JP2001057191A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
た電池パックにおける外装体の損傷を防止する。 【解決手段】 電池3のリード引き出し辺11b側に、
正極リード12及び負極リード13を通す開口部40
a、40bを形成した絶縁シート40を配設する。この
絶縁シート40により外装ケース11と各構成部材との
間が隔離されるので、振動や衝撃が加わったときに構成
部材が外装体の樹脂層を破壊し、金属層に接触する短絡
が防止される。
Description
からなる外装ケースに発電要素を収容した二次電池を用
いた電池パックで、携帯電話機、モバイルコンピュータ
等の携帯電子機器の電池電源として小型化、薄型化を実
現する電池パックに関するものである。
携帯電子機器の体積及び重量中に電池が占める比率は少
なくなく、携帯電子機器の小型軽量化及び薄型化の鍵を
電池が握っているといっても過言ではない。この携帯電
子機器の小型軽量化あるいは薄型化の要求に応えるべく
扁平形のリチウムイオン二次電池が用いられるが、更な
る軽量化、薄型化を可能とする二次電池としてリチウム
ポリマー二次電池に期待が寄せられている。特に、積層
極板群をラミネートシートによって形成された外装体内
に収容したものは、軽量化や薄型化の実現に効果的であ
る。
ネルギー密度の高い二次電池では、過充電、過放電や過
大放電電流による二次電池の劣化や破損を防止するた
め、保護回路やPTC等を用いて構成された電池保護装
置を用いること不可欠で、二次電池と共にパックケース
内に収容して電池パックの形態に構成される。
れる電池パックは、電池と同様に小型化、薄型化が要求
されるため、電池保護装置や電池パックの入出力端子あ
るいは接続部材等を二次電池と共にパックケース内の空
間に無駄なく収容する必要がある。このとき、前述のラ
ミネートシートを外装体とした二次電池を用いて電池パ
ックに構成するとき、電池保護装置や電池パックの入出
力端子あるいは接続部材と二次電池との接触によって、
二次電池の外装体が損傷する問題点があった。
要な機能を備えるために、金属層の両面に複数の樹脂層
をラミネートした複合フィルムとして形成される。これ
を外装体とした二次電池をパックケース内の狭い空間に
他の構成部材と共に収容したとき、振動や衝撃により金
属部分、特にその角部が外装体に触れるとラミネートシ
ートの樹脂層を破壊して、その内層の金属層に接触する
ことによる短絡が発生する。また、外装体の損傷は電池
内部の気密性を低下させ、これに起因して大気中の水分
の透過をまねく等、電池の外装体としての機能を低下さ
せることになる。
シートを外装体とした二次電池の外装体の損傷を防止す
る構造を備えた電池パックを提供することにある。
の本発明は、外部入出力端子が取り付けられたパックケ
ース内に、正負極板を一対のラミネートシートの周辺部
を溶着シールした外装ケース内に封入し、溶着シールし
た一辺のリード引き出し辺から正極リード及び負極リー
ドを引き出してなる二次電池を、前記リード引き出し辺
が外部入出力端子の取り付け側に位置するように収容す
ると共に、二次電池を過充電、過放電等から保護する電
池保護装置を前記リード引き出し辺が位置する空間に収
容し、接続部材により前記正極リード及び負極リードを
前記電池保護装置を介して前記外部入出力端子に接続し
てなる電池パックにおいて、前記外装ケースの電池保護
装置、外部入出力端子及び接続部材に臨む面を覆って絶
縁シートが配設されてなることを特徴とする。
パックケース内に収容したとき、そのリード引き出し辺
が位置するパックケース内に電池保護装置が配設され、
外部入出力端子が取り付けられ、二次電池の正極リード
及び負極リードを電池保護装置を介して外部入出力端子
に接続する接続部材が配設され、これらが二次電池の外
装ケースに接触した状態になり、振動や衝撃が加わった
ときに外装ケースに損傷を与える恐れがあるが、外装ケ
ースの電池保護装置、外部入出力端子及び接続部材に臨
む面を覆って絶縁シートが配設されていることにより、
ラミネートシートで形成された外装ケースの損傷が防止
