量産に向かないものも多い。
【０００６】
本発明の目的は、リチウムイオン電池等の二次電池の蓄電システムの電池性能を長期にわたり維持することが可能であり、低いコストで蓄電システムを製造するために最適なプレコートアルミニウム板および蓄電システムの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点に係る蓄電システム用のプレコートアルミニウム板は、
アルミニウム板と、
前記アルミニウム板の一方の面を覆うように設けられた第一層と、
前記第一層の１つの面を覆うように設けられた第二層と、
を備え、
前記第一層および前記第二層の両方が、クリヤー層であり、ポリエステル系の樹脂を含有し、
第一層の膜厚が４μｍ以上１２μｍ以下であり、
第二層の膜厚が４μｍ以上１２μｍ以下であり、
前記第一層のみが非晶質二酸化珪素を含有し、
絶縁破壊電圧が０．１ｋＶ以上である、
ことを特徴とする。
【０００８】
前記アルミニウム板のもう一方の面を覆うように塗装面が設けられてもよい。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る蓄電システムの冷却構造は、
二次電池を内部に保持し、前記二次電池から発生する熱を外部に放出する蓄電システムの冷却構造であって、
上記のプレコートアルミニウム板で形成された第１のカバー部と、前記第１のカバー部と組み合わせることが可能な、樹脂製成形品からなる第２のカバー部と、を有する開閉可能な筐体を備え、
前記第二層が前記筐体の内壁の一部を構成し、
前記筐体の内側において、前記二次電池を保持するための保持部が、前記第２のカバー部に設けられ、
前記二次電池から発せられる熱が、前記筐体の外部に放出される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リチウムイオン電池等の二次電池の蓄電システムの電池性能を長期にわたり維持することが可能であり、低いコストで蓄電システムを製造するために最適なプレコートアルミニウム板および蓄電システムの冷却構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電システムの冷却構造を模式的に示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るプレコートアルミニウム板の構造を模式的に示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るプレコートアルミニウム板の構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る蓄電システムの冷却構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る蓄電システムの冷却構造および蓄電システム用のプレコートアルミニウム板を説明する。なお、本明細書において、「アルミニウム」とは、「純アルミニウム」だけでなく、「アルミニウム合金」をも含むものとする。
【００１３】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る蓄電システムの冷却構造の筐体８は、後述する本発明の一実施形態に係るプレコートアルミニウム板からなるカバー部６（第１のカバー部）と、後述する樹脂製成形品からなるカバー部３（第２のカバー部）と、から形成される。カバー部３はカバー部６と組み合わせられることが可能である。また、筐体８は開閉可能である。本発明の一実施形態に係る筐体８の内部は、リチウムイオン電池４を保持するために断面方向が凹形状になっている保持部５をカバー部３の下部に有しており、保持部５の凹部に嵌められるようにリチウムイオン電池４が保持され、カバー部３と対になっているカバー部６の内壁と、リチウムイオン電池４の上面とが対向する。そのため、リチウムイオン電池４は、筐体８の内部に保持された状態で、他の筐体内に収容された他のリチウムイオン電池から隔離される。リチウムイオン電池４の筐体８への固定方法は、本発明の効果を奏する範囲で、好適な方法が用いられ、固定方法が特に制限されるものではない。
【００１４】
カバー部６を構成するプレコートアルミニウム板は、図２に示されるように、アルミニウム合金板１の両方の表面に化成皮膜が形成された表面処理層（不図示）が設けられ、少なくとも一方の面にさらにポリエステル系樹脂を含有する第一層２ａと第二層２ｂとを備えているため、プレコートアルミニウム板には絶縁性が付与されている。図２において、第一層２ａは非晶質二酸化珪素を含有する樹脂皮膜であり、第二層２ｂは非晶質二酸化珪素を含有しない樹脂皮膜である。第一層２ａおよび第二層２ｂの詳細は後述される。カバー部６の外側は保持部５の表面から吸収された熱を、アルミニウム板１を通して蓄電システムの外部に放出する機能を有する。この際、冷媒を用いることによって熱放出を促進することができる。また、その構成は必須ではないが、上記表面処理層（不図示）の上に、後述の図３に示すように冷媒の通りを向上させ、傷や汚れを防止する機能を有する塗装処理層７が設けられてもよい。
【００１５】
以下、本発明に係る蓄電システム用のプレコートアルミニウム板および蓄電システムの冷却構造を詳述する。
【００１６】
（アルミニウム板）
