JP2008269926A - 電源装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次電池又はキャパシタを収納し、互いに対向する辺部に貫通孔を形成した扁平型電源パックと、前記貫通孔に対応する位置に電源パック固定用柱部を立設し、該電源パック固定用柱部に前記貫通孔を通して複数積層した前記扁平型電源パックを支持する電源パック支持体と、前記複数の扁平型電源パックの貫通孔を通した前記電源パック固定用柱部の上方部に、前記複数積層した扁平型電源パックを押し付けるように係止する押え部材とを備える。
【選択図】図1
Description
しかしながら、特許文献1及び2の発明は、金属容器を使用せずに発電要素を収納したラミネートフィルムのままでもシール性を向上させようとするものであり、金属容器を使用した場合のような強度を得ることができない。また特許文献2の発明は、樹脂ケースを使用せずに発電要素を収納したラミネートフィルムのままで電池使用機器に固定するものであり、樹脂ケースを使用した場合のように強固に固定することができない。また特許文献3の発明は、組電池を構成するものであり、この組電池を金属ケースまたは樹脂ケースに収納しなければならない。
これにより、複数積層した電源パックが電源パック支持体上に強固に固定され、積層した電源パックが積層ずれを生じることがない。また極めて簡単な構造であるので、複数の電源パックを安価に確実に固定することができる。
これにより、電源パックの振動をトラック状電源パック固定用柱部の長軸方向で受けるので、電源装置の安定性が向上する。
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である。
これにより、電源装置の安全性が向上し、また電源パック固定用柱部は樹脂製でも金属性でも使用することが可能になる。
また本発明の実施形態においては、前記スペーサに弾力性樹脂を貼り付けたことを特徴とする。
これにより、押え部材の抜け留めと締め付け強度を大きくすることができる。
これにより、複数積層した電源パックを安定に固定することができる。また、正極端子及び負極端子とラミネートフィルムの密着性を向上し、電源装置の安定性、安全性が向上する。
これにより、極めて簡単な構造で、簡単な作業で非常に強固に固定することができると共に、溝の位置により積層した電源パックの押し付け強さを決めることができる。
これにより、簡単な作業手順により複数の電源パックを電源ケースに安定して積層することができる。
この電源装置の一例としてリチウムイオン二次電池を図1に示すが、他の二次電池やキャパシタにも適用可能である。図1は本発明の電源装置の概略構成を説明するための構成図を示す。
図1に示すように、本発明の電源装置は、電源パック支持体として電源ケース1の底内壁1aに電源パック固定用柱部2を立設し、この電源パック固定用柱部2に電源パック3に形成された貫通孔4を通し、各電源パック3の間にそれぞれスペーサ5を挟みながら積層することにより、構成される。
本発明では、上記底内壁及び電源パック載置板を合わせて、電源パック支持体と言っている。
このようにして、電源ケース1の底内壁1aに電源パック固定用柱部2を垂直に立設することが可能であるが、嵌め合わせ構造であってもよい。電源パック固定用柱部2は底内壁1aに対して必ずしも垂直である必要はなく、複数の電源パック3が積層でき、振動が加わった場合にも積層ずれが生じないのであれば、多少傾いてもよい。また電源パック3に同じ位置に貫通孔4が形成され、電源パック固定用柱部2に貫通孔4を貫通させて積層した場合に、積層ずれが生じないのであれば、多少傾いてもかまわない。
この溝21に対して、押え部材7が嵌め合わせられる。押え部材7は、溝21の幅より薄い厚さを有し、電源パック固定用柱部2の長軸方向から嵌められる。押え部材7はU字型に形成され、その先端部には戻り7aが形成されているので、溝21に嵌まると、抜け難い構造となっている。そして溝21から押え部材7を抜くには、先端を広げると抜き取ることができる。上記構成は、押え部材7が溝21に嵌まる構造であるが、この構造は、例えば電源パック固定用柱部の所定位置に穴を形成し、この穴にピンまたは棒が挿入される構造であってもよい。
電源パック3は、図1に示すように長方形の平板状であってもよいが、図3に示すように電源パック3の両側の長辺部分3aを電源パックの厚さ程度の幅で垂直に折り曲げてもよい。あるいは長辺部分3aを折り畳むようにしてもよい。このように折り曲げ部分3aを形成することにより、電源パック3の長辺端で、ラミネートフィルムを構成するアルミフィルム12が電源装置の外側に露出するのを防止する。また折り曲げることにより、平板状電源パックの機械的強度を大きくし、振動吸収の役割を果たす。しかし、図1のように平板状にする場合は、折り曲げ工程がなくなると共に、電源装置を薄型に形成することが可能である。
ラミネートフィルム11を発電要素(図示しない)の両面に重ね、発電要素の周囲でラミネートフィルム11を融着する際、正極端子16または負極端子(17)が導出されない部分では、ラミネートフィルム11は、内装樹脂14同士が接着するので、強固であるが、正極端子16または負極端子(17)が導出される部分では金属と樹脂が接着するので、一般に接着性が悪い。そのため正極端子16または負極端子(17)の導出部では、接着性を改善する樹脂15を挟む。接着性改善樹脂15としては、代表的には変性ポリプロピレンが使用される。
