JP2005174661A - Power supply device, and connecting method of battery and substrate - Google Patents

Power supply device, and connecting method of battery and substrate Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device in which connection to a battery and a control substrate is simplified and downsizing and improvement of battery characteristics are realized, and provide a connecting method of the battery and the substrate. <P>SOLUTION: This device is provided with a battery 2 which has a battery element 21 laminated between a positive electrode 23 and a negative electrode 24 via a separator 26, and in which reed terminals 27, 28 are drawn out from respective positive electrode 23 and negative electrode 24, the substrate 31, and the control substrate 3 which has a control element 32 that is surface mounted on the substrate 31 by at least one, and which controls an electric current against the battery 2. At least one of the reed terminals 27, 28 which are drawn out from the positive electrode 23 and the negative electrode 24 is directly connected to one control element 32. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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.

特開2002−8608号公報JP 2002-8608 A

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 secondary battery 2 as a battery for supplying power to an electronic device and the like, and a control board 3 electrically connected to the lithium ion secondary battery 2. And a battery case 4 for housing the lithium ion secondary battery 2 and the control board 3.

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 secondary battery 2 has a high capacity and is lightweight, it is used as a portable power source. As shown in FIGS. 3 to 5, the lithium ion secondary battery 2 includes a battery element 21 and an exterior material 22 that houses the battery element 21.

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 battery element 21 includes a positive electrode 23, a negative electrode 24, a gel electrolyte 25 formed on both surfaces of the positive electrode 23 and both surfaces of the negative electrode 24, a positive electrode 23 on which the gel electrolyte 25 is formed, and a negative electrode 24 on which the gel electrolyte 25 is formed. And a separator 26 interposed therebetween. The battery element 21 is wound with a separator 26 interposed between the gel electrolyte 25 of the positive electrode 23 and the gel electrolyte 25 of the negative electrode 24, a positive electrode lead 27 is connected to the positive electrode 23, and a negative electrode is connected to the negative electrode 5. A lead 28 is connected, and the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 protrude from one end surface. Thereby, the lithium ion secondary battery 2 has the battery element 21 in a state where the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 protruding from one end surface of the battery element 21 are sandwiched between the bonding surfaces 22a of the exterior material 22. Is enclosed in the exterior material 22.

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 positive electrode 23 is formed by forming a positive electrode active material layer 23b capable of doping and dedoping lithium ions on both main surfaces of the positive electrode current collector 23a.

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 current collector 23a is not limited, but for example, a net-like or foil-like conductive metal or the like is used. Specifically, for example, aluminum or the like is used as the conductive metal that becomes the positive electrode current collector 23a. A positive electrode lead 27 is welded to one end of the positive electrode current collector 23a by a welding method such as ultrasonic welding.

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 active material layer 23b is formed by applying a positive electrode mixture on both main surfaces of the positive electrode current collector 23a by mixing a positive electrode active material and, if necessary, a positive electrode active material with a binder or a conductive agent. , Formed by drying.

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LiMO(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、LiCoO、LiNiO、LiNiCo1−y(式中、0<y<1である。)、LiMn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LiPO(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、LiFePO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TiS、MoS、NbSe、V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LiFe1−yPO(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LiFePO、LiFe0.2Mn0.8PO、LiFe0.2Cr0.8PO、LiFe0.2Co0.8PO、LiFe0.2Cu0.8PO、LiFe0.2Ni0.8PO、LiFe0.250.75PO、LiFe0.25Mo0.75PO、LiFe0.25Ti0.75PO、LiFe0.3Zn0.7PO、LiFe0.3Al0.7PO、LiFe0.3Ga0.7PO、LiFe0.25Mg0.75PO、LiFe0.250.75PO、LiFe0.25Nb0.75PO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、LiCoPO、LiMnPO、LiCuPO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 secondary battery 2 can be improved by adding them to the lithium composite oxide. The ratio of the compound having an olivine structure added to the lithium composite oxide or the like is about 10% with respect to the whole positive electrode active material forming the positive electrode active material layer 23b.

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 positive electrode 23 is electrically connected to a positive electrode lead 27 formed of, for example, aluminum or the like in a strip shape. The positive electrode lead 27 has a positive electrode active material layer 23 b in accordance with the exposed portion of the positive electrode current collector 23 a provided at one end in the longitudinal direction of the positive electrode 23 (for example, the end on the inner peripheral side), that is, the width of the positive electrode lead 27. The positive electrode current collector 23a is exposed without being formed, and is joined by resistance welding, ultrasonic welding, or the like. The positive electrode lead 27 is provided with one end extending from the width direction of the positive electrode 23.

