JP4797385B2 - Battery pack - Google Patents
Battery pack Download PDFInfo
- Publication number
- JP4797385B2 JP4797385B2 JP2005013863A JP2005013863A JP4797385B2 JP 4797385 B2 JP4797385 B2 JP 4797385B2 JP 2005013863 A JP2005013863 A JP 2005013863A JP 2005013863 A JP2005013863 A JP 2005013863A JP 4797385 B2 JP4797385 B2 JP 4797385B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrode terminal
- battery pack
- circuit board
- holder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 19
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 19
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 12
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 11
- -1 for example Substances 0.000 description 11
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 11
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 8
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100069231 Caenorhabditis elegans gkow-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012741 LiNi0.5Co0.5O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015915 LiNi0.8Co0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920001166 Poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002001 electrolyte material Substances 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;furan-2-ylmethanol Chemical compound O=C.OCC1=CC=CO1 HDNHWROHHSBKJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 1
- 229910021469 graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(1,1,2,2,2-pentafluoroethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)C(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)F ACFSQHQYDZIPRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Description
この発明は、例えばリチウムイオンポリマー二次電池に適用される電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack applied to, for example, a lithium ion polymer secondary battery.
近年、カメラ一体型VTR(Videotape recorder:ビデオテープレコーダ)、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、機器に接続する電池パックの設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン電池が最も好適である。 In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Videotape recorder), a mobile phone, or a laptop computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, the demand for batteries used as power sources for portable electronic devices is growing rapidly, and the battery packs connected to the devices are lighter and thinner in order to reduce the size and weight of the devices. There is a need to use the storage space efficiently. As a battery satisfying such requirements, a lithium ion battery having a large energy density and output density is most suitable.
中でも、従来の液系電解液を用いた場合に問題となる液漏れを防止するために、ゲル状のポリマー電解質を用いたリチウムイオンポリマー二次電池が広く用いられている。リチウムイオンポリマー二次電池は、電極端子を接続し、両面にポリマー電解質を塗布した帯状の正極および負極をセパレータを介して積層した後、長手方向に巻回して作製した電池素子をラミネートフィルムで外装して電池セルとしている。電池セルからは正極、負極と接続された電極端子が導出されており、回路基板を接続した後にプラスチック製モールドケースに収納して電池パックとしていた。以下の特許文献1には、かかる構成のリチウムイオンポリマー二次電池の一例が記載されている。
ところが、モールドケース内に電池セルを収納する従来の構成では、モールドケースの肉厚が0.3〜0.4mm程度となり、固定のための両面テープや公差を考慮すると、セルの厚みに対して0.8〜1.0mm程度厚みが増加していた。また、外周方向でも上下のモールドケースを超音波溶着するための形状が必要となり、そのために、0.7mm程度の肉厚が求められる。結果として、従来の電池パックはセルの容積に対して1.3〜1.4倍の容積の増加が余儀なくされた。 However, in the conventional configuration in which the battery cell is housed in the mold case, the thickness of the mold case is about 0.3 to 0.4 mm, and considering the double-sided tape for fixing and tolerance, The thickness increased by about 0.8 to 1.0 mm. In addition, a shape for ultrasonic welding of the upper and lower mold cases is required also in the outer peripheral direction, and therefore, a thickness of about 0.7 mm is required. As a result, the conventional battery pack has been forced to increase in volume by 1.3 to 1.4 times the cell volume.
また、電池セルをモールドケース内に収納することで放熱性が悪くなり、電池性能が低下したり電池が発熱するおそれもあった。 Further, storing the battery cell in the mold case deteriorates the heat dissipation, and there is a possibility that the battery performance may be deteriorated or the battery may generate heat.
そこで我々は、両端に第1及び第2の開口を有する硬質の外装材内に電池素子を収納し、この第1及び第2の開口に対して樹脂成型で製造した第1及び第2のカバーをそれぞれ嵌合し、第1の開口に嵌合される第1のカバー内に上記電池素子の電極端子と接合される回路基板を収納する電池パックを提案した。 Therefore, we house the battery element in a hard exterior material having first and second openings at both ends, and first and second covers manufactured by resin molding with respect to the first and second openings. A battery pack is proposed in which a circuit board to be joined to an electrode terminal of the battery element is housed in a first cover fitted to the first opening.
この構成による電池パックでは、電池素子をモールドケースに収納する必要がないため、体積効率(体積あたり電気容量/1電池パック)に優れ、かつ放熱性も良く、電池性能の向上に寄与する。また、電池パックの組み立てが容易であり、生産性に優れた構成となっている。 In the battery pack having this configuration, since it is not necessary to store the battery element in the mold case, it is excellent in volumetric efficiency (electric capacity per volume / 1 battery pack), has good heat dissipation, and contributes to improvement in battery performance. In addition, the battery pack can be easily assembled and has a high productivity.
