JP4564781B2

JP4564781B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP4564781B2
Application number: JP2004144570A
Authority: JP
Inventors: 浩三舘野
Original assignee: NEC Energy Devices Ltd
Current assignee: Envision AESC Energy Devices Ltd
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: JP2005327593A

Description

本発明は、電池パックに関し、特に、外装ラベルを貼り付けた電池パックをシールドして、保護回路等の内部電気回路を外部からのノイズから保護する構造に関する。

近年、携帯電話機等の各種携帯型電子機器の電源として、リチウムイオン二次電池等の電池パックが用いられている。

これらの携帯型電子機器に必要とされる電圧、電流に対応した角型状の単一の電池セルが用いられているが、単一の電池セルでは対応することが困難な電圧、電流容量を必要とする電子機器の場合には、複数個の電池セルを直列あるいは並列に導電接続して所定の電圧と電流容量が出力可能な電池パックが用いられている。

また、このような複数個の電池セルを設けた電池パックは、充放電容量が大きなものとなるので、過充電、過放電、短絡等の異常時に電池の過熱、焼損、破裂等の危険な事態に至らないように、通電を遮断して電池セルを保護する充放電保護回路等からなる保護回路基板を電池セルの側面等に設置されている。

しかし、この保護回路基板は、最近の省電力化に伴い、回路インピーダンスが高くなる傾向にあり、そのため外部からのノイズの影響を受けやすいという問題があった。

また、各種携帯型電子機器に搭載される電池パックにおいては、特に様々な環境下で、使用あるいは保管、放置等される可能性があり、静電気に限らず、色々なノイズ環境が予想されるため、その対策が必要となってきている。

そのため、特許文献１のような構成の電池パック用ケースが提案されている。即ち、特許文献１では、電池パック用ケースの枠体の内部に電池セルと保護回路基板を組み込み、上下面にシールド効果を有する金属薄板を取り付けることにより、この保護回路基板を外部のノイズから保護していた。

しかし、特許文献１においては、外部からのノイズをシールドするのに、金属薄板等の別部品を使用しているので、ケースの構成が複雑になり、さらにケース間をビス止めしなければならない等電池パックの組み立てにも時間を要していた。

特許第３４１２４７１号公報

本発明は、上記の課題を解決し、部品点数が少なく、簡単な構造で外部からのノイズをシールドすることができ、さらに容易に組み立てることができる電池パックを提供することにある。

本発明は、少なくとも１個の電池セルと、該電池セルを保護する保護回路とを具備するコアパックを、粘着剤を塗布した外装ラベルで覆った電池パックであって、前記電池セルの表面は正極又は負極であり、前記粘着剤は、導電性を有し、前記電池セルの表面と前記外装ラベルとを同じ電位となるよう構成したことを特徴とする電池パックである。

また、本発明は、前記電池セルが、リチウム二次電池であることを特徴とする上記の電池パックである。

即ち、本発明の電池パックは、電池セルに貼り付けた時に電池セルの表面と同電位となるように、外装ラベルの粘着剤に導電性を持たせ、その外装ラベルで覆うことにより、保護回路等の内部電気回路を外部のノイズから遮断することを特徴とする。

上記の構成を採用した本発明によれば、部品点数が少なく、簡単な構造で外部からのノイズをシールドすることができ、さらに容易に組み立てることができる電池パックを提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における電池パックに用いられるコアパック、外装ラベルの説明図であり、図１（ａ）は、コアパックの平面図、図１（ｂ）は、外装ラベルの平面図である。図２は、本発明の一実施の形態における電池パックの保護回路の構成を示す図であり、図２（ａ）は、外装ラベルを貼り付ける前の状態を示す図、図２（ｂ）は、外装ラベルを貼り付けた後の状態を示す図である。

図１（ａ）に示すように、本発明の一実施の形態における電池パックに用いられるコアパックは、角型の電池セル１５と、保護素子２と、保護回路基板４を具備する。角型の電池セル１５は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子多孔性フィルムからなるセパレータを介在させて、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等からなる正極活物質を塗布したアルミ箔等からなる正極側集電体と、グラファイト（難黒鉛化性炭素）系、コークス（易黒鉛化性炭素）系化合物からなる負極活物質を塗布した銅箔等からなる負極側集電体を巻回して発電要素のジェリーロールを作製してアルミニウム、スチール等からなる電池缶内に収納し、アルカリ電解液、酸性電解液、有機電解液等の電解液を注入後、電極ヘッダ部を電池缶に溶接することによって密閉して製造される。アルミニウム缶を用いた場合には、正極と電気的に接続するため、電池セル（缶）の表面が正極となるが、スチール缶を用いた場合には、負極と接続するため、電池セル（缶）の表面が負極となる。なお、図１（ａ）の例では、電池缶がアルミニウム缶の場合であり、正極５ａと接続し、表面が正極となっている。

図１（ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態における電池パックに用いられる外装ラベル６は、コアパックの両平面と、それらと連続する４つの側面とを覆うことができる大きさであり、０．０５〜０．２ｍｍ程度の厚さである。また、基材として合成樹脂、不織布などを、単層の形態、又は、それらの積層の形態で用いることができる。合成樹脂としては、例えば、各種の熱可塑性樹脂等からなるフィルムやシートなどがあげられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ナイロン、ポリイミド、ポリカーボネートなどを用いることができる。

