JP2008140602A

JP2008140602A - インダクタ付き二次電池

Info

Publication number: JP2008140602A
Application number: JP2006323808A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Seki; 関　　大介; Yoshihiro Niida; 善洋新居田
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】一体化により省スペース化を図ったインダクタ付き二次電池を提供すること。
【解決手段】インダクタと密閉型の二次電池を一体化してなるインダクタ付き二次電池であって、中心軸付近に貫通する空間部を有する円柱状の電池ケース１５に収納された巻回型二次電池を備えると共に、その電池ケース１５の外形面に所定の厚さで形成された軟磁性体を磁心として中心軸付近の空間部を通過するように巻線１３が巻回されてなるインダクを備えるインダクタ付き二次電池とする。その二次電池は巻回型のリチウムイオン二次電池であり、軟磁性体はＭｎ−Ｚｎフェライトと樹脂の混合物である。
【選択図】図１

Description

本発明はインダクタと二次電池を一体化して省スペース化を図ったインダクタ付き二次電池に関する。

電池は電源回路などでインダクタと共によく使用されるが、これまで、個別に作られ組み合わされていた。図４は従来のトロイダルコアを持つインダクタを示す斜視図であり、４１はトロイダルコア、４２は巻線、４３は支持台である。また、図５は従来の角形リチウムイオン二次電池を示す斜視図であり、５１は正極または負極の電極端子であり、５２は電池ケース側の電極端子である。

元来、磁性体の技術に基づくインダクタと、電荷の発生や保存に関わる技術に基づく電池あるいはコンデンサとは分野の異なる技術として独立に開発されて来たという経緯があり、インダクタと電池を一体化して省スペース化を図り、電源回路などに供するということは実用性の点で問題があった。

たとえば、インダクタと電池を一体化した場合、一次電池であれば放電を終えると使用できなくなるので、インダクタの再使用が容易ではないという問題がある。しかしながら、二次電池の技術開発の進歩に伴い、インダクタの使用寿命と二次電池の使用寿命との差を問題にしなくてもよい状況になってきた。たとえば、遠隔地で使用され数年に１回程度の交換を前提とした二次電池が用いられる例として、太陽電池で発電した電力を二次電池に蓄えて利用する小型のセンサ端末装置を、センサネットワークシステムの遠隔地用の端末として用いるものがあり、このような用途にはインダクタと二次電池を一体化した省スペースタイプが有用である。そのセンサ端末で使用できる電源装置の例としては、特許文献１に開示された技術などがある。

特開２００５−３２８６６２号公報

上記の状況にあって、本発明の課題は、一体化により省スペース化を図ったインダクタ付き二次電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、次のような手段を試みた。一般に巻回型二次電池の巻軸付近に貫通する空間部を設けても電池容量の低下量は大きくない。なぜなら、巻軸付近の体積は大きくないからである。他方、インダクタとしては、トロイダル型の磁心を用いると高インダクタンスを得やすい。そこで、中心軸付近に貫通孔を持つ柱状の電池ケースを用い、その電池ケースの外面には軟磁性体を形成し、中心軸付近の貫通孔はインダクタの巻線が通る部分として利用することで、全体の占有スペースの低減を図った。

すなわち、本発明のインダクタ付き二次電池は、インダクタと密閉型の二次電池を一体化してなるインダクタ付き二次電池であって、中心軸付近に貫通する空間部を有する円柱状または角柱状の電池ケースに収納された巻回型二次電池と、前記電池ケースの外形面に所定の厚さで形成された軟磁性体に前記空間部を通過するように導線が巻回されてなるインダクタとを備えることを特徴とする。

前記二次電池は巻回型のリチウムイオン二次電池であるとよい。

前記軟磁性体はＭｎ−ＺｎフェライトまたはＮｉ−Ｚｎフェライトを含むとよい。

前記軟磁性体はＦe−Ｓi合金を用いた圧粉体であるとよい。

前記電池ケースは鉄製であるとよい。

本発明によれば、密閉型二次電池とインダクタを一体化し占有スペースを低減し、センサネットワークシステムの遠隔地での小型センサ端末などの電源装置に好適なインダクタ付き二次電池を提供することが可能になる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１でのインダクタ付き二次電池を示す斜視図である。１１、１２はそれぞれ二次電池の正極端子、負極端子であり、１３はインダクの巻線、１４はインダクタの巻線端末、１５は磁性体が塗布された電池ケースである。

まず、磁性体が塗布された電池ケースの作製から説明する。電池ケース１５は中心軸付近に貫通する空間部を持つアルミニウム製の金属ケースであり、外形２８ｍｍ×内径１２ｍｍ×高さ１２ｍｍである。ただし、鉄などの軟磁性金属を用いて電池ケースを作製してもよく、また、一般の金属ケースを用いてもよい。この電池ケースの表面にＭｎ-Ｚｎフェライト粉末とエポキシ樹脂の混合物を塗布する。このとき、巻回する樹脂被覆銅線の巻回数および線径によっては、絶縁性に優れるＮｉ−Ｚｎフェライト粉末と樹脂の混合物を塗布してもよい。

