JP5530882B2 - バッテリパック - Google Patents

Description

本発明は、バッテリパックに関し、特に、高温環境に放置された場合等に内部の電解液が気化して生じる膨れを防止する技術に関する。

リチウムポリマーバッテリなどの密閉型の二次電池においては、高温環境に放置された場合や過放電状態になった場合に、電解質のポリマーゲルが分解し、気化してガスが発生する。

特許文献１には、同様に密閉型の二次電池において、電解液が気化したことによる内部圧力上昇に対処して、貫通孔を設け、そこに形状記憶合金からなるピンを固着することが記載されている。特許文献１が開示する技術は、形状記憶合金が所定の温度以上になると収縮し、ピンが外れる等して、内部圧力を解放する。

特開２００７−３２８９９１号公報

しかしながら、リチウムポリマーバッテリは、外装がラミネートフィルムで構成されているため、ガス抜き弁を設けることができない場合がある。発生したガスは、外装フィルムの封止箇所が剥がれることで排出する。安易に封止が剥がれてしまうことを避けるため、バッテリ内部の圧力が２気圧程度になった時点で封止が剥がれる設計になっている。

ところが、封止が剥がれるような圧力に達するまでに膨れが増加し、バッテリパックやバッテリパックを装着した装置にダメージを与えてしまう可能性がある。膨れを防止する方法としては、バッテリパックを強固な構造で構成し、膨れを押さえつける方法があるが、これはバッテリパックの重厚化、重量増を招いてしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、電解液の気化による膨れを、あらかじめガス抜き孔を設けることなく防止することが可能なバッテリパックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、第１の態様として、電解質ポリマーゲルをフィルム内に密閉してなるポリマー電池と、前記ポリマー電池を収容するケースとを有するバッテリパックであって、前記ケースは、内側に突出する突出部を内側の一面に有し、前記突出部は、前記ポリマー電池が前記突出部と前記一面に対向する面とに接触する程度以上に膨れたときに、前記フィルムに穴を開ける程度に鋭利に構成されており、前記ケースは、前記突出部が配置される部分が、前記膨れが生じた場合に変形しない程度に高い剛性を持つ部材で構成されており、前記高い剛性を持つ部材が環状であることを特徴とする、バッテリパックを提供するものである。

本発明によれば、電解液の気化による膨れを、あらかじめガス抜き孔を設けることなく防止することが可能なバッテリパックを提供することが可能となる。

本発明を実施するための形態の外観を示す斜視図である。 本実施形態におけるポリマー電池（バッテリ）の分解斜視図である。 本実施形態における金属フレーム２部分でバッテリパック１を切った場合の断面を示す断面図である。

図１に、本発明を実施するための形態の外観斜視図を示す。
本実施形態に係るバッテリパック１は、おおむね直方体形状をしている。また、６面のうち最も表面積が大きい２面（図１中の上面と下面）を構成する短辺と長辺のうち、長辺の２中点を通るように、金属フレーム２が巻かれている。つまり、表面積の大きい広い面の中央を通るように金属フレーム２が巻かれている。金属フレーム２は、環状であり、内側から外側へ力がかかった場合、膨張を押さえる。

バッテリパック１の金属フレーム２を除く表面を構成する部材は、例えば、プラスチック部材等を用いることができる。金属フレーム２は、金属フレーム２を除く表面部材よりも剛性が高く、バッテリパック１内部のポリマー電池１００が膨れた場合でも歪まないことが好ましい。

バッテリパック１は、内部にポリマー電池１００を収容する。
図２に、ポリマー電池（バッテリ）１００の構成を分解斜視図で示す。
ポリマー電池１００は、内部に負極１０５と正極１０６とこれらに挟み込まれるセパレータ１０７とを積層したものを折りたたんで収容する。

これら負極１０５と正極１０６とセパレータ１０７は、アルミニウム外装ラミネートフィルム１０１に覆われ、密封又は密閉されている。密閉の際には、テラスと呼ばれる部分を設けてラミネートフィルムを溶着し、外側と内側を絶縁させる（テラス（トップ溶着部分）１０４）。また、負極１０５には負極タブ１０３が接合され、正極１０６には正極タブ１０２が接合される。

セパレータ１０７は、電解液を含み、ゲル状である。電解液は、バッテリパック１が高温環境に放置されたり、過放電状態になったりした場合に、気化する可能性がある。気化した場合、ポリマー電池１００に膨れが生じる。

