JP2007123003A

JP2007123003A - 電池パック

Info

Publication number: JP2007123003A
Application number: JP2005312545A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Hatta; 一人八田; Masaru Hiratsuka; 賢平塚; Masahito Sato; 雅人佐藤; Koji Watanabe; 晃司渡辺; Hiroyuki Yamada; 弘幸山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】傷や熱に対して強い耐性を有する単色、文字または模様が施され、体積効率に優れた電池パックを提供する。
【解決手段】
この電池パックでは、硬質ラミネート材１１ａが、ビッカース硬度３０以上の硬質金属からなる金属層が外面樹脂層と内面樹脂層との間に挟まれた構造とされ、外面樹脂層の内面側に、単色、文字または模様が印刷されている。外面樹脂層は、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル、延伸ポリプロピレンのうちから選ばれた何れかを主成分とするものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばリチウムイオンポリマー二次電池に適用される電池パックに関する。

近年、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の携帯型電子機器が普及し、電源として高電圧、高エネルギー密度、軽量といった利点を有するリチウムイオン電池が広く使用されている。

さらに、液系電解液を用いた場合に問題となる液漏れの対策として、例えば電解質として、ポリマーに非水電解液を含浸させてなるゲル状高分子膜を用いたもの、或いは全固体状の電解質を用いた、リチウムイオンポリマー二次電池が実用化されている。

リチウムイオンポリマー二次電池では、例えば、アルミラミネートフィルム等のフィルム状外装材を用いた電池を作製することが可能となる。フィルム状外装材を用いた電池は、外装強度が弱いため、電池パックの筐体とすることができない問題がある。

この問題に対して、従来では、フィルム状外装材を構成する金属膜を厚くすることによって、外装強度を向上させることで、電池パックの筐体として利用する手法が提案されている。また、特許文献１では、ファイルム状外装材を筐体として利用する電池パックとして、フィルム状外装材を構成する金属層に硬質の金属を使用することで、体積効率および強度性に優れた電池パックが提案されている。

ところで、フィルム状外装材を用いた電池では、ラミネート材をそのまま外装に用いると、色がアルミニウムの地金の色自体となるため、意匠性に劣る。また、硬度も不足するため、打痕等がつきやすく美観が損なわれる問題がある。

この問題に対して、例えば、特許文献１に記載の電池パックでは、デザインが施された外装ラベルを電池パックに巻く手法が提案されている。さらに、ラミネート材の表面保護層の外側および／または内側に文字またはパターンを印刷する手法が提案されている。

特開２００５−１６６６５０号公報

しかしながら、デザインが施された外装ラベルを電池パックに巻く手法では、電池パック全体を完全に覆うことが技術的に困難であり、ラミネート材の地色が部分的に露出するため美観を損ねる。さらに、外装ラベルの厚み分だけ、体積効率が劣化するため電池パックの容量が減少する問題があった。

また、ラミネート材の表面保護層の外側および／または内側に文字またはパターンを印刷する手法において、通常の印刷を行った場合に、インクが擦れて擦り傷が目立つ、製造工程における熱シール時にインクが変成する問題があった。

したがって、この発明の目的は、傷や熱に対して強い耐性を有する単色、文字または模様が施され、体積効率に優れた電池パックを提供することにある。

また、この発明の目的は、レーザ印字を行ってラベルを省略することで、より優れた体積効率を有する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、この発明は、
硬質ラミネート材と、軟質ラミネート材との間に電池素子が収容され、電池素子の周辺部分が封止され、硬質ラミネート材は、電池素子の形状に沿って湾曲され、硬質ラミネート材の端部同士を合わせて封止された電池セルを有する電池パックであって、
硬質ラミネート材が硬質金属からなる金属層が外面樹脂層と内面樹脂層との間に挟まれた構造とされ、外面樹脂層の内面側に単色、文字または模様が印刷されており、
硬質金属は、ビッカース硬度３０以上のものであり、
外面樹脂層は、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル、延伸ポリプロピレンのうちから選ばれた何れかを主成分とするものであること
を特徴とする電池パックである。

この発明は、
硬質ラミネート材と、軟質ラミネート材との間に電池素子が収容され、電池素子の周辺部分が封止され、硬質ラミネート材は、電池素子の形状に沿って湾曲され、硬質ラミネート材の端部同士を合わせて封止された電池セルを有する電池パックであって、
硬質ラミネート材が内面樹脂層と硬質金属からなる金属層が順次に積層された構造とされ、
硬質金属は、ビッカース硬度３０以上のものであり、
濃色を基調とした単色、文字または模様が焼き付け塗装された金属層にレーザ印字がなされたことを特徴とする電池パックである。

