JP3578678B2

JP3578678B2 - Battery pack

Info

Publication number: JP3578678B2
Application number: JP23165999A
Authority: JP
Inventors: 克武村; 克巳高津; 潤司藤原; 猛志福政
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP2001057191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラミネートシートからなる外装ケースに発電要素を収容した二次電池を用いた電池パックで、携帯電話機、モバイルコンピュータ等の携帯電子機器の電池電源として小型化、薄型化を実現する電池パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やモバイルコンピュータ等の携帯電子機器の体積及び重量中に電池が占める比率は少なくなく、携帯電子機器の小型軽量化及び薄型化の鍵を電池が握っているといっても過言ではない。この携帯電子機器の小型軽量化あるいは薄型化の要求に応えるべく扁平形のリチウムイオン二次電池が用いられるが、更なる軽量化、薄型化を可能とする二次電池としてリチウムポリマー二次電池に期待が寄せられている。特に、積層極板群をラミネートシートによって形成された外装体内に収容したものは、軽量化や薄型化の実現に効果的である。
【０００３】
このようなリチウム系二次電池のようにエネルギー密度の高い二次電池では、過充電、過放電や過大放電電流による二次電池の劣化や破損を防止するため、保護回路やＰＴＣ等を用いて構成された電池保護装置を用いること不可欠で、二次電池と共にパックケース内に収容して電池パックの形態に構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電子機器に適用される電池パックは、電池と同様に小型化、薄型化が要求されるため、電池保護装置や電池パックの入出力端子あるいは接続部材等を二次電池と共にパックケース内の空間に無駄なく収容する必要がある。このとき、前述のラミネートシートを外装体とした二次電池を用いて電池パックに構成するとき、電池保護装置や電池パックの入出力端子あるいは接続部材と二次電池との接触によって、二次電池の外装体が損傷する問題点があった。
【０００５】
ラミネートシートは電池の外装体として必要な機能を備えるために、金属層の両面に複数の樹脂層をラミネートした複合フィルムとして形成される。これを外装体とした二次電池をパックケース内の狭い空間に他の構成部材と共に収容したとき、振動や衝撃により金属部分、特にその角部が外装体に触れるとラミネートシートの樹脂層を破壊して、その内層の金属層に接触することによる短絡が発生する。また、外装体の損傷は電池内部の気密性を低下させ、これに起因して大気中の水分の透過をまねく等、電池の外装体としての機能を低下させることになる。
【０００６】
本発明が目的とするところは、ラミネートシートを外装体とした二次電池の外装体の損傷を防止する構造を備えた電池パックを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、外部入出力端子が取り付けられたパックケース内に、正負極板を一対のラミネートシートの周辺部を溶着シールした外装ケース内に封入し、溶着シールした一辺のリード引き出し辺から正極リード及び負極リードを引き出してなる二次電池を、前記リード引き出し辺が外部入出力端子の取り付け側に位置するように収容すると共に、二次電池を過充電、過放電等から保護する電池保護装置を前記リード引き出し辺が位置する空間に収容し、接続部材により前記正極リード及び負極リードを前記電池保護装置を介して前記外部入出力端子に接続してなる電池パックであって、前記外装ケースの電池保護装置、外部入出力端子及び接続部材に臨む面を覆って絶縁シートが配設され、この絶縁シートに正極リード及び負極リードを通過させるリード通し穴が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成による電池パックは、二次電池をパックケース内に収容したとき、そのリード引き出し辺が位置するパックケース内に電池保護装置が配設され、外部入出力端子が取り付けられ、二次電池の正極リード及び負極リードを電池保護装置を介して外部入出力端子に接続する接続部材が配設され、これらが二次電池の外装ケースに接触した状態になり、振動や衝撃が加わったときに外装ケースに損傷を与える恐れがあるが、外装ケースの電池保護装置、外部入出力端子及び接続部材に臨む面を覆って絶縁シートが配設されていることにより、ラミネートシートで形成された外装ケースの損傷が防止される。ラミネートシートは金属層の両面を樹脂層で覆って形成されており、金属部材の角部の接触により損傷を受けやすいが、絶縁シートが介在することによって損傷が防止され、ラミネートシートを用いて軽量化、薄型化した二次電池の欠点をカバーすることができる。
【０００９】
上記構成において、絶縁シートは、１枚のシートを任意の折り曲げた幅で２つ折りにした折り曲げ位置に正極リード及び負極リードを通過させる開口部が形成され、折り曲げ位置から両側に延出するシート面がリード引き出し辺から外装ケース本体に至る両面を覆う長さに形成することによって、外装ケースが電池保護装置、外部入出力端子及び接続部材に臨む面を覆うことができる。また、正極リード及び負極リードを開口部から外に引き出すことによって、リード自体が外装ケースに接触することが防止される。また、二次電池は満充電された状態で高温環境下で放置されたような場合に電解液の分解に伴うガスが発生し、ガス圧の増加によりリード引き出し辺から外部にガスが噴出したとき、開口部はガスの排気口となる。
【００１０】
