JP2007335113A - 電極タブおよび電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】集合電池内の配線を容易に引き回すとともに、線材を確実に固定する方法を提供する。
【解決手段】電極タブ１２は、複数の電池セルの電極端子を溶接して接続するための矩形状の基体部２１と、基体部２１の周縁から延びる延在部２２とを備える。延在部２２は、基体部２１の長辺から短手方向に延びるように設けられ、延在部２２の根元から曲げられ、隣接する２つの電池セルの間に形成される空間に配置されるようになっている。また、延在部２２は、長手方向の中央部分に凸部２６と、凸部の両側に接続部を有する。また、延在部２２の根元から先端の方向に向かって凸部２６を貫通する貫通孔２４が形成される。凸部２６は、例えば中央部分が表面に向かって突出するように「へ」の字状に屈曲されている。接続部は、配線の際に線材をハンダ付けすることができる。貫通孔は、線材を通すことにより線材を固定することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の二次電池を接続する電極タブおよびそれを用いた電池パックに関する。

近年、ノート型ＰＣ（Personal Computer）等の携帯型電子機器が普及し、電源として二次電池の電池パックが広く使用されている。現在、このような携帯型電子機器は、機能の多様化や高性能化に伴い、電子機器の使用可能時間を長時間化したり、様々な機能を使用したりするために電池パックの大容量化・高出力化が求められている。

そこで、電池パックの大容量化・高出力化を実現するために、従来から、複数の電池セルを組み合わせた電池パックが用いられている。例えば、複数の電池セルを並列接続し、同様にして並列接続された電池セルを直列接続することにより、単体の電池セルと比べて大容量化・高出力化を実現することができる。

ここで、従来の電池パック１００の一例の構成について、図６を参照して説明する。電池パック１００は、電池セル１１１、１１１、・・・、複数の電池セル１１１、１１１、・・・を並列接続するための電極タブ１１２、回路基板１１３、コネクタ１１４および絶縁紙１１５を備える。

電池パック１００の筐体１０２内には、電池セル１１１、１１１、・・・が並べられる。また、筐体１０２内には、回路基板１１３が配置される。そして、複数の電池セル１１１、１１１、・・・の電極端子に電極タブ１１２が溶接され、複数の電池セル１１１、１１１、・・・が並列に接続される。また、線材１１６の一端部が電極タブ１１２に接続され、線材１１６の他端部が回路基板１１３と接続される。これにより、電池セル１１１、１１１、・・・と回路基板１１３とが電気的に接続される。

電池セル１１１、１１１、・・・は、例えば、リチウムイオン電池の二次電池であり、いわゆる円筒型と呼ばれる二次電池が用いられる。電池セル１１１の外装材には電池缶が用いられ、この電池缶が例えば負極となる。また、図示しないが、外装材には、例えばフィルムが被覆されることにより、周囲と絶縁されている。

回路基板１１３には、電池セル１１１の過充電や過放電を防止するための保護回路や、保護回路の制御等を行うためのマイクロコンピュータ等が搭載されている。また、回路基板１１３には、外部の電子機器や充電器等に接続するためのコネクタ１１４がマウントされている。

絶縁紙１１５は、耐熱性に優れた紙であり、電極タブ１１２の延在部と電池セル１１１の外装材とが互いに接触するのを防ぐために、電極タブ１１２の延在部と電池セル１１１との間に配置されている。なお、電池セル１１１の外装材が負極である負極缶の場合には、絶縁紙１１５を正極側に配置すると好ましい。これは、正極端子に溶接される電極タブ１１２と、負極である電池セル１１１の外装材が接触するのを防ぐためである。

次に、従来の電池パック１００に用いられている電極タブ１１２について、図７を参照して詳細に説明する。電極タブ１１２は、図７Ａに示すように、矩形状の基体部１２１と、基体部１２１の長辺側から細長に延びる延在部１２２とを備える。

基体部１２１は、例えば平面状の金属板であり、この基体部１２１と複数の電池セル１１１、１１１、・・・の正極端子または負極端子とが溶接されるようになっている。こうすることにより、複数の電池セル１１１、１１１、・・・が並列接続される。また、基体部１２１は、複数の電池セル１１１、１１１、・・・のそれぞれの電極端子が溶接される部分に対応して、電流を効率的に流すためのスリット１２３が設けられている。

延在部１２２は、線材１１６を接続するための部分であり、基体部１２１の長辺からその短手方向に延びるようにして設けられている。そして、延在部１２２の根元から略直角に曲げられ、電極タブ１１２と電池セル１１１、１１１、・・・とを溶接した際に、隣接する２つの電池セル１１１の間に形成される空間に配置される。また、延在部１２２の先端側には、孔部１２４が形成されている。

