JP2001256938A

JP2001256938A - 電池パック

Info

Publication number: JP2001256938A
Application number: JP2000070633A
Authority: JP
Inventors: Katsu Takemura; 克武村; Katsumi Takatsu; 克己高津; Junji Fujiwara; 潤司藤原; Shigeo Aoki; 滋夫青木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP3507397B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ラミネートシートを外装材とした二次電池を
上ケースと下ケースとからなるパックケース内に複数個
収容して薄型に形成した電池パックを構成する。【解決手段】複数の二次電池１はそれぞれ個別に下ケ
ース２ｂ内に電池位置決めリブ６ａ、６ｂと内周壁２８
とに囲まれて位置決め保持され、この下ケース２ｂに内
周壁２８と外周壁２７との間、電池位置決めリブ６ｂ、
６ｂの対向間、電池位置決めリブ６ａと基板位置決めリ
ブ７ａとの間に、上ケース２ａに形成されたリブを嵌入
させて上ケース２ａを超音波接合する。二次電池１を囲
むように上ケース２ａと下ケース２ｂとが接合されるの
で、薄型でも曲げや捻じりに対する強度が高く、二次電
池１を位置決め保持できるので、衝撃や振動により二次
電池１に損傷が生じることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラミネートシート
による外装ケース内に発電要素を収容した二次電池を、
パックケース内に複数個収容した電池パックに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話機、モバイルコンピュータ等の
携帯情報機器や携帯型音響機器などは、その携帯性を向
上させるべく小型軽量化、薄型化の要求が高まってい
る。その鍵を握っているのが電池電源装置であると言っ
ても過言ではなく、特に二次電池を用いた電池電源装置
の軽量化、薄型化の要求が高い。

【０００３】二次電池を用いた電池電源装置（電池パッ
ク）の軽量化、薄型化は、取りも直さず二次電池の軽量
化、薄型化を達成することにあり、これを目的として金
属層の両面を複数の樹脂層で被覆したラミネートシート
を外装ケースとして、これに発電要素を封入した二次電
池が実用化されている。このラミネートシートを外装ケ
ースとした二次電池を用いることにより、軽量化、薄型
化された電池パックを構成することができる。

【０００４】しかし、ラミネートシートを外装ケースと
した二次電池１は、外装ケースが軟質であるため、電池
パックに衝撃や振動が加わったとき、発電要素の重みで
二次電池が移動し、外装ケースの外部に引き出された箔
状のリード部分に折れや曲げが生じる恐れや、外装ケー
スに損傷が生じる恐れがある。そこで、特開平１１−１
１１２５０号公報に開示された構成では、ラミネートシ
ートを外装ケースとする二次電池をパックケースの内面
に両面接着テープ等で固定して、衝撃や振動によって二
次電池が移動しないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ラミネ
ートシートのような軟質の外装ケースを用いた二次電池
では、外装ケースによって発電要素を緊迫する力が、金
属缶に発電要素を収容した二次電池に比して低くなるた
め、衝撃や振動が加わったときに、外装ケースはパック
ケースに固定されているため移動することはないが、そ
の内部に収容された発電要素が移動し、正負各極板から
引き出されたリードが外装ケース内で折れや曲げが生じ
る恐れがある。

【０００６】また、ラミネートシートにより外装ケース
を構成した二次電池は、充放電の繰り返しや経年変化に
より極板が膨張したとき、外装ケースが軟質であるがた
めに極板の変形を許容し、二次電池としての厚さ寸法を
増加させてしまう。このような二次電池を収容したパッ
クケースは、厚さ寸法の増加によって変形を生じたり、
電池パックが装着された機器に悪影響を与える恐れがあ
った。

【０００７】本発明が目的とするところは、パックケー
スへの二次電池の収容位置を規制して位置ずれを防止す
ると共に二次電池の厚さ変化に対応させ、ラミネートシ
ートを外装ケースとした二次電池を用いて薄型化された
電池パックを構成するときの問題点を解消した電池パッ
クを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、ラミネートシートによって形成さ
れた外装ケース中に発電要素を収容して扁平直方体状に
形成された二次電池をパックケース内に複数個収容して
構成された電池パックであって、前記パックケースはそ
れぞれ半殻体に形成された上ケースと下ケースとからな
り、上ケース及び下ケースに複数の二次電池それぞれの
側面を囲んで二次電池の収容位置を規制する位置規制壁
が形成され、複数の二次電池を収容した下ケースに前記
位置規制壁及び側周壁の間で上ケースを接合して両ケー
スを一体化するように構成されてなることを特徴とす
る。

