JP2012186038A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂フィルムを巻くことによる外形寸法の増加を無くし、落下強度が高い小型の電池パックを提供する。
【解決手段】電池と、電池を制御する保護回路と、電池及び保護回路を内蔵する上ケース及び下ケースと、上ケース及び下ケースの外部に貼り付ける樹脂フィルムとを備え、上ケース及び下ケースは、樹脂フィルムの貼付け位置に最外形から樹脂フィルムの厚みと同等の凹部を有し、強度強化のための樹脂フィルムを貼り付けても、電池パックの幅寸法の増加を抑制することにより、小型電池パックで落下強度を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、上ケースと下ケースに分かれた筺体にリチウムイオン二次電池を収納し、その上下ケース接合を互いの接触領域で超音波溶着によって行い、さらにそのケースの外装を樹脂フィルムで被覆されたリチウムイオン二次電池の電池パックに関するものである。

現在、益々多くの携帯デバイスが開発されてきた。そして、こうした携帯デバイスの需要が高まってきている。更に、携帯デバイス用のエネルギ源として蓄電池の需要が急速に高まってきている。こうした蓄電池の一つが、エネルギ密度及び放電電圧が高いリチウム蓄電池であり、これには多くの研究がなされてきており、現在、商業的に広く使用されている。

リチウム蓄電池が携帯デバイスに組み込まれる際は、リチウム蓄電池単品で機器に組み込まれるのではなく、電池パックというユニットとして組み込まれることが多い。

一般的な電池パックの構成としては、樹脂製の上下に分割された箱型のケースによって作られる内部空間に、リチウム蓄電池と、主に充放電を制御する回路基板と、ブレーカやＰＴＣといった保護素子が互いに、例えばニッケル板で接続された状態で収められている。上下ケースは接触領域にて超音波溶着や爪嵌合などにより接合されており、安全のため容易には開かない構造となっている。また上下ケースのどちらか、もしくは両方に縦断的に窓が設けられており、そこから携帯デバイスとリチウム蓄電池とを接続するための回路基板上の端子もしくはコネクタが露出している。

近年携帯デバイスの小型化が進んでおり、それに追従する形で上述のような電池パックも小型化が求められている。例えば小型化の一環として特に厚みの薄型化に特化した電池パック構造が現在主流となっている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００８−５３２２２３号公報

しかしながら、例えば特許文献１のような従来の技術では、電池パックにおいて厚み寸法の薄型化は達成しているものの全体的な小型化という観点から見た場合、電池パックの落下等の衝撃に対する強度確保のため、最外形に樹脂フィルムを巻きつけていることで、樹脂フィルムを巻きつけないタイプの電池パックと比較すると、樹脂フィルム厚み分、幅寸法が増加してしまうという課題を有していた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、樹脂フィルムを巻くことによる外形寸法の増加を無くし、落下強度が高い小型の電池パックを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電池パックは、電池と、電池を制御する保護回路と、電池及び保護回路を内蔵する上ケース及び下ケースと、上ケース及び下ケースの外部に貼り付ける樹脂フィルムとを備え、上ケース及び下ケースは、樹脂フィルムの貼り付け位置に最外形から樹脂フィルムの厚みと同等の高さの凹部を有することを特徴とする。

本構成によって、強度強化のための樹脂フィルムを貼り付けても、電池パックの幅寸法などの外形寸法の増加を抑制することができる。

本発明の電池パックによれば、樹脂フィルムの貼り付け領域の上下ケースの肉厚を樹脂フィルムの肉厚分（０．１ｍｍ以上）減肉し、この減肉部分に樹脂フィルムを貼り付けることで電池パックとして必要な落下強度は維持しつつ、樹脂フィルムの肉厚の外形寸法への影響が無い。更に、本発明の電池パックと同じ肉厚で、減肉領域は無く、上下ケースの接触領域が全周超音波溶着された、樹脂フィルムを巻いていない従来の電池パックと落下強度を比較すると、本発明の電池パックの方がより落下に対して有利であり、同じ外形寸法で樹脂フィルム無しの電池パックより、落下強度の高い電池パックを提供することが可能となる。

