JP5044934B2 - Battery pack - Google Patents
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Description
この発明は、例えばリチウムイオン二次電池の電池パックに関する。 The present invention relates to a battery pack of a lithium ion secondary battery, for example.
近年、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistants)等の携帯型電子機器が普及し、電源として高電圧、高エネルギー密度、軽量といった利点を有するリチウムイオン電池が広く使用されている。 In recent years, portable electronic devices such as notebook personal computers, mobile phones, and PDAs (Personal Digital Assistants) have become widespread, and lithium ion batteries having advantages such as high voltage, high energy density, and light weight have been widely used as power sources.
さらに、液系電解液を用いた場合に問題となる液漏れの対策として、例えば電解質として、ポリマーに非水電解液を含浸させてなるゲル状高分子膜を用いたもの、或いは全固体状の電解質を用いた、リチウムイオンポリマー二次電池が実用化されている。 Furthermore, as a countermeasure against liquid leakage that becomes a problem when using a liquid electrolyte, for example, an electrolyte that uses a gel polymer film in which a polymer is impregnated with a nonaqueous electrolyte, or an all-solid electrolyte is used. A lithium ion polymer secondary battery using an electrolyte has been put into practical use.
ポリマーリチウムイオン電池は、正極、負極、ポリマー電解質を有し、正極および負極からそれぞれ端子が導出された電池素子が外装フィルム例えばアルミラミネートで被覆された電池セルの構成とされている。さらに、電池セルと回路部がマウントされた配線基板と共に、上下のケースからなる箱型のプラスチックモールドケース内に収納される構成とされていた。下記特許文献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。 The polymer lithium ion battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a polymer electrolyte, and has a battery cell configuration in which battery elements each having terminals derived from the positive electrode and the negative electrode are covered with an exterior film such as an aluminum laminate. Furthermore, it was set as the structure accommodated in the box-shaped plastic mold case which consists of an upper and lower case with the wiring board in which the battery cell and the circuit part were mounted. Patent Document 1 below describes an example of a lithium ion polymer secondary battery having such a configuration.
なお、本明細書では、帯状の正極、帯状の負極とがポリマー電解質および/またはセパレータを介して積層され、長手方向に巻回されると共に、正極および負極からそれぞれ端子が導出されているものを電池素子と称する。そして、電池素子を軟質ラミネートフィルムで被覆したものを発電要素、発電要素を硬質ラミネートフィルムで被覆したものを電池セルと称する。さらに、電池セルに対して保護回路等の回路がマウントされた回路基板を付加したものを電池パックと称する。 In this specification, a belt-like positive electrode and a belt-like negative electrode are laminated via a polymer electrolyte and / or a separator, wound in the longitudinal direction, and a terminal is derived from the positive electrode and the negative electrode, respectively. This is called a battery element. A battery element covered with a soft laminate film is called a power generation element, and a battery element covered with a hard laminate film is called a battery cell. Furthermore, what added the circuit board by which circuits, such as a protection circuit, were mounted with respect to the battery cell is called a battery pack.
モールドケース内に電池素子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から0.4mm程度の範囲となり、固定のための両面テープや公差を考慮すると、電池セルの厚みに対して、0.8から1mm程度の範囲、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、電池セルの容積に対して電池パックが1.3から1.4倍程度の範囲の容積の増加が余儀なくされた。 In the conventional configuration in which the battery element is housed in the mold case, the thickness of the mold case is in the range of about 0.3 to 0.4 mm, and considering the double-sided tape for fixing and tolerance, the thickness of the battery cell Thus, the thickness increased in the range of about 0.8 to 1 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 battery pack had to increase in volume in the range of 1.3 to 1.4 times the battery cell volume.
この問題を解決する方法として、両側に開口を有する硬質の外装材内に電池素子を収納し、それぞれの開口に対して樹脂成型で製造したカバーをそれぞれ嵌合し、そして、一方の開口に嵌合されるカバー内に電池素子の電極端子と接続される回路基板を収納し、このカバー内にホットメルト樹脂等を充填する電池パックが検討されている。 As a method for solving this problem, the battery element is housed in a hard exterior material having openings on both sides, and a cover manufactured by resin molding is fitted into each opening, and then fitted into one opening. A battery pack in which a circuit board connected to an electrode terminal of a battery element is housed in a cover to be joined and a hot melt resin or the like is filled in the cover has been studied.
しかしながら、この電池パックは、樹脂が十分に充填されず、第1のカバー内部に空洞ができてしまい、回路基板が樹脂により十分に固定されないため、落下時等に回路基板が変形し、場合によっては回路が損傷を受けてしまうおそれがあるという問題点があった。 However, in this battery pack, the resin is not sufficiently filled, a cavity is formed inside the first cover, and the circuit board is not sufficiently fixed by the resin. Has a problem that the circuit may be damaged.
したがって、この発明の目的は、回路基板を確実に保持し、さらに機械的強度を向上させた電池パックを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery pack that reliably holds a circuit board and further improves mechanical strength.
上述した課題を解決するために、第1の発明は、二次電池の電池素子を有する電池パックにおいて、両端に第1および第2の開口を有する硬質の外装内に電池素子が収納され、第1の開口に第1のカバーが設けられ、第2の開口に第2のカバーが設けられ、電池素子のリードと回路基板とが互いに接合され、第1のカバーは、機械的係合手段で嵌合されるトップカバーとホルダーとからなり、回路基板は、トップカバーとホルダーとの間に収納され、トップカバーは、電池素子と第1のカバーとの間の空間に樹脂を充填するための樹脂充填孔を有し、ホルダーは、両端にそれぞれ突起が形成され、突起の中央部分に切欠部が設けられ、さらに中央近傍に回路基板側に突出した1または複数の基板支持突起が形成され、電池素子と第1のカバーとの間の空間に樹脂が充填されることを特徴とする電池パックである。 In order to solve the above-described problem, a first invention is a battery pack having a battery element of a secondary battery, wherein the battery element is housed in a hard exterior having first and second openings at both ends. The first cover is provided in the opening of 1, the second cover is provided in the second opening, the lead of the battery element and the circuit board are joined to each other, and the first cover is formed by mechanical engagement means. The circuit board is housed between the top cover and the holder, and the top cover is used for filling the space between the battery element and the first cover with resin. The holder has a resin filling hole, the holder is formed with protrusions at both ends, a notch is provided at the center of the protrusion, and one or more substrate support protrusions protruding toward the circuit board are formed near the center. Battery element and first cover Resin into the space is a battery pack, characterized in that it is filled between.
また、第2の発明は、
二次電池の電池素子を有する電池パックにおいて、
両端に第1および第2の開口を有する硬質の外装内に電池素子が収納され、
第1の開口に第1のカバーが設けられ、
第2の開口に第2のカバーが設けられ、
電池素子のリードと回路基板とが互いに接合され、
第1のカバーは、トップカバーとホルダーとからなり、
回路基板は、トップカバーとホルダーとの間に収納され、
トップカバーは、ホルダーと結合するためのボスおよび係止用穴を有し、該ボスが回路基板側の両端にそれぞれ形成され、該係止用穴がトップカバーの両側面に設けられ、
ホルダーは、ボスを貫通させるための穴が両端にそれぞれ形成されると共に、ホルダーの両側面には、トップカバーとの嵌合時に用いられるフックがそれぞれ設けられ、
トップカバーとホルダーとの間に回路基板が収納された後、該トップカバーの係止用穴に対して該ホルダーのフックが入り込むことにより、トップカバーとホルダーとが係合され、
トップカバーのボスがホルダーの穴に貫通し、ボスの先端を溶解させることにより、トップカバーとホルダーとが接合される
ことを特徴とする電池パックである。
第3の発明は、
二次電池の電池素子を有する電池パックにおいて、
両端に第1および第2の開口を有する硬質の外装内に電池素子が収納され、
第1の開口に第1のカバーが設けられ、
第2の開口に第2のカバーが設けられ、
電池素子のリードと回路基板とが互いに接合され、
第1のカバーは、トップカバーとホルダーとからなり、
回路基板は、トップカバーとホルダーとの間に収納され、
トップカバーの両端にボスが形成され、
ホルダーは、ボスを貫通させるための穴が両端にそれぞれ形成され、
トップカバーのボスがホルダーの穴に貫通し、ボスの先端を溶解させることにより、トップカバーとホルダーとが接合される
ことを特徴とする電池パックである。
In addition, the second invention,
In a battery pack having a battery element of a secondary battery,
The battery element is housed in a hard exterior having first and second openings at both ends,
A first cover is provided in the first opening;
A second cover is provided in the second opening;
The battery element lead and the circuit board are joined together,
The first cover consists of a top cover and a holder,
The circuit board is stored between the top cover and the holder,
The top cover has a boss and a locking hole for coupling with the holder, the bosses are formed at both ends on the circuit board side, and the locking holes are provided on both side surfaces of the top cover,
Holder, respectively formed in the hole at both ends for passing the bosses Rutotomoni, on both sides of the holder, the hook used at the time of fitting of the top cover are respectively provided,
After the circuit board is stored between the top cover and the holder, the hook of the holder enters the locking hole of the top cover, and the top cover and the holder are engaged.
