JPH09245752A - 二次電池パック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り扱い易く、かつ信頼性も高くて、低コス
トで実現できる二次電池パックの提供。 【解決手段】 一対の皿状分割ケース片6a，6a′が一体
化されて形成する板型の電池パックケース６と、前記電
池パックケース６内底壁面に両主面がそれぞれ対接して
平面的に収納・装着された複数個のシート状二次電池７
と、前記二次電池７を電気的に接続する配線回路９およ
び二次電池の外部接続端子８とを備えた二次電池パック
であって、前記電池パックケース６の対向する内底壁面
および二次電池主面の少なくともいずれか一方が非対象
的に凹凸面6b，6b′化していることを特徴とする二次電
池パックである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池パックに
係り、さらに詳しくは振動や衝撃などの外的な力を受け
ても、収容・内装されたシート状二次電池の位置ズレ発
生を防止もしくは回避できる二次電池パックに関する。

【０００２】

【従来の技術】複数個の二次電池で構成（形成）した電
源部品は、電池パック（パック電池）と称されて広く実
用に供されている。ここで、電池パックは、一般的に電
気絶縁性を有するケースの中に、複数個の電池，もしく
は複数個の素二次電池を組み合わせた電池ユニット，こ
れらの電池もしくは電池ユニットを電気的に接続する配
線回路，安全素子および外部接続端子などを収納・装着
した構造になっている。このような電源部品は、従来、
一次電池が主体であったが、最近は充放電可能な二次電
池にその地位が移行し、年々、その用途が拡大化すると
ともに需要も増大化している。なお、この明細書中にお
ける二次電池は、二次電池セル単独の場合と複数個の二
次電池セルを組み合わせた電池ユニットを含むものとす
る。

【０００３】そして、この種の二次電池においては、電
池エネルギー密度が大きいため、小型軽量を重視する携
帯用電源として、リチウム非水溶媒電池が開発されてい
る。また、小形・薄型化を目的として、電池機能部（電
池単位セル）が薄いシート状の二次電池の開発も進めら
れている。すなわち、正極層，ポリマ−電解質層および
負極層を重ね合わせ、シート状に一体化構成した厚さ
0.5mm程度のリチウム非水溶媒電池も知られている（た
とえば米国特許第 5,296,318号明細書）。ここで、正極
層はリチウムイオンを吸蔵，放出する炭素質材料（たと
えばポリアニリン，ポリアセン）や金属酸化物であり、
負極層はリチウム金属や炭素質およびリチウム合金系で
ある。なお、正極層および負極層は、柔軟性などを付与
するために電解質保持性のポリマーを適宜含有するとと
もに、集電体を有している。

【０００４】図５は、前記ポリマー電解質二次電池の要
部構成を断面的に示したものである。図５において、１
はセパレーターの機能をする電解質保持性のポリマ−電
解質系（たとえばヘキサフロロプロピレン−フッ化ビニ
リデン共重合体などのポリマと、リチウム塩などのエチ
レンカーボネート溶液…非水電解液…との系）、２は金
属酸化物などの活物質，非水電解液および電解質保持性
ポリマを含む正極層を集電体に積層して成る正極、３は
リチウムイオンを吸蔵，放出する活物質，非水電解液お
よび電解質保持性ポリマを含む負極層を集電体に積層し
て成る負極、４，５は前記正極２および負極３の裏面側
を被覆保護するシール用シートである。

【０００５】シート状二次電池は、小形化・薄型化など
容易に図ることができるので、複数個をパックすること
により、前記小形化・薄型化などの特長をさらに助長す
ることができる。つまり、従来の円筒型もしくは角柱型
の二次電池の場合に準じて、二次電池パック化し、さら
なる小形化・薄型化を図る一方、可撓性に伴う変形性や
衝撃・破損の回避などによって取扱易さの向上を図りな
がら、電力容量の大きい携帯型の電源を提供できるとい
える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
電池パック構成で常套的に採られている手段では、次の
ような不都合が認められる。先ず、二次電池自体がシー
ト状もしくは積層型のシート状であるため、電池パック
ケース内に収容・装着するときの固定手段が制約され
る。すなわち、従来の円筒型二次電池などに比べて、シ
ート状二次電池は柔軟で変形し易いため、電池パックケ
ースの強い締め付け・封止などで固定しようとすると変
形し、ときには素電池自体が機械的もしくは機能的に破
損される恐れがある。

