JP2000200593A - 電池パック - Google Patents
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
電池セル等の外周部にシールフランジを有する単電池セ
ルを複数個配列して電池パックを製造する場合、シール
フランジが互いに干渉するため電池パック内の単電池セ
ルの充填率が低く、また単電池セルの電池パック容器へ
の設置工程が煩雑で、単電池セルの電池パック容器内に
おいての固定強度が十分でない問題があった。 【解決手段】 単電池セルの配列に際して、シールフラ
ンジを互いに上下反転して単電池セルを並列させ、シー
ルフランジを介して単電池セルを接合することにより、
上記問題を解決できる。また、単電池外表面に熱融着性
を付与し、熱融着により単電池セルの接合を行うことに
より、簡便に接合を行うことができる。
Description
複数個を一の容器内に配列、収納した電池パックに関す
る。
ーなど携帯用電子機器の普及に伴い、その薄型化、軽量
化のため、機器の中で最大の体積と重量を占める2次電
池の高エネルギー密度化が求められている。かかる要望
を受け、電池活物質材料の開発が活発に行われ、電池の
エネルギー密度はこの数年において飛躍的に向上してい
る。特にリチウムイオン2次電池は、現有する電池の中
で最もエネルギー密度が高く、上記要望に対して最も期
待されるものである。
として携帯用電子機器に組み込むためには、正極および
負極の活物質材料をパッケージ内に封入して単電池セル
を作製し、さらに機器の必要電圧や必要電気容量に応じ
た個数の単電池セルを保護回路等と共に1つのパック容
器に収めて電池パックの形態にする必要がある。
に合わせて矩形形状とすることが要求される場合が多い
が、その場合は電池パック内部に収める単電池セルも矩
形に形成することが望ましい。
るには、個々の矩形単電池セルのエネルギー密度を高
め、また矩形単電池セルの電池パック内への充填効率を
高める必要がある。
る手段として、従来の金属製パッケージに代えて、アル
ミニウムシートと高分子性のシートを積層したラミネー
トシートをパッケージとして使用することが、特開平1
0−172606号公報に開示されている。
ながら説明する。図3(A)は、矩形単電池セルの斜視
図、図3(B)はその断面図を示す。この矩形単電池セ
ル5は、正極、負極およびセパレーターを接着剤により
一体化した電池エレメント1が、電解液と共に、2枚の
平面状のラミネートシート2を貼り合わせて形成したパ
ッケージ10に封入されている。ラミネートシート2は
シート内面に熱融着性が付与してあり、電池エレメント
1の周囲のラミネートシート2同士を熱融着により互い
に貼り合わせることにより、パッケージ10がシールさ
れている。このシール部分3は、矩形単電池セル5の側
面から張り出した形状となる。電池エレメント1をパッ
ケージ外部に電気的に接続するためのリード端子4は、
シール部分3を通して外部に引き出されている。ラミネ
ートシートにより形成したパッケージは、金属製パッケ
ージに比較して、軽量にできるため、より重量エネルギ
ー密度の大きな矩形単電池セルを製造できる。
子機器の必要電圧、必要容量に応じた個数配列し、パッ
ク容器に収めて電池パックを製造する。矩形単電池セル
を3セル配列した場合の例を、図4(A)及び(B)に
示す。図4(A)は側面図、図4(B)は上面図であ
る。矩形単電池セル5を並列に配列し、粘着テープなど
により電池パック容器に固定する。各々のリード端子4
をリード線7により電気的に接続し、その終端を保護回
路6に接続した後、電池パックを密閉して電池パックを
製造する。尚、図4において電池パック容器は省略して
いる。
電池セルを用いて、電池パックを製造した場合、下記の
問題があった。 (1)上記ラミネートシート2を貼り合わせたシール部
分3が、矩形単電池セル5の側面より張り出したフラン
ジ形状となる。このため、矩形単電池セルを電池パック
内に配列した際、電池エレメントの面積に加えてシール