Boss of the top cover through the hole in the holder, the Rukoto dissolve the tip of the boss, a battery pack, wherein the top cover and the holder are joined.
The third invention is
In a battery pack having a battery element of a secondary battery,
The battery element is housed in a hard exterior having first and second openings at both ends,
A first cover is provided in the first opening;
A second cover is provided in the second opening;
The battery element lead and the circuit board are joined together,
The first cover consists of a top cover and a holder,
The circuit board is stored between the top cover and the holder,
Boss is formed at both ends of the top cover,
The holder has holes for penetrating the bosses at both ends.
The top cover boss penetrates into the hole of the holder, and the top cover and the holder are joined by dissolving the tip of the boss.
The battery pack is characterized by the above.
上述したように、第1の発明は、電池素子と第1のカバーとの間の空間に樹脂を充填するための樹脂充填孔を有するトップカバーと、中央部分に切欠部が設けられた両端の突起および1または複数の基板支持突起を有するホルダーとの間に回路基板が収納され、機械的係合手段でトップカバーとホルダーとを嵌合させ、電池素子と第1のカバーとの間の空間に樹脂が充填されることにより、回路基板を確実に保持することができる。 As described above, the first invention has a top cover having a resin filling hole for filling the space between the battery element and the first cover with a resin, and both ends provided with notches in the central portion. A circuit board is accommodated between the protrusion and the holder having one or more substrate support protrusions, and the top cover and the holder are fitted by mechanical engagement means, so that a space between the battery element and the first cover is obtained. The circuit board can be reliably held by being filled with resin.
また、第2および第3の発明は、ホルダーと嵌合するためのボスを回路基板側の両端に有するトップカバーと、ボスを貫通させるための穴を両端に有するホルダーとの間に回路基板が収納され、ボスの先端を溶解させてトップカバーとホルダーとを嵌合させることにより、回路基板を確実に保持することができる。 In the second and third inventions, the circuit board is provided between a top cover having bosses for fitting with the holder at both ends on the circuit board side and a holder having holes for penetrating the bosses at both ends. The circuit board can be securely held by being housed and by melting the tip of the boss and fitting the top cover and the holder.
この発明は、樹脂を充填する際に、樹脂の流れに対して抵抗が少ないホルダーを用いることにより、トップカバー内部に樹脂を十分充填することができるため、回路基板を確実に保持し、さらに機械的強度を向上することができるという効果がある。 In the present invention, when the resin is filled, since the resin can be sufficiently filled inside the top cover by using a holder having a low resistance to the flow of the resin, the circuit board can be securely held, and the machine There is an effect that the strength can be improved.
また、この発明は、ホルダーの両端の突起から長手方向に延出部を設けることにより、樹脂を充填する際に、樹脂の流れを単一化することができるため、トップカバー内部に樹脂を十分充填することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, the resin flow can be unified when the resin is filled by providing the extending portions in the longitudinal direction from the protrusions at both ends of the holder. There is an effect that it can be filled.
さらに、この発明は、ホルダーに延出部を設けることにより、トップカバーとホルダーの嵌合時に、樹脂充填孔と延出部とが対向するため、樹脂充填孔から金属ピン等を挿入した場合に電池素子との接触を抑制し、短絡等の事故を防止することができるという効果がある。 Furthermore, the present invention provides an extension part in the holder, so that when the top cover and the holder are fitted, the resin filling hole and the extension part face each other, so when a metal pin or the like is inserted from the resin filling hole There is an effect that the contact with the battery element can be suppressed and accidents such as a short circuit can be prevented.
さらにまた、この発明は、トップカバーに設けられた接合用ボスを溶着させて、トップカバーとホルダーとを嵌合させるようにしているため、より確実に回路基板を固定することができ、回路基板に設けられた接点部の端子深さをほぼ一定にすることができるという効果がある。 Furthermore, in the present invention, since the joining boss provided on the top cover is welded so that the top cover and the holder are fitted, the circuit board can be fixed more reliably. There is an effect that the terminal depth of the contact portion provided in can be made substantially constant.
さらにまた、この発明は、トップカバーの両端を溶着させるようにしているため、トップカバーにそりが生じた場合でも、トップカバーとホルダーとを嵌合させることによってそりを抑制することができるという効果がある。 Furthermore, since the present invention welds both ends of the top cover, even when the top cover is warped, the warp can be suppressed by fitting the top cover and the holder. There is.
(1)第1の実施形態
以下、この発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、この発明が適用可能な電池パック、例えばリチウムイオンポリマー二次電池の電池パック1の一例の構成を示す。電池パック1は、主に、電池セル2、トップカバー3、ホルダー4、ボトムカバー5、およびトップカバー3とホルダー4との間に収納される回路基板9で構成されている。また、一例として、電池セル2は、電池素子を外装材としての硬質ラミネート材で被覆したものである。
(1) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an example of a battery pack to which the present invention can be applied, for example, a battery pack 1 of a lithium ion polymer secondary battery. The battery pack 1 mainly includes a
なお、後述するように、ホルダー4としては、ホルダー4a、ホルダー4b、ホルダー4c、ホルダー4dおよびホルダー4eの例がある。以下の説明では、ホルダー4a、4b、4c、4dおよび4eを特に区別する必要がない場合は、ホルダー4と記述する。
As will be described later, examples of the
図2は、この電池パック1に用いる電池素子6の構成を示す。この電池素子6は、帯状の正極51と、セパレータ53aと、正極51と対向して配された帯状の負極52と、セパレータ53bとを順に積層し、長手方向に巻回されており、図示しないゲル状電解質が正極51および負極52の両面に形成されている。また、電池素子6からは、正極51と接続された正極端子7aおよび負極52と接続された負極端子7bが導出されており(以下、特定の電極端子を示さない場合は電極端子7とする)、正極端子7aおよび負極端子7b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56aおよび56bが被覆されている。なお、電解液を用いる場合は、後に電解液の注液工程を設ける。
FIG. 2 shows the configuration of the
以下、電池素子6の材料について詳しく説明する。
Hereinafter, the material of the
[正極]
正極51は、正極活物質を含有する正極活物質層51aが、正極集電体51bの両面上に形成されてなる。正極集電体51b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51a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。次いで、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51b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 51a 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
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51は正極集電体51b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7aを有している。この正極端子7a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7aの材料としては、例えばAl等が挙げられる。
The
[負極]
負極52は、負極活物質を含有する負極活物質層52aが、負極集電体52bの両面上に形成されてなる。負極集電体52b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52a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52b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負極活物質層52aが形成される。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 52a 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 onto the negative electrode
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52も正極51と同様に、負極集電体52b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7bを有している。この負極端子52b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52bの材料としては、例えばCu、Ni等が挙げられる。
Similarly to the
なお、正極端子7aおよび負極端子7b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7aおよび負極端子7b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。
The
[電解質]
電解質は、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。
[Electrolytes]
As the electrolyte, 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 (
ゲル状電解質を用いる場合は、電解質および電解塩を混合した電解液をマトリクスポリマでゲル化することでゲル状電解質を得る。マトリクスポリマは、非水溶媒に電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
When the gel electrolyte is used, the gel electrolyte is obtained by gelling an electrolyte solution in which the electrolyte and the electrolyte salt are mixed with a matrix polymer. The matrix polymer is not particularly limited as long as it is compatible with a nonaqueous electrolytic solution obtained by dissolving an electrolyte salt in a nonaqueous solvent and can be gelled. Examples of such a matrix polymer include a polymer containing polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, and polymethacrylonitrile in repeating units. Such a polymer may be used individually by 1 type, and may mix and
[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.
