JP2018164008A

JP2018164008A - 蓄電モジュール、および蓄電デバイス接続用の配線基板

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Publication number: JP2018164008A
Application number: JP2017060787A
Authority: JP
Inventors: 山本　達也; Tatsuya Yamamoto; 達也山本
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-18

Abstract

【課題】相互に直列接続される蓄電デバイスの正極端子同士または負極端子同士の相互間距離が短い場合でも、相互に直列接続される蓄電デバイスの正極端子同士または負極端子同士が半田を介して短絡することを防止する。【解決手段】相互に直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方の正極端子５０が半田付けされたランド８３１は、上下の蓄電デバイス２０の正極端子５０が挿通された上下のスロット８１の間の域には形成されておらず、相互に直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方の負極端子６０が半田付けされたランド８４１は、上下の蓄電デバイス２０の負極端子６０が挿通された上下のスロット８２の間の領域には形成されていない。【選択図】図６

Description

本発明は、蓄電モジュール、および蓄電デバイス接続用の配線基板に関するものである。

発電要素、この発電要素を封止する外装体および発電要素から外装体外側へ導出された正極および負極のリードを有する扁平状の複数の電池セルと、この複数の電池セルが積み重ねられた状態で各電池セルのリードが挿入されるスロット部とこのスロット部に挿入された各リードを直列接続および／または並列接続する配線パターンとが形成されてなる配線基板とを備える電池パックが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１６３９３２号公報

蓄電モジュール（電池パック）が小型化されるほど、端子（リード）の相互間距離が短くなる。それにより、端子を配線基板のランドに半田付けする際に、相互に直列接続される蓄電デバイス（電池セル）の正極端子同士または負極端子同士が半田を介して短絡するおそれがある。

本発明が解決しようとする課題は、相互に直列接続される蓄電デバイスの正極端子同士または負極端子同士の相互間距離が短い場合でも、相互に直列接続される蓄電デバイスの正極端子同士または負極端子同士が半田を介して短絡することを防止できる蓄電モジュール、および蓄電デバイス接続用の配線基板を提供することである。

［１］本発明に係る蓄電モジュールは、電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装体と、前記電極積層体に電気的に接続され前記外装体から前記外装体の外側に延びる端子とをそれぞれ備え、積層された複数の蓄電デバイスと、前記複数の蓄電デバイスを電気的に接続する配線基板とを備える蓄電モジュールであって、前記複数の蓄電デバイスは、正極の前記端子同士が前記複数の蓄電デバイスの積層方向に相互に隣り合い、負極の前記端子同士が前記積層方向に相互に隣り合うように配された第１および第２の蓄電デバイスを備え、前記配線基板は、それぞれ前記端子が挿通された複数の端子用スロットと、それぞれ前記端子用スロットに対応して設けられ前記端子が半田付けされた複数の端子用ランドと、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとを直列で接続する電流ラインとを備え、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通された前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第１の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされた前記端子用ランドが形成されていない。

［２］上記発明において、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通された前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第２の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされた前記端子用ランドが形成されていなくてもよい。

［３］上記発明において、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子の先端部は、相互に離れる方向に折り曲げられていてもよい。

［４］本発明に係る蓄電デバイス接続用の配線基板は、電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装体と、前記電極積層体に電気的に接続され前記外装体から前記外装体の外側に延びる端子をそれぞれ備え、積層される複数の蓄電デバイスを、電気的に接続する配線基板であって、前記複数の蓄電デバイスは、正極の前記端子同士が前記複数の蓄電デバイスの積層方向に相互に隣り合い、負極の前記端子同士が前記積層方向に相互に隣り合うように配される第１および第２の蓄電デバイスを備え、それぞれ前記端子が挿通される複数の端子用スロットと、それぞれ前記端子用スロットに対応して設けられ前記端子が半田付けされる複数の端子用ランドと、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとを直列で接続する電流ラインとを備え、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通される前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第１の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされる前記端子用ランドが形成されていない。

［５］上記発明に係る蓄電デバイス接続用の配線基板において、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通される前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第２の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされる前記端子用ランドが形成されていなくてもよい。

本発明によれば、相互に直列接続される蓄電デバイスの正極端子同士または負極端子同士の相互間距離が短い場合でも、正極端子同士または負極端子同士の半田付けの位置の相互間距離を十分に長くすることが可能になり、相互に直列接続される蓄電デバイスの正極端子同士または負極端子同士が半田を介して短絡することを防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電モジュールが備える蓄電デバイスを示す斜視図である。図２は、図１の蓄電デバイスを示す平面図である。図３は、図２のIII-III断面図である。図４は、図２のIV-IV断面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る蓄電モジュールを示す分解斜視図である。図６は、図５の蓄電モジュールを示す正面図である。図７は、上側の蓄電デバイス群のなかで最下位の蓄電デバイスの正極端子（または負極端子）と、下側の蓄電デバイス群のなかで最上位の蓄電デバイスの正極端子（または負極端子）とを拡大して示す正面図である。図８は、図７のVIII−VIII断面図である。図９は、ランドの変形例を示す断面図である。図１０は、ランドの変形例を示す断面図である。図１１は、他の実施形態に係る配線基板の一部を拡大して示す正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る蓄電モジュールが備える蓄電デバイス２０を示す斜視図である。図２は図１の蓄電デバイスを示す平面図である。また、図３は図２のIII-III線に沿った断面図である。さらに、図４は図２のIV-IV線に沿った断面図である。

