JP2008117653A - Battery pack and its manufacturing method - Google Patents

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鑑 山本
Yoshinori Gamo
嘉則 蒲生
Yoshikazu Kato
良和 加藤
Hiroyuki Suzuki
浩之 鈴木
Hiroyuki Akashi
寛之 明石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack capable of contributing to achievement of downsizing and light weight, securement of shock resistance, and improvement in manufacturing efficiency, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The battery pack includes a non-aqueous electrolyte secondary battery which has a battery element 10 made by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode through a separator and a battery element outer package member which is made of a laminated film and surrounds the battery element, and in which the battery element outer package member is sealed along the surroundings of the battery element, while leading the electrode terminal of the positive electrode and the negative electrode to the outside, a battery sheath material 18 to surround the battery element outer package member, and a protection circuit board 32 which is built in the battery sheath material and can control voltage and current of the non-aqueous electrolyte secondary battery. The battery sheath material contains a shape-keeping polymer of post-curing type and a filler, and the filler is metal oxide such as silicon, aluminum, zirconium, zinc, calcium, and magnesium, and the average particle size of the filler is 0.5-40 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池パック及びその製造方法に係り、更に詳細には、小型・軽量化を実現でき、所望の耐衝撃性を有する電池パック、及び製造効率に優れる当該電池パックの製造方法に関する。   The present invention relates to a battery pack and a method for manufacturing the same, and more particularly to a battery pack that can be reduced in size and weight and has a desired impact resistance, and a method for manufacturing the battery pack that is excellent in manufacturing efficiency.

近年、カメラ一体型ビデオテープレコーダ、携帯電話及び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。かかる電子機器の小型、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池パックに対しても、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。
このような電池パックに用いられる電池としては、高容量を有するリチウムイオン二次電池がある。
In recent years, a large number of portable electronic devices such as camera-integrated video tape recorders, mobile phones, and portable computers have appeared, and their size and weight have been reduced. With the reduction in size and weight of such electronic devices, battery packs used as portable power sources are also required to have high energy and be reduced in size and weight.
As a battery used for such a battery pack, there is a lithium ion secondary battery having a high capacity.

リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンをドープ・脱ドープすることができる正極及び負極を有する電池素子を備え、この電池素子と電気的に接続される回路基板によって制御されている。リチウムイオン電池は金属缶や金属ラミネートフィルムに封入される。
金属缶に封入される場合には、深絞りによって成型された金属缶を用いるために缶の直方体の3辺のうち、深絞りする縦方向は長く作ることが難しい。よって、自ずと缶の厚みが厚いタイプの形状設計しかできず、サイズの大きな電池は製造できない。
また、深絞りで形成される缶の厚みは200μmが限界なので製造適性として200μm厚み以下の厚みのある缶しか適用できず、また逆に従来よりも強度を高めるために数mm以上の厚みに設計することもできず、設計自由性がなかった。
また、深絞りするために成型性に優れた金属しか投入できないため、強度を向上させることもできなかった。金属缶に封入された電池は注液後にヒートプレスすることができないので、事実上、ポリマー電池では金属缶を使用できなかった。
以上のことより、金属缶は体積エネルギー密度、サイズ、形状自由性がないこと、パックとしての強度の設計といった点で問題があった。
一方、軽くて薄い金属ラミネートフィルムに封入されてなる場合には、上記のヒートプレスやサイズ、形状が自由になるものの電池の強度が弱いという欠点があった。
A lithium ion secondary battery includes a battery element having a positive electrode and a negative electrode that can be doped / undoped with lithium ions, and is controlled by a circuit board that is electrically connected to the battery element. Lithium ion batteries are sealed in metal cans and metal laminate films.
When encapsulated in a metal can, since the metal can formed by deep drawing is used, it is difficult to make the longitudinal direction of deep drawing long among the three sides of the rectangular parallelepiped of the can. Therefore, only the shape design of the type in which the thickness of the can is naturally large can be performed, and a large-sized battery cannot be manufactured.
In addition, since the thickness of cans formed by deep drawing is limited to 200 μm, only cans with a thickness of 200 μm or less can be applied as manufacturing suitability, and conversely, the thickness is designed to be several mm or more to increase the strength. I could not do it, and there was no design freedom.
Moreover, since only a metal excellent in formability can be input for deep drawing, the strength could not be improved. Since the battery enclosed in the metal can cannot be heat-pressed after the injection, the metal can cannot be used practically in the polymer battery.
From the above, the metal can has problems in that it has no volume energy density, size and shape freedom, and design of strength as a pack.
On the other hand, when encapsulated in a light and thin metal laminate film, there is a drawback that the strength of the battery is weak although the above-mentioned heat press, size and shape are free.

また、リチウムイオン二次電池は、電池パックを形成する際に、回路基板とともに収納ケースに収納される(例えば、特許文献1〜3参照)。
ここで、収納ケースは、ポリアミド、ポリウレタンなどの樹脂を溶融させて流し込む熱可塑性樹脂等から成り、例えば上下2つに分割され上ケースと下ケースとから構成される。収納ケースは、この上ケースと下ケースとを繋ぎ合わせることによって、内部にリチウムイオン二次電池と回路基板とを収納する空間を有する1つ筐体を形成する。
特許第3556875号公報 特許第3614767号公報 特許第3643792号公報
Moreover, a lithium ion secondary battery is accommodated in a storage case with a circuit board, when forming a battery pack (for example, refer patent documents 1-3).
Here, the storage case is made of a thermoplastic resin or the like in which a resin such as polyamide or polyurethane is melted and poured, and is divided into, for example, an upper case and a lower case. The storage case connects the upper case and the lower case to form a single housing having a space for storing the lithium ion secondary battery and the circuit board.
Japanese Patent No. 3556875 Japanese Patent No. 3614767 Japanese Patent No. 3643779

かかる収納ケースを用いて電池パックを形成する際には、内部に収納されているリチウムイオン二次電池や回路基板を外部からの衝撃等から保護するため、収納ケースの肉厚がある程度必要となる。このため、電池パック全体の厚みが厚く、重量が重くなってしまう。
また、上下2つに分割された収納ケースを両面テープで繋ぎ合わせる場合、両面テープの厚みの分さらに電池パックの厚みが増してしまう。更に、分割された収納ケースを超音波溶着により繋ぎ合わせる際、超音波溶着する部分にある程度の厚みが必要となるため、電池パックが大きくなってしまう。
このように、従来の電池パックでは、収納ケースの肉厚を厚くせざるを得ず、全体が大型化され、重量が重くなってしまい、ポータブル電源に適さず用途が限られてしまう。
When forming a battery pack using such a storage case, the storage case needs to have a certain thickness in order to protect the lithium ion secondary battery and circuit board stored therein from external impacts and the like. . For this reason, the battery pack as a whole is thick and heavy.
In addition, when the storage cases divided into the upper and lower parts are joined with the double-sided tape, the thickness of the battery pack is further increased by the thickness of the double-sided tape. Furthermore, when the divided storage cases are joined together by ultrasonic welding, a certain amount of thickness is required for the ultrasonic welding portion, which increases the size of the battery pack.
Thus, in the conventional battery pack, the thickness of the storage case is inevitably increased, the overall size is increased, the weight is increased, and the application is not suitable for a portable power source.

また、従来、電池素子が金属缶に封入された角形電池をやはり溶融樹脂、即ち熱可塑性樹脂で一体成型する方式も提案されている(例えば、特許文献4及び5参照)。
特開2004−303625号公報 特開2004−358735号公報
Conventionally, a method has also been proposed in which a rectangular battery in which a battery element is sealed in a metal can is integrally molded with a molten resin, that is, a thermoplastic resin (see, for example, Patent Documents 4 and 5).
JP 2004-303625 A JP 2004-358735 A

このような方式は、保護回路を接着させて隙間を無くした構造にすることを意図しているが、金属缶に封入された角形電池と、アルミラミネートフィルムに封入された電池では強度、寸法精度及び製造条件に大きな隔たりがある。
例えば、金属缶に封入された電池は既に分厚い金属缶に封入されているので機械的強度が十分であり、一体成型用の樹脂としては耐落下衝撃性を考慮して弾性に優れた樹脂を用いる必要がある。よって、硬い樹脂ではなく柔軟なゴム状の樹脂が注入される。
Such a system is intended to have a structure in which the protective circuit is bonded to eliminate the gap, but the strength and dimensional accuracy of the prismatic battery sealed in the metal can and the battery sealed in the aluminum laminate film And there is a big gap in manufacturing conditions.
For example, since a battery enclosed in a metal can is already enclosed in a thick metal can, the mechanical strength is sufficient, and a resin excellent in elasticity is used as a resin for integral molding in consideration of drop impact resistance. There is a need. Therefore, a flexible rubber-like resin is injected instead of a hard resin.

更に、金属缶に封入された電池では、電解液を注液し、作製した後にゲルポリマーを熱溶着させるヒートプレス工程を経ることができない。よって、金属缶に封入される電池としては電解液が液状のもののみ使用可能であり、いわゆるラミネート電池のみが、液状及びゲルポリマー双方の電解液を使用することができる。   Furthermore, in a battery sealed in a metal can, it is not possible to go through a heat press process in which an electrolyte is injected and the gel polymer is heat-welded after being manufactured. Therefore, only a liquid electrolyte can be used as a battery enclosed in a metal can, and only a so-called laminate battery can use both liquid and gel polymer electrolytes.