上述のような電池パックでは、回路基板9を上部ホルダー4aおよび下部ホルダー4bからなるトップカバー4に収納してこれを外装材5の一開口部に嵌合する際に、図1に示すように回路基板9と接合した電極端子2が折りたたまれるようにして電池パックに収容される。この場合、電池素子6とトップカバー4の間に十分な空間があれば、屈曲した電極端子2が上部ホルダー4aの電極端子導出部に対向する部分7と干渉することなく構成することができる。ところが、これではスペース効率を高めた電池パックとしての本来の目的に反してしまう。
In the battery pack as described above, when the
また、この空間を狭くした場合、電極端子導出部の構造の影響で、電極端子導出部側に設けた上部ホルダー4aと外装材5との融着部が極めて小さくなってしまい、トップカバー4と外装材5との熱融着強度が不充分となってしまう。また、電池厚が比較的小さい場合は図1Bに示すように下部ホルダー4b底面の電極端子導出部に対向する部分8が電極端子2を圧迫し、電極端子が電池厚み方向に突出湾曲して、電極端子部において電池厚が他の部分比べて大きくなってしまうことがある。この場合、電子機器側の電池パック挿入部の寸法に合わなくなるおそれがあった。
Further, when this space is narrowed, due to the influence of the structure of the electrode terminal lead-out portion, the fused portion between the
したがって、この発明では、電池パック内部で電極端子がトップカバーと干渉したり、電極端子が電池厚み方向に突出湾曲して電極端子部における電池厚さ外形寸法が他の部分比べて大きくなることを防ぎ、さらに生産性の高い電池パックを得ることを目標とする。 Therefore, in this invention, the electrode terminal interferes with the top cover inside the battery pack, the electrode terminal protrudes and curves in the battery thickness direction, and the battery thickness outer dimension at the electrode terminal portion becomes larger than other parts. The goal is to prevent and get a more productive battery pack.
上記課題を解決するために、この発明の電池パックは、両端に第1及び第2の開口を有する硬質の外装材内に角形もしくは扁平型の電池素子が収納され、第1及び第2の開口が第1及び第2のカバーによってそれぞれ覆われ、第1の開口に嵌合される第1のカバー内に電池素子の電極端子リードと接合される回路基板が収納される構造であり、第1のカバーは、回路基板の電池素子側とは反対側から回路基板を保持する樹脂成型で製造された上部ホルダーと、回路基板の電池素子側に配置される樹脂成型で製造された下部ホルダーとを少なくとも有し、上部ホルダーと下部ホルダーとは接着または機械的係合手段によって接合される角形もしくは扁平型の電池パックにおいて、上部ホルダーは、電池素子から電極端子が導出された電極端子導出部に対向する部分に第1の切り欠きを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a battery pack according to the present invention includes a rectangular or flat battery element housed in a hard exterior material having first and second openings at both ends, and the first and second openings. Is covered with a first cover and a second cover, and a circuit board to be joined to the electrode terminal lead of the battery element is housed in the first cover fitted into the first opening. The cover includes an upper holder manufactured by resin molding that holds the circuit board from the side opposite to the battery element side of the circuit board, and a lower holder manufactured by resin molding that is disposed on the battery element side of the circuit board. In a rectangular or flat battery pack having at least an upper holder and a lower holder that are bonded or bonded by mechanical engagement means, the upper holder has an electrode terminal lead from which the electrode terminal is derived from the battery element. It characterized by having a first notch in a portion facing section.
また、加えて、下部ホルダーは、電池素子に一主面を向けて対向する底面部を備え、底面部の一端面のうち、電極端子導出部に対向する部分に第2の切り欠きを有し、底面部の一端面に対向する他端面のうち、第2の切り欠きと対向する部分に第3の切り欠きを有することが好ましい。これにより、より効果的に上記不具合を解消することができる。 In addition, the lower holder includes a bottom surface portion facing the battery element with one main surface facing, and has a second notch in a portion facing the electrode terminal lead-out portion of one end surface of the bottom surface portion. Of the other end surface facing the one end surface of the bottom surface, it is preferable to have a third notch in a portion facing the second notch. Thereby , the said malfunction can be eliminated more effectively.
この発明によれば、回路基板を収納するカバーに切り欠きを設けることにより、カバーを外装材に嵌合する際にも屈曲して収納される電極端子の湾曲形態を十分収納することが可能となり、カバーと外装材を熱融着した後も電池パック厚に影響を及ぼさない。また、熱融着部が剥がれにくくなり、品質の向上を図ることができる。 According to this invention, by providing a notch in the cover that stores the circuit board, it is possible to sufficiently store the curved shape of the electrode terminal that is bent and stored even when the cover is fitted to the exterior material. The battery pack thickness is not affected even after heat-sealing the cover and the exterior material. Moreover, it becomes difficult to peel off the heat-sealed portion, and the quality can be improved.
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2に、この発明を適用したリチウムイオンポリマー二次電池の電池パックの構成の一例を示す。この電池パックは、外装材としての硬質ラミネート材に電池素子を収納し、両端開口部に樹脂成型カバーを嵌合したものである。 FIG. 2 shows an example of the configuration of a battery pack of a lithium ion polymer secondary battery to which the present invention is applied. In this battery pack, a battery element is housed in a hard laminate material as an exterior material, and resin-molded covers are fitted to openings at both ends.
