JPH07272748A - 電池装置 - Google Patents

電池装置

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JPH07272748A
JPH07272748A JP6087729A JP8772994A JPH07272748A JP H07272748 A JPH07272748 A JP H07272748A JP 6087729 A JP6087729 A JP 6087729A JP 8772994 A JP8772994 A JP 8772994A JP H07272748 A JPH07272748 A JP H07272748A
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JP
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circuit
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battery
aqueous electrolyte
electronic circuit
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JP6087729A
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Masanao Terasaki
正直 寺崎
Minoru Mizutani
実 水谷
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】非水電解液二次電池用に使用される各種電子回
路用基板の信頼性を向上させ、導電性の非水電解液が漏
液しても電子回路の誤動作や短絡電流による基板の発熱
を防止する。 【構成】電子回路素子が配された電子回路基板と非水電
解液電池とが同一匡体に搭載されており、該電子回路基
板と該電子回路素子の導電性部分は耐非水電解液性の絶
縁体で被覆されている電池装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非水電解液二次電池の信
頼性を高めるために用いられる非水電解液二次電池用電
子回路基板の改良に関するもので、非水電解液の漏液に
よる誤動作や、基板発熱の危険性のない電子回路基板を
提供するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の各種電子機器の小型化、軽量化等
により、高電圧、高効率、高出力、高エネルギー密度の
特徴を有する優れた二次電池の開発が要望されている。
特に非水電解液を使用した二次電池は、従来の水溶液電
解液を使用した電池の数倍のエネルギー密度を有するこ
とから、その実用化が待たれている。
【0003】非水電解液二次電池の正極活物質には、二
硫化チタンをはじめとして、リチウムコバルト複合酸化
物、リチウムマンガン酸化物、五酸化バナジウム、硫化
モリブデン、酸化モリブデン等、種々のものが検討され
ている。
【0004】非水電解液は、非プロトン性の有機溶媒に
電解質となる金属塩を溶解させたものが用いられてい
る。例えば、リチウム塩に関しては、LiClO 4 、LiP
F6 、LiBF4 、 LiAsF6 、LiCF3 SO3 等をプロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、1,2-ジメトキシエ
タン、γ- ブチロラクトン、ジオキソラン、2-メチルテ
トラヒドロフラン等に溶解させたものが使用されてい
る。これらの非水電解液は、電池容器に注入されて使用
されるが、多孔質のセパレータに含浸したり、高分子量
の樹脂を添加して高粘性にしたり、ゲル化させて流動性
をなくした状態で使用されることもある。
【0005】非水電解液二次電池の負極活物質として、
従来より様々な物質が検討されてきたが、高エネルギー
密度が期待されるものとして、リチウム系の負極が注目
を浴び、リチウム金属、リチウム合金、リチウムイオン
を保持させた炭素等が検討されている。
【0006】非水電解液二次電池とはその名が示すよう
