JP2004311402A - パウチ型二次電池ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 、パウチ型単位二次電池を少なくとも２つ以上を並列または直列に連結する時に安全回路基板を共有させてその体積を小さくするパウチ型二次電池ユニットを提供する。
【解決手段】 第１ケース２４の内部に設置されて第１正極端子２６と第１負極端子２８とを有する第１電池部２５を含む第１単位二次電池２０と、第２ケース３４の内部に設置されて第２正極端子３６と第２負極端子３８とを有する第２電池部３５を含む第２単位二次電池３０と、第１、２単位二次電池２０、３０間の一部空間に位置して第１、２正極端子２６、３６と第１、２負極端子２８、３８とを連結する安全回路基板４０と、を含んでなるパウチ型二次電池ユニット。これにより、単位二次電池２０、３０間の不要な空間に安全回路基板４０を設置することによってその体積を小さくすることができ、特に電池保護回路が装着された安全回路基板４０を少なくとも二つの単位二次電池２０、３０に共通に使用できて部品数を減らすことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は二次電池に係り、より詳細にはパウチ外装材を有する二次電池を相互連結してパックをなすパウチ型二次電池ユニットに関する。

通常、二次電池は再充電が可能であり、かつ小型及び大容量化が可能なものであって、代表的なものとして、ニッケル水素電池とリチウム二次電池とが使われている。

二次電池は電池部を収容しているケースの外観によって円筒形アルミニウム缶を使用する円筒形電池、角形のアルミニウム缶を使用する角形電池及び薄板のパウチケースに収納されるパウチ型電池に区分できる。

このうちパウチ型二次電池は、所定電流を生成する電池部と、前記電池部を包んで密封するパウチケースとを具備してなる。前記電池部はその一側から延びた電極タブに外部との電気的通路の役割をするリードが連結され、前記リードはパウチケースの外部に一部突設される。

前記パウチケースは電池部が載置されるように内部空間が設けられたケース本体と、前記ケース本体の一端から一体に延びて形成されたカバーとよりなっている。前記ケース本体のきわにはフランジが形成されてカバーと接合されてケース本体を密封できるようになっている。

上記の構成を有するパウチ型二次電池のパウチケースは金属材と樹脂材とが混合された薄板よりなる。このパウチケースはアルミニウムのような金属箔板の内側面にポリマー樹脂の変性ポリプロピレン、例えば、ＣＰＰ（Ｃａｓｔｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）が熱接着層をなし、外側面にナイロンやポリエチレンテレフタレートのような樹脂材を前記熱接着層を介在して圧着した複合材よりなっている。これ以外にも前記パウチケースには特許文献１及び特許文献２に記載したような構造のケースなどいろいろな形態がある。

一般的に、上記のように構成されたパウチ型二次電池は容量が大きくないためにノート型パソコンのように消費電力が相対的に大きい電子製品に利用する場合、これらを並列または直列に連結して使用する。

一方、パウチ型二次電池は充放電時に過充電または電極間のショートによって発生するガスにより電池が爆発することを防止するための安全手段を具備する。このような安全手段はＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を有する安全回路基板と、ケースの一側に内部の圧力に対して構造的に弱い安全弁とを有する。このような安全回路基板は、それぞれの電池に対して設けられ、または、上記のように二次電池が並列または直列に連結される場合に各二次電池の端子と連結される一つの安全回路基板になりうる。

この場合、安全回路基板と各二次電池の電極端子とを連結するためのリ―ド線が必要になって、この安全回路基板を設置することに多くの制約を受ける。携帯用電子機器に使われる二次電池の場合に安全回路基板の設置領域により二次電池の体積が大きくなり、したがって、複数の電池が安全回路基板を経由して相互直列または並列に連結された二次電池ユニットを小型化し難い。

上記のように複数の単位二次電池が並列または直列に連結されてなる電池の一例が特許文献３に開示されている。開示された電池は、一つの単位電池内に分離膜により各々分離される多数の正極と負極とを交互に積層し、前記多数の正極と多数の負極とを各々連結する正極連結手段と負極連結手段とを含んでなり、一つの単位電池内に多数の電池が並列連結される。