この発明においては、帯状の正極、帯状の負極とがポリマー電解質および／またはセパレータを介して積層され、長手方向に巻回されると共に、正極および負極からそれぞれリード端子が導出されているものを電池素子と称する。そして、電池素子を外装フィルムで被覆したものを電池セルと称する。さらに、電池セルに保護回路等の必要な回路を付加したものを電池パックと称する。

この発明によれば、外装に単色、文字または模様が施された電池パックにおいて、傷や熱に対して、強い耐性を備えることができ、且つ体積効率を向上できる。また、レーザ印字を行ってラベルを省略することで、より体積効率を向上できる。

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による電池パックの構成を示す。この電池パックは、例えば角形または扁平型を有するリチウムイオンポリマー二次電池の電池パックである。

この電池パックは、例えば、外装フィルムである硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂで、電池素子（図示しない）の上下を挟んで被覆された電池セルと、電池セルを所定形状に成形し、その開放された両端を嵌合するトップカバー５およびボトムカバー６を備える。

図示しない電池素子からは正極リード２ａおよび負極リード２ｂが導出されており、正極リード２ａおよび負極リード２ｂには、回路基板４が付される。正極リード２ａおよび負極リード２ｂのそれぞれの両面には、硬質ラミネート材１１ａと軟質ラミネート材１１ｂとの接着性を向上させるために樹脂片３ａおよび３ｂが被覆されている。ここで、トップカバー５を嵌合する側をトップ側、ボトムカバー６を嵌合する側をボトム側と称する。

[電池素子]
図２は、この発明の一実施形態による電池素子１の外観の一例を示す斜視図である。図２に示すように、電池素子１は、例えば、角形または扁平型を有し、帯状の正極２１と、帯状の負極２２とがポリマー電解質２４および／またはセパレータ２３を介して積層され、長手方向に巻回されると共に、正極２１および負極２２からそれぞれ正極リード２ａおよび負極リード２ｂが導出されている。

正極２１は、帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成されてなり、さらに、正極活物質層上にポリマー電解質２４が形成されている。また、負極２２は、帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成されてなり、さらに、負極活物質層上にポリマー電解質２４が形成されている。正極２１および負極２２の正極リード２ａおよび負極リード２ｂは、それぞれ正極集電体および負極集電体に接合されている。正極活物質、負極活物質、ポリマー電解質２４としては、既に提案されている材料を用いることができる。

正極２１は、目的とする電池の種類に応じて金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物質として構成することができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合では、正極活物質として、Ｌｉ_XＭＯ₂（式中、Ｍは、一種以上の遷移金属を表し、Ｘは、電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下である）を主体とするリチウム複合酸化物等を用いることができる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）等が好ましい。

このようなリチウムイオン複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ₂，ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。また、正極活物質としては、例えば、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂、Ｖ₂Ｏ₅等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を用いることができる。正極２１には、これらの正極活物質の複数種を併せて使用してもよい。また、以上のような正極活物質を使用して正極２１を形成するに際して、導電剤や結着剤等を添加しても良い。

負極材料としては、リチウムをドープ、脱ドープできる材料を用いることができる。負極材料としては、例えば、難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料の炭素材料を用いることができる。より具体的には、例えば、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を用いることができる。さらに、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸化物を用いることができる。このような材料から負極２２を形成するに際して、結着剤等を添加しても良い。

ポリマー電解質２４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をポリマー中に取り込んだものとされている。高分子材料としては、電解液に相溶する性質を有し、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、ポリプロピレンオキサイド、およ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として、例えばポリ（ビニリデンフルオロライド）、ポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）、或いはポリ（ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−トリフルオロエチレン）等の高分子材料、およびこれらの混合物を用いることができる。

電解液成分としては、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）等を用いることができる。電解質塩には、溶剤に相溶するものが用いられ、カチオンとアニオンとが組み合わされてなる。カチオンには、アルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられる。アニオンには、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、ＳＣＮ^-、ＣｌＯ^-、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-等が用いられる。電解質塩には、具体的には六フッ化リン酸リチウムや四フッ化ホウ酸リチウムが電解液に対して溶解可能な濃度で用いられる。

[電池セル]
次に、電池セルについて説明する。図３は、電池セルの構成を示す。上述した、電池素子１を硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂによって被覆することで電池セルが構成される。

硬質ラミネート材１１ａの一例としては、例えば硬質金属層が内面樹脂層と外面樹脂層に挟まれた３層構造とされ、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムである。具体的には、硬質ラミネート材１１ａは、例えば、図４に示すように、内面樹脂層３１、接着層３２、硬質金属層３３、接着層３４、外面樹脂層３６とが順次積層された構造を有し、外面樹脂層３６の内面側に単色、文字または模様の印刷３５がなされる。厚さの構成としては、内面樹脂層３１／接着層３２／硬質金属層３３／接着層３４／外面樹脂層３６＝３０±５μｍ／２±１μｍ／１００±２０μｍ／３±１μｍ／１５±５μｍとされる。

