JP4102335B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は，電池パックに関し，より詳しくは電池組立体を密封する電池パックのケース構造に関する。

一般に，二次電池は，充電が不可能な一次電池とは異なり，充電と放電が可能な電池である。この二次電池は，電池パック形態で製造されて，携帯電話，ノートブックコンピュータ（ｌａｐ ｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）及びカムコーダ等のような携帯用電子機器の電源として広く用いられている。

特に，二次電池の中でリチウム二次電池は，作動電圧と単位重量当りエネルギー密度が高いため，携帯用電子機器分野に適している。特に，リチウム二次電池の中で，高分子電解質を使用するリチウムポリマー電池は，柔軟性を有しており，形状が比較的に自由であり，重量が軽いという側面から，携帯用電子機器のスリム化及び軽量化に有利であると言える。

通常の電池パックは，正極板と負極板が隔離板を媒介として巻取られた極板組立体と，正極端子及び負極端子を露出させながら極板組立体を密封するケースまたは缶（以下，便宜上内装ケースと称する。）とからなる電池組立体（単位電池セル）を基本構成とし，この電池組立体に保護回路のような安全装置を実装した状態で，電池組立体が他のケース（以下，便宜上外装ケースと称する。）に密封された状態で組立てられることによって完成する。

上記のような構造の電池パックが携帯用電子機器に適用される時には，電源として電池自体の高効率特性を示すことも重要であるが，上記電池組立体を保護するための器具的な側面，つまり，安全性と堅固性が確保されなければならない。

また，適用される携帯用電子機器のスリム化と小型化のために，電池パック自体もまたスリム化が要求されているが，この際，電池パックの構造において，このパックの外形を構成する外装ケースの構造が電池パックのスリム化のための重要な課題となる。

従来の電池パック用外装ケースは，フィルム型絶縁テープで内装ケースを囲むラベル方式と，プラスチックまたはスチールのようにその硬度が比較的に大きい材質で分離型の外装ケースを製作し，この外装ケース内部に電池組立体を収納して上記外装ケースを密封した組立方式とがある。後者の方式において，上記外装ケースがスチール材質からなる場合には，外装ケースの外面に絶縁テープが付着される。

上記両方式を，電池パックの安全性，堅固性及びスリム化次元で比較すると，上記ラベル方式は，電池パックのスリム化には有利であるが，単に電池セルがパウチ形で構成される時には，定形化された外形を得ることが難しいため，電池パックの安全性と堅固性の側面では不利であるという短所がある。

一方，組立方式は外装ケースの材質が堅くて電池パックの安全性と堅固性は優れているが，スリム化側面では一定の限界がある。これは，通常のモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）方式で製作されるプラスチック外装ケースの場合，その厚さを一定の厚さ（例えば０．４ｍｍ）以下に薄くすることが，現実的に困難であるためである。このような厚さ上の問題は，スチールで製作される外装ケースの場合にも同様である。

さらに，組立方式によりスチールで製作される外装ケースは，前述したスリム化の困難性の他に，その材質的な特性により電池パックの全体的な重量を増加させて，使用上の不便を起こすだけでなく，その内部に収容されている電池組立体と電気的な短絡のおそれが高いため，その回路的な構造が不安である。これだけでなく，上記組立方式には前述したように絶縁テープ付着工程が追加されなければならないので，工程が複雑になるという問題もあった。

そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，安全性と堅固性が優れ，電池パックのスリム化と軽量化をも実現可能な新規かつ改良された電池パックを提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，フレームと，上記フレームより薄い厚さを有し，上記フレームの開口をカバーして上記フレームの内側に空間を形成する１以上の柔軟性を有するフィルムとを含むケースと；上記ケース内の上記空間に収容される１又は２以上の電池組立体と；を含み，上記フレームは，上記開口と外側枠面とを有し，上記外側枠面には上記フィルムを密着させるための切り欠き部分が形成され，上記フィルムは，上記フレームの上記開口の周囲及び上記外側枠面の上記切り欠き部分に接合されることを特徴とする，電池パックが提供される。

また，上記フレームは，上記フィルムより大きい硬度を有するようにしてもよい。

また，上記フレームは，プラスチックまたは金属（スチール等）で形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）よりなる群より選択された少なくともいずれかの材料で形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムの厚さは，０．０３〜０．３ｍｍであるようにしてもよい。