そして特許文献４には集電体と電極端子とが一体に形成された構成が開示されており、この集電体と電極端子とを利用して製造された電極を並列に連結してエネルギー密度が向上した二次電池が開示されている。

上記のように構成された従来の二次電池は別途の安全回路基板を電池の側面または前面に設置せねばならないために、その小型化が容易でない。
米国特許第６，０４２，９６６号公報 米国特許第６，１０６，９７３号公報 大韓民国特許公開１９９９−０５４９８９号公報 大韓民国特許公開１９９９−００５８６２号公報

本発明は上記の問題点を解決するためのものであって、パウチ型単位二次電池を少なくとも２つ以上を並列または直列に連結する時に安全回路基板を共有させてその体積を小さくするパウチ型二次電池ユニットを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、パウチ型単位二次電池の相互対応する電極端子が同じ極性を有するようにして安全回路基板の設置による構造を単純化させたパウチ型二次電池ユニットを提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の一のパウチ型二次電池ユニットは、第１ケースの内部に設置されて第１正極端子と第１負極端子とを有する第１電池部を含む第１単位二次電池と、第２ケースの内部に設置されて第２正極端子と第２負極端子とを有する第２電池部を含む第２単位二次電池と、第１、２単位二次電池間の一部空間に位置して前記第１、２正極端子と第１、２負極端子とを連結する安全回路基板と、を含んでなることを特徴とする。

さらに、前記ケースは引込み部が形成された本体と、引込み部に電池部が挿入された状態で前記引込み部を密封するカバー部材と、よりなることを特徴とする。

本発明の他のパウチ型二次電池ユニットは、相互所定間隔離れる少なくとも二つの引込み部が形成された本体と、前記本体の一側から延びて前記本体と接合されて前記引込み部を密封するカバーとを含み、前記引込み部が重畳されるように折りたたまれたケースと、前記引込み部に各々設置されるものであって、正極端子と負極端子とがケースの外部に引出された電池部と、前記折りたたまれたケースの間に位置して前記各電池部の正極端子と負極端子とが電気的に接続される安全回路基板と、を含んでなることを特徴とする。

本発明によれば、パウチ型二次電池ユニットは単位二次電池間の不要な空間に安全回路基板を設置することによってその体積を小さくすることができ、特に電池保護回路が装着された安全回路基板を少なくとも二つの単位二次電池に共通に使用できて部品数を減らすことができる。

以下添付した図面を参照して本発明による望ましい実施例を詳細に説明すれば次の通りである。

（第１、２実施例）
図１及び図２は、本発明による二つのパウチ型二次電池が連結されてなるパウチ型二次電池ユニット１０を示す。図３は本発明の一実施例による電池部を一部切開して示す斜視図、図４は本発明の他の実施例による電池部を示す斜視図、図５は本発明によるパウチ型二次電池ユニットの第２実施例を示す斜視図である。

図面を参照すれば、パウチ型二次電池ユニット１０は、パウチ型第１、２単位二次電池２０、３０と、前記第１、２単位二次電池２０、３０の間に位置して前記第１、２単位二次電池の各第１、２正極端子２６、３６と第１、２負極端子２８、３８と電気的に連結される安全回路基板４０とを含んでなる。

前記第１、２単位二次電池２０、３０は各々所定深さに引込まれる第１、２引込み部２１、３１が形成された第１、２本体２２、３２と、前記第１、２本体２２、２３とが結合されて前記第１、２引込み部２１、３１を密閉する第１、２カバー２３、３３とを有する第１、２ケース２４、３４を具備する。ここで、前記第１、２ケース２４、３４をなす材質は、金属箔板、すなわち、アルミニウム箔板に樹脂材の複合材がコーティングされることによってなされてフレキシブルな構造を有するが、これに限定されない。

