JP2008166148A

JP2008166148A - 電池パック

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Publication number: JP2008166148A
Application number: JP2006355331A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sugano; 和哉菅野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP5119665B2

Abstract

【課題】電池パック製造時の製造ばらつき、ならびに電池パックに収容される回路基板の位置決め精度および位置安定性を向上させる。
【解決手段】電池セルの上面に回路基板を配設し、外装ケースに収容した電池パックにおいて、電池セルと回路基板との間に絶縁材料からなる仕切り板を設ける。仕切り板は、電池セルの電池素子収容部を覆うように設けられ、仕切り板の回路基板配設面には回路基板の位置決め用リブを設ける。また、仕切り板の回路基板配設面には外装ケース変形防止用リブが、電池セルのトップ部に対向する部分には電極端子干渉防止用リブが、電池セルのボトム部に対向する部分には、外部接続用コネクタ固定用ガイドが設けられる。さらに、仕切り板上面部の電池セル対向面は、電池セルに対して凹形状を有するようにする。凹形状は、電池セルのトップ部−ボトム部方向、もしくは電池セルのサイド部−サイド部の少なくとも一方向に対して設けられる。
【選択図】図３

Description

この発明は電池パックに関し、特に電池パック内部において基板による電池セルの損傷を防止した電池パックに関する。

近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Videotape recorder：ビデオテープレコーダ）、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、電池設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン二次電池が最も好適である。

リチウムイオン二次電池を用いた電池パックは、電池セルから導出された正極端子および負極端子を、電子部品を実装した回路基板に接続し、回路基板に設けられた外部接続端子が外部に露出するようにして外装ケース等に収容することにより得られる。電池セルは、例えば、帯状の正極および負極をセパレータを介して積層し、長手方向に巻回して電池素子を作製し、この電池素子をラミネートフィルムで外装し、正極および負極と接続された正極端子および負極端子を外部に導出することにより作製される。

このような電池パックとしては、例えば、下記の特許文献１および特許文献２のような電池パックが挙げられる。
特開２００６−０１２６５７号公報特開２００５−１５８３０８号公報

特許文献１では、プラスチック製の上ケースと下ケースからなる外装ケースに電池素子および電池素子と接続された回路基板を収容した電池パックが開示されている。また、特許文献２では、電池素子を外装材に封入した電池と、この電池と接続された回路基板を、フレームと天板で外装し、さらにフレームと天板とを覆うように包装体を設けて作製した電池パックが開示されている。

上述の特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、電池パックおよび電池セルの強度の観点から、電極端子が導出される電池セルの前側壁部に臨むように回路基板が配置されている。

ところが、電池パックの設計上、電池セルの前側壁部に回路基板を設けることができず、側壁部と比して強度が十分でない電池セルの上面に臨むように回路基板を配置した電池パックが必要とされる場合がある。

図１に示すように、電池素子がラミネートフィルム４で外装され、正極端子３ａおよび負極端子３ｂが導出された電池セル２の上面に正極端子３ａおよび負極端子３ｂと接続した回路基板５を配置し、例えば上ケース１０ａおよび下ケース１０ｂからなる外装ケースに収容して作製された電池パック１では、例えば電池セル２のラミネートフィルム４と正極端子３ａおよび負極端子３ｂとの短絡が生じやすい部分には絶縁部材７を、電池セル２と回路基板５上に実装されたコネクタ５ａ等の実装部品が干渉して電池セル２に損傷が生じやすい部分には保護部材８を設けると共に、外装ケースに収容した後に電池セル２と上ケース１０ａとの間に空間が生じる部分にはクッション等の緩衝部材９を設けていた。このとき、ＰＴＣ素子６は、電池セルと直列に接続され、また、電池セル２は、例えば両面テープからなる接着部材１１によって下ケース１０ｂに固定されていた。

これにより、電池セルの上面に回路基板を配置し、電池パックを作製した後電池内部でのショートや電池セルの損傷、ならびに外部からの押圧時に生じる外装ケースのへこみや外装ケース内での電池セルの移動を防止していた。

しかしながら、上述のような電池パックでは、電池パック組み立て時の回路基板の位置決め精度が低く、製造ばらつきが生じやすい。また、回路基板の位置安定性が低く、電池パックの落下衝撃時に回路基板がずれて電極端子が損傷したり、正極端子と負極端子とが短絡する場合がある。

