JP2017168183A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】コ字状の絶縁板を使用せずに出力タブのＵ曲部を絶縁して容積を小さくしながら、低コストで安全性を向上する。【解決手段】ラミネート電池１の出力タブ６に回路基板２を電気接続して、ラミネート電池１の出力タブ６をＵ曲させて回路基板２に電気接続し、ラミネート電池１の樹脂タブ５を長くして、出力タブ６の第１のＵ曲部９Ａを被覆して絶縁している。【選択図】図３

Description

本発明は、ラミネート電池に回路基板を接続してなる電池パックに関する。

ラミネート電池の電池パックは、ラミネート電池の出力タブに、保護回路などの電子部品を実装する回路基板を接続している。ラミネート電池は、対向して配置してなる外装フィルムの間に電極を配置して、外装フィルムで密閉構造とする内部に電極を配置している。正負の電極には出力タブが接続され、出力タブは外装フィルムを積層し、溶着して気密に密閉している出力積層部から外部に引き出している。この構造の電池パックは、出力タブをＵ曲して出力積層部に配置している回路基板に接続している。（特許文献１参照）

特開２００６−９３１０１号公報

特許文献１の電池パックは、図９の断面図に示すように、出力積層部２４から外部に引き出している出力タブ２６をＵ曲して、その先端を回路基板２２に固定している温度素子２８に接続している。この電池パックは、出力タブ２６のＵ曲部２９を絶縁するために、図１０の断面図で示すように、強度のあるアラミド系樹脂で、所定厚み（約０．１ｍｍ）のコ字状の絶縁板２０を配置する必要がある。さらに、絶縁板２０は、その両端縁に沿って約０．０５ｍｍの厚みの絶縁テープ２５を接着する必要がある。

この構造の電池パックは、絶縁板２０で出力タブのＵ曲部２９を絶縁できるが、絶縁板２０によって外形が大きくなる欠点がある。とくに、図１０の断面図で示すように、絶縁板２０は所定の厚みがあるため、小さい曲率半径で直角には折曲できず、所定の曲率半径で湾曲されて、出力積層部２４の実質的な幅を広くして、電池パックの外形を大きくする欠点がある。また、絶縁板２０の端縁の一部が、ラミネート電池２１の表面にも積層されて、絶縁テープ２５で固定されるので、電池パックの実質的な厚みを大きくする欠点もある。さらに、コ字状の絶縁板２０の両側縁に沿って２枚の絶縁テープ２５を接着するので、製造に手間がかかって製造コストが高くなる欠点もある。

さらに、電池パックは、外装フィルム２３の内部に積層しているアルミニウム箔が何かに接触して電位を持つと、水素が発生して膨れる欠点がある。それは、アルミニウム箔に電位が発生すると、この電位によって、表面のフィルム層を透過する水分によってアルミニウム箔が電蝕されてピンホールが発生し、このピンホールから内部に侵入する水分が電解されて水素が発生するからである。この弊害を防止するために、外装フィルム２３のアルミニウム箔と出力タブとの接触を確実に阻止することが大切である。図１０の断面図に示すように、ラミネート電池２１は、出力積層部２４の外周縁において、積層の外装フィルム２３の切断面２３Ａとなるので、切断面２３Ａに外装フィルム２３のアルミニウム箔が線状に露出している。アルミニウム箔の露出部と出力タブ２６との接触は、図１０に示すように、Ｕ曲部２９の内側に絶縁板２７を配置して防止できる。ただ、この絶縁板２７で確実にアルミニウム箔と出力タブ２６との接触を確実に阻止するには、絶縁板２７をＵ曲部２９の内部まで挿入する位置に配置する必要がある。ただ、多量生産される電池パックにおいて、絶縁板２７を正確に定位置に配置することは難しく、絶縁板の位置がずれて、Ｕ曲部２９の内部まで挿入されない状態になると、外装フィルム２３と出力タブ２６とが接触しやすい状態となる。