【０００９】この構成によれば、扁平直方体状に形成さ
れた二次電池の各側面は位置規制壁に囲まれ、両平板面
は上ケース及び下ケースに当接するので、衝撃や振動が
加わったときにも二次電池が移動せず、ラミネートシー
トを外装ケースとした二次電池がパックケース内で移動
することによる不具合の発生を防止することができる。

【００１０】また、本願の第２発明は、ラミネートシー
トによって形成された外装ケース中に発電要素を収容し
て扁平直方体状に形成された二次電池をパックケース内
に複数個収容して構成された電池パックであって、前記
パックケースはそれぞれ半殻体に形成された上ケースと
下ケースとからなり、上ケース及び下ケースに複数の二
次電池それぞれの側面を取り囲んで二次電池の収容位置
を規制する位置規制壁が形成され、上ケース及び／又は
下ケースに複数の二次電池それぞれの平板面に接する面
がその周囲より薄肉形成されて二次電池の厚さ変化に対
応して弾性変形する弾性変形面に形成され、複数の二次
電池を収容した下ケースに前記位置規制壁及び側周壁の
間で上ケースを超音波接合して両ケースを一体化するよ
うに構成されてなることを特徴とするものである。

【００１１】この構成によれば、扁平直方体状に形成さ
れた二次電池はパックケース内にその側面を位置規制壁
で、平板面は弾性変形面で囲まれて収容されるので、衝
撃や振動が加わったときにも位置移動しない。また、パ
ックケース内を仕切る位置規制壁と側周壁との間で上ケ
ースと下ケースとが接合されるので、電池パックの剛性
を高めることができる。また、弾性変形面が二次電池の
平板面に接して極板の膨張を抑制すると共に、極板に膨
張が生じたときには面で厚さ変化するので、パックケー
スの外形に異常な変形を生じさせず、電池パックを装着
する機器に悪影響を与えることがない。

【００１２】上記構成において、上ケースと下ケースと
の間で対向する位置規制壁及び側周壁は、対向する一方
側に凹部、他方側に凹部に嵌入する凸部を形成すること
により、上ケースと下ケースとの位置決め嵌合が確実と
なり、電池パックの剛性をより高めることができる。

【００１３】また、凹部の底面に断面形状がＶ字状のＶ
字溝が形成され、凸部の先端に前記Ｖ字溝に嵌合する断
面形状がＶ字状のＶ字リブが形成され、Ｖ字溝とＶ字リ
ブとの間で超音波接合することにより、超音波接合部は
凹部の底でなされ、接合部が外部に露出せず、上ケース
と下ケースとの嵌合状態を維持して超音波接合すること
ができる。落下等の衝撃により上下各ケースの接合部に
応力が加わったとき、凸部が優先して変形し、この変形
を凹部にて保持するため、周壁によって位置規制されて
いる二次電池に加わる影響が低減される。また、溶着時
に溶融した樹脂は凹部底面で固着するため、溶融した樹
脂が接合部から垂れて二次電池に付着することがない。

【００１４】また、弾性変形面の外表面に金属薄板を貼
着することにより、薄肉形成された弾性変形面が刃物等
により突き刺されたような場合に、二次電池に損傷が及
ぶことが防止できる。

【００１５】また、上ケースと下ケースとの間の電池収
容空間の高さを、二次電池の厚さより小さく形成するこ
とにより、二次電池に緊迫力を加える状態が強化され、
極板の膨張を抑制する効果を向上させることができ、二
次電池の保持がより強化される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の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。

【００１７】本発明の実施形態は、ラミネートシートに
よって形成された外装ケース内に発電要素を収容した二
次電池１を３個並列接続した電池パックの構成を示すも
ので、図１（ｂ）に示すように、パックケース２を構成
する下ケース２ｂ内に３個の二次電池１と回路基板３と
を収容し、下ケース２ｂに上ケース２ａを接合すること
によって、図１（ａ）の外観図に示すように偏平な二次
電池パックに形成したものである。

【００１８】前記二次電池１は、リチウムポリマ二次電
池として構成されたもので、金属層の両面を複数の樹脂
層で被覆したラミネートシートを２つ折りにして、図２
（ｂ）に示すように、２つ折りするラミネートシートの
一方面側に形成された凹部２９内に発電要素を収容し、
図２（ａ）に示すように、３方のシール辺Ｐ１、Ｐ２、
Ｐ３を熱シールして外装ケース４を形成し、発電要素を
構成する積層極板３０の正極極板に接続された正極リー
ド１１及び負極極板に接続された負極リード１２は、外
装ケース４の同一のシール辺Ｐ３から外部に引き出され
ている。外装ケース４を形成した両側のシール辺Ｐ１、
Ｐ２は、図２（ｃ）に示すように、折り曲げて平板面上
に粘着テープ３１で固定され、幅寸法の縮小を図ってい
る。