また、従来は電池セル上に直接回路基板を配置していたため、回路基板の電池セル対向面と逆の面にしか電子部品を実装することができなかった。しかしながら、このような場合、実装部品が外装ケースと直接対向するため、実装部品と外装ケースとの干渉が起こりやすく、回路基板の損傷のおそれが大きかった。

したがって、この発明は、上記問題点を解消し、高い品質および安全性を有する電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は、電極端子が引き出された第１の側面と、この第１の側面と対向する第２の側面とを有する電池セルと、電極端子と接続された回路基板と、電池セルと回路基板とを仕切る仕切り板と、電池セル、回路基板および仕切り板を収容する外装ケースとを有した電池パックであり、仕切り板は、回路基板が配設された回路基板配設部と、回路基板配設部から電池セルの第１の側面および第２の側面に沿ってそれぞれ延在された第１の延在部および第２の延在部を有し、回路基板配設部には、回路基板の位置決め用リブが設けられること特徴とするものである。

なお、回路基板配設部の回路基板に対向する面には、回路基板保持用リブおよび外装ケース変形防止用リブが設けられることが好ましい。また、第１の延在部には、電極端子干渉防止用リブが設けられ、第２の延在部には、外部接続用コネクタ固定用ガイドが設けられることが好ましい。

さらに、回路基板配設部の電池セルに対向する面は、電池セルに対して凹形状とされていることが好ましい。

この発明では、電池セルを覆うように仕切り板が設けられることにより、電極端子や外部接続用コネクタによる電池セルの外傷を防止することができる。また、位置決め用リブを設け、回路基板を挟持することにより、回路基板の位置決め精度および位置安定性を高めることができる。

また、回路基板保持用リブを設けることにより、回路基板の実装部品を保護することができる。また、外装ケース変形防止用リブを設けることにより、外装ケースの外部からの押圧に対して外装ケースの強度を向上させることができる。また、電極端子干渉防止用リブを設けることにより、電極端子同士が近接しないようにすることができる。また、外部接続用コネクタ固定用ガイドを設けることにより、さらに回路基板の位置安定性を高めることができる。

さらに、回路基板配設部の電池セルに対向する面が電池セルに対して凹形状とされることにより、電池セル膨張時に膨張分を凹形状の空間に吸収することができる。

この発明によれば、電池セルの外傷および回路基板の損傷を防止し、電池パックの安全性および品質を向上させることができる。また、電池パックの製造ばらつきを防止するとともに、回路基板と接続された電極端子等の損傷を防止し、電池パック外形寸法への影響を抑制することができる。

以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（１）第１の実施形態
図２に、この発明を適用して作製した電池パック２０の外観を示す。また、図３は図２に示す電池パック２０の分解斜視図であり、図４は図２に示す電池パック２０のＸ方向からの分解斜視図である。

電池パック２０は、主として、電池素子が収容され、正極端子３４ａおよび負極端子３４ｂ（以下、正極端子および負極端子を限定しない場合は電極端子３４と適宜称する）が導出された電池セル３０と、電極端子３４と接続され、電池セル３０の上面に配置された回路基板２２と、電池セル３０と回路基板２２とを仕切る仕切り板２１とを有し、電池セル３０、回路基板２２および仕切り板２１等の部品が上ケース２５ａおよび下ケース２５ｂからなる外装ケース２５に収容されたものである。

電池セル３０の上面部は、一般的に強度が充分でないため、電池セル３０の電池素子収容部分を覆うように仕切り板２１を配置している。回路基板２２には、電子機器と接続を図る外部接続用コネクタ２２ａ（以下、コネクタ２２ａと適宜称する）および図示しない電子部品が実装されており、回路基板２２上に実装されたコネクタ２２ａが外装ケース２５の外部に露出するように構成されている。なお、電池セル３０は、両面テープ等の接着部材２４を用いて下ケース２５ｂに固定されており、また、例えば負極端子３４ｂはＰＴＣ素子（Positive Temperature Coefficient；熱感抵抗素子）２３を介して回路基板２２と接続される。

以下、この発明を適用した仕切り板２１について詳細に説明する。

［仕切り板］
図５に、この発明の第１の実施形態による仕切り板２１の第１の構成例を示す。なお、図５Ａは仕切り板２１の斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａの仕切り板２１のＹ方向からの斜視図であり、図５Ｃは、図５Ａの仕切り板２１のａ−ａ´断面を示す断面図である。また、図６は、仕切り板２１と、仕切り板２１を配置した電池セル３０の断面図である。

