(57)【要約】本発明は、漏電防止用外装部材及びこれを備えた車両用バッテリパックに関し、詳細には、相対湿度８０％以上で３０日間放置される場合、含水率７重量％以下及び電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の高分子材料からなり、入出力端子部が備えられた外装部材及びこれを備えた車両用バッテリパックに関する。【選択図】図１
2012521477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入出力端子部が備えられた外装部材であって、
前記外装部材は、相対湿度８０％以上で３０日間放置される場合、含水率７重量％以下及び電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の高分子材料からなることを特徴とする外装部材。
【請求項２】
前記高分子材料はポリブチレンテレフタレートを含む請求項１に記載の外装部材。
【請求項３】
前記高分子材料はガラス繊維をさらに含む請求項２に記載の外装部材。
【請求項４】
前記含水率は、高分子材料を成形した後、相対湿度８０％以上で３０日間放置して測定された総重量に対して増加した重量の割合である請求項１に記載の外装部材。
【請求項５】
前記電気伝導度は、高分子材料を成形して端子を形成し、相対湿度８０％以上で３０日間放置した後、プローブ法で測定された値である請求項１に記載の外装部材。
【請求項６】
請求項１に記載の外装部材を備えた車両用バッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高湿条件下で入出力端子を介して漏電が生じることを抑制する物性を有する外装部材及びこれを備えた車両用バッテリパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な二次電池は、デジタルカメラ、携帯電話、ノートパソコン、ハイブリッドカーなど先端分野の開発により活発な研究が行われている。二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケルメタルハイドライド電池、ニッケル水素電池、リチウム二次電池が挙げられる。このうち、リチウム二次電池は、作動電圧が３．６Ｖ以上であって、ポータブル電子機器の電源として使用されたり、または複数個を直列連結して高出力のハイブリッドカーに使用されるが、ニッケルカドミウム電池やニッケルメタルハイドライド電池に比べて作動電圧が３倍高く、単位重量当たりエネルギー密度の特性にも優れており、使用が急速に増加している。
【０００３】
前記リチウム二次電池は、様々な形態に製造できるが、代表的な形状としては、リチウムイオン電池に主に用いられる円筒型（ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｔｙｐｅ）及び角型（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ  ｔｙｐｅ）が挙げられる。近年脚光を浴びているリチウムポリマー電池は柔軟性のあるパウチ型（ｐｏｕｃｈｅｄ  ｔｙｐｅ）に製造され、その形状が比較的自由である。また、リチウムポリマー電池は安全性にも優れており、重量が軽くてポータブル電子機器のスリム化及び軽量化に有利であると言える。
【０００４】
小型モバイル機器にはデバイス１台当たり一個または二〜三個の電池セルが使用される反面、高出力及び大容量を必要とする自動車などの中大型デバイスには、複数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。
【０００５】
中大型電池モジュールの代表例として、ハイブリッドカーなどに使用されるバッテリパックが挙げられる。前記バッテリパックは、基本的に複数の単位電池セルを積層した状態で両側面部に設けられた２個以上のサイドカバー（端板、ｅｎｄ  ｐｌａｔｅ）及びこれを結合及び固定する結合部材を含んでなり、前記サイドカバーは入出力端子を備えている。
【０００６】
一方、従来の自動車用バッテリパックに備えられたサイドカバーの素材は費用及び成形性を考慮してナイロン（Ｎｙｌｏｎ）などを使用しており、ナイロンだけでは機械的強度が良好でない場合には、これを補完するためにガラス繊維などを添加した混合物を使用している。
【０００７】
しかし、従来の自動車用バッテリパックに備えられた外装部材の物性、例えば、含水率及び電気伝導度の特性を調節することで結露など高湿条件下における漏電発生の可能性を遮断しようとする試みはほとんど行われていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者は自動車バッテリパックに対する様々な実験を行っていたところ、結露などの高湿条件下でサイドカバーの入出力端子を介して漏電現象が生じる場合、出力低下現象が現れることを発見した。即ち、実際に電池の性能は低下しなかったが、サイドカバーの入出力端子部に漏電現象が生じる場合、バッテリパックの出力低下現象が現れた。
【０００９】