【０００７】一方、前記電池パックケースの締め付け・
封止などによる固定で、締め付け・封止の程度を緩める
などして、前記機械的な力による破損防止など回避した
場合は、外力の作用（たとえば落下，振動）を受ける
と、電池パックケースに対して位置ズレを起こし易いと
いう問題がある。つまり、搬送過程などで振動を受けた
り、誤って落下した場合などに、電池パックケース内に
収納・装着されている二次電池が位置ズレを起こし、結
果的に接続回路に対する接続が離脱して、二次電池をパ
ック化した意義を失する恐れもある。

【０００８】上記問題に対しては、電池パックケースに
予め位置決め・固定用の部材・部所（たとえば着脱可能
な嵌合部，係合部など）を形設しておくことや、二次電
池を接着剤で接着・固定化しておくことなどが考えられ
る。しかし、嵌合部や係合部を形設しておくことは、煩
雑な加工工程を要するだけでなく、嵌合部や係合部によ
って収納装着できる二次電池の大きさや厚さが制約され
るため、専用的な電池パックケースをそれぞれ用意する
必要があり、必然的にコストアップを招来する。 ま
た、接着固定手段は簡便であるが、たとえば電池パック
中の１個の二次電池に不具合が認められ、これを交換す
ればそのまま携帯型電源として使用できるにも拘らず、
その１個を容易に着脱交換できないため、二次電池パッ
クとして着脱交換することになり不経済である。

【０００９】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、取り扱い易く、かつ信頼性も高くて、低コストで
実現できる二次電池パックの提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の二次電
池パックは、一対の皿状分割ケース片が一体化されて形
成する板型の電池パックケースと、前記電池パックケー
ス内底壁面に両主面がそれぞれ対接して平面的に収納・
装着された複数個のシート状二次電池と、前記二次電池
を電気的に接続する配線回路および二次電池の外部接続
端子とを備えた二次電池パックであって、前記電池パッ
クケースの対向する内底壁面および二次電池主面の少な
くともいずれか一方が非対象的に凹凸面化していること
を特徴とする。

【００１１】請求項２の発明の二次電池パックは、一対
の皿状分割ケース片が一体化されて形成する板型の電池
パックケースと、前記電池パックケース内底壁面に両主
面がそれぞれ対接して平面的に収納・装着された複数個
のシート状二次電池と、前記二次電池を電気的に接続す
る配線回路および二次電池の外部接続端子とを備えた二
次電池パックであって、前記電池パックケース内底壁面
の二次素電池に対接する面および二次素電池主面の少な
くともいずれか一方が非対象的に凹凸面化していること
を特徴とする。請求項３の発明の二次電池パックは、一
対の皿状分割ケース片が一体化されて形成する板型の電
池パックケースと、前記電池パックケース内底壁面に両
主面がそれぞれ対接して収納・装着された複数個のシー
ト状二次電池と、前記二次電池を電気的に接続する配線
回路および二次電池の外部接続端子とを備えた二次電池
パックであって、前記電池パックケースの対向する側壁
内面および二次電池側面の少なくともいずれか一方が非
対象的に凹凸面化していることを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明の二次電池パックは、一対
の状分割ケース片が一体化されて形成する板型の電池パ
ックケースと、前記電池パックケース内壁面に両主面が
それぞれ対接して収納・装着された複数個のシート状二
次電池と、前記二次電池を電気的に接続する配線回路お
よび二次電池の外部接続端子とを備えた二次電池パック
であって、前記電池パックケース側壁内面の二次素電池
側面に対接する面および二次電池側面の少なくともいず
れか一方が非対象的に凹凸面化していることを特徴とす
る。 請求項１ないし４の発明において、電池パックケ
ースは、たとえばステンレス鋼などを素材とした金属
製、もしくは表面処理した金属製でもよいが、一般的に
は、たとえばポリテトラフルオロエチレン，ポリテトラ
フルオロエチレン，ポリフッ化ビニル，ポリフッ化ビニ
リデン，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニ
リデンおよびポリ塩化ビニル，塩化ゴム，メチルゴム，
ポリイソプレン，ポリブタジェン，ブチルゴム， SBR，
NBR，ポリイソブチレン，クロロプレン，ネオプレンな
ど合成樹脂を素材としたものが挙げられる。つまり、加
工性，量産性，コストなど考慮すると合成樹脂を素材と
した平板状などが好ましく、また、容器に一体化する操
作を考慮して、たとえば平皿状の２分割ケース片に設定
する。 上記発明では、一対の電池パックケースは、対
応する分割ケース片の被接合面を接合して一体化したと
き、対向する電池パックケース内壁面もしくは側壁内面
が非対象な凹凸面に形成されている。より具体的には、
電池パックケース内壁面（底壁面，側壁面）に、相対的
に位置ズレした凹凸を形設・配置しておくことにより、
シート状の二次電池（単一電池セルもしくは電池ユニッ
ト）を平面的に収納・装着した状態で、各シート状二次
電池の両主面が電池パックケースの非対象な凹凸面で挟
着される構成を採っている点で特徴付けられる。

