JP2005019242A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池パック1は、柱状の電池本体2と、この電池本体2を密閉した状態で覆うケース12とを備えている。電池本体2を覆った状態のケース12は、電池本体2の表面の縁部を保護する保護部13を有している。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池本体を保護回路等と共に収容してなる電池パックに関する。
【0002】
【従来の技術】
電池本体と保護回路等の内蔵部品とをケース内に収容してなる電池パックとしては、下記特許文献1,2に記載されたものが知られている。特許文献1には、電池本体と保護基板等の内蔵部品とが挿入された熱収縮チューブを加熱処理して電池本体の表面に熱収縮チューブを密着させることにより、電池本体と保護基板等の内蔵部品とを被覆した電池パックが開示されている。また、特許文献2には、保護回路等の内蔵部品上に緩衝性部材を配置した状態で、特許文献1に記載の電池パックと同様に熱収縮チューブを用いて被覆した電池パックが開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2003−17020号公報
【特許文献2】
特開2003−123714号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2に記載の電池パックを始めとする従来の電池パックでは、ケースの側縁部や角部から落下した際など、局所的に大きな衝撃がケースに加わると、ケースのみならず、その内部に収容されている電池本体にクラックが生じる場合があった。電池本体にクラックが生じた場合、有害な非水電解質溶液などの電解液が漏れる危険性が生じる。すなわち、上記従来の電池パックでは、外部からの衝撃に対する十分な信頼性を得ることができていなかった。
【0005】
本発明は、外部からの衝撃に対する十分な信頼性を有する電池パックを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、電池本体と、電池本体を密閉した状態で覆うケースと、を有し、電池本体の側面の縁部を保護する高分子製の保護部を備えていることを特徴とするものである。この場合、保護部は、ケースの角部や側縁部に設けられているのが好ましい。
【0007】
本発明によれば、電池本体の表面の縁部を保護する高分子製の保護部が備えられているため、例えば、電池パックが側縁部や角部から落下した場合であっても、保護部が落下の衝撃を吸収し、ケースや電池本体に加わる衝撃が軽減される。従って、外部からの衝撃が加わることによってケースや電池本体が損傷するのを十分に防ぐことができるため、外部からの衝撃に対する十分な信頼性を有する電池パックを提供することができる。
【0008】
好ましくは、ケースは、熱収縮性を有するフィルムによって形成されている。これにより、電池本体を覆った後のケースを加熱して収縮させるだけで電池本体を被覆することができるため、電池パックの作製が容易になる。
【0009】
この場合、ケースは、高分子製のチューブ状フィルムの開口部を熱シール処理することにより形成されており、保護部は、熱シール処理により開口部に形成されたシール部分であることが好ましい。これにより、電池本体をチューブ状フィルム内に挿入した後、チューブ状フィルムの開口部を加熱して熱シールするだけで、ケースに覆われた電池パックを容易に作製することができる。また、チューブ状フィルムの開口部を封止して電池本体を被覆すると同時に保護部を形成することができるため、簡単かつ少ない部品点数で保護部を備えることができる。従って、大量生産に適した電池パックを実現することができる。
【0010】
上記電池パックにおいて、保護部と電池本体との間には、弾性変形可能な緩衝部材が配されているのが好ましい。これにより、外部から電池パックに加えられた衝撃の吸収率を向上させることができるため、電池本体やケースの損傷をより発生しにくくすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【0012】
図1は、本発明の実施形態に係る電池パックを示す斜視図であり、図2は、図1に示す電池パックを底面側から見た斜視図である。電池パック1は、柱状の電池本体2と、この電池本体2に近接して配置された保護回路部3と、これら電池本体2と保護回路部3とを密閉した状態で覆うケース12とを備えている。また、電池本体2及び保護回路部3とを覆った状態のケース12は、電池パック1の縁部よりも外方に突出した保護部13を有している。なお、「柱状の電池本体」とは、断面が台形状のものや、対向する面の大きさや形状が異なるものなども含む。
【0013】
ここで、本実施形態に係る電池パック1に内蔵される電池本体2について説明する。
【0014】
図3は、図1に示す電池本体2の側面図であり、図4は、図3に示す電池本体2のIV−IV線矢視断面図である。本実施形態に係る電池本体2は、柱状の六面体構造を有する薄型のリチウムイオン二次電池となっている。電池本体2は、主として、互いに対向する板状のアノード4及び板状のカソード5と、アノード4とカソード5との間に隣接して配置される板状のセパレータ6と、非水電解質溶液と、これらを密閉した状態で収容する電池外装体(発電要素収納ケース)8とによって構成されている。なお、アノード4,カソード5、及びセパレータ6はそれぞれ多孔質の材料から構成されており、これら3つから発電要素が構成される。非水電解質溶液の大部分は、この発電要素に含浸されている。また、図3では、アノード4が手前側(図面の表面側)に位置し、カソード5が向こう側(図面の裏面側)に位置している場合を示している。更に、本実施形態におけるアノード4及びカソード5は、電池本体2の放電時の極性を基準に決定したものである。従って、充電時には、アノード4がカソードとなり、カソード5がアノードとなる。
【0015】