本発明は、従来の電池パックが有する以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、コ字状の絶縁板を使用することなく出力タブのＵ曲部を絶縁でき、かつ外形と厚さの両方を小さくして容積を小さくできる電池パックを提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、製造コストと部品コストの両方を削減しながら、出力タブを確実に絶縁できる電池パックを提供することにある。
さらにまた、本発明の他の大切な目的は、外装フィルムのアルミニウム箔と出力タブとの接触をも確実に阻止してより安全性を向上できるラミネート電池を提供することにある。

本発明の電池パックは、ラミネート電池１と回路基板２とを備える。ラミネート電池１は、対向する外装フィルム３の間に電極を配置している。電極の外周の外側で外装フィルム３を積層溶着している出力積層部４Ａにおいて、対向する外装フィルム３間に正負の出力タブ６を配置している。出力タブ６と外装フィルム３との間に絶縁性の樹脂タブ５を配置して、出力タブ６を気密状態で出力積層部４Ａから外部に引き出している。出力タブ６は回路基板２に電気接続している。出力積層部４Ａの端縁から突出している出力タブ６は、第１のＵ曲部９Ａで曲げられて回路基板２に電気接続している。さらに、樹脂タブ５は第１のＵ曲部９Ａを被覆する長さで、第１のＵ曲部９Ａを樹脂タブ５で被覆して絶縁している。

本発明の電池パックは、ラミネート電池１の出力積層部４Ａと平行な姿勢で回路基板２を配置して、出力タブ６は、第１のＵ曲部９Ａよりも回路基板２側に配置している第２のＵ曲部９Ｂを設けて、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂとで全体形状をＳ字状に折曲することができる。

本発明の電池パックは、樹脂タブ５が、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂの間まで出力タブ６を被覆する長さを有することができる。

本発明の電池パックは、出力タブ６と回路基板２を、Ｕ曲されたリード板７を介して電気接続することができる。

本発明の電池パックは、第１のＵ曲部９Ａの対向する出力タブ６の間に挿入される絶縁板１１を設けることができる。また、本発明の電池パックは、出力積層部４Ａの側の側縁を被覆する絶縁テープ１２を設けて、この絶縁テープ１２の内部に回路基板２と出力タブ６を配置して、絶縁テープ１２で出力タブ６及び回路基板２の外側を絶縁することができる。

以上の電池パックは、コ字状の絶縁板を使用することなく出力タブのＵ曲部を絶縁でき、かつ外形と厚さの両方を小さくして容積を小さくできる特徴がある。それは、以上の電池パックが、出力タブの表面を被覆して絶縁している樹脂タブを長くして、出力タブのＵ曲部を絶縁して、Ｕ曲部を樹脂タブで絶縁しているからである。以上の電池パックは、出力タブの表面を樹脂タブで絶縁しているので、従来のように出力タブのＵ曲部を絶縁するためにコ字状の絶縁板を配置する必要がない。コ字状の絶縁板を設けることなく出力タブのＵ曲部を絶縁できる以上の電池パックは、コ字状の絶縁板を使用して、外形が大きくなることがなく、またコ字状の絶縁板を積層して厚くなることがなく、容量をそのままにして外形を小さくできる特徴を実現する。

さらに、以上の電池パックは、製造コストと部品コストの両方を削減しながら、出力タブを確実に絶縁できる特徴も実現する。それは、コ字状の絶縁板を使用しないことで部品コストを低減し、２枚の絶縁テープで接着する工程に簡素化したため製造コストを低減できるからである。

さらにまた、以上の電池パックは、外装フィルムのアルミニウム箔と出力タブとの接触をも確実に阻止してより安全性を向上できる特徴がある。それは、以上のラミネート電池が、出力タブのＵ曲部を樹脂タブで被覆して絶縁しているからである。この電池パックは、出力タブと、出力積層部の切断縁に露出するアルミニウム箔との間に樹脂タブがあって、この樹脂タブによってアルミニウム箔の露出部が出力タブに接触するのを防止する。