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 negative electrode 24 is formed by forming a negative electrode active material layer 24b capable of doping and dedoping lithium ions on both main surfaces of the negative electrode current collector 24a.

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 current collector 24a is not limited, but for example, a net-like or foil-like conductive metal is used. Specifically, for example, nickel or copper is used as the conductive metal to be the negative electrode current collector 24a. A negative electrode lead 28 is welded to one end of the negative electrode current collector 24a by a welding method such as ultrasonic welding.

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 negative electrode 24 is electrically connected to a negative electrode lead 28 formed of, for example, nickel or the like in a strip shape. In this negative electrode lead 28, the negative electrode active material layer 16 is formed in accordance with the exposed part of the negative electrode current collector 24 a provided at one end in the longitudinal direction of the negative electrode 24 (for example, the end on the outer peripheral side), that is, the width of the negative electrode lead 28. Instead, the negative electrode current collector 24a is joined to the exposed portion by resistance welding, ultrasonic welding, or the like. The negative electrode lead 28 is provided with one end extending in the same direction as the positive electrode lead 27 from the width direction of the negative electrode 24.

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 gel electrolyte 25 is an electrolyte obtained by mixing a polymer material, an electrolytic solution, and an electrolyte salt into a gel. A polymer material having a property compatible with the electrolytic solution is used. Examples of such a polymer material include silicon gel, acrylic gel, acrylonitrile gel, polyphosphazene-modified polymer, polyethylene oxide, and composite materials, cross-linked polymers, modified polymers, and the like, or polymer materials such as fluorine-based polymers. And various mixtures thereof.

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LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiB(C、LiCFSO、LiCHSO、LiN(CFSO、LiSbF、LiClO、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LiPFやLiBF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 gel electrolyte 25 having such a configuration is formed by applying an electrolytic solution containing a polymer material and an electrolyte salt on both the main surfaces of the positive electrode 23 and the negative electrode 24 described above, and then solidifying.

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 positive electrode 23 and the negative electrode 24 in order to prevent the above-described positive electrode 23 and the negative electrode 24 from being short-circuited. The separator 17 is made of a known material that is usually used as an insulating porous film of this type of nonaqueous electrolyte battery, for example, a polymer film such as polypropylene or polyethylene.

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 packaging material 22 enclosing the battery element 21 described above is made of a laminate film in which a resin film and a metal foil are laminated and bonded together. Among these, as the resin film, an organic material such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, modified polypropylene and copolymers thereof, polyolefin resin and the like, which shows adhesion to the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 and has excellent airtightness. Resin material is used. On the other hand, for example, aluminum, stainless steel, nickel, iron or the like is used for the metal foil.

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 exterior material 22 pinches | interposes the battery element 21, and an outer edge part is bonded together along the external shape of the battery element 21, and the battery element 21 is sealed. At this time, the exterior material 22 has a resin film as an inner surface, and among the bonding surfaces 6a, 6b, and 6c bonded by thermal fusion, the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 are formed between the bonding surfaces 6a. It shall be in the state pulled out.

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 exterior material 22 and the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 between the bonded exterior materials 22, the contact portion between the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 and the exterior material 22 is provided. A resin piece 29 to be melted by thermal welding is provided. As the resin piece 29, a material having a heat welding property to the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, and modified polypropylene, and a copolymer thereof can be used. As described above, the lithium ion secondary battery 2 as shown in FIG. 3 is configured.

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 control board 3 connected to the battery described above has substantially the same length as the short side of the lithium ion secondary battery 2 and is a board 31 made of a substantially rectangular plate. And a PTC element 32 as a control element provided on one surface of the substrate 31, and controls the current to the lithium ion secondary battery 2.

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 substrate 31 is provided with a PTC element 32 on one surface and an external terminal 33 connected to an external power source on the other surface. The PTC element 32 and the external terminal 33 are electrically connected to each other. Pattern wiring 34 and via hole 35 to be formed are formed. As the substrate 31, a flexible substrate, a rigid substrate, or the like can be used. In addition to the PTC element 32 described later, a protective circuit for protecting the lithium ion secondary battery 2 is formed on the substrate 31.

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 PTC element 32 provided on the substrate 31 is surface-mounted on one surface of the substrate 31, and a resin layer 36 made of a mixture of a crystalline resin such as polyethylene and conductive particles such as carbon black, and this resin It comprises electrode plates 37a and 37b formed so as to sandwich the layer 36. In the PTC element 32, an electrode plate 37 a formed between the resin layer 36 and the substrate 31 is connected to the pattern wiring 34 formed on the substrate 31 by soldering or the like, and is electrically connected to the pattern wiring 34. It is connected. The PTC element 32 is electrically connected to the lithium ion secondary battery 2 by connecting the electrode plate 37 b formed on the resin layer 36 and one of the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 of the lithium ion secondary battery 2. Connected.

