JP2005174661A - Power supply device, and connecting method of battery and substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型化が図られた電源装置及び電池と基板との接続方法に関する。 The present invention relates to a power supply device that is downsized and a method for connecting a battery and a substrate.
近年、カメラ一体型ビデオテープレコーダ、携帯電話、携帯用コンピュータ等のポータブル電子機器が数多く登場し、その小型、軽量化が図られている。この電子機器の小型、軽量化に伴って、これらのポータブル電源として用いられる電源装置に対しても、高エネルギーを有し、小型、軽量化されることが求められている。電源装置としては、例えば高容量なリチウムイオン二次電池に制御基板を設けたものがある(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated video tape recorder, a mobile phone, and a portable computer have appeared, and their size and weight have been reduced. As electronic devices become smaller and lighter, power supply devices used as portable power sources are also required to have high energy and be reduced in size and weight. As a power supply device, for example, a high-capacity lithium ion secondary battery is provided with a control board (see, for example, Patent Document 1).
電源装置には、リチウムイオン二次電池が過充電や過電流による加熱状態となった場合や過放電となった際に、リチウムイオン二次電池に流れる電流を制御する制御素子や制御回路等が設けられている。これにより、電源装置は、安全性や信頼性が維持されている。電源装置では、制御素子として例えばリチウムイオン二次電池に流れる電流を制御するPTC素子(Positive Temperature Coefficient)をリチウムイオン二次電池と回路基板との間に設ける。PTC素子は、リチウムイオン二次電池の充放電電流やリチウムイオン二次電池からの熱により温度上昇した際に、インピーダンスが上がり、リチウムイオン二次電池に流れる電流をしぼる。このようにPTC素子は、リチウムイオン二次電池が過充電や過電流、過放電になることを阻止する役割をもっており、リチウムイオン二次電池が過剰な発熱状態とならないようにしている。 The power supply device includes a control element, a control circuit, and the like that control the current flowing in the lithium ion secondary battery when the lithium ion secondary battery is overheated or overheated or overdischarged. Is provided. Thereby, the power supply device maintains safety and reliability. In the power supply device, for example, a PTC element (Positive Temperature Coefficient) for controlling a current flowing in a lithium ion secondary battery is provided as a control element between the lithium ion secondary battery and the circuit board. When the temperature rises due to the charge / discharge current of the lithium ion secondary battery or the heat from the lithium ion secondary battery, the PTC element has an increased impedance and reduces the current flowing through the lithium ion secondary battery. As described above, the PTC element has a role of preventing the lithium ion secondary battery from being overcharged, overcurrent, or overdischarged, and prevents the lithium ion secondary battery from being excessively heated.
電源装置では、PTC素子をリチウムイオン二次電池と制御基板との間に設ける場合、PTC素子とリチウムイオン二次電池の正極又は負極から導出するリード端子との間、及びPTC素子と回路基板との間をタブで接続している。すなわち、電源装置では、電池と回路基板との間にタブを介してPTC素子が設けられ、PTC素子はリチウムイオン二次電池及び回路基板と電気的に接続されている。このような電源装置では、例えば外筐ケース等に収納されてパックを形成する際、PTC素子とリチウムイオン二次電池及び回路基板とを接続しているタブを収納するスペースが外筐ケースに必要となり、パックを大型化させてしまう。また、電源装置では、製造工程において、タブとPTC素子及びリチウムイオン二次電池のリード端子とをそれぞれスポット溶接したり、タブと制御基板とをはんだ付けするなど、各タブに対してそれぞれ接続作業を行わなければならないため、接続工程が多くなり、リチウムイオン二次電池と制御基板との接続が煩雑となってしまうおそれがある。また、電源装置では、タブで接続することによって、リチウムイオン二次電池と回路基板との間の接続箇所が多くなり、リチウムイオン二次電池と回路基板との電気的接続が不安定となる。さらに、電源装置では、タブを用いることによって、リチウムイオン二次電池と回路基板との接続が間接的となるため、リチウムイオン二次電池と回路基板との間の電気抵抗が大きくなり、電池特性が低下してしまう。したがって、このような電源装置では、リチウムイオン二次電池と回路基板との間の電気抵抗を小さくする必要がある。 In the power supply device, when the PTC element is provided between the lithium ion secondary battery and the control board, between the PTC element and the lead terminal derived from the positive electrode or the negative electrode of the lithium ion secondary battery, and between the PTC element and the circuit board, Are connected with tabs. That is, in the power supply device, the PTC element is provided between the battery and the circuit board via the tab, and the PTC element is electrically connected to the lithium ion secondary battery and the circuit board. In such a power supply device, for example, when a pack is formed by being housed in an outer case or the like, a space for housing a tab connecting the PTC element, the lithium ion secondary battery, and the circuit board is required in the outer case. This will increase the size of the pack. Also, in the power supply device, in the manufacturing process, each tab is connected to each tab, such as spot welding the PTC element and the lead terminal of the lithium ion secondary battery, or soldering the tab and the control board. Therefore, there is a risk that the connection process increases and the connection between the lithium ion secondary battery and the control board becomes complicated. Further, in the power supply device, the connection with the tab increases the number of connection points between the lithium ion secondary battery and the circuit board, and the electrical connection between the lithium ion secondary battery and the circuit board becomes unstable. Furthermore, in the power supply device, since the connection between the lithium ion secondary battery and the circuit board becomes indirect by using a tab, the electrical resistance between the lithium ion secondary battery and the circuit board increases, and the battery characteristics Will fall. Therefore, in such a power supply device, it is necessary to reduce the electrical resistance between the lithium ion secondary battery and the circuit board.
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、電池及び制御基板との接続を簡略化し、小型化且つ電池特性の向上が図られた電源装置及び電池と基板との接続方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and it is possible to simplify the connection between the battery and the control board, reduce the size, and improve the battery characteristics. An object is to provide a connection method.
上述した目的を達成する本発明に係る電源装置は、正極と負極との間にセパレータを介して積層させた電池素子を有し、正極及び負極のそれぞれからリード端子が導出された電池と、基板と、基板上に少なくとも1つ以上面実装される制御素子とを有し、電池に対して電流を制御する制御基板とを備え、正極及び負極からそれぞれ導出されているリード端子の少なくとも一方が、1つの制御素子に直接接続されている。 A power supply device according to the present invention that achieves the above-described object has a battery element having a battery element laminated via a separator between a positive electrode and a negative electrode, and a substrate in which a lead terminal is derived from each of the positive electrode and the negative electrode, and a substrate And at least one of the lead terminals led out from the positive electrode and the negative electrode, respectively, and a control board for controlling current with respect to the battery. It is directly connected to one control element.