図3は、この電池パックに用いる電池素子20の構成を示す。図3Aは、電池素子20の斜視図であり、図3Bは正極21および負極22の巻終端部の構成を示す断面図である。この電池素子20は、帯状の正極21と、セパレータ23aと、正極21と対向して配された帯状の負極22と、セパレータ23bとを順に積層し、長手方向に巻回されており、正極21および負極22の両面にはポリマー電解質24が塗布されている。ポリマー電解質は、図3Bに示すように、正極21および負極22の終端部を完全に覆うように塗布されている。また、電池素子20からは正極21と接続された正極端子12aおよび負極22と接続された負極端子12bが導出されており(以下、特定の端子を指さない場合は電極端子12とする)、正極端子12aおよび負極端子12bのそれぞれの両面には後に外装するラミネートフィルムとの接着性を向上させるために樹脂片であるシーラント13aおよび13b(以下、特定のシーラントを示さない場合はシーラント13と適宜称する)が被覆されている。
FIG. 3 shows the configuration of the
以下、電池素子の材料について詳しく説明する。 Hereinafter, the material of the battery element will be described in detail.
[正極]
正極21は、正極活物質を含有する正極活物質層が、正極集電体の両面上に形成されてなる。正極集電体としては、例えばアルミニウム(Al)箔,ニッケル(Ni)箔あるいはステンレス(SUS)箔などの金属箔により構成されている。
[Positive electrode]
The
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。ついで、このスラリーをドクターブレード法等により正極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより形成される。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。 The positive electrode active material layer includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. These are uniformly mixed to form a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector by a doctor blade method or the like, dried at a high temperature, and the solvent is removed. Here, the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent only have to be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited.
正極活物質としては、LiXMO2(式中、Mは、一種以上の遷移金属を表し、xは、電池の充放電状態によって異なり、通常0.05以上1.10以下である)を主体とする、リチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属としては、コバルト(Co),Ni,マンガン(Mn)等が用いられる。 As the positive electrode active material, mainly Li x MO 2 (wherein M represents one or more transition metals, x is different depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually 0.05 or more and 1.10 or less). A composite oxide of lithium and a transition metal is used. As the transition metal constituting the lithium composite oxide, cobalt (Co), Ni, manganese (Mn) or the like is used.
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNiyCo1-yO2(0<y<1)等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。LiNi0.5Co0.5O2、LiNi0.8Co0.2O2等がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。さらに、正極活物質としてTiS2、MoS2、NbSe2、V2O5等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を使用しても良い。 Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi y Co 1-y O 2 (0 <y <1). A solid solution in which a part of the transition metal element is substituted with another element can also be used. Examples thereof include LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . These lithium composite oxides can generate a high voltage and have an excellent energy density. Furthermore, TiS 2, MoS 2, NbSe 2, V 2 O no lithium metal sulfides such as 5 or may be used an oxide as the positive electrode active material.
また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン等が用いられる。 As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone etc. are used, for example.
正極21は集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子12aを有している。この正極端子は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子の材料としては、例えばAl等が挙げられる。
The
[負極]
負極22は、負極活物質を含有する負極活物質層が、負極集電体の両面上に形成されてなる。負極集電体としては、例えば銅(Cu)箔,Ni箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
[Negative electrode]
The
負極活物質層は、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次にこのスラリーをドクターブレード法等により負極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより形成される。ここで、負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。 The negative electrode active material layer includes, for example, a negative electrode active material, a conductive agent if necessary, and a binder. These are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, this slurry is uniformly applied on the negative electrode current collector by a doctor blade method or the like, dried at a high temperature, and the solvent is blown off. Here, the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent only have to be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited.
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられ、より具体的には熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やSnO2等の酸化物を使用することができる。 As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium alloy, a carbon material that can be doped / undoped with lithium, or a composite material of a metal material and a carbon material is used. Specific examples of carbon materials that can be doped / undoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and the like. More specifically, pyrolytic carbons and cokes (pitch coke, needle coke). , Petroleum coke), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (phenol resins, furan resins, etc., calcined at an appropriate temperature), carbon fibers, activated carbon and other carbon materials are used. be able to. Furthermore, as a material capable of doping and dedoping lithium, a polymer such as polyacetylene or polypyrrole or an oxide such as SnO 2 can be used.
また、リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、スズ(Sn)、コバルト(Co)、インジウム(In)、Al、ケイ素(Si)およびこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したLi金属板でも構わない。 In addition, various types of metals can be used as materials capable of alloying lithium, but tin (Sn), cobalt (Co), indium (In), Al, silicon (Si), and alloys thereof can be used. Often used. When metal lithium is used, it is not always necessary to use powder as a coating film with a binder, and a rolled Li metal plate may be used.
結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。 As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, etc. are used, for example.
負極22も正極21と同様に、集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子12bを有している。この負極端子は金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子の材料としては、例えば銅、Ni等が挙げられる。
Similarly to the
なお、正極端子12aおよび負極端子12bは同じ方向から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。また、正極端子12aおよび負極端子12bの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
In addition, although it is preferable that the
[ポリマー電解質]
ポリマー電解質は、高分子材料と電解液と電解質塩とを混合してゲル状化した電解質をポリマー中に取り込んだものとされている。高分子材料は、電解液に相溶する性質を有し、シリコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリフォスファゼン変性ポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、およびこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等、若しくはフッ素系ポリマーとして、例えばポリ(ビニリデンフルオロライド)、ポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)、或いはポリ(ビニリデンフルオロライド−co−トリフルオロエチレン等の高分子材料、およびこれらの混合物が使用される。
[Polymer electrolyte]
The polymer electrolyte is one in which a polymer material, an electrolytic solution, and an electrolyte salt are mixed to form a gelled electrolyte into the polymer. The polymer material has a property compatible with the electrolytic solution, such as silicon gel, acrylic gel, acrylonitrile gel, polyphosphazene modified polymer, polyethylene oxide, polypropylene oxide, and composite polymers, cross-linked polymers, modified polymers thereof, etc. Alternatively, for example, polymer materials such as poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), and mixtures thereof may be used as the fluorine-based polymer. used.