図１及び図２に示すように、蓄電デバイス２０は、扁平型のラミネートタイプのリチウムイオンキャパシタである。この蓄電デバイス２０は、８０ｍｍ程度の長さ、５５ｍｍ程度の幅、及び、３．５ｍｍ程度の厚さの寸法を有しており、小型に分類されるリチウムイオンキャパシタである。なお、蓄電デバイス２０の寸法は、特に上記の数値に限定されない。

なお、蓄電デバイスは、上記のリチウムイオンキャパシタに限定されず、例えば、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサ等の他の蓄電デバイスであってもよい。

図３及び図４に示すように、蓄電デバイス２０は、正極板３１及び負極板３２を含む電極積層体３０と、電極積層体３０を収容して封止する外装体４０と、正極板３１に電気的に接続されている正極端子５０と、負極板３２に電気的に接続されている負極端子６０とを備えている。外装体４０の内部には電解液（不図示）が充填されている。

電極積層体３０は、複数の正極板３１と、複数の負極板３２と、複数のセパレータ３３とを備えている、正極板３１と負極板３２は、セパレータ３３を介して交互に積層されている。なお、電極積層体３０を構成する正極板３１、負極板３２、及びセパレータ３３の枚数は特に限定されない。

図３に示すように、それぞれの正極板３１は、正極集電体３１１と正極層３１４を備えており、それぞれの正極集電体３１１は、本体部３１２とリード部３１３とを有している。本体部３１２は、多数の貫通孔を有する矩形状の薄板であり、具体的には、エキスパンドメタル、パンチングメタル、網、発泡体等で構成されている。この本体部３１２を構成する材料の具体例としては、アルミニウムやステンレス等の金属材料を例示することができる。本体部３１２に形成された貫通孔は、電解液やリチウムイオンの移動経路として機能する。正極層３１４は、この本体部３１２の両面に設けられている。なお、最上段の正極板３１については、本体部３１２の下面のみに正極層３１４が設けられている。

リード部３１３は、貫通孔を有しない帯状の薄板であり、上述の本体部３１２と同様の材料から構成されている。このリード部３１３は、本体部３１２の一方の短辺における一端（図３において左辺の上端）の近傍から延出しており、当該リード部３１３の先端は、他のリード部３１３と共に正極端子５０の後端側に接合されている。本実施形態では、このリード部３１３は本体部３１２と一体的に形成されているが、特にこれに限定されず、リード部３１３と本体部３１２とを別に形成した後にこれらを接合してもよい。

正極層３１４は、正極活物質等を正極集電体３１１の本体部３１２の主面に塗布等により付着させることで形成されている。正極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持可能であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛や活性炭等を例示することができる。なお、必要に応じて、正極層３１４が導電材やバインダ等を含有してもよい。

図４に示すように、それぞれの負極板３２も、負極集電体３２１と負極層３２４を備えており、それぞれの負極集電体３２１は、本体部３２２とリード部３２３を有している。本体部３２２は、多数の貫通孔を有し、上述の正極集電体３１１の本体部３１２と同じサイズの矩形状の薄板であり、具体的には、エキスパンドメタル、パンチングメタル、網、発泡体等で構成されている。この本体部３２２を構成する材料の具体例としては、ステンレス、銅、ニッケル等の金属材料を例示することができる。本体部３２２に形成された貫通孔は、電解液やリチウムイオンの移動経路として機能する。負極層３２４は、この本体部３２２の両面に設けられている。

リード部３２３は、貫通孔を有しない帯状の薄板であり、上述の本体部３２２と同様の材料から構成されている。このリード部３２３は、本体部３２２の一方の短辺における他端（図４において左辺の下端）の近傍から延出しており、当該リード部３２３の先端は、他のリード部３２３と共に負極端子６０の後端側に接合されている。本実施形態では、このリード部３２３は本体部３２２と一体的に形成されているが、特にこれに限定されず、リード部３２３と本体部３２２とを別に形成した後にこれらを接合してもよい。

負極層３２４は、負極活物質等を本体部３２２の主面に塗布等により付着させることで形成されている。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持可能であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛や活性炭等を例示することができる。なお、必要に応じて、負極層３２４が導電材やバインダ等を含有してもよい。