この外装ラベル６のコアパックとの接着箇所に塗布する導電性粘着剤６ａは、公知のアクリル系粘着剤又はゴム系粘着剤等に公知の有機又は無機の導電性化合物を混合することにより形成するもので、導電性化合物の混合量により、表面電気抵抗値又は体積電気抵抗値を、１０^７Ω〜１０^１０Ωの範囲内に維持することが好ましい。母材として、例えば、アクリル系、ゴム系、ポリエステル系、ポリウレタン系などが挙げられる。粘着剤は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。

アクリル系粘着剤としては、アクリル系重合体を粘着成分としており、必要により、架橋剤、粘着付与剤、軟化剤、老化防止剤、充填剤、顔料などの各種の添加剤が配合されていてもよい。上記のアクリル系重合体は、例えば、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレートなどの炭素数が通常１〜１４程度の（メタ）アクリル酸アルキルエステルを主成分とし、これに必要により共重合可能な改質用モノマーとして（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、酢酸ビニル、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、スチレンなどの他のモノマーを加えたモノマー混合物の共重合により製造できる。

また、ゴム系粘着剤には、例えば、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイソブチレン、スチレン−イソプレンゴムなどを用いた粘着剤が含まれる。また、ポリエステル系粘着剤としては、例えば、脂肪族系カーボネートジオール（例えば、ブタンジオール等のジオール成分とエチレンカーボネートなどのカーボネート化合物との反応により得られるカーボネートジオールなど）を必須のポリオール成分としたポリエステル系重合体を主剤とするものが挙げられる。

本発明では、上記の粘着剤に導電性化合物を適宜分散して使用する。導電性化合物としては、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、鉄、クロム、チタン、コバルト、モリブデン、白金、タングステン、タンタル、ニオブ、パラジウム、半田合金などの金属又はこれらの合金（銅合金など）からなる金属粉末又は金属繊維、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、チタンブラックなどからなる金属酸化物粉末又は金属酸化物繊維、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、天然グラファイト、人造グラファイトなどの炭素材料からなる炭素粉末又は炭素繊維、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセンなどの導電性ポリマーからなる導電性ポリマー粒子や、これらの粉末、繊維又は粒子などの各種素材（金属や合金、金属酸化物、炭素材料、導電性ポリマーなど）により被覆されている粒子（例えば、貴金属を被覆した銅や銀からなる微粒子等）などを用いることができる。導電性化合物は単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。

このような構成の外装ラベルと粘着剤を用い、外装ラベルの接着箇所に粘着剤を塗布して、図１（ａ）のコアパックに貼り付けることにより本発明の電池パックが得られる。

次に、本発明の電池パックにおける保護回路基板の外部ノイズから保護は、次のようにして行われる。図２（ａ）に示すように、電池パックにおける保護回路は、リチウム二次電池等の二次電池１と、温度の保護、電流遮断機能を有し、温度が上昇すると電流を遮断するＰＴＣ素子、温度ヒューズ等の保護素子２と、過電流や過放電の保護を行う制御ＩＣ３と、特定方向の電流である放電電流をオン／オフする放電制御スイッチＳＷ１と、充電電流をオン／オフする充電制御スイッチＳＷ２とから構成される。制御ＩＣ３は、過充電や過放電の保護を行うため電池セル電圧及び制御スイッチ素子間の電圧の検出を行い、また、この検出した電圧に基づき放電電流スイッチＳＷ１、充電制御スイッチＳＷ２をオン／オフ制御する回路等を含む。なお、外装ラベルに非導電性の粘着剤を塗布して用いた場合もこのような構成となる。

外装ラベルをコアパックに貼り付けると、図２（ｂ）に示すように、電池セルの表面と外装ラベルの導電性粘着剤の電位が同じになる。したがって、図２（ａ）の場合には、外部からのノイズを矢印２０のように進入させてしまうが、図２（ｂ）の場合には、外装ラベルの導電性粘着剤を電池セルの表面と同電位とすることで、矢印３０のように伝搬し、外部からのノイズより保護回路基板をシールドすることができる。

このように導電性のある粘着剤を塗布した外装ラベルをセルに貼り付けることにより、電池パック全体が電池セルの表面電位（アルミニウム缶の場合は正極、スチール缶の場合は負極）でシールドされため、電池パックの保護回路を外部ノイズから保護し、その誤動作を防止することができる。

また、本発明では、外部からのノイズをシールドするための別部品を使用しなくてすみ、部品点数が少なくなり、構造も簡単である。よって、部品点数が少なく、構造が簡単であるため、容易に電池パックを組み立てることができる。

本発明の一実施の形態における電池パックに用いられるコアパック、外装ラベルの説明図。図１（ａ）は、コアパックの平面図。図１（ｂ）は、外装ラベルの平面図。本発明の一実施の形態における電池パックの保護回路の構成を示す図。図２（ａ）は、外装ラベルを貼り付ける前の状態を示す図。図２（ｂ）は、外装ラベルを貼り付けた後の状態を示す図。

符号の説明

１二次電池
２保護素子
３制御ＩＣ
４保護回路基板
５ａ正極
５ｂ負極
６外装ラベル
６ａ（導電性）粘着剤
１０コアパック
１５電池セル
２０，３０（ノイズ伝搬方向を示す）矢印
ＳＷ１放電制御スイッチ
ＳＷ２充電制御スイッチ

Claims

少なくとも１個の電池セルと、該電池セルを保護する保護回路とを具備するコアパックを、粘着剤を塗布した外装ラベルで覆った電池パックであって、前記電池セルの表面は正極又は負極であり、前記粘着剤は、導電性を有し、前記電池セルの表面と前記外装ラベルとを同じ電位となるよう構成したことを特徴とする電池パック。
前記電池セルは、リチウム二次電池であることを特徴とする請求項１記載の電池パック。