部分3の面積が占有されることとなる。一方、シール部
分3の幅は、矩形単電池セル5の気密性に影響し、電池
としての信頼性に関連するため、できるだけ幅を広げる
ことが望ましく、最低数mm以上の幅とする必要があ
る。このため、矩形単電池セルの占有面積の減少による
電池パックの体積エネルギー密度の向上が図れない問題
があった。
する工程において、電池パック容器内の所定の位置に個
々の矩形単電池セルを位置合わせし、その位置において
容器と接着等して固定をする必要があるため、工程が煩
雑であった。またラミネートシートの表面の滑摩擦が小
さいため接着作業時に矩形単電池セルが位置ずれを起こ
し易く、工程の作業性が悪い問題もあった。
矩形単電池セルは互いに固定されていないため、振動な
どにより位置ずれが発生し易く、位置ずれが発生した場
合にはリード線7が外れる等の不良を起こす可能性があ
った。
てなされたものであり、体積エネルギー密度が高く、製
造容易で、高信頼性の電池パックを提供することを目的
としている。
に、本発明の第1の電池パックは、外周部より張り出し
たシールフランジを有する矩形単電池セルの複数個を一
の容器内に配列、収納して成る電池パックであって、隣
接する矩形単電池セルにおいて、そのシールフランジが
互いに上下反転するように並列し、該シールフランジを
介して隣接する矩形単電池セルを上下面で接合して成る
ことを特徴とするものである。この構成により、側面に
張り出したシールフランジが隣り合う矩形単電池セルの
背後に隠れるため、電池パック内における矩形単電池セ
ルの占有面積が減少する。また、矩形単電池セルが互い
に接合されているため、電池パック容器内への設置が容
易で、完成後の位置ずれ発生を抑制できる。
あり、隣接する矩形単電池セルが互いに側面を当接して
いることが好ましく、これにより矩形単電池セル同士が
嵌め合い的に接するため、矩形単電池セルの占有面積を
最小とし、矩形単電池セル同士の接合面積を拡大するこ
とができる。
ジ部を除く断面形状が台形であり、これにより上記隣接
する矩形単電池セルにおいて当接した側面が擦り合わせ
面として互いの接合に寄与することが好ましい。これに
より、矩形単電池セル同士の接合をより堅固なものにす
ることができる。
を保持するセパレーターを挟んで正極および負極が対向
して成る電池エレメントと、該電池エレメントを内部に
封入するパッケージとを備えたものであるが、該パッケ
ージを、上面開放で、開放縁部に外方に張り出す外周フ
ランジ部を有する容器と、該容器の開放部を封鑞し、外
周フランジ部と接合する蓋シートとから形成することが
好ましい。この構成のパッケージは、シート状物のプレ
ス成形により簡単に製造できる利点がある。
単電池セルの複数個を一の容器内に配列、収納して成る
電池パックであって、上記矩形単電池セルが、隣接する
矩形単電池セルと互いに接し、かつ該矩形単電池セルの
互いに接する領域を含む外表面が熱融着性を有し、該熱
融着により矩形単電池セルが互いに接合していることを
特徴とする。この構成により、矩形単電池セル同士を配
列した状態で簡便に接合することができるため、電池パ
ック内への矩形単電池セルの設置が容易となる。また、
電池パック内において矩形単電池セルの位置ずれ発生を
抑制できる。
ケージ外面を形成する外側高分子層と、パッケージ内面
を形成する内側高分子層と、これら高分子層間に形成さ
れた金属層とを有し、該外側高分子層及び該内側高分子
層が、いずれも熱融着性であることが好ましい。これに
より、矩形単電池自身のパッケージのシールと、電池パ
ック内における単電池同士の接合の両方を熱融着により
簡便に行うことができ、電池パックの製造工程を短縮で
きる。
第2の電池パックの特徴を併せ持つ電池パックは、矩形
単電池セルの占有面積が小さく、また矩形単電池セルの
接合及び電池パック容器内への設置を簡便に行うことが
でき、矩形単電池セルの位置ずれ発生を抑制できる。
を参照しながら説明する。図1(A)及び(B)は、本発明
の電池パックに収納する矩形単電池セルの単体の斜視図
(図1(A))及び断面図(図1(B))である。図2は、
