WO2003107457A1 - 電池 - Google Patents

Abstract

発熱源の近くにセットされる常温作動型電池の内部の温度が、前記外部の熱源が発生する熱によって上昇するのを抑制する。電池容器の壁に空洞を設けるか又は電池容器を構成する樹脂中に断熱材を充填することによって電池容器の断熱効果を高める。電池容器の壁の外面のうち、電池の設置部材と接触する部分に突起又は凹凸を設けることによって、伝導によって外部で発生した熱が、電池容器に伝わるのを妨げる。電池容器の外面に輻射熱を遮蔽する遮蔽材を配置することによって電池に輻射によって熱が伝わるのを妨げる。

Description

T/JP03/07388

明細書 電池 技術分野

本発明は、 主として希硫酸、 苛性アルカリ水溶液、 非水溶液等を電解液と する常温作動型電池 （ここでいう常温作動型電池とは、 常温以下の温度で作 動し得る機能を有し、 通常常温で動作させる電池を指す） に関するものであ り、 特に自動車のエンジンルームなどのように、 近くに発熱源がある箇所に 設置される電池に関するものである。 背景技術

例えば、 車載用の鉛蓄電池は、 ボンネット内に設置される。 ボンネット内 には、 発熱源であるエンジンが配置されている。 該発熱源が発する熱が、 輻 射や伝導によって電池に伝わり電池の温度が上昇する。

電池温度が上昇すると、 電解液を構成する水分が揮発し易くなり、 電池内 の電解液の減少量が、 大きくなる虞がある。 鉛蓄電池を例にとると、 電解液 量が、 減少すると電解液の硫酸濃度が増大し、 電池の耐用期間を縮めたり、 液面が低下して極板が露出すると所定の放電性能が得られない虞が生じる。 また、 電池温度が上昇すると、 自己放電量が増大する欠点もある。

従来、 外部の熱源から電池に熱が伝わるのを積極的に阻止しょうとするェ 夫がなされていなかった。 そのため、 車載用のモノブロック型鉛蓄電池を例 にとると、外部からの熱が伝わり易い両サイドのセルの温度が上昇するため、 中央の電池に比べて減液量が大きく、セル間に特性のバラツキが生じるほか、 両サイドのセルの劣化が大きいと言う欠点があった。

本発明は、 前記従来の欠点に鑑みなされたものであって、 外部熱源の発生 する熱が、 伝導あるいは輻射によって電池内部に伝わるのを妨げようとする ものである。 発明の開示

本発明に係る電池は、 合成樹脂製の電池容器の壁に空洞を設けるか又は空 洞を設けた合成樹脂板を電池容器の外面に付設したことを特徴とする。 斯か る電池により、 外部の熱源が発生する熱が伝導によって電池内部まで伝わる のを妨げることができる。

本発明に係る電池は、 合成樹脂製の電池容器の外面に空洞ができるよう に合成樹脂板を付設したことを特徴とする。 斯かる電池により、 外部の熱源 が発生する熱が伝導によって電池内部まで伝わるのを妨げることができる。 本発明に係る電池は、 電池容器を構成する合成樹脂中に断熱材を充填す るか又は断熱材を充填した合成樹脂板を電池容器外面に付設したことを特徴 とする。 斯かる電池により、 外部の熱源が発生する熱が伝導によって電池内 部まで伝わるのを妨げることができる。

本発明に係る電池は、 合成樹脂製の電池容器の外面のうち、 電池の設置部 材と接触する部分に突起又は凹凸を設けたことを特徴とする。 斯かる電池に より、 電池容器本体にまで熱が伝わることを妨げることができる。

本発明に係る電池は、 電池容器の外に輻射熱に対する遮蔽材を配置した ことを特徴とする。 斯かる電池により、 外部の熱源からの輻射熱が電池容器 に伝わるのを妨げることができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の 1実施形態に係る電池の外観及び電池容器側壁の断面図 である。