カソード5は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2とグラファイトとによって構成された組成物を、N−メチル−2−ピロリドンによってペースト化して、アルミニウム箔集電体に塗布することによって作製される。一方、アノード4は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)とメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)とによって構成された組成物を、N−メチル−2−ピロリドンによってペースト化して、銅箔集電体に塗布することによって作製される。
【0016】
また、セパレータ6は、絶縁性の多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられているセパレータを使用することができる。例えば、絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記高分子の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる不織布が挙げられる。
【0017】
電池外装体8は、例えば、内側に位置し発電要素に接触する高分子の層と、該高分子の層の発電要素と接触する側とは反対側に配される金属層とを少なくとも有する複合包装フィルムが用いられる。その一例としては、内側から、ポリプロピレン(PP)、アルミニウム(Al)、ポリエチレンテレフタレート(PET)の順に積層されたラミネート材料が挙げられる。
【0018】
また、電池本体2は、一端側がアノード4に電気的に接続され、他端側が電池外装体8の外部に突出して設けられるアノード用リード9と、一端側がカソード5に電気的に接続され、他端側が電池外装体8の外部に突出して設けられるカソード用リード10とを有している。アノード用リード9及びカソード用リード10における、電池外装体8との接触部には、電池外装体8の金属層との接触を防止するための絶縁体21,22がそれぞれ被覆されていてもよい。
【0019】
次に、再び図1,2を参照する。保護回路部3は、電池本体2に対する、過充電、過放電、過電流などを防止するための回路を有しており、電池本体2のアノード4及びカソード5に電気的に接続されている。
【0020】
また、ケース12は、例えば、熱収縮性を有するフィルムで形成されており、電池本体の側面に密着した状態で電池本体2及び保護回路部3を全体的に覆っている。このとき、アノード用リード9及びカソード用リード10の一部は、ケース12の外方に突出した状態となっている。熱収縮性を有するフィルムでケース12を形成することにより、電池本体2及び保護回路部3を覆った後、加熱するだけで電池本体2及び保護回路部3を被覆することができる。従って、容易に電池パック1を作製することができる。また、プラスチック製や金属製のケースに電池本体2及び保護回路部3を収容して電池パックを作製する場合に比べ、小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。
【0021】
図5は、本実施形態に係る電池パック1の斜視分解図である。図5に示すように、ケース12は、チューブ状の形状を有し、例えば、PETとポリオレフィンとのポリマーアロイからなる熱収縮性を有するフィルムによって形成されている。このようなケース12の長さLは、少なくとも電池本体2を完全に覆うことができる程度の長さとなっている。
【0022】
このようなケース12を用いて、本実施形態に係る電池パック1を作製する場合は、保護回路部3が接続された電池本体2をケース12内に挿入し、その状態でケース12を加熱する。熱収縮性を有するフィルムからなるケース12は、加熱されることにより収縮して電池本体2の側面に密着する。その後、ケース12の端部に位置する開口部を、インパルスヒートシーラー等を用いてヒートシールする。このとき、ケース12のヒートシールされた部分(シール部分)は、図1及び図2に示すように、電池パック1の縁部よりも外方に突出し、上述した保護部13となる。以上により、電池本体2及び保護回路部3をケース12で一体的に覆った電池パック1が作製される。
【0023】
上述した本実施形態に係る電池パック1は、電池パック1の縁部よりも外方に突出した保護部13を備えているため、例えば、電池パック1が地面に落下した場合、電池パック1の側縁部や角部よりも先に保護部13が地面に接地する。従って、電池本体2の側縁部や角部に加わる衝撃が低減され、電池本体2にクラックが生じる危険性を低減させることができる。このため、外部からの衝撃に対する十分な信頼性を有する電池パックを提供することができる。
【0024】
また、本実施形態に係る電池パック1では、電池本体2及び保護回路部3を被覆した際のケース12の一部分が保護部13となっている。このため、保護部13用の別の部材が不要であり、簡単かつ少ない部品点数で保護部13を備えることができる。
【0025】
図6は、本実施形態に係る電池パック1の変形例を示す斜視図である。同図に示す電池パック14には、図1及び図2に示す電池パック1の保護部13と電池本体2の側面との間の空隙に緩衝部材15が備えられたものである。緩衝部材15は、電池本体2の保護部13に対向する面を覆うように配されている。このような緩衝部材15は、弾性変形可能な材料で形成された部材であり、例えば、ポリウレタンスポンジなどが用いられる。
【0026】
このような緩衝部材15を備えた電池パック14は、側縁部や角部に外部からの衝撃が加えられた際、保護部13に加えて緩衝部材15においても衝撃が吸収される。従って、電池本体2やケース12の損傷をより高い確率で防ぐことができる。なお、緩衝部材15は、電池本体2の各角部付近に分散して備えるようにしてもよい。
【0027】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、チューブ状のケース12を用いているが、シート状のケース12を用いて電池本体等を包むようにしてもよい。
【0028】