図1に示す矩形単電池セルを電池パック容器に3セル配
列、収納して本発明の電池パックを製造する場合につい
ての、電池パック容器内部の側面図(図2(A))及び上
面図(図2(B))である。
外周部より張り出したシールフランジを有する矩形単電
池セルの一例であり、矩形単電池セル15のパッケージ
16は、上面開放で、開放縁部に外方に張り出す外周フ
ランジを有する容器13と、該容器13の開放部を封鑞
し、外周フランジ部と接合する蓋シート14とより成
る。ここで、外周フランジと蓋シート14とが貼り合わ
された部分が、上記外周部より張り出したシールフラン
ジ12を構成する。容器13は、例えばシート状の材料
をプレス成形することにより簡単に製造することができ
る。
解液を保持するセパレーターを挟んで正極と負極を対向
し、これらを接着一体化して成るシート状物を何重かに
巻きまわして形成した電池エレメント1を収納してお
く。電池エレメント1をパッケージ16の外部に電気的
に接続するためのリード端子4は、容器13と蓋シート
14の間にシールして外部に引き出す。
圧下で行われる場合があるが、この場合、容器13の短
辺側の側面には凹み17を形成しておくことが好まし
い。容器13の短辺側の側面は、リード端子4を引き出
す関係上、上述の巻き回して形成したロール状電池エレ
メント1のロール断面に接している。ロール断面は切り
立った形状をしているため、減圧下においてシールを行
う際に容器13の短辺側の側面が電池エレメント1の形
状に倣うことができず、皺状に変形し易い。凹み17を
付けることにより容器13の側面の機械的強度を向上
し、皺状に変形することを抑制できる。
単電池セル15を隣接する矩形単電池セルにおいてシー
ルフランジ12が互いに上下反転するように並列させ
る。
接する矩形単電池セル15の背後に隠れる構造となるた
め、シールフランジ12の幅の広狭は、組み合わせた矩
形単電池セルの占有面積に直接寄与しない。従って、シ
ールフランジ12の幅を広く取り、矩形単電池セル15
の信頼性を確保しながら、矩形単電池セルの電池パック
における占有面積を抑え、電池パックの体積エネルギー
密度を向上することができる。
ールフランジ12を介して矩形単電池セルの上下面で互
いに接合させる。接合は、熱融着により行う。本実施の
形態においては、矩形単電池セル15の互いに接する領
域を含む外表面、即ちシールフランジを含む外表面が熱
融着性を有しており、矩形単電池セルを互いに接するよ
うに配列後、接合部に一定の圧力をかけながら加熱をす
ることで簡単に接合をすることができる。
するには、矩形単電池セル15の表面に例えばエチレン
アクリル酸共重合体(以下EAAと称す)、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどの熱融着性フィルムをあらかじ
め貼り付けておく。中でもEAAは低温で熱融着可能であ
るため、外表面に貼り付ける材料として最も好ましい。
付けは、矩形単電池セル15の外表面の内、矩形単電池
セル15が互いに接する面について行えば良いが、外表
面の全面に行っても良い。
着性を付与する別の方法として、パッケージ外面を形成
する外側高分子層を熱融着性高分子材料とすることもで
きる。熱融着性高分子材料としては、EAA、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどが使用できる。
高分子層も熱融着性高分子材料とすれば、矩形単電池セ
ル同士の接合工程に加えて単電池セルパッケージのシー
ル工程も熱融着により簡便に行うことができ、電池パッ
クの生産効率を向上できる。この場合、外側高分子層と
内側高分子層の間には、水分遮断のための金属層を形成
することが好ましい。金属層以外にもパッケージ機械的
強度向上や各層密着性改善などの機能を持つ種々の層を
形成しても良い。金属層としてはアルミニウムなどが使
用できる。内側高分子層には、外側高分子層と同様の材
料を使用できる。尚、矩形単電池セル15のシール後の
高温加熱は好ましくないため、外側高分子層にはEAA等