上述した構成からなる電源装置では、基板に面実装された制御素子に電池のリード端子を直接接続することによって、電池と制御基板との間の接続が簡略化され、従来のような他の接続部材を必要とせず小型化が図られる。また、電源装置では、制御素子に電池のリード端子を直接接続することによって、電池と制御基板との間の接続箇所が少なくなるため、制御基板と電池の電気的接続が良好となり、電気抵抗が小さくなることから電池特性の低下を抑えることができる。 In the power supply device having the above-described configuration, the connection between the battery and the control board is simplified by directly connecting the battery lead terminal to the control element mounted on the surface of the board. Miniaturization is achieved without the need for members. Also, in the power supply device, by directly connecting the battery lead terminal to the control element, the number of connection points between the battery and the control board is reduced, so that the electrical connection between the control board and the battery is improved and the electric resistance is reduced. Since it becomes small, the fall of a battery characteristic can be suppressed.
また、上述した目的を達成する本発明に係る電池と基板との接続方法は、電池は正極と負極との間にセパレータを介して積層した電池素子を有し、正極及び負極のそれぞれからリード端子が導出され、正極及び負極のそれぞれから導出されたリード端子の少なくとも一方を、基板上に少なくとも1つ以上面実装された制御素子に直接接続する。 In addition, the battery and substrate connection method according to the present invention that achieves the above-described object includes a battery element in which a battery is stacked via a separator between a positive electrode and a negative electrode, and lead terminals from each of the positive electrode and the negative electrode. And at least one of the lead terminals led out from each of the positive electrode and the negative electrode is directly connected to at least one control element surface-mounted on the substrate.
上述した構成からなる電池と基板との接続方法では、電池のリード端子を基板上に面実装された制御素子に直接接続することによって、電池と基板との間の接続箇所を少なくすることができ、基板と電池との電気的接続を良好にし、電池特性の低下を抑えることができる。 In the connection method between the battery and the substrate having the above-described configuration, the connection points between the battery and the substrate can be reduced by directly connecting the battery lead terminals to the control element mounted on the surface of the substrate. The electrical connection between the substrate and the battery can be improved, and the deterioration of the battery characteristics can be suppressed.
本発明では、基板に面実装された制御素子に電池のリード端子を直接接続することによって、電池と制御基板との接続が簡略化されるため、小型化が図られている。また、本発明では、制御素子にリード端子を直接接続することによって、制御基板と電池との電気的接続が良くなり、且つ電源装置の歩留まりが向上する。 In the present invention, the connection between the battery and the control board is simplified by directly connecting the lead terminals of the battery to the control element surface-mounted on the board, so that the size is reduced. Further, in the present invention, by directly connecting the lead terminal to the control element, the electrical connection between the control board and the battery is improved, and the yield of the power supply device is improved.
以下、本発明の実施の形態においては、本発明を適用した電源装置をパック状に形成した電池パック1について図面を参照して詳細に説明する。電池パック1は、図1及び図2に示すように、電子機器等に電力を供給する電池としてリチウムイオン二次電池2と、リチウムイオン二次電池2と電気的に接続されている制御基板3と、このリチウムイオン二次電池2と制御基板3とを収納する電池ケース4とを備える。
Hereinafter, in an embodiment of the present invention, a battery pack 1 in which a power supply device to which the present invention is applied is formed in a pack shape will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the battery pack 1 includes a lithium ion
リチウムイオン二次電池2は、高容量を有し軽量であるため、携帯用の電源として用いられている。リチウムイオン二次電池2は、図3乃至図5に示すように、電池素子21と、電池素子21を収容する外装材22とから構成されている。
Since the lithium ion
電池素子21は、正極23と、負極24と、正極23の両面及び負極24の両面に形成されるゲル電解質25と、ゲル電解質25が形成された正極23とゲル電解質25が形成された負極24との間に介在させるセパレータ26とからなる。電池素子21は、正極23のゲル電解質25と負極24のゲル電解質25との間にセパレータ26を介在させた状態で捲回されており、正極23に正極リード27が接続され、負極5に負極リード28が接続され、これら正極リード27と負極リード28とが一方端面に突出した構造となっている。これにより、リチウムイオン二次電池2は、この電池素子21の一端面から突出している正極リード27と負極リード28とを外装材22の貼合せ面22aの間に挟み込んだ状態で、電池素子21を外装材22に封入させた構造となっている。
The
正極23は、正極集電体23aの両主面上にリチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な正極活物質層23bが形成されてなる。
The
正極集電体23aには、材料は限定されないが、例えば網状や箔状の導電性金属等が用いられる。具体的に、正極集電体23aとなる導電性金属としては、例えばアルミニウム等が用いられる。正極集電体23aには、一端に正極リード27が超音波溶接等の溶接方法で溶接される。
The material of the positive electrode
正極活物質層23bは、この正極集電体23aの両主面上に、正極活物質と、必要に応じて正極活物質に結着剤や導電剤等を混合して正極合剤を塗布し、乾燥させることで形成される。
The positive electrode
正極活物質としては、電池容量を比較的大きくすることができる、例えばLixMO2(式中、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Al、V、Ti等のうち、何れか1種以上の遷移金属を表し、0.5≦x≦1.10である。)を主体とするリチウム複合酸化物等が用いることができる。また、このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Mとしては、Co、Ni、Mn等を用いることが好ましく、このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、LixCoO2、LixNiO2、LixNiyCo1−yO2(式中、0<y<1である。)、LiMn2O4等を挙げることができる。また、正極活物質としては、安価で結晶構造が安定している、例えばLixMyPO4(式中、Mは、Fe、Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B、Nb、SnCa、Srのうち1種以上を表し、0.5≦x≦1.1であり、0.5≦y≦1である。)を主体とする化合物等を用いることができ、その具体例としては、LiFePO4等を挙げることができる。さらに、正極活物質としては、例えばTiS2、MoS2、NbSe2、V2O5等の金属硫化物も用いることができる。 As the positive electrode active material, the battery capacity can be made relatively large. For example, Li x MO 2 (wherein M is any one of Co, Ni, Mn, Fe, Al, V, Ti, etc.). A lithium composite oxide or the like mainly composed of the above transition metals (0.5 ≦ x ≦ 1.10) can be used. Further, as the transition metal M constituting the lithium composite oxide, it is preferable to use Co, Ni, Mn or the like. Specific examples of such lithium composite oxide include Li x CoO 2 and Li x NiO 2. , Li x Ni y Co 1-y O 2 (where 0 <y <1), LiMn 2 O 4 and the like. Further, as the positive electrode active material, it is inexpensive and has a stable crystal structure, for example, Li x M y PO 4 (wherein, M is Fe, Mn, Cr, Co, Cu, Ni, V, Mo, Ti, 1 or more of Zn, Al, Ga, Mg, B, Nb, SnCa and Sr, 0.5 ≦ x ≦ 1.1 and 0.5 ≦ y ≦ 1). A compound or the like can be used, and specific examples thereof include LiFePO 4 and the like. Further, as the cathode active material can also be used, for example TiS 2, MoS 2, NbSe 2 , V 2 O metal sulfides such as 5.