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 PTC element 32 and the lithium ion secondary battery 2 is such that the positive electrode lead 27 and the negative electrode which are lead terminals of the lithium ion secondary battery 2 are provided on the surface of the electrode plate 37b facing the resin layer 36. One end of the lead 28, for example, as shown in FIG. The connection between the negative electrode lead 28 and the PTC element 32 is not particularly limited. For example, a welding method such as spot welding or a connection method such as soldering is used.

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 electrode plates 37a and 37b and the lead terminals are made of different metals, a connection layer made of a conductive metal such as Ni is soldered on the PTC element 32 or a portion where the lead terminal on the PTC element 32 is connected. The lead terminal may be connected to the connection layer. By providing the connection layer on the PTC element 32 in this way, the connection reliability between the PTC element 32 and the negative electrode lead 28 is improved. Further, a plurality of PTC elements 32 may be formed on the substrate 31, and the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 may be directly connected to different PTC elements 32.

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 PTC element 32 is used when an excessive current flows through the lithium ion secondary battery 2, when a large current flows from the lithium ion secondary battery 2 due to an external short circuit, or when the temperature of the lithium ion secondary battery 2 is high. Control is performed so that the current flowing from the lithium ion secondary battery 2 becomes smaller when the temperature becomes higher than a predetermined temperature. This is because when the overcurrent flows through the lithium ion secondary battery 2 or when the lithium ion secondary battery 2 generates excessive heat, the distance between the conductive particles of the resin layer 36 increases, and the electric resistance of the PTC element 32 increases. Rises and the current flowing through the lithium ion secondary battery 2 decreases. When the current flowing through the lithium ion secondary battery 2 is reduced and the temperature of the lithium ion secondary battery 2 is lowered to a predetermined temperature, the PTC element 32 reduces the distance between the conductive particles of the resin layer 36 and the electric resistance is reduced. The current is reduced, and the current flows through the lithium ion secondary battery 2 again.

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 positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 to the PTC element 32, a relay tab conventionally used between the PTC element 32 and the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 is not required. Therefore, the connecting portion is simplified, and the battery pack 1 can be reduced in size and weight.

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 positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 to the PTC element 32, the electric resistance between the lithium ion secondary battery 2 and the PTC element 32 is reduced, so that electric conductivity and thermal conductivity are improved. It becomes favorable and the control with respect to the lithium ion secondary battery 2 of the PTC element 32 is improved. Further, when the battery pack 1 is formed, the PTC element 32 is brought into contact with the lithium ion secondary battery 2 in the battery case 4 or arranged near the side surface of the lithium ion secondary battery 2, so that the lithium ion secondary battery is formed. There is no need to facilitate the transfer of heat from the battery 2. Thereby, since the control board 3 can be accommodated in the battery case 4 without limiting the position of the control board 3 in the battery case 4, the external terminal 33 provided on the control board 3 is matched to the use of the battery pack 1. The battery case 4 can be exposed to the outside.

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 control substrate 3, for example, when a material obtained by adding a lithium composite oxide or the like and a compound having an olivine structure to the positive electrode active material of the positive electrode 23 of the lithium ion secondary battery 2 is used, Since the overcharge safety and overdischarge durability of the secondary battery 2 are improved, a protection circuit for protecting the lithium ion secondary battery 2 from overcharge and overdischarge can be omitted. Thereby, in the battery pack 1, since electrical resistance can be made small, the load characteristic and low temperature characteristic as a pack of the lithium ion secondary battery 2 improve.

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 upper case 4a and the lower case 4b, each having a substantially flat box shape, are brought into contact with each other, so that the lithium ion secondary battery 2 and the control board 3 are contained therein. A storage space for storing the space is formed. A concave portion 41 to which the control board 3 is fixed is provided at an end portion in the longitudinal direction of the lower case 4a, and an opening hole 42 that is opened to face the external terminal 33 provided on the control board 3 to the outside. Is provided at approximately the center.

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 positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 of the lithium ion secondary battery 2 is directly connected to the PTC element 32, so that the relay is connected between the PTC element 32 and the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28. Since it is not necessary to use a tab, the entire battery pack 1 is reduced in size and weight.