こうした公知技術に対し、ラミネート電池と回路基板とを囲むようにフレームを配置し、電池と回路基板とフレームとを一括して薄板状の包装体で包むことによって、小型化及び軽量化を図った電池パックが提案されている(例えば、特許文献6参照)。
特開2005−158452号公報
For these known technologies, a frame is disposed so as to surround the laminated battery and the circuit board, and the battery, the circuit board, and the frame are collectively wrapped in a thin plate-like package to achieve a reduction in size and weight. A battery pack has been proposed (see, for example, Patent Document 6).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-158452

しかし、このような特許文献6に記載の電池パックにあっても、包装体に金属板を用いていたために必要な硬度と成形性を得るために、典型的には、100〜200μm程度の厚みと、更に接着剤や接着テープに50〜100μm程度の厚みが必要であり、更なる改善が望まれている。
また、金属酸化物セラミックスを電池パックの外装に用いることも考えられるが、金属酸化物セラミックは金属自体よりも硬さに優れるものの、脆性を有するので、外装に薄く密着させる加工技術に問題があった。
However, even in such a battery pack described in Patent Document 6, in order to obtain the necessary hardness and formability because a metal plate is used for the package, typically a thickness of about 100 to 200 μm. Further, the adhesive and the adhesive tape require a thickness of about 50 to 100 μm, and further improvement is desired.
It is also conceivable to use metal oxide ceramics for the exterior of battery packs, but metal oxide ceramics are harder than the metal itself, but are brittle, so there is a problem with the processing technology for thinly adhering to the exterior. It was.

以上のように、上記従来技術においては、ラミネートフィルムを用いた電池パックであって、電池パックの体積エネルギー密度の向上、小型・軽量化の実現、耐衝撃性の確保、製造効率の向上に寄与し得る電池パック、及びその製造方法は見当たらなかった。   As described above, in the above prior art, a battery pack using a laminate film contributes to improvement of the volume energy density of the battery pack, realization of size and weight reduction, ensuring impact resistance, and improvement of manufacturing efficiency. There was no battery pack that could be used, and no method for manufacturing the battery pack.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池パックの体積エネルギー密度の向上、小型・軽量化の実現、耐衝撃性の確保、製造効率の向上に寄与し得る電池パック、及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to improve the volume energy density of the battery pack, to realize a small size and light weight, to ensure impact resistance, An object of the present invention is to provide a battery pack that can contribute to an improvement in manufacturing efficiency and a manufacturing method thereof.

本明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の形状維持ポリマーとフィラーを用いることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a specific shape maintaining polymer and filler, and have completed the present invention.

即ち、本発明の電池パックは、正極と負極をセパレータを介して巻回又は積層して成る電池素子と、ラミネートフィルムから成りこの電池素子を包囲する電池素子外装部材を有し、上記正極と上記負極の電極端子を外部に導出したまま、上記電池素子の周囲に沿って上記電池素子外装部材を封止して成る非水電解質二次電池と、
上記電池素子外装部材を包囲する電池外装材と、
この電池外装材に内蔵され、上記非水電解質二次電池の電圧及び電流を制御可能な保護回路基板と、を備え、
上記電池外装材が、後硬化樹脂である形状維持ポリマーとフィラーを含有し、
上記フィラーが、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、カルシウム及びマグネシウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を含む金属酸化物であり、
上記フィラーの平均粒径が0.5〜40μmであることを特徴とする。
That is, the battery pack of the present invention includes a battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, and a battery element exterior member that is formed of a laminate film and surrounds the battery element. A non-aqueous electrolyte secondary battery formed by sealing the battery element exterior member along the periphery of the battery element, with the electrode terminal of the negative electrode led out to the outside,
A battery exterior material surrounding the battery element exterior member;
A protection circuit board that is built in the battery exterior material and can control the voltage and current of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and
The battery exterior material contains a shape-maintaining polymer that is a post-curing resin and a filler,
The filler is a metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, zinc, calcium and magnesium;
The filler has an average particle size of 0.5 to 40 μm.

また、本発明の電池パックの製造方法は、正極と負極をセパレータを介して巻回又は積層して成る電池素子と、ラミネートフィルムから成りこの電池素子を包囲する電池素子外装部材を有し、上記正極と上記負極の電極端子を外部に導出したまま、上記電池素子の周囲に沿って上記電池素子外装部材を封止して成る非水電解質二次電池と、
上記電池素子外装部材を包囲する電池外装材と、
この電池外装材に内蔵され、上記非水電解質二次電池の電圧及び電流を制御可能な保護回路基板と、を備え、
上記電池外装材が、後硬化樹脂である形状維持ポリマーとフィラーを含有し、
上記フィラーが、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、カルシウム及びマグネシウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を含む金属酸化物であり、
上記フィラーの平均粒径が0.5〜40μmである、電池パックを製造するに当たり、
上記非水電解質二次電池と上記保護回路基板を、上記電池外装材の成型用金型内に配置し、
次いで、上記形状維持ポリマーと上記フィラーを含有する後硬化成型材料を、上記成型用金型のキャビティ内に注入し、硬化させる、ことを特徴とする。
The battery pack manufacturing method of the present invention includes a battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, and a battery element exterior member that is formed of a laminate film and surrounds the battery element. A non-aqueous electrolyte secondary battery formed by sealing the battery element exterior member along the periphery of the battery element, with the electrode terminals of the positive electrode and the negative electrode being led out to the outside,
A battery exterior material surrounding the battery element exterior member;
A protection circuit board that is built in the battery exterior material and can control the voltage and current of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and
The battery exterior material contains a shape-maintaining polymer that is a post-curing resin and a filler,
The filler is a metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, zinc, calcium and magnesium;
In producing a battery pack having an average particle size of the filler of 0.5 to 40 μm,
The non-aqueous electrolyte secondary battery and the protective circuit board are disposed in a mold for molding the battery exterior material,
Next, the post-curing molding material containing the shape maintaining polymer and the filler is injected into the cavity of the molding die and cured.

本発明によれば、後硬化樹脂である特定の形状維持ポリマーとフィラーを用いることとしたため、電池パックの体積エネルギー密度の向上、小型・軽量化の実現、耐衝撃性の確保、製造効率の向上に寄与し得る電池パック、及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, since a specific shape-maintaining polymer and filler that are post-curing resins are used, the volume energy density of the battery pack is improved, the size and weight are reduced, the impact resistance is ensured, and the manufacturing efficiency is improved. It is possible to provide a battery pack that can contribute to the manufacturing process and a method for manufacturing the battery pack.

以下、本発明の電池パックにつき詳細に説明する。なお、本明細書において、濃度、含有量及び配合量などのついての「%」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。   Hereinafter, the battery pack of the present invention will be described in detail. In the present specification, “%” for concentration, content, blending amount, etc. represents mass percentage unless otherwise specified.

上述の如く、本発明の電池パックは、巻回型又は積層型の電池素子をラミネートフィルムから成る外装部材で包装した非水電解質二次電池と、この電池の保護回路基板を、後硬化樹脂である所定の形状維持ポリマーとフィラーを含む電池外装材で包囲、具体的には、電池外装材が非水電解質二次電池と保護回路基板を内包するように一体的に成型して成るものである。   As described above, the battery pack of the present invention includes a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a wound-type or laminated-type battery element is packaged with an exterior member made of a laminate film, and a protective circuit board of the battery using a post-curing resin. Surrounded by a battery exterior material containing a predetermined shape maintaining polymer and filler, specifically, the battery exterior material is integrally molded so as to enclose the non-aqueous electrolyte secondary battery and the protective circuit board. .

ここで、電池外装材を構成する後硬化樹脂である形状維持ポリマーとしては、上記フィラーと親和性、相溶性ないしは反応性を有し、且つ高い寸法精度及び強度をもつポリマーを構成樹脂とするものが好ましく、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂を好適に使用することができる。
なお、形状維持ポリマーとしては、電池素子外装材であるラミネートフィルムとの密着性が良好で、寸法安定性や成型性に優れるものが好ましい。
Here, the shape-maintaining polymer that is a post-curing resin constituting the battery exterior material is a polymer that has affinity, compatibility, or reactivity with the filler and has high dimensional accuracy and strength. For example, urethane resin, acrylic resin, or epoxy resin can be suitably used.
In addition, as a shape maintenance polymer, the adhesiveness with the laminate film which is a battery element exterior material is favorable, and the thing excellent in dimensional stability and a moldability is preferable.

また、フィラーとしては、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)又はこれらの組み合わせに係る元素を含む金属酸化物が用いられる。
かかる金属酸化物フィラーは、この外装材の硬さを向上する機能を果たし、上記形状維持ポリマーと接触した状態で配置される。例えば、この金属酸化物フィラーを上記形状維持ポリマーに混入してもよく、この場合、金属酸化物フィラーが形状維持ポリマーの全体に亘って均一に散在していることが好ましい。
As the filler, a metal oxide containing an element related to silicon (Si), aluminum (Al), zirconium (Zr), zinc (Zn), magnesium (Mg), or a combination thereof is used.
Such a metal oxide filler fulfills the function of improving the hardness of the exterior material, and is disposed in contact with the shape maintaining polymer. For example, the metal oxide filler may be mixed in the shape maintaining polymer. In this case, it is preferable that the metal oxide filler is uniformly dispersed throughout the shape maintaining polymer.

このフィラーの平均粒径は、500nm(0.5μm)〜40μmであり、好ましくは2〜20μmである。
平均粒径を下げると硬度が上がる一方、成型時の充填性に影響して生産性に不具合をきたす虞がある。平均粒径を上げると所望の強度を得にくくなり、電池パックとしての寸法精度を十分に得ることができない虞がある。
The average particle diameter of the filler is 500 nm (0.5 μm) to 40 μm, preferably 2 to 20 μm.
When the average particle size is lowered, the hardness increases, but the filling property at the time of molding may be affected to cause a problem in productivity. When the average particle size is increased, it is difficult to obtain a desired strength, and there is a possibility that sufficient dimensional accuracy as a battery pack cannot be obtained.

フィラーの形状としては、球状、鱗片状、板状及び針状など種々の形状を採ることができる。特に限定されるものではないが、球状は作製し易く平均粒径の揃ったものを安価に得られるので好ましい。また、針状でアスペクト比の高いものはフィラーとして強度を向上し易いので好ましい。鱗片状はフィラーの含有量を増したときに充填性を向上できるので好ましい。
なお、本発明においては、用途や材質に応じ、平均粒径の異なるフィラーを混合して用いることもできるし、形状の異なるフィラーを混合して用いることもできる。
As the shape of the filler, various shapes such as a spherical shape, a scale shape, a plate shape, and a needle shape can be adopted. Although not particularly limited, a spherical shape is preferable because it is easy to produce and a product having a uniform average particle diameter can be obtained at low cost. Further, those having a needle shape and a high aspect ratio are preferable because the strength is easily improved as a filler. Scale-like is preferable because the filling property can be improved when the filler content is increased.
In the present invention, fillers having different average particle diameters can be mixed and used according to applications and materials, and fillers having different shapes can be mixed and used.

