JP2003346757A - 電池パック - Google Patents

電池パック

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JP2003346757A
JP2003346757A JP2002156416A JP2002156416A JP2003346757A JP 2003346757 A JP2003346757 A JP 2003346757A JP 2002156416 A JP2002156416 A JP 2002156416A JP 2002156416 A JP2002156416 A JP 2002156416A JP 2003346757 A JP2003346757 A JP 2003346757A
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JP
Japan
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battery pack
circuit board
battery
thickness
substrates
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JP2002156416A
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English (en)
Inventor
Masayuki Yoshimura
吉村  公志
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Sanyo GS Soft Energy Co Ltd
Original Assignee
Sanyo GS Soft Energy Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

(57)【要約】 新規な構造の回路基板を用いることにより、従来の電池
パックよりも薄い電池パックを提供する。 【解決手段】電池と回路基板とを筐体に収納した電池パ
ックにおいて、回路基板は2枚の基板の間に保護素子を
挟み一体化し、一方の基板に入出力端子を備えたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型電池と回路基
板とを筐体に収納した薄型電池パックに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器の小型・軽量化と携帯機
器化に伴い、携帯機器用電源としての電池パックの需要
が急増している。
【0003】電池パックに使用される電池としては、一
般に充放電が可能な鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電
池やニッケル−水素電池などの水溶液系電解液を用いた
二次電池や非水電解質二次電池が多用されている。これ
らの電池の中では、最近では、エネルギー密度の高い、
いわゆるリチウムポリマー電池やリチウムイオン電池等
の非水電解質二次電池の比率が高まっている。
【0004】また、これらの非水電解質二次電池は薄型
化が可能で、厚みが薄い電池パックに適している。リチ
ウムイオン電池は高エネルギー密度であり、しかも薄型
化も可能である。また、電池ケースに金属ラミネート樹
脂フィルムを使用し、リチウムイオン導電性ポリマー電
解質を使用したリチウムポリマー電池は、形状、寸法に
ついての自由度が高いために、より薄型化が可能であ
り、リチウムイオン電池では対応できないような、薄型
電池パックに使用することができるという利点を有す
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実際の電池
パックにおいては、電池をいくら薄型とした場合でも、
電池以外の構成部品によって、薄型電池パックが得られ
ないことがある。すなわち、通常の電池パックは、保護
素子や入出力端子等を備えた回路基板と電池とを筐体に
収納しているが、例えば、非常に薄いリチウムポリマー
電池を使用した場合でも、電池パックとしては保護素子
や入出力端子等を備えた回路基板を収納するスペースが
必要であり、そのため極めて薄い電池パックを作ること
は困難であった。
【0006】保護素子としてPTC素子を使用した従来
の電池パックの一例の断面構造を図2に示し、図3は図
2の回路基板部分の拡大断面図である。図2および図3
において、1は回路基板、2は入出力端子、3はPTC
素子、4はPTC素子の素子部、5はPTC素子のリー
ド部、6は電池、7は上筐体、8は下筐体、9は筐体の
接合部、10は上筐体に設けられた入出力端子用開口部
である。
【0007】この電池パックにおいては、PTC素子3
は素子部4とリード部5とからなり、PTC素子3は、
回路基板1と電池6との間に配置され、リード部5を介
して回路基板1および電池6に接続されている。回路基
板1に設けられた入出力端子2は、回路基板1に埋め込
まれており、上筐体7に設けられた入出力端子用開口部
10と向き合っており、外部との電気的接続が可能とな
っている。また、上筐体7と下筐体8とは、回路基板1
と電池6とを収納した後、接合部9で接合され、一体化
されている。
【0008】図2および図3に示した従来の電池パック
において、電池パックの厚さをできるだけ薄くしようと
する場合、回路基板1の厚さは、本体機器の端子押し圧
に耐える必要があるため、0.5mm以上必要である。
また、PTC素子の素子部4は約0.4mm、PTC素
子のリード部(2枚必要)の1枚の厚さは0.125m
mであつた。
【0009】そして、回路基板1と、PTC素子3のリ
ード部/素子部/リード部が図3に示したように厚み方
向で積み重なっているため、少なくとも1.15mm以
上の厚みが必要であった。言い換えると厚み内寸が1.
