JP3258826B2 - 電池パック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安全性能を改善した電
池パックに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラや携帯電話、ノート
型コンピューター等の電子機器の高性能化、小型化が著
しい。これらの電子機器の電源となる電池の開発も活発
に行われ、従来のニッケル−カドミウム電池に加えて、
リチウム電池、リチウムイオン電池や、ニッケル−水素
電池等が実現した。そして、それらの開発が進むにつれ
円筒型電池を始め、薄型、角型、積層状、シート状電池
等様々なタイプの電池も出現してきた。

【０００３】このように携帯機器とその電源用電池が発
展する中、輸送中や使用中の振動、落下時の衝撃に対す
る電池の安全性確保が重要な課題となってきた。このた
め従来から振動・衝撃緩衝剤で電池や電池パックを保護
することが行われてきた。振動・衝撃緩衝剤としては、
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等の樹脂
類、ＳＢＲやブチルゴム等の合成ゴム、シリコーン等が
知られている（特開昭６０−１４８０７０号公報、特開
昭６３−１６４１５９号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電池の
エネルギー高密度化が加速度的に進むに伴い、安全面へ
の配慮の必要性も更に高まり、上記した振動・衝撃緩衝
剤による保護では不充分となっていた。とりわけ携帯機
器に使用される電池の落下時の安全性は大きな課題とな
っており、封口部に横方向の衝撃が加わった時に封口部
から電解液漏れが起こるという問題も生じている。

【０００５】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、電池落下時に起こる電解液漏れを防
ぎ、より安全性の高い電池パックを提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記のとおりで
ある。 １．正極と負極との間にセパレーターを介して構成した
電極体と、電解液とを外装缶内に収容した電池と、該電
池を収納する電池ケースとを有する電池パックにおい
て、該電池がリチウムイオン二次電池であり、かつ該電
池と該電池ケースとの間隙部に厚みが０．１ｍｍ〜１．
５ｍｍのシリコーンゲルをコーティングもしくは貼付し
て備えたことを特徴とする電池パック。

【０００７】本発明で用いるシリコーンゲルは、シリコ
ーンゴムとシリコーン油の中間的な性質を持った固液共
存型材料であって、オルガノポリシロキサンをポリハイ
ドロジエンシロキサンで架橋させたものである。一般の
ヒドロゲルのような水分子と極性基間の水素結合がな
く、ポリマー骨格が熱的に安定であるためゲル状態を広
い温度範囲で維持することができ、また、オルガノポリ
シロキサンとポリハイドロジエンシロキサンの分子量や
架橋状態を変えることでゴム状から液体状まで自由に硬
度や粘度を変えることができるという優れた特性を有し
ている。また、このシリコーンゲルとポリマーや微小中
空球体等とを複合材料として用いることもできる。

【０００８】本発明において、電池の封口部７とは図１
に示されるように電池の上蓋と外装缶とが接合している
周辺をいう。本発明は、アルカリ一次電池、ニッケル−
カドミウム二次電池、鉛蓄電池、リチウム一次電池、リ
チウム二次電池、ニッケル−水素二次電池、リチウムイ
オン二次電池等に適用可能であるが、リチウムイオン二
次電池の落下時の安全性に最も効果を発揮する。

【０００９】リチウムイオン二次電池の正極活物質とし
ては特に限定されないが、電気化学的にＬｉイオンがイ
ンターカレート、デインターカレートし得る複合酸化物
が好ましい。かかる複合酸化物として、ＬｉＣｏＯ₂ 、
ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ 、Ｌｉ_x
Ｃｏ_y Ａ_z Ｏ₂ （但し、ＡはＡｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉの
群から選ばれた少なくとも一つを表し、ｘ、ｙ、ｚは各
々０．０５≦ｘ≦１．１０、０．８５≦ｙ≦１．００、
０．００１≦ｚ≦０．５０の数を表す。）等のリチウム
含有複合酸化物が挙げられる。

【００１０】また、負極活物質としては特に限定されな
いが、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コーク
ス、有機高分子焼成体、グラファイト等の炭素質材料が
好ましく、更にかかる炭素質材料中に、ホウ素、窒素、
リン、硫黄等の原子が含まれていても良い。また、非水
系電解液における電解質として、例えばＬｉＣｌＯ₄ 、
ＬｉＡｓＦ ₆ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 等のリチウム塩
の１種または２種以上を混合したものが使用できる。ま
た、溶媒として、例えばプロピレンカーボネート、エチ
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、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラ
ン、１，３−ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリ
ル、プロピオニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸
エチルなどの１種または２種以上を混合したものが使用
できる。

【００１１】また、本発明に用いるセパレーターとして
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
の微多孔膜の１種の単独膜又は２種以上の張り合わせ
膜、混合膜が使用できる。また、本発明に用いる外装缶
の材質としては、ステンレス鋼、ニッケル鍍金鋼、鉄鋼
等が用いられる。