セパレータ３３は、電解液、正極活物質、及び負極活物質等に対して耐久性があり、連通孔を有する一方で電子導電性は有しない多孔体から構成されている。このセパレータ３３は、具体的には、セルロース、ポリエチレン等から形成される不織布や微多孔膜から構成されている。このセパレータ３３には電解液が含浸されている。なお、漏液を防止するために、電解液に代えて、ゲル状又は固体状の電解質を用いてもよく、この場合には、セパレータ３３を省略してもよい。

電解液の具体例としては、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液を例示することができる。リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＴＦＳＩを用いることができる。また、非プロトン性有機溶媒の具体例としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、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などのカーボネートを例示することができる。なお、これら非プロトン性有機溶媒の二種以上を混合した混合液を用いてもよい。

さらに、本実施形態における電極積層体３０は、図４に示すように、リチウム極３４を備えている。このリチウム極３４は、最下段の負極板３２の更に下にセパレータ３３を介して積層されており、負極板３２に対してリチウムイオンを供給するリチウム供給源として機能する。このリチウム極３４は、リチウム極集電体３４１とリチウム層３４４を備えており、リチウム極集電体３４１は、本体部３４２とリード部３４３を有している。本体部３４２は、上述の正極集電体３１１の本体部３１２と同じサイズの矩形状の薄板であり、例えば、銅やステンレス等の金属材料から構成されている。

リード部３４３は、上述の本体部３４２と同様の材料から構成された帯状の薄板である。このリード部３４３は、本体部３４２の一方の短辺における他端（図４において左辺の下端）の近傍から延出しており、当該リード部３４３の先端は、負極板３２のリード部３２３と共に負極端子６０の後端側に接合されている。本実施形態では、このリード部３４３は本体部３４２と一体的に形成されているが、特にこれに限定されず、リード部３４３と本体部３４２とを別に形成した後にこれらを接合してもよい。

リチウム層３４４は、リチウム極集電体３４１の本体部３４２の表面に圧着された金属箔である。このリチウム層３４４は、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することが可能な材料から構成されている。このリチウム層３４４を構成する具体的な材料としては、例えば、リチウム−アルミニウム合金等を例示することができる。

本実施形態では、リチウム極３４が負極の一部を構成している。すなわち、リチウム極集電体３４１のリード部３４３が負極端子６０に接続されており、負極層３２４の負極活物質にリチウムイオンを担持させることが可能となっている。リチウムイオンを負極にスムーズに担持させるために、リチウム極３４を負極板３２に対向するように配置することが好ましい。

なお、リチウム極は、図３及び図４に示す形態に限定されない。例えば、特に図示しないが、（１）最上段の正極板の上に負極板をさらに設け、当該負極板の上にリチウム極を配置した形態や、（２）電極積層体の中央領域の２つの負極板の間にリチウム極を介在させた形態としてもよい。

外装体４０は、図２〜図４に示すように、矩形状のラミネートフィルム４１を折返部４４で二つ折りにして、当該折返部４４を除く他の三辺を熱融着することで形成されている。この外装体４０は、電極積層体３０を上側から覆う凸状の第１のシート部４２と、当該電極積層体３０を下側から保持する平坦な第２のシート部４３とを有している。

ラミネートフィルム４１は、屈曲可能な程度の可撓性を有したフィルムである。このラミネートフィルム４１は、図３の拡大図に示すように、アルミニウム等から構成される金属箔４１ａと、当該金属箔４１ａの両面にそれぞれ積層された第１及び第２の樹脂フィルム４１ｂ，４１ｃとを備えている。金属箔４１ａの内側に積層された第１の樹脂フィルム４１ｂは、耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂材料から構成されている。一方、金属箔４１ａの外側に積層された第２の樹脂フィルム４１ｃは、電気絶縁性に優れた樹脂材料から構成されている。

第１のシート部４２は、収容部４２１と封止部４２２とを有している。収容部４２１は、絞り加工等により第１のシート部４２が内側から凹状に加工されることで形成されている。結果的に、この収容部４２１は、外側に向かって凸状に突出した形状を有している。この収容部４２１は、上述の電極積層体３０を収容可能な大きさを有しており、電極積層体３０を包むことが可能となっている。封止部４２２は、上述の折返部４４を除く収容部４２１の三方に設けられている。これに対し、第２のシート部４３には、収容部等が形成されておらず、この第２のシート部４３は、平坦な形状を有している。

正極端子５０および負極端子６０が接続された電極積層体３０を収容部４２１に収容して、ラミネートフィルム４１を折返部４４で二つ折りした状態で、第１のシート部４２の封止部４２２と、第２のシート部４３の周縁部と、が熱融着されている。これにより、第１及び第２のシート部４２，４３の間に電極積層体３０が収容され、外装体４０の内部に電極積層体３０が密閉されている。