図 2 A、 2 Bは、 本発明の 1の実施形態に係る電池の概略外観及び電池容 器側壁の断面図である。

図 3は、 本発明の 1の実施形態に係る電池容器の外観を示す図である。 図 4は、 本発明の 1の実施形態に係る電池容器の外観を示す図である。 図 5は、 本発明の 1の実施形態に係る電池容器の外観を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 ここでは、 本発明の効果が、 顕著である車載用鉛蓄電池を例に採って本発 明の実施の形態を説明する。

本発明の第 1の実施形態は、 電池容器の壁自身に断熱機能を持たせるかあ るいは電池容器の外面に断熱材を付設 （貼付又は嵌め込み等） することによ つて、 電池容器の外で発生した熱が伝導によって電池内部にまで伝わるのを 妨げようとするものである。 そのために、 具体的には合成樹脂製の電池容器 の壁自身、 あるいは電池容器の外面に配置した合成樹脂製の板に空洞を設け たりする。 付設する手段としては、 貼付又は嵌め込み等の種々の手段を用い ることができる。

好ましくは、 該空洞に粉末状断熱材を封入する。

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る鉛蓄電池 1の形態を示す図である。 電池容器は、 側壁及び底壁となる電槽 2と、 上壁となる蓋 3とからできてい る。 4は正極端子、 5は負極端子である。 電槽 2およぴ蓋 3は、 ァクリロ二 トリルとブタジエンおよびスチレンのコポリマ一である A B S樹脂やポリプ ロピレン （P P ) 樹脂製である。

電槽 2と蓋 3のうち電槽 2が、 極板群や電解液と直接接触するので、 電槽 2の壁面の断熱機能を高めることが有効である。

図 1において、 電槽 2の側壁 6を断面で示している。

図 1に示すように側壁 6の内部には、 空洞 7を設けてある。

該空洞には、 気体 （通常空気〉 ゃパ一ライトやシリカエア口ゲルのような 粉末状断熱材を閉じこめて、 外圧によって空洞が潰れないようにする。 該空 洞を設けることによって側壁の断熱機能を高める。

尚、 図 1では電槽 2の側壁のみに空洞 7を設けたが、 電槽 2の底壁に空洞 を設けることも有効である。

また、 前記図 1には、 空洞全体が連なった大きな空洞の例を示したが、 微 細な空洞が、 合成樹脂製の壁の中に分散したプラスチックフォームも適用で きる。

電池容器用のプラスチックフォームとしては、硬質フォームが適しており、 前記 A B S樹脂や P P樹脂の他、 スチレン樹脂、 塩化ビニル樹脂等の硬質プ ラスチックフォームが適用できる。

前記第 1の実施形態に関連する別の実施形態は、 電池容器の外面に前記実 施形態に示した空洞を有する合成樹脂板を付設 （貼付又は嵌め込み等） する ことである。 付設手段としては、 貼付又は嵌め込み等の種々の手段を用いる ことができる。 例えば、 電池容器の外面に溝又はくぼみ等を設けてそこに樹 脂板等を嵌め込む等の付設手段を用いることできる。

該合成樹脂板には、 前記合成樹脂製電槽に適用したものと同じ材料が適用 できる。 該板の厚さは、 特に限定されるものではないが、 板厚が大きい程断 熱効果は高い。

しかし、 板厚を大きくすると断熱用板材が大きな空間を占める欠点が生じ る。 このような点から、 板材の厚さを 1 ~ 1 0 mmとすることが好ましい。 また該空洞に断熱材を封入すれば、 一層断熱機能を高めることができる。 更に該空洞に断熱材が封入されていれば、 前記合成樹脂板の強度を保持で さる。

前記第 1の実施形態に関連する別の実施形態を図 2に示す。

図 2 A、 2 Bに示される電池は、 電池容器の外面に空洞ができるように合 成樹脂板 1 4を付設 （貼付又は嵌め込み等） されている。 該合成樹脂板 1 4 は、 図 2 Bに示すごとく電池容器の壁面と接触する方に突起又は凹凸を有し ていてもよい。 前記突起又は凹凸の数や形状は、 特に限定されない。 該突 起又は凹凸を設けることにより前記合成樹脂板の強度が保たれる。