なお、上記フィラーの形状維持ポリマーへの混入量は、形状維持ポリマーの種類などに応じて適宜変更することができるが、代表的には、形状維持ポリマーの質量に対して3〜60%程度とすることが好ましい。
3%未満では、この電池外装材の硬さを十分に向上できないことがあり、60%を超えると、製造時の成形性、金属酸化物の脆性により問題が発生することがある。
The amount of the filler mixed in the shape maintaining polymer can be appropriately changed according to the type of the shape maintaining polymer, etc., and typically about 3 to 60% with respect to the mass of the shape maintaining polymer. It is preferable to do.
If it is less than 3%, the hardness of the battery outer packaging material may not be sufficiently improved. If it exceeds 60%, a problem may occur due to formability during production and brittleness of the metal oxide.

ところで、金型ホットメルト方式で外装材を形成しようとする場合、加熱により液体化し、冷却すれば再び固形化する性質を持っている固形の熱可塑性樹脂を用いるか、又は当初は融体状態で反応により硬化する熱硬化樹脂を選択できる。
熱可塑性樹脂では、高温液状である間に被着材の表面を濡らし、冷えて固形化する過程で緊密な接着を数秒で作成できる利点がある。
しかし、樹脂の融点又はガラス転移温度よりも50〜150℃高い温度に加温されて流動性が発現するために、180℃〜450℃程度の高温に熱する必要がある。また、硬化が型に流し込んだ時点から始まるために成型厚みを薄くしようとした場合、非常に狭い隙間から広範囲の面積に、注入口付近では数秒で固まろうとする樹脂を流し込むプロセスになってしまう。樹脂を高温にして粘度を下げても、注入圧力を高めても、注入孔を増やしても、大面積で250μm以下の厚みに抑えたパックを作製することはできず、アルミニウム缶に比べても体積エネルギー密度に劣るパックしか製造できないという問題があった。
一方、熱硬化性樹脂を用いた場合にも、一部の熱硬化性樹脂の硬化温度は比較的低温にできるものの、一部の強度に優れた熱硬化性樹脂の硬化温度は150℃前後とまだ高温であり、且つ硬化に時間がかかるために生産性に劣る欠点があった。
By the way, when trying to form the exterior material by the mold hot melt method, use a solid thermoplastic resin that has the property of being liquefied by heating and solidifying again when cooled, or initially in a molten state. A thermosetting resin that cures by reaction can be selected.
Thermoplastic resins have the advantage that close adhesion can be created in a few seconds in the process of wetting the surface of the adherend while it is in a high-temperature liquid state, and then cooling and solidifying.
However, in order to develop fluidity by being heated to a temperature 50 to 150 ° C. higher than the melting point or glass transition temperature of the resin, it is necessary to heat to a high temperature of about 180 ° C. to 450 ° C. In addition, if the mold thickness is to be reduced because the curing starts from the point of pouring into the mold, it will be a process of pouring a resin that will harden in a few seconds from a very narrow gap to a wide area in the vicinity of the injection port. . Even if the viscosity is lowered by increasing the temperature of the resin, the injection pressure is increased, or the number of injection holes is increased, it is not possible to produce a pack with a large area and a thickness of 250 μm or less. There was a problem that only packs with inferior volume energy density could be produced.
On the other hand, even when a thermosetting resin is used, the curing temperature of some thermosetting resins can be relatively low, but the curing temperature of some thermosetting resins excellent in strength is around 150 ° C. Since the temperature is still high and it takes time to cure, there is a disadvantage that the productivity is inferior.

また、非水電解質二次電池に汎用されるポリエチレンベースのセパレータは、通常120〜140℃の間にシャットダウンしてイオンを透過しない膜に変化してしまう。
更に、かかる電池では、電解液が正極で酸化、負極で還元されるために、60℃以上の高温で保持するとガス発生により膨れが発生するる虞がある。
更にまた、漏液を防止すべくアルミラミネートで包装したポリマー電池において、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)などの物理ゲルを用いた場合には、80〜90℃でゲル溶融が起こり電池形状が変形する虞がある。
また、保護回路基板と一体成型したパックを用いた場合、異常電流が流れた際の制御部品として保護回路に組み込まれるPTC(Positive Temperature Coeffcient:正温度係数「正温度係数」とは温度が上昇するにしたがい電池抵抗値も上昇し、正の係数値が変化する特性)、又は温度ヒューズがダメージを受ける虞があった。
PTCであれば120℃までなら電気抵抗値が以前に近い値まで復帰するが、さらなる高温ではやはり電気を遮断したまま復帰しなくなる。温度ヒューズを用いた基板であれば、ヒューズの種類によるが90℃から130℃を一度超えてしまえばヒューズが作動、復帰しなくなってしまう虞がある。
Moreover, the polyethylene-based separator generally used for the non-aqueous electrolyte secondary battery is usually shut down at 120 to 140 ° C. and changed to a film that does not transmit ions.
Further, in such a battery, since the electrolytic solution is oxidized at the positive electrode and reduced at the negative electrode, there is a possibility that swelling occurs due to gas generation if the electrolyte is held at a high temperature of 60 ° C. or higher.
Furthermore, when a physical gel such as PVdF (polyvinylidene fluoride) is used in a polymer battery packaged with an aluminum laminate to prevent leakage, gel melting may occur at 80 to 90 ° C. and the battery shape may be deformed. There is.
In addition, when a pack integrally molded with a protection circuit board is used, PTC (Positive Temperature Coefficient: positive temperature coefficient “positive temperature coefficient” is incorporated into the protection circuit as a control component when an abnormal current flows. Accordingly, the battery resistance value also increases, and the positive coefficient value changes), or the thermal fuse may be damaged.
In the case of PTC, the electric resistance value returns to a value close to the previous value up to 120 ° C., but at a higher temperature, it still does not return with the electricity cut off. In the case of a substrate using a thermal fuse, depending on the type of the fuse, once the temperature exceeds 90 ° C. to 130 ° C., the fuse may not be activated or restored.

このように、加熱、特に120℃以上の温度をかけるモールド成型においては、金型内に配置される電池素子に深刻な温度ダメージを与える虞があった。
これに対しては、金属フィラーを含有したエポキシ樹脂を用い、温度制御なしにパテを用いることが考えられる。
しかし、加熱処理を行わずにエポキシ樹脂を用いると、得られる外装材が強度に劣り、且つ目標とする強度にもよるが、反応時間(硬化時間)が少なくとも15分以上から通常1日超かかるために、生産効率が劣化する虞がある。
As described above, in heating, particularly in molding with a temperature of 120 ° C. or higher, there is a risk of serious temperature damage to the battery element disposed in the mold.
For this, it is conceivable to use an epoxy resin containing a metal filler and use putty without temperature control.
However, when an epoxy resin is used without heat treatment, the resulting exterior material is inferior in strength, and depending on the target strength, the reaction time (curing time) usually takes at least 15 minutes or more and usually takes more than 1 day. For this reason, production efficiency may be deteriorated.

以上のことから、本発明では、形状維持ポリマーとして、上述のウレタン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂を用いるが、これらの樹脂としては、120℃以下で熱硬化するか、又は紫外線で硬化するものを用いることが望ましい。   From the above, in the present invention, the above-mentioned urethane resin, acrylic resin, or epoxy resin is used as the shape maintaining polymer, but these resins are those that are thermally cured at 120 ° C. or less or that are cured with ultraviolet rays. It is desirable to use it.

なお、本発明では、このような形状維持ポリマーに上述のような金属酸化物フィラーを混入して用いるが、金属酸化物をフィラーとして用いた樹脂は、歯科充填材として使用されるものから自動車用材料に使用されるものまで多岐に亘る。
通常、歯科充填材としては、磨耗強度や噛みあわせを高めるために数十nm〜1μm程度までの極めて細かいフィラーが使われる。逆に、自動車用の部品としては、200μm程度のアルミニウム金属フィラーや100μm程度のアルミニウム窒化物などが用いられ、成型のみで金属光沢が得られ、色剥がれがないなど工業的に使用されている。
In the present invention, such a shape maintaining polymer is mixed with the metal oxide filler as described above. However, a resin using the metal oxide as a filler is used as a dental filler from an automobile. Wide range of materials used.
Usually, as a dental filler, an extremely fine filler of about several tens of nm to 1 μm is used in order to increase wear strength and biting. On the other hand, as an automotive part, an aluminum metal filler of about 200 μm, an aluminum nitride of about 100 μm, and the like are used, and they are used industrially, such as a metallic luster obtained only by molding and no color peeling.

このように、歯科充填材や自動車部品に用いられる金属酸化物フィラーは、本発明が意図する平均粒径範囲とは実質的に異なるものである。
また、金属酸化物フィラーの使用は、一般に、粒径を下げることで材料自体はセラミックに近くなって硬く強度を増す一方で、成型の際の流動性が難しくなっていくことや、樹脂の弾性が失われて成型が難しくなるなど、強度、耐衝撃性及び生産性などのパラメータが複雑に絡み合うために、フィラー材料の選択や粒径の制御などには詳細な検討が必要である。
Thus, the metal oxide filler used for dental fillers and automobile parts is substantially different from the average particle size range intended by the present invention.
In addition, the use of metal oxide fillers generally reduces the particle size, making the material itself closer to ceramic and increasing its strength and strength, while the flowability during molding becomes difficult, and the elasticity of the resin Since parameters such as strength, impact resistance, and productivity are intertwined in a complicated manner, such as loss of mold and difficulty in molding, detailed examination is necessary for selection of filler material and control of particle size.