また、外装ケースは、リード引き出し辺の一部がラミネートシートの構成材よりも低融点の樹脂シートを介して溶着シールされてなり、絶縁シートは、前記樹脂シートの配設位置に対応し、電池保護装置、外部入出力端子及び接続部材に臨むシート面と反対のシート面に開口部を形成して構成することができる。前記低融点の樹脂シートは、満充電された状態で高温環境下に放置されたような場合に軟化し、電池温度の上昇とこれに起因する電解液の分解によってガスが発生したとき、ガス圧力によって部分的に開口して異常上昇したガス圧力を外部に放出する。このとき、絶縁シートの樹脂シートに対応する位置に開口部が形成されていることによって、ガスの放出が容易となり、更に、開口部は絶縁シートの電池保護装置等に臨むシート面と反対面に形成されていることから、放出されたガスによって電池保護装置等が悪影響を受けることが防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
本実施形態に係る電池パックは、携帯電話機の電池電源として構成した例を示すものである。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る電池パックの構成を分解して示すもので、電池パック１は、上ケース２ａと下ケース２ｂとからなるパックケース２内にリチウムポリマー二次電池として構成された電池３、この電池３を保護する電池保護回路を構成したセーフティユニット（以下、ＳＵ）４及び臨界温度抵抗素子であるＰＴＣ素子５を備えて構成された電池保護装置８を収容し、この電池パック１を携帯電話機に電気接続するための外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃを備えて構成されている。
【００１４】
この電池パック１は、携帯電話機に着脱自在に装填できるように構成されており、パックケース２を構成する上ケース２ａは携帯電話機の外装ケースの一部を構成する。従って、上ケース２ａは機器外装としての強度と美観を呈するように形成される。この上ケース２ａ及び下ケース２ｂは樹脂成形により形成され、電池３及び電池保護装置８を収容して両ケース間は超音波接合により一体化される。
【００１５】
前記電池３は、図２にその概略構造を示すように、シート状に形成された正極板と負極板とをポリマー電解質シートを介して複数層に積層して形成された積層極板群１０を、金属層の両面に樹脂層を複数層に接合したラミネートシートからなる外装ケース１１内に収容して構成されている。この外装ケース１１は短冊状に切断されたラミネートシートを二つ折りにして、両サイドのシール辺１１ａ、１１ａを溶着シールして袋状に形成し、この中に積層極板群１０と電解液とを収容し、積層極板群１０を構成する正極板から正極リード１２、負極板から負極リード１３を引き出し、リード引き出し辺１１ｂを溶着シールすることにより、外装ケース１１内を密閉して形成される。両サイドのシール辺１１ａは、図１に示すように上面側に折り返して無駄な平面スペースの増加を抑制している。このように構成された電池３は、従来のリチウムイオン二次電池等のように正負極板を巻回構造にした構造に比して薄型の平板状に構成することができ、電池パック１としても薄く形成できるので、機器の薄型化に寄与できるものとなる。
【００１６】
図１に示すように、下ケース２ｂの側面から裏面側にかけた９０度方向に、端子装着部１９ａ、１９ｂ、１９ｃがそれぞれ凹部として形成されており、この凹部の底面には、上下２か所にスリット状の端子挿入孔２２が下ケース２ｂ内に貫通するように形成され、コの字状に形成された各外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれの両先端部から圧入する。図５に正極端子となる外部入出力端子６ａの装着状態が示されており、外部入出力端子６ａはその先端部の一方が他の端子より長く形成されているので、下ケース２ｂに装着されたとき、下ケース２ｂに形成された接合穴２３の上に挿入先端が位置し、接合穴２３から挿入先端が覗くようになる。この接合穴２３上の挿入先端に図１に示す正極接続リード（接続部材）３０の端部を重ね合わせ、両者はスポット溶接により接合される。
【００１７】
外部入出力端子６ａ〜６ｃは、上下の端子挿入孔２２、２２から圧入されて下ケース２ｂに嵌合すると共に、下ケース２ｂ内に配設される各構成要素に接合されるので確実な取付け構造となる。また、図５に示すように、端子装着部１９ａ〜１９ｃの底面に密着した状態に装着されるので、電池パック１を携帯電話機に装填したときに電気的接続のために圧接される接続プローブからの加圧を受けても確実な接続状態が得られ、接触抵抗の少ない電気的接続がなされる。
【００１８】
次に、図３に示すように、電池保護装置８に設けられたテスト端子（接続部材）２４ａ、２４ｂを下ケース２ｂに形成されたテスト端子窓２９ａ、２９ｂに嵌入することにより位置決めして、電池保護装置８を下ケース２ｂの端部に配設する。図８（ｂ）に前記テスト端子２４ｂの取り付け状態が示されており、テスト端子２４ｂの先端をテスト端子窓２９ｂの一辺に嵌入して位置決めすると同時に先端を下ケース２ｂに固定している。このテスト端子２４ａ、２４ｂの先端は、テスト端子窓２９ａ、２９ｂを通して外部から覗く位置にあるので、電池パック１完成後の製造検査時に検査プローブを当接させて電気的な検査の用に供され、検査終了後にテスト端子窓２９ａ、２９ｂは前記接合穴２３と共に目隠しシート３９によって閉じられる。
【００１９】
電池保護装置８が下ケース２ｂに位置決めされると、図６に示すように、ＳＵ４を構成した回路基板１４は、下ケース２ｂに装着された各外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃの下に配置され、回路基板１４に形成されたハンダ付けランド３１ａ、３１ｂ、３１ｃ上にそれぞれ外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃの先端部が当接した状態になる。この各ハンダ付けランド３１ａ、３１ｂ、３１ｃにそれぞれ外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃをハンダ付けすることにより端子接続がなされると同時に、外部入出力端子６ａ〜６ｃ及び電池保護装置８が下ケース２ｂ上に位置固定される。また、外部入出力端子６ａ〜６ｃがハンダ付けされた回路基板１４のハンダ付け面は絶縁素材により被覆するオーバーコート処理がなされ、電気的絶縁を確保すると共に、電池３から電解液が漏出したような場合に液絡や腐食が生じることを防止する。
【００２０】