また、正極活物質としては、上述したリチウム複合酸化物等にオリビン構造を有する化合物を添加したものを用いてもよい。オリビン構造を有する化合物としては、例えば、一般式LiXFe1−yMyPO4(ただし、MはMn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B、Nbの少なくとも1種以上を表し、0.05≦x≦1.2、0≦y≦0.8である。)で表されるリチウム鉄リン酸化物を用いることができる。このようなリチウム鉄リン酸化物の具体例としては例えばLiFePO4、LiFe0.2Mn0.8PO4、LiFe0.2Cr0.8PO4、LiFe0.2Co0.8PO4、LiFe0.2Cu0.8PO4、LiFe0.2Ni0.8PO4、LiFe0.25V0.75PO4、LiFe0.25Mo0.75PO4、LiFe0.25Ti0.75PO4、LiFe0.3Zn0.7PO4、LiFe0.3Al0.7PO4、LiFe0.3Ga0.7PO4、LiFe0.25Mg0.75PO4、LiFe0.25B0.75PO4、LiFe0.25Nb0.75PO4等を挙げることができる。なお、オリビン構造を有する化合物としては、上述したリチウム鉄リン酸化物の他に、LiCoPO4、LiMnPO4、LiCuPO4等を用いてもよい。 As the positive electrode active material, a material obtained by adding a compound having an olivine structure to the above-described lithium composite oxide or the like may be used. Examples of the compound having an olivine structure, for example, the general formula Li X Fe 1-y M y PO 4 ( provided that, M is Mn, Cr, Co, Cu, Ni, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg , B, or Nb, 0.05 ≦ x ≦ 1.2, and 0 ≦ y ≦ 0.8.) Lithium iron phosphorous oxide can be used. Specific examples of such lithium iron phosphorous oxide include LiFePO 4 , LiFe 0.2 Mn 0.8 PO 4 , LiFe 0.2 Cr 0.8 PO 4 , LiFe 0.2 Co 0.8 PO 4 , LiFe 0.2 Cu 0.8 PO 4 , LiFe 0.2 Ni 0.8 PO 4 , LiFe 0.25 V 0.75 PO 4 , LiFe 0.25 Mo 0.75 PO 4 , LiFe 0.25 Ti 0 .75 PO 4 , LiFe 0.3 Zn 0.7 PO 4 , LiFe 0.3 Al 0.7 PO 4 , LiFe 0.3 Ga 0.7 PO 4 , LiFe 0.25 Mg 0.75 PO 4 , LiFe 0. 25 B 0.75 PO 4 , LiFe 0.25 Nb 0.75 PO 4 and the like. As the compound having an olivine structure, in addition to the lithium iron phosphate oxide described above may be used LiCoPO 4, LiMnPO 4, LiCuPO 4 like.
これらのオリビン構造を有する化合物は、熱的安定性が高いため、リチウム複合酸化物に添加することによって、リチウムイオン二次電池2の過充電安全性や過放電耐久性を向上させることができる。また、リチウム複合酸化物等に添加するオリビン構造を有する化合物の割合は、正極活物質層23bを形成する正極活物質全体に対して約10%程である。
Since these compounds having an olivine structure have high thermal stability, the overcharge safety and the overdischarge durability of the lithium ion
結着剤としては、一般的な非水電解質電池に用いられる正極合剤に用いられる、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンやポリテトラフルオロエチレン等である。また、正極合剤には、例えば炭素質材料等を導電材として添加したり、他にも公知の添加剤等を添加するようにしてもよい。 The binder is, for example, polyvinylidene fluoride, polyvinyl pyridine, polytetrafluoroethylene, or the like used for a positive electrode mixture used in a general non-aqueous electrolyte battery. Further, for example, a carbonaceous material or the like may be added to the positive electrode mixture as a conductive material, or other known additives may be added.
また、正極23には、例えばアルミニウム等が短冊状に形成されてなる正極リード27が電気的に接続されている。この正極リード27は、正極23の長手方向の一端(例えば内周側の端部)に設けられた正極集電体23aの露出部分、すなわち正極リード27の幅に合わせて正極活物質層23bが形成されずに正極集電体23aが露出してなる部分に抵抗溶接や超音波溶接等により接合されている。また、正極リード27は、一端が正極23の幅方向から延長して設けられている。
The
負極24は、負極集電体24aの両主面上にリチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な負極活物質層24bが形成されてなる。
The
負極集電体24aには、材料は限定されないが、例えば網状や箔状の導電性金属等が用いられる。具体的に、負極集電体24aとなる導電性金属としては、例えばニッケルや銅等が用いられる。負極集電体24aには、一端に負極リード28が超音波溶接等の溶接方法で溶接される。
The material of the negative electrode
負極活物質層は、負極活物質と、必要に応じて負極活物質に結着剤や導電剤等を混合して形成される。 The negative electrode active material layer is formed by mixing a negative electrode active material and, if necessary, a negative electrode active material with a binder or a conductive agent.
負極活物質は、例えば、充放電反応に伴いリチウム等のアルカリ金属をドープ・脱ドープする材料であれば、特に限定されるものではない。負極活物質としては、具体的にポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー、熱分解炭素類、コークス類、カーボンブラック、ガラス状炭素、有機高分子材料焼成体、炭素繊維等の炭素材料を用いることができる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等の有機高分子材料を、不活性ガス中、あるいは真空中において500℃以上の適当な温度で焼成したものをいう。コークス類には、石油コークス、ピッチコークス等がある。カーボンブラックには、アセチレンブラック等がある。このような炭素材料は、単位体積あたりのエネルギー密度が大きいという特性から、負極活物質として大変有効である。また、負極活物質として、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属やそれらを含有する合金を用いてもよい。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that can be doped / undoped with an alkali metal such as lithium in accordance with a charge / discharge reaction. Specific examples of the negative electrode active material include conductive polymers such as polyacetylene and polypyrrole, pyrolytic carbons, cokes, carbon black, glassy carbon, organic polymer material fired bodies, and carbon fibers such as carbon fibers. it can. The organic polymer compound fired body is obtained by firing an organic polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature of 500 ° C. or higher in an inert gas or vacuum. Coke includes petroleum coke and pitch coke. Carbon black includes acetylene black. Such a carbon material is very effective as a negative electrode active material because of its high energy density per unit volume. Moreover, you may use alkali metals, such as lithium and sodium, and the alloy containing them as a negative electrode active material.