低温で熱融着する材料を使用することが望ましい。一
方、内側高分子層は、電池信頼性の確保のためポリプロ
ピレン等接着力の高い材料を使用することが望ましい。
しないため、簡便かつ安全に製造できる点で最も好まし
い接合手段であるが、これ以外にもいわゆる両面テープ
等による接着を含めて種々の接着手法を用いることがで
きる。ただし、電池パックの製造の都合上、矩形単電池
セルを所定位置に配列させる時には接着性がなく、配列
後に何らかの方法で接着性を発現可能な方法が望まし
い。そうした接着方法としては、例えば矩形単電池セル
の外表面をセルロース系コート材で覆い、電池パック容
器内への配列後にアセトンや酢酸エチルなどの有機溶剤
を吹き付けてセルロース系コート材を軟化させて接着す
る方法が考えられる。
であり、隣接する矩形単電池セルが側面18を当接して
いることが好ましい。1軸鏡面対称形状であることによ
り、隣接する矩形単電池セルが上下反転した時に嵌め合
い的に側面を当接することができるため、矩形単電池セ
ル15の電池パック容器内における占有面積を最小にで
きると共に、矩形単電池セル15同士の接合面積を広げ
て接合強度を上げることができる。
接している場合、矩形単電池セル15のシールフランジ
12を除いた断面形状が台形であることが好ましい。こ
れにより当接した側面18が、擦り合わせ面的に機能で
きるため、矩形単電池セル15の接合をより強固なもの
とすることができる。上述の容器13をシート状物のプ
レス成形により形成する場合には、プレス成形の原理上
必然的に台形の断面形状となる。尚、上述の通り容器1
3の側面には凹み17を形成することが好ましいが、凹
み17は互いに当接しない短辺側の側面にのみ形成すれ
ば良いため、この擦り合わせ面的な機能に影響すること
はない。
15を電池パック容器内(図示せず)に、保護回路6と
共に設置して、固定する。固定には、粘着テープ、接着
剤などの接着手段や、ビス止め等の機械的固定手段が使
用できる。また矩形単電池セル15自身の熱融着性を利
用して固定しても良い。
ため、電池パック容器内に一度に設置でき、個々の矩形
単電池セル15の位置合わせが不要である。従って、従
来の電池パックに比較して矩形単電池セルの設置工程を
大幅に簡略化できる。
を、リード線7により互いに電気的に接続し、その終端
を保護回路6に接続し、電池パック容器を密閉して電池
パックを完成する。
パック内に配列した矩形単電池セル15同士が互いに接
合しているため、矩形単電池セル15が振動などによる
位置ずれを起こしにくく、位置ずれに起因するリード外
れ等の発生を防止できる。
合することは、上記シールフランジを有する矩形単電池
セルだけでなく、あらゆる形状の単電池セルを電池パッ
ク内に配列する場合に有効である。
池エレメントを以下の方法で作製した。正極として、L
iCoO2を87wt%、黒鉛粉KS−68wt%、バ
インダ(ポリ弗化ビニリデン)5wt%より成る正極活
物質を100μmの厚みで20μm厚アルミニウム箔上
に形成した。負極として、メソフェーズマイクロビーズ
カーボン(大阪ガス製)95wt%、バインダ5wt%
より成る負極活物質を100μmの厚みで20μm厚銅
箔上に形成した。この正極および負極をセパレーターで
あるポリエチレン製多孔シート(旭化成ME9630)
を挟んで、ポリ弗化ビニリデンを主成分とする接着剤に
より接着し、一体のシート状物とした。一体化したシー
ト状物を一定の幅に裁断し、巻き回した後、アルミニウ
ム製、銅製のリード端子を正極、負極に取りつけ、電池
エレメントを形成した。
チレンカーボネートとジエチルカーボネートを溶媒と
し、六弗化リン酸リチウムを電解質とした電解液に浸漬
し、1mA/cm2の電流密度で0.5〜1.0時間充
電操作を行った後、電池エレメントを取りだした。
の方法で作成した。アルミニウム箔をEAAと未延伸ポ
リプロピレンシートとで挟んだ3層構造のアルミラミネ
ートシートをプレス成形し、フランジ付き箱型形状に成
形して容器を作製した。フランジ部分の外寸は、41.