正極端子５０は、帯状の部材であり、外装体４０の内部から外部に引き出されている。この正極端子５０の後端側は、外装体４０の内部に位置しており、正極端子５０の後端側には、正極板３１のリード部３１３の先端が接合されている。また、正極端子５０の先端側は、外装体４０の外部に位置している。この正極端子５０と外装体４０との間にはシーラント樹脂層５１が介在している。

負極端子６０は、例えば、銅又は銅合金等の金属材料から構成された帯状の部材であり、全体に亘って平坦な形状を有している。この負極端子６０も、外装体４０の内部から外部に引き出されており、この負極端子６０の後端側には、負極板３２及びリチウム極３４のリード部３２３，３４３が接合されている。また、負極端子６０の先端側は、外装体４０の外部に位置している。また、この負極端子６０と外装体４０との間にもシーラント樹脂層６１が介在している。なお、負極端子６０の表面に、ニッケル又は錫のめっき層等を形成してもよい。

正極端子５０は、外装体４０の一方の短辺４５から外装体４０の外側に延びている。負極端子６０は、外装体４０の一方の短辺４５から外装体４０の外側に延びている。正極端子５０と負極端子６０とは、外装体４０の同一の辺（一方の短辺４５）から相互に平行に、当該辺に対して直交する方向に延びている。

図５は、本発明の一実施形態に係る蓄電モジュール１を示す分解斜視図である。この図に示すように、蓄電モジュール１は、複数の蓄電デバイス２０と、上下一対の固定板７０、７１と、配線基板８０とを備える。複数の蓄電デバイス２０は、複数の正極端子５０が上下方向に所定間隔で配列され、複数の負極端子６０が上下方向に所定間隔で配列されるように、上下方向に積層されている。これらの複数の蓄電デバイス２０は、上下一対の固定板７０、７１により積層方向に挟み込まれた状態で保持されている。配線基板８０は、４隅に形成されたネジ孔８０Ａ、８０Ｂを通して上下一対の固定板７０、７１にネジ止めされている。

本実施形態の蓄電モジュール１は、電動工具の電源として用いられる。この蓄電モジュール１は、電動工具のグリップ部に装着される。なお、蓄電モジュール１は、電動工具の電源に限らず、他の小型の電動機械の電源として用いられてもよい。

図６は、蓄電モジュール１を示す正面図である。図５及び図６に示すように、配線基板８０には、複数の正極端子５０に対応して設けられた複数のスロット８１と、複数の負極端子６０に対応して設けられた複数のスロット８２とが形成されている。スロット８１は、正極端子５０が挿通される長穴である。複数のスロット８１は、上下方向に所定間隔で配列されている。一方、スロット８２は、負極端子６０が挿通される長穴である。複数のスロット８２は、上下方向に所定間隔で配列されている。

一の蓄電デバイス２０の正極端子５０と負極端子６０とにそれぞれ対応するスロット８１とスロット８２とは、水平に配されている。ここで、本実施形態の配線基板８０は、複数の蓄電デバイス２０を、所定数（複数であり、例えば、図示するように３個）ずつ並列接続し、その並列接続された所定数の蓄電デバイス２０からなる複数（例えば、図示するように３個）の蓄電デバイス群２０´を直列接続する。

配線基板８０の表面（図６における手前側の面）には、ランド８３、８３１、８３２がスロット８１に対応して形成され、ランド８４、８４１、８４２がスロット８２に対応して形成されている。ランド８３１が対応して形成されたスロット８１には、蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０の正極端子５０が挿入されている。ランド８３２が対応して形成されたスロット８１は、上から２段目以下の蓄電デバイス群２０´の最上位の蓄電デバイス２０の正極端子５０が挿入されている。そして、ランド８３は、ランド８３１、８３２が形成されたスロット８１以外のスロット８１に対応して形成されている。

ランド８４１が対応して形成されたスロット８２には、蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０の負極端子６０が挿入されている。ランド８４２が対応して形成されたスロット８２には、上から２段目以下の蓄電デバイス群２０´の最上位の蓄電デバイス２０の負極端子６０が挿入されている。そして、ランド８４は、ランド８４１、８４２が形成されたスロット８２以外のスロット８２に対応して形成されている。

ランド８３は、スロット８１の周縁部の全周に形成されている。それに対して、ランド８３１は、スロット８１の下辺よりも下側には形成されておらず、スロット８１の上辺の縁部と左右の辺の縁部とに形成されている。また、ランド８３２は、スロット８１の上辺よりも上側には形成されておらず、スロット８１の下辺の縁部と左右の辺の縁部とに形成されている。