に水溶液以外の電解液を使用するものである。非水電解
液の多くは可燃性であり、有害蒸気を発生させたり、水
分の混入によって特性の劣化を引き起こしたりするため
に、気密な密閉性の容器に発電要素が収納されている。
しかしながら、高温での長時間放置や過充電、過放電等
によって電池内部にガスが発生することがあり、異常な
高圧時に作動する内圧の放出機構を備えている。この内
圧の放出機構は、異常な高圧により電池容器が変形した
り破裂するのを防ぐためのもので、安全弁や破裂膜と呼
ばれるものである。これらは異常な高圧時に作動し、ガ
スや非水電解液を電池外へ放出する。
【0007】また非水電解液二次電池は、使用中の信頼
性をより高めるために専用の各種電子回路とともに使用
される。非水電解液二次電池用の電子回路部に用いられ
る各種電子回路として次のようなものがある。
【0008】充電制御回路は、充電時に外部の電源から
の電流や電圧を最適充電状態に制御するもので、高電圧
や過大な電流での充電を防止するものである。
【0009】過充電防止回路は最適充電量を制御するも
ので、あらかじめ定められた容量以上の電気量が充電さ
れるのを防止するものである。
【0010】放電制御回路は過大電流での放電を防止す
るものである。あらかじめ定められた許容量以上の電流
で放電すると、異常な発熱により電池内圧が上昇する恐
れがあり、過大電流での放電を監視し、許容電流以上の
放電を防止するものである。
【0011】過放電防止回路はあらかじめ定められた電
圧以下の放電を防止するものである。過放電を行うと電
極や電解液が劣化し、異常なガスを発生したり放電容量
や充放電サイクル寿命が短くなったりするからである。
【0012】外部短絡検出回路は電池外部での短絡を検
出し放電経路を切断するものであり、構成の簡単なヒュ
ーズが用いられることが多い。放電制御回路と同様な機
能であるが、電流の制御能力はなく回路を切断するのみ
である。放電制御回路は外部短絡のような過大電流での
放電時には制御回路が破損する恐れがあり、外部短絡検
出回路は信頼性の冗長性を確保するために用いられる。
【0013】内部短絡検出回路は、電池内部での短絡を
検出するもので、内部短絡した電池が誤って充電される
ことを防ぐものである。内部短絡した電池を充電すると
異常発熱したりガスが発生して、電池内圧が上昇する恐
れがある。
【0014】温度検出回路は、電池の正常な作動温度範
囲を外れた異常な温度環境で、充電や放電されるのを防
止するためのものである。異常な温度環境で充放電する
と電池容量が低下したり、内部短絡やガス発生、異常発
熱等を引き起こす恐れがある。 電池内部圧力検出回路
は、電極反応にともなう電池内部の圧力変化や異常ガス
発生による電池内部の圧力を検出するもので、充放電量
の表示や、異常の検出に用いられる。
【0015】電池容器変形検出回路は、容器の変形によ
り電池内部の変化や異常を検出するもので、充放電量の
制御や異常の検出に用いられる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】非水電解液二次電池に
用いられている内圧放出機構や各種電子回路は何れも電
池の正常な作動を保障し、異常時の信頼性を確保するた
めのものである。しかしながら、各種電子回路の基板に
非水電解液が付着すると電子回路が誤動作したり、導電
体部分で漏洩電流が流れたり、電析反応により金属が析
出して短絡現象を生じることが判明した。
【0017】各種電子回路の故障による過充電や過放
電、誤使用による異常条件下の使用等によって、電池内
圧が上昇して内圧放出機構が作動すると、ガスにともな
って非水電解液が電池外部へ放出される。各種電子回路
基板が非水電解液電池と同一匡体に搭載されていると各
種電子回路基板への非水電解液の付着を防止することは
困難であった。
【0018】非水電解液が付着した電子回路は正常な作
動が期待できないだけでなく、漏洩電流により導電体が
発熱することがある。すなわち、信頼性向上のための各
種電子回路であるが、ひとたび非水電解液が付着すると
信頼性は急激に低下した。
【0019】
【課題を解決するための手段】非水電解液電池と電子回