図６（ｂ）に示すように、回路基板１４及びＰＴＣ素子５の板面は、下ケース２ｂの底面と平行に配設されているので、電池保護装置８を収容した部分の厚さ方向のスペースを減少させることができる。更に、電池３のリード引き出し辺１１ｂを電池保護装置８上に収容する厚さ方向のスペースをつくることができ、パックケース２内に無駄なスペースをつくることなく電池パック１の小型化を図っている。
【００２１】
次に、図４に示すように、電池３をそのリード引き出し辺１１ｂを外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃ側に向けて下ケース２ｂ内に収容される。電池３は、図１に示すように、そのリード引き出し辺１１ｂに絶縁シート４０を被せ、この絶縁シート４０を介して電池保護装置８上を覆うように配置され、下ケース２ｂに形成された凹部３２と位置決め凸部３４との間で収容位置が位置決めされる。この電池３のリード引き出し辺１１ｂから引き出された正極リード１２及び負極リード１３は、絶縁シート４０に形成されたリード通し穴４０ａ、４０ｂを通し、正極リード１２は正極接続リード３０に、負極リード１３は負極接続リード３３にそれぞれ対面するようにする。この正極リード１２と正極接続リード３０との間、負極リード１３と負極接続リード３３との間は、スポット溶接または超音波溶接により接合される。
【００２２】
図５は、正極リード１２と正極接続リード３０との間の接合状態を示すもので、正極リード１２は厚さ８０μｍのアルミニウムで形成されている。図５（ａ）に示すように、正極リード１２はニッケル薄板からなる正極接続リード３０に重ね合わされ、両者間はスポット溶接により接合される。この正極リード１２が接合された正極接続リード３０は、図５（ｂ）に示すように、電池３のリード引き出し辺１１ｂに被さる絶縁シート４０上に折り曲げられる。一方、負極リード１３は、厚さ８０μｍの銅で形成されており、正極リード１２と同様にニッケル薄板からなる負極接続リード３３とスポット溶接により接合され、接合後に同様に絶縁シート４０上に折り曲げられる。
【００２３】
このように電池３は、その一方の同一辺から正極リード１２及び負極リード１３が引き出され、このリード引き出し辺側に電池保護装置８が配設されるので、電池３と電池保護装置８との間の接続のためにリードの引回しがなく、外部入出力端子６ａ〜６ｃ及び電池保護装置８は下ケース２ｂの所定位置に固定されるので、パックケース２内に収容される各構成要素間の接続が堅牢且つ確実になされ、電池パック１として携帯機器に用いるための薄型化に加えて堅牢性を備えたものとなる。
【００２４】
以上説明した工程により下ケース２ｂ内に各構成要素が収容された後、下ケース２ｂに上ケース２ａが超音波溶着により接合され、図７に示すように、薄型形状の電池パック１に組み立てられる。図７（ａ）は電池パック１を下ケース２ｂ側から見た平面図で、電池３の平板面に対面する面は薄肉形成されて、電池３が膨張によりその厚さが変化した場合に弾性的に変形する弾性変形面１５が形成されている。また、この弾性変形面１５を取り囲むように突出形成された外周部１６が形成されている。更に、弾性変形面１５は薄肉形成されているので、刃物等による突き刺しにより電池３が損傷を受けることを防止するため、弾性変形面１５の周辺部分を除いた部分にステンレス薄板（金属薄板）７が貼着されている。このステンレス薄板７の角部には、外周部１６に当接する突出部が形成され、ステンレス薄板７を弾性変形面１５に貼着するときの位置決めができるように構成されている。
【００２５】
図８は、電池パック１として完成された状態での断面図であり、（ａ）は負極接続リード３３の配設位置、（ｂ）はテスト端子２４ｂの配設位置、（ｃ）は正極接続リード３０の配設位置について、いずれも電池３のリード引き出し辺１１ｂ側を断面で示している。
【００２６】
図８（ａ）（ｃ）に示すように、外装ケース１１のリード引き出し辺１１ｂから引き出された正極リード１２及び負極リード１３は、絶縁シート４０に形成されたリード通し穴４０ａ、４０ｂから絶縁シート４０の外面側に引き出され、それぞれ正極接続リード３０及び負極接続リード３３に接合された後、下ケース２ｂ内に向けて折り曲げられると、図示するように、正極リード１２、負極リード１３及び正極接続リード３０、負極接続リード３３は絶縁シート４０の上になり、電池３の外装ケース１１に接触しない状態となる。また、図８（ａ）に示す負極接続リード３３の下端及びＰＴＣ素子５は、外装ケース１１との間に絶縁シート４０が介在して、外装ケース１１に接触しない状態となる。また、図８（ｂ）に示すテスト端子２４ｂは、外装ケース１１との間に絶縁シート４０が介在して、外装ケース１１に接触しない状態となる。また、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、外装ケース１１のリード引き出し辺１１ｂは、ＳＵ４を構成した回路基板１４やその上にハンダ付けされた外部入出力端子６ａ、６ｂ、６ｃの上に載るが、絶縁シート４０が介在することにより直接接触する状態とはならない。
【００２７】
前述したように、外装ケース１１はラミネートシートで形成されており、これに電池保護装置８の構成部材や正極及び負極の接続部材等が接触した状態にあると、電池パック１に振動や衝撃が加わったときに、外装ケース１１はその樹脂層が破壊され、その内層にある金属層に構成部材や接続部材が接触して短絡を発生させることになるが、絶縁シート４０が介在していることによって、外装ケース１１の破損や短絡は防止される。
【００２８】
また、電池３は満充電状態での高温放置など誤った使用により電解液の分解に伴うガスが発生する。ガス発生により外装ケース１１内の内圧が異常上昇したとき、シール強度が最も低いリード引き出し辺１１ｂからガスが外部に放出されるが、このガスはリード引き出し辺１１ｂを覆う絶縁シート４０のリード通し穴４０ａ、４０ｂからパックケース２内に排出される。このとき、電池保護装置８上は絶縁シート４０で覆われているため、排出されるガスによって悪影響を受けることがない。
【００２９】