本発明の実施例にかかる電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックの分解斜視図である。 図１に示す電池パックの出力積層部の横断面図である。 図１に示す電池パックの組み立て工程を示す断面図である。 図１に示す電池パックの組み立て工程を示す斜視図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの出力積層部の横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの出力積層部の横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの出力積層部の横断面図である。 従来の電池パックの出力積層部の断面図である。 従来の他の構造の電池パックの断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。

図１ないし図３に示す電池パックは、ラミネート電池１と回路基板２とを備える。ラミネート電池１は、対向して配置している外装フィルム３の間に電極（図示せず）を配置して、電極の外側で外装フィルム３を積層して接合して、内部に電極を内蔵している。ラミネート電池１はリチウムラミネート電池である。ただ、本発明は、ラミネート電池をリチウムラミネート電池には特定しない。ラミネート電池は、充電できる全てのラミネート電池とすることもできる。

図のラミネート電池１は、外形を四角形とし、出力タブ６側の１辺とその両側の２辺とからなる３辺で外装フィルム３を積層して、接着して積層接着部４としている。積層接着部４は、２枚の外装フィルム３を、接着、あるいは溶着等の方法で気密に接合している。ラミネート電池１は、１枚の外装フィルム３を電極のひとつの辺で折り返して、電極の両面を被覆している。この構造のラミネート電池１は、電極の１辺に沿って外装フィルム３を折り返すので、四角形のひとつの辺には積層接着部４がなく、電極の３辺に積層接着部４が設けられる。図示しないが、ラミネート電池は、４辺の外周に積層接着部を設ける構造とすることもある。このラミネート電池は、電極の両面に分離された２枚の外装フィルムを重ね、電極周囲の４辺の積層接着部で結合して製作される。

図のラミネート電池１は、図において電極の下面に積層される外装フィルム３を平面状ないし平面に近い形状として、電極の上面に積層する外装フィルム３を電極の周囲に沿って下方に折曲して、下面の外装フィルム３に積層して接合して積層接着部４としている。

図２のラミネート電池１は、外周の１辺に出力積層部４Ａを設けている。出力積層部４Ａは、積層接着部４のひとつであって、電極に接続している出力タブ６を外側に引き出している。出力積層部４Ａは、電極の両面、すなわちラミネート電池１の対向する表面と平行な面内に位置する。図のラミネート電池１は、出力積層部４Ａを、図において電極の底面側に設けている。さらに、図のラミネート電池１は、出力積層部４Ａの両側に折曲積層接着部４Ｂを連結して設けている。折曲積層接着部４Ｂは、電極の側面に沿うように９０度折曲して設けられる。折曲積層接着部４Ｂは、その幅を電極の厚さにほぼ等しくして、上面から突出しないようにしている。

ラミネート電池１は、出力積層部４Ａに正負の出力タブ６を設けている。正負の出力タブ６は薄い金属板で、外装フィルム３の内部で正負の電極に接続されている。出力タブ６は、出力積層部４Ａにおいて、対向する外装フィルム３間に配置され、外部に引き出されている。出力タブ６は、外装フィルム３との間に樹脂タブ５を配置している。樹脂タブ５は、出力タブ６よりも幅広の帯状で、出力タブ６の両側で接合されて、出力タブ６の両面を被覆している。樹脂タブ５は変性ポリエチレン等の熱可塑性樹脂のフィルムで、出力タブ６と外装フィルム３との間に挟着されて、出力タブ６を出力積層部４Ａから外部に気密状態で引き出している。