路基板とが同一匡体に搭載された電池装置において、電
子回路基板とその基板に配された電子回路素子の導電性
部分を耐非水電解液性の絶縁体で被覆することにより、
又は、また、電子回路部を構成する基盤全体を耐非水電
解液性の絶縁樹脂のシートで気密に被覆することにより
上記課題を解決する。
【0020】
【作用】電子回路基板および電子回路素子の導電性部分
を耐非水電解液性の絶縁体で被覆することにより電子回
路基板に非水電解液が付着しても誤動作や漏洩電流によ
る短絡現象はなくなる。又、耐非水電解液性の絶縁樹脂
で気密に被覆することにより、非水電解液が電池より漏
液しても基板に付着せず、電子回路基板の誤動作や漏洩
電流による短絡現象はなくなる。
【0021】尚、従来の電子回路基板も耐水性を得るた
めに、エポキシ樹脂やポリウレタン、ワニス等で電子回
路基板上の一部を被覆したものがある。しかしこれらの
樹脂は非水電解液へ溶解したり膨潤して容易に剥離脱落
するために非水電解液二次電池用の電子回路基板に使用
しても誤動作や短絡現象を防ぐことはできなかった。よ
って、非水電解液電池と同一の匡体に搭載し、信頼性を
得るためには耐非水電解液性の絶縁体が必要である。
【0022】
【実施例】図2は以下の実施例に用いる非水電解液二次
電池の要部断面図である。11は発電部を収納する負極
端子を兼ねる容器であり、12は電池内を密閉する蓋で
ある。13は電極部であり、詳細は省略したが正極と負
極と非水電解液を含侵保持したセパレータから構成され
ている。14はポリプロピレン樹脂性のガスケットで、
正極端子15を蓋12上に絶縁を保って固定している。
16は電極部13から電流を取り出すための正極リード
であり、正極端子15と接続されている。17は金属薄
膜の破裂膜であり、電池内部が異常な高圧になりなった
ときに作動する内圧放出機構である。内圧放出機構が作
動すると電池内部のガスが放出されるが同時に多くの電
解液も漏出する。内圧放出機構が作動した電池はすでに
正常な電池ではなく、直ちに使用を中止すべきである
が、誤使用や各種電子回路の誤作動、故障等により引き
続き使用状態に置かれることが有る。 [実施例1]図1は本発明の一実施例である電子回路基
板と非水電解液二次電池を同一の匡体に搭載した電子機
器の電源部の配置図である。
【0023】1は合成樹脂製の匡体で、非水電解液二次
電池2と電子回路基板3を収納している。4は耐非水電
解液性の絶縁樹脂で電子回路基板3の導電体部分をすべ
て被覆している。5は匡体1に設けられた外部端子で、
電子回路基板3を介して非水電解液二次電池2と、外部
の電子機器や充電器と接続するためのものである。
【0024】非水電解液二次電池2として、正極にリチ
ウムコバルト複合酸化物を、負極にリチウムイオンを吸
蔵させた炭素を、非水電解液として六フッ化燐酸リチウ
ムを炭酸エステル溶媒に溶解させたものを使用した。こ
の電池は平均電圧3.6Vで、400mAhの放電容量を有してい
る。
【0025】電子回路基板はポリイミド樹脂の基板に過
充電防止回路、放電制御回路、過放電防止回路、外部短
絡検出回路、温度検出回路を組み込み、基板全体を非水
電解液に耐食性のあるポリエチレン樹脂で被覆した。こ
のようにして得た本発明による電池装置を電池装置Aと
する。 [実施例2]耐非水電解液性の絶縁樹脂で電子回路基板
の導電体部分をすべて被覆する代わりに、耐非水電解液
性の絶縁樹脂のシートで、電子回路基板3の全体を気密
に被覆した以外は電池装置Aと同様の構成の電池装置を
作成した。電子回路基板はポリイミド樹脂の基板に過充
電防止回路、放電制御回路、過放電防止回路、外部短絡
検出回路、温度検出回路を組み込み、基板全体を非水電
解液に耐食性のあるポリイミド樹脂のシートで被覆し
た。2 枚のポリイミド樹脂のシートで基板全体を挟み込
んだ後、周辺部をポリイド樹脂の接着剤で接着した。基
板全体の厚みは最も厚いところで3mm であり、袋のシー
トの内部に基板全体を気密に封入することができた。基
板からの取り出し線には両面にポリイミドのシートを張
り付けて絶縁した。このようにして得た本発明による電
池装置を電池装置Bとする。 [試験]本発明の効果を見るために、電池装置A及びB