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 positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 is directly connected to the PTC element 32, the electrical resistance between the lithium ion secondary battery 2 and the control board 3 is reduced. The electric conductivity and thermal conductivity of the lithium ion secondary battery 2 are improved. Thus, in the battery pack 1, the PTC element 32 can be controlled with respect to the lithium ion secondary battery 2 without bringing the PTC element 32 into contact with the lithium ion secondary battery 2 or arranging the PTC element 32 near the lithium ion secondary battery 2. Can be improved. Therefore, in the battery pack 1, the control board 3 can be accommodated in the battery case 4 without limiting the position of the control board 3 in the battery case 4, and thus the external terminals 33 provided on the control board 3 are provided. The battery case 1 can be exposed to the outside according to the use of the battery pack 1.

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 positive electrode 23 of the lithium ion secondary battery 2 to which a compound having an olivine structure is added, the overcharge safety of the lithium ion secondary battery 2 by the positive electrode 23 is achieved. And overdischarge durability is improved. Thereby, in the battery pack 1, since the protection circuit provided in the control board 3 can be omitted and the electric resistance can be reduced, the load characteristic and the low temperature special advantage can be obtained as a pack of the lithium ion secondary battery 2. improves.

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 active material layer 23b is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 23a, and the positive electrode 23 is manufactured. Specifically, in the positive electrode 23, a positive electrode mixture obtained by mixing a positive electrode active material and a binder is removed from a portion where a positive electrode lead 27 of a metal foil such as an aluminum foil that becomes the positive electrode current collector 23a is connected. The positive electrode active material layer 23b is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 23a by applying uniformly on both surfaces and drying. As the binder for the positive electrode mixture, known binders can be used, and known additives and the like can be added to the positive electrode mixture. Moreover, the positive electrode active material layer 23b can also be formed using techniques, such as cast application | coating and sintering.

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 active material layer 24b is formed on both surfaces of the negative electrode current collector 24a, and the negative electrode 24 is manufactured. Specifically, the negative electrode 24 has a negative electrode mixture in which a negative electrode active material and a binder are mixed, except for a portion where a negative electrode lead 28 of a metal foil such as a copper foil that becomes the negative electrode current collector 24a is connected. The negative electrode active material layer 24b is formed on the negative electrode current collector 24a by being uniformly applied and dried. As the binder of the negative electrode mixture, a known binder can be used, and a known additive or the like can be added to the negative electrode mixture. Moreover, the negative electrode active material layer 24b can also be formed using techniques, such as cast application | coating and sintering.

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 gel electrolyte 25 includes a gel electrolyte formed by adding a non-aqueous electrolyte as a plasticizer to a matrix polymer, and a polymer solid electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in the polymer. These include the positive electrode 23 and the negative electrode described above. It is formed by applying a nonaqueous electrolytic solution containing a polymer compound and an electrolyte salt on both main surfaces of 24 and then gelling.

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 positive electrode lead 27 is ultrasonically welded to one end of the positive electrode current collector 23a, and the negative electrode lead 28 is ultrasonically welded to one end of the negative electrode current collector 24a.

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 positive electrode 23 and the negative electrode 24 produced as described above, and the gel electrolyte 25 formed on each of the positive electrode 23 and the negative electrode 24 is opposed to the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28. Are laminated so as to be led out from one end and wound to produce a flat battery element 21.

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 secondary battery 2 and the PTC element 32 of the control board 3 are connected, and the lithium ion secondary battery 2 and the control board 3 are electrically connected. Either one of the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 of the lithium ion secondary battery 2, for example, as shown in FIG. 6, the negative electrode lead 28 is welded to the PTC element 32 by spot welding, leather welding, soldering, ultrasonic wave, or the like. Thus, the end of the negative electrode lead 28 is directly connected to the electrode plate 36 b on the PTC element 32. Note that a Ni tab may be soldered on the PTC element 32, and the PTC element 32 may be connected to the Ni tab. In addition, when a lithium composite oxide and a compound having an olivine structure are used as the positive electrode active material, it is not necessary to provide a protective circuit for controlling the lithium ion secondary battery 2 on the substrate 31.

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 secondary battery 2 and the control board 3 are accommodated between the upper half 4a and the lower half 4b of the battery case 4, the upper half 4a and the lower half 4b are joined together, and the control board 3 The battery pack 1 as shown in FIG. 1 is configured by facing the external terminals 33 mounted on the outside through the opening holes 42.

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 secondary battery 2 and the control board 3 are connected, the PTC element 32 and the positive electrode lead 28 are directly connected to the PTC element 32 by connecting the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 directly. Since the connection between the lead 27 or the negative electrode lead 28 is simplified, the battery pack 1 that is reduced in size and weight can be obtained.

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 positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 to the PTC element 32, the electric resistance between the lithium ion secondary battery 2 and the control board 3 is reduced, and the lithium ion The electrical conductivity and thermal conductivity from the secondary battery 2 to the PTC element 32 are improved. Thereby, in the manufacturing method of the battery pack 1, the PTC element 32 is not brought into contact with the lithium ion secondary battery 2 or disposed near the lithium ion secondary battery 2, and the lithium ion secondary battery 2 of the PTC element 32. The control over can be improved. Therefore, in the manufacturing method of the battery pack 1, the control board 3 is accommodated in the battery case 4 without limiting the position of the control board 3 in the battery case 4, and the external terminals 33 provided on the control board 3 are connected to the battery. The battery case 4 can be exposed to the outside according to the usage of the pack 1.

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 positive electrode 23, control board | substrate 3, a protection circuit for protecting the lithium ion secondary battery 2 can be omitted. Thereby, in the manufacturing method of this battery pack 1, since the electrical resistance of the whole battery pack 1 can be made small, the load characteristic as a pack of the lithium ion secondary battery 2 and the case where the protection circuit is used together are reduced. In the battery pack 1 described above, the lithium ion secondary battery 2 and the control board 3 are housed in the battery case 4, but the present invention is not limited to this. For example, FIG. A battery pack 50 as shown may be used. In the following description of the battery pack 50, the same parts as those of the above-described battery pack 1 are not described and are denoted by the same reference numerals in the drawings.

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 battery pack 50 includes a lithium ion secondary battery 51, a substantially rectangular frame 52 surrounding the lithium ion secondary battery 51 and the control board 3, and a control board within the frame 52. 3, and an exterior material 54 that covers a region where the lithium ion secondary battery 51 is exposed from the frame 52.

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 secondary battery 51 is a battery element 21 that can be doped / undoped with lithium ions, a first package 61 that covers the battery element 21, and a second that also serves as an exterior material for the battery pack 50. The package body 62 is provided.

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 first package 61 that stores the battery element 21 has a substantially rectangular shape, and a storage recess 63 in which the battery element 21 is stored is formed in advance. A joining piece 64 to be joined to a second packaging body 62 described later is provided around the storage recess 63. Further, the first packaging body 61 has notches 65 formed at both ends of the joining pieces 64 on both short sides.

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 first package 61 has a laminated structure in which a polypropylene (PP) layer, an aluminum (Al) layer, and a nylon layer (Ny) are laminated in this order from the inside. Here, the aluminum layer prevents moisture from entering the inside. The polypropylene layer prevents deterioration of the solid electrolyte 16 and serves as a joint surface when the first package 61 is joined to the second package 62 or to the frame 52. That is, at the time of joining to the second packaging body 62 or joining to the frame 52, the polypropylene layer is opposed to the polypropylene layer or the frame 52 of the second packaging body 62 and heat-sealed at about 170 ° C. To join. The nylon layer gives the first package 61 a certain strength. In addition, the structure of the 1st package 61 is not limited to this, The laminate film etc. which have various materials and laminated structure can be used. Examples of the constituent material of the first package 61 include aluminum, polyethylene terephthalate (PET), non-axially oriented polypropylene (CPP), acid-modified polypropylene, ionomer, ON, and the like. Further, the joining method is not limited to thermal welding.

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 second package 62 is formed in a substantially rectangular shape and covers the surface exposed to the outside of the battery element 21 stored in the storage recess 63 of the first package 61. It has the part 67 and the junction part 68 joined to the joining piece 64 of the 1st package 61. FIG.

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 portion 67 has substantially the same area as the surface exposed to the outside of the battery element 21. The joining portion 68 is formed larger in the long side direction and the short side direction than the joining piece 64 of the first packaging body 61. A portion of the joining portion 68 that is formed larger than the joining piece 64 of the first package 61 serves as a glue margin portion 68 a when joined to the side wall portion 52 c of the frame 52. As for this glue margin part 68a, the polypropylene layer is exposed to the 1st package 61 side. Further, similarly to the first package 61, the second package 62 is provided with notches 69 at both ends of one short side.

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 second package 62 configured as described above is joined to the first package 61 to cover the exposed surface of the battery element 21 and to form one main surface of the battery pack 50. . In addition, the connecting portion between the joint portion 68 of the second package 62 and the joint piece 64 of the first package 61 has a side wall portion 52c of the frame 52 and an adhesive margin portion 68a of the second package 62. By joining, three side surfaces of the battery pack 50 are formed.

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 positive electrode lead 27 and a negative electrode lead 28 that are led out from one end of the battery element 21 are interposed between the first package 61 and the second package 62 to be bonded together. Therefore, in order to improve the adhesion between the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 between the first package 61 and the second package 62, the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28, A resin piece 36 to be melted by thermal fusion is provided at a contact portion between the package body 61 and the second package body 62.

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 second packaging body 62 described above includes a resin layer and a metal layer, and has a laminated structure in which a polypropylene (PP) layer, an aluminum layer (Al), and a nylon (Ny) layer are laminated in this order from the inside. Laminated film. The polypropylene layer serves as a joining surface when joining to the side wall 52c of the frame 52. The aluminum layer maintains the airtightness of the battery pack 50. The nylon layer has a strength that can withstand external impacts such as piercing and maintains insulation between the outside of the battery pack 50 and the aluminum layer.

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 secondary battery 51 having the above-described configuration directly connects one of the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 to the PTC element 32 provided on the control board 3 and the other. By being connected to the wiring pattern 44, it is electrically connected to the control board 3.

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 frame 52 that houses the lithium ion secondary battery 51 and the control board 3 is a frame-shaped member having a size that matches the outer shape of the battery element 21, and leads the battery element 21. Front wall portion 52a arranged on the side from which the terminal is led out, rear wall portion 52b arranged on the short side opposite to the lead terminal of battery element 21, and side wall portion arranged on the side surface of battery element 21 52c and the upper wall part 52d. When the control board 3 is fixed inside the frame 52, an opening hole 70 for exposing the external terminal 33 provided on the control board 3 to the outside and a fixing member 53 described later are formed in the front wall portion 52a. An engaging recess 71 to be locked and a recess 72 for adjusting to the size of the control board 3 disposed inside are provided at both upper ends of the outside.

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 piece 64 of the 1st package 61 is engaged with the lower end side of the rear wall part 52b and the side wall part 52c of the flame | frame 52. A stepped portion 74 is provided, and further, a second stepped portion 75 is provided above the first stepped portion 74 and the end of the joint portion 68 of the second package 62 is engaged. In addition, a third stepped portion 76 with which the end portion of the exterior material 54 is engaged is provided over the entire circumference of the upper wall portion 52d of the frame 52.

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 portion 74 has a width toward the inside of the frame 52 and is formed to be cut out toward the lower side, and the width of the cutout is engaged with the first packaging to be engaged. The width is substantially the same as the thickness of the body 61. The second stepped portion 75 is formed by being cut out so as to be continuous with the first stepped portion 74, and this cutout has a width substantially the same as the thickness of the second packaging body 62 to be engaged with the frame. Cut out toward the inside of 52. The third step portion 76 is provided with a step so that the entire circumference of the upper wall portion 52d is open to the upper end.

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 first step portion 74 and the second step portion 75, the end portion of the joining piece 64 of the first package 61 is engaged with the first step portion 74, and the first step portion 74 and the second step portion 75 are located above the first step portion 74. The end portions of the joint portion 68 of the second package 62 are engaged by the two step portions 75. Thereby, the position of the end portion of the joining piece 64 of the first packaging body 61 and the end portion of the joining portion 68 of the second packaging body 62 are shifted on the side wall portion 52c. It is prevented that the conductive metal layers constituting the part are in contact with each other and short-circuited.

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 outer packaging material 54 and the joint portion 68 of the second package 62 engaged with the second stepped portion 75 are separated by the third stepped portion 76, the outer packaging material 54 is separated. And the short circuit between the 2nd package 62 is prevented.

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 portion 74 to the third stepped portion 76 in the frame 52, the end of the first package 61 and the end of the second package 62 are not exposed to the outside. Therefore, the battery pack 50 is prevented from being damaged outside by the end portions of these packaging bodies.

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 frame 52 around the lithium ion secondary battery 51 and the control board 3, the lithium ion secondary battery 51 and the control board 3 can be protected from an impact such as dropping. The frame 52 can be made of various plastic materials. In particular, considering the bonding with the packaging body, the first packaging body 61, the second packaging body 62, and the same material as polypropylene used for the exterior material 54 described later, that is, polypropylene, or a melting point equivalent to that of polypropylene. Materials are preferred.

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 control board 3, and an engagement recess portion 71 that is provided at both outer ends of the support portion 81 and is provided in the front wall portion 52 a of the frame 52. The engaging projection 82 is engaged. The support portion 81 is formed in a substantially U-shape, and is supported by sandwiching both ends of the control board 3. When the engaging protrusion 82 is disposed in the frame 52, the engaging protrusion 82 engages with an engaging recess 71 provided in the front wall portion 52 a of the frame 52 and is fixed in the frame 52. Therefore, the fixing member 53 is disposed in the frame 52 together with the control board 3, thereby fixing the control board 3 with the support portion 81 material and the engaging protrusion 82.

