JP4488728B2

JP4488728B2 - 薄型バッテリーパック

Info

Publication number: JP4488728B2
Application number: JP2003421902A
Authority: JP
Inventors: 秀世森田; 敬司石濱
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: JP2005183157A

Description

本発明は、ポリマー電池等のラミネート電池を備える薄型バッテリパックに関する。

非常に薄くできる二次電池としてラミネート電池が開発されている。ラミネート電池は、電池素子の両面に外装フィルムを積層し、両面の外装フィルムを電池素子の周縁で気密に密着して製作される。この構造のラミネート電池は、金属製の外装缶に電池素子を挿入している電池に比較すると、薄くて大きくできる特長がある。この薄いラミネート電池を使用して、薄型バッテリーパックを製作する技術は開発されている。（特許文献１参照）
特開２０００−１５６２０８号公報

この公報に記載される薄型バッテリーパックは、図１に示すように、外装フィルムをラップして溶着しているテラス部２３に、電池の制御回路を実現する回路基板２２を配置している。テラス部２３は両側に側壁２４がある。側壁２４も外装フィルムのラップ部で、これがテラス部２３の補強リブの働きをしてテラス部２３の曲げ強度を向上させる。したがって、この構造の薄型バッテリーパックは、テラス部２３にできる空隙を有効利用して回路基板２２を配置できる。

しかしながら、この構造の薄型バッテリーパックは、回路基板２２の厚さがラミネート電池２１の厚さによって制約を受ける。ラミネート電池が薄くなると、回路基板も薄くする必要がある。回路基板が厚いとラミネート電池の表面から突出するからである。このため、この構造の薄型バッテリーパックは、ラミネート電池が薄くなると、回路基板が表面に突出する欠点がある。薄型バッテリーパックは、全体を薄くすることが大切である。一部が厚い薄型バッテリーパックは、電気機器に装着される状態において、厚い部分を収納するために専用のスペースを設ける必要がある。薄型バッテリーパックを収納する部分に特別なスペースを設ける構造は、機器側の設計の自由度を大きく制約する。この弊害を避けるために、薄型バッテリーパックは全体を薄くすることが大切である。

本発明は、このことを実現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、厚い回路基板を表面に突出しない構造で収納しながら、回路基板とラミネート電池をしっかりと連結できる薄型バッテリーパックを提供することにある。

本発明の薄型バッテリーパックは、ラミネート電池１とこのラミネート電池１の出力リード４に接続している回路基板２とを備える。ラミネート電池１は、正負の電極を備える電池素子１１を外装フィルム１０で被覆し、電池素子１１の外周で外装フィルム１０を接合して外装フィルム１０の内部に電池素子１１を内蔵している。さらに、ラミネート電池１は、外周の一部に、外装フィルム１０の接合した部分１２を電池素子１１の外周に突出させているテラス部１３を有する。回路基板２は、ラミネート電池１の外側であってテラス部１３の外側に配置している。薄型バッテリパックは、回路基板２とテラス部１３に補強絶縁プレート３を積層しており、補強絶縁プレート３と回路基板２をラミネート電池１に連結している。さらに、回路基板２の表面に電子部品７を固定すると共に、この電子部品７を入れる貫通孔３Ｂを補強絶縁プレート３に設けて、電子部品７を補強絶縁プレート３の貫通孔３Ｂに入れて、回路基板２を補強絶縁プレート３に積層することができる。

本発明の薄型バッテリーパックは、テラス部１３の両側に折曲接合部分１３Ａを設けることができる。

さらに、本発明の薄型バッテリーパックは、補強絶縁プレート３と回路基板２とラミネート電池１の外側にテープ８を接着して、テープ８で補強絶縁プレート３と回路基板２をラミネート電池１に連結することができる。

さらに、本発明の薄型バッテリーパックは、補強絶縁プレート３をプラスチックの成形体とすることができる。さらに、本発明の薄型バッテリーパックは、回路基板２に、リード線５を介してコネクター６を連結することができる。さらにまた、本発明の薄型バッテリーパックは、回路基板２に出力端子を固定することができる。

本発明の薄型バッテリパックは、厚い回路基板を表面に突出しない構造で収納しながら、回路基板とラミネート電池をしっかりと連結できる特長がある。それは、本発明の薄型バッテリーパックが、回路基板をラミネート電池のテラス部の外側に配置しており、この回路基板の表面からテラス部の表面に伸びる補強絶縁プレートを配置して、補強絶縁プレートと回路基板をラミネート電池に連結しているからである。この構造の薄型バッテリパックは、ラミネート電池の外装フィルムのラップ部であるテラス部に回路基板を配置するのでなく、テラス部の外側に回路基板を配置するので、テラス部の厚みに影響を受けることなく回路基板を厚くできる。このため、回路基板を表面に突出させることなく収納して、薄型バッテリパック全体を薄くできる。さらに、本発明の薄型バッテリパックは、回路基板とテラス部に補強絶縁プレートを積層して、補強絶縁プレートと回路基板をラミネート電池に連結するので、この補強絶縁プレートを介して回路基板とラミネート電池をしっかりと連結できる特長もある。