[電池セルの作製]
図3は、電池素子6を被覆する外装材の形状の一例を示す展開図である。電池素子6は、電池素子6を収納するために予め金型で所定の形状に絞り加工を施された軟質ラミネートフィルム8aと、絞り加工部の開口面を覆うように配置される硬質ラミネート材8bとによって封入(絞り加工部の周囲が熱溶着)される。
[Production of battery cells]
FIG. 3 is a development view showing an example of the shape of the exterior material that covers the
図4は、外装材により被覆された電池素子6の外観の一例を示す。硬質ラミネート材8bの両端を軟質ラミネートフィルム8aの絞り加工部の底面外側へ向けて折り曲げ、絞り加工部の底面外側に熱溶着して構成される。
FIG. 4 shows an example of the external appearance of the
軟質ラミネートフィルム8aとしては、図5で示す構成のラミネートフィルムを用いることができる。軟質ラミネートフィルム8aは、参照符号61で示される金属箔が、樹脂フィルムからなる外装層62および樹脂フィルムからなる内装層(以下、シーラント層と適宜称する)63に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。
As the
金属層61は、軟質の金属材料が用いられ、外装材の強度向上の他、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る役割を担っている。軟質の金属材料としては、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウムが最も好適であり、特に8021−Oまたは8079−O等で、厚みが30μm〜130μm程度の範囲のアルミニウムを用いるのが好ましい。また、金属層61と外装層62および金属層61とシーラント層63のそれぞれは、接着層64および65を介して貼り合わされている。接着層64は、必要に応じて省いてもよい。
The
外装層62には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル等が用いられる。具体的には、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)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンナフタレート(PBN)が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。外装層62は、厚みが10μm〜30μm程度とされる。
For the
また、シーラント層63は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリエチレン(PE)、無軸延伸ポリプロピレン(CPP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン(Ny)の他、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
The
ラミネートフィルムの最も一般的な構成は、外装層/金属箔/シーラント層=Ny/Al/CPPである。また、この組み合わせばかりでなく、以下に示すような他の一般的なラミネートフィルムの構成を採用することができる。すなわち、外装層/金属膜/シーラント層=Ny/Al/PE、PET/Al/CPP、PET/Al/PET/CPP、PET/Ny/Al/CPP、PET/Ny/Al/Ny/CPP、PET/Ny/Al/Ny/PE、Ny/PE/Al/LLDPE、PET/PE/Al/PET/LDPE、またはPET/Ny/Al/LDPE/CPPとすることができる。なお、金属箔としてはAl以外の金属を採用することができることはもちろんである。 The most common configuration of the laminate film is: exterior layer / metal foil / sealant layer = Ny / Al / CPP. Moreover, not only this combination but the structure of the other general laminate film as shown below is employable. That is, exterior layer / metal film / sealant layer = Ny / Al / PE, PET / Al / CPP, PET / Al / PET / CPP, PET / Ny / Al / CPP, PET / Ny / Al / Ny / CPP, PET / Ny / Al / Ny / PE, Ny / PE / Al / LLDPE, PET / PE / Al / PET / LDPE, or PET / Ny / Al / LDPE / CPP. Of course, metals other than Al can be used as the metal foil.
外側表面に現れる硬質ラミネートフィルム8bは、曲げた後の形状を維持し、外部からの変形に耐えることができる、硬質のものである。硬質ラミネートフィルム8bは、接着層としてのポリプロピレン(PP)層、硬質アルミ金属層および表面保護層としてのナイロン層またはPET(ポリエチレンテレフタレート)層を有する。硬質アルミ金属層は、焼きなまし処理なしのアルミニウム(JIS A3003P−H18)または(JIS A3004P−H18)等で、厚みが30μm〜130μm程度の範囲のものが使用される。
The
[電池パックの作製]
図6は、電池セル2に回路基板9が接続された状態を示す。電池セル2の一方(トップ側)の端面から正極および負極とそれぞれ接続された正極端子7aおよび負極端子7bが導出される。正極端子7aおよび負極端子7bに対して回路基板9が抵抗溶接、超音波溶接等によって固着されている。回路基板9には、ヒューズ、PTC素子(熱感抵抗素子:Positive Temperature Coefficient)、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路、電池パックを識別するためのID(IDentification)抵抗等がマウントされている。回路基板9上には、複数例えば3個の接点部10が形成されている。上記保護回路には、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。
[Production of battery pack]
FIG. 6 shows a state in which the circuit board 9 is connected to the
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/二次電圧を超えると、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、4.3〜4.4V/二次電池を越えると充電制御FETをオフし、充電を禁止する。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。したがって、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 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 substantially blocks the current flowing through the battery. 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. The protection circuit including the secondary battery monitoring and FET control IC and the charge / discharge control FET generates heat when the secondary battery terminal voltage exceeds 4.3V to 4.4V / secondary voltage.・ Because there is a possibility of danger such as ignition, the voltage of the secondary battery is monitored, and if it exceeds 4.3 to 4.4 V / secondary battery, the charge control FET is turned off and charging is prohibited. When the terminal voltage of the secondary battery is overdischarged to below the discharge prohibition voltage and the secondary battery voltage becomes 0V, the secondary battery is in an internal short-circuit state and cannot be recharged. Therefore, the secondary battery voltage is monitored, and when the voltage falls below the discharge inhibition voltage, the discharge control FET is turned off and discharge is prohibited.
ボトムカバー5は、別行程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品で、回路基板9を収納したトップカバー3が嵌合される硬質外装材の一開口部とは反対側の開口部に嵌合される。
The bottom cover 5 is a resin molded product manufactured by injection molding or the like in a separate process, and is fitted into an opening on the side opposite to one opening of the hard exterior material into which the
なお、ボトムカバー5は、この例に限らず、ホットメルト樹脂、例えばポリアミド系樹脂を開口部に直接充填して成型してもよい。 The bottom cover 5 is not limited to this example, and may be molded by directly filling the opening with a hot-melt resin, for example, a polyamide-based resin.
トップカバー3は、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。図7に示すように、回路基板9がトップカバー3の解放面側から挿入される。回路基板9を覆うように、回路基板9に対してトップカバー3が取り付けられる。トップカバー3の内部には、回路基板9を水平に保持する保持部が設けられている。また、トップカバー3の上面の接点部10と対応する位置に複数例えば3個の開口11が形成されている。この開口11を介して接点部10が外部に臨むことになる。トップカバー3の幅は、電池セル2のトップ側の端面の開口の高さの内寸よりやや小に選定されている。
The
さらに、トップカバー3の両端近傍には、回路基板9と重ならない位置に樹脂充填孔12aおよびガス抜き孔12bが設けられている。穴の大きさは、例えば、φ0.8mm〜φ1.5mmの範囲である。
Further, in the vicinity of both ends of the
ホルダー4aは、別工程の射出形成等によって製造された樹脂モールド品である。図8において参照符号4aは、ホルダーの第1の例を示す。ホルダー4aの両端にトップカバー3との嵌合用の突起13aおよび13bが形成され、それぞれの突起13aおよび13bの中央部には、切欠が設けられている。
The
また、ホルダー4aの中央近傍には、長手方向に対して平行な方向に面を有する基板支持突起14aが形成される。この基板支持突起14aにより、トップカバー3とホルダー4aとが嵌合された際に、間に収納される回路基板9を支持することができる。
A
図9は、トップカバー3とホルダー4aとが係合される様子を示す。トップカバー3に対して下方からホルダー4aが係合され、トップカバー3とホルダー4aとの間に回路基板9が収納される。この発明の第1の実施形態では、機械的係合手段によりトップカバー3とホルダー4aとを係合している。すなわち、図10に示すように、トップカバー3に係止用の穴15aおよび15bが形成され、穴15aに対してホルダー4aの突起13aの先端部に形成されたフック16aが入り込み、穴15bに対してホルダー4aの突起13bの先端部に形成されたフック16bが入り込むことにより、トップカバー3とホルダー4aとが係合される。
FIG. 9 shows how the
そして、図11において矢印Rで示すように、係合されたトップカバー3およびホルダー4aを手または治具によって時計方向に90°回転させる。その結果、水平に位置していた回路基板9が垂直に位置することになる。この場合、回路基板9がトップカバー3とホルダー4aとによって狭持されており、外部に露出していないので、回路基板9に触れずに回転させることができる。
Then, as indicated by an arrow R in FIG. 11, the engaged
その後、係合したトップカバー3およびホルダー4aが電池セル2に収納され、樹脂充填孔12aからホットメルト樹脂が充填される。充填されたホットメルト樹脂により、回路基板9が保持され、さらに機械的強度が向上される。
Thereafter, the engaged
図12において、参照符号4bは、ホルダーの第2の例を示す。ホルダー4bは、長手方向に対して直交する面を有する基板支持突起14bが一体形成され、さらに基板支持突起14bの先端部が先細となるような台形状に形成されている。こうすることにより、ホットメルト樹脂の流れに対して基板支持突起の抵抗が少なくなるため、樹脂の充填性を向上することができる。
In FIG. 12,
次に、この発明の第1の実施形態の第3の例について説明する。第3の例としてのホルダー4cは、図13に示すように、ホルダーの両端の突起から長手方向に延出部17aおよび17bが設けられたものである。第3のホルダー4cによって、ホットメルト樹脂の充填性をより向上させることができる。
Next, a third example of the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 13, the
すなわち、トップカバー3とホルダー4cとを係合した場合、延出部17aおよび17bがトップカバー3の樹脂充填孔12aおよびガス抜き孔12bとに対向する。図14は、トップカバー3とホルダー4cとを係合した場合の樹脂充填孔12a近傍を、ホルダー側から見た斜視図である。図14に示すように、ホルダー4cの延出部17aがトップカバー3の樹脂充填孔12aを覆うように嵌合するため、ホットメルト樹脂を充填する際に流れを単一化し、樹脂の充填性が向上する。
That is, when the
また、延出部17aおよび17bを設けることにより、樹脂充填孔12aやガス抜き孔12bから金属ピン等を差し込まれた場合においても、電池素子6との接触を抑制するため、短絡等の事故を防ぐことができる。
In addition, by providing the
なお、基板支持突起は、必要に応じて複数設けてもよい。例えば、図15に示すように、基板支持突起14a、14bを複数設けることで、より確実に回路基板9を支持することができる。
A plurality of substrate support protrusions may be provided as necessary. For example, as shown in FIG. 15, the circuit board 9 can be more reliably supported by providing a plurality of
以下、実施例により、この発明の第1の実施形態および第1の実施形態の変形例に適用可能なホルダーについて、具体的に説明する。 Hereinafter, the holder which can be applied to the first embodiment of the present invention and the modified example of the first embodiment will be specifically described by way of examples.