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 exterior material 54 is formed in a substantially rectangular shape, and covers the housing recess 63 of the first packaging body 61 from above the frame 52. The exterior material 54 is formed with a notch 91 on one short side so as to match the recess 72 formed in the front wall 52 a of the frame 52. The exterior material 54 is joined to the third step and the butting frame 52 at an end portion thereof to cover the housing recess 63 of the first packaging body 61 and to form the other main surface of the battery pack 50.

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 battery pack 50 described above, the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 of the lithium ion secondary battery 51 is directly connected to the PTC element 32, and the lithium ion secondary battery 51 and the control board 3 are surrounded by the frame 52. By wrapping with the packaging body 62 and the exterior material 54, further reduction in size and weight is achieved.

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 battery pack 50, since the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 is directly connected to the PTC element 32, the electric resistance between the lithium ion secondary battery 51 and the PTC element 32 is reduced. The electric conductivity and thermal conductivity between the battery 51 and the PTC element 32 are improved. Thereby, in the battery pack 50, the PTC element 32 is controlled to the lithium ion secondary battery 51 without bringing the PTC element 32 into contact with the lithium ion secondary battery 51 or arranging the PTC element 32 on the side surface of the lithium ion secondary battery 51. Can be improved.

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 battery pack 50, by adding a compound having an olivine structure to the positive electrode active material of the positive electrode 14, the overcharge safety and the overdischarge durability of the lithium ion secondary battery 51 can be improved. A protection circuit for protecting the lithium ion secondary battery 51 provided on the substrate 3 can be omitted. Thereby, in the battery pack 50, electric resistance becomes small and the load characteristic and low temperature characteristic as a pack of the lithium ion secondary battery 51 improve compared with the case where the protection circuit is used together.

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 battery pack 50 described above will be described. First, the battery element 21 is manufactured by the same method as the battery element 21 of the battery pack 1 described above, and the lithium ion secondary battery 51 is manufactured.

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 battery element 21 is stored in the storage recess 63 of the first package 61. At this time, the positive electrode lead 27 and the negative electrode lead 28 of the battery element 21 are led out to the short side of the first package 61.

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 battery element 21 is exposed so that the polypropylene layer of the second package body 62 is on the first package body 61 side. 62 is overlaid on the first packaging body 61 to cover the surface exposed to the outside of the battery element 21 housed in the housing recess 63 of the first packaging body 61. And the 1st package 61 and the 2nd package 62 are joined. For the joining, the polypropylene layer of the joining piece 64 of the first packaging body 61 and the polypropylene layer of the joining portion 68 of the second packaging body 62 are approximately separated in the four directions around the battery element 21 that are housed in the housing recess 63. It is performed by heat welding at 170 ° C.

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 decompression pump 100 is used to perform decompression simultaneously with the joining. Thereby, the battery element 21 is covered and sealed with the first packaging body 61 and the second packaging body 62. At this time, the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 of the battery element 21 are sandwiched between the joining surfaces of the first packaging body 61 and the second packaging body 62 and led out of the packaging body. It becomes.

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 storage recess 63 of the first package 61 is sucked. Accordingly, as shown in FIG. 12, the battery element 21 stored in the storage recess 63 is drawn by the first packaging body 61, the bottom surface side of the storage recess 63 is small, and the second packaging body 62 is joined. The side which is larger is substantially trapezoidal in cross section, and the volume of the lithium ion secondary battery 51 is reduced.

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 secondary battery 51 and the PTC element 32 of the control board 3 are directly connected by the same method as the battery pack 1 described above.

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 secondary battery 51 and the control board 3 are disposed in the frame 52. Next, as shown in the direction of arrow C in FIG. 8, the control board 3 is bent so that the side surfaces of the PTC element 32 and the battery element 21 face each other. Next, as shown in the direction of arrow D in FIG. 8, the frame 52 is disposed from the first packaging body 61 side, and the fixing member 53 that supports the control substrate 3 to which the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are connected. Is provided on the front wall portion 52 a of the frame 52. At this time, the control board 3 is provided with the fixing member 53 in the frame 52 so that the engaging protrusion 82 of the fixing member 53 and the engaging recess 71 formed in the frame 52 are engaged. It is fixed in the frame 52. Further, by disposing the frame 52 around the battery element 21, the mechanical strength equivalent to that in the case of using the plastic case and the reliability of the terminal can be maintained without storing the battery element 21 in the plastic case. Can do.