即ち、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方が有する正極端子５０が半田付けされるランド８３１は、当該正極端子５０が挿通されるスロット８１と他方の蓄電デバイス２０が有する正極端子５０が挿通されるスロット８１との間の領域には形成されていない。また、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の他方が有する正極端子５０が半田付けされるランド８３２は、当該正極端子５０が挿通されるスロット８１と他方の蓄電デバイス２０が有する正極端子５０が挿通されるスロット８１との間の領域には形成されていない。

ランド８４は、スロット８２の周縁部の全周に形成されている。それに対して、ランド８４１は、スロット８２の下辺よりも下側には形成されておらず、スロット８２の上辺の縁部と左右の辺の縁部とに形成されている。また、ランド８４２は、スロット８２の上辺よりも上側には形成されておらず、スロット８２の下辺の縁部と左右の辺の縁部とに形成されている。

即ち、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方が有する負極端子６０が半田付けされるランド８４１は、当該負極端子６０が挿通されるスロット８２と他方の蓄電デバイス２０が有する負極端子６０が挿通されるスロット８２との間の領域には形成されていない。また、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の他方が有する負極端子６０が半田付けされるランド８４２は、当該負極端子６０が挿通されるスロット８２と他方の蓄電デバイス２０が有する負極端子６０が挿通されるスロット８２との間の領域には形成されていない。

配線基板８０の表面には、正極入出力端子８５と、負極入出力端子８６と、第１〜第４の電流ライン８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｃ、８７Ｄとが形成されている。第１の電流ライン８７Ａは、最上段の蓄電デバイス群２０´の複数の正極端子５０に対応する複数のランド８３、８３１と、正極入出力端子８５とを電気的に接続する。第２の電流ライン８７Ｂは、最上段の蓄電デバイス群２０´の複数の負極端子６０に対応する複数のランド８４、８４１と、上から２段目の蓄電デバイス群２０´の複数の正極端子５０に対応する複数のランド８３２、８３、８３１とを電気的に接続する。第３の電流ライン８７Ｃは、上から２段目の蓄電デバイス群２０´の複数の負極端子６０に対応する複数のランド８４２、８４、８４１と、最下段の蓄電デバイス群２０´の複数の正極端子５０に対応する複数のランド８３２、８３とを電気的に接続する。さらに、第４の電流ライン８７Ｄは、最下段の蓄電デバイス群２０´の複数の負極端子６０に対応する複数のランド８４２、８４と、負極入出力端子８６とを電気的に接続する。

図７は、上側の蓄電デバイス群２０´のなかで最下位の蓄電デバイス２０の正極端子５０（または負極端子６０）と、下側の蓄電デバイス群２０´のなかで最上位の蓄電デバイス２０の正極端子５０（または負極端子６０）とを拡大して示す正面図である。また、図８は、図７のVIII−VIII断面図である。図６〜図８に示すように、上側の正極端子５０の先端部５０Ａは、配線基板８０の表面側において、直角に上側に折り曲げられ、ランド８３１に半田付けされている。半田８８は、先端部５０Ａの裏面とランド８３１との間に充填されると共に、先端部５０Ａの両側の側面から表面にまで広がるように形成されている。それに対して、下側の正極端子５０の先端部５０Ａは、配線基板８０の表面側において、直角に下側に折り曲げられ、ランド８３２に半田付けされている。半田８８は、先端部５０Ａの裏面とランド８３２との間に充填されると共に、先端部５０Ａの両側の側面から表面にまで広がるように形成されている。

上側の負極端子６０の先端部６０Ａは、配線基板８０の表面側において、直角に上側に折り曲げられ、ランド８４１に半田付けされている。半田８８は、先端部６０Ａの裏面とランド８４１との間に充填されると共に、先端部６０Ａの両側の側面から表面にまで広がるように形成されている。それに対して、下側の負極端子６０の先端部６０Ａは、配線基板８０の表面側において、直角に下側に折り曲げられ、ランド８４２に半田付けされている。半田８８は、先端部６０Ａの裏面とランド８４２との間に充填されると共に、先端部６０Ａの両側の側面から表面にまで広がるように形成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る蓄電モジュール１では、正極端子５０および負極端子６０が外装体４０の短辺４５から外側に延びる複数の蓄電デバイス２０が、複数の正極端子５０が一列に並び、複数の負極端子６０が一列に並ぶように積層されており、これらの複数の蓄電デバイス２０が、配線基板８０により電気的に接続されている。この配線基板８０には、正極端子５０が挿通されるスロット８１が一列に並ぶように形成され、負極端子６０が挿通されるスロット８２が一列に並ぶように形成されている。この配線基板８０には、スロット８１に対応してランド８３、８３１、８３２が形成されており、これらのランド８３、８３１、８３２には、正極端子５０の折り曲げられた先端部５０Ａが半田付けされている。また、配線基板８０には、スロット８２に対応してランド８４、８４１、８４２が形成されており、これらのランド８４、８４１、８４２には、負極端子６０の折り曲げられた先端部６０Ａが半田付けされている。また、複数の蓄電デバイス２０のなかで相互に隣り合う蓄電デバイス２０（最上段の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０と上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最上位の蓄電デバイス２０、および、上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０と最下段の蓄電デバイス２０´の最上位の蓄電デバイス２０）が第１〜第４の電流ライン８７Ａ〜Ｄにより直列で接続されている。