仕切り板２１は、電池セル３０を保護し、例えばコネクタ２２ａの接触による外傷や、電極端子３４と電池セル３０を外装するラミネートフィルムの金属層との短絡を防止するとともに、回路基板２２と、回路基板２２に実装された電子部品の保護する役割を有する。また、複数のリブやガイドを設けることにより、電極端子同士の短絡の防止や回路基板２２の位置安定性、電池パック２０外部からの押圧による外装ケース２５の変形を防止する効果も有している。

このような仕切り板２１は、例えば略矩形状の回路基板配設部である上面部２６と、上面部２６から電極端子３４導出側であるトップ部側の電極端子収容部側面にそって延在された延在部２７ａと、上面部２６からトップ部に対向するボトム部側の電極端子収容部側面にそって延在された延在部２７ｂと、延在部２７ａから電池セル３０の溶着部分３０ａに沿って張り出した張り出し部２８を有している。

上面部２６は、電池セル３０の上面を覆うものであり、回路基板２２に対向する一面に外装ケース変形防止用リブ２１ｂ、回路基板保持用リブ２１ｃ、回路基板位置決め用リブ２１ｄおよび２１ｅ（以下、リブ２１ｂ、リブ２１ｃ、リブ２１ｄおよびリブ２１ｅと適宜称する）を有している。上面部２６は、コネクタ２２ａの接触により電池セル３０に外傷を加えることを防ぐ。また、上ケース２５ａと下ケース２５ｂの溶着後には、リブ２１ｂと上ケース２５ａとの間に例えば０．１ｍｍ以下の間隙が設けられ、電池パック２０外部からの押圧時に上ケース２５ａの変形が生じないようにするとともに、電池パック２０の振動時に電池パック２０内部に収容された部品が振動するのを防止する。リブ２１ｃは、回路基板２２を保持することにより回路基板２２と仕切り板２１との間に空間を設け、回路基板２２に実装された電子部品を保護するためのものであり、この空間に回路基板２２の仕切り板２１側に実装された電子部品が位置するように回路基板２２が載置される。

リブ２１ｄおよびリブ２１ｅは回路基板２２の位置決め精度および位置安定性を高めるものであり、リブ２１ｄおよびリブ２１ｅに挟持されるように回路基板２２を載置することで回路基板２２が容易に位置決めされるとともに、確実に固定される。また、リブ２１ｅは、仕切り板２１上に載置されたＰＴＣ素子２３の位置決めの役割も果たしている。

また、図５Ｃのように、上面部２６の電池セル３０との対向面側は、電池セル３０に対して微小な凹形状を有するように構成されている。この凹形状は、電池パック２０の使用に伴って生じる電池セル３０の膨張に対して設けたものであり、電池セル３０の膨張時における電池パック２０の外形寸法への影響を抑制することができる。なお、このような凹形状は、例えば上面部２６の長辺側または短辺側の少なくとも一方に設けられるようにすればよい。

延在部２７ａおよび張り出し部２８は、電池セル３０の電極端子３４導出辺近傍を覆うものであり、電極端子干渉防止用リブ２１ｆ（以下、リブ２１ｆと適宜称する）を有している。延在部２７ａおよび張り出し部２８は、電極端子３４が電池セル３０に外傷を加えることを防ぐ。また、リブ２１ｆは正極端子３４ａと負極端子３４ｂとの接触を防止するためのものであり、少なくとも電池セル３０から導出された正極端子３４ａおよび負極端子３４ｂのそれぞれの内側部分に位置するように設けられる。また、電池パック２０の落下・振動時の電極端子３４の変形、損傷を抑制する効果も有している。

延在部２７ｂは、電池セルのボトム部を覆うものであり、外部接続用コネクタ固定用ガイド２１ａ（以下、コネクターガイド２１ａと適宜称する）を有している。延在部２７ｂは、コネクタ２２ａの接触により電池セル３０に外傷を加えることを防ぐ。また、コネクターガイド２１ａは、回路基板２２の仕切り板２１側に実装されたコネクタ２２ａを挟持して回路基板２２の位置安定性を高めるものであり、リブ２１ｃと併用して用いることによりより高い位置安定性を得ることができる。