本発明者らは、以上のような技術背景の下、種々検討を繰り返して、上述のような形状維持ポリマーとフィラーとの併用を知見したのであり、かかる混合使用は、電池素子外装部材としてラミネートフィルムを用いた非水電解質二次電池と、保護回路基板とを一体成型して包囲する電池外装材としての用途に極めて適したものである。   The present inventors have repeatedly conducted various studies under the technical background as described above, and have found out the combined use of the shape-maintaining polymer and the filler as described above. Such mixed use is laminated as a battery element exterior member. It is extremely suitable for use as a battery exterior material in which a nonaqueous electrolyte secondary battery using a film and a protective circuit board are integrally molded and surrounded.

上述のように、本発明で用いる電池外装材は、所定の形状維持ポリマーと金属酸化物フィラーを必須の構成要件とするが、これ以外にも各種添加剤を含有することが可能であり、例えば、形状維持ポリマー中に、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化剤又はこれらの任意の混合物を添加して、金属酸化物フィラーと共存させることができる。   As described above, the battery exterior material used in the present invention has a predetermined shape maintaining polymer and a metal oxide filler as essential constituent requirements, but can contain various additives other than this, for example, In the shape maintaining polymer, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a curing agent, or any mixture thereof can be added to coexist with the metal oxide filler.

かかる電池外装材は、その厚みが薄く、携帯機器用途の角形状の電池の最大面のパック部の厚みは例えば1000μm以下である。
厚みが1000μmを超えると、この外装材を用いて製造した電池パックでも、体積エネルギー密度の点でメリットを発揮し難いことがある。
更に好ましくは300um以下であり、必要な機械的強度及び耐衝撃性を満たせば薄いほど良い。
本発明の形状維持ポリマーとフィラーとの併用は、従来のアルミニウム金属や熱可塑性樹脂と金属の併用よりも、高強度で且つ耐衝撃性に優れるため、同等の強度が必要であれば薄く製造することで体積エネルギー密度を高めることができる。また、厚くすれば、従来よりも更に高強度で信頼性の高い電池パックを得ることができる。更に、電池のサイズや形状選択が自由であることから、サイズが大きい自転車や自動車、バックアップ電源といった大型電池にも適用でき、必要な部位に必要な強度を設計できる設計自由度も持っている。
Such a battery outer packaging material is thin, and the thickness of the pack portion on the maximum surface of a rectangular battery for portable equipment is, for example, 1000 μm or less.
When the thickness exceeds 1000 μm, even a battery pack manufactured using this exterior material may hardly exhibit the merit in terms of volume energy density.
More preferably, the thickness is 300 μm or less, and the thinner the better, as long as the required mechanical strength and impact resistance are satisfied.
The combined use of the shape-maintaining polymer and filler of the present invention is higher in strength and impact resistance than the combined use of conventional aluminum metal or thermoplastic resin and metal. Thus, the volume energy density can be increased. Further, if the thickness is increased, a battery pack having higher strength and higher reliability than the conventional one can be obtained. Furthermore, since the size and shape of the battery can be freely selected, it can be applied to large batteries such as bicycles, automobiles, and backup power supplies having a large size, and has a degree of freedom for designing the necessary strength for a necessary part.

このように、上述の電池外装材は、従来より薄く高強度な電池パックを実現し得るものであるとともに、その小型化や軽量化も実現し得るものである。
また、上述のような金属酸化物フィラーと共に紫外線吸収材、光安定剤及び硬化剤のいずれかを用い、アクリル樹脂、エポキシ樹脂のいずれかを用いることにより、従来使用されていた金属板よりも薄く、生産性に優れた加工を施すことができるため、得られる電池のエネルギー密度が向上するだけでなく、多種多様な用途に応じサイズや形状、必要な強度を自由に設計したパックを提供できる。
As described above, the battery exterior material described above can realize a battery pack that is thinner and stronger than conventional ones, and can also be reduced in size and weight.
Moreover, it is thinner than a conventionally used metal plate by using any of an ultraviolet absorber, a light stabilizer and a curing agent together with the metal oxide filler as described above, and using either an acrylic resin or an epoxy resin. Since processing with excellent productivity can be performed, not only the energy density of the obtained battery is improved, but also a pack in which the size, shape, and required strength are freely designed according to various applications can be provided.

次に、本発明の電池パックについて図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の電池パックの一実施形態において、電池外装材でパックする前の非水電解質二次電池を示す分解斜視図である。
同図において、この電池20は、電池素子10が電池素子外装部材の一例である金属ラミネートフィルム17に外装されて作製されるものであり、電池素子10はラミネートフィルム17に形成された凹部17a(空所17a)に収容され、その周辺部を封止される。
なお、本実施形態において、空所17aは、矩形板状をなす電池素子10の形状に対応して矩形板状の空間を有している。
Next, the battery pack of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a nonaqueous electrolyte secondary battery before being packed with a battery exterior material in an embodiment of the battery pack of the present invention.
In this figure, the battery 20 is manufactured by covering a battery element 10 with a metal laminate film 17 which is an example of a battery element exterior member. The battery element 10 is formed with a recess 17a ( It is accommodated in the void 17a) and its periphery is sealed.
In the present embodiment, the void 17a has a rectangular plate-shaped space corresponding to the shape of the battery element 10 having a rectangular plate shape.

次に、電池素子10の構成について説明する。
図2は、ラミネートフィルム17に外装・収容される電池素子10の構造を示す斜視図である。同図において、この電池素子10は、帯状の正極11と、セパレータ13aと、正極11と対向して配された帯状の負極12と、セパレータ13bとを順に積層し、長手方向に巻回して形成されており、正極11及び負極12の両面にはゲル状電解質14が塗布されている。
Next, the configuration of the battery element 10 will be described.
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the battery element 10 that is packaged and accommodated in the laminate film 17. In this figure, the battery element 10 is formed by sequentially laminating a strip-like positive electrode 11, a separator 13a, a strip-like negative electrode 12 arranged to face the positive electrode 11, and a separator 13b, and winding them in the longitudinal direction. The gel electrolyte 14 is applied to both surfaces of the positive electrode 11 and the negative electrode 12.

電池素子10からは、正極11と接続された正極端子15a及び負極12と接続された負極端子15bが導出されており(以下、特定の端子を指定しない場合は電極端子15と称する)、正極端子15a及び負極端子15bには、後に外装するラミネートフィルム17との接着性を向上させるために、無水マレイン酸変性されたポリプロピレン(PPa)等の樹脂片であるシーラント16a及び16b(以下、特定のシーラントを指定しない場合はシーラント16と適宜称する)が被覆されている。   From the battery element 10, a positive electrode terminal 15 a connected to the positive electrode 11 and a negative electrode terminal 15 b connected to the negative electrode 12 are derived (hereinafter referred to as an electrode terminal 15 when a specific terminal is not specified). 15a and negative electrode terminal 15b have sealants 16a and 16b (hereinafter referred to as specific sealants) which are resin pieces such as polypropylene anhydride (PPa) modified with maleic anhydride in order to improve adhesion to the laminate film 17 to be packaged later. Is designated as sealant 16 as appropriate).

以下、上述の電池(電池外装材によるパック前)の構成要素につき詳細に説明する。
[正極]
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層が正極集電体の両面状に形成されたものである。正極集電体は、例えばアルミニウム(Al)箔などの金属箔により構成される。
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成される。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤及び溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問われない。
Hereinafter, the constituent elements of the above-described battery (before packing with the battery outer packaging material) will be described in detail.
[Positive electrode]
In the positive electrode, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a positive electrode current collector. The positive electrode current collector is made of a metal foil such as an aluminum (Al) foil.
The positive electrode active material layer includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. Here, the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent only have to be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited.

正極活物質としては、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用いることができる。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合、主として、次式(1)
LiMO…(1)
(式中のMは少なくとも1種の遷移金属を示し、Xは電池の充放電状態によって異なるが、通常は0.05〜1.10である)で表されるリチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。なお、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)及びマンガン(Mn)等が用いられる。
As the positive electrode active material, a metal oxide, a metal sulfide, or a specific polymer can be used depending on the type of the target battery. For example, when a lithium ion battery is configured, the following formula (1) is mainly used.
Li X MO 2 (1)
(Wherein M represents at least one transition metal and X varies depending on the charge / discharge state of the battery, but is usually 0.05 to 1.10.) Things are used. Note that cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), or the like is used as the transition metal (M) constituting the lithium composite oxide.

かかるリチウム複合酸化物として、具体的には、LiCoO、LiNiO、LiMn及びLiNiCo(0<y<1)等が挙げられる。
また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。LiNi0.5Co0.5やLiNi0.8Co0.2等がその例として挙げられる。
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。更に、正極活物質としてTiS、MoS、NbSe及びV等のリチウムを有しない金属硫化物又は酸化物を使用してもよい。これらの正極活物質は、単独で又は複数種を混合して用いてもよい。
As such lithium composite oxide, specifically, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4 and LiNi y Co 1 - y O 2 (0 <y <1) , and the like.
A solid solution in which a part of the transition metal element is substituted with another element can also be used. Examples thereof include LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 .
These lithium composite oxides can generate a high voltage and have an excellent energy density. Furthermore, TiS 2, MoS 2, may be used NbSe no lithium metal sulfides such as 2 and V 2 O 5 or the oxide as a cathode active material. These positive electrode active materials may be used alone or in admixture of a plurality of types.

また、導電剤としては、例えばカーボンブラックやグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。更に、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン等が用いられる。   As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. Furthermore, as the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone etc. are used, for example.

上述の正極活物質、結着剤及び導電剤を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをドクターブレード法などにより正極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を蒸発させ、プレスすることにより正極活物質層が形成される。   The above-described positive electrode active material, binder and conductive agent are uniformly mixed to form a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector by a doctor blade method or the like, and then dried at a high temperature to evaporate the solvent and press to form a positive electrode active material layer.

正極11は、正極集電体の一端部にスポット溶接又は超音波溶接で接続された正極端子15aを有している。この正極端子15aは金属箔や網目状のものが望ましいが、電気化学的及び化学的に安定であり、通電がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子15aの材料としては、例えばアルミニウム等が挙げられる。   The positive electrode 11 has a positive electrode terminal 15a connected to one end of the positive electrode current collector by spot welding or ultrasonic welding. The positive electrode terminal 15a is preferably a metal foil or a mesh, but there is no problem even if it is not metal as long as it is electrochemically and chemically stable and can be energized. Examples of the material of the positive electrode terminal 15a include aluminum.