また、本実施形態では、電池本体2がリチウムイオン二次電池となっているが、本発明に係る電池パックには、鉛系二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池を始めとする二次電池、電気二重層キャパシタを始めとする電気化学キャパシタ等を適用することも可能である。また、二次電池に限らず一次電池ももちろん適用可能である。更に、電池本体2の形状は、円柱状や截頭円(角)錐状などの形状を有するものであってもよい。
【0029】
以下、実施例を挙げて本発明の電池パックについて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0030】
【実施例1】
本実施例では、横87mm、縦115mm、厚み3.0mm、公称容量2500mAhの電池本体を作製し、この電池本体を用いて電池パックを作製した。
【0031】
電池本体のカソードは、6質量%のポリフッ化ビニリデン(PVDF)と90質量%のLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2と4質量%のグラファイトとによって構成された組成物を、N−メチル−2−ピロリドンによってペースト化して、アルミニウム箔集電体に塗布することによって作製した。
【0032】
一方、アノードは、10質量%のポリフッ化ビニリデン(PVDF)と90質量%のメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)とによって構成された組成物を、N−メチル−2−ピロリドンによってペースト化して、銅箔集電体に塗布することによって作製した。
【0033】
そして、上記のアノードとカソードとの間にポリオレフィン製のセパレータを挟んで積層し積層体を得た。セパレータの厚みは、25μmとした。また、カソード集電体には、アルミニウム製端子、アノード集電体には、ニッケル端子をそれぞれ溶接した。
【0034】
次に、ラミネート材料からなる電池外装体内に上記の積層体を挿入し、更に電池外装体内に所定量の電解液を注入した。そして、電池外装体の開口部をヒートシールして電池本体を得た。このとき、電解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比1:1で混合した溶媒に電解質のLiPF6を濃度1Mになるように溶解したものを用いた。また、電池外装体は、内側から、厚み50μmのポリプロピレン(PP)、厚み40μmのアルミニウム(Al)、厚み12μmのポリエチレンテレフタレート(PET)の順に積層して構成されたラミネート材料を用いた。
【0035】
次に、得られた電池本体に保護回路部を取り付け、保護回路部が取り付けられた状態の電池本体を、PETとポリオレフィンとのポリマーアロイからなる熱収縮性を有するチューブ(ケース)内に挿入した。本実施例では、熱収縮性を有するチューブとして、郡是高分子工業株式会社製の商品名「コパロンDPチューブ」を使用し、PETとポリオレフィンの質量比が、(PET):(ポリオレフィン)=70:30、幅(図5に示す長さL)が134mm、厚みが0.1mmのものを使用した。
【0036】
次いで、上記チューブ内に挿入された状態の電池本体及び保護回路部を、90℃の恒温槽に入れて加熱し、熱収縮性を有するチューブを熱収縮させた。そして最後に、チューブの端部に位置する開口部をインパルスシーラーを用いてヒートシールし、保護部を形成した。以上により、電池本体と保護回路部とを熱収縮性を有するチューブで一体化した電池パックが得られた。
【0037】
【実施例2】
本実施例では、熱収縮性を有するチューブの材質をポリ−4−メチルペンテンとした以外は、上記実施例1と同様の条件で電池パックを作製した。熱収縮を有するチューブとしては、郡是高分子工業株式会社製の商品名「コパロンOPチューブ」を用いた。そして、上記実施例1と同様の工程を経ることによって、電池本体と保護回路部とを熱収縮性を有するチューブで一体化した電池パックが得られた。
【0038】
【発明の効果】
本発明によれば、電池本体の表面の縁部を保護する高分子製の保護部を備えたため、外部からの衝撃に対する十分な信頼性を有する電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電池パックを示す斜視図である。
【図2】図1に示す電池パックを底面側から見た斜視図である。
【図3】図1に示す電池本体の側面図である。
【図4】図3に示す電池本体のIV−IV線矢視断面図である。
【図5】本実施形態に係る電池パックの斜視分解図である
【図6】本実施形態に係る電池パックの変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…電池パック、2…電池本体、3…保護回路部、4…アノード、5…カソード、6…セパレータ、8…電池外装体、9…アノード用リード、10…カソード用リード、12…ケース、13…保護部、14…電池パック、15…緩衝部材。
Claims (6)
- 電池本体と、
前記電池本体を密閉した状態で覆うケースと、を有し、
前記電池本体の表面の縁部を保護する高分子製の保護部を備えていることを特徴とする電池パック。 - 前記保護部は、前記ケースの角部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電池パック。
- 前記保護部は、前記ケースの側縁部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電池パック。
- 前記ケースは、熱収縮性を有するフィルムによって形成されていることを特徴とする請求項1〜3いずれか一項記載の電池パック。
- 前記ケースは、高分子製のチューブ状フィルムの開口部を熱シール処理することにより形成されており、
前記保護部は、前記熱シール処理により前記開口部に形成されたシール部分であることを特徴とする請求項1〜4いずれか一項記載の電池パック。 - 前記保護部と前記電池本体との間には、弾性変形可能な緩衝部材が配されていることを特徴とする請求項1〜5いずれか一項記載の電池パック。
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