本発明の一実施形態のプレコートアルミニウム板に用いられるアルミニウムは、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、圧延用合金であれば特に限定されるものではないが、非熱処理型合金のうち、たとえば、１０００系アルミニウム、３０００系アルミニウム、５０００系アルミニウム等が好ましく用いられる。アルミニウム板の板厚は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、好ましくは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の板厚が選択される。用途によって要求される機械的性質が異なるため、本発明の効果を奏する範囲で、合金の種類、調質、板厚が適宜調整される。本発明に用いられるアルミニウム板は、一般的な圧延加工により製造される。直方体のスラブ（圧延用鋳塊）を面削し、均熱処理した後に、約４００℃以上の高温で熱間圧延し、次に室温で冷間圧延して、本発明に用いられるアルミニウム板を製造する。
【００１７】
（化成皮膜）
アルミニウム板に対して化成処理を施す場合には、常法に従い脱脂処理および化成処理が施されることによって、アルミニウム板の両側の表面に化成皮膜が形成される。以下、脱脂処理および化成処理を詳述する。
【００１８】
（脱脂処理）
本発明においては、冷間圧延後のアルミニウム板が、好ましくは脱脂処理される。脱脂処理の好ましい方法としては、アルカリ脱脂処理液による処理などが挙げられる。本発明においては、アルカリ脱脂処理液は、界面活性剤と、その脱脂性を確保するために添加されるアルカリビルダーとを、水に溶解または分散させた溶液であり、好ましくはｐＨが９〜１３程度である。
【００１９】
本発明において、界面活性剤は、冷間圧延後にアルミニウム板の表面に残留する油分を乳化分散させて除去し、乳化分散した油分のアルミニウム板表面への再付着を防止する効果を有する。この効果が生じるのは、脱脂されたアルミニウム板表面に界面活性剤が単分子レベルで吸着するためと考えられている。界面活性剤は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のポリオキシエチレン系界面活性剤や高級アルコール系界面活性剤などを挙げることができる。
【００２０】
アルカリビルダーは、硬水中に存在する、あるいは、アルカリビルダー中に混入してくるカルシウムイオン、マグネシウムイオン等の多価カチオンをキレート化し、界面活性剤の不溶化を防ぐ効果を有する。アルカリビルダーは、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸アルカリ金属塩；水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物；リン酸ナトリウムやリン酸水素ナトリウム等のアルカリ金属リン酸塩；ケイ酸ナトリウム等のアルカリ金属ケイ酸塩等が用いられる。
【００２１】
本発明において、アルカリ脱脂処理液は、たとえば、スプレー法によって、好ましくは、５０℃〜８０℃の温度で１秒間〜３０秒間、冷間圧延後のアルミニウム板表面にスプレーされる。アルカリ脱脂処理がなされた後、アルミニウム板に対して、好ましくは、直ちに水による洗浄が行われる。これは、後工程での処理液の汚染や、アルミニウム板表面に残存するアルカリ成分、界面活性剤および反応残渣等を除去するためである。本発明においては、たとえば、上水（水道水）やイオン交換水などをアルミニウム板表面にスプレーする方法などが用いられる。アルカリ脱脂処理をする際、上記のスプレー法の他に、アルカリ脱脂処理液中にアルミニウム板を浸漬する浸漬法などを用いてもよい。なお、アルカリ脱脂処理またはその後の水洗処理を行った後に、必要に応じて、酸を用いて、アルミニウム板表面に対して酸洗処理を施してもよい。
【００２２】
（化成処理）
脱脂処理されたアルミニウム板は、化成処理液によって化成処理される。本発明において、化成処理用の化成処理液としては、たとえば、リン酸クロメート処理液等が用いられる。本発明において用いられるリン酸クロメート処理液は、クロム酸、オルトリン酸を含有する主剤とフッ化物を含有する副剤との混合物を水で希釈した溶液であり、ｐＨが１．５〜３．０程度のものである。リン酸クロメート処理液に用いられるフッ化物は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、フッ化水素酸、ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロジルコニウム酸、ヘキサフルオロチタン酸、テトラフルオロホウ酸等を挙げることができる。
【００２３】
本発明において、化成処理液は、たとえば、スプレー法等を用いて、好ましくは３５℃〜５５℃の温度で１秒間〜３０秒間、脱脂処理されたアルミニウム板表面にスプレーされる。本発明において、リン酸クロメートを用いた処理が行われた後、アルミニウム板に対して、直ちに水による洗浄が施されることが好ましい。本発明において、アルミニウム板表面に形成されるリン酸クロメート皮膜の皮膜量は、好ましくは、Ｃｒ量換算で１０ｍｇ／ｍ２以上５０ｍｇ／ｍ２以下である。リン酸クロメート皮膜中のＣｒ量は、たとえば蛍光Ｘ線元素分析法等を用いて測定される。なお、化成処理においても、スプレー法の他に、化成処理液中にアルミニウム板を浸漬する浸漬法を用いてもよい。
【００２４】
（ポリエステル系樹脂皮膜）