【００１３】さらに、第２の形態として、電池ケース側
に非対象な凹凸面を形成した代わりに、この電池パック
ケースに収納・装着するシート状二次電池（単一電池セ
ルもしくは電池ユニット）のシールフィルム層の主面も
しくは側面に、相対的に位置ズレした凹凸を形設・配置
しておくことにより、シート状の二次電池を電池パック
ケース内に平面的に収納・装着した状態で、各シート状
二次電池面の非対象な凹凸面を介して電池パックケース
挟着される構成を採っている点でも特徴付けられる。

【００１４】なお、電池ユニットの場合は、たとえば積
層形化した状態で、対応する電極端子同士の接続で一体
化しているため、単一電池セルの場合と同様に扱われる
ことになる。また、前記凹凸面は、電池パックケース内
壁面全体的でもよいし、シート状二次電池を収納・装着
する領域面のみ（選択的）であってよく、また、その分
布程度なども特に限定されない。つまり、シート状の二
次電池（素電池）の厚さや大きさなどを考慮して適宜選
ばれる。

【００１５】請求項１ないし４の発明では、平面的に収
納・装着されたシート状の二次電池は、電池パックケー
ス内壁面や二次電池外周に、非対象的に設けられた凹凸
部を介して電池パックケース内に挟着支持された構成を
採っている。つまり、各シート状の二次電池は、その両
主面もしくは側壁面が対向する電池パックケース内壁面
の凸部もしくは二次電池側の凸部によって交互に抑えら
れ、シート状の二次電池ごとには、前記凸部の相互が噛
み合うように二次電池が挟着された形態を採っている。

【００１６】さらに言及すると、各シート状の二次電池
は、その可撓性および電池パックケース内壁面の凸部も
しくは二次電池外周面の凸部の抑え作用によって波形の
変形を起こし、結果的には、シート状の二次電池の損傷
などを起こさずに、電池パックケース内壁面の凸部の噛
み合い・挟着で、振動や落下による衝撃などによる位置
ズレが容易に回避され、信頼性の高い二次電池パックと
して機能することになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図１，図２，図３および図４
を参照して実施例を説明する。

【００１８】図１は、第１の実施例に係る電池パックの
概略構成を示す断面図である。図１において、６は平皿
状の分割ケース片6a，6a′の対応する被接続面を溶着も
しくは凹凸部の係合などで一体化された電池パックケー
ス、７は前記電池パックケース６内に、平面的に収容装
着された厚さ 0.5mm程度のシート状二次電池、８は電池
パックケース６の一端側壁部に一体的に露出して配設さ
れた外部接続用端子、９は電池パックケース６に収納装
着された複数個のシート状二次電池７間を電気的に接続
する一方、一端側が外部接続用端子８に接続する接続回
路である。

【００１９】ここで、電池パックケースを形成する皿状
の分割ケース片6a，6a′は、相互が対向する内壁面（底
壁面）が非対象な凹凸面6b，6b′に形成されており、前
記各シート状二次電池７の両主面を凹凸面6b，6b′で、
図２で透視的に拡大して示すごとく、それぞれ非対象的
に挟持した形態を採っている。また、複数個のシート状
二次電池７間の電気的な接続回路９は、並列もしくは直
列な電気的な接続であり、電池パッケージの使用目的
（用途）によって適宜いずれかが選択される。

【００２０】なお、シート状の二次電池は、上記図５に
図示したように、セパレーターの機能をする電解質保持
性のポリマ−電解質系（たとえばヘキサフロロプロピレ
ン−フッ化ビニリデン共重合体などのポリマと、リチウ
ム塩などのエチレンカーボネート溶液…非水電解液…と
の系）１、金属酸化物などの活物質，非水電解液および
電解質保持性ポリマを含む正極層を集電体に積層して成
る正極２、リチウムイオンを吸蔵，放出する活物質，非
水電解液および電解質保持性ポリマを含む負極層を集電
体に積層して成る負極３、および前記ポリマ−電解質系
１を介して重ね合わせた正極２，負極３の外表面（裏
面）側を被覆保護するシール用シート４，５で構成され
ている。