図３に、金属フレーム２部分でバッテリパック１を切断した場合の断面を示す。
図３（ａ）は、膨れ等が生じていない正常な状態のバッテリパック１の切断断面である。図示のように、本実施形態は、金属フレーム２における広い面の中央に、鋭利な突起３を設ける。

図３（ｂ）は、電解液の気化により膨れが発生した状態のバッテリパック１の切断断面である。図示のように、ポリマー電池１００に膨れが生じると、金属フレーム２に固着された突起３がポリマー電池１００のアルミニウム外装ラミネートフィルム１０１に刺さり、アルミニウム外装ラミネートフィルム１０１に穴を開ける。開いた穴から発生したガスが逃げ、ポリマー電池１００の膨れを止めることができる。

突起３の形状は、円錐や四角錐のような形状で、膨張するアルミニウム外装ラミネートフィルム１０１に突き刺さるとフィルムに穴が開く程度に鋭利であることが好ましい。

突起３は、寸法等を厳密に特定するものではないが、図３（ａ）における金属フレーム２の長手方向の長さＬ１が４０ｍｍに対し、Ｌ２（円錐形状である場合に直径）が３ｍｍ程度、フィルムに刺さる鋭角が３０°程度である。ただし、これらの寸法は、本実施形態が開示する技術的思想を限定しない。

突起３がアルミニウム外装ラミネートフィルム１０１に刺さると、アルミニウム外装ラミネートフィルム１０１が裂けて破れ、ガスが逃げると考えられるが、ガスをさらにスムーズに外へ逃がすために、突起３の頂部からバッテリパック１の外部に通じる孔を設けてもよい。

なお、突起３の反対側の面（対向する面）には、正常時にポリマー電池１００が動かないように固着する両面テープを貼付している構成であることが好ましい。また、金属フレーム２と突起３は、一体成型していてもよい。

上述した本実施形態によれば、ポリマー電池１００に膨れが生じるとバッテリパック１の内部に設けた鋭利な突起構造である突起３によりアルミニウム外装ラミネートフィルム１０１に穴を開けガスを逃すことができるので、電解液の気化による膨れをあらかじめガス抜き孔を設けることなく防止することができる。

また、膨れが発生した時点で突起３が外側へ動く（逃げる）のを避けるために、突起構造の箇所だけは、金属フレーム２による強固な構造にしている。したがって、膨れが発生しても突起３が外側に動くことなく適切に刺さるようにすることができ、ガス抜きの効果を高めることができる。

また、突起構造の箇所だけを強固にすればよいので、バッテリパック全体を強固な構造により膨れを押さえつける構成に比べ、バッテリパックを薄く軽量にできる。

また、本実施形態によれば、ポリマー電池１００の膨れを防止することができるので、バッテリパック１の変形を防止することができ、この変形によって生じうるバッテリパック１を装着した機器の破損を未然に防止することができる。したがって、バッテリパック１を装着した機器の安全性を高めることができる。

１ バッテリパック
２ 金属フレーム
３ 突起
１００ ポリマー電池（バッテリ）
１０１ アルミニウム外装ラミネートフィルム
１０２ 正極タブ
１０３ 負極タブ
１０４ テラス（トップ溶着部分）
１０５ 負極
１０６ 正極
１０７ セパレータ

Claims (4)

1. 電解質ポリマーゲルをフィルム内に密閉してなるポリマー電池と、前記ポリマー電池を収容するケースとを有するバッテリパックであって、
   前記ケースは、内側に突出する突出部を内側の一面に有し、
   前記突出部は、前記ポリマー電池が前記突出部と前記一面に対向する面とに接触する程度以上に膨れたときに、前記フィルムに穴を開ける程度に鋭利に構成されており、
   前記ケースは、前記突出部が配置される部分が、前記膨れが生じた場合に変形しない程度に高い剛性を持つ部材で構成されており、
   前記高い剛性を持つ部材が環状であることを特徴とする、バッテリパック。
2. 前記突出部が、前記一面の略中央に配置されることを特徴とする、請求項１記載のバッテリパック。
3. 前記突出部が、前記ケースを構成する面のうち、最も広い面の内側に配置されることを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリパック。
4. 前記ポリマー電池が、前記一面に対向する面に固着されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のバッテリパック。

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