本発明のプレコートアルミニウム板は、図１に示すように、第一層２ａと第二層２ｂがリチウムイオン電池４から離隔されて設けられるように形成されるもので、第一層２ａおよび第二層２ｂのいずれもがポリエステル系樹脂皮膜として形成される。また、図４に示すように、第二層２ｂとリチウムイオン電池４とが直接密着するように設けられてもよい。また、第一層２ａと第二層２ｂともにクリヤー層である。
【００２５】
（クリヤー層）
本発明に係る第一層２ａおよび第二層２ｂはクリヤー層で、顔料を含まないことが必要である。顔料を含むとポリエステル系樹脂皮膜の絶縁性の維持が困難になる。特に、第二層２ｂの材料に顔料が含まれると、絶縁性の維持が困難になるだけでなく、樹脂皮膜中における不連続な箇所やピンホールが発生する。
【００２６】
（第一層）
第一層２ａは、主成分としてのポリエステル系樹脂に、非晶質二酸化珪素を含有させた絶縁性の樹脂皮膜である。第一層２ａに用いられるポリエステル系樹脂は、以下に限定されるものではないが、たとえば、多塩基酸と多価アルコールとを常法によって縮合重合させること等によって製造される。
【００２７】
多塩基酸は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、官能基の数が好ましくは１個以上１０個以下、より好ましくは２個以上６個以下である芳香族多塩基酸、脂肪族多塩基酸、脂環式多塩基酸等が挙げられる。芳香族多塩基酸としては、以下に限定されるものではないが、たとえば、安息香酸などの芳香族カルボン酸；フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；トリメット酸等の芳香族トリカルボン酸などが挙げられる。脂肪族多塩基酸としては、以下に限定されるものではないが、蓚酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、アイコサン二酸などの飽和脂肪族ジカルボン酸や、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。脂環族多塩基酸としては、以下に限定されるものではないが、シクロペンタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロトリメリット酸、テトラヒドロフタル酸等が挙げられる。さらに、上述したこれらの多塩基酸の低級アルキルエステル、もしくは酸無水物等を用いることもできる。
【００２８】
多価アルコールは、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、ヒドロキシ基の数が好ましくは２個以上１０個以下、より好ましくは２個以上６個以下であり、炭素数が好ましくは２個以上１０個以下、より好ましくは２個以上６個以下である多価アルコールが用いられる。これらの多価アルコールの例としては、以下に限定されるものではないが、たとえば、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオールなどのプロパンジオール類、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオールなどのブタンジオール類、１，５−ペンタンジオール、３−メチルペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールなどのペンタンジオール類、１，６−ヘキサンジオールなどのヘキサンジオール類、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどのジメタノール類、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコールなどのグリコール類などの２価アルコール；グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどのトリメチロール類などの３価アルコール；ペンタエリスリトールなどの４価アルコール；キシリトールなどの５価アルコール；ソルビトールなどの６価アルコール等が挙げられる。
【００２９】
多塩基酸と多価アルコールとを常法によって縮合重合させることにより得られるポリエステル系樹脂の分子量は、２０００以上９０００以下の範囲であることが好ましい。分子量が２０００以上であることによって、加工性が維持され、塗膜の破断が抑制され、電池特性を維持することができるからである。また、分子量が９０００以下であることによって、低いコストと高い電池特性を両立することができるからである。
【００３０】
本発明の効果を奏する範囲で主成分以外の成分は適宜選択され、以下に限定されるものではないが、硬化剤として、たとえば、メラミン樹脂、ブロックポリイソシアネート化合物等が挙げられる。ポリエステル系樹脂と硬化剤との混合割合は、重量比で、７０／３０〜９５／５が好ましく、８０／２０〜９０／１０がより好ましい。
【００３１】