このようなガス発生に対して、図９に示すように、外装ケース１１のリード引き出し辺１１ｂに安全弁部材４６を設けた電池３ａに構成することができる。この安全弁部材４６は、外装ケース１１を構成するポリプロピレンの間に、低融点のエチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン及びポリアリレートの群から選ばれた１種を素材として、フィルム状の樹脂シートを挟み込んだもので、リード引き出し辺１１ｂの溶着シール時に装着される。電池３ａが満充電された状態で高温環境下に放置されたような場合に、安全弁部材４６は電池３ａの温度上昇により軟化する。電池温度の上昇に起因して電解液の分解及びこれに伴うガスの発生が生じ、外装ケース１１内の圧力が上昇し、リード引き出し辺１１ｂにこれを剥離させる方向の応力が加わったとき、軟化した安全弁部材４６の配設位置で溶着強度が低下しているため、溶着シールの部分破断によりガスは外装ケース１１外に排出される。従って、外装ケース１１内の圧力の異常上昇が抑制され、圧力上昇に伴う内部短絡の発生が抑制される。
【００３０】
図１０は、前記安全弁部材４６が設けられた電池３ａに好適な実施形態を示すもので、絶縁シート４１には安全弁部材４６に対応する位置に開口部４０ｃが形成されている。また、開口部４０ｃは電池保護装置８とは反対の面に設けられている。外装ケース１１内の圧力が上昇して安全弁部材４６からガスが排出された場合に、ガスは開口部４０ｃから放出され、パックケース２内に散逸される。従って、安全弁部材４６からガスが排出されたとき、電池保護装置８は絶縁シート４１に覆われてガスに直接曝されることがなく、排出ガスによる悪影響を防止することができる。
【００３１】
以上説明した電池パック１の構成は、携帯電話機の電池電源として適用した例について述べたが、モバイルコンピュータや電子手帳、トランシーバ等においても同様の構成を適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、ラミネートシートを外装ケースとした電池を電池保護装置その他の部材と共にパックケース内に収容して電池パックを構成したときに、振動や衝撃が加わった場合に外装ケースに接する部材が外装ケースを破損させ、その金属層と短絡現象を発生させる危険性を絶縁シートを配することによって解決することができる。従って、ラミネートシートを外装ケースとした電池により小型軽量化、薄型化した電池パックの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電池パックの構成を示す分解斜視図。
【図２】電池の概略構成を示す平面図。
【図３】下ケースに電池保護装置を配設した状態を示す斜視図。
【図４】下ケースに電池保護装置及び電池を配設した状態を示す斜視図。
【図５】正極リードの接合処理状態を示す（ａ）は接合時、（ｂ）は折り曲げ時の状態を示す断面図。
【図６】電池保護装置の配設状態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図７】電池パックの完成状態を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図８】絶縁シートによる効果を説明する（ａ）は負極接続リードの配設位置、（ｂ）はテスト端子の配設位置、（ｃ）は正極接続リードの配設位置の断面図。
【図９】安全弁部材を設けた電池の構成を示す平面図。
【図１０】安全弁部材を設けた電池に対応する電池パックの構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１電池パック
２パックケース
２ａ上ケース
２ｂ下ケース
３電池
５ＰＴＣ素子
６ａ、６ｂ、６ｃ外部入出力端子
１１外装ケース
１１ｂリード引き出し辺
１２正極リード
１３負極リード
１４回路基板
３０正極接続リード（接続部材）
３３負極接続リード（接続部材）
４０、４１絶縁シート
４０ａ、４０ｂリード通し穴
４０ｃ開口部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack using a secondary battery in which a power generation element is housed in an outer case made of a laminate sheet, and which is small and thin as a battery power source for portable electronic devices such as mobile phones and mobile computers. It is about.
[0002]
[Prior art]
It is not an exaggeration to say that the battery occupies a small proportion in the volume and weight of portable electronic devices such as mobile phones and mobile computers, and that the battery holds the key to reducing the size, weight, and thickness of the portable electronic device. Flat-type lithium-ion secondary batteries are used to meet the demand for smaller and lighter or thinner portable electronic devices.However, lithium-ion secondary batteries are being used as secondary batteries that can be further reduced in weight and thickness. Expectations are high. In particular, the one in which the group of laminated electrode plates is housed in an exterior body formed of a laminated sheet is effective in realizing a reduction in weight and thickness.