また，上記フィルムには，上記電池パックに関する情報が予め表示されているようにしてもよい。

また，上記ケースには，上記電池組立体と電気的に連結し，上記電池パックを適用機器に電気的に連結させるための外部接触端子が設置されるようにしてもよい。

また，上記フレームは，複数の部材で分割形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，上記開口の周囲に位置する上記フレームの側面，または当該側面及び上記フレームの外側枠面に接合されるようにしてもよい。

また，上記フレームは，１の部材で一体形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，上記開口の周囲に位置する上記フレームの側面に接合されるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，上記フレームに対して，接着剤によるボンディング方式で接合されるようにしてもよい。

また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，正極板，負極板及び隔離板を含む極板組立体と，内部に上記極板組立体を収容するコンテナ（内装ケース）とを備えた１又は２以上の電池組立体と；上記正極板及び上記負極板と電気的に連結される外部接触端子を外部に露出できるように，上記電池組立体を収容するケース（外装ケース）と；を含み，上記ケースは，少なくとも１つの開口を有し，上記電池組立体を収容するフレームと；上記フレームより薄い厚さを有し，上記フレームの開口をカバーして上記フレームの内側に空間を形成する１以上の柔軟性を有するフィルムと；を含み，上記フレームは，上記開口と外側枠面とを有し，上記外側枠面には上記フィルムを密着させるための切り欠き部分が形成され，上記フィルムは，上記フレームの上記開口の周囲及び上記外側枠面の上記切り欠き部分に接合されることを特徴とする，電池パックが提供される。

また，上記フレームは，プラスチックまたは金属で形成されるようにしてもよい。

また，上記フレームには，上記外部接触端子を露出させる端子露出用開口が複数個形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，柔軟性を有するフィルムからなるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）よりなる群より選択された少なくともいずれかの材料で形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムには，上記電池パックに関する情報が予め表示されているようにしてもよい。

また，上記フレームは，上記電池組立体を収容するための収容部と，上記フィルムと接合されるシーリング部とを有するケース本体部で構成されるようにしてもよい。

また，上記ケース本体部は，複数の部材で分割形成されるようにしてもよい。

また，上記フィルムは，上記シーリング部に対して，接着剤によるボンディング方式で結合されるようにしてもよい。

以上説明したように本発明によれば，電池パックの安全性と堅固性が優れており，かつ，電池パックの厚さと重量を減少させて，電池パックのスリム化と軽量化を実現可能である。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる電池パック２の部分切開斜視図であり，図２は本発明の第１の実施形態にかかる電池組立体８の分解斜視図である。

図１及び２に示すように，本実施形態にかかる電池パック２は，内部に極板組立体４が設置されたコンテナ（内装ケース）６が密封された電池組立体８と，外部接触端子１０を露出させた状態で上記電池組立体８を内部に収容する外装ケース１２と，を含む。この外装ケース１２は，１又は２以上の電池組立体を収容するケースとして構成されている。

本実施形態において，上記外装ケース１２は，堅固な材質からなる部分と，フレキシブルな（柔軟性を有する）材質からなる部分とが組み合わされて構成されており，電池パック２に欠かせない安全性と堅固性を確保することはもちろん，スリム化と軽量化を可能にする。

上記電池組立体８（「単位電池セル」ともいう。）について説明する。電池組立体８としては，例えば，角形電池とパウチ形電池などを用いることができるが，以下では角形電池を例として説明する。

図２に示したように，上記電池組立体８は，正極板１４と負極板１６が隔離板１８を介在して巻取られた極板組立体４と，上記極板組立体４を内部に収容するコンテナ６と，このコンテナ６の開口部６ａに密着して結合されることによって，上記コンテナ６を密閉するキャップ組立体２０と，上記コンテナ６の外部一側に配設される安全装置２２を含む。

上記負極板１６は，負極リード２４を通じてキャップ組立体２０の負極端子２６と連結され，正極板１４は正極リード２７を通じてキャップ組立体２０と連結され，キャップ組立体２０とコンテナ６が正極端子の役割を果たす。この時，キャップ組立体２０と負極端子２６はガスケット（図示せず。）によって絶縁状態を維持する。