【００１９】この二次電池１は、図３に示すように、樹
脂成形によって半殻体に形成された下ケース２ｂ内に配
設される。図示するように下ケース２ｂには、複数の二
次電池１それぞれを個別に位置決めする電池位置決めリ
ブ６ａ、６ｂ、６ｃが形成され、下ケース２ｂの内周壁
２８と共に各二次電池１を囲んで収容位置を規制する位
置規制壁を構成し、二次電池１はその４辺で位置決め保
持される。この下ケース２ｂの底面にはプラス入出力端
子２５ａ、マイナス入出力端子２５ｂ、温度検出端子２
５ｃからなる外部入出力端子２５が取り付けられ、それ
ぞれにプラスリード板２２ａ、マイナスリード板２２
ｂ、温度検出リード板２２ｃからなるリード板２２が接
合され、それぞれの一端が回路基板３の配設位置の下に
位置している。回路基板３は基板位置決めリブ７ａ、７
ｂと内周壁２８とによって位置決めされ、下ケース２ｂ
上に回路基板３が配置されたとき、回路基板３に形成さ
れたプラス接続端子２０ａ、マイナス接続端子２０ｂ、
温度検出接続端子２０ｃからなる接続端子２０それぞれ
の孔に対応するリード板２２がそれぞれ入るので、リー
ド板２２と接続端子２０とをハンダ付けして両者が接続
され、回路基板３が外部入出力端子２５に接続された状
態が得られる。この接続構成により外部入出力端子２５
から回路基板３を通じて二次電池１に対する充放電を行
うことができる。

【００２０】図４に示すように、回路基板３が配設され
た下ケース２ｂ上に３個の二次電池１を位置決め配置す
ると、各二次電池１それぞれの正極リード１１及び負極
リード１２は、その先端が回路基板３に形成されたハン
ダ付けランド２１上に位置するようになる。正極リード
１１及び負極リード１２それぞれには、予めその先端に
ニッケル板によって形成された接続部材１９が超音波溶
接され、この接続部材１９を基板１０上に導体パターン
により形成されたハンダ付けランド２１にハンダ付けす
ることにより、３個の二次電池１の回路基板３への接続
がなされる。このように接続部材１９を用いるのは、正
極リード１１がアルミニウムであり、ハンダ付けができ
ないため、容易なハンダ付けを可能とするものである。

【００２１】回路基板３は両面基板として形成され、裏
面に各ハンダ付けランド２１を接続して各二次電池１を
並列接続する導体パターン９が形成され、表裏の導体パ
ターン９は要所でスルーホール１３によって接続され、
電池保護装置を構成する過電流保護素子８及び保護回路
５の回路パターンが形成されている。

【００２２】各二次電池１を回路基板３に接続すること
によって、図５の回路図に示すように、各二次電池１は
それぞれ過電流保護素子８を直列接続した状態にして並
列接続され、並列接続された３個の二次電池が保護回路
５を通じて接続端子２０に接続された回路構成が得られ
る。過電流保護素子８は、各二次電池１それぞれに過大
な充放電電流が流れたときに溶断して二次電池１個々の
破損を防止するものである。また、保護回路５は、ＩＣ
部品を含む複数の電子部品を基板１０上の所定位置に集
中的に実装し、樹脂モールド２６により被覆して構成さ
れたもので、過充電、過放電等の二次電池パックとして
の異常状態を検出したとき、入出力回路を遮断して二次
電池１を異常状態から保護するものである。これら過電
流保護素子８及び保護回路５によって電池保護装置が構
成されており、この二次電池パックに接続される機器の
故障や誤動作、あるいは間違った使用などによる二次電
池の破損を防止することができる。

【００２３】このように下ケース２ｂ内に全ての構成要
素が収容された後、図１に示すように、下ケース２ｂに
上ケース２ａが超音波接合され、複数の二次電池１をパ
ックケース２内に封じた二次電池パックが完成される。
以下に上ケース２ａと下ケース２ｂとの接合構成につい
て説明する。