そして、前記第１、２引込み部２１、３１に装着される第１、２電池部２５、３５は、図３に示したように各々集電体に正極活物質がコーティングされてなり、正極端子２６、３６が形成された正極板２７、３７と、集電体に負極活物質がコーティングされて負極端子２８、３８が形成された負極板２９、３９と、これら間に介在されるセパレータ２１０、３１０とを含む。前記第１、２電池部２５、３５は図４に示したようにストリップ状の正極板と負極板とが螺旋状にまかれてなる。

二次電池のうちリチウム二次電池において、通常前記正極集電体にはアルミ二ウム箔板を使用し、負極集電体には銅箔板を使用する。そして、正極活物質層にはリチウム系酸化物のような正極活物質を含む混合物が使われ、負極活物質層には炭素材のような負極活物質を含む混合物が使われる。

上記のように構成されたパウチ型二次電池ユニット１０において、第１引込み部２１に挿入された第１電池部２５の第１正極端子２６と第１負極端子２８とは、第１本体２２と第１カバー２３とが結合された一側から突出する。そして前記第２引込み部３１に挿入された第２電池部３５の第２正極端子３６と第２負極端子３８とは第２本体３２と第２カバー３３とが結合された一側から突出するが、前記第１電池部２５の第１正極端子２６及び第１負極端子２８は第２電池部２５の第２正極端子３６及び第２負極端子３８と各々対応するように位置する。すなわち、第１単位二次電池２０と第２単位二次電池３０との相互対向する極は同じ極を有するように設置される。

前記安全回路基板４０は、密着された第１、２単位二次電池２０、３０の間に位置し、第１、２正極端子２６、３６及び第１、２負極端子２８、３８と連結される。前記第１、２単位二次電池の間に設置される安全回路基板４０の装着位置は、第１正極端子及び第１負極端子が引出される第１本体のフランジ部２２ａと、第２正極端子及び第２負極端子が引出される第２本体のフランジ部３２ａとの間に位置させることが望ましい。

前記第１、２二次電池２０、３０の第１、２引込み部２１、３１は相互対向する方向に突出させて前記安全回路基板４０が介在されるフランジ部２２ａ、３２ａの間を離すことが望ましい。そして図５に示したように、第１、２単位二次電池２０、３０の第１、２引込み部２１、３１が同方向に突出することもある。この場合、第１正極端子と第２正極端子及び第１負極端子と第２負極端子は相互対向させることが望ましい。

（第３実施例）
図６及び図７には本発明によるパウチ型二次電池ユニットの他の実施例を示す。図６は本発明によるパウチ型二次電池ユニットの第３実施例を示す分離斜視図、図７本発明の第３実施例によるパウチ型二次電池の重畳方式を示す斜視図である。

図面を参照すれば、前記パウチ型二次電池ユニット５０においてケース５１の本体５２に所定間隔離れる二つの引込み部５３、５４が形成される。そして前記引込み部５３、５４には各々第１正極端子５５ａ及び第１負極端子５５ｂを有する第１電池部５５と、第２正極端子５６ａ及び第２負極端子５６ｂを有する第２電池部５６とが挿入される。

前記電池部５５、５６が挿入された前記本体５２はカバー５７と接合されて前記引込み部５３、５４を密閉する。前記カバー５７は本体５２と一体に形成される。上記のように構成された二次電池ユニット５０を、図７に示したように引込み部が形成されることによって突出した部位が相互重畳されるように折りたたんで電極引出し部位の間に空間部を形成させ、この空間部に安全回路基板４０を位置させる。この時に前記第１、２正極端子５５ａ、５６ａと第１、２負極端子５５ｂ、５６ｂとは安全回路基板４０のシグナルラインに接続される。この時に前記第１、２正極端子５５ａ、５６ａ同士及び第１、２負極端子５５ａ、５５ｂ同士は互いに対向する位置に位置させることが望ましい。ここで前記電池部の詳細な構成は前述した実施例と同じ構成であるために、その説明は略す。