そして，上記安全装置２２は，保護回路モジュール２８と，コンテナ６の底面と保護回路モジュール２８とを連結する第１リードプレート３０と，負極端子２６と保護回路モジュール２８とを連結する第２リードプレート３２と，から構成される。この安全装置２２は，電池組立体８の電圧が急上昇する時に電流を遮断し，電池組立体８の破裂を防止する役割を果たす。このような安全装置２２は，例えば，通常のＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子（図示せず。）をさらに含むことができる。

図３は図１に示した電池パックの断面図であって，以下に，図１と図３を参照して上記外装ケースの構成について説明する。

まず，上記外装ケース１２は，上記電池組立体８の外形に合わせて所定形状（例えば矩形）の枠組をなすフレーム１２ａを含む。このフレーム１２ａは，少なくとも一つの開口１２ｂが形成されている。本実施形態にかかるフレーム１２ａの一側面１２０ａと他側面１２０ａには，例えば，２つの上記開口１２ｂが，上記フレーム１２ａ内に配置された電池組立体８を中心として，対向配置されるように形成されている。具体的には，フレーム１２ａの一側と他側には，略同一形状（例えば長方形）の開口１２ｂがそれぞれ形成されており，この２つの開口１２ｂは，フレーム１２ａによって支持された電池組立体８を挟んで対向配置されている。このため，略平板状の直方体形状を有する電池組立体８は，その外周部のみをフレーム１２ａによって覆われており，一側の広い側面と他側の広い側面は，部分的にフレーム１２ａから露出している。

上記のような開口１２ｂは，上記外装ケース１２に含まれるフィルム１２ｃによりカバーされる。つまり，上記フィルム１２ｃは，上記開口１２ｂを覆うようにして配設され，その外周部が上記フレーム１２ａに結合（例えば，接着体によるボンディング）されて，上記フレーム１２ａと共に上記外装ケース１２を構成する。このフィルム１２ｃは，例えば，上記２つの開口１２ｂをそれぞれ覆うように，フレーム１２ａに一側と他側に例えば計２つ配設される。

このような外装ケース１２において，上記フレーム１２ａは，例えばプラスチックまたはスチール等の比較的硬質（堅固）な材質からなる。例えば，フレーム１２ａがプラスチックで構成される場合，これは通常のモールディング方式で製作でき，その厚さはほぼ０．４ｍｍ程度である。このフレーム１２ａの一側には，図１に示すように，例えば複数の端子露出用開口１２４ａが形成されている。上記電池組立体８の正極板１４及び負極板１６と電気導通するように連結された外部接触端子１０は，この端子露出用開口１２４ａを通じて，上記外装ケース１２の外部に露出される。

上記フィルム１２ｃは，上記フレーム１２ａより軟性の材質からなり，その厚さもまた上記フレーム１２ａの厚さより薄く形成されて，フレキシブルに構成される（柔軟性を有する）。具体的には，フィルム１２ｃは，例えば，ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちのいずれか一つの材質から選択された材料で形成され，その厚さは，例えば０．０３〜０．３ｍｍ程度であり薄膜構成を有する。

このようなフィルム１２ｃを上記フレーム１２ａに接合する場合，図３に示されているように，フィルム１２ｃは，例えば，上記開口１２ｂ周囲に位置する上記フレーム１２ａの側面（一側面又は他側面）１２０ａ及び上記フレーム１２ａの外側枠面１２２ａの双方に密着するよう付着される。このために，上記外側枠面１２２ａには，上記フィルム１２ｃの密着面（フィルム１２ｃを密着させるための切り欠き部分）が別途に形成されている。なお，外側枠面１２２ａは，フレーム１２ａの外周面である。

もちろん，上記フィルム１２ｃが付着される上記フレーム１２ａの部位は，必ずしも上記の構造例に限られるわけではなく，例えば，図４に示したように，上記開口１２ｂ周囲に位置する上記フレーム１２ａの側面１２０ａ（一側面及び他側面）のみに限定してもよい。

また，図３，４に示したフレーム１２ａは，２分割された部材を相互に結合した（別体構成された２つの部材を連結した）構造であるが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，図５に示したように，フレーム１２ａは一体形成された１つの部材で構成されも良い。この図５に示された例で，上記フィルム１２ｃは，上記フレーム１２ａの開口１２ｂ周囲に位置した側面１２０ａにやはり接着剤によるボンディング方式で結合されている。

