(57)【要約】【課題】リチウムイオン電池等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、低コスト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の少なくとも一方の面を覆う第一層２ａと、第二層２ｂを覆う第二層２ｂと、を備え、第一層２ａおよび第二層２ｂが、それぞれ熱硬化性樹脂を含有し、第一層２ａの膜厚が２μｍ以上１８μｍ以下であり、第二層２ｂの膜厚が２μｍ以上１８μｍ以下であり、絶縁破壊電圧が０．３ｋV以上である。【選択図】図２
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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少なくとも一方の面を覆う第一層と、
前記第一層を覆う第二層と、
を備え、
前記第一層および前記第二層が、それぞれ熱硬化性樹脂を含有し、
前記第一層の膜厚が２μｍ以上１８μｍ以下であり、
前記第二層の膜厚が２μｍ以上１８μｍ以下であり、
絶縁破壊電圧が０．３ｋV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】
前記第一層の熱硬化性樹脂がポリエステル系樹脂を含有し、かつ、前記第一層および前記第二層が、それぞれ着色顔料を含有する、
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】
前記第一層の熱硬化性樹脂がエポキシ系樹脂を含有し、
前記第二層の熱硬化性樹脂が、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、およびこれらの混合樹脂からなる群から選択される１以上の樹脂を含有する、
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４】
前記アルミニウム板の面のうち、前記第一層に覆われた面とは反対側の面に第三層の樹脂層が設けられた、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム板。
【請求項５】
蓄電システムを内部に保持し、内部の熱を内壁から外壁に通すことによって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乃至４のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム板を用い、
前記第二層が前記冷却構造の内壁を構成する、
ことを特徴とする冷却構造。
【請求項６】
前記蓄電システムが、リチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタである、
ことを特徴とする請求項５に記載の冷却構造。
【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、電池周辺の熱分布の偏りが大きく、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】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、リチウムイオン電池等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、低コスト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提供することを目的とする。
【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少なくとも一方の面を覆う第一層と、
前記第一層を覆う第二層と、
を備え、
前記第一層および前記第二層が、それぞれ熱硬化性樹脂を含有し、
前記第一層の膜厚が２μｍ以上１８μｍ以下であり、
前記第二層の膜厚が２μｍ以上１８μｍ以下であり、
絶縁破壊電圧が０．３ｋV以上である、
ことを特徴とする。
【０００８】
前記第一層の熱硬化性樹脂がポリエステル系樹脂を含有し、かつ、前記第一層および前記第二層が、それぞれ着色顔料を含有してもよい。
【０００９】
前記第一層の熱硬化性樹脂がエポキシ系樹脂を含有し、
前記第二層の熱硬化性樹脂が、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、およびこれらの混合樹脂からなる群から選択される１以上の樹脂を含有してもよい。
【００１０】
前記アルミニウム板の面のうち、前記第一層に覆われた面とは反対側の面に第三層の樹脂層が設けられてもよい。
【００１１】
本発明の第２の観点に係る蓄電システムの冷却構造は、
蓄電システムを内部に保持し、内部の熱を内壁から外壁に通すことによって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を用い、
前記第二層が前記冷却構造の内壁を構成する、
ことを特徴とする。
【００１２】
前記蓄電システムが、リチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リチウムイオン電池等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、低コスト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提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】本発明の一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】
【００１５】
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。
【００１６】
本発明の蓄電システムの冷却構造は、図２に示されるような本発明のプレコートアルミニウム板から形成される。
【００１７】
本発明のプレコートアルミニウム板は、アルミニウム板１の両方の表面に化成皮膜が形成された表面処理層（図示せず）が設けられ、少なくとも一方の面に熱硬化性樹脂を含有する第一層２ａと第二層２ｂとをさらに備えているため、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。第一層２ａおよび第二層２ｂの詳細は後述される。カバー部４の外側は、リチウムイオン電池３から発生した熱を、本発明の樹脂層（以下、絶縁性樹脂皮膜２ともいう）の表面、アルミニウム板１に伝熱し、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が、絶縁性樹脂皮膜２の反対側の面に、放熱性樹脂皮膜６（第三層）を設けることによって（図３）、放熱性樹脂皮膜６の輻射機能によって、熱放出をさらに促進することも可能である。
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
（絶縁性樹脂皮膜）
本発明のプレコートアルミニウム板は、以下に述べるように第一層と第二層とを順に積層し、第二層２ｂの外側表面がリチウムイオン電池３の外装面と接触可能に形成されるもので、第一層２ａ及び第二層２ｂのいずれもが熱硬化性樹脂で形成される。
【００２８】
（第一層）
第一層２ａは、熱硬化性樹脂を含有する絶縁性の樹脂皮膜である。第一層２ａの熱硬化性樹脂は、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、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂等を用いることが特に好ましい。また、単一の熱硬化性樹脂を用いてもよいし、複数の熱硬化性樹脂を混合して用いてもよい。
【００２９】
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れること等によって製造される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
エポキシ樹脂は、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、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型ノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；ナフタレン型エポキシ樹脂；ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ樹脂；３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス−（３，４−エポキヒシクロヘキシル）アジペート等の脂環式エポキシ樹脂；トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有エポキシ樹脂等が挙げられる。本発明においては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる１種以上のエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。
【００３３】
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、硬化剤は、上記のポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂との相性を考慮して適宜選択され、たとえば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ブロックポリイソシアネート化合物等が挙げられる。ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂と、硬化剤との混合割合は、７０／３０〜９５／５が好ましい。７０／３０を超えると、塗膜が脆くなり、又、９５／５未満では、塗膜が硬化不足で軟らかくなり、適度な硬さを有する塗膜が得られず、蓄電システムの振動試験中に、損傷しやすく、絶縁性が低下し、充放電が劣る場合がある。
【００３４】
第一層２ａにポリエステル系樹脂が用いられる場合、第一層２ａおよび第二層２ｂは、非晶質二酸化珪素を含有せず、二酸化チタン等の着色顔料を含有することがより好ましい。着色顔料は、二酸化チタン以外にも、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、亜鉛華、鉛白、リトポン、沈降性硫酸バリウムおよびバライト粉などの白色顔料；鉛丹、酸化鉄などの赤色顔料；黄鉛、亜鉛黄（亜鉛黄1種、亜鉛黄2種）などの黄色顔料；ウルトラマリン青、プロシア青（フェロシアン化鉄カリ）などの青色顔料；カーボンブラックなどの黒色顔料などを用いることができる。
【００３５】
第一層２ａの膜厚は、２μｍ以上１８μｍ以下であり、より好ましくは、４μｍ以上８μｍ以下である。第一層２ａの膜厚が２μｍ以上であることによって、第一層２ａの絶縁性を長期にわたり維持することが可能となり、第一層２ａの膜厚が１８μｍ以下であることによって、熱抵抗の過度の増大を抑制し、電池特性を長期にわたり維持することができる。また、第一層２ａの膜厚が４μｍ以上であることによって、第一層２ａの絶縁性を長期にわたり維持することが可能となり、第一層２ａの膜厚が８μｍ以下であることによって、熱抵抗の過度の増大をより抑制し、電池特性を長期にわたり維持することができる。
【００３６】
（第二層）
本発明に係る第二層２ｂは、図２に示すように、第一層２ａを覆うように形成される。本発明において、第二層２ｂに熱硬化性樹脂が用いられることによって、リチウムイオン電池３の外装材（例えば、ポリプロピレン）が損傷し、リチウムイオン電池３内の電解液が漏れるような事があっても、第二層２ｂが耐薬品性に優れており、第二層２ｂの皮膜が劣化しにくいため、電解液が筐体５の外部に漏れ出すことを防ぐことができる。また、リチウムイオン電池３を被覆する外装材の樹脂層とプレコートアルミニウム板の熱硬化性の絶縁性樹脂皮膜２とが接触する構造において、外装材の樹脂層の温度が室温程度であるため外装材を構成する樹脂層（たとえば熱可塑性樹脂の層）の変形量が小さく、振動による外装材の樹脂層の変形に熱硬化性の絶縁性樹脂皮膜２も追随するので、外装材の樹脂層が破損しにくく、電池性能を長期にわたり維持することが可能である。さらに、絶縁性樹脂皮膜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を含む熱硬化性を有する絶縁性樹脂皮膜２の絶縁性を向上させることができる。
【００３７】
第二層２ｂの主成分として用いられる熱硬化性樹脂は、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、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、およびこれらの混合樹脂等の樹脂と、硬化剤とを混合させた熱硬化性樹脂等を用いることが特に好ましい。
【００３８】
本発明において、第二層２ｂの主成分として、ポリエステル系樹脂またはエポキシ系樹脂としては公知のものを使用できるが、第一層２ａに挙げたポリエステル系樹脂またはエポキシ系樹脂と同様のものを同様の配合で調整して用いることがより好ましい。
【００３９】
本発明において、アクリル系樹脂は、たとえば、α、β−不飽和若しくはそのエステル等のモノマーを重合反応して得られる。
【００４０】
α、β−不飽和酸またはそのエステルは、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、アクリル酸、メタクリル酸などのエチレン系α、β−不飽和脂肪酸；および、それらのメチルエステルであるアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル；それらのエチルエステルであるアクリル酸エチル、メタクリル酸メチル；それらのブチルエステルであるアクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル；それらのステアリルエステルであるアクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル；それらの２−エチルヘキシルエステルであるアクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル；それらの２−ジメチルアミノエステルであるアクリル酸２−ジメチルアミノエステル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエステル；それらの２−ヒドロキシエチルエステルであるアクリル酸２−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチルエステル；それらの３−ヒドロキシプロピルエステルであるアミノ酸３−ヒドロキシプロピルエステル、メタクリル酸３−ヒドロキシプロピルエステルなどを挙げることができる。
【００４１】
アクリル系樹脂用の硬化剤は、本発明の効果を奏する範囲で、上記アクリル系樹脂との相性を考慮して適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、メラミン樹脂、ブロック化ポリイソシアネート化合物等が用いられ、アクリル系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い。６０／４０を超えると、塗膜が脆くなり、又、９５／５未満では、塗膜が硬化不足で軟らかくなり、適度な硬さを有する塗膜が得られず、蓄電システムの振動試験中に、損傷しやすく、絶縁性が低下し、充放電が劣る場合がある。
【００４２】
フッ素系樹脂は、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、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニルなどの部分フッ素化樹脂；ポリテトラフルオロエチレンなどの完全フッ素化樹脂と、上述のアクリル樹脂とが混合された樹脂を用いることができ、なかでもポリフッ化ビニリデン樹脂と上述のアクリル系樹脂とが混合された樹脂であることが特に好ましく、フッ素系樹脂と上述のアクリル系樹脂との混合割合は、重量比で、６５／３５〜８５／１５であることが特に好ましい。６５／３５を超えると、塗膜が脆くなり、又、８５／１５未満では、塗膜が硬化不足で軟らかくなり、適度な硬さを有する塗膜が得られず、蓄電システムの振動試験中に、損傷しやすく、絶縁性が低下し、充放電が劣る場合がある。
【００４３】
フッ素系樹脂用の硬化剤は、本発明の効果を奏する範囲で、上記フッ素系樹脂および／またはアクリル系樹脂との相性を考慮して適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、ブロック化ポリイソシアネート化合物等が用いられる。
【００４４】
本発明に係るウレタン系樹脂は、以下に限定されるものではないが、たとえば、ポリオール（多価アルコール）とイソシアネート類とを反応させることにより製造される。ポリオールは、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、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリマーポリオールなどを用いることができる。
【００４５】
本発明に係るウレタン樹脂の製造に用いられるポリエステルポリオールは、たとえば、多塩基酸とポリオール（多価アルコール）とを脱水縮合させて製造される。
【００４６】
本発明に係るポリエステルポリオールの製造に用いられる多塩基酸は、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、第一層２ａを構成する熱硬化性樹脂の製造に用いられ得る上述の多塩基酸を用いることができる。
【００４７】
本発明に係るポリエステルポリオールの製造に用いられる多価アルコールは、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、第一層２ａを構成する熱硬化性樹脂の製造に用いられ得る上述の多価アルコールを用いることができる。
【００４８】
本発明に係るウレタン樹脂の製造に用いられるポリエーテルポリオールは、以下に限定されるものではないが、たとえば、多価アルコールやアミンに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどを付加重合させて製造される。
【００４９】
本発明に係るポリエーテルポリオールの製造に用いられる多価アルコールは、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、上述したポリエステルポリオールの製造に用いられ得る多価アルコールを用いることができる。アミンは、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、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｐ−フェニレンジアミン、ｏ−フェニレンジアミン、ナフタレンジアミン等を例示することができる。
【００５０】
本発明に係るウレタン樹脂の製造に用いられるポリマーポリオールは、以下に限定されるものではないが、たとえば、上述のポリエーテルポリオール中でアクリロニトリルやスチレンなどを共重合させて、ポリマー微粒子を分散させることによって製造される。
【００５１】
本発明に係るウレタン樹脂の製造に用いられるイソシアネートは、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、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、メチルペンタンジジイソシアネート等を例示することができる。
【００５２】
ウレタン系樹脂用の硬化剤は、本発明の効果を奏する範囲で、上記ウレタン系樹脂との相性を考慮して適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ブロックポリイソシアネート化合物等のポリイソシアネート化合物等を例示することができる。
【００５３】
ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、およびこれらの混合樹脂からなる群から選択される１以上の樹脂と、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が好ましい。６０／４０を超えると、塗膜が脆くなり、又、９５／５未満では、塗膜が硬化不足で軟らかくなり、適度な硬さを有する塗膜が得られず、蓄電システムの振動試験中に、損傷しやすく、絶縁性が低下し、充放電が劣る場合がある。
【００５４】
第二層２ｂの膜厚は、２μｍ以上１８μｍ以下であり、好ましくは、８μｍ以上１６μｍ以下である。第二層２ｂの膜厚が２μｍ以上であることによって、第二層２ｂの絶縁性を長期にわたり維持することが可能となり、第二層２ｂの膜厚が１８μｍ以下であることによって、熱抵抗の過度の増大を抑制し、電池特性を長期にわたり維持することができる。また、第二層２ｂの膜厚が８μｍ以上であることによって、第二層２ｂの絶縁性を長期にわたり維持することが可能となり、第二層２ｂの膜厚が１６μｍ以下であることによって、熱抵抗の過度の増大をより抑制し、電池特性を長期にわたり維持することができる。
【００５５】
（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０．３ｋＶ以上（すなわち、少なくとも０．３ｋＶ）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０．３ｋＶ以上であることによって、電池特性を長期にわたり維持することができる。
【００５６】
プレコートアルミニウム板の絶縁破壊電圧を０．３ｋＶ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の膜厚の制御や熱硬化性を有する絶縁性樹脂皮膜２の二層構造を本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。
【００５７】
また、プレコートアルミニウム板の絶縁破壊電圧を０．３ｋＶ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を構成する熱硬化性の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ル等で被覆してもよい。
【００５８】
（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を形成する熱硬化性を有する樹脂や酸化チタンなどの着色用の顔料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できる。
【００５９】
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。
【００６０】
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、熱硬化性を有する絶縁性樹脂皮膜２の第一層２ａ及び第二層２ｂの絶縁破壊電圧を０．３ｋＶ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。
【００６１】
（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２μｍ以上１８μｍ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。
【００６２】
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長期にわたり維持することができる。
【００６３】
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２μｍ以上１８μｍ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。
【００６４】
（プレコートアルミニウム板の加工）
本発明において、蓄電システムの冷却構造は、リチウムイオン電池３等の蓄電システムを内部に保持し、内部の熱を内壁から外壁に通すことによって外部に放出する蓄電システムの冷却構造であって、本発明の上述したプレコートアルミニウム板を用い、加工することによって得ることができる。
本発明の冷却構造は、第二層２ｂが冷却構造の内壁を構成し、熱を、第二層２ｂ、第一層２ａ、アルミニウム板１に通し、外部に放出する構造になっていれば、特に加工方法は制限されるものではなく、例えば、絞り加工を施して一対の断面凹状のカバー部を形成し、凹部を対面状態に設け、内部に蓄電システムを保持する筐体として構成することができる。なお、形状の加工条件は、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。
【００６５】
（筐体）
本発明の蓄電システムの冷却構造は、上述の記載及び図１に示されるように、プレコートアルミニウム板を加工したカバー部４を２つ備える構成にすることができる。それぞれのカバー部４が上下に対向するユニットを本発明においては筐体５と呼ぶ。本発明の実施形態において、リチウムイオン電池３などの蓄電システムは、個々に筐体５の中に１つずつ収容されている。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３を用いる形態について説明したが、二次電池やキャパシタなどの蓄電システムであればよく、たとえば、ＮＡＳ電池（ナトリウム硫黄電池）やリチウムイオンキャパシタ等を用いてもよい。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３を収容する４つの筐体が、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５が２列に並ぶように配置される（図示せず）。複数のリチウムイオン電池３を用いる場合にも、それぞれのリチウムイオン電池３を筐体単位で１つずつ収容し、それぞれのリチウムイオン電池３は周囲（他のリチウムイオン電池３等）からの熱の影響を受けにくくすることもできるが、収容数を増やしてもよく、適宜使用環境に応じて調整することができる。リチウムイオン電池の種類によっては発熱量が大きくなることがあり、リチウムイオン電池３の外面とプレコートアルミニウム板の第二層２ｂとを接触させることによって、より効率的に熱を外部に逃がすことができる。
【００６６】
空気の熱伝導率（０．０２W・ｍ−１・Ｋ−１）と比較すると、本発明に係る熱硬化性を有する絶縁性樹脂皮膜２に用いられる樹脂の熱伝導率（０．１〜０．５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１)は１０倍程度大きいため、二次電池から発せられた熱が第二層２ｂ、第一層２ａ、アルミニウム板１を通って、急激に筐体５の外部に効率よく放熱される。また、筐体５の外部を通る冷媒を設ける、および／または、アルミニウム板１の絶縁性樹脂皮膜２が設けられた面とは反対側の面に第三層の樹脂層として放熱性樹脂皮膜６を設けることによって放熱がより促進され、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３周辺に熱が溜まることが抑制され、リチウムイオン電池３周辺の温度環境を低く抑えることができる。放熱性樹脂皮膜６を構成する樹脂は、上述した第三層に用いることができる樹脂であればよく、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、熱硬化性樹脂１００質量部に対して平均粒径３０μｍ以下のグラファイト粉末を１〜２０質量部を含有し、膜厚が５μｍ以上４０μｍ以下の熱硬化性樹脂を皮膜として用いることが好ましい。
【００６７】
（カバー部の評価方法）
筐体５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５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。
【００６８】
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３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１８μｍ以下であることによって、絶縁性樹脂皮膜２の熱抵抗が過度に増大しないため、筐体５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３の容量保持率を高く維持することができる。
【００６９】
また、筐体５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２μｍ以上であることによって、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。
【００７０】
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、本発明の一実施形態においては、図１に示すように、筐体５の内部において、リチウムイオン電池３の外装面の全体が第二層２ｂの外側表面に覆われる形態について説明したが、たとえば、図４に示すように、筐体７の内部において、リチウムイオン電池３の下部の外装面および側面部の外装面がカバー部４の第二層２ｂの外側表面と接し、リチウムイオン電池３の上部の外装面は空気の層と接する形態等のように、リチウムイオン電池３の外装面の一部が第二層２ｂの外側表面に覆われてもよい。
【００７１】
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５が２つずつ縦方向に積層され、積層された筐体５が１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。例えば、筐体が互いに密着されることなく、空間を設けるように、複数の凹部が縦横に連結した一対のカバー部を用意し、この凹部を対向させて接着し、内部に複数のリチウムイオン電池を保持できる構成にしてもよい。
【実施例】
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
（実施例１〜８、比較例３〜６）
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に示す熱硬化性を有する絶縁性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に示す熱硬化性の樹脂を、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。また、いずれの塗料にも、着色顔料としての酸化チタンを添加した。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。表１中、「−」は、その層においては熱硬化性を有する絶縁性樹脂皮膜が設けられなかったことを表す。
【００７５】
【表１】
2013222541.tif 000003
【００７６】
（比較例１）
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、熱硬化性を有する絶縁性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。
【００７７】
（比較例２）
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て、ポリエステル系樹脂からなる第一層を形成したが、第一層の上に第二層を形成しなかったアルミニウム板を試料とした。
【００７８】
実施例１〜８および比較例１〜６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。
【００７９】
（絶縁性測定）
実施例１〜８および比較例１〜６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
○：０．３ｋＶ以上０．５ｋＶ以下
×：０．３ｋＶ未満
◎と○を合格とし、×を不合格とした。
【００８０】
（電池特性測定）
実施例１〜８および比較例１〜６のそれぞれの試料を、熱硬化性を有する絶縁性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カバー部とした。２個のカバー部からなる筐体内に、１個のリチウムイオン電池を固定した。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。
【００８１】
（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。
（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。
【００８２】
（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１〜６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、絶縁性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。
比較例２は、第二層が形成されていなかったため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
比較例３は、第一層の膜厚が２μｍ未満であったため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
比較例４は、第二層の膜厚が２μｍ未満であったため、絶縁性および電池特性が不合格であった。
比較例５は、第一層の膜厚が１８μｍを超えたため、電池特性が不合格であった。
比較例６は、第二層の膜厚が１８μｍを超えたため、電池特性が不合格であった。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明により、リチウムイオン電池等の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】
【００８４】
１    アルミニウム板
２    絶縁性樹脂皮膜
２ａ  第一層
２ｂ  第二層
３    リチウムイオン電池
４    カバー部
５    筐体
６    放熱性樹脂皮膜
７    筐体
【図１】
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【図２】
2013222541.tif 000005
【図３】
2013222541.tif 000006
【図４】
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