JP2001035465A

JP2001035465A - 扁平電池のパック構造

Info

Publication number: JP2001035465A
Application number: JP11205202A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Takeishi; 龍太武石; Seiji Segami; 清司瀬上; Hideki Hayama; 秀樹葉山
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内部空間を有効利用することにより、小型
化，軽量化を実現した扁平電池のパック構造を提供す
る。【解決手段】外装材に発電要素Ａを収納して成り、か
つ外装材の一側の封止部４Ａ₄からは正極タブ１ａと負
極タブ２ａが引き出されている扁平電池Ｂ₂と、正極タ
ブおよび負極タブに接続される回路基板６とがケース５
ａとケース５ｂとから成る筐体５の中に収容されている
扁平電池のパック構造において、回路基板６の全部また
は一部が、一側の封止部４Ａ₄とケース５ａの内面とで
形成される空隙部８に配置されている扁平電池のパック
構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は扁平電池を筐体内に
収容した扁平電池のパック構造に関し、更に詳しくは、
筐体内における死空間を少なくして小型化，軽量化を実
現した扁平電池のパック構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話やビデオカメラなどの各
種電子機器の小型化，軽量化が進んでいることに伴い、
それらの駆動電源に対しては、高エネルギー密度化など
の電池特性の向上に加え、更なる小型化，軽量化への要
望が強まっている。すなわち、二次電池に対しては小型
化への要望は非常に強く、とりわけ薄型化への要望は顕
著である。

【０００３】このような要望に応えるべく、例えばＬｉ
イオン二次電池の場合、電解質としてポリマー固体電解
質のフィルムを用いたフィルム状二次電池（扁平電池）
の開発研究が進められている。そのような扁平電池の１
例を分解斜視図として図８に示す。この電池において
は、例えば厚み２０〜４０μｍ程度のＡｌ箔１の片面の
うち、舌片形状をした正極タブ１ａを除いた部分に、例
えばＬｉＣｏＯ₂を活物質とする正極合剤１ｂが塗布さ
れた正極と、例えば厚み２０〜４０μｍ程度のＣｕ箔２
の片面のうち、舌片形状をした負極タブ２ａを除いた部
分に炭素材料を含む合剤２ｂが塗布されている負極との
間に、例えばフィルム状の高分子マトリックスを含Ｌｉ
イオン電解液で膨潤せしめたゲル状電解質３を挟持する
ことにより発電要素Ａが形成されている。

【０００４】そして、上記した発電要素Ａの両面には、
正極と負極よりも外形寸法が大きい例えばＡｌラミネー
トフィルムのような外装材４，４が配置され、各外装材
における４個の周縁部４ａ，４ａはいずれも熱融着され
る。その結果、図９と図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図であ
る図１０で示したように、外装材の４個の周縁部には気
密な４個の封止部４Ａ₁，４Ａ₂，４Ａ₃，４Ａ₄が形成さ
れ、内部には発電要素Ａが密封され、封止部４Ａ₄から
は正極タブ１ａと負極タブ２ａが引き出された構造の扁
平電池Ｂ₁またはＢ₂が得られる。

【０００５】このような構造の扁平電池の場合、用いる
各部材の厚みによっても異なってくるが、全体の厚みは
概ね２.５〜５mm程度であり、また封止部４Ａ₁〜４Ａ₄
の枠幅は概ね３〜８mm程度になっている。そして、封止
部４Ａ₁〜４Ａ₄の形成時に、外装材を上方と下方とから
均等に加圧しながら熱融着すれば、図１０で示したよう
に、正極タブ１ａ（および負極タブ２ａ）が電池厚みの
略中央位置から引き出されている扁平電池Ｂ₁にするこ
とができ、また一方の外装材のみを加圧して熱融着すれ
ば、図１１で示したように、正極タブ１ａ（および負極
タブ２ａ）が他方の外装材の方に偏在した状態で引き出
されている扁平電池Ｂ₂にすることができる。

【０００６】この扁平電池は全体の厚みが薄く、また若
干の可撓性も備えている。そして、発電要素Ａを収納す
る外装材はＡｌラミネートフィルムのような外傷を受け
て破損しやすい材料であるため、通常、適度の強度を有
する保護筐体の中に収容した状態で実使用に供される。
例えば、図１２で示したように、下ケース５ａと上ケー
ス５ｂとから成る分割構造の筐体５における前記下ケー
ス５ａの中に、封止部４Ａ₁，４Ａ₂，４Ａ₃を上または
下に折り曲げた状態で扁平電池Ｂ₁（Ｂ₂）を配置し、更
に、電池温度のモニタや充放電電流の制御などを行って
扁平電池を保護するための回路部品が実装されている回
路基板６も同時に収容し、その端子部６ａを封止部４Ａ
₄から引き出されている扁平電池の正・負極タブ１ａ
（２ａ）に電気的に接続したのち、全体に上ケース５ｂ
をかぶせてそれを下ケース５ａに組み付けることにより
パック構造Ｃにしている。