[負極]
負極は、負極活物質を含有する負極活物質層が、負極集電体の両面上に形成されたものである。負極集電体は、例えば銅(Cu)箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
[Negative electrode]
In the negative electrode, a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on both surfaces of a negative electrode current collector. The negative electrode current collector is composed of a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極活物質層は、例えば負極活物質と、必要に応じて導電剤と、結着剤とを含有して構成される。なお、負極活物質、導電剤、結着剤及び溶剤については、正極活物質と同様に、その混合比は不問である。   The negative electrode active material layer includes, for example, a negative electrode active material, a conductive agent and a binder as necessary. In addition, about a negative electrode active material, a electrically conductive agent, a binder, and a solvent, the mixing ratio is not ask | required similarly to a positive electrode active material.

負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金又はリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料又は金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。
具体的にリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化炭素及び易黒鉛化炭素等が挙げられる。より具体的には、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、及び活性炭等の炭素材料を使用することができる。
更に、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SnO等の酸化物を使用することができる。
As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium alloy, a carbon material that can be doped / undoped with lithium, or a composite material of a metal-based material and a carbon-based material is used.
Specific examples of carbon materials that can be doped / undoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. More specifically, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (phenolic resin, furan resin, etc.) at an appropriate temperature. Carbon materials such as those obtained by firing and carbonization), carbon fibers, and activated carbon can be used.
Furthermore, as a material that can be doped / undoped with lithium, polymers such as polyacetylene and polypyrrole, and oxides such as SnO 2 can be used.

また、リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、スズ(Sn)、コバルト(Co)、インジウム(In)、アルミニウム、ケイ素(Si)及びこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したリチウム金属箔を集電体に圧着しても構わない。   In addition, various types of metals can be used as materials capable of alloying lithium, but tin (Sn), cobalt (Co), indium (In), aluminum, silicon (Si), and alloys thereof can be used. Often used. When metal lithium is used, it is not always necessary to use powder as a coating film with a binder, and a rolled lithium metal foil may be pressure-bonded to a current collector.

結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデンやスチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドンやメチルエチルケトン等が用いられる。   As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, etc. are used, for example.

上述の負極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、正極と同様の方法により負極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛散させ、プレスすることにより負極活物質層が形成される。   The above-described negative electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, which is dispersed in a solvent to form a slurry. Subsequently, after apply | coating uniformly on a negative electrode electrical power collector by the method similar to a positive electrode, it is made to dry at high temperature, a solvent is scattered, and a negative electrode active material layer is formed by pressing.

負極12も正極11と同様に、集電体の一端部にスポット溶接又は超音波溶接で接続された負極端子15bを有しており、この負極端子15bは電気化学的及び化学的に安定であり、通電がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子15bの材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。   Similarly to the positive electrode 11, the negative electrode 12 has a negative electrode terminal 15b connected to one end of the current collector by spot welding or ultrasonic welding, and this negative electrode terminal 15b is electrochemically and chemically stable. If it can be energized, there is no problem even if it is not metal. Examples of the material of the negative electrode terminal 15b include copper and nickel.

なお、正極端子15a及び負極端子15bは同じ方向、例えば図2に示すように電池素子10が矩形板状をなす場合には、その一辺(通常は短辺の1つ)、から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。
また、正極端子15a及び15bの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
The positive electrode terminal 15a and the negative electrode terminal 15b are led out from the same direction, for example, from one side (usually one of the short sides) when the battery element 10 has a rectangular plate shape as shown in FIG. Although it is preferable, no short circuit or the like occurs and there is no problem in battery performance.
Moreover, the connection location of the positive electrode terminals 15a and 15b is not limited to the above example as long as electrical contact is established and the location and method of attachment are not limited.

[電解液]
電解液としては、リチウムイオン電池に一般的に使用される電解質塩と非水溶媒が使用可能である。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, an electrolyte salt and a non-aqueous solvent that are generally used in lithium ion batteries can be used.

非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート及びエチルプロピルカーボネート、又はこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合して用いてもよい。   Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate and ethylpropyl carbonate, or hydrogen of these carbonic acid esters as halogen. Examples include substituted solvents. One of these solvents may be used alone, or a plurality of these solvents may be mixed and used in a predetermined composition.

また、電解質塩の一例であるリチウム塩としては、通常の電池電解液に用いられる材料を使用することが可能である。具体的には、LiCl、LiBr、LiI、LiClO、LiClO,LiBF、LiPF、LiNO、LiN(CFSO)2、LiN(CSO、LiAsF、LiCFSO、LiC(SOCF、LiAlCl及びLiSiF等を挙げることができるが、酸化安定性の点からはLiPF、LiBFが望ましい。これらリチウム塩は単独で用いても複数種を混合して用いてもよい。
リチウム塩を溶解する濃度は、上記非水溶媒に溶解することができる濃度であれば問題はないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して0.4mol/kg〜2.0mol/kgの範囲であることが好ましい。
Moreover, as lithium salt which is an example of electrolyte salt, it is possible to use the material used for normal battery electrolyte solution. Specifically, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 3 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiNO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4, LiSiF 6, and the like can be mentioned, but LiPF 6 and LiBF 4 are desirable from the viewpoint of oxidation stability. These lithium salts may be used alone or in combination of two or more.
The concentration for dissolving the lithium salt is not a problem as long as it can be dissolved in the non-aqueous solvent, but the lithium ion concentration is in the range of 0.4 mol / kg to 2.0 mol / kg with respect to the non-aqueous solvent. It is preferable that

ゲル状電解質を用いる場合は、上述の電解液をマトリクスポリマでゲル化して用いる。
マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、及びポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
In the case of using a gel electrolyte, the above-described electrolytic solution is gelled with a matrix polymer.
The matrix polymer is not particularly limited as long as it is compatible with a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving the electrolyte salt in the non-aqueous solvent and can be gelled. Examples of such a matrix polymer include a polymer containing polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, and polymethacrylonitrile in repeating units. Such a polymer may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

その中でも特に好ましいのは、マトリクスポリマとして、ポリフッ化ビニリデン又はポリフッ化ビニリデンにヘキサフルオロプロピレンが7.5%以下の割合で導入された共重合体である。
かかるポリマーは、通常、数平均分子量が5.0×10〜7.0×10(50万〜70万)の範囲であるか、又は重量平均分子量が2.1×10〜3.1×10(21万〜31万)の範囲にあり、固有粘度が1.7〜2.1dl/gの範囲にある。
Among them, particularly preferable as the matrix polymer is polyvinylidene fluoride or a copolymer in which hexafluoropropylene is introduced into polyvinylidene fluoride at a ratio of 7.5% or less.
Such polymers usually have a number average molecular weight in the range of 5.0 × 10 5 to 7.0 × 10 5 (500,000 to 700,000) or a weight average molecular weight of 2.1 × 10 5 to 3. It is in the range of 1 × 10 5 (210,000-310,000), and the intrinsic viscosity is in the range of 1.7-2.1 dl / g.

[セパレータ]
セパレータは、例えばポリプロピレン(PP)若しくはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系の材料から成る多孔質膜、又はセラミック製の不織布などの無機材料から成る多孔質膜により構成され、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造としてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
[Separator]
The separator is composed of a porous film made of a polyolefin-based material such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic non-woven fabric. It is good also as a structure which laminated | stacked the porous film. Among these, polyethylene and polypropylene porous films are the most effective.

一般的に、セパレータの厚みとしては5〜50μmが好適に使用可能であるが、7〜30μmがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。   In general, the thickness of the separator is preferably 5 to 50 μm, more preferably 7 to 30 μm. If the separator is too thick, the amount of the active material filled decreases, the battery capacity decreases, and the ionic conductivity decreases and the current characteristics deteriorate. On the other hand, if the film is too thin, the mechanical strength of the film decreases.

[電池の作製]
上述のようにして作製したゲル状電解質溶液を正極11及び負極12に均一に塗布し、正極活物質層及び負極活物質層に含浸させた後、常温で保存するか、若しくは乾燥工程を経てゲル状電解質層14を形成する。
次いで、ゲル状電解質層14を形成した正極11及び負極12を用い、正極11、セパレータ13a、負極12,セパレータ13bの順に積層して巻回し、電池素子10とする。
次いで、この電池素子10をラミネートフィルム17の凹部(空所)17aに収容して外装し、ゲル状非水電解質二次電池を得る。
[Production of battery]
The gel electrolyte solution prepared as described above is uniformly applied to the positive electrode 11 and the negative electrode 12 and impregnated in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and then stored at room temperature or subjected to a drying process. A state electrolyte layer 14 is formed.
Next, using the positive electrode 11 and the negative electrode 12 on which the gel electrolyte layer 14 is formed, the positive electrode 11, the separator 13 a, the negative electrode 12, and the separator 13 b are stacked and wound in this order to obtain the battery element 10.
Next, the battery element 10 is housed in a recess (vacant space) 17a of the laminate film 17 and packaged to obtain a gel-like nonaqueous electrolyte secondary battery.

なお、ラミネートフィルム17としては、従来公知の金属ラミネートフィルム、例えば、アルミラミネートフィルムを用いることができる。
かかるアルミラミネートフィルムとしては、絞り加工に適し、電池素子10を収容する凹部17aを形成するのに適したものがよい。
As the laminate film 17, a conventionally known metal laminate film such as an aluminum laminate film can be used.
As such an aluminum laminate film, a film suitable for drawing and suitable for forming the recess 17a for accommodating the battery element 10 is preferable.