また、結着剤としては、一般的な非水電解質電池の負極合剤に用いられる、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンやポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。 Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polyvinyl pyridine, and polytetrafluoroethylene, which are used for a negative electrode mixture of a general nonaqueous electrolyte battery.
また、負極24には、例えばニッケル等が短冊状に形成されてなる負極リード28が電気的に接続されている。この負極リード28は、負極24の長手方向の一端(例えば外周側の端部)に設けられた負極集電体24aの露出部分、すなわち負極リード28の幅に合わせて負極活物質層16が形成されずに負極集電体24aが露出している部分に抵抗溶接や超音波溶接等により接合されている。また、負極リード28は、一端が負極24の幅方向から正極リード27と同一方向に延長して設けられている。
The
ゲル電解質25は、高分子材料と電解液と電解質塩とを混合してゲル状化した電解質である。高分子材料は、電解液に相溶する性質を有するものを用いる。このような高分子材料としては、例えばシリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変性ポリマー、ポリエチレンオキサイド、及びこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等、若しくはフッ素系ポリマー等の高分子材料、及びこれらの混合物が各種使用される。
The
電解液としては、上述した高分子材料を分散可能とし、非プロトン性溶媒として例えばエチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)或いはブチレンカーボネート(BC)等が用いられる。 As the electrolytic solution, the above-described polymer material can be dispersed, and as the aprotic solvent, for example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), or the like is used.
電解質塩としては、電解液に相溶する性質を有するものを用いる。このような電解質塩としては、例えばLiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiB(C6H5)4、LiCF3SO3、LiCH3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiSbF6、LiClO4、LiCl、LiBr等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。特に、酸化還元電位が安定しているLiPF6やLiBF4を用いる。このような構成からなるゲル電解質25は、上述した正極23及び負極24の両主面上に、高分子材料と電解質塩とを含有する電解液を塗布した後、固化することで形成される。
As electrolyte salt, what has a property compatible with electrolyte solution is used. Examples of such electrolyte salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiSbF. 6 , LiClO 4 , LiCl, LiBr, etc., and any one or a combination of these may be used. In particular, LiPF 6 or LiBF 4 having a stable redox potential is used. The
セパレータ17は、上述した正極23と負極24とが短絡するのを防止するため、正極23と負極24とを離間させるものである。セパレータ17としては、この種の非水電解質電池の絶縁性多孔質膜として通常用いられている公知の材料、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の高分子フィルムからなる。
The separator 17 separates the
上述した電池素子21を封入する外装材22は、樹脂フィルムと金属箔とが積層されて貼り合わされたラミネートフィルムからなる。このうち、樹脂フィルムとしては、正極リード27及び負極リード28に対する接着性を示し且つ気密性に優れた材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン及びこれらの共重合体、ポリオレフィン樹脂等の有機樹脂材料が用いられている。一方、金属箔には、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄等が用いられている。
The
そして、この外装材22は、電池素子21を挟み込み電池素子21の外形に沿って外縁部分が熱融着により貼り合わせて、電池素子21を封止する。このとき、外装材22は、樹脂フィルムを内面とすると共に、熱融着により貼り合わされる貼合せ面6a,6b,6cのうち、貼合せ面6aの間から、正極リード27及び負極リード28が外部へと引き出された状態とする。
And this
貼り合わされる外装材22の間には、外装材22と正極リード27及び負極リード28との密着性をより向上させるために、正極リード27及び負極リード28と、外装材22との接触部分に熱溶着により溶融される樹脂片29を設ける。この樹脂片29としては、正極リード27及び負極リード28に対する熱溶着性を有する材料、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂及びこれらの共重合体等を用いることができる。以上のようにして、図3に示すようなリチウムイオン二次電池2が構成される。
In order to further improve the adhesion between the
上述した電池と接続される制御基板3は、図2及び図6に示すように、リチウムイオン二次電池2の短辺とほぼ同じ長さを有し、略矩形状の板体からなる基板31と、この基板31の一方の面に設けられる制御素子のPTC素子32とから構成され、リチウムイオン二次電池2に対する電流を制御する。
As shown in FIGS. 2 and 6, the
基板31には、一方の面にPTC素子32が設けられ、他方の面には外部の電源と接続される外部端子33が設けられており、これらPTC素子32や外部端子33を電気的に接続するパターン配線34やビアホール35が形成されている。基板31としては、フレキシブル基板やリジッド基板等を用いることができる。また、基板31には、後述するPTC素子32の他にリチウムイオン二次電池2を保護する保護回路が形成されている。
The
基板31に設けられるPTC素子32は、基板31の一方の面に面実装されており、ポリエチレン等の結晶性樹脂と、カーボンブラック等の導電性粒子との混合物からなる樹脂層36と、この樹脂層36を挟むように形成された電極板37a、37bとから構成されている。PTC素子32は、樹脂層36と基板31との間に形成されている電極板37aを基板31上に形成されているパターン配線34上にはんだ付け等により接続し、パターン配線34と電気的に接続されている。また、PTC素子32は、樹脂層36上に形成された電極板37bとリチウムイオン二次電池2の正極リード27又は負極リード28の一方とを接続することによって、リチウムイオン二次電池2と電気的に接続されている。
The
具体的に、PTC素子32とリチウムイオン二次電池2との電気的な接続は、電極板37bの樹脂層36と対向する面にリチウムイオン二次電池2のリード端子である正極リード27及び負極リード28の一方、例えば図6に示すように、負極リード28の端部を接続する。負極リード28とPTC素子32との接続は、接続方法は特に限定されないが、例えばスポット溶接等の溶接方法やはんだ付け等の接続方法を用いて行う。
Specifically, the electrical connection between the
