JP7103389B2 - リチウム電池モジュール及び電子機器 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る第1の態様の電子機器は、上記のリチウム電池モジュールを備える、ことを特徴とする。
また、本発明に係る第2の態様の電子機器は、正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第1部材と当該第1部材よりも伸縮性の低い第2部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、前記筐体からの押圧力を、前記第2部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、ことを特徴とする。
(電子機器)
図1は、本発明の第1実施形態であるリチウム電池を収容する電子機器の表面を示す平面図である。また、図2Aは、電子機器の裏面を示す斜視図であり、図2Bは、電池蓋を示す斜視図である。
リチウム電池100は、直方体形状の保護ケース70と、保護ケース70の内部に収容されているセル50とを備えて構成される。保護ケース70のY-Z面が大面積面であり、X-Y面が側面である。セル50は、充放電可能な二次電池であり、扁平形状である。また、セル50には、正極5及び負極6が設けられている。
リチウム電池100は、セル50及び保護ケース70の他に、固定手段又は押圧部材としての2つの突起部75a,75bを備えて構成される。セル50は、外装体20と、外装体20に収容される捲回体10(図6)とを備えて構成される。外装体20は、ベースとなる本体部21と、本体部21の一部の領域に設けられた非伸縮性部材30とから構成されている。ここで、特許請求の範囲では、本体部21を第1部材と称し、非伸縮性部材30を第2部材と称している。つまり、第1部材は、外装体20のベース部分であり、第2部材は、外装体20の一部の領域に設けられたものである。
セル50は、扁平形状の外装体20の内部に捲回体10(図6)を有機溶媒やポリマ等の電解液と共に封入したものである。外装体20は、捲回体10を収容した状態で封止される。外装体20は、その一対の扁平面20a,20bの中央部に非伸縮性部材30,30が形成されている。言い換えれば、非伸縮性部材30は、外装体20の両面(扁平面20a,20b)の中央領域に形成されている。外装体20の非伸縮性部材30を除いた本体部21は、ラミネート又はアルミで形成されている。ラミネートやアルミは、非伸縮性部材30を構成するプラスチック、ガラス、セラミックよりも伸縮性が高い。
リチウム電池100は、充放電の繰り返しにより、ガスが発生し、外装体20が膨張する。外装体20(本体部21)の膨張により、内部空間80(図4A)の容積が減少する。容積が減少した空間を内部空間81と称する。また、外装体20は、その膨張により、非伸縮性部材30,30を介して対向した突起部75a,75bの全面を押圧する。この押圧の反作用としての押圧力が外装体20の非伸縮性領域(非伸縮性部材30,30)を介して、捲回体10に伝達し、外装体20からの押圧力が捲回体10を固定する。このため、非伸縮性部材30,30と突起部75a,75bとを、角部75c,75d,75e,75f(図4B,図7B)で補助的な支持を行っただけでも、突起部75a,75bの全面で固定される。また、非伸縮性部材30は、突起部75a,75bよりも接触面積が広いので、突起部75a,75bよりも広い領域で外装体20の膨張を防ぐ。これにより、捲回体10の構成部材の摺動が低減し、正極と負極との短絡を防ぐことができる。
図8Aは、本発明の第2実施形態の電子機器の裏面を示す斜視図であり、図8Bは、電池蓋を示す斜視図である。
電子機器301は、筐体201(図8A)と、電池蓋211(図8B)とを備えたハンディターミナルであり、リチウム電池としてのセル50(図5)が収納される。なお、電子機器301は、ハンディターミナルに限らず、スマートフォンやタブレット等の携帯端末でも構わない。また、前記第1実施形態のように、セル50の扁平面20a,20bの中央部には、非伸縮性部材30,30が形成されている。
前記第1,2実施形態のリチウム電池100及びセル50は、非伸縮性部材30が外装体20の一部の領域に嵌め込まれるように固定されていたが、非伸縮性部材を外装体20の外部から外装体20の一部の領域に接着させることで、外装体20と非伸縮性部材とを固定させることもできる。
リチウム電池103は、前記第1実施形態のリチウム電池100と同様に、保護ケース70と、2つの突起部75a,75bとを備えて構成されるが、セル50の代わりに、セル56を備える点で相違する。
外装体22は、その膨張により、非伸縮性部材30,30を介して対向した突起部75a,75bの全面を押圧する。この押圧の反作用としての押圧力が外装体22の非伸縮性部材30,30を介して、捲回体10に伝達し、外装体22からの押圧力が捲回体10を固定する。
前記第1実施形態のリチウム電池100は、外装体20の扁平面20a,20bに非伸縮性部材30,30が形成されており、固定手段としての突起部75a,75bが保護ケース70の内面に設けられていた。本発明は、例えば以下のような変形が可能である。なお、各変形例は、第1実施形態の変形例であるが、第3実施形態にも適用可能である。
(1)図11(左側面図)のリチウム電池101は、セル51と、保護ケース71と、突起部75a,75bとを備えて構成される。セル51は、捲回体10と外装体25とを備える。外装体25の中央部には、非伸縮性部材31,31が形成されている。非伸縮性部材31,31は、そのZ方向の長さL3が突起部75a,75bの長さL2よりも短く、且つX方向の厚さが厚く構成されている。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
<請求項1>
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第1部材と、一部の領域に設けられた第2部材とで構成され、
前記第2部材は、前記第1部材よりも伸縮性の低い部材である
ことを特徴とするリチウム電池。
<請求項2>
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
前記外装体が収納された保護ケースと、
前記外装体と前記保護ケースとの間に設けられた押圧部材と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第1部材と、一部の領域に設けられた第2部材とで構成され、
前記第2部材は、前記第1部材よりも伸縮性の低い部材であり、
前記押圧部材は、前記保護ケースからの押圧力を、前記第2部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記外装体からの押圧力で前記捲回体を固定する、
ことを特徴とするリチウム電池モジュール。
<請求項3>
前記第2部材は、前記外装体の一部の領域に嵌め込まれるように設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項4>
前記第2部材は、前記外装体の外部から当該外装体の一部の領域に接着されて設けられている、
ことを特徴とする請求項2に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項5>
前記押圧部材は、前記外装体が膨張する際に発生する前記押圧力を、前記非伸縮性部材を介して前記捲回体に伝達する、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項6>
前記外装体は、一対の扁平面を有した扁平形状に形成されており、
前記第2部材は、前記一対の扁平面のそれぞれに設けられているとともに、一方の扁平面に設けられた前記第2部材が他方の扁平面に設けられた前記第2部材と重なるように設けられており、