非晶質二酸化珪素は、室温下、白色の外観を持つ固体であり、乾式シリカ、湿式シリカ、シリカゲル等をさす。非晶質二酸化珪素の比表面積は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、好ましくは５０ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下であり、より好ましくは１００ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下である。また、非晶質二酸化珪素の一次粒子径は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、好ましくは５ｎｍ以上５５ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。また、非晶質二酸化珪素の凝集粒子径は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、好ましくは１５μｍ以上５００μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以上３００μｍ以下である。第一層２ａへの非晶質二酸化珪素の添加量は、１重量％以上１０重量％以下であることが好ましく、３重量％以上８重量％以下であることがより好ましい。第一層２ａへの非晶質二酸化珪素の添加量が１重量％以上であることによって、樹脂皮膜の硬度が十分に大きくなり、樹脂被膜の損傷を抑制することができ、電池特性を高いレベルに維持することができる。第一層２ａへの非晶質二酸化珪素の添加量が１０％以下であることによって、樹脂皮膜の脆化を抑制することができ、電池特性を高いレベルに維持することができる。
【００３２】
第一層２ａの膜厚は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、４μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましく、６μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。第一層２ａの膜厚が４μｍ以上であることによって、第一層２ａの絶縁性を高いレベルに維持することが可能となり、第一層２ａの膜厚が１２μｍ以下であることによって、熱抵抗の過度な増大を抑制し、電池特性を高いレベルに維持することができる。
【００３３】
（第二層）
本発明に係る第一層２ａ及び第二層２ｂにおいては、図３に示すように、第一層２ａの一方の面（化成皮膜（不図示）と接していない面）を覆うように第二層２ｂが形成される。ポリエステル系樹脂皮膜２を第一層２ａ及び第二層２ｂからなる二層構造とすることによって、第一層２ａにピンホールが発生した場合であっても、ピンホールが繋がることが抑制され、第一層２ａ及び第二層２ｂを含むポリエステル系樹脂皮膜２の絶縁性を向上させることができる。第二層２ｂは非晶質二酸化珪素を含有せず、ポリエステル系樹脂からなる樹脂皮膜である。すなわち、ポリエステル系樹脂皮膜２を構成する第一層２ａおよび第二層２ｂのうち、第一層２ａのみが非晶質二酸化珪素を含有する。
【００３４】
本発明に係る第二層２ｂの主成分としてのポリエステル樹脂としては、第一層２ａに用いられ得る上述のポリエステル樹脂が用いられる。
【００３５】
第二層２ｂに用いられるポリエステル樹脂と硬化剤との混合割合は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、６０／４０〜９５／５であることが好ましく、７０／３０〜９０／１０であることがより好ましい。
【００３６】
第二層２ｂの膜厚は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、４μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましく、６μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。第二層２ｂの膜厚が４μｍ以上であることによって、第一層２ａ及び第二層２ｂの絶縁性を高いレベルに維持することが可能となり、電池特性を高いレベルに維持することができる。また、膜厚が１２μｍ以下であることによって、熱抵抗の過度な増大を抑制することが可能となり、電池特性を高いレベルに維持することができる。
【００３７】
（絶縁破壊電圧）
本発明においては、プレコートアルミニウム板の絶縁破壊電圧が、好ましくは０．１ｋＶ以上（すなわち、少なくとも０．１ｋＶ）となるように設計される。絶縁破壊電圧は、たとえば、ＪＩＳ  Ｃ２１１０−１に準じて、交流５０Ｈｚ、空気中で絶縁破壊電圧を測定し、ｎ＝５の平均値を算出することによって求められる。プレコートアルミニウム板の絶縁破壊電圧が０．１ｋＶ以上であることによって、電池特性を高いレベルで維持することができる。
【００３８】
プレコートアルミニウム板の絶縁破壊電圧を０．１ｋＶ以上とする調整方法は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、上述のような第一層２ａ及び第二層２ｂの膜厚の制御やポリエステル系樹脂皮膜の二層構造を発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜調整すること等が挙げられる。
【００３９】
また、プレコートアルミニウム板の絶縁破壊電圧を０．１ｋＶ以上とする調整方法として、第一層２ａ及び第二層２ｂを塗装する際に周囲の環境を整えることも挙げられる。第一層２ａ及び第二層２ｂを構成するポリエステル系樹脂皮膜中の異物量が低減されることによって、絶縁破壊を抑制することが可能となり、蓄電池の絶縁性を高く維持することができる。第一層２ａ及び第二層２ｂ中の異物量をできるだけ低減するために、第一層２ａ及び第二層２ｂを形成する前に、たとえば、塗装に用いられる熱風乾燥炉を空焼きしたり、ロールや床を十分に清掃したり、さらに、コーター室をカーテン等で仕切ってもよい。また、塗料中に含まれる埃等を除去するために、塗装メッシュを通過させてもよい。また、コーターパンやドラム缶内への埃の混入を防止するため、コーターパンやドラム缶をビニール等で被覆してもよい。