ここで、ランド８３１には、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方が有する正極端子５０が半田付けされるところ、このランド８３１は、当該正極端子５０が挿通されるスロット８１と、他方の蓄電デバイス２０が有する正極端子５０が挿通されるスロット８１との間の領域には形成されていない。また、ランド８３２には、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の他方が有する正極端子５０が半田付けされるところ、このランド８３２は、当該正極端子５０が挿通されるスロット８１と、他方の蓄電デバイス２０が有する正極端子５０が挿通されるスロット８１との間の領域には形成されていない。これにより、相互に直列接続され電位の異なる上下の蓄電デバイス２０が有する上下の正極端子５０をランド８３１、８３２に糸半田を用いて半田付けする際に、一方のランド８３１上での半田の濡れ広がりを、上下のスロット８１間の領域外で止めることができ、他方のランド８３２上での半田の濡れ広がりを、上下のスロット８１間の領域外で止めることができる。従って、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の正極端子５０同士の相互間距離が短い場合でも、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の正極端子５０同士が半田を介して短絡することを防止できる。

また、ランド８４１には、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方が有する負極端子６０が半田付けされるところ、このランド８４１は、当該負極端子６０が挿通されるスロット８２と、他方の蓄電デバイス２０が有する負極端子６０が挿通されるスロット８２との間の領域には形成されていない。また、ランド８４２には、相互に隣り合い直列接続される上下の蓄電デバイス２０の他方の負極端子６０が半田付けされるところ、このランド８４２は、当該負極端子６０が挿通されるスロット８２と、他方の蓄電デバイス２０が有する負極端子６０が挿通されるスロット８２との間の領域には形成されていない。これにより、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０をランド８４１、８４２に糸半田を用いて半田付けする際に、一方のランド８４１上での半田の濡れ広がりを、上下のスロット８２間の領域外で止めることができ、他方のランド８４２上での半田の濡れ広がりを、上下のスロット８２間の領域外で止めることができる。従って、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０同士の相互間距離が短い場合でも、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０同士が半田を介して短絡することを防止できる。

また、本実施形態に係る蓄電モジュール１では、最上段または上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０の正極端子５０の先端部５０Ａと、この蓄電デバイス２０と相互に隣り合い直列で接続された蓄電デバイス２０の正極端子５０の先端部５０Ａとは、相互に離れる方向に折り曲げられている。これにより、相互に離れる方向に折り曲げられた上下の正極端子５０をランド８３１、８３２に糸半田を用いて半田付けする際に、上下の正極端子５０を同じ方向に折り曲げる場合と比較して、上下の正極端子５０の半田付けの位置の相互間距離を長くすることができる。従って、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の正極端子５０同士の相互間距離が短い場合でも、これらの正極端子５０の半田付けの位置の相互間距離を十分に長く取ることが可能になり、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の正極端子５０同士が半田を介して短絡することを防止できる。

さらに、本実施形態に係る蓄電モジュール１では、最上段または上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０の負極端子６０の先端部６０Ａと、この蓄電デバイス２０と相互に隣り合い直列で接続された蓄電デバイス２０の負極端子６０の先端部６０Ａとは、相互に離れる方向に折り曲げられている。これにより、相互に離れる方向に折り曲げられた上下の負極端子６０をランド８４１、８４２に糸半田を用いて半田付けする際に、上下の負極端子６０を同じ方向に折り曲げる場合と比較して、上下の負極端子６０の半田付けの位置の相互間距離を長くすることができる。従って、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０同士の相互間距離が短い場合でも、これらの負極端子６０の半田付けの位置の相互間距離を十分に長く取ることが可能になり、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０同士が半田を介して短絡することを防止できる。

なお、相互に直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方が有する正極端子５０の先端部５０Ａと他方の蓄電デバイス２０が有する正極端子５０の先端部５０Ａとを、相互に離れる方向に折り曲げること、及び折り曲げることは必須ではない。例えば、図９に示すように、正極端子５０を折り曲げることなくランド８３１、８３２に半田付けしてもよい。また、上下一対の正極端子５０が半田付けされる上下のランドの双方を、ランド８３１、８３２とすることは必須ではない。例えば、図１０に示すように、当該上下一対の正極端子５０が半田付けされる上下のランドを、ランド８３１とランド８３としてもよい。さらには、当該上下一対の正極端子５０が半田付けされる上下のランドを、ランド８３とランド８３２としてもよい。即ち、上下のランドの一方を、スロット８１の全周を囲むように形成されたランド８３で構成し、上下のランドの他方を、上下のスロット８１の間の領域を除いてスロット８３の周囲に形成されたランド８３１、８３２としてもよい。