前記押圧部材は、前記一方の扁平面に設けられた第2部材に対応した第1押圧部材と、前記他方の扁平面に設けられた第2部材に対応した第2押圧部材と、で構成されている、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項5の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項7>
前記押圧部材は、当該押圧部材が前記保護ケースと前記第2部材との間で挟まれた際に、前記保護ケースと前記外装体との間で且つ前記押圧部材の両側に空間が生じるように配置される、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項6の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項8>
前記押圧部材は、前記第2部材と接する領域の面積が前記第2部材が設けられた領域の面積より小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項7の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項9>
前記押圧部材が前記保護ケースと前記非伸縮性部材との間で挟まれた際に、前記第2部材は、前記押圧部材が前記外装体における前記第1部材の領域に接触しない程度の厚みを有している、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項10>
前記第2部材及び前記押圧部材は、円柱状である、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項9のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項11>
前記第2部材は、前記外装体における扁平面の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項6に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項12>
前記第2部材は、樹脂、ガラス又はセラミックの板材である、
ことを特徴とする請求項2乃至請求項11の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。
<請求項13>
請求項1に記載のリチウム電池を収納する筐体を備えることを特徴とする電子機器。
<請求項14>
請求項2乃至請求項12のいずれか一項に記載のリチウム電池モジュールを搭載可能な筐体を備えることを特徴とする電子機器。
<請求項15>
正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第1部材と当該第1部材よりも伸縮性の低い第2部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、
前記筐体からの押圧力を、前記第2部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、
ことを特徴とする電子機器。
7 正極タブ(正極)
8 負極タブ(負極)
10 捲回体
20,21,23 外装体
22 外装体(第1部材)
20a,20b,50g 扁平面
30,31,32 非伸縮性部材(第2部材)
34 非伸縮性部材(第2部材、外装体)
50,51,52,53,54 セル(リチウム電池)
70,71,72,73 保護ケース
75a,75b,75g,75h,75i,75j,75k,75l 突起部(押圧部材、固定手段)
100,101,102,103,104,105 リチウム電池
200,201 筐体
300,301 電子機器
Claims (13)
- 正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、
前記捲回体が封入された外装体と、
前記外装体が収納された保護ケースと、
前記外装体と前記保護ケースとの間に設けられた押圧部材と、
を備え、
前記外装体は、ベースとなる第1部材と、一部の領域に設けられた第2部材とで構成され、
前記第2部材は、前記第1部材よりも伸縮性の低い部材であり、
前記押圧部材は、前記保護ケースからの押圧力を、前記第2部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記外装体からの押圧力で前記捲回体を固定する、
ことを特徴とするリチウム電池モジュール。 - 前記第2部材は、前記外装体の一部の領域に嵌め込まれるように設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記第2部材は、前記外装体の外部から当該外装体の一部の領域に接着されて設けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記押圧部材は、前記外装体が膨張する際に発生する前記押圧力を、非伸縮性部材を介して前記捲回体に伝達する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記外装体は、一対の扁平面を有した扁平形状に形成されており、
前記第2部材は、前記一対の扁平面のそれぞれに設けられているとともに、一方の扁平面に設けられた前記第2部材が他方の扁平面に設けられた前記第2部材と重なるように設けられており、
前記押圧部材は、前記一方の扁平面に設けられた第2部材に対応した第1押圧部材と、前記他方の扁平面に設けられた第2部材に対応した第2押圧部材と、で構成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記押圧部材は、当該押圧部材が前記保護ケースと前記第2部材との間で挟まれた際に、前記保護ケースと前記外装体との間で且つ前記押圧部材の両側に空間が生じるように配置される、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記押圧部材は、前記第2部材と接する領域の面積の方が前記第2部材が設けられた領域の面積よりも小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記押圧部材が前記保護ケースと非伸縮性部材との間で挟まれた際に、前記第2部材は、前記押圧部材が前記外装体における前記第1部材の領域に接触しない程度の厚みを有している、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記第2部材及び前記押圧部材は、円柱状である、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記第2部材は、前記外装体における扁平面の中央部に設けられている、
ことを特徴とする請求項5に記載のリチウム電池モジュール。 - 前記第2部材は、樹脂、ガラス又はセラミックの板材である、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載のリチウム電池モジュール。 - 請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載のリチウム電池モジュールを備える、
ことを特徴とする電子機器。 - 正極と負極とがセパレータを介して捲回された捲回体と、該捲回体を封入するとともに、第1部材と当該第1部材よりも伸縮性の低い第2部材とを有する外装体と、で構成されたリチウム電池を収納する筐体を備え、
前記筐体からの押圧力を、前記第2部材を介して前記捲回体に伝達することにより、前記捲回体と前記筐体との相対的位置を固定する、
ことを特徴とする電子機器。
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