本発明の実施例１における電池パックの斜視図 本発明の実施例１における電池パックの分解図 本発明の実施例１における電池パックの樹脂フィルム貼り付け領域図 本発明の実施例１における上下ケースの超音波溶着の範囲図 本発明の実施例１における電池パックの落下強度の図

以下本発明を実施するための形態について、図１〜４を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施例１における電池パックの概要について説明する。図１は、本発明の実施例１における電池パックの斜視図である。図２は、本発明の実施例１における電池パックの分解図である。

以下、この発明の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。本発明の電池パック１０は、下ケース１１と、上ケース１２と、二次電池１３と、保護回路基板１４と、樹脂フィルム１５とから構成されている。

下ケース１１は、箱形でポリカーボネート（ＰＣ）又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）のようなプラスチック材料で、板厚０．７ｍｍで成型されている。また、上ケース１２も同じ材料で成型されている。そして、下ケース１１と上ケース１２は、超音波溶着で接合されている。

この下ケース１１と上ケース１２とで構成される内部空間には、例えばニッケルリード板等（図示せず）で互いに接続された、充電可能な二次電池１３、及び、この二次電池１３を主に充放電制御する保護回路基板１４が主に内蔵されている。下ケース１１には主に内部の保護回路基板１４を充電器（図示せず）、または、機器本体（図示せず）と接続するための窓が設けられており、この窓から保護回路４の接続用の端子が露出している。

そして、樹脂フィルム１５が上ケース１２から下ケース１１に巻きつけられている。樹脂フィルム１５は、０．０８ｍｍの厚みのポリエチレンテレフタレートなどの樹脂で作られており、電池パック１０に巻くため十文字の形状をしている。樹脂フィルム１５の下ケース１１の窓部にかかる箇所は切り欠いてある。また、樹脂フィルム１５には、製造元、発売元、製造番号、注意書き、型名、商品コード、電池パック１０の電圧、容量、適合している法規を示すマーク等の必要な情報を印刷され、製品ラベルとして使用することが可能である。

次に、本発明の実施例１における電池パックの樹脂フィルムの状態について説明する。図３は本発明の実施例１における電池パックの樹脂フィルム貼り付け領域図である。図３（ａ）は上ケース側から見た斜視図で、図３（ｂ）は下ケース側から見た斜視図である。

図３は、図１の電池パック１０から樹脂フィルム１５を取り除いた状態であり、斜線部で示している。

図３に示すように、本発明の電池パック１０は、下ケース１１と上ケース１２の外周部斜線の入っていない領域、つまり、四隅を除く部分には樹脂フィルム１５を巻きつけるための領域が設けられている。この斜線領域は公差を含め、樹脂フィルム１５の厚み分減肉されており、ケース最外形から樹脂フィルム１５の厚み分凹形状となっている。凹形状は、樹脂フィルム１５の厚みの１００〜１２０％の深さである。そして、下ケース１１と上ケース１２の樹脂フィルム１５を巻きつけるための斜線領域には、樹脂フィルム１５が下ケース１１と上ケース１２の接触部を密着させるように、図１のように４方向に巻きつけられている。従って、下ケース１１及び上ケース１２に樹脂フィルム１５を巻くことにより、電池パック１０の厚寸法、幅寸法などの増加はない。

次に、本発明の実施例１における電池パックの下ケースと上ケースの接合の状態について説明する。図４は、下ケース１１と上ケース１２を開口部側から垂直に見た時の超音波溶着の範囲を示す図である。下ケース１１と上ケース１２は、樹脂フィルム１５の貼り付けだけでは、落下やねじれ応力がかかったときに容易に外れてしまうため、超音波溶着により固定している。