（第４実施例）
図８には、本発明によるパウチ型二次電池ユニットの他の実施例を示す。図８は本発明によるパウチ型二次電池の第４実施例を示す斜視図である。

図面を参照すれば、前記ケース７０は上記のように本体７１とカバー７２とよりなり、インライン状に複数の引込み部７３が形成され、この引込み部７３に上記のように電極端子７４が引出された電池部（図示せず）が挿入された構造を有する。そしてケース７０は前記引込み部７３に密封された電池部が相互重畳されるように折りたたまれた構造を有し、単位二次電池の間に安全回路基板４０が装着される。

本発明は添付した図面に示された一実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲のみによって決まらねばならない。

本発明は、ノート型パソコンのように消費電力が相対的に大きい電子製品に適用可能である。

本発明の第１実施例によるパウチ型二次電池ユニットの分離斜視図である。 本発明によるパウチ型二次電池の側面図である。 本発明の一実施例による電池部を一部切開して示す斜視図である。 本発明の他の実施例による電池部を示す斜視図である。 本発明によるパウチ型二次電池ユニットの第２実施例を示す斜視図である。 本発明によるパウチ型二次電池ユニットの第３実施例を示す分離斜視図である。 本発明の第３実施例によるパウチ型二次電池の重畳方式を示す斜視図である。 本発明によるパウチ型二次電池の第４実施例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ パウチ型二次電池ユニット、
２０、３０ パウチ型第１、２単位二次電池、
２１、３１ 第１、２引込み部、
２２、３２ 第１、２本体、
２３、３３ 第１、２カバー、
２４、３４ 第１、２ケース、
２５、３５ 第１、２電池部、
２６、３６ 第１、２正極端子、
２７、３７ 正極板、
２８、３８ 第１、２負極端子、
２９、３９ 負極板、
２２ａ、３２ａ フランジ部、
４０ 安全回路基板。

Claims (9)

1. 第１ケースの内部に設置されて第１正極端子と第１負極端子とを有する第１電池部を含む第１単位二次電池と、
   第２ケースの内部に設置されて第２正極端子と第２負極端子とを有する第２電池部を含む第２単位二次電池と、
   第１、２単位二次電池間の一部の空間に位置して前記第１、２正極端子と第１、２負極端子とを連結する安全回路基板と、を含んでなることを特徴とするパウチ型二次電池ユニット。
2. 前記ケースは、引込み部が形成された本体と、引込み部に電池部が挿入された状態で前記引込み部を密封するカバー部材とからなることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池ユニット。
3. 前記第１、２単位二次電池の電極端子引出し部位にフランジ部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池ユニット。
4. 前記第１単位二次電池と前記第２単位二次電池との対応する位置にある端子は同じ極性を有することを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池ユニット。
5. 第１、２電池部は正極板と負極板とが螺旋状に巻かれてなることを特徴とする請求項１に記載のパウチ型二次電池ユニット。
6. 相互所定間隔離れる少なくとも二つの引込み部が形成された本体と、前記本体の一側から延びて前記本体と接合されて前記引込み部を密封するカバーとを含み、前記引込み部が重畳されるように折りたたまれたケースと、
   前記引込み部に各々設置されるものであって、正極端子と負極端子とがケースの外部に引出された電池部と、
   前記折りたたまれたケースの間に位置して前記各電池部の前記正極端子と前記負極端子とが電気的に接続される安全回路基板と、
   を含んでなることを特徴とするパウチ型二次電池ユニット。
7. 前記正極端子と前記負極端子との引出し部位にフランジ部が形成されたことを特徴とする請求項６に記載のパウチ型二次電池ユニット。
8. 相互対応する端子は同じ極性を有することを特徴とする請求項６に記載のパウチ型二次電池ユニット。
9. 前記引込み部に引込まれた前記電池部は正極板と負極板とが螺旋状に巻かれてなることを特徴とする請求項６に記載のパウチ型二次電池ユニット。

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