電解質材料としては、リチウムイオン電池に一般的に使用される電解質塩と非水溶媒が使用可能である。非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。 As the electrolyte material, an electrolyte salt and a non-aqueous solvent that are generally used in lithium ion batteries can be used. Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, and carbonates thereof. And other solvents in which hydrogen is substituted with halogen. One of these solvents may be used alone, or a plurality of these solvents may be mixed with a predetermined composition.
電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解するものが用いられ、カチオンとアニオンが組み合わされてなる。カチオンにはアルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられる。アニオンには、Cl-,Br-,I-,SCN-,ClO4 -,BF4 -,PF6 -,CF3SO3 -等が用いられる。具体的には、LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiClO4等が挙げられる。電解質塩濃度としては、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して0.4mol/kg以上、2.0mol/kg以下の範囲であることが好ましい。
As the electrolyte salt, one that dissolves in the non-aqueous solvent is used, and a combination of a cation and an anion is used. As the cation, an alkali metal or an alkaline earth metal is used. As the anion, Cl − , Br − , I − , SCN − , ClO 4 − , BF 4 − , PF 6 − , CF 3 SO 3 − and the like are used. Specifically, LiPF 6, LiBF 4, LiN (
[セパレータ]
セパレータは、例えばポリプロピレン(PP)あるいはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
[Separator]
The separator is made of, for example, a porous film made of a polyolefin-based material such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. A structure in which a porous film is laminated may be used. Among these, polyethylene and polypropylene porous films are the most effective.
一般的にセパレータの厚みは5〜50μmが好適に使用可能であるが、7〜30μmがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。 In general, the thickness of the separator is preferably 5 to 50 μm, more preferably 7 to 30 μm. If the separator is too thick, the amount of the active material filled decreases, the battery capacity decreases, and the ionic conductivity decreases and the current characteristics deteriorate. On the other hand, if the film is too thin, the mechanical strength of the film decreases.
上述のようにして作製した電池素子20を、硬質ラミネート材11aおよび軟質ラミネート材11bにて外装し、成型して電池セル16を作製する。
The
図4に、電池セル16の構成を示す。電池セル16は、参照符号20で示される電池素子の上下に硬質ラミネート材11aと軟質ラミネート材11bとを配置し、熱融着した後、硬質ラミネート材11aが外装となるように成形して作製する。軟質ラミネート材11bには電池素子20を配置するための凹部が設けられており、内側樹脂層である無軸延伸ポリプロピレン(CPP)層側から絞り加工を施すことによって凹部が形成される。
FIG. 4 shows the configuration of the
図5に、硬質ラミネート材11aおよび軟質ラミネート材11bの主な構成を示す。硬質ラミネート材11aおよび軟質ラミネート材11bは、参照符号30で示される金属層が、外側樹脂層31および内側樹脂層32に挟まれた3層構造となっており、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムである。金属層30は水分、酸素、光の進入を防いで電池素子を守る最も重要な役割を担っており、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム(Al)が最もよく使われる。外側樹脂層31には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)のいずれかが用いられる。内側樹脂層32は熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、無延伸ポリプロピレン(CPP)またはポリエチレン(PE)が多用される。
FIG. 5 shows main structures of the
金属層30と外側樹脂層31とは接着層33を設けて貼り合せる。一方、金属層30と内側樹脂層32とは接着層34を設ける方法の他、CPPまたはPEを熱して溶かし、金属層30に接着させる方法やCPPフィルムまたはPEフィルムを熱ローラ等により張り合わせる方法など、種々の方法が使用可能である。
The
硬質ラミネート材11aの金属層としてAlを用いる場合には、焼きなまし処理を施さないAl(JIS A3003P−H18)または(JIS A3004P−H18)等を用いる。また、金属層には上述のAlの他、銅(Cu)、鉄、ニッケル(Ni)、ステンレス(SUS)またはチタン(Ti)等が使用できる。また、軟質ラミネート材11bの金属層としてAlを用いる場合には、焼きなまし処理を施したAl(JIS A8021P−O)または(JIS A8079P−O)等を用いる。
When Al is used as the metal layer of the