なお、電極板37a、37bと、リード端子とが異種金属の場合では、PTC素子32上又はPTC素子32上のリード端子を接続する部分に、Ni等の導電性金属からなる接続層をはんだ等により形成し、この接続層上にリード端子を接続するようにしてもよい。このようにPTC素子32上に接続層を設けることによって、PTC素子32と負極リード28との接続信頼性が向上する。また、基板31上に複数のPTC素子32を形成するようにしてもよく、正極リード27、負極リード28を異なるPTC素子32に直接接続するようにしてもよい。
In the case where the
また、PTC素子32は、リチウムイオン二次電池2に過剰な電流が流れたとき、外部ショート等でリチウムイオン二次電池2から大電流が流れでるとき、又はリチウムイオン二次電池2の温度が所定の温度よりも高くなったときにリチウムイオン二次電池2から流れる電流が小さくなるように制御する。これは、リチウムイオン二次電池2に過電流が流れたり、リチウムイオン二次電池2が過剰な発熱を起こした際に、樹脂層36の導電粒子間の距離が広がり、PTC素子32の電気抵抗が上昇してリチウムイオン二次電池2に流れる電流が小さくなる。PTC素子32は、リチウムイオン二次電池2に流れる電流を小さくさせて、リチウムイオン二次電池2の温度が所定の温度まで低下すると、樹脂層36の導電粒子間の距離が縮まり、電気抵抗が小さくなり、再びリチウムイオン二次電池2に電流が流れるようにする。
In addition, the
上述したように、PTC素子32に正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、PTC素子32と正極リード27又は負極リード28との間に従来用いていた中継用のタブを必要としないため、接続部分が簡略化され電池パック1の小型化及び軽量化が図られる。
As described above, by directly connecting the
また、PTC素子32に正極リード27又は負極リード28とを直接接続することによって、リチウムイオン二次電池2とPTC素子32との間の電気抵抗が小さくなるため、電気伝導性及び熱伝導性が良好となり、PTC素子32のリチウムイオン二次電池2に対する制御が向上される。また、電池パック1を形成する際に、電池ケース4内でPTC素子32をリチウムイオン二次電池2に接触させたり、リチウムイオン二次電池2の側面の近くに配置して、リチウムイオン二次電池2からの熱を伝わりやすくする必要がなくなる。これにより、電池ケース4内の制御基板3の位置を限定することなく電池ケース4内に制御基板3を収納できるため、制御基板3に設けられている外部端子33を電池パック1の用途に合わせて電池ケース4から外部に露出させることができる。
Further, by directly connecting the
また、制御基板3では、例えばリチウムイオン二次電池2の正極23の正極活物質にリチウム複合酸化物等とオリビン構造を有する化合物とを添加したものを用いた場合、この正極23によりリチウムイオン二次電池2の過充電安全性や過放電耐久性が向上することから、リチウムイオン二次電池2を過充電や過放電から保護する保護回路等を省くことができる。これにより、電池パック1では、電気抵抗を小さくすることができるため、リチウムイオン二次電池2のパックとしての負荷特性や低温特性が向上する。
Further, in the
電池ケース4は、プラスチックケースからなり、図2に示すように、略扁平箱状の上ケース4aと、下ケース4bとを互いに突き合わすことで、内部にリチウムイオン二次電池2及び制御基板3を収納する収納空間を形成する。下ケース4aの長手方向の端部には、制御基板3が固定される凹部41が設けられており、制御基板3に設けられた外部端子33を外部に臨ませるために開口された開口孔42が略中央に設けられている。
The battery case 4 is made of a plastic case, and as shown in FIG. 2, the
上述した電池パック1では、PTC素子32にリチウムイオン二次電池2の正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、PTC素子32と正極リード27又は負極リード28との間に中継用のタブを用いる必要がないため、電池パック1全体の小型化、軽量化が図られている。
In the above-described battery pack 1, the
また、電池パック1では、PTC素子32に正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、リチウムイオン二次電池2と制御基板3との間の電気抵抗が小さくなるため、PTC素子32とリチウムイオン二次電池2の電気伝導性及び熱伝導性が良好となる。これにより、電池パック1では、PTC素子32をリチウムイオン二次電池2と接触させたり、リチウムイオン二次電池2の近くに配置することなく、PTC素子32のリチウムイオン二次電池2に対する制御が向上させることができる。したがって、電池パック1では、電池ケース4内の制御基板3の位置を限定することなく電池ケース4内に制御基板3を収納することができるため、制御基板3に設けられている外部端子33を電池パック1の用途に合わせて電池ケース4から外部に露出させることができる。
In the battery pack 1, since the
更に、電池パック1では、リチウムイオン二次電池2の正極23の正極活物質にオリビン構造を有する化合物が添加されたものを用いることによって、正極23によりリチウムイオン二次電池2の過充電安全性や過放電耐久性が向上される。これにより、電池パック1では、制御基板3に設けられている保護回路を省くことができ、電気抵抗を小さくすることができるため、リチウムイオン二次電池2のパックとして負荷特性や低温特使得が向上する。
Further, in the battery pack 1, by using a positive electrode active material of the
次に、上述した電池パック1の製造方法について説明する。先ず、正極集電体23aの両面に正極活物質層23bを形成し、正極23を作製する。具体的には、正極23は、正極活物質と結着剤とを混合した正極合剤を、正極集電体23aとなる例えばアルミニウム箔等の金属箔の正極リード27を接続する部分を除いた両面に均一に塗布し、乾燥することにより、正極集電体23aの両面に正極活物質層23bが形成されて作製される。正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、正極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。また、キャスト塗布、焼結等の手法を用いて正極活物質層23bを形成することもできる。
Next, a method for manufacturing the battery pack 1 described above will be described. First, the positive electrode
次に、負極集電体24aの両面に負極活物質層24bを形成し、負極24を作製する。具体的に、負極24は、負極活物質と結着剤とを混合した負極合剤を、負極集電体24aとなる例えば銅箔等の金属箔の負極リード28を接続する部分を除いた両面に均一に塗布し、乾燥することにより、負極集電体24a上に負極活物質層24bが形成されて作製される。負極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。また、キャスト塗布、焼結等の手法を用いて負極活物質層24bを形成することもできる。
Next, the negative electrode
ゲル電解質25は、マトリックス高分子に非水電解液を可塑剤として加えてなるゲル状電解質や、高分子に電解質塩を溶かし込んだ高分子固体電解質からなり、これらは、上述した正極23及び負極24の両主面上に、高分子化合物と電解質塩とを含有する非水電解液を塗布した後に、ゲル化することで形成される。
The
次に、正極集電体23aの一端に正極リード27を超音波溶接し、負極集電体24aの一端に負極リード28を超音波溶接する。
Next, the
次に、以上のように作製した正極23と負極24との間にセパレータ17を介在させ、正極23及び負極24のそれぞれに形成されたゲル電解質25を対向させて、正極リード27及び負極リード28が一端から導出されるように積層し、巻回して扁平状の電池素子21を作製する。
Next, the separator 17 is interposed between the
