JPH09139235A - 電池装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の内圧放出機構や各種電子回路は、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
であるが、非水電解液が電池外部へ放出されると、同一
筐体内の電子回路に付着し、電子回路誤動作や短絡、周
囲大気中の水分との反応による発熱等の原因になる。こ
のような原因による電池装置の信頼性低下の改善は急務
を要する。 【解決手段】 非水電解液電池２と電池制御のための電
子回路３とが同一筐体１内に収納された電池装置におい
て、電池の導電体露出部、筐体内の導電接続体および電
子回路の導電体露出部を耐非水電解液性かつ耐水性の絶
縁部材で被う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液電池と
電池制御のための電子回路とが同一筐体内に収納された
電池装置の改良に関する。

【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（以下、非水電解液
電池と略）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、
リチウムニッケル複合酸化物、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、ＬｉＣＬＯ₄ 、Ｌ
ｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ
₃ 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】非水電解液電池の負極活物質としては、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。

【０００７】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、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、ガスや非水電解液を電池外へ放出することに
より電池内圧を下げるものである。

【０００８】非水電解液電池は一個で使用されることも
あるが、複数個が並列もしくは直列接続されて使用され
ることも多い。いずれの場合にも、使用中の信頼性をよ
り高めるために、電池制御のための各種電子回路と組み
合わせて使用され、一個もしくは複数の電池と各種電子
回路とが同一筐体内に収納されて構成される（以下、電
池装置と略）のが一般的である。

【０００９】これらの電子回路には、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などがある。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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
れがあるので、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。

【００１３】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。

【００１４】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
の放電時には破損する恐れがあるので、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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】非水電解液電池に用い
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
より電池内圧が上昇して内圧放出機構が作動し、ガスに
ともなって非水電解液が電池外部へ放出されたり、或は
電池側の何らかの不具合により電解液が電池外に漏出し
たりすると、同一筐体内に収納されている各種電子回路
に非水電解液が付着する恐れがある。電子回路に非水電
解液が付着すると、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
を生じたり、周囲大気中の水分と反応して発熱したりす
る可能性がある。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かねない。

【００２０】従来のかかる電池装置には、上記対策とし
て、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たりして、容易に
剥離脱落するため、非水電解液二次電池用の電子回路に
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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】そこで、非水電解液電池
と電池制御のための電子回路とが同一筐体内に収納され
た電池装置において、電池の導電体露出部、筐体内の導
電接続体および電子回路の導電体露出部が耐非水電解液
性かつ耐水性の絶縁部材で被われていることを特徴とす
る電池装置とすることにより、上記課題を解決するもの
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】電池の導電体露出部、筐体内の導
電接続体および電子回路の導電体露出部が耐非水電解液
性かつ耐水性の絶縁部材で被覆されることにより、筐体
内の導電性部分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。尚、筐体内の全ての導
電性部分が完全に被覆されていればベストであるが、量
産工程上の理由等により必ずしも完全に被われていなく
ても、相応の期待効果は得られる。

【００２３】図１は、本発明の一実施例である電池装置
の要部断面図である。１は合成樹脂製の匡体で、非水電
解液電池２と電子回路３とを収納している。４は匡体１
に設けられた外部端子、５は外部端子４と電子回路基板
３との導電接続体、６は電子回路基板３と電池２との導
電接続体である。

【００２４】尚、この例では、電子回路３はポリイミド
樹脂の基板に組み込まれた過充電防止回路、放電制御回
路、過放電防止回路、外部短絡検出回路及び温度検出回
路を備えている。また、電池２は、電池内部が異常な高
圧になったときに作動する内圧放出機構を有している外
は、発電要素、電解液、電池形状等は特に限定されるも
のではないので、詳述を省略する。

【００２５】電池の導電露出部である金属製ケース２
ａ、導電接続体５、６、および電子回路の導電体露出部
（図示せず）は耐非水電解液性かつ耐水性の絶縁皮膜で
被われてる。この実施例ではポリイミド樹脂塗膜を用い
たが、必ずしもこれに限定するものではなく、耐水性、
耐非水解液性の樹脂塗膜であれば何でもよい。また塗膜
の代わりに、金属製ケースや導電接続体部分をアルミニ
ウム箔とポリエチレンやポリプロピレンとのラミネート
フィルムで被覆してもよい。

【００２６】本発明の効果を見るために、上記実施例電
池装置の非水電解液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、電池の電解液は蒸発し、電
池そのものは当然のことながら機能停止したが、電子回
路自体は異常がなく、正常に作動することが確認され
た。

【００２７】比較のために、電池の導電露出部である金
属製ケース、導電接続体および電子回路の導電体露出部
を被覆しない以外は上記実施例と同一構成の電池装置を
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。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、本発明は、非水電解液電池
と電池制御のための電子回路とが同一筐体内に収納され
た電池装置において、電池の導電体露出部、筐体内の導
電接続体および電子回路の導電体露出部が耐非水電解液
性かつ耐水性の絶縁部材で被われていることを特徴とし
ている。

【００２９】これにより、電子回路に非水電解液が付着
して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
じたり、周囲大気中の水分と反応して発熱したりするこ
とを防止することができるので、信頼性が大きく向上し
た電池装置を提供することができる。

【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。

【符号の説明】 １ 匡体 ２ 非水電解液電池 ３ 電子回路 ４ 外部端子 ５、６ 導電接続体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非水電解液電池と電池制御のための電子
   回路とが同一筐体内に収納された電池装置において、電
   池の導電体露出部、筐体内の導電接続体および電子回路
   の導電体露出部が耐非水電解液性かつ耐水性の絶縁部材
   で被われていることを特徴とする電池装置。
2. 【請求項２】 電池制御のための電子回路が、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および電池容器変形検出回路
   のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項
   １記載の電池装置。