【０００７】なお、回路基板６には、通常、その上面に
所定の回路部品が実装されてそれらを樹脂モールドした
実装モールド部６ｂが形成されており、また裏面には正
極リード，負極リード、および温度センサリードの３個
のリード部６ｃが形成され、回路基板６が配置されたと
きにこのリード部６ｃが外部に表出するように、下ケー
ス５ａの対応箇所には３個の窓５ｃが形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したパ
ック構造Ｃの全体に対しても、そこに収容されている扁
平電池Ｂ₁（Ｂ₂）の小型化，軽量化を生かすために、小
型化，軽量化の実現が求められている。その場合、小型
化を進めればそれに対応してパック構造の軽量化も進む
という関係にある。

【０００９】そして、パック構造における形状の小型化
という問題に着目した場合、考察の対象は、厚み問題と
全体的な平面的大きさの問題とに区分される。そして、
当該パック構造Ｃの厚みは、収容されている扁平電池の
厚みと回路基板６の厚みと上・下ケース５ｂ，５ａの板
厚とによって規定される。これらの厚みを薄くすれば、
パック構造Ｃの全体の厚みも薄くすることができる。

【００１０】一方、パック構造Ｃの平面的大きさの問題
に関していえば、それは、扁平電池Ｂ₁（Ｂ₂）の発電要
素Ａの平面的な寸法形状と、回路基板６の平面的な寸法
形状と、更には正・負極タブ１ａ（２ａ）と回路基板６
の端子部６ａとの接続部を含む領域の平面的な広さとに
よって規定される。その場合、発電要素Ａの平面的な寸
法形状と回路基板６の平面的な寸法形状は、いずれも、
電池への要求特性によって基本的には規定されてくる。
しかしながら、図の丸印で示した扁平電池Ｂ₁（Ｂ₂）と
回路基板６との接続部近傍の領域７の平面的な広さに関
しては、回路基板６の配置態様や、正・負極タブ１ａ
（２ａ）と端子部６ａの接続態様においてかなりの設計
自由度が残されている。

【００１１】本発明は、上記した領域７における設計自
由度に着目してなされたものであって、パック構造Ｃの
小型化にとっては事実上の死空間として作用する筐体５
内における領域７を有効利用することにより、小型化、
とりわけ平面的な寸法形状を小さくすることができる扁
平電池のパック構造の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、外装材に発電要素を収納し
て成り、かつ外装材の一側の封止部からは正極タブと負
極タブが引き出されている扁平電池と、前記正極タブお
よび前記負極タブに接続される回路基板とが筐体の中に
収容されている扁平電池のパック構造において、前記回
路基板の全部または一部が、前記一側の封止部と前記筐
体の内面とで形成される空隙部に配置されていることを
特徴とする扁平電池のパック構造が提供される。

【００１３】

【発明の実施の形態】扁平電池Ｂ₁をケース５ａの上に
配置すると、図１で示したように、ケース５ａと封止部
４Ａ₄の間には空隙部８が形成される。この空隙部８は
封止部４Ａ₄の延在方向（紙面と直交する方向）に形成
され、その高さ（Ｈ₁）は扁平電池Ｂ₁の厚みの約１／２
の値であり、またその長さ（Ｌ₁）は封止部４Ａ₄の幅と
等しくなっている。

【００１４】また扁平電池Ｂ₂をケース５ａの上に配置
すると、図２で示したように同じく空隙部８が形成さ
れ、その高さ（Ｈ₂）は扁平電池Ｂ₂の厚みと略等しく、
その長さ（Ｌ₂）は封止部４Ａ₄の幅と等しくなってい
る。そして、本発明のパック構造においては、上記した
空隙部８に、全体の厚みが当該空隙部の高さ（Ｈ₁，
Ｈ₂）よりも薄い回路基板６が収納された状態でケース
５ａの上に配置される。なお、図１の配置状態の場合、
回路基板６の厚みが空隙部８の高さ（Ｈ₁）より厚くな
っていても、封止部４Ａ₄を上方に湾曲させて空隙部８
の高さ（Ｈ₁）を高くすることにより、そこに当該回路
基板を収納することができる。