この例では、正極端子16と負極端子(17)は、長方形状の電源パックの互いに対向する短辺より導出されるが、互いに対応する長辺でもよい。また両方の端子を1つの短辺または1つの長辺より導出してもよい。
このように、電源パック3に貫通孔4を形成することにより、ラミネート11を切断する工程、搬送する工程、位置決めする工程などにおいて、基準位置として利用することができる。
このように、電源ケース1の底内壁1aに立設された電源パック固定用柱部2に電源パック3の貫通孔4を貫通させ、各電源パック3の間にそれぞれスペーサ5を挟みながら積層し、最後に厚さ調整のために必要に応じて、押え板10を入れて、積層した複数の電源パックを押し付けるようにして、電源パック固定用柱部2の溝21に押え部材7が嵌め合わせられる。電源パックを複数積層する際、各電源パックの間を両面テープによって接着すると、積層ずれを防止できるので好ましい。
以上のように押え部材7によって積層した複数の電源パックを押し付けるので、電源パック3の正極端子16または負極端子(17)が導出される短辺は、電源パック3とスペーサ5とが密着し、そのため電源パック3およびスペーサ5が滑らない。特に、電源パック3の短辺部分またはスペーサ5に凹凸加工、粗面加工を施すと、積層ずれを生じにくくなる。また電源パック3を構成するラミネートフィルム11の周囲をシーラーによって融着する場合は、シーラーの表面に張り付けられたガラスクロスの凹凸がラミネートフィルム11の外装樹脂13にも転写形成され、その凹凸のため、電源パックが摩擦を増し、積層ずれを生じない。
図5に示すように、前記扁平型電源パック3の辺部に形成した貫通孔4の長軸方向の長さrと、前記スペーサ5に形成したトラック状貫通孔6の長軸方向の長さsと、前記断面形状がトラック状の電源パック固定用柱部2の長軸方向の長さtの関係を、
r>s>t
にする。
このような関係を保つことにより、電源パック固定用柱部とラミネートフィルムを構成するアルミフィルムが接触しない構造となり、安全性が増す。したがって、上記関係を保つ場合は、電源パック固定用柱部を金属製にすることが可能になり、樹脂製のものより機械的強度が優れるため、電源装置の安全性の点で好ましい。電源パック固定用柱部を金属製にする場合は、上記関係において電源パック固定用柱部の長軸方向の長さtを機械的強度が損なわれない範囲でより小さくするのが、電源パックと電源装置との絶縁距離確保の点で好ましい。
また、本発明では電源パック固定用柱部2の断面をトラック状に形成して、その長軸方向を電源パック3の長辺方向に対して垂直方向に配置したので、電源パック3の長辺方向の振動をトラック状電源パック固定用柱部2の長軸方向によって受けることができる。そのため電源パック3の長辺方向のずれを確実に止めることができ、電源装置の耐振性が向上し、安定性、安全性が向上する。
図1に示す電源装置は電源ケースの底内壁に電源パックを積層する構造であるが、電源ケースの上蓋がある場合は、図1の電源ケースに上蓋を被せるようにして、電源装置を構成する。更に上蓋を被せた後、上蓋に形成したネジ穴から電源パック固定用柱部2をねじ止めすると、電源パック固定用柱部2は、電源ケースの底内壁と、上蓋によって固定されるので、より強固に固定することができる。
例えば、正極板1は、正極活物質、導電剤、結着剤、有機溶剤とを含有するペーストを正極集電体上に塗布、乾燥、加圧することにより作製される。
正極活物質には、リチウムイオンを吸着、放出できる材質として、例えば、LiNiO2、LiCoO2、LiMn2O4等、及びこれらのリチウム複合酸化物、及びその一部を他元素で置換した化合物を用いることができる。
導電材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素質材料を添加したり、公知の添加剤などを添加したりすることができる。
また、結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンや、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。
有機溶剤としては、N−メチルー2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などを用いることができる。
正極集電体としては、例えばSUS、アルミニウム等の導電性金属箔や薄板を用いることができる。
負極活物質には、リチウムイオンを挿入、離脱できる材質として、例えば、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼結体、炭素繊維、活性炭等を用いることが出来る。
導電材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素質材料を添加したり、公知の添加剤などを添加したりすることができる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンやスチレンブタジエンゴム等を用いることが出来る。