【００２４】上ケース２ａには、図６に示すように、下
ケース２ｂの内周壁２８と外周壁２７との間に形成され
た側周溝３４に嵌入する側周リブ３３と、下ケース２ｂ
に形成された電池位置決めリブ６ｂ、６ｂの間の電池保
持溝３５に嵌入する電池保持リブ３６と、下ケース２ｂ
に形成された電池位置決めリブ６ａと基板位置決めリブ
７ａとの間に嵌入するリード辺保持リブ３７と、回路基
板３の厚さ方向の位置を規制する基板押さえリブ３８と
が形成されている。また、位置決めリブ３９が３ヵ所の
隅に形成され、下ケース２ｂに形成された位置決め部４
０に嵌合できるように構成されている。

【００２５】前記位置決めリブ３９を下ケース２ｂの位
置決め部４０に挿入して上ケース２ａを下ケース２ｂに
位置決めし、上ケース２ａを下ケース２ｂ側に加圧する
と、図７に示すように側周リブ３３は側周溝３４に、図
８に示すように電池保持リブ３６は電池保持溝３５に、
リード辺保持リブ３７は電池位置決めリブ６ａと基板位
置決めリブ７ａとの間に嵌入し、それぞれリブ先端に形
成されたＶ字リブ４２は溝の底に形成されたＶ字溝４３
に嵌まり合う。この状態で上ケース２ａと下ケース２ｂ
とを超音波溶接装置のホーンと受け治具とにより挟圧
し、ホーンから超音波加振すると、上ケース２ａと下ケ
ース２ｂとはＶ字リブ４２とＶ字溝４３との間で溶着さ
れる。このように上ケース２ａと下ケース２ｂとを凹部
に凸部が嵌まり合う構造に嵌合させることによって確実
な位置決めがなされると同時にパックケース２の剛性を
高めることができる。また、凹部の底で凸部の先端を超
音波接合することによって、接合部が外部に露出せず、
これが周辺部だけでなく複数の二次電池１を囲む位置で
もなされるので、パックケース２の捻じりや曲げに対す
る強度を向上させることができる。また、落下等の衝撃
により上下各ケース２ａ、２ｂの接合部に応力が加わっ
たときに、凹部が優先して変形し、この変形を凹部にて
保持するため、二次電池１に加わる影響が低減される。
また、溶着時に溶融した樹脂が凹部の底で固着するた
め、溶融した樹脂が接合面から垂れ、二次電池１に付着
することがない。

【００２６】図９は、二次電池１のパックケース２内へ
の収容状態を示すもので、（ａ）は二次電池１の短手方
向、（ｂ）は二次電池１の長手方向の断面図である。図
示するように、下ケース２ｂの二次電池１の平板面と接
する部位は薄肉成形された弾性変形面４４に形成されて
いる。図１０は、下ケース２ｂの外面側の平面図で、前
記弾性変形面４４の形成状態を示している。弾性変形面
４４は、その周囲から段差Ｈだけ低い位置に薄肉成形さ
れ、二次電池１が膨張によりその厚さが変化した場合に
平面状態を保って弾性変形する。この弾性変形面４４に
は薄肉成形されているので、刃物等による突き刺しによ
り二次電池１が損傷を受けることを防止するため、ステ
ンレス薄板４５が貼着されている。このステンレス薄板
４５はその角部には突出部４５ａが形成されて貼着時の
位置決めを容易にし、４辺には弾性変形面４４を被覆し
ない部分を設けて、弾性変形面４４の弾性変形する部分
の変形を阻害しないようにしている。尚、外部入出力端
子２５が設けられた位置に配設される二次電池１に対し
ては、薄肉成形された弾性変形溝４６を設け、同様に二
次電池１の厚さ変化に対応できるようにしている。

【００２７】充放電の繰り返しや経年変化により極板が
膨張したとき、この二次電池１のように外装ケース４が
ラミネートシートのような軟質のもので形成されている
場合に、二次電池１の厚さが平均的に増加し、弾性変形
面４４を押し上げる。弾性変形面４４はその周辺部で変
形するので、弾性変形面４４の中央部は平面状態を保っ
て段差Ｈの中で浮き上がる。従って、段差Ｈを二次電池
１の厚さ変化量に対応して設定することにより、二次電
池１の厚さ変化によって電池パックの厚さに変化を来す
ことがなく、電池パックを装着する機器に影響を与える
ことがない。

【００２８】また、図９（ａ）に示すように、上ケース
２ａの内面に二次電池１の長手方向に膨出部４７が形成
され、二次電池１をパックケース２内に収容したとき、
二次電池１を弾性変形面４４との間で挟み込む。弾性変
形面４４はその弾性により二次電池１に圧縮方向の力を
加えるので、二次電池１には常時緊迫力が加わって極板
の膨張が抑制される。また、ラミネートシートのような
軟質材料によって外装ケース４を形成した二次電池１
は、積層された極板群を拘束する力が弱く、衝撃や振動
が加わった場合に積層された極板に位置ずれが生じやす
くなるが、側面が４辺で囲まれ、厚さ方向には緊迫力が
加えられていることにより、極板の移動が規制される。