また、 前記空洞に断熱材が封入されていれば、 一層断熱機能を高めること ができる。

前記第 1の実施形態のうち別の実施形態としては、 前記図 1に示した電池 容器を構成する合成樹脂中に断熱材を充填するかあるいは電池容器の外面 に付設 （貼付又は嵌め込み等） する断熱用の合成樹脂板を構成する樹脂の中 に断熱材を充填したものであってもよい。 例えば、 電池容器の外面にくぼみ 等を設けそこに樹脂中に断熱材を充填した樹脂板等を嵌め込む等の付設する 手段を用いることができる。

断熱材としては、 粉末状又は繊維状のもの等を用いることができる。 特に 限定されるものではないが、 粉末状断熱材としては、 公知の材料であるアル ミナやジルコニヤの中空球、 珪藻土、 珪酸カルシウムの他前記パーライトや シリカエア口ゲルが適用できる。 良好な断熱機能を得るためには、 断熱材を 前記樹脂に対して 3 0 - 6 0容量％添加することが好ましい。

次に、 本発明の第 2の実施形態について図 3を参照しつつ説明する。

本発明の第 2の実施形態は、 電池容器の外面に伝導によって熱が伝わるこ とを妨げようとするものである。 具体的には電池容器の外面に突起や H凸を 付けることによって電池容器と電池を載せている架台との接触面積を出きる だけ小さくするものである。

図 3は、 本発明の第 2の実施形態に係る鉛蓄電池の外面を示している。 図 3に示すように電槽 2の底面および側面の下部に突起 8を設けることに よって、 電槽 2と電池を設置するための架台 9との接触面積をできるだけ小 さくする。 このことによって、架台を通して熱が電槽 2に伝わるのを妨げる。 ここでは、 電池容器の外面に突起を設ける例を示したが突起に替えて凹凸 を設けることによつても電池容器と架台との接触面積を小さくすることが出 来る。 前記突起や凹凸の数や形状は、 特に限定されるものではない。 電池容 器と電池を載せる架台との間に一定の間隔を維持するための機械的強度を持 ち、 且つ、 架台との接触面積ができるだけ小さい方が好ましい。

次に、 本発明の第 3の実施形態について図 4を参照しつつ説明する。 本発明の第 3の実施形態は、 熱源から輻射によって電槽 2に熱が伝わるの を妨げようとするものである。 そのために、 電池容器と熱源との間に輻射熱 の遮蔽材を置く。 図 4に示すように、 本実施形態の電池は、 電池容器の輻射 熱が来る方向に金属製の遮蔽材 1 0を配置されている。

該遮蔽材は、 板状に形成され、 電池容器の側面に沿い且つ該側面との間に 空隙を形成するように支持部材 1 1を介して電池容器に固定されている。 遮蔽材 1 0には、 例えばアルミニウム、 ステンレスやニッケル等の金属製 の板、 ポリプロピレンなど白色で不透明な合成樹脂製の板、 アルミナ等のセ ラミックス板、 さらには合成樹脂板やセラミックス板の表面にアルミニウム 等の金属を蒸着したり箔を付設 （貼付又は嵌め込み等） することによって金 属層を設けた複合材料が適用できる。 この遮蔽材は、 電池容器の表面に付設 (貼付又は嵌め込み等） されてもよい。 付設する手段としては、 前記で記載 した種々の手段を用いることができる。

前記遮蔽材は、 輻射熱の反射の効率を高めるため表面が平滑な面であるこ とが望ましい。

本発明の第 3の実施形態に係るさらに望ましい形態は、 電池容器外面のう ち輻射熱を浴びる部分に輻射熱を遮蔽する機能を持たせることである。

具体的には、 電池容器の外面に金属箔を付設 （貼付又は嵌め込み等） した りや金属箔、 金属の溶射膜や蒸着膜など金属層を設けた樹脂板を付設 （貼付 又は嵌め込み等） する。