内面樹脂層３１は、熱，超音波で溶融し、互いに融着する部分である。内面樹脂層３１としては、例えば、無延伸のポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン）、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、アクリル酸エチルコポリマー、アクリル酸メチルコポリマー、メタクリル酸コポリマー、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、エチレンビニルアルコール樹脂を用いることができる。例示した樹脂は、結晶性が低いもので、シール性に富むため、内面樹脂層３１として用いることによって、効果的に封止が可能となる。

硬質金属層３３には、硬質金属を用いる。硬質金属としては、ビッカース硬度３０以上の材料を用いることができる。ビッカース硬度３０以上の材料としては、具体的には、例えばＪＩＳ規格による３００３Ｈ１８、３００４Ｈ１８の硬質アルミ材料、ＳＵＳ（ステンレス）全般を用いることができる。

一実施形態では、硬質金属としてビッカース硬度３０以上の材料を用いることで、一般的な使用における、打痕、引掻き傷が電池パックの表面に付くのを効果的に回避することができる。また、ビッカース硬度３０以上の材料を用いることにより、落下時の変形に対しても、耐えることができる。一方で、ビッカース硬度３０より小さい材料を用いた場合において、同様の耐性を備えるためには、厚さを大きくする必要があるために、電池容量が犠牲になってしまう。

外面樹脂層３６としては、美観、強靭性、柔軟性が求められる。外面樹脂層３６としては、例えば、ポリアミド系樹脂（ナイロン）、ポリイミド系樹脂、ポリエステル、延伸ポリプロピレンのうち何れかを主成分とするフィルムを用いることができる。ポリエステルとしては、より具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を挙げることができる。例示した樹脂からなる外面樹脂層３６の内面側に単色、文字または模様の印刷３５がなされることによって、製造時の熱シールによってシール部が変成して美観が損なわれるのを抑制することができる。

硬質ラミネート材１１ａの他の例としては、例えば硬質金属層と、内面樹脂層とから構成される。具体的には、例えば、図５に示すように、内面樹脂層４１と、接着層４２と、硬質金属層４３と順次に積層された構造を有し、硬質金属層４３に単色、文字または模様の焼付け塗装４４がなされる。厚さの構成としては、内面樹脂層４１／接着層４２／硬質金属層４３＝３０±５μｍ／２±１μｍ／１００±２０μｍとされる。硬質ラミネート材１１ａの他の例では、上述した一例と異なり、硬質金属層４３が電池パックの最外面に位置する。

硬質ラミネート材１１ａの他の例では、電池パックの最外表面となる硬質金属層４３に、例えば、黒、グレー、紺、緑、紅、赤、青等の濃色を基調としてデザインされた柄や文字情報の焼付け塗装４４がなされる。

さらに、焼付け塗装４４がなされた硬質金属層４３に印字を行う場合は、レーザ印字によってなされる。レーザ印字が明瞭となる点から、濃色を基調としてデザインされた柄や文字情報が焼付け塗装された硬質金属層４３にレーザ印字を行うのが好ましい。レーザ印字を行ってラベルを省略することで、より体積効率を上げて、電池パックの容量を増大できる。

軟質ラミネート材１１ｂは、例えば軟質金属層が内面樹脂層と外面樹脂層との間に挟まれた構造とされる。軟質ラミネート材１１ｂの内面樹脂層は、硬質ラミネート材１１ａに接する側に位置する。軟質金属層としては、ＪＩＳ規格による８０７９Ｏ、８０２１Ｏの他、８０００番系全般の軟質アルミ材料を用いることができる。

軟質ラミネート材１１ｂの具体的な構成としては、例えば、軟質金属層をＡｌ（アルミニウム）、外面樹脂層をＮｙ（ナイロン）、内面樹脂層をＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン）で構成する。厚さの構成としては、例えば、Ｎｙ／接着層／Ａｌ／接着層／ＣＰＰ＝２０±５μｍ／３±１μｍ／３５±１０μｍ／２±１μｍ／３０±５μｍと構成される。これにより、軟質ラミネート材１１ｂの総厚としては、例えば９０±２２μｍとされる。

電池素子１を硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂで被覆した電池セルは、例えば、図６に示すように、断面が楕円形状になるように成形することで、硬質ラミネート材１１ａが最外装として電池素子１を保護するようになされる。