従って、本発明は、結露などの高湿条件下でサイドカバー入出力端子を介して漏電現象が生じることを抑制できる外装部材を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、前記漏電現象の発生を抑制できる外装部材を備え、出力特性に優れたバッテリパック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】
【００１１】
本発明者は、入出力端子部が備えられる外装部材の物性、即ち、高湿条件下における含水率及び電気伝導度の特性に応じて高湿条件下で漏電発生程度の差を誘発し、これにより、これを備えたバッテリパックの出力性能の差を誘発することを発見して本発明を完成した。
【００１２】
従って、本発明は、高湿条件下で入出力端子を介して漏電が生じることを抑制できる物性を有するものであって、具体的には、入出力端子部が備えられた外装部材において、前記外装部材は、相対湿度８０％以上で３０日間放置される場合、含水率７重量％以下及び電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の高分子材料からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明による外装部材は、入出力端子が備えられ漏電防止性能が要求される電気電子部品の外装部材を全て含むことができ、好ましい一実施例において、バッテリパックのサイドカバーであることができる。
【００１４】
また、本発明は、本発明による外装部材を備えたバッテリパックを提供し、好ましい一実施例において、前記バッテリパックは、ハイブリッドカー用バッテリパックであることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による外装部材は、結露などの高湿条件下で外装部材の入出力端子を介して漏電現象が生じることを抑制でき、前記外装部材を備える車両用バッテリパックは、高湿条件下で充放電を行う場合、出力特性が低下されず維持される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例によるハイブリッドカー用バッテリパックの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。ここで用いられる技術用語及び科学用語に他の定義がない限り、本発明が属する技術分野の当業者が通常に理解している意味を有する。また、従来と同様な技術的構成及び作用に対して重複する説明は省略する。
【００１８】
本発明は、入出力端子部が備えられる外装部材であって、前記外装部材が相対湿度８０％以上で３０日間放置される場合、含水率７重量％以下及び電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の高分子材料からなることにより、前記外装部材は相対湿度８０％以上の高湿条件下で漏電発生を抑制することができる。
【００１９】
前記含水率は、高分子材料を外装部材形態に成形してから相対湿度８０％以上〜飽和水蒸気圧の条件、即ち、結露条件の範囲で３０日間放置し外装部材の重量を測定した後、測定された総重量に対して増加した重量の割合を水分重量で計算したものである。
【００２０】
前記電気伝導度は、高分子材料を外装部材形態に成形し、外装部材に入出力端子を形成してから相対湿度８０％以上〜飽和水蒸気圧の条件、即ち、結露条件の範囲で３０日間放置した後、通常のプローブ法（ｐｒｏｂｅ  ｍｅｔｈｏｄ）で測定した値である。
【００２１】
本発明者は、自動車バッテリパックに対する様々な実験を行っていたところ、結露などの高湿条件下でサイドカバーの入出力端子を介して漏電現象が生じる場合、出力低下現象が現れることを発見した。即ち、実際に電池の性能は低下されなかったが、サイドカバーの入出力端子部に漏電現象が生じた場合、バッテリパックの出力低下現象が現れた。
【００２２】
また、このような漏電現象がバッテリパックの入出力端子が備えられた外装部材の含水率及び電気伝導度の特性に関係していることを確認した。即ち、前記のように、相対湿度８０％以上で３０日間放置する場合、含水率７重量％以下及び電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の条件を満たす外装部材を使用すると、高湿条件下で漏電による出力低下や特定セルの劣化現象を防止することができる。前記含水率及び電気伝導度の特性が低く維持されるほど漏電防止特性は良好になるため、下限を限定する必要はなく、高分子材料の組成に応じて含水率及び電気伝導度を低く維持することができる。外装部材を相対湿度８０％以上で３０日間放置する場合、含水率は、具体的に０．１〜７重量％、電気伝導度は１〜３０Ｓ／ｃｍの範囲内で調節することができる。
【００２３】
本発明による外装部材を構成する高分子材料は、有機高分子材料の単独または無機材料との混合物であることができ、前記含水率の条件及び電気伝導度の条件を満たす範囲内で加工性及び機械的強度などを調節するための添加剤を含むことができる。
【００２４】