される。ラミネートシートは金属層の両面を樹脂層で覆
って形成されており、金属部材の角部の接触により損傷
を受けやすいが、絶縁シートが介在することによって損
傷が防止され、ラミネートシートを用いて軽量化、薄型
化した二次電池の欠点をカバーすることができる。
シートを任意の折り曲げた幅で2つ折りにした折り曲げ
位置に正極リード及び負極リードを通過させる開口部が
形成され、折り曲げ位置から両側に延出するシート面が
リード引き出し辺から外装ケース本体に至る両面を覆う
長さに形成することによって、外装ケースが電池保護装
置、外部入出力端子及び接続部材に臨む面を覆うことが
できる。また、正極リード及び負極リードを開口部から
外に引き出すことによって、リード自体が外装ケースに
接触することが防止される。また、二次電池は満充電さ
れた状態で高温環境下で放置されたような場合に電解液
の分解に伴うガスが発生し、ガス圧の増加によりリード
引き出し辺から外部にガスが噴出したとき、開口部はガ
スの排気口となる。
一部がラミネートシートの構成材よりも低融点の樹脂シ
ートを介して溶着シールされてなり、絶縁シートは、前
記樹脂シートの配設位置に対応し、電池保護装置、外部
入出力端子及び接続部材に臨むシート面と反対のシート
面に開口部を形成して構成することができる。前記低融
点の樹脂シートは、満充電された状態で高温環境下に放
置されたような場合に軟化し、電池温度の上昇とこれに
起因する電解液の分解によってガスが発生したとき、ガ
ス圧力によって部分的に開口して異常上昇したガス圧力
を外部に放出する。このとき、絶縁シートの樹脂シート
に対応する位置に開口部が形成されていることによっ
て、ガスの放出が容易となり、更に、開口部は絶縁シー
トの電池保護装置等に臨むシート面と反対面に形成され
ていることから、放出されたガスによって電池保護装置
等が悪影響を受けることが防止される。
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
機の電池電源として構成した例を示すものである。
成を分解して示すもので、電池パック1は、上ケース2
aと下ケース2bとからなるパックケース2内にリチウ
ムポリマー二次電池として構成された電池3、この電池
3を保護する電池保護回路を構成したセーフティユニッ
ト(以下、SU)4及び臨界温度抵抗素子であるPTC
素子5を備えて構成された電池保護装置8を収容し、こ
の電池パック1を携帯電話機に電気接続するための外部
入出力端子6a、6b、6cを備えて構成されている。
在に装填できるように構成されており、パックケース2
を構成する上ケース2aは携帯電話機の外装ケース11
の一部を構成する。従って、上ケース2aは機器外装と
しての強度と美観を呈するように形成される。この上ケ
ース2a及び下ケース2bは樹脂成形により形成され、
電池3及び電池保護装置8を収容して両ケース間は超音
波接合により一体化される。
ように、シート状に形成された正極板と負極板とをポリ
マー電解質シートを介して複数層に積層して形成された
積層極板群10を、金属層の両面に樹脂層を複数層に接
合したラミネートシートからなる外装ケース11内に収
容して構成されている。この外装ケース11は短冊状に
切断されたラミネートシートを二つ折りにして、両サイ
ドのシール辺11a、11aを溶着シールして袋状に形
成し、この中に積層極板群10と電解液とを収容し、積
層極板群10を構成する正極板から正極リード12、負
極板から負極リード13を引き出し、リード引き出し辺
11bを溶着シールすることにより、外装ケース11内
を密閉して形成される。両サイドのシール辺11aは、
図1に示すように上面側に折り返して無駄な平面スペー
スの増加を抑制している。このように構成された電池3
は、従来のリチウムイオン二次電池等のように正負極板
を巻回構造にした構造に比して薄型の平板状に構成する
ことができ、電池パック1としても薄く形成できるの
で、機器の薄型化に寄与できるものとなる。
ら裏面側にかけた90度方向に、端子装着部19a、1
9b、19cがそれぞれ凹部として形成されており、こ
の凹部の底面には、上下2か所にスリット状の端子挿入