有機溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン (NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド (DMF) 等を用いることができる。
負極集電体としては、銅、ニッケル、SUS等の金属箔を用いることができる。
電解質塩としては、リチウムイオン二次電池を使用する場合、例えば、リチウムをカチオン成分とするものが好ましく、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、フッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とするリチウム塩を用いることを例示することが出来る。キャパシタを使用する場合、例えば、(C2H5)4NBF4、(C2H5)4NPF6、(C4H9)4NBF4、(C4H9)4NPF6のようなアルキルアンモニウム塩を例示することが出来る。
電解液としての有機溶媒は、上記電解質塩を溶解するものであれば、どのようなものでも用いることができるが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル類、γ―ブチロラクトン等の環状エステル類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類、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等の鎖状炭酸エステル類等を例示することが出来る。これらの有機溶剤は、単独で、又は2種類以上の混合物として用いられる。
初めに、電源ケース1の底内壁1aのネジ孔8にネジ9を通し、電源パック固定用柱部2にねじ込むことにより、電源パック固定用柱部を4本取り付ける。次に、電源パック3の貫通孔4を電源パック固定用柱部2に通し、かつ各電源パック3の間にスペーサ5を挟み、複数の電源パック3を積層する。次に、押え板10の貫通孔を通し、押え部材7を積層した電源パックを押し付けながら、電源パック固定用柱部2の溝21に嵌める。さらに電源パックの固定強度を上げるために、上蓋を被せ、上蓋に形成したネジ穴から電源パック固定用柱部2にネジ止めしてもよい。
2 電源パック固定用柱部
3 電源パック
4 貫通孔
5 スペーサ
6 貫通孔
7 押え部材
11 ラミネートフィルム
Claims (7)
- 二次電池又はキャパシタを収納し、互いに対向する辺部にトラック状貫通孔を形成した扁平型電源パックと、
前記貫通孔に対応する位置に電源パック固定用柱部を立設し、該電源パック固定用柱部に前記貫通孔を通して複数積層した前記扁平型電源パックを支持する電源パック支持体と、
前記複数の扁平型電源パックの貫通孔を通した前記電源パック固定用柱部の上方部に、前記複数積層した扁平型電源パックを押し付けるように係止する押え部材と、
を備えたことを特徴とする電源装置。 - 前記電源パック固定用柱部は、断面形状がトラック状であり、前記電源パック固定用柱部のトラック状の断面形状の長軸方向及び前記扁平型電源パックの辺部に有するトラック状貫通孔の長軸方向が扁平型電源パックの辺部に実質的に平行であることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 前記複数の扁平型電源パックを積層する際に、前記電源パック固定用柱部にトラック状貫通孔を通して各扁平型電源パックの辺部の間にそれぞれスペーサを挟む構成であって、前記扁平型電源パックの辺部に形成したトラック状貫通孔の長軸方向の長さrと、前記スペーサに形成したトラック状貫通孔の長軸方向の長さsと、前記断面形状がトラック状の電源パック固定用柱部の長軸方向の長さtの関係が
r>s>t
であることを特徴とする請求項2に記載の電源装置。 - 前記スペーサに弾力性樹脂を貼り付けたことを特徴とする請求項3に記載の電源装置。
- 前記扁平型電源パックは、二次電池又はキャパシタを収納するラミネートフィルムと、前記扁平型電源パックの互いに対向する辺部に前記ラミネートフィルムより一部を露出させた正極端子及び負極端子と、前記扁平型電源パックの辺部において前記正極端子または負極端子の両側に前記貫通孔を有することを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記電源パック固定用柱部は、上方部に溝を備え、前記押え部材が前記溝に嵌合することにより係止されることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の電源装置。
- 電源パック支持体に互いに対向する辺部位置に電源パック固定用柱部を立設する工程と、
前記電源パック固定用柱部に、二次電池又はキャパシタを収納する扁平型電源パックの辺部に形成された貫通孔を通して、前記電源パック支持体上に前記複数の扁平型電源パックを複数積層する工程と、
前記複数の電源パックを通した前記電源パック固定用柱部の上方部に、前記複数の積層された扁平型電源パックを押し付けるように押え部材を係止する工程と
を備えることを特徴とする電源装置の製造方法。
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