[トップカバー]
トップカバー５は、例えば、成形された電池セルが有する両端の開口に、嵌合可能な形状である。具体的には、例えば、正面から見ると、全体としては短形状を有し、その両短辺が外側に向かって楕円の円弧をなすように膨らんでいる。トップカバー５には、例えば、回路基板４が備えられ、この回路基板４に対して電池素子１から導出された正極リード２ａおよび負極リード２ｂが接続される。

[ボトムカバー]
ボトムカバー６は、ボトム側の開口を塞ぐものであり、正面方向から見ると、全体としては短形状を有し、その短辺側の両側が外側に向かって楕円の円弧をなすように膨らんでいる。ボトムカバー６の電池素子１側となる面には、ボトム側の開口に嵌合するための側壁が設けられている。また、側壁は、ボトムカバー６の外周から僅かに内側に入り込んだ位置に設けられている。

また、ボトムカバー６には、例えば、電池素子１に対向する面からそれとは反対側の面に向けて貫通する貫通孔が、１以上好ましくは２以上設けられている。貫通孔を２以上設けた場合には、樹脂注入時において、少なくとも１つの貫通孔を電池素子とボトムカバーとの間の空気を抜くためのものとして用いることができるので、樹脂の充填性を向上させることができる。

回路基板４には、ヒューズ、ＰＴＣ、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路、電池パックを識別するＩＤ抵抗等がマウントされ、更に複数例えば３個の接点部が形成されている。また、保護回路には、二次電池の監視とＦＥＴの制御を行うＩＣ、および充電制御ＥＦＴが含まれる。

以下、この発明の一実施形態による電池パックの製造方法について説明する。

まず、例えば、ポリマー電解質が両面に形成された正極および負極と、セパレータとを、負極、セパレータ、正極、セパレータの順に順次積層し、この積層体を平板の芯に巻き付けて、長手方向に多数回巻回して巻回型の電池素子１を作製する。

次に、例えば予め深絞成形により、電池素子１を入れるための凹部１５を軟質ラミネート材１１ｂに成形する。この際、図７Ａに示すように、軟質ラミネート材１１ｂの電池素子収納用の凹部１５は、例えば、中心位置に対してやや右側にずれた位置に形成する。そして、電池素子１を軟質ラミネート材１１ｂに形成された凹部１５内に収納する。

次に、図７Ａに示すように、図４に示す構造を有する、あらかじめ外面樹脂層の内面側に単色、文字または模様が印刷された硬質ラミネート材１１ａを、軟質ラミネート材１１ｂに対してやや右側にずれた位置に積層する。これにより、硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂが積層された状態では、図７Ａに示すように、硬質ラミネート材１１ａのみが位置する右側領域と軟質ラミネート材１１ｂのみが位置する左側領域と、が生じる。

このように位置をずらしているのは、後述するように、硬質ラミネート１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂの端部を、軟質ラミネート材１１ｂの凹部１５の底面外側へ向けて折り込んだ後、硬質ラミネート材１１ａの内面樹脂層と軟質ラミネート材１１ｂの内面樹脂層とが、ある程度の幅でもって接着されるようにするためである。

次に、図７Ａに示すような配置関係の状態で、凹部１５の開口の周辺の４辺を減圧しながら熱溶着する。この場合、硬質ラミネート材１１ａの内面樹脂層と軟質ラミネート材１１ｂの内面樹脂層とが重なっている部分全体を熱溶着するようにしても良い。このようにして、凹部１５の周囲を熱溶着することにより、電池素子１が封止される。

次に、図７Ｂに示すように、凹部１５の底面の外側に、所定の形状とした熱溶着シート１５ａを設ける。熱溶着シート１５ａは、軟質ラミネート材１１ｂの外面樹脂層を高温をかけることで接着させるための補助的部材である。好ましくは、厚みは、総厚の関係から１０〜６０μｍ程度で、１００°Ｃ前後の融点のものが用いられる。熱溶着シート１５ａの融点は、電池素子１に対して熱の影響を与えない程度のものが好ましい。

次に、硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂの両端を、軟質ラミネート材１１ｂの凹部１５の底面外側へ向けて内側に折り込む。すなわち、短辺１３ａ、１４ａおよび１３ｂ、１４ｂを、軟質ラミネート材１１ｂの凹部１５の底面外側へ向けて内側に折り込む。

そして、硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂの端部を熱溶着するとともに、凹部１５の底面外側に対して軟質ラミネート材１１ｂを熱溶着する。これにより、図７Ｃに示すように。硬質ラミネート材１１ａが最外装とされ、硬質ラミネート材１１ａおよび軟質ラミネート材１１ｂによって、電池素子１が収納された凹部１５を包み込むように閉じた状態で固定されて、トップ側開口２１ａおよびボトム側開口２１ｂが形成される。