図8、図12および図13、に示すホルダー4a〜4cに加え、図16に示すホルダー4dおよび図17に示すホルダー4eを作製し、各ホルダーを用いた電池パック1をそれぞれ50個製造し、この電池パック1の落下試験を実施した。落下試験は、電池パック1をコンクリート上1.5mからトップカバー3側を下方に向けた状態で落下させ、回路基板9の異常およびトップカバー3と外装材との剥離の度合いを確認することとした。
In addition to the
実施例1
図8に示すように、中央部に切欠が設けられた突起13aおよび13bが両端に設けられ、さらに、中央近傍には、長手方向に対して平行な方向に面を有する基板支持突起14aが形成されたホルダー4aを作製した。
Example 1
As shown in FIG. 8,
実施例2
図12に示すように、基板支持突起14aの代わりに、長手方向に対して直交する面を有し、先端部が先細となるような台形状に形成された基板支持突起14bを設ける以外は、実施例1と全て同様にしてホルダー4bを作製した。
Example 2
As shown in FIG. 12, instead of the
実施例3
図13に示すように、ホルダーの両端の突起から長手方向に延出部17aおよび17bを設ける以外は、実施例2と全て同様にしてホルダー4cを作製した。
Example 3
As shown in FIG. 13, a
比較例1
図16に示すように、基板支持突起14aの代わりに、長手方向に対して直交して直方形の面を有する基板支持突起14cを設ける以外は、実施例1と全て同様にしてホルダー4dを作製した。
Comparative Example 1
As shown in FIG. 16, instead of the
比較例2
図17に示すように、突起13aおよび13bの代わりに、両端に突起13a’および13b’を設け、さらに、基板支持突起14aの代わりに、長手方向に対して直交して直方形の面を有する基板支持突起14cを設ける以外は、実施例1と全て同様にしてホルダー4eを作製した。
Comparative Example 2
As shown in FIG. 17, instead of the
以下の表1に、落下試験の結果を示す。 Table 1 below shows the results of the drop test.
回路異常数は、回路基板9に異常が認められた個数を示す。状態は、トップカバー3が変形した個数を示し、さらにトップカバー3と外装材との剥離の度合いによって、状態A〜状態Cに分類している。状態Aは、トップカバー3が外れた場合を含めて剥離が外周の3/4以上であった個数を示す。状態Bは、トップカバー3の剥離が外周の1/2以上3/4未満であった個数を示す。状態Cは、トップカバー3の剥離が外周の1/2未満であった個数を示す。表1に示す「*/50」は、各ホルダーを用いた電池パックをそれぞれ50個製造し、落下試験を50回連続して行った後に回路基板異常または状態A〜状態Cとなった個数を示す。例えば、ホルダー4a〜ホルダー4dを用いた電池パックの場合、回路基板異常となったものは無く、ホルダー4eを用いた電池パックの場合は、50個中7個の電池パックに回路異常が認められたことを示す。また、例えば、ホルダー4aを用いた電池パックを50回落下させた場合、トップカバー3と外装材との剥離の度合いが状態Aのものは無く、状態Bのものが50個中6個、状態Cのものが50個中44個であることを示す。
The number of circuit abnormalities indicates the number of abnormalities recognized on the circuit board 9. The state indicates the number of deformed
落下試験の結果、実施例1のホルダー4aを用いた電池パック1の場合、回路基板9の異常が認められた電池パックはなく、また、トップカバー3の剥離についても、状態Aに分類されるような剥離が認められるものはなかった。実施例2のホルダー4bおよび実施例3のホルダー4cを用いた電池パック1の場合、回路基板9の異常が認められるものはなかった。また、トップカバー3の剥離については、それぞれ状態Aの剥離が認められる電池パックが1個または数個確認されたが、それ以外については、比較的小規模の剥離であった。
As a result of the drop test, in the case of the battery pack 1 using the
比較例1のホルダー4dを用いた電池パック1の場合、回路基板9の異常は認められなかったが、トップカバー3の剥離の度合いは、ホルダー4a〜ホルダー4cを用いた電池パックに比べて大きかった。比較例2のホルダー4eを用いた従来の電池パック1の場合、回路基板9の異常が認められる電池パックが確認された。また、落下試験で用いられた5種類のホルダーのうち、ホルダー4eを使用した場合、トップカバー3の剥離の度合いが最も大きかった。
In the case of the battery pack 1 using the
上述した5種類のホルダーを用いた電池パックをそれぞれ分解し、電池パックの内部を調査したところ、ホルダー4eを使用した電池パックは、内部に樹脂が十分充填されておらず、大きな空洞部分が存在しているものが多数あることが確認された。 When the battery packs using the above-mentioned five types of holders were disassembled and the inside of the battery pack was examined, the battery pack using the holder 4e was not sufficiently filled with resin, and there was a large hollow portion. It was confirmed that there are a lot of things.
(2)第2の実施形態
次に、この発明の第2の実施形態による電池パックについて説明する。上述の第1の実施形態では、トップカバーの係止用の穴とホルダーのフックとを用いてトップカバーとホルダーとを係合させるとともに、トップカバーの樹脂充填孔から内部へホットメルト樹脂を注入することによって、回路基板を固定するようにしている。つまり、ホットメルト樹脂注入前のトップカバーおよびホルダーによる回路基板の保持状態によって、トップカバーの開口面から回路基板の接点部までの端子深さが決定されることになる。
(2) Second Embodiment Next, a battery pack according to a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the top cover and the holder are engaged with each other using the top cover locking hole and the hook of the holder, and hot melt resin is injected into the inside from the resin filling hole of the top cover. By doing so, the circuit board is fixed. That is, the terminal depth from the opening surface of the top cover to the contact portion of the circuit board is determined depending on the holding state of the circuit board by the top cover and the holder before the hot melt resin is injected.
しかしながら、係止用の穴、フックおよび回路基板の寸法公差に偏りがあった場合は、ホルダーによる回路基板の固定はゆるくなるため、端子深さが規定値よりもさらに深くなることが考えられる。また、フックを用いて固定しているため、フックのクリアランス分で回路基板を保持する効果が薄れることも考えられる。 However, if there are deviations in the dimensional tolerances of the locking holes, hooks, and circuit board, the circuit board may be loosened by the holder, so the terminal depth may be deeper than the specified value. Moreover, since it fixes using the hook, it is also considered that the effect which hold | maintains a circuit board with the clearance part of a hook will fade.
そこで、この発明の第2の実施形態では、回路基板をより確実に固定することができるトップカバーおよびホルダーを適用している。以下、この発明の第2の実施形態による電池パックについて、概略的に説明する。 Therefore, in the second embodiment of the present invention, a top cover and a holder that can more securely fix the circuit board are applied. The battery pack according to the second embodiment of the present invention will be schematically described below.
