JP2008186750A

JP2008186750A - 緩衝材

Info

Publication number: JP2008186750A
Application number: JP2007020693A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ushijima; 慎二牛島
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14

Abstract

【課題】二次電池本体と収納筐体の部分とが衝突するのを防止して破損を防止し、二次電池の信頼性を確保するとともに、空冷しやすく、電池の膨張によって電池自体に無理な外力が作用することを防止しつつ、二次電池の搭載効率を向上させる。
【解決手段】二次電池本体２と、二次電池本体を挟持する電池収納用ケース４と、電池収納用ケース４に設けられた上蓋３とを有して二次電池１を構成する。電池収納用ケース４が二次電池本体２を挟持するときに、二次電池本体２を固定可能な弾性を有する緩衝ゴム１５ａ，１５ｂを、上蓋３と二次電池本体２との間で二次電池本体２の側部に挟んで固定する。
【選択図】図５

Description

この発明は、緩衝材に関し、特に、ラミネートタイプリチウムイオン二次電池に装着する緩衝材に適用して好適なものである。

図９に示すように、従来のラミネートタイプリチウム（Ｌｉ）イオン二次電池（二次電池１００）においては、二次電池本体１０１が上蓋１０２により覆われている。また、二次電池本体１０１に、リード端子１０１ａ，１０１ｂが接続されている。また、上蓋１０２に覆われた二次電池本体１０１は、電池収納用ケース１０３に固定されている。
特開２００５−２９３８９３号公報特開２００４−０１４１２５号公報特開２００４−０３１２８１号公報特開２００５−２９３９０７号公報

しかしながら、従来の二次電池１００において、電池収納用ケース１０３が加振される場合がある。このとき、二次電池本体１０１の四隅の端部（図５中、丸囲み箇所）が電池収納用ケース１０３の隔壁に接触して熱融着部から本体が破損してしまう可能性があった。このように、二次電池本体１０１の一部が破損してしまうと、二次電池１００自体の信頼性が低下してしまう。

そこで、電池本体とケースとを接触させない手段として、引用文献１に記載された方法が提案された。しかしながら、引用文献１に記載された方法においては、緩衝材が電池本体の全面に設けられているため、電池本体が押圧され、無理な力が作用してしまうことにより、電池が破損してしまう可能性があった。

したがって、この発明の目的は、加振された場合であっても、二次電池本体と収納用の筐体の部分とが衝突するのを防止し、これによって二次電池が破損するのを防止して、二次電池の信頼性を確保することができる緩衝材を提供することにある。

また、この発明の他の目的は、空冷しやすく、電池の膨張によって電池自体に無理な外力が作用することを防止することができ、二次電池の搭載効率を向上させることができる緩衝材を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
複数の正極板と複数の負極板とが積層されて構成される電池要素からなる二次電池本体と、前記二次電池本体を挟持する、上蓋を有する電池収納用筐体とを有して構成される二次電池に装着可能に構成された緩衝材において、
前記二次電池本体が前記電池収納用筐体により挟持されたときに前記二次電池本体と前記上蓋との間の部分に装着可能な弾性を有し、
前記上蓋と前記二次電池本体との間の、前記二次電池本体の側部に装着可能に構成されている
ことを特徴とする緩衝材である。

また、この発明の第２の発明は、
複数の正極板と複数の負極板とが積層されて構成される電池要素からなる二次電池本体と、
前記二次電池本体を挟持可能な電池収納用筐体と、
前記電池収納用筐体に設けられた上蓋とを有して構成される二次電池において、
前記電池収納用筐体により挟持されたときに前記二次電池本体を固定可能な弾性を有する緩衝材が、前記上蓋と前記二次電池本体との間の前記二次電池本体の側部において、挟まれて固定されている
ことを特徴とする二次電池である。

この発明による緩衝材は、典型的には、ラミネートタイプ二次電池における二次電池本体を二次電池用カバーに挟んで設けられる際に使用される緩衝材である。

この発明によれば、二次電池本体の端部、特に、二次電池本体が電池収納用筐体に弾性保持されるので、電池収納用筐体に納められた二次電池が加振されたとしても、その四隅が電池収納用筐体に接触するのを防止することができるので、破損を防止することができる。