15mm未満の電池パックは製作できなかった。さら
に、筐体厚みを0.3mmとすると、電池パックの外寸
厚みとしては、少なくとも1.75mmが必要であっ
た。そのため、1.75mmよりも薄い電池パックを作
ることは困難であった。
【0010】このような状況の中で、さらに電池パック
の薄型化が求められていた。そこで本発明の目的は、新
規な構造の回路基板を用いることにより、従来の電池パ
ックよりも薄い電池パックを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、電池と回路基板とを筐体に収納した
電池パックにおいて、前記回路基板は2枚の基板の間に
保護素子を挟み一体化し、一方の基板に入出力端子を備
えたことを特徴とする。
【0012】本発明によれば、従来不可能であった、き
わめて薄型の電池パックを提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図1は、本発明の電池パックに使用する、
2枚の基板の間に保護素子としてのPTC素子を挟み一
体化し、一方の基板に入出力端子を備えた回路基板の断
面構造を示す図である。図1において、記号1〜3は図
2と同じものを示し、11はPTC素子3を挟む2枚の
基板である。
【0014】図1に示した回路基板では、PTC素子3
は2枚の基板11の間に挟まれ、PTC素子のリード部
は2枚の基板11の中に設けられているため、リード部
の厚みは不要となる。また、入出力端子2は、一方の基
板に埋め込まれて備えられている。なお、2枚の基板と
PTC素子との一体化は、適当な接着剤を用いて接着す
るなどの方法で、容易に可能である。
【0015】図1に示した回路基板では、例えば、PT
C素子3の厚みは0.4mm、基板11の厚さは1枚当
たり0.25mmとすることができ、回路基板1の厚さ
は0.9mmとなる。その結果、厚み内寸が0.9mm
の薄型電池パックを製作することができる。筐体厚みを
0.3mmとした場合、電池パックの外寸厚みは1.5
mmが可能である。
【0016】本発明になる電池パックの断面構造を図4
に示す。図4における記号はすべて図2と同じものを示
す。この電池パックでは、回路基板1は、図1に示した
ようI、PTC素子が2枚の基板の間に挟まれ、PTC
素子のリード部は2枚の基板の中に設けられているた
め、リード部の厚みは不要である。また、回路基板1に
設けられた入出力端子2は、回路基板1に埋め込まれて
おり、上筐体7に設けられた入出力端子の取り出し口1
0と向き合っており、外部との電気的接続が可能となっ
ている。また、上筐体7と下筐体8とは、回路基板1と
電池6とを収納した後、接合部9で接合され、一体化さ
れている。
【0017】なお、本発明の電池パックに使用する保護
素子としては、上述のPTC素子以外に、サーマルプロ
テクタやPTC付サーマルプロテクタ等を使用すること
ができる。
【0018】
【実施例】以下で、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが
可能である。
【0019】本発明の電池パックには、電池ケースに金
属ラミネート樹脂フィルムを使用したリチウムポリマー
電池を使用した。図5はここで使用したリチウムポリマ
ー電池の外観を示したもので、図5において、12は発
電要素、13は金属ラミネート樹脂フィルム、14は金
属ラミネート樹脂フィルムの溶着部、15は正極端子、
16は負極端子である。
【0020】正極活物質にはリチウムコバルト複合酸化
物(LiCoO)を用いた。正極合剤は、活物質であ
るLiCoO(91wt%)と、導電材のアセチレン
ブラック(3wt%)と、結着剤であるポリフッ化ビニ
リデン(6wt%)とを混合したものに、N−メチル−
2−ピロリドンを加えて分散させ、ペースト状に調製
し、このペーストを厚さ20μmのアルミニウム集電体
の両面にドクターブレードで均一に塗布し、乾燥させた
後、ロールプレスで圧縮成型して、正極板を作製した。
正極リードの寸法は幅3mm、厚さ100μm、電池ケ
ースの外部に出ている部分の長さを10mmとした。正
極板の寸法は厚さ180μm、幅49mmとした。
【0021】負極活物質にはホスト物質としてのグラフ
ァイトを用いた。負極合剤は、活物質であるグラファイ
ト(92wt%)と、結着剤であるポリフッ化ビニリデ
ン(8wt%)とを混合したものに、N−メチル−2−
ピロリドンを加えて分散させ、ペースト状に調製し、こ
のペーストを厚さ14μmの銅集電体の両面にドクター
ブレードで均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレス
で圧縮成型して、負極板を作製した。負極リードの寸法
は幅3mm、厚さ100μm、電池ケースの外部に出て
いる部分の長さを10mmとした。負極板の寸法は厚さ
170μm、幅51mmとした。
【0022】ポリマー電解質としては、つぎのようにし
て作製したゲル状ポリマー電解質を使用した。エチレン
カーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DE
C)を体積比率1:1で混合し、1mol/lのLiP
を加えて電解液とした。この電解液と、分子量約1
00,000のポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを
重量比率7:1で混合したものを、正極および負極の両