【００１５】したがって、この配置態様を採ることによ
り、図１２で示した扁平電池と回路基板の配置態様に比
べると、両者の平面的な間隔は、ほぼ、封止部４Ａ₄の
幅（Ｌ₁，Ｌ₂）の分だけ短くなり、パック構造の長手方
向における小型化が実現する。ところで、空隙部８にそ
の一部または全部が収納された回路基板６と扁平電池Ｂ
₁（Ｂ₂）の正・負極タブ１ａ（２ａ）との間は電気的に
接続することが必要である。

【００１６】本発明のパック構造の場合、上記した接続
に関しては、後述する態様を採用することにより、接続
部近傍の領域の省スペースが図られる。そのいくつかの
態様を例示する。図３で示した態様は、表面にランド部
６ｄ，６ｅが形成されている回路基板６を用いた例であ
る。この場合、ケース５ａに扁平電池（図の場合は扁平
電池Ｂ₂）が配置され、両者の間の空隙部８に上記回路
基板６が収納されている。そして、ランド部６ｅと正極
タブ１ａ、ランド部６ｄと負極タブ２ａがそれぞれ接続
される。

【００１７】この態様を採用するに際しては、予め、ラ
ンド部６ｄ，６ｅと正・負極タブ１ａ，２ａとが互いに
接触するように位置設計がなされていることはいうまで
もない。ランド部と正・負極タブの接続は、例えば超音
波溶接や抵抗溶接などの溶接で行うことができ、また、
正・負極タブやランド部の接続面に導電性接着剤を塗布
して両者を接着することにより行うことができる。

【００１８】この接続構造によれば、少なくとも正・負
極タブと同じ平面的な大きさを有する端子部を回路基板
６の外に引き出して形成することが不要になるため、筐
体内における省スペース化にとっての死空間を減少させ
てパック構造の小型化が可能になる。図４は別の態様を
示す。このパック構造では、ケース５ａの中に扁平電池
Ｂ₁が配置され、その封止部４Ａ₄下の空隙部８に回路基
板６が一部収納されている。そして、回路基板６のリー
ド部６Ｃがケース５ａの窓５ｃから表出している。

【００１９】用いる回路基板６は、図３で示したような
ランド部が形成されておらず、所定の回路端子から２本
のリード片６ｆが引き出されたものである。そして、扁
平電池Ｂ₁と回路基板６の電気的な接続に関しては、正
・負極タブ１ａ（２ａ）を、図で示したように、封止部
４Ａ₄とケース５ｂとが形成する空隙部８’の方に曲
げ、また回路基板のリード片６ｆも前記空隙部８’の方
に曲げ、両者を空隙部８’内で溶接して実現している。

【００２０】この接続構造によれば、扁平電池Ｂ₁と回
路基板６とケース５ｂの３者で形成される空間は、死空
間ではなく、正・負極タブ１ａ（２ａ）とリード片６ｆ
が配置される有効空間に転化することになるため、この
場合もパック構造の小型化の実現に貢献することにな
る。図５は更に別の態様を示す分解断面図である。この
態様の場合、ケース５ａと封止部４Ａ₄が形成する空隙
部８に、上面（実装モールド部６ｂと反対側の面）に凹
部形状をした端子６ｇを有する回路基板６が収納され
る。このとき、前記凹部端子６ｇの上に扁平電池Ｂ₁の
正・負極タブ１ａ（２ａ）が配置される。

【００２１】そして、下面に前記凹部端子６ｇと嵌合す
る形状の凸部６ｈを有し、上面にはリード部６ｃが形成
されている端子台６ｉを封止部４Ａ₄の上に配置したの
ち全体を圧着して凸部６ｆと凹部端子６ｇで正・負極タ
ブ１ａ（２ａ）を挟み込んで扁平電池Ｂ₁と回路基板６
との電気的な接続部を形成する。その後、リード部６ｃ
に対応する箇所に窓５ｃが形成されているケース５ｂを
配置し、それをケース５ａに組み付けてパック構造にす
る。

【００２２】この場合も、端子台６ｈはケース５ｂと封
止部４Ａ₄が形成する空隙部８’の中に収納されるので
パック構造の死空間は有効利用される。図６は他の態様
を示す分解断面図である。この態様の場合、回路基板６
としてはフレキシブル回路基板が使用される。このフレ
キシブル回路基板６は、片面に回路部品の実装モールド
部６ｂと端子台６ｉが装荷され、また他方の面には端子
部６ｊが形成されている。