また、相互に直列接続される上下の蓄電デバイス２０の一方が有する負極端子６０の先端部６０Ａと他方の蓄電デバイス２０が有する負極端子６０の先端部６０Ａとを、相互に離れる方向に折り曲げること及び折り曲げることは必須ではない。例えば、図９に示すように、負極端子６０を折り曲げることなくランド８４１、８４２に半田付けしてもよい。また、上下一対の負極端子６０が半田付けされる上下のランドの双方を、ランド８４１、８４２とすることは必須ではない。例えば、図１０に示すように、当該上下一対の負極端子６０が半田付けされる上下のランドを、ランド８４１とランド８４としてもよい。さらには、当該上下一対の負極端子６０が半田付けされる上下のランドを、ランド８４とランド８４２としてもよい。即ち、上下のランドの一方を、スロット８２の全周を囲むように形成されたランド８４で構成し、上下のランドの他方を、上下のスロット８２の間の領域を除いてスロット８４の周囲に形成されたランド８４１、８４２としてもよい。

図１１は、他の実施形態に係る配線基板８０の構造を示す正面図である。この図に示すように、本実施形態の配線基板８０には、複数のスリット８１０、８１１が形成されている。スリット８１０は、最上段または上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０が有する正極端子５０が半田付けされたランド８３と、その下のランド８３との間に形成されている。また、スリット８１１は、最上段または上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０が有する負極端子６０が半田付けされたランド８４と、その下のランド８４との間に形成されている。

スリット８１０は、配線基板８０を平面視において、幅が０．５〜２ｍｍ、長さが５〜１５ｍｍのサイズで形成されている。スリット８１０は、スロット８１よりも長く、上下のスロット８１の間の領域から左右に延びている。また、スリット８１０は、上下のスロット８１に対して等距離の位置に形成されている。なお、スリット８１０と上下のスロット８１との距離は、完全に同一であることは必須ではなく、スリット８１０と一方のスロット８１との距離が、過度に短くならなければよい。

スリット８１１は、配線基板８０を平面視において、幅が０．５〜２ｍｍ、長さが５〜１５ｍｍのサイズで形成されている。スリット８１１は、スロット８２よりも長く、上下のスロット８２の間の領域から左右に延びている。また、スリット８１１は、上下のスロット８２に対して等距離の位置に形成されている。なお、スリット８１１と上下のスロット８２との距離は、完全に同一であることは必須ではなく、スリット８１１と一方のスロット８２との距離が、過度に短くならなければよい。

なお、貫通した長穴であるスリット８１０、８１１に代えて、貫通しない長穴である溝、または突起（リブ）を形成してもよい。即ち、上下のスロット８１（８２）間にこのスロット８１（８２）の長さ方向に沿って延び、配線基板８０の表面に対して凹状または凸状である凹凸部を形成すればよい。

以上説明したように、本実施形態に係る配線基板８０によれば、スリット８１０の上下の正極端子５０をランド８３１、８３２に糸半田を用いて半田付けする際に、一方のランド８３１（８３２）から他方のランド８３２（８３１）に向かって流れる半田をスリット８１０により止めることができる。従って、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の正極端子５０同士の相互間距離が短い場合でも、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の正極端子５０同士が半田を介して短絡することを防止できる。

また、スリット８１１の上下の負極端子６０をランド８４１、８４２に糸半田を用いて半田付けする際に、一方のランド８４１（８４２）から他方のランド８４２（８４１）に向かって流れる半田をスリット８１１により止めることができる。従って、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０同士の相互間距離が短い場合でも、相互に直列接続され電位の異なる蓄電デバイス２０の負極端子６０同士が半田を介して短絡することを防止できる。

本実施形態における「蓄電モジュール１」が本発明における「蓄電モジュール」の一例に相当し、「蓄電デバイス２０」が本発明における「蓄電デバイス」の一例に相当し、本実施形態における「電極積層体３０」が本発明における「電極積層体」の一例に相当し、本実施形態における「外装体４０」が本発明における「外装体」の一例に相当し、本実施形態における「正極端子５０」および「負極端子６０」が本発明における「端子」の一例に相当する。

本実施形態における「最上段の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０」および「上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最下位の蓄電デバイス２０」が本発明における「第１の蓄電デバイス」の一例に相当し、本実施形態における「上から２段目の蓄電デバイス群２０´の最上位の蓄電デバイス２０」および「最下段の蓄電デバイス群２０´の最上位の蓄電デバイス２０」が本発明における「第２の蓄電デバイス」の一例に相当する。