面の全面に塗布し、100℃で30分間加熱した後、−
20℃で15時間冷却したところゲル状となり、そのゲ
ルの厚さは15μmであった。このゲル状ポリマー電解
質が正極および負極活物質塗布層の空孔中にも充填され
るように、電解液とPANとの混合物の活物質上への塗
布は真空減圧下でおこなった。
【0023】両面の全面にゲル状ポリマー電解質を塗布
した正極板と負極板とを、重ね合わせて、ポリエチレン
製の巻芯を中心にして、その周囲に長円渦巻状に巻い
て、巻回型発電要素とし、この巻回型発電要素を金属ラ
ミネート樹脂フィルムケースに収納した。得られた電池
の正極端子および負極端子を除く部分の大きさは40m
m×60mm、厚さは0.9mmであった。
【0024】なお、電池ケースに用いた金属ラミネート
樹脂フィルムは、最外層が表面保護用の厚さ12μmの
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、中間
層がバリア層としての厚さ9のアルミニウム箔、最内層
が熱溶着層としての厚さ100の酸変性ポリエチレン
(PE)層である、3層構造のものを用いた。
【0025】本実施例の電池パックでは、図1に示した
のと同じ構造の、2枚の基板11の間にPTC素子3を
挟み、一方の基板11に入出力端子2を備えた回路基板
1を使用した。基板11としては、ガラス繊維強化エポ
キシ樹脂製基板を用いた。この回路基板1では、PTC
素子3は2枚の基板11の間に挟まれ、PTC素子のリ
ード部は2枚の基板の中に設けられているため、リード
部の厚みは不要となり、また、入出力端子2は一方の基
板に埋め込まれている。
【0026】ここで使用した回路基板1では、PTC素
子3の厚さを0.4mm、基板11の厚さを1枚当たり
0.25mmとし、回路基板1の厚さは0.9mmとし
た。
【0027】電池パックには、厚み0.3mmのポリカ
ーボネート製筐体を用い、この筐体の中に上記リチウム
ポリマー電池と回路基板とを収納し、外寸厚み1.5m
m、厚み内寸0.9mmの薄型電池パックを作製した。
【0028】このように、本発明の電池パックは、従来
の外寸厚み1.75mmを1.5mmまで減少させるこ
とが可能となった。すなわち、本発明のように、PTC
素子を2枚の基板の間に挟み、一体化することによっ
て、従来のPTC素子では必要であった他の部品との接
続用リードが不要となり、回路基板の厚みを0.9mm
まで低減させることが可能となる。また、本発明によれ
ば、電池パックの構成部品点数を削減できるために、組
立工数の削減が可能である。
【0029】なお、上記実施例では、リチウムポリマー
電池を使用したが、使用目的に適した薄型電池であれ
ば、電池の種類としては、特に限定されるものではな
く、水溶液系電池や非水系電池など、種々の電池を使用
することができる。
【0030】また、電池パックの筐体の材料も、ポリカ
ーボネートに限定されるものではなく、種々の材料を使
用することができる。
【0031】
【発明の効果】上術のように、本発明の電池パックは、
電池と回路基板とを筐体に収納した電池パックにおい
て、前記回路基板は2枚の基板の間に保護素子を挟み一
体化し、一方の基板に入出力端子を備えることにより、
従来不可能であった、きわめて薄型の電池パックを、よ
り短い工数で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路基板の断面構造を示す図。
【図2】従来の電池パックの断面構造の一例を示す図。
【図3】図2で示した電池パックの、回路基板部分の拡
大断面図。本発明に関わる電池パックの断面構造の一例
を示した図。
【図4】本発明の電池パックの断面構造を示す図。
【図5】リチウムポリマー電池の外観を示す図。
【符号の説明】
1 回路基板 2 入出力端子 3 PTC素子 4 PTC素子の素子部 5 PTC素子のリード部 6 電池 7 上筐体 8 下筐体 9 筐体の接合部 10 上筐体に設けられた入出力端子用開口部 11 基板 12 発電要素 13 金属ラミネート樹脂フィルム 14 金属ラミネート樹脂フィルムの溶着部 15 正極端子 16 負極端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池と回路基板とを筐体に収納した電池
    パックにおいて、前記回路基板は2枚の基板の間に保護
    素子を挟み一体化し、一方の基板に入出力端子を備えた
    ことを特徴とする電池パック。
JP2002156416A 2002-05-29 2002-05-29 電池パック Pending JP2003346757A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236966A (ja) * 2005-01-28 2006-09-07 Sanyo Electric Co Ltd パック電池
JP2011210716A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Samsung Sdi Co Ltd 二次電池パック及び二次電池パック用保護回路モジュール
JP2012114062A (ja) * 2010-11-19 2012-06-14 Samsung Sdi Co Ltd 保護回路モジュール

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