上述の軟質ラミネート材11bに設けた凹部に電池素子20を収納し、凹部の開口部を覆うように硬質ラミネート材11aを重ねる。硬質ラミネート材料11aおよび軟質ラミネート材料11bのそれぞれは、互いの内側樹脂層であるCPP層(もしくはPE層)が対向するようにして重ねて配置する。
The
次いで、電池素子20の周辺の四辺を減圧下で熱融着して封止する。一般的に、電極端子を封止部界面から取り出しラミネート外装材を封止する場合には、電極端子の厚みを吸収するために表面にゴムのような弾性体をライニングするか、上下のヒータヘッド表面(ラミネートフィルムに接する面)に切り欠きを設ける。平らな金属ヘッドを用いた場合、熱融着時に電極端子部分に大きな圧力がかかり電極端子が切断されたり、電極端子を挟まない部分に金属ヘッドが当たらず、封止性が悪くなるのを防ぐためである。
Next, the four sides around the
さらに、硬質ラミネート材料11aおよび軟質ラミネート材11bを電池素子の形状に沿って湾曲させ、図2の電池セル16のように断面が楕円形状になるように成型することで、硬質ラミネート材料11aが最外装として電池素子20を保護するように電池パック10を作製する。
Further, the
このとき、軟質ラミネート材11bに設けた凹部の底面の外側に粘着シートを配置することが好ましい。粘着シートは軟質ラミネート材11bのNy層同士、もしくはPET層同士、PEN層同士を高温をかけて接着するために用いる補助的部材である。
At this time, it is preferable to arrange an adhesive sheet outside the bottom surface of the recess provided in the
次いで、所定の形状に成型された電池セル16のトップ部から導出された正極端子12aおよび負極端子12bと、回路基板上にあらかじめマウントされた保護回路とを抵抗溶接、超音波溶接等により固着する。電池素子20と接続された回路基板は、例えば図6に示すようなあらかじめ成型された上部ホルダー14aおよび下部ホルダー14bを嵌合してなるトップカバー14に挿入される。
Next, the
回路基板には、ヒューズ、PTC、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路の他、電池パックを識別するためのID、抵抗等がマウントされ、更に複数個の接点部が形成されている。保護回路には、二次電池の監視とFET(Field Effect Transistor)の制御を行うIC及び、充放電制御FETを含んだ保護回路にも適用される。 In addition to a protection circuit including temperature protection elements such as a fuse, PTC, and thermistor, an ID for identifying the battery pack, a resistor, and the like are mounted on the circuit board, and a plurality of contact portions are formed. The protection circuit is also applied to a protection circuit including an IC for monitoring a secondary battery and controlling a field effect transistor (FET) and a charge / discharge control FET.
熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient:PTC素子)は、電池素子と直列に接続され、電池の温度が設定温度に比して高くなると、電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズや、サーミスタも電池素子と直列に接続され、電池の温度が設定温度より高くなると、電池に流れる電流を遮断する。また、二次電池の監視とFETの制御を行うIC及び、充放電制御FETを含んだ保護回路は、二次電池の端子電圧が4.3V〜4.4Vを超えると、発熱・発火など危険な状態になる可能性があるので、二次電池の電圧を監視し、4.3V〜4.4Vを越えると充電制御FETをオフし、充電を禁止する。さらに二次電池の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、二次電池電圧が0Vになると二次電池が内部ショート状態となり再充電不可能となる可能性があるので、二次電池電圧を監視し、放電禁止電圧を下回ると放電制御FETをオフし、放電を禁止する。 The thermal resistance element (Positive Temperature Coefficient: PTC element) is connected in series with the battery element, and when the temperature of the battery becomes higher than the set temperature, the electrical resistance increases rapidly and the current flowing through the battery is substantially reduced. Shut off. A fuse and a thermistor are also connected in series with the battery element, and when the temperature of the battery becomes higher than the set temperature, the current flowing through the battery is cut off. In addition, ICs that monitor secondary batteries and control FETs, and protection circuits that include charge / discharge control FETs, can generate heat and fire when the secondary battery terminal voltage exceeds 4.3V to 4.4V. Therefore, if the voltage of the secondary battery exceeds 4.3V to 4.4V, the charge control FET is turned off and charging is prohibited. Furthermore, if the secondary battery terminal voltage is overdischarged to below the discharge prohibition voltage and the secondary battery voltage becomes 0V, the secondary battery may be shorted internally and cannot be recharged. When the voltage falls below the discharge inhibition voltage, the discharge control FET is turned off and discharge is prohibited.