【００４０】
（塗料）
本発明において、第一層２ａまたは第二層２ｂは、以下に限定されるものではないが、たとえば、第一層２ａおよび／または第二層２ｂを形成するポリエステル系樹脂や非晶質二酸化珪素を有機溶剤に分散させて作製された塗料を塗布することによって形成される。
【００４１】
有機溶剤は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ブタノール、プロパノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のアルコール類；ブチルアセテート、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート等のエステル類；メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類等が例示される。
【００４２】
本発明において、有機溶剤の配合量は、塗装作業性に応じて適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、塗料粘度が４０秒以上２００秒以下（フォードカップＮｏ．４、室温下）となるように適宜調整され、有機溶剤の配合量が、塗料の全体量の３０重量％以上７５重量％以下となるように配合される。塗料には、必要に応じて、レベリング剤、潤滑剤、顔料等を適宜配合しても良い。また、塗料の粒の大きさは、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、たとえば、ＪＩＳ−Ｋ５４００  ４．７．１に準拠される方法で測定された粒の大きさが、たとえば、１５μｍ以下であることが好ましい。塗料の粒の大きさが１５μｍ以下であることによって、ポリエステル系樹脂皮膜の第一層２ａ及び第二層２ｂの絶縁破壊電圧を０．１ｋＶ以上に維持することが、より容易となる。また、ドラム缶内の塗料は配管を通じてコーターパン内に供給されるが、配管の出口に塗装メッシュを設けておくことが好ましい。塗装メッシュを設けることによって、塗料が配管を循環している間に塗料中に混入される可能性がある空気中の埃等を除去することができる。
【００４３】
（塗装方法）
本発明において、上述の塗料は、化成皮膜（不図示）が形成されたアルミニウム板１の上に、たとえば、ロールコート法などを用いて塗布される。ロールコート法では、塗料をパンに溜めておき、ピックアップロールでパンから塗料をかきあげ、アプリケーターロールに転写し、次いで、アルミニウム板１表面の化成処理皮膜上に塗料が転写される。アルミニウム板１の搬送は、たとえば、バックアップロールなどを用いて行われる。なお、焼付乾燥後における第一層２ａの乾燥塗膜厚さが、好ましくは４μｍ以上１２μｍ以下となるように、ピックアップロールとアプリケーターロール間のニップ圧や塗料粘度、ロールの周速が適宜調整される。
【００４４】
第一層２ａが化成皮膜を介してアルミニウム板１に塗布された後、たとえば、カテナリー型熱風焼付炉の中を通して、第一層２ａを乾燥させる。本発明においては、熱風焼付炉内の最高到達温度が２００℃以上２８０℃以下であることが好ましい。最高到達温度が２００℃以上であることによって、残留溶剤の量を低減することができ、十分な硬化が得られ、十分な絶縁性を得ることができる。最高到達温度が２８０℃以下であることによって、第一層２ａ及び第二層２ｂの特性を維持することができ、樹脂皮膜の絶縁性を高いレベルに維持することができる。
【００４５】
本発明においては、第一層２ａ及び第二層２ｂ中のピンホール数を低減させるために、第一層２ａが化成皮膜を介してアルミニウム板１に塗装された後に、第二層２ｂが第一層２ａの上に塗装される。本発明において、第二層２ｂの塗装方法は、第一層２ａのアルミニウム板１への塗装と同様の方法であり、第二層２ｂの乾燥塗膜厚さが、好ましくは４μｍ以上１２μｍ以下となるように、ピックアップロールとアプリケーターロール間のニップ圧や塗料粘度、ロールの周速が適宜調整される。
【００４６】
（プレコートアルミニウム板の加工）
本発明に係るプレコートアルミニウム板に曲げ加工又は絞り加工が施されたものが、カバー部６（第１のカバー部）として用いられる。曲げ加工の際に用いられる潤滑油、曲げＲ等の加工条件や絞り加工の際に用いられるダイスやポンチ形状、潤滑油等の加工条件は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択および調整される。本発明に係るプレコートアルミニウム板からなるカバー部６と、後述する樹脂製成形品からなるカバー部３との間に、たとえば、スチレン−ブタジエンゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等の接着剤層が設けられることによって、本発明のプレコートアルミニウム板からなるカバー部６の第一層２ａ及び第二層２ｂと、樹脂製のカバー部３とが固定されることが好ましい。ここで、図１中、カバー部６およびカバー部３の上下方向の長さは、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択される。
