JP2009146680A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 電池パックの小型化を図り、温度保護素子や保護回路基板等への電解液の漏液による障害を防止することができる電池パックを提供する。
【解決手段】 二次電池１の負極３を除く二次電池１の封止板６の上面全面と、二次電池１の外装缶７と封止板６の溶接部、および二次電池１の外装缶７の側面の保護回路基板１３が配置される箇所に、絶縁材１０と吸液シート１２が粘着された吸液機能付絶縁テープ８を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内部に二次電池を有する電池パックに係り、特に、吸湿材を備える電池パックに関する。

小型の電子機器の電源として各種の電池が用いられており、携帯電話、ノートパソコン等の電源として、小型で大容量の密閉型電池が用いられ、近年は特にエネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池の非水電解液を使用した密閉型電池が用いられている。また、電子機器の薄型化に伴い、電池も薄型機器に適した角型電池がスペース効率に優れているため、多く用いられるようになっている。

リチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池等の二次電池は、異常な状態で使用されて外装缶が破裂するのを防止するために安全弁を備えている。二次電池は、過電流が流れたり、過充電された時等、この異常な状態が継続すると、二次電池内部でガスが発生して内圧が異常に高くなることがある。安全弁は、二次電池の内圧が異常に高くなった時に開弁して、二次電池内のガスを排出することで、外装缶を破壊させない機能を果たしている。

図３は、従来例の電池パックの構成図である。二次電池１０１は、外装缶１０７と封止板１０６にて角型の密閉構造をしており、封止板１０６には安全弁１０２を有する。封止板１０６の上面には吸液シート１１２と温度保護素子１１４が配置され、これらは端子ホルダー１２０とフィルム１２３で覆われ、電池パックが構成される。

二次電池１０１は、外装缶１０７の開口部を封止板１０６で気密に閉塞している。この二次電池１０１は、外装缶１０７の開口部に封止板１０６を嵌入し、封止板１０６と外装缶１０７とをレーザー溶接して外装缶１０７を気密に閉塞して構成される。

ここで、外装缶１０７は、アルミニウムや鉄の表面を金属メッキした金属板をプレス加工により底が閉塞された角筒状に形成して構成される。また、封止板１０６には、二次電池の負極１０３が中心に配置され、この負極１０３は封止板１０６の表面から突出している。さらに、封止板１０６には、負極１０３とは別の位置に漏液口を開口して、開口部分に安全弁１０２を設ける。安全弁１０２は、二次電池の内圧で破損する薄膜で、薄膜は漏液口の内面に気密に密着して固定される。安全弁１０２である薄膜は、二次電池１０１の内圧が設定圧力よりも低い状態では漏液口を気密に閉塞し、二次電池１０１の内圧が設定圧力よりも高い状態では、破損して二次電池１０１内のガスを外部に放出する。

しかしながら、この従来技術では、安全弁が動作すると二次電池の内部に充填されたガスが排出されるが、それと同時に内部の電解液が漏出してしまい、漏出した電解液が電池パックの構成部材である保護素子に達すると、その電解液が保護素子の導電部を腐食させたり、マイグレーションにより導電部がショートを起こしてしまうという問題点があった。

そこで、安全弁が開放した際、ガスの発生の他に、二次電池内の電解液の漏液が起こった場合の解決手段として、例えば特許文献１のように、二次電池１０１の封止板１０６および安全弁１０２上の周縁部のみに、独特の構造の樹脂成形された絶縁材の端子ホルダー１２０と、不織布や濾紙あるいは微細な連続気泡のあるプラスチック発泡体を材料とする吸液シート１１２を設けることにより、安全弁１０２が開放して電解液の漏液が生じた場合でも、安全弁１０２上の周縁部のみに設けられた吸収シートがその漏液を吸い取って電解液による保護素子への影響を防ぐ方法が開示されている。

つまり、二次電池１０１の内部の電解液が漏出してしまった場合に、吸液シート１１２が安全弁１０２の周辺近傍を覆うような状態で配置されることによって、漏出してしまった電解液が電池パックの構成部材である温度保護素子１１４へ浸入しないような工夫がなされている。

特開２０００−２４３３６０号公報

しかしながら、上述の特許文献１のような解決方法では、安全弁１０２上に吸液シート１１２を設けているが、吸液シート１１２自身には絶縁機能がないため、二次電池１０１の封止板１０６の上面に樹脂成形された絶縁材の端子ホルダー１２０を別に設ける必要がある。このため、別に設けた端子ホルダー１２０のスペース分だけ電池パック全体の寸法が大きくなってしまうという問題があった。