[0003]
In a secondary battery having a high energy density such as such a lithium secondary battery, a protection circuit or a PTC is used to prevent the secondary battery from being deteriorated or damaged due to overcharge, overdischarge, or excessive discharge current. It is indispensable to use the configured battery protection device, and the battery protection device is housed in a pack case together with the secondary battery and configured in the form of a battery pack.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Battery packs applied to portable electronic devices are required to be as small and thin as batteries, so that the battery protection device and the input / output terminals or connection members of the battery pack, together with the secondary batteries, must be installed in the space inside the pack case. Need to be accommodated without waste. At this time, when the battery pack is configured using a secondary battery having the above-described laminate sheet as an outer package, the secondary battery is contacted with the battery protection device or the input / output terminal or connection member of the battery pack and the secondary battery. There is a problem that the exterior body is damaged.
[0005]
The laminate sheet is formed as a composite film in which a plurality of resin layers are laminated on both surfaces of a metal layer in order to provide a necessary function as an outer package of the battery. When a secondary battery with this as an exterior body is housed in a narrow space inside the pack case together with other components, if the metal part, especially its corners, touches the exterior body due to vibration or impact, the resin layer of the laminate sheet is destroyed Then, a short circuit occurs due to contact with the inner metal layer. In addition, damage to the outer package lowers the hermeticity of the inside of the battery, thereby causing the permeation of moisture in the air, and thereby lowering the function of the outer package of the battery.
[0006]
An object of the present invention is to provide a battery pack having a structure for preventing damage to an exterior body of a secondary battery using a laminate sheet as an exterior body.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a pack case in which external input / output terminals are mounted, a positive electrode plate and a negative electrode plate are sealed in an outer case in which peripheral portions of a pair of laminate sheets are welded and sealed, and one side of the welded seal is sealed. A secondary battery formed by pulling out a positive electrode lead and a negative electrode lead from a lead draw-out side of the battery is accommodated such that the lead draw-out side is located on a side to which an external input / output terminal is attached, and the secondary battery is overcharged and overdischarged. said lead pull-out side of the battery protection device for protecting from is accommodated in a space which is located, met the positive electrode lead and a battery pack formed by connecting the negative lead to the external input and output terminals via the battery protection device by connecting members Te, the battery protection device of the outer case, the insulation covering the surface facing the external input and output terminals and the connecting member sheet is disposed, the positive electrode Li in the insulating sheet And wherein the lead through holes for passing the negative electrode lead are formed.
[0008]
In the battery pack having the above configuration, when the secondary battery is housed in the pack case, the battery protection device is disposed in the pack case where the lead lead-out side is located, the external input / output terminal is attached, and the A connecting member for connecting the positive electrode lead and the negative electrode lead to the external input / output terminal via the battery protection device is provided, and these come into contact with the outer case of the secondary battery, and the outer case is applied when vibration or impact is applied. Although there is a risk of damaging the case, since the insulating sheet is provided so as to cover the surface of the outer case facing the battery protection device, the external input / output terminals and the connection members, the outer case formed of a laminate sheet is Damage is prevented. The laminate sheet is formed by covering both sides of the metal layer with the resin layer, and is easily damaged by the contact of the corners of the metal member.However, the insulation sheet prevents the damage and prevents the damage. It is possible to cover the drawbacks of a secondary battery that has been made thinner and thinner.
[0009]
In the above-described configuration, the insulating sheet has an opening for passing the positive electrode lead and the negative electrode lead at a folding position where one sheet is folded at an arbitrary folding width, and a sheet surface extending to both sides from the folding position. Is formed so as to cover both surfaces from the lead drawer side to the exterior case main body, so that the exterior case can cover the surface facing the battery protection device, the external input / output terminals, and the connection member. Further, by pulling out the positive electrode lead and the negative electrode lead from the opening, the lead itself is prevented from contacting the outer case. In addition, when the secondary battery is left in a high temperature environment in a fully charged state, gas accompanying decomposition of the electrolyte is generated, and when gas is ejected to the outside from the lead draw side due to an increase in gas pressure. The opening serves as a gas outlet.
[0010]
Also, the outer case is formed by welding and sealing a part of the lead drawing side via a resin sheet having a lower melting point than the constituent material of the laminate sheet, and the insulating sheet corresponds to the disposing position of the resin sheet, An opening can be formed in the sheet surface opposite to the sheet surface facing the protection device, the external input / output terminals, and the connection member. The low melting point resin sheet softens when left in a high temperature environment in a fully charged state, and when gas is generated due to an increase in battery temperature and decomposition of an electrolytic solution caused by this, gas pressure The gas pressure which is partially opened by this is released to the outside. At this time, since the opening is formed at a position corresponding to the resin sheet of the insulating sheet, the gas is easily released, and the opening is formed on the surface of the insulating sheet opposite to the sheet surface facing the battery protection device or the like. Since it is formed, the released gas is prevented from adversely affecting the battery protection device and the like.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention. The embodiment described below is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
[0012]
The battery pack according to the present embodiment is an example configured as a battery power source of a mobile phone.
[0013]
FIG. 1 shows an exploded configuration of the battery pack according to the present embodiment. The battery pack 1 is configured as a lithium polymer secondary battery in a pack case 2 including an upper case 2a and a lower case 2b. The battery pack contains a battery 3, a safety unit (hereinafter, SU) 4 constituting a battery protection circuit for protecting the battery 3, and a battery protection device 8 including a PTC element 5 as a critical temperature resistance element. 1 is provided with external input / output terminals 6a, 6b, 6c for electrically connecting 1 to a mobile phone.
