JP2006040623A

JP2006040623A - 電池パック

Info

Publication number: JP2006040623A
Application number: JP2004215933A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sugano; 和哉菅野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】積層された電池セル間に温度保護素子を配することによって、電池パックの長さ方向の寸法を小とする。
【解決手段】ＰＴＣ１２およびタブ１３、１４は、仕切り板４の前側に位置する載置面４ｂに対して置かれる。最初にＬ字状に折り曲げられたタブ１３が前部セパレータ４ｃと載置面４ｂとがなすコーナー部に置かれ、次に、ＰＴＣ１２が載置面４ｂに置かれる。ＰＴＣ１２の一方の電極１２ａの下側にタブ１３の片１３ａが位置する。電池セル１の負極がタブ１３によって電極１２ａに接続される。次に、負極タブ１４が配置される。載置面４ｂに置かれたＰＴＣ１２の他方の電極１２ｂ上に負極タブ１４の片１４ａが位置し、折り曲げ端１４ｃが配線基板７の所定の箇所に接続される。
【選択図】図２

Description

この発明は、２以上の角形電池を積層した電池パックに関する。

複数個の角形電池例えばリチウムイオン角形電池を積層して、ケース内に制御または保護回路と共に収納した電池パックが知られている。例えば下記の特許文献１には、素電池（以下、電池セルと適宜称する）をスペーサを介して積層する構成のパッケージ型電池装置が記載されている。

特開平１１−４５６８９号公報

特許文献１では、電池セルが充電時、高温時に膨張することに対する対策として、ロ字状のスペーサを設け、積層した電池セルが膨張してもスペーサの厚みを適切に設定しておくことによって電池セル間が接続されることを防止することが記載されている。

図５は、従来の電池パックの配置構造を模式的に示すものである。参照符号３１で示すケースに対して、電池セル３２が収納されている。ケース３１と電池セル３２の端面との間に配線基板３３と温度保護素子例えばＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)３４とが垂直に立てられた状態と配置され、両者の間に絶縁テープ３５が介在する構成とされている。ＰＴＣ３４は、電池パック内の温度が上昇すると抵抗値が増大することによって、過度の温度上昇を阻止して安全性を確保するために例えば電池セルと直列に接続されている。

このように、電池セル３２と配線基板３３との間にＰＴＣ３４を配置するために、電池パック全体の長さを短くすること上で物理的な制限が生じる。例えばＰＴＣ３４の厚みが１mmで、絶縁テープ３５の厚みが０．１５mmであり、両者によって１．１５mmの寸法の配置スペースを必要とする問題が生じる。

従来では、特許文献１に記載されているように、電池セル３２が厚み方向に膨張するのを考慮して電池セル間に配意されたスペーサによって隙間を設定している。図５において、二点鎖線３６で示すように、電池セル３２が膨張するのは、電池セル３２の中央付近が最も大きく、周辺部においては、膨張が殆ど生じない。したがって、スペーサによって隙間を均一に設定した場合に、有効に利用されていない隙間が生じる問題があった。

したがって、この発明の目的は、電池セル間の仕切り板にＰＴＣ等の温度保護素子を配置することによって、長さ方向の寸法を小とすることが可能な電池パックを提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明の第１の態様は、少なくとも２個の角形の素電池を積層してケース内に収納する電池パックにおいて、
積層される素電池間に絶縁材からなり、中央に開口を有するようにロ字状とされた仕切り板が配置され、
素電池の側板の下方に位置する仕切り板の載置面に温度保護素子を置くようにした電池パックである。

この発明によれば、積層された電池セル間に温度保護素子を配することによって、電池パックの長さ方向の寸法を小とすることができる。電池セル間の仕切り板は、電池セルの膨張を考慮して所定の厚みが必要であり、電池セル間の仕切り板に温度保護素子を配することによって空間の有効活用が可能となる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の一実施形態の分解斜視図である。参照符号１および２が電池セルをそれぞれ示す。電池セル１および２は、リチウムイオン電池である。但し、この発明は、リチウムイオン電池以外の角形電池に対して適用できる。また、一実施形態では、二個の電池セルを使用しているが、三個以上の電池セルを使用した場合にもこの発明を適用できる。