孔22が下ケース2b内に貫通するように形成され、コ
の字状に形成された各外部入出力端子6a、6b、6c
をそれぞれの両先端部から圧入する。図5に正極端子と
なる外部入出力端子6aの装着状態が示されており、外
部入出力端子6aはその先端部の一方が他の端子より長
く形成されているので、下ケース2bに装着されたと
き、下ケース2bに形成された接合穴23の上に挿入先
端が位置し、接合穴23から挿入先端が覗くようにな
る。この接合穴23上の挿入先端に図1に示す正極接続
リード(接続部材)30の端部を重ね合わせ、両者はス
ポット溶接により接合される。
挿入孔22、22から圧入されて下ケース2bに嵌合す
ると共に、下ケース2b内に配設される各構成要素に接
合されるので確実な取付け構造となる。また、図5に示
すように、端子装着部19a〜19cの底面に密着した
状態に装着されるので、電池パック1を携帯電話機に装
填したときに電気的接続のために圧接される接続プロー
ブからの加圧を受けても確実な接続状態が得られ、接触
抵抗の少ない電気的接続がなされる。
に設けられたテスト端子(接続部材)24a、24bを
下ケース2bに形成されたテスト端子窓29a、29b
に嵌入することにより位置決めして、電池保護装置8を
下ケース2bの端部に配設する。図8(b)に前記テス
ト端子24bの取り付け状態が示されており、テスト端
子24bの先端をテスト端子窓29bの一辺に嵌入して
位置決めすると同時に先端を下ケース2bに固定してい
る。このテスト端子24a、24bの先端は、テスト端
子窓29a、29bを通して外部から覗く位置にあるの
で、電池パック1完成後の製造検査時に検査プローブを
当接させて電気的な検査の用に供され、検査終了後にテ
スト端子窓29a、29bは前記接合穴23と共に目隠
しシート39によって閉じられる。
されると、図6に示すように、SU4を構成した回路基
板14は、下ケース2bに装着された各外部入出力端子
6a、6b、6cの下に配置され、回路基板14に形成
されたハンダ付けランド31a、31b、31c上にそ
れぞれ外部入出力端子6a、6b、6cの先端部が当接
した状態になる。この各ハンダ付けランド31a、31
b、31cにそれぞれ外部入出力端子6a、6b、6c
をハンダ付けすることにより端子接続がなされると同時
に、外部入出力端子6a〜6c及び電池保護装置8が下
ケース2b上に位置固定される。また、外部入出力端子
6a〜6cがハンダ付けされた回路基板14のハンダ付
け面は絶縁素材により被覆するオーバーコート処理がな
され、電気的絶縁を確保すると共に、電池3から電解液
が漏出したような場合に液絡や腐食が生じることを防止
する。
びPTC素子5の板面は、下ケース2bの底面と平行に
配設されているので、電池保護装置8を収容した部分の
厚さ方向のスペースを減少させることができる。更に、
電池3のリード引き出し辺11bを電池保護装置8上に
収容する厚さ方向のスペースをつくることができ、パッ
クケース2内に無駄なスペースをつくることなく電池パ
ック1の小型化を図っている。
ード引き出し辺11bを外部入出力端子6a、6b、6
c側に向けて下ケース2b内に収容される。電池3は、
図1に示すように、そのリード引き出し辺11bに絶縁
シート40を被せ、この絶縁シート40を介して電池保
護装置8上を覆うように配置され、下ケース2bに形成
された凹部32と位置決め凸部34との間で収容位置が
位置決めされる。この電池3のリード引き出し辺11b
から引き出された正極リード12及び負極リード13
は、絶縁シート40に形成されたリード通し穴40a、
40bを通し、正極リード12は正極接続リード30
に、負極リード13は負極接続リード33にそれぞれ対
面するようにする。この正極リード12と正極接続リー
ド30との間、負極リード13と負極接続リード33と
の間は、スポット溶接または超音波溶接により接合され
る。
30との間の接合状態を示すもので、正極リード12は
厚さ80μmのアルミニウムで形成されている。図5
(a)に示すように、正極リード12はニッケル薄板か
らなる正極接続リード30に重ね合わされ、両者間はス
ポット溶接により接合される。この正極リード12が接