また、この発明によれば、二次電池本体の側部において、緩衝材が挟まれて固定されているので、二次電池本体の全面を緩衝材で押圧するよりも空冷しやすくなるとともに、電池の膨張によって電池自体に無理な外力が作用することを防止することができ、さらに、全面に緩衝材を設けていないことから、この二次電池を積層させる際に、多くの二次電池を搭載することができ、その搭載効率を向上させることができる。

また、使用する緩衝材を必要最小限にすることができるので、緩衝材の反力による電池収納用筐体の変形を抑制することができる。

この発明において、典型的には、この二次電池はリチウムイオン二次電池、特にラミネートタイプリチウムイオン二次電池であるが、正極板と負極板とを複数積層して構成される電池要素をフィルムによってラミネートして構成される二次電池であれば、あらゆる種類の二次電池に適用することが可能である。

以上説明したように、この発明によれば、電池収納用ケースに収納された二次電池が加振された場合においても、二次電池本体が電池収納用ケースに接触して破損するのを防止して、二次電池の信頼性を向上させることができる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。

（二次電池の構造）
図１にこの発明の電池収納用ケースを用いたバッテリーパックの一例を示し、図２に同バッテリーパックの組付け状態の一部を示し、図３に、この同電池収納用ケースを下から見た斜視図を示す。

図１に示すように、この一実施形態において用いられる二次電池としての二次電池本体１は、電池収納用ケース２によって保持されている。そして、二次電池本体１は、リチウムイオン二次電池等の有機電解質二次電池からなる方形薄板状電池要素１ａを、上下２枚のラミネートフィルム１ｂ，１ｂにて挟装すると共に、周辺部のラミネートフィルム１ｂ，１ｂどうしを熱融着部１ｃして封止し、更にこの熱融着部１ｃから上記電池要素１ａに連接される充放電用の正負電極端子片１ｄ，１ｅを長手方向両側に導出させてなるものである。ラミネートフィルム１ｂは、電池要素１ａの電解液が漏出しないように熱融着部１ｃによって電池要素１ａを封止できるものであればよく、例えば、アルミニウム、チタン、チタン系合金、鉄、ステンレス、マグネシウム系合金等の金属箔の内面（電池要素１ａの封止側）に熱融着性樹脂層を、外表面には保護層を積層したものが用いられる。

ラミネートフィルム１ｂを構成する熱融着性樹脂層としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変性物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル共重合体などが使用される。また、保護層としては、ナイロン等が望ましく採用される。

正負電極端子片１ｄ，１ｅは、アルミニウムや銅などの導電性金属の箔からなり、その基端部は電池要素１ａに連接され、熱融着部１ｃで挟着固定された状態でその先側が熱融着部１ｃから導出されている。電池要素１ａの外形寸法は、長手方向は約１２０ｍｍ、幅方向は約８０ｍｍ、厚さは１０ｍｍであり、ラミネートフィルム１ｂおよび正負電極端子片１ｄ，１ｅを含む二次電池本体１の重量は、２００〜２５０ｇである。

また、図３に示すように、電池収納用ケース２は、長枠３および短枠４による方形の枠体（枠状成型体）からなり、前記発泡合成樹脂により一体成型されたものである。この方形枠体からなる電池収納用ケース２の内周部には、二次電池本体１の四周部、すなわち熱融着部１ｃを保持する段差状の保持部５が形成されている。この保持部５の外周部分の大きさは、二次電池本体１におけるラミネートフィルム１ｂの外周部分の大きさよりやや大きい。また、この保持部５の内周部分の大きさは、電池要素１ａの外周部分の大きさよりやや大きい。従って、電池収納用ケース２に二次電池本体１を収納保持させる場合は、電池要素１ａを保持部５の内周空所に嵌り込ませるようにし、かつ鍔状の熱融着部１ｃを段差状の保持部５に担持させるよう保持する。

この枠体の短枠４，４には、保持部５と面一となる切欠凹所が該短枠４の内外間にわたって形成され、この切欠凹所が電極端子片受止部６とされている。該電極端子片受止部６の、短枠４の長手方向に沿った幅は、正負電極端子片１ｄ，１ｅの幅よりやや大とされている。従って、上述したように電池収納用ケース２（バッテリーセル用ケース）に二次電池本体１を収納保持させた際、正負電極端子片１ｄ，１ｅは、この電極端子片受止部６上に添って、その先側が枠体からなる電池収納用ケース２の外側に臨むよう受止される。

また、電池収納用ケース２の枠体の長枠３には、切欠凹所が該長枠３の内外間にわたり２箇所ずつ形成され、この切欠凹所が通気部７とされている。さらに、電池収納用ケース２の枠体の下面には、枠体の内側で保持部５上に嵌り込む第１の脚部８および電極端子片受止部６に嵌り込む第２の脚部９が形成されている。第１の脚部８は、複数の枠体からなる電池収納用ケース２を上下に段積みしたとき、上述した通気部７を閉塞しないよう、枠体の周方向にわたり分断状に形成されている。また、第２の脚部９は、第１の脚部８の一部に連なり、その幅は電極端子片受止部６の切欠開口幅よりやや小とされている。そして、上記枠体の四隅には、ボルト挿通孔１０が貫設されている。

上述のように構成された電池収納用ケース２を用いてバッテリーパックを組み立てる場合、まず、枠体の保持部５に二次電池本体１を熱融着部１ｃをして担持させるように保持させて、正負電極端子片１ｄ，１ｅを電極端子片受止部６に受止させる。この保持受止状態においては、正負電極端子片１ｄ，１ｅの先側が電池収納ケース２の枠体の枠外に臨むことになる。次に、別の枠体を、二次電池本体１を保持した枠体の上方に位置させ、その第１の脚部８および第２の脚部９を、保持部５上および電極端子片受止部６に嵌り込ませるようにして設置する（図２参照）。

この状態では、二次電池本体１の電池要素１ａ部分が保持部５の内周空所に嵌り込み、熱融着部１ｃが第１の脚部８と保持部５上との間に挟装され、かつ正負電極端子片１ｄ，１ｅが電極端子片受止部６，６上で第２の脚部９によって抑えられるように受止され、二次電池本体１が上下一対の枠体間に挟装保持されることになる。電動自転車のように低出力の用途に用いられる場合は、図２の状態で、ボルト挿通孔１０にボルト（図示せず）を挿通して上下の電池収納用ケース２，２を相互に締結し、正負電極端子片１ｄ，１ｅに適宜リード線（図示せず）を結線し、低容量のバッテリーパックが完成される。従って、二次電池本体１は、２つの枠体間でがたつくことなく静置される。

図４に、この一実施形態による緩衝材が取り付けられたフィルム外装電池１を示し、図５に、フィルム外装電池が電池収納用ケース２に納められた状態を示す。

図４および図５に示すように、この一実施形態による二次電池本体１の両側には、電気的に接続された正負電極端子片１ｄ，１ｅが外部と接続可能に設けられている。そして、二次電池のそれぞれの正負電極端子片１ｄ，１ｅに、この一実施形態による二次電池用緩衝材としての緩衝ゴム１５ａ，１５ｂ（以下、緩衝ゴム１５）がそれぞれ設けられている。具体的には、上蓋１３と二次電池本体１の正負電極端子片１ｄ，１ｅとの間に、緩衝材としての緩衝ゴム１５ａ，１５ｂがそれぞれ挟まれている。

この緩衝ゴム１５ａ，１５ｂを二次電池本体１の正負電極端子片１ｄ，１ｅに装着する方法としては、挟持固定が採用される。すなわち、二次電池本体１が電池収納用ケース２に保持されるときに、上蓋１３側になる側の側部、例えば正負電極端子片１ｄ，１ｅの上部にそれぞれ緩衝ゴム１５ａ，１５ｂを載置する。

その後、電池収納用ケース２およびこれに設けられた上蓋１３をともに閉成する。緩衝ゴム１５を載置しないときには、電池収納用ケース２と緩衝ゴム１５ａ，１５ｂを載置する二次電池本体１の正負電極端子片１ｄ，１ｅとの間に１．６〜１．７ｍｍ程度の隙間がある。ここで、この隙間を埋めるように緩衝ゴム１５ａ，１５ｂが挟持され、固定される。

この緩衝ゴム１５が挟持固定されると、弾性により緩衝ゴム１５自体に反発力が生じるため、この反発力により二次電池本体１が電池収納用ケース２に固定される。そして、加振された場合であっても、電池収納用ケース２の隔壁と衝突することがなくなるため、二次電池本体１の損傷を防止することができる。

また、緩衝ゴム１５は、薄い帯状の弾性部材からなる。詳細は後述するが、この緩衝ゴム１５である帯状部材の一面は平坦面からなり、他面は突起部や突出部を有して構成されている。そして、この緩衝ゴム１５は、正負電極端子片１ｄ，１ｅ上に、その平坦面側が上蓋１３側になるように載置された後、上蓋１３の緩衝ゴムとの接触面がフラットになるように挟持される。これにより、他の部分に配置するよりも、つぶしを安定させることが可能となる。

（緩衝ゴムの形状）
次に、緩衝ゴムの詳細な構成について実施例ごとに説明する。図６、図７および図８に、それぞれ、この一実施形態に基づく第１、第２および第３の実施例による緩衝ゴム１５を示す。

（第１の実施例）
まず、第１の実施例による緩衝ゴム１５について説明する。図６Ａに帯状部材である緩
衝ゴム１５の突起部が設けられた側からの平面図を示し、図６Ｂに図６ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図、図６Ｃに図６ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。

図６Ａに示すように、この第１の実施例による緩衝ゴム１５は、弾性体からなる長方形の帯状部材からなり、その突起が設けられた面には、列方向および行方向に整列された突起部１５ｃが設けられている。この突起部１５ｃの形状は、図６Ｂおよび図６Ｃに示すように半球形状を有し、この突起部１５ｃ以外の部分は平坦面である。

また、図６Ｃに示すように、この第１の実施例において緩衝ゴム１５の突起部１５ｃの頂点までの厚さｗは、例えば２．０ｍｍである。これは、二次電池本体１と上蓋１３との間の隙間が小さいため、反発加重が大きくなると、上蓋１３および電池収納用ケース２に過大な負荷がかかるので、これらの変形を防止するためである。すなわち、電池収納用ケース２に対して二次電池本体１を過大な負荷をかけることなく固定するためには、緩衝ゴム１５の変形箇所としては、ビード部としての突起部１５ｃのみとするのが望ましいからである。

また、緩衝ゴム１５の長手方向に垂直な面に沿った幅ｌは、例えば８．０ｍｍである。さらに、この第１の実施例においては、突起部１５ｃは、帯状部材の一面に２行９列に整列されて設けられている。なお、突起部１５ｃの配列として２行９列としているが、この配列はあくまで一例に過ぎず、必ずしもこれに限定されるものではなく、これ以外の配置にすることも可能である。突起部１５ｃの配列としては、帯状部材の一面にアットランダムに配置させることも可能である。なお、この場合においても、突起部１５ｃは、上述した上蓋１３および電池収納用ケース２に対して過大な負荷がかからないように配置する必要がある。

この第１の実施例による緩衝ゴム１５の形状であれば、二次電池本体１を固定させるためのゴム変形箇所は、ビード部のみとすることができ、面圧は大きくなるが、全体の反発荷重を可能な限り小さくすることができる。

（第２の実施例）
次に、この発明の第２の実施例による緩衝ゴム１５について説明する。図７Ａに帯状部材である緩衝ゴム１５の線状突出部１５ｄが設けられた側からの平面図を示し、図７Ｂに図７ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図を示し、図７Ｃに図７ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。

図７Ａに示すように、緩衝ゴム１５は帯状部材からなり、この帯状部材の一方の面に、長手方向に対して垂直な方向に沿って、線状突出部１５ｄが設けられている。ここでは、線状突出部１５ｄは、長手方向に沿って所定の間隔、例えば１０ｍｍ間隔で複数本（９本）設けられている。すなわち、第１の実施例による緩衝ゴム１５の突起部に比して、ビード部（突起部、突出部）の面積を大きくする。

また、図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、線状突出部１５ｄは、円柱を、円の中心を通り長手方向に平行な面に沿って半分にした半円柱状を有する。なお、この形状は一例であり、例えば、半円柱状の代わりに、三角柱形状、半六角柱形状、半八角柱形状などとすることも可能である。

また、この線状突出部１５ｄは、帯状部材に等間隔で並べて設けられているが、緩衝ゴム１５に作用される力を考慮して、種々の間隔で並べるようにしてもよい。例えば、帯状部材の長手方向に沿った中央付近では間隔を広くし、両側（外側部分）では、間隔を狭くするようにしても良い。なお、その他の構成については第１の実施例と同様であるので説
明を省略する。

この第２の実施例によれば、ビード部の面積を第１の実施例における場合に比して大きくしていることにより、第１の実施例による緩衝ゴム１５を使用する場合に比して、より大きな加振がされた場合であっても、その加振を抑制することができる。これにより、電池収納用ケース２の隔壁と二次電池本体１と衝突を防止して、二次電池本体１の損傷を防止することができる。

（第３の実施例）
次に、この発明の第３の実施例による緩衝ゴム１５について説明する。図８Ａに帯状部材である緩衝ゴム１５の線状突出部１５ｄ，１５ｅが設けられた側からの平面図を示し、図８Ｂに図８ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図を示し、図８Ｃに図８ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。

図８Ａに示すように、緩衝ゴム１５は帯状部材からなり、この帯状部材の一方の面に、長手方向に対して垂直な方向および、長手方向に沿って、それぞれ線状突出部１５ｄ，１５ｅが設けられている。ここでは、長手方向に沿って所定間隔、例えば１０ｍｍ間隔で複数本（９本）設けられているとともに、線状突出部１５ｅが、長手方向に垂直な方向に沿って所定間隔、例えば５ｍｍ間隔で複数本（３本）設けられている。すなわち、第２の実施例による緩衝ゴム１５の線状突出部１５ｄに比して、線状突出部１５ｅの分だけビード部（突起部、突出部）の面積を大きくする。そのほかの構成については、第１および第２の実施例におけると同様であるので説明を省略する。

この第３の実施例によれば、ビード部の面積を第２の実施例における場合に比して大きくしているので、第２の実施例における緩衝ゴム１５を使用する場合に比して、より大きな加振がされた場合であっても、その加振を抑制することができる。これにより、電池収納用ケース２の隔壁と二次電池本体１と衝突をより一層防止することができ、二次電池本体１の損傷を防止することができる。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一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。

この発明の一実施形態による二次電池を示す分解斜視図である。この発明の一実施形態による二次電池を示す斜視図である。この発明の一実施形態による二次電池を保持する枠体を示す斜視図である。この発明の一実施形態による二次電池本体を示す斜視図である。この発明の一実施形態による二次電池、電池収納用ケースおよび収納された二次電池本体並びに緩衝ゴムを示す平面図である。この発明の一実施形態における第１の実施例による緩衝ゴムの形状を説明するための平面図および断面図である。この発明の一実施形態における第２の実施例による緩衝ゴムの形状を説明するための平面図および断面図である。この発明の一実施形態における第３の実施例による緩衝ゴムの形状を説明するための平面図および断面図である。従来技術による電池収納用ケースおよび収納された二次電池を示す平面図である。

符号の説明

１二次電池本体
１ａ方形薄板状電池要素
１ｂラミネートフィルム
１ｃ熱融着部
１ｄ，１ｅ正負電極端子片
２電池収納用ケース
３長枠
４短枠
５保持部
６電極端子片受止部
７通気部
８，９脚部
１０ボルト挿通孔
１３上蓋
１５，１５ａ，１５ｂ緩衝ゴム
１５ｃ突起部
１５ｄ，１５ｅ線状突出部

Claims

複数の正極板と複数の負極板とが積層されて構成される電池要素からなる二次電池本体と、前記二次電池本体を挟持する、上蓋を有する電池収納用筐体とを有して構成される二次電池に装着可能に構成された緩衝材において、
前記二次電池本体が前記電池収納用筐体により挟持されたときに前記二次電池本体と前記上蓋との間の部分に装着可能な弾性を有し、
前記上蓋と前記二次電池本体との間の、前記二次電池本体の側部に装着可能に構成されている
ことを特徴とする緩衝材。
前記緩衝材が、前記二次電池本体の端子の上蓋側に固着可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の緩衝材。