通常、アルミラミネートフィルムは、アルミニウム層の両面に接着層と表面保護層が配設された積層構造を有するもので、内側、即ち電池素子10の表面側から順に、接着層としてのポリプロピレン層(PP層)、金属層としてのアルミニウム層及び表面保護層としてのナイロン層又はポリエチレンテレフタレート層(PET層)が配される。   In general, an aluminum laminate film has a laminated structure in which an adhesive layer and a surface protective layer are disposed on both sides of an aluminum layer, and a polypropylene layer (PP as an adhesive layer) in order from the inside, that is, the surface side of the battery element 10. Layer), an aluminum layer as a metal layer, and a nylon layer or a polyethylene terephthalate layer (PET layer) as a surface protective layer.

そして、本実施形態では、図1及び図2に示すように、上述のようなラミネートフィルム17で電池素子10を外装し、電池素子10の周囲を溶着・封止して電池20とする。
また、上述のように、電池素子外装材への電池素子10の収容及び封止を行った後、図3(A)及び図3(B)に示すように、電池素子10が収容された凹部17aの両側の部分(以下、サイド封止部と適宜称する)17bを、凹部17aの方向に向けて折り曲げる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the battery element 10 is packaged with the laminate film 17 as described above, and the periphery of the battery element 10 is welded and sealed to form the battery 20.
In addition, as described above, after the battery element 10 is accommodated and sealed in the battery element exterior material, as shown in FIGS. 3A and 3B, the concave portion in which the battery element 10 is accommodated. The portions on both sides of 17a (hereinafter referred to as side sealing portions as appropriate) 17b are bent toward the direction of the recess 17a.

上記の折り曲げ角度θは、80゜〜100゜の角度範囲とすることが好ましい。
80゜未満では、凹部17aの両側に設けられたサイド壁17bが開きすぎて電池20の幅が広くなってしまい、電池20の小型化及び電池容量の向上が困難となる。また、上限値の100゜は凹部17aの形状によって規定される値であり、扁平型の電池素子10を収容する場合、折り曲げ角度の限界値は100゜程度となる。なお、サイド封止部17bにおける熱溶着の幅は、好ましくは0.5〜2.5mmm、より好ましくは1.5〜2.5mmである。
The bending angle θ is preferably in the range of 80 ° to 100 °.
If the angle is less than 80 °, the side walls 17b provided on both sides of the concave portion 17a are too open, and the width of the battery 20 is widened, making it difficult to reduce the size of the battery 20 and improve the battery capacity. The upper limit of 100 ° is a value defined by the shape of the recess 17a. When the flat battery element 10 is accommodated, the limit value of the bending angle is about 100 °. In addition, the width | variety of the heat welding in the side sealing part 17b becomes like this. Preferably it is 0.5-2.5 mm, More preferably, it is 1.5-2.5 mm.

サイド部17bの折り返し幅Dは、電池20の小型化及び電池容量の向上のためには、凹部17aの高さh又は電池素子10の厚み以下の寸法にすることが好ましい。また、非水電解質二次電池20の小型化及び電池容量の向上のためには、折り返しの回数は1回にすることが好ましい。   In order to reduce the size of the battery 20 and improve the battery capacity, the folded width D of the side portion 17b is preferably set to a dimension equal to or smaller than the height h of the recess 17a or the thickness of the battery element 10. In order to reduce the size of the nonaqueous electrolyte secondary battery 20 and improve the battery capacity, the number of turns is preferably set to one.

次に、本発明の電池パックの製造方法の一実施形態について説明する。
上述の如く、本発明の電池パックの製造方法では、以上のようにして作製した非水電解質二次電池を、当該電池の電圧及び電流を制御可能な保護回路基板と一緒に、成型用金型のキャビティの所定位置に配置する。
次に、上記形状維持ポリマーとフィラーを含有する溶融成型材料を上記キャビティに注入して硬化させ、これにより、電池外装材を装着した電池パックを得る。
Next, an embodiment of the battery pack manufacturing method of the present invention will be described.
As described above, in the battery pack manufacturing method of the present invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured as described above is molded together with a protective circuit board capable of controlling the voltage and current of the battery. Placed in a predetermined position of the cavity.
Next, a melt molding material containing the shape-maintaining polymer and filler is injected into the cavity and cured, thereby obtaining a battery pack with a battery exterior material attached thereto.

ここで、溶融成型材料の硬化は、上述の理由から、電池の熱損傷を回避し製造効率を向上するためにも、紫外線への暴露又は常温〜150℃未満の温度での放置により行うことが好ましい。また、後硬化成型材料には、上記の各種添加剤が添加されていてもよい。   Here, for the reasons described above, the melt-molded material can be cured by exposure to ultraviolet rays or standing at a temperature of room temperature to less than 150 ° C. in order to avoid thermal damage to the battery and improve the production efficiency. preferable. In addition, the various additives described above may be added to the post-curing molding material.

なお、使用する成型用金型は、上記実施形態では、アルミラミネートフィルム17でパックした電池20と、保護回路基板と、必要に応じて使用する緩衝材(後述する)とをそのキャビティに配置できる限り、特に限定されるものではないが、通常は、そのキャビティに後硬化成型材料を導くゲートを2本以上具備している。よって、得られた電池パックでは、ゲートに対応した成型材料の余剰分が、電池外装材のいずれかの部分に硬化して残存することになる。
本発明では、かかる余剰の成型材料をトリミングして削除するが、若干の樹脂注入痕が残る。
In the above embodiment, the molding die to be used can be arranged in the cavity with the battery 20 packed with the aluminum laminate film 17, the protection circuit board, and a buffer material (described later) used as necessary. As long as it is not particularly limited, it usually has two or more gates for guiding the post-curing molding material to the cavity. Therefore, in the obtained battery pack, an excess of the molding material corresponding to the gate is cured and remains in any part of the battery exterior material.
In the present invention, the excess molding material is trimmed and deleted, but some resin injection marks remain.

上記保護回路は、通常、正極端子15a及び負極端子15bの上方に配置される(図1参照)。また、上述の緩衝材は、電池20のように矩形板状をなす(形成される電池外装材が矩形板状なす)場合、端子15a及び15bの導出方向の辺部若しくはこれと対向する辺部、又は双方の辺部に配置される。
具体的には、図1において、矩形板状をなす電池20のいずれか一方の短辺側又は双方の短辺側に配置される。
そして、このように配置された保護回路基板と緩衝材は、上記成型材料によって電池20と一体的に成型される。
The protection circuit is usually disposed above the positive terminal 15a and the negative terminal 15b (see FIG. 1). Moreover, when the above-described cushioning material has a rectangular plate shape like the battery 20 (when the formed battery exterior material is a rectangular plate shape), the side portions in the lead-out direction of the terminals 15a and 15b or the side portions facing the side portions. Or on both sides.
Specifically, in FIG. 1, the battery 20 having a rectangular plate shape is arranged on one short side or both short sides.
The protective circuit board and the buffer material thus arranged are molded integrally with the battery 20 by the molding material.

なお、上記緩衝材は、電池及び回路基板を保護すると共に、得られる電池パックの耐衝撃性を向上させる。
このため、緩衝材に使用する材料としては、耐衝撃性を有し寸法精度の良好なポリカーボネートやアクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン樹脂(ABS)、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂や、アルミやステンレス等の金属を用いたり、樹脂材料にアルミ等の金属材料をインサート成型したものを用いることが好ましい。
In addition, the said buffer material improves the impact resistance of the battery pack obtained while protecting a battery and a circuit board.
For this reason, the material used for the cushioning material is a resin such as polycarbonate, acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS), polypropylene, polyethylene, etc. that has impact resistance and good dimensional accuracy, or a metal such as aluminum or stainless steel. It is preferable to use a resin material obtained by insert molding a metal material such as aluminum into a resin material.

本発明では、パック材料自体の機械的強度に優れているため、耐衝撃性を高める目的で更に種々のゴム状のプラスチックを用いることも可能である。
具体的には、天然ゴム、加硫した合成ゴム、例えばポリブタジエン、ブタジエン−アクリロニトリル系、スチレン−ブタジエン系、クロロプレン系などやエボナイト、ウレタンゴム、シリコンゴムを用いることができる。
In the present invention, since the mechanical strength of the pack material itself is excellent, various rubber-like plastics can be used for the purpose of improving the impact resistance.
Specifically, natural rubber, vulcanized synthetic rubber, such as polybutadiene, butadiene-acrylonitrile, styrene-butadiene, chloroprene, etc., ebonite, urethane rubber, silicon rubber can be used.

図4は、電池を電池外装材でパックして本実施形態の電池パックを作製する工程を示した平面説明図である。
まず、電池20を図中の破線に沿って折り曲げ(図4(A)及び(B))、そのトップ側に保護回路基板32とトップ側緩衝材34、ボトム側にボトム側緩衝材33を配置し、図示しない成型用金型に設置する。次いで、上記の形状維持ポリマーとフィラーを含む成型材料を成型用金型に注入して硬化させ、アルミラミネートフィルム17が電池外装材18で被覆された本実施形態の電池パックを30を得る(図4(C))。
得られた電池パック30をボトム部に沿って切断した断面図を図5(A)に、電極端子の延在方向に沿って切断した断面図を図5(B)に示す。
FIG. 4 is an explanatory plan view showing a process for producing a battery pack according to this embodiment by packing a battery with a battery outer packaging material.
First, the battery 20 is bent along the broken line in the figure (FIGS. 4A and 4B), and the protection circuit board 32 and the top cushioning material 34 are disposed on the top side, and the bottom cushioning material 33 is disposed on the bottom side. And installed in a molding die (not shown). Next, a molding material containing the shape maintaining polymer and filler is injected into a molding die and cured to obtain a battery pack 30 of the present embodiment in which the aluminum laminate film 17 is covered with the battery exterior material 18 (see FIG. 4 (C)).
FIG. 5A shows a cross-sectional view of the obtained battery pack 30 cut along the bottom portion, and FIG. 5B shows a cross-sectional view cut along the extending direction of the electrode terminals.