さらに、延在部１２２は、先端側が折り曲げられて凸部１２６が形成され、この折り曲げられた部分に孔部１２４が設けられている。そして、延在部１２２の根元側には、配線の際に線材１１６をハンダ付けするための平坦部１２７が形成される。また、延在部１２２は、孔部１２４に線材１１６を通すことにより、線材１１６を固定することができ、ハンダ付け部にストレスがかからないようにすることができる。

図７Ｂは、図７Ａに示す延在部１２２を基体部１２１に対して所定の角度で傾斜した状態で延びた延在部１２２’を備える電極タブ１１２’の形状を示す。この場合、延在部１２２’が電池セル１１１の一端面と外周面との境界部で曲げられることにより、電極タブ１１２と電池セル１１１、１１１、・・・とを溶接した際に、延在部１２２’が電池セル１１１の外周面に沿うように配置される。

延在部１２２’は、上述の例と同様に先端側が折り曲げられ、凸部１２６’が形成される。また、凸部１２６’の中央部分には、孔部１２４’が形成される。さらに、延在部１２２’の根元側には、平坦部１２７’が形成される。

このように、複数の電池セルを溶接し、並列接続するための電極タブを用いて電池パックを作製する技術が下記の特許文献１に記載されている。

特開２００４−１３４１９７号公報

ここで、従来の電池パック１００において上述した電極タブ１１２を用いた場合の配線方法について考える。延在部１２２の先端側から線材１１６を引き回す際には、図８Ａに示すように、線材１１６を孔部１２４に通した後に、平坦部１２７にハンダ付けを行うようにしている。

一方、延在部１２２の根元側から線材１１６を引き回す際には、図８Ｂに示すように、線材１１６を一旦先端側に引き回した後、凸部１２６に設けられた孔部１２４に先端方向から線材１１６を通して平坦部１２７にハンダ付けを行うようにしていた。そのため、配線が複雑になってしまうという問題点があった。

また、このような複雑な配線を防ぐため、図８Ｃに示すように、延在部１２２の根元側に線材１１６を引き回し、線材１１６を孔部１２４に通さずに平坦部１２７に直接ハンダ付けを行う場合もあった。

しかしながら、この場合、線材１１６を確実に固定できないため、ハンダ付け部にストレスがかかってしまい、線材１１６が破損したりハンダ付けがはずれてしまうおそれがあるという問題点があった。

また、ハンダ付け部へのストレスを避けるようにするため、線材１１６を接着剤やテープ等で固定する方法が考えられるが、この場合、線材１１６の接着工程や接着用の部品を追加する必要があり、電池パックを作製する際の工程の増加やコストの増加が発生してしまうという問題点があった。

さらに、線材１１６を孔部１２４に通さずにハンダ付けしてしまった場合、万一ハンダ付けがはずれてしまうと、線材１１６が固定されずにショートしてしまうおそれがあるという問題点があった。

従って、この発明の目的は、いずれの方向からでも容易に配線を引き回すとともに、線材を確実に固定することができる電極タブおよびそれを用いた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、第１の発明は、複数の二次電池を接続する電極タブであって、複数の二次電池の電極を接続する基体部と、基体部の周縁から延びる延在部とを有し、延在部は、凸部と、凸部の両側に設けられた接続部と、延在部の根元から先端の方向に向かって凸部を貫通する貫通孔とを備えることを特徴とする電極タブである。

また、第２の発明は、複数の二次電池と、複数の二次電池に接続される回路基板と、複数の二次電池を接続する電極タブと、回路基板と電極タブとを接続する線材とを有し、電極タブは、複数の二次電池の電極を接続する基体部と、基体部の周縁から延びる延在部とを備え、延在部は、凸部と、凸部の両側に設けられた接続部と、延在部の根元から先端の方向に向かって凸部を貫通する貫通孔とを備え、線材の一端部が貫通孔を通って両側の接続部のうちいずれかに接続され、線材の他端部が回路基板に接続されることを特徴とする電池パックである。

上述したように、第１および第２の発明では、複数の二次電池を接続する電極タブに設けられた延在部に凸部が形成され、凸部に貫通孔が形成され、凸部の両側に接続部が形成されることにより、二次電池と回路基板とを線材を用いて接続する際に、線材の一端部が貫通孔を通って両側の接続部のうちいずれかに接続される。

この発明は、電極タブの延在部における凸部の両側に接続部を設けるとともに、延在部の中央部分に貫通孔を有する凸状を形成するようにしているため、電極タブに対して線材がいずれの方向から引き回されても、電極タブに対して線材を確実に固定し、電極タブと線材とを容易に接続することができるという効果がある。