ところで，本実施形態において，上記フィルム１２ｃの一面（上記外装ケース外側に向かう面）には，図６に示したように，電池パック２関するの情報である記号１７が印刷等によって表示されている。この記号１７は，例えば，製品に関する説明やバーコード等である。

以上のように，本実施形態にかかる上記電池パック２において，上記外装ケース１２は，上記フィルム１２ｃより相対的に硬質な材質で形成された上記フレーム１２ａ（第１部材に相当する。）と，このフレーム１２ａより軟質な材料で形成され厚さが薄い薄膜状のフィルム１２ｃ（第２部材に相当する。）とが，互いに結合された構造を有する。換言すると，上記フレーム１２ａは，上記フィルム１２ｃより大きい硬度の材料で形成されており，電池組立体８の周囲を覆って安全に保護しており，一方，フィルム１２ｃは，薄く軽量な材質で形成されており，電池組立体８の６側面のうち，相対向する広面積の２側面をカバーしている。かかる構成により，電池パック２は，上記フレーム１２ａによって，その安全性と堅固性が優れものとなり，上記フィルム１２ｃによって，その全体的な厚さを減少させて電池パック２のスリム化と軽量化が実現されている。

さらに，上記電池パック２は，上記フィルム１２ｃの表面には，上記のように記号１７が予め印刷表示されているので，従来のように上記記号に対応するパターンが形成されたラベルを別途に電池パックの外装ケースに付着する必要がない。従って，電池パックに対する製造工程を簡単化，迅速化することができる。

なお，上記で２分割された上記フレーム１２ａを互いに結合させて上記外装ケース１２を構成する時，上記複数のフレーム１２ａを結合するための方法としては，例えば，融着，組立または接着剤を利用したボンディング方式など様々な方法を適用できる。

（第２の実施形態）
図７及び図８は本発明の第２の実施形態を説明するための図面である。

まず，図７に示された電池パック５０は，上記第１の実施形態で説明した第１部材は，上記電池組立体８を収容する収容部５２ａを有するケース本体部５２で構成されている。このケース本体部５２は，図７から分かるように，本体の一側にのみ１つの開口５２ｂが形成されている。具体的には，ケース本体部５２は，上記第１の実施形態で説明した第２部材（即ち，フィルム５４）が付着される部位側にのみ，開口５２ｂが形成されている。このフィルム５４は，上記ケース本体部５２のシーリング部５２ｃに，例えば接着剤等の接合手段によって接合されている。このシーリング部５２ｃは，上記ケース本体部５２における上記開口５２ｂの周囲に配置される略平坦部分である。

ここで，上記本体５２と上記フィルム５４が有する基本的な条件は，前述した第１の実施形態のフレーム１２ａとフィルム１２ｃとが有する条件と略同一であるので，ここではその詳細な説明を省略する。

図８は，図７に示したケース本体部５２が２分割されて２つの部材で別体構成される変更例を示している。つまり，この変更例で，上記ケース本体部５２に結合されるフィルム５４は，上記ケース本体部５２の一側の広側面（図９においては上側面）に接合され，電池パック５０の外装ケースを構成する。このようにフィルム５４が接合されたケース本体部５２の上側部材は，例えば，プラスチックと転写フィルムを同時に射出するインモールド（ｉｎ−ｍｏｌｄ）方式によって容易に形成することができる。なお，図３，４に示した外装ケース１２もまた，上記インモールド方式によって形成できる。

以上説明したように，本実施形態にかかる電池パック２，５０は，電池パックの安全性と堅固性が優れており，電池パック２，５０の厚さと重量を減少させて，電池パック２，５０のスリム化と軽量化を実現可能である。さらに，電池パック２，５０の厚さが減少しただけ，電池組立体８の容量を増加させることができるので，電池の効率を高めることができる。また，電池パック２，５０の外面に別途のラベルを付着しなくても済むので，組立工程の数を減少させて効率的な生産が可能になる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，電池パックに適用可能であり，特に，二次電池の電池パックに適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかる電池パックの部分切開斜視図である。 同実施の形態にかかる電池組立体の分解斜視図である。 同実施の形態にかかる電池パックの断面図である。 同実施の形態にかかる電池パックの変更例を示す断面図である。 同実施の形態にかかる電池パックの別の変更例を示す断面図である。 同実施の形態にかかるフィルムを説明するために示した平面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる電池パックの断面図である。 同実施形態にかかる電池パックの変更例を示す断面図である。

符号の説明

２，５０ 電池パック
４ 極板組立体
６ コンテナ
８ 電池組立体
１０ 外部接触端子
１２ 外装ケース
１２ａ フレーム
１２ｂ，５２ｂ 開口
１２ｃ，５４ フィルム
１４ 正極板
１６ 負極板
１８ 隔離板
２０ キャップ組立体
２２ 安全装置
２４ 負極リード
２６ 負極端子
２７ 正極リード
２８ 保護回路モジュール
３０ 第１リードプレート
３２ 第２リードプレート
５２ ケース本体部
５２ａ 収容部
１２０ａ フレームの側面
１２４ａ 端子露出用開口

Claims (17)

1. フレームと，前記フレームより薄い厚さを有し，前記フレームの開口をカバーして前記フレームの内側に空間を形成する１以上の柔軟性を有するフィルムとを含むケースと；
   前記ケース内の前記空間に収容される１又は２以上の電池組立体と；
   を含み，
   前記フレームは，前記開口と外側枠面とを有し，前記外側枠面には前記フィルムを密着させるための切り欠き部分が形成され，
   前記フィルムは，前記フレームの前記開口の周囲及び前記外側枠面の前記切り欠き部分に接合されることを特徴とする，電池パック。
2. 前記フレームは，プラスチックまたは金属で形成されることを特徴とする，請求項１に記載の電池パック。
3. 前記フィルムは，ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）よりなる群より選択された少なくともいずれかの材料で形成されることを特徴とする，請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記フィルムの厚さは，０．０３〜０．３ｍｍであることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の電池パック。
5. 前記フィルムには，前記電池パックに関する情報が予め表示されていることを特徴とする，請求１〜４のいずれかに記載の電池パック。
6. 前記ケースには，前記電池組立体と電気的に連結し，前記電池パックを適用機器に電気的に連結させるための外部接触端子が設置されることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の電池パック。
7. 前記フレームは，複数の部材で分割形成されることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の電池パック。
8. 前記フレームは，１の部材で一体形成されることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の電池パック。
9. 前記フィルムは，前記フレームに対して，接着剤によるボンディング方式で接合されることを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の電池パック。
10. 正極板，負極板及び隔離板を含む極板組立体と，内部に前記極板組立体を収容するコンテナとを備えた１又は２以上の電池組立体と；
    前記正極板及び前記負極板と電気的に連結される外部接触端子を外部に露出できるように，前記電池組立体を収容するケースと；
    を含み，
    前記ケースは，
    少なくとも１つの開口を有し，前記電池組立体を収容するフレームと；
    前記フレームより薄い厚さを有し，前記フレームの開口をカバーして前記フレームの内側に空間を形成する１以上の柔軟性を有するフィルムと；
    を含み，
    前記フレームは，前記開口と外側枠面とを有し，前記外側枠面には前記フィルムを密着させるための切り欠き部分が形成され，
    前記フィルムは，前記フレームの前記開口の周囲及び前記外側枠面の前記切り欠き部分に接合されることを特徴とする，電池パック。
11. 前記フレームは，プラスチックまたは金属で形成されることを特徴とする，請求項１０に記載の電池パック。
12. 前記フレームには，前記外部接触端子を露出させる端子露出用開口が複数個形成されることを特徴とする，請求項１０又は１１のいずれかに記載の電池パック。
13. 前記フィルムは，ポリカーボネート（ＰＣ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）よりなる群より選択された少なくともいずれかの材料で形成されることを特徴とする，請求項１０〜１２のいずれかに記載の電池パック。
14. 前記フィルムには，前記電池パックに関する情報が予め表示されていることを特徴とする，請求項１０〜１３のいずれかに記載の電池パック。
15. 前記フレームは，
    前記電池組立体を収容するための収容部と，前記開口の周囲に位置して前記フィルムと接合されるシーリング部とを有するケース本体部で構成されることを特徴とする，請求項１０〜１４のいずれかに記載の電池パック。
16. 前記ケース本体部は，複数の部材で分割形成されることを特徴とする，請求項１５に記載の電池パック。
17. 前記フィルムは，前記シーリング部に対して，接着剤によるボンディング方式で結合されることを特徴とする，請求項１５又は１６に記載の電池パック。
    

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