樹脂タブ５が、出力タブ６を気密状態で出力積層部４Ａから引き出すのみの用途であれば、出力積層部４Ａにのみ設けて足りる。ただ、本発明の電池パックは、出力積層部４Ａから外部に引き出している出力タブ６に沿って樹脂タブ５を長くしている。この樹脂タブ５は、出力タブ６のＵ曲部９（第１のＵ曲部９Ａ）を被覆している。この樹脂タブ５は、出力積層部４Ａにおいて出力タブ６と外装フィルム３との間を気密状態に密閉し、さらに、出力積層部４Ａから引き出している出力タブ６のＵ曲部９（第１のＵ曲部９Ａ）の表面を被覆して絶縁する。この電池パックは、出力タブ６を外装フィルム３の間に気密状態に密閉するために使用される樹脂タブ５を長くして、外装フィルム３の外部に引き出された出力タブ６のＵ曲部９（第１のＵ曲部９Ａ）の絶縁に併用する。「Ｕ曲」とは、図３に示すように出力タブ６が約１８０度折り返されることである。折り返し場所には、曲げＲをもつことが多いが、曲げＲがない場合も「Ｕ曲」とする。

出力タブ６は、先端部を回路基板２に電気接続している。出力タブ６は、直接に回路基板２に接続され、あるいは通電部品を介して回路基板２に電気接続される。図３ないし図５に示す電池パックは、保護素子８とリード板７とを介して出力タブ６を回路基板２に接続している。この電池パックは、回路基板２にリード板７をハンダ付けや溶接などの方法で接続している。さらに、一方のリード板７はＰＴＣなどの保護素子８を接続している。図５の斜視図に示す電池パックは、一方の出力タブ６を、保護素子８とリード板７を介して回路基板２に接続して、他方の出力タブ６をリード板７を介して回路基板２に接続している。

出力タブ６は、回路基板２に接続される状態でＵ曲部９を設けている。図３の断面図に示す電池パックは、出力タブ６に２個のＵ曲部９を設けて、先端を保護素子やリード板７を介して回路基板２に接続している。図３の出力タブ６は、出力積層部４Ａの端縁から突出する部分をＵ曲して第１のＵ曲部９Ａを設けると共に、第１のＵ曲部９Ａよりも回路基板２側をＵ曲して第２のＵ曲部９Ｂを設けている。この図の電池パックは、ラミネート電池１の出力積層部４Ａの上に、出力積層部４Ａと平行な姿勢で回路基板２を配置している。出力タブ６は第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂの２カ所で１８０度折曲（Ｕ曲）されて、全体形状をＳ字状に折曲している。樹脂タブ５は、第２のＵ曲部９Ｂよりも出力積層部４Ａ側にある第１のＵ曲部９Ａを被覆している。第２のＵ曲部９Ｂは樹脂タブ５で被覆されず、その先端部を回路基板２に電気接続している。「Ｓ字状」とは、図３に示すように、２つのＵ曲部が反対方向を向いて接続されたもので、「Ｓ」の字と左右反転した形状も「Ｓ字状」とする。

図３ないし図５電池パックは、第２のＵ曲部９Ｂの先端部を、リード板７や保護素子８に、スポット溶接などの方法で接続して、回路基板２に電気接続している。樹脂タブ５は、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂとの間まで延びる長さで、第１のＵ曲部９Ａ表面のみを被覆して絶縁している。製造工程において、樹脂タブ５の長さと、Ｕ曲部９の位置には製造誤差が生じる。したがって、樹脂タブ５の先端位置を正確にコントロールするのは非常に難しい。樹脂タブ５が長すぎて出力タブ６の先端部を被覆すると、回路基板２やリード板７や保護素子８に確実に接続できなくなる。

図３と図４の電池パックは、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂとの間に樹脂タブ５の先端部を配置している。したがって、樹脂タブ５の長さに多少の製造誤差があって、樹脂タブ５先端の位置がずれても、その先端が第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂとの間のあるかぎり、出力タブ６は確実に回路基板２に電気接続でき、また、樹脂タブ５で第１のＵ曲部９Ａを被覆して絶縁できる。すなわち、製造工程において高度な加工精度を要求することなく、出力タブ６を回路基板２に確実に電気接続して、出力タブ６のＵ曲部を確実に絶縁できる特徴がある。