【００２３】このフレキシブル回路基板６は、その実装
モールド部６ｂの箇所を、ケース５ａと封止部４Ａ₄が
形成する空隙部８に収納し、他の箇所は正・負極タブ１
ａ（２ａ）の外側を通るように折り曲げることにより封
止部４Ａ₄とケース５ｂで形成される空隙部８’の中に
配置されている。その結果、端子台６ｉは封止部４Ａ ₄
の上に位置し、また端子部６ｊが正・負極タブ１ａ（２
ａ）の上に位置する。そして、正・負極タブ１ａ（２
ａ）と端子部６ｊを例えば超音波溶着することにより両
者が電気的に接続されている。

【００２４】その後、リード部５ｃに対応する箇所に窓
５ｃが形成されているケース５ｂを配置してそれをケー
ス５ａに組み付けることによりパック構造が形成され
る。このパック構造の場合も、空隙部８，８’が有効利
用されているので全体としての小型化が実現している。
図７は更に別の接続態様を示し、この場合は、側部から
舌片状の一対の端子部６ｋが突出している回路基板６を
封止部４Ａ₄下の空隙部８に収納し、扁平電池Ｂ
₁（Ｂ₂）の正極タブ１ａと負極タブ２ａをそれぞれの端
子部６ｋ，６ｋに接続した態様である。

【００２５】接続に際しては、正・負極タブと端子部と
の超音波溶着や導電性接着剤を用いた接着を行ってもよ
く、また、正・負極タブを端子部に巻き付け、その箇所
を例えばクリンピングなどの機械的な手段で固定しても
よい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
扁平電池のパック構造は、扁平電池の正・負極タブが引
き出されている封止部と筐体とが形成する空隙部に、回
路基板の一部または全部を収納した構造になっているの
で、筐体の内部空間は有効利用され、その長手方向の小
型化が実現されている。したがって、構成部材の使用量
も減少するので軽量化も実現している。

【図面の簡単な説明】

【図１】筐体のケースに扁平電池Ｂ₁を配置した状態を
示す部分側面図である。

【図２】筐体のケースに扁平電池Ｂ₂を配置した状態を
示す部分側面図である。

【図３】本発明のパック構造の要部の１例を示す部分斜
視図である。

【図４】本発明のパック構造の要部の別の例を示す側面
図である。

【図５】本発明のパック構造の更に別の要部例を示す分
解側面図である。

【図６】本発明のパック構造の他の要部例を示す分解側
面図である。

【図７】本発明のパック構造の別の要部側を示す平面図
である。

【図８】扁平電池の１例を示す分解斜視図である。

【図９】扁平電池Ｂ₁を示す斜視図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図１１】扁平電池Ｂ₂の封止部近傍を示す断面図であ
る。

【図１２】扁平電池のパック構造の１例を示す分解側面
図である。

【符号の説明】

１Ａｌ箔１ａ正極タブ１ｂ正極活物質２Ｃｕ箔２ａ負極タブ２ｂ炭素材料を含む合剤３固体電解質４Ａｌラミネートフィルム（外装材）４Ａ₁，４Ａ₂，４Ａ₃，４Ａ₄封止部Ａ発電要素Ｂ₁，Ｂ₂ 扁平電池５筐体５ａ，５ｂケース５ｃ窓６回路基板６ａ端子部６ｂ実装モールド部６ｃ，６ｆリード部６ｄ，６ｅランド部６ｆ，６ｋ端子部６ｇ凹部端子６ｈ凸部６ｉ端子台７接続部近傍の領域８，８’ 空隙部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者葉山秀樹東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内Ｆターム(参考） 5H020 AA02 AS06 AS13 DD20 HH03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外装材に発電要素を収納して成り、かつ
外装材の一側の封止部からは正極タブと負極タブが引き
出されている扁平電池と、前記正極タブおよび前記負極
タブに接続される回路基板とが筐体の中に収容されてい
る扁平電池のパック構造において、前記回路基板の全部または一部が、前記一側の封止部と
前記筐体の内面とで形成される空隙部に配置されている
ことを特徴とする扁平電池のパック構造。
【請求項２】前記回路基板の上には一対のランド部が
形成され、前記一対のランド部と前記正極タブおよび前
記負極タブとが、直接、接続されている請求項１の扁平
電池のパック構造。
【請求項３】前記正極タブおよび前記負極タブと、前
記回路基板の端子部との接続部が、前記封止部と前記筐
体で形成される空隙部の中に配置されている請求項１の
扁平電池のパック構造。