なお、仕切り板２１は、仕切り板２１自身による電池セル３０への外傷を防止するために、仕切り板２１の少なくとも電池セル３０に対向する部分のコーナー部をＲ形状としている。これにより、コーナー部の角が電池セル３０に突き刺さったりすることがなく、高い安全性を有している。

このような仕切り板２１を構成する材料としては、絶縁性を有する樹脂材料が好ましい。具体的には、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰ（ポリプロピレン）が挙げられる。また、仕切り板２１は、例えば樹脂材料を射出成型することにより形成される。

このような仕切り板２１を用いることにより、回路基板の位置決め精度を高め、電池パック２０の製造ばらつきを防止するとともに、回路基板の位置安定性を高め、電極端子の損傷を防止することができる。また、従来電池セルの保護等のために用いていた複数の部品を一体化することができ、電池パック２０の作製工数を削減することができる。さらに、保護部材、絶縁部材等の貼り付けに要していた時間も不必要となり、電池パック２０の生産性を大きく向上させることができる。

［電池セル］
以下、上述のような仕切り板２１を収容した電池パック２０に用いることができる電池セル３０について説明する。電池セル３０は、ゲル電解質を含む電池素子４０がラミネートフィルム３６で外装され、電池素子４０の正極３１と接続された正極端子３４ａと、負極３２と接続された負極端子３４ｂとがラミネートフィルム３６の封止部から導出されたものである。以下、電池素子４０の構成について説明する。

［電池素子の構成］
図７Ａに電池素子４０の構造の一例を、図７Ｂに電池素子４０をラミネートフィルム３６で外装した電池セル３０の構造の一例を示す。この電池素子４０は、帯状の正極３１と、セパレータ３３ａと、正極３１と対向して配された帯状の負極３２と、セパレータ３３ｂとを順に積層し、長手方向に巻回されており、正極３１および負極３２の両面には図示しないゲル電解質層が形成されている。電池素子４０からは正極３１と接続された正極端子３４ａおよび負極３２と接続された負極端子３４ｂが導出されている。また、正極端子３４ａおよび負極端子３４ｂのラミネートフィルム３６の封止部分に対向する部分には、ラミネートフィルム３６と正極端子３４ａおよび負極端子３４ｂとの接着性を向上させるため、樹脂片３５ａおよび樹脂片３５ｂが設けられている。

［正極］
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層３１ａが、正極集電体３１ｂの両面上に形成されたものである。正極集電体３１ｂとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔により構成されている。

正極活物質層３１ａ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ている。ここで、正極活物質、導電剤および結着剤は均一に分散していればよく、その混合比は問わない。

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、金属硫化物また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、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、リチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属としては、コバルト（Ｃｏ），Ｎｉ，マンガン（Ｍｎ）等が用いられる。

このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（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。ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.5Ｏ₂、ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂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。さらに、正極活物質として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使用してもよい。これらの正極活物質は、単独で用いるか、もしくは複数種を混合して用いてもよい。

また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、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、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−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。

［負極］
負極は、負極活物質を含有する負極活物質層３２ａが負極集電体３２ｂの両面上に形成されたものである。負極集電体３２ｂとしては、例えば銅（Ｃｕ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔などの金属箔により構成されている。

負極活物質層３２ａは、例えば負極活物質と、必要により導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。ここで、負極活物質、導電剤および結着剤は均一に分散していればよく、その混合比は問わない。

負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料また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、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、活性炭等の炭素材料を使用することができる。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等の酸化物を使用することができる。

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（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）およ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する方法でも構わない。

結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。

［ゲル電解質］
ゲル電解質は、電解液をマトリクスポリマーでゲル化してなる。電解液としては、リチウムイオン二次電池に一般的に使用されるものを用いることができる。このような電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。

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、エチルプロピルカーボネート、また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もよい。

また、電解質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、ＬｉＣｌＯ₃、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＮＯ₃、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳｉＦ₆等を挙げることができるが、酸化安定性の点からＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄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として、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して０．４ｍｏｌ／ｋｇ以上、２．０ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲であることが好ましい。

ゲル電解質は、上述の電解液をマトリクスポリマーでゲル化して用いる。マトリクスポリマーは、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ーとしては、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系子高分子化合物、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、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。