【００４７】
（樹脂製のカバー部）
樹脂製のカバー部３（第２のカバー部）の構造を図１に示す。樹脂製のカバー部３の保持部５の凹部に嵌められ、リチウムイオン電池４の底面と保持部５の上面とが接するように、リチウムイオン電池４が固定される。本発明において、樹脂製のカバー部３は、カバー部３全体が樹脂を主成分として形成されたもので、たとえば、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド等の樹脂を成形加工することによって得られる。本発明においては、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池４を用いる形態について説明したが、二次電池であればよく、たとえば、ＮＡＳ電池（ナトリウム硫黄電池）等を用いてもよい。リチウムイオン電池４は、樹脂製のカバー部３の保持部５に、たとえば、接着剤を介して固定されることが好ましい。接着剤としては、たとえば、スチレン−ブタジエンゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。図１に示す本発明の一実施形態においては、リチウムイオン電池４が本発明のカバー部３に固定されていればよく、以下に限定されるものではないが、たとえば、接着剤層の膜厚は、好ましくは、４μｍ以上６μｍ以下である。
【００４８】
（筐体）
上述のように、樹脂製のカバー部３と、プレコートアルミニウム板を加工したカバー部６と、からなるユニットを本発明においては筐体８と呼ぶ。本発明の実施形態において、リチウムイオン電池４などの二次電池は、個々に筐体８の中に１つずつ収容されている。また、本発明に係る蓄電システムにおいては、それぞれが１つずつリチウムイオン電池４を収容する４つの筐体８が、互いに密着されることなく、空間を設けるように、２つずつ縦方向に積層され、積層された筐体８が２列に並ぶように配置される（図示せず）。複数の二次電池を用いる場合にも、それぞれの二次電池が筐体単位で１つずつ収容されるため、それぞれの二次電池は周囲（他の二次電池等）からの熱の影響を受けにくい。このため、二次電池を冷却する際、二次電池とポリエステル系樹脂皮膜２とが密着していなくても、プレコートアルミニウム板を加工したカバー部６からの放熱だけでも二次電池を十分に冷却することができる。また、筐体８はリチウムイオン電池４を収容し、取り出すことが可能なように開閉可能である。
【００４９】
図１に示す本発明の一実施形態において、リチウムイオン電池４から発せられる熱は、リチウムイオン電池４が接している樹脂製成形品からなるカバー部３の保持部５に伝わり、カバー部３、第二層２ｂ、第一層２ａの順に熱が伝わった後、アルミニウム板１に到達することによって急激に外部に向かって熱が移動し、放熱を行う。さらに筐体８の外部を通る冷媒（図１）を設けることによって放熱が促進され、冷却構造の冷却性能をさらに向上させることができる。この冷却構造により、リチウムイオン電池４周辺の発熱量が抑制され、リチウムイオン電池４の温度環境を均一とすることができる。
【００５０】
それに加えて、万一、外圧でカバー部６が変形し、リチウムイオン電池４と第一層２ａ及び第二層２ｂとが密着して接触したとしても、熱硬化性の第一層２ａ及び第二層２ｂの下塗り層（第一層２ａ）が硬質の非晶質二酸化珪素を含有しているので、第一層２ａ及び第二層２ｂは損傷せず、カバー部６の絶縁性が低下しない。また、第一層２ａ及び第二層２ｂはポリエステル系樹脂からなるため、熱変形しにくく、リチウムイオン電池４の温度が上昇し、カバー部３が変形し、リチウムイオン電池４と第一層２ａ及び第二層２ｂとが接触したとしても、リチウムイオン電池４と第一層２ａ及び第二層２ｂとが固着しないため、リチウムイオン電池４の破損を防止することができる。そのため、冷却性能に優れつつ、リチウムイオン電池４の破損を防止することができる蓄電システムの冷却構造を実現することができる。
【００５１】
（カバー部の評価方法）
筐体８の評価方法は、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、筐体８を蓄電システムに組み込んで、充放電サイクル試験を行う方法等が挙げられる。
【００５２】
本発明に係る充放電サイクル試験においては、以下に限定されるものではないが、たとえば、リチウムイオン電池４の容量保持率６０％が寿命判定の基準値として用いられ、容量保持率６０％以上を維持するサイクル時間が長い方が良好な性能と判定され、同じサイクル時間でも、容量保持率が大きいほど、良好な性能と判定される。たとえば、第一層２ａと第二層２ｂの各々の膜厚が４μｍ以上であり、第一層２ａ及び第二層２ｂが十分に形成されていることによって、筐体８の絶縁性を保つことが可能となり、蓄電システムの稼動中に十分な電圧を得ることができ、リチウムイオン電池４の容量保持率を高く維持することができる。また、第一層２ａと第二層２ｂの各々の膜厚が１２μｍ以下であることによって、ポリエステル系樹脂被膜２の熱抵抗が過度に増大しないため、筐体８を十分に冷却することが可能となり、リチウムイオン電池４の容量保持率を高く維持することができる。
【００５３】