の非水電解液二次電池の内圧放出機構を故意に作動さ
せ、非水電解液を漏出させた状態で充電器に接続し48時
間放置した。48時間後、電池装置A,B共、電解液は蒸
発し、電池は機能しなくなっていたが、電子回路基板は
異常がなく、正常に作動することが確認された。
【0026】なお、実施例の電池装置Aでは基板全体を
被覆したが、基板や各種素子の導電部分のみ被覆するだ
けでも同様の効果を得ることができる。また電池装置B
ではシートの周辺部を接着剤で接合したが、ポリエチレ
ンやポリプロピレンのような熱可塑性樹脂の単独膜また
は同樹脂とアルミニウム箔等の金属箔とのラミネート膜
を用いて熱シールを行ってもよい。 [比較例1]比較のために、導電部分を被覆しない電子
回路基板を用いて同様の試験を行った。この場合、充電
開始後すぐに非水電解液と接した導電部分の数カ所から
気泡の発生が観察され、20分後に基板の一部が発煙し、
焼損した。この試験では調査しなかったが、論理回路用
のIC素子は入出力リード間に導電性の非水電解液が付着
すると直ちに正常な作動が不能となった。 [比較例2]また、ポリウレタンの樹脂で導電部分を被
覆した電子基板を用いて同様の試験を行った。ポリウレ
タンは従来より電子回路基板に耐水性を与えるために使
用されているものである。ポリウレタンを被覆した電子
回路基板は、充電を開始後しばらくは変化が観察されな
かったが、2 時間10分後に基板の中央部から発煙し、回
路の一部が焼損した。試験を中止し、基板表面を観察し
たところ、ポリウレタンの被覆が非水電解液により膨潤
し、基板表面から剥離脱落していた。
【0027】
【発明の効果】本発明により非水電解液二次電池用に使
用される各種電子回路用基板の信頼性を向上させること
ができる。すなわち、導電性の非水電解液が漏液しても
誤動作や短絡電流による基板発熱の恐れのない非水電解
液二次電池用の電子回路基板を提供するものであり、こ
れにより信頼性の高い高エネルギー密度の非水電解液二
次電池の使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例に係る電池装置を示した図。
【図2】非水電解液二次電池の要部断面図。
【符号の説明】
1 匡体 2 非水電解液二次電池 3 電子回路基板 4 絶縁樹脂 5 外部端子 11 容器 12 蓋 13 電極部 14 ガスケット 15 正極端子 16 正極リード 17 破裂膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子回路素子が配された電子回路基板と非
    水電解液電池とが同一匡体に搭載されており、該電子回
    路基板と該電子回路素子の導電性部分は耐非水電解液性
    の絶縁体で被覆されていることを特徴とする電池装置。
  2. 【請求項2】電子回路部と非水電解液電池とが同一匡体
    に搭載されており、該電子回路部は耐非水電解液性の絶
    縁樹脂のシートにより気密に被覆されていることを特徴
    とする電池装置。
  3. 【請求項3】充電制御回路、過充電防止回路、放電制御
    回路、過放電防止回路、外部短絡検出回路、内部短絡検
    出回路、温度検出回路、電池内部圧力検出回路、電池容
    器変形検出回路のうち少なくとも1回路を含み、非水電
    解液電池と同一匡体に搭載される電子回路基板におい
    て、基板および電子回路素子の導電性部分が耐非水電解
    液性の絶縁体で被覆されていることを特徴とする非水電
    解液二次電池用電子回路基板。
  4. 【請求項4】充電制御回路、過充電防止回路、放電制御
    回路、過放電防止回路、外部短絡検出回路、内部短絡検
    出回路、温度検出回路、電池内部圧力検出回路、電池容
    器変形検出回路のうち少なくとも1回路を含み、非水電
    解液電池と同一匡体に搭載される電子回路基板におい
    て、基板全体が耐非水電解液性の絶縁樹脂のシートで気
    密に被覆されていることを特徴とする非水電解液二次電
    池用電子回路基板。
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