その中でも酸化還元安定性の点から特に好ましいのは、フッ素系高分子化合物であり、例えば、ポリフッ化ビニリデンにヘキサフルオロプロピレンが７５．０重量％以下の割合で導入された共重合体を用いることができる。このようなポリマーは、数平均分子量が５．０×１０⁵から７．０×１０⁵（５０万〜７０万）の範囲であるか、または重量平均分子量が２．１×１０⁵から３．１×１０⁵（２１万〜３１万）の範囲であり、固有粘度が１．７（ｄｌ／ｇ）から２．１（ｄｌ／ｇ）の範囲とされている。

［セパレータ］
セパレータは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の樹脂を混合、溶融した多孔質膜や２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）の多孔質フィルムが最も有効である。

一般的にセパレータの厚みは５μｍ以上５０μｍ以下が好適に使用可能であるが、７μｍ以上３０μｍ以下がより好ましい。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。

［外装材］
外装するラミネートフィルム３６は金属箔が樹脂フィルムからなる外側樹脂層および内側樹脂層に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。金属箔は、外装材の強度向上の他、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、ステンレスあるいはニッケルメッキを施した鉄等を材料として適宜用いることができるが、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム（Ａｌ）が最も好適である。なお、必要であれば金属箔と外側樹脂層および内側樹脂層とのそれぞれの間に接着層を設けてもよい。

外側樹脂層には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン（Ｎｙ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。

また、内側樹脂層は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン（Ｎｙ）の他、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。

［回路基板、ＰＴＣ素子］
回路基板２２は、電子機器と接続可能な外部端子であるコネクタ２２ａと、電池セル２０を保護する保護回路が設けられたものである。

回路基板２２には、ヒューズ、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３０を識別するためのＩＤ抵抗、電子機器と電気的に接続するための接点部が設けられたコネクタ２２ａ等が実装されている。また、保護回路には、二次電池の監視とＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）の制御を行うＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）、および充放電制御ＦＥＴが含まれている。

また、保護回路として、回路基板２２と、負極端子３４ｂとの間に接続されたＰＴＣ素子２３も設けられている。

ＰＴＣ素子２３は、電池セル３０と直列に接続され、電池セル３０の温度が設定温度に比して高くなると電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズやサーミスタも電池セル３０と直列に接続され、電池セル３０の温度が設定温度より高くなると電池に流れる電流を遮断する。また、電池セル３０の監視とＦＥＴの制御を行うＩＣ、および充放電制御ＦＥＴを含んだ保護回路は、電池セル３０の端子電圧が上昇しすぎると発熱・発火等危険な状態になる可能性があるので、電池セル３０の電圧を監視し、規定の電圧を越えると充電制御ＦＥＴをオフして充電を禁止する。電池セル３０の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、二次電池電圧が０Ｖになると電池セル３０が内部ショート状態となり再充電不可能となる可能性があるので、二次電池電圧を監視し、放電禁止電圧を下回ると放電制御ＦＥＴをオフし、放電を禁止する。

［外装ケース］
外装ケースは、例えば樹脂材料を成型して作製された上ケース２５ａおよび下ケース２５ｂからなり、コネクタ２２ａを保持して外部に露出させるコネクタ保持部２５ｃを有する。

［電池パックの作製方法］
上述のように構成された電池パック３０は、例えば以下のようにして作製することができる。

［正極の作製］
上述の正極活物質、結着材、導電材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正極合剤スラリーとする。次に、この正極合剤スラリーを例えばドクターブレード法等により塗布する。続いて、高温で乾燥させて溶剤を飛ばし、加圧することにより正極活物質層３１ａが形成される。なお、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン等が用いられる。

正極３１は、正極集電体３１ｂの一端部にスポット溶接または超音波溶接により正極端子３４ａが設けられる。この正極端子３４ａは金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通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３４ａの材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。

［負極の作製］
上述の負極活物質、導電材、結着材を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを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ばし、加圧することにより負極活物質層３２ａが形成される。

負極３２も正極３１と同様に、負極集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接により負極端子３４ｂが設けられる。この負極端子３４ｂは電気化学的および化学的に安定であり、導通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３４ｂの材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。

なお、正極端子３４ａおよび負極端子３４ｂは同じ方向から導出されており、仕切り板２１に設けられたリブ２１ｆにより互いに干渉しないようになされている。また、正極端子３４ａおよび負極端子３４ｂを取り付ける方法は上記の例に限られない。