また、筐体８の評価方法として、蓄電システムの振動試験を用いてもよい。本発明においては、蓄電システムの振動試験の条件を、以下に限定されるものではないが、たとえば、振動周波数範囲を１０Ｈｚ〜５５Ｈｚ、掃引方法を直線掃引、振幅を１．６ｍｍ（１０Ｇ）、周波数変化率を１Ｈｚ／分などに設定してもよい。振動試験後に動作確認を行い、蓄電システムを使用することができるかどうかを判定することができる。たとえば、第一層２ａと第二層２ｂの各々の膜厚が４μｍ以上であること、および、第一層２ａが非晶質二酸化珪素を含有することによって、蓄電システムの振動試験中に、第一層２ａ及び第二層２ｂが損傷することが防止され、絶縁性が維持され、良好な充放電を得ることができる。また、第二層２ｂが非晶質二酸化珪素を含有しないことによって、二次電池５の損傷が防止され、良好な充放電を得ることができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。たとえば、図３に示すように、第一層２ａ及び第二層２ｂの面のうち第一層２ａ及び第二層２ｂが形成されていない面（もう一方の面）に塗装処理層７（塗装面）を設けてもよい。塗装処理層７の材料としては、以下に限定されるものではないが、たとえば、第一層２ａや第二層２ｂに用いられるような上述のポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等のポリエステル系樹脂を用い、３μｍ以上８μｍ以下の膜厚に形成されることが好ましい。塗装処理層７を設けることによって、プレコートアルミニウム板からなるカバー部６を取り扱う際に、カバー部６に指紋等の汚れや傷がつきにくい、または指紋が目立たないため、カバー部６の外観品質が良好となる。また、塗装方向とは直角方向に、塗装処理層７の表面に僅かな凹凸を設けることが出来るため、カバー部６の表面近傍における空気の流動の抵抗を小さくすることができ、カバー部６の冷却効果を高めることができる。この場合、塗装方向が、カバー部６の表面近傍における空気の流動方向と同じ方向であることが、より好ましい。塗装方向が空気の流動方向と同じであることによって、カバー部６の表面近傍における空気の流動がよりスムースになり、カバー部６の冷却効率をより高めることが可能となる。
【００５５】
また、図１においては、リチウムイオン電池４が樹脂製成形品からなるカバー部３に設けられた保持部５に固定された形態について説明したが、図４に示すように、プレコートアルミニウム板からなるカバー部３に保持部９が設けられ、保持部５と保持部９の両方においてリチウムイオン電池４が固定されてもよい。すなわち、図４において、カバー部６を構成するプレコートアルミニウム板は、ポリエステル系樹脂皮膜２（第一層２ａと第二層２ｂ）を設けた面に保持部９を有している。この場合、本発明で説明した保持部５、カバー部３、第二層２ｂ、第一層２ａ、アルミニウム板１の順の伝熱に加えて、カバー部３を介さずに、保持部９、第二層２ｂ、第一層２ａ、アルミニウム板１の順の伝熱によって蓄電システムが冷却される。リチウムイオン電池４から発せられる熱は、プレコートアルミニウム板からなるカバー部３の保持部９にも伝わるため、第二層２ｂ、第一層２ａの順に熱が伝わった後、アルミニウム板１に到達することによって急激に外部に向かって熱が移動し、筐体８の外部を通る冷媒（図４）によって熱が放散されやすく、樹脂製のカバー部３と本発明の実施形態に係るカバー部６との放熱状態に差が生じ、本発明の実施形態に係るカバー部６への放熱状態が加速するので、熱が伝達される際の冷却性能が制御され、冷却構造の冷却性能をさらに向上させることができる。
【００５６】
また、本発明に係る蓄電システムにおいては、それぞれの筐体８が２つずつ縦方向に積層され、積層された筐体８が２列に並んだ形態について説明したが、本発明の効果を奏する範囲で筐体８の個数および積層方向は適宜選択され、以下に限定されるものではないが、互いに密着されることなく、空間を設けるように、たとえば、３つのトレイを縦方向に積層してもよいし、６つのトレイを縦方向に２個積層し、積層されたトレイ群が横方向３列に並んでいてもよい。
【００５７】
また、本発明においては、第一層２ａ内の非晶質二酸化珪素の含有率が１重量％以上１０重量％以下である形態について説明したが、本発明の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、０．８重量％や１１重量％などであってもよい。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく説明する。なお、以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【００５９】
アルミニウム板として、ＪＩＳ  Ａ５０５２Ｐ−Ｈ３４に準拠したアルミニウム板（５０５２合金）を用いた。その厚さは０．８ｍｍであった。このアルミニウム板の両面に、市販のアルカリ脱脂処理液（日本ペイント社製サーフクリーナー４２０Ｎ−２）を６０℃の温度で５秒間スプレーして脱脂処理を行った。アルカリ脱脂処理液を洗い流すために、これを水洗した後、その両面に市販のリン酸クロメート処理液（日本ペイント社製アルサーフ４０１／４５）を４０℃の温度で１０秒間スプレーして、アルミニウム板の化成処理を実施した。リン酸クロメート皮膜の皮膜形成量は、Ｃｒ量換算で３０ｍｇ／ｍ２であった。
【００６０】
（実施例１〜８、比較例１〜７）