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 piece 64 of the first packaging body 61 and the joining portion 68 of the second packaging body 62 is bent as shown in the direction of arrow E in FIG. The frame 52 is disposed along the side wall 52c and the rear wall 52b. Next, the adhesive margin 68a of the second package 62 is thermally welded to the side wall 52c and the rear wall 52b of the frame 52. By this welding, as shown in FIGS. 8 and 11, the joining piece 64 of the first package 61 and the first stepped portion 74 are brought into contact with each other, and the second package 62 and the second stepped portion are contacted. 75 is brought into contact with each other, and the side surface of the battery pack 50 is formed.

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 frame 52 disposed around the storage recess 63 of the first packaging body 61 so that the polypropylene layer of the exterior material 54 is on the storage recess 63 side. An exterior material 54 is disposed on the upper wall portion 52c. And the polypropylene layer of the exterior material 54 and the upper wall part 52d of the flame | frame 52 are heat-welded at 170 degreeC. As a result of the welding, the end portion of the exterior material 54 is brought into contact with the third stepped portion 76 provided in the frame 52, the upper wall portion 52c of the frame 52 is flush, and the upper surface of the battery pack 50 is formed. A battery pack 50 as shown in FIG. 7 is completed.

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 battery pack 50, the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 of the lithium ion secondary battery 51 is directly connected to the PTC element 32, and the lithium ion secondary battery 51 and the control board 3 are connected to the frame 52. The battery pack 50 that is further reduced in size and weight is obtained by wrapping with the second package 62 and the exterior material 54.

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 battery pack 50, the PTC element 32 and the positive electrode lead 27 or the negative electrode lead 28 of the lithium ion secondary battery 51 are directly connected, so that the connection can be made more than in the case where a relay tab is used as in the prior art. Since the number of locations is reduced and the electrical resistance between the lithium ion secondary battery 51 and the PTC element 32 is reduced, the electrical conductivity and thermal conductivity between the lithium ion secondary battery 51 and the PTC element 32 are improved. Thereby, in the battery pack 50, the PTC element 32 is controlled with respect to the lithium ion secondary battery 51 without bringing the PTC element 32 into contact with the lithium ion secondary battery 51 or arranging the PTC element 32 on the side surface of the lithium ion secondary battery 51. Can be improved.

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 battery pack 50, the lithium ion secondary battery 51 is protected from the positive electrode by using the positive electrode active material of the positive electrode 14 to which a compound having an olivine structure is added. The protection circuit currently provided can be omitted, and the electric resistance of the battery pack 50 can be reduced. Thereby, in the manufacturing method of the battery pack 50, the load characteristic and low temperature characteristic as a pack of the lithium ion secondary battery 51 improve compared with the case where the protection circuit is used together.

本発明を適用した電池パックの斜視図である。It is a perspective view of the battery pack to which the present invention is applied. 同電池パックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the battery pack. 電池の斜視図である。It is a perspective view of a battery. 図3中の線分X−Xにおける断面図である。It is sectional drawing in line segment XX in FIG. 図3中の線分Y−Yにおける断面図である。It is sectional drawing in the line segment YY in FIG. 正極リード及び負極リードと制御基板との接続部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection part of a positive electrode lead and a negative electrode lead, and a control board. 本発明を適用した他の電池パックの斜視図である。It is a perspective view of the other battery pack to which this invention is applied. 同電池パックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the battery pack. 電池を第1の包装体及び第2の包装体で覆う様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that a battery is covered with a 1st package and a 2nd package. 同電池パックに用いるフレームの斜視図である。It is a perspective view of the flame | frame used for the battery pack. 図5中の線分Z−Zにおける断面図である。It is sectional drawing in line segment ZZ in FIG. 収納凹部の減圧状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the pressure reduction state of an accommodation recessed part.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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た電池と、
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.
上記制御素子は、PTC素子である請求項1記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the control element is a PTC element. 上記電池は、ポリマー電池である請求項1記載の電源装置。   The power supply device according to claim 1, wherein the battery is a polymer battery. 上記正極は、リチウム複合酸化物を正極活物質に有し、上記負極は、炭素質材料を負極活物質に有している請求項1記載の電源装置。   The power supply device according to claim 1, wherein the positive electrode has a lithium composite oxide as a positive electrode active material, and the negative electrode has a carbonaceous material as a negative electrode active material. 上記正極活物質には、オリビン構造を有する化合物が添加されている請求項4記載の電源装置。   The power supply device according to claim 4, wherein a compound having an olivine structure is added to the positive electrode active material. 電池と基板との接続方法であって、
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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