［電池素子の作製］
上述のようなゲル電解質を正極３１および負極３２の両面に均一に塗布し、正極活物質層３１ａおよび負極活物質層３２ａに含浸させた後、常温で保存するか、もしくは乾燥工程を経てゲル電解質層を形成する。次に、ゲル電解質層を形成した正極３１および負極３２を、正極３１、セパレータ３３ａ、負極３２、セパレータ３３ｂの順に積層して巻回し、電池素子４０とする。

［電池セルの作製］
次に、この電池素子４０を用いて電池セル３０を作製する。電池セル３０は、電池素子４０をラミネートフィルム３６で外装し、電池素子４０の周辺部を熱溶着等により封止して作製される。

［電池パックの作製］
上述のようにして作製した電池セル３０の正極端子３４ａと負極端子３４ｂとを、回路基板２２に接続する。このとき、負極端子３４ｂと回路基板２２とが、ＰＴＣ素子２３を介して接続されるようにする。

次に、電池セル３０の上面から、仕切り板２１が電池素子４０収容部分を覆うように仕切り板２１を配置する。続いて、図８に示すように、電池セル３０と接続した回路基板２２およびＰＴＣ素子２３を仕切り板２１上の所定の位置に配置する。このとき、回路基板２２は電極端子３４と接続されているため、電極端子３４部分を支点にして電池セル３０を覆うようにする。従来、この工程においてコネクタによる電池セルの外傷が生じやすかったが、仕切り板２１を設けたことにより、電池セル３０の外傷を防止することができる。また、このとき、コネクタ２２ａはコネクターガイド２１ａに挟持されるようにして配置する。

続いて、仕切り板２１および回路基板２２を設けた電池セル３０を、下ケース２５ｂに収容する。このとき、例えば両面テープ等の接着部材２４により、電池セル３０を下ケース２５ｂに固定する。最後に、下ケース２５ｂに上ケース２５ａを嵌合し、超音波溶着等によって下ケース２５ｂと上ケース２５ａとを接続し、電池パック２０を作製する。なお、図３および図４等に図示されているように、例えば下ケース２５ｂには嵌合用リブが形成されており、上ケース２５ａと容易に嵌合できるように成型されている。

このようにして作製した電池パック２０は、電池パック２０内での電池セル３０の損傷や短絡が生じず、高い安全性を有する。また、部品の位置安定性が高く、電池セル３０の膨張によって外装ケース２５が変形しにくいため、高い品質を有する電池パック３０を得ることができる。

（２）第２の実施形態
次に、この発明の第２の実施形態における電池パックについて説明する。なお、第２の実施形態では、仕切り板５１の構成以外は第１の実施形態と同様であるため、仕切り板５１についてのみ説明する。また、第１の実施形態の電池パック３０を構成する部材と同一または対応する部分には同一の符号を付す。

図９Ａおよび図９Ｂ、第２の実施形態における仕切り板５１の構成を示す斜視図である。なお、図９Ｂは、図９Ａの仕切り板２１の電極端子干渉防止用リブ５１ｆ（以下、リブ５１ｆと適宜称する）側から見た斜視図である。仕切り板５１は、略コ字状の断面を有し、第１の実施形態による仕切り板２１と同様に、外部接続用コネクタ固定用ガイド５１ａ（以下、コネクターガイド５１ａと適宜称する）と、複数の外装ケース変形防止用リブ５１ｂ、回路基板保持用リブ５１ｃ、回路基板位置決め用リブ５１ｄ、５１ｅおよび電極端子干渉防止用リブ５１ｆ（以下、リブ５１ｂ、リブ５１ｃ、リブ５１ｄ、リブ５１ｅおよびリブ５１ｆと適宜称する）を有している。また、上面の端部には、複数の凸状部５２が形成されており、電池パック作製時に、この凸状部５２が下ケース２５ｂの内面に接して位置固定され、電池パック組み立て時に部品のずれが生じるのを防止する。

また、仕切り板５１のＰＴＣ素子２３配置部分には、複数の貫通孔が形成された孔部５３が設けられる。この孔部５３は、電池セル３０から仕切り板５１上部のＰＴＣ素子２３への温度伝達効率を向上させ、電池セル３０の発熱時に仕切り板５１で熱の伝達が遮断されることがないようにするために設けられる。