次に、リチウムイオン二次電池2と制御基板3のPTC素子32とを接続し、リチウムイオン二次電池2と制御基板3とを電気的に接続する。リチウムイオン二次電池2の正極リード27又は負極リード28のどちらか一方、例えば、図6に示すように負極リード28をPTC素子32にスポット溶接やレザー溶接、はんだ付け、超音波等の溶接方法によって、負極リード28の端部をPTC素子32上の電極板36bに直接接続する。なお、PTC素子32上にNiタブをはんだ付けして設け、このNiタブ上にPTC素子32を接続するようにしてもよい。また、正極活物質にリチウム複合酸化物とオリビン構造を有する化合物を用いた場合、基板31にリチウムイオン二次電池2を制御する保護回路を設けなくてもよい。
Next, the lithium ion
次に、リチウムイオン二次電池2及び制御基板3を、電池ケース4の上ハーフ4aと下ハーフ4bとの間に収納した後、これら上ハーフ4aと下ハーフ4bとを接合し、制御基板3に実装されている外部端子33を開口孔42から外部へ臨ませ、図1に示すような電池パック1が構成される。
Next, after the lithium ion
上述した電池パック1の製造方法では、リチウムイオン二次電池2と制御基板3とを接続する際に、PTC素子32に正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、PTC素子32と正極リード27又は負極リード28との間の接続が簡略化されるため、小型化及び軽量化が図られた電池パック1が得られる。
In the method of manufacturing the battery pack 1 described above, when the lithium ion
また、この電池パック1の製造方法では、PTC素子32に正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、リチウムイオン二次電池2と制御基板3との間の電気抵抗が小さくなりリチウムイオン二次電池2からPTC素子32への電気伝導性や熱伝導性が良好となる。これにより、電池パック1の製造方法では、PTC素子32をリチウムイオン二次電池2と接触させたり、リチウムイオン二次電池2の近くに配置することなく、PTC素子32のリチウムイオン二次電池2に対する制御が向上させることができる。したがって、電池パック1の製造方法では、電池ケース4内の制御基板3の位置を限定することなく電池ケース4内に制御基板3を収納し、制御基板3に設けられている外部端子33を電池パック1の用途に合わせて電池ケース4から外部に露出させることができる。
Further, in this method of manufacturing the battery pack 1, by directly connecting the
また、上述した電池パック1の製造方法では、正極23の正極活物質にオリビン構造を有する化合物を添加することによって、電池パック1の過充電安全性や過放電耐久性が向上するため、制御基板3にリチウムイオン二次電池2を保護する保護回路を省くことができる。これにより、この電池パック1の製造方法では、電池パック1全体の電気抵抗が小さくすることができるため、保護回路を併用していたときよりもリチウムイオン二次電池2のパックとしての負荷特性や低温特性を向上させることができる
また、上述した電池パック1では、リチウムイオン二次電池2及び制御基板3を電池ケース4に収納して作製したが、このことに限定せず、例えば図7に示すような電池パック50でもよい。なお、以下の電池パック50の説明では、上述した電池パック1と同等の部位については、説明を省略すると共に図面において同じ符号を付すものとする。
Moreover, in the manufacturing method of the battery pack 1 mentioned above, since the overcharge safety | security and overdischarge durability of the battery pack 1 improve by adding the compound which has olivine structure to the positive electrode active material of the
電池パック50は、図7及び図8に示すように、リチウムイオン二次電池51と、このリチウムイオン二次電池51及び制御基板3を囲む略矩形状のフレーム52と、フレーム52内で制御基板3を固定する固定部材53と、フレーム52からリチウムイオン二次電池51が露出する領域を覆う外装材54とから構成される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
リチウムイオン二次電池51は、リチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な電池素子21と、この電池素子21を覆う第1の包装体61と、電池パック50の外装材を兼ねた第2の包装体62とを有している。
The lithium ion
電池素子21を収納する第1の包装体61は、図9に示すように、略矩形状からなり、電池素子21が収納される収納凹部63が予め形成されている。そして、収納凹部63の周囲には、後述する第2の包装体62と接合される接合片64が設けられている。また、第1の包装体61には、両短辺の接合片64の両端に、切欠部65が形成されている。
As shown in FIG. 9, the
この第1の包装体61は、内側から順にポリプロピレン(PP)層、アルミニウム(Al)層、ナイロン層(Ny)がこの順に積層された積層構造を有する。ここで、アルミニウム層は、内部への水分の浸入を防止する。ポリプロピレン層は、固体電解質16の変質を防ぐとともに、第1の包装体61を第2の包装体62と接合する際や、フレーム52に接合する際の接合面となる。すなわち、第2の包装体62との接合やフレーム52との接合の際には、このポリプロピレン層を第2の包装体62のポリプロピレン層やフレーム52に対向させて約170℃で熱融着することにより接合を行う。ナイロン層は、第1の包装体61に一定の強度を与える。なお、第1の包装体61の構成は、これに限定されるものではなく、各種材料及び積層構造を有するラミネートフィルム等を用いることができる。第1の包装体61の構成材料としては、例えば、アルミニウム、ポリエチレンテレフタレート(PET)、無軸延伸ポリプロピレン(CPP)、酸変性ポリプロピレン、アイオノマー、ON等が挙げられる。また、その接合方法も熱溶着に限定されるものではない。
The
第2の包装体62は、図9に示すように、略矩形状に形成され、第1の包装体61の収納凹部63に収納された電池素子21の外部に露出している面を覆う被覆部67と、第1の包装体61の接合片64と接合される接合部68とを有する。
As shown in FIG. 9, the
被覆部67は、電池素子21の外部に露出している面とほぼ同面積を有する。接合部68は、第1の包装体61の接合片64よりも、長辺方向及び短辺方向に大きく形成されている。この接合部68の第1の包装体61の接合片64よりも大きく形成された部分が、フレーム52の側壁部52cと接合される際の糊代部68aとなる。この糊代部68aは、ポリプロピレン層が第1の包装体61側に露出している。また、第2の包装体62には、第1の包装体61と同様に一方の短辺の両端に切欠部69が設けられている。
The covering
このような構成の第2の包装体62は、第1の包装体61と接合されることによって、電池素子21の露出している面を覆うと共に、電池パック50の一方の主面を形成する。また、第2の包装体62の接合部68と、第1の包装体61の接合片64との結合部分は、フレーム52の側壁部52cと第2の包装体62の糊代部68aとが接合されることによって、電池パック50の3つの側面を形成する。
The
貼り合わされる第1の包装体61と第2の包装体62との間には、電池素子21の一端から導出している正極リード27及び負極リード28が介在される。このため、第1の包装体61と第2の包装体62との間には、正極リード27及び負極リード28との密着性を向上させるために、正極リード27及び負極リード28と、第1の包装体61及び第2の包装体62との接触部分に熱融着により溶融される樹脂片36を設ける。
A
上述した第2の包装体62は、樹脂層と、金属層とからなり、内側から順にポリプロピレン(PP)層、アルミニウム層(Al)、ナイロン(Ny)層がこの順に積層された積層構造からなるラミネートフィルムである。ポリプロピレン層は、フレーム52の側壁部52cと接合する際の接合面となる。アルミニウム層は、電池パック50の気密性を維持する。ナイロン層は、突き刺し等の外部からの衝撃に耐える強度を有し、且つ電池パック50の外部とアルミニウム層との絶縁を維持している。
The