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薄型バッテリーパックを例示するものであって、本発明は薄型バッテリーパックを以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２ないし図４に示す薄型バッテリーパックは、ラミネート電池１と、このラミネート電池１の出力リード４に接続され、かつラミネート電池１に固定している回路基板２と、この回路基板２に積層している補強絶縁プレート３とを備える。

ラミネート電池１は、２枚の外装フィルム１０の間に電池素子１１を挟んで、２枚の外装フィルム１０を電池素子１１の外側でラップし、このラップ部１２を接合して、内部に電池素子１１を内蔵している。図のラミネート電池１はポリマー電池である。ただ、本発明は、ラミネート電池をポリマー電池に特定しない。ラミネート電池は、たとえば、ニッケル水素電池等、他の全ての二次電池とすることもできる。図のラミネート電池１は四角形で、両側の辺とひとつの辺で外装フィルム１０を積層してラップ部１２としている。ラミネート電池１は、ラップ部１２において、２枚の外装フィルム１０を、接着、あるいは溶着等の方法で気密に接合している。図のラミネート電池１は、１枚の外装フィルム１０を電池素子１１のひとつの辺で折り返して、電池素子１１の両面を被覆している。この構造のラミネート電池１は、電池素子１１の１辺に沿って外装フィルム１０を折り返すので、四角形のひとつの辺にはラップ部がなく、３辺にラップ部１２が設けられる。図示しないが、ラミネート電池は、４辺の外周にラップ部を設けた構造とすることもある。このラミネート電池は、電池素子の両面に分離された２枚の外装フィルムを重ね、電池素子周囲の４辺のラップ部で結合して製作される。さらに、ラミネート電池は、電池素子が四角形であっても、出力リードの取り出し方やラップ部の折り返し方によっては、外形が四角形と異なる形状となることもある。したがって、ラミネート電池は、外形を四角形以外の形状、たとえば、多角形状、長円形状、部分的に湾曲部を有する多角形状とすることもできる。

図２のラミネート電池１は、電池素子１１の下面に積層される外装フィルム１０を平面状ないし平面に近い形状として、電池素子１１の上面に積層する外装フィルム１０を電池素子１１の周囲に沿って下方に折曲して、下面の外装フィルム１０に積層して、ラップ部１２を接合している。

図２と図３のラミネート電池１は、外周の１辺にテラス部１３を設けている。テラス部１３は、外装フィルム１０のラップ部１２であって、電池素子１１から外側に突出している。テラス部１３は、電池素子１１の両面と平行な面内に位置する。図のラミネート電池１は、テラス部１３を電池素子１１の底面側に連結している。さらに、図のラミネート電池１は、テラス部１３の両側に折曲ラップ部１３Ａを連結して設けている。折曲ラップ部１３Ａは、図５の断面図に示すように、電池素子１１の両側に突出するラップ部１２を、矢印で示すように電池素子１１の側面に沿うように９０度折曲して設けられる。この形状のテラス部１３は、両側の折曲ラップ部１３Ａが補強リブとなって、テラス部１３の折曲強度を強くできる。図２と図３のラミネート電池１は、折曲ラップ部１３Ａの幅を電池素子１１の厚さよりも狭くしている。ただ、折曲ラップ部は、電池素子の厚さにほぼ等しい幅とすることができる。また、テラス部には必ずしも折曲ラップ部を設ける必要はない。

ラミネート電池１は、テラス部１３となるラップ部１２に出力リード４を設けている。出力リード４は、図４に示すように、互いに積層される外装フィルム１０の間に気密に挟着されてラップ部１２の外部に引き出される。出力リード４は回路基板２に接続している。

回路基板２は、テラス部１３の外側に配置されて、ラミネート電池１に接続される。回路基板２は、フェノール基板やエポキシ基板の表面に導電層を設けたプリント基板である。図の回路基板２は、上面に出力用のリード線５を接続している。リード線５は、半田付けして回路基板２に接続され、その先端に電気機器に接続するコネクター６を連結している。図示しないが、回路基板に出力端子を固定して、出力端子を電気機器に接続する構造とすることもできる。

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７を実装している。電子部品７は、回路基板２の表面に突出して固定される。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、テラス部１３の外側にあって、テラス部１３と平行に配置される。図の回路基板２は長方形で、テラス部１３の両側から突出しないように、テラス部１３の全長にほぼ等しい長さとしている。ただ、回路基板は、テラス部よりも短くしてテラス部から突出しないようにすることもできる。