合された正極接続リード30は、図5(b)に示すよう
に、電池3のリード引き出し辺11bに被さる絶縁シー
ト40上に折り曲げられる。一方、負極リード13は、
厚さ80μmの銅で形成されており、正極リード12と
同様にニッケル薄板からなる負極接続リード33とスポ
ット溶接により接合され、接合後に同様に絶縁シート4
0上に折り曲げられる。
ら正極リード12及び負極リード13が引き出され、こ
のリード引き出し辺側に電池保護装置8が配設されるの
で、電池3と電池保護装置8との間の接続のためにリー
ドの引回しがなく、外部入出力端子6a〜6c及び電池
保護装置8は下ケース2bの所定位置に固定されるの
で、パックケース2内に収容される各構成要素間の接続
が堅牢且つ確実になされ、電池パック1として携帯機器
に用いるための薄型化に加えて堅牢性を備えたものとな
る。
各構成要素が収容された後、下ケース2bに上ケース2
aが超音波溶着により接合され、図7に示すように、薄
型形状の電池パック1に組み立てられる。図7(a)は
電池パック1を下ケース2b側から見た平面図で、電池
3の平板面に対面する面は薄肉形成されて、電池3が膨
張によりその厚さが変化した場合に弾性的に変形する弾
性変形面15が形成されている。また、この弾性変形面
15を取り囲むように突出形成された外周部16が形成
されている。更に、弾性変形面15は薄肉形成されてい
るので、刃物等による突き刺しにより電池3が損傷を受
けることを防止するため、弾性変形面15の周辺部分を
除いた部分にステンレス薄板(金属薄板)7が貼着され
ている。このステンレス薄板7の角部には、外周部16
に当接する突出部が形成され、ステンレス薄板7を弾性
変形面15に貼着するときの位置決めができるように構
成されている。
態での断面図であり、(a)は負極接続リード33の配
設位置、(b)はテスト端子24bの配設位置、(c)
は正極接続リード30の配設位置について、いずれも電
池3のリード引き出し辺11b側を断面で示している。
ス11のリード引き出し辺11bから引き出された正極
リード12及び負極リード13は、絶縁シート40に形
成されたリード通し穴40a、40bから絶縁シート4
0の外面側に引き出され、それぞれ正極接続リード30
及び負極接続リード33に接合された後、下ケース2b
内に向けて折り曲げられると、図示するように、正極リ
ード12、負極リード13及び正極接続リード30、負
極接続リード33は絶縁シート40の上になり、電池3
の外装ケース11に接触しない状態となる。また、図8
(a)に示す負極接続リード33の下端及びPTC素子
5は、外装ケース11との間に絶縁シート40が介在し
て、外装ケース11に接触しない状態となる。また、図
8(b)に示すテスト端子24bは、外装ケース11と
の間に絶縁シート40が介在して、外装ケース11に接
触しない状態となる。また、図8(b)(c)に示すよ
うに、外装ケース11のリード引き出し辺11bは、S
U4を構成した回路基板14やその上にハンダ付けされ
た外部入出力端子6a、6b、6cの上に載るが、絶縁
シート40が介在することにより直接接触する状態とは
ならない。
ートシートで形成されており、これに電池保護装置8の
構成部材や正極及び負極の接続部材等が接触した状態に
あると、電池パック1に振動や衝撃が加わったときに、
外装ケース11はその樹脂層が破壊され、その内層にあ
る金属層に構成部材や接続部材が接触して短絡を発生さ
せることになるが、絶縁シート40が介在していること
によって、外装ケース11の破損や短絡は防止される。
ど誤った使用により電解液の分解に伴うガスが発生す
る。ガス発生により外装ケース11内の内圧が異常上昇
したとき、シール強度が最も低いリード引き出し辺11
bからガスが外部に放出されるが、このガスはリード引
き出し辺11bを覆う絶縁シート40のリード通し穴4
0a、40bからパックケース2内に排出される。この
とき、電池保護装置8上は絶縁シート40で覆われてい
るため、排出されるガスによって悪影響を受けることが
ない。
ように、外装ケース11のリード引き出し辺11bに安
全弁部材46を設けた電池3aに構成することができ