[正極]
正極51は、正極活物質を含有する正極活物質層51aが、正極集電体51bの両面上に形成されてなる。正極集電体51bとしては、例えばAl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。なお、正極51については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Positive electrode]
The
[負極]
負極52は、負極活物質を含有する負極活物質層52aが、負極集電体52bの両面上に形成されてなる。負極集電体52b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。なお、負極52については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Negative electrode]
The
[電解質]
電解質は、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。なお、電解質については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Electrolytes]
As the electrolyte, an electrolyte salt and a non-aqueous solvent that are generally used in lithium ion batteries can be used. Since the electrolyte is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[セパレータ]
セパレータは、例えばPPあるいは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。なお、セパレータについては、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Separator]
The separator is composed of, for example, a porous film made of a polyolefin-based material such as PP or PE, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric, and these two or more kinds of porous films are laminated. It may be a structure. Among these, polyethylene and polypropylene porous films are the most effective. Since the separator is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[電池セルの作製]
電池素子6は、電池素子6を収納するために予め金型で所定の形状に絞り加工を施された軟質ラミネートフィルム8aと、絞り加工部の開口面を覆うように配置される硬質ラミネート材8bとによって封入される。そして、硬質ラミネート材8bの両端を軟質ラミネートフィルム8aの絞り加工部の底面外側へ向けて折り曲げ、絞り加工部の底面外側に熱溶着して構成される。なお、電池セルの作製工程については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Production of battery cells]
The
[電池パックの作製]
電池セル2の一方(トップ側)の端面から導出された正極端子7aおよび負極端子7bに対して回路基板30が抵抗溶接、超音波溶接等によって固着される。回路基板30には、温度保護素子を含む保護回路や電池パックを識別するためのID抵抗等がマウントされている。また、回路基板30上には、複数例えば3個の接点部10が形成されている。なお、回路基板にマウントされている回路の機能については、上述の第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
[Production of battery pack]
The
ボトムカバー5は、別行程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品で、回路基板30を収納したトップカバー20aが嵌合される硬質外装材の一開口部とは反対側の開口部に嵌合される。
The bottom cover 5 is a resin molded product manufactured by injection molding or the like in a separate process, and is fitted into an opening on the side opposite to one opening of the hard exterior material into which the
なお、ボトムカバー5は、この例に限らず、ホットメルト樹脂、例えばポリアミド系樹脂を開口部に直接充填して成型してもよい。 The bottom cover 5 is not limited to this example, and may be molded by directly filling the opening with a hot-melt resin, for example, a polyamide-based resin.
図18は、この発明の第2の実施形態に適用可能なトップカバー20aの一例の外観を示す斜視図である。トップカバー20aは、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。図18に示すように、トップカバー20aの両端近傍には、上面の内側から開放面側に向かって接合用ボス21aおよび21bが形成されている。この接合用ボス21aおよび21bは、例えば中空円柱状をなしており、トップカバー20aと後述するホルダー25aとを接合するためのものである。このとき、接合用ボス21aおよび21bの外形寸法は、例えば、φ1mm〜2mm程度の範囲とすると好ましい。
FIG. 18 is a perspective view showing an appearance of an example of a
また、トップカバー20aの両端には、嵌合用の側壁22aおよび22bが形成される。さらに、トップカバー20aの長手方向の側面には、ホルダー25aとの嵌合時に用いられる係止用穴24aおよび24bが設けられている。
Further,
図19は、この発明の第2の実施形態に適用可能なホルダー25aの一例の外観を示す斜視図である。ホルダー25aは、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。ホルダー25aの両端近傍には、嵌合用穴26aおよび26bが設けられている。この嵌合用穴26aおよび26bは、ホルダー25aとトップカバー20aとを嵌合させた際に、トップカバー20aの接合用ボス21aおよび21bが貫通するようになっている。また、ホルダー25aの長手方向の側面には、トップカバー20aとの嵌合時に用いられるフック27aおよび27bが設けられている。
FIG. 19 is a perspective view showing an appearance of an example of a
図20は、トップカバー20aとホルダー25aとが嵌合される様子を示す斜視図である。なお、通常は、回路基板30に電池セル2の電極端子7aおよび7bが接続された状態で、トップカバー20aおよびホルダー25aを嵌合させるが、ここでは説明を簡単にするため、回路基板30が電極端子7aおよび7bと接続されていない状態で説明する。
FIG. 20 is a perspective view showing how the
トップカバー20aの開放面側から回路基板30が挿入され、さらに、トップカバー20aの開放面側からホルダー25aが嵌合されることにより、トップカバー20aとホルダー25aとの間に収納される。
The
回路基板30は、トップカバー20aとホルダー25aとの間に収納される際に、基板の両端がボス21aおよび21bと接触しないような形状となっている。そして、トップカバー20aとホルダー25aとが嵌合される際に、ホルダー25aにより回路基板30の両端が固定されるようになっている。
When the
トップカバー20aとホルダー25aとの間に回路基板30が収納された後、機械的係合手段によりトップカバー20aおよびホルダー25aが係合される。すなわち、トップカバー20aの係止用穴24aに対してホルダー25aのフック27aが入り込み、係止用穴24bに対してフック27bが入り込むことにより、トップカバー20aとホルダー25aとが係合される。
After the
また、トップカバー20aとホルダー25aとが嵌合されると、図21に示すようにトップカバー20aに設けられたボス21aおよび21bがホルダー25aの嵌合用穴26aおよび26bを貫通する。このとき、接合用ボス21aおよび21bがホルダー25aの底面から、例えば1mm〜2mm程度突出するようにすると好ましい。
When the
図22は、図21の点線X−X’で示すように、長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面図である。トップカバー20aおよびホルダー25aが嵌合されると、図22Aに示すように、トップカバー20aに設けられたボス21aおよび21bは、嵌合用穴26aおよび26bを貫通し、ホルダー25aの上に突出する。そして、図22Bに示すように、回路基板30がトップカバー20aおよびホルダー25aに密着するように固定された状態において、例えばインパルスウェルダーでボス21aおよび21bの先端を溶解させることにより、ボス21aおよび21bの先端がほぼ半球形状となり、トップカバー20aとホルダー25aとが接合される。こうすることにより、トップカバー20aとホルダー25aとの間に収納された回路基板30が確実に固定される。
22 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction, as indicated by a dotted line X-X ′ in FIG. 21. When the
そして、第1の実施形態と同様に、トップカバー20aおよびホルダー25aを電池セル2に収納するために、嵌合されたトップカバー20aおよびホルダー25aを手または治具によって反時計方向に90°回転させる。
Then, similarly to the first embodiment, in order to store the
次に、ホルダー25aと嵌合したトップカバー20aを電池セル2に収納し、治具にて全長を押さえ、トップカバー20aの熱溶着を行う。すなわち、銅などの金属からなるヒータブロックを外装材のトップカバー側の端の近傍に上下から押し当て、トップカバー20aの周面と、硬質ラミネート材の内面のポリプロピレン層とを熱溶着する。
Next, the
このように、回路基板30がトップカバー20aおよびホルダー25aと密着するように固定され、回路基板30の寸法公差、フック27a、27bおよび、係止用穴24a、24bのクリアランスを吸収できる構造とすることにより、トップカバー20aの開口面から回路基板30の接点部10までの端子深さをほぼ一定にすることができる。
In this way, the
また、トップカバー20aを溶着させることにより電池セル2とトップカバー20aとを接合しているので、溶着部分の接合強度が高く、ホットメルト樹脂を注入することなく回路基板30を確実に固定することができる。
Moreover, since the
さらに、トップカバー20aの両端近傍を溶着することにより接合しているので、トップカバー20aにそりがあった場合でも、トップカバー20aとホルダー25aとを嵌合させることによってそりを抑制することができる。
Furthermore, since the vicinity of both ends of the
次に、この発明の第2の実施形態の第1の変形例について説明する。この第2の実施形態の第1の変形例としてのトップカバー20bは、図23に示すように、嵌合用の側壁22aおよび22bに、トップカバー20bを電池セル2に固定するための抜け防止用突起23aおよび23bが設けられたものである。
Next, a first modification of the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 23, a
上述の第2の実施形態と同様にトップカバー20bとホルダー25aとを嵌合し、電池セル2に収納する場合、図24Aに示すように、トップカバー20の端部と電池セル2の外装材の端部とにおけるカーブ形状には差が設けられており、トップカバー20bの嵌合前において、トップカバー20の抜け防止用突起23aおよび23bが外装材と重なるようにされている。トップカバー20を電池セル2に収納する際には、圧入することにより、図24Bに示すように、電池セル2の外装材が押し広げられるようにしてトップカバー20が固定される。
When the
なお、この場合、抜け防止用突起23aの最も凸となる部分と電池セル2の外装材とは、例えば0.05mm〜0.1mm程度重なるようにすると好ましい。
In this case, it is preferable that the most convex portion of the
このように、トップカバー20bおよびホルダー25aを電池セル2に圧入して収納することにより、収納時の接合強度を向上させることができる。
As described above, the
次に、この発明の第2の実施形態の第2の変形例について説明する。この第2の実施形態の第2の変形例では、トップカバーと電池セルの外装材との熱溶着を行う際に、トップカバーとともにホルダーも熱溶着するようにした。 Next, a second modification of the second embodiment of the present invention will be described. In the second modification of the second embodiment, when the top cover and the battery cell exterior material are thermally welded, the holder is also thermally welded together with the top cover.