7x138.5mmとし、箱型部分は、底面31.7x
128.5mm、上面28.6x125.4mm、高さ
6.5mmの台形断面をもつ形状とした。また同じシー
トを外寸41.7x138.5mmに切り出して、蓋シ
ートを作製した。
エレメントのリード端子をフランジ部分に挟むように容
器を被せ、容器のフランジ部分と蓋シートとを、50t
orrの減圧下で、1kg/cm2の圧力を加えなが
ら、150℃で1秒間加熱することによりシールした。
シール幅は5mmであった。
準備し、互いに上下反転させて、並列に、互いの側面を
当接し、かつシール部分が容器の箱型部分の上面に重な
るように配列した。その後全体を0.5kg/cm2の
圧力を加えながら、80℃で約1秒間加熱することによ
り、矩形単電池セルを互いに接合した。
池パック容器に粘着テープで固定した。各リード端子に
リード線を半田付けし、各矩形単電池セル同士および隣
接して設置した保護回路との間を電気的に接続した。電
池パック容器を密閉して電池パックを完成した。
形単電池セルの合計の占有面積は14.1cm2であ
り、矩形単電池セル単体の面積を3倍した面積(17.
3cm2)の約8割であった。即ち、従来の方法で製造
した電池パックに比較して約2割体積エネルギー密度を
向上できた。
ているので、以下に記載する効果を奏する。
池セルにおいて、そのシールフランジが互いに上下反転
するように並列し、該シールフランジを介して隣接する
矩形単電池セルを上下面で接合しているため、電池パッ
ク内における矩形単電池セルの占有面積を減少し、体積
エネルギー密度の高い電池パックとすることができる。
また、矩形単電池セルが組電池化しているため、電池パ
ック容器内への設置工程を簡略化でき、製造容易な電池
パックとすることができる。またさらに、完成後の矩形
単電池セルの位置ずれを抑制できるためリード外れ等の
起きにくい信頼性の高い電池パックとすることができ
る。
形状であり、隣接する矩形単電池セルが互いに側面を当
接する場合には、電池パックの体積エネルギー密度を最
も高くでき、矩形単電池セル同士が嵌め合い的に接する
ため、矩形単電池セル同士の接合面積を拡大して電池パ
ックの信頼性をさらに高めることができる。
フランジ部を除く断面形状が台形である場合には、上記
隣接する矩形単電池セルにおいて当接した側面が擦り合
わせ面として互いの接合に寄与するため、電池パックの
信頼性をさらに一層高めることができる。
開放で、開放縁部に外方に張り出す外周フランジ部を有
する容器と、該容器の開放部を封鑞し、外周フランジ部
と接合する蓋シートとより形成することにより、パッケ
ージをシート状物のプレス成形により簡単に製造でき、
電池パックの製造工程を簡略化することができる。
セルの互いに接する領域を含む外表面が熱融着性を有
し、該熱融着により矩形単電池セルが互いに接合してい
るため、矩形単電池セル同士を配列した状態で簡便に接
合することができ、電池パックを簡便に製造することが
できる。また、電池パック内において矩形単電池セルの
位置ずれ発生を抑制し、電池パックの信頼性を高めるこ
とができる。
ージ外面を形成する外側高分子層と、パッケージ内面を
形成する内側高分子層と、これら高分子層間に形成され
た金属層とを有する構造とし、該外側高分子層及び該内
側高分子層をいずれも熱融着性とすることにより、矩形
単電池自身のパッケージのシールと、電池パック内にお
ける単電池同士の接合の両方を熱融着により簡便に行う
ことができ、電池パックの製造工程を短縮できる。
合う矩形単電池セルをシールフランジが上下反転するよ
うに並列し、互いに接する外表面に熱融着性を付与して
矩形単電池セルを互いに接合することにより、電池パッ
クの体積エネルギー密度を高くでき、矩形単電池セルを
容易に接合及び設置して電池パックの製造を容易に行
い、矩形単電池セルの位置ずれを防止して電池パックの
信頼性を高めることができる。
ルの斜視図(A)及び断面図(B)である。
図(A)及び上面図(B)である。
の斜視図(A)及び断面図(B)である。
(A)及び上面図(B)である。
池エレメント、16 パッケージ、13 容器、14
蓋シート、17 凹み、18 矩形単電池セル側面、4
リード端子、7 リード線、6 保護回路。
Claims (7)
- 【請求項1】 外周部より張り出したシールフランジを
有する矩形単電池セルの複数個を一の容器内に配列、収
納して成る電池パックであって、 隣接する矩形単電池セルにおいて、そのシールフランジ
が互いに上下反転するように並列し、該シールフランジ
を介して隣接する矩形単電池セルを上下面で接合して成
ることを特徴とする電池パック。 - 【請求項2】 上記矩形単電池セルが1軸鏡面対称形状
であり、隣接する矩形単電池セルが互いに側面を当接し
て成ることを特徴とする請求項1記載の電池パック - 【請求項3】 上記矩形単電池セルのシールフランジ部
を除く断面形状が台形であり、これにより上記隣接する
矩形単電池セルにおいて当接した側面が擦り合わせ面と
して互いの接合に寄与することを特徴とする請求項2に
記載の電池パック。 - 【請求項4】 上記矩形単電池セルが、電解液を保持す
るセパレーターを挟んで正極および負極が対向して成る
電池エレメントと、該電池エレメントを内部に封入する
パッケージとを備え、 該パッケージが、上面開放で、開放縁部に外方に張り出
す外周フランジ部を有する容器と、該容器の開放部を封
鑞し、外周フランジ部と接合する蓋シートとから形成さ
れていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1
項に記載の電池パック。 - 【請求項5】 矩形単電池セルの複数個を一の容器内に
配列、収納して成る電池パックであって、 上記矩形単電池セルが、隣接する矩形単電池セルと互い
に接し、かつ該矩形単電池セルの互いに接する領域を含
む外表面が熱融着性を有し、該熱融着により矩形単電池
セルが互いに接合していることを特徴とする電池パッ
ク。 - 【請求項6】 上記矩形単電池セルが、電解液を保持す
るセパレーターを挟んで正極および負極が対向して成る
電池エレメントと、該電池エレメントを内部に封入する
パッケージとを備え、 該パッケージが、パッケージ外面を形成する外側高分子
層と、パッケージ内面を形成する内側高分子層と、これ
ら高分子層間に形成された金属層とを有し、該外側高分
子層及び該内側高分子層が、いずれも熱融着性であるこ
とを特徴とする請求項5記載の電池パック。 - 【請求項7】 上記矩形単電池セルの上記シールフラン
ジを含む外表面が熱融着性を有し、該熱融着により矩形
単電池セルが互いに接合していることを特徴とする請求
項1記載の電池パック。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00013199A JP4637305B2 (ja) | 1999-01-04 | 1999-01-04 | 電池パック |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00013199A JP4637305B2 (ja) | 1999-01-04 | 1999-01-04 | 電池パック |
Publications (2)
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JP2000200593A true JP2000200593A (ja) | 2000-07-18 |
JP4637305B2 JP4637305B2 (ja) | 2011-02-23 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00013199A Expired - Fee Related JP4637305B2 (ja) | 1999-01-04 | 1999-01-04 | 電池パック |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4637305B2 (ja) |
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