上述の実施形態ではゲル状電解質を用いた非水電解質二次電池20を用いて説明したが、本発明は、電解液を用いたラミネートフィルム外装電池にも適用することができる。この場合、上述の実施形態において、ゲル状電解質を正極及び負極表面に塗布する工程を省き、ラミネートフィルム溶着工程の途中で電解液を注液する工程を設ける。
より具体的には、矩形板状をなす電池素子10の周囲の3辺を溶着して封止した後、残りの1辺の開口部から電解液を注液し、その後にこの1辺を溶着して封止すればよい。これにより、封止部の全体形状は矩形枠状になる。
In the above-described embodiment, the nonaqueous electrolyte secondary battery 20 using the gel electrolyte has been described, but the present invention can also be applied to a laminated film exterior battery using an electrolytic solution. In this case, in the above-described embodiment, the step of applying the gel electrolyte to the positive electrode and the negative electrode surface is omitted, and the step of injecting the electrolytic solution in the middle of the laminate film welding step is provided.
More specifically, after welding and sealing three sides around the battery element 10 having a rectangular plate shape, an electrolytic solution is injected from the opening of the remaining one side, and then this one side is welded. And can be sealed. Thereby, the whole shape of a sealing part becomes a rectangular frame shape.

なお、本発明によれば、上述のような小型化及び軽量化が図られた電池パックを得ることができる。かかる電池パックは、通常、対象機器と接続する接続端子を備えているが、上記ではその説明を省略した。   In addition, according to this invention, the battery pack by which the above size reduction and weight reduction were achieved can be obtained. Such a battery pack is usually provided with a connection terminal for connection with a target device, but the description thereof is omitted above.

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1〜34,比較例1〜5)
図1に示すような電池において、アルミ蒸着PETフィルムの内面側に接着剤を塗布した電池素子外装材(ラミネートフィルム17)を有する電池20を準備し、このラミネート電池の保護回路として機能する基板に接続し、場合によっては緩衝材(ゴム状パーツ)を配置した後に金型内に設置した。
次いで、金属酸化物フィラーを含む樹脂(形状維持ポリマー)を金型上部の0.5mmの径を持つ樹脂注入孔3つから注入して充填し、下部の樹脂排出孔3つから余分の金属酸化物フィラーを含む樹脂が出た時点で常温放置、恒温槽内で表1及び表2中に示した温度で静置、又は透明な型を用い、紫外線照射装置により365nmの紫外光を照射して樹脂を硬化させて電池外装材18を形成した(図4及び図5参照)。硬化後樹脂注入孔及び排出孔に残った余分な枝状の樹脂を切断して各例の電池パックを完成した。
各例の電池パックの仕様を表1及び表2に示す。
(Examples 1-34, Comparative Examples 1-5)
In a battery as shown in FIG. 1, a battery 20 having a battery element exterior material (laminate film 17) in which an adhesive is applied to the inner surface side of an aluminum-deposited PET film is prepared, and a substrate that functions as a protective circuit for the laminate battery is prepared. After connecting, in some cases, a cushioning material (rubber-like part) was placed and placed in the mold.
Next, a resin containing a metal oxide filler (shape maintaining polymer) is injected and filled from three resin injection holes having a diameter of 0.5 mm at the top of the mold, and excess metal oxidation is performed from the three resin discharge holes at the bottom. When a resin containing a material filler comes out, it is left at room temperature, left in a constant temperature bath at the temperature shown in Table 1 and Table 2, or using a transparent mold and irradiated with 365 nm ultraviolet light by an ultraviolet irradiation device. The battery exterior material 18 was formed by curing the resin (see FIGS. 4 and 5). After curing, the excess branch-like resin remaining in the resin injection hole and the discharge hole was cut to complete the battery pack of each example.
Tables 1 and 2 show the specifications of the battery pack of each example.

(性能評価)
各例の電池パックについて、外装材の(ショア・)デュロメータ硬度、吸水率、定格E密度、3C負荷特性、落下試験、硬化時間などを測定し、得られた結果を表1及び表2に併記した。
(Performance evaluation)
For the battery pack of each example, the (Shore) durometer hardness, water absorption, rated E density, 3C load characteristics, drop test, curing time, etc. of the exterior material were measured, and the results obtained are also shown in Tables 1 and 2 did.

[定格エネルギー密度]
まず、23℃で1Cの定電流定電圧充電を上限4.2Vまで15時間行い、次いで、1Cの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行った。この充放電を繰り返し、定格エネルギー密度は、1サイクル目の放電容量から求めた。
定格エネルギー密度[Wh/l]=(平均放電電圧[V]×定格容量[Ah])/電池体積[l]
なお、1Cは電池の理論容量を1時間で放出できる電流値を表す。
[Rated energy density]
First, constant current / constant voltage charging at 1 C was performed at 23 ° C. for 15 hours to an upper limit of 4.2 V, and then constant current discharging at 1 C was performed to a final voltage of 2.5 V. This charge / discharge was repeated, and the rated energy density was determined from the discharge capacity at the first cycle.
Rated energy density [Wh / l] = (average discharge voltage [V] × rated capacity [Ah]) / battery volume [l]
Note that 1C represents a current value that can discharge the theoretical capacity of the battery in one hour.

[3C負荷特性]
また、23℃で1Cの定電流定電圧充電を上限4.2Vまで15時間行い、次いで、1Cの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、1Cによる放電容量を求めた。また、同様の条件で定電流定電圧充電を行った後、3Cの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、3Cによる放電容量を求めた。
負荷特性は、1Cによる放電容量に対する3Cによる放電容量の割合、
即ち、(3Cによる放電容量の割合/1Cによる放電容量)×100(%)から求めた。
なお、3Cは電池の理論容量を1/3時間で放出できる電流値を表す。
[3C load characteristics]
Moreover, constant current constant voltage charge of 1 C was performed at 23 ° C. for 15 hours to an upper limit of 4.2 V, then constant current discharge of 1 C was performed up to a final voltage of 2.5 V, and a discharge capacity by 1 C was obtained. Moreover, after performing constant current constant voltage charge on the same conditions, 3 C constant current discharge was performed to the final voltage 2.5V, and the discharge capacity by 3 C was calculated | required.
The load characteristic is the ratio of the discharge capacity by 3C to the discharge capacity by 1C,
That is, it was obtained from (ratio of discharge capacity by 3C / discharge capacity by 1C) × 100 (%).
3C represents a current value that can discharge the theoretical capacity of the battery in 1/3 hour.

[外装材の(ショア・)デュロメータ硬度]
JIS−K7215 プラスチックのデュロメーター硬さ試験方法に基づき、タイプDデュロメーターを用いて測定した。
[Shore durometer hardness of exterior materials]
Based on the JIS-K7215 plastic durometer hardness test method, it was measured using a type D durometer.

[吸水率]
JIS−K7209 プラスチック−吸水率の求め方に基づき測定した。
[Water absorption rate]
JIS-K7209 Plastic -Measured based on how to determine water absorption.

[2m落下試験]
ランダムに電池の落とす面を変えながら、角形電池6面全ての面が当たるようにコンクリートの床に自由落下させた。10回落としてパックの外観に異常が見られなかったものを良品、割れたり、部品が取れるなどの外観に異常が見られたものを不良品とした。
[2m drop test]
While randomly changing the surface to which the battery was dropped, it was allowed to fall freely onto the concrete floor so that all six sides of the square battery hit. A product with no abnormality in the appearance of the pack after being dropped 10 times was regarded as a good product, and a product with an abnormality in the appearance such as cracking or removal of a part was regarded as a defective product.

[硬化時間]
熱硬化性樹脂の場合には、電池外装材18用の成型材料であるケイ素やアルミニウム等の金属酸化物を含むウレタン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂を一緒に成型金型に入れて、表1,2に示した所定の硬化温度に保ち、成型硬化させるのに要した時間を硬化時間とした。
紫外線硬化樹脂の場合は、電池外装材18用の成型材料であるケイ素やアルミニウム等の金属酸化物を含むウレタン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂を一緒に透明な成型金型に入れて、紫外線照射装置により波長365nmの紫外線を照射強度200mW/cmで照射して成型硬化させるのに要した時間を硬化時間とした。
[Curing time]
In the case of a thermosetting resin, a urethane resin, an acrylic resin or an epoxy resin containing a metal oxide such as silicon or aluminum which is a molding material for the battery exterior material 18 is put together in a molding die, and Table 1, The time required for mold-curing while maintaining the predetermined curing temperature shown in FIG.
In the case of an ultraviolet curable resin, a urethane resin, an acrylic resin or an epoxy resin containing a metal oxide such as silicon or aluminum, which is a molding material for the battery outer packaging material 18, is put together in a transparent molding die, and an ultraviolet irradiation device Thus, the curing time was defined as the time required for molding and curing by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm with an irradiation intensity of 200 mW / cm 2 .

Figure 2008117653
Figure 2008117653

Figure 2008117653
Figure 2008117653

電池20と、電池外装材18用の成型材料であるケイ素やアルミニウム等の金属酸化物を含むウレタン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂を一緒に成型金型に入れて成型硬化させ、アルミ蒸着PETフィルムの内面側に接着剤を塗布した電池素子外装材(ラミネートフィルム17)の表面に電池外装材18を設けた実施例1〜34の非水電解質二次電池パックは、本発明の範囲に属するが、表1及び表2より、これらが電池特性に影響なく落下試験に優れた強度特性を有していることが分かる。
フィラーを針状にしアスペクト比を向上することで強度が向上し、更に薄くしたパックでも強度を保つことができた。平均粒径の異なる2種のフィラーを混合しても、更に薄くしたパックで強度を保つことができた。
The urethane resin, acrylic resin or epoxy resin containing metal oxides such as silicon and aluminum, which is a molding material for the battery 20 and the battery exterior material 18, are put together in a molding die and molded and cured, and an aluminum-deposited PET film The nonaqueous electrolyte secondary battery packs of Examples 1 to 34 in which the battery outer packaging material 18 is provided on the surface of the battery element outer packaging material (laminate film 17) coated with an adhesive on the inner surface side belong to the scope of the present invention. From Table 1 and Table 2, it can be seen that these have strength characteristics excellent in drop tests without affecting battery characteristics.
The strength was improved by making the filler needle-like and the aspect ratio was improved, and the strength could be maintained even with a thinner pack. Even when two kinds of fillers having different average particle diameters were mixed, the strength could be maintained with a thinner pack.