上述した構成からなるリチウムイオン二次電池51は、上述した電池パック1と同様に、正極リード27又は負極リード28の一方を制御基板3に設けられているPTC素子32に直接接続し、他方を配線パターン44に接続することによって、制御基板3と電気的に接続されている。
As in the battery pack 1 described above, the lithium ion
リチウムイオン二次電池51及び制御基板3を収納するフレーム52は、図8及び図10に示すように、電池素子21の外形形状にあわせた大きさの枠型部材であり、電池素子21のリード端子が導出される側に配される前壁部52aと、電池素子21のリード端子とは反対側の短辺に配される後壁部52bと、電池素子21の側面に配される側壁部52cと、上壁部52dとから構成される。前壁部52aには、制御基板3をフレーム52の内部に固定した際に、制御基板3に設けられている外部端子33を外部に露出させるための開口孔70と、後述する固定部材53を係止させる係合凹部71と、外側の上部両端には内部に配設される制御基板3の大きさに合わせるための凹部72が設けられている。
As shown in FIGS. 8 and 10, the
また、フレーム52の後壁部52b及び側壁部52cの下端側には、図10及び図11に示すように、第1の包装体61の接合片64の端部が係合される第1の段差部74が設けられ、さらに、この第1の段差部74より上側に第2の包装体62の接合部68の端部が係合されている第2の段差部75が設けられている。また、フレーム52の上壁部52dの全周に亘って、外装材54の端部が係合される第3の段差部76が設けられている。
Moreover, as shown in FIG.10 and FIG.11, the edge part of the joining
第1の段差部74は、具体的に、フレーム52の内側に向かって幅を有し、下側に向かって切欠くように形成され、この切欠きの幅は係合される第1の包装体61の厚さと略同一の幅である。第2の段差部75は、第1の段差部74に連続するように切り欠かれて形成され、この切欠きは係合される第2の包装体62の厚さと略同一の幅をもって、フレーム52の内側に向かって切り欠かれている。第3の段差部76は、上壁部52dの全周が上端に開放するように、段差が設けられている。
Specifically, the first stepped
第1の段差部74及び第2の段差部75は、第1の段差部74に第1の包装体61の接合片64の端部が係合され、第1の段差部74より上側の第2の段差部75により第2の包装体62の接合部68の端部が係合される。これにより、第1の包装体61の接合片64の端部と、第2の包装体62の接合部68の端部とは、側壁部52c上において位置がずらされるようになり、各々の端部を構成する導電性の金属層同士が接触し、ショートすることが防止されている。
In the
また、第3の段差部76によって、外装材54の端部と、第2の段差部75に係合される第2の包装体62の接合部68とが離間されることから、外装材54と、第2の包装体62との間のショートが防止される。
Further, since the end portion of the
また、第1の段差部74から第3の段差部76をフレーム52に設けることによって、第1の包装体61の端部及び第2の包装体62の端部が外部に露出しないようになるため、これらの包装体の端部によって、電池パック50が外部に傷害等を与えることが防止される。
Further, by providing the first stepped
また、フレーム52をリチウムイオン二次電池51及び制御基板3の周囲に配することで、例えば落下等の衝撃から、リチウムイオン二次電池51及び制御基板3を保護することができる。このフレーム52は、各種プラスチック材料から構成することができる。特に、包装体との接合を考えると、第1の包装体61や第2の包装体62、及び後述する外装材54に用いられるポリプロピレンと同じ材質、すなわちポリプロピレンや、ポリプロピレンと同等の融点を有する材料が好ましいものとして挙げられる。
Further, by disposing the
固定部材53は、図8に示すように、制御基板3を支持する支持部81と、この支持部81の外側両端に設けられ、フレーム52の前壁部52aに設けられた係合凹部71と係合される係合突部82とからなる。支持部81は、略コの字状に形成されており、制御基板3の両端を挟み込むことで支持している。係合突部82は、フレーム52内に配設させると、フレーム52の前壁部52aの内部に設けられた係合凹部71に係合し、フレーム52内に固定される。したがって、固定部材53は、制御基板3と共に、フレーム52内に配設されることによって、支持部81材及び係合突部82で制御基板3を固定する。
As shown in FIG. 8, the fixing member 53 includes a support portion 81 that supports the
外装材54は、図7及び図8に示すように、略矩形状に形成されており、第1の包装体61の収納凹部63をフレーム52上から覆う。この外装材54には、一方の短辺にフレーム52の前壁部52aに形成された凹部72に合わせて切欠部91が形成されている。外装材54は、端部を第3の段差と突き合わせフレーム52と接合されることによって、第1の包装体61の収納凹部63を覆うと共に、電池パック50の他方の主面を形成する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
上述した電池パック50では、PTC素子32にリチウムイオン二次電池51の正極リード27又は負極リード28を直接接続し、且つリチウムイオン二次電池51及び制御基板3をフレーム52で囲み、第2の包装体62及び外装材54で包むことによって、更に小型化及び軽量化が図られている。
In the
また、電池パック50では、PTC素子32に正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、リチウムイオン二次電池51とPTC素子32との間の電気抵抗が小さくなるため、リチウムイオン二次電池51とPTC素子32との電気伝導性及び熱伝導性が良好となる。これにより、電池パック50では、PTC素子32をリチウムイオン二次電池51に接触させたり、リチウムイオン二次電池51の側面に配置させることなく、PTC素子32のリチウムイオン二次電池51に対する制御を向上させることができる。
Further, in the
更に、電池パック50では、正極14の正極活物質にオリビン構造を有する化合物を添加することにより、リチウムイオン二次電池51の過充電安全性や過放電耐久性を向上させることができるため、制御基板3に設けられているリチウムイオン二次電池51を保護する保護回路を省くことができる。これにより、電池パック50では、電気抵抗が小さくなり、保護回路を併用していたときよりもリチウムイオン二次電池51のパックとしての負荷特性や低温特性が向上する。
Furthermore, in the
次に、上述した電池パック50の製造方法について説明する。先ず、上述した電池パック1の電池素子21と同様の方法で電池素子21を作製して、リチウムイオン二次電池51を作製する。
Next, a method for manufacturing the
具体的には、図9中の矢印Aに示すように、第1の包装体61の収納凹部63に電池素子21を収納する。このとき、電池素子21の正極リード27及び負極リード28は、第1の包装体61の短辺側に導出されるようにする。
Specifically, as shown by an arrow A in FIG. 9, the
次に、図9中の矢印B方向に示すように、第2の包装体62のポリプロピレン層が第1の包装体61側となるように、電池素子21が露出する側から第2の包装体62を第1の包装体61に重ね、第1の包装体61の収納凹部63に収納された電池素子21の外部に露出する面を覆う。そして、第1の包装体61と、第2の包装体62とを接合する。接合は、収納凹部63に収納されて電池素子21の周囲4方において、第1の包装体61の接合片64のポリプロピレン層と、第2の包装体62の接合部68のポリプロピレン層とを約170℃で熱溶着することで行う。
Next, as shown in the direction of arrow B in FIG. 9, the second package body from the side where the
このとき、図12に示すように、減圧ポンプ100を用いて、接合と同時に減圧も行う。これにより、電池素子21は、第1の包装体61と、第2の包装体62とで覆われ、密閉される。なお、このとき、電池素子21の正極リード21及び負極リード22は、第1の包装体61と、第2の包装体62との接合面に挟み込まれて、包装体の外部に導出された状態となる。