以下、図１から図５を参照して、この発明の実施の一形態による電池パック１について説明する。電池パック１は、図１に示すように、電池セル１１、１１、・・・、電極タブ１２、回路基板１３、コネクタ１４および絶縁紙１５を備える。電池パック１の筐体２内には、電池セル１１、１１、・・・が並べられるようにして配置される。また、筐体２内には、回路基板１３が配置される。そして、複数の電池セル１１、１１、・・・の電極端子に電極タブ１２が溶接され、複数の電池セル１１、１１、・・・が並列に接続される。また、線材１６の一端部が電極タブ１２に接続され、線材１６の他端部が回路基板１３と接続される。これにより、電池セル１１、１１、・・・と回路基板１３とが電気的に接続される。

電池セル１１は、例えば、リチウムイオン電池の二次電池であり、いわゆる円筒型と呼ばれる二次電池が用いられる。電池セル１１の外装材には、電池缶が用いられ、この電池缶が例えば負極となる。また、図示しないが、外装材には、例えばフィルムが被覆されることにより、周囲と絶縁されている。

回路基板１３には、電池セル１１の充放電制御等を行う回路が搭載されている。具体的には、例えば、回路基板１３には、電池セル１１の過充電や過放電を防止するための保護回路や、電池セル１１の電圧や温度を測定するための測定回路、保護回路を制御したり測定回路で測定された情報に基づき電池残容量等の情報を生成するためのマイクロコンピュータ等が搭載されている。また、回路基板１３には、コネクタ１４が直接マウントされている。

コネクタ１４は、電極端子や通信端子を備え、ノート型ＰＣなどの電子機器や専用の充電器等に着脱可能な構成となっている。そして、このコネクタ１４を介して電池セル１１、１１、・・・の充放電や電池残容量等の電池情報が電子機器等に送信される。なお、この例では、コネクタ１４が回路基板１３に直接マウントしているように説明したが、これに限らず、例えば、コネクタ１４と回路基板１３とを線材１６で接続するようにしてもよい。

絶縁紙１５は、電極タブ１２の延在部と電池セル１１の外装材である電池缶とが互いに接触するのを防ぐために、電極タブ１２の延在部と電池セル１１との間に配置されている。絶縁紙１５としては、電極タブ１２や線材１６に電流が流れることによって発生する熱による破損を防ぐために耐熱性に優れたものを用いると好ましい。なお、電池セル１１の外装材である電池缶は、通常負極となるため、この絶縁紙１５は、正極側に設けると好ましい。

次に、この発明の実施の一形態による電極タブ１２について、図２を参照して詳細に説明する。第１の例としての電極タブ１２は、図２Ａに示すように、矩形状の基体部２１と、基体部２１の長辺側から細長に延びる延在部２２とを備える。電極タブ１２の材料としては、導電性の金属を用いることができる。具体的には、例えばニッケルや銅などの材料が用いられる。

基体部２１は、例えば平面状の金属板であり、この基体部２１と複数の電池セル１１、１１、・・・の正極端子または負極端子とを溶接することにより、複数の電池セル１１、１１、・・・が並列接続される。また、基体部２１は、複数の電池セル１１、１１、・・・のそれぞれの電極端子が溶接される部分に対応して、電流を効率的に流すためのスリット２３が設けられている。

延在部２２は、線材１６を接続するための部分であり、例えば、基体部２１の長辺からその短手方向に延びるようにして設けられている。そして、延在部２２の根元から略直角に曲げられ、電極タブ１２と電池セル１１、１１、・・・とを溶接した際に、隣接する２つの電池セル１１の間に形成される空間に配設される。

また、延在部２２は、例えば長手方向の中央部分に凸部２６を有し、凸部２６の両側は、接続部としての平坦部２７ａおよび２７ｂとなっている。なお、以下では、電極タブ１２の電池セル１１が接続される面を裏面と称し、それとは反対側の面を表面と称する。

凸部２６は、突出するように延在部２２の中央部分が表面に屈曲された屈曲部である。屈曲部は、例えば「へ」の字状に屈曲されている。また、凸部２６には、延在部２２の根元から先端の方向に向かって凸部２６を貫通する貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４は、凸部２６の突出側が開放されており、延在部２２の根元側または先端側から見ると、例えばＵ字状の形状を有している。平坦部２７ａおよび２７ｂは、配線の際に線材１６をハンダ付けすることができるようになっている。

なお、延在部２２は、電池セル１１、１１、・・・に溶接した場合に、隣接する電池セル１１の間に形成される空間に配設すると、筐体２と電極タブ１２との接触を防ぐことができるので好ましい。