上述のような電池パックでは、回路基板9を上部ホルダー4aおよび下部ホルダー4bからなるトップカバー4に収納してこれを外装材5の一開口部に嵌合する際に、図1に示すように回路基板9と接合した電極端子2が折りたたまれるようにして電池パックに収容される。
In the battery pack as described above, when the
この発明の理解を容易とするために、図6に従来の電池パックにおける電極端子導出部と上部ホルダー4aの位置関係を示す。図6の点線で示す電極端子導出部では、外装材である硬質ラミネート材の略端部から電極端子が導出しているため、トップカバーを嵌合した際に、図6の太線で示す上部ホルダー4aの電極端子導出部に対向する部分が電極端子2を圧迫してしまう。
In order to facilitate understanding of the present invention, FIG. 6 shows the positional relationship between the electrode terminal lead-out portion and the
この場合、屈曲した電極端子2が上部ホルダー4aの電極端子導出部に対向する部分と干渉することがないようにするには、トップカバー4と電池素子の間に空間を設けるか、もしくは外装材と熱融着する嵌合部分を短く設計する必要がある、しかし、前者ではスペース効率が悪くなり、後者ではトップカバーと硬質ラミネート材の熱融着強度が十分に得られない。
In this case, in order to prevent the bent electrode terminal 2 from interfering with a portion facing the electrode terminal lead-out portion of the
そこで、図7に示すように、この発明では、上部ホルダー14aの電極端子12が干渉する一部分のみに切り欠き19aを設けた。このような上部ホルダー14aを嵌合した場合の、電極端子導出部分の様子を図8に示す。図8に示すように、上部ホルダー14aの嵌合部分は軟質ラミネート材14bの端部まで挿入されるが、上部ホルダー14aに切り欠き19aが設けられていることにより、電極端子12と上部ホルダー14aが干渉しないようになされていることが分かる。このように、上部ホルダー14aの電極端子12と対向する部分のみに切り欠きを設けることにより、トップカバー14と電池素子20との空間を小さくし、さらに十分な熱融着強度も維持したままで、電極端子12とトップカバー12との干渉のない電池パックを作製することができる。
Therefore, as shown in FIG. 7, in the present invention, the
さらに、電池パック厚が小さい場合において、電極端子12が下部ホルダーと干渉し、押されて電池厚み方向に膨らむのを防止するために、図9に示すように下部ホルダー14b底面の電極端子引き回し経路に該当する部分に切り欠き19b,19cを設け、電極端子12が切り欠き19b,19cに収納されるようにして屈曲させるようにした。
Furthermore, in order to prevent the
この場合、下部ホルダー14b底面の側面部に切り欠き19b,19cを設けることで、切り欠きを有する底面部分の面積が小さくなってしまい、下部ホルダー14b自身の強度が低下してしまうのと同時に、樹脂成型時に部品のそりが発生しやすくなってしまう。そこで、図9に示すように、部品強度の維持および部品の成型性維持のため、底面部の長手方向に底面部の厚みと同等もしくはそれ以上の高さの突起壁17を設けることが望ましい。
In this case, by providing the
ここで、図10に、トップカバー嵌合時の下部ホルダー14bと電極端子12の位置関係を示す。なお、図10Aは電池セルの電極端子導出部が下になるように下部ホルダー14bおよび電池素子20を配置した場合の模式図であり、図10Bは電池セルの電極端子導出部が上になるように下部ホルダー14bおよび電池素子20を配置した場合の模式図である。また、実際はトップカバー嵌合時の下部ホルダー14bの位置は電池素子20に近接しているが、図10では説明のため、実際よりも下部ホルダー14bと電池素子20が離れている。
Here, FIG. 10 shows the positional relationship between the
図10から、下部ホルダー14bの所定の位置に切り欠き19b,19cを設けたことにより、電極端子12が収納されるスペースを確保して電極端子12への圧迫や電池厚の増大を防ぐことができることがわかる。
From FIG. 10, by providing the
上述のように、電池パック厚が小さい場合には、図11に示すように切り欠き19aを設けた上部ホルダー14aと、切り欠き19b、19cを設けた下部ホルダー14bを組み合わせて使うことで、より効果的に電極端子への圧迫を防止することが可能となる。
As described above, when the battery pack thickness is small, the
なお、電池パック厚が比較的大きい場合、下部ホルダー14b底面部の電池厚さ方向の寸法を上部ホルダーよりも小さくすることにより、切り欠きを設けたときと同様の効果を得ることができるため、下部ホルダー14bには必ずしも切り欠きは必要ではない。また、電池パック厚が大きい場合は上部ホルダー14aの電池厚さ方向の寸法も大きいため、下部ホルダーの電池厚さ方向の寸法を上部ホルダー14aに比して小さく設計しても強度的に問題ない。一方、この発明で用いた電池セルの構成を用いる限り、電池が厚くなっても電極端子導出部の位置が変わらないため、上部ホルダー14aには切り欠きが必要となる。
In addition, when the battery pack thickness is relatively large, by making the dimension in the battery thickness direction of the bottom portion of the
以下に、図12〜図15を参照して、回路基板をトップカバーに収納し、外装材である硬質ラミネート材11aと接合するまでの流れを説明する。図12〜図14は、トップカバー14を嵌合する際の様子を示す斜視図であり、図15はトップカバー14および電極端子12の屈曲の様子を示す断面図である。
Below, with reference to FIGS. 12-15, the flow until a circuit board is accommodated in a top cover and it joins with the
まず、図12に示すように、電池セル16と接合した回路基板18上を、上部ホルダー14aが覆うように配置し、次いで図13および図15Aに示すように、下部ホルダー14bを上部ホルダー14aの位置と合わせて回路基板18を収納する。さらに図14および図15Bに示すように、下部ホルダー14bが電池セル16に近い位置となるようにトップカバー14の方向を変え、電池セル16の一開口部に嵌合した後(図15Cおよび図15D)、熱融着によりトップカバー14と電池セル16の外装材を接合する。トップカバー14の嵌合時には、電極端子12が下部ホルダーの切り欠き19b,19cに収納されるように屈曲されている。
First, as shown in FIG. 12, the
図15Dから、上部ホルダー14aおよび下部ホルダー14bのそれぞれに切り欠き19a,19bおよび19cを設けたことにより、電池セル16の電極端子導出部への圧迫がなくなり、より効果的に電池厚の増大を防ぐことができることがわかる。また、下部ホルダー14bの切り欠き19bは、電極端子12が屈曲されて収納されているため、少なくともシーラント13を両面に被覆した電極端子12が2枚収納されるだけの切り欠きが必要である。もう一方の切り欠き19cは、電極端子12の引き回しの経路であり、シーラント13を被覆した電極端子12が1枚収納できるだけの深さがあればよい。
From FIG. 15D, by providing the
トップカバー14を嵌合した開口部の反対側開口部には、図1に示すように、あらかじめ射出成型により作製した樹脂モールド品のリアカバー15を嵌合し、熱融着によりリアカバー14と電池セル16の外装材である硬質ラミネート材11aを接合する。なお、リアカバー15と外装材との接合は熱融着だけに限らず、温めた樹脂材料(ホットメルト剤)を流し込んで接合する方法も併用することができる。なお、温めた樹脂を流し込む場合には、回路基板が熱により変形したり損傷したりしないように構成する必要がある。
As shown in FIG. 1, a resin-molded
このようにして電池パックを作製することにより、体積効率が良く、かつ電極端子への圧迫や電池厚さの増加を引き起こさない、品質、生産性の高い電池パックを得ることができる。 By producing the battery pack in this manner, a battery pack with high quality and high productivity that is good in volumetric efficiency and does not cause pressure on the electrode terminals or increase in battery thickness can be obtained.