[0014]
The battery pack 1 is configured to be removably mountable in a mobile phone, and an upper case 2a forming the pack case 2 forms a part of an outer case of the mobile phone. Therefore, the upper case 2a is formed so as to exhibit the strength and aesthetic appearance as a device exterior. The upper case 2a and the lower case 2b are formed by resin molding, accommodate the battery 3 and the battery protection device 8, and are integrated by ultrasonic bonding between the two cases.
[0015]
As shown in FIG. 2, the battery 3 includes a stacked electrode plate group 10 formed by stacking a sheet-shaped positive electrode plate and a negative electrode plate in a plurality of layers via a polymer electrolyte sheet. It is housed in an outer case 11 made of a laminate sheet in which a resin layer is joined to a plurality of layers on both sides of a metal layer. The outer case 11 is formed by folding a laminate sheet cut in a strip shape into two pieces, and sealing and sealing the sealing sides 11a, 11a on both sides to form a bag shape. The outer case 11 is formed by hermetically sealing the inside of the outer case 11 by drawing out the positive electrode lead 12 from the positive electrode plate and the negative electrode lead 13 from the negative electrode plate constituting the laminated electrode group 10 and welding and sealing the lead extraction side 11b. . The seal sides 11a on both sides are folded back toward the upper side as shown in FIG. 1 to suppress an increase in useless flat space. The battery 3 configured as described above can be formed in a flat plate shape thinner than a structure in which the positive and negative electrodes are wound as in a conventional lithium ion secondary battery or the like. Can also be formed thinly, which can contribute to making the device thinner.
[0016]
As shown in FIG. 1, the terminal mounting portions 19a, 19b, and 19c are respectively formed as recesses in a 90-degree direction extending from the side surface to the back surface side of the lower case 2b. A slit-shaped terminal insertion hole 22 is formed to penetrate into the lower case 2b, and each of the external input / output terminals 6a, 6b, 6c formed in a U-shape is press-fitted from both ends thereof. FIG. 5 shows a mounted state of the external input / output terminal 6a serving as a positive electrode terminal. The external input / output terminal 6a is mounted on the lower case 2b because one of its ends is formed longer than the other terminals. Then, the insertion tip is positioned on the joint hole 23 formed in the lower case 2b, so that the insertion tip can be seen through the joint hole 23. The end of the positive electrode connection lead (connection member) 30 shown in FIG. 1 is superimposed on the insertion tip on the joint hole 23, and both are joined by spot welding.
[0017]
The external input / output terminals 6a to 6c are press-fitted from the upper and lower terminal insertion holes 22 and 22 and fitted into the lower case 2b, and are joined to the respective components disposed in the lower case 2b, so that they are securely mounted. Structure. Further, as shown in FIG. 5, since the battery pack 1 is mounted in close contact with the bottom surfaces of the terminal mounting portions 19a to 19c, when the battery pack 1 is mounted on the mobile phone, a connection probe pressed for electrical connection when the battery pack 1 is mounted on the mobile phone. , A reliable connection state is obtained, and electrical connection with low contact resistance is made.
[0018]
Next, as shown in FIG. 3, the test terminals (connection members) 24a and 24b provided on the battery protection device 8 are positioned by fitting into test terminal windows 29a and 29b formed in the lower case 2b. The battery protection device 8 is disposed at an end of the lower case 2b. FIG. 8B shows the state of attachment of the test terminal 24b. The tip of the test terminal 24b is fitted into one side of the test terminal window 29b for positioning, and at the same time, the tip is fixed to the lower case 2b. Since the tips of the test terminals 24a and 24b are located outside the test terminals through the test terminal windows 29a and 29b, the test probes are brought into contact with each other at the time of the production inspection after the completion of the battery pack 1 and used for electrical inspection. After the inspection, the test terminal windows 29a and 29b are closed by the blind sheet 39 together with the joint holes 23.
[0019]
When the battery protection device 8 is positioned on the lower case 2b, as shown in FIG. 6, the circuit board 14 constituting the SU4 is placed below the external input / output terminals 6a, 6b, 6c mounted on the lower case 2b. The distal ends of the external input / output terminals 6a, 6b, 6c are placed on the solder lands 31a, 31b, 31c formed on the circuit board 14, respectively. Terminals are connected by soldering the external input / output terminals 6a, 6b, 6c to the respective soldering lands 31a, 31b, 31c, and at the same time, the external input / output terminals 6a to 6c and the battery protection device 8 are connected to the lower case. 2b. Also, the soldering surface of the circuit board 14 to which the external input / output terminals 6a to 6c are soldered is subjected to an overcoating process of covering with an insulating material, thereby securing electrical insulation and causing the electrolyte to leak from the battery 3. In such cases, liquid junction and corrosion are prevented from occurring.
[0020]
As shown in FIG. 6B, since the plate surfaces of the circuit board 14 and the PTC element 5 are arranged in parallel with the bottom surface of the lower case 2b, the thickness of the portion housing the battery protection device 8 in the thickness direction is reduced. Space can be reduced. Further, it is possible to create a space in the thickness direction for accommodating the lead lead side 11b of the battery 3 on the battery protection device 8, and to reduce the size of the battery pack 1 without making useless space in the pack case 2. I have.
[0021]
Next, as shown in FIG. 4, the battery 3 is housed in the lower case 2b with its lead lead-out side 11b facing the external input / output terminals 6a, 6b, 6c. As shown in FIG. 1, the battery 3 is provided with an insulating sheet 40 placed on its lead lead-out side 11 b, disposed so as to cover the battery protection device 8 via the insulating sheet 40, and formed in the lower case 2 b. The accommodation position is positioned between the positioning projection 32 and the positioning projection 34. The positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 13 pulled out from the lead extraction side 11b of the battery 3 pass through lead through holes 40a and 40b formed in the insulating sheet 40, and the positive electrode lead 12 is connected to the positive electrode connection lead 30 and the negative electrode lead 13 Are made to face the negative electrode connection leads 33, respectively. The positive electrode lead 12 and the positive electrode connection lead 30 and the negative electrode lead 13 and the negative electrode connection lead 33 are joined by spot welding or ultrasonic welding.
[0022]
FIG. 5 shows a bonding state between the positive electrode lead 12 and the positive electrode connection lead 30. The positive electrode lead 12 is formed of aluminum having a thickness of 80 μm. As shown in FIG. 5A, the positive electrode lead 12 is superimposed on a positive electrode connecting lead 30 made of a nickel thin plate, and the two are joined by spot welding. The positive electrode connection lead 30 to which the positive electrode lead 12 is joined is bent on an insulating sheet 40 that covers the lead lead-out side 11b of the battery 3 as shown in FIG. On the other hand, the negative electrode lead 13 is formed of copper having a thickness of 80 μm, is joined to the negative electrode connection lead 33 made of a nickel thin plate by spot welding similarly to the positive electrode lead 12, and is similarly folded on the insulating sheet 40 after the joining. .
[0023]
As described above, in the battery 3, the positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 13 are drawn out from one of the same sides, and the battery protection device 8 is provided on the side from which the lead is drawn. The external input / output terminals 6a to 6c and the battery protection device 8 are fixed at predetermined positions of the lower case 2b because there is no lead routing for connection between the components. The connection of the battery pack 1 is made robust and reliable, and the battery pack 1 is provided with robustness in addition to being thin for use in portable equipment.
[0024]
After each component is accommodated in the lower case 2b by the process described above, the upper case 2a is joined to the lower case 2b by ultrasonic welding, and as shown in FIG. 7, assembled into a thin battery pack 1. . FIG. 7A is a plan view of the battery pack 1 viewed from the lower case 2b side. The surface of the battery 3 facing the flat surface is formed to be thin and elastic when the battery 3 changes its thickness due to expansion. An elastically deformable surface 15 is formed to be deformed. An outer peripheral portion 16 is formed so as to protrude so as to surround the elastic deformation surface 15. Further, since the elastically deformable surface 15 is formed to be thin, the stainless steel plate (metallic thin plate) 7 is provided on a portion other than the peripheral portion of the elastically deformable surface 15 in order to prevent the battery 3 from being damaged by piercing with a blade or the like. Is affixed. At the corners of the stainless steel plate 7, a protruding portion that contacts the outer peripheral portion 16 is formed so that the stainless steel plate 7 can be positioned when it is adhered to the elastic deformation surface 15.
[0025]
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views in a state where the battery pack 1 is completed. FIG. 8A shows the arrangement position of the negative electrode connection lead 33, FIG. 8B shows the arrangement position of the test terminal 24b, and FIG. Regarding the arrangement positions of the leads 30, the side of the lead lead-out side 11b of the battery 3 is shown in cross section.
[0026]
As shown in FIGS. 8A and 8C, the positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 13 pulled out from the lead drawing side 11b of the outer case 11 are connected to lead through holes 40a and 40b formed in the insulating sheet 40 through the insulating sheet. After being pulled out to the outer surface side of 40 and joined to the positive electrode connecting lead 30 and the negative electrode connecting lead 33, respectively, and then bent toward the inside of the lower case 2b, as shown, the positive electrode lead 12, the negative electrode lead 13 and the positive electrode connecting The lead 30 and the negative electrode connection lead 33 are placed on the insulating sheet 40 and do not contact the outer case 11 of the battery 3. In addition, the lower end of the negative electrode connection lead 33 and the PTC element 5 shown in FIG. 8A do not come into contact with the outer case 11 with the insulating sheet 40 interposed between the lower case and the outer case 11. In addition, the test terminal 24b shown in FIG. 8B is in a state in which the insulating sheet 40 is interposed between the test terminal 24b and the outer case 11, and does not contact the outer case 11. As shown in FIGS. 8B and 8C, the lead lead side 11b of the outer case 11 is connected to the circuit board 14 constituting the SU4 and the external input / output terminals 6a, 6b, 6c soldered thereon. Although placed on the upper side, the state does not come into direct contact with the presence of the insulating sheet 40.
[0027]
As described above, the outer case 11 is formed of a laminate sheet, and when the components of the battery protection device 8 and the connecting members of the positive electrode and the negative electrode are in contact with each other, vibrations and shocks are applied to the battery pack 1. When it is applied, the resin layer of the outer case 11 is broken, and the constituent members and the connecting members come into contact with the metal layer in the inner layer to cause a short circuit. However, the insulating sheet 40 must be interposed. Thereby, breakage or short circuit of the outer case 11 is prevented.
[0028]
In addition, when the battery 3 is improperly used, such as being left at a high temperature in a fully charged state, gas is generated due to decomposition of the electrolyte. When the internal pressure inside the outer case 11 rises abnormally due to gas generation, gas is released to the outside from the lead extraction side 11b having the lowest seal strength. This gas is discharged through the lead through hole of the insulating sheet 40 covering the lead extraction side 11b. It is discharged into the pack case 2 from 40a, 40b. At this time, since the upper part of the battery protection device 8 is covered with the insulating sheet 40, there is no adverse effect by the discharged gas.
[0029]
For such gas generation, as shown in FIG. 9, a battery 3a in which a safety valve member 46 is provided on the lead lead-out side 11b of the outer case 11 can be configured. This safety valve member 46 is a member selected from the group consisting of a low melting point ethylene acrylic acid copolymer, an ethylene methacrylic acid copolymer, a modified polypropylene, a modified polyethylene and a polyarylate between polypropylenes constituting the outer case 11. And a film-shaped resin sheet sandwiched therebetween, and is attached at the time of welding and sealing the lead lead side 11b. When the battery 3a is left in a high temperature environment in a fully charged state, the safety valve member 46 softens due to a rise in the temperature of the battery 3a. The decomposition of the electrolytic solution and the generation of gas due to the decomposition of the electrolytic solution occur due to the rise in the battery temperature, and the pressure in the outer case 11 increases. Since the welding strength is reduced at the position where the safety valve member 46 is disposed, the gas is discharged to the outside of the outer case 11 due to the partial breakage of the welding seal. Therefore, an abnormal increase in the pressure in the outer case 11 is suppressed, and the occurrence of an internal short circuit due to the increase in the pressure is suppressed.
[0030]
FIG. 10 shows a preferred embodiment of the battery 3 a provided with the safety valve member 46, and an opening 40 c is formed in the insulating sheet 41 at a position corresponding to the safety valve member 46. The opening 40c is provided on the surface opposite to the battery protection device 8. When the pressure inside the outer case 11 rises and gas is discharged from the safety valve member 46, the gas is discharged from the opening 40c and dissipated into the pack case 2. Therefore, when the gas is discharged from the safety valve member 46, the battery protection device 8 is not covered with the insulating sheet 41 and is not directly exposed to the gas, so that an adverse effect due to the discharged gas can be prevented.
[0031]
Although the configuration of the battery pack 1 described above has been described as an example in which the configuration is applied to a battery power source of a mobile phone, the same configuration can be applied to a mobile computer, an electronic organizer, a transceiver, and the like.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, when a battery having a laminate sheet as an outer case is housed in a pack case together with a battery protection device and other members to form a battery pack, when vibration or impact is applied. The risk of a member in contact with the outer case damaging the outer case and causing a short circuit with the metal layer can be solved by disposing the insulating sheet. Therefore, the reliability of the battery pack which is reduced in size and weight and thinned by the battery using the laminate sheet as the outer case can be enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a battery pack according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a battery.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a battery protection device is provided in a lower case.
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a battery protection device and a battery are provided in a lower case.
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views illustrating a bonding state of a positive electrode lead, in which FIG. 5A illustrates a bonding state and FIG. 5B illustrates a bending state;
6A is a plan view and FIG. 6B is a side view showing an arrangement state of the battery protection device.
7A is a plan view and FIG. 7B is a side view showing a completed state of the battery pack.
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views illustrating the effect of the insulating sheet, wherein FIG. 8A is a layout position of a negative electrode connection lead, FIG. 8B is a cross-sectional view of a test terminal layout position, and FIG.
FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a battery provided with a safety valve member.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a configuration of a battery pack corresponding to a battery provided with a safety valve member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery pack 2 Pack case 2a Upper case 2b Lower case 3 Battery 5 PTC element 6a, 6b, 6c External input / output terminal 11 Outer case 11b Lead lead-out side 12 Positive lead 13 Negative lead 14 Circuit board 30 Positive connection lead (connection member)
33 negative electrode connection lead (connection member)
40, 41 Insulating sheet 40a, 40b Lead through hole 40c Opening

Claims

Positive and negative plates are sealed in an outer case in which the periphery of a pair of laminate sheets is welded and sealed in a pack case in which external input / output terminals are attached. A secondary battery that is drawn out is accommodated so that the lead draw-out side is located on the side to which an external input / output terminal is attached, and a battery protection device that protects the secondary battery from overcharge, over-discharge, etc., is provided in the lead draw-out side. A battery pack comprising a positive electrode lead and a negative electrode lead connected to the external input / output terminal via the battery protection device by a connection member .
An insulating sheet is provided so as to cover a surface of the outer case facing the battery protection device, the external input / output terminal, and the connection member, and a lead through hole for passing a positive electrode lead and a negative electrode lead is formed in the insulating sheet. A battery pack characterized by the following.

A lead through hole for passing the positive electrode lead and the negative electrode lead is formed at a bending position where the insulating sheet is folded in two at an arbitrary bending width, and a sheet surface extending to both sides from the bending position is a lead drawer. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is formed to have a length covering both sides from the side to the exterior case body.

The outer case is formed by welding and sealing a part of the lead drawer side through a resin sheet having a lower melting point than the constituent material of the laminate sheet. 3. The battery pack according to claim 1, wherein an opening is formed in a sheet surface opposite to the sheet surface facing the external input / output terminals and the connection member.