また、仕切り板５１のうち、上部に回路基板２２またはＰＴＣ素子２３が配置されない部分には、例えば貫通孔５４のような孔が設けられてもよい。貫通孔５４は、電池セル３０の放熱効果を高め、電池セル３０の異常発熱を抑制する。

このような仕切り板５１を設けた電池セル３０上に回路基板２２を配置する場合、図１０に示すように、コネクタ２２ａがコネクターガイド５１ａで挟持されるようにする。これにより、第１の実施形態と同様に、回路基板２２を固定することができる。

また、図１１に示すように、仕切り板５１にコネクターガイド５１ａを設けず、下ケース２５ｂのコネクタ保持部のみでコネクタ２２ａを固定するようにしてもよい。

以上、この発明の第１および第２の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の第１および第２の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

また、仕切り板および仕切り板に設けたコネクターガイド、リブ等の形状は、上述の作用効果を得られるものであれば図示したものに限らない。

従来の電池パックの構成を示す分解斜視図である。この発明の実施形態にかかる電池パックの外観を示す斜視図である。この発明の実施形態にかかる電池パックの構成を示す分解斜視図である。この発明の実施形態にかかる電池パックの構成を示す分解斜視図である。この発明の実施形態にかかる電池パックに用いる仕切り板の構成を示す模式図である。この発明の実施形態にかかる仕切り板を電池セル上に配置した場合の断面図である。この発明の実施形態にかかる電池パックに用いる電池素子および電池セルの構成を示す模式図である。この発明の実施形態にかかる電池パック内部の構成を示す模式図である。この発明の実施形態にかかる仕切り板の他の構成例を示す模式図である。この発明の実施形態にかかる仕切り板におけるコネクタの固定の様子を示す模式図である。この発明の実施形態におけるコネクタの固定の様子を示す模式図である。

符号の説明

１，２０・・・電池パック
２，３０・・・電池セル
３ａ，３２ａ・・・正極端子
３ｂ，３２ｂ・・・負極端子
４・・・ラミネートフィルム
５，２２・・・回路基板
５ａ，２２ａ・・・コネクタ
６，２３・・・ＰＴＣ素子
７・・・絶縁部材
８・・・保護部材
９・・・緩衝部材
１０ａ，２５ａ・・・上ケース
１０ｂ，２５ｂ・・・下ケース
１１，２４・・・接着部材
２１，５１・・・仕切り板
２１ａ，５１ａ・・・コネクターガイド
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ・・・リブ
２２ｂ・・・嵌合用突起
２５・・・外装ケース
２５ｃ・・・コネクタ保持部
２６・・・上面部
２７ａ，２７ｂ・・・延在部
２８・・・張り出し部
４０・・・電池素子
５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ・・・リブ
５２・・・凸状部
５３・・・孔部
５４・・・貫通孔

Claims

電極端子が引き出された第１の側面と、該第１の側面と対向する第２の側面とを有する電池セルと、
上記電極端子と接続されている回路基板と、
上記電池セルと上記回路基板とを仕切る仕切り板と、
上記電池セルと上記回路基板と上記仕切り板とを収容する外装ケースとを有し、
上記仕切り板は、上記回路基板が配設された回路基板配設部と、該回路基板配設部から上記電池セルの上記第１の側面および上記第２の側面に沿ってそれぞれ延在された第１の延在部および第２の延在部とからなり、
上記回路基板配設部には、上記回路基板の位置決め用リブが設けられること
を特徴とする電池パック。
上記回路基板配設部の上記回路基板に対向する面には、回路基板保持用リブが設けられること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。
上記回路基板配設部の上記回路基板に対向する面には、外装ケース変形防止用リブが設けられること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。
上記外装ケース変形防止用リブと、上記外装ケースとの間隙が０．１ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項３に記載の電池パック。
上記回路基板配設部の上記電池セルに対向する面は、上記電池セルに対して凹形状とされていること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。
上記第１の延在部には、電極端子干渉防止用リブが設けられること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。
上記第２の延在部には、外部接続用コネクタ固定用ガイドが設けられること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。
上記仕切り板のＰＴＣ素子配設部分には、一または複数の貫通孔が形成された孔部が設けられること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。
上記仕切り板の少なくとも上記電池セルに対向する角部は、Ｒ形状とされること
を特徴とする請求項１に記載の電池パック。