At this time, as shown in FIG. 12, the
ここで、減圧の際、第1の包装体61の収納凹部63の内部は吸引される。これにより、図12に示すように、収納凹部63に収納された電池素子21は第1の包装体61によって引き絞られて、収納凹部63の底面側が小さく、第2の包装体62が接合されている側が大きい、断面略台形形状となり、リチウムイオン二次電池51の体積が小さくなる。
Here, during decompression, the inside of the
次に、リチウムイオン二次電池51のリード端子と制御基板3のPTC素子32とを上述した電池パック1と同様の方法で直接接続する。
Next, the lead terminal of the lithium ion
次に、図8に示すように、リチウムイオン二次電池51と制御基板3とをフレーム52内に配設する。次に、図8中矢印C方向に示すように、制御基板3をPTC素子32と電池素子21の側面が対向するように折り曲げる。次に、図8中矢印D方向に示すように、第1の包装体61側からフレーム52を配設すると共に、正極リード21及び負極リード22が接続された制御基板3を支持する固定部材53をフレーム52の前壁部52aに設ける。この際に、制御基板3は、フレーム52内に固定部材53が配設されることによって、固定部材53の係合突部82とフレーム52に形成された係合凹部71とが係合され、フレーム52内に固定される。また、フレーム52を電池素子21の周囲に配することで、電池素子21をプラスチックケース内に収納しなくとも、プラスチックケースを用いた場合と同等の機械的強度、端子の信頼性を維持することができる。
Next, as shown in FIG. 8, the lithium ion
次に、第1の包装体61の接合片64と、第2の包装体62の接合部68との結合部分を、図8中矢印E方向に示すように、折曲げ、電池素子21の周囲に配されたフレーム52の側壁部52c及び後壁部52bに沿って配される。次に、第2の包装体62の糊代部68aと、フレーム52の側壁部52c及び後壁部52bとを熱溶着する。この溶着により、図8及び図11に示すように、第1の包装体61の接合片64と、第1の段差部74とが当接され、第2の包装体62と第2の段差部75とが当接され、電池パック50の側面が形成される。
Next, the joining portion of the joining
次に、図8中矢印F方向に示すように、外装材54のポリプロピレン層が収納凹部63側となるように、第1の包装体61の収納凹部63の周囲に配設されたフレーム52の上壁部52cに外装材54を配する。そして、外装材54のポリプロピレン層と、フレーム52の上壁部52dとを170℃で熱溶着する。溶着により、外装材54の端部が、フレーム52に設けられた第3の段差部76に当接され、フレーム52の上壁部52cは面一となり、電池パック50の上面が形成され、図7に示すような電池パック50が完成する。
Next, as shown in the direction of arrow F in FIG. 8, the
上述したように、電池パック50の製造方法では、PTC素子32にリチウムイオン二次電池51の正極リード27又は負極リード28を直接接続し、且つリチウムイオン二次電池51及び制御基板3をフレーム52で囲み、第2の包装体62及び外装材54で包むことによって、更に小型化及び軽量化が図られた電池パック50が得られる。
As described above, in the method of manufacturing the
また、電池パック50の製造方法では、PTC素子32とリチウムイオン二次電池51の正極リード27又は負極リード28を直接接続することによって、従来のように中継用のタブを用いた場合よりも接続箇所が少なり、リチウムイオン二次電池51とPTC素子32との間の電気抵抗が小さくするため、リチウムイオン二次電池51とPTC素子32との電気伝導性及び熱伝導性が良好となる。これにより、電池パック50では、PTC素子32をリチウムイオン二次電池51に接触させたり、リチウムイオン二次電池51の側面に配置することなく、PTC素子32のリチウムイオン二次電池51に対する制御を向上させることができる。
Moreover, in the manufacturing method of the
更に、電池パック50の製造方法では、正極14の正極活物質にオリビン構造を有する化合物を添加したものを用いることにより、正極よりリチウムイオン二次電池51が保護されるため、制御基板3に設けられている保護回路を省くことができ、電池パック50の電気抵抗を小さくすることができる。これにより、電池パック50の製造方法では、保護回路を併用していたときよりもリチウムイオン二次電池51のパックとしての負荷特性や低温特性が向上する。
Furthermore, in the manufacturing method of the
1 電池パック、2 リチウムイオン二次電池、3 制御基板、4 電池ケース、31 基板、32 PTC素子、33 外部端子、 1 battery pack, 2 lithium ion secondary battery, 3 control board, 4 battery case, 31 board, 32 PTC element, 33 external terminal,
Claims (6)
基板と、上記基板上に少なくとも1つ以上面実装される制御素子とを有し、上記電池に対して電流を制御する制御基板とを備え、
上記正極及び上記負極からそれぞれ導出されているリード端子の少なくとも一方が、1つの上記制御素子に直接接続されている電源装置。 A battery element having a battery element laminated via a separator between a positive electrode and a negative electrode, and a battery in which a lead terminal is derived from each of the positive electrode and the negative electrode,
A board and a control board that has at least one or more surface-mounted control elements on the board and controls a current with respect to the battery;
A power supply apparatus in which at least one of lead terminals respectively led out from the positive electrode and the negative electrode is directly connected to one control element.
上記電池は、正極と負極との間にセパレータを介して積層した電池素子を有し、上記正極及び上記負極のそれぞれからリード端子が導出され、
上記正極及び上記負極のそれぞれから導出されたリード端子の少なくとも一方を、基板上に少なくとも1つ以上面実装された制御素子に直接接続する電池と基板との接続方法。 A method of connecting a battery and a substrate,
The battery has a battery element laminated via a separator between a positive electrode and a negative electrode, and lead terminals are led out from the positive electrode and the negative electrode,
A method of connecting a battery and a substrate, wherein at least one of lead terminals derived from each of the positive electrode and the negative electrode is directly connected to a control element surface-mounted on at least one or more on the substrate.
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