第２の例としての電極タブ１２’は、図２Ｂに示すように、延在部２２’が基体部２１の短手方向に対して所定の角度で傾斜した状態で延びるようにして設けられている。延在部２２’は、電池セル１１の外周面に沿うように曲げられている。

延在部２２’は、上述の第１の例と同様に、例えば長手方向の中央部分に凸部２６’を有し、凸部２６’の両側は、平坦部２７ａ’および２７ｂ’となっている。凸部２６’は、突出するように延在部２２の中央部分が表面に屈曲されている。また、凸部２６’には、延在部２２’の根元から先端の方向に向かって凸部２６’を貫通する貫通孔２４’が形成されている。この貫通孔２４’は、凸部２６’の突出側が開放されている。平坦部２７ａ’および２７ｂ’は、配線の際に線材１６をハンダ付けすることができるようになっている。こうすることにより、電池セル１１間の空間に対して、延在部２２をより効率的に配置することができる。

第３の例としての電極タブ１２”は、図３に示すように、例えば延在部２２”の中央部分に凸部２６”を有し、凸部２６”の両側は、平坦部２７ａ”および２７ｂ”となっている。凸部２６”は、上述の第１の例と同様に、突出するように延在部２２”の中央部分が表面に屈曲されている。また、凸部２６”には、延在部２２”の根元から先端の方向に向かって凸部２６”を貫通する貫通孔２５が形成されている。この貫通孔２５は、凸部２６”の突出側が閉鎖されている。平坦部２７ａ”および２７ｂ”は、配線の際に線材１６をハンダ付けすることができるようになっている。

なお、延在部２２”は、上述の第２の例と同様に、基体部２１の短手方向に対して所定の角度で傾斜した状態で延びるようにして設けられていてもよい。

上述の第３の例では、貫通孔２５に線材１６を通してから、平坦部２７ａ”または２７ｂ”にハンダ付けを行うため、上述の第１および第２の例としての電極タブ１２および１２’に比べて線材１６をより確実に固定することができ、ハンダ付け部にストレスがかからないようにすることができる。

なお、電池パック１を作製する際に、例えば、作業性を重視する場合には、図２に示す電極タブを用い、線材１６を確実に固定する場合には、図３に示す電極タブを用いると好ましい。

次に、この発明の実施の一形態による電池パック１の作製方法について、図４を参照して説明する。先ず、複数の電池セル１１、１１、・・・の電極端子と電極タブ１２の基体部２１とを溶接し、電池セル１１、１１、・・・を並列接続する。このとき、正極端子側に溶接された電極タブ１２と電池セル１１、１１、・・・との間に絶縁紙１５を挟み込み、電極タブ１２と電池セル１１、１１、・・・の外装材とを絶縁する。

次に、電極タブ１２が溶接された電池セル１１、１１、・・・の組を電池パック１の筐体２に収納する。また、この筐体２に回路基板１３を収納する。そして、筐体２の側面に沿うようにして線材１６を引き回し、線材１６の一端部を電極タブ１２にハンダ付けする。また、線材１６の他端部を回路基板１３にハンダ付けし、電池セル１１、１１、・・・と回路基板１３とを電気的に接続する。

なお、電池セル１１、１１、・・・の組を筐体２に組み込む工程と、線材１６を配線する工程との順序は、電池パック１を作製する際の作業効率等に応じて適宜入れ換えてもよい。

次に、電極タブ１２に対する線材１６の接続方法について、図５を参照して説明する。線材１６は、通常、電池パック１の筐体側面に沿うようにして引き回されたり、隣接する電池セル１１の間に形成される空間を電池セル１１の外周面に沿うようにして引き回される。そのため、筐体２内に収納された電池セル１１の向きや、電極タブ１２を接続する電極端子の向きによって線材１６を引き回す方向が異なる。

例えば、図５Ａに示すように、線材１６が延在部２２の根元側から引き回される場合、線材１６を延在部２２の凸部２６に設けられた貫通孔２４に挟み込んだ後、延在部２２の先端側の平坦部２７ａにハンダ付けを行う。また、例えば、図５Ｂに示すように、線材１６が延在部２２の先端側から引き回される場合、線材１６を貫通孔２４に挟み込んだ後、延在部２２の根元側の平坦部２７ｂにハンダ付けを行う。これにより、線材１６を固定することができるため、ハンダ付け部にストレスがかからないようにすることができる。

したがって、線材１６が延在部２２に対していずれの方向から引き回された場合であっても、線材１６を平坦部２７ａまたは２７ｂにハンダ付けするとともに、貫通孔２４によって線材１６を確実に固定することができる。