リン酸クロメート皮膜が形成されたそれぞれのアルミニウム板に、表１に示すポリエステル系樹脂皮膜をそれぞれ形成して、プレコートアルミニウム板を得て、試料とした。なお、それぞれの試料の第一層および／または第二層を形成するために用いた塗料は、表１に示すポリエステル系樹脂および／または非晶質二酸化珪素を、有機溶剤（市販のトルエンと市販のキシレンとの混合溶剤）に分散させたものを用いた。第一層におけるポリエステル系樹脂とメラミン樹脂（硬化剤）との混合比は、ポリエステル系樹脂：メラミン樹脂＝８５：１５（重量比）、第二層におけるポリエステル系樹脂とメラミン樹脂（硬化剤）との混合比は、ポリエステル系樹脂：メラミン樹脂＝７５：２５（重量比）であった。表１において、非晶質二酸化珪素の含有率は、第一層の全体重量に対する重量％、第二層の全体重量に対する重量％で表される。ロールコート法を用いて塗料を塗装し、塗料が塗装された試料（アルミニウム板）をカテナリー型熱風焼付炉に通し、最高到達温度が２２０℃となる条件で乾燥させた。
【００６１】
【表１】
2013196941.tif 000003
【００６２】
（比較例８）
アルミニウム板の両面にリン酸クロメート皮膜を形成したが、ポリエステル系樹脂皮膜を形成しなかったアルミニウム板を試料とした。
【００６３】
実施例１〜８および比較例１〜８の各試料について、以下に示す方法で、絶縁性および電池特性を評価した。
【００６４】
（絶縁性測定）
実施例１〜８および比較例１〜８のそれぞれの試料を１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切断し、ＪＩＳ  Ｃ２１１０−１に準拠した方法で、交流５０Ｈｚの電源を用い、空気中で絶縁破壊電圧を測定し、ｎ＝５の平均値を算出した。以下に、絶縁破壊電圧の評価基準を記す。
◎：０．６ｋＶ以上
○：０．１ｋＶ以上０．５ｋＶ以下
×：０．１ｋＶ未満
◎と○を合格とし、×を不合格とした。
【００６５】
（電池特性測定）
実施例１〜８および比較例１〜８のそれぞれの試料をポリエステル系樹脂皮膜が内面になるように絞り加工したプレコートアルミニウム板の成形品を第１のカバー部とした。ポリカーボネート樹脂を成形加工した樹脂製成形品からなる第２のカバー部と、アルミニウム板とポリエステル系樹脂皮膜とを備える第１のカバー部と、からなる筐体内に、１個のリチウムイオン電池を、エポキシ系接着剤を介して、樹脂製成形品からなるカバー部の凹部（保持部）に固定した。アルミニウム板の表面に冷媒としての空気を流動させたものを蓄電システムに組み込んだ。蓄電システムに対して、以下の（ａ）および（ｂ）の２つの試験を行って電池特性を評価した。
【００６６】
（ａ）充放電サイクル試験
蓄電システムを用いて、室温４０℃の環境下で、充放電サイクル試験を行った。以下に、充放電サイクル試験の評価基準を記す。
◎：４０００サイクル経過後で容量保持率７０％以上
○：４０００サイクル経過後で容量保持率６０％以上７０％未満
×：４０００サイクル経過後で容量保持率６０％未満
◎と○を合格とし、×を不合格とした。
【００６７】
（ｂ）振動試験
振動周波数範囲を１０Ｈｚから５５Ｈｚとし、掃引方法として直線掃引を用い、振幅１．６ｍｍ（１０Ｇ）、周波数変化率を１Ｈｚ／分とした振動を蓄電システムに与えた後、蓄電システムの充放電を実施した。以下に、振動試験の評価基準を記す。
○：リチウムイオン電池が正常に動作した。
×：リチウムイオン電池が故障した。
○を合格とし、×を不合格とした。
【００６８】
（実験結果）
実施例１〜８においては、いずれの試料の絶縁性も合格であり、かつ、いずれの蓄電システムの電池特性も合格であった。これに対して、比較例１〜８では、試料の絶縁性、蓄電システムの電池特性のうち少なくとも１つが不合格であった。
比較例１は、第一層の膜厚が４μｍ未満のため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
比較例２は、第一層の膜厚が１２μｍを超えるため、電池特性が不合格であった。
比較例３は、第一層に非晶質二酸化珪素を含有しないため、電池特性が不合格であった。
比較例４は、第二層の膜厚が４μｍ未満のため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
比較例５は、第二層の膜厚が１２μｍを超えるため、電池特性が不合格であった。
比較例６は、第二層に非晶質二酸化珪素を含有するため、電池特性が不合格であった。
比較例７は、第二層が形成されなかったため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
比較例８は、ポリエステル系樹脂皮膜が形成されなかったため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明により、リチウムイオン電池等の二次電池が搭載された蓄電システムに用いられるプレコートアルミニウム板および蓄電システムの冷却構造を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１      アルミニウム板
２      ポリエステル系樹脂皮膜
２ａ    第一層
２ｂ    第二層
３      カバー部
４      リチウムイオン電池
５      保持部
６      カバー部
７      塗装処理層
８      筐体
９      保持部
【図１】
2013196941.tif 000004
【図２】
2013196941.tif 000005
【図３】
2013196941.tif 000006
【図４】
2013196941.tif 000007