【００２９】以上説明した実施形態の構成は、３個の二
次電池１をパックケース２内に収容した場合であるが、
３個以下、３個以上の場合にも同様に構成することがで
きる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、複数
の二次電池はそれぞれ個別に壁に囲まれた中に収容され
るので、ラミネートシートを外装ケースとして損傷を受
けやすい二次電池も確実に位置保持され、弾性変形面に
よって極板の膨張に対処することができる。また、上ケ
ースと下ケースとの間は側周壁だけでなく二次電池を囲
む壁でも接合されるので、薄型に形成された電池パック
の捻り強度や折り曲げ強度を充分に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る二次電池パックの（ａ）は外観
図、（ｂ）はパックケースを開いた状態の斜視図であ
る。

【図２】二次電池の構成を示す（ａ）は外装ケースのシ
ール状態を示す平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は完成
状態の平面図である。

【図３】下ケースの構成を示す平面図である。

【図４】下ケース上に回路基板と二次電池とを収容した
状態を示す平面図である。

【図５】二次電池パックの電気的接続を示す回路図であ
る。

【図６】上ケースの内面側の構成を示す平面図である。

【図７】上ケースと下ケースとの周辺部における嵌合状
態を示す断面図である。

【図８】上ケースと下ケースとの電池間における嵌合状
態を示す断面図である。

【図９】パックケース内への二次電池の収容状態を示す
（ａ）は二次電池短手方向、（ｂ）は二次電池長手方向
の断面図である。

【図１０】下ケースの外面側の構成を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１二次電池２パックケース２ａ上ケース２ｂ下ケース４外装ケース６電池位置決めリブ（位置規制壁）２７外周壁（側周壁）２８内周壁（側周壁）３３側周リブ（側周壁）３４側周溝（凹部）３５電池保持溝（凹部）３６電池保持リブ（位置規制壁）

フロントページの続き (72)発明者藤原潤司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者青木滋夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA01 AA05 BB04 CC02 CC06 5H040 AA07 AS12 AT04 AY04 CC05 CC13 CC27 JJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラミネートシートによって形成された外
装ケース中に発電要素を収容して扁平直方体状に形成さ
れた二次電池をパックケース内に複数個収容して構成さ
れた電池パックであって、前記パックケースはそれぞれ半殻体に形成された上ケー
スと下ケースとからなり、上ケース及び下ケースに複数
の二次電池それぞれの側面を囲んで二次電池の収容位置
を規制する位置規制壁が形成され、複数の二次電池を収
容した下ケースに前記位置規制壁及び側周壁の間で上ケ
ースを接合して両ケースを一体化するように構成されて
なることを特徴とする電池パック。
【請求項２】ラミネートシートによって形成された外
装ケース中に発電要素を収容して扁平直方体状に形成さ
れた二次電池をパックケース内に複数個収容して構成さ
れた電池パックであって、前記パックケースはそれぞれ半殻体に形成された上ケー
スと下ケースとからなり、上ケース及び下ケースに複数
の二次電池それぞれの側面を囲んで二次電池の収容位置
を規制する位置規制壁が形成され、上ケース及び／又は
下ケースに複数の二次電池それぞれの平板面に接する面
が二次電池の厚さ変化に対応して弾性変形する弾性変形
面に形成され、複数の二次電池を収容した下ケースに前
記位置規制壁及び側周壁の間で上ケースを接合して両ケ
ースを一体化するように構成されてなることを特徴とす
る電池パック。
【請求項３】上ケースと下ケースとの間で対向する突
出壁及び側周壁は、対向する一方側に凹部、他方側に凹
部に嵌入する凸部が形成されてなる請求項１記載の電池
パック。
【請求項４】凹部の底面に断面形状がＶ字状のＶ字溝
が形成され、凸部の先端に前記Ｖ字溝に嵌合する断面形
状がＶ字状のＶ字リブが形成され、Ｖ字溝とＶ字リブと
の間で超音波接合されるように構成されてなる請求項１
又は２記載の電池パック。
【請求項５】弾性変形面の外表面に金属薄板が貼着さ
れてなる請求項１記載の電池パック。
【請求項６】上ケースと下ケースとの間の電池収容空
間の高さが、二次電池の厚さより小さく形成されてなる
請求項１記載の電池パック。