回路基板２は、図３の断面図に示すように出力積層部４Ａの上に、出力積層部４Ａの外部に突出することなく配置される。回路基板２は、細い金属板の出力リード１０を表面に固定している。図２と図３の回路基板２は、図において下面に出力リード１０を固定している。

回路基板２は、ラミネート電池１の保護回路を実現する電子部品１４を実装している。保護回路は、ラミネート電池１を過充電や過放電から防止するために充放電電流を制御する回路、過電流を検出して電流を遮断する回路、ラミネート電池１が異常に高い温度になると電流を遮断する回路等である。回路基板２は細長い長方形で、出力タブ６の第１のＵ曲部９Ａの先端から外側に突出しない横幅で、出力積層部４Ａの横幅から突出しない長さとしている。

図３の断面図に示す電池パックは、出力積層部４Ａに断面形状をＬ字状とする絶縁板１１を配置している。絶縁板１１は、アラミド樹脂等絶縁材で、Ｌ字状の長辺側先端を、出力タブ６の第１のＵ曲部９Ａの間に挿入して回路基板２の裏面を絶縁している。すなわち、Ｌ字状の絶縁板１１は、出力積層部４Ａと出力タブ６との間であって、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９Ｂの間の部分に対向するように配置されて、回路基板２の裏面側を出力積層部４Ａから絶縁している。

さらに、図１ないし図３に示す電池パックは、回路基板２と出力積層部４Ａを被覆するように絶縁テープ１２を接着している。絶縁テープ１２は、ポリイミドなどの絶縁材の片面に粘着層を設けた約０．０５ｍｍの厚みのテープである。この絶縁テープ１２は、四角形である電池パックの一辺、すなわちラミネート電池１の出力積層部４Ａを設けている一辺を被覆するように接着される。さらに、絶縁テープ１２は、片側をラミネート電池１の上面に、他方の側部をラミネート電池１の下面に接着して、接着状態においては、図２の分解斜視図に示すように溝形となる。溝形である絶縁テープ１２の内部に、回路基板２と出力タブ６とが配置されて、絶縁テープ１２でもって、出力タブ６及び回路基板２の外側を絶縁する。この電池パックは、一枚の絶縁テープ１２をラミネート電池１の上面から下面に延びるように接着して、出力積層部４Ａのある一辺を絶縁する。

図１の電池パックは、絶縁テープ１２設けた貫通孔１２Ａから以上の出力リード１０を外部に突出している。他方の出力リード１０は、図１の鎖線で示すように、絶縁テープ１２の一端から外部に引き出されている。

さらに、図１の電池パックは、ラミネート電池１両側の折曲積層接着部４Ｂをカバーするように、上面から下面に絶縁テープ１３を接着して、ラミネート電池１の表面にはラベル１５を接着している。

以上の電池パックは、図４と図５に示すように、以下の工程で組み立てられる。
１．図５（ａ）に示すように、ラミネート電池１の両側に絶縁テープ１３を付着して、表面にラベル１５を貼付する。
２．図５（ｂ）に示すように、一方の出力タブ６にＰＴＣなどの保護素子８をスポット溶接して接続する。
３．ラミネート電池１の出力タブ６を、リード板７を介して回路基板２に接続する。回路基板２は、図４（ａ）と図５（ｃ）に示すように、Ｌ字状に折曲された一対のリード板７をハンダ付けして接続している。ラミネート電池１は、一方の出力タブ６に接続された保護素子８を一方のリード板７にスポット溶接し、他方の出力タブ６を他方のリード板７にスポット溶接して回路基板２に接続される。
４．図４（ｂ）と図５（ｄ）に示すように、回路基板２に接続しているリード板７を９０度折曲する。
５．図４（ｃ）と図５（ｅ）に示すように、出力タブ６の先端部であって、回路基板２に接続しているリード板７と保護素子８との境界に近い位置をＵ曲する。
６．図４（ｄ）と図５（ｆ）に示すように、出力タブ６の付け根部をＵ曲して、回路基板２を出力積層部４Ａの上に積層する位置に配置する。
７．最後に、出力積層部４Ａを設けている一辺に絶縁テープ１２を付着する。絶縁テープ１２には貫通孔１２Ａを設けて、この貫通孔１２Ａに出力リード１０を挿通して外部に突出させる。他方の出力リード１０は、図１の鎖線で示すように、絶縁テープ１２の一端から外部に引き出す。