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
図2に示すように構成した試験用電池パックにて、電池厚みを3.97mmに設計した電池パックを作製し、トップカバーと外装材とを熱融着した後の熱融着部分での電池厚さを測定して比較した。試験用電池パックは
(1)上部ホルダーと下部ホルダーのそれぞれに切り欠き有り
(2)上部ホルダー切り欠き有り、下部ホルダー切り欠き無し
(3)上部ホルダー切り欠き無し、下部ホルダー切り欠き有り
(4)上部ホルダーと下部ホルダーのそれぞれに切り欠き無し
のそれぞれの組み合わせ毎に10個ずつ作製する。
The battery in the heat-sealed portion after the battery pack designed to have a battery thickness of 3.97 mm was manufactured using the test battery pack configured as shown in FIG. 2 and the top cover and the exterior material were heat-sealed. The thickness was measured and compared. The test battery pack has (1) notch on each of the upper and lower holders (2) notch on the upper holder, no notch on the lower holder (3) no notch on the upper holder, notch on the lower holder (4) Ten pieces are prepared for each combination of the upper holder and the lower holder without notches.
電池厚みは、設計上最大を4.00mmとし、熱融着後の試験用電池パックの良、不良を判断する。以下の表1に、試験用電池パックの熱融着後の電池厚さの測定結果を示す。 The battery thickness is designed to be 4.00 mm at the maximum, and whether the test battery pack after heat fusion is good or bad is determined. Table 1 below shows the measurement results of the battery thickness after heat-sealing of the test battery pack.
上記結果より、上部ホルダー及び下部ホルダー共に切り欠きを有さないものは、電池厚み設計最大値を越えてしまったものがあったが、上部ホルダーおよび/または下部ホルダーに切り欠きを有したものは設計最大値を越えるものはなかった。また、特に上部ホルダーと下部ホルダーのいずれにも切り欠きを有したものは、電池厚みのバラツキ面でも均一なものとなった。 From the above results, some of the upper and lower holders that did not have cutouts exceeded the maximum battery thickness design, but those that had cutouts in the upper and / or lower holders. None exceeded the design maximum. In particular, those having notches in both the upper holder and the lower holder were uniform in terms of variation in battery thickness.
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。 For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.
また、硬質ラミネート材および軟質ラミネート材に用いるAl箔は上記のものに限らず、種々の材料を用いることができる。特に、硬質ラミネート材においては、JIS規格による1100Hの他、2000番系、5000番系、6000番系の硬質アルミ材料を用いることができる。 Moreover, the Al foil used for the hard laminate material and the soft laminate material is not limited to the above, and various materials can be used. In particular, in the hard laminate material, hard aluminum materials of 2000 series, 5000 series, and 6000 series can be used in addition to JIS standard 1100H.
2,12・・・電極端子
3,13a,13b・・・シーラント
4,14・・・トップカバー
4a,14a・・・上部ホルダー
4b、14b・・・下部ホルダー
5・・・外装材
6・・・電池素子
9・・・回路基板
10・・・電池パック
11・・・ラミネート材料
11a・・・硬質ラミネート材
11b・・・軟質ラミネート材
15・・・リアカバー
16・・・電池セル
17・・・突起壁
18・・・回路基板
20・・・電池素子
21・・・正極
22・・・負極
23a,23b・・・セパレータ
24・・・ポリマー電解質
30・・・金属層
31・・・外側樹脂層
32・・・内側樹脂層
33,34・・・接着層
2, 12 ...
Claims (4)
上記第1のカバーは、回路基板の電池素子側とは反対側から回路基板を保持する樹脂成型で製造された上部ホルダーと、回路基板の電池素子側に配置される樹脂成型で製造された下部ホルダーとを少なくとも有し、上記上部ホルダーと上記下部ホルダーとは接着または機械的係合手段によって接合される角形もしくは扁平型の電池パックにおいて、
上記上部ホルダーは、上記電池素子から電極端子が導出された電極端子導出部に対向する部分に第1の切り欠きを有する
電池パック。 A square or flat battery element is housed in a hard exterior material having first and second openings at both ends, and the first and second openings are covered by first and second covers, respectively. A circuit board to be joined to the electrode terminal lead of the battery element is housed in the first cover fitted into the first opening,
The first cover includes an upper holder manufactured by resin molding that holds the circuit board from the side opposite to the battery element side of the circuit board, and a lower part manufactured by resin molding that is disposed on the battery element side of the circuit board. In a square or flat battery pack having at least a holder, and the upper holder and the lower holder are bonded or bonded by mechanical engagement means,
The upper holder, that have a first notch portion facing the electrode terminal lead-out portion where the electrode terminals are led out from the battery device
Batteries pack.