回路基板２は、図４に示すように、テラス部１３と同一平面に、正確には底面がテラス部１３と同一平面として、出力リード４を介してラミネート電池１に連結される。また回路基板２は、テラス部１３に接近して、テラス部１３と平行に配設される。

補強絶縁プレート３は、回路基板２とテラス部１３の表面に積層される。補強絶縁プレート３は、回路基板２とテラス部１３の表面に積層される幅を有する板状にプラスチック等の絶縁材を成形したものである。補強絶縁プレート３は、回路基板２とテラス部１３の表面を保護しながら補強して連結する。補強絶縁プレート３は、図４の断面図に示すように、その上面を、電池素子１１の部分の上面と同一平面としている。図４の補強絶縁プレート３は、下面に突出部３Ａを設けて、上面を電池素子１１部分の上面と同一平面としている。補強絶縁プレート３は全体の厚さを調整して、その上面を電池素子１１部分の上面と同一平面とすることができる。

図の補強絶縁プレート３は、回路基板２に固定している電子部品７を入れる貫通孔３Ｂを設けている。この貫通孔３Ｂに電子部品７を入れて、回路基板２を補強絶縁プレート３に積層している。図示しないが、回路基板から突出する電子部品の高さが補強絶縁プレートの厚さに比較して低い場合、補強絶縁プレートに電子部品を案内する凹部を設けて、凹部に電子部品を案内して、回路基板に補強絶縁プレートを積層することができる。この補強絶縁プレートは、回路基板との対向面に電子部品を案内する凹部を設ける。

図３の薄型バッテリーパックは、補強絶縁プレート３と回路基板２とラミネート電池１の外側にテープ８を接着し、このテープ８で補強絶縁プレート３と回路基板２をラミネート電池１に連結している。ただし、補強絶縁プレートは、接着して回路基板とラミネート電池に固定することができる。また、補強絶縁プレートを回路基板とテラス部に接着して、さらにその外側にテープを接着して連結することもできる。

補強絶縁プレート３と回路基板２とラミネート電池１とを連結している図３の薄型バッテリーパックは、この状態でケースに入れることなく、電気機器に組み込むことができる。また、図４の鎖線で示すように、図３の薄型バッテリーパックを金属ケースやプラスチックケース等の外装ケース９に入れて、電気機器に脱着できる薄型バッテリーパックとすることができる。

従来の薄型バッテリパックの一例を示す斜視図である。本発明の一実施例にかかる薄型バッテリパックの分解斜視図である。図２に示す薄型バッテリパックを組み立てた状態を示す斜視図である。図３に示す薄型バッテリパックの端部の拡大断面図である。ラミネート電池の側部の拡大断面図である

符号の説明

１…ラミネート電池
２…回路基板
３…補強絶縁プレート３Ａ…突出部３Ｂ…貫通孔
４…出力リード
５…リード線
６…コネクター
７…電子部品
８…テープ
９…外装ケース
１０…外装フィルム
１１…電池素子
１２…ラップ部
１３…テラス部１３Ａ…折曲ラップ部
２１…ラミネート電池
２２…回路基板
２３…テラス部
２４…側壁

Claims

正負の電極を備える電池素子(11)を外装フィルム(10)で被覆し、電池素子(11)の外周で外装フィルム(10)を接合して外装フィルム(10)の内部に電池素子(11)を内蔵しているラミネート電池(1)と、このラミネート電池(1)の出力リード(4)に接続している回路基板(2)とを備えるバッテリーパックであって、
ラミネート電池(1)は、外周の一部に、外装フィルム(10)の接合した部分(12)を電池素子(11)の外周に突出させているテラス部(13)を有し、
回路基板(2)はラミネート電池(1)の外側であってテラス部(13)の外側に配置され、回路基板(2)とテラス部(13)に補強絶縁プレート(3)を積層しており、補強絶縁プレート(3)と回路基板(2)をラミネート電池(1)に連結してなり、
回路基板(2)の表面に電子部品(7)を固定しており、この電子部品(7)を入れる貫通孔(3B)を補強絶縁プレート(3)に設けており、電子部品(7)を補強絶縁プレート(3)の貫通孔(3B)に入れて、回路基板(2)を補強絶縁プレート(3)に積層している薄型バッテリーパック。
テラス部(13)が両側に折曲接合部分(13A)を有する請求項１に記載される薄型バッテリーパック。
補強絶縁プレート(3)と回路基板(2)とラミネート電池(1)の外側にテープ(8)を接着して、テープ(8)で補強絶縁プレート(3)と回路基板(2)とラミネート電池(1)を連結している請求項１に記載される薄型バッテリーパック。
補強絶縁プレート(3)がプラスチックの成形体である請求項１に記載される薄型バッテリーパック。
回路基板(2)にリード線(5)を介してコネクター(6)を連結している請求項１に記載される薄型バッテリーパック。
回路基板(2)に出力端子を固定している請求項１に記載される薄型バッテリーパック。