電池素子１を包み込んだ状態では、図８に示すように、硬質ラミネート材１１ａの短辺１３ａおよび１４ａ同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向してなる継ぎ目Ｌ１が生じる。

また、硬質ラミネート材１１ａの内側には、軟質ラミネート材１１ｂの短辺１３ｂおよび１４ｂ同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向してなる継ぎ目Ｌ２が生じる。ここでは、軟質ラミネート材１１ｂの短辺１３ｂおよび１４ｂ同士が接するか、または僅かな隙間を介して互いの端面が対向する場合について、図示および説明をしているが、ある程度の幅の隙間を介して互いの端面が対向するようにしてもよい。

なお、図８において、参照符号１６ａは、硬質ラミネート材１１ａの内面樹脂層を示し、参照符号１７ａは、硬質金属層を示し、参照符号１８ａは、硬質ラミネート材１１ａの外面樹脂層を示し、外面樹脂層１８ａの内面側に単色、文字または模様の印刷２０がなされている。また、軟質ラミネート材１１ｂは、軟質金属層１７ｂを内面樹脂層１６ｂおよび外面樹脂層１８ｂで挟んだ構造を有する。

図８に示すように、熱溶着シート１５ａの上側に接して、軟質ラミネート材１１ｂの外面脂層層１８ｂが位置する。したがって、軟質ラミネート材１１ｂの外面樹脂層１８ｂが熱溶着シート１５ａを挟んだ構造となり、外側から熱を加えることで、軟質ラミネート材１１ｂの外面樹脂層１８ｂ同士を接着することができる。

また、硬質ラミネート材１１ａの内面樹脂層１６ａと、軟質ラミネート材１１ｂの内面樹脂層１６ｂが対向接触するので、外側から熱を加えることで、硬質ラミネート材１１ａの内面樹脂層１６ｂと軟質ラミネート材１１ｂの内面樹脂層とを接着することができる。

次に、所定の形状に成型された電池セル１０から導出された正極リード２ａおよび負極リード２ｂに保護回路を接合する。保護回路は回路基板４にあらかじめマウントされており、電池素子１と接続された回路基板４はあらかじめ成型されたトップカバー５に挿入される。

図９に示すように、作製した電池セル１０のトップ側の開口に、トップカバー５を接合する。電池セル１０のボトム側の開口に、ボトムカバー６を接合する。回路基板４と一体とされたトップカバー５およびトップカバー５と同様にあらかじめ成型されたボトムカバー６は、熱溶着や温めた樹脂材料（ホットメルト剤）を流し込む方法などにより電池セル１０と接合される。以上により一実施形態による電池パックが製造される。

なお、上述した製造方法において、あらかじめトップカバー５およびボトムカバー６を成型せず、トップカバー形状もしくはボトムカバー形状の金型に電池セル１０をセットし、温めた樹脂材料を流し込むことにより、トップカバー５もしくはボトムカバー６を成型しつつ電池セル１０との接合を行う方法も用いることができる。なお、温めた樹脂を流し込む場合には、回路基板が熱により変形したり損傷したりしないように構成する必要がある。

また、上述した製造方法において、ラベルを貼る場合には、さらに、硬質ラミネート材１１ａの周りにラベルを貼り、製品としての電池パックが完成する。なお、ラベルは電池パックを１周するように貼っても良いし、電池パック片面のみに貼っても良いが、放熱性を考慮すると片面のみに貼り付けることがより好ましい。なお、ラベルを貼る場合には、ラベルと同色もしくは同柄の印刷を硬質ラミネート材１１ａに施すことがデザイン上好ましい。

さらに、上述した製造方法において、図４に示す硬質ラミネート材ではなく、図５に示す構造を有する硬質ラミネート材を用いた場合は、最外表面に硬質金属層４３が位置するので、この硬質金属層４３に濃色を基調とした単色、文字または模様が焼き付け塗装される。さらに、印字を行う場合には、焼付け塗装された硬質金属層４３に対してレーザ印字を行う。

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

１．へこみ傷試験、落下試験
以下に説明する実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２の電池パックを作製して、へこみ傷試験および落下試験を行った。

＜実施例１＞
図４に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の金属層としては、厚さ１００μｍを有する３００３Ｈ１８のアルミ材を用いた。

＜実施例２＞
硬質ラミネート材の金属層として、厚さ２００μｍを有する３００４Ｈ１８のアルミ材を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の電池パックを作製した。