上記底面部の一端面のうち、上記電極端子導出部に対向する部分に第2の切り欠きを有し、
上記底面部の一端面に対向する他端面のうち、上記第2の切り欠きと対向する部分に第3の切り欠きを有する
請求項1に記載の電池パック。 The lower holder includes a bottom surface portion facing the battery element with one main surface facing,
Of the one end surface of the bottom surface portion, the portion facing the electrode terminal lead-out portion has a second notch,
The battery pack according to claim 1, wherein a third notch is provided in a portion facing the second notch of the other end surface facing the one end surface of the bottom surface portion .
請求項2に記載の電池パック。 The lower holder, which has a projection portion for supporting the circuit board to the circuit board side of the bottom portion, which have a lower projection wall height than the protrusions along the longitudinal direction of the lower holder <br/> claims Item 3. The battery pack according to Item 2.
請求項2に記載の電池パック。 The battery pack according to <br/> claim 2 in which the electrode terminals are bent so as to be accommodated in the notches provided on the lower holder in the first cover are fitted.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005013863A JP4797385B2 (en) | 2005-01-21 | 2005-01-21 | Battery pack |
US11/334,217 US7989105B2 (en) | 2005-01-21 | 2006-01-17 | Battery pack |
TW095101745A TWI308806B (en) | 2005-01-21 | 2006-01-17 | Battery pack |
CN2009101651687A CN101615699B (en) | 2005-01-21 | 2006-01-20 | Battery pack |
CN2009101651691A CN101615700B (en) | 2005-01-21 | 2006-01-20 | Battery pack |
KR1020060006039A KR101226865B1 (en) | 2005-01-21 | 2006-01-20 | Battery pack |
CN2009101651704A CN101615701B (en) | 2005-01-21 | 2006-01-20 | Battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005013863A JP4797385B2 (en) | 2005-01-21 | 2005-01-21 | Battery pack |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006202629A JP2006202629A (en) | 2006-08-03 |
JP4797385B2 true JP4797385B2 (en) | 2011-10-19 |
Family
ID=36960439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005013863A Active JP4797385B2 (en) | 2005-01-21 | 2005-01-21 | Battery pack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4797385B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI308806B (en) | 2005-01-21 | 2009-04-11 | Sony Corp | Battery pack |
JP5044934B2 (en) * | 2005-01-21 | 2012-10-10 | ソニー株式会社 | Battery pack |
JP5236265B2 (en) * | 2007-11-29 | 2013-07-17 | 京セラ株式会社 | battery |
JP2010174956A (en) * | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Nichirin Co Ltd | Intermediately holding fitting of hose |
US8343653B2 (en) * | 2009-11-30 | 2013-01-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
US8802278B2 (en) | 2010-07-08 | 2014-08-12 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
KR101619925B1 (en) | 2013-09-27 | 2016-05-12 | 주식회사 엘지화학 | Battery Pack Having PCM Fixing Tape |
US10615395B2 (en) * | 2017-05-10 | 2020-04-07 | Apple Inc. | Battery cap with cut-out sections |
KR102160276B1 (en) | 2017-06-16 | 2020-09-25 | 주식회사 엘지화학 | Battery module, battery pack comprising the battery module and vehicle comprising the battery pack |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3474175B2 (en) * | 2001-02-27 | 2003-12-08 | 京セラ株式会社 | Battery, method of manufacturing the same, and mobile terminal |
JP3922208B2 (en) * | 2002-09-27 | 2007-05-30 | ソニー株式会社 | Battery pack and manufacturing method thereof |
-
2005
- 2005-01-21 JP JP2005013863A patent/JP4797385B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006202629A (en) | 2006-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4857742B2 (en) | Battery pack | |
JP4458145B2 (en) | Battery pack and manufacturing method thereof | |
US8092937B2 (en) | Battery pack | |
JP4954775B2 (en) | Battery pack | |
US11011799B2 (en) | Battery pack | |
US7563535B2 (en) | Battery pack with insulating film sheath material and method of producing the same | |
KR101943100B1 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP5044934B2 (en) | Battery pack | |
JP4797385B2 (en) | Battery pack | |
JP4720186B2 (en) | Battery pack | |
JP5119665B2 (en) | Battery pack | |
JP4639818B2 (en) | Battery pack | |
JP2011204604A (en) | Battery pack and method of manufacturing the same | |
JP5482805B2 (en) | Battery pack | |
JP5609894B2 (en) | Battery pack | |
JP2008047331A (en) | Battery pack | |
JP5135805B2 (en) | Battery pack | |
JP5609949B2 (en) | Battery pack | |
JP2012048938A (en) | Battery pack | |
JP2010165646A (en) | Battery pack |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070418 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101012 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110705 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110718 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4797385 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |