(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂によって扁平な中空直方体形状に構成されており、その長手方向に適当な間隔をあけて形成された隔壁によって、内部が複数の反応室に区画された電槽と、
該電槽の長手方向に沿った表面に、各反応室に対応するとともに、該表面に沿った状態で埋設された金属板からなる複数の放熱部材と、
該放熱部材の表面に、該電槽の湾曲に追従して該放熱部材が湾曲するための溝部及び／又はスリットと
を具備することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記各放熱部材は、アルミニウム又はステンレスからなる金属板によって形成される請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記各放熱部材は、インサート成形によって前記電槽と一体化されている請求項１記載の二次電池。
【請求項４】
前記各放熱部材の表面には、前記電槽の長手方向に沿った複数の溝部およびその方向と直交する方向に沿った複数の溝部がそれぞれ設けられている請求項１記載の二次電池。
【請求項５】
前記各放熱部材は、前記電槽における長手方向およびその方向と直交する方向に沿って配置された複数の放熱片によって構成されている請求項１記載の二次電池。
【請求項６】
前記各放熱部材は、前記電槽の長手方向とは直交する方向に沿って延びる複数の凸条を有している請求項１記載の二次電池。
【請求項７】
前記各放熱部材の各凸条が、前記電槽の長手方向に沿った表面から突出した状態になっている請求項６記載の二次電池。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池を用いた組電池であって、
冷却風を通流させるための空間を設けるとともに、該空間に前記放熱部材を面した状態で、前記電槽の厚さ方向に複数積層させた二次電池からなることを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等に搭載される二次電池に関し、更に詳しくは、扁平な直方体状であって、冷却効率に優れた二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
充放電を繰り返して実施するとができる二次電池は、例えばハイブリッド自動車を始めとする各種の電気自動車におけるモータの動力源として使用されている。電気自動車に使用される二次電池は、大きな電気容量および高電圧を必要とするため、複数の二次電池を組み合わせた組電池として、車両に搭載される。
【０００３】
図１３は、電気自動車に搭載される組電池を構成する二次電池の一例を示す斜視図である。この二次電池は、電槽５０を有しており、電槽５０は、合成樹脂によって、上面が開放された扁平な中空直方体状に形成された電槽本体５１と、この電槽本体５１の開放された上面を閉塞する帯状の蓋体５３とを有している。
【０００４】
扁平な直方体状の電槽５０は、厚さＤ２が小さく、高さＨが、厚さＤ２よりも大きく、さらに、幅Ｗが、高さＨよりも長くなっている。
【０００５】
電槽本体５１の内部は、幅Ｗ方向に等しい間隔をあけた状態で、厚さＤ方向に沿ってそれぞれ配置された例えば５つの隔壁によって、６つの反応室に区画されている。各反応室内には、複数の正極板および複数の負極板が、電槽５０の幅Ｗ方向に沿った状態でそれぞれ収容されている。
【０００６】
各反応室内では、各正極板と各負極板とが、セパレータによって相互に絶縁状態とされて、交互に積層されている。そして、全ての正極板が、厚さＤ方向に沿って配置された１枚の正極側の集電板に接続されており、また、全ての負極板が厚さＤ方向に沿って配置された１枚の負極側の集電板に接続されている。正極側および負極側の各集電板は、反応室内において、全ての正極板および負極板を挟んで対向されている。全ての正極板および負極板と各集電板は、反応室内に収容された電解液に接触している。
【０００７】
電槽本体５１の一方の側面５１ａには、正極側の端子部５５が設けられており、この端子部５５が、その側面５１ａに隣接する反応室内に配置された正極側の集電板に直列接続されている。また、電槽本体５１の他方の側面５１ａには、負極側の端子部５５が設けられており、この端子部５５が、その側面５１ａに隣接する反応室内に配置された負極側の集電板に直列接続されている。隣接する反応室内にそれぞれ配置された正極側の集電板と負極側の集電板とは、それぞれ相互に直列接続されている。
【０００８】
このような構成の二次電池では、複数が厚さＤ方向に積層されて、各二次電池が直列あるいは並列に接続されて組電池とされる。そして、組電池が電気自動車に搭載される。
【０００９】
このような二次電池では、電池反応に伴う反応抵抗および部品間の集電、接続等に伴う部品抵抗に基づいて、反応室内の温度が上昇し、電槽５０の温度が上昇するという問題がある。特に大電流の充放電を行った場合には、電槽５０の温度上昇は顕著である。各反応室内の温度が上昇すると、各反応室内における電池反応が低下する。このために、各二次電池の電槽５０を冷却するために、冷却風が、積層状態になった二次電池の間に供給され、二次電池の間を上下方向に沿って通流される。
【００１０】
二次電池では、積層状態になった一対の二次電池の間に冷却風が円滑に通流するように、電槽本体５１の幅Ｗ方向に沿った各表面５１ｂに、上下方向に沿ったリブ５４が、幅Ｗ方向に一定の間隔をあけてそれぞれ設けられている。そして、相互に積層される各二次電池に設けられたリブ５４同士が相互に突き合わされることにより、各二次電池の間に冷却風が通流する空間が形成される。これにより、各二次電池の対向する表面５１ｂ間に空間が形成され、その空間内を冷却風が通流することによって、各二次電池が冷却される。
【００１１】
また、二次電池の耐圧強度を向上させるために、電槽本体５１の各表面５１ｂには、多数の突起部５１ｃがそれぞれ設けられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
近時、このような扁平な直方体形状の二次電池では、低温時における出力を向上させるために、電槽５０の厚さＤ２のみを大きくし、各反応室内に収容される電極板の枚数を増加させることにより、高容量化を図ることが行われている。
【００１３】
しかしながら、このように、各反応室内における高容量化を図ると、反応熱によって反応室内の温度がさらに上昇するという問題が発生する。この場合、前述したように、電槽５１の各表面５１ｂに沿って冷却風が通流することによって、各反応室が冷却されるために、電槽５１の厚さＤ２のみが大きくなった二次電池では、冷却風による放熱面積が増加せず、各反応室を十分に冷却することができないという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、電槽の厚さが大きくなっても、確実に電槽を冷却することができる二次電池を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次電池は、合成樹脂によって扁平な中空直方体形状に構成されており、その長手方向に適当な間隔をあけて形成された隔壁によって、内部が複数の反応室に区画された電槽と、該電槽の長手方向に沿った表面に、各反応室に対応するとともに、該表面に沿った状態で埋設された金属板からなる複数の放熱部材と、該放熱部材の表面に、該電槽の湾曲に追従して該放熱部材が湾曲するための溝部及び／又はスリットとを具備することを特徴とする。
前記各放熱部材は、アルミニウム又はステンレスからなる金属板によって形成されてもよい。
前記各放熱部材は、インサート成形によって前記電槽と一体化されていてもよい。
前記各放熱部材の表面には、前記電槽の長手方向に沿った複数の溝部およびその方向と直交する方向に沿った複数の溝部がそれぞれ設けられていてもよい。
前記各放熱部材は、前記電槽における長手方向およびその方向と直交する方向に沿って配置された複数の放熱片によって構成されていてもよい。
前記各放熱部材は、前記電槽の長手方向とは直交する方向に沿って延びる複数の凸条を有していてもよい。
前記各放熱部材の各凸条が、前記電槽の長手方向に沿った表面から突出した状態になっていてもよい。
本発明の組電池は、上述した二次電池を用いた組電池であって、冷却風を通流させるための空間を設けるとともに、該空間に前記放熱部材を面した状態で、前記電槽の厚さ方向に複数積層させた二次電池からなることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明の二次電池の実施の形態の一例を示す斜視図である。この二次電池は、ニッケル水素電池であり、電気自動車におけるモータの動力源として、複数が組み合された状態で使用される。二次電池は、図１に示すように、電槽１０を有しており、この電槽１０内に、電極板および電解液が収容されている。電槽１０は、上面が開放された扁平な中空直方体状の電槽本体１１と、この電槽本体１１の開放された上面を閉塞する帯状の蓋体１３とを有している。
【００２４】
電槽１０は、合成樹脂によって一体的に成形されており、低温時における出力が増大するように、図１３に示す従来の扁平な直方体形状になった二次電池の厚さＤ２に対して、ほぼ２倍の厚さＤ１になっている。電槽１０の高さＨおよび幅Ｗの長さは、それぞれ、図１３に示す電槽の高さＨおよび幅Ｗの長さにほぼ等しくなっており、高さＨは、厚さＤ１よりも長く、さらに、幅Ｗが、高さＨよりも長くなっている。
【００２５】
電槽本体１１の内部は、幅Ｗ方向に等しい間隔をあけた状態で、厚さＤ方向に沿ってそれぞれ配置された例えば５つの隔壁によって、６つの反応室に区画されている。各反応室内には、電槽１０の幅Ｗ方向に沿ってそれぞれ配置された複数の正極板および複数の負極板がそれぞれ収容されている。
【００２６】
各反応室内では、各正極板と各負極板とが、セパレータによって相互に絶縁状態とされて、交互に積層されている。そして、全ての正極板が、厚さＤ方向に沿って配置された１枚の正極側の集電板に接続されており、また、全ての負極板が厚さＤ方向に沿って配置された１枚の負極側の集電板に接続されている。正極側および負極側の各集電板は、反応室内において、全ての正極板および負極板を挟んで対向されている。全ての正極板および負極板と各集電板は、反応室内に収容された電解液に接触している。
【００２７】
電槽本体１１の一方の側面１１ａには、正極側の端子部２０が設けられており、この端子部２０が、その側面１１ａに隣接する反応室に配置された正極側の集電板に直列接続されている。また、電槽本体１１の他方の側面１１ａには、負極側の端子部２０が設けられており、この端子部２０が、その側面１１ａに隣接する反応室に配置された負極側の集電板に直列接続されている。各端子部２０に接続された集電板が収容されている両側の反応室以外の反応室内にそれぞれ配置された正極側の集電板と負極側の集電板とは、それぞれ相互に直列接続されている。
【００２８】
電槽本体１１における幅Ｗ方向に沿った各表面１１ｂには、電槽本体１１の内部に設けられた各隔壁にそれぞれ対応して上下方向に沿ったリブ１４が、それぞれ設けられている。また、電槽本体１１の各表面１１ｂにおける各側面１１ａに近接した側縁部にも、上下方向に沿ったリブ１４がそれぞれ設けられている。そして、隣接する一対のリブ１４の間には、図２に示す放熱部材１２がそれぞれ設けられている。
【００２９】
各放熱部材１２は、電槽本体１１の内部に設けられた各反応室における幅Ｗ方向に沿った内面にそれぞれ対応した大きさの長方形状に、熱伝導性に優れたアルミニウム、ステンレス等の金属板によって形成されており、表面が全体にわたって平坦な状態になっている。
【００３０】
各放熱部材１２は、各反応室に対向するように、例えばインサート成形によって、電槽本体１１の各表面１１ｂに沿った状態でそれぞれ埋設されている。
【００３１】
電槽本体１１の上側に設けられた蓋体１３は、電槽本体１１と同様の合成樹脂によって帯状に構成されており、電槽本体１１の上部に一体的に取り付けられている。蓋体１３には、反応室内の内部圧力が規定値以上になったときに内部ガスを外部に放出するガス放出部１３ａが設けられている。
【００３２】
このような構成の二次電池は、複数が電槽１０の厚さＤ方向に積層されて、相互に積層された二次電池同士が直列または並列に接続されて組電池とされる。この場合、相互に積層された二次電池は、それぞれの電槽１０の相互に対向する表面１１ｂに設けられた各リブ１４同士が、それぞれ相互に突き合わされた状態になる。これにより、図３に示すように、相互に積層された各二次電池の間には、相互に突き当てられたリブ１４同士と、これらのリブ１４同士に隣接する相互に突き当てられたリブ１４同士との間に、空間４０がそれぞれ形成される。
【００３３】
多数の二次電池が組み合された組電池では、各二次電池を冷却するための冷却風が、例えば、各二次電池の下方に供給される。各二次電池の下方に供給された冷却風は、相互に積層された一対の二次電池の間の空間４０を、下側から上側に向かって通流する。これにより、空間４０の両側に位置する各二次電池が、冷却風によってそれぞれ冷却される。
【００３４】
この場合、冷却風が通流する各空間４０には、各二次電池における電槽１０の表面１１ｂに取り付けられた放熱部材１２がそれぞれ面した状態になっているために、空間４０内を流れる冷却風によって、各放熱部材１２が、それぞれ効率よく冷却され、放熱部材１２がそれぞれ取り付けられた各二次電池における電槽１０の表面１１ｂが効率よく冷却される。
【００３５】
図１に示す二次電池では、電槽１０の厚さＤ１が厚くなって、電槽１０内の各反応室内に収容される正極板数および負極板数が増加し、電池の充放電電流が増大するために、反応室内における高温化が促進される。しかしながら、電槽１０の表面１１ｂに、各反応室に対応して放熱部材１２が設けられているために、空間４０内を通流する冷却風によって、放熱部材１２が効率よく冷却されて、電槽１０の表面１１ｂも効率よく冷却され、各反応室の冷却が促進される。その結果、各反応室内の温度が上昇することが抑制される。
【００３６】
このように、二次電池は、厚さＤ１が大きくなって、各反応室内における温度上昇が促進されても、各反応室における温度上昇を確実に抑制することができる。その結果、各二次電池は、長期にわたって安定的に使用することができる。
【００３７】
また、電槽１０における合成樹脂製の電槽本体１１の各表面１１ｂが、金属製の放熱部材１２によって覆われた状態になっているために、各反応室の水分、水素ガスが、合成樹脂製の電槽本体１１の各表面１１ｂを透過して、外部に漏出することも防止される。その結果、各２次電池は、さらに長期にわたって安定的に使用することができる。
【００３８】
さらに、各反応室に対応して設けられた放熱部材１２は、冷却風の通流方向である上下方向に沿った状態になっている。各反応室内では、温度が上昇することによって、例えば、上部の温度が下部の温度よりも高くなるが、各二次電池の下方から上方に向かって冷却風によって、熱伝導性に優れた放熱部材１２が均一に放熱されるために、各反応室の温度は、全体にわたって均一化される。各反応室に対応して放熱部材１２をそれぞれ設けることなく、また、冷却風を供給しない場合には、電槽１０は、上部が５０℃程度、下部が４０℃程度の最大温度になっていたが、放熱部材１２を設けて冷却風を下方から上方に向かって通流させることにより、電槽１０は、全体にわたって最大温度４５℃程度に均一化された。
【００３９】
図４は、放熱部材１２の他の例を示す斜視図、図５は、図４におけるＡで示す部分の拡大図である。この放熱部材１２は、前述したように、熱伝導性に優れたアルミニウム等の金属板によって、所定の大きさの長方形状に形成されており、両側の各表面に、上下（高さＨ）方向および幅Ｗ方向にそれぞれ沿った断面Ｖ字状の溝部１２ａが、それぞれ一定の間隔をあけて設けられている。なお、溝部１２ａは、断面Ｖ字状に限らず、断面Ｕ字状等であってもよい。
【００４０】
このような構成の放熱部材１２が、二次電池の電槽１０における電槽本体１１の各表面１１ｂに、各反応室に対応してそれぞれ取り付けられる。従って、電槽１０は、各表面に取り付けられた放熱部材１２によって、効率よく冷却され、長期にわたって安定的に使用することができる。
【００４１】
また、電槽１０は、各反応室内における電気化学反応によって、各反応室内の圧力が上昇すると、例えば、その幅Ｗ方向に沿って湾曲するおそれがある。この場合、電槽１０における電槽本体１１の各表面１１ｂには、幅Ｗ方向に沿って複数の放熱部材１２が並んで配置されており、しかも、各放熱部材１２には、幅Ｗ方向および高さＨ方向に沿った溝部１２ａが設けられているために、各放熱部材１２は、電槽本体１１の湾曲に追従して湾曲する。従って、放熱部材１２が電槽本体１１の表面１１ｂから剥離するおそれがなく、また、各放熱部材１２自体が破損するおそれがない。
【００４２】
なお、電槽１０における電槽本体１１が、上下方向に沿って湾曲した場合にも、各放熱部材１２には、上下方向に等しい間隔をあけて、幅方向に沿った溝部１２ａがそれぞれ設けられているために、各放熱部材１２は、電槽本体１１の上下方向に沿った湾曲に追従して湾曲する。従って、この場合にも、放熱部材１２が電槽本体１１の表面１１ｂから剥離するおそれがなく、また、各放熱部材１２自体も破損するおそれがない。
【００４３】
図６は、放熱部材１２のさらに他の例を示す斜視図、図７は、図６のＢにて示す部分の拡大図である。この放熱部材１２は、熱伝導性に優れたアルミニウム等の金属板によってそれぞれが構成された多数の放熱片１２ｂによって構成されており、電槽本体１１の各表面１１ｂにおける各反応室に対応した領域に、各放熱片１２ｂが、スリット１２ｃを介して、上下方向および幅方向に沿った碁盤目状に配置されて、各表面１１ｂ内にそれぞれ埋設されている。
【００４４】
このように、放熱部材１２が、相互に分断された多数の放熱片１２ｂによって構成されているために、電槽本体１１の湾曲に対する追従性がさらに向上する。放熱部材１２は、予め分断された状態になっているために、電槽１１が湾曲しても、破損するおそれがない。
【００４５】
図８は、放熱部材１２のさらに他の例を示す斜視図、図９は、図８のＣにて示す部分の拡大図である。この放熱部材１２は、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属板によって構成されており、二次電池同士を積層した場合に、空間４０に面する一方の表面に、上下方向に沿った複数の凸条１２ｄが、幅方向に等しい間隔をあけて形成されている。各凸条１２ｄは、例えば、金属板の表面を、上下方向に沿って一定の幅の溝部を切削加工することによって形成される。この場合には、放熱部材１２が電槽本体１１の表面１１ｂに埋設されているために、各凸条１２ｄは、電槽本体１１の表面１１ｂからは突出しない状態になる。
【００４６】
このような構成の放熱部材１２も、一対の二次電池を相互に積層して形成される空間４０内に、放熱部材１２の各凸条１２ｄがそれぞれ配置されるために、空間４０内を流れる冷却風が接触する放熱部材１２の表面積が増加し、放熱部材１２が効率よく冷却される。
【００４７】
図１０は、放熱部材１２のさらに他の例を示す斜視図である。この放熱部材１２は、図８および９に示す放熱部材１２と同様に、アルミニウム等の熱伝導性に優れた金属板によって構成されており、上下方向に沿った複数の凸条１２ｄが、幅方向に等しい間隔をあけて形成されている。各凸条１２ｄは、電槽本体１１の各表面１１ｂにおける各反応室に対応した領域に、放熱部材１２がそれぞれ埋設された場合に、電槽本体１１の各表面１１ｂから突出して、各表面１１ｂに設けられたリブ１４の表面と同一平面内に位置するように形成されている。また、各凸条１２ｄは、図８および９に示す放熱部材１２に設けられた凸条１２ｄの間隔よりも小さな間隔になっている。
【００４８】
このような構成の放熱部材１２が設けられた二次電池同士が、相互に積層された状態になると、図１１に示すように、各電槽１０の表面１１ｂにそれぞれ設けられた各リブ１４同士が、相互に突き合わされた状態になるとともに、放熱部材１２の各凸条同士も、それぞれ相互に突き合わされた状態になる。これにより、相互に対向して配置された各放熱部材１２における相互に突き合わされた凸条１２ｄと、隣接する相互に突き合わされた凸条１２ｄとの間に、空気が通流する空間４０が形成される。
【００４９】
そして、各空間４０内に冷却風が通流することにより、各放熱部材１２がそれぞれ冷却される。この場合も、各放熱部材１２に凸条１２ｄが設けられているために、各放熱部材１２において、冷却風が接触する表面積が増加し、各放熱部材１２が効率よく冷却される。
【００５０】
また、各放熱部材１２に設けられた凸条１２ｄにて区分された狭い領域内を冷却風が通流するために、冷却風の流速が増加し、これによっても、各放熱部材１２が効率よく冷却される。
【００５１】
なお、放熱部材１２に形成される凸条１２ｄは、二次電池同士を相互に積層させた場合に、相互に突き合わされる構成に限らず、例えば、図１２に示すように、各凸条１２ｄの突出量を大きくして、相互に対向される各放熱部材１２の各凸条１２ｄ同士が相互に突き合わされないよう、各凸条１２ｄの先端が、対向した放熱部材１２における一対の凸条１２ｄの中間部分に突き当てられるようにしてもよい。
【００５２】
この場合、相互に対向した各放熱部材１２の交互に噛み合った状態の各凸条１２ｄによって、空間４０がそれぞれ形成されて、各空間４０内に冷却風が通流することにより、各放熱部材１２がそれぞれ冷却される。各放熱部材１２は、各凸条１２ｄによって、冷却風が接触する表面積が増加しているために、各放熱部材１２が効率よく冷却される。
【００５３】
また、各放熱部材１２に設けられた凸条１２ｄにて区分された狭い領域内を冷却風が通流するために、冷却風の流速が増加し、これによっても、各放熱部材１２が効率よく冷却される。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の二次電池は、このように、合成樹脂によって扁平な中空直方体形状に構成された電槽の表面に、電槽の内部に設けられた各反応室に対応して放熱部材が設けられているために、各反応室が効率よく冷却される。その結果、各反応室における極板数を増加させて電槽厚みが増大した場合でも、各反応室での温度上昇を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次電池の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】その二次電池に使用される放熱部材の斜視図である。
【図３】その二次電池を組み合せた状態の断面図である。
【図４】その二次電池に使用される放熱部材の斜視図である。
【図５】図４にＡで示す部分の拡大図である。
【図６】放熱部材の他の例を示す斜視図である。
【図７】図６にＢで示す部分の拡大図である。
【図８】放熱部材のさらに他の例を示す斜視図である。
【図９】図８にＣで示す部分の拡大図である。
【図１０】放熱部材のさらに他の例における一部の斜視図である。
【図１１】その放熱部材を使用した二次電池同士を組み合せた状態の要部の断面図である。
【図１２】他の放熱部材を使用した二次電池同士を組み合せた状態の要部の断面図である。
【図１３】従来の二次電池の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  電槽
１１  電槽本体
１２  放熱部材
１２ａ  溝部
１２ｂ  放熱片
１２ｃ  スリット
１２ｄ  凸条
１３  蓋体
１４  リブ
４０  空間
【図１】
0004303430.tif 000002
【図２】
0004303430.tif 000003
【図３】
0004303430.tif 000004
【図４】
0004303430.tif 000005
【図５】
0004303430.tif 000006
【図６】
0004303430.tif 000007
【図７】
0004303430.tif 000008
【図８】
0004303430.tif 000009
【図９】
0004303430.tif 000010
【図１０】
0004303430.tif 000011
【図１１】
0004303430.tif 000012
【図１２】
0004303430.tif 000013
【図１３】
0004303430.tif 000014