次いで、公知技術によって、巻回型二次電池を作製した。まず、アルミニウム箔の正極集電体の両面にリチウムコバルト酸化物と炭素導電剤と結着剤とを含む正極活物質の形成用ペーストを塗布して正極電極シートを作製した。また、銅箔の負極集電体の両面にグラファイト系の負極活物質の形成用ペーストを塗布して負極電極シートを作製した。その正極電極シートと負極電極シートを、多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレータを介して巻軸の周りで巻回し、中心軸付近に円柱形の空間部を持つジェリーロールを作製した。

次に、リチウム塩を溶解した有機溶媒からなる電解液を含浸させたジェリーロールを、電池ケース１５に収納し密閉した。

引き続き、磁性体が塗布された電池ケース１５に、樹脂被覆銅線による巻線１３を巻回し、本実施の形態のインダクタ付き二次電池を得た。

（実施の形態２）図２は本発明の実施の形態２でのインダクタ付き二次電池を示す斜視図である。本実施の形態２では、実施の形態１でのフェライト粉末と樹脂の混合物の塗布に換えて、電池ケースの周囲に円筒状のＭｎ−Ｚｎフェライトコアを嵌め合わせるように配置したものである。図２のように、円筒状電池缶２１の外周に円筒状フェライトコア２２を配置し一体化することにより、磁性体付きの電池ケース２５を得る。その他については実施の形態１と同様にして本実施の形態２のインダクタ付き二次電池を作製する。高インダクタンスが必要な場合には、このような形態が適している。

（実施の形態３）図３は本発明の実施の形態３でのインダクタ付き二次電池を示す斜視図である。１１、１２はそれぞれ二次電池の正極端子、負極端子であり、３８はトランスの一次巻線端末、３９はトランスの二次巻線端末、３５は磁性体が塗布された電池ケースである。

まず、磁性体塗布による電池ケースの作製から説明する。アルミニウム製の電池ケースの表面にＦｅ−Ｓｉ合金の扁平粉末と樹脂の混合物を塗布して本実施の形態の電池ケース３５を得る。

次に巻回型二次電池の作製については、実施の形態１と同様行った。

引き続き、電池ケース１５に、樹脂被覆銅線による一次巻線および二次巻線を巻回し、トランスを形成し、本実施の形態のインダクタ付き二次電池を得る。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、中心軸付近に貫通する空間部を有する電池ケースの外形面に軟磁性材料を形成する方法には、フェライトめっき法を用いてもよい。すなわち、ＦeＣl_２などの２価鉄イオン塩、ＭＣl_２（Ｍ：Ｍｎ，Ｎｉなど）などの２価金属イオン塩を含むフェライトめっき反応液に金属または金属間化合物の強磁性体微粒子を分散し、液の温度を８０℃程度に保ちながら、めっき膜を形成する方法である。このようなフェライトめっき膜を電池ケース表面に形成すると、Ｆｅ−Ｓｉ合金の扁平粉末と樹脂の混合物を用いる場合よりも、さらに高周波帯域でのインダクタンス特性が向上する。

上記のように、巻回型二次電池の巻軸付近に貫通する空間部を設け、全体として環状の筒体に一体化したインダクタの磁心と電池ケースを用いることで、占有スペースを低減したインダクタ付き二次電池が得られる。なお、上記の実施の形態では電池ケースの中心軸に垂直な断面は円環状であったが、矩形の穴を有する四角柱状、あるいは多角形の穴を有する多角形の柱状であってもよい。

本発明のインダクタ付き二次電池は、遠隔地に設置するセンサ端末装置に用いる場合に好適であるが、占有スペースを低減することが重要な、インダクタと二次電池を用いる電子装置の一般において利用が可能である。

本発明の実施の形態１でのインダクタ付き二次電池を示す斜視図。本発明の実施の形態２でのインダクタ付き二次電池を示す斜視図。本発明の実施の形態３でのインダクタ付き二次電池を示す斜視図。従来のトロイダルコアを持つインダクタを示す斜視図。従来の角形リチウムイオン二次電池を示す斜視図。

符号の説明

１１正極端子
１２負極端子
１３巻線
１４巻線端末
１５、２５、３５電池ケース
２１円筒状電池缶
２２円筒状フェライトコア
３８一次巻線端末
３９二次巻線端末
４１トロイダルコア
４２巻線
４３支持台
５１、５２電極端子

Claims

インダクタと密閉型の二次電池を一体化してなるインダクタ付き二次電池であって、
中心軸付近に貫通する空間部を有する円柱状または角柱状の電池ケースに収納された巻回型二次電池と、
前記電池ケースの外形面に所定の厚さで形成された軟磁性体に前記空間部を通過するように導線が巻回されてなるインダクタと、
を備えることを特徴とするインダクタ付き二次電池。
前記二次電池は巻回型のリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１記載のインダクタ付き二次電池。
前記軟磁性体はＭｎ−ＺｎフェライトまたはＮｉ−Ｚｎフェライトを含んでなることを特徴とする請求項１または２記載のインダクタ付き二次電池。
前記軟磁性体はＦｅ−Ｓｉ合金を用いた圧粉体であることを特徴とする請求項１または２記載のインダクタ付き二次電池。
前記電池ケースは鉄製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインダクタ付き二次電池。