なお、本実施の形態において、図３のように出力タブ６を、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９ＢでＵ曲して全体形状をＳ字状とし、さらに、先端をリード板７を介して回路基板２に接続するとしたが、図６のように出力タブ６を、第１のＵ曲部９ＡでＵ曲して全体形状をＵ字状とし、さらに、Ｕ字状の出力タブ６の先端をリード板７を介して回路基板２に接続するとしてもよい。また、図７のように、出力タブ６を、第１のＵ曲部９ＡでＵ曲して全体形状をＵ字状とし、この出力タブ６の先端を直接に回路基板２に接続してもよい。さらにまた、図８のように、出力タブ６を、第１のＵ曲部９Ａと第２のＵ曲部９ＢでＵ曲して全体形状をＳ字状とし、Ｓ字状の出力タブ６の先端に直接回路基板２を接続するとしてもよい。

本発明の電池パックは、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器に内蔵されて、安全に使用される。

１…ラミネート電池
２…回路基板
３…外装フィルム
４…積層接着部 ４Ａ…出力積層部 ４Ｂ…折曲積層接着部
５…樹脂タブ
６…出力タブ
７…リード板
８…保護素子
９…Ｕ曲部 ９Ａ…第１のＵ曲部 ９Ｂ…第２のＵ曲部
１０…出力リード
１１…絶縁板
１２…絶縁テープ １２Ａ…貫通孔
１３…絶縁テープ
１４…電子部品
１５…ラベル

Claims (6)

1. 対向する外装フィルムの間に電極が配置され、前記電極の外周の外側で前記外装フィルムが積層溶着されてなる出力積層部において、対向する外装フィルム間に正負の出力タブが配置され、前記出力タブと前記外装フィルムとの間に絶縁性の樹脂タブが配置されて、前記出力タブが気密状態で前記出力積層部から外部に引き出されてなるラミネート電池と、
   前記出力タブに、直接あるいは通電部品を介して電気接続されてなる回路基板とを備える電池パックであって、
   前記出力タブが、前記出力積層部の端縁から突出して第１のＵ曲部で曲げられて、前記回路基板に電気接続され、
   さらに、前記樹脂タブが前記第１のＵ曲部を被覆する長さを有し、前記第１のＵ曲部が前記樹脂タブに被覆されてなることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載される電池パックであって、
   前記ラミネート電池の前記出力積層部と平行な姿勢で前記回路基板を配置しており、
   前記出力タブは、前記第１のＵ曲部よりも前記回路基板側に配置してなる第２のＵ曲部を設けており、前記第１のＵ曲部と前記第２のＵ曲部とで全体形状をＳ字状に折曲してなることを特徴とする電池パック。
3. 請求項２に記載される電池パックであって、
   前記樹脂タブが、前記第１のＵ曲部と前記第２のＵ曲部の間まで前記出力タブを被覆する長さを有することを特徴とする電池パック。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記出力タブと前記回路基板は、Ｕ曲されたリード板を介して電気接続されることを特徴とする電池パック。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記第１のＵ曲部の対向する出力タブの間に挿入されてなる絶縁板を有することを特徴とする電池パック。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記ラミネート電池が、前記出力積層部側の側縁を被覆する絶縁テープを有し、この絶縁テープの内部に前記回路基板と前記出力タブが配置されて、前記絶縁テープが前記出力タブ及び前記回路基板の外側を絶縁してなることを特徴とする電池パック。

Images