【００２１】ここで、正極２の集電体としては、たとえ
ばアルミニウム箔，アルミニウムメッシュ，アルミニウ
ム製エキスバンドメタル，アルミニウム製パンチメタル
などが挙げられ、また、負極３の集電体としては、銅
箔，銅メッシュ，銅製エキスバンドメタル，銅製パンチ
メタルなどが挙げられる。

【００２２】この第１実施例に係る二次電池パックにつ
いて、製品の搬送過程に受ける振動、あるいは取扱操作
中誤って落下した場合を想定して、振動および落下衝撃
をそれぞれ加えた後、二次電池パックの電池特性，外観
状態など試験・評価したところ、何等の異常も認められ
ず、また、二次電池パックを分解して内部を観察したと
ころ、収納装着されているシート状二次電池の位置ズレ
や損傷なども認められなかった。

【００２３】上記構成例において、電池パックケース片
6a，6a′の内底壁面を非対象な凹凸面6b，6b′化する代
わりに、シート状二次電池７の主面に相当するシール用
シート４，５を凹凸化した場合も同様の結果が認められ
た。勿論両者を組み合わせることも可能で、より信頼性
を向上することができる。

【００２４】図３は、第２の二次電池パックの概略構成
例を断面的に示したもので、基本的な構成は前記実施例
の場合と同様である。すなわち、皿状の分割ケース片6
a，6a′の対応する被接続面を溶着もしくは凹凸部の係
合などで一体化された電池パックケース６と、前記電池
パックケース６内に、平面的に収容装着されたシート状
二次電池７と、電池パックケース６の一端側壁部に一体
的に露出して配設された外部接続用端子８と、電池パッ
クケース６に収納装着された複数個のシート状二次電池
７間を電気的に接続する一方、一端側が外部接続用端子
８に接続する接続回路９を具備し他構成を採っている。

【００２５】この第２実施例における構成においては、
電池パックケースを形成する平皿状の分割ケース片6a，
6a′の対向する内壁面（底壁面）に、非対象な凹凸面6
b，6b′が選択的に形成してある。すなわち、収納装着
される複数個のシート状二次電池７の両主面に対接し，
挟持する皿状の分割ケース片6a，6a′内壁面（底壁面）
領域のみを、選択的に凹凸面6b，6b′化してある点で、
前記の実施例と異なっているに過ぎない。

【００２６】また、第２実施例に係る二次電池パックに
ついて、製品の搬送過程に受ける振動、あるいは取扱操
作中誤って落下した場合を想定して、振動および落下衝
撃をそれぞれ加えた後、二次電池パックの電池特性，外
観状態など試験・評価したところ、何等の異常も認めら
れず、また、二次電池パックを分解して内部を観察した
ところ、収納装着されているシート状二次電池の位置ズ
レや損傷なども認められなかった。

【００２７】図４は第３の二次電池パックの概略構成例
を断面的に示したもので、基本的な構成は前記第１実施
例の場合と同様である。すなわち、皿状の分割ケース片
6a，6a′の対応する被接続面を溶着もしくは凹凸部の係
合などで一体化された電池パックケース６と、前記電池
パックケース６内に、平面的に収容装着されたシート状
二次電池ユニット７′と、電池パックケース６の一端側
壁部に一体的に露出して配設された外部接続用端子８
と、電池パックケース６に収納装着された複数個のシー
ト状二次電池７間を電気的に接続する一方、一端側が外
部接続用端子８に接続する接続回路９を具備した構成を
採っている。

【００２８】この第３実施例における構成においては、
電池パックケースを形成する皿状の分割ケース片6a，6
a′の対向する側壁面に非対象な凹凸面6b，6b′が、ま
た、シート状二次電池ユニット７′側面のシール用フィ
ルム面に凹凸面7aが、それぞれ選択的に形成してある。
すなわち、収納装着される複数個のシート状二次電池ユ
ニット７′の側面は、相互に対接する皿状の分割ケース
片6a，6a′側面および二次電池ユニット７′の凹凸面7a
を介して挟持されている点で、前記の両実施例と異なっ
ているに過ぎない。

【００２９】また、第３実施例に係る二次電池パックに
ついて、製品の搬送過程に受ける振動、あるいは取扱操
作中誤って落下した場合を想定して、振動および落下衝
撃をそれぞれ加えた後、二次電池パックの電池特性，外
観状態など試験・評価したところ、何等の異常も認めら
れず、また、二次電池パックを分解して内部を観察した
ところ、収納装着されているシート状二次電池の位置ズ
レや損傷なども認められなかった。

【００３０】上記第３の構成例において、電池パックケ
ース片6a，6a′の側壁内面のみ、もしくはシート状二次
電池７′側壁面に相当するシール用シート面のみを、非
対象な凹凸面化した場合も同様の結果が認められた。