＜実施例３＞
硬質ラミネート材の金属層として、厚さ１００μｍを有するＳＵＳ３０４を用いた以外は、実施例１と同様にして、実施例３の電池パックを作製した。

＜比較例１＞
硬質ラミネート材の金属層として、厚さ１００μｍを有する１Ｎ３０−Ｏのアルミ材を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例１の電池パックを作製した。なお、ＩＮ３０−Ｏのアルミ材は、ビッカース硬度が３０より小さい材料である。

＜比較例２＞
硬質ラミネート材の金属層として、厚さ２００μｍを有する１Ｎ３０−Ｏのアルミ材を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例２の電池パックを作製した。

へこみ傷試験
実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２の電池パックの表面を、３００ｇの加重をのせて、ペン先０．５ｍｍのボールペンでなぞり、表面のへこみ傷の発生具合を目視により評価した。

落下試験
実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２の電池パックを、０．５ｍの高さから落下させて、筐状電池パックの変形の程度を目視により評価した。

また、実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２の電池パックの電池容量を測定した。

表１は、実施例１〜実施例３および比較例１〜比較例２の電池パックにおける、へこみ傷試験および落下試験の結果並びに測定した電池容量を示す。

表１に示すように、ビッカース硬度３０以上の材料を用いることによって、電池パックに打痕やへこみ傷が付くのを効果的に回避できることがわかる。また、ビッカース硬度３０以上の材料を用いることによって、電池パックは、落下時の変形に対しても強い耐性を有することがわかる。さらに、ビッカース硬度３０以下の材料の場合は、厚さを増せば落下時の変形に対して耐性を有するようになるが、電池容量が犠牲になることがわかる。

２．引掻き傷試験
以下に説明する実施例４〜実施例５および比較例３の電池パックを作製して、引掻き傷試験を行った。
＜実施例４＞
図４に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。印刷によって、硬質ラミネート材の外面樹脂層の内面側の全面に白色を印刷した。

＜実施例５＞
印刷によって、硬質ラミネート材の外面樹脂層の内面側の全面にベージュ色を印刷した以外は、実施例４と同様にして、実施例５の電池パックを作製した。

＜比較例３＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層の内面側に着色を行わなかった以外は、実施例４と同様にして、比較例３の電池パックを作製した。

引掻き傷試験
実施例４〜実施例５および比較例３の電池パックの表面を、３００ｇの加重をのせて、ペン先０．１ｍｍのボールペンでなぞり、表面の外面樹脂に発生した傷の目立ちやすさを目視によって評価した。

表２は、実施例４〜実施例５および比較例３の電池パックにおける、引掻き傷試験の結果を示す。

表２に示すように、淡色系の色を採用することによって、擦り傷を目立たなくすることがわかる。一方で、着色を行わない場合は、金属色が背景となり、樹脂上に生じた引掻き傷が目立つ状態となることがわかる。

３．外装表面の耐熱試験
以下に説明する実施例６〜実施例１４および比較例４〜比較例６の電池パックを作製して、外装表面の耐熱試験を行った。
＜実施例６＞
図４に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の外面樹脂層の内面側にグレー塗料を用いて着色を行った。

＜実施例７＞
図５に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の金属層の表面にグレー塗料で焼付け塗装を行った。

＜実施例８＞
図４に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の外面樹脂層としては、６−ナイロンを用いた。硬質ラミネート材の外面樹脂層の内面側にグレー塗料を用いて着色を行った。

＜実施例９＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、６６−ナイロンを用いた以外は、実施例８と同様にして、実施例９の電池パックを作製した。

＜実施例１０＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いた以外は、実施例８と同様にして、実施例１０の電池パックを作製した。

＜実施例１１＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を用いた以外は、実施例８と同様にして、実施例１１の電池パックを作製した。

＜実施例１２＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を用いた以外は、実施例８と同様にして、実施例１２の電池パックを作製した。

＜実施例１３＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、ＰＢＮ（ポリブチレンナフタレート）を用いた以外は、実施例８と同様にして、実施例１３の電池パックを作製した。

＜実施例１４＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、延伸ポリプロピレンを用いた以外は、実施例８と同様にして、実施例１４の電池パックを作製した。

＜比較例４＞
図４に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の外面樹脂層の外面側にグレー塗料を用いて着色を行った。

＜比較例５＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、未延伸ポリプロピレンを用いた以外は、実施例８と同様にして、比較例５の電池パックを作製した。

＜比較例６＞
硬質ラミネート材の外面樹脂層として、未延伸ポリエチレンを用いた以外は、実施例８と同様にして、比較例６の電池パックを作製した。

外装表面の耐熱試験
実施例６〜実施例１４および比較例４〜比較例６の電池パックに対して、ヒートシール機を用いてシールを行って、ヒータの熱による痕の目立ち易さを目視によって評価した。