参照符号３が下ケースを示し、参照符号５が上ケースを示す。下ケース３および上ケース５は、例えばポリカーボネートの樹脂を使用した一体成形品である。下ケース３および上ケース５は、電池セル１、２等を収納した状態で、周縁部に設けられた係合部によって合体され、さらに、周縁部が溶着される。

参照符号４が電池セル１および２の間に配置される仕切り板を示す。仕切り板４は、絶縁材例えばポリプロピレンのような樹脂の成形品であり、中央に開口を有するようにロ字状の形状を有する。概略的には、下ケース３内に電池セル２が収納され、電池セル２の側板の上に仕切り板４が置かれ、仕切り板４の上に電池セル１が置かれ、これらの電池セル１、２および仕切り板４を収納した状態で上ケース５が下ケース３に合体される。そして、下ケース３の下側の面に機名板６が貼り付けられる。

また、仕切り板４の長手方向の一方の端部が垂直に立ちあげられて前部セパレータ４ｃが一体に形成されている。前部セパレータ４ｃとケース３，５の内面との隙間に配線基板７が垂直に立てられた状態で配置される。配線基板７には、電池の過充電、過放電等を防止するための保護回路、電池パックが使用される機器との間の通信を行うマイクロコンピュータ等が設けられている。

一実施形態では、電池セル１および２が直列接続されている。電池セル１と電池セル２とは、正負の向きが逆方向に配置されている。電池セル１および２の後方の端面を共通に接続し、共通接続点すなわち、中点を前方の配線基板７に導くための導電性金属例えばニッケルからなる中点タブ８が備えられている。中点タブ８は、電池セル１の下側の側板と仕切り板４との間に配置される。電池セル１の側板と平行に伸びる部分と接するテープ９が設けられ、テープ９によって中点タブ８の固定がなされている。

さらに、電池セル１の前側の端面（負極）の一部に絶縁紙１０が巻かれ、電池セル１の側板と、その下面に配置されたＰＴＣ１２の電極１２ｂとタブ１４の接続箇所との間に、絶縁紙１０が介在するようになされる。配線基板７と、ＰＴＣ１２および電池セル１、２間の電気的接続のために、正極タブ１１、タブ１３および負極タブ１４が使用される。
これらのタブ１１、１３、1４は、導電性金属例えばニッケルからなるものである。一実
施形態では、一方の電池セル１の負極側（端面）とタブ１３とが接続され、タブ１３とＰＴＣ１２の一方の電極とが接続され、ＰＴＣ１２の他方の電極とタブ１４とが接続され、タブ１４が配線基板７の所定の接続箇所に接続される。

図２および図３に示すように、ＰＴＣ１２およびタブ１３、１４は、仕切り板４の開口を取り囲む周縁の板面の前側に位置する載置面４ｂに対して置かれる。すなわち、最初にＬ字状に折り曲げられたタブ１３が前部セパレータ４ｃと載置面４ｂとがなすコーナー部に置かれる。次に、ＰＴＣ１２が載置面４ｂに置かれる。この場合、ＰＴＣ１２の一方の電極１２ａの下側にタブ１３の片１３ａが位置するようになされる。タブ１３の他方の片１３ｂが電池セル１の負極と接触される。片１３ｂと電池セル１の負極が溶接され、片１３ａと電極１２ａとが溶接される。