上述したように、この発明の実施の一形態では、電極タブ１２の延在部２２の両端に平坦部２７ａおよび２７ｂを設けるとともに、延在部２２の中央部分には、線材１６を固定するために凸部２６を形成するようにしている。こうすることにより、電池セル１１、１１、・・・と回路基板１３とを線材１６で接続する際に、電極タブ１２に対して線材１６がいずれの方向から引き回される場合であっても、容易に接続することができる。

また、電極タブ１２に対して線材１６をハンダ付けする場合に、貫通孔２４および２５により線材１６を固定することができるため、従来固定の際に用いられた接着剤やテープ等の固定手段が不要となり、工数や部品点数を削減することができ、コストを抑えることができる。

さらに、電極タブ１２に対して線材１６をいずれの方向から引き回す場合であっても、容易に配線することができるため、線材１６の長さを短くすることができ、線材１６を引き回す空間を容易に確保することができる。

さらにまた、電極タブ１２に対して線材１６をいずれの方向から引き回す場合であっても、容易に配線することができるため、線材１６を引き回す方向を変更しても電極タブ１２を変更する必要がない。

また、貫通孔２４および２５で線材１６を固定するようにしているため、ハンダ付けが外れてしまった場合でも、線材１６があばれることないため、ショートしてしまうことを防ぐことができる。

以上、この発明の実施の一形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の実施の一形態に限定されるものではなく、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、電極タブ１２の延在部２２は、接続される線材１６の本数に応じて、基体部２１に対して複数設けるようにしてもよい。

また、例えば、複数の電池セル１１、１１、・・・を電極タブ１２に溶接した場合に、延在部２２が配置される位置に応じて、基体部２１の角に延在部２２を設けるようにしてもよい。

さらに、上述の例では、屈曲部の形状が「へ」の字状であるように説明したが、これはこの例に限られない。例えば、屈曲部を円弧状に形成するようにしてもよい。

この発明の実施の一形態による電池パックの一例の構成を示す略線図である。 この発明の実施の一形態による電極タブの一例の形状を示す斜視図である。 この発明の実施の一形態による電極タブの一例の形状を示す略線図である。 この発明の実施の一形態による電池パックを作製する様子を示す略線図である。 この発明の実施の一形態による電極タブに対する線材の接続方法を示す略線図である。 従来の電池パックの一例の構成を示す略線図である。 従来の電池パックに用いられる電極タブの一例の形状を示す斜視図である。 従来の電池パックに用いられる電極タブに対する線材の接続方法を示す略線図である。

符号の説明

１ 電池パック
２ 筐体
１１ 電池セル
１２ 電極タブ
１３ 回路基板
１４ コネクタ
１５ 絶縁紙
１６ 線材
２１ 基体部
２２ 延在部
２４、２５ 貫通孔
２６、２６’、２６” 凸部
２７ａ、２７ａ’、２７ａ”、２７ｂ、２７ｂ’、２７ｂ” 平坦部

Claims (5)

1. 複数の二次電池を接続する電極タブであって、
   上記複数の二次電池の電極を接続する基体部と、
   上記基体部の周縁から延びる延在部と
   を有し、
   上記延在部は、
   凸部と、
   上記凸部の両側に設けられた接続部と、
   上記延在部の根元から先端の方向に向かって上記凸部を貫通する貫通孔と
   を備えることを特徴とする電極タブ。
2. 請求項１に記載の電極タブにおいて、
   上記凸部は、
   上記延在部の一部が屈曲された屈曲部である
   ことを特徴とする電極タブ。
3. 請求項１に記載の電極タブにおいて、
   上記貫通孔の周の一部は、開放されている
   ことを特徴とする電極タブ。
4. 請求項１に記載の電極タブにおいて、
   上記貫通孔の周は、閉鎖されている
   ことを特徴とする電極タブ。
5. 複数の二次電池と、
   上記複数の二次電池に接続される回路基板と、
   上記複数の二次電池を接続する電極タブと、
   上記回路基板と上記電極タブとを接続する線材と
   を有し、
   上記電極タブは、
   上記複数の二次電池の電極を接続する基体部と、
   上記基体部の周縁から延びる延在部と
   を備え、
   上記延在部は、
   凸部と、
   上記凸部の両側に設けられた接続部と、
   上記延在部の根元から先端の方向に向かって上記凸部を貫通する貫通孔と
   を備え、
   上記線材の一端部が上記貫通孔を通って上記両側の接続部のうちいずれかに接続され、上記線材の他端部が上記回路基板に接続される
   ことを特徴とする電池パック。

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