図25は、この第2の実施形態の第2の変形例に適用可能なホルダーの一例の外観を示す。ホルダー25bの側面には溶着部28a、28b、28cおよび28dが設けられ、トップカバー20aとホルダー25bとが嵌合された場合に、トップカバー20aの側面とホルダー25bの溶着部28a、28b、28cおよび28dとがほぼ同一の高さとなるように形成されている。なお、ホルダー25bの左手側には、嵌合用穴26aが設けられているが、図25においては図示しない。
FIG. 25 shows an appearance of an example of a holder that can be applied to the second modification of the second embodiment. Welded
図26は、ホルダー25bを用いた場合において、電池セル2にトップカバー20aおよびホルダー25bを収納した際の嵌合用穴26a部分の断面図である。嵌合されたトップカバー20aおよびホルダー25bを電池セル2に収納すると、トップカバー20aの側面が電池セル2の外装材に接触するとともに、点線の円で示す部分のように、ホルダー25bの溶着部28a、28b、28cおよび28dが外装材と接触する。そして、上述の第2の実施形態と同様に熱溶着を行うことにより、トップカバー20aが熱溶着されるとともに、ホルダー25bの溶着部28a、28b、28cおよび28dが熱溶着される。
FIG. 26 is a cross-sectional view of the
このように、トップカバー20aおよびホルダー25bを電池セル2の外装材に熱溶着することにより、外装材との接合強度を向上させるとともに、落下時などにおけるトップカバー側の変形を抑制することができる。
Thus, by thermally welding the
(3)第3の実施形態
次に、この発明の第3の実施形態による電池パックについて説明する。この第3の実施形態では、より密封性の高い電池セルに上述の第2の実施形態によるトップカバーおよびホルダーを用いるようにした。
(3) Third Embodiment Next, a battery pack according to a third embodiment of the invention will be described. In the third embodiment, the top cover and the holder according to the second embodiment described above are used for battery cells with higher sealing performance.
図27は、この発明の第3の実施形態による電池パック40の外観を示す。この電池パック40は、外装材としての硬質ラミネートフィルム41に発電要素を収容し、両端開口部に樹脂成型カバーであるトップカバー20aおよびボトムカバー43を嵌合したものであり、必要に応じて製品ラベル46が設けられている。なお、図27において、上述した第1および第2の実施形態と共通する部分には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
FIG. 27 shows the external appearance of a
図28は、この発明の第3の実施形態による電池セル45の一例の構成を示す。電池パック40は、電池素子が軟質ラミネートフィルムで外装された発電要素50と、回路基板30と、トップカバー20aおよびボトムカバー43から構成されており、発電要素50が硬質ラミネートフィルム41で被覆されて電池セルとされている。
FIG. 28 shows an exemplary configuration of the
トップカバー20aは、正極および負極が導出されるトップ部に設けられ、電池セルの開口部に嵌合される樹脂成型カバーである。トップカバー20aには、さらにホルダー25aが嵌合され、トップカバー20aとホルダー25aとの間には回路基板30が配置される。また、ボトムカバー43は、電池のボトム部に設けられ、電池セル45の開口部に嵌合される樹脂成型カバーである。トップカバー20aおよびボトムカバー43は、電池セル45の開口部に嵌合した後、熱溶着等で電池セル45に接着される。
The
回路基板30は、保護回路が予めマウントされており、発電要素50から導出された正極端子および負極端子と保護回路とが抵抗溶接、超音波溶接等で接続されている。保護回路は、PTC素子やサーミスタ等、電池が高温となった場合に電池の電流回路を遮断する温度保護素子を有する。なお、回路基板30については、上述の第1および第2の実施形態と同様のものを用いることができるため、詳細な説明を省略する。
The
以下、電池パック40の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration of the
[正極]
正極51は、正極活物質を含有する正極活物質層51aが、正極集電体51bの両面上に形成されてなる。正極集電体51bとしては、例えばAl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。なお、正極51については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Positive electrode]
The
[負極]
負極52は、負極活物質を含有する負極活物質層52aが、負極集電体52bの両面上に形成されてなる。負極集電体52b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。なお、負極52については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Negative electrode]
The
[電解質]
電解質は、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。なお、電解質については、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Electrolytes]
As the electrolyte, an electrolyte salt and a non-aqueous solvent that are generally used in lithium ion batteries can be used. Since the electrolyte is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[セパレータ]
セパレータは、例えばPPあるいは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。なお、セパレータについては、第1の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
[Separator]
The separator is composed of, for example, a porous film made of a polyolefin-based material such as PP or PE, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric, and these two or more kinds of porous films are laminated. It may be a structure. Among these, polyethylene and polypropylene porous films are the most effective. Since the separator is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[発電要素の作製]
上述の第1の実施形態と同様にして作製された電池素子6を軟質ラミネートフィルム8aにて外装し、成型することにより、図29で示すような発電要素50を作製する。
[Production of power generation elements]
The
軟質ラミネートフィルム8aは、参照符号61で示される金属箔が、外装層62およびシーラント層63に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。なお、軟質ラミネートフィルム8aは、第1の実施形態と同様に、図5で示す構成のラミネートフィルムを用いることができるため、詳細な説明を省略する。
The
図30に示すように、軟質ラミネートフィルム8aは深絞りにより凹部57aを形成し、この凹部57aに電池素子6を収容した後、軟質ラミネートフィルム8aを折り返して軟質ラミネートフィルム8aが凹部57aの開口部を覆うようにする。次いで、電池素子6の周辺部の、折り返し辺を除く三辺を減圧下で熱溶着することにより封止して、発電要素50とする。
As shown in FIG. 30, the
電解液を用いた電池の場合は、このときに電解液を注液する。まず、電池素子の周辺部の、折り返し辺を除く二辺を熱溶着した後、残る開口部から所定量の電解液を注液し、最後にこの開口部を熱溶着することにより、発電要素が得られる。 In the case of a battery using an electrolytic solution, the electrolytic solution is injected at this time. First, after heat-sealing two sides of the battery element except the folded side, a predetermined amount of electrolyte is injected from the remaining opening, and finally the opening is heat-welded. can get.