【００３１】なお、本発明は上記例示に限定されるもの
でなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形
を採ることができる。すなわち、シート状二次電池の構
成素材，厚さ・形状、電池パックケースの構造，構成素
材，形状などは、常套的なシート状の二次電池ならいず
れでもよく、また、収納装着する二次電池の個数なども
特に限定されるものでない。

【００３２】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、収納
装着されているシート状の二次電池の主面が、パックケ
ースの内底壁もしくは二次電池主面の少なくともいずれ
か一方の凹凸面を介して挟持された状態・構成を採って
いる。しかも、前記シート状の二次電池を両面側の挟持
に関与する凹凸は非対象で、両面で位置ズレしているた
め、難摺動的なシート状二次電池の挟持を容易に形成
し、取扱・搬送過程での振動，取扱誤動作での落下によ
る衝撃など、外界からの力に十分に耐える。

【００３３】つまり、振動や衝撃などを受けた場合で
も、電池パックケース内での収納・配置の位置ズレなど
を起こす恐れがなく、所定の配置状態を確保・維持する
とともに、接続回路からの脱利や二次電池自体の損傷の
恐れも解消される。したがって、信頼性の高い二次電池
パックとして常時機能するので、携帯型電源としての用
途拡大に大きく寄与する。

【００３４】請求項３および４の発明によれば、収納装
着されているシート状の二次電池の側面が、パックケー
スの側壁内面もしくは二次電池側面の少なくともいずれ
か一方の凹凸面を介して挟持された状態・構成を採って
いる。また、前記挟持に関与する凹凸は非対象で、両面
で位置ズレしているため、上記請求項１，２の場合と同
様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の電池パックの概略構成例を示す断
面図。

【図２】図１に図示した電池パックの主要部構成を透視
的に拡大して示す平面図。

【図３】第２実施例の電池パックの概略構成例を示す断
面図。

【図４】第３実施例の電池パックの概略構成例を示す断
面図。

【図５】シート状の二次電池の概略構成を示す断面図。

【符号の説明】

１……ポリマ−電解質系 ２……正極 ３……負極 ４，５……シール用シート ６……二次電池パックケース 6a，6a′……皿状の分割ケース片 6b，6b′……皿状の分割ケースの凹凸面 ７，７′……シート状二次電池 7a……シート状二次電池の凹凸面 ８……片外部接続用端子 ９……接続回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の皿状分割ケース片が一体化されて
   形成する板型の電池パックケースと、 前記電池パックケース内底壁面に両主面がそれぞれ対接
   して平面的に収納・装着された複数個のシート状二次電
   池と、 前記二次電池を電気的に接続する配線回路および二次電
   池の外部接続端子とを備えた二次電池パックであって、 前記電池パックケースの対向する内底壁面およびシート
   状二次電池主面の少なくともいずれか一方が非対象的に
   凹凸面化していることを特徴とする二次電池パック。
2. 【請求項２】 一対の皿状分割ケース片が一体化されて
   形成する板型の電池パックケースと、 前記電池パックケース内底壁面に両主面がそれぞれ対接
   して平面的に収納・装着された複数個のシート状二次電
   池と、 前記二次電池を電気的に接続する配線回路および二次電
   池の外部接続端子とを備えた二次電池パックであって、 前記電池パックケース内底壁面の二次電池に対接する面
   および二次電池主面の少なくともいずれか一方が非対象
   的に凹凸面化していることを特徴とする二次電池パッ
   ク。
3. 【請求項３】 一対の皿状分割ケース片が一体化されて
   形成する板型の電池パックケースと、 前記電池パックケース内底壁面に両主面がそれぞれ対接
   して収納・装着された複数個のシート状二次電池と、 前記二次電池を電気的に接続する配線回路および二次電
   池の外部接続端子とを備えた二次電池パックであって、 前記電池パックケースの対向する側壁内面および二次電
   池側面の少なくともいずれか一方が非対象的に凹凸面化
   していることを特徴とする二次電池パック。
4. 【請求項４】 一対の状分割ケース片が一体化されて形
   成する板型の電池パックケースと、 前記電池パックケース内壁面に両主面がそれぞれ対接し
   て収納・装着された複数個のシート状二次電池と、 前記二次電池を電気的に接続する配線回路および二次電
   池の外部接続端子とを備えた二次電池パックであって、 前記電池パックケース側壁内面の二次素電池側面に対接
   する面および二次電池側面の少なくともいずれか一方が
   非対象的に凹凸面化していることを特徴とする二次電池
   パック。