る。この安全弁部材46は、外装ケース11を構成する
ポリプロピレンの間に、低融点のエチレンアクリル酸共
重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、変性ポリプロ
ピレン、変性ポリエチレン及びポリアリレートの群から
選ばれた1種を素材として、フィルム状の樹脂シートを
挟み込んだもので、リード引き出し辺11bの溶着シー
ル時に装着される。電池3aが満充電された状態で高温
環境下に放置されたような場合に、安全弁部材46は電
池3aの温度上昇により軟化する。電池温度の上昇に起
因して電解液の分解及びこれに伴うガスの発生が生じ、
外装ケース11内の圧力が上昇し、リード引き出し辺1
1bにこれを剥離させる方向の応力が加わったとき、軟
化した安全弁部材46の配設位置で溶着強度が低下して
いるため、溶着シールの部分破断によりガスは外装ケー
ス11外に排出される。従って、外装ケース11内の圧
力の異常上昇が抑制され、圧力上昇に伴う内部短絡の発
生が抑制される。
た電池3aに好適な実施形態を示すもので、絶縁シート
41には安全弁部材46に対応する位置に開口部40c
が形成されている。また、開口部40cは電池保護装置
8とは反対の面に設けられている。外装ケース11内の
圧力が上昇して安全弁部材46からガスが排出された場
合に、ガスは開口部40cから放出され、パックケース
2内に散逸される。従って、安全弁部材46からガスが
排出されたとき、電池保護装置8は絶縁シート41に覆
われてガスに直接曝されることがなく、排出ガスによる
悪影響を防止することができる。
電話機の電池電源として適用した例について述べたが、
モバイルコンピュータや電子手帳、トランシーバ等にお
いても同様の構成を適用することができる。
ネートシートを外装ケースとした電池を電池保護装置そ
の他の部材と共にパックケース内に収容して電池パック
を構成したときに、振動や衝撃が加わった場合に外装ケ
ースに接する部材が外装ケースを破損させ、その金属層
と短絡現象を発生させる危険性を絶縁シートを配するこ
とによって解決することができる。従って、ラミネート
シートを外装ケースとした電池により小型軽量化、薄型
化した電池パックの信頼性を高めることができる。
視図。
斜視図。
態を示す斜視図。
時、(b)は折り曲げ時の状態を示す断面図。
図、(b)は側面図。
(b)は側面図。
接続リードの配設位置、(b)はテスト端子の配設位
置、(c)は正極接続リードの配設位置の断面図。
クの構成を示す分解斜視図。
Claims (3)
- 【請求項1】 外部入出力端子が取り付けられたパック
ケース内に、正負極板を一対のラミネートシートの周辺
部を溶着シールした外装ケース内に封入し、溶着シール
した一辺のリード引き出し辺から正極リード及び負極リ
ードを引き出してなる二次電池を、前記リード引き出し
辺が外部入出力端子の取り付け側に位置するように収容
すると共に、二次電池を過充電、過放電等から保護する
電池保護装置を前記リード引き出し辺が位置する空間に
収容し、接続部材により前記正極リード及び負極リード
を前記電池保護装置を介して前記外部入出力端子に接続
してなる電池パックにおいて、 前記外装ケースの前記電池保護装置、外部入出力端子及
び接続部材に臨む面を覆って絶縁シートが配設されてな
ることを特徴とする電池パック。 - 【請求項2】 絶縁シートが、1枚のシートを任意の折
り曲げた幅で2つ折りにした折り曲げ位置に正極リード
及び負極リードを通過させるリード通し穴が形成され、
折り曲げ位置から両側に延出するシート面がリード引き
出し辺から外装ケース本体に至る両面を覆う長さに形成
されてなる請求項1記載の電池パック。 - 【請求項3】 外装ケースは、リード引き出し辺の一部
がラミネートシートの構成材よりも低融点の樹脂シート
を介して溶着シールされてなり、絶縁シートは、前記樹
脂シートの配設位置に対応し、電池保護装置、外部入出
力端子及び接続部材に臨むシート面と反対のシート面に
開口部が形成されてなる請求項1または2記載の電池パ
ック。
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