発電要素50は、後の製造工程を考慮して、正極端子7aおよび負極端子7bの導出辺であるトップ部の不必要な部分をトリミングにより削除してもよい。図31Aおよび図31Bに示すように、参照符号Pの線に沿ってトリミングを施すことにより、例えばトップカバーと軟質ラミネートフィルムとの干渉を減少させることができる。
The
[電池セルの作製]
このようにして作製した発電要素50を硬質ラミネートフィルム41で外装し、電池セル45を作製する。まず、硬質ラミネートフィルム41の構成について説明する。
[Production of battery cells]
The
図32に示すように、硬質ラミネートフィルム41は、参照符号71で示される金属箔が、樹脂フィルムからなる外装層72および樹脂フィルムからなるシーラント層73に挟まれ、さらにシーラント層73上に、熱接着層74を有する、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。
As shown in FIG. 32, the
金属層71は、硬質の金属材料が用いられ、アルミニウム、ステンレスあるいは銅、チタン、ブリキ、トタン、ニッケルメッキを施した鉄等を材料として適宜用いることができる。中でも、アルミニウム(Al)およびオーステナイト系ステンレスが最も好適であり、特に3003−H18、3004−H18、1N30−H18等のアルミニウム、もしくはSUS304等のステンレスを用いるのが好ましい。また、金属層71と外装層72および金属層71とシーラント層73のそれぞれは、接着層75および76を介して貼り合わされている。接着層75は、必要に応じて省いてもよい。
The
外装層72には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル等が用いられる。具体的には、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)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンナフタレート(PBN)が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である
For the
シーラント層73は、熱や超音波で溶け、互いに溶着する部分であり、ポリエチレン(PE)、無軸延伸ポリプロピレン(CPP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン(Ny)の他、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
The
熱接着層74は、別に接着用部材を設けることなく、軟質ラミネートフィルム8aで外装された発電要素50と硬質ラミネートフィルム41とを接着するためのものである。熱接着層74としては、軟質ラミネートフィルム8aの外装層として用いられるNy,PET、PEN等との接着性に優れ、その溶融温度が電池素子に影響を与えない程度である樹脂材料が用いられる。また、熱接着層74は、シーラント層73に用いる材料よりも低い融点の樹脂材料を用いる。
The
具体的には、エチレンビニルアルコール樹脂(EVA)、酸変成したポリプロピレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、アクリル酸エチルコポリマー、アクリル酸メチルコポリマー、メタクリル酸コポリマー、メタクリル酸メチルコポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマーが使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。熱接着層74は、これら材料をフィルム状として貼り合せる方法、熱により溶融した樹脂材料(ホットメルト樹脂)を塗布し、冷却する方法、ホットメルト樹脂を溶剤で希釈し、塗布後、溶剤を乾燥させる方法等を用いることができる。
Specifically, ethylene vinyl alcohol resin (EVA), acid-modified polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene acrylic acid copolymer, ethyl acrylate copolymer, methyl acrylate copolymer, methacrylic acid copolymer, methyl methacrylate copolymer, polyacrylonitrile, Polyamide resins, polyester resins, and ionomers can be used, and a plurality of types can be selected and used. The
このような硬質ラミネートフィルム41において、熱接着層74は、1〜5μm程度の厚さで設けられる。また、金属層71は、電池パック40の最外装に用いて電池パック40の強度を保持するという機能を有することから、50〜100μm程度の厚さで用いられる。また、外装層72は9〜15μm程度、シーラント層73は25〜35μm程度の厚さで用いられる。
In such a
シーラント層73は、後にトップカバー20およびボムカバー43を熱溶着する際に溶着層として用いられる。このため、トップカバー20aおよびボトムカバー43と接着性のよい樹脂材料が選択される。また、シーラント層73は、硬質ラミネートフィルム41を発電要素50に接着する際のクッション機能も有する。すなわち、発電要素50の外装材である軟質ラミネートフィルム8aと、硬質ラミネートフィルム41を、熱接着層74を介して熱溶着する際、ラミネートフィルムそれぞれが表面に微細な凹凸を有していることから接着性に優れない場合が生じる。25〜35μm程度の厚さを有するシーラント層73が設けられていることにより、シーラント層73がクッションの役割を果たし、表面の微細な凹凸を有するラミネートフィルム同士を良好に接着させることができる。
The
このような硬質ラミネートフィルム41からなる外装材を、発電要素50に接着する。まず、図33Aに示すように、発電要素50を包みこむようにして硬質ラミネートフィルム41を曲げ、発電要素50の上面で硬質ラミネートフィルム41の端部が合うように外装する。次いで、発電要素50の上面および底面からヒータブロックをあて、熱接着層74の樹脂材料が溶融する程度の温度で加圧しながら加熱する。熱接着層74の樹脂材料は溶融されて接着剤となり、硬質ラミネートフィルム41と発電要素50とを接着する。これにより、断面を図33Bに示す電池セル45が作製される。
The exterior material made of such a
ヒータブロックの温度は熱接着層74の樹脂材料により変化するが、熱接着層74の樹脂材料の溶融温度以上であり、シーラント層73に用いた樹脂材料の溶融温度よりも低い温度とする。これにより、シーラント層73の樹脂材料を溶融させることなく、熱接着層74の樹脂材料のみを溶融させ、接着することができる。
Although the temperature of the heater block varies depending on the resin material of the
また、加熱温度が120℃を超える場合、電池素子6に影響を与えることが考えられる。例えば電池素子6に用いられるセパレータ53aおよび53bは、ポリエチレン(PE)を用いることが多いが、PEの融点が120℃程度であることから安全性や電池機能の低下を引き起こすことが考えられる。これより、ヒータブロックの温度は、110℃程度を上限として加熱する。
Further, when the heating temperature exceeds 120 ° C., it is considered that the
なお、硬質ラミネートフィルム41は図33で示すような構成だけでなく、図34〜図37に示すような構成としてもよい。
The
図34Aおよび図34Bは、硬質ラミネートフィルム41を、発電要素50の底面部を覆うように設けて電池セル45とした構成であり、電池セル45の上面部に硬質ラミネートフィルム41の合わせ目が設けられる。なお、図33の電池セルは、サイド部を丸くなるように成型しているのに対し、図34の電池セルは断面が略長方形形状となるようになされている。
34A and 34B are configurations in which the
図35Aおよび図35Bは、硬質ラミネートフィルム41を、発電要素50の一方のサイド部を覆うように設けて電池セル45とした構成であり、電池セル45の一方のサイド部に硬質ラミネートフィルム41の合わせ目が設けられる。
35A and 35B show a configuration in which the
図36Aおよび図36Bは、2枚の硬質ラミネートフィルム41を、発電要素50の両サイド部を覆うように設けて電池セル45とした構成であり、電池セル45の上面部および底面部に硬質ラミネートフィルム41の合わせ目が設けられる。
36A and 36B show a configuration in which two
図37Aおよび図37Bは、2枚の硬質ラミネートフィルム41を、発電要素50の上面部および底面部をそれぞれ覆うように設けて電池セル45とした構成であり、電池セル45の両サイド部に硬質ラミネートフィルム41の合わせ目が設けられる。
37A and 37B show a configuration in which two
[電池パックの作製]
次いで、回路基板30を正極端子7aおよび負極端子7bと接続する。所定の形状に成型された電池セル45のトップ部から導出された正極端子7aおよび負極端子7bと、回路基板30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。電池セル45と接続された回路基板30は、あらかじめ成型されたトップカバー20aおよびホルダー25aの間に挿入される。なお、トップカバー20aおよびホルダー25aは、図18および図19に示すものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
[Production of battery pack]
Next, the
トップカバー20aは、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。トップカバー20aの両端近傍には、接合用ボス21aおよび21bが形成されている。また、トップカバー20aの両端には、嵌合用の側壁22aおよび22bが形成される。さらに、トップカバー20aの長手方向の側面には、ホルダー25aとの嵌合時に用いられる係止用穴24aおよび24bが設けられている。
The
ホルダー25aは、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。ホルダー25aの両端近傍には、嵌合用穴26aおよび26bが設けられている。また、ホルダー25aの長手方向の側面には、トップカバー20aとの嵌合時に用いられるフック27aおよび27bが設けられている。
The
次に、トップカバー20aおよびホルダー25aの嵌合方法について、概略的に説明する。なお、トップカバー20aおよびホルダー25aの嵌合方法は、図20〜図22に示すものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
Next, a method for fitting the
トップカバー20aの開放面側から回路基板30が挿入され、さらに、トップカバー20aの開放面側からホルダー25aが嵌合されることにより、トップカバー20aとホルダー25aとの間に収納される。
The
トップカバー20aとホルダー25aとの間に回路基板30が収納された後、トップカバー20aに係止用穴24aに対してホルダー25aのフック27aが入り込み、係止用穴24bに対してフック27bが入り込むことにより、トップカバー20aとホルダー25aとが係合される。
After the
また、トップカバー20aとホルダー25aとが係合されると、トップカバー20aに設けられたボス21aおよび21bがホルダー25aの嵌合用穴26aおよび26bを貫通し、ホルダー25aの上に突出する。そして、回路基板30がトップカバー20aおよびホルダー25aに密着するように固定された状態において、例えばインパルスウェルダーでボス21aおよび21bの先端を溶解させることにより、ボス21aおよび21bの先端がほぼ半球形状となり、トップカバー20aとホルダー25aとが接合され、トップカバー20aとホルダー25aとの間に収納された回路基板30が確実に固定される。
Further, when the
そして、第1の実施形態と同様に、トップカバー20aおよびホルダー25aを電池セル2に収納するために、嵌合されたトップカバー20aおよびホルダー25aを手または治具によって反時計方向に90°回転させ、正極端子7aおよび負極端子7bが電池セル45内で屈曲するようにして電池セル45のトップ部の開口部にホルダー25aが嵌合されたトップカバー20aを嵌合する。
Then, similarly to the first embodiment, in order to store the
次いで、ヒータヘッドによりトップカバー20aと電池セル45との嵌合部を加熱し、トップカバー20aと電池セル45とを熱溶着する。このとき、ヒータヘッドの温度は、電池セル形成時よりも高く、シーラント層73の樹脂材料の溶融温度以上とされ、トップカバー20aは、熱接着層74ではなくシーラント層73と接着される。
Next, the fitting portion between the
硬質ラミネートフィルム41と発電要素50とを接着する際に加熱された熱接着層74は、トップカバー20aが嵌合される際にトップカバー20aで押され、電池セル45の奥に移動する。上述のとおり、熱接着層74にはシーラント層73に比して低い溶融温度の樹脂材料を用いているため、硬質ラミネートフィルム41と発電要素50との接着の際には、熱接着層74のみが溶融することになる。このため、トップカバー20aと接着するために用いるシーラント層73を移動させることなく、熱接着層74を移動でき、シーラント層73を露出させることができる。
The
続いて、電池セル45のボトム部にボトムカバー43を嵌合し、ヒータヘッドによりボトムカバー43と電池セル45との嵌合部を加熱してボトムカバー43と電池セル45とを熱溶着する。この場合もトップカバー20aの場合と同様に、ボトムカバー43が嵌合される際に熱接着層74がボトムカバー43で押されて電池セル45奥に移動し、露出したシーラント層73とボトムカバー43とが接着される。
Subsequently, the
このとき、必要に応じて発電要素50とボトムカバー43との間隙に接着剤もしくはホットメルト樹脂を注入してもよい。この場合、予めボトムカバー43に接着剤・ホットメルト樹脂の注入口を設けておく。また、トップカバー20aとボトムカバー43の嵌合および熱溶着工程を同時に行ってもよい。
At this time, an adhesive or hot melt resin may be injected into the gap between the
また、ボトムカバー43は予め成型された部材を用いるだけでなく、電池セル45を金型に設置し、ボトム部にホットメルト樹脂を流し込むことにより、電池セル45と一体に成型する方法を用いることも可能である。
Further, the
このように、金属層71の内側に、シーラント層73としてトップカバー20aおよびボトムカバー43と接着性のよい樹脂材料を設け、さらにシーラント層73の内側に硬質ラミネートフィルム41の外装層62と接着性がよく、シーラント層73よりも融温度のい樹脂材料を用いた熱接着層74を設けることにより、発電要素50と硬質ラミネートフィルム41、電池セル45とトップカバー20aおよびボトムカバー43をそれぞれ良好に接着することができる。このため、破損しにくい電池パック40構成となる。
As described above, a resin material having good adhesiveness with the
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述したこの発明の第1、第2および第3の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described first, second and third embodiments of the present invention, and does not depart from the gist of the present invention. Various modifications and applications are possible within the range.