表３は、実施例６〜実施例７および比較例４の電池パックにおける、外装表面の耐熱試験の結果を示す。表４は、実施例８〜実施例１４および比較例５〜比較例６の電池パックにおける、外装表面の耐熱試験の結果を示す。

表３に示すように、印刷面を外面樹脂の裏側に配する、または金属表面に焼付け塗装することによって、電池製造時のヒートシールの熱により、インク変成して外観の不具合の発生を回避できることがわかる。

表４に示すように、表層の樹脂に、耐熱性の高く強度の強いものを用いることによって、シール痕、圧着等の外的応力による痕つきを回避できることがわかる。

４．電池容量の比較
以下に説明する実施例１５および比較例７の電池パックを作製して電池容量の比較を行った。

＜実施例１５＞
図４に示す構造を有する硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の外面樹脂の内面側には、印刷によって、所定のデザインを施した。なお、厚みが４ミリになるように、中身の発電要素となる量を調整して、電池パックを作製した。

＜比較例７＞
硬質ラミネート材の外面樹脂の内面側に印刷によるデザインを施さなかった。印刷によって、実施例１５と同様のデザインを施した厚さ１００μｍのラベルを巻きつけた。この他は、実施例１５と同様にして、比較例７の電池パックを作製した。

電池容量の比較
実施例１５および比較例７の電池パックの電池容量を測定した。表５は、実施例１５および比較例７の電池容量の測定結果を示す。

表５に示すように、印刷を硬質ラミネート材の外面樹脂層の裏側に配することによって、ラベルを省略してラベルの厚み分の発電要素を増量できるので、電池パックの容量を増大できることがわかる。

５．レーザ印字の視認性試験
以下に説明する実施例１６〜実施例２３および比較例８〜比較例１０の電池パックを作製して、レーザ印字の視認性試験を行った。

＜実施例１６＞
図５に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、黒色の焼付け塗装を施し、レーザ印字を行った。

＜実施例１７＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、グレー色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例１７の電池パックを作製した。

＜実施例１８＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、赤色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例１８の電池パックを作製した。

＜実施例１９＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、紅色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例１９の電池パックを作製した。

＜実施例２０＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、紺色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例２０の電池パックを作製した。

＜実施例２１＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、青色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例２１の電池パックを作製した。

＜実施例２２＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、紫色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例２２の電池パックを作製した。

＜実施例２３＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、緑色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、実施例２３の電池パックを作製した。

＜比較例８＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、焼付け塗装を施さなかった以外は、実施例１６と同様にして、比較例８の電池パックを作製した。

＜比較例９＞
最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に、白色の焼付け塗装を施した以外は、実施例１６と同様にして、比較例９の電池パックを作製した。

＜比較例１０＞
図４に示す構造の硬質ラミネート材を用いて電池パックを作製した。硬質ラミネート材の外面樹脂の内面側に黒色の印刷を施し、レーザ印字を行った。

レーザ印字の視認性試験
実施例１６〜実施例２３および比較例８〜比較例１０の電池パックにおける、レーザ印字の視認性を目視によって評価した。

表６は、実施例１６〜実施例２３および比較例８〜比較例１０の電池パックにおける、レーザ印字の視認性試験の結果を示す。

表６に示すように、最外表面となる硬質ラミネート材の金属層に焼き付け塗装し、その色が濃色、暗色であれば、レーザ印字は、明瞭となることがわかる。淡色系、明色系では、塗装がレーザで除去されても地金属の色と近似しているため、視認性が優れないことがわかる。また、無着色の場合は、印字されない。さらに、印刷面が硬質ラミネート材の外面樹脂の内面側である場合は、レーザによって、塗料が除去されにくいため、レーザ印字では、明瞭性に欠けることがわかる。

６．シール性試験
以下に説明する実施例２４〜実施例３４および比較例１１〜比較例１２の電池パックを作製して、シール性試験を行った。
＜実施例２４＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、無延伸ポリプロピレンを用いた電池パックを作製した。

＜実施例２５＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、無延伸ポリエチレンを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例２５の電池パックを作製した。

＜実施例２６＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、エチレン酢酸ビニルコポリマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例２６の電池パックを作製した。

＜実施例２７＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、エチレンアクリル酸コポリマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例２７の電池パックを作製した。

＜実施例２８＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、アクリル酸エチルコポリマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例２８の電池パックを作製した。

＜実施例２９＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、アクリル酸メチルコポリマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例２９の電池パックを作製した。

＜実施例３０＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、メタクリル酸コポリマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例３０の電池パックを作製した。