本発明による含水率条件及び電気伝導度条件を満たす高分子材料としては、ポリブチレンテレフタレートを含む高分子材料を挙げることができる。より好ましくは、ポリブチレンテレフタレートとガラス繊維との混合物を使用することができる。ポリブチレンテレフタレート（Ａ）とガラス繊維（Ｂ）との混合比を制限する必要はないが、重量比（Ａ：Ｂ）が１：０．５〜１．５範囲になるように混合して使用することができる。ポリブチレンテレフタレートとガラス繊維が前記範囲で混合された物質を外装部材として車両用バッテリパックに適用する場合、高湿条件放置試験における出力低下現象が顕著に改善されるため、さらに好ましい。
【００２５】
また、本発明は、相対湿度８０％以上で３０日間放置する場合、含水率７重量％以下及び電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の高分子材料からなる入出力端子が備えられた外装部材を備えるバッテリパックを提供する。前記バッテリパックは、ハイブリッドカー用バッテリパックであることができ、その一例を図１に図示した。
【００２６】
図１に図示したハイブリッドカー用バッテリパック１００は、複数の積層セル１０、前記積層セルの両側面部に設けられたサイドカバー２１、２２及び前記サイドカバーに形成された端子部３１、３２を備えており、図１に具体的に図示してはいないが、複数の積層セル及びサイドカバーを締結するための結合部材、各積層セル及び端子部を連結するための連結部材及び上部保護蓋などを含むことができる。
【００２７】
下記実施例を参照して本発明をより具体的に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２８】
［実施例１］
下記表１に示したように、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート、製造社：ＬＧ化学、製品名：ＬＵＰＯＸ  ＧＰ１０００Ｈ）を単独で使用したり、ガラス繊維（ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ、製造社：Ｓａｉｎｔ  Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｅｔｒｏｔｅｘ、製品名：ＳＧＶＡ９１０）４３重量％、ＰＢＴ５７重量％からなる混合物を使用してバッテリパック用サイドカバーを製造し、これをそれぞれ３日、７日、１０日、３０日間常温の水中に放置した後、重量変化を測定して含水率を計算した。
【００２９】
また、サイドカバーの表面に端子を設け、これをそれぞれ３日、７日、１０日、３０日間高湿条件（温度：２５℃、相対湿度９０％）のチャンバー内に放置した後、電気伝導度を測定した。
【００３０】
この時に使用した伝導度測定法は、通常のプローブ法（ｐｒｏｂｅ  ｍｅｔｈｏｄ）が用いられた。具体的には、４個の電極を一定間隔で設けてから一定の電流を流した後、二つの電極間で示される電位差を用いて電気伝導度を測定し、σ＝１／２πＳ（１／Ｖ）（ここで、σ：電気伝導度、Ｓ：電極間の間隔、Ｖ：電位差）の式を用いて伝導度を測定した。
【００３１】
【表１】
2012521477.tif 000003
【００３２】
［比較例１］
下記表２に記載された高分子材料５７重量％及びガラス繊維（ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ）４３重量％を混合してバッテリパック用サイドカバーを製造した後、実施例１と同様な方法で含水率及び電気伝導度を測定した。下記表２で使用された高分子材料は、具体的に以下のとおりである。
【００３３】
Ｎｙｌｏｎ（ナイロン）−製造社：韓国ナイロン、製品名：ＭＣ  ｎｙｌｏｎ、伸張率：２０〜６０％
ＰＣ（ポリカーボネート）−製造社：ＧＥポリマー、製品名：Ｌｅｘａｎ、引張強度：５８．８〜６８．８ＭＰａ
ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）−製造社：ＬＧ化学、製品名：ＬＳ０５０、重合度：５００±５０
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）−製造社：ＬＧ  ＭＭＡ、製品名：ＨＰ２０２、成形収縮率：０．２〜０．６
ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）−製造社：ＬＧ化学、製品名：ＢＭ６６２Ｂ、成形収縮率：０．４〜０．８
ＰＵＲ（ポリウレタン）−製造社：韓国ポリウレタン、製品名：ＫＨＬ（Ｇ）−１００、密度：１００±１５
ＳＴ／Ａｃ（スチレンアクリル）−製造社：三井ケミカル、製品名：ｃｐｒ３００、重量平均分子量：５０，０００〜２００，０００
ＰＳ（ポリスチレン）−製造社：ＬＧ化学、製品名：ＭＩ７３０、成形収縮率：０．４〜０．８
【００３４】
【表２】
2012521477.tif 000004
【００３５】
前記実施例１及び比較例１の結果からポリブチレンテレフタレート、及びポリブチレンテレフタレートとガラス繊維の混合物が水中で３０日放置された場合、含水率が７％以下、電気伝導度３０Ｓ／ｃｍ以下の条件を満たすことが分かる。比較例１の様々な材料のうち、ポリウレタンやアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンの場合には、その材料の特性上含水率があまり高くなかったが、電気伝導度の特性は３０Ｓ／ｃｍを超過した。また、ポリウレタンの場合には、機械的強度が低すぎるため実際の使用が困難であり、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンの場合には、加工性が非常に低くコストが高いため現実的に使用が困難な面がある。