さらに、従来の電池パックの構造では、吸液シート１１２が安全弁１０２の上面のみにしか配置されていないため、吸液シート１１２で吸収し切れなかった電解液の漏液や、電池パックが落下してしまった時等で、外部から大きな衝撃が加わることで二次電池１０１の封止板１０６と外装缶１０７の溶接部のような周りよりも強度の弱いと考えられる部分から漏れた漏液を吸液する対応策がとられていないという問題があった。

そこで、本発明は、電池パックの小型化を図るために、二次電池に配置される吸液シートの形状を、絶縁材で樹脂成形された端子ホルダーを設ける代わりに、吸液機能を有する簡素な形状の吸液シートを設け、さらに温度保護素子や保護回路基板等への電解液の漏液による障害を防止するために、安全弁の周辺近傍だけでなく、封止板の上面、外装缶と封止板の溶接部、および外装缶の側面までの広範囲に吸液機能を有する簡素な形状の吸液シートを設けた電池パックを提供することを目的とする。

本発明は、一端開放の角型筒状の外装缶内に二次電池セルを収納し、前記二次電池セルが収納された前記外装缶の開放部を安全弁と前記二次電池セルの電極部を有する封止板で密閉してなる角型の密閉型二次電池と、前記封止板の上面に配置した温度保護素子と、前記外装缶の一側面に配置した保護回路基板が外装フィルムで覆われた電池パックであって、前記電極部を除く前記封止板の上面の全面、前記外装缶と前記封止板の溶接部、および前記外装缶の側面の前記保護回路基板が配置される箇所に、絶縁材と吸液シートが粘着された吸液機能付絶縁テープを設けたことを特徴とする電池パックである。

本発明によれば、電池パックの小型化を図るとともに、温度保護素子や保護回路基板等への電解液の漏液による障害を安全弁の周辺近傍からの漏液のみでなく他の箇所からの漏液をも合わせて防止することができる電池パックを提供することができる。

図２は、本実施の形態の吸液機能付絶縁テープの説明図であり、図２（ａ）は吸液機能付絶縁テープの平面図で、図２（ｂ）は吸液機能付絶縁テープのＡ−Ａ断面図である。なお、図２（ｂ）の断面図は拡大し詳細に表現している。図２（ｂ）に示すように、吸液機能付絶縁テープ８は、変性ＰＰＥ等の絶縁材１０と、不織布や濾紙または微細な連続気泡のあるプラスチック発泡体等でできた吸液シート１２および粘着材１１からなる。絶縁材１０と吸液シート１２は粘着材１１を間に挟むようにして接着されて一体化されている。また、図２（ａ）に示すように、吸液機能付絶縁テープ８には穴部１７が設けられていて、吸液シート１２にもこの穴部１７を塞がないように間を設けている。

図１は、本実施の形態の電池パックの構成図である。本実施の形態の電池パックは、二次電池１と吸液機能付絶縁テープ８、ＰＴＣや温度ヒューズ等の温度保護素子１４、保護回路基板１３、配線材１５およびこられらの部材を覆う外装フィルム（図示せず）で構成される。吸液機能付絶縁テープ８は、絶縁材１０と吸液シート１２および粘着材１１から構成されているが、吸液機能付絶縁テープ８の貼り付け部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、二次電池１の外装缶７の側面に重なるように接着される。吸液機能付絶縁テープ８の穴部１７は二次電池１の負極３が外部に露出するように位置決めして嵌め込まれる。温度保護素子１４と保護回路基板１３は接続タブ１６ａを介して、配線材１５と保護回路基板１３は接続タブ１６ｂを介して抵抗溶接等により接合される。

二次電池１は、二次電池１の内部の電池セルを封止するために外装缶７と封止板６で密閉されており、また、封止板６には負極３と安全弁２が備わっていて、外装缶７には負極３と対向するように外装缶７の下部面に正極４が備わっている。二次電池１に、従来の絶縁材で樹脂成形された端子ホルダーを設ける代わりに、吸液機能を有する簡素な形状の吸液シートを備えた吸液機能付絶縁テープ８が接着される。さらにその上に、温度保護素子１４と保護回路基板１３を貼り付け、温度保護素子１４と負極３とを電気的に接続し、また保護回路基板１３は配線材１５を介して正極４に電気的に接続する。このように、保護回路の導電部近傍に吸液シートを配置することにより、電解液の漏液等による二次電池のショート等の不具合の発生を抑制するとともに、導電部の絶縁が吸液機能付絶縁テープ８でなされるので、従来と比較して、端子ホルダー部分が簡素な電池パックとなり、その結果、電池パックが小型化される。