＜実施例３１＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、メタクリル酸メチルコポリマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例３１の電池パックを作製した。

＜実施例３２＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、アイオノマーを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例３２の電池パックを作製した。

＜実施例３３＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、ポリアクリロニトリルを用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例３３の電池パックを作製した。

＜実施例３４＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、エチレンビニルアルコール樹脂を用いること以外は、実施例２４と同様にして実施例３４の電池パックを作製した。

＜比較例１１＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、ポリエチレンテレフタレートを用いること以外は、実施例２４と同様にして比較例１１の電池パックを作製した。

＜比較例１２＞
硬質ラミネート材の内面樹脂層として、延伸ポリプロピレンを用いること以外は、実施例２４と同様にして比較例１２の電池パックを作製した。

シール性試験
シールを行い端子回りのシール面内に密閉を阻害する欠陥が発生しないか確認した。

表７は、実施例２４〜実施例３４および比較例１１〜比較例１２の電池パックにおいて、シール性試験の結果を示す。

表７に示すように、結晶性が低くシール性に富んだ樹脂を内面に配することにより効果的に封止が可能であることがわかる。一方で、耐熱性が高かったり、結晶性が高い樹脂では、うまく封止がすることが困難であることがわかる。

この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例にすぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

この発明の一実施形態による電池パックの構成を示す概略図である。この発明の一実施形態による電池素子の外観の一例を示す斜視図である。この発明の一実施形態による電池セルの構成を示す概略図である。この発明の一実施形態による電池パックの硬質ラミネート材の一例の断面図である。この発明の一実施形態による電池パックの硬質ラミネート材の他の例の断面図である。成形後の電池セルの断面図である。この発明の一実施形態による電池パックの製造方法を説明するための概略図である。電池素子を被覆したラミネート材の拡大断面図である。この発明の一実施形態による電池パックの外観を示す概略図である。

符号の説明

１・・・電池素子
２ａ・・・正極リード
２ｂ・・・負極リード
３ａ,３ｂ・・・樹脂片
５・・・トップカバー
６・・・ボトムカバー
１０・・・電池セル
１１ａ・・・硬質ラミネート材
１１ｂ・・・軟質ラミネート材
２１・・・正極
２２・・・負極
２３・・・セパレータ
２４・・・ポリマー電解質
３１・・・内面樹脂層
３２・・・接着層
３３・・・硬質金属層
３４・・・接着層
３５・・・印刷
３６・・・外面樹脂層
４１・・・内面樹脂層
４２・・・接着層
４３・・・硬質金属層
４４・・・焼付け塗装

Claims

硬質ラミネート材と、軟質ラミネート材との間に電池素子が収容され、上記電池素子の周辺部分が封止され、上記硬質ラミネート材は、上記電池素子の形状に沿って湾曲され、上記硬質ラミネート材の端部同士を合わせて封止された電池セルを有する電池パックであって、
上記硬質ラミネート材が硬質金属からなる金属層が外面樹脂層と内面樹脂層との間に挟まれた構造とされ、上記外面樹脂層の内面側に単色、文字または模様が印刷されており、
上記硬質金属は、ビッカース硬度３０以上のものであり、
上記外面樹脂層は、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル、延伸ポリプロピレンのうちから選ばれた何れかを主成分とするものであること
を特徴とする電池パック。
請求項１において、
上記内面樹脂層は、無延伸のポリオレフィン系樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、アクリル酸メチルコポリマー、メタクリル酸コポリマー、メタクリル酸メチルコポリマー、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、エチレンビニルアルコール樹脂のうちから選ばれた何れかであることを特徴とする電池パック。
請求項１において、
外装にラベルが使用され、上記ラベルと同じ単色、文字または模様が上記外面樹脂層の内面側に印刷されたことを特徴とする電池パック。
硬質ラミネート材と、軟質ラミネート材との間に電池素子が収容され、上記電池素子の周辺部分が封止され、上記硬質ラミネート材は、上記電池素子の形状に沿って湾曲され、上記硬質ラミネート材の端部同士を合わせて封止された電池セルを有する電池パックであって、
上記硬質ラミネート材が内面樹脂層と硬質金属からなる金属層が順次に積層された構造とされ、
上記硬質金属は、ビッカース硬度３０以上のものであり、
濃色を基調とした単色、文字または模様が焼き付け塗装された金属層にレーザ印字がなされたことを特徴とする電池パック。
請求項４において、
上記内面樹脂層は、無延伸のポリオレフィン系樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、アクリル酸メチルコポリマー、メタクリル酸コポリマー、メタクリル酸メチルコポリマー、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、エチレンビニルアルコール樹脂のうちから選ばれた何れかであることを特徴とする電池パック。