本実施形態における「配線基板８０」が本発明における「配線基板」の一例に相当し、本実施形態における「スロット８１」および「スロット８２」が本発明における「端子用スロット」の一例に相当し、本実施形態における「ランド８３」、「ランド８３１」、「ランド８３２」、「ランド８４」、「ランド８４１」および「ランド８４２」が本発明における「端子用ランド」の一例に相当し、本実施形態における「第１の電流ライン８７Ａ」、「第２の電流ライン８７Ｂ」、「第３の電流ライン８７Ｃ」および「第４の電流ライン８７Ｄ」が本発明における「電流ライン」の一例に相当する。

本発明における「先端部５０Ａ」および「先端部６０Ａ」が本発明における「第１の蓄電デバイスの端子の先端部」および「第２の蓄電デバイスの端子の先端部」の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上述の実施形態に係る蓄電モジュール１は、相互に並列で接続された蓄電デバイス群２０´を備えるが、これは必須ではなく、全ての蓄電デバイス２０が直列で接続されていてもよい。

１…蓄電モジュール
２０…蓄電デバイス
２０´…蓄電デバイス群
３０…電極積層体
３１…正極板
３１１…正極集電体
３１２…本体部
３１３…リード部
３１４…正極層
３２…負極板
３２１…負極集電体
３２２…本体部
３２３…リード部
３２４…負極層
３３…セパレータ
３４…リチウム極
３４１…リチウム極集電体
３４２…本体部
３４３…リード部
３４４…リチウム層
４０…外装体
４１…ラミネートフィルム
４１ａ…金属箔
４１ｂ…第１の樹脂フィルム
４１ｃ…第２の樹脂フィルム
４２…第１のシート部
４２１…収容部
４２２…封止部
４３…第２のシート部
４４…折返部
４５…短辺
５０…正極端子
５０Ａ…先端部
５１…シーラント樹脂層
６０…負極端子
６０Ａ…先端部
６１…シーラント樹脂層
７０，７１…固定板
８０…配線基板
８０Ａ，８０Ｂ…ネジ孔
８１，８２…スロット
８３，８３１，８３２，８４，８４１，８４２…ランド
８５…正極入出力端子
８６…負極入出力端子
８７Ａ，８７Ｂ，８７Ｃ，８７Ｄ…第１〜第４の電流ライン
８８…半田
８１０，８１１…スリット

Claims

電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装体と、前記電極積層体に電気的に接続され前記外装体から前記外装体の外側に延びる端子とをそれぞれ備え、積層された複数の蓄電デバイスと、
前記複数の蓄電デバイスを電気的に接続する配線基板と
を備える蓄電モジュールであって、
前記複数の蓄電デバイスは、正極の前記端子同士が前記複数の蓄電デバイスの積層方向に相互に隣り合い、負極の前記端子同士が前記積層方向に相互に隣り合うように配された第１および第２の蓄電デバイスを備え、
前記配線基板は、
それぞれ前記端子が挿通された複数の端子用スロットと、
それぞれ前記端子用スロットに対応して設けられ前記端子が半田付けされた複数の端子用ランドと、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとを直列で接続する電流ラインと
を備え、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通された前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第１の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされた前記端子用ランドが形成されていない蓄電モジュール。
請求項１に記載の蓄電モジュールであって、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通された前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第２の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされた前記端子用ランドが形成されていない蓄電モジュール。
請求項１または２に記載の蓄電モジュールであって、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子の先端部は、相互に離れる方向に折り曲げられている蓄電モジュール。
電極積層体と、前記電極積層体を収容する外装体と、前記電極積層体に電気的に接続され前記外装体から前記外装体の外側に延びる端子をそれぞれ備え、積層される複数の蓄電デバイスを、電気的に接続する配線基板であって、
前記複数の蓄電デバイスは、正極の前記端子同士が前記複数の蓄電デバイスの積層方向に相互に隣り合い、負極の前記端子同士が前記積層方向に相互に隣り合うように配される第１および第２の蓄電デバイスを備え、
それぞれ前記端子が挿通される複数の端子用スロットと、
それぞれ前記端子用スロットに対応して設けられ前記端子が半田付けされる複数の端子用ランドと、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとを直列で接続する電流ラインと
を備え、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通される前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第１の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされる前記端子用ランドが形成されていない蓄電デバイス接続用の配線基板。
請求項４に記載の蓄電デバイス接続用の配線基板であって、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの同極性の前記端子が挿通される前記端子用スロットの相互間の領域には、前記第２の蓄電デバイスの前記端子が半田付けされる前記端子用ランドが形成されていない蓄電デバイス接続用の配線基板。