ここで、二次電池１と吸液機能付絶縁テープ８の貼り付け方法について述べる。

まず、図２（ａ）に示す吸液機能付絶縁テープ８は、貼り付け部９ａ，９ｂと貼り付け部９ｃ，９ｄが分離されている箇所の中央部にて、図２（ａ）の横方向を軸に９０°直角に、かつ貼り付け部９ａ，９ｃの粘着材１１の存在する側と貼り付け部９ｂ，９ｄの粘着材１１の存在する側が接近するようにＬ字型に折り曲げられる。

次に、折り曲げられたＬ字型の吸液機能付絶縁テープ８は、吸液機能付絶縁テープ８の穴部１７が設けられた吸液機能付絶縁テープ８の内側の面が、穴部１７と図１の二次電池１の電極（ここでは負極３）が嵌合するように封止板６の表面と、また吸液機能付絶縁テープ８の穴部１７が設けられていない吸液機能付絶縁テープ８の他方の内側の面が、二次電池１の外装缶７の一側面である側面５ａと合わさるように重ねられる。穴部１７は負極３に合わせることで吸液機能付絶縁テープ８の位置決めとしても利用できる。また、穴部１７が存在することによって、負極３は外部に露出する。

二次電池１の封止板６と外装缶７に重ねられた吸液機能付絶縁テープ８は、さらに吸液機能付絶縁テープ８の貼り付け部９ａ，９ｂの粘着材１１の存在する側が外装缶７の側面５ｂと重なるように折り曲げられて接着される。また、吸液機能付絶縁テープ８の貼り付け部９ｃ，９ｄの粘着材１１の存在する側が外装缶７の側面５ｂと平行な他方の側面（図示せず）と重なるように折り曲げられて接着される。

ここで、二次電池１と温度保護素子１４および保護回路基板１３の取り付け方法について述べる。

吸液機能付絶縁テープ８が二次電池１に接着された後、Ｌ字型に折り曲げられた吸液機能付絶縁テープ８の外側の一側面（側面５ａに対応する面）に保護回路基板１３を接着材等にて貼り付ける。なお、保護回路基板１３の両端部には接続タブ１６ａ，１６ｂが備わっている。Ｌ字型に折り曲げられた吸液機能付絶縁テープ８の外側の一側面（封止板６の表面に対応する面）に温度保護素子１４を接着材等にて貼り付ける。

温度保護素子１４の一端は負極３と、また温度保護素子１４の他端は、接続タブ１６ａと半田等により電気的に接続される。さらに、配線材１５の一端は正極４と、また配線材１５の他端は接続タブ１６ｂと半田等により電気的に接続され、二次電池１は保護部品を備えた電池パックとなる。

以上のことにより、安全弁２の周辺近傍だけでなく、封止板６の上面、外装缶７と封止板６の溶接部、および外装缶の側面までの広範囲に渡って二次電池が絶縁材にて覆われることになるため、安全弁２から封止板６の上面部方向に電解液が漏液した場合や、封止板６と外装缶７の溶接部から電解液が漏液した場合でも、温度保護素子１４や保護回路基板１３等の保護部品に対して電解液の漏液による障害を防止することができる。

以上、図面を参照しながら、本発明に係る電池パックの好適な実施の形態について説明したが、本発明は、係る例にのみ限定されるものではない。

本実施の形態の電池パックの構成図。 本実施の形態の吸液機能付絶縁テープの説明図。図２（ａ）は吸液機能付絶縁テープの平面図。図２（ｂ）は吸液機能付絶縁テープのＡ−Ａ断面図。 従来例の電池パックの構成図。

符号の説明

１，１０１ 二次電池
２，１０２ 安全弁
３，１０３ 負極
４ 正極
５ａ，５ｂ 側面
６，１０６ 封止板
７，１０７ 外装缶
８ 吸液機能付絶縁テープ
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 貼り付け部
１０ 絶縁材
１１ 粘着材
１２，１１２ 吸液シート
１３ 保護回路基板
１４，１１４ 温度保護素子
１５ 配線材
１６ａ，１６ｂ 接続タブ
１７ 穴部
１２０ 端子ホルダー
１２３ フィルム

Claims (1)

1. 一端開放の角型筒状の外装缶内に二次電池セルを収納し、前記二次電池セルが収納された前記外装缶の開放部を安全弁と前記二次電池セルの電極部を有する封止板で密閉してなる角型の密閉型二次電池と、前記封止板の上面に配置した温度保護素子と、前記外装缶の一側面に配置した保護回路基板が外装フィルムで覆われた電池パックであって、
   前記電極部を除く前記封止板の上面の全面、前記外装缶と前記封止板の溶接部、および前記外装缶の側面の前記保護回路基板が配置される箇所に、絶縁材と吸液シートが粘着された吸液機能付絶縁テープを設けたことを特徴とする電池パック。

Images