該金属層は、 フレキシブルであるため電池容器が変形しても破損する虞が なく、 遮蔽機能も高いため電池容器の表面に直接配置するための遮蔽材とし て好適である。

金属の材質は、 特に限定されるものではないが軽くて輻射熱の反射機能も 高いところからアルミニウムが好適である。 但し、 金属製の遮蔽材は、 電解 液が付着したりすると腐食する虞がある。 また、 アルミニウムについていえ ば機械的強度が劣るので破損し易い欠点がある。

従って、 金属層からなる遮蔽材を適用する場合、 前記欠点を補うため、 金 属製の遮蔽材の表面を透明な保護膜で被覆することが望ましい。

具体的には、 合成樹脂製電槽の外面に蒸着ゃ箔の付設 （貼付等） によって 金属の層を形成した後、 その表面を厚さ数十 i m〜数百/ i mのポリエステル' などの透明な樹脂フィルムで被覆したり、 輻射シールド材として公知である ポリエステルフィルムの表面にアルミニウムを蒸着した蒸着フィルムやポリ エステルやナイロンフィルムとアルミニウム箔を重ね合わせたラミネートフ イルムをアルミニウムの層が電池容器の壁面に接するようにして、 電池容器 の外面に付設 （貼付又は嵌め込み等） する。

図 5は、 電槽 2の表面にアルミニウム等の遮蔽材たる金属層 1 2を形成し た実施の形態を示す図である。 電槽 2の壁面に前記の方法にて金属層 1 2と その表面を被覆する前記樹脂製の保護膜 1 3を形成する。 前記蒸着ゃラミネ PC蘭細 88

一卜によって形成した金属層 1 2は、 輻射熱を反射する機能を有しておれば よく、 その厚さは特に限定されるものではないが、 金属層の形成が容易であ るところから 5 ~ 2 0 0 mが適当である。

前記輻射熱の遮蔽材は、 電池容器の外面全体に配置する必要はない。 電池 が輻射熱を浴びる面にのみ配置されておればよい。 鉛蓄電池やアルカリ蓄電 池においては、 通常、 電解液の液面の高さが観察できるように電池容器の壁 の全体もしくは一部分が透明あるいは半透明の電解液面観察窓となってい る。 従って、 前記合成樹脂板や断熱材及び遮蔽材は、 電解液面観察を阻害し ないよう、 配置位置を、 例えば電池容器に設けた電解液面観察用窓と重なら ないようにすることが望ましい。

前記実施形態では、 個々の実施形態を単独で適用する例を記述したが、 例 えば、 電槽の表面に合成樹脂板を付設 （貼付又は嵌め込み等） し、 さらにそ の外面に輻射熱の反射板を付設 （貼付又は嵌め込み等） するなど複数の実施 形態を併用することによって、 電池内部の温度上昇抑制効果をさらに高める ことができる。

また、 以上車載用鉛蓄電池を例に採って説明したが、 本発明の適用は、 該 電池に限定されるものではない。 例えば、 車載用以外の鉛蓄電池やアルカリ 蓄電池、 リチウム電池への応用も可能である。

Claims

請求の範囲 合成樹脂製の電池容器の壁に空洞を設けるか又は空洞を設けた合成樹脂板 を電池容器の外面に付設したことを特徴とする電池。 合成樹脂製の電池容器の外面に空洞ができるように合成樹脂板を付設した ことを特徴とする電池。 前記空洞に断熱材を封入したことを特徴とする請求項 1または請求項 2記 載の電池。 電池容器を構成する合成樹脂中に断熱材を充填するか又は断熱材を充填し た合成樹脂板を電池容器の外面に付設したことを特徴とする電池。 合成樹脂製の電池容器の外面のうち、 電池の設置部材と接触する部分に突 起または凹凸を設けたことを特徴とする電池。 電池容器の外に輻射熱に対する遮蔽材を配置したことを特徴とする電池。 前記遮蔽材は、 金属製の層を有し、 該層の表面を透明な保護膜で被覆して なることを特徴とする請求項 6記載の電池。