【００１２】電池の封口部へシリコーンゲル装着する場
合の方法としては、該封口部にコーティングしても良い
し貼付しても良い。また、電池と電池ケースの間隙にシ
リコーンゲルを装着する場合の方法としては、電池の外
装缶外面及び／又は電池ケース内面にシリコーンゲルを
コーティングしても良いし貼付しても良い。本発明に用
いるシリコーンゲルは、ポリマーの分子量や架橋状態を
変えることで、硬度や粘度を自由に設計できるため、コ
ーティングや貼付時にも溶媒や接着剤を必要としないと
いう優れた特徴を有する。

【００１３】本発明の特徴は、シリコーンゲルを用いる
ことにより極めて薄い厚みでも十分な耐衝撃性が得られ
る点にあり、その際のシリコーンゲルの厚みは、０．１
〜１．５ｍｍが好ましく、更には０．３〜１ｍｍが好ま
しい。０．１ｍｍよりも薄ければ衝撃吸収性が劣り、
１．５ｍｍより大きければ嵩ばり、電池の小型化に影響
する。

【００１４】落下時の安全性は電池や電池パックの形状
にも依存しており、円筒型や薄型、角型の電池では、底
部（封口部と反対側）から落下すると、一端底部が着地
した後倒れて封口部が着地面に接触する際に、封口部に
横方向の衝撃が加わり、封口部からの電解液漏れが起こ
る。本発明は、円筒型、薄型、角型等の形状の電池に好
ましく適用できるが、さらに好ましくは外装缶形状比＝
（外装缶の高さ）／（外装缶径または外装缶巾）が２．
５〜１０、特に好ましくは３〜７の形状の電池に適用で
き、この場合に最も効果を発する。

【００１５】以下実施例により本発明を更に詳しく説明
する。

【００１６】

【実施例】

【００１７】（参考例１） Ｌｉ_1.03Ｃｏ_0.92Ｓｎ_0.02Ｏ₂の組成を有する複合酸化
物と導電剤を混合した後、バインダーと混合し正極活物
質塗工液を得た。ニードルコークス粉砕品とバインダー
を混合し、負極活物質塗工液を得た。塗工機を用いて金
属集電体に上記２種の塗工液を塗布し、正、負電極を得
た。この正、負電極を、ポリエチレン微多孔膜のセパレ
ーターを間に挟み、コイル状に捲回し電極体を作製して
外装缶に挿入した。このとき外装缶形状比は５．６であ
った。この外装缶内に、プロピレンカーボネート／エチ
レンカーボネート／γ−ブチロラクトンの１：１：２
（重量比）の混合溶剤にＬｉＢＦ₄を１Ｍ濃度に溶かし
たものを電解液として加えた後封口し電池とした。この
電池の封口部周囲にシリコーンゲルを０．３ｍｍの厚さ
になるように貼付して、図１に示す本発明の電池を試作
した。この電池を、コンクリート板上に底部を下にして
自然落下させたところ、１．４ｍの高さまで電解液の漏
液はなかった。

【００１８】（参考例２〜７） 参考例１ において、表１に記載の通りにシリコーンゲル
の厚さを変えた以外は、全く同じ操作を行い落下試験を
行った。その結果も合わせて表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例１） 参考例１ において作製したシリコーンゲル貼付前の電池
２こを電池ケースに収納し、その電池ケース内部に厚さ
０．３ｍｍのシリコンゲルを貼付して電池パックとし
た。作製した電池パックの落下試験を参考例１と同様の
方法で行ったところ、１．５ｍの高さまで電解液漏れは
なかった。

【００２１】（実施例２〜５および比較例１，２） 実施例１ において、表２に記載の通りにシリコーンゲル
の厚さを変えた以外は、全く同じ操作を行い落下試験を
行った。その結果も合わせて表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】（参考例８〜１０） 参考例 １〜３においてシリコーンゲルの代わりにブチル
ゴムを用いた以外は全く同じ操作を行い落下試験を行っ
た。参考例１〜３と参考例８〜１０の結果を図３に示
す。

【００２４】

【発明の効果】電池と電池ケースの間隙にシリコーンゲ
ルをコーティングまたは貼付することによって、落下時
の漏液を防止し、安全性の優れた電池パックとすること
ができ、大いに有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】参考例の電池の一例を示す断面概略図である。

【図２】本発明の電池パックの一例を示す断面概略図で
ある。

【図３】参考例１〜３と参考例８〜１０の落下試験の結
果を示すグラフ図である。

【符号の説明】 １ 正極 ２ セパレーター ３ 負極 ４ 絶縁板 ５ 負極リード ６ 上蓋 ７ 封口部 ８ シリコーンゲル ９ 外装缶 １０ 電池ケース １１ 電池 １２ 参考例１〜３ １３ 参考例８〜１０

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極と負極との間にセパレーターを介し
   て構成した電極体と、電解液とを外装缶内に収容した電
   池と、該電池を収納する電池ケースとを有する電池パッ
   クにおいて、該電池がリチウムイオン二次電池であり、
   かつ該電池と該電池ケースとの間隙部に厚みが０．１ｍ
   ｍ〜１．５ｍｍのシリコーンゲルをコーティングもしく
   は貼付して備えたことを特徴とする電池パック。