以上、本発明を若干の好適実施形態及び実施例により説明したが、本発明はかかる実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、本発明の電池パックは、図1などに示した電池や電池素子のみならず、各種のゲル状ないしはポリマー型の非水電解質二次電池に適用することができ、巻回型電池素子のみならず、積層型の電池素子にも適用することができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by some suitable embodiment and an Example, this invention is not limited to this embodiment or an Example, A various deformation | transformation is possible within the range which does not deviate from the summary of this invention. It is.
For example, the battery pack of the present invention can be applied not only to the battery and battery element shown in FIG. 1 and the like, but also to various gel-like or polymer type non-aqueous electrolyte secondary batteries, and only the wound battery element. In addition, the present invention can be applied to a stacked battery element.

本発明の電池パックの一実施形態において、電池外装材でパックする前の非水電解質二次電池を示す分解斜視図である。In one Embodiment of the battery pack of this invention, it is a disassembled perspective view which shows the nonaqueous electrolyte secondary battery before packing with a battery exterior material. ラミネートフィルムに外装・収容される電池素子の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the battery element packaged and accommodated in a laminate film. 図1に示す電池のサイド壁近傍を示す端面図である。It is an end view which shows the side wall vicinity of the battery shown in FIG. 電池を電池外装材でパックして電池パックを作製する工程を示した平面説明図である。It is plane explanatory drawing which showed the process of packing a battery with a battery exterior material, and producing a battery pack. 電池パックの断面図である。It is sectional drawing of a battery pack.

符号の説明Explanation of symbols

10…電池素子、11…正極、12…負極、13a,13b…セパレータ、14…ゲル状電解質、15a…正極端子、15b…負極端子、16a,16b…シーラント、17…ラミネートフィルム、17a…凹部(空所)、17b…サイド封止部、18…電池外装材、20…電池、30…非水電解質二次電池、32…保護回路基板、33…緩衝材(ボトム部)、34…緩衝材(トップ部)、θ…折り曲げ角度、D…折り返し幅、h…凹部高さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Battery element, 11 ... Positive electrode, 12 ... Negative electrode, 13a, 13b ... Separator, 14 ... Gel electrolyte, 15a ... Positive electrode terminal, 15b ... Negative electrode terminal, 16a, 16b ... Sealant, 17 ... Laminate film, 17a ... Concave ( Empty space), 17b ... side sealing part, 18 ... battery exterior material, 20 ... battery, 30 ... nonaqueous electrolyte secondary battery, 32 ... protective circuit board, 33 ... buffer material (bottom part), 34 ... buffer material ( Top part), θ ... bending angle, D ... folding width, h ... recess height

Claims (6)

正極と負極をセパレータを介して巻回又は積層して成る電池素子と、ラミネートフィルムから成りこの電池素子を包囲する電池素子外装部材を有し、上記正極と上記負極の電極端子を外部に導出したまま、上記電池素子の周囲に沿って上記電池素子外装部材を封止して成る非水電解質二次電池と、
上記電池素子外装部材を包囲する電池外装材と、
この電池外装材に内蔵され、上記非水電解質二次電池の電圧及び電流を制御可能な保護回路基板と、を備え、
上記電池外装材が、形状維持ポリマーとフィラーを含有し、
上記フィラーが、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、カルシウム及びマグネシウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を含む金属酸化物であり、
上記フィラーの平均粒径が0.5〜40μmであることを特徴とする電池パック。
A battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, and a battery element exterior member made of a laminate film and surrounding the battery element, wherein the electrode terminals of the positive electrode and the negative electrode are led out to the outside. The nonaqueous electrolyte secondary battery formed by sealing the battery element exterior member along the periphery of the battery element,
A battery exterior material surrounding the battery element exterior member;
A protection circuit board that is built in the battery exterior material and can control the voltage and current of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and
The battery exterior material contains a shape maintaining polymer and a filler,
The filler is a metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, zinc, calcium and magnesium;
The battery pack, wherein the filler has an average particle size of 0.5 to 40 μm.
上記形状維持ポリマーが、ウレタン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。   The battery pack according to claim 1, wherein the shape maintaining polymer is a urethane resin, an acrylic resin, or an epoxy resin. 上記電池外装材が、上記形状維持ポリマーとフィラーの溶融液の注入痕を有することを特徴とする請求項1に記載の電池パック。   The battery pack according to claim 1, wherein the battery exterior material has an injection mark of a melt of the shape maintaining polymer and filler. 上記電池外装材が矩形板状をなし、この矩形板状をなす電池外装材において、上記電極端子導出側の辺部及びこれと対向する辺部の少なくとも一方に、緩衝材が内蔵されていることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。   The battery exterior material has a rectangular plate shape, and in the battery exterior material having the rectangular plate shape, a buffer material is incorporated in at least one of the side portion on the electrode terminal lead-out side and the opposite side portion. The battery pack according to claim 1. 正極と負極をセパレータを介して巻回又は積層して成る電池素子と、ラミネートフィルムから成りこの電池素子を包囲する電池素子外装部材を有し、上記正極と上記負極の電極端子を外部に導出したまま、上記電池素子の周囲に沿って上記電池素子外装部材を封止して成る非水電解質二次電池と、
上記電池素子外装部材を包囲する電池外装材と、
この電池外装材に内蔵され、上記非水電解質二次電池の電圧及び電流を制御可能な保護回路基板と、を備え、
上記電池外装材が、形状維持ポリマーとフィラーを含有し、
上記フィラーが、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、亜鉛、カルシウム及びマグネシウムから成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を含む金属酸化物であり、
上記フィラーの平均粒径が0.5〜40μmである、電池パックを製造するに当たり、
上記非水電解質二次電池と上記保護回路基板を、上記電池外装材の成型用金型内に配置し、
次いで、上記形状維持ポリマーと上記フィラーを含有する後硬化成型材料を、上記成型用金型のキャビティ内に注入し、硬化させる、ことを特徴とする電池パックの製造方法。
A battery element formed by winding or laminating a positive electrode and a negative electrode with a separator interposed therebetween, and a battery element exterior member made of a laminate film and surrounding the battery element, wherein the electrode terminals of the positive electrode and the negative electrode are led out to the outside. The nonaqueous electrolyte secondary battery formed by sealing the battery element exterior member along the periphery of the battery element,
A battery exterior material surrounding the battery element exterior member;
A protection circuit board that is built in the battery exterior material and can control the voltage and current of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and
The battery exterior material contains a shape maintaining polymer and a filler,
The filler is a metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, zinc, calcium and magnesium;
In producing a battery pack having an average particle size of the filler of 0.5 to 40 μm,
The non-aqueous electrolyte secondary battery and the protective circuit board are disposed in a mold for molding the battery exterior material,
Next, a post-curing molding material containing the shape-maintaining polymer and the filler is injected into the cavity of the molding die and cured, and then the battery pack manufacturing method is characterized.
上記成型用金型のキャビティは2個以上のゲートを有し、これに起因して上記電池外装材に形成される成型材料余剰分を、上記硬化後に切除することを特徴とする請求項5に記載の電池パックの製造方法。   The cavity of the molding die has two or more gates, and the molding material surplus formed on the battery exterior material due to the gate is cut off after the curing. The manufacturing method of the battery pack of description.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019073879A1 (en) * 2017-10-12 2019-04-18 マクセルホールディングス株式会社 Laminate battery
JP2019075358A (en) * 2017-10-12 2019-05-16 マクセルホールディングス株式会社 Laminate battery
JP2020511768A (en) * 2017-11-22 2020-04-16 エルジー・ケム・リミテッド Cable type battery

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04196050A (en) * 1990-11-27 1992-07-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Molded battery
JPH1125939A (en) * 1997-07-07 1999-01-29 Fuji Elelctrochem Co Ltd Battery pack
JP2001351589A (en) * 2000-06-06 2001-12-21 Rp Topla Ltd Battery pack and its manufacturing method
JP2002304974A (en) * 2001-04-05 2002-10-18 Hitachi Ltd Battery pack
JP2004234880A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Kyocera Corp Laminated battery
JP2004362873A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Hitachi Maxell Ltd Method of manufacturing battery pack
JP2005129913A (en) * 2003-09-30 2005-05-19 Tdk Corp Electrochemical device
JP2005268220A (en) * 2004-03-15 2005-09-29 Samsung Sdi Co Ltd Mold for secondary battery, and molding method of secondary battery

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04196050A (en) * 1990-11-27 1992-07-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Molded battery
JPH1125939A (en) * 1997-07-07 1999-01-29 Fuji Elelctrochem Co Ltd Battery pack
JP2001351589A (en) * 2000-06-06 2001-12-21 Rp Topla Ltd Battery pack and its manufacturing method
JP2002304974A (en) * 2001-04-05 2002-10-18 Hitachi Ltd Battery pack
JP2004234880A (en) * 2003-01-28 2004-08-19 Kyocera Corp Laminated battery
JP2004362873A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Hitachi Maxell Ltd Method of manufacturing battery pack
JP2005129913A (en) * 2003-09-30 2005-05-19 Tdk Corp Electrochemical device
JP2005268220A (en) * 2004-03-15 2005-09-29 Samsung Sdi Co Ltd Mold for secondary battery, and molding method of secondary battery

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019073879A1 (en) * 2017-10-12 2019-04-18 マクセルホールディングス株式会社 Laminate battery
JP2019075358A (en) * 2017-10-12 2019-05-16 マクセルホールディングス株式会社 Laminate battery
CN111052438A (en) * 2017-10-12 2020-04-21 麦克赛尔控股株式会社 Laminated battery
JP7033459B2 (en) 2017-10-12 2022-03-10 マクセル株式会社 Laminated battery
CN111052438B (en) * 2017-10-12 2022-08-09 麦克赛尔株式会社 Laminated battery
JP2020511768A (en) * 2017-11-22 2020-04-16 エルジー・ケム・リミテッド Cable type battery
JP7041815B2 (en) 2017-11-22 2022-03-25 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Cable type battery

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