下ケース１１と上ケース１２の肉厚について、量産性を考慮した上で超音波溶着を行うには最低０．７ｍｍ以上は必要である。本発明の電池パック１０は小型の電池パックを想定しているので、下ケース１１と上ケース１２は互いの接触領域のうち、樹脂フィルム１５の貼り付け領域にかかる部分は、樹脂フィルム１５の厚み分減肉されているので、超音波溶着に必要な肉厚である０．７ｍｍが確保できないため、超音波溶着は行えない。しかし、下ケース１１と上ケース１２の接触領域のうち、図４の黒塗りの箇所(ケースの四隅)は樹脂フィルムの貼り付け領域外のため減肉されておらず、上記超音波溶着に必要な肉厚である、０．７ｍｍが確保されており、超音波溶着されている。

これまでの内容をまとめると、電池パック１０は、下ケース１１と上ケース１２は、互いの接触部において樹脂フィルム貼り付け領域ではない四隅のみで超音波溶着により直接的に接合されている。また、超音波溶着されていない領域に関しては、樹脂フィルム１５が下ケース１１と上ケース１２の接触部を密着させるように巻きつけられていることにより、関節的に接合されている。つまり、電池パック１０は四隅の超音波溶着と樹脂フィルム１５の２つの接合要素により落下に対する強度を確保している。

最後に、本発明の実施例１における電池パック１０の落下に対する強度について説明する。

図５は、本発明の実施例１における電池パックの落下強度の図で、本発明の電池パックと、比較の電池パックのデータを示している。比較は、本発明の電池パックと同じ肉厚で減肉部がなく上下ケースの接触部を全周超音波溶着した従来の電池パックである。図５は、これらの電池パックを１メートルの高さから堅木の上に６面全方向からの落下を１サイクルとして落下させ、電池パックが破壊したときのサイクル回数を比較している。

従来の電池パックは、４サイクルで上下ケースの超音波溶着部が上ケースとしたケースが分裂し、ケース内部の電池などの部材が外部に露出した。しかし、本発明の電池パックは、従来の電池パックの２倍のサイクル数を落下させても破壊されず、十分な落下強度があることが確認された。そして、落下を１０サイクルまで増やすと、超音波溶着している四隅の一部に亀裂が入っていることがわかった。この一部の亀裂か破断しているかを確認するため、樹脂フィルムを剥がして確認したところ、超音波溶着部の一部の亀裂が入っているだけで、下ケースと上ケースの分裂は起こっていなかった。

一般的に電池パックに求められている落下強度のスペックは１〜３サイクル程度であることから、本発明の電池パックの落下強度（８回以上）は、電池パックの落下特性について十分な安全性を提供できると考えられる。

なお、本実施例において、樹脂フィルム１５は図１に示すように電池パック１０の４方向に巻きつけるとしたが、１直線状で２方向巻きつけるとしても良い。その場合は、４方向よりも落下強度が低下したが、従来の電池パックに比べて落下強度が増強した。特に、長側面に樹脂フィルムを巻き付けることにより、樹脂フィルム面積を大きくして強度を増やすことができる。

本発明にかかる電池パックは、樹脂フィルムの厚みの外形寸法への影響を無くすことが可能であり、従来の電池パックの寸法を維持しつつ、さらに落下強度を強化したものであるため、リチウムイオン二次電池パックなどの各種電池パックの構成として有用である。

１０ 電池パック
１１ 下ケース
１２ 上ケース
１３ 二次電池
１４ 保護回路基板
１５ 樹脂フィルム

Claims (3)

1. 電池と、
   前記電池を制御する保護回路と、
   前記電池、及び、前記保護回路を内蔵する上ケース及び下ケースと、
   前記上ケース及び下ケースの外部に貼り付ける樹脂フィルムとを備え、
   前記上ケース及び下ケースは、前記樹脂フィルムの貼り付け位置に最外形から樹脂フィルムの厚みと同等の高さの凹部を有することを特徴とする電池パック。
2. 前記上ケース及び下ケースは、前記樹脂フィルムの巻かれていない結合面で超音波溶着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。
3. 前記樹脂フィルムは、十文字の形状で、前記上ケース及び下ケースの４辺に貼り付けら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。