1、40 電池パック
2、45 電池セル
3、20a、20b トップカバー
4、4a、4b、4c、4d、4e、25a、25b ホルダー
5 ボトムカバー
6 電池素子
7a 正極端子
7b 負極端子
9、30 回路基板
12a 樹脂充填孔
12b ガス抜き孔
13a、13b、13b’ 突起
14a、14b、14b’、14c 基板支持突起
17a、17b 延出部
21a、21b 接合用ボス
23a、23b 抜け防止用突起
28a、28b、28c、28d 溶着部
50 発電要素
DESCRIPTION OF
Claims (9)
両端に第1および第2の開口を有する硬質の外装内に電池素子が収納され、
上記第1の開口に第1のカバーが設けられ、
上記第2の開口に第2のカバーが設けられ、
上記電池素子のリードと回路基板とが互いに接合され、
上記第1のカバーは、機械的係合手段で嵌合されるトップカバーとホルダーとからなり、
上記回路基板は、上記トップカバーと上記ホルダーとの間に収納され、
上記トップカバーは、上記電池素子と上記第1のカバーとの間の空間に樹脂を充填するための樹脂充填孔を有し、
上記ホルダーは、両端にそれぞれ突起が形成され、該突起の中央部分に切欠部が設けられ、さらに中央近傍に上記回路基板側に突出した1または複数の基板支持突起が形成され、
上記電池素子と上記第1のカバーとの間の空間に樹脂が充填されることを特徴とする電池パック。 In a battery pack having a battery element of a secondary battery,
The battery element is housed in a hard exterior having first and second openings at both ends,
A first cover is provided in the first opening;
A second cover is provided in the second opening;
The battery element lead and the circuit board are joined together,
The first cover includes a top cover and a holder that are fitted by mechanical engagement means,
The circuit board is housed between the top cover and the holder,
The top cover has a resin filling hole for filling the space between the battery element and the first cover with resin,
The holder has protrusions at both ends, a notch is provided at the center of the protrusion, and one or more substrate support protrusions protruding toward the circuit board are formed near the center.
A battery pack, wherein a space between the battery element and the first cover is filled with resin.
上記基板支持突起は、さらに、長手方向に対して平行に面を有する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The substrate support protrusion further has a surface parallel to the longitudinal direction.
上記基板支持突起は、長手方向に対して直交する面が設けられ、上記面の先端が先細の台形状とされる
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The substrate support protrusion has a surface orthogonal to the longitudinal direction, and the tip of the surface has a tapered trapezoidal shape.
上記ホルダーは、両端の上記突起から長手方向に延出部がそれぞれ形成される
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 1,
The battery pack is characterized in that the holder is formed with extending portions in the longitudinal direction from the protrusions at both ends.
両端に第1および第2の開口を有する硬質の外装内に電池素子が収納され、
上記第1の開口に第1のカバーが設けられ、
上記第2の開口に第2のカバーが設けられ、
上記電池素子のリードと回路基板とが互いに接合され、
上記第1のカバーは、トップカバーとホルダーとからなり、
上記回路基板は、上記トップカバーと上記ホルダーとの間に収納され、
上記トップカバーは、上記ホルダーと結合するためのボスおよび係止用穴を有し、該ボスが上記回路基板側の両端にそれぞれ形成され、該係止用穴が上記トップカバーの両側面に設けられ、
上記ホルダーは、上記ボスを貫通させるための穴が両端にそれぞれ形成されると共に、上記ホルダーの両側面には、上記トップカバーとの嵌合時に用いられるフックがそれぞれ設けられ、
上記トップカバーと上記ホルダーとの間に回路基板が収納された後、該トップカバーの係止用穴に対して該ホルダーのフックが入り込むことにより、トップカバーとホルダーとが係合され、
上記トップカバーの上記ボスが上記ホルダーの上記穴に貫通し、上記ボスの先端を溶解させることにより、上記トップカバーと上記ホルダーとが接合される
ことを特徴とする電池パック。 In a battery pack having a battery element of a secondary battery,
The battery element is housed in a hard exterior having first and second openings at both ends,
A first cover is provided in the first opening;
A second cover is provided in the second opening;
The battery element lead and the circuit board are joined together,
The first cover includes a top cover and a holder,
The circuit board is housed between the top cover and the holder,
The top cover has a boss and a locking hole for coupling with the holder, the bosses are formed at both ends on the circuit board side, and the locking holes are provided on both side surfaces of the top cover. And
The holder has holes for passing the bosses are formed at both ends Rutotomoni, on both sides of the holder, the hook used at the time of fitting between the top cover is provided respectively,
After the circuit board is stored between the top cover and the holder, the top cover and the holder are engaged by the hook of the holder entering the locking hole of the top cover,
The boss of the top cover penetrates into the hole of the holder, by Rukoto dissolve the tip of the boss, the battery pack, characterized in that the said top cover and the holder are joined.
両端に第1および第2の開口を有する硬質の外装内に電池素子が収納され、
上記第1の開口に第1のカバーが設けられ、
上記第2の開口に第2のカバーが設けられ、
上記電池素子のリードと回路基板とが互いに接合され、
上記第1のカバーは、トップカバーとホルダーとからなり、
上記回路基板は、上記トップカバーと上記ホルダーとの間に収納され、
上記トップカバーの両端にボスが形成され、
上記ホルダーは、上記ボスを貫通させるための穴が両端にそれぞれ形成され、
上記トップカバーの上記ボスが上記ホルダーの上記穴に貫通し、上記ボスの先端を溶解させることにより、上記トップカバーと上記ホルダーとが接合される
ことを特徴とする電池パック。 In a battery pack having a battery element of a secondary battery,
The battery element is housed in a hard exterior having first and second openings at both ends,
A first cover is provided in the first opening;
A second cover is provided in the second opening;
The battery element lead and the circuit board are joined together,
The first cover includes a top cover and a holder,
The circuit board is housed between the top cover and the holder,
Boss is formed at both ends of the top cover,
The holder is formed with holes for penetrating the boss at both ends,
The boss of the top cover penetrates into the hole of the holder, by Rukoto dissolve the tip of the boss, the battery pack, characterized in that the said top cover and the holder are joined.
上記トップカバーは、上記第1のカバーを上記第1の開口に固定するための抜け防止用突起を有し、
上記抜け防止用突起によって上記硬質の外装が押し広げられるようにして上記第1のカバーが嵌合される
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 5 or 6 ,
The top cover has a protrusion for preventing the first cover from being pulled out to fix the first cover to the first opening;
The battery pack is characterized in that the first cover is fitted so that the hard exterior is pushed and spread by the protrusions for preventing removal.
上記ホルダーは、上記第1のカバーを上記第1の開口に固定するための溶着部を有する
ことを特徴とする電池パック。 The battery pack according to claim 5 or 6 ,
The battery pack according to claim 1, wherein the holder has a welded portion for fixing the first cover to the first opening.
上記トップカバーの周面と上記外装の内面とが熱溶着されているThe peripheral surface of the top cover and the inner surface of the exterior are heat welded.
ことを特徴とする電池パック。A battery pack characterized by that.
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