【００３６】
［実施例２］
前記実施例１から製造されたサイドカバーを使用して、図１のように７２個のセルが積層されたハイブリッドカー用バッテリパックを製作し、高湿条件（温度：２５℃、相対湿度９０％）下で充放電を行ってサイドカバーの端子部に直接連結し、全体パックの出力を測定した。前記充放電試験は、ＨＰＰＣ（ｈｙｂｒｉｄ  ｐｕｌｓｅ  ｐｏｗｅｒ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）パターンで出力を測定し、測定後、満放電時にＯＣＶ（ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）を測定してその結果を下記表３に示した。
【００３７】
【表３】
2012521477.tif 000005
【００３８】
［比較例２］
前記比較例１から製造されたサイドカバーを使用して、図１のように７２個のセルが積層されたハイブリッドカー用バッテリパックを製作し、実施例２と同様な方法でバッテリパックの出力特性を評価してその結果を下記表４に示した。
【００３９】
【表４】
2012521477.tif 000006
【００４０】
以上の結果から分かるように、高湿条件放置により高分子材料の含水率がそのまま維持される場合には、高湿条件下で出力低下現象が発生されず、含水率が継続して増加する場合には、出力が放置時間に応じて減少することが分かる。また、電気伝導度が放置時間に応じて増加せず３０Ｓ／ｃｍ以下に維持される場合には、出力が減少しないことが分かる。
【００４１】
従って、高湿条件下で３０日まで放置すると、含水率が７ｗｔ％以下に維持され電気伝導度が３０Ｓ／ｃｍ以下に維持される材料の場合には、高湿条件下で出力低下現象が発生しないことが分かり、その他の場合には、初期には維持されても時間が経つにつれて出力低下現象が発生することが分かる。また、このような場合、特に端子部に直接連結される部分に該当するセルには、全体的な出力低下現象の他にも満放電時に漏電による電圧降下現象が生じる。さらに、このような場合、このような特定位置のセルが先に劣化し、長期的にはバッテリパックの耐久性に悪い影響を与えるようになり、低いＳＯＣ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）で特定セルの電圧が過度に低下すると、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）からカットオフ（ｃｕｔ  ｏｆｆ）を誘発してバッテリが正常に作動できなくなる。
【００４２】
［実施例３］
ガラス繊維（ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ；ＧＦ、製造社：Ｓａｉｎｔ  Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｅｔｒｏｔｅｘ、製品名：ＳＧＶＡ９１０）４３重量％及びＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート、製造社：ＬＧ化学、製品名：ＬＵＰＯＸ  ＧＰ１０００Ｈ）５７重量％からなる混合物でバッテリパック用サイドカバーを製造した後、これをそれぞれ３日、７日、１０日、３０日間高湿条件（２５℃、ＲＨ９０％）下で放置し、それぞれに対して、図１のように、７２個のセルが積層されたハイブリッドカー用バッテリパックを製作した。それぞれのバッテリパックに対して、１Ｃ  ｒａｔｅで容量を測定した後、満放電状態で特定セルの電圧降下現象を確認し、その結果を下記表５に示した。比較のためにＰＢＴの代わりにナイロン（製造社：韓国ナイロン、製品名：ＭＣ  ｎｙｌｏｎ）を使用して同様な方法で評価した。セル番号は、一方のサイドカバーに隣接したセルが１番であり、他方のサイドカバーに隣接したセルが７２番である。
【００４３】
【表５】
2012521477.tif 000007
【００４４】
表５の結果から分かるように、従来に使用されたナイロン材料でサイドカバーを製造すると、これを高湿条件下で放置した場合に、７２個のセルのパックの両端と中央、端子がある部分に電圧降下現象が現れることが分かり、放置時間に応じて互いに異なる結果を示すことが分かる。しかし、本発明による材料を使用する場合、特定セルの劣化現象は現れなかった。
【００４５】
実施例の結果をまとめると、サイドカバーの素材を選択する際に、高湿条件下で放置する場合に含水率が７重量％以下、また電気伝導度が３０Ｓ／ｃｍ以下に維持される材料を選択すると、高湿条件下で漏電による出力低下や特定セルの劣化現象を防止できることが分かる。
【図１】
2012521477.tif 000008
【国際調査報告】
2012521477.tif 000009
2012521477.tif 000010
2012521477.tif 000011
2012521477.tif 000012