次に、負極タブ１４が配置される。負極タブ１４は、Ｌ字状に折り曲げられた片１４ａおよび１４ｂを有し、片１４ｂが横方向に延長されて前部セパレータ４ｃの片側のエッジで折り曲げられ、前部セパレータ４ｃの前面に折り曲げ端１４ｃが位置する形状とされている。載置面４ｂに置かれたＰＴＣ１２の他方の電極１２ｂ上に負極タブ１４の片１４ａが位置する。互いに重なり合う電極１２ｂおよび片１４ａが溶接される。折り曲げ端１４ｃが配線基板７の所定の箇所に接続される。上述したように、絶縁紙１０は、電池セル１の負極が電極１２ｂおよび片１４ａの接続箇所と接触することを防止するように、電池セル１に貼り付けられている。

このようにして、電池セル１の負極側に電池セル１と直列にＰＴＣ１２が接続される。若し、電池パックが過度に発熱した場合には、ＰＴＣ１２の抵抗値が大きくなり、電流が抑制または阻止され、発熱による種々の弊害を防止することができる。なお、ＰＴＣを温度検出素子として使用し、制御回路によって検出された温度が高くなった場合に、スイッチング素子をＯＦＦさせる構成も可能である。

なお、ここでは、二つの電池セル１および２に対して一つのＰＴＣ１２を使用する例であるが、各電池セルに対してそれぞれＰＴＣを使用する場合には、仕切り板４の後ろ側の板面４ａに対して上述したのと同様にＰＴＣおよびタブを配するようになされる。

図４は、ＰＴＣ１２およびタブ１３、１４の部分的配置関係を示す。図４Ａが平面図で、図４Ｂが一部断面図である。図４Ａに示すように、前部セパレータ４ｃには、縦方向にタブ１３の幅よりやや大きい幅の凹部が形成され、タブ１３を配置する際に凹部でタブ１３を案内できる構成とされている。同様に、タブ１４を配置する際の案内用に、タブ１４の幅よりやや大きい幅の凹部が形成されている。

また、図４Ｂに示すように、仕切り板４の載置面４ｂは、肉薄部とされている。載置面４ｂの厚みは、仕切り板４の他の面の厚みに比して、ＰＴＣ１２の厚みとほぼ等しい量、薄いものとされている。それによって、ＰＴＣ１２を配置した時に、ＰＴＣ１２が厚み方向に突出することが防止されている。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば温度保護素子としては、ヒューズ等のＰＴＣ以外の素子を使用しても良い。また、この発明はリチウムイオン電池の他、Ｎｉ−ｃｄ（ニッカド）電池、Ｎｉ−ＭＨ（ニッケル水素）電池など、種々の電池に適用可能であり、複数の電池セルを直列および／または並列接続した構成に対してこの発明を適用できる。

この発明の一実施形態の分解斜視図である。この発明の一実施形態における仕切り板に対するＰＴＣおよびタブの取り付けを示す斜視図である。仕切り板に対してＰＴＣおよびタブの取り付けた状態を示す斜視図である。仕切り板に対してＰＴＣおよびタブを取り付けた状態の一部の構成を示す平面図および部分断面図である。従来の電池パックの説明に用いる模式的平面図である。

符号の説明

１，２・・・電池セル
３・・・下ケース
４・・・仕切り板
４ｂ・・・載置面
４ｃ・・・前部セパレータ
５・・・上ケース
７・・・配線基板
８・・・温度検出素子
１１・・・負極タブ
１２・・・ＰＴＣ
１３・・・タブ
１４・・・正極タブ

Claims

少なくとも２個の角形の素電池を積層してケース内に収納する電池パックにおいて、
積層される素電池間に絶縁材からなり、中央に開口を有するようにロ字状とされた仕切り板が配置され、
上記素電池の側板の下方に位置する上記仕切り板の載置面に温度保護素子を置くようにした電池パック。
請求項１において、
上記仕切り板と上記載置面が一体形成されると共に、上記温度保護素子の厚みとほぼ等しい量、上記載置面の厚みが上記仕切り板の厚みより小とされた電池パック。
請求項１において、
上記仕切り板の上記載置面に連続して形成された立ち上げ面に接続用タブの案内用の凹部が形成された電池パック。